KR20070004573A - 헤드 장착 디스플레이들용 광학 장치들 - Google Patents

Abstract

양쪽 눈들에 이미지들을 전송하기 위하여 단일 비디오 디스플레이 스크린을 사용하는 헤드 장착 디스플레이는 개시된다. 이 디스플레이 스크린의 이미지는 분할 체적을 감소시키기 위하여 포커싱되고 이미지의 초점 근처에 배치된 다수의 반사 표면들에 의해 분할된다.

헤드 장착 디스플레이, 초점, 반사기

Description

헤드 장착 디스플레이들용 광학 장치들{Optical arragements for head mounted displays}

본 발명은 동시에 출원되고, 공동 계류중이고, 2003년 11월 18일 출원된 발명의 명칭이 "헤드 장착 디스플레이들용 다중 이미징 장치들(MULTIPLE IMAGING ARRANGEMENTS FOR HEAD MOUNTED DISPLAYS)"인 일반적으로 양도된 미국특허출원 10/716,192에 관한 것이고, 이 출원은 참조로서 본원에 통합된다.

본 발명은 일반적으로 시각적 디스플레이들(visual displays) 및 특히 단일 디스플레이를 사용하는 헤드 장착 시스템들용 광학 장치들에 관한 것이다.

헤드 장착 디스플레이들(Head Mounted Displays;HMDs)은 텔레비전, 디지털 다기능 디스크들(DVDs), 컴퓨터 애플리케이션들, 게임 콘솔들, 또는 다른 유사한 애플리케이션들로부터 이미지들을 디스플레이하기 위하여 사용될 수 있는 이미지 디스플레이 장치들의 일종이다. HMD는 단안(monocular)(한쪽 눈에 의해 보여지는 단일 이미지), 양안(biocular)(양쪽 눈들에 의해 보여지는 단일 이미지), 또는 쌍안(binocular)(각각의 눈에 의해 보여지는 상이한 이미지)일 수 있다. 게다가, 눈(들)에 투영되는 이미지는 완전한 것으로 또는 외부 세계의 사용자 시계상에서 겹쳐지는 것으로 사용자에 의해 보여질 수 있다. HMD 설계들은 이미지 해상도, 눈 에서부터 가상 이미지의 거리, 가상 이미지의 크기(또는 가상 이미지 각도), 가상 이미지의 왜곡들, 사용자의 좌측 및 우측 동공 간 거리(동공 간 거리(IPD)), 디옵터 수정, 이미지 분할 및 전송으로부터 광의 손실, 전력 소비, 무게 및 가격과 같은 파라미터들을 고려한다. 이상적으로, 단일 HMD는 다양한 사용자들에 대해 이들 파라미터들을 고려하고, 이미지가 입체 쌍안 이미지(stereo binocular image)인지 간단한 모노스코픽 이미지(monoscopic image)인지에 상관없이 이미지를 디스플레이할 수 있다.

만약 HMD의 내부 디스플레이상에서 화상의 해상도가 800×600 화소들이면, HMD의 광학 장치에 의해 생성되는 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 45mm와 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 유니트에 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 알려져 있는 다수의 설계들이 있지만, 어느 것도 값싸고, 가볍고, 작고, 모든 종류의 이미지들을 디스플레이할 수 있는 해결책을 제공하지 못한다.

본 발명의 실시예들은 단일 디스플레이 스크린에 의해 형성된 이미지를 포커싱하고 초점 근처에서 이미지를 분할함으로써 헤드 장착 디스플레이들의 분할 체적을 감소시킨다. 그 다음 별개의 서브-이미지들은 포커싱되고 이미지를 독립된 위치들로 전달하는 다수의 광학 서브-경로들을 통하여 진행된다.

몇몇 실시예들은 이미지의 초점 근처에 배치된 부분 반사 표면 및 완전 반사 표면으로 구성될 수 있는 비대칭 V 미러 스플리터를 사용한다. 이미지 정보를 포함하는 광 부분은 광의 나머지 부분이 완전 반사 표면에 의해 반사되고 다른 눈으로 보내지는 동안, 부분 반사 표면에 의해 반사되고 하나의 눈으로 보내질 수 있다.

몇몇 실시예들은 디스플레이의 실제 이미지들이 형성되는 확산기들을 사용할 수 있다. 실제 이미지들은 작은 수치 구경을 가진 전이 광학 장치들에 의해 확산기들로 투영되고, 보다 큰 수치 구경을 가진 광학 장치들에 의해 관찰자의 눈들로 전송된다.

몇몇 실시예들은 회전 반사기들을 사용한다. 다수의 반사기들의 분할 이미지들을 반사시킴으로써, 이들 이미지들의 경로는 실시예들이 다른 사용자들의 동공 간 거리들을 조절되게 하는 방식으로 변경될 수 있다. 다른 실시예들은 다른 사용자들의 동공 간 거리를 조절하도록 다수의 광학 블록들의 동시 이동을 사용한다.

다른 실시예들은 디스플레이를 조명하기 위하여 광 소스를 사용할 수 있다. 하나의 장치는 단일 광대역 소스에 인접하도록 배열된 협대역 파장 광의 개별 소스들을 포함할 수 있다.

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 디스플레이의 평면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이의 투시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이의 투시도.

도 4A 및 4B는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이의 투시도.

도 5A 및 5B는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이의 투시도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이의 일부의 평면도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이의 일부의 평면도.

