KR102600390B1 - 콘택트 렌즈 시스템 - Google Patents

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알렉산더 헌트
헥토르 칼텐코
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텔레폰악티에볼라겟엘엠에릭슨(펍)
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Abstract

증강 현실 시스템을 위한 한 눈에 배치하는 콘택트 렌즈 시스템(110)이 설명된다. 콘택트 렌즈 시스템(110)은 디스플레이 요소의 매트릭스를 포함하는 디스플레이(111); 호스트(120)로부터 데이터를 수신하고 그 데이터를 디스플레이(111)에 표시하도록 구성된 드라이버 유닛(112); 및 동공 사이즈를 측정하기 위해 디스플레이(111)에 통합된 센서의 세트(113)를 포함한다. 드라이버 유닛(112)은 동공 사이즈를 결정하고 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 조정하기 위해 센서의 세트로부터 출력을 판독하도록 더 구성된다.

Description

콘택트 렌즈 시스템
본 명세서의 실시예는 콘택트 렌즈 시스템 및 그에 대한 방법에 관련된다. 특히, 증강 현실 시스템을 위한 동적 활성화 영역 디스플레이를 갖는 콘택트 렌즈 시스템에 관련된다.
증강 현실 시스템에서의 디스플레이는 빠르게 진화하고 있다. 콘택트 렌즈에 전자장치를 추가하는 분야에 대한 연구가 수행되었다. 렌즈 전자장치는 동적 시력 교정 또는 이미지 디스플레이와 같은 여러 분야에서 사용되었다. R. Blum 외의 "증진된 전기-활성화 렌즈 시스템(Enhanced electro-active lens system)", 2007에서는 전기-활성화 시력 교정이 예를 들어, 관찰되고 있는 객체로부터의 거리, 주변 광, 또는 동공 사이즈와 같은 다른 조건에 따라 렌즈 교정을 조정하는 수단으로 제안되었다. B. A. PARVIZ의 "콘택트 렌즈에서의 증강 현실(Augmented Reality in a Contact Lens)," IEEE, 2010에서는 워싱턴 대학(University of Washington)의 연구원들이 토끼에게 테스트한 64 픽셀의 콘택트 렌즈를 만들었다.
동공은 확대된다. 즉, 다른 조명, 마음의 상태, 초점이 맞추어진 객체까지의 거리 등에 따라 다른 사이즈를 갖는다. 동공 사이즈는 시야에 직접적인 영향을 주지 않지만, 인지되는 필드 깊이에 영향을 주므로, S. Marcos 외의 "객관적 및 주관적 측정으로부터의 사람 눈의 필드 깊이(The depth-of-field of the human eye from objective and subjective measurements," Vision Res., 1999에서 설명된 바와 같이, 동공 사이즈가 작으면 시야의 엣지에서 객체가 흐리게 나타난다.
예를 들어, 콘택트 렌즈 디스플레이에서 눈에 매우 가깝게 디스플레이되는 객체의 경우 상황이 다르다. 동공 사이즈가 디스플레이 사이즈 보다 작으면, 디스플레이 엣지로부터의 빛이 인지되지 않게 된다. 이는 콘택트 렌즈 상의 디스플레이가 한 시나리오에서 동공에 대해 너무 작고 다른 시나리오에서는 너무 클 수 있음을 의미한다.
US2014/0240665A1은 전자 시스템을 포함하는 안과용 렌즈를 위한 눈을 직면하는 동공 직경 감지 시스템을 설명한다. 눈을 직면하는 동공 직경 감지 시스템은 동공 직경을 결정하는데 사용되고 안과용 렌즈의 다양한 측면을 제어하는데 이 정보를 사용한다. 동공 직경 센서는 홍채에서 다양한 포인트를 샘플링하기 위해 콘택트 렌즈에서의 다양한 위치에 배치된 더 작은 센서의 어레이로 구현된다. 센서는 광 반사, 임피던스, 전자기장, 신경 활동, 근육 활동, 및 안과 분야에서 공지된 다른 매개변수를 검출함으로서 동공 직경 및 그 변화를 결정할 수 있다. 이미지 디스플레이를 렌즈에 통합하는 가능성에 대해 간단히 기술된다.
따라서, 여기서의 실시예의 목적은 상기에 설명된 문제점에 대응하기 위한 개선된 콘택트 렌즈 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
여기서의 실시예의 한 측면에 따라, 그 목적은 한 눈에 배치하기 위한 콘택트 렌즈 시스템에 의해 달성된다. 콘택트 렌즈 시스템은 디스플레이 요소의 매트릭스를 포함하는 디스플레이; 원격 호스트로부터 데이터를 수신하고 그 데이터를 디스플레이에 표시하도록 구성된 드라이버 유닛; 및 동공 사이즈를 측정하기 위해 디스플레이에 통합된 센서의 세트를 포함한다. 드라이버 유닛은 또한 디스플레이 요소를 활성화 및 비활성화시킴으로서 동공 사이즈를 결정하고 동공 사이즈를 기반으로 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 조정하기 위해 센서의 세트로부터 출력을 판독하도록 구성된다.
