KR20190072836A - 웨어러블 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨어러블 디바이스에 관한 것으로서, 구체적으로, 외관을 형성하는 프레임; 상기 프레임에 구비되며, 이미지를 생성하도록 형성된 디스플레이; 상기 프레임에 결합되고, 상기 디스플레이에서 생성된 이미지가 투영되는 렌즈; 상기 렌즈의 내측면에 비추어진 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 적외선 카메라 모듈을 포함하고, 상기 렌즈의 내측면의 적어도 일부는 적외선 차단 필터로 코팅된 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.

Description

웨어러블 디바이스{Wareable device}

본 발명은 사용자의 안면에 착용하여 증강현실 또는 가상현실을 구현할 수 있는 웨어러블 디바이스로서, 디자인의 자유도를 높이면서 카메라(센서)의 초점거리확보를 통해 사용자의 시선을 보다 정확하게 감지할 수 있는 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.

웨어러블 디바이스는 사람의 신체에 거치할 수 있는 디바이스를 의미할 수 있다.

최근, 이러한 웨어러블 디바이스 중에서, 특히, 사람의 안면에 착용할 수 있는 안경 형태의 웨어러블 디바이스에 대한 개발이 진행되고 있다.

이러한 웨어러블 디바이스는 가상현실(Virtual Reality, "VR" 이라고도 함) 또는 증강현실(Augmented Realityk "AR" 이라고도 함)을 구현할 수 있도록 형성될 수 있다.

가상현실은 특정한 환경이나 상황을 컴퓨터로 만들어서, 그것을 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황·환경과 상호작용을 하고 있는 것처럼 만들어 주는 인간-컴퓨터 사이의 인터페이스를 의미할 수 있다.

또한, 증강현실은 현실의 이미지나 배경에 3차원 가상 이미지를 겹쳐서 하나의 영상으로 보여주는 기술이다.

한편, 가상현실 및 증강현실을 보다 실감나게 구현하기 위해서는, 사용자의 시선을 추적하여(즉, 사용자의 눈동자의 위치를 추적하여), 사용자의 시선이 향하는 위치에 현실 이미지 및 가상 이미지 등을 배치하거나 사용자의 시선이 향하는 위치에 있는 이미지의 밝기를 조절해야 한다.

즉, 웨어러블 디바이스를 통해 가상현실 및 증강현실을 보다 정밀하게 구현하기 위해서는 사용자의 시선 추적이 필수적이며, 이러한 사용자의 시선의 추척은 적외선 카메라(IR 카메라) 또는 적외선 센서(IR 센서)를 통해 수행될 수 있다.

종래의 웨어러블 디바이스의 경우, 상기 적외선 카메라가 웨어러블 디바이스의 전단에서 사용자의 눈을 향하도록 눈의 앞쪽에 배치된다.

이 경우, 안경 형태의 웨어러블 디바이스에서, 사용자의 눈 앞쪽에 적외선 카메라가 배치되면, 적외선 카메라의 초점거리가 짧아지게 되어 초점거리 조절을 위한 별도의 렌즈가 필요하게 된다.

이 경우, 초점거리 조절을 위한 별도의 렌즈를 설계할 경우, 렌즈 설계의 난이도가 증가할 뿐만 아니라 상기 렌즈로 인해 제품의 단가도 증가하게 되는 문제가 발생될 수 있다.

또한, 적외선 카메라를 웨어러블 디바이스의 전단에(즉, 사용자의 눈 앞에) 배치할 경우, 웨어러블 디바이스의 외관 디자인을 구현함에 있어서 큰 제약이 수반되는 문제점이 발생될 수 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 적외선 미러를 통해 적외선 카메라의 배치 자유도가 개선될 수 있는 웨어러블 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 적외선 미러를 통해 적외선 카메라의 초점거리를 확보하여 사용자의 시선을 보다 정확하게 감지 또는 추적할 수 있는 웨어러블 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 적외선 카메라의 초점거리를 위한 별도의 렌즈가 필요없게 되어, 제품의 단가를 절감할 수 있는 웨어러블 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 적외선 카메라의 배치 자유도가 개선되어, 웨어러블 디바이스의 외관 디자인의 자유도가 개선될 수 있는 웨어러블 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위한 것으로서, 외관을 형성하는 프레임; 상기 프레임에 구비되며, 이미지를 생성하도록 형성된 디스플레이; 상기 프레임에 결합되고, 상기 디스플레이에서 생성된 이미지가 투영되는 렌즈; 상기 렌즈의 내측면에 비추어진 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 적외선 카메라 모듈을 포함하고, 상기 렌즈의 내측면의 적어도 일부는 적외선 차단 필터로 코팅된 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스를 제공할 수 있다.

