KR20220006046A - 동심 라이트 필드 및 단안 대 양안 혼성을 제공하는 디스플레이 시스템 - Google Patents

Abstract

단안 대 양안 혼성으로 동심 라이트 필드를 구현하기 위한 디스플레이 시스템 및 그 방법이 개시된다. 적어도 일부 실시 예는이미지 콘텐츠에 기초하는 광선을 콘텐츠 엔진으로부터 출사하거나 투과하도록 배열된 디스플레이, 및 광선을 동심의 라이트 필드에 구성하도록 배열된 광학 서브시스템을 포함한다. 동심 라이트 필드는 인간 관찰자의 각 눈이 라이트 필드에서 단안 깊이를 감지하여 넓은 시야를 제공할 수 있도록 크고 인접한 공간 영역에 가상 이미지를 제공한다.

Description

동심 라이트 필드 및 단안 대 양안 혼성을 제공하는 디스플레이 시스템

본 출원은 2019년 3월 18일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 62/820,096의 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.

본 출원은 2020년 2월 18일에 출원된 미국 특허 출원 번호 16/793,495의 우선권을 주장하며, 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.

본 기술은 일반적으로 라이트 필드 디스플레이에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 명세서에 개시된 기술은 단안 대 양안 혼성을 사용하여 동심 라이트 필드(concentric light field) 디스플레이를 생성하기 위한 시스템에 관한 것이다.

현재 사회에서, 전자공학 및 미세 제작의 발전으로 인해 몰입형 라이트 필드 및/또는 자동입체 3차원(3D) 디스플레이에 대한 요구가 점차 증가하고 있다. 현재의 가장 일반적인 자동입체 3D 디스플레이는 가상 현실(VR) 헤드기어 또는 이와 유사한 장치를 필요로 할 수 있다. 그러나 VR 헤드기어는 눈의 피로 및 기타 유사한 피로 문제를 일으킬 수 있다. 이러한 문제는 현재 및 일반적인 VR 헤드기어의 두 가지 주요 문제로 인해 발생한다. 첫째, 가장 일반적으로 현재 사용되는 VR 헤드기어는 화상을 두 개의 보기 영역(시차는 이들 보기 영역에서 나옴)으로 분할하는데, 이들을 겹쳐서 겉보기에 하나의 전체 이미지를 확보한다. 둘째, 가장 최신의 일반적인 VR 헤드기어는 사용자의 눈에 너무 가까운 시청 영역을 가지고 있다. 가장 최신의 일반적인 VR 헤드기어의 또 다른 문제는, 사용자의 각 눈에 하나씩 별도의 광학계를 가지고 있어, 이미지가 두 개의 별도 보기 영역으로 제공되기 때문에 투사된 이미지에 양안 간격이 있다는 것이다.

본 개시의 하나 이상의 실시 예는 유사한 참조가 유사한 요소를 나타내는 첨부한 도면에서 제한이 아니라 예시의 방식으로 예시된다.
도 1은 스탠드에 장착된 디스플레이부를 포함하는 디스플레이 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1의 디스플레이부의 사시도이다.
도 3은 도 1의 스탠드의 사시도이다.
도 4는 본 명세서에 개시된 기술에 따른 디스플레이 시스템의 디스플레이부의 구성요소의 블록도이다.
도 5a 내지 도 5d는 디스플레이 시스템의 준비 광학계의 상이한 실시 예의 개략도이다.
도 6은 디스플레이 시스템의 중계 광학계의 대안적인 실시 예를 도시하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 디스플레이 시스템의 제 1 실시 예 세트의 개략도이다.
도 8a 내지 도 8c는 디스플레이 시스템의 제 2 실시 예 세트의 개략도이다.
도 9a 내지 도 9c는 디스플레이 시스템의 제 3 실시 예 세트의 개략도이다.
도 10a 내지 도 10e는 디스플레이 시스템의 제 4 실시 예 세트의 개략도이다.
도 11a 내지 11c는 디스플레이 시스템의 대안적인 실시 예의 제 5 세트의 개략도이다.
도 12는 디스플레이부가 웨어러블 안경을 포함하는 디스플레이 시스템의 개략도이다.
도 13a 및 13b는 각각 평면 라이트 필드 및 동심 라이트 필드를 예시한다.
도 14는 공액 미러의 사용 및 미러의 초점에 대한 인간 관찰자의 위치를 개략적으로 예시한다.
도 15a, 15b 및 15c는 각각 VR 기반 양안 분리, AR 기반 양안 분리 및 양안 혼성의 예를 도시한다.
도 16은 양안 혼성을 갖는 동심 라이트 필드를 제공하기 위해 공액 미러 및 빔 스플리터를 사용하는 디스플레이 시스템의 실시 예를 도시한다.
도 17은 양안 혼성을 갖는 동심 라이트 필드를 제공하기 위해 디스플레이 상에 배치된 1/4 파장 판을 갖는 반반사 곡면 미러(semi-reflective curved mirror)를 사용하는 디스플레이 시스템의 실시 예를 예시한다.

이 설명에서, "실시 예", "일 실시 예" 또는 유사한 단어 또는 구에 대한 참조는 설명되는 특정 특징, 기능, 구조 또는 특성이 본 명세서에 개시된 기술의 적어도 하나의 실시 예에 포함된다는 것을 의미한다. 본 명세서에서 이러한 문구의 출현이 반드시 모두 동일한 실시 예를 지칭하는 것은 아니다. 한편, 본 명세서에서 언급된 실시 예들은 또한 반드시 상호 배타적일 필요는 없다.

도면의 모든 예시는 본 명세서에 개시된 기술의 선택된 버전을 설명해야 하며 본 명세서에 개시된 기술의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 사용자 또는 사용자들에 대한 모든 참조는 본 명세서에 개시된 기술을 사용할 개인 또는 개인들과 관련된다.

본 명세서에서 개시된 기술은 2D, 입체 3D 및/또는 다초점 이미지일 수 있는 고품질 가상 이미지를 생성하는 디스플레이 시스템을 포함하며, 여기서 디스플레이 시스템은 최소한 45도의 대각선 시야를 제공하면서 인간 관찰자에게 시각적인 불편함을 유발하지 않고, 디스플레이로부터 적어도 10cm(기존의 머리 장착형 디스플레이(HMD)와 대조적으로) 및 디스플레이로부터 60cm를 넘지 않게 떨어져 있는, 인간 관찰자를 위해 의도된(설계된) 보기 지점을 갖는다. 이 시스템은 인간 관찰자의 각 눈으로 단안 깊이를 동시에 감지할 수 있는 단일 연속 라이트 필드를 생성하며(단안 깊이는 사람 관찰자로부터의 디스플레이의 실제 거리보다 클 수 있고), 인간 관찰자가 의도한 보기 지점에 위치한 경우 디스플레이의 실제 크기의 최소 두 배(2X)인 디스플레이의 겉보기 크기(사람 관찰자에 의해 인식됨)를 제공한다. "단안 깊이"는 한쪽 눈이 인식하는 광학 깊이로, 눈 렌즈의 초점 거리를 변경함으로써 눈이 이에 적응할 수 있다. 단안 깊이는 빛의 파면의 실제 곡률을 기반으로 한다. 이것은 시차에만 기반을 둔 입체적 깊이와 대조적이다. 본 명세서에서 개시된 기술을 사용하면 단안 깊이도 동적으로 수정할 수 있으며, 현재의 자동입체 디스플레이와 달리 디스플레이 패널 표면의 물리적 위치에 고정되지 않는다.

예를 들어, 일부 실시 예에서, 본 명세서에서 개시된 기술에 따른 디스플레이 시스템은 인간 관찰자에게 시각적인 불편함 없이 고품질의 가상 이미지를 모두 제공하면서, 시야각이 90도 이상이고 수평으로 최소 60cm에 걸쳐 있는 헤드박스(유용한 보기 영역)를 가지고, 시청자의 눈에서 약 20cm 떨어져 위치하도록 설계되며 대각선으로 크기가 약 24인치에 불과한 디스플레이를 사용하면서 대각선으로 약 80인치의 (즉, 사람 관찰자에 의해 인지하는 것처럼) 겉보기 디스플레이 크기를 제공한다. 이 문맥에서 "수평으로"는 인간 관찰자가 정상적인(의도한) 방식으로 디스플레이를 보고 있을 때 인간 관찰자의 두 눈의 기하학적 중심을 통과하는 가상의 선에 평행한 것을 의미한다.