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이의 일부의 평면도.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이의 일부의 평면도.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 장치(100)의 평면도를 도시한다. 장치(100) 내의 서브-이미지 생성 섹션(101)은 다수의 광학 서브-경로들에 단일 이미지 소스로부터의 다수의 서브-이미지들을 생성한다. 디스플레이(110)는 액정 디스플레이(LCD) 스크린 같은 데이터의 시각적 이미지를 디스플레이하기 위하여 동작하는 임의의 적당한 장치 또는 스크린일 수 있다. 디스플레이(110)는 도시된 실시예에서 디스플레이(110)의 스크린에 직각이고 사용자의 안면 평면(170)에 수직인 디스플레이 축(111)을 따라 배치된다. 디스플레이(110)는 광학 경로(112)를 따라 디스플레이 이미지를 투영하도록 설계된다. 섹션(101)의 장치에서, 광학 경로(112)는 디스플레이 축(111)을 따라 놓인다. 디스플레이 렌즈(115) 는 광학 경로(112)를 따라 수직으로 배치되고, 디스플레이 렌즈 초점(124)을 가진다. 디스플레이 렌즈 초점(124)은 광학 경로(112) 상에 놓이고, 섹션(101)은 디스플레이 렌즈 초점(124)이 스플리터(120) 내에 놓이도록 배열된다. 분할되기 전에 디스플레이 이미지를 포커싱함으로써, 서브-이미지 생성 섹션(101)의 분할 체적은 크게 감소될 수 있다. 작은 분할 체적은 작고, 가벼운 분할 요소를 사용하는 실시예를 허용하고 HMD 설계들이 이미지 품질을 개선하고 사용자에 의해 보여지는 이미지 크기를 증가시킬 수 있는 바람직한 장치들 및 부가적인 광학 요소들을 포함하게 한다. 도 1의 실시예는 디스플레이(110)에 의해 방출된(또는 반사되고) (대략적으로) 컬리메이팅된 광을 통하여 이미지를 형성하기 위하여 배열되어, 스플리터(120)는 디스플레이 렌즈 초점(124)에 인접하게 배치된다. 실시예들은 포커싱된 이미지에 가장 적당한 위치에 스플리터(120)가 배열되어야 하기 때문에, 이런 장치로 제한되지 않는다. 예를 들어, 만약 디스플레이(110)가 어떤 컬리메이팅된 광도 방출하고, 전송하거나, 반사하지 않으면, 디스플레이 이미지는 디스플레이 렌즈 초점(124)이 아닌 "지점(point)"에 포커싱될 것이고, 실시예들은 초점 영역에 인접한 위치에 스플리터(120)를 배열할 것이다.

상기 섹션(101)의 배열을 사용하는 실시예들에서, 스플리터(120)는 부분 반사 표면(121) 및 완전 반사 표면(122)으로 구성된 비대칭 V 미러 스플리터이다. 표면들(121, 122)의 근접도는 형성하기 위하여 배열된 스플리터(120)의 크기에 따르고 스플리터 체적 감소 섹션(101)의 양에 따를 것이다. 섹션(101)은 표면(121) 및 표면(122)이 공통 에지를 공유하고, 디스플레이 축(111)을 중심으로 비대칭적으 로 배열되도록 추가로 배열된다. 따라서 섹션(101)은 디스플레이(110)의 디스플레이 이미지를 두 개의 독립된 디스플레이 서브-이미지들로 분할할 수 있다. 용어 서브-이미지는 본 발명의 다양한 실시예들에 의해 생성된 디스플레이의 다수의 이미지들을 기술하기 위하여 사용된다. 도 1의 서브-이미지들은 디스플레이 정보 모두를 포함하지만, 실시예들은 이미지의 일부분만을 포함하는 서브-이미지들을 사용할 수 있다.

부분 반사 표면(121)에 닿을(striking) 때, 디스플레이 이미지 부분은 좌측 눈 광학 서브-경로(140)를 따라 반사되고, 좌측 눈 서브-이미지가 된다. 부분 반사 표면(121)에 의해 반사되지 않은 디스플레이 이미지의 부분은 완전 반사 표면(122)을 통과하고 상기 완전 반사 표면에 닿고, 우측 눈 광학 서브-경로(130)를 따라 반사된 우측 눈 서브-이미지가 된다. 그 결과 반대 방향으로 이동하는 동일한 좌측 눈 서브-이미지 및 우측 눈 서브-이미지가 발생하고 동일한 이미지 정보를 포함한다.

좌측 눈 서브-이미지는 광학 서브-경로(140)를 따르고 사용자의 좌측 눈(146)으로 보내진다. 광학 서브-경로(140)를 따라서는 90°만큼 좌측 접안 렌즈(145)로 좌측 눈 광학 서브-경로(140)를 재지향시키도록 배열된 완전 반사 표면인 좌측 눈 반사기(142)가 배치된다. 우측 눈 서브-이미지는 광학 서브-경로(130)를 따르고 사용자의 우측 눈(136)으로 보내진다. 광학 서브-경로(130)를 따라서는 90°만큼 우측 접안 렌즈(135)로 우측 눈 광학 서브-경로(130)를 재지향시키기 위하여 배열된 완전 반사 표면인 우측 눈 반사기(132)가 배치된다. 우측 접안 렌 즈(135) 및 좌측 접안 렌즈(145)는 각각 사용자의 우측 눈(136)에 의해 보여지기 위한 우측 눈 서브-이미지 및 사용자의 좌측 눈(146)에 의해 보여지는 좌측 눈 서브-이미지를 대략적으로 확대하기 위하여 설계된 단일 렌즈 또는 몇몇 렌즈의 결합일 수 있다.

접안 렌즈(135 및 145)는 조절 가능한 단일 렌즈이지만, 다른 실시예들은 각각 우측 눈(136) 및 좌측 눈(146)에 의해 보여지기 위한 우측 눈 서브-이미지 및 좌측 눈 서브-이미지를 대략적으로 포커싱하는 다수의 렌즈들 또는 임의의 다른 장치를 사용할 수 있다. 게다가, 비록 장치(100)의 반사기들(142, 132)이 미러들로서 도시되지만, 실시예들은 광학 서브-경로를 재지향시키기 위한 미러의 사용으로 제한되지 않는다. 오히려, 프리즘들, 부분 반사 표면들, 편광 빔 스플리터들, 또는 임의의 다른 적당한 장치들은 광학 서브-경로를 재지향시키기 위하여 사용될 수 있다.

장치(100)는 광학 요소들의 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) 과 접안 렌즈들(135,145) 사이에 일정한 거리를 유지하면서, 장치(100)가 IPD(150a 및 150b) 간 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.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 장치(200)의 투시도를 도시한다. 헤드 장착 장치(200)는 도 1에 관련하여 기술된 바와 같이, 디스플레이(110)의 디스플레이 이미지를 좌측 눈 광학 서브-경로(140)를 따라 이동하는 좌측 눈 서브-이미지 및 우측 눈 광학 서브-경로(130)를 따라 이동하는 우측 눈 서브-이미지로 분할하도록 동작하는 섹션(101)을 포함한다. 장치(200)에 대해, 좌측 눈 전이 광학 장치들(243)은 좌측 눈 반사기(142)로 반사하기 위한 좌측 눈 서브-이미지를 좌측 눈 확산기(244)로 조절하기 위하여 좌측 눈 광학 서브-경로(140)를 따라 배치된다. 좌측 눈 서브-이미지는 좌측 눈 확산기(244)에 닿고 확산기 표면상 디스플레이에 실제 이미지를 생성한다. 좌측 접안 렌즈 복합 광학 장치들(245)은 이런 실제 이미지를 좌측 눈(146)을 위하여 적당히 확대한다.

