KR20230162082A - 통합된 안테나를 갖는 프로젝터 - Google Patents

Abstract

프로젝터, 예컨대 아이웨어를 포함하는 스마트 글래스들에 포함되는 프로젝터에 커플링되며 그 프로젝터와 함께 통합되는 안테나가 제공된다. 프로젝터는 하우징을 구비하며 이미지를 디스플레이하도록 구성되는 광학 컴포넌트들을 포함한다. 적어도 하나의 안테나가 프로젝터에 커플링되는데, 광학 컴포넌트들은 안테나 기판으로서 동작하고 기능한다. 광학 컴포넌트들은, 안테나가 강한 E 필드를 생성하도록, 비금속이다. 안테나는, 예컨대 하우징의 내부 또는 외부 표면 상에서, 프로젝터 하우징에 커플링될 수 있다. 상이한 주파수 대역들에서 다수의 공진들을 동시에 생성하기 위해 다수의 안테나들이 포함될 수 있다.

Description

통합된 안테나를 갖는 프로젝터

관련 출원들에 대한 교차 참조

[0001] 본 출원은 2021년 3월 31일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제63/168,755호에 대한 우선권을 주장하는데, 그 내용들은 참조에 의해 본원에 완전히 통합된다.

기술 분야

[0002] 본 청구대상은 프로젝터들의 분야에 관한 것이다.

[0003] 많은 타입들의 프로젝터들은, 예컨대 아이웨어 디바이스(eyewear device)에서 사용되는, 유저가 볼 수 있는 이미지를 생성한다.

[0004] 묘화하는 도면들은 하나 이상의 구현예들을, 단지 제한들로서가 아니라, 단지 예로서 묘사한다. 도면들에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 또는 유사한 엘리먼트들을 지칭한다.
[0005] 도 1a는 이미지 디스플레이를 갖는 우측 광학 어셈블리를 도시하는 아이웨어 디바이스의 예시적인 하드웨어 구성의 측면도이며, 유저에 의한 검출된 머리 또는 눈 움직임에 기초하여 이미지 디스플레이 상에 제시되는 유저 인터페이스에 시야 조정(field of view adjustment)들이 적용된다;
[0006] 도 1b는 가시 광 카메라(visible light camera), 아이웨어 디바이스의 유저의 머리 움직임을 추적하기 위한 머리 움직임 추적기, 및 회로 보드를 묘사하는 도 1a의 아이웨어 디바이스의 안경다리(temple)의 상면 단면도(top cross-sectional view)이다;
[0007] 도 2a는 아이웨어 디바이스의 유저를 식별하기 위한 시스템에서 사용하기 위한, 프레임 상에서 눈 스캐너를 포함하는 아이웨어 디바이스의 예시적인 하드웨어 구성의 배면도(rear view)이다;
[0008] 도 2b는 아이웨어 디바이스의 유저를 식별하기 위한 시스템에서 사용하기 위한, 안경다리 상에서 눈 스캐너를 포함하는 다른 아이웨어 디바이스의 예시적인 하드웨어 구성의 배면도이다;
[0009] 도 2c 및 도 2d는 두 개의 상이한 타입들의 이미지 디스플레이들을 포함하는 아이웨어 디바이스의 예시적인 하드웨어 구성들의 배면도들이다;
[0010] 도 3은 적외선 방출기(emitter), 적외선 카메라, 프레임 전면(frame front), 프레임 후면(frame back), 및 회로 보드를 묘사하는 도 2a의 아이웨어 디바이스의 배면 사시도(rear perspective view)를 도시한다;
[0011] 도 4는 도 3의 아이웨어 디바이스의 적외선 방출기 및 프레임을 통해 취해지는 단면도이다;
[0012] 도 5는 눈 시선 방향(eye gaze direction)을 검출하는 것을 예시한다;
[0013] 도 6은 눈 포지션을 검출하는 것을 예시한다;
[0014] 도 7은 좌측 원시 이미지로서 좌측 가시 광 카메라에 의해 캡쳐되는 가시 광 및 우측 원시 이미지로서 우측 가시 광 카메라에 의해 캡쳐되는 가시 광의 예를 묘사한다;
[0015] 도 8a는 시각적 이미지를 생성하도록 구성되는 프로젝터의 측면도이다;
[0016] 도 8b는 도 8a를 참조하여 설명되는 시스템의 컴포넌트들을 둘러싸는 하우징의 측단면도이다;
[0017] 도 8c는 프로젝터의 조명 섹션인 시스템의 부분, 및 투영 렌즈인 프로젝터의 부분을 예시한다;
[0018] 도 8d는 시스템 치수들의 그래프들을 필드 렌즈의 곡률의 함수로서 예시한다;
[0019] 도 8e는 필드 렌즈를 통과하는 중심을 벗어난(decentered) 광 빔을 생성하고, 각도 조준 오프셋(angular boresight offset)을 갖는 디스플레이 이미지를 생성하도록 디스플레이를 변위하는 방법을 예시한다;
[0020] 도 9는 프로젝터를 포함하는 아이웨어 디바이스의 전자 컴포넌트들의 블록도를 예시한다;
[0021] 도 10은 하우징을 포함하는 프로젝터의 측면 사시도(side perspective view)를 예시한다;
[0022] 도 11은 안테나를 갖는 하우징의 상면도(top view)를 예시한다;
[0023] 도 12는 도 11의 안테나에 의해 생성되는 E 필드를 예시한다;
[0024] 도 13은 자유 공간에서 역 F 안테나(inverted-F antenna)의 반사 손실 성능, 및 프로젝터와 통합될 때의 안테나 임피던스를 예시한다;
[0025] 도 14는 다수의 안테나들을 포함하는 프로젝터의 상면 사시도(top perspective view)를 예시한다;
[0026] 도 15는 임피던스 매칭 컴포넌트들을 포함하며 함께 긴밀하게 커플링되는 안테나들을 예시한다; 그리고
[0027] 도 16은 안테나 시스템에 대한 안테나 기판 또는 안테나 수퍼스트레이트로서 활용되는 프로젝터의 광학 컴포넌트들을 사용하여 프로젝터에 커플링되는 안테나를 동작시키는 방법을 예시한다.

[0028] 본 개시내용은 프로젝터, 예컨대 아이웨어를 포함하는 스마트 글래스들에 포함되는 프로젝터에 커플링되며 그 프로젝터와 함께 통합되는 안테나에 관한 것이다. 프로젝터는 하우징을 구비하며 이미지를 디스플레이하도록 구성되는 광학 컴포넌트들을 포함한다. 적어도 하나의 안테나가 프로젝터에 커플링되는데, 광학 컴포넌트들은 안테나 기판으로서 동작하고 기능한다. 광학 컴포넌트들은, 안테나가 강한 전기장(electric field; E-field; E 필드)을 생성하도록, 비금속이고 유전율이 높다. 안테나는, 예컨대 하우징의 내부 또는 외부 표면 상에서, 프로젝터 하우징에 커플링될 수 있다. 상이한 주파수 대역들에서 다수의 공진들을 동시에 생성하기 위해 다수의 안테나들이 포함될 수 있다.

[0029] 예들의 추가적인 목적들, 이점들 및 신규의 피처들은 후속하는 설명에서 부분적으로 기재될 것이며, 부분적으로는, 다음의 그리고 첨부의 도면들의 검토시 기술 분야의 숙련된 자들에게 명백하게 될 것이거나 또는 예들의 생성 또는 동작에 의해 학습될 수 있다. 본 청구대상의 목적들 및 이점들은, 특히 첨부된 청구항들에서 지적되는 방법론들, 수단들 및 조합들에 의해 실현되고 달성될 수 있다.

[0030] 다음의 상세한 설명에서, 관련 교시들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 예들을 통해 다수의 구체적인 세부사항들이 기재된다. 그러나, 본 교시들이 그러한 세부사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 기술 분야의 숙련된 자들에게 명백해야 한다. 다른 경우들에, 본 교시들의 양태들을 불필요하게 모호하게 하는 것을 방지하기 위해, 널리 공지된 방법들, 프로시져들, 컴포넌트들 및 회로부(circuitry)는, 상세하게는 아니지만, 상대적으로 높은 레벨에서 설명되었다.

[0031] 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "커플링되는(coupled)"은, 하나의 시스템 엘리먼트에 의해 생성되는 또는 공급되는 신호들 또는 광이 다른 커플링된 엘리먼트에 전달되게 하는 임의의 논리적, 광학적, 물리적, 또는 전기적 연결, 링크, 등을 가리킨다. 달리 설명하지 않는 한, 커플링된 엘리먼트들 또는 디바이스들은 반드시 서로 직접적으로 연결되는 것은 아니며 광 또는 신호들을 수정, 조작, 또는 전달할 수 있는 중간 컴포넌트들, 엘리먼트들 또는 통신 매체들에 의해 분리될 수 있다.

[0032] 아이웨어 디바이스, 연관된 컴포넌트들 및 도면들 중 임의의 것에서 도시되는 바와 같은 눈 스캐너 및 카메라를 통합하는 임의의 완전한 디바이스들의 방위들은, 예시 및 논의 목적들을 위해, 단지 예로서 주어진다. 특정한 가변 광학 프로세싱 애플리케이션을 위한 동작에서, 아이웨어 디바이스는 아이웨어 디바이스의 특정한 애플리케이션에 적절한 임의의 다른 방향, 예를 들면, 위, 아래, 측방향들, 또는 임의의 다른 방위로 배향될 수 있다. 또한, 본원에서 사용되는 경우, 앞(front), 뒤(rear), 안쪽(inwards), 바깥쪽(outwards), 향하여(towards), 좌측(left), 우측(right), 횡방향(lateral), 종방향(longitudinal), 위(up), 아래(down), 상부(upper), 하부(lower), 최상부(top), 저부(bottom) 및 측면(side)과 같은 임의의 방향 용어는 단지 예로서 사용되며, 본원에서 달리 설명되는 바와 같이 구성되는 임의의 광학기기(optic) 또는 광학기기의 컴포넌트의 방향 또는 방위에 관해 제한하는 것은 아니다.

[0033] 이제, 첨부의 도면들에서 예시되고 하기에서 논의되는 예들에 대한 참조가 상세하게 이루어진다.

[0034] 도 1a는, 이미지 디스플레이(180D)(도 2a)를 갖는 우측 광학 어셈블리(180B)를 포함하는 아이웨어 디바이스(100)의 예시적인 하드웨어 구성의 측면도이다. 아이웨어 디바이스(100)는 스테레오 카메라를 형성하는 다수의 가시 광 카메라들(114A-B)(도 7)을 포함하는데, 그 중 우측 가시 광 카메라(114B)는 우측 안경다리(110B) 상에 로케이팅된다.

[0035] 좌측 및 우측 가시 광 카메라들(114A-B)은 가시 광 범위 파장에 민감한 이미지 센서를 구비한다. 가시 광 카메라들(114A-B) 각각은 상이한 전방 대향 커버리지 각도(frontward facing angle of coverage)를 가지며, 예를 들면, 가시 광 카메라(114B)는 묘사된 커버리지 각도(angle of coverage; 111B)를 갖는다. 커버리지 각도는 가시 광 카메라(114A-B)의 이미지 센서가 전자기 방사선을 픽업하여 이미지들을 생성하는 각도 범위이다. 그러한 가시 광들 카메라(114A-B)의 예들은, 640p(예를 들면, 총 0.3 메가픽셀들에 대한 640×480), 720p, 또는 1080p와 같은 고해상도 상보형 금속 산화물 반도체(complementary metal-oxide-semiconductor; CMOS) 이미지 센서 및 비디오 그래픽 어레이(video graphic array; VGA) 카메라를 포함한다. 가시 광 카메라들(114A-B)로부터의 이미지 센서 데이터는 지오로케이션 데이터와 함께 캡쳐되고, 이미지 프로세서에 의해 디지털화되며, 메모리에 저장된다.