상기 웨어러블 디바이스는 상기 적외선 카메라 모듈에 전기적으로 연결되어, 상기 적외선 카메라 모듈을 통해 감지된 사용자의 눈동자의 위치 좌표를 생성하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

제1실시예에 따르면, 상기 웨어러블 디바이스는 상기 디스플레이에서 생성된 이미지를 상기 렌즈의 내측면을 향해 반사시키는 하나 이상의 미러를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 미러의 적어도 일부는 적외선 차단 필터로 코팅될 수 있다. 그리고, 일 실시예에 따르면, 상기 적외선 카메라 모듈은 상기 미러를 향하도록 상기 디스플레이부에 인접하게 배치되어, 상기 미러에 투영되는 사용자의 눈동자 이미지를 통하여 사용자의 눈동자 위치를 감지할 수 있다.

상기 하나 이상의 미러는 상기 디스플레이에서 생성된 이미지를 사용자의 안면을 향해 반사시키는 제1미러 및 상기 제1미러에 의해 반사된 이미지를 상기 렌즈의 내측면을 향해 반사시키는 제2미러를 포함할 수 있다.

상기 디스플레이 및 상기 제2미러는 상기 제1미러에 비해 사용자의 안면에 상대적으로 가까이 배치될 수 있다.

다른 실시예에서, 상기 적외선 카메라 모듈은 상기 렌즈의 내측면을 향하도록 상기 제2미러에 인접하게 배치되어, 상기 렌즈의 내측면에 비추어진 사용자의 눈동자 이미지를 통하여, 사용자의 눈동자 위치를 감지할 수 있다.

상기 프레임은 전장부 및 상기 전장부로부터 연장된 거치부를 포함하고, 상기 전장부에는 상기 디스플레이, 상기 적외선 카메라 모듈, 상기 적어도 하나의 미러가 내장될 수 있다.

그리고, 상기 거치부는 사용자의 머리에 착용 가능하도록 탄성 밴드 형태로 형성될 수 있다.

제2실시예에 따르면, 상기 렌즈 내부에 웨이브 가이드(waveguide)가 형성되고, 상기 디스플레이에서 생성된 이미지는 상기 웨이브 가이드를 통해 사용자의 눈으로 전달될 수 있다.

제3실시예에 따르면, 상기 프레임은 사용자의 귀에 걸어서 거치하도록 형성된 한 쌍의 거치부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 디스플레이 및 상기 적외선 카메라 모듈은 상기 한 쌍의 거치부 중 적어도 하나에 상기 렌즈의 내측면을 향하도록 결합될 수 있다.

상기 디스플레이 및 상기 적외선 카메라 모듈은 상기 적외선 카메라 모듈의 초점 거리를 확보하기에 충분한 기설정된 거리로 상기 렌즈로부터 이격되어 상기 한 쌍의 거치부 중 적어도 하나에 결합될 수 있다.

상기 디스플레이 및 상기 적외선 카메라 모듈은 상기 한 쌍의 거치부의 서로 마주하는 측면에 배치될 수 있다.

상기 디스플레이 및 상기 적외선 카메라 모듈의 적어도 일부는 탄성부재로 둘러싸일 수 있다.

본 발명에 따르면, 적외선 미러를 통해 적외선 카메라의 배치 자유도가 개선될 수 있는 웨어러블 디바이스를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 적외선 미러를 통해 적외선 카메라의 초점거리를 확보하여 사용자의 시선을 보다 정확하게 감지 또는 추적할 수 있는 웨어러블 디바이스를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 적외선 카메라의 초점거리를 위한 별도의 렌즈가 필요없게 되어, 제품의 단가를 절감할 수 있는 웨어러블 디바이스를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 적외선 카메라의 배치 자유도가 개선되어, 웨어러블 디바이스의 외관 디자인의 자유도가 개선될 수 있는 웨어러블 디바이스를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨어러블 디바이스에서 적외선 카메라를 통해 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 원리를 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 웨어러블 디바이스에서 적외선 카메라를 통해 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 원리를 나타내는 다른 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 웨어러블 디바이스에서 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 원리를 나타내는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 웨어러블 디바이스에서 적외선 카메라를 통해 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 원리를 나타내는 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 나타내는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 웨어러블 디바이스(10)는 안경 또는 고글의 형태로 형성될 수 있다.