도 2에 도시된 실시예는 실제 이미지들이 이미지를 제공하기 위하여 투영되는 확산기들을 사용하여 기술된다. 작은 수치 구경을 가진 전이 광학 장치들은 확산 표면상에 실제 이미지를 투영하고, 큰 수치 구경을 가진 접안 렌즈들은 사용자의 눈들에 이 이미지를 전달한다. 오히려, 마이크로렌즈 어레이들, 회절 격자들 또는 다른 회절 표면들을 포함하는 임의의 적당한 수단은 사용될 수 있다. 본 발명의 목적들을 위하여, 본 발명의 실시예들을 기술하기 위하여 사용되는 "확산 기(diffuser)"가 입사된 각 전력 밀도를 적당한 탈출 각 전력 밀도로 전환하기 위하여 사용된 모든 수단을 일컫는 것이 이해될 것이다.

도 2에서, 우측 눈 서브-이미지는 우측 눈 광학 경로(130)를 따라 우측 눈 전이 광학 장치(233)로 전달된다. 우측 눈 전이 광학 장치들(233)은 우측 눈 조절 확산기(234)상으로 우측 눈 반사기(132)로 반사를 위하여 우측 눈 디스플레이 서브-이미지를 적당히 조절한다. 우측 눈 서브-이미지는 우측 눈 확산기(234)에 닿고 실제 이미지를 생성한다. 이 실제 이미지는 우측 눈(136)을 위하여 적당히 우측 접안 렌즈 복합 광학 장치들(235)에 의해 조절된다. 장치(200)는 좌측 눈 복합 광학 장치(245)의 이동(253) 및 우측 눈 복합 광학 장치(235)의 이동(254)을 통하여 디옵터를 수정할 수 있다.

장치(200)는 다수의 동시 이동들을 통하여 IPD를 조절할 수 있다. IPD(150)는 이동(251)으로 우측으로 좌측 눈 복합 광학 장치(234)를 시프트하고, 이동(252)으로 좌측으로 우측 눈 복합 광학 장치들(235)을 시프트함으로써 짧아진다. 도 2의 실시예에서, 광학 서브-경로(140)의 세그먼트(240)는 전이 광학 장치(243)와 확산기(24) 사이에 놓이고, 광학 서브-경로(130)의 세그먼트(230)는 전이 광학 장치(233)와 확산기(234) 사이에 놓인다. 따라서, 복합 광학 장치(235 및 245)들이 거리(150)를 감소시키기 위하여 이동(252 및 251)으로 시프트될 때, 중심 섹션(201)은 안면 평면(170) 평면으로 멀리 시프트되어야 한다. 도 2의 실시예는 IPD 조절을 유발하는 동기 이동들의 하나의 결합을 기술하지만, 본 발명의 실시예들은 도 2의 동기 이동들로 제한되지 않는다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 장치의 투시도를 도시한다. 헤드 장착 장치(300)는 도 1에 기술된 바와 같이, 디스플레이(110)의 디스플레이 이미지를 좌측 눈 광학 경로(140)를 따라 이동하는 좌측 눈 서브-이미지 및 우측 눈 광학 서브-경로(130)를 따라 이동하는 우측 눈 서브-이미지로 분할하기 위하여 섹션(101)을 포함한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 좌측 눈 디스플레이 서브-이미지는 좌측 눈 광학 서브-경로(140)를 따르고 좌측 눈 반사 확산기(343)에 닿기 위하여 좌측 눈 실제 이미지 반사기(342)를 통하여 통과하여, 실제 이미지를 생성한다. 이런 실제 이미지는 좌측 눈 실제 이미지 반사기(342)에 의해 좌측 접안 렌즈(145) 쪽으로 반사된다. 좌측 접안 렌즈(145)는 좌측 눈(146)을 위하여 반사된 실제 이미지를 적당히 조절한다. 우측 눈 디스플레이 서브-이미지는 우측 눈 반사 확산기(333)에 닿도록 우측 눈 실제 이미지 반사기(332)를 통하여 통과하는 우측 눈 광학 서브-경로(130)를 따르고, 그래서 실제 이미지를 생성한다. 이런 실제 이미지는 우측 눈 실제 이미지 반사기(332)에 의해 우측 눈(136)을 위하여 반사된 실제 이미지를 적당히 조절할 우측 접안 렌즈(135)로 반사된다.

도 3에 도시된 실시예는 실제 이미지들이 형성되는 반사 확산기들을 사용하는 것으로서 기술된다. 본 발명은 임의의 형태의 확산기의 사용으로 제한되지 않는다. 오히려, 상기 실시예들은 이전에 기술된 바와 같이 임의의 적당한 확산기를 사용할 수 있고, 구면, 편평한 면, 비구면 같은 임의의 적당한 모양일 수 있다.

도 3의 실시예는 좌측 접안 렌즈(145)의 이동(153) 및 우측 접안 렌즈(135)의 이동을 통하여 디옵터를 수정할 수 있다. 좌측 눈 실제 이미지 반사기(342) 및 좌측 접안 렌즈(145)는 집합적으로 좌측 접안 렌즈(360)를 형성한다. 우측 눈 실제 이미지 반사기(332) 및 우측 접안 렌즈(135)는 집합적으로 우측 접안 렌즈(361)를 형성한다.

장치(300)는 다수의 동시 이동들을 통하여 IPD를 조절할 수 있다. 도 3의 실시예는 올바른 IPD를 설정하기 위하여 이동들(351 및 352)을 통하여 좌측 접안 렌즈(360) 및 우측 접안 렌즈(361)를 동시에 이동시킨다. 동시에, 좌측 접안 렌즈(145)의 이동(153) 및 우측 접안 렌즈(135)의 이동(154)은 접안 렌즈(145, 135)와 반사 확산기들(343, 333) 사이에서 광학 경로 길이들을 유지하기 위하여 이동된다.

장치(300)에서, 좌측 눈 실제 이미지 반사기(342) 및 우측 눈 실제 이미지 반사기(332)는 부분 반사 표면들이지만, 실시예들은 기술된 장치로 제한되지 않는다. 오히려, 실시예들은 접안 렌즈(135 및 145)로 적당히 반사하고 광학 경로들(130,140)로부터 반사 확산기들(333, 343)로 광을 전송하는 프리즘들, 또는 편광 빔 스플리터들 같은 임의의 장치에 쉽게 적용된다.

