KR20180122560A

KR20180122560A - 빔 가이드 디바이스

Info

Publication number: KR20180122560A
Application number: KR1020180050862A
Authority: KR
Inventors: 조나단 마슨
Original assignee: 인텔 코포레이션
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2018-05-02
Publication date: 2018-11-13
Also published as: US20180321736A1; CN108803028A; JP2018189963A; DE102018206809A1

Abstract

빔 가이드 디바이스를 위한 예시적인 장치에 관한 것이다. 이 장치는 곡면 렌즈 및 곡면 렌즈에 부착되어 입사 광 빔을 다수의 광 빔으로 분할하는 빔 스플리터를 포함한다. 이 장치는 또한 곡면 렌즈에 부착되어 다수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키는 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 포함할 수 있다. 이 장치는 또한 곡면 렌즈 내에서 다수의 광 빔을 반사하기 위한 한 쌍의 도파 HOE를 포함할 수 있다. 이 장치는 또한 곡면 렌즈 밖에서 다수의 광빔을 홀로그래픽 커플링 각으로부터 우회시키기 위한 디커플링 HOE를 포함할 수 있다.

Description

빔 가이드 디바이스{BEAM GUIDING DEVICE}

본 기술은 일반적으로 웨어러블 디바이스를 위한 광 빔의 가이드에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 기술은 머리 착용형 웨어러블 디바이스에 사용하기 위한 다층형 빔 가이드 기술에 관한 것이다.

투사된 광 빔은 가상 객체를 사용자에게 디스플레이하는 데 사용될 수 있다. 사용자에게 가상 객체를 디스플레이하는 것은 사용자에게 증강 현실 또는 가상 현실 경험을 제공할 수 있다. 사용자에게 광 빔을 투사하는 것은 고글이나 안경과 유사하게 눈을 덮으면서 머리에 착용하는 컴포넌트를 포함할 수 있다. 증강 또는 가상 현실에서 가상 객체의 전파 또는 디스플레이에 사용될 수 있는 추가 컴포넌트는 사용자의 시선 내에 유지되거나 부착될 수 있는 것들을 포함하는 모바일 디바이스, 웨어러블 디바이스 또는 디스플레이 디바이스를 포함할 수 있다.

도 1은 홀로그램 광학 소자 가이드 시스템을 사용하여 사용자의 눈에 이미지를 투사하기 위한 웨어러블 디바이스의 일례에 관한 도면이다.
도 2는 곡면 렌즈 상의 두 개의 홀로그램 광학 소자 도파관 사이에서의 빔 전파를 근접하여 보여주는 웨어러블 곡면 렌즈의 일례에 관한 도면이다.
도 3은 곡면 렌즈 웨어러블 디바이스로부터 가상 이미지를 보는 사용자를 위에서 내려다 본 도면이다.
도 4는 빔 가이드를 위한 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 도시하는 블록도이다.
도 5는 빔 가이드를 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 빔 가이드 디바이스를 위한 코드를 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 도시하는 블록도이다.
도 7은 내부 컴포넌트들을 보여주기 위한, 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템의 개략적인 분해 조립도이다.
도 8은 빔 가이드를 위한 디바이스에서의 예시적인 데이터 흐름을 도시하는 개략도이다.
본 개시물 및 도면 전체에 걸쳐 동일한 번호는 유사한 컴포넌트 및 특징을 가리키기 위해 사용된다. 100 계열의 번호는 도 1에 처음 나타난 특징을 지칭하고, 200 계열의 번호는 도 2에 처음 나타난 특징을 지칭한다.

증강 현실(AR) 및 가상 현실(VR) 글래스 및 글래스형 디바이스는 안경, 고글, 바이저(visor) 등의 형태로 사용자의 시야에 착용되거나 유지될 수 있다. 본 문서 전체에서, 증강 현실에 대한 언급은 달리 명시되지 않는 한 가상 현실 기술 또는 AR과 VR의 혼합 기술을 지칭할 수 있다. 본 문서 전체에서 가상 현실에 대한 언급은 달리 명시되지 않는 한 증강 현실 기술 또는 AR과 VR의 혼합 기술을 지칭할 수도 있다. 이러한 디바이스들은 사용자의 눈을 향해 광을 직접 투사하거나 부분적 반사 매체 또는 반사 매체를 사용하여 광이 사용자의 눈 쪽으로 향하게 할 수 있다. 본 문서에서 광을 반사하고, 광을 가이드하고, 광을 전파하는 매체에 대한 내용은 광 빔의 경로를 제어하는 데 사용되는 이러한 기술, 유사한 기술 및 매체들을 지칭할 수 있고, 이러한 내용들은 달리 명시되거나 예를 통해 구별되지 않는 한 상호교환가능하다.

사용자의 시야는 장애물로 가로막히지 않은 시선을 포함하여 중심 시각 및 주변 시각 내에서 사용자가 볼 수 있는 모든 것과 사용자의 중심 시각 및 주변 시각으로 반사, 가이드 또는 투사되는 이미지를 포함할 수 있다. 사용자의 시야 내의 한 표면을 향해 광 및 이미지를 가이드하는 동작은 광 프로젝터, 전원 또는 프로세서 같은 처리 리소스의 사용을 포함할 수 있다. 이러한 광 투사 아이템의 집합이 광학 엔진(optical engine)으로 지칭될 수 있다. 광학 엔진은 물리적으로 디바이스의 일부일 수도 있고, 디바이스와 물리적으로 분리되어 있을 수도 있다.

이미지가 프로젝터로부터 투사되거나, 반사되거나, 아니면 사용자의 눈으로 가이드되는 경우, 이미지가 시각적으로 차지할 수 있는 디스플레이 공간의 크기는 아이박스라고 지칭될 수 있고, 아이박스 크기라고 불리는 크기를 가질 수 있다. AR 경험 중인 사용자는 자신의 전체 시야에 걸친 아이박스 내에서 가상 물체를 볼 수 있으며, 또는 아이박스가 사용자의 시야의 일부분을 덮도록 작아질 수도 있다. 사용자가 볼 수 있는 가상 객체는 해상도, 밝기, 색상 및 기타 시각적 특징을 포함하는 디지털 스크린 디스플레이 상에 보여지는 객체에 대한 보편적인 이미지 속성들을 포함할 수 있다.

AR용 디바이스는 내구성(durability), 무구속성(unobtrusiveness), 사용의 용이성(ease of use)을 향상시키기 위하여 부피(bulk), 무게, 및 형상에 대한 고려사항들을 가질 수 있다. 따라서, 이용 가능한 디바이스 및 웨어러블 액세서리에 이 기술을 추가함으로 인해 발생하는 영향을 최소화하는 기술이 본 기술의 한 특징일 수 있다. 예를 들어, AR 사용자의 시야를 개선하기 위해, 어떤 디바이스는 물리적으로 프로젝터 자체의 크기를 키우거나 디바이스에 다수의 프로젝터를 추가함으로써 더 넓은 사용자 시야를 포함하도록 사용자의 아이박스 크기를 확장시킨다. 프로젝터 크기가 커지거나 프로젝터 개수가 증가함에 따라, 전체 디바이스의 부피 및 무게도 증가한다. 마찬가지로, 이미징이 복잡해지고 이미지가 더 커지며 해상도가 더 높아짐에 따라, 추가적인 프로젝터 및 전원 장치가 포함될 수 있으나, 그 결과 디바이스의 무게가 증가하고 추가 부피를 수용하기 위한 디바이스 변경이 일어날 수 있다. 반사 기술은 곡면 반사 및 광 가이드 표면을 사용하기보다는 반사를 위해 빔을 가이드하기 위한 특징 또는 다수의 평면 컴포넌트를 포함할 수 있다.

평면 렌즈(flat lens)의 특징을 사용하면 전형적인 곡면 모양의 안경과는 유사하지 않은 디바이스가 된다. 일부 제품에서는 평면 컴포넌트가 곡면 컴포넌트와 병합되거나 조합될 수 있지만, 평면과 곡면 둘 모두를 사용하는 것은 부피, 무게 및 복잡성을 증가시키고 최종 제품의 내구성을 감소시킬 수 있다. 또한, 대형 조합형 프리즘, 평면 도파관 또는 대체 렌즈를 평면 렌즈를 갖는 패널 디스플레이와 함께 사용하는 시스템은 크고 복잡할 수 있고, 사용자의 시야의 일부 또는 전부를 가릴 수도 있다. 전형적인 안경 형상의 경우, 안경의 유리가 곡선을 이루고, 부착되는 부분이 거의 없다. 현재 개시되는 기술은 큰 아이박스 크기, 가상 이미지의 전 컬러 스펙트럼, 곡면 유리, 넓은 시야 및 유사한 결과를 제공하는 다른 것들보다 덜 눈에 거슬리는 광학 엔진을 가능하게 한다. 일 예에서, 광학 엔진은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 스캐닝 미러, 마이크로 스캐너, 레이저 스캐너, 공간 광 변조기 또는 마이크로 광 전자 기계 시스템과 함께 작동할 수 있다.

