KR20060103952A

KR20060103952A - 헤드 장착 디스플레이용 다중 이미지화 장치들

Info

Publication number: KR20060103952A
Application number: KR1020067013996A
Authority: KR
Inventors: 라스즐로 돔잔; 가보르 스자르바스; 스자보륵스 마이크
Original assignee: 헤드플레이, 인코포레이션
Priority date: 2006-07-12
Filing date: 2003-12-12
Publication date: 2006-10-04
Also published as: KR100873409B1

Abstract

이미지들을 양쪽 눈들에 전송하기 위하여 단일 비디오 디스플레이 스크린을 사용하는 헤드 장착 디스플레이는 개시되었다. 다중 반사 영상들은 복수의 방향들로부터 디스플레이 스크린을 조명하거나, 상이한 편광들의 광선들로 디스플레이 스크린을 조명함으로써 형성될 수 있다. 디스플레이 스크린의 반사 영상들은 분할 체적을 감소시키기 위하여 초점이 맞추어진 후 디스플레이 이미지들의 초점 위치 근처에 배치된 다수의 반사 표면들에 의해 반사된다. 상이한 이미지들은 디스플레이용 다중 데이터 스트림을 인터레이싱하고 특정 조명 방향, 또는 특정 편광으로 각각의 데이터 스트림을 링크함으로써 사용자의 각각의 눈으로 보내질 수 있다.

헤드 장착 디스플레이, 데이터 스트림, 편광 회전기, 스플리터

Description

헤드 장착 디스플레이용 다중 이미지화 장치들{Multiple imaging arrangements for head mounted displays}

본 출원은 현재 출원 및 계류중이고, 발명의 명칭이 "헤드 장착 디스플레이용 광 장치들(OPTICAL ARRANGEMENTS FOR HEAD MOUNTED DISPLAYS)"인 2003년 11월 18일자 출원된 미국특허출원 10/715,911에 관한 것이고, 이 출원은 여기에 참조로써 통합된다.

본 발명은 일반적으로 가시적 디스플레이들 및 특히 단일 디스플레이 스크린에 다중 이미지들을 생성하는 헤드 장착 시스템들을 위한 광학 장치들에 관한 것이다.

헤드 장착 디스플레이들(head mounted display; HMD)은 텔레비젼, 디지털 다기능 디스크들, 컴퓨터 애플리케이션들, 게임 콘솔들, 또는 다른 유사한 애플리케이션들로부터 이미지들을 디스플레이하기 위하여 사용될 수 있는 이미지 디스플레이 장치들의 일종이다. HMD는 단안(monocular)(하나의 눈에 의해 보여지는 단일 이미지), 바이오큘라(biocular)(양쪽 눈들에 의해 보여지는 단일 이미지), 또는 쌍안(binocular)(각각의 눈에 의해 보여지는 상이한 이미지)일 수 있다. 게다가, 눈(들)에 투사되는 이미지는 완전체로서 사용자에 의해 보여지거나, 또는 외부 세 계에서 사용자 시계상에서 겹쳐질 수 있다. 대부분의 HMD들에 대해, 설계들은 이미지 해상도, 눈에서부터 가상 이미지의 거리, 가상 이미지의 크기(또는 가상 이미지 각도), 가상 이미지의 왜곡들, 사용자의 좌측 및 우측 동공 사이의 거리(동공 사이의 거리(inter pupillar distance; IPD)), 디옵터 수정, 이미지 분할 및 전송으로부터 광의 손실, 전력 소비, 무게 및 가격을 책임진다. 이상적으로, 단일 HMD는 다양한 사용자들에 걸쳐 이들 파라미터들을 책임지고 입체 쌍안 이미지인지 간단한 모노스코픽 쌍안 이미지인지 무관한 이미지를 디스플레이할 수 있다.

만약 HMD의 내부 디스플레이상 화상의 해상도가 800×600 화소들이면, HMD의 광학 장치에 의해 형성되는 가상 이미지에 대한 허용할 수 있는 크기는 대략 36°의 시야각에 해당하는 2m 거리에서 대략 1.5m(52"-56")의 가상 이미지 직경이다. 사람 머리 및 눈에 적당히 맞추기 위하여, IPD는 45mm 및 75mm 사이에서 가변하여야 한다. 근시 및 원시를 보상하기 위하여, 적어도 ±3 디옵터 수정이 필요하다.

HMD(각각의 눈에 대해 하나를 사용하는 대신)에서 단지 하나의 마이크로디스플레이의 사용은 장치 가격을 크게 낮춘다. 통상적으로, 상기 유닛에 대한 배열은 사용자의 눈들 사이에 마이크로디스플레이를 배치한다. 그래서 형성된 이미지는 분할되고, 확대되고, 각각의 눈으로 각각 전송된다. 중심 장착 디스플레이를 가진 단일 디스플레이 HMD들에서 빔 분할을 위한 종래에 알려진 다수의 설계들이 있지만, 어느 것도 값싸고, 가볍고, 작고, 모든 종류의 이미지들을 디스플레이할 수 있는 해결책을 제공하지 못한다.

헤드 장착 시스템들에 대한 많은 애플리케이션들은 사용자의 좌측 눈으로 전 송되는 정보와는 다른 정보가 사용자의 우측 눈으로 전송되는 것을 필요로 한다. 예를 들어, 사용자에게 제공하기 위한 3차원 이미지는 사용자의 각각의 눈이 동일한 이미지의 다른 조망을 보는 것을 요구한다. 사용자의 시야에 데이터를 투사하기 위한 시스템 같은 다른 애플리케이션들에서(때때로 "헤드업 디스플레이(head-up display)"라 함), 완전히 상관되지 않은 데이터는 각각의 눈에 전송될 필요가 있다.,

본 발명의 실시예들은 렌즈에 의해 초점이 모여지고 생성된 이미지들의 초점 근처에 배치된 스플리터에 의해 독립된 광 서브 경로들을 따라 지향되는 단일 디스플레이 스크린의 독립된 다중 이미지들을 생성할 수 있다. 일실시예에서, 단일 디스플레이 스크린은 상이한 방향들로부터 조명되어, 렌즈들에 의해 초점이 형성된 다중 이미지들을 스크린에 형성한다. 그 다음 이미지들은 렌즈들에 의해 형성된 감소된 분할 체적으로, 사용자의 각각의 눈들에 전송되는 복수의 서브 이미지들로 분할된다. 이들 실시예들은 렌즈들의 초점 근처에 배열된 2개의 부분 반사 또는 완전 반사 표면들로 구성된 대칭 V 미러 스플리터를 사용할 수 있다. 그 다음 이미지들은 각각의 광 서브 경로들을 따라 사용자들의 개별 눈들로 부분 또는 완전 반사 표면들에 의해 반사된다.

다른 실시예들은 상이한 편광원들로 스크린을 조명함으로써 디스플레이 스크린의 다수의 독립된 이미지들을 생성할 수 있다. 그래서 형성된 이미지들은 렌즈의 초점 근처에 배열된 편광 빔 스플리터 표면 및 완전 반사 표면으로 구성된 비대칭 V 미러에 의해 분할될 수 있다. 각각의 소스로부터의 광은 다른 광 서브 경로를 따라 반사된다.

실시예들은 또한 광원으로 스크린을 조명하고, 디스플레이로부터 반사된 광을 편광시키고, 그 다음 몇개의 방향들 중 하나로 편광을 교번함으로써 단일 디스플레이 스크린에 다수의 이미지들을 생성할 수 있다. 편광 방향을 교번함으로써, 서브 이미지들은 비대칭 V 미러에 의해 다른 광 서브 경로들을 따라 재지향될 수 있다.

몇몇 실시예들은 디스플레이 스크린의 이미지들을 투사시키는 확산기들을 사용할 수 있다. 작은 수치의 구경을 가진 전이 광학 장치들은 확산기 상에 실제 이미지들을 투사하기 위하여 사용될 수 있고 큰 개구수를 가진 접안 렌즈들은 사용자의 눈들에 이미지들을 전송하기 위하여 사용될 수 있다.