도 4A 및 4B는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 장치(400)의 투시도를 도시한다. 헤드 장착 장치(400)는 단일 이미지 소스로부터 다수의 디스플레이 이미지들을 생성하기 위하여 지각 서브-이미지 생성 섹션(401)을 사용한다. 도 1-3에 기술된 섹션(101)과 유사하게, 섹션(401)은 디스플레이(110)의 디스플레이 이미지를 좌측 눈 광학 서브-경로(140)를 따라 이동하는 좌측 눈 서브-이미지 및 우측 눈 광학 서브-경로(130)를 따라 이동하는 우측 눈 서브-이미지로 분할한다. 섹션(401)에서, 디스플레이(110) 및 디스플레이 광학 장치들(115)은 도 1 내지 3의 섹션(101)에서 90°회전된다. 디스플레이(110)는 디스플레이 광학 장치(115)에 의해 포커싱된 디스플레이 이미지를 광학 경로(112)를 따라 투영한다. 그 다음 디스플레이 이미지는 90°만큼 광학 경로를 재지향시키는 디스플레이 반사기(416)에 닿는다. 반사기(416)는 포커싱된 디스플레이 이미지를 스플리터(120) 쪽으로 지향되게 한다. 반사기(416)로 광학 경로를 재지향시킴으로써, 섹션(401)의 총 체적은 감소된다. 상기 체적은 부가적인 유사한 반사기들을 부가함으로써 추가로 감소될 수 있다. 섹션(401)에서, 스플리터(120)는 부분 반사 표면(121) 및 완전 반사 표면(122)이 디스플레이 축(111)에 평행하도록 배열되고, 디스플레이 광학 장치(115)의 반사된 초점(424)은 스플리터(120) 내에 놓인다. 부분 반사 표면(121)은 좌측 눈 반사기(142)에 닿도록 좌측 눈 광학 서브-경로(140)를 따르게 하기 위하여 좌측 눈 디스플레이 서브-이미지로서 디스플레이 이미지의 일부를 반사시킨다. 부분 반사 표면(121)에 의해 반사되지 않은 디스플레이 이미지 부분은 우측 눈 반사기(132)에 닿도록 우측 눈 광학 서브-경로(130)를 따라 우측 눈 서브-이미지로서 완전 반사 표면(122)에 의해 반사된다.

장치(400)는 도 2의 장치(200)와 유사한 방식으로 "실제(real)" 이미지들을 사용한다. 장치(400)에 대하여, 좌측 눈 디스플레이 서브-이미지는 좌측 눈 반사기(243)로 반사되고, 여기서 실제 이미지가 생성된다. 이런 실제 이미지는 좌측 눈(146)에 보여지기 위한 좌측 눈 서브-이미지를 적당히 포커싱하도록 설계된 좌측 접안 렌즈(145)에 의해 좌측 눈(146)으로 전달된다. 우측 눈 디스플레이 서브-이 미지는 우측 눈(136)에 의해 보여지는 우측 눈 서브-이미지를 적당히 포커싱하도록 설계된 우측 접안 렌즈(135)에 의해 우측 눈(136)으로 전달되는 실제 이미지를 생성하는 우측 눈 확산기(234) 상에 반사될 것이다. 장치(400)는 좌측 접안 렌즈(145)의 이동(153) 및 우측 접안 렌즈(135)의 이동(154)을 통하여 디옵터를 수정할 수 있다.

도 4B는 장치(400)의 IPD 수정을 도시한다. 이 실시예에서, 완전 반사 표면(122) 및 부분 반사 표면(121)은 스플리터 축(423)을 중심으로 서로에 대해 회전할 수 있다. 완전 반사 표면(122)은 축(423)을 중심으로 시계 방향으로 회전되고 부분 반사 표면(121)은 반시계 방향으로 회전되고, 우측 눈 광학 서브-경로(130) 및 좌측 눈 광학 서브-경로(140)는 상기 평면에서 벗어나게 반사되고, 더 이상 서로에 대해 180°가 아니다. 우측 눈 광학 서브-경로(130) 및 좌측 눈 광학 서브-경로(140)가 약간의 각도 세타(θ) 및 세타 프라임(θ') 반사되고, 그 결과 장치(400)는 조절된 IPD(450)를 가진다. 접안 렌즈(460 및 461)는 표면(121, 122)의 회전과 동시에 안쪽으로 회전한다. 접안 렌즈(460)는 서브-경로(140)의 하부 방향을 따르도록 반시계 방향으로 회전하고, 접안 렌즈(461)는 서브-경로(130)의 하부 방향을 따르도록 시계 방향으로 회전한다. 이들 동시의 회전들은 조절된 IPD(450)를 발생시킨다.

도 5A 및 5B는 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 디스플레이(500)의 투시도를 도시한다. 헤드 장착 장치(500)에 대해, 섹션(101)은 디스플레이(110)의 디스플레이 이미지를 좌측 눈 광학 서브-경로(140)를 따라 이동하는 좌 측 눈 서브-이미지 및 우측 눈 광학 서브-경로(130)를 이동하는 우측 눈 서브-이미지로 분할하기 위하여 다시 사용된다. 디스플레이(500)에 대해, 좌측 눈 디스플레이 서브-이미지는 좌측 눈 반사기(142)에 닿아 좌측 눈 광학 서브-경로(140)가 90°로 재지향되게 한다. 그 다음 좌측 눈 디스플레이 서브-이미지는 제 2 좌측 눈 반사기(543)에 닿아, 좌측 눈 광학 서브-경로(140)가 90°로 재지향되게 한다. 일단 좌측 눈 디스플레이 서브-이미지가 제 2 좌측 눈 반사기(543)에 의해 반사되면, 상기 서브-이미지는 제 3 좌측 눈 반사기(544)에 의해 반사되고 좌측 눈 확산기(243) 상에 재지향된다.

유사하게, 우측 눈 디스플레이 서브-이미지는 우측 눈 반사기(132)에 닿아 우측 눈 광학 서브-경로(130)가 90°로 재지향되게 한다. 우측 눈 디스플레이 서브-이미지는 제 2 우측 눈 반사기(533)에 닿아, 또한 우측 눈 광학 서브-경로(130)가 90°로 재지향되게 한다. 우측 눈 반사기(132) 및 제 2 우측 눈 반사기들(533)은 공통 우측 눈 반사기 축(531)을 따라 배열된다. 일단 우측 눈 디스플레이 서브-이미지가 제 2 우측 눈 반사기(533)에 의해 반사되면, 상기 서브-이미지는 제 3 우측 눈 반사기(534)에 의해 반사되고 우측 눈 확산기(233)로 재지향된다.

좌측 눈 확산기(243) 상에 생성된 실제 이미지는 좌측 접안 렌즈(145)에 의해 좌측 눈(146)으로 전송된다. 좌측 접안 렌즈(560)는 집합적으로 제 2 좌측 눈 반사기(543), 제 3 좌측 눈 반사기(544), 좌측 눈 확산기(243), 및 좌측 접안 렌즈(145)로 형성된다. 우측 눈 확산기(233) 상에 생성된 실제 이미지는 우측 접안 렌즈(135)에 의해 우측 눈(136)으로 전송된다. 우측 접안 렌즈(561)는 집합적으로 제 2 우측 눈 반사기(533), 제 3 우측 눈 반사기(534), 우측 눈 확산기(233), 및 우측 접안 렌즈(135)로 형성된다. 장치(500)는 좌측 접안 렌즈(145)의 이동(153) 및 우측 접안 렌즈(135)의 이동(154)을 통하여 디옵터를 수정할 수 있다.