상기 웨어러블 디바이스(10)는 외관을 형성하는 프레임(100) 및 상기 프레임(100)에 결합되는 렌즈(200)를 포함할 수 있다.

상기 프레임(100)은 전자부품들이 수용되는 전장부(110) 및 상기 전장부(110)로부터 연장되어 사용자의 헤드에 웨어러블 디바이스(10)를 거치 또는 착용할 수 있도록 형성된 거치부(120)를 포함할 수 있다.

상기 전장부(110)는 웨어러블 디바이스(10)의 전방부에 구비되어, 후술할 디스플레이, 적외선 카메라 모듈, 하나 이상의 미러 및 상기 디스플레이와 상기 적외선 카메라를 제어하는 제어부를 수용하도록 형성될 수 있다. 여기서, 적외선 카메라 모듈(IR camera module)은 적외선 카메라(또는 적외선 이미지 센서) 및 적외선 방사기(IR emitter)를 포함할 수 있다.

상기 거치부(120)는 탄성 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 거치부(120)는 탄성 플라스틱으로 형성되되 탄성 밴드의 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 거치부(120)는 사용자의 헤드의 적어도 일부를 둘러싸도록 기설정된 곡률을 구비할 수 있다.

상기 거치부(120)의 내주면에는 상기 웨어러블 디바이스(10)의 착용감을 개선하기 위한 쿠션부(130)가 배치될 수 있다. 상기 쿠션부(130)는 상기 거치부(120)와 같은 곡률을 구비하도록 형성될 수 있다.

상기 거치부(120)의 내부에는 상기 전장부(110)로 전원을 공급하기 위한 배터리(140)가 수용될 수 있다. 상기 배터리(140)는 충전 가능한 2차 전지로 형성될 수 있고, 상기 거치부(120)로부터 착탈 가능하게 상기 거치부(120) 내에 구비될 수 있다.

상기 렌즈(200)는 투명 또는 반투명 렌즈로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈(200)는 투명하게 형성되되, 렌즈(200)의 일부는 상기 디스플레이부에서 생성된 이미지가 선명하게 투영되도록 반투명하게 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 렌즈(200) 전체가 투명하거나 또는 반투명하게 형성되는 것도 가능하다.

상기 렌즈(200)는 상기 프레임(100)의 전방부에 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈(200)는 상기 전장부(110)의 전방을 덮으면서, 상기 전장부(110)의 하측으로 연장하도록 형성될 수 있다.

사용자는 상기 웨어러블 디바이스(10)를 착용한 상태에서, 상기 렌즈(200)를 통하여 전방의 환경을 인식할 수 있음과 동시에, 상기 디스플레이부에서 생성된 이미지를 인식할 수 있다.

한편, 상기 웨어러블 디바이스(10)를 통해 증강현실 또는 가상현실을 보다 현실감있게 구현하기 위해서는, 사용자의 시선 또는 눈동자의 위치를 감지할 필요가 있다.

사용자의 시선 또는 눈동자의 위치는 전술한 적외선 카메라를 통해 감지할 수 있다.

웨어러블 디바이스(10)는 상기 적외선 카메라와 같은 구성으로 인해, 디바이스 크기가 너무 커질 수 있는 문제가 있을 뿐만 아니라, 디자인을 개선함에 있어서도 많은 제약이 따르는 문제가 있다.

특히, 사용자의 시선 또는 눈동자의 위치를 감지하기 위하여 상기 적외선 카메라를 사용자의 눈을 향하도록 웨어러블 디바이스(10)의 전단에 배치하는 경우, 짧은 초점거리로 인한 눈동자 감지의 부정확성 문제 및 디자인 자유도가 제한되는 문제가 부각될 수 있다.

이하, 이러한 적외선 카메라의 초점거리를 확보하여 감지 정확도를 높임과 동시에, 디자인의 자유도를 개선할 수 있는 웨어러블 디바이스(10)의 구조에 대하여 다른 도면을 더 참조하여 설명한다.

도 2는 도 1에 도시된 웨어러블 디바이스에서 적외선 카메라를 통해 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 원리를 나타내는 개념도이다.

도 2를 참조하면, 웨어러블 디바이스(10)는 이미지를 생성하도록 형성된 디스플레이(300), 전술한 렌즈(200), 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 적외선 카메라 모듈(400)을 포함할 수 있다.

