KR20220002731A

KR20220002731A - 텍스처 투사 전구용 적분 점광원

Info

Publication number: KR20220002731A
Application number: KR1020217042723A
Authority: KR
Inventors: 아드리안 켈러; 개리 브래드스키
Original assignee: 매직 립, 인코포레이티드
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2017-04-17
Publication date: 2022-01-06
Also published as: EP3469251A1; US11274807B2; KR20190017866A; CN117028910A; US20190316753A1; AU2017279495A1; KR102448938B1; IL263539A; IL263539B; EP3469251A4; AU2022235544A1; JP7333808B2; US10612749B2; JP2022022236A; US10337691B2; JP6978442B2; AU2017279495B2; CA3026872A1; CN109563978A; EP3865767B1

Abstract

텍스처 투사 라이트 전구는 적분기 내에 위치된 확장 광 소스(extended light source)를 포함한다. 적분기는 광이 적분기의 내부 밖으로 이동하는 것을 허용하도록 구성된 적어도 하나의 애퍼처를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 적분기의 내부는 확산 반사성(diffusely reflective) 표면일 수 있고 적분기는 점광원에 근사하게 애퍼처에서 균일한 광 분포를 생성하도록 구성될 수 있다. 적분기는 라이트 전구 인클로저에 의해 둘러싸일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 라이트 전구 인클로저는 가시 광 및/또는 적외선 광의 구조화된 패턴을 투사하도록 구성된 투명 구역 및 불투명 구역을 포함할 수 있다.

Description

텍스처 투사 전구용 적분 점광원{INTEGRATING POINT SOURCE FOR TEXTURE PROJECTING BULB}

[0001] 본 정식 특허 출원은 2016년 6월 10일에 출원되고 발명의 명칭이 "INTEGRATING POINT SOURCE FOR TEXTURE PROJECTING BULB"인 미국 가출원 번호 제 62/348,634호를 35 U.S.C.§ 119(e) 하에서 우선권으로 주장하고, 이 가출원은 이로써 모든 목적들을 위해 그리고 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.

[0002] 본 개시내용은 텍스처 투사 라이트 전구(texture projecting light bulb)들 및 더 구체적으로는, 텍스처 투사 라이트 전구 내의 점광원(point source)들을 근사화하는 것에 관한 것이다.

[0003] 컴퓨터 비전(vision) 컨텍스트에서, 많은 알고리즘들은 신뢰성 있게 동작하기 위해 시각적 텍스처의 존재에 의존한다. 예컨대, 입체경을 포함하는 알고리즘들은 입체적 매칭 및/또는 디스패리티 컴퓨테이션(disparity computation)을 위해 텍스처에 의존할 수 있다. 시각적 추적 또는 로컬 "키포인트들(keypoints)"을 사용하는 알고리즘들은 또한 텍스처에 의존할 수 있다. 그러나, 실세계의 많은 피처(feature)들, 이를테면 실세계의 다양한 인공 부분들은 그런 알고리즘들의 동작에 필요한 시각적 텍스처가 부족할 수 있다.

[0004] 일부 컴퓨터 비전 애플리케이션들에서, 구조화된 광 투사(structured light projection)로도 또한 지칭되는 텍스처 투사는 컴퓨터 비전 시스템들에 대한 시각적 텍스처를 제공하는 데 사용될 수 있다. 예컨대, 광 강도 외에 깊이를 측정하는 "RGB-D" 카메라들은 구조화된 광 투사에 기반하여 세계를 이미징할 수 있다. 통상적으로, 구조화된 광 투사 서브시스템들은 특히 투사 서브시스템과 이미징 서브시스템 사이의 기하학적 관계의 상세 교정을 요구하는 시스템들에서 이미징 서브시스템들과 통합될 수 있다. 본원에서 개시된 시스템들 및 방법들은 구조화된 광 투사에 관련된 다양한 난제들을 처리한다.

0005] 적분 점광원들을 가진 텍스처 투사 라이트 전구들의 예들이 개시된다.

[0006] 일 양상에서, 텍스처 투사 라이트 전구가 설명된다. 라이트 전구는 적외선 광을 생성하도록 구성된 백열 필라멘트, 백열 필라멘트를 인클로징하는(enclosing) 적분구(integrating sphere), 및 적분구를 둘러싸는 라이트 전구 인클로저(enclosure)를 포함한다. 적분구는 광이 적분구 밖으로 통과하는 것을 허용하도록 구성된 애퍼처(aperture) 및 확산 반사성(diffusely reflective) 내부 표면을 포함한다. 인클로저는 적외선 광에 투과성인 하나 또는 그 초과의 구역들 및 적외선 광에 불투명한 하나 또는 그 초과의 구역들을 포함한다. 하나 또는 그 초과의 투과성 구역들은 컴퓨터 비전 시스템에 의해 검출가능한 적외선 광의 구조화된 광 패턴을 투사하도록 구성된다.

[0007] 다른 양상에서, 텍스처 투사 라이트 전구가 설명된다. 라이트 전구는 광 소스, 광 소스를 둘러싸는 적분기, 및 적분기를 둘러싸는 인클로저를 포함한다. 적분기는 내부 표면 및 적어도 하나의 애퍼처를 포함한다. 인클로저의 적어도 일부는 반투명하다.

[0008] 일부 실시예들에서, 광 소스는 적외선 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 광 소스는 가시 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 광 소스는 적외선 광 및 가시 광의 조합을 생성하도록 구성될 수 있다. 적분기는 적분구(integrating sphere)를 포함할 수 있다. 적분기는 적분 정육면체(integrating cube)를 포함할 수 있다. 적분기의 내부 표면은 정반사(specularly reflective) 재료를 포함할 수 있다. 적분기의 내부 표면은 정반사 재료로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 적분기의 내부 표면은 확산 재료를 포함할 수 있다. 적분기의 내부 표면은 확산 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 확장 광 소스(extended light source)는 백열 필라멘트를 포함할 수 있다. 확장 광 소스는 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 확장 광 소스는 가스-방전 엘리먼트를 포함할 수 있다. 확장 광 소스는 아크 라이트(arc light)를 포함할 수 있다. 인클로저의 적어도 일부는 핫 미러(hot mirror)를 포함할 수 있다. 인클로저의 적어도 일부는 불투명할 수 있다. 인클로저의 내부 표면의 적어도 일부는 광을 흡수할 수 있을 수 있다. 인클로저의 반투명 부분은 구조화된 광 패턴을 투사하도록 구성될 수 있다. 인클로저의 적어도 일부는 구체일 수 있다. 적분기의 애퍼처는 인클로저의 구체 부분의 중심에 위치될 수 있다. 라이트 전구는 라이트 전구 소켓에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결되도록 구성된 베이스를 더 포함할 수 있다. 베이스는 스레드형 베이스(threaded base)를 포함할 수 있다. 라이트 전구는 적분기 내에 적어도 부분적으로 배치된 배플(baffle)을 더 포함할 수 있다. 배플의 적어도 일부는 광 소스와 애퍼처 사이의 직선 경로를 따라 위치될 수 있다. 배플은 광 소스와 애퍼처 사이의 모든 각각의 직선 경로와 교차할 수 있다. 배플은 정반사 표면을 포함할 수 있다. 배플은 확산 반사성 표면을 포함할 수 있다.

[0009] 본 명세서에서 설명된 청구 대상의 하나 또는 그 초과의 구현들의 세부사항들은 아래의 첨부 도면들 및 상세한 설명에서 설명된다. 다른 특징들, 양상들 및 장점들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 자명하게 될 것이다. 이러한 요약도 다음의 상세한 설명도 본 발명의 청구 대상의 범위를 정의하거나 제한하도록 의도하지 않는다.

[0010] 도 1a는 확장 광 소스를 포함하는 텍스처 투사 라이트 전구의 예를 개략적으로 예시한다.
[0011] 도 1b는 이상적인 점광원을 포함하는 텍스처 투사 라이트 전구의 예를 개략적으로 예시한다.
[0012] 도 2는 라이트 전구의 중심 부근의 적분기 내에 확장 광 소스를 포함하는 구체 텍스처 투사 라이트 전구의 예를 개략적으로 예시한다.
[0013] 도 3a는 라이트 전구의 중심 이외의 위치에서 적분기 내에 확장 광 소스를 포함하는 텍스처 투사 라이트 전구의 예를 개략적으로 예시한다.
[0014] 도 3b는 적분기들 내의 복수의 확장 광 소스들을 포함하는 텍스처 투사 라이트 전구의 예를 개략적으로 예시한다.
[0015] 도 3c는 복수의 애퍼처들을 가진 적분기 내에 확장 광 소스를 포함하는 텍스처 투사 라이트 전구의 예를 개략적으로 예시한다.
[0016] 도 3d는 적분기 내에 확장 광 소스를 포함하는 비-구체 텍스처 투사 라이트 전구(non-spherical texture projecting light bulb)의 예를 개략적으로 예시한다.
[0017] 도 4a-도 4b는 확장 광 소스들을 포함하는 비-구체 적분기들의 예들을 개략적으로 예시한다.
[0018] 도 4c는 복수의 확장 광 소스들을 포함하는 적분기의 예를 개략적으로 예시한다.
[0019] 도 4d는 확장 광 소스, 및 광 소스와 적분기의 애퍼처 사이에 배치된 배플을 포함하는 적분기의 예를 개략적으로 예시한다.
[0020] 도 4e는 복수의 확장 광 소스들, 및 광 소스들과 적분기의 애퍼처 사이에 배치된 배플들을 포함하는 적분기의 예를 개략적으로 예시한다.
[0021] 도 4f-도 4g는 확장 광 소스들을 포함하는 비-구체 적분기들의 예들을 개략적으로 예시한다.
[0022] 도 4h는 확장 광 소스, 및 광 소스와 적분기의 애퍼처 사이에 배치된 배플을 포함하는 적분기의 예를 개략적으로 예시한다.
[0023] 도 4i는 복수의 확장 광 소스들, 및 광 소스들과 적분기의 애퍼처 사이에 배치된 배플들을 포함하는 적분기의 예를 개략적으로 예시한다.
[0024] 도 5는 웨어러블 디스플레이 시스템의 예를 예시한다.
[0025] 도 6은 다수의 깊이 평면들을 사용하여 3차원 이미저리(imagery)를 시뮬레이팅하기 위한 접근법의 양상들을 예시한다.
[0026] 도 7은 이미지 정보를 사용자에게 출력하기 위한 도파관 스택의 예를 예시한다.
[0027] 도면들 전반에 걸쳐, 참조 번호들은 참조된 엘리먼트들 사이의 대응을 표시하는 데 재사용될 수 있다. 도면들은 본원에서 설명된 예시적인 실시예들을 예시하기 위해 제공되고 본 개시내용의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.

텍스처 투사 전구

[0028] 일부 텍스처 투사 시스템들에서, 이미징 서브시스템들로부터 분리된 구조화된 광 투사 서브시스템을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 구조화된 광 투사 디바이스는 라이트 전구형 디바이스를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 라이트 전구형 디바이스는 이를테면 가정, 작업장 또는 다른 환경에서 표준 라이트 전구 소켓에 나사 결합하여 이로부터 전력을 도출할 수 있을 수 있다. 전력이 인가될 때, 라이트 전구형 디바이스는, 자신이 설치된 공간으로의 텍스처의 투사기 역할을 할 수 있다. 예컨대, 디바이스는 광 패턴, 이를테면 그리드, 일련의 점형(point-like) 이미지들, 수평 또는 수직 바아(bar)들, 또는 다른 검출가능 패턴을 투사하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 구조화된 광 패턴은 적외선 스펙트럼, 가시광 스펙트럼, 또는 임의의 다른 적절한 파장 또는 파장들의 범위의 전자기 방사선으로 투사될 수 있다.