하나의 스크린을 사용하여 사용자의 각각의 눈에 상이한 이미지들을 생성하기 위하여, 본 발명의 실시예들은 단일 디스플레이 스크린 상에 디스플레이하기 위하여 복수의 데이터 스트림들을 인터레이싱할 수 있고, 각각의 데이터 스트림을 조명 소스들 중 하나와 링크한다. 인터레이싱된 데이터 스트림들은 디스플레이 스크린이 링크된 소스들로 조명되는 동안 디스플레이 스크린상에 디스플레이될 수 있다. 분리된 이미지들을 생성하기 위하여, 스크린은 디스플레이 스크린이 그 소스의 링크된 데이터 스트림을 디스플레이할 때만 특정 소스에 의해 조명된다. 편광을 사용하여 다수의 이미지들을 생성하는 실시예들은 편광 방향과 각각의 데이터 스트림을 링크할 수 있다. 디스플레이 스크린이 하나의 데이터 스트림을 디스플레이할 때, 그 데이터 스트림에 링크된 편광 방향은 적당한 서브 경로를 따라 데이터 스트림의 스크린 이미지를 전송하기 위하여 사용된다.

본 발명의 다양한 실시예들에 의해 사용된 복수의 조명 소스들은 디스플레이 렌즈들의 초점 근처에 배치된 광대역 광원들이고 V 미러 스플리터를 통하여 광을 비춤으로써 디스플레이 스크린을 조명한다. 다른 실시예들은 광대역 광원을 시뮬레이팅하기 위하여 배열된 다수의 협대역 광원들을 사용할 수 있다. 게다가, 실시예들은 시스템의 광학 축에 인접하게 조명 소스들을 배열할 수 있고, 스플리터 및 디스플레이 렌즈들 사이에 배치된 부분 반사 표면을 사용하여 소스들로부터의 광을 반사시킨다.

상기는 이후 본 발명의 상세한 설명이 보다 잘 이해되도록 본 발명의 특징들 및 기술적 장점들을 폭넓게 기술하였다. 본 발명의 부가적인 특징들 및 장점들은 이후에 기술되고 본 발명의 청구항들의 주제를 형성한다. 개시된 개념 및 특정 실시예가 본 발명의 동일한 목적들을 수행하기 위한 다른 구조들을 변형하거나 설계하기 위한 기초로서 손쉽게 사용될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 또한 상기 등가 구성들은 첨부된 청구항들에 나타난 본 발명으로부터 벗어나지 않고 구현되는 것이 인식되어야 한다. 본 발명의 특성들인 것으로 믿어지는 새로운 특성들, 그 유기적 구성 및 동작 방법 및, 추가 목적들 및 장점들은 첨부 도면들과 관련하여 고려될 때 다음 설명으로부터 보다 잘 이해될 것이다. 그러나, 각각의 도면들이 도시 및 설명만을 위하여 제공되고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는 것이 명백히 이해된다.

본 발명의 보다 완전한 이해를 위하여, 첨부 도면들과 관련하여 취해진 다음 설명들이 참조된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 장치(100)의 평면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 흐름도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 스트림들의 인터레이싱 및 광원들의 링킹을 그래픽으로 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따라 배열된 헤드 장착 장치의 투시도.

도 5 및 5A는 본 발명의 실시예에 따른 헤드 장착 장치 배열의 상하부 도면들.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 헤드 장착 디스플레이 부분의 상하부 도면.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이 부분의 상하부 도면.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 장치(100)의 평면도를 도시한다. 장치(100) 내의 서브 이미지 생성 섹션(101)은 단일 이미지 소스로부터 복수의 서브 이미지들을 생성한다. 디스플레이 스크린(110)은 액정 디스플레이(LCD) 스크린 같은 외부 조명 소스들을 사용하여 데이터의 가시적 이미지를 디스플레이하도록 동작하는 임의의 적당한 장치일 수 있다. 스크린(110)은 도시된 실시예에서 스크린(110)의 표면에 직각이고 사용자의 안면 평면(170)에 수직인 디스 플레이 축(111)을 따라 배치된다. 디스플레이 렌즈들(115)은 광 경로(112)를 따라, 그리고 광 경로에 수직으로 배치되고 디스플레이 렌즈 초점(124)을 가진다. 디스플레이 렌즈 초점(124)은 광 경로(112) 상에 놓이고, 섹션(101)은 디스플레이 렌즈 초점(124)이 스플리터(120) 내에 놓이도록 배열된다. 섹션(101)의 배열을 사용하는 실시예에서, 스플리터(12)는 우측 부분 반사 표면(121) 및 좌측 부분 반사 표면(122)으로 구성된 대칭 V 미러이다. 섹션(101)은 반사 표면(121) 및 반사 표면(122)이 공통 에지를 공유하고 디스플레이 축(111)을 중심으로 대칭으로 배열되도록 배열된다. 그래서 섹션(101)은 디스플레이(110)에 두개의 완전하고 독립된 이미지들(여기서 서브 이미지들이라 함)을 생성하고, 각각의 이미지들은 독립된 광 경로들(여기에서 서브 경로들이라 함)을 따라 이동한다.

섹션(101)에는 디스플레이 렌즈 초점(124)과 일렬로 놓이고 디스플레이 축(111)을 중심으로 대칭으로 배열된 우측 광원(125) 및 좌측 광원(126)가 포함된다. 표면들(121 및 122)을 통과하는 소스들(125 및 126)로부터의 광은 디스플레이 렌즈(115)에 의해 시준(collimate)되고, 스크린(110)을 조명한다. 도 1의 실시예에서, 생성된 시준된 광 빔들은 광학 축(111)에 대하여 약간 뒤틀려(skew) 있을 것이다. 우측 광원(125)에 의한 스크린(110)의 조명은 광 서브 경로(140) 아래로 좌측 눈 디스플레이 서브 이미지를 재지향시키는 반사 표면(122)에 충돌하도록 렌즈(115)에 의해 초점이 형성된 디스플레이 좌측 눈 서브 이미지를 생성한다. 유사하게, 좌측 광원(126)에 의한 스크린(110)의 조명은 광 서브 경로(130) 아래에 우측 눈 디스플레이 서브 이미지를 재지향시키는 반사 표면(121)에 충돌하도록 렌 즈(115)에 의해 초점이 형성된 우측 눈 디스플레이 서브 이미지를 생성한다.

좌측 눈 서브 이미지는 광 서브 경로(140)를 따르고 사용자의 좌측 눈(146)으로 보내진다. 광 서브 경로(140)를 따라서는 90°만큼 좌측 접안 렌즈(145) 쪽으로 좌측 눈 광 서브 경로(140)를 재지향시키도록 배열된 완전 반사 표면인 좌측 눈 반사기가 배치된다. 우측 눈 서브 이미지는 광 서브 경로(130)를 따르고 사용자의 우측 눈(136)으로 보내진다. 광 서브 경로(130)를 따라서는 90°만큼 우측 접안 렌즈(135) 쪽으로 우측 눈 광 서브 경로(130)를 재지향시키도록 배열된 완전 반사 표면인 우측 눈 반사기(132)가 배치된다. 우측 접안 렌즈(135) 및 좌측 접안 렌즈(145)는 각각 사용자의 우측 눈(136)에 의해 보여지는 우측 눈 서브 이미지 및 사용자의 좌측 눈(146)에 의해 보기 위한 좌측 눈 서브 이미지를 적당히 확대하도록 설계된 단일 또는 다수의 렌즈들로 구성될 수 있다. 몇몇 실시예들은 실제 이미지를 생성하는 확산기들을 사용할 수 있다. 우측 및 좌측 접안 렌즈(135, 145)는 사용자가 바라보는 이미지들을 확대하기 위하여 사용될 수 있다. 큰 시야각(예를 들어, 36°)을 위하여, 실제 이미지들은 반사기들(132,142) 및 매우 인접한 우측 및 좌측 접안 렌즈들(135,145) 뒤에 생성되어야 한다.

