KR20170081244A - 시쓰루 디스플레이에서의 디스플레이 누설 방지 - Google Patents

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조엘 에스 콜린
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마이크로소프트 테크놀로지 라이센싱, 엘엘씨
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Abstract

본 명세서에서는 시쓰루 디스플레이 시스템에서 이미지 누설(image leakage)을 감소시키는 것에 관련된 예시들이 개시된다. 하나의 개시된 예시는 제1 스펙트럼 대역 내의 광을 방출하도록 구성된 협대역 광원, 협대역 광원에 의해 방출된 광을 편광시키고 편광된 이미지를 생성하도록 구성된 편광된 이미지 생성 스테이지, 및 편광된 이미지 생성 스테이지로부터 편광된 이미지를 수신하고 편광된 이미지를 디스플레이 출력에 전송하도록 구성된 시쓰루 광학 시스템을 포함하는 시쓰루 디스플레이 시스템을 제공한다. 시쓰루 광학 시스템은 협대역 광원 및 편광된 이미지 생성 스테이지로부터 광을 수신하도록 위치된 협대역 편광기를 더 포함하며, 협대역 편광기는 제1 스펙트럼 대역과 적어도 부분적으로 중첩하는 제2 스펙트럼 대역 내의 광을 편광하도록 구성된다.

Description

시쓰루 디스플레이에서의 디스플레이 누설 방지{PREVENTING DISPLAY LEAKAGE IN SEE-THROUGH DISPLAYS}
본 발명은 시쓰루 디스플레이 시스템에서 이미지 누설(image leakage)을 감소시키는 것에 관한 것이다.
시쓰루(see-through) 디스플레이는 생성된 이미지와 실세계 배경을 동시에 볼 수 있게 하도록 하기 위해 머리 장착형(head-mounted) 디스플레이 또는 다른 니어 아이(near-eye) 디스플레이 디바이스와 같은, 증강 현실 디스플레이 시스템에서 사용될 수 있다. 시쓰루 디스플레이는 생성된 이미지를 시쓰루 광학장치를 통해 안구에 전송함으로써 동작할 수 있으며, 이 시쓰루 광학장치를 통해서 사용자는 또한 실세계 배경을 볼 수 있다.
시쓰루 디스플레이 시스템에서 이미지 누설(image leakage)을 감소시키는 것에 관련된 예시들이 개시된다. 하나의 예시는 제1 스펙트럼 대역 내의 광을 방출하도록 구성된 협대역 광원, 협대역 광원에 의해 방출된 광을 편광시키고 편광된 이미지를 생성하도록 구성된 편광된 이미지 생성 스테이지, 및 편광된 이미지 생성 스테이지로부터 편광된 이미지를 수신하고 편광된 이미지를 디스플레이 출력에 전송하도록 구성된 시쓰루 광학 시스템을 포함하는 시쓰루 디스플레이 시스템을 제공한다. 시쓰루 광학 시스템은 협대역 광원 및 편광된 이미지 생성 스테이지로부터 광을 수신하도록 위치된 협대역 편광기를 더 포함하며, 협대역 편광기는 제1 스펙트럼 대역과 적어도 부분적으로 중첩하는 제2 스펙트럼 대역 내의 광을 편광하도록 구성된다.
다른 예시는 편광된 이미지 생성 스테이지로부터 편광된 광의 입력을 수신하도록 구성된 광 입력 인터페이스, 및 광 입력 인터페이스로부터 편광된 광을 수신하도록 위치된 편광 빔 스플리터(beam splitter)를 포함하는 시쓰루 광학 시스템을 포함하는 시쓰루 디스플레이 시스템을 제공한다. 시쓰루 광학 시스템은, 편광 빔 스플리터의 광학적 다운스트림(optically downstream)에 배치되고 편광 빔 스플리터에 의해 재지향된 편광된 광을 수신하도록 구성된 가변 반사기를 더 포함하며, 가변 반사기는, 가변 반사기가 반사를 거의 안하는 오프 상태와 가변 반사기가 반사를 많이 하는 온 상태 중 어느 한 상태로 가변된다. 시쓰루 광학 시스템은 가변 반사기와 편광 빔 스플리터 사이에 광학적으로 배치된 ¼ 파장판, 및 디스플레이 출력을 더 포함한다.
본 요약은 아래의 상세한 설명에서 보다 상세하게 설명되는 개념들의 선택을 단순한 형태로 소개하기 위해 제공된 것이다. 본 요약은 청구된 발명내용의 중요한 특징들 또는 필수적인 특징들을 확인시키려는 의도는 없으며, 또한 청구된 발명내용의 범위를 제한시키려는 의도도 없다. 뿐만 아니라, 청구된 발명내용은 본 발명개시의 임의의 부분에서 언급된 단점들 모두 또는 그 일부를 해결하는 구현예들로 국한되지 않는다.
도 1은 예시적인 시쓰루 디스플레이 디바이스를 도시하고, 디스플레이 누설의 예를 나타낸다.
도 2는 예시적인 시쓰루 광학 시스템의 개략도를 도시한다.
도 3은 다른 예시적인 시쓰루 광학 시스템의 개략도를 도시한다.
