KR20170016192A - 웨어러블 디바이스 - Google Patents

Abstract

U자 형상으로 휘어진 프레임; 상기 프레임의 일단에 위치하며 외력에 의해 휘어지고 변형된 형상이 고정되는 연성부; 상기 연성부의 단부에 연결된 본체 하우징; 상기 본체 하우징에 실장되며 영상정보에 상응한 빛을 사출하는 프로젝터; 및 상기 본체 하우징에 결합되고 상기 프로젝터에서 사출된 빛을 반사하여 착용자의 눈에 영상을 공급하는 투명 스크린을 포함하는 웨어러블 디바이스는 사용자의 머리에 맞도록 변형 가능하여 착용감이 개선되었고, 본체 하우징을 분리하여 안경을 낀 상태에서도 착용이 가능하다.

Description

웨어러블 디바이스{WAREABLE DEVICE}

본 발명은 사용하지 않을 때 휴대가 편리하고 착용시 사용자의 머리 형상에 맞게 조절이 용이한 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.

단말기는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.

이동 단말기의 기능은 다양화 되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.

최근에는 사용자의 사용 편의성을 위해 웨어러블(wareable) 단말기에 대해 관심이 높아지고 있어 안경, 팔찌, 시계뿐만 아니라 의복에 장착되는 형태의 다양한 휴대용 단말기에 대한 연구가 진행되고 있다.

얼굴에 착용하는 글래스 타입의 휴대용 단말기는 사용자의 시야 범위 내에 투명 디스플레이가 항상 위치하여 정보의 전달이 용이하며, 사용자의 시선과 동일한 영상을 지속적으로 얻을 수 있다. 다만 글래스 타입의 휴대용 단말기는 머리에 착용하기 때문에 착용의 편리함과 사용하지 않을 때 휴대성이 문제가 된다.

본 발명은 사용하지 않을 때 휴대가 편리하고 착용시 사용자의 머리 형상에 맞게 조절이 용이한 웨어러블 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, U자 형상으로 휘어진 프레임; 상기 프레임의 일단에 위치하며 외력에 의해 휘어지고 변형된 형상이 고정되는 연성부; 상기 연성부의 단부에 연결된 본체 하우징; 상기 본체 하우징에 실장되며 영상정보에 상응한 빛을 사출하는 프로젝터; 및 상기 본체 하우징에 결합되고 상기 프로젝터에서 사출된 빛을 반사하여 착용자의 눈에 영상을 공급하는 투명 스크린을 포함하는 웨어러블 디바이스를 제공한다.

상기 연성부는 곡선을 형성하며 휘어지는 플렉서블 튜브를 포함하고, 상기 본체 하우징은 상기 플렉서블 튜브의 길이방향을 중심으로 회전가능하게 상기 플렉시블 튜브에 결합될 수 있다.

상기 플렉시블 튜브에 삽입되는 샤프트; 상기 샤프트에 상기 플렉서블 튜브의 길이방향을 중심으로 회전 가능하게 결합하고 상기 본체 하우징이 고정되는 회전 브라켓; 및 상기 회전 브라켓이 회전하지 않는 경우 상기 회전 브라켓을 상기 샤프트에 밀착시키는 판스프링을 더 포함할 수 있다.

상기 연성부는 상기 플렉시블 튜브의 외측을 커버하며 상기 메인 하우징과 상기 프레임과 연속적인 면을 형성하는 플렉서블 하우징을 더 포함할 수 있다.

상기 본체 하우징은 상기 프레임을 착용자가 머리 뒤쪽으로 착용시 두상의 측면에 위치하는 제1 바디; 상기 투명 스크린이 결합된 제2 바디; 및 상기 제2 바디와 상기 제3 바디 사이에 위치하는 힌지를 포함할 수 있다.

상기 힌지는 상기 제1 바디와 상기 제2 바디가 이루는 각도가 0°이상 140°의 범위에서 회전할 수 있다.

상기 본체 하우징은, 상기 프레임을 착용자가 머리 뒤쪽으로 착용시 두상의 측면에 위치하는 제1 바디; 및 상기 연성부에 결합되며 상기 제1 바디에 탈착 가능한 제3 바디를 포함할 수 있다.