접안 렌즈들(135 및 145)은 조절할 수 있는 단일 렌즈들이지만, 다른 실시예들은 각각 우측 눈(136) 및 좌측 눈(146)으로 바라보기 위한 우측 눈 서브 이미지 및 좌측 눈 서브 이미지를 적당히 확대하는 임의의 장치를 사용할 수 있다. 게다가, 비록 장치(100)의 반사기들(132,142)이 미러들로서 도시되고, 표면들(121,122)이 부분 반사 표면들로서 도시되지만, 실시예들은 광 경로 또는 서브 경로를 재지 향하기 위하여 미러들 또는 부분 반사 표면들의 사용으로 제한되지 않는다. 게다가, 프리즘들, 편광 빔 스플리터들, 또는 임의의 다른 적당한 장치들은 광 경로 또는 서브 경로를 재지향시키기 위하여 사용될 수 있다.

장치(100)는 광학 엘리먼트들의 동기화된 이동들을 통하여 다른 사용자들의 가변하는 IPD들을 조절할 수 있다. 우측 접안 렌즈(135) 및 좌측 접안 렌즈(145)는 IPD(150a) 및 IPD(150b)를 각각 형성하기 위하여 이동(152 및 151)들을 통하여 시프트할 수 있다. 섹션(101)은 이동(155)을 통하여 시프트할 수 있다. IPD 거리(150a)가 IPD(150b)로 변경될 때, 동시에 섹션(101)은 이동(155)(도면 1의 도면에서 아래로)으로 평면(170)쪽으로 시프트된다. IPD(150b)가 150a로 변화될 때, 동시에 섹션(101)은 평면(170)(도 1의 도면에서 위쪽)으로부터 멀리 시프트된다. 이들 동기화된 이동들은 각각 서브 경로들(130 및 140)을 따라 반사기들(121,122) 및 접안 렌즈들(135,145) 사이에 일정한 거리를 유지하면서, 장치(100)가 IPD(150a 및 150b) 사이 전체 범위를 수용하도록 하게 한다. 장치(100)는 또한 좌측 접안 렌즈(145)의 이동(153) 및 우측 접안 렌즈(135)의 이동의 부가적인 조절을 통하여 디옵터를 수정할 수 있다.

2개의 오프축 구경 조리개들(189,199)은 디스플레이 렌즈(115) 및 스플리터(120) 사이에 배치될 수 있다. 시청자의 동공에 근접하게 이미지화되는 구경 조리개는 가상 스크린의 모서리들을 바라볼 때 사용자의 동공 이동을 커버하기에 필요한 적당한 폭의 크기이다. 넓은 범위의 시청자의 동공 이동을 수용하기 위하여, 구경 크기는 디스플레이 스크린(110)의 해상도에 의해 요구된 공간 주파수 범위를 변화시키기에 필요한 것보다 2-3배 커야 한다. 구경 조리개들(189,199)의 균일한 조명을 위하여, 좌측 및 우측 광원들(125,126)은 확장된(포인트 소스 없음) 크기이어야 한다.

도 1의 스크린(110)은 사용자의 우측 눈 및 좌측 눈에 동시에 디스플레이 스크린(110)의 동일 이미지들을 전송할 수 있다. 디스플레이 스크린(110)의 동일한 서브 이미지들은 양쪽 광원들(125 및 126)이 스크린(110)을 동시에 조명하기 위하여 사용될 때 광 서브 경로들(130 및 140)을 따라 이동할 것이다. 그러나, 만약 광원들(125 및 126)이 교대로 스크린(110)을 조명하면, 한 세트의 이미지들은 사용자의 좌측 눈으로 보내지고, 다른 세트의 이미지들은 동일한 스크린을 사용하여 사용자의 우측 눈으로 보내진다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 흐름도이다. 도형(200) 다음, 장치(100) 같은 헤드 장착 장치는 단일 스크린을 사용하는 동안, 우측 눈에 전송되기 보다 사용자의 좌측 눈에 상이한 이미지들을 전송하기 위하여 사용된다. 통상적으로, 도 1의 스크린(110) 같은 헤드 장착 장치들의 스크린들은 데이터 스트림으로서 전달되는 데이터를 디스플레이한다. 도 2에서, 도형 블록(201)은 스크린상에 디스플레이하기 위한 복수의 데이터 스트림들을 제공한다. 예를 들어, 하나의 데이터 스트림은 사용자의 좌측 눈에 의해 보여지기 위하여 제공되고 제 2 데이터 스트림은 사용자의 우측 눈에 의해 보여지기 위하여 제공될 수 있다. 블록(202)에서, 각각의 데이터 스트림은 대략적으로 배열된 헤드 장착 디스플레이를 탈출하는 복수의 조명 소스들 중 하나와 링크된다. 예를 들어, 도 1의 장치(100)를 사용하여, 사용 자의 우측 눈에 보여지기 위하여 제공된 데이터 스트림은 좌측 광원(126)과 링크될 수 있고, 사용자의 좌측 눈에 의해 보여지기 위하여 제공된 데이터 스트림은 우측 광원(125)와 링크될 수 있다. 도 2를 참조하여, 블록(203)은 복수의 데이터 스트림들을 인터레이싱하여, 복수의 데이터 스트림들이 단일 스크린상에 디스플레이될 수 있다. 블록(204)에서, 인터레이싱된 스트림들은, 스크린이 디스플레이되는 데이터 스트림들과 링크된 광원들에 의해 교대로 조명되는 동안, 스크린상에 디스플레이된다. 예를 들어 장치(100)를 사용하여, 우측 눈(136)에 의해 보여질 데이터 스트림은 스크린(100)에 의해 디스플레이되고, 스크린(110)은 좌측 광원(126)에 의해 조명된다. 사용자의 좌측 눈에 의해 보여질 데이터 스트림이 스크린(110)에 의해 디스플레이될 때, 스크린(110)은 우측 눈 소스(125)에 의해 조명된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 스트림들의 인터레이싱 및 광원들의 링크를 그래프로 도시한다. 그래프 세트(310)는 데이터 스트림(311) 및 데이터 스트림(312)의 그래픽 표현을 포함한다. 상기된 것과 같은 방식으로 사용될 때, 실시예는 디스플레이에 각각의 데이터 스트림의 이산 시간 세그먼트들을 교대로 보냄으로써 데이터 스트림(311) 및 데이터 스트림(312)을 인터레이싱할 수 있다. 예를 들어, 시간 세그먼트(341) 동안, 데이터 스트림(311)의 부분은 디스플레이를 위한 스크린에 보내진다. 시간 세그먼트(342) 동안, 데이터 스트림(312)의 일부는 디스플레이를 위하여 스크린으로 보내진다. 그래픽(320)은 데이터 스트림(311)과 링크된 광원의 타이밍을 도시한다. 일 실시예가 시간 세그먼트(341) 같은 데이터 스트림(311)의 세그먼트를 디스플레이에 보낼 때, 헤드 장착 디스플레이의 스크린은 소 스(321)로서 그래프(320)에 도시된 데이터 스트림에 링크된 광원에 조명된다. 그래프(330)는 데이터 스트림(312)과 링크된 광원의 타이밍을 도시한다. 실시예가 시간 세그먼트(342) 같은 데이터 스트림(312)의 세그먼트를 디스플레이에 보낼때, 헤드 장착 디스플레이의 스크린은 소스(331)로서 그래프(330)에 도시된 데이터 스트림에 링크된 광원에 의해 조명된다.

