KR20210046580A

KR20210046580A - 넓은 시야 이미징을 위한 회절 광학 요소들

Info

Publication number: KR20210046580A
Application number: KR1020207027052A
Authority: KR
Inventors: 코아 은구엔
Original assignee: 구글 엘엘씨
Priority date: 2019-10-18
Filing date: 2019-10-18
Publication date: 2021-04-28
Also published as: US20210325688A1; CN113168019A; EP3827293A1; JP7329532B2; WO2021076148A1; US11994689B2; CN113168019B; KR102596443B1; JP2022506994A

Abstract

큰 이미지 필드에서 물체를 이미징하기 위한 WME(wavefront modulating element)를 생성하는 기술은, (i) 하위 이미지를 생성하는 WME의 복수 세그먼트들 중 하나의 세그먼트를 찾기 위해 큰 이미지를 작은 하위 이미지들로 분할한 다음 역 이미징 작업을 적용함으로써 WME를 설계하는 것, 및 (ii) 큰 이미지가 가능한 한 가깝게 재생되는 방식으로 복수의 세그먼트들 각각으로부터 발생하는 WME를 조명하기 위한 광학 시스템을 지정하는 것을 포함한다. 이 선들을 따라 원거리에서 큰 타겟 이미지가 주어지면, WME 생성 시스템은 타겟 이미지를 하위 이미지들로 분해한다. 이 분해에서, WME 생성 시스템은 하위 이미지들에 해당하는 WME 세그먼트들을 생성한다. 이후, WME 세그먼트들은 전자기 방사선 빔이 WME 세그먼트들에 일반적으로 입사되는 서브 빔들로 재생되도록 광학 시스템에 배열된다.

Description

넓은 시야 이미징을 위한 회절 광학 요소들

본 발명은 큰 필드에 걸쳐 WME를 위한 회절 광학 요소(DOE)들을 설계하는 것에 관한 것이다.

일부 이미징 시스템은 물체의 이미지를 형성하기 위해 DOE(diffractive optical element)를 사용한다. 레이저 또는 기타 일관된 전자기 복사 소스는 DOE의 입력 평면에 전기장을 형성한다. 그런 다음, DOE는 전기장에 전송 함수를 적용하여 DOE에서 방출되는 방사선이 이미지 평면에서 이미지 강도를 생성하도록 한다. 이미지 평면이 초점면과 일치하거나(예 : 전계에 구형 파면이 있는 경우) 또는 DOE에서 충분히 멀리 떨어져 있는 경우(예 : 전기장에 평면 파면이 있는 경우), 이후, 이미지 강도는 DOE의 전송 함수의 푸리에 변환을 통해 DOE의 전송 함수와 관련된다.

하나의 일반적인 양태로서, 방법은 제1 이미지에 기초하여 파면 변조 요소(WME; Wavefront Modulating Element)를 생성하는 단계를 포함할 수 있고, 상기 WME는 복수의 WME 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 WME 세그먼트들 각각은 상기 제1 이미지의 각 부분에 대응한다. 상기 방법은, 조명 시스템(illumination system)에 의해 전자기 방사선 빔을 생성하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 상기 방법은, 특정 입사각에서 상기 전자기 방사선 빔으로 상기 복수의 WME 세그먼트들 각각을 조명하도록 상기 전자기 방사선 빔에 대해 빔 복제 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 WME 세그먼트들은 조명시 제2 이미지를 생성하며, 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지 사이의 차이는 지정된 임계 값 미만이다.

다른 일반적인 양태로서, 컴퓨터 프로그램 제품은 비 일시적 저장 매체를 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨팅 디바이스의 처리 회로에 의해 실행될 때 상기 처리 회로가 방법을 수행하도록 하는 코드를 포함한다. 상기 방법은 제1 이미지를 나타내는 강도 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 제1 이미지의 복수의 하위 이미지들을 생성하기 위해 이미지 분해 동작을 수행하는 단계를 또한 포함할 수 있고, 상기 복수의 하위 이미지들 각각은 상기 이미지의 일 부분을 나타낸다. 상기 방법은 상기 이미지의 복수의 하위 이미지들 각각에 대해, 복수의 WME(Wavefront Modulating Element) 세그먼트들 중 하나의 WME 세그먼트를 생성하기 위해 상기 하위 이미지에 대해 역 이미징 동작을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 복수의 WME 세그먼트들 각각은 상기 복수의 하위 이미지들의 각 하위 이미지에 대응한다. 상기 방법은 WME를 형성하기 위해 상기 이미지 분해 동작에 기초하여 상기 복수의 WME 세그먼트를 배열하는 단계를 더 포함할 수 있다.

하나 이상의 구현의 세부 사항들은 첨부된 도면들 및 아래의 설명에서 설명된다. 다른 특징들은 설명 및 도면, 그리고 청구 범위로부터 명백할 것이다.

도 1은 본 명세서에 서술된 개선된 기술들이 구현될 수 있는 예시적인 전자 환경을 나타내는 다이어그램이다.
도 2는 도 1에 도시된 개선된 기술들을 구현하는 예시적인 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 개선된 기술들에 따른 미러 커플러를 갖는 예시적인 광 가이드의 다이어그램이다.
도 3b는 도 1에 도시된 개선된 기술들에 따른 회절 격자 커플러를 갖는 예시적인 광 가이드의 다이어그램이다.
도 4는 도 3a 및/또는 도 3b에 도시된 개선된 기술들을 구현하는 예시적인 방법을 나타태는 흐름도이다.
도 5a는 광 가이드의 벽에 매립되고 DOE 세그먼트가 배치된 블레이즈된 회절 격자를 갖는 예시적인 광 가이드의 다이어그램이다.
도 5b는 광 가이드의 벽에 매립된 체적 회절 격자를 갖는 예시적인 광 가이드의 다이어그램이다.
도 6은 본 명세서에 서술된 회로들과 함께 사용될 수 있는 컴퓨터 디바이스 및 모바일 컴퓨터 디바이스의 예를 도시한다.

많은 DOE는 광학 리소그래피와 같은 패턴 전사 기술을 사용하여 제조된다. 예를 들어, 전송 함수가 위상 함수인 경우, 그때, DOE는 유리의 높이가 위상 값에 비례하는 매끄러운 유리 곡선의 형태를 취할 수 있다. 실질적으로, 매끄러운 곡선은 픽셀 단위로 근사화되며 그리고 위상 값들은 매우 적다(일반적으로 2개 또는 4개); 이후, DOE는 유리의 작은 스택들 또는 디벗들을 포함하며, 각 유리에는 2개 또는 4개의 규정된 높이 또는 깊이들 중 하나를 갖는다. 예를 들어, 2단계의 경우 (0, 180) 도, 또는 4단계의 경우 (0, 90, 180, 270) 도에 해당한다.

얼굴 인식과 같은 일부 이미징 애플리케이션에서, 이미지 평면의 이미지 강도가 지정되고 지정된 이미지 강도를 생성하는 DOE의 구성을 추론하는 것이 바람직하다. 이미지 평면이 원거리에 있을 때, 이후, DOE의 전송 함수를 결정하는 기존의 접근 방식은 반복 푸리에 변환 알고리즘(ITFA)을 사용하여 지정된 이미지 강도에서 전송 함수의 위상을 추론한다. 이러한 많은 단계들이 지정된 이미지 강도를 생성할 수 있기 때문에, IFTA는 각 변환 단계에서 제약 조건들을 적용하여 해당 제약 조건들을 충족하는 전송 함수를 생성한다. DOE를 제조해야 하는 경우, 제약 조건들은 위상이 2개 또는 4개의 규정된 값들 중 하나를 취하도록 하는 위상 함수인 전송 함수를 포함한다.

이미지 평면에서 특정 강도를 생성하는 DOE의 전송 함수를 결정하기 위해 IFTA를 사용하는 기술적 문제는 위에서 설명한 물체를 이미징하는 기존의 접근 방식이 더 큰 이미지 필드에 걸친 이미지들에 적합하지 않다는 것이다. 예를 들어, IFTA는 DOE와 이미지 평면 사이의 전계 파면들의 전파 각도가 임계 값보다 작다(예 : 20도 미만)고 가정한다. 더 큰 이미지 필드들은 임계 값보다 훨씬 더 큰 전파 각도들을 가진 파면들을 사용할 수 있다. 더욱이, IFTA가 임계 값보다 큰 각도에 유효한보다 정확한 이미지 모델과 결합된 경우에도, 결과 DOE는 제조할 수 없다.