일단은 상기 제1 바디와 결합하고 타단은 상기 제3 바디와 결합하여 상기 제1 바디와 상기 제3 바디 사이를 연결하는 보조 케이블을 더 포함하는 웨어러블 디바이스를 더 포함할 수 있다.

상기 보조케이블의 일단은 안경에 걸 수 있는 후크를 더 포함할 수 있다.

상기 보조케이블의 타단은 보조 배터리를 더 포함할 수 있다.

상기 프레임은 길이 조정할 수 있다.

상기 일단과 타단이 상기 프레임에 이격되어 결합되어 상기 U자 형상의 내측에 위치하는 고무밴드를 더 포함할 수 있다.

머리에 착용시 적어도 상기 프레임의 일단에 위치하는 제1 지점; 상기 프레임의 타단에 위치하는 제2 지점; 및 상기 프레임의 중간 또는 상기 고무밴드의 중간에 위치하는 제3 지점이 상기 머리에 고정될 수 있다.

상기 밴드의 단부는 U자형 평면에서 z축 방향으로 꺽어질 수 있다.

상기 밴드의 타단에 위치하며 배터리가 실장된 배터리 하우징을 더 포함하고, 상기 배터리 하우징과 상기 본체 하우징을 전기적으로 연결하며 상기 밴드 내부를 통과하는 배터리 케이블을 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 이동 단말기 및 그 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 사용자의 머리에 맞도록 변형 가능하여 착용감이 개선되었고, 본체 하우징을 분리하여 안경을 낀 상태에서도 착용이 가능하다.

또한, 목에 거치하거나 접어서 휴대가 가능하여 휴대성이 개선되어 항상 머리에 착용하지 않아도 되는 장점이 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스를 착용한 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스를 착용자의 머리 크기에 따라 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스의 연성부의 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스의 연성부를 도시한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스의 플렉서블 튜브와 본체 하우징의 연결부를 도시한 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스의 힌지의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스의 제1 하우징과 제2 하우징이 분리된 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스의 제2 하우징과 제1 하우징이 분리된 상태에서 사용태양을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 블록 구성도(block diagram)이다. 상기 웨어러블 디바이스(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 저장부(130), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그 보다 적은 구성요소들을 갖는 웨어러블 디바이스(100)가 구현될 수도 있다.

이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

무선 통신부(110)는 웨어러블 디바이스(100)와 무선 통신 시스템 사이 또는 웨어러블 디바이스(100)와 웨어러블 디바이스(100)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(110)는 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈 및 위치정보 모듈 등을 포함할 수 있다.

이동통신 모듈은, GSM(Gobal System for Mobile communications), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband CDMA)(이에 한정되지 않음)와 같은 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 웨어러블 디바이스(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), GSM, CDMA, WCDMA, LTE(Long Term Evolution)(이에 한정되지 않음) 등이 이용될 수 있다.

Wibro, HSDPA, GSM, CDMA, WCDMA, LTE 등에 의한 무선인터넷 접속은 이동통신망을 통해 이루어진다는 관점에서 본다면, 상기 이동통신망을 통해 무선인터넷 접속을 수행하는 상기 무선 인터넷 모듈은 상기 이동통신 모듈의 일종으로으로 이해될 수도 있다.

근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.

위치정보 모듈은 웨어러블 디바이스(100)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다. 현재 기술에 의하면, 상기 GPS모듈은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.

도 1을 참조하면, 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121), 마이크(122), 사용자 입력부(123) 및 터치센서(124)등이 포함될 수 있다.

카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 촬영된 정지영상 또는 동영상 등의 이미지 프레임(101)을 처리한다. 처리된 이미지 프레임(101)은 스크린(151)에 표시될 수 있다. 카메라(121)에서 처리된 이미지 프레임(101)은 저장부(130)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. 카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.

마이크(122)는 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력 받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 통화 모드인 경우 이동통신 모듈을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.

상기 카메라(121)가 정지영상을 취득한 경우 정지영상으로부터 정보를 추출할 수 있다. 상기 카메라(121)가 동영상을 촬영하는 경우 복수개의 정지영상으로 이루어지기 때문에, 영상 인식부가 복수개의 정지영상 전부에 대해 영상 인식부에서 정보를 취득하고 이를 제어부에서 처리하는 것은 불필요한 프로세스 낭비가 될 수 있다. 또한 사용자에게 불필요한 정보까지 추출하여 제공하면 안경과 같이 착용하는 웨어러블 디바이스(100)의 사용에 불편을 느낄 수 있다.