장치(500)는 도 5B에 도시된 바와 같이 IPD(150)를 조절할 수 있다. 장치(500)에서, 좌측 접안 렌즈(560)는 좌측 눈 반사기(142)에 관련하여 축(541)을 중심으로 회전할 수 있다. 좌측 접안 렌즈(560)가 좌측 눈 반사기 축(541)을 중심으로 반시계 방향으로 회전할 때, 광학 서브-경로(140)는 약간의 각도 파이(φ)에 의해 이전 경로로부터 편향된다. 유사하게, 우측 접안 렌즈(561)는 우측 눈 반사기(132)에 대해 축(531)을 중심으로 회전할 수 있다. 우측 접안 렌즈(561)가 우측 반사기 축(531)을 중심으로 시계 방향으로 회전할 때, 광학 서브-경로(130)는 이전 경로로부터 약간의 각도 파이 프라임(φ') 편향된다. 이들 편향들은 좌측 접안 렌즈(560) 및 우측 접안 렌즈(561)가 사용자의 얼굴 평면에서 조절된 IPD(550) 쪽으로 회전하게 한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 배열된 헤드 장착 장치의 일부의 평면도를 도시한다. 도 1-5는 서브-이미지 생성 섹션들(101 및 401)을 사용하여 도시된 실시예들을 가진다. 그러나, 실시예들은 이들 장치들로 제한되지 않는다. 도 6에서, 서브-이미지 생성 섹션(600)은 디스플레이 축(111)에 수직으로 배열된 디스플레이(110)를 포함한다. 디스플레이(110)는 광학 경로(112)를 따라 디스플레이 이미지를 투영한다. 디스플레이 이미지는 렌즈 초점(124)을 가진 디스플레이 렌즈(115)에 의해 포커싱된다. 스플리터(620)는 공통 에지를 공유하고 디스플레이 축(111)을 중심으로 대칭으로 배열된 우측 완전 반사 표면(622) 및 좌측 완전 반사 표면(621)으로 구성된 대칭 V 미러 스플리터이다. 도 6은 완전 반사 표면들을 사용하여 도시되고 기술되었지만, 상기 장치들은 편광 빔 스플리터들 또는 부분 반사 표면들의 사용에 쉽게 적용될 수 있다. 섹션(601)의 장치는 디스플레이 렌즈(115)에 의해 포커싱되고 두 개의 디스플레이 서브-이미지들, 즉 우측 눈 광학 서브-경로(130)를 따라 반사된 하나의 서브-이미지 및 좌측 눈 광학 서브-경로(140)를 따라 반사된 하나의 서브-이미지로 분할되는 디스플레이(110)에 의해 투영된 디스플레이 이미지를 발생시킨다.

본 발명의 다양한 실시예들의 다른 최적화는 컬리메이팅된(또는 대략적으로 컬리메이팅된) 광의 사용에 의해 이루어진다. 컬리메이팅된 광을 (대략적으로) 생성하거나, 반사하거나, 조명되는 디스플레이는 이미지 품질을 개선시키고 장치 배열을 단순화한다. HMD의 여러 측면들에 컬리메이팅된 광을 생성하고 제공하는 다수의 방법들이 있고 실시예들은 임의의 하나로 제한되지 않는다.

도 7은 본 발명에 따라 배열된 헤드 장착 장치의 일부의 평면도를 도시한다. 서브-이미지 생성 섹션(700)에서, 디스플레이(110)는 디스플레이 축(111)에 수직으로 배열된다. 디스플레이 렌즈(115)는 디스플레이(110)와 스플리터(620) 사이에 배치된다. 스플리터(620)는 완전 반사 표면(621) 및 완전 반사 표면(722)을 가진 대칭 V 미러 스플리터로서 배열된다. 렌즈(115)의 초점(124)은 스플리터(620)에 인접한다. 디스플레이(110)는 편광 스플리터, 또는 부분 반사 미러, 또는 다른 적당한 반사기일 수 있는 소스 반사기(707)에 의해 반사되는 광 소스들(708 및 709) 에 의해 조명된다. 소스들(708 및 709)은 디스플레이 축(111)에 인접하고 반사된 초점(124R)과 동일 평면 내에 있도록 배열된다. 소스(708) 및 디스플레이(110)에 의해 생성된 서브-이미지는 렌즈(115)에 의해 포커싱되고 스플리터(620)의 반사 표면(722)상에 입사된다. 디스플레이(110)가 소스(709)에 의해 조명될 때, 독립된 디스플레이 서브-이미지는 생성되고 렌즈(115)에 의해 포커싱된다. 소스(709)가 반사된 초점(124R) 아래에 배치되기 때문에, 소스(709) 및 디스플레이(110)에 의해 생성된 서브-이미지는 렌즈(115)에 의해 포커싱되고 스플리터(620)의 반사 표면(621)상에 입사된다.

도 7의 실시예에서, 디스플레이(110)의 두 개의 완전 및 독립적인 이미지들(서브-이미지라 함)은 생성되고, 각각의 서브-이미지는 디스플레이(110)의 완전 이미지이다. 도 7의 실시예에서, 스플리터(620)는 서브-이미지들을 생성하기 위하여 단일 이미지를 분할하지 않고, 오히려 독립적으로 생성된 이미지들이 독립된 경로들을 따라 재지향되게 하는 디스플레이 반사의 각도 공간을 분할한다.

도 8은 서브-이미지 생성 섹션(101)을 사용하여 본 발명의 일실시예에 따라 배열된 헤드 장착 장치(800)의 일부의 평면도를 도시한다. 청색 소스 광(801)은 디스플레이 광학 장치(115)의 반사 초점(124R)에서 또는 근처의 위치에서 소스 광 광학 경로(806)를 따라 배열된다. 청색 소스 광(801)은 Nichia NSCx100 시리즈 발광 다이오드(LED) 같은 청색 광을 생성할 수 있는 임의의 광 소스일 수 있다. 청색 소스(801)로부터의 광은 광학 경로에 대해 적당한 각도로 배열되고 청색 광을 통과시키고 녹색 광을 반사시키도록 선택된 제 1 컬러 필터(804)를 통하여 통과한 다. 녹색 소스(802)는 소스 광 광학 경로(806)에 인접하게 배치되고 청색 소스(801)와 동일한 위치에 배치한 녹색 소스(802)를 시뮬레이팅하는 방식으로 제 1 컬러 필터(804)의 광을 반사하도록 배열된다. 청색 및 반사된 녹색 광은 소스 광 광학 경로(806)에 대해 적당한 각도로 배열된 제 2 컬러 필터(805)를 통하여 통과하는 소스 광 광학 경로(806)를 따른다.