[0029] 도 1a 및 도 1b는 패턴 생성 엘리먼트(110)를 통해 광을 투사함으로써 구조화된 광 패턴을 생성하도록 구성된 텍스처 투사 전구들(100)의 예시적인 구성들을 묘사한다. 광선들(112)은 광 소스(102)로부터 패턴 생성 엘리먼트(110)의 투과성 구역들(114)을 통해 이동할 수 있다. 광선들(112)은 패턴 생성 엘리먼트(110)의 비-투과성 구역들(116)에 의해 차단(예컨대, 흡수 또는 반사)될 수 있다. 패턴 생성 엘리먼트(110)의 투과성 구역들(114)은, 투과성 구역들(114)을 통과하는 광선들(112)이 외부 표면(120) 상에 하나 또는 그 초과의 이미지들(118)을 생성하도록 구성될 수 있다. 전구(100)는 라이트 전구 인클로저(122)에 의해 인클로징될 수 있다. 라이트 전구 인클로저(122)는 적어도 부분적으로 투명하거나 반투명일 수 있다. 예컨대, 인클로저(122)는 실질적으로 구체 유리 인클로저일 수 있다.

[0030] 일부 실시예들에서, 패턴 생성 엘리먼트(110)는 인클로저(122)의 일부를 포함한다. 예컨대, 패턴 생성 엘리먼트(110)는 인클로저(122)의 투과성 및 비-투과성 구역들을 포함할 수 있다. 인클로저(122)의 투과성 및 비-투과성 구역들은 비-투과성 재료들이 없다면 투과성인 인클로저(122)(예컨대, 투명한 유리 또는 다른 투명하거나 반투명한 재료들)의 내부 또는 외부 표면상에 비-투과성 재료들을 프린팅 또는 증착하는 것과 같은 방법들에 의해 생성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 패턴 생성 엘리먼트(110)는 인클로저(122)로부터 분리될 수 있다. 예컨대, 패턴 생성 엘리먼트(110)는 인클로저(122)에 인접하거나 또는 이로부터 이격된 광 소스(102)를 둘러싸는 인클로저일 수 있다.

[0031] 패턴 생성 엘리먼트(110)는 전자기 스펙트럼의 적어도 일부에 대해 불투명한 다양한 금속들 또는 다른 재료들 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 패턴 생성 엘리먼트(110)의 비-투과성 구역들(116)은 일반적으로 광 소스(102)에 의해 방출된 대부분 또는 모든 파장들의 스펙트럼에 대해 불투명일 수 있다. 다른 실시예들에서, 패턴 생성 엘리먼트(110)의 비-투과성 구역들(116)은 선택적으로 스펙트럼의 단지 원하는 부분에 대해서만 불투명일 수 있다. 예컨대, 비-투과성 구역들(116)은 적외선 파장들에 대해 불투명하지만, 가시 광에 대해 투명한 "핫 미러(hot mirror)" 재료 또는 다른 재료를 포함할 수 있는 반면, 투과성 구역들(114)은 적외선 광 및 가시 광 둘 모두에 대해 투명한 투명 유리 또는 다른 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 가시 광은 전구의 전체 표면을 통과할 수 있는 반면, 적외선 광은 투과성 구역들(114)만을 통과할 수 있다. 선택적으로 투과성 및 비-투과성 구역들(114, 116)의 그런 조합은, 가시 광으로 방을 조명하고 보통의 라이트 전구인 것으로 보이면서, 머신 비전 디바이스들에 의해 검출가능하지만 인간 눈들에 보이지 않는 적외선 광의 구조화된 광 패턴을 투사하도록 구성된 전구를 생성할 수 있다.

[0032] 도 1a에 묘사된 텍스처 투사 전구(100)는 확장 광 소스(102)를 포함하지만, 도 1b의 전구(100)는 이상적인 점광원(104)을 포함한다. 점광원(104)은, 점광원(104)의 사이즈(예컨대, 길이, 폭, 단면적)가 전구의 사이즈에 비해 무시가능하기 때문에, 확장된 소스(102)와 상이하다. 확장 광 소스(예컨대, 백열 필라멘트)는 무시가능하지 않은 사이즈를 가진다. 예컨대, 확장 광 소스는 투과성 인클로저(122)의 사이즈(예컨대, 직경)의 분율(fraction)의 사이즈를 가질 수 있고, 분율은 0.1, 0.2, 0.3 또는 그 초과이다. 점광원(104)은 텍스처 투사 전구(100)에 사용하는 데 바람직할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 확장 광 소스(102)로부터, 패턴 생성 엘리먼트(110)의 투명 구역(114)을 통해 투사되는 광선들(112)은, 컴퓨터 비전 시스템이 검출하기 어려울 수 있는 확산 이미지(118a)를 초래하는 각도들의 어레이로 이동할 수 있다. 도 1b에서와 같이 점광원(104)이 사용되면, 패턴 생성 엘리먼트(110)의 각각의 투명 구역(114)을 출사하는 광선들(112)은 동일한 각도(또는 매우 작은 범위의 각도들, 이를테면 1°, 0.5°, 0.1° 또는 그 미만)로 이동하고, 이는 컴퓨터 비전 시스템에 의해 더 쉽게 검출될 수 있는 더 선명하게 정의된 이미지(118b)를 생성하는 실질적으로 시준된 빔을 초래한다.

[0033] 라이트 전구들에 사용되는 광 소스들은 통상적으로, 텍스처 투사 애플리케이션들에 바람직할 수 있는 점광원이기보다 오히려, 확장 광 소스들이다. 예컨대, 백열 전구(incandescent bulb)들은 전구의 사이즈에 관하여 상당한 사이즈를 가질 수 있는 필라멘트를 가지며, 광은 필라멘트의 대부분 또는 모두에 의해 방출될 수 있다. 발광 다이오드들은, 일부 백열 필라멘트들보다 더 작지만, 여전히 통상적으로 텍스처 투사 전구 애플리케이션들에 대한 점광원(104)으로서 기능하기에 너무 큰 확장 광 소스들이다. 따라서, 라이트 전구형 디바이스에 의해 텍스처를 투사하는 것은 확장 광 소스로부터의 광을 사용하여 점형 광원을 생성할 수 있는 엘리먼트에 의해 개선 및/또는 촉진될 수 있다. 점광원을 근사화하기 위한 예시적인 시스템들 및 방법들은 도 2-도 4i를 참조하여 아래에서 논의된다.

적분 점광원

[0034] 확장 광 소스에 의해 방출된 광은 적분기 내에 확장 광 소스를 배치함으로써 점광원을 근사화하도록 안내될 수 있다. 도 2는 전구(100)의 중심에서 점광원을 근사화하도록 구성된 적분기(106) 내에 확장 광 소스(102)를 포함하는 텍스처 투사 전구(100)를 개략적으로 예시한다. 도 1a 및 도 1b에 묘사된 실시예들과 유사하게, 텍스처 투사 전구(100)는 인클로저(122) 및 확장 광 소스(102)를 둘러싸는 패턴 생성 엘리먼트(110)(투과성 부분들(114) 및 비-투과성 부분들(116)을 포함함)를 포함한다. 전구(100)는 전구(100)가 (예컨대, 스레드형 금속 베이스를 램프의 대응하는 암형 소켓에 나사 결합으로써) 램프의 매칭 소켓에 (예컨대, 기계적으로 그리고 전기적으로) 연결되는 것을 허용하도록 구성된 베이스(150)를 포함한다. 예컨대, 라이트 전구(100)는 ANSI(American National Standards Institute) C81.63 표준에서 설명된 바와 같이 표준-게이지 스레드형 베이스(150)(예컨대, E26)를 가질 수 있고, 이는 유리하게 전구형 디바이스가 종래의 램프들에 사용될 수 있게 한다.

[0035] 전구(100)는 점광원을 근사화하기 위해, 인클로저(122) 및 패턴 생성 엘리먼트(110) 내에 배치되고, 광 소스(102)를 둘러싸는 적분기(106)를 부가적으로 포함한다. 적분기(106)는 광 소스에 의해 생성된 광의 모두 또는 실질적으로 모두를 내부적으로 반사 및/또는 확산시킨다. 적분기(106)는 적분기(106)의 밖으로 광선들(112)의 통과를 허용하도록 구성된 애퍼처(108)를 더 포함한다. 애퍼처(108)는, 광이 적분기를 떠날 수 있는 유일한 위치이다. 따라서, 작은 애퍼처(108)는 점광원과 실질적으로 동일한 방식으로 광을 방출할 수 있다. 예컨대, 애퍼처의 면적은 비교적 작은 포트 분율, 이를테면 0.2, 0.1, 0.05, 0.025, 0.01 또는 그 미만에 의해 곱해진 적분기의 면적과 동일하다.

[0036] 적분기(106)는, 광이 반사될 수 있는 내부 볼륨을 정의하는 임의의 적절한 형상, 이를테면 구체, 타원체, 정육면체, 4면체, 또는 임의의 다른 3차원 형상일 수 있다. 적분기(106)의 내부 표면은 광 소스(102)에 의해 방출된 광의 모두 또는 실질적으로 모두를 반사시키도록 선택될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내부 표면은 확산 반사성 표면(예컨대, 확산성, 램버시안(Lambertian) 또는 "매트(matte)" 표면)일 수 있다. 확산 반사성 적분기(106)에서, 광 소스(102)로부터 적분기(106)의 내부 표면으로 이동하는 광(124)은 다양한 각도들로 산란, 또는 반사될 수 있다. 다른 실시예들에서, 적분기(106)의 내부 표면은 정반사(specular) 방식으로, 또는 확산 및 정반사 반사의 조합으로 광을 반사시킬 수 있다. 다양한 실시예들에서, 원하는 반사 특성은 원하는 방식(예컨대, 금속, 광택제 또는 매트 페인트(matte paint) 또는 다른 표면 마감처리(finish) 등)으로 반사시키는 재료로 적분기(106)의 내부 표면을 코팅함으로써 달성될 수 있거나, 또는 전체 적분기(또는 이의 일부)는 원하는 방식으로 반사시키는 재료로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 적분기(106)는 울브리히트(Ulbricht) 구체, 코블렌츠(Coblentz) 구체, 섬프너 박스(Sumpner box), 또는 내부 확산 및/또는 반사를 나타내는 다른 디바이스일 수 있다. 적분기들의 예시적인 구성들은 도 4a-도 4i를 참조하여 더 상세히 설명된다.

[0037] 일부 실시예들에서, 적분기 내에 균일한 또는 실질적으로 균일한 휘도 분포를 달성하는 것이 바람직할 수 있고, 이는 애퍼처(108)로부터 실질적으로 균일한 광 출력을 초래할 수 있고, 이에 의해 애퍼처(108)는 도 1b에 도시된 점광원(104)과 같이 더 기능한다. 휘도 분포의 균일성은 비교적 높은 구체 승수(sphere multiplier)를 가진 적분기(106)를 사용함으로써 달성될 수 있다. 적분기의 구체 승수(M)는, 광 소스에 의해 방출된 광자가 애퍼처(108)를 통해 탈출하기 전에 적분기 내에서 반사될 평균 횟수로서 추정될 수 있다. 구체 승수는 또한 적분기의 내부 표면의 반사율(ρ) 및 적분기(106)의 총 면적에 대한 애퍼처(108)의 면적의 비율인 포트 분율(f) 측면에서 추정될 수 있다: M=ρ/[1-ρ(1-f)]. 높은 반사율(예컨대, 1에 접근하는 ρ) 및 비교적 작은 포트 분율의 경우, 승수는 매우 클 수 있고, 그리고 적분기 안의 휘도 분포는 소스(102)의 휘도보다 훨씬 더 클 수 있다. 더 큰 승수들은 통상적으로 적분기 내의 휘도의 더 큰 균일도를 제공한다. 다양한 구현들에서, 적분기의 내부의 반사율은 0.8, 0.9, 0.95, 0.98, 또는 0.99.보다 더 클 수 있다. 다양한 구현들에서, 포트 분율은 0.2, 0.1, 0.05, 0.025, 또는 0.01 미만일 수 있다. 일부 실시예들에서 적절히 높은 구체 승수는 5, 10, 15, 20 또는 그 초과일 수 있다.

