KR20180132854A - 레이저 프로젝터를 집속하기 위한 시스템, 장치 및 방법 - Google Patents
레이저 프로젝터를 집속하기 위한 시스템, 장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180132854A KR20180132854A KR1020187032564A KR20187032564A KR20180132854A KR 20180132854 A KR20180132854 A KR 20180132854A KR 1020187032564 A KR1020187032564 A KR 1020187032564A KR 20187032564 A KR20187032564 A KR 20187032564A KR 20180132854 A KR20180132854 A KR 20180132854A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser
- laser light
- projector
- scan mirror
- lens
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 103
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 8
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008571 general function Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 2
- 230000010344 pupil dilation Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 1
- 230000002207 retinal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004270 retinal projection Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- -1 silver halide compound Chemical class 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/142—Adjusting of projection optics
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/106—Beam splitting or combining systems for splitting or combining a plurality of identical beams or images, e.g. image replication
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/145—Beam splitting or combining systems operating by reflection only having sequential partially reflecting surfaces
- G02B27/146—Beam splitting or combining systems operating by reflection only having sequential partially reflecting surfaces with a tree or branched structure
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/30—Collimators
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C11/00—Non-optical adjuncts; Attachment thereof
- G02C11/10—Electronic devices other than hearing aids
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2033—LED or laser light sources
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/54—Accessories
- G03B21/56—Projection screens
- G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
- G03B21/62—Translucent screens
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S5/0071—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
- G02B2027/0174—Head mounted characterised by optical features holographic
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B2027/0178—Eyeglass type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/022—Mountings; Housings
- H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
- H01S5/02212—Can-type, e.g. TO-CAN housings with emission along or parallel to symmetry axis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength
- H01S5/4093—Red, green and blue [RGB] generated directly by laser action or by a combination of laser action with nonlinear frequency conversion
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Lenses (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
레이저 프로젝터를 집속하기 위한 시스템, 장치 및 방법이 설명된다. 레이저 프로젝터는 발산을 갖는 레이저 광을 각각 방출하는 N≥1개의 레이저 다이오드를 포함한다. 각각의 레이저 다이오드는 레이저 다이오드가 생성하는 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 각각의 1차 또는 시준 렌즈와 쌍을 이룬다. 레이저 광의 광로(들)에서 1차 렌즈(들)로부터 하류에서, 단일 전용 2차 또는 수렴 렌즈가 레이저 광을 초점에 수렴시킨다. 1차 또는 시준 렌즈(들)와는 대조적으로 2차 또는 수렴 렌즈에서 레이저 광의 수렴을 개시함으로써, 레이저 투영-기반 착용식 헤드업 디스플레이에서 특히 유리한 많은 이점이 실현된다.
Description
본 시스템, 장치 및 방법은 일반적으로 레이저 프로젝터에 관한 것으로서, 특히 레이저 프로젝터에 의해 출력된 레이저 광을 집속(focusing)하는 것에 관한 것이다.
레이저 프로젝터
프로젝터는 이미지 또는 비디오를 다른 물체 상에 디스플레이하기 위해 해당 다른 물체 위로(예를 들어, 투영 스크린과 같은 다른 물체의 표면 위로) 광의 패턴을 투영하거나 비추는 광학 장치이다. 프로젝터는 필연적으로 광원을 포함하고, 레이저 프로젝터는 광원이 적어도 하나의 레이저를 포함하는 프로젝터이다. 적어도 하나의 레이저는 레이저 광의 패턴을 제공하도록 일시적으로 변조되고, 일반적으로 적어도 하나의 제어 가능한 미러가 다른 물체의 2차원 영역에 걸쳐서 레이저 광의 변조 패턴을 공간적으로 분배하는데 사용된다. 레이저 광의 변조 패턴의 공간적 분배는 다른 물체에 또는 다른 물체 상에 이미지를 생성시킨다. 종래의 레이저 프로젝터에서, 적어도 하나의 제어 가능한 미러는, 2차원으로 제어할 수 있게 회전 가능하거나 변형 가능한 단일 디지털 마이크로 미러(예를 들어, 디지털 마이크로 미러를 기반으로 하는 마이크로 전자 기계 시스템("MEMS")), 또는 각각의 차원에 대해 각각 제어할 수 있게 회전 가능하거나 변형 가능한 2개의 디지털 마이크로 미러, 또는 디지털 마이크로 미러들의 어레이를 포함하는 디지털 광 처리("DLP") 칩을 포함할 수 있다.
착용식 헤드업 디스플레이
머리 장착형 디스플레이는 사용자의 머리에 착용되는 전자 장치이며, 이와 같이 착용했을 때, 사용자의 머리의 위치 또는 배향과 무관하게, 사용자의 눈 중 적어도 하나의 시인 가능한 필드 내에 적어도 하나의 전자 디스플레이를 고정시킨다. 착용식 헤드업 디스플레이는 사용자가 디스플레이된 컨텐츠를 볼 수 있게 하지만 또한 사용자가 이들의 외부 환경을 볼 수 없도록 하는 머리 장착형 디스플레이이다. 착용식 헤드업 디스플레이의 "디스플레이" 요소는 사용자가 이들의 외부 환경을 볼 수 없게 완전히 차단하지 않도록 사용자의 시야 주변에 있거나 또는 투명하다. 착용식 헤드업 디스플레이의 예는 몇 가지만 예로 들자면, Google Glass®, Optinvent Ora®, Epson Moverio® 및 Sony Glasstron®을 포함한다.
착용식 헤드업 디스플레이의 광학 성능은 이의 설계에 있어서 중요한 인자이다. 그러나 얼굴-착용 장치의 경우, 사용자는 또한 미적 감각에 많은 관심을 갖는다. 이는 방대한 안경테(선글라스를 포함함) 산업에 의해 명확히 드러난다. 이들의 성능 제한사항과는 별도로, 전술한 착용식 헤드업 디스플레이의 많은 예들은 적어도 부분적으로 패션 매력이 부족하기 때문에 소비자 시장에서 견인력을 찾는데 어려움을 겪어 왔다. 현재까지 출시된 대부분의 착용식 헤드업 디스플레이는 대형 디스플레이 요소를 사용하고, 그 결과, 현재까지 출시된 대부분의 착용식 헤드업 디스플레이는 종래의 안경테보다 상당히 부피가 더 크고 멋이 없다.
착용식 헤드업 디스플레이의 설계에 있어서의 도전은 여전히 디스플레이된 컨텐츠에 충분한 시각적 품질을 제공하면서 얼굴-착용 장치의 규모를 축소시키려고 노력하는 것이다. 사용자가 자신의 외부 환경을 볼 수 있는 능력을 제한하지 않으면서 사용자에게 고품질의 이미지를 제공할 수 있는 보다 심미적으로 매력적인 디자인의 착용식 헤드업 디스플레이가 당업계에 필요하다.
레이저 프로젝터는, 레이저 광을 제공하는 레이저 모듈; 및 레이저 광의 광로에서 레이저 모듈의 하류에 위치되며, 레이저 모듈로부터 레이저 광을 수신하여 레이저 광을 프로젝터의 외부의 초점에 수렴시키도록 배향되는 수렴 렌즈를 포함하는 것으로 요약될 수 있으며, 레이저 모듈은, 제1 레이저 광을 제공하는 제1 레이저 다이오드; 및 제1 레이저 광의 광로에 위치되며, 제1 레이저 광을 수신하여 제1 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키도록 배향되는 제1 시준(collimation) 렌즈를 포함하고, 레이저 모듈에 의해 제공된 레이저 광은 적어도 제1 레이저 광을 포함한다. 레이저 광의 초점은 넌-제로 빔 웨이스트를 가질 수 있다.
레이저 프로젝터는, 수렴 렌즈와 레이저 광의 초점 사이에서 레이저 광의 광로에 위치된 제1 스캔 미러를 더 포함할 수 있으며, 제1 스캔 미러에서의 레이저 광의 스폿 사이즈는 레이저 광의 초점에서의 레이저 광의 스폿 사이즈보다 더 크고, 제1 스캔 미러는 2차원 반사 영역을 포함하며, 제1 스캔 미러에서의 레이저 광의 스폿 사이즈는 제1 스캔 미러의 반사 영역보다 더 작거나 같다. 제1 스캔 미러의 반사 영역은 제1 축을 중심으로 제어할 수 있게 회전 가능할 수 있으며, 제1 스캔 미러의 반사 영역에서의 레이저 광의 스폿 사이즈의 치수는 제1 축을 따르는 제1 스캔 미러의 반사 영역의 치수보다 더 작거나 같을 수 있다. 레이저 프로젝터는, 제1 스캔 미러와 레이저 광의 초점 사이에서 레이저 광의 광로에 위치된 제2 스캔 미러를 더 포함할 수 있으며, 제2 스캔 미러는 2차원 반사 영역을 포함하고, 제2 스캔 미러의 반사 영역은 제1 스캔 미러의 반사 영역의 제1 축에 직교하는 제2 축을 중심으로 제어할 수 있게 회전 가능하며, 제2 스캔 미러의 반사 영역에서의 레이저 광의 스폿 사이즈의 치수는 제2 축을 따르는 제2 스캔 미러의 반사 영역의 치수보다 더 작거나 같다.
레이저 모듈은, 제2 레이저 광을 제공하는 제2 레이저 다이오드; 및 제2 레이저 광의 광로에 위치되며, 제2 레이저 광을 수신하여 제2 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 제2 시준 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 레이저 모듈에 의해 제공된 레이저 광은 제2 레이저 광을 포함한다. 제1 레이저 광의 파장은 제2 레이저 광의 파장과 상이할 수 있다. 레이저 모듈은, 적어도 제3 레이저 광을 제공하는 적어도 제3 레이저 다이오드; 및 적어도 제3 레이저 광의 광로에 위치되며, 적어도 제3 레이저 광을 수신하여 적어도 제3 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 적어도 제3 시준 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 레이저 모듈에 의해 제공된 레이저 광은 적어도 제3 레이저 광을 포함한다. 레이저 프로젝터는, 제1 레이저 광 및 제2 레이저 광을 수신하여 제1 레이저 광 및 제2 레이저 광을 레이저 광으로 결합시키도록 위치 및 배향된 결합기를 더 포함할 수 있다. 제1 레이저 광의 파장은 제2 레이저 광의 파장과 상이할 수 있으며, 결합기는, 제1 레이저 광을 반사시키는 재료로 형성되고, 제1 레이저 광의 광로에 위치되며 제1 레이저 광을 수렴 렌즈를 향해 재지향시키도록 배향되는 제1 미러; 및 제1 레이저 광을 반사시키고 제2 레이저 광을 투과시키는 이색성 재료로 형성된 제2 미러를 포함할 수 있고, 제2 미러는 제1 미러와 수렴 렌즈 사이에서 제1 레이저 광의 광로에 위치되며, 제2 미러는 또한 제2 레이저 광의 광로에 위치되고, 제2 레이저 광을 수렴 렌즈를 향해 재지향시키며, 제2 미러로부터 하류에 있는 제1 레이저 광의 광로의 일부분에 대해 제1 레이저 광의 광로와 제2 레이저 광의 광로를 결합시키도록 배향된다.
착용식 헤드업 디스플레이는, 사용시에 사용자의 머리에 착용되는 지지 구조체; 지지 구조체에 의해 보유되고, 지지 구조체가 사용자의 머리에 착용될 때 사용자의 눈의 시야 내에 위치되는 홀로그램 결합기; 및 지지 구조체에 의해 보유되고, 홀로그램 결합기를 향해 레이저 광을 지향시키도록 위치 및 배향되는 레이저 프로젝터를 포함하는 것으로 요약될 수 있으며, 레이저 프로젝터는, 레이저 광을 제공하는 적어도 하나의 레이저 다이오드; 레이저 광의 광로에 위치되며, 레이저 광을 수신하여 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키도록 배향되는 적어도 하나의 시준 렌즈; 및 레이저 광의 광로에서 적어도 하나의 시준 렌즈로부터 하류에 위치된 수렴 렌즈를 포함하고, 수렴 렌즈는 적어도 하나의 시준 렌즈로부터 적어도 감소된 발산을 갖는 레이저 광을 수신하여 레이저 광을 레이저 프로젝터와 홀로그램 결합기 사이의 초점으로 수렴시키도록 배향된다.
레이저 프로젝터는 수렴 렌즈와 레이저 광의 초점 사이에서 레이저 광의 광로에 위치된 적어도 하나의 스캔 미러를 더 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 스캔 미러에서의 레이저 광의 스폿 사이즈는 레이저 광의 초점에서의 레이저 광의 스폿 사이즈보다 더 클 수 있다. 홀로그램 결합기에서의 레이저 광의 스폿 사이즈는 레이저 광의 초점에서의 레이저 광의 스폿 사이즈보다 더 클 수 있고, 홀로그램 결합기는, 적어도 대략적으로 레이저 광을 시준하고 적어도 대략적으로 시준된 레이저 광을 사용자의 눈을 향해 재지향시키는 적어도 하나의 홀로그램을 포함할 수 있다.
레이저 프로젝터는, N≥1인 N개의 레이저 다이오드들의 세트로서, N개의 레이저 다이오드들의 세트의 각각의 레이저 다이오드는 발산을 갖는 각각의 레이저 광을 제공하는, N개의 레이저 다이오드들의 세트; N개의 1차 렌즈들의 세트로서, N개의 1차 렌즈들의 세트의 각각의 1차 렌즈는 N개의 레이저 다이오드들의 각각 레이저 다이오드로부터 각각의 레이저 광을 수신하도록 위치 및 배향되고, N개의 1차 렌즈들의 세트의 각각의 1차 렌즈는 N개의 레이저 다이오드들의 각각의 레이저 다이오드로부터의 각각의 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키도록 위치 및 배향되는, N개의 1차 렌즈들의 세트; N개의 1차 렌즈들의 각각의 1차 렌즈로부터 적어도 감소된 발산을 갖는 각각의 레이저 광을 수신하며, N개의 1차 렌즈들의 각각의 1차 렌즈로부터의 적어도 감소된 발산을 갖는 각각의 레이저 광을 집합체 레이저 광으로 결합시키도록 위치 및 배향된 결합기; 및 결합기로부터 집합체 레이저 광을 수신하여 집합체 레이저 광을 레이저 프로젝터의 외부의 초점으로 수렴시키도록 위치 및 배향된 2차 렌즈를 포함하는 것으로 요약될 수 있다. 집합체 레이저 광의 초점은 넌-제로 빔 웨이스트를 가질 수 있다.
레이저 프로젝터는, 2차 스캔 렌즈로부터 집합체 레이저 광을 수신하도록 위치 및 배향된 제1 스캔 미러를 더 포함할 수 있으며, 제1 스캔 미러에서의 집합체 레이저 광의 스폿 사이즈가 집합체 레이저 광의 초점에서의 집합체 레이저 광의 스폿 사이즈보다 더 크고, 제1 스캔 미러는 2차원 반사 영역을 포함하며, 제1 스캔 미러에서의 집합체 레이저 광의 스폿 사이즈는 제1 스캔 미러의 반사 영역보다 더 작거나 같다. 제1 스캔 미러의 반사 영역은 제1 축을 중심으로 제어할 수 있게 회전 가능할 수 있으며, 제1 스캔 미러의 반사 영역에서의 집합체 레이저 광의 스폿 사이즈의 치수는 제1 축을 따르는 제1 스캔 미러의 반사 영역의 치수보다 더 작거나 같을 수 있다. 레이저 프로젝터는, 제1 스캔 미러로부터 집합체 레이저 광을 수신하도록 위치 및 배향된 제2 스캔 미러를 더 포함할 수 있으며, 제2 스캔 미러는 2차원 반사 영역을 포함하고, 제2 스캔 미러의 반사 영역은 제1 스캔 미러의 반사 영역의 제1 축에 직교하는 제2 축을 중심으로 제어할 수 있게 회전 가능하며, 제2 스캔 미러의 반사 영역에서의 집합체 레이저 광의 스폿 사이즈의 치수는 제2 축을 따르는 제2 스캔 미러의 반사 영역의 치수보다 더 작거나 같다.
N개의 레이저 다이오드들의 세트는 제1 파장의 레이저 광을 제공하는 제1 레이저 다이오드, 및 적어도 제2 파장의 레이저 광을 제공하는 적어도 제2 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 레이저 다이오드를 갖는 레이저 모듈을 포함하는 레이저 프로젝터에 의해 제공된 레이저 광을 집속하는 방법은, 레이저 프로젝터의 레이저 모듈에 의해 발산을 갖는 레이저 광을 제공하는 단계; 적어도 하나의 시준 렌즈에 의해 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 단계; 및 레이저 광의 광로에서 적어도 하나의 시준 렌즈로부터 하류에 위치된 수렴 렌즈에 의해 레이저 광을 레이저 프로젝터의 외부에 위치된 초점에 수렴시키는 단계를 포함하는 것으로 요약될 수 있다.
레이저 프로젝터의 레이저 모듈은 N≥1인 N개의 레이저 다이오드들을 포함할 수 있고, 레이저 프로젝터의 레이저 모듈에 의해 레이저 광을 제공하는 단계는 N개의 레이저 다이오드들의 각각의 레이저 다이오드에 의해 발산을 갖는 각각의 레이저 광을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 시준 렌즈는 N개의 시준 렌즈들을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 시준 렌즈에 의해 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 단계는 N개의 시준 렌즈들의 각각의 시준 렌즈에 의해 각각의 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 단계를 포함할 수 있다.
수렴 렌즈에 의해 레이저 광을 초점으로 수렴시키는 단계는 수렴 렌즈에 의해 넌-제로 빔 웨이스트를 갖는 초점으로 레이저 광을 수렴시키는 단계를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 시준 렌즈에 의해 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 단계는 적어도 하나의 시준 렌즈에 의해 레이저 광을 시준하는 단계를 포함할 수 있다.
도면에서, 동일한 참조 번호는 유사한 요소 또는 동작을 식별한다. 도면에서 요소의 크기 및 상대적인 위치는 반드시 축척으로 도시된 것은 아니다. 예를 들어, 다양한 요소의 형상 및 각도는 반드시 축척으로 도시되는 것은 아니며, 이들 요소 중 일부는 도면의 가독성을 향상시키기 위해 임의로 확대되어 위치된다. 또한, 도시된 바와 같은 요소의 특정한 형상은 특정한 요소의 실제 형상에 관한 임의의 정보를 반드시 전달하려는 의도가 아니며, 단지 도면에서의 용이한 인식을 위해 선택되었다.
도 1은 본 시스템, 장치 및 방법에 따른 작은(compact) 형태 인자를 갖는 레이저 프로젝터를 포함하는 착용식 헤드업 디스플레이의 부분 절개 사시도이다.
도 2a는 본 시스템, 장치 및 방법에 의해 가능해지는 종래의 한 쌍의 안경 또는 선글라스의 형태 인자와 실질적으로 일치하는 형태 인자를 갖는 착용식 헤드업 디스플레이의 사시도이다.
도 2b는 레이저 프로젝터가 위치되는 영역을 나타내는 도 2a의 착용식 헤드업 디스플레이의 측정면도이다.
도 3a는 신장형 형태 인자를 채택하지만 각각의 레이저 다이오드를 위한 전용 집속 렌즈의 종래의 접근법을 사용하는 예시적인 레이저 프로젝터의 예시도이다.
도 3b는 신장형 형태 인자를 채택하고 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 레이저 광을 집속하기 위한 단일 전용 수렴 렌즈를 사용하는 예시적인 레이저 프로젝터의 예시도이다.
도 4는 레이저 광을 집속하기 위한 본 시스템, 장치 및 방법을 사용하는 예시적인 레이저 프로젝터의 보다 상세한 예시도이다(도 3b에 비해).
도 5는 i) 레이저 다이오드에서의 1차 렌즈만을 사용하여 레이저 프로젝터에 의해 생성된 레이저 광을 집속하는 종래의 접근법과, ii) 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 레이저 프로젝터의 출력에 더 근접하게 위치된 2차 렌즈를 사용하여 동일한 레이저 광을 집속하는 접근법 사이의 비교를 도시하는 간략화된 착용식 헤드업 디스플레이의 예시도이다.
도 6은 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 레이저 프로젝터에 의해 제공된 레이저 광을 집속하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 1은 본 시스템, 장치 및 방법에 따른 작은(compact) 형태 인자를 갖는 레이저 프로젝터를 포함하는 착용식 헤드업 디스플레이의 부분 절개 사시도이다.