상기 디스플레이(300)는 이미지를 생성하기 위한 것으로서, 마이크로 오엘이디 디스플레이 또는 프로젝터 등으로 형성될 수 있다. 상기 디스플레이(300)는 전술한 프레임(100) 내에 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 디스플레입(300)는 전술한 전장부(110) 내에 배치될 수 있다.

상기 디스플레이(300)에서 생성된 이미지는 상기 렌즈(200)에 투영될 수 있다. 따라서, 웨어러블 디바이스(10)를 착용한 사용자는 상기 렌즈(200)에 투영된 이미지를 인식할 수 있다.

상기 적외선 카메라 모듈(400)은 적외선 이미지 센서(미도시) 및 적외선 방사기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 렌즈(200)에 비추어진 사용자의 눈동자의 위치를 감지하도록 배치될 수 있다.

즉, 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 렌즈(200)의 내측면에 비추어진 사용자의 눈동자 위치를 감지하도록 배치될 수 있다.

구체적으로, 상기 렌즈(200)의 내측면의 적어도 일부는 적외선 차단 필터(IR cut filter, 600)로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈(200)의 내측면 전체가 적외선 차단 필터(600)로 코팅될 수 있다. 따라서, 상기 렌즈(200)에 코팅된 상기 적외선 차단 필터(600)에는 적외선 카메라 모듈(400)에 의해 감지되도록 사용자의 눈이 비추어질 수 있다.

적외선 카메라 모듈(400)이 상기 렌즈(200)에 코팅된 적외선 차단 필터(600)를 향하도록 배치되면, 상기 적외선 차단 필터(600)에 비추어진 사용자의 눈동자가 상기 적외선 카메라 모듈을 통해 감지될 수 있다.

이와 같이, 상기 적외선 카메라 모듈(400)에 의해 감지된 사용자의 눈동자 위치를 감지하여 사용자의 시선을 파악할 수 있다.

상기 웨어러블 디바이스(10)는 도시되지 않은 제어부를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 전술한 전장부(110) 내에 구비될 수 있다. 상기 제어부는 상기 적외선 카메라 모듈(400)에 전기적으로 연결되어, 상기 적외선 카메라 모듈(400)을 통해 감지된 사용자의 눈동자의 위치 좌표를 생성할 수 있다.

적외선 카메라 모듈(400)에 감지된 이미지의 위치 좌표를 생성하는 기술은 이미 공지되어 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 에어러블 디바이스(10)는 디스플레이(300)에서 만든 이미지를 반사시키기 위한 하나 이상의(즉, 적어도 하나의) 미러(510, 520)를 더 포함할 수 있다. 상기 하나 이상의 미러(510, 520)는 전술한 전장부(110) 내에 구비될 수 있다.

상기 하나 이상의 미러(510, 520)는 상기 디스플레이(300)에서 생성된 이미지를 상기 렌즈(200)를 향해 반사시키도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 하나 이상의 미러(510, 520)는 상기 디스플레이(300)에서 생성된 이미지를 상기 렌즈(200)의 내측면을 향해 반사시키도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 렌즈(200)의 내측면은 상기 렌즈(200)에서 사용자의 안면을 향하는 측면으로서, 전술한 적외선 차단 필터(600)가 코팅된 렌즈(200)의 후방면을 의미할 수 있다.

따라서, 디스플레이(300)에 의해 형성된 이미지는 상기 하나 이상의 미러(510, 520)에 의해 반사되어 상기 렌즈(200)에 투영되므로, 사용자는 웨어러블 디바이스(10)를 착용한 상태에서 상기 이미지를 인식할 수 있다.

또한, 상기 하나 이상의 미러(510, 520)는 적외선 차단 필터(600)로 적어도 일부가 코팅될 수 있다.

따라서, 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 렌즈(200)에 투영되어 상기 하나 이상의 미러(510, 520)를 통해 반사된 사용자의 눈동자의 위치를 감지할 수 있다.

한편, 상기 적외선 카메라 모듈(400)의 초점 거리 확보 및 웨어러블 디바이스(10)의 디자인 자유도의 개선을 위해서, 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 웨어러블 디바이스(10)의 전방이나 렌즈의 하단에 위치되지 않는 것이 바람직하다.

본 실시예에 따르면, 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 미러(510, 520)를 향하도록 상기 디스플레이(300)에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 미러(510, 520)에서 적외선 차단 필터(600)가 코팅된 면을 향하도록 상기 디스플레이(300)의 일측에 배치될 수 있다.