도 4는 도 3의 예시의 가변 반사기 및 이미지 소스의 예시적인 동작을 나타내는 타이밍도를 도시한다.
도 5는 가변 반사기를 포함하는 시쓰루 광학 시스템을 동작시키는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도를 도시한다.
도 6은 시쓰루 디스플레이를 위한 다른 예시적인 시쓰루 광학 시스템을 도시한다.
도 7은 컴퓨팅 시스템의 예시의 블록도를 도시한다.
상술한 바와 같이, 시쓰루 디스플레이 시스템은 생성된 이미지와 실세계 배경의 적어도 일부분을 동시에 볼 수 있게 해주도록 구성될 수 있다. 일부 시쓰루 디스플레이 시스템은 하나 이상의 선택적으로 또는 부분적으로 반사성이거나 또는 굴절성인 광학 엘리먼트들을 포함하는 도파관 또는 프리즘과 같은, 시쓰루 광학 컴포넌트를 이용함으로써, 생성된 이미지들을 사용자의 안구에 전달할 수 있다. 이미지는 뷰어(viewer)의 시야(field of view) 측부에 위치하는 도파관 또는 프리즘 내로 결합되고, 그런 후, 반사성 또는 굴절성 광학 엘리먼트(들)을 통해 외부로 결합되어 사용자의 안구쪽을 향함으로써, 생성된 이미지는 실세계 배경과 혼합된다.
그러나, 일부 광은 이들 및/또는 다른 컴포넌트들에 의해 사용자의 안구로부터 벗어난 방향으로 반사되어, 대신에 시쓰루 광학 컴포넌트의 외향면쪽으로 향하게 됨에 따라, 외부 뷰어에게 보여질 수 있다. 이러한 효과를 디스플레이 누설이라고 말할 수 있다. 디스플레이 누설은 시쓰루 디스플레이의 사용자의 프라이버시를 해칠 수 있기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 누설로 인해 보여질 수 있는 이미지는 (예를 들어, 정지 이미지 또는 비디오 이미지 캡처를 통해) 기록될 수 있고, 니어 아이 디스플레이의 착용자가 모르는 사이에, 비밀번호, 계정 정보 등과 같은 개인 정보가 승락없이 보여질 수 있게 될 수 있다. 도 1은 머리 장착형 시쓰루 디스플레이(12)를 착용한 사용자(10)를 카메라(14)로 촬영함으로써 디스플레이 누설(16)로 인해 보여질 수 있는 개인 정보를 캡처하는 시나리오의 예시를 나타낸다. 그 후, 디스플레이의 이미지들은 개인 정보를 잠재적으로 노출시키도록 처리될 수 있다.
일부 시쓰루 디스플레이 시스템에서, 개인 정보는 시쓰루 디스플레이의 단일 이미지를 캡처하고 (예를 들어, 이미지를 확대하고/하거나 다른 적절한 처리 기술을 수행함으로써) 이미지의 화질을 높임으로써 보여지게 될 수 있다. 다른 시스템들을 통해, 다중 이미지들이 캡처되고나서 결합됨으로써 디바이스의 착용자에게 디스플레이되는 이미지를 살펴볼 수 있게 된다.
상기 내용을 고려하여, 이러한 문제를 해결하는데 도움을 줄 수 있는 예시들이 본 명세서에 개시된다. 생성된 이미지를 제공하기 위해 사용되는 광학 시스템에 따라, 개시된 예시들 중 하나 이상이 시쓰루 디스플레이 디바이스의 구현에서 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
일부 시쓰루 디스플레이 디바이스들은 사용자의 안구 앞에 위치된 빔 스플리터를 갖는 프리즘 또는 광 가이드를 이용할 수 있으며, 빔 스플리터는 생성된 이미지를 프리즘 또는 광 가이드 밖으로 나오게 해서 사용자의 안구쪽으로 지향시킨다. 그러나, 빔 스플리터는 또한 일부의 광을 사용자의 안구로부터 벗어나게 하여 프리즘 또는 광 가이드의 외향면쪽으로 지향시킴으로써, 디스플레이 누설을 발생시킬 수 있다.
따라서, 이러한 시쓰루 디스플레이 시스템은 디스플레이 누설을 방지하는 것을 돕기 위해 편광된 이미지 생성 스테이지와 결합된 편광 빔 스플리터를 이용할 수 있다. 도 2는 증강 현실 이미지를 디스플레이하기 위해 편광된 이미지 생성 스테이지와 결합된 편광 빔 스플리터를 이용하는 시쓰루 디스플레이 시스템(200)의 하나의 예시를 도시한다. 시쓰루 디스플레이 시스템(200)은 편광된 이미지(206)를 생성하도록 구성된 편광된 이미지 생성 스테이지(202), 편광된 이미지 생성 스테이지(202)로부터 수신된 편광된 이미지(206)를 디스플레이 출력으로 전송하도록 구성된 시쓰루 광학 시스템(204), 및 디바이스를 착용할 때의 사용자의 시야 내에 있도록 구성된 위치에서 시쓰루 광학 시스템(204) 내에 위치된 편광 빔 스플리터(208)를 포함한다.
