KR20220021904A - 포비티드 광학 보정에 의한 디스플레이 - Google Patents

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KR20220021904A
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Abstract

사용자의 눈에 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템(500)은 도광 광학 소(LOE)(506) 및 시준된 이미지의 이미지 조명을 LOE에 투사하는 이미지 프로젝터(512)를 포함한다. 이미지 프로젝터는 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈(10, 13, 71, 77, 58A, 58B, 59, 58C, 58D, 58E, 58F1, 58F2, 58G1, 58G2, 58H, 1223)를 포함한다. 컨트롤러(18)는 사용자의 시선을 추적하거나 이미지 콘텐트의 분석에 의해 이미지의 현재 관심 영역을 결정하고, 가변 렌즈를 제어하여 현재 관심 영역 밖의 이미지의 적어도 하나의 영역에서의 수차 증가를 희생하면서 현재 관심 영역의 수차를 감소시킨다.

Description

포비티드 광학 보정에 의한 디스플레이
근거리 디스플레이용 광학 시스템들은 관찰자의 눈 동공의 추정 위치에 해당하는 아이-박스 영역(아이-모션 박스 또는 "EMB")에 작은 이미지 생성기의 이미지들을 투사한다. 이 투영에 사용되는 광학 장치들은 일반적으로 거울, 렌즈 및 프리즘의 일부 조합을 포함한다. 이미지는 일반적으로 투명 도파관 또는 투명 반사기를 기반으로 하는 결합기에 의해 관찰자의 눈에 전달된다.
광학 배열은 디포커스, 구면, 코마, 난시 등을 포함하여, 투사된 이미지의 광학 수차를 줄이기 위해 최적화된다.
투사된 필드가 클수록 수차가 없는 이미지를 생성하거나, 적어도 관찰자가 수용할 수 있는 레벨로 수차가 유지되는 이미지를 생성하는 것이 더 복잡해진다. 광학 시스템은 필드 중앙에서 수차를 최소화하도록 최적화될 수 있다. 그러나, 전체 필드에서 모두 좋은 이미지를 유지하기 위해서는 크고 복잡하며 값비싼 광학 장치가 필요하다. 또한, 파장이 다르면 광 파워가 달라지므로 색수차가 발생한다. 광학 시스템의 열 변화는 또한 광 파워의 변화를 생성하여, 광학 시스템을 공칭(최소 수차) 위치에서 멀리 이동시킨다.
도파관 기반 시스템은 시준 이미지(무한대의 이미지)를 도파관에 결합하는 이미지 프로젝터를 포함한다. 열악한 이미지 품질의 추가 원인은 시준되지 않은(즉, 불완전하게 시준된) 이미지를 도파관에 주입하는 것이다.
시선 추적 서브 시스템들은 일반적으로 근거리 디스플레이 시스템에 도입된다. 따라서, 관찰 방향(현재 "가시선(line of sight)")은 일반적으로 레이턴시가 짧은 시스템에 알려져 있다.
본 발명은 사용자의 눈에 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템 및 해당 방법이다.
본 발명의 일 실시예의 교시에 따르면, 사용자의 눈에 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템이 제공되며, 눈은 아이 모션 박스 내에 위치되며, 디스플레이 시스템은: (a)　 평행한 한 쌍의 주요 외부 표면들을 갖는 도광 광학 소자(LOE); (b)　 시준된 이미지의 이미지 조명을 투사하는 이미지 프로젝터로서, 이미지 프로젝터는 LOE에 광학적으로 결합되어 이미지 조명을 LOE에 도입하여 한 쌍의 주요 외부 표면들에서 내부 반사에 의해 LOE 내에서 전파하고, 이미지 프로젝터는 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 포함하는, 상기 이미지 프로젝터; (c)　 적어도 LOE의 커플링-아웃 영역과 연관된 커플링-아웃 구성으로서, 커플링-아웃 구성 은 LOE 내에서 전파하는 이미지 조명의 적어도 일부를 사용자의 눈으로 보기 위한 아이 모션 박스 쪽으로 방향을 바꾸도록 구성되는, 상기 커플링-아웃 구성; 및 (d) 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컨트롤러로서, 컨트롤러는 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈와 연관되고, (i)　 이미지의 현재 관심 영역을 결정하고, (ii) 현재 관심 영역 밖에 있는 이미지의 적어도 하나의 영역에서 증가된 수차를 희생시키면서 사용자의 눈으로 볼 때 이미지의 현재 관심 영역에서 적어도 하나의 유형의 수차를 줄이기 위해 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈의 속성을 변경하는 작동 신호를 생성하도록 구성된, 상기 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 사용자의 눈의 현재 가시선을 추적하기 위해 배치된 시선 추적 배열이 제공되며, 컨트롤러는 시선 추적 배열로부터 수신된 입력에 기초하여 현재 관심 영역을 결정한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 이미지는 비디오 이미지이며, 컨트롤러는 비디오 이미지의 콘텐츠를 처리하여 현재 관심 영역을 도출한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 이미지는 비디오 이미지이며, 컨트롤러는 비디오 이미지와 연관된 현재 관심 영역을 나타내는 데이터 스트림을 수신한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 적어도 하나의 광학 수차는 이미지 프로젝터로부터 시준된 이미지의 필드에 걸쳐 변하고, 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 적어도 하나의 축을 따라 가변 광 파워를 가지며, 컨트롤러는 광 파워를 변경하여 현재 관심 영역에 대응하는 시준된 이미지의 영역에서 상기 적어도 하나의 광학 수차를 감소시킨다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 온도를 나타내는 신호를 생성하는 온도 센서가 또한 제공되며, 컨트롤러는 온도를 나타내는 신호에 응답하여 광 파워를 변경하여 이미지 프로젝터의 광학 속성들에서의 온도 관련 변화들을 적어도 부분적으로 보상한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 이미지 프로젝터는 서로 다른 시간 기간에 서로 다른 컬러들에 대한 이미지 조명을 순차적으로 투사하며, 컨트롤러는 시간 기간에 동시에 광 파워를 변경시켜 컬러별 수차 보상을 제공한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 컨트롤러는 이미지 프로젝터의 제조 허용 오차를 위해 필요한 보정을 나타내는 값을 저장하도록 더 구성되며, 컨트롤러는 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 작동시켜 이미지 프로젝터의 제조 허용 오차를 위한 보정을 제공하고 현재 관심 영역에 대응하는 시준된 이미지 영역에서 적어도 하나의 광학 수차를 줄인다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 컨트롤러와 연관된 사용자 입력 장치가 또한 제공되며, 컨트롤러는 캘리브레이션 프로세스 동안 사용자 입력 장치를 통해 제공된 사용자 입력에 응답하여 이미지 프로젝터의 제조 허용 오차를 위해 필요한 보정을 나타내는 새로운 값을 저장한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 이미지 프로젝터로부터의 시준된 이미지의 초점 필드는 불균일하고, 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 가변 초점 길이를 가지며, 컨트롤러는 초점 길이를 변경하여 관심 영역에서의 시준된 이미지의 콜리메이션을 강화시킨다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 아이 모션 박스에서 관찰된 이미지의 균일성은 LOE에 도입된 이미지 조명의 편광의 함수에 따라 이미지의 필드에 걸쳐 변화되고, 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 가변 편광 수정 렌즈이며, 컨트롤러는 가변 편광 수정 렌즈를 변경하여 현재 관심 영역에 대응하는 이미지 영역의 불균일성을 줄인다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 이미지 프로젝터는 좁은 빔 조명원 및 이미지의 각도 필드에 걸쳐 좁은 빔의 스캐닝 패턴을 생성하기 위한 스캐닝 배열을 포함하며, 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 좁은 빔 조명원과 스캐닝 배열 사이의 광학 경로에 배치되거나 스캐닝 배열에 인접한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 이미지 프로젝터는 공간 광 변조기 및 시준 광학계를 포함하며, 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 시준 광학계아 LOE 사이의 광학 경로에 배치되거나 시준 광학계와 통합된다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 이미지 프로젝터는, (a)　좁은 빔 조명원; (b)　이미지 평면에서 실제 이미지를 생성하기 위해 이미지의 각도 필드에 걸쳐 좁은 빔의 스캐닝 패턴을 생성하는 스캐닝 배열; 및 시준된 이미지로서 LOE에 도입되도록 이미지 평면으로부터 이미지 조명을 시준하는 시순 광학계로서, 제어 가능한 가변 렌즈는 이미지 평면과 LOE 사이의 광학 경로에 배치되며, 디스플레이 시스템은 좁음 빔 조명원과 이미지 평면 사이의 광학 경로에 배치된 제2 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 더 포함한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 커플링-아웃 구성은 LOE 내의 복수의 상호 평행한 부분 반사 표면들을 포함하며, 부분 반사 표면들은 주요 외부 표면들에 대해 비스듬하다.
본 발명의 추가 특징에 따르며, 커플링-아웃 구성은 LOE 내에 연관되고 이미지 조명의 일부를 커플링 아웃하도로 구성된 회절 광학 소자를 포함한다.
