WO2017171157A1 - 웨어러블 디바이스 - Google Patents

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WO2017171157A1
WO2017171157A1 PCT/KR2016/009937 KR2016009937W WO2017171157A1 WO 2017171157 A1 WO2017171157 A1 WO 2017171157A1 KR 2016009937 W KR2016009937 W KR 2016009937W WO 2017171157 A1 WO2017171157 A1 WO 2017171157A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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frame
wave guide
wearable device
housing
user
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/009937
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이민종
설재혁
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020160091886A external-priority patent/KR20180009932A/ko
Priority claimed from KR1020160102859A external-priority patent/KR20170112898A/ko
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a wearable device including a module unit that can be attached and detached to a frame such as general glasses.
  • Terminals may be divided into mobile / portable terminals and stationary terminals according to their mobility.
  • the mobile terminal may be further classified into a handheld terminal and a vehicle mounted terminal according to whether a user can directly carry it.
  • the functions of mobile terminals are diversifying. For example, data and voice communication, taking a picture and video with a camera, recording a voice, playing a music file through a speaker system, and outputting an image or video to a display unit.
  • Some terminals have an electronic game play function or a multimedia player function.
  • recent mobile terminals may receive multicast signals that provide visual content such as broadcasting, video, and television programs.
  • the transparent display is always located within the user's field of view so that information can be easily transmitted, and the same image as the user's gaze can be continuously obtained.
  • the glass-type portable terminal has a problem in that it is inconvenient when worn with glasses because it is worn in front of the eyes like glasses.
  • An object of the present invention is to provide a wearable device including a module portion that can be attached to and detached from a frame such as general glasses.
  • a wearable device including a fastening portion.
  • the weave guide may be located between the lens and the user's eyes.
  • the frame may include a front frame to which the lens is coupled; It may include a side frame which is bent and extended to the end of the front frame, the second fastening portion is formed.
  • the first fastening part includes a bracket extending in the first direction from the top of the housing and an insertion part protruding in the second direction from the bracket and fastened to the insertion groove, wherein the first fastening part is disposed between the upper part of the housing and the lower part of the insert part. A lower portion of the insertion hole of the side frame may be inserted.
  • the first fastening part further includes a first unevenness located at an end portion in a third direction of the insertion part, and the second fastening part has a second unevenness corresponding to the first unevenness on a side surface of the insertion direction in the third direction. It further includes, After the insertion portion is inserted into the insertion groove in the second direction, the first unevenness and the second unevenness may be fastened by sliding the module part in the third direction.
  • the first fastening part includes a first magnetic part
  • the second fastening part further includes a second magnetic part attached to the first magnetic part by a magnetic force
  • the first magnetic part and the second magnetic part are the first unevenness.
  • the second unevenness may be disposed at positions facing each other at the time of fastening.
  • the first fastening part may include a hook protruding in the second direction
  • the second fastening part may include a hook groove that is fastened to the hook when the first unevenness and the second unevenness are fastened.
  • the frame is located above the lens and the upper frame; And a lower frame positioned at a lower portion of the lens and having a central portion coupled to a central portion of the upper frame and having the second fastening portion formed thereon.
  • the lower frame has a ⁇ -shape, the pair of lenses are respectively coupled to the left and right of the central portion, the upper frame is bent including a flexible material, the lower frame is configured to have a greater strength (strength) than the upper frame Can be.
  • the first fastening part includes a fastening rail formed in the housing, the second fastening part is formed in the lower frame, one end of which is exposed when separated from the upper frame and the other end includes a rail groove that is blocked, the fastening
  • the rail may slide in the other direction from one side of the rail groove to couple the module unit and the frame.
  • the fastening rail and the rail groove may extend in the vertical direction.
  • the angle on the x-y plane formed by the housing and the wave guide is greater than 90 °, and may further include a prism for changing an angle so that the image emitted from the image projector is incident in the vertical direction to the wave guide.
  • the wave guide may further include a prism that is inclined at an angle to the z axis on the y-z plane by ⁇ , and changes an angle so that an image emitted from the image projector is incident on the wave guide in a vertical direction.
  • the prism may include a first reflecting surface reflecting light emitted from the image projector and a second reflecting surface reflecting the reflected light toward the wave guide.
  • Light reflected from the second reflecting surface may be incident to the wave guide perpendicularly.
  • the first reflective surface and the second reflective surface may not be parallel.
  • the light reflected from the second reflecting surface may pass through the first reflecting surface to emit the light.
  • An incident angle of light incident on the first reflective surface in the image projection apparatus may be within a total reflection angle range, and an incident angle of light reflected on the second reflective surface and incident on the first reflective surface may be outside a total reflection angle range.
  • the wave guide is a plate-shaped transparent member having one surface and the other surface, and a third reflection surface for reflecting light incident from one surface of the wave guide at a total reflection angle on the surface; And a fourth reflecting surface that reflects light reflected from one surface or the other surface of the wave guide to the user's eyes.
  • the module unit may include a wave guide for providing an image to a user and an audio output module for providing a sound, wherein the frame includes: a variable frame having elasticity between the lenses; And a pair of fixed frames connected to both sides of the variable frame and including a bent portion.
  • An angle between the wave guide and the housing may be formed to correspond to the bent angle of the fixing frame.
  • the sound output module may include a bone conduction earphone in contact with the temple of the user.
  • the sound output module includes a speaker for outputting sound through a sound hole located on the other side of the housing, the sound hole is disposed adjacent to the user's ear, the other end of the housing is bent obliquely downward Can be.
  • the module part Only when the user uses the module part, it can be installed and when not in use, it can be removed and worn as regular glasses.
  • a wave guide that provides an image to the user's eyes may be disposed inside the lens instead of the outside thereof, so that the module part is not exposed to others, thereby producing a natural appearance.
  • the angle is distorted so that the user can view the image at a more comfortable angle.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a wearable device related to the present invention.
  • FIGS. 2 and 3 are perspective views showing an example of a wearable device related to the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating an example of a module unit of the wearable device of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a first fastening portion and a second fastening portion of the wearable device of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of A-A of FIG. 3.
  • FIG. 7 is a plan view illustrating another embodiment of the first fastening portion and the second fastening portion of the wearable device of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the wearable device of the present invention.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of the wearable device of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a plan view and a side view showing an embodiment of the wearable device of the present invention.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a module unit of a wearable device of the present invention.
  • FIG. 12 is a conceptual view illustrating a module unit of the wearable device of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a prism of the wearable device of the present invention.
  • FIG. 14 is a view illustrating a coupling relationship between a wave guide, a prism, and an image projector of the wearable device of the present invention.
  • FIG. 15 is a perspective view illustrating still another embodiment of a wearable device related to the present invention.
  • 16 is a view showing a state in which the module unit and the frame of the wearable device according to the present invention are separated.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a state where a user wears another embodiment of a wearable device of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram for describing a deformation of the wearable device of FIG. 15 according to a user head size.
  • FIG. 18 is a diagram for describing a deformation of the wearable device of FIG. 15 according to a user head size.
  • FIG. 19 is a diagram for describing positions of a module unit and a user's eyes according to the size of a user's head of FIG. 18.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a state in which a user wears another example of the wearable device of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a part of the sound output module of FIG. 20.
  • mobile terminals are based on a telephone call function, but recently, all portable devices having various multimedia functions in addition to telephone calls are called mobile terminals.
  • the mobile terminal can be extended to a wearable device that can be worn on the body, beyond the user's main use.
  • wearable devices include a smart watch, a smart glass, a head mounted display (HMD), and the like.
  • the wearable device may be configured to exchange (or interwork) data with another mobile terminal.
  • the short range communication module may detect (or recognize) a wearable device that can communicate around the mobile terminal.
  • the controller may transmit at least a part of data processed by the mobile terminal to the wearable device through the short range communication module. Therefore, the user can use the data processed in the mobile terminal through the wearable device. For example, it is possible to perform a telephone call through the wearable device when a telephone is received in the mobile terminal, or check the received message through the wearable device when a message is received in the mobile terminal.
  • the wearable device 100 may include a wireless communication unit 110, an input unit 120, a sensing unit 140, an output unit 150, a storage unit 135, a control unit 130, and a power supply unit 139. Can be. Since the components shown in FIG. 1 are not essential, the wearable device 100 may have more components or fewer components.
  • the wireless communication unit 110 may include one or more modules that enable wireless communication between the wearable device 100 and a wireless communication system or between a network in which the wearable device 100 and the wearable device 100 are located.
  • the wireless communication unit 110 may include a mobile communication module, a wireless internet module, a short range communication module and a location information module.
  • the mobile communication module may wirelessly communicate with at least one of a base station, an external terminal, and a server in a mobile communication network such as but not limited to Gobal System for Mobile communications (GSM), Code Division Multiple Access (CDMA), and Wideband CDMA (WCDMA). Send and receive signals.
  • GSM Gobal System for Mobile communications
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • WCDMA Wideband CDMA
  • the wireless signal may include various types of data according to transmission and reception of a voice call signal, a video call call signal, or a text / multimedia message.
  • the wireless internet module refers to a module for wireless internet access and may be embedded or external to the wearable device 100.
  • Wireless Internet technologies include Wireless LAN (Wi-Fi), Wireless Broadband (Wibro), World Interoperability for Microwave Access (Wimax), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), GSM, CDMA, WCDMA, Long Term Evolution), but is not limited to such.
  • the wireless Internet module for performing a wireless Internet access through the mobile communication network is a kind of the mobile communication module. It may be understood as.
  • the short range communication module refers to a module for short range communication.
  • Bluetooth Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, and the like may be used.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • IrDA Infrared Data Association
  • UWB Ultra Wideband
  • ZigBee ZigBee
  • the location information module is a module for obtaining a location of the wearable device 100, and a representative example thereof is a GPS (Global Position System) module.
  • the GPS module calculates distance information and accurate time information from three or more satellites, and then applies triangulation to the calculated information, thereby obtaining three-dimensional current position information according to latitude, longitude, and altitude. It can be calculated accurately.
  • a method of calculating position and time information using three satellites and correcting the error of the calculated position and time information using another satellite is widely used.
  • the GPS module may calculate speed information by continuously calculating the current position in real time.
  • the input unit 120 is for inputting an audio signal or a video signal, and may include a camera 121, a microphone 122, a user input unit 123, and a touch sensor 124.
  • the camera 121 processes an image frame 160 such as a still image or a video captured by an image sensor in a video call mode or a photographing mode.
  • the processed image frame 160 may be displayed on the wave guide 153.
  • the image frame 160 processed by the camera 121 may be stored in the storage 135 or transmitted to the outside through the wireless communication unit 110. Two or more cameras 121 may be provided according to the use environment.
  • the microphone 122 receives an external sound signal by a microphone in a call mode, a recording mode, a voice recognition mode, etc., and processes the external sound signal into electrical voice data.
  • the processed voice data may be converted into a form transmittable to the mobile communication base station through the mobile communication module and output in the call mode.
  • the microphone 122 may implement various noise removing algorithms for removing noise generated in the process of receiving an external sound signal.
  • the camera 121 When the camera 121 acquires a still image, information may be extracted from the still image. Since the camera 121 is composed of a plurality of still images when the camera 121 captures a video, it may be an unnecessary process waste to acquire information from the image recognition unit and process the information in the controller for all of the plurality of still images. have. In addition, by extracting and providing unnecessary information to the user, it may be inconvenient to use the wearable device 100 to be worn like glasses.
  • the user may extract only necessary information through a voice command to press the user input unit 123 provided in the frame 160 or acquire image information, or the user may gaze at the same object for a predetermined time or more and the camera 121 may Information can be extracted when the same image is taken for a predetermined time or more.
  • the user when the user is close to a specific object, if the object occupies a large area in the field of view, it may be determined that the user is watching the object. Therefore, when one object occupies a predetermined range or more of the image in the image recognized by the camera 121, information related to the object may be extracted.
