KR20190128727A - 디스플레이들을 갖는 전자 디바이스들을 위한 광학 시스템들 - Google Patents

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Abstract

전자 디바이스는 픽셀 어레이를 가질 수 있다. 광원이 이미지 광을 생성하기 위해 픽셀 어레이를 조명할 수 있다. 이미지 광은 다중-요소 렌즈를 통과할 수 있고, 프리즘과 같은 입력 커플러를 사용하여 도파관 내로 결합될 수 있다. 회절 격자와 같은 출력 커플러가 이미지 광을 도파관 밖으로 그리고 사용자를 향해 결합할 수 있다. 사용자는 이미지 광을 관찰할 수 있고, 도파관을 통해 실제 세계 객체들을 관측할 수 있다. 도파관은, 다중-요소 렌즈의 출구 표면으로부터 소정 거리에 조리개 정지부를 정의하는 국부적으로 수정된 부분들을 가질 수 있다. 다중-요소 렌즈는 제1 및 제2 수색성 더블릿(achromatic doublet)들 및 제1 및 제2 수색성 더블릿들 사이의 제1 및 제2 싱글릿(singlet)들을 가질 수 있다. 다중-요소 렌즈의 렌즈 요소들은 비구형 표면들을 갖는 렌즈 요소들을 포함할 수 있다.

Description

디스플레이들을 갖는 전자 디바이스들을 위한 광학 시스템들
본 출원은 2017년 6월 6일자로 출원된 가특허 출원 제62/516,014호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
본원은 일반적으로 전자 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스플레이를 구비한 전자 디바이스에 관한 것이다.
전자 디바이스들은 종종 디스플레이들을 포함한다. 예를 들어, 한 쌍의 가상 현실 또는 혼합 현실 유리들과 같은 머리 장착 디바이스는 사용자를 위한 이미지들을 디스플레이하기 위한 디스플레이를 가질 수 있다. 광학 시스템은 디스플레이로부터의 이미지 광을 사용자의 눈으로 지향시키기 위해 사용될 수 있다.
머리 장착 디바이스에서 디스플레이로부터의 이미지들을 사용자의 눈으로 제공하기 위해 광학 시스템을 사용하는 프로세스는 이미지 왜곡을 도입할 가능성을 갖는다. 또한, 사용자의 머리에 착용하기에 충분히 콤팩트한 광학 시스템을 형성하는 데 문제가 발생할 수 있다. 주의를 기울이지 않으면, 전자 디바이스를 위한 광학 시스템은 과도하게 부피가 클 수 있고, 만족스러운 광학 성능을 나타내지 않을 수 있다.
머리 장착 디바이스와 같은 전자 디바이스는 픽셀 어레이를 가질 수 있다. 광원이 이미지 광을 생성하기 위해 픽셀 어레이를 조명할 수 있다. 픽셀 어레이를 조명할 때, 광원으로부터의 광은 프리즘을 통과할 수 있다. 반사된 이미지 광은 프리즘을 통해 다중-요소 렌즈로 통과할 수 있다.
이미지 광은 다중-요소 렌즈를 통과할 수 있고, 프리즘과 같은 입력 커플러를 사용하여 도파관 내로 결합될 수 있다. 회절 격자와 같은 출력 커플러가 이미지 광을 도파관 밖으로 그리고 사용자를 향해 결합할 수 있다. 사용자는 이미지 광을 관찰할 수 있고, 도파관을 통해 실제 세계 객체들을 동시에 관측할 수 있다.
도파관은 소정 두께를 가질 수 있고, 다중-요소 렌즈의 출구 표면으로부터 소정 거리에 조리개 정지부를 정의하는 국부적으로 수정된 측방향 부분들을 가질 수 있다. 다중-요소 렌즈는 제1 및 제2 수색성 더블릿(achromatic doublet)들 및 제1 및 제2 수색성 더블릿들 사이의 제1 및 제2 싱글릿(singlet)들을 가질 수 있다. 다중-요소 렌즈의 렌즈 요소들은 비구형 표면들을 갖는 렌즈 요소들을 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른, 디스플레이를 갖는 예시적인 전자 디바이스의 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른, 디스플레이로부터의 이미지 광을 사용자에게 제공하는 예시적인 광학 시스템의 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 이미지 광이 도파관 내로 그리고 도파관 밖으로 어떻게 결합될 수 있는지를 도시하는 예시적인 광학 시스템의 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 조리개 정지부를 정의하기 위해 광을 측방향으로 한정하도록 도파관의 부분들이 어떻게 수정될 수 있는지를 도시하는 도파관의 단부 부분의 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 광학 시스템에 대한 예시적인 다중-요소 렌즈의 측단면도이다.
