KR102207799B1 - 멀티-포컬 디스플레이 시스템 및 방법 - Google Patents

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매직 립, 인코포레이티드
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Abstract

가상 현실 및 증강 현실 경험을 사용자들에게 제시하기 위한 구성들이 개시된다. 디스플레이 증강 현실의 방법은 사용자에게 제시될 이미지 데이터의 하나 또는 그 초과의 프레임들을 제공하는 단계, 이미지 데이터의 하나 또는 초과의 프레임들과 연관되는 광을 전달하는 단계, 제 1 초점면에서 이미지 데이터의 제 1 프레임을 포커싱하는 단계, 제 2 초점면에서 이미지 데이터의 제 2 프레임을 포커싱하는 단계, 및 거리의 레인지에 걸쳐 제 1 초점면 및 상기 제 2 초점면을 가변 가능하게 시프트하는 단계를 포함한다.

Description

멀티-포컬 디스플레이 시스템 및 방법{MULTI-FOCAL DISPLAY SYSTEM AND METHOD}
[0001] 현대의 컴퓨팅 및 디스플레이 기술들은, 사용자가 현실인 것처럼 느끼거나 현실로서 지각될 수 있는 방식으로, 디지털 방식으로 재생되는 이미지들 또는 그의 부분들이 사용자에게 제시되는 이른바 "가상 현실" 또는 "증강 현실" 경험들을 위한 시스템들의 개발을 가능케 하였다. 가상 현실, 또는 "VR" 시나리오는 통상적으로 다른 실제 실세계 시각적 입력에 대한 투시 없이, 디지털 또는 가상 이미지 정보의 프리젠테이션을 수반하고; 증강 현실, 또는 "AR" 시나리오는 통상적으로 사용자 주위의 실제 세계의 시각화에 대한 증강으로서 디지털 또는 가상 이미지 정보의 프리젠테이션을 수반한다.
[0002] AR 시스템의 사용자에게 3D 가상 콘텐츠를 제시하게 될 때 다수의 난제들이 존재한다. 3D 콘텐츠를 사용자에게 제시하는 중심 전제는 다수의 깊이들의 지각을 생성하는 것을 수반한다. 일부 가상 콘텐츠가 사용자에게 더 근접하게 나타나는 동안, 다른 가상 콘텐츠는 더 멀리 있는 것으로 나타날 수 있다. 따라서, 3D 지각을 달성하기 위해, AR 시스템은 사용자에 대해 상이한 초점면들에서 가상 콘텐츠를 전달하도록 구성된다.
[0003] 위에서 나열된 US 가특허 출원들은 AR 시스템들의 맥락에서 다양한 초점면들을 생성하기 위한 시스템들 및 기술들을 제시한다. 이들 가상 현실 및/또는 증강 현실 시스템들의 설계는 가상 콘텐츠를 전달하는데 있어 시스템의 속도, 가상 콘텐츠의 품질, 사용자의 눈동자 거리(eye relief), 시스템의 크기 및 휴대성 및 다른 시스템 및 광학 난제를 비롯해서 다수의 난제들이 존재한다.
[0004] 본원에서 설명되는 시스템들 및 기술들은 이들 과제들을 다루기 위해 통상적인 인간의 시각적 구성과 작용하도록 구성된다.
[0005] 본 발명의 실시예들은 하나 또는 그 초과의 사용자들에 대한 가상 현실 및/또는 증강 현실 상호작용을 용이하게 하기 위한 디바이스들, 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 일 양상에서, 가상 콘텐츠를 디스플레이하기 위한 시스템이 개시된다.
[0006] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 증강 현실 시스템은 이미지 데이터의 하나 또는 그 초과의 프레임들을 생성하기 위한 이미지 소스에 동작 가능하게 커플링되는 광 프로젝션 디스플레이, 및 제 2 VFE(variable focus element)와 직렬로 배치되는 제 1 VFE를 갖는 합성 VFE 시스템을 포함하고, 제 1 VFE는 이미지 데이터의 하나 또는 그 초과의 프레임들에 대응하는 적어도 2개의 깊이 플레인들을 생성하기 위한 것이고, 제 2 VFE는 사용자의 눈들로부터 가변 거리들에서 적어도 2개의 깊이 플레인들을 가변 가능하게 시프트하기 위한 것이다.
[0007] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 증강 현실 디스플레이는 또한 사용자의 눈의 순응(accommodation)을 트래킹하기 위한 순응 트래킹 모듈을 포함하며, 여기서 제 2 VFE는 사용자의 눈의 트래킹된 순응에 적어도 부분적으로 기초하여 이미지 데이터의 하나 또는 그 초과의 프레임들을 포커싱한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 광 프로젝션 디스플레이는 높은 리프레시 레이트(high refresh rate) 디스플레이이다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 광 프로젝션 디스플레이는 DLP 디스플레이이다.