본 발명의 일 실시예의 교시에 따르면, 사용자의 눈에 이미지를 디스플레이하기 위한 방법이 또한 제공되며, 눈은 아이 모션 박스 내에 위치되고, 상기 방법은, (a)　 디스플레이 장치를 제공하는 단계로서, 상기 디스플레이 시스템은, (i)　 평행인 한 쌍의 주요 외부 표면들을 갖는 도광 광학 소자(LOE), (ii) 시준된 이미지의 이미지 조명을 투사하는 이미지 프로젝터로서, 이미지 프로젝터는 LOE에 이미지 조명을 도힙하여 한 쌍의 주요 외부 표면들에서 내부 반사에 의해 LOE 내에 전파하도록 LOE에 광학적으로 결합되는, 상기 이미지 프로젝터, 및 (iii) 적어도 LOE의 커플링-아웃 영역과 연관된 커플링-아웃 구성으로서, 커플링-아웃 구성은 LOE 내에서 전파되는 이미지 조명의 적어도 일부를 사용자의 눈으로 보기 위한 아이 모션 박스 쪽으로 방향을 바꾸도록 구성되는, 상기 커플링-아웃 구성을 포함하는, 상기 제공하는 단계; (b)　 상기 이미지의 현재 관심 영역을 결정하는 단계; 및 (c) 이미지의 적어도 하나의 다른 영역에서 보이는 이미지 품질의 감소를 희생시키면서 관심 영역에서 적어도 하나의 광학 수차를 감소시키기 위한 이미지의 현재 관심 영역의 함수에 따라 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈의 속성을 변경시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 현재 관심 영역은 사용자의 눈의 현재 가시선을 감지하여 결정된다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 이미지는 비디오 이미지이며, 현재 관심 영역은 비디오 이미지의 콘텐트의 함수에 따라 변화된다.
본 발명의 일 실시예의 교시들에 따르면, 사용자의 눈에 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템이 또한 제공되고, 눈은 아이 모션 박스 내에 위치되며, 디스플레이 시스템은, (a)　 평행한 한 쌍의 주요 외부 표면들을 갖는 도광 광학 소자(LOE), (b)　 시준된 이미지의 이미지 조명을 투사하는 이미지 프로젝터로서, 이미지 프로젝터는 LOE에 광학적으로 결합되어 이미지 조명을 LOE에 도입하여 한 쌍의 주요 외부 표면들에서 내부 반사에 의해 LOE 내에서 전파하고, 이미지 프로젝터는 적어도 하나의 축을 따라 가변 광 파워를 갖는 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 포함하는, 상기 이미지 프로젝터; (c)　 적어도 LOE의 커플링-아웃 영역과 연관된 커플링-아웃 구성으로서, 커플링-아웃 구성 은 LOE 내에서 전파하는 이미지 조명의 적어도 일부를 사용자의 눈으로 보기 위한 아이 모션 박스 쪽으로 방향을 바꾸도록 구성되는, 상기 커플링-아웃 구성; (d)　 디스플레이 시스템의 적어도 일부의 온도를 나타내는 신호를 생성하는 온도 센서; 및 (e) 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컨트롤러로서, 컨트롤러는 온도 센서 및 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈와 연관되고, 컨트롤러는 온도를 나타내는 신호에 응답하여 광 파워를 변경하여 이미지 프로젝터의 광학 속성들에서 온도 관련 변화를 적어도 부분적으로 보상하는, 상기 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 컨트롤러는 이미지 프로젝터의 제조 허용 오차를 위해 필요한 보정을 나타내는 값을 저장하도록 더 구성되며, 컨트롤러는 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 작동시켜 이미지 프로젝터의 제조 허용 오차를 위한 보정 및 이미지 프로젝터의 광학 속성들에서 온도 관련 변화에 대한 적어도 부분 보상을 제공하도록 더 구성된다.
본 발명의 추가 특징에 따르면, 컨트롤러와 연관된 사용자 입력 장치가 또한 제공되며, 컨트롤러는 캘리브레이션 프로세스 동안 사용자 입력 장치를 통해 제공된 사용자 입력에 응답하여 이미지 프로젝터의 제조 허용 오차를 위해 필요한 보정을 나타내는 새로운 값을 저장한다.
본 발명은 첨부 도면들을 참조하여 예시로서만 본원에서 설명된다:
도 1a 및 도 1b는 사용자의 눈에 이미지를 디스플레이하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따라 구성되고 동작하는 디스플레이 시스템의 개략적인 측면도들로서, 도파관으로부터 눈으로의 이미지의 결합은 반사 배열 및 회절 배열에 의해 각각 달성된다;
도 1c는 도 1a ?? 1b의 디스플레이 시스템의 구현의 블록도이다;
도 2a 및 2b는 투과 구성 및 반사 구성으로 각각 예시된, 본 발명의 맥락에서 판차라트남-베리(Pancharatnam-Berry) 위상 렌즈의 동작의 개략도들이다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조정 가능한 광학 장치들의 포지셔닝을 예시하는 도 1a 및 1b의 시스템 구현에 따른 이미지 프로젝터의 부분 확대도이다.
도 4aa, 4ba 및 4ca는 도 1a 내지 1c의 디스플레이의 각도 시야에서 3개의 예시적인 지점들을 예시하는 도면들이다;
도 4ab, 4bb 및 4cb는 4aa, 4ba 및 4ca의 예시적인 지점들의 연속적인 지점들에 대해 가변 렌즈에 의해 보정된 도파관의 입구 조리개에서의 축외 각도의 함수에 따른 초점 깊이를 예시하는 그래프들이다;
도 4ac, 4bc 및 4cc는 가변 렌즈의 3가지 보정 상태들에 대한 3개의 예시적인 지점들의 각도 확산의 확대된 플롯들이다;
도 4cd는 도 4cb의 가변 렌즈 보정의 구현에 따른 백색 점의 색 분리를 예시하는 플롯이다;
도 5aa는 접선 및 시상 수차의 경우 도 4ca의 주변 예시적인 지점에 대한 조리개 전반에 걸친 위치의 함수에 따른 초점 평면 도트 위치의 플롯들의 그래픽 표현이다;
도 5ba는 원통형 보정의 추가 후 도 5aa와 유사하다;
도 5ab 및 5bb는 각각 도 5aa 및 5ba에 대응하는 대응하는 스폿 크기들의 예시들이다;
도 6a는 스캐닝 레이저 이미지 생성기를 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 조정 가능한 광학 장치들의 포지셔닝을 예시하는 도 1a 및 1b의 시스템 구현에 따른 이미지 프로젝터의 부분 확대도이다;
도 6b 및 6c는 도 6a의 시스템의 변형 구현에 따른 가변 렌즈에 대한 대안적인 배치 위치들의 부분도들이다;
도 7은 이중 동공 이미징을 갖는 스캐닝 레이저 이미지 생성기를 사용하는 도 1a 내지 1b의 시스템을 위한 이미지 프로젝터의 추가 대안 구현의 개략적인 측면도이다; 그리고
도 8은 이중 동공 이미징을 갖는 스캐닝 레이저 이미지 생성기를 사용하는 도 1a 및 1b의 시스템을 위한 이미지 프로젝터의 추가 대안 구현의 추가 개략적인 측면도이다.
본 발명은 사용자의 눈에 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템 및 해당 방법이다.
본 발명에 따른 디스플레이 시스템의 원리 및 동작은 도면들 및 첨부된 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
이제 도면들을 참조하면, 도 1a 및 1b는 시스템의 주요 광학 컴포넌트들의 개략적인 개요를 도시하는 반면, 도 1c는 본 발명의 특정 실시예들에 따른 시스템의 블록도이다.
일반적으로, 본 발명은 사용자의 눈(502)에 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템(500)을 참조하여 본원에 예시되며, 눈은 아이 모션 박스(504) 내에 위치된다. 디스플레이 시스템은 서로 평행한 한 쌍의 주요 외부 표면들(508, 510)을 갖는 도광 광학 요소(LOE)(506)를 포함한다. 시준된 이미지의 이미지 조명을 투사하는 이미지 프로젝터(512)는 LOE(506)에 광학적으로 결합되어 이미지 조명을 LOE에 도입하여 주요 외부 표면들(508, 510)에서 내부 반사에 의해 LOE 내에서 전파한다. 이미지 프로젝터(512)는 "POD"로 상호 교환 가능하게 지칭된다.
적어도 LOE(506)의 커플링-아웃 영역과 연관된 커플링-아웃 구성은 LOE 내에서 전파하는 이미지 조명의 적어도 일부를 사용자의 눈(502)으로 보기 위한 아이 모션 박스(504) 쪽으로 방향을 바꾸도록 구성된다. 커플링-아웃 구성의 전형적인 구현들은 예를 들어 도 1a에 예시된 바와 같이, LOE(506) 내에서 주요 외부 표면들(508, 510)에 대해 비스듬한, 복수의 상호 평행한 부분 반사 표면들(514)로서 구현된 반사 커플링-아웃 배열을 포함한다. 대안적인 커플링-아웃 배열은 도 1b에 예시된 바와 같이, LOE(506)와 연관되고 이미지 조명의 일부를 커플링 아웃하도록 구성된 하나 이상의 회절 광학 요소(516)를 사용한다. 유도광 디스플레이를 위한 반사 및 회절 커플링-아웃 배열 둘 다의 구현들에 대한 세부사항들은 이 분야에 잘 알려져 있으며, 간결함을 위해 본원에서 자세히 설명되지 않을 것이다.