머리 장착 디바이스들 및 다른 전자 디바이스들은 가상 현실 및 혼합 현실(증강 현실) 시스템들에 사용될 수 있다. 이들 디바이스들은 휴대용 소비자 전자 장치(예를 들어, 셀룰러 전화들, 태블릿 컴퓨터들, 안경, 기타 착용 장비와 같은 휴대용 전자 디바이스들), 조종석, 차량들 등의 헤드-업(head-up) 디스플레이들, 디스플레이-기반 장비(프로젝터들, 텔레비전들 등)를 포함할 수 있다. 이들과 같은 디바이스들은 디스플레이들 및 다른 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 가상 현실 및/또는 혼합 현실 콘텐츠가 머리 장착 디스플레이 디바이스를 갖는 사용자(관찰자)에게 제공되는 디바이스 구성들이 본 명세서에서 예로서 설명된다. 그러나, 이는 예시적일 뿐이다. 가상 현실 및/또는 혼합 현실 콘텐츠와 같은 시각적 콘텐츠를 사용자에게 제공하는 데 임의의 적합한 장비가 사용될 수 있다.
사용자의 머리 상에 착용된 한 쌍의 증강 현실 안경과 같은 머리 장착 디바이스는 실제 세계 콘텐츠의 상부에 중첩되는 컴퓨터-생성 콘텐츠를 사용자에게 제공하기 위해 사용될 수 있다. 실제 세계 콘텐츠는 광학 시스템의 투명 부분을 통해 사용자에 의해 직접 관찰될 수 있다. 광학 시스템은 디스플레이 시스템 내의 하나 이상의 픽셀 어레이들로부터의 이미지들을 사용자의 눈으로 라우팅하기 위해 사용될 수 있다. 유리 또는 플라스틱 또는 다른 도광체와 같은 투명 재료의 시트로부터 형성된 얇은 평면 도파관과 같은 도파관이 픽셀 어레이들로부터의 이미지 광을 사용자에게 전달하기 위해 광학 시스템 내에 포함될 수 있다. 디스플레이 시스템은 액정-온-실리콘 디스플레이들, 마이크로전자기계 시스템(microelectromechanical systems, MEMS) 디스플레이들, 또는 다른 디스플레이들과 같은 반사형 디스플레이들을 포함할 수 있다.
머리 장착 디바이스와 같은 예시적인 전자 디바이스의 개략도가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 머리 장착 디바이스(10)는 지지 구조체(15)와 같은 머리 장착가능 지지 구조체를 가질 수 있다. 머리 장착 디스플레이(10)의 컴포넌트들은 지지 구조체(15)에 의해 지지될 수 있다. 때때로 하우징으로 지칭될 수 있는 지지 구조체(15)는 한 쌍의 안경(예컨대, 좌측 및 우측 템플(temple)들 및 다른 프레임 부재들)의 프레임을 형성하도록 구성될 수 있거나, 헬멧을 형성하도록 구성될 수 있거나, 한 쌍의 고글을 형성하도록 구성될 수 있거나, 다른 머리 장착가능 구성들을 가질 수 있다.
디바이스(10)의 동작은 제어 회로부(16)를 사용하여 제어될 수 있다. 제어 회로부(16)는 머리 장착 디스플레이(10)의 동작을 제어하기 위한 저장 및 처리 회로부를 포함할 수 있다. 회로부(16)는, 예를 들어, 하드 디스크 드라이브 저장장치, 비휘발성 메모리(예를 들어, 솔리드 스테이트 드라이브를 형성하도록 구성된 전기적으로 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예를 들어, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리) 등과 같은 저장장치를 포함할 수 있다. 제어 회로부(16) 내의 처리 회로부는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들, 기저대역 프로세서들, 전력 관리 유닛들, 오디오 칩들, 그래픽 처리 유닛들, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit)들 및 다른 집적 회로들에 기초할 수 있다. 소프트웨어 코드는 회로부(16) 내의 저장장치 상에 저장되고, 머리 장착 디스플레이(10)에 대한 동작들(예를 들어, 데이터 수집 동작들, 제어 신호들을 사용하는 컴포넌트들의 조정을 수반하는 동작들, 사용자를 위해 디스플레이될 이미지 콘텐츠를 생성하는 이미지 렌더링 동작들 등)을 구현하기 위해 회로부(16) 내의 처리 회로부 상에서 실행될 수 있다.
