WO2019164380A1 - 웨어러블 글래스 장치 - Google Patents

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WO2019164380A1
WO2019164380A1 PCT/KR2019/002323 KR2019002323W WO2019164380A1 WO 2019164380 A1 WO2019164380 A1 WO 2019164380A1 KR 2019002323 W KR2019002323 W KR 2019002323W WO 2019164380 A1 WO2019164380 A1 WO 2019164380A1
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image
optical device
temple
glass
output
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신승용
황창규
장성권
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엘지전자 주식회사
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    • G02B2027/0178—Eyeglass type

Definitions

  • the wearable glass apparatus is an apparatus for outputting a video.
  • the wearable glass apparatus may be a device that includes a glass, a user recognizes the foreground of the front using the glass, and displays related information by using a separate display or the like.
  • the optical device is disposed between any one of the left eye glass and the right eye glass, and further includes a prism for changing the light propagation direction of the image projected by the optical device, thereby being displayed on either the left eye glass or the right eye glass.
  • the sharpness of the image is improved.
  • FIGS. 1A to 1G are views illustrating an appearance of a wearable glass apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 11A and 11B illustrate an appearance of a wearable glass device according to still another embodiment of the present invention.
  • the figure illustrates that the optical device OD is attached to the inner surface IS and the outer surface OS of the right temple LR.
  • the right eye glass 180R is output from the optical device OD among the left eye glass 180L and the right eye glass 180R.
  • the projection image may include an in-coupling region IC that is incident, and an out-coupling region OC on which the projection image is displayed.
  • the out-coupling region OC in the right eye glass 180R may include diffractive optical elements (DOEs) in which gratings are formed on surfaces, holographic optical elements (HOEs) in which structures are formed in volume gratings, and beams.
  • DOEs diffractive optical elements
  • HOEs holographic optical elements
  • a beam splitter for splitting, a segmented beam splitter, or the like may be provided.
  • the left eye glass 180L and the right eye glass 180R may be coupled to and fixed to the frame FR.
  • the frame FR is shown as surrounding the left eye glass 180L and the right eye glass 180R, but it is sufficient to support it while surrounding only a part.
  • FIG. 1B illustrates the case where the left temple LL and the right temple LR are unfolded
  • FIG. 1C illustrates that the left temple LL and the right temple LR are folded.
  • the optical device OD when the right temple LR to which the optical device OD is attached among the left temple LL and the right temple LR is folded with FIG. 1C, the optical device OD is used as a common mode.
  • the image projected at can be output and displayed forward.
  • the image projected by the optical device OD may be displayed in the out coupling area OC in the right eye glass 180R. ) Can recognize and watch the video.
  • the circuit elements in the image projector 160 may include light sources 210R, 210G, 210B, and 210IR, a scanner 240, a light detector 280, a processor 270, and the like.
  • FIG. 3 is an internal block diagram of the optical device of FIG. 2.
  • the audio output unit 175 may output guide information related to the operation of the wearable glass apparatus 100 as an audio signal.
  • the input unit 185 may include a button for initializing the wearable glass apparatus 100 or inputting an operation.
  • the power supply unit 190 may include a battery 195 that stores and outputs DC power.
  • the camera 195 may acquire a visible light based image or an infrared based image.
  • the image acquired by the camera 195 may be processed by the controller 170.
  • the controller 170 may control to change the focus of the image projected to the outside according to the distance to the external object calculated by the image projector 160, in particular, the processor 270.
  • the controller 170 recognizes that the right temple LR is folded by using the angular velocity of the inertia sensor 131 increasing in the left direction when the right temple LR is folded by left rotation. can do.
  • the controller 170 may determine the resolution, brightness, or brightness of the image output from the image projector 160 according to whether the right temple LR to which the optical device OD is attached is folded or unfolded. At least one of the variables may vary.
  • control unit 170 may control the virtual image distance varying unit (CCM) so that D2 is smaller than D1.
  • CCM virtual image distance varying unit
  • the virtual image distance varying unit CCM may vary the virtual image distance of the projection image output from the optical device OD based on the calculated distance and the set visual acuity information during the common mode operation.
  • the photosynthesis unit 220 synthesizes the light output from each of the light source units 210R, 210G, 210B, and 210IR and outputs the light in one direction.
  • the photosynthesis unit 220 may include four 2D MEMS mirrors 220a, 220b, 220c, and 220d.
  • the red light, green light, blue light, and output light passing through the photosynthesis 210 pass through the polarization splitting unit 281.
  • the scanner 240 may receive output light from the light source unit 210 and sequentially and repeatedly perform the first direction scanning and the second direction scanning to the outside. Such a scanning operation can be repeatedly performed for the entire external scan area.
  • the processor 270 may detect a distance with respect to an external object located in the external scan area by using a phase difference between the first electrical signal corresponding to the output light and the second electrical signal corresponding to the received light.
  • 6A and 6B illustrate a movement path of a projection image according to a prism.
  • the wearable glass apparatus 100a of FIG. 6B illustrates a case in which the prism PSM is disposed as shown in FIGS. 5A to 5B.
  • the angle of incidence of the projection image can be adjusted according to the unfolding angle of the right temple LR. Accordingly, the image of the image recognized by the user 50 through the right eye glass 180R can be adjusted.
  • the resolution, brightness, or display position may be varied. Accordingly, the design freedom of the wearable glass apparatus 100a can be improved.
  • the wearable glass apparatus 100ab according to another embodiment of the present invention of FIG. 8A is different from the inner surface IS and the outer surface OS of the optical device OD, unlike the wearable glass apparatus 100ab of FIG. 1B. It may further include a heat insulating member (PDa) disposed on the inner surface (IS) closer to the user 50 to wear.
  • PDa heat insulating member
  • the wearable glass apparatus 100ac according to still another embodiment of the present invention of FIG. 8B may further include a heat insulating member PDa shown in FIG. 8A.
  • the user 50 wearing the wearable glass apparatus 100 receives the virtual image whose focal length is aligned with the front of the wearable glass apparatus 100 through the out coupling area OC in the right eye glass 180R. Can be recognized.
  • the wearable glass apparatus 100 of FIGS. 9A and 9B may include a left eye focus variable lens (CML) and a right eye focus variable lens (CMR) attached to the left eye glass 180L and the right eye glass 180R, respectively.
  • CML left eye focus variable lens
  • CMR right eye focus variable lens
  • the focal length may be changed according to the user's vision.
  • the optical device OD may be disposed to be rotatable in any one of the attached left temple LL and the right temple LR, unlike FIG. 1B.
  • the prism PSM is illustrated to be attached to the right temple LR and arranged to be rotatable.
  • the right-eye focus variable lens CMR is a far-field correction lens.
  • the virtual image distance controller CCM may be controlled to vary the virtual image distance according to the projection image output from the optical device OD.
  • the virtual image distance variable part CCM may vary the virtual image distance according to the projection image output from the optical device OD.
  • the controller 170 determines that the virtual image distance of the projection image output from the optical device OD is D2 based on the visual acuity information of the user.
  • the virtual image distance variable part CCM may be controlled to be.
  • the left eye variable focus lens CML and the right eye variable focus lens CMR may be attached to the inner surfaces of the left eye glass 180L and the right eye glass 180R in the form of a membrane, or may be attached in a lamination manner. Can be.
  • the controller 170 may sense a 3D depth on the front side based on the image from the camera 195 (S1420), classify (S1425), and calculate a distance.
  • the controller 170 determines that the virtual image distance of the projection image output from the optical device OD is D2 based on the visual acuity information of the user.
  • the virtual image distance variable part CCM may be controlled to be.
  • the controller 170 controls the virtual image distance of the projected image output from the optical apparatus OD to be D4 based on the set sight information and the distance information of D3. can do.
  • the controller 170 may control the virtual image distance variable part CCM such that D4 is smaller than D3.
  • the controller 170 may control the virtual image distance varying unit (CCM) so that D4 is larger than D3.
  • CCM virtual image distance varying unit
  • FIG. 16 is a diagram referred to for describing the operating method of FIG. 15.

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Abstract

본 발명은 웨어러블 글래스 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치는, 좌안 글래스와 우안 글래스와, 좌안 글래스와 우안 글래스를 지지하는 프레임과, 프레임에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지와 우측 힌지와, 좌측 힌지와 우측 힌지에 각각 접속되는 좌측 템플(temple)과 우측 템플과, 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나에 부착되는 광학 장치와, 좌안 글래스와 우안 글래스 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈와 우안 초점 가변 렌즈를 구비한다. 이에 의해, 사용자 시력에 따라 초점 거리가 가변될 수 있게 된다.

Description

웨어러블 글래스 장치
본 발명은 웨어러블 글래스 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 광학 장치가 부착된 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 접히는 경우, 광학 장치에서 투사되는 영상이 외부로 출력될 수 있 웨어러블 글래스 장치에 관한 것이다.
웨어러블 글래스 장치는, 영상을 출력하는 장치이다. 웨어러블 글래스 장치는, 글래스를 구비하고, 사용자가 글래스를 이용하여, 전방의 전경을 인식하며, 별도의 디스플레이 등을 이용하여, 관련 정보를 표시하는 장치일 수 있다.
