KR20210114925A

KR20210114925A - 광학 디바이스 테스트 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20210114925A
Application number: KR1020217016108A
Authority: KR
Inventors: 릴리아 로바친스키; 요차이 단지거; 닛잔 리브네
Original assignee: 루머스 리미티드
Priority date: 2019-01-20
Filing date: 2019-01-20
Publication date: 2021-09-24
Also published as: CN113272694A; EP3911982B1; JP7350367B2; JP2022524255A; WO2020148574A1; EP3911982A1; EP3911982A4; CN113272694B

Abstract

눈 이동 영역(EMB: eye motion box)의 다양한 위치에서, 광학 디바이스로부터의 출력 이미지는 광학 디바이스를 통한 이미지 전파의 검출 및 평가를 위해 캡처되고 분석될 수 있다. 특정 축선을 따른 광학 테스트는 패싯(facet)의 활성 영역을 가로질러 광학 엔진 전달 함수(optical engine transfer function) 균일성을 평가할 수 있고, 광학 디바이스로부터의 투사된 이미지의 "번짐(smearing)"의 존재 및 정도를 검출할 수 있고, 쐐기 대 LOE 인터페이스에서 산란 및 회절과 관련된 "흰색 줄무늬"(WS: white stripe) 현상의 존재 및 정도를 검출할 수 있다. 생산 시스템에 대한 피드백 및 품질 관리를 위해서, 그리고 광학 디바이스의 배치를 위해 다양한 메트릭이 도출될 수 있다.

Description

광학 디바이스 테스트 방법 및 장치

본 발명은 일반적으로 광학 테스트에 관한 것이고, 특히 광학 디바이스를 테스트하는 것에 관한 것이다.

광학 엔진(optical engine)(광학 요소 "OE")을 다양한 시스템(예를 들어, 증강 현실("AR": augmented reality) 근안 디스플레이(near eye display)의 경우)에 통합하는 과정에서, 구성요소 레벨 및 통합 단위 레벨 모두에서 OE의 성능을 평가할 필요가 있다. 특히, 시스템(AR 등)이 실제 이미지와 합성 이미지를 결합하여 관찰자의 눈으로 전송하기 때문에, 번짐(smear), 흰색 라인, 점프 및 검정색 라인(간격, 강도가 낮은 영역)의 전문적인 테스트에 대한 필요성이 있다.

본 실시형태의 교시에 따르면, 광학 디바이스를 테스트하는 방법이 제공되며, 이 방법은, 복수의 캡처 위치 중 제1 캡처 위치에서 이미지를 캡처하는 단계로서, 상기 복수의 캡처 위치는 상기 광학 디바이스의 광 가이드로부터 눈 릴리프(ER: eye relief) 거리에 그리고 상기 광 가이드의 눈 이동 영역(EMB: eye motion box) 내에 있으며, 상기 광 가이드는, 내측 반사에 의해 광을 가이드하기 위한 서로 평행한 제1 쌍의 외측 표면, 상기 광 가이드 안으로 입력 이미지를 커플링하기 위한 커플링-인(coupling-in) 구성부, 및 상기 눈 릴리프 거리에서 사용자의 눈에 가시적이고, 상기 눈 이동 영역으로 지칭되는 영역을 가로질러 가시적이도록 상기 광 가이드로부터의 상기 입력 이미지를 출력 이미지로서 커플링하기 위한 커플링-아웃(coupling-out) 구성부를 포함하는, 상기 이미지를 캡처하는 단계; 상기 제1 캡처 위치 이외의, 상기 복수의 캡처 위치 중 하나 이상의 추가 위치에서 상기 이미지를 캡처하는 단계를 반복하는 단계; 및 상기 제1 캡처 위치 및 상기 추가 캡처 위치들 중 적어도 하나로부터의 캡처 이미지들에 기반하여 하나 이상의 메트릭을 도출하는 단계를 포함한다.

선택적 실시형태에서, 상기 커플링-인 구성부를 통해 상기 광 가이드 안으로 테스트 패턴의 시준된 이미지를 투사하는 단계로서, 상기 광 가이드는, 패싯들의 적어도 하나의 세트로서, 상기 세트 각각은 서로 평행한, 상기 제1 쌍의 외측 표면 사이에 있는, 그리고 상기 제1 쌍의 외측 표면에 대해 비스듬한 각도인 복수의 부분적으로 반사하는 패싯을 포함하는, 상기 시준된 이미지를 투사하는 단계를 더 포함하며, 상기 이미지를 캡처하는 단계는 상기 광 가이드로부터 투사된 이미지이다.

선택적 실시형태에서, 광 가이드는 3개의 광학 구성요소의 세트를 포함하며, 상기 세트는 한 쌍의 제1 및 제2 매칭 회절 광학 구성요소; 및 복수의 부분적으로 반사성이고 상호 평행한 표면의 시퀀스를 포함하는 반사성 광학 구성요소를 포함하며; 상기 구성 요소들은 커플링-인 광을 커플링-아웃 광으로 확장하기 위해 협력하며, 상기 커플링-인 광은 상기 적어도 하나의 광 가이드 안으로 커플링된 광이고, 상기 확장은 2차원이다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 세트의 제1 광학 구성 요소는 상기 커플링-인 광을 제1 광 가이드 내에서 제1 확장 방향으로 지향시켜 제1 확장 광을 생성하도록 구성되고; 상기 세트의 제2 광학 구성 요소는 상기 제1 확장 광을 제2 확장 방향으로 제2 광 가이드 안으로 커플링하여 제2 확장 광을 생성하도록 구성되고; 상기 세트의 제3 광학 구성 요소는 상기 커플링-아웃 광으로서 상기 제2 확장 광을 제3 방향으로 아웃-커플링하도록 구성되며; 상기 제1, 제2 및 제3 방향은 서로 평행하지 않다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 커플링-인 광으로서 광을 상기 적어도 하나의 광 가이드 안으로 지향시키도록 구성된 비-회절 광학 구성 요소를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 광 가이드는 하나의 광 가이드이며, 이 광 가이드는 상기 커플링-인 광을 상기 하나의 광 가이드 내에서 제1 확장 방향으로 지향시켜 제1 확장 광을 생성하도록 구성된 상기 제1 회절 광학 구성 요소; 상기 제1 확장 광을 제2 확장 방향으로 상기 하나의 광 가이드 안으로 확장하여 제2 확장 광을 생성하도록 구성된 상기 제2 회절 광학 구성 요소; 및 상기 커플링-아웃 광으로서 상기 제2 확장 광을 제3 방향으로 아웃-커플링하도록 구성된 상기 반사성 광학 구성 요소를 포함하며; 상기 제1, 제2 및 제3 방향은 서로 평행하지 않다.

다른 선택적 실시형태에서, 복수의 캡처 이미지 각각에서 적어도 하나의 관심 영역을 획정하는 단계로서, 각각의 캡처 이미지는 테스트 패턴을 포함하며, 이 테스트 패턴은 테스트 패턴의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스 안으로 투사함으로써 생성된 상기 광학 디바이스의 출력 광으로부터 캡처되고, 상기 광학 디바이스에 대해, 사용자가 상기 출력 광을 보기 위해 사용하는 상기 광학 디바이스의 활성 영역 내의 상이한 위치에서 캡처되며, 각각의 관심 영역은 상기 테스트 패턴의 일 부분을 포함하는, 상기 적어도 하나의 관심 영역을 획정하는 단계; 상기 적어도 하나의 관심 영역 각각으로부터 복수의 단면을 추출하는 단계로서, 상기 복수의 단면의 각각은 상기 테스트 패턴의 상기 부분의 영역을 포함하고, 이에 따라 상기 테스트 패턴의 각각의 부분에 대한 각각의 관심 영역에 대한 대응되는 단면의 세트를 형성하는, 상기 복수의 단면을 추출하는 단계; 및 상기 테스트 패턴의 각각의 부분에 대해, 상기 광학 디바이스에 대한 메트릭을 결정하기 위해 상기 대응되는 단면의 세트들을 비교하는 단계를 더 포함한다. 단면 세트의 각각의 단면의 위치는 단면 세트의 다른 단면의 다른 위치와 관련하여 알려져 있다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 캡처 이미지에서 하나 이상의 추가 필드를 획정하는 단계로서, 상기 캡처 이미지는 테스트 패턴의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스 안으로 투사함으로써 생성된 상기 광학 디바이스의 출력 광으로부터 캡처되며, 상기 광학 디바이스는 서로 평행한 제1 쌍의 외측 표면, 패싯들의 적어도 하나의 세트로서, 상기 패싯들의 세트 각각은, 서로 평행한, 상기 제1 쌍의 외측 표면에 대해 비스듬한 각도인, 그리고 상기 제1 쌍의 외측 표면 사이에 있는 복수의 부분적으로 반사하는 패싯을 포함하는, 상기 적어도 하나의 세트, 및 상기 패싯의 세트를 통해 시준된 이미지의 것이고, 상기 광학 디바이스 내부에 있고, 상기 제1 외측 표면의 쌍에 평행한 전파의 방향을 가지며, 상기 추가 필드 각각은 상기 캡처 이미지 내의 관련된 위치에 있으며, 상기 관련된 위치는 상기 전파의 방향에 평행하고, 관련된 밝기 레벨을 갖는, 상기 하나 이상의 추가 필드를 획정하는 단계; 및 상기 관련된 밝기 레벨 중 적어도 하나에 기반하여 메트릭을 도출하는 단계를 더 포함한다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 캡처 이미지에서 하나 이상의 필드를 획정하는 단계로서, 상기 캡처 이미지는 광학 시스템의 출력 광으로부터 캡처되며, 상기 광학 시스템은, 입력 이미지를 전파하고 상기 입력 이미지를 상기 출력 광으로서 커플링 아웃하도록 구성된 광학 디바이스, 상기 입력 이미지를 상기 광학 디바이스 안으로 커플링하도록 구성된 입력 커플링 섹션, 및 상기 입력 커플링 섹션이 상기 광학 디바이스에 연결되는 영역의 에지의 위치인 커플링 인터페이스를 포함하며, 상기 출력 광은 테스트 패턴의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스 안으로 투사함으로써 생성되고, 상기 하나 이상의 필드 각각은 상기 캡처 이미지 내의 관련된 위치에 있으며, 상기 관련된 위치는 상기 커플링 인터페이스에 평행한, 상기 하나 이상의 필드를 획정하는 단계, 및 상기 필드들 중 적어도 하나에 기반하여 메트릭을 도출하는 단계를 더 포함한다.

본 실시형태의 교시에 따르면, 광학 디바이스를 테스트하는 방법이 제공되며, 이 방법은, 복수의 캡처 이미지 각각에서 적어도 하나의 관심 영역을 획정하는 단계로서, 각각의 캡처 이미지는 테스트 패턴을 포함하며, 이 테스트 패턴은 테스트 패턴의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스 안으로 투사함으로써 생성된 상기 광학 디바이스의 출력 광으로부터 캡처되고, 상기 광학 디바이스에 대해, 사용자가 상기 출력 광을 보기 위해 사용하는 상기 광학 디바이스의 활성 영역 내의 상이한 위치에서 캡처되며, 각각의 관심 영역은 상기 테스트 패턴의 일 부분을 포함하는, 상기 적어도 하나의 관심 영역을 획정하는 단계; 상기 적어도 하나의 관심 영역 각각으로부터 복수의 단면을 추출하는 단계로서, 상기 복수의 단면의 각각은 상기 테스트 패턴의 상기 부분의 영역을 포함하고, 이에 따라 상기 테스트 패턴의 각각의 부분에 대한 각각의 관심 영역에 대한 대응되는 단면의 세트를 형성하는, 상기 복수의 단면을 추출하는 단계; 및 상기 테스트 패턴의 각각의 부분에 대해, 상기 광학 디바이스에 대한 메트릭을 결정하기 위해 상기 대응되는 단면의 세트들을 비교하는 단계를 포함한다.

선택적 실시형태에서, 상기 테스트 패턴의 시준된 이미지를 광 가이드 광학 요소 안으로 투사하는 단계, 및 상기 복수의 캡처 이미지를 생성하기 위해 상기 LOE로부터 투사된 복수의 이미지를 캡처하는 단계를 더 포함하며, 각각의 이미지의 상기 캡처는 상기 광학 디바이스에 대해 상이한 상기 위치에서 행해진다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 캡처는 상기 LOE의 출력 표면에 직각으로 이동되는 카메라에 의해 행해지며, 상기 이동은 상기 LOE로부터 투사된 상기 출력 광을 보기 위해 사용자에 의해 사용되는 상기 활성 영역 내에 존재한다.

다른 선택적 실시형태에 있어서, 상기 LOE는 부분적으로 반사하는 표면들의 어레이를 포함하며, 각각의 표면은 패싯 간격 거리만큼 인접한 표면으로부터 분리되며, 상기 카메라는 상기 패싯 간격으로 설정된 애퍼처(aperture)를 갖는다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 관심 영역은 제2 관심 영역에 직교하는 제1 관심 영역을 포함한다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 테스트 패턴은 십자선(cross-hair)이고, 상기 제1 관심 영역은 상기 십자선의 수직 부분이고 상기 제2 관심 영역은 상기 십자선의 수평 부분이다.

다른 선택적 실시형태에서, 각각의 관심 영역의 상기 복수의 단면은 상기 테스트 패턴의 원점으로부터 상기 테스트 패턴의 에지 상의 일 지점까지의 방향으로 순차적이다.

다른 선택적 실시형태에서, 각각의 관심 영역에 대해, 상기 복수의 단면은 단일 평균 단면을 생성하기 위해서 서로 평균화된다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 메트릭은 상기 광학 디바이스에 대한 상기 위치에 기반한다. 다른 선택적 실시형태에서, 상기 메트릭은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 기술을 사용하여 상기 단면으로부터 계산된다:

(a) 반최대에서 전체 폭(FWHM: full width at half maximum),

(b) 평균 피크 폭,

(c) 피크 폭의 표준 편차,

(d) 피크 폭의 1차 도함수,

(e) 피크 폭의 2차 도함수,

(f) 가장 큰 피크 폭,

(g) 예상 위치로부터 최대 피크 이동,

(h) 피크 이동의 표준 편차,

(i) 나이퀴스트(Nyquist) 주파수에서 평균 변조 전달 함수,

(j) 나이퀴스트 주파수 이외의 주파수에서 평균 변조 전달 함수,

(k) 나이퀴스트 주파수에서 전달 함수의 표준 편차, 및

(l) 나이퀴스트 주파수 이외의 주파수에서 전달 함수의 표준 편차.

본 실시형태의 교시에 따르면, 테스트를 위한 방법이 제공되며, 이 방법은, 상기 캡처 이미지에서 하나 이상의 추가 필드를 획정하는 단계로서, 상기 캡처 이미지는 테스트 패턴의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스 안으로 투사함으로써 생성된 상기 광학 디바이스의 출력 광으로부터 캡처되며, 상기 광학 디바이스는 서로 평행한 제1 쌍의 외측 표면(926, 926A), 패싯들의 적어도 하나의 세트로서, 상기 패싯들의 세트 각각은, 서로 평행한, 상기 제1 쌍의 외측 표면에 대해 비스듬한 각도인, 그리고 상기 제1 쌍의 외측 표면(926, 926A) 사이에 있는 복수의 부분적으로 반사하는 패싯을 포함하는, 상기 적어도 하나의 세트, 및 상기 패싯의 세트를 통해 시준된 이미지의 것이고, 상기 광학 디바이스 내부에 있고, 상기 제1 외측 표면의 쌍에 평행한 전파의 방향을 가지며, 상기 추가 필드 각각은 상기 캡처 이미지 내의 관련된 위치에 있으며, 상기 관련된 위치는 상기 전파의 방향에 평행하고, 관련된 밝기 레벨을 갖는, 상기 하나 이상의 추가 필드를 획정하는 단계; 및 상기 관련된 밝기 레벨 중 적어도 하나에 기반하여 메트릭을 도출하는 단계를 포함한다.