이미지 프로젝터(512)가 적어도 하나의 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 포함하는 것이 본 발명의 특정 실시예들의 특히 바람직한 특징이다. 적어도 하나의 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 광학적으로 변화하는 장치(10) 및/또는 편광 변화하는 장치(13)에 의해 도 1c에 개략적으로 표현되어 있다. 적어도 하나의 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈의 구조, 기능 및 포지셔닝의 다양한 예들이 아래에서 논의될 것이나, 본 발명의 특히 바람직한 구현들에서, 가변 렌즈는 시준된 이미지가 LOE에 들어가기 전에 광학 경로에 위치된다.
일반적으로, 가변 렌즈는 이미지 프로젝터(512)의 출력 이미지의 특정 보정들 및/또는 조정들을 용이하게 하여 사용자가 보는 이미지의 인지 품질을 향상시킨다. 대부분의 구현들에서, 가변 렌즈는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컨트롤러(18)의 제어 하에 동작한다. 본 발명의 제1 양태에 따르면, 컨트롤러(18)는 이미지의 현재 관심 영역을 결정하고, 현재 관심 영역 밖에 있는 이미지의 적어도 하나의 영역에서 증가된 수차를 희생시키면서 사용자의 눈으로 볼 때 이미지의 현재 관심 영역에서 적어도 하나의 유형의 수차를 줄이기 위해 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈의 속성을 변경하는 작동 신호를 생성하도록 구성된다.
본 발명은 인간의 시력이 관찰 가시선의 중앙에 위치된 좁은 시야에 해당하는 중심와(fovea)에서 이미지 품질에 민감한 반면, 주변 시야는 이미지 품질에 훨씬 덜 민감하다는 관찰을 이용한다.
본 발명의 이 양태에 따르면, 적응형 광학 컴포넌트(가변 렌즈)는 다른 영역들, 예를 들어, 이미지의 열화가 일반적으로 감지되지 않거나 적어도 덜 중요한, 사용자 시야의 주변 영역들에서 수차를 희생시키면서, 이미지 품질이 가장 필요한 관심 필드 또는 "관심 영역"에서 수차를 최소화하거나 줄이기 위해 프로젝터의 광학 속성들을 지속적으로 수정하도록 작동된다. 이 접근 방식은 허용되는 것보다 더 큰 수차를 갖는 광학 시스템의 사용을 허용하여, 더 작고 저렴하거나 및/또는 더 콤팩트한 광학 장치의 사용을 허용한다. "관심 영역" 및 "관심 필드"라는 문구들은 본원에서 상호교환적으로 사용된다는 것에 유의해야 한다. "영역"이라는 용어는 이미지의 영역을 지칭하고, "필드"는 사용자 시야의 각도 영역을 지칭한다. 그러나, LOE으로부터 커플링된 이미지들은 무한대로 시준되기 때문에, 이미지의 "영역"은 해당 각도 "필드"에 의해 완전히 정의된다.
관심 영역은 여러 가지 방법들로 도출될 수 있다. 한 세트의 구현들에서, 시선 추적 배열이 사용자 눈의 현재 가시선을 추적하기 위해 배치되는 경우, 컨트롤러(18)는 바람직하게는 시선 추적 배열로부터 수신된 입력에 기초하여 현재 관심 영역을 결정한다. 대부분의 수차는 시야 전반에 걸쳐 비교적 부드럽게 변하기 때문에, 추정된 현재 가시선에 대한 최적화는 시선 측정 오류들 및 중심와 시각 영역의 치수를 허용하기에 충분히 넓은 영역에 대한 수차 감소를 제공하기에 충분하다.
다른 구현에서, 실시간 시선 추적 데이터가 사용될 수 없는 경우에 특히 유용하며, 관심 영역은 디스플레이된 이미지들의 콘텐트에 따라 정의된다. 따라서, 예를 들어, 이미지의 영역에 텍스트 자막이 있는 경우, 자막의 영역은 선명도 향상을 위해 수차 감소를 제공하기 위해 높은 우선 순위로 가정될 수 있다. 마찬가지로, 주어진 순간에 디스플레이 영역의 일부만이 현실 세계에 겹쳐진 정보 또는 객체들의 디스플레이를 위해 사용되는 증강 현실 애플리케이션들에서, 현재 디스플레이된 영역 또는 영역들은 현재 활성화되지 않은 디스플레이 영역들보다 우선권이 주어진다. 관심 영역은 현재 활성 영역들의 중심으로 정의되거나, 또는 콘텐트에 따라 활성 영역들 간에 우선 순위를 지정하는 추가 알고리즘들을 사용하여 정의될 수 있다.
현재 관심 영역을 결정하기 위한 이미지 콘텐트의 분석은 일반적으로 적절한 이미지 처리 알고리즘들을 구현함으로써 컨트롤러(18)에 의해 실시간으로 수행될 수 있다. 이러한 알고리즘들은 앞서 언급된 분석 및 기타 유사한 분석을 구현하여 이미지에서 적절한 관심 영역을 식별하고 그에 따라 관심 영역을 정의한다. 이는 일반적으로 디스플레이의 현재 활성 영역들; 텍스트 또는 고해상 이미지 요소들을 포함하는 이미지 영역들; 얼굴들을 포함하는 이미지 영역들; 및 비디오 이미지의 이전 프레임들에 대해 상대적인 모션이 있는 이미지 영역들 중 하나 이상에 대한 검색을 포함한다. 이러한 모든 이미지 처리 알고리즘들은 잘 알려진 이미지 처리 기술을 사용하여 구현하기 쉬우며, 표준 이미지 처리 라이브러리의 기능을 사용하여 수행될 수 있다. 다른 유형의 콘텐트 간의 우선 순위는 시스템 설계자에 의해 시스템의 의도된 용도에 따라 선택될 수 있으며, 시스템은 이미 콘텐트의 유형 검출에 기초하여 자동으로, 또는 사용자 입력에 의해 시스템의 현재 사용에 따라 둘 이상의 모드들 간에 전환 가능할 수 있다.
대안으로, 일부 경우에, 관심 영역의 미리 선택된 정의는 비디오 이미지와 연관된 현재 관심 영역을 나타내는 데이터 스트림으로서 컨트롤러(18)에 제공될 수 있다. 데이터 스트림은 선택적으로 비디오 소스와 함께 인코딩될 수 있거나, 또는 동적으로 생성된 그래픽의 경우, 디스플레이될 그래픽 요소들을 생성하는 프로세서에 의해 추가 출력으로 제공될 수 있다.
여기서 "컨트롤러"라는 용어는 가변 렌즈의 속성들을 직접 또는 간접적으로 조정하는 작동 신호를 생성하는 장치를 지칭하는 데 사용된다는 점에 유의해야 한다. 컨트롤러는 일반적으로 하나 이상의 프로세서, 하나 이상의 데이터 저장 장치, 및 입력들과 출력들을 위한 다양한 인터페이스들을 포함하며, 모두 이 기술 분야에 공지되어 있다. 물리적으로, 컨트롤러는 단일 유닛일 수 있거나 그 기능들이 둘 이상의 유닛들 간에 세분화될 수 있으며, 컨트롤러는 예를 들어 이미지 프로젝터 또는 임의의 기타 필요한 기능을 구동하는 것과 관련된 다양한 추가 기능들을 수행하는 처리 시스템과 통합될 수 있다. 프로세서는 디스플레이 어셈블리의 일부로 위치하거나, 또는 적절한 통신 링크에 의해 링크된 다른 위치들 간에 세분화될 수 있으며, 그 다양한 기능들은 원하는 방식으로 세분화된다. 프로세서 또는 프로세서들은 적절한 운영 체제에서 동작하고 적절한 소프트웨어에 의해 구성되거나, 전용 하드웨어로서, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 임의의 조합에 의해 구성된 범용 프로세서들을 포함하는, 임의의 유형의 프로세서들일 수 있다.
"조정 가능한 렌즈"라는 용어는 본원에서 조리개를 통과하거나 조리개에서 반사되는 빛의 위상 콘텐트를 수정하는 임의의 장치를 지칭하는 일반적인 용어로 사용된다. "조정 가능한 렌즈"는 적어도 하나의 축을 따라 조정 가능한 광학 파워를 갖는 렌즈들 및 광의 편광에 가변적인 영향을 미치는 장치들을 포함한다. 이러한 장치들의 예들이 하기에 논의된다.
