WO2024096460A1 - 거리 정보를 획득하는 전자 장치 및 이의 동작 방법 - Google Patents

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WO2024096460A1
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lens
electronic device
focus
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전진아
송덕영
오지윤
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • H04N25/703—SSIS architectures incorporating pixels for producing signals other than image signals
    • H04N25/704—Pixels specially adapted for focusing, e.g. phase difference pixel sets

Definitions

  • Various embodiments of the present disclosure relate to an electronic device that acquires distance information using an image sensor and a method of operating the same.
  • AR augmented reality
  • MR mixed reality
  • a depth sensor or a plurality of stereo cameras were used to obtain distance information to objects located nearby and to recognize the scene accordingly.
  • An electronic device includes a focus variable lens, an image sensor that acquires an image frame of light incident through the focus variable lens, and at least one operatively connected to the focus variable lens and the image sensor.
  • the at least one processor may be set to acquire at least one image frame, each corresponding to at least one focal length of the variable focus lens, through the image sensor.
  • the at least one processor may be set to estimate a first focal length corresponding to an object included in the at least one image frame, based on the acquired at least one image frame.
  • the at least one processor may be set to obtain distance information to the object based on the estimated first focal distance.
  • An electronic device may include a focus variable lens and an image sensor that acquires an image frame of light incident through the focus variable lens.
  • a method of operating an electronic device may include acquiring at least one image frame, each corresponding to at least one focal length of the variable focus lens, through the image sensor.
  • a method of operating an electronic device may include estimating a first focal length corresponding to an object included in the at least one image frame, based on the acquired at least one image frame. .
  • a method of operating an electronic device may include obtaining distance information to the object based on the estimated first focal distance.
  • a non-transitory computer-readable storage medium storing one or more programs according to an embodiment of the present disclosure includes, based on execution of an application, each corresponding to at least one focal length of the variable focus lens through the image sensor. It may include an operation of acquiring at least one image frame.
  • the storage medium according to one embodiment may include an operation of estimating a first focal length corresponding to an object included in the at least one image frame, based on the at least one acquired image frame.
  • the storage medium according to one embodiment may include an operation of acquiring distance information to the object based on the estimated first focal distance.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device in a network environment, according to embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2A is a block diagram of an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 2b is a perspective view for explaining the internal configuration of a wearable device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 2c is an exploded perspective view of a wearable device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3A shows a split perspective view of a focus variable lens according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3B shows a state of the focus variable lens in which no voltage is applied according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3C shows a state of a focus variable lens in which a specified voltage is applied according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 4 is a diagram illustrating the distance to an object corresponding to the focal length of the variable focus lens, according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in refractive index with respect to input voltage of a focus variable lens according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a graph showing a change in the distance to an object with respect to the input voltage of a focus variable lens according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating the pre-focus state of light passing through a focus variable lens according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 7b is a diagram illustrating the appropriate focus state of light passing through a variable focus lens according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7C schematically illustrates the post-focus state of light passing through a focus variable lens according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8 illustrates an example of a distance map generated based on distance information of at least one object (O1, O2, and O3) according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 9 is a flowchart of a method of operating an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is a block diagram of an electronic device 101 in a network environment 100, according to embodiments of the present disclosure.
  • 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, the 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
  • the 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 a 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).
  • a main processor 121 e.g., a central processing unit or an application processor
  • 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.
  • co-processor 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 (enhanced mobile broadband (eMBB)), minimization of terminal power and access to multiple terminals (massive machine type communications (mMTC)), or ultra-reliable and low-latency (URLLC). -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.
  • MIMO massive array multiple-input and multiple-output
  • 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). According to one embodiment, 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.
  • FIG. 2A is a block diagram of an electronic device 101, according to an embodiment of the present disclosure.
  • the electronic device 101 may include a processor 120 and/or a second camera module 253 (eg, the camera module 180 of FIG. 1).
  • the electronic device 101 may include all or at least a portion of the components of the electronic device 101 of FIG. 1 .
  • the electronic device 101 may be OST (optical see-through) type AR glass (e.g., the wearable device 200 in FIGS. 2B and 2C) as will be described later, but is not limited thereto.
  • the OST type AR glass may have a display member (e.g., display member 201 in FIGS. 2B and 2C) implemented as a transparent or translucent lens, and thus the user may use a transparent or translucent lens. Through this, the external environment can be directly recognized.
  • the processor 120 may execute an application or command stored in a memory (not shown) (e.g., memory 130 in FIG. 1), or calculate or process input data and output result data. .
  • the processor 120 controls the operation of the second camera module 253 to perform operations related to acquisition of distance information and/or image acquisition through the second camera module 253, which will be described later. You can.
  • a conventional direct time of flight (TOF) (dTOF) or indirect TOF (iTOF) sensor light of a specific wavelength emitted from a light source (e.g., a transmitting (Tx) element) is transmitted to an object (e.g., at least one of the As the light is reflected and received by objects (O1, O2, O3), the time between the time the light is emitted and the time it is received is measured, and information on the distance between the electronic device and the object is obtained.
  • a separate mounting space is required, and the power consumption of the light source for light emission operation is high (e.g., 500 [ mW] or more).
  • a stereo camera used for SLAM (simultaneous localization and map-building) purposes is used to obtain distance information between electronic devices and objects, or to create a distance map. can do.
  • the power consumption increases as distance information is calculated using the binocular disparity of the left and right images taken with a stereo camera, and as the object measuring the distance moves further away, the precision of the distance information decreases, and the distance information decreases.
  • Objects that measure may overlap.
  • the second camera module 253 may include a variable focus lens 280, an image sensor 290, and/or a control circuit 285.
  • the focus variable lens 280 may be a tunable T-lens (tunable lens) whose shape is modified by changes in input voltage or current and whose refractive index and/or focal length are variable.
  • the image sensor 290 is a sensor that acquires an image frame of light incident through the variable focus lens 280.
  • the image sensor 290 may acquire at least one image frame based on a designated shooting cycle.
  • the image sensor 290 may be a high-resolution RGB type for capturing external images or videos.
  • the image sensor 290 consists of at least one pixel, and each pixel includes at least two photo diodes (e.g., the first photo diode 291 and the second photo diode 292 in FIG. 7A). As mentioned above, it may be a 2PD (photo diode) type that receives data through each photo diode.
  • 2PD photo diode
  • the image sensor 290 when receiving an image acquisition signal, may acquire an image or video corresponding to an object. In one embodiment, the image sensor 290 may be a high-definition image sensor that acquires a high-quality image or video.
  • control circuit 285 may control the operation of the second camera module 253 based on an operation signal from the processor 120. In one embodiment, the control circuit 285 may vary the voltage or current input to the focus variable lens 280. In one embodiment, the control circuit 285 may process data corresponding to at least one image frame obtained from the image sensor 290.
  • FIG. 2B is a perspective view for explaining the internal configuration of the wearable device 200 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2C is an exploded perspective view of the wearable device 200 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the wearable device 200 is an electronic device in the form of glasses, and a user can visually perceive surrounding objects or environments while wearing the wearable device 200 .
  • the wearable device 200 may be a head mounting device (HMD) or smart glasses that can provide images directly in front of the user's eyes.
  • HMD head mounting device
  • the configuration of the wearable device 200 of FIGS. 2B and 2C may be completely or at least partially the same as the configuration of the electronic device 101 of FIG. 1 .
  • the wearable device 200 may include a housing 210 that forms the exterior of the wearable device 200.
  • the housing 210 may provide a space where components of the wearable device 200 can be placed.
  • housing 210 may include a lens image frame 202 and at least one wearing member 203.
  • the wearable device 200 may include a display member 201 that can provide visual information to the user.
  • the display member 201 may include a module equipped with a lens or a second window member, a display, a waveguide, and/or a touch circuit.
  • the display member 201 may be formed to be transparent or translucent.
  • the display member 201 may include a translucent glass material or a window member whose light transmittance can be adjusted by adjusting the coloring density.
  • the display members 201 are provided as a pair and can be respectively disposed on the user's left and right eyes while the wearable device 200 is worn on the user's body.
  • the lens image frame 202 may accommodate at least a portion of the display member 201.
  • the lens image frame 202 may surround at least a portion of an edge of the display member 201.
  • the lens image frame 202 may position at least one of the display members 201 to correspond to the user's eye.
  • the lens image frame 202 may be a rim of a general eyeglass structure.
  • the lens image frame 202 may include at least one closed curve surrounding the display member 201.
  • the wearing member 203 may extend from the lens image frame 202.
  • the wearing member 203 extends from an end of the lens image frame 202 and, together with the lens image frame 202, can be supported or positioned on the user's body (eg, ears).
  • the wearing member 203 may be rotatably coupled to the lens image frame 202 through a hinge structure 229.
  • the wearing member 203 may include an inner side 231c configured to face the user's body and an outer side 231d opposite the inner side.
  • the wearable device 200 may include a hinge structure 229 configured to fold the wearing member 203 with respect to the lens image frame 202.
  • the hinge structure 229 may be disposed between the lens image frame 202 and the wearing member 203.
  • the user can fold the wearing member 203 so that a portion overlaps the lens image frame 202 and carry or store it.
  • the wearable device 200 includes components accommodated in the housing 210 (e.g., at least one circuit board 241 (e.g., printed circuit board (PCB), printed board assembly (PBA), flexible PCB (FPCB), or RFPCB)) It may include a rigid-flexible PCB), at least one battery 243, at least one speaker module 245, at least one power transmission structure 246, and a camera module 250).
  • the housing 210 may include a lens image frame 202 and a wearing member 203.
  • the wearable device 200 uses a camera module 250 (e.g., the camera module 180 of FIG. 1) to capture the direction in which the user is looking or the wearable device 200 is oriented (e.g., - Acquire and/or recognize a visual image of an object or environment in the Y direction, and obtain and/or recognize an external electronic device (e.g., the first network 198 or the second network 199 in FIG. 1) through a network (e.g., the first network 198 or the second network 199 in FIG. 1).
  • Information about an object or environment may be provided from the electronic devices 102 and 104 or the server 108 of FIG. 1 .
  • the wearable device 200 may provide information about received objects or environments to the user in audio or visual form.
  • the wearable device 200 may provide information about the provided object or environment to the user through the display member 201 in a visual form using a display module (e.g., the display module 160 of FIG. 1).
  • a display module e.g., the display module 160 of FIG. 1
  • the wearable device 200 can implement augmented reality by implementing information about objects or the environment in a visual form and combining it with actual images of the user's surrounding environment.
  • the display member 201 has a first surface F1 facing the direction in which external light is incident (e.g., -Y direction) and a first surface F1 facing the opposite direction of the first surface F1 (e.g., +Y direction). direction) may include a second surface (F2) facing the direction.
  • first surface F1 facing the direction in which external light is incident
  • second surface F2 facing the direction.
  • the lens image frame 202 may include at least two or more image frames.
  • lens image frame 202 may include a first image frame 202a and a second image frame 202b.
  • the first image frame 202a is an image frame of the portion facing the user's face
  • the second image frame 202b is the first image frame. It may be a part of the lens image frame 202 spaced apart in the user's gaze direction (eg, -Y direction) with respect to 202a.
  • the light output module 211 may provide images and/or videos to the user.
  • the light output module 211 includes a display panel (not shown) capable of outputting an image, and a lens (not shown) that corresponds to the user's eyes and guides the image to the display member 201. can do.
  • a user may obtain an image output from the display panel of the light output module 211 through the lens of the light output module 211.
  • the light output module 211 may include a device configured to display various information.
  • the light output module 211 may be a liquid crystal display (LCD), a digital mirror device (DMD), a liquid crystal on silicon (LCoS), or an organic light emitting diode.
  • the wearable device 200 may include at least one of an organic light emitting diode (OLED) or a micro LED (micro light emitting diode, micro LED).
  • OLED organic light emitting diode
  • micro LED micro light emitting diode
  • the wearable device 200 when the light output module 211 and/or the display member 201 includes one of an LCD, DMD, or LCoS, the wearable device 200 includes the light output module 211 and/or It may include a light source that radiates light to the display area of the display member 201.
  • the wearable device 200 does not include a separate light source and provides a virtual image to the user. can be provided.
  • the light output module 211 may be disposed within the housing 210.
  • the light output module 211 may be disposed on the wearing member 203 or the lens image frame 202 to correspond to the user's right eye and left eye, respectively.
  • the light output module 211 is connected to the display member 201 and can provide an image to the user through the display member 201.
  • the circuit board 241 may include components for driving the wearable device 200.
  • the circuit board 241 may include at least one integrated circuit chip, such as the processor 120, memory 130, power management module 188, or communication module of FIG. 1. At least one of (190) may be provided in the integrated circuit chip.
  • the circuit board 241 may be disposed within the wearing member 203 of the housing 210.
  • the circuit board 241 may be electrically connected to the battery 243 through the power transmission structure 246.
  • the circuit board 241 is connected to the flexible printed circuit board 205, and electronic components of the electronic device (e.g., the optical output module 211,
  • the circuit board 241 may be a circuit board including an interposer.
  • flexible printed circuit board 205 may extend from circuit board 241 across hinge structure 229 and into the interior of lens image frame 202. It may be disposed at least partially around the display member 201 inside.
  • the battery 243 (e.g., battery 189 in FIG. 1) is a component of the wearable device 200 (e.g., optical output module 211, circuit board 241, speaker module 245). , the microphone module 247, and the camera module 250), and can supply power to components of the wearable device 200.
  • the battery 243 may be disposed on the wearing member 203. According to one embodiment, the battery 243 may be disposed at the ends 203a and 203b of the wearing member 203. For example, the battery 243 may include a first battery 243a disposed at the first end 203a of the wearing member 203 and a second battery 243b disposed at the second end 203b. there is.
  • the speaker module 245 may convert an electrical signal into sound. At least a portion of the speaker module 245 may be disposed within the wearing member 203 of the housing 210. According to one embodiment, the speaker module 245 may be located within the wearing member 203 to correspond to the user's ears. For example, the speaker module 245 may be disposed between the circuit board 241 and the battery 243.
  • the power transmission structure 246 may transmit power from the battery 243 to an electronic component (eg, the optical output module 211) of the wearable device 200.
  • the power transmission structure 246 is electrically connected to the battery 243 and/or the circuit board 241, and the circuit board 241 outputs power received through the power transmission structure 246 as light. It can be transmitted to module 211.
  • the power transmission structure 246 may be connected to the circuit board 241 through the speaker module 245.
  • the power transmission structure 246 may at least partially overlap the speaker module 245.
  • the power transmission structure 246 may be a configuration capable of transmitting power.
  • power delivery structure 246 may include a flexible printed circuit board or wire.
  • a wire may include a plurality of cables (not shown).
  • the shape of the power transmission structure 246 may be modified in various ways considering the number and/or type of cables.
  • the microphone module 247 may convert sound into an electrical signal.
  • the microphone module 247 may be disposed in at least a portion of the lens image frame 202.
  • at least one microphone module 247 may be disposed at the bottom (e.g., in the direction toward the -X axis) and/or the top (e.g., in the direction toward the X axis) of the wearable device 200.
