KR102221449B1 - 헤드 추적을 가진 멀티뷰 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 및 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템은 제1 뷰 세트, 및 주 뷰 세트에 각도적으로 인접한 장면의 퍼스펙티브 뷰를 나타내는 2차 뷰를 선택적으로 제공한다. 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이는 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향에 대응하는 복수의 광빔을 제공하도록 구성된 멀티빔 백라이트, 및 주 뷰 세트 및 2차 뷰를 포함하는 복수의 뷰를 제공하기 위해 광빔을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 포함한다. 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템은 사용자의 위치를 결정하도록 구성된 헤드 추적기를 더 포함한다. 제1 결정된 위치에서, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이는 주 뷰 세트를 제공하도록 구성되고, 제2 결정된 위치에서, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이는 증대된 뷰 세트를 제공하도록 구성된다.

Description

헤드 추적을 가진 멀티뷰 디스플레이
관련 출원에 대한 상호 참조
이 출원은 전체를 본원에 참조로 포함하는 2015년 9월 5일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/214,979의 우선권을 주장한다.
연방 후원 연구 또는 개발에 관한 진술
N/A
전자 디스플레이는 다양한 디바이스 및 제품의 사용자에게 정보를 통신하기 위한 거의 유비쿼터스적인 매체이다. 가장 일반적으로 채용되는 전자 디스플레이는 음극선관(CRT), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP), 액정 디스플레이(LCD), 전계발광 디스플레이(EL), 유기 발광 다이오드(OLED) 및 능동 매트릭스 OLED(AMOLED) 디스플레이, 전기 영동 디스플레이(EP), 및 전기기계적 또는 전기유체 광 변조(예를 들면, 디지털 마이크로미러 디바이스, 일렉트로웨팅 디스플레이, 등)를 채용하는 다양한 디스플레이를 포함한다. 일반적으로, 전자 디스플레이는 능동 디스플레이(즉, 광을 방출하는 디스플레이) 또는 수동 디스플레이(즉, 다른 소스에 의해 제공된 광을 변조하는 디스플레이)로서 유별될 수 있다. 능동 디스플레이의 가장 자명한 예 중에는 CRT, PDP, 및 OLED/AMOLED가 있다. 방출되는 광을 고려할 때 전형적으로 수동으로서 분류되는 디스플레이는 LCD 및 EP 디스플레이이다. 수동 디스플레이는 본질적으로 저전력 소모를 포함하지만 이에 국한되지 않는 유익한 성능 특징을 종종 나타내지만, 광을 방출하는 능력이 없기 때문에 많은 실제 응용에서 다소 제한된 사용을 발견할 수 있다.
방출된 광과 관련된 수동 디스플레이의 한계를 극복하기 위해, 많은 수동 디스플레이가 외부 광원에 결합된다. 결합된 광원은 이들 다른 수동 디스플레이를 광을 방출하고 실질적으로 능동 디스플레이로서 기능하게할 수 있다. 이러한 결합된 광원의 예는 백라이트이다. 백라이트는 수동 디스플레이를 조명하기 위해 다른 수동 디스플레이 뒤에 놓여지는 광원(종종 패널 백라이트)으로서 작용할 수 있다. 예를 들어, 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이에 결합될 수 있다. 백라이트는 LCD 또는 EP 디스플레이를 통과하는 광을 방출한다. 방출된 광은 LCD 또는 EP 디스플레이에 의해 변조되고, 변조된 광은 이어서 LCD 또는 EP 디스플레이로부터 방출된다. 백라이트는 종종 백색광을 방출하도록 구성된다. 이어 컬러 필터는 백색광을 디스플레이에 사용되는 다양한 색으로 변환하기 위해 사용된다. 컬러 필터는, 예를 들어, LCD 또는 EP 디스플레이의 출력에(덜 일반적인) 또는 백라이트와 LCD 또는 EP 디스플레이 사이에 놓여질 수 있다.
본원에 설명된 원리에 따른 예 및 실시예의 다양한 특징들은 동일한 도면 부호가 동일한 구조적 요소를 나타내는 첨부된 도면에 도시된 예와 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조하여 보다 용이하게 이해될 수 있다.
도 1a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 사시도를 도시한다.
도 1b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광 빔의 각도 성분의 그래픽 표현을 도시한다.
도 2는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자의 단면도를 도시한다.
도 3은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 헤드-추적 멀티 뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 4a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 4b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 다른 예에서 도 4a의 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 5a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 백라이트를 포함하는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 5b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 백라이트를 포함하는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이의 평면도를 도시한다.
도 5c는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 백라이트를 포함하는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이의 사시도이다.
도 6a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 성분을 포함하는 멀티빔 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 6b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 멀티빔 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 7a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 멀티빔 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 7b는 본원에 설명된 원리에 일관된 또 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 멀티빔 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 8은 본원에 설명된 원리에 일관된 또 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소를 포함하는 멀티빔 백라이트의 일부의 단면도를 도시한다.
도 9a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이의 단면도이다.
도 9b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 또 다른 예에서 도 9a의 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 10은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템의 블록도이다.
도 11은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 헤드 추적을 채용하는 멀티뷰 디스플레이 동작 방법의 흐름도를 도시한다.
어떤 예 및 실시예는 위에 언급된 도면에 도시된 특징에 추가되거나 대신에 포함되는 다른 특징들을 가질 수 있다. 이들 및 다른 특징은 상술한 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.
본원에 기술된 원리에 따른 예 및 실시예는 사용자 위치 또는 '헤드-추적'을 채용하는 멀티뷰 또는 3차원(3D) 이미지 디스플레이를 제공한다. 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예는 사용자의 위치에 따라 멀티뷰 이미지에 의해 표현되는 장면의 상이한 세트의 뷰를 제공하기 위해 멀티뷰 디스플레이를 채용할 수 있다. 특히, 사용자가 제1 위치에 위치되었을 때 주 뷰 세트가 제공될 수 있다. 주 뷰 세트는 뷰 각도 범위 내에서 사용자에게 멀티뷰 이미지를 제공하도록 구성된다. 또한, 사용자가 제2 위치로 이동하거나 제2 위치에 위치되었을 때 증대된 뷰 세트가 제공될 수 있다. 증대된 뷰 세트는 주 뷰의 서브-세트 및 2차 뷰를 포함한다. 2차 뷰는 주 뷰 세트의 각도 범위에 각도적으로 인접하지만 실질적으로 그 범위를 넘는 장면의 퍼스펙티브 또는 뷰 방향을 나타낸다. 사용자의 상이한 위치에 대응하는 상이한 뷰 세트를 제공하는 것은 디스플레이되는 멀티뷰 이미지의 유효 각도 뷰 필드(FOV)를 증가시킬 수 있다. 증가된 각도 FOV는, 예를 들어, 비스듬한 각도로 멀티뷰 이미지를 볼 때 발생할 수 있는 멀티뷰 또는 3차원(3D) 이미지 지각의 소위 '점프' 또는 '반전된 뷰'를 감소시키거나 완화시킬 수 있다.
다양한 실시예에서, 헤드 추적은 사용자의 장소 또는 위치를 멀티뷰 디스플레이에 제공할 수 있다. 즉, 사용자 위치는 사용자의 헤드 위치를 추적함으로써 결정되거나 추론될 수 있다. 이와 같이, 제한이 아닌 논의를 용이하게 하기 위해, 본원에 설명된 실시예는 예를 들어, 헤드 추적을 채용하는 '헤드-추적' 멀티뷰 디스플레이, 시스템 및 방법이라 지칭될 수 있다.
본원에서, '멀티뷰 디스플레이'는 상이한 뷰 방향으로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰를 제공하도록 구성된 전자 디스플레이 또는 디스플레이 시스템으로 정의된다. 도 1a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이(10)의 사시도를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 멀티뷰 디스플레이(10)는 보게 될 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위한 스크린(12)을 포함한다. 멀티뷰 디스플레이(10)는 스크린(12)에 대해 상이한 뷰 방향(16)으로 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰(14)를 제공한다. 뷰 방향(16)은 다양한 상이한 주 각도 방향으로 스크린(12)으로부터 연장하는 화살표로서 도시되었는데; 상이한 뷰(14)는 화살표의 말미에 음영 다각형 박스로서 도시되었고(즉, 뷰 방향(16)을 도시한다); 4개의 뷰(14) 및 4 개의 뷰 방향(16)만이 모두 제한이 아닌 예로서 도시되었다. 상이한 뷰(14)가 스크린 위에 있는 것으로서 도 1a에 도시되었지만, 멀티뷰 이미지가 멀티뷰 디스플레이(10) 상에 디스플레이될 때 뷰(14)는 실제로 스크린(12) 상에 또는 그 근처에 나타나는 것에 유의한다. 스크린(12) 위에 뷰(12)를 도시한 것은 단지 설명의 단순화를 위한 것이며, 특정 뷰(14)에 대응하는 뷰 방향(16) 각각으로부터 멀티뷰 디스플레이(10)를 보는 것을 나타내려는 것이다. 도 1a는 또한 '2차' 뷰(14')를 도시한다. 도시된 2차 뷰(14')는 장면의 퍼스펙티브를 나타내거나, 등가적으로 뷰(14)(즉, 주 뷰 세트(14))의 각도 범위에 각도적으로 인접하지만 실질적으로 이를 넘어선 2차 뷰 방향(16')을 갖는다.
멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향 또는 등가적으로, 뷰 방향에 대응하는 방향을 갖는 광빔은 일반적으로 본원에 정의에 의해 각도 성분{θ, φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다. 각도 성분(θ)은 본원에서 광빔의 '고도 성분' 또는 '앙각'으로서 지칭된다. 각도 성분(φ)는 광빔의 '어지무스 성분' 또는 '어지무스 각'이라 지칭된다. 정의에 의해, 고도 각(θ)은 수직면(예를 들어, 멀티빔 회절 격자의 평면에 수직인)에서의 각도이고, 어지무스 각(φ)은 수평면에서의 각이다(예를 들어, 멀티빔 회절 격자 평면에 평행한). 도 1b는 본원에 설명된 원리에 일관되는 실시예에 따라, 예에서 멀티뷰 디스플레이의 뷰 방향(예를 들어, 도 1a에서 뷰 방향(16))에 대응하는 특정 주 각도 방향을 갖는 광빔(20)의 각도 성분 {θ, φ}의 그래픽적 표현을 도시한다. 또한, 광빔(20)은 본원에 정의에 의해 특정 지점으로부터 방출되거나 나온다. 즉, 정의에 의해, 광빔(20)은 멀티뷰 디스플레이 내의 특정 원점과 연관된 중앙 광선을 갖는다. 도 1b는 또한 광빔(또는 뷰 방향)의 원점(O)을 도시한다.
또한, 본원에서, '멀티뷰 이미지' 및 '멀티뷰 디스플레이'라는 용어에서 사용되는 '멀티뷰어'라는 용어는 상이한 퍼스펙티브를 나타내는 또는 뷰들 또는 복수의 뷰 사이의 각도 디스패리티를 포함하는 복수의 뷰로서 정의된다. 또한, 본원에 정의에 의해, 본원에서 '멀티뷰'라는 용어는 명시적으로 2개 이상의 상이한 뷰(즉, 최소 3개의 뷰 및 일반적으로 3개 이상의 뷰)를 포함한다. 따라서, 본원에서 채용되는 '멀티뷰 디스플레이'는 장면 또는 이미지를 나타내는 2개의 상이한 뷰만을 포함하는 스테레오스코픽 디스플레이와는 명백하게 구별된다. 그러나, 멀티뷰 이미지 및 멀티뷰 디스플레이는 2개 이상의 뷰를 포함하지만, 본원에 정의에 의해, 멀티뷰 이미지는 동시에 보기 위해 멀티뷰 뷰중 2개만을 선택함으로써(즉, 눈마다 하나의 뷰) 스테레오스코픽 이미지 쌍으로서 볼 수 있는 것에(즉, 멀티뷰 디스플레이 상에) 유의한다.
'멀티뷰 픽셀'은 멀티뷰 디스플레이의 유사한 복수의 상이한 뷰들 각각에서 '뷰' 픽셀들을 나타내는 서브-픽셀 세트로서 본원에서 정의된다. 특히, 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰들 각각에서 뷰 픽셀에 대응하거나 이를 나타내는 개별 서브-픽셀을 가질 수 있다. 또한, 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀은 본원에 정의에 의해, 각 서브-픽셀이 상이한 뷰 중 대응하는 것의 소정의 뷰 방향과 관련된 점에서 소위 '지향성 픽셀'이다. 또한, 다양한 예 및 실시예에 따라, 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀들에 의해 표현된 상이한 뷰 픽셀들은 상이한 뷰들 각각에서 등가의 또는 적어도 실질적으로 유사한 위치 또는 좌표를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 멀티뷰픽셀은 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 각각에서 {x1, y1}에 위치된 뷰 픽셀에 대응하는 개별 서브-픽셀을 가질 수 있는 반면, 제2 멀티뷰 픽셀은 상이한 뷰 각각에서 {x2, y2}에 위치된 뷰 픽셀에 대응하는 개별 서브-픽셀을 가질 수 있다, 등등.
