KR20180125600A - 증강 현실을 위한 시스템들 및 방법들 - Google Patents

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브라이언 티. 스코웬거트
매튜 디. 왓슨
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매직 립, 인코포레이티드
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Abstract

증강 현실 시스템은 가상 광 빔을 생성하도록 구성된 광 소스를 포함한다. 시스템은 또한, 진입 부분, 출구 부분, 및 다이버터(diverter)가 인접하게 배치되어 있는 표면을 갖는 광 안내 광학 엘리먼트를 포함한다. 광 소스 및 광 안내 광학 엘리먼트는, 가상 광 빔이 진입 부분을 통해 광 안내 광학 엘리먼트에 진입하고, 표면으로부터 적어도 부분적으로 반사됨으로써 광 안내 광학 엘리먼트를 통해 전파되고, 출구 부분을 통해 광 안내 광학 엘리먼트를 빠져나가도록 구성된다. 광 안내 광학 엘리먼트는 제1 실세계 광 빔에 대해 투명하다. 다이버터는 표면에서 제2 실세계 광 빔의 광 경로를 수정하도록 구성된다.

Description

증강 현실을 위한 시스템들 및 방법들
[0001] 본 출원은, 대리인 문서 번호 ML.30065.00 하에서 2016년 4월 7일로 출원되고 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR AUGMENTED REALITY"인 미국 가출원 일련 번호 제62/319,566호를 우선권으로 주장한다. 본 출원은, 대리인 문서 번호 ML.20020.00 하에서 2014년 7월 14일에 출원되고 발명의 명칭이 "PLANAR WAVEGUIDE APPARATUS WITH DIFFRACTION ELEMENT(S) AND SYSTEM EMPLOYING SAME"인 미국 특허 출원 일련 번호 제14/331,218호, 대리인 문서 번호 ML.20011.00 하에서 2014년 11월 27일에 출원되고 발명의 명칭이 "VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY SYSTEMS AND METHODS"인 미국 특허 출원 일련 번호 제14/555,585호, 대리인 문서 번호 ML.20016.00 하에서 2015년 5월 29일에 출원되고 발명의 명칭이 "METHODS AND SYSTEMS FOR VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY"인 미국 특허 출원 일련 번호 제14/726,424호, 대리인 문서 번호 ML.20017.00 하에서 2015년 5월 29일에 출원되고 발명의 명칭이 "METHODS AND SYSTEMS FOR CREATING FOCAL PLANES IN VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY"인 미국 특허 출원 일련 번호 제14/726,429호, 및 대리인 문서 번호 ML.20018.00 하에서 2015년 5월 29일에 출원되고 발명의 명칭이 "METHODS AND SYSTEMS FOR DISPLAYING STEREOSCOPY WITH A FREEFORM OPTICAL SYSTEM WITH ADDRESSABLE FOCUS FOR VIRTUAL AND AUGMENTED REALITY"인 미국 특허 출원 일련 번호 제14/726,396호와 관련된다. 따라서, 위에서 언급된 특허 출원들의 내용들은 마치 빠짐없이 기술된 것처럼 그 전체가 인용에 의해 명시적으로 그리고 완전히 포함된다.
[0002] 현대 컴퓨팅 및 디스플레이 기술들은 소위 "증강 현실" 경험들을 위한 시스템들의 개발을 가능하게 했으며, 여기서 디지털적으로 재생된 이미지들 또는 이미지들의 부분들은, 그들이 실제인 것으로 보이거나, 실제로서 지각될 수 있는 방식으로 사용자에게 제시된다. 증강 현실(또는 "AR") 시나리오는 통상적으로 사용자 주위의 실제 세계의 시각화에 대한 증강(즉, 다른 실제 실세계 시각적 입력에 대한 투과성)으로서 디지털 또는 가상 이미지 정보의 프리젠테이션과 관련된다. 따라서, AR 시나리오들은 다른 실제 실세계 시각적 입력에 대한 투과성을 동반한 디지털 또는 가상 이미지 정보의 프리젠테이션과 관련된다. 인간 시각 지각 시스템은 매우 복잡하고, 다른 가상 또는 실세계 이미저리 엘리먼트들 사이에서 가상 이미지 엘리먼트들의 편안하고, 자연스럽고, 풍부한 프리젠테이션을 가능하게 하는 AR 기술을 만들어 내는 것은 난제이다.
[0003] 뇌의 시각화 센터(visualization center)는 서로에 대한 두 눈들 및 그의 컴포넌트들의 움직임으로부터 귀중한 지각 정보를 얻는다. 서로에 대한 두 눈들의 이접운동(vergence) 움직임들(즉, 객체를 응시하기 위해 눈들의 시선들을 수렴하도록 서로를 향하는 또는 서로 멀어지는 동공들의 롤링(rolling) 움직임들)은 눈들의 렌즈들의 포커싱(또는 "원근조절")과 밀접하게 연관된다. 정상 조건들하에서, 상이한 거리에 있는 객체를 포커싱하기 위해, 눈들의 렌즈들의 포커스를 변화시키거나, 또는 눈들을 원근조절하는 것은 "원근조절-이접운동 반사(accommodation-vergence reflex)"로서 알려진 관계하에서, 동일한 거리에 대한 이접운동의 매칭 변화(matching change)를 자동으로 유발할 것이다. 마찬가지로, 이접운동의 변화는 정상 조건들하에서, 원근조절의 매칭 변화를 트리거할 것이다. 대부분의 종래의 스테레오스코픽 AR 구성들이 그런 것처럼 이 반사에 대한 작용은 사용자들에게 눈의 피로, 두통들 또는 다른 형태들의 불편함을 초래하는 것으로 알려져 있다.
[0004] 스테레오스코픽 웨어러블 안경은 일반적으로, 3-차원 원근감이 인간 시각 시스템에 의해 지각되도록 약간 상이한 엘리먼트 프리젠테이션을 갖는 이미지들을 디스플레이하도록 구성되는, 좌측 눈 및 우측 눈에 대한 2개의 디스플레이들을 특징으로 한다. 이러한 구성들은 3차원들로 이미지들을 지각하기 위해 극복되어야 하는, 이접운동 및 원근조절 사이의 미스매치(mismatch)("이접운동-원근조절 충돌")로 인해 다수의 사용자들에게 불편한 것으로 밝혀졌다. 사실상, 일부 AR 사용자들은 스테레오스코픽 구성들을 용인할 수 없다. 따라서, 대부분의 종래의 AR 시스템들은 사용자에게 편안하고 최대로 유용한 방식으로 풍부한 양안 3-차원 경험을 제시하는 데 최적으로 적합하진 않은데, 부분적으로 그 이유는, 종래의 시스템들은 이접운동-원근조절 충돌을 포함해서, 인간 지각 시스템의 기본적인 양상들 중 일부를 해결하지 못하기 때문이다.
[0005] AR 시스템들은 또한 사용자에 대한 다양한 지각된 포지션들 및 거리들에 가상 디지털 콘텐츠를 디스플레이하는 것이 가능해야 한다. 또한, AR 시스템들의 설계는 가상 디지털 콘텐츠의 전달 시에 시스템의 속도, 가상 디지털 콘텐츠의 품질, 사용자의 눈동자 거리(eye relief)(이접운동-원근조절 충돌을 해결함), 시스템의 크기 및 휴대성 및 다른 시스템 및 광학 난제들을 포함한 다수의 다른 난제들을 제시한다.
[0006] (이접운동-원근조절 충돌 포함한) 이러한 문제들을 해결하기 위한 하나의 가능한 접근법은 다수의 깊이 평면들의 이미지를 프로젝팅하는 것이다. 이러한 유형의 시스템을 구현하기 위해, 하나의 접근법은 광이 다수의 깊이 평면들로부터 유래하는 것처럼 보이도록 사용자의 눈들에 광을 지향시키기 위해 복수의 광-안내 광학 엘리먼트들을 사용하는 것이다. 광-안내 광학 엘리먼트들은, 디지털 또는 가상 객체들에 대응하는 가상 광을 인-커플링(in-couple)하여 이를 "TIR"(total internal reflection)에 의해 전파하고, 그 후 가상 광을 아웃-커플링(out-couple)하여 디지털 또는 가상 객체들을 사용자의 눈들에 디스플레이하도록 설계된다. 광-안내 광학 엘리먼트들은 또한 실제의 실세계 객체들로부터의(예를 들어, 이로부터 반사되는) 광에 대해 투명하게 되도록 설계된다. 따라서, 광-안내 광학 엘리먼트들 중 일부들은 실세계 객체들로부터의 실세계 광에 대해 투명하면서, TIR을 통한 전파를 위해 가상 광을 반사하도록 설계된다.
[0007] 그러나, 일부 실세계 광은 비제어 방식으로 광-안내 광학 엘리먼트로 인-커플링되고 아웃-커플링될 수 있어, 실세계 객체들의 의도되지 않은 이미지가 사용자의 눈들에 제시되게 한다. AR 시나리오에서 실세계 객체들의 의도되지 않은 이미지들의 출현은 AR 시나리오의 의도된 효과를 방해할 수 있다. 시야 내의 랜덤(random) 위치들에서 의도되지 않은 이미지의 출현은 또한, 이접운동-원근조절 충돌로부터의 불편함을 초래할 수 있다. 본원에서 설명된 시스템들 및 방법들은 이러한 난제들을 해결하도록 구성된다.
[0008] 일 실시예에서, 증강 현실 시스템은 가상 광 빔을 생성하도록 구성된 광 소스를 포함한다. 시스템은 또한, 진입 부분, 출구 부분, 및 다이버터(diverter)가 인접하게 배치되어 있는 표면을 갖는 광 안내 광학 엘리먼트를 포함한다. 광 소스 및 광 안내 광학 엘리먼트는, 가상 광 빔이 진입 부분을 통해 광 안내 광학 엘리먼트에 진입하고, 표면으로부터 적어도 부분적으로 반사됨으로써 광 안내 광학 엘리먼트를 통해 전파되고, 출구 부분을 통해 광 안내 광학 엘리먼트 빠져나가도록 구성된다. 광 안내 광학 엘리먼트는 제1 실세계 광 빔에 대해 투명하다. 다이버터는 표면에서 제2 실세계 광 빔의 광 경로를 수정하도록 구성된다.
[0009] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 다이버터는 제2 실세계 광 빔을 반사시키도록 구성된다. 다이버터는 제2 실세계 광 빔을 굴절 또는 회절시키도록 구성될 수 있다.