본 명세서에서 개시된 기술은 동심의 라이트 필드를 생성하고 단안 대 양안 혼성을 제공한다. 본 명세서에 사용된 용어 "동심 라이트 필드"("곡면 라이트 필드"라고도 함)는 관찰자로부터 고정 반경에 있는 디스플레이의 임의의 두 픽셀("제 1 픽셀" 및 "제 2 픽셀"이라고 함)에 대해, 제 1 픽셀에서 디스플레이 표면에 수직인 방향으로 제 1 픽셀로부터 방출된 광원 원뿔의 주 광선은 제 2 픽셀에서 디스플레이 표면에 수직인 방향으로 제 2 픽셀로부터 방출된 광원 원뿔의 주 광선과 교차하는 라이트 필드를 의미한다. 동심 라이트 필드는 시스템의 광축(곡률 중심)에서 멀리 떨어져 있는 픽셀을 포함하여 모든 지점에서 눈에 초점을 맞출 수 있는 이미지를 생성하고, 여기서 이미지는 평평하지 않고 곡면으로 되어 있고, 라이트 필드 앞의 적당한 보기 공간(헤드박스) 내에서 이미지를 볼 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 단안 대 양안 혼성(MBH; monocular-to-binocular hybridization)이라는 용어는, 적어도 하나의 차원(예: 수평으로)에서 디스플레이 관찰자의 두 눈 사이의 거리보다 훨씬 더(예: 최소 2배) 큰 연속적으로 볼 수 있는 공간 영역에서 입체 이미지가 생성되는 특성을 의미하고, 여기서 관찰자의 각 눈은 라이트 필드가 제공하는 단안 깊이를 감지하고 해당 깊이에서 정확한 입체 신호를 감지할 수 있다. MBH는 보기 위해 양안 분리(입체 HMD 또는 안경을 착용해야 하는 모든 3D에서 필요한 것과 같이, 두 눈에 대한 두 이미지의 분리)를 필요로 하지 않는 이미지를 생성하는데, 이는 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 보이는 이미지 사이에 간격이 없는 것을 의미한다

본 명세서에서 개시된 기술은 사용자의 눈에 대한 눈의 피로 및 기타 유사하게 관련된 피로를 감소 및/또는 제거하는 장치를 사용자에게 제공할 수 있다. 또한 사용자에게 이미지가 두 개의 보기 영역으로 분할되지 않는 동심 라이트 필드 디스플레이를 제공하는 장치를 제공할 수 있다. 또한, 이 기술은 시야 영역이 사용자의 눈에 너무 가까울 것을 요구하지 않는 장치를 사용자에게 제공할 수 있다. 본 명세서에서 개시된 기술은 사용자가 라이트 필드 투사의 중심에 있게 하고 투사된 이미지의 양안 간격을 제거하거나 최소화하는 장치를 사용자에게 제공할 수 있다. 본 명세서에 개시된 기술은 사용자의 얼굴을 향해 연속적으로 수렴하는 광선 번들을 생성하여 둘러보기 체험 또는 파노라마 보기 체험을 생성하는 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

본 명세서에 개시된 기술은 MBH로 동심 라이트 필드를 구현하기 위한 시스템 및 방법을 포함한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 특정 실시 예에서는, 본 명세서에서 개시된 기술에 따른 디스플레이 시스템(1)은 디스플레이부(2) 및 스탠드(3)를 포함하고, 여기서 디스플레이부(2)는 사용 중에 스탠드(3)에 부착되고 커넥터(4)에 의해 스탠드(3)에 착탈 가능하게 부착될 수 있다. 도 1은 스탠드(3)에 장착된 디스플레이부(2)의 사시도를 도시한다. 도 2는 디스플레이부(2) 자체의 사시도를 도시하는 반면, 도 3은 스탠드(3) 자체의 투시도를 도시한다.

시스템은 디스플레이부(2)가 사용 중일 때 사용자(본 명세서에서 "시청자"라고도 함)의 눈에 매우 가깝게 위치될 수 있도록 설계되지만, 종래의 HMD 장치에서만큼 가깝지는 않다. 따라서, 스탠드(3)는 베이스(5), 및 하나 이상의 조인트(7)에 의해 연결된 복수의 기다란 부재(6)를 포함할 수 있다. 조인트(7)의 적어도 일부는 연결 부재(6)의 선회 및/또는 회전 운동을 허용하여 사용자가 원하는 대로 디스플레이부(2)의 위치 및 배향을 조정할 수 있도록 한다.

적어도 일부 실시 예에서, 베이스(5)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 부재(6) 중 최하부 부재에 연결될 수 있다. 복수의 부재(6)는 본 명세서에 개시된 기술이 본 명세서에 개시된 기술의 목적과 의도를 충족할 수 있게 하는, 임의의 모양, 크기, 재료, 특징, 유형 또는 종류, 방향, 위치, 수량, 구성요소 및 구성요소의 배열로 될 수 있다. 복수의 부재(6)는 끝에서 끝으로 서로 선회 가능하게 부착될 수 있다. 가장 아래에 있는 부재는 베이스(5)의 상부에 장착될 수 있다. 최상부 부재는 커넥터(4)의 후단부에 장착할 수 있다. 커넥터(4)의 후단부는 복수의 부재(6) 중 최상부 부재에 장착될 수 있는 반면, 커넥터(4)의 전방 단부는 도 1에 도시된 바와 같이 디스플레이부(2)에 장착된다.

디스플레이부(2)는 도 4에 개략적으로 도시된 바와 같이, 컴퓨터(45), 적어도 하나의 디스플레이(41) 및 광학 서브시스템(46)을 수용하는 기계적 하우징을 갖는다. 광학 서브시스템(46)은 준비 광학계(42), 중계 광학계(43) 및 출사 동공(44)을 포함한다. 컴퓨터(45)는 본 명세서에 개시된 기술이 본 명세서에 개시된 기술의 목적 및 의도를 충족할 수 있도록 하는 임의의 모양, 크기, 재료, 특징, 유형 또는 종류, 방향, 위치, 수량, 구성요소 및 구성요소의 배열로 될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 컴퓨터(45)는 주로 콘텐츠 엔진(47) 및 (선택적으로) 하나 이상의 센서(48)를 포함할 수 있다. 센서(48)는 예를 들어 추적 센서, 위치 측정 센서, 또는 다른 유사한 물체, 및/또는 전술한 항목의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 센서는 예를 들어 매핑 센서, 카메라 센서, 비행 시간 센서, 듀얼 모노 카메라 센서 장비, 눈 추적 센서, 손 추적 센서, 머리 추적 센서 및 기타 유사하거나 유사하게 관련된 사물을 또한 포함할 수 있다.

컴퓨터(45)는, 예를 들어 하나 이상의 종래의 프로그램 가능한 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC), 프로그램 가능한 로직 장치(PLD), 전계 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA), 또는 이러한 유형의 장치 조합이거나, 이들을 포함할 수 있다. 컴퓨터(45)의 콘텐츠 엔진(47)은 컴퓨터(45)가 이미지 생성을 위해 디지털 이미지 콘텐츠(49)를 생성할 수 있게 한다. 컨텐츠 엔진(47)의 적어도 일부는 소프트웨어 또는 펌웨어로서 구현될 수 있다. 디지털 콘텐츠(49)는 사용자에게 표시될 격리된 콘텐츠, 디스플레이를 둘러싼 일부 로컬라이제이션 및/또는 트래킹 데이터에 기반한 콘텐츠, 기타 유사하게 관련된 항목, 및/또는 전술한 항목의 조합일 수 있다. 컴퓨터(45)는 사용자에게 생성되는 데 필요한 이미지를 생성하기 위해 디지털 콘텐츠에 필요한 왜곡 또는 수정을 미리 보상할 수 있으므로, 디지털 이미지 콘텐츠가 3D, 2D, 다초점 및/또는 기타 유사하게 관련된 유형 또는 종류인지 여부에 따라, (디지털 콘텐츠에 기초한) 이미지가 수정된 종횡비 및 구조로 디스플레이부(2)에서 사용자의 눈으로 방출되도록 한다. 컴퓨터(45)는 콘텐츠 엔진(47)으로부터 디스플레이부(2)의 디스플레이(41)로 디지털 이미지 콘텐츠(49)를 보낸다. 다른 실시 예에서, 컴퓨터(45) 및/또는 콘텐츠 엔진(47)은 디스플레이부(2)의 외부에 있을 수 있다.

여전히 도 4를 참조하면, 디스플레이부(2)는 컴퓨터에 의해 제공되는 디지털 콘텐츠(49)로부터 이미지를 생성할 수 있는 적어도 하나의 디스플레이(41)를 포함한다. 디스플레이(41)는 예를 들어 이미지 패널, 프로젝터, 실리콘 장치의 액정(LCoS) 등이거나 이들을 포함할 수 있다. 패널이거나 이를 포함하는 디스플레이(41)의 경우, 이 패널은 예를 들어 평면 또는 곡면일 수 있고, 액정 디스플레이(LCD), 유기 발광 다이오드(OLED), 발광 다이오드( LED) 또는 기타 유사한 관련 유형일 수 있다. 프로젝터이거나 이를 포함하는 디스플레이(41)의 경우, 프로젝터는 예를 들어 다음과 유사한 유형 또는 종류일 수 있다: 다양한 각도에서 여러 프로젝터로 투사되는 산란 또는 확산 스크린, 피코 프로젝터, 레이저 프로젝터 또는 기타 유사 관련 물체. 디스플레이(41)는 임의의 형태 및/또는 형상으로 생성된 광선 번들을 통해 준비 광학계(42)에 이미지를 공급할 수 있다. 디스플레이부(2)의 백라이트는 각도에 따라 변하여 동심 영역에서 자동입체 3D를 제공할 수 있다. 일부 실시 예에서, 이러한 각도 광은 수직 캐비티 표면 발사 레이저 어레이(VCSEL)에 의해 준비된다. 일부 실시 예에서, 디스플레이(41)는 계산 방법으로 3D 이미지를 제공하기 위해 LCD 패널의 스택이거나 이를 포함한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이부는 또한 디스플레이로부터 생성된 광선 번들을 수신하는 준비 광학계(42)를 포함하고, 생성된 광선 번들을 조정하여 인지된 이미지의 깊이 및/또는 크기를 조정 및/또는 튜닝하고, 조정된 광선 번들을 중계 광학계(43)로 보낸다. 도 5a 내지 도 5d는 준비 광학계(42)의 다른 실시 예를 상세히 도시한다. 아래에서 설명되는 이 도면 및 후속 도면에서 화살표는 시스템의 광선 번들 경로의 예를 보여준다. 준비 광학계(42)는 예를 들어, 곡면(예를 들어, 공액) 미러, 렌티큘러 렌즈릿 어레이, 필드 전개(field-evolving)(FE) 캐비티, 프레넬 판(Fresnel plate), 조정 가능한 렌즈, 프로젝션 스크린, 기계적 조정기, 및/또는 또는 기타 유사하게 관련되거나 관련된 물체를 포함할 수 있다. 준비 광학계(42)는 또한 이미지가 2D 형식에서 3D 프리젠테이션으로 변환될 수 있도록 할 수 있다.