도 2의 구성에서, 편광된 이미지 생성 스테이지(202)로부터 수신된 편광된 광(206)은 편광 빔 스플리터(208)에 의해 재지향되지 않고 편광 빔 스플리터(208)를 통과하도록 구성된 편광 상태를 초기에 갖는다. 광은 이미 편광되었기 때문에, 편광 빔 스플리터(208)에 의해 시쓰루 광학 시스템(204)의 외향면(210)쪽으로 반사되는 광은 거의 없거나 전혀 없으므로, 무편광된 광 및/또는 다른 유형의 빔 스플리터의 이용과 비교하여 디스플레이 누설을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
편광된 광(206)은, 편광 빔 스플리터(208)를 통과한 후, ¼ 파장판(212)을 통과하고, 그 후 반사기(214)에 의해 반사되어 ¼ 파장판(212)을 거쳐 되돌아오도록 지향된다. ¼ 파장판(212)을 거치는 두 번의 통과는 광이 편광 빔 스플리터(208)에 의해 사용자의 안구(216)쪽으로 반사되도록 광의 편광을 회전시킨다.
도 2의 예시는 디스플레이 누설을 방지하는 것을 돕지만, 편광 빔 스플리터(208)는 실세계 배경으로부터 들어오는 광의 세기를 감소시킬 수 있다. 이와 같이, 편광 빔 스플리터(208)가 점유한 시쓰루 광학 시스템의 영역에서의 실세계 배경의 뷰어의 시점에서의 뷰는 배경 장면의 주변 영역들보다 흐릿하게 보일 수 있다.
이러한 문제를 완화시키는 것을 돕기 위해, 편광 빔 스플리터(208)는 협대역 편광기로서 구현될 수 있고, 편광된 이미지 생성 스테이지(202)는 하나 이상의 협대역 광원들을 사용하여 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 협대역 광원(들)은 제1 스펙트럼 대역 또는 제1 스펙트럼 대역 세트 내의 광을 방출하도록 구성될 수 있고, 협대역 편광기는 제1 스펙트럼 대역 또는 스펙트럼 대역 세트와 적어도 부분적으로 중첩하는 제2 스펙트럼 대역(또는 제2 스펙트럼 대역 세트) 내의 편광된 광을 반사시키도록 구성될 수 있다. 일부 예시들에서, 제1 및 제2 스펙트럼 대역들(또는 제1 및 제2 스펙트럼 대역 세트들)은 실질적으로 또는 완전히 중첩될 수 있다. 따라서, 편광 빔 스플리터(208)에 의해 반사된 제2 스펙트럼 대역(들)과 중첩되는, 광원에 의해 방출된 제1 스펙트럼 대역(들)의 일부분은 도 2에서 도시된 바와 같이 사용자의 안구(216)로 지향된다. 이와 같이, 협대역 편광기는 모든 가시광을 편광시키는 광대역 편광기의 사용보다 밝기의 감소를 적게 가지면서 사용자의 안구(216)쪽으로 제2 스펙트럼 대역 또는 대역들 밖에 있는 배경 광이 통과되도록 해줄 수 있다. 이것은 광대역 편광기의 이용과 비교하여 실세계 배경으로부터의 광의 흐릿한 현상을 감소시키는 것을 도와줄 수 있다.
협대역 광원은 비제한적인 예시로서, 유색 LED, 레이저 다이오드, 양자점 이미터, 및 유기 발광 디바이스(들)와 같은 협대역 발광형 광원을 포함하는 임의의 적절한 광원을 포함할 수 있다. 또한, 협대역 광원은 컬러 필터 배열과 결합된, 백색 LED 시스템과 같은, 보다 넓은 대역의 광원을 포함할 수 있다.
편광된 이미지 생성 스테이지(202)는 임의의 적절한 이미지 생성 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 편광된 이미지 생성 스테이지(202)는 하나 이상의 LED, 레이저 다이오드, 및/또는 다른 광원들과 결합된, 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD) 또는 실리콘 액정(LCOS) 디스플레이와 같은 공간 광 변조기를 포함할 수 있다. 액정 및 LCOS 디스플레이가 편광된 이미지를 생성하기 때문에, 이러한 예에서는 별도의 편광 필터가 생략될 수 있다. 다른 예시들에서, 편광된 이미지 생성 스테이지는 OLED 디스플레이와 같은 발광형 이미지 생성 엘리먼트를 포함할 수 있다. 이러한 예시들에서, 편광 필터는 광이 편광 빔 스플리터에 도달하기 전에 발광 디스플레이로부터의 광을 편광시키기 위해 발광 디스플레이의 광학적 다운스트림에서 사용될 수 있다.
편광 빔 스플리터(208)는 임의의 적절한 유형의 편광기를 이용할 수 있다. 그 예시들로는, 비제한적인 예시로서, 와이어 그리드 편광기 및 다층 박막 편광기가 포함된다.