도광 광학 요소(LOE)라는 용어는 본원에서 "도파관"과 "기판"이 상호교환적으로 사용되어 시준된 이미지가 내부 반사에 의해 전파되는 적어도 두 개의 주요 평면 평행 외부 표면들에 의해 경계를 이루는 도광 요소를 지칭한다. 증강 현실 애플리케이션들의 경우, LOE는 투사된 이미지를 실제 세계의 뷰와 결합한다는 점에서 "컴바이너"로도 지칭된다. 시준된 이미지와 함께 평면 평행 표면들을 사용하면 기판의 확장된 영역에 걸쳐 이미지 조명의 부분 커플링-아웃에 의해 조리개 확장을 용이하게 한다. 선택적으로, LOE는 PCT 특허 출원 공개 번호 제WO　2020/049542호(이는 본 출원의 우선일 미공개되었으며 선행 기술이 아님)에 기술된 바와 같이, 하나 이상의 치수에서 조리개 확장을 달성하기 위해 배치된 하나 이상의 특징 세트를 포함할 수 있다.
본 출원에서 인용된 "이미지"는 디스플레이 영역 전체 또는 디스플레이 영역 내의 임의의 영역을 포함하는 임의의 이미지일 수 있다. 이미지는 일반적으로 "비디오 이미지" 또는 간단히 "비디오"라고 하는, 일견 시변 이미지를 제공하는 일련의 이미지들 또는 프레임들의 일부이다. 이미지들 및/또는 비디오는 전체 프레임(예를 들어, 직사각형) 이미지들일 필요가 없으며, 대신 디스플레이될 다양한 격리된 영역들, 그래픽 요소들 또는 객체들을 정의할 수 있다. 더욱이, 이미지들 또는 비디오는 그래픽 형식으로 저장되거나 스트리밍될 필요가 없으며, 대신 벡터 그래픽들 및/또는 임의의 다른 렌더링 하드웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 생성될 수 있다. 각 경우에, 사용자의 눈에 제시될 신호는 일반적으로 픽셀 위치 및 강도/컬러 값의 세트로 정의되는 그래픽 출력이며, 이를 본원에서 "이미지"라고 한다.
수차가 감소되는 "관심 영역"의 범위는 해당 수차의 공간적 변동에 따라 반드시 명확하게 구분되는 것은 아니다. 많은 경우에, 관심 영역은 특정 방향, 예를 들어 수차 감소가 최적화되는 관심 영역의 중심에 의해 정의될 수 있으며, 필드의 나머지에 대한 보정의 영향이 본질적으로 뒤따른다. 그러나, 본 발명의 이 양태에서 다루어 지는 수차는 시야에 걸쳐 변하는 것이기 때문에, 조정은 일반적으로 소수의 각도 시야에 대해 주어진 유형의 수차에 대한 수차 감소를 최적화하고, 시야 내의 적어도 하나의 다른 영역에서 동일한 수차의 증가를 일으킨다.
이제 도 1c를 더 자세히 살펴보면, 이는 시스템의 비제한적 구현의 컴포넌트들을 개략적으로 도시한다.
광학적 가변 장치(10) 및 편광 가변 장치(13)는 이미지 생성기(12)에 의해 전송된 이미지의 광학적 속성들을 수정한다. 수정된 이미지는 컴바이너(예를 들어, 도파관)(14) 및 관찰자의 눈(16)으로 전송된다. 컨트롤러(18)(제어 장치들(10 및 13))는 바람직하게는 다음의 실시간 파라미터들의 일부 또는 전부를 수신한다:
1. 관찰자의 가시선의 방향. 이 정보는 시선 추적기 시스템(20)에 의해 제공된다. (특히, 본 발명은 관찰자가 보고 있는 관심 영역을 나타내는 상당히 저해상도의 시선 추적 정보만을 필요로 함). 예를 들어, 대략 5도의 정확도가 일반적으로 본 발명의 구현에 충분하다.
2. 순간적인 컬러 조명: 컬러 시퀀스로 조명하는 시스템들은 서로 다른 타임 슬롯들에서 서로 다른 컬러 이미지들(적색, 녹색 및 청색)을 전송한다. 특정 타임 슬롯에 특정 컬러가 조명되고 있는 것에 대한 동기화 정보가 바람직하게는 이미지 컨트롤러(22)로부터 수신된다.
3. 시스템 온도: 파라미터는 시스템의 임계 위치(들)에 위치된 하나 이상의 온도 센서(24)에 의해 검출되었다.
시스템의 시뮬레이션 또는 테스트는 상기 파라미터들인, 시선(시야), 컬러 및 온도에 의해 생성된 수차의 필요한 수정을 위한 룩업 테이블을 생성하는 데 사용될 수 있다. 대부분의 경우, 다양한 파라미터들에 필요한 수정들은 추가되지만, 더 정교한 수정 매트릭들은 시스템 메모리/데이터 저장소(26)에 저장될 수 있다. 따라서, 컨트롤러(18)는 관심 필드의 부분에서 광학 이미지 품질을 최적화하기 위해 가변 렌즈들을 작동시킬 수 있다. 룩업 테이블들은 다양한 유형의 수차를 고려할 수 있으며, 이는 스캐닝 시스템에 대한 스캔 역학과 관련된 수차도 포함할 수 있다.
시선 추적에 기반한 동작의 경우, 동작 동안, 컨트롤러(18)는 시선 추적기(20)로부터 가시선의 입력을 수신하고, 장치들(10 및 13) 중 하나 또는 둘 다를 작동시켜 적어도 하나의 축 및/또는 관찰자가 보고 있는 현재 관심 영역에서 최소 수차 및/또는 최대 신호 강도를 위한 편광을 따라 초점 및/또는 광 파워를 최적화한다. 보정은 또한 바람직하게는 이미지 컨트롤러(22) 및 열 센서(24)의 출력을 고려하고, 데이터 저장소(26)에 저장된 수차 라이브러리로부터 적절한 보정을 검색할 수 있다. 시야의 특정 영역에 대해 조정이 최적화된다는 사실은 일반적으로 시야의 다른 영역들에서 이미지 품질이 저하된다. 그러나, 이러한 영역들은 현재 관찰자의 가시선 근처에 있지 않기 때문에, 주변 필드의 품질 저하가 잘 허용되며 일반적으로 눈에 띄지 않는다.
일부 경우에 장치(10)에 의한 광학 보정을 도입하면 이미지에 약간의 왜곡이 발생한다. 이 왜곡은 일반적으로 로컬의 좁은 관심 필드에서(가시선에서) 이미지 시프트로 나타난다. 이 시프트는 두 프로젝터들에 대해 서로 다른 보정들을 갖는 쌍안 시스템의 경우 오정렬을 발생시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해, 왜곡 맵은 또한 바람직하게는 메모리(26)에 의해 저장되어 드라이버(18)가 사전 보상을 위해 예측된 왜곡(또는 그에 대한 보정)을 이미지 프로세서 모듈(28)에 전송할 수 있도록 한다.
다양한 장치들 및 기술들이 관심 필드 내에서 광학적 속성들을 개선하기 위해 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 구현하는 데 사용될 수 있다. 보이스 코일 또는 피에조 액추에이터에 의한 기계적 렌즈 이동은 옵션이지만 속도와 신뢰성이 제한될 수 있다. 더 바람직한 옵션은 CORNINGⓒ(US)에서 시판되는 VARIOPTICⓒ 또는 OPTOTUNEⓒ에서 시판되는 초점 조정 가능한 렌즈와 같은 커패시터 기반 장치이다. 더 바람직한 옵션은 최소한의 분해 효과로 고속으로 사용될 수 있는 액정 기반 컴포넌트이다. 예를 들어, 특허 출원 공개 번호 제WO 2006/022346호가 유리하게 사용될 수 있다. 대안으로, 난시 및 구면과 같은 보다 복잡한 보정 기능은 하나 이상의 판차라트남-베리 위상(PBP) 렌즈("기하학적 위상 렌즈"라고도 함)를 사용하여 구현될 수 있다. 더 바람직한 옵션은 DeepOptics Ltd.(이스라엘)로부터 시판되는 것들과 같은 제어 가능한 액정 렌즈이다.
옵션으로, 사용자 입력(도시되지 않음)은 초점 조정을 위해 컨트롤러(18)에 대한 사용자 피드백을 허용하기 위해 제공될 수 있다. 이 수동 초점 조정 입력은 시간 경과에 따른 장치의 광학 품질 저하를 보상하기 위해 캘리브레이션을 제공할 수 있다.
도 2a 및 2b는 PBP 렌즈를 기반으로 이 시스템을 구현하는 편광 양상을 개략적으로 예시하고 있지만, 다른 편광 기반 장치들에 적용될 수 있다. 도 2a는 선형 편광이 λ/4 파장판(70)에 들어가 원형 편광으로 변환되는 패스-스루 구현이 있는 구성(67)을 예시한다. 이 광은 PBP 렌즈(71)를 통과하여 필요에 따라 광 파워(도시되지 않음)와 역 원편광을 얻는다. 필요한 경우, 출력 이미지를 선형 편광으로 변환하기 위해 또 다른 λ/4 파장판(72)이 사용된다.