머리 장착 디바이스(10)는 입출력 디바이스들(12)과 같은 입출력 회로부를 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(12)은 외부 장비(예컨대, 테더링된 컴퓨터, 휴대용 디바이스, 예컨대, 핸드헬드 디바이스 또는 랩톱 컴퓨터 또는 다른 전기 장비)로부터 머리 장착 디스플레이(10)에 의해 데이터가 수신되게 하고 사용자가 사용자 입력을 머리 장착 디바이스(10)에 제공할 수 있게 하기 위해 사용될 수 있다. 입출력 디바이스들(12)은 또한 머리 장착 디바이스(10)가 동작하고 있는 환경에 대한 정보를 수집하기 위해 사용될 수 있다. 디바이스들(12) 내의 출력 컴포넌트들은 머리 장착 디바이스(10)가 사용자에게 출력을 제공할 수 있게 하고, 외부 전기 장비와 통신하기 위해 사용될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 입출력 디바이스들(12)은 디스플레이(들)(14)와 같은 하나 이상의 디스플레이들을 포함할 수 있다. 디스플레이(들)(14)는 머리 장착 디바이스(10)의 사용자를 위한 이미지들을 디스플레이하기 위해 사용될 수 있다. 디스플레이(들)(14)는 광학 시스템을 통해 사용자에게 제시되는 이미지들을 생성하기 위한 픽셀 어레이(들)를 갖는다. 광학 시스템은 도파관들, 광학 커플러들, 및 렌즈들과 같은 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 광학 시스템은, 디스플레이(들)(14) 상에 컴퓨터-생성 이미지들을 생성함으로써 컴퓨터-생성 콘텐츠가 실제 세계 객체들의 상부에 중첩되는 동안, 사용자(관찰자)가 실제 세계 객체들을 관측할 수 있게 하는 투명 부분을 가질 수 있다.
도 2는 디스플레이(14) 상의 이미지들을 사용자(37)의 눈(들)에 제시하기 위한 예시적인 광학 시스템의 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(35)은 광원(22)과 같은 조명 소스를 포함할 수 있다. 광원(22)은 출력 광을 생성하기 위한 하나 이상의 발광 컴포넌트들(24)을 가질 수 있다. 발광 컴포넌트들(24)은 예를 들어 발광 다이오드들(예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 발광 다이오드들, 백색 발광 다이오드들, 및/또는 다른 색상들의 발광 다이오드들)일 수 있다. 조명은 또한 레이저들 또는 램프들과 같은 광원들을 사용하여 제공될 수 있다.
예시적인 디스플레이(14)와 같은 디바이스(10) 내의 디스플레이들은 액정-온-실리콘 디스플레이들, 마이크로전자기계 시스템(MEMS) 디스플레이들(때때로 디지털 마이크로미러 디바이스들로 지칭됨), 또는 다른 디스플레이들과 같은 반사형 디스플레이들일 수 있다. 프리즘(20)과 같은 광학 컴포넌트가 디스플레이(14)의 광원(22)과 픽셀 어레이(18) 사이에 개재될 수 있다. 광선(26)에 의해 예시된 바와 같이, 프리즘(20)은 광원(22)으로부터의 조명을 디스플레이(14)에 결합하기 위해 사용될 수 있고, 반사된 이미지 광을 디스플레이(14)의 픽셀 어레이(18)로부터 렌즈(30)에 결합시키기 위해 사용될 수 있다. 렌즈(30)는 디스플레이(14)로부터의 이미지 광(예컨대, 반사된 광(26))을 광학 컴포넌트들(32)에 제공하기 위해 사용될 수 있다. 렌즈(30)는 비교적 넓은 시야(예컨대, 적어도 52°× 52°, 적어도 52°× 30° 등)를 가질 수 있다.
