KR20080021151A - 광가이드 광학장치 - Google Patents

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Abstract

주어진 편광 상태를 가지고 주어진 광 스펙트럼 내에 위치한, 제1 각 스펙트럼 내의 제1 세트의 광파를 부분적으로 반사하고, 상기 제1 세트의 광파와 동일한 편광 상태를 가지고 동일한 광 스펙트럼 내에 위치한, 제2 각 스펙트럼 내의 제2 세트의 광파를 전송하는 광학장치로서, 표면을 가진 제1 광전송 기판과, 상기 표면에 배치된 이색성 코팅을 포함하는 광학 장치가 제공된다. 광학 장치에서, 제1 각 스펙트럼 내에 위치한 각도가 상기 제2 각 스펙트럼 내에 위치한 각도보다 더 작고, 코팅된 표면에 의한 상기 제1 세트의 광파의 반사율은 코팅된 표면에 의한 제2 세트의 광파의 반사율보다 더 높다.

Description

광가이드 광학장치{LIGHT GUIDE OPTICAL DEVICE}
본 발명은 기판-가이드형 광학장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광가이드(light-guide)라고도 불리는, 복수의 반사 표면을 가지고 있는 공통의 광 전송 기판을 포함하는 장치에 관한 것이다.
본 발명은, 예컨대, 헤드장착용 디스플레이(Head-Mounted Display), 헤드업 디스플레이(Head-up Display), 휴대 전화, 콤팩트 디스플레이, 3D 디스플레이, 콤팩트 빔 확장기(compact beam expander) 등의 수많은 결상(imaging) 응용분야뿐 아니라, 평판-패널 인디케이터(flat-panel indicator), 콤팩트 영사기(illuminator), 스캐너 등의 비(非)-결상(non-imaging) 응용분야에서도 유용하게 실현될 수 있다.
콤팩트 광학소자에 있어 중요한 응용분야 중 하나는, 광학모듈이 결상 렌즈 및 콤바이너(combiner)의 역할을 모두 수행하는 헤드장착용 디스플레이이고, 여기서는 2D 디스플레이 장치가 무한대(infinity)에 결상되고 관찰자의 눈으로 반사된다. 이 디스플레이 장치는, 음극선관(CRT), 액정디스플레이(LCD), 유기 발광다이오드 어레이(OLED) 등의 공간 광 변조기(SLM: Spatial Light Modulator), 또는 스캐닝 소스와 이와 유사한 기기로부터, 릴레이 렌즈 또는 광섬유번들에 의해, 직접 적으로 또는 간접적으로 구현될 수 있다. 이 디스플레이 장치는, 투시형(see-through) 및 비투시형(non-see-through)에 대한 콤바이너로서 작용하는 반사 표면 또는 부분 반사 표면에 의해, 콜리메이팅 렌즈에 의해 무한대로 결상되고 관찰자의 눈으로 전송되는 일련의 소자(픽셀)을 포함하여 이루어진다. 일반적으로, 종래의 자유공간 광학 모듈(free-space optical module)이 이러한 목적을 위해 사용된다. 불행히도, 이러한 시스템에 요구되는 시계(FOV:filed of view)가 증가함에 따라, 그러한 종래의 광학 모듈은 더 커지고 더 무거워져서, 심지어 보통의 성능을 가진 장치에도 이용할 수 없다. 이것은 모든 종류의 디스플레이 장치의 주요 결점이지만, 특히 필연적으로 가능한한 가볍고 콤팩트해야 하는 헤드장착용 기기에 대해서는 더욱 그렇다.
콤팩트화에 대한 노력은 여러 가지 서로 다음 복잡한 광학 솔루션을 가져왔지만, 모두, 한편으로는, 여전히 대부분의 실제 응용에 충분할 정도로 콤팩트하지 않고, 다른 한편으로는, 생산가능성이라는 측면에서의 결점을 가지고 있다. 더욱이, 이러한 디자인의 결과로서 광학 시야각의 아이-모션-박스(eye-motion-box)는 대체로 매우 작아서, 일반적으로 8mm 이하이다. 그러므로, 광학 시스템의 성능은 관찰자의 눈에 대한 광학 시스템의 작은 움직임에도 매우 민감하고, 그러한 디스플레이 장치로부터 텍스트를 편아나게 읽기 위한 충분한 눈동자의 움직임을 허용하지 않는다.
본 발명의 주요 목적은 종래의 콤팩트 광학 디스플레이 장치의 결점을 완화하고, 개선된 성능을 가진 광학 부품 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 여러 응용분야 중에서도 특히 헤드장착용 디스플레이 장치를 위한 매우 콤팩트한 광가이드 광학소자(LOE:Light Guided Optical Element)의 설계 및 제조를 유용하게 한다. 본 발명은 상대적으로 큰 아이-모션-박스 값을 함께 상대적으로 넓은 시계를 제공할 수 있다. 그러한 광학 시스템은 눈의 큰 움직임을 수용하는 크고 고품질의 이미지를 제공한다. 본 발명에 따른 이 광학 시스템은, 종래의 구현예보다 실질적으로 더 콤팩트하고, 또 특별한 구성을 가지는 광학 시스템에조자 용이하게 결합될 수 있기 때문에, 매우 유용하다.
본 발명은 또한 개선된 헤드업 디스플레이(HUD)의 구현을 가능하게 한다. 30년 이상 이전의 이러한 디스플레이 장치의 초창기부터 지금까지 이 분야에서는 눈부신 발전이 있어왔다. 실제로, 헤드업 디스플레이는 널리 보급되기 시작했고, 현재는 최첨단 전투기뿐 아니라 민간기에서도 매우 중요한 역할을 수행한다. HUD 시스템은 저시도(low-visibility) 착륙 동작을 위한 핵심 구성품으로 되었다. 더욱이, 최근에는 자동차 분야에서의 헤드업 디스플레이를 위한 수많은 제안과 디자인이 있었다. 이 분야에서 이것은 운전자를 운전과 네비게이션을 강력하게 지원할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 종래의 헤드업 디스플레이는 여러 가지 중요한 결점 을 가지고 있다. 현재 디자인의 모든 헤드업 디스플레이에서는 디스플레이 소스가 콤바이너로부터 상당한 거리를 두고 떨어져 있어야 한다. 이것은 소스가 전체 콤바이너 표면을 조명한다는 것을 보장하기 위해서다. 결과적으로, 콤바이너-프로젝터 HUD 시스템은 필연적으로 부피가 크고, 상당한 설치 공간을 필요로 한다. 종래의 헤드업 디스플레이의 큰 광학 구경(aperture) 또한 주요한 광학 설계 도전을 붙잡고, 헤드업 디스플레이를 그 성능에서 타협하거나, 또는 고성능이 요구되는 때에는 고비용으로 하게 만든다. 고품질 홀로그래픽 HUD의 색채 분산은 별도의 사항으로 한다.
본 발명의 중요한 응용은 상술한 결점을 완화한 콤팩트 HUD에서의 실현에 관련한다. 본 발명의 HUD 디자인에서, 콤바이너는 기판에 부착가능한 콤팩트 디스플레이 소스로 조명된다. 그러므로, 전체 시스템이 매우 콤팩트하고, 폭넓은 응용분야에서의 여러 가지 구조에 용이하게 설치될 수 있다. 덧붙여, 디스플레이 장치의 색채 분산은 무시할만 하고, 종래의 백색광 소스를 포함하는 와이드 스펙트럼 소스와 작동할 수 있다. 또한, 본 발명은 콤바이너의 작용 영역이 광 소스에 의해 실제로 조명되는 영역보다 훨씬 더 크게 될 수 있도록 이미지를 확장한다.
본 발명의 다른 중요한 응용은 실체 3D 뷰를 가진 대형 스크린을 제공하는 것이다. 정보 기술에서의 지속적인 발전은 3D 디스플레이에 대한 요구의 증가로 이어졌다. 사실상, 폭넓은 범위의 3D 장비가 시장에 이미 나와있다. 그러나, 이러한 시스템들은 사용하기 위해서는 사용자가 우측 눈과 좌측 눈을 위한 이미지를 구분하기 위해 특별한 장치를 착용해야 한다. 그러한 보조장치를 필요로 하는 시 스템은 많은 실제 응용분야에서 확고하게 자리잡고 있다. 그러나, 다른 분야로의 확장을 위해서는 향상된 시청 편의를 가진 보조장치가 필요없는 시스템 및 양안 시야의 메카니즘에 보다 근접한 개선이 요구된다. 이 문제에 대한 종래의 솔루션은 여러 가지 단점을 가지고 있고, 이들은 이미지 품질과 시청 편의의 측면에서 2D 디스플레이에 훨씬 미치지 못한다. 그러나, 본 발명을 이용하면, 보조 장치가 필요없고 표준의 광 제조 프로세스로 제조될 수 있는 고품질의 3D 자동 입체경 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 응용은 휴대 전화와 같은 모바일 휴대 기기를 위한 폭넓은 시계(FOV)를 가진 콤팩트 디스플레이를 제공하는 것이다. 오늘날의 무선 인터넷 시장에서는, 비디오 전송을 위한 충분한 대역이 확보되어 있다. 이를 제한하는 요소는 최종 사용자단에서의 디스플레이 장치의 품질에 있다.
휴대성의 요구로 인해 디스플레이 장치의 물리적인 크기가 제한되고, 결과적으로 품질이 다소 떨어지는 이미지를 직접 디스플레이하게 된다. 본 발명은 매우 큰 가상 이미지를 가지면서 물리적으로 매우 콤팩트한 디스플레이 장치를 제공한다. 이것은 휴대 통신, 특히 모바일 인터넷에 있어서는 핵심적인 특징이고, 이로써 휴대 통신의 실제적인 구현에 있어서의 주요한 제한사항 중 하나를 해결하게 된다. 이로 인해, 본 발명은 전체 포맷의 인터넷 페이지의 디지털 콘텐츠를 휴대 전화와 같은 소형 휴대 장치로 시청할 수 있도록 한다.
따라서, 본 발명은, 적어도 두개의 주 표면과 에지(edges)를 가지는 광전송 기판과; 내부 반사에 의해 상기 기판으로 광을 결합하기 위한 광학 수단과; 상기 기판에 위치된 적어도 하나의 부분 반사 표면을 포함하여 이루어진다.
본 발명은 헤드장착용 디스플레이 장치를 위한 매우 콤팩트한 광가이드 광학소자(LOE:Light Guided Optical Element)의 설계 및 제조를 유용하고, 상대적으로 큰 아이-모션-박스 값을 함께 상대적으로 넓은 시계를 제공할 수 있으며, 눈의 큰 움직임을 수용하는 크고 고품질의 이미지를 제공한다. 본 발명에 따른 이 광학 시스템은, 종래의 구현예보다 실질적으로 더 콤팩트하고, 또 특별한 구성을 가지는 광학 시스템에조자 용이하게 결합될 수 있기 때문에, 매우 유용하다. 본 발명은 또한 개선된 헤드업 디스플레이(HUD)의 구현을 가능하게 한다.
본 발명은 이를 보다 잘 이해할 수 있도록 아래의 도면을 참조하여 바람직한 실시예와 함께 설명된다.
도면을 참조함에 있어서, 도면에 나타난 것은, 일례로서 나타낸 것이고, 본 발명의 바림직한 실시예를 도식적으로 보여주기 위한 것일 뿐임을 주지하여야 한다. 또, 이것은 본 발명의 원리와 개념에 대한 가장 유용하고 이해하기 쉬운 설명을 제공하기 위해 나타낸 것이다. 이와 관련하여, 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 정도 이상으로 상세하게 본 발명의 구조를 상세하게 보여주고자 시도하기는 않았다. 도면과 함께 이 명세서는 본 발명의 여러 가지 형태가 어떻게 실현되는지에 대해 당업자에게 방향을 제공한다.
도 1은 종래의 폴딩 광학장치를 보여준다. 여기서 기판(2)은 디스플레이 소 스(4)에 의해 조명된다. 디스플레이는 콜리메이팅 렌즈(6)에 의해 평행광으로 변환된다. 디스플레이 소스(4)로부터의 광은 메인 광선(10)이 기판면과 평행하게 되도록 제1 반사 기판(8)에 의해 기판(2) 내로 유도된다. 제2 반사 기판(12)은 광을 기판의 밖으로 유도하여, 관찰자(14)의 눈으로 보낸다. 이 구성의 콤팩트함에도 불구하고, 이것은 심각한 결점을 가지고 있는데, 구체적으로는 매우 제한된 시계(FOV)만이 유효하다는 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기판 내부에서 허용되는 최대 축-이탈 각은 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00001
(1)
여기서, T는 기판 두께이고, deye는 바람직한 노출된 눈동자 직경이며, l은 반사 표면인 (8)과 (12) 사이의 거리이다.
αmax보다 더 큰 각으로, 광선은 반사 표면(12)에 도착하기 전에 기판 표면으로부터 반사된다. 그러므로, 반사 표면(12)은 바람직하지 못한 방향으로 조명되고, 유령 이미지가 나타난다.
따라서, 이 구성으로 얻을 수 있는 최대 시계(FOV)는 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00002
(2)
여기서, ν는 기판의 반사 인덱스이다.
일반적으로 반사 인덱스 값은 1.5~1.6 사이에 있다.
통상, 눈동자의 직경은 2-6mm이다. 디스플레이의 움직임이나 어긋남을 수용하기 위해, 보다 큰 출구 동공 직경이 필요하다. 바람직한 최소의 값을 약 8-10mm로 잡으면, 눈의 광축과 머리의 측부와의 사이의 거리(l)는, 일반적으로, 40-80mm 사이이다. 결과적으로, 8°의 작은 시계(FOV)에 대해서도, 바람직한 기판 두께는 12mm가 요구될 것이다.
상술한 문제를 해결하기 위해 방법을 제안하면, 이 방법은 기판 내부에 확대경을 설치하고 평행하지 않는 방향으로 광을 유도하는 것을 포함한다. 그러나, 이러한 해결책에도 불구하고, 오직 하나의 반사 표면만을 고려하면, 시스템 두께는 유사한 값으로 제한된다. 시계(FOV)는 기판면상의 반사 표면(12)의 투사 직경에 의해 제한된다. 수학적으로, 얻을 수 있는 최대 시계(FOV)는, 이러한 제한으로 인해, 다음과 같이 표현된다.
Figure 112008004893938-PAT00003
(3)
여기서, αsur은 반사 표면과 기판면에 수직인 면 사이의 각이고,
Reye는 관찰자의 눈과 기판 사이의 거리(일반적으로 약 30-40mm)이다.
실제적으로, tanαsur은 1보다 훨씬 클 수는 없다. 그러므로, 8°의 시계(FOV)에 대한 상술한 동일한 파라미터에 대해, 여기서 바람직한 기판 두께는 7mm가 요구되고, 이것은 앞서서의 한계보다 향상된 것이다. 그럼에도 불구하고, 시계(FOV)가 증가함에 따라, 기판 두께도 급격하게 증가한다. 예를 들면, 시계가 15 ° 및 30°로 되면, 기판의 한계 두께는 각각 18mm 또는 25mm가 된다.
상술한 제한을 완화하기 위해, 본 발명은 광가이드 광학소자(LOE) 내에 제조된, 선택적으로 반사하는 표면의 어레이를 이용한다. 도 2는 본 발명에 따른 광가이드 광학소자의 단면을 나타낸다. 제1 반사 표면(16)에는 이 장치의 뒤에 위치한 광 소스(도시되지 않음)로부터 출사된 디스플레이(18)가 평행광으로 되어 조명된다. 반사 표면(16)은 광이 내부의 전반사에 의해 평탄한 기판(20)의 내부에 트래핑되도록 소스로부터 입사하는 광을 반사한다. 기판의 표면으로부터 수차례 반사된 후에, 트래핑된(trapped) 광파가 관찰자(24)의 눈으로 광을 출사하는 선택적으로 반사하는 표면(22)의 어레이에 도달한다. 소스의 중앙 광파가 기판 표면(26)에 수직인 방향으로 기판(20) 밖으로 나오고, 기판(20) 내부에 유도된 광파의 축으로부터 이탈된 각이 αin이라고 가정하면, 반사 표면과 기판면의 수직면 사이의 각도 αs u r2는 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00004
(4)
도 2에서 알 수 있듯이, 트래핑된 광선은 두 개의 다른 방향(28,30)으로부터 반사 표면에 도달한다. 이 특정의 실시예에서는, 트래핑된 광선이 기판 표면(26)으로부터 복수번 반사된 후에 이들 방향 중 제1 방향(28)으로부터 반사 표면에 도달하고, 여기서 트래핑된 광선과 반사 표면의 수직면 사이의 입사각 βref는 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00005
(5)
트래핑된 광선이 기판 표면(26)으로부터 홀수번 반사된 후에 이들 방향 중 제2 방향(30)로부터 반사 표면에 도달하고, 여기서 축 이탈 각은 α'in=180°-αin이고, 트래핑된 광선과 반사 표면의 수직면 사이의 입사각은 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00006
(6)
바람직하지 않은 반사와 유령 이미지를 방지하기 위해, 이들 두 방향 중 하나에 대한 반사가 무시될 수 있어야 한다는 것이 중요하다. 두 개의 입사 방향 간의 바람직한 식별은 하나의 각이 다른 것보다 현저하게 작으면 가능하다. 이를 위한 두번째 해결방안이 있는데, 이것은 S-편광의 반사 특성을 이용한다는 것이지만 이미 제안되었다. 두가지 해결방안은 모두 결점을 가지고 있다. 첫번째 해결방안의 주요 단점은 수용할만한 시계(FOV)를 얻기 위해 요구되는 반사표면이 상대적으로 많이 필요하다는 것이다. 두번째 해결방안의 주요 결점은 αin의 내부 각도를 가지는 광선의 바람직하지 못한 반사에 있다. 다른 해결방안은 이제부터 설명한다. 이것은 P-편광의 반사 특성을 이용하지만 때로는 S-편광을 이용하기도 하고, 주어진 적용분야에서 더 적은 반사 표면이 요구되도록 더 얕은 반사 표면 경사를 제공한다.
S-편광과 P-편광의 입사각의 함수에 따른 반사 특성은 다르다. 예컨대, 에어/크라운 유리(air/crown glass) 매체를 고려하면, 제로(0) 경사에서 두 편광이 4% 반사하는 반면에, 경계에 입사하는 S-편광의 프레넬 반사율(Fresnel reflectance)은 단조롭게 상승하여 스치는 입사에서 100%에 도달하고, P-편광의 프레넬 반사율은 처음에는 브루스터의 각(Brewster's angle)에서는 0%까지 감소하고, 스치는 입사에서 100%로 상승한다. 결과적으로, 경사 입사각에서 S-편광에 대해 높은 반사율을 가지고 수직 입사에 대해서는 거의 제로 반사율을 가지는 코팅을 디자인할 수 있다. 또한, P-편광에 대해 높은 입사각에서 매우 낮은 반사율을 가지고 낮은 입사각에 대해 높은 반사율을 가지는 코팅을 디자인할 수 있다. 이 특성은 두 방향 중 하나에서의 반사를 제거함으로써 상술한 바람직하지 않은 반사와 유령 이미지를 방지할 수 있다. 예컨대, 수식 (5) 및 (6)에서 βref ~ 25°를 선택해보면, 다음과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112008004893938-PAT00007
(7)
만일 지금 반사 표면이 어느 β'ref가 반사되지 않고 βref가 반사되도록 결정되면, 원하는 조건이 얻어진다. 도 3a 및 3b는 선택적으로 반사하는 표면의 바람직한 반사 형태를 보여준다. 광선(32)(도 3a)이, βref~25°의 축 이탈각을 가지고, 부분적으로 반사되고, 기판(34) 밖으로 유도되는 반면에, 광선(36)(도 3b)은 반사 표면에 대해 β'ref~75°의 축 이탈각(이것은 β'ref~105°와 등가이다)을 가지 고, 주목할 만한 반사없이 반사 표면(34)을 통과하여 투과된다.
도 4는, 모두 P-편광에 대해 네 개의 서로 다른 입사각(20°,25°,30°,75°)으로, 상술한 반사 특성을 달성하도록 설계된 이색성 코팅의 반사율 곡선을 보여준다. 높은 각의 광선의 반사율이 전체 관계 스펙트럽에 걸쳐 무시할만 한 반면, 20°,25°,및 30°의 축 이탈각에서의 광선은 동일한 스펙트럼에 대해 각각 26%, 29%, 및 32%의 거의 일정한 반사율을 가진다. 명백하게, 반사율은 입사각의 경사에 따라 감소한다.
도 5는 파장 λ=550nm인 P-편광에 대한 입사각의 함수로, 동일한 이색성 코팅의 반사율 곡선을 보여준다. 명백하게, 이 그래프에는 두 개의 눈에 띄는 영역이 있는데, 반사율이 매우 낮은 50°와 80°사이, 및 반사율이 입사각이 감소함에 따라 완만하게 증가하는 15°와 40°사이이다. 그러므로, 주어진 시계(FOV)에 대해, 매우 낮은 반사율이 바람직한 β'ref의 전체 각도 스펙트럼이 첫번째 영역 내에 위치되고, 또 더 높은 반사율이 바람직한 βref의 전체 각도 스펙트럼이 두번째 영역 내에 위치된다는 것이 보장되기만 하면, 관찰자의 눈으로 오직 하나의 기판 모드의 반사를 확신할 수 있고, 또 유령 이미지도 나타나지 않을 것을 확신할 수 있다.