  • the wearable device 200 may recognize the user's voice more clearly using voice information (eg, sound) acquired from at least one microphone module 247.
  • the wearable device 200 may distinguish between voice information and surrounding noise based on the acquired voice information and/or additional information (eg, low-frequency vibration of the user's skin and bones). For example, the wearable device 200 can clearly recognize the user's voice and perform a function to reduce surrounding noise (eg, noise canceling).
  • additional information eg, low-frequency vibration of the user's skin and bones.
  • the wearable device 200 can clearly recognize the user's voice and perform a function to reduce surrounding noise (eg, noise canceling).
  • the camera module 250 can capture still images and/or moving images.
  • the camera module 250 may include at least one of a lens, at least one image sensor, an image signal processor, or a flash.
  • the camera module 250 may be disposed within the lens image frame 202 and around the display member 201.
  • the camera module 250 may include at least one first camera module 251.
  • the first camera module 251 may photograph the user's eye (eg, pupil) or gaze trajectory.
  • the first camera module 251 may capture a reflection pattern of light emitted by a light emitting unit (not shown) to the user's eyes.
  • the light emitting unit (not shown) may emit light in the infrared band for tracking the gaze trajectory using the first camera module 251.
  • the light emitting unit (not shown) may include an IR LED.
  • the processor e.g., processor 120 in FIG. 1) may adjust the position of the virtual image projected on the display member 201 so that it corresponds to the direction in which the user's pupils are gazing.
  • the first camera module 251 may include a global shutter (GS) type camera, and a plurality of first camera modules 251 of the same standard and performance are used to capture the user's eyes or The trajectory of gaze can be tracked.
  • GS global shutter
  • the first camera module 251 periodically or aperiodically transmits information (e.g., trajectory information) related to the trajectory of the user's eyes or gaze to a processor (e.g., the processor 120 of FIG. 1). It can be sent to .
  • a processor e.g., the processor 120 of FIG. 1.
  • the first camera module 251 detects that the user's gaze has changed based on the trajectory information (e.g., the eyes move more than a reference value while the head is not moving)
  • the first camera module 251 processes the trajectory information into a processor. It can be sent to .
  • the camera module 250 may include a second camera module 253.
  • the second camera module 253 can capture external images.
  • the second camera module 253 may be a global shutter type camera or a rolling shutter (RS: rolling shutter) type camera.
  • the second camera module 253 may capture an external image through the second optical hole 223 formed in the second image frame 202b.
  • the second camera module 253 may include a high-resolution color camera and may be a high resolution (HR) or photo video (PV) camera.
  • the second camera module 253 may provide an auto focus function (AF) and an optical image stabilizer (OIS) function.
  • the second camera module 253 according to an embodiment of this document may include one camera or a plurality of cameras.
  • the wearable device 200 may include a flash (not shown) located adjacent to the second camera module 253.
  • a flash may provide light to increase brightness (e.g., illuminance) around the wearable device 200 when acquiring an external image of the second camera module 253, in a dark environment, Difficulties in obtaining images due to mixing of various light sources and/or reflection of light can be reduced.
  • the camera module 250 may include at least one third camera module 255.
  • the third camera module 255 may capture the user's motion through the first optical hole 221 formed in the lens image frame 202.
  • the third camera module 255 may capture a user's gestures (eg, hand movements).
  • the third camera module 255 and/or the first optical hole 221 are located at both ends of the lens image frame 202 (e.g., the second image frame 202b), for example, in the X direction. It may be disposed at both ends of 202 (e.g., the second image frame 202b).
  • the third camera module 255 may be a global shutter (GS: global shutter) type camera.
  • the third camera module 255 is a camera that supports 3DoF (degrees of freedom) or 6DoF, which can provide 360-degree spatial (e.g. omnidirectional), location recognition, and/or movement recognition. You can.
  • the third camera module 255 is a stereo camera that uses a plurality of global shutter cameras of the same standard and performance to perform simultaneous localization and mapping (SLAM) and user movement recognition. It can perform its function.
  • the third camera module 255 may include an infrared (IR) camera (eg, a time of flight (TOF) camera, or a structured light camera).
  • the IR camera may be operated as at least a part of a sensor module (eg, sensor module 176 in FIG. 1) for detecting the distance to the subject.
  • the first camera module 251 or the third camera module 255 may be replaced with a sensor module (e.g., the sensor module 176 of FIG. 1) (e.g., a Lidar sensor).
  • the sensor module may include at least one of a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), an infrared sensor, and/or a photodiode.
  • the photo diode may include a positive intrinsic negative (PIN) photo diode, or an avalanche photo diode (APD).
  • PIN positive intrinsic negative
  • APD avalanche photo diode
  • the photo diode may be referred to as a photo detector or photo sensor.
  • At least one of the first camera module 251, the second camera module 253, or the third camera module 255 may include a plurality of camera modules (not shown).
  • the second camera module 253 may be disposed on one side (eg, the side facing the -Y axis) of the wearable device 200.
  • the wearable device 200 may include a plurality of camera modules, each with different properties (e.g., angle of view) or function, and change the angle of view of the camera modules based on the user's selection and/or trajectory information. You can control it to do so.
  • at least one of the plurality of camera modules may be a wide-angle camera, and at least another one may be a telephoto camera.
  • the processor acquires information using at least one of a gesture sensor, a gyro sensor, or an acceleration sensor of a sensor module (e.g., sensor module 176 of FIG. 1). Movement of the wearable device 200 using information on the wearable device 200 and the user's motion (e.g., approach of the user's body to the wearable device 200) obtained using the first camera module 251. And/or the user's movement may be determined.
  • the wearable device 200 includes a magnetic (geomagnetic) sensor capable of measuring orientation using a magnetic field and magnetoelectric force, and/or motion information (e.g., movement) using the strength of the magnetic field.
  • the processor may determine the movement of the wearable device 200 and/or the user's movement based on information obtained from a magnetic (geomagnetic) sensor and/or a hall sensor.
  • the wearable device 200 may perform an input function (eg, touch and/or pressure sensing function) that allows interaction with the user.
  • an input function eg, touch and/or pressure sensing function
  • components configured to perform touch and/or pressure sensing functions may be disposed on at least a portion of the wearing member 203 .
  • the wearable device 200 can control a virtual image output through the display member 201 based on information acquired through the components.
  • sensors related to touch and/or pressure sensing functions may be resistive type, capacitive type, electro-magnetic type (EM), or optical type.
  • EM electro-magnetic type
  • components configured to perform the touch and/or pressure sensing function may be completely or partially identical to the configuration of the input module 150 of FIG. 1 .
  • the wearable device 200 is disposed in the internal space of the lens image frame 202 and may include a reinforcement member 260 formed to have a higher rigidity than the rigidity of the lens image frame 202. .
  • the wearable device 200 may include a lens structure 270.
  • the lens structure 270 may refract at least a portion of light.
  • the lens structure 270 may be a prescription lens with a predetermined refractive power.
  • the lens structure 270 may be disposed behind the second window member of the display member 201 (eg, in the +Y direction).
  • the lens structure 270 may be positioned between the display member 201 and the user's eyes.
  • the lens structure 270 may face one side of the display member.
  • the housing 210 may include a hinge cover 227 that can conceal a portion of the hinge structure 229. Another part of the hinge structure 229 may be accommodated or hidden between the inner case 231 and the outer case 233, which will be described later.
  • the wearing member 203 may include an inner case 231 and an outer case 233.
  • the inner case 231 is, for example, a case configured to face or directly contact the user's body, and may be made of a material with low thermal conductivity, for example, synthetic resin.
  • the inner case 231 may include an inner side (eg, inner side 231c in FIG. 2A) that faces the user's body.
  • the outer case 233 includes, for example, a material capable of at least partially transferring heat (eg, a metal material) and may be coupled to face the inner case 231 .
  • the outer case 233 may include an outer side opposite to the inner side 231c (eg, the outer side 231d in FIG. 2A).
  • the inner case 231 may include a first case 231a containing a circuit board 241 or a speaker module 245, and a second case 231b containing the battery 243.
  • the outer case 233 may include a third case 233a coupled to face the first case 231a and a fourth case 233b coupled to face the second case 231b.
  • the first case 231a and the third case 233a are combined (hereinafter referred to as 'first case portions 231a, 233a') to accommodate the circuit board 241 and/or the speaker module 245.
  • the battery 243 can be accommodated by combining the second case 231b and the fourth case 233b (hereinafter referred to as 'second case parts 231b, 233b').
  • the first case portions 231a and 233a are rotatably coupled to the lens image frame 202 through the hinge structure 229, and the second case portions 231b and 233b are connected to the connecting member 235.
  • the portion of the connection member 235 that is in contact with the user's body may be made of a material with low thermal conductivity, for example, an elastomer material such as silicone, polyurethane, or rubber.
  • parts that are not in contact with the user's body may be made of a material with high thermal conductivity (e.g., a metal material).
  • connection member 235 blocks heat from being transferred to the part that is in contact with the user's body and dissipates heat through the part that is not in contact with the user's body. It can be dispersed or released.
  • the part of the connecting member 235 that is in contact with the user's body can be interpreted as a part of the inner case 231, and the part of the connecting member 235 that does not contact the user's body can be interpreted as a part of the outer case ( 233).
  • the first case 231a and the second case 231b are formed as one piece without a connecting member 235, and the third case 233a and the fourth case 233b are connected. It can be configured as an integrated piece without the member 235.
  • other components e.g., the antenna module 197 of FIG. 1 may be further included in addition to the components shown, and a network (e.g., the first antenna module 197 of FIG. 1) may be used using the communication module 190.
  • Information about an object or environment may be provided from an external electronic device (e.g., the electronic devices 102 and 104 or the server 108 of FIG. 1) through the first network 198 or the second network 199. .
  • wearable device 200 only the wearable device 200 is shown and described, but it is not limited thereto, and some components of the wearable device 200 shown in FIGS. 2A to 2C can also be used in electronic devices such as smartphones and tablet PCs. may be included.
  • FIG. 3A shows a split perspective view of the focus variable lens 280 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3B shows a state of the focus variable lens 280 in which no voltage is applied according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3C shows the state of the focus variable lens 280 when a specified voltage is applied according to an embodiment of the present disclosure.
  • the focus variable lens 280 changes the refractive index of the refractive area 310 based on a change in the voltage input to the piezo film 320. You can.
  • the focus variable lens 280 may have a transparent polymer optical fiber 350 disposed in the refractive area 310 to allow light (L) to pass through, and one side of the polymer optical fiber 350 and A glass membrane 330 and a glass panel 340 may be disposed on the other side, respectively.
  • one side of the polymer optical fiber 350 may be in contact with the glass membrane 330 and the surface may be deformed according to the deformation of the glass membrane 330, and the other side of the polymer optical fiber 350 may be in contact with the glass panel 340. It can be maintained as a flat surface without causing any deformation of the surface upon contact.
  • the glass membrane 330 and the glass panel 340 of the focus variable lens 280 and the polymer optical fiber 350 whose upper and lower surfaces are wrapped therewith may be surrounded on the outer surface by a silicone housing 360. .
  • the focus variable lens 280 further includes a piezo film 320 disposed at a position in contact with the glass membrane 330, and by varying the voltage applied to the piezo film 320, the piezo film 320 Physical deformation may occur in 320 and the glass membrane 330, and accordingly, the shape of the surface of the polymer optical fiber may change.
  • both one side and the other surface may be flat. Accordingly, light L incident on the refractive area 310 of the variable focus lens 280 may pass through without being refracted.
  • light L incident perpendicularly to the focus variable lens 280 may pass through the focus variable lens 280 in parallel with the center line 311 of the focus variable lens 280.
  • a specified voltage e.g., 30 [V]
  • the shapes of the piezo film 320 and the glass membrane 330 are deformed.
  • the surface of one side of the polymer optical fiber 350 may be deformed.
  • one surface of the polymer optical fiber 350 may be transformed into the shape of a convex lens, with the central portion protruding convexly outward and the outer portion concavely indented inward. Accordingly, the light incident on the refraction area of the focus variable lens 280 is refracted inward (in the direction of the center line 311 of the focus variable lens 380), so that the focal distance may be relatively reduced.
  • the focal distance according to the input value is changed in contrast to the method of changing the physical focal distance using a magnetic method.
  • the error e.g., hysteresis
  • the error is small, and there may be almost no error in the focal distance corresponding to the input voltage. Therefore, by estimating the distance to the object using a method of varying the voltage input to the variable focus lens 280, the error can be reduced.
  • FIG. 4 schematically illustrates the distance to an object corresponding to the focal length f of the variable focus lens 280, according to an embodiment of the present disclosure.
  • an electronic device e.g., the electronic device 101 or the processor 120 of FIG. 1 acquires light reflected from an object through a variable focus lens 280.
  • a variable focus lens 280 Through one image sensor (e.g., the image sensor 290 in FIG. 2A), distance information to an object can be obtained with the focus corresponding to the object.
  • the operation of automatically adjusting the focus corresponding to the object will be described later.
  • the electronic device focuses the light reflected from the object by varying the refractive index of the focus variable lens 280, as will be described later, and calculates the distance to the object (O ) can be estimated.
  • I is the image distance between the lens and the position where the image is formed
  • O is the object distance, which is the distance between the lens and the object
  • f is the focal length of the lens.
  • the electronic device estimates the focal length f of the focus variable lens 280 by varying the refractive index of the focus variable lens 280 to an appropriate focus state for light reflected from an object, and estimates Distance information to an object can be obtained using one focal length.
  • FIG. 5 is a graph showing a change in refractive index with respect to input voltage of a focus variable lens according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a graph showing a change in the distance to an object with respect to the input voltage of a focus variable lens according to an embodiment of the present disclosure.
  • an electronic device e.g., the electronic device 101 or the processor 120 of FIG. 1
  • a focus variable lens e.g., the focus variable lens 280 of FIG. 2A
  • a graph regarding the refractive index corresponding to the input voltage and/or the distance to the object may be stored.
  • the electronic device may previously store a graph (or table) regarding the refractive index or focal length of the focus variable lens, corresponding to the voltage or current input to the focus variable lens, as shown in FIG. 5. .
  • data on the refractive index or focal length of a focus variable lens according to the voltage or current input to the focus variable lens may be stored in advance in a memory when manufacturing an electronic device or a focus variable lens.
  • the refractive index when a voltage is input to a focus variable lens, the refractive index may vary at a constant rate in response to each input voltage. That is, the change in refractive index with respect to the input voltage is maintained constant, which can have the effect of reducing hysteresis.
  • the electronic device may calibrate the refractive index or focal length of the focus variable lens corresponding to the voltage or current input to the focus variable lens according to a designated cycle or when initializing the electronic device. For example, while automatically focusing on an object, the electronic device may calibrate the refractive index or focal length of the variable focus lens corresponding to the specified distance information from the object.
  • the electronic device may previously store a graph (or table) regarding distance information to an object, as shown in FIG. 6, corresponding to the voltage or current input to the focus variable lens.
