WO2024043564A1 - 제 1 렌즈 상에 배치되는 발광 소자를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 웨어러블 전자 장치 - Google Patents

제 1 렌즈 상에 배치되는 발광 소자를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 웨어러블 전자 장치 Download PDF

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WO2024043564A1
WO2024043564A1 PCT/KR2023/011301 KR2023011301W WO2024043564A1 WO 2024043564 A1 WO2024043564 A1 WO 2024043564A1 KR 2023011301 W KR2023011301 W KR 2023011301W WO 2024043564 A1 WO2024043564 A1 WO 2024043564A1
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WO
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lens
electronic device
light
user
display
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PCT/KR2023/011301
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English (en)
French (fr)
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송덕영
김영란
양현모
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삼성전자주식회사
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    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/1613—Constructional details or arrangements for portable computers
    • G06F1/163—Wearable computers, e.g. on a belt
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/013—Eye tracking input arrangements

Definitions

  • Various embodiments of the present disclosure generally relate to wearable electronic devices, for example, to a lens assembly including a light-emitting element disposed on a first lens and a wearable electronic device including the same.
  • Electronic devices are being developed that have user interfaces that provide users with experiences of augmented reality, virtual reality, mixed reality, and/or extended reality.
  • the above-mentioned background technology is possessed or acquired in the process of deriving this disclosure and cannot necessarily be said to be known technology disclosed to the general public before the application of this disclosure.
  • a wearable electronic device worn on the user's head includes a main housing 401 and a lens assembly 500 disposed in the main housing 401, where the lens assembly 500 includes, a lens housing 510 disposed in the main housing, a rear surface facing the user's eyes in a direction toward the user's eyes when the wearable electronic device is worn on the user's head, and a rear surface opposite the rear surface a first lens 520 disposed in the lens housing and having a front surface provided in the lens housing; a second lens disposed in the lens housing and disposed behind the first lens 520 with respect to the user's eye
  • a lens assembly includes a lens housing, a rear surface facing the user's eye, a front surface opposite the rear surface, a first lens connected to the lens housing, the second lens.
  • a second lens located in front of the first lens and connected to the lens housing, a display connected to the lens housing, located in front of the second lens, and irradiating light in a direction toward the second lens, and the second lens. 1 disposed on at least one of a lens and the lens housing, provided in a position overlapping an area of the first lens where the light emitted from the display does not reach, and configured to detect movement of the user's eyes. It may include at least one light emitting element 570 that irradiates light to the pupil.
  • a wearable electronic device worn on a user's head may include a main housing and a pair of lens assemblies disposed in the housing and positioned in front of the user's eyes.
  • the lens assembly includes a lens housing connected to the main housing, a rear surface facing the user's eyes, a front surface opposite the rear surface, and a first lens connected to the lens housing, A second lens located ahead of the first lens and connected to the lens housing, a display connected to the lens housing, located ahead of the second lens, and irradiating light in a direction toward the second lens, and It is disposed on at least one of a first lens and the lens housing, and is provided in a position to overlap an area of the first lens where the light emitted from the display does not reach, and is used to sense movement of the user's eyes.
  • It may include at least one light-emitting element 570 that irradiates light to the pupil of the eye.
  • the rear surface is located outside the central part and the central part, which is an area through which the light passes, and supports the light-emitting element.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of a wearable electronic device according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of an eye tracking camera included in a wearable electronic device according to an embodiment.
  • Figure 4 is a front perspective view of a wearable electronic device according to an embodiment.
  • Figure 5 is a rear perspective view of a wearable electronic device according to an embodiment.
  • Figure 6 is a rear perspective view of a lens assembly according to one embodiment.
  • Figure 7 is an exploded perspective view of a lens assembly according to one embodiment.
  • Figure 8 is a cross-sectional view taken along the cutting line A-A in Figure 6.
  • FIG. 9 is a rear view of a first lens, a lens housing, and a light emitting device according to an embodiment.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of a lens assembly according to one embodiment.
  • Figure 11 is a rear view of a first lens, a lens housing, and a light emitting device according to one embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment according to an embodiment.
  • the electronic device 101 communicates with the electronic device 102 through a first network 198 (e.g., a short-range wireless communication network) or a second network 199. It is possible to communicate with at least one of the electronic device 104 or the server 108 through (e.g., a long-distance wireless communication network). According to one embodiment, the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • a first network 198 e.g., a short-range wireless communication network
  • a second network 199 e.g., a long-distance wireless communication network.
  • the electronic device 101 may communicate with the electronic device 104 through the server 108.
  • the electronic device 101 includes a processor 120, a memory 130, an input module 150, an audio output module 155, a display module 160, an audio module 170, and a sensor module ( 176), interface 177, connection terminal 178, haptic module 179, camera module 180, power management module 188, battery 189, communication module 190, subscriber identification module 196 , or may include an antenna module 197.
  • at least one of these components eg, the connection terminal 178) may be omitted or one or more other components may be added to the electronic device 101.
  • some of these components e.g., sensor module 176, camera module 180, or antenna module 197) are integrated into one component (e.g., display module 160). It can be.
  • the processor 120 for example, executes software (e.g., program 140) to operate at least one other component (e.g., hardware or software component) of the electronic device 101 connected to the processor 120. It can be controlled and various data processing or calculations can be performed. According to one embodiment, as at least part of data processing or computation, processor 120 stores commands or data received from another component (e.g., sensor module 176 or communication module 190) in volatile memory 132. The commands or data stored in the volatile memory 132 can be processed, and the resulting data can be stored in the non-volatile memory 134.
  • software e.g., program 140
  • processor 120 stores commands or data received from another component (e.g., sensor module 176 or communication module 190) in volatile memory 132.
  • the commands or data stored in the volatile memory 132 can be processed, and the resulting data can be stored in the non-volatile memory 134.
  • the processor 120 includes the main processor 121 (e.g., a central processing unit or an application processor) or an auxiliary processor 123 that can operate independently or together (e.g., a graphics processing unit, a neural network processing unit ( It may include a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor).
  • the main processor 121 e.g., a central processing unit or an application processor
  • an auxiliary processor 123 e.g., a graphics processing unit, a neural network processing unit ( It may include a neural processing unit (NPU), an image signal processor, a sensor hub processor, or a communication processor.
  • the electronic device 101 includes a main processor 121 and a secondary processor 123
  • the secondary processor 123 may be set to use lower power than the main processor 121 or be specialized for a designated function. You can.
  • the auxiliary processor 123 may be implemented separately from the main processor 121 or as part of it.
  • the auxiliary processor 123 may, for example, act on behalf of the main processor 121 while the main processor 121 is in an inactive (e.g., sleep) state, or while the main processor 121 is in an active (e.g., application execution) state. ), together with the main processor 121, at least one of the components of the electronic device 101 (e.g., the display module 160, the sensor module 176, or the communication module 190) At least some of the functions or states related to can be controlled.
  • coprocessor 123 e.g., image signal processor or communication processor
  • may be implemented as part of another functionally related component e.g., camera module 180 or communication module 190. there is.
  • the auxiliary processor 123 may include a hardware structure specialized for processing artificial intelligence models.
  • Artificial intelligence models can be created through machine learning. For example, such learning may be performed in the electronic device 101 itself on which the artificial intelligence model is performed, or may be performed through a separate server (e.g., server 108).
  • Learning algorithms may include, for example, supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, or reinforcement learning, but It is not limited.
  • An artificial intelligence model may include multiple artificial neural network layers.
  • Artificial neural networks include deep neural network (DNN), convolutional neural network (CNN), recurrent neural network (RNN), restricted boltzmann machine (RBM), belief deep network (DBN), bidirectional recurrent deep neural network (BRDNN), It may be one of deep Q-networks or a combination of two or more of the above, but is not limited to the examples described above.
  • artificial intelligence models may additionally or alternatively include software structures.
  • the memory 130 may store various data used by at least one component (eg, the processor 120 or the sensor module 176) of the electronic device 101. Data may include, for example, input data or output data for software (e.g., program 140) and instructions related thereto.
  • Memory 130 may include volatile memory 132 or non-volatile memory 134.
  • the program 140 may be stored as software in the memory 130 and may include, for example, an operating system 142, middleware 144, or application 146.
  • the input module 150 may receive commands or data to be used in a component of the electronic device 101 (e.g., the processor 120) from outside the electronic device 101 (e.g., a user).
  • the input module 150 may include, for example, a microphone, mouse, keyboard, keys (eg, buttons), or digital pen (eg, stylus pen).
  • the sound output module 155 may output sound signals to the outside of the electronic device 101.
  • the sound output module 155 may include, for example, a speaker or a receiver. Speakers can be used for general purposes such as multimedia playback or recording playback.
  • the receiver can be used to receive incoming calls. According to one embodiment, the receiver may be implemented separately from the speaker or as part of it.
  • the display module 160 can visually provide information to the outside of the electronic device 101 (eg, a user).
  • the display module 160 may include, for example, a display, a hologram device, or a projector, and a control circuit for controlling the device.
  • the display module 160 may include a touch sensor configured to detect a touch, or a pressure sensor configured to measure the intensity of force generated by the touch.
  • the audio module 170 can convert sound into an electrical signal or, conversely, convert an electrical signal into sound. According to one embodiment, the audio module 170 acquires sound through the input module 150, the sound output module 155, or an external electronic device (e.g., directly or wirelessly connected to the electronic device 101). Sound may be output through the electronic device 102 (e.g., speaker or headphone).
  • the electronic device 102 e.g., speaker or headphone
  • the sensor module 176 detects the operating state (e.g., power or temperature) of the electronic device 101 or the external environmental state (e.g., user state) and generates an electrical signal or data value corresponding to the detected state. can do.
  • the sensor module 176 includes, for example, a gesture sensor, a gyro sensor, an air pressure sensor, a magnetic sensor, an acceleration sensor, a grip sensor, a proximity sensor, a color sensor, an IR (infrared) sensor, a biometric sensor, It may include a temperature sensor, humidity sensor, or light sensor.
  • the interface 177 may support one or more designated protocols that can be used to connect the electronic device 101 directly or wirelessly with an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the interface 177 may include, for example, a high definition multimedia interface (HDMI), a universal serial bus (USB) interface, an SD card interface, or an audio interface.
  • HDMI high definition multimedia interface
  • USB universal serial bus
  • SD card interface Secure Digital Card interface
  • audio interface audio interface
  • connection terminal 178 may include a connector through which the electronic device 101 can be physically connected to an external electronic device (eg, the electronic device 102).
  • the connection terminal 178 may include, for example, an HDMI connector, a USB connector, an SD card connector, or an audio connector (eg, a headphone connector).
  • the haptic module 179 can convert electrical signals into mechanical stimulation (e.g., vibration or movement) or electrical stimulation that the user can perceive through tactile or kinesthetic senses.
  • the haptic module 179 may include, for example, a motor, a piezoelectric element, or an electrical stimulation device.
  • the camera module 180 can capture still images and moving images.
  • the camera module 180 may include one or more lenses, image sensors, image signal processors, or flashes.
  • the power management module 188 can manage power supplied to the electronic device 101.
  • the power management module 188 may be implemented as at least a part of, for example, a power management integrated circuit (PMIC).
  • PMIC power management integrated circuit
  • the battery 189 may supply power to at least one component of the electronic device 101.
  • the battery 189 may include, for example, a non-rechargeable primary battery, a rechargeable secondary battery, or a fuel cell.
  • Communication module 190 is configured to provide a direct (e.g., wired) communication channel or wireless communication channel between electronic device 101 and an external electronic device (e.g., electronic device 102, electronic device 104, or server 108). It can support establishment and communication through established communication channels. Communication module 190 operates independently of processor 120 (e.g., an application processor) and may include one or more communication processors that support direct (e.g., wired) communication or wireless communication.
  • processor 120 e.g., an application processor
  • the communication module 190 is a wireless communication module 192 (e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module) or a wired communication module 194 (e.g., : LAN (local area network) communication module, or power line communication module) may be included.
  • a wireless communication module 192 e.g., a cellular communication module, a short-range wireless communication module, or a global navigation satellite system (GNSS) communication module
  • GNSS global navigation satellite system
  • wired communication module 194 e.g., : LAN (local area network) communication module, or power line communication module
  • the corresponding communication module is a first network 198 (e.g., a short-range communication network such as Bluetooth, wireless fidelity (WiFi) direct, or infrared data association (IrDA)) or a second network 199 (e.g., legacy It may communicate with an external electronic device 104 through a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network, the Internet, or a computer network (e.g., LAN or WAN).
  • a telecommunication network such as a cellular network, a 5G network, a next-generation communication network
  • the wireless communication module 192 uses subscriber information (e.g., International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)) stored in the subscriber identification module 196 within a communication network such as the first network 198 or the second network 199.
  • subscriber information e.g., International Mobile Subscriber Identifier (IMSI)
  • IMSI International Mobile Subscriber Identifier
  • the wireless communication module 192 may support 5G networks after 4G networks and next-generation communication technologies, for example, NR access technology (new radio access technology).
  • NR access technology provides high-speed transmission of high-capacity data (eMBB (enhanced mobile broadband)), minimization of terminal power and access to multiple terminals (mMTC (massive machine type communications)), or high reliability and low latency (URLLC (ultra-reliable and low latency). -latency communications)) can be supported.
  • the wireless communication module 192 may support high frequency bands (eg, mmWave bands), for example, to achieve high data rates.
  • the wireless communication module 192 uses various technologies to secure performance in high frequency bands, for example, beamforming, massive array multiple-input and multiple-output (MIMO), and full-dimensional multiplexing. It can support technologies such as input/output (FD-MIMO: full dimensional MIMO), array antenna, analog beam-forming, or large scale antenna.
  • the wireless communication module 192 may support various requirements specified in the electronic device 101, an external electronic device (e.g., electronic device 104), or a network system (e.g., second network 199).
  • the wireless communication module 192 supports peak data rate (e.g., 20 Gbps or more) for realizing eMBB, loss coverage (e.g., 164 dB or less) for realizing mmTC, or U-plane latency (e.g., 164 dB or less) for realizing URLLC.
  • peak data rate e.g., 20 Gbps or more
  • loss coverage e.g., 164 dB or less
  • U-plane latency e.g., 164 dB or less
  • the antenna module 197 may transmit or receive signals or power to or from the outside (eg, an external electronic device).
  • the antenna module 197 may include an antenna including a radiator made of a conductor or a conductive pattern formed on a substrate (eg, PCB).
  • the antenna module 197 may include a plurality of antennas (eg, an array antenna). In this case, at least one antenna suitable for a communication method used in a communication network such as the first network 198 or the second network 199 is connected to the plurality of antennas by, for example, the communication module 190. can be selected Signals or power may be transmitted or received between the communication module 190 and an external electronic device through the at least one selected antenna.
  • other components eg, radio frequency integrated circuit (RFIC) may be additionally formed as part of the antenna module 197.
  • RFIC radio frequency integrated circuit
  • the antenna module 197 may form a mmWave antenna module.
  • a mmWave antenna module includes: a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (e.g., bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (e.g., mmWave band); And a plurality of antennas (e.g., array antennas) disposed on or adjacent to the second side (e.g., top or side) of the printed circuit board and capable of transmitting or receiving signals in the designated high frequency band. can do.
  • a mmWave antenna module includes: a printed circuit board, an RFIC disposed on or adjacent to a first side (e.g., bottom side) of the printed circuit board and capable of supporting a designated high frequency band (e.g., mmWave band); And a plurality of antennas (e.g., array antennas) disposed on or adjacent to the second side (e.g., top or side)
  • peripheral devices e.g., bus, general purpose input and output (GPIO), serial peripheral interface (SPI), or mobile industry processor interface (MIPI)
  • signal e.g. commands or data
  • commands or data may be transmitted or received between the electronic device 101 and the external electronic device 104 through the server 108 connected to the second network 199.
  • Each of the external electronic devices 102 or 104 may be of the same or different type as the electronic device 101.
  • all or part of the operations performed in the electronic device 101 may be executed in one or more of the external electronic devices 102, 104, or 108.
  • the electronic device 101 may perform the function or service instead of executing the function or service on its own.
  • one or more external electronic devices may be requested to perform at least part of the function or service.
  • One or more external electronic devices that have received the request may execute at least part of the requested function or service, or an additional function or service related to the request, and transmit the result of the execution to the electronic device 101.
  • the electronic device 101 may process the result as is or additionally and provide it as at least part of a response to the request.
  • cloud computing distributed computing, mobile edge computing (MEC), or client-server computing technology can be used.
  • the electronic device 101 may provide an ultra-low latency service using, for example, distributed computing or mobile edge computing.
  • the external electronic device 104 may include an Internet of Things (IoT) device.
  • Server 108 may be an intelligent server using machine learning and/or neural networks.
  • the external electronic device 104 or server 108 may be included in the second network 199.
  • the electronic device 101 may be applied to intelligent services (e.g., smart home, smart city, smart car, or healthcare) based on 5G communication technology and IoT-related technology.
  • Electronic devices may be of various types. Electronic devices may include, for example, portable communication devices (e.g., smartphones), computer devices, portable multimedia devices, portable medical devices, cameras, wearable devices, or home appliances. Electronic devices according to embodiments of this document are not limited to the above-described devices.
  • first, second, or first or second may be used simply to distinguish one component from another, and to refer to that component in other respects (e.g., importance or order) is not limited.
  • One (e.g., first) component is said to be “coupled” or “connected” to another (e.g., second) component, with or without the terms “functionally” or “communicatively.”
