KR20220104507A - 메타렌즈를 구비하는 카메라 및 그를 포함하는 전자 장치 - Google Patents
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Abstract
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 적어도 하나의 메타렌즈와 스페이서 부재가 적층된 구조를 갖는 렌즈 어셈블리, 및 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 부착되어 상기 렌즈 어셈블리를 통과하는 광을 수광하고 광신호로 변환하는 이미지 센서 어셈블리를 포함하고, 상기 스페이서 부재는, 그 내부 측면과 상기 렌즈 어셈블리 하부면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면에 의해 정의되는 공동(cavity)을 형성하도록 상기 이미지 센서 어셈블리와 상기 렌즈 어셈블리 사이의 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 고정될 수 있다.
Description
본 문서에 개시된 다양한 실시예들은, 메타렌즈를 구비하는 카메라 및 그를포함하는 웨어러블 전자 장치에 관한 것이다.
기술의 발달과 함께 전자 장치는 손쉽게 휴대할 수 있도록 크기가 작아지면서, 사용자 니즈에 따라 다양한 사용 형태로 다양한 기능을 수행할 수 있도록 진화하고 있다. 사용자의 신체 일부에 착용하여 사용할 수 있는 다양한 형태의 웨어러블 전자 장치(wearable electronic device) 또한 그 중 하나이다.
웨어러블 전자 장치, 예를 들어 안경형 웨어러블 전자 장치, 또는 HMD(head mounted display)와 같은 착용형 전자 장치는, 사용자의 안면에 직접 착용하고 예를 들어 증강 현실(augmented reality; AR) 기술을 이용하여 현실 상에 존재하는 객체와 함께 다양한 가상 객체를 그래픽 처리를 통해 생성하고 추가하여 함께 표시할 수 있다. 안경형 웨어러블 장치는 이러한 기능을 제공하기 위해 다양한 종류의 센서 및 디스플레이를 포함하는 다양한 전자 부품을 장착하여 구현되고 있다.
증강 현실을 구현하기 위해, 안경형 웨어러블 전자 장치에는 복수의 카메라가 포함될 수 있다. 예를 들어, 안경형 웨어러블 전자 장치에는 사용자의 눈동자 움직임을 추적하기 위하여 양안의 영상을 촬영하기 위한 카메라가 각각 구비될 수 있다.
안경형 웨어러블 전자 장치는 사용자의 안면에 직접 착용하여 사용하는 특성상 착용감 개선을 위해 경량화 및 디자인 심미성 향상 방안이 연구되고 있으며, 이를 위해 안경형 웨어러블 전자 장치에 장착되는 다양한 전자 부품에 대한 소형화 니즈가 커지고 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따르면, 소형화가 가능한 메타렌즈를 구비하는 카메라를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예는 사용자의 눈동자 움직임을 추적하기 위해 소형화가 가능한 메타렌즈를 구비하는 카메라를 장착한 웨어러블 전자 장치를 제공할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 적어도 하나의 메타렌즈와 스페이서 부재가 적층된 구조를 갖는 렌즈 어셈블리, 및 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 부착되어 상기 렌즈 어셈블리를 통과하는 광을 수광하고 광신호로 변환하는 이미지 센서 어셈블리를 포함하고, 상기 스페이서 부재는, 그 내부 측면과 상기 렌즈 어셈블리 하부면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면에 의해 정의되는 공동(cavity)을 형성하도록 상기 이미지 센서 어셈블리와 상기 렌즈 어셈블리 사이의 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 고정될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치는, 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 프레임, 상기 프레임에 의해 지지되는 윈도우 부재, 상기 프레임에 회전 가능하게 연결되는 다리 부재, 상기 윈도우 부재로 화상을 투영하는 디스플레이 모듈 및 사용자의 눈 부분을 촬영하도록 상기 프레임의 제2 영역에 배치되는 카메라;를 포함하고, 상기 카메라는, 적어도 하나의 메타렌즈와 스페이서 부재가 적층된 구조를 갖는 렌즈 어셈블리 및 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 부착되어 상기 렌즈 어셈블리를 통과하는 광을 수광하고 광신호로 변환하는 이미지 센서 어셈블리를 포함하고, 상기 스페이서 부재는, 그 내부 측면과 상기 렌즈 어셈블리 하부면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면에 의해 정의되는 공동(cavity)을 형성하도록 상기 이미지 센서 어셈블리와 상기 렌즈 어셈블리 사이의 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 고정될 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 메타렌즈를 채용하여 카메라를 소형화할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 카메라 구조를 단순화할 수 있으며 전체적인 부피가 작아질 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 카메라 구조를 단순화에 더해 카메라 제조 공정을 보다 단순화할 수 있다.
본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 카메라의 소형화가 가능함에 따라 전자 장치 상의 카메라 장착이 가능한 위치에 제약이 작아, 전자 장치의 착용감을 향상 시킬 수 있으며 심미성이 향상된 디자인이 가능할 수 있다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는, 다양한 실시예에 따른 복수의 카메라가 포함된 전자 장치의 전체 구성도이다.
도 3a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 도면이다.
도 3b는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치와 카메라의 분리 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 카메라의 사시도이다.
도 4c는, 도 4a에 도시된 카메라의 A-A선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4d 내지 도 4g는, 도 4a에 도시된 카메라의 렌즈 어셈블리 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는, 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 카메라의 사시도이다.
도 5b는, 도 5a에 도시된 카메라의 A-A선을 따라 절개한 단면도이다.
도 5c 내지 도 5e는, 도 5a에 도시된 카메라의 렌즈 어셈블리 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 카메라의 렌즈 어셈블리 구조 및 그 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는, 다양한 실시예에 따른 복수의 카메라가 포함된 전자 장치의 전체 구성도이다.
도 3a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 도면이다.
도 3b는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치와 카메라의 분리 사시도이다.
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본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
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본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나",“또는 B 중 적어도 하나,”"A, B 또는 C," "A, B 및 C 중 적어도 하나,”및 “B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, “기능적으로” 또는 “통신적으로”라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, “커플드” 또는 “커넥티드”라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은, 다양한 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는, 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은, 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 복수의 카메라가 포함된 전자 장치(200)(예: 도 1의 전자 장치(101))의 전체 구성도이다.
다양한 실시예에서, 전자 장치(200)는 사용자의 머리 부분에 착용되는 형태로 제작된 웨어러블 전자 장치일 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(200)는 안경(glass), 고글(goggles), 헬멧 또는 모자 중 적어도 하나의 형태로 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 사용자의 양안(예: 좌안 및/또는 우안), 각각에 대응하는 복수 개의 글래스(예: 제 1 글래스(220) 및/또는 제 2 글래스(230))를 포함할 수 있다.
전자 장치(200)는 사용자에게 증강 현실(augumented reality; AR) 서비스와 관련된 영상을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 제1 글래스(220) 및/또는 제2 글래스(230)에 가상 객체를 투영하거나, 표시함으로써, 사용자가 전자 장치의 제1 글래스(220) 및/또는 제2 글래스(230)를 통해 인지하는 현실에 적어도 하나의 가상 객체가 겹쳐 보이도록 할 수 있다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(200)는 본체부(223), 지지부(예: 제 1 지지부(221), 제 2 지지부(222)), 및 힌지부(예: 제1 힌지부(240-1), 제2 힌지부(240-2))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 본체부(223)와 지지부(221, 222)는 힌지부(240-1, 240-2)를 통해 작동적으로 연결될 수 있다. 본체부(223)는 사용자의 코에 적어도 부분적으로 거치될 수 있도록 형성된 부분을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 지지부(221, 222)는 사용자의 귀에 걸쳐질 수 있는 형태의 지지 부재를 포함할 수 있다. 지지부(221, 222)는 왼쪽 귀에 거치되는 제 1 지지부(221) 및/또는 오른쪽 귀에 거치되는 제 2 지지부(222)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 힌지부(240-1)는 제1 지지부(221)가 본체부(223)에 대해 회전 가능하도록 제1 지지부(221)와 본체부(223)를 연결할 수 있다. 제2 힌지부(240-2)는 제2 지지부(222)가 본체부(223)에 대해 회전 가능하도록 제2 지지부(222)와 본체부(223)를 연결할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 전자 장치(200)의 힌지부(240-1, 240-2)는 생략될 수 있다. 예를 들어, 본체부(223)와 지지부(221, 222)는 본체부(223)와 바로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 본체부(223)는 적어도 하나의 글래스(예: 제1 글래스(220), 제2 글래스(230)), 적어도 하나의 디스플레이 모듈(예: 제1 디스플레이 모듈(214-1), 제2 디스플레이 모듈(214-2)), 적어도 하나의 카메라 모듈(예: 전방 촬영 카메라 모듈(213), 시선 추적 카메라 모듈(예: 제1 시선 추적 카메라 모듈(212-1), 제2 시선 추적 카메라 모듈(212-2)), 인식용 카메라 모듈(예: 제1 인식용 카메라 모듈(211-1), 제2 인식용 카메라 모듈(211-2)) 및 적어도 하나의 마이크(예: 제1 마이크(241-1), 제2 마이크(241-2))를 포함할 수 있다.