  • the distance information to the object may be calculated in advance based on the focal length of the focus variable lens corresponding to the voltage or current input to the focus variable lens.
  • the electronic device may obtain distance information to an object according to the voltage input to the focus variable lens, based on pre-stored distance information corresponding to the voltage or current input to the focus variable lens.
  • FIG. 7A schematically illustrates the pre-focus state of light passing through the focus variable lens 280 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating the appropriate focus state of light passing through the focus variable lens 280 according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7C schematically illustrates the post-focus state of light passing through the focus variable lens 280 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the image sensor (e.g., the image sensor 290 of FIG. 2) according to one embodiment includes a first photo diode 291 and a second photo diode 292. ) may be included, and the first photo diode 291 and the second photo diode 292 may respectively receive light incident through the focus variable lens 280 and obtain image data.
  • an electronic device uses data acquired from the first photo diode 291 of the image sensor and data obtained from the second photo diode 292. Based on the phase difference between data, a focal distance corresponding to an object (eg, at least one object O1, O2, and O3 in FIG. 8) may be estimated. For example, the electronic device may acquire at least one image frame while varying the refractive index and/or focal length of the focus variable lens 280, as shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C. Based on the phase difference between data corresponding to at least one image frame, a first image frame with a minimized phase difference and a first focal distance corresponding thereto may be identified.
  • the focus of light reflected from an object and passing through the variable focus lens 280 is the focal point located in front of the first photo diode 291 and the second photo diode 292.
  • a phase difference (X1) may be generated between data obtained from the first photo diode 291 and data obtained from the second photo diode 292.
  • a phase difference (X2) may be generated between data obtained from the first photo diode 291 and data obtained from the second photo diode 292.
  • the electronic device inputs input to the variable focus lens 280 when acquiring a first image frame in which the phase difference between data acquired from the first photo diode 291 and the second photo diode 292 is minimized. Based on the applied voltage or current, the first focal distance corresponding to the appropriate focus corresponding to the object may be estimated. In one embodiment, the electronic device may obtain distance information to the object based on the first focal distance.
  • FIG. 8 illustrates an example of a distance map generated based on distance information of at least one object (O1, O2, and O3) according to an embodiment of the present disclosure.
  • an electronic device e.g., electronic device 101 or processor 120 in FIG. 1 includes a focus variable lens (e.g., focus variable lens 280 in FIG. 2a) and an image sensor (e.g., FIG. 2a).
  • a focus variable lens e.g., focus variable lens 280 in FIG. 2a
  • an image sensor e.g., FIG. 2a.
  • the electronic device may obtain distance information to the plurality of objects O1, O2, and O3.
  • the at least one object O1, O2, and O3 may be a specific object or a background surrounding the specific object.
  • the electronic device provides distance information to at least one object (O1, O2, O3) based on light reflected from the at least one object (O1, O2, O3) and incident through the focus variable lens. can be obtained, and a distance map can be created based on the obtained distance information.
  • the electronic device may generate a distance map in which distance information corresponding to the positions of one or more objects O1, O2, and O3 located within a field of view (FOV) is input.
  • FOV field of view
  • the electronic device may update distance information with at least one object O1, O2, and O3 based on a designated period (e.g., 1 [sec]).
  • the electronic device may change the focal length of the focus variable lens at a specified period and acquire at least one or more image frames each corresponding to at least one focal length of the focus variable lens through an image sensor.
  • the electronic device estimates a first focal length corresponding to the at least one object (O1, O2, O3) based on at least one acquired image frame, and accordingly estimates the first focal length corresponding to the at least one object (O1, O2, O3) )
  • Each distance information can be updated.
  • FIG. 9 is a flowchart 900 of a method of operating an electronic device according to an embodiment of the present disclosure.
  • an electronic device e.g., the electronic device 101 or the processor 120 of FIG. 1
  • uses a focus variable lens e.g., the focus variable lens 280 of FIG. 2A.
  • the electronic device may pre-store the refractive index or focal length of the focus variable lens, which corresponds to the voltage or current input to the focus variable lens, and calibrate the stored data.
  • the electronic device acquires the refractive index or focal length of the focus variable lens at appropriate focus in response to the distance to the specified object, and obtains the voltage or current input to the focus variable lens in the appropriate focus state for the object. , it is possible to calibrate the voltage or current input to the focus variable lens corresponding to the refractive index or focal length of the focus variable lens.
  • the calibration operation may be performed in advance when manufacturing an electronic device or a variable focus lens, or may be performed on the variable focus lens based on the distance to a specified object using a separate device or setting specific conditions.
  • the refractive index or focal length of the focus variable lens corresponding to the input voltage or current can be calibrated.
  • the electronic device may store in advance information on the distance to the object corresponding to the voltage or current input to the variable focus lens.
  • the electronic device according to one embodiment may calculate distance information based on the refractive index or focal length of the focus variable lens corresponding to the voltage or current input to the focus variable lens, and store the result in advance. .
  • the electronic device may adjust the distance to the object corresponding to the voltage or current input to the focus variable lens. Information can be calibrated.
  • the electronic device acquires at least one image frame, each corresponding to at least one focal length of the variable focus lens, through an image sensor (e.g., the image sensor 290 of FIG. 2A). You can.
  • an image sensor e.g., the image sensor 290 of FIG. 2A.
  • the electronic device may acquire at least one image frame by binning the image sensor.
  • the image sensor may acquire at least one image frame while operating at a specified shooting speed (eg, 1000 fps or higher).
  • the electronic device may change the refractive index and/or focal length of the focus variable lens by varying the voltage input to the focus variable lens.
  • the electronic device may change the refractive index and/or focal length of the focus variable lens by varying the voltage input to the focus variable lens at specified intervals.
  • the electronic device may acquire a specified number of image frames (eg, 10 frames) using an image sensor while varying the voltage input to the variable focus lens.
  • the electronic device may estimate a first focal distance corresponding to an object included in at least one frame, based on at least one acquired frame.
  • objects included in at least one frame may be acquired as objects of interest through image analysis, or may be acquired to correspond to the user's gaze direction or gesture.
  • the electronic device may estimate the focal distance for an object included in the image frame based on a specified number (eg, 10 frames) of image frames acquired using an image sensor. For example, the electronic device identifies a first image frame with an appropriate focus corresponding to the object among a plurality of image frames having different focal lengths, and applies the voltage input to the variable focus lens when acquiring the first image frame. Based on this, the first focal distance can be estimated.
  • a specified number eg, 10 frames
  • the electronic device includes a focus variable lens in a first photo diode and a second photo diode included in the image sensor in relation to an operation of identifying a first image frame with an appropriate focus corresponding to an object. It is possible to identify whether there is an appropriate focus based on the phase difference between each acquired image data.
  • the electronic device may obtain distance information to the object based on the estimated first focal distance.
  • the electronic device may calculate the object distance, which is the distance between the lens and the object, using the image distance in an appropriate focus state and the focal length of the lens.
  • the electronic device may generate a distance map based on the obtained distance information to the object. For example, at least one image frame acquired from an image sensor or at least one object may be included within the field of view (FOV) of the image sensor. In one embodiment, the electronic device may acquire distance information corresponding to at least one object, respectively, and generate a distance map using the distance information corresponding to the location of each object.
  • FOV field of view
  • the electronic device may determine whether an image acquisition signal has been received in operation 970.
  • the image acquisition signal is a signal for acquiring an image or video through an image sensor, and may be based on an input signal input from the user, or may be based on satisfying specified conditions requiring acquisition of an image or video. .
  • the electronic device may determine whether a designated period has elapsed in operation 980, and if the designated period has elapsed, it may acquire at least one frame in operation 930.
  • the designated period may be set to 1 [sec], for example.
  • the electronic device may acquire an image corresponding to the object through an image sensor in operation 990.
  • the image may be at least one image frame, an image that is a composite of at least one acquired image frame, or a video in which at least one or more image frames are continuously played.
  • the image corresponding to the object may be an image obtained based on the focal distance corresponding to the object and thus appropriately focused on the object.
  • the image corresponding to the object may be a color image including color information of the object.
  • the electronic device 101 (200) includes a focus variable lens 280, an image sensor 290 that acquires an image frame of light incident through the focus variable lens 280, and a focus sensor 290. It may include at least one processor 120 operatively connected to the variable lens 280 and the image sensor 290. The at least one processor 120 may be set to acquire at least one image frame, each corresponding to at least one focal length of the variable focus lens 280, through the image sensor 290. The at least one processor 120 estimates a first focal length corresponding to an object (O1, O2, O3) included in the at least one image frame, based on the acquired at least one image frame. It can be set to do so. The at least one processor 120 may be set to obtain distance information to the object (O1, O2, O3) based on the estimated first focal distance.
  • the focus variable lens 280 may be a lens whose focal length varies based on changes in input voltage or current.
  • the at least one processor 120 processes the voltage input to the focus variable lens 280 as at least part of an operation of acquiring the at least one image frame. Alternatively, it may be set to acquire the at least one image frame while changing the current.
  • the at least one processor 120 selects a first image frame from among the at least one acquired image frame.
  • the first focal distance may be estimated based on the voltage or current input to the focus variable lens 280.
  • the image sensor 290 may include a plurality of photo diodes 291 and 292.
  • the at least one processor 120 as at least part of the operation of estimating the first focal length, based on the phase difference of data obtained from the plurality of photo diodes 291 and 292 of the image sensor 290, It may be set to estimate the first focal distance.
  • the at least one processor 120 determines the phase difference of the data among the at least one acquired image frame. may be set to estimate the focal distance corresponding to the minimized first image frame as the first focal distance.
  • the at least one processor 120 uses the focus variable lens ( 280), the first focal distance may be estimated based on the voltage or current input.
  • the at least one processor 120 is at least part of the operation of acquiring distance information with the object (O1, O2, O3) based on a designated period. Thus, it can be set to update the distance information with the objects (O1, O2, O3).
  • the at least one processor 120 uses the pre-stored focus Based on distance information corresponding to the voltage or current input to the variable lens 280, distance information to the object (O1, O2, O3) may be obtained.
  • the at least one processor 120 when acquiring an image acquisition signal, calculates the image based on distance information with the acquired objects (O1, O2, O3). Thus, it can be set to acquire images corresponding to the objects (O1, O2, O3) through the image sensor 290.
  • the electronic device 101 (200) may include a focus variable lens 280 and an image sensor 290 that acquires an image frame of light incident through the focus variable lens 280. You can.
  • a method of operating the electronic device 101 (200) according to an embodiment includes obtaining at least one image frame each corresponding to at least one focal length of the focus variable lens 280 through the image sensor 290. It may include actions such as:
  • a method of operating the electronic device 101 (200) according to an embodiment includes, based on the acquired at least one image frame, corresponding to an object (O1, O2, O3) included in the at least one image frame. It may include an operation of estimating the first focal distance.
  • a method of operating the electronic device 101 (200) according to an embodiment may include obtaining distance information to the object (O1, O2, O3) based on the estimated first focal distance. there is.
  • the focus variable lens 280 may be a lens whose focal length is variable based on a change in input voltage or current.
  • the operation of acquiring the at least one image frame includes changing the voltage or current input to the focus variable lens 280, This may be acquiring more than one image frame.
  • the operation of estimating the first focal distance includes using the variable focus lens 280 in response to a first image frame among the acquired at least one image frame. ), the first focal distance may be estimated based on the voltage or current input.
  • the image sensor 290 may include a plurality of photo diodes 291 and 292.
  • the operation of estimating the first focal distance may be to estimate the first focal distance based on the phase difference of data obtained from the plurality of photodiodes 291 and 292 of the image sensor 290.
  • the operation of estimating the first focal distance corresponds to a first image frame in which the phase difference of the data is minimized among the at least one acquired image frame.
  • the focal distance may be estimated as the first focal distance.
  • the operation of estimating the first focal distance is based on the voltage or current input to the focus variable lens 280 when acquiring the first image frame. Based on this, the first focal distance may be estimated.
  • the operation of acquiring distance information with the object (object O1, O2, O3) is based on a specified period, the object (object O1, This may be updating the distance information with O2, O3).
  • the operation of acquiring distance information with the object (O1, O2, O3) includes applying a pre-stored voltage input to the focus variable lens 280.
  • distance information to the object (O1, O2, O3) may be obtained based on distance information corresponding to the current.
  • a method of operating the electronic device 101 (200) includes, when receiving an image acquisition signal, the image sensor 290 based on distance information to the acquired object (O1, O2, O3). ) may further include an operation of acquiring an image corresponding to the object (O1, O2, O3).
  • a non-transitory computer-readable storage medium storing one or more programs according to an embodiment of the present disclosure includes, based on execution of an application, at least one or more of the focus variable lens 280 through the image sensor 290. It may include an operation of acquiring at least one image frame, each corresponding to a focal distance.
  • the storage medium according to one embodiment estimates a first focal length corresponding to an object (O1, O2, O3) included in the at least one image frame, based on the acquired at least one image frame.
  • the storage medium according to one embodiment may include an operation of acquiring distance information to the object (object O1, O2, O3) based on the estimated first focal distance.
  • 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, electronic 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 those components 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.”
  • module used in embodiments of this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and is interchangeable with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example. It can be used as A module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions. For example, according to one embodiment, the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • One embodiment of the present document is 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) including these.
  • a processor e.g., processor 120
  • 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). This term refers to cases where data is stored semi-permanently 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 StoreTM) 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 server, or a relay server.
  • each component (e.g., module or program) of the above-described components may include a single or plural entity, and some of the plurality of entities may be separately placed in other components. there is.
  • one or more of the above-described corresponding components or operations 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 identically or similarly to 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, or omitted. Alternatively, one or more other operations may be added.

Landscapes

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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 초점 가변 렌즈, 상기 초점 가변 렌즈를 통해 입사되는 광의 이미지 프레임을 획득하는 이미지 센서, 및 상기 초점 가변 렌즈 및 상기 이미지 센서와 동작적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 이미지 센서를 통하여, 상기 초점 가변 렌즈의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하고, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 기반하여, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 포함된 오브젝트에 대응하는 제1 초점 거리를 추정하고, 상기 추정한 제1 초점 거리에 기반하여, 상기 오브젝트와의 거리 정보를 획득하도록 설정될 수 있다.

Description

거리 정보를 획득하는 전자 장치 및 이의 동작 방법
본 개시의 다양한 실시예들은, 이미지 센서를 이용하여 거리 정보를 획득하는 전자 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.
증강 현실(AR: augmented reality) 또는 혼합 현실(MR: mixted reality)에서, 장면 인식(scene understanding)을 통하여 주변에 위치한 오브젝트들의 거리 정보를 획득하고, 이에 따라 가상의 객체를 배치할 수 있다. 따라서, 가상 객체의 자연스러운 배치를 위하여, 주변의 장면을 인식하는 장면 인식 기술이 중요할 수 있다.