  • the wearable device 100 may not have a keyboard, the wearable device 100 may include a button type user input unit 123 on the frame 160 to input frequently used commands. For example, a command of capturing an image viewed by the user or extracting information from the image, or adjusting a volume of the sound output from the sound output unit 152 may be specified.
  • the user input unit 123 may generate a signal by recognizing physical pressure using a metal dome or a method of recognizing that the user's hand is touched using the touch sensor 124. Are all applicable.
  • the sensing unit 140 detects the state and the surrounding environment of the portable terminal 100, and typically includes a gyro sensor 141 and an acceleration sensor 142.
  • the gyro sensor 141 detects a change in inclination of the portable terminal and detects a change in three orthogonal axes of the x-axis, the y-axis, and the z-axis. Also called angular velocity sensor.
  • the rotational movement around each axis can sense the amount of movement and can detect the tilting of the mobile terminal.
  • the conventional gyro sensor has a top shape having three axes, but recently, such as an optical gyro, a vibrating gyro, etc., it can be mounted on small electronic products such as mobile terminals by increasing its precision and miniaturizing its size.
  • the six-axis sensor implemented in the MEMS module can also be used as the gyro sensor 141.
  • the gyro sensor 141 used in the present invention is not limited to the above-described type, and includes all sensors capable of detecting tilt and movement of the wearable device 100.
  • the acceleration sensor 142 measures the dynamic force as the acceleration of the wearable device 100. Vibration, shock, etc. can also be detected from a change of acceleration. When an object with mass is subjected to acceleration, a force is generated, so it detects a change in force.
  • the proximity sensor 144 may be disposed in the frame 160 and may detect an object approaching the wearable device.
  • the proximity sensor refers to a sensor that detects the presence or absence of an object approaching a predetermined detection surface or an object present in the vicinity without using a mechanical contact by using an electromagnetic force or infrared rays.
  • Proximity sensors have a longer life and higher utilization than touch sensors.
  • the proximity sensor examples include a transmission photoelectric sensor, a direct reflection photoelectric sensor, a mirror reflection photoelectric sensor, a high frequency oscillation proximity sensor, a capacitive proximity sensor, a magnetic proximity sensor, and an infrared proximity sensor.
  • the touch screen is capacitive, the touch screen is configured to detect the proximity of the pointer by the change of the electric field according to the proximity of the pointer.
  • the touch screen may be classified as a proximity sensor.
  • the output unit 150 is used to generate an output related to visual, auditory, or tactile senses, and may include an image projector 151, a wave guide 153, and an audio output unit 152.
  • the image projector 151 is a device that emits an image, such as a projector, and transmits the image to the wave guide 153.
  • the image projector 151 generates and emits an image, passes through a plurality of lenses and mirrors, magnifies and inverts the image, and transmits the image to the wave guide 153.
  • the wave guide 153 may be disposed in front of the user's eyes to provide an image provided by the image projector 151 to the user and at the same time be transparent to see the object in front of the user.
  • the rear structure of the wave guide 153 may also be configured as a light transmissive structure. With this structure, the user can see the object located in front of the wearable device 100 through the area occupied by the wave guide 153 of the terminal body.
  • the sound output unit 152 may output audio data received from the wireless communication unit 110 or stored in the storage unit 135 in a call signal reception, a call mode or a recording mode, a voice recognition mode, a broadcast reception mode, and the like.
  • the sound output unit 152 may also output a sound signal related to a function (for example, a call signal reception sound or a message reception sound) performed in the wearable device 100.
  • the sound output unit 152 may include a receiver, a speaker, a buzzer, and the like.
  • the wearable device may be configured to transmit sound in a bone-like manner to be worn on the head of the human body.
  • the vibration module is provided on a part closely attached to the head of the human body to vibrate the skull to transmit sound.
  • the storage unit 135 may store a program for processing and controlling the controller 130, or may perform a function for temporarily storing input / output data. The newly input data can be stored, and the first stored data can be extracted and used.
  • the storage unit 135 may expand a storage function by using an auxiliary storage device such as an SD card as well as a built-in type.
  • the controller 130 typically controls the overall operation of the wearable device 100.
  • the wireless communication unit 110 may be controlled to transmit / receive various signals or process input data, or may provide information to the user by controlling the wave guide 153 and the sound output unit.
  • the image recognition unit 125 and the voice recognition unit 126 described above may be configured as part of the controller 130.
  • the controller 130 of the present invention extracts the information from the image acquired by the camera 121 and compares it with previously stored information based on the extracted information, or stores the extracted information in the storage unit 135 or the storage unit 135 ) And extract the relevant information stored in the wave guide 153 to output to the wave guide 153, or search the relevant information on the Internet.
  • the power supply unit 139 receives an external power source and an internal power source under the control of the controller 130 to supply power for operation of each component.
  • the power supply unit 139 may include, for example, a battery, a connection port, a power supply unit, a controller, and a charge monitoring unit.
  • the battery may be a built-in battery that can be charged, and may be detachably coupled to the frame 160 for charging.
  • Various embodiments described herein may be implemented in a recording medium readable by a computer or similar device using, for example, software, hardware or a combination thereof.
  • FIGS. 2 and 3 are perspective views showing an example of the wearable device 100 according to the present invention.
  • the wearable device 100 of the present invention is composed of a frame 160 and a lens 168 having a shape similar to that of ordinary glasses, and the module unit 170 including the output unit, the input unit, the sensing unit, and the like is placed as far as possible. It is not exposed and has a form similar to that of ordinary glasses or sunglass.
  • the frame 160 includes a front frame 161 positioned in front of the user's face and a side frame 162 including a leg portion 162b positioned next to the user's face and hanging on the user's ear.
  • the side frame 162 includes a first side frame 162a fixed to the front frame 161 so that the angle does not change, and a second side frame 162b that is bent or flexible through a hinge and is caught over a user's ear. It can be composed of).
  • the lens 168 is coupled to the frame 160 and positioned in front of the user's eyes when the user wears the wearable device 100.
  • the shape of the lens 168 is largely different from that of ordinary glasses, and the image projection apparatus 151 that provides an image to the frame 160 is integrally formed with the frame 160 to increase in size. Differences from ordinary glasses are clearly revealed, which makes it difficult to wear because other people's eyes are concerned, and there is a problem that others feel rejected.
  • the image projector 151 and the wave guide 153 for configuring the frame 160 and the lens 168 to provide an image to a user to have a shape similar to that of a conventional glasses are mounted on separate optical modules. Let's do it.
  • the optical module may be mounted with various components such as an audio output module, a camera, and a sensor unit in addition to an image providing function.
  • the optical module when the user wears the wearable device 100, the optical module may be disposed in a direction adjacent to the user so that other people cannot recognize the module unit 170 from the front.
  • the module unit 170 is coupled to the wave guide 153 and the frame 160 located at the rear of the lens 168 (a direction close to the user when the wearable device 100 is worn). It consists of.
  • the wave guide 153 is disposed in parallel with the lens 168 and has the same shape as that of the lens 168, others cannot recognize the wave guide 153.
  • the housing 171 is disposed in parallel with the frame 160 so that the wave guide 153 and the housing 171 correspond to the angle between the side frame 162 and the front frame 161 (or the lens 168 coupled thereto). Combine at one angle.
  • An image projector 151 for providing an image to the wave guide 153 is mounted in the housing 171, and in addition, a camera 121, a sound output unit 152, and various sensing units 140 may be mounted. Can be.
  • the image projector 151 projects an image on one side of the wave guide 153, and the image is reflected by the wave guide 153 and finally provided to the eyes of the user. The process in which the image projected by the image projector 151 is provided to the user through the wave guide 153 will be described in more detail later.
  • the optical module of the present invention is detachable to the frame 160 and can be separated when the user does not use it.
  • the optical module can be used as glasses (or sunglasses) with various impressions by changing the frame 160 and the lens 168.
  • the first fastening unit 190 provided in the module unit 170 and the second fastening unit 195 provided in the frame 160 are coupled to couple the frame 160 and the module unit 170 as shown in FIG. 3. .
  • the module unit 170 may be disposed on the right frame but positioned on the left side.
  • FIG 4 is a perspective view showing an example of the module unit 170 of the wearable device 100 of the present invention
  • Figure 5 is a first fastening portion 190 and the second fastening portion (a) of the wearable device 100 of the present invention
  • 195 shows an example.
  • the module unit 170 of the present exemplary embodiment includes a first fastening unit 190 positioned above the housing 171, and a second fastening unit 195 is provided at the side frame 162.
  • the side frame 162 may be divided into a fixed first frame 160 and a variable second frame 160.
  • the second fastening unit 195 may include a first that maintains an angle with the front frame 161. It may be located in the side frame 162.
  • the angle of the second side frame 162 may be widened, resulting in an unstable position of the module 170.
  • the lens 168 collides with the wave guide 153.
  • the direction in which the side frame 162 of the wearable device 100 extends is set in the y-axis direction, and the direction perpendicular to the left and right directions is referred to as the z-axis direction in the x-axis direction.
  • the right direction can be expressed by x +, the left direction by x-, the front by y +, the rear by y-, the upper direction by z +, and the lower direction by z-. (See coordinates in FIG. 4)
  • the first fastening part 190 includes an insertion part 191 protruding in the first direction, and the second fastening part 195 is inserted in the first direction in a shape corresponding to the shape of the insertion part 191. Insertion groove 196 is formed.
  • the first direction may be an x-axis direction. As shown in FIG. 5, the insertion part 191 may slide in the y-axis direction after insertion into the insertion groove 196 in the x-axis direction.
  • the first fastening part 190 has a first unevenness 193 formed at an end in the y-axis direction, and the second fastening part 195 corresponds to the first unevenness 193 inside the insertion groove 196.
  • Second unevenness 198 is included.
  • the second unevenness 198 may be stably fixed to the frame 160 by preventing the module unit 170 from moving in the x-axis direction.
  • the first magnetic part of the first fastening part 190 and the second fastening part 195 are attached to each other by the magnetic force of the second magnetic part 197.
  • the first magnetic part and the second magnetic part 197 may be magnetic materials having different magnetic poles, and one side may be a metal material on the other side of the magnet.
  • the second magnetic part 197 is disposed at the position where the second magnetic part 197 is attached to the first magnetic part when the insertion part 191 slides in the y + direction to slide the first unevenness 193 and the second unevenness 198 to each other.
  • the first unevenness 193 and the second unevenness 198 may be fastened by the magnetic force of the first magnetic part and the second magnetic part.
  • FIG. 6 is a plan view illustrating another embodiment of the first fastening part 190 and the second fastening part 195 of the wearable device 100 of the present invention, and slides the first unevenness 193 as shown in FIG. 6.
  • the second unevenness 198 may be configured to include a hook 194a and a hook groove 194b that are engaged when the second unevenness 198 is engaged.
  • the hook 194a protrudes from the first fastening part 190 and the hook groove 194b is illustrated as being formed in the second fastening part 195, but vice versa.
  • the hook 194a may have only one side (y + direction) inclination and the other side may have a step, or may be semi-circular irregularities in which all the inclinations are formed in the y-axis direction to facilitate insertion and removal.
  • the insertion part 191 is disposed to be spaced apart by a predetermined distance a from the upper portion of the housing 171 through the bracket 192, and the distance between the housing 171 and the insertion part 191 is a lower end of the side frame 162. Corresponds to the distance to the position where the insertion hole 196 is formed.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 3, in which a lower portion 163 of the insertion hole 196 of the side frame 162 is inserted into a space a between the upper portion of the housing 171 and the insertion portion 191. The movement of the module unit 170 in the z-axis direction is fixed.