DOE는 이미지 또는 원거리 평면에서 특정 이미지를 생성하는 물체 또는 동공 평면에서 파면을 생성하는 데 사용되는 파면 변조 요소(WME)들의 한 예이다. 다른 WME들은 공간 광 변조기들, 변형 가능한 미러들, 적응 광학 등을 포함한다.

여기에 서술된 구현들에 따라, 큰 이미지 필드에서 물체를 이미지화하기 위한 WME를 생성하는 전술한 기술적 문제에 대한 기술적 솔루션은, (i) 큰 이미지를 작은 하위 이미지들로 분할한 다음 IFTA를 적용하여 하위 이미지를 생성하는 WME의 복수 세그먼트들 중 하나의 세그먼트를 찾는 WME를 설계하는 것 및 (ii) 큰 이미지가 가능한 한 가깝게 재생되는 방식으로 복수의 세그먼트들 각각에서 발생하는 WME를 조명하는 광학 시스템을 지정하는 것을 포함한다. 이 선들을 따라, 원거리에서 큰 타겟 이미지가 주어지면 WME 생성 시스템은 타겟 이미지를 하위 이미지들로 분해한다. 이 분해에서, WME 생성 시스템은 하위 이미지들에 해당하는 WME 세그먼트들을 생성한다. 하위 이미지 및 해당 WME 세그먼트의 크기는, 정상 입사에서 WME 세그먼트의 조명시, 원거리 필드(즉, 이미지) 평면 근처에서 이미지 광선들의 최대 각도가 임계 각도(예 : 10도) 미만이 되도록 정의된다. 이후, WME 세그먼트들이 광학 시스템에 배열되어 전자기 복사 빔이 동일한 각도(예 : 일반적으로 입사)로 WME 세그먼트들에 입사되는 서브 빔들로 재생된다. WME 세그먼트들에 의해 생성된 이미지들의 집계는 지정된 임계 값(예 : 5%) 미만으로 타겟 이미지와 상이한 집계 이미지를 생성한다.

전술한 기술 솔루션의 기술적인 장점은 IFTA와 같은 간단한 역 이미징 모델을 사용하여 정확한 결과를 생성할 수 있을 뿐만 아니라 이러한 정확한 결과들을 실현하기 위한 간단한 광학 어셈블리를 사용할 수 있다는 것이다. 이러한 광학 시스템을 조립하면 단순 모델들에서 예측된 이미지들과 밀접하게 일치하는 이미지들을 생성하는 WME들을 생성하는 것이 더 쉽다. WME들의 디자인은 단순한 근축파 광학 모델을 기반으로 하기 때문에, 큰 각도들에서 정확한 이미지 모델들과 달리 대부분의 알고리즘은 푸리에 변환을 기반으로 하기 때문에 설계 프로세스가 크게 단순화된다. 큰 이미지 필드에 대한 WME를 작은 이미지 필드들보다 더 작은 WME들로 설계하는 문제를 분할함으로써, WME 세그먼트들의 설계는 병렬로 훨씬 더 빠르게 수행될 수 있다. 따라서, 전술한 기술 솔루션은 특정 이미지의 정확한 재현을 위한 마스크들의 신속한 설계 및 배치를 위한 인프라를 제공한다.

이미징을 수행하는 데 사용되는 광학 시스템은 지정된 입사각으로 각 WME 세그먼트를 조명하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 광학 시스템은 정상 입사에서 WME 세그먼트들을 조명하도록 구성된다. 종래의 광학 시스템은 WME 세그먼트들이 있는 만큼 많은 조명원들(예를 들어, 다이오드 레이저)을 사용하여 그러한 조명을 생성할 수 있다. 그러나. 이러한 광학 시스템은 복잡하고 비용이 많이 든다. 따라서, 개선된 광학 시스템은 방사선의 빔을 각 WME 세그먼트에 지정된 입사각만큼 필요한 만큼 많은 빔으로 변환한다. 일부 구현들에서, 그리고 WME가 DOE인 도 3a, 도 3b, 도 5a 및 도 5b와 관련하여 도시된 것처럼, 개선된 광학 시스템은 광 가이드 및 지정된 입사각에서 DOE 세그먼트들로 방사를 지시하기 위해 광 가이드의 벽에 매립된 회절 격자를 포함하는 모놀리식 회절 스택을 포함한다.

예를 들어, 작은 방에 있는 사람의 깊이 이미지를 매핑하는 텔레프레즌스 애플리케이션을 고려하자. (사람의 깊이 이미지는 방의 공간에 있는 사람 모양의 맵이다.) 깊이 이미지를 검출하는 데 여러 개의 깊이 센서들을 사용할 수 있지만, 깊이 센서들의 수를 최소화하여 시스템 비용을 크게 줄일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 깊이 센서들이 거의없는 경우, 각 깊이 센서가 큰 이미지 필드를 커버해야 할 수 있다. 따라서, 전술한 기술 솔루션은 이러한 텔레프레즌스 시스템에 대한 비용을 대폭 감소시키기 위해 최소 수의 깊이 센서들을 사용할 수 있게 한다.

이미지 평면에서 이미지들을 생성하기 위해 DOE들 (및 DOE 세그먼트들) 중심을 따르는 논의가 진행되는 동안, 위에서 서술된 기술 솔루션은 DOE들을 필요로하지 않는다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 이미지들을 생성하기 위해 조명되는 물체는 공간 광 변조기(SLM)의 형태를 취한다. 넓은 필드에서 SLM들의 설계의 일부 세부 사항들은 DOE들의 설계와 다를 수 있지만, 위에서 서술한 기술 솔루션의 일반 원칙들(즉, 작은 세그먼트들로 분할하고 지정된 입사각에서 각 세그먼트를 조명하는 것)은 동일하게 유지된다.

도 1은 전술한 기술적 솔루션이 구현될 수 있는 예시적인 전자 환경(100)을 나타내는 도면이다. 컴퓨터(120)는 특정 타겟 이미지를 가장 잘 재현하는 복수의 DOE 세그먼트들을 생성하도록 구성된다.

컴퓨터(120)는 네트워크 인터페이스(122), 하나 이상의 처리 유닛(124) 및 메모리(126)를 포함한다. 네트워크 인터페이스(122)는, 예를 들어, 네트워크(150)로부터 수신된 전자 신호 및/또는 광학 신호를 컴퓨터(120)에 의해 사용하기 위한 전자 형태로 변환하기 위한 이더넷 어댑터들, 토큰 링 어댑터들 등을 포함한다. 처리 유닛(124)의 세트는 하나 이상의 처리 칩들 및/또는 어셈블리들을 포함한다. 메모리(126)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM) 및 하나 이상의 ROM, 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브 등과 같은 비 휘발성 메모리를 모두 포함한다. 처리 유닛(124)들의 세트 및 메모리(126)는 여기에 서술된 바와 같은 다양한 방법들 및 기능들을 수행하도록 구성되고 배열되는 제어 회로를 함께 형성한다.

일부 실시예들에서, 컴퓨터(120)의 컴포넌트들 중 하나 이상은 메모리(126)에 저장된 명령어들을 처리하도록 구성된 프로세서들(예를 들어, 처리 유닛들(124))일 수 있거나 또는 프로세서들을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같은 명령어들의 예들은, 타겟 이미지 관리자(130), 이미지 분해 관리자(140), 역 이미징 관리자(150) 및 DOE 배열 관리자(160)를 포함한다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 메모리(126)는 이러한 데이터를 사용하는 각각의 관리자에 대해 서술된 다양한 데이터를 저장하도록 구성된다.

타겟 이미지 관리자(130)는 타겟 이미지를 나타내는 강도 데이터, 즉, 타겟 이미지 데이터(132)를 수신하도록 구성된다. 일례에서, 이러한 타겟 이미지는 얼굴 인식 애플리케이션에서 사람 얼굴의 형태를 취할 수 있다. 다른 예에서, 그러한 타겟 이미지는 텔레프레즌스 애플리케이션에서 사람의 깊이 이미지의 형태를 취할 수 있다. 일부 구현들에서, 타겟 이미지 관리자(130)는 네트워크 인터페이스(122)를 통해, 즉, 원격 컴퓨터(도시되지 않음)로부터 네트워크를 통해 타겟 이미지 데이터(132)를 수신한다. 일부 구현들에서, 타겟 이미지 관리자(130)는 로컬 스토리지 (예를 들어, 디스크 드라이브, 플래시 드라이브, SSD 등)로부터 타겟 이미지 데이터(132)를 수신한다.