선택적 실시형태에서, 상기 테스트 패턴의 시준된 이미지를, 광 가이드 요소인 상기 광학 디바이스 안으로 투사하는 단계, 및 상기 캡처 이미지를 제공하기 위해서 상기 LOE로부터 투사되는 이미지를 캡처하는 단계를 더 포함한다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 캡처는 복수의 캡처 위치 중 제1 위치에서 카메라에 의해 이루어지며, 상기 복수의 캡처 위치는 상기 LOE로부터의 눈 릴리프 거리에 그리고 상기 LOE의 눈 이동 영역 내에 있다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 캡처는 상기 제1 캡처 위치 이외의, 상기 캡처 위치들 중 하나 이상의 캡처 위치에서 반복되고, 상기 캡처 위치에 기반하여 하나 이상의 추가 메트릭이 도출된다.

다른 선택적 실시형태에서, 캡처 이미지에서 제1 필드를 획정하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 필드는 제1 밝기 레벨을 갖고, 상기 캡처 이미지 내의 제1 위치에 있으며, 상기 제1 위치는 상기 관련된 위치 이외의 위치에 있으며, 상기 메트릭은 상기 제1 밝기 레벨을 하나 이상의 관련된 밝기 레벨과 비교함으로써 적어도 부분적으로 도출된다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 제1 필드는 흰색 정사각형이고, 상기 추가 필드는 상기 제1 필드를 둘러싸는 검정색 백그라운드의 부분이다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 제1 필드는 상기 캡처 이미지에 대해 중앙이고, 상기 추가 필드들은 상기 캡처 이미지의 상기 제1 필드로부터 좌측 및 우측 에지까지 서로 인접한다.

다른 선택적 실시형태에서, 각각의 상기 관련된 밝기 레벨은 상기 제1 밝기 레벨보다 더 작다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 제1 밝기 레벨은 각각의 상기 관련된 레벨보다 적어도 실질적으로 100배 더 밝다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 비교 단계 이전에, 상기 캡처 이미지의 강도를 정규화하는 단계를 더 포함한다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 제1 필드는 상기 캡처 이미지의 제1 영역을 포함하고, 상기 정규화하는 단계는, 실질적으로 전체가 상기 제1 밝기 레벨을 갖는 제2 테스트 패턴의 시준된 이미지를 투사하는 단계, 상기 제2 테스트 패턴에 의해 생성된 출력 광으로부터 제2 캡처 이미지를 캡처하는 단계, 및 일 그룹에서 선택된 기술을 사용하여 흰색 강도를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 일 그룹은 상기 제2 캡처 이미지에서 상기 제1 영역의 평균 강도를 측정하는 단계, 및 상기 제2 캡처 이미지의 강도를 측정하는 단계로 구성되며, 상기 캡처 이미지를 정규화하는 단계는 상기 흰색 강도를 사용한다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 정규화하는 단계는, 실질적으로 전체가 상기 관련된 밝기 레벨을 갖는 제3 테스트 패턴의 시준된 이미지를 투사하는 단계, 상기 제3 테스트 패턴에 의해 생성된 출력 광으로부터 제3 캡처 이미지를 캡처하는 단계, 및 상기 제3 캡처 이미지의 강도를 측정함으로써 검정색 강도를 결정하는 단계를 더 포함하며, 상기 캡처된 것을 정규화하는 단계는 상기 흰색 강도와 상기 검정색 강도 사이의 차이를 사용한다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 메트릭은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 기술을 사용하여 결정된다: 관련된 밝기 레벨 중 적어도 하나를 적어도 하나의 이전에 결정된 밝기 레벨과 비교하는 단계, 상기 관련된 밝기 레벨들을 합산하는 단계, 및 제2 추가 필드의 관련된 밝기 레벨을 상기 제2 추가 필드에 인접하고 서로 반대편에 있는 추가 필드들의 두 개의 밝기 레벨 각각과 비교하는 단계.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 추가 필드 중 제1 및 제2 필드는 각각 상기 제1 필드에 인접한다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 캡처 이미지는 단색이고, 상기 밝기 레벨은 그레이 레벨이다.

본 실시형태의 교시에 따르면, 테스트를 위한 방법이 제공되며, 이 방법은, 캡처 이미지에서 하나 이상의 필드를 획정하는 단계로서, 상기 캡처 이미지는 광학 시스템의 출력 광으로부터 캡처되며, 상기 광학 시스템은, 입력 이미지를 전파하고 상기 입력 이미지를 상기 출력 광으로서 커플링 아웃하도록 구성된 광학 디바이스, 상기 입력 이미지를 상기 광학 디바이스 안으로 커플링하도록 구성된 입력 커플링 섹션, 및 상기 입력 커플링 섹션이 상기 광학 디바이스에 연결되는 영역의 에지의 위치인 커플링 인터페이스를 포함하며, 상기 출력 광은 테스트 패턴의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스 안으로 투사함으로써 생성되고, 상기 하나 이상의 필드 각각은 상기 캡처 이미지 내의 관련된 위치에 있으며, 상기 관련된 위치는 상기 커플링 인터페이스에 평행한, 상기 하나 이상의 필드를 획정하는 단계, 및 상기 필드들 중 적어도 하나에 기반하여 메트릭을 도출하는 단계를 포함한다.

선택적 실시형태에서, 상기 테스트 패턴의 시준된 이미지를, 광 가이드 요소인 상기 광학 시스템 안으로 투사하는 단계, 및 상기 캡처 이미지를 제공하기 위해서 상기 LOE로부터의 출력 광에 의해서 투사되는 이미지를 캡처하는 단계를 더 포함한다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 테스트 패턴은 백그라운드 영역의 백그라운드 밝기 레벨보다 더 큰 제1 밝기 레벨을 갖는 제1 영역을 포함하며, 상기 백그라운드 영역은 상기 제1 영역 이외의 상기 테스트 패턴의 영역이다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 제1 영역은 흰색이고, 상기 백그라운드 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸는 검정색이며, 상기 하나 이상의 필드는 상기 백그라운드 영역에 획정된다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 제1 밝기 레벨은 상기 백그라운드 밝기 레벨보다 적어도 실질적으로 200배 더 밝다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 도출 단계 이전에, 상기 캡처 이미지의 강도를 정규화하는 단계를 더 포함한다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 메트릭은 다음으로 구성된 그룹에서 선택된 기술을 사용하여 결정된다: 상기 하나 이상의 필드 내의 밝기 레벨을 적어도 하나의 이전에 결정된 밝기 레벨과 비교하는 단계, 상기 하나 이상의 필드 내에서 밝기 레벨들을 합산하는 단계, 및 제1 밝기 레벨을 상기 하나 이상의 필드 내의 적어도 하나의 다른 밝기 레벨과 비교하는 단계.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 캡처 이미지는 단색이고, 밝기 레벨은 그레이 레벨이다.

다른 선택적 실시형태에서, 상기 캡처 이미지는 밝기 레벨의 높은 동적 범위를 갖는다.

본 실시형태의 교시에 따르면, 광학 디바이스를 테스트하기 위한 컴퓨터 판독 가능 코드가 내장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공되며, 상기 컴퓨터 판독 가능 코드는 본 설명의 단계를 위한 프로그램 코드를 포함한다.

본 실시형태는 본원에서 단지 예로서, 동반된 도면들을 참조하여 설명된다.
도 1에서, 예시적인 광 가이드 광학 요소(LOE: lightguide optical element)의 측면도가 도시된다.
도 2에서, 기본적인 공통 테스트 설정 시스템이 도시된다.
도 3a에서, 특정 축선을 따른 광학 테스트를 위한 흐름도가 도시된다.
도 3b에서, 본 실시형태의 테스트 방법을 위한 테스트 설정 시스템이 도시된다.
도 4a에서, 복수의 캡처 이미지가 도시된다.
도 4b에서, 관심 영역이 도시된다.
도 4c에서, 관심 영역으로부터 단면의 추출이 도시된다.
도 5에서, 단면 및 도출된 메트릭의 스캔이 도시된다.
도 6에서, 번짐의 광학 테스트를 위한 흐름도가 도시된다.
도 7에서, 본 실시형태의 테스트 방법을 위한 예시적인 테스트 설정 시스템이 도시된다.
도 8에서, 검정색 백그라운드 상의 흰색 정사각형 메인 이미지를 도시하는 광학 디바이스로부터의 출력의 캡처 이미지가 도시된다.
도 9에서, 획정된 필드를 갖는 캡처 이미지가 도시된다.
도 10에서, 39 개의 필드(F0 내지 F38) 위치, 사이즈 및 밝기 강도의 차트가 도시된다.
도 11에서, 대안적인 패턴이 도시된다.
도 12a에서, 예시적인 단일 줄무늬 테스트 패턴이 도시된다.
도 12b에서, 체커보드 테스트 패턴이 도시된다.
도 13a에서, 단일 줄무늬 캡처 이미지가 도시된다.
도 13b에서, 체커보드 캡처 이미지가 도시된다.
도 14에서, 단일 줄무늬 캡처 이미지로부터 생성될 수 있는 단면 플롯이 도시된다.
도 15에서, 밝기의 1차 도함수의 플롯이 도시된다.
도 16에서, 밝기의 2차 도함수의 플롯이 도시된다.
도 17에서, 몇 가지 예시적인 테스트 패턴이 도시된다.
도 18에서, 캡처 이미지 매트릭스를 정규화하기 위한 예시적인 프로세스가 도시된다.
도 19에서, WS를 검출하기 위한 예시적인 처리 방법의 흐름도가 도시된다.

상세한 설명 - 도 1 내지 도 19

본 실시형태에 따른 시스템 및 방법의 원리 및 작동은 도면 및 동반되는 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 본 발명은 패싯의 활성 영역에 걸친 LOE 전달 함수 균일성의 평가를 위한 특정 축선을 따른 광학 테스트를 위한 시스템 및 방법이다. 광학 디바이스로부터 투사된 이미지의 "번짐"의 존재 및 정도는 검출될 수 있으며, 여기서, "번짐"은 일반적으로 이미지의 1차 광선 이외의 광선의 생성 및 전파를 지칭하며, 잘 정의된 방향으로의 이미지 아웃라인의 투사로 귀결된다. 쐐기 대 LOE 인터페이스에서 산란 및 회절과 관련된 "흰색 줄무늬"(WS: white stripe) 현상의 존재 및 정도가 검출될 수 있다.

기본 기술 - 도 1

도 1을 참조하면, 예시적인 광 가이드 광학 요소(LOE: lightguide optical element)(903)의 측면도가 도시된다. 본 도면은 축척에 따라 그려지지 않다. 시준된 광원(2C)은 시준된 입력 빔(4C)을 방출한다. 본 문서에서, 광원은 또한 "프로젝터"로 지칭된다. 광원은 단일 또는 복수의 파장을 전송하는 레이저 또는 LED일 수 있다. 광은 광 가이드에서와 같이 전송 축선 주위에 배향된 복수의 각 전파 방향(angular propagation direction)을 갖는다. 본 도면의 간략화를 위해, 일반적으로 전파의 중심 방향만 명확성을 위해 도시된다. 일반적으로 하나의 광선, 즉, "빔" 또는 "인커밍 광선(incoming ray)"으로도 지칭되는 인커밍 광선, 입력 빔(예를 들어, 시준된 입력 빔(4C))이 도시된다. 일반적으로, 본원에서 이미지가 광 빔으로 표현될 때, 이 빔은 이미지의 샘플 빔이며, 이는 일반적으로 이미지의 포인트 또는 픽셀에 각각 대응되는 약간 다른 각도의 다수의 빔에 의해 형성된다는 점이 주의되어야 한다. 특별히 이미지의 말단으로 지칭되는 곳을 제외하고, 예시된 빔은 일반적으로 이미지의 도심이다. 즉, 광은 이미지에 대응되고 중심 광선(ray)은 이미지의 중심 또는 이미지의 중심 픽셀로부터 나오는 중심 광선이다.

제1 반사 표면(916)은 시준된 입력 빔(4C)에 의해 조사된다. 제1 영역(954A)(근위 단부)은 시준된 입력 빔(4C)에 근접하며, 여기서 이미지 조사(입력 이미지)가 광 가이드(920) 안으로 커플링된다. 반사 표면(916)은 시준된 광원(2C)으로부터 시준된 입력 빔(4C)의 입사 광을 적어도 부분적으로 반사하여, 광이 내부 반사, 일반적으로 내부 전반사(TIR: total internal reflection)에 의해 광 가이드(920) 내부에 트랩되도록 한다. 광 가이드(920)는 일반적으로 투명 기판이고, 또한, "평면형 기판", "투광성 기판" 및 "도파관"이라고 지칭된다. 광 가이드(920)는, 제1(후방, 메이저) 표면(926) 및 전방(제2, 메이저) 표면(926A)으로서 본 도면에 도시된, 일반적으로 서로 평행(상호 평행)한 적어도 두 개의(메이저, 외측) 표면을 포함한다. 메이저 표면(926, 926A)에 대한 "전방" 및 "후방"의 지정은 참조의 편의를 위한 것이라는 점에 주의한다. 광 가이드(920)에 대한 커플링-인(Coupling-in)은, 전방, 후방, 측부 에지, 또는 임의의 다른 원하는 커플링-인 기하학적 형상과 같은 다양한 표면으로부터 이루어질 수 있다.

시준된 입력 빔(4C)은 기판의 근위 단부(도면의 우측 측부)에서 광 가이드 기판으로 들어간다. 광은 제1 영역(954A)으로부터 광 가이드(920)를 통해 하나 이상의 패싯, 일반적으로 적어도 복수의 패싯, 및 일반적으로 여러 개의 패싯을 통해 광 가이드(920)의 원위 단부(954B)(도면의 좌측 측부)를 향해 전파된다(954C). 광 가이드(920)는 전형적으로 외측 표면의 내부 반사에 의해 기판 내에서 전파되는 광선을 가이드한다.

기판(920)의 내측 표면에서 선택적으로 반사된 후, 트랩된 웨이브(wave)는 선택적으로 반사하는(부분적으로 반사하는) 표면들(패싯들)(922)의 세트(어레이)에 도달되며, 이는 기판에서 나오는 광을 관찰자의 눈(10)으로 연결한다. 본 예시적인 도면에서, 트랩된 광선은 지점들(944)에서 두 개의 다른 부분 반사 표면(922)에 의해 기판(920)으로부터 점진적으로 커플링 아웃되며, 각각의 패싯은 전파되는 광의 일 부분을 커플링 아웃한다. 몇몇 예시적인 커플링-아웃된 광선이 아웃-커플링 광선(out-coupling ray)(38B)으로서 도시된다. 아웃-커플링된 광선(38B)은 시준된 입력 빔(4C)의 입력 이미지가 출력 이미지로서 출력되는 LOE(903)의 표면 상의 활성 영역(950)을 획정한다. 관찰자의 눈(10)에 대한 시야(FOV: field of view)(미도시)는 사용자의 눈이 보는 각도 범위를 획정한다. LOE(903)로부터의 사용자 눈(10)의 특정 거리(예를 들어, 18 mm)는 눈 릴리프(ER: eye relief) 거리(956)로 지칭된다. 눈 이동 영역(EMB: eye motion box)(952)은 일 영역(2-차원)으로서, 이를 통해 관찰자의 눈(10)은, 관찰자의 눈(10)이 눈 릴리프 거리(956)에 있을 때, LOE(903) 안으로 커플링된 전체 입력 이미지를 투사하는 활성 영역(950)의 전체 FOV를 갖는다. 즉, EMB(952)는 ER 거리(956)에 있는 2차원(2D) 영역이며, 여기에 있는 사용자의 눈(10)이 LOE(903)에 의해 투사된 전체 이미지(전체 FOV)를 캡처한다. 선택적으로 반사하는 표면(922)의 세트와 같은 내측의 부분적으로 반사하는 표면은 일반적으로 이 문서의 맥락에서 "패싯"으로 지칭된다. 증강 현실과 같은 응용분야의 경우, 패싯은 부분적으로 반사하여, 실제 세계로부터의 빛이 전방 표면(926A)을 통해 들어가고, 패싯을 포함하는 기판을 횡단하여, 후방 표면(926)을 통해 관찰자의 눈(10)으로 기판을 빠져나가는 것을 허용한다. 예시적인 광선(942)은 반사 표면(916)으로부터 부분적으로 반사된 시준된 입력 빔(4C)의 광을 도시하고, 예시적인 광선(941)은 반사 표면(916)을 통해 부분적으로 투과된 시준된 입력 빔(4C)의 광을 도시한다.