  • the bracket 192 has an L shape as illustrated in FIG. 7, the lower end portion 163 of the insertion hole 196 of the side frame is inserted between the portion coupled to the housing 171 of the bracket 192 and the insertion portion 191.
  • the module unit 170 may be stably fixed to the frame 160 by using the aforementioned structures, and when the user does not use it, the module unit 170 may be separated and used lightly like glasses.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another embodiment of the wearable device 100 of the present invention
  • Figure 9 is an exploded perspective view of the wearable device 100 of FIG.
  • the frame 160 is separated into two members in the vertical direction.
  • the upper frame 165 positioned above the lens 168 and the lower frame 166 positioned below the lens 168 are configured.
  • the lower frame 166 may be made of a material having a high strength, but the upper frame 165 may be made of a soft material to naturally change according to the size of the user's head, thereby improving wearing comfort.
  • the lens 168 of the present embodiment is coupled to the lower frame 166, not directly coupled to the upper frame 165, the lower frame 166 has a w-shape and the lens 168 is coupled to the left and right, respectively. .
  • the center portion is coupled to the upper frame 165 and both ends of the lower frame 166 are not fastened so that the shape of the upper frame 165 changes, the lower frame 166 and the lens 168 may be separated. The position is fixed.
  • the module unit 170 of the present embodiment is coupled to the second fastening unit 195 formed in the lower frame 166.
  • the first fastening part 190 of the present exemplary embodiment includes a fastening rail 173 formed in the housing 171, and the second fastening part 195 is formed in the lower frame 166 to be the first fastening part 190. It includes a rail groove 167 for sliding coupling.
  • the fastening rail 173 and the rail groove 167 extend in the vertical direction, that is, the z-axis direction, and slide the housing 171 downward to fasten the fastening rail 173 and the rail groove 167.
  • the rail groove 167 is open at one end and closed at the other end, and the open one end is exposed when the upper frame 165 and the lower frame 166 are separated, but the upper frame 165 is not deformed when combined. Obscured by The fastening rail 173 may be fastened by sliding along the rail groove 167 in the direction of the other end from one end of the open rail groove 167.
  • FIG. 10 is a plan view and a side view showing an embodiment of the wearable device 100 of the present invention
  • Figures 11 and 12 are plan views for explaining the module unit 170 of the wearable device 100 of the present invention.
  • the wearable device 100 of the present invention also has a curved surface or an inclined surface inclined back by ⁇ from the center in accordance with the shape of the human face. (See Fig. 10 (a))
  • the wave guide 153 of the module unit 170 is also preferably arranged side by side like the shape of the user's face and the line of sight lens 168, the wave guide 153 and the module unit 170 of the present invention also shown in FIG. As shown, join at an angle wider by ⁇ than 90 ° in the xy plane. Since the image projector 151 mounted inside the housing 171 emits light along an extension direction of the housing 171, the light incident on the wave guide 153 in the image projector 151 may also be used as a wave guide ( 153) has an angle of incidence other than 90 °.
  • the prism 180 may be provided between the image projector 151 and the wave guide 153 so that the image emitted from the image projector 151 may be incident on the wave guide 153 at exactly 90 °.
  • the prism 180 reflects the first reflection surface 181 reflecting the light emitted from the image projector 151 and the light reflected from the first reflection surface 181 to the wave guide 153.
  • a second reflective surface 182 for transmitting an image is included.
  • the first reflecting surface 181 and the second reflecting surface 182 face each other, but are not parallel to the x-y plane such that the angles of the light reflected by the prism 180 and the emitted light are different from each other.
  • the first reflective surface 181 may be an emission surface to which light is supplied to the wave guide 153. That is, one side of the first reflecting surface 181 reflects the image supplied from the image projector 151, and the other side passes through the image reflected from the second reflecting surface 182 and supplies the wave guide 153. Do it.
  • the image incident on the wave guide includes a third reflecting surface 1531 reflecting the light at the front and back of the wave guide at an angle totally reflected, and the light reflected by the third reflecting surface 1531 is adjacent to the user's eyes. It is totally reflected to the position and is reflected and transmitted to the front and back of the wave guide 153. And a fourth reflective surface 1532 disposed at a position adjacent to the user's eye and changing the angle of totally reflected light to reflect off the wave guide 153 to be supplied to the user's eye.
  • the lens 168 is also inclined downward by ⁇ and coupled to the frame 160 accordingly. Since the side frame 162 caught by the user's ear is disposed in parallel to the direction of gravity, the angle formed by the side frame 162 and the lens 168 is inclined forward by ⁇ from 90 °.
  • An arrangement of the 171 and the wave guide 153 may be disposed to be inclined forward by ⁇ such as the angle of the side frame 162 and the wave guide 153.
  • the wave guide 153 is inclined downward in the form of FIG. 12 to use the module unit 170 coupled to the housing 171 (or the module unit 170). Can be.
  • the image supply direction of the image projector 151 and the surface of the wave guide 153 are inclined by ⁇ in front of 90 ° in the yz plane.
  • the housing 171 has a top view in plan view.
  • the wave guide 153 may have a form inclined forward so that the surface on which the image is incident may be visible.
  • the angle of the first reflective surface 181 and the second reflective surface 182 on the xy plane is adjusted to be perpendicular to the wave guide 153 on the xy plane by the prism 180.
  • the angles on the yz plane of the first reflecting surface 181 and the second reflecting surface 182 of the prism 180 are different from each other so as to be incident on the incident surface of the wave guide 153.
  • the image can be fed vertically.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the prism 180 of the module unit 170 cut perpendicular to the first reflective surface 181 (C-C of FIG. 12).
  • FIG. 13A illustrates that the first reflecting surface 181 and the second reflecting surface 182 disposed parallel to the z-axis are inclined with the wave guide 153 to obliquely light the incident surface of the wave guide 153. Is incident.
  • the wave guide 153 is provided. It is possible to maintain the angle of incidence to 90 degrees.
  • the first reflecting surface 181 serves to first reflect the light supplied from the image projector 151 as shown in FIG. 12, the first reflecting surface 181 is formed obliquely as shown in FIG. The light reflected from the reflecting surface 181 and supplied to the second reflecting surface 182 may also be distorted.
  • the second reflecting surface 182 is formed obliquely, but the first reflecting surface 181 is disposed side by side with the z-axis, and instead, the second reflecting surface 182 is a wave guide ( 153 may be inclined at an angle of ⁇ 'smaller than the inclined angle to compensate for the light emitted from the first reflective surface 181 to be further bent outward from the normal line. Since the refractive index of the prism 180 is larger than air, the light emitted from the prism 180 is bent outside of the normal.
  • the angles of the yz planes of the first reflecting surface 181 and the second reflecting surface 182 of the prism 180 are also not parallel to each other, and thus the image projector 151 is disposed.
  • the image may be vertically supplied to the wave guide 153 inclined by ⁇ on the yz plane.
  • FIG 14 is a view illustrating a coupling relationship between the wave guide 153, the prism 180, and the image projector 151 of the wearable device 100 of the present invention. Since the wave guide 153 and the image projector 151 are not perpendicular to each other, the prism 180 is interposed. In particular, the three parts are not parallel because the surfaces of the prism 180 and the wave guide 153 are not parallel to each other. Have difficulty connecting.
  • the fixing bracket 175 fixing the prism 180, the wave guide 153, and the image projector 151 is used.
  • the fixing bracket 175 may include a first part surrounding the prism 180, a second part fastened to the image projector 151, and a third part fastened to the wave guide 153. Except for the position where the light is emitted toward the wave guide 153 from the incident surface and the second reflective surface of the first partial prism 180 is configured to surround the prism 180. Since the image projection apparatus 151 is fixed to the portion near the incident surface of the prism 180, the second portion is positioned, and the position adjacent to the first reflective surface 181 of the prism 180 is fixed to the wave guide 153. Therefore, the second part is located.
  • the second part is fixed to the image projection apparatus 151 on one side by a hook 175d, and the other side is fixed to the image projection apparatus 151 by using a fastener 176b such as a screw.
  • the third portion is fixed to the wave guide 153, and the upper and lower portions of the upper and lower portions substantially do not pass light except for a portion that passes through the first reflective surface 181 of the prism 180 and enters the wave guide 153. Bars and fasteners 176a fix the waveguide 153 and the third portion.
  • the first reflective surface 181 of the prism 180 and the wave guide are fixed at an obliquely spaced state to prevent the risk of light path distortion.
  • FIG. 15 is a perspective view illustrating another embodiment of the wearable device 100 according to the present invention.
  • the front frame 161 may include a first front frame 161a positioned above the lens and a second front frame 161b positioned between the pair of lenses.
  • the first front frame 161a and the second front frame 161b may be made of different materials.
  • the second front frame 161b may include a flexible material.
  • the angle between the first side frame 162a and the first front frame 161a is made of a rigid material so as not to change.
  • the second front frame 161b may use a flexible material to increase the fit according to the shape size of the user's head.
  • the second side frame 162b may be made of a flexible material or may be connected to the first side frame 162a by a hinge such that the angle thereof is variable.
  • the first front frame 161a and the first side frame 162a having an L shape and made of a rigid material may be referred to as a fixed frame 160a.
  • Bar 161b includes a flexible material and may be referred to as a variable frame 161b.
  • the wave guide 153 and the housing 171 are coupled to form a predetermined angle, the predetermined angle corresponding to the angle between the side frame 162 and the front frame 161 (or the lens 168 coupled thereto). . That is, the module unit 170 is disposed side by side in the frame 160.
  • FIG. 16 is a view illustrating a detached module unit 170 of the wearable device 100 according to the present invention.
  • the module unit of the present invention is detachable to the frame 160 so that the user can be separated when not in use, the first fastening unit 190 and the second provided in the frame 160 provided in the module unit 170
  • the fastening unit 195 is coupled to combine the frame 160 and the module unit 170.
  • the module unit 170 may be disposed on the right frame but positioned on the left side.
  • the module unit 170 is coupled to the fixed frame 160a which does not change shape to be stably coupled to the frame 160.
  • the module unit 170 may include a sound output module in addition to the wave guide 153 and the image projection apparatus for transmitting visual information, and the sound output module of the present embodiment may use the bone conduction earphone 152a.
  • Conventional earphones use an air conduction method in which sound waves in the air reach the inner ear through the ear canal and eardrum, and are heard as sounds, but the bone conduction earphone 152a applies a vibration to the skull by applying vibration to the inner ear.
  • the bone conduction earphone 152a should be in close contact with the skull of the user, and is disposed in the housing 171 to be in close contact with the cheekbones in front of the ear. If the housing 171 is disposed longer to the rear than the ear, it is inconvenient to wear, and thus is substantially positioned at the other end of the housing 171.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating an arrangement of the wearable device 100 according to a user's head size.
  • the wearable device 100 When the wearable device 100 is manufactured based on a user who has a small head, the user cannot wear a large user, and when the wearable device 100 is manufactured based on a user who has a large head, the user cannot wear a small user.
  • Use frames that partially contain flexible parts.
  • the module unit 170 is disposed at a position corresponding to the portion to which the module unit 170 is coupled, and is connected between the pair of fixed frames bent at a predetermined angle and the pair of fixed frames 160a and disposed between the lenses 168.
  • Variable frame 161b is disposed at a position corresponding to the portion to which the module unit 170 is coupled, and is connected between the pair of fixed frames bent at a predetermined angle and the pair of fixed frames 160a and disposed between the lenses 168.
  • the head is manufactured on the basis of a small user, but when a large head is worn by the user, the variable frame 161b is deformed and the angle ⁇ ⁇ 'between the pair of fixed frames 160a is changed.
  • the fixed frame 160a since the angle ⁇ between the housing 171 and the wave guide of the module unit 170 cannot be changed, the fixed frame 160a also has a fixed angle ⁇ like the wave guide 153. .
  • FIG. 19 shows the angle between the module unit 170 and the user's eyes according to the size of the head. The larger the head, the wider the distance between the eyes.
