KR20190118670A - Mems 스캐닝 디스플레이 디바이스 - Google Patents

Abstract

스캐닝 이미지 디스플레이 시스템에 관한 실시예가 개시된다. 일 실시예에서, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템은, 광원, 모션 센서, 이미지를 형성하기 위해 적어도 하나의 치수를 따라 광원으로부터 광을 스캔하도록 구성되는 스캐닝 미러 시스템, 및 이미지를 형성하기 위해 광을 스캔하도록 스캐닝 미러 시스템을 제어하고, 모션 센서로부터의 헤드 모션 데이터를 수신하고, 헤드 모션 데이터에 기초하여 이미지의 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋 및 스캔 레이트 중 하나 이상을 조정하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다.

Description

MEMS 스캐닝 디스플레이 디바이스

일부 디스플레이 디바이스는 볼 수 있는 이미지를 생성하기 위해 광원 스캐닝을 사용한다. 일 실시예에서, 투사된 이미지의 픽셀에 걸쳐 레이저를 스캔하기 위해 상이한 각도로 스캐닝 미러 시스템에 의해 레이저 광이 반사된다. 각 픽셀에서의 광 컬러 및/또는 강도의 제어는 이미지가 투사되게 한다.

헤드 장착형 스캐닝 이미지 디스플레이 시스템에 관한 실시예가 개시된다. 일 실시예에서, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템은, 광원, 모션 센서, 이미지를 형성하기 위해 적어도 하나의 치수를 따라 광원으로부터 광을 스캔하도록 구성되는 스캐닝 미러 시스템, 및 이미지를 형성하기 위해 광을 스캔하도록 스캐닝 미러 시스템을 제어하고, 모션 센서로부터의 헤드 모션 데이터를 수신하고, 헤드 모션 데이터에 기초하여 이미지의 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋 및 스캔 레이트 중 하나 이상을 조정하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다. 이하 상세한 설명에서 더 개시되는 간략한 형태의 컨셉의 선택을 소개하기 위해 본 요약(Summary)이 제공된다. 본 요약은 청구되는 대상(subject matter)의 본질적 특징이나 중요 특징(key feature)의 확인을 의도하지 않고, 청구되는 대상의 범위를 한정하는데 사용되는 것도 의도하지 않는다. 또한, 청구되는 대상은 본 명세서의 임의의 부분에서 언급되는 임의의 또는 모든 단점을 해결하는 구현에 한정되지 않는다.

도 1은 예시적 MEMS 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 디바이스의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 2은 예시적 레이저 트레이스 다이어그램을 도시한다.
도 3은 다른 예시적 레이저 트레이스 다이어그램을 도시한다.
도 4는 제1 회전 배향에서 예시적 레이저 다이를 도시한다.
도 5는 제2 회전 배향에서 예시적 레이저 다이를 도시한다.
도 6은 다른 예시적 레이저 트레이스 다이어그램을 도시한다.
도 7은 다른 예시적 레이저 트레이스 다이어그램을 도시한다.
도 8은 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 디바이스의 하나 이상의 동작 파라미터를 동적으로 조정하는 예시적 방법을 예시하는 플로우 다이어그램을 도시한다.
도 9는 다른 예시적 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 디바이스의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 10는 다른 예시적 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 디바이스의 블록 다이어그램을 도시한다.
도 11은 예시적 컴퓨팅 디바이스의 블록 다이어그램을 도시한다.

상기한 바와 같이, 일부 디스플레이 디바이스는 볼 수 있는 이미지를 생성하기 위해 광원 스캐닝을 사용한다. 일 실시예에서, 레이저 광은 시야(field-of-view; FOV) 전체에 걸쳐 반사된 레이저 광을 투사하기 위해 상이한 각도로 미러 시스템에 의해 반사된다. 반사 각도의 범위를 달성하기 위해, 미세 전자 기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS) 액추에이터 등의 적합한 액추에이터가 미러 시스템을 회전시킬 수 있다.

MEMS 액추에이터는 2차원 FOV로 볼 수 있는 이미지를 생성하기 위해 수평 및 수직 방향으로 미러 시스템을 회전시킬 수 있다. 이것을 위해, 미러 시스템은 수평 및 수직 방향 모두에서 구동되는 단일 미러, 또는 수평 및 수직 방향에서 개별적으로 구동되는 2개의 미러를 포함할 수 있다. 수평 및 수직 방향에서 상이한 스캔 레이트(scan rate)가 사용될 수 있다. 2개의 미러 시스템에서, 예를 들어, 수평으로 스캐닝된 미러는 비교적 빠른 레이트(예컨대, -10 kHz)로 구동될 수 있고, 수직으로 스캐닝된 미러는 비교적 느린 레이트(예컨대, -60 Hz)로 구동될 수 있다. 수평 및 수직 스캔 레이트는 미러 개구(예컨대, 직경) 및 스캔 각도 등의 다른 인자와 함께 이 레이트에서 생성되는 이미지의 해상도를 적어도 부분적으로 결정할 수 있다.

그러나, 현재 MEMS 기술은 미러 스캔 레이트에 상한을 두어 디스플레이 해상도를 제한한다. 실시예로서, 60 Hz 수직 스캔 레이트와 결합된 27 kHz 수평 스캔 레이트는 720p의 수직 해상도를 산출할 수 있다. 720p 및 유사한 수직 해상도가 흐릿하고 저해상도로 보일 수 있는 특히 눈에 가까운 디스플레이 구현을 위해, 상당히 높은 수직 해상도(예를 들어, 1440p, 2160p)가 바람직할 수 있다. 수평 및/또는 수직 스캔 레이트의 증가는 디스플레이 해상도를 증가시키지만, 전자는 기술적으로 불가능할 수 있고, 후자는 전력 소비를 증가시킨다. 또한, 높은 스캔 레이트는 미러 스캔 각도 및 개구를 적어도 부분적으로 제한 할 수 있으며, 더 큰 값이 또한 요구된다. 추가적으로, 높은 해상도를 지원하는 것은 또한, 더 작은 “픽셀” 사이즈와 연관된 회절 한계로 인해 더 큰 미러 사이즈를 필요로 할 수 있다. 미러가 클수록 스캐닝 주파수가 낮아지기 때문에, 이러한 큰 미러를 사용하면 스캐닝 디스플레이로 더 높은 해상도를 달성하는 데 어려움을 더 증가시킬 수 있다.

따라서, 고해상도 출력을 위해 구성된 레이저 기반 MEMS 스캐닝 디스플레이 디바이스에 대한 실시예가 개시된다. 후술되는 바와 같이, 다수의 레이저를 동작시키는 인터레이스 모드는 레이저 출력 사이에 원하는 간격을 달성하기 위해 인터레이스 프레임들 사이의 가변 스캔 레이트 및/또는 위상 오프셋과 결합되어, 원하는 이미지 픽셀 간격 및 해상도를 산출할 수 있다. 다수의 레이저의 사용은, 다수의 라인이 미러 주기마다 스캐닝될 수 있게 하고, 이에 따라 미러 스캔 주파수를 증가시키지 않고 높은 해상도가 달성되게 하고, 더 큰 미러를 사용할 수 있어서 회절 한계로 인한 픽셀 사이즈 문제를 회피하는 것을 도울 수 있다. 또한, 아이 트래킹 센서(eye-tracking sensor)로부터의 출력이 사용자 시선 방향의 함수로서 레이저 출력 간격을 동적으로 변경하기 위해 이용되는 실시예가 개시되어 있다.

도 1은 예시적 레이저 기반 MEMS 스캐닝 디스플레이 디바이스로 도시된 예시적 디스플레이 디바이스(100)의 블록 다이어그램을 도시한다. 디스플레이 디바이스(100)는, 도 4 및 도 5를 참조하여 더 상세히 후술되는 바와 같은, 광원(102)을 포함하고, 임의의 적합한 형태(예를 들어, 하나 이상의 고체 상태 레이저)를 가정할 수 있고, 하나 이상의 파장의 광(예를 들어, 적색, 녹색, 및/또는 청색 파장 범위의 광)을 출력할 수 있다. 광원(102)은, 광원으로부터 수신된 광을 제2 미러(106)를 향하여 반사하는 제1 미러(104)에 의한 수신을 위해 광을 출력한다. 광이 궁극적으로 2차원 FOV를 통해 투사되고 볼 수 있는 이미지를 형성하도록, 제1 미러(104)는 수평(예를 들어, x축) 방향으로 스캔하도록 구성될 수 있고, 제2 미러(106)는 수직(예를 들어, y축) 방향으로 스캔하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 미러는 수직으로 스캔할 수 있고, 제2 미러는 수평으로 스캔할 수 있다.

