KR20150097733A - 도파관 디스플레이에서의 다중화된 홀로그램 타일링 - Google Patents
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Abstract
각도 다중화된 홀로그램을 가지는 접안 디스플레이 디바이스에 관련된 실시예들이 개시되어 있다. 하나의 개시된 실시예는 이미지 소스, 도파관, 및 제어기를 포함하는 접안 디스플레이 디바이스를 제공한다. 도파관은 이미지 소스로부터 수광된 광을 접안 디스플레이 디바이스의 사용자로 전파하도록 구성되어 있고, 복수의 각도 다중화된 홀로그램을 포함하는 홀로그래픽 격자를 포함한다. 제어기는 이미지 소스를 통해 이미지를 디스플레이하는 것을 제어하도록 구성되어 있다.
Description
헤드 마운티드 디스플레이(head-mounted display)는 이미지를 사용자의 눈으로 전달하기 위해 도파관(waveguide)을 이용할 수 있다. 그렇지만, 도파관 디스플레이 디바이스에 의해 지원될 수 있는 시야는 아주 작을 수 있다. 단일의 회절 요소의 시야보다 더 큰 결합된 시야를 가지는 공간적으로 분리된 회절 요소들을 생성하기 위해 계층화된 SBG(switchable Bragg grating)들을 이용하는 것에 의해 시야가 증가될 수 있다. 그렇지만, 이러한 공간적 분리는 도파관의 두께를 크게 증가시킬 수 있고, 또한 디스플레이의 출력 성능에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다.
접안 디스플레이 디바이스(near-eye display device)를 제공하는 것에 관련된 실시예들이 개시되어 있다. 예를 들어, 하나의 개시된 실시예는 접안 디스플레이 디바이스를 제공하고, 이 접안 디스플레이 디바이스는 이미지 소스, 복수의 각도 다중화된 홀로그래픽 격자(angularly multiplexed holographic grating)를 포함하고, 이미지 소스로부터 접안 디스플레이 디바이스의 사용자의 시야로 광을 전파하도록 구성된 도파관, 및 이미지 소스를 통해 이미지를 디스플레이하는 것을 제어하도록 구성된 제어기를 포함한다.
이 발명의 내용은 이하에서 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 추가로 기술되는 개념들 중 선택된 것을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이 발명의 내용은 청구된 발명 요지의 핵심적인 특징들 또는 필수적인 특징들을 확인하기 위한 것이 아니며, 청구된 발명 요지의 범주를 제한하기 위해 사용되기 위한 것도 아니다. 게다가, 청구된 발명 요지가 본 개시 내용의 임의의 부분에서 살펴본 단점들의 일부 또는 전부를 해결하는 구현들로 제한되지 않는다.
도 1은 예시적인 사용 환경에서의 접안 디스플레이 디바이스의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 개시 내용의 하나의 실시예에 따른, 디스플레이 디바이스의 블록도.
도 3은 도파관의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시하고 도파관의 입력 광 결합(input light coupling)으로부터 출력 광 결합(output light coupling)으로 전파하는 광을 예시한 도면.
도 4a는 단일의 홀로그래픽 기록(single holographic recording)을 포함하는 도파관의 출력 광 결합을 개략적으로 예시한 도면.
도 4b는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 복수의 각도 다중화된 홀로그래픽 기록된 격자(angularly multiplexed holographic recorded grating)를 포함하는 도파관의 출력 광 결합을 개략적으로 예시한 도면.
도 5는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 도파관을 제조하는 방법을 예시한 플로우차트.
도 6a 및 도 6b는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 도 5의 방법의 밀착 복사 공정(contact copy process)의 두 개의 스테이지들을 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 컴퓨팅 시스템의 블록도.
도 8 내지 도 10은 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 홀로그래픽 기록의 각도 대역폭(angular bandwidth)을 예시하는 그래프를 도시한 도면.
도 2는 본 개시 내용의 하나의 실시예에 따른, 디스플레이 디바이스의 블록도.
도 3은 도파관의 예시적인 실시예를 개략적으로 도시하고 도파관의 입력 광 결합(input light coupling)으로부터 출력 광 결합(output light coupling)으로 전파하는 광을 예시한 도면.
도 4a는 단일의 홀로그래픽 기록(single holographic recording)을 포함하는 도파관의 출력 광 결합을 개략적으로 예시한 도면.
도 4b는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 복수의 각도 다중화된 홀로그래픽 기록된 격자(angularly multiplexed holographic recorded grating)를 포함하는 도파관의 출력 광 결합을 개략적으로 예시한 도면.
도 5는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 도파관을 제조하는 방법을 예시한 플로우차트.