준비 광학계(42)는 몇몇 대안적인 실시 예 중 임의의 것을 가질 수 있다. 도 5a의 실시 예에서, 준비 광학계(42)는 광선 번들의 궤적을 변조하고, 즉, 광선의 경로 길이를 동적으로 수정하여, 가상 이미지의 초점 평면을 변경할 수 있는 필드 전개(FE) 캐비티를 포함한다. 어떤 경우에는 FE 캐비티가 디스플레이의 다른 섹션을 다른 초점 거리로 보낼 수 있다. 이 실시 예에서, 준비 광학계(42)는 2개의 파장판(51) 사이에 빔 스플리터 플레이트(52)를 포함할 수 있다. 하나의 파장판(51)은 디스플레이(41)에 가깝고, 다른 파장판(51)은 액정(LC) 판(53)의 한 면에 더 가깝다. 액체 LC 플레이트(53)의 다른 면은 편광 의존 빔 스플리터(54)에 가깝다.

도 5a 내지 도 5d 및 아래에서 논의되는 다른 도면에서, 화살표는 시스템의 광선 번들 경로의 예를 도시한다. 도 5a의 좌측 부분에서, 디스플레이(41)로부터 방출된 광선은 x-편광된다. 광선은 디스플레이(41)에서 더 멀리 있는 파장판(51)을 나갈 때 y-편광이 된다. 그런 다음 광선은 관찰자를 향해 (도시되지 않았지만 도면의 왼쪽을 향해) 편광 종속 빔 스플리터(54)를 출사할 때 다시 x-편광이 된다. 반대로, 도 5a의 우측에서, 편광 의존형 빔 스플리터(54)에 의해 디스플레이(41)쪽으로 다시 반사된 광선은 디스플레이(41)에서 y-편광을 유지하지만, 더 멀리 있는 파장판(51)에 의해 관찰자를 향해 (왼쪽) 다시 반사될 때 x-편광으로 변환된다.

도 5b의 실시 예에서, 준비 광학계(42)는 디스플레이(41)의 출사 단부 또는 측면 상에 수동 광학계(55)를 포함하므로, 이미지가 수차, 왜곡 및/또는 방향성 밝기 보정에 대해 보상될 수 있다. 수동 광학계(55)의 그러한 예는 예를 들어 프레넬 판, 렌티큘러 렌즈릿 어레이, 시차 장벽, 적층형 마스크, 및/또는 기타 유사하게 관련되거나 유사하게 관련된 물체를 포함할 수 있다.

도 5c의 실시 예에서, 준비 광학계(42)는 수동 FE 캐비티를 포함하고, 그 길이(즉, 디스플레이(41)에서 빔 스플리터(54)까지의 거리)는 기계적 액추에이터(56) 또는 다른 유사한 메커니즘을 통해 변경되거나 변경될 수 있다. 도 5d의 실시 예에서, 준비 광학계(42)는 수동 광학계(55)에 대한 디스플레이(41)의 위치 또는 거리를 변경하기 위해 디스플레이(41)에 장착된 기계적 액추에이터(57)와 결합된 수동 광학계(55)를 포함한다.

다시 도 4를 참조하면, 디스플레이부(2)는 또한 중계 광학계(43)를 포함할 수 있다. 중계 광학계(43)는 예를 들어 자유형 후면 바이저, 도파관(waveguide), 홀로그램 요소를 갖는 스크린, 또는 이들의 일부 조합일 수 있거나 포함할 수 있다. 그러나, 중계 광학계(43)는 또한 다음과 같은 특징 및 특성의 임의의 조합을 가질 수 있다: 곡면 또는 평면, 전자기 메타표면의 유무, 홀로그램 요소의 유무, 회절 격자의 유무, 프레넬 격자(Fresnel grating) 유무, 편광 또는 비편광, 투명 또는 불투명함, 기하학적 광학계를를 활용하거나 도파관을 활용함, 및/또는 기타 유사하게 관련된 물체 또는 특징. 도 6은 릴레이 광학계(43)가 이러한 특징/특성의 다양한 조합 중 임의의 것을 포함할 수 있는 방법을 예시한다. 중계 광학계(43)는 출사된 광선 번들을 한 단부에서 준비 광학계로부터 수신할 수 있는 한편, 출사 동공(exit pupil)을 통해 그러한 광선 번들을 중계할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 디스플레이부는 출사 동공(44)을 가질 수 있다. 출사 동공(44)은 디스플레이부(2)으로부터 멀어져 나가서 전파하는 광선 번들을 둘러싸는 가상의 3차원 매니폴드일 수 있다. 출사 동공(44)은 사용자의 얼굴의 전면과 이미지가 사용자에 의해 보이는 디스플레이부(2)의 나머지 부분 사이에 위치될 수 있다.

특정 실시 예에서, 아래에서 더 논의되는 바와 같이, 준비 광학계(42)는 동심의 라이트 필드를 제공하기 위해 공액 미러과 같은 곡면 미러를 포함한다. 공액 미러는 단면(즉, 반지름이 가장 작은 타원의 끝 부분)에서 보면, 시야 축에 평행한 수직 평면에서 볼 때 부분 타원의 모양을 갖는다. 타원에는 두 개의 초점 있다. 본 명세서에 개시된 기술에서, 디스플레이부(2)는 시청자의 머리가 미러에 가장 가깝고 미러가 부분적으로 형성하는 타원의 두 초점 사이에 있는, 초점이나 초점 근처(즉, 수 센티미터 이내)에 위치하도록 설계된다.

통상적으로, 대부분의 곡면 미러는 쌍곡선, 포물선, 쌍원추 또는 구형이었다. 이러한 미러는 일반적으로 빛이 망원경이나 레이저 및 감지 응용 분야와 같은 광학 요소의 대칭 축에 가까울 때 근축 영역에서 단일 지점 이미징에 적합하다. 그러나, 디스플레이에서 이들 미러는 실패하게 되는데, 왜냐하면 가장자리가 축에서 매우 많이 벗어나 더 이상 근축 영역에 있지 않기 때문에, 중앙에서 매우 잘 수행되지만 이미지의 가장자리에서 실패하는 경향이 있기 때문이다. 이들은 디스플레이와 미러가 매우 가까이 있는 경우 높은 이미지 정확도로 넓은 수평 시야를 제공하는 데 적합하지 않다. 예를 들어, 길고 평평한 수평 디스플레이를 가지고 이것을 포물면 미러의 초점보다 더 가까이 또는 이 초점에 배치하고 포물면 미러를 통해 그 반사를 보게 되면, 디스플레이 중앙의 이미지는 허용되지만 디스플레이 중앙에서 멀어질수록 이미지가 점점 왜곡되거나 흐려지는 것을 볼 수 있다.

공액 미러를 사용하여 생성될 수 있는 것과 같은 동심의 라이트 필드는 이러한 문제를 극복한다. 도 13b는 도 13a에 도시된 평면 라이트 필드(132)와 대조적으로 도시된 동심 라이트 필드(131)를 도시한다. 도 13a 및 도 13b 각각에서, 디스플레이의 다양한 여러 픽셀로부터 발산되는 광선의 여러 번들이 도시되어 있다. 도 13b의 곡면 디스플레이에 의해 생성된 동심 라이트 필드(131)에서, 모든 픽셀로부터의 수직 광선은 초점을 향해 그리고 다른 픽셀로부터 수직 광선을 향해 수렴할 것이다. 대조적으로, 도 13a의 평면 라이트 필드(132)에서, 상이한 픽셀로부터의 수직 광선은 평행하므로 수렴하지 않는다. 대안적인 실시 예에서, 회절 미러 또는 나노구조 미러가 공액 미러 대신에 사용될 수 있음에 주목한다.

본 명세서에 개시된 기술의 특정 실시 예에서, 도 14에 도시된 바와 같이, 관찰자(8)의 머리는 공액 미러(conjugate mirror)(143)의 초점(141)에 또는 그 근처에 위치된다(공액 미러(143)이 부분적으로 추적하는 타원(144)의 두 초점(141, 142) 중 하나). 디스플레이(41)는 사용자의 시야 위, 미러(143)에 가깝다. 빔 스플리터(145)는 측면에서 보았을 때 45도 각도로 시야에 위치된다. 타원(144)의 다른 초점(142)은 시청자가 표시된 이미지를 보고 있을 때 시청자의 머리 뒤에 있다.

적어도 하나의 실시 예에서, 타원(144)의 초점(141, 142) 사이의 거리는 약 1.2m이고; 관찰자(8)는 관찰자의 보기 축(표시되지 않음)을 따라 측정되는 바와 같이, 그의 머리가 미러(143)에 가장 가까운 초점(141)으로부터 그 거리의 약 10%(이 예에서는 약 12cm) 내에 위치하는 한 전체 디스플레이에서 고품질 이미지를 인지할 수 있다. 관찰자는 해당 범위(보기 축을 따라) 내에서 앞이나 뒤로 이동할 수 있으며 여전히 고품질의 이미지를 볼 수 있다. 관찰자(8)가 실제로 보는 미러(143)의 반사는 초점(141, 142) 사이의 축(도시되지 않음)에 수직이므로, 타원(144)의 장축과 동축이다. 관찰자(8)가 타원(144)의 초점 중 하나에 가깝다는 사실(예를 들어, 초점 사이의 거리의 약 10% 이내)은 관찰자(8)가 미러(143)의 각 에지까지 거의 동일한 거리를 갖도록 하는데, 이는 에지 수차를 감소시킨다.

또한, 타원(144)의 제 2 초점(142)이 더 멀다는 사실은, 포물면 또는 쌍곡면 미러과 달리, 공액 미러(143)의 에지로부터 전파되는 광선은 실제로 계속 발산하지 않고 대신 안쪽으로 더 빠르게 구부러진다는 것을 의미한다. 이를 통해 디스플레이 중심에서 더 멀리 떨어진 픽셀이 디스플레이 중심에 있는 픽셀만큼 초점을 맞출 수가 있게 된다.