종래에는, 장면 인식을 위하여 깊이 센서(depth sensor)를 이용하거나, 복수 개의 스테레오 카메라(stereo camera)를 이용하여, 주변에 위치한 오브젝트들과의 거리 정보를 획득하고, 이에 따른 장면을 인식할 수 있었다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 초점 가변 렌즈, 상기 초점 가변 렌즈를 통해 입사되는 광의 이미지 프레임을 획득하는 이미지 센서, 및 상기 초점 가변 렌즈 및 상기 이미지 센서와 동작적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 이미지 센서를 통하여, 상기 초점 가변 렌즈의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하도록 설정될 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 기반하여, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 포함된 오브젝트에 대응하는 제1 초점 거리를 추정하도록 설정될 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 추정한 제1 초점 거리에 기반하여, 상기 오브젝트와의 거리 정보를 획득하도록 설정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 초점 가변 렌즈, 및 상기 초점 가변 렌즈를 통해 입사되는 광의 이미지 프레임을 획득하는 이미지 센서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 상기 이미지 센서를 통하여, 상기 초점 가변 렌즈의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 기반하여, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 포함된 오브젝트에 대응하는 제1 초점 거리를 추정하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법은, 상기 추정한 제1 초점 거리에 기반하여, 상기 오브젝트와의 거리 정보를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 하나 이상의 프로그램을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 어플리케이션의 실행에 기반하여, 상기 이미지 센서를 통하여, 상기 초점 가변 렌즈의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 저장 매체는, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 기반하여, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 포함된 오브젝트에 대응하는 제1 초점 거리를 추정하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 저장 매체는, 상기 추정한 제1 초점 거리에 기반하여, 상기 오브젝트와의 거리 정보를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
도 1은, 본 개시의 일 실시예들에 따른, 네트워크 환경 내의 전자 장치의 블록도이다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 전자 장치의 블록도이다.
도 2b는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 웨어러블 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2c는, 본 개시의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치의 분해 사시도이다.
도 3a는, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈의 분할 사시도를 도시한 것이다.
도 3b는, 본 개시의 일 실시예에 따른 전압이 인가되지 않은 상태의 초점 가변 렌즈의 상태를 도시한 것이다.
도 3c는, 본 개시의 일 실시예에 따른 지정된 전압이 인가된 상태의 초점 가변 렌즈의 상태를 도시한 것이다.
도 4는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 초점 가변 렌즈의 초점 거리에 대응하는 오브젝트와의 거리를 도식화한 것이다.
도 5는, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈의 입력 전압에 대한 굴절률의 변화를 도시한 그래프이다.
도 6은, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈의 입력 전압에 대한 오브젝트와의 거리의 변화를 도시한 그래프이다.
도 7a는, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈를 통과한 광의 전초점 상태를 도식화한 것이다.
도 7b는, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈를 통과한 광의 적정 초점 상태를 도식화한 것이다.
도 7c는, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈를 통과한 광의 후초점 상태를 도식화한 것이다.
도 8은, 본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 오브젝트(O1, O2, O3)의 거리 정보에 기반하여 생성한 거리맵의 예시를 도시한 것이다.
도 9는, 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법의 흐름도이다.
도 1은, 본 개시의 일 실시예들에 따른, 네트워크 환경(100) 내의 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 네트워크 환경(100)에서 전자 장치(101)는 제 1 네트워크(198)(예: 근거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(102)와 통신하거나, 또는 제 2 네트워크(199)(예: 원거리 무선 통신 네트워크)를 통하여 전자 장치(104) 또는 서버(108) 중 적어도 하나와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 서버(108)를 통하여 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)는 프로세서(120), 메모리(130), 입력 모듈(150), 음향 출력 모듈(155), 디스플레이 모듈(160), 오디오 모듈(170), 센서 모듈(176), 인터페이스(177), 연결 단자(178), 햅틱 모듈(179), 카메라 모듈(180), 전력 관리 모듈(188), 배터리(189), 통신 모듈(190), 가입자 식별 모듈(196), 또는 안테나 모듈(197)을 포함할 수 있다. 어떤 실시예에서는, 전자 장치(101)에는, 이 구성요소들 중 적어도 하나(예: 연결 단자(178))가 생략되거나, 하나 이상의 다른 구성요소가 추가될 수 있다. 어떤 실시예에서는, 이 구성요소들 중 일부들(예: 센서 모듈(176), 카메라 모듈(180), 또는 안테나 모듈(197))은 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160))로 통합될 수 있다.
프로세서(120)는, 예를 들면, 소프트웨어(예: 프로그램(140))를 실행하여 프로세서(120)에 연결된 전자 장치(101)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일실시예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(120)는 다른 구성요소(예: 센서 모듈(176) 또는 통신 모듈(190))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리(132)에 저장하고, 휘발성 메모리(132)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 비휘발성 메모리(134)에 저장할 수 있다. 일실시예에 따르면, 프로세서(120)는 메인 프로세서(121)(예: 중앙 처리 장치 또는 어플리케이션 프로세서) 또는 이와는 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서(123)(예: 그래픽 처리 장치, 신경망 처리 장치(NPU: neural processing unit), 이미지 시그널 프로세서, 센서 허브 프로세서, 또는 커뮤니케이션 프로세서)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치(101)가 메인 프로세서(121) 및 보조 프로세서(123)를 포함하는 경우, 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)보다 저전력을 사용하거나, 지정된 기능에 특화되도록 설정될 수 있다. 보조 프로세서(123)는 메인 프로세서(121)와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
보조 프로세서(123)는, 예를 들면, 메인 프로세서(121)가 인액티브(예: 슬립) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)를 대신하여, 또는 메인 프로세서(121)가 액티브(예: 어플리케이션 실행) 상태에 있는 동안 메인 프로세서(121)와 함께, 전자 장치(101)의 구성요소들 중 적어도 하나의 구성요소(예: 디스플레이 모듈(160), 센서 모듈(176), 또는 통신 모듈(190))와 관련된 기능 또는 상태들의 적어도 일부를 제어할 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 이미지 시그널 프로세서 또는 커뮤니케이션 프로세서)는 기능적으로 관련 있는 다른 구성요소(예: 카메라 모듈(180) 또는 통신 모듈(190))의 일부로서 구현될 수 있다. 일실시예에 따르면, 보조 프로세서(123)(예: 신경망 처리 장치)는 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조를 포함할 수 있다. 인공지능 모델은 기계 학습을 통해 생성될 수 있다. 이러한 학습은, 예를 들어, 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. 일실시예에 따르면, 리시버는 스피커와 별개로, 또는 그 일부로서 구현될 수 있다.
디스플레이 모듈(160)은 전자 장치(101)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 제공할 수 있다. 디스플레이 모듈(160)은, 예를 들면, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터 및 해당 장치를 제어하기 위한 제어 회로를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 디스플레이 모듈(160)은 터치를 감지하도록 설정된 터치 센서, 또는 상기 터치에 의해 발생되는 힘의 세기를 측정하도록 설정된 압력 센서를 포함할 수 있다.
오디오 모듈(170)은 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 일실시예에 따르면, 오디오 모듈(170)은, 입력 모듈(150)을 통해 소리를 획득하거나, 음향 출력 모듈(155), 또는 전자 장치(101)와 직접 또는 무선으로 연결된 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))(예: 스피커 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다.
센서 모듈(176)은 전자 장치(101)의 작동 상태(예: 전력 또는 온도), 또는 외부의 환경 상태(예: 사용자 상태)를 감지하고, 감지된 상태에 대응하는 전기 신호 또는 데이터 값을 생성할 수 있다. 일실시예에 따르면, 센서 모듈(176)은, 예를 들면, 제스처 센서, 자이로 센서, 기압 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서, 그립 센서, 근접 센서, 컬러 센서, IR(infrared) 센서, 생체 센서, 온도 센서, 습도 센서, 또는 조도 센서를 포함할 수 있다.
인터페이스(177)는 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 직접 또는 무선으로 연결되기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 지정된 프로토콜들을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 인터페이스(177)는, 예를 들면, HDMI(high definition multimedia interface), USB(universal serial bus) 인터페이스, SD카드 인터페이스, 또는 오디오 인터페이스를 포함할 수 있다.
연결 단자(178)는, 그를 통해서 전자 장치(101)가 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102))와 물리적으로 연결될 수 있는 커넥터를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 연결 단자(178)는, 예를 들면, HDMI 커넥터, USB 커넥터, SD 카드 커넥터, 또는 오디오 커넥터(예: 헤드폰 커넥터)를 포함할 수 있다.
햅틱 모듈(179)은 전기적 신호를 사용자가 촉각 또는 운동 감각을 통해서 인지할 수 있는 기계적인 자극(예: 진동 또는 움직임) 또는 전기적인 자극으로 변환할 수 있다. 일실시예에 따르면, 햅틱 모듈(179)은, 예를 들면, 모터, 압전 소자, 또는 전기 자극 장치를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(180)은 정지 영상 및 동영상을 촬영할 수 있다. 일실시예에 따르면, 카메라 모듈(180)은 하나 이상의 렌즈들, 이미지 센서들, 이미지 시그널 프로세서들, 또는 플래시들을 포함할 수 있다.
전력 관리 모듈(188)은 전자 장치(101)에 공급되는 전력을 관리할 수 있다. 일실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(188)은, 예를 들면, PMIC(power management integrated circuit)의 적어도 일부로서 구현될 수 있다.
배터리(189)는 전자 장치(101)의 적어도 하나의 구성요소에 전력을 공급할 수 있다. 일실시예에 따르면, 배터리(189)는, 예를 들면, 재충전 불가능한 1차 전지, 재충전 가능한 2차 전지 또는 연료 전지를 포함할 수 있다.
통신 모듈(190)은 전자 장치(101)와 외부 전자 장치(예: 전자 장치(102), 전자 장치(104), 또는 서버(108)) 간의 직접(예: 유선) 통신 채널 또는 무선 통신 채널의 수립, 및 수립된 통신 채널을 통한 통신 수행을 지원할 수 있다. 통신 모듈(190)은 프로세서(120)(예: 어플리케이션 프로세서)와 독립적으로 운영되고, 직접(예: 유선) 통신 또는 무선 통신을 지원하는 하나 이상의 커뮤니케이션 프로세서를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 통신 모듈(190)은 무선 통신 모듈(192)(예: 셀룰러 통신 모듈, 근거리 무선 통신 모듈, 또는 GNSS(global navigation satellite system) 통신 모듈) 또는 유선 통신 모듈(194)(예: LAN(local area network) 통신 모듈, 또는 전력선 통신 모듈)을 포함할 수 있다. 이들 통신 모듈 중 해당하는 통신 모듈은 제 1 네트워크(198)(예: 블루투스, WiFi(wireless fidelity) direct 또는 IrDA(infrared data association)와 같은 근거리 통신 네트워크) 또는 제 2 네트워크(199)(예: 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN)와 같은 원거리 통신 네트워크)를 통하여 외부의 전자 장치(104)와 통신할 수 있다. 이런 여러 종류의 통신 모듈들은 하나의 구성요소(예: 단일 칩)로 통합되거나, 또는 서로 별도의 복수의 구성요소들(예: 복수 칩들)로 구현될 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 가입자 식별 모듈(196)에 저장된 가입자 정보(예: 국제 모바일 가입자 식별자(IMSI))를 이용하여 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크 내에서 전자 장치(101)를 확인 또는 인증할 수 있다.
무선 통신 모듈(192)은 4G 네트워크 이후의 5G 네트워크 및 차세대 통신 기술, 예를 들어, NR 접속 기술(new radio access technology)을 지원할 수 있다. NR 접속 기술은 고용량 데이터의 고속 전송(eMBB(enhanced mobile broadband)), 단말 전력 최소화와 다수 단말의 접속(mMTC(massive machine type communications)), 또는 고신뢰도와 저지연(URLLC(ultra-reliable and low-latency communications))을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은, 예를 들어, 높은 데이터 전송률 달성을 위해, 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 고주파 대역에서의 성능 확보를 위한 다양한 기술들, 예를 들어, 빔포밍(beamforming), 거대 배열 다중 입출력(massive MIMO(multiple-input and multiple-output)), 전차원 다중입출력(FD-MIMO: full dimensional MIMO), 어레이 안테나(array antenna), 아날로그 빔형성(analog beam-forming), 또는 대규모 안테나(large scale antenna)와 같은 기술들을 지원할 수 있다. 무선 통신 모듈(192)은 전자 장치(101), 외부 전자 장치(예: 전자 장치(104)) 또는 네트워크 시스템(예: 제 2 네트워크(199))에 규정되는 다양한 요구사항을 지원할 수 있다. 일실시예에 따르면, 무선 통신 모듈(192)은 eMBB 실현을 위한 Peak data rate(예: 20Gbps 이상), mMTC 실현을 위한 손실 Coverage(예: 164dB 이하), 또는 URLLC 실현을 위한 U-plane latency(예: 다운링크(DL) 및 업링크(UL) 각각 0.5ms 이하, 또는 라운드 트립 1ms 이하)를 지원할 수 있다.
안테나 모듈(197)은 신호 또는 전력을 외부(예: 외부의 전자 장치)로 송신하거나 외부로부터 수신할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 서브스트레이트(예: PCB) 위에 형성된 도전체 또는 도전성 패턴으로 이루어진 방사체를 포함하는 안테나를 포함할 수 있다. 일실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다. 이런 경우, 제 1 네트워크(198) 또는 제 2 네트워크(199)와 같은 통신 네트워크에서 사용되는 통신 방식에 적합한 적어도 하나의 안테나가, 예를 들면, 통신 모듈(190)에 의하여 상기 복수의 안테나들로부터 선택될 수 있다. 신호 또는 전력은 상기 선택된 적어도 하나의 안테나를 통하여 통신 모듈(190)과 외부의 전자 장치 간에 송신되거나 수신될 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 방사체 이외에 다른 부품(예: RFIC(radio frequency integrated circuit))이 추가로 안테나 모듈(197)의 일부로 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 안테나 모듈(197)은 mmWave 안테나 모듈을 형성할 수 있다. 일실시예에 따르면, mmWave 안테나 모듈은 인쇄 회로 기판, 상기 인쇄 회로 기판의 제 1 면(예: 아래 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 지정된 고주파 대역(예: mmWave 대역)을 지원할 수 있는 RFIC, 및 상기 인쇄 회로 기판의 제 2 면(예: 윗 면 또는 측 면)에 또는 그에 인접하여 배치되고 상기 지정된 고주파 대역의 신호를 송신 또는 수신할 수 있는 복수의 안테나들(예: 어레이 안테나)을 포함할 수 있다.
상기 구성요소들 중 적어도 일부는 주변 기기들간 통신 방식(예: 버스, GPIO(general purpose input and output), SPI(serial peripheral interface), 또는 MIPI(mobile industry processor interface))을 통해 서로 연결되고 신호(예: 명령 또는 데이터)를 상호간에 교환할 수 있다.