[0010] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 다이버터는 파장 선택적이다. 광 소스는, 다이버터가 적어도 부분적으로 반사하는 파장에 대응하는 파장을 가상 광 빔이 갖도록 구성될 수 있다.
[0011] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 다이버터는 입사각 선택적이다. 광 소스 및 광 안내 광학 엘리먼트는, 다이버터가 반사하는 입사각에 대응하는 입사각에서 가상 광 빔이 표면으로부터 반사되도록 구성될 수 있다.
[0012] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 다이버터는 편광 선택적이다. 가상 광 빔은 다이버터가 반사하는 편광에 대응하는 편광일 수 있다.
[0013] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 다이버터는 다이버터 없는 표면에 비해 표면의 임계각을 감소시키도록 구성된다. 다이버터는 박막 다이크로익 다이버터일 수 있다.
[0014] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 광 안내 광학 엘리먼트는 또한 제2 표면을 가지며, 광 소스 및 광 안내 광학 엘리먼트는, 가상 광 빔이 표면 및 제2 표면으로부터 적어도 부분적으로 반사됨으로써 광 안내 광학 엘리먼트를 통해 전파되도록 구성된다. 광 안내 광학 엘리먼트는 또한 제2 표면에 인접하여 배치된 제2 다이버터를 가질 수 있으며, 제2 다이버터는 표면에서 제3 실세계 광 빔의 광 경로를 수정하도록 구성된다.
[0015] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 다이버터는 코팅(coating)이다. 코팅은 동적 코팅일 수 있다. 동적 코팅은 유전체 재료, 액정 또는 리튬 니오베이트를 포함할 수 있다. 다이버터는 메타서페이스(metasurface) 재료를 포함할 수 있다. 다이버터는 도파관 아웃커플러일 수 있다.
[0016] 다른 실시예에서, 증강 현실 시스템은 가상 광 빔을 생성하도록 구성된 광 소스를 포함한다. 시스템은 또한, 진입 부분, 출구 부분, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 광 안내 광학 엘리먼트를 포함한다. 제1 표면은 그에 인접하여 배치된 제1 다이버터를 갖는다. 제2 표면은 그에 인접하여 배치된 제2 다이버터를 갖는다. 광 소스 및 광 안내 광학 엘리먼트는, 가상 광 빔이 진입 부분을 통해 광 안내 광학 엘리먼트에 진입하고, 제1 및 제2 표면들 둘 모두에서 적어도 부분적으로 반사됨으로써 광 안내 광학 엘리먼트를 통해 전파되고, 출구 부분을 통해 광 안내 광학 엘리먼트를 빠져나가도록 구성된다. 광 안내 광학 엘리먼트는 제1 실세계 광 빔에 대해 투명하다. 제1 및 제2 다이버터들은 각각의 제1 표면 및 제2 표면에서 제2 실세계 광 빔의 반사를 수정하도록 각각 구성된다.
[0017] 하나 또는 그 초과의 실시예들에서, 제1 및 제2 다이버터들은 제2 실세계 광 빔을 반사시키도록 각각 구성된다.
[0018] 도면들은 본 발명의 다양한 실시예들의 설계 및 활용을 예시한다. 도면들은 실척대로 그려진 것이 아니며 유사한 구조들 또는 기능들의 엘리먼트들은 도면들 전체에 걸쳐 유사한 참조 번호들로 표현된다는 것이 주의되어야 한다. 본 발명의 다양한 실시예들의 위에서 언급된 그리고 다른 이점들 및 목적들이 어떻게 달성되는지를 더 잘 인지하기 위해, 위에서 간략하게 설명한 본 발명들의 보다 상세한 설명이 첨부 도면들에서 예시되는 본 발명의 특정 실시예들을 참조하여 제공될 것이다. 이들 도면들이 단지 본 발명의 통상적인 실시예들을 도시할 뿐이며, 이에 따라 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것을 이해하면서, 본 발명은 첨부된 도면들의 사용을 통해 부가적인 특이성 및 세부사항에 관해 설명되고 기술될 것이다.
[0019] 도 1 내지 도 3은 다양한 증강 현실 시스템들의 상세한 개략도들이다.
[0020] 도 4는 증강 현실 시스템의 초점 평면들을 도시하는 도면이다.
[0021] 도 5는 증강 현실 시스템의 광-안내 광학 엘리먼트의 상세한 개략도이다.
[0022] 도 6은 증강 현실 시스템의 종래 기술의 광-안내 광학 엘리먼트의 에지-온(edge-on) 개략도이다.
[0023] 도 7은 일 실시예에 따른 증강 현실 시스템의 광- 안내 광학 엘리먼트의 에지-온 개략도이다.
[0024] 도 8은 일 실시예에 따른 증강 현실 시스템의 광-안내 광학 엘리먼트의 코팅된 표면의 에지-온 개략도이다.
[0025] 본 발명의 다양한 실시예들은 단일 실시예 또는 다수의 실시예들에서 광학 시스템들을 구현하기 위한 시스템들, 방법들 및 제조 물품들에 관한 것이다. 본 발명의 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들에서 설명된다.
[0026] 당업자들이 본 발명을 실시하는 것을 가능하게 하도록 본 발명의 예시적인 예들로서 제공되는 도면들을 참조하여 다양한 실시예들이 이제 상세하게 설명될 것이다. 특히, 이하의 도면들 및 예들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명의 소정의 엘리먼트들이 알려진 컴포넌트들(또는 방법들 또는 프로세스들)을 사용하여 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있는 경우, 본 발명의 이해에 필수적인 그러한 알려진 컴포넌트들(또는 방법들 또는 프로세스들)을 이해하는 데 필요한 부분들만이 설명될 것이며, 그러한 알려진 컴포넌트들(또는 방법들 또는 프로세스들)의 다른 부분들의 상세한 설명들은 본 발명을 모호하게 하지 않도록 생략될 것이다. 또한, 다양한 실시예들은 예시로 본원에서 언급된 컴포넌트들에 대한 현재 알려진 등가물들 및 미래에 알려질 등가물들을 포함한다.
[0027] 광학 시스템들은 AR 시스템들과 독립적으로 구현될 수 있지만, 이하의 다수의 실시예들은 단지 예시 목적들을 위해 AR 시스템들과 관련하여 설명된다.
문제점 및 솔루션의 요약
[0028] 실세계 광이 통과할 수 있게 하면서, 다양한 깊이들에 가상 이미지들을 생성하기 위한 하나의 유형의 광학 시스템은, 적어도 부분적으로 투명한 광-안내 광학 엘리먼트들(예를 들어, 회절 광학 엘리먼트들을 포함하는 프리즘들)을 포함한다. 그러나, 이들 광-안내 광학 엘리먼트들은 실세계 객체로부터의 실세계 광을 의도치 않게 인-커플링할 수 있다. 우연히 인-커플링된 실세계 광은 광-안내 광학 엘리먼트들로부터 사용자의 눈들을 향해 아웃-커플링될 수 있다. 아웃-커플링된 실세계 광은 변경된 각도로 광-안내 광학 엘리먼트들을 빠져나가고, 그리하여 AR 시나리오에서 아티팩트들, 이를테면, "고스트(ghost)" 이미지 또는 수평선 아래에 나타나는 태양의 아티팩트를 생성한다. 고스트 아티팩트는 부적절하고 문맥에 맞지 않는 이미지로 AR 시나리오의 효과를 방해할 뿐만 아니라, 그것은 또한 이접운동-원근조절 충돌로부터의 사용자 불편함을 야기할 수 있다.
[0029] 다음의 개시내용은, 하나 또는 그 초과의 코팅들을 광-안내 광학 엘리먼트들의 하나 또는 그 초과의 표면들에 적용함으로써 이 문제를 해결하는, 다중-평면 포커스 광학 엘리먼트들을 사용하여 3D 지각을 생성하기 위한 시스템들 및 방법들의 다양한 실시예들을 설명한다. 특히, 코팅들은, 코팅된 광학 엘리먼트들이 낮은 "AOI"(angle of incidence)(예를 들어, 광학 엘리먼트의 표면으로부터 약 90도)을 갖는 실세계 광에 대해 실질적으로 투명하도록 각도 선택적일 수 있다. 동시에, 코팅은, 코팅된 광학 엘리먼트들을 높은 AOI(예를 들어, 광학 엘리먼트의 표면과 거의 평행함; 약 170도)를 갖는 경사진 실세계 광에 대해 고도로 반사성이 되게 한다. 따라서, 코팅된 광-안내 광학 엘리먼트는 실세계 광의 의도되지 않은 인-커플링 및 이와 연관된 고스트 아티팩트들을 최소화하면서 시야에서 실세계 광에 대해 실질적으로 투명할 수 있다.
예시적인 증강 현실 시스템(들)
[0030] 코팅된 광-안내 광학 엘리먼트들의 실시예들의 세부사항들을 설명하기 전에, 본 개시내용은 이제 예시적인 AR 시스템의 간략한 설명을 제공할 것이다.
[0031] AR 시스템을 구현하기 위한 하나의 가능한 접근법은, 각각의 깊이 평면들로부터 유래하는 것처럼 보이는 이미지들을 생성하기 위해 깊이 평면 정보에 따라 임베딩된 복수의 체적 위상 홀로그램들, 표면 양각 홀로그램(surface-relief hologram)들 또는 광-안내 광학 엘리먼트들을 사용한다. 즉, 회절 패턴, 또는 "DOE"(diffractive optical element)는 "LOE"(light-guiding optical element)(예를 들어, 평면 도파관) 상에 임프린팅되거나 또는 그 내에 임베딩될 수 있어서, 시준된 광(실질적으로 평면 파면을 갖는 광 빔들)이 LOE를 따라 실질적으로 내부 전반사됨에 따라, 그것이 다수의 위치들에서 회절 패턴과 만나고(intersect) 사용자의 눈을 향해 빠져나간다. DOE들은, LOE로부터 빠져나가는 광이 버징되어서(verged), 이들이 특정 깊이 평면으로부터 유래하는 것처럼 보이도록 구성된다. 시준된 광은 광학 집광 렌즈("집광기")를 사용하여 생성될 수 있다.
