KR20220070471A - 온도 조절을 위한 상 변화 재료를 갖는 안경류 디바이스 배터리 - Google Patents

온도 조절을 위한 상 변화 재료를 갖는 안경류 디바이스 배터리 Download PDF

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Abstract

상 변화 재료(PCM)는 주변 온도가 떨어짐에 따라 배터리 온도를 유지하기 위해 PCM의 잠열 에너지가 배터리로 전달되도록 안경류 디바이스의 배터리 주위에 위치된다. 잠열 에너지는 PCM이 잠열 에너지를 잃고 고상(solid phase)으로 변환될 때까지 배터리의 온도를 유지한다. 정상 동작 온도에서, PCM은 액상(liquid phase)이다.

Description

온도 조절을 위한 상 변화 재료를 갖는 안경류 디바이스 배터리
본 출원은 2019년 9월 26일자로 출원되고 발명의 명칭이 온도 조절을 위한 상 변화 재료를 갖는 안경류 디바이스 배터리(EYEWEAR DEVICE BATTERY WITH PHASE CHANGE MATERIAL FOR TEMPERATURE REGULATION)인 미국 실용 출원 제16/584,187호에 대한 우선권을 주장하며, 그 내용은 참조로 본원에 완전히 통합된다.
본 주제는 안경류 디바이스, 예를 들어, 스마트 안경에 관한 것이다.
오늘날 이용 가능한 스마트 안경, 헤드웨어 및 헤드기어와 같은 휴대용 안경류 디바이스는 카메라와 투시형(see-through) 디스플레이를 통합한다. 일부 안경류 디바이스는 배터리를 갖는다.
도면은 제한이 아니라 단지 예로서 하나 이상의 구현을 도시한다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 요소를 지칭한다.
도 1a는 이미지 디스플레이를 갖는 우측 광학 어셈블리를 나타내는 안경류 디바이스의 예시적인 하드웨어 구성의 측면도이며, 시야 조정이 사용자에 의한 검출된 머리 및 눈 움직임에 기초하여 이미지 디스플레이 상에 표시된 사용자 인터페이스에 적용된다.
도 1b는 가시광 카메라, 안경류 디바이스의 사용자의 머리 움직임을 추적하기 위한 머리 움직임 추적기 및 회로 보드를 도시하는 도 1a의 안경류 디바이스의 안경 다리(temple)의 상면 단면도이다.
도 2a는 안경류 디바이스의 사용자를 식별하기 위한 시스템에서 사용하기 위한, 프레임 상의 눈 스캐너를 포함하는 안경류 디바이스의 예시적인 하드웨어 구성의 배면도이다.
도 2b는 안경류 디바이스의 사용자를 식별하기 위한 시스템에서 사용하기 위한, 안경 다리 상의 눈 스캐너를 포함하는 다른 안경류 디바이스의 예시적인 하드웨어 구성의 배면도이다.
도 2c 및 도 2d는 2개의 상이한 유형의 이미지 디스플레이를 포함하는 안경류 디바이스의 예시적인 하드웨어 구성의 배면도이다.
도 3은 적외선 방출기, 적외선 카메라, 프레임 전면, 프레임 후면 및 회로 보드를 도시하는 도 2a의 안경류 디바이스의 후방 사시도를 도시한다.
도 4는 도 3의 안경류 디바이스의 적외선 방출기와 프레임을 따라 취해진 단면도이다.
도 5는 시선 방향을 검출하는 것을 예시한다.
도 6은 눈 위치를 검출하는 것을 예시한다.
도 7은 좌측 가시광 카메라에 의해 캡처된 가시광을 좌측 미가공 이미지로서, 그리고 우측 가시광 카메라에 의해 캡처된 가시광을 우측 미가공 이미지로서 도시한다.
도 8은 온도의 함수로서 배터리 용량의 그래프를 예시한다.
도 9a는 PCM에 의해 부분적으로 둘러싸이는 배터리를 예시한다.
도 9b는 PCM에 의해 완전히 둘러싸이는 배터리를 예시한다.
도 10a는 PCM 에너지 함량의 함수로서 배터리의 에너지 함량을 예시한다.
도 10b는 PCM의 현열 에너지(sensible energy) 및 잠열 에너지(latent energy)를 예시한다.
도 11은 안경류 디바이스의 전자 구성 요소의 블록도를 예시한다.
도 12는 PCM을 갖는 배터리 동작의 흐름도이다.
주변 온도가 떨어지면, 배터리의 저항이 증가하고 배터리로부터 추출될 수 있는 에너지의 양이 감소한다. 이것은 사실상 주변 온도가 감소함에 따라 배터리가 덜 효율적으로 된다는 것을 의미한다. 상 변화 재료(PCM: phase change material)는 배터리 온도를 유지하기 위해 주변 온도가 떨어지면 PCM의 잠열 에너지가 배터리로 전달되도록 배터리 주위에 위치된다. 잠열 에너지는 PCM이 잠열 에너지를 잃고 고상(solid phase)으로 변환될 때까지 배터리의 온도를 유지한다. 정상 동작 온도에서, PCM은 액상이다.
예의 추가 목적, 이점 및 신규한 특징은 후속하는 설명에서 부분적으로 제시될 것이며, 부분적으로 이하의 그리고 첨부한 도면을 검토할 때 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백하게 되거나 본 예의 생산 또는 동작에 의해 학습될 수 있다. 본 주제의 목적 및 이점은 첨부된 청구항에서 특히 지적된 방법, 수단 및 조합에 의해 실현되고 달성될 수 있다.
이하의 상세한 설명에서, 관련 교시의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 상세 사항이 예로서 제시된다. 그러나, 본 교시가 이러한 상세 사항 없이 실시될 수 있음이 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 다른 예에서, 본 교시의 양상을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 공지된 방법, 절차, 구성 요소 및 회로가 비교적 높은 수준에서 상세하게 설명되지 않았다.
본원에 사용되는 "커플링된"이라는 용어는 하나의 시스템 요소에 의해 생성되거나 공급되는 신호 또는 광이 다른 커플링된 요소에 전달되는 임의의 논리적, 광학적, 물리적 또는 전기적 연결, 링크 등을 지칭한다. 달리 설명되지 않는 한, 커플링된 요소 또는 디바이스는 반드시 서로 직접 연결될 필요는 없으며, 광 또는 신호를 수정, 조작 또는 전달할 수 있는 중간 구성 요소, 요소 또는 통신 매체에 의해 분리될 수 있다.
임의의 도면에 도시된 것과 같은 안경류 디바이스, 관련 구성 요소 및 눈 스캐너 및 카메라를 통합하는 임의의 완전한 디바이스의 배향은 단지 예시 및 논의의 목적으로 예로서 제공된다. 특정 가변 광학 프로세싱 어플리케이션에 대한 동작에서, 안경류 디바이스는 안경류 디바이스의 특정 어플리케이션에 적합한 임의의 다른 방향, 예를 들어, 위, 아래, 옆 또는 임의의 다른 방향으로 배향될 수 있다. 또한, 본원에서 사용되는 범위에서, 전방, 후방, 안쪽으로, 바깥쪽으로, 쪽으로, 좌측, 우측, 측방향, 길이 방향, 위, 아래, 상위, 하위, 꼭대기, 바닥 및 측면과 같은 임의의 방향 용어는 단지 예로서 사용되며, 본원에서 달리 설명되는 구성된 광학 기기 또는 광학 기기의 구성 요소의 방향 또는 배향을 제한하지 않는다.
이제 첨부 도면에 예시되고 아래에서 논의되는 예를 상세히 참조한다.
도 1a는 이미지 디스플레이(180D)(도 2a)를 갖는 우측 광학 어셈블리(180B)를 포함하는 안경류 디바이스(100)의 예시적인 하드웨어 구성의 측면도이다. 안경류 디바이스(100)는 스테레오 카메라를 형성하는 복수의 가시광 카메라(114A-B)(도 7)를 포함하며, 그 중 우측 가시광 카메라(114B)는 우측 안경 다리(110B)에 위치된다.