일실시예에 따르면, 명령 또는 데이터는 제 2 네트워크(199)에 연결된 서버(108)를 통해서 전자 장치(101)와 외부의 전자 장치(104)간에 송신 또는 수신될 수 있다. 외부의 전자 장치(102, 또는 104) 각각은 전자 장치(101)와 동일한 또는 다른 종류의 장치일 수 있다. 일실시예에 따르면, 전자 장치(101)에서 실행되는 동작들의 전부 또는 일부는 외부의 전자 장치들(102, 104, 또는 108) 중 하나 이상의 외부의 전자 장치들에서 실행될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(101)가 어떤 기능이나 서비스를 자동으로, 또는 사용자 또는 다른 장치로부터의 요청에 반응하여 수행해야 할 경우에, 전자 장치(101)는 기능 또는 서비스를 자체적으로 실행시키는 대신에 또는 추가적으로, 하나 이상의 외부의 전자 장치들에게 그 기능 또는 그 서비스의 적어도 일부를 수행하라고 요청할 수 있다. 상기 요청을 수신한 하나 이상의 외부의 전자 장치들은 요청된 기능 또는 서비스의 적어도 일부, 또는 상기 요청과 관련된 추가 기능 또는 서비스를 실행하고, 그 실행의 결과를 전자 장치(101)로 전달할 수 있다. 전자 장치(101)는 상기 결과를, 그대로 또는 추가적으로 처리하여, 상기 요청에 대한 응답의 적어도 일부로서 제공할 수 있다. 이를 위하여, 예를 들면, 클라우드 컴퓨팅, 분산 컴퓨팅, 모바일 에지 컴퓨팅(MEC: mobile edge computing), 또는 클라이언트-서버 컴퓨팅 기술이 이용될 수 있다. 전자 장치(101)는, 예를 들어, 분산 컴퓨팅 또는 모바일 에지 컴퓨팅을 이용하여 초저지연 서비스를 제공할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 외부의 전자 장치(104)는 IoT(internet of things) 기기를 포함할 수 있다. 서버(108)는 기계 학습 및/또는 신경망을 이용한 지능형 서버일 수 있다. 일실시예에 따르면, 외부의 전자 장치(104) 또는 서버(108)는 제 2 네트워크(199) 내에 포함될 수 있다. 전자 장치(101)는 5G 통신 기술 및 IoT 관련 기술을 기반으로 지능형 서비스(예: 스마트 홈, 스마트 시티, 스마트 카, 또는 헬스 케어)에 적용될 수 있다.
도 2a는 본 개시의 일 실시예에 따른, 전자 장치(101)의 블록도이다.
도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(101)는, 프로세서(120) 및/또는 제2 카메라 모듈(253)(예: 도 1의 카메라 모듈(180))을 포함할 수 있다. 여기서, 전자 장치(101)는 도 1의 전자 장치(101)의 구성을 모두 포함하거나, 적어도 일부를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치(101)는 후술하는 것과 같이 OST(optical see-through) 타입의 AR 글라스(예: 도 2b 및 도 2c의 웨어러블 장치(200))일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 일 실시예로, OST 타입의 AR 글라스는 표시 부재(예: 도 2b 및 도 2c의 표시 부재(201))가 투명 또는 반투명한 렌즈로 구현될 수 있고, 이에 따라 사용자가 투명 또는 반투명한 렌즈를 통하여 외부 환경을 직접 인식 가능할 수 있다.
일 실시예로, 프로세서(120)는 메모리(미도시)(예: 도 1의 메모리(130))에 저장된 어플리케이션 또는 명령을 실행하거나, 입력되는 데이터를 계산 또는 처리하여 결과 데이터를 출력할 수 있다. 일 실시예로, 프로세서(120)는 제2 카메라 모듈(253)의 동작을 제어함으로써, 후술하는 제2 카메라 모듈(253)을 통하여 거리 정보의 획득 및/또는 이미지의 획득과 관련한 동작을 수행할 수 있다.
종래의 direct TOF(time of flight)(dTOF) 또는 indirect TOF(iTOF) 센서의 경우, 광원(예: 송신(Tx) 소자)에서 발광한 특정 파장의 광이 오브젝트(예: 도 8의 적어도 하나의 오브젝트(O1, O2, O3))에 반사되어 수신함에 따라, 광을 발광하는 시점과 수신하는 시점 사이의 시간을 측정하여, 전자 장치와 물체 사이의 거리 정보를 획득하였다. 다만, direct TOF(dTOF) 또는 indirect TOF(iTOF) 방식의 경우, 별도의 실장 공간이 요구되고, 발광 동작을 위한 광원의 소모 전력이 높을(예: 송신(Tx) 및 수신(Rx) 포함 500 [mW] 이상) 수 있다.
실장 공간 및 소모 전력을 절감하기 위하여, SLAM(simultaneous localization and map-building) 목적으로 사용하는 스테레오 카메라(stereo camera)를 이용하여, 전자 장치와 물체 사이의 거리 정보를 획득하거나, 또는 거리 맵을 생성할 수 있다. 다만, 스테레오 카메라로 촬영한 좌/우 이미지의 양안시차(disparity)를 이용하여 거리 정보를 연산함에 따른 소모 전력이 증가되고, 거리를 측정하는 오브젝트가 원거리로 갈수록 거리 정보의 정밀도가 저하되고, 거리를 측정하는 오브젝트들이 중첩될 수 있다.
일 실시예로, 제2 카메라 모듈(253)에는 초점 가변 렌즈(280), 이미지 센서(290) 및/또는 제어 회로(285)가 포함될 수 있다. 일 실시예로, 초점 가변 렌즈(280)는 입력되는 전압 또는 전류의 변화에 의해 형상이 변형되고, 굴절률 및/또는 초점 거리가 가변되는 튜닝 가능한 T-lens(tunable lens)일 수 있다.
일 실시예로, 이미지 센서(290)는 초점 가변 렌즈(280)를 통해 입사되는 광의 이미지 프레임을 획득하는 센서로, 예를 들어 지정된 촬영 주기에 기반하여 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득할 수 있다.
일 실시예로, 이미지 센서(290)는 외부의 이미지 또는 영상을 촬영하기 위한 고해상도 RGB 타입일 수 있다. 이미지 센서(290)는 적어도 하나 이상의 픽셀로 구성되며, 각각의 픽셀에는 포토 다이오드(photo diode)(예: 도 7a의 제1 포토 다이오드(291), 제2 포토 다이오드(292))가 적어도 두 개 이상으로, 각각의 포토 다이오드를 통해 데이터를 입력 받는 2PD(photo diode) 타입일 수 있다.
일 실시예로, 이미지 센서(290)는 이미지 획득 신호를 수신하는 경우, 오브젝트에 대응하는 이미지 또는 영상을 획득할 수 있다. 일 실시예로, 이미지 센서(290)는 고화질의 이미지 또는 영상을 획득하는 고화질 이미지 센서일 수 있다.
일 실시예로, 제어 회로(285)는 프로세서(120)의 동작 신호에 의해, 제2 카메라 모듈(253)의 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예로, 제어 회로(285)는 초점 가변 렌즈(280)로 입력되는 전압 또는 전류를 가변할 수 있다. 일 실시예로, 제어 회로(285)는 이미지 센서(290)로부터 획득되는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 대응하는 데이터를 처리할 수 있다.
도 2b는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 웨어러블 장치(200)의 내부 구성을 설명하기 위한 사시도이다. 도 2c는, 본 개시의 일 실시예에 따른 웨어러블 장치(200)의 분해 사시도이다.
도 2b 및 도 2c를 더 참조하면, 웨어러블 장치(200)는 안경 형태의 전자 장치로서, 사용자는 웨어러블 장치(200)를 착용한 상태에서 주변의 사물이나 환경을 시각적으로 인지할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(200)는 사용자의 눈 앞에 직접 영상을 제공할 수 있는 헤드 마운팅 장치(head mounting device, HMD) 또는 스마트 안경(smart glasses)일 수 있다. 도 2b 및 도 2c의 웨어러블 장치(200)의 구성은 도 1의 전자 장치(101)의 구성과 전부 또는 적어도 일부가 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(200)는 웨어러블 장치(200)의 외관을 형성하는 하우징(210)을 포함할 수 있다. 상기 하우징(210)은 웨어러블 장치(200)의 부품들이 배치될 수 있는 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 하우징(210)은 렌즈 이미지 프레임(202), 및 적어도 하나의 착용 부재(203)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(200)는 사용자에게 시각적인 정보를 제공할 수 있는 표시 부재(201)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표시 부재(201)는 렌즈 또는 제2 윈도우 부재, 디스플레이, 도파관 및/또는 터치 회로가 장착된 모듈을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 부재(201)는 투명 또는 반투명하게 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 부재(201)는 반투명 재질의 글래스 또는 착색 농도가 조절됨에 따라 빛의 투과율이 조절될 수 있는 윈도우 부재를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 표시 부재(201)는 한 쌍으로 제공되어, 웨어러블 장치(200)가 사용자 신체에 착용된 상태에서, 사용자의 좌안과 우안에 각각 대응하게 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 렌즈 이미지 프레임(202)은 표시 부재(201)의 적어도 일부를 수용할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 이미지 프레임(202)은 표시 부재(201)의 가장자리의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있다. 일 실시예에 따르면, 렌즈 이미지 프레임(202)은 표시 부재(201) 중 적어도 하나를 사용자의 눈에 상응하게 위치시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 렌즈 이미지 프레임(202)은 일반적인 안경 구조의 림(rim)일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 렌즈 이미지 프레임(202)은 표시 부재(201)를 둘러싸는 적어도 하나의 폐곡선을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 착용 부재(203)는 렌즈 이미지 프레임(202)에서 연장될 수 있다. 예를 들어, 착용 부재(203)는 렌즈 이미지 프레임(202)의 단부에서 연장되고, 렌즈 이미지 프레임(202)과 함께, 사용자의 신체(예: 귀)에 지지 또는 위치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 착용 부재(203)는 힌지 구조(229)를 통해 렌즈 이미지 프레임(202)에 회동 가능하게 결합될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 착용 부재(203)는 사용자의 신체와 대면하도록 구성된 내 측면(231c) 및 상기 내 측면의 반대인 외 측면(231d)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(200)는 착용 부재(203)를 렌즈 이미지 프레임(202)에 대하여 접을 수 있도록 구성된 힌지 구조(229)를 포함할 수 있다. 상기 힌지 구조(229)는 렌즈 이미지 프레임(202)과 착용 부재(203) 사이에 배치될 수 있다. 웨어러블 장치(200)를 착용하지 않은 상태에서, 사용자는 착용 부재(203)를 렌즈 이미지 프레임(202)에 대하여 일부가 중첩하도록 접어 휴대 또는 보관할 수 있다.
웨어러블 장치(200)는 하우징(210)에 수용된 부품들(예: 적어도 하나의 회로 기판(241)(예: PCB(printed circuit board), PBA(printed board assembly), FPCB(flexible PCB) 또는 RFPCB(rigid-flexible PCB)), 적어도 하나의 배터리(243), 적어도 하나의 스피커 모듈(245), 적어도 하나의 전원 전달 구조(246), 및 카메라 모듈(250))을 포함할 수 있다. 하우징(210)의 구성은 렌즈 이미지 프레임(202) 및 착용 부재(203)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(200)는 카메라 모듈(250)(예: 도 1의 카메라 모듈(180))을 이용하여 사용자가 바라보는 또는 웨어러블 장치(200)가 지향하는 방향(예: -Y 방향)의 사물이나 환경에 관한 시각적인 이미지를 획득 및/또는 인지하고, 네트워크(예: 도 1의 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199))를 통해 외부의 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(102, 104) 또는 서버(108))로부터 사물 또는 환경에 관한 정보를 제공받을 수 있다. 다른 실시예에서, 웨어러블 장치(200)는 제공받은 사물이나 환경에 관한 정보를 음향 또는 시각적인 형태로 사용자에게 제공할 수 있다. 웨어러블 장치(200)는 제공받은 사물이나 환경에 관한 정보를 디스플레이 모듈(예: 도 1의 디스플레이 모듈(160))을 이용하여 시각적인 형태로 표시 부재(201)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(200)는 사물이나 환경에 관한 정보를 시각적인 형태로 구현하고 사용자 주변 환경의 실제 이미지와 조합함으로써, 웨어러블 장치(200)는 증강 현실(augmented reality)을 구현할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 표시 부재(201)는 외부의 빛이 입사되는 방향(예: -Y 방향)을 향하는 제1 면(F1) 및 상기 제1 면(F1)의 반대 방향(예: +Y 방향)을 향하는 제2 면(F2)을 포함할 수 있다. 사용자가 웨어러블 장치(200)를 착용한 상태에서, 제1 면(F1)을 통해 입사된 빛 또는 이미지의 적어도 일부는 사용자의 좌안 및/또는 우안과 마주보게 배치된 표시 부재(201)의 제2 면(F2)을 통과하여 사용자의 좌안 및/또는 우안으로 입사될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 렌즈 이미지 프레임(202)은 적어도 둘 이상의 이미지 프레임을 포함할 수 있다. 예를 들면, 렌즈 이미지 프레임(202)은 제1 이미지 프레임(202a) 및 제2 이미지 프레임(202b)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(200)를 사용자가 착용할 때, 제1 이미지 프레임(202a)은 사용자의 안면과 대면하는 부분의 이미지 프레임이고, 제2 이미지 프레임(202b)은 제1 이미지 프레임(202a)에 대하여 사용자가 바라보는 시선 방향(예: -Y 방향)으로 이격된 렌즈 이미지 프레임(202)의 일부일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 출력 모듈(211)은 사용자에게 이미지 및/또는 영상을 제공할 수 있다. 예를 들어, 광 출력 모듈(211)은 영상을 출력할 수 있는 디스플레이 패널(미도시), 및 사용자의 눈에 대응되고, 상기 영상을 표시 부재(201)로 가이드하는 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 광 출력 모듈(211)의 렌즈를 통해 광 출력 모듈(211)의 디스플레이 패널로부터 출력된 영상을 획득할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 출력 모듈(211)은, 다양한 정보를 표시하도록 구성된 장치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 광 출력 모듈(211)은 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) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 출력 모듈(211) 및/또는 표시 부재(201)가, LCD, DMD, 또는 LCoS 중 하나를 포함하는 경우, 웨어러블 장치(200)는 광 출력 모듈(211) 및/또는 표시 부재(201)의 디스플레이 영역으로 빛을 조사하는 광원을 포함할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 광 출력 모듈(211) 및/또는 표시 부재(201)가 OLED, 또는 micro LED 중 하나를 포함하는 경우, 웨어러블 장치(200)는 별도의 광원을 포함하지 않고 사용자에게 가상영상을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 광 출력 모듈(211)의 적어도 일부는 하우징(210) 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 광 출력 모듈(211)은 사용자의 오른쪽 눈 및 왼쪽 눈에 각각 대응되도록 착용 부재(203) 또는 렌즈 이미지 프레임(202)에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 광 출력 모듈(211)은 표시 부재(201)와 연결되고, 표시 부재(201)를 통하여 사용자에게 영상을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 회로 기판(241)은 웨어러블 장치(200)의 구동을 위한 부품들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 회로 기판(241)은 적어도 하나의 직접회로 칩(integrated circuit chip)을 포함할 수 있으며, 도 1의 프로세서(120), 메모리(130), 전력 관리 모듈(188), 또는 통신 모듈(190) 중 적어도 하나는 상기 직접회로 칩에 제공될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 회로 기판(241)은 하우징(210)의 착용 부재(203) 내에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 회로 기판(241)은 전원 전달 구조(246)를 통하여 배터리(243)와 전기적으로 연결될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 회로 기판(241)은 가요성 인쇄회로기판(205)와 연결되고, 가요성 인쇄회로기판(205)을 통하여 전자 장치의 전자 부품들(예: 광 출력 모듈(211), 카메라 모듈(250), 발광부에 전기 신호를 전달할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 회로 기판(241)은 인터포저를 포함하는 회로 기판일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가요성 인쇄회로 기판(205)은 회로 기판(241)으로부터 힌지 구조(229)를 가로질러 렌즈 이미지 프레임(202)의 내부로 연장될 수 있으며, 렌즈 이미지 프레임(202)의 내부에서 표시 부재(201) 둘레의 적어도 일부에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리(243)(예: 도 1의 배터리(189))는 웨어러블 장치(200)의 부품(예: 광 출력 모듈(211), 회로 기판(241), 스피커 모듈(245), 마이크 모듈(247), 및 카메라 모듈(250))과 전기적으로 연결될 수 있고, 웨어러블 장치(200)의 부품들에게 전력을 공급할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배터리(243)의 적어도 일부는 착용 부재(203)에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 배터리(243)는 착용 부재(203)의 단부(203a, 203b)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 배터리(243)는 착용 부재(203)의 제1 단부(203a)에 배치된 제1 배터리(243a) 및 제2 단부(203b)에 배치된 제2 배터리(243b)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 스피커 모듈(245)(예: 도 1의 오디오 모듈(170) 또는 음향 출력 모듈(155))은 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 상기 스피커 모듈(245)의 적어도 일부는 하우징(210)의 착용 부재(203) 내에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 스피커 모듈(245)은 사용자의 귀에 대응되도록 착용 부재(203) 내에 위치할 수 있다. 