일부 실시예에서, 멀티뷰 픽셀의 서브-픽셀 수는 멀티뷰 디스플레이의 뷰의 수와 동일할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 픽셀은 64개의 상이한 뷰를 갖는 멀티뷰 디스플레이와 연관된 64 개의 서브-픽셀을 제공할 수 있다. 다른 예에서, 멀티뷰 디스플레이는 8 x 4 뷰 어레이(즉, 32 뷰)를 제공할 수 있고, 멀티뷰 픽셀은 32 서브-픽셀(즉, 각각의 뷰에 대해 하나)을 포함할 수 있다. 또한, 각각의 상이한 서브-픽셀은, 뷰 방향 중 다른 것에 대응하는, 예를 들어, 위의 예에서, 64 개의 상이한 뷰에 대응하거나, 또는 32개의 상이한 뷰에 대응하는, 연관된 방향(즉, 광빔 주 각 방향)을 가질 수 있다. 또한, 일부 실시예에 따라, 멀티뷰 디스플레이의 다수의 멀티뷰 픽셀은 멀티뷰 디스플레이 뷰에서 다수의 '뷰' 픽셀(즉, 선택된 뷰를 구성하는 픽셀)과 실질적으로 동일할 수 있다. 예를 들어, 뷰가 640 x 480 뷰 픽셀(즉, 640 x 480 뷰 해상도)를 포함한다면, 멀티뷰 디스플레이는 307,200 멀티뷰 픽셀을 가질 수 있다. 다른 예에서, 뷰가 100 x 100 뷰 픽셀을 포함할 때, 멀티뷰 디스플레이는 총 10,000개(즉, 100 x 100 = 10,000)의 멀티뷰 픽셀을 포함할 수 있다.
본원에서, '광 가이드'는 전반사를 이용하여 구조 내에서 광을 안내하는 구조로서 정의된다. 특히, 광 가이드는 광 가이드의 동작 파장에서 실질적으로 투명한 코어를 포함할 수 있다. 용어 "광 가이드"는 일반적으로 광 가이드의 유전체 재료와 이 광 가이드를 둘러싸는 재료 또는 매질 사이의 계면에서 광을 안내하기 위해 전반사를 채용하는 유전체 광학 도파로를 지칭한다. 정의에 의해, 전반사에 대한 조건은 광 가이드의 굴절률이 광 가이드 재료의 표면에 인접한 주변 매질의 굴절률보다 크다는 것이다. 일부 실시예에서, 광 가이드는 전반사를 더욱 용이하게 하기 위해 전술한 굴절률 차이에 추가적으로 또는 대신에 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 예를 들어 반사 코팅일 수 있다. 광 가이드는 플레이트 또는 슬랩 가이드 및 스트립 가이드 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 몇몇의 광 가이드 중 임의의 것일 수 있다.
또한 본원에서, '플레이트 광 가이드'에서와 같이 광 가이드에 적용될 때 '플레이트'라는 용어는 종종 '슬랩' 가이드라고 불리는 조각식 또는 차등적인 평면층 또는 시이트로서 정의된다. 특히, 플레이트 광 가이드는 광 가이드의 상면 및 하면(즉, 대향면)에 의해 경계된 2개의 실질적으로 직교하는 방향으로 광을 안내하도록 구성된 광 가이드로서 정의된다. 또한, 본원의 정의에 의해, 상면 및 하면은 모두 서로 분리되어 있고, 적어도 차등 감각으로 서로 실질적으로 평행할 수 있다. 즉, 광 가이드의 임의의 차등적으로 작은 섹션 내에서, 상면 및 하면은 실질적으로 평행 또는 공면이다.
일부 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 실질적으로 편평할 수 있고(즉, 평면에 국한된다), 따라서 플레이트 광 가이드는 평면 광 가이드이다. 다른 실시예에서, 플레이트 광 가이드는 1차원 또는 직교하는 2차원에서 만곡될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 광 가이드는 단일 차원에서 만곡되어 원통 형상 플레이트 광 가이드를 형성할 수 있다. 그러나, 임의의 곡률은 전반사가 광을 안내하기 위해 플레이트 광 가이드 내에 유지되는 것을 보장하기에 충분히 큰 곡률 반경을 갖는다.
본원에서, '회절 격자'는 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하도록 배열된 복수의 피처(즉, 회절 피처)로서 정의된다. 일부 예에서, 복수의 피처는 주기적 또는 준-주기적 방식으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 1차원(1D) 어레이로 배열된 복수의 피처(예를 들어, 재료 표면의 복수의 홈 또는 리지)를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 회절 격자는 피처의 2차원(2D) 어레이일 수 있다. 회절 격자는 예를 들어, 재료 표면 상의 범프 또는 홀의 2D 어레이일 수 있다.
이와 같이, 본원에 정의에 의해, '회절 격자'는 회절 격자에 입사하는 광의 회절을 제공하는 구조이다. 광이 광 가이드로부터 회절 격자에 입사한다면, 제공된 회절 또는 회절 산란은 회절 격자가 회절에 의해 광 가이드로부터 광을 커플링-아웃할 수 있는 점에서 '회절 결합'을 초래할 수 있으며, 따라서 그와 같이 지칭될 수 있다. 또한, 회절 격자는 회절(즉, 회절 각)에 의해 광의 각도를 재지향시키거나 변화시킨다. 특히, 회절 결과로서, 회절 격자를 떠나는 광은 일반적으로 회절 격자에 입사하는 광(즉, 입사광)의 전파 방향과는 다른 전파 방향을 갖는다. 회절에 의한 광의 전파 방향의 변화를 본원에서 '회절 재지향'이라 한다. 따라서, 회절 격자는 회절 격자에 입사하는 광을 회절적으로 재지향시키는 회절 피처를 포함하는 구조인 것으로 이해될 수 있으며, 광이 광 가이드로부터 입사한다면, 회절 격자는 또한 광 가이드로부터의 광을 회절적으로 커플링-아웃할 수 있다.
또한, 본원의 정의에 의해, 회절 격자의 피처는 '회절 피처'라 지칭되며, 재표 표면(즉, 2개의 재료 사이의 경계)에, 내, 위에 중 하나 이상일 수 있다. 표면은 예를 들면, 광 가이드의 표면일 수 있다. 회절 피처는 표면에, 내 및 위에 홈, 리지, 홀 및 범프 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 광을 회절시키는 다양한 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 회절 격자는 재료 표면에 복수의 평행한 홈을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 회절 격자는 재료 표면으로부터 상승하는 복수의 평행한 리지를 포함할 수 있다. 회절 피처(예를 들면, 홈, 리지, 홀, 범프, 등)는 정현파 프로파일, 직사각형 프로파일(예를 들면 바이너리 회절 격자), 삼각형 프로파일, 및 톱니 프로파일(예를 들면 블레이즈 격자) 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 회절을 제공하는 임의의 다양한 단면 형상 또는 프로파일을 가질 수 있다.
본원에 설명된 다양한 예에 따라, 회절 격자(예를 들어, 후술하는 바와 같이, 멀티빔 요소의 회절 격자)는 광빔으로서 광 가이드(예를 들어, 플레이트 광 가이드)로부터 광을 회절적으로 산란시키거나 커플링-아웃하기 위해 채용될 수 있다. 특히, 국부적으로 주기적인 회절 격자의 혹은 이에 의해 제공되는 회절 각(θm)은 식(l)에 의해 주어질 수 있다.
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(1)
λ는 광의 파장, m은 회절 차수, n은 광 가이드의 굴절률, d는 회절 격자의 피치들 사이의 거리, θi는 회절 격자에 광의 입사각이다. 간략화를 위해, 식(1)은 회절 격자가 광 가이드의 표면에 인접하고 광 가이드 밖의 재료의 굴절률이 1(즉, nout=1)인 것으로 가정한다. 일반적으로, 회절 차수 m은 정수로 주어진다. 회절 격자에 의해 생성된 광빔의 회절 각(θm)은 회절 차수가 양(예를 들어, m>0)인 식(1)에 의해 주어질 수 있다. 예를 들어, 회절 차수 m이 1(즉, m=1)일 때 1차 회절이 제공된다.
도 2는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 회절 격자(30)의 단면도를 도시한다. 예를 들어, 회절 격자(30)는 광 가이드(40)의 표면 상에 위치될 수 있다. 또한, 도 2는 입사각(θi)로 회절 격자(30)에 입사하는 광빔(20)을 도시한다. 광빔(20)은 광 가이드(40) 내에서 안내된 광빔이다. 도 2에는 또한 입사 광빔(20)의 회절의 결과로서 회절 격자(30)에 의해 회절적으로 생성 및 커플링-아웃된, 커플링-아웃된 광빔(50)이 도시되었다. 커플링-아웃된 광빔(50)은 식(1)에 의해 주어진 바와 같이 회절 각(θm)(또는 본원에서 '주 각도 방향')을 갖는다. 회절 각(θm)은 예를 들어 회절 격자(30)의 회절 차수 'm'에 대응할 수 있다.
본원에 정의에 의해, '멀티빔 요소'는 복수의 광빔을 포함하는 광을 생성하는 백라이트 또는 디스플레이의 구조 또는 요소이다. 일부 실시예에서, 멀티빔 요소는 광 가이드 내에 안내되는 광의 일부를 커플링-아웃함으로써 복수의 광빔을 제공하기 위해 백라이트의 광 가이드에 광학적으로 결합될 수 있다. 다른 실시예에서, 멀티빔 요소는 광빔으로서 방출된 광을 생성할 수 있다(예를 들어, 광원을 포함할 수 있다). 또한, 멀티빔 요소에 의해 생성된 복수의 광빔의 광빔은 본원에 정의에 의해 서로 다른 주 각도 방향을 갖는다. 특히, 정의에 의해, 복수의 광빔은 복수의 광빔의 다른 광빔과 상이한 소정의 주 각도 방향을 갖는다. 또한, 광빔은 광 필드를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 복수의 광빔은 공간의 실질적으로 원추형의 영역으로 국한되거나 복수의 광빔에 광빔의 상이한 주 각도 방향을 포함하는 소정의 각도 확산(spread)을 가질 수 있다. 이와 같이, 조합된 광빔(즉, 복수의 광빔)의 미리 결정된 각 확산은 광 필드를 나타낼 수 있다.
일부 실시예에 따라, 복수의 다양한 광빔의 상이한 주 각도 방향은 멀티빔 요소의 크기(예를 들어, 길이, 폭, 면적, 등)를 포함하지만 이에 제한되지 않는 특징에 의해 결정된다. 일부 실시예에서, 멀티빔 요소는 '확장된 점 광원', 즉 본원에 정의에 의해 멀티빔 요소의 범위에 걸쳐 분포된 복수의 점 광원으로서 간주될 수 있다. 또한, 멀티빔 요소에 의해 생성된 광빔은 본원에 정의에 의해, 또한 도 1b와 관련하여 전술한 바와 같이, 각도 성분 {θ, φ}에 의해 주어진 주 각도 방향을 갖는다.
본원에서, '콜리메이터'는 실질적으로 광을 콜리메이트하도록 구성된 임의의 광학 디바이스 또는 장치로서 정의된다. 예를 들어, 콜리메이터는 콜리메이트 미러 또는 반사기, 콜리메이트 렌즈 및 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 콜리메이트 반사기를 포함하는 콜리메이터는 포물선 곡선 또는 형상에 의해 특징지워지는 반사면을 가질 수 있다. 다른 예에서, 콜리메이트 반사기는 형상 포물선 반사기를 포함할 수 있다. '형상 포물선'은 소정의 반사 특징(예를 들어, 콜리메이트 정도)을 달성하기 위해 결정된 방식으로 형상 포물선 반사기의 곡면 반사면이 '실제' 포물선 곡선으로부터 벗어난 것을 의미한다. 콜리메이트 렌즈는 구면 형상 표면(예를 들어, 양면볼록 구면 렌즈)을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 콜리메이터에 의해 제공되는 콜리메이트 량은 실시예마다 소정의 정도 또는 양으로 다를 수 있다. 또한, 콜리메이터는 2개의 직교 방향(예를 들어, 수직 방향 및 수평 방향) 중 하나 또는 둘 다에서 콜리메이트를 제공하도록 구성될 수 있다. 즉, 콜리메이터는 일부 실시예에 따라 광 콜리메이트를 제공하는 2개의 직교 방향 중 하나 또는 둘 모두에서 형상을 포함할 수 있다.
본원에서, 콜리메이트 팩터는 광이 콜리메이트되는 정도로서 정의된다. 특히, 콜리메이트 팩터는, 본원에 정의에 의해, 콜리메이트된 광빔 내의 광선의 각도 확산(spread)을 정의한다. 예를 들어, 콜리메이트 팩터(σ)는 콜리메이트된 광빔의 대다수의 광선이 특정한 각도 확산(예를 들어, 콜리메이트된 광빔의 중심 또는 주 각도 방향에 대해 +/-σ 각도) 내에 있음을 명시할 수 있다. 콜리메이트된 광빔의 광선은 각도 면에서 가우시안 분포를 가질 수 있고, 각도 확산은, 일부 예에 따라, 콜리메이트된 광선의 피크 세기의 절반에 의해 결정되는 각도일 수 있다.