[0036] 입체시(stereoscopic vision)를 제공하기 위해, 가시 광 카메라들(114A-B)은 장면의 이미지가 캡쳐되는 타임스탬프와 함께 디지털 프로세싱을 위해 이미지 프로세서(도 9의 엘리먼트(912))에 커플링될 수 있다. 이미지 프로세서(912)는 가시 광 카메라들(114A-B)로부터 신호들을 수신하고 가시 광 카메라들(114A-B)로부터의 그들 신호들을 메모리(도 9의 엘리먼트(934))에 저장하기에 적절한 포맷으로 프로세싱하는 회로부를 포함한다. 타임스탬프는, 가시 광 카메라들(114A-B)의 동작을 제어하는 이미지 프로세서(912) 또는 다른 프로세서에 의해 추가될 수 있다. 가시 광 카메라들(114A-B)은 스테레오 카메라가 인간의 양안시(binocular vision)를 시뮬레이팅하는 것을 허용한다. 스테레오 카메라들은 동일한 타임스탬프를 각각 갖는 가시 광 카메라들(114A-B)로부터의 두 개의 캡쳐된 이미지들(도 7의 엘리먼트들(758A-B))에 기초하여 삼차원 이미지들(도 7의 엘리먼트(715))을 재생성하는 능력을 제공한다. 그러한 삼차원 이미지들(715)은, 예를 들면, 가상 현실 또는 비디오 게이밍을 위한 몰입형의 실감나는 경험을 허용한다. 입체시를 위해, 한 쌍의 이미지들(758A-B) ― 좌측 및 우측 가시 광 카메라들(114A-B) 각각에 대해 하나의 이미지 ― 이 시간의 주어진 순간에 생성된다. 좌측 및 우측 가시 광 카메라들(114A-B)의 전방 대향 시야(field of view; FOV)(111A-B)로부터의 생성된 이미지들(758A-B)의 쌍이 (예를 들면, 이미지 프로세서(912)에 의해) 함께 스티칭되는 경우, 광학 어셈블리(180A-B)에 의해 깊이 인식이 제공된다.

[0037] 한 예에서, 유저 인터페이스 시야 조정 시스템이 아이웨어 디바이스(100)를 포함한다. 아이웨어 디바이스(100)는 프레임(105), 프레임(105)의 우측 횡방향 측면(right lateral side; 170B)으로부터 연장되는 우측 안경다리(110B), 및 유저에게 그래픽 유저 인터페이스를 제시하기 위한 광학 어셈블리(180B)를 포함하는 씨쓰루 이미지 디스플레이(180D)(도 2a 및 도 2b)를 포함한다. 아이웨어 디바이스(100)는 장면의 제1 이미지를 캡쳐하기 위한 프레임(105) 또는 좌측 안경다리(110A)에 연결되는 좌측 가시 광 카메라(114A)를 포함한다. 아이웨어 디바이스(100)는 제1 이미지와 부분적으로 중첩되는 장면의 제2 이미지를 (예를 들면, 좌측 가시 광 카메라(114A)와 동시에) 캡쳐하기 위한 프레임(105) 또는 우측 안경다리(110B)에 연결되는 우측 가시 광 카메라(114B)를 더 포함한다. 도 1a 및 도 1b에서 도시되지는 않지만, 유저 인터페이스 시야 조정 시스템은, 아이웨어 디바이스(100)에 커플링되며 가시 광 카메라들(114A-B)에 연결되는 프로세서(932), 프로세서(932)가 액세스 가능한 메모리(934), 및 메모리(934) 내의 프로그래밍을, 예를 들면, 아이웨어 디바이스(100) 그 자체 또는 유저 인터페이스 시야 조정 시스템의 다른 부분 내에서 더 포함한다.

[0038] 아이웨어 디바이스(100)는 머리 움직임 추적기(도 1b의 엘리먼트(109)) 또는 눈 움직임 추적기(도 2a 및 도 2b의 엘리먼트들(113-213))을 또한 포함한다. 아이웨어 디바이스(100)는 디스플레이된 이미지들의 시퀀스를 각각 제시하기 위한 광학 어셈블리(180A-B)의 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D), 및 디스플레이된 이미지들(715)의 시퀀스를 제시하도록 광학 어셈블리(180A-B)의 이미지 디스플레이들(180C-D)을 제어하기 위한 광학 어셈블리(180A-B)의 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D)에 커플링되는 이미지 디스플레이 드라이버(도 9의 엘리먼트(942))를 더 포함하는데, 이들은 하기에서 더 상세하게 설명된다. 아이웨어 디바이스(100)는 메모리(934) 및 이미지 디스플레이 드라이버(942) 및 메모리(934)에 액세스할 수 있는 프로세서(932)를 더 포함한다. 아이웨어 디바이스(100)는 메모리 내의 프로그래밍(도 9의 엘리먼트(934))을 더 포함한다. 프로세서(932)에 의한 프로그래밍의 실행은, 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D)을 통해, 디스플레이된 이미지들의 시퀀스의 초기 디스플레이된 이미지를 제시하는 기능들을 비롯한 기능들을 수행하도록 아이웨어 디바이스(100)를 구성하는데, 초기 디스플레이된 이미지는 초기 머리 방향 또는 초기 눈 시선 방향(도 5의 엘리먼트(230))에 대응하는 초기 시야를 갖는다.

[0039] 프로세서(932)에 의한 프로그래밍의 실행은 다음의 것에 의해 아이웨어 디바이스의 유저의 움직임을 검출하도록 아이웨어 디바이스(100)를 추가로 구성한다: (i) 머리 움직임 추적기(도 1b의 엘리먼트(109))를 통해, 유저의 머리의 머리 움직임을 추적하는 것, 또는 (ii) 눈 움직임 추적기(도 2a 및 도 2b, 도 5의 엘리먼트(113, 213))를 통해, 아이웨어 디바이스(100)의 유저의 눈의 눈 움직임을 추적하는 것. 프로세서(932)에 의한 프로그래밍의 실행은, 유저의 검출된 움직임에 기초하여 초기 디스플레이된 이미지의 초기 시야에 대한 시야 조정을 결정하도록 아이웨어 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 디스플레이된 이미지들의 시퀀스의 연속적인 디스플레이된 이미지를 생성하도록 아이웨어 디바이스(100)를 추가로 구성한다. 프로세서(932)에 의한 프로그래밍의 실행은, 광학 어셈블리(180A-B)의 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D)을 통해, 연속적인 디스플레이된 이미지들을 제시하도록 아이웨어 디바이스(100)를 추가로 구성한다.

[0040] 도 1b는 우측 가시 광 카메라(114B), 머리 움직임 추적기(109), 및 회로 보드를 묘사하는 도 1a의 아이웨어 디바이스(100)의 안경다리의 상면 단면도이다. 좌측 가시 광 카메라(114A)의 구성 및 배치는, 연결들 및 커플링이 좌측 횡방향 측면(left lateral side; 170A) 상에 있다는 것을 제외하면, 우측 가시 광 카메라(114B)와 실질적으로 유사하다. 도시되는 바와 같이, 아이웨어 디바이스(100)는 우측 가시 광 카메라(114B) 및 플렉시블 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB)(140)일 수 있는 회로 보드를 포함한다. 우측 힌지(126B)는 우측 안경다리(110B)를 아이웨어 디바이스(100)의 우측 안경다리(125B)에 연결한다. 일부 예들에서, 우측 가시 광 카메라(114B)의 컴포넌트들, 플렉시블 PCB(140), 또는 다른 전기 커넥터들 또는 콘택들은 우측 안경다리(125B) 또는 우측 힌지(126B) 상에 로케이팅될 수 있다.

[0041] 도시되는 바와 같이, 아이웨어 디바이스(100)는, 예를 들면, 관성 측정 유닛(inertial measurement unit; IMU)을 포함하는 머리 움직임 추적기(109)를 구비한다. 관성 측정 유닛은, 가속도계들 및 자이로스코프들을 사용하여, 때로는 자력계들의 조합을 또한 사용하여, 신체의 특정한 힘, 각속도, 때로는 신체를 둘러싸는 자기장을 측정하고 보고하는 전자 디바이스이다. 관성 측정 유닛은 하나 이상의 가속도계들을 사용하여 선형 가속도를 그리고 하나 이상의 자이로스코프들을 사용하여 회전 레이트를 검출하는 것에 의해 작동한다. 관성 측정 유닛들의 전형적인 구성들은 세 개의 축들: 좌우 움직임에 대한 수평 축(X), 상하 움직임에 대한 수직 축(Y), 및 상하 움직임(top-bottom movement)에 대한 깊이 또는 거리 축(Z) 각각에 대한 축마다 하나의 가속도계, 자이로, 및 자력계를 포함한다. 가속도계는 중력 벡터를 검출한다. 자력계는 진행 방향 기준을 생성하는 나침반과 같은 자기장(예를 들면, 남쪽, 북쪽, 등을 향함)에서의 회전을 정의한다. 세 개의 가속도계들은 지면, 아이웨어 디바이스(100), 또는 아이웨어 디바이스(100)를 착용하는 유저를 기준으로 정의될 수 있는, 상기에서 정의되는 수평, 수직, 및 깊이 축을 따른 가속도를 검출한다.

[0042] 아이웨어 디바이스(100)는, 머리 움직임 추적기(109)를 통해, 유저의 머리의 머리 움직임을 추적하는 것에 의해 아이웨어 디바이스(100)의 유저의 움직임을 검출한다. 머리 움직임은 이미지 디스플레이 상에서의 초기 디스플레이된 이미지의 제시 동안 초기 머리 방향으로부터의 수평 축, 수직 축, 또는 이들의 조합에 대한 머리 방향의 변동을 포함한다. 하나의 예에서, 머리 움직임 추적기(109)를 통해, 유저의 머리의 머리 움직임을 추적하는 것은, 관성 측정 유닛(109)을 통해, 수평 축(예를 들면, X 축), 수직 축(예를 들면, Y 축), 또는 이들의 조합(예를 들면, 횡단 또는 대각선 움직임)에 대한 초기 머리 방향을 측정하는 것을 포함한다. 머리 움직임 추적기(109)를 통해, 유저의 머리의 머리 움직임을 추적하는 것은, 관성 측정 유닛(109)을 통해, 초기 디스플레이된 이미지의 제시 동안 수평 축, 수직 축 또는 이들의 조합에 대한 연속적인 머리 방향을 측정하는 것을 더 포함한다.

[0043] 머리 움직임 추적기(109)를 통해, 유저의 머리의 머리 움직임을 추적하는 것은, 초기 머리 방향 및 연속적인 머리 방향 둘 모두에 기초하여 머리 방향의 변동을 결정하는 것을 더 포함한다. 아이웨어 디바이스(100)의 유저의 움직임을 검출하는 것은, 머리 움직임 추적기(109)를 통해, 유저의 머리의 머리 움직임을 추적하는 것에 응답하여, 머리 방향의 변동이 수평 축, 수직 축 또는 이들의 조합에 대한 편차 각도 임계치를 초과한다는 것을 결정하는 것을 더 포함한다. 편차 각도 임계치는 약 3° 내지 10° 사이에 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 각도를 언급할 때 용어 "약"은 언급된 양으로부터 ±10 %를 의미한다.