예를 들어, 스피커 모듈(245)은 회로 기판(241)과 배터리(243) 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전원 전달 구조(246)는 배터리(243)의 전력을 웨어러블 장치(200)의 전자 부품(예: 광 출력 모듈(211))으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 전원 전달 구조(246)는, 배터리(243) 및/또는 회로기판(241)과 전기적으로 연결되고, 회로기판(241)은 전원 전달 구조(246)를 통해 수신한 전력을 광 출력 모듈(211)로 전달 할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전원 전달 구조(246)는 스피커 모듈(245)을 지나 회로기판(241)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 장치(200)를 측면(예: Z축 방향)에서 바라볼 때, 전원 전달 구조(246)는 스피커 모듈(245)과 적어도 일부 중첩될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전원 전달 구조(246)는 전력을 전달할 수 있는 구성일 수 있다. 예를 들어, 전원 전달 구조(246)는 가요성 인쇄회로기판 또는 와이어를 포함할 수 있다. 예를 들면, 와이어는 복수의 케이블들(미도시)을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에서, 전원 전달 구조(246)의 형태는 케이블의 개수 및/또는 종류를 고려하여 다양하게 변형될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 마이크 모듈(247)(예: 도 1의 입력 모듈(150) 및/또는 오디오 모듈(170))은 소리를 전기 신호로 변환할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 마이크 모듈(247)은 렌즈 이미지 프레임(202)의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 예를 들면, 적어도 하나의 마이크 모듈(247)은 웨어러블 장치(200)의 하단(예: -X축을 향하는 방향) 및/또는 상단(예: X축을 향하는 방향)에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(200)는 적어도 하나의 마이크 모듈(247)에서 획득된 음성 정보(예: 소리)를 이용하여 사용자의 음성을 보다 명확하게 인식할 수 있다. 예를 들면, 웨어러블 장치(200)는 획득된 음성 정보 및/또는 추가 정보(예: 사용자의 피부와 뼈의 저주파 진동)에 기반하여, 음성 정보와 주변 잡음을 구별할 수 있다. 예를 들면, 웨어러블 장치(200)는, 사용자의 음성을 명확하게 인식할 수 있고, 주변 소음을 줄여주는 기능(예: 노이즈 캔슬링)을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(250)은 정지 영상 및/또는 동영상을 촬영할 수 있다. 상기 카메라 모듈(250)은 렌즈, 적어도 하나의 이미지 센서, 이미지 시그널 프로세서 또는 플래시 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(250)은 렌즈 이미지 프레임(202) 내에 배치되고, 표시 부재(201)의 주위에 배치될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(250)은 적어도 하나의 제1 카메라 모듈(251)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 카메라 모듈(251)은 사용자의 눈(예: 동공(pupil)) 또는 시선의 궤적을 촬영할 수 있다. 예를 들어, 제1 카메라 모듈(251)은 발광부(미도시)가 사용자의 눈으로 방사한 빛의 반사 패턴을 촬영할 수 있다. 예를 들면, 발광부(미도시)는, 제1 카메라 모듈(251)을 이용한 시선의 궤적의 추적을 위한 적외선 대역의 빛을 방사할 수 있다. 예를 들어, 발광부(미도시)는 IR LED를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 표시 부재(201)에 투영되는 가상영상이 사용자의 눈동자가 응시하는 방향에 대응되도록 상기 가상영상의 위치를 조정할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 카메라 모듈(251)은 글로벌 셔터(GS) 방식의 카메라를 포함할 수 있고, 동일 규격, 및 성능의 복수개의 제1 카메라 모듈(251)들을 이용하여 사용자의 눈 또는 시선의 궤적을 추적할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 카메라 모듈(251)은, 사용자의 눈 또는 시선의 궤적과 관련된 정보(예: 궤적 정보)를 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))로 주기적으로 또는 비주기적으로 전송할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 제1 카메라 모듈(251)은 상기 궤적 정보에 기반하여, 사용자 시선이 변경되었음을 감지(예: 머리가 움직이지 않는 상태에서 눈이 기준치 이상 이동)하였을 때, 궤적 정보를 프로세서로 전송할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(250)은 제2 카메라 모듈(253)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 카메라 모듈(253)은 외부의 이미지를 촬영할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 카메라 모듈(253)은 글로벌 셔터 방식 또는 롤링 셔터(RS: rolling shutter) 방식의 카메라일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 카메라 모듈(253)은 제2 이미지 프레임(202b)에 형성된 제2 광학 홀(223)을 통해 외부의 이미지를 촬영할 수 있다. 예를 들어, 제2 카메라 모듈(253)은, 고해상도의 컬러 카메라를 포함할 수 있으며, HR(high resolution) 또는 PV(photo video) 카메라일 수 있다. 또한, 제2 카메라 모듈(253)은, 자동 초점 기능(AF: auto focus)과 이미지 안정화 기능(OIS: optical image stabilizer)을 제공할 수 있다. 본 문서의 일 실시예에 따른 제2 카메라 모듈(253)은, 하나의 카메라 또는 복수의 카메라들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(200)는 제2 카메라 모듈(253)과 인접하도록 위치한 플래시(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 플래시(미도시)는 제2 카메라 모듈(253)의 외부 이미지 획득 시, 웨어러블 장치(200) 주변의 밝기(예: 조도)를 증대시키기 위한 광을 제공할 수 있으며, 어두운 환경, 다양한 광원의 혼입, 및/또는 빛의 반사로 인한 이미지 획득의 어려움을 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 카메라 모듈(250)은 적어도 하나의 제3 카메라 모듈(255)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3 카메라 모듈(255)은 렌즈 이미지 프레임(202)에 형성된 제1 광학 홀(221)을 통해 사용자의 동작을 촬영할 수 있다. 예를 들어, 제3 카메라 모듈(255)은 사용자의 제스처(예: 손동작)를 촬영할 수 있다. 상기 제3 카메라 모듈(255) 및/또는 제1 광학 홀(221)은 렌즈 이미지 프레임(202)(예: 제 2 이미지 프레임(202b))의 양 측단, 예를 들어, X 방향에서 렌즈 이미지 프레임(202)(예: 제 2 이미지 프레임(202b))의 양 단부에 각각 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3 카메라 모듈(255)은 글로벌 셔터(GS: global shutter) 방식의 카메라일 수 있다. 예를 들면, 제3 카메라 모듈(255)은, 3DoF(degrees of freedom, 자유도), 또는 6DoF를 지원하는 카메라로 360도 공간(예: 전 방향), 위치 인식 및/또는 이동 인식을 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3 카메라 모듈(255)은, 스테레오 카메라로 동일 규격, 및 성능의 복수개의 글로벌 셔터 방식의 카메라를 이용하여 이동 경로 추적 기능(SLAM: simultaneous localization and mapping) 및 사용자 움직임 인식 기능을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제3 카메라 모듈(255)은 IR(infrared) 카메라(예: TOF(time of flight) camera, 또는 structured light camera)를 포함할 수 있다. 예를 들어, IR 카메라는 피사체와의 거리를 감지하기 위한 센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈(176))의 적어도 일부로 동작될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 카메라 모듈(251) 또는 제3 카메라 모듈(255) 중 적어도 하나는 센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈(176)) (예: Lidar 센서)로 대체될 수 있다. 예를 들면, 센서 모듈은, VCSEL(vertical cavity surface emitting laser), 적외선 센서, 및/또는 포토 다이오드(photodiode) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 포토 다이오드는 PIN(positive intrinsic negative) 포토 다이오드, 또는 APD(avalanche photo diode)를 포함할 수 있다. 상기 포토 다이오드는, 포토 디텍터(photo detector), 또는 포토 센서로 일컬어질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 카메라 모듈(251), 제2 카메라 모듈(253) 또는 제3 카메라 모듈(255) 중 적어도 하나는, 복수의 카메라 모듈들(미도시)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 카메라 모듈(253)은 웨어러블 장치(200)의 한 면(예: -Y축을 향하는 면)에 배치될 수 있다. 예를 들면, 웨어러블 장치(200)는 각각 다른 속성(예: 화각) 또는 기능을 가진 복수의 카메라 모듈들을 포함할 수 있고, 사용자의 선택 및/또는 궤적 정보에 기반하여, 카메라 모듈의 화각을 변경하도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 복수의 카메라 모듈들 중 적어도 하나는 광각 카메라이고, 적어도 다른 하나는 망원 카메라일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(예: 도 1의 프로세서(120))는 센서 모듈(예: 도 1의 센서 모듈(176))의 제스처 센서, 자이로 센서, 또는 가속도 센서 중 적어도 하나를 이용하여 획득한 웨어러블 장치(200)의 정보 및 제1 카메라 모듈(251)을 이용하여 획득한 사용자의 동작(예: 웨어러블 장치(200)에 대한 사용자 신체의 접근)을 이용하여, 웨어러블 장치(200)의 움직임 및/또는 사용자의 움직임을 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 웨어러블 장치(200)는 서술된 센서 이외에 자기장 및 자력션을 이용하여 방위를 측정할 수 있는 자기(지자기) 센서, 및/또는 자기장의 세기를 이용하여 움직임 정보(예: 이동 방향 또는 이동 거리)를 획득할 수 있는 홀 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 자기(지자기) 센서, 및/또는 홀 센서로부터 획득된 정보에 기반하여, 웨어러블 장치(200)의 움직임 및/또는 사용자의 움직임을 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(200)는 사용자와의 상호 작용이 가능한 입력 기능(예: 터치, 및/또는 압력 감지 기능)을 수행할 수 있다. 예를 들면, 터치 및/또는 압력 감지 기능을 수행하도록 구성된 구성 요소(예: 터치 센서, 및/또는 압력 센서)가 착용 부재(203)의 적어도 일부에 배치될 수 있다. 웨어러블 장치(200)는 상기 구성 요소를 통해 획득된 정보에 기반하여 표시 부재(201)를 통해 출력되는 가상영상을 제어할 수 있다. 예를 들어, 터치 및/또는 압력 감지 기능과 관련된 센서는 저항막 방식(resistive type), 정전 용량 방식(capacitive type), 전자기 유도형(EM: electro-magnetic type), 또는 광 감지 방식(optical type)과 같은 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 터치 및/또는 압력 감지 기능을 수행하도록 구성된 구성 요소는 도 1의 입력 모듈(150)의 구성과 전부 또는 일부 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(200)는 렌즈 이미지 프레임(202)의 내부 공간에 배치되고, 렌즈 이미지 프레임(202)의 강성 보다 높은 강성을 가지도록 형성된 보강 부재(260)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 웨어러블 장치(200)는 렌즈 구조(270)를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 구조(270)는 빛의 적어도 일부를 굴절시킬 수 있다. 예를 들어, 렌즈 구조(270)는 미리 지정된 굴절력을 가진 도수 렌즈(prescription lens)일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 렌즈 구조(270)는 표시 부재(201)의 제2 윈도우 부재의 후방(예: +Y 방향)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 구조(270)는 표시 부재(201) 와 사용자의 눈 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 렌즈 구조(270)는 표시 부재의 일 면과 대면할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 하우징(210)은 힌지 구조(229)의 일부분을 은폐할 수 있는 힌지 커버(227)를 포함할 수 있다. 상기 힌지 구조(229)의 다른 일부분은 후술할 내측 케이스(231)와 외측 케이스(233) 사이로 수용 또는 은폐될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 착용 부재(203)는 내측 케이스(231)와 외측 케이스(233)를 포함할 수 있다. 내측 케이스(231)는, 예를 들면, 사용자의 신체와 대면하거나 사용자의 신체에 직접 접촉하도록 구성된 케이스로서, 열 전도율이 낮은 물질, 예를 들면, 합성수지로 제작될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 내측 케이스(231)는 사용자의 신체와 대면하는 내 측면(예: 도 2a의 내 측면(231c))을 포함할 수 있다. 외측 케이스(233)는, 예를 들면, 적어도 부분적으로 열을 전달할 수 있는 물질(예: 금속 물질)을 포함하며, 내측 케이스(231)와 마주보게 결합될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 외측 케이스(233)는 상기 내 측면(231c)의 반대인 외 측면(예: 도 2a의 외 측면(231d))을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 회로 기판(241) 또는 스피커 모듈(245) 중 적어도 하나는 착용 부재(203) 내에서 배터리(243)와 분리된 공간에 수용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 내측 케이스(231)는 회로 기판(241)이나 스피커 모듈(245)을 포함하는 제1 케이스(231a)와, 배터리(243)를 수용하는 제2 케이스(231b)를 포함할 수 있으며, 외측 케이스(233)는 제1 케이스(231a)와 마주보게 결합하는 제3 케이스(233a)와, 제2 케이스(231b)와 마주보게 결합하는 제4 케이스(233b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 케이스(231a)와 제3 케이스(233a)가 결합(이하, '제1 케이스 부분(231a, 233a)')하여 회로 기판(241) 및/또는 스피커 모듈(245)을 수용할 수 있고, 제2 케이스(231b)와 제4 케이스(233b)가 결합(이하, '제2 케이스 부분(231b, 233b)')하여 배터리(243)를 수용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 케이스 부분(231a, 233a)은 힌지 구조(229)를 통해 렌즈 이미지 프레임(202)에 회동 가능하게 결합하며, 제 2 케이스 부분(231b, 233b)은 연결 부재(235)를 통해 제1 케이스 부분(231a, 233a)의 단부에 연결 또는 장착될 수 있다. 어떤 실시예에서, 연결 부재(235) 중, 사용자 신체에 접촉하는 부분은 열 전도율이 낮은 물질, 예를 들면, 실리콘(silicone), 폴리우레탄(polyurethane)이나 고무와 같은 탄성체 재질로 제작될 수 있으며, 사용자 신체에 접촉하지 않는 부분은 열 전도율이 높은 물질(예: 금속 물질)로 제작될 수 있다. 예컨대, 회로 기판(241)이나 배터리(243)에서 열이 발생될 때, 연결 부재(235)는 사용자 신체에 접하는 부분으로 열이 전달되는 것을 차단하고, 사용자 신체와 접촉하지 않는 부분을 통해 열을 분산 또는 방출시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 연결 부재(235) 중 사용자 신체와 접촉하게 구성된 부분은 내측 케이스(231)의 일부로서 해석될 수 있으며, 연결 부재(235) 중 사용자 신체와 접촉하지 않는 부분은 외측 케이스(233)의 일부로서 해석될 수 있다. 일 실시예에 따르면(미도시), 제1 케이스(231a)와 제2 케이스(231b)는 연결 부재(235) 없이 일체형으로 구성되고, 제3 케이스(233a)와 제4 케이스(233b)는 연결 부재(235) 없이 일체형으로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따라, 도시된 구성요소 외에 다른 구성요소(예: 도 1의 안테나 모듈(197))를 더 포함할 수 있으며, 통신 모듈(190)을 이용하여, 네트워크(예: 도 1의 제1 네트워크(198) 또는 제2 네트워크(199))를 통해 외부의 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(102, 104) 또는 서버(108))로부터 사물 또는 환경에 관한 정보를 제공받을 수 있다.