도 6a 및 도 6b는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 도 5의 방법의 밀착 복사 공정(contact copy process)의 두 개의 스테이지들을 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 컴퓨팅 시스템의 블록도.
도 8 내지 도 10은 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 홀로그래픽 기록의 각도 대역폭(angular bandwidth)을 예시하는 그래프를 도시한 도면.
앞서 언급한 바와 같이, 접안 디스플레이 디바이스와 같은 도파관 디스플레이 디바이스는 작은 시야를 겪을 수 있다. 시야를 증가시키는 다양한 접근법들이 이용될 수 있지만, 이러한 접근법들은 단점들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도파관 디스플레이 디바이스의 시야를 증가시키는 어떤 접근법들은 디스플레이 디바이스의 크기를 증가시키고 그리고/또는 디스플레이 디바이스의 출력에 휘도 불균일(luminance non-uniformity)을 야기할 수 있다.
도파관 디스플레이의 시야를 증가시키는 접근법의 하나의 구체적인 예로서, 마이크로디스플레이(microdisplay)[예컨대, LCOS(liquid crystal on silicon)]로부터의 상이한 이미지들을, 각도 공간에서, 시간 순차적으로 타일링하는 것에 의해 시야를 어쩌면 증가시키기 위해 브래그 격자(Bragg grating)가 사용될 수 있다.
그렇지만, 브래그 격자의 하나의 단점은 개개의 격자의 각도 대역폭이 몇 도 정도로 작을 수 있다는 것이다. 이 문제점을 극복하기 위해, 격자들의 층의 개수가 증가될 수 있다. 그렇지만, 많은 수의 층들을 사용하는 것은 도파관 디스플레이의 두께를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 브래그 격자의 각도 대역폭이 10 도인 경우, 60x40의 시야를 갖는 디스플레이는 RGB 출력을 제공하기 위해 72 개의 층을 포함할 수 있다.
이와 같이, 도파관에 대한 격자들을 형성하기 위해 각도 다중화된 홀로그래픽 기록들을 사용하는 것을 통해 넓은 시야를 갖는 접안 디스플레이 디바이스를 제공하는 것에 관련되어 있는 실시예들이 본 명세서에 개시되어 있다. 각도 다중화된 홀로그래픽 기록들은 서로에 대해 공간적으로 중첩(overlap)될 수 있다. 이것은 격자들의 층들을 사용하는 것과 비교하여 디스플레이 디바이스의 크기를 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다.
도 1은 접안 디스플레이 디바이스(102)에 대한 예시적인 사용 환경(100)의 예시적인 실시예를 도시한 것이며, 사용자(104)가 사용 환경의 증강 현실 이미지를 보기 위해 접안 디스플레이 디바이스(102)를 착용하고 있는 것을 도시하고 있다. 비제한적인 예로서, 접안 디스플레이 디바이스는 헤드 마운티드 투시형 디스플레이 디바이스(head-mounted, see-through display device)일 수 있다.
사용자(104)는 접안 디스플레이 디바이스(102)를 통해 환경(100)을 볼 수 있다. 도시된 접안 디스플레이 디바이스(102)는 사용자(104)의 양 손이 다른 물체들과 자유롭게 상호작용할 수 있게 하는 헤드 마운티드 디바이스(head mounted device)(HMD)의 형태를 취한다. 접안 디스플레이 디바이스(102)는 사용자(104)에 대한 환경(100)의 모습의 시각적 증강(visual augmentation)을 가능하게 하도록 구성된 투시형 디스플레이 시스템을 포함한다. 환언하면, 투시형 디스플레이는, 사용자(104)가 실제 환경(100)에 대한 오버레이(overlay)로서 디스플레이된 하나 이상의 가상 물체에 부가하여 실제 환경(100)을 직접 볼 수 있도록, 환경(100)으로부터의 광이 투시형 디스플레이를 통해 지나갈 수 있게 한다.
도시된 예에서, 접안 디스플레이 디바이스(102)는 환경(100)에 있는 하나 이상의 물체에 관한 정보의 형태로 되어 있는 하나 이상의 가상 물체(105)의 형태로 증강 이미지를 디스플레이하고 있다. 디스플레이되는 정보는 임의의 적당한 방식으로 획득될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이되는 정보는 접안 디스플레이 디바이스(102)에 로컬적으로 저장될 수 있고, 네트워크(112)를 통해 원격 서비스(106) 및 데이터베이스(108)로부터 검색될 수 있으며, 그리고/또는 임의의 다른 적당한 방식으로 수신될 수 있다.