[0032] 예를 들어, 제1 LOE는 광학 무한대 깊이 평면(0 디옵터)으로부터 유래하는 것처럼 보이는 시준된 광을 눈에 전달하도록 구성될 수 있다. 다른 LOE는 2미터(1/2 디옵터)의 거리로부터 유래하는 것처럼 보이는 시준된 광을 전달하도록 구성될 수 있다. 또 다른 LOE는 1미터(1 디옵터)의 거리로부터 유래하는 것처럼 보이는 시준된 광을 전달하도록 구성될 수 있다. 스택된(stacked) LOE 어셈블리를 사용함으로써(각각의 LOE는 특정 깊이 평면으로부터 유래하는 것처럼 보이는 이미지를 디스플레이하도록 구성됨), 다수의 깊이 평면들이 생성될 수 있다는 것이 인지될 수 있다. 스택은 임의의 수의 LOE들을 포함할 수 있다는 것이 인지되어야 한다. 그러나 N개의 깊이 평면들을 생성하기 위해 적어도 N개의 스택된 LOE들이 필요하다. 또한, N, 2N 또는 3N개의 스택된 LOE들은 N개의 깊이 평면들에 RGB 컬러 이미지들을 생성하는 데 사용될 수 있다.
[0033] 사용자에게 3D 가상 콘텐츠를 제공하기 위해, AR(augmented reality) 시스템은, 가상 콘텐츠의 이미지들이 Z 방향(즉, 사용자의 눈으로부터 직각으로 멀어지는 방향)의 다양한 깊이 평면들로부터 유래한 것처럼 보이도록 이 가상 콘텐츠의 이미지들을 사용자의 눈에 프로젝팅한다. 즉, 가상 콘텐츠는 X 및 Y 방향에서(즉, 사용자의 눈의 중심 시각 축에 직교하는 2D 평면에서) 변할 뿐만 아니라, 그것은 Z 방향에서도 변하는 것처럼 보일 수 있어서, 사용자는 객체가 매우 가깝게 있거나 무한대 거리 또는 그 사이의 임의의 거리에 있는 것으로 지각할 수 있다. 다른 실시예들에서, 사용자는 상이한 깊이 평면들에서 다수의 객체들을 동시에 지각할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 무한대로부터 나타나고 사용자를 향해 나아가는 가상의 용을 볼 수 있다. 대안적으로, 사용자는, 사용자로부터 3m 떨어진 거리에 있는 가상의 새 및 사용자로부터 팔의 길이(약 1m)에 있는 가상의 커피 컵을 동시에 볼 수 있다.
[0034] 다중-평면 포커스 시스템들은 사용자의 눈으로부터 Z-방향으로 각각의 고정된 거리에 로케이팅된 복수의 깊이 평면들 중 일부 또는 전부에 있는 이미지들을 프로젝팅함으로써 가변 깊이의 지각을 생성한다. 이제 도 4를 참조하면, 다중-평면 포커스 시스템들은 통상적으로, 고정된 깊이 평면(202)(예를 들어, 도 4에 도시된 6개의 깊이 평면들(202))의 프레임들을 디스플레이한다는 것이 인지되어야 한다. AR 시스템들이 임의의 수의 깊이 평면들(202)을 포함할 수 있지만, 일 예시적인 다중-평면 포커스 시스템은 Z-방향에서 6개의 고정된 깊이 평면들(202)을 갖는다. 6개의 깊이 평면들(202) 중 하나 또는 그 초과에서 가상 콘텐츠를 생성할 시에, 사용자가 사용자의 눈으로부터의 다양한 거리들의 하나 또는 그 초과의 가상 객체들을 지각하도록 3D 지각이 생성된다. 인간의 눈은 멀리 떨어져 있는 것처럼 보이는 객체보다 거리가 더 가까운 객체들에 더 민감하다는 것을 고려하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 더 많은 깊이 평면들(202)이 눈에 더 가깝게 생성된다. 다른 실시예들에서, 깊이 평면들(202)은 서로 동일한 거리만큼 떨어져 배치될 수 있다.
[0035] 깊이 평면 포지션들(202)은 통상적으로, 미터 단위로 측정된 초점 길이의 역과 동일한 광학 전력의 단위인 디옵터로 측정된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 깊이 평면 1은 1/3 디옵터만큼 떨어져 있을 수 있고, 깊이 평면 2는 0.3 디옵터만큼 떨어져 있을 수 있고, 깊이 평면 3은 0.2 디옵터만큼 떨어져 있을 수 있고, 깊이 평면 4는 0.15 디옵터만큼 떨어져 있을 수 있고, 깊이 평면 5는 0.1 디옵터만큼 떨어져 있을 수 있고, 깊이 평면 6은 무한대(즉, 0 디옵터만큼 떨어짐)를 표현할 수 있다. 다른 실시예들은 다른 거리/디옵터에 깊이 평면들(202)을 생성할 수 있다는 것이 인지되어야 한다. 따라서, 전략적으로 배치된 깊이 평면들(202)에 가상 콘텐츠를 생성할 시에, 사용자는 가상 객체들을 3차원으로 지각할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 깊이 평면 1에 디스플레이될 때 제1 가상 객체를 가까이 있는 것으로 지각할 수 있는 반면, 다른 가상 객체는 깊이 평면 6에서 무한대로 나타난다. 대안적으로, 가상 객체는, 가상 객체가 사용자에게 매우 가까이 나타날 때까지, 먼저 깊이 평면 6에, 그 후 깊이 평면 5 등에 디스플레이될 수 있다. 위의 예들은 예시 목적들을 위해 상당히 단순화된다는 것이 인지되어야 한다. 다른 실시예에서, 모든 6개의 깊이 평면들은 사용자로부터 떨어진 특정 초점 거리에 집중될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이될 가상 콘텐츠가 사용자로부터 1/2미터 떨어진 커피 컵인 경우, 모든 6개의 깊이 평면들은 커피 컵의 다양한 단면에서 생성되어, 사용자에게 커피 컵의 고도로 세분화된 3D 뷰를 제공할 수 있다.
[0036] 일 실시예에서, AR 시스템은 다중-평면 포커스 시스템으로서 작동할 수 있다. 즉, 모든 6개의 LOE들이 동시에 조명될 수 있어서, 6개의 고정된 깊이 평면들로부터 유래하는 것처럼 보이는 이미지들은, 광 소스들이 LOE 1에, 그 후 LOE 2에, 그 후 LOE 3 등으로 이미지 정보를 신속하게 전달하기 때문에, 신속히 연속적으로 생성된다. 예를 들어, 광학 무한대에 있는 하늘의 이미지를 포함하는 원하는 이미지의 일부는, 시간 1에 주입될 수 있고, 시준(collimation) 광을 보유한 LOE(1090)(예를 들어, 도 4의 깊이 평면 6)가 활용될 수 있다. 그 후, 더 가까운 나뭇가지의 이미지가 시간 2에 주입될 수 있고, 10미터 떨어진 깊이 평면(예를 들어, 도 4의 깊이 평면 5)으로부터 유래하는 것처럼 보이는 이미지를 생성하도록 구성된 LOE(1090)가 활용될 수 있고; 그 후 펜의 이미지가 시간 3에 주입될 수 있고, 1미터 떨어진 깊이 평면으로부터 유래하는 것처럼 보이는 이미지를 생성하도록 구성된 LOE(1090)가 활용될 수 있다. 이러한 유형의 패러다임은 사용자의 눈 및 뇌(예를 들어, 시각 피질)가 입력을 동일한 이미지의 모든 부분인 것으로 지각하도록 신속 시간 순차적(예를 들어, 360 Hz) 방식으로 반복될 수 있다.
[0037] AR 시스템들은 3D 경험을 위한 이미지들을 생성하기 위해 Z 축(즉, 깊이 평면들)을 따라 다양한 위치들로부터 유래하는 것처럼 보이는 이미지들을 프로젝팅(즉, 광 빔들을 발산 또는 수렴시킴으로써)할 필요가 있다. 본 출원에서 사용되는 바와 같이, 광 빔들은 광 소스로부터 방사되는 광 에너지(가시 및 비가시 광 에너지를 포함함)의 지향성 프로젝션들을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)한다. 다양한 깊이 평면들로부터 유래한 것처럼 보이는 이미지들을 생성하는 것은 그 이미지에 대한 사용자의 눈의 이접운동 및 원근조절에 따르고 이접운동-원근조절 충돌을 최소화 또는 제거한다.
[0038] 도 1은 단일 깊이 평면의 이미지들을 프로젝팅하기 위한 기본 광학 시스템(100)을 도시한다. 시스템(100)은 광 소스(120), 및 회절 광학 엘리먼트(도시되지 않음) 및 이와 연관된 ICG(in-coupling grating)(192)를 갖는 LOE(190)를 포함한다. 회절 광학 엘리먼트들은 볼류메트릭(volumetric) 또는 표면 양각을 포함하는 임의의 유형일 수 있다. 일 실시예에서, ICG(192)는 LOE(190)의 반사-모드 알루미늄화 부분이다. 다른 실시예에서, ICG(192)는 LOE(190)의 투과 회절 부분이다. 시스템(100)이 사용중일 때, 광 소스(120)로부터의 광 빔은 ICG(192)를 통해 LOE(190)에 진입하고 사용자의 눈으로의 디스플레이를 위해 실질적으로 "TIR"(total internal reflection)에 의해 LOE(190)를 따라 전파된다. 단지 하나의 빔이 도 1에 예시되지만, 다수의 빔들이 동일한 ICG(192)를 통해 광범위한 각도로부터 LOE(190)에 진입할 수 있다는 것이 이해된다. LOE에 "진입하는" 또는 "들어가게 허락된" 광 빔은 실질적으로 TIR에 의해 LOE를 따라 전파되도록 LOE와 상호작용하는 광 빔을 포함(그러나 이에 제한되지 않음)한다. 도 1에 도시된 시스템(100)은 다양한 광 소스들(120)(예를 들어, LED들, OLED들, 레이저들 및 마스킹된 광역/광대역 이미터들)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 광 소스(120)로부터의 광은 광섬유 케이블들(도시되지 않음)을 통해 LOE(190)로 전달될 수 있다.