광학 컴포넌트들(32)은 도파관(예컨대, 투명 유리 또는 플라스틱의 투명 층으로부터 형성된 도파관), 이미지 광(광(26))을 도파관 내로 결합시키기 위한 입력 커플러, 및 (예컨대, 사용자(37)에 의해 관찰되는 방출된 광(33)을 생성하기 위해) 이미지 광을 도파관 밖으로 결합시키기 위한 출력 커플러를 포함할 수 있다.
도 3은 명확함을 위해 프리즘(20)이 생략된 도 2의 광학 시스템(35)의 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 픽셀(18)로부터 반사된 광선들의 번들은 주 광선(26C) 및 주변 광선들(26M)에 의해 특징지어질 수 있다. 주 광선(26C)은 픽셀들(18)에 수직일 수 있다(예컨대, 1° 이내). 렌즈(30)는 텔레센트릭(telecentric)일 수 있다(텔레센트릭 광선들을 수용하도록 구성됨). 렌즈(30)를 통과할 때, 각각의 픽셀로부터의 광선들의 번들은 시준될 수 있다. 광학 시스템(35)에 대한 하나의 예시적인 구성에서, 디스플레이(14) 내의 임의의 주어진 픽셀(18)에 대한 주변 및 주 광선들은 0.5 호 분(arc min) 미만만큼 각도 배향이 변할 것이다.
렌즈(30)를 빠져나갈 때, 광선들(26)은 프리즘(34)과 같은 입력 커플러를 사용하여 도파관(36) 내로 결합될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 광선들(26)은 예를 들어 도파관(36)의 표면(40) 및 프리즘(34)의 동일 평면 표면(42)에 진입할 수 있고, 그 후에 내부 전반사의 원리에 따라 (예컨대, 도 3의 예에서 차원 Z를 따라) 도파관(36)의 길이를 따라 전파될 수 있다. 이러한 방식으로 도파관(36)에 결합된 디스플레이(14)로부터의 이미지 광이 출력 커플러(38)(예컨대, 도파관(36)내에 매립되고/되거나 도파관(36) 및/또는 다른 출력 커플러 구조체들의 표면 상의 코팅 내에 형성된 회절 격자)에 도달할 때, 사용자(37)에 의한 관찰을 위해, 방출된 광(33)으로서 도파관(36) 밖으로 이미지 광을 결합하기 위해 출력 커플러(38)가 사용될 수 있다. 원하는 경우, 도파관(36)은 투명할 수 있어서, 사용자(37)는 방향(52)을 볼 때 도파관(36)을 통해 객체(50)와 같은 실제 세계 객체들을 관찰할 수 있다.
도파관(36)을 통해 전파되는 이미지 광은 도파관(36)의 두께(TW)(예컨대, 1.5 mm, 1 내지 2 mm, 적어도 0.5 mm, 3 mm 미만 등)에 의해 (도 3의 예에서 차원 X에 대해) 수직으로 한정될 수 있다. 도파관(36)의 속성들을 국부적으로 수정함으로써(예컨대, 도파관(36)의 선택된 영역들에 흡수 재료를 통합함으로써, 도파관(36)의 선택된 부분을 광-흡수 재료의 코팅으로 커버함으로써 그리고/또는 광-흡수 재료, 반사 구조체들, 격자들, 및/또는 다른 구조체들을 도파관(36) 내에 달리 통합함으로써) 측방향 이미지 광 한정이 제공될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 도파관(36)의 부분들(36B)은 광 전파를 차단하는 광 제한 구조체들을 포함하는 한편 광 전파를 허용하도록 투명한 부분(36C)을 남긴다. 특히, 광을 투과시키기 위해 사용되는 도파관(36)의 폭의 일부분은 (일반적으로 두께(TW)보다 큰) 도파관(36)의 전체 폭(FW)으로부터 감소된 폭(CW)으로 국소적으로 감소될 수 있다. 따라서, 도파관(36)에 대한 이러한 선택적인 수정은 (도 4의 예에서 측방향 차원 Y를 따라) 이미지 광을 측방향으로 한정할 수 있다.