도 2에서 설명되는 전자 장치(200)의 경우, 디스플레이 모듈(214-1, 214-2)에서 생성된 광이 글래스(220, 230)에 투영되어 정보를 표시할 수 있다. 예를 들어, 제1 디스플레이 모듈(214-1)에서 생성된 광은 제1 글래스(220)에 투영될 수 있고, 제2 디스플레이 모듈(214-2)에서 생성된 광은 제2 글래스(230)에 투영될 수 있다. 적어도 일부가 투명한 소재로 형성된 글래스(220, 230)에 가상 객체를 표시할 수 있는 광이 투영됨으로써, 사용자는 가상 객체가 중첩된 현실을 인지할 수 있다. 이 경우, 도 1에서 설명한 디스플레이 모듈(160)은 도 2에 도시된 전자 장치(200)에서 디스플레이 모듈(214-1, 214-2) 및 글래스(220, 230)의 적어도 일부를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 다만, 본 발명에서 설명되는 전자 장치가 앞서 설명한 방식을 통해 정보를 표시하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 전자 장치에 포함될 수 있는 디스플레이 모듈은 다양한 방식의 정보 표시 방법을 포함하는 디스플레이 모듈로 변경될 수 있다. 예를 들어, 글래스(220, 230) 자체에 투명 소재의 발광 소자를 포함하는 디스플레이 패널이 내장된 경우에는 별도의 디스플레이 모듈(예: 제1 디스플레이 모듈(214-1), 제2 디스플레이 모듈(214-2))없이 정보를 표시할 수 있다. 이 경우, 도 1에서 설명한 디스플레이 모듈(160)은 글래스(220, 230)와 글래스에 포함되는 디스플레이 패널을 의미할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(214-1, 214-2)을 통해 출력되는 가상 객체는 전자 장치(200)에서 실행되는 어플리케이션 프로그램과 관련된 정보 및/또는 사용자가 글래스(220, 230)를 통해 인지하는 실제 공간에 위치한 외부 객체와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 외부 객체는 실제 공간에 존재하는 사물을 포함할 수 있다. 사용자가 글래스(220, 230)를 통해 인지하는 실제 공간을 이하에서는 사용자의 시야각(field of view; FoV) 영역으로 호칭하기로 한다. 예를 들어, 전자 장치(200)는 전자 장치(200)의 카메라 모듈(예: 촬영용 카메라 모듈(213))를 통해 획득한 실제 공간과 관련된 영상 정보에서 사용자의 시야각(FoV)으로 판단되는 영역의 적어도 일부에 포함된 외부 객체를 확인할 수 있다. 전자 장치(200)는 확인한 외부 객체와 관련된 가상 객체를 디스플레이 모듈(214-1, 214-2)를 통해 출력할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 전자 장치(200)의 촬영용 카메라 모듈(213)을 통해 획득한 실제 공간과 관련된 영상 정보에 기반하여 증강 현실 서비스와 관련된 가상 객체를 함께 표시할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 사용자의 양안에 대응하여 배치된 디스플레이 모듈(예: 좌안에 대응되는 제1 디스플레이 모듈(214-1), 및/또는 우안에 대응되는 제2 디스플레이 모듈(214-2))을 기반으로 가상 객체를 표시할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 미리 설정된 설정 정보(예: 해상도(resolution), 프레임 레이트(frame rate), 밝기, 및/또는 표시 영역)를 기반으로 가상 객체를 표시할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 글래스(220, 230)는 집광 렌즈(미도시) 및/또는 도파관(예: 제1 도파관(220-1) 및/또는 제2 도파관(230-1))을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 도파관(220-1)은 제1 글래스(220)에 부분적으로 위치할 수 있고, 제2 도파관(230-1)은 제2 글래스(230)에 부분적으로 위치할 수 있다. 디스플레이 모듈(214-1, 214-2)에서 방출된 광은 글래스(220, 230))의 일면으로 입사될 수 있다. 글래스(220, 230)의 일면으로 입사된 광은 글래스(220, 230) 내에 위치한 도파관(220-1, 230-1)을 통해 사용자에게 전달될 수 있다. 도파관(220-1, 230-1)은 글래스, 플라스틱, 또는 폴리머로 제작될 수 있고, 내부 또는 외부의 일표면에 형성된 나노 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들어, 나노 패턴은 다각형 또는 곡면 형상의 격자 구조(grating structure)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 글래스(220, 230)의 일면으로 입사된 광은 나노 패턴에 의해 도파관(220-1, 230-1) 내부에서 전파 또는 반사되어 사용자에게 전달될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도파관(220, 230))은 적어도 하나의 회절 요소(예: DOE(diffractive optical element), HOE(holographic optical element)) 또는 반사 요소(예: 반사 거울) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 도파관(220, 230)는 적어도 하나의 회절 요소 또는 반사 요소를 이용하여 디스플레이 모듈(214-1, 214-2)로부터 방출된 광을 사용자의 눈으로 유도할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 사용자의 시야각(FoV, field of view)에 대응되는 영상을 촬영하거나 및/또는 객체와의 거리를 측정하기 위한 촬영용 카메라 모듈(213)(예: RGB 카메라 모듈), 사용자가 바라보는 시선의 방향을 확인하기 위한 시선 추적 카메라 모듈(eye tracking camera module)(212-1, 212-2), 및/또는 일정 공간을 인식하기 위한 인식용 카메라 모듈(gesture camera module)(211-1, 211-2)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 촬영용 카메라 모듈(213)은 전자 장치(200)의 전면 방향을 촬영할 수 있고, 시선 추적 카메라 모듈(212-1, 212-2)은 상기 촬영용 카메라 모듈(213)의 촬영 방향과 반대되는 방향을 촬영할 수 있다. 예를 들어, 제1 시선 추적 카메라 모듈(212-1)은 사용자의 좌안을 부분적으로 촬영하고, 제2 시선 추적 카메라 모듈(212-2)은 사용자의 우안을 부분적으로 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 촬영용 카메라 모듈(213)는 HR(high resolution) 카메라 모듈 및/또는 PV(photo video) 카메라 모듈과 같은 고해상도의 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 시선 추적 카메라 모듈(212-1, 212-2)은 사용자의 눈동자를 검출하여, 시선 방향을 추적할 수 있다. 추적된 시선 방향은 가상 객체를 포함하는 가상 영상의 중심이 상기 시선 방향에 대응하여 이동되는데 활용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 인식용 카메라 모듈(211-1, 211-2)은 미리 설정된 거리 이내(예: 일정 공간)에서의 사용자 제스처 및/또는 일정 공간을 감지할 수 있다. 인식용 카메라 모듈(211-1, 211-2)은 GS(global shutter)를 포함하는 카메라 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인식용 카메라 모듈(211-1, 211-2)은 빠른 손동작 및/또는 손가락 등의 미세한 움직임을 검출 및 추적하기 위해, RS(rolling shutter) 현상이 감소될 수 있는 GS를 포함하는 카메라 모듈일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 적어도 하나의 카메라 모듈(211-1, 211-2, 212-1, 212-2, 213)을 사용하여, 좌안 및/또는 우안 중에서 주시안 및/또는 보조시안에 대응되는 눈을 감지할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(200)는 외부 객체 또는 가상 객체에 대한 사용자의 시선 방향에 기반하여, 주시안 및/또는 보조시안에 대응되는 눈을 감지할 수 있다.
