2023년 9월 5일자로 특허 등록된 애플 비전 프로 특허(US 11,747,919 B1)에 대해서 알아보고자 합니다. 특허의 내용은 애플 비전 프로뿐만 아니라, 애플 워치에도 적용될 수 있는 기술인데요. 구체적으로는, 디지털 크라운을 활용한 다중 입력(multi-input)에 관한 특허입니다.
애플 비전 프로 특허 살펴보기
1. 핵심 내용
특허의 핵심 내용은 HMD(Head-Mounted Display)와 웨어러블 장치(wearable device)와 디지털 크라운 그 자체에 관한 것입니다. 즉, 비전 프로와 애플 워치 및 그에 설치되는 디지털 크라운을 각각 별도의 청구항으로 권리화하고 있는데요.
청구항의 배치와 대표도면만으로도 해당 특허의 구성들의 중요도에 대한 순위를 어느정도 파악할 수 있습니다. 이번 특허는 HMD, 용량성 입력 멤버 및 애플 워치의 순서로 청구항 세트가 작성되어 있고, 대표도면에는 디지털 크라운의 상세 구조가 배치되어 있습니다.
이를 통해, 애플 비전 프로에 설치되는 디지털 크라운의 활용이 이번 특허의 핵심인 것을 간단하게 파악할 수 있습니다. 각 독립청구항의 구성을 통해 등록된 핵심 기술들을 상세하게 살펴보겠습니다.
(1) HMD – 비전 프로
HMD는 하우징, 하우징에 부착된 디스플레이와 HMD에 배치되는 촉각 입력(예: 디지털 크라운)을 포함합니다. 이 특허는 촉각 입력의 조작에 의해 생성되는 신호들을 한정함으로써 등록을 받은 케이스입니다.
독립항에 한정된 촉각 입력의 조작은 중앙 영역(central region)에 대한 외부 영역(outer region)의 상대적인 움직임에 의해서 생성되는 신호입니다. 이러한 움직임은 외부 영역을 누름으로써 생성될 수 있습니다.
청구항에 글자로만외부 영역, 중앙 영역이 기재되어 있어서 감이 안 오실 텐데요, 아래의 그림을 보면 쉽게 이해할 수 있습니다.
중앙 영역은 아래 도면에서 322 부분에 해당하고, 외부 영역은 329에 해당합니다. 즉, 첫 번째 입력은 손가락으로 크라운 중앙 부분을 누르는 입력을 의미하고 있음을 알 수 있습니다.
두번째 입력은 외부 영역 (329)의 회전에 의해서 생성되는 입력입니다. 애플워치에서 디지털 크라운(용두)를 돌려보신 분이라면 모두 알 수 있는 조작 방법입니다.
세 번째 입력은 중앙 영역에 대한 터치 입력입니다. 특허 명세서를 자세히 살펴보면, 중앙 영역은 전도체로 이루어져 있어서 정전식으로 터치가 가능하다는 것이 기재되어 있습니다. 외부 영역은 전도체이거나 부도체 양쪽으로 모두 구성될 수 있어서, 내부 영역과 형성되는 전위차 등을 이용하여 조작이 가능함이 설명되어 있습니다.
아무래도 실제 구현시에는 외부는 부도체로 구성되고, 안쪽만 정전식 터치로 구현되는 것이 현실성이 있다고 생각되네요.
(2) 용량성 입력 멤버(capacitive input member) – 디지털 크라운
용량성 입력 멤버는 크라운과, 제1 전극, 제2 전극, 샤프트(shaft), 신호 출력 센서를 포함하여 구성되고, 외부 영역은 중앙 영역에 대하여 길이 방향으로 평행하게 움직인다는 점을 한정하고 있습니다.
여기서, 크라운은 외부 영역과 전기적으로 연결되는 제1 전기 통로, 중앙 영역과 전기적으로 연결되는 제2 전기 경로를 포함하고, 중앙 영역은 외부 영역과 전기적으로 절연되어 있는 형태입니다.