[0038] 구체 승수는 비-구체 적분기(106)의 거동을 특성화하는 데 똑같이 사용될 수 있다. 비교적 높은 구체 승수를 가진 적분기(106)에서, 적분기(106) 내의 임의의 포인트에서의 광은 비교적 균질할 수 있다. 적분기(106) 내의 광이 비교적 균질한 경우, 애퍼처(108)에서의 또는 이 부근에서의 광은 모든 방향들에서 균일한 휘도 분포를 가질 수 있다. 애퍼처(108)를 떠나는 광은 일반적으로 애퍼처(108)의 위치에서 적분기(106)에 접선하는 평면(128)에 의해 경계가 지어진 반쪽-공간으로 한정될 것이다. 따라서, 높은 구체 승수를 가진 적분기(106)는 애퍼처(108)로부터 실질적으로 등방성의 반구체 휘도 분포를 생성할 수 있다. 따라서, 도 2에 도시된 적분기(106) 안의 광 소스(102)는 도 1b에 도시된 점광원을 가진 텍스처 전구(100)와 유사하게 기능한다. 도 2에 도시된 예시적인 전구(100)는 유리하게, 도 1a에 도시된 확장 광 소스의 더 확산된 텍스처들과 비교할 때, 상대적으로 더 선명한 텍스처들을 생성할 수 있다.

[0039] 적분기(106) 안의 광 소스(102)는 백열 필라멘트, 발광 다이오드(LED), 가스-방전 엘리먼트, 아크 라이트, 레이저 다이오드 또는 임의의 다른 타입의 광 소스를 포함할 수 있다. 광 소스(102)에 의해 방출된 광의 스펙트럼은 전자기 스펙트럼의 가시 부분 및/또는 적외선 부분을 포함할 수 있다. 예컨대, 광 소스는 약 700 nm 내지 약 2000 nm 범위, 또는 그 안의 임의의 서브 범위의 광을 출력하는 적외선 LED를 포함할 수 있다. 적외선 광은 컴퓨터-비전 시스템들(예컨대, 증강 현실 시스템들, 컴퓨터 게임 시스템들 등)에 의해 사용되는 텍스처를 생성하기에 유리할 수 있다. (적외선 광 또는 별개의 적외선 광 소스와 조합하여 제공되는) 가시 광 소스의 사용은 전구(100)가 또한 컴퓨터-비전 시스템의 사용자들을 위한 가시 광 소스로서 사용되는 것을 허용할 수 있다. 따라서, 그런 전구들(100)은 환경에 대한 통상적인 가시 조명을 제공하면서 또한 컴퓨터-비전 시스템이 볼 수 있는 비가시(예컨대, 적외선) 텍스처를 제공할 수 있다.

[0040] 비록 도 2가 중심에 위치된 광 소스(102) 및 적분기(106)를 가진 일반적으로 전통적인 구체 라이트 전구로서 텍스처 투사 전구(100)를 묘사하지만, 텍스처 투사 전구(100)의 많은 다른 어레인지먼트들 및/또는 기하구조들이 가능하다. 예컨대, 도 2 및 도 3a-도 3d는 통합 전구(100) 내의 하나 또는 그 초과의 적분기들(106)의 다양한 예시적인 어레인지먼트들을 예시한다. 도 2의 어레인지먼트에서, 적분기(106)는, 애퍼처(108)가 라이트 전구 인클로저(122)의 구체 부분의 기하구조 중심에 또는 이 중심 부근에 있도록 위치된다. 애퍼처(108)가 점광원으로 기능하기 때문에, 애퍼처는 축(128)을 따라 전구(100)와 교차하는 평면에 의해 경계가 지어진 반구체에 실질적으로 균일한 휘도를 제공할 수 있다.

[0041] 이제 도 3a-도 3d를 참조하면, 적분기(106)는 일부 실시예들에서 인클로저(122)의 구체 부분의 기하학적 중심으로 떨어져 위치될 수 있다. 예컨대, 도 3a는, 광 소스(102) 및 적분기(106)가 인클로저(122)의 주변부 부근에, 이를테면 베이스 부분(130)에 위치되는 전구(100)를 묘사하여, 애퍼처(108)는 인클로저(122)의 중심을 향해 그리고 베이스 부분(130)으로부터 멀어지게 향한다. 도 3a의 어레인지먼트는 패턴 생성 엘리먼트(110) 및 전구 인클로저(122)의 더 큰 부분을 통해 광선들(112)의 투사를 허용할 수 있다.

[0042] 일부 실시예들에서, 패턴 투사 영역은 단일 전구(100) 내에 복수의 광 소스들(102) 및 적분기들(106)을 제공함으로써 증가될 수 있다. 예컨대, 도 3b에 묘사된 전구(100)는 2개의 광 소스들(102)을 포함하고, 2개의 광 소스들(102) 각각은 애퍼처(108)를 가진 적분기(106) 내에 배치된다. 투사된 텍스처를 왜곡 또는 파괴할 수 있는 중첩하는 휘도 패턴들을 회피하기 위해, 적분기들(106)은, 2개의 적분기들(106)의 휘도 경계 평면들(128)이 실질적으로 평행하도록, 애퍼처들(108)이 반대 방향들로 향하게 배향될 수 있다. 그런 어레인지먼트는, 광이 두 애퍼처(108)로부터 투사되지 않는, 2개의 반쪽-공간들 사이에 작은 어두운 구역(132)을 남길 수 있다. 애퍼처들의 위치들은, 어두운 구역(132)이 구조화된 광 패턴을 파괴하는 것을 회피하기 위해, 조명되는 공간의 사이즈에 비해 무시가능하도록 선택될 수 있다. 다른 실시예들에서, 2개보다 많은 광 소스들(102) 및/또는 적분기들(106)이 포함될 수 있다.

[0043] 다른 실시예들에서, 패턴 투사 영역은 복수의 애퍼처들(108)을 가진 단일 적분기(106) 내에 단일 광 소스(102)를 제공함으로써 증가될 수 있다. 예컨대, 도 3c에 묘사된 전구(100)는 2개의 애퍼처들(108)을 가진 구체 적분기(106) 내에 하나의 광 소스(102)를 포함한다. 2개의 애퍼처들(108)이 정반대에 있기 때문에, 2개의 조명되는 반쪽-공간들(평면들(128)에 의해 경계가 지어짐)은 교차하지 않고, 도 3b를 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, 작은 어두운 구역(132)을 남긴다. 제2 애퍼처(108)가, 광이 적분기(106)의 내부를 탈출하기 위한 부가적인 위치를 제공하고, 이에 의해 적분기(106)의 구체 승수를 감소시킬 수 있다는 것이 주목된다.

[0044] 일부 실시예들에서, 라이트 전구 인클로저(122)는 구체 또는 비-구체일 수 있다. 예컨대, 도 3d에 묘사된 텍스처 투사 전구(100)는 비-투과성 반경 측 부분들 및 원주형 투과성 부분을 포함하는 투광기(flood-light) 타입 인클로저(122)를 가진다. 투광기 타입 인클로저(122)에서, 패턴 생성 엘리먼트(110)는 투광기의 투과성 부분을 따라 배치될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 라이트 전구 인클로저의 임의의 다른 적절한 형상은 구조화된 광 패턴을 원하는 영역에 투사하는 데 사용될 수 있다. 비-구체 전구 인클로저(122)는 또한 본원에서 설명된 하나 또는 그 초과의 광 소스들(102) 및 적분기들(106)의 임의의 어레인지먼트로 구현될 수 있다.

[0045] 비록 도 2-도 3d가 각각의 적분기(106)를 단일 확장 광 소스(102)를 둘러싸는 구체 적분기로서 묘사하지만, 적분기(106) 및 광 소스(102)의 많은 다른 어레인지먼트들 및/또는 기하구조들이 가능하다. 이제 도 4a-도 4i를 참조하면, 확장 광 소스들(102) 및 적분기들(106)의 다양한 구성들이 설명될 것이다. 도 4a-도 4i에 묘사된 구성들 각각 뿐 아니라, 묘사된 구성들의 변형들은 도 2-도 3d를 참조하여 묘사되고 설명된 텍스처 투사 전구들에서 똑같이 구현될 수 있다.

[0046] 일 예에서, 도 4a는 위에서 설명된 광 소스들 및 적분기들과 일치하는 광 소스(102) 및 애퍼처(108)를 가진 타원체 적분기(106)를 묘사한다. 광 소스(102)는 적분기(106) 내에 중심이 두어질 수 있거나, 또는 적분기(106)의 내부 공간 내의 다른 곳에 위치될 수 있다. 애퍼처(108)는 타원체의 단축 부근, 타원체의 장축 부근, 또는 적분기(106)의 외부를 따라 임의의 다른 위치에 위치될 수 있다. 예컨대, 도 4g에 묘사된 타원체 적분기(106)는 적분기(106)의 중심으로부터 떨어져 위치된 광 소스(102), 및 타원의 장축을 따라 위치된 애퍼처(108)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 적분기(106)는 하나보다 많은 애퍼처를 포함할 수 있다.

[0047] 다른 예시적인 구성에서, 도 4b는 직사각형 단면을 가진 적분기(106)를 묘사한다. 예컨대, 도 4b의 적분기(106)는 직각 프리즘, 원통형, 또는 직사각형 또는 다각형 단면을 가진 다른 3차원 형상일 수 있다. 도 4a에 묘사된 적분기와 유사하게, 적분기(106)는 광 소스(102)를 포함하고 애퍼처(108)를 포함한다. 광 소스(102)는 적분기(106) 내에 중심이 두어질 수 있거나, 또는 적분기(106)의 내부 공간 내의 다른 곳에 위치될 수 있다. 애퍼처는 직사각형의 일 측을 따라, 모서리에, 또는 적분기의 외부를 따라 임의의 다른 위치에 위치될 수 있다. 예컨대, 도 4f에 묘사된 직사각형 적분기(106)는 적분기의 중심으로부터 떨어져 위치된 광 소스(102), 및 직사각형의 모서리 부근에 위치된 애퍼처(108)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 적분기(106)는 하나보다 많은 애퍼처를 포함할 수 있다.