[0008] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 제 1 VFE는 2개의 깊이 플레인들 간에 스위칭한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 제 1 VFE는 프레임별 단위(frame-by frame basis)로 포커스를 스위칭한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 이미지 데이터의 하나 또는 그 초과의 프레임들은 시간-순차적 방식으로 제공된다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 광 프로젝션 디스플레이는 높은 리프레시 레이트를 가져서, 사용자는 적어도 2개의 깊이 플레인들을 동시에 지각하게 된다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 이미지 데이터의 하나 또는 그 초과의 프레임들은 3-차원 장면의 슬라이스들(slices)을 포함한다.
[0009] 다른 양상에서, 증강 현실을 디스플레이하는 방법은 사용자에게 제시될 이미지 데이터의 하나 또는 그 초과의 프레임들을 제공하는 단계, 이미지 데이터의 하나 또는 초과의 프레임들과 연관되는 광을 전달하는 단계, 제 1 초점면에서 이미지 데이터의 제 1 프레임을 포커싱하는 단계, 제 2 초점면에서 이미지 데이터의 제 2 프레임을 포커싱하는 단계, 및 거리의 레인지에 걸쳐 제 1 초점면 및 제 2 초점면을 가변 가능하게 시프트하는 단계를 포함한다.
[0010] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 이미지 데이터의 하나 또는 그 초과의 프레임들은 시간-순차적 방식으로 제공된다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 이미지 데이터의 하나 또는 그 초과의 프레임들은 3-차원 장면의 슬라이스들을 포함한다.
[0011] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 방법은 사용자의 눈들의 순응을 트래킹하는 단계를 더 포함하며, 제 1 초점면 및 제 2 초점면은 사용자의 눈들의 트래킹된 순응에 적어도 부분적으로 기초하여 가변 가능하게 시프트된다. 제 1 VFE는 제 1 초점면 및 제 2 초점면 사이에서 포커스를 스위칭할 수 있다.
[0012] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 제 1 VFE는 프레임별 단위로 포커스를 스위칭한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 제 2 VFE는 제 1 및 제 2 초점면들을 가변 가능하게 시프트한다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 제 1 VFE는 제 1 속도를 갖고, 제 2 VFE는 제 2 속도를 갖고, 제 1 속도는 제 2 속도보다 빠르다. 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 제 1 초점면에서 이미지 데이터의 제 1 프레임 및 제 2 초점면에서 이미지 데이터의 제 2 프레임은 사용자가 2개의 초점면들을 동시에 시청하도록 빠르게 연속적으로 제시된다.
[0013] 본 발명의 부가적인 그리고 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 상세한 설명, 도면, 및 청구항들에서 설명된다.
[0014] 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들의 설계 및 활용을 예시한다. 도면들은 제 축척대로 그려지지 않으며, 유사한 구조들 또는 기능들의 엘리먼트들은 도면 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호들로 표현된다는 것이 주의되어야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들의 상술된 그리고 다른 이점들 및 목적을 달성하기 위한 방법을 더 잘 인지하기 위해, 위에서 간략히 설명된 본 발명들의 보다 상세한 설명이 첨부 도면들에서 예시되는 본 발명의 특정 실시예들을 참조하여 제공될 것이다. 이 도면들이 본 발명의 통상적인 실시예들을 단지 도시하며, 그에 따라 본 발명의 범위의 제한으로 고려되지 않는다는 이해 하에, 본 발명은 첨부 도면들의 이용을 통해 부가적인 특수성 및 세부사항들로 설명되고 기술될 것이다.
[0015] 도 1은 일 예시적인 실시예에 따라 긴 레인지 VFE(variable focus element) 및 다른 광학 엘리먼트들을 갖는 2개의 상태 VFE의 평면도를 예시한다.
[0016] 도 2는 일 예시적인 실시예에 따라 가변-상태 포커스 시스템 및 하이브리드 포커스 시스템을 예시한다.
[0017] 도 3은 일 예시적인 실시예에 따라 하이브리드 포커스 시스템을 이용한 다양한 초점면들의 예시적인 실시예를 예시한다.
[0018] 본 발명의 다양한 실시예들은, 단일 실시예에서 또는 일부 실시예들에서, 전자 회로 설계의 다중-시나리오 물리적-인식 설계를 구현하기 위한 방법들, 시스템들 및 제조 물품들에 관한 것이다. 본 발명의 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 상세한 설명, 도면, 및 청구항들에서 설명된다.