  • the solid line shows when the head is worn by a user, and the dotted line shows when the head is worn by a user.
  • the angle of the pair of fixed frames 160a worn by a user with a large head increases, the angle between the housing 171 and the wave guide 153 is not changed, and thus changes as shown in FIG. 18 and the wave guide 153.
  • the direction of light that is supplied varies. Since the user's eyes are located outside, the image can be supplied accurately to the user's eyes.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a state in which a user wears another example of the wearable device 100 of the present invention
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a portion of the audio output module 152 of FIG. 20.
  • the sound output module 152 of the present embodiment includes a speaker 152b for transmitting sound to a user by vibrating air.
  • the speaker 152b is located inside the sound hole 171a located at the other end of the housing 171 and outputs sound through the sound hole 171a.
  • the sound hole 171a and the speaker 152b are preferably located in a direction adjacent to the user's ear. However, since the housing 171 is directly coupled to the lower portion of the frame 160, the housing 171 is located above the ear hole, so that the other end of the housing 171 is bent downward as shown in FIG.
  • the sound hole 171a may be disposed to face the ear hole of the user.
  • the position of the eye and the diameter of the head may vary, but the position of the ear may vary.
  • the sound hole 171a is coupled to the other end of the housing 171 and the earpiece 1525 includes an acoustic path extending therethrough. It may further include.
  • the user when the user uses the module unit only, the user can install it and remove it when not in use, and wear it as general glasses, and the wave guide providing the image to the user's eyes is disposed inside the lens, not outside the lens. Therefore, the module part is not exposed to others, so it can produce a natural appearance.
  • the angle is distorted so that the user can view the image at a more comfortable angle.
  • the wearable device 100 of the present invention can be worn even if the user's head size is different, the image output from the sound output module of the wearable device 100, or the image provided from the wave guide 153 There is no inconvenience in seeing can increase the versatility.

Landscapes

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Abstract

사용자의 머리에 착용하는 프레임; 상기 프레임에 장착된 한 쌍의 렌즈; 및 상기 프레임에 탈착 가능한 모듈부를 포함하고, 상기 모듈부는, 하우징; 상기 하우징에 실장되며, 빛을 사출하는 이미지 투사장치; 상기 하우징에 형성된 제1 체결부; 및 상기 하우징과 소정 각도를 이루며 상기 하우징의 일측에 결합하며 상기 투사장치에서 사출된 빛을 사용자의 눈에 공급하는 웨이브 가이드(wave guide)를 포함하고, 상기 프레임은 상기 제1 체결부가 결합하는 제2 체결부를 포함하는 웨어러블 디바이스는 사용자가 모듈부를 사용할 때에만 이를 장착하고 사용하지 않을 때는 이를 분리하여 일반 안경으로 착용할 수 있다.

Description

웨어러블 디바이스
본 발명은 일반 안경과 같은 프레임에 탈부착 할 수 있는 모듈부를 포함한 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.
단말기는 이동 가능여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)으로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mounted terminal)로 나뉠 수 있다.
이동 단말기의 기능은 다양화 되고 있다. 예를 들면, 데이터와 음성통신, 카메라를 통한 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음, 스피커 시스템을 통한 음악파일 재생 그리고 디스플레이부에 이미지나 비디오를 출력하는 기능이 있다. 일부 단말기는 전자게임 플레이 기능이 추가되거나, 멀티미디어 플레이어 기능을 수행한다. 특히 최근의 이동 단말기는 방송과 비디오나 텔레비전 프로그램과 같은 시각적 컨텐츠를 제공하는 멀티캐스트 신호를 수신할 수 있다.
최근에는 사용자의 사용 편의성을 위해 웨어러블(wareable) 단말기에 대해 관심이 높아지고 있어 안경, 팔찌, 시계뿐만 아니라 의복에 장착되는 형태의 다양한 휴대용 단말기에 대한 연구가 진행되고 있다.
얼굴에 착용하는 글래스 타입의 휴대용 단말기는 사용자의 시야 범위 내에 투명 디스플레이가 항상 위치하여 정보의 전달이 용이하며, 사용자의 시선과 동일한 영상을 지속적으로 얻을 수 있다. 다만 글래스 타입의 휴대용 단말기는 안경과 같이 눈의 전방에 착용하기 때문에 안경과 같이 착용하는 경우 불편함이 있는 문제가 있다.
본 발명은 일반 안경과 같은 프레임에 탈부착 할 수 있는 모듈부를 포함한 웨어러블 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
사용자의 머리에 착용하는 프레임; 상기 프레임에 장착된 한 쌍의 렌즈; 및 상기 프레임에 탈착 가능한 모듈부를 포함하고, 상기 모듈부는, 하우징; 상기 하우징에 실장되며, 빛을 사출하는 이미지 투사장치; 상기 하우징에 형성된 제1 체결부; 및 상기 하우징과 소정 각도를 이루며 상기 하우징의 일측에 결합하며 상기 투사장치에서 사출된 빛을 사용자의 눈에 공급하는 웨이브 가이드(wave guide)를 포함하고, 상기 프레임은 상기 제1 체결부가 결합하는 제2 체결부를 포함하는 웨어러블 디바이스를 제공한다.
상기 웬이브 가이드는 상기 렌즈와 사용자의 눈 사이에 위치할 수 있다.
상기 프레임은, 상기 렌즈가 결합하는 프론트 프레임; 상기 프론트 프레임의 단부에 꺾어져 연장되며, 상기 제2 체결부가 형성된 사이드 프레임을 포함할 수 있다.
상기 제1 체결부는 상기 하우징의 상부에서 제1 방향으로 연장된 브라켓 및 상기 브라켓에서 제2 방향으로 돌출되어 상기 삽입홈에 체결되는 삽입부를 포함하고, 상기 하우징의 상부 및 상기 삽입부의 하부 사이에 상기 사이드 프레임의 상기 삽입홀의 하부가 삽입될 수 있다.
상기 제1 체결부는 상기 삽입부의 제3 방향의 단부에 위치한 제1 요철을 더 포함하고, 상기 제2 체결부는 상기 삽입홈 내측의 상기 제3 방향의 측면에 상기 제1 요철에 상응하는 제2 요철을 더 포함하며, 상기 삽입부를 상기 삽입홈에 제2 방향으로 삽입 후, 상기 모듈부를 상기 제3 방향으로 슬라이딩 하여 상기 제1 요철과 상기 제2 요철이 체결할 수 있다.
상기 제1 체결부는 제1 자성부를 포함하고, 상기 제2 체결부는 상기 제1 자성부와 자력에 의해 붙는 제2 자성부를 더 포함하며, 상기 제1 자성부와 상기 제2 자성부는 상기 제1 요철과 상기 제2 요철이 체결시 서로 마주보는 위치에 각각 배치될 수 있다.
상기 제1 체결부는 상기 제2 방향으로 돌출된 후크를 포함하고, 상기 제2 체결부는 상기 제1 요철과 상기 제2 요철이 체결시 상기 후크와 체결되는 후크홈을 포함할 수 있다.
상기 프레임은 상기 렌즈의 상부에 위치하고 상부 프레임; 및 상기 렌즈의 하부에 위치하며, 중앙부가 상기 상부 프레임의 중앙부에 결합하며 상기 제2 체결부가 형성된 하부 프레임을 포함할 수 있다.
상기 하부 프레임은 ω자 형상을 이루며, 상기 렌즈 한 쌍이 중앙부의 좌우에 각각 결합하고, 상기 상부 프레임은 연성재질을 포함하여 휘어지고, 상기 하부 프레임은상기 상부 프레임보다 강도(strength)가 크게 구성할 수 있다.
상기 제1 체결부는 상기 하우징에 형성된 체결레일을 포함하고, 상기 제2 체결부는 상기 하부 프레임에 형성되고 일측 단부는 상기 상부 프레임과 분리시 노출되고 타측 단부는 막혀있는 레일홈을 포함하며, 상기 체결레일은 상기 레일홈의 일측에서 타측방향으로 슬라이드 하여 상기 모듈부와 상기 프레임을 결합할 수 있다.
상기 체결레일과 상기 레일홈과은 상하방향으로 연장될 수 있다.
상기 하우징과 상기 웨이브 가이드가 이루는 x-y평면 상의 각은 90°를 초과하고, 상기 이미지 투사장치에서 사출된 영상이 상기 웨이브 가이드에 수직 방향으로 입사되도록 각도를 전환하는 프리즘을 더 포함할 수 있다.
상기 웨이브 가이드는 y-z평면상 상기 z축에 θ만큼 비스듬하게 기울어지고, 상기 이미지 투사장치에서 사출된 영상이 상기 웨이브 가이드에 수직 방향으로 입사되도록 각도를 전환하는 프리즘을 더 포함할 수 있다.
상기 프리즘은 상기 이미지 투사장치에서 사출된 빛을 반사하는 제1 반사면, 상기 반사된 빛을 상기 웨이브 가이드를 향해 반사하는 제2 반사면을 포함할 수 있다.
상기 제2 반사면에서 반사된 빛은 상기 웨이브 가이드에 수직으로 입사될 수 있다.
상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면은 평행하지 않을 수 있다.
상기 제2 반사면에서 반사된 빛이 통과하여 상기 제1 반사면을 관통하여 사출할 수 있다.
상기 이미지 투사장치에서 상기 제1 반사면에 입사된 빛의 입사각은 전반사 각도범위 이내이고, 상기 제2 반사면에서 반사되어 상기 제1 반사면에 입사된 빛의 입사각은 전반사 각도 범위 밖일 수 있다.
상기 웨이브 가이드는 일면과 타면을 가지는 판형상의 투명부재이고, 상기 웨이브 가이드의 일면에서 입사된 빛을 상기 일면에 전반사 각도로 반사하는 제3 반사면; 및 상기 웨이브 가이드의 일면 또는 타면에서 반사된 빛을 사용자의 눈으로 반사하는 제4 반사면을 포함할 수 있다.
상기 모듈부는, 사용자에게 영상을 제공하는 웨이브 가이드 및 소리를 제공하는 음향출력모듈을 포함하고, 상기 프레임은, 상기 렌즈의 사이에 위치하며 탄성을 가지는 가변 프레임; 및 상기 가변 프레임의 양측에 연결되어 절곡부를 포함하는 한 쌍의 고정 프레임을 포함할 수 있다.
상기 웨이브 가이드와 상기 하우징 사이의 각도는 상기 고정프레임의 꺾어진 각도에 상응하게 형성할 수 있다.
상기 음향출력모듈은 상기 사용자의 관자놀이에 접하는 골전도 이어폰을 포함할 수 있다.
상기 음향출력모듈은 상기 하우징의 타측에 위치하는 음향홀을 통해 소리를 출력하는 스피커를 포함하고, 상기 음향홀은 상기 사용자의 귀에 인접하여 배치되며, 상기 하우징의 타단은 하측방향으로 비스듬하게 꺾어질 수 있다.
상기 하우징의 타단에 결합하며 상기 음향홀과 연결되는 음향통로를 포함하는 이어피스를 더 포함하며, 상기 이어피스는 교체 할 수 있다.
본 발명에 따른 이동 단말기 및 그 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
사용자가 모듈부를 사용할 때에만 이를 장착하고 사용하지 않을 때는 이를 분리하여 일반 안경으로 착용할 수 있다.
영상을 사용자의 눈에 제공하는 웨이브 가이드가 렌즈의 외측이 아닌 내측에 배치하여 타인에게 모듈부가 노출되지 않아 자연스러운 모습을 연출할 수 있다.
또한, 사용자의 머리 형상 및 사용자의 시선방향을 고려하여 각도가 비틀리게 배치하여 사용자가 보다 편한한 각도에서 영상을 감상할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2및 도 3은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 웨어러블 디바이스의 모듈부의 일 예을 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 웨어러블 디바이스의 제1 체결부와 제2 체결부의 일예를 도시한 도면이다.