내측의 부분적으로 반사하는 표면(922)은 일반적으로 광 가이드(920)의 연장 방향에 대해 비스듬한 각도(즉, 평행하지도 수직도 아닌 비평행)로 광 가이드(920)를 적어도 부분적으로 횡단한다. 부분 반사는, 광의 백분율 투과(transmission of a percentage of light) 또는 편광의 사용을 포함하지만, 이에 한정되지 않는 다양한 기술에 의해 구현될 수 있다.

광 가이드(920)는, 서로 평행하고 제1 쌍의 외측 표면에 비평행한 제2 쌍의 외측 표면(본 도면의 측면도에서 도시되지 않음)을 선택적으로 갖는다. 일부 구현예에서, 제2 쌍의 외측 표면은 제1 쌍의 외측 표면에 수직이다. 일반적으로, 각각의 패싯은 제2 쌍의 외측 표면에 대해 비스듬한 각도에 있다. 광 가이드의 주변 표면으로부터의 반사가 바람직하지 않은 경우, 원치 않는 반사를 최소화하기 위해 주변 표면은 일반적으로 광택 처리되지 않은 채로 두고/두거나 광 흡수성(예를 들어, 검은색) 재료로 코팅된다.

설명 ― 테스트 설정 ― 도 2

도 2를 참조하면, 아래에서 설명되는 광학 테스트에 사용될 수 있는 기본적인 공통 테스트 설정 시스템이 도시된다. 본 도면에서, 시준된 광원(2C)은, 투사된 테스트 패턴(200), 이 경우 초점 평면(210)에서 "십자선" 모양의 레티클(레티큘(reticule))을 포함하는 제1 예시적인 광원 시스템(202C)에 의해 구현된다. 테스트 패턴(200)은 시준된 입력 빔(4C)을 생성하기 위해 시준기(208)를 통해 투사된다. 시준된 입력 빔(4C)은 쐐기(204)를 통해 LOE(903)에 입력되며, 여기서 이미지는 LOE(903)를 통해 전파되고(954C), 카메라(206)를 향한 아웃-커플링 광선(38B)으로서 선택적으로 패싯(922)(미도시)의 어레이에 의해 커플링 아웃된다.

LOE(903)가 선택적으로 패싯(922)의 어레이를 포함하는 전형적인 구현이 설명되지만, 이것은 제한적이지 않다. LOE(903)는 대안 적으로 단일 패싯, 또는 서로 평행하지 않은 패싯들의 상이한 조합을 포함할 수 있다. 하나의 대안 적 구현은 LOE(903) 대신에, Lumus LTD에 대한 PCT/IL2018/050205에 개시된 것과 같은, 패싯 반사 기술(반사 성분) 및 회절 기술(회절 성분)을 사용하고 그리고/또는 결합하는 광 가이드를 사용하는 것이다. 회절 성분을 사용하는 실시형태는, 반대 광 파워(매칭)를 갖는 적어도 두 개의 성분을 사용하여, 제1 회절 성분에 의해 도입된 색 분산이 제2 회절 성분에 의해 상쇄될 것이다. 두 개의 회절 성분은 애퍼처 확장(근안 디스플레이용)을 달성하기 위해서 반사 광학 성분과 함께 사용될 수 있다.

쐐기(204)의 사용은 입력 커플링 섹션의 비제한적인 실시예이고, 다른 디바이스 및 구성이 이미지를 LOE(903) 안으로 커플링하기 위해서 사용될 수 있다. 유사하게, 카메라(206)는 전형적인 구현의 비제한적인 실시예이며, 이미지 캡처 디바이스의 다양한 구성이 특정 응용분야 및 테스트에 대한 요구 사항을 구현하기 위해서 사용될 수 있다.

또한, 테스트를 위한 하드웨어 설정은 적절한 레벨의 클린 룸 내에 있어야 하고, 주위 실내 조명은 관리되어야 하고, 광이 LOE(903)의 후방 측부에 들어 가는 것을 차단하는 것과 같이, 광(원하는 인-커플링 테스트 빔 이외의)이 다른 방향에서 LOE(903)에 들어가는 것이 차단된다.

설명 - 제1 실시형태 - 도 3a 내지 도 5

본 실시형태에 따른 시스템 및 방법의 원리 및 작동은 도면 및 동반되는 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 본 발명은 패싯의 활성 영역에 걸친 LOE 전달 함수 균일성의 평가를 위한 특정 축선을 따른 광학 테스트를 위한 시스템 및 방법이다.

이 설명에서, "십자선" 모양의 테스트 패턴을 사용하는, LOE(광 가이드 광학 요소)(903)로 구현된 증강 현실(AR) 응용분야의 비제한적인 실시예가 간략화를 위해 사용된다. 이 예시적인 구현은 비제한적이고, 다른 광학 디바이스 및 테스트 패턴(테스트 패턴의 다른 모양), 예를 들어, 얇은 수평 선, 작은 점 또는 경사 에지가 사용될 수 있다.

LOE(903) 기반 증강 현실 광학 엔진에서, 광학 구성의 수평 방향과 수직 방향 사이에 대칭이 끊어져, 특정 축선을 따른 특수한 테스트가 필요하다. 특히, 투광성 기판(920)에서 패싯(922)의 어레이의 방향(954C)의 축선. LOE(903)에 대한 성분 레벨 테스트 시스템의 경우, LOE의 광학 성능은 패싯(또는 LOE)의 활성 영역(950)에 걸쳐 균일해야 한다.

도 3a를 참조하면, 특정 축선을 따른 광학 테스트를 위한 흐름도가 도시된다. 단계 300에서, 테스트 설정은 다음 섹션에 설명된 바와 같이 구성된다.

또한 도 3b를 참조하면, 본 실시형태의 테스트 방법을 위한 테스트 설정 시스템이 도시된다. 패싯(922)의 활성 영역(950)에 걸친 LOE 전달 함수 균일성의 평가는 테스트 신호를 주입하는 특수한 테스트 설정을 요구한다. 예시적인 테스트 신호는 입구 애퍼처를 통해 LOE(903) 안으로 들어가는 파면(공간 임펄스 함수)이다.

단계 302에서, 테스트 패턴이 투사된다. 이를 실제로 달성하기 위한 한 가지 기술은 시준기(자동 시준기)로부터 쐐기(204)를 통한(수직으로) 테스트 패턴(200)(예를 들어, 십자형 또는 십자선 패턴)의 투사에 의한 것이며, 이는 다음으로 LOE(903)의 패싯들(922)에 의해 반복적으로 반사된다. 시준기로부터의 입력은 입력 커플링 쐐기에 대해 다양한 방향일 수 있다. 예를 들어, 90도(테스트 패턴은 쐐기(204)의 표면에 수직으로 입력됨)는 관찰자의 시야 중심을 테스트할 것이나, 오프 각(off-angle)(90도 이외, 예를 들어 쐐기 표면에 대한 법선으로부터 30도) 입력은 관찰자 시야의 상이한 지점에 대응되는 LOE(903)를 통한 다른 전파 각도를 테스트하기 위해서 사용될 수 있다.

단계 304에서, 이미지는 캡처된다. 패싯의 활성 영역(수평 축선 및 수직 축선 모두)에 걸친 LOE 전달 함수를 평가하기 위해서, LOE(903) 반대편에 위치된 카메라(206B)는 LOE로부터 투사된 이미지를 스캔하고, 십자선(테스트 패턴)의 이미지 데이터는 위치 함수로서 디지털화된다. 카메라(206B)는 애퍼처(206F)를 갖는다. 인접한 패싯들 사이의 거리는 패싯 간격(FS) 거리로서 정의된다. 처리가 각각의 캡처 이미지의 위치를 알고 있어, 특히 서로 관련하여 이미지가 올바르게 처리될 수 있는 한, 다양한 패턴으로 스캔이 수행될 수 있고, 이미지가 캡처될 수 있다. 초기 스캔 및 이미지 캡처 후, 스캔은, 예를 들어 두 개의 특정 패싯 사이에서 더 정밀한 스캔을 수행하도록 상이한 간격 및/또는 위치에서 이미지를 캡처하기 위해서 전체 또는 부분적으로 반복될 수 있다. 일반적으로, 카메라(206B)는, 카메라(206B)가 패싯(922)의 어레이를 가로질러 이동될 때 많은 이미지(복수의 이미지)를 캡처하면서, (화살표(350)로 도시된 바와 같이) 패싯(922)에 직각으로 이동된다.

바람직한 비제한적 구현은 패싯 간격과 매칭되는 카메라 애퍼처를 사용하는 것이다. 예를 들어, 패싯 간격(FS)이 3 mm(밀리미터)이면, 카메라 애퍼처는 3 mm로 설정될 수 있다. 카메라 애퍼처가 패싯 간격(FS)보다 더 크거나 더 작다면, 당업자는 이에 따라 이 절차를 조정할 필요가 있을 것이다. 이미지는 알려진 간격으로, 예를 들어, 1(일) mm마다 또는 0.5 mm마다 캡처된다. 더 높은 해상도를 위해 감소된 간격이 사용될 수 있다. 일반적으로, 카메라 개구(206F)는 두 개의 인접한 패싯으로부터 교차 이미지를 수신할 수 있을 만큼 충분히 커야 하지만, 세 개의 인접한 패싯으로부터는 교차 이미지를 수신할 만큼 크지는 않아야 한다. 테스트 패턴의 위치에서 점프는 평행하지 않은 패싯을 나타낼 수 있다. 표준 원형 애퍼처가 사용될 수 있다. 특정 응용분야에 대한 다른 요구 사항은 더 복잡한 모양의 애퍼처를 사용할 수 있다. 카메라(206B)는 바람직하게는 테스트 패턴(십자선)이 캡처 이미지의 중앙에 나타나도록 위치된다. 이것은 LOE(903)에 대한 정확한 각도를 고정한다. 병진 정렬과 관련하여, 카메라(206B)는 대략 LOE(903)의 중심 앞에 배치된다. 테스트는 LOE(903)와 관련하여 카메라(206B)의 정확한 위치에 민감하지 않다.

캡처 이미지의 깊이 및 해상도, 즉 픽셀당 비트 수 및 픽셀 수는 원하는 테스트 정확도 및 정밀도에 적합해야 한다. 예를 들어, 8 비트 그레이 스케일(단색 카메라)은 일반적으로 본 테스트의 레벨에 충분하다. 렌즈 및 픽셀 사이즈는(특정 슬릿 사이즈 및 자동 시준기 렌즈의 경우) 이미지화된 테스트 패턴의 폭이 적어도 몇 개의 픽셀이 되도록 하는 것이 바람직하다.

LOE(903)에 대한 입력이 테스트 패턴의 시준된 이미지(시준된 입력 빔(4C))이므로, LOE(903)의 활성 영역(950)의 각 위치에서 LOE의 출력(아웃-커플링 광선(38B))은 테스트 패턴의 시준된 이미지일 것이다. 테스트는 LOE로부터 테스트 패턴의 출력된 시준된 이미지의 불균일성에 대한 것이다. 테스트 패턴(200)의 각각의 픽셀은, 테스트 패턴이 LOE의 출력의 활성 영역(950)의 각각의 지점에서 무한대(infinity)에서 나오는 것처럼 보이기 때문에, 공간의 일 각도에 대응된다.

도 4a를 참조하면, 복수의 캡처 이미지가 도시된다. 네 개의 이미지(410A, 410B, 410C 및 410D)를 포함하는 예시적인 캡처 이미지(410). 각각의 캡처 이미지는 투사된 테스트 패턴(200)을 포함하고, 각각의 캡처 이미지는 테스트되는 광학 디바이스(이 경우 LOE(903))와 관련된 위치를 갖는다.

도 4b를 참조하면, 관심 영역이 도시된다. 단계 306에서, 각각의 이미지(410)에는, 분석을 위해서 사용될 적어도 하나의 관심 영역(ROI: region of interest)이 정의된다. 바람직한 실시형태에서, 적어도 하나의 관심 영역은 제2 관심 영역에 직교하는 제1 관심 영역을 포함한다. 본 도면에서, 관심 영역은 예시적인 제1 ROI(400A) 및 제2 ROI(400B)로서 도시된다. 각각의 ROI는 테스트 패턴(200)의 일 부분을 포함한다. 비제한적인 예시적인 본 구현에서, 테스트 패턴(200)은 십자선이고, 제1 ROI(400A)는 십자선의 수직 부분이고, 제2 ROI(400B)는 십자선의 수평 부분이다. 각각의 ROI는 테스트 패턴(200)의 초점면(210)에서 발생되는 영역을 지칭한다. 십자선 테스트 패턴(200)의 각각의 축선은 상이한 정보를 제공할 수 있다. 십자선 수직 라인은 패싯으로 인한 점프의 영향을 받지 않기 때문에 참조용으로 사용될 수 있다. 십자선 수평 크로스 라인은 평행하지 않은 패싯으로 인해 넓어지는 영향을 받을 것이다.

도 4c를 참조하면, 관심 영역으로부터 단면의 추출이 도시된다. 단계 308에서, 개략적으로, 적어도 하나의 관심 영역 각각으로부터 복수의 단면이 추출된다. 복수의 단면 각각은 테스트 패턴의 일 부분을 포함하고, 이에 의해 테스트 패턴의 각각의 부분에 대한 각각의 관심 영역에 대한 대응되는 단면 세트를 형성한다. 단면 세트의 각각의 단면의 위치는 단면 세트의 다른 단면의 다른 위치와 관련하여 알려져 있다. 일 구현에서, 각각의 관심 영역에서 복수의 단면은 테스트 패턴의 원점으로부터 테스트 패턴의 에지 상의 일 지점까지의 방향으로 순차적이다.

이 실시형태의 맥락에서, 용어 "단면"은 일반적으로 테스트 패턴의 2차원(2D) 이미지로부터 강도의 1차원 트레이스(trace)를 추출하거나 측정하는 것을 의미한다. 단면은 테스트 패턴의 일 부분의 강도의 하위 세그먼트를 포함하는 라인 세그먼트를 따라 캡처된 광의 강도를 측정하는 강도 트레이스이다. 따라서, 강도 트레이스는 강도의 변화를 보여주어, 캡처 이미지의 하위 섹션(하위 이미지)의 선형 강도 프로파일을 제공한다.

이제, 보다 상세하게, 캡처 이미지(410)의 각각에 대해, 디지털화된 단면이 하나 이상의 관심 영역 내에서 포착(추출)된다. 캡처 이미지(410A)는 본 도면에서 사용되고, 다음 설명에서 명확성을 위해 사용될 것이다. 예를 들어, 제1 ROI(400A)는 예시적인 수평 단면(420A)(또한, 이 문서에서는 420AH1, 420AH2 및 420AH3을 포함하는 "X 단면"이라함)을 포함한다. 제2 ROI(400B)는 예시적인 수직 단면(430A)(또한, 이 문서에서는 430AV1, 430AV2 및 430AV3을 포함하는 "Y 단면"이라함)을 포함한다. 복수의 단면 각각은 테스트 패턴(200)의 일 부분의 일 영역을 포함한다. 이 경우, 단면(420AH3)은 테스트 패턴(200)의 영역(420AH3A)을 포함한다. 유사하게, 단면(420AH2)은 420AH2A를 포함하고, 단면(420AH3)은 420AH3A를 포함하고, 단면(430AV1)은 430AV1A를 포함하고, 단면(430AV2)은 430AV2A를 포함하고, 단면(430AV3)은 430AV3A를 포함한다.