[0044] 수평 축을 따른 변동은 문자들, 비트모지(Bitmoji)들, 애플리케이션 아이콘들, 등과 같은 삼차원 오브젝트들을, 예를 들면, 숨기기(example), 숨김 해제하기(unhiding), 또는 다르게는 삼차원 오브젝트의 가시성을 조정하는 것에 의해, 시야 안팎으로 슬라이드한다. 예를 들면, 유저가 상방을 바라볼 때, 수직 축을 따른 변동은, 하나의 예에서, 날씨 정보, 하루 중의 시간, 날짜, 일정 약속들, 등을 디스플레이한다. 다른 예에서, 유저가 수직 축 상에서 하방을 바라보는 경우, 아이웨어 디바이스(100)는 전력이 차단될 수 있다.

[0045] 우측 안경다리(110B)는 안경다리 본체(211) 및 안경다리 캡(temple cap)을 포함하는데, 도 1b의 단면에서는 안경다리 캡이 생략되어 있다. 우측 안경다리(110B) 내부에는, 우측 가시 광 카메라(114B), 마이크(들)(130), 스피커(들)(132), (예를 들면, Bluetooth™(블루투스)를 통한 무선 단거리 네트워크 통신을 위한) 저전력 무선 회로부, (예를 들면, WiFi(와이파이)를 통한 무선 로컬 영역 네트워크 통신을 위한) 고속 무선 회로부에 대한 컨트롤러 회로들을 포함하는 다양한 상호 접속된 회로 보드들, 예컨대 PCB들 또는 플렉시블 PCB들이 배치된다.

[0046] 우측 가시 광 카메라(114B)는 플렉시블 PCB(240)에 커플링되거나 또는 그 상에 배치되고 우측 안경다리(110B)에서 형성되는 개구(들)를 통해 조준되는 가시 광 카메라 커버 렌즈에 의해 커버된다. 일부 예들에서, 우측 안경다리(110B)에 연결되는 프레임(105)은 가시 광 카메라 커버 렌즈에 대한 개구(들)를 포함한다. 프레임(105)은 유저의 눈으로부터 멀어지는 바깥쪽을 향하도록 구성되는 정면 대향 면을 포함한다. 가시 광 카메라 커버 렌즈에 대한 개구는 정면 대향 면 상에 그리고 그것을 통해 형성된다. 예에서, 우측 가시 광 카메라(114B)는 아이웨어 디바이스(100)의 유저의 우안의 시선(line of sight) 또는 시각(perspective)과 함께 바깥쪽 대향 커버리지 각도(111B)를 갖는다. 가시 광 카메라 커버 렌즈는, 바깥쪽 대향 커버리지 각도를 가지고, 그러나 상이한 바깥쪽 방향에서 개구가 형성되는 우측 안경다리(110B)의 바깥쪽 대향 표면에 또한 접착될 수 있다. 커플링은 또한 중간 컴포넌트들을 통해 간접적일 수 있다.

[0047] 좌측(제1) 가시 광 카메라(114A)는 제1 연속적인 디스플레이된 이미지의 제1 배경 장면을 생성하기 위해 좌측 광학 어셈블리(180A)의 좌측 씨쓰루 이미지 디스플레이(180C)에 연결된다. 우측(제2) 가시 광 카메라(114B)는 제2 연속적인 디스플레이된 이미지의 제2 배경 장면을 생성하기 위해 우측 광학 어셈블리(180B)의 우측 씨쓰루 이미지 디스플레이(180D)에 연결된다. 제1 배경 장면 및 제2 배경 장면은 부분적으로 중첩되어 연속적인 디스플레이된 이미지의 삼차원 관찰 가능 영역을 제시한다.

[0048] 플렉시블 PCB(140)는 우측 안경다리(110B) 내부에 배치되고 우측 안경다리(110B)에 수용되는 하나 이상의 다른 컴포넌트들에 커플링된다. 우측 안경다리(110B)의 회로 보드들 상에 형성되는 것으로 도시되지만, 우측 가시 광 카메라(114B)는 좌측 안경다리(110A), 안경다리들(125A-B), 또는 프레임(105)의 회로 보드들 상에서 형성될 수 있다.

[0049] 도 2a는, 아이웨어 디바이스(100)의 착용자/유저의 눈 포지션 및 시선 방향을 결정하기 위한 시스템에서의 사용을 위한, 프레임(105) 상에 눈 스캐너(113)를 포함하는 아이웨어 디바이스(100)의 예시적인 하드웨어 구성의 배면도이다. 도 2a에서 도시되는 바와 같이, 아이웨어 디바이스(100)는 도 2a의 예에서 안경(eyeglasses)인 유저에 의한 착용을 위해 구성되는 형태이다. 아이웨어 디바이스(100)는 다른 형태들을 취할 수 있고, 예를 들면, 헤드기어, 헤드셋 또는 헬멧과 같은 다른 타입들의 프레임워크들을 통합할 수 있다.

[0050] 안경 예에서, 아이웨어 디바이스(100)는 유저의 코에 대해 적응되는 브리지(106)를 통해 우측 테두리(107B)에 연결되는 좌측 테두리(107A)를 포함하는 프레임(105)을 포함한다. 좌측 및 우측 테두리들(107A-B)은, 렌즈 및 씨쓰루 디스플레이들(180C-D)과 같은 개개의 광학 엘리먼트(180A-B)를 유지하는 개개의 어퍼쳐들(175A-B)을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 렌즈는 광으로 하여금 수렴/발산하게 하는 또는 수렴/발산을 거의 또는 전혀 야기하지 않는 굴곡된 그리고 편평한 표면들을 갖는 투명한 또는 반투명한 조각(piece)들의 유리 또는 플라스틱을 포괄하도록 의도된다.

[0051] 두 개의 광학 엘리먼트들(180A-B)을 갖는 것으로 도시되지만, 아이웨어 디바이스(100)는 다른 배열들, 예컨대 애플리케이션 또는 아이웨어 디바이스(100)의 의도된 유저에 따라 단일의 광학 엘리먼트를 포함할 수 있다. 추가로 도시되는 바와 같이, 아이웨어 디바이스(100)는 프레임(105)의 좌측 횡방향 측면(170A)에 인접한 좌측 안경다리(110A) 및 프레임(105)의 우측 횡방향 측면(170B)에 인접한 우측 안경다리(110B)를 포함한다. 안경다리들(110A-B)은 (예시되는 바와 같이) 개개의 측면들(170A-B) 상에서 프레임(105)에 통합될 수 있거나 또는 개개의 측면들(170A-B) 상에서 프레임(105)에 부착되는 별개의 컴포넌트들로서 구현될 수 있다. 대안적으로, 안경다리들(110A-B)은 프레임(105)에 부착되는 안경다리들(도시되지 않음)에 통합될 수 있다.

[0052] 도 2a의 예에서, 눈 스캐너(113)는 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)를 포함한다. 가시 광 카메라들은 적외선 광 검출을 차단하기 위한 청색 광 필터를 전형적으로 포함하는데, 한 예에서, 적외선 카메라(120)는 청색 필터가 제거된 가시 광 카메라, 예컨대 저해상도 비디오 그래픽 어레이(VGA) 카메라(예를 들면, 총 0.3 메가픽셀들에 대한 640×480 픽셀들)이다. 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)는 프레임(105) 상에 함께 로케이팅되며, 예를 들면, 둘 모두는 좌측 테두리(107A)의 상부 부분(upper portion)에 연결되는 것으로 도시된다. 프레임(105) 또는 좌측 및 우측 안경다리들(110A-B) 중 하나 이상은 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)를 포함하는 회로 보드(도시되지 않음)를 포함한다. 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)는, 예를 들면, 납땜에 의해 회로 보드에 연결될 수 있다.

[0053] 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120) 둘 모두가 우측 테두리(107B) 상에 있는, 또는 프레임(105) 상의 상이한 로케이션들에 있는, 예를 들면, 적외선 방출기(115)가 좌측 테두리(107A) 상에 있고 적외선 카메라(120)가 우측 테두리(107B) 상에 있는 배열들을 비롯하여, 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)의 다른 배열들이 구현될 수 있다. 다른 예에서, 적외선 방출기(115)는 프레임(105) 상에 있고 적외선 카메라(120)는 안경다리들(110A-B) 중 하나 상에 있거나, 또는 그 반대의 경우도 가능하다. 적외선 방출기(115)는 본질적으로 프레임(105), 좌측 안경다리(110A), 또는 우측 안경다리(110B) 상의 임의의 곳에 연결되어 적외선 광의 패턴을 방출할 수 있다. 유사하게, 적외선 카메라(120)는 본질적으로 프레임(105), 좌측 안경다리(110A), 또는 우측 안경다리(110B) 상의 임의의 곳에 연결되어 적외선 광의 방출된 패턴에서 적어도 하나의 반사 변동을 캡쳐할 수 있다.

[0054] 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)는, 개개의 눈 포지션 및 시선 방향을 식별하기 위해, 눈의 부분적 또는 전체 시야를 가지고 유저의 눈을 향해 안쪽을 향하도록 배열된다. 예를 들면, 적외선 방출기(115) 및 적외선 카메라(120)는, 프레임(105)의 상부 부분에서 또는 프레임(105)의 양쪽 단부들에 있는 안경다리들(110A-B)에서 눈 바로 전방에서 포지셔닝된다.

[0055] 도 2b는 다른 아이웨어 디바이스(200)의 예시적인 하드웨어 구성의 배면도이다. 이 예시적인 구성에서, 아이웨어 디바이스(200)는 우측 안경다리(210B) 상에서 눈 스캐너(213)를 포함하는 것으로 묘사된다. 도시되는 바와 같이, 적외선 방출기(215) 및 적외선 카메라(220)는 우측 안경다리(210B) 상에서 함께 로케이팅된다. 눈 스캐너(213) 또는 눈 스캐너(213)의 하나 이상의 컴포넌트들은 좌측 안경다리(210A) 및 아이웨어 디바이스(200)의 다른 로케이션들, 예를 들면, 프레임(105) 상에서 로케이팅될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 적외선 방출기(215) 및 적외선 카메라(220)는 도 2a의 것과 비슷하지만, 그러나 눈 스캐너(213)는 도 2a에서 앞서 설명되는 바와 같이 상이한 광 파장들에 민감하도록 변경될 수 있다.

[0056] 도 2a와 유사하게, 아이웨어 디바이스(200)는 브리지(106)를 통해 우측 테두리(107B)에 연결되는 좌측 테두리(107A)를 포함하는 프레임(105)을 포함하고; 좌측 및 우측 테두리들(107A-B)은 씨쓰루 디스플레이(180C-D)를 포함하는 개개의 광학 엘리먼트들(180A-B)을 유지하는 개개의 어퍼쳐들을 포함한다.

[0057] 도 2c 및 도 2d는, 두 개의 상이한 타입들의 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D)을 포함하는 아이웨어 디바이스(100)의 예시적인 하드웨어 구성들의 배면도들이다. 하나의 예에서, 광학 어셈블리(180A-B)의 이들 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D)은 통합된 이미지 디스플레이를 포함한다. 도 2c에서 도시되는 바와 같이, 광학 어셈블리들(180A-B)은, 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode; OLED) 디스플레이, 도파관 디스플레이, 또는 임의의 다른 그러한 디스플레이와 같은, 임의의 적절한 타입의 적절한 디스플레이 매트릭스(180C-D)를 포함한다.