도 6은 도 3의 A-A의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 웨어러블 디바이스의 제1 체결부와 제2 체결부의 다른 실시예를 도시한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 웨어러블 디바이스의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 웨어러블 디바이스의 분해사시도이다.
도 10은 본 발명의 웨어러블 디바이스의 일 실시예를 도시한 평면도와 측면도이다.
도 11은 본 발명의 웨어러블 디바이스의 모듈부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 웨어러블 디바이스의 모듈부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 웨어러블 디바이스의 프리즘을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 웨어러블 디바이스의 웨이브 가이드와 프리즘 및 이미지 투사장치의 결합관계를 도시한 도면이다.
도 15는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
도 16은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스의 모듈부와 프레임이 분리된 모습을 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 웨어러블 디바이스의 다른 실시예를 사용자가 착용한 상태를 도시한 도면이다.
도 18은 사용자 머리 크기에 따라 도 15의 웨어러블 디바이스의 변형을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 18의 사용자 머리 크기에 따라 모듈부와 사용자 눈의 위치를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 웨어러블 디바이스의 또 다른 예를 사용자가 착용한 상태를 도시한 도면이다.
도 21은 도 20의 음향출력모듈 부분을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
종래의 이동 단말기는 전화통화기능을 기본으로 하고 있었으나, 최근에는 전화 통화 이외에 다양한 멀티미디어 기능을 하는 포터블 기기를 모두 이동 단말기라고 칭한다. 이동 단말기는 사용자가 주로 손에 쥐고 사용하는 차원을 넘어서, 신체에 착용할 수 있는 웨어러블 디바이스(wearable device)로 확장될 수 있다. 이러한 웨어러블 디바이스에는 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), HMD(head mounted display) 등이 있다.
웨어러블 디바이스는 다른 이동 단말기와 데이터를 상호 교환(또는 연동) 가능하게 이루어질 수 있다. 근거리 통신 모듈은, 이동 단말기 주변에 통신 가능한 웨어러블 디바이스를 감지(또는 인식)할 수 있다. 나아가, 제어부는 감지된 웨어러블 디바이스가 이동 단말기와 통신하도록 인증된 디바이스인 경우, 이동 단말기에서 처리되는 데이터의 적어도 일부를, 근거리 통신 모듈을 통하여 웨어러블 디바이스로 전송할 수 있다. 따라서, 사용자는 이동 단말기에서 처리되는 데이터를 웨어러블 디바이스를 통하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 이동 단말기에 전화가 수신된 경우 웨어러블 디바이스를 통해 전화 통화를 수행하거나, 이동 단말기에 메시지가 수신된 경우 웨어러블 디바이스를 통해 상기 수신된 메시지를 확인하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 블록 구성도(block diagram)이다. 상기 웨어러블 디바이스(100)는 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 저장부(135), 제어부(130) 및 전원 공급부(139) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그 보다 적은 구성요소들을 갖는 웨어러블 디바이스(100)가 구현될 수도 있다.
이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
무선 통신부(110)는 웨어러블 디바이스(100)와 무선 통신 시스템 사이 또는 웨어러블 디바이스(100)와 웨어러블 디바이스(100)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신부(110)는 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈 및 위치정보 모듈 등을 포함할 수 있다.
이동통신 모듈은, GSM(Gobal System for Mobile communications), CDMA(Code Division Multiple Access), WCDMA(Wideband CDMA)(이에 한정되지 않음)와 같은 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 웨어러블 디바이스(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), GSM, CDMA, WCDMA, LTE(Long Term Evolution)(이에 한정되지 않음) 등이 이용될 수 있다.
Wibro, HSDPA, GSM, CDMA, WCDMA, LTE 등에 의한 무선인터넷 접속은 이동통신망을 통해 이루어진다는 관점에서 본다면, 상기 이동통신망을 통해 무선인터넷 접속을 수행하는 상기 무선 인터넷 모듈은 상기 이동통신 모듈의 일종으로으로 이해될 수도 있다.
근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.
위치정보 모듈은 웨어러블 디바이스(100)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다. 현재 기술에 의하면, 상기 GPS모듈은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.
도 1을 참조하면, 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121), 마이크(122), 사용자 입력부(123) 및 터치센서(124)등이 포함될 수 있다.
카메라(121)는 화상 통화모드 또는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 촬영된 정지영상 또는 동영상 등의 이미지 프레임(160)을 처리한다. 처리된 이미지 프레임(160)은 웨이브 가이드(153)에 표시될 수 있다. 카메라(121)에서 처리된 이미지 프레임(160)은 저장부(135)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. 카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.
마이크(122)는 통화모드 또는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력 받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 처리된 음성 데이터는 통화 모드인 경우 이동통신 모듈을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. 마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.
상기 카메라(121)가 정지영상을 취득한 경우 정지영상으로부터 정보를 추출할 수 있다. 상기 카메라(121)가 동영상을 촬영하는 경우 복수개의 정지영상으로 이루어지기 때문에, 영상 인식부가 복수개의 정지영상 전부에 대해 영상 인식부에서 정보를 취득하고 이를 제어부에서 처리하는 것은 불필요한 프로세스 낭비가 될 수 있다. 또한 사용자에게 불필요한 정보까지 추출하여 제공하면 안경과 같이 착용하는 웨어러블 디바이스(100)의 사용에 불편을 느낄 수 있다.
사용자가 프레임(160)에 구비된 사용자 입력부(123)를 누르거나 영상정보를 취득하라는 음성명령을 통해 필요한 정보만 추출할 수 있고, 또는 사용자가 일정시간 이상 동일 사물을 응시하여 카메라(121)가 동일 영상을 일정시간 이상 촬영할 때 정보를 추출할 수 있다.
또는 특정 오브젝트에 사용자가 근접한 경우 해당 오브젝트가 시야에서 크게 차지하게 되면 해당 오브젝트를 주시하는 것으로 판단할 수 있다. 따라서 카메라(121)가 인식한 영상에서 하나의 오브젝트가 상기 영상의 일정범위 이상 차지하는 경우 상기 오브젝트에 관련된 정보를 추출할 수 있다.
웨어러블 디바이스(100)는 키보드를 구비하기 어려우나 프레임(160) 상에버튼 타입의 사용자 입력부(123)를 구비하여 자주 사용하는 명령을 입력할 수 있다. 예를 들면 사용자가 보고 있는 영상을 촬영하거나 영상으로부터 정보를 추출하는 명령 또는 음향출력부(152)에서 출력되는 음량의 조절 등의 명령이 지정될 수 있다.
상기 사용자 입력부(123)는 메탈돔을 이용하여 물리적인 압력을 인지하여 신호를 발생시키는 방법 또는 터치센서(124)를 이용하여 사용자의 손이 터치된 것을 인식하는 방법 등 다양한 형태의 사용자 입력부(123)가 모두 적용 가능하다.
센싱부(140)는 휴대용 단말기(100)의 상태 및 주변환경을 감지하며, 대표적으로 자이로 센서(141) 및 가속 센서(142) 등을 들 수 있다.
자이로 센서(141)는 휴대 단말기의 기울기 변화를 감지는 장치로서, x축, y축, z축의 3개의 직교하는 축에 대한 변동을 검출한다. 각속도 센서라고도 한다. 각 축을 중심으로 회전운동을 운동량을 감지하여 이동단말기 본체의 기울기 흔들림 등을 감지할 수 있다.
종래의 자이로 센서는 3개의 축을 갖는 팽이형태였으나, 최근에는 광학식 자이로, 진동식 자이로 등과 같이 그 정밀도를 높이고 크기를 소형화하여 이동단말기와 같은 작은 전자제품에 실장 가능하다. 또한 MEMS모듈로 구현한 6축 센서도 자이로 센서(141)로서 이용할 수 있다.
본 발명에 이용되는 자이로 센서(141)는 상술한 형태에 국한되지 않고 웨어러블 디바이스(100)의 기울기 및 움직임을 감지할 수 있는 모든 센서를 포함한다.
가속 센서(142)는 웨어러블 디바이스(100)의 가속도와 같이 동적 힘을 측정한다. 가속도의 변화로부터 진동, 충격 등도 검출 가능하다. 질량이 있는 물체가 가속도를 받으면 힘이 발생하므로 그 힘에 따른 변화를 감지한다.
근접 센서(144)는 프레임(160) 부분에 배치될 수 있으며, 웨어러블 디바이스에 근접하는 물체를 감지할 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다.
상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.
다음으로 출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 이미지 투사장치(151), 웨이브 가이드(153), 음향 출력부(152)을 포함할 수 있다.
이미지 투사장치(151)는 프로젝터와 같이 영상을 사출하는 장치로, 웨이브 가이드(153)에 전달한다. 이미지 투사장치(151)는 이미지를 생성하여 사출하고 복수개의 렌즈와 미러를 통과하며 이미지를 확대 반전시켜 상기 웨이브 가이드(153)에 전달한다.
웨이브 가이드(153)은 사용자의 눈 전면에 배치되어 상기 이미지 투사장치(151)에서 제공한 영상을 사용자에게 제공하는 동시에 투명하여 전면의 사물을 볼 수 있다. 웨이브 가이드(153)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 사용자는 단말기 바디의 웨이브 가이드(153)이 차지하는 영역을 통해 웨어러블 디바이스(100)의 전방에 위치한 사물을 볼 수 있다.
음향 출력부(152)는 호신호 수신, 통화모드 또는 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 저장부(135)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향 출력부(152)는 웨어러블 디바이스(100)에서 수행되는 기능(예를 들어, 호신호 수신음, 메시지 수신음 등)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력부(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.
웨어러블 디바이스는 인체의 두부에 착용하기 골정도 방식으로 음향을 전달하도록 이루어 질 수 있다. 인체의 두부에 밀착된 부분에 진동모듈을 구비하여 두개골을 진동시켜 소리를 전달하는 방식이다.
저장부(135)는 제어부(130)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 새로 입력된 데이터를 저장할 수 있고, 먼저 저장된 데이터는 추출하여 이용할 수 있다. 상기 저장부(135)는 내장 방식뿐만 아니라 SD카드와 같이 보조 저장장치를 이용하여 저장 기능을 확대할 수 있다.
제어부(controller)(130)는 통상적으로 웨어러블 디바이스(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 무선통신부(110)를 제어하여 각종 신호를 송수신하거나 입력된 데이터를 처리하거나, 웨이브 가이드(153) 및 음향 출력부를 제어하여 사용자에게 정보를 제공할 수 있다. 상술한 영상 인식부(125) 음성 인식부(126)는 제어부(130)의 일부로서 구성될 수도 있다.
본 발명의 제어부(130)는 카메라(121)에서 취득한 영상으로부터 정보를 추출하고 상기 추출한 정보를 기초로 기 저장된 정보와 비교하거나, 추출된 정보를 저장부(135)에 저장하거나, 저장부(135)에 저장된 관련정보를 추출하여 웨이브 가이드(153)에 출력하거나, 관련 정보를 인터넷으로 검색할 수 있다.
전원 공급부(139)는 제어부(130)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원공급부(139)는 예를 들어 배터리, 연결포트, 전원공급부, 제어부 및 충전 모니터링부를 포함할 수 있다. 배터리는 충전 가능하도록 이루어지는 내장형 배터리가 될 수 있으며, 충전 등을 위하여 프레임(160)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.
도 2및 도 3은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 일 예를 도시한 사시도이다. 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)는 통상의 안경과 유사한 형태를 가지는 프레임(160)과 렌즈(168)로 구성되고, 출력부, 입력부, 센싱부 등이 구비된 모듈부(170)가 최대한 외부로 드러나지 않아 통상의 안경 또는 선그라스와 유사한 형태를 가진다.