이때, 렌즈(200)에 코팅된 적외선 차단 필터(600)에 투영된 사용자의 눈동자는 상기 렌즈(200)를 향하는 미러(510, 520)에 코팅된 적외선 차단 필터(600)에 비추어질 수 있다. 그리고, 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 미러(510, 520)를 향하도록 배치되기 때문에, 상기 미러(510, 520)에 투영되는 사용자의 눈동자 이미지를 통하여 사용자의 눈동자 위치를 감지할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 하나 이상의 미러(510, 520)는 상기 디스플레이(300)에서 생성된 이미지를 사용자의 안면을 향해 반사시키는 제1미러(510) 및 상기 제1미러(510)에 의해 반사된 이미지를 상기 렌즈(200)의 내측면을 향해 반사시키는 제2미러(520)를 포함할 수 있다.

상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 제1미러(510)에서 적외선 차단 필터(600)가 코팅된 면을 향하도록 상기 디스플레이(300)의 일측에 배치될 수 있다.

상기 제1미러(510)는 상기 제2미러(520) 및 상기 디스플레이(300)에 비해, 사용자의 안면으로부터 멀리 배치될 수 있다. 즉, 상기 디스플레이(300) 및 상기 제2미러(520)는 상기 제1미러(510)에 비해 사용자의 안면에 상대적으로 가까이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이(300) 및 상기 제2미러(520)는 상기 제1미러(510) 및 상기 렌즈(200)와 대향하되 상하방향으로 서로 어긋나도록 배치될 수 있다.

도시된 실시예에서, 상기 디스플레이(300)가 사용자의 안면의 반대방향으로 이미지를 발생시키도록 상측에 배치되고, 상기 제1미러(510)는 상기 디스플레이(300)에 대향하되 상기 디스플레이(300)보다 하측에 배치되며, 상기 제2미러(520)는 상기 제1미러(510)와 대향하되 상기 제1미러(510)보다 하측에 배치되고, 상기 렌즈(200)는 상기 제2미러(520)와 대향하되 상기 제2미러(520)보다 하측에 배치될 수 있다.

그리고, 상기 디스플레이(300)의 하단은 상기 제1미러(510)의 상단과 전후방향으로 서로 중첩되고, 상기 제1미러(510)의 하단은 상기 제2미러(520)의 상단과 전후방향으로 서로 중첩되며, 상기 제2미러(520)의 하단은 상기 렌즈(200)의 상단과 전후방향으로 서로 중첩될 수 있다. 여기서, 전후방향은 사용자의 전방 및 후방을 향하는 방향을 의미할 수 있다.

도시된 것과 같이, 디스플레이(300)는 하방으로 기설정된 각도로 경사져서 상기 제1미러(510)를 향하도록 배치된다. 따라서, 디스플레이(300)에서 생성된 이미지는 기설정된 각도로 하방 경사져서 상기 제1미러(510)를 향하고, 상기 제1미러(510)에 의해 반사된 상기 이미지는 기설정된 각도로 하방 경사져서 상기 제2미러(520)를 향하며, 상기 이미지는 기설정된 각도로 하방 경사져서 상기 렌즈(200)를 향해 상기 제2미러(520)에 의해 반사될 수 있다.

또한, 렌즈(200)에 코팅된 적외선 차단 필터(600)에 투영된 사용자의 눈동자는 상기 제2미러(520) 및 상기 제1미러(510)에 코팅된 적외선 차단 필터(600)를 순차적으로 경유하여 상기 적외선 카메라 모듈(400)에 의해 감지될 수 있다.

이러한 적외선 카메라 모듈(400)의 배치로 인해, 초점 거리가 확보됨과 동시에, 웨어러블 디바이스(10)의 디자인 자유도가 향상될 수 있다.

이하, 다른 도면을 참조하여, 적외선 카메라 모듈(400)의 다른 배치구조에 대하여 설명한다.

도 3은 도 1에 도시된 웨어러블 디바이스에서 적외선 카메라를 통해 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 원리를 나타내는 다른 개념도이다.

디스플레이(300), 제1 및 제2 미러(510, 520) 및 렌즈(200)의 배치는 도 2를 통해 설명한 것과 동일할 수 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하고 차이점을 중심으로 설명한다.