도 2의 예시에서, 편광 빔 스플리터(208)가 편광된 이미지 생성 스테이지(202)로부터 수신된 편광된 광(206)을 투과시키도록 구성되기 때문에, 시쓰루 디스플레이 시스템(200)의 반사기(214) 및 ¼ 파장판(212)은 디스플레이 시스템의 사용자의 시점에서 편광 빔 스플리터(208)의 측부에 위치된다. 그러나, 다른 예시들에서, 편광 빔 스플리터는 편광 이미지 생성 스테이지로부터 수신된 편광된 광(206)을 반사시키도록 구성될 수 있다. 도 3은 반사기(314) 및 ¼ 파장판(312)이 사용자의 안구와 실세계 배경 사이에 위치되는 예시적인 시쓰루 디스플레이 시스템(300)을 도시한다. 이와 같이, 편광 빔 스플리터(308)는 편광된 이미지 생성 스테이지(302)로부터 수신된 편광된 광(306)을 반사기(314) 및 ¼ 파장판(312)쪽으로 반사시키고, 그 후, 디바이스가 착용될 때 반사기(314) 및 ¼ 파장판(312)으로부터 수신된 광을 사용자의 안구쪽으로 전달한다. 이러한 구성에서, 반사기(314)는 편광 빔 스플리터(308)로부터 수신된 광을 반사시키고, 이에 따라 디스플레이 누설을 방지하는 것을 돕는다.
그러나, 도 3의 구성에서, 반사기(314)는 시쓰루 디스플레이 시스템(300)을 통한 배경 세계의 사용자의 뷰(view)를 방해할 수 있다. 따라서, 실세계 배경 뷰에 대한 이러한 방해를 방지하는 것을 돕기 위해, 반사기(314)는 반사를 거의 안하는 OFF 상태와 반사를 많이 하는 ON 상태 중 어느 한 상태로 가변되는 가변 반사기로서 구현될 수 있다. OFF 상태에서, 가변 반사기(314)는 반사를 거의 안하며, 일부 예시들에서는 실질적으로 비반사성일 수 있다. 따라서, 이 상태에서, 가변 반사기(314)는 배경 세계에 대한 명료한 뷰를 허용할 수 있다. 다른 한편으로, ON 상태에서, 가변 반사기(314)는 반사를 많이 하여, 편광된 이미지 생성 스테이지(302)에 의해 제공된 편광된 광을 반사시킨다. 일부 구현예들에서, ¼ 파장판(312)은 대안적으로 또는 추가적으로 가변적이여서, ¼ 파장판은 제1 상태에 있을 때에는 편광된 광을 회전시키고, 제2 상태에서는 편광된 광을 회전시키지 않는다(또는 편광된 광을 보다 작은 각도로 회전시킨다). 이러한 구현예들에서, 반사기(314)는 가변적일 수도 가변적이지 않을 수도 있다.
가변 반사기(314)의 사용은 편광된 이미지 생성 스테이지(302)가 디스플레이를 위한 이미지를 생성 중일 때 반사기가 턴 온되도록 하고, 그 외에는 턴 오프되도록 해준다. 이와 같이, 증강 현실 이미지를 생성하기 위해, 시쓰루 디스플레이 시스템(300)은 생성된 이미지와 실세계 배경 뷰를 육안이 혼합시키기에 충분한 프레임 레이트로 편광된 이미지 생성 스테이지(302) 및 가변 반사기(314)의 동작 상태들을 동기적으로 조절할 수 있다. 가변 반사기(314)와 편광된 이미지 생성 스테이지(302)가 OFF 상태에 있을 때(예를 들어, 편광된 이미지 생성 스테이지가 디스플레이 이미지를 출력하지 않을 때), 사용자는 편광 빔 스플리터(308) 및 가변 반사기(314)를 통해 실세계 배경을 볼 수 있다. 마찬가지로, 가변 반사기(314)와 편광된 이미지 생성 스테이지(302)가 ON 상태에 있을 때, 사용자는 생성된 이미지를 볼 수 있다.
시쓰루 디스플레이 시스템(300)은 편광된 이미지 생성 스테이지(302)와 가변 반사기(314)(및, 일부 구현예들에서, 선택적으로 ¼ 파장판(312)으로서 사용되는 가변 ¼ 파장판)의 동기적 동작을 제어하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(316)를 더 포함한다. 보다 구체적으로, 컴퓨팅 디바이스(316)는 로직 서브시스템, 및 본 명세서에 설명된 가변 반사기(314)와 편광된 이미지 생성 스테이지(302)의 동작 상태들을 동기적으로 변경하기 위해 로직 서브시스템에 의해 실행가능한 명령어들을 저장하는 저장 서브시스템을 포함한다.
도 4는 가변 반사기(314)와 편광된 이미지 생성 스테이지(302)의 동작 상태들의 동기적 조절을 나타내는 예시적인 타이밍도를 도시한다. 전술한 바와 같이, 컴퓨팅 디바이스(316)는, 편광된 이미지 생성 스테이지(302)가 또한 ON 상태(41)에 있을 때마다 가변 반사기(314)를 ON 상태(41)로 동기적으로 변경하고, 편광된 이미지 생성 스테이지(302)가 또한 OFF 상태(42)에 있을 때마다 가변 반사기(314)를 OFF 상태(42)로 변경한다.