본원에서, '광원'은 광 소스(예를 들어, 광을 생성 및 방출하도록 구성된 광학 이미터)로서 정의된다. 예를 들어, 광원은 활성화될 때 또는 턴온될 때 광을 방출하는 발광 다이오드(LED)와 같은 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 본원에서 광원은 실질적으로 임의의 광원일 수 있거나, 발광 다이오드(LED), 레이저, 유기 발광 다이오드(OLED), 폴리머 발광 다이오드, 플라스마 기반의 광학 이미터, 형광 램프, 백열 램프, 사실상 임의의 다른 광원 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 광학 이미터를 포함할 수 있다. 광원에 의해 생성된 광은 색을 가질 수 있고(즉, 특정 파장의 광을 포함할 수 있다) 혹은 일 범위의 파장(예를 들면, 백색광)일 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 광학 이미터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원은 적어도 하나의 광학 이미터가 적어도 하나의 다른 광학 이미터 세트 또는 그룹에 의해 생성된 광의 색 또는 파장과 다른 색 또는 등가적으로 파장을 갖는 광을 생성하는 광학 이미터 세트 또는 그룹을 포함할 수 있다. 상이한 컬러는 예를 들어 원색(예를 들어, 적색, 녹색, 청색)를 포함할 수 있다.
또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 관사 "a"는 특허 분야에서 보통의 의미, 즉 "하나 이상"을 갖는 것으로 의도된다. 예를 들어, '멀티빔 요소'는 하나 이상의 멀티빔 요소를 의미하며, 따라서 '멀티빔 요소'는 본원에서 '멀티빔 요소(들)'를 의미한다. 또한, 본원에서 '상부', '하부', '상측', '하측', '위', '아래', '앞', '뒤', '제1', '제2', '좌측' 또는 '우측'이라는 언급은 본원에서 제한하려는 것이 아니다. 본원에서, 값에 적용될 때 '약'이라는 용어는 일반적으로 달리 명시적으로 특정되지 않는한, 값을 생성하기 위해 사용된 장비의 허용오차 범위 내를 의미하거나, 플러스 또는 마이너스 10%, 또는 플러스 또는 마이너스 5%, 또는 플러스 또는 마이너스 1%를 의미할 수 있다. 또한, 본원에서 사용된 용어 '실질적으로'는 대부분, 또는 거의 전부 또는 전부 또는 약 51% 내지 약 100%의 범위 내의 양을 의미한다. 또한, 본원의 예는 단지 예시적인 것으로 의도되며, 논의 목적을 위해 제시된 것이지 제한하기 위한 것은 아니다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이가 제공된다. 도 3은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다. 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 장면의 복수의 뷰를 멀티뷰 이미지, 즉 디스플레이된 멀티뷰 이미지로서 제공하도록 구성된다. 특히, 복수의 뷰는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의해 대응하는 복수의 뷰 방향으로 제공된다. 도 3에서, 뷰 방향 또는 등가적으로 복수의 뷰의 뷰는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)로부터 연장되는 서로 다른 각도 방향을 향하는 화살표(102)로서 도시되었다.
다양한 실시예에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의해 제공되는 복수의 뷰는 주 뷰 세트를 포함한다. 예를 들어, 도 3의 실선 화살표(102')는 주 뷰의 세트 또는 등가적으로 주 뷰의 방향 세트를 나타낼 수 있다. 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의해 제공된 복수의 뷰는 2차 뷰 방향으로 2차 뷰를 더 포함한다. 예를 들어, 도 3의 점선 화살표(102")는 2차 뷰 또는 2차 뷰 방향을 나타낼 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 그리고 본원에 정의에 의해, 2차 뷰는 주 뷰 세트의 각도 범위에 각도적으로 인접하지만 실질적으로 이 범위를 넘어선 장면의 퍼스펙티브 또는 뷰 방향을 나타낸다. 특히, 2차 뷰는 본원에 정의에 의해 주 뷰 세트에 의해 범위가 지정된 각도 범위, 예를 들어, 도 3에서 실선 화살표(102')에 의해 범위가 지정된 각도 범위 밖에 있는 뷰 각도를 갖는 뷰 방향에 대응한다. 일부 실시예에서, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 복수의 2차 뷰를 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 주 뷰 세트 또는 증대된 뷰 세트를 선택적으로 제공하도록 구성된다. 증대된 뷰 세트는 2차 뷰 및 주 뷰 세트의 뷰 서브-세트를 포함한다.
도 3을 참조하면, 도시된 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 멀티빔 백라이트(110)를 포함한다. 멀티빔 백라이트(110)는 상이한 주각 방향을 갖는 복수의 광빔(112)을 제공하도록 구성된다. 특히, 광빔(112)은 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 상이한 뷰 방향에 대응하는, 또는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의해 디스플레이될 멀티뷰 이미지와 등가인 상이한 주 각도 방향을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3의 화살표(102)는 멀티빔 백라이트(110)에 의해 제공되는 광빔(112) 또는 등가적으로 상이한 뷰 방향에 대응하는 광빔(112)의 상이한 주 각도 방향을 나타낼 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 광빔(112)은 제1 세트의 광빔(112') 및 제2 세트의 광빔(112")을 포함한다. 도 3에서, 제1 세트의 광빔(112')은 실선 화살표(즉, 실선 화살표(102))를 사용하여 도시되었고, 제2 세트의 광빔(112")은 점선 화살표(즉, 점선 화살표(102"))를 사용하여 도시되었다. 제1 세트의 광빔(112')은 주 뷰 세트의 뷰 방향에 대응하는 주 각도 방향을 갖는 복수의 광빔의 광빔(112)을 나타낸다. 제2 세트의 광빔(112")은 예를 들어, 헤드-추적 멀티빔 디스플레이(100)의 다양한 2차 뷰 방향에 대응하는 주 각도 방향을 갖는 복수의 광빔(112)의 광빔(112)을 나타낸다.
도 3에 도시된 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 광 밸브 어레이(120)를 더 포함한다. 다양한 실시예에서, 액정 광 밸브, 전기영동 광 밸브, 및 일렉트로웨팅 광 밸브, 일렉트로웨팅에 기초한 광 밸브 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 광 밸브 어레이(120)의 광 밸브로서 다양한 다른 유형의 광 밸브 중 임의의 것이 채용될 수 있다.
광 밸브 어레이(120)는 장면의 뷰를 멀티뷰 이미지로서 제공하기 위해 복수의 광빔(112)을 변조하도록 구성된다. 특히, 광 밸브 어레이(120)는 광빔(112)을 변조하고 주 뷰 세트 및 2차 뷰를 포함하는 증대된 뷰 세트를 선택적으로 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 주 뷰 세트와 증대된 뷰 세트를 제공하는 것 간에 선택은 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 사용자 또는 뷰어의 위치에 기초한다. 예를 들어, 뷰 세트의 선택은 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)에 대한 사용자의 헤드의 위치에 기초 할 수 있다. 뷰 세트의 선택은 예를 들어, 프로세서(예를 들어, 그래픽스 프로세서 유닛) 또는 유사한 회로의 지휘 하에 광 밸브 어레이(120)의 드라이버(예를 들어, 드라이버 회로)에 의해 제어될 수 있다.
도 4a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다. 도 4b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 다른 예에서 도 4a의 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 예를 들어도 3에 대해 전술한 바와 같이 멀티빔 백라이트(110) 및 광 밸브 어레이(120)를 포함한다. 특히, 도 4a는 선택적으로 주 뷰 세트(102a)를 제공하도록 구성된 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)를 도시한다. 또한, 도 4b는 증대된 뷰 세트(102b)를 선택적으로 제공하도록 구성된 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)를 도시한다. 도 4a는 또한 제1 위치(A)에 사용자(또는 사용자의 헤드)를 도시하고, 도 4b는 또한 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)에 대한 제2 위치(B)에 사용자 또는 사용자의 헤드를 도시한다. 사용자(또는 사용자의 헤드)의 위치 또는 장소는 예를 들어, 본원에 더 기재된 바와 같이, 추적가능하거나 추적되고 있다.
도 3과 관련하여 전술한 바와 같이, 주 뷰 세트(102a) 및 증대된 뷰 세트(102b)의 다양한 뷰 또는 등가적으로 뷰 방향은 화살표(102)로 표현된다. 구체적으로, 도 4a 및 도 4b에서, 실선 화살표(102')는 주 뷰 세트(102a)의 뷰 또는 등가적으로 뷰 방향을 나타내고, 점선 화살표(102")는 예를 들면, 증대된 뷰 세트(102b) 내에서, 2차 뷰 또는 등가적으로 2차 뷰 방향을 나타낸다. 또한, 도 4a 및 도 4b에서, 다양한 뷰 또는 뷰 방향은 좌측에서 우측으로 순차적으로 증가하는 문자에 의해 식별되며, 여기서 문자 'a'는 주 뷰를 나타내고, 문자 'b'는 제2 뷰를 나타낸다, 등등. 도시된 바와 같이, 주 뷰 세트(102a)는 도 4a에서 'a' 내지 'h'로 표기된 8개의 뷰를 포함한다. 2차 뷰는 장면의 제9 뷰를 나타내며, 도 4b에서 'i'로 표기되었다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 사용자가 제1 위치(A)에 위치될 때 주 뷰 세트(102a)를 선택적으로 디스플레이할 수 있다(즉, 'a' 내지 'h'로 표기된 실선 화살표(102')). 제1 위치(A)는 예를 들어, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 실질적으로 전방의 영역일 수 있다. 사용자가 제1 위치(A)에 있을 때, 사용자는 예를 들어, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의해 디스플레이된 장면의 '정규' 멀티뷰 이미지(예를 들어, '3D 이미지')를 볼 수 있다. 특히, '정규' 또는 전방을 향한 멀티뷰 이미지는 도 4a에 도시된 바와 같이 'a' 내지 'h'로 표기된 뷰를 포함하는 주 뷰 세트(102a)를 포함하도록 정의된다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 사용자가 제2 위치(B)에 있을 때 증대된 뷰 세트(102b)를 선택적으로 디스플레이할 수 있다. 특히, 도 4b는 사용자가 제2 위치(B)로 이동되거나 위치된 것을 도시한다. 제2 위치(B)는 예를 들어 도 4b에 도시된 바와 같이, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 측으로 실질적으로 벗어날 수 있다(즉, 오프-사이드). 도시된 바와 같이, 증대된 뷰 세트(102b)는 주 뷰 세트(102a)의 (즉, 실선 화살표(102'), 'b'-'h'))의 7 뷰 서브-세트 및 사용자의 오프-사이드 위치의 방향으로 2차 뷰('i')(즉, 'i'로 표기된 점선 화살표(102"))를 포함한다. 증대된 뷰 세트(102b)는 주 뷰의 서브-세트(즉, 'a'를 제외한 서브-세트) 및 오프-사이드 사용자 위치로부터의 멀티뷰 이미지의 뷰를 용이하게 하기 위해 2차 뷰(i) 둘 다를 포함한다.
특히, 본원에 설명된 원리에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는, 제2 위치(B)에 있을 때, 증대된 뷰 세트(102b)에 2차 뷰(즉, 위치(B)의 방향으로 'b' 내지 'i')를 포함시킨 결과로서, 주 뷰 세트(102a)(위치(A)에서 존재하는 퍼스펙티브 이외의 퍼스펙티브(즉, 2차 뷰에 의해 표현된 퍼스펙티브)으로부터 멀티뷰 이미지에서 장면의 부분을 보는 능력을 사용자에게 제공한다. 또한, 본원에 설명된 원리에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의해 제공되는 2차 뷰를 포함함으로써, 예를 들어, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 '정규' 또는 전방을 향한 뷰 각도를 실질적으로 넘어서는 각도로부터 멀티뷰 이미지가 사용자에 의해 보여질 때 발생할 수 있는 소위 '점프'를 감소시키거나 심지어 실질적으로 제거할 수 있다. 본원에서 사용자의 위치가 제1 위치 및 제2 위치와 관련하여 설명되었지만, 본원에 설명된 원리의 범위는 사용자(또는 등가적으로 사용자의 헤드)의 2개의 위치만으로 한정되는 것은 아님에 유의한다. 본원의 원리의 범위는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 사용자의 임의의 수의 상이한 위치를 포함하도록 의도된다.
본원에 설명된 원리의 다양한 실시예에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 실질적으로 임의의 멀티빔 백라이트를 포함할 수 있다. 특히, 다양한 실시예에 따라, 멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향에 대응하는 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 광빔(112)을 제공하도록 구성된 임의의 백라이트가 사용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 멀티빔 백라이트(110)는 멀티빔 회절 격자를 기반으로할 수 있다. 다른 실시예에서, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 멀티빔 백라이트(110)는 멀티빔 요소를 포함한다. 멀티빔 백라이트(110)는 후술하는 바와 같이 광 가이드 및 복수의 멀티빔 요소를 포함할 수 있다.
