[63호]초 광 시야각 스마트 안경(Super Wide Field Of View Smart Glasses)

2020 ICT 융합 프로젝트 공모전 장려상

초 광 시야각 스마트 안경(Super Wide Field Of View Smart Glasses)

글 | 이문기

1. 심사평
칩센 제작 목표가 쉽게 평가를 하기 어려운 부분으로 생각됩니다. 현재 시중에 출시된 솔루션에 대한 기본적인 약점에 대한 분석이 분명히 이루어진듯 하지만, 그 약점의 극복을 위하여 제시한 방안이 근본적인 해결책이 될지에 대하여는 의문점이 듭니다. 다만 하드웨어 설계의 고도화가 이루어지고 실제 안경에 적용될 경우 흥미로운 아이템임에는 분명해 보입니다.
펌테크 스마트 안경의 현재 단점을 보완한 아이디어, 창의성이 돋보이며 실생활과도 밀접한 작품이라고 생각합니다. 현재 구성된 하드웨어 구성을 가볍고, 컴팩트화 시킨다면 상업적인 가치를 갖기에 손색이 없는 작품이라고 생각됩니다.
위드로봇 해상도 높은 LCD로 추가 작업을 진행하면 더 좋은 결과가 있을 것으로 기대됩니다.

2. 작품 개요
초 광 시야각 스마트 안경(super wide field of view smart glasses)은 기존의 스마트 안경의 좁은 시야각의 불편함을 개선한 스마트 안경 이다.

3. 작품 설명
3.1. 개발동기
정보가 폭증함에 따라 빠르고 효율적인 정보처리를 위해 스마트폰은 스마트 글래스로 진화할 것이다.
스마트폰은 항상 사용하는 장치이므로 스마트 글래스가 스마트폰을 대체하려면 스마트 글래스를 항상 착용할 수 있어야 한다. 또한 항상 착용하려면 가볍고 부피가 작아야 한다. (가볍고 부피가 작으려면 광학계가 간단해야 한다.)
가상현실용 HMD와 증강현실용 스마트 안경은 하나로 융합될 것이다. 사용자가 가상현실용 HMD와 증강현실용 스마트 안경을 각각 구매하는 것은 부담스러울 것이다. 또한 스마트 안경이 가상현실도 구현하려면 시야각이 넓어야 하고 해상도가 높아야 한다.

3.2. 필요성
항상 착용할 수 있는 고해상도 광시야각 스마트 안경은 없을까? 가상현실용 HMD는 광시야각이고 고해상도이지만 부피가 크고 무거워서 항상 착용하기엔 부담스럽다.
기존 스마트 안경은 일상생활을 하면서 항상 착용할 수 있지만 시야각이 작고 해상도가 낮다.

3.3. 주요 동작 및 특징
어떻게 광시야각 스마트 안경을 구현할 수 있는가?
눈 바로 앞에 각 픽셀마다 그 픽셀의 광원의 색의 보색 필터가 눈을 향하는 면에 부착된 투명 디스플레이와 오목한 반거울을 설치한다.

보색 칼라 필터는 투명 디스플레이의 칼라 픽셀의 빛을 선택적으로 차단해서 눈부심을 방지한다.
파랑색 픽셀과 눈 사이에는 파란색 차단필터(노랑색 필터)가 설치된다.
빨강색 픽셀과 눈 사이에는 빨강색 차단 필터(시안색 필터)가 설치된다.
녹색 픽셀과 눈 사이에는 녹색 차단 필터(마젠타색 필터)가 설치된다. 이러한 보색 필터는 각 픽셀에서 방출된 빛 중에서 직접 눈을 향하는 빛은 차단하고 오목 반거울에 반사된 빛만 통과시킨다.

3.3.1. 시제품 외관 및 특성

· 투명 디스플레이가 커서 해상도가 크다
· 투명 디스플레이가 눈 바로 앞에 있어서 시야각이 매우 넓다.
· 광학 모듈이 간단하고 가볍다.
· 기존 안경과 유사한 디자인의 설계가 유리하다.

3.4. 전체 시스템 구성
3.4.1. 시제품 외관 및 구성

3.4.2. 시제품 구성요소

3.5. 개발 환경(개발 언어, Tool, 사용 시스템 등)
아두이노 나노를 안경 다리에 부착하고 프로그램을 아두이노 나노에 아두이노 IDE에서 업로드하여 Spi 통신으로 좌우측 눈 앞의 투명 Oled를 구동한다.

3.5.1. 사용 부품
· 128×56 Transparent OLED Display
· Fpc Ffc 케이블 커넥터 24 핀 0.5mm 어댑터 24 핀
· 12V Dc To Dc Voltage Regulator
· 아두이노 나노 호환보드 FT232RL

4. 단계별 제작 과정
안경 렌즈를 제거한 안경테에 투명 Oled를 부착한다.

아두이노 나노와 투명 Oled인터페이스 회로를 제작한다.

제작한 인터페이스 회로를 안경 다리에 부착한다.

투명한 빨강 Pvc 필름을 레이저로 재단해서 칼라필터를 제작한다.

칼라필터를 투명 Oled의 눈을 향하는 면에 부착한다.

회로들 사이의 배선을 한다.

아두이노 나노에 투명 Oled구동 프로그램을 업로드해 투명 Oled에 테스트 영상을 출력한다.

안경을 착용해서 테스트 영상이 보이는지 확인한다.

아래 사진은 스마트 안경을 착용하기 직전과 착용 했을 때 보이는 영상 (스마트 안경에 출력된 수직선과 수평 점선 너머로 스마트폰이 보인다.)

5. 기타
인터페이스회로 외관

아두이노 나노와 인터페이스회로

하나의 아두이노의 Chip Sel R과 Chip Sel L 핀으로 좌우측 투명 Oled를 번갈아 선택해 Spi 통신으로 각각 구동한다.
회로에 각종 주변 장치와 센서를 추가하고 아두아노 나노 구동 프로그램에 자신만의 코드를 추가하여 스마트 안경을 구동할 수 있다.
투명 Oled를 직접 제작해 고해상도 영상도 출력할 수 있다.
아두이노를 더 고성능 칩으로 대체해 스마트폰과 데스크탑 수준의 컴퓨터 기능도 구현 할 수 있다.