도 2에 도시된 전자 장치(200)에 포함되는 적어도 하나의 카메라 모듈(예: 촬영용 카메라 모듈(213), 시선 추적 카메라 모듈(212-1, 212-2) 및/또는 인식용 카메라 모듈(211-1, 211-2))의 개수 및 위치는 한정되지 않을 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(200)의 형태(예: 모양 또는 크기)에 기반하여 적어도 하나의 카메라 모듈(예: 촬영용 카메라 모듈(213), 시선 추적 카메라 모듈(212-1, 212-2) 및/또는 인식용 카메라 모듈(211-1, 211-2))의 개수 및 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 적어도 하나의 카메라 모듈(예: 촬영용 카메라 모듈(213), 시선 추적 카메라 모듈(212-1, 212-2) 및/또는 인식용 카메라 모듈(211-1, 211-2))의 정확도를 높이기 위한 적어도 하나의 발광 장치(illumination LED)(예: 제1 발광 장치(242-1), 제2 발광 장치(242-2))를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 발광 장치(242-1)는 사용자의 좌안에 대응하는 부분에 배치될 수 있고, 제2 발광 장치(242-2)는 사용자의 우안에 대응하는 부분에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 발광 장치(242-1, 242-2)는 시선 추적 카메라 모듈(212-1, 212-2)로 사용자의 눈동자를 촬영할 때 정확도를 높이기 위한 보조 수단으로 사용될 수 있고, 적외선 파장의 광을 발생시키는 IR LED를 포함할 수 있다. 또한, 발광 장치(242-1, 242-2)는 인식용 카메라 모듈(211-1, 211-2)로 사용자의 제스처를 촬영할 때 어두운 환경이나 여러 광원의 혼입 및 반사 빛 때문에 촬영하고자 하는 피사체 검출이 용이하지 않을 때 보조 수단으로 사용될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 사용자의 음성 및 주변 소리를 수신하기 위한 마이크(예: 제1 마이크(241-1), 제2 마이크(241-2))를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크(241-1, 241-2)는 도 1의 오디오 모듈(170)에 포함된 구성 요소일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제 1 지지부(221) 및/또는 제 2 지지부(222)는 인쇄 회로 기판(PCB, printed circuit board)(예: 제1 인쇄 회로 기판(231-1), 제2 인쇄 회로 기판(231-2)), 스피커(speaker)(예: 제1 스피커(232-1), 제2 스피커(232-2)), 및/또는 배터리(예: 제1 배터리(233-1), 제2 배터리(233-2))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 스피커(232-1, 232-2)는 사용자의 좌측 귀에 오디오 신호를 전달하기 위한 제 1 스피커(232-1) 및 사용자의 우측 귀에 오디오 신호를 전달하기 위한 제 2 스피커(232-2)를 포함할 수 있다. 스피커(232-1, 232-2)는 도 1의 오디오 모듈(170)에 포함된 구성 요소일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(200)는 복수 개의 배터리(233-1, 233-2)가 구비될 수 있고, 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188))을 통해, 인쇄 회로 기판(231-1, 231-2)에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 배터리(233-1, 233-2)는 전력 관리 모듈(예: 도 1의 전력 관리 모듈(188))과 전기적으로 연결될 수 있다.
앞에서는, 전자 장치(200)가 증강 현실을 표시하는 장치인 것으로 설명하였으나, 전자 장치(200)는 가상 현실(virtual reality; VR)을 표시하는 장치일 수 있다. 이 경우, 사용자가 글래스(220, 230)를 통해 실제 공간을 인식할 수 없도록 글래스(220, 230)는 불투명한 소재로 형성될 수 있다. 또한, 글래스(230)는 디스플레이 모듈(160)로써 기능 할 수 있다. 예를 들어, 글래스(220, 230)는 정보를 표시하는 디스플레이 패널을 포함할 수 있다.
도 3a는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 도면이다. 도 3b는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 전자 장치와 카메라의 분리 사시도이다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는 프레임(310)(예: 도 2의 본체부(223)), 윈도우 부재(330)(예: 도 2의 제1 글래스(220), 제2 글래스(230)), 다리 부재(320)(예: 도 2의 제1 지지부(221), 제2 지지부(222)), 디스플레이 모듈(미도시)(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160)), 카메라(340)(예: 도 2의 시선 추적 카메라(212)), 발광부(미도시)(예: 도 2의 발광 장치(242)), 및 프로세서(미도시)(예: 도 1의 프로세서(120))를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 윈도우 부재(330), 다리 부재(320), 디스플레이 모듈, 카메라(340) 및 발광부는 사용자의 좌안과 우안에 대응되도록 한 쌍 마련될 수 있다. 예를 들어, 윈도우 부재(330)는 제1 윈도우 부재(330-1) 및 제2 윈도우 부재(330-2)를 포함할 수 있고, 다리 부재(320)는 제1 다리 부재(320-1) 및 제2 다리 부재(320-2)를 포함할 수 있고, 카메라(340)는 제1 카메라(340-1) 및 제2 카메라(340-2)를 포함할 수 있다. 경우에 따라서는, 앞서 설명한 구성 요소 중 일부는 좌 안과 대응하는 구성과 우 안과 대응하는 구성이 상이할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프레임(310)은 윈도우 부재(330)를 지지할 수 있다. 프레임(310)은 합성 수지 소재로 형성될 수 있다. 프레임(310)에 형성된 개구부에 윈도우 부재(330)가 끼워짐으로써, 프레임(310)이 윈도우 부재(330)를 지지할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 다리 부재(320)는 프레임(310)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 다리 부재(320)는, 제1 다리 부재(320-1)와 제2 다리 부재(320-2)를 포함할 수 있다. 제1 다리 부재(320-1)는 프레임(310)에 대하여 좌측(예: 도 3a의 -X 방향)에서 프레임(310)에 연결될 수 있고, 제2 다리 부재(320-2)는 프레임(310)에 대하여 우측(예: 도 3a의 +X 방향)에서 프레임(310)에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 다리 부재(320)는 프레임에 고정 설치될 수도 있다. 예를 들어, 프레임(310)의 좌측에 연결된 제1 다리 부재(320-1)와, 프레임(310)의 우측에 연결된 제2 다리 부재(320-2)가 서로 연결되도록 형성될 수 있다. 프레임(310)의 양측에 연결된 다리 부재는 링(ring) 형태를 이루고 사용자의 머리에 끼워지는 방식으로 착용될 수 있다. 이 밖에도 다리 부재(320)는 사용자의 얼굴에 전자 장치(300)가 착용될 수 있는 다양한 형태로 변형될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 3a에 도시된 것과 같이, 다리 부재(320)는 사용자의 귀에 걸치도록 형성될 수 있다. 프레임(310)에 연결된 다리 부재(320)가 사용자의 귀에 걸쳐지는 방식으로 전자 장치(300)가 사용자의 얼굴에 착용될 수 있다. 다리 부재(320)는 프레임(310)에 대해 회전할 수 있다. 다리 부재(320)가 프레임(310)에 근접하는 방향으로 회전되어 전자 장치(300)의 부피가 줄어들 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 윈도우 부재(330)는 사용자의 좌측 눈에 대응하는 제1 윈도우 부재(330-1)와 사용자의 우측 눈에 대응하는 제2 윈도우 부재(330-2)를 포함할 수 있다. 윈도우 부재(330)는 프레임(310)에 지지될 수 있다. 예를 들어, 프레임(310)에 형성된 개구부에 윈도우 부재(330)가 끼워질 수 있다. 디스플레이 모듈에서 방출되는 AR 영상은 윈도우 부재(330)에 투영될 수 있다. 윈도우 부재(330)는 적어도 일부 영역에 도파관(예: 도 2의 제1 도파관(220-1) 및/또는 제2 도파관(230-1))이 형성될 수 있다. 도파관은 디스플레이 모듈에서 방출된 AR 영상이 사용자의 눈으로 유도되도록 할 수 있다. 도파관에 대한 자세한 설명은 도 2의 제1 글래스(220) 및 제2 글래스(230)와 관련된 설명을 참조하도록 한다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이 모듈은 프로세서에서 생성된 AR 영상을 출력할 수 있다. 디스플레이 모듈에서 AR 영상을 생성하여 윈도우 부재(330)에 투영하면, 윈도우 부재(330)를 통해 전방(예: 도 3b의 -Y 방향)으로부터 입사되는 가시광(L)에 AR 영상에 포함된 객체가 합쳐져 AR이 구현될 수 있다. 디스플레이 모듈은 크기가 매우 작은(예: 마이크로 프로젝터, 피코 프로젝터)의 프로젝터일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 모듈은 LSD(laser scaning display), DMD(digital micro-mirro display) 및 LCoS(liquid crystal on silicon)일 수 있다. 또한, 디스플레이 모듈은 투명 디스플레이일 수 있다. 이 경우, 디스플레이 모듈에 포함된 발광 소자는 윈도우 부재(330)에 직접 배치될 수 있다. 이 밖에도 디스플레이 모듈은 AR을 구현하기 위한 다양한 디스플레이 장치일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 카메라(340)는 사용자의 좌측 눈에 대응하는 제1 카메라(340-1)와 사용자의 우측 눈에 대응하는 제2 카메라(340-2)를 포함할 수 있다. 카메라(340)는 사용자의 눈을 촬영하기 위한 카메라(340)일 수 있다. 카메라(340)는 예를 들어, 도 2의 시선 추적 카메라(212-1, 212-2)일 수 있다. 카메라(340)는 사용자의 눈을 실시간으로 촬영하여, 눈동자의 움직임을 확인하는데 사용될 수 있다.