[0048] 일부 실시예들에서, 적분기(106)는 하나보다 많은 광 소스(102)를 포함할 수 있다. 예컨대, 도 4c에 묘사된 적분기(106)는 2개의 확장 광 소스들(102)을 포함한다. 하나보다 많은 광 소스(102)는 예컨대, 텍스처 투사 전구의 휘도를 증가시키기 위해 적분기(106) 내에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 소스들(102)은 상이한 휘도 스펙트럼들을 가진 소스들일 수 있어서, 적분기에 의해 결합된 이들 광은 원하는 스펙트럼 프로파일을 가질 수 있다. 예컨대, 하나의 소스는 주로 가시 광을 방출할 수 있고 다른 소스는 주로 적외선 광을 방출할 수 있다. 비록 도 4c의 적분기(106)가 원형 단면을 가지는 것으로 묘사되지만, 적분기(106) 내의 다수의 광 소스들(102)의 임의의 어레인지먼트가 위에서 설명된 바와 같이 비-구체 적분기들로 구현될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

[0049] 이제 도 4d 및 도 4e를 참조하면, 일부 실시예들은 애퍼처(108)에서 적분기(106)를 출사하는 광의 균일도를 증가시키기 위해 적분기(106) 내에 하나 또는 그 초과의 배플들(134) 또는 다른 광-차단 구조들을 더 포함할 수 있다. 배플이 없을 때, 광학 경로는 광 소스(102)로부터 애퍼처(108)로 직접 출사할 수 있다. 광 소스(102)로부터 애퍼처(108)로 직접 이동하는 광은, 적분기(106)의 확산 반사성 내부 표면과 상호작용 없이 애퍼처(108)에 도달할 수 있고, 그리고 이에 의해 애퍼처에서 광의 (상호작용한다면 균일하지 않을) 균일한 분포를 파괴할 수 있다. 따라서, 하나 또는 그 초과의 배플들(134)은 광 소스(102)와 애퍼처(108) 사이의 직접 경로를 차단하기 위해 적분기(106) 내에 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 배플들(134)은 적분기(106)의 내부 표면으로서 동일한 확산 또는 정반사 재료, 또는 유사한 재료로 만들어지거나 코팅될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 소스(102)를 향하는 배플(134)의 측(side)은 애퍼처(108)를 향하는 배플(134)의 측과 상이한 코팅을 가질 수 있다(예컨대, 일 측은 정반사성일 수 있고 일 측은 확산 반사성일 수 있음). 예컨대, 도 4d는 광이 확장 광 소스(102)로부터 직접 애퍼처(108)로 이동하는 것을 방지하기 위해, 광 소스(102), 및 광 소스(102)와 애퍼처(108) 사이에 위치된 배플(134)을 포함하는 적분기(106)를 묘사한다. 유사하게, 도 4e는 2개의 확장 광 소스(102) 및 2개의 배플들(134)을 포함하는 적분기(106)를 묘사하며, 각각의 배플(134)은, 광이 광 소스들(102)로부터 직접 애퍼처(108)로 이동하는 것을 방지하기 위해, 광 소스(102)와 애퍼처(108) 사이에 위치된다. 게다가, 배플들(134)은 일반적으로, 도 4d 및 도 4e에 묘사된 바와 같이 단면이 선형일 수 있거나, 또는 도 4h 및 도 4i에 묘사된 배플들(134)과 같이, 곡선들 및/또는 각도들을 포함하는 다른 형상들을 가질 수 있다.

[0050] 비록 도 4d 및 도 4e의 적분기들(106)이 원형 단면들을 가지는 것으로 묘사되지만, 적분기(106) 내의 하나 또는 그 초과의 광 소스들(102) 및 배플들(134)의 임의의 어레인지먼트는 위에서 설명된 바와 같이 비-구체 적분기들로 구현될 수 있다. 게다가, 일부 실시예들은 적분기(106) 외측에 위치된 하나 또는 그 초과의 확장 광 소스들(102)을 포함할 수 있고, 소스(102)로부터의 광은 부가적인 애퍼처를 통해 적분기(106)에 진입한다. 도 2-도 4e에 묘사된 실시예들의 엘리먼트들, 어레인지먼트들 및 다른 피처들은 서로 독립적으로 사용될 수 있다. 따라서, 도 2-도 4e 중 임의의 도면을 참조하여 묘사 및/또는 설명된 엘리먼트들, 어레인지먼트들 또는 다른 피처들의 임의의 조합 또는 서브조합은 본 개시내용의 사상 또는 범위에서 벗어나지 않고 구현될 수 있다.

3D 디스플레이

[0051] 위에서 설명된 구조화된 광 투사 시스템들 및 방법들이 다양한 머신 비전 애플리케이션들에 대해 구현될 수 있다. 예컨대, 가상 현실(VR) 또는 증강 현실(AR) 시스템들에서, 웨어러블 디바이스는 사용자 주위의 세계의 객체들 또는 경계들의 존재를 검출하기 위해 구조화된 광 패턴, 이를테면 본원의 다른 곳에서 설명된 패턴들을 검출하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 전구(100)의 실시예는 사용자의 환경 내의 램프에 연결되고 그리고 AR 시스템(또는 게이밍 시스템)과 연관된 컴퓨터-비전 시스템에 의한 검출 및 프로세싱을 위해 환경 내의 표면들 및 객체들 상에 텍스처를 투사하는 데 사용될 수 있다. 검출된 객체들 또는 경계들에 기반하여, 웨어러블 시스템은, 이를테면 착용자에게 세계의 3차원 렌더링을 투사하거나, 또는 세계로부터의 광이 착용자의 눈들로 전달되면서 가상 객체들을 착용자의 세계의 뷰에 부가하는 것을 허용함으로써 VR 또는 AR 경험을 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 착용자는, 가상 객체들이 착용자가 볼 수 있는 실제 객체들과 상호작용하는 AR 경험을 제시받을 수 있고, 경험은 또한 혼합 현실이라 지칭된다. 위에서 논의된 바와 같은 텍스처 투사 전구들과 호환가능한 디스플레이 시스템들의 예시적인 실시예들이 이제 설명될 것이다.

[0052] 3차원(3D) 디스플레이가 깊이의 실제 감각, 및 더 구체적으로, 표면 깊이의 시뮬레이팅된 감각을 생성하도록 하기 위해서, 디스플레이 시계(visual field)의 각각의 포인트가 이의 가상 깊이에 대응하는 원근조절(accommodative) 응답을 생성하는 것이 바람직하다. 디스플레이 포인트에 대한 원근조절 응답이 그 포인트의 가상 깊이에 대응하지 않으면, 수렴 및 입체시(stereopsis)의 양안 깊이 단서들에 의해 결정된 바와 같이, 인간 눈은 원근조절 충돌을 경험할 수 있고, 이는 불안정한 이미징, 유해한 눈의 피로, 두통들 및 원근조절 정보의 부재시, 표면 깊이의 거의 완전한 결여를 초래한다.

[0053] VR 및 AR 경험들은, 복수의 깊이 평면들에 대응하는 이미지들을 뷰어(viewer)에게 제공하는 디스플레이들을 가진 디스플레이 시스템들에 의해 제공될 수 있다. 이미지들은 각각의 깊이 평면에 대해 상이할 수 있고(예컨대, 장면 또는 객체의 약간 상이한 프리젠테이션들을 제공함) 그리고 뷰어의 눈들에 의해 별도로 포커싱될 수 있고, 이에 의해 상이한 깊이 평면 상에 위치된 장면에 대해 상이한 이미지 피처들을 포커싱하게 하는 데 요구되는 눈의 원근조절에 기반하여 그리고/또는 포커싱에서 벗어난 상이한 깊이 평면들 상의 상이한 이미지 피처들을 관찰하는 것에 기반하여 사용자에게 깊이 단서들을 제공하는 것을 돕는다. 본원의 다른 곳에서 논의된 바와 같이, 그런 깊이 단서들은 깊이의 신뢰성 있는 인식들을 제공한다.

[0054] 도 5는 웨어러블 디스플레이 시스템(500)의 예를 예시한다. 디스플레이 시스템(500)은 디스플레이(62), 및 디스플레이(62)의 기능을 지원하기 위한 다양한 기계적 및 전자적 모듈들 및 시스템들을 포함한다. 디스플레이(62)는 디스플레이 시스템 사용자, 착용자 또는 뷰어(60)에 의해 착용가능하고 그리고 사용자(60)의 눈들의 전면에 디스플레이(62)를 포지셔닝하도록 구성된 프레임(64)에 커플링될 수 있다. 디스플레이 시스템(500)은 착용자의 머리에 착용되는 머리 장착 디스플레이(HMD)를 포함할 수 있다. 증강 현실 디바이스(ARD)는 웨어러블 디스플레이 시스템(500)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 스피커(66)는 프레임(64)에 커플링되고 사용자의 외이도(ear canal)에 인접하게 포지셔닝된다(일부 실시예들에서, 도시되지 않은 다른 스피커는 사용자의 다른 외이도에 인접하게 포지셔닝되어 스테레오/형상화가능 사운드 제어를 제공함). 디스플레이 시스템(500)은 착용자 주위의 환경의 세계를 관찰하는 외향 지향 이미징 시스템(예컨대, 도 7에 도시된 이미징 시스템(502)을 참조)을 포함할 수 있다. 디스플레이 시스템(500)은 또한 착용자의 눈 움직임들을 추적할 수 있는 내향 지향 이미징 시스템(예컨대, 도 7에 도시된 이미징 시스템(500)을 참조)을 포함할 수 있다. 내향 지향 이미징 시스템은 한쪽 눈의 움직임들 또는 양쪽 눈의 움직임들을 추적할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템(500)은 또한 착용자 주위의 세계를 이미징하고 착용자 근처의 표면들 상에 투사된 구조화된 광 패턴들을 검출할 수 있는 외향 지향 이미징 시스템을 포함할 수 있다. 디스플레이(62)는 다양한 구성들로 장착될 수 있는, 이를테면 프레임(64)에 고정되게 부착되거나, 사용자에 의해 착용된 헬멧 또는 모자에 고정되게 부착되거나, 헤드폰들에 임베딩되거나, 그렇지 않으면 사용자(60)에게 (예컨대, 백팩(backpack)-스타일 구성으로, 벨트-커플링 스타일 구성으로) 제거가능하게 부착되는 로컬 데이터 프로세싱 모듈(71)에, 이를테면 유선 리드 또는 무선 연결에 의해, 동작가능하게 커플링될 수 있다(68).

[0055] 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(71)은 하드웨어 프로세서뿐 아니라, 디지털 메모리, 이를테면 비-휘발성 메모리(예컨대, 플래시 메모리)를 포함할 수 있고, 이 둘 모두는 데이터의 프로세싱, 캐싱(caching) 및 저장을 돕는 데 활용될 수 있다. 데이터는, a) (예컨대 프레임(64)에 동작가능하게 커플링되거나 그렇지 않으면 착용자(60)에게 부착될 수 있는) 센서들, 이를테면 이미지 캡처 디바이스들(이를테면 카메라들), 마이크로폰들, 관성 측정 유닛(IMU)들, 가속도계들, 컴파스(compass)들, GPS(global positioning system) 유닛들, 라디오 디바이스들, 및/또는 자이로들로부터 캡처되고; 그리고/또는 b) 원격 프로세싱 모듈(72) 및/또는 원격 데이터 저장소(74)를 사용하여 획득되고 그리고/또는 프로세싱되어, 가능한 경우 그런 프로세싱 또는 리트리벌(retrieval) 후 디스플레이(62)에 전달되는 데이터를 포함할 수 있다. 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(71)은 통신 링크들(76 및/또는 78)에 의해, 이를테면 유선 또는 무선 통신 링크들을 통해, 원격 프로세싱 모듈(72) 및/또는 원격 데이터 저장소(74)에 동작가능하게 커플링될 수 있어서, 이들 원격 모듈들은 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈(71)에 대한 리소스들로서 이용가능하다. 게다가, 원격 프로세싱 모듈(72) 및 원격 데이터 저장소(74)는 서로 동작가능하게 커플링될 수 있다.

[0056] 일부 실시예들에서, 원격 프로세싱 모듈(72)은 데이터 및/또는 이미지 정보를 분석 및 프로세싱하도록 구성된 하나 또는 그 초과의 하드웨어 프로세서들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 원격 데이터 저장소(74)는 "클라우드" 리소스 구성에서 인터넷 또는 다른 네트워킹 구성을 통하여 이용가능할 수 있는 디지털 데이터 저장 설비를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 모든 데이터는 저장되고 모든 컴퓨테이션(computation)들은 로컬 프로세싱 및 데이터 모듈에서 수행되는데, 이는 원격 모듈로부터 완전히 자율적인 사용을 허용한다.