예시적인 단면들(420AH1, 420AH2 및 420AH3)은 테스트 패턴(200)의 ROI(400A)에 대한 단면의 대응되는 세트(420A)를 형성한다. 유사하게, 예시적인 단면들(430AV1, 430AV2 및 430AV3)은 테스트 패턴(200)의 ROI(400B)에 대한 단면의 대응되는 세트(430A)를 형성한다.

단계 310에서, 선택적으로 단면 세트가 평균화될 수 있다. 더 양호한 신호대 잡음비를 허용하기 위해, (각각의 ROI 내에서) 이러한 단면의 각각의 세트는 각각의 이미지에 대해 단일 X-단면 및 단일 Y-단면을 형성하도록 서로 투사되거나 평균화된다. 본 실시예에서, 단면의 세트(420A)는(평균) 영역(420AHA)을 갖는 평균 수평 단면(420AH)을 생성하도록 평균화된다. 유사하게, 단면의 세트(430A)는(평균) 영역(420AVA)을 갖는 평균 수직 단면(420AV)을 생성하기 위해 평균화된다.

상기 설명에 기반하여, 캡처 이미지(410B)가 고려되면, 유사한 단면의 세트가 추출될 수 있다(미도시). 예를 들어, 캡처 이미지(410B)로부터, 캡처 이미지(410A)에서의 동일한 관심 영역에 대응되는 제1 ROI(400A) 및 제2 ROI(400B)가 획정된다. X 단면(420B)의 일 세트는 평균 단면(420BH)을 생성하기 위해서 사용되는 몇 가지 예시적인 단면(420BH1, 420BH2 및 420BH3)을 포함할 수 있는 한편, Y 단면의 일 세트(430B)는 평균 단면적(430BV)을 생성하기 위해서 사용되는 예시적인 단면(430BV1, 430BV2 및 430BV3)을 포함할 수 있다.

유사하게, 캡처 이미지(410C)는 제1 ROI(400A)로부터 평균 단면(420CH)을 그리고 제2 ROI(400B)로부터 평균 단면(430CV)을 생성하도록 처리될 수 있다.

이제 도 5를 참조하면, 단면 및 도출 메트릭(derived metrics)의 스캔이 도시된다. X-단면 스캔(520)은 카메라 위치의 함수로서 평균 단면의 스캔을 도시한다. 예시적인 평균 단면(420AH, 420BH, 420CH)은 스캔의 수직 축선이 밀리미터(mm)의 카메라 위치인 스캔에서 수직으로 적층된다. 유사하게, Y-단면 스캔(530)은 카메라 위치의 함수로서 평균 단면의 스캔을 도시한다. 예시적인 평균 단면(420AV, 420BV, 420CV)은 스캔의 수직 축선이 밀리미터(mm)의 카메라 위치인 스캔에서 수직으로 적층된다. 스캔(520, 530) 각각에 대한 카메라 위치의 측정은 광학 디바이스에 대한 카메라(206B)의 위치이며, 이 경우 LOE(903)의 활성 영역(950)에 상대적이다.

단계 312에서, 메트릭은 추출된 단면에 기반하여 결정된다. 이제 각각의 ROI에 대한 단면(X-단면(420AH, 420BH, 420CH 등) 및 Y-단면(430AV, 430BV, 430CV 등))은 다수의 성능 메트릭을 계산하고 추정하기 위해서 추가로 분석될 수 있다. 일반적으로, 메트릭은 광학 디바이스에 대한 상대적인 위치(메트릭의 일 부분이 도출되는 광학 디바이스의 활성 영역에 관련된 캡처 이미지의 위치)에 기반한다. 일 실시형태에서, 각각의 평균 단면의 반최대(half maximum)에서 전체 폭(FWHM)이 계산되고, 패싯의 활성 영역 위치(활성 영역에서 카메라 위치)에 따라 플로팅(540)된다. FWHM 플롯의 각각의 피크의 폭의 성장은 불량한 LOE 기능(예를 들어, 점프, 디포커스 및 에너지 손실)을 나타낼 수 있다. 평균 피크 폭, 피크 폭의 표준 편차, 피크 폭의 1차 및 2차 도함수, 최대 피크 폭, 예상 위치에서 최대 피크 시프트, 피크 시프트의 표준 편차, 나이퀴스트 주파수 또는 기타 주파수에서의 평균 변조 전달 함수, 나이퀴스트 주파수 또는 기타 주파수에서의 전달 함수의 표준 편차를 포함하되 이에 한정되지 않는 많은 다른 메트릭이 데이터로부터 추출될 수 있다.

테스트 패턴(200)의 각각의 부분에 대해, 광학 디바이스에 대한 메트릭을 결정하기 위해 대응되는 단면의 세트들이 비교된다. 예를 들어, 수직 및 수평 단면 모두에 대해 FWHM(또는 기타 기능)의 시퀀스의 평균 값을 사용하여, 추가 비교가 행해질 수 있다.

추가 실시형태에서, 스캐닝 및 이미지 캡처는 조명(입력 빔(4C)) 또는 컬렉션(아웃-커플링 광선(38B))의 다수의 파장 또는 다수의 편광 상태에 대해 반복된다. 이는 시스템의 조명 또는 컬렉션 경로에 조정 가능한 필터 또는 회전 편광기를 도입함으로써 달성될 수 있다.

방법 단계(300, 302 및 304)는, 테스트 설정을 구성하는 단계, 테스트 패턴을 투사하는 단계, 및 이미지를 캡처하는 단계가 캡처 이미지의 처리와 독립적으로 행해질 수 있기 때문에, 선택적이다. 유사하게, 데이터의 준비, 전처리 및 선택적 처리, 예를 들어, 단면의 평균화 단계 310은 수행될 수 있는 선택적 처리이다.

설명 - 제2 실시형태 - 도 6 내지 도 11

본 실시형태는 광학 디바이스로부터 투사된 이미지의 "번짐(smearing)"의 존재 및 정도를 검출하기 위한 시스템 및 방법이다. 이 실시형태의 맥락에서, 용어 "번지다" 또는 "번짐"은 일반적으로, 이미지 아웃라인의 투사로 귀결되는, 이미지의 1차 광선 이외의 다른 광선의 생성 및 전파를 지칭한다. 원치 않는 투사는 잘 정의된 방향 또는 방향들에 대한 것이다.

광학 디바이스가 LOE(903)인 예시적인 경우에서, LOE(903)에 대한 전파 방향(954C)은 내측 패싯을 통해 전파되는 시준된 입력 이미지의 것이다. 기존의 광학 디바이스는 입력 이미지의 밝은 영역 주변에 "헤이즈(haze)"를 생성한다. 즉, 번짐은 밝은 영역 주변의 모든 방향으로 실질적으로 균일하다. 대조적으로, 본 실시형태의 디바이스에서의 산란 또는 번짐은 잘 정의된 방향(예를 들어, LOE(903)에 상대적)으로 될 것이다. 대안으로, 번짐은 헤이즈에 추가되거나 "위에" 있거나 헤이즈의 양태를 가지지 만, 날카로운 경계가 있는 것으로 생각될 수 있다. 구체적으로, 번짐은 전파 방향에 평행한 방향으로, 또는 보다 기술적으로는 패싯의 배열의 접합된 결합 라인에 수직인 방향으로 될 것이다. 번짐을 유발하는 광선은 원광(original light)의 방향(대치 이미지의 빛의 방향)이 아니라 패싯 접합(cement) 라인의 방향에 의해서 정의된다. LOE(903) 내부에서 전파되는 광은 항상 패싯(922)에 수직인 것은 아닌다. 좀 더 기술적으로, 눈에서 좁은 수평선을 형성하는 광선만이 패싯(922)에 수직이다. 다른 모든 광선은 상이한 각도를 가지므로 사용자의 눈(10)이 수평선 위 또는 아래로부터 오는 다른 광선을 본다. 따라서 번짐은 패싯 라인(또는 패싯 접합 라인)의 방향에 수직인 방향이다.

번짐을 검출하고 정의하기 위해, 본 실시형태의 특징부는, 캡처 이미지(LOE(903)의 출력으로부터 캡처된)에서, 각각 LOE(903) 내의 전파의 방향에 평행한 하나 이상의 필드를 정의하는 것이다. 본 실시형태의 특징부는, 광학 시스템의 일반적인 헤이즈를 특성화하는 것과 대조적으로(정의된 방향에서) 번짐의 특성화이다.

도 8을 참조하면, 검정색 백그라운드(804) 상의 흰색 정사각형 메인 이미지(802)를 도시하는 광학 디바이스로부터의 출력의 캡처 이미지(800)가 도시된다. 흰색 정사각형 메인 이미지(802)의 번짐(806)은 주로 왼쪽 번짐(806L)으로서 메인 이미지의 왼쪽에서, 그리고 또한, 오른쪽 번짐(806R)으로서 메인 이미지의 오른쪽에서 볼 수 있다.

도 6을 참조하면, 번짐의 광학 테스트를 위한 흐름도가 도시된다. 단계 700에서, 테스트 설정은 다음 섹션에 설명된 바와 같이 구성된다.

또한 도 7을 참조하면, 본 실시형태의 테스트 방법을 위한 예시적인 테스트 설정 시스템이 도시된다. 패싯(922)의 활성 영역(950)에 걸친 LOE(903) 전달 함수 균일성(투사된 출력)의 평가는 테스트 신호를 주입하는 특수한 테스트 설정을 요구한다. 본 테스트 설정은 "POD"(마이크로 디스플레이 프로젝터)(602C)를 시준된 광원(2C)으로 사용한다. 예시적인 테스트 신호는 입구 애퍼처를 통해 LOE(903) 안으로 들어가는 파면(공간 임펄스 함수)이다. 광원(미도시)은 편광 빔 스플리터(612)를 통해 실리콘 액정 표시장치(LCOS: liquid crystal on silicon) 매트릭스(608)에 비시준된 광을 제공한다. LCOS(612)는 시준된 입력 빔(4C)을 생성하기 위해 시준기(208)에 의해 시준되는 반사 광으로서 테스트 패턴(610)을 생성한다. 예시적인 제1 테스트 패턴(610)은 검정색 백그라운드(610B) 상의 흰색 정사각형(610W)이다. 시준된 입력 빔은 예시적인 쐐기(204)에 의해 LOE(903) 안으로 커플링된다. 다른 수단, 디바이스 및 각도는 시준된 입력 빔(4C)을 입력 이미지로서 LOE(903)에 커플링하기 위해서 사용될 수 있다. 그 다음, 입력 빔 이미지는 LOE(903)의 패싯들(922)에 의해 반복적으로 반사되고 LOE(903) 외부로 아웃-커플링 광선(38B)으로서 커플링된다.

쐐기 대 LOE 인터페이스(614)는 점선 원 내에 도시된다. 쐐기 대 LOE 인터페이스는 입력 커플링 섹션이 광 가이드 기판(920)을 만나는 위치의 에지이며, 이 구현에서 쐐기(204)가 광 경로에서 LOE(903)를 만나는 곳이다. 본 도면에서 이러한 인터페이스는 쐐기(204)와 LOE(903)가 연결된, 페이지 "안으로의" 에지(라인)이다.

Lumus 광학 엔진(OE)(이스라엘 Ness Ziona 소재의 Lumus LTD에 의해서 제작)은 일반적으로 LOE(903)로부터 사용자의 눈(10)의 특정 거리(예를 들어, 18 mm)를 위해 구성된다. 이 특정 거리는 눈 릴리프 거리라고 지칭된다. 눈 이동 영역(EMB)(616)(EMB(952)와 유사)은 사용자의 눈(10)이 눈 릴리프 거리에 있을 때 사용자의 눈(10)에 의해 관찰되는 전체 시야(FOV) 내의 영역이다. 렌즈(606F)를 갖는 카메라(606B)는 아웃-커플링 광선(38B)의 이미지를 캡처하기 위해 사용된다. 카메라(606B)는 렌즈(606F)의 입사 동공(entrance pupil)이 눈 릴리프 거리에 있도록 EMB(616)에 위치되어야 한다.

이 설명의 단순화를 위해, 단색 카메라의 비제한적인 구현이 사용된다. 단색 카메라는 투사된 이미지(아웃-커플링 광선(38B))의 강도(밝기 레벨)를 캡처하고, 0(제로) 내지 255의 8 비트 스케일을 사용하여 표현될 것이며, 여기서 0은 빛이 없거나 검정색이고, 255는 최대 광 또는 모두 흰색이다. 컬러 카메라가 사용되는 경우, 다양한 색(즉, 적색, 녹색, 청색)의 밝기 레벨이 고려되어야 한다.

단계 702에서, 테스트 패턴이 투사된다. 활성 LCoS 치수로 테스트 패턴이 생성될 수 있다. 본 실시형태에서, 1280x720 픽셀의 치수를 갖는 LCOS의 비제한적인 실시예가 사용된다. 본 실시형태에서, 세 개의 테스트 패턴이 사용된다. 본 도면에서, 제1 테스트 패턴(610)은 "중앙 정사각형" 테스트 패턴으로도 지칭되는 검정색 백그라운드(610B) 상의 흰색 정사각형(610W)이다. 사용되는 다른 두 가지 테스트 패턴은, 밝기 레벨이 255(흰색)인 균일한 이미지 인 "흰색 슬라이드" 또는 "흰색 백그라운드" 및 밝기 레벨이 0(검정)인 균일한 이미지인 "검정색 슬라이드" 또는 "검정색 백그라운드"이다.

밝은 색과 어두운 색의 영역이 있는 테스트 패턴이 주어지면, 밝은 색의 영역은 입력 빔(4C)의 입력 광으로부터 비롯되고, 어두운 색의 영역은 입력 광의 결여로부터 비롯된다. LOE(903)를 통한 전파(954C) 동안, 광은 밝은 색 영역으로부터 어두운 색 영역으로 산란될 것이다. 본 실시예에서, 이러한 산란 또는 번짐은 흰색 정사각형(610W)으로부터 검정색 백그라운드(610B)로이다. 즉, 흰색(광)이 검정색(빛이 없는 영역)으로 산란된다. 입력 광 색의 강도(밝기)는 빛의 색과 반대로 중요하고, 따라서 테스트 패턴의 캡처 이미지(800)의 부분(필드)의 강도를 정량화하기 위해 "회색 스케일" 또는 "밝기 레벨"이 사용된다. 더 밝은 밝기 레벨 광은 테스트 패턴의 더 어두운 밝기 레벨 부분으로 산란(번짐)된다.

입력 빔(4C)의 입력 광은 충분한 산란 가시성을 확보할 수 있을 만큼 충분히 밝아야 한다. 적색, 녹색 또는 청색과 같은 임의의 색 광이 사용될 수 있지만, 광이 없는 영역(검정색)과 비교해서 최상의 대비를 제공하기 때문에 흰색이 선호된다. 만약 두 개의 중간 밝기 레벨(검정색 및 흰색이 아니라)을 사용하면, 광은 각각의 회색 영역으로부터 다른 회색 영역으로 산란될 것이다 - 더 밝은 회색 영역은 더 어두운 회색 영역으로 더 많은 빛을 산란할 것이다. 일반적인, 현재 생산되는 LOE(903) 구현을 위한 실험장치는 산란광이 일반적으로 소스의 1% 미만이다. 이러한 경우, 원하는 이미지와 원치 않는 투영(번짐) 사이의 불량 신호대 잡음비(SNR)를 검출할 수 있기 위해서 두 영역(두 가지 밝기 레벨) 간의 명암비(이 경우 밝기 비율)가 적어도 1/100이어야 한다. 즉, 두 가지 밝기 레벨은 번짐을 검출하기 위해 적어도 1/100의 비율을 가져야 한다.