이러한 방식으로 공액 미러를 사용하면 눈에 초점을 맞출 수 있는 모든 픽셀이 있는 곡면 또는 곡면 볼륨에서 가상의 확대된 2D 또는 3D 이미지를 볼 수 있는 매우 큰 영역을 제공할 수 있다. 이것은 디스플레이 앞에 렌즈나 돋보기가 있을 때와는 다른데, 왜냐하면 시스템의 광축(곡률 중심)에서 멀리 떨어진 픽셀을 포함하여 가상 이미지의 모든 지점이 눈에 초점을 맞출 수 있고, 가상 이미지는 평평하지 않고 곡면이기 때문이다.

본 명세서에 개시된 기술에 따른 만곡 또는 동심 라이트 필드는 수십 센티미터 정도인 디스플레이 전면의 넓은 영역을 조명할 수 있으며, 이는 평균 성인의 두 눈 사이 약 6cm 보다 큰 (예를 들어, 최소 10배), 즉 최소 60cm이다. 결과적으로 두 눈은 라이트 필드가 제공하는 단안 깊이를 인식할 수 있을 뿐만 아니라, 그 깊이에서 정확한 입체 신호를 포착할 수 있다. 단안 깊이는 눈 수정체의 조절(초점 거리의 변화)을 통해 한쪽 눈이 인지하는 깊이이고; 양안 깊이는 왼쪽 눈과 오른쪽 눈의 이미지 사이의 시차를 기반으로 인지된다. 헤드 마운트 디스플레이와 같은 대부분의 기존 시스템에서 곡률은 자연적인 인간의 호롭터를 대체하도록 너무 가파르거나,완전히 평평하다. 이것은 특히 시야가 넓어질수록 눈의 피로를 유발할 수 있다.

또한, 본 명세서에 개시된 기술은 양안 시력에 간격이 없는 매우 넓은 시야를 제공한다. 두 개의 파이프를 통해 보는 것처럼 보이게 만드는 눈 사이의 간격이 있는 고글과 달리, 본 명세서에 개시된 기술에서는 파이프와 같은 효과(양안 마스크)가 없다. 이는 단안 대 양안 혼성(MBH) 및 가시 영역이 각 눈 앞에 있는 두 개의 국부적인 지점이 아니라 큰 연속적 영역이라는 사실로 인한 것이다. 이를 통해 사용자는 머리를 움직이고 회전하면서 깊이를 올바르게 인식할 수 있게 된다.

인간의 뇌는 8개의 단서에 기초하여 깊이를 인지하는데, 그 중 5개는 맥락적이고 3개는 광학적이다. 광학적 단서에는 동작 시차, 정적 시차 및 조절 단서가 있다. 빛의 파면이 가상 거리를 모방하는 영향을 받으면, 인지된 3D는 수용 깊이 신호를 제공할 뿐만 아니라 모션 시차 및 정적 시차도 제공한다. 그러나 디스플레이 시스템은 이러한 깊이 신호 중 하나만 제공할 수 있다: 예를 들어, 자동입체 및 입체 헤드셋은 시차에만 의존하여 깊이를 제공한다. 그들은 시차를 제공하는 모든 깊이에 대해 단안 깊이 신호를 제공하지 않는다. 안경을 착용해야 하는 모든 입체 AR/AR 헤드셋 및 3D 체험, 및 대부분의 무안경 자동입체 3D 디스플레이는 시차를 생성하기 위해 빛이 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 다른 컨텐츠로 공급되는 접근 방식에 의존한다. 대부분의 기존 구현에서는 왼쪽 눈과 오른쪽 눈 사이의 크로스토크를 제거하기 위해 일종의 쌍안경을 착용해야 한다.

대조적으로, 본 명세서에 개시된 기술은, 디스플레이 시스템 앞의 매우 큰 인접 영역에서 인지할 수 있는 단안 깊이(한 눈이 인지할 수 있는 깊이)를 제공한다. 이 기술은 눈당 정확한 깊이를 제공할 뿐만 아니라, 장면의 서로 다른 깊이에 있는 물체에 대해 두 눈(시차)의 일치하는 수렴을 제공하는 MBH이다.

도 15a, 15b 및 15c는 본 명세서에 개시된 기술에 의해 제공되는 바와 같은 종래 기술과 MBH 사이의 차이점을 예시한다. 구체적으로, 도 15a 및 15b는 각각 종래의 곡면 디스플레이 HMD 및 평면 디스플레이 HMD에서 발생하는 양안 영역(양안 분리)의 간격(151)을 도시한다. 대조적으로, 도 15c는 본 명세서에 개시된 기술을 사용하여 제공되는 MBH(간격 없음)를 보여준다.

본 명세서에서 개시된 기술은 기존의 기술과 달리, 유효한 양안 시야 영역이 관찰자의 눈 사이의 거리보다 훨씬 더 크므로, 관찰자가 머리를 회전하고 움직이고 눈을 좌우로 회전시킬 수 있고 여전히 눈 사이에 간격이 없는 깊이를 볼 수 있다. 따라서 본 명세서에서 개시된 기술에서 제공하는 MBH는 관찰자가 단안 깊이를 인지할 수 있는 영역이 시청자의 두 눈 사이의 거리보다 크므로, 각 눈의 조절이 정확할 뿐만 아니라 눈의 이접 운동도 이 조절을 따를 수 있다. 이 혼성에 의하면 기존의 3D 디스플레이보다 깊이를 훨씬 더 사실적으로 표현할 수 있다.

도 16은 동심 라이트 필드 및 MBH를 달성하기 위해 공액 미러를 사용하는, 본 명세서에 개시된 기술에 따른 디스플레이 시스템의 실시 예를 도시한다. 차단 또는 부분적으로 투명할 수 있는 공액 미러(163)은 전술한 바와 같이 조절 가능한 스탠드(3)에 장착될 수 있는 디스플레이부(2)의 후면, 즉 바이저를 형성한다. 이 실시 예에서, 디스플레이부는 수평으로 아래를 향하도록 배치된 광 방출 표면과 함께 미러 전면 및 위에 위치된 평평한 지향성 또는 강화된 백라이트를 포함한다. 디스플레이(41)는 백라이트(161) 아래에 평행하게 위치된다. 백라이트(161)는 상부에 지향성 필름 또는 지향성 층을 갖는 백라이트, 또는 방향을 변경하기 위한 회절 층을 갖는 백라이트와 같은, 표준 측면 조명 확산 백라이트 또는 바람직하게 지향성 백라이트일 수 있다. 적어도 일부 실시 예에서, 요소는 국부 조광 기술을 가지며, 더 나은 명암비와 동적 범위를 제공하기 위해 특정 영역에서 백라이트를 흐리게 할 수 있는 마이크로 LED 백라이트와 같은 것이다. 백라이트의 요소는 예를 들어 측면 조명 도파관, 마이크로 LED 어레이, 회절 지향성 도파관, 광 확산기일 수 있다.

프라이버시 필름(162) 또는 지향성 광 투과 특성을 갖는 기타 유형의 층은 디스플레이(41)의 아쪽으로 대면하는 표면 위에 배치된다. 프라이버시 필름은 예를 들어 100도 보다 작은 통과각을 가질 수 있다. 빔 스플리터(165)는 미러(163)와 관찰자(8) 사이에 45도 각도로 배치된다(측면에서 단면으로 보았을 때 시야축에 수직이다).

작동 시, 백라이트(161)에 의해 방출되고 디스플레이(41)에 의해 변조된 광은 하향으로 전파한 다음 미러(163)를 향해 빔 스플리터(165)에 반사되고, 이는 회전된 편광으로 빔 스플리터(165)를 향해 빛을 다시 반사하고, 이 반사된 빛은 빔 스플리터(165)를 통과하여 관찰자(8)의 눈으로 전파된다. 빔 스플리터(163)의 하면에는 반사를 감소시키는 흡수 편광판(166)이 배치될 수 있다. 디스플레이부(2)의 하부 배플(baffle)(167)은 디스플레이와 평행하게 빔 스플리터(163) 아래에 배치될 수 있다. 하나 이상의 오디오 스피커(168)는 하부 배플(167)의 밑면에 부착되는 것과 같은 임의로 편리한 위치에 위치될 수 있다.

도 17은 본 명세서에 개시된 기술에 따른 디스플레이 시스템의 다른 실시 예를 도시한다. 이 실시 예에서, 디스플레이부(2)는 곡면 디스플레이(41)를 포함하고, 이는 예를 들어 OLED 소자와 같은 수많은 인접 능동 디스플레이로 만들어질 수 있다. 곡면 표시 장치(41)의 발광면 바로 위에는 제 1 곡면 1/4 파장판(171)이 배치되어 있다. 하나의 1/4 파장판(171)의 상부에는 반반사 곡면 미러(173)가 위치한다. 제 2 곡면 1/4 파장판(171)은 반반사 곡면미러(173)의 표면에 직접 배치된다. 곡면 액정(LC) 판(174)은 선택적으로 제 2 1/4 파장 판의 표면에 배치된다. 곡면 와이어 그리드 편광기 또는 편광 종속 빔 스플리터(175)는 LC 판(174)(존재하는 경우) 또는 제 2 1/4 파장 판(171)의 표면에 배치된다. 176행은 관찰자(8)의 시선을 나타낸다.

도 7a 내지 도 12는 본 명세서에서 개시된 기술의 예시적인 세부사항 및 다양한 추가의 대안적인 실시 예를 도시한다. 이들 도면 각각에서, 디스플레이부(2)는 스탠드(3)(예를 들어, 전술한 바와 같은 힌지 암)에 장착될 수 있고, 이는 단순화를 위해 도면에는 도시하지 않았다. 도 7a의 실시 예에서, 디스플레이부(2)는 적어도 2개의 디스플레이 패널(71)을 포함하고, 하나는 사용자의 시야 위에 있고 다른 하나는 사용자의 시야 아래에 있다. 각각의 디스플레이 패널(71)은 디스플레이 패널(71)의 광 방출 표면 상에 준비 광학계(72)으로 코팅된다. 또한, 이 실시 예에서 디스플레이부(2)는 사용자의 시야를 향해 광선 번들을 중계하거나 반사하기 위해 자유형 후면 바이저(73) 형태로 된 중계 광학계를 포함한다.