여기서의 실시예의 한 측면에 따라, 그 목적은 한 눈에 배치하기 위한 콘택트 렌즈 시스템에서 실행되는 방법에 의해 달성된다. 콘택트 렌즈 시스템은 디스플레이 요소의 매트릭스를 포함하는 디스플레이; 원격 호스트로부터 데이터를 수신하고 그 데이터를 디스플레이에 표시하도록 구성된 드라이버 유닛; 및 동공 사이즈를 측정하기 위해 디스플레이에 통합된 센서의 세트를 포함한다. 드라이버 유닛은 디스플레이 요소를 활성화 및 비활성화시킴으로서 동공 사이즈를 결정하고 동공 사이즈를 기반으로 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 조정하기 위해 센서의 세트로부터 출력을 판독한다.
다른 말로 하면, 여기서의 실시예에 따른 콘택트 렌즈 시스템 및 그에 대한 방법은 디스플레이의 사이즈가 동공 사이즈에 따라 동적으로 조정되는 것을 가능하게 한다. 동공 사이즈를 측정함으로서, 디스플레이의 사이즈가 동적으로 변경되므로, 사용자에 의해 인지될 수 있는 최대량의 픽셀이 컨텐츠를 디스플레이하는데 사용될 수 있다.
여기서의 실시예에 따른 콘택트 렌즈 시스템의 일부 이점은 사용자가 항상 최대 사이즈의 디스플레이를 볼 수 있게 되고 디스플레이에 표시되는 데이터가 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 기반으로 동적으로 조정될 수 있다는 것이다.
그러므로, 여기서의 실시예는 증강 현실 시스템을 위해 개선된 콘택트 렌즈 시스템 및 방법을 제공한다.
여기서의 실시예의 예시는 첨부된 도면을 참조로 더 상세하게 설명된다.
도 1은 여기서의 실시예에 따른 콘택트 렌즈 시스템이 구현될 수 있는 증강 현실 시스템을 설명하는 구조적인 블록도이다.
도 2는 여기서의 한 실시예에 따라 다른 디스플레이 사이즈 및 광센서(photo sensor)를 갖는 콘택트 렌즈 시스템을 구조적으로 도시한다.
도 3은 여기서의 또 다른 실시예에 따라 다른 디스플레이 사이즈 및 광센서를 갖는 콘택트 렌즈 시스템을 구조적으로 도시한다.
도 4는 하나 이상의 디스플레이 픽셀을 대체하는 각 센서에 의해 센서가 위치지정되는 콘택트 렌즈 시스템을 구조적으로 도시한다.
도 5는 디스플레이 요소의 로우(row) 및 컬럼(column) 사이에 센서가 위치지정되는 콘택트 렌즈 시스템을 구조적으로 도시한다.
도 6은 여기서의 실시예에 따른 콘택트 렌즈 시스템에서 실행되는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 LTPS 기판에서 광센서의 응답을 설명하는 도면이다.
도 8은 여기서의 실시예에 따라 다른 수의 센서를 갖는 콘택트 렌즈 시스템에 대한 활성화 곡선을 설명하는 도면이다.
도 1은 여기서의 실시예에 따른 콘택트 렌즈 시스템(110)이 구현될 수 있는 증강 현실 시스템(100)의 블록도를 도시한다. 증강 현실 시스템(100)은 한 눈에 배치되는 콘택트 렌즈 시스템(110) 및 정보를 송신하고 콘택트 렌즈 시스템(110)과 상호동작하는 호스트(120)를 포함한다. 콘택트 렌즈 시스템(110)은 디스플레이 요소의 매트릭스를 포함하는 디스프레이(111), 원격 호스트(120)로부터 데이터를 수신하고 그 데이터를 디스플레이(111)에 표시하도록 구성된 드라이버 유닛(112); 및 동공 사이즈를 측정하기 위한 센서의 세트(113)를 포함한다. 센서 세트(113)는 디스플레이(111)에 통합될 수 있다. 드라이버 유닛(112)은 디스플레이(111)에 출력되는 것을 제어하고 센서 세트(113)로부터의 입력을 처리한다. 호스트(120)는 드라이버 유닛(112)을 통해 콘택트 렌즈 시스템(110)과 상호동작한다. 디스플레이 요소의 매트릭스를 갖는 디스플레이(111)는 콘텍트 렌즈 상에 위치하고 구조화된 방식으로 빛을 방출할 수 있다.