좌측 및 우측 가시광 카메라(114A-B)는 가시광 범위 파장에 민감한 이미지 센서를 갖는다. 가시광 카메라(114A-B) 각각은 전방을 향하는 상이한 커버리지 각도를 가지며, 예를 들어, 가시광 카메라(114B)는 도시된 커버리지 각도(111B)를 갖는다. 커버리지 각도는 가시광 카메라(114A-B)의 이미지 센서가 전자기 방사를 픽업(pick up)하여 이미지를 생성하는 각도 범위이다. 이러한 가시광 카메라(114A-B)의 예는 고해상도 상보형 금속-산화물-반도체(CMOS: complementary metal-oxide-semiconductor) 이미지 센서 및 640p(예를 들어, 총 0.3 메가픽셀에 대한 640 x 480 픽셀), 720p 또는 1080p와 같은 비디오 그래픽 어레이(VGA: video graphic array) 카메라를 포함한다. 가시광 카메라(114A-B)로부터의 이미지 센서 데이터는 지오로케이션(geolocation) 데이터와 함께 캡처되고, 이미지 프로세서에 의해 디지털화되고, 메모리에 저장된다.
입체 비전(stereoscopic vision)을 제공하기 위해, 가시광 카메라(114A-B)는 장면의 이미지가 캡처되는 타임스탬프와 함께 디지털 프로세싱을 위해 이미지 프로세서(도 11의 요소(912))에 커플링될 수 있다. 이미지 프로세서(912)는 가시광 카메라(114A-B)로부터 신호를 수신하고 가시광 카메라(114A-B)로부터의 해당 신호를 메모리(도 11의 요소(934))에 저장하기에 적합한 포맷으로 프로세싱하기 위한 회로를 포함한다. 타임스탬프는 가시광 카메라(114A-B)의 동작을 제어하는 이미지 프로세서(912) 또는 다른 프로세서에 의해 추가될 수 있다. 가시광 카메라(114A-B)는 스테레오 카메라가 인간의 양안시(binocular vision)를 시뮬레이팅할 수 있게 한다. 스테레오 카메라는 동일한 타임스탬프를 갖는 가시광 카메라(114A-B)로부터 각각 2개의 캡처된 이미지(도 7의 요소(758A-B))에 기초하여 3차원 이미지(도 7의 요소(715))를 재생하는 능력을 제공한다. 이러한 3차원 이미지(715)는 예를 들어, 가상 현실 또는 비디오 게임을 위해 몰입되는 실제와 같은 경험을 허용한다. 입체시(stereoscopic vision)의 경우, 한 쌍의 이미지(758A-B), 즉, 좌측 및 우측 가시광 카메라(114A-B) 각각에 대해 하나의 이미지가 주어진 순간에 생성된다. 좌측 및 우측 가시광 카메라(114A-B)의 전방을 향하는 커버리지 각도(111A-B)로부터 생성된 한 쌍의 이미지(758A-B)가 (예를 들어, 이미지 프로세서(912)에 의해) 함께 스티칭(stitching)될 때, 깊이 인식이 광학 어셈블리(180A-B)에 의해 제공된다.
일 예에서, 사용자 인터페이스 시야 조정 시스템은 안경류 디바이스(100)를 포함한다. 안경류 디바이스(100)는 프레임(105), 프레임(105)의 우측 측면(170B)으로부터 연장되는 우측 안경 다리(110B), 및 사용자에게 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하기 위한 광학 어셈블리(180B)를 포함하는 투시형 이미지 디스플레이(180D)(도 2a 및 도 2b)를 포함한다. 안경류 디바이스(100)는 장면의 제1 이미지를 캡처하기 위해 프레임(105) 또는 좌측 안경 다리(110A)에 연결된 좌측 가시광 카메라(114A)를 포함한다. 안경류 디바이스(100)는 제1 이미지와 부분적으로 중첩되는 장면의 제2 이미지를 (예를 들어, 좌측 가시광 카메라(114A)와 동시에) 캡처하기 위해 프레임(105) 또는 우측 안경 다리(110B)에 연결된 우측 가시광 카메라(114B)를 추가로 포함한다. 도 1a 및 도 1b에는 도시되지 않았지만, 사용자 인터페이스 시야 조정 시스템은 예를 들어, 안경류 디바이스(100) 자체 또는 사용자 인터페이스 시야 조정 시스템의 다른 부분에서 안경류 디바이스(100)에 커플링되고 가시광 카메라(114A-B)에 연결된 프로세서(932), 프로세서(932)에 액세스 가능한 메모리(934), 및 메모리(934)에서의 프로그래밍을 추가로 포함한다.
도 1a에 도시되지는 않았지만, 안경류 디바이스(100)는 또한 머리 움직임 추적기(도 1b의 요소(109)) 또는 눈 움직임 추적기(도 2a 및 도 2b의 요소(213))를 포함한다. 안경류 디바이스(100)는 디스플레이된 이미지의 시퀀스를 표시하기 위한 광학 어셈블리(180A-B)의 투시형 이미지 디스플레이(180C-D), 및 추가로 상세히 후술되는, 표시된 이미지(715)의 시퀀스를 표시하기 위한 광학 어셈블리(180A-B)의 이미지 디스플레이(180C-D)를 제어하기 위해 광학 어셈블리(180A-B)의 투시형 이미지 디스플레이(180C-D)에 커플링된 이미지 디스플레이 구동기(도 11의 요소(942))를 추가로 포함한다. 안경류 디바이스(100)는 메모리(934) 및 이미지 디스플레이 구동기(942) 및 메모리(934)에 대한 액세스를 갖는 프로세서(932)를 추가로 포함한다. 안경류 디바이스(100)는 메모리에 프로그래밍(도 11의 요소(934))을 추가로 포함한다. 프로세서(932)에 의한 프로그래밍의 실행은 투시형 이미지 디스플레이(180C-D)를 통해 표시된 이미지의 시퀀스의 초기 표시된 이미지, 초기 머리 방향 또는 초기 시선 방향(도 5의 요소(230))에 대응하는 초기 시야를 갖는 초기 표시된 이미지를 표시하는 기능을 포함하는 기능을 수행하도록 안경류 디바이스(100)를 구성한다.
프로세서(932)에 의한 프로그래밍의 실행은 (i) 머리 움직임 추적기(도 1b의 요소(109))를 통해 사용자의 머리의 머리 움직임을 추적하거나 또는 (ii) 눈 움직임 추적기(도 2a 및 도 2b, 도 5의 요소(113, 213))를 통해 안경류 디바이스(100)의 사용자의 눈의 눈 움직임을 추적하여 안경류 디바이스의 사용자의 움직임을 검출하도록 안경류 디바이스(100)를 추가로 구성한다. 프로세서(932)에 의한 프로그래밍의 실행은 사용자의 검출된 움직임에 기초하여 초기 디스플레이된 이미지의 초기 시야에 대한 시야 조정을 결정하도록 안경류 디바이스(100)를 추가로 구성한다. 시야 조정은 연속적인 머리 방향 또는 연속적인 눈 방향에 대응하는 연속적인 시야를 포함한다. 프로세서(932)에 의한 프로그래밍의 실행은 시야 조정에 기초하여 표시된 이미지들의 시퀀스의 연속적인 표시된 이미지를 생성하도록 안경류 디바이스(100)를 추가로 구성한다. 프로세서(932)에 의한 프로그래밍의 실행은 광학 어셈블리(180A-B)의 투시형 이미지 디스플레이(180C-D)를 통해 연속적으로 표시된 이미지를 표시하도록 안경류 디바이스(100)를 추가로 구성한다.
도 1b는 우측 가시광 카메라(114B), 머리 움직임 추적기(109) 및 회로 보드를 도시하는 도 1a의 안경류 디바이스(100)의 안경 다리의 상면 단면도이다. 좌측 가시광 카메라(114A)의 구성 및 배치는 연결 및 커플링이 좌측 측면(170A)에 있다는 점을 제외하고는 우측 가시광 카메라(114B)와 실질적으로 유사하다. 도시된 바와 같이, 안경류 디바이스(100)는 우측 가시광 카메라(114B) 및 가요성 인쇄 회로 보드(PCB)(140)일 수 있는 회로 보드를 포함한다. 안경류(100)의 전기 요소는 내부 배터리(도 9a 및 도 9b의 요소(116))에 의해 전력을 공급받는다. 우측 힌지(hinge)(226B)는 안경류 디바이스(100)의 우측 안경 다리(125B)에 우측 안경 다리(110B)를 연결한다. 일부 예에서, 우측 가시광 카메라(114B)의 구성 요소, 가요성 PCB(140), 또는 다른 전기 커넥터 또는 접점이 우측 안경 다리(125B) 또는 우측 힌지(226B) 상에 위치될 수 있다.