본 실시예에서, 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 제2미러(520)에 인접하게 비치될 수 있다. 도 2에서와 마찬가지로, 도 3의 실시예에서도 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 전술한 전장부(110) 내에 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 렌즈(200)에서 적외선 차단 필터(600)가 코팅된 면(즉, 렌즈(200)의 내측면)을 향하도록 상기 제2미러(520)의 일측에 배치될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서, 상기 제1미러(510) 및 제2미러(520)는 적외선 차단 필터(600)에 의해 코팅되지 않아도 된다.

이때, 렌즈(200)에 코팅된 적외선 차단 필터(600)에 투영된 사용자의 눈동자는 상기 렌즈(200)를 향하도록 배치된 상기 적외선 카메라 모듈(400)에 의해 감지될 수 있다.

즉, 적외선 카메라 모듈(400)이 상기 제2렌즈(520)의 측면에서 상기 렌즈(200)의 내측면을 향하도록 배치되기 때문에, 렌즈(200)에 코팅된 적외선 차단 필터(600)에 투영된 사용자의 눈동자는 상기 적외선 카메라 모듈(400)에 의해 직접 감지될 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 실시예에 비해, 본 실시예의 경우 사용자의 눈동자 이미지가 반사되어 인식되지 않기 때문에 사용자 눈동자의 위치를 보다 정확하게 감지할 수 있다.

이와 같이, 적외선 카메라 모듈(400)을 렌즈 상단부에 구비되는 전장부(110) 내에 배치하고, 적외선 차단 필터를 채용함으로 인해, 적외선 카메라 모듈(400)의 초점 거리가 확보됨과 동시에, 웨어러블 디바이스(10)의 디자인 자유도가 향상될 수 있다.

이하, 다른 도면을 참조하여, 증강현실을 구현하기 위한 다른 형태의 렌즈구성에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 웨어러블 디바이스에서 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 원리를 나타내는 개념도이다.

본 실시예에서는, 렌즈(200)에 웨이브 가이드(270)가 적용되어 있다는 점에서 전술한 실시예들과 차이가 있다. 디스플레이(300)는 렌즈(200)의 일단부(예를 들어, 상단부)를 향해 이미지를 조사하도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이(300)는 프로젝터로 형성될 수 있다.

디스플레이(300)에서 생성된 이미지는 상기 렌즈(200)의 일단부로 입사되어, 상기 렌즈(200) 내에 형성된 웨이브 가이드(270)를 통해 사용자의 눈으로 전달될 수 있다.

즉, 렌즈(200)의 일 단부로 입사된 이미지는 렌즈(200)의 높이방향을 따라 렌즈(200)의 하방으로 안내되어 사용자의 눈을 향해 조사될 수 있다. 이러한 웨이브 가이드(270)의 구조에 대해서는 이미 다수 공지되어 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 디스플레이(300)는 상기 렌즈(200)에 비해 사용자의 안면에 더 가까이 배치될 수 있다. 그리고, 상기 디스플레이(300)는 상기 렌즈(200)의 일 단부(예를 들어, 상단부)를 향해 이미지를 조사하도록 배치될 수 있다.

상기 디스플레이(300)의 일측에 적외선 카메라 모듈(400)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 디스플레이(300)의 측방 또는 하방에 상기 적외선 카메라 모듈(400)이 배치될 수 있다.

상기 적외선 카메라 모듈(400)은 사용자의 눈보다 높은 위치에서, 기설정된 각도로 하방을 향하도록 배치될 수 있다. 상기 렌즈(200)의 내측면에서 상기 적외선 카메라 모듈(400)이 향하는 부분에 적외선 차단 필터(600)가 코팅될 수 있다.

상기 렌즈(200)에 코팅된 적외선 차단 필터(600)에 투영된 사용자의 눈동자는 상기 렌즈(200)를 향하도록 배치된 상기 적외선 카메라 모듈(400)에 의해 감지될 수 있다.

상기 적외선 카메라 모듈(400)의 렌즈(200)의 일단부에서 사용자의 눈을 향하도록 배치되지 않고, 전장부 내에서 디스플레이(300)의 일측에서 렌즈(200)의 내측면을 향하도록 배치되므로, 초점거리가 확보될 뿐만 아니라 디자인 자유도가 향상될 수 있다.

이하, 또 다른 도면을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 디바이스에 대하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 웨어러블 디바이스를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 3에 도시된 웨어러블 디바이스에서 적외선 카메라를 통해 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 원리를 나타내는 개념도이다.