도 5a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 백라이트(110)를 포함하는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다. 도 5b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따, 예에서 멀티빔 백라이트(110)를 포함하는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 평면도를 도시한다. 도 5c는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 백라이트(110)를 포함하는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 사시도를 도시한다. 도 5c의 사시도는 본원에서 단지 논의를 용이하게 하기 위해 부분적으로 절결하여 도시되었다. 도 5a 내지 도 5c는 또한 후술되는 바와 같이, 멀티빔 백라이트(110) 위에 위치된 광 밸브 어레이(120)를 도시한다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 멀티빔 백라이트(110)는 서로 다른 주 각도 방향(예를 들어, 광 필드)을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광빔(112)을 제공하도록 구성된다. 특히, 도 5a 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 제공된 복수의 커플링-아웃된 광빔(112)은 다양한 실시예에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 각각의 뷰 방향에 대응하는 상이한 주 각도 방향으로 멀티빔 백라이트(110)로부터 멀리 지향된다. 또한, 커플링-아웃된 광빔(112)은 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)에 의해 멀티뷰 이미지로서 3D 콘텐츠를 갖는 정보의 디스플레이를 용이하게 하기 위해 변조될 수 있다(예를 들어, 본원에 기술된 바와 같이, 광 밸브 어레이(120)의 광 밸브를 사용하여).
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 멀티빔 백라이트(110)는 광 가이드(114)를 포함한다. 광 가이드(114)는 일부 실시예에 따라 플레이트 광 가이드일 수 있다. 광 가이드(114)는, 예를 들어 굵은 화살표(103)에 의해 표시된 방향을 갖는, 안내된 광(104)으로서 광 가이드(114)의 길이를 따라 광을 안내하도록 구성된다. 광 가이드(114)는 예를 들어 광학 도파로로서 구성된 유전체 재료를 포함할 수 있다. 유전체 재료는 유전체 광학 도파로를 둘러싸는 매질의 제2 굴절률보다 큰 제1 굴절률을 가질 수 있다. 굴절률의 차이는 광 가이드(114)의 하나 이상의 안내 모드에 따라 안내 광(104)의 전반사를 용이하게 하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 광 가이드(114)는 광학적으로 투명한 유전체 재료의 연장된 실질적으로 평탄한 시트를 포함하는 슬랩 또는 플레이트 광학 도파로일 수 있다. 다양한 실시예에 따라, 광 가이드(114)의 광학적으로 투명한 재료는 다양한 유형의 유리(예를 들면, 실리카 유리, 알칼리-알루미노실리케이트 유리, 보로실리케이트 유리, 등) 및 실질적으로 광학적으로 투명한 플라스틱 또는 중합체(예를 들어, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 또는 '아크릴 유리', 폴리카보네이트, 등) 또는 이들의 조합 중 하나 이상을 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 임의의 다양한 유전체 재료를 포함하거나 이들로 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드(114)는 광 가이드(114)의 표면(예를 들어, 상면 및 하면 중 하나 또는 둘 모두)의 적어도 일부분 상에 클래딩 층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 클래딩 층은 전반사를 더욱 용이하게 하는데 사용될 수 있다.
또한, 일부 실시예에 따라, 광 가이드(114)는 제1 표면(114')(예를 들어, '전면' 또는 사이드)과 제2 표면(114")(예를 들어, '후면' 또는 사이드) 사이에 비제로 전파 각도로 안내 광(114)을 안내하도록 구성된다. 안내 광빔(104)은 비제로 전파 각도로 광 가이드(114)의 제1 표면(114')과 제2 표면(114") 사이에서 반사 또는 '바운싱'에 의해 전파할 수 있다(굵은 화살표(103)에 의해 표시된 전파 방향임에도 불구하고). 일부 실시예에서, 상이한 색의 광을 포함하는 안내 광(104)의 복수의 빔은 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각 각각에서 광 가이드(114)에 의해 안내될 수 있다. 비제로 전파 각도는 도시의 단순화를 위해 도 5a-도 5c에 도시되지 않은 것에 유의한다.
본원에 정의된 바와 같이, '비제로 전파 각도'는 광 가이드(114)의 표면(예를 들어, 제1 표면(114') 또는 제2 표면(114"))에 대한 각도이다. 또한, 비제로 전파 각도는 본원에 기술된 원리에 따라, 0보다 크고 광 가이드(114) 내에서 전반사의 임계각보다 작다. 예를 들어, 안내된 광(104)의 비제로 전파 각도는 약 10도 내지 약 50도 사이, 또는 일부 예에서 약 20도 내지 약 40도 사이, 또는 약 25도 내지 약 35도 사이일 수 있다. 예를 들어, 비제로 전파 각도는 약 30도일 수 있다. 다른 예에서, 비제로 전파 각도는 약 20도, 또는 약 25도, 또는 약 35도일 수 있다. 또한, 특정 비제로 전파 각도가 광 가이드(114) 내에서 전반사의 임계각보다 작게 선택되는 한, 특정 비제로 전파 각도는 특정 구현을 위해 선택될 수 있다(예를 들어, 임의로).
광 가이드(114) 내의 안내 광(104)은 비제로 전파 각도(예를 들어, 약 30-35도)로 광 가이드(114)에 도입되거나 결합될 수 있다. 렌즈, 미러 또는 유사한 반사기(예를 들어, 경사진 콜리메이트 반사기) 및 프리즘(도시되지 않음) 중 하나 이상은 예를 들어, 안내된 광(104)으로서 비제로 전파 각도로 광 가이드(114) 입력 단부에 광의 결합을 용이하게 할 수 있다. 일단 광 가이드(114)에 결합되면, 안내 광(104)은 입력 단부로부터 일반적으로 멀어질 수 있는 방향으로 광 가이드(114)를 따라 전파한다(예를 들어, 도 5a의 x-축을 따라 가리키는 굵은 화살표(103)로 도시된).
또한, 안내된 광(104) 또는 등가적으로 광을 광 가이드(114)에 결합시킴으로써 생성된 안내된 광빔은 본원에 설명된 원리에 따른 콜리메이트된 광빔이다. 본원에서, "콜리메이트 광" 또는 "콜리메이트 광빔"은 일반적으로, 광빔의 광선이 광빔(예를 들어, 안내된 광빔(104)) 내에서 서로 실질적으로 평행한 광빔으로서 정의된다. 또한, 콜리메이트 광빔으로부터 발산 또는 산란된 광선은 본원에 정의에 의해, 콜리메이트 광빔의 일부인 것으로 간주되지 않는다. 일부 실시예에서, 멀티빔 백라이트(110)는, 예를 들어 광원으로부터의 광을 콜리메이트하기 위해, 전술한 바와 같이, 렌즈, 반사기 또는 미러과 같은 콜리메이터(예를 들어, 경사진 콜리메이트 반사기)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원은 콜리메이터를 포함한다. 광 가이드(114)에 제공된 콜리메이트된 광은 안내될 콜리메이트된 광빔이다. 안내 광(104)은 다양한 실시예에서, 콜리메이트 팩터(σ)에 따라 혹은 이를 갖고 콜리메이트될 수 있다.
일부 실시예에서, 광 가이드(114)는 안내 광(104)을 '리사이클'하도록 구성될 수 있다. 특히, 광 가이드 길이를 따라 안내되어진 안내 광(104)은 굵은 화살표(103')로 나타낸 다른 상이한 전파 방향으로 그 길이를 따라 다시 재지향될 수 있다. 예를 들어, 광 가이드(114)는 광원에 인접한 입력 단부에 대향하는 광 가이드(114)의 단부에 반사기(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 반사기는 안내된 광(104)을 리사이클된 안내된 광으로서 입력 단부를 향해 다시 반사시키도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 안내된 광을 리사이클하는 것은, 예를 들어, 후술하는 멀티빔 요소에 대해, 한번 이상 안내 광(104)을 이용가능하게 함으로써 멀티빔 백라이트(110)의 밝기(예를 들어, 커플링-아웃된 광빔(112)의 세기)를 증가시킬 수 있다.
도 5a에서, 리사이클된 안내된 광의 다른 전파 방향을(예를 들어, 음의 x-방향으로 지향된) 나타내는 굵은 화살표(103')는 전술한 입력 단부로부터 광 가이드(114)에 도입되었던 광 가이드(114) 내의 리사이클된 안내된 광의 일반적인 전파 방향을 도시한다. 대안적으로(예를 들어, 리사이클된 안내 광과 대조적으로) 또는 리사이클된 안내 광에 추가하여, 일부 실시예에서, 광은, 예를 들어, 굵은 화살표(103)에 의해 표시된 전파 방향을 갖는 전술한 입력 단부로부터 안내 광(104)에 더하여, 다른 전파 방향을 갖는(즉, 음의 x-방향으로 지향된 굵은 화살표(103')) 전술한 입력 단부의 대향측 단부에서 광 가이드(114)에 도입될 수 있다.
도 5a-도 5c에 도시된 바와 같이, 멀티빔 백라이트(110)는 광 가이드 길이(x-방향)를 따라 서로 이격된 복수의 멀티빔 요소(116)를 더 포함한다. 특히, 복수의 요소의 멀티빔 요소(116)는 유한 공간에 의해 서로 분리되고 광 가이드 길이를 따라 개별적인 별개의 요소를 나타낸다. 즉, 본원에 정의에 의해, 복수의 멀티빔 요소(116)는 유한(즉, 비제로) 요소간 거리(예를 들어, 유한 중심 대 중심 거리)에 따라 서로 이격되어 있다. 또한, 복수의 요소의 멀티빔 요소(116)는 일부 실시예에 따라, 일반적으로 서로 교차하지 않거나, 중첩하지 않거나, 서로 접촉하지 않는다. 즉, 복수의 요소의 각각의 멀티빔 요소(116)는 일반적으로 멀티빔 요소(116)의 다른 요소로부터 구별되고 분리된다.
일부 실시예에 따라, 복수의 멀티빔 요소(116)는 1차원(ID) 어레이 또는 2차원(2D) 어레이로 배열될 수 있다. 예를 들어, 복수의 멀티빔 요소(116)는 선형 ID 어레이로 배열될 수 있다. 다른 예에서, 복수의 멀티빔 요소(116)는 직사각형 2D 어레이 또는 원형 2D 어레이로서 배열될 수 있다. 또한, 어레이(즉, ID 또는 2D 어레이)는 일부 실시예에서 규칙적인 또는 균일한 어레이일 수 있다. 특히, 멀티빔 요소(116) 간에 요소간 거리(예를 들어, 중심 대 중심 거리 또는 간격)는 어레이에 걸쳐 실질적으로 균일하거나 일정할 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 요소(116) 사이의 요소간 거리는 어레이를 가로질러(y-방향) 또는 광 가이드(114)의 길이(x-방향)를 따라 중 하나 또는 둘 다에서 다를 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 복수의 요소의 멀티빔 요소(116)는 복수의 커플링-아웃된 광빔(112)으로서 안내된 광(104)의 일부를 커플링-아웃하도록 구성된다. 특히, 도 5a 및 도 5c는 광 가이드(114)의 제1 (또는 전방) 표면(114')으로부터 지향되는 것으로서 도시된 복수의 발산 화살표로서, 커플링-아웃된 광빔(112)을 도시한다. 또한, 멀티빔 요소(116)의 크기는 다양한 실시예에 따라, 멀티뷰 픽셀에서 '서브-픽셀'의 크기와 유사하거나, 또는 동등하게, 광 밸브 어레이(120) 내의 광 밸브의 크기와 유사할 수 있다. 본원에서, '크기'는 길이, 폭 또는 면적을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 다양한 방식으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 광 밸브(또는 '서브-픽셀')의 크기는 이의 길이일 수 있고, 멀티빔 요소(116)의 유사한 크기는 멀티빔 요소(116)의 길이일 수 있다. 다른 예에서, 크기는 면적을 지칭할 수 있고, 따라서 멀티빔 요소(116)의 면적은 광 밸브(또는 '서브-픽셀')의 면적과 유사할 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(116)의 크기는 멀티빔 요소 크기가 서브-픽셀 크기의 약 50%와 약 200% 사이에 있도록 광 밸브 크기와 유사할 수 있다. 일부 실시예에서, 멀티빔 요소 크기가 's'로 표기되고 서브-픽셀 크기가 'S'로 표기된다면(예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이), 멀티빔 요소 크기(s)는 다음 처럼 식(2)에 의해 주어질 수 있다.
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(2)
일부 예에서, 멀티빔 요소 크기는 서브-픽셀 크기의 약 60% 이상이거나, 또는 서브-픽셀 크기의 약 70% 이상이거나, 또는 서브-픽셀 크기의 약 80% 이상이거나, 또는 서브-픽셀 크기의 약 90% 이상이다. 일부 예에서, 멀티빔 요소는 서브-픽셀 크기의 약 180%와 이하이거나, 서브-픽셀 크기의 약 160% 이하이거나, 서브-픽셀 크기의 약 140% 이하이거나, 서브-픽셀 크기의 약 120% 이하이다. 일부 실시예에서, '유사한 크기'에 의해, 멀티빔 요소 크기는 서브-픽셀 크기의 약 75% 내지 약 150%를 포함하여 이 사이일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 멀티빔 요소(116)는 멀티빔 요소의 크기가 서브-픽셀 크기의 약 125% 내지 약 85%를 포함하여 이 사이인 서브-픽셀과 크기에서 유사할 수 있다. 일부 실시예에 따라, 멀티빔 요소(116)와 광 밸브의 유사한 크기는 멀티뷰 디스플레이의 뷰 사이의 어두운 존을 감소시키거나, 일부 실시예에선 최소화하게 선택될 수 있고, 그와 동시에 멀티뷰 디스플레이의 뷰들 간의 중첩을 감소시키거나, 또는 일부 실시예에서 최소화한다.