콘택트 렌즈 시스템은 사용자의 각 눈에 하나씩, 한 쌍의 콘택트 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈는 동일할 수 있고 같거나 다른 데이터를 디스플레이할 수 있다.
센서 세트(113)는 눈으로부터 반사된 광을 측정하는 포토다이오드가 될 수 있다. 다른 타입의 동공 사이즈 또는 직경 센서도 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, US2014/0240665A1에서 설명된 바와 같이, 센서 세트는 단일- 또는 다중-턴 코일 안테나(turn coil antenna)가 될 수 있다. 이러한 안테나는 홍채를 제어하는 근육이 수축하고 이완될 때 눈으로부터 전자기 방사선을 수신할 수 있다. 눈의 근육과 신경 활동이 예를 들어 접촉 전극, 전기용량성 센서, 및 안테나로 전자기 방출의 변화를 통해 검출될 수 있다는 것은 관련 기술분야에 공지되어 있다. 이 방식으로, 근육 센서를 기반으로 하는 동공 직경 센서가 구현될 수 있다. 동공 직경 센서는 또한 눈에 걸친 임피던스를 측정하도록 설계된 하나 이상의 접촉 또는 전기용량성 전극으로 구현될 수 있다. 임피던스는 동공 직경에서의 변화를 검출하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 홍채와 동공에 걸쳐 측정된 임피던스는 동공 직경에 따라 적절하게 변할 수 있다. 눈의 적절한 위치에 배치되고 눈에 적절히 연결된 동공 직경 센서는 임피던스의 변화를 검출하여 동공 직경 또는 사이즈를 검출할 수 있다. 그러나, 이러한 센서 모두가 디스플레이에 통합될 수 있는 것은 아니다. 이들 중 일부는 도 1에서 점선으로 도시된 센서(113)와 같이, 디스플레이 외부에 배치될 수 있다.
디스플레이(111)는 디스플레이 요소의 로우 및 컬럼 수가 서로 다른 매트릭스에 의해 정의된 적어도 두개의 디스플레이 사이즈를 가질 수 있다. 각 디스플레이 사이즈는 여기서 디스플레이의 유효 활성화 영역 셋팅으로 칭하여진다. 그래서, 디스플레이의 활성화 영역은 다른 사이즈를 갖도록 조정될 수 있고, 여기서 다른 디스플레이 사이즈에 대해 활성화 상태인 디스플레이 요소의 로우 및 컬럼 수는 서로 다르다. 디스플레이 요소는 여기서 또한 픽셀로 칭하여질 수 있다. 이용가능한 디스플레이 사이즈의 양은 모든 픽셀 로우-컬럼 인터셉션이 센서를 갖는 경우, 최소 2개에서, 즉 최소 및 최대, 디스플레이 대각선 상의 픽셀 수를 2로 나눈 값까지 변할 수 있다. 그러나, 가장 작은 동공 치수 보다 더 작은 활성화 영역을 가질 이유는 없다. 일반적으로, 동공의 직경은 2mm-8mm의 범위이다. 디스플레이(111) 및 활성화 영역은 다른 형상이 될 수 있고, 여기서는 직사각형 및 원형이 콘택트 렌즈로 가장 일반적이다.
도 2는 센서 세트(113) 및 직사각형의 다른 디스플레이 사이즈를 갖는 콘택트 렌즈(110)의 한 예를 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 센서 세트는 각 디스플레이 사이즈의 엣지에서 디스플레이(111) 내의 코너에 대각선으로 위치할 수 있다. 광센서 세트가 디스플레이(111)에 의해 지원되는 임의의 포맷이 될 수 있다.
도 3은 센서 세트(113) 및 동심 픽셀 배열의 다른 디스플레이 사이즈를 갖는 콘택트 렌즈(110)의 또 다른 예를 도시한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 센서 세트는 각 디스플레이 사이즈의 엣지에서 디스플레이 내의 다른 위치에 배치될 수 있다.
도 2 및 도 3의 경우 모두에서, 가능한 활성화 영역의 4개 "코너" 모두가 사용될 수 있다. 그러면, 사용자의 관점에서 센서가 위치하는 지점이 덜 명확해진다. 이는 사용자에 대한 방해가 덜 인지되어 더 나은 사용자 경험을 제공하게 된다.
도 2 및 도 3에 도시된 센서(113)는 광센서가 될 수 있다. 각 광센서는 눈을 보게 설계되고 외부로부터 들어오는 빛을 차단하여, 눈에서 반사되는 빛에 의해서만 활성화된다. 측정은 디스플레이로부터의 측정에서 혼선을 방지하기 위해 디스플레이 요소 또는 픽셀이 오프 상태일 때 실행된다.