일 예에서, 프로젝터는 광원, 콜리메이션 렌즈(collimation lens), 2축 스캐닝 미러 및 투사 렌즈를 포함할 수 있다. 이 예에서, 광원 또는 광원들은 수직 공동 표면 방출 레이저(vertical-cavity surface-emitting laser: VCSEL), 단면 발광 레이저(edge emitting lasers), 마이크로 LED, 공진 공동 LED, 또는 양자 점 레이저일 수 있다. 투사된 파장은 단색일 수 있지만, 적색, 녹색 및 청색(RGB)일 수도 있다. 콜리메이션 렌즈는 광원으로부터 콜리메이트 빔(collimated beam)을 만드는 데 사용된다. 스캐닝 미러는 두 개 이상의 축을 스캐닝하여 2D 이미지를 투사할 수 있다. 투사 렌즈는 가상 이미지를 가상 이미지 평면에 투사하고, 비점 수차(astigmatism), 코마(coma) 및 키스톤(keystone)과 같은 광학적 수차(aberration)를 보정하는 데 사용된다. 일 예에서, 이미지 프로젝터는 AR 렌즈를 향하여 이미지를 투사하는 RGB 광원과 MEMS 기반 스캐닝 미러이다.

본 개시물에서, 투명 렌즈(예를 들어, 투명 AR 렌즈)는 다층 홀로그래픽 광 가이드 및 결합 광을 통합하는 유리 또는 유리와 유사한 물질로 제조될 수 있다. 결합 광은 다수의 투명한 홀로그래픽 광학 소자(holographic optical element: HOE)에 기록된다. 일례로, HOE는 필름 상의 홀로그램일 수 있고 필름은 렌즈에 부착될 수 있다. HOE는 복수의 아이박스를 생성하고, 광을 광 가이드에 커플링하며, 광을 가이드하고, 광 가이드에서 광을 디커플링하며, 이미징 동공(imaging pupil)을 생성하는데 사용된다. 사용자의 최종 시야가 복수의 아이박스의 조합으로부터 더 큰 아이박스인 것처럼 보이도록 복수의 아이박스가 적절한 위치에서 중첩될 수 있다. HOE를 사용한 광 가이드로의 광 커플링은 전파 매체가 곡선을 이룰 수 있게 한다. 광 가이드는 또한 투사된 광의 입사 빔이 곡면 렌즈 표면과 공기 사이의 계면에서의 광 출력(optical power)을 피할 수 있게 한다. 내부 전반사(total internal reflection: TIR)는 유리-공기 계면에서의 광의 반사에 의존하지만, 홀로그램 필름으로부터의 반사는 내부 전반사의 사용 없이 기능할 수 있다. 특히, TIR은 편평한 계면을 사용해야 하지만, HOE 도파관은 구부러질 수 있다. TIR을 사용하는 렌즈가 편평하지 않다면, 편평한 TIR 도파관 렌즈는 각각의 반사 시 광 출력을 도입한다. 곡면 렌즈에 TIR을 사용하는 시스템에서, TIR 도파관 내부를 이동하는 광은 각각의 반사에서의 광 출력에 의해 변환된다. 광 출력에 의해 변환된 광은 시스템의 각각의 광선 및 빔에 대한 복잡한 보정 없이는 알아볼 수 없을 정도로 변형될 수 있다. 토릭 렌즈와 같은 토로이달 형상(toroidal shape)을 가진 일반적인 안경 렌즈의 경우, 곡면 TIR 도파관 렌즈의 사용은 오류를 포함할 수 있는데, HOE 도파관을 사용하면 이러한 문제를 방지할 수 있다.

또한, 개시된 디바이스는 MEMS 기반의 프로젝터를 사용하여 HOE 기반의 가이더(guider) 상에 이미지를 생성할 수 있다. 가이더는 프로젝터가 프로젝터 또는 대응하는 광학 엔진의 크기를 증가시키지 않으면서 중첩하는 아이박스들에 대응하는 복수의 빔 또는 증가된 아이박스 크기를 투사하게 할 수 있다. 시스템의 회절 격자는 최초에 투사된 빔으로부터 복수의 아이박스를 생성할 수 있다. 회절 격자를 통해, 프로젝터 빔은 여러 적층된 HOE에 도달할 수 있으며, 이는 사용자를 위한 이미지를 형성하기 위해 광 커플러로부터의 빔을 렌즈 내에서 광 디커플러로 가이드하는 도파관을 형성한다.

다음의 개시에서, 본 개시물에 관한 철저한 이해를 제공하기 위해, 다수의 특정 세부 사항, 예컨대, 특정 유형의 프로세서 및 시스템 구성, 특정 하드웨어 구조, 특정 명령어 유형, 특정 시스템 컴포넌트 등의 예들이 개시된다. 그러나, 이러한 특정 세부 사항들이 현재 개시된 기술들을 실시하기 위해 반드시 사용될 필요는 없다는 것이 당업자에게는 자명할 것이다. 다른 경우, 잘 알려진 컴포넌트 또는 방법, 예컨대, 특정한 그리고 대안적인 프로세서 아키텍처, 설명된 알고리즘을 위한 특정 로직 회로/코드, 특정 펌웨어 코드, 특정 상호연결 동작, 특정 로직 구성, 특정 제조 기술 및 물질, 특정 컴파일러 구현, 코드에서의 특정 알고리즘 표현, 특정 파워다운 및 게이팅 기술/로직 및 컴퓨터 시스템의 다른 특정 동작 세부사항은 현재 개시된 기술을 불필요하게 이해하기 어렵게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 설명되지 않는다.

도 1은 HOE 가이더 시스템을 사용하여 사용자의 눈에 이미지를 투사하는 웨어러블 디바이스(100)의 일례에 관한 도면이다. 곡면 렌즈(102)는 투시(see through) (또는 투명) 렌즈일 수 있고 유리, 폴리카보네이트, 플라스틱, 광변색성 물질, 폴리우레탄, 또는 우레탄계 단량체 구조화 물질을 포함하는 중합체 또는 단량체 구조를 갖는 다른 물질일 수 있다. 가상 객체, 텍스처, 텍스트 또는 다른 시각화를 보여주기 위한 이미지가 투사를 위해 스캐너에 의해 생성될 수 있다. 일 예에서, 스캐너는 프로젝터(104)의 일부일 수 있고, 렌즈에 인접하여 불투명 패널 디스플레이를 배치하는 것을 피하기 위해 MEMS 기반 스캐너일 수도 있다. 소형 스캐너를 사용하여, 하드웨어로 이미지 투사가 행해질 수 있고, 이미지가 사용자의 머리와 렌즈 사이의 빈 공간에 투사되어 빔 스플리터에 도달하는 일반 크기의 안경의 다리 내에 구비될 수 있다. 프로젝터(104)는 MEMS 기반 프로젝터로 도시된다. 프로젝터(104)의 크기는 패널 디스플레이의 크기에 비해 작을 수 있고, 따라서 프로젝터는 안경 다리 내에 들어갈 수 있다. 일례로, 프로젝터는 작은 스캐닝 미러 및 레이저원일 수 있다.

도 1에서, 프로젝터(104)에 의해 투사된 이미지는 곡면 렌즈(102) 상에 부착되거나 곡면 렌즈(102) 자체에 직접 형성된 빔 스플리터(106) 상에 포커싱된다. 빔 스플리터(106)는 빔 스플리터 위치에 따라 HOE 이거나 반사 또는 투과 회절 광학 소자(relective or transmissive diffractive optical element: DOE)일 수 있다. 예를 들어, 빔 스플리터(106)는 곡면 렌즈(102)의 외측 볼록면 상에 형성될 수 있고 반사 빔 스플리터일 수 있다. 도 1에서, 빔 스플리터(106)는 곡면 렌즈(102)의 내측 오목면 상에 배치되고 그 자체를 통한 투과를 허용한다. 도 1의 그림에서 알 수 있는 바와 같이, 빔 스플리터(106)는 관찰자의 중심 시각으로부터 멀리 떨어져 유리 상에 직접 배치될 수 있고, 광은 홀로그래픽 도파관을 사용하여 유리 내부로 가이드될 수 있다. 빔 스플리터(106)는 입사하는 빔을 상이한 각도로 전파하는 빔들의 어레이로 분할한다. 일 예에서, 빔 어레이는 2x2, 3x3, 2x3, 2x10 빔 등과 같은 임의의 크기를 갖는 정사각형 어레이, 직사각형 어레이, 육각형 어레이 등 다수의 패턴으로 만들어질 수 있다. 빔 스플리터를 사용하면 최종 아이박스 크기를 증가시킬 수 있다. 최종 아이박스 크기는 빔 스플리터 각도 분할 및 어레이 내에 생성되는 스폿 수와 어레이의 크기에 비례한다.