[0058] 광학 어셈블리(180A-B)는, 렌즈들, 광학 코팅들, 프리즘들, 미러들, 도파관들, 광학 스트립들, 및 임의의 조합의 다른 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있는 광학 레이어 또는 레이어들(176)을 또한 포함한다. 광학 레이어들(176A-N)은 적절한 사이즈 및 구성을 가지며 디스플레이 매트릭스로부터 광을 수신하기 위한 제1 표면 및 유저의 눈에 광을 방출하기 위한 제2 표면을 포함하는 프리즘을 포함할 수 있다. 광학 레이어들(176A-N)의 프리즘은, 유저의 눈이 대응하는 좌측 및 우측 테두리들(107A-B)을 통해 보고 있을 때 유저가 프리즘의 제2 표면을 보는 것을 허용하도록, 좌측 및 우측 테두리들(107A-B)에서 형성되는 개개의 어퍼쳐들(175A-B)의 전체 또는 적어도 일부 위로 연장된다. 광학 레이어들(176A-N)의 프리즘의 제1 표면은 프레임(105)으로부터 상방을 향하고 디스플레이 매트릭스는, 디스플레이 매트릭스에 의해 방출되는 광자들 및 광이 제1 표면에 충돌하도록, 프리즘 위에 놓인다. 프리즘은 광이 프리즘 내에서 굴절되고 광학 레이어들(176A-N)의 프리즘의 제2 표면에 의해 유저의 눈을 향해 지향되도록 사이즈가 정해지고 형상이 정해진다. 이와 관련하여, 광학 레이어들(176A-N)의 프리즘의 제2 표면은 눈의 중심을 향하여 광을 지향시키도록 볼록할 수 있다. 프리즘은 옵션 사항으로(optionally) 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D)에 의해 투영되는 이미지를 확대하도록 사이즈가 정해지고 형상이 정해질 수 있으며, 광은, 제2 표면으로부터 보이는 이미지가 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D)로부터 방출되는 이미지보다 하나 이상의 차원들에서 더 크도록, 프리즘을 통해 이동한다.

[0059] 다른 예에서, 광학 어셈블리(180A-B)의 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D)은 도 2d에서 도시되는 바와 같은 투영 이미지 디스플레이(projection image display)를 포함한다. 광학 어셈블리(180A-B)는, 스캐닝 미러, 검류계, 레이저 프로젝터, 또는 다른 타입들의 프로젝터들을 사용하는 3 컬러 프로젝터일 수 있는 프로젝터(150)를 포함한다. 동작 동안, 프로젝터(150)와 같은 광학적 소스는 아이웨어 디바이스(100)의 안경다리들(125A-B) 중 하나에 또는 그 상에 배치된다. 광학 어셈블리(180A-B)는 광학 어셈블리(180A-B)의 렌즈의 폭에 걸쳐 또는 렌즈의 전방 표면(front surface)과 후방 표면(rear surface) 사이에서 렌즈의 깊이에 걸쳐 이격되는 하나 이상의 광학 스트립들(155A-N)을 포함한다. 프로젝터의 상세한 예가 도 8a 내지 도 8e에서 도시되어 있다.

[0060] 프로젝터(150)에 의해 투영되는 광자들이 광학 어셈블리(180A-B)의 렌즈를 가로질러 이동함에 따라, 광자들은 광학 스트립들(155A-N)과 조우한다. 특정한 광자가 특정한 광학 스트립과 조우하는 경우, 광자는 유저의 눈을 향해 방향이 재지향되거나, 또는 그것은 다음 번 광학 스트립으로 전달된다. 프로젝터(150)의 변조, 및 광학 스트립들의 변조의 조합은 특정한 광자들 또는 광의 빔들을 제어할 수 있다. 하나의 예에서, 프로세서는 기계적, 음향적, 또는 전자기적 신호들을 개시하는 것에 의해 광학 스트립들(155A-N)을 제어한다. 두 개의 광학 어셈블리들(180A-B)을 갖는 것으로 도시되지만, 아이웨어 디바이스(100)는 다른 배열들, 예컨대 단일의 또는 세 개의 광학 어셈블리들을 포함할 수 있거나, 또는 광학 어셈블리(180A-B)는 애플리케이션 또는 아이웨어 디바이스(100)의 의도된 유저에 따라 배열된 상이한 배열을 가질 수 있다.

[0061] 도 2c 및 도 2d에서 추가로 도시되는 바와 같이, 아이웨어 디바이스(100)는 프레임(105)의 좌측 횡방향 측면(170A)에 인접한 좌측 안경다리(110A) 및 프레임(105)의 우측 횡방향 측면(170B)에 인접한 우측 안경다리(110B)를 포함한다. 안경다리들(110A-B)은 (예시되는 바와 같이) 개개의 횡방향 측면들(170A-B) 상에서 프레임(105)에 통합될 수 있거나 또는 개개의 측면들(170A-B) 상에서 프레임(105)에 부착되는 별개의 컴포넌트들로서 구현될 수 있다. 대안적으로, 안경다리들(110A-B)은 프레임(105)에 부착되는 안경다리들(125A-B)에 통합될 수 있다.

[0062] 하나의 예에서, 씨쓰루 이미지 디스플레이들은 제1 씨쓰루 이미지 디스플레이(180C) 및 제2 씨쓰루 이미지 디스플레이(180D)를 포함한다. 아이웨어 디바이스(100)는 개개의 제1 및 제2 광학 어셈블리(180A-B)를 유지하는 제1 및 제2 어퍼쳐들(175A-B)을 포함한다. 제1 광학 어셈블리(180A)는 제1 씨쓰루 이미지 디스플레이(180C)(예를 들면, 도 2c의 디스플레이 매트릭스 또는 광학 스트립들(155A-N') 및 프로젝터(150A))를 포함한다. 제2 광학 어셈블리(180B)는 제2 씨쓰루 이미지 디스플레이(180D)(예를 들면, 도 2c의 디스플레이 매트릭스 또는 광학 스트립들(155A-N'') 및 프로젝터(150B))를 포함한다. 연속적인 디스플레이된 이미지의 연속적인 시야는, 수평에서, 수직에서, 또는 대각선 방향에서 측정되는 약 15° 내지 30°, 더 구체적으로는 24° 사이의 시야각(angle of view)을 포함한다. 연속적인 시야를 갖는 연속적인 디스플레이된 이미지는, 제1 및 제2 이미지 디스플레이들 상에서 제시되는 두 개의 디스플레이된 이미지들을 함께 스티칭하는 것을 통해 보이게 되는 결합된 삼차원 관찰 가능 영역을 나타낸다.

[0063] 본원에서 사용되는 바와 같이, "시야각"은 광학 어셈블리(180A-B)의 좌측 및 우측 이미지 디스플레이들(180C-D) 각각 상에서 제시되는 디스플레이된 이미지들과 연관되는 시야의 각도 범위를 설명한다. "커버리지 각도"는 가시 광 카메라들(114A-B) 또는 적외선 카메라(220)의 렌즈가 이미지화할 수 있는 각도 범위를 설명한다. 전형적으로, 렌즈에 의해 생성되는 이미지 서클은 필름 또는 센서를 완전히 덮을 만큼 충분히 큰 데, 어쩌면 약간의 비네팅(즉, 이미지 중앙과 비교하여 주변을 향하는 이미지의 밝기 또는 채도의 감소)을 포함한다. 렌즈의 커버리지 각도가 센서를 채우지 않는 경우, 전형적으로 에지를 향해 강한 비네팅과 함께, 이미지 서클이 보일 것이고, 유효 시야각은 커버리지 각도로 제한될 것이다. "시야"는, 아이웨어 디바이스(100)의 유저가 광학 어셈블리(180A-B)의 좌측 및 우측 이미지 디스플레이들(180C-D) 상에 제시되는 디스플레이된 이미지들을 통해 그의 또는 그녀의 눈들을 통해 볼 수 있는 관찰 가능 영역의 필드를 설명하도록 의도된다. 광학 어셈블리(180A-B)의 이미지 디스플레이(180C)는 15° 내지 30°, 예를 들면, 24° 사이의 커버리지 각도를 갖는 시야를 가질 수 있고, 480×480 픽셀들의 해상도를 가질 수 있다.

[0064] 도 3은 도 2a의 아이웨어 디바이스의 배면 사시도를 나타낸다. 아이웨어 디바이스(100)는 적외선 방출기(215), 적외선 카메라(220), 프레임 전면(330), 프레임 후면(335), 및 회로 보드(340)를 포함한다. 아이웨어 디바이스(100)의 프레임의 좌측 테두리의 상부 부분은 프레임 전면(330) 및 프레임 후면(335)을 포함한다는 것이 도 3에서 확인될 수 있다. 프레임 후면(335)에는 적외선 방출기(215)에 대한 개구가 형성된다.

[0065] 프레임의 좌측 테두리의 상부 중간 부분의 원형 단면(4)에서 도시되는 바와 같이, 플렉시블 PCB(340)인 회로 보드가 프레임 전면(330)과 프레임 후면(335) 사이에 끼인다. 또한, 좌측 힌지(126A)를 통한 좌측 안경다리(325A)에 대한 좌측 안경다리(110A)의 부착이 더욱 상세하게 도시되어 있다. 일부 예들에서, 적외선 방출기(215), 플렉시블 PCB(340), 또는 다른 전기적 커넥터들 또는 콘택들을 비롯하여, 눈 움직임 추적기(213)의 컴포넌트들이 좌측 안경다리(325A) 또는 좌측 힌지(126A) 상에 로케이팅될 수 있다.

[0066] 도 4는 도 3의 아이웨어 디바이스의 원으로 둘러싸인 단면(4)에 대응하는 프레임 및 적외선 방출기(215)를 통과하는 단면도이다. 아이웨어 디바이스(100)의 다수의 레이어들이 도 4의 단면에서 예시되는데, 도시되는 바와 같이, 프레임은 프레임 전면(330) 및 프레임 후면(335)을 포함한다. 플렉시블 PCB(340)는 프레임 전면(330) 상에 배치되고 프레임 후면(335)에 연결된다. 적외선 방출기(215)는 플렉시블 PCB(340) 상에 배치되고 적외선 방출기 커버 렌즈(445)에 의해 커버된다. 예를 들면, 적외선 방출기(215)는 플렉시블 PCB(340)의 후면으로 리플로우된다. 리플로우는, 두 개의 컴포넌트들을 연결하기 위해 솔더 페이스트를 녹이는 제어된 열에 플렉시블 PCB(340)를 노출시키는 것에 의해, 적외선 방출기(215)를 플렉시블 PCB(340)의 후면 상에서 형성되는 콘택 패드(들)에 부착한다. 하나의 예에서, 리플로우는 플렉시블 PCB(340) 상에 적외선 방출기(215)를 표면 실장하고 두 개의 컴포넌트들을 전기적으로 연결하기 위해 사용된다. 그러나, 예를 들면, 인터커넥트들을 통해 적외선 방출기(215)로부터 플렉시블 PCB(340)로 도선(lead)들을 연결하기 위해 스루홀들이 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

[0067] 프레임 후면(335)은 적외선 방출기 커버 렌즈(445)에 대한 적외선 방출기 개구(450)를 포함한다. 적외선 방출기 개구(450)는 유저의 눈을 향하여 안쪽을 향하도록 구성되는 프레임 후면(335)의 후방 대향 면 상에서 형성된다. 예에서, 플렉시블 PCB(340)는 플렉시블 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 컴포넌트들을 통해 간접적일 수 있다.

[0068] 한 예에서, 프로세서(932)는 도 5에서 도시되는 바와 같이 착용자의 눈(234)의 눈 시선 방향(230) 및 도 6에서 도시되는 바와 같이 아이박스 내의 착용자의 눈(234)의 눈 포지션(236)을 결정하기 위해 눈 추적기(213)를 활용한다. 눈 추적기(213)는, 눈(234)으로부터의 적외선 광의 반사 변동들의 이미지를 캡쳐하여 눈(234)의 동공(232)의 시선 방향(230)을 결정하기 위해, 그리고 또한 씨쓰루 디스플레이(180D)와 관련하여 눈 포지션(236)을 결정하기 위해, 적외선 광 조명(예를 들면, 근적외선, 단파장 적외선, 중파장 적외선, 장파장 적외선, 또는 원적외선)을 사용하는 스캐너이다.