편광 빔 스플리터(PBS)로의 PBP 렌즈의 통합은 도 2b의 방식(69)으로 도시된다. 선형 편광된 입력광은 PBP 렌즈의 광 파워에 의해 작용하는 것 외에도, λ/4 파장판(76)과 PBP렌즈(77)를 거쳐 도 2a에서와 같이 원편광된다. 여기서, λ/2 파장판(78)은 편광 배향을 반전시키고 반사기(79)는 편광 배향을 다시 한 번 반전시킨다. 광이 컴포넌트들을 다시 통과함에 따라, 더 많은 광 파워를 획득하고 입사광에 직교하는 선형 편광으로 나타난다. 일부 구현들에서, 이 후자의 구성은 주어진 조정 가능한 렌즈 장치에 대해 두 배의 광 파워 보정을 제공하는 이점들이 있을 수 있다.
본 발명을 사용한 광학계의 일 예가 도 3에 도시된다. 이 시스템은 이미지 조명을 도파관(LOE(506))에 도입하는 프로젝터(512)를 기반으로 한다. 도파관으로의 이미지 조명은 관심 영역에 해당하는 시야 영역(관찰자의 현재 가시선 주변)에서 시준(무한대의 이미지)되어야 한다.
편광 빔 스플리터 프리즘에 기반한 광학 배열의 비제한적인 예에서, (도시되지 않은 소스로부터의) 조명 광(50)은 편광 빔 스플리터(PBS)(52)로부터 이미지 생성 매트릭스(54)(예를 들어, LCOS 공간 광 변조기)로 반사된다. 대안으로, 조명 소스(50)는 스캐닝 레이저 빔(여기에는 도시되지 않았지만, 아래에서 더 논의됨)일 수 있으며, 이 경우 54는 일반적으로 반사기, 확산기, 또는 가장 바람직하게는 1/4 파장판과 결합된 마이크로 렌즈 어레이(MLA)이다. 이미지 광은 PBS(52)를 통해 반사 렌즈(56)(바람직하게는 최소 비용의 구면)로 반사되고, 다시 PBS(52)로 반사된다. 광은 PBS(52)로부터 반사되고, 예를 들어 결합 프리즘(60)과 같은 임의의 적절한 결합 배열을 통해 도파관(506)에 결합된다.
편광 가변 장치(도 1c의 장치(13))가 필요한 경우, 이는 바람직하게는 59로 지정된 액정 장치로 구현된다. 수차 보상을 위한 광 파워 수정(도 1c의 장치(10))은 58A(도 2a에서 상기에 설명된 방식(67)과 동일) 또는 58B(도 2b에서 상기에 설명된 방식(69)과 동일)에 배치된 조정 가능한 렌즈를 사용하여 구현될 수 있다. 이는 58B에서 전개되는 경우, PBS(52)에서 광학 경로의 정확한 라우팅에 필요한 편광 시프트는 바람직하게는 방식(69)에 도시된 구성에 의해 제공된다. 그렇지 않은 경우, 또 다른 1/4 파장판이 당업계에 알려진 바와 같이 반사 렌즈(56) 앞에 배치된다.
보정이 없는 디스플레이 시스템의 이미지는 일반적으로 상당한 수차를 가지고 있다. 이 구성에서 가장 지배적인 수차는 일반적으로 '시야 곡률'이다. 도 4aa 내지 4ac는 시야 곡률로 인한 왜곡을 최소화하기 위한 종래의 접근 방식을 도시한다.
도 4aa는 시스템의 각도 필드 및 분석을 위해 선택된 3개의 지점들인, 필드의 중심(82), 필드의 반경의 중간 지점(84) 및 필드의 에지(86)를 예시하는 도면(80)이다. 도 4ab, 그래프(90)는 필드 곡률을 나타내며, 여기서 x 축은 로컬 초점 거리이고 y 축은 필드의 반경이다. 곡선들(92 및 96)은 각각 시상 및 접선 초점 거리를 나타내며, 여기서 라인(96)은 시스템의 위치(실제 전송된 이미지 평면의 위치)를 나타낸다. 96 내지 92 및 96까지의 거리들은 로컬 디포커싱을 나타내며, 해당하는 특정 필드 위치에서 시준되지 않은 이미지가 생성된다. 필드에 걸친 이러한 왜곡의 최소화는 통상적으로 지점(84a)(화살표로 표시됨)에 대한 이미지 평면을 최적화함으로써 달성되므로 플롯(90)은 84b에서 최소 거리를 갖는다. 이러한 방식으로, 전체 필드에 걸쳐 평균화된 82b 및 86b에서 라인(96)까지의 거리로 표현되는 디포커스가 최소화된다.
이 솔루션은 82a에 대한 중심 파장(녹색) 스폿들을 82c로 도시하고, 마찬가지로 지점(84a 및 86a)에 대해 각각 84c 및 86c로 도시하는, 도 4ac의 플롯(100)에 예시된 바와 같이 분명히 불완전하다. 84가 최고의 품질(포커싱됨)인 반면 다른 이미지 지점들은 더 많은 확산을 가지고 있는 것이 분명하다. 결과적으로, 이미지 품질은 필드의 중앙과 에지들에서 저하된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 초점의 동적 조정은 관찰자의 현재 가시선에 따라 수행되어 관찰자가 현재 보고 있는 영역(현재 관심 영역 또는 "중심와 영역"이라고 함)에 맞게 초점이 최적화됩니다). 현재 관찰자의 주변 시야에 있는 영역의 품질이 저하된다. 이 접근 방식은 전체 시야에 걸쳐 인지된 이미지 품질을 향상시키는 동시에 이미지 품질에 대한 주변 인간 시야의 상대적 둔감성을 활용하여, 주변 시야에서 추가적인 이미지 저하가 잘 허용되도록 하는 데 효과적이다.
따라서, 시선 추적기가 시야의 중심(도 4ba에서 화살표(102)로 표시됨)에 있음을 검출할 때, 가변 장치(58B)는 이 관심 필드에서 초점을 최적으로 시프트하기 위해, 예를 들어 -1/2 디옵터에서 활성화된다. (이 예에서, 능동 광학 장치가 도 3의 58B에 배치되면, 광 파워의 절반이 필요하다.) 도 4bb의 플롯(104)은 필드에 걸쳐 조정된 초점을 도시하는 것으로, 82b 영역의 초점이 라인(96)과 교차함을 나타내며, 이 라인은 이미지의 이 영역이 도광 광학 요소에 대한 입력에서 올바르게 시준되었음을 나타낸다. 도 4bc는 중앙 필드 스폿(82c)의 상당한 개선 및 필드(86c)의 에지에서의 상당한 열화를 나타내는 3개의 기준점들에 대한 결과적인 점 확산 함수를 도시한다. 이 예시에서는 분명하지 않지만, 스폿 크기는 또한 미드 필드(84c)에서 약간 저하된다.
관심 영역이 필드의 에지로 변경될 때(도 4ca, 화살표(108)), 광학 가변 장치(58A)는 예를 들어 +1 디옵터(또는 58B의 장치에서 그 양의 절반)로 조정되어, 도 4cb 및 4cc, 플롯(110 및 112)에 도시된 바와 같이 필드의 에지 근처에서 이미지 품질에 대한 상응하는 개선을 초래한다. 이 경우, 개선은 중앙 필드(이는 현재 관찰자의 시야에 대한 "주변"임)의 이미지 품질 저하라는 대가를 치르게 된다.
특정 경우에, 광학적 가변 장치(10)의 유효 광 파워는 파장에 따라 변하여, 컬러 투사된 이미지를 구성하는 서로 다른 컬러들에 서로 다르게 영향을 미칠 수 있다. 도 4cd에서, 플롯(114)은 상기에 언급된 +1 디옵터 보정 동안 이미지에서 백색 픽셀을 구성하는 적색, 녹색 및 청색 색 분리의 스폿들을 확대하여 개략적으로 예시한다. 이 예(이는 일반적인 것으로 생각되지만, 비제한적임)에서, 모든 컬러들이 초점에 맞게 효과적으로 보정되지만, 관심 필드에서 (여기서는 샤프한 스폿으로 나타나지만 서로에 대해 시프트되는) 서로 다른 배율을 갖는다. 이는 다음을 통해 보상될 수 있다:
1. 컬러들 중 하나 이상에 대한 이미지 데이터 정보에서 동일하지만 반대되는 변위를 생성하기 위해 디지털 이미지 프로세서에 서로 다른 배율을 도입하는 단계; 또는
2. 컬러들이 순서대로 조명되는 경우, 그리고 조정 가능한 렌즈의 응답 시간이 (예컨대 LCD 렌즈 기술로) 충분히 빠른 경우, 가변 장치(58)의 광 파워는 이러한 배율 변동을 보상하기 위해 모든 컬러 조명에 대해 변경될 수 있다.