프로젝터(104)에 의해 투사된 이미지는 빔 스플리터(106)에 의해 복수의 이미지로 분할되며, 이들은 서로 약간 다른 각도로 곡면 렌즈(102)를 통해 전파한다. 빔이 곡면 렌즈(102) 및 빔 스플리터(106)를 통해 전파될 때, 이들 빔은 커플링 HOE(108)와 교차할 것이다. 커플링 홀로그램은 분할된 빔을 홀로그래픽 도파관으로 커플링하는 데 사용된다. 홀로그래픽 도파관으로 커플링하기 위해, 커플링된 빔은 도파관의 홀로그램의 각도 수용 대역폭(angular acceptance bandwidth) 사이에 있는 각도로 배향될 수 있다. 커플링 HOE의 설계가 광의 방향을 조정하여 복수의 이미지를 곡선 렌즈(102)의 내측 볼록 곡면 상에 있는 내부 도파 HOE(112)로 향하게 하도록 커플링 HOE(108)가 기록되고 적용된다. 커플링 HOE(108)의 광학적 기능은 경사진 미러의 기능과 같다. 유리 표면 상에 위치한 홀로그램은 유리-공기 계면을 대신하여 광을 가이드한다. 홀로그램의 기록은 홀로그램이 구부러진 기하학적 형상의 유리 상에 배치되더라도 평면 미러(flat mirror)처럼 동작할 수 있게 한다. 예를 들어, 콜리메이트 빔이 구부러진 홀로그래픽 도파관에 커플링된 경우, 이는 곡면 도파관 내에서 전파되는 동안 내내 평행을 유지하며, 광 출력은 나타나지 않는다. 더욱이, 평면인 도파관과 비교할 때, 곡면 상의 홀로그램 필름을 사용하는 시야(field of view: FOV)는 내부 전반사 각도 제한(total internal reflection angle limit)에 의해 제한되지 않을 수 있다. 공기-유리 계면 사이의 내부 전반사에 의존하는 평면 도파관은 내부 전반사 각에서부터 90°까지의 반사를 가질 수 있고, 90°에서도 반사는 여전히 발생하는데, 이 각도는 법선에서부터 표면까지 측정될 것이다. 일 예에서, 표면에 수직으로 입사하는 빔은 0°의 입사각을 갖고, 예를 들어, 60°에서 최대 90°까지의 내부 전반사 각 사이에서 내부 전반사가 발생한다. 평면 도파관과는 달리, 곡면 상에 홀로그램 필름을 사용하는 것은 사용자의 FOV를 내부 전반사 범위에 기초하여 정의하지 않는다. 그 대신, 곡면 상의 홀로그래픽 가이드를 사용하는 것은 전반사 각이 허용할 수 있는 것을 넘어 FOV를 허용할 수 있다.

외부 도파 HOE(110)는 곡면 렌즈(102)에 대한 광 가이드의 절반을 형성한다. 광이 외부 도파 HOE(110)의 반사 커플링 홀로그램으로부터 반사될 때, 광은 곡면 렌즈(102)를 통해 이동하여 내부 도파 HOE(112)와 교차할 것이다. 내부 도파 HOE(112)는 곡면 렌즈(102)의 오목 곡면 상에 위치한다. 광 가이드는 서로 마주보도록 위치한 두 개의 반사 홀로그램, 즉 외부 도파 HOE(110) 및 내부 도파 HOE(112)에 의해 형성된다. HOE는 플라스틱 렌즈 상에 배치되어 시스템이 전체 디스플레이 투사(full display projection)일 때보다 가볍게 한다.

광은 출력 또는 디커플링 HOE(114)에 도달할 때까지 두 부분의 홀로그래픽 광 가이드 내에서 산란(bounce)한다. 이 시스템에서 홀로그래픽 도파관의 사용은 각각의 도파관에 대한 각각의 홀로그램의 각도 선택도(angular selectivity)를 신중하게 선택하는 것을 포함한다. 광 및 이미지가 도파관들로부터 디커플링될 때, 아이박스를 나오는 광 빔은 빔 스플리터에 의해 생성된 것과 동일한 스폿 분포(spot distribution)를 공유할 것이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 스폿 분포는 빔 스플리터에 의해 생성된 회절 패턴을 지칭하는데, 이 패턴은 2x2, 3x2 또는 다른 배열로 정렬된 정사각형, 직사각형, 반복 육각형 및 다른 형상일 수 있다. 빔 스플리터 스폿 분배기는 빔 스플리터 형상의 패턴과 일치하고 크기 및 배열 면에서 대응하는 아이박스의 형상을 제공한다. 스폿 분포 및 배열은 아이박스의 형상 및 크기에 대응한다. 분할된 빔이 커플링 HOE 및 디커플링 HOE에 의해 반사되는 각도는 서로 방향이 반대인 동일한 각도일 수 있으며, 또는 이미지를 사용자 쪽으로 향하게 하는 다른 각도일 수 있다. 일 예에서, 분할된 빔이 디커플링 HOE에 의해 반사되는 각도는 도파관의 각도 선택도 내에 있지 않다. 특정 각도 및 홀로그램은 곡선의 각도, 송신될 빔의 대역폭에 기초하여, 그리고 HOE 도파관의 기록 특성에 의하여 기록 프로세스를 통해 적용된 커플링 및 디커플링 HOE에 프린팅될 수 있다.

도 2는 곡면 렌즈(102) 상의 두 개의 HOE 도파관 사이에서의 빔 전파를 근접하여 도시하는 웨어러블 곡면 렌즈의 일례에 관한 도면(200)이다. 도 1과 동일한 번호의 아이템은 도 1에 도시된 것과 같은 것이다.

전술한 바와 같이, 한 쌍의 HOE 도파관은 각각에 부착된 홀로그램에 기초하여 2개의 평면 미러와 유사하게 동작한다. 일 예에서, 부착은 HOE 필름에 대해 주조 또는 주입되거나 연관된 매체에 따라 프린트된 유리 또는 플라스틱에 대한 라미네이션을 포함하는 임의의 부착 프로세스일 수 있다. 홀로그램의 기록은 2개 이상의 코히렌트 레이저 빔을 사용하여 발생할 수 있다. 그렇게 홀로그램을 기록함으로써, HOE 도파관은, HOE 도파관 필름이 곡면 기하학 형상의 유리 상에 배치되더라도 입사 광 빔에 대하여 평면 미러처럼 동작할 수 있다. 예를 들어, 콜리메이트 빔(202)이 곡면 HOE 도파관(110, 112)에 커플링되면, 콜리메이트 빔(202)은 곡면 도파관 내에서 전파되는 내내 평행을 유지하며 광 출력을 보이지 않는다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 광 출력은, 렌즈가 특히 렌즈-공기 계면에서 광을 수렴 또는 발산시키는 정도를 지칭한다. HOE 소자에 의한 반사에 의한 광 출력을 피하는 것은, 빔이 렌즈-공기 계면의 왜곡 및 방향 변경 영향을 피할 수 있게 한다.

본 명세서에 도시된 바와 같이, 복수의 HOE는 하나의 스택 내에 함께 조립된다. 일례로, HOE가 단일 HOE 층 내에서 다중화되면, 시스템의 복잡성을 증가시키는 홀로그램 필름들을 쌓는 작업을 피할 수 있다. 반사를 위한 HOE의 사용에 관한 하나의 작동 원리는 각각의 홀로그램의 광 효율성 최적화에 기초한다. 예를 들어, HOE 도파관에서 사용하기 위한 각각의 홀로그램 필름은 특정 수용 각 대역폭 내에서 가장 효과적인 파라미터를 기록함으로써 최적화될 수 있다. 커플링 HOE는 프로젝터 각으로 입사하는 광선을 반사하고 이를 다른 특정 각도 범위에서 지향하도록 최적화될 수 있다. HOE가 반사하는 범위는 TIR에 대해 요구되는 작은 수용 각이 아니라 도파 HOE의 큰 범위의 수용 각 대역폭 내에 있을 수 있다.

도 1 및 도 2에서, 커플링 HOE 및 도파 HOE의 중첩 영역에서, 입사 빔의 각도 선택을 통한 빔 필터링이 이뤄질 수 있다. 예를 들어, 커플링 또는 디커플링 HOE로의 입사 빔의 각도가 제 1 범위 내에 있으면, 그러한 입사 빔은 홀로그램에 입사하는 이들의 각도에 기초하여 홀로그램에 의해 반사되거나 투과될 수 있다. 일례로, HOE 물질 및 도파관 물질의 굴절률은 의사 반사(ghost reflection)를 피하기 위해 서로 비슷하거나 동일할 수 있다.

HOE 도파관을 사용하면, 광은 도 1에 도시된 바와 같이 디커플링 HOE에 도달할 때까지 가이드될 수 있다. 디커플링 HOE(114)는 두 부분의 도파관으로부터 광을 디커플링하고 사용자가 보는 시스템의 사출 동공(exit pupil)을 형성한다.