타겟 이미지 데이터(132)는 결정될 DOE에 의해 재생될 타겟 이미지를 나타낸다. 타겟 이미지 데이터(132)는 공간 범위에 걸쳐 강도 값들(즉, 음이 아닌 값들)을 포함한다. 일부 구현들에서, 타겟 이미지 데이터(132)는 그리드(예를 들어, 픽셀들 또는 복셀들)에 걸쳐 그러한 강도 값의 어레이를 포함한다. 일부 구현들에서, 타겟 이미지 데이터(132)는 카메라 뷰에 대한 가시성을 나타내는 값들을 포함한다 (즉, 타겟 이미지는 깊이 이미지이다).

이미지 분해 관리자(140)는 하위 이미지(142(1),…, 142(N))를 생성하기 위해 타겟 이미지 데이터(132)에 대한 이미지 분해 동작을 수행하도록 구성된다. 예를 들어, 타겟 이미지의 범위가 이미지 평면에서 2m이고, 그리고 이미지 평면이 광학 시스템에서 이미지화될 물체에서 2m 떨어져 있다고 가정하자. 물체와 광학 시스템의 출사동(exit pupil) 사이의 거리를 무시할 수 있다고 가정하면, 이미지 평면에서 물체의 이미지를 형성하는 최대 광선 각도는 30도이다. 이는 이미지 평면에서 물체의 이미지를 계산하는데 사용되는 간단한 근축 이미징 모델(예 : 프레넬 회절)의 유효성 영역에서 어떤 각도보다 훨씬 크다. 이 문제를 완화하기 위해, 이미지 분해 관리자는 타겟 이미지를 더 작은 범위의 하위 이미지로 분할한다. 예를 들어, 위의 예에서 타겟 이미지를 분할하여 가장 큰 하위 이미지의 범위가 10cm인 경우 관련된 광선 각도들은 근축 이미지 모델들의 유효성 영역 내에 있는 약 1.4도 미만이다.

하위 이미지 데이터(142(1),…, 142(N)) 각각, 예를 들어, 하위 이미지(142 (1))는 타겟 이미지 데이터(132)의 서브 세트를 포함한다. 하위 이미지 데이터(142 (1))의 데이터 서브 세트는 타겟 이미지 내의 하위 이미지의 위치에 따라 선택된다. 그럼에도 불구하고, 하위 이미지 데이터(142(1))에 포함된 타겟 이미지 데이터의 각 서브 세트는 타겟 이미지의 연속적인 하위 이미지를 나타낸다. 일부 구현들에서, 하위 이미지 데이터(142(1))는 하위 이미지 데이터(142(1))가 대응하는 타겟 이미지의 영역을 나타내는 하위 이미지 식별자를 포함한다.

역 이미징 관리자(150)는 대응하는 DOE 세그먼트 데이터(152(1), …, 152(N))를 생성하기 위해 하위 이미지 데이터(142(1), …, 142(N)) 각각에 대해 역 이미징 동작을 수행하도록 구성된다. 역 이미징 동작에는 해당 하위 이미지에 가장 근접한 DOE 세그먼트가 발견되는 프로세스가 포함된다. 일부 구현들에서, 역 이미징 동작은 Gerchberg-Saxton 알고리즘을 포함한다. 일부 구현들에서, 역 이미징 동작은 반복 푸리에 변환 알고리즘(IFTA)을 포함한다. 일부 구현들에서, 역 이미징 동작은 프레넬 회절과 같은 상이한 광학 모델을 사용하는 반복 알고리즘을 포함한다.

DOE 세그먼트 데이터(152(1), … 152(N)), 예를 들어, DOE 세그먼트 데이터 152(1)은 하위 이미지(예를 들어, 하위 이미지(142(1))에 대응하는 DOE 세그먼트를 나타내고 그리고 역 이미징 동작(예를 들어, IFTA)를 통해 결정된다. 일부 구현들에서, DOE 세그먼트 데이터(152(1))는 복소수의 어레이를 포함한다. 일부 구현들에서, DOE 세그먼트 152(1)에 의해 표현되는 DOE 세그먼트는 위상 전용 DOE이고 복소수는 단위 크기 또는 동일한 크기를 갖는다.

일부 구현들에서, DOE 세그먼트 데이터(152(1))의 각 값은 DOE 세그먼트의 각 픽셀의 진폭 및/또는 위상을 나타낸다. 따라서, 그러한 구현들에서, 이미징 모델들은 본질적으로 연속적이기보다는 이산적이다. 또한, DOE 세그먼트가 제조될 때(예를 들어, 리소그래피 방식), 개별 위상은 입사광이 통과하여 유리 높이가 다른 상이한 픽셀과 위상차를 수신하는 유리의 높이에 해당할 수 있다. 그러나 일부 구현들에서, 상이한 유리 높이들 사이의 경계들에서의 산란은 이미징 모델이 존재하지 않는다고 가정하는 DOE 세그먼트 내에서 산란을 유발할 수 있다. 이러한 구현들에서, 역 이미징 관리자(150)는 이러한 산란 효과들을 보정하기 위해 각 픽셀에 진폭을 도입할 수 있다.

역 이미징 관리자(150)는 규정된 광학 시스템에서 이미징시 정확한 하위 이미지 데이터(142(1))를 재생하지 못할 수 있다. 이는 DOE의 이산 특성과 광학 이미징 모델(예 : 근축 모델)의 물리적 근사치 때문이다. 따라서, 일부 구현들에서, 역 이미징 동작(150)은 반복적이고 임계 에러가 달성될 때까지 반복된다. 일부 구현들에서, 반복 프로세스의 수렴에 대한 임계값은 하위 이미지에 걸친 평균 제곱근 오차에 기반한다. 일부 구현들에서, 반복 프로세스의 수렴을 위한 임계 값은 하위 이미지에 걸친 최대 절대 차이에 기반한다. 일부 구현들에서, 임계 값은 5% 이하이다.

또한, 픽셀의 작은 크기(예를 들어, 5㎛ 이하)로 인해, 일부 구현들에서, 픽셀 경계에서의 회절 효과가 중요 해짐에 주목한다. 이러한 회절 효과의 결과는 픽셀 사이의 이미지에서 그리고 심지어 인접한 DOE 세그먼트의 이미지 사이에서도 누화를 유발한다. 따라서, 일부 구현들에서, 역 이미징 관리자(150)는 DOE 세그먼트에서 그러한 크로스 토크를 설명하기 위해 회절 보정 동작을 수행하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 회절 보정 동작은 DOE 세그먼트 경계들에서 픽셀들에 대해 GS 알고리즘을 사용한다.

DOE 배열 관리자(160)는 전체 DOE를 나타내는 DOE 데이터(162)를 생성하는 방식으로 DOE 세그먼트 데이터(152(1), …, 152(N))를 배열하도록 구성되며, 상기 전체 DOE는 총체적으로 광학 시스템에서 조명시 타겟 이미지의 근사치를 생성한다. 타겟 이미지에 대한 이러한 근사치를 생성하는 예시적인 광학 시스템은 도 3a, 도 3b, 도 4, 도 5a 및 도 5b와 관련하여 더 상세히 논의된다.

사용자 디바이스(120)의 컴포넌트들(예를 들어, 모듈들, 처리 유닛들(124))은 하나 이상의 유형의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 운영 체제, 런타임 라이브러리들 등을 포함할 수 있는 하나 이상의 플랫폼(예를 들어, 하나 이상의 유사하거나 상이한 플랫폼)에 기초하여 동작하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 컴퓨터(120)의 컴포넌트들은 디바이스들의 클러스터(예를 들어, 서버 팜) 내에서 동작하도록 구성될 수 있다. 이러한 구현에서, 컴퓨터(120)의 컴포넌트들의 기능 및 처리는 디바이스들의 클러스터의 여러 디바이스들에 분산될 수 있다.