광센서 세트는 도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이 요소 매트릭스의 로우 및 컬럼의 교차점에 위치할 수 있다. 즉, 이들은 하나 이상의 디스플레이 요소 또는 픽셀을 대체하는 각 센서로 위치할 수 있다. 이때, 센서가 차지하는 위치는 데드 픽셀(dead pixel)로 나타나게 된다. 하나 이상의 디스플레이 요소 또는 픽셀을 대체할 때, 광센서는 예를 들어, 각 디스플레이 사이즈의 코너에서 로우 및 컬럼의 교차점에 있는 한, 다른 배열로 배치될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 디스플레이 요소의 로우 및 컬럼 사이에 센서의 세트를 위치하게 하는 것도 고려할 수 있다. 이때, 디스플레이 요소의 로우 및 컬럼은 손상되지 않고 유지되어 센서가 차지하는 위치가 데드 픽셀로 나타나지 않지만, 센서가 충분히 큰 경우 센서는 여전히 인지될 수 있다.
여기서의 실시예에 따라, 드라이버 유닛(112)은 또한 디스플레이 요소를 활성화 및 비활성화시킴으로서 동공 사이즈를 결정하고 동공 사이즈를 기반으로 디스플레이(111)의 활성화 영역의 사이즈를 조정하기 위해 센서 세트(113)로부터 출력을 판독하도록 구성된다.
여기서의 일부 실시예에 따라, 콘택트 렌즈 시스템(110)은 반사될 눈을 향한 빛을 제공하기 위해 센서 가까이 배치된 하나 이상의 IR 다이오드를 더 포함할 수 있다.
다음에는 디스플레이(111)의 활성화 영역의 사이즈를 조정하기 위해 콘택트 렌즈 시스템(110)에서 실행되는 방법이 도 6을 참조로 상세히 설명된다. 상기에 설명된 바와 같이, 콘택트 렌즈 시스템(110)은 디스플레이 요소의 매트릭스를 포함하는 디스플레이(111); 호스트(120)로부터 데이터를 수신하고 그 데이터를 디스플레이(111)에 표시하도록 구성된 드라이버 유닛(112); 및 동공 사이즈를 측정하기 위해 디스플레이(111)에 통합된 센서의 세트(113)를 포함한다. 방법은 다음의 동작을 포함하고, 그 동작은 임의의 적절한 순서로 실행될 수 있다.
동작(610)
각각의 새로운 프레임이 디스플레이(111)에 표시되기 이전에 또는 규칙적인 간격으로, 예를 들어 매 10번째 프레임마다, 초 당 수 회 또는 매초마다, 드라이버 유닛(112)은 동공 사이즈를 검출하기 위해 센서 세트(113)를 체크한다. 센서 신호의 프로세싱 및 판독이 낮은 전력만을 소비하더라도, 체크 빈도를 줄이면 일부 전력이 절약된다. 드라이버 유닛(112)은 센서 세트(113)로부터 출력을 판독한다. 광센서는 동공과 홍채 사이의 엣지를 구별할 수 있도록 눈을 향한다. 광센서의 수 및 광센서 사이의 거리에 따라, 광센서를 판독할 때의 응답 곡선이 달라진다. 아래의 도 9의 설명을 참조한다.
일부의 경우, 디스플레이 요소로부터의 빛은 반사 측정을 위한 광원으로, 즉 어두운 환경에서 사용될 수 있다. 이는 센서 세트에 대한 반사광의 한계치를 찾을 수 있도록 최상의 가능한 신호 대 잡음비(SNR)를 얻기 위한 것이다.
한 실시예에서, 드라이버 유닛(112)은 반사될 눈을 향한 빛을 제공하기 위해 관련된 디스플레이 요소를 활성화시킬 수 있다. 예를 들어, 하나의 광센서 주변의 디스플레이 요소가 조명될 수 있고 디스플레이 요소로부터 반사된 광이 광센서에 의해 측정될 수 있다. 적절하게, 현재 동공 사이즈 외부의 디스플레이 요소는 엣지를 찾을 수 있도록 활성화되어야 한다. 또한, 디스플레이의 현재 활성화 영역 외부의 디스플레이 요소도 또한 빛을 제공하도록 활성화될 수 있다.
드라이버 유닛(112)은 관련 디스플레이 요소를 한번에 하나씩 또는 한번에 모두를 활성화시킬 수 있다. 즉, 관련 디스플레이 요소는 한번에 신속하게 깜빡이거나 스위핑(sweeping) 방식으로 하나씩 활성화될 수 있다.