제1 전극은 제1 전기 경로와 연결되고, 제2 전극은 제1 전극과는 절연되고, 제2 전기 경로와 연결됩니다.
샤프트는 물리적, 전기적으로 크라운과 연결되는데, 길이 방향 축(장축 방향 축)을 가집니다. 신호 출력 센서는 샤프와 전자기적으로 연결되고, 샤프트는 크라운의 전기적, 물리적 입력을 신호 출력 센서로 전달하는 역할을 합니다.
특허에서는 디지털 크라운의 머리 부분만을 크라운이라고 표현하고 있고, 목 부분은 별도의 용어로 설명하고 있습니다.
두 개의 전극들과 샤프트도 글자만으로는 제대로 이해가 어려우실 텐데요. 도면을 보면 쉽게 이해됩니다.
위의 도면에서 338번에 해당하는 요소가 제1 전기 경로에 해당하고, 342에 해당하는 요소는 제2 전기 경로에 해당합니다. 제2 전기 경로인 342는 안쪽 실런더 334에 연결되고, 제1 전기 경로인 338은 바깥쪽 실린더 332에 연결됩니다.
장축 방향으로 움직이는 샤프트는 위아래로 움직이는 실린더 334를 설명한다고 보시면 됩니다.
즉, 이 디지털 크라운 자체는 외부 실린더와 내부 실린더의 원통형 구조에 의해서 발생하는 서로 다른 전기 신호를 이용해서 조작이 수행되는 원리입니다.
(3) 웨어러블 디바이스 – 애플 워치
웨어러블 장치는 HMD와는 달리 프로세서를 포함하고 있습니다. 웨어러블 장치는 하우징, 디스플레이, 프로세서, 용량성 센서를 포함하고, 용량성 센서가 움직일 수 있는 외부 포면, 제1 전도 경로, 제2 전도 경로 및 제1 전도 경로와 제2 전도 경로를 절연시키는 부도체를 포함합니다.
프로세서는, 하우징 내부에 설치되어 디스플레이와 전기적으로 연결되는 구조입니다. 제1 전도 경로는 움직일 수 있는 외부 표면의 외부 영역으로부터 연장되는 경로를 말하고, 제2 전도 경로는 중앙 영역으로 연장되는 경로를 말합니다.
2. 애플 비전 프로에서 디지털 크라운의 활용
세 종류 카테고리 모두에, 디지털 크라운을 구성하는 터치 가능한 영역과, 용두의 머리를 지지하는 실린더 구조의 내/외부의 전기 신호를 이용한 입력 장치에 초점을 맞추어 등록을 받았음을 알 수 있었습니다.
다시 말해서, 애플의 이번 특허는 디지털 크라운을 돌리거나, 누르거나, 실린더 양쪽에 압박을 가함으로써 적어도 세 종류 이상의 전기 신호를 별도로 만들어내고, 이들 신호를 구분하여 사용자 인터페이스를 제공할 수 있는 구조로 형성되어 있습니다.
예를 들면, 디지털 크라운의 위쪽 표면을 손가락으로 쓸어내리거나 쓸어올림으로써 화면의 스크롤을 업/다운하는 기능을 실현할 수 습니다.
또한, 디지털 크라운의 중앙부를 누르거나, 목 부분의 버튼을 누름으로써 비전 프로를 통해 재생되는 비디오의 볼륨, 속도, 위치, 밝기, 트랙 선택 등의 조작이 가능하게 됩니다.
3. 결론
비전 프로에 부착되는 디지털 크라운의 형태와, 구체적인 조작 방법을 통해서, 비전 프로가 제공하는 사용자 인터페이스를 예로 제공하는 것으로 보아, 입력 인터페이스의 구성은 이미 거의 완성이 된 것으로 보입니다.
개발자들은 디지털 크라운으로부터 입력되는 개별 신호들을 이용해서 다양한 컨텐츠를 생성할 수 있으리라고 판단됩니다.