[0057] 인간 시각 시스템은 복잡하고 깊이의 현실적인 인식을 제공하는 것은 어렵다. 이론에 의해 제한되지 않고, 객체의 뷰어들이 이접운동(vergence) 및 원근조절의 결합으로 인해 객체를 3차원인 것으로 인식할 수 있다는 것으로 여겨진다. 서로에 대해 2개의 눈들의 이접운동 움직임들(예컨대, 객체를 응시하도록 눈들의 시선들을 수렴하기 위하여 서로를 향하는 또는 서로 멀어지는 동공들의 회전 움직임들)은 눈들의 렌즈들의 포커싱(또는 "원근조절")과 밀접하게 연관된다. 정상 조건들 하에서, 하나의 객체로부터 상이한 거리에 있는 다른 객체로 포커스를 변화시키기 위하여, 눈들의 렌즈들의 포커스를 변화시키거나, 또는 눈들의 원근을 조절하는 것은 "원근조절-이접운동 반사(accommodation-vergence reflex)"로서 알려진 관계 하에서, 동일한 거리로의 이접운동의 매칭 변화를 자동으로 유발할 것이다. 마찬가지로, 이접운동의 변화는 정상 조건들 하에서, 원근조절의 매칭 변화를 트리거할 것이다. 원근조절과 이접운동 사이의 더 나은 매칭을 제공하는 디스플레이 시스템들은 3차원 이미저리의 더 현실적이거나 편안한 시뮬레이션들을 형성할 수 있다.

[0058] 도 6은 다수의 깊이 평면들을 사용하여 3차원 이미저리를 시뮬레이팅하기 위한 접근법의 양상들을 예시한다. 도 6을 참조하면, z-축 상에서 눈들(302 및 304)로부터 다양한 거리들에 있는 객체들은, 이들 객체들이 인 포커싱(in focus)되도록 눈들(302 및 304)에 의해 원근조절된다. 눈들(302 및 304)은 z-축을 따라 상이한 거리들에 있는 객체들을 포커싱하도록 특정 원근조절된 상태들을 취한다. 결과적으로, 특정 원근조절된 상태는 연관된 초점 거리를 갖는, 깊이 평면들(306) 중 특정 하나의 깊이 평면과 연관되는 것으로 말해질 수 있어서, 특정 깊이 평면의 객체들 또는 객체들의 부분들은, 눈이 그 깊이 평면에 대해 원근조절된 상태에 있을 때 인 포커스된다. 일부 실시예들에서, 3차원 이미저리는 눈들(302, 304)의 각각에 대해 이미지의 상이한 프리젠테이션들을 제공함으로써, 그리고 또한 깊이 평면들 각각에 대응하는 이미지의 상이한 프리젠테이션들을 제공함으로써 시뮬레이팅될 수 있다. 예시의 명확성을 위해 별개인 것으로 도시되지만, 눈들(302 및 304)의 시야들이 예컨대 z-축을 따른 거리가 증가함에 따라 오버랩할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 게다가, 예시의 용이함을 위해 편평한 것으로 도시되지만, 깊이 평면의 윤곽들이 물리적 공간에서 휘어질 수 있어서, 깊이 평면 내의 모든 피처들이 특정 원근조절된 상태에서 눈과 인 포커싱된다는 것이 인식될 것이다. 이론에 의해 제한되지 않고, 인간 눈이 통상적으로 깊이 인식을 제공하기 위해 유한한 수의 깊이 평면들을 해석할 수 있는 것으로 여겨진다. 결과적으로, 인식된 깊이의 매우 믿을 만한 시뮬레이션은, 이들 제한된 수의 깊이 평면들 각각에 대응하는 이미지의 상이한 프리젠테이션들을 눈에 제공함으로써 달성될 수 있다.

도파관 스택 어셈블리

[0059] 도 7은 이미지 정보를 사용자에게 출력하기 위한 도파관 스택의 예를 예시한다. 디스플레이 시스템(700)은 복수의 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)을 사용하여 3차원 인식을 눈/뇌에 제공하는 데 활용될 수 있는 도파관들의 스택, 또는 스택된 도파관 어셈블리(178)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템(700)은 도 2의 시스템(700)에 대응할 수 있고, 도 4는 그 시스템(700)의 일부 부분들을 더 상세히 개략적으로 도시한다. 예컨대, 일부 실시예들에서, 도파관 어셈블리(178)는 도 2의 디스플레이(62)에 통합될 수 있다.

[0060] 도 4를 계속 참조하면, 도파관 어셈블리(178)는 또한 도파관들 사이에 복수의 피처들(198, 196, 194, 192)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 피처들(198, 196, 194, 192)은 렌즈들일 수 있다. 도파관들(182, 184, 186, 188, 190) 및/또는 복수의 렌즈들(198, 196, 194, 192)은 다양한 레벨들의 파면 곡률 또는 광선 발산으로 이미지 정보를 눈에 전송하도록 구성될 수 있다. 각각의 도파관 레벨은 특정 깊이 평면과 연관될 수 있고 그 깊이 평면에 대응하는 이미지 정보를 출력하도록 구성될 수 있다. 이미지 주입 디바이스들(200, 202, 204, 206, 208)은 이미지 정보를 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)에 주입하는 데 활용될 수 있고, 도파관들 각각은, 눈(304)을 향한 출력을 위해, 각각의 개별 도파관에 걸쳐 인입 광을 분배하도록 구성될 수 있다. 광은 이미지 주입 디바이스들(200, 202, 204, 206, 208)의 출력 표면을 출사하고 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)의 대응하는 입력 에지로 주입된다. 일부 실시예들에서, 단일 광빔(예컨대, 시준된 빔)은 특정 도파관과 연관된 깊이 평면에 대응하는 특정 각도들(및 발산량들)로 눈(304)을 향하여 지향되는 복제되고 시준된 빔들의 전체 필드를 출력하기 위해 각각의 도파관으로 주입될 수 있다.

[0061] 일부 실시예들에서, 이미지 주입 디바이스들(200, 202, 204, 206, 208)은, 각각 대응하는 도파관(182, 184, 186, 188, 190)으로 주입을 위한 이미지 정보를 각각 생성하는 이산 디스플레이들이다. 일부 다른 실시예들에서, 이미지 주입 디바이스들(200, 202, 204, 206, 208)은 예컨대 이미지 정보를 하나 또는 그 초과의 광학 도관들(이를테면, 광섬유 케이블들)을 통하여 이미지 주입 디바이스들(200, 202, 204, 206, 208)의 각각에 파이핑(pipe)할 수 있는 단일 멀티플렉싱된 디스플레이의 출력단들이다.

[0062] 제어기(210)는 스택된 도파관 어셈블리(178) 및 이미지 주입 디바이스들(200, 202, 204, 206, 208)의 동작을 제어한다. 일부 실시예들에서, 제어기(210)는 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)로의 이미지 정보의 프로비전(provision) 및 타이밍을 조절하는 프로그래밍(예컨대, 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체의 명령들)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제어기는 단일 일체형 디바이스, 또는 유선 또는 무선 통신 채널들에 의해 연결되는 분산형 시스템일 수 있다. 제어기(210)는 일부 실시예들에서 프로세싱 모듈들(71 또는 72)(도 2에 예시됨)의 부분일 수 있다.

[0063] 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)은 내부 전반사(TIR)에 의해 각각의 개별 도파관 내에서 광을 전파시키도록 구성될 수 있다. 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)은 각각, 주 최상부 표면 및 주 최하부 표면, 그리고 이들 주 최상부 표면과 주 최하부 표면 사이에서 연장되는 에지들을 가진 평면형일 수 있거나 다른 형상(예컨대, 곡선형)을 가질 수 있다. 예시된 구성에서, 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)은 각각, 이미지 정보를 눈(304)에 출력하기 위해 각각의 개별 도파관 내에서 전파되는 광을 도파관 밖으로 재지향시킴으로써 도파관 밖으로 광을 추출하도록 구성된 광 추출 광학 엘리먼트들(282, 284, 286, 288, 290)을 포함할 수 있다. 추출된 광은 또한 아웃커플링된 광으로 지칭될 수 있고, 광 추출 광학 엘리먼트들은 또한 아웃커플링 광학 엘리먼트들로 지칭될 수 있다. 추출된 광빔은, 도파관 내에서 전파되는 광이 광 재지향 엘리먼트에 충돌하는 위치들에서 도파관에 의해 출력된다. 광 추출 광학 엘리먼트들(282, 284, 286, 288, 290)은 예컨대 반사성 및/또는 회절성 광학 피처들일 수 있다. 광 추출 광학 엘리먼트들(282, 284, 286, 288, 290)은, 설명의 용이함 및 도면 명확성을 위해 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)의 최하부 주 표면들에 배치된 것으로 예시되지만, 일부 실시예들에서, 최상부 및/또는 최하부 주 표면들에 배치될 수 있고, 그리고/또는 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)의 볼륨 내에 직접 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 광 추출 광학 엘리먼트들(282, 284, 286, 288, 290)은 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)을 형성하기 위해 투명 기판에 부착된 재료 층으로 형성될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 도파관들(182, 184, 186, 188, 190)은 모놀리식 재료 피스(piece)일 수 있고 광 추출 광학 엘리먼트들(282, 284, 286, 288, 290)은 그 재료 피스의 표면상에 및/또는 내부에 형성될 수 있다.

[0064] 도 4를 계속 참조하면, 본원에 논의된 바와 같이, 각각의 도파관(182, 184, 186, 188, 190)은 특정 깊이 평면에 대응하는 이미지를 형성하기 위해 광을 출력하도록 구성된다. 예컨대, 눈에 가장 가까운 도파관(182)은, 그런 도파관(182)에 주입된 시준된 광을 눈(304)에 전달하도록 구성될 수 있다. 시준된 광은 광학 무한대 초점 평면을 나타낼 수 있다. 위쪽의 다음 도파관(184)은, 시준된 광이 눈(304)에 도달할 수 있기 전에 제1 렌즈(192)(예컨대, 네거티브 렌즈)를 통과하는 시준된 광을 전송하도록 구성될 수 있다. 제1 렌즈(192)는 약간 볼록 파면 곡률을 생성하도록 구성될 수 있어서, 눈/뇌는 상기 위쪽의 다음 도파관(184)으로부터 오는 광을, 광학 무한대로부터 눈(304)을 향해 내측으로 더 가까운 제1 초점 평면으로부터 오는 것으로 해석한다. 유사하게, 위쪽의 제3 도파관(186)은 자신의 출력 광을 눈(304)에 도달하기 전에 제1 렌즈(192) 및 제2 렌즈(194) 둘 모두를 통과시킨다. 제1 및 제2 렌즈들(192 및 194)의 결합된 광 파워(power)는 다른 증분 양의 파면 곡률을 생성하도록 구성될 수 있어서, 눈/뇌는 제3 도파관(186)으로부터 오는 광을, 상기 위쪽의 다음 도파관(184)으로부터의 광이기보다 광학 무한대로부터 사람을 향하여 내측으로 훨씬 더 가까운 제2 초점 평면으로부터 오는 것으로 해석한다.

[0065] 다른 도파관 층들(예컨대, 도파관들(188, 190)) 및 렌즈들(예컨대, 렌즈들(196, 198))은 유사하게 구성되고, 스택 내 가장 높은 도파관(190)은, 자신의 출력을, 사람과 가장 가까운 초점 평면을 나타내는 총 초점 파워(aggregate focal power)에 대해 자신과 눈 사이의 렌즈들 모두를 통하여 전송한다. 스택된 도파관 어셈블리(178)의 다른 측부 상에서 세계(144)로부터 오는 광을 보고/해석할 때 렌즈들(198, 196, 194, 192)의 스택을 보상하기 위하여, 보상 렌즈 층(180)이 아래쪽의 렌즈 스택(198, 196, 194, 192)의 총 파워를 보상하도록 스택의 최상부에 배치될 수 있다. 그런 구성은 이용가능한 도파관/렌즈 쌍들이 존재하는 만큼 많은 인식되는 초점 평면들을 제공한다. 도파관들의 광 추출 광학 엘리먼트들과 렌즈들의 포커싱 양상들 둘 모두는 정적(예컨대, 동적이 아니거나 전자-활성이지 않음)일 수 있다. 일부 대안적인 실시예들에서, 어느 하나 또는 둘 모두는 전자-활성 피처들을 사용하여 동적일 수 있다.