본 발명의 실시예들은 도 2 및 3에 도시된 바와 같은 입체 기술로 제한되지 않는다. 다수의 신호들을 인터레이싱하는 임의의 패턴은 사용될 수 있다. 실제로, 특정 패턴, 데이터 스트림들의 수 및 광원들의 수는 애플리케이션에 따를 것이다. 예를 들어, 많은 LCD들은 컬러 순차적 조명, 즉 적색, 녹색 및 청색 광을 사용하고, 펄스들은 순차적으로 LCD 이미지들에 보내진다. 이것을 수용하기 위하여, 실시예들은 독립적으로 제어할 수 있는 적색, 녹색 및 청색 소스들을 사용하는 광원들(125 및 126)을 이용할 수 있다. 편광 방향들을 교번하는 광을 가진 조명 디스플레이 스크린(110) 같은 디스플레이 스크린(110)의 다수의 이미지들을 생성하기 위한 다른 실시예들의 다른 장치들은 상기된 과정들로 조절이 필요로 될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 도 1에 도시된 것과 같은 헤드 장착 장치로 제한되지 않는다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 장치의 투시도이다. 헤드 장착 장치(400)는 도 1과 관련하여 기술되고, 디스플레이(110)의 디스플레이 이미지를 좌측 눈 광 서브 경로(140)를 따라 이동하는 좌측 눈 서브 이미지 및 우측 눈 광 서브 경로(130)를 따라 이동하는 우측 눈 서브 이미지로 분할하기 위하여 동작하는 섹션(101)을 포함한다. 장치(400)에 대해, 좌측 눈 전이 광학 장치(443) 는 좌측 눈 반사기(142)에 부딪치기 전에 좌측 눈 서브 이미지를 조절하기 위하여 좌측 눈 광 서브 경로(140)를 따라 배치된다. 좌측 눈 반사기(142)는 좌측 접안 렌즈(460) 쪽으로 좌측 눈 서브 이미지를 반사한다. 좌측 접안 렌즈(460)는 복합 렌즈들로 구성된다. 좌측 눈 서브 이미지는 좌측 눈 확산기(444)에 부딪히고 표면상에 실제 이미지를 생성한다. 좌측 접안 복합 렌즈들은 좌측 눈(146)에 대해 대략적으로 이 실제 이미지로부터 확대된 가상 이미지를 생성할 것이다.

유사하게, 우측 눈 서브 이미지는 우측 눈 전이 광학 장치(433) 쪽으로 우측 눈 광 서브 경로(130)를 따른다. 우측 눈 전이 광학 장치(433)는 우측 접안 렌즈(461)로 우측 눈 반사기(132)에 의한 반사를 위해 대략적으로 우측 눈 디스플레이 서브 이미지를 조절한다. 우측 접안 렌즈(461)는 복합 렌즈들로 구성된다. 우측 눈 서브 이미지는 우측 눈 확산기(434)에 부딪히고 실제 이미지를 생성한다. 확대된 가상 이미지는 우측 눈(136)에 대해서는 복합 렌즈들에 의한 실제 이미지로부터 생성된다. 장치(200)는 복합 렌즈들(460)의 이동(253) 및 복합 렌즈들(461)의 이동(254)을 통하여 디옵터를 수정할 수 있다.

2개의 오프 축 구경 조리개들(470,472)은 전이 광학 장치들(433,443)의 공간 주파수 함량을 결정하기 위하여 디스플레이 렌즈(115) 및 스플리터(420) 사이에 배치될 수 있다. 결과적으로, 도 4의 실시예에서 구경 조리개의 크기는 디스플레이 해상도에 의해 결정되고, 따라서 보다 작은 구경들은 도 1 보다 도 4의 실시예에서 사용될 수 있다.

장치(400)는 독립된 광학 블록들의 동기화된 이동들을 통하여 IPD를 조절할 수 있다. IPD(150)는 이동(251)으로 인해 좌측 접안 렌즈(460)를 우측으로 시프트하고, 이동(252)으로 인해 접안 렌즈(461)를 좌측으로 시프트함으로써 짧아진다. 도 4의 실시예에서, 전이 광학 장치(443) 및 확산기(444) 사이의 광 서브 경로(140)의 길이, 및 확산기(444) 및 접안 렌즈(460) 사이의 길이는 일정하게 유지되어야 한다. 따라서, 접안 렌즈(460)가 이동(251)시 우측으로 이동할때, 확산기(444) 및 좌측 눈 반사기(142)는 광학 장치(443)를 포함하는 중앙 블록(401)이 안면 평면으로부터 수직으로 멀리 이동되기 때문에 고정된 위치에 머무를 것이다. 이와 같이, 전이 광학 장치(433) 및 확산기(434) 사이의 광 서브 경로(130)의 길이 및 확산기(434) 및 접안 렌즈(461) 사이의 길이는 일정하게 유지되어야 한다. 따라서, 접안 렌즈(461)가 이동(252)시 좌측으로 이동할 때, 확산기(434) 및 우측 눈 반사기(132)는 렌즈(443)를 포함하는 중앙 블록(401)이 이동(451)시 안면 평면으로부터 수직으로 멀리 이동되기 때문에 고정된 위치에서 머무를 것이다.

본 발명의 실시예들은 구경 조리개(470)를 포함할 수 있다. 구경 조리개(470)는 개구부들(471 및 472)을 통하여 광이 통과하게 한다. 개구부들(471,472)은 디스플레이 스크린(110)으로부터 반사된 광의 진행을 차단하기 위하여 사용되는 셔터로서 교대로 배열된다. 상기 셔터들을 사용하여, 장치(400)는 이미지가 도 2 및 3의 입체 기술에 쉽게 적용할 수 있는 방식으로 사용자의 어느 쪽 눈으로 보낼지를 제어할 수 있다. 셔터 개구부들(471,472)을 교번하고 특정 데이터 스트림들의 디스플레이에 이 셔터링을 링크함으로써, 실시예는 선택된 데이터 스트림들만을 각각의 눈에 전송할 수 있다.

도 4의 실시예에서, 전이 광학 장치들(433,443)은 대략적으로 1배 확대와 함께 확산기들(434,444)에 디스플레이를 전달하기 위하여 사용된다. 입사된 실제 이미지들의 구경 수치는 확산기들(434,444)에 의해 증가된다. 그 다음 접안 렌즈들(460,461)은 확대된 가상 이미지들로서 확산기들(434,444) 상에 형성된 실제 이미지들을 눈(136,146)에 투사한다.

본 발명의 실시예는 스플리터 섹션(101)을 사용하는 장치들로 제한되지 않는다. 도 5 및 5A는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 장치의 상하부 도면들이다. 장치(500)는 서브 이미지 생성 섹션(501)을 포함한다. 섹션(101)과 같이, 섹션(501)은 광 서브 경로(140)를 따르는 좌측 눈 디스플레이 서브 이미지 및 광 서브 경로(130)를 따른 우측 눈 디스플레이 서브 이미지를 생성한다. 섹션(501)의 스크린(110)은 각각 소스 광 경로(576) 및 소스 광 경로(586)에 관한 광을 투사하기 위하여 배열된 광원(570) 및 광원(580)으로부터 시준된 광에 의해 바람직하게 조명된다. 광원(570)은 디스플레이 렌즈(115)의 반사 초점 위치 또는 근처에서 소스 광 경로(576)를 따라 배열된 청색 소스 광(571)으로 구성된다. 청색 소스 광(571)은 Nichia NSCx100 시리즈 발광 다이오드(LED) 같은 청색 광을 형성할 수 있는 임의의 광원일 수 있다. 청색 광(571)으로부터의 광은 적당한 각도로 배열된 제 1 컬러 필터(574)를 통하여 소스 광 경로(576)로 통과하고 청색 광을 통과시키고 녹색 광을 반사시키도록 선택된다. 녹색 소스(572)는 소스 광 경로(576)에 인접하게 배치되고 청색 소스(571)로서 동일한 위치에서 배치된 녹색 소스(572)를 시뮬레이팅하는 방식으로 컬러 필터(574)의 광을 반사시키도록 배열된다. 청색 광 및 반사된 녹색 광은 적당한 각도로 배열된 제 2 컬러 필터(575)를 통하여 소스 광 경로(576)로 통과하는 소스 광 경로(576)를 따른다. 제 2 컬러 필터(575)는 청색 및 녹색 광을 통과시키지만, 적색 광을 반사시키도록 선택된다. 적색 소스(573)는 소스 광 광 경로(576)에 인접하게 배치되고 청색 소스(571)와 동일한 위치에 배치한 적색 소스(573)를 시뮬레이팅하는 하는 방식으로 제 2 컬러 필터(575)의 광을 반사시키도록 배열된다. 그 다음 청색 광, 반사된 녹색 광, 및 반사된 적색 광은 소스 광 광 경로(576)를 따르고 소스 광 반사기(590)에 의해 반사된다. 도시된 실시예에서, 소스 광 반사기(590)는 디스플레이 축(111) 주변 및 광 경로(112)를 따라 배열된 편광 반사기일 수 있다. 결합된 청색, 녹색, 및 적색 광은 편광되고 디스플레이 렌즈(115)를 통하여 소스 광 반사기(590)를 반사시킨다. 도시된 실시예에서, 디스플레이 렌즈(115)는 124의 초점(및 반사된 초점 524)을 가지도록 선택된 렌즈이다. 디스플레이 렌즈(115)를 통하여 통과될때, 결합된 청색, 녹색, 및 적색 광은 축(111)에 관련하여 약간 뒤틀린 시준된 빔으로 디스플레이(110)를 조명한다.