도 5는 컴퓨팅 디바이스(316)를 통한 가변 반사기(314) 및 편광된 이미지 생성 스테이지(302)의 동기적 동작을 위한 예시적인 방법(500)을 나타내는 흐름도를 도시한다. 단계 510에서, 컴퓨팅 디바이스(314)는 편광된 이미지 생성 스테이지(302)의 동작 상태를 ON 상태로 변경하고(단계 512), 또한 제1 시구간 동안 가변 반사기(314)의 동작 상태를 ON 상태로 변경한다(단계 514). 단계 520에서, 컴퓨팅 디바이스(316)는 편광된 이미지 생성 스테이지(302)의 동작 상태를 OFF 상태로 변경하고(단계 522), 또한 제2 시구간 동안 가변 반사기(314)의 동작 상태를 OFF 상태로 변경한다(단계 524). 따라서, 컴퓨팅 디바이스(316)는 편광된 이미지 생성 스테이지(302)와 가변 반사기(314)의 동작 상태들을 ON 상태와 OFF 상태 중 어느 하나로 동기적으로 변경시키도록 단계 510과 단계 520 사이를 순환한다.
ON 상태와 OFF 상태는 임의의 적절한 빈도로 순환될 수 있으며, 임의의 적절한 상대적 지속기간을 가질 수 있는데, 이는 다양한 구현예들에서 동일하거나 동일하지 않을 수 있다. 또한, 일부 구현예들에서, ON 상태와 OFF 상태의 상대적 타이밍은, 예를 들어, 외향(예를 들어, 뷰어를 등지고 있는) 이미지 센서 또는 다른 광 센서로부터의 센서 데이터를 통해 결정된 바와 같은 주변 조명 상태로 조정하기 위해 사용 중에 변할 수 있다.
가변 반사기는 임의의 적절한 가변 반사 기술을 이용할 수 있다. 비제한적인 예시로서, 능동 액정을 사용하는 반사성 편광기, 스위칭가능 폴리머 분산형 액정 광학 엘리먼트, 및 POLICRYPS(polymer liquid crystal polymer slice)/POLIPHEM(polymer liquid crystal polymer holograms electrically manageable) 박층 폴리머/액정 스위칭가능 디바이스들이 포함된다.
몇몇 경우들에서, 시쓰루 광학 시스템 내의 컴포넌트 인터페이스들에서의 반사 또는 굴절을 통해 재지향된 광은 전술한 편광 구조가 사용되는 경우에도 디스플레이 누설으로서 보여질 수 있다. 예를 들어, 도 3을 다시 참조하면, 편광된 이미지 생성 스테이지(302)에 의해 생성된 이미지로부터의 광(318)은 시쓰루 광학 시스템(304)의 뷰어 대향면(320)으로부터 외향면(310)쪽으로 반사될 수 있어서, 디스플레이 누설로서 보여질 수 있다. 따라서, 시쓰루 광학 시스템(304)의 외향면(310)에 편광기가 적용될 수 있으며, 편광기는 생성된 이미지의 외향면(310)을 통한 투과를 약화시키도록 배열된다. 이러한 편광기는 상술한 바와 같이, 하나 이상의 협대역 광원들과 함께 사용되는 협대역 편광기로서 구현될 수 있다.
도 2 및 도 3의 예시들에서, 시쓰루 디스플레이 시스템들(200, 300)은 편광된 이미지 생성 스테이지로부터의 광을 사용자의 안구로 지향시키기 위해 편광 빔 스플리터를 각각 사용한다. 그러나, 다른 예시들에서, 동일한 효과를 달성하기 위해 하나 이상의 다른 컴포넌트들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 6은 편광된 이미지 생성 스테이지(602)를 포함하고 시쓰루 광학 시스템(604)에서 하나 이상의 부분 반사 인터페이스들(608)(및 일부 구현예들에서는 복수의 인터페이스들)을 이용하는 시쓰루 디스플레이 시스템(600)의 예시를 도시하며, 각각의 부분 반사 인터페이스는 시쓰루 광학 시스템(604)의 뷰어 대향면(620)을 향해 편광된 이미지(606)의 일부분을 지향시키도록 구성된다. 이러한 시쓰루 디스플레이 시스템은 임의의 적절한 수의 부분 반사 인터페이스들(608)를 포함할 수 있으며 도 6에서 도시된 부분 반사 인터페이스들의 수 및 배치로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.