한편, 웨어러블 글래스 장치를 이용하여, 다양한 유저 인터페이스를 제공할 수 있으며, 이에 따라, 다양한 연구가 수행되고 있다.
본 발명의 목적은, 사용자 시력에 따라 초점 거리가 가변될 수 있는 웨어러블 글래스 장치를 제공함에 있다.
한편, 본 발명의 다른 목적은, 광학 장치에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리를 가변할 수 있는 웨어러블 글래스 장치를 제공함에 있다.
한편, 본 발명의 다른 목적은, 광학 장치가 부착된 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 접히는 경우, 광학 장치에서 투사되는 영상이 외부로 출력될 수 있는 웨어러블 글래스 장치를 제공함에 있다.
한편, 본 발명의 다른 목적은, 좌측 템플과 우측 템플이 접힘에 따라, 좌측 템플과 우측 템플을 보호할 수 있는 웨어러블 글래스 장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치는, 좌안 글래스와 우안 글래스와, 좌안 글래스와 우안 글래스를 지지하는 프레임과, 프레임에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지와 우측 힌지와, 좌측 힌지와 우측 힌지에 각각 접속되는 좌측 템플(temple)과 우측 템플과, 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나에 부착되는 광학 장치와, 좌안 글래스와 우안 글래스 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈와 우안 초점 가변 렌즈를 구비한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치는, 좌안 글래스와 우안 글래스와, 좌안 글래스와 우안 글래스를 지지하는 프레임과, 프레임에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지와 우측 힌지와, 좌측 힌지와 우측 힌지에 각각 접속되는 좌측 템플(temple)과 우측 템플과, 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나에 부착되는 광학 장치와, 좌안 글래스와 우안 글래스 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈와 우안 초점 가변 렌즈를 구비함으로써, 사용자 시력에 따라 초점 거리가 가변될 수 있게 된다.
한편, 좌안 초점 가변 렌즈와 우안 초점 가변 렌즈는, 좌안 글래스와 우안 글래스에 각각 탈부착 가능함으로써, 시력 보정을 간편하게 수행할 수 있게 된다.
한편, 좌안 글래스와 우안 글래스 중 어느 하나와, 광학 장치 사이에 배치되는 허상 거리 가변부를 더 포함함으로써, 광학 장치에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리를 가변할 수 있게 된다.
한편, 광학 장치가 부착된 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 접히는 경우, 광학 장치에서 투사되는 영상이 외부로 출력될 수 있게 된다.
한편, 좌측 템플과 우측 템플이 접힘에 따라, 좌측 템플과 우측 템플의 파손을 방지할 수 있게 되며, 결국, 좌측 템플과 우측 템플을 보호할 수 있게 된다.
한편, 광학 장치와, 좌안 글래스와 우안 글래스 중 어느 하나의 사이에 배치되어, 광학 장치에서 투사되는 영상의 광 진행 방향을 변경하는 프리즘을 더 포함함으로써, 좌안 글래스와 우안 글래스 중 어느 하나에 표시되는 영상의 선명도 등이 향상되게 된다.
한편, 프리즘과, 프레임 사이에 배치되며, 프리즘 힌지에 접속되어 회동 가능한 프리즘 커버를 더 포함함으로써, 프리즘을 보호할 수 있게 된다.
한편, 광학 장치의 내면과 외면 중, 웨어러블 글래스 장치를 착용되는 사용자에게 더 가까운 내면에, 배치되는 단열 부재를 더 포함함으로써, 웨어러블 글래스 장치를 착용한 사용자를 보호할 수 있게 된다.
한편, 광학 장치의 내면과 외면 중, 웨어러블 글래스 장치를 착용되는 사용자에게 더 먼 외면에, 배치되는 방열 부재를 더 포함함으로써, 광학 장치에서 발생하는 열을 효율적으로 저감할 수 있게 된다.
한편, 외부 대상물에 대해 연산된 거리에 따라, 외부로 투사되는 영상의 초점을 가변하도록 제어함으로써, 영상 투사를 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
한편, 관성 센서의 센싱 신호에 기초하여, 광학 장치가 부착된 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 접히는 지, 또는 펴지는 지 여부를 판단하고, 광학 장치가 부착된 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 접히는 지, 또는 펴지는 지 여부에 따라, 영상 투사부에서 출력되는 영상의 해상도, 휘도, 또는 밝기 중 적어도 하나를 가변함으로써, 개인 모드 또는 공용 모드에 적합한, 영상의 표시 또는 투사가 가능하게 된다.
한편, 카메라로부터의 이미지에 기초하여 외부 대상물에 대한 거리를 연산하며, 외부 대상물에 대해 연산된 거리에 따라, 외부로 투사되는 영상의 초점을 가변하도록 제어함으로써, 영상 투사를 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 분해도이다.
도 3은 도 2의 광학 장치의 내부 블록도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 영상 투사부의 설명에 참조되는 도면이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 6a와 도 6b는 프리즘에 따른 투사 영상의 이동 경로를 도시한 도면이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 9a는 웨어러블 글래스 장치의 개인 모드 동작 상태를 예시하며, 도 9b는 웨어러블 글래스 장치의 공용 모드 동작 상태를 예시한다.
도 10a와 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 11a와 도 11b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도 12 내지 도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 도 15의 동작 방법 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
먼저, 도 1a는 사용자(50)가 웨어러블 글래스 장치(100)를 착용한 것을 도시하는 도면이고, 도 1b와 도 1c는 웨어러블 글래스 장치(100) 내측을 도시한 도면이다.
도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100)는, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)와, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)를 지지하는 프레임(FR)과, 프레임(FR)에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)와, 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)에 각각 접속되는 좌측 템플(LL)(temple)과 우측 템플(LR)과, 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR) 중 어느 하나에 부착되는 광학 장치(OD)와, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R) 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)를 구비할 수 있다.
특히, 도면에서는, 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)가, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)에 부착된 것을 예시한다.
좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)는, 시력 보정용 렌즈이며, 이에 따라, 근시의 사용자, 원시의 사용자 등을 위해, 초점이 가변될 수 있다.
한편, 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)는, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)에 각각 탈부착 가능할 수 있다. 이에 따라, 시력 보정을 간편하게 수행할 수 있게 된다.
한편, 도면에서는, 우안 초점 가변 렌즈(CMR)의 영역이, 투사 영상이 표시되는 아웃 커플링 영역(OC) 보다 큰 것을 예시하나, 이에 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다.
특히, 도면에서는, 광학 장치(OD)가, 우측 템플(LR)의 내면(IS)과 외면(OS)에 부착되는 것을 예시한다.
좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)는, 각각 시스루(see through) 렌즈를 구비할 수 있다.
이에 따라, 웨어러블 글래스 장치(100)를 착용한 사용자(50)는, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)를 통해, 전방의 전경을 인식할 수 있다.
한편, 광학 장치(OD)가 우측 템플(LR)의 외면(OS)에 부착되는 경우, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R) 중 우안 글래스(180R)는, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상이, 입사되는 인 커플링 영역(IC)과, 투사 영상이, 표시되는 아웃 커플링 영역(OC)을 구비할 수 있다.
이에 따라, 웨어러블 글래스 장치(100)를 착용한 사용자(50)는, 아웃 커플링 영역(OC)에 표시되는 영상을 인식할 수 있게 된다.
이때, 아웃 커플링 영역(OC)에 표시되는 영상은 허상(virtual image)으로서, 웨어러블 글래스 장치(100)를 착용한 사용자(50)는, 웨어러블 글래스 장치(100)의 전방에 초점 거리가 맞쳐진 허상을 인식할 수 있게 된다.
이를 위해, 우안 글래스(180R) 내의 아웃 커플링 영역(OC)은, 사용자(50)의 눈 방향으로 영상이 출력되도록 표면 구조를 가진 구조부를 구비할 수 있다.
예를 들어, 우안 글래스(180R) 내의 아웃 커플링 영역(OC)은, 표면에 그레이팅이 형성된 DOE(Diffractive Optical Elements), 내부에 구조가 형성되어 볼륨 그레이팅이 형성된 HOE(Holographic Optical Elements), 빔을 스플리팅하는 빔 스플리터(Beam Splitter), 또는 세그멘티드 빔 스플리터(Segmented Beam Splitter) 등을 구비할 수 있다.
한편, 프레임(FR)에, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)가 결합되어 고정될 수 있다. 도면에서는, 프레임(FR)이, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)를 둘러싸는 것으로 도시하나, 일부만 둘러싸면서 지지하는 것으로 충분하다.
한편, 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)는, 프레임(FR)의 좌측과 우측 단부에 각각 형성될 수 있다.
좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)의 회동에 의해, 각각 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)이 펴지거나 접히게 된다. 예를 들어, 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)의 회동각도는, 대략 0도 내지 120도일 수 있으며, 이에 따라, 각각 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)이 펴지거나 접히게 된다.
한편, 도 1b는 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)이 펴지는 경우를 예시하며, 도 1c는 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)이 접히는 것을 예시한다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR) 중 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 도 1b와 같이 펴지는 경우, 개인 모드로서, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 우안 글래스(180R) 내의 인 커플링 영역(IC)으로 입사하여, 우안 글래스(180R) 내의 아웃 커플링 영역(OC)에 표시될 수 있다.