더 복잡한 수차 보상(예컨대 난시와 구면의 조합)은 가변 장치(58)에 의해 생성될 더 복잡한 광학 프로파일을 필요로 한다. 이는 예를 들어 DeepOptics Ltd.(이스라엘)에서 제조된 LCD 렌즈를 사용하여 달성될 수 있다.
다른 광학 구성들 및 디스플레이 기술들은 또한 시선 추적기의 입력으로부터 도출되거나 이미지 콘텐트로부터 결정될 수 있는 현재 도출된 관심 영역에 따라 시야 전반에 걸쳐 이미지 품질에 영향을 미치는 초점 및/또는 편광 및/또는 기타 광학 속성들을 조정하고, 속성들을 조정하여 현재 관심 영역에서 개선된 이미지를 제공하는 상기 접근 방식을 사용할 수 있다. 다른 관련 기술들은 이에 제한되는 것은 아니나, 도파관 및 마이크로 LED 기반 프로젝터들로의 레이저 스캐너들을 포함한다.
가변 렌즈 또는 렌즈들은 하기에 예시되는 바와 같은, 도 3에 도시된 예시적인 위치들 이외의 다른 위치들에 배치될 수 있다.
이제 편광 조정 장치(13)로 돌아가면, 일부 도파관 기반 근안 디스플레이는 편광된 광이 도파관에 주입될 때 이미지 불균일성을 나타낸다. 도 1의 장치(13) 및 도 3의 59는 관심 필드에서 개선된 이미지 균일성을 달성하기 위해 바람직하게 출구 편광을 제어하는 편광 관리 장치를 도시한다. 이 경우에, 룩업 테이블은 필드의 다양한 부분들에 대한 최적의 편광 상태를 정의하는 드라이버 메모리(26)에 저장되어야 한다. 테이블은 각 제품에 대해 한 번 수행된 실험실 테스트를 기반으로 경험적으로 결정되거나, 또는 경험적 확인 여부에 관계없이 이론적 계산을 기반으로 도출될 수 있다. 그런 다음, 드라이버는 관심 필드(예를 들어, 현재 가시선)에 따라 편광 상태를 생성하도록 장치(59)를 작동시킨다. 초점 보정과 편광 보정은 각각 그 자체로 특허 가능한 중요성으로 간주되지만 특정 시너지 효과와 함께 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
난시 보정
난시는 원형 대칭 광학 장치에 존재할 수 있으며, 광학 장치 오정렬의 경우 또는 시스템에 원통형 광학 장치가 있는 경우에 중요해진다. 도 5aa는 1mm 오정렬이 입사동(entrance pupil)에 도입될 때, 도 3의 시스템의 필드 지점(86C)의 수차를 도시한다. 플롯(150)은 x축이 조리개의 광선 위치이고 y축이 초점 평면에서 이 광선의 위치인, 접선 수차를 도시한다. 이 플롯에서, 평평한 선은 최소한의 수차를 나타낸다. 플롯(150)이 기울어져 이러한 광선의 초점이 흐려지는 것이 분명하다. 플롯(152)은 시상 광선의 곡선이지만 비교적 평평한 플롯을 도시한다. 이러한 수차 플롯은 세장형 형상(도 5ab)을 갖는 초점 스폿(154)으로 해석된다.
이러한 수차를 보정하기 위해, 원통형 보정은 바람직하게는 장치(58A)의 원형 대칭 보정에 추가되고, 원통형 보정은 1.3미터의 초점 길이를 갖는다. 이 독립적인 원통형 보정은 원통형 광 파워를 갖는 추가 LCD 레이어에 의해 도입될 수 있다. 결과적으로, 접선 광선(156)은 보정되지만(더 평평한 플롯) 시상 광선(158)은 변경되지 않는다(도 5ba). 이는 160에서 볼 수 있는 바와 같이 스폿 높이의 감소를 가져온다(도 5bb).
축소된 차원의 가변 초점 렌즈를 사용한 레이저 스캐닝 구현
레이저 스캐닝 시스템이 투사된 이미지를 생성하는 데 사용되는 경우, 스캐닝 배열 근처 또는 그 이전의 광학 경로에서 빔의 작은 치수는 특히 콤팩트한 가변 초점 렌즈를 사용할 수 있게 하여, 설계 요구 사항들을 완화시키고 더 빠른 응답 시간을 가능하게 한다.
예시적인 레이저 스캐닝 시스템이 도 6a에 도시된다. 시준 광학계(201)를 갖는 레이저(200)는 스캐닝 미러들(202V(수직) 및 202H(수평)) 상으로 광을 전송하여 도 3을 참조하여 상기에 예시된 것과 유사한 스캐닝 빔(202H로부터 발산하는 화살표들로 개략적으로 도시됨)으로 그리고 시준 광학계 상으로 광을 전송한다. 이 경우에, 요소(54)는 바람직하게는 확산기와 결합된 미러일 수 있거나, 또는 가장 바람직하게는 레이저 조명의 후속 제어된 발산으로 이미지 평면을 정의하는 마이크로 렌즈 어레이(MLA)일 수 있다. 본원에 설명된 PBS 프리즘 기반 광학계는 비제한적이며, 굴절 렌즈와 광이 전송되는 마이크로 렌즈 어레이를 사용하는 자유 공간 광학계 구현은 본원에 예시된 구성과 완전히 동일하며, 일부 경우에는 선호될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 자유 공간 투과 광학계가 사용되는 경우, 편광 조작기(상기의 편광 가변 장치(13))는, 사용되는 경우, 광학 경로를 따라 임의의 지점에서 구현될 수 있는데, 이 구성에서는 일반적으로 편광에 대한 이미지 프로젝터 컴포넌트들의 광학 감도가 없기 때문이다.
도파관의 레이저 빔의 결합을 유지하기 위해, 도파간 입사동(204)은 "동공 이미징"이라고 하는 광학 배열에서 미러들(202)에 가능한 한 가깝게 이미징된다. 렌즈(58C)는 가변 초점 렌즈이다. 이는 이에 제한되는 것은 아니나, Deep-Optics Ltd.(이스라엘)에서 시판되는 것과 같은 액정 렌즈 또는 Corningⓒ 또는 Optotuneⓒ의 VARICOTICⓒ라는 이름으로 판매되는 것과 같은 정전기 작동 렌즈를 포함하는, 임의의 앞서 언급된 기술들을 사용하여 구현될 수 있다. 대안으로, 반사 광학 요소들을 사용하는 본원에 설명된 임의의 구현들에서, 가변 광학 요소는 예를 들어 표면(56)을 대체하는 가변 곡률 반사기로서 구현될 수 있다. 이는 정전기 렌즈를 반사 코팅으로 코팅하여 구현될 수 있다. 이 설명의 목적을 위해, 가변 렌즈를 갖는 예시적인 장치들이 본원에 예시될 것이지만, 각각의 경우에, 가변 광 파워 반사기들도 적용 가능하다는 것을 이해해야 한다. 이러한 모든 가변 렌즈들은 활성 조리개가 작을 때 더 빠른 응답을 보인다.
매우 낮은 광 파워의 경우, 가변 렌즈(58C)는 레이저 렌즈(201)와 통합될 수 있다. 다수의 컬러 레이저들(적색, 녹색 및 청색)이 동일한 축을 따라 투사되는 경우, 가변 렌즈는 바람직하게는 모든 빔을 결합하기 위해 멀티플레싱한 후, 공통 광학 경로에 위치된다. 레이저 구현에 대한 세부 사항들은 본원에 나타내지 않는다.
도 6a로부터 레이저 빔의 공간 범위는 스캐닝 미러들(202) 근처 및 이전 위치들에서 가장 좁다는 것이 명백하다. 따라서, 가변 렌즈(58C)를 이러한 위치들에 배치함으로써, 작은 광학 조리개 렌즈(예를 들어, 1mm 정도의 직경을 가짐)가 사용될 수 있다. 이는 가변 광학계의 빠른 응답 시간으로 구현들을 용이하게 한다.
렌즈(58C)에서 요구되는 광 파워 변화는 상대적으로 낮기 때문에, 레이저 빔의 발산 및 폭을 실질적으로 변경하지 않는다. 추가 옵션은 이 렌즈를 미러들(202V/H)에 가깝게 배치하는 것이며, 이는 미러들의 빔 크기에 미치는 영향도 최소화하고 동공 이미징 배열의 저하도 최소화한다. 결과적으로, 미러들에서 및 동공(204)에서 전력 손실이 최소화된다. 도 6b는 가변 렌즈(58D)가 미러들(202V/H) 사이에 있는 배열을 개략적으로 도시하고, 도 6c는 미러들(202V/H) 이후의 가변 렌즈(58E)를 도시하고 있지만, 스캐닝 빔의 공간적 확산이 여전히 상대적으로 작고 작은 가변 렌즈가 사용될 수 있을 정도로 미러들에 충분히 가깝다.