도 7b의 실시 예에서, 디스플레이부(2)는 사용자의 시야 아래(또는 위, 또는 측면)에 단일 디스플레이 패널(71)을 포함한다. 디스플레이 패널(71)은 광선 번들을 투사하는 디스플레이 패널의 표면 상에 준비 광학계(72)로 코팅될 수 있다. 이 실시 예의 디스플레이부(2)는 또한 준비 광학계로 디스플레이 패널(71)에 인접하고/하거나 디스플레이 패널과 대향하는 빔 스플리터(75) 판을 포함하므로 준비 광학계로 디스플레이 패널로부터 투사된 광선 번들이 자유형 후면 바이저의 형태로 릴레이 광학계에 도달하거나 반사되기 전에 빔 스플리터 플레이트에 공급되도록 하고, 다음에 광선 번들을 사용자의 시야내로 보낸다.

도 7c의 실시 예에서, 이 대안적인 실시 예의 디스플레이부(2)는 디스플레이 패널(71)이 사용자 시야의 각 측면에 위치된다는 점을 제외하고는 도 5a의 디스플레이부와 유사하게 보일 수 있다. 도 7d에 도시된 또 다른 실시 예에서, 이 대안적인 실시 예의 디스플레이부(2)는 중계 광학계가 자유형 후면 바이저 대신에 평평하거나 만곡된 특징의 홀로그램 요소(76)로 되어 있다는 것을 제외하고는 도 7b의 디스플레이부와 유사한 것으로 볼 수 있다. 홀로그램 요소(76)는 3층 패널의 형태일 수 있으며, 각 레이어는 빨강, 파랑 및 녹색 또는 기타 색상 공간과 같은 디스플레이의 다른 색상 채널 전용이다. 점선은 가상 이미지에서 나오는 광선의 궤적을 나타낸다.

도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 기술은 이 기술의 대안적인 실시 예의 제 2 세트를 포함한다. 도 8a의 실시 예에서, 디스플레이부(2)는 적어도 2개의 프로젝터(86) 형태의 디스플레이를 포함하고, 프로젝터(86)는 사용자 시야의 각 대향 측면에 있다. 또한, 본 실시 예에서, 디스플레이부(2)는 곡면 홀로그램 요소 스크린(84)을 포함하고, 여기서 광선 번들은 프로젝터(86)로부터 곡면형 홀로그램 요소 스크린(84)을 향해 투사된다. 거기에서 광선 번들은 출사 동공을 향하여 사용자의 시야를 통해 리디렉션된다.

도 8b에 도시된 다른 실시 예에서, 디스플레이부(2)는 도 7b 및 도 7d의 실시 예에서의 디스플레이부와 유사하다. 그러나, 이 실시 예에서, 디스플레이부의 디스플레이는 평면 또는 곡면 패널 대신에 하나 이상의 프로젝터(86)를 이용한다. 각 프로젝터(86)는 준비 광학계(82)를 통과하기 전에 산란 스크린(81)을 통해 광선 번들을 공급할 수 있다. 산란 스크린(81)은 예를 들어 지향성일 수 있다. 적어도 일부 실시 예에서, 산란 스크린(81)은 고밀도 디스플레이 3D 이미지를 생성하기 위해 복수의 프로젝터(86)에 의해 공급될 수 있다. 그런 다음 이 이미지는 준비 광학계(82)를 통해 공급될 수 있다. 대안적으로, 산란 스크린(81)은 복수의 프로젝터(86)에 의해 유사하게 공급되어 중계 광학계에 공급되는 3차원 이미지에 대한 초다시점 광선 번들을 생성할 수 있다. 빔 스플리터(87)는 또한 전술한 방식으로 이 실시 예에서 사용된다.

도 8c의 실시 예에서, 디스플레이부는 하나 이상의 프로젝터(86), 자유형 후면 바이저(83) 형태의 중계 광학계 및 투명 산란 스크린(88)을 포함하므로, 준비 광학계가 필요하지 않다. 이 실시 예에서, 프로젝터 또는 프로젝터들(86)은 도시된 바와 같이 사용자의 시야의 측면에 인접하고 투명 산란 스크린의 투명 측면에 인접 및/또는 대향하여 위치될 수 있다. 투명 산란 스크린(88)은 광선 번들이 투명 산란 스크린에서 자유형 후면 바이저를 향해 반사 및/또는 산란될 수 있도록, 예를 들어 금속성 마이크로와이어 또는 나노와이어 어레이가 있는 메쉬형 물체로 만들어질 수 있고, 여기서 이들 광선 번들의 수렴이 사용자의 눈을 위해 준비된다. 투명 산란 스크린(88)은 대안적으로 투과 모드 및/또는 반사 모드에서 작동할 수 있다. 투명 산란 스크린(88)은 그 면(들)에 걸쳐 다양한 두께 및 표면 거칠기를 가질 수 있어, 광선 번들이 투명 산란 스크린(88)으로부터 산란 및/또는 반사되게 한다.

도 9a 내지 도 9c는 본 명세서에 개시된 기술의 대안적인 실시 예의 제 3 세트를 도시한다. 도 9a의 실시 예에서, 디스플레이부(2)는 적어도 2개의 디스플레이(41)를 포함하는데, 하나는 디스플레이부의 상부에 있고 다른 하나는 하부에 있다. 각 디스플레이는 광 전송 경로에서 준비 광학계(42) 앞에 있을 수 있다. 광선 번들은 각각의 디스플레이(41)로부터 연관된 준비 광학계(42)를 통해 중계 광학계(43)의 상단부 및 하단부로 공급될 수 있다. 일부 대안적인 실시 예에서, 각각의 디스플레이(41) 및 그것의 대응하는 준비 광학계(42)는 디스플레이부(2)의 측면 상에 보다 구체적으로, 디스플레이부(2)의 중계 광학계(43)의 측면 상에 위치될 수 있다.

도 9a의 실시 예에서, 중계 광학계는 도파관(93)일 수 있다. 도파관(93)은 전자파를 가두어 몇 가지 모드의 전자파가 전파되도록 하는 단층 또는 다층 구조일 수 있다. 도파관(93)은 평면 또는 곡면 패널일 수 있다. 도파관(93)은 광선 번들이 사출동을 통해 빠져나갈 수 있도록 각도가 있는 반사 표면이 매립된 투명 재료일 수 있다. 대안적으로, 도파관(93)의 출사면은 광선 번들이 회절되어 도파관으로부터 나갈 수 있도록 회절 격자의 특징을 갖는 표면을 포함할 수 있다. 또는, 도파관(93)은 광선 번들이 전자기파의 몇 가지 모드로 제한되고 도파관의 출사면을 따라 전파되도록 얇은 유리 시트와 유사할 수 있다.

대안적으로, 도 9a의 실시 예에서 도파관(93)은 도광관일 수 있다. 도광체는, 단층 또는 다층 투명 패널이 될 수 있으므로 광선 번들이 도광체의 출사면을 빠져나가기 전에 몇 번만 반사되는 것을 제외하고, 모양, 크기, 재료, 기능, 유형 또는 종류, 방향, 위치, 수량, 구성 요소 및 구성 요소의 배열이 위에서 언급한 도파관과 유사할 수 있다.

도 9b의 실시 예에서, 디스플레이부(2)는 자유형 백 바이저(94)의 형태로 추가적인 중계 광학계를 포함하므로 광선 번들이 자유형 후면 바이저(93)로부터 사용자에게 출사공을 통해 전송되기 전에 도파관(93)이 자유형 후면 바이저(94)에 광선 번들을 공급할 수 있다.

도 9c의 실시 예에서, 디스플레이부는 곡면형 LCoS 디스플레이(41)를 포함한다. 곡면 LCoS 디스플레이의 내부 또는 안쪽 면은 예를 들어 렌티큘러 렌즈릿 어레이 또는 유사한 물체의 형태로 준비 광학계(42)로 코팅되거나 덮일 수 있다. 준비 광학계(42)의 내부 또는 내부 면은 만곡된 도파관(95)에 의해 덮일 수 있다. 준비 광학계는 만곡된 FE 캐비티 또는 유사한 물체의 형태일 수 있다. 디스플레이로부터의 광선 번들이 지향성일 수 있는 적어도 일부 경우에, 디스플레이부(2)는 도파관 또는 반사형 곡면을 갖는 유사한 관련 릴레이 광학계를 포함하지 않을 수 있다.

도 10a 내지 10e는 본 명세서에 개시된 기술의 다른 세트의 실시 예를 도시한다. 도 10a의 실시 예에서, 디스플레이부(2)는 하나 이상의 공간 매핑 및 위치 감지 센서(108)를 포함하고, 각각은 하나 이상의 스테레오 카메라, 비행 시간 카메라, 깊이 카메라 및/또는 깊이 및/또는 매핑 정보를 제공할 수 있는 기타 모듈을 포함할 수 있다. 이들 센서(108)는 무엇보다도 디스플레이부(2)의 위치 및/또는 방향 정보를 획득할 수 있다. 또한, 이 실시 예는 이미지를 조정 및/또는 보정하거나 렌더링된 데이터를 조작하기 위해 사용자의 머리 및/또는 시선의 위치에 대한 정보를 제공하거나 활용하는 눈 추적 모듈, 머리 추적 모듈 및/또는 기타 모듈을 포함할 수 있다. 이들 센서(108)의 출력은 디스플레이와의 사용자 상호작용을 위해 또는 예를 들어 디스플레이의 위치에 기초하여 콘텐츠를 조정하기 위해 사용될 수 있다. 보다 구체적인 예는 디스플레이가 회전하는 사무실 의자에 부착되어 있고(예: 그림 11B 및 11C 참조), 사용자가 의자를 회전할 때 디스플레이의 내용이 센서(108)에 의해 제공된 위치 측정 데이터를 기반으로 디지털 방식으로 변경된다. 이것은 디스플레이의 물리적 크기에 대한 디지털 확장을 제공하고 다른 위치에 다른 디지털 파일을 저장하는 데 사용할 수 있다. 또 다른 예는 사용자에게 표시되어야 하는 콘텐츠를 결정하기 위해 라이트 필드가 관찰자와 상호작용할 수 있는 3D 물체를 제공하고 센서(108)가 상호작용에 대한 정보를 캡처하고 디스플레이 시스템에 피드백하는 데 사용될 수 있는 경우이다.