이와 같이, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 펴지는 경우, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 우안 글래스(180R) 내의 아웃 커플링 영역(OC)에 표시될 수 있으므로, 개인 모드로서, 사용자(50)는, 해당 영상을 인식하고 시청할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR) 중 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 도 1c와 접히는 경우, 공용 모드로서, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 전방으로 출력되어 표시될 수 있다.
이와 같이, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 접히는 경우, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 외부로 출력될 수 있게 되므로, 공용 모드로서, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상을, 사용자는 물론, 주변의 다른 사람들과 함께 시청할 수 있게 된다.
한편, 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)이 접힘에 따라, 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)의 파손을 방지할 수 있게 되며, 결국, 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)을 보호할 수 있게 된다.
도 1d와 도 1e는 웨어러블 글래스 장치(100)를 외측면에서 바라본 도면이다.
도 1d는 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)이 펴진 상태를 도시한다.
도면과 같이, 우측 템플(LR)에 광학 장치(OD)가 부착된 상태에서, 우측 템플(LR)이 펴지는 경우, 광학 장치(OD)의 영상 출력부(PRO)는, 우측 힌지(HR) 또는 우측 프레임(FRR)에 가려져 노출되지 않으며, 카메라(195)의 렌즈가 노출되게 된다.
이에 따라, 우측 템플(LR)이 펴지는 경우, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 우안 글래스(180R) 내의 아웃 커플링 영역(OC)에 표시될 수 있으므로, 개인 모드로서, 사용자(50)는, 해당 영상을 인식하고 시청할 수 있게 된다.
도 1e는 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)이 접힌 상태를 도시한다.
도면과 같이, 우측 템플(LR)에 광학 장치(OD)가 부착된 상태에서, 우측 템플(LR)이 접히는 경우, 광학 장치(OD)의 영상 출력부(PRO)는, 우측 힌지(HR) 또는 우측 프레임(FRR)에 가려지지 않고 노출되게 되며, 또한, 카메라(195)의 렌즈도 노출되게 된다.
이에 따라, 우측 템플(LR)이 접히는 경우, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 외부로 출력될 수 있게 되므로, 공용 모드로서, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상을, 사용자는 물론, 주변의 다른 사람들과 함께 시청할 수 있게 된다.
한편, 우측 템플(LR)이 접히거나 펴지므로, 광학 장치(OD)의 단부인 영상 출력부(PRO)의 마모, 파손 등을 방지하기 위해, 우측 힌지(HR) 또는 우측 프레임(FRR)과 영상 출력부(PRO) 사이에는 소정 간격 이상 이격되는 것이 바람직하다.
도면에서는, 우측 힌지(HR)의 양 단부에 우측 템플(LR)이 결합되므로, 우측 템플(LR)과 우측 프레임(FRR) 사이의 간격이, Da인 것을 예시한다. 이에 따라, 학 장치(OD)의 단부인 영상 출력부(PRO)의 마모, 파손 등을 방지할 수 있게 된다.
도 1f와 도 1g는 웨어러블 글래스 장치(100)를 상측에서 바라본 도면이다.
도 1f는 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)이 펴진 상태를 도시하며, 도 1e는 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)이 접힌 상태를 도시한다.
이와 같이, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)과 좌측 템플(LL)이 펴지거나 접히므로, 개인 모드 또는 공용 모드의 수행이 가능하며, 나아가, 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)의 파손을 방지할 수 있게 되며, 결국, 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR)을 보호할 수 있게 된다. 따라서, 웨어러블 글래스 장치(100)의 내구성이 향상될 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 분해도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100)는, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)와, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)를 지지하는 프레임(FR)과, 프레임(FR)에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)와, 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)에 각각 접속되는 좌측 템플(LL)(temple)과 우측 템플(LR)과, 좌측 템플(LL) 중 어느 하나에 부착되는 광학 장치(OD)와, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R) 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)를 구비할 수 있다.
특히, 프레임(FR)은, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)의 상측을 지지하는 상측 프레임(FRF)과, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)의 하측을 지지하는 하측 프레임(FRB)을 구비할 수 있다.
한편, 광학 장치(OD)는, 도면과 같이, 광학 장치(OD)에 부착되는 광학 모듈(OM), 광학 모듈(OM) 상에 부착되는 회로 기판(PCB), 회로 기판을 덮는 커버(CV)를 구비할 수 있다.
한편, 커버(CV)에는, 카메라(195)의 렌즈(len)가 부착될 수 있다.
한편, 회로 기판(PCB)에는, 도 3의 제어부(170), 메모리(140), 전원 공급부(190), 입력부(185), 통신부(135), 오디오 출력부(175), 카메라(195), 영상 투사부(160) 내의 회로 소자, 센싱부(130) 등이 배치될 수 있다.
여기서, 영상 투사부(160) 내의 회로 소자는, 광원부(210R,210G,210B,210IR), 스캐너(240), 광 검출부(280), 프로세서(270) 등을 구비할 수 있다.
한편, 광학 모듈(OM)은, 투사 영상을 출력하기 위한 광학 구조를 구비할 수 있다. 예를 들어, 영상 투사부(160) 내의 광학 소자를 구비할 수 있다.
구체적으로, 광학 모듈(OM)은, 집광부(212) 내의 집광 렌즈(collimator lenz), 광합성부(220) 내의 2D MEMS 미러(mirror), 편광 분리부(281), 광반사부(256), 편광 변환부(미도시) 등을 구비할 수 있다.
도 3은 도 2의 광학 장치의 내부 블록도이다.
도면을 참조하면, 웨어러블 글래스 장치(100) 내의 광학 장치(OD)는, 센싱부(130), 통신부(135), 메모리(140), 영상 투사부(160), 오디오 출력부(175), 제어부(170), 입력부(185), 전원 공급부(190), 및 카메라(195)를 포함할 수 있다.
이와 같은 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다.
센싱부(130)는, 관성 센서(131)를 구비할 수 있다. 관성 센서는, 가속도 센서, 자이로 센서, 중력 센서 등을 구비할 수 있다. 예를 들어, 가속도 센서, 자이로 센서, 중력 센서 등은, 6축 센서를 구비할 수 있다.
센싱부(130)는, 웨어러블 글래스 장치(100)의 모션 정보, 예를 들어, x,y,z축 기준의 움직임 정보(가속도 정보, 각속도 정보) 또는 위치 정보 등을 출력할 수 있다.
한편, 센싱부(130)는, 사용자 신체 정보 획득을 위한 센서를 구비할 수도 있다. 예를 들어, 혈압 센서, 뇌파 센서 등을 구비할 수도 있다.
한편, 통신부(135)는, 외부 장치와의 통신을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 이를 위해, 통신부(135)는, 이동통신 모듈(미도시), 무선 인터넷 모듈(미도시), 근거리 통신 모듈(미도시), 및 GPS 모듈(미도시) 등 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 통신부(135)는, IR 통신, 블루투스 통신, 또는 WiFi 통신 등을 수행할 수 있으며, 이에 의해, 페어링된 이동 단말기(600) 또는 홈 어플라이언스와 데이터를 교환하거나, 데이터를 전송할 수 있다. 특히, 페어링된 이동 단말기(600)로부터 비디오 신호 또는 오디오 신호를 수신할 수 있다.
메모리(140)는, 웨어러블 글래스 장치(100) 내의 제어부(170)의 처리 또는 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입력되거나 출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다.
오디오 출력부(175)는, 웨어러블 글래스 장치(100) 내의 제어부(170)에서, 처리된 오디오 신호를 출력할 수 있다.
또는, 오디오 출력부(175)는, 웨어러블 글래스 장치(100)의 동작과 관련된 가이드 정보를 오디오 신호로 출력할 수 있다.
제어부(170)는, 웨어러블 글래스 장치(100) 내의 각 유닛의 동작을 제어하여, 웨어러블 글래스 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 외부로부터 수신되는 오디오 신호에 대한 신호 처리를 수행할 수 있다.
한편, 입력부(185)는, 웨어러블 글래스 장치(100)의 초기화, 또는 동작 입력 등을 위한 버튼 등을 구비할 수 있다.
한편, 입력부(185)는, 사운드 수집을 위한 마이크(187)를 구비할 수 있다.
전원 공급부(190)는, 제어부(170)의 제어에 의해, 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
특히, 전원 공급부(190)는, 직류 전원을 저장하고 출력하는 배터리(195)를 구비할 수 있다.
영상 투사부(160)는, 외부로 투사 영상을 출력할 수 있다. 이에 대해서는, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 후술한다.
카메라(195)는, 가시광 기반의 이미지 또는 적외선 기반의 이미지를 획득할 수 있다. 카메라(195)에서 획득된 이미지는, 제어부(170)에서 이미지 처리될 수 있다.
한편, 카메라(195)는, 가시광 기반의 가시광 카메라 또는 적외선 기반의 적외선 카메라일 수 있다.