제 2 컬러 필터(805)는 청색 및 녹색 광을 통과시키지만, 적색 광을 반사시키도록 선택된다. 적색 소스(803)는 소스 광 광학 경로(806)에 인접하게 배치되고 청색 소스(801)와 동일한 위치에 배치한 적색 소스(803)를 시뮬레이팅하는 방식으로 제 2 컬러 필터(805)의 광을 반사시키도록 배열된다. 청색 광, 반사된 녹색 광, 및 반사된 적색 광은 소스 광 광학 경로(806)를 따르고 소스 광 반사기(807)에 의해 반사된다. 도시된 실시예에서, 소스 광 반사기(807)는 디스플레이 축(111)을 중심으로 광학 경로(112)를 따라 배열된 편광 반사기일 수 있다. 결합된 청색, 녹색 및 적색 광은 디스플레이 광학 장치(115)를 통하여 편광되고 소스 광 반사기(807)에서 반사된다. 도시된 실시예에서, 디스플레이 광학 장치(115)는 124의 초점(및 반사된 초점(124R))을 가지도록 선택된 렌즈이다. 디스플레이 광학 장치(115)를 통하여 통과될 때, 결합된 청색, 녹색, 및 적색 광은 컬리메이팅되고 디스플레이(110)를 조명한다. 도 8은 단일 방향으로부터 디스플레이(100)의 조명을 도시하지만, 실시예들은 단일 방향으로 제한되지 않는다. 오히려, 도 8의 조명 시스템은 도 7과 같은 다수의 방향 조명에 쉽게 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 초점 광학 장치의 초점에 인접하게 이미지 스플리터를 배치하는 장치들로 제한되지 않는다. 오히려, 본 발명의 실시예들은 작은 영역에 포커싱된 디스플레이 이미지를 분할하기 위하여 이미지 스플리터를 배치함으로써, 다양한 애플리케이션들의 분할 체적을 감소시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 실시예들에 의해 생성된 감소된 분할 체적을 도시한다. 도 9에서, 디스플레이(110)는 조명되고, 따라서 디스플레이 이미지를 생성한다. 디스플레이 이미지는 디스플레이 축(111)을 따라 배열된 광학 경로(112)를 따라 진행한다. 디스플레이 렌즈 초점(124a)을 가진 디스플레이 렌즈(115)는 감소된 분할 체적을 제공하기 위하여 디스플레이 이미지를 포커싱한다. 분할 체적이 가장 작은 지점은 디스플레이를 조명하는 광에 따를 것이다.

디스플레이(110)가 반사 디스플레이 렌즈 초점(924a)에 배치된 소스(908a)에 의해 조명될 때, 디스플레이 렌즈(115)는 소스 반사기(707)로부터 반사된 광을 컬리메이팅한다. 이것은 렌즈 초점(124a)을 대략적으로 디스플레이하기 위하여 디스플레이 렌즈(115)에 의해 포커싱된 디스플레이 이미지를 발생시킨다. 디스플레이(110)가 디스플레이 축(111)에 밀접한 지점(924b)에 배치된 소스(908b)에 의해 조명될 때, 소스(707)로부터 반사된 광은 디스플레이(110)에 닿을 때 분기될 것이다. 따라서, 디스플레이 이미지는 대략적으로 지점(124c)에 포커싱될 것이다. 디스플레이(110)가 소스(908c)에 의해 조명되고, 디스플레이 축(111)으로부터 보다 먼 지점(924c)에 배치될 때, 소스 반사기(707)로부터 반사된 광은 디스플레이(110)를 때릴 때 분기될 것이다. 따라서, 디스플레이 이미지는 대략적으로 지점(124b)에 포커싱될 것이다. 본 발명의 실시예들은 가장 적당한 어떤 지점에서 디스플레 이 이미지를 분할하기 위하여 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 개시 내용으로부터 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 범위 내에 처리, 머신들, 제조, 재료의 구성, 수단 방법들 또는 단계들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (61)

1. 단일 비디오 디스플레이로부터의 이미지들을 사용자의 양쪽 눈들에 전송하기 위한 방법에 있어서,

   분할 체적을 감소시키기 위하여 상기 디스플레이의 이미지를 포커싱(focusing)하는 단계; 및

   상기 감소된 분할 체적으로 상기 이미지를 분할하는 단계를 포함하는, 이미지 전송 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 렌즈는 상기 디스플레이의 상기 이미지를 포커싱하는, 이미지 전송 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 렌즈는 유리인, 이미지 전송 방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 디스플레이에 인접한, 이미지 전송 방법.
5. 단일 비디오 디스플레이의 이미지들을 사용자의 양쪽 눈들에 전송하기 위한 헤드 장착 장치에 있어서,

   감소된 분할 체적으로 상기 디스플레이의 상기 이미지를 포커싱하기 위한 광 학 장치; 및

   상기 감소된 체적으로 상기 포커싱된 이미지를 분할하기 위한 수단을 포함하는, 헤드 장착 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 광학 장치(optics)는 렌즈인, 헤드 장착 장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 분할 수단은 부분 반사 표면 및 완전 반사 표면을 포함하는, 헤드 장착 장치.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 분할 수단은 대칭 V 미러로서 배열된 제 1 완전 반사 표면 및 제 2 완전 반사 표면을 포함하는, 헤드 장착 장치.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 광학 장치는 상기 디스플레이에 인접한 렌즈인, 헤드 장착 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 디스플레이를 조명하는 광을 컬리메이팅(collimating)하기 위하여 배열되는, 헤드 장착 장치.
11. 디스플레이된 이미지를 채널링(channeling)하는 방법에 있어서,

    광학 경로를 따라 상기 디스플레이된 이미지를 투영하는 단계;