도 3a에 도시된 것과 같이, 프레임(310)을 제1 영역(310A)과 제2 영역(310B)으로 구분할 때, 카메라(340)는 프레임(310)의 제2 영역(310B)에 배치될 수 있다. 프레임(310)의 제2 영역(310B)은 전자 장치(300)가 착용된 상태에서 사용자의 코와 인접한 영역일 수 있다. 예를 들어, 도 3a과 같이 프레임(310)을 가로지르는 가상의 선(L)을 기준으로 제1 방향(예: 도 3a의 -Z 방향)으로 연장된 영역을 제2 영역(310B)으로 이해할 수 있다. 또는 제2 영역(310B)은 사용자가 정면을 응시하는 시선 방향에 대하여 하측에 위치한 영역으로 이해될 수 있다. 프레임(310)의 제2 영역(310B)에 배치된 카메라(340)는 사용자의 눈 아래쪽에서 사용자의 눈을 촬영할 수 있다. 프레임(310)의 제1 영역(310A)은 제2 영역(310B)을 제외한 프레임(310)의 나머지 영역을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 3a와 같이 프레임(310)을 가로지르는 가상의 선(L)을 기준으로 제2 방향(예: 도 3a의 +Z 방향)으로 연장된 영역을 제1 영역(310A)으로 이해할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 카메라(340)는 프레임(310)의 제2 영역(310B)에 존재하는 받침부(350)에 형성된 카메라 홀(351)에 삽입될 수 있다. 받침부(350)는 전자 장치(300)가 착용된 상태에서 사용자의 코에 접촉될 수 있도록 쌍으로 형성될 수 있다. 받침부(350)는 프레임(310)의 중심을 기준으로 좌측(예: 도 3a의 -X 방향)에 위치한 제1 받침부(350-1)와 프레임(310)을 중심으로 우측(예: 도 3a의 +X 방향)에 위치한 제2 받침부(350-2)를 포함할 수 있다. 받침부(350)는 프레임(310)이 사용자의 코에 지지되도록 할 수 있다. 일 실시예에서, 받침부(350)는 도 3a에 도시된 것과 같이, 프레임(310)과 일체로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 받침부(350)는 프레임(310)과 별도로 구성되어 프레임(310)에 결합될 수 있다. 카메라 홀(351)은 받침부(350)에 형성된 구멍(hole)일 수 있다. 카메라 홀(351)은 제1 받침부(350-1)에 형성된 제1 카메라 홀(351-1)과 제2 받침부(350-2)에 형성된 제2 카메라 홀(351-2)를 포함할 수 있다. 카메라 홀(351)은 프레임(310)의 제2 영역(310B)에 배치된 카메라(340)가 사용자의 눈을 향할 수 있도록 프레임(310)에 대하여 소정 각도로 기울어지게 형성될 수 있다. 프레임(310)에 대해 기울어져 형성된 카메라 홀(351)에 카메라(340)가 삽입되어 배치되면, 카메라(340)가 사용자의 눈을 향할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 카메라(340)는 전자 장치의 전방(예: 도 3b의 -Y 방향)에서 받침부(350)에 형성된 카메라 홀(351)에 삽입될 수 있다. 제1 카메라 홀(351-1)에는 제1 카메라(340-1)가 삽입될 수 있고, 제2 카메라 홀(351-2)에는 제2 카메라(340-2)가 삽입될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 카메라 홀(351-1)은 제1 받침부(350-1) 또는 제1 받침부(350-1)와 인접한 부분에서 프레임(310)에 형성될 수 있다. 제2 카메라 홀(351-2)은 제2 받침부(350-2) 또는 제2 받침부(350-2)와 인접한 부분의 프레임(310)에 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(300)는 카메라(340)가 카메라 홀(351)에서 유동하지 않도록 카메라(340)를 고정하기 위한 구성 요소를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도 3b에 도시된 것과 같이 카메라 홀(351)에는 카메라(340)와 함께, 카메라 커버(352)와 완충 부재(353)가 삽입될 수 있다. 카메라 커버(352)는 제1 카메라 홀(351-1)에 삽입되는 제1 카메라 커버(352-1)와 제2 카메라 홀(351-2)에 삽입되는 제2 카메라 커버(352-2)를 포함할 수 있다. 완충 부재(353)는 제1 카메라 홀(351-1)에 삽입되는 제1 완충 부재(353-1)와 제2 카메라 홀(351-2)에 삽입되는 제2 완충 부재(353-2)를 포함할 수 있다.
도 3b와 같이 카메라 커버(352) - 카메라(340) - 완충 부재(353) 순으로 카메라 홀(351)에 삽입될 수 있다. 다른 실시예에서, 카메라 커버(352) - 완충 부재(353) - 카메라(340) 순으로 카메라 홀(351)에 삽입될 수 있고, 복수의 완충 부재(353)를 사용하여 카메라 커버(352) - 완충 부재(353) - 카메라(340) - 완충 부재(353) 순으로 카메라 홀(351)에 삽입될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 카메라 커버(352)는 카메라 홀(351)에 삽입된 상태에서 받침부(350)의 외형 또는 프레임(310)의 외형과 자연스럽게 연결되는 형상을 가질 수 있다. 카메라 커버(352)는 적어도 일부분(특히, 카메라 홀(351)에 삽입된 상태에서 외부로 보여지는 부분)이 받침부(350) 및/또는 프레임(310)과 동일한 소재로 형성될 수 있다. 이 때문에 카메라 커버(352)가 삽입된 상태에서, 카메라 홀(351)이 형성된 부분이 다른 부분과 이질감이 없을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 완충 부재(353)는 탄성 변형이 가능한 소재로 형성될 수 있다. 카메라 커버(352)가 카메라 홀(351)에 삽입된 상태에서 카메라 커버(352) 카메라(340)를 가압하면, 완충 부재(353)가 일부 변형되며 카메라 홀(351)에 배치된 카메라(340)를 지지할 수 있다.