한편, 카메라(195)는, 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR) 중 어느 하나에 부착될 수 있으며, 웨어러블 글래스 장치(100)의 전방을 촬영할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 영상 투사부(160), 특히, 프로세서(270)에서 연산된 외부 대상물에 대한 거리에 따라, 외부로 투사되는 영상의 초점을 가변하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(170)는, 외부 대상물에 대한 거리가 멀수록, 외부로 투사되는 영상의 초점이 멀어지도록, 영상 투사부(160)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 관성 센서(131)의 센싱 신호에 기초하여, 광학 장치(OD)가 부착된 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR) 중 어느 하나가 접히는 지, 또는 펴지는 지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(170)는, 접혔던 우측 템플(LR)이 우측 회전에 의해 펴지는 경우, 관성 센서(131) 중 각속도가 우측 방향으로 증가하는 것을 이용하여, 우측 템플(LR)이 펴지는 것으로 인식할 수 있다.
다른 예로, 제어부(170)는, 펴졌던 우측 템플(LR)이 좌측 회전에 의해 접히는 경우, 관성 센서(131) 중 각속도가 좌측 방향으로 증가하는 것을 이용하여, 우측 템플(LR)이 접히는 것으로 인식할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 접히는 지, 또는 펴지는 지 여부에 따라, 영상 투사부(160)에서 출력되는 영상의 해상도, 휘도, 또는 밝기 중 적어도 하나를 가변할 수 있다.
예를 들어, 제어부(170)는, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 펴지는 경우 보다, 접히는 경우, 공용 모드로 동작하여야 하므로, 영상 투사부(160)에서 출력되는 영상의 해상도, 휘도, 또는 밝기 중 적어도 하나가 더 커지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 공용 모드에 적합한 영상 투사가 가능하게 된다.
또한, 제어부(170)는, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 펴지는 경우 보다, 접히는 경우, 공용 모드로 동작하여야 하므로, 영상 투사부(160)에서 출력되는 영상의 초점 거리가 더 멀어지도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 접히는 경우 보다, 펴지는 경우, 개인 모드로 동작하여야 하므로, 영상 투사부(160)에서 출력되는 영상의 해상도, 휘도, 또는 밝기 중 적어도 하나가 더 작아지도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 개인 모드에 적합한 영상 투사가 가능하게 된다.
또한, 제어부(170)는, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 접히는 경우 보다, 펴지는 경우, 개인 모드로 동작하여야 하므로, 영상 투사부(160)에서 출력되는 영상의 초점 거리가 더 작아지도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 카메라(195)로부터의 이미지에 기초하여 외부 대상물에 대한 거리를 연산하며, 외부 대상물에 대해 연산된 거리에 따라, 외부로 투사되는 영상의 초점을 가변하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 카메라(195)가 적외선 카메라인 경우, 제어부(170)는, 적외선 카메라로부터의 이미지에서 깊이(depth) 정보를 추출하고, 깊이에 따라, 외부 대상물에 대한 거리를 연산할 수 있다. 그리고, 제어부(170)는, 깊이 또는 거리가 커질수록, 영상의 초점 거리가 멀어지도록 제어할 수 있다.
다른 예로, 카메라(195)가 가시광 기반의 카메라인 경우, 제어부(170)는, 카메라로부터의 이미지에서 오브젝트를 검출하고, 순차 획득되는 이미지에 기초하여, 오브젝트에 대한 시차를 연산하고, 연산된 시차(disparity)에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산할 수 있다. 그리고, 제어부(170)는, 깊이 또는 거리가 커질수록, 영상의 초점 거리가 멀어지도록 제어할 수 있다.
한편, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 펴지는 경우, 카메라(195)에서 획득된 이미지는, 프레임(FR) 중 우측 프레임(FRR)의 일부가 포함될 수 있다. 이에 따라, 제어부(170)는, 획득된 이미지 내에 프레임(FR) 중 우측 프레임(FRR)의 일부가 포함된 경우, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 펴지는 것으로 인식할 수 있다.
한편, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 접히는 경우, 카메라(195)에서 획득된 이미지는, 프레임(FR)이 전혀 포함되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제어부(170)는, 획득된 이미지 내에 프레임(FR)이 전혀 포함되지 않은 경우, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 접힌 것으로 인식할 수 있다.
그리고, 제어부(170)는, 카메라(195)에서 획득된 이미지에 기초하여, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 접히는 지, 또는 펴지는 지 여부에 따라, 영상 투사부(160)에서 출력되는 영상의 해상도, 휘도, 또는 밝기 중 적어도 하나를 가변할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 광학 장치(OD)의 외부에 배치되는 허상 거리 가변부(CCM)가 액츄에이터(미도시)를 구비하는 경우, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상에 따라, 허상 거리를 가변되도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 허상 거리 가변부(CCM)는, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상에 따라, 허상 거리를 가변할 수 있다.
구체적으로, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리가 D1인 경우, 제어부(170)는, 사용자의 시력 정보에 기초하여, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리가 D2가 되도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 허상 거리 가변부(CCM)는, 액츄에이터(미도시)를 구동하여, 내부에 구비되는 렌즈의 위치를 가변할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 사용자(50)가 근시인 경우, D2는 D1 보다 작아지도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 사용자(50)가 원시인 경우, D2는 D1 보다 커지도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 공용 모드 동작시, 영상 투사부(160)에서 연산된 외부 대상물에 대한 거리, 및 설정된 시력 정보에 기초하여, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리를 가변하도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 허상 거리 가변부(CCM)는, 공용 모드 동작시, 연산된 거리와, 설정된 시력 정보에 기초하여, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리를 가변할 수 있다.
예를 들어, 연산된 거리가, D3인 경우, 제어부(170)는, 설정된 시력 정보 및 D3의 거리 정보에 기초하여, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리가, D4가 되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 허상 거리 가변부(CCM)는, 액츄에이터(미도시)를 구동하여, 내부에 구비되는 렌즈의 위치를 가변할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 사용자(50)가 근시인 경우, D4는 D3 보다 작아지도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 사용자(50)가 원시인 경우, D4는 D3 보다 커지도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 영상 투사부의 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 4a는 도 3의 영상 투사부(160)의 내부 구조의 일예를 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 영상 투사부(160)는, 가시광(RGB)을 출력할 수 있다.
한편, 영상 투사부(160)는, 도면과 같이, 가시광(RGB)과 적외선광(IR)을 함께 출력할 수도 있다. 이하에서는 가시광(RGB)과 적외선광(IR)을 함께 출력하는 것을 중심으로 기술한다.
도 4a에 따르면, 영상 투사부(160)는, 복수의 광원부를 구비할 수 있다. 즉, 적색 광원부(210R), 녹색 광원부(210G), 청색 광원부(210B), 적외선 방식의 출력광을 출력하는 출력광 광원부(210IR)를 구비할 수 있다. 이 중, 광원부(210R,210G,210B)는, 레이저 다이오드를 구비할 수 있다.
한편, 각 광원부(210R,210G,210B,210IR)는, 구동부(285)로부터의 각 전기 신호에 의해, 구동될 수 있으며, 이러한 구동부(285)의 전기 신호는, 프로세서(270)의 제어에 의해, 생성될 수 있다. 특히, 제1 전기 신호에 의해, 출력광 광원부(210IR)가 출력광을 출력할 수 있다.
각 광원부(210R,210G,210B,210IR)에서 출력되는 광들은, 집광부(212) 내의 각 집광 렌즈(collimator lenz)를 통해, 시준된다(collimate).
광합성부(220)는, 각 광원부(210R,210G,210B,210IR)에서에서 출력되는 광을 합성하여 일 방향으로 출력한다. 이를 위해, 광합성부(220)는, 4개의 2D MEMS 미러(mirror)(220a,220b,220c,220d)를 구비할 수 있다.
즉, 제1 광합성부(220a)는, 적색 광원부(210R)에서 출력되는 적색광을 입력받아, 광 진행 방향을 변경하여, 스캐너(240) 방향으로 적색광을 출력하도록 한다.
다음, 제2 광합성부(220b)는,녹색 광원부(210G)에서 출력되는 녹색광을 입력받아, 광 진행 방향을 변경하여, 스캐너(240) 방향으로 녹색광을 출력하도록 한다. 한편, 제2 광합성부(224)는, 적색 광원부(210R)로부터의 적색광을, 광 경로 변경 없이, 그대로 스캐너(240) 방향으로 출력하도록 한다.
이러한 방식으로, 제3 광합성부(220c), 및 제4 광합성부(220d)는, 각각 청색광, 및 출력광을 스캐너(240) 방향으로 출력하도록 한다.
다음, 광합성부(210)를 통과한 적색광,녹색광,청색광,출력광은, 편광 분리부(281)를 통과한다.
편광 분리부(281)는, 가시광인 적색광,녹색광,청색광은, 그대로 투과시키고, 출력광(La) 중 일부 편광은 투과시키고, 다룬 일부 편광은 방사시킬 수 있다.
예를 들어, 편광 분리부(281)는, 출력광 중 P 편광 상태의 출력광인 경우 투과시켜, 스캐너(240) 방향으로 P 편광 상태의 출력광을 전달한다. 한편, 편광 분리부(281)는, 반사광 중 S 편광 상태의 수신광을 반사시켜, S 편광 상태의 수신광을 광 검출부(280) 방향으로 전달할 수 있다. 이러한 편광 분리부는, Polarizer Beam Splitter(PBS)라 할 수 있다.