컴퓨터(120)의 컴포넌트들은 속성들을 처리하도록 구성된 임의의 유형의 하드웨어 및/또는 소프트웨어일 수 있거나 또는 임의의 유형의 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 도 1의 컴퓨터(120)의 컴포넌트들에 도시된 컴포넌트들의 하나 이상의 부분들은, 하드웨어 기반 모듈(예 : 디지털 신호 프로세서(DSP), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA), 메모리), 펌웨어 모듈 및/또는 소프트웨어 기반 모듈(예 : 컴퓨터 코드의 모듈, 컴퓨터에서 실행할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 명령어들의 세트)일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 컴퓨터(120)의 컴포넌트들의 하나 이상의 부분은 적어도 하나의 프로세서(도시되지 않음)에 의해 실행되도록 구성된 소프트웨어 모듈 일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 컴포넌트들의 기능은 도 1에 도시된 것과 상이한 모듈들 및/또는 상이한 컴포넌트들에 포함될 수 있다.

도시되지는 않았지만, 일부 구현들에서, 사용자 디바이스(120)의 컴포넌트들 (또는 그 일부)은 예를 들어 데이터 센터(예를 들어, 클라우드 컴퓨팅 환경), 컴퓨터 시스템, 컴퓨터 시스템, 하나 이상의 서버/호스트 디바이스 등 내에서 작동하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 컴퓨터(120)(또는 그 일부)의 컴포넌트는 네트워크 내에서 동작하도록 구성될 수 있다. 따라서, 컴퓨터(120)(또는 그 일부)의 컴포넌트들은 하나 이상의 디바이스 및/또는 하나 이상의 서버 디바이스를 포함할 수 있는 다양한 유형들의 네트워크 환경들 내에서 기능하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network) 등일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 네트워크는, 무선 네트워크 및/또는 예를 들어, 게이트웨이 디바이스들, 브리지들, 스위치들 등을 사용하여 구현된 무선 네트워크일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 네트워크는 하나 이상의 세그먼트를 포함할 수 있고 그리고/또는 인터넷 프로토콜(IP) 및/또는 독점 프로토콜과 같은 다양한 프로토콜에 기초한 부분들을 가질 수 있다. 네트워크는 인터넷의 적어도 일부를 포함할 수 있다.

일부 실시예들에서, 컴퓨터(120)의 컴포넌트들 중 하나 이상은 메모리에 저장된 명령어들을 처리하도록 구성된 프로세서들일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 타겟 이미지 관리자(130)(및/또는 그 일부), 이미지 분해 관리자 (140), 역 이미징 관리자(150) 및 DOE 배치 관리자(160)는, 하나 이상의 기능을 구현하기 위해 프로세스와 관련된 명령어들을 실행하도록 구성된 메모리와 프로세서의 조합일 수 있다.

일부 구현들에서, 메모리(126)는 랜덤 액세스 메모리, 디스크 드라이브 메모리, 플래시 메모리 등과 같은 임의의 유형의 메모리일 수 있다. 일부 구현들에서, 메모리(126)는 VR 서버 컴퓨터(120)의 컴포넌트들과 연관된 하나 이상의 메모리 컴포넌트(예를 들어, 하나 이상의 RAM 컴포넌트 또는 디스크 드라이브 메모리)로서 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 메모리(126)는 데이터베이스 메모리일 수 있다. 일부 구현들에서, 메모리(126)는 비-로컬 메모리일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(126)는 다수의 디바이스들(미도시)에 의해 공유되는 메모리 일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 메모리(126)는 네트워크 내의 서버 디바이스(도시되지 않음)와 연관될 수 있고 VR 서버 컴퓨터(120)의 컴포넌트들을 제공하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 메모리(126)는 타겟 이미지 데이터(130), 하위 이미지 데이터(142(1) … 142(N)), DOE 세그먼트 데이터(152(1)… 152(N)) 및 DOE 데이터(162)를 포함하는 다양한 데이터를 저장하도록 구성된다.

도 2는 가상 환경 내에서 충돌들을 해결하는 예시적인 방법(200)을 나타내는 흐름도이다. 방법 (200)은 도 1과 관련하여 서술된 소프트웨어 구성들에 의해 수행될 수 있다. 이는 컴퓨터(120)의 메모리(126)에 상주하고 일련의 처리 유닛들(124)에 의해 실행된다.

202에서, 타겟 이미지 관리자(130)는 제1 이미지(즉, 타겟 이미지)를 나타내는 강도 데이터(예를 들어, 타겟 이미지 데이터(132))를 수신한다.

204에서, 이미지 분해 관리자(140)는 이미지 분해 동작을 수행하여 제1 이미지의 복수의 하위 이미지들(예를 들어, 하위 이미지 데이터(142(1),…, 142(N)))을 생성하고, 복수의 하위 이미지들 각각은 이미지의 일부를 나타낸다. 즉, 위에서 논의된 바와 같이, 각각의 하위 이미지 데이터는 하위 이미지 데이터에 의해 표현되는 하위 이미지의 연속적인 영역에 걸쳐 타겟 이미지의 일부를 나타낸다.

206에서, 이미지의 복수의 하위 이미지 각각에 대해, 역 이미징 관리자 (150)는 복수의 DOE 세그먼트들(예를 들어, DOE 세그먼트 데이터(152(1), …, 152 (N))) 중 하나의 DOE 세그먼트를 생성하기 위해 그 하위 이미지에 대해 역 이미징 동작을 수행하고, 복수의 DOE 세그먼트들 각각은 복수의 하위 이미지들의 각각의 하위 이미지에 대응한다.

208에서, DOE 배열 관리자(160)는 DOE(예를 들어, DOE 데이터(162))를 형성하기 위해 이미지 분해 동작에 기초하여 복수의 DOE 세그먼트들을 배열한다. 일부 구현들에서, 이미징이 DOE 세그먼트들에서 수행되기 때문에 공식적인 집계 DOE를 형성할 필요가 없다. 그럼에도 불구하고, DOE 세그먼트들은 DOE 배치 관리자에 의해 정렬되어 조명시 DOE 세그먼트들이 집계되어 타겟 이미지에 대한 근사치를 생성한다.

도 3은 타겟 이미지의 근사치를 형성하도록 구성된 예시적인 광학 시스템 (300)을 나타내는 다이어그램이다. 도 3a에 도시된 광학 시스템(300)은 조명 시스템(310), 광 가이드(320) 및 모놀리식 회절 스택(330)을 포함한다.

조명 시스템(310)은 광 가이드(320)를 통해 DOE 세그먼트들 각각에 입사되는 조명을 생성하도록 구성된다. 조명 시스템(310)은 조명원(312) 및 빔 확장기(314)를 포함한다.

조명원(312)은 빔 확장기(314)로의 입력을 위한 안정된 전자기 방사선 빔을 생성하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 조명원(312)은 레이저이다. 일부 구현들에서, 조명원(312)은 수은 아크 램프이다. 일부 구현들에서, 조명원(312)은 전자기 스펙트럼의 적외선 부분(예를 들어, 800nm 내지 2000nm)에서 전자기 복사를 출력한다.

빔 확장기(314)는 조명원(312)에 의해 생성된 것보다 더 큰 폭을 갖는 빔(316)을 생성하도록 구성된다. 도 3a에서, 빔 확장기(314)는 발산 렌즈 및 시준 렌즈를 포함한다. 다른 빔 확장기(예 : 수렴 렌즈 및 수렴 렌즈의 초점을 넘어 배치된 시준 렌즈)는 구현에서 가능하다.

광 가이드(320)는 조명 시스템(310)으로부터 출력된 빔(316)을 캡처하고 그 빔으로부터 각 DOE 세그먼트에 입사 조명을 생성하도록 구성된다. 도 3a에 도시된 광 가이드(320)는 미러(324)를 사용하여 조명 시스템(310)으로부터 출력된 광(316)을 결합한다. 미러는 빔(316)이 수직 입사(또는 임의의 특정 입사각)에서 각 DOE 세그먼트로 향할 수 있는 위치들에서 광이 광 가이드의 벽(322)에서 반사되도록 각이 져있다. 광 가이드(320)는, 포착된 빔(316)이 내부 전반사를 통해 광 가이드(320)를 거쳐 전파하도록 구성될 수 있다. 광이 광 가이드(320)를 통해 어떻게 전파되는지에 관한 추가 세부 사항들은 도 5a 및 도 5b과 관련하여 논의된다.

모놀리식 회절 스택(330)은 총체적으로 타겟 이미지에 대한 근사치를 형성하는 각각의 하위 이미지 근사치를 형성하도록 구성된다. 도 3a에 도시된 것처럼, 모놀리식 회절 스택(330)은 회절 격자(332) 및 DOE 세그먼트들(334(1), …, 334(3))을 포함한다(주의 : 더 많은 DOE 세그먼트가 있을 수 있다).