한 실시예에서, 하나 이상의 적외선(IR) 다이오드가 반사될 눈을 향한 빛을 제공하기 위해 센서 가까이에 배치될 수 있다. 하나 또는 여러개의 추가 IR 다이오드는 하나 또는 모든 광센서 옆에 또는 가까이에 배치될 수 있다. 빛의 방향은 눈을 향해야 한다. IR 다이오드를 추가함으로서, 동공 사이즈를 검출하기 위한 주변 조명이 필요 없어진다. 대신에 IR 다이오드로부터 반사된 IR 광이 측정된다. 주변으로부터의 충분한 빛에 의존하지 않으므로 보다 안정적인 측정이 가능한 이점이 있다. 아래 부분에서, 디스플레이에 대한 적어도 하나 이상의 픽셀 영역이 IR 다이오드로 상호교환되는 경우, 디스플레이에 픽셀을 위한 공간이 덜 남겨지게 된다.
동작(620)
드라이버 유닛(112)은 센서 세트로부터의 출력을 기반으로 동공 사이즈를 결정한다.
동공 직경에 따라, 홍채의 중심으로부터 다양한 거리에 있는 센서가 다른 양의 반사광을 검출하게 된다. 예를 들어, 홍채가 확장되면, 대부분의 센서는 크고 어두운 동공으로 인해 빛을 거의 검출하지 못할 수 있다. 반대로, 홍채가 수축되면, 대부분의 센서는 홍채의 반사로 인해 더 높은 빛을 검출할 수 있다.
도 7은 동공 사이즈를 검출하는데 포토 다이오드를 사용하는 방법의 간략화된 메카니즘을 도시한다. 드라이버 유닛(112)은 센서 세트로부터 검출된 빛을 비교함으로서 동공과 홍채 사이의 엣지를 검출할 수 있다. 동공 영역에는 빛의 반사가 거의 없으므로, 포토 다이오드(701, 702)는 어떠한 반사광 및 출력 신호도 검출하지 못한다. 포토 다이오드(703, 704, 705 ...)는 반사광을 검출하고 출력 신호를 갖게 된다. 포토 다이오드 세트(701, 702, 703, 704 ...)로부터 검출된 빛을 비교함으로서, 동공과 홍채 사이의 엣지가 발견될 수 있고 이를 기반으로 디스플레이 사이즈가 선택된다.
드라이버 유닛(112)은 반사광을 한계치와 비교함으로서 동공의 사이즈를 결정할 수 있다. 센서의 입도는 미리 정의되거나 구성된다. 즉, 위치, 각 센서 사이의 거리, 및 영역 당 센서의 수에 따라 구성된다. 한계치를 넘는 출력 신호를 갖기에 충분한 반사광을 받는 광센서의 수가 카운트되고, 그로부터 동공 크기가 결정되어 이를 기반으로 디스플레이 사이즈가 선택된다.
광센서로부터의 신호 레벨에서의 차이는 홍채에 의해 또는 홍채로 둘러싸인 내부 영역, 즉 동공에 의해 반사된 빛이 거의 반사를 갖지 않는가 여부에 의존하게 된다. 다른 색의 홍채 및 홍채의 다른 영역에서 또한 다른 사용자 사이에서 다른 반사율을 초래하게 되는 차이도 또한 발생될 수 있다.
따라서, 반사되는 빛은 홍채의 색에 의존하게 되고, 당연히 환경으로부터 또한 디스플레이로부터 방출된 빛의 양에 의존하게 된다. 그러므로, 한계치는 조정되어야 하거나 이러한 변동을 고려하여 보정이 필요할 수 있다. 반사광에 대한 한계치는 홍채의 밝기 또는 반사율에 따라 조정될 수 있다.
보정 프로세스는 호스트(120) 또는 드라이버 유닛(112)이 콘택트 렌즈 디스플레이(111)의 빛 출력을 제어하는 경우 구현될 수 있다. 적절한 레벨의 감도를 찾기 위해 광센서의 이득이 또한 제어될 수 있다. 동공과 홍채 사이에서 엣지가 검출되지 않으면, 한계치는 더 낮아질 수 있고, 반면 다수의 엣지가 검출되면, 한계치는 증가될 수 있다.
홍채가 짙은 갈색이고 환경 및 디스플레이의 조명 조건이 낮은 경우 문제가 있을 수 있다. 이때는 반사되는 빛이 너무 적을 수 있다. IR 다이오드를 측정하거나 사용하기 직전에 디스플레이 요소를 켜면 이 문제점을 해결할 수 있다.