[0066] 디스플레이 시스템(700)은 세계(144)의 일부를 이미징하는 외향 지향 이미징 시스템(502)(예컨대, 디지털 카메라)을 포함할 수 있다. 이런 세계(144)의 일부는 FOV(field of view)로 지칭될 수 있고 이미징 시스템(502)은 때때로 FOV 카메라로 지칭된다. 뷰어에 의한 뷰잉 또는 이미징에 이용가능한 전체 구역은 FOR(field of regard)로 지칭될 수 있다. 일부 HMD 구현들에서, 착용자가 (착용자의 앞, 뒤, 위, 아래, 또는 측면들에 있는) 착용자 주위의 객체들을 보기 위해 자신의 머리 및 눈들을 움직일 수 있기 때문에, FOR은 HMD의 착용자 둘레의 입체각 모두를 실질적으로 포함할 수 있다. 외향 지향 이미징 시스템(502)으로부터 획득된 이미지들은 착용자에 의해 이루어진 제스처들(예컨대, 손 또는 손가락 제스처들)을 추적하고, 착용자 전면 세계(144)의 객체들을 검출하는 것 등에 사용될 수 있다.

[0067] 디스플레이 시스템(700)은, 사용자가 시스템(700)과 상호작용하기 위해 제어기(210)에 커맨드들을 입력할 수 있게 하는 사용자 입력 디바이스(504)를 포함할 수 있다. 예컨대, 사용자 입력 디바이스(504)는 트랙패드(trackpad), 터치스크린(touchscreen), 조이스틱(joystick), 다중 DOF(degree-of-freedom) 제어기, 캐패시티브 감지 디바이스, 게임 제어기, 키보드, 마우스, D-패드(directional pad), 원드(wand), 촉각(haptic) 디바이스, 토템(totem)(예컨대, 가상 사용자 입력 디바이스로서 기능함) 등을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 사용자는 시스템(700)에 입력을 제공하기 위해(예컨대, 시스템(700)에 의해 제공된 사용자 인터페이스에 사용자 입력을 제공하기 위해) 터치-감지 입력 디바이스를 누르거나 스와이핑(swipe)하도록 손가락(예컨대, 엄지 손가락)을 사용할 수 있다. 사용자 입력 디바이스(504)는 시스템(700)의 사용 동안 사용자의 손에 의해 홀딩될 수 있다. 사용자 입력 디바이스(504)는 디스플레이 시스템(700)과 유선 또는 무선 통신할 수 있다.

[0068] 도 4를 계속 참조하면, 광 추출 광학 엘리먼트들(282, 284, 286, 288, 290)은 자신의 개별 도파관들 밖으로 광을 재지향할 뿐만 아니라 도파관과 연관된 특정 깊이 평면에 대해 적절한 양의 발산 또는 시준으로 이 광을 출력하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 상이한 연관된 깊이 평면들을 가진 도파관들은 상이한 구성들의 광 추출 광학 엘리먼트들을 가질 수 있고, 광 추출 광학 엘리먼트들은 연관된 깊이 평면에 따라 상이한 발산 양으로 광을 출력한다. 일부 실시예들에서, 본원에서 논의된 바와 같이, 광 추출 광학 엘리먼트들(282, 284, 286, 288, 290)은 특정 각도들로 광을 출력하도록 구성될 수 있는 볼류메트릭(volumetric) 또는 표면 피처들일 수 있다. 예컨대, 광 추출 광학 엘리먼트들(282, 284, 286, 288, 290)은 볼륨 홀로그램들, 표면 홀로그램들, 및/또는 회절 격자들일 수 있다. 광 추출 광학 엘리먼트들, 이를테면 회절 격자들은, 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함되는 2015년 6월 25일에 공개된 미국 특허 공개 번호 제 2015/0178939호에서 설명된다. 일부 실시예들에서, 피처들(198, 196, 194, 192)은 렌즈들이 아닐 수 있다. 오히려, 이들은 간단히 스페이서들(예컨대, 공기 갭들을 형성하기 위한 구조들 및/또는 클래딩(cladding) 층들)일 수 있다.

[0069] 일부 실시예들에서, 광 추출 광학 엘리먼트들(282, 284, 286, 288, 290)은 "회절 광학 엘리먼트"(또한 본원에서 "DOE"로서 지칭됨) 또는 회절 패턴을 형성하는 회절 피처들이다. 바람직하게, DOE들은 비교적 낮은 회절 효율성을 가져서, 광빔의 일부만이 DOE의 각각의 교차로 인해 눈(304)을 향하여 편향되지만, 나머지는 내부 전반사를 통하여 도파관을 통해 계속 이동한다. 따라서, 이미지 정보를 운반하는 광은 다수의 위치들에서 도파관을 출사하는 다수의 관련된 출사 빔들로 나뉘어지고, 그 결과는 도파관 내에서 이리저리 바운싱(bouncing)되는 이런 특정 시준된 빔에 대한 눈(304)을 향한 상당히 균일한 출사 방출 패턴이다.

[0070] 일부 실시예들에서, 하나 또는 그 초과의 DOE들은, 이들이 활발하게 회절시키는 "온" 상태들과 이들이 현저하게 회절시키지 않는 "오프" 상태들 사이에서 스위칭가능할 수 있다. 예컨대, 스위칭가능 DOE는, 마이크로액적(microdroplet)들이 호스트 매질에 회절 패턴을 포함하는 폴리머 분산형 액정 층을 포함할 수 있고, 마이크로액적들의 굴절률은 호스트 재료의 굴절률과 실질적으로 매칭하도록 스위칭될 수 있거나(이 경우에 패턴은 입사 광을 뚜렷하게 회절시키지 않음) 또는 마이크로액적은 호스트 매질의 인덱스(index)와 매칭하지 않는 인덱스로 스위칭될 수 있다(이 경우에 패턴은 입사 광을 활발하게 회절시킴).

[0071] 일부 실시예들에서, 깊이 평면들의 수 및 분포 및/또는 심도(depth of field)는 뷰어의 눈들의 동공 사이즈들 및/또는 배향들에 기반하여 동적으로 가변될 수 있다. 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템(700)은 또한 내향 지향 이미징 시스템(500)(예컨대, 디지털 카메라)을 포함하고, 내향 지향 이미징 시스템(500)은 착용자의 움직임들, 이를테면 눈 움직임들 및 안면 움직임들을 관찰한다. 내향 지향 이미징 시스템(500)(예컨대, 디지털 카메라)은 눈(304)의 이미지들을 캡처하여 눈(304)의 동공의 사이즈 및/또는 배향을 결정하는 데 사용될 수 있다. 내향 지향 이미징 시스템(500)은, 착용자(60)가 보고 있는 방향(예컨대, 눈 포즈)을 결정하는 데 사용하기 위한 이미지들 또는 (예컨대, 홍채 식별을 통해) 착용자의 생체 인증 식별을 위한 이미지들을 획득하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 내향 지향 이미징 시스템(500)은 (도 2에 예시된 바와 같이) 프레임(64)에 부착될 수 있고, 프로세싱 모듈들(71 및/또는 72)과 전기 통신할 수 있고, 프로세싱 모듈들(71 및/또는 72)은 예컨대 사용자(60)의 눈들의 동공 직경들 및/또는 배향들을 결정하기 위해 카메라(500)로부터의 이미지 정보를 프로세싱할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 눈을 이미징하기 위해 적어도 하나의 카메라(500)가 활용되어, 각각의 눈의 동공 사이즈 및/또는 눈 포즈를 독립적으로 별도로 결정할 수 있고, 이에 의해 각각의 눈에 대한 이미지 정보의 프리젠테이션이 그 눈에 동적으로 맞춤화되는 것이 허용된다. 일부 다른 실시예들에서, (예컨대, 눈들의 쌍당 단지 단일 카메라(500)만을 사용하여) 단지 단일 눈(304)만의 동공 직경 및/또는 배향이 결정되고 이 눈에 대해 결정된 눈 피처들은 뷰어(60)의 다른 쪽 눈들에 대해서도 유사한 것으로 가정된다. 내향 지향 이미징 시스템(500)으로부터 획득된 이미지들은 HMD에 의해 가려진 착용자의 얼굴의 구역을 대체하기 위한 이미지들을 획득하는 데 사용될 수 있고, 이는 제1 콜러(caller)가 텔레프레즌스(telepresence) 세션 동안 제2 콜러의 가려지지 않은 얼굴을 볼 수 있도록 사용될 수 있다. 디스플레이 시스템(700)은 또한 센서들, 이를테면 IMU(inertial measurement unit)들, 가속도계들, 자이로스코프들 등을 사용하여 머리 포즈(예컨대, 머리 포지션 또는 머리 배향)를 결정할 수 있다. 머리의 포즈는 단독으로 또는 바라봄 방향과 결합하여 사용되어 가상 객체들을 선택 및 움직일 수 있다.

[0072] 심도는 뷰어의 동공 사이즈에 반비례하게 변할 수 있다. 결과적으로, 뷰어의 눈들의 동공들의 사이즈들이 감소함에 따라, 심도가 증가하여, 하나의 평면의 위치가 눈의 포커스 깊이를 넘어서기 때문에 식별할 수 없는 그 평면은 식별가능하게 되고 동공 사이즈의 감소 및 상응하는 심도의 증가로 더욱 인포커스하게 나타날 수 있다. 마찬가지로, 상이한 이미지들을 뷰어에게 제시하는 데 사용되는 이격된 깊이 평면들의 수는 동공 사이즈가 감소함에 따라 감소될 수 있다. 예컨대, 뷰어는, 하나의 깊이 평면으로부터 멀어져 다른 깊이 평면으로의 눈의 원근조절을 조정하지 않고 하나의 동공 사이즈에서 제1 깊이 평면 및 제2 깊이 평면 둘 모두의 세부사항들을 명확하게 인식할 수 없을 수 있다. 그러나, 이들 2개의 깊이 평면들은 원근조절을 변화시키지 않고 다른 동공 사이즈의 사용자에게 동시에 충분히 인 포커싱될 수 있다.

[0073] 일부 실시예들에서, 디스플레이 시스템은 동공 사이즈 및/또는 배향의 결정들에 기반하여, 또는 특정 동공 사이즈들 및/또는 배향들을 나타내는 전기 신호들을 수신하는 것에 기반하여 이미지 정보를 수신하는 도파관들의 수를 가변시킬 수 있다. 예컨대, 사용자의 눈들이 2개의 도파관들과 연관된 2개의 깊이 평면들 사이를 구별할 수 없으면, 제어기(210)는 이들 도파관들 중 하나에 이미지 정보를 제공하는 것을 중단하도록 구성되거나 프로그래밍될 수 있다. 유리하게, 이것은 시스템의 프로세싱 부담을 감소시킬 수 있고, 이에 의해 시스템의 응답성이 증가된다. 도파관에 대한 DOE들이 온 상태와 오프 상태 사이에서 스위칭가능한 실시예들에서, DOE들은, 도파관이 이미지 정보를 수신할 때 오프 상태로 스위칭될 수 있다.