도파관(36)은 도파관(36)으로의 입구에서 (예컨대, 입구 표면(40)에 인접한 도파관(36)의 길이(L)에서) 이러한 방식으로(부분들(36B)을 포함함) 수정될 수 있다. L의 값은 적어도 3 mm, 적어도 7 mm, 적어도 1 cm, 1.5 cm 미만, 5 mm 미만, 또는 다른 적합한 값일 수 있다. 광 제한 부분들(36B)의 측방향 한정(예컨대, 도파관(36)의 투명 입구 부분(36 C)의 폭(CW)) 및 도파관(36)의 두께(TW)의 크기로 인한 수직 한정은 시스템(35)을 위한 조리개 정지부를 형성한다. 이들 도파관 구조체로부터 형성된 조리개 정지부는 렌즈(30)의 마지막 표면과 출력 커플러(38)사이에(예컨대, 렌즈(30)와 사용자(37) 사이에) 위치된다. 일례로서, 이들 구조체들은 렌즈(30)의 출력 표면으로부터 6 mm(또는 적어도 3 mm, 적어도 4 mm, 적어도 5 mm, 12 mm 미만, 9 mm 미만 등)의 거리에서 약 2 mm 직경(또는 적어도 1 mm, 적어도 1.5 mm, 2.5 mm 미만, 3 mm 미만 등)의 조리개를 형성할 수 있다.
렌즈(30)의 품질은 렌즈(30) 내의 다수의 렌즈 요소들(렌즈들)을 사용함으로써 그리고 이들 렌즈 요소들 내에 다수의 비구형 표면들을 포함시킴으로써 향상될 수 있다. 렌즈(30)에 대한 예시적인 구성이 도 5에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 렌즈(30)는 비구형 표면(A1)(예컨대, 이미지 광(26)을 수용하는 렌즈(30)를 위한 입구 표면)을 갖는 렌즈 요소(30-1)와 같은 초기 렌즈 요소를 포함할 수 있다. 렌즈 요소(30-1)는 네거티브 렌즈일 수 있고, 오목한 출력 표면(S1)을 가질 수 있다. 렌즈 요소(30-1)는 수색성 더블릿을 형성하도록 포지티브 렌즈 요소(30-2)에 부착될 수 있다. 렌즈 요소(30-2)에 대한 입구 표면은 렌즈 요소(30-1)의 오목한 출력 표면(S1)에 매칭되는 볼록한 표면일 수 있다. 렌즈 요소(30-2)는 또한 볼록한 출력 표면(S2)을 가질 수 있다. 표면(S1 및 S2)은 구형일 수 있다.
렌즈(30)의 출구에서, 렌즈(30)는 렌즈 요소(30-5) 및 마지막 렌즈 요소(30-6)로부터 형성된 다른 수색성 더블릿을 가질 수 있다. 요소들(30-5 및 30-6)은 표면(S6)에서 결합된다. 렌즈 요소(30-5)는 포지티브 렌즈 요소일 수 있고, 렌즈 요소(30-6)는 네거티브 렌즈 요소일 수 있다. 렌즈 요소(30-5)의 볼록한 입구 표면(S5) 및 렌즈 요소(30-6)의 오목한 출구 표면(S7)은 구형일 수 있다. 렌즈 요소(30-5)에 대한 오목한 출구 표면 및 렌즈 요소(30-6)에 대한 정합하는 볼록한 입구 표면을 형성하는 표면(S6)이 또한 구형일 수 있다. 표면(S7)은 렌즈(30)에 대한 출구 표면으로서 역할하고, 도파관(36)으로부터 형성된 조리개 정지부로부터 약 6 mm(또는 적어도 1 mm, 적어도 2 mm, 적어도 3 mm, 적어도 4 mm, 적어도 5 mm, 10 mm 미만, 또는 다른 적합한 거리)에 위치될 수 있다.
렌즈 요소(30-3) 및 렌즈 요소(30-4)와 같은 한 쌍의 싱글릿들이 렌즈(30)의 입구 더블릿과 출구 더블릿 사이에 위치될 수 있다. 렌즈 요소(30-3)는 구형 볼록 입구 표면(S3) 및 비구형 출구 표면(A2)을 갖는 포지티브 렌즈 요소일 수 있다. 렌즈 요소(30-4)는 구형 볼록 입구 표면(S4) 및 비구형 출구 표면(A3)을 갖는 포지티브 렌즈 요소일 수 있다.