각각 상이한 특징부를 제공하는 다양한 테스트 패턴이 사용될 수 있다.

넓은 영역에서 높은 밝기를 갖는 테스트 패턴은 산란하는 빛이 더 많지만, 번짐이나 흰색 줄무늬를 검출할 검정색 영역이 적다. 번짐과 흰색 줄무늬는 입력 신호에 비해 강하지만, 고스트 이미지(밝기에 관계없이 흰색 강도의 ~ 1%)는 검정색 영역(노이즈)을 더 많이 커버한다. 또한, 검정색 영역이 작으면, 번짐을 측정할 영역이 작다. 시스템에 고스트 이미지가 있는 경우, 흰색 영역이 더 크므로, 고스트 이미지가 FOV의 더 많은 부분을 커버할 것이다. 고스트 이미지는 번짐과 흰색 줄무늬를 방해하고, 측정 정확도를 낮춘다.

작은 영역에서 높은 밝기를 가진 테스트 패턴은 강한 번짐과 흰색 줄무늬로 귀결될 것이고, 고스트 이미지는 캡처 이미지의 작은 영역만을 커버할 것이다(일반적으로, 여전히 흰색 강도의 ~ 1%).

밝지 않은 흰색 필드를 갖는 테스트 패턴은 더 작은(적은) 번짐과 흰색 줄무늬로 귀결될 것이다.

회색인 테스트 패턴은 더 적은 번짐과 흰색 줄무늬로 귀결될 것이다.

흰색 및 검정색 영역이 실제로 회색인 테스트 패턴(낮은 레벨, 예를 들어, 39의 밝기 레벨의 입력 광)은 관찰되지 않거나 관찰하기 매우 어려운 번짐과 흰색 줄무늬로 귀결될 것이다.

다양한 밝은 형상이 사용될 수 있지만, 번짐의 검출을 허용할 수 있도록 대부분의 영역은 검정색이어야 한다. 검정색 영역이 실질적으로 검정색이 아닌 경우, 즉 검정색 영역이 0(제로)이 아닌 밝기 레벨을 갖는 경우, 밝기 레벨이 더 높을수록, 가시성 및 측정의 정확도의 손실이 더 커진다.

단계 704에서, 이미지는 캡처된다. 패싯의 활성 영역(수평 및 수직 축선을 따라)에 걸쳐 LOE 전달 함수를 평가하기 위해, LOE(903) 반대편에 위치된 카메라(606B)는 테스트 패턴(610)으로부터의 아웃-커플링 광선(38B)의 이미지를 캡처한다. 바람직하게는, 카메라(606B)는, 테스트 측정이 사용자의 EMB(616)에 대응되도록 눈 릴리프 거리에 위치되어야 한다.

본 실시형태의 예시적인 테스트 설정 시스템에서, 설명의 간략성 및 명확성을 위해 다음 파라미터가 사용될 것이다. 광학 디바이스의 광학 테스트를 위한 특정 요구 사항에 따라, 이 설명에 기반하여 당업자는 테스트를 위한 적절한 파라미터를 결정할 수 있을 것이다.

제1 테스트 패턴(610)은 검정색 백그라운드(610B) 상의 흰색 정사각형(610W)이다. 카메라(606B), 렌즈(606F) 및 기구(미도시)의 조합은 눈 릴리프 거리에 그리고 EMB 중심에 카메라의 입사 동공(렌즈(606F)의 입구)을 위치시키기 위해서 사용된다. 카메라(606B)는 단일 LCoS 픽셀의 충분한 샘플링을 가능하게 하는 해상도, 일반적으로 각각의 차원에서 각각의 LCoS 픽셀에 대한 두 개의 카메라 픽셀의 해상도를 가져야 한다.

예를 들어, 2.2 μm 정사각형 픽셀의 2560X1920 어레이를 갖는 단색 카메라에 장착된 12 mm 초점 거리 렌즈는 5.63 mm x 4.22 mm의 총 센서 사이즈를 제공한다. 이러한 조합은 26.5° x 15.0° FOV(시야)를 캡처하는 것, 및 모든 LCoS 픽셀을 2.6 x 2.6 카메라 픽셀의 영역 상에 투사하는 것을 허용할 수 있다. FOV의 에지는 이러한 광학 설정으로 캡처되지 않지만, 관심 필드는 캡처된다.

도 9를 참조하면, 획정된 필드를 갖는 캡처 이미지(800)가 도시된다. 단계 706에서, 광학 디바이스를 테스트하는 방법은 이미지에서 필드를 획정함으로써 시작된다. 하나 이상의 추가 필드가 획정되고, 선택적으로 제1 필드가 획정된다. 상술된 바와 같이, 이미지는 광학 디바이스의 출력 광으로부터 캡처되고, 출력 광은 테스트 패턴의 시준된 이미지를 광학 디바이스 안으로 투사함으로써 생성된다. 광학 디바이스는 LOE(903)의 외측 표면 및 패싯과 유사한 구성을 갖는다. 전파의 방향(954C)은 패싯(922)의 세트를 통해 시준된 이미지의 것이고, 광학 디바이스 내부에 있고, 제1 외측 표면의 쌍에 평행하다. 제1 필드는 제1 밝기 레벨을 갖고, 이미지 내 제1 위치에 있다. 추가 필드 각각은 관련된 밝기 레벨을 갖고, 제1 위치가 아닌 이미지 내의 관련된 위치에 있다.

단계(708)에서, 선택적으로 이미지가 정규화된다.

단계(710)에서, 메트릭은 광학 디바이스에 대한 관련된 밝기 레벨 중 적어도 하나에 기반하여, 일반적으로 함수를 통해 도출된다.

본 실시형태의 비제한적인 예시적인 구현을 계속하면, 이미지는 캡처 이미지(800)이다. 캡처 이미지(800)는 검정색 백그라운드(804) 위에 FOV의 중간에 있는 제1 필드(F0)로서 획정되는 큰 흰색 정사각형(802)을 포함한다. 추가 필드(F1 내지 F38)는 검정색 백그라운드(804)의 영역으로서 획정된다. 번짐은 흰색 정사각형(802)의 왼쪽과 오른쪽에서 볼 수 있고, 정사각형(802)의 회색 수평 꼬리처럼 보이며 에지가 명확하다. 제1 필드(F0)는 실질적으로 흰색(회색 레벨 255)의 제1 밝기 레벨을 갖고, 캡처 이미지(800)의 제1 위치인 중앙에 있다. 추가 필드(F1 to F38) 각각은 관련된 밝기 레벨을 갖고, 제1 위치가 아닌 이미지 내의 관련된 위치에 있다. 예를 들어, 필드(F1)는 흰색 정사각형(802, F0)의 왼쪽에 인접하고, "밝은 회색"의 밝기 레벨을 갖는다. 필드(F1)로부터, 필드(F2) 내지 필드(F6)는 캡처 이미지(800)의 왼쪽 에지를 향하는 방향으로 서로 인접하고 연속적이다. 필드(F2) 내지 필드(F6) 각각은 관련된 밝기 레벨을 갖는다. 필드(F0)로부터 이미지의 우측 측부 상에, 필드(F21) 내지 필드(F26)는 캡처 이미지(800)의 오른쪽 에지를 향하는 방향으로 서로 인접하고 연속적이다. 밝기 레벨은 "밝은 회색"인 F21로부터 실질적으로 검정색인 F26으로 감소된다.

번짐 테일은 일반적으로 흰색 정사각형(802)의 강도의 1% 미만이므로, 높은 동적 범위를 갖는 이미지(800)를 획득하는 것이 중요하다. 캡처 이미지는

으로 지정된 회색 값의 매트릭스로 표현될 수 있으며, 여기서 각각의 회색 값은 캡처 이미지의 픽셀이다.

일반적으로, 캡처 이미지는 특히 높은 동적 범위가 필요하기 때문에 정규화되어야 하고, 따라서 결과는 LED 전류 및 사용된 LOE의 종류에 의존하지 않고, LOE 검정색 레벨, 실내 조명 및 카메라 노이즈의 영향을 제거할 것이다. 정규화는 다음 기술을 포함할 수 있다.

실질적으로 전체가 제1 밝기 레벨을 갖는 제2 테스트 패턴, 이 경우에, 전체적으로 흰색 테스트 패턴의 시준된 이미지가 투사된다. 제2 캡처 이미지, 즉 흰색 이미지는 LOE(903)로부터의 이러한 흰색 테스트 패턴에 의해 생성된 출력 광으로부터 캡처된다. 제1 필드(F0)로 획정된 영역의 흰색 이미지의 강도가 측정되고, 평균화되어 스칼라

으로서 지정된 흰색 정사각형(F0)의 영역의 스칼라 강도로 귀결된다. 또는, 전체 흰색 이미지가 사용되어

으로 지정된 매트릭스로 귀결될 수 있다. 흰색 테스트 패턴을 사용한 정규화는 이미지 밝기 불균일성을 보상하는 데 도움이 될 수 있다. 최종 이미지인 매트릭스

은 다음과 같이 계산될 수 있다:

또는, 다음과 같이 계산될 수 있다:

여기서 분할은 픽셀 단위로 행해진다.

대안 적으로, 또는 추가적으로, 검정색 백그라운드 이미지는 LOE 검정색 레벨, 실내 조명 및 카메라 노이즈의 영향을 제거하기 위해서 사용된다. 이것은 검정색 슬라이드의 이미지를 촬영함으로써 행해질 수 있다. 관련된 밝기 레벨 중 하나를 실질적으로 전체적으로 갖는 제3 테스트 패턴, 이 경우에 전체적으로 검정색 테스트 패턴의 시준된 이미지가 투사된다. 즉, 제3 테스트 패턴의 투사는 임의의 테스트 패턴을 투사하는 것이 아니다. 제3 이미지인 검정색 이미지는 LOE(903)로부터의 출력으로부터 캡처된다. 블랙 매트릭스

으로 지정된 결과 매트릭스를 생성하기 위해서, 제3 캡처 이미지에서 각각의 픽셀의 강도가 측정된다. 블랙 매트릭스를 사용하여, 최종 이미지는 다음과 같이 계산될 수 있다:

여기서 분할은 픽셀 단위로 행해진다.

화이트 매트릭스(블랙 매트릭스를 무시하고 정규화하여 위의 표현에서

= 0으로 설정)만 사용하는 것은, 다른 이미지 문제와 특히 로컬 대비 문제에 대한 더 높은 감도를 희생하며 눈의 반응을 더 양호하게 추정하기 위해서 사용될 수 있다.

또한 도 10을 참조하면, 39개의 필드(F0 내지 F38)의 위치, 사이즈 및 밝기 강도의 차트가 도시된다. 첫 번째 열은 필드 번호이고, 두 번째 열은 필드의 "왼쪽" 측부의 위치이고, 세 번째 열은 필드의 "상부" 측부의 위치이고, 네 번째 열은 필드의 "폭"이고, 다섯 번째 열은 필드의 "높이"이고, 여섯 번째 열은 필드에서 발견된 "최소" 강도이고, 일곱 번째 열은 필드에서 발견된 "최대" 강도이다. 위에서 언급된 바와 같이, 본 39개 필드는 비제한적인 예이고, 필드의 수, 위치 및 사이즈는 테스트의 특정 요구 사항에 기반하여 결정될 수 있다.

메트릭은 다음 중 하나 이상과 같은 기술을 사용하여 결정될 수 있다.

1. 관련된 밝기 레벨 중 적어도 하나를 적어도 하나의 이전에 결정된 밝기 레벨과 비교하는 것. 예를 들어, 각각의 필드에서 번짐(밝기)은 도 10의 표에 지정된 값보다 더 낮아야 한다.

2. 관련 밝기 레벨들, 예를 들어, 다음과 같이 정의된 총 번짐 강도를 합산하는 것:

예를 들어 3보다 작아야 한다.

3. 제2 추가 필드의 관련된 밝기 레벨을 제2 추가 필드에 인접하고 서로 반대편에 있는 추가 필드들의 두 개의 밝기 레벨 각각과 비교하는 것. 예를 들어, 번짐 테일의 필드 위 및 아래 영역에 대한 번짐 테일의 비율에 의해서 정의되는 상대적 번짐:

번짐의 모양이 상이한 LOE의 특성에 따라 변경됨에 따라, 상이한 LOE 유형의 번짐 패턴을 테스트하기 위해 상이한 기준이 적용될 수 있다.

대안적인 번짐 특성화 알고리즘은 다음을 포함하지만 이에 한정되지 않다:

번짐에 대한 기준은 절대 값(예를 들어, 도 10)과 비교하는 대신 양호하다고 간주되는 LOE의 성능과 관련될 수 있다.

개별적으로 위와 아래의 번짐이 없는 필드에 대한 번짐 필드(예를 들어, 위의 예에서 F1 내지 F6 및 F21 내지 F26)의 비율을 측정하는 것으로서, 이는 예를 들어 고스트 이미지에 더 민감하지만, 더 자세한 번짐 에지 진단을 제공할 것이다.

더 노이즈가 많은 출력을 희생하면서 더 높은 공간 해상도를 위해 개별적으로 각각의 위 및 아래 필드와 필드 F1 내지 F6 및 F21 내지 F26 각각의 비율에 대한 기준을 설정하는 것.

번짐을 좌우 개별적으로 촬영하는 것으로서, 이는 번짐이 대칭이 아닐 때 사용될 수 있다.

예를 들어, LOG(Laplacian of Gaussian)와 같은 에지 검출 기술을 사용하여 번짐 영역으로부터 번짐이 없는 영역으로의 전이의 가파른 정도를 찾는 것.

다음을 이미지 분석에 고려함으로써 검정색 이미지와 비교하여 번짐 영역의 대비의 변화를 측정하는 것

이미지 또는 대비 이미지의 변화량, 평균 휘도의 변화 또는 밝기 레벨 히스토그램 모양 및 중앙값의 변화와 같은 통계적 도구를 사용하여, 위에서 언급된 정규화 및 이미지 향상 기술을 이용하거나 이용하지 않고 번진 이미지의 대비 균일성을 측정하는 것.

번짐 테일은 감소 함수(declining function)에 맞춰질 수 있고, 감소 파라미터가 추출될 수 있다. 빠른 감소는 약한 번짐을 나타내고, 느린 감소는 긴 번짐 테일을 나타낸다.

다른 테스트 패턴은 상이한 종류의 번짐에 민감할 수 있다. 테스트 이미지는 측정된 FOV 내부에 더 긴 번짐 테일을 보기 위해 FOV의 에지에 더 가깝게 배치될 수 있고, 테스트 이미지는, 고스트 이미지를 추가하고 번짐 영역을 줄이는 대가로, 더 큰 흰색 영역이 SNR(신호대 잡음비)을 개선하는 수평 및 수직 방향으로 더 크거나 더 작을 수 있다.

도 11을 참조하면, 대안적인 패턴이 도시된다. 체커보드 모양 또는 줄무늬 모양의 대비 측정이 사용될 수 있다. 이러한 경우, 이미지 쌍을 순차적으로 측정하는 것과 같은 기능이 메트릭을 생성하기 위해서 사용될 수 있다. 이것은 각각의 방향으로 번짐의 분리를 가능하게 하고, 따라서, 절대 번짐 값이 순차적인 대비로서 추출될 수 있고, 수직 및 수평 패턴의 대비의 비율 또는 차이로부터 상대적 값이 추출될 수 있다. 이러한 기술은 고스트 이미지에 민감하다.