광원(580)는 바람직하게 디스플레이 렌즈(115)의 반사 초점(524) 위치 또는 근처에서, 소스 광 경로(586)를 따라 배열된 청색 소스 광(581)으로 구성된다. 청색 소스 광(581)은 Nochia NSCx100 시리즈 발광 다이오드(LED) 같은 청색 광을 형성할 수 있는 임의의 광원일 수 있다. 청색 소스(581)로부터의 광은 적당한 각도로 배열된 제 1 컬러 필터(584)를 통하여 소스 광 경로(586)로 통과하고 청색 광을 통과시키고 녹색 광을 반사시키도록 선택된다. 녹색 소스(582)는 소스 광 경로(586)에 인접하게 배치되고 청색 소스(581)와 동일한 위치에서 배치한 녹색 소 스(582)를 시뮬레이팅하는 방식으로 컬러 필터(584)의 광을 반사시키도록 배열된다. 청색 광 및 반사된 녹색 광은 적당한 각도로 배열된 제 2 컬러 필터(585)를 통하여 소스 광 광 경로(586)로 통과하는 소스 광 경로(586)를 따른다. 제 2 컬러 필터(585)는 청색 및 녹색 광을 통과시키지만, 적색 광을 반사시키도록 선택된다. 적색 소스(583)는 소스 광 경로(586)에 인접하게 배치되고 청색 소스(581)와 동일한 위치에서 배치한 적색 소스(583)를 시뮬레이팅하는 방식으로 제 2 컬러 필터(585)의 광을 반사시키도록 배열된다. 그래서, 청색 광, 반사된 녹색 광, 및 반사된 적색 광은 소스 광 경로(586)를 따르고 소스 광 반사기(590)에 의해 반사된다. 도시된 방식에서, 소스 광 반사기(590)는 디스플레이 축(111) 주변에 광 경로(112)를 따라 배열된 편광 반사기일 수 있다. 결합된 청색, 녹색 및 적색 광은 편광되고 디스플레이 렌즈(115)를 통하여 소스 광 반사기(590)에서 반사된다. 도시된 실시예에서, 디스플레이 렌즈(115)는 124의 초점(및 반사된 초점 524)을 가지도록 선택된 렌즈이다. 디스플레이 렌즈(115)를 통하여 통과될 때, 결합된 청색, 녹색, 및 적색 광은 축(111)에 대해 약간 뒤틀린 시준된 빔으로 디스플레이(110)를 조명한다.

장치(500)의 섹션(501)은 디스플레이 렌즈 초점(124)의 둘레로 지향된 프리즘 스플리터(520)를 더 포함한다. 섹션(501)은 중심에서 초점(124)에 배열된 프리즘 스플리터(520)를 도시하지만, 상기 실시예들은 이 배열로 제한되지 않는다. 만약 광원들(580) 및 광원들(570)이 반사된 초점(524)보다 광 경로(112)에 밀접하게 배열되면, 스플리터(520)는 초점(124)보다 디스플레이(110)에서 멀게 배치되어야 한다. 반대로, 만약 광원들(580 및 570)이 반사된 초점(524)인 광 경로(112)로부터 멀게 배열되면, 스플리터(520)는 초점(124)인 디스플레이(110)에 보다 밀접하게 배열되어야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 상기 배열들로 제한되지 않고 도 5의 스플리터(520)(또는 도 1의 스플리터 120, 또는 도 4의 스플리터(420))는 디스플레이 렌즈(115)의 초점 근처에 배치될 수 있지만, 렌즈(115) 같은 광학 장치에 의해 초점이 형성된 디스플레이 이미지에 의해 형성된 감소된 분할 체적과 일치하는 임의의 초점에 배열될 수 있다. 소스(570)로부터의 광은 스크린(110)으로부터 반사되고, 디스플레이 렌즈(115)에 의해 초점이 형성된 스크린(110)의 이미지를 생성하고, 프리즘 스플리터 면(521)에서 우측 눈 서브 이미지로서 광 서브 경로(130)를 따라 반사된다. 소스(580)로부터의 광은 스크린(110)으로부터 반사되고, 스크린(110)의 이미지를 생성하고, 디스플레이 렌즈(115)에 의해 초점이 형성되고, 프리즘 스플리터 면(522)에서 좌측 눈 서브 이미지 같은 광 서브 경로(140)를 따라 반사된다.

좌측 눈 서브 이미지는 광 서브 경로(140)를 따르고 사용자의 좌측 눈(146)으로 보내진다. 광 서브 경로(140)를 따라 좌측 눈 반사기(142)가 배치되고, 이 반사기는 90°만큼 좌측 접안 렌즈 광학 장치(145) 내로 좌측 눈 광 서브 경로(140)를 재지향하도록 배열된 완전 반사 표면이다. 우측 눈 서브 이미지는 광 서브 경로(130)를 따르고 사용자의 우측 눈(136)으로 보내진다. 광 서브 경로(130)를 따라 우측 눈 반사기(132)가 배치되고, 상기 반사기는 90°만큼 우측 접안 렌즈(135)로 우측 눈 광 서브 경로를 재지향하도록 배열된 완전 반사 표면이다. 우측 접안 렌즈(135) 및 좌측 접안 렌즈(145)는 각각 사용자의 우측 눈(136)에 의해 보여지는 우측 눈 서브 이미지 및 사용자의 좌측 눈(146)에 의해 보여지는 좌측 눈 서브 이미지를 적당히 확대하기 위하여 배열된 단일 또는 다수의 렌즈들이다.

접안 렌즈(135 및 145)는 조절 가능한 렌즈들이지만, 다른 실시예들은 각각 우측 눈(136) 및 좌측 눈(146)에 의해 보여지는 우측 눈 서브 이미지 및 좌측 눈 서브 이미지를 적당히 확대하는 임의의 장치를 사용할 수 있다. 게다가, 비록 장치(500)의 반사기들(142, 132)이 미러로서 도시되지만, 실시예들은 광 서브 경로를 재지향시키기 위한 미러들의 사용으로 제한되지 않는다. 오히려, 프리즘들, 부분 반사 표면들, 편광 빔 스플리터들, 또는 임의의 다른 적당한 장치들은 광 서브 경로를 재지향시키기 위하여 사용될 수 있다.

장치(500)는 다른 사용자들의 가변 IPD를 수정할 수 있다. 장치(500)는 좌측 접안 렌즈(145)의 이동, 및 우측 접안 렌즈(135)의 이동에 의해, 그리고 안면 면상에 수직으로 광학 장치의 중심 부분을 동시에 이동시킴으로써 특정 사용자의 IPD(150)를 조절할 수 있다. 장치(500)는 또한 좌측 접안 렌즈(135) 및 우측 접안 렌즈(145)의 이동을 통하여 디옵터를 수정할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 다수의 방향으로부터 디스플레이 스크린의 조명에 의해 디스플레이 스크린의 다수의 독립적인 이미지들의 생성으로 제한되지 않고, 오히려 단일 디스플레이로부터 다수의 이미지들을 생성하는 임의의 방법을 사용할 수 있다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이 부분의 상하부 도면을 도시한다. 장치(600)는 반사 초점(124R)에 배치된 소스(608)를 포 함하고, 그 광은 반사되고 편광 빔 스플리터(690)에 의해 편광된다. 소스(608)로부터의 광은 디스플레이(110)에 의해 반사된 렌즈(115)에 의해 시준되고, 광 경로(112)를 따라 진행된다. 광 경로(110)를 따라 소스(608)로부터의 광의 편광을 회전시킬 수 있는 편광 회전기(609) 같은 편광 조절 유닛이 배치된다. 편광 회전기는 2개의 방향들 또는 복수의 방향들 사이에서 탈출 광의 선형 편광 방향을 스위치할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 편광 회전기들과, 선형 편광 광의 사용으로 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명의 실시예는 선형, 원형, 타원형, 또는 임의의 다른 형태의 편광 광을 사용하고, 서브 이미지들 사이를 식별하도록 하는 임의의 적당한 편광 조절 유닛을 사용할 수 있다. 스플리터(620)는 렌즈(115)의 초점(124)을 중심으로 배열된 비대칭 V 미러 스플리터이다. 스플리터(620)의 표면(621)은 편광 빔 스플리터이고 표면(622)은 완전 반사 표면이다.