도 2a는 본 시스템, 장치 및 방법에 의해 가능해지는 종래의 한 쌍의 안경 또는 선글라스의 형태 인자와 실질적으로 일치하는 형태 인자를 갖는 착용식 헤드업 디스플레이의 사시도이다.
도 2b는 레이저 프로젝터가 위치되는 영역을 나타내는 도 2a의 착용식 헤드업 디스플레이의 측정면도이다.
도 3a는 신장형 형태 인자를 채택하지만 각각의 레이저 다이오드를 위한 전용 집속 렌즈의 종래의 접근법을 사용하는 예시적인 레이저 프로젝터의 예시도이다.
도 3b는 신장형 형태 인자를 채택하고 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 레이저 광을 집속하기 위한 단일 전용 수렴 렌즈를 사용하는 예시적인 레이저 프로젝터의 예시도이다.
도 4는 레이저 광을 집속하기 위한 본 시스템, 장치 및 방법을 사용하는 예시적인 레이저 프로젝터의 보다 상세한 예시도이다(도 3b에 비해).
도 5는 i) 레이저 다이오드에서의 1차 렌즈만을 사용하여 레이저 프로젝터에 의해 생성된 레이저 광을 집속하는 종래의 접근법과, ii) 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 레이저 프로젝터의 출력에 더 근접하게 위치된 2차 렌즈를 사용하여 동일한 레이저 광을 집속하는 접근법 사이의 비교를 도시하는 간략화된 착용식 헤드업 디스플레이의 예시도이다.
도 6은 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 레이저 프로젝터에 의해 제공된 레이저 광을 집속하는 방법을 도시하는 흐름도이다.
이하의 설명에서, 개시되는 다양한 실시형태의 철저한 이해를 제공하기 위해 특정한 구체적인 세부사항이 설명된다. 그러나, 관련 당업자는 실시형태가 하나 이상의 이러한 구체적인 세부사항 없이 실시될 수 있거나, 또는 다른 방법, 요소, 재료 등으로 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다른 예에서, 휴대용 전자 장치 및 머리-착용식 장치와 연관된 널리 공지된 구조는 실시형태의 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 방지하기 위해 상세하게 도시되거나 설명되지 않았다.
문맥상 달리 요구하지 않는 한, 이하의 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐서, "포함한다"라는 단어 및 "포함하며" 및 "포함하는"과 같은 그 변형은 개방적이고 포괄적인 의미로, 즉 "포함하지만 이에 한정되지 않는"의 의미로 해석되어야 한다.
본 명세서 전반에 걸쳐서 "일 실시형태" 또는 "실시형태"라는 언급은 특정한 특징, 구조 또는 특성이 하나 이상의 실시형태에서 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있음을 의미한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 "일", "하나" 및 "상기"는 내용이 명확하게 달리 지시되지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. 또한, "또는"이라는 용어는 일반적으로 이의 가장 넓은 의미로 사용되는데, 이는 내용이 명확하게 달리 지시되지 않는 한 "및/또는"을 의미하는 것으로 사용된다는 것을 유의해야 한다.
본원에서 제공된 발명의 명칭 및 개시물의 요약서는 단지 편의를 위한 것이며 실시형태의 범주 또는 의미를 설명하지 않는다.
레이저 빔의 "스폿 사이즈"는 빔의 길이를 따라 임의의 지점에서 레이저 빔의 단면적을 지칭한다. 일반적으로, 레이저 프로젝터의 레이저 빔은 제어 가능한 미러 자체의 면적(또는 DLP의 경우 미러들의 어레이의 총 면적) 이하의 스폿 사이즈로 적어도 하나의 제어 가능한 미러 상에 충돌하는 것이 바람직하다. 적어도 하나의 제어 가능한 미러에서의 레이저 빔의 스폿 사이즈가 미러 자체의 면적보다 더 큰 경우, 미러의 둘레 위로 연장되는 레이저 "스폿"의 부분은 미러에 의해 재지향되지 않을 수 있으며, 프로젝터의 광로로부터 크로핑(cropping)될 수 있다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 제어 가능한 미러의 영역은 레이저 광의 광로에서의 애퍼처(aperture)로서 효과적으로 작용한다; 미러 상에 충돌하는 레이저 광만이 투영된 이미지의 의도적인 부분이 되도록 투영 경로를 따른다. 적어도 하나의 제어 가능한 미러에서의 레이저 빔의 원치 않는 크로핑은 비효율적이며, 예를 들어, 전체 레이저 스폿이 적어도 하나의 제어 가능한 미러의 영역에 끼워 맞춰지는 경우 달성될 수 있는 것에 비해 투영된 이미지의 휘도, 강도, 및/또는 색포화도를 감소시킴으로써, 투영된 이미지의 품질에 악영향을 줄 수 있다.
레이저 프로젝터의 적어도 하나의 제어 가능한 미러는 전형적으로 매우 소형이다. 예를 들어, 각각의 축을 중심으로 각각 제어할 수 있게 회전 가능한(또는 변형 가능한) 2개의 MEMS-기반 스캔 미러를 구현하는 레이저 프로젝터는 수 mm2 이하(예를 들어, 5 mm2 미만 및 때로는 1 mm2 미만)의 반사 영역을 각각 갖는 미러를 사용할 수 있다. 이러한 미러가 그렇게 소형인 일부 이유는 이들이 매우 빠르게(예를 들어, 대략 Hz 내지 kHz의 레이트로) 작동(예를 들어, 회전 또는 변형)될 필요가 있기 때문이며, 일반적으로 이러한 작동은 가급적 적은 전력을 사용하여 수행되는 것이 바람직하다. 주어진 전력에 대해, 대형 MEMS 미러는 일반적으로 보다 소형 MEMS 미러보다 더 느리게 작동될 것이며, 주어진 작동 레이트에 대해, 대형 MEMS 미러는 일반적으로 보다 소형 MEMS 미러보다 더 많은 전력을 소비할 것이다; 따라서, 높은 작동 레이트 및 낮은 전력 소비가 모두 요구되는 경우(일반적으로 레이저 프로젝터의 경우와 같이), 소형 미러 사이즈가 유리할 수 있다.
적어도 하나의 제어 가능한 미러는 레이저 프로젝터의 애퍼처로서 효과적으로 작용하고, 소형 사이즈의 미러는 일반적으로 레이저 광의 광로에 소형 애퍼처를 도입한다. 상술한 바와 같이, 레이저 광이 그 위에 충돌할 때 레이저 광의 스폿 사이즈가 적어도 하나의 제어 가능한 미러의 사이즈보다 더 작거나 같도록 하여, 크로핑으로 인해 레이저 광이 손실되지 않도록 보장하는 것이 유리하다; 그러나, 대부분의 레이저 다이오드는 임의의 조정 없이, 적어도 하나의 제어 가능한 미러로부터 레이저 다이오드를 전형적으로 분리시키는 거리보다 훨씬 더 짧은 거리 내에서, 레이저 빔의 스폿 사이즈가 전형적인 제어 가능한 미러의 사이즈를 초과하게 하는 고도로-발산 레이저 광(예를 들어, 적어도 하나의 방향으로 약 30도 이하의 발산)을 방출한다. 레이저 광을 크로핑하지 않으면서 이러한 발산을 수용하기 위해, 집속 렌즈는 발산 레이저 광을 수신하여 미러 자체의 사이즈보다 더 작거나 같은 스폿 사이즈를 갖는 적어도 하나의 제어 가능한 미러 상의 스폿으로 이를 수렴시키도록 레이저 다이오드 근처에 일반적으로 위치된다.
적색 레이저 다이오드, 녹색 레이저 다이오드 및 청색 레이저 다이오드를 갖는 RGB 레이저 모듈을 포함하는 종래의 레이저 프로젝터에서, 각각의 레이저 다이오드는 해당하는 각각의 집속 렌즈를 갖는다. 레이저 다이오드, 집속 렌즈 및 적어도 하나의 제어 가능한 미러의 상대적인 위치가 모두 조정 및 정렬되어, 각각의 레이저 빔은 실질적으로 동일한 스폿 사이즈 및 실질적으로 동일한 수렴 레이트로 적어도 하나의 제어 가능한 미러 상에 충돌한다(이에 따라 모든 레이저 빔은 이들이 레이저 프로젝터로부터 예를 들어 투영 스크린을 향해 전파됨에 따라 실질적으로 동일한 스폿 사이즈를 계속 가질 것이다). 종래의 레이저 프로젝터에서는, 장치의 전체적인 형태 인자가 주요 설계 고려사항이 아니기 때문에, 일반적으로 이러한 모든 요소에 대해 그러한 구성을 구상하는 것이 가능하다. 그러나, 레이저 프로젝터의 형태 인자가 중요한 설계 요소인 적용예에서, 형태 인자 제약을 충족시키면서 레이저 빔을 충분히 정렬시키는 적어도 하나의 제어 가능한 미러, 집속 렌즈 및 레이저 다이오드를 위한 구성을 찾는 것은 매우 힘들 수 있다(적어도 스폿 사이즈, 스폿 위치 및 수렴 레이트와 관련하여).
본원에서 설명되는 다양한 실시형태는 레이저 프로젝터에 의해 출력된 레이저 광을 집속하기 위한 시스템, 장치 및 방법을 제공하며, 레이저 프로젝터의 전체적인 형태 인자가 중요한 설계 제약인 적용예에 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 적용예의 일 예는 스캐닝 레이저-기반 착용식 헤드업 디스플레이("WHUD")이다.
일반적으로, 스캐닝 레이저-기반 WHUD는 스캐닝 레이저 프로젝터("SLP")가 사용자의 눈 위로 래스터 스캔을 도시하는 가상 망막 디스플레이의 형태이다. SLP는 사용자의 눈 위로/내로 레이저 광을 직접 투영할 수 있거나, 또는 SLP로부터 사용자의 눈으로의 경로로서 레이저 광의 광로에서 하나 이상의 광학 요소(들)에 의해 사용자의 눈을 향해 SLP로부터의 레이저 광이 전달될 수 있다. 본 시스템, 장치 및 방법과 함께 사용될 수 있는(예를 들어, 구현에서 이점을 얻을 수 있는) SLP-기반 WHUD를 위한 예시적인 아키텍처는, 이에 한정됨이 없이, 미국 특허출원 공개번호 US 제2015-0378161호 A1, 미국 정규 특허출원 일련번호 제15/046,234호, 미국 정규 특허출원 일련번호 제15/046,254호, 미국 정규 특허출원 일련번호 제15/046,269호, 미국 가특허출원 일련번호 제62/156,736호, 미국 정규 특허출원 일련번호 제15/145,576호, 미국 특허출원 공개번호 US 제2016-0327797호 A1, 및/또는 미국 특허출원 공개번호 US 제2016-0327796호 A1에 설명된 WHUD 아키텍처(들)를 포함한다.
도 1은 본 시스템, 장치 및 방법에 따른 작은 형태 인자를 갖는 레이저 프로젝터(즉, SLP)(120)를 포함하는 WHUD(100)의 부분 절개 사시도이다. WHUD(100)는 사용시에 사용자의 머리에 착용되고 안경(예를 들어, 선글라스)테의 일반적인 형상 및 외관을 갖는 지지 구조체(110)를 포함한다. 지지 구조체(110)는, SLP(120); 렌즈(140)에, 렌즈(140) 상에, 또는 렌즈(140) 내에 보유된 홀로그램 결합기(130); 및 사출 동공 확장 광학기(optic)(150)를 포함하는 다수의 요소를 보유한다. 사출 동공 확장 광학기(150) 및 SLP(120)의 부분은 지지 구조체(110)의 내부 부피 내에 포함될 수 있다; 그러나, 도 1은 달리 숨겨질 수 있는 사출 동공 확장 광학기(150) 및 SLP(120)의 가시성 부분을 제시하기 위하여 지지 구조체(110)의 영역이 제거된 부분 절개도를 제공한다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위 전반에 걸쳐서, "보유한다"라는 용어 및 "~에 의해 보유된"과 같은 변형은 일반적으로 2개의 물체 사이의 물리적 결합을 지칭하는데 사용된다. 물리적 결합은 직접적인 물리적 결합(즉, 2개의 물체 사이의 직접적인 물리적 접촉) 또는 하나 이상의 추가적인 물체에 의해 중개될 수 있는 간접적인 물리적 결합일 수 있다. 따라서, "보유한다"라는 용어 및 "~에 의해 보유된"과 같은 변형은 일반적으로 직접 및 간접 물리적 결합의 모든 방식을 포함하는 것을 의미하는 것으로서, 이에 한정됨이 없이, 이들 사이에 임의의 수의 중개 물리적 물체가 있거나 또는 없이, "~상에 보유되는", "~내에 보유되는", "~에 물리적으로 결합되는", 및/또는 "~에 의해 지지되는"을 포함한다.
SLP(120)는 다수의 레이저 다이오드(예를 들어, 적색 레이저 다이오드, 녹색 레이저 다이오드, 및/또는 청색 레이저 다이오드), 및 적어도 하나의 스캔 미러(예를 들어, MEMS-기반 또는 압전-기반일 수 있는 예를 들어 단일 2차원 스캔 미러 또는 2개의 1차원 스캔 미러)를 포함할 수 있다. SLP(120)는 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서로 하여금 SLP(120)의 동작을 제어하도록 하는 프로세서-실행가능 데이터 및/또는 명령들을 저장하는 메모리 또는 비-일시적 프로세서-판독가능 저장 매체, 및 프로세서에 통신 가능하게 결합될 수 있다(그리고 지지 구조체(110)가 이들을 추가적으로 보유할 수 있음). 용이한 예시를 위하여, 도 1은 프로세서 또는 메모리를 나타내지 않는다.
홀로그램 결합기(130)는 지지 구조체(110)가 사용자의 머리에 착용될 때 사용자의 적어도 하나의 눈의 시야 내에 위치된다. 홀로그램 결합기(130)는 사용자의 환경으로부터의 광(즉, "환경적인 광")이 사용자의 눈을 통과할 수 있도록 충분히 광학적으로 투명하다. 도 1의 도시된 예에서, 지지 구조체(110)는 투명 안경 렌즈(140)(예를 들어, 도수 안경 렌즈)를 추가로 보유하고, 홀로그램 결합기(130)는 안경 렌즈(140)에 접착, 부착, 안경 렌즈(140)와 함께 적층, 안경 렌즈(140)에 또는 안경 렌즈(140) 상에 보유되거나 또는 달리 안경 렌즈(140)와 통합되는 홀로그램 재료의 적어도 하나의 층을 포함한다. 홀로그램 재료의 적어도 하나의 층은 Bayer MaterialScience AG로부터 입수 가능한 Bayfol®HX 또는 할로겐화 은 화합물과 같은 광중합체 필름을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 미국 가특허출원 일련번호 제62/214,600호 및/또는 미국 특허출원 공개번호 US 제2017-0068095호 A1에서 설명된 임의의 기술을 사용하는 투명 렌즈(140)와 통합될 수 있다. 홀로그램 결합기(130)는 홀로그램 재료의 적어도 하나의 층에 또는 그 위에 적어도 하나의 홀로그램을 포함한다. 지지 구조체(110)가 사용자의 머리에 착용될 때 사용자의 눈의 시야에 위치된 홀로그램 결합기(130)에 의해, 홀로그램 결합기(130)의 적어도 하나의 홀로그램은 SLP(120)로부터 비롯되는 광을 사용자의 눈을 향해 재지향시키도록 위치 및 배향된다. 특히, 적어도 하나의 홀로그램은 SLP(120)로부터 비롯되는 광 신호를 수신하여 사용자의 눈 근처에서 또는 사용자의 눈에서 적어도 하나의 사출 동공으로 그러한 광 신호를 수렴시키도록 위치 및 배향된다.
사출 동공 확장 광학기(150)는 프로젝터(120)와 홀로그램 결합기(130) 사이의 광로에 위치되며, 이에 한정됨이 없이, 미국 특허출원 일련번호 제15/046,234호, 미국 특허출원 일련번호 제15/046,254호, 및/또는 미국 특허출원 일련번호 제15/046,269호에 설명된 것들을 포함하는 임의의 다양한 상이한 형태를 취할 수 있다.
SLP(120)는 지지 구조체(110)에 의해 제공되는 제한된 공간 내에 끼워 맞추도록 특별히 설계되는 형태 인자를 갖는다. 이러한 구성에서, SLP(120)의 각각의 레이저 다이오드에 의해 제공된 레이저 빔의 정렬된 집속(스폿 사이즈 및 수렴 레이트 모두와 관련하여)은 특정한 공학기술 도전이다. 본 시스템, 장치 및 방법에 따라, SLP(120)는 SLP(120)의 모든 레이저 다이오드에 의해 제공된 레이저 광의 광로에 위치되는 단일의 전용 집속 렌즈 또는 "수렴 렌즈"(121)를 포함한다. 수렴 렌즈(121)는 SLP(120)의 각각의 레이저 다이오드로부터 각각의 레이저 광을 수신하여 각각의 레이저 광을 SLP(120)와 홀로그램 결합기(130) 사이에 위치될 수 있는 초점(예를 들어, 공통 초점)에 수렴시키도록 배향된다. 일부 구현예에서, 수렴 렌즈(121)는 SLP(120)의 레이저 다이오드에 의해 생성된 각각의 레이저 빔에 실질적으로 동일한 "집속 프로파일" 또는 "수렴 프로파일"을 적용하여, 레이저 빔이 스폿 사이즈 및 수렴 레이트와 관련하여 정렬되도록 한다.
WHUD(100)는 전형적인 한 쌍의 안경 또는 선글라스의 대략적인 형태 인자를 갖는 스캐닝 레이저-기반 WHUD의 예시적인 예이다. 그러나, WHUD(100)에서 SLP(120) 및 홀로그램 결합기(130)를 사용하는 디스플레이 아키텍처는 훨씬 더 소형의, 더 작은 WHUD 형태 인자를 가능하게 할 수 있다.
도 2a는 본 시스템, 장치 및 방법에 의해 가능해지는 종래의 한 쌍의 안경 또는 선글라스의 형태 인자와 실질적으로 일치하는 형태 인자를 갖는 WHUD(200)의 사시도이다. WHUD(200)는 WHUD(200)가 지지 구조체(210), SLP(도 2a에는 보이지 않음), 홀로그램 결합기(230), 안경 렌즈(240), 및 사출 동공 확장 광학기(250)를 포함하는 WHUD(100)에 대해 설명된 것들과 동일한 모든 요소를 포함한다는 점에서 도 1의 WHUD(100)와 실질적으로 유사하다; 그러나, WHUD(200)의 요소 중 적어도 일부는 WHUD(200)가 WHUD(100)에 비해 더 소형의, 더 작은 형태 인자를 가질 수 있도록 WHUD(100)의 이들의 대응부에 비해 적응(예를 들어, 추가적으로 소형화)되었다. 보다 상세히 후술되는 바와 같이, 전용 수렴 렌즈(예를 들어, 도 1의 수렴 렌즈(121))를 포함시키는 것은 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 WHUD(200)의 SLP에 대한 작은 형태 인자를 달성하는데 기여하는 인자이다.
도 2b는 SLP가 위치되는 WHUD(200)의 영역(220)(점선 직사각형으로 표시됨)을 나타내는 도 2a의 WHUD(200)의 측정면도이다. WHUD(200)의 SLP가 WHUD(200)의 지지 구조체(210) 내에 포함되고 도 2a 또는 도 2b는 지지 구조체(210)의 내부 부피를 노출시키도록 절개도를 제공하지 않기 때문에, WHUD(200)의 SLP가 도 2a 및 도 2b에서 보이지 않는다. 그러나, WHUD(200)의 SLP가 위치되는 지지 구조체(210)의 영역(220)은 WHUD(100)의 SLP(110)가 위치되는 지지 구조체(110)의 영역과 실질적으로 유사하다.