지금까지, 오직 P-편광에 대해서만 분석하였다. 이것은, 액정 디스플레이(LCD)와 같은 편극화된 디스플레이 소스를 이용하는 시스템이나, 또는 출력 밝기가 중요하지 않고 S-편광이 필터링되어 제거될 수 있는 시스템에 대해 충분히 적용 될 수 있다. 그러나, 밝기가 매우 중요한 CRT나 OLED와 같은 편극화되지 않은 디스플레이 소스에 대해서는, S-편광이 무시될 수 없고, 설계 과정에서 이것이 반드시 고려되어야 한다. 다행히도, 그것이 P-편광보다 더 모험적이지만, 상술한 바와 같이 S-편광에 대해서도 동일한 동작을 가지는 코팅을 디자인하는 것이 가능하다. 즉, β'ref의 전체 스펙트럼에 대해 매우 낮은 반사율을 가지고, βref의 각각의 각도 스펙트럼에 대해 더 높고 미리 정해진 반사율을 가진 코팅을 디자인할 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 4 및 도 5를 참조하여 상술한 바와 동일한 이색성 코팅의 반사율 곡선을 보여주는데, 다만 여기서는 S-편광에 대한 것이다. 명백하게, 두 개의 편극화의 동작 사이에는 차이가 있다. 반사율이 매우 낮은 높은 각의 영역은 S-편광에서 훨씬 더 좁다. P-편광의 경우보다 S-편광의 경우에 전체 스펙트럼 대역에 걸쳐 주어진 각도에 대한 일정한 반사율을 달성하는 것이 더 어렵다. 또, 더 높은 반사율이 요구되는, βref의 각도 스펙트럼에서 S-편광의 완만한 동작이 P-편광의 경우와 반대이다. 즉, 입사광의 경사에 따라 S-편광의 반사율은 증가한다. 명백하게, βref의 각도 스펙트럼에서의 두 평광의 상반되는 동작은, 각 시스템의 세부 요구사항에 따라 전체 광의 바람직한 반사율을 달성하기 위해 시스템의 광학적 설계 시에 이용될 수 있다.
디스플레이 소스로부터 기판으로 가능한 많은 광을 유도하기 위해, 제1 반사 표면(16)(도 2)의 반사율이 가능한 높아야 한다는 것은 분명하다. 소스의 중앙파가 기판에 수직으로 입사(즉, α0=180°)한다고 가정하면, 제1 반사 표면과 기판면 에 수직인 면 사이의 각도 αsur1는 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00008
(8)
상술한 예에서 αsur1과 α'sur1에 대한 솔루션은 각각 155° 및 115°이다.
도 8은, 디스플레이 소스(도시되지 않음)로부터의 광(38)을 유도하고 내부 전반사에 의해 기판(20) 내부에 그 광을 가두는 반사 표면(16)의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 기판 표면(40) 상의 반사 표면의 투영 S1은 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00009
(9)
여기서, T는 기판 두께이다.
α=α'sur1으로 하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상술한 예에서 기판 표면 상의 유도 영역은 앞선 솔루션에서보다 4.5배나 더 크기 때문이다. 유도된 광파가 기판(16)으로부터 반사된 후에, 반사 표면의 전 영역을 조명한다고 가정하면, 기판 표면 상의 2S 1=2Ttan(α)의 영역을 조명하는 것이 된다. 한편, 기판면 상의 반사 표면(22)의 투영 영역은 S 2=2Ttan(αsur2)이다. 반사 표면 사이의 중첩이나 갭을 방지하기 위해, 각 표면의 투영 영역은 서로에게 밀착되어 있다. 그러므로, 한 사이클(즉, 기판의 동일한 표면으로부터의 두 개의 반사 사이)동안 각 유도된 광선이 통과하는 반사 표면(22)의 수 N 은 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00010
(10)
이 예에서, αsur2 = 65°,및 αsur1 = 115°이고, 솔루션은 N = 2이다. 즉, 각 광선은 한 사이클동안 두 개의 서로 다른 표면을 통과한다. 이것은, 각 광선이 한 사이클동안 여섯 개의 서로 다른 표면을 통과하는 앞선 예에 비해 착상의 전환이고, 또 눈부신 개선이다. 주어진 시계에 대한 요구에 대해 반사 표면의 수를 감소할 수 있는 것은 관찰면 상의 반사 표면의 투영 영역에 관련한다. 본 예에서의 각도가 더 커질수록, 이미지 차원을 지원하기 위해 요구되는 반사 표면의 수는 더 적어진다. 반사 표면의 수를 감소시킴으로써, 광가이드 광학소자의 구현을 단순화하고, 그 제조에 필요한 경비를 현저하게 줄일 수 있다.
도 8과 관련하여 상술한 실시예는 입력 광파를 기판 안으로 유도하기 위한 방법의 일례이다. 그러나, 입력 광파는 또한, 폴딩 프리즘(folding prisms), 광섬유번들, 간섭 그레이팅(diffraction gratings), 등의(반드시 이에 한정되는 것은 아님) 다른 광학 수단에 의해 기판 안으로 유도될 수도 있다.
또한, 도 2에 도시된 예에서는, 입력 광파와 이미지 광파가 기판의 동일한 측에 위치되어 있다. 입력 광파와 이미지 광파가 기판의 반대되는 측에 위치되는 구성은 충분히 예견된다. 어떤 경우에는, 기판의 주변 측부 중 하나를 통해 기판 안으로 입력 광파를 유도하는 것도 가능하다.
도 9a는 기판 안으로 유도된 광을 관찰자의 눈으로 유도하는 선택적으로 반 사하는 표면의 어레이의 상세한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 각 사이클에서, 유도된 광선은 α'in = 130°의 방향으로 반사 표면(42)을 통과하고, 이로써 광선과 반사 표면에 수직인 면과의 사이의 각도는 ~75°로 되고, 이들 표면으로부터의 반사는 무시될 수 있다. 덧붙여, 광선은 각 사이클에서 αin = 50°의 방향으로 반사 표면(44)을 두 번 통과하는데, 여기서 입사각은 25°이고 광선 에너지의 일부가 기판 밖으로 유도된다. 두 개의 선택적으로 반사하는 표면(22)으로 된 하나의 어레이가 관찰자의 눈으로 광을 유도하기 위해 사용된다고 가정하면, 최대 시계(FOV)는 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00011
(11)
그러므로, 상기 예의 동일한 파라미터에 대해, 8°의 시계를 위한 한계 기판 두께는 2.8mm이고, 15° 및 30°이 시계를 위한 한계 기판 두께는 각각 3.7mm 및 5.6mm이다. 이들은 상술한 종래의 솔루션에서의 한계 두께보다는 더 양호한 값이다. 게다가, 둘 이상의 선택적으로 반사하는 표면이 사용될 수 있다. 예컨대, 세 개의 선택 반사 표면(22)에 대해, 15° 및 30°이 시계를 위한 한계 기판 두께는 각각 약 2.4mm 및 3.9mm이다. 마찬가지로, 다른 많은 장점 중에서 한계 기판 두께를 더 줄이기 위해 추가적인 반사 표면을 도입할 수 있다.
상대적으로 작은 시계(FOV)가 요구되는 경우의 구성을 위해, 단일 부분 반사 표면이 충분할 수 있다. 예컨대, 다음의 파라미터: R eye = 25mm ; αsur = 72°; 및 T = 5mm, 를 가지는 시스템에 있어서, 17°의 적절한 시계가 단일 반사 표면(22)을 가지고도 얻어질 수 있다. 광선의 일부가 원하는 방향으로 밖으로 유도되기 전에 표면(22)를 수차례 가로지를 것이다. BK7 물질 또는 그 유사한 물질에 대한 내부 전반사 조검을 달성하기 위한 기판 내부의 최소 전파 각도는 αin ( min ) = 42°이고, 시계의 중앙각의 전파 방향은 αin ( cen ) = 48°이다. 결과적으로, 투영된 이미지는 표면에 대해 수직은 아니고, 12°로 경사되어 축 이탈되어 있다. 그럼에도 불구하고, 많은 응용분야에서, 이것은 수용할 만하다.
도 9b에 도시된 바와 같이, 각 선택 반사 표면은 서로 다른 강도의 광선에 의해 조명된다. 우측 표면(46)에, 기판(20)의 하부면(48)으로부터 반사된 광선이 바로 조명되는 한편, 좌측 표면(50)은 부분적으로 반사하는 표면(46)을 이미 통과하여 낮은 강도를 가지고 있는 광선에 의해 조명된다. 균일한 밝기의 이미지를 달성하기 위해, 이미지의 서로 다른 부분 간의 강도의 차이에 대한 보상이 요구된다. 사실상, 표면(46)의 반사율이 표면(50)의 반사율보다 낮게 되도록 반사 표면을 서로 다른 코팅으로 코팅함으로써 불균일한 조명을 보상한다.
최종 이미지에 잠재되는 비균일성은 각 선택 반사 표면에 도달하는 서로 다른 광선의 서로 다른 반사 순서에 의해 발생될 수 있다. 즉, 어떤 광성은 선택 반사 표면으로부터 반사없이 직접 도달하고, 다른 광선은 그러한 반사를 한 번이상 거친 후에 도달할 수 있다. 이 결과는 도 9a에 나타나 있다. 한 광선이 52 지점에서 제1 선택 반사 표면(22)을 교차한다. 이 광선의 입사각은 25°이고, 이 광선 에너지의 일부는 기판 밖으로 유도된다. 그런 다음, 이 광선은 눈에 띄는 반사없이 42 지점에서 입사각 75°로 동일한 선택 반사 표면을 교차하고, 그런 다음 25°의 입사각으로 지점 54를 다시 교차하고, 이 광선 에너지의 다른 부분은 기판 밖으로 유도된다. 반대로, 도 9b에 도시된 광은 동일한 기판으로부터 오직 한번 반사된다. 우리는 더 작은 입사각에서 더 많은 반사가 일어난다는 것을 알았다. 그러므로, 그러한 다중 교차에 의한 결과로서 나타나는 불균일성을 보상하는 방법 중 하나는, 도 5의 10-40° 범위에서의 반사도에서 나타난 바와 같이, 입사각이 감소함에 따라 반사율이 완만하게 증가하는 코팅을 설계하는 것이다. 다중 교차 현상에서의 그러한 차이를 완전하게 보상하는 것은 어렵다. 그럼에도 불구하고, 실제상으로, 인간의 눈은 인식되지 않는 밝기의 변화는 참을 수 있다. 눈에 근접한 디스플레이에 대해, 눈은 단일 시야각으로부터 나오는 모든 광을 집약하고, 그것을 망막 위의 한 점에 모은다. 눈의 반응 곡선은 로가리듬(logarithm)의 곡선이기 때문에, 디스플레이 밝기의 작은 변화는 인식되지 않을 것이다. 그러므로, 디스플레이 내에서 적절한 레벨의 조명 균일성만으로도, 인간의 눈은 고품질 이미지를 경험하게 된다. 요구되는 적절한 균일성은 광가이드 광학소자로 용이하게 달성될 수 있다.
그러나, 헤드업 디스플레이와 같이 눈에서 멀리 위치된 디스플레이에 있어서, 다중 교차에 의한 불균일성은 허용될 수 없다. 이러한 경우, 불균일성을 극복하기 위한 보다 시스템적인 방법이 요구된다. 도 10은 가능한 접근법 하나를 보여 준다. 두께 T add를 가진 얇은 투명층(55)이 광 가이드 광학소자의 바닥에 부착되어 있다. 이러한 배열에서는, 도 9a에서와 같이 세 점에서 제1의 선택적으로 반사하는 표면(22)을 교차하는, 예컨대 25°도 입사하는 광선은 이 표면을 두 번만 교차하고 점 52에서 한 번만 반사된다. 이러한 방식으로, 이중 반사 효과는 일어나지 않는다. 두께 T add는 광학 시스템의 전체 시계에 대해 이중 반사 효과가 최소로 되도록 산출될 수 있다. 예컨대, FOV=24°; αsur=64°; αin=52°;ν=1.51, 및 T=4mm와 같은 파라미터를 가진 광학 시스템에서, T add=2.1의 두께를 가진 층이 바람직하지 않은 이중 통과 효과를 완전히 제거하기 위해 더해져야 한다. 명백하게, 광 가이드 광학소자의 전체 두께는 이제 4mm 대신 6.1mm가 되지만, 콤바이너가 상대적으로 크고 기계적 강도가 요구되는 HUD 시스템에서, 증가된 두께가 반드시 결점인 것은 아니다. 광 가이드 광학소자의 상부에 또는 기판의 양 가로에 투명층을 더할 수도 있다. 정확한 구성은 구체적인 광학 시스템의 사양에 따라 정해질 것이다. 제안된 구성에서는, 두께 T add가 얼마이든 관계없이, 적어도 일부의 광선은 동일한 선택 반사 표면을 두 번 교차한다. 예를 들면, 도 10에서, 광선은 25°의 입사각을 가지고 점 52에서 제1 반사 표면(22)을 한번 통과하고, 여기서 광선의 에너지 일부가 기판 밖으로 유도되며, 75°의 입사각에서 주목할만한 반사없이 한번 통과한다. 보통, 오직 첫번째 교차만이 광 가이드 광학소자에 의해 형성되는 이미지에 기여한다.
시야각을 고려하면, 최종 이미지의 서로 다른 부분은 부분 반사 표면의 서로 다른 부분으로부터 나온다. 도 11은 제안된 구성에 기초한 콤팩트 광 가이드 광학소자 디스플레이 시스템의 단면도로서, 이러한 효과를 보여준다. 특정 시야각(58)을 나타내는 단일 면 광파(56)는 부분 반사 표면(22)의 전체 어레이의 오직 일부만을 나타낸다. 그래서, 부분 반사 표면의 각 지점에 대해, 공칭 시야갹이 정의 되고, 이 각에 따라 반사율이 설계된다.
광 가이드 광학소자의 여러 가지 부분 반사 표면의 코팅의 설계가 다름과 같이 행해진다. 각각의 특정 각에 대해, 광선은 목표하는 눈동자(60)의 중앙으로부터 부분 반사 표면으로 스넬의 법칙(Snell's Law)에 의한 간섭을 고려하여 풋프린트를 그린다. 산출된 방향은 공칭 입사 방향으로서 설정되고, 특정 코팅이, 이 방향에 따라, 또 이 특정 시야각에 관련된 사전 반사율도 고려하여, 설계된다. 그러므로, 각각의 시야각에 대해, 관련 표면으로부터의 평균 반사율은 바람직한 반사율에 매우 가까울 것이다. 덧붙여, 필요하다면, 두께 T add가 광 가이드 광학소자에 더해질 것이다.
동일하지 않은 선택 반사 표면을 가진 광 가이드 광학소자는 두 가지 중요성을 가진다. 관찰자가 광가이드 광학소자를 통해 외부 장면을 보아야 하는 파일럿(piolt)을 위한 헤드장착형 디스플레이와 같은 투과형 시스템에서, 선택 반사 표면의 반사율은 상대적으로 높아야 한다. 여기서는 모든 선택 반사 표면에 대해 반사율 계수가 동일하지 않기 때문에, 기판을 통해 보여지는 외부 장면의 불균일한 이미지를 가져올 위험이 있다. 다행히도, 이 불균일은 다소 작고, 또 많은 경우에 무시되어질 수 있다. 그러한 잠재된 불균일성이 매우 중요하게 되는 다른 상황에서는, 상보성의 불균일 코팅이, 기판의 불균일성을 보상하고 전체 시계(FOV)에 대한 균일한 밝기의 관찰을 이루기 위해, 기판의 외부 표면에 부가될 수 있다.
가상 실제 디스플레이(virtual reality display)와 같은 비-투과형 시스템에서는, 기판이 불투명하고 시스템의 투과율이 중요하지 않다. 그러나, 이러한 경우, 반사율이 전보다 더 높아질 수 있고, 전체 시계에 걸쳐 균일한 밝기를 달성하기에 충분한 강도가 제1 반사 표면을 통과하는 것을 보장해야 한다는 것에 주의해야 한다. 고려해야 할 다른 문제는 광의 편극화이다. 상술한 바와 같이, 선택 반사 표면 코팅에 대해서는, P-편광이 바람직하다. 다행히도, 몇몇 콤팩트 디스플레이 소스(즉, 네마틱(nematic) 액정 디스플레이)는 선형적으로 편극화된다. 이것은 또한 입력 광이 반사 표면에 대해 S-편광으로 되는 디스플레이 소스의 경우에도 적용될 수 있다. 그러한 경우, S-편광에 대한 코팅을 설계하거나, 다르게는 반파장판으로 소스의 편극화를 회전시키는 것이 가능하다. 도 12에 도시된 바와 같이, 디스플레이 소스(4)로부터 출사된 광은 선형적으로 S-편광으로 된다. 반파장판(62)을 이용함으로써, 편극화가 회전하여 원하는 P-편광이 유도 반사 표면(22)으로 입사된다.
전형적인 투과형 시스템의 예상되는 동작을 보여주기 위해, 투영된 디스플레이와 외부 장면 양쪽의 밝기를 계산하면서 컴퓨터 시뮬레이션을 행하였다. 시스템 은 다음의 파라미터를 가진다: T=4.3mm; T add=0; αin=50°; FOV=24°; Reye=25mm; ν=1.51. 디스플레이 소스는 S-편광으로 되고, 두 개의 선택 반사 표면이 있으며, 공칭 반사율은 22%이다. 도 13은 요청된 공칭값에 대해 정규화한 시뮬레이션 결과를 보여준다. 두 그래프에는 약간의 작은 요동이 있지만, 이러한 변화는 근안 응용분야(near-to-eye application)에서는 인식되지 않는 정도이다.
여기까지, 오직 ξ축에 대한 시계만을 설명하였다. 이와 직교하는 η축에 대한 시계를 고려하여야 한다. η축에 대한 시계는 선택 반사 표면의 크기나 수에 의존하지 않는다. 오히려 기판에 유된 입력 광파의 η축에 대한 가로 치수에 의존한다. η축에 대해 최대로 얻을 수 있는 시계(FOV)는 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00012
(12)
여기서 Dη은 기판 안으로 유도된 입력 광파의 η축에 따른 가로 치부이다.
즉, 원하는 시계가 30°이면, 상술한 것과 동일한 파라미터를 이용하면, 한계 가로 치수는 42mm이다. 기판 안으로 유도된 입력 광파의 ξ축에 대한 세로 치수가 S1 = Ttan(αin)에 의해 주어지는 것을 앞에서 보여주었다. T=4mm인 기판 두께는 S1=8.6mm를 가져온다. 대략적으로 광가이드 광학소자의 세로 치수가 가로 치수보다 5배 더 크다. 표준 비디오 디스플레이인 4:3의 이미지 애스펙트비(aspect ratio)와 η축에 대한 시계가 22°인 경우에도, 요구되는 세로 치수는 약 34mm이고, 이것은 여전히 가로 치수보다 4배 더 큰 것이다. 이러한 비대칭은 문제가 있 다. 즉, 높은 구경(aperture)을 가진 콜리메이팅 렌즈 또는 매우 큰 디스플레이 소스가 요구되는 것이다. 어떤 경우이든, 그러한 구경 치수를 가지고는, 원하는 콤팩트한 시스템을 얻는 것이 불가능하다.
이러한 문제를 해결하기 위한 다른 방법이 도 14에 나타나 있다. ξ축에만 따른 반사 표면(22)의 어레이를 이용하는 대신, 또다른 반사 표면 어레이(22a,22b,22c,22d)가 η축을 따라 배치된다. 이들 반사 표면들은 ξ축과 η축의 이등분을 따라 기판(20)의 면에 수직으로 위치된다. 이들 표면들의 반사율은 균일한 출력 광파를 얻을 수 있도록 결정된다. 예컨대, 네 개의 반사 표면에 대해, 표면의 반사율은 각각 제1 표면(22a), 제2 표면(22b), 제3 표면(22c), 및 제4 표면(22d)에 대해 각각 75%, 33%, 50%, 및 100%이어야 한다. 이러한 배치는 각각 입력 강도의 25%에서 일련의 파두(wavefront)를 생성한다. 일반적으로, 그러한 반사 표면의 어레이는 S-편광에 대해 용이하게 설계될 수 있다. 다행히도, 부분 반사 표면(22a-22d)에 대해 S-편광으로 된 광은 부분 반사 표면(22)에 대해 P-편광으로 될 것이다. 그러므로, η축으로의 이미지의 수직 확장이 S-편광에 영향을 받으면, ξ축의 수평 확장기에 광을 편극성을 회전시키기 위한 반파장판을 설치할 필요는 없다. 어레이 구조체(22, 22a~22d)에 보여준 배열은 단지 예시일 뿐이다. 광학 시스템과 요구되는 파라미터에 따라 양축에서 광파의 세로 치수를 증가시키기 위한 다른 배열이 가능하고, 그 몇가지를 아래에서 후술한다.
도 15는 η축을 따라 빔을 확장하기 위한 다른 방법을 보여준다. 이 구성에서는, 표면(22a, 22b, 및 22c)의 반사율은 S-편광에 대해 50%이고, 22d는 100% 일 반 미러이다. 비록 이 솔루션에서 수직 확장의 세로 치수가 앞선 구성보다 더 크지만, 단순히 하나의 선택 반사 코팅만을 필요로 하고, 전체 구성은 제조하기 더 쉬워진다. 일반적으로, 각각의 구체적인 광학 시스템에 있어서, η축을 따라 빔을 확장하기 위한 정확한 방법은 시스템에 요구되는 특정 사양에 따라 선택될 수 있다.