반사 및/또는 투과 광학계에 기반한 다양한 광학 아키텍처들이 일반적으로 디스플레이 시스템, 특히 가변 렌즈를 구현하는 데 사용될 수 있다. 도 7은 이중 동공 이미징을 갖는 광학 배열의 다른 예를 도시한다. 도파관(62) 입사동(204)은 미러(202V) 상으로 이미징되고 다시 한번 미러(202H)로 이미징된다. 가변 광학계는 렌즈들(58F1 및 58F2) 또는 반사기들(58G1 및 58G2)과 통합되거나 이에 인접하여 구현될 수 있다. 하나 이상의 가변 렌즈가 사용될 수 있으며, 예를 들어 원통형 가변 LCD는 58F1에서 사용될 수 있고, 직교 배향된 원통형 가변 LCD는 58F2에서 사용될 수 있다. 원통형 또는 구면 가변 렌즈는 임의의 적절한 기술(예를 들어, LCD 및 정전기)을 사용하여 구현될 수도 있다.
렌즈(58H)는 또한 앞서 설명된 바와 같이 레이저 광학계와 선택적으로 결합된 가변 렌즈로 구현될 수 있다.
이제 도 8로 돌아가서, 레이저 스캐닝 이미지 프로젝터들의 경우, 프로젝터는 두 개의 광학 서브 섹션들인, 스캐닝 레이저(1201)에서 마이크로 렌즈 어레이(MLA)(1329)까지의 레이저 섹션; 및 MLA에서 출사동(1334)까지(입사동에서 도판관까지)의 릴레이 섹션으로 처리될 수 있다. 릴레이 섹션의 시야 곡률 수차를 최소화하기 위해, MLA(1329)가 도시된 바와 같이 곡선 섹션에 생성될 수 있다. 그러나, 이 곡률은 레이저 섹션의 바람직한 곡률과 일치하지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 양태에 따르면, 렌즈(1223)는 MLA의 적절한 섹션(따라서 관심 필드)에 최적의 레이저 빔 초점을 생성하도록 적응적으로 설정될 수 있다. 이 렌즈는 작기 때문에 빠른 수정이 가능하다. 이 렌즈를 스캐닝 미러들 근처에 두는 것이 바람직하다. 대안으로, 렌즈(1227)는 적응형으로 설정할 수 있지만, 이 경우 더 큰 렌즈가 필요하다.
레이저 소스에 의해 유도된 열 구배가 릴레이 섹션과는 달리 레이저 섹션 광학을 더 왜곡할 수 있기 때문에 레이저 섹션의 능동 광학 보상도 바람직하다.
이 예에서, 레이저(1201)는 복수의 사이드 레이저들(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색)로서 구현될 수 있다. 이러한 레이저들은 서로 가까우므로 거의 동일한 시야 곡률을 갖는다. 이 경우, 1223에 의해 구현된 보상은 3개의 레이저들의 위치에 대한 평균으로 설정되거나, 도는 인접한 레이저들 중 중앙에 위치된 레이저에 따라 설정될 수 있다.
MLA에서 출사동까지의 릴레이 서브섹션(1300L)은 독립적인 광학 시스템으로 간주될 수 있으며, 선택적으로 수차 및/또는 편광 조정의 추가 보정을 제공하기 위해 추가 가변 렌즈(일반적으로 본원에 예시된 렌즈들 중 하나와 통합됨)가 제공될 수 있다.
무방향 보정
지금까지 설명된 본 발명의 예들은 모두 아이 모션 및/또는 이미지 콘텐트에 따라 동적으로 변하는 현재 관심 영역의 식별을 포함했다. 그러나, 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈 및 대응하는 컨트롤러의 포함은 전체 필드에 대해 전체적으로 보정이 이루어지는 경우에도 본 발명의 다양한 추가 양태들에 따라 유리하게 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 보정의 예들로는, 이에 제한되는 것은 아니나, 온도 변화들로 인한 편차 보정, 제조 허용오차를 보상하기 위해 수행되는 캘리브레이션 보정, 및 일정 시간 기간 동안 다양한 요인들로 인해 발생할 수 있는 이미지 품질 저하의 보정을 허용하는 사용자 입력에 따른 초점을 포함한다. 이러한 경우들 각각에서, 본원에 제공된 보정은 이미지 프로젝터 레벨, 즉 이미지 조명이 LOE에 입력되기 전에 수행되며, LOE에 주입된 이미지의 시준을 향상시킨다.
따라서, 예를 들어, 도 1a 내지 1c의 특징들의 서브셋에 대응하는, 본 발명의 추가 양태에 따르면, 사용자의 눈에 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템은 모두 상기에 설명된 바와 같이, LOE(506) 및 이미지 프로젝터(512)를 포함하며, 적어도 하나의 축을 따라 가변 광 파워를 갖는 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈(10)를 포함한다. 온도 센서(24)는 디스플레이 시스템의 적어도 일부의 온도를 나타내는 신호를 생성하기 위해 일반적으로 광학 하우징의 일부로서 시스템과 통합된다. 컨트롤러(18)(모두 상기에 설명된 바와 같음)는 온도를 나타내는 신호에 응답하여 작동 신호를 생성하여 이미지 프로젝터의 광학 속성들의 온도 관련 변화를 적어도 부분적으로 보상하기 위해 광 파워를 변화시킨다. 보정은 일반적으로, 상기에서도 논의된 바와 같이, 데이터 저장 장치(26)에 저장된 룩업 테이블로부터 검색된다.
추가로 또는 대안으로, 공장 설정 보정(또는 룩업 테이블에 대한 해당 조정)은 사후 캘리브레이션 프로세스를 기반으로 제공될 수 있으므로, 컴포넌트 허용 오차 및/또는 대량 생산 과정에의 어셈블리 변동성으로 인해 발생할 수 있는 누적 오차 또는 수차에 대한 보상을 가능하게 한다.
추가로 또는 대안으로, 사용자 입력(도시되지 않음)은 초점 조정을 위해 컨트롤러(18)에 대한 사용자 피드백을 허용하기 위해 제공될 수 있다. 이 수동 초점 조정 입력은 시간 경과에 따른 장치의 광학 품질 저하를 보상하기 위해 캘리브레이션을 제공할 수 있다. 따라서 컨트롤러는 캘리브레이션 프로세스 동안 사용자 입력 장치를 통해 제공된 사용자 입력에 응답하여 이미지 프로젝터의 제조 허용오차를 위해 필요한 보정을 나타내는 새로운 값을 저장한다.
상기 설명은 단지 예로서 제공되는 것으로 의도되며, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위 내에서 많은 다른 실시예들이 가능하다는 것이 이해될 것이다.

