KR20230056662A - 확장된 시야를 제공하기 위한 광 가이드 디스플레이 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
디바이스는 하나 이상의 광 가이드를 포함한다. 디바이스는 또한 제1 입력 시야("FOV")를 갖는 제1 광을 제1 광 가이드 내로 연결하도록 구성된 제1 인-커플링 요소, 및 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광을 제2 광 가이드 내로 연결하도록 구성된 제2 인-커플링 요소를 포함한다. 디바이스는 또한 제1 광을 제1 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV를 갖는 제1 출력 광으로서 연결하도록 구성된 제1 아웃-커플링 요소, 및 제2 광을 제2 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV와 실질적으로 비중첩하는 제2 출력 FOV를 갖는 제2 출력 광으로서 연결하도록 구성된 제2 아웃-커플링 요소를 포함한다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 또는 제2 출력 FOV 중 적어도 하나보다 크다.
Description
본 개시내용은 일반적으로 디바이스에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 확장된 시야를 제공하기 위한 광 가이드 디스플레이 어셈블리(light guide display assembly)에 관한 것이다.
근안 디스플레이(near-eye display)("NED")는 비디오 재생, 게임, 및 스포츠와 같은 다양한 애플리케이션에서 널리 구현되었다. NED는 가상 현실("VR"), 증강 현실("AR"), 또는 혼합 현실("MR")을 구현하는 데 사용되었다. AR 또는 MR 헤드셋은 현실 세계 이미지(real-world image) 또는 시스루 이미지(see-through image)와 중첩되는 가상 이미지를 디스플레이한다. 회절 커플링 구조(diffractive coupling structure)를 가진 동공 확장 광 가이드 디스플레이 시스템 또는 어셈블리는 잠재적으로 선글라스/안경 폼 팩터, 중간 정도의 넓은 시야("FOV"), 높은 투과율, 및 넓은 아이 박스(eye-box)를 제공할 수 있는 NED를 위한 유망한 설계이다. 광 가이드 디스플레이 시스템은 가상 이미지를 나타내는 이미지 광을 생성하는 디스플레이 요소, 및 회절 커플링 구조와 결합되어, 이미지 광을 광 가이드 디스플레이 시스템의 아이 박스(eye-box)로 안내하기 위한 광 가이드를 포함한다. 아웃-커플링 회절 요소(out-coupling diffractive element)로 기능하는 회절 커플링 구조는 광 가이드의 출력 측에서 가상 이미지를 복제하여 유효 동공을 확장한다. 회절 커플링 구조와 결합된 광 가이드는 또한 이미지 광과 현실 세계로부터의 광을 조합하는 광학 조합기로서 기능할 수 있고, 그에 따라 디스플레이 요소에 의해 생성된 이미지 광에 의해 표현되는 가상 이미지는 현실 세계로부터의 광에 의해 표현되는 현실 세계 이미지로 중첩되거나 포개질 수 있게 된다.
본 발명은 청구항 1에 따른 디바이스 및 청구항 18에 따른 방법에 관한 것이다. 유리한 실시예는 종속항의 특징을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 개시된 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디바이스는 하나 이상의 광 가이드를 포함한다. 디바이스는 또한 제1 입력 시야("FOV")를 갖는 제1 광을 제1 광 가이드 내로 연결하도록 구성된 제1 인-커플링 요소(in-coupling element)를 포함한다. 디바이스는 또한 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광을 제2 광 가이드 내로 연결하도록 구성된 제2 인-커플링 요소를 포함한다. 디바이스는 또한 제1 광을 제1 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV를 갖는 제1 출력 광으로서 연결하도록 구성된 제1 아웃-커플링 요소를 포함한다. 디바이스는 제2 광을 제2 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV와 실질적으로 비중첩하는 제2 출력 FOV를 갖는 제2 출력 광으로서 연결하도록 구성된 제2 아웃-커플링 요소를 더 포함한다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 또는 제2 출력 FOV 중 적어도 하나보다 크다.
일 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 및 제2 출력 FOV 각각보다 클 수 있다.