대칭 콜리메이팅 렌즈(6)를 가정하면, 반사 표면(22a~22d)으로부터의 반사 후의 η축에 대한 세로 치수는 Sη = NTtan(αin)에 의해 주어진다. 여기서, N은 반사 표면의 수이다. η축에 대한 최대로 얻을 수 있는 시계는 다음과 같다.
Figure 112008004893938-PAT00013
(13)
반사 어레이(22a~22d)가 눈에 더 가까이 위치될 수 있기 때문에, 반사 표면 간의 거리(l)은 위의 예보다 더 작아질 것이다. l=40mm로 가정하고, T=4mm; N=4; αin=65°; Reye=25mm; ν=1.5;의 파라미터를 선택하면, 결과적으로 시계(FOV)는 다음과 같이 된다.
Figure 112008004893938-PAT00014
(14)
이것은 앞서 얻어진 값들에 비해 개선된 것이다.
도 16은 이중 광가이드 광학소자 구성을 이용하여 양축을 따라 빔을 확장하기 위한 다른 방법을 보여준다. 입력 광파는 제1 반사 표면(16a)에 의해 제1 광가이드 광학소자(20a) 안으로 유도되고, ξ축을 따라 전파한다. 부분 반사 표 면(22a)은 20a의 밖으로 광을 유도하고, 그러 다음, 광은 반사 표면(16b)에 의해 제2 광가이드 광학소자(20b) 안으로 유도된다. 그러면, 광은 η축을 따라 전파되고, 그런 다음 선택 반사 표면(22b)에 의해 밖으로 유도된다. 도시된 바와 같이, 원래의 빔은 양 축을 따라 확장되고, 전체 확장은 각각의 소자 16a 및 22b의 세로 치수 사이의 비에 의해 결정된다. 도 16에 주어진 구성은 이중 광가이드 광학소자 셋업의 일례일 뿐이다. 둘 이상의 광가이드 광학소자가 함께 결합되어 복잡한 광학 시스템을 형성하는 다른 구성도 물론 가능하다. 예를 들면, 세 개의 서로 다른 기판, 각각이 세가지 기본 색 중 하나에 대해 설계된 코팅이 결합되어 3색 디스플레이 시스템을 형성할 수 있다. 그러한 경우, 각 기판은 다른 두 개의 색에 대해 투명이다. 그러한 시스템은 최종 이미지를 만들기 위해 요구되는 세 개의 서로 다른 단색 디스플레이 소스의 결합이 요구되는 응용분야에 유용할 수 있다. 보다 복잡한 시스템을 형성하기 위해 여러 가지 기판이 함께 결합될 수 있는 많은 다른 예가 있다.
한가지 알아야 할 다른 문제는 시스템의 밝기(brightness)이다. 이 문제는 디스플레이의 밝기가 외부 장면의 밝기와 대비되는 투과형 애플리케이션에서, 용인할 수 있는 콘트라스트비와 콤바이너를 통한 편안한 관찰을 위해 중요하다. 대부분의 시스템의 삽입 손실이 작다는 것을 보장할 수는 없다. 예를 들면, 도 14의 네 개의 표면에 대해 상술한 바와 같이, η축에 대한 요구되는 빔 확장때문에, 광파의 밝기는 4배 감소된다. 일반적으로 N 반사 표면에 대해, 밝기는 N의 요소에 의해 감소한다. 원칙적으로 높은 밝기의 디스플레이 소스는 이 문제를 오프셋시킬 수 있다. 그러나 이러한 접근법은 반드시 실제상의 한계를 가진다. 높은 밝기의 디스플레이 소스가 매우 비싸다는 것 외에 이들은 매우 높은 전류에 연계된 매우 높은 전력 소모를 가진다. 더욱이, 대부분의 디스플레이에서는, 얻을 수 있는 최대 밝기에 대한 잠재적인 한계가 있다. 예로서, 소형 디스플레이에 있어서 현재 가장 널리 사용되는 투과형 LCD에 있어서, 백라이트 파워는 디스플레이의 해상도와 콘트라스트비를 감소시키는 플레어링(flaring)과 같은 바람직하지 않은 현상을 피하기 위해 제한된다. 그러므로, 소스로부터 사용가능한 광의 이용을 최적화시키기 위한 다른 접근법이 요구된다.
관찰자의 눈에 도달하는 디스플레이의 밝기를 향상시키는 하나의 가능한 방법은, 관찰자의 아이-모션-박스(EMB)에 따른 광가이드 광학소자의 반사 표면(22)의 반사율을 제어하는 것이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 선택 반사 표면(22)의 전체 어레이의 각 반사 표면은 전체 시계의 일부에 의해서만 조명된다. 그러므로, 각 표면의 반사율은 전체 시계의 밝기를 최적화하도록 설정될 수 있다. 예를 들면, 도 11에서 좌측 표면(22b)은 시계의 좌측부에 대해 더 높은 반사율을 가지는 한편, 우측 표면(22a)의 반사율이 시계의 우측부에 대해 더 높은 반사율을 가지고, 시계의 좌측부에 대해 가능한 가장 낮은 반사율을 가지도록 설계될 수 있다. 2차원 확장 시스템에 유사한 설계 방법이 적용될 수 있다. 도 16에서 η은 수직축이라고 가정하면, 반사 표면(22a)의 반사율은, 상부 표면이 시계의 상부에 대해 더 높은 반사율을 가지고, 하부 표면이 시계의 하부에 대해 더 높은 반사율을 가지고 또 시계의 상부에 대해 가능한 가장 낮은 반사율을 가지도록 설계될 수 있다. 그 러므로, 세로 확장으로 인해 밝기가 감소되는 요소는 R보다 훨씬 더 작을 수 있다(여기서, R은 유입 표면(16a) 및 유출 표면(22b)의 영역 사이의 비율이다).
시스템의 전체 밝기를 향상시키기 위한 다른 방법은 입력 파워를 변경하지 않고 디스플레이 소스 밝기를 제어하는 것이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 반사 미러(16)에 의해 기판(20)으로 유도된 에너지의 대부분은 눈동자(60)의 근처로 반사된다. 그러나, 얻을 수 있는 밝기를 최대화하기 위해, 디스플레이 소스로부터 출사된 대부분의 광이 기판 안으로 유도되는 것이 바람직하다.
도 17은 디스플레이 소스가 투과형 LCD인 기판 모드 디스플레이의 예를 보여준다. 광 소스(64)로부터 출사되어 렌즈(66)에 의해 평행하게 된 광은 LCD(68)를 조명한다. LCD로부터의 이미지는 광학 부품(70)에 의해 평행하게 되고 기판(20)으로 반사된다. 도 18은 콜리메이팅/폴딩 렌즈(70)의 광학적 레이아웃을 보여주고, 도 19는 기판(20) 안으로 유도되는 광의, 렌즈(70)의 앞 표면(72) 상에서의 풋프린트를 보여준다. 일반적으로, 대부분의 디스플레이 소스에서는 디스플레이로부터 출사하는 광의 람베르트 분산이 있다. 즉, 에너지가 2π 스테라디언(steradian)의 전체 각도 스펙트럼에 걸쳐 불균일하게 분산된다. 그러나, 도 18 및 도 19에서 볼 수 있듯이, 디스플레이 소스로부터 출사하는 광의 작은 부분만이 실제로 기판(20) 안으로 유도된다. 디스플레이 표면 상의 각 점 소스로부터, 20~30°의 광의 오직 작은 원뿔만이 실제적으로 앞 표면(72) 상의 풋프린트를 조명하고, 기판(20) 안으로 유도된다. 그러므로, 밝기에 있어서의 주요한 증가는 디스플레이로부터 출사하는 광이 이 원뿔 내에 집중될 때 달성될 수 있다.
소스 조명에서 그러한 방향성을 얻어내기 위한 하나의 방법은, LCD를 위한 특별한 선택적 확산기를 이용하는 것이다. 일반적으로, 종래의 확산기는 모든 방향에 대해 불균일하게 광을 흩어버린다. 이와 다르게, 선택적 확산기는 각 지점 소스로부터의 광이 원하는 각의 원뿔 안으로 분산되는 식으로 광을 퍼트릴 수 있다. 20~30°의 원뿔에 대해, 각 지점 소스에 대한 광의 분산각은 람베르트 소스의 π 스테라디언에 대비되는 50보다 큰 요소에 의해 감소되고, 광의 밝기는 동일한 요소에 의해 증가한다. 그러므로, 시스템의 밝기에서의 주요한 향상이 최소한의 설계와 제조 노력에 의해 시스템의 전력 소비를 증가시키지 않으면서 달성될 수 있다.
LCD뿐 아니라 다른 디스플레이 소스에도 적절한 다른 솔루션은, 디스플레이 소스의 픽셀과 함께 정렬된 마이크로 렌즈의 어레이를 이용하는 것이다. 각 픽셀에 대해, 마이크로 렌즈는 픽셀로부터 원하는 각도의 원뿐 안으로 출사하는 분산 빔을 좁힌다. 사실상, 이 솔루션은 픽셀의 필-요소(filㅣl-factor)가 작은 수이기만 하면 효과적이다. 이 솔루션의 향상된 버젼은 각 픽셀이 원하는 각도 내로 분산하게 만들기 위해 픽셀 어레이 내의 픽셀의 발산 기능을 설계하는 것이다. 예를 들면, OLED 디스플레이에서, 넓은 각에서 관찰할 수 있도록 하기 위해 단일 LED의 발산각을 증가시키기 위한 노력이 이루어지고 있다. 그러나, 본 광가이드 광학소자 디스플레이 애플리케이션에서는, 시스템의 밝기를 최적화하기 위해 20~30°로 이 발산각을 작게 유지하는 것이 유리하다.
도 14 및 도 15를 참조하여 상술한 바와 같이, 시스템의 부피를 현저하게 증 가시키지 않고 수직 η 방향을 따라 폭넓은 시계(FOV)를 얻는 것이 가능하다. 그러나, 이 솔루션이 충분하지 않은 경우가 있다. 특히 매우 폭넓은 시계와 유입 반사 표면(16)과 유출 선택 반사 표면(22) 사이의 거리(l)가 일정한 시스템에 대해서는 이것이 사실이다. 도 20은 l=70mm; T=4mm; N=4; αin=65°; Reye=24mm; ν=1.51이고 아이-모션-박스(EMB)가 10mm이고 요구되는 수직 시계가 42°인 파라미터를 가진 언폴디드 광학 시스템(unfolded optical system)을 보여준다. 우리가 EMB(74)로부터 광선을 추적하면, 우리는 광이 유출 광학기(22) 상의 EMB의 투영을 통과하는 것을 발견한다. 여기서, 76, 78, 및 80은 각각 시계(FOV)의 상부각, 중앙각, 및 하부각의 투영이다. 이것은 요구되는 시계를 얻기 위해 요구되는 유입 개구(82)는 65mm라는 것을 의미한다. 이것은 기판을 박판으로 하더라도 필연적으로 전체 시스템의 크기를 증가시키는 매우 큰 개구이다. 다르게는, 만일 40mm의 더 작은 개구(84)가 가능하기만 하다면, 얻을 수 있는 수직 시계(86)는 23°로 될 것이고, 이것은 거의 요구되는 시계(FOV)의 절반이다.
도 21은 이 문제에 대한 가능한 솔루션을 보여준다. 단순한 사각판(20)을 사용하는 대신, 판의 두 수평 모서리가 평행한 두 쌍의 반사 표면(88a와 88b, 및 90a와 90b)에 각각 배치된다. 시계의 중앙부는 이전과 같이 개구(84)에 직접적으로 투영하는 반면, 시계의 하부로부터의 광선은 표면(88a, 88b)으로부터 반사되고, 시계의 상부로부터의 광은 표면(90a, 90b)으로부터 반사된다. 일반적으로, 기판의 안으로 트래핑된 광선과 반사 표면(88, 90)과의 사이의 각은 내부 전반사를 일으킬 정도로 충분히 크다. 그래서, 이들 표면에 대해서는 특별한 반사 코팅이 요구되지 않는다. 모든 광선이 입력 개구로부터 바로 이동하거나 한 쌍의 평행 표면으로부터 두 번 반사되기 때문에, 각 광선의 원래 방향은 유지되고, 원래의 이미지는 영향을 받지 않는다.
사실상, 표면(88a)에 의해 반사된 각 광선은 이것이 개구(84)에 충돌하기 전에 표면(88b)에 의해 반사되는 것을 보장하는 것이 중요하다. 이것을 확실히 하기 위해, 두 개의 광선 경로를 확인하면 충분하다. 즉, 점 94에서 표면(88a) 상에 입사하는 극한 각의 가장자리 광선(92)은 표면(90a)과의 교차점의 우측으로 표면(88b)에 충둘하여야 하고, 아울러 표면(90b)과의 교차점(98)에 접한 표면(88a)에 입사하는 가장자리 광선(96)은 그것은 개구(84)를 가로지르기 전에 표면(88b)에 충돌하여야 한다. 양 가장자리 광선이 이러한 사항을 충족하면, 표면(88a)에 입사하는 시계로부터의 모든 광선은 표면(88b)에 충돌할 것이다. 본 실시계는 40mm의 현저하게 감소된 입력 개구(84)를 가진 42°의 시계를 제공한다. 일반적으로, l이 극도로 큰 경우에, 둘 이상의 반사 표면의 케스케이드(cascade) 배열이 허용할만한 입력 개구를 유지하면서 원하는 시계를 얻기 위해 사용될 수 있다.
도 21의 실시예는 본 방법의 간단한 구현예를 보여주는 실시예이다. 주어진 시계에 대해 시스템의 개구를 감소시키거나 다르게는 주어진 구경에 대해 가용 시계를 증가시키기 위해, 기판-모드 광학기에 평행 반사 표면을 사용하는 것이 제한되지 않는다. 또, 이것은, 제한되지 않지만, 헤드업 디스플레이, 반사 투용기(episcope), 잠망경과 같은 자유공간 시스템(free-space system)을 포함하는 다 른 광학 시스템에 이용될 수 있다.
명백하게, 도 21을 참조하여 설명한 바와 같이, 기판의 입력 개구의 세로 치수는 η축을 따라 40mm이고, ξ축을 따라 8.5mm이다. 도 22a 및 도 22b는 도 14-15를 참조하여 설명한 것에 대한 다른 실시예를 나타낸다. 이 접근법은 대칭 콜리메이팅 렌즈(6)와 비대칭 입력 개구 사이를 조정하는 것을 포함한다. 입력 개구의 세로 치수는 두 축을 따라 각각 D 및 4D로 가정한다. 2D의 구경을 가진 렌즈(6)가 이미지를 기판 상에 집속한다. 평행하게 집속된 광의 전반부는 미러(16a)에 의해 기판 안으로 유도된다. 두 쌍의 평행 반사 표면(22a; 22b, 및 22c; 22d)은 유도된 광을 바깥쪽으로 분열한 다음, 원래의 방향으로 반사시켜 보낸다. 평행하게 집속된 광의 후반부는 기판(20)을 통과한 다음 프리즘(99)에 의해 기판 안으로 폴딩된다. 제2 미러(16b)는 폴딩된 광을 기판(20) 상으로 유도한다. 분명하게, 요구되는 바와 같이, 입력 개구의 세로 치수는 양 축을 따라 각각 D 및 4D이다.
도 22를 참조하여 설명한 접근법에는 어느 정도 장점이 있다. 이 시스템은 η축에 대해 대칭이고, 더 중요한 것은 광 강도의 손실이 전혀 없다는 것이다. 이 접근법은 단지 예시일 뿐이고, 대칭인 입력 빔을 비대칭인 유도된 광 빔으로 변환하는 다른 유사한 방법이 가능하다. η축을 따라 이미지를 확장하는 적절한 구성은 시스템 사양의 신중한 분석을 요구한다.
일반적으로, 위에서 고려된 광가이드 광학소자의 모든 다른 구성은 디스플레이 애플리케이션을 위한 다른 콤팩트 광학기에 대해 여러 가지 중요한 장점을 제공한다. 이것은 다음과 같다.
1) 입력 디스플레이 소스는 기판에 매우 가깝게 위치될 수 있다. 그래서, 전체 광학 시스템이 매우 콤팩트하고 경량이며, 비교할 수 없는 형태의 요소들을 제공한다.
2) 다른 콤팩트 디스플레이 구성에 대비하여, 본 발명은 대안렌즈(eyepiece)에 대한 입력 디스플레이 소스의 위치에 대해 유연성을 제공한다. 이 유연성은 확장 기판에 가까이 소스를 위치시킬 수 있는 능력과 함께 결합되어, 다른 디스플레이 시스템에서는 일반적인 오프액시스(off-axis) 광학 구성을 이용해야하는 필요성을 경감시킨다. 덧붙여, 광가이드 광학소자의 입력 개구가 출력 개구의 액티브 영역보다 훨씬 더 작기 때문에, 콜리메이팅 렌즈(6)의 개구수가 대비되는 종래의 결상 시스템에서 요구되는 것보다 훨씬 작다. 결과적으로, 현저하게 더 편리한 광학 시스템이 구현되고, 필드나 색 수차와 같은, 오프액시스(off-axis) 광학기와 높은 개구수의 렌즈에 관련된 많은 문제들이 상대적으로 쉽고 효과적으로 보상될 수 있다.
3) 본 발명에서의 선택 반사 표면의 반사율 계수는 전체 관련 스펙트럼에 대해 필수적으로 동일하다. 그러므로, 단색 및 다색 모두의 광 소스가 디스플레이 소스로서 이용될 수 있다. 광가이드 광학소자는 고 해상도와 함께 고품질의 컬러 디스플레이를 보장하는 무시할만한 파장-의존성을 가진다.
4) 입력 디스플레이로부터의 각 점이, 반사 어레이의 대부분으로부터 관찰자의 눈으로 반사되는 평면파로 변환되기 때문에, 눈의 정확한 위치에 대한 허용범위가 현저하게 완화될 수 있다. 관찰자는 전체 시계(FOV)를 볼 수 있고, 아이-모션- 박스는 다른 콤팩트 디스플레이 구성보다 현저하게 더 크게 될 수 있다.
5) 디스플레이 소서로부터의 대부분의 강도가 기판 상으로 유도되고, 이 유도된 에너지의 대부분이 "재활"되어 관찰자의 눈으로 유도되기 때문에, 비교적 높은 밝기의 디스플레이가 낮은 전력 소모의 디스플레이 소스의 경우에도 얻어질 수 있다.
도 23은, 광가이드 광학소자(20)가 안경 프레임(100)에 내장된 본 발명의 실시예를 보여준다. 디스플레이 소스(4), 콜리메이팅 렌즈(6), 및 폴딩 렌즈(70)가 광가이드 광학소자(20)의 모서리에 접한 안경 프레임의 팔부분(102) 내에 설치되어 있다. 디스플레이 소스가 소형 CRT, LCD 또는 OLED와 같은 전자소자인 경우에, 디스플레이 소스를 위한 구동기(104)가 팔(102)의 뒷부분 내에 조립된다. 전원공급기와 데이터 인터페이스(106)는 리드(108) 또는 무선 또는 광전송을 포함하는 다른 통신 수단에 의해 팔(102)에 연결가능하다. 다르게는, 배터리와 소형 데이터 링크 전자부품이 안경 프레임에 집적될 수 있다.
상술한 실시예는 투시형 및 비투시형 시스템 모두에 있어 적용될 수 있다. 비투시형 시스템의 경우, 불투명층이 광가이드 광학소자의 앞에 위치된다. 전체 광가이드 광학소자를 막을 필요는 없고, 일반적으로, 디스플레이가 보일 수 있는 액티브 영역만 막으면 된다. 이와 같이, 이 장치는, 주변시야가 중요한 인식 기능으로 작용하는 컴퓨터나 텔레비전 스크린의 시청 경험을 그래도 가지고 오면서 사용자의 주변시야를 유지하는 것을 보장할 수 있다. 다르게는, 관찰자가 외부 장면으로부터 출사된 광의 밝기 레벨을 제어하는 방식으로, 가변 필터가 시스템의 앞 에 위치될 수 있다. 이 가변 필터는 폴딩 필터나 두 개의 회전하는 편광기와 같은 기게적으로 제어되는 장치일 수도 있고, 전기적으로 제어되는 장치일 수도 있으며, 자동 장치일 수도 있다. 이로써, 필터의 투과율이 외부 배경의 밝기에 의해 결정된다.
이 실시예에서 광가이드 광학소자자가 이용될 수 있는 정확한 방법에 대해 다른 대안이 있다. 가장 간단한 선택사항은 하나의 눈에 대해 하나의 소자를 이용하는 것이다. 다른 선택사항은 각 눈에 대해 동일한 이미지를 가지고 하나의 소자와 하나의 디스플레이 소스를 사용하는 것이다. 다르게는, 동일한 이미지의 두 개의 다른 부분을 두 눈 사이에서 중첩되도록 하여 투영함으로써 더 폭넓은 시계를 가능하게 할 수 있다. 여전히, 다른 가능성은 입체 이미지를 생성하기 위해 각 눈에 하나씩 두 개의 서로 다른 장면을 투영하는 것이다. 이 대안을 가지고, 3D 영화, 일진보한 가상 현실, 훈련 시스템 등을 포함하여 유용한 구현이 가능하게 된다.