[0039] 도 2는 광 소스(120), 3개의 LOE들(190) 및 3개의 각각의 인-커플링 격자들(192)을 포함하는 다른 광학 시스템(100')을 도시한다. 또한, 광학 시스템(100')은 3개의 빔-분할기 또는 다이크로익 미러(dichroic mirror)들(162)(광을 각각의 LOE에 지향시킴) 및 3개의 LC 셔터들(164)(LOE가 조명될 때를 제어함)을 포함한다. 시스템(100')이 사용중일 때, 광 소스(120)로부터의 광 빔은 3-빔-분할기들(162)에 의해 3개의 서브-빔들/빔렛들로 분할된다. 3 빔-분할기는 또한 빔렛들을 각각의 인-커플링 격자들(192)을 향해 재지향시킨다. 빔렛들이 각각의 인-커플링 격자들(192)을 통해 LOE들(190)에 진입한 후에, 이 빔렛들은 실질적으로 TIR에 의해 LOE들(190)을 따라 전파되며, 여기서 이들은 부가적인 광학 구조들과 상호작용하여 사용자의 눈에 디스플레이되게 된다. 광학 경로의 먼 측 상의 인-커플링 격자들(192)의 표면은 광이 인-커플링 격자(192)를 통해 다음 LOE(190)로 통과되는 것을 방지하기 위해 불투명 재료(예를 들어, 알루미늄)로 코팅될 수 있다. 일 실시예에서, 빔-분할기(162)는 적색, 녹색 및 청색 빔렛들을 생성하기 위해 파장 필터들과 결합될 수 있다. 이러한 실시예에서, 3개의 LOE들(190)은 단일 깊이 평면의 컬러 이미지를 디스플레이하도록 요구된다. 다른 실시예에서, LOE들(190)은 사용자의 시야 내에서, 유사한 컬러들 또는 상이한 컬러들의, 측방향으로 각지게 변위되는 더 큰 단일 깊이 평면 이미지 영역("타일링된 시야(tiled field of view)")의 일부를 각각 제시할 수 있다.
[0040] 도 3은, 6개의 빔 분할기(162), 6개의 LC 셔터들(164) 및 각각이 각자의 ICG(192)를 갖는 6개의 LOE들(190)을 갖는 또 다른 광학 시스템(100")을 도시한다. 도 2의 논의 동안 위에서 설명된 바와 같이, 3개의 LOE들(190)은 단일 깊이 평면의 컬러 이미지를 디스플레이하도록 요구된다. 따라서, 이 시스템(100")의 6개의 LOE들(190)은 2개의 깊이 평면의 컬러 이미지들을 디스플레이할 수 있다.
[0041] 도 5는 ICG(192), 직교 동공 확장기("OPE"; orthogonal pupil expander)(194) 및 "EPE"(exit pupil expander)(196)를 갖는 LOE(190)를 도시한다.
[0042] 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, (예를 들어, 증가된 AR 시나리오 품질로 인해) 깊이 평면들, 필드 타일들, 또는 생성된 컬러들의 수가 증가함에 따라, LOE들(190) 및 ICG들(192)의 수가 증가한다. 예를 들어, 단일 RGB 컬러 깊이 평면은 3개의 ICG들(192)을 갖는 적어도 3개의 LOE들(190)을 필요로 한다. 결과적으로, 이러한 광학 엘리먼트들에서 실세계 광의 우연한 인-커플링에 대한 기회가 또한 증가한다. 또한, 실세계 광은 아웃-커플링 격자들(도시되지 않음)을 포함하는 LOE(190)를 따라 죽 인-커플링될 수 있다. 따라서, 수용 가능한 AR 시나리오를 생성하는 데 필요한 광학 엘리먼트들의 수를 증가시키는 것은 인-커플링된 실세계 광으로부터 고스트 아티팩트들의 문제를 악화시킨다.
동공 확장기들
[0043] 위에서 논의된 LOE들(190)은 광 소스(120)의 개구수를 증가시키고 그리하여 시스템(100)의 분해능을 증가시키기 위한 "EPE"(exit pupil expander)(196)들로서 부가적으로 기능할 수 있다. 광 소스(120)가 작은 직경/스폿 크기의 광을 생성하기 때문에, EPE(196)는 시스템 분해능을 증가시키도록 LOE(190)를 빠져나가는 광의 동공의 외견상 크기(apparent size)를 확장시킨다. AR 시스템(100)의 다른 실시예들에서, 시스템은, EPE(196) 외에도, X 및 Y 방향들 둘 모두에서 광을 확장시키도록 "OPE"(orthogonal pupil expander)(194)를 더 포함할 수 있다. EPE들(196) 및 OPE들(194)에 대한 더 많은 세부사항들은 위에서 참조된 미국 특허 출원 번호 제14/555,585호 및 미국 특허 출원 번호 제14/726,424호에서 설명되며, 이 출원들의 내용들은 인용에 의해 앞서 포함되었다.
[0044] 도 5는 ICG(192), OPE(194) 및 EPE(196)를 갖는 LOE(190)를 도시한다. 도 5는 사용자의 눈들로부터의 뷰와 유사한 상면뷰로부터 LOE(190)를 도시한다. ICG(192), OPE(194) 및 EPE(196)는 볼류메트릭 또는 표면 양각을 포함하는 임의의 유형의 DOE일 수 있다.
[0045] ICG(192)는 TIR에 의한 전파를 위해 광 소스(120)로부터의 광이 들어가도록 구성된 DOE(예를 들어, 선형 격자)이다. 도 5에 도시된 실시예에서, 광 소스(120)는 LOE(190)의 측에 배치된다.
[0046] OPE(194)는, 시스템(100)을 통해 전파되는 광 빔이 측방향으로 90 °만큼 편향되도록 측방향 평면에서 경사지는(즉, 광 경로에 수직함) DOE(예를 들어, 선형 격자)이다. OPE(194)는 또한, 광 빔이 다수(예를 들어, 11개)의 빔렛들을 형성하기 위해 OPE(194)를 부분적으로 통과하도록 광 경로를 따라 부분적으로 투명하고 부분적으로 반사성이다. 일 실시예에서, 광 경로는 X 축을 따르며, OPE(194)는 빔렛들을 Y 축으로 구부리도록 구성된다.
[0047] EPE(196)는 시스템(100)을 통해 전파되는 빔렛들이 축방향으로 90 °만큼 편향되도록 축방향 평면(즉, 광 경로와 평행함 또는 Y 방향)에서 경사지는 DOE(예를 들어, 선형 격자)이다. EPE(196)는 또한, 빔렛들이 다수(예를 들어, 7개)의 빔렛들을 형성하기 위해 EPE(196)를 부분적으로 통과하도록 광 경로(Y 축)를 따라 부분적으로 투명하고 부분적으로 반사성이다. EPE(196)는 또한, 전파되는 빔렛들의 부분들을 사용자의 눈을 향해 지향시키도록 Z 방향으로 경사진다.
[0048] 또한, OPE(194) 및 EPE(196) 둘 모두는 실세계 광(예를 들어, 실세계 객체를 반사함)이 사용자의 눈들에 도달하도록 Z 방향으로 OPE(194) 및 EPE(196)를 통과할 수 있게 하기 위해 Z 축을 따라 적어도 부분적으로 투명하다. 일부 실시예들에서, ICG(192)는 Z 축을 따라 적어도 부분적으로 투명하고, 또한 실세계 광이 들어가도록 Z 축을 따라 적어도 부분적으로 투명하다. 그러나, ICG(192), OPE(194), 또는 EPE(196)가 LOE(190)의 투과성 회절 부분들인 경우, 이들은 의도치 않게 실세계의 광을 LOE(190)에 인-커플링할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, 이러한 의도치 않게 인-커플링된 실세계 광은 사용자의 눈들로 아웃-커플링되어 고스트 아티팩트들을 형성할 수 있다.
고스트 아티팩트 문제
[0049] 도 6은 LOE(190)를 갖는 종래 기술의 AR 시스템(100)의 에지-온 개략도이다. LOE(190)는 도 5에 도시된 것과 유사하지만, ICG(192) 및 EPE(196)만이 도 6에 도시되고, OPE(194)는 명확성을 위해 생략된다. 다양한 소스들로부터의 여러 예시적인 광 빔들은 위에서 언급된 고스트 아티팩트 문제를 설명하기 위해 예시된다. 광 소스(120)에 의해 생성된 가상 광 빔(302)이 ICG(192)에 의해 LOE(190)에 인-커플링된다. 가상 광 빔(302)은 AR 시스템(100)에 의해 생성된 가상 객체에 대한 정보를 운반한다.
[0050] 가상 광 빔(302)은 TIR에 의해 LOE(190)를 통해 전파되고, 그것이 EPE(196)에 충돌할 때마다 부분적으로 빠져나간다. 도 6에서, 가상 광 빔(302)은 EPE(196) 상의 2개의 위치들에 충돌한다. 출사하는 가상 광 빔렛들(302')은 AR 시스템(100)에 의해 결정된 각도로 사용자의 눈들(304)로 어드레싱된다. 도 6에 도시된 가상 광 빔렛들(302')은 실질적으로 서로 평행하다. 따라서, 가상 광 빔렛들(302')은 거의 무한대로부터 유래하는 것처럼 보이는 이미지(예를 들어, 떨어져 있는 새들의 무리, 도시되지 않음)를 렌더링할 것이다. 가상 광 빔렛들(302')은, 사용자의 눈으로부터 광범위한 거리들로부터 유래하는 것처럼 보이는 이미지들을 렌더링하도록 서로에 대한 광범위한 각도에서 사용자의 눈(304)으로 어드레싱될 수 있다.
[0051] LOE(190)는 또한 실세계 광 빔들(306), 이를테면, 실세계 객체들(308)(예를 들어, 떨어져 있는 나무)로부터 반사되는 광 빔들에 대해 투명하다. 도 6에 도시된 나무(308)는 사용자의 눈(304)으로부터 떨어져 있기 때문에, 실세계 광 빔들(302)은 서로 실질적으로 평행하다. 실세계 광 빔들(306)은 궤적을 현저하게 변화시키지 않으면서 LOE(190)를 통과하는데, 그 이유는, LOE(190)는 비교적 낮은 AOI(예를 들어, LOE(190)의 외부 표면(310)으로부터 약 90도)에서 LOE(190)에 충돌하는 광에 대해 투명하기 때문이다. 사용자의 눈(302)에 더 가까운 거리들에 있는 실세계 객체들(308)은 서로 발산하더라도, LOE(190)를 실질적으로 여전히 통과할 것이다.
[0052] 문제는, 높은 AOI(예를 들어, LOE(190)의 표면과 대략 평행함; 약 170도)에서 LOE(190)에 어드레싱되는 높은 AOI 실세계 광 빔들(312)을, 이 종래 기술의 LOE(190)가 또한 (굴절에 의해) 인-커플링한다는 것이다. 예를 들어, 도 6에 도시된 높은 AOI 객체(314)(즉, 태양)는 LOE(190)에 비해 높은 AOI에 있다. 태양(314)이 LOE(190)의 우측에 도시되지만, 태양(314)은 LOE(190) 위의 하늘에 높이 있을 수 있고, 통상적으로 높이 있다.