광반사부(256)는, 편광 분리부(281)를 통과한 적색광,녹색광,청색광,출력광을 스캐너(240) 방향으로 반사시키며, 스캐너(240)를 통해 수신되는 수신광을 편광 분리부(281) 방향으로 반사시킨다. 광반사부(256)는, 출력광의 파장만 반사시키는 것이 아닌, 다양한 파장의 광을 반사시키는 것이 가능하다. 이에 따라, 광반사부(256)는, Total Mirror(TM)를 구비할 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만, 광반사부(256)와 편광 분리부(281) 사이에 편광 변환부(미도시)가 구비되는 것도 가능하다.
편광 변환부(미도시)는, 출력광의 편광 방향을 변환하고, 수신광의 편광 방향을 변환할 수 있다.
예를 들어, 편광 변환부(미도시)는, 위상차를 주어 편광 방향을 제어할 수 있다. 특히, 선 편광을 원편광으로 변환하거나, 원편광을 선 편광으로 변환할 수 있다.
구체적으로, 편광 변환부(미도시)는, P 편광인 출력광을 각각 원 편광의 출력광으로 변환한다. 이에 따라, 스캐너(240)는, 원편광의 출력광을 외부로 출력하고, 외부로부터 원편광의 수신광을 수신할 수 있다. 한편, 편광 변환부(미도시)는, 스캐너(240)를 통해 수신되는 원 편광의 수신광을, S 편광인 수신광으로 변환할 수 있다. 이에 따라, 편광 변환부(미도시)는, QuarterWavelength Plate(QWP)라 명명될 수 있다.
다른 예로, 편광 변환부(미도시)는, P 편광의 출력광을 별도 변환 없이 그대로 출력하고, 스캐너(240)로부터 수신되는 P 편광의 수신광을 S 편광인 수신광으로 변환할 수도 있다.
한편, 도 4a의 영상 투사부(160)는, 출력광의 광 경로와, 수신되는 수신광(Lb)의 광 경로가 일부 중첩된다. 이와 같이, 광출력과 광 수신의 광 경로가 일부중첩되는 구조의 영상 투사부(160)는, coaxial Optical System 이라 명명될 수 있다. 이러한 구조의 영상 투사부(160)는, 사이즈를 소형화할 수 있으며, 외광에 강하며, 높은 신호 대 잡음비를 가질 수 있게 된다.
한편, 출력광의 광 경로와, 수신되는 수신광의 광 경로가 완전히 이격되는 것도 가능하다. 이와 같이, 광 출력과 광 수신의 광 경로가 서로 완전히 이격되는 구조의 영상 투사부(160)는, Separated Optical System 이라 명명될 수 있다.
한편, 스캐너(240)는, 광원부(210)으로부터의 출력광을, 입력받아, 외부로 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로, 그리고 반복적으로 수행할 수 있다. 이와 같은 스캐닝 동작을, 외부 스캔 영역의 전체에 대해, 반복하여 수행할 수 있다.
출력광에 기반하여 산란 또는 반사되는 수신광은, 2D 스캐너(240), 광반사부(256), 및 편광 분리부(281)를 거쳐, 출력광의 광 경로와 다른 광 검출부(280) 방향으로 전달된다. 그리고, 수신광은, 적외선 투과 필터(282), 수신광을 위한 집광부(213)를 거쳐, 광 검출부(280)로 입력된다.
광 검출부(280)는, 출력광에 대응하여 외부로부터 수신되는 수신광을 제2 전기 신호로 변환할 수 있다. 이를 위해, 광 검출부(280)는, 광 신호를 수신 신호, 즉 전기신호로 변환하는 포토 다이오드(Photodiode)를 포함할 수 있다. 특히, 광 검출부(280)는, 고 광전 효율의 포토 다이오드로 외부 대상물(240)로부터 산란된 미약한 수신광을 전기 신호로 변환해주는 Avalanche Photodiode를 포함할 수 있다.
한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 광 검출부(280)와 프로세서(270) 사이에, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 샘플러(미도시)가 더 구비될 수 있다.
프로세서(270)는, 출력광에 대응하는 제1 전기 신호와, 수신광에 대응하는 제2 전기 신호의 위상 차이를 이용하여, 외부 스캔 영역에 위치한 외부 대상물에 대한 거리를 검출할 수 있다.
도 4b는 도 3의 영상 투사부(160) 내의 스캐너의 동작 설명을 도시하는 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스캐너(240)는, 입력되는 광을, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하여, 외부 영역(200)에 출력할 수 있다.
한편, 영상 투사부(160)가 가시광과 적외선광을 함께 출력하는 경우, 스캐너(240)는, 입력되는 가시광(RGB)과, 적외선광인 출력광(IR)을 동시에 출력할 수 있다. 특히, 외부 스캔 영역(200)에 대해, 좌에서 우 방향 스캐닝 및 우에서 좌방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하면서, 외부 스캔 영역(200) 전체에 대한 스캐닝을 프레임 단위로 수행할 수 있다.
도면에서는, 가시광(RGB)에 기반하여, 모니터 이미지를 포함하는 투사 영상(201)이 외부 스캔 영역(200) 내에 표시되고, 투사 영상(201)에 대해, 사용자의 손(202)이 위치하는 경우, 적외선광인 출력광(IR)에 의해, 사용자 손(202)의 거리 검출이 수행될 수 있음을 예시한다.
즉, 본 발명의 웨어러블 글래스 장치(100)에 따르면, 외부로 영상을 투사하면서, 외부 대상물의 거리를 검출할 수 있으므로, 대상물의 거리 또는 움직임에 기초하여 관련 영상을 표시할 수 있게 된다. 따라서, 사용자의 이용 편의성이 증대될 수 있다.
특히, 사용자 제스쳐를 거리 검출 방법을 통해 검출하고, 사용자 제스쳐에 대응하는 영상을 표시함으로써, 사용자의 이용 편의성이 증대될 수 있다.
도 4c는 도 4a의 영상 투사부의 거리 검출 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
여기서, Tx는 출력광의 위상 신호, Rx는 수신광의 위상 신호를 나타낸다.
도면을 참조하면, 영상 투사부(160)의 프로세서(도 4a의 270)는, 출력광의 위상 신호와 수신광의 위상 신호의 위상 차이(Φ)에 따라, 거리 정보 레벨을 산출할 수 있다.
예를 들어, 위상 차이가 클수록, 외부 대상물이 멀리 있는 것이므로, 거리 정보 레벨이 크도록 설정할 수 있으며, 위상 차이가 작을수록, 외부 대상물이 가깝게 있는 것이므로, 거리 정보 레벨이 작도록 설정할 수 있다.
이러한, 거리 레벨 설정은, 상술한 바와 같이, 외부 스캔 영역(200)을 수평 스캐닝 및 수직 스캐닝하면서, 외부 스캔 영역(200) 내의 각 영역 별로 수행된다. 한편, 외부 스캔 영역(200)의 각 영역 별로, 거리 정보 레벨의 검출이 가능하다.
한편, 영상 투사부의 프로세서(도 4a의 270)는, 출력광에 대한 전기 신호와 수신광에 대한 전기 신호의, 위상차에 의해, 거리 정보를 산출할 수 있다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
먼저, 도 5a를 참조하면, 웨어러블 글래스 장치(100a)는, 광학 장치(OD)와, 우안 글래스(180R) 사이에 배치되어, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상의 광 진행 방향을 변경하는 프리즘(PSM)을 더 구비할 수 있다.
도 5a와 같이, 우측 템플(LR)이 접힌 경우, 프리즘(PSM)의 배치가 더 잘 확인될 수 있다.
도면에서는, 광학 장치(OD)의 영상 출력부(PRO)와, 우측 프레임(FRR) 사이에 프리즘(PSM)이 배치될 수 있다. 구체적으로, 광학 장치(OD)의 단부에, 영상 출력부(PRO)와, 우측 프레임(FRR) 사이에 프리즘(PSM)이 배치될 수 있다.
도 5a와 같이, 우측 템플(LR)이 접힌 경우, 광학 장치(OD)의 영상 출력부(PRO)에서 출력되는 영상은, 프리즘(PM)을 통과하여, 외부로 투사될 수 있다.
다음, 도 5b는 우측 템플(LR)이 펴진 경우를 예시한다.
이에 따라, 광학 장치(OD)의 영상 출력부(PRO)에서 출력되는 영상은, 프리즘(PSM)을 통과하여, 인 커플링 영역(IC)으로 입사하여, 우안 글래스(180R) 내의 아웃 커플링 영역(OC)에 표시될 수 있다.
한편, 도면에서 도시된 바와 같이, 웨어러블 글래스 장치(100a)는, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R) 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)를 구비할 수 있다. 이에 따라, 사용자 시력에 따라 초점 거리가 가변될 수 있게 된다.
도 6a와 도 6b는 프리즘에 따른 투사 영상의 이동 경로를 도시한 도면이다.
먼저, 도 6a의 웨어러블 글래스 장치(100)는, 도 1a 내지 도 1g와 같이, 프리즘(PSM)이 배치되지 않는 경우를 예시한다.
이에 따르면, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상은, 도면과 같이, 제1 패스(path1)에 따라, 우안 글래스(180R)를 거쳐, 사용자(50)의 우안(eyer)을 통해 인식될 수 있다.