  • any of the components can be connected to the other components directly (e.g. wired), wirelessly, or through a third component.
  • module used in the embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example. You can.
  • a module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions.
  • the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • Embodiments of this document include one or more instructions stored in a storage medium (e.g., built-in memory 136 or external memory 138) that can be read by a machine (e.g., electronic device 101). It may be implemented as software (e.g., program 140).
  • a processor e.g., processor 120
  • a device e.g., electronic device 101
  • the one or more instructions may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter.
  • a storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves), and this term refers to cases where data is semi-permanently stored in the storage medium. There is no distinction between temporary storage cases.
  • the method according to the embodiments disclosed in this document may be provided and included in a computer program product.
  • Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers.
  • the computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)), or through an application store (e.g. Play Store TM ) or on two user devices (e.g. It can be distributed (e.g. downloaded or uploaded) directly between smart phones) or online.
  • a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server.
  • each component eg, a module or program of the above-described components may include a single or multiple entities, and some of the multiple entities may be separately arranged in other components.
  • one or more of the components or operations described above may be omitted, or one or more other components or operations may be added.
  • multiple components eg, modules or programs
  • the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar manner as those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. .
  • operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, omitted, or Alternatively, one or more other operations may be added.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the structure of a wearable electronic device according to an embodiment.
  • a wearable electronic device 200 (e.g., electronic device 101 or electronic device 102 in FIG. 1) is worn on the user's head and provides augmented reality services and/or virtual reality services to the user.
  • Related videos can be provided.
  • the wearable electronic device 200 includes a first display 205, a second display 210, screen displays 215a and 215b, input optical members 220a and 220b, and a first transparent member 225a. ), second transparent member 225b, lighting units 230a, 230b, first substrate 235a, second substrate 235b, first hinge 240a, second hinge 240b, camera for photography (245), a plurality of microphones (e.g., first microphone 250a, second microphone 250b, third microphone 250c), a plurality of speakers (e.g., first speaker 255a, second speaker 255b) )), battery 260, first recognition camera 265a, second recognition camera 265b, first eye tracking (eye detection) camera 270a, second eye tracking camera 270b, temple ( It may include a rim temple (271a, 271b), a rim (272a, 272b), and a bridge (273).
  • the displays include, for example, a liquid crystal display (LCD), a digital mirror device (DMD), ), a liquid crystal on silicon (LCoS) device, an organic light emitting diode (OLED), or a micro LED (micro light emitting diode, micro LED).
  • LCD liquid crystal display
  • DMD digital mirror device
  • LCD liquid crystal on silicon
  • OLED organic light emitting diode
  • micro LED micro light emitting diode, micro LED
  • the wearable electronic device 200 is a screen output area of the displays 205 and 210. It may include a light source that irradiates light.
  • the wearable electronic device 200 does not include a separate light source. Even so, it is possible to provide a virtual image of good quality to the user.
  • the displays 205 and 210 are implemented with organic light emitting diodes or micro LEDs, a light source is not required, so the wearable electronic device 200 can be lightweight.
  • the displays 205 and 210 that can generate light on their own will be referred to as self-luminous displays, and will be described on the assumption that they are self-luminous displays.
  • Displays 205 and 210 may be composed of at least one micro LED (micro light emitting diode).
  • micro LED can express red (R, red), green (G, green), and blue (B, blue) by self-emitting, and its size is small (e.g., 100 ⁇ m or less), so each chip is one Can implement a pixel (e.g. one of R, G, and B).
  • a pixel e.g. one of R, G, and B
  • the displays 205 and 210 are composed of micro LEDs, high resolution can be provided without a back light unit (BLU).
  • one pixel may include R, G, and B, and one chip may be implemented with a plurality of pixels including R, G, and B.
  • the displays 205 and 210 may also be called a ‘light source unit.’
  • the displays 205 and 210 may include pixels for displaying virtual images.
  • the displays 205 and 210 may further include infrared pixels that emit infrared light.
  • the displays 205 and 210 include light-receiving pixels (e.g., photo sensor pixels) that receive light reflected from the user's eyes and convert it into electrical energy and output the light reflected from the user's eyes disposed between the pixels. More may be included.
  • the light-receiving pixel(s) may be referred to as an 'eye tracking sensor'.
  • An eye tracking sensor e.g., eye tracking sensor 315 in FIG. 3 3) may detect infrared light emitted by infrared pixels included in the displays 205 and 210 reflected by the user's eyes.
  • the wearable electronic device 200 may detect the user's gaze direction (eg, eye movement) through the light-receiving pixels 315. For example, the wearable electronic device 200 transmits light to the user's left eye through one or more light-receiving pixels 315 constituting the first display 205 and one or more light-receiving pixels 315 constituting the second display 210. The gaze direction and the gaze direction of the user's right eye can be detected and tracked. The wearable electronic device 200 determines the position of the center of the virtual image according to the gaze direction of the user's left and right eyes (e.g., the direction in which the pupils of the user's left and right eyes are gazing) detected through one or more light-receiving pixels 315. You can also decide.
  • the gaze direction e.g, eye movement
  • the wearable electronic device 200 may detect the user's gaze direction (eg, eye movement) through the light-receiving pixels 315. For example, the wearable electronic device 200 transmits light to the user's left
  • the wearable electronic device 200 may include displays 205 and 210, a first transparent member 225a and/or a second transparent member 225b, and the user wears the wearable electronic device 200 on the face. It can be used as is. According to one embodiment, the first transparent member 225a may be disposed to face the user's left eye, and the second transparent member 225b may be disposed to face the user's right eye. According to various embodiments, when the displays 205 and 210 are transparent, they may be disposed in positions facing the user's eyes to form screen display units 215a and 215b. Displays 205 and 210 may be placed in the main housing.
  • the first display 205 and the second display 210 may each include a first control circuit (not shown).
  • the first control circuit may control the first display 205 and the second display 210.
  • the first control circuit may control the operation of the liquid crystal element of the transparent cover (not shown) included in the first display 205 and the second display 210.
  • the light emitted from the displays 205 and 210 is transmitted through a lens (not shown) and a waveguide (e.g., the display light guide 350 and the eye tracking camera light guide 360 of FIG. 3).
  • the screen displays 215b can be reached.
  • a lens may be placed in front of the displays 205 and 210.
  • Lenses (not shown) may include concave lenses and/or convex lenses.
  • the lens (not shown) may include a projection lens (eg, projection lens 325 in FIG. 3) or a collimation lens (not shown).
  • light emitted from the displays 205 and 210 may be guided to an optical path through the input optical members 220a and 220b to the optical waveguides 350 and 360.
  • Light traveling inside the optical waveguides 350 and 360 may be guided toward the user's eyes through an output optical member (eg, the output optical member 340 of FIG. 3).
  • the screen display units 215a and 215b may be determined based on light emitted in the direction of the user's eyes (eg, the user's eyes 301 in FIG. 3).
  • the light emitted from the displays 205 and 210 is reflected in the grating area of the optical waveguides 350 and 360 formed on the input optical members 220a and 220b and the screen displays 215a and 215b, thereby providing the user with It can be delivered to the eyes 301.
  • the screen display units 215a and 215b or transparent members include lenses including optical waveguides 350 and 360, and reflective lenses. may include.
  • the optical waveguides 350 and 360 serve to transmit the light source generated by the displays 205 and 210 to the user's eyes, and may be called 'optical waveguides' or 'wave guides'.
  • ‘optical waveguide’ or ‘waveguide’ may correspond to the screen display units 215a and 215b.
  • the screen display units 215a and 215b are paths through which external light is incident, totally reflected, and emitted, and can be distinguished from the first transparent member 225a and the second transparent member 225b through which external light is simply reflected or transmitted. there is.
  • the screen display units 215a and 215b may be made of glass, plastic, or polymer, and may have a nanopattern formed on one inner or outer surface, for example, a polygonal or curved grating structure, that is, a grid. May contain structures. According to one embodiment, light incident on one end of the screen display units 215a and 215b through the input optical members 220a and 220b may be propagated inside the display light waveguide 350 by a nano-pattern and provided to the user. there is. In one embodiment, the screen display units 215a and 215b composed of free-form prisms may provide incident light to the user through a reflection mirror.
  • the screen display units 215a and 215b may include at least one of at least one diffractive element (eg, a diffractive optical element (DOE), a holographic optical element (HOE)) or a reflective element (eg, a reflective mirror).
  • the screen display units 215a and 215b display the information from the display (e.g., the first display 205 and the second display 210) using at least one diffractive element or reflection element included in the screen display units 215a and 215b.
  • the emitted display light can be guided to the user's eyes.
  • the diffractive element may include input optics 220a, 220b/output optics (e.g., output optics 340 of FIG. 3).
  • the input optical members 220a and 220b may refer to an input grating area
  • the output optical member 340 may refer to an output grating area.
  • the input grating area may serve as an input terminal that diffracts (or reflects) light output from the displays 205 and 210 (e.g., micro LED) to transmit the light to the screen display units 215a and 215b.
  • the output grating area may serve as an outlet that diffracts (or reflects) the light transmitted to the optical waveguides 350 and 360 to the user's eyes 301.
  • the reflective element may include a total internal reflection (TIR) optical element or a total internal reflection waveguide.
  • TIR total internal reflection
  • total reflection is a method of guiding light, in which light (e.g., virtual image) input through the input grating area is 100% or 100% in a portion (e.g., a specific side) of the screen display portions 215a and 215b. This may mean creating an angle of incidence so that it reflects close to , so that 100% or close to 100% is transmitted to the output grating area.
  • the first transparent member 225a and/or the second transparent member 225b may be formed of a glass plate, a plastic plate, or a polymer, and may be made transparent or translucent. According to an embodiment, the first transparent member 225a may be disposed to face the user's left eye, and the second transparent member 225b may be disposed to face the user's right eye.
  • the lighting units 230a and 230b may have diverse uses depending on where they are attached. For example, lighting units 230a and 230b may be attached around the rims 272a and 272b of the wearable electronic device 200. The lighting units 230a and 230b may be used as an auxiliary means to facilitate eye gaze detection when photographing the pupil with the eye tracking cameras 270a and 270b. The lighting units 230a and 230b may use IR LEDs (infra-red light emitting devices) of visible light wavelengths or infrared wavelengths.
  • IR LEDs infra-red light emitting devices
  • the lighting units 230a and 230b may be connected to the rims 272a and 272b of the wearable electronic device 200 and the temples 271a and 271b corresponding to the temples of the glasses (e.g., a first hinge).
  • a camera e.g., a first recognition camera 265a, 2 It can be attached around the recognition camera (265b).
  • the cameras 265a and 265b may be, for example, global shutter (GS) cameras, but are not necessarily limited thereto.
  • GS global shutter
  • the lighting units 230a and 230b can be used as a means to supplement ambient brightness when shooting with a global shutter (GS) camera.
  • the lighting units 230a and 230b can be especially used in dark environments or when it is difficult to detect a subject to be photographed due to mixing and reflected light from various light sources.
  • the lighting units 230a and 230b may be omitted.
  • the lighting units 230a and 230b may be replaced by infrared pixels included in the first display 205 and the second display 210.
  • the lighting units 230a and 230b may be included in the wearable electronic device 200 to assist infrared pixels included in the first display 205 and the second display 210.
  • a printed circuit board (e.g., the first board 235a and the second board 235b) may be placed on the temples 271a and 271b of the wearable electronic device 200, and may be a flexible printed circuit board (FPCB). ) can transmit electrical signals to each module (e.g. camera, display, audio, or sensor) and other printed circuit boards.
  • at least one printed circuit board includes a first substrate 235a, a second substrate 235b, and an interposer (not shown) disposed between the first substrate 235a and the second substrate 235b. It may be in a form including a poem).
  • the PCB (e.g., the first substrate 235a and the second substrate 235b) includes components that constitute the wearable electronic device 200 excluding the first display 205 and the second display 210.
  • a control circuit (not shown) that controls may be located.
  • the control circuit may control components other than the first display 205 and the second display 210 and perform operations such as depth value estimation.
  • the control circuit may include a communication circuit (e.g., communication module 190 of FIG. 1) or a memory (e.g., memory 130 of FIG. 1).
  • the control circuit may control the first display 205, the second display, and/or other components.
  • the hinges 240a and 240b may correspond to a portion where the temples 271a and 271b and the rims 272a and 272b of the wearable electronic device 200 are coupled.
  • the photographing camera 245 may be referred to as high resolution (HR) or photo video (PV), and may include a high resolution camera.
  • the photography camera 245 may include a color camera equipped with functions for obtaining high-quality images, such as an auto focus (AF) function and an optical image stabilizer (OIS). It is not limited to this, and the photographing camera 245 may include a global shutter (GS) camera or a rolling shutter (RS) camera.
  • GS global shutter
  • RS rolling shutter
  • a plurality of microphones may process external acoustic signals into electrical voice data.
  • Processed voice data can be used in various ways depending on the function (or application being executed) being performed by the wearable electronic device 200.
  • a plurality of speakers are received from a communication circuit (e.g., the communication module 190 of FIG. 1) or a memory (e.g., the communication module 190 of FIG. 1). Audio data stored in the memory 130 can be output.
  • the battery 260 may include one or more batteries and may supply power to components constituting the wearable electronic device 200.
  • the first recognition camera 265a and the second recognition camera 265b perform 3 degrees of freedom (3DoF), 6DoF head tracking, and hand detection and tracking.
  • the first recognition camera 265a and the second recognition camera 265b may include a global shutter (GS) camera to detect and track the movement of the head and hand.
  • GS global shutter
  • a stereo camera can be used, so two global shutter (GS) cameras of the same standard and performance can be used, and can detect and detect fine movements such as fast hand movements and fingers.
  • a rolling shutter (RS) camera can be used for tracking.
  • a global shutter (GS) camera with excellent camera performance may be mainly used, but is not necessarily limited thereto.
  • a rolling shutter (RS) camera may be used.
  • the first recognition camera 265a and the second recognition camera 265b can perform spatial recognition for 6DoF and simultaneous localization and mapping (SLAM) functions through depth shooting. Additionally, the first recognition camera 265a and the second recognition camera 265b may perform a user gesture recognition function.
  • At least one sensor (not shown) (e.g., a gyro sensor, an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, and/or a gesture sensor), a first recognition camera 265a, and a second recognition camera 265b Performs at least one of the following slam functions: head tracking for 6DoF, pose estimation & prediction, gesture and/or spatial recognition, and/or depth shooting. You can.
  • the first recognition camera 265a and the second recognition camera 265b may be used separately as a camera for head tracking and a camera for hand tracking.
  • the first eye tracking camera 270a and the second eye tracking camera 270b can detect and track pupils.
  • the first eye tracking camera 270a and the second eye tracking camera 270b determine that the center of the virtual image projected on the wearable electronic device 200 is in the direction where the eyes of the user wearing the wearable electronic device 200 gaze. It can be used to position it accordingly.
  • the first eye tracking camera 270a and the second eye tracking camera 270b may be mainly used as global shutter (GS) cameras to detect the pupil and track fast eye movement.
  • the first eye tracking camera 270a may be installed to correspond to the user's left eye
  • the second eye tracking camera 270b may be installed to correspond to the user's right eye.
  • the camera performance and specifications of the first eye tracking camera 270a and the second eye tracking camera 270b may be the same, but are not necessarily limited thereto.
  • the operation of the eye tracking camera e.g., the first eye tracking camera 270a and the second eye tracking camera 270b
  • the eye tracking camera will be described in more detail with reference to FIG. 3 below.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of an eye tracking camera included in a wearable electronic device according to an embodiment.
  • the eye tracking camera 310 e.g., the first eye tracking camera 270a and the second eye tracking camera 270b of FIG. 2 of the wearable electronic device 300 according to an embodiment is displayed.
  • 320 e.g., the first display 205 and the second display 210 in FIG. 2) using light (e.g., infrared light) output to track the user's eyes 301, that is, the user's gaze.
  • the process is shown.
  • the eye tracking camera 310 may include a gaze tracking sensor 315.
  • the eye tracking sensor 315 may be included inside the eye tracking camera 310.
  • the gaze tracking sensor 315 may detect the first reflected light reflected from the user's eyes 301 by the infrared reflected light 303.
  • the eye tracking camera 310 can track the user's eyes 301, that is, the user's gaze, based on the detection result of the eye tracking sensor 315.
  • the display 320 may include a plurality of visible light pixels and a plurality of infrared pixels. Visible light pixels may include R, G, and B pixels. Visible light pixels can output visible light corresponding to a virtual object image. Infrared pixels can output infrared light.
  • the display 320 may include, for example, micro light emitting diodes (micro LEDs) or organic light emitting diodes (OLEDs).
  • the wearable electronic device 300 may perform eye tracking using infrared light output from the display 320.
  • a projection lens 325 may be disposed between the display 320 and the input optical member 330 (e.g., input optical member 220a, 220b in FIG. 2).
  • Infrared light output from the display 320 is incident on the input optical member 330 through the projection lens 325, and is reflected into infrared light by a half mirror (not shown) included in the input optical member 330. It can be separated into (303) and infrared transmitted light (305).
  • the half mirror may be formed in all or part of the input optical member 330.
  • the input optical member 330 may be referred to as a half mirror.
  • a half mirror may be disposed on the input optical member 330 of the display optical waveguide 350.
  • the half mirror may be disposed inside or below the input optical member 330.
  • the half mirror may include a grating structure.