종래의 한 쌍의 안경 또는 선글라스의 지지 구조체는 전형적으로, 사용자의 머리의 어느 한 측면 상에서 안경의 렌즈로부터 연장되어(예를 들어, 렌즈에 직접 결합됨으로써 또는 렌즈를 적어도 부분적으로 둘러싸는 지지 구조체의 "림" 부분에 결합됨으로써) 사용자의 귀 위에 얹히는 신장형 아암을 포함한다. 이러한 신장형 아암은 테의 렌즈 및/또는 림 부분보다 눈에 덜 띄며, 종래의 안경 형태 인자를 채택하는 WHUD에서 더 많은 기능적 요소를 보유하도록 유리하게 적응될 수 있다. 림과는 대조적으로 아암에 기능적 요소를 부가함으로써, 종래의 안경테는 종래의 안경 형태 인자를 실질적으로 유지하면서 WHUD로서 기능하도록 적응될 수 있다. 이는 도 2a 및 도 2b에 도시된 WHUD(200)에서의 설계 접근법이다.
안경테의 형태 인자에 미치는 기능적 요소의 전반적인 영향을 최소화하면서 종래의 안경테의 아암에 기능적 요소를 부가하기 위해, 기능적 요소 자체는 아암의 신장형 형태 인자와 실질적으로 일치하거나, 정렬되거나, 또는 끼워 맞춰지는 신장형 형태 인자를 유리하게 채택할 수 있다. 이를 위해, WHUD(200)의 SLP를 포함하는 WHUD(200)의 영역(220)은 WHUD(200)의 지지 구조체(210)의 아암과 평행하게 이어지는 길이를 갖는 신장형의 직사각형 영역이다. 결과적으로 WHUD(200)의 SLP 자체는 영역(220) 내에 끼워 맞추기 위해 작은 신장형 형태 인자를 유리하게 채택할 수 있다.
종래의 레이저 프로젝터는 다수의 레이저 다이오드를 포함할 수 있으며, 앞서 설명된 바와 같이, 각각의 레이저 다이오드는 전형적으로 각각의 집속 렌즈와 쌍을 이룬다. 이는 각각의 레이저 다이오드가 전형적으로 적어도 하나의 스캔 미러를 향하여 집속 및 지향될 필요가 있는 발산 레이저 광을 방출하기 때문이며, 그리고 종래의 레이저 프로젝터가 작은 신장형 기하학적 구조를 위한 형태 인자를 최적화하도록 설계되지 않기 때문이다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위 전반에 걸쳐서, "발산 레이저 광" 및 "발산을 갖는 레이저 광"이라는 언급은 해당 지점에서 직경이 증가하고 있는 레이저 빔을 지칭한다. 당업자는 이의 광로의 B 지점에서 발산하고 있는 레이저 광이 광로의 B 지점으로부터 상류에 있는 A 지점에서 수렴될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이 경우(그리고 렌즈 등과 같은 임의의 광학 장치가 없는 경우), 빔 웨이스트는 전형적으로 A 지점과 B 지점 사이의 광로의 지점에서 발생할 것이며, 그 빔 웨이스트에서 레이저 광이 수렴(즉, 수렴을 가짐)으로부터 발산(즉, 발산을 가짐)으로 변경된다. 따라서, 일부 실시형태에서, 발산 레이저 광(또는 발산을 갖는 레이저 광)을 제공하는 레이저 다이오드는, 레이저 다이오드에 인접해 있거나(예를 들어, 대략 마이크로미터 또는 밀리미터의 거리 이내) 또는 레이저 다이오드 내에 있는 빔 웨이스트로 초기에 수렴(즉, 수렴을 갖는)시킨 후 빔 웨이스트로부터 하류에서 발산 광로를 가지는 레이저 광을 제공할 수 있다.
도 3a는 신장형 형태 인자를 채택하지만 각각의 레이저 다이오드에 대한 전용 집속 렌즈의 종래의 접근법을 사용하는 예시적인 레이저 프로젝터(300a)의 예시도이다. 레이저 프로젝터(300a)는 각각의 파장을 갖는 발산 레이저 광을 방출하도록 각각 작동하는 4개의 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a, 314a)를 포함한다. 예를 들어, 레이저 다이오드(311a)는 발산 적색 레이저 광을 방출할 수 있고, 레이저 다이오드(312a)는 발산 녹색 레이저 광을 방출할 수 있으며, 레이저 다이오드(313a)는 발산 청색 레이저 광을 방출할 수 있고, 레이저 다이오드(314a)는 발산 적외선 레이저 광을 방출할 수 있다. 레이저 광은 도 3a에서 실선 화살표 쌍으로 표시되지만, 각각의 실선 화살표 쌍을 포함하고 각각의 실선 화살표 쌍 사이에 있는 영역은 각각의 레이저 빔에 해당한다. 적색, 녹색 및 청색 레이저 광은 가시성 이미지를 투영하는데 사용될 수 있는 반면에, 적외선 레이저 광은 예를 들어, 미국 가특허출원 일련번호 제62/167,767호, 미국 가특허출원 일련번호 제62/271,135호, 미국 특허출원 공개번호 US 제2016-0349514호 A1, 미국 가특허출원 일련번호 제62/245,792호, 및/또는 미국 특허출원 일련번호 제15/331,204호에서 설명된 바와 같이, 눈 추적 목적을 위해 사용될 수 있다.
레이저 프로젝터(300a)는 한 세트의 집속 렌즈(321a, 322a, 323a, 324a)를 포함한다. 각각의 집속 렌즈(321a, 322a, 323a, 324a)는 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a, 314a)의 각각의 레이저 다이오드와 쌍을 이룬다. 구체적으로, 집속 렌즈(321a)는 적색 레이저 다이오드(311a)로부터 발산 적색 레이저 광을 수신하여 적색 레이저 광을 초점(370a)에 수렴시키도록 위치 및 배향되고, 집속 렌즈(322a)는 녹색 레이저 다이오드(312a)로부터 발산 녹색 레이저 광을 수신하여 녹색 레이저 광을 초점(370a)에 수렴시키도록 위치 및 배향되며, 집속 렌즈(323a)는 청색 레이저 다이오드(313a)로부터 발산 청색 레이저 광을 수신하여 청색 레이저 광을 초점(370a)에 수렴시키도록 위치 및 배향되고, 집속 렌즈(324a)는 적외선 레이저 다이오드(314a)로부터 발산 적외선 레이저 광을 수신하여 적외선 레이저 광을 초점(370a)에 수렴시키도록 위치 및 배향된다. 레이저 프로젝터(300a)는 또한 적어도 하나의 레이저 광을 반사시키도록 각각 위치 및 배향된 4개의 반사기(331a, 332a, 333a 및 334a)를 포함하는 결합기를 포함하고, 그 중 적어도 3개(구체적으로는, 반사기(331a, 332a 및 333a))는 적어도 하나의 다른 레이저 광을 투과시킨다. 구체적으로, 반사기(331a)는, 적색 레이저 다이오드(311a)에 의해 방출된 적색 레이저 광을 반사시키고, 다른 레이저 다이오드(즉, 각각 레이저 다이오드(312a, 313a 및 314a))에 의해 방출되는 다른 레이저 광(즉, 녹색 레이저 광, 청색 레이저 광 및 적외선 레이저 광)을 투과시키는 이색성 재료로 형성될 수 있고; 반사기(332a)는, 녹색 레이저 다이오드(312a)에 의해 방출된 녹색 레이저 광을 반사시키고, 청색 레이저 다이오드(313a)에 의해 방출된 청색 레이저 광 및 적외선 레이저 다이오드(314a)에 의해 방출된 적외선 레이저 광을 투과시키는 이색성 재료로 형성될 수 있으며; 반사기(333a)는, 청색 레이저 다이오드(313a)에 의해 방출된 청색 레이저 광을 반사시키고, 적외선 레이저 다이오드(314a)에 의해 방출된 적외선 레이저 광을 투과시키는 이색성 재료로 형성될 수 있고; 반사기(334a)는 적외선 레이저 다이오드(314a)에 의해 방출된 적어도 적외선 레이저 광을 반사시킬 수 있다. 도 3a에 도시된 구성에서, 반사기(331a, 332a, 333a 및 334a)는 적색 레이저 다이오드(311a)로부터의 적색 레이저 광, 녹색 레이저 다이오드(312a)로부터의 녹색 레이저 광, 청색 레이저 다이오드(313a)로부터의 청색 레이저 광, 및 적외선 레이저 다이오드(314a)로부터의 적외선 레이저 광을 모두 레이저 프로젝터(300a)에 의해 출력되는 단일 레이저 빔("집합체 레이저 빔")으로 결합시키도록 배치된다. 집속 렌즈(321a, 322a, 323a, 및 324a)는 집합체 레이저 빔의 각각의 상이한 레이저 광(즉, 각각의 상이한 색상 성분)이 실질적으로 동일한 수렴 레이트로 수렴되도록 하여, 레이저 프로젝터(300a)의 적어도 하나의 스캔 미러(360a)에서 실질적으로 동일한 스폿 사이즈(350a)를 달성한다.
앞서 설명된 바와 같이, 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)가 각각의 레이저 광(즉, 적색 레이저 다이오드(311a)에 의해 방출된 적색 레이저 광, 녹색 레이저 다이오드(312a)에 의해 방출된 녹색 레이저 광, 청색 레이저 다이오드(313a)에 의해 방출된 청색 레이저 광, 및 적외선 레이저 다이오드(314a)에 의해 방출된 적외선 레이저 광)을 정렬시켜서, 모든 레이저 광이 집합체 레이저 빔의 광로의 길이를 따라 임의의 주어진 지점에서 실질적으로 동일한 수렴 레이트 및 스폿 사이즈를 갖도록 하는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 집합체 레이저 빔의 각각의 색상 성분이 전체 투영 면적에 걸쳐서 제어되는 정밀한 방식으로 집속 및 결합되도록(예를 들어, 의도된 색상을 생성하도록) 보장하는 것을 도울 수 있기 때문이다. 레이저 광의 다양한 광선 또는 빔이 집합체 레이저 빔의 광로를 따라 임의의 주어진 지점에서 실질적으로 동일한 스폿 사이즈 및 수렴 레이트를 갖지 않는 경우, 투영 면적의 상이한 영역에서, 다양한 색상 성분의 상대적인 스폿 사이즈가 일관된 방식으로 정렬되지 않을 수 있으며, 투영된 이미지(들)의 전체적인 품질이 저하될 수 있다.
레이저 프로젝터(300a)의 신장형 직사각형 형태 인자는, 예를 들어 WHUD(200)에서의 사용을 위해 프로젝터(300a)가 지지 구조체(210)에 의해 보유될 수 있는 WHUD(200) 상의 영역(220)의 신장형 형태 인자와 같은, 구체적인 적용예의 형태 인자 제약을 수용하도록 설계될 수 있다. 이러한 신장형 형태 인자는 레이저 프로젝터(300a)의 다양한 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a 및 314a)가 스캔 미러(360a)로부터 상이한 거리에 위치되도록 할 수 있다. 도시된 구현예에서, 적색 레이저 다이오드(311a)로부터의 적색 레이저 광은 제1 거리(X1)를 이동하여(즉, 제1 광로를 따라) 스캔 미러(360a)에 도달하고, 녹색 레이저 다이오드(312a)로부터의 녹색 레이저 광은 제2 거리(X2)를 이동하여(즉, 제2 광로를 따라, 그 중 일부는 고유하고, 그 중 일부는 적어도 제1 광로와 중첩됨) 스캔 미러(360a)에 도달하며, 청색 레이저 다이오드(313a)로부터의 청색 레이저 광은 제3 거리(X3)를 이동하여(즉, 제3 광로를 따라, 그 중 일부는 고유하고, 그 중 일부는 적어도 제2 광로와 중첩되며, 그 중 일부는 적어도 제2 광로 및 제1 광로와 중첩됨) 스캔 미러(360a)에 도달하고, 적외선 레이저 다이오드(314a)로부터의 적외선 레이저 광은 제4 거리(X4)를 이동하여(즉, 제4 광로를 따라, 그 중 일부는 고유하고, 그 중 일부는 적어도 제3 광로와 중첩되며, 그 중 일부는 적어도 제3 광로 및 제2 광로와 중첩되고, 그 중 일부는 제3 광로, 제2 광로 및 제1 광로와 중첩됨) 스캔 미러(360a)에 도달한다. 적색 레이저 광에 의해 이동된 제1 거리(X1)는 녹색 레이저 광에 의해 이동된 제2 거리(X2)보다 더 짧고, 녹색 레이저 광에 의해 이동된 제2 거리(X2)는 청색 레이저 광에 의해 이동된 제3 거리(X3)보다 더 짧으며, 청색 레이저 광에 의해 이동된 제3 거리(X3)는 제4 레이저 광에 의해 이동된 제4 거리(X4)보다 더 짧다. 즉, X1 < X2 < X3 < X4이다.
각각의 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a 및 314a)에 의해 방출된 레이저 광은 상이한 거리를 이동하지만, 이의 광로를 따라 모든 공유 지점에서 실질적으로 동일한 수렴 레이트 및 실질적으로 동일한 스폿 사이즈로 이동한다. 레이저 프로젝터(300a)의 구현예는 각각의 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a 및 314a)로부터의 레이저 광이 해당 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a) 상에 각각 충돌하기 전에 각각의 상이한 스폿 사이즈로 발산될 수 있도록 함으로써 이를 달성하여, 각각의 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a 및 314a)로부터의 레이저 광이 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a 및 314a)로부터 스캔 미러(360a)로의 광로의 길이에 좌우되는 스폿 사이즈로부터 수렴되기 시작한다. 구체적으로, 집속 렌즈(321a)는 적색 레이저 다이오드(311a)의 출력에 대해 위치되어 적색 레이저 광이 제1 스폿 사이즈(S1)로 그 위에 충돌하고, 집속 렌즈(322a)는 녹색 레이저 다이오드(312a)의 출력에 대해 위치되어 녹색 레이저 광이 제2 스폿 사이즈(S2)로 그 위에 충돌하며, 집속 렌즈(323a)는 청색 레이저 다이오드(313a)의 출력에 대해 위치되어 청색 레이저 광이 제3 스폿 사이즈(S3)로 그 위에 충돌하고, 집속 렌즈(324a)는 적외선 레이저 다이오드(314a)의 출력에 대해 위치되어 적외선 레이저 광이 제4 스폿 사이즈(S4)로 그 위에 충돌한다. 각각의 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)에 의해 적용되는 수렴 레이트가 실질적으로 동일하고, 레이저 광의 모든 광선 또는 빔이 유리하게는 스캔 미러(360a)에서 실질적으로 동일한 스폿 사이즈(350a)를 가지기 때문에, 이의 집속 렌즈에서의 각각의 레이저 광의 스폿 사이즈는 스캔 미러(360a)로부터의 거리에 따라 증가한다. 즉, X4 > X3 > X2 > X1이므로, 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)는 S4 > S3 > S2 > S1이 되도록 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a 및 314a)에 대해 각각 위치된다. 그리고, S4 > S3 > S2 > S1이기 때문에, 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a) 자체의 사이즈(예를 들어, 직경)가 프로젝터(300a)에서 일정하지 않다. 구체적으로, 집속 렌즈(321a)는 적색 레이저 다이오드(311a)로부터 제1 스폿 사이즈(S1)를 갖는 발산 적색 레이저 광을 수신하도록 설계된 제1 직경(D1)을 가지며, 집속 렌즈(322a)는 녹색 레이저 다이오드(312a)로부터 제2 스폿 사이즈(S2)를 갖는 발산 녹색 레이저 광을 수신하도록 설계된 제2 직경(D2)을 갖고, 집속 렌즈(323a)는 청색 레이저 다이오드(313a)로부터 제3 스폿 사이즈(S3)를 갖는 발산 청색 레이저 광을 수신하도록 설계된 제3 직경(D3)을 가지며, 집속 렌즈(324a)는 적외선 레이저 다이오드(314a)로부터 제4 스폿 사이즈(S4)를 갖는 발산 적외선 레이저 광을 수신하도록 설계된 제4 직경(D4)을 갖는다. S4 > S3 > S2 > S1이므로, 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)의 직경은 D4 > D3 > D2 > D1이 되도록 선택된다. 또한, 반사기(331a, 332a, 333a 및 334a)의 사이즈는 프로젝터(300a)에서 일정하지 않으며, 반사기(334a)가 반사기(333a)보다 더 크고, 반사기(333a)는 반사기(332a)보다 더 크며, 반사기(332a)는 반사기(331a)보다 더 크다. 각각의 반사기(331a, 332a, 333a 및 334a)의 사이즈는 반사기가 반사하도록 작동되는 특정 레이저 광의 스폿 사이즈를 수용하도록 설계된다.
요약하면, 프로젝터(300a)의 신장형 형태 인자 내에서 각각의 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a 및 314a)를 위한 전용 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)를 갖는 종래의 접근법을 구현함으로써: A) 레이저 다이오드에 의해 방출된 레이저 광이 충분한 스폿 사이즈로 발산될 수 있도록 하기 위해 집속 렌즈와 스캔 미러(360a) 사이의 거리가 증가함에 따라 각각의 레이저 다이오드와 이의 해당 집속 렌즈 사이의 간격이 증가하여, 모든 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)에 의해 공통으로 적용되는 수렴 레이트가 스캔 미러(360a)에서 동일한 스폿 사이즈(350a)를 갖는 레이저 광의 모든 광선 또는 빔을 유발하고(집속 렌즈(321a)와 레이저 다이오드(311a) 사이의 간격은 X1이 가장 짧은 거리이기 때문에 가장 짧은 간격이 되고, 집속 렌즈(324a)와 레이저 다이오드(314a) 사이의 간격은 X4가 가장 긴 거리이기 때문에 가장 긴 간격이 된다), B) 전체 스폿 사이즈의 해당 레이저 광을 수신하기 위해 집속 렌즈와 스캔 미러(360a) 사이의 거리가 증가함에 따라 각각의 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)의 직경(및 전체적인 사이즈)은 증가하며, C) 전체 스폿 사이즈의 해당 레이저 광을 수신하기 위해 반사기와 스캔 미러(360a) 사이의 거리가 증가함에 따라 각각의 반사기(331a, 332a, 333a 및 334a)의 사이즈는 증가한다. 이러한 모든 인자(즉, A, B 및 C)는, 가장 긴 광로에서 요소들의 전체적인 밑넓이(footprint)(즉, 적외선 레이저 다이오드(314a)에 의해 방출된 적외선 레이저 광의 광로에서 적외선 레이저 다이오드(314a), 집속 렌즈(324a) 및 반사기(334a)의 밑넓이)가 가장 짧은 광로의 광로에서 요소들의 밑넓이(즉, 적색 레이저 다이오드(311a)에 의해 방출된 적색 레이저 광의 광로에서 적색 레이저 다이오드(311a), 집속 렌즈(321a) 및 반사기(331a)의 밑넓이)보다 상당히 더 크게 되도록 결합된다. 따라서, 레이저 프로젝터(300a)는 신장형 형태 인자를 구현하고 이는 WHUD(200)의 영역(220)에서와 같은 특정 적용예를 위해 바람직하지만, 각각의 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a 및 314a)를 위해 각각의 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)를 갖는 종래의 접근법의 사용은 레이저 프로젝터(300a)에 원치 않는 사이즈를 추가하고(예를 들어, 적색 레이저 광의 상대적으로 더 짧은 광로에서 더 작은 간격 및 광학 요소(321a, 331a)에 비해, 적외선 레이저 광의 상대적으로 긴 광로에서 더 큰 간격 및 광학 요소(324a, 334a)로 인해), 레이저 프로젝터(300a)가 WHUD(200)의 영역(220)에 끼워 맞춰지기에 충분하게 작은 형태 인자에 도달하지 못하게 한다.
본 시스템, 장치 및 방법에 따라, 신장형 기하학적 구조를 갖는 레이저 프로젝터는 각각의 레이저 다이오드를 위해 각각의 별개의 집속 렌즈를 갖는 종래의 접근법 대신에, 모든 레이저 다이오드에 의해 방출된 레이저 광을 집속하기 위한 단일 전용 수렴 렌즈를 사용함으로써 보다 작은 형태 인자를 달성할 수 있다.