도 3은 곡면 렌즈 웨어러블 디바이스(300)로부터 가상 이미지를 보는 사용자를 위에서 내려다 본 도면이다. 동일한 번호의 아이템은 앞서 기술된 것과 같은 아이템을 지칭한다.

도 3에 의해 제공되는 예는 현재 개시된 기술들에 대한 하나의 예시적인 상황이다. 예를 들어, 사용자(302)는 곡면 렌즈(102)를 갖는 AR 가능 안경을 착용하고 있을 수 있다. 도 3에 도시된 안경은 곡면 렌즈(102)를 향하여 레이저 광 또는 다른 광을 투사하는 프로젝터를 포함하고 지원할 수 있는 안경 다리(304)를 포함한다. 광이 전파할 수 있는 개구부를 갖는 안경 다리(304)에 프로젝터가 내장될 수 있다. 다리(304) 내의 프로젝터는 도 1에 대하여 설명된 바와 같이 최초에 투사된 빔(306)을 곡면 렌즈(102) 상의 빔 스플리터 쪽으로 향하게 한다. 곡면 렌즈(102) 내에서 빔은 분할되고, 커플링되고, 가이드된 다음, 도파관으로부터 디커플링되어 곡선 렌즈(102)를 나올 수 있다. 나오는 빔(308)은 사용자(302)가 볼 수 있는 하나의 아이박스 또는 복수의 아이박스들을 형성할 수 있다.

도 4는 빔 가이드를 위한 예시적인 컴퓨팅 디바이스를 도시하는 블록도이다. 컴퓨팅 디바이스(400)는, 예를 들어, 여러 가지 중에서도 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 모바일 디바이스, 또는 서버 등일 수 있다. 컴퓨팅 디바이스(400)는 저장된 명령어를 실행하도록 구성된 중앙 처리 유닛(CPU)(402)뿐만 아니라 CPU(402)에 의해 실행 가능한 명령어를 저장하는 메모리 디바이스(404)를 포함할 수 있다. CPU는 버스(406)에 의해 메모리 디바이스(404)에 결합될 수 있다. 또한, CPU(402)는 싱글 코어 프로세서, 멀티 코어 프로세서, 컴퓨팅 클러스터, 또는 임의의 개수의 다른 구성일 수 있다. 나아가, 컴퓨팅 디바이스(400)는 하나 이상의 CPU(402)를 포함할 수 있다. 메모리 디바이스(404)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 또는 임의의 다른 적합한 메모리 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 디바이스(404)는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM)를 포함할 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(400)는 그래픽 처리 유닛(GPU)(408)을 또한 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, CPU(402)는 버스(406)를 통해 GPU(408)에 결합될 수 있다. GPU(408)는 컴퓨팅 디바이스(400) 내에서 임의의 여러 그래픽 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, GPU(408)는 컴퓨팅 디바이스(400)의 사용자에게 디스플레이될 그래픽 이미지, 그래픽 프레임, 비디오 등을 렌더링하거나 조작하도록 구성될 수 있다.

메모리 디바이스(404)는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 또는 임의의 다른 적합한 메모리 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 디바이스(404)는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM)를 포함할 수 있다.

CPU(402)는 또한 컴퓨팅 디바이스(400)를 하나 이상의 입력/출력(I/O) 디바이스(412)에 연결하도록 구성된 I/O 디바이스 인터페이스(410)에 버스(406)를 통해 연결될 수 있다. I/O 디바이스(412)는, 예를 들어, 키보드 및 포인팅 디바이스를 포함할 수 있고, 여기서 포인팅 디바이스는 특히 터치 패드 또는 터치 스크린을 포함할 수 있다. I/O 디바이스(412)는 컴퓨팅 디바이스(400)의 내장형 컴포넌트일 수 있으며, 또한 컴퓨팅 디바이스(400)의 외부에서 연결되는 디바이스일 수 있다. 일부 예들에서, 메모리(404)는 직접 메모리 액세스(direct memory access: DMA)를 통해 I/O 디바이스(412)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. I/O 디바이스(412)는 또한 디스플레이된 교정 패턴(calibration-pattern) 이미지를 검출하기 위한 카메라일 수도 있다. 카메라는 가시광선, 적외선, 또는 전자기 검출가능 신호의 임의의 조합을 검출하는 카메라일 수 있다.

CPU(402)는 또한 컴퓨팅 디바이스(400)를 디스플레이 디바이스(416)에 연결하도록 구성된 디스플레이 인터페이스(414)에 버스(406)를 통해 링크될 수 있다. 디스플레이 디바이스(416)는 컴퓨팅 디바이스(400)의 내장형 컴포넌트인 디스플레이 스크린을 포함할 수 있다. 디스플레이 디바이스(416)는 또한 컴퓨팅 디바이스(400)의 내부에 있거나 컴퓨팅 디바이스(400) 외부에서 연결된 컴퓨터 모니터, 텔레비전, 또는 프로젝터 등을 포함할 수 있다. 프로젝터는 저장된 교정 패턴 이미지를 투사 표면에 디스플레이할 수 있다.

컴퓨팅 디바이스는 저장 디바이스(418)도 포함한다. 저장 디바이스(418)는 하드 드라이브, 광 드라이브, 썸드라이브(thumbdrive), 드라이브 어레이, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 물리적 메모리이다. 또한, 저장 디바이스(418)는 원격 저장 드라이브를 포함할 수 있다.

또한, 컴퓨팅 디바이스(400)는 네트워크 인터페이스 컨트롤러(network interface controller: NIC)(420)를 포함할 수 있다. NIC(420)는 버스(406)를 통해 컴퓨팅 디바이스(400)를 네트워크(422)에 연결하도록 구성될 수 있다. 네트워크(422)는 광역 통신망(WAN), 근거리 통신망(LAN), 또는 인터넷 등일 수 있다. 일부 예들에서, 디바이스는 무선 기술을 통해 다른 디바이스와 통신할 수 있다. 예를 들어, 디바이스는 무선 근거리 네트워크 연결을 통해 다른 디바이스와 통신할 수 있다. 일부 예들에서, 디바이스는 블루투스® 또는 그와 유사한 기술을 통해 다른 디바이스와 연결하고 통신할 수 있다.

CPU(402)는 저장소(418)에 구비된 전원 공급기(424) 내에 저장된 명령어를 실행하여 스캐닝 미러 및 광원을 포함하는 프로젝터로의 전원 공급을 지시할 수 있다. CPU(402)는 빔 프로젝터에 저장된 명령어를 실행하여 곡면 렌즈를 향하여 입사 빔을 투사할 수 있다. 일례로, CPU(402)는 빔 프로젝터에 저장된 명령어를 실행하여 투사된 빔을 빔 스플리터로 쪽으로 향하게 하여 복수의 광 빔으로 분할되게 할 수 있고, 여기서 곡면 렌즈에 부착된 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)는 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키고, 한 쌍의 도파 HOE는 곡면 렌즈를 통해 복수의 광 빔을 반사하며, 디커플링 HOE는 복수의 광 빔이 홀로그래픽 커플링 각을 벗어나도록 곡면 렌즈 밖으로 우회시킨다.

이러한 시스템의 일 예에서, 빔 스플리터는 회절 광학 소자 또는 홀로그래픽 광학 소자이다. 또한, 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 또는 오목면 상에 장착될 수 있다. 시스템의 일 예에서, 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 플렉서블 필름인 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 플렉서블 필름인 제 2 HOE를 포함한다. 일 예에서, 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성할 수 있다. 일 예에서, 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 일 예에서, 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다.

도 4의 블록도는 컴퓨팅 디바이스(400)가 도 4에 도시된 컴포넌트 모두를 포함해야 한다는 의미는 아니다. 오히려, 컴퓨팅 디바이스(400)는 추가 USB 디바이스, 추가 게스트 디바이스 등과 같이 도 4에 도시되지 않은 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있으며 더 적은 컴포넌트를 포함할 수도 있다. 컴퓨팅 디바이스(400)는 특정 구현예에 관한 세부사항에 따라, 도 4에 도시되지 않은 임의의 개수의 추가 컴포넌트를 포함할 수 있다. 더욱이, CPU(402)의 기능 중 임의의 기능은 하드웨어에서 및/또는 프로세서에서 부분적으로 또는 전부 구현될 수 있다.

도 5는 빔 가이드를 위한 방법을 도시하는 흐름도이다. 예시적인 방법은 참조 부호 500으로 일반적으로 지칭되며, 앞의 도 4의 시스템(400)을 사용하여 구현될 수 있다.

블록 502에서, 방법은 곡면 렌즈에 부착된 빔 스플리터를 사용하여 입사 광 빔을 복수의 광 빔으로 분할하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 빔 스플리터는 회절 광학 소자 또는 홀로그래픽 광학 소자일 수 있다. 일 예에서, 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 또는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착될 수도 있다. 일 예에서, 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성된다. 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작을 수 있다. 일 예에서, 곡면 렌즈는 토릭 렌즈의 형상을 가질 수 있다. 일 예에서, 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저일 수 있고, 여기서 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다.