사용자가 프레임(101)에 구비된 사용자 입력부(123)를 누르거나 영상정보를 취득하라는 음성명령을 통해 필요한 정보만 추출할 수 있고, 또는 사용자가 일정시간 이상 동일 사물을 응시하여 카메라(121)가 동일 영상을 일정시간 이상 촬영할 때 정보를 추출할 수 있다.

또는 특정 오브젝트에 사용자가 근접한 경우 해당 오브젝트가 시야에서 크게 차지하게 되면 해당 오브젝트를 주시하는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 카메라(121)가 인식한 영상에서 하나의 오브젝트가 상기 영상의 일정범위 이상 차지하는 경우 상기 오브젝트에 관련된 정보를 추출할 수 있다.

웨어러블 디바이스(100)는 키보드를 구비하기 어려우나 프레임(101) 상에버튼 타입의 사용자 입력부(123)를 구비하여 자주 사용하는 명령을 입력할 수 있다. 예를 들면 사용자가 보고 있는 영상을 촬영하거나 영상으로부터 정보를 추출하는 명령 또는 음향출력부(152)에서 출력되는 음량의 조절 등의 명령이 지정될 수 있다.

상기 사용자 입력부(123)는 메탈돔을 이용하여 물리적인 압력을 인지하여 신호를 발생시키는 방법 또는 터치센서(124)를 이용하여 사용자의 손이 터치된 것을 인식하는 방법 등 다양한 형태의 사용자 입력부(123)가 모두 적용 가능하다.

센싱부(140)는 휴대용 단말기(100)의 상태 및 주변환경을 감지하며, 대표적으로 자이로 센서(141) 및 가속 센서(142) 등을 들 수 있다.

자이로 센서(141)는 휴대 단말기의 기울기 변화를 감지는 장치로서, x축, y축, z축의 3개의 직교하는 축에 대한 변동을 검출한다. 각속도 센서라고도 한다. 각 축을 중심으로 회전운동을 운동량을 감지하여 이동단말기 본체의 기울기 흔들림 등을 감지할 수 있다.

종래의 자이로 센서는 3개의 축을 갖는 팽이형태였으나, 최근에는 광학식 자이로, 진동식 자이로 등과 같이 그 정밀도를 높이고 크기를 소형화하여 이동단말기와 같은 작은 전자제품에 실장 가능하다. 또한 MEMS모듈로 구현한 6축 센서도 자이로 센서(141)로서 이용할 수 있다.

본 발명에 이용되는 자이로 센서(141)는 상술한 형태에 국한되지 않고 웨어러블 디바이스(100)의 기울기 및 움직임을 감지할 수 있는 모든 센서를 포함한다.

가속 센서(142)는 웨어러블 디바이스(100)의 가속도와 같이 동적 힘을 측정한다. 가속도의 변화로부터 진동, 충격 등도 검출 가능하다. 질량이 있는 물체가 가속도를 받으면 힘이 발생하므로 그 힘에 따른 변화를 감지한다.

근접 센서(144)는 프레임 부분에 배치될 수 있으며, 웨어러블 디바이스에 근접하는 물체를 감지할 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다.

상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.

다음으로 출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 투명 스크린(151), 음향 출력부(152)을 포함할 수 있다.

스크린(151)은 사용자의 눈 전면에 배치되는 것으로 안경의 렌즈와 유사하다. 사용자의 눈 전면에 배치되어 전면의 사물을 볼 수 있기 위해서 투명하면서, 화면에 텍스트 또는 이미지 등을 출력하여 사용자에게 정보를 제공할 수 있다.

투명 스크린(151)의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 투명 스크린(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 사용자는 단말기 바디의 스크린(151)이 차지하는 영역을 통해 단말기 바디의 후방에 위치한 사물을 볼 수 있다.

음향 출력부(152)는 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 저장부(130)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력부(152)는 웨어러블 디바이스(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력부(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.

저장부(130)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 새로 입력된 데이터를 저장할 수 있고, 먼저 저장된 데이터는 추출하여 이용할 수 있다. 상기 저장부(130)는 내장 방식뿐만 아니라 SD카드와 같이 보조 저장장치를 이용하여 저장 기능을 확대할 수 있다.