도 23의 실시예는 본 발명의 간단한 구현예를 나타내는 예시에 불과하다. 시스템의 핵심을 구성하는 기판-유도 광학소자는 매우 콤팩트하고 경량이기 때문에, 매우 다양한 배열로 설치될 수 있다. 그러므로, 바이저(visor), 폴딩 디스플레이, 모노클(monocle) 및 많은 다른 기기를 포함하는 많은 다른 실시예가 가능하다. 이 실시예는 헤드장착형(head-mounted), 헤드착용형(head-worn), 헤드케리형(head-carry)과 같은 디스플레이가 눈에 근접하는 형태의 애플리케이션을 위해 설계된다. 그러나, 디스플레이가 다르게 위치되는 애플리케이션이 있다. 그러한 애플리케이션의 예로서, 휴대 전화와 같은 모바일 애플리케이션을 위한 핸드헬드(hand-held) 장치가 있다. 이러한 장치들은 가까운 미래에 비디오폰, 인터넷 연결, 전자 메일에의 액세스, 고품질의 텔레비젼 위성 방송의 전송을 포함하는 큰 스크린의 해상도를 필요로 하는 새로운 기능을 수행할 것으로 기대된다. 기존의 기술을 가지고는, 현재로서는 소형 디스플레이가 전화기 안에 내장될 수 있지만, 그러한 디스플레이는 품질이 떨어지는 비디오 데이터를 투영하거나 인터넷이나 이메일의 몇몇 라인만 눈으로 직접 투영할 수 있다.
도 24는, 고품질의 이미지를 직접 사용자의 눈으로 투영함으로써, 모바일 장치의 작은 크기와 풀 포맷 디스플레이 상에서 디지털 콘텐츠를 시청하고자 하는 소망과의 사이의 현재의 타협점을 제거하는, 본 발명에 기초한 다른 방법을 보여준다. 디스플레이 소스(6), 폴딩 및 콜리메이팅 광학기(70), 및 기판(20)을 포함하는 광학 모듈은, 기판(20)이 전화기의 기존의 보호 커버 윈도우를 대체하는 휴대 전화(110)의 몸체로 집적된다. 특히, 소스(6)와 광학기(70)를 포함하는 지원 부품의 부피는 현대 휴대 장치에 대해 수용할만한 부피 내로 맞출 수 있을 정도로 충분히 작다. 장치로부터 전송된 풀 스크린을 시청하기 위해, 사용자는 높은 시계, 큰 아이-모션-박스, 및 눈의 편안함을 가진 이미지를 편리하게 관찰하기 위해 그의 눈(24)의 앞의 윈도우를 위치조정한다. 이미지의 다른 부분을 디스플레이하기 위해 장치를 틸팅조정함으로써 보다 큰 눈의 편안함으로 전체 시계를 관찰하는 것이 가능하다. 나아가, 투시형 구성에서 광학 모듈이 동작할 수 있기 때문에, 장치의 이중 동작도 가능하다. 즉, 기존의 휴대 디스플레이(112)를 그대로 유지하는 것도 선택적으로 가능하다. 이런 방식으로, 표준의 낮은 해상도의 디스플레이가, 디스플레이 소스(6)가 셧오프(shut-off)된 때 광가이드 광학소자를 통해 보여질 수 있다. 제2 모드에서는, 이메일 열람, 인터넷 서핑, 또는 비디오 동작을 위해 지정될 수 있다. 기존의 디스플레이(112)는 디스플레이 소스(6)가 원하는 폭넓은 시계 이미지를 광가이드 광학소자를 통해 관찰자의 눈으로 투영하는 동안 셧오프된다. 도 24에 도시된 실시예는 오직 일례에 불과하고, 헤드장착형 디스플레이 외의 다른 애플리케이션이 실현될 수 있음을 보여준다. 다른 가능한 휴대 장치로는 팜 컴퓨터, 손목시게에 내장된 소형 디스플레이, 신용카드를 연상케하는 크기와 무게를 가진 포켓 디스플레이, 및 여러 다른 것들을 포함한다.
상술한 실시예는 모노 렌즈(mono ocular) 광학 시스템이다. 즉, 이미지가 하나의 눈에 투영된다. 그러나, 헤드업 디스플레이(HUD)와 같은, 양쪽 눈에 이미지를 투영하는 것이 요구되는 응용분야가 있다. 최근까지, HUD 시스템은 진보된 전투 및 민간항공기에서 주로 사용되어 오고 있다. 최근에서는 시야가 좋지 않은 상황에서 운전자의 눈으로 열감지 이미지를 투영하거나 운행 네비게이션으로서 지원하기 위해 자동차 운전자의 앞에 HUD를 설치하고자 하는 제안 및 설계가 많이 있어왔다. 현재의 항공기 HUD 시스템은 한 대의 가격이 수십만불 정도하여 매우 비싸다. 더욱이, 현재의 시스템은 매우 크고, 무겁고, 또 부피가 커서, 작은 항공기나 자동차에 장착하기에는 너무나 어렵다. 광가이드 광학소자를 기초로 한 HUD는 매우 콤팩트하고 자체로서 완비된 HUD로서 제한된 공간에 용이하게 장착될 수 있는 가능성을 제공한다. 그것은 또한, HUD에 관련된 광학 시스템의 구축 및 제조를 단 순화하고, 이로써 자동차 산업을 위한 컴팩트하고, 저렴하며, 사용자 버전의 HUD를 가져올 뿐 아니라, 항공기 HUD에 대한 개선을 위해 매우 적절한 HUD를 제공한다.
도 25는 본 발명에 따른 HUD 시스템을 구현하는 방법을 보여준다. 디스플레이 소스(4)로부터의 광이 렌즈(6)에 의해 무한대의 평행광으로 되고, 제1 반사 표면(16)에 의해 기판(20) 안으로 유도된다. 제2 반사 어레이(도시되지 않음)에서의 반사 후에, 광파는 제3 반사 표면(22)에 충돌하는데, 이 제3 반사 표면(22)은 관찰자의 눈(24)으로 광을 유도한다. 전체 시스템은 수 미리미터의 두께를 가진 큰 엽서의 크기를 가지고, 매우 콤팩트하면서 경량으로 될 수 있다. 수 입방센티미터의 부피를 가진 디스플레이 소스는, 전기적 배선이 파워와 데이터를 시스템으로 전송할 수 있는 기판의 한쪽 구석에 부착될 수 있다. 이 HUD 시스템의 설치는 간단한 상용 오디오 시스템의 설치보다 더 복잡하지 않을 것으로 기대된다. 또한, 이미지 투영을 위한 외부 디스플레이 소스의 필요성이 없기 때문에, 불안전한 장소에 구성부품을 설치하여야 하는 일은 피할 수 있다.
전형적인 HUD 시스템의 출구 동공은 헤드장착형 시스템의 그것보다 훨씬 더 크기 때문에, 도 14-16을 참조하여 설명한 바와 같이, 3-어레이 구성은 원하는 시계를 얻기 위해 필요할 것으로 기대된다. 그러나, 작은 수직 시계를 가진 시스템 또는 수직 LED 어레이를 디스플레이 소스로 가진 시스템을 포함하는 특수한 경우가 있을 수 있고, 또는 평행 반사 미러(도 21을 참조하여 설명한 바와 같이)의 쌍을 이용함으로써, 2-어레이 구성으로 충분한 경우가 있을 수도 있다.
도 25에 도시된 실시예는 자동차용 HUD 시스템에 더하여 다른 응용분야에도 실현될 수 있다. 이들 실시예의 하나의 가능한 응용은 컴퓨터나 텔레비전을 위한 평판 디스플레이이다. 그러한 디스플레이의 주요 고유 특징은 이미지가 스크린 면에 위치되는 것이 아니라 무한대에 초점을 두거나 또는 유사한 거리에 초점을 두는 것이라는 것이다. 기존의 컴퓨터 디스플레이에서의 주요 결함 중 하나는, 건강한 눈의 자연스러운 초점은 무한대임에도 불구하고, 사용자가 40~60cm 사이의 매우 가까운 거리에서 그의 눈을 초점맞추어야 한다는 것이다. 많ㅇㄴ 사람이 컴퓨터에서 오랜 시간동안 작업한 후에 두통을 겪고 있다. 컴퓨터와 자주 작업을 하는 많은 다른 이들은 근시를 가지는 경향이 있다. 더구나, 근시와 원시를 모두 겪고 있는 몇몇 사람들은 컴퓨터를 가지고 작업을 하기 위해 특별한 안경을 필요로 한다. 본 발명에 기초한 평판 디스플레이는 상술한 문제로 고생하고 있면서 헤드장착형 디스플레이를 가지고 작업하기를 원하지는 않는 사람들에게 적절한 솔루션이 될 수 있다. 나아가, 본 발명은 스크린의 물리적 크기에 있어서 현저한 감소를 허용한다. 광가이드 광학소자에 의해 형성된 이미지가 장치보다 더 크기 때문에, 더 자은 프레임 상에 큰 스크린을 구현하는 것이 가능할 것이다. 이것은 랩톱 및 팜톱 컴퓨터와 같은 모바일 애플리케이션에서는 특히 중요하다.
큰 디스플레이 광가이드 광학소자에서 발생될 수 있는 하나의 주요한 문제는 그 밝기에 있다. 이상적으로, 소형화를 위해 작은 디스플레이 소스를 이용하는 것이 유리하다. 그러나, 이것은, 소스의 유효하게 조명되는 영역에 비교하여 광가이드 광학소자의 유효하게 조명되는 영역의 큰 증가때문에, 디스플레이 밝기를 필연적으로 감소시킨다. 그러므로, 심지어 상술한 특별한 측정이 전개된 후에도, 심지 어 비투시형 애플리케이션에 있어서도, 밝기의 감소가 예상된다. 이 밝기의 감소는 소스의 밝기의 증가 또는 하나 이상의 소스의 전개에 의해 상쇄될 수 있다. 즉, 광가이드 광학소자는 디스플레이 소스의 어레이와 그들의 연결된 콜리메이팅 렌즈와 함께 조명될 수 있다. 도 26은 이 방법의 일례를 보여준다. 네 개의 디스플레이 소스(4a~4b)의 어레이로부터 동일한 이미지가 생성되고, 각각은 광가이드 광학소자(20) 내로 반사 표면(16)에 의해 유도되는 단일 집속 이미지을 형성하기 위해, 렌즈 어레이(6a~6d)에 의해 집속된다. 얼핏보면, 이 솔루션은 꽤 비싸보인다. 여기서, 구성부품의 증가와 특수한 전자부품으로 소스 이미지를 조정하여야 하는 필요성으로 인한 증가된 시스템 비용은, 마이크로 디스플레이 자체의 낮은 비용과 콜리메이팅 렌즈의 개구수를 감소시킬 수 있다는 것에 의해 상쇄된다. 또한, 이러한 배열에서는 세로 확장기가 필요하지 않다. 이것은 1차원 이미지 확장기 광가이드 광학소자를 포함하여 밝기를 증가시키는 것이 실현가능하게 한다. 디스플레이 소스가 서로 반드시 동일하여야 하는 것은 아니고, 서로 다른 디스플레이 소스를 가진 보다 복잡한 시스템이 후술하는 바와 같이 실현될 수 있음을 주목해야 한다.
본 발명에 따른 광가이드 광학소자의 다른 장점은, 종래의 평판 디스플레이에 대비되는 매우 평평한 형태에 있다. 다른 차이점은 현저하게 더 방향성을 가진 관찰 각이다. 광가이드 광학소자 디스플레이는 일반적인 평판 디스플레이 대비하여 현저하게 제한된 각의 법위에서 관찰될 수 있다. 그러한 제한된 헤드-모션-박스는 단일 사용자에 의한 편리한 작동이 충분히 가능하고, 많은 상황에서의 프라이 버시를 제공하는 부가 장점이 있다.
또한, 광가이드 광학소자를 기초로 한 스크린의 이미지는, 물리적 표면이 아닌, 디스플레이 표면의 뒤에 상당히 떨어진 면에 위치된다. 이미지에 대한 감각은 창을 통해 그것을 보는 것과 비슷하다. 이 구성은 3차원 디스플레이의 구현에 특히 적절하다.
정보 기술에 대한 계속되는 개발은 3D 디스플레이에 대한 요구를 증가시켜오고 있다. 사실상, 넓은 영역의 3D 장비가 이미 시장에 나와 있다. 그러나, 현재 이용되는 시스템은, 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 위한 이미지를 분리하기 위한 특수 장치를 사용자가 착용하여야 하는 결점을 가지고 있다. 그러한 "보조 관찰" 시스템은 많은 응용 분야에서 확고하게 수립되어 있다. 그러나, 다른 분야로의 확장은, 개선된 시청 편안함과 쌍안경 비전의 메카니즘에 더 가까운 적용을 가진 "자유 관찰" 시스템을 요구할 것ㅇ다. 이 문제에 대한 본 솔루션은 여러 가지 단점을 가지고 있고, 이미지 품질과 관찰 편안함에서 2D 디스플레이에 밀리고 있다.
도 27a 및 도 28b는 실제 3D 디스플레이를 구현하기 위한 본 발명에 기초한 가능한 구성의 정면도 및 평면도를 보여준다. 단일 디스플레이 소스 대신에, n 개의 서로 다른 디스플레이 소스(1141~114n)의 어레이(114)가 기판(20)의 하부에 위치되어 있고, 각각의 디스플레이 소스는 동일한 장면의 서로 다른 관점에서 얻어진 이미지를 투영한다. 각 디스플레이 소스로부터의 이미지는 도 26을 참조하여 설명한 바와 같은 방식으로 기판 안으로 유도된다. 관찰자가 디스플레이를 관찰하고 있는 때, 그의 우측 눈(24a)과 좌측 눈(24b)는 각각 디스플레이 소스 114i 및 114j로부터 투영된 이미지를 본다. 결과적으로, 관찰자는 각각의 눈으로 동일한 장면을 서로 다른 관점에서 본다. 이것은 창을 통해 실제 3D 물체를 관찰할 때의 경험과 거의 비슷하다. 도 28a 및 28b에 도시된 바와 같이, 관찰자가 그의 응시하는 곳을 수평으로 이동시키면, 그의 눈은 서로 다른 디스플레이 소스(114k 및 114l)로부터 투영된 이미지를 본다. 그 효과는 외부 장면을 보는 동안 창을 가로질러 머리를 움직이는 것과 유사하다. 관찰자가 그의 응시하는 곳을 수직으로 이동시키면, 도 29a 및 도 29b에 도시된 바와 같이, 눈은 스크린에서 그 전보다 더 낮은 지점을 본다. 이 지점들이 디스플레이 소스(114)에 더 가까이 위치되기 때문에, 관찰자는, 그 전보다 어레이(14)의 중앙에 더 가까이 위치된 서로 다른 디스플레이 소스(114g, 114h)로부터 출사된 이미지를 본다. 결과적으로, 관찰자의 감각은 창에 더 가까운 장면을 보는 것과 유사하다. 즉, 기판을 통한 장면은 장면의 하부가 관찰자에게 더 가까운 3차원 파노라마로서 보여진다.
도 27~29에 관에 상술한 실시예는 일례에 불과하다. 다른 개구와 애스펙트 점의 수, 및 다른 것들을 이용하여 실제 3D 디스플레이를 실현하기 위한 다른 구성이 본 발명을 이용함으로써 가능해 진다.
본 발명의 다른 가능한 실시예는, 화자나 TV 캐스터에게 텍스트를 투영하기 위해 사용되는 텔레프롬프터(teleprompter)이다. 텔레프롬프터는 투명하기 때문에, 관중은 화자가 그 텍스트를 실제 읽는 동안 그의 눈이 그들과 이어져 있다고 느낀다. 광가이드 광학소자를 이용하면, 텔레프롬프터가 광학 어셈블리에 부착된 작은 소스와 함께 구현되어, 장치의 근처에 큰 스크린을 배치할 필요성을 경감시킨다.
이 실시예의 다른 가능한 구현예가 PDA(Personal Digital Assistance)용 스크린이다. 현재 사용되는 종래의 스크린의 크기는 10cm 이하이다. 이들 디스플레이가 읽힐 수 있는 최소 거리가 40cm이기 때문에, 얻을 수 있는 시계는 15°이하이다. 그러므로, 이 디스플레이 상에서의 정보 콘텐츠는, 특히 텍스트에 관한 한, 한계가 있다. 도 24에 도시된 실시예를 가지고 투영된 시계를 현저하게 개선할 수 있다. 이미지는 무한대에 초점이 맞추어지고, 스크린은 관찰자의 눈에 훨씬 더 가가이 위치될 수 있다. 덧붙여, 각 눈이, 전체 시계의 서로 다른 부분을 중앙에서 중첩되어 보기 때문에, 전체 시계의 증가가 얻어질 수 있다. 그러므로, 40°이상의 시계를 가진 디스플레이가 실현가능하게 된다.
상술한 발명의 모든 실시예에서, 기판(20)에 의해 전송된 이미지는 CRT 또는 LCD와 같은 전자 디스플레이 소스로부터 발생되었다. 그러나, 예컨대, 실제 장면을 광학 시스템으로 유도할 필요가 있을 때, 실제 장면의 일부가 전송된 이미지로 될 수 있는 애플리케이션도 있다.
도 30은 이 구현예가 요구되는 스타-광 증폭기(SLA:Star-Light Amplifier)(116)의 애플리케이션을 보여준다. 외부 장면으로부터의 이미지는 콜리메이터(118)에 의해 스타-광 증폭기 안으로 집점되고, 여기서는 이미지의 전기적 신호가 접안렌즈(120)을 통해 관찰자의 눈으로 투영되는 합성 이미지를 생성하기 위해 증폭된다. 보여준 구성은 군용, 준군사용, 민간용 애플리케이션을 위해 꽤 알려져 있다. 이 공용의 구성은 사용자의 앞에서 앞쪽으로 돌출되고, 헤드장착형 구성에서의 확장된 사용을 불편하게 만든다. 이 장치는 상대적으로 무겁고, 또 사용자의 주변의 물체와 물리적 간섭이 있고, 사용자의 머리와 목에 지속적인 모멘트를 가한다.
보다 편리한 구성이 도 31이 도시되어 있다. 여기서, 이 장치는 사용자의 앞에 위치하지 않고, 머리의 측면에 위치되는데, 여기서 스타-광 증폭기의 질량 중심이 머리의 주요 축을 따라 정렬된다. 장치의 방향은 예정되어 있다. 즉, 콜리메이터(118)가 뒤쪽에 위치되고, 접안렌즈(120)가 앞쪽에 위치된다. 여기서, 저면의 외부 장면으로부터의 이미지가 광가이드 광학소자(20a)를 이용함으로써 콜리메이터(118) 안으로 유도되고, 접안렌즈(120)로부터의 이미지는 다른 광가이드 광학소자(20b)를 이용함으로써 사용자의 눈으로 유도된다. 추가의 두 개의 광학 소자(20a, 20b)가 비록 원래의 장치에 더해졌지만, 이 소자의 무게는 스타-광 증폭기의 무게에 비해 무시할만 하고, 전체 구성은 전보다 훨씬 더 편리해졌다. 더욱이, 이 장치의 장착 허용도가 요구되는 것보다 멀리 떨어져 있기 때문에, 이들 두 소자가 사용자에 의해 그 위치로부터 쉬프트되거나 제거될 수 있도록 모듈로 구성하는 것이 실현될 수 있다. 이러한 방식으로, 스타-광 증폭기 뷰어는 광가이드 광학소자가 장착된 헤드장착 기능을 위한 편리한 위치를 위해서나, 표준 사격 조준기 또는 광가이드 광학소자 모듈 없이 사용하기 위한 다른 조준 장치에 장착하기 위해서, 재구성될 수 있다. 또한, 양쪽 눈으로 이 장치를 사용하도록 광가이드 광학소자를 쉬프트하는 것도 가능하다.
상술한 모든 실시예에서, 광가이드 광학소자는 결상을 위해 광파를 전송하기 위해 사용된다. 그러나, 본 발명은 결상을 위해서뿐 아니라, 주로 출력파의 광학적 품질은 중요하지 않고 강도와 균일한 밝기가 중요한 파라미터인 조명 시스템인, 비결상 애플리케이션에도 적용될 수 있다. 본 발명은, 예컨대, 이미지를 구축하기 위해 가능한 밝고 균일한 광으로 판을 조명하여야 하는 대부분의 LCD 시스템과 같은 평판 디스플레이의 백 조명(back illumination)에 적용될 수 있다. 다른 가능한 애플리케이션은, 제한되는 것은 아니고, 내부 조명 또는 투광 조면을 위한 저렴한 대용품, 지문 스캐너를 위한 조명기, 및 3차원 디스플레이 홀로그램을 위한 독출파를 포함한다.
광가이드 광학소자를 이용하여 상당히 개선될 수 있는 조명 활용 중 하나는 반사형 LCD를 위한 것이다. 도 32는 디스플레이 소스가 반사형 LCD인 기판-모드 디스플레이의 일례를 보여준다. 조명기(122)에 의해 생성된 광이 편광기(polarizer)(124)를 통과한 후, 렌즈(126)ㅇ 의해 집속되고, 편광 빔스플리터(128)에 의해 반사된 후, LCD(130)를 조명한다. LCD로부터 반사된 광의 편극은 1/4파장판 또는 다르게는 LCD 재료 그 자체에 의해 90°로 회전된다. 이제 LCD로부터의 이미지는 빔스플리터를 통과하여 렌즈(132)에 의해 기판(20) 상으로 집속되고 반사된다. 빔스플리터의 구성에 의해, 전체 조명 시스템이 크고 방해가 되어, 확실히 헤드장착형 시스템을 위해 충분히 콤팩트하지 않게 된다. 더욱이, 빔스플리터(128)때문에, 콜리메이팅 렌즈(132)가 디스플레이 소스로부터 멀리 떨어져서 위치되고, 한편으로 수차를 최소화하기 위해, 필드 렌즈(field-lens)가 디스플레이 표면에 가능한한 가깝게 위치될 것이다.