사용자의 좌측 눈에 이미지를 전송하기 위하여, 장치(600)는 소스 광(608)이 표면(621)에 의해 광 서브 경로(130)를 따라 반사되게 하는 편광 회전기(609)의 상태를 선택한다. 사용자의 우측 눈에 이미지를 전송하기 위하여, 장치(600)는 소스의 광(608)이 표면(621)에 의해 통과되고 광 서브 경로(140)를 따라 표면(622)에 의해 반사되게 하는 편광 회전기(609) 상태를 선택한다. 도 6의 실시예는 도 2 및 3의 입체 기술에 쉽게 적용된다. 디스플레이 스크린(110)에 의해 디스플레이된 데이터 스트림들은 상기된 것과 유사한 방식으로 인터레이싱되고 편광 회전기(609)의 상태와 링크된다.

편광을 사용하는 디스플레이 스크린에 다수의 이미지들을 생성하는 실시예들 은 도 6의 장치로 제한되지 않는다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이의 일부의 상하부 도면을 도시한다. 장치(700)는 수직 편광의 2개의 동시 입사 빔들로 디스플레이 스크린(110)을 조명하기 위하여 배열된 소스들(708 및 709)을 포함한다. 소스(708)는 편광 빔 스플리터를 통하여 진행한다. 소스(709)는 편광 빔 스플리터에 의해 반사된다. 따라서, 디스플레이 스크린(110)은 하나의 방향으로 편광된 소스(708)로부터의 시준된 광에 의해 조명되고, 제 2 방향으로 편광된 소스(709)로부터의 시준된 광에 의해 조명된다. 표면(790)은 소스(708, 709)로부터의 광의 편광 영향을 가지지 않는 부분 반사 표면이다.

디스플레이 스크린(110)으로부터 반사되면, 소스들(708, 709)로부터의 광은 렌즈(115)에 의해 초점(124)에 초점이 형성된다. 스플리터(620)는 비대칭 V 미러 스플리터이고, 여기서 621은 편광 빔 스플리터이고 622는 풀 미러이고, 표면(621)은 표면(622)으로부터 반사될 소스(708)의 광을 통과시키면서, 광 서브 경로(130)를 따라 소스(709)의 광을 반사시킬 것이다. 도 7의 실시예는 도 2 및 도 3의 입체 기술에 쉽게 적용된다. 디스플레이 스크린(110)에 의해 디스플레이된 데이터 스트림들은 상기된 것과 유사한 방식으로 인터레이싱되고 소스(708) 또는 소스(709)와 링크된다. 인터레이싱된 데이터 스트림들의 디스플레이와 적당히 소스들(708, 709)을 교대로 조명함으로써, 다른 데이터는 사용자의 각각의 눈으로 전송될 수 있다.

비록 상기 실시예들이 뒤틀리지 않은 조명을 사용하여 기술되었지만, 몇몇 디스플레이 형태(예를 들어, 디지털 광 처리(DLP) 또는 다른 마이크로 미러 디스플 레이)는 뒤틀림 광 빔 조명을 요구한다. 상기 디스플레이 스크린들을 수용하기 위하여, 본 발명의 실시예들은 오프 축 위치들에 쉽게 적용될 수 있다. 예를 들어, 708, 709는 수직 편광의 2개의 동시 입사 뒤틀림 빔들을 조명하기 위하여 오프 축 위치들 내에 배열될 수 있다.

비록 본 발명 및 그 장점들이 상세히 기술되었지만, 다양한 변화들, 대체들 및 선택들이 첨부된 청구항들에 의해 한정된 바와 같이 본 발명으로부터 벗어나지 않고 여기에서 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 게다가, 본 발명의 범위는 명세서에 기술된 처리, 머신, 제조, 재료의 구성, 수단, 방법들 및 단계들의 특정 실시예들로 제한되는 것을 의미하지 않는다. 당업자가 상기 개시물로부터 쉽게 이해할 바와 같이, 여기에 기술된 대응 실시예들과 동일한 기능을 수행하거나 또는 동일한 결과를 달성하는 현재 존재하거나 추후에 개발될 처리들, 머신들, 제조, 재료의 구성, 수단, 방법들, 또는 단계들은 사용될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항들은 그 범위내에 처리, 머신들, 제조, 재료의 구성, 수단 방법들 또는 단계들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

단일 디스플레이 스크린으로부터 다수의 독립적인 이미지들을 생성하는 방법에 있어서,

복수의 디스플레이 서브 이미지들을 생성하기 위하여 복수의 소스들로 상기 디스플레이 스크린을 조명하는 단계; 및

디스플레이 렌즈로 상기 디스플레이 서브 이미지들의 초점을 형성하는 단계를 포함하고, 각각의 상기 디스플레이 서브 이미지는 상기 디스플레이 서브 이미지들의 초점 위치에 인접한 지점으로부터 복수의 서브 경로들 중 하나를 따라 재지향되는, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
제 1 항에 있어서, 각각의 소스는 상이한 방향으로부터 상기 디스플레이 스크린을 조명하는, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
제 2 항에 있어서, 각각의 상기 디스플레이 서브 이미지의 상기 서브 경로는 상기 디스플레이 서브 이미지를 생성하는 상기 소스의 상기 방향과 연관되는, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
제 1 항에 있어서, 제 1 소스는 제 1 편광을 갖는 광으로 상기 디스플레이 스크린을 조명하고, 제 2 소스는 제 2 편광을 갖는 광으로 상기 디스플레이 스크린 을 조명하는, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 디스플레이 서브 이미지의 상기 서브 경로는 상기 디스플레이 서브 이미지를 생성하는 상기 소스의 상기 편광과 연관되는, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 서브 경로를 따라 실제 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
제 1 항에 있어서, 각각의 상기 서브 이미지의 개구수(numerical aperture)은 사용자 눈에 의해 보여지도록 광학적으로 조절되는, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
단일 디스플레이 스크린을 사용하여 사용자의 각각의 눈에 상이한 이미지들을 전송하는 방법에 있어서,

상기 단일 디스플레이 스크린에 복수의 서브 이미지들을 생성하는 단계로서, 상기 서브 이미지들은 상기 디스플레이 스크린에 인접한 렌즈에 의해 초점이 형성되는, 상기 복수의 서브 이미지들을 생성하는 단계; 및

각각의 상기 서브 이미지를 상기 서브 이미지들의 초점에 인접한 지점으로부터 복수의 서브 경로들 중 하나로 재지향시키는 단계를 포함하는, 사용자의 각각의 눈에 상이한 이미지 전송 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 복수의 서브 이미지들을 생성하는 단계는,

복수의 인터레이싱된 데이터 스트림들을 상기 디스플레이 스크린 상에 디스플레이하는 단계를 포함하고, 각각의 상기 데이터 스트림은 상기 디스플레이 스크린을 조명하는 광의 방향과 링크되는, 사용자의 각각의 눈에 상이한 이미지 전송 방법.
제 9 항에 있어서, 제 1 데이터 스트림은 제 1 방향으로부터 상기 디스플레이 스크린을 조명하는 제 1 소스와 링크되고 제 2 데이터 스트림은 제 2 방향으로부터 상기 디스플레이 스크린을 조명하는 제 2 소스와 링크되고, 상기 디스플레이 스크린은 상기 제 1 데이터 스트림이 디스플레이될 때 상기 제 1 소스에 의해 조명되고, 상기 제 2 데이터 스트림이 디스플레이될 때 상기 제 2 소스에 의해 조명되는, 사용자의 각각의 눈에 상이한 이미지 전송 방법.
제 8 항에 있어서, 상기 재지향 단계는,