제어부(controller)(180)는 통상적으로 웨어러블 디바이스(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 무선통신부(110)를 제어하여 각종 신호를 송수신하거나 입력된 데이터를 처리하거나, 스크린(151) 및 음향 출력부를 제어하여 사용자에게 정보를 제공할 수 있다. 상술한 영상 인식부(125) 음성 인식부(126)는 제어부(180)의 일부로서 구성될 수도 있다.

본 발명의 제어부(180)는 카메라(121)에서 취득한 영상으로부터 정보를 추출하고 상기 추출한 정보를 기초로 기 저장된 정보와 비교하거나, 추출된 정보를 저장부(130)에 저장하거나, 저장부(130)에 저장된 관련정보를 추출하여 투명 스크린(151)에 출력하거나, 관련 정보를 인터넷으로 검색할 수 있다.

전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원공급부(190)는 예를 들어 배터리, 연결포트, 전원공급제어부 및 충전 모니터링부를 포함할 수 있다. 배터리는 충전 가능하도록 이루어지는 내장형 배터리가 될 수 있으며, 충전 등을 위하여 프레임(101)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 일 예를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)를 착용한 상태를 도시한 도면이다. 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)는 프레임(101), 본체 하우징(103), 배터리 하우징(108), 투명 스크린(151), 프레임(101), 카메라(121), 터치센서(124) 등을 포함한다.

프레임(101)은 웨어러블 디바이스(100)를 착용할 때 몸에 장착되는 부분으로서, 착용자의 머리 뒤쪽을 감싸도록 U자 형상으로 꺾어질 수 있다. 프레임(101)이 전면 두상에 위치하는 경우 안경을 쓰는 사람은 착용이 어려운 문제가 있으며, 전면에 큰 프레임(101)을 두르고 있어야 하는 불편함이 있다. 본 발명은 이를 개선하여 두상의 뒤쪽에 프레임(101)을 위치시켜 웨어러블 디바이스(100)의 착용시에 불편함을 줄일 수 있다.

프레임(101)의 U자 형의 양 단부는 착용자의 두상 양 옆에 위치하고 가운데 부분은 두상의 뒤쪽에 위치한다. 프레임(101)의 양 단부에 결합하는 본체 하우징(103)과 배터리 하우징(108)의 무게를 지지하기 위해 착용자의 뒤통수의 가장 튀어나온 부분에서 조금 아래쪽에 프레임(101)이 위치하도록 프레임(101)의 단부 부분은 살짝 꺾어질 수 있다.

즉, U자 형상의 프레임(101)의 양 단부가, 상기 U자 형상을 이루는 평면에서 z축 방향으로 꺾어지게 되어 도 2에 도시된 바와 같이 단부가 하측 방향으로 꺾어진 형태를 갖는다. 이처럼 꺾어진 프레임(101)은 프레임(101)의 중앙 부분(C)이 착용자의 뒤통수에서 가장 튀어나온 부분보다 아래쪽에 위치하여 웨어러블 디바이스(100)가 본체 하우징(103)의 무게로 인해 전방 하측으로 기울어지는 것을 지지한다.

착용자의 머리 양측에 접하는 프레임(101)의 제1 지점(A)과 제2 지점(B)이 받침점이 되고 두상 뒤쪽에 접하는 프레임(101)의 제3 지점(C)과 프레임(101)의 양 단부에 위치하는 본체 하우징(103)과 배터리 하우징(108)이 균형을 잡으며 착용자의 머리에 거치될 수 있다. 제1 지점(A) 또는 제2 지점(B)은 착용자의 머리에 접하면서 귀에 인접한 위치의 뼈와 접촉하므로, 프레임(101)의 제1 지점(A) 또는 제2 지점(B)에 골전도 음향출력부(152, 도 6 참조)를 더 구비할 수 있다.

프레임(101)의 일측 단부에 위치하는 본체 하우징(103)은 영상정보에 상응한 빛을 사출하는 프로젝터(153) 및 상기 본체 하우징(103)에 결합되고 상기 프로젝터(153)에서 사출된 빛을 반사하여 착용자의 눈에 영상을 공급하는 투명 스크린(151)이 결합되며 투명 스크린(151)은 도 3의 (a)와 같이 상기 프레임(101)을 머리에 착용시 착용자의 눈에 앞에 위치한다.