도시된 바와 같이, 안경류 디바이스(100)는 예를 들어, 관성 측정 유닛(IMU: inertial measurement unit)을 포함하는 머리 움직임 추적기(109)를 갖는다. 관성 측정 유닛은 가속도계와 자이로스코프, 때로는 또한 자력계의 조합을 사용하여 신체의 특정 힘, 각속도, 때로는 신체를 둘러싸는 자기장을 측정하고 보고하는 전자 디바이스이다. 관성 측정 유닛은 하나 이상의 가속도계를 사용하여 선형 가속도를 검출하고 하나 이상의 자이로스코프를 사용하여 회전 속도를 검출하여 작동한다. 관성 측정 유닛의 통상적인 구성은 3개의 축 각각에 대해 축 당 하나의 가속도계, 자이로 및 자력계를 포함하며: 좌우 움직임에 대한 수평 축(X), 꼭대기-바닥 움직임에 대한 수직 축(Y) 및 상하 움직임에 대한 깊이 또는 거리 축(Z)이 있다. 가속도계는 중력 벡터를 검출한다. 자력계는 지향 기준을 생성하는 나침반과 같이 자기장(예를 들어, 남쪽, 북쪽 등을 향함)의 회전을 규정한다. 3개의 가속도계는 위에서 규정한 수평, 수직 및 깊이 축을 따른 가속도를 검출하며, 이는 지면, 안경류 디바이스(100) 또는 안경류 디바이스(100)를 착용한 사용자에 대해 규정될 수 있다.
안경류 디바이스(100)는 머리 움직임 추적기(109)를 통해 사용자의 머리의 머리 움직임을 추적함으로써 안경류 디바이스(100)의 사용자의 움직임을 검출한다. 머리 움직임은 이미지 디스플레이 상의 초기 디스플레이 이미지를 표시하는 동안 초기 머리 방향으로부터 수평 축, 수직 축 또는 그 조합에서 머리 방향의 변화를 포함한다. 일 예에서, 머리 움직임 추적기(109)를 통해, 사용자의 머리의 머리 움직임을 추적하는 것은 관성 측정 유닛(109)을 통해 수평 축(예를 들어, X 축), 수직 축(예를 들어, Y 축) 또는 이들의 조합(예를 들어, 횡단 또는 대각선 움직임) 상의 초기 머리 방향을 관성 측정 유닛(109)을 통해 측정하는 것을 포함한다. 머리 움직임 추적기(109)를 통해, 사용자의 머리의 머리 움직임을 추적하는 것은 관성 측정 유닛(109)을 통해 초기 표시된 이미지의 표시 동안 수평 축, 수직 축 또는 이들의 조합에 대한 연속적인 머리 방향을 측정하는 것을 추가로 포함한다.
머리 움직임 추적기(109)를 통해, 사용자 머리의 머리 움직임을 추적하는 것은 초기 머리 방향 및 연속적인 머리 방향 모두에 기초하여 머리 방향의 변화를 결정하는 것을 추가로 포함한다. 안경류 디바이스(100)의 사용자의 움직임을 검출하는 것은 머리 움직임 추적기(109)를 통해 사용자 머리의 머리 움직임을 추적하는 것에 응답하여 머리 방향의 변화가 수평 축, 수직 축 또는 이들의 조합 상의 편차 각도 임계값을 초과하는지 결정하는 것을 추가로 포함한다. 편차 각도 임계값은 약 3° 내지 10°이다. 본원에 사용되는 바와 같이, 각도를 참조할 때 "약"이라는 용어는 언급된 양으로부터 ± 10%를 의미한다.
수평 축을 따른 변화는 예를 들어, 3차원 객체의 가시성을 숨기거나, 숨기기 해제하거나, 달리 조정함으로써, 문자, 비트모지(Bitmoji), 어플리케이션 아이콘 등과 같은 3차원 객체를 시야 안팎으로 슬라이딩시킨다. 수직 축을 따른 변화, 예를 들어, 사용자가 위쪽을 볼 때, 일 예에서, 날씨 정보, 하루 중 시간, 날짜, 달력 약속 등을 표시한다. 다른 예에서, 사용자가 수직 축 상에서 아래쪽을 볼 때, 안경류 디바이스(100)는 전원을 끌 수 있다.
우측 안경 다리(110B)는 안경 다리 몸체(211)와 안경 다리 캡(cap)을 포함하며, 도 1b의 단면에서는 안경 다리 캡이 생략되어 있다. 우측 안경 다리(110B) 내부에는 우측 가시광 카메라(114B), 마이크로폰(들)(130), 스피커(들)(132), 저전력 무선 회로(예를 들어, 블루투스(Bluetooth)™를 통한 무선 근거리 네트워크 통신용), 고속 무선 회로(예를 들어, WiFi를 통한 무선 근거리 통신망 통신용)에 대한 제어기 회로를 포함하는 PCB 또는 가요성 PCB와 같은 다양한 상호 연결 회로 보드가 있다.
우측 가시광 카메라(114B)는 가요성 PCB(240)에 커플링되거나 배치되고 우측 안경 다리(110B)에 형성된 개구(들)를 통해 조준되는 가시광 카메라 커버 렌즈에 의해 덮인다. 일부 예에서, 우측 안경 다리(110B)에 연결된 프레임(105)은 가시광 카메라 커버 렌즈에 대한 개구(들)를 포함한다. 프레임(105)은 사용자의 눈으로부터 멀리 바깥쪽으로 향하도록 구성된 전면을 포함한다. 가시광 카메라 커버 렌즈에 대한 개구는 전면 상에 그리고 전면을 통해 형성된다. 예에서, 우측 가시광 카메라(114B)는 안경류 디바이스(100)의 사용자의 우측 눈의 시선 또는 관점으로 외향 커버리지 각도(111B)를 갖는다. 가시광 카메라 커버 렌즈는 또한 외향 커버리지 각도를 갖지만 상이한 외향 방향으로 개구가 형성되는 우측 안경 다리(110B)의 외향 표면에 부착될 수 있다. 커플링은 또한 중개 구성 요소를 통해 간접적일 수 있다.
좌측(제1) 가시광 카메라(114A)는 좌측 광학 어셈블리(180A)의 좌측 투시형 이미지 디스플레이(180C)에 연결되어 제1 연속 표시 이미지의 제1 배경 장면을 생성한다. 우측(제2) 가시광 카메라(114B)는 우측 광학 어셈블리(180B)의 우측 투시형 이미지 디스플레이(180D)에 연결되어 제2 연속 표시 이미지의 제2 배경 장면을 생성한다. 제1 배경 장면과 제2 배경 장면은 부분적으로 중첩되어 연속 표시 이미지의 3차원의 관찰 가능 영역을 표시한다.
가요성 PCB(140)는 우측 안경 다리(110B) 내부에 배치되고 우측 안경 다리(110B)에 수용된 하나 이상의 다른 구성 요소에 커플링된다. 우측 안경 다리(110B)의 회로 보스 상에 형성된 것으로 도시되어 있지만, 우측 가시광 카메라(114B)는 좌측 안경 다리(110A), 안경 다리(125A-B) 또는 프레임(105)의 회로 보드 상에 형성될 수 있다.
도 2a는 안경류 디바이스(100)의 착용자/사용자의 눈 위치 및 시선 방향을 결정하기 위한 시스템에서 사용하기 위한 프레임(105) 상의 눈 스캐너(113)를 포함하는 안경류 디바이스(100)의 예시적인 하드웨어 구성의 배면도이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 안경류 디바이스(100)는 도 2a의 예시에서 안경인, 사용자가 착용하도록 구성된 형태이다. 안경류 디바이스(100)는 다른 형태를 취할 수 있고 예를 들어, 헤드기어, 헤드셋 또는 헬멧과 같은 다른 유형의 프레임워크를 통합할 수 있다.
안경의 예에서, 안경류 디바이스(100)는 사용자의 코에 대해 적응된 브릿지(106)를 통해 우측 테두리(107B)에 연결된 좌측 테두리(107A)를 포함하는 프레임(105)을 포함한다. 좌측 및 우측 테두리(107A-B)는 렌즈 및 투시형 디스플레이(180C-D)와 같은 각각의 광학 요소(180A-B)를 유지하는 각각의 개구(175A-B)를 포함한다. 본원에 사용되는 바와 같이, 렌즈라는 용어는 광이 수렴/발산되게 하거나 수렴/발산을 거의 또는 전혀 일으키지 않는 곡면 및 평면을 갖는 유리 또는 플라스틱의 투명 또는 반투명 단편을 덮는 것을 의미한다.