상기 렌즈의 초점으로 각각의 상기 서브 이미지의 초점을 형성하는 단계; 및

상기 렌즈 초점에 인접하게 스플리터(splitter)를 배열하는 단계를 포함하는, 사용자의 각각의 눈에 상이한 이미지 전송 방법.
제 8 항에 있어서, 각각의 상기 서브 경로는 사용자의 특정 눈에 보여지도록 의도된, 사용자의 각각의 눈에 상이한 이미지 전송 방법.
제 12 항에 있어서, 상기 데이터 스트림들은 상기 사용자의 눈들로 바라볼 때 3차원 이미지를 생성하는, 사용자의 각각의 눈에 상이한 이미지 전송 방법.
이미지들을 생성하기 위한 헤드 장착 디스플레이에 있어서,

복수의 방향들로부터 디스플레이 스크린을 조명하기 위한 수단으로서, 디스플레이 스크린의 복수의 디스플레이 서브 이미지들이 생성되는, 상기 디스플레이 스크린 조명 수단;

상기 서브 이미지들의 초점을 형성하는 수단; 및

상기 서브 이미지들의 초점들에 인접한, 복수의 서브 경로들 중 하나를 따라 각각의 상기 서브 이미지를 재지향시키는 수단을 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
제 14 항에 있어서,

제 1 방향에서 상기 디스플레이 스크린상으로 입사되는 소스 광으로서, 상기 제 1 광 방향은 서브 이미지로 하여금 제 1 초점에 초점이 형성되게 하는, 상기 제 1 방향에서 입사되는 소스 광; 및

제 2 방향으로부터 상기 디스플레이 스크린상으로 입사된 소스 광으로서, 상기 제 2 광 방향은 서브 이미지로 하여금 제 2 초점에 초점이 형성되게 하는, 상기 제 2 방향에서 입사되는 소스 광을 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
제 15 항에 있어서, 상기 초점 형성 수단 및 분할 수단 사이에 배치된 광을 차단하기 위한 수단을 더 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
제 15 항에 있어서,

제 1 서브 경로를 따라 상기 제 1 초점에 초점이 형성된 광을 재지향시키기 위하여 배치된 제 1 반사 표면; 및

제 2 서브 경로를 따라 상기 제 2 초점에 초점이 형성된 광을 재지향시키기 위하여 배치된 제 2 반사 표면을 더 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
제 15 항에 있어서, 복수의 데이터 스트림들은 상기 디스플레이 스크린상에 교대로 디스플레이되고, 각각의 데이터 스트림은 제 1 또는 제 2 광 방향과 링크되는, 헤드 장착 디스플레이.
제 15 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린은 제 1 데이터 스트림이 디스플레이될 때만 상기 제 1 광 방향으로부터 조명되고, 상기 디스플레이 스크린은 제 2 데이터 스트림이 디스플레이될 때만 상기 제 2 광 방향으로부터 조명되는, 헤드 장착 디스플레이.
다수의 이미지들을 생성하기 위한 시스템에 있어서,

복수의 서브 이미지들을 생성하기 위하여 복수의 광원들에 의해 조명된 디스플레이 스크린;

상기 서브 이미지들의 초점을 형성하기 위하여 배치된 상기 디스플레이 스크린에 인접하게 배열된 광학 장치(optics); 및

적어도 하나의 서브 이미지의 초점에 인접하게 배열된 적어도 하나의 재지향기(redirector)를 포함하고, 상기 재지향기는 복수의 광 서브 경로들 중 하나를 따라 상기 서브 이미지를 재지향시키기 위하여 동작 가능한, 다수의 이미지 생성 시스템.
제 20 항에 있어서, 각각의 소스는 상이한 방향으로 상기 디스플레이 스크린을 조명하는, 다수의 이미지 생성 시스템.
제 20 항에 있어서, 상기 광학 장치와 상기 적어도 하나의 지향기 사이에 배치된 구경 조리개(aperture stop)를 더 포함하고, 각각의 상기 서브 이미지를 생성하는 상기 광은 상기 적어도 하나의 반사기에 부딪히는 것이 선택적으로 방지될 수 있는, 다수의 이미지 생성 시스템.
제 20 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린 상에 교대로 디스플레이되는 복수의 데이터 스트림들을 더 포함하고, 각각의 상기 데이터 스트림은 적어도 하나의 광원과 링크되고, 상기 디스플레이 스크린은 상기 데이터 스트림이 디스플레이될 때 상기 데이터 스트림과 링크된 상기 광원에 의해 조명되는, 다수의 이미지 생성 시스템.
제 20 항에 있어서, 적어도 하나의 광원 반사기는 디스플레이 축 주변에 배열되고, 상기 광원 반사기는 상기 복수의 광원들로부터의 광의 적어도 일부분을 상기 디스플레이 스크린상으로 반사시키고 상기 디스플레이 스크린에 의해 반사된 광의 적어도 일부분을 전송하는, 다수의 이미지 생성 시스템.
제 24 항에 있어서, 상기 광원 반사기는 편광 빔 스플리터인, 다수의 이미지 생성 시스템.
제 20 항에 있어서, 상기 복수의 광원들은 디스플레이 축 주변에 배열되고 상기 복수의 재지향기들은 상기 디스플레이 스크린과 상기 광원들 사이에 배치된 부분 반사 표면들인, 다수의 이미지 생성 시스템.
단일 디스플레이 스크린으로부터 다수의 독립적인 이미지들을 생성하기 위한 방법에 있어서,

복수의 서브 이미지들을 생성하기 위하여 복수의 광 빔들로 상기 디스플레이 스크린을 조명하는 단계로서, 적어도 2개의 상기 빔들은 상이한 편광들을 갖는, 상 기 디스플레이 스크린 조명 단계; 및

렌즈로 상기 서브 이미지들의 초점을 형성하는 단계로서, 상기 각각의 상기 서브 이미지는 상기 서브 이미지들의 상기 초점들에 근접한 지점으로부터 독립적인 서브 경로를 따라 재지향되는, 상기 서브 이미지들의 초점 형성 단계를 포함하는, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
제 27 항에 있어서, 비대칭 V 미러는 상기 서브 경로들 중 하나를 따라 각각의 상기 디스플레이 서브 이미지를 재지향시키는, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
제 27 항에 있어서, 상기 렌즈는 유리인, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
제 27 항에 있어서, 상기 서브 이미지의 서브 경로는 상기 서브 이미지를 생성하는 광의 편광에 의해 결정되는, 다수의 독립적 이미지 생성 방법.
단일 디스플레이 스크린을 사용하여 사용자의 각각의 눈에 상이한 이미지들을 전송하는 방법에 있어서,

복수의 데이터 스트림들을 인터레이싱하는 단계로서, 각각의 상기 데이터 스트림은 입사 광의 편광 방향에 링크되는, 상기 인터레이싱 단계;

상기 인터레이싱된 데이터 스트림들을 디스플레이하고 디스플레이 스크린을 조명함으로써 상기 디스플레이 스크린의 복수의 서브 이미지들을 생성하는 단계로서, 상기 서브 이미지들은 상기 디스플레이 스크린에 인접하게 위치된 렌즈에 의해 초점이 형성되는, 상기 복수의 디스플레이 스크린의 서브 이미지 생성 단계; 및

상기 서브 이미지들의 초점에 인접한 지점으로부터 복수의 서브 경로들 중 하나로 각각의 상기 서브 이미지를 재지향하는 단계를 포함하는, 이미지 전송 방법.
제 31 항에 있어서, 상기 입사 광은 선형적으로 편광되고, 원형으로 편광되고, 타원형으로 편광되는, 이미지 전송 방법.
제 31 항에 있어서, 제 1 데이터 스트림은 제 1 방향으로 편광된 광과 링크되고 제 2 데이터 스트림은 제 2 방향으로 편광된 광과 링크되는, 이미지 전송 방법.
제 33 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린은 상기 제 1 데이터 스트림이 디스플레이될 때 상기 제 1 방향으로 편광된 광에 의해 조명되고, 상기 디스플레이 스크린은 상기 제 2 데이터 스트림이 디스플레이될 때 상기 제 2 방향으로 편광된 광에 의해 조명되는, 이미지 전송 방법.
제 33 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사된 광은 상기 제 1 데이터 스트림이 디스플레이될 때 상기 제 1 방향으로 편광되고, 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사된 광은 상기 제 2 데이터 스트림이 디스플레이될 때 상기 제 2 방향으로 편광되는, 이미지 전송 방법.
제 31 항에 있어서, 상기 재지향 단계는,