또한 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 웨어러블 디바이스(100)의 디스플레이부를 사용하지 않을 때에는 목에 걸어 휴대할 수 있으며, 이어폰(155)을 연결하여 목에 걸어서 착용하는 무선음향장치로 이용할 수 있다.

프로젝터(153)는 투명 스크린(151)의 측면에서 투명 스크린(151)에 영상을 공급하고 투명 스크린(151)은 이를 사용자의 눈으로 반사하는 내부에 프리즘 스크린을 포함한다. 투명 스크린(151)은 사용자의 눈에 직접 영상을 제공하기 위해 좌안 또는 우안 중 적어도 하나에 대응되게 배치될 수 있다. 상기 투명 스크린(151)은 투사된 이미지와 전방의 일반 시야(사용자가 눈을 통하여 바라보는 범위)를 함께 볼 수 있어, 프로젝터(153)에서 투사된 영상은 일반 시야와 오버랩(overlap)되어 보여질 수 있다.

이동 단말기는 이러한 디스플레이의 특성을 이용하여 현실의 이미지나 배경에 가상 이미지를 겹쳐 하나의 영상으로 보여주는 증강현실(Augmented Reality, AR)을 제공할 수 있다.

카메라(121)는 좌안 및 우안 중 적어도 하나에 인접하게 배치되어, 전방의 영상을 촬영하도록 형성된다. 카메라(121)가 눈에 인접하여 위치하므로, 카메라(121)는 사용자가 바라보는 장면을 영상으로 획득할 수 있다.

본체 하우징(103)에는 사용자 입력부가 구비될 수 있다. 사용자 입력부는 터치, 푸시 등 사용자가 촉각적인 느낌을 가하며 조작하게 되는 방식(tactile manner) 뿐만 아니라 터치센서(124)를 통해 터치입력도 가능하다. 촉각적인 느낌의 방식은 보지 않고도 조작 가능하고 터치방식은 작은 면적을 이용하여 다양한 입력이 가능하다.

그 외에 카메라(121)나 근접센서 제스처 센서 등에서 감지한 사용자의 제스처를 사용자 명령으로 인식하여 그에 상응하는 제어를 할 수 있다. 또한 마이크를 이용하여 사용자 음성명령을 통해 제어할 수 있어, 입력부 전체를 통해 사용자가 다양한 방식으로 웨어러블 디바이스(100)를 제어할 수 있다.

프레임(101)의 타측에는 배터리 하우징(108)이 결합될 수 있다 프레임(101)의 좌측과 우측의 균형을 위해 배터리(190)를 반대편에 위치하고 프레임(101)을 통해 본체 하우징(103)과 배터리 하우징(108)을 전기적으로 연결하는 배터리 케이블을 더 포함할 수 있다. 배터리 하우징(108)은 교체 가능한 탈착형으로 구성할 수도 있다.

도 4는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)를 착용자의 머리 크기에 따라 조정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 머리에 착용하는 프레임(101)은 사람에 따라 다른 머리 사이즈와 형상 때문에 사람에 따라 맞지 않는 경우가 발생한다. 상기 문제를 해결하기 위해 본 발명의 프레임(101)에 양단이 고정되고 프레임(101)의 U자 형상의 내측을 가로지르는 고무밴드(109)를 더 포함할 수 있다.

상기 고무밴드(109)는 고무, 폴리우레탄이나 실리콘과 같은 탄성을 갖는 재질을 이용하여 사용자의 머리 형상에 따라 길이 및 형상이 변화할 수 있다. 또한, 사출물에 비해 마찰력이 높아 착용자의 머리 뒤쪽에 고정이 용이하다.

고무밴드(109)의 양단이 프레임(101)에 고정될 수도 있으나, 양단의 위치를 프레임(101)을 따라 이동할 수 있도록 프레임(101)에 끼워진 형태로 구성할 수도 있다. 고무밴드(109)를 더 포함하는 경우 상기 제3 지점(C)은 고무밴드(109)의 중간 부분이 된다.

도 5는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 연성부(106)의 움직임을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)는 착용자의 신체 형상에 맞추어 투명 디스플레이의 위치를 조정하기 위해 프레임(101)과 본체 하우징(103)의 연결 부분에 위치하는 연성부(106)를 포함한다. 상기 연성부(106)는 도 5에 도시된 바와 같이 모든 방향으로 회전이 가능하다.