도 2는 도 1의 접안 디스플레이 디바이스(102)에 대해 사용하기에 적당한 디스플레이 서브시스템(200)의 블록도를 도시한 것이다. 디스플레이 서브시스템(200)은 이미지를 생성하기 위해 마이크로디스플레이(204)에 광을 제공하도록 구성된 광원(202)을 포함한다. 광원(202)은, 하나 이상의 레이저 다이오드 광원(이들로 제한되지 않음)을 비롯한, 임의의 적당한 광원 또는 광원들을 이용할 수 있다. 더 구체적인 예로서, 광원(202)은 적색 레이저 다이오드, 녹색 레이저 다이오드, 및 청색 레이저 다이오드 각각을 하나 이상 이용할 수 있다.
광원(202)은 하나 이상의 마이크로디스플레이(204) 상으로 광을 투사할 수 있다. 컬러 헤드 마운티드 디스플레이 디바이스의 예에서, 컬러 필드 순차 방식(color field-sequential manner)으로 이미지들을 발생시키기 위해 단일의 마이크로디스플레이가 사용될 수 있다. 다른 실시예들에서, 색들을 동시에 디스플레이하는 것을 가능하게 하기 위해 각각의 색에 대해 개별적인 마이크로디스플레이가 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 눈에 대해 개별적인 마이크로디스플레이(또는 복수의 마이크로디스플레이들의 배열)가 사용될 수 있다. 하나 이상의 LCOS(liquid crystal on silicon) 마이크로디스플레이(이들로 제한되지 않음)를 비롯한, 임의의 적당한 유형의 마이크로디스플레이가 사용될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 하나 이상의 발광 마이크로디스플레이(emissive microdisplay)[예컨대, 유기 발광 디바이스(organic light-emitting device) 마이크로디스플레이]가 사용될 수 있고, 따라서 광원(202)이 생략될 수 있다.
제어기(206)는 마이크로디스플레이(204)를 통해 이미지를 디스플레이하는 것을 제어하기 위해 제어 신호를 광원(202) 및 마이크로디스플레이(204)로 송신할 수 있다. 마이크로디스플레이로부터의 광은 이어서 도파관(208) 내에 결합될 수 있다. 도파관(208)는 광을 도파관 내로 그리고 도파관을 벗어나게 결합시키기 위해 그리고/또는 광을 원하는 시야로 확산(fan out)시키기 위해 하나 이상의 회절 요소를 포함할 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이, 브래그 격자를 회절 요소로서 사용하는 것은 원하는 시야를 달성하는 데 도움을 줄 수 있다. 그렇지만, 격자들을 계층화하는 것 또는 격자들을 다른 방식으로 공간적으로 분리시키는 것은 디스플레이 시스템 크기 및 광학적 아티팩트(optical artifact)에 문제점을 야기할 수 있다.
그에 따라, 도파관(208)는, 공간적으로 분리된 격자와 달리, 하나 이상의 다중화된 홀로그래픽 격자 요소(multiplexed holographic grating element)(212)를 포함한다. 이하에서 더 상세히 기술하는 바와 같이, 다중화된 홀로그래픽 격자 요소는 똑같은 회절력(diffractive power)을 가지는 복수의 각도 다중화된 홀로그램을 포함한다. 홀로그램들의 이러한 배열을 사용하는 것은, 디스플레이 디바이스의 두께를 증가시키는 일 없이, 격자의 각도 대역폭을 증가시킬 수 있을 것이다. 일부 실시예들에서, 다중화된 홀로그래픽 입력 격자(multiplexed holographic input grating), 다중화된 홀로그래픽 출력 격자(multiplexed holographic output grating), 및/또는 홀로그래픽 다중화된 폴드 격자(holographic multiplexed fold grating)(이들로 제한되지 않음)를 비롯한, 복수의 다중화된 홀로그래픽 격자 요소가 도파관에 사용될 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 각도 다중화된 홀로그램에서, 두 개 이상의 홀로그래픽 기록이 도파관의 동일한 공간 위치 상에 중첩될 수 있다. 예를 들어, 두 개 이상의 홀로그래픽 기록 중 제1 홀로그램은 두 개 이상의 홀로그래픽 기록 중 제2 홀로그램과 각도적으로 분리되어 있을 수 있고, 따라서 제1 홀로그램의 각도 대역폭의 적어도 일부분이 제2 홀로그램의 각도 대역폭과 공간적으로 중첩하지 않는다. 보다 일반적으로, 두 개 이상의 홀로그래픽 기록 각각은 상이한 천이된 각도 회절 피크를 포함할 수 있다. 홀로그래픽 기록들 간의 이러한 각도 분리는, 눈(210) 쪽으로 지향되는 도파관의 출력이 단일의 홀로그래픽 기록에 의한 출력 광 결합을 이용하는 도파관와 비교하여 증가된 각도 대역폭을 갖도록, 결합된 홀로그래픽 기록의 각도 대역폭을 증가시키는 데 도움을 줄 수 있다.