추가적인 실시예에서, 제1 아웃-커플링 요소는 제1 아웃-커플링 요소의 서로 다른 위치에서 제1 광을 제1 광 가이드의 외부에 연결하도록 구성될 수 있고, 제2 아웃-커플링 요소는 제2 아웃-커플링 요소의 서로 다른 위치에서 제2 광을 제2 광 가이드의 외부에 연결하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제1 인-커플링 요소는 제1 편광을 갖는 제1 광을 제1 내부 전반사(total internal reflection)("TIR") 전파 광으로서 제1 광 가이드 내로 실질적으로 연결하고, 제1 편광에 직교하는 제2 편광을 갖는 제2 광을 실질적으로 투과시키도록 구성될 수 있고, 제2 인-커플링 요소는 제2 편광을 갖는 제2 광을 제2 TIR 전파 광으로서 제2 광 가이드 내로 실질적으로 연결하고, 제1 편광을 갖는 제1 광을 실질적으로 투과시키도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 제1 아웃-커플링 요소는 제3 편광을 갖는 제1 TIR 전파 광을 제1 광 가이드의 외부에 실질적으로 연결하고, 제3 편광에 직교하는 제4 편광을 갖는 제2 TIR 전파 광을 실질적으로 투과시키도록 구성될 수 있고, 제2 아웃-커플링 요소는 제4 편광을 갖는 제2 TIR 전파 광을 제2 광 가이드의 외부에 실질적으로 연결하고, 제3 편광을 갖는 제1 TIR 전파 광을 실질적으로 투과시키도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 인-커플링 요소, 제2 인-커플링 요소, 제1 아웃-커플링 요소, 또는 제2 아웃-커플링 요소 중 적어도 하나는 편광 선택 요소를 포함할 수 있다. 바람직하게는 편광 선택 요소는 서브파장 구조, 액정, 또는 광굴절성 홀로그램 재료 중 적어도 하나를 포함하는 편광 선택 격자 또는 홀로그램 요소를 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 편광 선택 요소는 평면내 방향(in-plane direction) 및 평면외 방향(out-of-plane direction) 모두에서 공간적으로 변하는 배향과 함께 광축을 갖는 액정 중합체 재료를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 디바이스는, 제1 광 가이드 또는 제2 광 가이드 중 적어도 하나의 표면에 배치되고, 제1 광 및 제2 광이 제1 광 가이드 및 제2 광 가이드 내부에서 내부 전반사("TIR")를 통해 전파될 경우 제1 광 또는 제2 광 중 적어도 하나의 편광을 유지하도록 구성된 하나 이상의 편광 보정 필름을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스의 일 실시예에서, 제1 아웃-커플링 요소는 디스플레이 프레임의 제1 서브프레임 동안 제1 광의 제1 편광 성분을 제1 광 가이드의 외부에 제1 출력 광으로서 연결하도록 구성될 수 있고, 제2 아웃-커플링 요소는 제1 서브프레임 동안 제1 광의 제2 편광 성분을 제2 광 가이드의 외부에 제2 출력 광으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 디바이스는 제1 서브프레임 동안 제1 출력 광의 편광 및 제2 출력 광의 편광을 유지하도록 구성된 편광 스위치, 및 제1 출력 광을 투과시키고 제2 출력 광을 차단하도록 구성된 편광판을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 아웃-커플링 요소는 디스플레이 프레임의 제2 서브프레임 동안 제2 광의 제1 편광 성분을 제1 광 가이드의 외부에 제3 출력 광으로서 연결하도록 구성될 수 있고, 제2 아웃-커플링 요소는 제2 서브프레임 동안 제2 광의 제2 편광 성분을 제2 광 가이드의 외부에 제4 출력 광으로서 연결하도록 구성되고, 편광 스위치는 제2 서브프레임 동안 제3 출력 광의 편광을 변경하고 제4 출력 광의 편광을 변경하도록 구성될 수 있고, 편광판은 제3 출력 광을 차단하고 제4 출력 광을 투과시키도록 구성될 수 있다.
추가적인 실시예에 따르면, 제1 광 가이드 및 제2 광 가이드는 동일한 단일 광 가이드일 수 있고, 제1 인-커플링 요소와 제2 인-커플링 요소는 단일 광 가이드에서 함께 적층되거나 나란히 배치될 수 있고, 제1 아웃-커플링 요소와 제2 아웃-커플링 요소는 단일 광 가이드에서 함께 적층되거나 나란히 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 광 가이드와 제2 광 가이드는 서로 다른 광 가이드일 수 있고, 제1 인-커플링 요소와 제1 아웃-커플링 요소는 제1 광 가이드에 결합될 수 있고, 제2 인-커플링 요소와 제2 아웃-커플링 요소는 제2 광 가이드에 결합될 수 있다.