  • the half mirror may output infrared reflected light and infrared transmitted light from the infrared light output from the display 320.
  • the half mirror may include a grating structure.
  • the grating structure reflects a portion of the output infrared light and directs the infrared reflected light directly toward the user's eyes 301 or the infrared reflected light toward the user's eyes 301 through the output optical member 340 via the display light waveguide 350 ( 303) can be output, and another part of the infrared light can be transmitted to output infrared transmitted light 305.
  • Infrared reflected light 303 may be output directly toward the user's eyes 301.
  • the infrared reflected light 303 may pass through the display light waveguide 350 and then be output toward the user's eyes 301 through the output optical member 340.
  • Infrared transmitted light 305 may be output toward the real world.
  • Infrared transmitted light 305 may be incident on a real object and some of it may be reflected from the real object.
  • the display optical waveguide 350 and the eye tracking camera optical waveguide 360 may be included inside the transparent member 370 (eg, the first transparent member 225a and the second transparent member 225b in FIG. 2).
  • the transparent member 370 may be formed of a glass plate, a plastic plate, or a polymer, and may be made transparent or translucent.
  • the transparent member 370 may be disposed to face the user's eyes. At this time, the distance between the transparent member 370 and the user's eyes 301 may be called 'eye relief' 380.
  • Transparent member 370 may include optical waveguides 350 and 360.
  • the transparent member 370 may include an input optical member 330 and an output optical member 340. Additionally, the transparent member 370 may include a splitter 375 for eye tracking that separates the input light into several waveguides.
  • the display optical waveguide 350 and the input optical member 330 are depicted as being separated, but this is only an example, and the input optical member 330 may be included within the display optical waveguide 350.
  • the output optical member 340 is depicted as being separated from the eye tracking optical waveguide 360 in FIG. 3, the output optical member 340 may be included within the optical waveguide 360.
  • An optical waveguide (e.g., display optical waveguide 350, eye tracking camera optical waveguide 360) can output a virtual object image by adjusting the path of visible light. Visible light and infrared light output from the display 320 may pass through the projection lens 325 and enter the input optical member 330. Among the light incident on the input optical member 330, visible light may be totally reflected through the display light waveguide 350 and guided to the output optical member 340. Visible light may be output from the output optical member 340 toward the user's eyes 301.
  • the wearable electronic device 300 may reflect or transmit infrared light output from the display 320 through the half mirror.
  • the wearable electronic device 300 outputs the infrared reflected light 303 reflected by a half mirror (not shown) directly toward the user's eyes 301 or outputs the infrared reflected light 303 via the display optical waveguide 350. (303) can be output toward the user's eyes (301).
  • the wearable electronic device 300 may output infrared transmitted light 305 that passes through the half mirror toward a real object. At this time, the reflectance and transmittance of the half mirror can be adjusted.
  • a half mirror may, for example, have a reflectance of 30% (e.g., reflecting toward the user's eyes) and a transmittance of 70% (e.g., output toward a real-world object) for infrared light.
  • a reflectance of 30% e.g., reflecting toward the user's eyes
  • a transmittance of 70% e.g., output toward a real-world object
  • these reflectances and transmittances are only examples and can be adjusted to various ratios.
  • the wearable electronic device 300 may output infrared reflected light 303 toward the user's eyes through an infrared pixel included in the display 320 and a half mirror. Infrared reflected light 303 is reflected from the user's eyes 301, and the gaze tracking sensor 315 can detect the reflected light.
  • the half mirror included in the display 320 and optical waveguide 350 containing infrared pixels can replace a separate infrared light source for eye tracking and/or detection of real-world objects. By omitting a separate infrared light source, the wearable electronic device 300 can be lightweight and power consumption can be reduced.
  • the display 320 including infrared pixels serves as an auxiliary light source to improve the image quality of the stereo camera (e.g., the first recognition camera 265a and the second recognition camera 265b in FIG. 2) in a low-light environment. can increase the accuracy of depth information.
  • the display 320 may be placed in a main housing (eg, housing 410 in FIG. 4).
  • the wearable electronic device 300 outputs infrared light through the display 320 and identifies real objects through a stereo camera (e.g., the first recognition camera 265a and the second recognition camera 265b in FIG. 2). Light reflected from can be detected.
  • the wearable electronic device 300 can estimate the distance to a real-world object based on the detection result. For example, the wearable electronic device 300 may measure a depth value or estimate the distance to a real-world object using a time of flight (ToF) method.
  • ToF time of flight
  • the wearable electronic device 300 (eg, the wearable electronic device 200 of FIG. 2) can provide augmented reality to the user.
  • the wearable electronic device 300 transmits the virtual object image output from the display 320 to the user's eyes through the optical waveguide 350 and simultaneously provides an image of the real world through the transparent optical waveguide 360. can do.
  • the wearable electronic device 300 may be, for example, a head mounted display (HMD), a face mounted display (FMD), or an augmented reality (AR) virtual reality glass (VR), or a mixture. It may be smart glass or a headset that provides extended reality such as mixed reality, but is not necessarily limited thereto.
  • HMD head mounted display
  • FMD face mounted display
  • AR augmented reality
  • VR virtual reality glass
  • the wearable electronic device 300 may output infrared light using the display 320 including infrared pixels.
  • the wearable electronic device 300 can track the user's gaze using infrared light output from the display 320. Additionally, the wearable electronic device 300 can estimate the distance to a real-world object using infrared light output from the display 320.
  • Figure 4 is a front perspective view of a wearable electronic device according to an embodiment.
  • Figure 5 is a rear perspective view of a wearable electronic device according to an embodiment.
  • a wearable electronic device 401 may be worn on a part of the user's body and provide a user interface.
  • the electronic device 401 may provide the user with an experience of augmented reality, virtual reality, mixed reality, and/or extended reality.
  • the electronic device 401 may include a housing 410.
  • Housing 410 may be configured to accommodate at least one component.
  • the housing 410 has a first side 411A (e.g., front), a second side 411B opposite the first side 411A (e.g., back), and the first side 411A and the second side. It may include a third surface 411C (eg, side surface) between 411B.
  • housing 410 may include a plurality of housing parts.
  • the housing 410 may include a first housing part 411 and a second housing part 412.
  • the first housing part 411 may form the first surface 411A of the housing 410.
  • the first housing part 411 may form at least a portion of the third surface 411C of the housing 410.
  • the second housing part 412 may form the second surface 411B of the housing 410.
  • the second housing part 412 may form at least a portion of the third surface 411C of the housing 410.
  • the second housing part 412 may face a part of the user's body (eg, face).
  • the first housing part 411 and the second housing part 412 may be separably coupled.
  • the first housing part 411 and the second housing part 412 may be integrally and seamlessly connected.
  • housing 410 may include a cover 413.
  • the cover 413 may form the first surface 411A of the housing 410.
  • the cover 413 may be configured to cover at least a portion of the first housing part 411.
  • housing 410 may include bridge 414 .
  • Bridge 414 may be configured to face a part of the user's body (eg, nose).
  • bridge 414 may be supported by the user's nose.
  • the bridge 414 may be formed on at least one of the first housing part 411, the second housing part 412, or the cover 413, or a combination thereof.
  • the electronic device 401 may include a lens structure 420.
  • the lens structure 420 may include a plurality of lenses configured to adjust the focus of an image provided to the user.
  • a plurality of lenses may be configured to adjust the focus of an image output by the display 460.
  • a plurality of lenses may be disposed at positions corresponding to the position of the display 460.
  • the plurality of lenses may include, for example, a Fresnel lens, a pancake lens, a multichannel lens, and/or any other suitable lens.
  • the display 460 may be placed in a main housing (eg, housing 410 in FIG. 4).
  • the electronic device 401 may include a display 460 (eg, the display module 160 of FIG. 1).
  • the display 460 may be configured to provide an image (eg, a virtual image) to the user.
  • the display 460 may include a liquid crystal display (LCD), a digital mirror device (DMD), a liquid crystal on silicon (LCoS), an organic It may include an organic light emitting diode (OLED), and/or a micro light emitting diode (micro LED).
  • the display 460 may include a light source (not shown) configured to transmit an optical signal to an area where an image is output.
  • the display 460 may provide images to the user by generating light signals on its own.
  • the display 460 may be disposed on the second side 411B of the housing 410. In one embodiment, display 460 may be disposed in second housing part 412. In one embodiment, the display 460 may include a first display area 460A and a second display area 460B. The first display area 460A may be arranged to face the user's left eye. The second display area 460B may be arranged to face the user's right eye. In one embodiment, the first display area 460A and the second display area 460B may include glass, plastic, and/or polymer. In one embodiment, the first display area 460A and the second display area 460B may include a transparent or translucent material. In one embodiment, the first display area 460A and the second display area 460B may form a single display area. In one embodiment, the first display area 460A and the second display area 460B may form a plurality of display areas.
  • the electronic device 401 may include a sensor 476 (eg, sensor module 176 in FIG. 1).
  • the sensor 476 may be configured to detect the depth of the subject.
  • the sensor 476 may be configured to transmit a signal toward and/or receive a signal from the subject.
  • the transmitted signal may include near-infrared light, ultrasound, and/or laser.
  • the sensor 476 may be configured to measure the time of flight (ToF) of a signal to measure the distance between the electronic device 401 and the subject.
  • sensor 476 may be disposed on first side 411A of housing 410. In one embodiment, the sensor 476 may be disposed at the center of the first housing part 411 and/or the cover 413.
  • the electronic device 401 may include a plurality of first cameras 480A (eg, the camera module 180 of FIG. 1).
  • a plurality of first cameras 480A may be configured to acquire images from a subject.
  • One of the plurality of first cameras 480A is disposed in a first area (e.g., -X direction portion in FIG. 2) of the first surface 411A of the housing 410,
  • Another first camera 480A may be disposed in a second area of the housing 410 (e.g., + there is.
  • a plurality of first cameras 480A may be disposed on both sides of the sensor 476, respectively.
  • the plurality of first cameras 480A may include an image stabilizer actuator (not shown) and/or an autofocus actuator (not shown).
  • the plurality of first cameras 480A may include at least one camera configured to acquire a color image, a global shutter camera, or a rolling shutter camera, or a combination thereof.
  • the electronic device 401 may include a plurality of second cameras 480B (eg, the camera module 180 of FIG. 1).
  • a plurality of second cameras 480B may be configured to recognize a subject.
  • the plurality of second cameras 480B may be configured to detect and/or track an object (eg, a human head or hand) or space with 3 degrees of freedom or 6 degrees of freedom.
  • the plurality of second cameras 480B may include global shutter cameras.
  • the plurality of second cameras 480B may be configured to perform simultaneous localization and mapping (SLAM) using depth information of the subject.
  • the plurality of second cameras 480B may be configured to recognize the subject's gesture.
  • SLAM simultaneous localization and mapping
  • a plurality of second cameras 480B may be disposed on the first surface 411A of the housing 410. In one embodiment, a plurality of second cameras 480B may be respectively disposed in corner areas of the first housing part 411 and/or the cover 413.
  • the electronic device 401 may include a plurality of third cameras 480C (eg, the camera module 180 of FIG. 1).
  • the plurality of third cameras 480C may be configured to detect and track the user's pupils. Location information about the user's pupils may be used so that the center of the image displayed on the display 460 moves according to the direction in which the user's pupils are gazing.
  • the plurality of third cameras 480C may include global shutter cameras.
  • one third camera 480C may be placed to correspond to the user's left eye, and the other third camera 480C may be placed to correspond to the user's right eye. there is.
  • the electronic device 401 may include a plurality of fourth cameras 480D (eg, the camera module 180 of FIG. 1).
  • a plurality of fourth cameras 480D may be configured to recognize the user's face.
  • the plurality of fourth cameras 480D may be configured to detect and track the user's facial expression.
  • the electronic device 401 may include a microphone (e.g., the input module 150 of FIG. 1), a speaker (e.g., the sound output module 155 of FIG. 1), and a battery (e.g., the input module 150 of FIG. 1). battery 189), an antenna (e.g., antenna module 197 of FIG. 1), a sensor (e.g., sensor module 176 of FIG. 1), and/or any other suitable component for electronic device 401. You can.
  • FIG. 6 is a rear perspective view of a lens assembly according to an embodiment
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of a lens assembly according to an embodiment.
  • the lens assembly 500 may be provided in a wearable electronic device (eg, the wearable electronic device 401 of FIG. 4 ).
  • the lens assembly 500 may be provided in a housing (e.g., the housing 410 of FIG. 4) of a wearable electronic device (e.g., the wearable electronic device 401 of FIG. 4).
  • the housing supporting the lens assembly 500 may be referred to as the main housing.
  • the lens assembly 500 may be provided as a pair. When a user wears a wearable electronic device, one lens assembly of the pair of lens assemblies 500 may be located in front of the user's left eye, and the other lens assembly may be located in front of the user's right eye.
  • the lens assembly 500 includes a camera (e.g., first camera 480A in FIG. 4), a lens structure (e.g., lens structure 420 in FIG. 5), and a display (e.g., display 460 in FIG. 5).
  • a camera e.g., first camera 480A in FIG. 4
  • a lens structure e.g., lens structure 420 in FIG. 5
  • a display e.g., display 460 in FIG. 5
  • the display of the lens assembly is shown as being located at the rear of the wearable electronic device, but it is not limited thereto.
  • the display may be located in front of the wearable electronic device.
  • the display is located in front of the plurality of lenses.
  • the display may be positioned in the +Z direction relative to the plurality of lenses.
  • the lens assembly 500 may have a pillar shape with a hollow interior.
  • the lens assembly 500 may include a display, a lens housing 510, a plurality of lenses, a light emitting device 570, a tape 580, and a cover window 590.
  • a display, a plurality of lenses, and a cover window may be connected to the lens housing 510.
  • the display may be located in front of the plurality of lenses. Light emitted from the display may pass through a plurality of lenses and reach the user's eyes.
  • the light emitting element 570 may emit light backward. For example, the light emitting device 570 may emit light in the -Z direction.
  • the light emitting device 570 irradiates light to the user's pupils, helping various cameras (e.g., the third camera 480C and the fourth camera 480D in FIG. 5) better detect and track the user's pupils. can do.
  • the light-emitting device 570 can express red (R), green (G), and blue (B) by self-emitting light, and has a small size (e.g., 100 ⁇ m or less).
  • One chip can implement one pixel (e.g., one of R, G, and B). Accordingly, when the display 460 is composed of micro LED, high resolution can be provided without a back light unit (BLU). However, it is not limited to this, and one pixel may include R, G, and B, and one chip may be implemented with a plurality of pixels including R, G, and B.
  • the light emitting element 570 may be disposed on any one lens among a plurality of lenses, rather than the lens housing 510 .
  • the light emitting device 570 may be disposed on the first lens 520.
  • the light emitting device 570 may be disposed on the edge part of the first lens 520.
  • the light emitting element 570 may be disposed on the rear surface of the first lens 520.
  • the light emitting element 570 may be disposed behind the cover window 590.
  • the light emitting element 570 may be located at the rear of the cover window 590, or may be placed in the lens housing 510 and located at the rear of the cover window 590.
  • the light emitting element 570 may be provided as a module and may be detachably attached to the cover window 590 or the lens housing 510.
  • the first lens 520 may include a front surface, which is a surface facing the lens located relatively front, and a rear surface provided opposite the front surface and facing the rear.
  • the rear surface of first lens 520 may face the user's eyes. For example, the normal to the rear surface of first lens 520 may point rearward.
  • the rear surface of the first lens 520 may include a central part 521 that is an area through which light emitted from the display passes, and a border part 522 located outside the central part 521.
  • the border part 522 may support the light emitting element 570.
  • the border part 522 may have a ring shape.
  • a plurality of light emitting devices 570 may be provided.
  • a plurality of light emitting devices 570 may be provided to be spaced apart along the edge part 522.
  • At least four light emitting devices 570 may be provided.
  • a plurality of light emitting elements 570 may be provided at least one each above, below, to the left, and to the right of the center of the lens.
  • the plurality of light-emitting devices 570 can detect the user's eyes more precisely.
  • the edge part 522 of the rear surface of the first lens 520 is a dead zone that does not correspond to the path of light and can support the light emitting device 570. As the first lens 520 supports the light emitting device 570 using the dead zone, the lens assembly 500 can have a compact structure. The lens housing 510 does not need to have a separate space to support the light emitting element 570.
  • the tape 580 may cover the light emitting device 570.
  • the tape 580 may be located behind the light emitting device.
  • the tape 580 can cover a plurality of light emitting devices 570 at once.
  • the tape 580 may have a ring shape.
  • the tape 580 can cover the shape of the light-emitting device 570 and allow light emitted from the light-emitting device 570 to pass through. According to this shape, when the user looks at the lens assembly 500, the light emitting device 570 itself can be prevented from being exposed to the user.
  • the cover window 590 may cover the light emitting device 570 and the tape 580.
  • the cover window 590 may be formed of a transparent material.
  • the cover window 590 may block moisture and/or foreign substances from entering the light emitting device 570 and the tape 580.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the cutting line A-A of FIG. 6, and FIG. 9 is a rear view of the first lens, lens housing, and light emitting device according to an embodiment.
  • the lens assembly 500 includes a lens housing 510, a first lens 520, a second lens 530, a third lens 540, a display 550, and a light emitting element. It may include 570, tape 580, and cover window 590.
  • the lens housing 510 may include a hollow interior.
  • the lens housing 510 may be connected to the main housing (eg, housing 410 in FIG. 4).