도 5 및 6을 함께 참조하면, 웨어러블 디바이스(10)는 안경 형태와 유사하게 형성될 수 있다. 즉, 상기 웨어러블 디바이스(10)는 한 쌍의 렌즈(200)를 지지하는 프레임(100)을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 프레임(100)은 상기 한 쌍의 렌즈(200)를 지지하는 지지부(105) 및 사용자의 귀에 걸어서 거치하도록 형성된 한 쌍의 거치부(120)를 포함할 수 있다.

전술한 실시예들과 마찬가지로, 상기 렌즈(200)의 내측면은 적외선 차단 필터로 코팅될 수 있다.

이미지를 생성하는 디스플레이(300) 및 눈동자를 감지하는 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 한 쌍의 거치부(120) 중 적어도 하나에 상기 렌즈(200)의 내측면을 향하도록 결합될 수 있다.

도시된 실시예는 양안 웨어러블 디바이스로서, 한 쌍의 디스플레이(300) 및 한 쌍의 적외선 카메라 모듈(400)이 상기 한 쌍의 거치부(120)에 각각 설치되어 있으나, 단안 웨어러블 디바이스의 경우, 하나의 디스플레이(300) 및 하나의 적외선 카메라 모듈(400)이 한 쌍의 거치부(120) 중 하나에 설치될 수 있다.

상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 디스플레이(300)의 상측, 하측, 좌측 및 우측 중 일측에 배치될 수 있다.

특히, 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 적외선 카메라 모듈(400)의 초점 거리를 확보하기에 충분한 기설정된 거리로 상기 렌즈(200)로부터 이격되어 상기 한 쌍의 거치부(120)에 결합될 수 있다.

상기 한 쌍의 디스플레이(300) 및 한 쌍의 적외선 카메라 모듈(400)이 한 쌍의 렌즈(200) 중 대응하는 렌즈(200)의 내측면을 향하기 때문에, 사용자가 상기 디스플레이(300)에서 생성된 이미지를 인식할 수 있음과 동시에, 사용자의 눈동자 위치가 상기 적외선 카메라 모듈(400)을 통해 감지될 수 있다.

즉, 적외선 카메라 모듈(400)이 렌즈(200) 부근에서 사용자의 눈을 향하도록 배치되어 있지 않으므로, 적외선 카메라 모듈(400)의 초점 거리가 확보됨과 동시에, 디자인 자유도가 향상될 수 있다.

구체적으로, 상기 디스플레이(300) 및 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 한 쌍의 거치부(120)의 서로 마주하는 측면에 배치될 수 있다. 즉, 사용자가 상기 웨어러블 디바이스(10)를 착용한 상태에서, 상기 디스플레이(300) 및 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 외부로 노출되지 않을 수 있으므로, 디자인 자유도가 향상될 수 있다.

또한, 웨어러블 디바이스(10)를 착용한 사용자의 안면에 이물감이 생기지 않도록, 상기 디스플레이(300) 및 상기 적외선 카메라 모듈(400)의 적어도 일부는 탄성부재(700)로 둘러싸일 수 있다. 상기 탄성부재(700)는 고무 또는 스펀지 등의 소재로 형성될 수 있다.

상기 탄성부재(700)의 전방면에는 상기 디스플레이(300)와 상기 적외선 카메라 모듈(400)이 상기 렌즈(200)를 향해 노출되도록 하기 위한 복수개의 홀(703)이 형성될 수 있다. 상기 복수개의 홀(703)을 통해 상기 디스플레이(300)와 상기 적외선 카메라 모듈(400)에서 발생된 빛이 렌즈(200)를 향해 조사될 수 있다.

한편, 상기 디스플레이(300) 및 상기 적외선 카메라 모듈(400)의 일측에는 상기 디스플레이(300) 및 상기 적외선 카메라 모듈(400)에 전원을 공급하기 위한 배터리(140)가 배치될 수 있다.

또한, 도시되어 있지는 않지만, 상기 디스플레이(300) 및 상기 적외선 카메라 모듈(400)의 일측에는 상기 디스플레이(300) 및 상기 적외선 카메라 모듈(400)과 전기적으로 연결된 제어부(미도시)가 더 구비될 수 있다.

이 경우, 상기 탄성부재(700)는 상기 디스플레이(300), 상기 적외선 카메라 모듈(400), 상기 배터리(140) 및 상기 제어부를 모두 둘러싸도록 형성될 수 있다.