도 1은, 볼 수 있는 이미지가 형성되는, 제2 미러(106)로부터 출력부(108)를 향한 광의 반사를 도시한다. 출력부(108)는 디스플레이 표면, 투사 광학 장치, 도파관 광학 장치 등의 임의의 적합한 형태를 가정할 수 있다. 실시예로서, 디스플레이 디바이스(100)는 불투명 표면으로서 구성된 출력부(108)를 갖는 가상 현실 헤드 장착형 디스플레이(head-mounted display; HMD) 디바이스로서, 또는 주변의 물리적 환경에 대응하는 이미지가 레이저 광으로 전달되고 결합될 수 있는 부분적으로 투명한 표면으로서 구성된 출력부를 갖는 믹스된(mixed) 현실 HMD 디바이스로서 구성될 수 있다. 디스플레이 디바이스(100)는 헤드업 디스플레이, 모바일 디바이스 스크린, 모니터, 텔레비전 등의 다른 적합한 형태를 가정할 수 있다.

원하는 이미지의 생성을 가능하게 하기 위해, 액추에이터(110)는 제1 및 제2 미러(104 및 106)를 개별적으로 구동한다. 일 실시예에서, 액추에이터(110)는 비교적 빠른 제1 레이트(예를 들어, 27 kHz, 35 kHz)로 제1 미러(104)를 수평 방향으로, 비교적 느린 제2 레이트(예를 들어, 60 Hz, 120 Hz)로 제2 미러(106)를 수직 방향으로 회전시킨다. 제2 레이트는 제2 미러(106)가 연속 방식으로 수직 스캔되도록 고정될 수 있는 반면, 다른 실시예에서 수직 스캔이 단계적으로 수행될 수 있어서, 제2 미러는 수평 스캔 라인이 완료되기 전에 실질적으로 0과 동일한 수직 속도를 갖고 수평 스캔 라인이 완료될 때 0이 아닌 후속 스캔 라인으로 이행한다. 미러(104 및 106)는 MEMS 작동 미러(MEMS actuated mirror)(예를 들어, 공진 압전 작동)와 같은 임의의 적합한 형태를 가정할 수 있다.

일부 구현예에서, 디스플레이 디바이스(100)는 디스플레이 디바이스의 사용자의 시선 방향을 검출하도록 동작 가능한 아이 트래킹 센서(112)를 더 포함할 수 있다. 사용자의 시선이 지향되는 출력부(108)에서의 위치를 결정하기 위해 시선 방향이 디스플레이 공간 내의 영역에 맵핑될 수 있다. 도 3을 참조하여 상세히 후술되는 바와 같이, 디스플레이 디바이스(100)의 하나 이상의 동작 파라미터들(예를 들어, 수직 스캔 레이트, 위상 오프셋)은 결정된 시선의 위치에 응답하여 변경될 수 있다. 센서(112)는 임의의 적합한 형태를 가정할 수 있다. 실시예로서, 센서(112)는, 사용자의 각각의 눈의 각막으로부터 광의 섬광을 반사시키도록 구성된 하나 이상의 광원(예를 들어, 적외선 광원), 및 섬광을 포함하는 사용자의 눈의 이미지를 캡처하는 하나 이상의 이미지 센서를 포함 할 수 있다.

일부 실시예에서, 디스플레이 디바이스(100)는, 디스플레이 디바이스의 모션, 예를 들어 사용자의 헤드의 움직임으로부터 발생하는 모션을 검출하도록 동작 가능한 모션 센서(113)를 더 포함할 수 있다. 도 8을 참조하여 상세히 후술되는 바와 같이, 디스플레이 디바이스(100)의 하나 이상의 동작 파라미터들(예를 들어, 수직 스캔 레이트, 위상 오프셋)은 검출된 모션에 응답하여 변경될 수 있다. 센서(113)는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 실시예로서, 모션 센서(113)는 하나 이상의 가속도계, 자이로스코프, 및/또는 자력계를 포함할 수 있다.

디스플레이 디바이스(100)는 여기에 개시된 접근법을 수행하기 위한 컨트롤러(114)를 더 포함한다. 컨트롤러(114)는 레이저(102)의 동작(예를 들어, 주파수, 강도, 듀티 사이클), 및/또는 제1 및/또는 제2 미러(104 및 106)를 제어할 수 있다. 컨트롤러(114)는 아이 트래킹 센서(112) 및/또는 모션 센서(113)로부터 출력을 수신할 수 있고, 또한 아이 트래킹 센서 출력 및/또는 모션 센서 출력에 기초하여 레이저, 제1 미러, 및/또는 제2 미러의 동작을 조정할 수 있다.

디스플레이 디바이스(100)는 도 1에 도시되지 않은 대체 또는 추가 엘리먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광학 엘리먼트(예를 들어, 콜리메이터, 확산기, 결합기, 수렴 렌즈, 발산 렌즈, 홀로그램 엘리먼트)가 레이저 광이 진행하는 광 경로에 배치되어 원하는 디스플레이 특성을 달성할 수 있다. 디스플레이 디바이스(100)는 디스플레이 디바이스의 능동 엘리먼트에 전력을 제공하기에 적합한 전원(예를 들어, 배터리, 전원)을 더 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이 디바이스(100)에 대한 다양한 수정, 예를 들어 제1 및 제2 미러(104 및 106) 대신에 단일 미러를 포함하는 것이 고려되는데, 여기서 단일 미러는 수평 및 수직의 양 방향으로 스캔된다.

도 2는 예시적 레이저 트레이스 다이어그램(200)을 도시한다. 예를 들어, 다이어그램(200)은 도 1의 디스플레이 디바이스(100)에 의해 생성될 수 있는 광학 출력을 도시한다. 연속적으로 인터레이스될 수 있는 2개의 상이한 프레임에서의 2개의 레이저의 출력에 대응하는 4개의 레이저 트레이스가 도시되어 있다. 각각의 트레이스는, FOV(201)에서, 예를 들어 도 1의 출력(108)에서의 디스플레이 공간 내에 생성된 광에 대응한다. 따라서, 터닝 포인트(202A 및 202B)와 같은 연속적인 터닝 포인트 사이의 레이저 트레이스의 부분은 그 레이저 트레이스에 의해 그려지는 인식된 이미지 픽셀의 수평 행에 대응할 수 있다. 일부 실시예에서, 터닝 포인트는 이미지 프레임의 외측에 있을 수 있다.

범례(legend)(204)에 표시된 바와 같이, 다이어그램(200)은 제1 프레임의 제1 레이저의 트레이스, 제1 프레임의 제2 레이저의 트레이스, 제2 프레임의 제1 레이저의 트레이스, 및 제2 프레임의 제2 레이저의 트레이스를 도시한다. 제1 프레임에서, 제1 및 제2 레이저의 트레이스는 하나의 라인에 의해 디스플레이 공간에서 수직으로 분리될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 레이저의 트레이스는 수직으로 정렬된 이미지 픽셀에 수직으로 인접한 광을 생성할 수 있다. 실시예로서, 도 2는, 제1 프레임의 제1 및 제2 레이저에 의해 생성될 수 있는 수직으로 인접한, 수직으로 정렬된 이미지 픽셀(206A 및 206B)을 도시한다.

도 2에 도시된 실시예는 실질적으로 정현파 모션으로 조화롭게 진동하는 액추에이터로 수평 미러 스캐닝이 달성되는 접근법에 대응할 수 있다. 따라서, 레이저 트레이스는 적어도 부분 정현파 모션을 나타낼 수 있으며; 도 2에 도시된 바와 같이, 각각의 레이저 트레이스는 사인파의 반주기(예를 들어, pi rad)에서 이미지 픽셀의 수평 행을 스캔하여, 2개의 수평 트레이스가 사인파의 전체 주기(예를 들어, 2*pi rad)로 스캔되도록 한다. 수직 미러를 제어하는 것은, 이들 2개의 트레이스가 수평 이미지 픽셀의 2개의 트레이스를 생성하게 한다.