전술한 바와 같이, 도 5a-도 5c는 멀티빔 백라이트(110) 위에 위치된 광 밸브 어레이(120)를 더 도시한다. 이와 같이 위치된 광 밸브 어레이(120)는 복수의 커플링-아웃된 광빔(112)을 변조하도록 구성된다. 도 5c에서, 광 밸브 어레이(120)는 광 가이드(114) 및 광 밸브 어레이(120) 밑에 있는 멀티빔 요소(116)를 볼 수 있게 부분적으로 절결되었다.
도 5a-도 5c에 도시된 바와 같이, 서로 다른 주 각도 방향을 갖는 커플링-아웃된 광빔(112)의 서로 다른 것들은 광 밸브 어레이(120) 내의 광 밸브의 각각의 서로 다른 것들에 의해 통과하고 변조될 수 있다. 또한, 광 밸브 어레이(120)의 광 밸브는 서브-픽셀에 대응하고, 광 밸브 세트는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 멀티뷰 픽셀에 대응한다. 특히, 광 밸브 어레이(120)의 상이한 광 밸브 세트는 멀티빔 요소(116)의 서로 상이한 요소들로부터 커플링-아웃된 광빔(112)을 수신하고 변조하도록 구성되는데, 즉 도 5a-도 5c에 도시된 바와 같이, 각각의 멀티빔 요소(116)에 대해 하나의 고유한 광 밸브 세트가 존재한다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 광 밸브 세트(120a)는 커플링-아웃된 광빔(112)을 제1 멀티빔 요소(116a)로부터 수신하고 변조하도록 구성되고, 제2 광 밸브 세트(120b)는 커플링-아웃된 광빔(112)을 제2 멀티빔 요소(116b)로부터 수신하고 변조하도록 구성된다. 또한, 광 밸브 어레이(120) 내의 광 밸브 세트(예를 들어, 제1 및 제2 광 밸브 세트(120a, 120b)) 각각은 각각 상이한 멀티뷰 픽셀(108)(도 5b 참조)에 대응하고, 광 밸브 세트(120a, 120b)의 개개의 광 밸브는 도 5a-도 5c에 도시된 바와 같이, 각각의 상이한 멀티뷰 픽셀(108)의 서브-픽셀에 대응한다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(116)와 대응하는 멀티뷰 픽셀(108)(예를 들어, 광 밸브(120a, 120b)의 세트) 간의 관계는 일대일 관계일 수 있다. 즉, 동일한 개수의 멀티뷰 픽셀(108) 및 멀티빔 요소(116)가 있을 수 있다. 도 5b에서, 일대일 관계는 예로서 도시되고, 여기서 각각의 멀티뷰 픽셀(108)(광 밸브 또는 서브-픽셀의 다른 세트를 포함하는)은 점선으로 둘러싸인 것으로 도시되었다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 멀티뷰 픽셀 및 멀티빔 요소의 수는 서로 다를 수 있다.
일부 실시예에서, 한쌍의 인접한 멀티빔 요소(116) 사이의 요소간 거리(예를 들어, 중심 대 중심 거리)는 예를 들어 광 밸브 세트로 표현되는 멀티뷰 픽셀(108)의 대응하는 인접한 쌍 간에 픽셀간 거리(예를 들어, 중심 대 중심 거리)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 바와 같이, 제1 멀티빔 요소(116a)와 제2 멀티빔 요소(116b) 사이의 중심 대 중심 거리(d)는 제1 광 밸브 세트(120a)와 제2 광 밸브 세트(120b) 사이의 중심 대 중심 거리(D)와 실질적으로 동일하다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 멀티빔 요소(116) 쌍과 대응하는 광 밸브 세트의 상대적 중심 대 중심 거리는 다를 수 있는데, 예를 들어, 멀티빔 요소(116)는 멀티뷰 픽셀을 나타내는 광 밸브 세트 사이의 간격(즉, 중심 대 중심 거리(D))보다 크거나 작은 것 중 하나인 요소간 간격(즉, 중심 대 중심 거리(d))를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(116)의 형상은 멀티뷰 픽셀(108)의 형상과 유사하거나, 등가적으로, 광 밸브 어레이(120) 내의 광 밸브 세트(또는 '서브-어레이')의 형상은 멀티뷰 픽셀(108)에 대응한다. 예를 들어, 멀티빔 요소(116)는 실질적으로 정사각형 형상을 가질 수 있고, 멀티뷰 픽셀(108)(또는 대응하는 광 밸브 세트의 배열)은 실질적으로 정사각형일 수 있다. 다른 예에서, 멀티빔 요소(116)는 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있는데, 즉, 폭 또는 횡방향 치수보다 큰 길이 또는 길이방향 치수를 가질 수 있다. 이 예에서, 멀티빔 요소(116)에 대응하는 멀티뷰 픽셀(108)은 실질적으로 유사한 직사각형 형상을 가질 수 있다. 도 5b는 정사각형 형상의 멀티빔 요소(116) 및 예를 들어 점선으로 아웃라인된 정사각형 세트의 광 밸브를 포함하는 대응하는 정사각형 형상의 멀티뷰 픽셀의 평면도를 도시한다. 또 다른 예(도시되지 않음)에서, 멀티빔 요소들(116) 및 대응하는 멀티뷰 픽셀은 삼각형 형상, 육각형 형상 및 원형 형상을 포함하거나, 이들에 의해 적어도 근사화되는, 그러나 이에 제한되지 않는, 다양한 형상을 갖는다.
다양한 실시예에 따라, 멀티빔 요소(116)는 안내 광(104)의 일부를 커플링-아웃하도록 구성된 다수의 상이한 구조 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 구조는 회절 격자, 마이크로-반사 요소, 마이크로-굴절 요소, 또는 이들의 다양한 조합을 포함할 수 있는데, 그러나 이들로 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 회절 격자를 포함하는 멀티빔 요소(116)는 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광빔(112)으로서 안내 광(104)의 일부를 광 가이드(114)로부터 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 마이크로-반사 요소를 포함하는 멀티빔 요소(116)는 안내된 광 부분을 복수의 커플링-아웃된 광빔(112)으로서 광 가이드(114)로부터 반사적으로 커플링-아웃하도록 구성된다. 다른 실시예에서, 마이크로-굴절 요소를 포함하는 멀티빔 요소(116)는 안내된 광 부분을 굴절에 의해 또는 굴절을 사용하여(즉, 안내된 광 부분을 굴절적으로 커플링-아웃한다) 복수의 커플링-아웃된 광빔(112)으로서 광 가이드(114)로부터 커플링-아웃하도록 구성된다.
도 6a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소(116)를 포함하는 멀티빔 백라이트(110)의 일부분의 단면도를 도시한다. 도 6b는 본원에 설명된 원리에 일관된 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소(116)를 포함하는 멀티빔 백라이트(110)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 6a 및 도 6b는 광 가이드(114) 내에 회절 격자를 포함하는 멀티빔 백라이트(110)의 멀티빔 요소(116)를 도시한다. 회절 격자는 안내된 광(104)의 일부분을 복수의 커플링-아웃된 광빔(112)으로서 광 가이드(114)로부터 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성된다. 회절 격자는 회절 피쳐 간격 또는 회절 피쳐 또는 격자 피치(즉, 회절 격자 내의 회절 피처의 피치 또는 간격)에 의해 서로 이격된 복수의 회절 피처를 포함한다. 간격 또는 피치는 안내된 광 부분으로부터 회절적 커플링-아웃을 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 회절 격자 내의 회절 피처의 간격 또는 격자 피치는 서브-파장(즉, 안내 광(104)의 파장 미만)일 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(116)의 회절 격자는 광 가이드(114)의 표면에 또는 인접하여 위치될 수 있다. 예를 들어, 회절 격자는 도 6a에 도시된 바와 같이, 광 가이드(114)의 제1 표면(114')에 또는 인접하여 있을 수 있다. 광 가이드 제1 표면(114')에 위치한 회절 격자는 안내된 광 부분을 제1 표면(114')을 통해 커플링-아웃된 광빔(112)으로서 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성된 투과 모드 회절 격자일 수 있다. 다른 예에서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 회절 격자는 광 가이드(114)의 제2 표면(114")에 또는 인접하여 위치될 수 있다. 제2 표면(114")에 위치되었을 때, 회절 격자는 반사 모드 회절 격자일 수 있다. 반사 모드 회절 격자로서, 회절 격자는 회절적으로 커플링-아웃된 광빔(112)으로서 제1 표면(114')을 통해 나가도록 안내 광 부분을 회절하고 회절된 안내된 광 부분을 제1 표면(114')을 향해 반사하도록 구성된다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 회절 격자는 예를 들어, 투과 모드 회절 격자 및 반사 모드 회절 격자 중 하나 또는 둘 모두로서, 광 가이드(114)의 표면들 사이에 위치될 수 있다. 본원에 설명된 일부 실시예에서, 커플링-아웃된 광빔(112)의 주 각도 방향은 광 가이드 표면에서 광 가이드(114)를 나가는 커플링-아웃된 광빔(112)으로 인한 굴절 효과를 포함할 수 있음에 유의한다. 예를 들어, 도 6b는 제한이 아닌 예로서, 커플링-아웃된 광빔(112)이 제1 표면(114')을 통해 나갈 때 굴절률의 변화에 기인한 커플링-아웃된 광빔(112)의 굴절(즉, 벤딩)을 도시한다. 아래에 설명된 도 7a 및 도 7b를 또한 참조한다.
일부 실시예에 따라, 회절 격자의 회절 피처는 서로 이격된 홈 및 리지 중 하나 또는 모두를 포함할 수 있다. 홈 또는 리지는 광 가이드(114)의 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들어 광 가이드(114)의 표면에 형성될 수 있다. 다른 예에서, 그루브 또는 리지는 광 가이드 재료 이외의 재료, 예를 들어, 광 가이드(114)의 표면 상에 필름 또는 다른 재료의 층으로부터 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소(116)의 회절 격자는 회절 피처 간격이 회절 격자 전체에 걸쳐 실질적으로 일정하거나 또는 변하지 않는 균일한 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 회절 격자는 처프된 회절 격자이다. 정의에 의해, '처프된' 회절 격자는 처프된 회절 격자의 범위 또는 길이에 걸쳐 변화하는 회절 피처(즉, 격자 피치)의 회절 간격을 나타내거나 갖는 회절 격자이다. 일부 실시예에서, 처프된 회절 격자는 거리에 따라 선형적으로 변화하는 회절 피처 간격의 처프를 가질 수 있거나 또는 나타낼 수 있다. 이와 같이, 처프된 회절 격자는 정의에 의해 '선형으로 처프된' 회절 격자이다. 다른 실시예에서, 멀티빔 요소(116)의 처프된 회절 격자는 회절 피처 간격의 비선형 처프를 나타낼 수 있다. 다음으로 제한된 것은 아니지만, 지수 처프, 대수 처프, 또는 또 다른 실질적으로 비균일하거나 랜덤하지만 여전히 단조로운 방식으로 변화하는 처프를 포함한 다양한 비선형 처프가 사용될 수 있다. 정현파 처프 또는 삼각형 또는 톱니 처프와 같은, 그러나 이들로 제한되지 않는, 비-단조 처프가 채용될 수도 있다. 이들 유형의 처프 중 임의의 조합이 채용될 수 있다.
도 7a는 본원에 설명된 원리에 일관된 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소(116)를 포함하는 멀티빔 백라이트(110)의 일부분의 단면도를 도시한다. 도 7b는 본원에 설명된 원리에 일관된 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소(116)를 포함하는 멀티빔 백라이트(110)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 7a 및 도 7b는 마이크로-반사 요소를 포함하는 멀티빔 요소(116)의 다양한 실시예를 도시한다. 멀티빔 요소(116)로서 또는 이에 사용되는 마이크로-반사 요소는 반사 재료 또는 이의 층(예를 들어, 반사 금속) 또는 전반사(TIR)에 기초한 반사기를 채용하는 반사기를 포함할 수 있는데, 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에 따라(예로서 도 7a-도 7b에 도시된 바와 같이), 마이크로-반사 요소를 포함하는 멀티빔 요소(116)는 광 가이드(114)의 표면(예를 들어, 제2 표면(114")에 위치되거나 인접할 수 있다. 다른 실시예에서(미도시), 마이크로-반사 요소는 제1 및 제2 표면(114', 114") 사이의 광 가이드(114) 내에 위치될 수 있다.