[0019] 당업자들이 본 발명을 실시하는 것을 가능케 하도록 본 발명의 예시적인 예들로서 제공되는 다양한 실시예들은 도면들을 참조하여 이제 상세히 설명될 것이다. 명백히, 도면들 및 아래의 예들은 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 본 발명의 특정 엘리먼트들은 부분적으로 또는 전체적으로, 알려진 컴포넌트들(또는 방법들 또는 프로세스들)을 이용하여 구현될 수 있는 경우, 본 발명의 이해를 위해 필수적인 이러한 알려진 컴포넌트들(또는 방법들 또는 프로세스들)의 단지 그 부분들만이 설명될 것이고, 이러한 알려진 컴포넌트들(또는 방법들 또는 프로세스들)의 다른 부분들의 상세한 설명들은 본 발명을 모호하게 하지 않도록 생략될 것이다. 또한, 다양한 실시예들은 본원에서 예로서 참조되는 컴포넌트들에 대한 현재 그리고 미래의 알려지는 등가물들을 포함한다.
[0020] 미국 가출원 일련 번호 제61/909,774호(지금 미국 특허 출원 일련 번호 제14/555,585호); 미국 특허 제6,046,720호; 제7,555,333호; 제7,784,697호; 및 미국 특허 출원 일련 번호 제11/573,118호 및 제12/468,832호(이들 각각은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함됨)에서 논의된 바와 같이, 가변 포커스 엘리먼트(이하, "VFE")는 동적 방식으로 이미지의 파면(wavefront)(예를 들어, 포커스)을 조정하는데 이용될 수 있고 멀티-포컬 3D 이미저리(multi-focal 3D imagery)를 생성하는데 이용될 수 있다. VFE는 아날로그 포커스 변조를 가능케 할 수 있거나, 또는 이산 포커스 상태들 간에 스위칭할 수 있다.
[0021] 본 개시의 주제는 이미지들의 포커스를 변조하도록 복수의 VFE들을 협력하여 이용하는 것이다. 복수의 VFE들의 이용은 종래에 단독 VFE의 단일 현재 상태로 달성하기 곤란했었을 파면 변조 특성들을 가능케 할 수 있다. 예를 들어, 큰 유효 어퍼처, 큰 포커스 레인지, 낮은 전력 소비 및 고속 포커스 변조를 동시에 달성하는 단일 VFE를 생성하는 것이 난제일 수 있다. 복수의 VFE들의 이용은, 이들 기준들을 달성하는 합성 VFE 시스템을 생성하도록 각각의 VFE의 이점들이 결합되는 것을 가능케 할 수 있다.
[0022] 실질적으로 광학 시스템에서 출사동(예컨대, 눈-근접(near-to-eye) 디스플레이의 뷰잉 광학계(viewing optics))와 결합하여 및/또는 실질적으로 텔레센트릭 렌즈(telecentric lens) 구성 내에 VFE들을 배치함으로써, VFE들은 안정된 이미지 확대를 유지하면서 이미지의 포커스를 변조할 수 있다.
[0023] 도 1은 하나의 이러한 실시예의 일부의 예를 예시하며, 여기서 VFE들은 실질적으로 텔레센트릭 렌즈 구성 내에 배치되어서, VFE의 변조는 입사 광의 포커스의 변화를 생성하지만, 이미지 확대의 변화는 거의 또는 전혀 생성하지 않는다. 이 실시예에서, 2개의 VFE들이 도시된다. VFE(102)는 예를 들어, 0-3 디옵터들과 같은 비교적 큰 포커스 레인지가 가능할 수 있다. 이러한 VFE A(102)는 예시를 위해, 그의 일시적 응답 시간에서 제한될 수 있다. 격리에서 이용되는 경우, 이러한 VFE A(102)는 동작 가능하게 커플링된 이미지 소스로부터 다수의 디스플레이되는 프레임들 동안 포커스를 조정할 수 있지만, 동작 가능하게 커플링되는 디스플레이의 리프레시 레이트(refresh rate)로 프레임별 기반(frame-by-frame basis)으로 원하는 포컬 상태들 간에 변조하기에 충분히 빠르지 않을 수 있으며; 예를 들어, VFE A(102)는 인간 순응(human accommodation) 또는 수렴의 변화에 대한 응답으로 또는 디스플레이되는 체적 장면(volumetric scene) 내의 엘리먼트들의 움직임에 대한 응답으로 디스플레이 포커스를 조정할 수 있다. B로 라벨링된 VFE(104)는 VFE A보다 더 빠르게 포컬 상태들 간을 스위칭할 수 있지만, 그의 총 포컬 레인지(예를 들어, 0 내지 0.3 디옵터들) 및/또는 생성할 수 있는 포커스 상태들의 수(예를 들어, 2개의 포커스 상태들)에서 제한될 수 있는 VFE를 포함할 수 있다. VFE A(102) 및 VFE B(104)를 직렬로 배치함으로써, 그의 총 광학 전력은 결합되어서, 각각의 VFE의 포커스 상태는 동작 가능하게 커플링되는 디스플레이의 포커스에 영향을 주게 된다. 이 관계는 아래의 예시적인 수식에 의해 특징화될 수 있다.