이 공식에서, 제1 및 제2 프레임의 인터레이싱, 및 다른 연속적인 교번 프레임은 교번 프레임 사이에 위상 오프셋을 적용하는 것을 포함할 수 있다. 실시예로서, 도 2는 제1 및 제2 프레임 사이의 대응하는 정현파에 적용된 pi 라디안의 위상 오프셋을 도시한다. 이러한 방식으로 교번 프레임 사이에 위상 오프셋을 적용함으로써, FOV(201) 전체에 걸쳐 보다 균일한 광의 분포, 따라서 더 높은 해상도 이미지 및 밝기 균일성이 달성될 수 있다. 본 실시예에서의 수평 미러에 의해 채택되는 고주파 스캐닝 레이트를 고려하면, 고주파 수평 미러의 스캐닝 동작은, 스캐닝 레이트를 조정하는 것이 고조파 발진을 방해할 수 있기 때문에 고주파 수평 미러의 스캐닝 동작을 제어하는 것은 어려움을 야기할 수 있다. 이와 같이, 위상 오프셋은, 원하는 조정에 따라, 수평 스캔 주기에서 초기 또는 이후에 수직 스캐닝을 시작하도록 저속 스캐닝 수직 미러를 제어함으로써 달성된다. 또한, 인터레이스되는 프레임 사이에 충분히 높은 교번 주파수(alternating frequency)를 선택함으로써, 허용 불가능한 플리커(flickering) 없는 안정된 이미지가 생성되어, 양 프레임으로부터의 광이 뷰어에게 동시에 나타난다. 실시예로서, 각각의 프레임은 120 Hz의 수직 스캔 주파수로 디스플레이될 수 있고, 제1 및 제2 교번 프레임에 의해 형성된 프로그레시브 이미지는 60Hz의 수직 스캔 주파수로 디스플레이된다.

단일 라인(예를 들어, 픽셀) 간격이 FOV(201) 내의 특정 영역에서 달성될 수 있지만, 덜 바람직한 간격이 FOV 내의 다른 영역을 초래할 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서, FOV(201)에서 0도 근처의 수평 각도 내에서 제1 프레임의 각각의 레이저 및 제2 프레임의 동일한 대응 레이저로부터 고도의 오버랩이 출력된다. 대조적으로, 보다 바람직한 단일 라인 간격은 FOV(201)의 에지를 향해, 예를 들어 +/- 15도와 +/- 30도의 수평 각도 사이에서 달성된다. FOV(201)에서의 라인 간격의 이러한 편차로 인해 해상도와 밝기의 바람직하지 않은 편차가 발생할 수 있다. 이러한 편차를 해결하기 위해, 수직 스캐닝 미러를 조정함으로써 교번 프레임 사이의 위상 오프셋이 조정될 수 있다.

도 3은, 교번 프레임 사이의 pi/2 라디안의 위상 오프셋으로 생성되는 예시적 레이저 트레이스 다이어그램(300)을 도시한다. pi 라디안의 위상 오프셋으로 생성된 도 2의 레이저 트레이스 다이어그램(200)과 대조적으로, 도 3은 pi/2 라디안 오프셋의 사용이 FOV(201) 내의 다른 영역에서, 예를 들어 0도 근처의 수평 각도 내에서 단일 라인 간격을 얻는 방법을 도시한다. 덜 바람직한 간격 및 레이저 출력 오버랩은, FOV(201)의 엣지를 향한 수평각, 예를 들어 +/- 15도와 +/- 30도 사이의 각도를 초래한다.

도 2 및 도 3에 도시된 레이저 트레이스 다이어그램은 인터레이스된 레이저 스캔 출력에서 교번 프레임들 사이의 위상 오프셋 조정이 디스플레이 공간에서 FOV의 상이한 영역에서 원하는 라인 및 이미지 픽셀 간격을 생성하는 방법을 도시한다. 이 접근법은, FOV의 임의의 영역에서 원하는 라인 간격을 달성하기 위해 위상 오프셋의 임의의 적합한 세트의 사용으로 확장될 수 있다. 또한, 위상 오프셋 조정은, 사용자의 시선이 지향되는 영역들에서, 예를 들어 프레임의 끝과 수직 블랭크 간격의 후속 시작 사이에서 원하는 라인 간격을 달성하기 위해 디스플레이 디바이스의 동작 중에 동적으로 사용될 수 있다. 도 1을 참조한 실시예에서, 사용자의 시선이 지향되는 출력부(108)의 FOV 내의 영역을 결정하기 위해, 컨트롤러(114)는 사용자의 시선 방향을 나타내는 아이 트래킹 센서(112)로부터의 출력을 사용할 수 있다. 컨트롤러(114)는 사용자의 시선이 지향되는 영역에서의 원하는 라인 간격을 달성하기 위한 이 결정에 응답하여 위상 오프셋을 선택함으로써 디스플레이 디바이스(100)의 동작을 통해 사용자에 의해 인식되는 디스플레이 출력을 최적화할 수 있다. 위상 오프셋을 동적으로 조정하는 과정에서 임의의 적절한 레벨의 입도가 사용될 수 있다. 실시예로서, FOV는, 사분면으로 분할될 수 있으며, 각각의 위상 오프셋은 각각의 사분면과 연관되고, 그 사분면에서 원하는 라인 간격을 달성하는데 사용된다. 그러나, FOV는 동일하거나 동일하지 않을 수 있고, 규칙적이거나 불규칙적일 수 있는 임의의 적절한 기하학적 구조를 갖는 임의의 적절한 수의 영역으로 분할될 수 있다. 다른 실시예로서, 실질적으로 연속적인 기능이 FOV의 시선 포인트를 위상 오프셋에 매핑하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 시선 포인트와 위상 오프셋 사이의 맵핑의 세트를 결정하기 위해 몬테 카를로(Monte Carlo) 테스트가 수행될 수 있다.

도 2 및 도 3은 실시예로서 제공되며 어떤식으로든 제한하려는 것이 아님이 이해될 것이다. 예를 들어, 레이저 트레이스 다이어그램(200 및 300)은, 도 1의 디스플레이 디바이스(100)에 포함될 수 있는 하나 이상의 광학 엘리먼트에 의한 프로세싱 전에 출력되는 레이저를 나타낼 수 있다. 또한, 임의의 적절한 정수 n의 레이저가 사용될 수 있으며, 이미지의 수직 해상도는 n에 비례한다 - 예를 들어, n의 레이저 수가 2에서 4로 증가하면 수직 해상도가 2배가 된다. 또한, 수직 재생률(vertical refresh rate)의 증가가 수직 해상도를 감소시키는 임의의 적절한 수직 재생률이 사용될 수 있다 - 예를 들어, 수직 재생률의 배가(doubling)는 수직 해상도를 절반으로 감소시킨다. 이와 같이, 원하는 디스플레이 출력을 달성하기 위해 레이저의 수 n과 수직 재생률이 균형을 이룰 수 있다. 또한, 다이어그램(200 및 300)의 서브세트는 이미지가 시청자에게 제공되는 FOV로서 선택될 수 있다. 도 3을 참조한 실시예로서, 예시적 FOV(302)는 다이어그램(300)의 레이저 트레이스의 일부를 생략하는 것을 나타낸다. 생략된 부분은 레이저 출력이 비대칭이거나, 수직으로 오정렬된(다이어그램(300)의 수평 말단에서와 같이), 그렇지 않으면 원하지 않는 영역에 대응할 수 있다. 생략된 부분은 (예를 들어, 레이저에 대한 전력 공급을 중단함으로써) 레이저 출력이 비활성화되는 오버스캔 영역으로 지칭될 수 있다.