회절 격자(332)는 모놀리식 회절 스택(330)에 입사된 광을 DOE 세그먼트들 상의 수직 입사로 지향시키도록 구성된다. 일부 구현들에서, 회절 격자는 광 가이드(320)의 벽에 매립된다. 일부 구현들에서 그리고 도 3a에 도시된 것처럼, DOE 세그먼트(334(1), …, 334(3))는 회절 격자(332)의 상부에 배치된다. 일부 구현들에서, 회절 격자는 DOE 세그먼트들(334(1), …, 334(3)) 반대편의 벽에 배치된다. 일부 구현들에서, 회절 격자(332)는 각 세그먼트가 DOE 세그먼트(334(1), …, 334(3))에 대응하도록 세그먼트화된다.

DOE 세그먼트들(334(1), …, 334(3))은 이미지 분해 동작으로부터 획득된 하위 이미지에 근접하는 이미지들을 생성하도록 구성된다. 이들 세그먼트들은, 일부 구현들에서, 회절 격자(332) 상에 배치되어 모놀리식 회절 스택을 형성한다. 일부 구현들에서, DOE 세그먼트들(334(1)…, 334(3))은 광 가이드(320)의 벽에 부착되거나 매립된다; 이 경우에 모놀리식 회절 스택은 회절 격자(332)와 DOE 세그먼트들(334(1)…, 334(3)) 사이에 공기 인터페이스를 갖는다.

도 3b는 타겟 이미지에 대한 근사치를 형성하도록 구성된 다른 예시적인 광학 시스템(350)을 나타내는 다이어그램이다. 광학 시스템(350)에서, 광 가이드 (320)는 미러가 아닌 회절 격자(326)를 사용하여 빔(316)을 결합한다. 회절 격자는 그 후 가장 강한 전파 순서가 내부 전반사를 통해 광 가이드(320)에서 전파되고 DOE 세그먼트(334(1) ... 334(3)) 각각에 대해 일반적으로 입사되는 조명을 생성하도록 지시된다(예를 들어, 피치를 가짐).

도 4는 타겟 이미지에 대한 근사치를 형성하는 예시적인 방법(400)을 도시하는 흐름도이다.

402에서, 회절 광학 요소(DOE)가 제1 이미지(즉, 타겟 이미지)에 기초하여 생성되고, DOE는 복수의 DOE 세그먼트들(예를 들어, DOE 세그먼트 334(1),…)을 포함하며, 복수의 DOE 세그먼트들 각각은 제1 이미지의 각각의 부분에 대응한다. 생성은 도 2에 설명된 바와 같이 수행될 수 있음을 유의한다.

404에서, 전자기 방사선 빔(예를 들어, 빔(316))이 조명 시스템(예를 들어, 조명 시스템(310))에 의해 생성된다.

406에서, 전자기 방사선의 빔으로 복수의 DOE 세그먼트 각각을 조명하기 위해 전자기 방사선의 빔에 대해 빔 복제 동작이 수행되고, 복수의 DOE 세그먼트들은 DOE를 형성하고 조명시 제2 이미지를 생성하며, 제1 이미지와 제2 이미지 사이의 차이가 지정된 임계값보다 작다. 빔 복제 동작은, 일부 구현들에서, 도 3a 및 도 3b에서 도시된 광 가이드(320)에 의해 수행된다.

도 5a는 타겟 이미지에 대한 근사치를 생성하는데 사용되는 광 가이드(320) 및 모놀리식 회절 스택(330)을 포함하는 예시적인 광학 시스템(500)의 다이어그램이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 모놀리식 회절 스택(330)은 블레이즈된 회절 격자(332) 및 DOE 세그먼트(334(1))를 포함한다. 블레이즈된 회절 격자(332)의 목적은 사선 조명을 DOE 세그먼트(334(1))상의 수직 입사로 리디렉션하는 것이다. 이에 따라, 블레이즈된 회절 격자(332)는 광 가이드(320)에서 내부 전반사가 발생하는 각도에 기초하여 수직 입사를 생성하도록 구성된 각도를 갖는 각진 특징부를 갖는다. 또한, 도 5a에 도시된 바와 같이, 블레이즈된 회절 격자(332)는 광 가이드 (320)의 벽에 에칭되고 그리고 DOE 세그먼트(334(1))는 회절 격자(332)의 후면에 배치된다.

조명 시스템(310)(도 3a 및 도 3b)에 의한 조명시, DOE 세그먼트(334(1)) 상의 수직 입사광은 타겟(원거리) 이미지 평면(510)에서 타겟 이미지의 하위 이미지에 대한 근사치인 이미지를 형성하는 광(520)을 생성한다. 근사치는 이미지 평면에서 타겟 이미지의 하위 이미지와의 차이의 일부 임계 값(예 : 5%, 2%, 1% 이하) 이내이다. 이것은 역 이미지 연산의 결과이다. 일부 구현들에서, 차이는 하위 이미지에 걸쳐 평균 제곱근 차이로 정의된다. 일부 구현에서, 차이는 하위 이미지에 걸친 최대 절대 차이이다.

일부 구현들에서, 회절 격자(332)는 2차원 구조를 갖는다. 이러한 방식으로, 모놀리식 회절 스택(330)은 복사가 2개의 직교 방향들로 전파되고 상호 작용하게 한다. 두 직교 방향에서의 상호 작용은 이미지 평면(510)에서 이미지 패턴의 합성 시야를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 5b는 광 가이드(320)의 벽 상에 배치된 DOE 세그먼트(334(1)) 및 광 가이드(320)의 대향 벽으로 에칭된 체적 회절 격자(530)를 갖는 광 가이드(320)를 포함하는 예시적인 광학 시스템(550)의 도면이다. 체적 회절 격자(530)는 입사 광선으로부터 DOE 세그먼트(334(1))에 일반적으로 입사되는 반사 광선 및 회절 광선을 생성한다. 일부 구현들에서, 체적 회절 격자(520)는 광 가이드에서 직교 방향으로 광 빔(316)을 복제하고; 이러한 방식으로, 영상 평면(510)에서 풀 2D 영상이 재생될 수 있다.

도 6은 여기에 서술된 기술들로 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 디바이스(600) 및 예시적인 모바일 컴퓨터 디바이스(650)의 일례를 도시한다.

도 6에 도시된 것처럼, 컴퓨팅 디바이스(600)는 랩탑들, 데스크탑들, 워크스테이션들, 개인 정보 단말기(personal digital assistant)들, 서버들, 블레이드 서버들, 메인 프레임들 및 다른 적절한 컴퓨터들과 같은 다양한 형태들의 디지털 컴퓨터들을 나타내기 위해 의도된다. 컴퓨팅 디바이스(650)는 개인 정보 단말기들, 셀룰러 폰들, 스마트 폰들 및 다른 유사한 컴퓨팅 디바이스들과 같은 다양한 형태들의 모바일 디바이스들을 나타내기 위해 의도된다. 여기에 제시된 구성 요소들, 이들의 연결 및 관계, 및 이들의 기능은 단지 예시적인 것으로 의도되며, 본 명세서에 설명된 및/또는 청구된 본 발명의 구현예를 제한하려고 의도된 것이 아니다.

컴퓨팅 디바이스(600)는 프로세서(602), 메모리(604), 저장 디바이스(606), 메모리(604) 및 고속 확장 포트(610)에 연결된 고속 인터페이스(608), 및 저속 버스(614) 및 저장 디바이스(606)에 연결된 저속 인터페이스(612)를 포함한다. 구성 요소들(602, 604, 606, 608, 610 및 612) 각각은 다양한 버스를 사용하여 상호 연결되고, 공통 마더 보드에 또는 적절한 다른 방식으로 장착될 수 있다. 프로세서(602)는, 메모리(604) 또는 저장 디바이스(606)에 저장된 명령어들을 포함하여, 컴퓨팅 디바이스(600) 내에서 실행되는 명령어들을 처리하여, 고속 인터페이스(608)에 결합된 디스플레이(616)와 같은 외부 입력/출력 디바이스 상에 GUI를 위한 그래픽 정보를 디스플레이할 수 있다. 다른 구현들에서, 다수의 메모리들 및 메모리 유형들과 함께 다수의 프로세서들 및/또는 다수의 버스들이 적절히 사용될 수 있다. 또한, 다수의 컴퓨팅 디바이스들(600)이 연결될 수 있고, 각 디바이스는 필요한 동작들(예를 들어, 서버 뱅크, 블레이드 서버들의 그룹 또는 다중 프로세서 시스템)의 일부들을 제공한다.