도 2a 내지 도 2c에서는 웨어러블 장치(200)에 대해서만 도시 및 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 웨어러블 장치(200)의 일부 구성은 스마트폰, 태블릿 PC와 같은 전자 장치에도 포함될 수 있다.
도 3a는, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈(280)의 분할 사시도를 도시한 것이다. 도 3b는, 본 개시의 일 실시예에 따른 전압이 인가되지 않은 상태의 초점 가변 렌즈(280)의 상태를 도시한 것이다. 도 3c는, 본 개시의 일 실시예에 따른 지정된 전압이 인가된 상태의 초점 가변 렌즈(280)의 상태를 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈(280)는, 피에조 필름(piezo film, 320)에 입력되는 전압의 변화에 기반하여, 굴절 영역(310)의 굴절률이 변화될 수 있다.
일 실시예로, 초점 가변 렌즈(280)는 굴절 영역(310)에는 광(L)이 통과하도록 투명한 고분자 광섬유(polymer optic fiber)(350)가 배치될 수 있고, 고분자 광섬유(350)의 일측 및 타측에는 글래스 멤브레인(glass membrane)(330) 및 글래스 패널(glass panel)(340)이 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 고분자 광섬유(350)의 일면은 글래스 멤브레인(330)과 접촉되어 글래스 멤브레인(330)의 변형에 따라 표면이 변형될 수 있고, 고분자 광섬유(350)의 타면은 글래스 패널(340)과 접촉되어 표면에 변형이 발생되지 않고 편평한 평면으로 유지될 수 있다.
일 실시예로, 초점 가변 렌즈(280)의 글래스 멤브레인(330) 및 글래스 패널(340)과 이들로 상하면이 감싸진 고분자 광섬유(350)는 실리콘 하우징(360)에 의해 외측면이 감싸질 수 있다.
일 실시예로, 초점 가변 렌즈(280)는 글래스 멤브레인(330)과 접촉된 위치에 배치되는 피에조 필름(320)을 더 포함하고, 피에조 필름(320)에 인가되는 전압의 가변에 의해, 피에조 필름(320) 및 글래스 멤브레인(330)에 물리적인 변형이 발생될 수 있고, 이에 따라 고분자 광섬유의 표면의 형상이 변경될 수 있다.
일 실시예로, 도 3b에 도시한 것과 같이, 피에조 필름(320)에 전압이 인가되지 않는 상태에서는, 피에조 필름(320) 및 글래스 멤브레인(330)의 형상이 변형되지 않고, 이에 따라 고분자 광섬유(350)의 일면 및 타면의 표면이 모두 편평한 상태일 수 있다. 이에 따라, 초점 가변 렌즈(280)의 굴절 영역(310)으로 입사되는 광(L)은 굴절 없이 통과될 수 있다. 여기서, 초점 가변 렌즈(280)에 수직하게 입사되는 광(L)은 초점 가변 렌즈(280)의 중심선(311)과 평행하게 초점 가변 렌즈(280)를 통과할 수 있다.
일 실시예로, 도 3c에 도시한 것과 같이, 피에조 필름(320)에 지정된 전압(예: 30 [V])이 인가된 상태에서는, 피에조 필름(320) 및 글래스 멤브레인(330)의 형상이 변형되고, 이에 따라 고분자 광섬유(350)의 일면의 표면이 변형될 수 있다. 일 실시예로, 고분자 광섬유(350)의 일면은 중심부가 외측으로 볼록하게 돌출되고, 외측부가 내측으로 오목하게 만입된 형상으로, 볼록 렌즈의 형상으로 변형될 수 있다. 이에 따라, 초점 가변 렌즈(280)의 굴절 영역으로 입사되는 광은 내측(초점 가변 렌즈(380)의 중심선(311) 방향)으로 굴절되어 초점 거리가 상대적으로 축소될 수 있다.
일 실시예에 따른 입력되는 전압에 기반하여 굴절률 및 초점 거리가 가변되는 초점 가변 렌즈(280)를 사용하는 경우, 마그네틱 방식으로 물리적인 초점 거리를 변경하는 방식에 대비하여 입력 값에 따른 초점 거리의 오차(예: 히스테리시스(hysteresis))가 적고, 입력 전압에 대응하는 초점 거리의 오차가 거의 없을 수 있다. 따라서, 초점 가변 렌즈(280)에 입력하는 전압을 가변하는 방식을 이용하여 오브젝트와의 거리를 추정함에 따라, 오차가 감소되는 효과를 가질 수 있다.
도 4는, 본 개시의 일 실시예에 따른, 초점 가변 렌즈(280)의 초점 거리(f)에 대응하는 오브젝트(object)와의 거리를 도식화한 것이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 프로세서(120))는, 오브젝트(object)에서 반사된 광을 초점 가변 렌즈(280)를 통하여 획득한 이미지 센서(예: 도 2a의 이미지 센서(290))를 통하여 오브젝트(object)에 대응하는 초점이 맞춰진 상태로 오브젝트(object)와의 거리 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 오브젝트에 대응하는 초점을 자동으로 조절하는 동작은 후술한다.
일 실시예로 전자 장치는, 후술하는 것과 같이 초점 가변 렌즈(280)의 굴절률을 가변함으로써 오브젝트(object)에서 반사된 광에 대한 초점이 맞춰진 상태에서, 하기와 같은 수식으로 오브젝트와의 거리(O)를 추정할 수 있다.
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여기서, I는 렌즈로부터 상이 맺히는 위치 사이의 상 거리(image distance)이고, O는 렌즈와 오브젝트 사이의 거리인 오브젝트 거리(object distance)이고, f는 렌즈의 초점 거리(focal length)이다.
일 실시예로 전자 장치는, 초점 가변 렌즈(280)의 배율(PMAG: primary magnification)인, 오브젝트 거리에 대한 상 거리의 비율(PMAG = I / O)을 추정할 수 있다.
일 실시예로 전자 장치는, 오브젝트(object)에서 반사된 광에 대한 적정 초점 상태로 초점 가변 렌즈(280)의 굴절률을 가변함으로써 초점 가변 렌즈(280)의 초점 거리(f)를 추정하고, 추정한 초점 거리를 이용하여 오브젝트(object)와의 거리 정보를 획득할 수 있다.
도 5는, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈의 입력 전압에 대한 굴절률의 변화를 도시한 그래프이다. 도 6은, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈의 입력 전압에 대한 오브젝트와의 거리의 변화를 도시한 그래프이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 프로세서(120))는 초점 가변 렌즈(예: 도 2a의 초점 가변 렌즈(280))의 입력 전압에 대응하는 굴절률 및/또는 오브젝트와의 거리에 관한 그래프를 저장할 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 도 5에 도시한 것과 같은, 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는, 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리에 관한 그래프(또는, 테이블)을 미리 저장할 수 있다.
예를 들어, 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 따른 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리의 데이터는 전자 장치 또는 초점 가변 렌즈의 제작시 메모리에 미리 저장될 수 있다.
일 실시예로, 초점 가변 렌즈는, 전압이 입력되는 경우, 각각의 입력 전압에 대응하여 굴절률이 일정한 비율로 가변될 수 있다. 즉, 입력 전압에 대한 굴절률의 변화가 일정하게 유지되어, 히스테리시스가 적은 효과를 가질 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 지정된 주기에 따라, 또는 전자 장치를 초기화하는 경우에, 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는, 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리를 캘리브레이션할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 오브젝트에 대한 초점을 자동으로 맞춘 상태에서, 오브젝트와의 지정된 거리 정보에 대응하는, 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리를 캘리브레이션할 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 도 6에 도시한 것과 같은, 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는, 오브젝트와의 거리 정보에 관한 그래프(또는, 테이블)을 미리 저장할 수 있다. 여기서, 오브젝트와의 거리 정보는 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는 초점 가변 렌즈의 초점 거리에 기반하여, 미리 산출된 것일 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 미리 저장된 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는 거리 정보에 기반하여, 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압에 따른 오브젝트와의 거리 정보를 획득할 수 있다.
도 7a는, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈(280)를 통과한 광의 전초점 상태를 도식화한 것이다. 도 7b는, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈(280)를 통과한 광의 적정 초점 상태를 도식화한 것이다. 도 7c는, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 가변 렌즈(280)를 통과한 광의 후초점 상태를 도식화한 것이다.
도 7a, 도 7b, 도 7c를 참조하면, 일 실시예에 따른 이미지 센서(예: 도 2의 이미지 센서(290))에는 제1 포토 다이오드(photo diode)(291) 및 제2 포토 다이오드(292)가 포함될 수 있고, 제1 포토 다이오드(291) 및 제2 포토 다이오드(292)는 초점 가변 렌즈(280)를 통하여 입사되는 광을 각각 수신하여, 이미지 데이터를 획득할 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 프로세서(120))는 이미지 센서의 제1 포토 다이오드(291)에서 획득한 데이터와 제2 포토 다이오드(292)에서 획득한 데이터 사이의 위상차에 기반하여, 오브젝트(예: 도 8의 적어도 하나의 오브젝트(O1, O2, O3))에 대응하는 초점 거리를 추정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 도 7a, 도 7b 및 도 7c에 도시한 것과 같이, 초점 가변 렌즈(280)의 굴절률 및/또는 초점 거리를 가변 시키면서, 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득할 수 있고, 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 대응하는 데이터 사이의 위상차에 기반하여, 위상차가 최소화된 제1 이미지 프레임 및 이에 대응하는 제1 초점 거리를 식별할 수 있다.
예를 들어, 도 7a에 도시한 것과 같이, 오브젝트에서 반사되어 초점 가변 렌즈(280)를 통과한 광의 초점이 제1 포토 다이오드(291) 및 제2 포토 다이오드(292)의 전방에 위치하는 전초점 상태에서는, 제1 포토 다이오드(291)에서 획득한 데이터와 제2 포토 다이오드(292)에서 획득한 데이터 사이에 위상차(X1)이 발생될 수 있다.
또한, 도 7c에 도시한 것과 같이, 오브젝트에서 반사되어 초점 가변 렌즈(280)를 통과한 광의 초점이 제1 포토 다이오드(291) 및 제2 포토 다이오드(292)의 후방에 위치하는 후초점 상태에서는, 제1 포토 다이오드(291)에서 획득한 데이터와 제2 포토 다이오드(292)에서 획득한 데이터 사이에 위상차(X2)이 발생될 수 있다.
도 7b에 도시한 것과 같이, 오브젝트에서 반사되어 초점 가변 렌즈(280)를 통과한 광의 초점이 제1 포토 다이오드(291) 및 제2 포토 다이오드(292)에 일치하는 적정 초점의 상태에서는, 각각에서 획득하는 데이터 사이의 위상차(X0)가 제거될 수 있다.
일 실시예로 전자 장치는, 제1 포토 다이오드(291) 및 제2 포토 다이오드(292)에서 각각 획득하는 데이터 사이의 위상차가 최소화되는 제1 이미지 프레임의 획득시, 초점 가변 렌즈(280)에 입력된 전압 또는 전류에 기반하여, 오브젝트에 대응하는 적정 초점에 해당하는 제1 초점 거리를 추정할 수 있다. 일 실시예로, 전자 장치는 제1 초점 거리에 기반하여 오브젝트와의 거리 정보를 획득할 수 있다.
도 8은, 본 개시의 일 실시예에 따른 적어도 하나의 오브젝트(O1, O2, O3)의 거리 정보에 기반하여 생성한 거리맵의 예시를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 프로세서(120))는 초점 가변 렌즈(예: 도 2a의 초점 가변 렌즈(280)) 및 이미지 센서(예: 도 2a의 이미지 센서(290))를 통하여 획득되는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 포함되는 적어도 하나 이상의 오브젝트들(O1, O2, O3)와의 거리 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 복수 개의 오브젝트(O1, O2, O3)가 존재하는 경우, 전자 장치는 복수 개의 오브젝트들(O1, O2, O3)과의 거리 정보를 획득할 수 있다. 여기서, 적어도 하나 이상의 오브젝트들(O1, O2, O3)은 특정 물체일 수도 있고, 특정 물체가 배치된 주위의 배경일 수도 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 적어도 하나 이상의 오브젝트(O1, O2, O3)로부터 반사되어 초점 가변 렌즈를 통하여 입사되는 광에 기반하여, 적어도 하나 이상의 오브젝트들(O1, O2, O3)과의 거리 정보를 획득하고, 획득한 거리 정보에 기반하여 거리맵을 생성할 수 있다. 일 실시예로, 전자 장치는 시야 범위(FOV: field of view) 이내에 위치된 하나 이상의 오브젝트들(O1, O2, O3)의 위치에 각각 대응하는 거리 정보가 입력된 거리맵을 생성할 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 지정된 주기(예: 1 [sec])에 기반하여, 적어도 하나의 오브젝트들(O1, O2, O3)과의 거리 정보를 업데이트할 수 있다. 일 실시예로, 전자 장치는 지정된 주기마다, 초점 가변 렌즈의 초점 거리를 가변하면서, 초점 가변 렌즈의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 이미지 센서를 통하여 획득할 수 있다. 전자 장치는 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 기반하여, 적어도 하나의 오브젝트들(O1, O2, O3)에 대응하는 제1 초점 거리를 추정하고, 이에 따라 적어도 하나의 오브젝트들(O1, O2, O3) 각각의 거리 정보를 업데이트할 수 있다.