W.J. Chiang 외의 논문 "저온 다결정-실리콘 패널에서의 실리콘 나노결정-기반의 광센서(Silicon nanocrystal-based photosensor on low-temperature polycrystalline-silicon panels)", Applied Physics Letter, 91, 051120, 2007에 따라, 도 8에 도시된 바와 같이, 파장 감도를 갖는 저온 다결정 실리콘(Low-temperature polycrystalline silicon, LTPS) 기판에서의 광센서가 사용될 수 있다. 도 8은 35W/cm2의 일정한 광 전력 및 2.5V의 바이어스 전압에 의해 단색성으로 조명된 100, 200, 및 300nm 두께의 실리콘 나노결정 레이어를 갖는 샘플의 광 흡수 스펙트럼을 도시한다. 사용될 수 있는 다른 기판으로는 비정질 실리콘(Amorphous Silicon, A-Si), 인듐 갈륨 아연 산화물(Indium Gallium Zinc Oxide, IGZO), 또는 유사한 기술이 있다.
동작(630)
드라이버 유닛(112)은 동공 사이즈가 이전에 측정된 것과 동일한가를 결정한다. 동공이 변경되지 않은 사이즈를 가지면, 드라이버 유닛(112)은 다시 센서 세트(113)로부터의 출력을 체크하고 판독하게 된다. 동공이 변경된 사이즈를 가지면, 드라이버 유닛(112)은 디스플레이 요소를 활성화 및 비활성화시킴으로서 동공 사이즈를 기반으로 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 조정하게 된다.
따라서, 일단 광센서의 입도 및 한계치를 기반으로 동공 사이즈가 결정되면, 디스플레이의 활성화 영역이 결정되어 조정될 필요가 있을 수 있다. 즉, 디스플레이 요소 중 적절한 수의 로우 및 컬럼이 동공 사이즈를 기반으로 활성화될 수 있다. 디스플레이(111)에 배치된 광센서의 수에 따라, 활성화 영역 사이즈의 정확도가 달라지게 된다. 도 9는 활성화 곡선의 한 예를 도시하고, 여기서는 3, 6, 및 18개의 광센서가 사용되고, y축은 2mm 내지 8mm 범위의 동공 사이즈이고, x축은 2mm 내지 8mm 범위의 활성화 영역 내에서 센서 세트에 포함된 광센서의 수로, 가능한 디스플레이 사이즈의 양으로 표시된다. 도 9로부터, 더 적은 수의 광센서가 톱니형 활성화 곡선을 제공하게 됨을 알 수 있다. 즉, 더 적은 광센서를 사용할 때, 디스플레이 활성화 영역의 조정이 더 큰 이산적 단계를 갖게 된다.
동작(640)
일단 광센서의 입도 및 한계치를 기반으로 활성화 영역의 사이즈가 결정되면, 새로운 활성화 영역 사이즈가 통신될 필요가 있다. 그래서, 여기서의 일부 실시예에 따라, 드라이버 유닛(112)은 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 호스트(120)에 송신할 수 있다.
디스플레이의 다른 활성화 영역 사이즈를 처리하는데는 적어도 두가지 다른 방법이 있다.
여기서의 일부 실시예에 따라, 드라이버 유닛(112)이 새로운 디스플레이 사이즈를 호스트(120)에 전송하거나, 호스트(120)가 새로운 사이즈가 있는가 묻고 드라이버 유닛(112)의 레지스터로부터 새로운 사이즈를 검색한다. 이때, 호스트(120)는 이미지의 정확한 사이즈가 콘택트 렌즈(110) 내의 드라이버 유닛(112)에 송신되도록 내부 디스플레이 버퍼 및 셋팅을 조정한다. 호스트가 이미지 사이즈를 조정할 수 있으면, 이미지 감소가 호스트에서 미리 수행되므로, 전체 시스템(100)에서 전력이 절약된다.
동작(650)
여기서의 일부 실시예에 따라, 드라이버 유닛(112)은 항상 동일한 사이즈의 이미지를 수신할 수 있고, 광센서를 기반으로 결정된 활성화 영역 사이즈에 따라, 드라이버 유닛(112)은 이미지의 사이즈를 그에 따라 감소하게 된다. 이는 호스트(120)에게 더 많은 자유도를 제공하게 되는 보다 유연한 솔루션이 된다. 호스트(120)에서 처리되고 드라이버 유닛(112)에 전달되는 데이터의 양은 디스플레이의 활성화 영역 사이즈와 무관하게 동일한 (최대) 사이즈가 되므로, 전력을 더 소비하게 된다.
따라서, 여기서의 일부 실시예에 따라, 드라이버 유닛(112)은 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 기반으로 호스트로부터 수신하는 이미지의 프레임 버퍼 사이즈를 조정하도록 구성될 수 있다.