Figure 112016083792943-pct00001
[0024] 도 2의 상단 부분(202)은 단일 VFE를 포함하는 멀티-포컬 디스플레이 시스템을 예시하는 예시적인 "가변-포커스(Vari-focus)" 시스템이다. 광학 시청 거리(즉, 포커스 거리) 또는 시청자가 가상 이미지를 지각하는 초점면은 도 2에서 도시된 바와 같이 변동될 수 있다. 단일 VFE가 예를 들어 응답 시간면에서 제한되더라도 큰 포커스 레인지가 가능한 경우, 이는 레인지(230) 내의 시청자의 순응 또는 고정 거리의 변화에 대한 응답으로 이미지의 포커스를 변조할 수 있지만, 프레임별 단위로 스위칭할 수 없을 수 있다. 도 2의 하단 부분(204)은 "하이브리드-포커스 시스템"으로 라벨링되며, 예를 들어, 위에서 설명되고 도 1에서 예시된 VFE A 및 VFE B의 동작에 의해 생성될 수 있는 시청 컨디션을 예시한다. 2개의 포커스 상태들(2개의 초점면들(210)) 간에 VFE B를 빠르게 스위칭하고 레인지(230) 내에서 포커스를 변조함으로써, 인간 비전(human vision)의 지속성(persistence)은 시청자가 2개의 이미지 평면들을 동시에 본다는 인상을 시청자에게 생성한다.
[0025] VFE B와 동시적으로 동작 가능하게 커플링되는 디스플레이를 구동하고, 짝수 번호 프레임들에서 이미저리의 한 층을, 그리고 홀수 번호 프레임들에서 이미저리의 제 2 층을 디스플레이함으로써, 시청자는 층들 간에 비교적 작은 분리를 갖는 멀티-포컬 디스플레이를 지각한다. VFE A는 예를 들어, 시청자의 순응 또는 고정 거리의 변화에 대한 응답으로, 더 큰 포커스 레인지 내에서 더 긴 시간 스케일에 걸쳐 근접하게 이격되는 층들을 시프트하는데 이용된다. 시청자의 순응 또는 고정 거리의 변화에 대한 응답으로 디스플레이되는 이미지 콘텐츠를 업데이트함으로써, 예를 들어, 시뮬레이팅되는 굴절 블러(dioptric blur)를 재-랜더링함으로써, 시청자는 자신이 VFE A 및 B의 결합된 광학 전력에 의해 지원되는 최대(full) 포커스 레인지에 걸쳐 연장하는 멀티-포컬 체적 이미지를 시청한다는 지각을 가질 수 있다. VFE B의 빠른 변조에 의해 생성되는 2개의 멀티플렉싱된 포커스 상태들은, 시청자의 순응이 VFE A를 조정할 필요가 있기 이전에 작은 레인지 내에서 변동하도록 허용하고, 시청자 눈의 순응 또는 고정 거리를 측정하는데 이용되는 동작 가능하게 커플링되는 순응-트래킹 또는 눈-트래킹 시스템에서 정확도 에러들 및 레이턴시에 대해 보다 나은 허용오차를 제공한다.