프레임(160)은 사용자의 얼굴 전면에 위치하는 프론트 프레임(161)과 사용자의 얼굴 옆쪽에 위치하여 사용자의 귀에 거는 다리부(162b)를 포함하는 사이드 프레임(162)으로 구성된다. 사이드 프레임(162)은 프론트 프레임(161)에 각도가 변화하지 않도록 고정된 제1 사이드 프레임(162a)와 힌지를 통해 굽혀지거나 플렉서블한 재질을 포함하고 사용자의 귀 위쪽에 걸리는 제2 사이드 프레임(162b)로 구성될 수 있다.
렌즈(168)는 상기 프레임(160)에 결합하여 웨어러블 디바이스(100)를 사용자가 착용시 사용자의 눈 앞에 위치한다. 종래의 웨어러블 디바이스(100)는 렌즈(168)의 형태가 통상의 안경과 차이가 크고 프레임(160)에 영상을 제공하는 이미지 투사장치(151)가 프레임(160)과 일체형으로 구성되어 사이즈가 커져 통상의 안경과 차이가 분명히 드러나서 타인의 시선이 신경이 쓰여 착용이 어렵고 다른 사람들이 거부감을 느끼는 문제가 있다.
본 발명은 통상의안경과 유사한 형태를 가지도록 프레임(160)과 렌즈(168)를 구성하고 사용자에게 영상을 제공하기 위한 이미지 투사장치(151)와 웨이브 가이드(153)는 별도의 옵틱 모듈에 장착시킨다. 상기 옵틱 모듈은 이미지 제공하는 기능 이외에 음향출력모듈, 카메라, 센서부 등 각종 부품이 함께 실장될 수 있다.
옵틱 모듈은 도 3에 도시된 바와 같이 사용자가 웨어러블 디바이스(100)르 착용시 사용자에 인접한 방향에 위치하여 다른 사람이 전면에서 모듈부(170)를 인지할 수 없게 구성할 수 있다.
모듈부(170)는 렌즈(168)의 후방(웨어러블 디바이스(100)를 착용시 사용자에게 가까운 방향을 후방이라 한다)에 위치하는 웨이브 가이드(153)와 프레임(160)에 결합하는 하우징(171)으로 구성된다. 웨이브 가이드(153)는 상기 렌즈(168)와 평행하게 배치되고 렌즈(168)의 형상과 동일한 형상을 가지는 경우 타인이 웨이브 가이드(153)를 인식할 수 없다.
하우징(171)은 상기 프레임(160)과 나란히 배치되어 웨이브 가이드(153)와 하우징(171)은 사이드 프레임(162)과 프론트 프레임(161)(또는 그에 결합된 렌즈(168))와의 각도에 상응한 각도로 결합한다.
하우징(171)의 내부에 웨이브 가이드(153)에 영상을 제공하는 이미지 투사장치(151)가 실장되고, 그 외에 카메라(121), 음향 출력부(152) 각종 센싱부(140) 등이 실장될 수 있다. 이미지 투사장치(151)는 웨이브 가이드(153)의 일측에 영상을 투사하고, 상기 영상은 웨이브 가이드(153)를 통해 반사되어 최종적으로 사용자의 눈에 제공한다. 이미지 투사장치(151)에서 투사한 이미지가 웨이브 가이드(153)를 통해 사용자에게 제공되는 과정은 이후 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 옵틱 모듈은 프레임(160)에 탈착 가능하여 사용자가 사용하지 않을 때는 이를 분리할 수 있으며, 프레임(160)과 렌즈(168)를 바꿔 다양한 느낌의 안경(또는 선글라스)로 이용 가능하다. 모듈부(170)에 구비된 제1 체결부(190)와 프레임(160)에 구비된 제2 체결부(195)가 결합하여 프레임(160)과 모듈부(170)를 도 3과 같이 결합시킨다. 도면상 모듈부(170)는 오른쪽 프레임에 배치되나 왼쪽에 위치할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)의 모듈부(170)의 일 예을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)의 제1 체결부(190)와 제2 체결부(195)의 일예를 도시한 도면이다. 본 실시예의 모듈부(170)는 하우징(171)의 상부에 위치하는 제1 체결부(190)를 구비하고, 제2 체결부(195)는 사이드 프레임(162)에 구비된다.
사이드 프레임(162)이 고정된 제1 프레임(160)과 가변하는 제2 프레임(160)으로 구분될 수 있으며, 제2 체결부(195)는 프론트 프레임(161)과의 각도가 유지되는 제1 사이드 프레임(162)에 위치할 수 있다.
제2 사이드 프레임(162)에 제2 체결부(195)가 위치하는 경우, 사용자가 착용시 제2 사이드 프레임(162)은 각도가 벌어질 수 있어 모듈부(170)의 위치가 불안정하게 되고, 또 사용자가 제2 사이드 프레임(162)을 접으면 렌즈(168)와 웨이브 가이드(153)가 부딪치는 문제가 발생한다.
방향 설명의 편의를 위해 웨어러블 디바이스(100)의 사이드 프레임(162)이 연장된 방향을 y축방향으로 설정하고, 그와 좌우 방향으로 직각방향을 x축방향 상하 방향을 z축 방향이라 한다. 오른쪽 방향을 x+, 왼쪽 방향을 x-, 전방을 y+, 후방을 y-, 상측 방향을 z+, 하측 방향을 z-로 표현할 수 있다. (도 4의 좌표 참고)
제1 체결부(190)는 제1 방향으로 돌출된 삽입부(191)를 포함하고, 제2 체결부(195)는 상기 삽입부(191)의 형상에 상응하는 형상으로 제1 방향으로 인입된 삽입홈(196)이 형성된다. 상기 제1 방향은 x축방향일 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 삽입부(191)는 x축 방향으로 삽입홈(196)에 삽입 후 y축 방향으로 슬라이드 할 수 있다.
제1 체결부(190)는 y축 방향의 단부에 제1 요철(193)이 형성되고, 제2 체결부(195)는 삽입홈(196)의 내측에 상기 제1 요철(193)에 상응하는 제2 요철(198)을 포함한다. 상기 제2 요철(198)은 모듈부(170)가 x축 방향으로 움직이는 것을 방지하여 안정적으로 프레임(160)에 고정될 수 있다.
y+ 방향으로 슬라이드 한 후에 삽입홈(196)과 삽입부(191) 사이에 공간이 발생하여 웨어러블 디바이스(100) 착용 중에 y- 방향으로 삽입부(191)가 이동 하면 제1 요철(193)과 제2 요철(198)의 체결이 분리되고 삽입부(191)가 삽입홈(196)에서 이탈되는 문제가 있는 바, 이를 방지하기 위해 모듈부(170)를 슬라이드 한 후에 y축 방향의 움직임을 고정하는 부재가 필요하다. y축방향의 움직임을 고정하기 위해 본 실시예는 자성부를 이용한다.
제1 체결부(190)의 제1 자성부와 제2 체결부(195)는 제2 자성부(197)는 서로 자력에 의해 붙는다. 제1 자성부와 제2 자성부(197)는 서로 다른 자극을 가지는 자성체일 수 있고 일측은 자석 타측은 금속물질일 수 있다. 제2 자성부(197)는 삽입부(191)가 y+방향으로 이동하여 제1 요철(193)과 제2 요철(198)이 체결되도록 슬라이드 된 경우 제1 자성부와 붙는 위치에 배치되는 바, 사용자가 삽입부(191)를 삽입홈(196)에 넣으면 상기 제1 자성부와 제2 자성부의 자력에 의해 제1 요철(193)과 제2 요철(198)이 체결될 수 있다.
또는 도6은 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)의 제1 체결부(190)와 제2 체결부(195)의 다른 실시예를 도시한 평면도로서, 도 6과 같이 상기 슬라이드 하여 제1 요철(193)과 제2 요철(198)이 맞물릴 때 체결되는 후크(194a)와 후크홈(194b)으로 구성될 수 있다. 후크(194a)는 제1 체결부(190)에서 돌출되고 후크홈(194b)은 제2 체결부(195)에 형성된 것으로 도시되어 있으나, 그 반대로 구성될 수 있다. 후크(194a)는 일측만(y+방향) 경사가 형성되고 타측은 단차가 형성될 수 있고, 또는 삽입분리가 용이하도록 y축 방향으로 모두 경사가 형성된 반원형상의 요철일 수 있다.
삽입부(191)는 하우징(171)의 상부에서 브라켓(192)을 통해 소정거리(a)만큼 이격되어 배치되며 상기 하우징(171)과 삽입부(191) 사이의 거리는 사이드 프레임(162)의 하단에서 삽입홀(196)이 형성된 위치까지의 거리에 상응한다. 도 7은 도 3의 A-A의 단면도로서, 상기 하우징(171)의 상부와 삽입부(191) 사이의 이격 공간(a)에 사이드 프레임(162)의 삽입홀(196) 하단부(163)가 삽입되어 모듈부(170)의 z축 방향의 움직임을 고정한다. 브라켓(192) 도 7과 같이 L자 모양인 경우 브라켓(192)의 하우징(171)에 결합한 부분과 삽입부(191) 사이에 사이드 프레임의 삽입홀(196) 하단부(163)가 삽입된다.
이와 같이 전술한 구조들에 의해 모듈부(170)는 프레임(160)에 안정적으로 고정될 수 있으며, 사용자가 사용하지 않는 경우 분리하여 가볍게 안경처럼 이용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)의 다른 실시예를 도시한 사시도이고, 도 9는 도 8의 웨어러블 디바이스(100)의 분해사시도이다. 본 실시예는 프레임(160)이 상하 방향으로 두 개의 부재로 분리된다. 렌즈(168)의 상부에 위치하는 상부 프레임(165)과 렌즈(168)의 하부에 위치하는 하부 프레임(166)으로 구성된다.
하부 프레임(166)은 강도(strength)가 큰 재질로 이루어지나, 상부 프레임(165)은 연성 재질로 이루어져 사용자의 머리 크기에 따라 자연스럽게 가변하여 착용감을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 렌즈(168)는 하부 프레임(166)에 결합하고, 상부 프레임(165)에는 직접적으로 결합하지 않으며, 하부 프레임(166)은 w자 형상을 이루며 좌우에 각각 렌즈(168)가 결합한다. 도 9에 도시된 바와 같이 중앙부가 상부 프레임(165)에 결합하고 하부 프레임(166)의 양 단부는 체결되지 않아 상부 프레임(165)의 형상이 변화하더라도 하부 프레임(166)과 렌즈(168)의 위치는 고정된다.
따라서, 본 실시예의 모듈부(170)는 하부 프레임(166)에 형성된 제2 체결부(195)에 결합한다. 본 실시예의 제1 체결부(190)는 하우징(171)에 형성된 체결레일(173)을 포함하고, 제2 체결부(195)는 하부 프레임(166)에 형성되어 상기 제1 체결부(190)에 슬라이드 결합하는 레일홈(167)을 포함한다. 체결레일(173)과 레일홈(167)은 상하방향, 즉 z축 방향으로 연장되어 하우징(171)을 하측방향으로 슬라이드 하여 체결레일(173)과 레일홈(167)을 체결한다.
레일홈(167)은 일측 단부는 개방되고 타측 단부는 막혀있으며, 개방된 일측 단부는 상부 프레임(165)과 하부 프레임(166)이 분리시 노출되나 결합시 변형이 안된 경우 상기 상부 프레임(165)에 의해 가려진다. 개방된 레일홈(167)의 일측 단부에서 타측단부 방향으로 체결레일(173)을 레일홈(167)을 따라 슬라이딩 하여 체결할 수 있다.
도 10은 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)의 일 실시예를 도시한 평면도와 측면도이고, 도 11 및 도 12는 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)의 모듈부(170)를 설명하기 위한 평면도이다.