추가적인 실시예에 따르면, 본 발명의 디바이스는 제1 광 및 제2 광을 방출하도록 구성된 광원 어셈블리를 추가로 포함할 수 있고, 제1 FOV는 미리 결정된 FOV의 제1 부분이고, 제2 FOV는 미리 결정된 FOV의 제2 부분이다. 디바이스는 또한, 광원 어셈블리를 제어하여, 디스플레이 프레임의 동일한 서브프레임 동안 또는 디스플레이 프레임의 2개의 연속적인 서브프레임 동안 제1 광 및 제2 광을 방출하도록 구성된 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 디바이스는 또한, 제1 광 및 제2 광을 방출하도록 구성된 광원 어셈블리 ― 제1 FOV 및 제2 FOV 각각은 실질적으로 동일한 미리 결정된 FOV에 해당함 ―, 및 광원 어셈블리를 제어하여, 2개의 연속적인 서브프레임 동안 제1 광 및 제2 광을 개별적으로 방출하도록 구성된 컨트롤러를 포함할 수 있다.
추가적인 실시예에서, 디바이스는, 제1 광 및 제2 광을 방출하도록 구성된 광원 어셈블리 ― 광원 어셈블리는 광원, 및 광원에 의해 방출된 제1 광 또는 제2 광 중 적어도 하나의 편광을 스위칭하도록 구성된 제1 편광 스위치를 포함함 ―, 제1 출력 광 또는 제2 출력 광 중 적어도 하나의 편광을 스위칭하도록 구성된 제2 편광 스위치, 및 제1 편광 스위치와 제2 편광 스위치의 동작 상태를 동기화시키도록 구성된 컨트롤러를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 디바이스의 실시예에 따르면, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 입력 FOV 또는 제2 입력 FOV 중 적어도 하나보다 클 수 있다.
본 개시내용의 개시된 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은, 제1 입력 시야("FOV")를 갖는 제1 광을 제1 광 가이드 내로 연결하고, 제1 광을 제1 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV를 갖는 제1 출력 광으로서 연결하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광을 제2 광 가이드 내로 연결하고, 제2 광을 제2 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV와 실질적으로 비중첩하는 제2 출력 FOV를 갖는 제2 출력 광으로서 연결하는 단계를 포함한다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 또는 제2 출력 FOV 중 적어도 하나보다 크다.
일 실시예에서, 청구항의 방법은 디스플레이 프레임의 동일한 서브프레임 동안 제1 광 및 제2 광을 생성하는 단계, 또는 제1 서브프레임 동안 제1 광을 생성하고, 제2 서브프레임 동안 제2 광을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있고, 제1 서브프레임과 제2 서브프레임은 디스플레이 프레임의 연속적인 서브프레임이다.
추가적인 실시예에서, 제1 광과 제2 광은 직교 편광을 가질 수 있다.
본 개시내용의 다른 양태는 본 개시내용의 설명, 청구범위, 및 도면에 비추어 본 기술 분야의 기술자에 의해 이해될 수 있다. 전술한 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명은 예시적이고 설명적인 것일 뿐이며, 청구범위를 제한하는 것은 아니다.
이하의 도면은 개시된 다양한 실시예에 따른 예시적인 목적을 위해 제공되며 본 개시내용의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 도면에서:
도 1a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 근안 디스플레이("NED")의 개략도를 도시한 것이고;
도 1b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 도 1a에 도시된 NED의 절반의 단면도를 도시한 것이고;
도 2a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 2b는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 확장된 시야("FOV")를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 4는 본 개시내용의 다른 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 6a 및 도 6b는 본 개시 내용의 다른 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 7a 및 도 7b는 본 개시내용의 다른 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고; 그리고
도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하기 위한 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 1a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 근안 디스플레이("NED")의 개략도를 도시한 것이고;
도 1b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른, 도 1a에 도시된 NED의 절반의 단면도를 도시한 것이고;
도 2a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 2b는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 확장된 시야("FOV")를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 4는 본 개시내용의 다른 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 6a 및 도 6b는 본 개시 내용의 다른 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고;
도 7a 및 도 7b는 본 개시내용의 다른 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이고; 그리고
도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하기 위한 방법을 나타내는 플로우차트이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 개시내용에 따른 실시예를 설명할 것이며, 이러한 도면은 단지 예시적인 목적을 위한 예일 뿐이며, 본 개시내용의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 가능하면, 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호를 사용하여 동일하거나 유사한 부분을 지칭하며, 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
또한, 본 개시내용에서는 개시된 실시예와 개시된 실시예의 특징을 조합할 수 있다. 기술된 실시예는 본 개시내용의 실시예의 일부이지만 전부는 아니다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 개시된 실시예에 기반하여, 본 개시내용에 따른 다른 실시예를 도출할 수 있다. 예를 들어, 개시된 실시예에 기반하여 수정, 적응, 대체, 추가, 또는 기타 변형이 행해질 수 있다. 개시된 실시예의 이러한 변형은 여전히 본 개시내용의 범위 내에 속한다. 따라서, 본 개시내용은 개시된 실시예에 국한되지는 않는다. 대신, 본 개시내용의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.