  • Lens housing 510 can support internal components of various sizes.
  • the internal shape of the lens housing 510 may be determined by the sizes of internal parts that are supported.
  • the lens housing 510 may be understood to include not only a lens barrel supporting a plurality of lenses, but also a component extending from the lens barrel and/or a component connected to the lens barrel.
  • the lens housing 510 may include a lens barrel and a display support portion extending from the lens barrel in the +z direction.
  • the display supporter may support the display 550.
  • the lens barrel and the display support are shown as a single unit, but it should be noted that the present invention is not limited thereto.
  • the display support portion may be formed integrally with the lens barrel or may be formed separately.
  • the first lens 520 may support the light emitting device 570.
  • First lens 520 may include a front surface facing second lens 530 and a back surface facing cover window 590 .
  • Each of the front and back surfaces can include an effective diameter.
  • the effective diameter means the diameter corresponding to the area through which light passes.
  • the first lens 520 may be located rearward (eg, -Z direction) than the second lens 530.
  • the rear surface of the cover window 590 may include a center part 521 and a border part 522.
  • the central part 521 may be an area through which light emitted from the display 550 passes.
  • the border part 522 may be an area through which light emitted from the display 550 does not pass.
  • the border part 522 of the rear surface may not function as a lens.
  • the lens assembly 500 can implement a compact structure by supporting the light emitting device 570 through the edge part 522 on the rear surface.
  • the first effective diameter E1, which is the diameter of the central part 521, may be smaller than the second effective diameter E2, which is the diameter of the area of the front surface through which light passes.
  • the second effective diameter E2 may be smaller than the outer diameter D of the first lens 520.
  • the difference between the size of the first effective diameter (E1) and the size of the second effective diameter (E2) may be greater than 1 mm.
  • the second effective diameter (E2) may be larger than the first effective diameter (E1) by more than 1 mm.
  • the area of the central part 521 may be smaller than the area of the front surface.
  • the border part 522 may have a ring shape.
  • the second lens 530 may be connected to the lens housing 510.
  • the second lens 530 may have a larger diameter than the first lens 520.
  • the third lens 540 may be located in front of the second lens 530.
  • the third lens 540 may adjust the path of light emitted from the display 550 toward the second lens 530.
  • the third lens 540 may be disposed between the second lens 530 and the display 550.
  • the display 550 may be connected to the lens housing 510.
  • the display 550 can emit light.
  • the display 550 may radiate light toward the rear. Light emitted from the display 550 may pass through a plurality of lenses and reach the user's pupils.
  • Light emitted from the display 550 may be refracted while passing through the third lens 540.
  • Light passing through the third lens 540 may be refracted again while passing through the second lens 530.
  • Light passing through the second lens 530 may be reflected from the front surface of the first lens 520 and head back to the second lens 530.
  • Light directed back to the second lens 530 may be reflected again from the front surface of the second lens 530 and directed to the first lens 520.
  • Light heading toward the first lens 520 may be refracted again and pass through the central part 521 of the first lens 520.
  • Light passing through the central part 521 may be directed to the user's pupils.
  • the light emitting device 570 may be disposed on the first lens 520.
  • the light-emitting device 570 may emit light from the user's pupils.
  • the light emitting device 570 may be located in an area of the first lens 520 where light emitted from the display 550 does not reach.
  • a plurality of light emitting devices 570 may be provided along the edge part of the first lens 520.
  • the number of light emitting elements 570 is shown as 13, but the number is not limited thereto.
  • the tape 580 may cover the light emitting device 570.
  • the tape 580 does not expose the shape of the light emitting device 570 to the outside, but allows light emitted from the light emitting device 570 to pass through.
  • the tape 580 may have a ring shape.
  • the inner diameter of the tape 580 may be larger than the first effective diameter E1. According to this shape, the tape 580 may not block the path of light emitted from the display 550.
  • the cover window 590 may be connected to the lens housing 510.
  • the cover window 590 may protect the light emitting device 570 and the tape 580 from moisture and/or foreign substances from entering the light emitting device 570 and the tape 580.
  • Figure 10 is a cross-sectional view of a lens assembly according to one embodiment.
  • the lens assembly 600 includes a lens housing 610, a first lens 620, a second lens 630, a third lens 640, a display 650, and a light emitting element 670. , may include a tape 680 and a cover window 690.
  • the light emitting device 570 may be disposed in the lens housing 610.
  • the light emitting device 670 may be attached to the lens housing 610.
  • the light emitting device 670 may be provided at a location spaced apart from the first lens 620.
  • the light emitting element 670 may be provided at a position spaced apart from the back of the first lens 620 by a distance d.
  • First lens 620 may include a front surface facing second lens 630 and a back surface facing cover window 690 .
  • Each of the front and back surfaces can include an effective diameter.
  • the effective diameter means the diameter corresponding to the area through which light passes.
  • the first lens 620 may be located rearward (eg, -Z direction) than the second lens 630.
  • the first effective diameter E1 which is the diameter of the central part of the first lens 620, may be smaller than the second effective diameter E2, which is the diameter of the area through which light passes on the front surface.
  • the second effective diameter E2 may be smaller than the outer diameter D of the first lens 620.
  • the difference between the size of the first effective diameter (E1) and the size of the second effective diameter (E2) may be greater than 1 mm.
  • the second effective diameter (E2) may be larger than the first effective diameter (E1) by more than 1 mm.
  • the edge part 522 of the first lens 620 may have a ring shape.
  • the light-emitting device 570 may be provided on a portion of the rear surface of the first lens 620 through which light does not pass, that is, at a location that overlaps the edge part 522.
  • the light emitting element 570 may overlap the border part 522 based on the direction in which the plurality of lenses 620, 630, and 640 are arranged, that is, the z-axis direction.
  • FIG. 11 shows one This is a rear view of the first lens, lens housing, and light emitting device according to the embodiment.
  • the first lens 720 may be provided inside the lens housing 710.
  • the first lens 720 may include a center part 521 and an edge part 522.
  • the light emitting device 770 may be provided at a position overlapping the edge part 522.
  • the light emitting element 770 located on the +y side may irradiate light to a relatively upper portion of the user's pupil.
  • the light emitting element 770 located on the -y side may irradiate light to a relatively lower portion of the user's pupils.
  • the light emitting element 770 located on the +x side may irradiate light to the relatively left portion of the user's pupil.
  • the light emitting element 770 located on the -x side may irradiate light to a relatively right portion of the user's pupil.
  • a wearable electronic device worn on the user's head includes a main housing 401 and a lens assembly 500 disposed in the main housing 401, where the lens assembly 500 includes, a lens housing 510 disposed in the main housing, a rear surface facing the user's eyes in a direction toward the user's eyes when the wearable electronic device is worn on the user's head, and a rear surface opposite the rear surface a first lens 520 disposed in the lens housing and having a front surface provided in the lens housing; a second lens disposed in the lens housing and disposed behind the first lens 520 with respect to the user's eye
  • the rear surface may include a central part 521, which is an area through which the light passes, and a border part 522 located outside the central part and supporting the light emitting device.
  • the first effective diameter (E1) which is the diameter of the central part 521, may be smaller than the second effective diameter (E2), which is the diameter of the area of the front surface through which the light passes.
  • the difference between the size of the first effective diameter (E1) and the size of the second effective diameter (E2) may be 1 mm or more.
  • the lens assembly may further include a tape 580 located behind the light emitting device and covering the light emitting device.
  • the tape 580 may have a ring shape.
  • the inner diameter of the tape 580 may be larger than the first effective diameter.
  • the lens assembly may further include a cover window 590 that is connected to the lens housing and covers the light emitting device and the tape.
  • the area of the central part 521 may be smaller than the area of the front surface.
  • the edge part 522 may have a ring shape.
  • the light emitting devices 570 may be provided in plural numbers, and the plurality of light emitting devices may be arranged to be spaced apart from each other along the edge part.
  • the light emitting device 570 may be spaced apart from the lens housing.
  • the diameter of the second lens 530 may be larger than the diameter of the first lens.
  • the lens assembly may further include a third lens 540 disposed between the second lens and the display and connected to the lens housing.
  • the diameter of the third lens may be smaller than the diameter of the second lens.
  • a lens assembly 500 includes a lens housing 510, a rear surface facing the user's eye, a front surface opposite the rear surface, and connected to the lens housing.
  • a first lens located in front of the first lens, and connected to the lens housing.
  • a second lens connected to the lens housing, located in front of the second lens, and irradiating light in a direction toward the second lens. is disposed on at least one of the display 550 and the first lens and the lens housing, and is provided at a position overlapping an area of the first lens that does not reach the light emitted from the display, and is provided in a position to overlap the area where the light emitted from the display does not reach. It may include at least one light-emitting element 570 that irradiates light to the user's eyes to detect movement.
  • the rear surface may include a central part 521, which is an area through which the light passes, and a border part 522 located outside the central part and supporting the light emitting device.
  • the first effective diameter (E1) which is the diameter of the central part 521, may be smaller than the second effective diameter (E2), which is the diameter of the area of the front surface through which the light passes.
  • the lens assembly may further include a tape 580 attached to the rear surface and covering the light emitting device.
  • the wearable electronic device 200 worn on the user's head includes a main housing 401 and a lens assembly 500 disposed in the main housing 401 and located in front of the user's eyes.
  • the lens assembly 500 includes a lens housing 510 connected to the main housing, a rear surface facing the user's eyes, and a front surface provided opposite the rear surface, A first lens connected to the lens housing, located ahead of the first lens, and a second lens connected to the lens housing, connected to the lens housing, located ahead of the second lens, and facing the second lens.
  • a display 550 that irradiates light in a direction and at least one of the first lens and the lens housing, and is provided at a position that overlaps an area of the first lens that the light emitted from the display does not reach.
  • the rear surface may include a central part that is an area through which the light passes, and a border part located outside the central part and supporting the light emitting device.

Landscapes

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Abstract

일 실시 예에 따르면, 렌즈 어셈블리는, 렌즈 하우징, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 1 렌즈, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 2 렌즈, 및 상기 렌즈 하우징에 연결되고, 상기 제 2 렌즈 보다 전방에 위치하고, 상기 제 2 렌즈를 향한 방향으로 빛을 조사하는 디스플레이, 상기 제 1 렌즈 또는 상기 렌즈 하우징에 배치되고, 상기 디스플레이로부터 조사된 상기 빛이 도달하지 않는 영역에 위치하는 발광 소자를 포함할 수 있다. 다양한 실시예들이 가능할 수 있다.

Description

제 1 렌즈 상에 배치되는 발광 소자를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 웨어러블 전자 장치
본 개시의 다양한 실시 예들은 일반적으로 웨어러블 전자 장치에 관한 것으로, 예를 들면 제 1 렌즈 상에 배치되는 발광 소자를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 웨어러블 전자 장치에 관한 것이다.
사용자에게 증강 현실, 가상 현실, 혼합 현실 및/또는 확장 현실의 경험을 제공하는 사용자 인터페이스를 갖는 전자 장치가 개발되고 있다. 전술한 배경기술은 본 개시의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서 반드시 본 개시의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수 없다.
일 실시 예에 따르면, 사용자의 머리에 착용되는 웨어러블 전자 장치는, 메인 하우징(401), 및 상기 메인 하우징(401)에 배치되는 렌즈 어셈블리(500)를 포함하고, 상기 렌즈 어셈블리(500)는, 상기 메인 하우징에 배치되는 렌즈 하우징(510), 상기 웨어러블 전자 장치가 상기 사용자의 머리에 착용되었을 때, 상기 사용자의 눈을 향한 방향으로 상기 사용자의 눈을 마주하는 후방 표면과, 상기 후방 표면의 반대편에 마련되어 있는 전방 표면을 구비하고, 상기 렌즈 하우징에 배치되는 제 1 렌즈(520), 상기 렌즈 하우징에 배치되고, 상기 사용자의 눈을 기준으로 상기 제 1 렌즈(520)의 후방에 마련되는 제 2 렌즈(530), 상기 렌즈 하우징에 배치되고, 상기 사용자의 눈을 기준으로 상기 제 2 렌즈(530)의 후방에 마련되고, 상기 제 2 렌즈를 향해 빛을 조사할 수 있는 디스플레이(550),및 상기 제 1 렌즈 및 상기 렌즈 하우징 중 적어도 하나에 배치되고, 상기 제 1 렌즈의 상기 전방 표면 중 상기 디스플레이로부터 조사된 상기 빛이 도달하지 않는 영역에 오버랩되는 위치에 마련되고, 상기 사용자의 눈의 움직임을 감지하기 위해 상기 사용자의 눈에 빛을 조사하는 복수 개의 발광 소자(570)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 렌즈 어셈블리는, 렌즈 하우징, 상기 사용자의 눈을 마주하는 후방 표면과, 상기 후방 표면의 반대편에 마련되어 있는 전방 표면을 구비하고, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 1 렌즈, 상기 제 1 렌즈 보다 전방에 위치하고, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 2 렌즈, 상기 렌즈 하우징에 연결되고, 상기 제 2 렌즈 보다 전방에 위치하고, 상기 제 2 렌즈를 향한 방향으로 빛을 조사하는 디스플레이, 및 상기 제 1 렌즈 및 상기 렌즈 하우징 중 적어도 하나에 배치되고, 상기 제 1 렌즈 중 상기 디스플레로부터 조사된 상기 빛이 도달하지 않는 영역에 오버랩되는 위치에 마련되고, 사용자의 눈동자의 움직임을 감지하기 위해 상기 사용자의 눈동자에 빛을 조사하는 적어도 하나의 발광 소자(570)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자의 머리에 착용되는 웨어러블 전자 장치는, 메인 하우징, 및 상기 하우징에 배치되고, 상기 사용자의 눈의 전방에 위치하는 한 쌍의 렌즈 어셈블리를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 어셈블리는, 상기 메인 하우징에 연결되는 렌즈 하우징, 상기 사용자의 눈을 마주하는 후방 표면과, 상기 후방 표면의 반대편에 마련되어 있는 전방 표면을 구비하고, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 1 렌즈, 상기 제 1 렌즈 보다 전방에 위치하고, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 2 렌즈, 상기 렌즈 하우징에 연결되고, 상기 제 2 렌즈 보다 전방에 위치하고, 상기 제 2 렌즈를 향한 방향으로 빛을 조사하는 디스플레이, 및 상기 제 1 렌즈 및 상기 렌즈 하우징 중 적어도 하나에 배치되고, 상기 제 1 렌즈 중 상기 디스플레이로부터 조사된 상기 빛이 도달하지 않는 영역에 오버랩되는 위치에 마련되고, 사용자의 눈동자의 움직임을 감지하기 위해 상기 사용자의 눈동자에 빛을 조사하는 적어도 하나의 발광 소자(570)를 포함할 수 있다.상기 후방 표면은, 상기 빛이 통과하는 영역인 중앙 파트 및 상기 중앙 파트의 바깥쪽에 위치하고, 상기 발광 소자를 지지하는 테두리 파트를 포함할 수 있다.
본 개시의 특정 실시 예들의 상술한 그리고 다른 양태들, 특징들 및 이점들은 첨부 도면을 참조하며 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 웨어러블 전자 장치에 포함된 눈추적 카메라의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 전방 사시도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 후방 사시도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 렌즈 어셈블리의 후방 사시도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 렌즈 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 8은 도 6의 절개선 A-A를 따라 절개한 단면도이다
도 9는 일 실시 예에 따른 제 1 렌즈, 렌즈 하우징 및 발광 소자의 후면도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 렌즈 어셈블리의 단면도이다.
도 11은 일 실시 에에 따른 제 1 렌즈, 렌즈 하우징 및 발광 소자의 후면도이다.
도 1은 일 실시 예에 따른 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시 예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 인공지능 모델이 수행되는 전자 장치(101) 자체에서 수행될 수 있고, 별도의 서버(예: 서버(108))를 통해 수행될 수도 있다. 학습 알고리즘은, 예를 들어, 지도형 학습(supervised learning), 비지도형 학습(unsupervised learning), 준지도형 학습(semi-supervised learning) 또는 강화 학습(reinforcement learning)을 포함할 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은, 복수의 인공 신경망 레이어들을 포함할 수 있다. 인공 신경망은 심층 신경망(DNN: deep neural network), CNN(convolutional neural network), RNN(recurrent neural network), RBM(restricted boltzmann machine), DBN(deep belief network), BRDNN(bidirectional recurrent deep neural network), 심층 Q-네트워크(deep Q-networks) 또는 상기 중 둘 이상의 조합 중 하나일 수 있으나, 전술한 예에 한정되지 않는다. 인공지능 모델은 하드웨어 구조 이외에, 추가적으로 또는 대체적으로, 소프트웨어 구조를 포함할 수 있다.
메모리(130)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(120) 또는 센서 모듈(176))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어(예: 프로그램(140)) 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(130)는, 휘발성 메모리(132) 또는 비휘발성 메모리(134)를 포함할 수 있다.
프로그램(140)은 메모리(130)에 소프트웨어로서 저장될 수 있으며, 예를 들면, 운영 체제(142), 미들 웨어(144) 또는 어플리케이션(146)을 포함할 수 있다.
입력 모듈(150)은 전자 장치(101)의 구성요소(예: 프로세서(120))에 사용될 명령 또는 데이터를 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다. 입력 모듈(150)은, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 키(예: 버튼), 또는 디지털 펜(예: 스타일러스 펜)을 포함할 수 있다.