[0053] 태양(314)은 또한 밝기 때문에, 그것은 고스트 아티팩트들을 생성할 수 있는 높은 AOI 객체(314)이다. 고스트 아티팩트들을 생성할 수 있는 다른 객체들(314)은 높은 AOI에서의 LOE(190) 상에 충돌이 일어나는 광 소스들(플래시라이트들, 램프들, 헤드라이트들 등)을 포함한다.
[0054] 도 6에 도시된 바와 같이, 높은 AOI 실세계 빔(312)은 LOE(190)의 외부 표면(310)에서 LOE(190)에 인-커플링될 수 있다. LOE(190)가 제조되는 재료의 굴절률로 인해, 인-커플링된 높은 AOI 실세계 빔(312')은 높은 AOI 실세계 빔(312)으로부터 궤적을 변경한다. 최종적으로, 인-커플링된 높은 AOI 실세계 빔(312')이 EPE(196)에 충돌할 때, 그것은, 추가로 변한 궤적을 갖는 출사하는 높은 AOI 실세계 빔(312")으로서 LOE(190)를 빠져나간다. 도 6에 도시된 바와 같이, 출사하는 높은 AOI 실세계 빔(312")은, 태양(314)의 실제 위치와는 상이한, 시야 내의 위치로부터 유래하는 것처럼 보이는 태양의 고스트 이미지/아티팩트(316)를 렌더링한다. 도 6에서, 고스트 이미지/아티펙트(316)는 나무(308)와 동일한 위치에서 유래하는 것처럼 보인다. 실세계 나무(308) 위에 태양(314)의 의도되지 않은 고스트 이미지/아티팩트(316)의 병치(juxtaposition)는 AR 시나리오의 의도된 효과를 방해할 수 있다. 의도되지 않은 고스트 이미지들/아티팩트들(316)의 출현은 또한, 고스트 이미지들/아티팩트들(316)이 임의의 정도의 포커스로 나타날 것이기 때문에, 이접운동-원근조절 충돌로부터의 불편함을 초래할 수 있다.
[0055] AR 시스템들(100)은 실세계 광 빔들(306)에 대해 어느 정도의 투명성을 필요로 하기 때문에, 그들의 LOE들(190)은 높은 AOI 실세계 광 빔들(312)의 의도되지 않은 인-커플링의 문제를 가지며, 인-커플링된 높은 AOI 실세계 빔(312')이 LOE(190)를 빠져나갈 때 고스트 아티팩트들이 생성된다. 단일 빔들 및 빔렛들이 도 6에 도시되지만, 이는 명확성을 위한 것이라는 것이 인지되어야 한다. 도 6에 도시된 각각의 단일 빔 또는 빔렛은 관련된 정보를 운반하고 유사한 궤적들을 갖는 복수의 빔들 또는 빔렛들을 표현한다.
코팅된 광-안내 광학 엘리먼트
[0056] 도 7은 일 실시예에 따라, LOE(190)를 갖는 AR 시스템(100)의 에지-온 개략도이다. LOE(190)는 ICG(192), OPE(도시되지 않음)), EPE(196) 및 선택적 반사 코팅(320)을 갖는다. 선택적 반사 코팅(320)은 LOE(190)의 외부 표면(310) 상에 배치된다. 선택적 반사 코팅(320)은 코팅(320)이 어떻게 "튜닝"되는지에 의존하여, 다양한 특성들을 갖는 광을 반사시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 코팅은 비교적 높은 AOI에서 코팅(320)에 충돌하는 광을 선택적으로 반사시키면서, 비교적 낮은 AOI에서 코팅(320)에 충돌하는 광이 코팅을 통과할 수 있도록 튜닝된다. 코팅(320)은 또한 비교적 낮은 AOI 광이 그 궤적의 각도를 현저하게 변화시키지 않고 통과할 수 있도록 튜닝된다.
[0057] 코팅(320)을 튜닝하는 것은 그의 반사 특성들을 제어하기 위해 코팅의 물리적 치수들 및 화학적 구성(chemical makeup)을 선택하는 것을 포함한다. 예를 들어, 코팅(320)은 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 얇은 층들을 포함할 수 있다. 전체 코팅(320) 또는 그 내부의 하나 또는 그 초과의 층들은 다이크로익 재료들, 또는 광의 특성들(예를 들어, 파장, AOI 및/또는 편광)에 기초하여 광의 차등 반사율을 갖는 다른 재료들을 포함할 수 있다. 상이한 반사율 특성들을 갖는 층들은 코팅(320)을 튜닝하도록 결합될 수 있다.
[0058] 일 실시예에서, 코팅(320)은 다양한 AOI들에서 타겟 반사율을 달성하도록 튜닝될 수 있다. 코팅 설계 소프트웨어는 타겟 반사율을 달성하기 위해 층들의 수 및 각각의 층에 대한 인덱스들을 결정할 수 있다. (예를 들어, 미러 설계자로부터) 인덱스들 및 두께들의 표준 스택으로 시작하여, 소프트웨어는 AOI 또는 파장의 함수로서 구조에 대한 폐쇄형 솔루션을 결정할 수 있다. 코팅(320)에서 층들의 수 및/또는 이들 층들의 인덱스 및 두께를 증가시키는 것은 AOI 및 반사율의 관점에서 급격한 컷-오프(cut-off)들을 포함한, 더 복잡한 반사율 대 AOI 프로파일을 가능하게 한다. 재료의 단일 층 및 단일 인덱스에 있어, 코팅(320)은 V-코팅(즉, 하나의 파장 및 하나의 각도의 반사-방지 재료)일 수 있다. 2개의 층들에 있어, 코팅(320)은 W-코팅(즉, 2개의 파장들 및 2개의 각도의 반사-방지 재료)일 수 있다. 코팅 설계 기술은 다수의 층들 및 극도로 급격한 파장 컷오프들을 갖는 형광 현미경을 위한 생물학적 필터들을 설계하는 데 사용되는 기술과 유사하다. 코팅들(320)의 예들은 유전체 코팅들, 액정 코팅들 및 리튬 니오베이트 코팅들과 같은 동적 코팅을 포함한다.
[0059] 시스템(100)은 또한 ICG(192)에서 가상 광 빔(302)을 지향시키도록 구성된 광 소스(120)를 포함한다. 가상 광 빔(302)은 ICG(192)에 의해 LOE(190)에 인-커플링된다. 가상 광 빔(302)은 AR 시스템(100)에 의해 생성된 가상 객체에 대한 정보를 운반한다.
[0060] 가상 광 빔(302)은 TIR에 의해 LOE(190)를 통해 전파되고, 그것이 EPE(196) 상에 충돌할 때마다 부분적으로 빠져나간다. 코팅(320)은 시스템(100)의 임계각 이상인 AOI를 갖는 광을 선택적으로 반사하도록 튜닝되고, 그리하여 TIR을 가능하게 한다. 다른 실시예들에서, 코팅(320)은 TIR을 추가로 가능하게 하기 위해 LOE(190)의 임계각을 감소시키도록 튜닝될 수 있다.
[0061] 도 7에서, 가상 광 빔(302)은 EPE(196) 상의 2개의 위치들에 충돌한다. 출사하는 가상 광 빔렛들(302')은 AR 시스템(100)에 의해 결정된 각도로 사용자의 눈(304)을 어드레싱한다. 도 6에 도시된 가상 광 빔렛들(302')은 실질적으로 서로 평행하다. 따라서, 가상 광 빔렛들(302')은 거의 무한대로부터 유래하는 것처럼 보이는 이미지(예를 들어, 떨어져 있는 새들의 무리, 도시되지 않음)를 렌더링할 것이다. 가상 광 빔렛들(302')은, 사용자의 눈으로부터 광범위한 거리들로부터 유래하는 것처럼 보이는 이미지들을 렌더링하도록 서로에 대한 광범위한 각도들에서 사용자의 눈(304)을 어드레싱할 수 있다.
[0062] 또한, LOE(190)는 실질적으로, 실세계 광 빔들(306), 이를테면, 실세계 객체들(308)(예를 들어, 떨어져 있는 나무)로부터 반사되는 광 빔들에 대해 투명하다. LOE(190)에 적용된 코팅(320)은 또한 시스템(100)의 임계각보다 작은 AOI를 갖는 실세계 광 빔들(306)에 대해 실질적으로 투명하도록 튜닝된다. 도 6에 도시된 나무(308)는 사용자의 눈(304)으로부터 떨어져 있기 때문에, 실세계 광 빔들(302)은 서로 실질적으로 평행하다. 실세계 광 빔들(306)은 궤적을 현저하게 변화시키지 않으면서 LOE(190)를 통과하는데, 그 이유는, LOE(190)는 실질적으로, 비교적 낮은 AOI(예를 들어, LOE(190)의 외부 표면(310)으로부터 약 90도)에서 LOE(190)에 충돌하는 광에 대해 투명하기 때문이다. 사용자의 눈(302)에 더 가까운 거리들에 있는 실세계 객체들(308)은 서로 발산할 것이지만, LOE(190) 및 코팅(320)을 실질적으로 여전히 통과할 것이다.
[0063] 높은 AOI 실세계 광 빔(312)이 높은 AOI(예를 들어, LOE(190)의 표면과 대략 평행함)에서 LOE(190)에 충돌할 때, 높은 AOI 실세계 광 빔(312)은 코팅(320)에 의해 선택적으로 반사되고, LOE(190)에 인-커플링되지 않는다. 코팅(320)은, 높은 AOI 실세계 광 빔(312)을, 그의 높은 AOI로 인해 선택적으로 반사시키도록 튜닝된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 반사된 높은 AOI 실세계 광 빔(312"')은 LOE(190)로부터 멀어지게 지향되고, 사용자의 눈(304)에 충돌하지 않는다. 반사된 높은 AOI 실세계 빔(312"')이 사용자의 눈(304)에 도달하지 않기 때문에, 사용자의 시야에 어떠한 고스트 아티팩트들도 생성되지 않는다.
[0064] 위에서 설명된 방식으로, 선택적 반사 코팅(320)은 AR 시스템들(100)에 요구되는, 실세계 광 빔들(306)에 대한 투명성 정도를 유지하면서, 고스트 아티팩트들을 감소시키거나 제거한다. 코팅(320)은 LOE들(190)이 높은 AOI 실세계 광 빔들(312)을 인-커플링하는 것을 실질적으로 방지한다.