메모리(604)는 컴퓨팅 디바이스(600) 내에 정보를 저장한다. 일부 구현들에서, 메모리(604)는 휘발성 메모리 유닛 또는 유닛들이다. 다른 구현에서, 메모리(604)는 비-휘발성 메모리 유닛 또는 유닛들이다. 메모리(604)는 또한 자기 디스크 또는 광 디스크와 같은 다른 형태의 컴퓨터 판독 가능한 매체일 수 있다.

저장 디바이스(606)는 컴퓨팅 디바이스(600)를 위한 대용량 저장 디바이스를 제공할 수 있다. 일 구현에서, 저장 디바이스(606)는 플로피 디스크 디바이스, 하드 디스크 디바이스, 광 디스크 디바이스 또는 테이프 디바이스, 플래시 메모리 또는 다른 유사한 솔리드 스테이트 메모리 디바이스, 또는 저장 영역 네트워크 또는 다른 구성의 디바이스를 포함하는 디바이스의 어레이와 같은 컴퓨터-판독가능한 매체이거나 이 컴퓨터-판독가능한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 정보 매체에 유형적으로 구현될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 또한 실행될 때 위에서 설명한 것과 같은 하나 이상의 방법을 수행하는 명령어들을 포함할 수 있다. 정보 매체는 메모리(604), 저장 디바이스(606), 또는 프로세서(602)상의 메모리와 같은 컴퓨터 또는 기계 판독 가능 매체이다.

고속 제어기(608)는 컴퓨팅 디바이스(600)에 대한 대역폭 집약적인 동작들을 관리하는 반면, 저속 제어기(612)는 낮은 대역폭 집약적인 동작들을 관리한다. 이러한 기능 할당은 단지 예시적인 것이다. 일 구현에서, 고속 제어기(608)는 메모리(604), 디스플레이(616)(예를 들어, 그래픽 프로세서 또는 가속기를 통해), 및 다양한 확장 카드들(도시되지 않음)을 수용할 수 있는 고속 확장 포트들(610)에 결합된다. 상기 구현에서, 저속 제어기(612)는 저장 디바이스(606) 및 저속 확장 포트(614)에 결합된다. 다양한 통신 포트들(예를 들어, USB, 블루투스, 이더넷, 무선 이더넷)를 포함할 수 있는 저속 확장 포트는 키보드, 포인팅 디바이스, 스캐너와 같은 하나 이상의 입력/출력 디바이스, 또는 예를 들어 네트워크 어댑터를 통해 라우터 또는 스위치와 같은 네트워킹 디바이스에 결합될 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(600)는 도면에 도시된 바와 같이 다수의 상이한 형태들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이 컴퓨팅 디바이스는 표준 서버(620)로서 구현되거나, 또는 이러한 서버들의 그룹으로 다수회 구현될 수 있다. 이는 또한, 랙 서버 시스템(624)의 부분으로서 구현될 수 있다. 또한, 이 컴퓨팅 디바이스는 랩탑 컴퓨터(622)와 같은 개인용 컴퓨터에서 구현될 수도 있다. 대안적으로, 컴퓨팅 디바이스(600)로부터의 구성 요소들은 디바이스(650)와 같은 모바일 디바이스(도시되지 않음) 내의 다른 구성 요소들과 결합될 수 있다. 이러한 디바이스들 각각은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스(600, 650)를 포함할 수 있고, 그리고 전체 시스템은 서로 통신하는 다수의 컴퓨팅 디바이스들(600, 650)로 구성될 수 있다.

컴퓨팅 디바이스(650)는 다른 구성요소들 중 프로세서(652), 메모리(664), 디스플레이(654)와 같은 입력/출력 디바이스, 통신 인터페이스(666) 및 트랜시버(668)를 포함한다. 디바이스(650)는 추가적인 저장소를 제공하기 위해 마이크로 드라이브 또는 다른 디바이스와 같은 저장 디바이스를 또한 구비할 수 있다. 구성요소들(650, 652, 664, 654, 666 및 668) 각각은 다양한 버스들을 사용하여 상호 연결되며, 일부 구성 요소는 공통 마더보드 상에 또는 적절히 다른 방식으로 장착될 수 있다.

프로세서(652)는 메모리(664)에 저장된 명령어들을 포함하여 컴퓨팅 디바이스(650) 내의 명령어들을 실행할 수 있다. 프로세서는 별도의 및 다수의 아날로그 및 디지털 프로세서를 포함하는 칩들의 칩셋(chipset)으로서 구현될 수 있다. 프로세서는, 예를 들어, 사용자 인터페이스들의 제어, 디바이스(650)에 의해 실행되는 애플리케이션들, 및 디바이스(650)에 의한 무선 통신과 같은 디바이스(650)의 다른 구성 요소들의 조정을 제공할 수 있다.

프로세서(652)는 제어 인터페이스(658) 및 디스플레이(654)에 결합된 디스플레이 인터페이스(656)를 통해 사용자와 통신할 수 있다. 디스플레이(654)는, 예를 들어, 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(Thin-Film-Transistor Liquid Crystal Display: TFT LCD) 또는 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 디스플레이 또는 다른 적절한 디스플레이 기술일 수 있다. 디스플레이 인터페이스(656)는 사용자에게 그래픽 및 다른 정보를 제공하기 위해 디스플레이(654)를 구동하기 위한 적절한 회로를 포함할 수 있다. 제어 인터페이스(658)는 사용자로부터 명령을 수신하여 이 명령을 프로세서(652)에 전달하기 위해 이들 명령을 변환할 수 있다. 또한, 외부 인터페이스(662)는 프로세서(652)와 통신하며 다른 디바이스들과 디바이스(650)의 근거리 통신이 가능하도록 제공될 수 있다. 외부 인터페이스(662)는, 예를 들어, 일부 구현들에서 유선 통신을 제공하거나, 또는 다른 구현들에서 무선 통신을 제공할 수 있으며, 다수의 인터페이스들은 또한 사용될 수 있다.

메모리(664)는 컴퓨팅 디바이스(650) 내에 정보를 저장한다. 메모리(664)는 컴퓨터 판독 가능 매체 또는 매체들, 휘발성 메모리 유닛 또는 유닛들 또는 비-휘발성 메모리 유닛 또는 유닛들 중 하나 이상으로 구현될 수 있다. 확장 메모리(674)는 또한 예를 들어 SIMM(Single In Line Memory Module) 카드 인터페이스를 포함할 수 있는 확장 인터페이스(672)를 통해 디바이스(650)에 제공되고 연결될 수 있다. 이러한 확장 메모리(674)는 디바이스(650)를 위한 여분의 저장 공간을 제공할 수 있거나, 또는 디바이스(650)를 위한 애플리케이션 또는 다른 정보를 더 저장할 수 있다. 구체적으로, 확장 메모리(674)는 전술된 처리를 수행하거나 보충하기 위한 명령을 포함할 수 있고, 또한 보안 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 확장 메모리(674)는 디바이스(650)를 위한 보안 모듈로서 제공될 수 있고, 디바이스(650)의 보안 사용을 가능하게 하는 명령으로 프로그래밍될 수 있다. 또한, 예를 들어 SIMM 카드 상에 식별 정보를 해킹할 수 없는 방식으로 배치하는 보안 애플리케이션이 추가적인 정보와 함께 SIMM 카드를 통해 제공될 수 있다.

메모리는, 예를 들어, 후술된 바와 같이, 플래시 메모리 및/또는 NVRAM 메모리를 포함할 수 있다. 일 구현에서, 컴퓨터 프로그램 제품은 정보 매체에 유형적으로 구현된다. 컴퓨터 프로그램 제품에는 실행시 위에서 설명한 것과 같은 하나 이상의 방법을 수행하는 명령어들이 포함된다. 정보 매체는 예를 들어 트랜시버(668) 또는 외부 인터페이스(662)를 통해 수신될 수 있는 메모리(664), 확장 메모리(674) 또는 프로세서(652)상의 메모리와 같은 컴퓨터 또는 기계 판독 가능 매체이다.