본원에서 사용되는 "연결하는", "결합된", "커플링" 등의 용어는 광학적 커플링, 기계적 커플링, 전기적 커플링, 전자기적 커플링, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 2개의 광학 요소 사이의 "광학적 커플링"은 2개의 광학 요소가 광학적 직렬로 배열된 구성을 지칭하며, 하나의 광학 요소로부터 출력되는 광은 다른 광학 요소에 의해 직접 또는 간접적으로 수신될 수 있다. 광학적 직렬은, 하나의 광학 요소로부터 출력되는 광이 하나 이상의 다른 광학 요소에 의해 투과, 반사, 회절, 변환, 수정, 또는 다른 방식으로 처리되거나 조작될 수 있도록, 광로에서 복수의 광학 요소의 광학적 위치 지정을 의미한다. 일부 실시예에서, 복수의 광학 요소가 배열되는 순서는 복수의 광학 요소의 전체 출력에 영향을 미칠 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 커플링은 직접 커플링 또는 간접 커플링(예컨대, 중간 요소를 통한 커플링)일 수 있다.
"A 또는 B 중 적어도 하나"라는 문구는 A와 B의 모든 조합, 예를 들어, A 단독, B 단독, 또는 A와 B를 포함할 수 있다. 마찬가지로, "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"라는 문구는 A, B, 및 C의 모든 조합, 예를 들어, A 단독, B 단독, C 단독, A와 B, A와 C, B와 C, 또는 A와 B와 C를 포함할 수 있다. "A 및/또는 B"라는 문구는 "A 또는 B 중 적어도 하나"라는 문구와 유사한 방식으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "A 및/또는 B"라는 문구는 A와 B의 모든 조합, 예를 들어, A 단독, B 단독, 또는 A와 B를 포함할 수 있다. 마찬가지로, "A, B, 및/또는 C"라는 문구는 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"라는 문구와 유사한 의미를 갖는다. 예를 들어, "A, B, 및/또는 C"라는 문구는 A, B, 및 C의 모든 조합, 예를 들어, A 단독, B 단독, C 단독, A와 B, A와 C, B와 C, 또는 A와 B와 C를 포함할 수 있다.
제1 요소가 제2 요소에, 제2 요소 상에, 제2 요소에, 또는 제2 요소 내에 적어도 부분적으로 "첨부된", "제공된", "형성된", "부착된", "장착된", "고정된", "접속된", "접합된", "레코딩된", 또는 "배치된"으로 기술될 경우, 제1 요소는 임의의 적합한 기계적 또는 비기계적 방식을 사용하여, 예를 들어, 퇴적, 코팅, 에칭, 본딩, 접착, 나사 결합(screwing), 압입(press-fitting), 스냅 피팅(snap-fitting), 클램핑(clamping) 등을 사용하여, 제2 요소에, 제2 요소 상에, 제2 요소에, 또는 제2 요소 내에 적어도 부분적으로 "첨부", "제공", "형성", "부착", "장착", "고정", "접속", "접합", "레코딩", 또는 "배치"될 수 있다. 추가적으로, 제1 요소는 제2 요소와 직접 접촉할 수 있거나, 제1 요소와 제2 요소 사이에 중간 요소가 있을 수 있다. 제1 요소는 제2 요소의 임의의 적절한 측에, 예를 들어, 좌측, 우측, 전면, 후면, 상단, 또는 하단에 배치될 수 있다.