번짐 테스트는 위치에 민감하기 때문에, EMB(616)의 상이한 부분에서 측정은 번짐에 대한 더 많은 데이터를 줄 수 있다. 위에서 언급된 바와 같이, 본 예시적인 구현에서, 캡처 이미지(800)는 복수의 캡처 위치 중 제1 위치에서 카메라(606B)에 의해 캡처된다. 캡처 위치는 일반적으로 LOE(903)의 EMB(616) 내에 그리고 LOE(903)로부터 눈 릴리프 거리에 있다. 캡처는 제1 캡처 위치 이외의 하나 이상의 캡처 위치에서 반복될 수 있고, 캡처 위치에 기반하여 하나 이상의 추가 메트릭이 도출될 수 있다. 각각의 캡처 위치는 일반적으로 하나 이상의 메트릭을 도출하기 위해 처리될 수 있는 하나 이상의 최종 이미지로 귀결될 것이다. 메트릭은 다른 메트릭을 도출하기 위해서 개별적으로 또는 서로 관련하여 사용될 수 있다.

입력 이미지가 LOE(903)의 패싯(922)을 통해(전파 방향(954C)으로) 전파되면서, 번짐이 생성될 때, 근위 단부(954A)에 가깝게 캡처된(출력) 이미지는, 최대 번짐을 가질 원위 단부(954B)에 가깝게 캡처 이미지에 비해 번짐이 거의 없거나 전혀 없을 것이다.

설명 - 제3 실시형태 - 도 12a 내지 도 19

본 실시형태는 쐐기 대 LOE 인터페이스(614)에서 산란 및 회절과 관련된 "흰색 줄무늬"(WS: white stripe) 현상의 존재 및 정도를 검출하기 위한 시스템 및 방법이다. 이러한 WS 산란 및 회절은 입력 커플링 섹션이 광 가이드 기판과 만나는 위치의 에지로부터, 그리고 광 경로를 따라 다른 에지로부터의 산란 및 회절에 유효할 수 있다. 이미지의 1차 광선 이외의 다른 광선의 생성 및 전파는 쐐기 대 LOE 인터페이스(614)의 방향과 관련하여 잘 정의된 방향으로 다양한 밝기의 라인(줄무늬)의 원치 않는 투사로 귀결될 수 있다. WS의 일반적인 특징은, 산란된 이미지가 아니라 쐐기 대 LOE 인터페이스에 라인이 평행하다는 점이다(입력 이미지의 배향과 관련이 없음). 원치 않는 라인(WS)은 일반적으로 출력 이미지의 대비에 영향을 주기에는 매우 약하지만, 사람 눈에 보인다. 이 실시형태에서 간략화를 위해, "산란 및 회절"은 "산란"으로 지칭될 것이다.

이 문서에서 "흰색 줄무늬"(WS)로 지칭되는 원치 않는 라인의 다양한 밝기는 일반적으로 라인이 나타나는 백그라운드 보다 더 밝지만, 더 어두운 원치 않는 라인은 본 방법을 사용하여 검출되고 분석될 수 있다. 본 방법은 WS에 평행한 쐐기 대 LOE 인터페이스 이외의 구성에 의해 생성된 유사한 현상을 검출하기 위해서 사용될 수 있다.

광학 시스템에 의해 확장되는 이미지의 어딘가에 밝은 영역이 있으면, 산란(WS)이 검은 영역 상에 가느다란 흰색 라인의 세트로서 나타난다. 이러한 산란은 LOE(903)의 광 가이드 기술로 인해 Lumus의 OE(광 엔진, LOE(903))에서 특히 문제가 된다.

이러한 산란 현상은 다른 유사한 구조체에서 나타날 수 있다. 기존의 산란과 달리, 이러한 WS 산란은, 흐릿한 이미지로 귀결되는 것이 아니라, 상대적으로 가느다란 라인(투사된 이미지의 폭에 비해)으로 귀결된다. 더욱이, LOE(903)의 이미지 가이드 효과는 산란되고 있는 라인(들)이 이미지로부터 멀리 떨어져 나타나게 할 수 있다.

도 12a를 참조하면, 예시적인 단일 줄무늬 테스트 패턴(1200)이 도시되며, 이 슬라이드는 검정색 백그라운드(1203) 위의 FOV 중간에 큰 흰색 수직 직사각형(1201)을 포함한다.

도 12b를 참조하면, 검정색과 흰색 직사각형의 교대되는 패턴을 포함하는 슬라이드인 체커보드 테스트 패턴(1210)이 도시된다.

도 13a를 참조하면, 단일 줄무늬 캡처 이미지(1300)가 도시된다. 단일 줄무늬 테스트 패턴(1200)의 입력 이미지를 사용하는 결과적인 단일 줄무늬 캡처 이미지(1300)는 흰색 수직 직사각형(1201)에서 생성된 흰색 직사각형 영역(1301) 및 검정색 백그라운드(1203)에서 생성된 검정색 영역(1303)을 포함한다. 단일 줄무늬 캡처 이미지(1300)는, 백그라운드(1303)에서 흰색 수직 직사각형(1301)의 우측 측부에 평행한 흰색 줄무늬(1304)를 갖는 필드(1302)를 보여준다. 줄무늬를 볼 수 있도록 이미지는 포화된다.

도 13b를 참조하면, 체커보드 캡처 이미지(1310)가 도시된다. 체커보드 테스트 패턴(1210)의 입력 이미지를 사용하는 결과적인 체커보드 캡처 이미지(1310)는 각각의 흰색 줄무늬(1314A) 및 흰색 줄무늬(1314B)를 갖는 필드(1312A) 및 필드(1312B)를 보여준다. 흰색 줄무늬(1314A, 1314B)는 원래 체커보드 테스트 패턴(1210)의 흰색 직사각형의 우측 측부에 평행하다. 줄무늬를 볼 수 있도록 이미지는 포화된다.

캡처 이미지의 WS는 입력 이미지 및 광학 시스템의 배향으로 인해 흰색 직사각형과 평행하다는 점을 주의한다. 위에서 언급된 바와 같이, WS 라인은 쐐기 대 LOE 인터페이스와 평행하고, 입력 테스트 패턴의 배향에 의존하지 않다. 즉, 입력 테스트 패턴이 회전되거나 이동된 경우, 캡처 이미지는 회전된 흰색 직사각형을 갖지만, 흰색 줄무늬는 도시된 바와 같은 동일한 배향으로 유지되고, 밝기는 상이하다. 즉, WS의 강도는 변경되지만, 위치는 변경되지 않다. 테스트중인 상이한 시스템(예를 들어, 상이한 LOE(903))에 대해, 상이한 수와 모양의 라인이 발생될 수 있다.

WS 테스트의 경우, 번짐 테스트에 대해 위에서 설명된 바와 같이, 광학 테스트를 위한 도 6 흐름도 및 도 7 테스트 설정이 사용될 수 있다. 흰색 줄무늬는 일반적으로 흰색 직사각형 강도의 0.5 % 미만이므로, 높은 동적 범위를 갖는 캡처 이미지를 획득하는 것이 중요하다. 추가로, 아래에서 설명되는 바와 같이, WS 테스트의 경우, 이미지를 정규화하는 선택적 단계 708이 일반적으로 요구된다. 테스트는, 전형적인 LOE(903)의 경우, WS가 종종 제1 패싯(922)으로부터 보이지 않고, 따라서 카메라(606B)의 위치는 테스트를 위한 양호한 캡처 이미지를 수집하기 위해서 중요할 수 있다.

도 14를 참조하면, 단일 줄무늬 캡처 이미지(1300)로부터 생성될 수 있는 단면(1400) 플롯이 도시된다. 이러한 예시적 이미지는 1920 픽셀 높이 x 2520 픽셀 폭이다. 가로 축선은 이미지 폭을 가로지르는 픽셀, 즉, 2520 픽셀이다. 세로 축선은 이미지 높이, 즉 1920 픽셀의 각각의 행으로부터 평균화된 그레이 레벨(0 내지 255)이다. 따라서, 본 도면은 이미지의 폭을 가로지르는 위치의 함수로서 밝기의 플롯(1401)을 도시한다. 이러한 세부 레벨에서, 흰색 줄무늬는 명확하지 않다.

단면 제1 줌(zoom)(1402) 플롯은 플롯(1401)의 오른쪽 경사부를 확대하여, 플롯 영역(1401Z)으로서 약 4개의 그레이 레벨(0.5 내지 4)만을 도시한다. 이러한 세부 레벨에서, 흰색 줄무늬가 대략적으로 보인다.

플롯 영역(1401Z)의 단면 제2 줌(1404) 플롯은 단지 약 1개의 그레이 레벨(3 내지 4.5)만을 도시하고, 흰색 직사각형 영역(1301)의 밝기의 경사부와 비교할 때, 흰색 줄무늬(WS 1403)의 밝기의 차이가 보일 수 있다.

도 15를 참조하면, 밝기의 1차 도함수의 플롯이 도시된다. 횡단면(1400) 플롯의 1차 도함수를 취하는 것은, 캡처 이미지 폭의 픽셀로서 유지되는 수평 축선 및 두 개의 인접 픽셀 간의 밝기 차이의 수직 축선을 갖는 1차 도함수(1500) 플롯으로 귀결된다. 이 도함수에서 기울기의 변화가 더 명확하게 보일 수 있다. 1차 도함수 줌(1502) 플롯은 수직 축선 상에서 약 10 레벨의 클로즈업이다.

도 16을 참조하면, 밝기의 2차 도함수의 플롯이 도시된다. 이러한 2차 도함수는 일반적으로 이미지의 에지를 인식하기 위해서 사용되는 "라플라시안 필터"로 이미지 처리 기술 분야에 알려져 있다. 이러한 경우, 라플라시안 필터는 이미지 밝기와 노이즈 가운데 흰색 줄무늬를 검출하기 위해서 사용된다. 1차 도함수(1500) 플롯의 2차 도함수를 취하는 것은, 캡처 이미지 폭의 픽셀로서 유지되는 수평 축선 및 두 개의 측부 강도 차이의 수직 축선을 갖는 2차 도함수(1600) 플롯으로 귀결된다. 2차 도함수 줌(1602) 플롯은 수직 축선 상에서 약 0.4 레벨의 클로즈업이다. 2차 도함수 줌(1602) 플롯의 절대 값을 취하는 것은 줌(1604) 플롯의 절대 값으로 귀결된다. 최대 절대 값은 캡처 이미지에 대한 등급으로서, 따라서 LOE(903)의 품질의 표시로서 사용될 수 있다.

다음의 예시적인 구현은 도 7을 참조하여 설명된 바와 같은 테스트 설정을 갖는 단일 줄무늬 테스트 패턴(1200) 및 단일 줄무늬 캡처 이미지(1300)를 사용한다. 캡처 이미지는, 단일 줄무늬 테스트 패턴(1200)의 시준된 이미지(4C)를 광 가이드 광학 요소(LOE, 903)인 광학 시스템 안으로 투사하고, LOE(903)로부터의 출력 광에 의해 투사되는 이미지(38B)를 캡처 이미지(1300)를 제공하기 위해서 캡처함으로써 제공될 수 있다.

일반적으로, 캡처는 복수의 캡처 위치 중 제1 위치에서 카메라(606B)에 의해 이루어지며, 캡처 위치는 LOE(903)로부터의 눈 릴리프 거리에 그리고 LOE(903)의 EMB(616) 내에 있다. 선택적으로, 캡처는 추가 캡처 이미지를 제공하기 위해 제1 캡처 위치 이외의, 캡처 위치들 중 하나 이상의 캡처 위치에서 반복된다. 캡처 위치에서 캡처 이미지에 기반하여 하나 이상의 추가 메트릭이 도출될 수 있다.

WS에 대한 테스트를 위한 일반적인 방법은 캡처 이미지(1300)에서 하나 이상의 필드(1302)를 획정함으로써 시작된다. 하나 이상의 필드(1302) 각각은 캡처 이미지(1300) 내의 관련된 위치에 있으며, 관련된 위치는 커플링 인터페이스(614)에 평행하다. 필드들(1302) 중 적어도 하나에 기반하여 적어도 하나의 메트릭이 도출된다.

테스트 패턴(1200)은 백그라운드 영역의 백그라운드 밝기 레벨보다 더 큰 제1 밝기 레벨을 갖는 제1 영역을 포함한다. 백그라운드 영역은 제1 영역 이외의 테스트 패턴의 영역이다. 전형적인 구현에서, 제1 영역은 흰색(흰색 수직 직사각형(1201))이고, 백그라운드 영역은 제1 영역을 둘러싼 검정색(검정색 백그라운드(1203))이고, 하나 이상의 필드는 캡처 이미지 백그라운드 영역(백그라운드(1303)의 필드(1302))에서 획정된다. 위에서 언급된 바와 같이, 흰색 줄무늬는 일반적으로 흰색 직사각형의 강도의 0.5% 미만이므로, 제1 밝기 레벨은 바람직하게는 백그라운드 밝기 레벨보다 적어도 실질적으로 200배 더 밝다.

정규화는, 검출 방법에서 임계적인 단계가 아니더라도, 중요한 단계이다. 결과가 LED 전류 및 사용되는 광학 디바이스(LOE)의 종류에 의존하지 않도록, 이미지 강도는 정규화되어야 한다. 정규화는 전형적으로 캡처 이미지(1300)의 강도(밝기)를 도출하고 정규화하는 단계 전에 수행된다.

도 17을 참조하면, 몇 가지 예시적인 테스트 패턴이 도시된다. 블록(1700)에서, (테스트 패턴(1200)의) 캡처 이미지(1300)는 흰색 직사각형 영역(1301)(1920 픽셀 높이)과 함께 1920 픽셀 높이 x 2520 픽셀 폭으로 표시된다. 캡처 이미지(1300)는 픽셀의 밝기 매트릭스,

으로서 표현된다. 블록 1702에서, 전술된 바와 같이, 이미지는 테스트 패턴(1200)으로부터 획득된다. 예를 들어, 충분히 높은 해상력의 카메라를 사용한 단일 노출 또는 충분히 높은 동적 범위의 이미지를 생성하기 위한 다중 노출 및 이미지 처리로부터 획득될 수 있다. 블록 1704에서, 캡처 이미지 매트릭스

은 밀리초(ms)당 그레이 레벨(GL)의 단위를 얻기 위해 노출 시간으로 정규화된다.

블록 1710에서, 전체 흰색 테스트 패턴은 픽셀 밝기의 전체 흰색 매트릭스,

으로 표현되는 전체 흰색 캡처 이미지(1320)를 생성하기 위해서 사용된다. 블록 1712에서, 전체 흰색 캡처 이미지(1320)는 흰색 LCOS에 의해 생성된 출력 이미지로부터 획득될 수 있다. 블록 1714에서, 전체 흰색 매트릭스

은 GL/ms의 단위를 얻기 위해 노출 시간으로 정규화된다.

전체 흰색 캡처 이미지와 유사하게, 블록 1720에서, 픽셀의 밝기의 전체 검정색 매트릭스

에 의해서 표시되는 전체 검정색 캡처 이미지(1330)를 생성하기 위해 전체 검정색 테스트 패턴이 사용된다. 블록 1722에서, 검정색 LCOS에 의해 생성된 출력 이미지로부터 전체 검정색 캡처 이미지(1330)가 획득될 수 있다. 블록 1724에서, 전체 검정색 매트릭스

은 GL/ms의 단위를 얻기 위해 노출 시간으로 정규화된다.

도 18을 참조하면, 캡처 이미지 매트릭스

을 정규화하기 위한 예시적인 프로세스가 도시된다. 블록 1800에서, 전체 흰색 캡처 이미지(1320)는 지정된 흰색 직사각형(1801)을 갖는다. 흰색 직사각형(1801)의 영역은 흰색 직사각형 영역(1301)에 대응되고, 폭이 900 픽셀이고 높이가 1920 픽셀이다. 흰색 직사각형(1801)은 행들(1920 행)로 분할되고 1920 행들 각각에서 900 개 픽셀의 밝기가 평균화된다.

블록 1802에서, 이러한 평균화는 1 픽셀 폭(정의상) 및 1920 픽셀 높이인 전체 흰색 벡터

으로 귀결된다.