블록 504에서, 방법은 곡면 렌즈에 부착된 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 사용하여 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키는 단계를 포함한다. 블록 506에서, 방법은 한 쌍의 도파 HOE를 사용하여 곡면 렌즈를 통해 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 반사하는 단계를 포함한다. 일 예에서, 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 플렉서블 필름인 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 플렉서블 필름인 제 2 HOE를 포함한다.

블록 508에서, 방법은 디커플링 HOE를 사용하여, 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나 곡면 렌즈 밖으로 우회시키는 단계를 포함한다. 일 예에서, 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다.

도 6은 빔 가이드 디바이스를 위한 코드를 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 매체를 도시하는 블록도이다. 컴퓨터 판독 가능한 매체(600)는 컴퓨터 버스(604)를 통해 프로세서(602)에 의해 액세스될 수 있다. 더욱이, 컴퓨터 판독 가능한 매체(600)는 프로세서(602)가 본 명세서에 설명된 방법을 수행하도록 지시하도록 구성된 코드를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 컴퓨터 판독 가능한 매체(600)는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체일 수 있다. 일부 예들에서, 컴퓨터 판독 가능한 매체(600)는 저장 매체일 수 있다. 그러나, 어떠한 경우에도, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 반송파, 신호 등과 같은 일시적 매체를 포함하지 않는다.

도 6의 블록도는 컴퓨터 판독 가능한 매체(600)가 도 6에 도시된 모든 컴포넌트를 포함해야 한다는 의미는 아니다. 또한, 컴퓨터 판독 가능한 매체(600)는 특정 구현예의 세부사항에 따라, 도 6에 도시되지 않은 임의의 수의 추가 컴포넌트를 포함할 수 있다.

본 명세서에 논의된 다양한 소프트웨어 컴포넌트는 도 6에 나타난 바와 같이 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체(600) 상에 저장될 수 있다. 예를 들어, 전원 공급기(606)는 스캐닝 미러 및 광원을 포함하는 프로젝터에 전원을 제공하도록 지시할 수 있다. 프로세서(602)는 곡면 렌즈를 향하여 입사 빔을 투사하도록 광 빔 프로젝터(608) 내에 저장된 명령어를 실행할 수 있다. 일 예에서, 프로세서(602)는 빔 스플리터로 향하여 투사되는 빔이 복수의 광 빔으로 분할되도록 지시하도록 빔 프로젝터 내에 저장된 명령어를 실행할 수 있고, 여기서 곡면 렌즈에 부착된 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)는 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키고, 한 쌍의 도파 HOE는 곡면 렌즈를 통해 복수의 광 빔을 반사하며, 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나도록 곡면 렌즈 밖으로 우회시킨다.

컴퓨터 판독 가능한 매체(600)의 일 예에서, 빔 스플리터는 회절 광학 소자 또는 홀로그래픽 광학 소자일 수 있다. 빔 스플리터는 또한 곡면 렌즈의 볼록면 또는 오목면 상에 장착될 수 있다. 이러한 컴퓨터 판독 가능한 매체(600)의 일 예에서, 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 플렉서블 필름인 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 플렉서블 필름인 제 2 HOE를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독 가능한 매체(600) 시스템의 일 예에서, 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성할 수 있다. 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성될 수 있고, 여기서 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 또한, 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 가질 수 있다. 이러한 컴퓨터 판독 가능한 매체(600) 시스템의 일 예에서, 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사되는 레이저이고, 안경 다리는 곡면 렌즈를 고정하고 있다.

도 7은 내부 컴포넌트를 보여주기 위한, 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템(700)의 개략적인 분해 조립도이다. 도 1 및 도 3과 동일한 번호의 아이템들은 도 1 및 도 3에 대하여 설명된 것과 같다.

설치되고 활성화될 때, 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템의 컴포넌트들은 웨어러블 곡면 렌즈(102)에 의해 가이드될 광 빔을 생성하기 위한, 머리에 착용될 하나의 하드웨어로 조립될 수 있다. 일 예에서, 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템(700)은 AR 안경 시스템의 일부로서 도 3의 프레임(304) 내에 구현될 수 있다.

광학 엔진(702)은 광 빔을 생성하고 광 빔을 가이드를 위한 곡면 렌즈(102) 쪽으로 향하게 하는 데 사용될 수 있다. 광 생성은 레이저 생성기를 통해 이뤄지거나 다른 형태의 투사된 광일 수 있다. 생성된 광은 광을 가이드 하기 위해 활성화된 미러를 사용하여 의도된 방향으로 조향될 수 있다. 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템(700)은 환경이 포함하는 광의 밝기를 감지하기 위한 주변광 센서(704)를 포함할 수 있다. 주변광 센서(704)로부터 검출된 광에 기초하여, 광학 엔진(702)은 투사되고 있는 출력 광을 조정할 수 있다. 일 예에서, 주변광이 주변광 센서(704)에 의해 이전 환경보다 밝은 것으로 검출된다면, 광학 엔진(702)은 사용자에 의한 시청을 위해 곡면 유리를 향하여 투사되고 있는 광의 강도를 증가시킬 수 있다.

머리 장착 가능한 디스플레이 시스템(700)은 그 일부로서 컴포넌트, 회로, 검출 도구, 및 다른 처리 및 저장 리소스를 수용하기 위한 메인 보드(706)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 메인 보드는 동박(copper foil)이 한 면 또는 양면에 본딩되는 유리 섬유 강화 에폭시 수지로 이뤄진 인쇄 회로 기판일 수 있다. 예를 들어, 레이저 제어 회로(708)가 광학 엔진(702) 내에서 레이저 광의 임펄스를 구동하기 위해 메인 보드(706) 상에 위치할 수 있다. 일 예에서, 레이저 제어 회로는 레이저 다이오드가 레이저 광을 생성하도록 광학 엔진(702) 내의 레이저 다이오드로 전류를 전달하는 전류원일 수 있다.

또한, 메인 보드(706)는 센서가 사용자가 안경을 착용하고 있는지 검출하기 위한 IR 근접도 디바이스(710)를 포함할 수 있고, 센서가 사용자가 안경을 착용하고 있지 않다고 검출하는 경우, 배터리 전력을 절약하기 위해 시스템의 전원을 끈다. IR 근접도 디바이스는 적외선 광에 대한 것일 수 있으며, 또는 다른 타입의 근접도 검출 센서 및 다른 타입의 광이 사용될 수도 있다.

메인 보드(706)는 또한 이미지 시스템 온 칩(SoC)(712)을 포함할 수 있다. 이미지 SoC(712)는 사용자에게 디스플레이될 이미지에 대한 처리 및 저장 장소로 사용될 수 있다. 투사될 이미지에 기초하여, 이미지 SoC(712)는 광학 엔진(702)의 레이저 다이오드로의 전류를 변화시키도록 레이저 제어 회로(708)에 지시할 수 있다. 일 예에서, 레이저 제어 회로(708)는 아날로그 주문형 집적 회로(ASIC)일 수 있다.

전술된 바와 같이, 메인 보드(706)는 하나 이상의 면 상에 컴포넌트들을 보유할 수 있다. 따라서, 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템(700)은 도 7에서 메인 보드(706)의 후면을 보여준다. 메인 보드(706)는 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템(700)의 이동 및 위치를 식별하는 것을 돕도록 자이로스코프(714)를 보유할 수 있다. 일 예에서, 자이로스코프는 3축 자이로스코프, 6축 자이로스코프, 또는 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템(700)의 이동 및 배향을 결정하는 다른 센서일 수 있다. 메인 보드(706)는 디스플레이를 위해 광학 엔진(702)에 송신하기 위한 비디오 신호를 생성하는 비디오 집적 회로(IC)를 포함할 수 있다. 이러한 비디오 생성은 수평 및 수직 동기 신호 및 블랭킹 인터벌 신호와 같은 비디오 신호의 타이밍을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 메인 보드(706)는 광학 엔진(702) 내의 미러에 송신된 전류를 제공하거나 조정하기 위해 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 드라이버(718)를 포함할 수 있다. 일 예에서, MEMS 드라이버(718)는 레이저 제어 회로(708)일 수 있고 ASIC일 수도 있다. MEMS 드라이버(718) 내의 전류의 변조에 기초하여, 미러는 사용자에게 보이도록 광이 곡면 렌즈(102)를 향하게 하기 위해 위치를 변경할 수 있다. 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템(700)은 곡면 렌즈(102)를 포함할 수 있고, 곡면 렌즈에서 광학 엔진(702)으로부터의 광이 투사되고, HOE 필름 층에 의해 가이드되며, 나와서 사용자(302)의 눈에 아이박스를 형성할 수 있다.