도 3은 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 도파관(302)를 개략적으로 나타낸 것이다. 도파관(302)는 유리로 이루어져 있을 수 있고, 따라서 광이 전반사(total internal reflection)에 의해 공기-유리 계면(303)에서 반사된다. 예시된 바와 같이, 도파관(302)는 다중화된 홀로그래픽 광 입력 격자(308)에서 이미지 소스(306)(예컨대, 마이크로디스플레이)로부터의 입력 광(304)을 수광할 수 있다. 다중화된 홀로그래픽 광 입력 격자(308)는 광원(306)으로부터의 모든 원하는 각도의 광을 도파관(302) 내에 결합시키기에 충분한 각도 대역폭을 달성하도록 배열된 두 개 이상의 각도 다중화된 홀로그래픽 기록을 포함할 수 있다. 게다가, 도파관의 출력은 다중화된 홀로그래픽 광 출력 격자(multiplexed holographic light output grating)(310)를 포함할 수 있다. 다중화된 홀로그래픽 광 입력 격자(308)와 유사하게, 다중화된 홀로그래픽 광 출력 격자(310)는 도파관(302)를 이용하는 디스플레이 디바이스에 원하는 시야를 제공하기에 충분한 각도 대역폭을 달성하도록 배열된 두 개 이상의 각도 다중화된 홀로그래픽 기록을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 도파관(302)는 광 출력 격자(310)와 상이한 방향으로 광을 확산시키는 데 이용되는 폴드 격자(314)와 같은, 하나 이상의 부가의 다중화된 홀로그래픽 격자 요소를 포함할 수 있다. 도파관(302)의 단일 층에 위치되어 있는 것으로 개략적으로 도시되어 있지만, 다중화된 홀로그래픽 격자 요소(308, 310)는 다수의 층들을 차지할 수 있다. 예를 들어, 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원을 비롯한 광원을 이용하는 디스플레이 디바이스에서, 도파관은 광 입력 및 출력 격자들의 세 개의 층을 포함할 수 있고, 각각의 층은 상이한 파장의 광에 대응한다.
도 4a 및 도 4b는 단일의 브래그 격자를 가지는 광 출력 격자와 3 개의 각도 다중화된 홀로그램을 가지는 광 출력 격자 간의 시야의 개략적 비교를 도시한 것이다. 세 개의 각도 다중화된 홀로그램이 예시되어 있지만, 임의의 적당한 수가 이용될 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 먼저 도 4a를 참조하면, 단일의 홀로그래픽 기록을 포함하는 출력 격자(402a)는 작은 전체 각도 대역폭을 제공할 수 있고, 그 결과 좁은 시야(404a)가 얻어진다. 예를 들어, 단일의 홀로그래픽 기록은 10도 이하의 각도 대역폭을 제공할 수 있다. 그 결과, 406에 도시된 바와 같이, 아주 좁은 각도 대역폭을 벗어난 모든 다른 광은 출력 격자(402a)로부터 멀어지는 쪽으로 따라서 사용자의 눈으로부터 멀어지는 쪽으로 도파관을 빠져나간다.
이와 달리, 도 4b는 세 개의 각도 다중화된 홀로그래픽 기록을 가지는 출력 격자(402b)를 개략적으로 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 각도 다중화된 홀로그래픽 기록 각각은 도 4a의 시야(404a)와 유사한 좁은 시야를 제공한다. 그렇지만, 상이한 각도로 배열된 이들 좁은 시야의 결합은 시야(404a)보다 더 넓은 전체 시야(404b)를 제공한다. 도 8 내지 도 10은, 각각, 회절 효율의 면에서, 단일의 홀로그래픽 기록, 세 개의 각도 천이된 홀로그래픽 기록, 및 세 개의 각도 천이된 홀로그래픽 기록의 합에 대한 각도 대역폭의 표현을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 결합된 홀로그래픽 기록의 각도 대역폭은 단일의 홀로그래픽 기록보다 더 큰 전체 각도 대역폭을 제공한다. 예를 들어, 결합된 홀로그래픽 기록의 각도 대역폭은 접안 디스플레이 디바이스에 20도 수평 시야를 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 결합된 홀로그래픽 기록은 접안 디스플레이 디바이스에 20도 초과의 시야를 제공할 수 있다.
전체 시야(404b)에 기여하는 것으로 도 4b에 도시되어 있는 세 개의 각도 다중화된 홀로그래픽 기록의 세 개의 개별 시야는 사실상 대표적인 것이며, 임의의 원하는 전체 시야를 달성하기 위해 임의의 적당한 수의 각도 다중화된 홀로그래픽 기록이 출력 격자(402b)에 포함될 수 있다. 도 4a 및 도 4b가 도파관의 출력 격자와 관련하여 기술되어 있지만, 단일의 홀로그래픽 기록보다 더 큰 범위의 각도로부터 들어오는 광을 출력 격자로 전파시키기 위해, 도 3의 다중화된 홀로그래픽 광 입력 격자(308)와 같은, 도파관의 입력 격자에서 유사한 결과가 달성될 수 있다.