단일 그리고 다른 원하는 라인 간격을 생성하기 위해 다수의 레이저 구성이 사용될 수 있다. 일 실시예로서, 도 4는 2개의 고체 상태 레이저(402 A 및 402B)를 포함하는 예시적 레이저 다이(400)을 도시한다. 레이저(402 A 및 402B)는, 예를 들어 적합한 리소그래픽 프로세스를 통해 레이저 다이(400) 상에 배열될 수 있다. 도 4에 도시된 배향에서, 레이저 다이(400)는 x-축(404) 및 y-축(406)에 관하여 중심에 위치되고(centered), 이는 하나 이상의 미러(예를 들어, 도 1의 제1 및 제2 미러(104 및 106))가 스캔되는 수평 및 수직 축에 각각 대응할 수 있다. 또한, 레이저(402A 및 402B)는 레이저 중심에서 레이저 중심으로 수직 축을 따라 측정된 수직 분리 거리(408)만큼 수직 축(406)에 정렬되고 수직 축(406)을 따라 이격된다. 분리 거리(408)는, 원하는 레이저 동작을 달성하고 열 크로스토크(thermal crosstalk)와 같은 레이저(402A 및 402B) 사이의 매우 좁은 간격과 연관된 원하지 않는 문제를 회피하기 위해 선택될 수 있다. 분리 거리(408)는, 레이저 다이(400)를 형성하고 레이저(402A 및 402B)를 기계 공차와 함께 작동시키는데 필요한 구조적 및 전기적 엘리먼트의 배열을 추가로 수용할 수 있다. 일 실시예로서, 분리 거리(408)는 15 미크론(micron)과 실질적으로 동일할 수 있다.

그러나, 이 수직 분리 거리와 다른 수직 분리 거리는 디스플레이 공간에서 하나의 라인보다 큰 라인 간격으로 나타날 수 있다. 상세히 후술되는 바와 같이, 단일 라인 간격을 보상 및 달성하기 위해 특정 수직 재생률 및/또는 위상 오프셋이 선택될 수 있다.

도 4에 도시된 배향에 대해 레이저 다이를 회전시키고, 회전된 배향에서 미러 시스템에 레이저 광을 제공함으로써, 레이저 다이(400)로 단일 라인 간격이 달성될 수 있다. 이를 위해, 도 5는 도 4에 도시된 배향에 대해 회전된 방향으로 레이저 다이(400)를 도시한다. 비회전 배향의 수직 분리 거리(408)에 대해 감소된 수직 분리 거리를 달성하기 위해 회전된 배향이 선택된다. 예를 들어, 수직 분리 거리(410)가 1 미크론과 실질적으로 동일할 수 있다. 이러한 방식으로, 단일 라인 간격은 비회전 방향으로 15 미크론 또는 유사한 수직 분리 거리를 가질 수 있는 레이저 다이(400)를 갖는 디스플레이 공간에서 달성될 수 있다. 기계적 공차로 인해, 회전 레이저 다이(400)에서 회전 에러가 발생할 수 있으며, 이는 디스플레이 공간에서 라인 간격 에러로 나타날 수 있다. 보상하기 위해, 수직 재생률은 레이저(402A 및 402B) 사이의 알려진 기계적 간격 및 레이저 다이(400)의 열 편차(thermal variance)를 특징으로 하여 조정될 수 있다. 실시예로서, 단일 라인 간격을 달성하기 위해 일부 수직 해상도를 희생하여 수직 재생률을 증가시킴으로써 하나의 라인보다 큰 디스플레이 공간에서의 라인 간격이 보상될 수 있다. 도 2 및 도 3의 레이저 트레이스 다이어그램(200 및 300)은, 예를 들어 회전 배향으로 배열된 레이저 다이(400)에 의해 생성될 수 있다.

도 6은, 범례(602)에 의해 표시된 바와 같이, 2개의 교번 프레임에서의 2개의 레이저로부터의 레이저 트레이스를 포함하는 예시적 레이저 트레이스 다이어그램(600)을 도시한다. 다이어그램(600)은, 레이저(402A 및 402B) 사이에의 수직 분리 거리(408)를 가진 도 4에 도시된 배향에서의 레이저 다이(400)와 같은, 디스플레이 공간에서의 단일 라인을 초래하는 공간보다 큰 레이저들 사이의 수직 분리로 배향되는 레이저 다이에 의해 생성되는 레이저 출력을 나타낼 수 있다. 본 실시예에서, 레이저 트레이스에 의해 달리 가정된 정현파 프로파일은 수직 레이저 분리 거리로 인해 왜곡되어, 스캐닝 미러 효과로부터 발생하는 레이저 트레이스에 대한 ‘보우(bow)’형상을 초래한다. 또한 왜곡된 정현파의 특성은 레이저마다 상이하고 - 제1 레이저는 수평 라인 스캔 동안 더 큰 하향 곡률을 나타내는 반면, 제2 레이저는 수평 라인 스캔 동안 더 큰 상향 곡률을 나타낸다. 그러나, 상기한 바와 같이 수직 재생률을 조정함으로써 디스플레이 공간에서의 원하는 단일 및 다른 라인 간격이 달성될 수 있다. 수직 분리 거리(408)에 대하여, 예를 들어 이미지 내의 수평 라인의 정수를 여전히 유지하면서 라인 간격 및/또는 해상도를 조정하기 위해 수직 재생률이 변동될 수 있다. 예를 들어, 이것은 아이 트래킹 데이터를 사용하여 포비티드(foveated) 디스플레이를 달성하기 위해 포빌 영역(foveal region)(예를 들어, 사용자의 시선)에서보다 넌포빌 영역(non-foveal region)에서 (예를 들어, 사용자의 주변 뷰에서) 스캐닝이 더 빨리 발생하게 할 수 있다.

수직 분리 거리(408)를 가진 레이저 다이(400)에 의해 생성된 인터레이스 프레임들 사이의 위상 오프셋은, 상기한 바와 같이, FOV(604)의 특정 부분에서의 원하는 라인 간격을 생성하기 위해 조정될 수 있다. 도 7은, pi/2 라디안의 위상 오프셋으로의, 다이어그램(600)을 생성하기 위해 사용되는 pi 라디안의 위상 오프셋에서의 변동으로부터 초래되는 예시적 레이저 트레이스 다이어그램(700)을 도시한다. 원치 않는 라인 간격 및 레이저 출력 오버랩이 0도에 근접한 수평 각도에서 발생하는 다이어그램(600)과 대조적으로, 다이어그램(700)에 의해 표현된 pi/2 라디안 위상 오프셋은 0도에 근접한 수평 각도에서 원하는 라인 간격을 얻는다. 상기한 바와 같이, 도 1의 아이 트래킹 센서(112)로부터의 출력은, 사용자 시선에 응답하여 원하는 라인 간격을 달성하기 위해, 위상 오프셋을 동적으로 조정하는데 사용될 수 있다.

스캐닝 디스플레이 시스템이 HMD로서 구현되는 실시예에서, 사용자의 헤드 모션은 이미지 해상도에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 수직 헤드 모션(또는 더 일반적으로, 저주파 스캔 방향을 따른 헤드 모션)은 인터레이스 스캔 패턴의 프레임들 사이에서 에일리어싱(aliasing)을 생성하여 스캔 패턴의 라인들이 서로 “붕괴(collapse)”하는 것처럼 보일 수 있다. 이러한 경우에, 사용자는 저주파 스캔 방향을 따른 헤드 모션으로 인해 이미지 해상도의 감소를 경험할 수 있다. 마찬가지로 아이 모션(Eye motion)은 일부의 경우에 에일리어싱을 유발할 수 있다.

이러한 시각적 효과의 회피를 돕기 위해, 모션 데이터에 기초하여 스캔 레이트 및/또는 위상 오프셋을 조정하기 위해 헤드 모션 및/또는 아이 모션을 감지하는데 모션 센서가 사용될 수 있다. 도 8은 사용자 모션에 기초하여 하나 이상의 동작 파라미터를 동적으로 조정하는 예시적 방법(800)을 예시하는 플로우 다이어그램을 도시한다. 방법(800)은 헤드 장착형 디스플레이 시스템과 같은 컴퓨팅 시스템의 로직 서브시스템에 의해 실행 가능한 저장된 명령어로서 구현될 수 있다.

802에서, 방법(800)은 인터레이스 패턴 내의 광을 스캔하여 이미지를 형성하기 위해 스캐닝 미러 시스템을 제어하는 단계를 포함한다. 이것은, 804에 표시한 바와 같이, 고주파수에서 제1 방향으로 그리고 저주파수에서 제2 방향으로 광원으로부터의 광을 스캔하도록 스캐닝 미러 시스템을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 여기에 개시된 실시예를 포함하지만 이것에 한정되지 않는 임의의 적합한 스캐닝 미러 시스템이 사용될 수 있다.