도 10의 (a)를 참고하면 사용자의 얼굴은 입체형상이기 때문에 코를 중심으로 양 끝이 뒤쪽방향으로 기울어져 있다. 따라서 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)도 사람의 얼굴 형상에 따라 가운데를 중심으로 후방으로 ω 만큼 기울어진 곡면 또는 경사면을 가진다. (도 10 (a)참조)
모듈부(170)의 웨이브 가이드(153)도 사용자의 얼굴 형상과 시선상 렌즈(168)와 같이 나란히 배치되는 것이 바람직한바, 본 발명의 웨이브 가이드(153)와 모듈부(170)도 도 11에 도시된 바와 같이 x-y평면에서 90°보다 ω 만큼 더 벌어진 각도로 결합한다. 하우징(171)의 내부에 실장되는 이미지 투사장치(151)는 하우징(171)의 연장 방향을 따라 빛을 사출하기 때문에 이미지 투사장치(151)에서 웨이브 가이드(153)에 입사되는 빛도 웨이브 가이드(153)의 표면에서 90°가 아닌 입사각을 가지게 된다.
웨이브 가이드(153)에 90°가 아닌 비스듬하게 입사되는 경우 정확한 광경로의 연산이 어려워 사용자의 눈에 정확히 공급되지 않는 문제가 있다. 이미지 투사장치(151)에서 사출된 영상이 웨이브 가이드(153)에 정확히 90°로 입사하도록 이미지 투사장치(151)와 웨이브 가이드(153) 사이에 프리즘(180)을 구비할 수 있다.
상기 프리즘(180)은 이미지 투사장치(151)에서 사출된 빛을 반사하는 제1 반사면(181)과 상기 제1 반사면(181)에서 반사된 빛을 재반사하여 상기 웨이브 가이드(153)로 영상을 송출하는 제2 반사면(182)을 포함한다. 상기 제1 반사면(181)과 상기 제2 반사면(182)은 마주보고 있지만 프리즘(180)이 반사되는 빛과 사출되는 빛의 각도가 다르도록 x-y평면상 평행하지 않다.
제1 반사면(181)은 도 11에 도시된 바와 같이 웨이브 가이드(153)로 빛이 공급되는 사출면이 된다. 즉 제1 반사면(181)의 일측은 이미지 투사장치(151)에서 공급된 영상을 반사하고, 타측은 제2 반사면(182)에서 반사된 영상을 통과하여 웨이브 가이드(153)에 공급하는 역할을 한다.
웨이브가이드로 입사된 영상은 웨이브가이드의 전면과 배면에 전반사되는 각도로 꺽어지도록 반사하는 제3 반사면(1531)을 포함하고, 제3 반사면(1531)에 반사된 빛은 사용자의 눈에 인접한 위치까지 전반사 되며 웨이브 가이드(153)의 전면과 배면에 반사되며 전송된다. 사용자의 눈에 인접한 위치에 배치되어 전반사된 빛의 각도를 변경하여 웨이브 가이드(153)를 벗어나 사용자의 눈에 공급되도록 반사하는 제4 반사면(1532)을 포함한다.
도 10의 (b)를 참조하면 사람은 일반적으로 약간 아래쪽을 바라보기 때문에 렌즈(168)도 그에 맞추어 θ만큼 하측방향으로 기울어져 프레임(160)에 결합한다. 사용자의 귀에 걸리는 사이드 프레임(162)은 중력방향에 평행하게 배치되므로, 사이드 프레임(162)과 렌즈(168)가 이루는 각도는 90°보다 전방으로 θ만큼 기울어지는 바, 모듈부(170)의 하우징(171)과 웨이브 가이드(153)의 배치도 사이드 프레임(162)과 웨이브 가이드(153)의 각도와 같이 전방으로 θ만큼 기울어지게 배치할 수 있다.
따라서 도 11의 형태에서 더 나아가 도 12와 같은 형태로 웨이브 가이드(153)가 하측 방향을 향해 기울어져 하우징(171)(또는 모듈부(170))에 결합된 형태의 모듈부(170)를 이용할 수 있다. 이미지 투사장치(151)의 영상 공급 방향과 웨이브 가이드(153)의 표면이 y-z 평면에서 90°보다 전방으로 θ만큼 기울어지는 바, 도 12에 도시된 바와 같이 평면도에서 하우징(171)은 상면이 보이나 웨이브 가이드(153)는 영상이 입사되는 면이 보이도록 전방으로 기울어진 형태를 가질 수 있다.
도 11의 실시예는 프리즘(180)으로 x-y평면상 제1 반사면(181)과 제2 반사면(182)의 각도를 조정하여 웨이브 가이드(153)에 x-y평면상 수직하게 입사되도록 조절하였으나, 본 실시예에서는 y-z평면상 각도도 조정할 필요가 있다. 따라서 본 실시예는 도 13에 도시된 바와 같이 프리즘(180)의 제1 반사면(181)과 제2 반사면(182)의 y-z평면상의 각도를 달리하여, 웨이브 가이드(153)의 입사면에 수직하게 영상을 공급할 수 있다.
도 13은 모듈부(170)의 프리즘(180)을 제1 반사면(181)에 수직하게 자른 단면도이다(도 12의 C-C).
도 13의 (a)는 z축과 나란하게 배치되는 제1 반사면(181)과 제2 반사면(182)은 웨이브 가이드(153)와 기울어져 웨이브 가이드(153)의 입사면에 비스듬하게 빛이 입사된다.
상기 문제를 해결하기 위해 도 13의 (b)와 같이 제1 반사면(181)과 제2 반사면(182)을 웨이브 가이드(153)의 y-z축 의 기울어진 각도만큼 기울이면 웨이브 가이드(153)에 입사되는 각도를 90도로 유지할 수 있다. 다만, 제1 반사면(181)은 도 12에 도시된 바와 같이 이미지 투사장치(151)에서 공급된 빛을 최초로 반사하는 역할을 동시에 하기 때문에 도 13의 (b)와 같이 비스듬하게 형성하면 제1 반사면(181)에서 반사하여 제2 반사면(182)으로 공급되는 빛도 뒤틀리는 문제가 발생한다.
따라서, 도 13의 (c)와 같이 제2 반사면(182)은 비스듬하게 형성하되 제1 반사면(181)은 z축과 나란히 배치하고, 대신에 제2 반사면(182)은 웨이브 가이드(153)가 기울어진 각도보다 작은 θ'의 각도로 기울어져 제1 반사면(181)에서 사출된 빛이 법선에서 바깥쪽 방향으로 더 꺽어지는 것을 보상할 수 있다. 프리즘(180)의 굴절율이 공기보다 크기 때문에 프리즘(180)에서 사출되는 빛은 법선의 바깥쪽으로 꺾어진다.
즉, 도 13의 (c)와 같이 프리즘(180)의 제1 반사면(181)과 제2 반사면(182)의 y-z평면의 각도도 평행하지 않게 배치하여, 이미지 투사장치(151)에 대해 y-z평면상 θ만큼 기울어진 웨이브 가이드(153)에 수직으로 영상을 공급할 수 있다.
도 14는 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)의 웨이브 가이드(153)와 프리즘(180) 및 이미지 투사장치(151)의 결합관계를 도시한 도면이다. 웨이브 가이드(153)와 이미지 투사장치(151)가 직각을 이루고 있지 않기 때문에 프리즘(180)이 개재되며 특히 프리즘(180)과 웨이브 가이드(153)가 마주하는 면이 평행하지 않기 때문에 상기 3개의 부품을 연결하는데 어려움이 있다.
따라서 프리즘(180)과 웨이브 가이드(153) 및 이미지 투사장치(151)를 고정하는 고정 브라켓(175)을 이용한다. 고정 브라켓(175)은 프리즘(180)을 감싸는 제1 부분, 이미지 투사장치(151)에 체결되는 제2 부분, 그리고 웨이브 가이드(153)에 체결되는 제3 부분으로 이루어질 수 있다. 제1 부분 프리즘(180)의 입사면과 제2 반사면에서 상기 웨이브 가이드(153)를 향하여 빛이 사출되는 위치를 제외하고 프리즘(180)을 감싸는 형태로 구성된다. 프리즘(180)의 입사면에 가까운 부분은 이미지 투사장치(151)가 고정되므로 제2 부분이 위치하고, 프리즘(180)의 제1 반사면(181)에 인접한 위치는 웨이브 가이드(153)와 고정하기 때문에 제2 부분이 위치한다.
제2 부분은 일측은 후크(175d)로 이미지 투사장치(151)에 고정하고, 타측은 스크류와 같은 체결구(176b)를 이용하여 이미지 투사장치(151)에 고정한다. 제3 부분은 웨이브 가이드(153)에 고정되며, 프리즘(180)의 제1 반사면(181)을 통과하여 웨이브 가이드(153)에 입사되는 부분을 제외하고 상하 부분은 실질적으로 빛이 통과하지 않는 바, 체결구(176a)로 웨이브 가이드(153)와 제3 부분을 고정한다.
도 13에 도시된 바와 같이 프리즘(180)의 제1 반사면(181)과 웨이브가이드가 비스듬하게 이격된 상태로 고정하여 빛의 경로가 뒤틀리는 위험을 방지할 수 있다.
도 15는 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다.
프론트 프레임(161)은 렌즈의 위쪽에 위치하는 제1 프론트 프레임(161a)과, 한 쌍의 렌즈 사이에 위치하는 제2 프론트 프레임(161b)을 포함할 수 있다. 제1 프론트 프레임(161a)과 제2 프론트 프레임(161b)은 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면 제2 프론트 프레임(161b)은 플렉서블한 재질을 포함할 수 있다.
제1 사이드 프레임(162a)과 제1 프론트 프레임(161a) 사이의 각도는 변화하지 않도록 강성의 재질로 이루어진다. 사용자의 두상의 형상 크기에 따라 착용감을 높이기 위해 제2 프론트 프레임(161b)은 플렉서블한 재질을 이용할 수 있다. 제2 사이드 프레임(162b)은 플렉서블한 재질을 이용하거나, 제1 사이드 프레임(162a)과 각도가 가변 가능하도록 힌지로 연결될 수 있다.
재질에 따라 프레임(160)을 구분하면, L자 형태를 이루고 강성 재질로 이루어진 제1 프론트 프레임(161a)과 제1 사이드 프레임(162a)을 고정프레임(160a)이라 할 수 있으며, 제2 프론트 프레임(161b)은 플렉서블한 재질을 포함하는 바, 가변 프레임(161b)이라 할 수 있다.
웨이브 가이드(153)와 하우징(171)은 소정의 각도를 이루며 결합하며, 상기 소정 각도는 사이드 프레임(162)과 프론트 프레임(161)(또는 그에 결합된 렌즈(168))사이의 각도에 상응한다. 즉, 모듈부(170)는 프레임(160)에 나란히 배치된다.
도 16은 본 발명과 관련된 웨어러블 디바이스(100)의 모듈부(170)가 분리된 모습을 도시한 도면이다. 본 발명의 모듈부는 프레임(160)에 탈착 가능하여 사용자가 사용하지 않을 때는 이를 분리할 수 있으며, 모듈부(170)에 구비된 제1 체결부(190)와 프레임(160)에 구비된 제2 체결부(195)가 결합하여 프레임(160)과 모듈부(170)를 결합한다. 도면상 모듈부(170)는 오른쪽 프레임에 배치되나 왼쪽에 위치할 수도 있다.
모듈부(170)는 프레임(160)에 안정적으로 결합될 수 있도록 형상이 변화하지 않는 고정 프레임(160a)에 결합한다.
도 17은 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)의 또 다른 실시예를 사용자가 착용한 상태를 도시한 도면이다. 모듈부(170)는 시각정보를 전달하는 웨이브 가이드(153)와 이미지 투사장치 이외에 음향출력모듈을 포함하며, 본 실시예의 음향출력모듈은 골전도 이어폰(152a)을 이용할 수 있다.