도 5는 본 개시 내용의 일 실시예에 따른, 도 3의 도파관(302)와 같은, 도파관에 대한 각도 다중화된 홀로그래픽 격자를 제조하는 방법(500)을 도시한 것이다. 502에 나타낸 바와 같이, 방법(500)은 도파관의 광 결합 계면(light coupling interface)에 마스터 홀로그램(master hologram)을 재현하는 것에 의해 제1 홀로그래픽 기록을 형성하는 단계를 포함한다. 제1 홀로그래픽 기록은, 504에 나타낸 바와 같이, 마스터 홀로그램에 대해 제1 각도로 지향되는 레이저 광을 통한 밀착 인쇄(contact printing)에 의해, 또는 임의의 다른 적당한 방식으로 형성될 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 도 5를 참조하여 기술된 공정들 중 일부의 예들을 개략적으로 예시한 것이다. 도 6a 및 도 6b에서 도시된 바와 같이, 마스터 홀로그램(602)은 복사 기재(copy substrate)(604)에 마스터 홀로그램(602)의 밀착 복사물(contact copy)을 형성하기 위해 복사 기재(604) 위쪽에 위치될 수 있다. 마스터 홀로그램(602) 및/또는 복사 기재(604)는 스위칭가능 브래그 격자 물질(switchable Bragg grating material), 표면 양각 격자 물질(surface-relief grating material), 및/또는 광중합체(photopolymer)(이들로 제한되지 않음)를 비롯한, 임의의 적당한 홀로그래픽 매체로 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 마스터 홀로그램(602)은 두 개의 기록 빔의 세기를 동일하게 함으로써 기록의 변조를 최대화하기 위해 광학 에지 필터(optical edge filter)(606)에 의해 복사 기재(604)로부터 분리될 수 있다. 광학 에지 필터(606)는 0차 비회절된 빔(zero order undiffracted beam)의 세기를 마스터 홀로그램(602)으로부터 회절된 빔의 세기과 같도록 감소시킨다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 주 빔(primary beam)(608a) 및 복사 빔(copy beam)(610a)으로부터의 레이저 광이 마스터 홀로그램에 대해 제1 입사각으로 지향될 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 복사된 홀로그램이 회절된 주 빔(612a)과 복사 빔(610a)의 교차 지점에 배열될 수 있다. 밀착 복사에서, 복사 기재(604)에 있는 회절 격자는 마스터 홀로그램(602)과 동일한 회절력(예컨대, 동일한 격자 주기 및 배향)을 가질 수 있지만, 복사물의 K-벡터(K-vector)/경사각(slant angle)이 기록 공정에서의 레이저 빔의 입사각에 의해 결정될 것이다. 일부 실시예들에서, 복사 빔(610a)은 평면 빔(plane beam)이 아닐 수 있고, 점광원(point source)으로부터 나온 것일 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 506에 나타낸 바와 같이, 방법(500)은 도파관의 광 결합 계면에 마스터 홀로그램의 회절력을 재현하는 것에 의해 제2 홀로그래픽 기록을 형성하는 단계를 포함한다. 제2 홀로그래픽 기록은, 508에 나타낸 바와 같이, 마스터 홀로그램에 대해 제2 각도로 지향되는 레이저 광을 통한 밀착 인쇄에 의해 형성될 수 있다. 이 공정은 도 6b에 도시되어 있으며, 여기서 주 빔(608b) 및 복사 빔(610b)은 마스터 홀로그램(602)에 대해 도 6a에 도시된 제1 각도와 상이한 제2 입사각으로 되어 있다. 그 결과, 제2 홀로그램 기록이 회절된 주 빔(612b)과 복사 빔(610b)의 교차 지점에 배열된다.