도 3b는 신장형 형태 인자를 채택하고 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 레이저 광을 집속하기 위해 단일 전용 수렴 렌즈(340b)를 사용하는 예시적인 레이저 프로젝터(300b)의 예시도이다. 레이저 프로젝터(300b)가 또한 4개의 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)(예를 들어, 적색 레이저 다이오드(311b), 녹색 레이저 다이오드(312b), 청색 레이저 다이오드(313b) 및 적외선 레이저 다이오드(314b))를 포함하며 각각의 레이저 다이오드는 발산 레이저 광(즉, 발산을 갖는 레이저 광)을 제공하도록 작동된다는 점에서, 레이저 프로젝터(300b)는 도 3a의 레이저 프로젝터(300a)와 개념적으로 그리고 작동적으로 유사하다. 그러나, 레이저 프로젝터(300b)의 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)에 의해 방출된 레이저 광의 광선 또는 빔의 광로에서의 렌즈 및 반사기는, 레이저 프로젝터(300a)의 형태 인자보다 더 작은 형태 인자를 레이저 프로젝터(300b)에 제공하기 위하여, 레이저 프로젝터(300a)의 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a 및 314a)에 의해 방출된 레이저 광의 광로에서의 렌즈 및 반사기에 비해, 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 상이하게 배치된다. 도 3a의 레이저 프로젝터(300a)의 예시와 유사한 방식으로, 도 3b의 레이저 프로젝터(300b)의 예시에서, 레이저 광은 실선 화살표 쌍으로 표시되며, 각각의 실선 화살표 쌍을 포함하고 그 사이에 있는 영역은 각각의 레이저 빔에 해당한다.
레이저 프로젝터(300b)는 레이저 광을 제공하는 레이저 모듈(310b)을 포함하고, 레이저 모듈(310b)은 제1 레이저 광을 제공하는 적어도 제1 레이저 다이오드(311b)를 포함하여, 레이저 모듈에 의해 제공된 레이저 광이 적어도 제1 레이저 광을 포함한다. 앞서 설명된 바와 같이, 제1 레이저 다이오드(311b)는 적색 레이저 다이오드일 수 있지만, 실제로는 제1 레이저 다이오드(311b)는 구체적인 구현예에 따라 임의의 파장(예를 들어, 녹색, 청색, 적외선, 자외선 또는 그 사이의 어딘가)을 갖는 레이저 광을 생성하도록 작동하는 임의의 다양한 레이저 다이오드일 수 있다.
제1 레이저 다이오드(311b)에 의해 제공된 제1 레이저 광은 일반적으로 발산을 나타내거나, 발산으로 가득 차거나, 또는 발산을 "가질" 수 있어서(적어도 제1 레이저 다이오드로부터 일정한 거리에서), 제1 레이저 다이오드(311b)로부터의 거리가 증가함에 따라 제1 레이저 광의 스폿 사이즈가 확장되도록 한다. 과도하게 큰 광학 요소 없이 모든 제1 레이저 광이 투영 경로에서 유지되도록 이러한 확장을 억제하기 위하여, 레이저 모듈(310b)은 또한 제1 레이저 광의 광로에 위치된 제1 시준 렌즈(321b)를 포함한다. 제1 시준 렌즈(321b)는 제1 레이저 다이오드(311b)로부터 제1 레이저 광을 수신하여 제1 레이저 광의 발산을 적어도 감소시킨다. 일부 구현예에서, 제1 시준 렌즈(321b)는 실질적으로 제1 레이저 광을 시준할 수 있다; 그러나, 다른 구현예에서, 제1 시준 렌즈(321b)로부터 나오는 제1 레이저 광이 여전히 일부 발산을 가질 수 있거나(제1 시준 렌즈(321b) 내로 들어가는 제1 레이저 광보다는 발산이 적지만), 또는 제1 시준 렌즈(321b)로부터 나오는 제1 레이저 광이 일부 수렴을 가질 수 있다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위 전반에 걸쳐서, "시준"이라는 용어는, 이를 관통하는 광의 발산을 적어도 감소시키고 광이 실제로 시준되도록 할 수 있거나 할 수 없는 렌즈를 지칭하기 위해 "시준 렌즈"로 대략적으로 사용된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "실질적으로 시준한다"는 것은 일반적으로 +/- 10% 내에서 시준함을 의미한다.
제1(예를 들어, 적색) 레이저 광의 광로에서의 그 위치와 관련하여, 프로젝터(300b)의 제1 시준 렌즈(321b)는 프로젝터(300a)의 집속 렌즈(321a)와 유사하다. 프로젝터(300a)의 집속 렌즈(321a)는 적색 레이저 다이오드(311a)로부터 발산 적색 레이저 광을 수신하여 해당 적색 레이저 광을 수렴 또는 집속하는 반면에, 프로젝터(300b)의 제1 시준 렌즈(321b)는 제1 레이저 다이오드(311b)로부터 발산 제1 레이저 광을 수신하여 해당 제1 레이저 광의 발산을 감소시킨다. 프로젝터(300a)의 집속 렌즈(321a)는 프로젝터(300a)의 애퍼처로부터 그리고 프로젝터(300a)의 애퍼처를 통하여 즉시 전파되는 수렴 레이트를 개시함으로써 적색 레이저 광을 집속하는 반면에, 프로젝터(300b)의 제1 시준 렌즈(321b)는 제1 레이저 광의 발산을 감소시켜서(예를 들어, 제1 레이저 광을 실질적으로 시준하여) 제1 레이저 광이 상대적으로 작은 스폿 사이즈로 프로젝터(300b)를 통해 전파되지만, 제1 시준 렌즈(321b)는 프로젝터(300b)의 애퍼처를 통해 전파되는 수렴 레이트를 개시하거나 제1 레이저 광을 집속하지 않는다. 제1 레이저 광을 집속/수렴시키기 위해, 프로젝터(300b)에서의 제1 레이저 광의 광로는 제2 렌즈(프로젝터(300a)에서의 적색 레이저 광의 광로와 구별되는 바와 같은), 즉 수렴 렌즈(340b)를 포함한다.
수렴 렌즈(340b)는 레이저 모듈(310b)에 의해 제공된 레이저 광의 광로에서 레이저 모듈(310b)로부터 하류에 위치된다. 레이저 모듈(310b)에 의해 제공된 레이저 광은 제1 레이저 다이오드(311b)에 의해 제공된 제1 레이저 광을 포함하기 때문에, 수렴 렌즈(340b)는 제1 시준 렌즈(321b)로부터 하류에서 제1 레이저 광의 광로에 위치된다. 수렴 렌즈(340b)는 레이저 모듈(310b)로부터 레이저 광(제1 레이저 다이오드(311b)로부터의 제1 레이저 광을 포함하는)을 수신하고, 프로젝터(300b)의 외부에 있을 수 있는 초점(370b)으로 레이저 광을 수렴시킨다.
도 3b의 프로젝터(300b)의 도시된 예에서, 레이저 모듈(310b)은, 제2 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키도록 제2 레이저 광의 광로에 위치된 제2 시준 렌즈(322b)와 함께 제2 레이저 광을 제공하기 위한 제2 레이저 다이오드(312b)(예를 들어, 녹색 레이저 다이오드); 제3 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키도록 제3 레이저 광의 광로에 위치된 제3 시준 렌즈(323b)와 함께 제3 레이저 광을 제공하기 위한 제3 레이저 다이오드(313b)(예를 들어, 청색 레이저 다이오드); 및 제4 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키도록 제4 레이저 광의 광로에 위치된 제4 시준 렌즈(324b)와 함께 제4 레이저 광을 제공하기 위한 제4 레이저 다이오드(314b)(예를 들어, 적외선 레이저 다이오드)를 추가로 포함한다. 제2 레이저 광, 제3 레이저 광 및 제4 레이저 광은 모두 레이저 모듈(310b)에 의해 출력된 레이저 광에 포함된다(제1 레이저 광과 함께).
본 시스템, 장치 및 방법에 따라, 시준 렌즈(321a, 322b, 323b 및 324b)는, 레이저 광의 "출력" 수렴 레이트(전반적으로 프로젝터에 의해 출력되는)를 개시 및 실제로 집속하는(프로젝터(300a)의 유사한 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)에 의해 수행되는 바와 같이) 대신에, 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)에 의해 제공된 레이저 광의 발산만을 감소시키기 때문에, 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)가 각각 해당 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)로부터의 레이저 광의 상이한 스폿 사이즈를 수용할 필요가 없으며, 이에 따라 시준 렌즈(321b, 322b, 323b, 324b)가 각각 서로 실질적으로 동일한 사이즈일 수 있다. 예를 들어, 프로젝터(300b)의 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)는 모두 프로젝터(300a)의 집속 렌즈(321a)와 실질적으로 동일한 사이즈이지만, 프로젝터(300a)에서 집속 렌즈(322a)가 집속 렌즈(321a)보다 더 크기 때문에, 프로젝터(300b)의 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)는 모두 집속 렌즈(322a)보다 더 작다. 마찬가지로, 프로젝터(300a)에서 집속 렌즈(323a)는 집속 렌즈(322a)보다 더 크고 집속 렌즈(324a)는 집속 렌즈(323a)보다 더 크므로, 프로젝터(300b)에서 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)는 모두 프로젝터(300a)의 집속 렌즈(323a) 및 집속 렌즈(324a)보다 상당히 더 작다. 프로젝터(300a)의 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)를 가로질러 증가하는 사이즈에 비해, 프로젝터(300b)의 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)의 일정하고 작은 사이즈는 프로젝터(300a)의 형태 인자에 비해 프로젝터(300b)의 작은 형태 인자를 달성하는데 기여하는 인자이다. 또한, 각각의 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)가 실질적으로 동일한 사이즈이기 때문에, 각각의 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)는 해당 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)로부터 실질적으로 동일한 스폿 사이즈의 레이저 광을 수신하도록 위치되며, 이에 따라 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)는 일반적으로 프로젝터(300a)에서 레이저 다이오드(311a, 312a, 313a 및 314a)에 대한 집속 렌즈(321a, 322a, 323a 및 324a)의 위치에 비해, 프로젝터(300b)에서 평균적으로, 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)의 출력에 더 근접하게 위치된다. 이러한 위치 설정은 또한 프로젝터(300b)의 상대적으로 작은 형태 인자에 기여한다.
프로젝터(300a)와 마찬가지로, 프로젝터(300b)는 또한 4개의 반사기(331b, 332b, 333b 및 334b)를 포함하는 결합기(330b)를 포함한다. 프로젝터(300a)와 실질적으로 동일한 방식으로, 프로젝터(300b)의 결합기(330b)의 4개의 반사기(331b, 332b, 333b 및 334b)는 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)로부터의 각각의 레이저 광을 단일 집합체 레이저 빔(즉, 프로젝터(300b)에 의해 출력되는 "레이저 광")으로 결합시키도록 위치 및 배향된다; 그러나, 프로젝터(300b)의 반사기(331b, 332b, 333b 및 334b) 상에 충돌하는 레이저 광은 프로젝터(300a)의 반사기(331a, 332a, 333a 및 334a) 상에서 이들이 그러한 것처럼 수렴되고 있지 않기 때문에, 반사기(331b, 332b, 333b 및 334b)는 모두 서로 실질적으로 동일한 사이즈이다. 예를 들어, 프로젝터(300b)의 반사기(331b, 332b, 333b 및 334b)는 모두 프로젝터(300a)의 반사기(331a)와 실질적으로 동일한 사이즈이지만, 프로젝터(300a)에서 반사기(332a)가 반사기(331a)보다 더 크기 때문에, 프로젝터(300b)의 반사기(331b, 332b, 333b 및 334b)는 모두 반사기(332a)보다 더 작다. 마찬가지로, 프로젝터(300a)에서 반사기(333a)는 반사기(332a)보다 더 크고 반사기(334a)는 반사기(333a)보다 더 크므로, 프로젝터(300b)에서 반사기(331b, 332b, 333b 및 334b)는 모두 프로젝터(300a)의 반사기(333a) 및 반사기(334a)보다 상당히 더 작다. 프로젝터(300a)의 반사기(331a, 332a, 333a 및 334a)를 가로질러 증가하는 사이즈에 비해, 프로젝터(300b)의 반사기(331b, 332b, 333b 및 334b)의 일정하고 작은 사이즈는 프로젝터(300a)의 형태 인자에 비해 프로젝터(300b)의 작은 형태 인자를 달성하는데 기여하는 다른 인자이다.
반사기(331b, 332b, 333b 및 334b)는 반사기(331a, 332a, 333a 및 334a)에 대해 설명된 것과 실질적으로 동일한 방식으로 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)에 의해 제공된 다양한 파장의 레이저 광을 선택적으로 반사 및/또는 투과시키기 위한 반사성 및/또는 이색성 재료를 포함할 수 있다.
도 3a의 프로젝터(300a)와 마찬가지로, 프로젝터(300b)는 결합기(330b)의 출력에서 레이저 광(즉, 집합체 레이저 광)의 광로에 위치된 적어도 제1 스캔 미러(360b)를 포함한다. 제1 스캔 미러(360b)는 2차원 반사 영역(예를 들어, 길이 및 폭을 갖는 정사각형 또는 직사각형 표면, 또는 직경을 갖는 원형 표면)을 포함하고, 제1 스캔 미러(360b)에서의 레이저 광의 스폿 사이즈(350b)는 제1 스캔 미러(360b)의 반사 영역보다 더 작거나 거의 같다. 일부 구현예에서, 제1 스캔 미러(360b)의 반사 영역은 제1 축을 중심으로 제어할 수 있게 회전 가능할 수 있고, 제1 스캔 미러(360b)의 반사 영역에서의 레이저 광의 스폿 사이즈(350b)의 치수(예를 들어, 스폿의 치수)는 제1 축을 따르는 제1 스캔 미러(360b)의 반사 영역의 치수보다 더 작거나 거의 같을 수 있다. 이러한 구현예는 제1 스캔 미러(360b)와 레이저 광의 초점(370b) 사이에서 레이저 광의 광로에 위치된 제2 스캔 미러(간략화를 위해 도 3b에는 도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다. 제2 스캔 미러는 2차원 반사 영역을 포함할 수 있으며, 제2 스캔 미러의 반사 영역은 제1 스캔 미러(360b)의 반사 영역의 제1 축에 직교하는 제2 축을 중심으로 제어할 수 있게 회전 가능하다. 이러한 구성에서, 제2 스캔 미러의 반사 영역에서의 레이저 광의 스폿 사이즈(예를 들어, 스폿 사이즈의 치수 또는 스폿의 치수)는 제2 축을 따르는 제2 스캔 미러의 반사 영역의 치수보다 더 작거나 거의 같을 수 있다.
프로젝터(300b)의 도시된 예에서, 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)에 의해 제공되는 발산 레이저 광은 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)에 의해 각각 실질적으로 시준되며, 결합기(330b)의 반사기(331b, 332b, 333b 및 334b)에 의해 반사되어 단일 집합체 레이저 빔으로 결합될 때 시준된 상태로 유지된다. 본 시스템, 장치 및 방법에 따라, 이러한 접근법은 도 3a의 프로젝터(300a)의 유사한 요소들에 비해 그 사이에 보다 작은 간격을 갖는 보다 작은 광학 요소를 가능하게 하여, 프로젝터(300a)의 형태 인자에 비해 프로젝터(300b)에서 보다 작은 전체적인 형태 인자에 기여한다. 미러(360b)의 위치에서 적어도 하나의 스캔 미러(360b)의 사이즈보다 더 작거나 같은 스폿 사이즈(350b)까지 레이저 광(즉, 집합체 레이저 광)을 아래로 집속하기 위하여, 프로젝터(300b)는 결합기(330b)와 적어도 하나의 스캔 미러(360b) 사이에서 집합체 레이저 광의 광로에 전용 수렴 렌즈(340b)를 포함한다. 수렴 렌즈(340b) 상에 입사될 때 각각의 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)로부터의 레이저 광이 모두 실질적으로 동일한 스폿 사이즈로 실질적으로 시준되기 때문에, 단일 수렴 렌즈(340b)는 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)의 각각의 레이저 다이오드로부터의 레이저 광의 각각의 광선 또는 빔에 실질적으로 동일한 수렴 레이트를 적용하여, 이들이 초점(370b)에 수렴되어 이로부터 발산됨에 따라, 레이저 광의 각각의 광선 또는 빔이 이의 광로를 따라 모든 지점에서 레이저 광의 다른 광선 또는 빔과 실질적으로 동일한 스폿 사이즈를 유지하도록 한다.
초점(370b)은 각각의 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)에 의해 방출된 레이저 광의 각각의 광선 또는 빔의 공통 초점이다. 즉, 초점(370b)은 프로젝터(300b)에 의해 출력되는 집합체 레이저 광의 초점이며, 이의 위치는 수렴 렌즈(340b)에 의해 집합체 레이저 광에 적용된 수렴 레이트에 의해 결정된다. 일반적으로, 레이저 투영 적용예에서, 초점(370b)의 위치가 도 3b에 도시된 바와 같이 프로젝터의 외부에 있는 것이 유리하다. 더욱이, 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)에 의해 방출된 레이저 광은 일반적으로 가우스 빔일 수 있기 때문에, 초점(370b)에서의 스폿 사이즈가 제로에 도달하는 것이 아니라 오히려 넌-제로 빔 웨이스트로 수렴될 수 있다. 즉, 레이저 광은 대략 마이크로미터 또는 밀리미터의 직경과 같은, 제로보다 더 큰 직경을 갖는 초점으로 수렴될 수 있다. 초점(370b)에서의 집합체 레이저 광의 넌-제로 빔 웨이스트는 이의 광로를 따라 집합체 레이저 광의 최소 스폿 사이즈에 해당할 수 있다; 따라서, 스캔 미러(360b)에서의 레이저 광의 스폿 사이즈(350b)는 초점(370b)에서의 레이저 광의 스폿 사이즈(예를 들어, 최소 빔 웨이스트)보다 더 크다.
다양한 대안적인 구현예에서, 다수의 레이저 다이오드로부터의 레이저 광을 집속하기 위해 단일 전용 수렴 렌즈를 사용하는 레이저 프로젝터는, 임의의 구성으로 배치되고 임의의 조합의 파장을 갖는 임의의 수 N개의 레이저 다이오드(즉, N≥1)를 포함할 수 있다. 단일 수렴 렌즈를 사용하는 본원에서 설명된 레이저 프로젝터는 또한 한 세트의 시준 렌즈를 포함할 수 있고(즉, 레이저 다이오드에 의해 출력되는 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키기 위해), 시준 렌즈가 레이저 광의 광로에서 수렴 렌즈로부터 상류에 있기 때문에, 시준 렌즈는 일반적으로 본원에서 "1차 렌즈"로 지칭될 수 있으며, 수렴 렌즈는 일반적으로 본원에서 "2차 렌즈"로 지칭될 수 있다.
도 4는 레이저 광을 집속하기 위한 본 시스템, 장치 및 방법을 사용하는 예시적인 레이저 프로젝터(400)의 보다 상세한 예시도이다(도 3b에 비해). 프로젝터(400)는 도 3b의 프로젝터(300b)와 실질적으로 유사하지만, 도 3b에 도시되지 않은 몇 가지 보다 구체적인 세부사항을 도시한다. 프로젝터(400)는 N=4인 N개의 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414)를 포함하고, 각각의 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414)는 각각의 발산 실선 화살표 쌍으로 표시된 발산을 갖는 각각의 레이저 광(예를 들어, 각각의 발산 레이저 광)을 제공한다. N=4개의 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)의 세트의 각각의 1차 렌즈는 N=4개의 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414)의 각각의 레이저 다이오드로부터 각각의 레이저 광을 수신하도록 위치 및 배향된다. 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414)의 각각의 레이저 다이오드로부터의 발산 레이저 광은 N=4개의 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)의 각각의 1차 렌즈 상에 충돌하여 이를 통해 투과된다. 각각의 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)를 통하는 각각의 레이저 광의 대표적인 광로는 도 4에서 각각의 점선 화살표 쌍으로 표시된다. 도면에 도시된 바와 같이, N=4개의 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)의 각각의 1차 렌즈는 N=4개의 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414)의 각각의 레이저 다이오드로부터의 각각의 레이저 광의 발산을 적어도 감소시킨다. N=4개의 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)의 각각의 1차 렌즈에 의해 방출된 레이저 광은 도 4에서 각각의 실선 쌍 및 실질적으로 평행한 화살표로 표시되며, N=4개의 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)의 각각의 1차 렌즈에 의해 방출된 레이저 광이 실질적으로 시준됨을 나타낸다. 그러나, 대안적인 구현예에서, N=4개의 1차 렌즈(421, 422, 423, 424) 중 하나 이상은, 1차 렌즈가 N=4개의 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414)의 해당 레이저 다이오드로부터 수신하는 레이저 광의 발산에 비해 1차 렌즈가 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 경우, 작은 정도의 수렴 또는 발산을 갖는 레이저 광을 방출할 수 있다. 이러한 방식으로, 프로젝터(400)의 1차 렌즈(411, 412, 413 및 414)는 도 3b의 프로젝터(300b)의 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)와 실질적으로 유사하다.