[0074] 일부 실시예들에서, 뷰어의 눈 직경보다 작은 직경을 가진 조건을 출사 빔이 충족하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 이 조건을 충족시키는 것은 뷰어의 동공들의 사이즈의 가변성을 고려할 때 어려울 수 있다. 일부 실시예들에서, 이 조건은 뷰어의 동공 사이즈의 결정들에 대한 응답으로 출사 빔의 사이즈를 가변시킴으로써 다양한 동공 사이즈들에 걸쳐 충족된다. 예컨대, 동공 사이즈가 감소할 때, 출사 빔의 사이즈는 또한 감소될 수 있다. 일부 실시예들에서, 출사 빔 사이즈는 가변 애퍼처를 사용하여 가변될 수 있다.

부가적인 양상들

[0075] 제1 양상에서, 텍스처 투사 라이트 전구가 설명된다. 텍스처 투사 라이트 전구는 적외선 광을 생성하도록 구성된 백열 필라멘트, 백열 필라멘트를 인클로징하는 적분구, 및 적분구를 둘러싸는 라이트 전구 인클로저를 포함한다. 적분구는 광이 적분구 밖으로 통과하는 것을 허용하도록 구성된 애퍼처 및 확산 반사성 내부 표면을 포함한다. 인클로저는 적외선 광에 투과성인 하나 또는 그 초과의 구역들 및 적외선 광에 불투명한 하나 또는 그 초과의 구역들을 포함한다. 하나 또는 그 초과의 투과성 구역들은 컴퓨터 비전 시스템에 의해 검출가능한 적외선 광의 구조화된 광 패턴을 투사하도록 구성된다.

[0076] 제2 양상에서, 텍스처 투사 라이트 전구가 설명된다. 텍스처 투사 라이트 전구는 광 소스, 광 소스를 둘러싸는 적분기, 및 적분기를 둘러싸는 인클로저를 포함한다. 적분기는 내부 표면 및 적어도 하나의 애퍼처를 포함한다. 인클로저의 적어도 일부는 반투명하다.

[0077] 제3 양상에서, 양상 2의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 광 소스는 적외선 광을 생성하도록 구성된다.

[0078] 제4 양상에서, 양상 1 내지 양상 3 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 광 소스는 가시 광을 생성하도록 구성된다.

[0079] 제5양상에서, 양상 1 내지 양상 4 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 광 소스는 적외선 광과 가시 광의 결합을 생성하도록 구성된다.

[0080] 제6 양상에서, 양상 2 내지 양상 5 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 적분기는 적분구를 포함한다.

[0081] 제7 양상에서, 양상 2 내지 양상 6 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 적분기는 적분 정육면체를 포함한다.

[0082] 제8 양상에서, 양상 2 내지 양상 7 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 적분기의 내부 표면은 정반사 재료를 포함한다.

[0083] 제9 양상에서, 양상 2 내지 양상 8 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 적분기의 내부 표면은 정반사 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된다.

[0084] 제10 양상에서, 양상 2 내지 양상 9 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 적분기의 내부 표면은 확산 재료를 포함한다.

[0085] 제11 양상에서, 양상 2 내지 양상 10 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 적분기의 내부 표면은 확산 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된다.

[0086] 제12 양상에서, 양상 2 내지 양상 11 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 확장 광 소스는 백열 필라멘트를 포함한다.

[0087] 제13 양상에서, 양상 2 내지 양상 12 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 확장 광 소스는 발광 다이오드를 포함한다.

[0088] 제14 양상에서, 양상 2 내지 양상 13 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 확장 광 소스는 가스-방전 엘리먼트를 포함한다.

[0089] 제15 양상에서, 양상 2 내지 양상 14 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 확장 광 소스는 아크 라이트를 포함한다.

[0090] 제16 양상에서, 양상 1 내지 양상 15 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 인클로저의 적어도 일부는 핫 미러를 포함한다.

[0091] 제17 양상에서, 양상 1 내지 양상 16 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 인클로저의 적어도 일부는 불투명하다.

[0092] 제18 양상에서, 양상 1 내지 양상 17 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 인클로저의 내부 표면의 적어도 일부는 광을 흡수할 수 있다.

[0093] 제19 양상에서, 양상 2 내지 양상 18 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 인클로저의 반투명 부분은 구조화된 광 패턴을 투사하도록 구성된다.

[0094] 제20 양상에서, 양상 1 내지 양상 19 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 인클로저의 적어도 일부는 구체이다.

[0095] 제21 양상에서, 양상 20의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 적분기의 애퍼처는 인클로저의 구체 부분의 중심에 위치된다.

[0096] 제22 양상에서, 양상 1 내지 양상 21 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 라이트 전구는 라이트 전구 소켓에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결되도록 구성된 베이스를 더 포함한다.

[0097] 제23 양상에서, 양상 22의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 베이스는 스레드형 베이스를 포함한다.

[0098] 제24 양상에서, 양상 2 내지 양상 23 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 라이트 전구는 적분기 내에 적어도 부분적으로 배치된 배플을 더 포함한다.

[0099] 제25 양상에서, 양상 24의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 배플의 적어도 일부는 광 소스와 애퍼처 사이의 직선 경로를 따라 위치된다.

[0100] 제26 양상에서, 양상 24 또는 양상 25의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 배플은 광 소스와 애퍼처 사이의 모든 각각의 직선 경로와 교차한다.

[0101] 제27 양상에서, 양상 24 내지 양상 26 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 배플은 정반사 표면을 포함한다.

[0102] 제28 양상에서, 양상 24 내지 양상 27 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구에 있어서, 배플은 확산 반사성 표면을 포함한다.

[0103] 제29 양상에서, 증강 현실 시스템이 설명된다. 증강 현실 시스템은 웨어러블 디스플레이 시스템 및 텍스처 투사 라이트 전구를 포함한다. 웨어러블 디스플레이 시스템은 증강 현실 이미지 콘텐츠를 디스플레이하기 위해 광을 사용자에게 투사하도록 구성된 머리 장착 디스플레이, 및 사용자 주위의 세계를 이미징하도록 구성된 외향 지향 이미징 시스템을 포함한다. 텍스처 투사 라이트 전구는 텍스처링된 광 패턴을 투사하도록 구성된다. 웨어러블 디스플레이 시스템은 텍스처 투사 라이트 전구에 의해 투사된 텍스처링된 광 패턴을 검출하도록 구성된다. 텍스처 투사 라이트 전구는 양상 1 내지 양상 28 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구가다.

[0104] 제30 양상에서, 양상 29의 증강 현실 시스템에 있어서, 머리 장착 디스플레이는 웨어러블 디스플레이 시스템에 의해 검출된 텍스처링된 광 패턴에 적어도 부분적으로 기반하여 증강 현실 이미지 콘텐츠를 디스플레이하도록 구성된다.

[0105] 제31 양상에서, 양상 29 또는 양상 30의 증강 현실 시스템에 있어서, 머리 장착 디스플레이는 도파관을 포함하고, 도파관은 도파관을 통해 세계의 뷰를 허용하고 광을 도파관의 밖으로 하여 사용자의 눈으로 지향시킴으로써 사용자에게 광을 투사하도록 구성된다.

[0106] 제32 양상에서, 양상 31의 증강 현실 시스템에 있어서, 도파관은 도파관들의 스택의 부분이고, 스택의 각각의 도파관은 도파관들의 스택의 하나 또는 그 초과의 다른 도파관들과 비교하여 상이한 발산 양들을 가진 광을 출력하도록 구성된다.

[0107] 제33 양상에서, 양상 29 내지 양상 32 중 어느 한 양상의 증강 현실 시스템에 있어서, 머리 장착 디스플레이는 광 필드 디스플레이를 포함한다.

[0108] 제34 양상에서, 양상 29 내지 양상 33 중 어느 한 양상의 증강 현실 시스템에 있어서, 외향 지향 이미징 시스템은 적외선 광을 검출하도록 구성된다.

[0109] 제35 양상에서, 디스플레이 시스템은 증강 현실 디스플레이 시스템, 가상 현실 디스플레이 시스템 또는 컴퓨터 비전 시스템, 및 양상 1 내지 양상 28 중 어느 한 양상의 텍스처 투사 라이트 전구를 포함한다. 증강 현실 시스템은 양상 29 내지 양상 34 중 어느 한 양상의 증강 현실 시스템을 포함할 수 있다.

다른 고려사항들

[0110] 본원에 설명되고 그리고/또는 첨부 도면들에 묘사된 프로세스들, 방법들 및 알고리즘들 각각은 하나 또는 그 초과의 물리적 컴퓨팅 시스템들, 하드웨어 컴퓨터 프로세서들, 주문형 회로 및/또는 특정 그리고 특별 컴퓨터 명령들을 실행하도록 구성된 전자 하드웨어에 의해 실행되는 코드 모듈들로 구현되고, 그리고 이 코드 모듈들에 의해 완전히 또는 부분적으로 자동화될 수 있다. 예컨대, 컴퓨팅 시스템들은 특정 컴퓨터 명령들로 프로그래밍된 범용 컴퓨터들(예컨대, 서버들) 또는 특수 목적 컴퓨터들, 특수 목적 회로 등을 포함할 수 있다. 코드 모듈은 실행가능 프로그램으로 컴파일링되고 링크되거나, 동적 링크 라이브러리에 설치될 수 있거나, 또는 인터프리팅(interpret)된 프로그래밍 언어로 작성될 수 있다. 일부 구현들에서, 특정 동작들 및 방법들은 주어진 기능에 특정한 회로에 의해 수행될 수 있다.

[0111] 추가로, 본 개시내용의 기능성의 소정 구현들은 충분히 수학적으로, 계산적으로 또는 기술적으로 복잡하여, (적절한 전문화된 실행가능 명령들을 활용하는) 주문형 하드웨어 또는 하나 또는 그 초과의 물리적 컴퓨팅 디바이스들은 예컨대, 수반된 계산들의 양 또는 복잡성으로 인해 또는 실질적으로 실시간으로 결과들을 제공하기 위해 그 기능성을 수행할 필요가 있을 수 있다. 예컨대, 애니메이션들 또는 비디오는 많은 프레임들(각각의 프레임은 수백만개의 픽셀들을 가짐)을 포함할 수 있고, 그리고 상업적으로 합리적인 시간 양에서 원하는 이미지 프로세싱 태스크 또는 애플리케이션을 제공하기 위해 특별하게 프로그래밍된 컴퓨터 하드웨어가 비디오 데이터를 프로세싱할 필요가 있다.

[0112] 코드 모듈들 또는 임의의 타입의 데이터는 임의의 타입의 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체, 이를테면 하드 드라이브들, 고체 상태 메모리, RAM(random access memory), ROM(read only memory), 광학 디스크, 휘발성 또는 비-휘발성 저장부, 이들의 조합들 등을 포함하는 물리적 컴퓨터 저장부 상에 저장될 수 있다. 방법들 및 모듈들(또는 데이터)은 또한, 생성된 데이터 신호들로서(예컨대, 반송파 또는 다른 아날로그 또는 디지털 전파 신호의 일부로서) 무선 기반 및 유선/케이블 기반 매체들을 포함하는 다양한 컴퓨터-판독가능 송신 매체들 상에서 송신될 수 있고, 그리고 (예컨대, 단일 또는 멀티플렉싱 아날로그 신호의 일부로서, 또는 다수의 이산 디지털 패킷들 또는 프레임들로서) 다양한 형태들을 취할 수 있다. 개시된 프로세스들 또는 프로세스 단계들의 결과들은 임의의 타입의 비일시적, 유형의 컴퓨터 저장부에 영구적으로 또는 다른 방식으로 저장될 수 있거나 또는 컴퓨터-판독가능 송신 매체를 통해 통신될 수 있다.