[0069] 도 7은 카메라들(114A-B)을 사용하여 가시 광을 캡쳐하는 예를 묘사한다. 가시 광은 둥근 시야(FOV)(111A)를 갖는 좌측 가시 광 카메라(114A)에 의해 캡쳐된다. 선택된 직사각형 좌측 원시 이미지(758A)는 이미지 프로세서(912)(도 9)에 의한 이미지 프로세싱을 위해 사용된다. 가시 광은 원형 FOV(111B)를 갖는 우측 가시 광 카메라(114B)에 의해 캡쳐된다. 이미지 프로세서(912)에 의해 선택되는 직사각형 우측 원시 이미지(758B)는 프로세서(912)에 의한 이미지 프로세싱을 위해 사용된다. 좌측 원시 이미지(758A) 및 우측 원시 이미지(758B)의 프로세싱에 기초하여, 이하 몰입형 이미지로 지칭되는, 삼차원 장면의 삼차원 이미지(715)가 프로세서(912)에 의해 생성되고 디스플레이들(180C 및 180D)에 의해 디스플레이되는데, 이것은 유저가 볼 수 있다.

[0070] 도 8a는 예컨대 도 2d에서 프로젝터(150)로서 도시되고 설명되는 이미지를 생성하도록 구성되는 프로젝터(150)의 측면도이다. 프로젝터(150)는 적색/청색 발광 다이오드(light-emitting diode; LED) 광(814) 및 녹색 LED 광(816)으로서 도시되는 하나 이상의 유색 광원들로부터 그 상에 충돌하는 광 빔들을 변조하여 이미지를 생성하도록 구성되는 디스플레이(812)를 포함한다. 적색/청색 LED 광(814)은 도시되는 바와 같이 개개의 집광 렌즈들(818)을 통과하고, 이색성 렌즈(820)에서 반사되고, 파리 눈(fly's eye; 822)을 통과하고, 평면 스페이서(828)에 의해 서로 분리되는 굴절식 프리즘(powered prism; 824) 및 역전 내부 전반사(reverse total internal reflection; RTIR) 광 프리즘(826)을 통과하고, RTIR 광 프리즘(826)의 저부 출력(830)에서 디스플레이(812)로 출력되는 적색 및 청색 광 빔(832)을 선택적으로 방출한다. 녹색 광(816)은 개개의 집광 렌즈들(818)을 통해 녹색 광 빔(832)을 선택적으로 방출하고 이색성 렌즈(820), 파리 눈(822), 굴절식 프리즘(824), 평면 스페이서(828), 및 RTIR 광 프리즘(826)을 통과하고, 저부 RTIR 광 프리즘 출력(830)으로부터 디스플레이(812)로 출력된다. 유색 광들(814 및 816)은 한 번에 하나의 광만이 턴온되도록 광 컨트롤러(829)에 의해 시간적으로 순서화되고, 디스플레이(812)는 한 번에 단지 하나의 유색 광 빔(832)만을 변조한다. 디스플레이(812)로부터의 변조된 광은 저부 출력(830)을 통해 다시 RTIR 광 프리즘(826)으로 지향되고, 평면 스페이서(828)에서 반사되고, 이미지 평면 상에서의 디스플레이를 위해 수직 RTIR 광 프리즘 출력(834)을 통해 투영 렌즈 엘리먼트들(836)로 빠져나가는 이미지를 생성한다. 인간의 눈은 이미지 평면 상에서 디스플레이되는 변조된 유색 광 빔들을 통합하여 컬러 이미지를 인식한다. 디스플레이(812)는 미국 텍사스주 달라스 소재의 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments)에 의해 제조되는 digital micromirror device(디지털 마이크로미러 디바이스; DMD)® 디스플레이일 수 있지만, 다른 디스플레이들도 가능하다. 지금까지 본원에서 설명되는 프로젝터(810)의 이 부분만이 미국 텍사스주 달라스 소재의 텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments)에 의해 제조되는 것과 같은 공지된 digital light projection(디지털 광 투영; DLP)® 시스템 아키텍쳐이다.

[0071] 이 설명되는 DLP® 프로젝터의 시야(FOV)를 대각선 25 도 FOV로부터 대각선 46 도 FOV로 증가시키고, 해상도 및 디스플레이 픽셀 피치를 유지하기 위해, 이것은 디스플레이 이미지 대각선의 1.9 배의 확장을 초래할 것이다. 투영 렌즈 에프 스톱 수(f-stop number; f/#)를 유지하는 것 및 투영 렌즈에서 텔레센트릭성(telecentricity)을 유지하는 것에 의해, 디스플레이 대각선에서의 이 증가는 전형적으로 투영 렌즈에서의 가장 큰 엘리먼트 직경의 직접적인 1.9 배 확장으로 변환될 것이다. 추가적으로, 유색 광 빔들을 RTIR 프리즘(26)을 통해 통과시킬 필요성에 기인하여, 투영 렌즈의 후방 초점 거리도 또한 확장될 것이고, 전체적인 길이 증가를 역시 초래할 것이다.

[0072] 본 개시내용에 따르면, 도 8a 내지 도 8e를 참조하여 도시되고 설명되는 바와 같이, 양의 굴절력(positive power) 필드 렌즈를 통합하는 것에 의해, 투영 렌즈 텔레센트릭성은 유지되지만, 그러나 마지막 엘리먼트에서의 광선 다발(ray bundle)은 크게 감소되어, 투영 렌즈의 후방 초점 거리 및 전체 길이에 대해 필요로 되는 사이즈를 또한 감소시킨다. 필드 렌즈는 대물 렌즈 후방에 오며 이미지 평면 근처에 놓이는 양의 굴절력의 렌즈이다. 필드 렌즈에서의 굴절력에 기인하여 굴절식 프리즘(824) 표면들의 사이즈가 감소되기 때문에, 프로젝터의 조명 측(illumination side) 상에서 추가적인 이익이 나타난다. 본 개시내용에서, 선택된 필드 렌즈 굴절력은 각각의 차원 (x, y, z)에서 최대 길이를 17 %만큼 감소시킨다.

[0073] 그러나, DLP® 디스플레이 프로젝터에 대해 필드 렌즈가 특별하게 제시하는 도전 과제가 있다. DLP® 디스플레이 프로젝터는 34 도의 큰 입력 각도에서 DMD® 디스플레이(812)의 조명을 필요로 하며, DMD® 디스플레이(812) 위에서 중앙에 위치되는 필드 렌즈는 DMD® 디스플레이(812)의 일 측 상에서 균일한 조명의 문제를 제기한다. 본 개시내용에 따르면, 이러한 제한을 극복하기 위해, 투영 렌즈는 훨씬 더 큰 이미지 서클 직경을 지원하도록 설계되고, 추가로, 디스플레이(812)는 이미지 평면에서 더욱 균일한 포지션을 향해 횡방향으로 변위/시프트된다. 이 디스플레이(812) 변위는 조준 시프트를 초래한다(즉, 프로젝터의 FOV는 회전 대칭의 광학 축에 평행한 것으로부터 시프트된다). 이것이, 프로젝터가 예컨대 아이웨어 광학기기들에서 사용되는 도파관에 대해 수직이 아닌 각도에 있는 것을 가능하게 하여, 더 큰 광각 기울기(pantoscopic tilt)를 지원하는 산업 설계에서 더 나은 적합을 허용하기 때문에, 이것은 증강 현실(augmented reality; AR) 시스템에서 유리하다.

[0074] 본 개시내용에 따르면, 굴곡된 필드 렌즈(840)가 RTIR 광 프리즘(826)의 저부 출력(830)을 형성하는 저부 프리즘 면(831)에 인접하게 커플링된다. 굴곡된 필드 렌즈(840)는 도시되는 바와 같이 유색 광 빔들(832)을 각도 A에서 저부 프리즘 면(831)으로부터 멀어지게 중심을 벗어나고 각도를 이루기 위해, 그리고 이미지 평면에서 우측으로 시프트되는 디스플레이(812)를 균등하게 조명하기 위해, 배율 프리즘(824)을 가지고 구성된다. 굴절식 프리즘(824) 및 필드 렌즈(840)는 광 빔들(832)을 저부 프리즘 면(831)의 법선과 관련하여 각도 A로 기울어지게 하고, 그 결과, 광 빔들(832)은 프리즘 면(831)의 법선에 수직으로 출력되지 않는다.

[0075] 디스플레이(812)의 중심(846)은 투영 렌즈(836) 광학 축의 우측으로 거리 D만큼 시프트된다. 필드 렌즈(840) 및 굴절식 프리즘(824)에 의해 생성되는 유색 광 빔들(832)의 탈중심, 및 포지션(844)으로부터의 디스플레이(812)의 시프팅/포지셔닝은, 투영 렌즈 엘리먼트들(836)을 빠져나가는, 838에서 표시되는 바와 같이 디스플레이(812)에 의해 생성되는 바람직한 시프트된 조준 이미지를 초래한다. 굴곡된 필드 렌즈(840)는 더 작은 시스템 컴포넌트들의 사용을 가능하게 하는데, 여기서 굴곡된 필드 렌즈(840)의 곡률이 더 클수록, 도 8d를 참조하여 논의될 바와 같이, 프로젝터(150)는 더 작아진다.

[0076] 도 8b를 참조하면, 도 8a를 참조하여 설명되는 프로젝터(150)의 컴포넌트들을 둘러싸는 하우징(860)의 측단면도가 도시되어 있다. 하우징(860)은, 예컨대 광 빔들(832)에 의해 생성되는 상승된 온도들을 견딜 수 있는 재료, 예컨대 금속 또는 합성 재료들을 포함할 수 있다.

[0077] 도 8c를 참조하면, 프로젝터(150)의 조명 섹션(870)인 프로젝터(150)의 부분, 및 투영 렌즈(872)인 프로젝터(150)의 부분이 예시되어 있다. 조명 섹션(870)은 광(816)으로부터 투영 렌즈 엘리먼트들(836)에 근접한 RTIR 광 프리즘(826)의 수직 프리즘 면에 의해 형성되는 수직 출력(834)까지 연장되는 것으로 간주된다. 투영 렌즈(872)는 투영 렌즈(840)의 좌측으로부터 투영 렌즈 엘리먼트들(836)의 우측 단부까지 연장되는 것으로 간주되며 광학 엘리먼트들(850)과 같은 광학 엘리먼트들을 포함한다.

[0078] 도 8d를 참조하면, 시스템 치수들의 그래프들이 필드 렌즈(840)의 곡률의 함수로서 도시되어 있다.

[0079] 그래프 A는 출력(830)에서의 RTIR 광 프리즘(826)의 프리즘 면(831)의 폭 치수를 필드 렌즈(840)의 곡률의 함수로서 묘사한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 필드 렌즈(840)의 곡률이 더 클수록, RTIR 프리즘(826)의 프리즘 면(831)은 더 좁아지고/더 작아지고 시스템(150)의 사이즈는 더 작아진다.

[0080] 그래프 B는 투영 렌즈 엘리먼트들(836) 중 가장 큰 것의 직경을 필드 렌즈 곡률의 함수로서 묘사한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 필드 렌즈(840)의 곡률이 더 클수록, 투영 렌즈 엘리먼트들(836)의 직경은 더 작아진다.

[0081] 그래프 C는 투영 렌즈(836)의 길이를 필드 렌즈(840)의 곡률의 함수로서 묘사한다. 확인될 수 있는 바와 같이, 필드 렌즈(840)의 곡률이 더 클수록, 투영 렌즈(836)의 길이는 더 짧아진다.

[0082] 도 8e를 참조하면, 필드 렌즈를 사용하여 중심을 벗어난 광 빔을 생성하고, 디스플레이 이미지를 생성하는 방법(880)이 도시되어 있다.