[0065] 또한, 코팅(320)은 가상 광 빔(302)의 특성에 대해 선택적이도록 튜닝되어 그의 TIR을 촉진시킬 수 있다. 일 실시예에서, 코팅(320)은 소정의 파장의 광을 반사시키거나 더 많은 정도로 반사시키도록 튜닝되고, 광 소스(120)는 가상 광 빔(302)이 그 소정의 파장을 갖도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 코팅(320)은 소정의 AOI를 갖는 광을 반사시키거나 더 많은 정도로 반사시키도록 튜닝되고, 시스템(100)은 가상 광 빔(302)이 그 소정의 AOI를 갖도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 코팅(320)은 소정의 편광을 갖는 광을 반사시키거나 더 많은 정도로 반사시키도록 튜닝되고, 시스템(100)은 가상 광 빔(302)이 그 소정의 편광을 갖도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 코팅(320)은 외부 표면(310)의 임계각을 감소시키도록 튜닝된다. 또 다른 실시예에서, 코팅(320)은 사용자의 눈이 가장 민감한 하나 또는 그 초과의 파장들의 광(예를 들어, 520nm 또는 532nm "녹색" 광)을 반사시키도록 튜닝되고, 그리하여 그 광의 의도되지 않은 인-커플링을 방지한다.
[0066] 단일 빔들 및 빔렛들이 도 6에 도시되지만, 이는 명확성을 위한 것이라는 것이 인지되어야 한다. 도 6에 도시된 각각의 단일 빔 또는 빔렛은, 관련된 정보를 운반하고 유사한 궤적들을 갖는 복수의 빔들 또는 빔렛들을 표현한다.
[0067] 코팅(320)은 실세계의 높은 AOI 광을 반사시킴으로써 시야를 감소시킬 수 있지만, 고스트 아티팩트들의 감소 또는 제거는 감소된 시야의 비용을 능가할 수 있는 이점이다. 또한, 코팅(320)은 수용 가능한 시야를 유지하면서 고스트 아티팩트들을 감소시키도록 튜닝될 수 있다.
[0068] 본원에서 설명된 실시예들이 단일 코팅된 표면(310)을 포함하지만, 다른 실시예들은 모든 코팅된 표면들(310)에서 높은 AOI 실세계 광 빔들(312)의 의도되지 않은 인-커플링을 감소시키기 위해 둘 또는 그 초과의 코팅된 표면들(310)을 갖는다. 단일 표면(310)이 코팅되는 실시예들에서, 전방을 향하는 표면(310)이 바람직하게는 코팅되는데, 그 이유는, 전방을 향하는 표면(310)이 높은 AOI 실세계 광 빔들(312)에 가장 많이 노출될 것이기 때문이다.
[0069] 본원에서 설명된 실시예들이 코팅된 외부 표면(310)을 포함하지만, 코팅(320) 또는 그의 구조적 및 화학적 등가물이 LOE(190)에 통합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 코팅(320) 또는 그의 구조적 및 화학적 등가물은 LOE(190)의 내부 표면에 배치된다. 다른 실시예들에서, 코팅(320) 또는 그의 구조적 및 화학적 등가물은 LOE(190) 중간에 배치된다. 실시예들은 코팅(320) 또는 그의 구조적 및 화학적 등가물이 높은 AOI 실세계 광 빔들(312)을 반사시키고 이들이 LOE(190)에 인-커플링되는 것을 방지하는 한, 모든 가능한 포지션들을 포함한다.
[0070] 본원에서 설명된 실시예들이 LOE(190)의 하나의 외부 표면(310) 상의 코팅(320)을 포함하지만, 다른 실시예들은 복수의 표면들 상의 복수의 코팅들을 포함한다. 예를 들어, 도 9에 도시된 광학 시스템(100)은 LOE(190)의 제1 외부 표면(310) 상의 제1 코팅(320) 및 LOE(190)의 제2 외부 표면(310') 상의 제2 코팅(322')을 포함한다. 이러한 제2 코팅(322')은 제2 방향으로부터 LOE(190)로의 선택적 실세계 광 빔들(예를 들어, 높은 AOI)의 인-커플링을 방지할 수 있다.
[0071] 본원에서 설명된 실시예들이 적어도 부분적으로 투명한 코팅들(320)을 포함하지만, 다른 실시예들은 실세계 광 빔들이 LOE에 인-커플링되지 않도록 선택적 실세계 광 빔들(예를 들어, 높은 AOI)의 광 경로를 변경하기 위한 다른 "다이버터들"을 포함할 수 있다. 다이버터들의 예들은 다양한 "손실 물질들", 이를테면, 메타서페이스(metasurface) 재료들 및 도파관 아웃커플러들을 포함한다.
[0072] 본원에서 설명된 실시예들이 선택적 실세계 광 빔들을 반사시키는 다이버터들(예를 들어, 코팅들)을 포함하지만, 다른 실시예들은 선택적 실세계 광 빔들의 광 경로를 변경시키는 다이버터들을 포함한다. 이러한 다이버터들은 선택적 실세계 광 빔들을 굴절 또는 회절시킬 수 있다.
[0073] 위에서 설명된 AR 시스템들은 보다 선택적 반사성 광학 엘리먼트들로부터 혜택을 받을 수 있는 다양한 광학 시스템들의 예들로서 제공된다. 따라서, 본원에서 설명된 광학 시스템들의 사용은 개시된 AR 시스템들로 제한되지 않으며, 오히려 임의의 광학 시스템에 적용 가능하다.
[0074] 본 발명의 다양한 예시적인 실시예들이 본원에서 설명된다. 비-제한적인 의미로 이들 예들에 대한 참조가 행해진다. 그 예들은, 본 발명의 더 넓게 적용가능한 양상들을 예시하기 위해 제공된다. 다양한 변화들이 설명된 발명에 대해 행해질 수 있으며, 등가물들이 본 발명의 실제 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 대체될 수 있다. 부가적으로, 다수의 수정들은, 특정 상황, 재료, 재료의 조성, 프로세스, 프로세스 동작(들) 또는 단계(들)를 본 발명의 목적(들), 사상 또는 범위에 적응시키도록 행해질 수 있다. 추가로, 본원에서 설명되고 예시된 개별 변동들 각각은, 본 발명들의 사상 또는 범위를 벗어나지 않으면서 다른 여러 개의 실시예들 중 임의의 실시예의 특징들로부터 쉽게 분리될 수 있거나 이들과 결합될 수 있는 이산 컴포넌트들 및 특징들을 갖는다는 것이 당업자들에 의해 인지될 것이다. 그러한 모든 수정들은, 본 개시내용과 연관된 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
[0075] 본 발명은, 본 발명의 디바이스들을 사용하여 수행될 수 있는 방법들을 포함한다. 방법들은, 그러한 적절한 디바이스를 제공하는 동작을 포함할 수 있다. 그러한 제공은 최종 사용자에 의해 수행될 수 있다. 즉, “제공하는” 동작은 단지, 최종 사용자가 본 방법에서 필수적인 디바이스를 제공하도록 획득, 액세스, 접근, 포지셔닝, 셋-업, 활성화, 파워-업 또는 그렇지 않으면 동작하는 것을 요구한다. 본원에서 인용된 방법들은, 논리적으로 가능한 임의의 순서의 인용된 이벤트들 뿐만 아니라 인용된 순서의 이벤트들에서 수행될 수 있다.
[0076] 본 발명의 예시적인 양상들은, 재료 선택 및 제조에 대한 세부사항들과 함께 위에서 기술되었다. 본 발명의 다른 세부사항들에 대해, 이들은, 위에서-참조된 특허들 및 공개공보들과 관련하여 인지될 뿐만 아니라 당업자들에 의해 일반적으로 알려지거나 인지될 수 있다. 이들은 공통적으로 또는 논리적으로 이용되는 바와 같은 부가적인 동작들의 관점들에서 본 발명의 방법-기반 양상들에 적용될 수 있다.
[0077] 부가적으로, 본 발명이 다양한 피처들을 선택적으로 포함하는 여러 개의 예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은, 본 발명의 각각의 변동에 대해 고려된 바와 같이 설명되거나 표시된 것으로 제한되지 않을 것이다. 다양한 변화들이 설명된 발명에 대해 행해질 수 있으며, (본원에서 인용되었는지 또는 일부 간략화를 위해 포함되지 않았는지 여부에 관계없이) 등가물들이 본 발명의 실제 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 대체될 수 있다. 부가적으로, 다양한 값들이 제공되는 경우, 그 범위의 상한과 하한 사이의 모든 각각의 개재 값 및 그 언급된 범위 내의 임의의 다른 언급된 또는 개재 값이 본 발명 내에 포함되는 것으로 해석된다.
[0078] 또한, 설명된 본 발명의 변동들의 임의의 선택적인 피처가 본원에 설명된 피처들 중 임의의 하나 또는 그 초과에 독립적으로 또는 그에 결합하여 기술되고 청구될 수 있다는 것이 고려된다. 단수 아이템에 대한 참조는, 복수의 동일한 아이템들이 존재하는 가능성을 포함한다. 보다 구체적으로, 본원 및 본원에 연관된 청구항들에서 사용된 바와 같이, 단수 형태들은, 명확하게 달리 언급되지 않으면 복수의 지시 대상들을 포함한다. 즉, 단수들의 사용은 본 개시내용과 연관된 청구항들뿐 아니라 위의 설명의 청구대상 아이템 중 "적어도 하나"를 허용한다. 이 청구항들이 임의의 선택적인 엘리먼트를 배제하도록 작성될 수 있다는 것에 추가로 주의한다. 따라서, 이런 서술은 청구항 엘리먼트들의 나열과 관련하여 "오로지", "오직" 등 같은 그런 배타적인 용어의 사용, 또는 "부정적" 제한의 사용을 위한 선행 기초로서 역할을 하도록 의도된다.
[0079] 그런 배타적 용어의 사용 없이, 본 개시내용과 연관된 청구항들에서 "포함하는" 이라는 용어는, 주어진 수의 엘리먼트들이 그런 청구항들에 열거되는지 여부에 무관하게 임의의 부가적인 엘리먼트의 포함을 허용할 수 있거나, 또는 특징의 부가는 그 청구항들에 기술된 엘리먼트의 성질을 변환하는 것으로 간주될 수 있다. 본원에 구체적으로 정의된 바를 제외하고, 본원에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 청구항 유효성을 유지하면서 가능한 한 일반적으로 이해되는 의미로 넓게 제공되어야 한다.
[0080] 본 발명의 범위는 제공된 예들 및/또는 본원 명세서로 제한되는 것이 아니라, 오히려 본 개시내용과 연관된 청구항 문언의 범위에 의해서만 제한된다.