블록 1804에서,

에 대한 정규화로서 사용되기 위해서,

과 동일한 사이즈의 전체 흰색 벡터 매트릭스(

)를 형성하기 위해 전체 흰색 벡터가 복제되어야 하므로, 전체 흰색 벡터 매트릭스(

)의 모든 열이 전체 흰색 벡터

이다.

블록 1806에서, LOE 검정색 레벨, 실내 조명, 카메라 노이즈 등의 영향을 제거하기 위해서, 캡처 이미지 매트릭스(

) 및 전체 화이트 벡터 매트릭스(

) 각각으로부터 다음에 의해서 전체 검정색 매트릭스

이 차감된다:

분할은 픽셀 단위로 수행되며, 추가 처리 및 메트릭 도출에 사용되기 위한 최종 매트릭스(

)로 귀결된다.

경험에 따르면, 흰색 줄무늬의 실제 강도는 관찰자의 눈에 대한 가시성 정도를 결정하지 않고, 따라서 줄무늬의 선명도에 따라 평가가 행해지는 점을 보였다. 예를 들어, WS를 검출하기 위해 여기서 사용되는 표준 이미지 처리 기술인 "가우스의 라플라시안"과 같은 에지 검출 알고리즘을 사용하여 선명함의 정도가 측정될 수 있다.

블록 1808에서, 본 예시적인 구현을 계속하면, WS를 검출하기 위한 한 가지 방법은, 먼저 캡처되고 정규화된 최종 매트릭스(

)를 4개의 스트립(strip)으로 분할하는 것이다. 스트립은 M_스트립1, M_스트립2, M_스트립3 및 M_스트립4로 지정된 최종 매트릭스의 수평 부분이다. 이러한 분할은 예를 들어, 산란 에지 또는 인터페이스(614)에 대한 카메라 센서(606B) 및 LCoS 디스플레이(608)의 틸트(tilt)에 대한 측정의 감도를 감소시킨다. 각각의 스트립은 위의 제안된 측정 구성에서 400x2520 카메라 픽셀의 매트릭스이다.

블록 1810에서, 각각의 스트립의 열은 4개의 각각의 2520 요소 스트립 벡터 V_스트립1, V_스트립2, V_스트립3, V_스트립4를 형성하도록 평균화된다. 본 실시예에서, 4개의 스트립이 사용되지만, 이것은 한정하는 것이 아니며, 다른 수와 다양한 폭(높이)의 스트립이 사용될 수 있다.

도 19를 참조하면, WS를 검출하기 위한 예시적인 처리 방법의 흐름도가 도시된다. 블록 1900에서, 각각의 스트립 벡터(

)에 대해, 스트립 벡터가 필터링되고(1902), 미분이 취해지고(1904), 선택적으로 다시 필터링되고(1906), 4개의 2518 길이의 라플라시안 벡터(V_{라플라시안1}, V_{라플라시안2}, V_{라플라시안3} 및 V_{라플라시안4}), 즉 각각의 스트립 벡터에 대해 하나의 라플라시안 벡터를 생성(1910)하기 위해서 2차 미분이 취해진다(1908). 미분(1904) 및 2차 미분(1908)은 도 14, 도 15 및 도 16과 관련하여 상술된 바와 유사하다. 필터링(1902, 1906)의 추가는 흰색 줄무늬보다 더 높은 주파수의 노이즈를 제거하기 위해서 데이터를 평활화(필터링)한다. 본 실시예에서, 10 픽셀(약 4 LCoS 픽셀에 대응됨)의 범위를 갖는 2차 Savitzky Golay 필터가 사용된다. 이러한 필터의 사용은 한정적이지 않고, 유사한 범위를 갖는 임의의 필터(가우시안 등)가 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 각각의 필터링된 벡터는 수치적으로 도출된다(가장 가까운 이웃의 빼기).

WS의 존재 및 범위에 대한 메트릭은 또한 이 문서에서 WS의 "등급"으로 지칭된다. 흰색 줄무늬 등급은 바람직하게는 캡처 이미지의 우측 측부와 좌측 측부에 대해 개별적으로 제공된다. FOV의 코 방향(LOE의 코(nasal) 측부)으로 나타나는 흰색 줄무늬는 "줄무늬 다운"이라고 하고, 템플(temple) 방향(POD의 방향)으로 나타나는 줄무늬는 "줄무늬 업"이라고 한다.

일반적으로, 세그먼트 수에 관계없이, 모든 세그먼트에 대해 단일 경로(예를 들어, 블록 1912D 내지 1922D)가 사용될 수 있다. 각각의 라플라시안 벡터의 세그먼트화는 한 세그먼트로부터 행의 수만큼 많은 세그먼트까지 가능하다. 본 도면에서, 네 개의 라플라시안 벡터(V_{라플라시안}) 중 단지 두 개만 병렬 경로(블록 1912D 내지 1922D 및 블록 1912U 내지 1922U)로 설명된다. 본 실시예에서, 각각의 라플라시안 벡터(V_{라플라시안})에 대해, "다운"(줄무늬 다운) 등급(블록 1918D)은 픽셀 100 내지 800(블록 1912D, 1914D, 1916D)의 최대이고, "업"(줄무늬 업) 등급(블록 1918U)은 픽셀 1720 내지 2420(블록 1912U, 1914U, 1916U)의 최대이다. 네 개의 V_{라플라시안} 벡터의 네 개의 평균 "다운" 및 "업" 등급(블록 1920D, 1920U)으로부터, 최종 "다운" 및 "업" 등급(블록 1922D, 1922U)이 도출될 수 있다.

이러한 평균화는, LOE(903)의 성능이 사용하기에 충분한지(테스트 통과), 또는 LOE(903)가 의도된 용도에 적합하지 않은지 결정하기 위한 기준으로서 사용될 수 있다. 통과에 대한 한 가지 예시적인 기준은 3e-6 미만의 "업" 및 "다운" 등급이다.

대안으로, 또는 위의 예시적인 구현에 추가하여, WS를 측정하기 위해서 다른 접근법이 사용될 수 있다. 예를 들면 다음과 같다:

테스트 패턴의 상이한 위치 사이즈 및 위치.

상이한 이미지 섹션화,

상이한 이미지 향상 기술,

상이한 에지 검출 기술,

체커보드 대비 변화, 및

"번짐" 검출을 위해서 사용되는 기술은 또한 WS에 대한 테스트에 적용될 수 있다.

메트릭은 다음을 포함하는 다양한 기술을 사용하여 도출될 수 있다:

값의 표 - 하나 이상의 필드 내의 밝기 레벨을 적어도 하나의 이전에 결정된 밝기 레벨과 비교,

총 강도 - 하나 이상의 필드 내에서 밝기 레벨들을 합산, 및

비교 - 제1 밝기 레벨을 하나 이상의 필드 내의 적어도 하나의 다른 밝기 레벨과 비교.

본 설명에 기반하여, 당업자는 인터페이스로부터의 광학적 산란의 테스트에 대한, 특히 흰색 줄무늬와 같은 라인으로 귀결되는 광학 요소의 산란 및 회절을 측정하는 것에 대한 하나 이상의 접근법을 구현할 수 있을 것이다.

결과적인 메트릭 또는 메트릭들은 LOE(903)와 같은 광학 디바이스를 평가하기 위한 우수성(merit)의 수치(수치들)로서 사용될 수 있다. 메트릭은, LOE(903)의 투사된 출력이 허용 가능한지 또는 원하는 성능 범위를 벗어났는지를 결정하기 위해 품질 관리를 위해 사용될 수 있다. 평가는, 메트릭이 주어진 값보다 크거나 작은지, 주어진 범위 내부 또는 외부에 있는지, 절대 또는 가변 값에 상대적인지를 포함할 수 있다. 평가는 예를 들어, LOE(903)가 통과될지 실패될지, 또는 어떤 작동 수준인지와 같은 디바이스의 최종 처리를 포함할 수 있다. (단지) 특정 레벨의 작동 품질 및/또는 성능을 요구하는 다양한 응용분야에 대해 다양한 레벨의 작동이 사용(또는, 예를 들어 판매)될 수 있다.

메트릭은 공정 제어에도 사용될 수 있다 - 광학 디바이스의 설계 및 제조를 개선하기 위해서 결과적인 메트릭을 제조 및 설계 프로세스에 다시 제공함.

응용분야에 따라 모듈 및 처리에 대한 다양한 구현이 가능하다는 점을 주의한다. 모듈은 바람직하게는, 소프트웨어로 구현되지만, 또한, 하드웨어 및 펌웨어, 단일 프로세서 또는 분산 프로세서, 하나 이상의 위치에서 구현될 수 있다. 상술된 모듈 기능은 더 적은 수의 모듈로서 결합되어 구현하거나, 하위 기능으로 분리되어 더 많은 수의 모듈로서 구현될 수 있다. 상기 설명에 기반하여, 당업자는 특정 응용분야에 대한 구현을 구성할 수 있을 것이다.

상술된 예, 사용된 숫자 및 예시적인 계산은 이러한 실시형태의 설명을 돕기 위한 것이라는 점을 주의한다. 의도하지 않은 타이핑 오류, 수학적 오류, 및/또는 단순화된 계산의 사용은 본 발명의 유용성과 기본 장점을 손상시키지 않다.

첨부된 청구항이 다중 종속 없이 작성된 경우, 이는 이러한 다중 종속을 허용하지 않는 관할권의 방식 요건을 수용하기 위해서만 행해졌다. 청구항들을 다중 종속으로 만들어 암시될 모든 가능한 특징들의 조합들은 명시적으로 구상되고 본 발명의 일부인 것으로 고려되어야 한다는 점을 주의한다.

상기 설명이 단지 예로서 기능하도록 의도되는 점, 및 많은 다른 실시형태가 첨부된 청구항에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 내에서 가능하다는 점이 이해될 것이다.