이하에서 설명되는 카메라(340)의 경우, 소형 카메라(340)를 구현하기 위하여, 카메라(340)의 주요 구성(예: 이미지 센서(예: 도 4a의 이미지 센서(342), 기판(예: 도 4a의 기판(341))을 보호하기 위한 별도의 하우징을 구비하지 않을 수 있다. 카메라(340)가 카메라 홀(351)에 삽입됨으로써, 카메라 홀(351)이 카메라(340)의 주요 구성을 보호하는 하우징이 될 수 있다. 예를 들어, 카메라(340)가 위치하는 카메라 홀(351)은 카메라(340)의 형태에 대응되고, 전자 장치의 전방(예: 도 3b의 -Y 방향)에서 바라볼 때, 카메라 홀(351)은 좁아지는 형태일 수 있다.
도 4a 및 도 4b는, 본 문서에 개시된 일 실시예에 따른 카메라의 사시도이다. 도 4c는 도 4a에 도시된 카메라의 분해 사시도이다. 도 4d는, 도 4a에 도시된 카메라의 A-A선을 따라 절개한 단면도이다. 도 4e 내지 도 4g는, 도 4a에 도시된 카메라의 렌즈 어셈블리 구조를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예에 따르면, 도 4a, 도 4b, 도 4c 및 4d에 도시된 것과 같이, 카메라(340)는 기판(341), 이미지 센서(342), 제1 접착층(343) 및 보호 글래스(344)를 포함하는 이미지 센서 어셈블리(348)와 메타렌즈(346) 및 스페이서 부재(345)를 포함하는 렌즈 어셈블리(349)를 포함할 수 있다. 예를 들면 이미지 센서 어셈블리(348)와 렌즈 어셈블리(349)는 제2 접착층(347)에 의해 결합될 수 있다. 이상 언급된 카메라(340)의 구성은 예시에 불과하며, 본 문서에 개시된 카메라(340)에 포함된 구성 요소가 위의 구성들로 한정되는 것은 아니다.
다양한 실시예에 따르면, 기판(341)은 예를 들어, 인쇄 회로 기판(printed circuit board; PCB)일 수 있다. 기판(341)은 카메라(340)의 이미지 센서(342)에서 생성되는 이미지 정보를 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101))의 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))로 전달할 수 있도록, 프로세서가 배치된 기판과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 유연 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board; FPCB)를 통해 카메라(340)의 기판(341)과 프로세서가 배치된 기판이 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서는 다리 부재(예: 도 2의 제1 지지부(221), 제2 지지부(222))에 내장된 인쇄 회로 기판(예: 도 2의 제1 인쇄 회로 기판(231-1), 제2 인쇄 회로 기판(232-2)에 배치될 수 있다. 프레임(310)의 내부에 배치되어 카메라(340)가 삽입된 카메라 홀(351)까지 연장되는 제1 연결 부재(예: 유연 인쇄 회로 기판)(미도시) 및 다리 부재(320)에 내장된 인쇄 회로 기판과 연결된 제2 연결 부재(예: 유연 인쇄 회로 기판)(미도시)가 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 연결 부재는 투명 전극으로 글래스(예: 도 2의 제1 글래스(220) 및 제2 글래스(230))위치할 수 있다. 카메라 홀(351)에 삽입된 카메라(351)는 제1 연결 부재와 전기적으로 연결되고, 제1 연결 부재가 제2 연결 부재에 연결됨으로써, 카메라(340)가 프로세서가 배치된 인쇄 회로 기판에 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 이미지 센서(342)는 빛을 전기적 신호로 전환하는 광전 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(342)에 포함된 광전 소자는 CCD(charged coupled device), CMOS(complementary metal-oxide semiconductor)일 수 있다. 이미지 센서(342)는 기판(341) 상에 배치되어 기판(341)과 전기적으로 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 기판(341)의 면적과 이미지 센서(342)의 면적을 실질적으로 동일하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 기판(341)의 면적은 이미지 센서(342)의 면적과 같거나 작을 수 있다. 본 문서에 개시된 카메라(340)의 경우, 카메라 홀(351)에 삽입되어 전자 장치(300)의 프레임(310) 또는 받침부(350)에 의해 보호될 수 있으므로 카메라(340)를 보호하는 별도의 하우징이 요구되지 않을 수 있다. 따라서, 기판(341) 주변에 하우징을 배치하기 위한 여유 공간이 필요하지 않을 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 이미지 센서(342) 상에는 보호 글래스(344)가 배치될 수 있다. 보호 글래스(344)는 이미지 센서(342) 상에 배치되어 이미지 센서(342)를 보호할 수 있다. 이미지 센서(342)의 모서리를 따라 배치된 제1 접착층(343)에 의하여 이미지 센서(342)와 보호 글래스(344)가 결합될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 렌즈 어셈블리(349)는 메타렌즈(346)와 스페이서 부재(345)를 포함할 수 있다. 도 4e 내지 도 4g를 참조하면 스페이서 부재(345)는 그 내부에 공동(cavity)(345d) 형성되어 메타렌즈(346)로 입사되는 광이 통과하여 이미지 센서(342)로 입사하는 광로를 형성하는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면 스페이서 부재(345) 내부에 공동(345d)을 형성하는 내부 측면(345a)을 포함할 수 있다. 예를 들면 스페이서 부재(345)의 내부 측면(345a)은 메타렌즈(346)의 하부면 및 이미지 센서(342)의 상부면(보호 글래스(344)의 상부면)과 함께 공동(345d)을 형성할 수 있다. 예를 들면 스페이서 부재(345)의 내부 측면(345a)은 그 표면이 무광 처리가 되어 공동(345d)을 통과하는 광의 내면 반사를 최소화할 수 있다. 예를 들면 스페이서 부재(345)의 내부 측면(345a)은 관통형 원통형으로 구성될 수 있다. 예를 들면 스페이서 부재(345)의 내부측면(345a)의 단면은 원형으로 구성되며 그 직경은 메타렌즈(346)의 유효경(346a)과 실질적으로 일치하거나 더 크게 구성될 수 있다. 예를 들면 스페이서 부재(345)의 내부 측면(345a)의 직경은 메타렌즈(346)의 유효경(346a)에 비해 0.1mm 크게 구성될 수 있다. 예를 들면 스페이서 부재(345)는 글라스 웨이퍼(glass wafer)를 가공하여 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 스페이서 부재(345)는 그 외부 측면(345b)이 메타렌즈(346)의 외부 측면(346b)과 실질적으로 일치하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 렌즈 어셈블리(349)는 그 단면이 이미지 센서 어셈블리(348)의 유효 감지 영역 내부에 위치하도록 적어도 이미지 센서 어셈블리(348)의 단면 보다 작게 형성될 수 있다. 따라서 예를 들면 카메라(340)가 도 3b의 홈(351)에 배치될 때 상기 카메라(340)가 유동하지 않도록 완충 부재(353)가 상기 렌즈 어셈블리(349)의 외부 측면과 상기 이미지 센서 어셈블리(348)의 상부면 사이에 위치되도록 삽입될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 스페이서 부재(345)의 외부 측면(345b)과 메타렌즈(346)의 외부 측면(346b) 및 보호 글래스(344)의 상부면(예: 스페이서 부재(345)가 부착된 영역 외부) 중 적어도 일부에는 외부 광을 차단하기 위해 차광제(예: 블랙 페인트)를 도포할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 보호 글래스(344) 상에는 메타렌즈(346) 및 스페이서부재(345)를 포함하는 렌즈 어셈블리(349)가 배치될 수 있다. 예를 들면 스페이서 부재(345)의 모서리를 따라 배치되는 제2 접착층(347)에 의해 보호 글래스(344)와 렌즈 어셈블리(349)가 결합될 수 있다. 이 때, 보호 글래스(344)와 렌즈 어셈블리(349)가 소정 간격으로 이격될 수 있다. 이 간격은 카메라(340)의 조립시에 카메라(340)가 지정된 품질의 이미지 정보를 생성할 수 있도록 카메라(340)의 제조 과정에서 카메라(340)들의 차이를 보상하는데 활용될 수 있다. 이러한 차이는 다양한 요인(예: 조립 공차, 이미지 센서(342)의 스펙 오차 등)에 의해 발생할 수 있다. 예를 들어, 메타렌즈(346)를 구성하는 렌즈 레이어들의 두께, 간격 및 편심과 같은 광학적 설계 요소의 미세 변화로 인하여 차이가 발생할 수 있다. 본 문서에 개시된 카메라(340)가 전자 장치에 배치되어 사용자의 눈을 지정된 품질로 촬영하기 위하여 이러한 차이를 보상해줄 필요가 있다. 보호 글래스(344)와 렌즈 어셈블리(349) 사이의 간격을 형성하고, 카메라(340)의 조립시에 이 간격을 카메라(340) 마다 다르게 적용하면 카메라(340) 조립 과정에서 카메라(340)들의 차이를 보상할 수 있다. 일 실시예에서, 보호 글래스(344)와 렌즈 어셈블리(349) 사이에 배치된 제2 접착층(345)은 광 또는 열 경화성 소재로 형성될 수 있다. 제2 접착층(345)은 경화되기 전 일정 수준의 유동성을 가질 수 있다. 카메라(340)의 오차를 보상하도록 보호 글래스(344)에 대하여 렌즈 어셈블리(348)의 위치를 조절(예: 도 4b의 X 축, Y 축, Z 축 회전을 통한 조절)할 수 있다. 보호 글래스(344)에 대한 렌즈 어셈블리(349)의 위치가 정렬되면, 광 또는 열을 이용하여 제2 접착층(345)을 경화할 수 있다.