조명 셋업의 개선된 버전이 도 33에 도시되어 있다. 광 소스(122)로부터의 광이 다른 하나의 광가이드 광학소자(134) 안으로 유도되고, LCD(130)의 표면을 조명한다. 여기서 부분 반사 표면이 편극에 반응한다. 명백하게, 여기서의 전체 시스템은 도 32에 도시된 것보다 훨씬 더 콤팩트하고, 렌즈(132)는 LCD 표면에 더 가깝게 위치된다. 덧붙여, 광가이드 광학소자(134)의 입력 개구는 빔스플리터(128)보다 훨씬 더 작고, 콜리메이팅 렌즈(126)는 전보다 훨씬 더 작아질 수 있으므로 더 큰 f수(f-number)를 가진다. 도 32에 도시된 조명 장치는 예시일 뿐이다. 반사형 또는 투과형 LCD를 조명하기 위한 다른 장치나, 광학 시스템과 요구되는 파라미터에 따라 다른 조명 목적을 위해 사용하기 위한 장치가, 또한 생각되어질 수 있다.
개시되어야 할 중요한 사항은, 선택 반사 표면(22)이 핵심 구성품인 광가이드 광학소자의 제조공정이다. 도 34는 부분 반사 표면의 어레이를 제조하는 가능한 방법을 보여준다. 복수의 투명한 평판(138)의 표면이 필요한 코팅(140)으로 코팅되고, 그런 다음, 평판은 스택(stack)형상(142)을 만들기 위해 함께 부착된다. 세그먼트(144)는, 절단, 연삭, 및 연마에 의해, 전체 광가이드 광학소자를 구현하기 위해 다른 소자와 함께 조립될 수 있는 반사 표면(146)의 원하는 어레이를 만들기 위해, 스택형상(142)으로부터 잘려져 나온다. 하나 이상의 어레이(146)가 코팅된 판(138)의 실제 크기와 광가이드 광학소자의 원하는 크기에 따라 각 세그먼트(144)로 제조될 수 있다. 도 4-7에 도시된 바와 같이, 선택 반사 표면의 요구되 는 코팅은 광가이드 광학소자의 적절한 동작을 보장하기 위해 특정의 각과 스펙트럼 응답을 가져야 한다. 그러므로, 광가이드 광학소자의 제조 완료 전에 코팅의 실제 기능을 정확하게 측정해 볼 필요가 있다. 상술한 바와 같이, 측정되어야 할 두 개의 각 영역이 있는데, 즉, 반사율이 매우 낮은 높은 입사각(보통, 60°와 85°의 사이)과 낮은 입사각(보통, 15°와 40°의 사이)이고, 여기서 표면의 반사율은 광가이드 광학소자의 밖으로 트래핑된 광파의 부분을 결합시키기 위해 이용된다. 일반적으로, 코팅은 이 두 영역에서 측정되어야 한다. 테스트 절차에서 주요 문제는, 기존의 테스트 장비로, 본 발명의 실시예에서와 같이 두 개의 투명판 사이에 위치된 코팅에 대해, 일반적으로 60°이상의 매우 높은 입사각에 대해 반사율(또는 다르게는 투과율)을 측정하는 것이 어렵다는 것이다.
도 35는 매우 높은 입사각에서 코팅된 표면(150)의 반사를 측정하기 위해 제안된 방법을 보여준다. 먼저, 각도 α를 가진 두 개의 프리즘(152)이 코팅된 판에 부착된다. 입사 빔(154)은 입사각 α로 코팅된 판에 충돌한다. 빔의 일부(156)는 원래의 방향으로 계속 전진하고, 그 강도 Tα가 측정될 수 있다. 그래서, 외부 표면으로부터의 프레넬 반사를 고려하면, 각도 α에서 측정된 코팅의 반사율은 Rα=1-Tα로서 산출될 수 있다. 덧붙여, 빔의 다른 부분은 코팅된 표면으로부터 반사되고, 하부 프리즘의 외부 표면으로부터 내부 전반사에 의해 다시 반사되고, 3α의 각도로 코팅된 표면에 다시 충돌하며, 다시 내부 전반사에 의해 상부 프리즘의 외부 표면으로부터 반사된 후, α의 각도로 코팅된 표면에 의해 반사되어 프리즘의 밖으로 유도된다. 여기서, 출력 빔(158)의 강도가 측정될 수 있다. 프레넬 반사를 고려하면, 출력 빔의 강도는 (Rα)2*T3 α이다. 그래서, 앞 단계에서 반사율 Rα를 알면, 3α의 각도에서의 반사율이 산출될 수 있다. 테스트 장비에서 출력 빔이 입력 빔과 동일 축에 위치되어야 한다. 도 36은 빔을 원래 빔의 그것으로 바꾸는 데에 사용되는 폴딩 프리즘(160)을 보여준다. 원래의 광선(154)의 나머지는 적절한 마스크나 차단층(162)을 이용하여 차단될 수 있다.
명백하게, 각 쌍의 프리즘은 α와 3α의 두 각에서 반사율을 측정할 수 있다. 예를 들면, 헤드 각이 25°이면, 25°와 75°에서의 반사율은 동시에 측정될 수 있다. 그러므로, 적은 수의 프리즘 쌍(2 또는 3)가 일반적으로 코팅된 판의 적절한 측정을 위해 요구된다. 일반적으로, 여기서 보여진 셋업은, 필요하다면 두 개의 편광에 대해뿐 아니라 서로 다른 파장에서 이들 두 각의 반사율을 측정하기 위해 이용될 수 있다.
본 발명이 상술한 실시예의 구체적인 기술에 한정되지 않고, 또 본 발명이 본 발명의 사상이나 필수적 특성 내에서 다른 구체적인 형태로 구현될 수 있다는 것은 당업자에게 매우 자명한 것이다. 따라서, 본 실시예는 모두 예시적인 것으로 취급되어야 하고, 제한적인 것이 아니며, 본 발명의 범위는 상술한 설명에 의하는 것이 아니라 첨부된 청구범위에 의해 특정되고, 청구범위와 동일한 의미 및 범위 에서 이루어지는 변경은 모두 그 안에 포함되는 것이다.
도 1은 종래의 접이식 광학장치의 일반적인 형태의 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 예시적인 광가이드 광학소자의 측면도,
도 3a 및 3b는 입사각의 두 영역에 대한 본 발명에서 사용된 선택적으로 반사하는 표면의 바람직한 반사특성 및 전송특성을 보여주는 도면,
도 4는 예시적인 이색성 코팅(dichroic coating)에 대한 반사 곡선을 파장의 함수로 나타낸 도면,
도 5는 예시적인 이색성 코팅에 대한 반사 곡선을 입사각의 함수로 나타낸 도면,
도 6은 다른 이색성 코팅에 대한 반사 곡선을 파장의 함수로 나타낸 도면,
도 7은 다른 이색성 코팅에 대한 바사 곡선을 입사각의 함수로 나타낸 도면,
도 8은 본 발명에 따른 반사 표면의 개략적인 단면도,
도 9a 및 9b는 선택적으로 반사하는 표면의 예시적인 어레이의 상세한 단면을 보여주는 다이어그램,
도 10은 얇은 투명층이 광가이드 광학소자의 바닥에 결합되어 있는, 선택적으로 반사하는 표면의 에시적인 어레이의 상세한 단면을 보여주는 다이어그램,
도 11은 세 개의 다른 시야각에 대해, 선택적으로 반사하는 표면의 예시적인 어레이로부터의 반사에 대한 상세한 단면도,
도 12는 입사광의 편광을 회전시키기 위한 반파장판을 이용하는, 본 발명에 따른 예시적인 장치의 단면도,
도 13은 영사 디스플레이 장치의 이미지를 가로질러 시계(FOV)의 함수로서 밝기에 대한 시뮬레이션 계산을 나타내는 두 개의 그래프,
도 14는 본 발명에 따라, 네 개의 부분반사하는 표면의 어레이를 가지는 광가이드 광학소자(LOE) 구성을 나타내는 다이어그램,
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 네 개의 부분반사하는 표면의 어레이를 가지는 광가이드 광학소자 구성을 나타내는 다이어그램,
도 16은 더블 LOE 구성을 이용하여 양 축을 따라 빔을 확장하는 방법을 나타내는 다이어그램,
도 17은 액정 디스플레이(LCD) 광원을 이용하는 본 발명에 따른 장치 측면도,
도 18은 본 발명에 따른 콜리메이팅(collimating) 및 폴딩(folding) 광학소자의 광학 적 레이아웃을 나타내는 다이어그램,
도 19는 본 발명에 따른 콜리메이팅 렌즈의 앞 표면에서의, 기판에 결합된, 광의 모양을 나타내는 다이어그램,
도 20은 본 발명에 따른 광학적 레이아웃의 등가의 확대되지 않은 다이어그램을 나타내는 다이어그램,
도 21은 넓은 시계를 확보하기 위해 두쌍의 평행 반사 미러를 이용하여, 본 발명에 따른 광학적 레이아웃의 다이어그램을 나타내는 다이어그램,
도 22a 및 22b는 각각 본 발명에 따른 광을 확장하는 다른 구성의 평면도 및 측면도,
도 23은 표준의 안경 프레임에 구현된 본 발명에 따른 예시적인 실시예를 나타내는 도면,
도 24는 휴대 전화와 같은 모바일 휴대 장치 내에 본 발명의 실시예를 내장하기 위한 예시적인 방법을 나타내는 다이어그램,
도 25는 본 발명에 따은 예시적인 HUD 시스템을 나타내는 도면,
도 26은 광가이드 광학소자가 디스플레이 소스의 어레이로 조명되는 본 발명의 예시적인 실시예를 나타내는 도면,
도 27-29는 본 발명에 따라, 관찰자의 눈에 3D 이미지를 투사하는 결상 시스템의 예시적인 실시예를 나타내는 다이어그램,
도 30은 스타-광 증폭기(SLA:Star's-light amplifier) 장치의 종래 구현예에 대한 실시예를 나타낸 도면,
도 31은 본 발명에 따른 장치를 이용하여 스타-광 증폭기(SLA:Star's-light amplifier) 장치의 개선된 구현예에 대한 실시예를 나타낸 도면,
도 32는 종래의 조명 장치와 반사형 액정 디스플레이 소스를 이용한, 본 발명에 따른 장치의 측면도,
도 33은 소스를 조명하기 위해 광가이드가 사용된 반사형 액정 디스플레이 소스를 이용한, 본 발명에 따른 장치의 측면도,
도 34는 본 발명에 따른 선택적으로 반사하는 표면의 어레이를 제조하기 위한 방법을 나타내는 다이어그램,
도 35는 두 개의 서로 다른 각도로 코팅판의 반사율을 측정하기 위해 두 개 의 프리즘을 이용한 측정장치를 나타내는 다이어그램,
도 36은 입사하는 입력빔과 제2 출력빔을 정렬하기 위해 폴딩 프리즘을 더 채용하여, 두 개의 서로 다른 각도로 코팅판의 반사율을 측정하기 위해 두 개의 프리즘을 이용한 측정장치를 나타내는 다이어그램.

Claims (17)

  1. 주어진 편광 상태를 가지고 주어진 광 스펙트럼 내에 위치한, 제1 각 스펙트럼 내의 제1 세트의 광파를 부분적으로 반사하고, 상기 제1 세트의 광파와 동일한 편광 상태를 가지고 동일한 광 스펙트럼 내에 위치한, 제2 각 스펙트럼 내의 제2 세트의 광파를 전송하는 광학장치로서,
    표면을 가진 제1 광전송 기판과;
    상기 표면에 배치된 이색성 코팅을 포함하고,
    상기 제1 각 스펙트럼 내에 위치한 각도가 상기 제2 각 스펙트럼 내에 위치한 각도보다 더 작고,
    상기 코팅된 표면에 의한 상기 제1 세트의 광파의 반사율이 상기 코팅된 표면에 의한 상기 제2 세트의 광파의 반사율보다 더 높은 것을 특징으로 하는 광학장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅된 표면에서 상기 제1 광전송 기판에 광학적으로 결합된 제2 광전송 기판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 편광 상태는 P-편광인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 편광 상태는 S-편광 및 P-편광의 조합인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 세트의 광파의 반사율이 상기 표면에서 입사각의 증가에 따라 단조롭게 변하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 세트의 광파의 반사율이 상기 표면에서 입사각의 감소에 따라 단조롭게 감소하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 세트의 광파의 반사율이 상기 표면에서 입사각의 감소에 따라 단조롭게 증가하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광학 스펙트럼이 가시 스펙트럼 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광학 스펙트럼이 460nm와 640nm의 사이의 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 각 스펙트럼은 15°과 40°의 사이의 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 각 스펙트럼이 50°과 80°의 사이의 영역 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 각 스펙트럼에 대해 특정의 최소 반사율이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 코팅된 표면에 의한 상기 제1 세트의 광파의 반사율이 상기 특정의 최소 반사율보다 더 높은 것을 특징으로 하는 광학장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 각 스펙트럼에 대해 특정의 최대 반사율이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 코팅된 표면에 의한 상기 제2 세트의 광파의 반사율이 상기 특정의 최대 반사율보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 광학장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 특정의 최소 반사율의 반사율이 20%보다 더 높은 것을 특징으로 하는 광학장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 특정의 최대 반사율의 반사율이 10%보다 더 낮은 것을 특징으로 하는 광학장치.
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Families Citing this family (544)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7205960B2 (en) 2003-02-19 2007-04-17 Mirage Innovations Ltd. Chromatic planar optic display system
IL157838A (en) 2003-09-10 2013-05-30 Yaakov Amitai High-brightness optical device
IL157837A (en) 2003-09-10 2012-12-31 Yaakov Amitai Substrate-guided optical device particularly for three-dimensional displays
CN101174028B (zh) 2004-03-29 2015-05-20 索尼株式会社 光学装置以及虚像显示装置
IL162573A (en) * 2004-06-17 2013-05-30 Lumus Ltd Optical component in a large key conductive substrate
IL162572A (en) 2004-06-17 2013-02-28 Lumus Ltd High brightness optical device
JP2006030313A (ja) * 2004-07-12 2006-02-02 Sony Corp 記号イルミネーション装置及び映像表示装置
IL163361A (en) * 2004-08-05 2011-06-30 Lumus Ltd Optical device for light coupling into a guiding substrate
IL166799A (en) 2005-02-10 2014-09-30 Lumus Ltd Aluminum shale surfaces for use in a conductive substrate
WO2006085309A1 (en) * 2005-02-10 2006-08-17 Lumus Ltd. Substrate-guided optical device utilizing thin transparent layer
WO2006085310A1 (en) * 2005-02-10 2006-08-17 Lumus Ltd. Substrate-guided optical device particularly for vision enhanced optical systems
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
US7438328B2 (en) * 2005-03-25 2008-10-21 Tokai Rubber Industries, Ltd. Quick connector
EP1922579B1 (en) * 2005-09-07 2015-08-19 BAE Systems PLC A projection display with two plate-like, co-planar waveguides including gratings
ATE447726T1 (de) 2005-09-07 2009-11-15 Bae Systems Plc Projektionsanzeige mit einem stabartigen wellenleiter mit rechteckigem querschnitt und einem plattenartigen wellenleiter, die jeweils ein beugungsgitter aufweisen
FR2891922B1 (fr) * 2005-10-06 2007-12-07 Essilor Int Dispositif binoculaire d'affichage d'informations
IL171820A (en) * 2005-11-08 2014-04-30 Lumus Ltd A polarizing optical component for light coupling within a conductive substrate
US10261321B2 (en) 2005-11-08 2019-04-16 Lumus Ltd. Polarizing optical system
GB0522968D0 (en) 2005-11-11 2005-12-21 Popovich Milan M Holographic illumination device
JP5226528B2 (ja) * 2005-11-21 2013-07-03 マイクロビジョン，インク． 像誘導基板を有するディスプレイ
GB0718706D0 (en) 2007-09-25 2007-11-07 Creative Physics Ltd Method and apparatus for reducing laser speckle
KR101258584B1 (ko) * 2006-06-21 2013-05-02 엘지디스플레이 주식회사 부피표현방식 3차원 영상표시장치
JP4887951B2 (ja) * 2006-07-13 2012-02-29 株式会社ニコン アイグラスディスプレイ
JP4756362B2 (ja) * 2006-07-13 2011-08-24 株式会社ニコン アイグラスディスプレイ
JP4760582B2 (ja) * 2006-07-13 2011-08-31 株式会社ニコン アイグラスディスプレイ
JP4887952B2 (ja) * 2006-07-13 2012-02-29 株式会社ニコン アイグラスディスプレイ
JP2008035208A (ja) * 2006-07-28 2008-02-14 Nikon Corp アイグラスディスプレイ
IL177618A (en) * 2006-08-22 2015-02-26 Lumus Ltd Optical component in conductive substrate
FR2906374B1 (fr) * 2006-09-21 2008-12-05 Essilor Int Agencement d'affichage electronique
KR101288231B1 (ko) * 2006-12-11 2013-07-24 엘지전자 주식회사 디스플레이 시스템
FR2911408B1 (fr) * 2007-01-16 2009-11-20 Essilor Int Dispositif d'affichage opto-electronique a insert optique encapsule dans une lentille ophtalmique
US8643948B2 (en) * 2007-04-22 2014-02-04 Lumus Ltd. Collimating optical device and system
DE102007021036A1 (de) 2007-05-04 2008-11-06 Carl Zeiss Ag Anzeigevorrichtung und Anzeigeverfahren zur binokularen Darstellung eines mehrfarbigen Bildes
WO2008148927A1 (en) * 2007-06-04 2008-12-11 Nokia Corporation A diffractive beam expander and a virtual display based on a diffractive beam expander
US7589901B2 (en) * 2007-07-10 2009-09-15 Microvision, Inc. Substrate-guided relays for use with scanned beam light sources
WO2009037706A1 (en) * 2007-09-18 2009-03-26 Mirage Innovations Ltd. Slanted optical device
WO2009059446A1 (fr) * 2007-11-05 2009-05-14 Shenzhen Academy Of Aerospace Technology Affichage-loupe
JP4395802B2 (ja) 2007-11-29 2010-01-13 ソニー株式会社 画像表示装置
US9158116B1 (en) 2014-04-25 2015-10-13 Osterhout Group, Inc. Temple and ear horn assembly for headworn computer
EP2138886A3 (en) * 2008-06-25 2011-10-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Compact virtual display
WO2009158434A1 (en) * 2008-06-27 2009-12-30 Panavision Federal Systems, Llc Wavelength separating beamsplitter
US7653268B1 (en) * 2008-07-03 2010-01-26 Microvision, Inc. Substrate guided relay with polarization rotating apparatus
US7570859B1 (en) 2008-07-03 2009-08-04 Microvision, Inc. Optical substrate guided relay with input homogenizer
US7613373B1 (en) * 2008-07-03 2009-11-03 Microvision, Inc. Substrate guided relay with homogenizing input relay
JP4706737B2 (ja) 2008-08-18 2011-06-22 ソニー株式会社 画像表示装置
US7949214B2 (en) * 2008-11-06 2011-05-24 Microvision, Inc. Substrate guided relay with pupil expanding input coupler
EP2196729A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-16 BAE Systems PLC Improvements in or relating to waveguides
EP2376971B1 (en) * 2008-12-12 2019-02-20 BAE Systems PLC Improvements in or relating to waveguides
US8965152B2 (en) 2008-12-12 2015-02-24 Bae Systems Plc Waveguides
EP2196842A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-16 BAE Systems PLC Improvements in or relating to waveguides
US20150277120A1 (en) 2014-01-21 2015-10-01 Osterhout Group, Inc. Optical configurations for head worn computing
US9715112B2 (en) 2014-01-21 2017-07-25 Osterhout Group, Inc. Suppression of stray light in head worn computing
US9229233B2 (en) 2014-02-11 2016-01-05 Osterhout Group, Inc. Micro Doppler presentations in head worn computing
US20150205111A1 (en) 2014-01-21 2015-07-23 Osterhout Group, Inc. Optical configurations for head worn computing
US9965681B2 (en) 2008-12-16 2018-05-08 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9366867B2 (en) 2014-07-08 2016-06-14 Osterhout Group, Inc. Optical systems for see-through displays
US9298007B2 (en) 2014-01-21 2016-03-29 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9400390B2 (en) 2014-01-24 2016-07-26 Osterhout Group, Inc. Peripheral lighting for head worn computing
US9952664B2 (en) 2014-01-21 2018-04-24 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
GB0902468D0 (en) 2009-02-16 2009-04-01 Light Blue Optics Ltd Optical systems
JP5133925B2 (ja) * 2009-03-25 2013-01-30 オリンパス株式会社 頭部装着型画像表示装置
US8059342B2 (en) 2009-04-03 2011-11-15 Vuzix Corporation Beam segmentor for enlarging viewing aperture of microdisplay
US11726332B2 (en) 2009-04-27 2023-08-15 Digilens Inc. Diffractive projection apparatus
US9335604B2 (en) 2013-12-11 2016-05-10 Milan Momcilo Popovich Holographic waveguide display
JP2011039490A (ja) 2009-07-17 2011-02-24 Sony Corp 画像表示装置、頭部装着型ディスプレイ及び光ビーム伸長装置
JP5545076B2 (ja) 2009-07-22 2014-07-09 ソニー株式会社 画像表示装置及び光学装置
JP5333067B2 (ja) 2009-08-31 2013-11-06 ソニー株式会社 画像表示装置及び頭部装着型ディスプレイ
JP5316391B2 (ja) 2009-08-31 2013-10-16 ソニー株式会社 画像表示装置及び頭部装着型ディスプレイ
US11320571B2 (en) 2012-11-16 2022-05-03 Rockwell Collins, Inc. Transparent waveguide display providing upper and lower fields of view with uniform light extraction
US10795160B1 (en) 2014-09-25 2020-10-06 Rockwell Collins, Inc. Systems for and methods of using fold gratings for dual axis expansion
US11300795B1 (en) 2009-09-30 2022-04-12 Digilens Inc. Systems for and methods of using fold gratings coordinated with output couplers for dual axis expansion
US8233204B1 (en) 2009-09-30 2012-07-31 Rockwell Collins, Inc. Optical displays
US20200057353A1 (en) 2009-10-09 2020-02-20 Digilens Inc. Compact Edge Illuminated Diffractive Display
US11204540B2 (en) 2009-10-09 2021-12-21 Digilens Inc. Diffractive waveguide providing a retinal image
US8698705B2 (en) * 2009-12-04 2014-04-15 Vuzix Corporation Compact near eye display with scanned image generation
WO2011093388A1 (ja) * 2010-01-28 2011-08-04 シャープ株式会社 導光シートおよび表示装置
CA2785877C (en) * 2010-02-04 2018-09-18 Essilor International(Compagnie Generale D'optique) A method of manufacturing a lens for providing an optical display
US8659826B1 (en) 2010-02-04 2014-02-25 Rockwell Collins, Inc. Worn display system and method without requiring real time tracking for boresight precision
US20150309316A1 (en) 2011-04-06 2015-10-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Ar glasses with predictive control of external device based on event input
US9091851B2 (en) 2010-02-28 2015-07-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Light control in head mounted displays
US10180572B2 (en) 2010-02-28 2019-01-15 Microsoft Technology Licensing, Llc AR glasses with event and user action control of external applications
US9229227B2 (en) 2010-02-28 2016-01-05 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a light transmissive wedge shaped illumination system
US9097890B2 (en) 2010-02-28 2015-08-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Grating in a light transmissive illumination system for see-through near-eye display glasses
US8472120B2 (en) 2010-02-28 2013-06-25 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses with a small scale image source
US9223134B2 (en) 2010-02-28 2015-12-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical imperfections in a light transmissive illumination system for see-through near-eye display glasses
EP2539759A1 (en) * 2010-02-28 2013-01-02 Osterhout Group, Inc. Local advertising content on an interactive head-mounted eyepiece
US9759917B2 (en) 2010-02-28 2017-09-12 Microsoft Technology Licensing, Llc AR glasses with event and sensor triggered AR eyepiece interface to external devices
US9182596B2 (en) 2010-02-28 2015-11-10 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with the optical assembly including absorptive polarizers or anti-reflective coatings to reduce stray light