음향 출력 모듈(155)은 음향 신호를 전자 장치(101)의 외부로 출력할 수 있다. 음향 출력 모듈(155)은, 예를 들면, 스피커 또는 리시버를 포함할 수 있다. 스피커는 멀티미디어 재생 또는 녹음 재생과 같이 일반적인 용도로 사용될 수 있다. 리시버는 착신 전화를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시 예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
본 문서에 개시된 실시 예들에 따른 전자 장치는 다양한 형태의 장치가 될 수 있다. 전자 장치는, 예를 들면, 휴대용 통신 장치(예: 스마트폰), 컴퓨터 장치, 휴대용 멀티미디어 장치, 휴대용 의료 기기, 카메라, 웨어러블 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시 예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", 또는 "첫째" 또는 "둘째"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에, "기능적으로" 또는 "통신적으로"라는 용어와 함께 또는 이런 용어 없이, "커플드" 또는 "커넥티드"라고 언급된 경우, 그것은 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로(예: 유선으로), 무선으로, 또는 제 3 구성요소를 통하여 연결될 수 있다는 것을 의미한다.
본 문서의 실시 예들에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 실시 예들은 기기(machine)(예: 전자 장치(101)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)(예: 내장 메모리(136) 또는 외장 메모리(138))에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어(예: 프로그램(140))로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 전자 장치(101))의 프로세서(예: 프로세서(120))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.
일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트 폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있으며, 복수의 개체 중 일부는 다른 구성요소에 분리 배치될 수도 있다. 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 웨어러블 전자 장치(200)(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 전자 장치(102))는 사용자의 머리에 착용되어, 사용자에게 증강 현실 서비스 및/또는 가상 현실 서비스와 관련된 영상을 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 웨어러블 전자 장치(200)는 제1 디스플레이(205), 제2 디스플레이(210), 화면 표시부들(215a, 215b), 입력 광학 부재(220a, 220b), 제1 투명 부재(225a), 제2 투명 부재(225b), 조명부(230a, 230b), 제1 기판(235a), 제2 기판(235b), 제1 힌지(hinge)(240a), 제2 힌지(240b), 촬영용 카메라(245), 복수의 마이크(예: 제1 마이크(250a), 제2 마이크(250b), 제3 마이크(250c)), 복수의 스피커(예: 제1 스피커(255a), 제2 스피커(255b)), 배터리(260), 제1 인식용 카메라(265a), 제2 인식용 카메라(265b), 제1 눈추적(eye detection) 카메라(270a), 제2 눈추적 카메라(270b), 템플(temple)(271a, 271b), 림(rim)(272a, 272b) 및 브릿지(bridge)(273)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 디스플레이(예: 제1 디스플레이(205) 및 제2 디스플레이(210))는, 예를 들면, 액정 표시 장치(liquid crystal display, LCD), 디지털 미러 표시 장치(digital mirror device, DMD), 실리콘 액정 표시 장치(liquid crystal on silicon, LCoS), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED) 또는 마이크로 엘이디(micro light emitting diode, micro LED)를 포함할 수 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 디스플레이(205, 210)가 액정 표시 장치, 디지털 미러 표시 장치, 또는 실리콘 액정 표시 장치 중 하나로 이루어지는 경우, 웨어러블 전자 장치(200)는 디스플레이(205, 210)의 화면 출력 영역으로 광을 조사하는 광원을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 디스플레이(205, 210)가 자체적으로 광을 발생시킬 수 있는 경우, 예를 들어, 유기 발광 다이오드 또는 마이크로 엘이디 중 하나로 이루어지는 경우, 웨어러블 전자 장치(200)는 별도의 광원을 포함하지 않더라도 사용자에게 양호한 품질의 가상 영상을 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 디스플레이(205, 210)가 유기 발광 다이오드 또는 마이크로 엘이디로 구현된다면 광원이 불필요하므로, 웨어러블 전자 장치(200)가 경량화될 수 있다. 이하에서, 자체적으로 광을 발생시킬 수 있는 디스플레이(205, 210)는 자발광 디스플레이로 지칭되며, 자발광 디스플레이를 전제로 설명한다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따른 디스플레이(205, 210)는 적어도 하나의 마이크로 LED(micro light emitting diode)로 구성될 수 있다. 예컨대, 마이크로 LED는 자체 발광으로 적색(R, red), 녹색(G, green), 및 청색(B, blue)을 표현할 수 있으며, 크기가 작아(예: 100㎛ 이하), 칩 하나가 하나의 픽셀(예: R, G, 및 B 중 하나)을 구현할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이(205, 210)가 마이크로 LED로 구성되는 경우, 백 라이트 유닛(BLU: back light unit) 없이 높은 해상도를 제공할 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 하나의 픽셀은 R, G, 및 B를 포함할 수 있으며, 하나의 칩은 R, G, 및 B를 포함하는 픽셀이 복수개로 구현될 수 있다. 디스플레이(205, 210)는 '광원부'라고도 불릴 수 있다.
일 실시 예에서, 디스플레이(205, 210)는 가상의 영상을 표시하기 위한 픽셀(pixel)들을 포함할 수 있다. 디스플레이(205, 210)는 적외선 광을 방출하는 적외선 픽셀들을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라서, 디스플레이(205, 210)는 픽셀들 사이에 배치되는 사용자의 눈에서 반사되는 광을 수광하여 전기 에너지로 변환하고 출력하는 수광 픽셀(예: 포토 센서 픽셀(photo sensor pixel))들을 더 포함할 수 있다. 수광 픽셀(들)은 '시선 추적 센서'로 지칭될 수 있다. 시선 추적 센서(예: 도 3의 시선 추적 센서(315))는 디스플레이(205, 210)에 포함된 적외선 픽셀에 의해 방출된 광이 사용자의 눈에 의해 반사된 적외선 광을 감지할 수 있다.
웨어러블 전자 장치(200)는 수광 픽셀들(315)을 통해 사용자의 시선 방향(예: 눈동자 움직임)을 검출할 수 있다. 예컨대, 웨어러블 전자 장치(200)는 제1 디스플레이(205)를 구성하는 하나 이상의 수광 픽셀들(315) 및 제2 디스플레이(210)를 구성하는 하나 이상의 수광 픽셀들(315)을 통해 사용자의 좌안에 대한 시선 방향 및 사용자의 우안에 대한 시선 방향을 검출하고 추적할 수 있다. 웨어러블 전자 장치(200)는 하나 이상의 수광 픽셀들(315)을 통해 검출되는 사용자의 좌안 및 우안의 시선 방향(예: 사용자의 좌안 및 우안의 눈동자가 응시하는 방향)에 따라 가상 영상의 중심의 위치를 결정할 수도 있다.
웨어러블 전자 장치(200)는 디스플레이(205, 210), 제1 투명 부재(225a) 및/또는 제2 투명 부재(225b)를 포함할 수 있으며, 사용자는 안면에 웨어러블 전자 장치(200)를 착용한 상태로 사용할 수 있다. 한 실시 예에 따르면, 제1 투명 부재(225a)는 사용자의 좌안에 대면하게 배치될 수 있고, 제2 투명 부재(225b)는 사용자의 우안에 대면하게 배치될 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 디스플레이(205, 210)가 투명인 경우, 사용자 눈과 대면하는 위치에 배치되어 화면 표시부들(215a, 215b)을 구성할 수 있다. 디스플레이(205, 210)은 메인 하우징에 배치될 수 있다.
제1 디스플레이(205) 및 제2 디스플레이(210)는 각각 제1 제어 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 제1 제어 회로는 제1 디스플레이(205) 및 제2 디스플레이(210)를 제어할 수 있다. 제1 제어 회로는 제1 디스플레이(205) 및 제2 디스플레이(210)에 포함된 투명 커버(미도시)의 액정 소자의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시 예에서, 디스플레이(205, 210)로부터 방출되는 광은 렌즈(미도시) 및 웨이브가이드(waveguide)(예: 도 3의 디스플레이 광 도파관(350), 눈추적 카메라 광 도파관(360)))를 거쳐 사용자의 좌안(left eye)에 대면하게 배치되는 제1 투명 부재(225a)에 형성된 화면 표시부들(215a) 및 사용자의 우안(right eye)에 대면하게 배치 제2 투명 부재(225b)에 형성된 화면 표시부들(215b)에 도달할 수 있다.
렌즈(미도시)는 디스플레이(205, 210)의 전면에 배치될 수 있다. 렌즈(미도시)는 오목 렌즈 및/또는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 예컨대, 렌즈(미도시)는 프로젝션 렌즈(projection lens)(예: 도 3의 프로젝션 렌즈(325)) 또는 콜리메이션 렌즈(collimation lens)(미도시)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 디스플레이(205, 210)로부터 방출되는 광은 입력 광학 부재(220a, 220b)를 통해 광 도파관(350, 360)으로 광 경로가 유도될 수 있다. 광 도파관(350, 360) 내부를 이동하는 광은 출력 광학 부재(예: 도 3의 출력 광학 부재(340))를 통해 사용자 눈 방향으로 유도될 수 있다. 화면 표시부들(215a, 215b)는 사용자의 눈(예: 도 3의 사용자의 눈(301)) 방향으로 방출되는 광에 기반하여 결정될 수 있다.
예컨대, 디스플레이(205, 210)로부터 방출되는 광은 입력 광학 부재(220a, 220b)와 화면 표시부들(215a, 215b)에 형성된 광 도파관(350, 360)의 그레이팅 영역(grating area)에 반사되어 사용자의 눈(301)에 전달될 수 있다.
일 실시 예에서, 화면 표시부들(215a, 215b) 또는 투명 부재(예: 제1 투명 부재(225a), 제2 투명 부재(225b))는 광 도파관350, 360)을 포함하는 렌즈, 반사형 렌즈를 포함할 수 있다. 광 도파관(350, 360)은 디스플레이(205, 210)에서 생성한 광원을 사용자 눈으로 전달하는 역할을 하며, '광 도파로' 또는 '웨이브 가이드'라고 불릴 수 있다. 이하, '광 도파로' 또는 '웨이브가이드'는 화면 표시부들(215a, 215b)에 해당할 수 있다.
화면 표시부들(215a, 215b)는 외부의 광이 입사되고 전반사되고 방출되는 경로이며, 단순히 외부의 광이 반사되거나 투과하는 제1 투명 부재(225a) 및 제2 투명 부재(225b)와 구별될 수 있다.
화면 표시부들(215a, 215b)는 글래스, 플라스틱 또는 폴리머로 제작될 수 있으며, 내부 또는 외부의 일표면에 형성된 나노 패턴, 예를 들어, 다각형 또는 곡면 형상의 그레이팅 구조(grating structure), 다시 말해 격자 구조를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 입력 광학 부재(220a, 220b)를 통하여 화면 표시부들(215a, 215b)의 일단으로 입사된 광은 나노 패턴에 의해 디스플레이 광 도파관(350) 내부에서 전파되어 사용자에게 제공될 수 있다. 일 실시 예에서, 프리폼(free-form)형 프리즘으로 구성된 화면 표시부들(215a, 215b)는 입사된 광을 반사 미러를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
화면 표시부들(215a, 215b)는 적어도 하나의 회절 요소(예: DOE(diffractive optical element), HOE(holographic optical element)) 또는 반사 요소(예: 반사 거울) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 화면 표시부들(215a, 215b)는 화면 표시부들(215a, 215b)에 포함된 적어도 하나의 회절 요소 또는 반사 요소를 이용하여 디스플레이(예: 제1 디스플레이(205) 및 제2 디스플레이(210))로부터 방출된 디스플레이 광을 사용자의 눈으로 유도할 수 있다.
다양한 실시예들에 따라, 회절 요소는 입력 광학 부재(220a, 220b)/출력 광학 부재(예: 도 3의 출력 광학 부재(340))를 포함할 수 있다. 예컨대, 입력 광학 부재(220a, 220b)는 입력 그레이팅 영역(input grating area)을 의미할 수 있으며, 출력 광학 부재(340)는 출력 그레이팅 영역(output grating area)을 의미할 수 있다. 입력 그레이팅 영역은 디스플레이(205, 210)(예: 마이크로 LED)로부터 출력되는 광을 화면 표시부들(215a, 215b)로 광을 전달하기 위해 회절(또는 반사)시키는 입력단 역할을 할 수 있다. 출력 그레이팅 영역은 광 도파관(350, 360)에 전달된 광을 사용자의 눈(301)으로 회절(또는 반사)시키는 출구 역할을 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따라, 반사 요소는 전반사(total internal reflection, TIR)를 위한 전반사 광학 소자 또는 전반사 도파관을 포함할 수 있다. 예컨대, 전반사는 광을 유도하는 하나의 방식으로, 입력 그레이팅 영역을 통해 입력되는 광(예: 가상 영상)이 화면 표시부들(215a, 215b)의 일부분(예: 특정 면)에서 100% 또는 100%에 가깝게 반사되도록 입사각을 만들어, 출력 그레이팅 영역까지 100% 또는 100%에 가깝게 전달되도록 하는 것을 의미할 수 있다.
제1 투명 부재(225a) 및/또는 제2 투명 부재(225b)는 글래스 플레이트, 플라스틱 플레이트, 또는 폴리머로 형성될 수 있으며, 투명 또는 반투명하게 제작될 수 있다. 실시 예에 따르면, 제1 투명 부재(225a)는 사용자의 좌안에 대면하게 배치될 수 있고, 제2 투명 부재(225b)는 사용자의 우안에 대면하게 배치될 수 있다.
조명부(230a, 230b)는 부착되는 위치에 따라 용도가 다양해질 수 있다. 예를 들어, 조명부(230a, 230b)가 웨어러블 전자 장치(200)의 림(rim)(272a, 272b) 주변에 부착될 수 있다. 조명부(230a, 230b)는 눈추적 카메라(270a, 270b)로 동공을 촬영할 때 시선(eye gaze) 검출을 용이하게 하기 위한 보조 수단으로 사용될 수 있다. 조명부(230a, 230b)는 가시광 파장 또는 적외선 파장의 IR LED(infra-red light emitting device)를 사용할 수 있다.
또는 조명부(230a, 230b)는 웨어러블 전자 장치(200)의 림(rim)(272a, 272b)과 안경 다리 부분에 해당하는 템플(temple)(271a, 271b)을 이어주는 힌지(예: 제1 힌지(hinge)(240a), 제2 힌지(240b)) 주변이나 림(272a, 272b)을 연결해 주는 브릿지(bridge)(273)에 인접하게 장착된 카메라(예: 제1 인식용 카메라(265a), 제2 인식용 카메라(265b))의 주변에 부착될 수 있다. 이때, 카메라(265a, 265b)는 예를 들어, 글로벌 셔터(GS) 카메라일 수 있으며, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
이 경우, 조명부(230a, 230b)는 글로벌 셔터(GS) 카메라로 촬영 시에 주변 밝기를 보충하는 수단으로 사용될 수 있다. 조명부(230a, 230b)는 특히 어두운 환경이나 여러 광원들의 혼입 및 반사 빛 때문에 촬영하고자 하는 피사체 검출이 용이하지 않을 때 사용될 수 있다.
실시예에 따라서, 조명부(230a, 230b)는 생략될 수도 있다. 조명부(230a, 230b)는 제1 디스플레이(205), 제2 디스플레이(210)에 포함된 적외선 픽셀에 의해 대체될 수 있다. 다른 실시 예에서, 조명부(230a, 230b)는 웨어러블 전자 장치(200)에 포함되어 제1 디스플레이(205), 제2 디스플레이(210)에 포함된 적외선 픽셀을 보조할 수도 있다.
인쇄 회로 기판(PCB)(예: 제1 기판(235a), 제2 기판(235b))은 웨어러블 전자 장치(200)의 템플(271a, 271b) 부분에 배치될 수 있으며, FPCB(flexible printed circuit board)를 통해 각 모듈(예: camera, display, audio, 또는 sensor) 및 다른 인쇄 회로 기판에 전기 신호를 전달할 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 적어도 하나의 인쇄 회로 기판은 제1 기판(235a), 제2 기판(235b) 및 제1 기판(235a)과 제2 기판(235b) 사이에 배치된 인터포저(interposer)(미도시)를 포함하는 형태일 수 있다.
일 실시 예에서, PCB(예: 제1 기판(235a), 제2 기판(235b))에는 제1 디스플레이(205), 제2 디스플레이(210)를 제외한 웨어러블 전자 장치(200)를 구성하는 구성요소를 제어하는 제어 회로(미도시)가 위치할 수 있다. 제어 회로는 제1 디스플레이(205), 제2 디스플레이(210) 이외의 다른 구성요소들을 제어하고 깊이값 추정과 같은 연산을 수행할 수 있다. 제어 회로는 통신 회로(예: 도 1의 통신 모듈(190)) 또는 메모리(예: 도 1의 메모리(130))를 포함할 수 있다. 제어 회로는, 제1 디스플레이(205), 제2 디스플레이 및/또는 다른 구성요소들을 제어할 수 있다.
힌지(240a, 240b)는 웨어러블 전자 장치(200)의 템플(271a, 271b)과 림(272a, 272b)이 결합되는 부분에 해당할 수 있다.