[0081] 위의 명세서에서, 본 발명은 본 발명의 특정 실시예들을 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 발명의 더 넓은 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 수정들 및 변경들이 본 발명에 행해질 수 있다는 것은 명백할 것이다. 예를 들어, 위에서-설명된 프로세스 흐름들은, 프로세스 동작들의 특정한 순서를 참조하여 설명된다. 그러나, 설명된 프로세스 동작들 대부분의 순서는 본 발명의 범위 또는 동작에 영향을 주지 않으면서 변경될 수 있다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주될 것이다.

Claims (20)

  1. 증강 현실 시스템으로서,
    가상 광 빔을 생성하도록 구성된 광 소스; 및
    진입 부분, 출구 부분, 및 다이버터(diverter)가 인접하게 배치되어 있는 표면을 갖는 광 안내 광학 엘리먼트를 포함하고,
    상기 광 소스 및 상기 광 안내 광학 엘리먼트는, 상기 가상 광 빔이,
    (a) 상기 진입 부분을 통해 상기 광 안내 광학 엘리먼트에 진입하고,
    (b) 상기 표면으로부터 적어도 부분적으로 반사시킴으로써 상기 광 안내 광학 엘리먼트를 통해 전파되고, 그리고
    (c) 상기 출구 부분을 통해 상기 광 안내 광학 엘리먼트를 빠져나가도록 구성되고,
    상기 광 안내 광학 엘리먼트는 제1 실세계 광 빔에 대해 투명하고, 그리고
    상기 다이버터는 상기 표면에서 제2 실세계 광 빔의 광 경로를 수정하도록 구성되는,
    증강 현실 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이버터는 상기 제2 실세계 광 빔을 반사시키도록 구성되는,
    증강 현실 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 다이버터는 상기 제2 실세계 광 빔을 굴절 또는 회절시키도록 구성되는,
    증강 현실 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다이버터는 파장 선택적인,
    증강 현실 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 광 소스는, 상기 다이버터가 적어도 부분적으로 반사하는 파장에 대응하는 파장을 상기 가상 광 빔이 갖도록 구성되는,
    증강 현실 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다이버터는 입사각 선택적인,
    증강 현실 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광 소스 및 상기 광 안내 광학 엘리먼트는, 상기 다이버터가 반사하는 입사각에 대응하는 입사각에서 상기 가상 광 빔이 상기 표면으로부터 반사되도록 구성되는,
    증강 현실 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다이버터는 편광 선택적인,
    증강 현실 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가상 광 빔은 상기 다이버터가 반사하는 편광에 대응하는 편광을 갖는,
    증강 현실 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다이버터는 상기 다이버터 없는 표면에 비해 상기 표면의 임계각을 감소시키도록 구성되는,
    증강 현실 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 다이버터는 박막 다이크로익 다이버터(thin film dichroic diverter)인,
    증강 현실 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 광 안내 광학 엘리먼트는 제2 표면을 또한 갖고, 상기 광 소스 및 상기 광 안내 광학 엘리먼트는, 상기 가상 광 빔이 상기 표면 및 상기 제2 표면으로부터 적어도 부분적으로 반사됨으로써 상기 광 안내 광학 엘리먼트를 통해 전파되도록 구성되는,
    증강 현실 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광 안내 광학 엘리먼트는 또한 상기 제2 표면에 인접하여 배치된 제2 다이버터를 가지며, 상기 제2 다이버터는 상기 표면에서 제3 실세계 광 빔의 광 경로를 수정하도록 구성되는,
    증강 현실 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 다이버터는 코팅인,
    증강 현실 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 코팅은 동적 코팅인,
    증강 현실 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 동적 코팅은 유전체 재료, 액정 또는 리튬 니오베이트를 포함하는,
    증강 현실 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 다이버터는 메타서페이스(metasurface) 재료를 포함하는,
    증강 현실 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 다이버터는 도파관 아웃커플러(waveguide outcoupler)인,
    증강 현실 시스템.
  19. 증강 현실 시스템으로서,
    가상 광 빔을 생성하도록 구성된 광 소스; 및
    진입 부분, 출구 부분, 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 광 안내 광학 엘리먼트를 포함하고,
    상기 제1 표면은 상기 제 1 표면에 인접하여 배치된 제1 다이버터를 갖고,
    상기 제2 표면은 상기 제2 표면에 인접하여 배치된 제2 다이버터를 갖고,
    상기 광 소스 및 상기 광 안내 광학 엘리먼트는, 상기 가상 광 빔이,
    (a) 상기 진입 부분을 통해 상기 광 안내 광학 엘리먼트에 진입하고,
    (b) 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면 둘 모두로부터 적어도 부분적으로 반사시킴으로써 상기 광 안내 광학 엘리먼트를 통해 전파되고, 그리고
    (c) 상기 출구 부분을 통해 상기 광 안내 광학 엘리먼트를 빠져나가도록 구성되고,
    상기 광 안내 광학 엘리먼트는 제1 실세계 광 빔에 대해 투명하고, 그리고
    상기 제1 및 제2 다이버터들은 각각의 제1 표면 및 제2 표면에서 제2 실세계 광 빔의 반사를 수정하도록 각각 구성되는,
    증강 현실 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 다이버터들은 상기 제2 실세계 광 빔을 반사시키도록 각각 구성되는,
    증강 현실 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210118354A (ko) * 2019-01-24 2021-09-30 루머스 리미티드 2차원 확장이 가능한 도광 광학 소자를 포함하는 광학 시스템

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10156722B2 (en) 2010-12-24 2018-12-18 Magic Leap, Inc. Methods and systems for displaying stereoscopy with a freeform optical system with addressable focus for virtual and augmented reality
US10310287B2 (en) 2013-10-28 2019-06-04 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. System and method for controlling light by an array of optical resonators
US9915826B2 (en) 2013-11-27 2018-03-13 Magic Leap, Inc. Virtual and augmented reality systems and methods having improved diffractive grating structures
AU2015266670B2 (en) 2014-05-30 2019-05-09 Magic Leap, Inc. Methods and systems for displaying stereoscopy with a freeform optical system with addressable focus for virtual and augmented reality
IL310369A (en) 2015-01-26 2024-03-01 Magic Leap Inc Virtual and augmented reality systems and methods with improved diffractive lattice structures
EP3062142B1 (en) 2015-02-26 2018-10-03 Nokia Technologies OY Apparatus for a near-eye display
US11067797B2 (en) 2016-04-07 2021-07-20 Magic Leap, Inc. Systems and methods for augmented reality
US10650552B2 (en) 2016-12-29 2020-05-12 Magic Leap, Inc. Systems and methods for augmented reality
EP3343267B1 (en) 2016-12-30 2024-01-24 Magic Leap, Inc. Polychromatic light out-coupling apparatus, near-eye displays comprising the same, and method of out-coupling polychromatic light
WO2018142339A1 (en) 2017-02-02 2018-08-09 Ramot At Tel-Aviv University Ltd. Multilayer optical element for controlling light
WO2018204856A1 (en) 2017-05-04 2018-11-08 President And Fellows Of Harvard College Meta-lens doublet for aberration correction
CN110678802B (zh) 2017-05-16 2021-12-03 奇跃公司 用于混合现实的系统和方法
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
US10578870B2 (en) 2017-07-26 2020-03-03 Magic Leap, Inc. Exit pupil expander
US11280937B2 (en) * 2017-12-10 2022-03-22 Magic Leap, Inc. Anti-reflective coatings on optical waveguides
AU2018392482A1 (en) 2017-12-20 2020-07-02 Magic Leap, Inc. Insert for augmented reality viewing device
FI129167B (en) * 2017-12-22 2021-08-31 Dispelix Oy Interference-free waveguide display
FI128665B (en) 2017-12-22 2020-09-30 Dispelix Oy Waveguide display with improved glow
US10989921B2 (en) * 2017-12-29 2021-04-27 Letinar Co., Ltd. Augmented reality optics system with pinpoint mirror
WO2019178567A1 (en) 2018-03-15 2019-09-19 Magic Leap, Inc. Image correction due to deformation of components of a viewing device
JP2021525902A (ja) 2018-05-30 2021-09-27 マジック リープ， インコーポレイテッドＭａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ． 小型の可変焦点構成
EP3803450A4 (en) 2018-05-31 2021-08-18 Magic Leap, Inc. POSITIONING A RADAR HEAD
EP3804306B1 (en) 2018-06-05 2023-12-27 Magic Leap, Inc. Homography transformation matrices based temperature calibration of a viewing system
WO2019237099A1 (en) 2018-06-08 2019-12-12 Magic Leap, Inc. Augmented reality viewer with automated surface selection placement and content orientation placement
WO2020010097A1 (en) 2018-07-02 2020-01-09 Magic Leap, Inc. Pixel intensity modulation using modifying gain values
WO2020010226A1 (en) 2018-07-03 2020-01-09 Magic Leap, Inc. Systems and methods for virtual and augmented reality
US11856479B2 (en) 2018-07-03 2023-12-26 Magic Leap, Inc. Systems and methods for virtual and augmented reality along a route with markers
JP7426982B2 (ja) 2018-07-24 2024-02-02 マジック リープ， インコーポレイテッド 移動検出デバイスの温度依存較正
WO2020023543A1 (en) 2018-07-24 2020-01-30 Magic Leap, Inc. Viewing device with dust seal integration
EP3605189A1 (en) 2018-08-01 2020-02-05 Schott AG Optical layered composite having a coating thickness below a threshold and its application in augmented reality
DE102019211256A1 (de) * 2018-08-01 2020-03-19 Schott Ag Geschichteter optischer verbundwerkstoff, der einen reduzierten gehalt an stark lichtbrechenden schichten aufweist, und seine augmented-reality-anwendung
CN112740665A (zh) 2018-08-02 2021-04-30 奇跃公司 基于头部运动的瞳孔间距离补偿的观察系统
JP7438188B2 (ja) 2018-08-03 2024-02-26 マジック リープ， インコーポレイテッド ユーザ相互作用システムにおけるトーテムの融合姿勢の非融合姿勢ベースのドリフト補正
JP7269326B2 (ja) 2018-09-14 2023-05-08 マジック リープ， インコーポレイテッド 外光管理のためのシステムおよび方法
KR102626811B1 (ko) * 2018-09-27 2024-01-18 테크놀로지 이노베이션 모멘텀 펀드 (이스라엘) 리미티드 파트너쉽 증강 현실 시스템을 위한 시스루 디스플레이
US10914949B2 (en) 2018-11-16 2021-02-09 Magic Leap, Inc. Image size triggered clarification to maintain image sharpness
CN113424095A (zh) 2018-12-11 2021-09-21 迪吉伦斯公司 用于提供单光栅层彩色全息波导显示器的方法和装置
CN109633905B (zh) * 2018-12-29 2020-07-24 华为技术有限公司 多焦平面显示系统以及设备
CN113518961A (zh) 2019-02-06 2021-10-19 奇跃公司 限制由多个处理器产生的总热量的基于目标意图的时钟速度确定和调整