510에 나타낸 바와 같이, 방법(500)은 부가의 홀로그래픽 기록들을 수행하는 단계 - 각각의 부가의 홀로그래픽 기록은 다른 홀로그래픽 기록을 형성하는 데 사용되는 것에 대해 상이한 입사 빔 각도로 기록됨 - 를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 격자 간격이 동일하면서 각각의 격자의 각도 성능(angular performance)이 상이한 일련의 각도에 따라 조정되도록 두 개 이상의 각도 다중화된 홀로그래픽 기록이 기록될 수 있다. 일부 실시예들에서, 어느 때라도 복사 기재에 두 개의 빔만이 존재하도록 각각의 복사 홀로그램이 순차적으로 제조될 수 있다. 두 개 이상의 레이저 빔이 마스터 홀로그램에 입사하는 경우, a) 제1 빔으로부터 회절된 빔과 회절되지 않은 제2 빔 간에, b) 회절되지 않은 제1 빔과 회절되지 않은 제2 빔 간에, 및/또는 c) 회절되지 않은 제1 빔과 제2 빔의 회절된 빔 간에 상호작용이 있을 수 있다. 환언하면, 세 개 이상의 입사 레이저 빔을 사용하는 것은 다수의 상호작용을 야기할 수 있다. 그렇지만, 특정의 상황 하에서, 기록된 지오메트리(geometry)가 다수의 빔들 간의 상호작용을 필요로 하는 경우 이들 상호작용은 의도적인 것일 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 디스플레이 시스템, 도파관, 및 그에 대한 각도 다중화된 홀로그램의 개시된 실시예들은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스의 컴퓨팅 시스템과 관련하여 사용될 수 있다. 상세하게는, 이러한 방법들 및 공정들은, 예컨대, 디스플레이 시스템의 동작을 수행하기 위해, 컴퓨터 애플리케이션 프로그램 또는 서비스, API(application-programming interface), 라이브러리, 및/또는 기타 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다.
도 7은 앞서 기술된 방법들 및 공정들 중 하나 이상을 수행할 수 있는 컴퓨팅 시스템(600)의 비제한적인 실시예를 개략적으로 도시한 것이다. 컴퓨팅 시스템(700)은 간략화된 형태로 도시되어 있다. 컴퓨팅 시스템(700)은 헤드 마운티드 투시형 디스플레이 디바이스는 물론, 게임 콘솔, 개인용 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 홈 엔터테인먼트 컴퓨터, 네트워크 컴퓨팅 디바이스, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 이동 통신 디바이스(예컨대, 스마트폰), 및/또는 기타 컴퓨팅 디바이스(이들로 제한되지 않음)를 비롯한 임의의 다른 적당한 컴퓨팅 시스템의 형태를 취할 수 있다.
컴퓨팅 시스템(700)은 논리 머신(logic machine)(702) 및 저장 머신(storage machine)(704)를 포함한다. 컴퓨팅 시스템(700)은 또한 디스플레이 서브시스템(706), 입력 서브시스템(708), 통신 서브시스템(710), 및/또는 도 7에 도시되지 않은 기타 구성요소를 포함할 수 있다.
논리 머신(702)는 명령어들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 물리 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 논리 머신은 하나 이상의 애플리케이션, 서비스, 프로그램, 루틴, 라이브러리, 객체, 구성요소, 데이터 구조, 또는 기타 논리적 구성(logical construct)의 일부인 명령어들을 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 명령어들은 작업을 수행하거나, 데이터 형식(data type)을 구현하거나, 하나 이상의 구성요소의 상태를 변환하거나, 기술적 효과를 달성하거나, 다른 방식으로 원하는 결과에 도달하도록 구현될 수 있다.
논리 머신은 소프트웨어 명령어들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 그에 부가하여 또는 다른 대안으로서, 논리 머신은 하드웨어 또는 펌웨어 명령어들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 하드웨어 또는 펌웨어 논리 머신을 포함할 수 있다. 논리 머신의 프로세서는 단일 코어 또는 멀티 코어일 수 있고, 그에서 실행되는 명령어들은 순차, 병렬, 및/또는 분산 처리를 하도록 구성될 수 있다. 논리 머신의 개개의 구성요소는 선택적으로, 원격지에 위치해 있을 수 있는 그리고/또는 협조 처리(coordinated processing)를 하도록 구성될 수 있는, 두 개 이상의 개별 디바이스들 간에 분산되어 있을 수 있다. 논리 머신의 측면들이 가상화되고 클라우드 컴퓨팅 구성으로 구성된, 원격적으로 액세스가능한 네트워크화된 컴퓨팅 디바이스들에 의해 실행될 수 있다.
저장 머신(704)는 본 명세서에 기술된 방법 및 공정을 구현하기 위해 논리 머신에 의해 실행가능한 명령어들을 보유하도록 구성된 하나 이상의 물리 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 도 2의 제어기(206)는, 광원(202) 및/또는 마이크로디스플레이(204)를 제어하기 위해, 논리 머신(702) 및/또는 저장 머신(704)를 포함하고 그리고/또는 그와 통신 동작을 할 수 있다. 이러한 방법들 및 공정들이 구현될 때, 저장 머신(704)의 상태가 - 예컨대, 다른 데이터를 보유하도록 - 변환될 수 있다.