예를 들어, 도 7a는, 예를 들어, 광 가이드(114)의 제2 표면(114")에 인접하여 위치된 프리즘(예를 들어, '프리즘형' 마이크로-반사 요소)의 패싯과 유사할 수 있는 반사 패싯을 갖는 마이크로-반사 요소를 포함하는 멀티빔 요소(116)를 도시한다. 도시된 프리즘형 마이크로-반사 요소의 패싯은 광 가이드(114)로부터 안내된 광(104)의 부분을 반사(즉, 반사적으로 결합)하도록 구성된다. 패싯은, 예를 들어, 광 가이드(114)로부터 안내된 광 부분을 반사시키기 위해, 안내 광(104)의 전파 방향에 대해 경사지거나 기울어질 수 있다(즉, 경사각을 가질 수 있다). 패싯은, 다양한 실시예에 따라, 광 가이드(114) 내의 반사 재료(예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이)을 사용하여 형성되거나 제2 표면(114")의 프리즘형 공동의 표면일 수 있다. 프리즘형 공동이 채용될 때, 공동 표면에서의 굴절률 변화는 반사(예를 들어, TIR 반사)를 제공할 수 있거나, 패싯을 형성하는 공동 표면은, 일부 실시예에서, 반사를 제공하기 위해 반사 재료로 코팅될 수 있다.
또 다른 예에서, 도 7b는 반-구형 마이크로-반사 요소와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 곡면을 갖는 마이크로-반사 요소를 포함하는 멀티빔 요소(116)를 도시한다. 일부 예에서, 마이크로-반사 요소의 곡면은 실질적으로 매끄러울 수 있다. 마이크로-반사 요소의 특정 표면 곡선은, 예를 들어, 안내된 광(104)이 접촉하는 곡면 상의 입사 지점에 따라 상이한 방향으로 안내 광 부분을 반사시키도록 구성될 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 광 가이드(114)로부터 반사적으로 커플링-아웃되는 안내된 광 부분은 제1 표면(114')에서 나가거나 방출된다. 도 7a의 프리즘형 마이크로-반사 요소에서와 같이, 도 7b의 마이크로-반사 요소는, 제한이 아닌 예로서 도 7b에 도시된 바와 같이, 광 가이드(114) 내의 반사 재료 또는 제2 표면(114")에 형성된 공동(예를 들어, 반원형 공동)일 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 또한 제한이 아닌 예로서 화살표(103, 103')로 표시된 2개의 전파 방향을 갖는 안내 광(104)을 도시한다. 안내 광(104)의 2개의 전파 방향을 사용하면, 예를 들어, 주 각도 방향의 실질적으로 대칭인 분포로 복수의 커플링-아웃된 광빔(112)을 제공하는 것을 용이하게 할 수 있다.
도 8은 본원에 설명된 원리에 일관된 다른 실시예에 따라, 예에서 멀티빔 요소(116)를 포함하는 멀티빔 백라이트(110)의 일부의 단면도를 도시한다. 특히, 도 8은 마이크로-굴절 요소를 포함하는 멀티빔 요소(116)를 도시한다. 다양한 실시예에 따라, 마이크로-굴절 요소는 광 가이드(114)로부터 안내된 광(104)의 일부를 굴절적으로 커플링-아웃하도록 구성된다. 즉, 마이크로-굴절 요소는 도 8에 도시된 바와 같이, 광 가이드(114)로부터의 안내된 광 부분을 커플링-아웃된 광빔(112)으로서 커플링-아웃하기 위한 굴절(예를 들어, 회절 또는 반사와는 반대로)을 채용하도록 구성된다. 마이크로-굴절 요소는 반-구형, 직사각형 형상 또는 프리즘형 형상(즉, 경사진 패킷을 갖는 형상)을 포함하는 다양한 형상을 가질 수 있는데, 그러나 이들로 제한되지 않는다. 다양한 실시예에 따라, 마이크로-굴절 요소는, 예를 들어, 도시된 바와 같이, 광 가이드(114)의 표면(예를 들어, 제1 표면(114'))으로부터 연장되거나 돌출될 수 있거나, 또는 표면(도시되지 않음) 내에 공동일 수 있다. 또한, 마이크로-굴절 요소는 일부 실시예에서 광 가이드(114)의 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 마이크로-굴절 요소는 광 안내 표면에 인접하고, 일부 예에서는 광 안내 표면과 접촉하는 다른 재료를 포함할 수 있다.
다시 도 5a 및 도 5c를 참조하면, 멀티빔 백라이트(110)는 일부 실시예에서 광원(118)을 더 포함할 수 있다. 광원(118)은 비제로 전파 각도에서 광 가이드(114) 내에 안내될 광을 제공하도록 구성된다. 특히, 광원(118)은 광 가이드(114)의 입구 표면 또는 단부(입력 단부)에 인접하여 위치될 수 있다. 다양한 실시예에서, 광원(118)은 예를 들어, 전술한 바와 같이, 하나 이상의 발광 다이오드(LED) 또는 레이저(예를 들어, 레이저 다이오드)를 포함하는, 그러나 이들로 제한되지 않는, 실질적으로 임의의 광원(예를 들면, 광학 이미터)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(118)은 특정 색으로 표기된 협대역 스펙트럼을 갖는 실질적으로 단색의 광을 생성하도록 구성된 광학 이미터를 포함할 수 있다. 특히, 단색광의 색은 특정 색 공간 또는 색 모델(예를 들어, 적-녹-청(RGB) 색 모델)의 원색일 수 있다. 다른 예에서, 광원(118)은 실질적으로 광대역 또는 다색 광을 제공하도록 구성된 실질적으로 광대역 광원일 수 있다. 예를 들어, 광원(118)은 백색광을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(118)은 상이한 색의 광을 제공하도록 구성된 복수의 상이한 광학 이미터를 포함할 수 있다. 상이한 광학 이미터는 상이한 색의 광 각각에 대응하는 안내 광(104)의 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각도를 갖는 광을 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 광원(118)은 콜리메이터를 더 포함할 수 있다. 콜리메이터는 광원(118)의 하나 이상의 광학 이미터로부터 실질적으로 비콜리메이트된 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 콜리메이터는 실질적으로 비콜리메이트된 광을 콜리메이트된 광으로 변환하도록 더욱 구성된다. 특히, 콜리메이터는 일부 실시예에 따라, 비제로 전파 각도를 가지며 소정의 콜리메이트 팩터(σ)에 따라 콜리메이트된, 콜리메이트된 광을 제공할 수 있다. 또한, 상이한 색의 광학 이미터가 사용될 때, 콜리메이터는, 상이한, 색에 특정한, 비제로 전파 각도 중 하나 또는 둘 다를 가지며 상이한, 색에 특정한 콜리메이트 팩터를 갖는, 콜리메이트된 광을 제공하도록 구성될 수 있다. 콜리메이터는 또한 전술한 안내 광(104)으로서 전파하기 위해 콜리메이트된 광빔을 광 가이드(114)에 전달하게 더욱 구성된다.
일부 실시예에서, 비제로 전파 각도 및 안내된 광의 콜리메이트 팩터 중 하나 또는 둘 모두는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100) 내의 복수의 광빔(112)의 방출 패턴을 조정하도록 구성될 수 있다. 특히, 비제로 전파 각도는 방출 패턴을 사용자를 향해 기울이도록(또는 선택적으로 지향하도록) 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 비제로 전파 각도는 실질적으로 제1 위치(A)에서 사용자를 향해 지향되는 광빔(112)의 방출 패턴을 제공하도록 구성될 수 있고, 제2 비제로 전파 각도는, 도 4a 및 도 4b와 관련하여 전술한 바와 같이, 제2 위치(B)에서 사용자를 향한 방출 패턴을 지향하도록 구성될 수 있다. 도 9a-도 9b는 헤드-추적 방출 패턴의 또 다른 예를 제공한다.
특히, 도 9a는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다. 도 9b는 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 다른 예에서 도 9a의 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 단면도를 도시한다. 도 9a 및 도 9b는 멀티빔 백라이트의 광 가이드 내의 안내 광의 상이한 비제로 전파 각도에 기초한 커플링-아웃된 광빔(112)의 상이한 방출 패턴의 예를 도시한다. 도 9a-도 9b에서, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 멀티빔 백라이트(110) 및 광 밸브 어레이(120)를 포함한다. 일부 실시예에서, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)는 도 5a-도 5c와 관련하여 전술한 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)와 실질적으로 유사하다. 예를 들어, 멀티빔 백라이트(110)는 도 9a-도 9b에 제공된 바와 같이, 점선으로 표시된 방출 패턴을 갖는 복수의 광빔(112)을 광 밸브 어레이(120)에 제공하도록 구성된다.
도 9a에서, 사용자는 실질적으로 광 밸브 어레이(120) 전방에(즉, 이의 중심에 대하여 중심에 위치된) 또는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 중심에 있는 제1 위치(A)에 위치된다. 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)로부터의 방출 패턴은 제1 위치(A)에서 실질적으로 사용자를 향하도록(예를 들어, 경사없이) 구성된다. 예를 들어, 멀티빔 백라이트(110)의 광 가이드(114) 내의 안내 광(104)은도 9a에 도시된 바와 같이, 제1 위치(A)를 향해 방출 패턴을 향하게 하거나 지향하도록 제1 비제로 전파 각도(γ1)로 전파할 수 있다.
도 9b에서, 사용자는 광 밸브 어레이(120)의 측으로 실질적으로 벗어난(즉, 중심에 대해 중심에 위치하지 않음)하거나 또는 위치(A)와 비교하여(예컨대, 비스듬한 각도에서) 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)의 중심인 제2 위치(B)로 이동하였거나 그에 위치된다. 도 9b에 도시된 복수의 광빔(112)의 방출 패턴은 제1 위치(A)에 대해 방출 패턴에 대해 경사지고, 따라서 제2 위치(B)에서 사용자를 향해 실질적으로 향하도록 구성된다. 이 예에서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 광 가이드(114)의 안내된 광(104)은 제2 위치(B)를 향한 방출 패턴에 경사를 제공하기 위해 제2 비제로 전파 각도(γ2)로 전파할 수 있다.
다양한 실시예에서, 제1 위치(A)를 향해 지향되는 방출 패턴은 주 뷰 세트(즉, 안내된 광의 제1 비제로 전파 각도(γ1)에 의해 제공됨)에 대응하는 제1 세트의 광빔(112')을 포함한다. 또한, 제2 위치(B)를 향해 경사진 경사진 방출 패턴은 주 뷰 세트에 대응하는 제1 세트의 광빔(112')의 서브-세트 및 2차 뷰에 대응하는 제1 광빔(112")(즉, 안내된 광의 제2 비제로 전파 각도(γ2)에 의해 제공되는)을 포함한다. 경사진 방출 패턴은 전술한 바와 같이 증대된 뷰 세트를 나타낼 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 백라이트(110)는 안내 광(104)의 전파 방향(즉, 굵은 화살표(103, 103'))에 직교하는 광 가이드(114)를 통한 방향으로 광에 실질적으로 투명하도록 구성된다. 특히, 광 가이드(114) 및 이격된 복수의 멀티빔 요소(116)는 일부 실시예에서, 광이 광 가이드(114), 구체적으로 제1 표면(114') 및 제2 표면(114") 모두를 통과할 수 있게 한다. 투명성은 멀티빔 요소(116)의 상대적으로 작은 크기 및 멀티빔 요소(116)의 상대적으로 큰 요소간 간격(예를 들어, 멀티뷰 픽셀과 일대일 대응) 둘 다에 기인하여, 적어도 부분적으로, 용이해질 수 있다.
본원에 설명된 원리의 일부 실시예에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템이 제공된다. 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템은 장면을 나타내는 3D 또는 멀티뷰 이미지를 제공하거나 '디스플레이'하도록 구성된다. 특히, 멀티뷰 이미지는 멀티뷰 이미지와 연관된 복수의 상이한 '뷰'로서 제공된다. 상이한 뷰는, 예를 들어, 디스플레이되는 멀티뷰 이미지에서 정보의 '무안경'(예를 들어, 오토스테레오스코픽) 표현을 제공할 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템의 사용자의 상이한 위치 또는 장소(예를 들어, 헤드 위치)에 대해 상이한 세트의 뷰가 제공될 수 있다.
도 10은 본원에 설명된 원리에 일관된 실시예에 따라, 예에서 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)의 블록도를 도시한다. 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)은 상이한 뷰 방향으로 상이한 뷰에 따라 멀티뷰 이미지를 디스플레이하도록 구성된다. 특히, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)에 의해 방출된 광빔은 멀티뷰 이미지를 디스플레이하기 위해 사용되며 상이한 뷰(즉, 뷰 픽셀)의 픽셀에 대응할 수 있다. 상이한 뷰 또는 동등하게 상이한 뷰 방향은 도 10의 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)으로부터 나오는 화살표(202)로서 도시되었다. 아래에 제공된 바와 같이, 화살표(202)는 또한 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)에 의해 방출된 광빔을 나타낸다.
도 10에 도시된 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)은 멀티뷰 디스플레이(210)를 포함한다. 멀티뷰 디스플레이(210)는 장면의 복수의 뷰(예를 들어, 화살표(202))를 멀티뷰 이미지로서 제공하도록 구성된다. 다양한 실시예에 따라, 복수의 뷰는 장면의 주 뷰의 세트 및 주 뷰 세트에 각도적으로 인접한 장면 퍼스펙티브를 나타내는 2차 뷰를 포함한다. 제2 뷰(또는 일부 실시예에서 복수의 2차 뷰)는 본원에 설명된 바와 같이, 증대된 뷰 세트를 제공하기 위해 주 뷰 세트의 뷰들의 서브-세트와 조합될 수 있다. 또한, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)의 주 뷰 세트, 2차 뷰 및 증대된 뷰 세트는, 일부 실시예에 따라, 전술한 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)에 대해 상술된 대응 뷰 세트 및 뷰와 실질적으로 유사할 수 있다. 도 10에서, 주 뷰는 실선 화살표(202')로 표시되고 2차 뷰는 점선 화살표(202")로 표시된다.
헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)의 멀티뷰 디스플레이(210)는 주 뷰 세트 및 2차 뷰 중 하나 이상을 제공하도록 구성될 수 있는 다양한 상이한 멀티뷰 디스플레이 중 실질적으로 임의의 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 디스플레이(210)는 멀티빔 회절 격자 기반의 멀티뷰 디스플레이 또는 렌티큘러 또는 렌즈 어레이 기반의 멀티뷰 디스플레이와 같은, 그러나 이에 한정되는 것은 아닌, 멀티뷰 디스플레이일 수 있다. 여기서, 정의에 의해, '멀티빔 회절 격자-기반의 멀티뷰 디스플레이'는 멀티빔 회절 격자 어레이를 채용하는 멀티빔 회절 격자 기반의 백라이트를 포함하는 멀티뷰 디스플레이이다. 또한 본원에 정의에 의해, 렌티큘러 또는 렌즈 어레이 기반의 멀티뷰 디스플레이는 상이한 뷰 방향으로 뷰를 제공하는 렌즈 어레이를 포함하는 멀티뷰 디스플레이이다.
다른 실시예에서, 멀티뷰 디스플레이(210)는 멀티빔 요소 기반 멀티뷰 디스플레이일 수 있다. 특히, 일부 실시예에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)의 멀티뷰 디스플레이(210)는 전술한 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 디스플레이(210)는 복수의 뷰의 상이한 뷰 방향에 대응하는 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 방출 또는 커플링-아웃된 광빔을 제공하도록 구성된 멀티빔 백라이트를 포함할 수 있다. 멀티뷰 디스플레이(210)는 예를 들어 복수의 뷰를 제공하도록 복수의 커플링-아웃된 광빔을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 더 포함할 수 있다. 또한, 멀티뷰 디스플레이(210)는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)와 관련하여 상술한 광원(118)과 같은 광원을 더 포함할 수 있다.
이들 실시예 중 일부에 따라, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)의 멀티빔 백라이트는 전술한 멀티빔 백라이트(110)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 멀티빔 백라이트는 광 가이드의 길이를 따라 전파 방향으로 광을 안내하도록 구성된 광 가이드를 포함할 수 있고, 광 가이드 길이를 따라 서로 이격된 멀티빔 요소 어레이를 더 포함할 수 있다. 멀티빔 요소 어레이의 멀티빔 요소는, 상이한 기본 각 방향을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광빔으로서, 안내 광의 일부를 광 가이드로부터 커플링-아웃합하도록 구성될 수 있다. 멀티빔 요소 어레이의 멀티빔 요소는 멀티빔 요소(116)와 실질적으로 유사할 수 있으며, 광 가이드는 예를 들어 광 가이드(114)와 실질적으로 유사할 수 있다.
일부 실시예에서, 멀티빔 요소의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사할 수 있다. 또한, 광 밸브는 디스플레이의 멀티뷰 픽셀에서 서브-픽셀과 크기가 실질적으로 유사할 수 있다. 또한, 멀티빔 요소는 안내된 광의 일부를 커플링-아웃하기 위해 광 가이드에 광학적으로 연결된 회절 격자, 마이크로-반사 요소 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 멀티빔 요소 어레이의 인접한 멀티빔 요소들 간의 요소간 거리는 인접한 멀티뷰 픽셀간의 픽셀간 거리에 대응한다. 또한, 멀티뷰 픽셀은 개별 멀티빔 요소에 대응하는 광 밸브 어레이 내의 광 밸브 세트를 나타낸다.
도 10을 다시 참조하면, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)은 헤드 추적기(220)를 더 포함한다. 헤드 추적기(220)는 멀티뷰 디스플레이(210)에 대한 사용자의 위치를 결정하도록 구성된다. 제1 결정된 위치에서, 멀티뷰 디스플레이(210)는 주 뷰 세트를 제공하도록 구성된다. 또한, 제2 결정된 위치에서, 멀티뷰 디스플레이(210)는 2차 뷰 및 주 뷰 세트의 뷰들의 서브-세트를 포함하는 증대된 뷰 세트를 제공하도록 구성된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 헤드 추적기(220)는 일점 쇄선으로 표시된 멀티뷰 디스플레이(210) 앞에 있는 영역(222)에서 사용자(예를 들어, 사용자의 헤드)의 위치를 추적하도록 구성될 수 있다. '앞에 있는'은 멀티뷰 디스플레이(210)의 광 방출면 또는 이미지 뷰 스크린에 인접한 것을 의미한다.
다양한 실시예에 따라, 헤드 추적(또는 등가적으로 사용자 위치의 추적)을 제공하는 다양한 디바이스, 시스템 및 회로 중 임의의 것이 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)의 헤드 추적기(220)로서 채용될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 헤드 추적기(220)는 멀티뷰 디스플레이(210)의 뷰 스크린에 대해 사용자의 이미지를 캡쳐하도록 구성된 카메라를 포함할 수 있다. 또한, 헤드 추적기(220)는 멀티 뷰 디스플레이(210)의 뷰 스크린에 대해 캡쳐된 이미지 내의 사용자의 위치를 결정하도록 구성된 이미지 프로세서(또는 이미지 프로세서로서 프로그래밍된 범용 컴퓨터)를 포함할 수 있다. 결정된 위치는 예를 들어 상술한 제1 결정된 위치(A) 및 제2 결정된 위치(B) 중 하나에 대응할 수 있다. 멀티뷰 디스플레이(210)의 뷰 스크린에 대한 사용자의 위치는, 예를 들어, 이미지 인식 또는 패턴 매칭을 포함하는, 그러나 이것으로 제한되지 않는, 다양한 기술을 사용하여 이미지 프로세서에 의해, 캡쳐된 이미지로부터 결정될 수 있다. 헤드 추적기(220)의 출력은 멀티뷰 디스플레이(210)의 동작(예를 들어, 광 밸브 어레이에 의한 광빔의 변조)을 수정하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자의 결정된 위치는 사용자의 위치에 대응하게 멀티뷰 디스플레이(210)로부터 방출 패턴을 조정하기 위해 멀티뷰 디스플레이(210)의 프로세서 및 광 밸브 드라이버(예를 들면, 드라이버 회로) 중 하나 또는 둘 다에 제공될 수 있다. 헤드 추적기(220) 구현의 다른 예는 Kinect(등록상표) 물체 추적 시스템과 같은, 그러나 이것으로 제한되지 않는, 다양한 2차원(2D) 및 3차원(3D) 물체 추적 시스템 중 임의의 것을 포함할 수 있다. Kinect®는 워싱턴 레드몬드에 Microsoft Corporation의 등록 상표이다.
전술한 바와 같이, 일부 실시예에서, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)의 멀티뷰 디스플레이(210)는 광원을 더 포함할 수 있다. 광원은 멀티뷰 디스플레이(210)에 대한 광원으로서 작용하도록 구성된다. 특히, 이들 실시예들 중 일부(도 10에 도시되지 않음)에서, 광원은 비제로 전파 각도를 갖고 광 가이드에 광을 제공하도록 구성될 수 있고, 일부 실시예에서, 예를 들어 광 가이드 내에서, 안내된 광의 소정의 각 확산(spread)을 제공하기 위해 콜리메이트 팩터에 따라 콜리메이트된다. 일부 실시예에서, 광원은 헤드 추적기(220)로부터의 입력에 응답하여 멀티뷰 디스플레이(210)에 의해 방출된 광의 방출 패턴을 사용자를 향해 기울이도록 더욱 구성될 수 있다. 방출 패턴 경사, 또는 등가적으로 방출된 광의 '경사각'은 이들 실시예에서 헤드 추적기(220)에 의한 사용자의 결정된 위치에 대응한다. 예를 들어, 광원은 멀티빔 백라이트의 광 가이드를 조명하기 위해 사용되는 광원일 수 있다. 광원에 의해 제공되는 광 가이드 내에서 전파하는 광의 각도는 멀티빔 백라이트에 의해 방출되는 광빔의 경사각을 결정할 수 있다. 방출 각 경사는 일부 실시예에 따라, 2차 뷰의 생성을 용이하게 하거나 향상시킬 수 있다.
본원에 설명된 원리의 다른 실시예에 따라, 헤드 추적을 채용하는 멀티뷰 디스플레이 동작 방법이 제공된다. 도 11은 본원에 설명된 원리에 일관된 따른 실시예에 따라, 예에서 헤드 추적을 채용하는 멀티뷰 디스플레이 동작의 방법(300)의 흐름도를 도시한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 헤드 추적을 채용하는 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)은 멀티뷰 디스플레이를 사용하여 장면의 복수의 뷰를 제공하는 단계(310)를 포함한다. 다양한 실시예에 따라, 복수의 뷰는 장면의 주 뷰 세트 및 주 뷰 세트에 각도적으로 인접한 장면 퍼스펙티브를 나타내는 2차 뷰를 포함한다.
다양한 실시예에 따라, 복수의 뷰를 제공하는 멀티뷰 디스플레이는 주 뷰 세트 및 2차 뷰 모두를 제공할 수 있는 실질적으로 임의의 멀티뷰 디스플레이 또는 멀티뷰 디스플레이 시스템일 수 있다. 예를 들어, 멀티뷰 디스플레이는 멀티빔 요소-기반 멀티뷰 디스플레이, 멀티빔 회절 격자-기반 멀티뷰 디스플레이 또는 렌티큘라 또는 렌즈 어레이-기반 멀티뷰 디스플레이와 같은, 그러나 이에 한정되는 것은 아닌, 멀티뷰 디스플레이 일 수 있다. 일부 실시예에서, 멀티뷰 디스플레이는 전술한 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)와 실질적으로 유사할 수 있다.
특히, 멀티뷰 디스플레이는 일부 실시예에서 광 가이드, 멀티빔 요소 및 복수의 광 밸브를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 복수의 뷰를 제공하는 단계(310)는 광 가이드의 길이를 따라 전파 방향으로 광을 안내하는 단계를 포함할 수 있다. 광 가이드는 예를 들어 플레이트 광 가이드일 수 있다. 복수의 뷰를 제공하는 단계(310)는 멀티뷰 요소의 각각의 상이한 뷰 방향에 대응하는 상이한 주 각도 방향을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광빔을 제공하기 위해 멀티빔 요소를 사용하여 광 가이드로부터의 안내된 광의 일부를 커플링-아웃하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 멀티빔 요소는 안내 광의 일부를 커플링-아웃하기 위해 광 가이드에 광학적으로 연결된 회절 격자, 마이크로-반사 요소 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 멀티빔 요소는 예를 들어 멀티빔 요소 어레이의 멤버일 수 있다. 이들 실시예에서, 복수의 뷰를 제공하는 단계(310)는 장면의 복수의 뷰를 멀티뷰 이미지로서 제공하기 위해 복수의 광 밸브를 사용하여 커플링-아웃된 광빔을 변조하는 단계를 더 포함한다. 광 밸브는 예를 들어, 멀티빔 요소 어레이를 갖는 광 가이드의 표면에 인접한 어레이에 배열될 수 있다. 멀티빔 요소의 크기는 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 헤드 추적을 채용하는 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)은 멀티뷰 디스플레이에 대한 사용자의 위치를 결정하는 단계(320) 및 결정된 사용자 위치에 따라 디스플레이하거나 사용자에게 제공하기 위한 뷰 세트를 선택하는 단계를 더 포함한다. 다양한 실시예에 따라, 주 뷰 세트는 사용자의 결정된 제1 위치에 대해 선택되고, 증대된 뷰 세트는 사용자의 결정된 제2 위치에 대해 선택된다. 정의에 의해, 증대된 뷰 세트는 2차 뷰와 주 뷰 세트의 뷰의 서브-세트를 포함한다. 멀티뷰 디스플레이는 헤드 추적을 채용하는 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)에 따라, 결정된 위치 및 뷰 선택에 따라 주 뷰 세트 및 증대된 뷰 세트를 제공한다.
환언하여, 멀티뷰 디스플레이 동작의 방법(300)은 멀티뷰 디스플레이에 대한(또는 멀티뷰 디스플레이에 의해 제공되는 뷰 또는 스크린에 대한) 사용자의 위치를 결정한다(320). 멀티뷰 디스플레이 동작의 방법(300)은 사용자가 제1 위치 또는 제2 위치에 있다고 결정되는지 여부에 따라(320) 주 뷰 세트 또는 증대된 뷰 세트를 선택적으로 제공한다. 특히, 사용자가 제1 위치에 있다고 결정될 때(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이 전방에), 멀티뷰 디스플레이는 주 뷰 세트를 제공한다. 또한, 사용자가 제2 위치에 있다고 결정될 때(320)(예를 들어, 멀티뷰 디스플레이의 측으로 실질적으로 벗어난), 멀티뷰 디스플레이는 2차 뷰를 포함하는 증대된 뷰 세트를 제공한다. 이와 같이, 멀티뷰 디스플레이는 사용자의 결정된(320) 위치에 따라 주 뷰 세트 또는 증대된 뷰 세트 중 하나를 포함하도록 제공된(310) 복수의 뷰를 맞추거나 조정한다.