2개의 광학 요소(180A-B)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 안경류 디바이스(100)는 안경류 디바이스(100)의 어플리케이션 또는 의도된 사용자에 따라 단일 광학 요소와 같은 다른 배열을 포함할 수 있다. 추가로 도시된 바와 같이, 안경류 디바이스(100)는 프레임(105)의 좌측 측면(170A)에 인접한 좌측 안경 다리(110A) 및 프레임(105)의 우측 측면(170B)에 인접한 우측 안경 다리(110B)를 포함한다. 안경 다리(110A-B)는 (예시된 바와 같이) 각각의 측면(170A-B) 상의 프레임(105)으로 통합되거나 각각의 측면(170A-B) 상의 프레임(105)에 부착된 개별 구성 요소로서 구현될 수 있다. 대안적으로, 안경 다리(110A-B)는 프레임(105)에 부착된 안경 다리(미도시)에 통합될 수 있다.
도 2a의 예에서, 눈 스캐너(113)는 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)를 포함한다. 가시광 카메라는 통상적으로 적외광 검출을 차단하는 청색광 필터를 포함하며, 일 예에서, 적외선 카메라(120)는 청색 필터가 제거된 저해상도 비디오 그래픽 어레이(VGA: video graphic array) 카메라(예를 들어, 총 0.3 메가픽셀에 대해 640 x 480 픽셀)와 같은 가시광 카메라이다. 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)는 프레임(105) 상에 같은 위치에 있으며, 예를 들어, 둘 모두 좌측 테두리(107A)의 상부에 연결된 것으로 도시되어 있다. 프레임(105) 또는 좌측 및 우측 안경 다리(110A-B) 중 하나 이상은 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)를 포함하는 회로 보드(미도시)를 포함한다. 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)는 예를 들어, 납땜에 의해 회로 보드에 연결될 수 있다.
적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)가 모두 우측 테두리(107B) 상에 있거나 프레임(105) 상의 상이한 위치에 있고, 예를 들어, 적외선 방출기(115)는 좌측 테두리(107A) 상에 있고 적외선 카메라(120)는 우측 테두리(107B) 상에 있는 배열을 포함하여 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)의 다른 배열이 구현될 수 있다. 다른 예에서, 적외선 방출기(115)는 프레임(105) 상에 있고 적외선 카메라(120)는 안경 다리(110A-B) 중 하나에 있거나 그 반대도 가능하다. 적외선 방출기(115)는 본질적으로 프레임(105), 좌측 안경 다리(110A) 또는 우측 안경 다리(110B) 상의 어느 곳에서나 연결되어 적외광 패턴을 방출할 수 있다. 유사하게, 적외선 카메라(120)는 본질적으로 프레임(105), 좌측 안경 다리(110A) 또는 우측 안경 다리(110B)의 어느 곳에서나 연결되어 적외광의 방출된 패턴에서 적어도 하나의 반사 변화를 캡처할 수 있다.
적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)는 각각의 눈 위치 및 시선 방향을 식별하기 위해 눈의 부분적 또는 전체 시야로 사용자의 눈을 향해 안쪽을 향하도록 배열된다. 예를 들어, 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)는 프레임(105)의 상부 또는 프레임(105)의 양단에 있는 안경 다리(110A-B)에서 눈 바로 앞에 위치된다.
도 2b는 다른 안경류 디바이스(200)의 예시적인 하드웨어 구성의 배면도이다. 이러한 예시적인 구성에서, 안경류 디바이스(200)는 우측 안경 다리(210B) 상의 눈 스캐너(213)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 적외선 방출기(215) 및 적외선 카메라(220)는 우측 안경 다리(210B) 상의 같은 위치에 있다. 눈 스캐너(213) 또는 눈 스캐너(213)의 하나 이상의 구성 요소는 좌측 안경 다리(210A) 및 안경류 디바이스(200)의 다른 위치, 예를 들어, 프레임(205)에 위치될 수 있음을 이해해야 한다. 적외선 방출기(215) 및 적외선 카메라(220)는 도 2a와 같지만, 눈 스캐너(213)는 도 2a에서 이전에 설명된 바와 같이 상이한 광 파장에 민감하도록 변경될 수 있다.
도 2a와 유사하게, 안경류 디바이스(200)는 브릿지(106)를 통해 우측 테두리(107B)에 연결된 좌측 테두리(107A)를 포함하는 프레임(105)을 포함하고; 좌측 및 우측 테두리(107A-B)는 투시형 디스플레이(180C-D)를 포함하는 각각의 광학 요소(180A-B)를 유지하는 각각의 개구를 포함한다.
도 2c 및 도 2d는 2개의 상이한 유형의 투시형 이미지 디스플레이(180C-D)를 포함하는 안경류 디바이스(100)의 예시적인 하드웨어 구성의 배면도이다. 일 예에서, 광학 어셈블리(180A-B)의 이러한 투시형 이미지 디스플레이(180C-D)는 통합된 이미지 디스플레이를 포함한다. 도 2c에 도시된 바와 같이, 광학 어셈블리(180A-B)는 액정 디스플레이(LCD: liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(OLED: organic light-emitting diode) 디스플레이, 도파관 디스플레이 또는 임의의 다른 이러한 디스플레이와 같은 임의의 적합한 유형의 적합한 디스플레이 매트릭스(180C-D)를 포함한다. 광학 어셈블리(180A-B)는 또한 렌즈, 광학 코팅, 프리즘, 거울, 도파관, 광학 스트립 및 임의의 조합의 다른 광학 구성 요소를 포함할 수 있는 광학 층 또는 층들(176)을 포함한다. 광학 층(176A-N)은 적절한 크기 및 구성을 갖고 디스플레이 매트릭스로부터 광을 수신하기 위한 제1 표면 및 사용자의 눈에 광을 방출하기 위한 제2 표면을 포함하는 프리즘을 포함할 수 있다. 광학 층(176A-N)의 프리즘은 좌측 및 우측 테두리(107A-B)에 형성된 각각의 개구(175A-B)의 전체 또는 적어도 일부에 걸쳐 연장되어 사용자의 눈이 대응하는 좌측 및 우측 테두리(107A-B)를 통해 보고 있을 때 사용자가 프리즘의 제2 표면을 볼 수 있게 한다. 광학 층(176A-N)의 프리즘의 제1 표면은 프레임(105)으로부터 위쪽을 향하고 디스플레이 매트릭스가 프리즘 위에 놓여 디스플레이 매트릭스에 의해 방출된 광자와 광이 제1 표면에 충돌한다. 프리즘은 광이 프리즘 내에서 굴절되고 광학 층(176A-N)의 프리즘의 제2 표면에 의해 사용자의 눈을 향해 지향되도록 크기 및 형상이 지정된다. 이와 관련하여, 광학 층(176A-N)의 프리즘의 제2 표면은 눈의 중심을 향해 광을 지향시키도록 볼록할 수 있다. 프리즘은 선택적으로 투시형 이미지 디스플레이(180C-D)에 의해 투사된 이미지를 확대하도록 크기 및 형상이 지정될 수 있으며, 광은 프리즘을 통해 진행하여 제2 표면으로부터 본 이미지가 투시형 이미지 디스플레이(180C-D)로부터 방출된 이미지보다 하나 이상의 차원에서 더 크다.
다른 예에서, 광학 어셈블리(180A-B)의 투시형 이미지 디스플레이(180C-D)는 도 2d에 도시된 바와 같이 투사 이미지 디스플레이를 포함한다. 광학 어셈블리(180A-B)는 스캐닝 거울 또는 검류계(galvanometer)를 사용하는 3-컬러 레이저 프로젝터인 레이저 프로젝터(150)를 포함한다. 동작 동안, 레이저 프로젝터(150)와 같은 광원은 안경류 디바이스(100)의 안경 다리(125A-B) 중 하나에 또는 안경 다리(125A-B) 상에 배치된다. 광학 어셈블리(180-B)는 광학 어셈블리(180A-B)의 렌즈의 폭에 걸쳐 또는 렌즈의 전면과 후면 사이의 렌즈의 깊이에 걸쳐 이격된 하나 이상의 광학 스트립(strip)(155A-N)을 포함한다.
레이저 프로젝터(150)에 의해 투사된 광자가 광학 어셈블리(180A-B)의 렌즈를 가로질러 진행함에 따라, 광자는 광학 스트립(155A-N)과 만난다. 특정 광자가 특정 광학 스트립을 만나면, 광자는 사용자의 눈을 향해 리디렉팅되거나 다음 광학 스트립으로 전달된다. 레이저 프로젝터(150)의 변조와 광학 스트립의 변조의 조합은 특정 광자 또는 광 빔을 제어할 수 있다. 일 예에서, 프로세서는 기계적, 음향적 또는 전자기적 신호를 개시함으로써 광학 스트립(155A-N)을 제어한다. 2개의 광학 어셈블리(180A-B)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 안경류 디바이스(100)는 단일 또는 3개의 광학 어셈블리와 같은 다른 배열을 포함할 수 있거나, 광학 어셈블리(180A-B)는 어플리케이션 또는 안경류 디바이스(100)의 의도된 사용자에 따라 상이한 배열로 배열될 수 있다.