일 실시 예에서, 촬영용 카메라(245)는 HR(high resolution) 또는 PV(photo video)로 지칭될 수 있으며, 고해상도의 카메라를 포함할 수 있다. 촬영용 카메라(245)는 AF(auto focus) 기능과 떨림 보정(optical image stabilizer; ois)과 같은 고화질의 영상을 얻기 위한 기능들이 구비된 칼라(color) 카메라를 포함할 수 있다. 이에 한정하는 것은 아니며, 촬영용 카메라(245)는 GS(global shutter) 카메라 또는 RS(rolling shutter) 카메라를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 마이크(예: 제1 마이크(250a), 제2 마이크(250b), 제3 마이크(250c))는 외부의 음향 신호를 전기적인 음성 데이터로 처리할 수 있다. 처리된 음성 데이터는 웨어러블 전자 장치(200)에서 수행 중인 기능(또는 실행 중인 어플리케이션)에 따라 다양하게 활용될 수 있다.
일 실시 예에서, 복수의 스피커(예: 제1 스피커(255a), 제2 스피커(255b))는 통신 회로(예: 도 1의 통신 모듈(190))로부터 수신되거나 메모리(예: 도 1의 메모리(130))에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다.
일 실시 예에서, 배터리(260)는 하나 이상 포함할 수 있으며, 웨어러블 전자 장치(200)를 구성하는 구성요소들에 전원을 공급할 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 인식용 카메라(265a) 및 제2 인식용 카메라(265b)는 3DoF(3 degrees of freedom), 6DoF의 헤드 트래킹(head tracking), 핸드(hand) 검출과 트래킹(tracking), 제스처(gesture) 및/또는 공간 인식을 위해 사용되는 카메라를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 인식용 카메라(265a) 및 제2 인식용 카메라(265b)는 헤드 및 핸드의 움직임을 검출하고, 움직임을 추적하기 위해 GS(global shutter) 카메라를 포함할 수 있다. 예를 들어, 머리 추적과 공간 인식을 위해서는 스테레오(stereo) 카메라가 사용될 수 있으므로 동일 규격, 성능의 2대의 글로벌 셔터(GS) 카메라가 사용될 수 있고, 빠른 손동작과 손가락 등 미세한 움직임을 검출하고 움직임을 추적하는 데에는 롤링 셔터(rolling shutter; RS) 카메라 사용될 수 있다. 일 실시예에서는 카메라 대비 성능(예: 영상 끌림)이 우수한 글로벌 셔터(GS) 카메라가 주로 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 다양한 실시 예에 따라 롤링 셔터(RS) 카메라가 사용될 수도 있다. 제1 인식용 카메라(265a) 및 제2 인식용 카메라(265b)는 6DoF를 위한 공간 인식, 깊이(depth) 촬영을 통한 SLAM(simultaneous localization and mapping) 기능을 수행할 수 있다. 또한 제1 인식용 카메라(265a) 및 제2 인식용 카메라(265b)는 사용자 제스처 인식 기능을 수행할 수도 있다.
일 실시 예에서, 적어도 하나의 센서(미도시)(예: 자이로 센서, 가속도 센서, 지자기 센서, 및/또는 제스처 센서), 제1 인식용 카메라(265a), 및 제2 인식용 카메라(265b)는 6DoF를 위한 헤드 트래킹(head tracking), 움직임 감지와 예측(pose estimation & prediction), 제스처 및/또는 공간 인식, 및/또는 뎁스(depth) 촬영을 통한 슬램(slam) 기능 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
다른 실시 예에서, 제1 인식용 카메라(265a) 및 제2 인식용 카메라(265b)는 헤드 트래킹을 위한 카메라와 핸드 트래킹을 위한 카메라로 구분되어 사용될 수 있다.
일 실시 예에서, 제1 눈추적 카메라(270a) 및 제2 눈추적 카메라(270b)는 눈동자를 검출하고 추적할 수 있다. 제1 눈추적 카메라(270a) 및 제2 눈추적 카메라(270b)는 웨어러블 전자 장치(200)에 투영되는 가상 영상의 중심이, 웨어러블 전자 장치(200)를 착용한 사용자의 눈동자가 응시하는 방향에 따라 위치하도록 하기 위해 사용될 수 있다. 제1 눈추적 카메라(270a) 및 제2 눈추적 카메라(270b)는 예를 들어, 눈동자(pupil)를 검출하고 빠른 눈동자 움직임을 추적할 수 있도록 글로벌 셔터(GS) 카메라가 주로 사용될 수 있다. 제1 눈추적 카메라(270a)는 사용자의 좌안에 대응하고, 제2 눈추적 카메라(270b)는 사용자의 우안에 대응하도록 설치될 수 있다. 이때, 제1 눈추적 카메라(270a) 및 제2 눈추적 카메라(270b)의 카메라 성능 및 규격은 동일할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 눈추적 카메라(예: 제1 눈추적 카메라(270a), 제2 눈추적 카메라(270b))의 동작은 아래의 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 일 실시예에 따른 웨어러블 전자 장치에 포함된 눈추적 카메라의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 웨어러블 전자 장치(300)의 눈추적 카메라(310)(예: 도 2의 제1 눈추적 카메라(270a), 제2 눈추적 카메라(270b))가 디스플레이(320)(예: 도 2의 제1 디스플레이(205), 제2 디스플레이(210))로부터 출력된 광(예: 적외선 광)을 이용하여 사용자의 눈(301), 다시 말해 사용자의 시선을 추적하는 과정이 도시된다.
눈추적 카메라(310)는 시선 추적 센서(315)를 포함할 수 있다. 시선 추적 센서(315)는 눈추적 카메라(310)의 내부에 포함될 수 있다. 시선 추적 센서(315)는 적외선 반사광(303)에 의해 사용자의 눈(301)으로부터 반사된 제1 반사광을 감지할 수 있다. 눈추적 카메라(310)는 시선 추적 센서(315)의 감지 결과를 기초로 사용자의 눈(301), 다시 말해 사용자의 시선을 추적할 수 있다.
디스플레이(320)는 복수의 가시광선 픽셀 및 복수의 적외선 픽셀을 포함할 수 있다. 가시광선 픽셀은 R, G, B 픽셀을 포함할 수 있다. 가시광선 픽셀은 가상 객체 이미지에 대응하는 가시광선 광을 출력할 수 있다. 적외선 픽셀은 적외선 광을 출력할 수 있다. 디스플레이(320)는 예를 들어, 마이크로 LED(micro light emitting diodes) 또는 OLED(organic light emitting diodes)를 포함할 수 있다.
웨어러블 전자 장치(300)는 디스플레이(320)로부터 출력된 적외선 광을 이용하여 시선 추적을 수행할 수 있다. 디스플레이(320)와 입력 광학 부재(330)(예: 도 2의 입력 광학 부재((220a, 220b))) 사이에 프로젝션 렌즈(325)가 배치될 수 있다.
디스플레이(320)로부터 출력된 적외선 광은 프로젝션 렌즈(325)를 통해 입력 광학 부재(330)에 입사되고, 입력 광학 부재(330)에 포함된 하프 미러(half mirror)(미도시)에 의해 적외선 반사광(303) 및 적외선 투과광(305)으로 분리될 수 있다.
하프 미러는 입력 광학 부재(330)의 전부 또는 일부의 영역에 형성될 수 있다. 하프 미러가 입력 광학 부재(330)의 전부 영역에 형성될 경우, 입력 광학 부재(330)는 하프 미러로 지칭될 수도 있다. 하프 미러는 디스플레이 광 도파관(350)의 입력 광학 부재(330)에 배치될 수 있다. 하프 미러는 입력 광학 부재(330)의 내부 또는 하측에 배치될 수 있다. 하프 미러는 그레이팅 구조를 포함할 수 있다.
하프 미러는 디스플레이(320)로부터 출력된 적외선 광으로부터 적외선 반사광 및 적외선 투과광을 출력할 수 있다. 하프 미러는 그레이팅 구조를 포함할 수 있다. 그레이팅 구조는 출력된 적외선 광의 일부를 반사하여 직접 사용자의 눈(301)을 향하는 적외선 반사광 또는 디스플레이 광 도파관(350)을 거쳐 출력 광학 부재(340)를 통해 사용자의 눈(301)을 향하는 적외선 반사광(303)을 출력하고, 적외선 광의 다른 일부를 투과시켜 적외선 투과광(305)을 출력할 수 있다.
적외선 반사광(303)은 사용자의 눈(301) 쪽으로 직접 출력될 수 있다. 적외선 반사광(303)은 디스플레이 광 도파관(350)을 거친 후, 출력 광학 부재(340)를 통해 사용자의 눈(301) 쪽으로 출력될 수 있다. 적외선 투과광(305)은 현실 세계 쪽으로 출력될 수 있다. 적외선 투과광(305)은 현실 객체로 입사되고 일부는 현실 객체로부터 반사될 수 있다.
디스플레이 광 도파관(350) 및 눈추적 카메라 광 도파관(360)은 투명 부재(370)(예: 도 2의 제1 투명 부재(225a), 제2 투명 부재(225b))의 내부에 포함될 수 있다. 투명 부재(370)는 글래스 플레이트, 플라스틱 플레이트 또는 폴리머로 형성될 수 있으며, 투명 또는 반투명하게 제작될 수 있다. 투명 부재(370)는 사용자의 눈과 대면하게 배치될 수 있다. 이때, 투명 부재(370)와 사용자의 눈(301) 사이의 거리를 '눈동자 거리'(eye relief)(380)라고 부를 수 있다.
투명 부재(370)는 광 도파관들(350, 360)을 포함할 수 있다. 투명 부재(370)는 입력 광학 부재(330) 및 출력 광학 부재(340)를 포함할 수 있다. 또한, 투명 부재(370)는 입력 광을 여러 도파로 분리하는 눈추적용 스플리터(splitter)(375)를 포함할 수 있다.
도 3에서는 디스플레이 광 도파관(350)과 입력 광학 부재(330)가 분리된 것으로 표현되었지만, 이는 일 예시에 불과하며, 입력 광학 부재(330)는 디스플레이 광 도파관(350)의 내부에 포함될 수도 있다.
또한, 도 3에서는 출력 광학 부재(340)가 눈추적용 광 도파관(360)과 분리된 것으로 표현되었지만, 출력 광학 부재(340)는 광 도파관(360)의 내부에 포함될 수도 있다.
광 도파관(예: 디스플레이 광 도파관(350), 눈추적 카메라 광 도파관(360))은 가시광선 광의 경로를 조정하여 가상 객체 이미지를 출력할 수 있다. 디스플레이(320)로부터 출력된 가시광선 광 및 적외선 광은 프로젝션 렌즈(325)를 거쳐 입력 광학 부재(330)로 입사될 수 있다. 입력 광학 부재(330)로 입사된 광 중에서 가시광선 광은 디스플레이 광 도파관(350)을 통해 전반사되어 출력 광학 부재(340)로 유도될 수 있다. 출력 광학 부재(340)에서 가시광선 광은 사용자의 눈(301) 쪽으로 출력될 수 있다.
웨어러블 전자 장치(300)는 하프 미러를 통해 디스플레이(320)로부터 출력된 적외선 광을 반사하거나 투과할 수 있다. 일 실시 예에서, 웨어러블 전자 장치(300)는 하프 미러(미도시)에 의해 반사된 적외선 반사광(303)을 사용자의 눈(301) 쪽으로 직접 출력하거나 또는 디스플레이 광 도파관(350)을 경유한 적외선 반사광(303)을 사용자의 눈(301) 쪽으로 출력할 수 있다. 일 실시 예에서, 웨어러블 전자 장치(300)는 하프 미러를 투과하는 적외선 투과광(305)을 현실 객체 쪽으로 출력할 수 있다. 이때, 하프 미러의 반사율과 투과율은 조정될 수 있다. 하프 미러는 예를 들어, 적외선 광에 대해 30%의 반사율(예를 들어, 사용자의 눈 쪽으로 반사)과 70%의 투과율(예를 들어, 현실 객체 쪽으로 출력)을 가질 수 있다. 다만, 이러한 반사율과 투과율은 예시에 불과하며 다양한 비율로 조정될 수 있다.
일 실시 예에서, 웨어러블 전자 장치(300)는 디스플레이(320)에 포함된 적외선 픽셀과 하프 미러를 통해 사용자의 눈 쪽으로 적외선 반사광(303)을 출력할 수 있다. 적외선 반사광(303)은 사용자의 눈(301)에서 반사되고, 시선 추적 센서(315)는 반사된 광을 검출할 수 있다. 적외선 픽셀을 포함하는 디스플레이(320) 및 광 도파관(350)에 포함된 하프 미러는 시선 추적 및/또는 현실 객체의 탐지를 위한 별도의 적외선 광원을 대체할 수 있다. 별도의 적외선 광원을 생략함으로써 웨어러블 전자 장치(300)는 경량화될 수 있고 소비 전력을 줄일 수 있다. 또한, 적외선 픽셀을 포함하는 디스플레이(320)는 보조 광원으로서 역할을 하여 저조도 환경에서 스테레오 카메라(예: 도 2의 제1 인식용 카메라(265a) 및 제2 인식용 카메라(265b))의 화질을 높이고 깊이 정보의 정확도를 높일 수 있다. 디스플레이(320)는 메인 하우징(예: 도 4의 하우징(410))에 배치될 수 있다.
또는, 웨어러블 전자 장치(300)는 디스플레이(320)를 통해 적외선 광을 출력하고 스테레오 카메라(예: 도 2의 제1 인식용 카메라(265a) 및 제2 인식용 카메라(265b))를 통해 현실 객체로부터 반사된 광을 검출할 수 있다. 웨어러블 전자 장치(300)는 검출 결과를 기초로 현실 객체까지의 거리를 추정할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 전자 장치(300)는 깊이값을 측정하거나 ToF(time of flight) 방식을 이용하여 현실 객체까지의 거리를 추정할 수 있다.
웨어러블 전자 장치(300)(예: 도 2의 웨어러블 전자 장치(200))는 사용자에게 증강 현실을 제공할 수 있다. 웨어러블 전자 장치(300)는 디스플레이(320)로부터 출력되는 가상 객체 이미지를 광 도파관(350)을 통해 사용자의 눈 쪽으로 전달하는 동시에 투명한 광 도파관(360)을 통해 현실 세계(real world)의 이미지를 제공할 수 있다.
웨어러블 전자 장치(300)는 예를 들어, 머리 착용 디스플레이(head mounted display; HMD), 얼굴 착용 디스플레이(face mounted display; FMD)일 수도 있고, 또는 AR(augmented reality) VR(virtual reality glass), 혼합 현실(mixed reality)과 같은 확장 현실(extended reality)을 제공하는 스마트 글래스(smart glass) 또는 헤드셋일 수도 있으며, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
일 실시 예에 따르면, 웨어러블 전자 장치(300)는 적외선 픽셀을 포함하는 디스플레이(320)를 이용하여 적외선 광을 출력할 수 있다. 웨어러블 전자 장치(300)는 디스플레이(320)로부터 출력된 적외선 광을 이용하여 사용자의 시선을 추적할 수 있다. 또한, 웨어러블 전자 장치(300)는 디스플레이(320)로부터 출력된 적외선 광을 이용하여 현실 객체까지의 거리를 추정할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 전방 사시도이다. 도 5는 일 실시 예에 따른 웨어러블 전자 장치의 후방 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 웨어러블 전자 장치(401)(예: 도 1의 전자 장치(101))는 사용자의 신체의 일부에 착용되어 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(401)는 사용자에게 증강 현실(augmented reality), 가상 현실(virtual reality), 혼합 현실(mixed reality) 및/또는 확장 현실(extended reality)의 경험을 제공할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(401)는 하우징(410)을 포함할 수 있다. 하우징(410)은 적어도 하나의 컴포넌트를 수용하도록 구성될 수 있다. 하우징(410)은, 제 1 면(411A)(예: 전면), 제 1 면(411A)에 반대되는 제 2 면(411B)(예: 후면), 및 제 1 면(411A) 및 제 2 면(411B) 사이의 제 3 면(411C)(예: 사이드 면)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 하우징(410)은 복수 개의 하우징 파트들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 하우징(410)은 제 1 하우징 파트(411) 및 제 2 하우징 파트(412)를 포함할 수 있다. 제 1 하우징 파트(411)는 하우징(410)의 제 1 면(411A)을 형성할 수 있다. 제 1 하우징 파트(411)는 하우징(410)의 제 3 면(411C)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 제 2 하우징 파트(412)는 하우징(410)의 제 2 면(411B)을 형성할 수 있다. 제 2 하우징 파트(412)는 하우징(410)의 제 3 면(411C)의 적어도 일부를 형성할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 2 하우징 파트(412)는 사용자의 신체의 일부(예: 얼굴)를 대면할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 하우징 파트(411) 및 제 2 하우징 파트(412)는 분리 가능하게 결합될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 하우징 파트(411) 및 제 2 하우징 파트(412)는 일체로 심리스하게 연결될 수 있다.