모바일 컴퓨팅 디바이스(650)는 필요한 경우 디지털 신호 처리 회로를 포함할 수 있는 통신 인터페이스(666)를 통해 무선으로 통신할 수 있다. 통신 인터페이스(666)는 특히 GSM 음성 호출(Global System for Mobile communications), SMS(Short Message Service), EMS(Enhanced Messaging Service), 또는 MMS 메시징(Multimedia Messaging Service), CDMA(code division multiple access), TDMA(time division multiple access), PDC(Personal Digital Cellular), WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access), CDMA2000 또는 GPRS(General Packet Radio Service)와 같은 다양한 모드들 또는 프로토콜들 하에서 통신을 제공할 수 있다. 이러한 통신은 예를 들어 무선 주파수를 사용하는 트랜시버(668)를 통해 발생할 수 있다. 또한, 예를 들어 블루투스, Wi-Fi 또는 다른 이러한 트랜시버(도시되지 않음)를 사용하는 단거리 통신이 발생할 수 있다. 또한, GPS(Global Positioning System) 수신기 모듈(670)은 디바이스(650) 상에서 실행되는 애플리케이션들에 의해 적절히 사용될 수 있는 추가적인 네비게이션 관련 무선 데이터 및 위치 관련 무선 데이터를 디바이스(650)에 제공할 수 있다.

모바일 컴퓨팅 디바이스(650)는 또한 사용자로부터 발성된(spoken) 정보를 수신하고 이 발성된 정보를 사용 가능한 디지털 정보로 변환할 수 있는 오디오 코덱(660)을 사용하여 청각적으로 통신할 수 있다. 오디오 코덱(660)은 또한 예를 들어 디바이스(650)의 핸드셋 내 예를 들어 스피커를 통해, 사용자를 위한 가청 사운드를 생성할 수 있다. 이러한 사운드는 음성 전화 호출로부터의 사운드를 포함할 수 있고, 기록된 사운드(예를 들어, 음성 메시지들, 음악 파일들 등)를 포함할 수 있고, 또한 디바이스(650) 상에서 동작하는 애플리케이션들에 의해 생성된 사운드를 포함할 수도 있다.

디바이스(650)는 도면에 도시된 바와 같이 다수의 다른 형태들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 이 모바일 컴퓨팅 디바이스는 셀룰러 폰(680)으로 구현될 수 있다. 이 컴퓨팅 디바이스는 또한 스마트 폰(682), 개인 정보 단말기, 또는 다른 유사한 모바일 디바이스의 일부로서 구현될 수 있다.

여기에 서술된 시스템들 및 서술들의 다양한 구현들은, 디지털 전자 회로, 집적 회로, 특수하게 설계된 ASIC(application specific integrated circuit)들, 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합들로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 구현들은 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 장치 및 적어도 하나의 출력 장치로부터 데이터 및 명령어들을 수신하고 그리고 이들에 데이터를 전송하도록 결합된 특수용 또는 범용일 수 있는 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서를 포함하는 프로그래밍 가능 시스템에서 실행 가능 및/또는 해석 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램에서의 구현을 포함할 수 있다.

이러한 컴퓨터 프로그램들(프로그램들, 소프트웨어들, 소프트웨어 애플리케이션 또는 코드라고도 함)은 프로그램 가능한 프로세서에 대한 기계 명령을 포함하고 그리고 하이 레벨 절차 및/또는 객체 지향 프로그래밍 언어로 그리고/또는 어셈블리/기계 언어로 구현될 수 있다. 여기에서 사용되는 용어들 "기계 판독 가능 매체", "컴퓨터 판독 가능 매체"는, 기계 판독 가능 신호로서 기계 명령어들을 수신하는 기계 판독 가능 매체를 포함하여 기계 명령어들 및/또는 데이터를 프로그램 가능 프로세서에 제공하는 데 사용되는 임의의 컴퓨터 프로그램 제품, 장치 및/또는 디바이스(예 : 자기 디스크들, 광 디스크들, 메모리, 프로그램 가능 논리 디바이스들(PLD))를 의미한다.

사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해, 여기에 서술된 시스템들 및 기술들은, 정보를 사용자에게 디스플레이하기 위한 디스플레이 디바이스(예를 들어, CRT (cathode ray tube) 또는 LCD(liquid crystal display) 모니터), 및 키보드 및 사용자가 입력을 컴퓨터에 제공할 수 있는 포인팅 디바이스(예를 들어, 마우스 또는 트랙볼)를 갖는 컴퓨터 상에 구현될 수 있다. 다른 종류의 디바이스들은 사용자와의 상호 작용을 제공하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자에게 제공된 피드백은 임의의 형태의 감각 피드백(예를 들어, 시각적 피드백, 청각 피드백 또는 촉각 피드백)일 수 있고 그리고 사용자로부터의 입력은 음향, 음성 또는 촉각 입력을 포함하는 임의의 형태로 수신될 수 있다.

여기에 서술된 구현들은, 백엔드 구성 요소(예 : 데이터 서버)를 포함하거나 또는 미들웨어 구성 요소(예 : 애플리케이션 서버)를 포함하거나 또는 프런트 엔드 구성 요소(예를 들어, 사용자가 여기에 서술된 시스템들 및 기술들의 구현과 상호 작용할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스 또는 웹 브라우저를 갖는 클라이언트 컴퓨터), 또는 그러한 백엔드, 미들웨어 또는 프런트 엔드 구성요소들의 임의의 조합을 포함하는 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 시스템의 구성요소들은, 예를 들어, 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 임의의 형태 또는 매체에 의해 상호 연결될 수 있다. 통신 네트워크의 예로는 LAN(Local Area Network), WAN(Wide Area Network) 및 인터넷을 포함한다.

컴퓨팅 시스템은 클라이언트들 및 서버들을 포함할 수 있다. 클라이언트와 서버는 일반적으로 서로 떨어져 있으며 일반적으로 통신 네트워크를 통해 상호 작용한다. 클라이언트와 서버의 관계는 각 컴퓨터들에서 실행되고 서로 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램으로 인해 발생한다.

다수의 실시예가 서술되었다. 그럼에도 불구하고, 명세서의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정들이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.

또한, 요소가 다른 요소에 접속, 연결, 전기적으로 연결되거나, 결합, 전기적으로 결합되는 것으로 언급될 때, 다른 요소에 직접 접속, 연결 또는 결합될 수 있거나 하나 이상의 중간 요소들이 존재할 수 있다. 반대로, 요소가 다른 요소에 직접 접속되어 있거나 직접 연결되어 있거나 직접 결합되어있는 것으로 언급되는 경우 중간 요소가 존재하지 않는다. 상세한 설명 전반에 걸쳐 직접적으로 접속, 직접적으로 연결, 직접적으로 겹합이라는 용어가 사용되지 않을 수 있지만, 직접적으로 접속, 직접 연결, 직접 겹합된 것으로 표시된 요소들은 그대로 언급될 수 있다. 본 출원의 청구 범위는 명세서에 기술되거나 도면에 도시된 예시적인 관계를 인용하도록 수정될 수 있다.

서술된 구현들의 특정 특징들이 본 명세서에 서술된 바와 같이 예시되었지만, 많은 수정들, 대체들, 변경들 및 등가물들이 이제 통상의 기술자들에게 발생할 것이다. 따라서, 첨부된 청구 범위는 구현의 범위 내에 있는 그러한 모든 수정들 및 변경들을 포함하도록 의도된 것임을 이해해야 한다. 그것들은 제한이 아닌 예로서만 제시되었으며, 형태와 세부 사항에서 다양한 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 여기에 서술된 장치 및/또는 방법들의 임의의 부분은 상호 배타적인 조합을 제외하고 임의의 조합으로 조합될 수 있다. 여기에 서술된 구현들은 서술된 서로 다른 구현들의 기능들, 구성 요소들 및/또는 특징들의 다양한 조합들 및/또는 하위 조합들을 포함할 수 있다.

또한, 도면에 도시된 논리 흐름은 바람직한 결과들을 얻기 위해 도시된 특정 순서 또는 순차적 순서를 필요로 하지 않는다. 또한, 서술된 흐름으로부터 다른 단계가 제공되거나 제거될 수 있고, 서술된 시스템들에 다른 구성 요소들이 추가되거나 제거될 수 있다. 따라서, 다른 실시예들은 다음 청구항의 범위 내에 있다.