다음, 도 6b의 웨어러블 글래스 장치(100a)는, 도 5a 내지 도 5b와 같이, 프리즘(PSM)이 배치되는 경우를 예시한다.
이에 따르면, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상은, 도면과 같이, 제2 패스(path2)에 따라, 프리즘(PSM), 및 우안 글래스(180R)를 거쳐, 사용자(50)의 우안(eyer)을 통해 인식될 수 있다. 특히, 프리즘(PSM)에 의해, 우안 글래스(180R)에 표시되는 영상의 선명도 등이 향상될 수 있다.
한편, 우측 템플(LR)의 펴진 각도(angle)에 따라, 투사 영상의 입사각 조정이 가능하며, 이에 따라, 우안 글래스(180R)를 거쳐, 사용자(50)의 우안(eyer)에 인식되는 영상의, 해상도, 밝기, 또는 표시 위치 등이 가변될 수 있게 된다. 이에 따라, 웨어러블 글래스 장치(100a)의 설계 자유도가 향상될 수 있게 된다.
한편, 도 6b와 달리, 프리즘(PSM)이, 영상 출력부(PRO)와, 우측 프레임(FRR) 사이에 배치되되, 우측 프레임(FRR)에 고정될 수 있다.
이러한 경우, 웨어러블 글래스 장치(100a)에서, 우측 템플(LR)이 접히는 경우, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 프리즘(PSM)에 입사되지 않을 수 있다.
한편, 웨어러블 글래스 장치(100a)에서, 우측 템플(LR)이 펴지는 경우, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 프리즘(PSM)을 거쳐, 우안 글래스(180R)에 표시될 수 있다.
도 7a와 도 7b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100aa)는, 도 1b와 같이, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)와, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)를 지지하는 프레임(FR)과, 프레임(FR)에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)와, 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)에 각각 접속되는 좌측 템플(LL)(temple)과 우측 템플(LR), 우측 템플(LR) 에 부착되는 광학 장치(OD)를 구비할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100aa)는, 도 1b와 달리, 프리즘(PSM)과, 프리즘 커버(DPSM)를 더 구비하는 것에 그 차이가 있다.
프리즘(PSM)은, 광학 장치(OD)와, 우안 글래스(180R) 사이에 배치되어, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상의 광 진행 방향을 변경할 수 있다.
한편, 프리즘 커버(DPSM)는, 프리즘(PSM)과 프레임(FR) 사이에 배치되며, 프리즘 힌지(PHR)에 접속되어 회동 가능할 수 있다. 특히, 프리즘(PSM)과 우측 프레임(FRR) 사이에 배치되며, 프리즘 힌지(PHR)에 접속되어 회동 가능할 수 있다.
도 7a는, 우측 템플(LR)이 접힌 상태에서, 프리즘 커버(DPSM)가 닫혀, 프리즘(PSM)을 보호하고 있는 것을 예시한다.
이에 따라, 광학 장치(OD)의 영상 출력부(PRO)에서 출력되는 영상은, 프리즘(PSM)을 통과하나, 프리즘 커버(DPSM)에 의해, 외부로 출력될 수 없게 된다.
도 7b는 우측 템플(LR)이 접힌 상태에서, 프리즘 커버(DPSM)가 우측으로 회동하여, 열린 상태가 된 것을 예시한다. 이에 따라, 프리즘 커버(DPSM)는, 프리즘(PSM)을 보호하지 못하게 된다.
도 7b와 같이, 우측 템플(LR)이 접힌 상태에서, 프리즘 커버(DPSM)가 열린 경우, 광학 장치(OD)의 영상 출력부(PRO)에서 출력되는 영상은, 프리즘(PSM)을 통과하여, 외부로 출력되게 된다.
한편, 우측 템플(LR)이 펴진 경우, 광학 장치(OD)의 영상 출력부(PRO)에서 출력되는 영상은, 프리즘(PSM)을 통과하여, 인 커플링 영역(IC)으로 입사하여, 우안 글래스(180R) 내의 아웃 커플링 영역(OC)에 표시될 수 있다.
한편, 프리즘 커버(DPSM)의 회동은, 수동 동작도 가능하나, 이와 달리, 전기 신호에 의한 자동 동작도 가능하다.
프리즘 커버(DPSM)의 자동 동작을 위해, 모터(미도시)가 필요하며, 제어부(170)는, 프리즘 커버(DPSM)를 위한 모터를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(170)는, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 접힌 상태에서, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이 전방으로 출력되는 경우, 프리즘(PSM)이 개방되도록, 프리즘 커버(DPSM)를 이동시킬 수 있다.
다른 예로, 제어부(170)는, 광학 장치(OD)가 부착된 우측 템플(LR)이 접힌 상태에서, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이 전방으로 출력되지 않는 경우, 프리즘(PSM)이 외부에 노출되지 않도록, 프리즘 커버(DPSM)를 이동시킬 수 있다.
한편, 도 7a와 도 7b의 웨어러블 글래스 장치(100aa)는, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R) 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)를 구비할 수 있다. 이에 따라, 사용자 시력에 따라 초점 거리가 가변될 수 있게 된다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
먼저, 도 8a의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100ab)는, 도 1b와 같이, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)와, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)를 지지하는 프레임(FR)과, 프레임(FR)에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)와, 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)에 각각 접속되는 좌측 템플(LL)(temple)과 우측 템플(LR), 우측 템플(LR) 에 부착되는 광학 장치(OD)를 구비할 수 있다.
한편, 도 8a의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100ab)는, 도 1b와 달리, 광학 장치(OD)의 내면(IS)과 외면(OS) 중, 웨어러블 글래스 장치(100)를 착용되는 사용자(50)에게 더 가까운 내면(IS)에, 배치되는 단열 부재(PDa)를 더 구비할 수 있다.
이에 따라, 웨어러블 글래스 장치(100ab)를 착용한 사용자(50)를 보호할 수 있게 된다. 특히, 웨어러블 글래스 장치(100ab) 내의 광학 장치(OD)에서 발생되는 열로부터, 사용자(50)를 보호할 수 있게 된다.
다음, 도 8b의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100ab)는, 도 1b와 같이, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)와, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)를 지지하는 프레임(FR)과, 프레임(FR)에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)와, 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)에 각각 접속되는 좌측 템플(LL)(temple)과 우측 템플(LR), 우측 템플(LR) 에 부착되는 광학 장치(OD)를 구비할 수 있다.
한편, 도 8b의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100ac)는, 도 1b와 달리, 광학 장치(OD)의 내면(IS)과 외면(OS) 중, 웨어러블 글래스 장치(100)를 착용되는 사용자(50)에게 더 먼 외면(OS)에, 배치되는 방열 부재(PDb)를 더 구비할 수 있다.
이러한 방방열 부재(PDb)로 인하여, 광학 장치(OD)에서 발생하는 열이 외부로 신속하게 전달될 수 있으며, 따라서, 광학 장치(OD)에서 발생되는 열을 효율적으로 저감할 수 있게 된다.
한편, 도 8b의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100ac)는, 도 8a에서 도시한 단열 부재(PDa)를 더 구비할 수도 있다.
한편, 도 8b에서는 도시하지 않았지만, 광학 장치(OD)에서 발생되는 열을 효율적으로 저감하기 위해, 웨어러블 글래스 장치(100ac)는, 팬 모터와 팬(미도시) 등을 더 구비할 수도 있다.
도 9a는 웨어러블 글래스 장치의 개인 모드 동작 상태를 예시하며, 도 9b는 웨어러블 글래스 장치의 공용 모드 동작 상태를 예시한다.
먼저, 도 9a를 참조하면, 광학 장치(OD)가 우측 템플(LR)에 부착된 상태에서, 우측 템플(LR)이 펴지는 경우, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상(Img1)이, 우안 글래스(180R) 내의 아웃 커플링 영역(OC)에 표시될 수 있다.
이에 따라, 웨어러블 글래스 장치(100)를 착용한 사용자(50)는, 우안 글래스(180R) 내의 아웃 커플링 영역(OC)을 통해, 웨어러블 글래스 장치(100)의 전방에 초점 거리가 맞쳐진 허상을 인식할 수 있게 된다.
이에 따라, 개인 모드로서, 착용한 사용자(50)를 위한 다양한 영상, 또는 정보 제공이 가능하게 된다.
다음, 도 9b를 참조하면, 광학 장치(OD)가 우측 템플(LR)에 부착된 상태에서, 우측 템플(LR)이 접히는 경우, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상(Img2)이, 외부로 출력되어 표시될 수 있다.
이에 따라, 공용 모드로서, 주변의 사람들과, 영상, 또는 정보 등을 함께 시청할 수 있게 된다.
특히, 테이블 위에, 우측 템플(LR)이 접힌, 웨어러블 글래스 장치(100)를 놓아두고, 투사 영상을 출력함으로써, 주변의 사람들과, 영상, 또는 정보 등을 함께 시청할 수 있게 된다.
한편, 도 9a와 도 9b의 웨어러블 글래스 장치(100)는, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R) 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)를 구비할 수 있다. 이에 따라, 사용자 시력에 따라 초점 거리가 가변될 수 있게 된다.