도 3b의 프로젝터(300b)에서, 각각의 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)는 실질적으로 동일한 사이즈이고, 각각의 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)는 y-방향으로 실질적으로 동일한 위치에 위치된다. 또한, 프로젝터(300b)의 각각의 시준 렌즈(321b, 322b, 323b 및 324b)는 해당 레이저 다이오드(311b, 312b, 313b 및 314b)로부터 실질적으로 동일한 거리에 위치된다. 대조적으로, 프로젝터(400)에서, N=4개의 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414)는 다양한 사이즈이고, 해당하는 N=4개의 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)는, a) 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)와 쌍을 이루는 해당 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414)의 사이즈, 및 b) 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)와 쌍을 이루는 해당 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414)에 의해 방출된 레이저 광의 특정 발산을 모두 수용하기 위하여, y-방향으로 다양한 상이한 위치에 위치된다. N=4개의 레이저 다이오드(411, 412, 413, 414)의 상이한 레이저 다이오드들은 상이한 발산 정도를 갖는 레이저 광을 제공할 수 있기 때문에, 각각의 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)의 광 출력 및/또는 y-위치는, 도 4의 도시된 구현예에서 실질적으로 동일한 시준 및 실질적으로 동일한 스폿 사이즈를 갖는 레이저 광의 모든 광선 또는 빔을 제공하기 위하여, 하나의 1차 렌즈와 다음 1차 렌즈 간에 상이할 수 있다.
N=4개의 1차 렌즈에 의해 출력되는 적어도 감소된 발산을 갖는 레이저 광(예를 들어, 시준된 레이저 광)의 광선 또는 빔은, N=4개의 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414)의 각각의 레이저 다이오드에 의해 생성된 각각의 레이저 광을 적어도 하나의 집합체 레이저 광(예를 들어, 단일 집합체 레이저 광)으로 결합시키는, N=4개의(예를 들어, 이색성) 반사기(431, 432, 433, 434)를 포함하는 결합기에 의해 수신된다. 프로젝터(400)의 N=4개의 반사기(421, 422, 423 및 424)는, 각각의 이색성 반사기(예를 들어, 적어도 431, 432 및 433)를 통과하는 레이저 광의 굴절을 고려하기 위해, 그리고 레이저 광의 모든 광선 또는 빔이 단일 집합체 레이저 빔으로 정렬되도록 보장하기 위해, 프로젝터(400)에서 N=4개의 반사기(431, 432, 433 및 434)가 레이저 광의 광로에 대하여 서로 엇갈리고/오프셋된다는 점을 제외하고는, 도 3a의 프로젝터(300a)의 반사기(331a, 332a, 333a 및 334a) 및 도 3b의 프로젝터(300b)의 결합기(330b)의 반사기(331b, 332b, 333b 및 334b)에 대해 설명된 것과 실질적으로 유사한 구성으로 배치되고 이와 실질적으로 유사하다(예를 들어, 적어도 반사기(431, 432 및 433)는 이색성 재료를 포함할 수 있음). 각각의 반사기(431, 432 및 433)를 통하는 레이저 광의 굴절은 도 4에서 점선 화살표 쌍으로 표시된다. 일부 구현예에서, 미국 가특허출원 일련번호 제62/438,725호에 설명된 바와 같은 모놀리식 결합기를 사용함으로써, 이러한 엇갈림/오프셋 구성이 제거될 수 있고, 프로젝터(400)의 전체적인 사이즈가 추가로 감소될 수 있는데, 이는 앞서 설명된 바와 같이, 결합기의 반사기(431, 432, 433 및 434)가 모놀리식 결합기 내에서 흔히 그러하듯이 모두 실질적으로 서로 동일한 사이즈가 될 수 있도록 하기 때문에, 본원에서 설명된 1차 및 2차 렌즈와 결합하여 사용하기에 특히 적합하다.
프로젝터(400)의 결합기에서 나오는 집합체 레이저 광(즉, 실선 화살표 쌍으로 나타낸 반사기(431)로부터 멀리 이동하는 집합체 레이저 빔)은 실질적으로 시준된다. 이는 도 3a의 프로젝터(300a)의 반사기(331a)로부터 멀리 이동하는 수렴 집합체 빔과는 대조적이다. 앞서 설명된 바와 같이, 프로젝터(400)에서의 집합체 레이저 빔의 시준은 프로젝터(300a)에 비해, 프로젝터(400)에서 더 소형의 더 작은 광학 요소가 더 작은 구성으로 배치될 수 있게 하여, 프로젝터(300a)의 형태 인자에 비해 프로젝터(400)에 대한 더 소형의 더 작은 전체 형태 인자에 기여한다. 그러나, 프로젝터(400)에서의 집합체 레이저 광은 적어도 하나의 스캔 미러(460) 상에 끼워 맞춰지는 스폿 사이즈(450)까지 여전히 집속되어 아래로 수렴될 필요가 있다. 이를 위하여, 그리고 본 시스템, 장치 및 방법에 따라, 프로젝터(400)는, 결합기로부터(예를 들어, 반사기(431)로부터) 집합체 레이저 광을 수신하여 집합체 레이저 광을 레이저 프로젝터(400)의 외부의 초점(470)으로 수렴시키도록 위치 및 배향된 2차 렌즈(440)(즉, 프로젝터(300b)의 수렴 렌즈와 유사함)를 포함한다. 초점(470)에서 집합체 레이저 광은 앞서 설명된 바와 같이 넌-제로 빔 웨이스트를 가질 수 있다.
스캔 미러(460)는 2차 렌즈(440)로부터 집합체 레이저 광(예를 들어, 수렴 집합체 레이저 광)을 수신하도록 위치 및 배향된다. 스캔 미러(460)는 2차원 반사 영역을 포함하고, 스캔 미러(460)에서의 집합체 레이저 광의 스폿 사이즈(450)는 반사 영역보다 더 작거나 거의 같다; 그러나, 집합체 레이저 광은 스캔 미러(460) 상에 입사할 때 수렴되기 때문에, 스캔 미러(460)에서의 집합체 레이저 광의 스폿 사이즈(450)는 초점(470)에서의 집합체 레이저 광의 스폿 사이즈보다 더 크다. 앞서 설명된 바와 같이, 스캔 미러(460)는 2개의 직교 축을 중심으로 제어 가능하게 가변될 수 있거나(예를 들어, 회전 가능한 또는 변형 가능한), 또는 스캔 미러(460)는 제1 축을 중심으로 제어 가능하게 가변될 수 있는 제1 스캔 미러일 수 있으며, 프로젝터(400)는 제1 축에 직교하는 제2 축을 중심으로 제어 가능하게 가변될 수 있는 제2 스캔 미러(도 4에 도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다.
프로젝터(400)는 레이저 프로젝터를 집속하기 위한 본 시스템, 장치 및 방법을 구현하는 레이저 프로젝터의 일 예이다. 레이저 프로젝터(400)는 N=4개의 레이저 다이오드(411, 412, 413 및 414) 및 N=4개의 1차 렌즈(421, 422, 423 및 424)를 포함하지만, 대안적인 구현예에서, 1 이상의 임의의 수 N개의 레이저 다이오드 및 해당 1차 렌즈가 사용될 수 있다. 일반적으로, N≥2인 경우, 제1 레이저 다이오드는 제1 파장의 레이저 광을 제공할 수 있고, 제2 레이저 다이오드는 제2 파장의 레이저 광을 제공할 수 있다.
더 작은 형태 인자를 달성하는 것과 더불어, 특히 한 쌍의 안경의 일반적인 사이즈 및 외관을 갖는 착용식 헤드업 디스플레이에 사용하기에 적합한 더 작은 신장형 형태 인자를 달성하는 것과 더불어, 레이저 프로젝터를 집속하기 위한 본 시스템, 장치 및 방법은 특정한 광학적 이점도 제공할 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 스캔 미러에서 주어진 스폿 사이즈에 대해, 2차 "수렴" 렌즈의 사용은 1차 렌즈(들)만이 빔(들)을 집속하는데 사용되는 경우보다 적어도 하나의 스캔 미러에 훨씬 더 가깝게 레이저 빔(들)의 수렴이 시작될 수 있도록 한다. 더 짧은 거리에 걸쳐서 동일한 스폿 사이즈(예를 들어, 대략적으로 적어도 하나의 스캔 미러의 사이즈)를 달성하기 위해, 2차 "수렴" 렌즈의 사용은 1차 렌즈(들)가 빔(들)을 집속하는데 사용되는 구현예에 비해, 레이저 빔(들)의 더 빠른/더 급격한 수렴 레이트를 가능하게 한다. 적어도 하나의 스캔 미러가 레이저 프로젝터의 애퍼처로서 작용하기 때문에, 이러한 더 빠른/더 급격한 수렴 레이트는 레이저 프로젝터에 더 많은 수치의 애퍼처를 효과적으로 제공하여, 레이저 프로젝터의 초점을 레이저 프로젝터의 출력에 더 가깝게 하며, 일반적으로 더 작고, 더 긴밀하며, 더 급격한 스폿이 집합체 레이저 빔의 빔 웨이스트(예를 들어, 초점)에 형성될 수 있게 한다. 이러한 모든 인자는 특정 적용예에서 이미지 투영 품질을 향상시킬 수 있다.
가우스 빔의 발산/수렴 각도는 일반적으로 아래의 수식 (1)의 간략화된 관계로 설명되는 바와 같이, 빔 웨이스트와 반비례 관계에 있다:
여기서 θ는 발산/수렴 각도(즉, 빔 웨이스트에 접근하는 광에 대한 수렴 각도, 및 빔 웨이스트로부터 멀리 이동하는 광에 대한 발산 각도)이고, λ는 레이저 광의 파장이며, ω0는 빔 웨이스트이다(Svelto, Orazio(2010), 레이저 원리 (제5판), pp. 153-155로부터의 수식). 수식 (1)에 기초하여, 레이저 프로젝터에서 가장 먼 1차 렌즈(예를 들어, 프로젝터(300a)의 렌즈(324a))와 적어도 하나의 스캔 미러 사이의 거리에 비해, 적어도 하나의 스캔 미러에 인접한 2차 렌즈에 의해 가능해지는 더 큰 수렴 각도(θ)는 레이저 빔의 초점에서 더 작은 빔 웨이스트(ω0)를 유발한다. 더 작은 빔 웨이스트(ω0)는 일반적으로 더 긴밀하고, 더 깔끔한 레이저 스폿이 형성될 수 있도록 하고 레이저 투영의 이미지 품질을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본원에서 설명된 바와 같은 2차 수렴 렌즈를 사용하는 한가지 이점(특정 적용예에 대해)은 그것이 레이저 빔의 초점을 레이저 프로젝터의 출력에 더 가깝게 하는데 사용될 수 있다는 것이다. 이는 도 1의 WHUD(100)와 도 2a 및 도 2b의 WHUD(200)와 같은, 가상 망막 투영을 사용하는 착용식 헤드업 디스플레이에서 유리할 수 있는데, 그 이유는 레이저 빔의 초점을 레이저 프로젝터의 출력에 더 가깝게 하는 급격한 수렴 레이트가 WHUD의 홀로그램 결합기 상에서 레이저 빔의 스폿 사이즈를 증가시키는 더 급격한 수렴 레이트를 또한 생성하기 때문이다.
도 5는 i) 레이저 다이오드에서 1차 렌즈만을 사용하여 레이저 프로젝터에 의해 생성된 레이저 광을 집속하는 종래의 접근법과, ii) 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 레이저 프로젝터의 출력에 더 근접하게 위치된 2차 렌즈를 사용하여 동일한 레이저 광을 집속하는 접근법 간의 비교를 도시하는 간략화된 WHUD(500)의 예시도이다. WHUD(500)는 WHUD(500)가 레이저 프로젝터(510) 및 홀로그램 결합기(520)를 포함한다는 점에서 도 1의 WHUD(100)와 실질적으로 유사할 수 있지만, 어수선함을 감소시키기 위해 WHUD(500)의 지지 구조체가 도 5에 도시되지 않는다. 레이저 프로젝터(510)는 제1 레이저 다이오드(511)(예시적인 목적으로 하나만이 도시되지만, 실제로는 임의의 수의 레이저 다이오드가 포함될 수 있음) 및 적어도 하나의 스캔 미러(514)를 포함한다. 레이저 다이오드(511)와 스캔 미러(514) 사이의 광로는 1차 렌즈(512) 및 2차 렌즈(513)를 포함한다. 레이저 다이오드(511)는 1차 렌즈(512) 상에 충돌하는 발산 레이저 광(즉, 발산을 갖는 레이저 광)을 제공한다. 도 5는 비교를 위해 2가지 시나리오를 도시한다: i) 1차 렌즈(512)는 "집속 렌즈"(예를 들어, 321a, 322a, 323a 또는 324a)로서 작용하고, 스캔 미러(514)의 반사 영역에 완전히 끼워 맞춰지는(예를 들어, 채우는) 스캔 미러(514)에서의 스폿 사이즈를 갖도록 레이저 다이오드(511)에 의해 제공되는 레이저 광(1차 렌즈(512)로부터 스캔 미러(514)로 수렴되는 도 5의 점선 화살표 쌍으로 도시됨)을 수렴시키는 도 3a의 프로젝터(300a)와 유사한 제1 시나리오, 및 ii) 1차 렌즈(512)는 "시준 렌즈"(321b, 322b, 323b 또는 324b)로서 작용하고 레이저 광(1차 렌즈(512)와 2차 렌즈(513) 사이에서 평행한 도 5의 실선 화살표 쌍으로 도시됨)을 실질적으로 시준하며, 2차 렌즈(513)는 스캔 미러(514)의 반사 영역에 완전히 끼워 맞춰지는 스캔 미러(514)에서의 스폿 사이즈를 갖도록 레이저 광(2차 렌즈(513)로부터 스캔 미러(514)로 수렴되는 도 5의 한 쌍의 실선 화살표로 도시됨)을 수렴시키는 도 3b의 프로젝터(300b)와 유사한 제2 시나리오. 제1 시나리오에서, 1차 렌즈(512)와 스캔 미러(514) 사이를 이동하는 수렴 레이저 광은 영향을 받지 않게(즉, 마치 2차 렌즈(513)가 거기에 없는 것처럼) 2차 렌즈(513)를 "통과"한다.
제1 시나리오 및 제2 시나리오 모두에서, 스캔 미러(514)에서의 레이저 광의 스폿 사이즈는 실질적으로 동일하다. 그러나, 제1 시나리오에서는 스캔 미러(514)로부터 상대적으로 멀리 떨어진 지점(즉, 1차 렌즈(512))으로부터 레이저 광이 수렴되기 시작하는 반면에, 제2 시나리오에서는 스캔 미러(514)에 상대적으로 가까운 지점(즉, 2차 렌즈(513))으로부터 레이저 광이 수렴되기 시작한다. 이는 제2 시나리오에서의 레이저 광(즉, 2차 렌즈(513)로부터 수렴되는)의 수렴 레이트가 제1 시나리오에서의 레이저 광(즉, 1차 렌즈(512)로부터 수렴되는)의 수렴 레이트보다 더 크다는 것을 의미한다. 앞서 설명된 바와 같이(예를 들어, 수식 (1)과 관련하여), 스캔 미러(514)에 인접한 2차 렌즈(513)에 의해 가능해지는 더 높은 수렴 레이트는 레이저 광이 더 긴밀하고 더 깨끗한 스폿으로 집속될 수 있게 하고, 1차 렌즈(512)가 레이저 빔을 집속하는데 사용되는 제1 시나리오에 비해 보다 높은 수치의 애퍼처를 레이저 프로젝터(510)에 효과적으로 제공한다.
1차 렌즈(512)에 의해 집속되는 레이저 광(즉, 상술한 제1 시나리오에 해당하는 도 5의 점선 화살표로 도시된 레이저 광)은 프로젝터(510)와 홀로그램 결합기(520) 사이의 제1 위치에서 초점(570a)으로 수렴된다. 2차 렌즈(513)에 의해 집속되는 레이저 광(즉, 상술한 제2 시나리오에 해당하는 도 5의 실선 화살표로 도시된 레이저 광)은 프로젝터(510)와 홀로그램 결합기(520) 사이의 제2 위치에서 초점(570b)으로 수렴된다. 1차 렌즈(512)에 의해 집속된 레이저 광(점선 화살표)에 적용되는 수렴 레이트에 비해 2차 렌즈(513)에 의해 집속된 레이저 광(실선 화살표)에 적용되는 더 높은 수렴 레이트로 인해, 초점(570b)은 초점(570a)에 비해, 프로젝터(510)에 더 근접하고 홀로그램 결합기(520)로부터 더 멀리 있다. 초점의 이러한 변위의 결과는 2차 렌즈(513)에 의해 집속된 레이저 광(실선 화살표)의 스폿 사이즈가 1차 렌즈(512)에 의해 집속된 레이저 광(점선 화살표)의 스폿 사이즈보다 홀로그램 결합기(520)에서 더 크다는 것이다(그리고 어떠한 경우에도, 홀로그램 결합기(520)에서의 레이저 광의 스폿 사이즈는 초점(570a, 570b)에서의 레이저 광의 스폿 사이즈보다 더 크다). 이러한 더 큰 스폿 사이즈는 홀로그램 결합기(520)에서의 한 쌍의 점선 화살표들 사이의 간격에 비해 홀로그램 결합기(520)에서의 한 쌍의 실선 화살표들 사이의 더 큰 간격으로 도 5에 도시된다.
WHUD(500)에서, 홀로그램 결합기(520)는 프로젝터(510)로부터 그 위에 충돌하는 레이저 광을 적어도 대략적으로 시준하여 적어도 대략적으로 시준된 레이저 광을 사용자의 눈(530)을 향해 재지향시키도록 작동되는 적어도 하나의 홀로그램을 포함한다. 이러한 경우, 홀로그램 결합기(520)에서의 더 큰 스폿 사이즈가 눈(530)에서의 더 큰 스폿 사이즈에 해당하기 때문에, 레이저 광이 상대적으로 더 큰 스폿 사이즈로 홀로그램 결합기(520) 상에 충돌하는 것이 유리할 수 있다. 눈(530)에서 더 큰 스폿 사이즈의 레이저 광을 갖는 것이 유리할 수 있는데, 그 이유는 이것이 보다 넓은 범위의 동공 위치로부터 보일 수 있는 레이저 광을 제공할 수 있기 때문, 및/또는 이것이 눈(530) 내에서 렌즈에 의해 눈(530)의 망막 상에 더 소형의 더 긴밀한 스폿이 형성(수식 (1)에 따라)되도록 할 수 있기 때문이다. 따라서, 레이저 프로젝터(510)에서 레이저 광을 집속하기 위해 종래의 1차 렌즈(512) 대신에 2차 렌즈(513)를 사용하는 것은 WHUD(500)와 같은 가상 망막 디스플레이를 포함하는 적용예에서 특히 유리할 수 있다.
도 6은 본 시스템, 장치 및 방법에 따라 레이저 프로젝터에 의해 제공된 레이저 광을 집속하는 방법(600)을 도시하는 흐름도이다. 프로젝터는 프로젝터(300b) 또는 프로젝터(400)와 실질적으로 유사할 수 있으며(후속되는 구체적인 동작의 설명에 기초하여 적절하게), 일반적으로 적어도 하나의 레이저 다이오드(예를 들어, N≥1인 N개의 레이저 다이오드), 각각의 레이저 다이오드를 위한 적어도 하나의 1차 또는 "시준" 렌즈(예를 들어, N개의 1차 렌즈), 및 단일 2차 또는 "수렴" 렌즈를 갖는 레이저 모듈을 포함한다. 방법(600)은 3개의 동작(601, 602 및 603)을 포함하지만, 당업자는 대안적인 실시형태에서 특정한 동작이 생략 및/또는 추가적인 동작이 부가될 수 있음을 이해할 것이다. 당업자는 또한 예시된 순서의 동작이 단지 예시적인 목적을 위해 도시된 것이고 대안적인 실시형태에서 변경될 수 있음을 이해할 것이다.