도 6의 예시에서, 시쓰루 디스플레이 시스템(600)의 뷰어 대향면(620)은 이미지 생성 스테이지(602)로부터 수신된 광의 일부분을 사용자의 안구(216)로부터 벗어난 곳으로 반사시켜 디스플레이 누설을 초래할 수 있다. 따라서, 이러한 누설을 피하기 위해, 시쓰루 디스플레이 시스템(600)은 뷰어 대향면(620) 상에 반사 방지 코팅을 더 포함할 수 있다. 이러한 반사 방지 코팅은 몇몇의 예시들에서는 5% 미만의 프레넬 반사 손실을 갖도록 구성될 수 있으며, 다른 예시들에서는 1% 미만의 프레넬 반사 손실을 갖도록 구성될 수 있다. 이러한 반사 방지막은 또한 도 2 및 도 3의 예시들, 및 임의의 다른 적절한 시쓰루 디스플레이 시스템과 함께 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
디스플레이 누설에 대한 추가적인 보호로서, 시쓰루 디스플레이 시스템(600)은 전술한 바와 같이, 뷰어 대향면(620)의 반대측에 있는, 시쓰루 광학 시스템(600)의 외향면(610) 상에 위치된 편광기를 더 포함할 수 있다. 시쓰루 광학 시스템(600)은 또한 전술한 바와 같이 협대역 광원 및 협대역 편광기를 이용하여 편광기에 의한 실세계 배경의 모습의 임의의 흐릿한 현상을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
본 명세서에서 설명된 방법들 및 프로세스들은 본 명세서에서 설명된 시쓰루 디스플레이 디바이스들과 같은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들의 컴퓨팅 시스템과 관련지어질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 설명된 방법들 및 프로세스들은 컴퓨터 응용 프로그램 또는 서비스, 응용 프로그래밍 인터페이스(application-programming interface; API), 라이브러리, 및/또는 다른 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다.
도 7은 상술된 방법들 및 프로세스들 중 하나 이상을 실행할 수 있는 컴퓨팅 시스템(700)의 비제한적인 실시예를 개략적으로 도시한다. 컴퓨팅 시스템(700)은 단순화된 형태로 도시된다. 컴퓨팅 시스템(700)은 하나 이상의 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 홈 엔터테인먼트 컴퓨터, 네트워크 컴퓨팅 디바이스, 게임 디바이스, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 모바일 통신 디바이스(예컨대, 스마트 폰), 착용식 컴퓨팅 디바이스, 및/또는 다른 컴퓨팅 디바이스의 형태를 취할 수 있다. 본 발명개시의 범위로부터 벗어나지 않고서 임의의 적절한 컴퓨터 아키텍처가 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
컴퓨팅 시스템(700)은 로직 서브시스템(702) 및 데이터 홀딩 서브시스템(704)을 포함한다. 컴퓨팅 시스템(700)은 선택적 사항으로서, 디스플레이 서브시스템(706), 입력 서브시스템(708), 통신 서브시스템(708), 및/또는 도 7에서는 미도시된 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(700)은 또한 선택적 사항으로서, 예컨대, 키보드, 마우스, 카메라, 마이크로폰, 및/또는 터치 스크린과 같은 사용자 입력 디바이스들을 포함할 수 있다.
로직 서브시스템(702)은 명령어들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 물리적 디바이스들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 로직 서브시스템(702)은 하나 이상의 애플리케이션, 서비스, 프로그램, 루틴, 라이브러리, 객체, 컴포넌트, 데이터 구조, 또는 다른 로직 구축물의 일부인 명령어들을 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 명령어들은 태스크를 수행하거나, 데이터 유형을 구현하거나, 하나 이상의 컴포넌트들의 상태를 변환시키거나, 기술적 효과를 아키빙하거나, 또는 이와 다르게 희망하는 결과에 도달하도록 구현될 수 있다.
로직 서브시스템(702)은 소프트웨어 명령어들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 로직 서브시스템(702)은 하드웨어 또는 펌웨어 명령어들을 실행하도록 구성된 하나 이상의 하드웨어 또는 펌웨어 로직 머신들을 포함할 수 있다. 로직 서브시스템(702)의 프로세서들은 단일 코어 또는 멀티 코어일 수 있고, 이들 상에서 실행되는 명령어들은 순차적 프로세싱, 병렬 프로세싱, 및/또는 분배형 프로세싱을 위해 구성될 수 있다. 로직 머신의 개별적인 컴포넌트들은 선택적 사항으로서, 통합 프로세싱을 위해 원격적으로 위치하고/위치하거나 구성될 수 있는, 두 개 이상의 별개의 디바이스들간에 분산될 수 있다. 로직 서브시스템(702)의 양태들은 클라우드 컴퓨팅 구성으로 구성된, 원격적으로 액세스가능한 네트워크화된 컴퓨팅 디바이스들에 의해 가상화되고 실행될 수 있다.
데이터 홀딩 서브시스템(704)은 본 명세서에서 설명된 방법들 및 프로세스들을 구현하기 위해 로직 서브시스템(702)에 의해 실행가능한 명령어들을 홀딩하도록 구성된 하나 이상의 물리적 디바이스들을 포함할 수 있다. 이러한 방법들 및 프로세스들이 구현될 때, 데이터 홀딩 서브시스템(704)의 상태는 예컨대, 상이한 데이터를 홀딩하도록 변환될 수 있다.
데이터 홀딩 서브시스템(704)은 착탈가능한 매체 및/또는 내장형 디바이스들을 포함할 수 있다. 데이터 홀딩 서브시스템(704)은 여러가지 중에서도, 광학 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, 테잎 드라이브, MRAM 등)을 포함할 수 있다. 데이터 홀딩 서브시스템(704)은 휘발성, 비휘발성, 동적, 정적, 판독/기록, 판독 전용, 랜덤 액세스, 순차적 액세스, 위치 어드레스가능, 파일 어드레스가능, 및/또는 콘텐츠 어드레스가능 디바이스들을 포함할 수 있다.