동작(660)
동공 사이즈는 눈에 들어오는 빛의 양에서의 변화에 의해 영향을 받게 된다. 디스플레이 사이즈의 변화 또는 다른 원인으로 인해 렌즈 디스플레이에서 휘도가 변경될 때 동공 사이즈를 변경하지 않기 위해, 디스플레이로부터 동일한 양의 루멘(lumen)으로 출력을 유지하는 제어가 있다. 따라서, 디스플레이의 활성화 영역이 더 커질 때, 디스플레이의 휘도가 드롭되어 동일한 양의 루멘이 망막에 닿게 된다. 활성화 디스플레이 영역이 작아질 때는 반대가 되어, 디스플레이의 휘도가 일정한 루멘을 유지하도록 증가된다.
따라서, 모든 활성화 디스플레이 요소의 총 휘도는 식 1에서 표현된 바와 같이, 정의된 값, 예를 들면 최대 루멘 max_lumen을 넘지않게 유지되어야 한다:
Σlumenpixel = max_lumen 식 1
즉, 디스플레이의 최대 루멘은 활성화 디스플레이 요소의 수에 무관하게 항상 동일해야 한다. AR 애플리케이션의 경우에는 가상 객체의 사이즈를 고려하는 것이 중요하다. 큰 가상 객체를 디스플레이하면 많은 루멘이 생성될 수 있지만, 짧은 텍스트와 경계 박스를 디스플레이하는데는 더 적게 요구할 수 있다. 그러므로, 최대 루멘 출력도 이에 따라 달라져야 한다. 정의된 루멘 값은 선호되는 값이거나 개별적인 사용자의 선호도에 다라 자동적으로 조정될 수 있다. 이는 보다 편안하게 사용되도록 수행되고 사용자는 망막에 동일한 빛의 강도를 경험해야 한다.
그러므로, 여기서의 일부 실시예에 따라, 드라이버 유닛(112)은 디스플레이로부터의 루멘 출력의 총량을 정의된 값으로 유지하기 위해 활성화 디스플레이 요소의 휘도를 조정하도록 구성될 수 있다. 드라이버 유닛(112)은 또한 개별적인 사용자의 선호되는 셋팅에 따라 정의된 값을 조정하도록 구성될 수 있다.
요약하면, 여기서의 실시예에 따른 콘택트 렌즈 시스템(110) 및 그에 대한 방법은 적어도 다음의 이점을 갖는 증강 현실 시스템을 위해 개선된 시각적 시스템을 제공한다:
눈에 장착되는 디스플레이는 눈에 장착되는 것이 아닌 디스플레이에 비해 상당한 이점을 제공한다.
가용성 측면에서, 콘택트 렌즈는 자연스럽게 분리되고 형태 인자(form factor)가 널리 수용되므로 웨어러블 디스플레이로 유망할 수 있다. 또한, 디스플레이를 구동하는데 요구되는 에너지의 양이 더 멀리 있는 디스플레이 보다 훨씬 적다.
동공 사이즈를 측정함으로서, 디스플레이는 최대 양의 픽셀이 컨텐츠를 디스플레이하는데 사용될 수 있도록 그 사이즈가 동적으로 변경될 수 있다.
사용자는 항상 최대 사이즈의 디스플레이를 볼 수 있게 되고 필요한 데이터는 활성화 디스플레이 사이즈를 기반으로 동적으로 조정된다.
디스플레이 요소와 동일한 프로세스 단계에서 센서를 제조함으로서 독특한 방식으로 디스플레이와 센서를 통합하여 제조가 단순화된다.
시스템은 동공 사이즈의 변화에 관계없이, 또한 시야 밖에 있는 픽셀에서 전력을 낭비하지 않고, 항상 최대 시야의 디스플레이를 제공하게 된다. 시스템은 디스플레이 사이즈를 줄이고 눈의 시야 밖에 있으므로 어쨌든 볼 수 없는 주변부에서의 픽셀을 오프 상태로 함으로서 전력을 절약하게 된다. 동공 사이즈가 증가될 때, 디스플레이 사이즈는 다시 시야를 채우도록 더 커질 수 있다.
시스템은 디스플레이 사이즈를 기반으로 디스플레이 휘도를 조정하여 디스플레의 인지되는 밝기를 일정하게 또는 선호되는/편안한 레벨로 유지함으로서 사용자 경험을 증가시킨다. 이는 또한 전력 사용에 대한 최적화로 볼 수 있다.
디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 조정하기 위해 추가 하드웨어는 필요하지 않다. 콘택트 렌즈 시스템 자체가 이를 달성하기 위해 필요한 모든 하드웨어를 포함한다.
"포함한다"는 단어를 사용할 때, 이는 비제한적으로, 즉 "최소한으로 구성한다"는 의미로 해석된다.
여기서의 실시예는 상기에 설명된 선호되는 실시예에 제한되지 않는다. 다양한 변형, 수정, 및 동일한 내용이 사용될 수 있다. 그러므로, 상기의 실시예는 첨부된 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 취해지지 않아야 한다.