US9134534B2 (en) 2010-02-28 2015-09-15 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses including a modular image source
US9285589B2 (en) 2010-02-28 2016-03-15 Microsoft Technology Licensing, Llc AR glasses with event and sensor triggered control of AR eyepiece applications
US9129295B2 (en) 2010-02-28 2015-09-08 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a fast response photochromic film system for quick transition from dark to clear
US9341843B2 (en) 2010-02-28 2016-05-17 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses with a small scale image source
US8477425B2 (en) 2010-02-28 2013-07-02 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses including a partially reflective, partially transmitting optical element
US20120249797A1 (en) 2010-02-28 2012-10-04 Osterhout Group, Inc. Head-worn adaptive display
US8488246B2 (en) 2010-02-28 2013-07-16 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses including a curved polarizing film in the image source, a partially reflective, partially transmitting optical element and an optically flat film
US9128281B2 (en) 2010-09-14 2015-09-08 Microsoft Technology Licensing, Llc Eyepiece with uniformly illuminated reflective display
US8467133B2 (en) 2010-02-28 2013-06-18 Osterhout Group, Inc. See-through display with an optical assembly including a wedge-shaped illumination system
US9366862B2 (en) 2010-02-28 2016-06-14 Microsoft Technology Licensing, Llc System and method for delivering content to a group of see-through near eye display eyepieces
US20110214082A1 (en) * 2010-02-28 2011-09-01 Osterhout Group, Inc. Projection triggering through an external marker in an augmented reality eyepiece
US9097891B2 (en) 2010-02-28 2015-08-04 Microsoft Technology Licensing, Llc See-through near-eye display glasses including an auto-brightness control for the display brightness based on the brightness in the environment
US8482859B2 (en) 2010-02-28 2013-07-09 Osterhout Group, Inc. See-through near-eye display glasses wherein image light is transmitted to and reflected from an optically flat film
US8994611B2 (en) * 2010-03-24 2015-03-31 Olympus Corporation Head-mounted type display device
JP5678460B2 (ja) 2010-04-06 2015-03-04 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイ
JP5499854B2 (ja) * 2010-04-08 2014-05-21 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイにおける光学的位置調整方法
JP2012008356A (ja) 2010-06-25 2012-01-12 Sony Corp 光学素子、画像表示装置及び頭部装着型ディスプレイ
JP2012028122A (ja) 2010-07-22 2012-02-09 Alps Electric Co Ltd 揺動操作型入力装置
JP5499985B2 (ja) 2010-08-09 2014-05-21 ソニー株式会社 表示装置組立体
JP5434848B2 (ja) 2010-08-18 2014-03-05 ソニー株式会社 表示装置
JP5471986B2 (ja) * 2010-09-07 2014-04-16 株式会社島津製作所 光学部品及びそれを用いた表示装置
US8503087B1 (en) 2010-11-02 2013-08-06 Google Inc. Structured optical surface
US8582209B1 (en) 2010-11-03 2013-11-12 Google Inc. Curved near-to-eye display
US8743464B1 (en) 2010-11-03 2014-06-03 Google Inc. Waveguide with embedded mirrors
US8576143B1 (en) 2010-12-20 2013-11-05 Google Inc. Head mounted display with deformation sensors
US8531773B2 (en) 2011-01-10 2013-09-10 Microvision, Inc. Substrate guided relay having a homogenizing layer
US8391668B2 (en) 2011-01-13 2013-03-05 Microvision, Inc. Substrate guided relay having an absorbing edge to reduce alignment constraints
US9160906B2 (en) 2011-02-03 2015-10-13 Jason R. Bond Head-mounted face image capturing devices and systems
US8573866B2 (en) 2011-02-03 2013-11-05 Jason R. Bond Head-mounted face image capturing devices and systems
US8743244B2 (en) 2011-03-21 2014-06-03 HJ Laboratories, LLC Providing augmented reality based on third party information
US8189263B1 (en) 2011-04-01 2012-05-29 Google Inc. Image waveguide with mirror arrays
US9274349B2 (en) 2011-04-07 2016-03-01 Digilens Inc. Laser despeckler based on angular diversity
US10409059B2 (en) * 2011-04-18 2019-09-10 Bae Systems Plc Projection display
US9329388B1 (en) 2011-04-28 2016-05-03 Google Inc. Heads-up display for a large transparent substrate
US8666212B1 (en) 2011-04-28 2014-03-04 Google Inc. Head mounted display using a fused fiber bundle
US8699842B2 (en) 2011-05-27 2014-04-15 Google Inc. Image relay waveguide and method of producing same
JP2012252091A (ja) 2011-06-01 2012-12-20 Sony Corp 表示装置
JP5790187B2 (ja) 2011-06-16 2015-10-07 ソニー株式会社 表示装置
US8817379B2 (en) 2011-07-12 2014-08-26 Google Inc. Whole image scanning mirror display system
US8471967B2 (en) 2011-07-15 2013-06-25 Google Inc. Eyepiece for near-to-eye display with multi-reflectors
US8508851B2 (en) 2011-07-20 2013-08-13 Google Inc. Compact see-through display system
US8767305B2 (en) 2011-08-02 2014-07-01 Google Inc. Method and apparatus for a near-to-eye display
US8472119B1 (en) 2011-08-12 2013-06-25 Google Inc. Image waveguide having a bend
US8294994B1 (en) 2011-08-12 2012-10-23 Google Inc. Image waveguide having non-parallel surfaces
US8760762B1 (en) 2011-08-12 2014-06-24 Google Inc. Image waveguide utilizing two mirrored or polarized surfaces
US8823740B1 (en) 2011-08-15 2014-09-02 Google Inc. Display system
WO2016020630A2 (en) 2014-08-08 2016-02-11 Milan Momcilo Popovich Waveguide laser illuminator incorporating a despeckler
EP2748670B1 (en) 2011-08-24 2015-11-18 Rockwell Collins, Inc. Wearable data display
US10670876B2 (en) 2011-08-24 2020-06-02 Digilens Inc. Waveguide laser illuminator incorporating a despeckler
JP5901192B2 (ja) * 2011-09-13 2016-04-06 オリンパス株式会社 光学機構
US8786686B1 (en) 2011-09-16 2014-07-22 Google Inc. Head mounted display eyepiece with integrated depth sensing
US9013793B2 (en) 2011-09-21 2015-04-21 Google Inc. Lightweight eyepiece for head mounted display
US8941560B2 (en) 2011-09-21 2015-01-27 Google Inc. Wearable computer with superimposed controls and instructions for external device
US8767306B1 (en) 2011-09-22 2014-07-01 Google Inc. Display system
US9599813B1 (en) 2011-09-30 2017-03-21 Rockwell Collins, Inc. Waveguide combiner system and method with less susceptibility to glare
US8749890B1 (en) 2011-09-30 2014-06-10 Rockwell Collins, Inc. Compact head up display (HUD) for cockpits with constrained space envelopes
US9715067B1 (en) 2011-09-30 2017-07-25 Rockwell Collins, Inc. Ultra-compact HUD utilizing waveguide pupil expander with surface relief gratings in high refractive index materials
US9366864B1 (en) 2011-09-30 2016-06-14 Rockwell Collins, Inc. System for and method of displaying information without need for a combiner alignment detector
US8937772B1 (en) 2011-09-30 2015-01-20 Rockwell Collins, Inc. System for and method of stowing HUD combiners
US8903207B1 (en) 2011-09-30 2014-12-02 Rockwell Collins, Inc. System for and method of extending vertical field of view in head up display utilizing a waveguide combiner
US8634139B1 (en) 2011-09-30 2014-01-21 Rockwell Collins, Inc. System for and method of catadioptric collimation in a compact head up display (HUD)
US8773599B2 (en) 2011-10-24 2014-07-08 Google Inc. Near-to-eye display with diffraction grating that bends and focuses light
US9087471B2 (en) 2011-11-04 2015-07-21 Google Inc. Adaptive brightness control of head mounted display
US8929589B2 (en) * 2011-11-07 2015-01-06 Eyefluence, Inc. Systems and methods for high-resolution gaze tracking
JP5780129B2 (ja) 2011-11-22 2015-09-16 ソニー株式会社 光ビーム伸長装置、画像表示装置及び光学装置
JP5879973B2 (ja) 2011-11-30 2016-03-08 ソニー株式会社 光反射部材、光ビーム伸長装置、画像表示装置及び光学装置
US9194995B2 (en) 2011-12-07 2015-11-24 Google Inc. Compact illumination module for head mounted display
US8873148B1 (en) 2011-12-12 2014-10-28 Google Inc. Eyepiece having total internal reflection based light folding
US9223138B2 (en) 2011-12-23 2015-12-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Pixel opacity for augmented reality
US20150010265A1 (en) 2012-01-06 2015-01-08 Milan, Momcilo POPOVICH Contact image sensor using switchable bragg gratings
US9606586B2 (en) 2012-01-23 2017-03-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Heat transfer device
EP2808725B1 (en) 2012-01-24 2018-09-26 Sony Corporation Head-mounted display device with a light-shielding member
US9726887B2 (en) 2012-02-15 2017-08-08 Microsoft Technology Licensing, Llc Imaging structure color conversion
US9368546B2 (en) 2012-02-15 2016-06-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Imaging structure with embedded light sources
US9297996B2 (en) 2012-02-15 2016-03-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Laser illumination scanning
US9779643B2 (en) 2012-02-15 2017-10-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Imaging structure emitter configurations
US8867131B1 (en) 2012-03-06 2014-10-21 Google Inc. Hybrid polarizing beam splitter
US9239415B2 (en) 2012-03-08 2016-01-19 Google Inc. Near-to-eye display with an integrated out-looking camera
JP6035793B2 (ja) 2012-03-14 2016-11-30 ソニー株式会社 画像表示装置及び画像生成装置
US9578318B2 (en) 2012-03-14 2017-02-21 Microsoft Technology Licensing, Llc Imaging structure emitter calibration
US8848289B2 (en) 2012-03-15 2014-09-30 Google Inc. Near-to-eye display with diffractive lens
US8760765B2 (en) 2012-03-19 2014-06-24 Google Inc. Optical beam tilt for offset head mounted display
US8749886B2 (en) 2012-03-21 2014-06-10 Google Inc. Wide-angle wide band polarizing beam splitter
US9519092B1 (en) 2012-03-21 2016-12-13 Google Inc. Display method
US9116337B1 (en) 2012-03-21 2015-08-25 Google Inc. Increasing effective eyebox size of an HMD
US9274338B2 (en) 2012-03-21 2016-03-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Increasing field of view of reflective waveguide
US11068049B2 (en) * 2012-03-23 2021-07-20 Microsoft Technology Licensing, Llc Light guide display and field of view
US9558590B2 (en) 2012-03-28 2017-01-31 Microsoft Technology Licensing, Llc Augmented reality light guide display
US8830588B1 (en) 2012-03-28 2014-09-09 Rockwell Collins, Inc. Reflector and cover glass for substrate guided HUD
US10191515B2 (en) 2012-03-28 2019-01-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Mobile device light guide display
US9523852B1 (en) 2012-03-28 2016-12-20 Rockwell Collins, Inc. Micro collimator system and method for a head up display (HUD)
US9717981B2 (en) 2012-04-05 2017-08-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Augmented reality and physical games
WO2013163347A1 (en) 2012-04-25 2013-10-31 Rockwell Collins, Inc. Holographic wide angle display
FR2990029B1 (fr) * 2012-04-30 2014-12-05 Commissariat Energie Atomique Viseur tete haute compact a faible consommation d'energie
JP6145966B2 (ja) 2012-05-09 2017-06-14 ソニー株式会社 表示装置
WO2013167864A1 (en) 2012-05-11 2013-11-14 Milan Momcilo Popovich Apparatus for eye tracking
IL219907A (en) 2012-05-21 2017-08-31 Lumus Ltd Integrated head display system with eye tracking
US10502876B2 (en) 2012-05-22 2019-12-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide optics focus elements
US8989535B2 (en) 2012-06-04 2015-03-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Multiple waveguide imaging structure
US8885997B2 (en) * 2012-08-31 2014-11-11 Microsoft Corporation NED polarization system for wavelength pass-through
JP2015528634A (ja) * 2012-08-31 2015-09-28 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ 光散乱粒子を有するライトガイド及び光角度選択モジュールに基づいた照明デバイス
US9933684B2 (en) 2012-11-16 2018-04-03 Rockwell Collins, Inc. Transparent waveguide display providing upper and lower fields of view having a specific light output aperture configuration
US8867139B2 (en) 2012-11-30 2014-10-21 Google Inc. Dual axis internal optical beam tilt for eyepiece of an HMD
US10146053B2 (en) 2012-12-19 2018-12-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Multiplexed hologram tiling in a waveguide display
US10192358B2 (en) 2012-12-20 2019-01-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Auto-stereoscopic augmented reality display
US9658456B2 (en) 2013-01-10 2017-05-23 Sony Corporation Image display apparatus, image generating device, and transmissive spatial light modulating device
TWI566029B (zh) * 2013-01-17 2017-01-11 鴻海精密工業股份有限公司 影像系統
JP6123342B2 (ja) 2013-02-20 2017-05-10 ソニー株式会社 表示装置
US9674413B1 (en) 2013-04-17 2017-06-06 Rockwell Collins, Inc. Vision system and method having improved performance and solar mitigation
US9086568B2 (en) 2013-04-18 2015-07-21 Nokia Technologies Oy Method and apparatus for view recovery
US9615067B1 (en) 2013-04-24 2017-04-04 Rockwell Collins, Inc. Head mounted digital viewing system
US9069115B2 (en) 2013-04-25 2015-06-30 Google Inc. Edge configurations for reducing artifacts in eyepieces
US9488836B2 (en) 2013-05-02 2016-11-08 Microsoft Technology Licensing, Llc Spherical interface for binocular display
JP2014225725A (ja) * 2013-05-15 2014-12-04 ソニー株式会社 表示装置及び画像表示装置用光源
US10209517B2 (en) 2013-05-20 2019-02-19 Digilens, Inc. Holographic waveguide eye tracker
US9625723B2 (en) 2013-06-25 2017-04-18 Microsoft Technology Licensing, Llc Eye-tracking system using a freeform prism
US10228561B2 (en) 2013-06-25 2019-03-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Eye-tracking system using a freeform prism and gaze-detection light
JP6367529B2 (ja) 2013-06-25 2018-08-01 ソニー株式会社 表示装置、表示制御方法、表示制御装置、および電子機器
US8913865B1 (en) * 2013-06-27 2014-12-16 Microsoft Corporation Waveguide including light turning gaps
WO2015002800A1 (en) 2013-07-02 2015-01-08 3M Innovative Properties Company Flat light guide
CN104755994B (zh) 2013-07-04 2019-11-15 索尼公司 显示设备
GB201312424D0 (en) * 2013-07-11 2013-08-28 Steele Mark Article of headgear
US20150302773A1 (en) * 2013-07-29 2015-10-22 Fusao Ishii See Through Display enabling the correction of visual deficits
US10345903B2 (en) 2013-07-30 2019-07-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Feedback for optic positioning in display devices
US9727772B2 (en) 2013-07-31 2017-08-08 Digilens, Inc. Method and apparatus for contact image sensing
US9335548B1 (en) * 2013-08-21 2016-05-10 Google Inc. Head-wearable display with collimated light source and beam steering mechanism
US9244281B1 (en) 2013-09-26 2016-01-26 Rockwell Collins, Inc. Display system and method using a detached combiner
CN103513422B (zh) * 2013-09-27 2017-02-01 上海理工大学 透视显示器件
US9164290B2 (en) 2013-11-06 2015-10-20 Microsoft Corporation Grating configurations for a tiled waveguide display
US9459455B2 (en) 2013-12-19 2016-10-04 Google Inc. See-through eyepiece for head wearable display
US9389422B1 (en) 2013-12-23 2016-07-12 Google Inc. Eyepiece for head wearable display using partial and total internal reflections
US9459451B2 (en) 2013-12-26 2016-10-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Eye tracking apparatus, method and system
US10732407B1 (en) 2014-01-10 2020-08-04 Rockwell Collins, Inc. Near eye head up display system and method with fixed combiner
US11227294B2 (en) 2014-04-03 2022-01-18 Mentor Acquisition One, Llc Sight information collection in head worn computing
US11103122B2 (en) 2014-07-15 2021-08-31 Mentor Acquisition One, Llc Content presentation in head worn computing
US20150277118A1 (en) 2014-03-28 2015-10-01 Osterhout Group, Inc. Sensor dependent content position in head worn computing
US20160019715A1 (en) 2014-07-15 2016-01-21 Osterhout Group, Inc. Content presentation in head worn computing
US9829707B2 (en) 2014-08-12 2017-11-28 Osterhout Group, Inc. Measuring content brightness in head worn computing
US9299194B2 (en) 2014-02-14 2016-03-29 Osterhout Group, Inc. Secure sharing in head worn computing
US10254856B2 (en) 2014-01-17 2019-04-09 Osterhout Group, Inc. External user interface for head worn computing
US9939934B2 (en) 2014-01-17 2018-04-10 Osterhout Group, Inc. External user interface for head worn computing
US9575321B2 (en) 2014-06-09 2017-02-21 Osterhout Group, Inc. Content presentation in head worn computing
US9594246B2 (en) 2014-01-21 2017-03-14 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9366868B2 (en) 2014-09-26 2016-06-14 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9746686B2 (en) 2014-05-19 2017-08-29 Osterhout Group, Inc. Content position calibration in head worn computing
US9810906B2 (en) 2014-06-17 2017-11-07 Osterhout Group, Inc. External user interface for head worn computing