CN113544766A (zh) 2019-03-12 2021-10-22 奇跃公司 在第一和第二增强现实观看器之间配准本地内容
CN114127837A (zh) 2019-05-01 2022-03-01 奇跃公司 内容提供系统和方法
WO2021007116A1 (en) 2019-07-05 2021-01-14 Magic Leap, Inc. Geometries for mitigating artifacts in see-through pixel arrays
CN114174895A (zh) 2019-07-26 2022-03-11 奇跃公司 用于增强现实的系统和方法
JP7343690B2 (ja) 2019-08-15 2023-09-12 マジック リープ， インコーポレイテッド ピクセルアレイを伴うシースルーディスプレイ内の残影画像軽減
KR20210026581A (ko) * 2019-08-30 2021-03-10 엘지전자 주식회사 전자 디바이스
WO2021055343A1 (en) * 2019-09-19 2021-03-25 Akalana Management Llc Optical systems with flare-mitigating angular filters
EP3798716A1 (en) 2019-09-27 2021-03-31 Schott AG Waveguide device comprising optical elements of selected refractive index
EP3798687A1 (en) 2019-09-27 2021-03-31 Schott AG Layered optical composite having a reduced content of highly refractive layers and its application in augmented reality
CN115280214A (zh) * 2019-10-17 2022-11-01 奇跃公司 可穿戴显示器中光透射伪影的衰减
WO2021097323A1 (en) 2019-11-15 2021-05-20 Magic Leap, Inc. A viewing system for use in a surgical environment
US11740466B1 (en) * 2020-03-20 2023-08-29 Apple Inc. Optical systems with scanning mirror input couplers
KR20220152387A (ko) * 2020-03-23 2022-11-15 루머스 리미티드 고스트 이미지를 완화하기 위한 광학 디바이스
CN111681319B (zh) * 2020-06-09 2024-02-13 福州市极化律网络科技有限公司 基于鱼群算法的多用户虚拟世界探索方法及存储介质
CN112630966B (zh) * 2020-12-16 2022-04-05 浙江大学 超表面微纳结构单片全色彩波导镜片及ar显示装置
US11927769B2 (en) 2022-03-31 2024-03-12 Metalenz, Inc. Polarization sorting metasurface microlens array device

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6560018B1 (en) 1994-10-27 2003-05-06 Massachusetts Institute Of Technology Illumination system for transmissive light valve displays
US5800530A (en) 1995-08-18 1998-09-01 Rizzo, Iii; Joseph Intra-ocular lens system including microelectric components
JPH09166759A (ja) 1995-12-18 1997-06-24 Olympus Optical Co Ltd 画像表示装置
IL118209A0 (en) 1996-05-09 1998-02-08 Yeda Res & Dev Active electro-optical wavelength-selective mirrors and active electro-optic wavelength-selective filters
KR100386725B1 (ko) 2000-07-31 2003-06-09 주식회사 대양이앤씨 헤드 마운트 디스플레이용 광학 시스템
FI114945B (fi) 2002-09-19 2005-01-31 Nokia Corp Sähköisesti säädettävä diffraktiivinen hilaelementti
IL157837A (en) 2003-09-10 2012-12-31 Yaakov Amitai Substrate-guided optical device particularly for three-dimensional displays
US7077523B2 (en) 2004-02-13 2006-07-18 Angstorm Inc. Three-dimensional display using variable focusing lens
US7116463B2 (en) 2004-07-15 2006-10-03 Optron Systems, Inc. High angular deflection micro-mirror system
WO2007098602A1 (en) 2006-03-03 2007-09-07 UNIVERSITé LAVAL Method and apparatus for spatially modulated electric field generation and electro-optical tuning using liquid crystals
US8212744B2 (en) * 2006-07-21 2012-07-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. See-through display
US8047653B2 (en) 2006-11-10 2011-11-01 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Si-O containing hydrogenated carbon film, optical device including the same, and method for manufacturing the Si-O containing hydrogenated carbon film and the optical device
US20100277803A1 (en) 2006-12-14 2010-11-04 Nokia Corporation Display Device Having Two Operating Modes
DE102007021036A1 (de) 2007-05-04 2008-11-06 Carl Zeiss Ag Anzeigevorrichtung und Anzeigeverfahren zur binokularen Darstellung eines mehrfarbigen Bildes
JP5031452B2 (ja) 2007-06-20 2012-09-19 キヤノン株式会社 画像観察装置及び画像観察システム
JP4906680B2 (ja) 2007-11-02 2012-03-28 キヤノン株式会社 画像表示装置
JP2009123553A (ja) 2007-11-15 2009-06-04 Sumitomo Chemical Co Ltd 導光板、面光源装置及び液晶表示装置
JP5151518B2 (ja) 2008-02-07 2013-02-27 ソニー株式会社 光学装置及び画像表示装置
JP5464839B2 (ja) 2008-10-31 2014-04-09 キヤノン株式会社 画像表示装置
US8087778B2 (en) 2009-02-13 2012-01-03 Adlens Beacon, Inc. Variable focus liquid filled lens mechanism
JP2010204397A (ja) 2009-03-04 2010-09-16 Hoya Corp 映像表示装置、およびヘッドマウントディスプレイ
WO2010123934A1 (en) 2009-04-20 2010-10-28 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Optical see-through free-form head-mounted display
TW201111834A (en) 2009-08-31 2011-04-01 Epicrystals Oy Stabilized light source
US20110075257A1 (en) 2009-09-14 2011-03-31 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona 3-Dimensional electro-optical see-through displays
EP2564259B1 (en) 2010-04-30 2015-01-21 Beijing Institute Of Technology Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
US9292973B2 (en) 2010-11-08 2016-03-22 Microsoft Technology Licensing, Llc Automatic variable virtual focus for augmented reality displays
KR101890328B1 (ko) * 2010-12-24 2018-08-21 매직 립, 인코포레이티드 인체공학적 머리 장착식 디스플레이 장치 및 광학 시스템
US10156722B2 (en) 2010-12-24 2018-12-18 Magic Leap, Inc. Methods and systems for displaying stereoscopy with a freeform optical system with addressable focus for virtual and augmented reality
CN104040410B (zh) * 2011-08-29 2017-06-09 伊奎蒂公司 用于近眼显示器应用的可控波导
JP5875295B2 (ja) 2011-08-30 2016-03-02 キヤノン株式会社 画像表示装置
US8384999B1 (en) 2012-01-09 2013-02-26 Cerr Limited Optical modules
US9274338B2 (en) 2012-03-21 2016-03-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Increasing field of view of reflective waveguide
WO2013184556A1 (en) * 2012-06-05 2013-12-12 President And Fellows Of Harvard College Ultra-thin optical coatings and devices and methods of using ultra-thin optical coatings
US9671566B2 (en) 2012-06-11 2017-06-06 Magic Leap, Inc. Planar waveguide apparatus with diffraction element(s) and system employing same
US9740006B2 (en) 2012-09-11 2017-08-22 Magic Leap, Inc. Ergonomic head mounted display device and optical system
CN104798128A (zh) 2012-10-05 2015-07-22 维迪诺蒂有限公司 注解方法和装置
CN110022472B (zh) 2012-10-18 2022-07-26 亚利桑那大学评议会 具有可寻址焦点提示的立体显示器
US9927571B2 (en) 2012-10-24 2018-03-27 Seereal Technologies S.A. Illumination device
JP6135095B2 (ja) 2012-11-05 2017-05-31 セイコーエプソン株式会社 虚像表示装置
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
JP6036291B2 (ja) 2012-12-28 2016-11-30 セイコーエプソン株式会社 表示装置、表示システム、および、表示装置の制御方法
US9223139B2 (en) * 2013-02-15 2015-12-29 Google Inc. Cascading optics in optical combiners of head mounted displays
KR102241327B1 (ko) 2013-03-15 2021-04-16 임미 인크. 구조 프레임을 통해 유지되는 정렬을 갖는 헤드마운트 디스플레이
JP6387589B2 (ja) * 2013-08-30 2018-09-12 株式会社リコー 画像形成装置、車両、及び画像形成装置の制御方法
CN107203045B (zh) 2013-11-27 2023-10-20 奇跃公司 虚拟和增强现实系统与方法
US9857591B2 (en) 2014-05-30 2018-01-02 Magic Leap, Inc. Methods and system for creating focal planes in virtual and augmented reality
US9915826B2 (en) 2013-11-27 2018-03-13 Magic Leap, Inc. Virtual and augmented reality systems and methods having improved diffractive grating structures
US9395544B2 (en) 2014-03-13 2016-07-19 Google Inc. Eyepiece with switchable reflector for head wearable display
US9335549B2 (en) 2014-03-19 2016-05-10 Google Inc. Imaging lightguide with holographic boundaries
NZ727350A (en) 2014-05-30 2020-08-28 Magic Leap Inc Methods and systems for generating virtual content display with a virtual or augmented reality apparatus
AU2015266670B2 (en) 2014-05-30 2019-05-09 Magic Leap, Inc. Methods and systems for displaying stereoscopy with a freeform optical system with addressable focus for virtual and augmented reality
CN104360484B (zh) 2014-12-02 2017-03-08 京东方科技集团股份有限公司 一种光波介质、眼镜及其成像方法
IL310369A (en) 2015-01-26 2024-03-01 Magic Leap Inc Virtual and augmented reality systems and methods with improved diffractive lattice structures
US9989763B2 (en) * 2015-12-04 2018-06-05 Microsoft Technology Licensing, Llc Imaging using multiple different narrow bands of light having respective different emission peaks
US11067797B2 (en) 2016-04-07 2021-07-20 Magic Leap, Inc. Systems and methods for augmented reality
US11201313B2 (en) 2018-11-29 2021-12-14 Universal Display Corporation Enhanced outcoupling from surface plasmon modes in corrugated OLEDs

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210118354A (ko) * 2019-01-24 2021-09-30 루머스 리미티드 2차원 확장이 가능한 도광 광학 소자를 포함하는 광학 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
IL261829B1 (en) 2023-01-01
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US20170293141A1 (en) 2017-10-12
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CN109073819A (zh) 2018-12-21

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