[0083] 블록(882)에서, 광 컨트롤러(829)는 적색, 녹색 및 청색(red, green, and blue; RGB) 유색 광 빔을 선택적으로 생성하도록 유색 광원들(814 및 816)을 제어한다. 광원들은, 한 번에 단지 하나의 유색 광 빔(832)만이 생성되도록, 선택적으로 제어된다.

[0084] 블록(884)에서, 굴절식 프리즘(824) 및 RTIR 프리즘(826)은 자신들을 통해 광 빔들(832)을 라우팅한다. 광 빔들(832)은 굴절되고 출력(830)을 형성하는 프리즘 면(831)에 제공된다.

[0085] 블록(886)에서, 굴절식 프리즘(824) 및 굴곡된 필드 렌즈(840)는 함께 광 빔들(832)을 프리즘 면(831)으로부터 중심을 벗어나게 한다. 필드 렌즈(840)의 곡률은, 각도 A가 프리즘 면(831)에 대해 수직이 아니도록, 프리즘 면(831)과 관련하여 광 빔들(832)을 각도 A로 기울어지게 한다.

[0086] 블록(888)에서, 광 빔들(832)은 광 빔들(832)을 변조하여 시각적 이미지를 형성하는 디스플레이(812)로 필드 렌즈(840)에 의해 지향된다. 디스플레이(812)의 중심은 프리즘 면(831)의 중심과 관련하여 시프트되고, 변조된 광 빔들(832)은 디스플레이를 균일하게 조명한다. 광 이미지는 838에서 도시되는 바와 같이 하향 조준을 갖는다.

[0087] 조명 섹션(870)의 치수는 굴곡된 필드 렌즈(840)의 곡률의 함수이고, 투영 렌즈(872)의 치수는 굴곡된 필드 렌즈(840)의 곡률의 함수이다. 필드 렌즈(840)의 곡률이 더 클수록, 프로젝터(150)를 형성하는 컴포넌트들의 치수들은 더 작아지고, 따라서, 조명 섹션(870) 및 투영 렌즈(872)의 치수들은 더 작아진다.

[0088] 도 9는 아이웨어(100 및 200)에 배치되는 예시적인 전자 컴포넌트들을 포함하는 하이 레벨 기능 블록도를 묘사한다. 예시된 전자 컴포넌트들은 프로세서(932), 메모리(934), 및 씨쓰루 이미지 디스플레이(180C 및 180D)를 포함한다.

[0089] 메모리(934)는, 이미지(715)에서 제어하기 위한 프로세서(932)에 대한 명령어들을 비롯하여, 아이웨어(100/200)의 기능성(functionality)을 구현하기 위해 프로세서(932)에 의한 실행을 위한 명령어들을 포함한다. 프로세서(932)는 배터리(950)로부터 전력을 수신하고, 아이웨어(100/200)의 기능성을 수행하기 위해, 그리고 무선 연결들을 통해 외부 디바이스들과 통신하기 위해, 메모리(934)에 저장되는, 또는 프로세서(932)와 온칩으로 통합되는 명령어들을 실행한다.

[0090] 유저 인터페이스 조정 시스템(900)은, 눈 움직임 추적기(213)(예를 들면, 도 2b에서 적외선 방출기(215) 및 적외선 카메라(220)로서 도시됨)를 갖는 아이웨어 디바이스(100)인 웨어러블 디바이스를 포함한다. 유저 인터페이스 조정들 시스템(900)은 다양한 네트워크들을 통해 연결되는 모바일 디바이스(990) 및 서버 시스템(998)을 또한 포함한다. 모바일 디바이스(990)는 스마트폰, 태블릿, 랩탑 컴퓨터, 액세스 포인트, 또는 저전력 무선 연결(925) 및 고속 무선 연결(937) 둘 모두를 사용하여 아이웨어 디바이스(100)와 연결될 수 있는 임의의 다른 그러한 디바이스일 수 있다. 모바일 디바이스(990)는 서버 시스템(998) 및 네트워크(995)에 연결된다. 네트워크(995)는 유선 및 무선 연결들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

[0091] 아이웨어 디바이스(100)는 적어도 두 개의 가시 광 카메라들(114A-B)(하나는 좌측 횡방향 측면(170A)과 연관되고 하나는 우측 횡방향 측면(170B)과 연관됨)을 포함한다. 아이웨어 디바이스(100)는 광학 어셈블리(180A-B)의 두 개의 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D)(하나는 좌측 횡방향 측면(170A)과 연관되고 하나는 우측 횡방향 측면(170B)과 연관됨)을 더 포함한다. 아이웨어 디바이스(100)는 이미지 디스플레이 드라이버(942), 이미지 프로세서(912), 저전력 회로부(920), 및 고속 회로부(930)를 또한 포함한다. 아이웨어 디바이스(100 및 200)에 대해 도 9에서 도시되는 컴포넌트들은 안경다리들의 하나 이상의 회로 보드들, 예를 들면, PCB 또는 플렉시블 PCB 상에서 로케이팅된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 묘사된 컴포넌트들은 아이웨어 디바이스(100 및 200)의 안경다리들, 프레임들, 힌지들, 또는 브리지에 로케이팅될 수 있다. 좌측 및 우측 가시 광 카메라들(114A-B)은 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서, 전하 결합 소자(charge coupled device), 렌즈, 또는, 미지의 오브젝트들을 갖는 장면들의 이미지들을 비롯하여, 데이터를 캡쳐하기 위해 사용될 수 있는 임의의 다른 개개의 가시 또는 광 캡쳐 엘리먼트들과 같은 디지털 카메라 엘리먼트들을 포함할 수 있다.

[0092] 눈 움직임 추적 프로그래밍(945)은, 아이웨어 디바이스(100)로 하여금, 눈 움직임 추적기(213)를 통해, 아이웨어 디바이스(100/200)의 유저의 눈의 눈 움직임을 추적하게 하는 것을 비롯하여, 유저 인터페이스 시야 조정 명령어들을 구현한다. 다른 구현된 명령어들(기능들)은, 아이웨어 디바이스(100 및 200)로 하여금, 연속적인 눈 방향에 대응하는 유저의 검출된 눈 움직임에 기초하여 초기 FOV(111A-B)에 대한 FOV 조정을 결정하게 한다. 추가로 구현된 명령어들은 시야 조정에 기초하여 디스플레이된 이미지들의 시퀀스의 연속적인 디스플레이된 이미지를 생성한다. 연속적인 디스플레이된 이미지는 유저 인터페이스를 통해 유저에게 가시적인 출력으로서 생성된다. 이 가시적 출력은, 초기 시야를 갖는 초기 디스플레이된 이미지 및 연속적인 시야를 갖는 연속적인 디스플레이된 이미지를 비롯하여, 디스플레이된 이미지들의 시퀀스를 제시하기 위해 이미지 디스플레이 드라이버(942)에 의해 구동되는 광학 어셈블리(180A-B)의 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D) 상에서 나타난다.

[0093] 도 9에서 도시되는 바와 같이, 고속 회로부(930)는 고속 프로세서(932), 메모리(934), 및 고속 무선 회로부(936)를 포함한다. 예에서, 이미지 디스플레이 드라이버(942)는, 광학 어셈블리(180A-B)의 좌측 및 우측 이미지 디스플레이들(180C-D)을 구동하기 위해 고속 회로부(930)에 커플링되고 고속 프로세서(932)에 의해 동작된다. 고속 프로세서(932)는 아이웨어 디바이스(100)에 의해 필요로 되는 임의의 일반적인 컴퓨팅 시스템의 고속 통신들 및 동작을 관리할 수 있는 임의의 프로세서일 수 있다. 고속 프로세서(932)는 고속 무선 회로부(936)를 사용하여 고속 무선 연결(937) 상에서 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN)로의 고속 데이터 전송들을 관리하는 데 필요한 프로세싱 리소스들을 포함한다. 특정한 예들에서, 고속 프로세서(932)는 LINUX 오퍼레이팅 시스템 또는 아이웨어 디바이스(100)의 다른 그러한 오퍼레이팅 시스템과 같은 오퍼레이팅 시스템을 실행하고 오퍼레이팅 시스템은 실행을 위해 메모리(934)에 저장된다. 임의의 다른 책임들에 더하여, 아이웨어 디바이스(100)에 대한 소프트웨어 아키텍쳐를 실행하는 고속 프로세서(932)는 고속 무선 회로부(936)와의 데이터 전송들을 관리하기 위해 사용된다. 특정한 예들에서, 고속 무선 회로부(936)는, 본원에서 Wi-Fi로서 또한 지칭되는, 전기 전자 기술자 협회(Institute of Electrical and Electronic Engineers; IEEE) 802.11 통신 표준들을 구현하도록 구성된다. 다른 예들에서, 다른 고속 통신들 표준들은 고속 무선 회로부(936)에 의해 구현될 수 있다.

[0094] 아이웨어 디바이스(100 및 200)의 저전력 무선 회로부(924) 및 고속 무선 회로부(936)는 단거리 트랜스시버들(Bluetooth™) 및 무선 와이드, 로컬, 또는 와이드 영역 네트워크 트랜스시버들(예를 들면, GNSS, 셀룰러 또는 WiFi)을 포함할 수 있다. 저전력 무선 연결(925) 및 고속 무선 연결(937)을 통해 통신하는 트랜시버들을 포함하는 모바일 디바이스(990)는, 네트워크(995)의 다른 엘리먼트들이 그럴 수 있는 것처럼, 아이웨어 디바이스(100)의 아키텍쳐의 세부사항들을 사용하여 구현될 수 있다.

[0095] 메모리(934)는 다른 것들 중에서도, 컬러 맵들, 좌측 및 우측 가시 광 카메라들(114A-B) 및 이미지 프로세서(912)에 의해 생성되는 카메라 데이터뿐만 아니라, 광학 어셈블리(180A-B)의 씨쓰루 이미지 디스플레이들(180C-D) 상에서 이미지 디스플레이 드라이버(942)에 의해 디스플레이용으로 생성되는 이미지들을 비롯하여, 다양한 데이터 및 애플리케이션들을 저장할 수 있는 임의의 스토리지 디바이스를 포함한다. 메모리(934)가 고속 회로부(930)와 통합되는 것으로 도시되지만, 다른 예들에서, 메모리(934)는 아이웨어 디바이스(100)의 독립적인 독립형 엘리먼트일 수 있다. 특정한 그러한 예들에서, 전기 라우팅 라인들은, 이미지 프로세서(912) 또는 저전력 프로세서(922)로부터 메모리(934)로의 고속 프로세서(932)를 포함하는 칩을 통한 연결을 제공할 수 있다. 다른 예들에서, 고속 프로세서(932)는 저전력 프로세서(922)가 메모리(934)를 수반하는 판독 또는 기록 동작이 필요로 되는 임의의 시간에 고속 프로세서(932)를 부팅하도록 메모리(934)의 주소 지정을 관리할 수 있다.

[0096] 서버 시스템(998)은, 예를 들면, 프로세서, 메모리 및 네트워크(995)를 통해 모바일 디바이스(990) 및 아이웨어 디바이스(100/200)와 통신하기 위한 네트워크 통신 인터페이스를 포함하는 서비스 또는 네트워크 컴퓨팅 시스템의 일부로서의 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들일 수 있다. 아이웨어 디바이스(100 및 200)는 호스트 컴퓨터와 연결된다. 예를 들면, 아이웨어 디바이스(100)는 고속 무선 연결(937)을 통해 모바일 디바이스(990)와 페어링되거나 또는 네트워크(995)를 통해 서버 시스템(998)에 연결된다.