도 9는, 본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치의 동작 방법의 흐름도(900)이다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 전자 장치(예: 도 1의 전자 장치(101) 또는 프로세서(120))는 동작 910에서, 초점 가변 렌즈(예: 도 2a의 초점 가변 렌즈(280))에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는, 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리를 캘리브레이션할 수 있다. 일 실시예로, 전자 장치는 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는, 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리를 미리 저장하고, 저장된 데이터를 캘리브레이션할 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 지정된 오브젝트와의 거리에 대응하여 적정 초점인 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리를 획득하고, 오브젝트에 대한 적정 초점 상태에서 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류를 획득하여, 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리에 대응하는 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류를 캘리브레이션할 수 있다.
일 실시예로, 캘리브레이션 동작은 전자 장치 또는 초점 가변 렌즈의 제조시 미리 실행될 수도 있고, 별도의 장치를 이용하거나 또는 특정 조건을 설정한 상태로, 지정된 오브젝트와의 거리에 기반하여, 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리를 캘리브레이션할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치는, 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는 오브젝트와의 거리 정보를 미리 저장할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자 장치는, 미리 저장된 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리에 기반하여, 거리 정보를 산출할 수 있고, 그 결과를 미리 저장할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자 장치는, 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는 초점 가변 렌즈의 굴절률 또는 초점 거리를 캘리브레이션하는 경우, 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는 오브젝트와의 거리 정보를 캘리브레이션할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치는 동작 930에서, 이미지 센서(예: 도 2a의 이미지 센서(290))를 통하여, 초점 가변 렌즈의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득할 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 이미지 센서를 비닝(binning)하여, 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서는 지정된 촬영 속도(예: 1000 fps 이상)에 따라 구동되면서 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득할 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압을 가변함으로써 초점 가변 렌즈의 굴절률 및/또는 초점 거리를 가변할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압을 지정된 간격으로 가변함으로써 초점 가변 렌즈의 굴절률 및/또는 초점 거리를 가변할 수 있다. 일 실시예로, 전자 장치는 초점 가변 렌즈에 입력되는 전압을 가변하면서, 이미지 센서를 이용하여 지정된 개수(예: 10 frame)의 이미지 프레임을 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치는 동작 940에서, 획득한 적어도 하나 이상의 프레임에 기반하여, 적어도 하나 이상의 프레임에 포함된 오브젝트에 대응하는 제1 초점 거리를 추정할 수 있다. 일 실시예로, 적어도 하나 이상의 프레임에 포함된 오브젝트는, 이미지 분석을 통한 관심 객체로 획득되거나, 사용자의 시선 방향 또는 제스처에 대응되도록 획득될 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 이미지 센서를 이용하여 획득한 지정된 개수(예: 10 frame)의 이미지 프레임에 기반하여, 이미지 프레임에 포함된 오브젝트에 대한 초점 거리를 추정할 수 있다. 예를 들어, 전자 장치는 서로 상이한 초점 거리를 갖는 복수 개의 이미지 프레임 중에서, 오브젝트에 대응하는 적정 초점을 갖는 제1 이미지 프레임을 식별하고, 제1 이미지 프레임의 획득시 초점 가변 렌즈에 입력된 전압에 기반하여 제1 초점 거리를 추정할 수 있다.
일 실시예로, 전자 장치는 오브젝트에 대응하는 적정 초점을 갖는 제1 이미지 프레임을 식별하는 동작에 관련하여, 이미지 센서에 포함된 제1 포토 다이오드(photo diode) 및 제2 포토 다이오드에서 초점 가변 렌즈를 통하여 각각 획득한 이미지 데이터 사이의 위상차에 기반하여 적정 초점을 갖는지 식별할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치는 동작 950에서, 추정한 제1 초점 거리에 기반하여, 오브젝트와의 거리 정보를 획득할 수 있다. 일 실시예로, 전자 장치는 적정 초점 상태의 상 거리(image distance) 및 렌즈의 초점 거리(focal length)를 이용하여, 렌즈와 오브젝트 사이의 거리인 오브젝트 거리(object distance)를 산출할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치는 동작 960에서, 획득한 오브젝트와의 거리 정보에 기반하여, 거리맵을 생성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서에서 획득하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임 또는 이미지 센서의 시야 범위(FOV) 이내에는 적어도 하나 이상의 오브젝트가 포함될 수 있다. 일 실시예로, 전자 장치는 적어도 하나 이상의 오브젝트에 대응하는 거리 정보를 각각 획득하고, 각각의 오브젝트의 위치에 대응하는 거리 정보를 이용하여 거리맵을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치는 동작 970에서, 이미지 획득 신호를 수신하였는지 판단할 수 있다. 여기서, 이미지 획득 신호는 이미지 센서를 통하여 이미지 또는 영상을 획득하기 위한 신호로, 사용자로부터 입력되는 입력 신호에 기반하거나, 또는 이미지 또는 영상의 획득이 요구되는 지정된 조건을 만족한 경우에 기반할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치는, 이미지 획득 신호를 수신하지 않은 경우, 동작 980에서, 지정된 주기가 경과하였는지 판단하고, 지정된 주기가 경과한 경우, 동작 930에서 적어도 하나 이상의 프레임을 획득할 수 있다. 여기서, 지정된 주기는 예를 들어 1 [sec]로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치는, 이미지 획득 신호를 수신한 경우, 동작 990에서, 이미지 센서를 통해 오브젝트에 대응하는 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 이미지는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임일 수 있고, 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 합성한 이미지 또는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 연속적으로 재생하는 영상일 수 있다.
일 실시예로, 오브젝트에 대응하는 이미지는, 오브젝트에 대응하는 초점 거리에 기반하여 획득됨으로써, 오브젝트에 대한 적정 초점으로 맞춰진 이미지일 수 있다. 일 실시예로, 오브젝트에 대응하는 이미지는, 오브젝트의 색 정보가 포함된 컬러 이미지일 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)는, 초점 가변 렌즈(280), 상기 초점 가변 렌즈(280)를 통해 입사되는 광의 이미지 프레임을 획득하는 이미지 센서(290), 및 상기 초점 가변 렌즈(280) 및 상기 이미지 센서(290)와 동작적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서(120)를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 상기 이미지 센서(290)를 통하여, 상기 초점 가변 렌즈(280)의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하도록 설정될 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 기반하여, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 포함된 오브젝트(object; O1,O2,O3)에 대응하는 제1 초점 거리를 추정하도록 설정될 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 상기 추정한 제1 초점 거리에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)에서, 상기 초점 가변 렌즈(280)는, 입력되는 전압 또는 전류의 변화에 기반하여, 초점 거리가 가변되는 렌즈일 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)에서, 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는 동작의 적어도 일부로, 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력되는 상기 전압 또는 전류를 변화하면서, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)에서, 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임 중 제1 이미지 프레임에 대응하여 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력된 상기 전압 또는 전류에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)에서, 상기 이미지 센서(290)는, 복수 개의 포토 다이오드(291, 292)를 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 이미지 센서(290)의 상기 복수 개의 포토 다이오드(291, 292)로부터 획득한 데이터의 위상차에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)에서, 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임 중 상기 데이터의 위상차가 최소화된 제1 이미지 프레임에 대응하는 초점 거리를 상기 제1 초점 거리로 추정하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)에서, 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 제1 이미지 프레임의 획득시 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력된 전압 또는 전류에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)에서, 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하는 동작의 적어도 일부로, 지정된 주기에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 업데이트하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)에서, 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하는 동작의 적어도 일부로, 미리 저장된 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는 거리 정보에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하도록 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)에서, 상기 적어도 하나의 프로세서(120)는, 이미지 획득 신호를 획득하는 경우, 상기 획득한 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보에 기반하여, 상기 이미지 센서(290)를 통해 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)에 대응하는 이미지를 획득하도록 설정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)는, 초점 가변 렌즈(280), 및 상기 초점 가변 렌즈(280)를 통해 입사되는 광의 이미지 프레임을 획득하는 이미지 센서(290)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법은, 상기 이미지 센서(290)를 통하여, 상기 초점 가변 렌즈(280)의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법은, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 기반하여, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 포함된 오브젝트(object; O1,O2,O3)에 대응하는 제1 초점 거리를 추정하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법은, 상기 추정한 제1 초점 거리에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법에서, 상기 초점 가변 렌즈(280)는, 입력되는 전압 또는 전류의 변화에 기반하여, 초점 거리가 가변되는 렌즈일 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법에서, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는 동작은, 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력되는 상기 전압 또는 전류를 변화하면서, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법에서, 상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작은, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임 중 제1 이미지 프레임에 대응하여 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력된 상기 전압 또는 전류에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법에서, 상기 이미지 센서(290)는, 복수 개의 포토 다이오드(291, 292)를 포함할 수 있다. 상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작은, 상기 이미지 센서(290)의 상기 복수 개의 포토 다이오드(291, 292)로부터 획득한 데이터의 위상차에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법에서, 상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작은, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임 중 상기 데이터의 위상차가 최소화된 제1 이미지 프레임에 대응하는 초점 거리를 상기 제1 초점 거리로 추정하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법에서, 상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작은, 상기 제1 이미지 프레임의 획득시 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력된 전압 또는 전류에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법에서, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하는 동작은, 지정된 주기에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 업데이트하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법에서, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하는 동작은, 미리 저장된 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는 거리 정보에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하는 것일 수 있다.
일 실시예에 따른 전자 장치(101; 200)의 동작 방법은, 이미지 획득 신호를 수신하는 경우, 상기 획득한 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보에 기반하여, 상기 이미지 센서(290)를 통해 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)에 대응하는 이미지를 획득하는 동작을 더 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 하나 이상의 프로그램을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 어플리케이션의 실행에 기반하여, 상기 이미지 센서(290)를 통하여, 상기 초점 가변 렌즈(280)의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 저장 매체는, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 기반하여, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 포함된 오브젝트(object; O1,O2,O3)에 대응하는 제1 초점 거리를 추정하는 동작을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 저장 매체는, 상기 추정한 제1 초점 거리에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에 개시된 일 실시예들에 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, 전자 장치, 또는 가전 장치를 포함할 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다.
본 문서의 일 실시예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 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 일 실시예들에서 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, 일실시예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 문서의 일 실시예들은 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.
일실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 일 실시예들에 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.
일 실시예들에 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. 일 실시예들에 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. 일 실시예들에 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.

Claims (15)

  1. 전자 장치(101; 200)에 있어서,
    초점 가변 렌즈(280);
    상기 초점 가변 렌즈(280)를 통해 입사되는 광의 이미지 프레임을 획득하는 이미지 센서(290); 및
    상기 초점 가변 렌즈(280) 및 상기 이미지 센서(290)와 동작적으로 연결된 적어도 하나의 프로세서(120)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서(120)는:
    상기 이미지 센서(290)를 통하여, 상기 초점 가변 렌즈(280)의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하고,
    상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 기반하여, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 포함된 오브젝트(object; O1,O2,O3)에 대응하는 제1 초점 거리를 추정하고,
    상기 추정한 제1 초점 거리에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하도록 설정된,
    전자 장치(101; 200).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 초점 가변 렌즈(280)는, 입력되는 전압 또는 전류의 변화에 기반하여, 초점 거리가 가변되는 렌즈인,
    전자 장치(101; 200).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서(120)는:
    상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는 동작의 적어도 일부로, 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력되는 상기 전압 또는 전류를 변화하면서, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하도록 설정된,
    전자 장치(101; 200).
  4. 제 2 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서(120)는:
    상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임 중 제1 이미지 프레임에 대응하여 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력된 상기 전압 또는 전류에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하도록 설정된,
    전자 장치(101; 200).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 이미지 센서(290)는, 복수 개의 포토 다이오드(291, 292)를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서(120)는:
    상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 이미지 센서(290)의 상기 복수 개의 포토 다이오드(291, 292)로부터 획득한 데이터의 위상차에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하도록 설정된,
    전자 장치(101; 200).
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서(120)는:
    상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임 중 상기 데이터의 위상차가 최소화된 제1 이미지 프레임에 대응하는 초점 거리를 상기 제1 초점 거리로 추정하도록 설정된,
    전자 장치(101; 200).
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서(120)는:
    상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작의 적어도 일부로, 상기 제1 이미지 프레임의 획득시 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력된 전압 또는 전류에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하도록 설정된,
    전자 장치(101; 200).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서(120)는:
    상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하는 동작의 적어도 일부로, 지정된 주기에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 업데이트하도록 설정된,
    전자 장치(101; 200).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서(120)는:
    상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하는 동작의 적어도 일부로, 미리 저장된 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력되는 전압 또는 전류에 대응하는 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하도록 설정된,
    전자 장치(101; 200).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서(120)는:
    이미지 획득 신호를 획득하는 경우, 상기 획득한 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보에 기반하여, 상기 이미지 센서(290)를 통해 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)에 대응하는 이미지를 획득하도록 설정된,
    전자 장치(101; 200).
  11. 초점 가변 렌즈(280), 및 상기 초점 가변 렌즈(280)를 통해 입사되는 광의 이미지 프레임을 획득하는 이미지 센서(290)를 포함하는, 전자 장치(101; 200)의 동작 방법에 있어서,
    상기 이미지 센서(290)를 통하여, 상기 초점 가변 렌즈(280)의 적어도 하나 이상의 초점 거리에 각각 대응하는 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는 동작(930);
    상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 기반하여, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임에 포함된 오브젝트(object; O1,O2,O3)에 대응하는 제1 초점 거리를 추정하는 동작(940); 및
    상기 추정한 제1 초점 거리에 기반하여, 상기 오브젝트(object; O1,O2,O3)와의 거리 정보를 획득하는 동작(950)을 포함하는,
    동작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 초점 가변 렌즈(280)는, 입력되는 전압 또는 전류의 변화에 기반하여, 초점 거리가 가변되는 렌즈인,
    동작 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는 동작(930)은, 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력되는 상기 전압 또는 전류를 변화하면서, 상기 적어도 하나 이상의 이미지 프레임을 획득하는,
    동작 방법.
  14. 제 12 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작(940)은, 상기 획득한 적어도 하나 이상의 이미지 프레임 중 제1 이미지 프레임에 대응하여 상기 초점 가변 렌즈(280)에 입력된 상기 전압 또는 전류에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하는,
    동작 방법.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 이미지 센서(290)는, 복수 개의 포토 다이오드(291, 292)를 포함하고,
    상기 제1 초점 거리를 추정하는 동작(940)은, 상기 이미지 센서(290)의 상기 복수 개의 포토 다이오드(291, 292)로부터 획득한 데이터의 위상차에 기반하여, 상기 제1 초점 거리를 추정하는,
    동작 방법.
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