[0026] 도 3은 VFE A 및 B가 240 Hz 리프레시 레이트를 갖는 DLP(Digital Light Projection) 디스플레이와 같은 높은 리프레시 레이트 디스플레이에 동작 가능하게 커플링되는 보다 구체적 실시예의 세부사항들을 예시한다. VFE B는 DLP 리프레시와 동위상으로 그리고 240Hz에서 2개의 포커스 상태들(0 및 0.3 디옵터들) 간에 스위칭하여서, 짝수 DLP 프레임들 전부는 하나의 광학 시청 거리에서 디스플레이되는 반면에, 홀수 프레임들 전부는 상이한 광학 시청 거리에서 디스플레이된다. 홀수 프레임들 동안 디스플레이되는 콘텐츠와 상이한 이미지 콘텐츠를 갖는 짝수 프레임들을 구동함으로써, 하나의 콘텐츠 층은 하나의 시청 거리에 포지셔닝되고, 다른 콘텐츠 층은 제 2 시청 거리에 포지셔닝되고, 시청자는 2개의 층들이 120Hz(240Hz DLP 리프레시 레이트를 2개의 VFE 포커스 상태들로 나눔)의 전체 유효 리프레시 레이트를 갖는 동일한 멀티포컬 장면의 부분들인 것으로 지각한다. 예를 들어, 짝수 DLP 프레임들은 선명히 랜더링되는 커피 컵의 이미지를 디스플레이하고, 홀수 DLP 프레임들은 선명히 랜더링되는 와인잔의 이미지를 디스플레이할 수 있다.
[0027] 시청자(220)는 커피 컵과 작은 거리만큼 커피 컵 뒤에 있는 와인잔을 포함하는 코히어런트 장면(coherent scene)을 지각할 것이다. 시청자가 커피 컵을 바라볼 때, 와인잔은 약간 블러처리되어 나타날 것이고, 시청자가 눈 고정 및 순응을 와인잔으로 시프트할 때 와인잔은 선명히 포커싱될 것인 반면에 커피 컵은 약간 블러처리 된다. 도 3의 상단(302)은 -3 및 -2.7 디옵터 시청 거리로 포지셔닝되는 2개의 디스플레이 층들(210)을 도시한다. 일 예에서, 커피 컵은 -3 디옵터들(즉, 0.333 미터 거리)에 광학적으로 포지셔닝될 것이고, 와인잔은 -2.7 디옵터들(즉, 0.370 미터 거리)에 포지셔닝될 것이다. 짝수 및 홀수 DLP 프레임들은 각각 부가적으로 꽃병의 다소 블러처리된 랜더링을 포함할 수 있어서, 시청자가 커피 컵 또는 와인잔 중 어느 하나를 주시할 때, 시청자는 3D 장면의 배경에서 (예를 들어, 0.500 미터 시거리(apparent distance)에서) 꽃병이 그 순간에 포커싱되지 않은 실제 객체인 경우 예상되었을 블러의 양을 가진 채로 그것을 지각할 것이다.
[0028] 시청자(220)가 꽃병으로 시선을 시프트하는 경우, 동작 가능하게 커플링되는 순응 및/또는 눈-트래킹 시스템은 포커스의 변화를 검출하고 DLP 프레임들에서 디스플레이되는 이미저리의 재-랜더링을 트리거하여서, 꽃병은 선명한 포커스로 랜더링되는 반면에, 커피 컵 및 와인잔은 일부 블러를 가진 채로 랜더링된다. 트래킹 시스템은 또한, 꽃병이 상주하는 영역 쪽으로 VFE B에 의해 생성되는 2개의 근접하게 이격되는 포커스 층들(210)을 시프트하도록 VFE A를 트리거한다. 도 3의 하단(304)은, VFE A가 포커스 상태를 시프트하여 VFE B에 의해 생성되는 2개의 초점면들은 이제 -2 및 -1.7 디옵터들(0.500 미터 및 0.588 미터들)에 있게 된다는 것을 예시한다. 이제, 시청자는, 자신이 꽃병을 바라보면, 꽃병은 선명하게 포커스되고, 커피 컵 및 와인잔는 각각 다소 흐린해지는 지각을 가질 것이다.
[0029] 예시된 예들이 주로 2 VFE 시스템을 다루지만, 임의의 수의 VFE들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 3 VFE 시스템은 더 긴 총 포커스 레인지 또는 더 많은 수의 이산 포커스 상태들을 달성하는데 이용될 수 있다. 또한, 도 1이 근접 부근의 VFE들을 도시하지만, 이들은 대안적으로 광학 시스템에 걸쳐 분산될 수 있다. 예를 들어, VFE들은 광학적으로 결합된 위치들에 배치될 수 있어서, 각각의 VFE의 포커스 상태는 동작 가능하게 커플링되는 디스플레이의 이미지 확대의 변화 없이 변조될 수 있게 된다.