도 10b의 실시 예에서, 디스플레이부(2)(이전에 논의된 다른 실시 예의 디스플레이부와 유사할 수 있음)은 하나 이상의 강성 부재(111) 또는 유사한 물체에 의해 어깨 받침대(110)에 부착된다. 어깨 받침대(110)는 예를 들어 배낭과 같은 물체에서 흔히 볼 수 있는 어깨 끈과 유사할 수 있다. 또한, 어깨 받침대는 이미지를 렌더링하는 데 도움이 되는 컴퓨터(45)(도 4) 또는 다른 컴퓨터(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 어깨 받침대(110)는 그러한 컴퓨터(들)를 수용할 수 있는 목걸이형 물체(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

도 10c의 실시 예에서, 디스플레이부(2)(다른 실시 예의 디스플레이부와 유사할 수 있음)은 안경류형 구조(112) 내에 포함될 수 있다. 디스플레이부(2)는 사용자 시야의 한쪽 끝에서 사용자 시야의 반대쪽 끝으로, 또는 사용자의 한쪽 눈에서 사용자의 다른 쪽 눈으로 이어지는 단일의 연속적 중계 광학계를 포함할 수 있다. 입체 인식은 단일 디스플레이에 적용된 무안경 입체 메커니즘에 의해 제공될 수 있다.

도 10d의 실시 예에서, 디스플레이부(2)(다른 실시 예의 디스플레이부와 유사할 수 있음)은 하나 이상의 강성 부재에 의해 태블릿 또는 노트북형 컴퓨팅 장치(114)에 부착될 수 있으므로, 디스플레이부(2)이 태블릿 또는 노트북형 컴퓨팅 장치(114) 내부로 또는 그에 대항하여 수납될 수 있다. 도 10E에 도시된 이 실시 예의 변형에서, 디스플레이의 콘텐츠 엔진은 휴대폰, 태블릿, 휴대용 스크린 패널, 또는 기타 유사한 대상과 같은 스마트 장치(115)에 포함될 수 있다.

도 11a 내지 도 11c는 본 명세서에 개시된 기술의 다른 세트의 실시 예를 도시한다. 도 11a의 실시 예에서, 스탠드(3)의 베이스(5)는 사용자가 디스플레이 시스템을 사용하는 동안 누워 있을 수 있도록 침대 또는 다른 유사한 물체에 부착되거나 장착될 수 있다. 도 11b의 실시 예에서, 스탠드(3)는 의자(119), 소파 또는 다른 유사한 물체의 머리 받침 또는 등받이에 부착되거나 장착될 수 있으므로, 스탠드의 베이스를 놓을 수 있는 책상이나 테이블이 없는 상황에서 사용자가 본 명세서에서 개시된 기술을 활용할 수 있도록 한다. 일부 실시 예에서, 디스플레이 시스템은 유원지 놀이기구와 유사한 방식으로, 의자의 움직임이 디스플레이부에서 표시되는 이미지 콘텐츠와 결합하여 동기화될 수 있는, 다른 센서 및/또는 기계적 액추에이터를 포함할 수 있다. 도 11c에 도시된, 도 11b의 실시 예의 변형으로, 디스플레이부(2)는 동일한 유형에서 스탠드(3)에 의해 지지 및/또는 매달리게 하여 안경과 같이 사용자의 얼굴에 착용될 수 있다.

도 12는 디스플레이부(2)가 사용자가 착용한 웨어러블 안경(122)을 포함하는 또 다른 실시 예를 도시한다. 웨어러블 안경(122)은 단순한 렌즈일 수 있다. 대안적으로, 웨어러블 안경(122)은 입체 정보를 상이한 편광으로 인코딩하는 스크린과 함께 3차원 콘텐츠를 제공하기 위해 렌즈 위에 교차 편광 필름을 포함할 수 있다. 또는, 웨어러블 안경(122)은 피사계 심도가 증가되어 사용자의 머리가 광학 초점의 손실 없이 디스플레이부에 더 가까이 및/또는 더 멀리 이동할 수 있도록 직렬로 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.

특정 구현의 예

본 명세서에 개시된 기술의 특정 실시 예는 다음의 번호가 매겨진 예에서와 같이 요약된다.

1. 디스플레이 시스템에 있어서, 제 1 이미지를 집합적으로 형성하는 광선을 방출 또는 투과하도록 배열된 디스플레이; 및 상기 디스플레이에 광학적으로 결합되고 상기 광선을 상기 디스플레이로부터 상기 제 1 이미지를 기초로 가상 이미지를 형성함과 동시에 인간 관찰자가 상기 가상 이미지를 볼 때 상기 인간 관찰자의 양안을 둘러싸는(에워싸는, 포함하는, encompass) 단일 인접 라이트 필드에 구성하도록 배열되는 광학 서브시스템을 포함하고, 이로 인해 상기 인간 관찰자에게 상기 디스플레이의 겉보기 크기는 상기 디스플레이의 실제 크기의 적어도 2배인 반면 상기 디스플레이 및 상기 광학 서브시스템은 상기 인간 관찰자의 상기 눈으로부터 적어도 10cm에 위치하도록 한다.

2. 예시 1에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 디스플레이 시스템은 상기 관찰자에 대해 상기 디스플레이로부터 적어도 10cm 및 상기 디스플레이로부터 60cm를 넘지 않게 떨어져 있는 의도된 보기 지점을 갖는다.

3. 예시 1 또는 예시 2에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 대각선으로 적어도 45도의 시야를 제공하도록 배열된다.

4. 예시 1 내지 3 중 어느 하나에서 인용된 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 인간 관찰자로부터 상기 가상 이미지의 단안 깊이가 상기 인간 관찰자로부터 상기 디스플레이의 실제 깊이보다 크도록 배열된다.

5. 예시 1 내지 4 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 사람 관찰자로부터 상기 가상 이미지의 상기 단안 깊이가 상기 사람 관찰자로부터 상기 디스플레이의 상기 실제 깊이의 적어도 5배가 되도록 배열된다.

6. 예시 1 내지 5 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 라이트 필드가 상기 사람 관찰자의 시각적 기준 프레임에서 수평으로 적어도 20cm에 걸쳐 있는 연속적 공간 영역에서 상기 이미지를 형성하고, 상기 인간 관찰자의 각 눈은 상기 연속적 공간 영역 내 어느 곳에나 상기 디스플레이의 단안 깊이를 감지할 수 있도록 배열된다.

7. 예시 1 내지 6 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 광학 서브시스템은 상기 라이트 필드를 동심라이트 필드로서 생성하는 곡면 미러를 포함한다.

8. 예시 1 내지 7 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 광학 서브시스템은 공액, 회절 또는 나노구조 미러를 포함한다.

9. 예시 1 내지 8 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 광학 서브시스템은: 상기 가상 이미지의 크기 또는 깊이를 조정하도록 배열되는 준비 광학계; 및 상기 준비 광학계로부터 상기 광선을 수신하고 상기 광선을 상기 디스플레이 시스템의 출사 동공으로 중계하도록 배열되는 중계 광학계를 포함한다.

10. 예시 1 내지 9 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 준비 광학계는 100도보다 작은 통과 각도로 지향성 광학 전송을 수행하는 층을 포함한다.

11. 예시 1 내지 10 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 준비 광학계는 상기 가상 이미지의 초점 평면을 수정하기 위해 광선 번들의 궤적을 변조하는 필드 전개(FE) 캐비티를 포함한다.

12. 예시 1 내지 11 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 FE 캐비티는 상기 디스플레이의 다른 섹션을 다른 깊이로 설정하도록 배열된다.

13. 예시 1 내지 6 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 준비 광학계는 렌즈릿 어레이를 포함한다.

14. 예시 1 내지 13 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 조절 가능한 팔을 더 포함하고, 상기 디스플레이 및 상기 광학 서브시스템은 디스플레이부 내에 수용되고, 상기 디스플레이부는 상기 조정 가능한 암의 단부에 매달린다.

15. 예시 1 내지 14 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 조절 가능한 암은 상기 조절 가능한 암의 조절을 가능하게 하는 복수의 부재를 포함한다.

16. 예시 1 내지 15 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 디스플레이 시스템의 위치 또는 방향 정보를 획득하는 센서 모듈; 및 상기 디스플레이 시스템의 상기 위치 또는 방향 정보에 기초하여 상기 이미지를 수정하는 프로세서를 더 포함한다.

17. 예시 1 내지 16 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 디스플레이 및 상기 광학 서브시스템을 포함하는 디스플레이부를 더 포함하고, 상기 디스플레이는 평면이고, 상기 디스플레이 시스템의 시야에 인접하며 외부에 배열되어, 상기 시야 내로 광선을 방출하거나 투과시키고; 상기 광학 서브시스템은 상기 디스플레이부의 내측 배면을 형성하거나 그 위에 위치하는 곡면 미러과; 및 상기 디스플레이의 출력 표면에 대해 예각으로 상기 시야 내에 배치된 빔 스플리터를 포함하고, 상기 빔스플리터는 상기 광선을 상기 디스플레이로부터 상기 곡면 미러 쪽으로 반사하도록 배열되므로 상기 곡면 미러는 상기 광선을 상기 빔 스플리터 쪽으로 다시 반사하고, 그 다음 상기 곡면 미러에 의해 반사된 상기 광선을 상기 디스플레이 시스템의 출사 동공을 통해 투과시킨다.