일 실시 예에서, 하우징(410)은 커버(413)를 포함할 수 있다. 커버(413)는 하우징(410)의 제 1 면(411A)을 형성할 수 있다. 커버(413)는 제 1 하우징 파트(411)의 적어도 일부의 영역을 덮도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에서, 하우징(410)은 브릿지(414)를 포함할 수 있다. 브릿지(414)는 사용자의 신체의 일부(예: 코)를 대면하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 브릿지(414)는 사용자의 코에 의해 지지될 수 있다. 브릿지(414)는, 제 1 하우징 파트(411), 제 2 하우징 파트(412) 또는 커버(413) 중 적어도 하나 또는 이들의 조합에 형성될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(401)는 렌즈 구조체(420)를 포함할 수 있다. 렌즈 구조체(420)는 사용자에게 제공되는 이미지의 초점을 조절하도록 구성된 복수 개의 렌즈들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 렌즈들은 디스플레이(460)에 의해 출력되는 영상의 초점을 조절하도록 구성될 수 있다. 복수 개의 렌즈들은 디스플레이(460)의 위치에 대응하는 위치에 배치될 수 있다. 복수 개의 렌즈들은, 예를 들면, 프레넬 렌즈(Fresnel lens), 팬케이크 렌즈(Pancake lens), 멀티채널 렌즈 및/또는 기타 임의의 적합한 렌즈를 포함할 수 있다. 디스플레이(460)는, 메인 하우징(예: 도 4의 하우징(410))에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(401)는 디스플레이(460)(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160))를 포함할 수 있다. 디스플레이(460)는 사용자에게 영상(예: 가상 영상)을 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 디스플레이(460)는, 액정 표시 장치(liquid crystal display)(LCD), 디지털 미러 표시 장치(digital mirror device)(DMD), 실리콘 액정 표시 장치(liquid crystal on silicon)(LCoS), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode)(OLED), 및/또는 마이크로 엘이디(micro light emitting diode)(micro LED)를 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서, 디스플레이(460)는 영상이 출력되는 영역에 광 신호를 송신하도록 구성된 광원(미도시)을 포함할 수 있다. 어떤 실시 예에서, 디스플레이(460)는 자체적으로 광 신호를 발생시킴으로써 사용자에게 영상을 제공할 수 있다. 일 실시 예에서, 디스플레이(460)는 하우징(410)의 제 2 면(411B)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 디스플레이(460)는 제 2 하우징 파트(412)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 디스플레이(460)는 제 1 표시 영역(460A) 및 제 2 표시 영역(460B)을 포함할 수 있다. 제 1 표시 영역(460A)은 사용자의 왼쪽 눈을 대면하도록 배치될 수 있다. 제 2 표시 영역(460B)은 사용자의 오른쪽 눈을 대면하도록 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 표시 영역(460A) 및 제 2 표시 영역(460B)은 글래스, 플라스틱 및/또는 폴리머를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 표시 영역(460A) 및 제 2 표시 영역(460B)은 투명 재질 또는 반투명 재질을 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 표시 영역(460A) 및 제 2 표시 영역(460B)은 단일의 표시 영역을 형성할 수 있다. 일 실시 예에서, 제 1 표시 영역(460A) 및 제 2 표시 영역(460B)은 복수 개의 표시 영역들을 형성할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(401)는 센서(476)(예: 도 1의 센서 모듈(176))를 포함할 수 있다. 센서(476)는 피사체의 깊이를 감지하도록 구성될 수 있다. 센서(476)는 피사체를 향해 신호를 송신 및/또는 피사체로부터 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 송신 신호는 근적외선, 초음파 및/또는 레이저를 포함할 수 있다. 센서(476)는 전자 장치(401) 및 피사체 사이의 거리를 측정하기 위해 신호의 비행 시간(time of flight)(ToF)을 측정하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 센서(476)는 하우징(410)의 제 1 면(411A)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 센서(476)는 제 1 하우징 파트(411) 및/또는 커버(413)의 중심부에 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(401)는 복수 개의 제 1 카메라(480A)(예: 도 1의 카메라 모듈(180))들을 포함할 수 있다. 복수 개의 제 1 카메라(480A)들은 피사체로부터 이미지를 획득하도록 구성될 수 있다. 복수 개의 제 1 카메라(480A)들 중 어느 하나의 제 1 카메라(480A)는 하우징(410)의 제 1 면(411A) 중에서 제 1 영역(예: 도 2에서 -X 방향 부분)에 배치되고, 다른 하나의 제 1 카메라(480A)는 하우징(410)의 제 1 면(411A) 중에서 제 1 부분과 다른 하우징(410)의 제 2 영역(예: 도 2에서 +X 방향 부분)에 배치될 수 있다. 복수 개의 제 1 카메라(480A)들은 센서(476)의 양 측에 각각 배치될 수 있다. 복수 개의 제 1 카메라(480A)들은 이미지 스태빌라이저 액추에이터(미도시) 및/또는 오토 포커스 액추에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 제 1 카메라(480A)들은 컬러 이미지를 획득하도록 구성된 카메라, 글로벌 셔터 카메라, 또는 롤링 셔터 카메라 중 적어도 하나의 카메라 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(401)는 복수 개의 제 2 카메라(480B)(예: 도 1의 카메라 모듈(180))들을 포함할 수 있다. 복수 개의 제 2 카메라(480B)들은 피사체를 인식하도록 구성될 수 있다. 복수 개의 제 2 카메라(480B)들은 3자유도 또는 6자유도의 물체(예: 인체의 머리 또는 손) 또는 공간을 검출 및/또는 추적하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 제 2 카메라(480B)들은 글로벌 셔터 카메라를 포함할 수 있다. 복수 개의 제 2 카메라(480B)들은 피사체의 깊이 정보를 이용하여 동시적 위치추정 및 지도작성(simultaneous localization and mapping)(SLAM)을 수행하도록 구성될 수 있다. 복수 개의 제 2 카메라(480B)들은 피사체의 제스처를 인식하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에서, 복수 개의 제 2 카메라(480B)들은 하우징(410)의 제 1 면(411A)에 배치될 수 있다. 일 실시 예에서, 복수 개의 제 2 카메라(480B)들은 제 1 하우징 파트(411) 및/또는 커버(413)의 코너 영역들에 각각 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(401)는 복수 개의 제 3 카메라(480C)(예: 도 1의 카메라 모듈(180))들을 포함할 수 있다. 복수 개의 제 3 카메라(480C)들은 사용자의 눈동자들을 검출 및 추적하도록 구성될 수 있다. 디스플레이(460)에 표시되는 영상의 중심이 사용자의 눈동자들이 응시하는 방향에 따라 이동하도록 사용자의 눈동자들에 대한 위치 정보가 사용될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 제 3 카메라(480C)들은 글로벌 셔터 카메라를 포함할 수 있다. 복수 개의 제 3 카메라(480C)들 중 어느 하나의 제 3 카메라(480C)는 사용자의 왼쪽 눈에 대응되게 배치되고, 다른 하나의 제 3 카메라(480C)는 사용자의 오른쪽 눈에 대응되게 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 전자 장치(401)는 복수 개의 제 4 카메라(480D)(예: 도 1의 카메라 모듈(180))들을 포함할 수 있다. 복수 개의 제 4 카메라(480D)들은 사용자의 얼굴을 인식하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 복수 개의 제 4 카메라(480D)들은 사용자의 얼굴 표정을 검출 및 추적하도록 구성될 수 있다.
도시되지 않은 실시 예에서, 전자 장치(401)는, 마이크(예: 도 1의 입력 모듈(150)), 스피커(예: 도 1의 음향 출력 모듈(155)), 배터리(예: 도 1의 배터리(189)), 안테나(예: 도 1의 안테나 모듈(197)), 센서(예: 도 1의 센서 모듈(176)) 및/또는 기타 전자 장치(401)에 적합한 임의의 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 렌즈 어셈블리의 후방 사시도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 렌즈 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 렌즈 어셈블리(500)는 웨어러블 전자 장치(예: 도 4의 웨어러블 전자 장치(401))에 마련될 수 있다. 렌즈 어셈블리(500)는 웨어러블 전자 장치(예: 도 4의 웨어러블 전자 장치(401))의 하우징(예: 도 4의 하우징(410))에 마련될 수 있다. 본 명세서에서, 하우징은 렌즈 어셈블리(500)를 지지하고 있는 하우징은 메인 하우징으로 지칭될 수 있다. 렌즈 어셈블리(500)는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 사용자가 웨어러블 전자 장치를 착용할 때, 한 쌍의 렌즈 어셈블리(500) 중 어느 하나의 렌즈 어셈블리는 사용자의 좌측 눈의 전방에 위치할 수 있고, 다른 하나의 렌즈 어셈블리는 사용자의 우측 눈의 전방에 위치할 수 있다. 렌즈 어셈블리(500)는 카메라(예: 도 4의 제 1 카메라(480A)), 렌즈 구조체(예: 도 5의 렌즈 구조체(420)) 및 디스플레이(예: 도 5의 디스플레이(460))을 포함할 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 렌즈 어셈블리의 디스플레이는 웨어러블 전자 장치의 후방에 위치한 것으로 도시되나, 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 예를 들어, 디스플레이는 웨어러블 전자 장치의 전방에 위치할 수도 있다. 참고로, 이하 설명하는 렌즈 어셈블리(500)의 경우, 디스플레이가 복수 개의 렌즈의 전방에 위치한다. 예를 들어, 디스플레이는 복수 개의 렌즈보다 +Z 방향에 위치할 수 있다.
렌즈 어셈블리(500)는 내부에 중공을 갖는 기둥 형상을 가질 수 있다. 렌즈 어셈블리(500)는, 디스플레이, 렌즈 하우징(510), 복수 개의 렌즈, 발광 소자(570), 테이프(580) 및 커버 윈도우(590)을 포함할 수 있다. 디스플레이, 복수 개의 렌즈 및 커버 윈도우는 렌즈 하우징(510)에 연결될 수 있다. 디스플레이는 복수 개의 렌즈보다 전방에 위치할 수 있다. 디스플레이에서 조사된 빛은 복수 개의 렌즈를 거쳐서 사용자의 눈동자로 도달할 수 있다.발광 소자(570)는 후방으로 빛을 조사할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(570)는 -Z 방향으로 빛을 조사할 수 있다. 발광 소자(570)는 사용자의 눈동자에 빛을 조사하여, 각종 카메라들(예: 도 5의 제 3 카메라(480C), 제 4 카메라(480D))이 사용자의 눈동자를 보다 잘 검출하고 추적하도록 보조할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(570)는 자체 발광으로 적색(R, red), 녹색(G, green), 및 청색(B, blue)을 표현할 수 있으며, 크기가 작아(예: 100㎛ 이하), 칩 하나가 하나의 픽셀(예: R, G, 및 B 중 하나)을 구현할 수 있다. 이에 따라, 디스플레이(460)가 마이크로 LED로 구성되는 경우, 백 라이트 유닛(BLU: back light unit) 없이 높은 해상도를 제공할 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 하나의 픽셀은 R, G, 및 B를 포함할 수 있으며, 하나의 칩은 R, G, 및 B를 포함하는 픽셀이 복수개로 구현될 수 있다.
발광 소자(570)는 렌즈 하우징(510)이 아닌, 복수 개의 렌즈 중 어느 하나의 렌즈에 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(570)는 제 1 렌즈(520)에 배치될 수 있다. 발광 소자(570)는 제 1 렌즈(520)의 테두리 파트에 배치될 수 있다. 발광 소자(570)는 제 1 렌즈(520)의 후방 표면에 배치될 수 있다.
다른 예로, 발광 소자(570)는 커버 윈도우(590)의 후방에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 발광 소자(570)는, 커버 윈도우(590)의 후면에 위치하거나, 렌즈 하우징(510)에 배치되되 커버 윈도우(590)의 후방 부분에 위치할 수 있다. 발광 소자(570)는 모듈로 구비되어, 커버 윈도우(590) 또는 렌즈 하우징(510)에 탈착 가능하게 마련될 수 있다.
제 1 렌즈(520)는, 상대적으로 전방에 위치하는 렌즈를 마주하는 표면인 전방 표면과, 전방 표면의 반대편에 마련되고 후방을 바라보는 후방 표면을 포함할 수 있다. 제 1 렌즈(520)의 후방 표면은 사용자의 눈을 마주할 수 있다. 예를 들어, 제 1 렌즈(520)의 후방 표면의 법선은 후방을 향할 수 있다. 제 1 렌즈(520)의 후방 표면은, 디스플레이로부터 조사된 빛이 통과하는 영역인 중앙 파트(521)과, 중앙 파트(521)의 바깥쪽에 위치하는 테두리 파트(522)를 포함할 수 있다. 테두리 파트(522)는 발광 소자(570)를 지지할 수 있다. 테두리 파트(522)는 고리 형상을 가질 수 있다. 발광 소자(570)는 복수 개로 마련될 수 있다. 복수 개의 발광 소자(570)는 테두리 파트(522)를 따라 이격되어 마련될 수 있다. 발광 소자(570)는 적어도 4개 이상으로 마련될 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 발광 소자(570)는 렌즈의 중심을 기준으로 위쪽, 아래쪽, 왼쪽 및 오른쪽에 각각 적어도 하나씩 마련될 수 있다. 이와 같이 적어도 4개의 발광 소자가 마련될 경우, 복수 개의 발광 소자(570)는 사용자의 눈을 보다 정밀하게 감지 가능하다.
제 1 렌즈(520)의 후방 표면 중 테두리 파트(522)는, 빛의 경로에 해당하지 않는 데드 존(dead zone)으로, 발광 소자(570)를 지지할 수 있다. 제 1 렌즈(520)이 데드 존을 활용하여 발광 소자(570)를 지지함에 따라, 렌즈 어셈블리(500)는 컴팩트한 구조를 가질 수 있다. 렌즈 하우징(510)은 발광 소자(570)를 지지하기 위한 별도의 공간을 구비하지 않아도 된다.
테이프(580)는 발광 소자(570)를 커버할 수 있다. 테이프(580)는 발광 소자의 후방에 위치할 수 있다. 테이프(580)는 복수 개의 발광 소자(570)를 한 번에 커버할 수 있다. 테이프(580)는 고리 형상을 가질 수 있다. 테이프(580)는 발광 소자(570)의 형상은 가리면서도, 발광 소자(570)로부터 조사되는 빛은 통과시킬 수 있다. 이와 같은 형상에 의하면, 사용자가 렌즈 어셈블리(500)를 바라볼 때, 발광 소자(570) 자체가 사용자에게 노출되는 것이 차단될 수 있다.
커버 윈도우(590)는 발광 소자(570) 및 테이프(580)를 커버할 수 있다. 커버 윈도우(590)는 투명한 재질로 형성될 수 있다. 커버 윈도우(590)는 발광 소자(570) 및 테이프(580)에 수분 및/또는 이물질이 진입하는 것을 차단할 수 있다.
도 8은 도 6의 절개선 A-A를 따라 절개한 단면도이고, 도 9는 일 실시 예에 따른 제 1 렌즈, 렌즈 하우징 및 발광 소자의 후면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 렌즈 어셈블리(500)는, 렌즈 하우징(510), 제 1 렌즈(520), 제 2 렌즈(530), 제 3 렌즈(540), 디스플레이(550), 발광 소자(570), 테이프(580) 및 커버 윈도우(590)를 포함할 수 있다.
렌즈 하우징(510)는 내부에 중공을 포함할 수 있다. 렌즈 하우징(510)은 메인 하우징(예: 도 4의 하우징(410))에 연결될 수 있다. 렌즈 하우징(510)은 다양한 크기의 내부 부품들을 지지할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 하우징(510)의 내부 형상은 지지 대상이 되는 내부 부품들의 크기에 의해 결정될 수 있다.
본 명세서에서, 렌즈 하우징(510)은, 복수 개의 렌즈를 지지하는 렌즈 배럴(lens barrel) 뿐만 아니라, 렌즈 배럴으로부터 연장되는 구성 및/또는 렌즈 배럴에 연결되는 구성을 포함하는 것으로 이해할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 하우징(510)은, 렌즈 배럴과, 렌즈 배럴로부터 +z 방향으로 연장되는 디스플레이 지지부를 포함할 수 있다. 디스플레이 지지부는, 디스플레이(550)를 지지할 수 있다. 도면에서는, 설명의 편의를 위해, 렌즈 배럴 및 디스플레이 지지부를 일체로 표현하였으나, 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다. 예를 들어, 디스플레이 지지부는, 렌즈 배럴과 일체로 형성되거나, 별물로 형성될 수 있다.
제 1 렌즈(520)는 발광 소자(570)를 지지할 수 있다. 제 1 렌즈(520)는 제 2 렌즈(530)를 마주하는 전방 표면과, 커버 윈도우(590)를 마주하는 후방 표면을 포함할 수 있다. 전방 표면 및 후방 표면 각각은 유효경(effective diameter)을 포함할 수 있다. 여기서, 유효경은, 빛이 통과하는 영역에 해당하는 직경을 의미한다. 제 1 렌즈(520)는 제 2 렌즈(530) 보다 후방(예: -Z 방향)에 위치할 수 있다.
커버 윈도우(590)의 후방 표면은 중앙 파트(521) 및 테두리 파트(522)를 포함할 수 있다. 중앙 파트(521)는 디스플레이(550)로부터 조사된 빛이 통과하는 영역일 수 있다. 테두리 파트(522)는 디스플레이(550)로부터 조사된 빛이 통과하지 않는 영역일 수 있다. 후방 표면 중 테두리 파트(522)는 렌즈로써 기능을 하지 않을 수 있다. 렌즈 어셈블리(500)는 후방 표면의 테두리 파트(522)를 통해 발광 소자(570)를 지지함으로써, 컴팩트한 구조를 구현할 수 있다.
중앙 파트(521)의 직경인 제 1 유효경(E1)은, 전방 표면 중 빛이 통과하는 영역의 직경인 제 2 유효경(E2) 보다 작을 수 있다. 제 2 유효경(E2)은, 제 1 렌즈(520)의 외경(D)보다 작을 수 있다. 제 1 유효경(E1)의 크기 및 제 2 유효경(E2)의 크기의 차이는 1mm 보다 클 수 있다. 제 2 유효경(E2)은 제 1 유효경(E1) 보다 1mm 이상 클 수 있다. 중앙 파트(521)의 면적은, 전방 표면의 면적보다 작을 수 있다. 테두리 파트(522)는 고리 형상을 가질 수 있다.