도 8은 빔 가이드를 위한 디바이스 데이터 흐름(800)에 관한 일 예를 도시하는 개략도이다. 도 7과 동일한 번호의 아이템은 도 7에 대하여 설명된 것과 같다. 도시된 디바이스 데이터 흐름(800)은 AR 안경 시스템의 일부와 같은 도 3의 프레임(304)에 구현될 수 있다.

동반 디바이스(802)는 무선 트랜시버(804)를 통해 메인 보드(706) 상의 컴포넌트들에 무선으로 연결되고 이들과 통신할 수 있다. 일 예에서, 동반 디바이스는 전화기, 태블릿, 랩톱, 데스크톱, 또는 무선 통신을 할 수 있는 다른 컴퓨팅 디바이스일 수 있다. 무선 트랜시버(804)는 셀룰러 통신, Wi-Fi 연결, 블루투스, 또는 다른 통신 수단을 포함하는 많은 통신 방법을 사용할 수 있다. 일 예에서, 동반 디바이스(804)는 광학 엔진(702)에 곡면 유리 빔 가이더를 향해 무엇을 투사할지 지시하는 데 사용되는 이미지, 비디오, 또는 데이터를 제공할 수 있다.

이러한 데이터는 광학 엔진 보드(806)로 가는 동안 무선 트랜시버(804)로부터 이미지 SoC(712)로 이동할 수 있다. 광학 엔진 보드(806)는 광학 엔진(702)에게 지시하는 데 사용되는 컴포넌트들을 보유할 수 있다. 일 예에서, 이미지 SoC(712)는 이미지 처리 IC(808) 및 이미지 저장소(810)를 포함할 수 있다. 이미지 저장소(810)에 저장된 데이터는 디스플레이를 위해 이전에 생성된 이미지로부터 지속되는 데이터이거나 무선 트랜시버(804)로부터 수신된 새로운 이미지 데이터일 수 있다. 이미지 처리 IC(808)는 무선 트랜시버로부터 수신되고 이미지 저장소(810) 내에 저장된 데이터를 취할 수 있고 이러한 데이터를 비디오 IC(716)를 통해 광학 엔진 보드(806)에 제공할 수 있다.

비디오 IC(716)는 MEMS 드라이버(718) 및 레이저 제어 회로(708)에 지시할 수 있다. 레이저 제어 회로(708)는 광학 엔진(702) 내에 위치한 MEMS 미러(812)에 전류를 제공할 수 있고 제공된 전류를 수정할 수 있다. 유사하게, 레이저 제어 회로(708)는 광학 엔진(702) 내에 위치한 하나의 레이저 다이오드(814) 또는 다수의 레이저 다이오드에 전류를 제공할 수 있고 제공된 전류를 수정할 수 있다.

또한, 광학 보드는 레이저 제어 회로(708) 또는 비디오 IC(716)에 피드백을 제공하여 이들 컴포넌트로 하여금 자신들의 출력을 조정할 수 있게 하는 광 다이오드(816)를 보유할 수 있다. 광 다이오드(816)는 검출된 광을 전류로 변환하기 위한 반도체 디바이스일 수 있고 이러한 특징을 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템(700)에 의해 출력된 광의 센서로 사용할 수 있다. 일 예에서, 광 다이오드(816)는 주변광 센서(704)로 구현될 수 있다. 일 예에서, 광 다이오드(816)는 레이저 다이오드(814)가 곡면 렌즈를 향하여 광을 투사함으로써 생성된 광 출력을 측정하는데 사용될 수 있다.

앞에서는 디바이스 데이터 흐름(800) 및 머리 착용 가능한 디스플레이 시스템(700)에 관한 가이드라인 및 예가 제공되었다. 이러한 컴포넌트들은 레이저 및 MEMS 모듈에 지시하도록 함께 작동할 수 있다. 특정 구현예의 세부사항에 따라, 추가 집적 회로가 레이저 및 MEMS 모듈을 제어하는 것과 연관될 수 있다.

예시들

예 1

하나 이상의 컴퓨터의 시스템이 동작시 시스템이 액션을 수행하게 하는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 시스템 상에 설치된 이들의 조합을 구비함으로써 특정 동작 및 액션을 수행하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터 프로그램은 데이터 처리 장치에 의해 실행될 때 장치로 하여금 액션을 수행하게 하는 명령어를 포함함으로써 특정 동작 또는 액션을 수행하도록 구성될 수 있다. 하나의 일반적인 양태는 빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치를 포함하되, 곡면 렌즈 장치는, 곡면 렌즈와, 곡면 렌즈에 부착되어 입사 광 빔을 복수의 광 빔으로 분할하는 빔 스플리터와, 곡면 렌즈에 부착되어 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키는 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)와, 곡면 렌즈 내에서 복수의 광 빔을 반사하기 위한 한 쌍의 도파 HOE와, 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나 곡면 렌즈 밖으로 우회시키기 위한 디커플링 HOE를 포함한다. 이러한 양태에 관한 다른 실시예들은 대응하는 컴퓨터 시스템, 장치, 및 하나 이상의 컴퓨터 저장 디바이스 상에 기록된 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 각각이 방법의 액션을 수행하도록 구성된다.

구현예들은 다음과 같은 특징들 중 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 장치에서 빔 스플리터는 회절 광학 소자이다. 장치에서 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자이다. 장치에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 장치에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 장치 내에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 장치에서 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 장치에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 장치에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 장치 내에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 방법에서 빔 스플리터는 회절 광학 소자이다. 방법에서 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자이다. 방법에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 방법에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 방법에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면 상에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 방법에서 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 방법에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 방법에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 방법에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 회절 광학 소자이다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자이다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 디커플링 HOE는 복수의 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 시스템에서 빔 스플리터는 회절 광학 소자이다. 시스템에서 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자이다. 시스템에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 시스템에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 시스템에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 시스템에서 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 시스템에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 시스템에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 시스템에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 장치에서 빔 분할 수단은 회절 광학 소자이다. 장치에서 빔 분할 수단은 홀로그래픽 광학 소자이다. 장치에서 빔 분할 수단은 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 장치에서 빔 분할 수단은 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 장치에서 도파관 수단은 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 장치에서 디커플링 수단은 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 장치에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 장치에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 장치에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 개시된 기술에 관한 구현예들은 하드웨어, 방법 또는 컴퓨터 액세스 가능한 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.

예 2

하나의 일반적인 양태는 곡면 렌즈 내에서 빔을 조합하기 위한 방법을 포함하되, 이러한 방법은, 곡면 렌즈에 부착된 빔 스플리터를 사용하여 입사 광 빔을 복수의 광 빔으로 분할하는 단계와, 곡면 렌즈에 부착된 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 사용하여, 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키는 단계와, 한 쌍의 도파 HOE를 사용하여, 곡면 렌즈 내에서 홀로그래픽 커플링 각으로 복수의 광 빔을 반사하는 단계와, 디커플링 HOE를 사용하여 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나 곡면 렌즈 밖으로 우회시키는 단계를 포함한다. 이러한 양태에 관한 다른 구현예들은 대응하는 컴퓨터 시스템, 장치, 및 하나 이상의 컴퓨터 저장 디바이스에 기록된 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 각각이 방법의 액션을 수행하도록 구성된다.

구현예들은 다음의 특징들 중 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 방법에서 빔 스플리터는 회절 광학 소자이다. 방법에서 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자이다. 방법에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 방법에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 방법에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 방법에서 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 방법에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 방법에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 방법에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 회절 광학 소자이다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자이다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 시스템에서 빔 스플리터는 회절 광학 소자이다. 시스템에서 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자이다. 시스템에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 시스템에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 시스템에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 시스템에서 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 시스템에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 시스템에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 시스템에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 장치에서 빔 분할 수단은 회절 광학 소자이다. 장치에서 빔 분할 수단은 홀로그래픽 광학 소자이다. 장치에서 빔 분할 수단은 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 장치에서 빔 분할 수단은 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 장치에서 도파관 수단은 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 장치에서 디커플링 수단은 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 장치에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 장치에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 장치에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 개시된 기술에 관한 구현예들은 하드웨어, 방법, 또는 프로세스, 또는 컴퓨터 액세스 가능한 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.

예 3

하나의 일반적인 양태는 명령어를 포함하는 유형의, 비일시적, 컴퓨터 판독 가능한 매체를 포함하되, 명령어는, 프로세서에 의해 실행될 때, 프로세서가, 스캐닝 미러 및 광원을 포함하는 프로젝터에 전원을 공급하고, 곡면 렌즈를 향하여 입사 빔을 투사하도록 지시한다. 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체는 빔 스플리터로 하여금 입사 광 빔을 복수의 광 빔으로 분할하게 하는 명령어를 포함한다. 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체는 또한 곡면 렌즈에 부착된 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)로 하여금 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키도록 하는 명령어를 포함한다. 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체는 또한 한 쌍의 도파 HOE로 하여금 곡면 렌즈 내에서 복수의 광 빔을 반사하게 하는 명령어를 포함한다. 유형의 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체는 또한 디커플링 HOE로 하여금 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나 곡면 렌즈 밖으로 우회시키도록 하는 명령어를 포함한다. 이러한 양태의 다른 실시예들은 대응하는 컴퓨터 시스템, 장치, 하나 이상의 컴퓨터 저장 디바이스 상에 기록된 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 각각이 방법의 액션을 수행하도록 구성된다.