데이터 홀딩 서브시스템(704)은 하나 이상의 물리적 디바이스들을 포함한다는 것을 이해할 것이다. 하지만, 본 명세서에서 설명된 명령어들의 양태들은 대안적으로, 저장 디바이스에 의해 저장되는 것과는 반대로, 통신 매체(예컨대, 전자기 신호, 광학 신호 등)에 의해 전파될 수 있다.
로직 서브시스템(702)과 데이터 홀딩 서브시스템(704)의 양태들은 하나 이상의 하드웨어 로직 컴포넌트들 내로 함께 통합될 수 있다. 이러한 하드웨어 로직 컴포넌트들은 예컨대, FPGA(field-programmable gate array), PASIC/ASIC(program application specific integrated circuit/application specific integrated circuit), PSSP/ASSP(program specific standard product/application specific standard product), SOC(system-on-a-chip), 및 CPLD(complex programmable logic device)를 포함할 수 있다.
디스플레이 서브시스템(706)은 데이터 홀딩 서브시스템(704)에 의해 홀딩된 데이터의 시각적 표현을 제공하기 위해 이용될 수 있다. 이 시각적 표현은 그래픽 사용자 인터페이스(graphical user interface; GUI), 증강 현실 이미지, 또는 다른 적절한 생성된 이미지의 형태를 취할 수 있다. 본 명세서에서 설명된 방법들 및 프로세스들은 저장 머신에 의해 홀딩된 데이터를 변경시키고, 이에 따라 저장 머신의 상태를 변환시키므로, 디스플레이 서브시스템(706)의 상태도 이와 마찬가지로 기저 데이터에서의 변경들을 시각적으로 나타내도록 변환될 수 있다. 디스플레이 서브시스템(706)은 임의의 유형의 기술을 사실상 활용하는 하나 이상의 디스플레이 디바이스들을 포함할 수 있다. 이러한 디스플레이 디바이스들은 로직 서브시스템(702) 및/또는 데이터 홀딩 서브시스템(704)과 공유 인클로저로 결합될 수 있거나, 또는 이러한 디스플레이 디바이스들은 주변 디스플레이 디바이스들일 수 있다.
입력 서브시스템(708)은 키보드, 마우스, 터치 스크린, 또는 게임 제어기와 같은 하나 이상의 사용자 입력 디바이스들을 포함하거나 또는 이들과 인터페이싱할 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 입력 서브시스템은 선택형 내추럴 사용자 입력(natural user input; NUI) 컴포넌트들을 포함하거나 또는 이들과 인터페이싱할 수 있다. 이러한 컴포넌트들은 통합되거나 또는 주변장치일 수 있고, 입력 동작들의 변형 및/또는 프로세싱은 온 보드 또는 오프 보드로 처리될 수 있다. 예시적인 NUI 컴포넌트들은 구두 및/또는 음성 인식을 위한 마이크로폰; 머신 비젼 및/또는 제스처 인식을 위한 적외선, 색상, 입체, 및/또는 깊이 카메라; 모션 탐지 및/또는 의도 인식을 위한 머리 추적기, 안구 추적기, 가속도계, 및/또는 자이로스코프뿐만이 아니라, 두뇌 활동에 액세스하기 위한 전기장 감지 컴포넌트를 포함할 수 있다.
통신 서브시스템(710)이 포함되는 경우, 통신 서브시스템(710)은 컴퓨팅 시스템(700)을 하나 이상의 다른 컴퓨팅 디바이스들과 통신가능하게 결합시키도록 구성될 수 있다. 통신 서브시스템(710)은 하나 이상의 상이한 통신 프로토콜들과 호환가능한 유선 및/또는 무선 통신 디바이스들을 포함할 수 있다. 비제한적인 예시들로서, 통신 서브시스템은 무선 전화기 네트워크, 또는 유선 또는 무선 근거리 네트워크 또는 광대역 네트워크를 통한 통신을 위해 구성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 통신 서브시스템은 컴퓨팅 시스템(700)으로 하여금 인터넷과 같은 네트워크를 통해 다른 디바이스들과 메시지들을 주고받을 수 있게 할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구성들 및/또는 접근법들은 성질상 예시적인 것이며, 이러한 특정한 실시예들 또는 예시들은 수많은 변형들이 가능하기 때문에 한정적인 의미로 간주되어서는 안된다는 점을 이해할 것이다. 본 명세서에서 설명된 특정한 루틴들 또는 방법들은 임의의 개수의 프로세싱 전략들 중의 하나 이상을 나타낼 수 있다. 따라서, 예시되고/예시되거나 설명된 다양한 동작들은 예시되고/예시되거나 설명된 시퀀스로, 또는 다른 시퀀스로, 병렬로 수행될 수 있거나 또는 생략될 수 있다. 마찬가지로, 전술한 프로세스들의 순서는 변경될 수 있다.