[0030] 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들이 본원에서 설명된다. 비-제한적인 의미로 이 예들에 대한 참조가 이루어진다. 이들은 본 발명의 보다 널리 응용 가능한 양상들을 예시하도록 제공된다. 본 발명의 진정한 사상 및 범위로부터 벗어남 없이, 다양한 변화들이 설명된 발명에 대해 이루어질 수 있으며, 등가물들이 대체될 수 있다. 또한, 다수의 변형들은 본 발명의 목적(들), 사상 또는 범위로 특정한 상황, 재료, 물질의 구성, 프로세스, 프로세스 동작(들) 또는 단계(들)를 적응시키도록 이루어질 수 있다. 추가로, 당업자들에 의해 인지될 바와 같이, 본원에서 설명되고 예시된 개별 변동들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남 없이 다른 몇 개의 실시예들 중 임의의 것의 특징들과 결합되거나 이로부터 쉽게 분리될 수 있는 이산 컴포넌트들 및 특징들을 갖는다. 모든 이러한 변형들은 본 개시와 연관되는 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
[0031] 본 발명은 당해 디바이스들을 이용하여 수행될 수 있는 방법들을 포함한다. 방법들은 이러한 적합한 디바이스를 제공하는 동작을 포함할 수 있다. 이러한 프로비전(provision)은 최종 사용자에 의해 수행될 수 있다. 즉, "제공하는" 동작은 단지, 당해 방법에서 필수적 디바이스를 제공하기 위해 최종 사용자 획득, 액세스, 접근, 포지션, 셋-업, 활성화, 파워-업 또는 다른 방식의 동작을 요구한다. 본원에서 인용되는 방법들은 이벤트들의 인용된 순서는 물론, 논리적으로 가능한 인용된 이벤트들의 임의의 순서로 수행될 수 있다.
[0032] 본 발명의 예시적인 양상들은, 재료 선택 및 제조에 관한 세부사항들과 함께, 위에서 기술되었다. 본 발명의 다른 세부사항들에 대해서도 말하자면, 이들은 위에 참조된 특허들 및 공개문헌들과 관련하여 인지되는 것은 물론, 당업자들에 의해 일반적으로 알려지거나 인지될 수 있다. 공통적으로 또는 논리적으로 이용되는 부가적인 동작들의 견지에서 본 발명의 방법-기반 양상들에 관하여 동일하게 적용될 수 있다.
[0033] 또한, 본 발명이 다양한 특징들을 선택적으로 포함하는 몇 개의 예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 본 발명의 각각의 변동들에 관하여 고려되는 것으로 설명되거나 표시된 것으로 제한되지 않는다. 본 발명의 진정한 사상 및 범위로부터 벗어남 없이, 다양한 변화들이 설명된 발명에 대해 이루어질 수 있고, 등가물들(본원에서 인용되었든지 또는 어느 정도의 간략함을 위해 포함되지 않았든지 간에)이 대체될 수 있다. 또한, 값들의 범위가 제공되는 경우, 그 범위의 상위 및 하위 제한 간의 각각의 모든 개재 값 및 그 언급된 범위 내의 임의의 다른 언급된 또는 개재 값이 본 발명 내에 포함된다는 것이 이해된다.
[0034] 또한, 설명된 본 발명의 변동들의 임의의 선택적 특징들은 본원에서 설명된 특징들 중 임의의 하나 또는 그 초과와 결합하여 또는 독립적으로 기술되고 청구될 수 있다는 것이 고려된다. 단수 아이템에 대한 참조는 복수의 동일한 아이템이 존재한다는 가능성을 포함한다. 보다 구체적으로, 본원에서 그리고 그와 연관된 청구항에서 이용될 때, 단수 형태, "상기" 및 "그"는 특별히 달리 언급되지 않으면 복수 대상들을 포함한다. 즉, 관사의 이용은, 위의 설명은 물론 본 개시와 연관된 청구항에서 당해 아이템 중 "적어도 하나"를 허용한다. 이러한 청구항들은 임의의 선택적인 엘리먼트를 배제하도록 선별될 수 있다는 것이 추가로 주의된다. 따라서, 이러한 스테이트먼트는 "네거티브(negative)" 제한의 이용 또는 청구항 엘리먼트들의 인용과 관련하여 "단지", "유일" 등과 같은 배제적 용어의 이용에 대한 선행 근거로서 역할하도록 의도된다.
[0035] 이러한 배제적 용어의 이용 없이, 본 개시와 연관된 청구항에서 "포함하는"이란 용어는, 정해진 수의 엘리먼트들이 이러한 청구항들에서 열거되는지 또는 특징들의 부가가 이러한 청구항에서 기술된 엘리먼트의 성질을 변형하는 것으로서 고려될 수 있는지 여부에 무관하게, 임의의 부가적인 엘리먼트의 포함을 허용할 수 있다. 본원에서 구체적으로 정의된 것을 제외하면, 본원에서 이용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 청구항 효력을 유지하면서 공통적으로 이해되는 의미를 가능한 넓게 제공하게 될 것이다.