601에서, 프로젝터의 레이저 모듈은 발산을 갖는 레이저 광을 제공한다. 레이저 모듈은 임의의 수 N≥1개의 레이저 다이오드를 포함할 수 있으며, 601에서 임의의 수의 N개의 레이저 다이오드가 각각의 발산 레이저 광을 제공할 수 있다.
602에서, 프로젝터의 적어도 하나의 1차 또는 시준 렌즈는 레이저 광의 발산을 적어도 감소시킨다. 레이저 프로젝터가 다수의 레이저 다이오드를 포함하는 경우(즉, N≥2인 경우), N개의 1차 또는 시준 렌즈의 각각의 1차 또는 시준 렌즈는 N개의 레이저 다이오드의 각각의 레이저 다이오드와 쌍을 이룰 수 있고, 602에서 N개의 1차 또는 시준 렌즈의 각각의 1차 또는 시준 렌즈는 N개의 레이저 다이오드의 각각의 레이저 다이오드에 의해 제공된 각각의 레이저 광의 발산을 적어도 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 적어도 하나의 1차 또는 시준 렌즈에 의해 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 단계는 적어도 하나의 1차 또는 시준 렌즈에 의해 레이저 광을 시준하는 단계를 포함할 수 있다.
603에서, 프로젝터의 2차 또는 수렴 렌즈는 레이저 광을 프로젝터의 외부에 위치된 초점으로 수렴시킨다. 수렴 또는 2차 렌즈는 레이저 광의 광로에서 적어도 하나의 1차 또는 시준 렌즈로부터 하류에 위치될 수 있다. 일반적으로, 레이저 광이 2차 또는 수렴 렌즈에 의해 수렴되는 초점은 넌-제로 빔 웨이스트를 가질 수 있다.
일부 구현예에서, 본원에서 설명된 바와 같은 2차 렌즈는 수렴 기능과 더불어 더 많은 광학 기능을 수행/부여하도록 적응될 수 있다. 예를 들어, 2차 렌즈(예를 들어, 2차 렌즈(340b, 440 및/또는 513))는 본원에서 설명된 수렴 기능을 적용할 목적으로 제1 표면 상에 구형 곡률을 포함할 수 있으며, 부가적으로, 2차 렌즈(예를 들어, 2차 렌즈(340b, 440 및/또는 513))는 투영 시스템에 달리 존재하는 비점수차(astigmatism)를 보정하거나 보상할 목적으로 제2 표면(2차 렌즈의 두께를 가로지르는 제1 표면의 반대편의 제2 표면) 상에 원통형 곡률을 포함할 수 있다. (미국 가특허출원 일련번호 제62/420,368호에 설명된 바와 같은 일부 WHUD 아키텍처를 포함하는) 비점수차 보정/보상을 필요로 하는 시스템은 수렴 및 비점수차 보정/보상 기능을 개별적으로 달성하기 위해 2개의 별개의 광학 요소를 사용하기 보다는, 비점수차 보정/보상 및 수렴 기능을 단일 2차 렌즈(예를 들어, 340b, 440 또는 513)에 통합함으로써 유용할 수 있다. 유사한 방식으로, 본원에서 설명된 2차 렌즈는 투영 시스템에 존재하는 다른 수차 또는 원치 않는 효과를 보정하도록 돕기 위해 다른 광학 기능을 수행/부여하도록 적응될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위 전반에 걸쳐서, "거의"라는 용어가 때로는 구체적인 값 또는 양과 관련하여 사용된다. 예를 들어, 스폿 사이즈는 적어도 하나의 치수에서 미러 사이즈와 "거의 같다"(또는 그 반대로, 미러 사이즈가 적어도 하나의 치수에서 스폿 사이즈와 거의 같다). 구체적인 문맥상 달리 요구하지 않는 한, "거의"라는 용어는 일반적으로 ±15%를 의미한다.
당업자는 레이저 이외의 하나 이상의 광원(들)을 사용하는 프로젝터 아키텍처에 본 시스템, 장치 및 방법이 적용되거나 달리 통합될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 구현예에서, 본원에서 설명된 프로젝터의 하나 이상의 레이저(들)는 하나 이상의 발광 다이오드("LED") 및/또는 하나 이상의 유기 LED("OLED")를 포함하는 광원과 같은 다른 광원으로 대체될 수 있다. 이러한 비-레이저 구현예는 유리하게는 투영된 광 신호를 시준, 집속, 및/또는 달리 지향시키기 위해 부가적인 광학기를 사용할 수 있다. 구체적인 문맥상 달리 요구하지 않는 한, 당업자는 본 시스템, 장치 및 방법 전반에 걸쳐서 "SLP"에 대한 언급이 본원에서 설명된 SLP와 연관된 동일한 일반적 기능(들)을 수행하기 위한 적용예에 대해 적용되거나 적응될 수 있는 다른 광원(필요에 따라, 다른 광학기와 결합됨)에 대한 총칭임을 이해할 것이다.
당업자는 홀로그램 결합기 이외의 하나 이상의 투명 결합기(들)를 사용하는 WHUD 아키텍처에 본 시스템, 장치 및 방법이 적용되거나 달리 통합될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 일부 구현예에서 본원에서 설명된 홀로그램 결합기는 프리즘 필름, 마이크로 렌즈 어레이를 보유한 필름, 및/또는 도파관 구조체와 같이, 실질적으로 동일한 일반적 기능(들)을 달성하는 비-홀로그램 장치로 대체될 수 있다. 이러한 비-홀로그램 구현예는 추가적인 광학기를 사용할 수 있거나 사용하지 않을 수 있다. 구체적인 문맥상 달리 요구하지 않는 한, 당업자는 본 시스템, 장치 및 방법 전반에 걸쳐서 "홀로그램 결합기"에 대한 언급이 본원에서 설명된 홀로그램 결합기와 연관된 동일한 일반적 기능(들)을 수행하기 위한 적용예에 대해 적용되거나 적응될 수 있는 다른 투명 결합기(필요에 따라, 다른 광학기와 결합됨)에 대한 총칭임을 이해할 것이다.
당업자는 본원에서 설명된 레이저 프로젝터를 집속하기 위한 다양한 실시형태가 비-WHUD 적용예에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 시스템, 장치 및 방법은 비-착용식 헤드업 디스플레이, 및/또는 가시성 투영 디스플레이를 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있는 다른 프로젝터 적용예에 적용될 수 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 광섬유(들)가 본원에서 도시된 경로 중 일부를 따라 광 신호를 안내하는데 사용될 수 있다.
본원에서 설명된 WHUD는 사용자의 환경으로부터 데이터를 수집하기 위한 하나 이상의 센서(들)(예를 들어, 마이크로폰, 카메라, 온도계, 나침반, 고도계, 및/또는 기타)를 포함할 수 있다. 예를 들어, WHUD의 프로세서에 피드백을 제공하고 디스플레이(들) 상에 임의의 주어진 이미지가 디스플레이 되어야 하는 경우에 영향을 미치기 위해 하나 이상의 카메라(들)가 사용될 수 있다.
본원에서 설명된 WHUD는 하나 이상의 내장형 전원(예를 들어, 하나 이상의 배터리(들)), 무선 통신을 송신/수신하기 위한 무선 트랜시버, 및/또는 컴퓨터에 연결하기 위한 및/또는 하나 이상의 내장형 전원을 충전하기 위한 접속 커넥터 포트를 포함할 수 있다.
본원에서 설명된 WHUD는 이에 한정됨이 없이, 마이크로폰을 통한 음성 명령; 버튼, 스위치 또는 터치 감응형 표면을 통한 터치 명령; 및/또는 예를 들어, 그 전체 내용이 모두 본원에 참조로 포함되는, 미국 정규 특허출원 일련번호 제14/155,087호, 미국 정규 특허출원 일련번호 제14/155,107호, PCT 특허출원 PCT/US2014/057029, 미국 특허출원 공개번호 US 제2015-0370326호 A1, 미국 가특허출원 일련번호 제62/236,060호, 및/또는 미국 특허출원 공개번호 US 제2017-0097753호 A1에 설명된 바와 같은 제스처 감지 시스템을 통한 제스처-기반 명령을 포함하는 하나 이상의 다양한 방식으로 사용자로부터 명령을 수신하고 이에 응답할 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위 전반에 걸쳐서, "통신 경로", "통신 결합", 및 "통신 가능하게 결합"과 같은 그 변형에서 "통신"이라는 용어는 일반적으로 정보를 전송 및/또는 교환하기 위한 임의의 설계된 배치를 지칭하기 위해 사용된다. 예시적인 통신 경로는 전기 전도성 경로(예를 들어, 전기 전도성 배선, 전기 전도성 트레이스), 자기 경로(예를 들어, 자기 매체), 및/또는 광학 경로(예를 들어, 광섬유)를 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 예시적인 통신 결합은 전기 결합, 자기 결합, 및/또는 광학 결합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위 전반에 걸쳐서, 부정사형 동사 형태가 종종 사용된다. 예는 이에 한정됨이 없이, "감지하도록", "제공하도록", "송신하도록", "통신하도록", "처리하도록", "라우팅하도록" 등을 포함한다. 구체적인 문맥상 달리 요구하지 않는 한, 그러한 부정사형 동사 형태는 "적어도 감지하도록", "적어도 제공하도록", "적어도 송신하도록" 등으로서 개방적인 포괄적 의미로 사용된다.
요약서에서 기술되는 것을 포함하는 예시된 실시형태에 대한 상기 설명은 그 실시형태를 개시된 정확한 형태로 한정하거나 완전하게 하려는 의도가 아니다. 구체적인 실시형태 및 예가 예시적인 목적으로 본원에서 설명되지만, 관련 당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 다양한 동등한 변형이 이루어질 수 있다. 본원에서 제공되는 다양한 실시형태의 교시는 반드시 위에서 일반적으로 설명된 예시적인 착용식 전자 장치가 아닌, 다른 휴대용 및/또는 착용식 전자 장치에 적용될 수 있다.
예를 들어, 상술한 상세한 설명은 블록도, 개략도 및 예의 사용을 통해 장치 및/또는 방법의 다양한 실시형태를 상술하였다. 그러한 블록도, 개략도 및 예가 하나 이상의 기능 및/또는 동작을 포함하는 한, 그러한 블록도, 흐름도 또는 예 내의 각각의 기능 및/또는 동작은 광범위한 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 사실상 이들의 임의의 조합으로 개별적으로 및/또는 집합적으로 구현될 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 일 실시형태에서, 본 발명은 주문형 집적 회로(ASIC)를 통해 구현될 수 있다. 그러나, 당업자는, 본원에서 개시된 실시형태가 전체적으로 또는 부분적으로, 하나 이상의 컴퓨터에 의해 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램(예를 들어, 하나 이상의 컴퓨터 시스템에서 실행되는 하나 이상의 프로그램)으로서, 하나 이상의 제어기(예를 들어, 마이크로 컨트롤러)에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서, 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 마이크로 프로세서, 중앙 처리 장치, 그래픽 처리 장치)에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램으로서, 펌웨어로서, 또는 사실상 이들의 임의의 조합으로서, 표준형 집적 회로에서 동등하게 구현될 수 있음을 인식할 것이며, 소프트웨어 및/또는 펌웨어를 위한 회로 설계 및/또는 코드 작성은 본 개시물의 교시에 비추어 아마도 당업자의 기술 범위 내에 있다는 것을 인식할 것이다.
로직이 소프트웨어로서 구현되어 메모리에 저장되는 경우, 로직 또는 정보는 임의의 프로세서-관련 시스템 또는 방법에 의해 또는 임의의 프로세서-관련 시스템 또는 방법과 관련하여 사용하기 위해 임의의 프로세서-판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 본 개시물의 문맥에서, 메모리는 전자, 자기, 광학 또는 다른 물리적 장치인 프로세서-판독 가능 매체이거나, 또는 컴퓨터 및/또는 프로세서 프로그램을 포함하거나 저장하는 수단이다. 로직 및/또는 정보는, 컴퓨터-기반 시스템, 프로세서-포함 시스템, 또는 명령 실행 시스템, 장치 또는 기기로부터 명령을 인출하여 로직 및/또는 정보와 연관된 명령을 실행할 수 있는 다른 시스템과 같은, 명령 실행 시스템, 장치 또는 기기와 관련하여 또는 그에 의해 사용하기 위한 임의의 프로세서-판독 가능 매체에서 구현될 수 있다.
본 명세서의 문맥에서, "비-일시적 프로세서-판독 가능 매체"는 명령 실행 시스템, 장치, 및/또는 기기와 관련하여 또는 그에 의해 사용하기 위한 로직 및/또는 정보와 연관된 프로그램을 저장할 수 있는 임의의 요소일 수 있다. 프로세서-판독 가능 매체는 예를 들어, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치 또는 기기일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 컴퓨터 판독 가능 매체의 보다 구체적인 예(완전하지 않은 리스트)는, 휴대용 컴퓨터 디스켓(자기, 컴팩트 플래시 카드, 보안 디지털 장치 등), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독-전용 메모리(ROM), 소거 가능한 프로그램 가능 판독-전용 메모리(EPROM, EEPROM 또는 플래시 메모리), 휴대용 컴팩트 디스크 판독-전용 메모리(CDROM), 디지털 테이프 및 기타 비-일시적 매체를 포함한다.
위에서 설명된 다양한 실시형태가 결합되어 추가적인 실시형태를 제공할 수 있다. 본원에서의 구체적인 교시 및 정의와 불일치하지 않는 한, 본 명세서에서 언급 및/또는 Thalmic Labs Inc.에 의해 소유되는 출원서 데이터 시트에 나열되는 모든 미국 특허, 미국 특허출원 공보, 미국 특허출원, 해외 특허, 해외 특허출원 및 비-특허 공보는, 미국 가특허출원 일련번호 제62/322,128호, 미국 특허출원 공개번호 US 제2015-0378161호 A1, 미국 정규 특허출원 일련번호 제15/046,234호, 미국 정규 특허출원 일련번호 제15/046,254호, 미국 정규 특허출원 일련번호 제15/046,269호, 미국 가특허출원 일련번호 제62/156,736호, 미국 정규 특허출원 일련번호 제15/145,576호, 미국 특허출원 공개번호 US 제2016-0327797호 A1, 미국 특허출원 공개번호 US 제2016-0327796호 A1, 미국 가특허출원 일련번호 제62/214,600호, 미국 특허출원 공개번호 US 제2017-0068095호 A1, 미국 가특허출원 일련번호 제62/167,767호, 미국 가특허출원 일련번호 제62/271,135호, 미국 특허출원 공개번호 US 제2016-0349514호 A1, 미국 가특허출원 일련번호 제62/245,792호, 미국 특허출원 일련번호 제15/331,204호, 미국 가특허출원 일련번호 제62/438,725호, 미국 정규 특허출원 일련번호 제14/155,087호, 미국 정규 특허출원 일련번호 제14/155,107호, PCT 특허출원 PCT/US2014/057029, 미국 특허출원 공개번호 US 제2015-0370326호 A1, 미국 가특허출원 일련번호 제62/236,060호, 미국 특허출원 공개번호 US 제2017-0097753호 A1, 및 미국 가특허출원 일련번호 제62/420,368호를 포함하지만 이에 한정되지 않으며, 그 전체 내용이 본원에 참조로 포함된다. 또 다른 추가적인 실시형태를 제공하기 위해, 다양한 특허, 출원 및 공보의 시스템, 회로 및 개념을 사용하도록 실시형태의 양태가 필요한 경우 변형될 수 있다.
상기 상세한 설명에 비추어 실시형태에 대한 이러한 변경 및 다른 변경이 이루어질 수 있다. 일반적으로, 이하의 청구범위에서, 사용되는 용어는 명세서 및 청구범위에 개시된 구체적인 실시형태로 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며, 그러한 청구범위에 권리가 부여되는 등가물의 전체 범주와 함께 가능한 모든 실시형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 따라서, 청구범위는 개시물에 의해 한정되지 않는다.