상기 렌즈의 초점에 각각의 상기 서브 이미지의 초점을 형성하는 단계; 및

상기 초점에 인접하게 비대칭 V 미러를 배열하는 단계를 포함하는, 이미지 전송 방법.
제 31 항에 있어서, 상기 렌즈는 유리인, 이미지 전송 방법.
제 31 항에 있어서, 각각의 서브 경로는 사용자의 특정 눈에 보여지도록 의도된, 이미지 전송 방법.
제 31 항에 있어서, 상기 데이터 스트림들은 상기 사용자의 눈들에 의해 보여질 때 3차원 이미지를 생성하는, 이미지 전송 방법.
제 31 항에 있어서, 상기 서브 이미지가 전송되는 상기 서브 경로는 상기 서브 이미지를 생성하는 상기 광의 편광에 의존하는, 이미지 전송 방법.
이미지들을 생성하기 위한 헤드 장착 디스플레이에 있어서,

적어도 2개의 상이한 편광들의 광 빔들로 디스플레이 스크린을 조명하기 위한 수단;

상기 광 빔들의 초점을 형성하는 수단; 및

상기 서브 이미지들의 초점들에 인접한, 복수의 서브 경로들 중 하나를 따라 각각의 상기 서브 이미지를 재지향시키는 수단을 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
제 41 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린상에 입사되고 제 1 방향으로 편광되어 제 1 서브 이미지를 생성하는 소스로부터의 광; 및

상기 디스플레이 스크린상에 입사되고 제 2 방향으로 편광되어 제 2 서브 이미지를 생성하는 소스로부터의 광을 더 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
제 41 항에 있어서, 상기 제 1 서브 이미지의 초점에 인접하고 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사된 광을 제 1 서브 경로를 따라 재지향시키기 위하여 배치된 편광 빔 분할 표면; 및

상기 초점에 인접하고 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사된 광을 제 2 서브 경로를 따라 지향시키도록 배치된 반사 표면을 더 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
제 43 항에 있어서, 상기 제 1 방향으로 편광된 광은 상기 제 1 서브 경로를 따라 사용자의 제 1 눈으로 재지향되고 상기 제 2 방향으로 편광된 광은 상기 제 2 서브 경로를 따라 사용자의 제 2 눈으로 재지향되는, 헤드 장착 디스플레이.
제 43 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 데이터 스트림은 상기 디스플레이 스크린상에 교대로 디스플레이되고, 상기 디스플레이 스크린은 상기 제 1 데이터 스트림이 디스플레이될 때 상기 제 1 편광 방향으로부터의 상기 광에 의해 조명되고, 상기 디스플레이 스크린은 상기 제 2 데이터 스트림이 디스플레이될 때 상기 제 2 편광 방향으로부터의 광에 의해 조명되는, 헤드 장착 디스플레이.
단일 디스플레이 스크린으로부터 다수의 이미지들을 생성하기 위한 방법에 있어서,

상기 디스플레이 스크린의 이미지를 생성하기 위하여 상기 디스플레이 스크린을 조명하는 단계;

렌즈로 상기 이미지의 초점을 형성하는 단계;

조절 가능한 편광기를 통하여 상기 이미지를 통과시키는 단계; 및

상기 광의 편광에 의존하여 복수의 서브 경로들 중 하나를 따라 서브 이미지로서 상기 이미지를 재지향시키는 단계를 포함하는, 다수의 이미지 생성 방법.
제 46 항에 있어서, 적어도 하나의 상기 서브 경로를 따라 실제 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하는, 다수의 이미지 생성 방법.
제 46 항에 있어서, 상기 서브 이미지는 사용자의 눈에 의해 보여지도록 광학적으로 조절되는, 다수의 이미지 생성 방법.
헤드 장착 디스플레이로서,

이미지를 생성하는 디스플레이 스크린을 조명하는 광원;

하나의 지점에 상기 이미지의 초점을 형성하는 렌즈;

상기 이미지를 생성하는 광을 편광시키기 위하여 동작 가능한 편광 조절 유닛; 및

상기 이미지의 편광에 의존하여 복수의 서브 경로들 중 하나를 따라 서브 이미지로서 상기 이미지를 재지향시키도록 동작 가능한 상기 초점에 인접하게 배치된 스플리터를 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
제 49 항에 있어서, 상기 편광 조절 유닛은 편광 회전기(polarization rotator) 또는 편광 변조기(polarization modulator)인, 헤드 장착 디스플레이.
제 49 항에 있어서, 제 1 및 제 2 데이터 스트림은 상기 디스플레이 스크린상에 교대로 디스플레이되고, 상기 편광 조절 유닛은 상기 제 1 데이터 스트림이 디스플레이될 때 제 1 방향으로 상기 이미지를 생성하는 광을 편광시키고, 상기 편광 조절 유닛은 상기 제 2 데이터 스트림이 디스플레이될 때 제 1 방향으로 상기 이미지를 생성하는 광을 편광시키는, 헤드 장착 디스플레이.
제 51 항에 있어서,

상기 초점에 인접하고 제 1 방향으로 편광된 광을 제 1 서브 경로로 재지향시키기 위해 배치된 편광 빔 분할 표면; 및

상기 초점에 인접하고 제 2 방향으로 편광된 광을 제 2 서브 경로를 따라 재지향시키기 위하여 위치된 편광 표면을 더 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
다수의 이미지들을 생성하는 시스템에 있어서,

적어도 하나의 광원에 의해 조명된 디스플레이 스크린;

상기 디스플레이 스크린으로부터 반사된 광의 초점을 형성하는 렌즈; 및

상기 적어도 하나의 광원으로부터의 광의 초점에 인접하게 위치된 스플리터를 포함하는, 다수의 이미지들 생성 시스템.
제 53 항에 있어서, 복수의 광원들을 더 포함하고, 상기 소스는 상이한 편광 광으로 상기 디스플레이 스크린을 조명하는, 다수의 이미지들 생성 시스템.
제 54 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린은 복수의 데이터 스트림들을 디스플레이하고, 각각의 상기 데이터 스트림은 상기 광원들 중 하나와 링크되고, 상기 디스플레이 스크린은 상기 소스와 링크된 상기 데이터 스트림이 디스플레이될 때만 각각의 상기 소스에 의해 조명되는, 다수의 이미지들 생성 시스템.
제 53 항에 있어서, 상기 스플리터는 비대칭 V 미러인, 다수의 이미지들 생성 시스템.
다수의 이미지들 생성 시스템으로서,

적어도 하나의 광원에 의해 조명되는 디스플레이 스크린;

상기 디스플레이 스크린으로부터 반사된 광의 초점을 형성하는 렌즈;

상기 적어도 하나의 광원으로부터의 광의 초점에 인접하게 배치된 스플리터; 및

상기 렌즈와 상기 스플리터 사이에 배치된 편광 회전기를 포함하는, 다수의 이미지들 생성 시스템.
제 57 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린은 제 1 및 제 2 데이터 스트림을 디스플레이하고, 상기 제 1 데이터 스트림은 제 1 편광 방향과 링크되고 제 2 데이터 스트림은 제 2 편광 방향과 링크되고, 상기 편광 회전기는 상기 제 1 데이터 스트림이 디스플레이될 때 제 1 편광 방향으로 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사된 광을 회전시키고 상기 제 2 데이터 스트림이 디스플레이될 때 상기 제 2 편광 방향으로 상기 디스플레이 스크린으로부터 반사된 광을 회전시키는, 다수의 이미지들 생성 시스템.