US9529195B2 (en) 2014-01-21 2016-12-27 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9671613B2 (en) 2014-09-26 2017-06-06 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US10684687B2 (en) 2014-12-03 2020-06-16 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems
US9448409B2 (en) 2014-11-26 2016-09-20 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US20150228119A1 (en) 2014-02-11 2015-08-13 Osterhout Group, Inc. Spatial location presentation in head worn computing
US10649220B2 (en) 2014-06-09 2020-05-12 Mentor Acquisition One, Llc Content presentation in head worn computing
US9841599B2 (en) 2014-06-05 2017-12-12 Osterhout Group, Inc. Optical configurations for head-worn see-through displays
US10191279B2 (en) 2014-03-17 2019-01-29 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9811159B2 (en) 2014-01-21 2017-11-07 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US11892644B2 (en) 2014-01-21 2024-02-06 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems
US9494800B2 (en) 2014-01-21 2016-11-15 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9651784B2 (en) 2014-01-21 2017-05-16 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9651788B2 (en) 2014-01-21 2017-05-16 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US11487110B2 (en) 2014-01-21 2022-11-01 Mentor Acquisition One, Llc Eye imaging in head worn computing
US9766463B2 (en) 2014-01-21 2017-09-19 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9310610B2 (en) 2014-01-21 2016-04-12 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9532714B2 (en) 2014-01-21 2017-01-03 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US11737666B2 (en) 2014-01-21 2023-08-29 Mentor Acquisition One, Llc Eye imaging in head worn computing
US9836122B2 (en) 2014-01-21 2017-12-05 Osterhout Group, Inc. Eye glint imaging in see-through computer display systems
US11669163B2 (en) 2014-01-21 2023-06-06 Mentor Acquisition One, Llc Eye glint imaging in see-through computer display systems
US9753288B2 (en) 2014-01-21 2017-09-05 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US20150205135A1 (en) 2014-01-21 2015-07-23 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
US9846308B2 (en) 2014-01-24 2017-12-19 Osterhout Group, Inc. Haptic systems for head-worn computers
JP5851535B2 (ja) * 2014-01-27 2016-02-03 オリンパス株式会社 表示装置
US9519089B1 (en) 2014-01-30 2016-12-13 Rockwell Collins, Inc. High performance volume phase gratings
EP3100099B1 (en) 2014-01-31 2020-07-01 Magic Leap, Inc. Multi-focal display system and method
JP6314518B2 (ja) 2014-02-10 2018-04-25 ソニー株式会社 画像表示装置及び表示装置
US9852545B2 (en) 2014-02-11 2017-12-26 Osterhout Group, Inc. Spatial location presentation in head worn computing
US20150241963A1 (en) 2014-02-11 2015-08-27 Osterhout Group, Inc. Eye imaging in head worn computing
US9401540B2 (en) 2014-02-11 2016-07-26 Osterhout Group, Inc. Spatial location presentation in head worn computing
JP6296841B2 (ja) * 2014-03-12 2018-03-20 オリンパス株式会社 表示装置
JP2015172713A (ja) * 2014-03-12 2015-10-01 オリンパス株式会社 表示装置
US9395544B2 (en) 2014-03-13 2016-07-19 Google Inc. Eyepiece with switchable reflector for head wearable display
JP6391952B2 (ja) 2014-03-17 2018-09-19 ソニー株式会社 表示装置及び光学装置
JP2015184560A (ja) 2014-03-25 2015-10-22 ソニー株式会社 導光装置、画像表示装置及び表示装置
JP2015184561A (ja) 2014-03-25 2015-10-22 ソニー株式会社 導光装置、画像表示装置及び表示装置
US9244280B1 (en) 2014-03-25 2016-01-26 Rockwell Collins, Inc. Near eye display system and method for display enhancement or redundancy
JP6442149B2 (ja) * 2014-03-27 2018-12-19 オリンパス株式会社 画像表示装置
US20160187651A1 (en) 2014-03-28 2016-06-30 Osterhout Group, Inc. Safety for a vehicle operator with an hmd
CN103941398B (zh) * 2014-04-09 2016-10-19 北京理工大学 透过式眼镜显示器
IL232197B (en) 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
US9423842B2 (en) 2014-09-18 2016-08-23 Osterhout Group, Inc. Thermal management for head-worn computer
US9651787B2 (en) 2014-04-25 2017-05-16 Osterhout Group, Inc. Speaker assembly for headworn computer
US20150309534A1 (en) 2014-04-25 2015-10-29 Osterhout Group, Inc. Ear horn assembly for headworn computer
US10853589B2 (en) 2014-04-25 2020-12-01 Mentor Acquisition One, Llc Language translation with head-worn computing
US9672210B2 (en) 2014-04-25 2017-06-06 Osterhout Group, Inc. Language translation with head-worn computing
US20160137312A1 (en) 2014-05-06 2016-05-19 Osterhout Group, Inc. Unmanned aerial vehicle launch system
US9915823B1 (en) 2014-05-06 2018-03-13 Google Llc Lightguide optical combiner for head wearable display
US9529196B1 (en) 2014-06-05 2016-12-27 Iphysicist Ltd. Image guide optics for near eye displays
US10663740B2 (en) 2014-06-09 2020-05-26 Mentor Acquisition One, Llc Content presentation in head worn computing
RU2594370C2 (ru) 2014-07-11 2016-08-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Световодная структура, оптическое устройство и система формирования изображений
RU2603238C2 (ru) 2014-07-15 2016-11-27 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Световодная структура, голографическое оптическое устройство и система формирования изображений
US9304235B2 (en) 2014-07-30 2016-04-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Microfabrication
US10592080B2 (en) 2014-07-31 2020-03-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Assisted presentation of application windows
US10254942B2 (en) 2014-07-31 2019-04-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Adaptive sizing and positioning of application windows
US10678412B2 (en) 2014-07-31 2020-06-09 Microsoft Technology Licensing, Llc Dynamic joint dividers for application windows
US10359736B2 (en) 2014-08-08 2019-07-23 Digilens Inc. Method for holographic mastering and replication
US9377623B2 (en) 2014-08-11 2016-06-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide eye tracking employing volume Bragg grating
US10108015B2 (en) 2014-08-18 2018-10-23 Seiko Epson Corporation Light guide device and virtual image display apparatus
CN104216120B (zh) * 2014-08-29 2016-11-02 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 半透膜阵列平板波导式头戴显示器光学系统
US9285591B1 (en) 2014-08-29 2016-03-15 Google Inc. Compact architecture for near-to-eye display system
US10241330B2 (en) 2014-09-19 2019-03-26 Digilens, Inc. Method and apparatus for generating input images for holographic waveguide displays
US9494799B2 (en) 2014-09-24 2016-11-15 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide eye tracking employing switchable diffraction gratings
US9715110B1 (en) 2014-09-25 2017-07-25 Rockwell Collins, Inc. Automotive head up display (HUD)
US10088675B1 (en) 2015-05-18 2018-10-02 Rockwell Collins, Inc. Turning light pipe for a pupil expansion system and method
EP3198192A1 (en) 2014-09-26 2017-08-02 Milan Momcilo Popovich Holographic waveguide opticaltracker
US9366869B2 (en) 2014-11-10 2016-06-14 Google Inc. Thin curved eyepiece for see-through head wearable display
IL235642B (en) 2014-11-11 2021-08-31 Lumus Ltd A compact head-up display system is protected by an element with a super-thin structure
US9684172B2 (en) 2014-12-03 2017-06-20 Osterhout Group, Inc. Head worn computer display systems
USD743963S1 (en) 2014-12-22 2015-11-24 Osterhout Group, Inc. Air mouse
IL236490B (en) 2014-12-25 2021-10-31 Lumus Ltd Optical component on a conductive substrate
CN105807424B (zh) * 2014-12-30 2018-10-12 联想(北京)有限公司 显示装置和电子设备
USD751552S1 (en) 2014-12-31 2016-03-15 Osterhout Group, Inc. Computer glasses
USD753114S1 (en) 2015-01-05 2016-04-05 Osterhout Group, Inc. Air mouse
US20180275402A1 (en) 2015-01-12 2018-09-27 Digilens, Inc. Holographic waveguide light field displays
CN107873086B (zh) 2015-01-12 2020-03-20 迪吉伦斯公司 环境隔离的波导显示器
US10330777B2 (en) 2015-01-20 2019-06-25 Digilens Inc. Holographic waveguide lidar
US10018844B2 (en) 2015-02-09 2018-07-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Wearable image display system
US9535253B2 (en) 2015-02-09 2017-01-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US9372347B1 (en) 2015-02-09 2016-06-21 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US10317677B2 (en) 2015-02-09 2019-06-11 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US9827209B2 (en) 2015-02-09 2017-11-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
US9513480B2 (en) 2015-02-09 2016-12-06 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide
US9429692B1 (en) 2015-02-09 2016-08-30 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical components
US9423360B1 (en) 2015-02-09 2016-08-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Optical components
US11086216B2 (en) 2015-02-09 2021-08-10 Microsoft Technology Licensing, Llc Generating electronic components
US9632226B2 (en) 2015-02-12 2017-04-25 Digilens Inc. Waveguide grating device
US10878775B2 (en) 2015-02-17 2020-12-29 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems
US20160239985A1 (en) 2015-02-17 2016-08-18 Osterhout Group, Inc. See-through computer display systems
IL237337B (en) * 2015-02-19 2020-03-31 Amitai Yaakov A compact head-up display system with a uniform image
US10088689B2 (en) 2015-03-13 2018-10-02 Microsoft Technology Licensing, Llc Light engine with lenticular microlenslet arrays
WO2016146963A1 (en) 2015-03-16 2016-09-22 Popovich, Milan, Momcilo Waveguide device incorporating a light pipe
JP2016177231A (ja) 2015-03-23 2016-10-06 セイコーエプソン株式会社 導光装置、頭部搭載型ディスプレイ、及び導光装置の製造方法
US10591756B2 (en) 2015-03-31 2020-03-17 Digilens Inc. Method and apparatus for contact image sensing
JP6892213B2 (ja) 2015-04-30 2021-06-23 ソニーグループ株式会社 表示装置及び表示装置の初期設定方法
US11366316B2 (en) 2015-05-18 2022-06-21 Rockwell Collins, Inc. Head up display (HUD) using a light pipe
US10247943B1 (en) 2015-05-18 2019-04-02 Rockwell Collins, Inc. Head up display (HUD) using a light pipe
US10126552B2 (en) 2015-05-18 2018-11-13 Rockwell Collins, Inc. Micro collimator system and method for a head up display (HUD)
US10162180B2 (en) 2015-06-04 2018-12-25 Google Llc Efficient thin curved eyepiece for see-through head wearable display
US9904063B2 (en) * 2015-06-15 2018-02-27 Innerscene, Inc. Collimating display and methods
US10108010B2 (en) 2015-06-29 2018-10-23 Rockwell Collins, Inc. System for and method of integrating head up displays and head down displays
US10146054B2 (en) 2015-07-06 2018-12-04 Google Llc Adding prescriptive correction to eyepieces for see-through head wearable displays
US10139966B2 (en) 2015-07-22 2018-11-27 Osterhout Group, Inc. External user interface for head worn computing
CN107850784B (zh) * 2015-07-20 2021-06-01 奇跃公司 虚拟/增强现实系统中具有内向指向角度的准直光纤扫描仪设计
US10007115B2 (en) 2015-08-12 2018-06-26 Daqri, Llc Placement of a computer generated display with focal plane at finite distance using optical devices and a see-through head-mounted display incorporating the same
US10551602B2 (en) * 2015-08-28 2020-02-04 Ams Sensors Singapore Pte. Ltd. Wafer-level optical device having light guide properties
JP2017049339A (ja) * 2015-08-31 2017-03-09 株式会社東芝 表示装置
US10007117B2 (en) 2015-09-10 2018-06-26 Vuzix Corporation Imaging light guide with reflective turning array
US10088620B2 (en) 2015-09-29 2018-10-02 Ricoh Company, Ltd. Light guide, virtual image optical system, and virtual image display device
EP3359999A1 (en) 2015-10-05 2018-08-15 Popovich, Milan Momcilo Waveguide display
CN108139587A (zh) 2015-10-05 2018-06-08 奇跃公司 用于在虚拟/增强现实系统中扫描光纤的微透镜准直器
JP7216547B2 (ja) 2015-10-06 2023-02-01 マジック リープ， インコーポレイテッド 逆角度回折格子を有する仮想／拡張現実システム
KR102440140B1 (ko) * 2015-12-30 2022-09-06 엘지디스플레이 주식회사 시야각 선택형 백 라이트 유닛
US10598932B1 (en) 2016-01-06 2020-03-24 Rockwell Collins, Inc. Head up display for integrating views of conformally mapped symbols and a fixed image source
EP3400477B1 (en) * 2016-01-06 2023-10-25 Vuzix Corporation Imaging light guide with reflective turning array
EP3190447B1 (en) * 2016-01-06 2020-02-05 Ricoh Company, Ltd. Light guide and virtual image display device
FR3046850B1 (fr) * 2016-01-15 2018-01-26 Universite De Strasbourg Guide optique ameliore et systeme optique comportant un tel guide optique
WO2017127547A1 (en) 2016-01-20 2017-07-27 Magic Leap, Inc. Polarizing maintaining optical fiber in virtual/augmented reality system
WO2017127494A1 (en) 2016-01-22 2017-07-27 Corning Incorporated Wide field personal display
WO2017134412A1 (en) 2016-02-04 2017-08-10 Milan Momcilo Popovich Holographic waveguide optical tracker
US10591728B2 (en) 2016-03-02 2020-03-17 Mentor Acquisition One, Llc Optical systems for head-worn computers
US10850116B2 (en) 2016-12-30 2020-12-01 Mentor Acquisition One, Llc Head-worn therapy device
IL244181B (en) * 2016-02-18 2020-06-30 Amitai Yaakov Compact head-up display system
US10473933B2 (en) 2016-02-19 2019-11-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Waveguide pupil relay
US10667981B2 (en) 2016-02-29 2020-06-02 Mentor Acquisition One, Llc Reading assistance system for visually impaired
US9880441B1 (en) 2016-09-08 2018-01-30 Osterhout Group, Inc. Electrochromic systems for head-worn computer systems
US9826299B1 (en) 2016-08-22 2017-11-21 Osterhout Group, Inc. Speaker systems for head-worn computer systems
CN107167919B (zh) * 2016-03-07 2021-08-03 精工爱普生株式会社 导光装置以及虚像显示装置
KR102385879B1 (ko) 2016-03-16 2022-04-11 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. 2 차원 및/또는 3 차원 이미지를 위한 디스플레이
EP3433659A1 (en) 2016-03-24 2019-01-30 DigiLens, Inc. Method and apparatus for providing a polarization selective holographic waveguide device
CN107290816B (zh) 2016-03-30 2020-04-24 中强光电股份有限公司 光波导元件以及具有此光波导元件的头戴式显示装置
US10317679B2 (en) 2016-04-04 2019-06-11 Akonia Holographics, Llc Light homogenization
US9897811B2 (en) 2016-04-07 2018-02-20 Google Llc Curved eyepiece with color correction for head wearable display
US9946074B2 (en) * 2016-04-07 2018-04-17 Google Llc See-through curved eyepiece with patterned optical combiner
US10824253B2 (en) 2016-05-09 2020-11-03 Mentor Acquisition One, Llc User interface systems for head-worn computers
US10466491B2 (en) 2016-06-01 2019-11-05 Mentor Acquisition One, Llc Modular systems for head-worn computers
US10684478B2 (en) 2016-05-09 2020-06-16 Mentor Acquisition One, Llc User interface systems for head-worn computers
US9910284B1 (en) 2016-09-08 2018-03-06 Osterhout Group, Inc. Optical systems for head-worn computers
WO2017178781A1 (en) 2016-04-11 2017-10-19 GRANT, Alastair, John Holographic waveguide apparatus for structured light projection
US10215986B2 (en) 2016-05-16 2019-02-26 Microsoft Technology Licensing, Llc Wedges for light transformation
EP3458898B1 (en) 2016-05-18 2023-02-15 Lumus Ltd. Head-mounted imaging device
JP6836707B2 (ja) * 2016-06-01 2021-03-03 株式会社リコー ライトガイド及び虚像表示装置
US10338390B2 (en) 2016-06-17 2019-07-02 Google Llc Method for fabricating a curved eyepiece
US10416458B2 (en) 2016-07-05 2019-09-17 Vuzix Corporation Head mounted imaging apparatus with optical coupling
US10649209B2 (en) 2016-07-08 2020-05-12 Daqri Llc Optical combiner apparatus
JP2018018077A (ja) 2016-07-28 2018-02-01 中強光電股▲ふん▼有限公司 ヘッドマウントディスプレイ
US10690936B2 (en) 2016-08-29 2020-06-23 Mentor Acquisition One, Llc Adjustable nose bridge assembly for headworn computer
CN106125194B (zh) * 2016-09-06 2018-11-06 北京耐德佳显示技术有限公司 波导型元件及使用其的头戴式显示装置
CN113467093B (zh) 2016-09-07 2023-09-22 奇跃公司 包括厚介质的虚拟现实、增强现实和混合现实系统及相关方法
CN107870430B (zh) 2016-09-26 2021-06-15 精工爱普生株式会社 光学元件和显示装置
US10466479B2 (en) 2016-10-07 2019-11-05 Coretronic Corporation Head-mounted display apparatus and optical system
RU2746980C1 (ru) 2016-10-09 2021-04-22 Лумус Лтд Умножитель апертуры с использованием прямоугольного волновода
USD840395S1 (en) 2016-10-17 2019-02-12 Osterhout Group, Inc. Head-worn computer
US11604355B2 (en) 2016-10-31 2023-03-14 Tectus Corporation Optical systems with solid transparent substrate
CN110114710B (zh) * 2016-10-31 2020-11-27 德遁公司 毫微微投影仪光学系统
US10690917B2 (en) 2016-10-31 2020-06-23 Tectus Corporation Femtoprojector optical systems, used in eye-mounted display
RU2763850C2 (ru) 2016-11-08 2022-01-11 Люмус Лтд Световодное устройство с краем, обеспечивающим оптическую отсечку, и соответствующие способы его изготовления
MX2019005543A (es) 2016-11-14 2019-07-04 Saint Gobain Ventana de vehiculo con cuerpo de guia de luz para un detector.