Claims (22)

  1. 사람의 눈에 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템으로서, 상기 눈은 아이 모션 박스 내에 위치되고, 상기 디스플레이 시스템은,
    (a) 평행한 한 쌍의 주요 외부 표면들을 갖는 도광 광학 소자(LOE);
    (b) 시준된 이미지의 이미지 조명을 투사하는 이미지 프로젝터로서, 상기 이미지 프로젝터는 상기 LOE에 광학적으로 결합되어 상기 이미지 조명을 상기 LOE에 도입하여 상기 한 쌍의 주요 외부 표면들에서 내부 반사에 의해 상기 LOE 내에서 전파하고, 상기 이미지 프로젝터는 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 포함하는, 상기 이미지 프로젝터;
    (c) 적어도 상기 LOE의 커플링-아웃 영역과 연관된 커플링-아웃 구성으로서, 상기 커플링-아웃 구성은 상기 LOE 내에서 전파하는 상기 이미지 조명의 적어도 일부를 상기 사용자의 상기 눈으로 보기 위한 상기 아이 모션 박스 쪽으로 방향을 바꾸도록 구성되는, 상기 커플링-아웃 구성; 및
    (d) 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컨트롤러로서, 상기 컨트롤러는 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈와 연관되고,
    (i) 상기 이미지의 현재 관심 영역을 결정하고,
    (ii) 상기 현재 관심 영역 밖에 있는 상기 이미지의 적어도 하나의 영역에서 증가된 수차를 희생시키면서 상기 사용자의 상기 눈으로 볼 때 상기 이미지의 상기 현재 관심 영역에서 적어도 하나의 유형의 수차를 줄이기 위해 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈의 속성을 변경하는 작동 신호를 생성하도록 구성된, 상기 컨트롤러를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 사용자의 상기 눈의 현재 가시선을 추적하기 위해 배치된 시선 추적 배열을 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 상기 시선 추적 배열로부터 수신된 입력에 기초하여 상기 현재 관심 영역을 결정하는, 디스플레이 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 이미지는 비디오 이미지이며, 상기 컨트롤러는 상기 이미지 비디오의 콘텐트를 처리하여 상기 현재 관심 영역을 도출하는, 디스플레이 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 이미지는 비디오 이미지이며, 상기 컨트롤러는 상기 비디오 이미지와 연관된 현재 관심 영역을 나타내는 데이터 스트림을 수신하는, 디스플레이 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 수차는 상기 이미지 프로젝터로부터 상기 시준된 이미지의 필드에 걸쳐 변하고, 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 적어도 하나의 축을 따라 가변 광 파워를 가지며, 상기 컨트롤러는 상기 광 파워를 변경하여 상기 현재 관심 영역에 대응하는 상기 시준된 이미지의 영역에서 상기 적어도 하나의 광학 수차를 감소시키는, 디스플레이 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 온도를 나타내는 신호를 생성하는 온도 센서를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 온도를 나타내는 상기 신호에 응답하여 상기 광 파워를 변경하여 상기 이미지 프로젝터의 광학 속성들에서 온도 관련 변화들을 적어도 부분적으로 보상하는, 디스플레이 시스템.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 이미지 프로젝터는 서로 다른 시간 기간에 서로 다른 컬러들에 대한 이미지 조명을 순차적으로 투사하며, 상기 컨트롤러는 상기 시간 기간에 동시에 상기 광 파워를 변경시켜 컬러별 수차 보상을 제공하는, 디스플레이 시스템.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 이미지 프로젝터의 제조 허용 오차를 위해 필요한 보정을 나타내는 값을 저장하도록 더 구성되며, 상기 컨트롤러는 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 작동시켜 상기 이미지 프로젝터의 상기 제조 허용 오차를 위한 보정을 제공하고 상기 현재 관심 영역에 대응하는 상기 시준된 이미지 영역에서 상기 적어도 하나의 광학 수차를 줄이는, 디스플레이 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 컨트롤러와 연관된 사용자 입력 장치를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 캘리브레이션 프로세스 동안 상기 사용자 입력 장치를 통해 제공된 사용자 입력에 응답하여 상기 이미지 프로젝터의 제조 허용 오차를 위해 필요한 보정을 나타내는 새로운 값을 저장하는, 디스플레이 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 이미지 프로젝터로부터의 상기 시준된 이미지의 초점 필드는 불균일하고, 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 가변 초점 길이를 가지며, 상기 컨트롤러는 상기 초점 길이를 변경하여 상기 관심 영역에서의 상기 시준된 이미지의 콜리메이션을 강화시키는, 디스플레이 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 아이 모션 박스에서 관찰된 상기 이미지의 균일성은 상기 LOE에 도입된 상기 이미지 조명의 편광의 함수에 따라 상기 이미지의 상기 필드에 걸쳐 변화되고, 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 가변 편광 수정 렌즈이며, 상기 컨트롤러는 상기 가변 편광 수정 렌즈를 변경하여 상기 현재 관심 영역에 대응하는 상기 이미지 영역의 불균일성을 줄이는, 디스플레이 시스템.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 프로젝터는 좁은 빔 조명원 및 상기 이미지의 각도 필드에 걸쳐 상기 좁은 빔의 스캐닝 패턴을 생성하기 위한 스캐닝 배열을 포함하며, 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 상기 좁은 빔 조명원과 상기 스캐닝 배열 사이의 광학 경로에 배치되거나 상기 스캐닝 배열에 인접한, 디스플레이 시스템.
  13. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 따르면, 상기 이미지 프로젝터는 공간 광 변조기 및 시준 광학계를 포함하며, 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 상기 시준 광학계와 상기 LOE 사이의 광학 경로에 배치되거나 상기 시준 광학계와 통합되는, 디스플레이 시스템.
  14. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지 프로젝터는,
    (a) 좁은 빔 조명원;
    (b) 이미지 평면에서 실제 이미지를 생성하기 위해 상기 이미지의 상기 각도 필드에 걸쳐 상기 좁은 빔의 스캐닝 패턴을 생성하는 스캐닝 배열; 및
    (c) 시준된 이미지로서 상기 LOE에 도입되도록 상기 이미지 평면으로부터 이미지 조명을 시준하는 시준 광학계를 포함하며,
    상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈는 상기 이미지 평면과 상기 LOE 사이의 광학 경로에 배치되고,
    상기 디스플레이 시스템은 상기 좁은 빔 조명원과 상기 이미지 평면 사이의 광학 경로에 배치된 제2 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  15. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링-아웃 구성은 상기 LOE 내에 복수의 상호 평행한 부분 반사 표면들을 포함하며, 상기 부분 반사 표면들은 상기 주요 외부 표면들에 대해 비스듬한, 디스플레이 시스템.
  16. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커플링-아웃 구성은 상기 LOE 내에 연관되고 상기 이미지 조명의 일부를 커플링 아웃하도록 구성된 회절 광학 소자를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  17. 사용자의 눈에 이미지를 디스플레이하는 방법으로서, 상기 눈은 아이 모션 박스 내에 위치되고, 상기 방법은,
    (a) 디스플레이 장치를 제공하는 단계로서, 상기 디스플레이 시스템은,
    (i) 평행한 한 쌍의 주요 외부 표면들을 갖는 도광 광학 소자(LOE),
    (ii) 시준된 이미지의 이미지 조명을 투사하는 이미지 프로젝터로서, 상기 이미지 프로젝터는 상기 LOE에 광학적으로 결합되어 상기 이미지 조명을 상기 LOE에 도입하여 상기 한 쌍의 주요 외부 표면들에서 내부 반사에 의해 상기 LOE 내에서 전파하고, 상기 이미지 프로젝터는 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 포함하는, 상기 이미지 프로젝터, 및
    (iii) 적어도 상기 LOE의 커플링-아웃 영역과 연관된 커플링-아웃 구성으로서, 상기 커플링-아웃 구성은 상기 LOE 내에서 전파하는 상기 이미지 조명의 적어도 일부를 상기 사용자의 상기 눈으로 보기 위한 상기 아이 모션 박스 쪽으로 방향을 바꾸도록 구성되는, 상기 커플링-아웃 구성을 포함하는, 상기 제공하는 단계;
    (b) 상기 이미지의 현재 관심 영역을 결정하는 단계; 및
    (c) 상기 이미지의 적어도 하나의 다른 영역에서 보이는 이미지 품질의 감소를 희생시키면서 상기 관심 영역에서 적어도 하나의 광학 수차를 감소시키기 위한 상기 이미지의 상기 현재 관심 영역의 함수에 따라 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈의 속성을 변경시키는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 현재 관심 영역은 상기 사용자의 상기 눈의 현재 가시선을 감지하여 결정되는, 방법.
  19. 청구항 17에 있어서, 상기 이미지는 비디오 이미지이며, 상기 현재 관심 영역은 상기 비디오 이미지의 상기 콘텐트의 함수에 따라 변화되는, 방법.
  20. 사람의 눈에 이미지를 디스플레이하기 위한 디스플레이 시스템으로서, 상기 눈은 아이 모션 박스 내에 위치되고, 상기 디스플레이 시스템은,
    (a) 평행한 한 쌍의 주요 외부 표면들을 갖는 도광 광학 소자(LOE),
    (b) 시준된 이미지의 이미지 조명을 투사하는 이미지 프로젝터로서, 상기 이미지 프로젝터는 상기 LOE에 광학적으로 결합되어 상기 이미지 조명을 상기 LOE에 도입하여 상기 한 쌍의 주요 외부 표면들에서 내부 반사에 의해 상기 LOE 내에서 전파하고, 상기 이미지 프로젝터는 적어도 하나의 축을 따라 가변 광 파워를 가지는 제어 가능한 가변 렌즈를 포함하는, 상기 이미지 프로젝터;
    (c) 적어도 상기 LOE의 커플링-아웃 영역과 연관된 커플링-아웃 구성으로서, 상기 커플링-아웃 구성은 상기 LOE 내에서 전파하는 상기 이미지 조명의 적어도 일부를 상기 사용자의 상기 눈으로 보기 위한 상기 아이 모션 박스 쪽으로 방향을 바꾸도록 구성되는, 상기 커플링-아웃 구성;
    (d) 상기 디스플레이 시스템의 적어도 일부의 온도를 나타내는 신호를 생성하는 온도 센서; 및
    (e) 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 컨트롤러로서, 상기 컨트롤러는 상기 온도 센서 및 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈와 연관되고, 상기 컨트롤러는 온도를 나타내는 상기 신호에 응답하여 상기 광 파워를 변경하여 상기 이미지 프로젝터의 광학 속성들에서 온도 관련 변화를 적어도 부분적으로 보상하는, 상기 컨트롤러를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  21. 청구항 20에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 이미지 프로젝터의 제조 허용 오차를 위해 필요한 보정을 나타내는 값을 저장하도록 더 구성되며, 상기 컨트롤러는 상기 전기적으로 제어 가능한 가변 렌즈를 작동시켜 상기 이미지 프로젝터의 상기 제조 허용 오차를 위한 보정 및 상기 이미지 프로젝터의 광학 속성들에서 상기 온도 관련 변화에 대한 적어도 부분 보상을 제공하도록 더 구성되는, 디스플레이 시스템.
  22. 청구항 21에 있어서, 상기 컨트롤러와 연관된 사용자 입력 장치를 더 포함하며, 상기 컨트롤러는 캘리브레이션 프로세스 동안 상기 사용자 입력 장치를 통해 제공된 사용자 입력에 응답하여 상기 이미지 프로젝터의 제조 허용 오차를 위해 필요한 보정을 나타내는 새로운 값을 저장하는, 디스플레이 시스템.
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