[0113] 본원에 설명되고 그리고/또는 첨부 도면들에 묘사된 흐름도들에서의 임의의 프로세스들, 블록들, 상태들, 단계들, 또는 기능성들은 프로세스의 단계들 또는 (예컨대, 논리적 또는 산술적) 특정 기능들을 구현하기 위한 하나 또는 그 초과의 실행가능 명령들을 포함하는 코드 모듈들, 세그먼트들 또는 코드의 부분들을 잠재적으로 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 다양한 프로세스들, 블록들, 상태들, 단계들 또는 기능성들은 본원에 제공된 예시적인 예들에서 조합되거나, 재배열되거나, 이들에 부가되거나, 이들로부터 삭제되거나, 수정되거나 다르게 변화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 부가적인 또는 상이한 컴퓨팅 시스템들 또는 코드 모듈들은 본원에 설명된 기능성들 중 일부 또는 모두를 수행할 수 있다. 본원에 설명된 방법들 및 프로세스들은 또한 임의의 특정 시퀀스로 제한되지 않고, 이에 관련된 블록들, 단계들 또는 상태들은 적절한 다른 시퀀스들로, 예컨대 직렬로, 병렬로, 또는 일부 다른 방식으로 수행될 수 있다. 태스크들 또는 이벤트들은 개시된 예시적인 실시예들에 부가되거나 이들로부터 제거될 수 있다. 게다가, 본원에 설명된 구현들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 예시 목적들을 위한 것이고 모든 구현들에서 그런 분리를 요구하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 설명된 프로그램 컴포넌트들, 방법들 및 시스템들이 일반적으로 단일 컴퓨터 제품으로 함께 통합되거나 다수의 컴퓨터 제품들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 많은 구현 변형들이 가능하다.

[0114] 프로세스들, 방법들 및 시스템들은 네트워크(또는 분산형) 컴퓨팅 환경에서 구현될 수 있다. 네트워크 환경들은 전사적 컴퓨터 네트워크들, 인트라넷들, LAN(local area network)들, WAN(wide area network)들, PAN(personal area network)들, 클라우드 컴퓨팅 네트워크들, 크라우드-소스드(crowd-sourced) 컴퓨팅 네트워크들, 인터넷, 및 월드 와이드 웹(World Wide Web)을 포함한다. 네트워크는 유선 또는 무선 네트워크 또는 임의의 다른 타입의 통신 네트워크일 수 있다.

[0115] 본 개시내용의 시스템들 및 방법들 각각은 몇몇 혁신적인 양상들을 가지며, 이 양상들 중 어떤 단일의 양상도 본원에 개시된 바람직한 속성들을 전적으로 담당하거나 이를 위해 요구되지 않는다. 위에서 설명된 다양한 특징들 및 프로세스들은 서로 독립적으로 사용될 수 있거나, 또는 다양한 방식들로 조합될 수 있다. 모든 가능한 조합들 및 서브조합들은 본 개시내용의 범위 내에 속하도록 의도된다. 본 개시내용에 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 자명할 수 있고, 그리고 본원에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시내용의 사상 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항들은 본원에 도시된 구현들로 제한되는 것으로 의도되는 것이 아니라, 본원에 개시된 본 개시내용, 원리들 및 신규 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위에 부합될 것이다.

[0116] 별개의 구현들의 맥락에서 본 명세서에 설명된 특정 특징들은 또한 단일 구현으로 결합하여 구현될 수 있다. 대조적으로, 단일 구현의 맥락에서 설명된 다양한 특징들은 또한 별도로 다수의 구현들로 또는 임의의 적절한 서브조합으로 구현될 수 있다. 게다가, 비록 특징들이 특정 조합들로 동작하는 것으로서 위에서 설명될 수 있고 심지어 그와 같이 처음에 청구될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 또는 그 초과의 특징들은 일부 경우들에서 조합으로부터 제거될 수 있고, 그리고 청구된 조합은 서브조합 또는 서브조합의 변형에 관련될 수 있다. 단일 특징 또는 특징들의 그룹이 각각의 그리고 모든 각각의 실시예에 필요하거나 필수적인 것은 아니다.

[0117] 특정하게 다르게 언급되지 않거나, 사용된 맥락 내에서 다르게 이해되지 않으면, 본원에 사용된 조건어, 이를테면 특히, "할 수 있다(can, could, might, may)", "예컨대" 등은 일반적으로, 특정 실시예들이 특정 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들을 포함하지만, 다른 실시예들은 이들을 포함하지 않는 것을 전달하기 위해 의도된다. 따라서, 그런 조건어는 일반적으로, 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들이 하나 또는 그 초과의 실시예들을 위해 어떤 식으로든 요구되거나 또는 하나 또는 그 초과의 실시예들이, 저자(author) 입력 또는 프롬프팅으로 또는 이들 없이, 이들 특징들, 엘리먼트들 및/또는 단계들이 임의의 특정 실시예에 포함되는지 또는 임의의 특정 실시예에서 수행될지를 판정하기 위한 로직을 반드시 포함하는 것을 의미하도록 의도되지 않는다. 용어들 "포함하는(comprising)", "구비하는(including)", "가지는(having)" 등은 동의어이고 오픈-엔디드(open-ended) 방식으로 포괄적으로 사용되고, 그리고 부가적인 엘리먼트들, 특징들, 작용들, 동작들 등을 배제하지 않는다. 또한, 용어 "또는"은 그의 포괄적인 의미(및 그의 배타적 의미가 아님)로 사용되어, 예컨대 리스트의 엘리먼트들을 연결하기 위해 사용될 때, 용어 "또는"은 리스트 내 엘리먼트들 중 하나, 몇몇 또는 모두를 의미한다. 게다가, 본 출원 및 첨부된 청구항들에 사용된 단수 표현들은 다르게 특정되지 않으면 "하나 또는 그 초과" 또는 "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해될 것이다.

[0118] 본원에 사용된 바와 같이, 아이템들의 리스트 중 "적어도 하나"를 지칭하는 어구는 단일 부재들을 포함하여, 이들 아이템들의 임의의 조합을 지칭한다. 예로서, "A, B 또는 C 중 적어도 하나"는 "A, B, C; A 및 B; A 및 C; B 및 C; 및 A, B 및 C를 커버하도록 의도된다. 특정하게 다르게 언급되지 않으면, "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"라는 어구와 같은 접속어는, 아이템, 용어 등이 X, Y 또는 Z 중 적어도 하나일 수 있다는 것을 전달하기 위해 일반적으로 사용되는 맥락으로 달리 이해된다. 따라서, 그런 접속어는 일반적으로, 특정 실시예들이 X 중 적어도 하나, Y 중 적어도 하나 및 Z 중 적어도 하나가 각각 존재할 것을 요구하는 것을 의미하도록 의도되지 않는다.

[0119] 유사하게, 동작들이 특정 순서로 도면들에 묘사될 수 있지만, 원하는 결과들을 달성하기 위해, 그런 동작들이 도시된 특정 순서 또는 순차적 순서로 수행되거나, 또는 모든 예시된 동작들이 수행될 필요가 없다는 것이 인식될 것이다. 추가로, 도면들은 흐름도 형태로 하나 또는 그 초과의 예시적 프로세스들을 개략적으로 묘사할 수 있다. 그러나, 묘사되지 않은 다른 동작들이 개략적으로 예시된 예시적인 방법들 및 프로세스들에 통합될 수 있다. 예컨대, 하나 또는 그 초과의 부가적인 동작들은 예시된 동작들 중 임의의 동작 이전, 이후, 동시에, 또는 중간에 수행될 수 있다. 부가적으로, 동작들은 다른 구현들에서 재배열되거나 재정렬될 수 있다. 특정 환경들에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 게다가, 위에서 설명된 구현들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 그런 분리를 요구하는 것으로 이해되지 않아야 하고, 그리고 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합될 수 있거나 다수의 소프트웨어 제품들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 부가적으로, 다른 구현들은 다음 청구항들의 범위 내에 있다. 일부 경우들에서, 청구항들에 열거된 액션들은 상이한 순서로 수행될 수 있고 그럼에도 불구하고 원하는 결과들을 달성할 수 있다.

Claims

라이트 전구(light bulb)로서,
적외선 광 및 가시 광을 생성하도록 구성된 적어도 하나의 광 소스; 및
상기 적어도 하나의 광 소스를 둘러싸며 상기 가시 광에 투과성인 적어도 하나의 구조
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 구조는 적외선 광에 투과성인 적어도 하나의 제1 구역 및 적외선 광에 불투명한 적어도 하나의 제2 구역을 포함하는,
라이트 전구.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광 소스는 상기 적외선 광 및 상기 가시 광 모두를 생성하는 광 소스를 포함하는,
라이트 전구.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 광 소스는, 상기 적외선 광을 생성하는 제1 광 소스 및 상기 가시 광을 생성하는 제2 광 소스를 포함하는,
라이트 전구.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제1 구역은, 컴퓨터 비전 시스템(computer vision system)에 의해 검출가능한 상기 적외선 광의 패턴을 투사하도록 배열되는,
라이트 전구.
제4항에 있어서,
상기 패턴은 격자, 복수의 점-형 이미지들(point-like images), 또는 복수의 띠(bar)들 중 적어도 하나를 포함하는,
라이트 전구.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 구역은, 가시 광은 투과시키고 적외선 광은 반사하는 핫 미러(hot mirror)를 포함하는,
라이트 전구.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제2 구역은 적외선 광을 흡수할 수 있는 재료를 포함하는,
라이트 전구.
라이트 전구로서,
광 소스;
상기 광 소스를 둘러싸는 적분기 ― 상기 적분기는 내부 표면 및 적어도 하나의 애퍼처를 포함함 ―; 및
상기 적분기를 둘러사는 인클로저
를 포함하고,
상기 인클로저의 적어도 일부는 반투명하며,
상기 적분기는 상기 적어도 하나의 애퍼처가 상기 인클로저로부터 이격되도록 상기 인클로저의 내부에 배치되고,
상기 라이트 전구는 구조화된 광 패턴을 투사하도록 구성되는,
라이트 전구.
제8항에 있어서,
상기 적분기는 적분구를 포함하는,
라이트 전구.
제9항에 있어서,
상기 적분구는 5 이상의 구체 승수(sphere multiplier)를 갖는,
라이트 전구.
제8항에 있어서,
상기 적분기의 내부 표면은 정반사 재료를 포함하거나 정반사 코팅으로 코팅되는,
라이트 전구.
제8항에 있어서,
상기 적분기의 내부 표면은 확산 재료를 포함하거나 확산 코팅으로 코팅되는,
라이트 전구.
제8항에 있어서,
상기 인클로저는 구체 부분을 포함하며,
상기 적어도 하나의 애퍼처는 상기 인클로저의 구체 부분의 기하학적 중심에 배치되는,
라이트 전구.
제8항에 있어서,
상기 적분기 내에 배치된 적어도 하나의 배플(baffle)을 더 포함하는,
라이트 전구.
제8항에 있어서,
패턴 생성 엘리먼트를 더 포함하는,
라이트 전구.
제15항에 있어서,
상기 패턴 생성 엘리먼트는, 적외선 광에 비-투과성인 상기 인클로저의 적어도 일부를 포함하는,
라이트 전구.
제16항에 있어서,
상기 적외선 광에 비-투과성인 상기 인클로저의 적어도 일부는, 가시 광은 투과시키고 적외선 광은 반사하는 핫 미러를 포함하는,
라이트 전구.
제16항에 있어서,
상기 적외선 광에 비-투과성인 상기 인클로저의 적어도 일부는, 적외선 광을 흡수할 수 있는 재료를 포함하는,
라이트 전구.
제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 애퍼처는 제1 애퍼처, 및 상기 제1 애퍼처로부터 상기 적분기의 반대측에 배치된 제2 애퍼처를 포함하는,
라이트 전구.
제8항에 있어서,
제2 광 소스 및 제2 적분기를 더 포함하고,
상기 제2 적분기는 상기 인클로저 내에 배치되며 상기 제2 광 소스를 둘러싸는,
라이트 전구.