상기 디스플레이(300) 및 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 거치부(120)에 설치된 상태에서 렌즈(200)의 중앙부를 향하도록 배치될 수 있다. 따라서, 상기 디스플레이(300) 및 상기 적외선 카메라 모듈(400)은 상기 렌즈(200)를 향해 상기 거치부(120)를 기준으로 내측으로 경사지도록 배치될 수 있다.

즉, 상기 디스플레이(300) 및 상기 적외선 카메라 모듈(400)을 둘러싸는 상기 탄성부재(700)는 상기 렌즈(200)를 향해 상기 거치부(120)를 기준으로 내측으로 경사지도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 상기 탄성부재(700)의 후단부(701)는 상기 탄성부재(700)의 렌즈(200)를 향하는 전단부(702)에 비해 상기 거치부(120)에 더 가까이 배치될 수 있다.

따라서, 웨어러블 디바이스(10)가 사용자의 얼굴 또는 안면에 견고하게 고정될 수 있다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 안되고 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 프레임 200 렌즈
300 디스플레이 400 적외선 카메라 모듈
510 제1미러 520 제2미러
600 적외선 차단 필터 700 탄성부재

Claims (13)

1. 외관을 형성하는 프레임;
   상기 프레임에 구비되며, 이미지를 생성하도록 형성된 디스플레이;
   상기 프레임에 결합되고, 상기 디스플레이에서 생성된 이미지가 투영되는 렌즈;
   상기 렌즈의 내측면에 비추어진 사용자의 눈동자의 위치를 감지하는 적외선 카메라 모듈을 포함하고,
   상기 렌즈의 내측면의 적어도 일부는 적외선 차단 필터로 코팅된 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적외선 카메라 모듈에 전기적으로 연결되어, 상기 적외선 카메라 모듈을 통해 감지된 사용자의 눈동자의 위치 좌표를 생성하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
3. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이에서 생성된 이미지를 상기 렌즈의 내측면을 향해 반사시키는 하나 이상의 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
4. 제3항에 있어서,
   상기 미러의 적어도 일부는 적외선 차단 필터로 코팅되고,
   상기 적외선 카메라 모듈은 상기 미러를 향하도록 상기 디스플레이부에 인접하게 배치되어, 상기 미러에 투영되는 사용자의 눈동자 이미지를 통하여 사용자의 눈동자 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
5. 제3항에 있어서,
   상기 하나 이상의 미러는 상기 디스플레이에서 생성된 이미지를 사용자의 안면을 향해 반사시키는 제1미러 및 상기 제1미러에 의해 반사된 이미지를 상기 렌즈의 내측면을 향해 반사시키는 제2미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
6. 제5항에 있어서,
   상기 디스플레이 및 상기 제2미러는 상기 제1미러에 비해 사용자의 안면에 상대적으로 가까이 배치되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
7. 제5항에 있어서,
   상기 적외선 카메라 모듈은 상기 렌즈의 내측면을 향하도록 상기 제2미러에 인접하게 배치되어, 상기 렌즈의 내측면에 비추어진 사용자의 눈동자 이미지를 통하여, 사용자의 눈동자 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
8. 제5항에 있어서,
   상기 프레임은 전장부 및 상기 전장부로부터 연장된 거치부를 포함하고,
   상기 전장부에는 상기 디스플레이, 상기 적외선 카메라 모듈, 상기 적어도 하나의 미러가 내장되며,
   상기 거치부는 사용자의 머리에 착용 가능하도록 탄성 밴드 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
9. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈 내부에 웨이브 가이드(waveguide)가 형성되고,
   상기 디스플레이에서 생성된 이미지는 상기 웨이브 가이드를 통해 사용자의 눈으로 전달되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
10. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 사용자의 귀에 걸어서 거치하도록 형성된 한 쌍의 거치부를 포함하고,
    상기 디스플레이 및 상기 적외선 카메라 모듈은 상기 한 쌍의 거치부 중 적어도 하나에 상기 렌즈의 내측면을 향하도록 결합되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
11. 제10항에 있어서,
    상기 적외선 카메라 모듈은 상기 적외선 카메라 모듈의 초점 거리를 확보하기에 충분한 기설정된 거리로 상기 렌즈로부터 이격되어 상기 한 쌍의 거치부 중 적어도 하나에 결합되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
12. 제10항에 있어서,
    상기 디스플레이 및 상기 적외선 카메라 모듈은 상기 한 쌍의 거치부의 서로 마주하는 측면에 배치되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
13. 제11항에 있어서,
    상기 디스플레이 및 상기 적외선 카메라 모듈의 적어도 일부는 탄성부재로 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.

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