도 5a는, 본 문서에 개시된 다른 실시예에 따른 카메라의 사시도이다. 도 5b는, 도 5a에 도시된 카메라의 A-A선을 따라 절개한 단면도이다. 도 5c 내지 도 5e는, 도 5a에 도시된 카메라의 렌즈 어셈블리 구조를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예에 따르면, 도 5a 및 5b에 도시된 것과 같이, 카메라(340)는 기판(341), 이미지 센서(342), 제1 접착층(343) 및 보호 글래스(344)를 포함하는 센서 어셈블리(348)와 메타렌즈(346) 및 스페이서 부재(345)를 포함하는 렌즈 어셈블리(349)를 포함할 수 있다. 예를 들면 센서 어셈블리(348)와 렌즈 어셈블리(349)는 제2 접착층(347)에 의해 결합될 수 있다. 이상 언급된 카메라(340)의 구성은 예시에 불과하며, 본 문서에 개시된 카메라(340)에 포함된 구성 요소가 위의 구성들로 한정되는 것은 아니다. 이하 도 4a 내지 도 4f를 참조하여 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다.
다양한 실시예에 따르면, 도 5b를 참조하면 렌즈 어셈블리(349)의 메타렌즈(346)에 부착된 스페이서 부재(345)는, 메타렌즈(346)와 부착되는 면과 반대 방향의 센서 어셈블리(348)와 부착되는 면의 일부에 형성된 돌출부(345c)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 스페이서 부재(345)는 그 내부에 관통형 공동(cavity)(345d)을 형성하도록 원통형으로 구성된 내부 측면(345a)과 메타렌즈(346)의 외부 측면(346b)과 실질적으로 일치하도록 구성된 외부 측면(345b)을 포함하는 제1 영역(345-3)을 포함할 수 있으며, 도 5c에 도시된 바와 같은 메타렌즈(346)와 부착되는 상측면(345e)과 도 5d에 도시된 바와 같은 센서 어셈블리(348)와 부착되는 하측면(345f)으로 구성될 수 있다. 상기 스페이서 부재(345)는 제2 영역(345-4)에 상기 돌출부(345c)를 포함하며, 상기 제2 영역에 형성된 상기 돌출부(345c)는 스페이서 부재(345)의 하측면(345f)에 내부 측면(345a)의 원통형 형상을 따라 원통형으로 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 도 5e를 참조하면, 스페이서 부재(345)의 제2 영역(345-4)에서 돌출부(345c)의 외부 측면(도 5e의 B)은 스페이서 부재(345)의 외부 측면(345b)으로부터 내측으로 함몰된 단차(recess)를 형성하도록 구성될 수 있다. 예를 들면 돌출부(345a)의 외부 측면(B)에 의해 형성된 단차에 의해, 제2 센서 어셈블리(348)와 렌즈 어셈블리(349)를 결합시 제2 접착층(347)을 형성하기 위해 상기 스페이서 부재의 외부 측면을 따라 접착제가 도포되어 경화되기 전 일정 수준의 유동성을 갖는 동안, 접착제가 스페이서 부재(345)의 내부 측면(345a) 방향으로 메타렌즈(346)의 광로 내부에 유입되는 것을 방지할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 도 5e를 참조하면, 스페이서 부재(345)의 돌출부(345c)가 형성된 제2 영역(345-4)의 내부 측면(도 5e의 A)은 스페이서 부재(345)의 제1 영역(345-3)의 내부 측면(345a)과 동일하거나 단차(recess)가 형성되어, 돌출부(345c)의 내부 직경(345-2)이 스페이서 부재(345) 본체 내부 직경(345-1)과 동일하거나 더 크게 구성될 수 있다. 예를 들면 돌출부(345a)의 내부 측면(A)의 직경(345-2)이 스페이서 부재(345)의 내부 측면(345a)의 직경(345-1)과 동일하거나 더 크게 구성됨에 따라, 메타렌즈(346) 및 스페이서 부재(345)를 통과하여 센서 어셈블리(348)로 입사하는 광의 광로에 영향을 끼치지 않을 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는, 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따른 카메라의 렌즈 어셈블리 구조 및 그 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예에 따르면 도 6a를 참조하면, 렌즈 어셈블리(600)(예: 도 4a 내지 도 5e의 렌즈 어셈블리(349))는 다수의 메타렌즈 어레이(예: 제1 메타렌즈(601), 제2 메타렌즈(602) 및 제3 메타렌즈(603))가 적층된 구조로 그 상부면에 커버 글라스(604)가 부착되고 그 하부면에 스페이서 부재(605)(예: 도 4a 내지 도 5e의 스페이서 부재(345))가 부착된 구조를 포함할 수 있다. 여기서는 렌즈 어셈블리(600)가 세 장의 메타렌즈로 구성된 예를 설명하였으나 이에 한정되지 않으며 다양한 실시예에 따른 렌즈 어셈블리(600)는 다양한 개수의 메타렌즈를 적층하여 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 제1 메타렌즈(601), 제2 메타렌즈(602) 및 제3 메타렌즈(603)는 각각 평면 형상의 편광 무의존형(Polarization insensitive) 메타표면(예: 제1 메타표면(601a), 제2 메타표면(602a) 및 제3 메타표면(603a))을 가질 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 제1 메타렌즈(601), 제2 메타렌즈(602) 및 제3 메타렌즈(603)의 제1 메타표면(601a), 제2 메타표면(602a) 및 제3 메타표면(603a)은 각각 기판(예: 제1 기판(601b), 제2 기판(602b) 및 제3 기판(603c))에 형성될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 도 6a의 렌즈 어셈블리(600)를 제조하기 위해, 제1 메타렌즈(601), 제2 메타렌즈(602) 및 제3 메타렌즈(603)가 각각 준비될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 제1 메타렌즈(601), 제2 메타렌즈(602) 및 제3 메타렌즈(603)는 각각 제1 기판(601b), 제2 기판(602b) 및 제3 기판(603b) 상에 제1 메타표면(601a), 제2 메타표면(602a) 및 제3 메타표면(603a)을 부착하여 형성될 수 있다. 예를 들면 기판은 이산화규소(SiO2)로 제공될 수 있으나, 기판(110)의 소재는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판은 실리콘 또는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)으로 제공될 수 있다. 예를 들면 메타표면의 소재는 수소화 비정질 실리콘(hydrogenated amorphous silicon, a-Si:H)으로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
다양한 실시예에 따르면 각각의 메타렌즈는 기판에 수소화된 비정질 실리콘을 증착한 후, 레지스트로 코팅하고, 전자빔을 조사하여 패턴을 형성하고, 금속층(예: 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al))을 증착하고, 리프트 오프(Lift off) 공정과 식각(Etching) 공정 후 금속층을 제거하여, 제조될 수 있다. 예를 들면, 기판 상에 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)을 통해 수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H)을 적층할 수 있다. 예를 들어 메타표면의 패턴은 레지스트 층을 코팅하고, 전자 빔 리소그리피(EBL)에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면 노출(exposure)을 수행한 후, 전자빔 증착에 의해 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al)을 증착 한 다음, 리프트 오프(lift-off) 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어 패턴화 된 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al) 층을 실리콘 에칭을 위한 마스크로 사용하여 건식 에칭을 통해 실리콘 층을 제거할 수 있으며, 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al) 마스크를 제거하여 나노 구조체를 포함하는 메타표면을 기판 상에 할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면 커버 글라스(604)를 제공하고, 준비된 제1 메타렌즈(601), 제2 메타렌즈(602) 및 제3 메타렌즈(603)와 함께 결합 공정을 수행할 수 있다. 예를 들면 제2 메타렌즈(602)와 제3 메타렌즈(603)를 본딩하고 커버 글라스(604)와 제1 메타렌즈(601)를 본딩한 후 이들 본딩된 레이어들을 적층하여 본딩할 수 있다. 메타렌즈의 적층 및 본딩 순서는 이에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 적층 및 본딩될 수 있다. 예를 들면 본딩 공정 중에 메타렌즈 또는 커버 글라스의 두께를 지정된 두께로 형성하기 위해 기판 또는 커버 글라스 면에 대해 그라인딩 공정을 추가로 수행할 수 있다.