저장 머신(704)는 이동식(removable) 및/또는 내장형(built-in) 디바이스를 포함할 수 있다. 저장 머신(704)는, 그 중에서도 특히, 광 메모리(예컨대, CD, DVD, HD-DVD, 블루레이 디스크 등), 반도체 메모리(예컨대, RAM, EPROM, EEPROM 등), 및/또는 자기 메모리(예컨대, 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 드라이브, 테이프 드라이브, MRAM 등)를 포함할 수 있다. 저장 머신(704)는 휘발성, 비휘발성, 동적, 정적, 판독/기입, 판독 전용, 랜덤 액세스, 순차 액세스, 위치 어드레싱가능(location-addressable), 파일 어드레싱가능(file-addressable), 및/또는 내용 어드레싱가능(content-addressable) 디바이스를 포함할 수 있다.
저장 머신(704)가 하나 이상의 물리 디바이스를 포함한다는 것을 잘 알 것이다. 그렇지만, 본 명세서에 기술된 명령어들의 측면들은, 다른 대안으로서, 물리 디바이스에 저장되지 않고 통신 매체에 의해 신호(예컨대, 전자기 신호, 광 신호 등)로서 전파될 수 있다.
논리 머신(702) 및 저장 머신(704)의 측면들이 하나 이상의 하드웨어 논리 구성요소에 함께 통합될 수 있다. 이러한 하드웨어 논리 구성요소는, 예를 들어, FPGA(field-programmable gate array), PASIC/ASIC(program- and application-specific integrated circuit), PSSP/ASSP(program- and application-specific standard product), SOC(system-on-a-chip), 및 CPLD(complex programmable logic device)를 포함할 수 있다.
포함되어 있을 때, 디스플레이 서브시스템(706)은 저장 머신(704)에 의해 보유된 데이터의 시각적 표현을 제시하는 데 사용될 수 있다. 이 시각적 표현은 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)의 형태를 취할 수 있다. 본 명세서에 기술된 방법들 및 공정들이 저장 머신에 의해 보유된 데이터를 변경하고 따라서 저장 머신의 상태를 변환하기 때문에, 기본적인 데이터의 변경을 시각적으로 표현하기 위해 디스플레이 서브시스템(706)의 상태도 마찬가지로 변환될 수 있다. 디스플레이 서브시스템(706)은 본 명세서에 기술된 접안 디스플레이 시스템(이들로 제한되지 않음)을 비롯한, 거의 모든 유형의 기술을 이용하는 하나 이상의 디스플레이 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 디스플레이 디바이스가 공유된 인클로저(shared enclosure)에서 논리 머신(702) 및/또는 저장 머신(804)와 결합될 수 있거나, 이러한 디스플레이 디바이스가 주변 디스플레이 디바이스일 수 있다.
포함되어 있을 때, 입력 서브시스템(708)은 키보드, 마우스, 터치 스크린, 또는 게임 컨트롤러와 같은 하나 이상의 사용자 입력 디바이스를 포함하거나 그와 인터페이스할 수 있다. 일부 실시예들에서, 입력 서브시스템은 선택된 NUI(natural user input) 구성요소를 포함하거나 그와 인터페이스할 수 있다. 이러한 구성요소는 일체형이거나 주변 장치일 수 있고, 입력 동작의 변환(transduction) 및/또는 처리가 온보드(on-board)로 또는 오프보드(off-board)로 처리될 수 있다. 예시적인 NUI 구성요소는 발화(speech) 및/또는 음성(voice) 인식을 위한 마이크; 기계 시각(machine vision) 및/또는 제스처 인식을 위한 적외선, 컬러, 입체, 및/또는 깊이 카메라; 움직임 검출 및/또는 의도 인식을 위한 머리 추적기, 눈 추적기, 가속도계, 및/또는 자이로스코프는 물론; 두뇌 활동을 평가하기 위한 전기장 감지 구성요소를 포함할 수 있다.
포함되어 있을 때, 통신 서브시스템(710)은 컴퓨팅 시스템(700)을 하나 이상의 다른 컴퓨팅 디바이스와 통신 연결시키도록 구성될 수 있다. 통신 서브시스템(710)은 하나 이상의 다른 통신 프로토콜과 호환되는 유선 및/또는 무선 통신 디바이스를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, 통신 서브시스템은 무선 전화 네트워크, 또는 유선 또는 무선 LAN(local-area network) 또는 WAN(wide-area network)을 통해 통신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 통신 서브시스템은 컴퓨팅 시스템(700)이 인터넷과 같은 네트워크를 통해 메시지를 다른 디바이스로 및/또는 그로부터 송신 및/또는 수신할 수 있게 할 수 있다.