방법(800)은 806에서 하나 이상의 센서로부터 모션 데이터를 수신하는 단계를 더 포함한다. 이러한 모션 데이터는, 808에서 표시된 바와 같이, 헤드 모션 센서로부터의 데이터를 포함할 수 있다. 헤드 모션 데이터는 3 개의 축을 따른 병진 및/또는 회전 속도 및/또는 가속도 정보와 같은 사용자의 헤드 모션에 관한 임의의 적합한 정보를 포함할 수 있다. 이러한 데이터로부터, 제2 방향을 따른 헤드 속도 벡터가 결정될 수 있다. 더 상세히 후술되는 바와 같이, 모션 데이터는 또한, 810에 표시된 바와 같이, 아이 트래킹 센서로부터 취득될 수 있다.

계속해서, 방법(800)은 812에서, 투사된 이미지에서의 인지 가능한 에일리어싱을 감소시키기 위해 모션 데이터에 기초하여 제2 방향으로 스캔 레이트 및 인터레이스 패턴의 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하는 단계를 포함한다. 일부 예들에서, 가속도는 이미지 디스플레이 시에 가능한 헤드 속도를 계산하기 위해 결정되고 사용될 수 있고, 가능한 헤드 속도는 조정을 결정하는데 사용될 수 있다.

예를 들어, 프레임의 디스플레이 동안 가속의 변화가 그 프레임 동안 덜 효과적인 결정된 조정을 렌더링하기에 충분한 크기인 경우에, 결정된 가속에 기초하여 조정이 결정되는 경우에도, 사용자의 헤드의 가속의 변화는 이미지의 인터레이스 패턴에 걸친 에일리어싱에 영향을 줄 수 있다. 일부 실시예에서, 가속의 변화는 프레임의 지속기간 동안 동일한 조정이 적용되는 프레임의 지속기간(예를 들어, 8ms 프레임 지속기간에 기초하여 5-10ms 간격)에 걸쳐 충분히 작을 것으로 예측될 수 있고, 가속이 예상 레벨을 초과하는 경우에는 명시적으로 보상되지 않는다. 다른 실시예에서, 실시간 가속이 결정될 수 있고, 하나 이상의 파라미터가 프레임의 지속기간 동안 스캔 레이트를 변경하기 위해 이미지 프레임의 디스플레이 동안 조정될 수 있다.

상기한 바와 같이, 에일리어싱은 또한 저주파 스캔 방향을 따른 아이 모션으로부터 발생할 수 있다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 하나 이상의 동작 파라미터는 부가적 또는 대안적으로 시선 트래킹 시스템으로부터의 아이 모션 데이터에 기초하여 조정될 수 있다. 따라서, 방법(800)은, 810에서, 이 데이터에 기초하여, 아이 트래킹 센서로부터 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있고, 제2 방향으로의 스캔 레이트 및 인터레이스 패턴의 프레임들 사이의 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정한다(814에서).

헤드 모션 및 아이 모션 양자를 고려하는 경우에, 인터레이스 패턴의 프레임들 사이의 위상 오프셋은, 816에 표시된 바와 같이, 헤드 모션 및 아이 모션에 대한 위상 오프셋을 개별적으로 결정함으로써 조정되고, 이어서 결정된 오프셋을 합산할 수 있다. 또한, 포비티드 디스플레이를 위해 오프셋이 결정되는 경우에, 포비티드 디스플레이 오프셋은 또한, 전체 위상 오프셋을 결정하여 적용하기 위해 헤드 모션 오프셋 및 아이 모션 오프셋으로 합산될 수 있다.

일부 실시예에서, 디스플레이는 좌측 눈 이미지 및 우측 눈 이미지에 대하여 개별 스캐닝 디스플레이 시스템을 사용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 시스템은 공통 컨트롤러에 의해 제어되는 각 아이(eye)에 대한 제1 및 제2 미러 및 개별 광원(예를 들어, 개별 레이저)를 포함하도록 수정될 수 있다. 이러한 실시예에서, 2개의 단안 디스플레이 시스템이 오버랩되어 입체 디스플레이를 생성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 2개의 단안 디스플레이 시스템 사이의 위상차는 부가적인 쌍안 디스플레이가 2개의 단안 이미지 스캔의 합산이 되도록 제어 가능하게 오프셋 될 수 있다. 실시예로서, 하나의 눈은 홀수 프레임을 볼 수 있는 반면 다른 눈은 짝수 프레임을 볼 수 있다. 이러한 실시예에서, 충분히 높은 프레임 레이트를 사용하여, 2개의 이미지를 보는 뷰어(viewer)는 2개의 이미지를 결합하여(fuse) 홀수 및 짝수 프레임의 중첩을 동시에 볼 것이다. 이러한 실시예에서, 홀수 및 짝수 프레임의 위상 오프셋은, 상기한 바와 같이, 스캔 사이의 원하는 라인 간격을 유지하고 인지 가능한 에일리어싱을 감소시키기 위해 모션 데이터에 기초하여 조정될 수 있다.

2개의 독립 스캐닝 디스플레이 시스템이 사용되는 경우에, 고주파 스캔 방향으로의 동일한 스캔 레이트를 달성하기가 어려울 수 있다. 예를 들어, 제조 공차 문제는 두 고주파 스캐닝 미러에 대해 충분히 일관된(예를 들어, <100Hz 차이) 공진 주파수를 보장하기 어렵게 만들 수 있다. 이러한 문제는 잠재적으로, 공진 주파수에 기초하여 파트(part)를 소팅(sorting)함으로써 해결될 수 있다. 그러나, 이는 제조 비용을 증가시킬 수 있으며, 또한 두 개의 독립 스캐닝 시스템 사이에서 고주파 스캔 레이트가 동일하지 않을 수 있는 가능한 온도 및 드라이브 변동성 문제를 해결하지 못할 것이다. 다른 가능한 해결책으로서, 하나 또는 양자의 고주파 스캐닝 미러는 다른 미러의 주파수와 매치되도록 공진 주파수로부터 강제로 동작될 수 있다. 그러나 이러한 해결책은 공진 주파수에서 미러를 동작하는 것보다 전력 소비가 훨씬 높을 수 있으며 시스템 안정성과 시야에 영향을 줄 수 있다. 또한, 공진 주파수가 근접하고(예를 들어 <100Hz) 충분히 안정적인 경우에도, 고주파 스캔 레이트의 (작은) 차이로 인한 위상차의 변화로 인해 각 프레임에 대해 상대 위상을 여전히 조정해야 할 수도 있다.

미스매치된 고주파 스캔 레이트에 의한 이러한 문제를 회피하기 위해, 동일 고주파 스캐닝 미러가 각 눈에 대한 별도의 느린 주파수 스캐닝 미러와 함께 사용될 수 있다. 이러한 구성의 실시예는 스캐닝 디스플레이 시스템(900)으로 도 9에 도시되어 있다. 스캐닝 디스플레이 시스템(900)은 각각 좌측 눈 및 우측 눈 광원(902a, 902b)을 포함한다. 각 광원은 동일한 고주파 스캐닝 미러(904)를 향하는 광(예를 들어, 레이저 광)을 검출한다. 스캐닝 디스플레이 시스템(900)은, 출력부(908a, 908b)를 향한 각 눈 이미지에 대하여 광을 스캔하기 위해 각각의 좌측 눈 및 우측 눈 저주파 스캐닝 미러(906a, 906b)를 더 포함한다. 컨트롤러(910)는 광원(902a, 902b), 고주파 스캐닝 미러(904), 및 각각의 저주파 스캐닝 미러(906a, 906b)를 제어한다. 컨트롤러(910)는 또한, 모션 센서(912)로부터 입력을 수신하고, 각각 914a, 914b로 도시된 각각의 눈에 대한 아이 트래킹 센서로부터의 입력을 수신할 수 있다. 모션 센서(912) 및/또는 아이 트래킹 센서(914a, 914b)로부터의 데이터에 기초하여, 컨트롤러(910)는 제1 디스플레이 및/또는 제2 디스플레이를 위한 프레임들 사이의 위상 오프셋을 조정할 수 있고, 이는 지각 가능한 에일리어싱을 완화시키는 것을 도울 수 있다.