제1 요소가 제2 요소 "상에" 배치 또는 배열된 것으로 도시되거나 기술될 경우, "상에"라는 용어는 단지 제1 요소와 제2 요소 사이의 예시적인 상대적 배향을 나타내기 위해 사용된다. 설명은 도면에 도시된 기준 좌표계에 기반할 수도 있거나, 도면에 도시된 현재 뷰(current view) 또는 예시적인 구성에 기준할 수도 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 뷰를 기술할 경우, 제1 요소는 제2 요소 "상"에 배치된 것으로 기술될 수 있다. "상에"라는 용어는 수직 중력 방향에서 제1 요소가 제2 요소 위에 있음을 반드시 의미하는 것은 아닌 것으로 이해된다. 예를 들어, 제1 요소와 제2 요소의 어셈블리가 180도 회전된 경우, 제1 요소는 제2 요소 "아래"에 있을 수 있다(또는 제2 요소는 제1 요소 "상"에 있을 수 있다). 따라서, 도면에서 제1 요소가 제2 요소 "상에" 있는 것으로 도시되어 있는 경우, 이 구성은 예시적인 예일 뿐이라는 것으로 이해된다. 제1 요소는 제2 요소에 대해 임의의 적합한 배향으로(예컨대, 제2 요소 위에, 제2 요소 아래에, 제2 요소 좌측에, 제2 요소 우측에, 제2 요소 후방에, 제2 요소 전면 등에) 배열될 수 있다.
제1 요소가 제2 요소 "상에" 배치된 것으로 기술되는 경우, 제1 요소는 제2 요소 상에 직접적으로 또는 간접적으로 배치될 수 있다. 제1 요소가 제2 요소 상에 직접 배치된다는 것은 제1 요소와 제2 요소 사이에 추가적인 요소가 배치되지 않는다는 것을 의미한다. 제1 요소가 제2 요소 상에 간접적으로 배치된다는 것은 제1 요소와 제2 요소 사이에 하나 이상의 추가적인 요소가 배치된다는 것을 의미한다.
본원에서 사용되는 "프로세서"라는 용어는 중앙 처리 유닛("CPU"), 그래픽 처리 유닛("GPU"), 주문형 집적 회로("ASIC"), 프로그래머블 로직 디바이스("PLD"), 또는 이들의 임의의 조합과 같은 임의의 적합한 프로세서를 포함할 수 있다. 위에 나열되지 않은 다른 프로세서도 사용될 수 있다. 프로세서는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
"컨트롤러"라는 용어는 디바이스, 회로, 광학 요소 등을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하도록 구성된 임의의 적합한 전기 회로, 소프트웨어, 또는 프로세서를 포함할 수 있다. "컨트롤러"는 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러는 프로세서를 포함하거나 프로세서의 일부로서 포함될 수 있다.
"비일시적 컴퓨터 판독가능 매체"라는 용어는 데이터, 신호, 또는 정보를 저장, 전송, 통신, 브로드캐스팅, 또는 송신하기 위한 임의의 적합한 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체는 메모리, 하드 디스크, 자기 디스크, 광학 디스크, 테이프 등을 포함할 수 있다. 메모리는 판독 전용 메모리("ROM"), 랜덤 액세스 메모리("RAM"), 플래시 메모리 등을 포함할 수 있다.
용어 "필름" 및 "층"은, 지지 기판 상에 배치되거나 기판들 사이에 배치될 수 있는 강성 또는 가요성의 자립형 또는 독립형 필름, 코팅, 또는 층을 포함할 수 있다. "평면내 방향", "면내 배향", "평면내 회전", "평면내 정렬 패턴", 및 "평면내 피치"라는 문구는 제각기 필름 또는 층의 평면(예컨대, 필름 또는 층의 표면 평면, 또는 필름 또는 층의 표면 평면에 평행한 평면)에서의 방향, 배향, 회전, 정렬 패턴, 및 피치를 지칭한다. 용어 "평면외 방향"은 필름 또는 층의 평면에 평행하지 않은(예컨대, 필름 또는 층의 표면 평면에 수직인, 예컨대, 표면 평면에 평행한 평면에 수직인) 방향을 나타낸다. 예를 들어, "평면내" 방향이 표면 평면 내의 방향을 지칭할 경우, "평면외" 방향은 표면 평면에 수직인 두께 방향, 또는 표면 평면과 평행하지 않은 방향을 지칭할 수 있다.