[0036] 본 발명의 범위는 제공된 예들 및/또는 당해 규격으로 제한되지 않고, 오히려 본 개시에 연관된 청구항 언어의 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (23)

  1. 증강 현실 디스플레이 시스템으로서,
    디스플레이를 통해 사용자의 눈으로 보기 위한 제 1 연속 이미지 프레임 및 제 2 연속 이미지 프레임을 포함하는 연속 이미지 프레임들의 쌍을 프로젝팅하기 위해 이미지 소스에 동작 가능하게 커플링된 광 프로젝션 디바이스; 및
    제 1 VFE(variable focus element) 및 상기 제 1 VFE에 대해 직렬로 배열된 제 2 VFE를 포함하는 합성 VFE 시스템을 포함하고,
    상기 합성 VFE는,
    상기 합성 VFE의 총 광학 전력이 상기 제 1 VFE의 제 1 광학 전력 및 상기 제 2 VFE의 제 2 광학 전력의 조합이고,
    상기 제 1 VFE가 각각의 제 1 깊이 플레인 및 제 2 깊이 플레인에서 각각의 제 1 연속 이미지 프레임 및 제 2 연속 이미지 프레임을 포커싱하기 위해 두 개의 초점 상태들 사이에서 스위칭하도록 구성되고 ― 상기 제 1 VFE는 깊이 플레인들의 각각의 쌍들에 연속 이미지 프레임들의 각각의 쌍들을 포커싱하도록 구성됨 ―,
    상기 제 1 깊이 플레인 및 상기 제 2 깊이 플레인 사이의 제 1 거리가 상기 제 1 깊이 플레인에 대한 총 광학 전력 및 상기 제 2 깊이 플레인에 대한 총 광학 전력 간 차를 포함하는 일정한 광학 전력 차에 적어도 부분적으로 기초하고, 그리고
    상기 제 2 VFE가 상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임을 제 3 깊이 플레인 및 제 4 깊이 플레인에 추가로 포커싱하도록 구성되도록 ― 상기 제 3 깊이 플레인 및 상기 제 4 깊이 플레인 사이의 거리는 상기 일정한 광학 전력 차에 적어도 부분적으로 기초함 ―
    구성되는, 증강 현실 디스플레이 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사용자의 눈의 순응(accommodation)을 트래킹하도록 구성된 순응 트래킹 모듈을 더 포함하고, 상기 제 2 VFE는 상기 사용자의 눈의 트래킹된 순응에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 제 2 연속 이미지 프레임을 포커싱하도록 구성되는,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 프로젝션 디바이스는 상기 사용자가 상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임을 동시에 인식하는 리프레시 레이트(high refresh rate)를 갖는,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 프로젝션 디바이스는 DLP (Digital Light Processing) 디스플레이 인,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임은 3-차원 장면의 슬라이스들을 포함하는,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  6. 증강 현실 디스플레이 시스템으로서,
    디스플레이를 통해 사용자의 눈의 순응을 트래킹하도록 구성된 순응 트래킹 모듈;
    연속 이미지 프레임들의 각각의 쌍들을 각각의 초점 플레인들에 포커싱하고 제 1 연속 이미지 프레임 및 제 2 연속 이미지 프레임을 포함하는 연속 이미지 프레임들의 쌍을 각각의 제 1 초점 플레인 및 제 2 초점 플레인에 포커싱하기 위해 초점 상태들 사이에서 스위칭하도록 구성된 제 1 VFE(variable focus element); 및
    상기 제 1 VFE 및 제 2 VFE의 총 광학 전력이 상기 제 1 VFE의 제 1 광학 전력 및 상기 제 2 VFE의 제 2 광학 전력의 조합이 되는, 상기 제 1 VFE에 대해 직렬로 배열된 제 2 VFE ― 상기 제 2 VFE는 상기 사용자의 눈의 트래킹된 순응에 적어도 부분적으로 기초하여 각각의 제 1 연속 이미지 프레임 및 제 2 연속 이미지 프레임을 각각의 제 3 초점 플레인 및 제 4 초점 플레인에 추가로 포커싱하도록 구성됨 ―
    를 포함하고,
    상기 제 1 초점 플레인 및 상기 제 2 초점 플레인 사이의 제 1 거리 및 상기 제 3 초점 플레인 및 상기 제 4 초점 플레인 사이의 제 2 거리는 상기 제 1 초점 플레인에 대한 총 광학 전력 및 상기 제 2 초점 플레인에 대한 총 광학 전력 간 차를 포함하는 일정한 광학 전력 차에 적어도 부분적으로 기초하는,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임에 대응하는 이미지 데이터를 제공하도록 구성된 이미지 소스를 더 포함하는,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임과 연관된 광을 전송하도록 구성된 광 프로젝션 디스플레이를 더 포함하는,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임은 3-차원 장면의 슬라이스들을 포함하는,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  10. 증강 현실을 디스플레이하는 방법으로서,