다른 실시예로서, 스캐닝 디스플레이 시스템은, 제2 방향을 따른 광 이미터의 1차원 어레이로부터의 광을 스캔하기 위해, 제1 방향을 따른 각 픽셀에 대한 광 이미터(light emitter)를 가진 광 이미터의 1차원 어레이를 사용할 수 있다. 스캔 방향에서의 각 픽셀 행 또는 열에서의 각 광 이미터에 의해 발광되는 광을 개별적으로 제어함으로써 이미지가 투영될 수 있다. 이러한 시스템에서, 헤드 모션으로 인한 에일리어싱을 완화시키기 위해 좌측 및 우측 눈 이미지에 대하여 샘플 타이밍이 오프셋될 수 있다. 스캐닝된 1차원 이미지 라인을 출력부(1006a, 1006b)를 향하여 지향시키기 위해 각각 1차원 레이저 어레이(1002a, 1002b) 및 스캐닝 미러(1004a, 1004b)를 가진 제1 디스플레이(1000a) 및 제2 디스플레이(1000b)를 도시하는 도 10에 이러한 시스템의 실시예가 도시되어 있다. 컨트롤러(1008)는 각 디스플레이(1000a, 1000b)를 제어한다. 컨트롤러는 또한, 모션 센서(1010)로부터 입력을 수신하고, 각각 1012a, 1012b로 도시된 각각의 눈에 대한 아이 트래킹 센서로부터의 입력을 수신할 수 있다. 모션 센서(1010) 및/또는 아이 트래킹 센서(1012a, 1012b)로부터의 데이터에 기초하여, 컨트롤러(1008)는 제1 디스플레이(1000a) 및/또는 제2 디스플레이(1000b)에 의해 디스플레이된 이미지의 샘플 타이밍을 조정할 수 있다.

일부 실시형태에서, 여기에 개시된 방법들과 프로세스들은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스의 컴퓨팅 시스템과 관련될 수 있다. 특히, 이러한 방법들 및 프로세스들은 컴퓨터-애플리케이션 프로그램 또는 서비스, 애플리케이션-프로그래밍 인터페이스(API: application-programming interface), 라이브러리(library), 및/또는 다른 컴퓨터-프로그램 제품으로서 구현될 수 있다.

도 11은 상기 방법들 및 프로세스들 중 하나 이상을 수행할 수 있는 컴퓨팅 시스템(1100)의 비제한 실시형태를 개략적으로 나타낸다. 컴퓨팅 시스템(1100)은 간략한 형태로 도시되어 있다. 컴퓨팅 시스템(1100)은 하나 이상의 퍼스널 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 홈-엔터테인먼트 컴퓨터, 네트워크 컴퓨팅 디바이스, 게이밍 디바이스, 모바일 컴퓨팅 디바이스, 모바일 통신 디바이스(예컨대, 스마트 폰), 및/또는 다른 컴퓨팅 디바이스의 형태를 취할 수 있다.

컴퓨팅 시스템(1100)은 로직 머신(logic machine)(1102) 및 스토리지 머신(storage machine)(1104)을 포함한다. 컴퓨팅 디바이스(1100)는 디스플레이 서브시스템(1106), 입력 서브시스템(1108), 통신 서브시스템(1110), 및/또는 도 11에 도시되지 않은 다른 콤포넌트를 선택적으로 포함할 수 있다.

로직 머신(1102)은 명령어들을 실행하도록 구성되는 하나 이상의 물리적 디바이스를 포함한다. 예컨대, 로직 머신은 하나 이상의 애플케이션, 서비스, 프로그램, 루틴(routine), 라이브러리, 오브젝트(object), 콤포넌트(component), 데이터 구조, 또는 다른 논리 구성(logical construct)의 부분인 하나 이상의 명령어들을 실행하도록 구성될 수 있다. 작업 수행하고, 데이터 타입을 구현하고, 하나 이상의 콤포넌트의 상태를 변환하고, 기술적 효과를 달성하거나 그렇지 않으면 원하는 결과에 도달하기 위해, 이러한 명령어들이 구현될 수 있다.

로직 머신은 소프트웨어 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로서, 로직 머신은 하드웨어 또는 펌웨어 명령어를 실행하도록 구성되는 하나 이상의 하드웨어 또는 펌웨어 로직 머신을 포함할 수 있다. 로직 머신의 프로세서는 싱글-코어(single-core) 또는 멀티-코어(multi-core)가 될 수 있고, 여기서 실행되는 명령어들은 순차적 프로세싱, 병렬 프로세싱, 및/또는 분산 프로세싱을 위해 구성될 수 있다. 로직 머신의 개별 콤포넌트들은 선택적으로 통합된 프로세싱을 위해 원격으로 배치될 수 있는 그리고/또는 구성될 수 있는 2개 이상의 개별 디바이스들 중에 분산될 수 있다. 로직 머신의 양상은 원격 액세스 가능한, 클라우드-컴퓨팅 구조로 구성되는 네트워킹된 컴퓨팅 디바이스에 의해 가상화되고 실행될 수 있다.

여기에 개시된 방법들 및 프로세스들을 구현하기 위해, 스토리지 머신(1104)은, 로직 머신에 의해 실행 가능한 명령어들을 보유하도록 구성되는 하나 이상의 물리적 디바이스들을 포함한다. 이러한 방법들 및 프로세스들이 구현될 때, 스토리지 머신(1104)의 상태가 변환(예컨대, 상이한 데이터를 보유하도록)될 수 있다.

스토리지 머신(1104)은 착탈식(removable) 및/또는 빌트 인 디바이스(built-in device)를 포함할 수 있다. 스토리지 머신(1104)은 다른 것들 중에서 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, 테이프 드라이브, MRAM 등)를 포함할 수 있다. 스토리지 머신(1104)은 휘발성, 비휘발성, 동적, 정적, 판독/기입, 판독전용, 랜덤-액세스, 순차-액세스, 로케이션-어드레서블(location-addressable), 파일-어드레서블(file-addressable), 및/또는 콘텐트-어드레서블(content-addressable) 디바이스를 포함할 수 있다.

스토리지 머신(1104)은 하나 이상의 물리적 디바이스를 포함한다는 것이 인식될 것이다. 그러나, 여기에 대안으로 개시된 명령어들의 양상은 한정 기간 동안 물리적 디바이스에 의해 유지되지 않는 통신 매체(예컨대, 전자기 신호, 광학 신호 등)에 의해 전파될 수 있다.

로직 머신(1102) 및 스토리지 머신(1104)의 양태는 하나 이상의 하드웨어-로직 콤포넌트들에 함께 통합될 수 있다. 이러한 하드웨어-로직 콤포넌트는 예를 들어 FPGA(field-programmable gate array), PASIC / ASIC(program- and application-specific integrated circuit), PSSP / ASSP(program- and application-specific standard product), SOC(system-on-a-chip), 및 CPLD(complex programmable logic device)를 포함할 수 있다.

용어 “모듈”, “프로그램”, 및 “엔진”은 특정 기능을 수행하기 위해 구현되는 컴퓨팅 시스템(1100)의 양태를 개시하기 위해 사용될 수 있다. 일부의 케이스(case)에서, 모듈, 프로그램, 또는 엔진은 스토리지 머신(1104)에 의해 유지되는 명령어를 실행하는 로직 머신(1102)을 통해 예시될(instantiated) 수 있다. 상이한 모듈, 프로그램, 및/또는 엔진들은 동일한 애플리케이션, 서비스, 코드 블록, 오브젝트(object), 라이브러리, 루틴, API, 기능 등으로부터 예시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 마찬가지지로, 동일 모듈, 프로그램, 및/또는 엔진은 상이한 애플리케이션, 서비스, 코드 블록, 오브젝트, 루틴, API, 기능 등에 의해 예시될 수 있다. 용어 “모듈”, "프로그램", 및 “엔진”은 실행 가능 파일, 데이터 파일, 라이브러리, 드라이버, 스크립트(script), 데이터베이스 레코드 등의 각각 또는 그룹을 포함할 수 있다.