본 발명개시의 발명내용은 여기서 개시된 다양한 프로세스들, 시스템들 및 구성들과, 다른 특징들, 기능들, 동작들, 및/또는 특성들의 모든 신규하고 비자명한 조합들 및 서브조합들뿐만이 아니라, 이들의 임의의 그리고 모든 등가물들을 포함한다.

Claims (15)

  1. 시쓰루(see-through) 디스플레이 시스템에 있어서,
    제1 스펙트럼 대역 내의 광을 방출하도록 구성된 협대역 광원;
    상기 협대역 광원에 의해 방출된 광을 편광시키고 편광된 이미지를 생성하도록 구성된 편광된 이미지 생성 스테이지;
    상기 편광된 이미지 생성 스테이지로부터 상기 편광된 이미지를 수신하고 상기 편광된 이미지를 디스플레이 출력에 전송하도록 구성된 시쓰루 광학 시스템; 및
    상기 협대역 광원 및 상기 편광된 이미지 생성 스테이지로부터 광을 수신하도록 위치된 협대역 편광기
    를 포함하며, 상기 협대역 편광기는 상기 제1 스펙트럼 대역과 적어도 부분적으로 중첩하는 제2 스펙트럼 대역 내의 광을 편광하도록 구성된 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시쓰루 광학 시스템은 상기 협대역 광원 및 상기 편광된 이미지 생성 스테이지로부터 광을 수신하도록 구성된 편광 빔 스플리터를 포함한 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 편광 빔 스플리터의 광학적 다운스트림에 배치된 가변 반사기
    를 더 포함하며,
    상기 가변 반사기는, 상기 편광 빔 스플리터에 의해 반사된 상기 편광된 이미지 생성 스테이지로부터의 편광된 광을 수신하고, 상기 가변 반사기가 반사를 거의 안하는 오프 상태와 상기 가변 반사기가 반사를 많이 하는 온 상태 중 어느 한 상태로 가변되도록 위치된 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 협대역 편광기는 상기 편광 빔 스플리터 내로 통합되는 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 가변 반사기와 상기 편광 빔 스플리터 사이에 광학적으로 배치된 ¼ 파장판
    을 더 포함하는 시쓰루 디스플레이 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시쓰루 광학 시스템 내에 복수의 부분 반사 인터페이스들
    을 더 포함하고,
    각각의 부분 반사 인터페이스는 상기 편광된 이미지의 일부분을 상기 시쓰루 광학 시스템의 뷰어 대향면(viewer-facing surface)쪽으로 지향시키도록 구성된 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시쓰루 광학 시스템의 뷰어 대향면 상의 반사 방지 코팅
    을 더 포함하며,
    상기 반사 방지 코팅은 1% 미만의 프레넬 반사 손실을 갖도록 구성된 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 협대역 편광기는 하나 이상의 상기 복수의 부분 반사 인터페이스들 각각 내에 및/또는 상기 시쓰루 광학 시스템의 외향면 상에 위치된 편광기 내에 병합되며, 상기 외향면 상에 위치된 상기 편광기는 상기 제2 스펙트럼 대역 내의 편광된 광을 약화시키도록 구성된 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 협대역 광원은 협대역 발광형 광원을 포함한 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  10. 시쓰루 디스플레이 시스템에 있어서,
    편광된 이미지 생성 스테이지;
    상기 편광된 이미지로부터 수신된 편광된 이미지를 디스플레이 출력으로 전송하도록 구성된 시쓰루 광학 시스템;
    상기 시쓰루 광학 시스템 내의 하나 이상의 부분 반사 인터페이스들 - 각각의 부분 반사 인터페이스는 상기 편광된 이미지의 일부분을 상기 시쓰루 광학 시스템의 뷰어 대향면쪽으로 지향시키도록 구성됨 -; 및
    상기 시쓰루 광학 시스템의 상기 뷰어 대향면 상의 반사 방지 코팅
    을 포함하며,
    상기 반사 방지 코팅은 5% 미만의 프레넬 반사 손실을 갖도록 구성된 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 반사 방지 코팅은 1% 미만의 프레넬 반사 손실을 갖도록 구성된 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 뷰어 대향면의 반대측에 있는, 상기 시쓰루 광학 시스템의 외향면 상에 위치된 편광기
    를 더 포함하는 시쓰루 디스플레이 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    협대역 광원을 더 포함하고, 상기 협대역 광원은 상기 편광된 이미지 생성 스테이지에 광을 제공하고 제1 스펙트럼 대역 내의 광을 방출하도록 구성된 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시쓰루 디스플레이의 외향면 상에 위치된 편광기
    를 더 포함하고,
    상기 시쓰루 광학 시스템의 상기 외향면 상에 위치된 상기 편광기는 상기 제1 스펙트럼 대역과 적어도 부분적으로 중첩되는 제2 스펙트럼 대역 내의 편광된 광의 투과를 상기 제2 스펙트럼 대역 밖의 편광된 광보다 더 강하게 약화시키도록 구성된 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복수의 부분 반사 인터페이스들 중 하나 이상은 상기 제1 스펙트럼 대역과 적어도 부분적으로 중첩하는 제2 스펙트럼 대역 내의 편광된 광을 반사시키도록 구성된 것인 시쓰루 디스플레이 시스템.
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