Claims (20)
- 레이저 프로젝터로서,
레이저 광을 제공하는 레이저 모듈; 및
상기 레이저 광의 광로에서 상기 레이저 모듈의 하류에 위치되며, 상기 레이저 모듈로부터 상기 레이저 광을 수신하여 상기 레이저 광을 상기 프로젝터의 외부의 초점에 수렴시키는 수렴 렌즈를 포함하며,
상기 레이저 모듈은,
제1 레이저 광을 제공하는 제1 레이저 다이오드; 및
상기 제1 레이저 광의 광로에 위치되며, 상기 제1 레이저 광을 수신하여 상기 제1 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 제1 시준 렌즈를 포함하고, 상기 레이저 모듈에 의해 제공된 상기 레이저 광은 적어도 상기 제1 레이저 광을 포함하는,
레이저 프로젝터. - 제1항에 있어서,
상기 수렴 렌즈와 상기 레이저 광의 상기 초점 사이에서 상기 레이저 광의 상기 광로에 위치된 제1 스캔 미러를 더 포함하며, 상기 제1 스캔 미러에서의 상기 레이저 광의 스폿 사이즈는 상기 레이저 광의 상기 초점에서의 상기 레이저 광의 스폿 사이즈보다 더 크고, 상기 제1 스캔 미러는 2차원 반사 영역을 포함하며, 상기 제1 스캔 미러에서의 상기 레이저 광의 상기 스폿 사이즈는 상기 제1 스캔 미러의 상기 반사 영역보다 더 작거나 같은, 레이저 프로젝터. - 제2항에 있어서,
상기 제1 스캔 미러의 상기 반사 영역은 제1 축을 중심으로 제어할 수 있게 회전 가능하며, 상기 제1 스캔 미러의 상기 반사 영역에서의 상기 레이저 광의 상기 스폿 사이즈의 치수는 상기 제1 축을 따르는 상기 제1 스캔 미러의 상기 반사 영역의 치수보다 더 작거나 같은, 레이저 프로젝터. - 제3항에 있어서,
상기 제1 스캔 미러와 상기 레이저 광의 상기 초점 사이에서 상기 레이저 광의 상기 광로에 위치된 제2 스캔 미러를 더 포함하며,
상기 제2 스캔 미러는 2차원 반사 영역을 포함하고,
상기 제2 스캔 미러의 상기 반사 영역은 상기 제1 스캔 미러의 상기 반사 영역의 상기 제1 축에 직교하는 제2 축을 중심으로 제어할 수 있게 회전 가능하며,
상기 제2 스캔 미러의 상기 반사 영역에서의 상기 레이저 광의 상기 스폿 사이즈의 치수는 상기 제2 축을 따르는 상기 제2 스캔 미러의 상기 반사 영역의 치수보다 더 작거나 같은, 레이저 프로젝터. - 제1항에 있어서,
상기 레이저 모듈은,
제2 레이저 광을 제공하는 제2 레이저 다이오드; 및
상기 제2 레이저 광의 광로에 위치되며, 상기 제2 레이저 광을 수신하여 상기 제2 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 제2 시준 렌즈를 더 포함하며, 상기 레이저 모듈에 의해 제공된 상기 레이저 광은 상기 제2 레이저 광을 포함하는, 레이저 프로젝터. - 제5항에 있어서,
상기 제1 레이저 광의 파장은 상기 제2 레이저 광의 파장과 상이한, 레이저 프로젝터. - 제5항에 있어서,
상기 레이저 모듈은,
적어도 제3 레이저 광을 제공하는 적어도 제3 레이저 다이오드; 및
상기 적어도 제3 레이저 광의 광로에 위치되며, 상기 적어도 제3 레이저 광을 수신하여 상기 적어도 제3 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 적어도 제3 시준 렌즈를 더 포함하며, 상기 레이저 모듈에 의해 제공된 상기 레이저 광은 상기 적어도 제3 레이저 광을 포함하는, 레이저 프로젝터. - 제5항에 있어서,
상기 제1 레이저 광 및 상기 제2 레이저 광을 수신하여 상기 제1 레이저 광 및 상기 제2 레이저 광을 상기 레이저 광으로 결합시키도록 위치 및 배향된 결합기를 더 포함하는, 레이저 프로젝터. - 제8항에 있어서,
상기 제1 레이저 광의 파장은 상기 제2 레이저 광의 파장과 상이하며, 상기 결합기는,
상기 제1 레이저 광을 반사시키는 재료로 형성되고, 상기 제1 레이저 광의 광로에 위치되며 상기 제1 레이저 광을 상기 수렴 렌즈를 향해 재지향시키도록 배향되는 제1 미러; 및
상기 제1 레이저 광을 반사시키고 상기 제2 레이저 광을 투과시키는 이색성 재료로 형성된 제2 미러를 포함하고, 상기 제2 미러는 상기 제1 미러와 상기 수렴 렌즈 사이에서 상기 제1 레이저 광의 상기 광로에 위치되며, 상기 제2 미러는 또한 상기 제2 레이저 광의 상기 광로에 위치되고, 상기 제2 미러는,
상기 제2 레이저 광을 상기 수렴 렌즈를 향하여 재지향시키며, 그리고
상기 제2 미러로부터 하류에 있는 상기 제1 레이저 광의 상기 광로의 일부분에 대해, 상기 제2 레이저 광의 상기 광로를 상기 제1 레이저 광의 상기 광로와 결합시키도록 배향되는, 레이저 프로젝터. - 착용식 헤드업 디스플레이로서,
사용시에 사용자의 머리에 착용되는 지지 구조체;
상기 지지 구조체에 의해 보유되고, 상기 지지 구조체가 상기 사용자의 머리에 착용될 때 상기 사용자의 눈의 시야 내에 위치되는 홀로그램 결합기; 및
상기 지지 구조체에 의해 보유되고, 상기 홀로그램 결합기를 향해 레이저 광을 지향시키도록 위치 및 배향되는 레이저 프로젝터를 포함하며,
상기 레이저 프로젝터는,
레이저 광을 제공하는 적어도 하나의 레이저 다이오드;
상기 레이저 광의 광로에 위치되며, 상기 레이저 광을 수신하여 상기 레이저 광의 발산을 적어도 감소시키는 적어도 하나의 시준 렌즈; 및
상기 레이저 광의 상기 광로에서 상기 적어도 하나의 시준 렌즈로부터 하류에 위치된 수렴 렌즈를 포함하고, 상기 수렴 렌즈는 상기 적어도 하나의 시준 렌즈로부터 적어도 감소된 발산을 갖는 상기 레이저 광을 수신하여 상기 레이저 광을 상기 레이저 프로젝터와 상기 홀로그램 결합기 사이의 초점으로 수렴시키는,
착용식 헤드업 디스플레이. - 제10항에 있어서,
상기 레이저 프로젝터는 상기 수렴 렌즈와 상기 레이저 광의 상기 초점 사이에서 상기 레이저 광의 상기 광로에 위치된 적어도 하나의 스캔 미러를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 스캔 미러에서의 상기 레이저 광의 스폿 사이즈는 상기 레이저 광의 상기 초점에서의 상기 레이저 광의 스폿 사이즈보다 더 큰, 착용식 헤드업 디스플레이. - 제10항에 있어서,
상기 홀로그램 결합기에서의 상기 레이저 광의 스폿 사이즈는 상기 레이저 광의 상기 초점에서의 상기 레이저 광의 스폿 사이즈보다 더 크고, 상기 홀로그램 결합기는, 상기 레이저 광을 적어도 대략적으로 시준하고 상기 적어도 대략적으로 시준된 레이저 광을 상기 사용자의 눈을 향해 재지향시키는 적어도 하나의 홀로그램을 포함하는, 착용식 헤드업 디스플레이. - 레이저 프로젝터로서,
N≥1인 N개의 레이저 다이오드들의 세트로서, 상기 N개의 레이저 다이오드들의 세트의 각각의 레이저 다이오드는 발산을 갖는 각각의 레이저 광을 제공하는, N개의 레이저 다이오드들의 세트;
N개의 1차 렌즈들의 세트로서, 상기 N개의 1차 렌즈들의 세트의 각각의 1차 렌즈는 상기 N개의 레이저 다이오드들의 각각 레이저 다이오드로부터 각각의 레이저 광을 수신하도록 위치 및 배향되고, 상기 N개의 1차 렌즈들의 세트의 각각의 1차 렌즈는 상기 N개의 레이저 다이오드들의 각각의 레이저 다이오드로부터의 각각의 레이저 광의 상기 발산을 적어도 감소시키도록 위치 및 배향되는, N개의 1차 렌즈들의 세트;
상기 N개의 1차 렌즈들의 각각의 1차 렌즈로부터 적어도 감소된 발산을 갖는 각각의 레이저 광을 수신하며, 상기 N개의 1차 렌즈들의 각각의 1차 렌즈로부터의 적어도 감소된 발산을 갖는 각각의 레이저 광을 집합체 레이저 광으로 결합시키도록 위치 및 배향된 결합기; 및
상기 결합기로부터 상기 집합체 레이저 광을 수신하여 상기 집합체 레이저 광을 상기 레이저 프로젝터의 외부의 초점으로 수렴시키도록 위치 및 배향된 2차 렌즈를 포함하는,
레이저 프로젝터. - 제13항에 있어서,
상기 2차 렌즈로부터 상기 집합체 레이저 광을 수신하도록 위치 및 배향된 제1 스캔 미러를 더 포함하며, 상기 제1 스캔 미러에서의 상기 집합체 레이저 광의 스폿 사이즈는 상기 집합체 레이저 광의 상기 초점에서의 상기 집합체 레이저 광의 스폿 사이즈보다 더 크고, 상기 제1 스캔 미러는 2차원 반사 영역을 포함하며, 상기 제1 스캔 미러에서의 상기 집합체 레이저 광의 상기 스폿 사이즈는 상기 제1 스캔 미러의 상기 반사 영역보다 더 작거나 같은, 레이저 프로젝터. - 제14항에 있어서,
상기 제1 스캔 미러의 상기 반사 영역은 제1 축을 중심으로 제어할 수 있게 회전 가능하며, 상기 제1 스캔 미러의 상기 반사 영역에서의 상기 집합체 레이저 광의 상기 스폿 사이즈의 치수는 상기 제1 축을 따르는 상기 제1 스캔 미러의 상기 반사 영역의 치수보다 더 작거나 같은, 레이저 프로젝터. - 제15항에 있어서,
상기 제1 스캔 미러로부터 상기 집합체 레이저 광을 수신하도록 위치 및 배향된 제2 스캔 미러를 더 포함하며,
상기 제2 스캔 미러는 2차원 반사 영역을 포함하고,
상기 제2 스캔 미러의 상기 반사 영역은 상기 제1 스캔 미러의 상기 반사 영역의 상기 제1 축에 직교하는 제2 축을 중심으로 제어할 수 있게 회전 가능하며,
상기 제2 스캔 미러의 상기 반사 영역에서의 상기 집합체 레이저 광의 상기 스폿 사이즈의 치수는 상기 제2 축을 따르는 상기 제2 스캔 미러의 상기 반사 영역의 치수보다 더 작거나 같은, 레이저 프로젝터. - 제13항에 있어서,
상기 N개의 레이저 다이오드들의 세트는 제1 파장의 레이저 광을 제공하는 제1 레이저 다이오드, 및 적어도 제2 파장의 레이저 광을 제공하는 적어도 제2 레이저 다이오드를 포함하는, 레이저 프로젝터. - 레이저 프로젝터에 의해 제공된 레이저 광을 집속하는 방법으로서,
상기 레이저 프로젝터는 적어도 하나의 레이저 다이오드를 갖는 레이저 모듈을 포함하고, 상기 방법은,
상기 레이저 프로젝터의 상기 레이저 모듈에 의해 발산을 갖는 상기 레이저 광을 제공하는 단계;
적어도 하나의 시준 렌즈에 의해 상기 레이저 광의 상기 발산을 적어도 감소시키는 단계; 및
상기 레이저 광의 광로에서 상기 적어도 하나의 시준 렌즈로부터 하류에 위치된 수렴 렌즈에 의해 상기 레이저 광을 상기 레이저 프로젝터의 외부에 위치되는 초점에 수렴시키는 단계를 포함하는,
레이저 프로젝터에 의해 제공된 레이저 광을 집속하는 방법. - 제18항에 있어서,
상기 레이저 프로젝터의 상기 레이저 모듈은 N≥1인 N개의 레이저 다이오드들을 포함하고, 상기 레이저 프로젝터의 상기 레이저 모듈에 의해 상기 레이저 광을 제공하는 단계는 상기 N개의 레이저 다이오드들의 각각의 레이저 다이오드에 의해 각각의 레이저 광을 제공하는 단계를 포함하며, 각각의 레이저 광은 발산을 갖고,
상기 적어도 하나의 시준 렌즈는 N개의 시준 렌즈들을 포함하며, 적어도 하나의 시준 렌즈에 의해 상기 레이저 광의 상기 발산을 적어도 감소시키는 단계는 N개의 시준 렌즈들의 각각의 시준 렌즈에 의해 각각의 레이저 광의 상기 발산을 적어도 감소시키는 단계를 포함하는, 레이저 프로젝터에 의해 제공된 레이저 광을 집속하는 방법. - 제18항에 있어서,
적어도 하나의 시준 렌즈에 의해 상기 레이저 광의 상기 발산을 적어도 감소시키는 단계는 적어도 하나의 시준 렌즈에 의해 상기 레이저 광을 시준하는 단계를 포함하는, 레이저 프로젝터에 의해 제공된 레이저 광을 집속하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201662322128P | 2016-04-13 | 2016-04-13 | |
| US62/322,128 | 2016-04-13 | ||
| PCT/US2017/027479 WO2017180906A2 (en) | 2016-04-13 | 2017-04-13 | Systems, devices, and methods for focusing laser projectors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180132854A true KR20180132854A (ko) | 2018-12-12 |
Family
ID=60039508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020187032564A KR20180132854A (ko) | 2016-04-13 | 2017-04-13 | 레이저 프로젝터를 집속하기 위한 시스템, 장치 및 방법 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (3) | US10365548B2 (ko) |
| EP (1) | EP3443414A2 (ko) |
| JP (1) | JP2019518979A (ko) |
| KR (1) | KR20180132854A (ko) |
| CN (1) | CN109313383A (ko) |
| CA (1) | CA3020631A1 (ko) |
| WO (1) | WO2017180906A2 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022199903A1 (de) * | 2021-03-22 | 2022-09-29 | Robert Bosch Gmbh | Optische strahlkombiniervorrichtung |
Families Citing this family (71)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10528135B2 (en) | 2013-01-14 | 2020-01-07 | Ctrl-Labs Corporation | Wearable muscle interface systems, devices and methods that interact with content displayed on an electronic display |
| US20150124566A1 (en) | 2013-10-04 | 2015-05-07 | Thalmic Labs Inc. | Systems, articles and methods for wearable electronic devices employing contact sensors |
| US10042422B2 (en) | 2013-11-12 | 2018-08-07 | Thalmic Labs Inc. | Systems, articles, and methods for capacitive electromyography sensors |
| US11921471B2 (en) | 2013-08-16 | 2024-03-05 | Meta Platforms Technologies, Llc | Systems, articles, and methods for wearable devices having secondary power sources in links of a band for providing secondary power in addition to a primary power source |
| WO2015081113A1 (en) | 2013-11-27 | 2015-06-04 | Cezar Morun | Systems, articles, and methods for electromyography sensors |
| US9880632B2 (en) | 2014-06-19 | 2018-01-30 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for gesture identification |
| US9874744B2 (en) | 2014-06-25 | 2018-01-23 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for wearable heads-up displays |
| SG11201706545VA (en) | 2015-02-17 | 2017-09-28 | Thalmic Labs Inc | Systems, devices, and methods for eyebox expansion in wearable heads-up displays |
| US10197805B2 (en) | 2015-05-04 | 2019-02-05 | North Inc. | Systems, devices, and methods for eyeboxes with heterogeneous exit pupils |
| US10488661B2 (en) | 2015-05-28 | 2019-11-26 | North Inc. | Systems, devices, and methods that integrate eye tracking and scanning laser projection in wearable heads-up displays |
| EP3345021A4 (en) | 2015-09-04 | 2019-05-08 | North Inc. | SYSTEMS, ARTICLES AND METHOD FOR INTEGRATING HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENTS IN GLASS GLASSES |
| CA3007196A1 (en) | 2015-10-01 | 2017-04-06 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for interacting with content displayed on head-mounted displays |
| US9904051B2 (en) | 2015-10-23 | 2018-02-27 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for laser eye tracking |
| US10802190B2 (en) | 2015-12-17 | 2020-10-13 | Covestro Llc | Systems, devices, and methods for curved holographic optical elements |
| US10303246B2 (en) | 2016-01-20 | 2019-05-28 | North Inc. | Systems, devices, and methods for proximity-based eye tracking |
| US10151926B2 (en) | 2016-01-29 | 2018-12-11 | North Inc. | Systems, devices, and methods for preventing eyebox degradation in a wearable heads-up display |
| WO2017180906A2 (en) * | 2016-04-13 | 2017-10-19 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for focusing laser projectors |
| US11635736B2 (en) | 2017-10-19 | 2023-04-25 | Meta Platforms Technologies, Llc | Systems and methods for identifying biological structures associated with neuromuscular source signals |
| US10277874B2 (en) | 2016-07-27 | 2019-04-30 | North Inc. | Systems, devices, and methods for laser projectors |
| WO2018027326A1 (en) | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for variable luminance in wearable heads-up displays |
| WO2018057660A2 (en) | 2016-09-20 | 2018-03-29 | Apple Inc. | Augmented reality system |
| US10215987B2 (en) | 2016-11-10 | 2019-02-26 | North Inc. | Systems, devices, and methods for astigmatism compensation in a wearable heads-up display |
| US10459220B2 (en) | 2016-11-30 | 2019-10-29 | North Inc. | Systems, devices, and methods for laser eye tracking in wearable heads-up displays |
| US10365492B2 (en) | 2016-12-23 | 2019-07-30 | North Inc. | Systems, devices, and methods for beam combining in wearable heads-up displays |
| US10718951B2 (en) | 2017-01-25 | 2020-07-21 | North Inc. | Systems, devices, and methods for beam combining in laser projectors |
| JP6965580B2 (ja) * | 2017-06-01 | 2021-11-10 | セイコーエプソン株式会社 | 表示装置 |
| US11122256B1 (en) * | 2017-08-07 | 2021-09-14 | Apple Inc. | Mixed reality system |
| JP2019056745A (ja) * | 2017-09-20 | 2019-04-11 | セイコーエプソン株式会社 | ヘッドマウントディスプレイ及び画像表示装置 |
| US20190121133A1 (en) | 2017-10-23 | 2019-04-25 | North Inc. | Free space multiple laser diode modules |
| US20190121139A1 (en) | 2017-10-25 | 2019-04-25 | North Inc. | Free space multiple laser diode module with fast axis collimator |
| WO2019100207A1 (zh) * | 2017-11-21 | 2019-05-31 | 来去技术(深圳)有限公司 | 智能眼镜 |
| US20200026080A1 (en) * | 2017-11-28 | 2020-01-23 | North Inc. | Wavelength combiner photonic integrated circuit with edge coupling of lasers |
| US20190196197A1 (en) * | 2017-12-11 | 2019-06-27 | North Inc. | Wavelength combiner photonic integrated circuit with grating coupling of lasers |
| US10656353B2 (en) | 2017-12-21 | 2020-05-19 | North Inc. | Directly written waveguide for coupling of laser to photonic integrated circuit |
| US10656426B2 (en) * | 2017-12-22 | 2020-05-19 | North Inc. | Grating waveguide combiner for optical engine |
| EP3734350A4 (en) * | 2017-12-25 | 2021-04-28 | Goertek Technology Co., Ltd. | LASER BEAM SCAN DISPLAY DEVICE AND AUGMENTED REALITY GLASSES |
| WO2019130065A2 (en) * | 2017-12-29 | 2019-07-04 | Casela Technologies | Photon source comprising a plurality of optical sources and an optical shell to receive the light emitted by the optical source |
| USD849822S1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-05-28 | Aira Tech Corp. | Smart glasses for interactive use cases |
| US11668927B2 (en) | 2018-01-23 | 2023-06-06 | Google Llc | Wavelength stabilization of laser diodes by temperature control |
| US11961494B1 (en) | 2019-03-29 | 2024-04-16 | Meta Platforms Technologies, Llc | Electromagnetic interference reduction in extended reality environments |
| US11907423B2 (en) | 2019-11-25 | 2024-02-20 | Meta Platforms Technologies, Llc | Systems and methods for contextualized interactions with an environment |
| US11245065B1 (en) | 2018-03-22 | 2022-02-08 | Facebook Technologies, Llc | Electroactive polymer devices, systems, and methods |
| US10962791B1 (en) | 2018-03-22 | 2021-03-30 | Facebook Technologies, Llc | Apparatuses, systems, and methods for fabricating ultra-thin adjustable lenses |
| US10914871B2 (en) | 2018-03-29 | 2021-02-09 | Facebook Technologies, Llc | Optical lens assemblies and related methods |
| CN112204830A (zh) * | 2018-05-24 | 2021-01-08 | 松下知识产权经营株式会社 | 带角度调节的可替换激光谐振器模块 |
| WO2020004100A1 (ja) * | 2018-06-29 | 2020-01-02 | 住友電気工業株式会社 | 光モジュール |
| US10955677B1 (en) | 2018-08-06 | 2021-03-23 | Apple Inc. | Scene camera |
| DE102018120112A1 (de) * | 2018-08-17 | 2020-02-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierendes Bauteil |
| DE102018219474A1 (de) * | 2018-11-15 | 2020-05-20 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Anordnung zum Durchführen einer virtuellen Netzhautanzeige |
| US11797087B2 (en) | 2018-11-27 | 2023-10-24 | Meta Platforms Technologies, Llc | Methods and apparatus for autocalibration of a wearable electrode sensor system |
| CN111323918A (zh) * | 2018-12-17 | 2020-06-23 | 施轩杰 | 一种显示与成像共享光路方案 |
| CN111665622B (zh) * | 2019-03-06 | 2022-07-08 | 株式会社理光 | 光学装置、视网膜投影显示装置、头部安装型显示装置 |
| USD899496S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-20 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD899499S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-20 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD899493S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-20 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD899494S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-20 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD900206S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-27 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD899495S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-20 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD899498S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-20 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD900203S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-27 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD900204S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-27 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD900920S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-11-03 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD899500S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-20 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD899497S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-20 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| USD900205S1 (en) * | 2019-03-22 | 2020-10-27 | Lucyd Ltd. | Smart glasses |
| US11428930B2 (en) * | 2019-08-07 | 2022-08-30 | Meta Platforms Technologies, Llc | Stray light suppression in eye-tracking imaging |
| EP4031931A4 (en) * | 2019-09-16 | 2023-02-22 | Lumus Ltd. | COMPACT PROJECTOR FOR VISIO HEADSETS |
| CN114503012A (zh) * | 2020-02-03 | 2022-05-13 | 谷歌有限责任公司 | 可佩戴平视显示器 |
| US11868531B1 (en) | 2021-04-08 | 2024-01-09 | Meta Platforms Technologies, Llc | Wearable device providing for thumb-to-finger-based input gestures detected based on neuromuscular signals, and systems and methods of use thereof |
| DE102022106948A1 (de) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | Ams-Osram International Gmbh | Optoelektronisches bauelement |
| EP4375747A1 (en) * | 2022-11-22 | 2024-05-29 | TriLite Technologies GmbH | Light projector module |
Family Cites Families (125)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3408133A (en) | 1964-01-23 | 1968-10-29 | Electro Optical Systems Inc | Kerr-cell camera shutter |
| US3712716A (en) | 1971-04-09 | 1973-01-23 | Stanford Research Inst | Eye tracker |
| JPS61198892A (ja) | 1985-02-27 | 1986-09-03 | Nec Corp | 表示装置 |
| ATE86459T1 (de) | 1987-08-26 | 1993-03-15 | Hage Sami G El | Vorrichtung zur bestimmung der corneakontur eines menschlichen auges. |
| US5231674A (en) | 1989-06-09 | 1993-07-27 | Lc Technologies, Inc. | Eye tracking method and apparatus |
| US5103323A (en) | 1990-04-18 | 1992-04-07 | Holographic Optics, Inc. | Multi-layer holographic notch filter |
| JP3151766B2 (ja) | 1992-07-31 | 2001-04-03 | キヤノン株式会社 | 画像表示装置 |
| US6008781A (en) | 1992-10-22 | 1999-12-28 | Board Of Regents Of The University Of Washington | Virtual retinal display |