여기에 사용된 “서비스”는 다수의 유저 세션에 걸쳐 실행 가능한 애플리케이션 프로그램이라는 것이 인식될 것이다. 서비스는 하나 이상의 시스템 콤포넌트, 프로그램, 및/또는 다른 서비스에 이용 가능하게 될 수 있다. 일부 구현에서, 서비스는 하나 이상의 서버-컴퓨팅 디바이스 상에서 실행될 수 있다.

디스플레이 서브시스템(1106)이 포함되는 경우에, 디스플레이 서브시스템(706)은 스토리지 머신(1104)에 의해 보유되는 데이터의 시각적 묘사를 나타내는데 사용될 수 있다. 이 시각적 묘사는 GUI(graphical user interface)의 형태를 취할 수 있다. 여기에 개시된 방법들 및 프로세스들이 스토리지 머신에 의해 유지되는 데이터를 변경하고 이에 따라 스토리지 머신의 상태를 변환하기 때문에, 아래에 놓인 데이터의 변경을 시각적으로 표시하기 위해 디스플레이 서브시스템(1106)의 상태가 마찬가지로 변환될 수 있다. 디스플레이 서브시스템(1106)은 임의의 타입의 기술을 가상으로 사용하는 하나 이상의 디스플레이 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 디스플레이 디바이스가 공유 인클로저(shared enclosure)에서 로직 머신(1102) 및/또는 스토리지 머신(1104)과 결합되거나, 이러한 디스플레이 디바이스가 주변 디스플레이 디바이스가 될 수 있다.

포함되는 경우에, 입력 서브시스템(1108)은 키보드, 마우스, 터치 스크린, 또는 게임 컨트롤러 등의 하나 이상의 유저-입력 디바이스를 포함하거나 하나 이상의 유저-입력 디바이스와 인터페이스할 수 있다. 일부 실시형태에서, 입력 서브시스템은 선택된 NUI(natural user input) 콤포넌트리(componentry)를 포함하거나 인터페이스할 수 있다. 이러한 콤포넌트리는 통합되거나 주변기기가 될 수 있고, 입력 동작의 전달 및/또는 프로세싱은 온 보드(on-board) 또는 오프 보드(off-board)로 처리될 수 있다. 예시적 NUI 콤포넌트리는, 연설 및/또는 음성 인식을 위한 마이크로폰; 머신 비전(machine vision) 및/또는 제스처 인식을 위한 적외선, 컬러, 입체, 및/또는 뎁스 카메라(depth camera); 모션 검출 및/또는 의도 인식을 위한 헤드 트랙커(head tracker), 아이 트랙커(eye tracker), 가속도계, 및/또는 자이로스코프(gyroscope); 뿐만 아니라 두뇌 활동을 평가하기 위한 전계 센싱 콤포넌트리를 포함할 수 있다.

포함되는 경우에, 통신 서브시스템(1110)은 하나 이상의 다른 컴퓨팅 디바이스와 통신가능하게 연결하도록 구성될 수 있다. 통신 서브시스템(1110)은 하나 이상의 상이한 통신 프로토콜과 호환가능한 유선 및/또는 무선 통신 디바이스를 포함할 수 있다. 비제한적 실시예로서, 통신 서브시스템은 무선 전화 네트워크, 무선 또는 유선 근거리 네트워크, 무선 또는 유선 광역 네트워크를 통한 통신을 위해 구성될 수 있다. 일부 실시형태에서, 통신 서브시스템은 컴퓨팅 시스템(1100)이 인터넷 등의 네트워크를 통해 다른 디바이스로 및/또는 다른 디바이스로부터 메시지를 전송 및/또는 수신하게 할 수 있다.

다른 실시예는 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템을 제공하고, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템은, 광원, 모션 센서, 이미지를 형성하기 위해 적어도 하나의 치수를 따라 광원으로부터 광을 스캔하도록 구성되는 스캐닝 미러 시스템, 및 이미지를 형성하기 위해 광을 스캔하도록 스캐닝 미러 시스템을 제어하고, 모션 센서로부터의 헤드 모션 데이터를 수신하고, 헤드 모션 데이터에 기초하여 이미지의 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋 및 스캔 레이트 중 하나 이상을 조정하도록 구성되는 컨트롤러를 포함한다. 이러한 실시예에서, 스캐닝 미러 시스템은 대안적 또는 부가적으로, 제1 방향으로 광을 스캔하도록 구성되는 제1 미러, 및 제2 방향으로 광을 스캔하도록 구성되는 제2 미러를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 컨트롤러는 대안적 또는 부가적으로, 스캐닝 미러 시스템이 제1 방향으로의 광의 스캐닝에 관하여 제2 방향으로의 광의 스캐닝을 개시하는 시간을 조정함으로써 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋을 조정하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 컨트롤러는 대안적 또는 부가적으로, 이미지 내의 영역에서의 원하는 라인 간격에 기초하여 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋을 조정하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 영역은 이미지 내의 영역 내의 복수의 영역들 중 하나의 영역이 될 수 있고, 컨트롤러는 대안적 또는 부가적으로 각각의 위상 오프셋을 복수의 영역 각각과 연관시키도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템은 사용자의 시선 방향을 검출하도록 구성되는 아이 트래킹 센서를 더 포함할 수 있고, 컨트롤러는 대안적 또는 부가적으로 이미지 내의 영역에 시선 방향을 맵핑하고, 이미지 내의 영역에 기초하여 제2 방향에서의 스캔 레이트 및 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하도록 또한 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 컨트롤러는 대안적 또는 부가적으로 이미지 내의 제1 영역에 대한 시선 방향의 맵핑에 기초하는 제1 방식으로 위상 오프셋을 조정하고, 이미지 내의 제2 영역에 대한 시선 방향의 맵핑에 기초하는 제2 방식으로 위상 오프셋을 조정하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 영역은 이미지의 포빌 영역이 될 수 있고, 이미지는 넌포빌 영역을 포함할 수 있고, 컨트롤러는 대안적 또는 부가적으로 넌포빌 영역에서의 스캔 레이트를 증가시키고 포빌 영역에서의 스캔 레이트를 감소시키도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋은 다수의 위상 오프셋 조정을 포함할 수 있고, 컨트롤러는 대안적 또는 부가적으로, 이미지 내의 영역에 기초하여 제1 위상 오프셋 조정을 결정하고, 헤드 모션에 기초하여 제2 위상 오프셋 조정을 결정하고, 결정된 제1 위상 오프셋 조정 및 결정된 제2 위상 오프셋 조정에 기초하여 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋을 조정하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 광원은 대안적 또는 부가적으로, 2개 이상의 오프셋 레이저를 포함하는 레이저 광원을 포함할 수 있고, 레이저 광원은 다수의 컬러의 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템은 눈 움직임을 검출하도록 구성되는 아이 트래킹 센서를 포함할 수 있고, 컨트롤러는 대안적 또는 부가적으로 눈 움직임을 맵핑하고, 눈 움직임에 기초하여 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋을 조정하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 스캐닝 미러 시스템은 대안적 또는 부가적으로 스캐닝 미러 시스템을 구동하는 미세 전자 기계 액추에이터의 절반 주기(half period)에서 이미지의 수평 라인을 스캔하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 광원은 대안적 또는 부가적으로 광 이미터의 1차원 어레이를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 스캐닝 미러 시스템은 대안적 또는 부가적으로 고주파 스캔 방향 및 저주파 스캔 방향 각각에 대한 동일 고주파 스캐닝 미러 및 각각의 좌측 눈 및 우측 눈 저주파 스캐닝 미러를 포함할 수 있다.