도 6c를 참조하면 본딩 공정에 따라 커버 글라스(604) 층, 제1 메타렌즈(601) 층, 제2 메타렌즈(602) 층 및 제3 메타렌즈(603) 층이 적층 및 본딩됨에 따라 메타렌즈 레이어가 구성될 수 있다.
도 6d를 참조하면 본딩 공정에 따라 구성된 커버 글라스(604) 층, 제1 메타렌즈(601) 층, 제2 메타렌즈(602) 층 및 제3 메타렌즈(603) 층이 적층된 메타렌즈 레이어에 대해, 스페이서 부재(605)를 부착할 수 있다. 예를 들면 스페이서 부재(605) 층은 글라스 웨이퍼(glass wafer)로 제공될 수 있으며 예를 들면 물리적 방식으로 그 내부에 관통형 공동(cavity)을 형성할 수 있다. 예를 들면 스페이서 부재(605) 층은 커버 글라스(604)와 반대쪽 제3 메타렌즈(603)의 제3 기판(603b)에 부착될 수 있다.
도 6d를 참조하면, 커버 글라스(604) 층, 제1 메타렌즈(601) 층, 제2 메타렌즈 층(602) 및 제3 메타렌즈(603) 층에 스페이서 부재(605)층이 부착된 후, 다이싱 공정을 통해 개별 렌즈 어셈블리(600)를 제조할 수 있다.
이와 같이, 본 문서에 개시된 전자 장치에 포함되는 카메라(340)는 종래 카메라에 비하여 구조가 단순화할 뿐만 아니라 전체적인 부피가 감소될 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 카메라 제조 공정을 보다 단순화할 수 있다. 본 문서에 개시된 다양한 실시예에 따르면, 카메라의 소형화가 가능함에 따라 전자 장치 상의 카메라를 장착 가능 위치에 제약이 없어, 전자 장치의 착용감을 향상 시킬 수 있으며 심미성이 향상된 디자인이 가능할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 카메라(340))는 적어도 하나의 메타렌즈(예: 메타렌즈(346))와 스페이서 부재(예: 스페이서 부재(345))가 적층된 구조를 갖는 렌즈 어셈블리(예: 렌즈 어셈블리(349)), 및 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 부착되어 상기 렌즈 어셈블리를 통과하는 광을 수광하고 광신호로 변환하는 이미지 센서 어셈블리(예: 이미지 센서 어셈블리(348))를 포함하고, 상기 스페이서 부재는, 그 내부 측면(예: 내부 측면(345a))과 상기 렌즈 어셈블리 하부면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면에 의해 정의되는 공동(cavity)(예: 공동(345d)을 형성하도록 상기 이미지 센서 어셈블리와 상기 렌즈 어셈블리 사이의 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 고정될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 스페이서 부재의 상기 내부 측면은 원통형으로 구성되며 그 단면이 상기 적어도 하나의 메타렌즈의 유효경 외곽선보다 적어도 큰 직경을 갖도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 렌즈 어셈블리의 단면은, 상기 이미지 센서 어셈블리의 유효 감지 영역 내부에 위치하도록 적어도 상기 이미지 센서 어셈블리의 단면 보다 작게 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 스페이서 부재는 상기 적어도 하나의 메타렌즈와 그 외부 측면이 실질적으로 일치하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 스페이서 부재의 외부 측면, 상기 적어도 하나의 메타렌즈의 외부 측면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면 중 적어도 일부에 차광제가 도포될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 스페이서 부재의 상기 내부 측면은 무광 처리될 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 스페이서 부재는, 상기 적어도 하나의 메타렌즈와 그 외부 측면이 실질적으로 일치하도록 구성된 제1 영역(예: 345-3)과 상기 제1 영역의 하부면(예: 345f)의 일부에 형성된 돌출부(예: 345c)를 포함하는 제2 영역(예: 345-4)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 돌출부를 포함하는 상기 제2 영역의 내부 측면의 단면은 상기 스페이서 부재의 상기 제1 영역의 내부 측면의 단면과 동일 또는 큰 직경을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 돌출부는, 상기 스페이서 부재의 상기 제1 영역의 외부 측면으로부터 내측으로 함몰된 단차를 형성하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 돌출부에 의해 형성되는 상기 단차는, 상기 이미지 센서 어셈블리와 부착되는 상기 스페이서 부재의 외부 측면을 따라 도포된 접착제의 내부로의 유입을 막도록 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면 상기 스페이서 부재는, 상기 렌즈 어셈블리 제조 공정에서, 상기 적어도 하나의 메타렌즈에 부착된 후 상기 적어도 하나의 메타렌즈와 함께 다이싱되어 상기 렌즈 어셈블리를 형성할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 전자 장치(예: 전자 장치(200))은, 제1 영역(예: 제1 영역(310A)) 및 제2 영역(예: 제2 영역(310B))을 포함하는 프레임(예: 프레임(310), 상기 프레임에 의해 지지되는 윈도우 부재(예: 윈도우 부재(330)), 상기 프레임에 회전 가능하게 연결되는 다리 부재(예: 다리부재 (320)), 상기 윈도우 부재로 화상을 투영하는 디스플레이 모듈, 및 사용자의 눈 부분을 촬영하도록 상기 프레임의 제2 영역에 배치되는 카메라(예: 카메라(340))를 포함하고, 상기 카메라는, 적어도 하나의 메타렌즈(예: 메타렌즈(346))와 스페이서 부재(예: 스페이서 부재(345))가 적층된 구조를 갖는 렌즈 어셈블리(예: 렌즈 어셈블리(349)) 및 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 부착되어 상기 렌즈 어셈블리를 통과하는 광을 수광하고 광신호로 변환하는 이미지 센서 어셈블리(예: 이미지 센서 어셈블리(348))를 포함하고, 상기 스페이서 부재는, 내부 측면(예: 내부 측면(345a))과 상기 렌즈 어셈블리 하부면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면에 의해 정의되는 공동(cavity)(예: 공동(345d)을 형성하도록 상기 이미지 센서 어셈블리와 상기 렌즈 어셈블리 사이의 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 고정될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 카메라는, 상기 전자 장치가 사용자에 착용된 상태에서 상기 사용자의 코에 접촉되어 상기 프레임이 상기 사용자의 코에 의해 지지되도록 상기 프레임의 제2 영역에 형성된 받침부(예: 받침부(350))에, 상기 카메라가 상기 사용자의 눈 부분을 향할 수 있도록 상기 프레임에 대하여 소정 각도로 기울어져 형성된 홈(예: 카메라 홀(351))에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 렌즈 어셈블리의 단면은, 상기 이미지 센서 어셈블리의 유효 감지 영역 내부에 위치하도록 적어도 상기 이미지 센서 어셈블리의 단면 보다 작게 형성되어, 상기 카메라가 상기 홈에서 유동하지 않도록 상기 렌즈 어셈블리의 외부 측면과 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면 사이에 위치되도록 삽입되는 완충 부재(예: 완충 부재(353))를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 스페이서 부재는 상기 적어도 하나의 메타렌즈와 그 외부 측면이 실질적으로 일치하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 스페이서 부재는, 상기 렌즈 어셈블리 제조 공정에서, 상기 적어도 하나의 메타렌즈에 부착된 후 상기 적어도 하나의 메타렌즈와 함께 다이싱되어 그 외부 측면이 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 스페이서 부재의 외부 측면, 상기 적어도 하나의 메타렌즈의 외부 측면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면 중 적어도 일부에 차광제가 도포될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 스페이서 부재의 상기 내부 측면은 무광 처리될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 스페이서 부재는 그 하부면의 일부에 형성된 돌출부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 돌출부는 상기 스페이서 부재의 상기 외부 측면으로부터 내측으로 함몰된 단차를 형성하여 상기 이미지 센서 어셈블리와 부착되는 상기 스페이서 부재의 외부 측면을 따라 도포된 접착제의 내부로의 유입을 막도록 구성될 수 있다.