도 6은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 연성부(106)를 도시한 분해 사시도로서, 연성부(106)는 내부가 빈 플렉서블 튜브(1061)를 포함한다. 상기 플렉서블 튜브(1061)의 일단은 프레임(101)에 결합하고 타단은 본체 하우징(103)과 결합하며, 플렉서블 튜브(1061)가 휘어짐에 따라 본체 하우징(103)의 위치를 프레임(101)에 상대적으로 변경할 수 있다.

상기 플렉서블 튜브(1061)는 힘이 가해지는 방향에 따라 다양한 방향으로 휘어지며 휘어진 채로 힘이 제거되면 그 형상을 유지한다. 플렉서블 튜브(1061)는 플렉서블 튜브(1061)가 연장된 방향에 수직한 방향을 축으로 휘어질 수 있어, 플렉서블 튜브(1061)의 단부에 결합된 본체 하우징(103)의 위치를 조정할 수 있다.

플렉서블 튜브(1061)의 외측을 감싸면서 플렉서블 튜브(1061)의 형상 변화에 상응하여 휘어지는 플렉서블 하우징(1062)을 더 포함할 수 있다. 플렉서블 튜브(1061)의 양단은 프레임(101)고 본체 하우징(103)에 결합하기 때문에 플렉서블 하우징(1062)은 플렉서블 튜브(1061) 보다 길이가 짧다. 플렉서블 하우징(1062)은 웨어러블 디바이스(100)의 외관을 형성하므로 상기 프레임(101)과 상기 본체 하우징(103)과 연속적인 면을 형성하도록 디자인 하는 것이 바람직하다.

다만, 플렉서블 튜브(1061)가 연장된 방향을 축으로 회전은 어려워 플렉서블 튜브(1061)가 연장된 방향(y축)을 중심으로 회전 가능한 체결구조(107)를 이용하여 본체 하우징(103)과 연성부(106)를 회전 가능하게 결합할 수 있다.

도 7은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 플렉서블 튜브(1061)와 본체 하우징(103)의 체결구조(107)를 도시한 분해 사시도로서, 체결구조(107)는 샤프트(1071), 회전 브라켓(1072) 및 판스프링(1074)을 포함한다.

샤프트(1071)의 일측 단부(1071c)는 플렉시블 튜브에 삽입되어 고정되고, 사프트를 축으로 회전하는 회전 브라켓(1072)이 샤프트(1071)의 타측(1071a)에 끼워진다. 사프트의 타측(1071a)은 상기 회전 브라켓(1072)이 샤프트(1071)에 삽입된 후에 빠지지 않도록 타단부 둘레에 걸림턱(1071d)이 돌출될 수 있다. 상기 플렉시블 튜브에 삽입되는 일측 단부(1071c)와 회전 브라켓(1072)이 삽입되는 타측 단부(1071a)를 구분하는 원판(1071b)을 더 포함하며, 상기 원판(1071b)과 걸림턱(1071d) 사이에 회전 브라켓(1072)이 위치한다.

샤프트(1071)에 삽입된 회전 브라켓(1072)은 본체 하우징(103)과 결합하기 위해 사프트의 축에 수직한 방향으로 돌출된 고정부를 포함한다. 사프트가 회전한 후에 회전된 각도로 고정되도록 판스프링(1074)을 더 포함할 수 있다. 판스프링(1074)은 돔 형상으로 휘어진 금속부재로 힘을 가하면 돔 형상이 변형되나 힘을 제거하면 탄성에 의해 원래 형상으로 복원된다.

본 발명의 판스프링(1074)은 회전 브라켓(1072)이 회전시에는 형상이 변하여 회전 브라켓(1072)과 원판(1071b) 사이에 회전할 수 있는 공간을 제공하고, 회전 브라켓(1072)의 회전이 종료되면 판스프링(1074)의 탄성에 의해 회전 브라켓(1072)이 샤프트(1071)의 원판(1071b)에 밀착되어 회전 브라켓(1072)의 위치가 고정된다. 즉, 샤프트(1071)는 프레임(101)에 고정되고 회전 브라켓(1072)과 본체 하우징(103)이 y축을 중심으로 회전하여 본체 하우징(103)에 결합된 투명 스크린(151)의 위치를 조정할 수 있다.