통상의 이어폰은 공기중의 음파가 외이도와 고막을 통하여 내이에 도달하여 소리로 들리는 공기전도방식을 이용하나, 골전도 이어폰(152a)은 두개골에 진동을 인가하여 진동이 내이로 들어오는 방식을 이용한다.
골전도 이어폰(152a)은 사용자의 두개골에 밀착되어야 하는 바, 귀 전방의 광대뼈 부분에 밀착 배치되도록 하우징(171)에 배치된다. 하우징(171)이 귀보다 더 뒤쪽까지 길게 배치되면 착용에 불편함이 있으므로, 실질적으로 하우징(171)의 타측 단부에 위치한다.
도 18은 사용자의 머리 크기에 따라 웨어러블 디바이스(100)의 배치를 도시한 도면이다. 머리가 작은 사용자를 기준으로 웨어러블 디바이스(100)를 제조하면 머리가 큰 사용자는 착용할 수 없고, 머리가 큰 사용자를 기준으로 웨어러블 디바이스(100)를 제조하면 머리가 작은 사용자는 착용할 수 없어, 플렉서블한 부분을 부분적으로 포함한 프레임을 이용한다.
전술한 바와 같이 모듈부(170)가 결합되는 부분에 상응하는 위치에 배치되어 소정 각도로 꺾어진 한 쌍의 고정프레임과 상기 한 쌍의 고정 프레임(160a) 사이를 연결하며 렌즈(168) 사이에 배치되는 가변 프레임(161b)을 포함한다.
머리가 작은 사용자 기준으로 제조하되, 머리가 큰 사용자가 착용하면 가변 프레임(161b)부분이 변형되며 한 쌍의 고정 프레임(160a) 사이의 각도(α<α')가 변화한다. 전술한 바와 같이 모듈부(170)의 하우징(171)과 웨이브가이드 사이의 각도(β)는 변화할 수 없기 때문에 고정프레임(160a)도 웨이브 가이드(153)와 같이 고정된 각도(β)를 가진다.
도 19는 머리 크기에 따라 모듈부(170)와 사용자의 눈 사이의 각도를 도시한 것으로, 머리가 클수록 눈 사이의 간격이 넓어진다. 실선은 머리가 작은 사용자가 착용한 때를 도시하고, 점선은 머리가 큰 사용자가 착용한 때를 도시한다. 머리가 큰 사용자가 착용신 한 쌍의 고정 프레임(160a)의 각도가 커지나, 하우징(171)과 웨이브 가이드(153) 사이의 각도는 변화가 없으므로, 도 18과 같이 변화하며, 웨이브 가이드(153)가 공급하는 빛의 방향이 달라진다. 사용자의 눈은 더 바깥쪽에 위치하기 때문에 사용자의 눈에 정확히 영상이 공급될 수 있다.
도 20은 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)의 또 다른 예를 사용자가 착용한 상태를 도시한 도면이고, 도 21은 도 20의 음향출력모듈(152) 부분을 도시한 도면이다. 본 실시예의 음향출력모듈(152)은 공기를 진동시켜 사용자에게 소리를 전달하는 스피커(152b)를 포함한다. 상기 스피커(152b)는 하우징(171)의 타단에 위치하는 음향홀(171a)의 내측에 위치하여 음향홀(171a)을 통해 소리를 출력한다.
음향홀(171a) 및 스피커(152b)은 사용자의 귀에 인접한 방향에 위치하는 것이 바람직 하다. 다만, 하우징(171)은 프레임(160)의 하부에 바로 결합되므로, 하우징(171)은 귓구멍 보다 위에 위치하기 때문에, 도 18에 도시된 바와 같이 하우징(171)의 타측 단부가 아래방향으로 꺾어져 음향홀(171a)이 사용자의 귓구멍을 향하도록 배치될 수 있다.
사용자에 따라 눈의 위치나 머리의 지름이 달라지기도 하지만, 귀의 위치도 달라질 수 있다. 음향홀(171a)의 위치가 귓구멍과 너무 이격된 경우 도 19에 도시된 바와 같이, 하우징(171)의 타단에 결합하여 음향홀(171a)은 연장하는 음향패스를 포함하는 이어피스(1525)를 더 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 사용자가 모듈부를 사용할 때에만 이를 장착하고 사용하지 않을 때는 이를 분리하여 일반 안경으로 착용할 수 있으며, 영상을 사용자의 눈에 제공하는 웨이브 가이드가 렌즈의 외측이 아닌 내측에 배치하여 타인에게 모듈부가 노출되지 않아 자연스러운 모습을 연출할 수 있다.
또한, 사용자의 머리 형상 및 사용자의 시선방향을 고려하여 각도가 비틀리게 배치하여 사용자가 보다 편한한 각도에서 영상을 감상할 수 있다.
또한, 본 발명의 웨어러블 디바이스(100)는, 사용자의 머리크기가 다르더라도 착용할 수 있고, 웨어러블 디바이스(100)의 음향출력모듈에서 출력되는 소리를 듣거나, 웨이브 가이드(153)에서 제공되는 영상을 보는데 불편함이 없어 범용성을 높일 수 있다.
상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (25)

  1. 사용자의 머리에 착용하는 프레임;
    상기 프레임에 장착된 한 쌍의 렌즈; 및
    상기 프레임에 탈착 가능한 모듈부를 포함하고,
    상기 모듈부는,
    하우징;
    상기 하우징에 실장되며, 빛을 사출하는 이미지 투사장치;
    상기 하우징에 형성된 제1 체결부; 및
    상기 하우징과 소정 각도를 이루며 상기 하우징의 일측에 결합하며 상기 투사장치에서 사출된 빛을 사용자의 눈에 공급하는 웨이브 가이드(wave guide)를 포함하고,
    상기 프레임은 상기 제1 체결부가 결합하는 제2 체결부를 포함하는 웨어러블 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이브 가이드는 상기 렌즈와 사용자의 눈 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은,
    상기 렌즈가 결합하는 프론트 프레임;
    상기 프론트 프레임의 단부에 꺾어져 연장되며, 상기 제2 체결부가 형성된 사이드 프레임을 포함하는 웨어러블 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 체결부는 상기 사이드 프레임에 형성된 삽입홈을 포함하며,
    상기 제1 체결부는 상기 하우징의 상부에서 제1 방향으로 연장된 브라켓 및 상기 브라켓에서 제2 방향으로 돌출되어 상기 삽입홈에 체결되는 삽입부를 포함하고,
    상기 하우징의 상부 및 상기 삽입부의 하부 사이에 상기 사이드 프레임의 상기 삽입홈의 하부가 삽입되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 체결부는 상기 삽입부의 제3 방향의 단부에 위치한 제1 요철을 더 포함하고,
    상기 제2 체결부는 상기 삽입홈 내측의 상기 제3 방향의 측면에 상기 제1 요철에 상응하는 제2 요철을 더 포함하며,
    상기 삽입부를 상기 삽입홈에 제2 방향으로 삽입 후, 상기 모듈부를 상기 제3 방향으로 슬라이딩 하여 상기 제1 요철과 상기 제2 요철이 체결하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 체결부는 제1 자성부를 포함하고,
    상기 제2 체결부는 상기 제1 자성부와 자력에 의해 붙는 제2 자성부를 더 포함하며,
    상기 제1 자성부와 상기 제2 자성부는 상기 제1 요철과 상기 제2 요철이 체결시 서로 마주보는 위치에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 체결부는 상기 제2 방향으로 돌출된 후크를 포함하고,
    상기 제2 체결부는 상기 제1 요철과 상기 제2 요철이 체결시 상기 후크와 체결되는 후크홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은
    상기 렌즈의 상부에 위치하고 상부 프레임; 및
    상기 렌즈의 하부에 위치하며, 중앙부가 상기 상부 프레임의 중앙부에 결합하며 상기 제2 체결부가 형성된 하부 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부 프레임은 ω자 형상을 이루며, 상기 렌즈 한 쌍이 중앙부의 좌우에 각각 결합하고,
    상기 상부 프레임은 연성재질을 포함하여 휘어지고, 상기 하부 프레임은상기 상부 프레임보다 강도(strength)가 큰 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 체결부는 상기 하우징에 형성된 체결레일을 포함하고,
    상기 제2 체결부는 상기 하부 프레임에 형성되고 일측 단부는 상기 상부 프레임과 분리시 노출되고 타측 단부는 막혀있는 레일홈을 포함하며,
    상기 체결레일은 상기 레일홈의 일측에서 타측방향으로 슬라이드 하여 상기 모듈부와 상기 프레임을 결합하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 체결레일과 상기 레일홈은 상하방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 웨이브 가이드가 이루는 x-y평면 상의 각은 90°를 초과하고,
    상기 이미지 투사장치에서 사출된 영상이 상기 웨이브 가이드에 수직 방향으로 입사되도록 각도를 전환하는 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 웨이브 가이드는 y-z평면상 z축에 θ만큼 비스듬하게 기울어지고,
    상기 이미지 투사장치에서 사출된 영상이 상기 웨이브 가이드에 수직 방향으로 입사되도록 각도를 전환하는 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프리즘은
    상기 이미지 투사장치에서 사출된 빛을 반사하는 제1 반사면,
    상기 반사된 빛을 상기 웨이브 가이드를 향해 반사하는 제2 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 반사면에서 반사된 빛은 상기 웨이브 가이드에 수직으로 입사되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 반사면과 상기 제2 반사면은 평행하지 않은 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제2 반사면에서 반사된 빛이 통과하여 상기 제1 반사면을 관통하여 사출되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 이미지 투사장치에서 상기 제1 반사면에 입사된 빛의 입사각은 전반사 각도범위 이내이고,
    상기 제2 반사면에서 반사되어 상기 제1 반사면에 입사된 빛의 입사각은 전반사 각도 범위 밖인 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 웨이브 가이드는 일면과 타면을 가지는 판형상의 투명부재이고,
    상기 웨이브 가이드의 일면에서 입사된 빛을 상기 일면에 전반사 각도로 반사하는 제3 반사면; 및
    상기 웨이브 가이드의 일면 또는 타면에서 반사된 빛을 사용자의 눈으로 반사하는 제4 반사면을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 프리즘을 고정하는 제1 부분, 상기 이미지 투사장치를 고정하는 제2 부분 및 상기 웨이브 가이드를 고정하는 제3 부분을 포함하는 고정 브라켓을 더 포함하고,
    상기 제2 부분과 상기 제3 부분은 후크 또는 체결구를 이용하여 상기 이미지 투사장치 또는 상기 웨이브 가이드와 체결하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 모듈부는,
    사용자에게 영상을 제공하는 웨이브 가이드 및 소리를 제공하는 음향출력모듈을 포함하고,
    상기 프레임은,
    상기 렌즈의 사이에 위치하며 탄성을 가지는 가변 프레임;
    상기 가변 프레임의 양측에 연결되어 절곡부를 포함하는 한 쌍의 고정 프레임을 포함하는 웨어러블 디바이스.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 웨이브 가이드와 상기 하우징 사이의 각도는 상기 고정 프레임의 꺾어진 각도에 상응하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 음향출력모듈은 상기 사용자의 관자놀이에 접하는 골전도 이어폰을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 음향출력모듈은 상기 하우징의 타측에 위치하는 음향홀을 통해 소리를 출력하는 스피커를 포함하고,
    상기 음향홀은 상기 사용자의 귀에 인접하여 배치되며,
    상기 하우징의 타단은 하측방향으로 비스듬하게 꺾어진 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 하우징의 타단에 결합하며 상기 음향홀과 연결되는 음향통로를 포함하는 이어피스를 더 포함하며,
    상기 이어피스는 교체 가능한 것을 특징으로 하는 웨어러블 디바이스.
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