[0097] 아이웨어 디바이스(100)의 출력 컴포넌트들은 시각적 컴포넌트들, 예컨대 도 2c 및 도 2d에서 설명되는 바와 같은 광학 어셈블리(180A-B)의 좌측 및 우측 이미지 디스플레이들(180C-D)(예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel; PDP), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 프로젝터, 또는 도파관과 같은 디스플레이)을 포함한다. 광학 어셈블리(180A-B)의 이미지 디스플레이들(180C-D)은 이미지 디스플레이 드라이버(942)에 의해 구동된다. 아이웨어 디바이스(100)의 출력 컴포넌트들은 음향 컴포넌트들(예를 들면, 스피커들), 햅틱 컴포넌트들(예를 들면, 진동 모터), 다른 신호 생성기들, 등을 더 포함한다. 아이웨어 디바이스(100 및 200), 모바일 디바이스(990), 및 서버 시스템(998)의 입력 컴포넌트들은 영숫자 입력 컴포넌트들(예를 들면, 키보드, 영숫자 입력을 수신하도록 구성되는 터치스크린, 광-광학 키보드(photo-optical keyboard), 또는 다른 영숫자 입력 컴포넌트들), 포인트 기반의 입력 컴포넌트들(예를 들면, 마우스, 터치패드, 트랙볼, 조이스틱, 모션 센서, 또는 다른 포인팅 기기들), 촉각 입력 컴포넌트들(예를 들면, 물리적 버튼, 터치들 또는 터치 제스쳐들의 로케이션 및 힘을 제공하는 터치스크린, 또는 다른 촉각 입력 컴포넌트들), 오디오 입력 컴포넌트들(예를 들면, 마이크), 등을 포함할 수 있다.

[0098] 아이웨어 디바이스(100)는 추가적인 주변장치 디바이스 엘리먼트들을 옵션 사항으로 포함할 수 있다. 그러한 주변장치 디바이스 엘리먼트들은 열 센서들(940), 주변 광 및 스펙트럼 센서들, 생체 인식 센서(biometric sensor)들, 추가적인 센서들, 또는 아이웨어 디바이스(100)와 통합되는 디스플레이 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 주변장치 디바이스 엘리먼트들은 출력 컴포넌트들, 모션 컴포넌트들, 포지션 컴포넌트들, 또는 본원에서 설명되는 임의의 다른 그러한 엘리먼트들을 포함하는 임의의 I/O 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 아이웨어 디바이스(100)는 다른 형태들을 취할 수 있고, 예를 들면, 헤드기어, 헤드셋 또는 헬멧과 같은 다른 타입들의 프레임워크들을 통합할 수 있다.

[0099] 예를 들면, 유저 인터페이스 시야 조정(900)의 생체 인식 컴포넌트들은 표현들(예를 들면, 손 표현들, 얼굴 표정들, 목소리 표현(vocal expression)들, 신체 제스쳐들, 또는 시선 추적)을 검출하기 위한, 생체 신호(biosignal)들(예를 들면, 혈압, 심박수, 체온, 땀, 또는 뇌파들)을 측정하기 위한, 사람을 식별(예를 들면, 보이스 식별, 망막 식별, 얼굴 식별, 지문 식별, 또는 뇌파도 기반의 식별)하기 위한, 등을 위한 컴포넌트들을 포함한다. 모션 컴포넌트들은 가속도 센서 컴포넌트들(예를 들면, 가속도계), 중력 센서 컴포넌트들, 회전 센서 컴포넌트들(예를 들면, 자이로스코프), 등을 포함한다. 포지션 컴포넌트들은 로케이션 좌표들을 생성하기 위한 로케이션 센서 컴포넌트들(예를 들면, 글로벌 포지셔닝 시스템(Global Positioning System; GPS) 수신기 컴포넌트), 포지셔닝 시스템 좌표들을 생성하기 위한 WiFi 또는 Bluetooth™ 트랜스시버들, 고도 센서 컴포넌트들(예를 들면, 고도가 유도될 수 있는 기압을 검출하는 고도계들 또는 기압계들), 방위 센서 컴포넌트들(예를 들면, 자력계들), 등을 포함한다. 그러한 포지셔닝 시스템 좌표들은 저전력 무선 회로부(924) 또는 고속 무선 회로부(936)를 통해 모바일 디바이스(990)로부터 무선 연결들(925 및 937)을 통해 또한 수신될 수 있다.

[0100] 일부 예들에 따르면, "애플리케이션" 또는 "애플리케이션들"은 프로그램들에서 정의되는 기능들을 실행하는 프로그램(들)이다. 다양한 방식들로 구조화되는 애플리케이션들 중 하나 이상을 생성하기 위해, 다양한 프로그래밍 언어들, 예컨대 객체 지향 프로그래밍 언어들(예를 들면, Objective-C(오브젝티브 C), Java(자바) 또는 C++) 또는 절차적 프로그래밍 언어들(예를 들면, C 또는 어셈블리어)이 활용될 수 있다. 특정한 예에서, 써드파티 애플리케이션(예를 들면, 특정한 플랫폼의 판매 업체 이외의 엔티티에 의해 ANDROID™(안드로이드) 또는 IOS™(아이오에스) 소프트웨어 개발 키트(software development kit; SDK)를 사용하여 개발되는 애플리케이션)은 IOS™, ANDROID™, WINDOWS®(윈도우즈) 폰, 또는 다른 모바일 오퍼레이팅 시스템들과 같은 모바일 오퍼레이팅 시스템 상에서 실행되는 모바일 소프트웨어일 수 있다. 이 예에서 써드파티 애플리케이션은 본원에서 설명되는 기능성을 용이하게 하기 위해 오퍼레이팅 시스템에 의해 제공되는 API 호출(call)들을 호출할 수 있다.

[0101] 도 2d에서 도시되는 바와 같은 프로젝터(150)를 갖춘 스마트 글래스들, 예컨대 아이웨어(100)는, 최종 소비자의 요구들을 서비스하기 위해, 효율적이고, 빠르며, 신뢰 가능하고, 안전한 무선 연결성을 활용한다. 이들 디바이스들은 이 목적을 위해 듀얼 밴드 WiFi(와이파이), Bluetooth(블루투스), 및 GNSS와 같은 일반적인 연결성 기술들뿐만 아니라, 도 9를 참조하여 앞서 설명되는 5G와 같은 고급 셀룰러 기술들을 지원한다. 이들 상이한 무선 시스템들은, 아이웨어(100)와 같은, 유저의 머리 상에 착용될 때 잘 수행하며, 성능을 전혀 희생시키지 않으면서, 전자파 인체 흡수율(specific absorption rate; SAR)과 같은 엄격한 안전 규정들을 준수하는 고도로 효율적인 안테나들을 구비한다. 그러한 만큼, 이들 안테나들을 배치하고 성능 목표들을 달성하기 위해서는 아이웨어(100) 상에 금속이 없는 물리적 볼륨에 대한 필요성이 존재한다. 그러나, 아이웨어 상에서, 공간 및 중량은 매우 큰 프리미엄으로 다가오는데, 그들이 전자 디바이스들뿐만 아니라, 또한 패션 액세서리들이기 때문이다. 또한, 유저들이 장기간들 동안 착용될 것으로 예상되기 때문에 전체 디바이스의 중량은 매우 중요하다. 그러므로, 안테나 설계를 위해 현존하는 볼륨을 재사용하는 데 큰 유인이 있다.

[0102] RF 친화적인 재료 속성들을 갖는 AR 대응 스마트 글래스들에서의 하나의 물리적으로 큰 비금속 구조물은 프로젝터(150) 그 자체이다. 자신의 하우징을 비롯하여 프로젝터(150)는 광학적 요건들을 가지는데, LED들(814 및 816)로부터의 광 빔이 도 8b에서 도시되는 바와 같이 다수의 미러들 및 프리즘들로부터 반사되고, 따라서, 그것이 궁극적으로는 유저의 눈으로의 전달을 위해 도파관 안으로 공급될 수 있는 것을 필요로 하기 때문이다. 프로젝터 하우징(860)의 중요한 엔지니어링 목표들은 내부의 미러들을 외부 세계로부터 광학적으로 분리하는 것, 대부분의 광학 에너지를 포함된 상태로 유지하는 것, 및 외부 광이 이미지 생성 프로세스를 방해하는 것을 방지하는 것이다.

[0103] 안테나 아키텍쳐는 이들 광학적 목표들을 충족하는 프로젝터(150)와 공존하도록 설계된다. 안테나 시스템(1000)(도 11)은, 사이즈 및 방사 효율성의 관점들에서 안테나 성능을 최대화하면서, 공간 및 중량을 절약하기 위해 프로젝터(150)와 통합된다. 프로젝터(150)의 광학 컴포넌트들, 예컨대 프리즘들, 렌즈들, 및 미러들은, 예를 들면, 미러들 및 렌즈들을 위한 저손실 탄젠트 유리 재료들, 하우징(860)을 위한 저손실 탄젠트 플라스틱 하우징 재료, 및 전도성 함량을 전반적인 최소화와 같은, 특정한 RF 재료 속성들을 갖는다. 광학적인 이유들 때문에, 플라스틱 하우징(860)은 검은색으로 몰딩될 수 있거나, 검은색으로 페인팅될 수 있거나, 또는 저손실 비전도성 검은색 접착제로 피복될 수 있다. 조명 프로세스에서 미러들에 대한 이색성 제제(dichroic formulation)들은 전도성 재료의 양을 최소화하도록 그리고 실제로 안테나 시스템(1000)의 방사 효율성을 증가시키도록 조정될 수 있다.

[0104] 프로젝터(150)의 RF 친화적 구성을 고려하면, 그것의 광학 컴포넌트들은 안테나 시스템(1000)을 위한 안테나 기판 또는 안테나 수퍼스트레이트로서 활용된다. 프로젝터(150)의 전도체가 없는 볼륨은 안테나들이 강한 전자기장들을 생성하기 위한 큰 물리적 볼륨으로 변환된다. 전기 타입 안테나(electric-type antenna)는 프로젝터(150) 내부의 렌즈들 및 미러들의 높은 유전율 속성들을 활용하기 위한 가장 적절한 종류의 안테나이다. 예시적인 안테나(1102)는, 기판으로서 프로젝터(150)를 사용하는, 도 11에서 도시되는 바와 같은 역 F 안테나일 수 있다. 역 F 안테나(1102)는 하나의 예에서 하우징(860)의 외측 상에 통합되는 것으로 도시되지만, 안테나(1102)는 프로젝터(150)의 다른 로케이션들에서, 예컨대 하우징(860)의 내부 표면 상에서 로케이팅될 수 있고 안테나(1102)의 로케이션에 대한 제한은 추론되지 않는다.

[0105] 도 12는 프로젝터(150)의 렌즈들, 프리즘들, 및 미러들을 포함하는 광학 컴포넌트들이, 안테나(1102)에 의해 생성되는 E 필드가 그들을 향해 끌어당겨지지만 그러나 그들이 저항 손실들에서 소실(burn off)되지 않기 때문에, 안테나(1102)에 대한 고품질 기판으로서 작용하는 방법을 묘사한다. 안테나(1102)에 대한 고품질 기판을 함께 형성하는 이색성 렌즈(820), 파리 눈(822), 굴절식 프리즘(824), RTIR 광 프리즘(826), 및 평면 스페이서(828)가 도시되어 있다. 도 13은 자유 공간에서, 그리고 프로젝터(150)와 통합될 때, 역 F 안테나의 반사 손실 성능을 예시한다. 도시되는 바와 같이, 안테나(1102)의 반사 손실은 -15 dB 미만인데, 이것은 광학 컴포넌트들을 안테나 기판으로 사용할 때 예외적이다.

[0106] 도 13은 본질적으로 3.5 GHz에서 방사할, 그리고 이제, 비대역폭(fractional bandwidth)에서 매우 적은 압축을 가지고, 2.45 GHz에서 효율적으로 동작할 수 있는 안테나(1102)와의 프로젝터(150)의 통합을 사용하여 가능한 소형화의 레벨을 묘사한다. 프로젝터(150)와의 안테나(1102)의 통합은, 전압 정상파 비율(voltage standing wave ratio; VSWR) 및 방사 대역폭을 개선하면서 관심 주파수에서 방사 효율의 증가를 가능하게 한다.