도 8은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 힌지(1035)의 동작을 설명하기 위한 도면으로, 본체 하우징(103)은 사용자의 머리 측면에 위치하는 제1 바디(1031)와 프로젝터(153)가 실장되고 투명 스크린(151)이 결합된 제2 바디(1032) 및 상기 제1 바디(1031)와 상기 제2 바디(1032) 사이를 연결하는 힌지(1035)를 포함할 수 있다.

힌지(1035)는 제1 바디(1031)와 제2 바디(1032)가 90°가 되는 상태를 기본으로 투명 스크린(151)이 사용자의 눈에서 약 18mm떨어진 위치(a)가 최적의 위치이다. 다만, 착용자에 따라 머리의 크기 및 눈의 위치가 차이가 있어 착용자에 따라 투명 스크린(151)의 위치를 조절해야 한다. 상기 연성부(106)를 꺽어서 조절하거나 제1 바디(1031)와 제2 바디(1032) 사이의 각도를 조절하여 투명 스크린(151)의 위치를 조절할 수 있다.

상기 힌지(1035)는 제1 바디(1031)와 제2 바디(1032)가 내측으로 0°가 될 때까지 접힐 수 있다. 내측으로 꺾어지는 경우 휴대가 간편하고 크래들에 넣어 휴대가 간편한 장점이 있다. 제1 바디(1031)와 제2 바디(1032)가 벌어진 채로 휴대하는 경우 걸려서 힌지(1035)가 파손되는 문제가 있으나 0°로 접어 휴대시 파손 문제가 해소된다. 또한, 도 3의 (b)와 같이 목에 거치시에도 제1 바디(1031)와 제2 바디(1032)를 접으면 걸리적 거리지 않아 휴대가 편리하다.

또한, 상기 힌지(1035)는 바깥쪽으로도 소정범위 내에서 회전 가능하기 때문에 힌지(1035)는 0°내지140°의 범위에서 회전하면서 사용자의 눈과의 거리가 최적의 거리에 위치시킬 수 있고 도 휴대의 편의성을 높일 수 있다.

도 9는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 제1 하우징과 제2 하우징이 분리된 상태를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 제2 하우징과 제1 하우징이 분리된 상태에서 사용태양을 설명하기 위한 도면이다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)의 본체 하우징(103)은 프레임(101)으로부터 분리 가능하다.

즉, 본체 하우징(103)은 사용자의 머리 측면에 위치하는 제1 바디(1031)와 연성부(106)에 연결된 제3 바디(1033)로 구성되며, 제1 바디(1031)와 제3 바디(1033)는 도 9에 도시된 바와 같이 분리 가능하다. 분리해서 제1 바디(1031)와 제2 바디(1032) 부분만 크래들 등에 넣어 따로 휴대할 수 있다.

또는 도 10과 같이 안경을 쓴 사용자는 제1 바디(1031)와 제2 바디(1032) 부분만 분리하여 안경에 걸어서 착용할 수 있다. 안경에 걸 수 있도록 제1 바디(1031)의 내측에 후크가 형성되어 있거나, 제3 바디(1033)와 분리한 후 단부에 후크(162)를 연결하여 안경에 착용할 수 있다.

이때, 배터리(190)가 상기 제1 본체에 구비된 경우에는 그 자체로 동작 가능하나 배터리 하우징(108)에 있는 대용량의 전원 공급부(190)로부터 전원을 공급받기 위해 보조 케이블(163)을 이용할 수 있다.

상기 보조 케이블(163)의 일단(162)은 제1 바디(1031)와 결합하고 타단(263)은 제2 바디(1032)와 결합하여 배터리 하우징(108)에 위치하는 전원 공급부 (190)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 또한, 상기 보조 케이블(163)의 타단에 보조 배터리(161)를 더 구비하여 상기 보조 배터리(161)로부터 추가적인 전력을 공급받을 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 사용자의 머리에 맞도록 변형 가능하여 착용감이 개선되었고, 본체 하우징(103)을 분리하여 안경을 낀 상태에서도 착용이 가능하다.