도 2c 내지 도 2d에 추가로 도시된 바와 같이, 안경류 디바이스(100)는 프레임(105)의 좌측 측면(170A)에 인접한 좌측 안경 다리(110A) 및 프레임(105)의 우측 측면(170B)에 인접한 우측 안경 다리(110B)를 포함한다. 안경 다리(110A-B)는 (예시된 바와 같이) 각각의 측면(170A-B) 상의 프레임(105)에 통합되거나 각각의 측면(170A-B) 상의 프레임(105)에 부착된 개별 구성 요소로서 구현될 수 있다. 대안적으로, 안경 다리(110A-B)는 프레임(105)에 부착된 안경 다리(125A-B)에 통합될 수 있다.
일 예에서, 투시형 이미지 디스플레이는 제1 투시형 이미지 디스플레이(180C) 및 제2 투시형 이미지 디스플레이(180D)를 포함한다. 안경류 디바이스(100)는 각각의 제1 및 제2 광학 어셈블리(180A-B)를 유지하는 제1 및 제2 개구(175A-B)를 포함한다. 제1 광학 어셈블리(180A)는 제1 투시형 이미지 디스플레이(180C)(예를 들어, 도 2c의 디스플레이 매트릭스 또는 광학 스트립(155A-N') 및 프로젝터(150A))를 포함한다. 제2 광학 어셈블리(180B)는 제2 투시형 이미지 디스플레이(180D), 예를 들어, 도 2c의 디스플레이 매트릭스 또는 광학 스트립(155A-N'') 및 프로젝터(150B)를 포함한다. 연속적으로 표시되는 이미지의 연속적인 시야는 수평으로, 수직으로 또는 대각선으로 측정했을 때 약 15° 내지 30°, 보다 구체적으로는 24°의 시야를 포함한다. 연속적인 시야를 갖는 연속적으로 표시되는 이미지는 제1 및 제2 이미지 디스플레이 상에 표시된 2개의 표시 이미지를 함께 스티칭하여 볼 수 있는 결합된 3차원 관찰 가능 영역을 나타낸다.
본원에 사용되는 바와 같이, "화각(angle of view)"은 광학 어셈블리(180A-B)의 좌측 및 우측 이미지 디스플레이(180C-D) 각각에 표시된 디스플레이된 이미지와 연관된 시야의 각도 범위를 설명한다. "커버리지 각도"는 가시광 카메라(114A-B) 또는 적외선 카메라(220)의 렌즈가 이미징할 수 있는 각도 범위를 설명한다. 통상적으로, 렌즈에 의해 생성된 이미지 원(circle)은 필름이나 센서를 완전히 덮을 수 있을 만큼 충분히 크며, 가능하게는 일부 비네팅(vignetting)(즉, 이미지 중심에 비해 주변을 향해 이미지의 밝기 또는 채도(saturation) 감소)을 포함한다. 렌즈의 커버리지 각도가 센서를 채우지 않으면, 이미지 원을 통상적으로 에지를 향해 강한 비네팅으로 볼 수 있고, 유효 화각은 커버리지 각도로 제한될 것이다. "시야"는 안경류 디바이스(100)의 사용자가 광학 어셈블리(180A-B)의 좌측 및 우측 이미지 디스플레이(180C-D) 상에 표시된 표시 이미지를 통해 자신의 눈을 통해 볼 수 있는 관찰 가능한 영역의 필드를 설명하기 위한 것이다. 광학 어셈블리(180A-B)의 이미지 디스플레이(180C)는 15° 내지 30°, 예를 들어, 24°의 커버리지 각도를 갖는 시야를 가질 수 있고, 480 x 480 픽셀의 해상도를 가질 수 있다.
도 3은 도 2a의 안경류 디바이스의 후방 사시도를 도시한다. 안경류 디바이스(100)는 적외선 방출기(215), 적외선 카메라(220), 프레임 전면(330), 프레임 후면(335) 및 회로 보드(340)를 포함한다. 도 3에서, 안경류 디바이스(100)의 프레임의 좌측 테두리의 상부는 프레임 전면(330) 및 프레임 후면(335)을 포함한다는 것을 알 수 있다. 적외선 방출기(215)에 대한 개구는 프레임 후면(335) 상에 형성된다.
프레임의 좌측 테두리의 상부 중간 부분에 있는 원형 단면(4-4)에 도시된 바와 같이, 가요성 PCB(340)인 회로 보드가 프레임 전면(330)과 프레임 후면(335) 사이에 끼워진다. 또한 좌측 힌지(326A)를 통해 좌측 안경 다리(325A)에 대한 좌측 안경 다리(110A)의 부착이 더 상세하게 도시되어 있다. 일부 예에서, 적외선 방출기(215), 가요성 PCB(340) 또는 다른 전기 커넥터 또는 접점을 포함하는 눈 움직임 추적기(213)의 구성 요소는 좌측 안경 다리(325A) 또는 좌측 힌지(326A) 상에 위치될 수 있다.
도 4는 도 3의 안경류 디바이스의 원형 단면(4-4)에 대응하는 프레임 및 적외선 방출기(215)를 통한 단면도이다. 안경류 디바이스(100)의 복수의 층이 도 4의 단면도에 예시되어 있으며, 도시된 바와 같이 프레임은 프레임 전면(330)과 프레임 후면(335)을 포함한다. 가요성 PCB(340)는 프레임 전면(330) 상에 배치되고 프레임 후면(335)에 연결된다. 적외선 방출기(215)는 가요성 PCB(340) 상에 배치되고 적외선 방출기 커버 렌즈(445)에 의해 덮인다. 예를 들어, 적외선 방출기(215)는 가요성 PCB(340)의 후면으로 리플로우(reflow)된다. 리플로우는 2개의 구성 요소를 연결하기 위해 솔더 페이스트(solder paste)를 용융하는 제어된 열을 가요성 PCB(340)에 적용함으로써 가요성 PCB(340)의 후면 상에 형성된 접촉 패드(들)에 적외선 방출기(215)를 부착한다. 일 예에서, 리플로우는 가요성 PCB(340) 상에 적외선 방출기(215)를 표면 장착하고 2개의 구성 요소를 전기적으로 연결하는 데 사용된다. 그러나, 관통-구멍은 예를 들어, 상호 연결부를 통해 적외선 방출기(215)로부터 가요성 PCB(340)로 리드(lead)를 연결하는 데 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
프레임 후면(335)은 적외선 방출기 커버 렌즈(445)에 대한 적외선 방출기 개구(450)를 포함한다. 적외선 방출기 개구(450)는 사용자의 향하여 내측을 향하도록 구성된 프레임 후면(335)의 후면측 상에 형성된다. 예에서, 가요성 PCB(340)는 가요성 PCB 접착제(460)를 통해 프레임 전면(330)에 연결될 수 있다. 적외선 방출기 커버 렌즈(445)는 적외선 방출기 커버 렌즈 접착제(455)를 통해 프레임 후면(335)에 연결될 수 있다. 커플링은 또한 중간 구성 요소를 통해 간접적일 수 있다.
일 예에서, 프로세서(932)는 도 5에 도시된 바와 같이 착용자의 눈(234)의 시선 방향(230) 및 도 6에 도시된 바와 같이 아이박스(eyebox) 내의 착용자의 눈(234)의 눈 위치(236)를 결정하기 위해 눈 추적기(213)를 이용한다. 눈 추적기(213)는 눈(234)의 동공(232)의 시선 방향(230) 및 또한 투시형 디스플레이(180D)에 대한 눈 위치(236)를 결정하기 위해 눈(234)으로부터의 적외광의 반사 변화의 캡처된 이미지에 대해 조명(예를 들어, 근적외선, 단파장 적외선, 중파장 적외선, 장파장 적외선 또는 원적외선)을 사용하는 스캐너이다.