일부 실시예에서, 사용자의 위치를 결정(320)하는 것은 헤드 추적기를 사용하는 것을 포함한다. 이들 실시예들 중 일부에서, 헤드 추적기는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템(200)의 헤드 추적기(220)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 헤드 추적기는 카메라 및 이미지 프로세서를 포함할 수 있다. 이 예에서, 사용자의 위치를 결정하는 것(320)은 카메라를 사용하여 사용자의 이미지를 캡쳐하는 단계; 및 이미지 프로세서를 사용하여 캡쳐된 이미지 내에 상기 사용자의 위치를 확립하는 단계를 포함한다. 다양한 실시예에 따라, 확립된 위치는 결정된(320) 위치이다. 예를 들어, 확립된 위치는 결정된 제1 위치 및 결정된 제2 위치 중 하나에 대응할 수 있다.
일부 실시예(도시되지 않음)에서, 멀티뷰 디스플레이 동작 방법(300)은 멀티뷰 디스플레이에 의해 방출된 광의 방출 패턴을 사용자의 결정된 위치에 대응하도록 경사지게하는(또는 선택적으로 지향하는) 단계를 더 포함한다. 방출 패턴은 특정 세트의 뷰, 예를 들어, 주 뷰 세트 또는 증대된 뷰 세트에 대응하는 광선을 포함할 수 있다. 방출 패턴은 결정된 제1 위치에서 실질적으로 사용자를 향하거나 또는 결정된 제2 위치에서 실질적으로 사용자를 향하여 경사질 수 있다. 일부 실시예에서, 방출 패턴을 기울이는 것은 멀티뷰 디스플레이의 광 가이드 내의 광의 비제로 전파 각도를 선택적으로 제어함으로써 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 비제로 전파 각도는 실질적으로 제1 위치에서 사용자를 향해 지향되는 광빔의 방출 패턴을 제공할 수 있고, 제2 비제로 전파 각도는 제2 위치에서 사용자를 향해 실질적으로 지향되는 방출 패턴을 제공할 수 있다. 전술한 바와 같이, 사용자 위치가 결정될 수 있고(320), 따라서 비제로 전파 각도의 제어 또는 선택은 예를 들어 헤드 추적기의 출력을 사용하여 제공될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 멀티뷰 디스플레이에 의해 방출된 광의 방출 패턴을 기울이는 단계는 각각의 비제로 전파 각도에서 광을 안내된 광으로서 광 가이드에 제공하기 위해 광원 및 콜리메이터 중 하나 또는 둘 모두를 사용하는 단계를 포함한다. 일부 예에서, 광원은 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이(100)와 관련하여 전술한 광원(118)과 실질적으로 유사하다.
따라서, 주 뷰 세트 및 2차 뷰 및 주 뷰 세트의 뷰의 서브-세트를 포함하는 증대된 뷰 세트 모두를 채용하는 헤드 추적을 채용하는 헤드 추적 멀티뷰 디스플레이, 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템, 및 멀티뷰 디스플레이 동작의 방법의 예 및 실시예가 개시되었다. 전술한 예는 본원에 설명된 원리를 나타내는 많은 특정 예들 중 일부를 설명하기 위한 것임을 이해해야 한다. 명백하게, 당업자는 다음의 청구범위에 의해 정의된 범위를 벗어나지 않고 다수의 다른 배열을 쉽게 고안할 수 있다.

Claims (22)

  1. 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이로서,
    멀티뷰 이미지의 상이한 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 광빔들을 제공하도록 구성된 멀티빔 백라이트; 및
    장면의 복수의 뷰들을 상기 멀티뷰 이미지로서 제공하기 위해 상기 복수의 광빔들의 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이로서, 상기 복수의 뷰들은 주 뷰 세트 및 상기 주 뷰 세트에 각도적으로 인접한 상기 장면의 퍼스펙티브 뷰를 나타내는 2차 뷰를 포함하는, 상기 광 밸브 어레이를 포함하고,
    상기 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이는 사용자의 추적된 위치에 따라 상기 주 뷰 세트, 또는 상기 2차 뷰 및 상기 주 뷰 세트의 뷰들의 서브-세트를 포함하는 증대된 뷰 세트를 선택적으로 제공하도록 구성된,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 멀티빔 백라이트는,
    광 가이드의 길이를 따라 전파 방향으로 광을 안내하도록 구성된 상기 광 가이드; 및
    상기 광 가이드의 길이를 따라 서로 이격된 복수의 멀티빔 요소들을 포함하고,
    상기 복수의 멀티빔 요소들의 멀티빔 요소는 상기 안내된 광의 일부를 상기 상이한 주 각도 방향들을 갖는 상기 복수의 광빔들로서 상기 광 가이드로부터 커플링-아웃하도록 구성되고,
    상기 멀티빔 요소의 크기는 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사한,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 멀티빔 요소의 크기는 상기 광 밸브의 크기의 50% 내지 200% 사이인,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 멀티빔 요소는 상기 복수의 광빔들로서 상기 안내된 광의 상기 일부를 회절적으로 커플링-아웃하도록 구성된 회절 격자를 포함하는,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 멀티빔 요소는 마이크로-반사 요소 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 또는 모두를 포함하고,
    상기 마이크로-반사 요소는 상기 안내된 광의 일부를 반사적으로 커플링-아웃하도록 구성되고,
    상기 마이크로-굴절 요소는 상기 안내된 광의 일부를 굴절적으로 커플링-아웃하도록 구성된,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 멀티빔 요소는 상기 광 가이드의 제1 표면 및 제2 표면 중 하나 또는 둘 모두에 위치되고,
    상기 멀티빔 요소는 상기 안내된 광의 일부를 상기 제1 표면을 통해 커플링-아웃하도록 구성된,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 멀티빔 백라이트의 입력에 광학적으로 결합된 광원을 더 포함하고,
    상기 광원은 비제로 전파 각도를 갖는 것 및 소정의 콜리메이트 팩터에 따라 콜리메이트되는 것 중 하나 또는 둘 다에 해당하는 안내된 광으로서 상기 멀티빔 백라이트에서 안내될 광을 제공하도록 구성된,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 비제로 전파 각도는 상기 복수의 광빔들의 방출 패턴을 상기 사용자를 향해 경사지게 하도록 구성된,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이.
  9. 제1항에 따른 상기 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이를 포함하는 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템으로서,
    상기 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템은 상기 멀티뷰 디스플레이에 대한 상기 사용자의 위치를 결정하도록 구성된 헤드 추적기를 더 포함하고,
    결정된 제1 위치에서, 상기 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이는 상기 주 뷰 세트를 선택적으로 제공하도록 구성되고,
    결정된 제2 위치에서, 상기 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이는 상기 증대된 뷰 세트를 제공하도록 구성된,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 헤드 추적기는,
    상기 사용자의 이미지를 캡쳐하도록 구성된 카메라; 및
    상기 캡쳐된 이미지 내의 상기 사용자의 위치를 결정하도록 구성된 이미지 프로세서를 포함하는,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템.
  11. 헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템으로서,
    장면의 복수의 뷰들을 멀티뷰 이미지로서 제공하도록 구성된 멀티뷰 디스플레이로서, 상기 복수의 뷰들은 상기 장면의 주 뷰 세트 및 상기 주 뷰 세트에 각도적으로 인접한 장면 퍼스펙티브를 나타내는 2차 뷰를 포함하는, 상기 멀티뷰 디스플레이; 및
    상기 멀티뷰 디스플레이에 대한 사용자의 위치를 결정하도록 구성된 헤드 추적기를 포함하고,
    결정된 제1 위치에서, 상기 멀티뷰 디스플레이는 주 뷰 세트를 제공하도록 구성되며,
    결정된 제2 위치에서, 상기 멀티뷰 디스플레이는 상기 2차 뷰 및 상기 주 뷰 세트의 상기 뷰들의 서브-세트를 포함하는 증대된 뷰 세트를 제공하도록 구성된,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 멀티뷰 디스플레이는,
    상기 복수의 뷰들의 상이한 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 광빔들을 제공하도록 구성된 멀티빔 백라이트; 및
    상기 복수의 뷰들을 제공하기 위해 상기 복수의 광빔들을 변조하도록 구성된 광 밸브 어레이를 포함하는,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 멀티빔 백라이트는,
    광 가이드의 길이를 따라 전파 방향으로 광을 안내하도록 구성된 상기 광 가이드; 및
    상기 광 가이드의 길이를 따라 서로 이격된 멀티빔 요소 어레이를 포함하고,
    상기 멀티빔 요소 어레이의 멀티빔 요소는 상기 상이한 주 각도 방향들을 갖는 상기 복수의 광빔들로서 상기 안내된 광의 일부를 상기 광 가이드로부터 커플링-아웃하도록 구성되고,
    상기 멀티빔 요소의 크기는 상기 광 밸브 어레이의 광 밸브의 크기와 유사한,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 멀티빔 요소는 상기 안내된 광의 상기 일부를 커플링-아웃하기 위하여 상기 광 가이드에 광학적으로 연결된 회절 격자, 마이크로-반사 요소 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상을 포함하는,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 멀티빔 요소 어레이의 인접한 멀티빔 요소들 간의 요소간 거리는 인접한 멀티뷰 픽셀들 간의 픽셀간 거리에 대응하고,
    상기 광 밸브 어레이 내의 광 밸브 세트를 나타내는 멀티뷰 픽셀은 개별 멀티빔 요소에 대응하는,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 상기 헤드 추적기는,
    상기 사용자의 이미지를 캡쳐하도록 구성된 카메라; 및
    상기 캡쳐된 이미지 내의 상기 사용자의 위치를 결정하도록 구성된 이미지 프로세서를 포함하고,
    상기 결정된 위치는 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 중 하나에 대응하는,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 헤드 추적기에 의해 제공된 상기 사용자의 결정된 위치를 향해, 상기 멀티뷰 디스플레이에 의해 방출된 광의 방출 패턴을 선택적으로 경사지게 하도록 구성된 광원을 더 포함하는,
    헤드-추적 멀티뷰 디스플레이 시스템.
  18. 헤드 추적을 채용하는 멀티뷰 디스플레이 동작 방법으로서,
    멀티뷰 디스플레이를 사용하여 장면의 복수의 뷰들을 제공하는 단계로서, 상기 복수의 뷰들은 상기 장면의 주 뷰 세트, 및 상기 주 뷰 세트에 각도적으로 인접한 장면 퍼스펙티브를 나타내는 2차 뷰를 포함하는, 단계; 및
    상기 멀티뷰 디스플레이에 대한 사용자의 위치를 결정하는 단계로서, 상기 멀티뷰 디스플레이는 상기 사용자가 제1 위치에 있다고 결정될 때 상기 주 뷰 세트를 선택적으로 제공하고 상기 사용자가 제2 위치에 있다고 결정될 때 증대된 뷰 세트를 선택적으로 제공하는, 단계를 포함하고,
    상기 증대된 뷰 세트는 상기 2차 뷰 및 상기 주 뷰 세트의 뷰들의 서브-세트를 포함하는,
    동작 방법.
  19. 제18항에 있어서, 복수의 뷰들을 제공하는 단계는,
    광 가이드의 길이를 따라 전파 방향으로 광을 안내하는 단계; 및
    상기 멀티뷰 디스플레이의 각각의 서로 상이한 뷰 방향들에 대응하는 상이한 주 각도 방향들을 갖는 복수의 커플링-아웃된 광빔들을 제공하기 위해 멀티빔 요소를 사용하여 상기 광 가이드로부터 상기 안내된 광의 일부분을 커플 링-아웃하는 단계; 및
    상기 장면의 상기 복수의 뷰들을 멀티뷰 이미지로서 제공하기 위해 복수의 광 밸브들을 사용하여 상기 복수의 커플링-아웃된 광빔들을 변조하는 단계를 포함하고,
    상기 멀티빔 요소의 크기는 상기 복수의 광 밸브들의 광 밸브의 크기와 유사한,
    동작 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 멀티빔 요소는 상기 안내된 광의 상기 일부를 커플링-아웃하기 위해 상기 광 가이드에 광학적으로 연결된 회절 격자, 마이크로-반사 요소 및 마이크로-굴절 요소 중 하나 이상을 포함하는,
    동작 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 사용자의 위치를 결정하는 단계는,
    카메라를 사용하여 상기 사용자의 이미지를 캡쳐하는 단계; 및
    이미지 프로세서를 사용하여 상기 캡쳐된 이미지 내에 상기 사용자의 위치를 확립하는 단계를 포함하고,
    상기 확립된 위치는 상기 결정된 제1 위치 및 상기 결정된 제2 위치 중 하나에 대응하는,
    동작 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 멀티뷰 디스플레이에 의해 방출된 광의 방출 패턴을 상기 사용자의 상기 결정된 위치에 대응하도록 경사지게 하는 단계를 더 포함하는,
    동작 방법.
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