    디스플레이를 통해 사용자에게 제시될 제 1 연속 이미지 프레임 및 제 2 연속 이미지 프레임을 포함하는 이미지 프레임들의 쌍에 대응하는 이미지 데이터를 제공하는 단계;
    상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임을 프로젝팅하기 위해 상기 이미지 데이터와 연관된 광을 전송하는 단계;
    제 1 VFE(variable focus element)를 이용하여 상기 제 1 연속 이미지 프레임을 제 1 초점 플레인에 포커싱하는 단계;
    상기 제 1 VFE를 이용하여 상기 제 2 연속 이미지 프레임을 제 2 초점 플레인에 포커싱하는 단계 ― 상기 제 1 VFE 및 상기 제 1 VFE에 대해 직렬로 배열된 제 2 VFE의 총 광학 전력은 상기 제 1 VFE의 제 1 광학 전력 및 상기 제 2 VFE의 제 2 광학 전력의 조합을 포함하고, 상기 제 1 초점 플레인 및 상기 제 2 초점 플레인 사이의 제 1 거리는 상기 제 1 초점 플레인에 대한 총 광학 전력 및 상기 제 2 초점 플레인에 대한 총 광학 전력 간 차를 포함하는 일정한 광학 전력 차에 적어도 부분적으로 기초함 ―
    상기 제 2 VFE를 이용하여 상기 제 1 연속 이미지 프레임을 제 3 초점 플레인에 포커싱하는 단계;
    상기 제 2 VFE를 이용하여 상기 제 2 연속 이미지 프레임을 제 4 초점 플레인에 포커싱하는 단계를 포함하고,
    상기 제 3 초점 플레인 및 상기 제 4 초점 플레인 사이의 거리는 상기 일정한 광학 전력 차에 적어도 부분적으로 기초하는,
    증강 현실을 디스플레이하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임은 3-차원 장면의 슬라이스들을 포함하는,
    증강 현실을 디스플레이하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 사용자의 눈의 순응을 트래킹하는 단계; 및
    상기 사용자의 눈의 트래킹된 순응에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제 2 VFE가 각각의 제 1 연속 이미지 프레임 및 제 2 연속 이미지 프레임을 각각의 제 3 초점 플레인 및 제 4 초점 플레인에 포커싱하는 단계를 더 포함하는,
    증강 현실을 디스플레이하는 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 VFE는 제 1 속도로 동작하고, 상기 제 2 VFE는 제 2 속도로 동작하고, 상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도보다 빠른,
    증강 현실을 디스플레이하는 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 사용자가 상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임을 동시에 인식하는 리프레시 레이트로 상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임을 연속적으로 제시하는 단계를 더 포함하는,
    증강 현실을 디스플레이하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 VFE는, 상기 제 1 VFE가 상기 광 프로젝션 디바이스에 의해 생성된 각각의 광 프레임을 포커싱하도록 상기 광 프로젝션 디바이스와 위상이 동일하게 동작하도록 구성되는,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 VFE 및 상기 광 프로젝션 디바이스는 각각 240Hz에서 동작하도록 구성되는,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 일정한 광학 전력 차는 0.3 디옵터인,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임의 각각은 블러처리된(blurred) 가상 객체를 포함하는,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 VFE는 제 1 속도로 동작하고, 상기 제 2 VFE는 제 2 속도로 동작하고, 상기 제 1 속도는 상기 제 2 속도보다 빠른,
    증강 현실 디스플레이 시스템.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임을 포커싱하는 것과 위상이 동일하게 상기 광을 전송하는 단계를 더 포함하는,
    증강 현실을 디스플레이하는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    240Hz에서 상기 광을 전송하는 단계, 및
    240Hz에서 상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임을 포커싱하는 단계를 더 포함하는,
    증강 현실을 디스플레이하는 방법.
  22. 제 10 항에 있어서,
    상기 일정한 광학 전력 차는 0.3 디옵터인,
    증강 현실을 디스플레이하는 방법.
  23. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 연속 이미지 프레임 및 상기 제 2 연속 이미지 프레임 각각은 블러처리된(blurred) 가상 객체를 포함하는,
    증강 현실을 디스플레이하는 방법.
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