도 7은 카메라로 가시광을 캡처하는 일 예를 도시한다. 가시광은 좌측 미가동 이미지(758A)로서 좌측 가시광 카메라 시야(111A)를 갖는 좌측 가시광 카메라(114A)에 의해 캡처된다. 가시광은 우측 미가공 이미지(758B)로서 우측 가시광 카메라 시야(111B)를 갖는 우측 가시광 카메라(114B)에 의해 캡처된다. 좌측 미가공 이미지(758A) 및 우측 미가공 이미지(758B)의 프로세싱에 기초하여, 이하 이미지라고 칭하는 3차원 장면의 3차원 깊이 맵(715)이 프로세서(932)에 의해 생성된다.
도 8은 온도의 함수로서 예시적인 배터리(116) 용량의 그래프를 예시한다. 배터리 온도가 감소함에 따라, 배터리(116)의 전압 및 사용 가능한 용량이 감소한다. 배터리 온도가 섭씨 0도 아래로 떨어지면, 용량이 훨씬 더 빨리 떨어진다. 이러한 배터리 온도 강하는 충전 사이에 안경류(100/200)의 이용 가능 동작 시간을 단축시킬 수 있고, 또한 배터리(116)의 수명을 단축시킬 수 있는 보다 빈번한 배터리 충전 사이클을 요구할 수 있다.
도 9a는 배터리(116) 주위에 배치된 PCM(800)을 갖는 안경류(100/200)를 예시하고, 이 예에서 배터리(116)를 부분적으로 둘러싸는 PCM(800)을 예시한다. 도 9b는 PCM(800)이 배터리(116)를 완전히 둘러싸는 다른 예를 예시한다. PCM(800)은 배터리(116) 주위의 주변 온도가 냉각됨에 따라 PCM(800)이 PCM(800)에 저장된 열을 배터리(116)로 전달하도록 배터리(116)와 열 접촉하여, 일정 기간 동안 배터리(116)의 일정한 온도를 유지한다. PCM이 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 액체 상태로부터 고체 상태로 변하는 경우와 같이 PCM(800)은 잠열을 가지므로 배터리(116)의 일정한 온도가 유지된다. PCM(800)은 전도성 열이 전달되도록 배터리(116)와 직접 접촉할 수 있지만, 또한 공기, 테이프 또는 겔(gel)과 같은 매체가 PCB(800)와 배터리(116) 사이에 배치될 때 배터리(116)로부터 약간 이격될 수도 있다.
도 9a 및 도 9b에 도시된 예에서, 배터리(116)가 안경류(100/200), 구체적으로 프레임(105)으로부터 떨어진 원위 단부에서 안경 다리(125B)에 위치된 것으로 도시되어 있지만, 배터리(116)는 안경 다리(125A), 우측 및 좌측 안경 다리(110A/110B) 및 브릿지(106)와 같은 프레임(105)에 위치될 수 있다. 따라서, 안경류(100/200)에서 배터리(116)의 위치에 대한 제한이 추론되어서는 안 된다.
도 10a 및 도 10b는 현열 및 잠열의 2개 종류의 열 에너지를 갖는 PCM의 성능 특성을 예시한다. PCM은 (단순한 온도 변화가 아니라) 열 저장을 위한 현열과 잠열 모두를 갖는다. PCM(800)은 배터리(116) 주변의 주변 온도가 변할 때 배터리(116)의 조절된 온도를 유지하기 위해 열 에너지를 흡수 및 방출한다. PCM(800)은 도 10a에 도시된 바와 같이 PCM이 상태를 변화시키는 온도에서 저온에서는 고체, 고온에서는 액체, 잠열에 대해서는 결정질 상태를 갖는다. 외부 주변 온도가 더 따뜻한 온도에서 냉각됨에 따라, 현재 액상인 PCM(800)은 외부 온도가 감소함에 따라 배터리(116)로부터 흡수한 열을 방출한다. 이 기간 동안, PCM(800)의 잠열 에너지는 온난 효과를 제공한다.
많은 종류의 PCM이 있으며, 그 예는 무기 재료(예를 들어, 파라핀 왁스 등) 및 물/염(salt)을 포함한다. 물/염 PCM은 캡슐화될 수 없지만, 섭씨 0° 미만의 용융점을 갖는 유일한 PCM이다. 캡슐화된 PCM은 열 순환의 추가 이점을 제공한다. 이는 PCM의 효과가 온도 상승을 통해 활성화되고 그 후 온도가 떨어지면 재설정됨을 의미한다.
도 11은 안경류(100 및 200)에 배치된 예시적인 전자 구성 요소를 포함하는 하이-레벨 기능 블록도를 도시한다. 예시된 전자 구성 요소는 프로세서(932), 메모리(934) 및 투시형 이미지 디스플레이(180C 및 180D)를 포함한다.
메모리(934)는 프로세서(932)가 이미지(715)에서 제어하기 위한 명령을 포함하여 안경류(100/200)의 기능을 구현하기 위한 프로세서(932)에 의한 실행 명령을 포함한다. 프로세서(932)는 배터리(116)로부터 전력을 수신하고 메모리(934)에 저장되거나 온-칩(on-chip)으로 프로세서(932)와 통합된 명령을 실행하여 안경류(100/200)의 기능을 수행하고 무선 연결을 통해 외부 디바이스와 통신한다. PCM(800)은 상술한 바와 같이 배터리(116)가 수용 가능한 열을 유지하도록 돕는다.
사용자 인터페이스 조정 시스템(900)은 (예를 들어, 도 2b에서 적외선 방출기(215) 및 적외선 카메라(220)로 도시된) 눈 움직임 추적기(213)를 갖는 안경류 디바이스(100)인 웨어러블 디바이스를 포함한다. 사용자 인터페이스 조정 시스템(900)은 또한 다양한 네트워크를 통해 연결된 모바일 디바이스(990) 및 서버 시스템(998)을 포함한다. 모바일 디바이스(990)는 스마트폰, 태블릿, 랩톱 컴퓨터, 액세스 포인트, 또는 저전력 무선 연결(925) 및 고속 무선 연결(937) 모두를 사용하여 안경류 디바이스(100)와 연결할 수 있는 이러한 임의의 다른 디바이스일 수 있다. 모바일 디바이스(990)는 서버 시스템(998) 및 네트워크(995)에 연결된다. 네트워크(995)는 유선 및 무선 연결의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
안경류 디바이스(100)는 적어도 2개의 가시광 카메라(114A-B)(하나는 좌측 측면(170A)과 연관되고 하나는 우측 측면(170B)과 연관됨)를 포함한다. 안경류 디바이스(100)는 광학 어셈블리(180A-B)의 2개의 투시형 이미지 디스플레이(180C-D)(하나는 좌측 측면(170A)와 연관되고 하나는 우측 측면(170B)과 연관됨)를 추가로 포함한다. 안경류 디바이스(100)는 또한 이미지 디스플레이 구동기(942), 이미지 프로세서(912), 저전력 회로(920) 및 고속 회로(930)를 포함한다. 안경류 디바이스(100)에 대해 도 9에 도시된 구성 요소는 안경 다리에서 하나 이상의 회로 보드, 예를 들어, PCB 또는 가요성 PCB 상에 위치된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도시된 구성 요소는 안경류 디바이스(100)의 안경 다리, 프레임, 힌지 또는 브릿지에 위치될 수 있다. 좌측 및 우측 가시광 카메라(114A-B)는 상보적인 금속-산화물-반도체(CMOS) 이미지 센서, 전하 커플링 디바이스, 렌즈 또는 알려지지 않은 객체를 갖는 장면의 이미지를 포함하여 데이터를 캡처하는 데 사용될 수 있는 임의의 다른 각각의 가시 또는 광 캡처 요소와 같은 디지털 카메라 요소를 포함할 수 있다.
눈 움직임 추적 프로그래밍(945)은 안경류 디바이스(100)가 눈 움직임 추적기(213)를 통해 안경류 디바이스(100)의 사용자의 눈의 눈 움직임을 추적하게 하는 것을 포함하는 사용자 인터페이스 시야 조정 명령을 구현한다. 구현된 다른 명령(기능)은 안경류 디바이스(100)가 연속적인 눈 방향에 대응하는 사용자의 검출된 눈 움직임에 기초하여 초기 표시 이미지의 초기 시야에 대한 시야 조정을 결정하게 한다. 추가로 구현된 명령은 시야 조정에 기초하여 표시 이미지의 시퀀스의 연속 표시 이미지를 생성한다. 연속 표시 이미지는 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 가시적인 출력으로서 생성된다. 이러한 가시적 출력은 초기 시야를 갖는 초기 표시 이미지와 연속 시야를 갖는 연속 표시 이미지를 포함하는 표시 이미지의 시퀀스를 표시하기 위해 이미지 디스플레이 구동기(934)에 의해 구동되는 광학 어셈블리(180A-B)의 투시형 이미지 디스플레이(180C-D) 상에 나타난다.