제 2 렌즈(530)는 렌즈 하우징(510)에 연결될 수 있다. 제 2 렌즈(530)는 제 1 렌즈(520)보다 큰 직경을 가질 수 있다.
제 3 렌즈(540)는 제 2 렌즈(530)의 전방에 위치할 수 있다. 제 3 렌즈(540)는 디스플레이(550)로부터 제 2 렌즈(530)를 향해 조사되는 빛의 경로를 조정할 수 있다. 제 3 렌즈(540)는 제 2 렌즈(530) 및 디스플레이(550) 사이에 배치될 수 있다.
디스플레이(550)는 렌즈 하우징(510)에 연결될 수 있다. 디스플레이(550)는 빛을 조사할 수 있다. 디스플레이(550)는 후방을 향해 빛을 조사할 수 있다. 디스플레이(550)로부터 조사된 빛은 복수 개의 렌즈를 통과하여 사용자의 눈동자로 도달할 수 있다.
디스플레이(550)로부터 조사된 빛은 제 3 렌즈(540)를 통과하면서 굴절될 수 있다. 제 3 렌즈(540)를 통과한 빛은 제 2 렌즈(530)를 통과하면서 다시 굴절될 수 있다. 제 2 렌즈(530)를 통과한 빛은 제 1 렌즈(520)의 전방 표면에서 반사되어, 다시 제 2 렌즈(530)로 향할 수 있다. 다시 제 2 렌즈(530)로 향한 빛은 제 2 렌즈(530)의 전방 표면에서 다시 반사되어 제 1 렌즈(520)로 향할 수 있다. 제 1 렌즈(520)를 향한 빛은 다시 굴절되면서 제 1 렌즈(520)의 중앙 파트(521)를 통과할 수 있다. 중앙 파트(521)를 통과한 빛은, 사용자의 눈동자로 향할 수 있다.
발광 소자(570)는 제 1 렌즈(520) 상에 배치될 수 있다. 발광 소자(570)는 사용자의 눈동자의 빛을 조사할 수 있다. 발광 소자(570)는 제 1 렌즈(520) 중 디스플레이(550)로부터 조사된 빛이 도달하지 않는 영역에 위치할 수 있다. 발광 소자(570)는 제 1 렌즈(520)의 테두리 파트를 따라 복수 개로 마련될 수 있다. 발광 소자(570)의 개수는 13개로 도시되나, 그 개수는 이에 제한되지 않음을 밝혀 둔다.
테이프(580)는 발광 소자(570)를 커버할 수 있다. 테이프(580)는 발광 소자(570)의 형상은 외부로 노출시키지 않되, 발광 소자(570)로부터 조사되는 빛은 통과시킬 수 있다. 테이프(580)는 고리 형상을 가질 수 있다. 테이프(580)의 내부 직경은 제 1 유효경(E1) 보다 클 수 있다. 이와 같은 형상에 의하면, 테이프(580)는 디스플레이(550)로부터 조사된 빛의 경로를 방해하지 않을 수 있다.
커버 윈도우(590)는 렌즈 하우징(510)에 연결될 수 있다. 커버 윈도우(590)는 발광 소자(570) 및 테이프(580)에 수분 및/또는 이물질이 유입되지 않도록 보호할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 렌즈 어셈블리의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 렌즈 어셈블리(600)는, 렌즈 하우징(610), 제 1 렌즈(620), 제 2 렌즈(630), 제 3 렌즈(640), 디스플레이(650), 발광 소자(670), 테이프(680) 및 커버 윈도우(690)를 포함할 수 있다.
발광 소자(570)는 렌즈 하우징(610)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(670)는 렌즈 하우징(610)에 접착될 수 있다. 발광 소자(670)는 제 1 렌즈(620)으로부터 이격된 위치에 마련될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(670)는 제 1 렌즈(620)의 후면으로부터 간격(d)만큼 이격된 위치에 마련될 수 있다.
제 1 렌즈(620)는 제 2 렌즈(630)를 마주하는 전방 표면과, 커버 윈도우(690)를 마주하는 후방 표면을 포함할 수 있다. 전방 표면 및 후방 표면 각각은 유효경(effective diameter)을 포함할 수 있다. 여기서, 유효경은, 빛이 통과하는 영역에 해당하는 직경을 의미한다. 제 1 렌즈(620)는 제 2 렌즈(630) 보다 후방(예: -Z 방향)에 위치할 수 있다.
제 1 렌즈(620) 중 중앙 파트의 직경인 제 1 유효경(E1)은, 전방 표면 중 빛이 통과하는 영역의 직경인 제 2 유효경(E2) 보다 작을 수 있다. 제 2 유효경(E2)은, 제 1 렌즈(620)의 외경(D)보다 작을 수 있다. 제 1 유효경(E1)의 크기 및 제 2 유효경(E2)의 크기의 차이는 1mm 보다 클 수 있다. 제 2 유효경(E2)은 제 1 유효경(E1) 보다 1mm 이상 클 수 있다. 제 1 렌즈(620)의 테두리 파트(522)는 고리 형상을 가질 수 있다.
발광 소자(570)는 제 1 렌즈(620)의 후면 중 빛이 통과하지 않는 부분, 즉 테두리 파트(522)에 오버랩되는 위치에 마련될 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(570)는 복수 개의 렌즈(620, 630, 640)가 배치되는 방향, 다시 말하면, z축 방향을 기준으로, 테두리 파트(522)에 오버랩될 수 있다.도 11은 일 실시 에에 따른 제 1 렌즈, 렌즈 하우징 및 발광 소자의 후면도이다.
도 11을 참조하면, 제 1 렌즈(720)는 렌즈 하우징(710)의 내측에 마련될 수 있다. 제 1 렌즈(720)는 중앙 파트(521) 및 테두리 파트(522)를 포함할 수 있다. 발광 소자(770)는 테두리 파트(522)에 오버랩되는 위치에 마련될 수 있다.
발광 소자(770)는 예를 들어 적어도 4개로 마련될 수 있다. 예를 들어, +y측에 위치한 발광 소자(770)는 사용자의 눈동자 중 상대적으로 상측 부분에 빛을 조사할 수 있다. 예를 들어, -y측에 위치한 발광 소자(770)는 사용자의 눈동자 중 상대적으로 하측 부분에 빛을 조사할 수 있다. 예를 들어, +x측에 위치한 발광 소자(770)는 사용자의 눈동자 중 상대적으로 왼쪽 부분에 빛을 조사할 수 있다. 예를 들어, -x측에 위치한 발광 소자(770)는 사용자의 눈동자 중 상대적으로 오른쪽 부분에 빛을 조사할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자의 머리에 착용되는 웨어러블 전자 장치는, 메인 하우징(401), 및 상기 메인 하우징(401)에 배치되는 렌즈 어셈블리(500)를 포함하고, 상기 렌즈 어셈블리(500)는, 상기 메인 하우징에 배치되는 렌즈 하우징(510), 상기 웨어러블 전자 장치가 상기 사용자의 머리에 착용되었을 때, 상기 사용자의 눈을 향한 방향으로 상기 사용자의 눈을 마주하는 후방 표면과, 상기 후방 표면의 반대편에 마련되어 있는 전방 표면을 구비하고, 상기 렌즈 하우징에 배치되는 제 1 렌즈(520), 상기 렌즈 하우징에 배치되고, 상기 사용자의 눈을 기준으로 상기 제 1 렌즈(520)의 후방에 마련되는 제 2 렌즈(530), 상기 렌즈 하우징에 배치되고, 상기 사용자의 눈을 기준으로 상기 제 2 렌즈(530)의 후방에 마련되고, 상기 제 2 렌즈를 향해 빛을 조사할 수 있는 디스플레이(550),및 상기 제 1 렌즈 및 상기 렌즈 하우징 중 적어도 하나에 배치되고, 상기 제 1 렌즈의 상기 전방 표면 중 상기 디스플레이로부터 조사된 상기 빛이 도달하지 않는 영역에 오버랩되는 위치에 마련되고, 상기 사용자의 눈의 움직임을 감지하기 위해 상기 사용자의 눈에 빛을 조사하는 복수 개의 발광 소자(570)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 후방 표면은, 상기 빛이 통과하는 영역인 중앙 파트(521) 및 상기 중앙 파트의 바깥쪽에 위치하고, 상기 발광 소자를 지지하는 테두리 파트(522)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 중앙 파트(521)의 직경인 제 1 유효경(effective diameter, E1)은, 상기 전방 표면 중 상기 빛이 통과하는 영역의 직경인 제 2 유효경(E2) 보다 작을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제 1 유효경(E1)의 크기 및 상기 제 2 유효경(E2)의 크기의 차이는 1mm 이상일 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 렌즈 어셈블리는, 상기 발광 소자의 후방에 위치하고, 상기 발광 소자를 커버하는 테이프(580)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 테이프(580)는 고리 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 테이프(580)의 내부 직경은 상기 제 1 유효경 보다 클 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 렌즈 어셈블리는, 상기 렌즈 하우징에 연결되고, 상기 발광 소자 및 테이프를 커버하는 커버 윈도우(590)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 중앙 파트(521)의 면적은, 상기 전방 표면의 면적보다 작을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 테두리 파트(522)는, 고리 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 발광 소자(570)는 복수 개로 구비되고, 상기 복수 개의 발광 소자는 상기 테두리 파트를 따라 서로 이격된 상태로 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 발광 소자(570)는 상기 렌즈 하우징으로부터 이격되어 있을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제 2 렌즈(530)의 직경은 상기 제 1 렌즈의 직경 보다 클 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 렌즈 어셈블리는, 상기 제 2 렌즈 및 디스플레이 사이에 배치되고, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 3 렌즈(540)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 제 3 렌즈의 직경은, 상기 제 2 렌즈의 직경보다 작을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 렌즈 어셈블리(500)는, 렌즈 하우징(510), 상기 사용자의 눈을 마주하는 후방 표면과, 상기 후방 표면의 반대편에 마련되어 있는 전방 표면을 구비하고, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 1 렌즈, 상기 제 1 렌즈 보다 전방에 위치하고, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 2 렌즈, 상기 렌즈 하우징에 연결되고, 상기 제 2 렌즈 보다 전방에 위치하고, 상기 제 2 렌즈를 향한 방향으로 빛을 조사하는 디스플레이(550) 및 상기 제 1 렌즈 및 상기 렌즈 하우징 중 적어도 하나에 배치되고, 상기 제 1 렌즈 중 상기 디스플레이로부터 조사된 상기 빛이 도달하지 않는 영역에 오버랩되는 위치에 마련되고, 사용자의 눈동자의 움직임을 감지하기 위해 상기 사용자의 눈동자에 빛을 조사하는 적어도 하나의 발광 소자(570)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 후방 표면은, 상기 빛이 통과하는 영역인 중앙 파트(521) 및 상기 중앙 파트의 바깥쪽에 위치하고, 상기 발광 소자를 지지하는 테두리 파트(522)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 중앙 파트(521)의 직경인 제 1 유효경(effective diameter, E1)은, 상기 전방 표면 중 상기 빛이 통과하는 영역의 직경인 제 2 유효경(E2) 보다 작을 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 렌즈 어셈블리는, 상기 후방 표면에 부착되고, 상기 발광 소자를 커버하는 테이프(580)를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 사용자의 머리에 착용되는 웨어러블 전자 장치(200)는, 메인 하우징(401) 및 상기 메인 하우징(401)에 배치되고, 상기 사용자의 눈의 전방에 위치하는 렌즈 어셈블리(500)를 포함하고, 상기 렌즈 어셈블리(500)는, 상기 메인 하우징에 연결되는 렌즈 하우징(510), 상기 사용자의 눈을 마주하는 후방 표면과, 상기 후방 표면의 반대편에 마련되어 있는 전방 표면을 구비하고, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 1 렌즈, 상기 제 1 렌즈 보다 전방에 위치하고, 상기 렌즈 하우징에 연결되는 제 2 렌즈, 상기 렌즈 하우징에 연결되고, 상기 제 2 렌즈 보다 전방에 위치하고, 상기 제 2 렌즈를 향한 방향으로 빛을 조사하는 디스플레이(550) 및 상기 제 1 렌즈 및 상기 렌즈 하우징 중 적어도 하나에 배치되고, 상기 제 1 렌즈 중 상기 디스플레이로부터 조사된 상기 빛이 도달하지 않는 영역에 오버랩되는 위치에 마련되고, 사용자의 눈동자의 움직임을 감지하기 위해 상기 사용자의 눈동자에 빛을 조사하는 적어도 하나의 발광 소자(570)를 포함할 수 있다. 상기 후방 표면은, 상기 빛이 통과하는 영역인 중앙 파트 및 상기 중앙 파트의 바깥쪽에 위치하고, 상기 발광 소자를 지지하는 테두리 파트를 포함할 수 있다.
실시 예들에 따른 웨어러블 전자 장치의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 명세서의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 문서의 실시 예들은 예시적인 것이고 제한적이지 않도록 의도된다. 첨부된 청구범위 및 이의 등가물들을 포함하여 본 개시의 상세한 사항들의 다양한 변경들이 이루어질 수 있다. 여기에 설명된 실시 예(들) 중 임의의 실시 예는 여기에 설명된 임의의 다른 실시 예(들)과 결합하여 사용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 사용자의 머리에 착용될 수 있는 웨어러블 전자 장치(200)에 있어서,
    메인 하우징(401); 및
    상기 메인 하우징(401)에 배치되는 렌즈 어셈블리(500)를 포함하고,
    상기 렌즈 어셈블리(500)는,
    상기 메인 하우징에 배치되는 렌즈 하우징(510);
    상기 웨어러블 전자 장치가 상기 사용자의 머리에 착용되었을 때, 상기 사용자의 눈을 향한 방향으로 상기 사용자의 눈을 마주하는 후방 표면과, 상기 후방 표면의 반대편에 마련되어 있는 전방 표면을 구비하고, 상기 렌즈 하우징에 배치되는 제 1 렌즈(520);
    상기 렌즈 하우징에 배치되고, 상기 사용자의 눈을 기준으로 상기 제 1 렌즈(520)의 후방에 마련되는 제 2 렌즈(530);
    상기 렌즈 하우징에 배치되고, 상기 사용자의 눈을 기준으로 상기 제 2 렌즈(530)의 후방에 마련되고, 상기 제 2 렌즈를 향해 빛을 조사할 수 있는 디스플레이(550);및
    상기 제 1 렌즈 및 상기 렌즈 하우징 중 적어도 하나에 배치되고, 상기 제 1 렌즈의 상기 전방 표면 중 상기 디스플레이로부터 조사된 상기 빛이 도달하지 않는 영역에 오버랩되는 위치에 마련되고, 상기 사용자의 눈의 움직임을 감지하기 위해 상기 사용자의 눈에 빛을 조사하는 복수 개의 발광 소자(570)를 포함하는, 웨어러블 전자 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 후방 표면은,
    상기 디스플레이로부터 조사된 상기 빛이 통과하는 영역인 중앙 파트(521); 및
    상기 중앙 파트의 바깥쪽에 위치하고, 상기 복수 개의 발광 소자를 지지하기 위한 테두리 파트(522)를 포함하는, 웨어러블 전자 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 파트(521)의 직경인 제 1 유효경(effective diameter, E1)은, 상기 전방 표면 중 상기 빛이 통과하는 영역의 직경인 제 2 유효경(E2) 보다 작은, 웨어러블 전자 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 유효경(E1)의 크기 및 상기 제 2 유효경(E2)의 크기의 차이는 1mm 이상인, 웨어러블 전자 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리는, 상기 발광 소자의 후방에 위치하고, 상기 발광 소자를 커버하는 테이프(580)를 더 포함하는, 웨어러블 전자 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 테이프(580)는 고리 형상을 갖는, 웨어러블 전자 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 테이프(580)의 내부 직경은 상기 제 1 유효경 보다 큰, 웨어러블 전자 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리는, 상기 렌즈 하우징에 배치되고, 상기 발광 소자 및 테이프를 커버하는 커버 윈도우(590)를 더 포함하는, 웨어러블 전자 장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 파트(521)의 면적은, 상기 전방 표면의 면적보다 작은, 웨어러블 전자 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 테두리 파트(522)는, 고리 형상을 갖는, 웨어러블 전자 장치.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 발광 소자(570)는 적어도 4개로 구비되고, 상기 적어도 4개의 발광 소자는 상기 테두리 파트를 따라 서로 이격된 상태로 배치되는, 웨어러블 전자 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 발광 소자(570)는 상기 렌즈 하우징으로부터 이격되어 있는, 웨어러블 전자 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 렌즈(530)의 직경은 상기 제 1 렌즈의 직경 보다 큰, 웨어러블 전자 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 렌즈 어셈블리는, 상기 제 2 렌즈 및 디스플레이 사이에 배치되고, 상기 렌즈 하우징에 배치되는 제 3 렌즈(540)를 더 포함하는, 웨어러블 전자 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 3 렌즈의 직경은, 상기 제 2 렌즈의 직경보다 작은, 웨어러블 전자 장치.
PCT/KR2023/011301 2022-08-24 2023-08-02 제 1 렌즈 상에 배치되는 발광 소자를 포함하는 렌즈 어셈블리 및 이를 포함하는 웨어러블 전자 장치 WO2024043564A1 (ko)

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