    상기 광학 경로 상의 한 지점으로 디스플레이된 이미지를 포커싱하기 위해 렌즈를 배치하는 단계; 및

    상기 지점에 인접한 상기 디스플레이 이미지를 다수의 서브-이미지들로 분할하는 단계를 포함하고, 각각의 서브-이미지는 다수의 광학 서브-경로들 중 하나를 따르는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 지점은 상기 렌즈의 초점인, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 광학 경로를 따라 적어도 하나의 반사기를 배치하는 단계를 더 포함하고, 이에 의해 상기 디스플레이 렌즈와 상기 지점 사이의 거리가 감소되는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
14. 제 11 항에 있어서, 디스플레이 축 주위에 배열된 다수의 반사 표면들로 상기 디스플레이 이미지를 분할하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 반사 표면들의 회전은 동공 간 거리(inter pupillar distance)를 조절하기 위하여 사용될 수 있는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
16. 제 11 항에 있어서, 다수의 광학 서브-경로들 중 적어도 하나를 따라 확산기상에 실제 이미지를 형성하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 확산기의 이동은 동공 간 거리를 조절하기 위하여 사용될 수 있는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
18. 제 11 항에 있어서, 다수의 광학 서브-경로들 중 적어도 하나를 따라 제 1 반사기로 상기 광학 서브-경로를 재지향시키는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 제 1 반사기의 이동은 동공 간 거리를 조절하기 위하여 사용될 수 있는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 광학 서브-경로는 제 2 반사기에 의해 재지향되고, 상기 제 2 반사기는 회전할 수 있고, 상기 회전은 동공 간 거리를 조절하기 위하여 사용될 수 있는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
21. 제 11 항에 있어서, 광대역 방사선 소스로 디스플레이를 조명하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 광대역 방사선 소스는 공통 소스 경로를 따라 방사선을 투영하는 다수의 협대역 방사선 소스들로 구성되는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
23. 제 22 항에 있어서, 소스 위치를 시뮬레이팅하기 위한 컬러 필터들을 사용하는 단계를 더 포함하는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
24. 제 21 항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 조명을 컬리메이팅하는, 디스플레이 이미지 채널링 방법.
25. 디스플레이된 이미지를 채널링하는 장치에 있어서,

    광학 경로를 따라 이미지를 투영하는 수단;

    상기 이미지를 포커싱하는 수단; 및

    상기 이미지의 초점에 인접하고, 상기 이미지를 다수의 디스플레이 서브-이미지들로 분할하기 위한 수단을 포함하고, 각각의 상기 서브-이미지는 다수의 광학 서브-경로들 중 하나를 따르고,

    상기 포커싱 수단은 상기 투영 수단과 상기 분할 수단 사이에 삽입되는, 디스플레이된 이미지 채널링 장치.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 분할 수단은 상기 이미지를 반사하기 위한 다수의 수단을 포함하는, 디스플레이된 이미지 채널링 장치.
27. 제 25 항에 있어서, 상기 분할 수단은,

    상기 이미지를 부분 반사하기 위한 수단; 및

    상기 이미지를 완전 반사하기 위한 수단을 포함하는, 디스플레이된 이미지 채널링 장치.
28. 제 26 항에 있어서, 상기 이미지를 부분 반사하는 수단과 상기 이미지를 완전 반사하는 수단은 서로 수직인, 디스플레이된 이미지 채널링 장치.
29. 제 27 항에 있어서, 상기 이미지를 부분 반사하는 수단과 상기 이미지를 완전 반사하는 수단은 디스플레이 축을 중심으로 비대칭적으로 배열되는, 디스플레이된 이미지 채널링 장치.
30. 제 26 항에 있어서, 상기 이미지를 부분 반사하는 수단과 상기 이미지를 완전 반사하는 수단은 회전할 수 있고, 상기 회전은 동공 간 거리를 조절하기 위하여 사용될 수 있는, 디스플레이된 이미지 채널링 장치.
31. 디스플레이된 이미지 채널링 방법에 있어서,

    광학 경로를 따라 디스플레이의 이미지를 투영하는 단계;

    상기 이미지를 다수의 디스플레이 서브-이미지들로 분할하는 단계로서, 각각의 서브-이미지는 다수의 광학 서브-경로들 중 하나를 따르는, 상기 분할하는 단계; 및

    포커싱 요소로 상기 이미지를 포커싱하는 단계를 포함하고, 상기 투영된 이미지는 상기 이미지가 분할되는 지점에 인접한 위치에 포커싱되는, 디스플레이된 이미지 채널링 방법.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 이미지는 대부분 컬리메이팅된 광을 통하여 투영되고, 상기 위치는 대략 상기 포커싱 요소의 초점인, 디스플레이된 이미지 채널링 방법.
33. 제 31 항에 있어서, 상기 이미지는 대부분 수렴된 광을 통하여 투영되고, 상기 위치는 상기 디스플레이와 상기 포커싱 요소의 초점 사이에 놓이는, 디스플레이된 이미지 채널링 방법.
34. 제 31 항에 있어서, 상기 이미지는 대부분 분기된 광을 통하여 투영되고, 상기 포커싱 요소의 초점은 상기 디스플레이와 상기 위치 사이에 놓이는, 디스플레이된 이미지 채널링 방법.
35. 제 31 항에 있어서, 상기 투영된 이미지는, 상기 디스플레이가 상기 렌즈에 의해 컬리메이팅된 광에 의해 조명될 때 상기 디스플레이의 반사된 이미지인, 디스플레이된 이미지 채널링 방법.
36. 디스플레이된 이미지를 채널링하는 시스템에 있어서,

    광학 경로를 따라 이미지를 투영하는 디스플레이;

    상기 이미지를 포커싱하는 렌즈;

    상기 이미지의 초점에 인접하고, 다수의 디스플레이 서브-이미지들을 생성하기 위한 스플리터로서, 상기 서브-이미지는 다수의 광학 서브-경로들 중 하나를 따르는, 상기 스플리터; 및

    상기 다수의 광학 서브-경로들 중 적어도 하나를 따라 실제 이미지를 형성(forming)하기 위한 수단을 포함하는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
37. 제 36 항에 있어서, 상기 형성 수단의 이동은 동공 간 거리를 조절하기 위하여 사용될 수 있는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
38. 제 36 항에 있어서, 상기 형성 수단은 구면 확산기인, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
39. 제 36 항에 있어서, 상기 형성 수단은 회절 격자인, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
40. 제 36 항에 있어서, 상기 형성 수단은 마이크로렌즈 어레이인, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
41. 디스플레이된 이미지를 채널링하는 시스템에 있어서,

    광학 경로를 따라 이미지를 투영하는 디스플레이;

    상기 이미지를 포커싱하는 렌즈;

    상기 이미지의 초점에 인접하고, 다수의 디스플레이 서브-이미지들을 생성하기 위한 스플리터로서, 각각의 상기 서브-이미지는 다수의 광학 서브-경로들 중 하나를 따르는, 상기 스플리터; 및