도 9에 도시된 바와 같이, 고속 회로(930)는 고속 프로세서(932), 메모리(934) 및 고속 무선 회로(936)를 포함한다. 예에서, 이미지 디스플레이 구동기(942)는 고속 회로(930)에 커플링되고 디스플레이(180)의 거울을 포함하여 광학 어셈블리(180A-B)의 좌측 및 우측 이미지 디스플레이(180C-D)를 구동하기 위해 고속 프로세서(932)에 의해 동작된다. 이미지 디스플레이 구동기(942)는 가상 이미지를 생성하기 위해 투시형 디스플레이(180)의 각각의 거울을 선택적으로 제어한다. 고속 프로세서(932)는 안경류 디바이스(100)에 필요한 고속 통신 및 임의의 일반 컴퓨팅 시스템의 동작을 관리할 수 있는 임의의 프로세서일 수 있다. 고속 프로세서(932)는 고속 무선 회로(936)를 사용하여 무선 근거리 네트워크(WLAN: wireless local area network)에 대한 고속 무선 연결(937) 상에서의 고속 데이터 전송을 관리하기 위해 필요한 프로세싱 자원을 포함한다. 특정 예에서, 고속 프로세서(932)는 LINUX 운영 체제 또는 안경류 디바이스(100)의 다른 운영 체제와 같은 운영 체제를 실행하고 운영 체제는 실행을 위해 메모리(934)에 저장된다. 임의의 다른 책무에 추가하여, 안경류 디바이스(100)에 대한 소프트웨어 아키텍처를 실행하는 고속 프로세서(932)는 고속 무선 회로(936)와의 데이터 전송을 관리하는 데 사용된다. 특정 예에서, 고속 무선 회로(936)는 본원에서 Wi-Fi라고도 칭하는 전기 전자 학회(IEEE: Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11 통신 표준을 구현하도록 구성된다. 다른 예에서, 다른 고속 통신 표준이 고속 무선 회로(936)에 의해 구현될 수 있다.
안경류 디바이스(100)의 저전력 무선 회로(924) 및 고속 무선 회로(936)는 단거리 트랜시버(블루투스(Bluetooth)™) 및 무선 광역, 로컬 또는 광역 네트워크 트랜시버(예를 들어, 셀룰러 또는 WiFi)를 포함할 수 있다. 저전력 무선 연결(925) 및 고속 무선 연결(937)을 통해 통신하는 트랜시버를 포함하는 모바일 디바이스(990)는 네트워크(995)의 다른 요소와 마찬가지로 안경류 디바이스(100)의 아키텍처의 상세 사항을 사용하여 구현될 수 있다.
메모리(934)는 무엇보다도 컬러 맵, 좌측 및 우측 가시광 카메라(114A-B) 및 이미지 프로세서(912)에 의해 생성된 카메라 데이터뿐만 아니라 광학 어셈블리(180A-B)의 투시형 이미지 디스플레이(180C-D) 상에 이미지 디스플레이 구동기(942)에 의해 표시를 위해 생성된 이미지를 포함하는 다양한 데이터 및 어플리케이션을 저장할 수 있는 임의의 저장 디바이스를 포함한다. 메모리(934)가 고속 회로(930)와 통합된 것으로 도시되어 있지만, 다른 예에서, 메모리(934)는 안경류 디바이스(100)의 독립적인 독립형 요소일 수 있다. 이러한 특정 예에서, 전기적 라우팅 라인이 이미지 프로세서(912) 또는 저전력 프로세서(922)로부터 메모리(934)로의, 고속 프로세서(932)를 포함하는 칩을 통한 연결을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 고속 프로세서(932)는 메모리(934)와 관련된 판독 또는 기록 동작이 필요할 때마다 저전력 프로세서(922)가 고속 프로세서(932)를 부팅하도록 메모리(934)의 어드레싱을 관리할 수 있다.
서버 시스템(998)은 예를 들어, 프로세서, 메모리 및 네트워크(995)를 통해 모바일 디바이스(990) 및 안경류 디바이스(100)와 통신하기 위한 네트워크 통신 인터페이스를 포함하는 서비스 또는 네트워크 컴퓨팅 시스템의 일부로서의 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 안경류 디바이스(100)는 호스트 컴퓨터와 연결된다. 예를 들어, 안경류 디바이스(100)는 고속 무선 연결(937)을 통해 모바일 디바이스(990)와 페어링(pairing)되거나 네트워크(995)를 통해 서버 시스템(998)에 연결된다.
안경류 디바이스(100)의 출력 구성 요소는 도 2c 및 도 2d에 설명된 바와 같은 광학 어셈블리(180A-B)의 좌측 및 우측 이미지 디스플레이(180C-D)와 같은 시각적 구성 요소(예를 들어, 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP: plasma display panel), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 프로젝터 또는 도파관과 같은 디스플레이)를 포함한다. 광학 어셈블리(180A-B)의 이미지 디스플레이(180C-D)는 이미지 디스플레이 구동기(942)에 의해 구동된다. 안경류 디바이스(100)의 출력 구성 요소는 음향 구성 요소(예를 들어, 스피커), 햅틱 구성 요소(예를 들어, 진동 모터), 다른 신호 생성기 등을 추가로 포함한다. 안경류 디바이스(100), 모바일 디바이스(990) 및 서버 시스템(998)의 입력 구성 요소는 영숫자 입력 구성 요소(예를 들어, 키보드, 영숫자 입력을 수신하도록 구성된 터치 스크린, 포토-광(photo-optical) 키보드 또는 다른 영숫자 입력 구성 요소), 포인트-기반 입력 구성 요소(예를 들어, 마우스, 터치패드, 트랙볼, 조이스틱, 모션 센서 또는 다른 포인팅 기구), 촉각 입력 구성 요소(예를 들어, 물리적 버튼, 터치 또는 터치 제스처의 위치와 힘을 제공하는 터치 스크린 또는 다른 촉각적 입력 구성 요소), 오디오 입력 구성 요소(예를 들어, 마이크로폰) 등을 포함할 수 있다.
안경류 디바이스(100)는 선택적으로 추가적인 주변 디바이스 요소(919)를 포함할 수 있다. 이러한 주변 디바이스 요소는 생체 측정 센서, 추가 센서, 또는 안경류 디바이스(100)와 통합된 디스플레이 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 주변 디바이스 요소(919)는 출력 구성 요소, 모션 구성 요소, 위치 구성 요소 또는 본원에 설명된 이러한 임의의 다른 요소를 포함하는 임의의 I/O 구성 요소를 포함할 수 있다. 안경류 디바이스(100)는 다른 형태를 취할 수 있고 예를 들어, 헤드기어, 헤드셋 또는 헬멧과 같은 다른 유형의 프레임워크를 통합할 수 있다.
예를 들어, 사용자 인터페이스 시야 조정(900)의 생체 측정 구성 요소는 표현(예를 들어, 손 표현, 얼굴 표현, 음성 표현, 신체 제스처 또는 눈 추적)을 검출하고 생체 신호(예를 들어, 혈압, 심박수, 체온, 발한 또는 뇌파)를 측정하고 사람을 식별(예를 들어, 음성 식별, 망막 식별, 얼굴 식별, 지문 식별 또는 뇌전도(electroencephalogram) 기반 식별)하기 위한 구성 요소를 포함한다. 모션 구성 요소는 가속도 센서 구성 요소(예를 들어, 가속도계), 중력 센서 구성 요소, 회전 센서 구성 요소(예를 들어, 자이로스코프) 등을 포함한다. 위치 구성 요소는 위치 좌표를 생성하는 위치 센서 구성 요소(예를 들어, 글로벌 포지셔닝 시스템(GPS: Global Positioning System) 수신기 구성 요소), 위치 지정 시스템 좌표를 생성하는 WiFi 또는 블루투스™ 트랜시버, 고도 센서 구성 요소(예를 들어, 고도계 또는 고도가 도출될 수 있는 기압을 검출하는 기압계), 배향 센서 구성 요소(예를 들어, 자력계) 등을 포함한다. 이러한 위치 지정 시스템 좌표는 또한 저전력 무선 회로(924) 또는 고속 무선 회로(936)를 통해 모바일 디바이스(990)로부터 무선 연결(925 및 937)을 통해 수신될 수 있다.