본 문서에 개시된 실시 예들은 기술 내용을 쉽게 설명하고 이해를 돕기 위한 예로서 제시한 것일 뿐이며, 본 문서에 개시된 기술의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 문서에 개시된 기술의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 문서에 개시된의 다양한 실시 예의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
310 : 프레임
320 : 다리 부재
330 : 윈도우 부재 340 : 카메라
330 : 윈도우 부재 340 : 카메라
Claims (20)
- 적어도 하나의 메타렌즈와 스페이서 부재가 적층된 구조를 갖는 렌즈 어셈블리; 및
상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 부착되어 상기 렌즈 어셈블리를 통과하는 광을 수광하고 광신호로 변환하는 이미지 센서 어셈블리;를 포함하고,
상기 스페이서 부재는, 그 내부 측면과 상기 렌즈 어셈블리 하부면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면에 의해 정의되는 공동(cavity)을 형성하도록 상기 이미지 센서 어셈블리와 상기 렌즈 어셈블리 사이의 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 고정되는
전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 스페이서 부재의 상기 내부 측면은 원통형으로 구성되며 그 단면이 상기 적어도 하나의 메타렌즈의 유효경 외곽선보다 적어도 큰 직경을 갖도록 구성된 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 렌즈 어셈블리의 단면은, 상기 이미지 센서 어셈블리의 유효 감지 영역 내부에 위치하도록 적어도 상기 이미지 센서 어셈블리의 단면 보다 작게 형성된 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 스페이서 부재는 상기 적어도 하나의 메타렌즈와 그 외부 측면이 실질적으로 일치하도록 구성된 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 스페이서 부재의 외부 측면, 상기 적어도 하나의 메타렌즈의 외부 측면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면 중 적어도 일부에 차광제가 도포된 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 스페이서 부재의 상기 내부 측면은 무광 처리된 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 스페이서 부재는, 상기 적어도 하나의 메타렌즈와 그 외부 측면이 실질적으로 일치하도록 구성된 제1 영역과 상기 제1 영역의 하부면의 일부에 형성된 돌출부를 포함하는 제2 영역을 포함하는 전자 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 돌출부를 포함하는 상기 제2 영역의 내부 측면의 단면은 상기 스페이서 부재의 상기 제1 영역의 내부 측면의 단면과 동일 또는 큰 직경을 갖는 전자 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 돌출부는, 상기 스페이서 부재의 상기 제1 영역의 외부 측면으로부터 내측으로 함몰된 단차를 형성하도록 구성된 전자 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 돌출부에 의해 형성되는 상기 단차는, 상기 이미지 센서 어셈블리와 부착되는 상기 스페이서 부재의 외부 측면을 따라 도포된 접착제의 내부로의 유입을 막도록 형성된 전자 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 스페이서 부재는, 상기 렌즈 어셈블리 제조 공정에서, 상기 적어도 하나의 메타렌즈에 부착된 후 상기 적어도 하나의 메타렌즈와 함께 다이싱되어 상기 렌즈 어셈블리를 형성하는 전자 장치.
- 전자 장치에 있어서,
제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 프레임;
상기 프레임에 의해 지지되는 윈도우 부재;
상기 프레임에 회전 가능하게 연결되는 다리 부재;
상기 윈도우 부재로 화상을 투영하는 디스플레이 모듈; 및
사용자의 눈 부분을 촬영하도록 상기 프레임의 제2 영역에 배치되는 카메라;를 포함하고,
상기 카메라는,
적어도 하나의 메타렌즈와 스페이서 부재가 적층된 구조를 갖는 렌즈 어셈블리; 및
상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 부착되어 상기 렌즈 어셈블리를 통과하는 광을 수광하고 광신호로 변환하는 이미지 센서 어셈블리;를 포함하고,
상기 스페이서 부재는, 그 내부 측면과 상기 렌즈 어셈블리 하부면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면에 의해 정의되는 공동(cavity)을 형성하도록 상기 이미지 센서 어셈블리와 상기 렌즈 어셈블리 사이의 상기 렌즈 어셈블리의 일 측에 고정되는 전자 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 카메라는,
상기 전자 장치가 사용자에 착용된 상태에서 상기 사용자의 코에 접촉되어 상기 프레임이 상기 사용자의 코에 의해 지지되도록 상기 프레임의 제2 영역에 형성된 받침부에, 상기 카메라가 상기 사용자의 눈 부분을 향할 수 있도록 상기 프레임에 대하여 소정 각도로 기울어져 형성된 홈에 배치되는 전자 장치.
- 제13항에 있어서,
상기 렌즈 어셈블리의 단면은, 상기 이미지 센서 어셈블리의 유효 감지 영역 내부에 위치하도록 적어도 상기 이미지 센서 어셈블리의 단면 보다 작게 형성되어,
상기 카메라가 상기 홈에서 유동하지 않도록 상기 렌즈 어셈블리의 외부 측면과 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면 사이에 위치되도록 삽입되는 완충 부재를 더 포함하는 전자 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 스페이서 부재는 상기 적어도 하나의 메타렌즈와 그 외부 측면이 실질적으로 일치하도록 구성된 전자 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 스페이서 부재는, 상기 렌즈 어셈블리 제조 공정에서, 상기 적어도 하나의 메타렌즈에 부착된 후 상기 적어도 하나의 메타렌즈와 함께 다이싱되어 그 외부 측면이 구성된 전자 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 스페이서 부재의 외부 측면, 상기 적어도 하나의 메타렌즈의 외부 측면 및 상기 이미지 센서 어셈블리의 상부면 중 적어도 일부에 차광제가 도포된 전자 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 스페이서 부재의 상기 내부 측면은 무광 처리된 전자 장치.
- 제12항에 있어서,
상기 스페이서 부재는 그 하부면의 일부에 형성된 돌출부를 포함하는 전자장치.
- 제19항에 있어서,
상기 돌출부는 상기 스페이서 부재의 상기 외부 측면으로부터 내측으로 함몰된 단차를 형성하여 상기 이미지 센서 어셈블리와 부착되는 상기 스페이서 부재의 외부 측면을 따라 도포된 접착제의 내부로의 유입을 막는 전자 장치.
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