Claims

(a) 광학 디바이스를 테스트하는 방법에 있어서,
복수의 캡처 위치 중 제1 캡처 위치에서 이미지를 캡처하는 단계로서, 상기 복수의 캡처 위치는 상기 광학 디바이스의 광 가이드로부터 눈 릴리프(ER: eye relief)(956) 거리에 그리고 상기 광 가이드의 눈 이동 영역(EMB: eye motion box)(952) 내에 있으며, 상기 광 가이드는,
(i) 내측 반사에 의해 광을 가이드하기 위한 서로 평행한 제1 쌍의 외측 표면(926, 926A),
(ii) 상기 광 가이드 안으로 입력 이미지를 커플링하기 위한 커플링-인(coupling-in) 구성부(204), 및
(iii) 상기 눈 릴리프(956) 거리에서 사용자(10)의 눈에 가시적이고, 상기 눈 이동 영역(952)으로 지칭되는 영역을 가로질러 가시적이도록 상기 광 가이드로부터의 상기 입력 이미지를 출력 이미지로서 커플링하기 위한 커플링-아웃(coupling-out) 구성부를 포함하는, 상기 이미지를 캡처하는 단계;
(b) 상기 제1 캡처 위치 이외의, 상기 복수의 캡처 위치 중 하나 이상의 추가 위치에서 상기 이미지를 캡처하는 단계를 반복하는 단계; 및
(c) 상기 제1 캡처 위치 및 상기 추가 캡처 위치들 중 적어도 하나로부터의 캡처 이미지들에 기반하여 하나 이상의 메트릭을 도출하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
(a) 상기 커플링-인 구성부를 통해 상기 광 가이드 안으로 테스트 패턴(610)의 시준된 이미지(4C)를 투사하는 단계로서, 상기 광 가이드는,
(i) 패싯(facet)들의 적어도 하나의 세트로서, 상기 세트 각각은
(A) 상기 제1 쌍의 외측 표면(926, 926A) 사이에 있고
(B) 상기 제1 쌍의 외측 표면(922)에 대해 비스듬한 각도인,
(C) 서로 평행한 복수의 부분적으로 반사하는 패싯(922)을 포함하는, 상기 시준된 이미지를 투사하는 단계; 및
(b) 상기 광 가이드로부터 투사된 이미지(38B)인 이미지를 캡처하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
(d) 복수의 상기 캡처 이미지(410) 각각에서 적어도 하나의 관심 영역(ROI, 400A, 400B)을 획정하는 단계로서,
(i) 각각의 상기 캡처 이미지(410A)는
(A) 테스트 패턴(200)으로서,
(B) 상기 테스트 패턴의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스 안으로 투사함으로써 생성된 상기 광학 디바이스의 출력 광으로부터 캡처되고,
(C) 상기 광학 디바이스에 대해, 사용자가 상기 출력 광을 보기 위해 사용하는 상기 광학 디바이스의 활성 영역 내의 상이한 위치에서 캡처되는, 상기 테스트 패턴을 포함하며,
(ii) 각각의 관심 영역은 상기 테스트 패턴의 일 부분을 포함하는, 상기 적어도 하나의 관심 영역을 획정하는 단계;
(e) 상기 적어도 하나의 관심 영역(400A, 400B) 각각으로부터 복수의 단면(420A, 430A)을 추출하는 단계로서, 상기 복수의 단면의 각각(420AH1,…, 420AV1,…)은 상기 테스트 패턴의 상기 부분의 영역(420AH1A,…, 420AV1A,…)을 포함하고, 이에 따라 상기 테스트 패턴의 각각의 부분에 대한 각각의 관심 영역에 대한 대응되는 단면의 세트를 형성하는, 상기 복수의 단면을 추출하는 단계; 및
(f) 상기 테스트 패턴의 각각의 부분에 대해, 상기 광학 디바이스에 대한 메트릭을 결정하기 위해 상기 대응되는 단면의 세트들을 비교하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
(d) 상기 캡처 이미지(800)에서 하나 이상의 추가 필드를 획정하는 단계로서,
(i) 상기 캡처 이미지(800)는 상기 광학 디바이스(903)의 출력 광으로부터 캡처되며,
(A) 상기 출력 광은 테스트 패턴(610)의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스(903) 안으로 투사함으로써 생성되고,
(B) 상기 광학 디바이스(903)는,
(I) 서로 평행한 제1 쌍의 외측 표면(926, 926A),
(II) 패싯(922)의 적어도 하나의 세트로서, 각각은
(a) 서로 평행하고, 상기 제1 쌍의 외측 표면에 대해 비스듬한 각도이고,
(b) 상기 제1 쌍의 외측 표면(926, 926A) 사이에 있는 복수의 부분적으로 반사하는 패싯을 포함하는, 상기 패싯의 세트(922), 및
(III) 전파의 방향(954C)으로서,
(a) 상기 패싯(922)의 세트를 통한 상기 시준된 이미지의
(b) 상기 광학 디바이스에 대해 내측이고,
(c) 상기 제1 쌍의 외측 표면에 평행한 전파의 방향(954C)을 가지며,
(ii) 상기 추가 필드 각각은,
(A) 상기 캡처 이미지(800) 내의 관련된 위치에 있고, 상기 관련된 위치는 상기 전파 방향(954C)에 평행하고,
(B) 관련된 밝기 레벨을 갖는, 상기 하나 이상의 추가 필드를 획정하는 단계; 및
(b) 상기 관련된 밝기 레벨 중 적어도 하나에 기반하여 메트릭을 도출하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
(d) 상기 캡처 이미지에서 하나 이상의 필드를 획정하는 단계로서,
(i) 상기 캡처 이미지는 광학 시스템의 출력 광으로부터 캡처되며,
(A) 상기 광학 시스템은,
(I) 입력 이미지를 전파하고 상기 입력 이미지를 상기 출력 광으로서 커플링 아웃하도록 구성된 광학 디바이스(903),
(II) 상기 입력 이미지를 상기 광학 디바이스(903)에 커플링하도록 구성된 입력 커플링 섹션(204), 및
(III) 상기 입력 커플링 섹션(204)이 상기 광학 디바이스(903)에 연결되는 영역의 에지의 위치인 커플링 인터페이스(614)를 포함하며,
(B) 상기 출력 광은, 상기 입력 커플링 섹션(204)을 통해 테스트 패턴(1200)의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스(903) 안으로 투사함으로써 생성되며,
(ii) 상기 하나 이상의 필드 각각은
(A) 상기 캡처 이미지(1300) 내의 관련된 위치에 있고, 상기 관련된 위치는 상기 커플링 인터페이스(614)에 평행한, 상기 하나 이상의 필드를 획정하는 단계; 및
(e) 상기 필드들 중 적어도 하나에 기반하여 메트릭을 도출하는 단계를 더 포함하는 방법.
광학 디바이스를 테스트하는 방법에 있어서,
(a) 복수의 캡처 이미지(410) 각각에서 적어도 하나의 관심 영역(ROI, 400A, 400B)을 획정하는 단계로서,
(i) 각각의 상기 캡처 이미지(410A)는
(A) 테스트 패턴(200)으로서,
(B) 상기 테스트 패턴의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스 안으로 투사함으로써 생성된 상기 광학 디바이스의 출력 광으로부터 캡처되고,
(C) 상기 광학 디바이스에 대해, 사용자가 상기 출력 광을 보기 위해 사용하는 상기 광학 디바이스의 활성 영역 내의 상이한 위치에서 캡처되는, 상기 테스트 패턴을 포함하며,
(ii) 각각의 관심 영역은 상기 테스트 패턴의 일 부분을 포함하는, 상기 적어도 하나의 관심 영역을 획정하는 단계;
(b) 상기 적어도 하나의 관심 영역(400A, 400B) 각각으로부터 복수의 단면(420A, 430A)을 추출하는 단계로서, 상기 복수의 단면의 각각(420AH1,…, 420AV1,…)은 상기 테스트 패턴의 상기 부분의 영역(420AH1A,…, 420AV1A,…)을 포함하고, 이에 따라 상기 테스트 패턴의 각각의 부분에 대한 각각의 관심 영역에 대한 대응되는 단면의 세트를 형성하는, 상기 복수의 단면을 추출하는 단계; 및
(c) 상기 테스트 패턴의 각각의 부분에 대해, 상기 광학 디바이스에 대한 메트릭을 결정하기 위해 상기 대응되는 단면의 세트들을 비교하는 단계를 포함하는 방법.
제6항에 있어서, 상기 테스트 패턴의 시준된 이미지를 광 가이드 광학 요소(LOE) 안으로 투사하는 단계, 및 상기 복수의 캡처 이미지를 생성하기 위해 상기 LOE로부터 투사된 복수의 이미지를 캡처하는 단계를 더 포함하되, 각각의 이미지의 상기 캡처는 상기 광학 디바이스에 대해 상이한 상기 위치에서 행해지는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 캡처는 상기 LOE의 출력 표면에 직각으로 이동되는 카메라에 의해 행해지며, 상기 이동은 상기 LOE로부터 투사된 상기 출력 광을 보기 위해 사용자에 의해 사용되는 상기 활성 영역 내에 존재하는, 방법.
제8항에 있어서, 상기 LOE는 부분적으로 반사하는 표면들의 어레이를 포함하며, 각각의 표면은 패싯 간격 거리만큼 인접한 표면으로부터 분리되며, 상기 카메라는 상기 패싯 간격으로 설정된 애퍼처(aperture)를 갖는, 방법.
제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 관심 영역은 제2 관심 영역에 직교하는 제1 관심 영역을 포함하는, 방법.
제10항에 있어서, 상기 테스트 패턴은 십자선이고, 상기 제1 관심 영역은 상기 십자선의 수직 부분이고 상기 제2 관심 영역은 상기 십자선의 수평 부분인, 방법.
제6항에 있어서, 각각의 관심 영역에서 상기 복수의 단면은 상기 테스트 패턴의 원점으로부터 상기 테스트 패턴의 에지 상의 일 지점까지의 방향으로 순차적인, 방법.
제6항에 있어서, 각각의 관심 영역에 대해, 상기 복수의 단면은 단일 평균 단면을 생성하기 위해서 서로 평균화되는, 방법.
제6항에 있어서, 상기 메트릭은 상기 광학 디바이스에 대한 상기 위치에 기반하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 메트릭은 일 그룹에서 선택된 기술을 사용하여 상기 단면으로부터 계산되며, 상기 일 그룹은,
(a) 반최대에서 전체 폭(FWHM: full width at half maximum),
(b) 평균 피크 폭,
(c) 피크 폭의 표준 편차,
(d) 피크 폭의 1차 도함수,
(e) 피크 폭의 2차 도함수,
(f) 가장 큰 피크 폭,
(g) 예상 위치로부터 최대 피크 이동,
(h) 피크 이동의 표준 편차,
(i) 나이퀴스트(Nyquist) 주파수에서 평균 변조 전달 함수,
(j) 나이퀴스트 주파수 이외의 주파수에서 평균 변조 전달 함수,
(k) 나이퀴스트 주파수에서 전달 함수의 표준 편차, 및
(l) 나이퀴스트 주파수 이외의 주파수에서 전달 함수의 표준 편차로 구성되는, 방법.
광학 디바이스를 테스트하기 위한 컴퓨터 판독 가능 코드가 내장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 판독 가능 코드는 제6항 내지 제15항의 단계를 위한 프로그램 코드를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
테스트하는 방법에 있어서,
(a) 캡처 이미지(800)에서 하나 이상의 추가 필드를 획정하는 단계로서,
(i) 상기 캡처 이미지(800)는 광학 디바이스(903)의 출력 광으로부터 캡처되며,
(A) 상기 출력 광은 테스트 패턴(610)의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스(903) 안으로 투사함으로써 생성되고,
(B) 상기 광학 디바이스(903)는,
(I) 서로 평행한 제1 쌍의 외측 표면(926, 926A),
(II) 패싯(922)의 적어도 하나의 세트로서, 각각은
(a) 서로 평행하고, 상기 제1 쌍의 외측 표면에 대해 비스듬한 각도이고,
(b) 상기 제1 쌍의 외측 표면(926, 926A) 사이에 있는 복수의 부분적으로 반사하는 패싯을 포함하는, 상기 패싯의 세트(922), 및
(III) 전파의 방향(954C)으로서,
(a) 상기 패싯(922)의 세트를 통한 상기 시준된 이미지의
(b) 상기 광학 디바이스에 대해 내측이고,
(c) 상기 제1 쌍의 외측 표면에 평행한 전파의 방향(954C)을 가지며,
(ii) 상기 추가 필드 각각은,
(A) 상기 캡처 이미지(800) 내의 관련된 위치에 있고, 상기 관련된 위치는 상기 전파 방향(954C)에 평행하고,
(B) 관련된 밝기 레벨을 갖는, 상기 하나 이상의 추가 필드를 획정하는 단계; 및
(b) 상기 관련된 밝기 레벨 중 적어도 하나에 기반하여 메트릭을 도출하는 단계를 포함하는 방법.
제17항에 있어서, 상기 테스트 패턴(610)의 시준된 이미지(4C)를, 광 가이드 광학 요소(LOE, 903)인 상기 광학 디바이스 안으로 투사하는 단계, 및 상기 캡처 이미지(800)를 제공하기 위해 상기 LOE(903)로부터 투사된 이미지(38B)를 캡처하는 단계를 더 포함하는 방법.
제18항에 있어서, 상기 캡처는 복수의 캡처 위치 중 제1 위치에서 카메라(606B)에 의해 행해지며, 상기 복수의 캡처 위치는 상기 LOE(903)로부터 눈 릴리프 거리에 그리고 상기 LOE(903)의 눈 이동 영역(EMB)(616) 내에 있는, 방법.
제19항에 있어서, 상기 캡처는 상기 제1 캡처 위치 이외의, 상기 캡처 위치들 중 하나 이상의 캡처 위치에서 반복되고, 상기 캡처 위치에 기반하여 하나 이상의 추가 메트릭이 도출되는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 방법은 캡처 이미지(800)에서 제1 필드를 획정하는 단계를 더 포함하되, 상기 제1 필드는
(a) 제1 밝기 레벨을 갖고,
(b) 상기 캡처 이미지(800) 내의 제1 위치에 있고, 상기 제1 위치는 상기 관련된 위치 이외의 위치에 있으며,
상기 메트릭은 상기 제1 밝기 레벨을 하나 이상의 관련된 밝기 레벨과 비교함으로써 적어도 부분적으로 도출되는, 방법.
제21항에 있어서, 상기 제1 필드는 흰색 정사각형이고, 상기 추가 필드는 상기 제1 필드를 둘러싸는 검정색 백그라운드의 부분인, 방법.
제22항에 있어서, 상기 제1 필드는 상기 캡처 이미지에 대해 중앙이고, 상기 추가 필드들은 상기 캡처 이미지의 상기 제1 필드로부터 좌측 및 우측 에지까지 서로 인접하는, 방법.
제21항에 있어서, 각각의 상기 관련된 밝기 레벨은 상기 제1 밝기 레벨보다 더 작은, 방법.
제24항에 있어서, 상기 제1 밝기 레벨은 각각의 상기 관련된 레벨보다 적어도 실질적으로 100배 더 밝은, 방법.
제21항에 있어서, 상기 비교 단계 이전에, 상기 캡처 이미지의 강도를 정규화하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제26항에 있어서,
상기 제1 필드는 상기 캡처 이미지의 제1 영역을 포함하고,
상기 정규화하는 단계는,
(i) 실질적으로 전체가 상기 제1 밝기 레벨을 갖는 제2 테스트 패턴의 시준된 이미지를 투사하는 단계,
(ii) 상기 제2 테스트 패턴에 의해 생성된 출력 광으로부터 제2 캡처 이미지를 캡처하는 단계, 및
(iii) 일 그룹에서 선택된 기술을 사용하여 흰색 강도를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 일 그룹은,
(A) 상기 제2 캡처 이미지에서 상기 제1 영역의 평균 강도를 측정하는 단계, 및
(B) 제2 캡처 이미지의 강도를 측정하는 단계로 구성되며,
상기 캡처 이미지를 정규화하는 단계는 상기 흰색 강도를 사용하는, 방법.
제27항에 있어서,
상기 정규화하는 단계는,
(i) 실질적으로 전체가 상기 관련된 밝기 레벨을 갖는 제3 테스트 패턴의 시준된 이미지를 투사하는 단계,
(ii) 상기 제3 테스트 패턴에 의해 생성된 출력 광으로부터 제3 캡처 이미지를 캡처하는 단계, 및
(iii) 상기 제3 캡처 이미지의 강도를 측정함으로써 검정색 강도를 결정하는 단계를 더 포함하며,
상기 캡처된 것을 정규화하는 단계는 상기 흰색 강도와 상기 검정색 강도 사이의 차이를 사용하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 메트릭은 일 그룹에서 선택된 기술을 사용하여 결정되며, 상기 일 그룹은,
(a) 적어도 하나의 상기 관련된 밝기 레벨을 적어도 하나의 이전에 결정된 밝기 레벨과 비교하는 단계,
(b) 상기 관련된 밝기 레벨들을 합산하는 단계, 및
(c) 제2 추가 필드의 관련된 밝기 레벨을 상기 제2 추가 필드에 인접하고 서로 반대편에 있는 추가 필드들의 두 개의 밝기 레벨 각각과 비교하는 단계로 구성되는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 추가 필드 중 제1 및 제2 필드는 각각 상기 제1 필드에 인접하는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 캡처 이미지는 단색이고, 상기 밝기 레벨은 그레이 레벨인, 방법.
광학 디바이스를 테스트하기 위한 컴퓨터 판독 가능 코드가 내장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 판독 가능 코드는 제17항 내지 제31항의 단계를 위한 프로그램 코드를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
테스트하는 방법에 있어서,
(a) 캡처 이미지(1300)에서 하나 이상의 필드를 획정하는 단계로서,
(i) 상기 캡처 이미지(1300)는 광학 시스템의 출력 광으로부터 캡처되며,
(A) 상기 광학 시스템은,
(I) 입력 이미지를 전파하고 상기 입력 이미지를 상기 출력 광으로서 커플링 아웃하도록 구성된 광학 디바이스(903),
(II) 상기 입력 이미지를 상기 광학 디바이스(903)에 커플링하도록 구성된 입력 커플링 섹션(204), 및
(III) 상기 입력 커플링 섹션(204)이 상기 광학 디바이스(903)에 연결되는 영역의 에지의 위치인 커플링 인터페이스(614)를 포함하며,
(B) 상기 출력 광은, 상기 입력 커플링 섹션(204)을 통해 테스트 패턴(1200)의 시준된 이미지를 상기 광학 디바이스(903) 안으로 투사함으로써 생성되며,
(ii) 상기 하나 이상의 필드 각각은
(A) 상기 캡처 이미지(1300) 내의 관련된 위치에 있고, 상기 관련된 위치는 상기 커플링 인터페이스(614)에 평행한, 상기 하나 이상의 필드를 획정하는 단계; 및
(b) 상기 필드들 중 적어도 하나에 기반하여 메트릭을 도출하는 단계를 포함하는 방법.
제33항에 있어서, 상기 테스트 패턴(1200)의 시준된 이미지(4C)를, 광 가이드 광학 요소(LOE, 903)인 상기 광학 시스템 안으로 투사하는 단계, 및 상기 캡처 이미지(1300)를 제공하기 위해 상기 LOE(903)로부터의 상기 출력 광에 의한 투사된 이미지(38B)를 캡처하는 단계를 더 포함하는 방법.
제34항에 있어서, 상기 캡처는 복수의 캡처 위치 중 제1 위치에서 카메라(606B)에 의해 행해지며, 상기 복수의 캡처 위치는 상기 LOE(903)로부터 눈 릴리프 거리에 그리고 상기 LOE(903)의 눈 이동 영역(EMB)(616) 내에 있는, 방법.
제35항에 있어서, 상기 캡처는 상기 제1 캡처 위치 이외의, 상기 캡처 위치들 중 하나 이상의 캡처 위치에서 반복되고, 상기 캡처 위치에 기반하여 하나 이상의 추가 메트릭이 도출되는, 방법.
제33항에 있어서, 상기 테스트 패턴(1200)은 백그라운드 영역의 백그라운드 밝기 레벨보다 더 큰 제1 밝기 레벨을 갖는 제1 영역을 포함하며, 상기 백그라운드 영역은 상기 제1 영역 이외의 상기 테스트 패턴의 영역인, 방법.
제37항에 있어서, 상기 제1 영역은 흰색이고, 상기 백그라운드 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸는 검정색이며, 상기 하나 이상의 필드는 상기 백그라운드 영역에 획정되는, 방법.
제37항에 있어서, 상기 제1 밝기 레벨은 상기 백그라운드 밝기 레벨보다 적어도 실질적으로 200배 더 밝은, 방법.
제33항에 있어서, 상기 도출 단계 이전에, 상기 캡처 이미지의 강도를 정규화하는 단계를 더 포함하는 방법.
제33항에 있어서, 상기 메트릭은 일 그룹에서 선택된 기술을 사용하여 결정되며, 상기 일 그룹은,
(a) 상기 하나 이상의 필드 내의 밝기 레벨을 적어도 하나의 이전에 결정된 밝기 레벨과 비교하는 단계,
(b) 상기 하나 이상의 필드 내에서 밝기 레벨들을 합산하는 단계, 및
(c) 제1 밝기 레벨을 상기 하나 이상의 필드 내의 적어도 하나의 다른 밝기 레벨과 비교하는 단계로 구성되는, 방법.
제33항에 있어서, 상기 캡처 이미지는 단색이고, 밝기 레벨은 그레이 레벨인, 방법.
제33항에 있어서, 상기 캡처 이미지는 밝기 레벨의 높은 동적 범위를 갖는, 방법.
광학 디바이스를 테스트하기 위한 컴퓨터 판독 가능 코드가 내장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서, 상기 컴퓨터 판독 가능 코드는 제33항 내지 제43항의 단계를 위한 프로그램 코드를 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.