프리즘(20)은 SF1 유리로부터 형성될 수 있고, 렌즈 요소(30-1)는 SF6 유리로부터 형성될 수 있고, 렌즈 요소(30-2)는 N-PK51 유리로 형성될 수 있고, 렌즈 요소(30-3)는 L-BAL42 유리로부터 형성될 수 있고, 렌즈 요소(30-4)는 L-LAL13 유리로부터 형성될 수 있고, 렌즈 요소(30-5)는 H-ZPK5 유리로 형성될 수 있고, 렌즈 요소(30-6)는 N-BK10 유리로부터 형성될 수 있다. 디스플레이(14)는 픽셀들(18)을 커버하는 커버 유리 층을 가질 수 있다. 디스플레이(14)를 위한 커버 유리 층은 BK7 유리로부터 형성될 수 있다.
광학 시스템(35)에 대한 이러한 유형의 광학 배열을 사용하면, 왜곡은 5% 미만일 수 있고, 휘도 균일도는 적어도 75%일 수 있다. 원하는 경우 시스템(35)에 대해 다른 유형의 배열들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 시스템(35)의 렌즈(30) 및 다른 광학 컴포넌트들은 상이한 안경, 중합체들, 결정질 재료들, 및/또는 다른 투명 렌즈 재료들로부터 형성될 수 있다. 원하는 경우, 렌즈(30)를 형성하는 데 상이한 개수의 렌즈 요소들(예컨대, 4 내지 8개, 적어도 5개, 적어도 6개, 적어도 7개, 9개 미만, 8개 미만, 7개 미만 등)이 사용될 수 있다. 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5의 구성은 단지 예시일 뿐이다.
일 실시예에 따르면, 픽셀 어레이, 이미지 광을 생성하기 위해 픽셀 어레이를 조명하는 광원, 이미지 광을 수용하는 입구 표면을 갖는 초기 렌즈 요소를 포함하고 이미지 광이 빠져나가는 출구 표면을 갖는 마지막 렌즈 요소를 포함하는 복수의 렌즈 요소들을 갖는 렌즈, 및 렌즈로부터 이미지 광을 수용하고 출구 표면으로부터 소정 거리에 위치되는 조리개 정지부를 형성하는 도파관을 포함하는 전자 디바이스가 제공된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 이미지 광을 렌즈로부터 도파관 내로 결합하도록 구성된 입력 커플러를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 이미지 광을 도파관 밖으로 결합하도록 구성된 출력 커플러를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 도파관은 두께 및 두께보다 큰 폭을 갖는 단면 프로파일을 갖고, 도파관은 조리개 정지부를 형성하기 위해 폭을 국부적으로 제한하는 수정된 부분들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 입력 커플러는 프리즘을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 출력 커플러는 격자를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 픽셀 어레이를 지지하는 머리 장착 지지 구조체를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 픽셀 어레이는 디지털 마이크로미러 디바이스를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 렌즈는 적어도 5개의 요소들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 렌즈는 적어도 2개의 더블릿들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 렌즈의 렌즈 요소들은 적어도 2개의 비구형 표면들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 렌즈 요소들은 제1 수색성 더블릿, 제2 수색성 더블릿, 및 제1 수색성 더블릿과 제2 수색성 더블릿 사이의 제1 및 제2 싱글릿들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 수색성 더블릿은 비구형 표면을 갖는 네거티브 렌즈 요소를 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 제1 싱글릿은 비구형 표면을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 제2 싱글릿은 비구형 표면을 갖는다.
일 실시예에 따르면, 픽셀 어레이, 이미지 광을 생성하기 위해 픽셀 어레이를 조명하는 광원, 및 이미지 광을 수용하는 다수의 렌즈 요소들을 갖는 렌즈를 포함하는 광학 시스템이 제공되고, 렌즈 요소들은 제1 수색성 더블릿, 제2 수색성 더블릿, 및 제1 수색성 더블릿과 제2 수색성 더블릿 사이의 제1 및 제2 싱글릿들을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 프리즘을 포함하고, 광은 프리즘을 통해 광원으로부터 픽셀 어레이로 통과하고, 이미지 광은 프리즘을 통해 렌즈로 통과한다.
다른 실시예에 따르면, 광학 시스템은 이미지 광을 수용하고 이미지 광에 대한 조리개 정지부를 정의하는 광 수정 부분들을 갖는 도파관을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 제1 수색성 더블릿, 제2 수색성 더블릿, 및 제1 수색성 더블릿과 제2 수색성 더블릿 사이의 제1 및 제2 싱글릿들을 포함하는 렌즈가 제공되며, 제1 수색성 더블릿은 비구형 표면을 갖는 네거티브 렌즈 요소를 갖고, 제1 싱글릿은 비구형 표면을 갖고, 제2 싱글릿은 비구형 표면을 갖는다.