구현예들은 다음의 특징들 중 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 회절 광학 소자이다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자이다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 시스템에서 빔 스플리터는 회절 광학 소자이다. 시스템에서 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자이다. 시스템에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 시스템에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 시스템에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 시스템에서 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 시스템에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 시스템에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 시스템에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 장치에서 빔 분할 수단은 회절 광학 소자이다. 장치에서 빔 분할 수단은 홀로그래픽 광학 소자이다. 장치에서 빔 분할 수단은 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 장치에서 빔 분할 수단은 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 장치에서 도파관 수단은 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 장치에서 디커플링 수단은 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 장치에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 장치에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 장치에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 개시된 기술에 관한 구현예들은 하드웨어, 방법, 또는 프로세스, 또는 컴퓨터 액세스 가능한 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.

예 4

하나의 일반적인 양태는 빔 가이드 디바이스를 위한 시스템을 포함하되, 시스템은, 곡면 렌즈와, 곡면 렌즈에 부착되어 입사 광 빔을 복수의 광 빔으로 분할하는 빔 스플리터와, 곡면 렌즈에 부착되어 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키는 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)와, 곡면 렌즈 내에서 복수의 광 빔을 반사하기 위한 한 쌍의 도파 HOE와, 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나 곡면 렌즈 밖으로 우회시키기 위한 디커플링 HOE를 포함한다. 이러한 양태에 관한 다른 실시예들은 대응하는 컴퓨터 시스템, 장치, 및 하나 이상의 컴퓨터 저장 디바이스 상에 기록된 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 각각이 방법의 액션을 수행하도록 구성된다.

구현예들은 다음의 특징들 중 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 시스템에서 빔 스플리터는 회절 광학 소자이다. 시스템에서 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자이다. 시스템에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 시스템에서 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 시스템에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 시스템에서 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 시스템에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 시스템에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 시스템에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 장치에서 빔 분할 수단은 회절 광학 소자이다. 장치에서 빔 분할 수단은 홀로그래픽 광학 소자이다. 장치에서 빔 분할 수단은 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 장치에서 빔 분할 수단은 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 장치에서 도파관 수단은 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 장치에서 디커플링 수단은 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 장치에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 장치에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 장치에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 개시된 기술에 관한 구현예들은 하드웨어, 방법, 또는 프로세스, 또는 컴퓨터 액세스 가능한 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.

예 5

하나의 일반적인 양태는 빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치를 포함하되, 곡면 렌즈 장치는, 곡면 렌즈와, 곡면 렌즈에 부착되어 입사 광 빔을 복수의 광 빔으로 분할하는 빔 분할 수단과, 곡면 렌즈에 부착되어 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키는 홀로그래픽 광학 소자(HOE) 커플링 수단과, 곡면 렌즈 내에서 복수의 광 빔을 반사하기 위한 한 쌍의 도파관 수단과, 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나 곡면 렌즈 밖으로 우회시키기 위한 디커플링 수단을 포함한다. 이러한 양태에 관한 다른 실시예들은 대응하는 컴퓨터 시스템, 장치, 및 하나 이상의 컴퓨터 저장 디바이스 상에 기록된 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 각각이 방법의 액션을 수행하도록 구성된다.

구현예들은 다음의 특징들 중 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 장치에서 빔 분할 수단은 회절 광학 소자이다. 장치에서 빔 분할 수단은 홀로그래픽 광학 소자이다. 장치에서 빔 분할 수단은 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착된다. 장치에서 빔 분할 수단은 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착된다. 장치에서 도파관 수단은 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 장치에서 디커플링 수단은 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 장치에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 장치에서 곡면 렌즈는 토릭 렌즈 형상을 갖는다. 장치에서 입사 광 빔은 안경테의 다리로부터 투사된 레이저이고, 안경테는 곡면 렌즈를 고정하고 있다. 개시된 기술에 관한 구현예들은 하드웨어, 방법, 또는 프로세스, 또는 컴퓨터 액세스 가능한 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.

예 6

하나 이상의 컴퓨터의 시스템은 동작 시 시스템으로 하여금 액션을 수행하게 하는 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 시스템 상에 설치된 이들의 조합을 구비함으로써 특정 동작 또는 액션을 수행하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 컴퓨터 프로그램은 데이터 처리 장치에 의해 실행될 때 장치로 하여금 액션을 수행하게 하는 명령어를 포함함으로써 특정 동작 또는 액션을 수행하도록 구성될 수 있다. 하나의 일반적인 양태는 광 빔을 가이드하기 위한 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템을 포함하되, 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템은 프레임을 포함한다. 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템은 또한 프레임 내에 장착된 이미지 처리 집적 회로를 포함한다. 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템은 또한 프레임 내에 장착된 광학 엔진과, 프레임 내에 장착된 곡면 렌즈를 포함한다. 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템은 또한 곡면 렌즈에 부착되어 광학 엔진으로부터의 광 빔을 복수의 광 빔으로 분할하는 빔 스플리터를 포함한다. 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템은 또한 곡면 렌즈에 부착되어 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키는 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 포함한다. 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템은 또한 곡면 렌즈 내에서 복수의 광 빔을 반사하기 위한 한 쌍의 도파 HOE를 포함한다. 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템은 또한 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나 곡면 렌즈 밖으로 우회시키기 위한 디커플링 HOE를 포함한다. 이러한 양태에 관한 다른 실시예들은 대응하는 컴퓨터 시스템, 장치, 및 하나 이상의 컴퓨터 저장 디바이스 상에 기록된 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 각각이 방법의 액션을 수행하도록 구성된다.

구현예들은 다음의 특징들 중 하나 이상의 특징을 포함할 수 있다. 시스템에서 도파 HOE는 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함한다. 시스템에서 디커플링 HOE는 복수의 광 빔을 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성한다. 시스템에서 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작다. 시스템에서 광학 엔진은, 광 빔을 생성하기 위한 레이저 다이오드와, 광 빔이 곡면 렌즈를 향하게 하기 위한 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 미러를 포함한다. 시스템은 머리 장착 가능한 디스플레이 디바이스에 의한 디스플레이를 위해 이미지 처리 집적 회로에 데이터를 제공하는 무선 트랜시버를 포함한다. 시스템은 무선 트랜시버에 결합하여 머리 장착 가능한 디스플레이 디바이스에 의한 디스플레이를 위한 이미지 데이터를 전송하는 무선 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 개시된 기술에 관한 구현예들은 하드웨어, 방법, 또는 프로세스, 또는 컴퓨터 액세스 가능한 매체 상의 컴퓨터 소프트웨어를 포함할 수 있다.

본 기술은 제한된 수의 실시예들에 대하여 설명되었지만, 본 기술분야의 당업자는 이들로부터의 여러 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 첨부된 특허청구범위는 본 기술의 진정한 정신 및 범위 내에 있는 그러한 모든 수정 및 변형을 포함하고자 한다.

본 명세서에 설명된 모듈은 하드웨어, 소프트웨어, 및/또는 펌웨어의 임의의 조합을 지칭한다. 일례로, 모듈은 마이크로컨트롤러에 의해 실행되도록 구성된 코드를 저장하기 위한 비일시적 매체와 연관된 하드웨어, 예컨대, 마이크로컨트롤러를 포함한다. 따라서, 일 실시예에서, 모듈은 특히 비일시적 매체 상에 보유되는 코드를 인식하고/하거나 실행하도록 구성된 하드웨어를 지칭한다. 더욱이, 다른 실시예에서, 모듈의 사용은 코드를 포함하는 비일시적 매체를 지칭하며, 이는 특히 사전결정된 동작을 수행하도록 마이크로컨트롤러에 의해 실행되도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 모듈(본 예에서)이라는 용어는 마이크로컨트롤러와 비일시적 매체의 조합을 지칭할 수도 있다. 종종 별도로 묘사된 모듈 경계들은 일반적으로 다양하고 잠재적으로 중복된다. 예를 들어, 제 1 모듈 및 제 2 모듈은 일부 독립적인 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어를 잠재적으로 보유하면서, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합을 공유할 수도 있다. 일 실시예에서, 로직이라는 용어의 사용은 트랜지스터, 레지스터, 또는 다른 하드웨어, 예컨대, 프로그래머블 로직 디바이스를 포함한다.