| US5467104A (en) | 1992-10-22 | 1995-11-14 | Board Of Regents Of The University Of Washington | Virtual retinal display |
| US5596339A (en) | 1992-10-22 | 1997-01-21 | University Of Washington | Virtual retinal display with fiber optic point source |
| JP3141737B2 (ja) | 1995-08-10 | 2001-03-05 | 株式会社セガ | 仮想画像生成装置及びその方法 |
| US5742421A (en) | 1996-03-01 | 1998-04-21 | Reflection Technology, Inc. | Split lens video display system |
| KR100227179B1 (ko) | 1997-04-11 | 1999-10-15 | 박호군 | 고품질 반사형 홀로그래픽 광학 소자 제작 장치 |
| JPH10319240A (ja) | 1997-05-22 | 1998-12-04 | Fuji Xerox Co Ltd | ヘッドマウンテッドディスプレイ |
| US6027216A (en) | 1997-10-21 | 2000-02-22 | The Johns University School Of Medicine | Eye fixation monitor and tracker |
| US6043799A (en) | 1998-02-20 | 2000-03-28 | University Of Washington | Virtual retinal display with scanner array for generating multiple exit pupils |
| EP1116211A4 (en) | 1998-09-22 | 2001-11-21 | Vega Vista Inc | INTUITIVE CONTROL OF A PORTABLE DATA PRESENTATION SCREEN |
| US7640007B2 (en) | 1999-02-12 | 2009-12-29 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Wireless handheld communicator in a process control environment |
| US6972734B1 (en) | 1999-06-11 | 2005-12-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Mixed reality apparatus and mixed reality presentation method |
| WO2000079327A1 (en) | 1999-06-21 | 2000-12-28 | The Microoptical Corporation | Eyeglass display lens system employing off-axis optical design |
| US6924476B2 (en) | 2002-11-25 | 2005-08-02 | Microvision, Inc. | Resonant beam scanner with raster pinch compensation |
| JP4168221B2 (ja) | 1999-09-06 | 2008-10-22 | 株式会社島津製作所 | 身体装着型表示システム |
| WO2001059491A1 (en) | 2000-02-10 | 2001-08-16 | Digilens, Inc. | Switchable hologram and method of producing the same |
| US6330064B1 (en) | 2000-03-13 | 2001-12-11 | Satcon Technology Corporation | Doubly-differential interferometer and method for evanescent wave surface detection |
| US6443900B2 (en) | 2000-03-15 | 2002-09-03 | Olympus Optical Co., Ltd. | Ultrasonic wave transducer system and ultrasonic wave transducer |
| US6813085B2 (en) | 2000-06-26 | 2004-11-02 | Angus Duncan Richards | Virtual reality display device |
| US20020093701A1 (en) | 2000-12-29 | 2002-07-18 | Xiaoxiao Zhang | Holographic multifocal lens |
| US20020120916A1 (en) | 2001-01-16 | 2002-08-29 | Snider Albert Monroe | Head-up display system utilizing fluorescent material |
| KR100495326B1 (ko) | 2002-07-13 | 2005-06-14 | 삼성아이텍 주식회사 | 캐스팅 방식에 의한 내구성 편광렌즈의 제조방법 및제조도구 |
| US20040174287A1 (en) | 2002-11-21 | 2004-09-09 | Deak David G. | Self-contained switch |
| SE524003C2 (sv) | 2002-11-21 | 2004-06-15 | Tobii Technology Ab | Förfarande och anläggning för att detektera och följa ett öga samt dess blickvinkel |
| CN100374986C (zh) | 2003-06-12 | 2008-03-12 | 控制仿生学公司 | 用于交互式通信和分析的方法、系统与软件 |
| GB2407378B (en) | 2003-10-24 | 2006-09-06 | Lein Applied Diagnostics Ltd | Ocular property measuring apparatus and method therefor |
| EP1731943B1 (en) | 2004-03-29 | 2019-02-13 | Sony Corporation | Optical device and virtual image display device |
| WO2006056810A2 (en) | 2004-11-24 | 2006-06-01 | Ver-Tec Security Systems Limited | Holograms and hologram fabrication methods and apparatus |
| US7684105B2 (en) | 2005-02-24 | 2010-03-23 | National Research Council Of Canada | Microblinds and a method of fabrication thereof |
| US7773111B2 (en) | 2005-03-16 | 2010-08-10 | Lc Technologies, Inc. | System and method for perceived image processing in a gaze tracking system |
| US20070132785A1 (en) | 2005-03-29 | 2007-06-14 | Ebersole John F Jr | Platform for immersive gaming |
| CN101490598B (zh) | 2006-05-12 | 2010-12-15 | 视瑞尔技术公司 | 反射光学系统、跟踪系统和全息投射系统及方法 |
| GB0622325D0 (en) | 2006-11-09 | 2006-12-20 | Optos Plc | Improvements in or relating to retinal scanning |
| US20100239776A1 (en) | 2007-07-25 | 2010-09-23 | Hoya Corporation | Method for producing plastic lens |
| US7925100B2 (en) | 2007-07-31 | 2011-04-12 | Microsoft Corporation | Tiled packaging of vector image data |
| JP5216761B2 (ja) | 2007-09-26 | 2013-06-19 | パナソニック株式会社 | ビーム走査型表示装置 |
| MX2010004512A (es) | 2007-10-25 | 2010-09-30 | Eye Ojo Corp | Lente polarizado y metodo de elaboracion de lente polarizado. |
| JP4989417B2 (ja) | 2007-10-26 | 2012-08-01 | キヤノン株式会社 | 画像表示システム、画像表示装置及びその制御方法、コンピュータプログラム |
| US8355671B2 (en) | 2008-01-04 | 2013-01-15 | Kopin Corporation | Method and apparatus for transporting video signal over Bluetooth wireless interface |
| JP5094430B2 (ja) | 2008-01-10 | 2012-12-12 | キヤノン株式会社 | 画像処理方法、画像処理装置、システム |
| US20100149073A1 (en) | 2008-11-02 | 2010-06-17 | David Chaum | Near to Eye Display System and Appliance |
| US8023571B2 (en) | 2008-04-15 | 2011-09-20 | Hong Nie | Impulse ultra-wideband radio communication system |
| EP2138886A3 (en) | 2008-06-25 | 2011-10-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Compact virtual display |
| US9037530B2 (en) | 2008-06-26 | 2015-05-19 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Wearable electromyography-based human-computer interface |
| US7736000B2 (en) | 2008-08-27 | 2010-06-15 | Locarna Systems, Inc. | Method and apparatus for tracking eye movement |
| US7850306B2 (en) | 2008-08-28 | 2010-12-14 | Nokia Corporation | Visual cognition aware display and visual data transmission architecture |
| US8922898B2 (en) | 2008-09-04 | 2014-12-30 | Innovega Inc. | Molded lens with nanofilaments and related methods |
| JP4780186B2 (ja) | 2008-12-09 | 2011-09-28 | ソニー株式会社 | ホログラム記録フィルム及びその製造方法、並びに、画像表示装置 |
| GB0902468D0 (en) | 2009-02-16 | 2009-04-01 | Light Blue Optics Ltd | Optical systems |
| EP2465004A2 (en) | 2009-08-13 | 2012-06-20 | BAE Systems PLC | Head up display system |
| US20120249797A1 (en) | 2010-02-28 | 2012-10-04 | Osterhout Group, Inc. | Head-worn adaptive display |
| JP2013127489A (ja) * | 2010-03-29 | 2013-06-27 | Panasonic Corp | シースルーディスプレイ |
| CN102472892B (zh) | 2010-04-28 | 2014-07-09 | 松下电器产业株式会社 | 扫描型图像显示装置 |
| US8634119B2 (en) | 2010-07-09 | 2014-01-21 | Tipd, Llc | System for holography |
| WO2012020760A1 (ja) | 2010-08-09 | 2012-02-16 | 国立大学法人静岡大学 | 注視点検出方法及び注視点検出装置 |
| JP5953311B2 (ja) | 2010-11-08 | 2016-07-20 | シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニムＳｅｅｒｅａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｓ．Ａ． | 表示装置 |
| US20120182309A1 (en) | 2011-01-14 | 2012-07-19 | Research In Motion Limited | Device and method of conveying emotion in a messaging application |
| US8666212B1 (en) | 2011-04-28 | 2014-03-04 | Google Inc. | Head mounted display using a fused fiber bundle |
| US8760499B2 (en) | 2011-04-29 | 2014-06-24 | Austin Russell | Three-dimensional imager and projection device |
| US8510166B2 (en) | 2011-05-11 | 2013-08-13 | Google Inc. | Gaze tracking system |
| KR101252169B1 (ko) | 2011-05-27 | 2013-04-05 | 엘지전자 주식회사 | 휴대 단말기 및 그 동작 제어방법 |
| US20130198694A1 (en) | 2011-06-10 | 2013-08-01 | Aliphcom | Determinative processes for wearable devices |
| US20130009853A1 (en) | 2011-07-05 | 2013-01-10 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Eye-glasses mounted display |
| US8817379B2 (en) | 2011-07-12 | 2014-08-26 | Google Inc. | Whole image scanning mirror display system |
| US8179604B1 (en) | 2011-07-13 | 2012-05-15 | Google Inc. | Wearable marker for passive interaction |
| US8471967B2 (en) | 2011-07-15 | 2013-06-25 | Google Inc. | Eyepiece for near-to-eye display with multi-reflectors |
| EP2995986B1 (en) | 2011-08-24 | 2017-04-12 | Rockwell Collins, Inc. | Data display |
| US20140202643A1 (en) | 2011-08-31 | 2014-07-24 | Koninklijke Philips N.V. | Light control panel |
| US20130088413A1 (en) | 2011-10-05 | 2013-04-11 | Google Inc. | Method to Autofocus on Near-Eye Display |
| US8934160B2 (en) | 2011-10-25 | 2015-01-13 | National Central University | Optical head-mounted display with mechanical one-dimensional scanner |
| US8704882B2 (en) | 2011-11-18 | 2014-04-22 | L-3 Communications Corporation | Simulated head mounted display system and method |
| JP5906692B2 (ja) | 2011-11-29 | 2016-04-20 | セイコーエプソン株式会社 | 表示装置 |
| US8235529B1 (en) | 2011-11-30 | 2012-08-07 | Google Inc. | Unlocking a screen using eye tracking information |
| TWI446896B (zh) | 2011-12-23 | 2014-08-01 | Ind Tech Res Inst | 肌能參數感測器 |
| US10013053B2 (en) | 2012-01-04 | 2018-07-03 | Tobii Ab | System for gaze interaction |
| US8971023B2 (en) | 2012-03-21 | 2015-03-03 | Google Inc. | Wearable computing device frame |
| JP5464219B2 (ja) | 2012-02-03 | 2014-04-09 | 株式会社デンソー | 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 |
| US8970571B1 (en) | 2012-03-13 | 2015-03-03 | Google Inc. | Apparatus and method for display lighting adjustment |
| WO2013136759A1 (ja) | 2012-03-15 | 2013-09-19 | パナソニック株式会社 | 光学反射素子とアクチュエータ |
| US8922481B1 (en) | 2012-03-16 | 2014-12-30 | Google Inc. | Content annotation |
| US8994672B2 (en) | 2012-04-09 | 2015-03-31 | Sony Corporation | Content transfer via skin input |
| KR20130121303A (ko) | 2012-04-27 | 2013-11-06 | 한국전자통신연구원 | 원거리 시선 추적 시스템 및 방법 |
| US20130332196A1 (en) | 2012-06-07 | 2013-12-12 | The Government Of The United States As Represented By The Secretary Of The Army | Diabetes Monitoring Using Smart Device |
| US9398229B2 (en) | 2012-06-18 | 2016-07-19 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Selective illumination of a region within a field of view |
| US20140045547A1 (en) | 2012-08-10 | 2014-02-13 | Silverplus, Inc. | Wearable Communication Device and User Interface |
| US9338370B2 (en) | 2012-11-05 | 2016-05-10 | Honeywell International Inc. | Visual system having multiple cameras |
| KR101984590B1 (ko) | 2012-11-14 | 2019-05-31 | 엘지전자 주식회사 | 디스플레이 디바이스 및 그 제어 방법 |
| US10528135B2 (en) | 2013-01-14 | 2020-01-07 | Ctrl-Labs Corporation | Wearable muscle interface systems, devices and methods that interact with content displayed on an electronic display |
| JP2014142423A (ja) * | 2013-01-22 | 2014-08-07 | Denso Corp | ヘッドアップディスプレイ装置 |
| WO2014115095A2 (en) | 2013-01-28 | 2014-07-31 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Transflective holographic film for head worn display |
| US9223139B2 (en) | 2013-02-15 | 2015-12-29 | Google Inc. | Cascading optics in optical combiners of head mounted displays |
| US9392129B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-07-12 | John Castle Simmons | Light management for image and data control |
| JP6449236B2 (ja) | 2013-03-25 | 2019-01-09 | インテル コーポレイション | 多射出瞳頭部装着型ディスプレイのための方法および装置 |
| KR102043200B1 (ko) | 2013-05-07 | 2019-11-11 | 엘지전자 주식회사 | 스마트 워치 및 제어 방법 |
| US20150036221A1 (en) | 2013-08-04 | 2015-02-05 | Robert S. Stephenson | Wide-field head-up display (HUD) eyeglasses |
| JP6600310B2 (ja) | 2013-09-04 | 2019-10-30 | エシロール エンテルナショナル | シースルー頭部装着型装置に基づいたナビゲーション方法 |
| CA2931776A1 (en) | 2013-11-27 | 2015-06-04 | Magic Leap, Inc. | Virtual and augmented reality systems and methods |
| US8958158B1 (en) | 2013-12-03 | 2015-02-17 | Google Inc. | On-head detection for head-mounted display |
| US20150205134A1 (en) | 2014-01-17 | 2015-07-23 | Thalmic Labs Inc. | Systems, articles, and methods for wearable heads-up displays |
| WO2015123775A1 (en) | 2014-02-18 | 2015-08-27 | Sulon Technologies Inc. | Systems and methods for incorporating a real image stream in a virtual image stream |
| US9804753B2 (en) | 2014-03-20 | 2017-10-31 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Selection using eye gaze evaluation over time |
| JP6413291B2 (ja) * | 2014-03-27 | 2018-10-31 | セイコーエプソン株式会社 | 虚像表示装置、およびヘッドマウントディスプレイ |
| US20150325202A1 (en) | 2014-05-07 | 2015-11-12 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for wearable computers with heads-up displays |
| US9874744B2 (en) | 2014-06-25 | 2018-01-23 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for wearable heads-up displays |
| SG11201706545VA (en) | 2015-02-17 | 2017-09-28 | Thalmic Labs Inc | Systems, devices, and methods for eyebox expansion in wearable heads-up displays |
| US20160274365A1 (en) | 2015-03-17 | 2016-09-22 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for wearable heads-up displays with heterogeneous display quality |
| US20160274758A1 (en) | 2015-03-20 | 2016-09-22 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for mitigating false positives in human-electronics interfaces |
| US10197805B2 (en) | 2015-05-04 | 2019-02-05 | North Inc. | Systems, devices, and methods for eyeboxes with heterogeneous exit pupils |
| US10488661B2 (en) | 2015-05-28 | 2019-11-26 | North Inc. | Systems, devices, and methods that integrate eye tracking and scanning laser projection in wearable heads-up displays |
| EP3345021A4 (en) | 2015-09-04 | 2019-05-08 | North Inc. | SYSTEMS, ARTICLES AND METHOD FOR INTEGRATING HOLOGRAPHIC OPTICAL ELEMENTS IN GLASS GLASSES |
| CA3007196A1 (en) | 2015-10-01 | 2017-04-06 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for interacting with content displayed on head-mounted displays |
| US9904051B2 (en) | 2015-10-23 | 2018-02-27 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for laser eye tracking |
| US20170153701A1 (en) | 2015-12-01 | 2017-06-01 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for wearable heads-up displays as wireless controllers |
| US20170212290A1 (en) | 2015-12-17 | 2017-07-27 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for curved holographic optical elements |
| US10303246B2 (en) | 2016-01-20 | 2019-05-28 | North Inc. | Systems, devices, and methods for proximity-based eye tracking |
| US10151926B2 (en) | 2016-01-29 | 2018-12-11 | North Inc. | Systems, devices, and methods for preventing eyebox degradation in a wearable heads-up display |
| WO2017180906A2 (en) * | 2016-04-13 | 2017-10-19 | Thalmic Labs Inc. | Systems, devices, and methods for focusing laser projectors |
| AU2017290811A1 (en) | 2016-06-30 | 2019-02-14 | North Inc. | Image capture systems, devices, and methods that autofocus based on eye-tracking |
-
2017
- 2017-04-13 WO PCT/US2017/027479 patent/WO2017180906A2/en active Application Filing
- 2017-04-13 KR KR1020187032564A patent/KR20180132854A/ko unknown
- 2017-04-13 CN CN201780036296.4A patent/CN109313383A/zh active Pending
- 2017-04-13 US US15/487,232 patent/US10365548B2/en active Active
- 2017-04-13 CA CA3020631A patent/CA3020631A1/en active Pending
- 2017-04-13 EP EP17783158.3A patent/EP3443414A2/en not_active Withdrawn
- 2017-04-13 JP JP2018553374A patent/JP2019518979A/ja active Pending
- 2017-12-11 US US15/837,264 patent/US10365550B2/en active Active
- 2017-12-11 US US15/837,259 patent/US10365549B2/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022199903A1 (de) * | 2021-03-22 | 2022-09-29 | Robert Bosch Gmbh | Optische strahlkombiniervorrichtung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017180906A2 (en) | 2017-10-19 |
| US10365550B2 (en) | 2019-07-30 |
| WO2017180906A3 (en) | 2017-11-23 |
| US10365548B2 (en) | 2019-07-30 |
| CN109313383A (zh) | 2019-02-05 |
| EP3443414A2 (en) | 2019-02-20 |
| US20180107103A1 (en) | 2018-04-19 |
| JP2019518979A (ja) | 2019-07-04 |
| US20170299956A1 (en) | 2017-10-19 |
| CA3020631A1 (en) | 2017-10-19 |
| US10365549B2 (en) | 2019-07-30 |
| US20180107102A1 (en) | 2018-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20180132854A (ko) | 레이저 프로젝터를 집속하기 위한 시스템, 장치 및 방법 | |
| US10663732B2 (en) | Systems, devices, and methods for beam combining in wearable heads-up displays | |
| TWI570443B (zh) | 用於頭部可穿戴式顯示器之具有多個內耦合全像之光導 | |
| US11454817B2 (en) | Free space multiple laser diode modules | |
| KR101556839B1 (ko) | 다중 반사기를 구비하는 눈 인접 디스플레이를 위한 접안렌즈 | |
| US20230051353A1 (en) | Beam shaping optical structures | |
| JP2018189963A (ja) | ビームガイドデバイス | |
| US10345596B2 (en) | Systems, devices, and methods for astigmatism compensation in a wearable heads-up display | |
| US10823961B2 (en) | On-vehicle display system | |
| US10852551B1 (en) | Wavefront sensing with ellipsoidal lensing structure | |
| US20180129057A1 (en) | Systems, devices, and methods for beam shaping in a wearable heads-up display | |
| US11143861B2 (en) | Systems, devices, and methods for laser projection in wearable heads-up displays | |
| US11002966B2 (en) | Systems, devices, and methods for eyebox expansion in wearable heads-up display | |
| US11953679B2 (en) | Dual Purkinje imaging with ellipsoidal lensing structure | |
| KR20210042746A (ko) | 투시형 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 안경형 증강 현실 장치 | |
| US11796804B1 (en) | Eye-tracking with steered eyebox | |
| US11927766B2 (en) | In-field imaging system for eye tracking | |
| US20230341594A1 (en) | Spatially selective tinting architecture for head-worn devices | |
| WO2024005931A1 (en) | Passive world-referenced display alignment with reflective facet lightguides | |
| JP2024517804A (ja) | 活性光学エンジン | |
| WO2023076647A1 (en) | In-field imaging system for eye tracking |