18. 예시 1 내지 16 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 디스플레이는 만곡되어 있고 상기 인간 관찰자가 상기 디스플레이를 볼 때 상기 인간 관찰자의 시선에 위치하도록 배치되고; 상기 광학 서브시스템은 상기 디스플레이보다 상기 인간 관찰자의 의도된 관찰 위치에 더 가깝게 배치된 한 쌍의 만곡된 1/4 파장 판 - 상기 만곡된 1/4 파장 판 중 적어도 하나는 상기 디스플레이에 인접함 - ; 및 상기 인간 관찰자의 의도된 시선에서 상기 1/4 파장 판 사이에 배치된 곡면형 반반사 미러를 포함한다.

19. 예시 18에 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 광학 서브시스템은: 상기 인간 관찰자의 상기 의도된 관찰 위치에 가장 가까운 상기 1/4 파장 판 중 하나의 표면에 배치된 곡면 액정 판; 및 상기 액정 판의 표면에 배치된 곡면형 편광 소자를 더 포함한다.

20. 예시 1 내지 19 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 그 위치를 조절할 수 있도록 하는 복수의 부재를 포함하는 조절 가능한 암; 및 그 위치 및 방향이 조정 가능하도록 상기 조정 가능한 암에 결합되어 매달린, 상기 디스플레이 및 상기 광학 서브시스템을 포함하는, 디스플레이부를 더 포함한다.

21. 예시 1 내지 20 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 디스플레이부가 결합되거나 결합될 수 있는 베이스를 더 포함하고, 상기 베이스는 상기 베이스를 집기의 품목에 착탈 가능하게 부착하도록 설계된다.

22. 예시 1 내지 21 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 디스플레이부가 결합되거나 결합될 수 있는 베이스를 더 포함하고, 상기 베이스는 상기 인간 관찰자의 몸통에 착탈 가능하게 부착되도록 설계된다.

23. 디스플레이 시스템에 있어서, 콘텐츠 엔진으로부터의 이미지 콘텐츠에 기초하여 제 1 이미지를 집합적으로 형성하는 광선을 방출 또는 투과하도록 배열되는 디스플레이; 및 상기 디스플레이에 결합되며, 곡면 미러 및 상기 곡면 미러에 광학적으로 결합된 수동 지향성 광학 소자를 포함하는 광학 서브시스템을 포함하고, 상기 광학 서브시스템은 상기 광선을 상기 디스플레이로부터, 상기 제 1 이미지를 기반으로 가상 이미지를 형성하고 인간 관찰자의 각 눈에 의해 단안 깊이의 동시적인 감지를 가능하게 하는 하나의 연속된 동심 라이트 필드에 구성하도록 배열되고, 상기 라이트 필드는 상기 디스플레이 시스템이 상기 디스플레이로부터 적어도 10cm 및 상기 디스플레이로부터 60cm를 넘지 않게 떨여져 있으며 대각선으로 적어도 45도의 시야를 제공하는, 상기 인간 관찰자를 위해 설계된 관찰 지점을 갖도록 하고, 상기 라이트 필드는 또한 상기 인간 관찰자가 상기 설계된 관찰 지점에 있을 때, 상기 가상 이미지의 단안 깊이가 상기 디스플레이의 실제 깊이보다 더 깊고 상기 인간 관찰자에게 상기 디스플레이의 겉보기 크기가 상기 디스플레이의 실제 크기의 적어도 2배가 되도록 한다.

24. 예시 23에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 광학 서브시스템은 상기 동심의 라이트 필드를 생성하는 곡면 미러를 포함한다.

25. 예시 23 또는 24에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 광학 서브시스템은: 상기 가상 이미지의 크기 또는 깊이를 조정하도록 배열되는 준비 광학계; 및 상기 준비 광학계로부터 상기 광선을 수신하고 상기 광선을 상기 디스플레이 시스템의 출사 동공으로 중계하도록 배열되는 중계 광학계를 포함한다.

26. 예시 23 내지 25 중 어느 하나에서 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 준비 광학계는 상기 가상 이미지의 초점 평면을 수정하기 위해 광선 번들의 궤적을 변조하거나 변경하는 필드 전개(FE) 캐비티를 포함한다.

27. 디스플레이 시스템에 의해 콘텐츠를 표시하는 방법에 있어서, 디스플레이 시스템에서, 제 1 이미지를 나타내는 전자 신호를 획득하는 단계; 상기 디스플레이 시스템의 디스플레이에 의해, 상기 제 1 이미지를 집합적으로 형성하는 광선을 생성하는 단계; 및 인간 관찰자의 두 눈을 동시에 포함하고 상기 제 1 이미지를 기반으로 가상 이미지를 형성하는 단일 연속적 라이트 필드에 상기 광선을 구성하는 단계를 포함하고, 상기 라이트 필드는 상기 인간 관찰자의 각 눈으로 단안 깊이의 동시 감지를 가능하게 하고, 상기 라이트 필드는 상기 인간 관찰자에게 상기 디스플레이의 겉보기 크기가 상기 디스플레이의 실제 크기의 최소 2배인 반면 상기 디스플레이는 상기 인간 관찰자의 상기 눈으로부터 적어도 10cm에 위치하도록 한다.

28. 예시 27에서 인용된 방법에서, 상기 인간 관찰자에게 상기 이미지의 최적의 관찰 지점은 상기 디스플레이로부터 적어도 10cm 및 상기 디스플레이로부터 60cm를 넘지 않고 떨어져 있다.

29. 예시 27 내지 28에서 인용된 방법에서, 상기 가상 이미지의 초점 평면을 수정하기 위해 광선 번들의 궤적을 변조하는 필드 전개(FE) 캐비티를 사용하는 단계를 더 포함한다.

30. 예시 27 내지 29 중 어느 하나에서 인용된 방법에서, 상기 광선을 처리하는 단계는 공액, 회절 또는 나노구조 곡면 미러를 사용하는 단계를 포함한다.

31. 디스플레이 시스템에서: 제1 이미지를 나타내는 전자 신호를 획득하기 위한 수단; 제1 이미지를 집합적으로 형성하는 광선을 생성하기 위한 수단; 및 인간 관찰자의 양쪽 눈을 동시에 포함하고 제1 이미지에 기초하여 가상 이미지를 형성하는 단일 연속 라이트 필드에 광선을 구성하기 위한 수단을 포함하고, 상기 라이트 필드는 인간 관찰자의 각 눈에 의한 단안 깊이의 동시 검출을 가능하게 하여, 인간 관찰자에게 디스플레이의 겉보기 크기가 디스플레이가 적어도 인간 관찰자의 눈에서 적어도 10cm 떨어져 위치되어 있는 동안 디스플레이의 실제 크기의 적어도 2배가 되도록 한다.

32. 예시 31에 인용된 디스플레이 시스템에서, 상기 인간 관찰자에 대한 상기 이미지의 최적의 보기 지점은 디스플레이로부터 적어도 10cm 및 상기 디스플레이로부터 60cm를 넘지 않게 떨여져 있다.

33. 예시 31 내지 32 중 어느 하나에 인용된 방법에서, 상기 가상 이미지의 초점 평면을 수정하기 위해 광선 번들의 궤적을 변조하는 필드 전개(FE) 캐비티를 사용하기 위한 수단을 더 포함한다.

34. 예시 31 내지 33 중 어느 하나에 인용된 방법에서, 광선을 처리하기 위한 수단은 공액, 회절 또는 나노구조 곡면 거울을 포함한다.

위에 설명된 특징 및 기능 중 일부 또는 전부는 당업자에게 명백한 바와 같이, 위에서 달리 언급될 수 있는 정도 또는 임의의 실시 예가 기능 또는 구조로 인해 호환되지 않을 수 있는 정도를 제외하고 서로 결합될 수 있다. 물리적 가능성에 반하지 않는 한, (i) 본 명세서에서 설명된 방법/단계는 임의의 순서로 및/또는 임의의 조합으로 수행될 수 있으며, (ii) 각 실시 예의 구성요소는 임의의 방식으로 결합될 수 있다고 고려될 수 있다.