100 : 증강 현실 시스템
110 : 콘택트 렌즈 시스템
111 : 디스플레이
112 : 드라이버 유닛
113 : 센서의 세트
120 : 호스트

Claims (19)

  1. 한 눈에 배치하기 위한 콘택트 렌즈 시스템(110)으로서:
    디스플레이 요소의 매트릭스를 포함하는 디스플레이(111);
    호스트(120)로부터 데이터를 수신하고 상기 데이터를 상기 디스플레이(111)에 표시하도록 구성된 드라이버 유닛(112); 및
    동공 사이즈를 측정하기 위해 상기 디스플레이(111)에 통합된 센서의 세트(113)를 포함하고,
    여기서, 상기 드라이버 유닛(112)은 또한 상기 디스플레이 요소를 활성화 및 비활성화시킴으로서 동공 사이즈를 결정하고 상기 동공 사이즈를 기반으로 상기 디스플레이(111)의 활성화 영역의 사이즈를 조정하기 위해 상기 센서의 세트로부터 출력을 판독하도록 구성되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는 상기 디스플레이 요소의 다른 수의 로우 및 컬럼에 의해 정의된 적어도 두개의 디스플레이 사이즈를 갖고 상기 센서의 세트는 눈의 홍채로부터 반사된 빛을 검출하는 포토 다이오드인 콘택트 렌즈 시스템(110).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서의 세트는 각 디스플레이 사이즈의 엣지에서 상기 디스플레이 내에 대각선으로 배치되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서의 세트는 각 디스플레이 사이즈의 엣지에서 상기 디스플레이 내의 다른 위치에 배치되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  5. 제1항 내지 제4항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 센서의 세트는 상기 디스플레이 요소 매트릭스의 로우 및 컬럼의 교차점에 배치되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  6. 제1항 내지 제4항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 센서의 세트는 상기 디스플레이 요소의 사이에 배치되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  7. 제1항 내지 제4항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 유닛은 반사광을 한계치와 비교함으로서 상기 동공의 사이즈를 결정하도록 더 구성되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 드라이버 유닛은 홍채 반사율을 기반으로 상기 한계치를 조정하도록 더 구성되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  9. 제1항 내지 제4항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 유닛은 상기 디스플레이로부터의 루멘 출력의 총량을 정의된 값으로 유지하기 위해 상기 활성화 디스플레이 요소의 휘도를 조정하도록 더 구성되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  10. 제9항에 있어서,
    상기 드라이버 유닛은 가변 사용자 셋팅에 따라 상기 정의된 값을 조정하도록 더 구성되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  11. 제1항 내지 제4항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 유닛은 눈을 향한 빛을 제공하기 위해 관련된 디스플레이 요소를 활성화시키도록 더 구성되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 드라이버 유닛은 상기 관련된 디스플레이 요소를 한번에 하나씩 또는 한번에 모두를 활성화시키도록 더 구성되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  13. 제1항 내지 제4항 중 임의의 한 항에 있어서,
    눈을 향한 빛을 제공하도록 센서에 가까이 배치된 하나 이상의 IR 다이오드를 더 포함하는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  14. 제1항 내지 제4항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 유닛은 상기 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 상기 호스트에 송신하도록 더 구성되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  15. 제1항 내지 제4항 중 임의의 한 항에 있어서,
    상기 드라이버 유닛은 상기 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 기반으로 상기 호스트로부터 수신된 이미지의 프레임 버퍼 사이즈를 조정하도록 더 구성되는 콘택트 렌즈 시스템(110).
  16. 한 눈에 배치한 콘택트 렌즈 시스템에서 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 조정하기 위한 방법으로서,
    여기서, 상기 디스플레이는 디스플레이 요소의 매트릭스를 포함하고, 상기 방법은:
    상기 디스플레이에 통합된 센서의 세트로부터 출력을 판독하는 단계(610);
    상기 센서의 세트로부터의 출력을 기반으로 동공 사이즈를 결정하는 단계(620); 및
    상기 디스플레이 요소를 활성화 및 비활성화시킴으로서 상기 동공 사이즈를 기반으로 상기 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 조정하는 단계(630)를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 호스트에 송신하는 단계(640)를 더 포함하는 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 디스플레이의 활성화 영역의 사이즈를 기반으로 호스트로부터 수신된 이미지의 프레임 버퍼 사이즈를 조정하는 단계(650)를 더 포함하는 방법.
  19. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 디스플레이로부터의 루멘 출력의 총량을 정의된 값으로 유지하기 위해 상기 활성화 디스플레이 요소의 휘도를 조정하는 단계(660)를 더 포함하는 방법.
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