다른 실시예는 이미지 디스플레이 방법을 제공하고, 상기 방법은, 광원으로부터의 광을 스캐닝 미러 시스템을 향하여 지향시키는 단계, 고주파수로 제1 방향으로 저주파수로 제2 방향으로 광원으로부터의 광을 스캐닝하여 인터레이스 패턴으로 광을 스캔하고 이미지를 형성하는 단계, 모션 센서로부터의 헤드 모션 데이터를 수신하는 단계, 및 적어도 헤드 모션 데이터에 기초하여, 제2 방향으로의 스캔 레이트 및 인터레이스 패턴의 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예에서, 방법은 대안적 또는 부가적으로 이미지 내의 영역에 대하여 아이 트래킹 센서를 통해 결정된 시선 방향을 맵핑하는 단계, 및 이미지 내의 영역에 기초하여 제2 방향으로의 스캔 레이트 및 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 상기 방법은 대안적 또는 부가적으로, 아이 트래킹 센서를 통해 이미지에 걸쳐 눈 움직임을 맵핑하는 단계, 및 눈 움직임에 기초하여, 제2 방향으로의 스캔 레이트 및 인터레이스 패턴의 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 광원으로부터의 광을 스캐닝하는 단계는 대안적 또는 부가적으로, 1440p 내지 2160p의 해상도로 이미지를 형성하기 위해 광을 스캐닝하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시예는 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템을 제공하고, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템은, 광원, 모션 센서, 이미지를 형성하기 위해 고주파수로 제1 방향으로 저주파수로 제2 방향으로 광원으로부터의 광을 스캔하도록 구성된 스캐닝 미러 시스템, 아이 트래킹 센서, 및 컨트롤러를 포함하고, 컨트롤러는, 이미지를 형성하기 위해 인터레이스 패턴으로 광을 스캔하고, 모션 센서로부터의 헤드 모션 데이터를 수신하고, 아이 트래킹 센서로부터 데이터를 수신하고, 적어도 헤드 모션 데이터 및 아이 트래킹 센서로부터 수신된 데이터에 기초하여, 제2 방향으로의 스캔 레이트 및 인터레이스 패턴의 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하기 위해, 스캐닝 미러 시스템을 제어하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 컨트롤러는 대안적 또는 부가적으로, 시선 방향 및 눈 움직임 중 하나 이상의 표시를 수신함으로써 아이 트래킹 센서로부터의 데이터를 수신하도록 구성될 수 있고, 컨트롤러는 대안적 또는 부가적으로, 시선 방향 및 눈 움직임 중 하나 이상에 기초하여 제1 위상 오프셋 조정을 결정하고, 헤드 모션 데이터에 기초하여 제2 위상 오프셋 조정을 결정하고, 결정된 제1 위상 오프셋 조정 및 결정된 제2 위상 오프셋 조정에 기초하여, 인터레이스 패턴의 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋을 조정하도록 구성될 수 있다.

여기에 개시된 구성 및/또는 방법은 사실상 예시라는 것과 이 특정 실시형태 또는 실시예는 다수의 변형이 가능하기 때문에 한정의 의미로 간주되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 여기에 개시된 특정 루틴 또는 방법은 임의의 수의 프로세싱 방식(processing strategy) 중 하나 이상을 대표할 수 있다. 따라서, 예시된 및/또는 개시된 다양한 동작들은 예시된 및/또는 개시된 순서로, 다른 순서로, 병렬적으로 수행되거나 생략될 수 있다. 마찬가지로, 상기 프로세스의 순서는 변경될 수 있다.

본 명세서의 대상은 임의의 그리고 모든 등가물에 더하여 다양한 프로세스, 시스템, 및 구성과 여기에 개시된 다른 피처, 기능, 동작, 및/또는 속성의 모든 새롭고 명백하지 않은 조합 및 하부조합(sub-combination)을 포함한다.

Claims (15)

1. 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템으로서,
   광원;
   모션 센서;
   이미지를 형성하기 위해 적어도 1차원을 따라 상기 광원으로부터의 광을 스캔하도록 구성되는 스캐닝 미러 시스템; 및
   컨트롤러
   를 포함하고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 광을 스캔하여 상기 이미지를 형성하기 위해 상기 스캐닝 미러 시스템을 제어하고,
   상기 모션 센서로부터 헤드 모션 데이터를 수신하고,
   상기 헤드 모션 데이터에 기초하여 상기 이미지의 스캔 레이트(scan rate) 및 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하도록
   구성되는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스캐닝 미러 시스템은, 제1 방향으로 상기 광을 스캔하도록 구성되는 제1 미러 및 제2 방향으로 상기 광을 스캔하도록 구성되는 제2 미러를 포함하는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 스캐닝 미러 시스템이 상기 제1 방향으로의 상기 광의 스캐닝에 비해 상기 제2 방향으로의 상기 광의 스캐닝을 시작하는 시간을 조정함으로써, 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상기 위상 오프셋을 조정하도록 구성되는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 이미지 내의 영역에서의 원하는 라인 간격에 기초하여 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상기 위상 오프셋을 조정하도록 구성되는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 영역은 상기 이미지 내의 복수의 영역들 중 하나이고, 상기 컨트롤러는 각각의 위상 오프셋을 상기 복수의 영역들 각각과 연관시키도록 구성되는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   사용자의 시선 방향을 검출하도록 구성되는 아이 트래킹 센서를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 또한, 상기 시선 방향을 상기 이미지 내의 영역에 맵핑하고 상기 이미지 내의 상기 영역에 기초하여 상기 스캔 레이트 및 상기 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하도록 구성되는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 영역은 상기 이미지의 포빌 영역(foveal region)이고, 상기 이미지는 넌포빌 영역(non-foveal region)을 포함하고, 상기 컨트롤러는 또한, 상기 넌포빌 영역에서의 상기 스캔 레이트를 증가시키고 상기 포빌 영역에서의 상기 스캔 레이트를 감소시키도록 구성되는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋은 다수의 위상 오프셋 조정을 포함하고, 상기 컨트롤러는,
   상기 이미지 내의 영역에 기초하여 제1 위상 오프셋 조정을 결정하고,
   상기 헤드 모션 데이터에 기초하여 제2 위상 오프셋 조정을 결정하고,
   상기 결정된 제1 위상 오프셋 조정과 상기 결정된 제2 위상 오프셋 조정의 합에 기초하여 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상기 위상 오프셋을 조정하도록
   구성되는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 광원은 2개 이상의 오프셋 레이저를 포함하는 레이저 광원이고, 상기 레이저 광원은 다수의 컬러의 광을 출력하도록 구성되는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    눈 움직임을 검출하도록 구성되는 아이 트래킹 센서를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 또한,
    상기 눈 움직임을 맵핑하고,
    상기 눈 움직임에 기초하여 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상기 위상 오프셋을 조정하도록
    구성되는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 광 이미터의 1차원 어레이를 포함하는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
12. 제1항에 있어서,
    상기 스캐닝 미러 시스템은, 고주파 스캔 방향 및 저주파 스캔 방향에서 각각 스캐닝하기 위한 동일 고주파 스캐닝 미러 및 개별 좌측 눈 및 우측 눈 저주파 스캐닝 미러들을 포함하는 것인, 스캐닝 헤드 장착형 디스플레이 시스템.
13. 이미지 디스플레이 방법으로서,
    광원으로부터의 광을 스캐닝 미러 시스템을 향해 지향시키는 단계;
    고주파수로 제1 방향으로 그리고 저주파수로 제2 방향으로 상기 광원으로부터의 광을 스캐닝하여 인터레이스 패턴(interlaced pattern)으로 상기 광을 스캔하고 상기 이미지를 형성하는 단계;
    모션 센서로부터의 헤드 모션 데이터를 수신하는 단계; 및
    적어도 상기 헤드 모션 데이터에 기초하여, 상기 제2 방향으로의 스캔 레이트 및 상기 인터레이스 패턴의 제1 프레임과 제2 프레임 사이의 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하는 단계
    를 포함하는, 이미지 디스플레이 방법.
14. 제13항에 있어서,
    아이 트래킹 센서를 통해 결정된 시선 방향을 상기 이미지 내의 영역에 맵핑하는 단계, 및
    상기 이미지 내의 영역에 기초하여 상기 제2 방향으로의 스캔 레이트 및 상기 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하는 단계
    를 더 포함하는, 이미지 디스플레이 방법.
15. 제13항에 있어서,
    아이 트래킹 센서를 통해 상기 이미지에 걸쳐 눈 움직임을 맵핑하는 단계; 및
    상기 눈 움직임에 기초하여, 상기 제2 방향으로의 스캔 레이트 및 상기 인터레이스 패턴의 상기 제1 프레임과 상기 제2 프레임 사이의 상기 위상 오프셋 중 하나 이상을 조정하는 단계
    를 더 포함하는, 이미지 디스플레이 방법.

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