주제가 구조적 특징 및/또는 행위에 특정한 언어로 설명되었지만, 첨부된 청구범위에 정의된 주제가 반드시 위에서 설명된 특정 특징 또는 작용으로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 상술된 특정 특징 및 작용은 청구범위를 구현하는 예로서 개시되며, 다른 균등한 특징 및 작용은 청구항의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims (30)

1. 디스플레이 시스템에 있어서,
   제 1 이미지를 집합적으로 형성하는 광선을 방출 또는 투과하도록 배열된 디스플레이; 및
   상기 디스플레이에 광학적으로 결합되고 상기 광선을 상기 디스플레이로부터 상기 제 1 이미지를 기초로 가상 이미지를 형성하고 인간 관찰자가 상기 가상 이미지를 볼 때 상기 인간 관찰자의 양안을 동시에 둘러싸는(encompass) 단일 인접 라이트 필드에 구성하도록 배열되는 광학 서브시스템
   을 포함하고, 이로 인해 상기 인간 관찰자에게 상기 디스플레이의 겉보기 크기는 상기 디스플레이의 실제 크기의 적어도 2배인 반면 상기 디스플레이 및 상기 광학 서브시스템은 상기 인간 관찰자의 상기 눈으로부터 적어도 10cm에 위치하도록 하는, 디스플레이 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 상기 관찰자에 대해 상기 디스플레이로부터 적어도 10cm 및 상기 디스플레이로부터 60cm를 넘지 않게 떨어져 있는 의도된 보기 지점을 갖는, 디스플레이 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 대각선으로 적어도 45도의 시야를 제공하도록 배열되는, 디스플레이 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 인간 관찰자로부터 상기 가상 이미지의 단안 깊이가 상기 인간 관찰자로부터 상기 디스플레이의 실제 깊이보다 크도록 배열되는, 디스플레이 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 사람 관찰자로부터 상기 가상 이미지의 상기 단안 깊이가 상기 사람 관찰자로부터 상기 디스플레이의 상기 실제 깊이의 적어도 5배가 되도록 배열되는, 디스플레이 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 라이트 필드가 상기 사람 관찰자의 시각적 기준 프레임에서 수평으로 적어도 20cm에 걸쳐 있는 연속적 공간 영역에서 상기 이미지를 형성하고, 상기 인간 관찰자의 각 눈은 상기 연속적 공간 영역 내 어느 곳에나 상기 디스플레이의 단안 깊이를 감지할 수 있도록 배열되는, 디스플레이 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 서브시스템은 상기 라이트 필드를 동심라이트 필드로서 생성하는 곡면 미러를 포함하는, 디스플레이 시스템.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 서브시스템은 공액, 회절 또는 나노구조 미러를 포함하는, 디스플레이 시스템.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 서브시스템은:
   상기 가상 이미지의 크기 또는 깊이를 조정하도록 배열되는 준비 광학계; 및 상기 준비 광학계로부터 상기 광선을 수신하고 상기 광선을 상기 디스플레이 시스템의 출사 동공으로 중계하도록 배열되는 중계 광학계를 포함하는, 디스플레이 시스템.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 준비 광학계는 100도보다 작은 통과 각도로 지향성 광학 전송을 수행하는 층을 포함하는, 디스플레이 시스템.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 준비 광학계는 상기 가상 이미지의 초점 평면을 수정하기 위해 광선 번들의 궤적을 변조하는 필드 전개(FE) 캐비티를 포함하는, 디스플레이 시스템.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 FE 캐비티는 상기 디스플레이의 다른 섹션을 다른 깊이로 설정하도록 배열되는, 디스플레이 시스템.
13. 제 9 항에 있어서, 상기 준비 광학계는 렌즈릿 어레이를 포함하는, 디스플레이 시스템.
14. 제 1 항에 있어서, 조절 가능한 팔을 더 포함하고, 상기 디스플레이 및 상기 광학 서브시스템은 디스플레이부 내에 수용되고, 상기 디스플레이부는 상기 조정 가능한 암의 단부에 매달리는, 디스플레이 시스템.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 조절 가능한 암은 상기 조절 가능한 암의 조절을 가능하게 하는 복수의 부재를 포함하는, 디스플레이 시스템.
16. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템의 위치 또는 방향 정보를 획득하는 센서 모듈; 및
    상기 디스플레이 시스템의 상기 위치 또는 방향 정보에 기초하여 상기 이미지를 수정하는 프로세서
    를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
17. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 및 상기 광학 서브시스템을 포함하는 디스플레이부를 더 포함하고,
    상기 디스플레이는 평면이고, 상기 디스플레이 시스템의 시야에 인접하며 외부에 배열되어, 상기 시야 내로 광선을 방출하거나 투과시키고;
    상기 광학 서브시스템은
    상기 디스플레이부의 내측 배면을 형성하거나 그 위에 위치하는 곡면 미러과; 및
    상기 디스플레이의 출력 표면에 대해 예각으로 상기 시야 내에 배치된 빔 스플리터를 포함하고,
    상기 빔스플리터는 상기 광선을 상기 디스플레이로부터 상기 곡면 미러 쪽으로 반사하도록 배열되므로 상기 곡면 미러는 상기 광선을 상기 빔 스플리터 쪽으로 다시 반사하고, 그 다음 상기 곡면 미러에 의해 반사된 상기 광선을 상기 디스플레이 시스템의 출사 동공을 통해 투과시키는, 디스플레이 시스템.
18. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이는 만곡되어 있고 상기 인간 관찰자가 상기 디스플레이를 볼 때 상기 인간 관찰자의 시선에 위치하도록 배치되고;
    상기 광학 서브시스템은
    상기 디스플레이보다 상기 인간 관찰자의 의도된 관찰 위치에 더 가깝게 배치된 한 쌍의 만곡된 1/4 파장 판 - 상기 만곡된 1/4 파장 판 중 적어도 하나는 상기 디스플레이에 인접함 - ; 및
    상기 인간 관찰자의 의도된 시선에서 상기 1/4 파장 판 사이에 배치된 곡면형 반반사 미러를 포함하는, 디스플레이 시스템.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 광학 서브시스템은:
    상기 인간 관찰자의 상기 의도된 관찰 위치에 가장 가까운 상기 1/4 파장 판 중 하나의 표면에 배치된 곡면 액정 판; 및
    상기 액정 판의 표면에 배치된 곡면형 편광 소자
    를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
20. 제 1 항에 있어서,
    그 위치를 조절할 수 있도록 하는 복수의 부재를 포함하는 조절 가능한 암; 및
    그 위치 및 방향이 조정 가능하도록 상기 조정 가능한 암에 결합되어 매달린, 상기 디스플레이 및 상기 광학 서브시스템을 포함하는, 디스플레이부
    를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
21. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이부가 결합되거나 결합될 수 있는 베이스를 더 포함하고, 상기 베이스는 상기 베이스를 집기의 품목에 착탈 가능하게 부착하도록 설계되는, 디스플레이 시스템.
22. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이부가 결합되거나 결합될 수 있는 베이스를 더 포함하고, 상기 베이스는 상기 인간 관찰자의 몸통에 착탈 가능하게 부착되도록 설계되는, 디스플레이 시스템.
23. 디스플레이 시스템에 있어서,
    콘텐츠 엔진으로부터의 이미지 콘텐츠에 기초하여 제 1 이미지를 집합적으로 형성하는 광선을 방출 또는 투과하도록 배열되는 디스플레이; 및
    상기 디스플레이에 결합되며, 곡면 미러 및 상기 곡면 미러에 광학적으로 결합된 수동 지향성 광학 소자를 포함하는 광학 서브시스템
    을 포함하고,
    상기 광학 서브시스템은 상기 광선을 상기 디스플레이로부터, 상기 제 1 이미지를 기반으로 가상 이미지를 형성하고 인간 관찰자의 각 눈에 의해 단안 깊이의 동시적인 감지를 가능하게 하는 하나의 연속된 동심 라이트 필드에 구성하도록 배열되고,
    상기 라이트 필드는 상기 디스플레이 시스템이 상기 디스플레이로부터 적어도 10cm 및 상기 디스플레이로부터 60cm를 넘지 않게 떨여져 있으며 대각선으로 적어도 45도의 시야를 제공하는, 상기 인간 관찰자를 위해 설계된 관찰 지점을 갖도록 하고, 상기 라이트 필드는 또한 상기 인간 관찰자가 상기 설계된 관찰 지점에 있을 때, 상기 가상 이미지의 단안 깊이가 상기 디스플레이의 실제 깊이보다 더 깊고 상기 인간 관찰자에게 상기 디스플레이의 겉보기 크기가 상기 디스플레이의 실제 크기의 적어도 2배가 되도록 하는, 디스플레이 시스템.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 광학 서브시스템은 상기 동심의 라이트 필드를 생성하는 곡면 미러를 포함하는, 디스플레이 시스템.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 광학 서브시스템은:
    상기 가상 이미지의 크기 또는 깊이를 조정하도록 배열되는 준비 광학계; 및
    상기 준비 광학계로부터 상기 광선을 수신하고 상기 광선을 상기 디스플레이 시스템의 출사 동공으로 중계하도록 배열되는 중계 광학계
    를 포함하는, 디스플레이 시스템.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 준비 광학계는 상기 가상 이미지의 초점 평면을 수정하기 위해 광선 번들의 궤적을 변조하거나 변경하는 필드 전개(FE) 캐비티를 포함하는, 디스플레이 시스템.
27. 디스플레이 시스템에 의한 콘텐츠 디스플레이 방법에 있어서,
    디스플레이 시스템에서, 제 1 이미지를 나타내는 전자 신호를 획득하는 단계;
    상기 디스플레이 시스템의 디스플레이에 의해, 상기 제 1 이미지를 집합적으로 형성하는 광선을 생성하는 단계; 및
    인간 관찰자의 두 눈을 동시에 둘러싸고(encompass) 상기 제 1 이미지를 기반으로 가상 이미지를 형성하는 단일 연속적 라이트 필드에 상기 광선을 구성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 라이트 필드는 상기 인간 관찰자의 각 눈으로 단안 깊이의 동시 감지를 가능하게 하고, 상기 라이트 필드는 상기 인간 관찰자에게 상기 디스플레이의 겉보기 크기가 상기 디스플레이의 실제 크기의 최소 2배인 반면 상기 디스플레이는 상기 인간 관찰자의 상기 눈으로부터 적어도 10cm에 위치하도록 하는, 콘텐츠 디스플레이 방법.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 인간 관찰자에게 상기 이미지의 최적의 관찰 지점은 상기 디스플레이로부터 적어도 10cm 및 상기 디스플레이로부터 60cm를 넘지 않고 떨어져 있는, 콘텐츠 디스플레이 방법.
29. 제 27 항에 있어서, 상기 가상 이미지의 초점 평면을 수정하기 위해 광선 번들의 궤적을 변조하는 필드 전개(FE) 캐비티를 사용하는 단계를 더 포함하는, 콘텐츠 디스플레이 방법.
30. 제 25 항에 있어서, 상기 광선을 처리하는 단계는 공액, 회절 또는 나노구조 곡면 미러를 사용하는 단계를 포함하는, 콘텐츠 디스플레이 방법.

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