본 명세서에 기술된 구성들 및/또는 접근법들이 사실상 예시적인 것이라는 것과, 다양한 변형들이 가능하기 때문에, 이들 구체적인 실시예 또는 예가 제한하는 의미로 간주되어서는 안된다는 것을 잘 알 것이다. 본 명세서에 기술된 구체적인 루틴들 또는 방법들은 임의의 수의 처리 전략들 중 하나 이상을 나타낼 수 있다. 그에 따라, 예시된 및/또는 기술된 다양한 동작들이 예시된 및/또는 기술된 순서로, 다른 순서로, 병렬로 수행될 수 있거나, 생략될 수 있다. 마찬가지로, 전술한 공정들의 순서가 변경될 수 있다.
본 개시 내용의 발명 요지는 본 명세서에 개시되어 있는 다양한 공정들, 시스템들 및 구성들과 기타 특징들, 기능들, 동작들 및/또는 특성들은 물론, 이들의 모든 등가물들의 모든 신규의(novel) 비자명한(nonobvious) 콤비네이션 및 서브콤비네이션을 포함한다.
Claims (10)
- 접안 디스플레이 디바이스(near-eye display device)에 있어서,
이미지 소스;
상기 이미지 소스로부터 상기 접안 디스플레이 디바이스의 사용자의 시야로 광을 전파하도록 구성되고, 복수의 각도 다중화된 홀로그램(angularly multiplexed hologram)들을 포함하는 홀로그래픽 격자(holographic grating)를 포함하는 도파관(waveguide); 및
상기 이미지 소스를 통해 이미지의 디스플레이를 제어하도록 구성된 제어기
를 포함하는, 접안 디스플레이 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 도파관은 하나 이상의 부가의 홀로그래픽 격자들을 더 포함하고, 각각의 부가의 홀로그래픽 격자는 복수의 각도 다중화된 홀로그램들을 포함하는 것인, 접안 디스플레이 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 각도 다중화된 홀로그램들은 제1 홀로그램 및 제2 홀로그램을 포함하고, 상기 제1 홀로그램의 각도 대역폭(angular bandwidth)이 상기 제2 홀로그램의 각도 대역폭과 중첩하지 않도록 상기 제1 홀로그램은 상기 제2 홀로그램으로부터 각도 분리되는 것인, 접안 디스플레이 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 접안 디스플레이 디바이스의 시야는 20도 이상인 것인, 접안 디스플레이 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 도파관은 광원으로부터의 광의 각각의 색에 대한 다중화된 홀로그래픽 격자를 포함하는 것인, 접안 디스플레이 디바이스. - 접안 디스플레이 디바이스에 대한 도파관을 제조하는 방법에 있어서,
마스터 홀로그램을 상기 마스터 홀로그램에 대해 제1 각도로 지향되는 레이저 광을 통해 상기 도파관의 광 결합 계면에 재현함으로써, 제1 홀로그래픽 기록을 형성하는 단계; 및
상기 접안 디스플레이 디바이스의 도파관에 대한 상기 마스터 홀로그램 광 결합 계면을 상기 마스터 홀로그램에 대해 제2 상이한 각도로 지향되는 레이저 광을 통해 상기 제1 홀로그래픽 기록에 대해 공간적으로 중첩하는 관계에 있는 상기 광 결합 계면에 재현함으로써, 제2 홀로그래픽 기록을 형성하는 단계
를 포함하는, 접안 디스플레이 디바이스에 대한 도파관을 제조하는 방법. - 제6항에 있어서,
상기 레이저 광을 제공하는 레이저와 상기 마스터 홀로그램 사이에 마스크를 배치하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 홀로그래픽 기록을 형성하는 단계 및 상기 제2 홀로그래픽 기록을 형성하는 단계 동안, 상기 마스크의 개구들은 동일한 위치에 배치되는 것인, 접안 디스플레이 디바이스에 대한 도파관을 제조하는 방법. - 제6항에 있어서,
하나 이상의 부가의 홀로그래픽 기록들을 형성하는 단계를 더 포함하고,
각각의 부가의 홀로그래픽 기록은 다른 홀로그래픽 기록에 대해 상이한 입사각을 가지는 레이저 빔들에 의해 기록되는 것인, 접안 디스플레이 디바이스에 대한 도파관을 제조하는 방법. - 제6항에 있어서,
상기 광 결합 계면은 출력 격자이고, 상기 방법은 각도 다중화된 홀로그램들을 포함하는 입력 격자를 형성하는 단계를 더 포함하는, 접안 디스플레이 디바이스에 대한 도파관을 제조하는 방법. - 제9항에 있어서,
상기 출력 격자는 제1 격자이고, 상기 입력 격자는 제2 격자이며, 상기 방법은 제3 격자를 형성하는 단계를 더 포함하는, 접안 디스플레이 디바이스에 대한 도파관을 제조하는 방법.
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