Claims

방법으로서,
제1 이미지에 기초하여 파면 변조 요소(WME; Wavefront Modulating Element)를 생성하는 단계 - 상기 WME는 복수의 WME 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 WME 세그먼트들 각각은 상기 제1 이미지의 각 부분에 대응하며 - 와;
조명 시스템(illumination system)에 의해 전자기 방사선 빔을 생성하는 단계와; 그리고
특정 입사각에서 상기 전자기 방사선 빔으로 상기 복수의 WME 세그먼트들 각각을 조명하도록 상기 전자기 방사선 빔에 대해 빔 복제 동작을 수행하는 단계를 포함하고,
상기 복수의 WME 세그먼트들은 조명시 제2 이미지를 생성하고, 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지 사이의 차이는 지정된 임계 값 미만인 것을 특징으로 하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 빔 복제 동작을 수행하는 단계는 상기 전자기 방사선 빔을 광 가이드(light guide)에 결합하는 단계를 포함하고, 상기 광 가이드는 상기 WME가 연결된 벽들을 포함하는 것을 특징으로 하는
방법.
제2항에 있어서,
상기 복수의 WME 세그먼트들 각각은 각각의 회절 격자(diffraction grating) 상에 배치되어 상기 WME 세그먼트에 대한 각각의 모놀리식 회절 스택(monolithic diffractive stack)을 생성하고, 상기 복수의 WME 세그먼트들 각각에 대한 모놀리식 회절 스택은 상기 WME 세그먼트가 대응하는 상기 제1 이미지의 부분에 대한 근사치를 생성하도록 구성되고, 상기 복수의 WME 세그먼트들 각각에 대한 모놀리식 회절 스택은 상기 광 가이드의 벽 상에 배치되는 것을 특징으로 하는
방법.
제3항에 있어서,
상기 광 가이드는 벽들을 포함하고, 그리고
상기 빔 복제 동작을 수행하는 단계는:
상기 광 가이드의 벽들로부터의 내부 전반사를 통해 상기 광 가이드를 거쳐 상기 전자기 복사 빔을 전파하는 단계와; 그리고
상기 복수의 WME 세그먼트들 각각에 입사할 때 실질적으로 동일한 밝기를 갖는 조명을 생성하기 위해 상기 모놀리식 회절 스택에 의해 반사된 미광(stray light)을 상기 광 가이드로 다시 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
방법.
제2항에 있어서,
상기 전자기 방사선 빔을 생성하는 단계는, 상기 전자기 방사선 빔을 상기 광 가이드로 결합하기 전에 빔 확장기(beam expander)를 사용하여 상기 빔을 확장하고 균질화하는(homogenize) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 이미지에 기초하여 파면 변조 요소를 생성하는 단계는:
상기 제1 이미지를 나타내는 강도 데이터를 수신하는 단계와;
상기 이미지의 복수의 하위 이미지들을 생성하기 위해 이미지 분해 동작을 수행하는 단계 - 상기 복수의 하위 이미지들 각각은 상기 이미지의 일 부분을 나타내며 - 와; 그리고
상기 이미지의 복수의 하위 이미지들 각각에 대해, WME 세그먼트들의 복수의 표현들 중 각각의 WME 세그먼트의 표현을 생성하기 위해 상기 하위 이미지에 대해 역 이미징 동작을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
방법.
제6항에 있어서,
상기 하위 이미지에 대해 역 이미징 동작을 수행하는 단계는,
Gerchberg-Saxton 알고리즘을 상기 복수의 하위 이미지들 각각에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
방법.
제6항에 있어서,
상기 WME는 회절 광학 요소(DOE; Diffractive Optical Element)를 포함하고 그리고 상기 복수의 WME 세그먼트들 각각은 상기 DOE의 각각의 DOE 세그먼트를 포함하며, 그리고
상기 복수의 DOE 세그먼트들 중 하나의 DOE 세그먼트의 각각의 표현은 각각의 복수의 픽셀들을 포함하고, 상기 복수의 픽셀들 각각은 지정된 수의 위상 값들 중 하나를 갖는 것을 특징으로 하는
방법.
제8항에 있어서,
상기 복수의 픽셀들 각각은 강도 값(intensity value)을 더 포함하는 것을
방법.
제6항에 있어서,
상기 제1 이미지에 기초하여 DOE를 생성하는 단계는:
상기 DOE를 형성하기 위해 상기 이미지 분해 동작에 기초하여 상기 복수의 DOE 세그먼트들을 배열하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
방법.
시스템으로서,
제1 이미지에 기초하여 회절 광학 요소(DOE)를 생성하도록 구성된 제어 회로를 포함하는 DOE 생성 시스템 - 상기 DOE는 복수의 DOE 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 DOE 세그먼트들 각각은 상기 제1 이미지의 각 부분에 대응하며 - 와;
전자기 방사선 빔을 생성하도록 구성되는 조명 시스템과; 그리고
상기 전자기 방사선 빔으로 상기 복수의 DOE 세그먼트들 각각을 조명하도록 상기 전자기 방사선 빔에 대해 빔 복제 동작을 수행함으로써 상기 전자기 방사선 빔으로 조명시 제2 이미지를 생성하도록 구성되는 이미징 시스템을 포함하고,
상기 복수의 DOE 세그먼트들은 상기 DOE를 형성하고 그리고 조명시 제2 이미지를 생성하며, 상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지 사이의 차이는 지정된 임계 값 미만인 것을 특징으로 하는
시스템.
제11항에 있어서,
상기 이미징 시스템은 상기 전자기 방사선 빔을 광 가이드에 결합하도록 더 구성되고, 상기 광 가이드는 상기 DOE가 연결된 벽들을 포함하는 것을 특징으로 하는
시스템.
제12항에 있어서,
상기 복수의 WME 세그먼트들 각각은 각각의 회절 격자 상에 배치되어 상기 DOE 세그먼트에 대한 각각의 모놀리식 회절 스택을 생성하고, 상기 복수의 DOE 세그먼트들 각각에 대한 모놀리식 회절 스택은 상기 DOE 세그먼트가 대응하는 상기 제1 이미지의 부분에 대한 근사치를 생성하도록 구성되고, 상기 복수의 DOE 세그먼트들 각각에 대한 모놀리식 회절 스택은 상기 광 가이드의 벽 상에 배치되는 것을 특징으로 하는
시스템.
제13항에 있어서,
상기 회절 격자는 상기 DOE의 세그먼트의 최대 길이에 기초한 피치를 갖는 것을 특징으로 하는
시스템.
제13항에 있어서,
상기 회절 격자는 조명을 상기 광 가이드로 다시 반사하도록 구성되고, 상기 조명은 적어도 2개의 직교 방향들로 상기 광 가이드에서 전파되는 것을 특징으로 하는
시스템.
제12항에 있어서,
상기 광 가이드는 상기 전자기 방사선의 빔을 상기 광 가이드에 결합시키기 위한 미러 표면(mirror surface)을 포함하는 것을 특징으로 하는
시스템.
제12항에 있어서,
상기 광 가이드는 상기 전자기 방사선 빔을 광 가이드에 결합하기 위한 회절 격자를 포함하는 것을 특징으로 하는
시스템.
비 일시적 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
상기 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨팅 디바이스의 처리 회로에 의해 실행될 때 상기 처리 회로가 방법을 수행하도록 하는 코드를 포함하며,
상기 방법은:
제1 이미지를 나타내는 강도 데이터를 수신하는 단계와;
상기 제1 이미지의 복수의 하위 이미지들을 생성하기 위해 이미지 분해 동작을 수행하는 단계 - 상기 복수의 하위 이미지들 각각은 상기 이미지의 일 부분을 나타내며 - 와; 그리고
상기 이미지의 복수의 하위 이미지들 각각에 대해, 복수의 WME(Wavefront Modulating Element) 세그먼트들 중 하나의 WME 세그먼트를 생성하기 위해 상기 하위 이미지에 대해 역 이미징 동작을 수행하는 단계 - 상기 복수의 WME 세그먼트들 각각은 상기 복수의 하위 이미지들의 각 하위 이미지에 대응하며 - 와; 그리고
WME를 형성하기 위해 상기 이미지 분해 동작에 기초하여 상기 복수의 WME 세그먼트를 배열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
컴퓨터 프로그램 제품.
제18항에 있어서,
상기 하위 이미지에 대해 역 이미징 동작을 수행하는 단계는,
Gerchberg-Saxton 알고리즘을 상기 복수의 하위 이미지들 각각에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
컴퓨터 프로그램 제품.
제18항에 있어서,
상기 복수의 WME 세그먼트들 중 하나의 WME 세그먼트의 각각의 표현은 각각의 복수의 픽셀들을 포함하고, 상기 복수의 픽셀들 각각은 지정된 수의 위상 값들 중 하나를 갖는 것을 특징으로 하는
컴퓨터 프로그램 제품.