앞에서 개시된 방법, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 코드 세트의 실시예들은 처리 요소에 의해 실행할 수 있는 머신 액세스 가능한 매체, 머신 판독 가능한 매체, 컴퓨터 액세스 가능한 매체, 또는 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 명령어 또는 코드를 통해 구현될 수 있다. 비일시적 머신 액세스 가능한/판독 가능한 매체는 컴퓨터 또는 전자 시스템과 같은 머신에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 제공(즉, 저장 및/또는 전송)하는 임의의 메커니즘을 포함한다. 예를 들어, 비일시적 머신 액세스 가능한 매체는 랜덤 액세스 메모리(RAM), 예컨대, 정적 RAM(SRAM) 또는 동적 RAM(DRAM), ROM, 자기 또는 광학 저장 매체, 플래시 메모리 디바이스, 전자 저장 디바이스, 광학 저장 디바이스, 음향 저장 디바이스, 일시적인(전파된) 신호(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호)로부터 수신된 정보를 유지하기 위한 다른 형태의 저장 디바이스 등을 포함하며, 이는 정보를 수신할 수 있는 비일시적 매체와 구별된다.

본 기술의 실시예들을 수행하기 위한 로직을 프로그램하는데 사용되는 명령어는 시스템에서 메모리 내에, 예컨대, DRAM, 캐시, 플래시 메모리, 또는 다른 저장소 내에 저장될 수 있다. 더욱이, 명령어는 네트워크를 통해 또는 다른 컴퓨터 판독 가능한 매체에 의해 분산될 수 있다. 따라서, 머신 판독가능 매체는 머신(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독 가능한 형태로 정보를 저장하거나 전송하기 위한 임의의 메커니즘을 포함할 수 있지만, 플로피 디스켓, 광 디스크, 컴팩트 디스크 읽기 전용 메모리(CD-ROM), 자기 광학 디스크, 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 소거가능 프로그램가능 판독 전용 메모리(EPROM), 전기적 EPROM(EEPROM), 자기 또는 광학 카드, 플래시 메모리, 또는 전기, 광학, 음향 또는 다른 형태의 전파되는 신호(예를 들어, 반송파, 적외선 신호, 디지털 신호 등)를 거쳐 인터넷을 통해 정보를 전송하는 데 사용되는 유형의, 머신 판독가능 저장소로 제한되지 않는다. 따라서, 컴퓨터 판독 가능 매체는 머신(예를 들어, 컴퓨터)에 의해 판독 가능한 형태로 전자 명령어 또는 정보를 저장하거나 전송하기에 적합한 임의의 타입의 유형의 머신 판독 가능한 매체를 포함한다.

앞의 명세서에서, 특정 실시예들을 참조하여 상세한 설명이 제공되었다. 첨부된 특허청구범위에 개시된 바와 같은 본 기술의 넓은 정신 및 범위를 벗어나지 않는 이들에 대한 다양한 수정 및 변경이 행해질 수 있다는 점은 자명할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아닌 예시적인 의미로 여겨져야 한다. 더욱이, 앞서 말한 실시예 및 다른 언어의 사용이 반드시 동일한 실시예 또는 동일한 예를 지칭하는 것은 아니지만, 상이하고 구별되는 실시예들 뿐만 아니라 잠재적으로 동일한 실시예를 지칭할 수도 있다.

Claims

빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치(curved lens apparatus)로서,
곡면 렌즈와,
상기 곡면 렌즈에 부착되어 입사 광 빔을 복수의 광 빔으로 분할하는 빔 스플리터(beam splitter)와,
상기 곡면 렌즈에 부착되어 상기 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키는 커플링 홀로그래픽 광학 소자(holographic optical element: HOE)와,
상기 곡면 렌즈 내에서 상기 복수의 광 빔을 반사하기 위한 한 쌍의 도파(waveguide) HOE와,
상기 복수의 광 빔이 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나도록 상기 곡면 렌즈 밖으로 우회시키기 위한 디커플링 HOE를 포함하는
빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 빔 스플리터는 회절 광학 소자(diffractive optical element)인
빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자인
빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 빔 스플리터는 상기 곡면 렌즈의 볼록면(convex side) 상에 장착되는
빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 빔 스플리터는 상기 곡면 렌즈의 오목면(concave side) 상에 장착되는
빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 도파 HOE는 상기 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 상기 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함하는
빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 디커플링 HOE는 상기 복수의 광 빔을 상기 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성하는
빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 상기 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작은
빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 곡면 렌즈를 고정하기 위한 프레임을 포함하되, 상기 입사 광 빔은 상기 프레임으로부터 투사되는 레이저 빔을 포함하는
빔 가이드 디바이스를 위한 곡면 렌즈 장치.
곡면 렌즈에서 빔을 가이드하기 위한 방법으로서,
곡면 렌즈에 부착된 빔 스플리터를 사용하여 입사 광 빔을 복수의 광 빔으로 분할하는 단계와,
상기 곡면 렌즈에 부착된 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)를 사용하여, 상기 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키는 단계와,
한 쌍의 도파 HOE를 사용하여, 상기 곡면 렌즈 내에서 상기 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 반사하는 단계와,
디커플링 HOE를 사용하여, 상기 복수의 광 빔이 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나도록 상기 곡면 렌즈 밖으로 우회시키는 단계를 포함하는
방법.
제 10 항에 있어서,
상기 빔 스플리터는 회절 광학 소자인
방법.
제 10 항에 있어서,
상기 빔 스플리터는 홀로그래픽 광학 소자인
방법.
제 10 항에 있어서,
상기 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 볼록면 상에 장착되는
방법.
제 10 항에 있어서,
상기 빔 스플리터는 곡면 렌즈의 오목면 상에 장착되는
방법.
제 10 항에 있어서,
상기 도파 HOE는 상기 곡면 렌즈의 볼록면에 부착되는 제 1 HOE 및 상기 곡면 렌즈의 오목면에 부착되는 제 2 HOE를 포함하는
방법.
제 10 항에 있어서,
상기 디커플링 HOE는 상기 복수의 광 빔을 상기 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성하는
방법.
제 10 항에 있어서,
상기 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 상기 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작은
방법.
제 10 항에 있어서,
상기 빔 스플리터 및 상기 곡면 렌즈는 프레임 내에 고정되고, 상기 입사 광 빔은 상기 프레임으로부터 투사된 레이저 빔을 포함하는
방법.
광 빔을 가이드하기 위한 머리 장착 가능한 디스플레이 시스템으로서,
프레임과,
상기 프레임 내에 장착된 이미지 처리 집적 회로와,
상기 프레임 내에 장착된 광학 엔진과,
상기 프레임 내에 장착된 곡면 렌즈를 포함하되,
상기 곡면 렌즈는,
상기 곡면 렌즈에 부착되어 상기 광학 엔진으로부터의 광 빔을 복수의 광 빔으로 분할하는 빔 스플리터와,
상기 곡면 렌즈에 부착되어 상기 복수의 광 빔을 홀로그래픽 커플링 각으로 우회시키는 커플링 홀로그래픽 광학 소자(HOE)와,
상기 곡면 렌즈 내에서 상기 복수의 광 빔을 반사시키기 위한 한 쌍의 도파 HOE와,
상기 복수의 광 빔이 홀로그래픽 커플링 각으로부터 벗어나도록 상기 곡면 렌즈 밖으로 우회시키기 위한 디커플링 HOE를 포함하는
디스플레이 시스템.
제 19 항에 있어서,
상기 도파 HOE는 상기 곡면 렌즈의 볼록면에 부착된 제 1 HOE 및 상기 곡면 렌즈의 오목면에 부착된 제 2 HOE를 포함하는
디스플레이 시스템.
제 19 항에 있어서,
상기 디커플링 HOE는 상기 복수의 광 빔을 상기 곡면 렌즈 밖으로 우회시켜 복수의 아이박스를 형성하는
디스플레이 시스템.
제 19 항에 있어서,
상기 곡면 렌즈는 대응하는 최대 내부 전반사 각을 갖는 물질로 구성되고, 상기 홀로그래픽 커플링 각은 내부 반사 각보다 작은
디스플레이 시스템.
제 19 항에 있어서,
상기 광학 엔진은,
광 빔을 생성하기 위한 레이저 다이오드와,
상기 광 빔은 상기 곡면 렌즈 쪽으로 조향(direct)하는 마이크로 전자 기계 시스템(micro-electro-mechanical system: MEMS) 미러를 포함하는
디스플레이 시스템.
제 19 항에 있어서,
상기 머리 장착 가능한 디스플레이 디바이스에 의한 디스플레이를 위해, 상기 이미지 처리 집적 회로에 데이터를 제공하는 무선 트랜시버를 포함하는
디스플레이 시스템.
제 24 항에 있어서,
상기 무선 트랜시버에 결합하여, 상기 머리 장착 가능한 디스플레이 디바이스에 의한 디스플레이를 위해, 이미지 데이터를 전송하는 무선 컴퓨팅 디바이스를 포함하는
디스플레이 시스템.