다른 실시예에 따르면, 제1 싱글릿의 비구형 표면은 제2 싱글릿의 구형 표면을 향한다.
전술한 것은 단지 예시일 뿐이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 전자 디바이스로서,
    픽셀 어레이;
    이미지 광을 생성하기 위해 상기 픽셀 어레이를 조명하는 광원;
    상기 이미지 광을 수용하는 입구 표면을 갖는 초기 렌즈 요소를 포함하고 상기 이미지 광이 빠져나가는 출구 표면을 갖는 마지막 렌즈 요소를 포함하는 다수의 렌즈 요소들을 갖는 렌즈; 및
    상기 렌즈로부터 상기 이미지 광을 수용하고, 상기 출구 표면으로부터 소정 거리에 위치된 조리개 정지부를 형성하는 도파관을 포함하는, 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이미지 광을 상기 렌즈로부터 상기 도파관에 결합하도록 구성된 입력 커플러를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이미지 광을 상기 도파관 밖으로 결합하도록 구성된 출력 커플러를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 도파관은 두께 및 상기 두께보다 큰 폭을 갖는 단면 프로파일을 갖고, 상기 도파관은 상기 조리개 정지부를 형성하기 위해 상기 폭을 국부적으로 제한하는 수정된 부분들을 포함하는, 전자 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 입력 커플러는 프리즘을 포함하는, 전자 디바이스.
  6. 제4항에 있어서, 상기 출력 커플러는 격자를 포함하는, 전자 디바이스.
  7. 제1항에 있어서, 상기 픽셀 어레이를 지지하는 머리 장착 지지 구조체를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 픽셀 어레이는 디지털 마이크로미러 디바이스를 포함하는, 전자 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 렌즈는 적어도 5개의 요소들을 포함하는, 전자 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 렌즈는 적어도 2개의 더블릿(doublet)들을 포함하는, 전자 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 렌즈의 상기 렌즈 요소들은 적어도 2개의 비구형 표면들을 포함하는, 전자 디바이스.
  12. 제1항에 있어서, 상기 렌즈 요소들은 제1 수색성 더블릿, 제2 수색성 더블릿, 및 상기 제1 수색성 더블릿과 상기 제2 수색성 더블릿 사이의 제1 및 제2 싱글릿(singlet)들을 포함하는, 전자 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 수색성 더블릿은 비구형 표면을 갖는 네거티브 렌즈 요소를 갖는, 전자 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제1 싱글릿은 비구형 표면을 갖는, 전자 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2 싱글릿은 비구형 표면을 갖는, 전자 디바이스.
  16. 광학 시스템으로서,
    픽셀 어레이;
    이미지 광을 생성하기 위해 상기 픽셀 어레이를 조명하는 광원; 및
    상기 이미지 광을 수용하는 다수의 렌즈 요소들을 갖는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈 요소들은 제1 수색성 더블릿, 제2 수색성 더블릿, 및 상기 제1 수색성 더블릿과 상기 제2 수색성 더블릿 사이의 제1 및 제2 싱글릿들을 포함하는, 광학 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 프리즘을 추가로 포함하고, 광은 상기 광원으로부터 상기 프리즘을 통해 상기 픽셀 어레이로 통과하고, 상기 이미지 광은 상기 프리즘을 통해 상기 렌즈로 통과하는, 전자 디바이스.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 이미지 광을 수용하고 상기 이미지 광에 대한 조리개 정지부를 정의하는 광 수정 부분들을 갖는 도파관을 추가로 포함하는, 광학 시스템.
  19. 렌즈로서,
    제1 수색성 더블릿;
    제2 수색성 더블릿; 및
    상기 제1 수색성 더블릿과 상기 제2 수색성 더블릿 사이의 제1 및 제2 싱글릿들을 포함하고, 상기 제1 수색성 더블릿은 비구형 표면을 갖는 네거티브 렌즈 요소를 갖고, 상기 제1 싱글릿은 비구형 표면을 갖고, 상기 제2 싱글릿은 비구형 표면을 갖는, 렌즈.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 싱글릿의 상기 비구형 표면은 상기 제2 싱글릿의 구형 표면을 향하는, 렌즈.
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