또한, 목에 거치하거나 접어서 휴대가 가능하여 휴대성이 개선되어 항상 머리에 착용하지 않아도 되는 장점이 있다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100: 웨어러블 디바이스 101: 프레임
103: 본체 하우징 1031: 제1 바디
1032: 제2 바디 1033: 제3 바디
1035: 힌지 106: 연성부
1061: 플렉서블 튜브 1062: 플렉서블 하우징
107: 연결부 1071: 샤프트
1072: 회전 브라켓 1073: 와셔
1074: 판스프링 109: 고무밴드
110: 무선통신부
120: 입력부 121: 카메라
140: 센싱부 150: 출력부
151: 투명 스크린 152: 음향 출력부
124: 터치센서 163: 보조 케이블

Claims (15)

1. U자 형상으로 휘어진 프레임;
   일단이 상기 프레임의 일단에 결합하며 외력에 의해 휘어지고 변형된 형상이 고정되는 연성부;
   상기 연성부의 단부에 연결된 본체 하우징;
   상기 본체 하우징에 실장되며 영상정보에 상응한 빛을 사출하는 프로젝터; 및
   상기 본체 하우징에 결합되고 상기 프로젝터에서 사출된 빛을 반사하여 착용자의 눈에 영상을 공급하는 투명 스크린을 포함하는 웨어러블 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연성부는 곡선을 형성하며 휘어지는 플렉서블 튜브를 포함하고,
   상기 본체 하우징은 상기 플렉서블 튜브의 길이방향을 중심으로회전가능하게 상기 플렉시블 튜브에 결합된 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
3. 제2항에 있어서,
   상기 플렉시블 튜브에 삽입되는 샤프트;
   상기 샤프트에 상기 플렉서블 튜브의 길이방향을 중심으로 회전 가능하게 결합하고 상기 본체 하우징이 고정되는 회전 브라켓; 및
   상기 회전 브라켓이 회전하지 않는 경우 상기 회전 브라켓을 상기 샤프트에 밀착시키는 판스프링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
4. 제2항에 있어서,
   상기 연성부는 상기 플렉시블 튜브의 외측을 커버하며 상기 메인 하우징과 상기 프레임과 연속적인 면을 형성하는 플렉서블 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
5. 제1항에 있어서,
   상기 본체 하우징은
   상기 프레임을 착용자가 머리 뒤쪽으로 착용시 두상의 측면에 위치하는 제1 바디;
   상기 투명 스크린이 결합된 제2 바디; 및
   상기 제2 바디와 상기 제3 바디 사이에 위치하는 힌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
6. 제5항에 있어서,
   상기 힌지는
   상기 제1 바디와 상기 제2 바디가 이루는 각도가 0°이상 140°의 범위에서 회전 가능한 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
7. 제1항에 있어서,
   상기 본체 하우징은,
   상기 프레임을 착용자가 머리 뒤쪽으로 착용시 두상의 측면에 위치하는 제1 바디; 및
   상기 연성부에 결합되며 상기 제1 바디에 탈착 가능한 제3 바디를 포함하는 웨어러블 디바이스.
8. 제5항에 있어서,
   일단은 상기 제1 바디와 결합하고 타단은 상기 제3 바디와 결합하여 상기 제1 바디와 상기 제3 바디 사이를 연결하는 보조 케이블을 더 포함하는 웨어러블 디바이스.
9. 제8항에 있어서,
   상기 보조케이블의 일단은 안경에 걸 수 있는 후크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
10. 제8항에 있어서,
    상기 보조케이블의 타단은 보조 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
11. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 길이 조정 가능한 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
12. 제1항에 있어서,
    상기 일단과 타단이 상기 프레임에 이격되어 결합되어 상기 U자 형상의 내측에 위치하는 고무밴드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
13. 제12항에 있어서,
    머리에 착용시
    적어도 상기 프레임의 일단에 위치하는 제1 지점; 상기 프레임의 타단에 위치하는 제2 지점; 및 상기 프레임의 중간 또는 상기 고무밴드의 중간에 위치하는 제3 지점이 상기 머리에 고정되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
14. 제12항에 있어서,
    상기 밴드의 단부는 U자형 평면에서 z축 방향으로 꺾어진 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
15. 제12항에 있어서,
    상기 밴드의 타단에 위치하며 배터리가 실장된 배터리 하우징을 더 포함하고,
    상기 배터리 하우징과 상기 본체 하우징을 전기적으로 연결하며 상기 밴드 내부를 통과하는 배터리 케이블을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.

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