    상기 다수의 광학 서브-경로들 중 적어도 하나를 재지향시키기 위한 수단을 포함하는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
42. 제 41 항에 있어서, 상기 재지향 수단은 미러인, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
43. 제 41 항에 있어서, 상기 제 1 재지향 수단의 이동은 동공 간 거리를 조절하기 위해 사용될 수 있는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
44. 제 43 항에 있어서, 제 2 재지향 수단은 제 1 및 제 2 재지향 수단에 공통인 축을 중심으로 회전할 수 있고, 상기 회전은 동공 간 거리를 조절하기 위하여 사용될 수 있는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
45. 헤드 장착 디스플레이에 있어서,

    광학 경로를 따라 디스플레이 이미지를 생성하기 위하여 동작할 수 있는 디스플레이 스크린;

    상기 디스플레이 스크린에 인접한 디스플레이 광학 장치(optics)로서, 상기 이미지를 하나의 지점에 포커싱하는, 상기 디스플레이 광학 장치; 및

    상기 지점에 인접하게 위치되고, 상기 디스플레이 이미지를 다수의 디스플레이 서브-이미지들로 분할하기 위한 스플리터를 포함하고, 각각의 서브-이미지는 다수의 광학 서브-경로들 중 하나를 따라 이동하는, 헤드 장착 디스플레이.
46. 제 45 항에 있어서, 부분 반사 표면 및 완전 반사 표면은 비대칭 V 미러 스플리터로서 배열되는, 헤드 장착 디스플레이.
47. 제 45 항에 있어서, 다수의 광학 서브-경로들 중 적어도 하나를 따라 실제 이미지를 형성하기 위한 확산기를 더 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
48. 제 47 항에 있어서, 상기 확산기는 구면인, 헤드 장착 디스플레이.
49. 제 45 항에 있어서, 상기 디스플레이 스크린, 상기 광학 장치들, 및 상기 스플리터는 적어도 하나의 접안 렌즈와 동기하여 사용자의 동공 간 거리를 조절하기 위하여 이동하는 고정된 섹션으로서 배열되는, 헤드 장착 디스플레이.
50. 헤드 장착된 디스플레이에 있어서,

    광학 경로를 따라 이미지를 생성하기 위하여 동작할 수 있는 디스플레이 스크린;

    상기 디스플레이 스크린에 인접한 디스플레이 광학 장치로서, 상기 이미지를 하나의 지점에 포커싱하는, 상기 디스플레이 광학 장치;

    상기 지점에 인접하여 위치되고, 상기 디스플레이 이미지를 다수의 디스플레이 서브-이미지들로 분할하기 위한 스플리터로서, 상기 각각의 서브-이미지는 다수의 광학 서브-경로들 중 하나를 따라 이동하는, 상기 스플리터; 및

    다수의 광학 서브-경로들 중 적어도 하나를 따라 배열된 반사기를 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
51. 제 50 항에 있어서, 반사기와 눈 광학 장치들(eye optics) 사이에 배치된 확산기를 더 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
52. 제 50 항에 있어서, 상기 반사기는 이동 가능한, 헤드 장착 디스플레이.
53. 제 50 항에 있어서, 다수의 광학 서브-경로들 중 적어도 하나를 재지향시키기 위하여 다수의 광학 서브-경로들 중 적어도 하나를 따라 배열된 제 2 반사기를 더 포함하는, 헤드 장착 디스플레이.
54. 제 53 항에 있어서, 상기 제 2 반사기는 제 1 및 제 2 반사기들에 공통인 축을 중심으로 회전할 수 있고, 상기 회전은 사용자의 동공 간 거리를 조절할 수 있는, 헤드 장착 디스플레이.
55. 디스플레이된 이미지를 채널링하기 위한 시스템에 있어서,

    광학 경로를 따라 디스플레이 이미지를 생성하기 위하여 동작할 수 있는 디스플레이;

    상기 디스플레이에 인접한 디스플레이 광학 장치로서, 초점을 갖는, 상기 디스플레이 광학 장치;

    상기 디스플레이 상에 방사선을 투영하는 광대역 소스; 및

    상기 초점에 인접하게 위치된 스플리터로서, 상기 디스플레이 이미지를 다수의 디스플레이 서브-이미지들로 분할하기 위하여 동작할 수 있는, 상기 스플리터를 포함하고, 각각의 서브-이미지는 다수의 광학 서브-경로들 중 하나를 따라 이동하는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
56. 제 55 항에 있어서, 상기 광대역 투영기는 단일 광대역 투영기를 시뮬레이팅하기 위하여 배열된 다수의 협대역 소스들로 구성되는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
57. 제 55 항에 있어서, 상기 광대역 소스는,

    제 1 및 제 2 필터; 및

    제 1, 제 2 및 제 3 협대역 투영기들을 포함하고,

    상기 제 1 협대역 투영기는 상기 제 1 필터링 수단을 통과하고 공통 소스 경로를 따라 방사선을 투영하기 위하여 배치되고,

    상기 제 2 협대역 투영기는 상기 제 1 필터상에 방사선을 투영하기 위하여 배치되고, 상기 제 1 필터는 상기 제 2 필터링 수단을 통하여 상기 공통 소스 경로상으로 상기 제 2 협대역 투영기로부터 상기 방사선을 반사하기 위하여 배치되고,

    상기 제 3 협대역 투영기는 상기 제 2 필터링 수단상에 방사선을 투영하기 위하여 배치되고, 상기 제 2 필터는 상기 제 3 투영기로부터 상기 공통 소스 경로로 방사선을 반사시키기 위하여 배치된, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
58. 제 57 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 및 제 3 협대역 투영기들은 적색, 녹색, 또는 청색에 해당하는 파장들의 가시광을 투영하는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
59. 디스플레이된 이미지를 채널링하는 시스템에 있어서,

    서브-이미지 생성 섹션으로서, 디스플레이의 이미지는 포커싱되고, 두 개의 서브-경로들 중 하나를 따라 각각 지향된 적어도 두 개의 서브-이미지들을 생성하기 위하여 사용되는, 상기 서브-이미지 생성 섹션; 및

    상기 서브-경로들 각각을 따라 삽입된 적어도 하나의 접안 렌즈 섹션(eyepiece section)을 포함하고,

    상기 서브-이미지 생성 섹션 및 상기 접안 렌즈 섹션은 동기화된 이동들을 통하여 동공 간 거리를 조절하는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
60. 제 59 항에 있어서, 상기 동기화된 이동들은 각각의 서브-경로를 위하여 일정한 길이를 유지하는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.
61. 제 59 항에 있어서, 상기 접안 렌즈 섹션 이동은 상기 서브-이미지 생성 섹션의 이동에 수직인 방향 내에서 이루어지는, 디스플레이된 이미지 채널링 시스템.

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