도 10a와 도 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
먼저, 도 10a의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100b)는, 도 1b와 같이, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)와, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)를 지지하는 프레임(FR)과, 프레임(FR)에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)와, 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)에 각각 접속되는 좌측 템플(LL)(temple)과 우측 템플(LR), 우측 템플(LR) 에 부착되는 광학 장치(OD)를 구비할 수 있다.
이때, 광학 장치(OD)는, 도 1b와 달리, 부착된 좌측 템플(LL)과 우측 템플(LR) 중 어느 하나에 회전가능하도록 배치될 수 있다.
도면에서는, 광학 장치(OD)가, 우측 템플(LR)에 부착되어 회전 가능하도록 배치되는 것을 예시한다.
한편, 도 10a와 같이, 우측 템플(LR)이 펴진 상태에서, 광학 장치(OD)의 광학 모듈(OM)이 우측 템플(LR)의 내면(IS)에 위치하는 경우, 개인 모드로서, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 우안 글래스(180R)에 표시될 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 글래스 장치(100b)를 착용한 사용자(50)는, 해당 영상을 시청할 수 있게 된다.
한편, 도 10b와 같이, 우측 템플(LR)이 펴진 상태에서, 광학 장치(OD)의 광학 모듈(OM)이 우측 템플(LR)의 외면(OS)에 위치하는 경우, 공용 모드로서, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이 전방으로 출력되어 표시될 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 글래스 장치(100b) 주변 사람들은, 투사 영상을 함께 시청할 수 있게 된다.
한편, 도 10a와 도 10b와 같이, 광학 장치(OD)의 광학 모듈(OM)이, 우측 템플(LR)의 내면(IS) 또는 외면(OS)에 위치하도록, 광학 장치(OD)는, 우측 템플(LR)를 중심으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 간편하게, 광학 장치(OD)의 광학 모듈(OM)이, 우측 템플(LR)의 내면(IS) 또는 외면(OS)에 위치하도록 조정할 수 있게 된다.
도 11a와 도 11b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 외관을 도시한 도면이다.
먼저, 도 11a의 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100c)는, 도 11b와 같이, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)와, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)를 지지하는 프레임(FR)과, 프레임(FR)에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)와, 좌측 힌지(HL)와 우측 힌지(HR)에 각각 접속되는 좌측 템플(LL)(temple)과 우측 템플(LR), 우측 템플(LR) 에 부착되는 광학 장치(OD)를 구비할 수 있다.
이때, 광학 장치(OD)는, 도 1b와 달리, 광학 장치(OD)와, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R) 중 어느 하나의 사이에, 회동 가능하게 배치되어, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상의 광 진행 방향을 변경하는 프리즘(PSM)을 더 포함할 수 있다.
도면에서는, 프리즘(PSM)이, 우측 템플(LR)에 부착되어 회전 가능하도록 배치되는 것을 예시한다.
한편, 도 11a와 같이, 우측 템플(LR)이 펴진 상태에서, 프리즘(PSM)이 우측 템플(LR)의 내면(IS)에 대응하여 위치하는 경우, 개인 모드로서, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 프리즘(PSM)을 거쳐, 우안 글래스(180R)에 표시될 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 글래스 장치(100c)를 착용한 사용자(50)는, 해당 영상을 시청할 수 있게 된다.
한편, 도 11b와 같이, 우측 템플(LR)이 펴진 상태에서, 프리즘(PSM)이 우측 템플(LR)의 외면(OS)에 대응하여 위치하는 경우, 공용 모드로서, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 광학 장치(OD)에서 투사되는 영상이, 프리즘(PSM)을 거쳐, 전방으로 출력되어 표시될 수 있다. 이에 따라, 웨어러블 글래스 장치(100c) 주변 사람들은, 투사 영상을 함께 시청할 수 있게 된다.
한편, 도 11a와 도 11b와 같이, 프리즘(PSM)이, 우측 템플(LR)의 내면(IS) 또는 외면(OS)에 대응하여 위치하도록, 프리즘(PSM)을 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 간편하게, 프리즘(PSM)이, 우측 템플(LR)의 내면(IS) 또는 외면(OS)에 대응하여 위치하도록 조정할 수 있게 된다.
도 12 내지 도 14b는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 동작 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 도 12 및 도 13의 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치(100m)은, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R) 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)와, 우안 글래스(180R)와, 광학 장치 사이에 배치되는 허상 거리 가변부(CCM)를 포함할 수 있다.
한편, 도 12와 도 13은, 우측 템플(LR)이 펴지는 경우, 개인 모드로서, 광학 장치(OD)(OD)에서 투사되는 영상이, 우안 글래스(180R) 내의 인 커플링 영역(IC)으로 입사하여, 우안 글래스(180R) 내의 아웃 커플링 영역(OC)에 표시되는 것을 예시한다.
이때, 우안 초점 가변 렌즈(CMR)가 사용자(50)의 우안(eyer) 시력에 대응하는 경우, 도 12와 같이, 복수의 허상(VIa~VIc) 중 제2 허상(VIb)에 대응하는 투사 영상의 초점이, 우안(eyer) 망막(Pr)에 맺히게 된다. 따라서, 사용자(50)는, 제2 허상(VIb)에 대응하는 투사 영상을 선명하게 인식할 수 있게 된다.
한편, 우안 초점 가변 렌즈(CMR)가 사용자(50)의 우안(eyer) 시력에 대응하지 않는 경우, 도 13과 같이, 복수의 허상(VIa~VIc) 중 제2 허상(VIb)에 대응하는 투사 영상의 초점이, 우안(eyer) 망막(Pr)이 아닌, P1, P2 등에 맺히게 된다.
P1에 맺히는 경우, 사용자(50)의 우안(eyer)이 근시이므로, 우안 초점 가변 렌즈(CMR)는 근시 보정용 렌즈인 것이 바람직하다.
이에, 우안 초점 가변 렌즈(CMR)가 근시 보정용 렌즈인 경우, 복수의 허상(VIa~VIc) 중 제1 허상(VIa)에 대응하는 투사 영상의 초점이, 우안(eyer) 망막(Pr)에 맺히게 된다.
한편, P2에 맺히는 경우, 사용자(50)의 우안(eyer)이 원시이므로, 우안 초점 가변 렌즈(CMR)는 원시 보정용 렌즈인 것이 바람직하다.
이에, 우안 초점 가변 렌즈(CMR)가 원시 보정용 렌즈인 경우, 복수의 허상(VIa~VIc) 중 제3 허상(VIc)에 대응하는 투사 영상의 초점이, 우안(eyer) 망막(Pr)에 맺히게 된다.
한편, 제어부(170)는, 광학 장치(OD)의 외부에 배치되는 허상 거리 가변부(CCM)가 액츄에이터(미도시)를 구비하는 경우, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상에 따라, 허상 거리를 가변되도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 허상 거리 가변부(CCM)는, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상에 따라, 허상 거리를 가변할 수 있다.
구체적으로, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리가 D1인 경우, 제어부(170)는, 사용자의 시력 정보에 기초하여, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리가 D2가 되도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 허상 거리 가변부(CCM)는, 액츄에이터(미도시)를 구동하여, 내부에 구비되는 렌즈의 위치를 가변할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 사용자(50)가 근시인 경우, D2는 D1 보다 작아지도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 사용자(50)가 원시인 경우, D2는 D1 보다 커지도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
도 14a는, 웨어러블 글래스 장치(100ma) 내의 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)가, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)에 각각 탈부착 가능한 것을 예시한다. 이에 따라, 시력 보정을 간편하게 수행할 수 있게 된다.
도 14b는, 웨어러블 글래스 장치(100ma) 내의 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)가, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)에 각각 부착된 것을 예시한다. 이에 따라, 시력 보정을 간편하게 수행할 수 있게 된다.
좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)는, 각각 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R)의 내면에, 멤브레인(Membrane) 형태로 부착되거나, 라미네이션(Lamination) 방식으로 부착될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 웨어러블 글래스 장치의 동작 방법을 나타내는 순서도이다.
도면을 참조하면, 제어부(170)는, 입력부(185) 등을 통해, 시력 설정 입력이 있는 지 여부를 판단할 수 있다(S1410).
예를 들어, 입력부(185)는 놉 다이얼 등을 구비할 수 있으며, 놉 다이얼의 조작에 의해, 시력 설정이 수행될 수 있다.
다른 에로, 입력부(185)는, 마이크를 구비할 수 있으며, 마이크를 통해 수집되는 사운드 내의 시력 정보에 기초하여, 시력 설정이 수행될 수 있다.
다음, 제어부(170)는, 시력 설정 입력이 있는 경우, 시력 보정을 위해, 좌안 글래스(180L)와 우안 글래스(180R) 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)의 부착을, 가이드할 수 있다.
특히, 좌안 초점 가변 렌즈(CML)와 우안 초점 가변 렌즈(CMR)의 시력 정보를 가이드할 수 있다.
다음, 제어부(170)는, 시력 설정 입력이 있는 경우, 시력 정보를 설정하고, 메모리(140)에 저장할 수 있다(S1415).
다음, 제어부(170)는, 카메라(195)로부터의 이미지에 기초하여, 전방에 대해 3D 깊이(depth)를 센싱하고(S1420), 분류하여(S1425), 거리(distance)를 연산할 수 있다.