[0107] 현대의 안테나 요건들의 복잡도를 고려하면, 다수의 안테나들을 프로젝터(150)와 통합하는 것이 유리하다. 안테나 아키텍쳐(1000)는, 제한된 저항 손실들을 갖는 고도로 효율적인 방사체(radiator)들을 통해, 가능한 가장 에너지 효율적인 방식으로 고속 무선 연결성의 요구들을 지원한다. 한 예가 도 14에서 도시되어 있다. 제1 안테나(1102)는 하나의 무선 기술, 예컨대 GNSS를 지원할 수 있고, 한편, 제2 안테나(1104)는 다른 무선 기술, 예컨대 WLAN을 지원할 수 있다. 안테나들 중 하나, 예컨대 안테나(1104)는 다수의 대역들, 예컨대 2.4 GHz WLAN 및 5 GHz WLAN을 지원할 수 있다. 안테나들(1102 및 1104)은 저전력 무선 회로부(924) 및 고속 무선 회로부(936)에 커플링된다.

[0108] 다수의 안테나들(1102 및 1104)을 프로젝터 하우징(860)에 통합하는 경우, 고유전율 미러들 및 렌즈들이 안테나들 사이의 커플링을 증가시킬 것이며, 안테나 아키텍쳐는 그것을 염두에 두고 설계된다는 것을 유의해야 한다. 안테나들(1102 및 1104)은 하우징(860)의 동일한 표면에, 또는 직교하는 하우징(860)의 상이한 표면들에 커플링될 수 있다. 안테나 엘리먼트들 사이의 분리를 증가시키기 위해, 안테나들(1102 및 1104)과 트랜스시버들(924 및 936)의 RF 프론트엔드들 사이에 필터링 안테나 매칭 컴포넌트들(1500)이 추가된다. 내부에서 전자기 에너지 분포를 왜곡하고 안테나들(1102 및 1104)의 방사 효율성의 대역폭을 증가시키기 위해 추가적인 도너 안테나들이 프로젝터 하우징(860)에 통합될 수 있다.

[0109] 도 16을 참조하면, 안테나들(1102 및 1104)을 동작시키는 방법(1600)이 도시되어 있다.

[0110] 블록(1602)에서, 렌즈들, 미러들 및 프리즘들을 포함하는 투영 광학기기들을 갖는 프로젝터(150)가 획득된다. 투영 광학기기들은 디스플레이를 생성하도록 구성되며 금속 엘리먼트들이 없다.

[0111] 블록(1604)에서, 안테나 시스템(1000)의 적어도 하나의 안테나, 예컨대 안테나들(1102 및 1104)이 프로젝터(150)에 커플링된다. 한 예에서, 하나의 안테나(1102)는 프로젝터(150)의 하우징(860)에, 예컨대 프로젝터 하우징(860)의 외부 표면 또는 내부 표면에 커플링된다. 안테나는 하나 이상의 주파수 대역들에서, 예컨대 2.4 GHz WLAN 및 5 GHz WLAN에서 방사하도록 구성된다. 제2 안테나(1104)는 프로젝터 하우징(860)에 또한 커플링될 수 있다. 하우징(860)이 안테나들 사이에서 개재되도록, 제2 안테나(1104)는 제1 안테나(1102)와 동일한 표면 상에서, 예컨대 도 14에서 도시되는 바와 같이 외부 표면의 상부 부분 상에서, 또는 하우징(860)의 상이한 표면 상에서, 예컨대 제1 안테나(1102)를 갖는 외부 표면과 대향하는 하우징(860)의 내부 표면 상에서 포지셔닝될 수 있다.

[0112] 블록(1606)에서, 안테나 시스템(1000)은 무선 신호를 생성하기 위해 트랜스시버에 의해 에너지를 부여받고 활용되는데, 여기서 프로젝터 광학 컴포넌트들은 안테나 기판으로서 동작한다. 프로젝터(150)의 렌즈들, 프리즘들, 및 미러들을 포함하는 프로젝터 광학 컴포넌트들은 안테나(1102 및 1104)에 대한 고품질 기판으로서 작용한다. 도 12에서 도시되는 예에서, 안테나(1102)에 의해 생성되는 E 필드는 광학 컴포넌트들을 향해 끌어당겨지지만 그러나 저항 손실들에서 소실되지는 않는다. 제2 안테나(1104)는 안테나 시스템(1000)이 다수의 대역들에서 제1 안테나(1102)와 동시에 동작하도록 포함될 수 있다.

[0113] 본원에서 사용되는 용어들 및 표현들은, 특정한 의미들이 본원에서 달리 기재되는 경우를 제외하면, 조사 및 연구의 그들의 대응하는 개개의 영역들과 관련하여 그러한 용어들 및 표현들에 부여되는 일반적인 의미를 갖는다는 것이 이해될 것이다. 제1 및 제2 등과 같은 관계 용어들은, 전적으로, 하나의 엔티티 또는 액션을 다른 것으로부터, 그러한 엔티티들 또는 액션들 사이의 임의의 실제의 그러한 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 또는 암시하지 않으면서, 구별하기 위해 사용될 수 있다. 용어들 "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", 또는 이들의 임의의 다른 변형어는 비배타적인 포함을 포괄하도록 의도되며, 그 결과, 엘리먼트들 또는 단계들의 목록을 포함하는(comprises) 또는 포함하는(includes) 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치는 그들 엘리먼트들 또는 단계들만을 포함하는 것이 아니라, 그러한 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에 내재하는 또는 명시적으로 나열되지 않은 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 포함할 수 있다. 단수 엘리먼트는, 추가적인 제약들 없이, 그 엘리먼트를 포함하는 프로세스, 방법, 물품, 또는 장치에서의 추가적인 동일한 엘리먼트들의 존재를 배제하지는 않는다.

[0114] 달리 명시되지 않는 한, 후속하는 청구항들을 비롯하여, 본 명세서에 기재되는 임의의 및 모든 측정치들, 값들, 평가(rating)들, 포지션들, 크기들, 사이즈들, 및 다른 명세들은, 정확한 것이 아니라, 대략적인 것이다. 그러한 양들은, 그들이 관련되는 기능들과 그리고 그들이 속하는 기술 분야에서 관례적인 것과 일치하는 합리적인 범위를 가지도록 의도된다. 예를 들면, 명시적으로 달리 언급되지 않는 한, 파라미터 값 등은 언급된 양에서 ±10 %만큼 변할 수 있다.

[0115] 또한, 전술한 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용(Detailed Description)에서, 개시내용을 간소화하는 목적을 위해 다양한 피처들이 다양한 예들에서 함께 그룹화된다는 것을 알 수 있다. 개시내용의 이 방법은, 청구된 예들이 각각의 청구항에서 명시적으로 기재되는 것보다 더 많은 피처들을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 후속하는 청구항들이 반영하는 바와 같이, 보호될 청구대상은 임의의 단일의 개시된 예의 모든 피처들보다 더 적은 피처들 내에 놓여 있다. 따라서, 다음의 청구항들은 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 이로써 통합되는데, 각각의 청구항은 별개로 청구된 청구대상으로서 자체적으로 존재한다.

[0116] 전술한 내용이 최선의 모드인 것으로 간주되는 것들 및 다른 예들을 설명하였지만, 그 내에서 다양한 수정들이 이루어질 수 있다는 것 및 본원에서 개시되는 청구대상은 다양한 형태들 및 예들에서 구현될 수 있다는 것, 및 그들은 다양한 애플리케이션들 ― 그들 중 일부만이 본원에서 설명되었음 ― 에서 적용될 수 있다는 것이 이해된다. 본 개념들의 진정한 범위 내에 속하는 임의의 및 모든 수정예들 및 변형예들을 청구한다는 것이 다음의 청구항들에 의해 의도된다.

Claims (20)

1. 프로젝터로서,
   하우징:
   광 빔을 생성하도록 구성되는 광원;
   상기 광원을 제어하도록 구성되는 컨트롤러;
   상기 광 빔을 변조하여 이미지를 생성하도록 구성되는 디스플레이;
   상기 광 빔을 상기 광원으로부터 상기 디스플레이로 라우팅하도록 구성되는 광학 컴포넌트들; 및
   상기 컨트롤러에 커플링되며 E 필드(E-field)를 갖는 무선 신호를 생성하도록 구성되는 제1 안테나를 포함하는, 프로젝터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광학 컴포넌트들은 상기 제1 안테나에 대한 안테나 기판으로서 또는 안테나 수퍼스트레이트(antenna superstrate)로서 동작하도록 구성되는, 프로젝터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 안테나의 반사 손실은 -15 dB 미만인, 프로젝터.
4. 제1항에 있어서,
   상기 광학 컴포넌트들은 상기 제1 안테나에 의해 생성되는 상기 E 필드가 상기 광학 컴포넌트들을 향해 끌어당겨지도록 구성되는, 프로젝터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 안테나는 상기 하우징의 표면에 커플링되는, 프로젝터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 하우징은 비금속 재료로 구성되는, 프로젝터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 광학 컴포넌트들은 비금속 재료로 구성되는, 프로젝터.
8. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤러에 커플링되는 제2 안테나를 더 포함하고, 상기 광학 컴포넌트들은 상기 제2 안테나에 대한 안테나 기판으로서 동작하도록 구성되는, 프로젝터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 서로 긴밀하게 커플링되고, 상이한 주파수 대역들에서 개개의 무선 신호를 생성하도록 구성되는, 프로젝터.
10. 제1항에 있어서,
    아이웨어(eyewear)를 더 포함하는, 프로젝터.
11. 하우징, 광 빔을 생성하도록 구성되는 광원, 상기 광원을 제어하도록 구성되는 컨트롤러, 상기 광 빔을 변조하여 이미지를 생성하도록 구성되는 디스플레이, 상기 광 빔을 상기 광원으로부터 상기 디스플레이로 라우팅하도록 구성되는 광학 컴포넌트들, 및 상기 컨트롤러에 커플링되며 E 필드를 갖는 무선 신호를 생성하도록 구성되는 제1 안테나를 포함하는 프로젝터를 사용하는 방법으로서,
    상기 E 필드를 갖는 무선 신호를 생성하기 위해 상기 제1 안테나에 에너지를 공급하는 단계를 포함하는, 프로젝터를 사용하는 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 광학 컴포넌트들은 상기 제1 안테나에 대한 안테나 기판으로서 동작하는, 프로젝터를 사용하는 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 안테나의 반사 손실은 -15 dB 미만인, 프로젝터를 사용하는 방법.
14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 안테나에 의해 생성되는 상기 E 필드는 상기 광학 컴포넌트들을 향해 끌어당겨지지만 그러나 저항 손실들에서 소실(burn off)되지는 않는, 프로젝터를 사용하는 방법.
15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 안테나는 상기 하우징의 표면에 커플링되는, 프로젝터를 사용하는 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 하우징은 비금속 재료로 구성되는, 프로젝터를 사용하는 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 광학 컴포넌트들은 비금속 재료로 구성되는, 프로젝터를 사용하는 방법.
18. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러에 커플링되는 제2 안테나를 더 포함하고, 상기 광학 컴포넌트들은 상기 제2 안테나에 대한 안테나 기판으로서 동작하는, 프로젝터를 사용하는 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 안테나 및 상기 제2 안테나는 서로 긴밀하게 커플링되고, 상이한 주파수 대역들에서 개개의 무선 신호를 생성하는, 프로젝터를 사용하는 방법.
20. 제11항에 있어서,
    아이웨어를 더 포함하는, 프로젝터를 사용하는 방법.