일부 예에 따르면, "어플리케이션" 또는 "어플리케이션들"은 프로그램에 정의된 기능을 실행하는 프로그램(들)이다. 객체-지향 프로그래밍 언어(예를 들어, Objective-C, Java 또는 C++) 또는 절차적 프로그래밍 언어(예를 들어, C 또는 어셈블리어)와 같은 다양한 방식으로 구조화된 하나 이상의 어플리케이션을 생성하기 위해 다양한 프로그래밍 언어가 채용될 수 있다. 특정 예에서, 제3자 어플리케이션(예를 들어, 특정 플랫폼의 공급업체가 아닌 엔티티에 의한 ANDROID™ 또는 IOS™ 소프트웨어 개발 키트(SDK: software development kit)를 사용하여 개발된 어플리케이션)은 IOS™, ANDROID™, WINDOWS® 폰, 또는 다른 모바일 운영 체제와 같은 모바일 운영 체제에서 실행되는 모바일 소프트웨어일 수 있다. 이 예에서, 제3자 어플리케이션은 본원에 설명된 기능을 용이하게 하기 위해 운영 체제에서 제공되는 API 콜(call)을 호출할 수 있다.
도 12는 배터리(116)의 온도 관리를 포함하는 안경류(100/200)의 동작을 예시하는 흐름도(1000)이다.
블록(1202)에서, 안경류(100/200)는 일정한 주변 온도에서 동작한다. 따라서, PCM(800)은 배터리(116)와 실질적으로 동일한 온도를 갖는다. 이 예에서, 주변 온도는 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 PCM(800)이 액상에 있도록 하는 온도이다.
블록(1204)에서, 주변 온도가 감소함에 따라, PCM(800)의 잠열 에너지는 배터리(116)로 전달되어 배터리 온도를 사전 결정된 기간 동안 비교적 일정한 온도로 유지한다. 배터리(116)는 PCM(800)이 특정 PCM에 의존하는 상 변환을 일으키는 온도를 유지할 것이다. PCM(800)의 잠열 에너지가 많을수록 배터리(116) 온도가 더 오래 유지된다. PCM(800)은 PCM(800)이 고화될 때까지 배터리(116)의 온도를 유지할 것이다. PCM(800)이 잠열 에너지를 잃을 때까지 배터리 온도는 감소하지 않을 것이다.
블록(1206)에서, PCM의 잠열 에너지가 고갈되면, 배터리 온도는 주변 온도와 함께 감소할 것이다. 주변 온도가 상 변환의 PCM 온도로 증가하면 PCM은 잠열 에너지를 저장할 것이다. PCM이 최대 잠열 에너지를 저장할 때, 배터리와 PCM(800)의 온도는 주변 온도를 따를 것이다.
본원에서 사용된 용어 및 표현은 특정 의미가 본원에 달리 제시된 경우를 제외하고는 각각의 대응하는 조사 및 연구 영역과 관련하여 이러한 용어 및 표현에 부여된 통상적인 의미를 갖는다는 것이 이해될 것이다. 제1 및 제2 등과 같은 관계 용어는 이러한 엔티티 또는 액션 간의 임의의 이러한 실제 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지 않고 하나의 엔티티 또는 액션을 다른 엔티티 또는 액션과 구별하기 위해 단독으로 사용될 수 있다. "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "포괄하다(include)", "포괄하는(including)" 또는 이들의 임의의 다른 변형과 같은 용어는 요소 또는 단계의 목록을 포함하거나 포괄하는 프로세스, 방법, 항목 또는 장치가 단지 해당 요소 또는 단계만을 포함하는 것이 아니라 이러한 프로세스, 방법, 항목 또는 장치에 명시적으로 열거되지 않거나 내재되지 않은 다른 요소 또는 단계도 포함할 수 있는 비배타적 포괄을 포함하는 것으로 의도된다. "어느(a)" 또는 "어떤(an)"이 선행하는 요소는 추가 제약 없이 해당 요소를 포함하는 프로세스, 방법, 항목 또는 장치에서 추가적인 동일한 요소의 존재를 배제하지 않는다.
달리 명시되지 않는 한, 후속하는 청구항을 포함하여 본 명세서에 제시된 임의의 그리고 모든 측정치, 값, 등급, 위치, 크기, 사이즈 및 다른 사양은 근사적이며 정확하지 않다. 이러한 양은 이러한 관련된 기능 이러한 양이 속하는 기술 분야에서 통상적인 것과 일치하는 합리적인 범위를 갖도록 의도된다. 예를 들어, 달리 명시하지 않는 한, 파라미터 값 등은 명시된 양에서 ±10%만큼 달라질 수 있다.
또한, 상술한 상세한 설명에서, 본 개시의 간소화를 목적으로 다양한 예에서 다양한 특징이 함께 그룹화됨을 알 수 있다. 본 개시의 이러한 방법은 청구된 예가 각 청구항에서 명시적으로 인용된 것보다 더 많은 특징을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 이하의 청구항이 반영하는 바와 같이, 보호되어야 할 주제는 개시된 임의의 단일 예의 모든 특징보다 적게 있다. 따라서, 이하의 청구항은 이에 의해 상세한 설명에 통합되며, 각 청구항은 별도로 청구된 주제로서 그 자체로 존재한다.
이상에서 최상의 모드로 간주되는 것과 다른 예를 설명했지만, 그 안에서 다양한 수정이 이루어질 수 있고 본원에 개시된 주제는 다양한 형태 및 예에서 구현될 수 있으며, 본원에서 그 중 일부만 설명된 수많은 어플리케이션에 적용될 수 있음이 이해된다. 이는 본 개념의 진정한 범위에 속하는 임의의 그리고 모든 수정 및 변형을 주장하는 것은 이하의 청구항에 의해 의도된다.

Claims (20)

  1. 안경류(eyewear)로서,
    제1 측면 및 제2 측면을 갖는 프레임;
    상기 프레임의 상기 제1 측면에 인접한 제1 안경 다리(temple);
    상기 안경류에 의해 지지되는 배터리; 및
    상기 배터리에 커플링되고 상기 배터리의 온도를 조절하도록 구성된 상 변화 재료(PCM: phase change material)를 포함하는, 안경류.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PCM은 현열 에너지(sensible energy) 및 잠열 에너지(latent energy)를 갖고, 상기 잠열 에너지는 상기 배터리에 열적으로 전달되도록 구성되는, 안경류.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 PCM은 주변 온도가 감소함에 따라 상기 잠열 에너지를 상기 배터리로 전달하도록 구성되는, 안경류.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 PCM은 상기 배터리를 부분적으로 둘러싸는, 안경류.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 PCM은 상기 배터리를 완전히 둘러싸는, 안경류.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 PCM은 상기 배터리와 접촉하고 상기 잠열 에너지를 상기 배터리에 전도적으로(conductively) 전달하도록 구성되는, 안경류.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 PCM은 상기 배터리로부터 이격되어 있는, 안경류.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 제1 안경 다리에 위치되는, 안경류.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 제1 안경 다리의 원위 단부에 위치되고 상기 프레임으로부터 떨어져 있는, 안경류.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 프레임의 상기 제2 측면에 인접한 제2 안경 다리 및 상기 제2 안경 다리에 위치된 다른 배터리를 더 포함하는, 안경류.
  11. 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 프레임, 상기 프레임의 상기 제1 측면에 인접한 제1 안경 다리, 안경류에 의해 지지되는 배터리 및 상기 배터리에 커플링되고 상기 배터리의 온도를 조절하도록 구성된 상 변화 재료(PCM)를 포함하는 안경류의 사용 방법으로서,
    상기 배터리가 일정 온도를 갖는 단계; 및
    상기 PCM의 잠열 에너지가 상기 배터리의 온도를 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 PCM은 현열 에너지 및 잠열 에너지를 가지며, 상기 잠열 에너지는 상기 배터리로 전달되는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 PCM은 주변 온도가 감소함에 따라 상기 잠열 에너지를 상기 배터리로 전달하는, 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 PCM은 상기 배터리를 부분적으로 둘러싸는, 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 PCM은 상기 배터리를 완전히 둘러싸는, 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 PCM은 상기 배터리와 접촉하여 상기 잠열 에너지를 상기 배터리로 전도적으로 전달하는, 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 PCM은 상기 배터리로부터 이격되어 있는, 방법.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 제1 안경 다리에 위치되는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 배터리는 상기 제1 안경 다리의 원위 단부에 위치되고 상기 프레임으로부터 떨어져 있는, 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 안경류는 상기 프레임의 상기 제2 측면에 인접한 제2 안경 다리 및 상기 제2 안경 다리에 위치된 다른 배터리를 더 포함하는, 방법.
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