예를 들어, 카메라(195)가 적외선 카메라인 경우, 제어부(170)는, 적외선 카메라로부터의 이미지에서 깊이(depth) 정보를 추출하고, 깊이에 따라, 외부 대상물에 대한 거리를 연산할 수 있다.
다른 예로, 카메라(195)가 가시광 기반의 카메라인 경우, 제어부(170)는, 카메라로부터의 이미지에서 오브젝트를 검출하고, 순차 획득되는 이미지에 기초하여, 오브젝트에 대한 시차를 연산하고, 연산된 시차(disparity)에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산할 수 있다.
다음, 제어부(170)는, 표시할 투사 영상과 관련한 컨텐츠 이미지와 깊이 매핑 신호를 출력할 수 있다(S1430).
그리고, 제어부(170)는, 설정된 시력 정보에 기초하여, 허상 거리를 변경할 수 있다(S1435).
한편, 제어부(170)는, 광학 장치(OD)의 외부에 배치되는 허상 거리 가변부(CCM)가 액츄에이터(미도시)를 구비하는 경우, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상에 따라, 허상 거리를 가변되도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 허상 거리 가변부(CCM)는, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상에 따라, 허상 거리를 가변할 수 있다.
구체적으로, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리가 D1인 경우, 제어부(170)는, 사용자의 시력 정보에 기초하여, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리가 D2가 되도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
이에 따라, 허상 거리 가변부(CCM)는, 액츄에이터(미도시)를 구동하여, 내부에 구비되는 렌즈의 위치를 가변할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 사용자(50)가 근시인 경우, D2는 D1 보다 작아지도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 사용자(50)가 원시인 경우, D2는 D1 보다 커지도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 공용 모드 동작시, 영상 투사부(160)에서 연산된 외부 대상물에 대한 거리, 및 설정된 시력 정보에 기초하여, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리를 가변하도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 허상 거리 가변부(CCM)는, 공용 모드 동작시, 연산된 거리와, 설정된 시력 정보에 기초하여, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리를 가변할 수 있다.
예를 들어, 연산된 거리가, D3인 경우, 제어부(170)는, 설정된 시력 정보 및 D3의 거리 정보에 기초하여, 광학 장치(OD)에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리가, D4가 되도록 제어할 수 있다.
이에 따라, 허상 거리 가변부(CCM)는, 액츄에이터(미도시)를 구동하여, 내부에 구비되는 렌즈의 위치를 가변할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 사용자(50)가 근시인 경우, D4는 D3 보다 작아지도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 사용자(50)가 원시인 경우, D4는 D3 보다 커지도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
도 16은 도 15의 동작 방법 설명에 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 웨어러블 글래스 장치(100)를 착용한 사용자(50)는, 디스플레이 장치(1600)를 통해, 실상 이미지(1610)를 시청할 수 있다.
이때, 디스플레이 장치(1600)와 사용자(50)의 간격은, ID2일 수 있다.
한편, 사용자(50)가, 디스플레이 장치(1600)를 통해, 실상 이미지(1610)를 시청하다가, 잠시 머리를 돌리거나, 눈을 돌려, 광학 장치(OD)에서 투사되는 투사 영상을, 웨어러블 글래스 장치(100)를 통해 시청할 수 있다.
이때, 투사 영상의 허상 위치가, ID2가 아닌, 더 먼 ID3 이거나, ID1 인 경우, 사용자(50)는, ID3 또는 ID1에 대응하는 허상 이미지(VIc, VIa)이 선명하지 못한 것으로 인식할 수 있다.
이에 따라, 제어부(170)는, 외부 대상물과의 거리, 즉, 디스플레이 장치(1600)와의 거리를 연산하고, 디스플레이 장치(1600)와의 거리에 기초하여, 투사 영상의 허상 거리가, ID2가 되도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다.
이때, 사용자(50)가 근시인 경우, 우안 초점 가변 렌즈(CMR)는 근시용 우안 초점 가변 렌즈(CMR)일 수 있다.
그리고, 제어부(170)는, 디스플레이 장치(1600)와의 거리 및 사용자(50)의 시력 정보에 기초하여, 투사 영상이 망막이 맺히도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 투사 영상의 허상 거리가, ID2가 되도록, 허상 거리 가변부(CCM)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 시력 보정용, 투사 영상의 표시 및 시청이 가능하게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다

Claims (19)

  1. 좌안 글래스와 우안 글래스;
    상기 좌안 글래스와 우안 글래스를 지지하는 프레임;
    상기 프레임에 접속되며, 회동 가능한 좌측 힌지와 우측 힌지;
    상기 좌측 힌지와 우측 힌지에 각각 접속되는 좌측 템플(temple)과 우측 템플;
    상기 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나에 부착되는 광학 장치; 및
    상기 좌안 글래스와 우안 글래스 상에 각각 부착되는 좌안 초점 가변 렌즈와 우안 초점 가변 렌즈;를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 좌안 초점 가변 렌즈와 우안 초점 가변 렌즈는, 상기 좌안 글래스와 우안 글래스에 각각 탈부착 가능한 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 좌안 글래스와 우안 글래스 중 어느 하나와, 상기 광학 장치 사이에 배치되는 허상 거리 가변부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 허상 거리 가변부는,
    상기 광학 장치에서 출력되는 투사 영상에 따라, 허상 거리를 가변하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 허상 거리 가변부는,
    설정된 시력 정보에 기초하여, 상기 광학 장치에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리를 가변하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 광학 장치는,
    영상을 외부로 출력하는 영상 투사부;를 포함하며,
    상기 영상 투사부는,
    외부 대상물에 대한 거리를 연산하며,
    상기 허상 거리 가변부는,
    공용 모드 동작시, 상기 연산된 거리와, 설정된 시력 정보에 기초하여, 상기 광학 장치에서 출력되는 투사 영상의 허상 거리를 가변하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광학 장치가 부착된 상기 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 접히는 경우, 상기 광학 장치에서 투사되는 영상이 전방으로 출력되어 표시되며,
    상기 광학 장치가 부착된 상기 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 펴지는 경우, 상기 광학 장치에서 투사되는 영상이, 상기 좌안 글래스와 우안 글래스 중 어느 하나에 표시되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 좌안 글래스와 우안 글래스는, 시스루(see through) 렌즈를 포함하며,
    상기 광학 장치가 부착된 상기 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 펴지는 경우, 상기 광학 장치에서 투사되는 영상이, 상기 좌안 글래스와 우안 글래스 중 어느 하나의, 인 커플링 영역으로 투사되어, 아웃 커플링 영역에서 표시되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 광학 장치와, 상기 좌안 글래스와 우안 글래스 중 어느 하나의 사이에 배치되어, 상기 광학 장치에서 투사되는 영상의 광 진행 방향을 변경하는 프리즘;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 프리즘과, 상기 프레임 사이에 배치되며, 프리즘 힌지에 접속되어 회동 가능한 프리즘 커버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 광학 장치가 부착된 상기 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 접힌 상태에서, 상기 광학 장치에서 투사되는 영상이 전방으로 출력되는 경우, 상기 프리즘 커버는, 상기 프리즘이 개방되도록 이동되며,
    상기 광학 장치가 부착된 상기 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 접힌 상태에서, 상기 광학 장치에서 투사되는 영상이 전방으로 출력되지 않는 경우, 상기 프리즘 커버는, 상기 프리즘이 외부에 노출되지 않도록 이동되는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광학 장치의 내면과 외면 중, 상기 웨어러블 글래스 장치를 착용되는 사용자에게 더 가까운 내면에, 배치되는 단열 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광학 장치의 내면과 외면 중, 상기 웨어러블 글래스 장치를 착용되는 사용자에게 더 먼 외면에, 배치되는 방열 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 광학 장치는,
    관성 센서를 포함하는 센싱부; 및
    상기 영상을 외부로 출력하는 영상 투사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 영상 투사부는,
    제1 전기 신호에 기초하여, 출력광을 출력하는 광원부;
    제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하여, 상기 출력광을 외부로 출력하는 스캐너;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 영상 투사부는,
    상기 출력광에 대응하여 수신되는 수신광을 제2 전기 신호로 변환하는 광 검출부; 및
    상기 제1 전기 신호와 상기 제2 전기신호에 기초하여, 외부 대상물에 대한 거리를 연산하는 프로세서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 외부 대상물에 대해 연산된 거리에 따라, 상기 외부로 투사되는 영상의 초점을 가변하도록 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 관성 센서의 센싱 신호에 기초하여, 상기 광학 장치가 부착된 상기 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 접히는 지, 또는 펴지는 지 여부를 판단하는 제어부;를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 광학 장치가 부착된 상기 좌측 템플과 우측 템플 중 어느 하나가 접히는 지, 또는 펴지는 지 여부에 따라, 상기 영상 투사부에서 출력되는 영상의 해상도, 휘도, 또는 밝기 중 적어도 하나를 가변하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    카메라; 및
    상기 카메라로부터의 이미지에 기초하여 외부 대상물에 대한 거리를 연산하며, 상기 외부 대상물에 대해 연산된 거리에 따라, 상기 외부로 투사되는 영상의 초점을 가변하도록 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 글래스 장치.
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