CN110226199B (zh) 2016-11-16 2022-11-22 奇跃公司 用于头戴式显示系统的多分辨率显示组件
WO2018102834A2 (en) 2016-12-02 2018-06-07 Digilens, Inc. Waveguide device with uniform output illumination
US9977248B1 (en) 2016-12-21 2018-05-22 PhantaField, Inc. Augmented reality display system
US10371896B2 (en) 2016-12-22 2019-08-06 Magic Leap, Inc. Color separation in planar waveguides using dichroic filters
JP2018106104A (ja) 2016-12-28 2018-07-05 セイコーエプソン株式会社 表示装置
CN108254918B (zh) * 2016-12-28 2021-10-26 精工爱普生株式会社 光学元件和显示装置
USD864959S1 (en) 2017-01-04 2019-10-29 Mentor Acquisition One, Llc Computer glasses
WO2018129398A1 (en) 2017-01-05 2018-07-12 Digilens, Inc. Wearable heads up displays
US10481678B2 (en) 2017-01-11 2019-11-19 Daqri Llc Interface-based modeling and design of three dimensional spaces using two dimensional representations
US10409066B2 (en) 2017-01-19 2019-09-10 Coretronic Corporation Head-mounted display device with waveguide elements
CN108333749A (zh) * 2017-01-19 2018-07-27 中强光电股份有限公司 光学系统以及头戴式显示装置
US10295824B2 (en) 2017-01-26 2019-05-21 Rockwell Collins, Inc. Head up display with an angled light pipe
EP3354449B1 (en) 2017-01-27 2024-01-10 Essilor International Method for injection molding plus power lens, method for producing a lens assembly, plus power lens, lens assembly
EP3354439B1 (en) 2017-01-27 2023-01-25 Essilor International Method for injection molding weld line free minus power lens elements
EP3574360A4 (en) 2017-01-28 2020-11-11 Lumus Ltd. IMAGING SYSTEM WITH EXTENDED REALITY
CN106681005B (zh) * 2017-02-16 2019-03-15 北京京东方光电科技有限公司 一种虚拟现实眼镜
CN108445573B (zh) 2017-02-16 2023-06-30 中强光电股份有限公司 光波导元件以及显示装置
EP3397998A4 (en) 2017-02-22 2019-04-17 Lumus Ltd. OPTICAL LIGHT GUIDE ASSEMBLY
KR102501345B1 (ko) * 2017-03-22 2023-02-17 루머스 리미티드 중첩 파셋
CN108663805A (zh) 2017-03-31 2018-10-16 中强光电股份有限公司 头戴式显示装置
IL251645B (en) * 2017-04-06 2018-08-30 Lumus Ltd Waveguide and method of production
WO2018204199A1 (en) * 2017-05-05 2018-11-08 Reald Inc. Light guide for enhanced spatial frequency response of emissive displays
CN108873326A (zh) 2017-05-16 2018-11-23 中强光电股份有限公司 头戴式显示装置
US11022803B2 (en) * 2017-05-27 2021-06-01 Moon Key Lee Eye glasses-type transparent display using mirror
DE112018002804B4 (de) 2017-05-30 2022-10-20 Sony Corporation Optische vorrichtung, bildanzeigevorrichtung und anzeigevorrichtung
CN107238928B (zh) 2017-06-09 2020-03-06 京东方科技集团股份有限公司 一种阵列波导
US10338400B2 (en) 2017-07-03 2019-07-02 Holovisions LLC Augmented reality eyewear with VAPE or wear technology
US10859834B2 (en) 2017-07-03 2020-12-08 Holovisions Space-efficient optical structures for wide field-of-view augmented reality (AR) eyewear
WO2019016813A1 (en) 2017-07-19 2019-01-24 Lumus Ltd. LIQUID CRYSTAL LIGHTING ON SILICON VIA OPTICAL ELEMENT GUIDE OF LIGHT
US11409105B2 (en) 2017-07-24 2022-08-09 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems
US10578869B2 (en) 2017-07-24 2020-03-03 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems with adjustable zoom cameras
US10422995B2 (en) 2017-07-24 2019-09-24 Mentor Acquisition One, Llc See-through computer display systems with stray light management
CN107193078B (zh) 2017-08-01 2019-12-06 京东方科技集团股份有限公司 一种光波导及其制备方法、增强现实设备
US10969584B2 (en) 2017-08-04 2021-04-06 Mentor Acquisition One, Llc Image expansion optic for head-worn computer
CN107390365A (zh) * 2017-08-18 2017-11-24 联想(北京)有限公司 一种成像装置、增强现实显示设备和成像方法
US10976551B2 (en) 2017-08-30 2021-04-13 Corning Incorporated Wide field personal display device
JP7303557B2 (ja) 2017-09-29 2023-07-05 ルムス エルティーディー． 拡張現実ディスプレイ
CN107621700B (zh) * 2017-10-11 2019-04-16 北京亮亮视野科技有限公司 平板波导
EP3698214A4 (en) 2017-10-16 2021-10-27 Digilens Inc. SYSTEMS AND METHODS FOR MULTIPLICATION OF THE IMAGE RESOLUTION OF A PIXELIZED DISPLAY
CN111133362B (zh) 2017-10-22 2021-12-28 鲁姆斯有限公司 采用光具座的头戴式增强现实设备
JP2019082531A (ja) 2017-10-30 2019-05-30 ソニー株式会社 頭部装着型ディスプレイ
CN116520574A (zh) 2017-11-21 2023-08-01 鲁姆斯有限公司 用于近眼显示器的光学孔径扩展布置
IL275013B (en) 2017-12-03 2022-08-01 Lumus Ltd Method and device for testing an optics device
WO2019106637A1 (en) 2017-12-03 2019-06-06 Lumus Ltd. Optical device alignment methods
US10761314B1 (en) 2017-12-05 2020-09-01 Facebook, Inc. Apparatuses, systems, and methods for reflecting infrared light
JP7046582B2 (ja) 2017-12-07 2022-04-04 キヤノン株式会社 表示装置及びヘッドマウントディスプレイ
JPWO2019111926A1 (ja) 2017-12-07 2020-12-10 キヤノン株式会社 表示装置及びヘッドマウントディスプレイ
JP7216665B2 (ja) 2017-12-07 2023-02-01 キヤノン株式会社 表示装置及びヘッドマウントディスプレイ
TWI813605B (zh) * 2017-12-10 2023-09-01 以色列商魯姆斯有限公司 圖像投影儀
CN109946907A (zh) 2017-12-20 2019-06-28 中强光电股份有限公司 投影装置
CN109946834B (zh) 2017-12-21 2022-03-29 中强光电股份有限公司 投影装置
CN109946835B (zh) 2017-12-21 2022-04-26 中强光电股份有限公司 投影装置
CN109946909B (zh) 2017-12-21 2022-10-04 中强光电股份有限公司 投影装置
KR20190079173A (ko) * 2017-12-27 2019-07-05 엘지디스플레이 주식회사 헤드업 표시 장치
US10506220B2 (en) 2018-01-02 2019-12-10 Lumus Ltd. Augmented reality displays with active alignment and corresponding methods
CA3068659A1 (en) 2018-01-02 2019-07-11 Lumus Ltd. Augmented reality displays with active alignment and corresponding methods
US10914950B2 (en) 2018-01-08 2021-02-09 Digilens Inc. Waveguide architectures and related methods of manufacturing
JP7404243B2 (ja) 2018-01-08 2023-12-25 ディジレンズ インコーポレイテッド 導波管セル内のホログラフィック格子の高スループット記録のためのシステムおよび方法
US10551544B2 (en) 2018-01-21 2020-02-04 Lumus Ltd. Light-guide optical element with multiple-axis internal aperture expansion
CN110082907B (zh) * 2018-01-26 2021-02-23 华为技术有限公司 一种光波导结构及显示装置
US20210033774A1 (en) 2018-01-31 2021-02-04 Shimadzu Corporation Image display device
US10673414B2 (en) 2018-02-05 2020-06-02 Tectus Corporation Adaptive tuning of a contact lens
US10488666B2 (en) 2018-02-10 2019-11-26 Daqri, Llc Optical waveguide devices, methods and systems incorporating same
CN110147028B (zh) 2018-02-13 2021-08-27 中强光电股份有限公司 投影装置
EP3765897B1 (en) 2018-03-16 2024-01-17 Digilens Inc. Holographic waveguides incorporating birefringence control and methods for their fabrication
JP6939669B2 (ja) 2018-03-20 2021-09-22 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
CN112005091B (zh) 2018-04-08 2023-08-11 鲁姆斯有限公司 用于对光学材料的样品进行光学测试的设备和方法、以及操作性地连接至该设备的控制器
JP7128648B2 (ja) * 2018-04-25 2022-08-31 株式会社日立エルジーデータストレージ ヘッドマウントディスプレイ
US10830938B2 (en) * 2018-05-14 2020-11-10 Lumus Ltd. Projector configuration with subdivided optical aperture for near-eye displays, and corresponding optical systems
JP7446620B2 (ja) * 2018-05-17 2024-03-11 ルムス エルティーディー． オーバーラップするプロジェクター組立体を有するニアアイディスプレイ
US10613334B2 (en) 2018-05-21 2020-04-07 Tectus Corporation Advanced femtoprojector optical systems
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
AU2019274687B2 (en) 2018-05-23 2023-05-11 Lumus Ltd. Optical system including light-guide optical element with partially-reflective internal surfaces
US10649239B2 (en) 2018-05-30 2020-05-12 Tectus Corporation Eyeglasses with embedded femtoprojectors
US10488678B1 (en) 2018-06-06 2019-11-26 Tectus Corporation Folded optical design for eye-mounted cameras
US11275240B2 (en) 2018-06-11 2022-03-15 Shimadzu Corporation Image display device
JPWO2019239466A1 (ja) 2018-06-11 2021-04-01 株式会社島津製作所 画像表示装置
US11454590B2 (en) 2018-06-21 2022-09-27 Lumus Ltd. Measurement technique for refractive index inhomogeneity between plates of a lightguide optical element (LOE)
US11415812B2 (en) 2018-06-26 2022-08-16 Lumus Ltd. Compact collimating optical device and system
US11698532B2 (en) 2018-07-10 2023-07-11 Shimadzu Corporation Image display device
US11294159B2 (en) 2018-07-13 2022-04-05 Tectus Corporation Advanced optical designs for eye-mounted imaging systems
US11740445B2 (en) 2018-07-13 2023-08-29 Tectus Corporation Advanced optical designs for imaging systems
US10712564B2 (en) 2018-07-13 2020-07-14 Tectus Corporation Advanced optical designs for eye-mounted imaging systems
US11409103B2 (en) 2018-07-16 2022-08-09 Lumus Ltd. Light-guide optical element employing polarized internal reflectors
JP7137273B2 (ja) * 2018-07-20 2022-09-14 株式会社日立製作所 映像表示装置、及び映像表示システム
WO2020023779A1 (en) 2018-07-25 2020-01-30 Digilens Inc. Systems and methods for fabricating a multilayer optical structure
CN108957754B (zh) * 2018-07-27 2021-08-24 京东方科技集团股份有限公司 增强现实设备及显示方法
US11022799B2 (en) 2018-08-23 2021-06-01 Facebook Technologies, Llc Projector-combiner display with beam replication
TWI827663B (zh) * 2018-09-06 2024-01-01 以色列商魯姆斯有限公司 具有雷射二極體照明的近眼顯示器
JP7407458B2 (ja) 2018-09-09 2024-01-04 ルムス エルティーディー． 二次元の拡張を有する導光光学素子を含む光学システム
US11803056B2 (en) 2018-09-14 2023-10-31 Apple Inc. Waveguided display systems
JP7097066B2 (ja) 2018-09-27 2022-07-07 ブルーオプテック株式会社 光学装置、ウエアラブル画像表示装置
EP3857274B1 (en) * 2018-09-28 2023-11-08 Magic Leap, Inc. Projector integrated with a scanning mirror
CN111077670B (zh) 2018-10-18 2022-02-18 中强光电股份有限公司 光传递模块以及头戴式显示装置
CN109239926A (zh) * 2018-10-29 2019-01-18 京东方科技集团股份有限公司 显示装置及其显示方法、显示设备
US11947130B2 (en) 2018-11-08 2024-04-02 Lumus Ltd. Optical devices and systems with dichroic beamsplitter color combiner
TW202026685A (zh) 2018-11-08 2020-07-16 以色列商魯姆斯有限公司 具有反射鏡的光導顯示器
KR20200001026U (ko) 2018-11-11 2020-05-21 루머스 리미티드 인터미디어트 윈도우를 구비한 근거리 디스플레이 장치
JP2020086345A (ja) * 2018-11-30 2020-06-04 セイコーエプソン株式会社 導光装置、虚像表示装置、及び導光装置の製造方法
IL263519B (en) * 2018-12-05 2022-07-01 Elbit Systems Ltd Optics for monitor lighting
US11125993B2 (en) 2018-12-10 2021-09-21 Facebook Technologies, Llc Optical hyperfocal reflective systems and methods, and augmented reality and/or virtual reality displays incorporating same
CN113631986A (zh) 2018-12-10 2021-11-09 脸谱科技有限责任公司 用于超焦视口（hvp）显示器的自适应视口
KR102303641B1 (ko) * 2018-12-26 2021-09-17 주식회사 레티널 증강 현실용 광학 장치
CN110146980A (zh) * 2018-12-29 2019-08-20 深圳珑璟光电技术有限公司 一种基板引导光学器件
CN110146984A (zh) * 2018-12-29 2019-08-20 深圳珑璟光电技术有限公司 一种可调节滤光式视觉增强装置
WO2020146683A1 (en) 2019-01-09 2020-07-16 Daqri, Llc Non-uniform sub-pupil reflectors and methods in optical waveguides for ar, hmd and hud applications
WO2020148665A1 (en) 2019-01-15 2020-07-23 Lumus Ltd. Method of fabricating a symmetric light guide optical element
CA3123518C (en) 2019-01-24 2023-07-04 Lumus Ltd. Optical systems including loe with three stage expansion
EP3924759A4 (en) 2019-02-15 2022-12-28 Digilens Inc. METHODS AND APPARATUS FOR MAKING A HOLOGRAPHIC WAVEGUIDE DISPLAY WITH INTEGRATED GRIDINGS
US11327340B2 (en) 2019-02-22 2022-05-10 Tectus Corporation Femtoprojector optical systems with surrounding grooves
US20200292745A1 (en) 2019-03-12 2020-09-17 Digilens Inc. Holographic Waveguide Backlight and Related Methods of Manufacturing
EP3939246A4 (en) 2019-03-12 2022-10-26 Lumus Ltd. IMAGE PROJECTOR
KR20210151782A (ko) * 2019-04-15 2021-12-14 루머스 리미티드 광-유도 광학 소자 제조 방법
US11778856B2 (en) 2019-05-15 2023-10-03 Apple Inc. Electronic device having emissive display with light recycling
EP3980825A4 (en) 2019-06-07 2023-05-03 Digilens Inc. WAVEGUIDES INCORPORATING TRANSPARENT AND REFLECTIVE GRATINGS AND METHODS OF MAKING THEREOF
MX2021015750A (es) 2019-06-27 2022-01-27 Lumus Ltd Aparato y metodos de seguimiento ocular a partir de la obtencion de imagenes oculares mediante un elemento optico de guia de luz.
CN114080558A (zh) 2019-07-04 2022-02-22 鲁姆斯有限公司 具有对称光束倍增的图像波导
JP2022543571A (ja) 2019-07-29 2022-10-13 ディジレンズ インコーポレイテッド 画素化されたディスプレイの画像解像度および視野を乗算するための方法および装置
JP2021021880A (ja) * 2019-07-30 2021-02-18 セイコーエプソン株式会社 画像表示装置
JP7196038B2 (ja) * 2019-08-26 2022-12-26 株式会社日立エルジーデータストレージ 映像表示装置、及びそれを用いたヘッドマウントディスプレイ
EP4022370A4 (en) 2019-08-29 2023-08-30 Digilens Inc. VACUUM BRAGG GRATINGS AND METHODS OF MANUFACTURING
US11073651B1 (en) 2019-09-05 2021-07-27 Look-A-Light, LLC Side emitting LED and light guide device
WO2021061456A1 (en) * 2019-09-25 2021-04-01 Akalana Management Llc Optical systems for providing field angle dependent pupil sizes within a waveguide
US11269184B2 (en) 2019-11-20 2022-03-08 Coretronic Corporation Head-mounted display device
US10962787B1 (en) * 2019-11-25 2021-03-30 Shanghai North Ocean Photonics Co., Ltd. Waveguide display device
US10935730B1 (en) * 2019-11-25 2021-03-02 Shanghai North Ocean Photonics Co., Ltd. Waveguide display device
CN114599480B (zh) 2019-11-25 2024-03-19 鲁姆斯有限公司 抛光波导表面的方法
IL270991B (en) 2019-11-27 2020-07-30 Lumus Ltd A light guide with an optical element to perform polarization mixing
BR112022009872A2 (pt) 2019-12-05 2022-08-09 Lumus Ltd Dispositivo óptico e método para fabricar um dispositivo óptico
EP4042232A4 (en) 2019-12-08 2022-12-28 Lumus Ltd. OPTICAL SYSTEMS WITH COMPACT IMAGE PROJECTOR
US11054654B1 (en) 2020-03-03 2021-07-06 Coretronic Corporation Near-eye display device
US11119325B1 (en) 2020-03-06 2021-09-14 Coretronic Corporation Near eye display device
WO2021214745A1 (en) 2020-04-20 2021-10-28 Lumus Ltd. Near-eye display with enhanced laser efficiency and eye safety
CN111474724A (zh) * 2020-05-18 2020-07-31 谷东科技有限公司 三维动态显示的全息光波导装置和增强现实显示设备
IL297615A (en) * 2020-06-01 2022-12-01 Lumus Ltd A virtual system for transferring images to close-up displays
JP2022039127A (ja) * 2020-08-28 2022-03-10 株式会社日立エルジーデータストレージ ヘッドマウントディスプレイ
DE202021104723U1 (de) 2020-09-11 2021-10-18 Lumus Ltd. An ein optisches Lichtleiterelement gekoppelter Bildprojektor
WO2022086755A1 (en) * 2020-10-15 2022-04-28 Perdix Systems Llc Optical systems for providing polarized light to a waveguide
KR102638480B1 (ko) 2020-11-09 2024-02-19 루머스 리미티드 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법
EP4162314A4 (en) 2021-02-25 2023-11-22 Lumus Ltd. MULTIPLER WITH OPTICAL APERTURE AND RECTANGULAR WAVEGUIDE
KR20230148324A (ko) 2021-03-01 2023-10-24 루머스 리미티드 프로젝터로부터 도파관으로의 콤팩트한 커플링을 갖는광학 시스템
KR20230133841A (ko) 2021-05-19 2023-09-19 루머스 리미티드 액티브 광학 엔진
CN115480401A (zh) 2021-06-16 2022-12-16 中强光电股份有限公司 照明系统及投影装置
DE102021206209B3 (de) 2021-06-17 2022-07-07 Gixel GmbH Brillen-Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines virtuellen Bildes in einem Sichtfeld eines Nutzers, Augmented-Reality-Brillen-Anzeigevorrichtung
WO2023281499A1 (en) 2021-07-04 2023-01-12 Lumus Ltd. Display with stacked light-guide elements providing different parts of field of view
WO2023026266A1 (en) 2021-08-23 2023-03-02 Lumus Ltd. Methods of fabrication of compound light-guide optical elements having embedded coupling-in reflectors
US11863730B2 (en) 2021-12-07 2024-01-02 Snap Inc. Optical waveguide combiner systems and methods
KR102399901B1 (ko) 2021-12-10 2022-05-20 주식회사 파노비젼 광학적 출사동 확장수단을 갖는 투과형 헤드 마운트 디스플레이
CN114383074B (zh) * 2022-01-21 2023-11-10 北京悦米科技有限公司 一种多功能智能台灯
KR102582246B1 (ko) 2022-12-29 2023-09-25 주식회사 파노비젼 증강현실 글라스의 광학 시스템
KR102646815B1 (ko) 2023-04-12 2024-03-13 주식회사 파노비젼 톱니구조의 부분반사 어레이를 갖는 증강현실 글라스의 광학 시스템
CN116661154B (zh) * 2023-06-16 2023-11-10 宁波鸿蚁光电科技有限公司 一种光路多次折叠的光学系统及头戴显示装置

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3491245A (en) * 1967-04-10 1970-01-20 George K C Hardesty Guided light display panel
US3857109A (en) * 1973-11-21 1974-12-24 Us Navy Longitudinally-pumped two-wavelength lasers
DE3266408D1 (en) * 1981-10-14 1985-10-24 Gec Avionics Optical arrangements for head-up displays and night vision goggles
US4715684A (en) * 1984-06-20 1987-12-29 Hughes Aircraft Company Optical system for three color liquid crystal light valve image projection system
US4711512A (en) * 1985-07-12 1987-12-08 Environmental Research Institute Of Michigan Compact head-up display
EP0365406B1 (fr) 1988-10-21 1993-09-29 Thomson-Csf Système optique de collimation notamment pour visuel de casque
FR2638242B1 (fr) * 1988-10-21 1991-09-20 Thomson Csf Systeme optique de collimation, notamment pour visuel de casque
US5880888A (en) * 1989-01-23 1999-03-09 Hughes Aircraft Company Helmet mounted display system
US4978952A (en) * 1989-02-24 1990-12-18 Collimated Displays Incorporated Flat screen color video display
FR2647556B1 (fr) * 1989-05-23 1993-10-29 Thomson Csf Dispositif optique pour l'introduction d'une image collimatee dans le champ visuel d'un observateur et casque comportant au moins un tel dispositif
FR2662821B1 (fr) * 1990-05-29 1992-08-07 Sextant Avionique Ensemble optique pour l'introduction, en surimpression, d'une image dans le champ visuel d'un observateur et casque comportant au moins un tel ensemble.
US5367399A (en) * 1992-02-13 1994-11-22 Holotek Ltd. Rotationally symmetric dual reflection optical beam scanner and system using same
US5231642A (en) * 1992-05-08 1993-07-27 Spectra Diode Laboratories, Inc. Semiconductor ring and folded cavity lasers
US5369415A (en) * 1992-06-29 1994-11-29 Motorola, Inc. Direct retinal scan display with planar imager
US6144347A (en) * 1992-10-09 2000-11-07 Sony Corporation Head-mounted image display apparatus
US5537173A (en) * 1992-10-23 1996-07-16 Olympus Optical Co., Ltd. Film winding detecting means for a camera including control means for controlling proper and accurate winding and rewinding of a film
JPH07199236A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Fujitsu Ltd 光スイッチ及び光分配器
US5829854A (en) * 1996-09-26 1998-11-03 Raychem Corporation Angled color dispersement and recombination prism
US6204974B1 (en) * 1996-10-08 2001-03-20 The Microoptical Corporation Compact image display system for eyeglasses or other head-borne frames
US5724163A (en) * 1996-11-12 1998-03-03 Yariv Ben-Yehuda Optical system for alternative or simultaneous direction of light originating from two scenes to the eye of a viewer
JPH10160961A (ja) * 1996-12-03 1998-06-19 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 光学素子
US6292296B1 (en) * 1997-05-28 2001-09-18 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. Large scale polarizer and polarizer system employing it
US5883684A (en) * 1997-06-19 1999-03-16 Three-Five Systems, Inc. Diffusively reflecting shield optically, coupled to backlit lightguide, containing LED's completely surrounded by the shield
RU2124746C1 (ru) * 1997-08-11 1999-01-10 Закрытое акционерное общество "Кванта Инвест" Дихроичный поляризатор
JPH11337868A (ja) * 1998-05-29 1999-12-10 Sony Corp 光学素子、光学装置、照明装置およびこれを具備した画像表示装置ならびに露光装置
US20030063042A1 (en) * 1999-07-29 2003-04-03 Asher A. Friesem Electronic utility devices incorporating a compact virtual image display
JP2003520984A (ja) * 1999-10-14 2003-07-08 ストラトス プロダクト ディヴェロップメント エルエルシー 仮想画像システム
JP2001141924A (ja) * 1999-11-16 2001-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 分波素子及び分波受光素子
CZ302883B6 (cs) * 2000-06-05 2012-01-04 Lumus Ltd. Optické zarízení obsahující svetlem propustnou podložku
KR100388819B1 (ko) * 2000-07-31 2003-06-25 주식회사 대양이앤씨 헤드 마운트 디스플레이용 광학 시스템
US6791760B2 (en) * 2001-07-24 2004-09-14 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Planar diffractive relay
US6775432B2 (en) * 2001-10-19 2004-08-10 Santanu Basu Method and apparatus for optical wavelength demultiplexing, multiplexing and routing
US7175304B2 (en) * 2003-01-30 2007-02-13 Touchsensor Technologies, Llc Integrated low profile display

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