"직교 편광"에서 사용되는 "직교"라는 용어 또는 "직교하게 편광된"에서 사용되는 "직교하게"라는 용어는 2개의 편광을 나타내는 2개의 벡터의 내적이 실질적으로 0임을 의미한다. 예를 들어, 직교 편광을 갖는 2개의 광 또는 2개의 직교하게 편광된 광은 2개의 직교 방향(예컨대, 직교 좌표계에서 x축 방향 및 y축 방향)의 편광을 갖는 2개의 선형 편광된 광이거나 반대 방향의 2개의 원형 편광된 광(예컨대, 좌측 방향으로 원형 편광된 광 및 우측 방향으로 원형 편광된 광)일 수 있다.
종래 기술의 광 가이드(이는 도파관이라고 지칭될 수도 있음) 디스플레이 시스템 또는 어셈블리에서, 광 가이드의 내부 표면에서의 입사각(예컨대, 내부 표면에 입사하는 광과 내부 표면의 법선 사이의 각도)이 임계각보다 크거나 같을 경우, 광은 광 가이드 내에서 내부 전반사("TIR")를 통해 전파될 수 있다. 임계각은 (광 가이드의 외부 환경이 굴절률이 약 1.0인 공기일 경우) 광 가이드가 제조되는 재료의 굴절률에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, BK-7 유리의 임계각은 약 42°이다. 임계각은 광 가이드의 표면에 반사 코팅을 배치하거나 광 가이드를 제조하기 위해 보다 높은 굴절률을 갖는 재료를 사용함으로써 감소될 수 있다. 임계각이 감소되는 경우, 광 가이드에 의해 제공되는 FOV는 증가될 수 있다. 그러나, 반사 코팅을 추가하거나 굴절률이 보다 높은 재료를 사용하면 광 가이드의 비용과 무게는 증가될 수 있다. 광이 광 가이드 내에서 TIR을 통해 전파될 경우, 광/광선의 TIR 경로와 광 가이드의 내부 표면의 법선에 의해 형성되는 각도(또는 광 가이드의 내부 표면에 입사하는 광/광선의 입사각)는 안내 각도(guided angle) 또는 전파 각도(propagation angle)로 지칭될 수 있다. 종래의 유리 재료(예컨대, BK-7 유리)로 제조되는 광 가이드의 경우, 광이 광 가이드 내에서 TIR을 통해 전파될 수 있는 전파 각도의 최대값은 약 50°이다.
종래 기술의 광 가이드 디스플레이 시스템에서 FOV에 대한 제한을 고려하여, 본 개시내용은, 광 가이드(또는 광 가이드 스택) 및 광 가이드(또는 광 가이드 스택)에 결합된 하나 이상의 편광 선택 요소를 포함하는 디바이스(예컨대, 광학 디바이스) 또는 광 가이드 디스플레이 어셈블리를 제공한다. 편광 선택 요소는 광 가이드(또는 광 가이드 스택)와 결합된 인-커플링 요소 및/또는 아웃-커플링 요소로서 기능할 수 있다. 인-커플링 요소 또는 아웃-커플링 요소는 또한 편광 선택 인-커플링 요소 또는 아웃-커플링 요소라고 지칭될 수도 있다. 하나 이상의 편광 선택 요소와 결합된 광 가이드는 광원 어셈블리에 의해 생성된 가상 이미지를 나타내는 이미지 광을 편광 다중화 방식 및/또는 시간 다중화 방식으로 광학 디바이스의 아이 박스로 안내할 수 있다. 광학 디바이스는 광 가이드 내로 연결된 가상 이미지를 나타내는 이미지 광의 FOV와 비교하여 아이 박스에서 증가된(또는 확장된) FOV를 제공할 수 있다. 논의의 편의상, 광 가이드 내로 입력되는 이미지 광의 FOV를 입력 FOV라고 지칭할 수 있고, 광 가이드로부터 출력되는 이미지 광의 FOV를 출력 FOV라고 지칭할 수 있다. 본 개시내용의 광학 디바이스는 증가된 출력 FOV를 제공할 수 있다(즉, 출력 FOV는 입력 FOV보다 크다). 일부 실시예에서, 임의의 편광 선택 요소는 등방성 또는 이방성 재료에 기반하여 제조된 하나 이상의 편광 선택 격자 또는 홀로그램 요소를 포함할 수 있다. 편광 선택 격자 또는 홀로그램 요소는 적합한 서브 파장 구조, 액정, 광굴절성 홀로그램 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 선택 인-커플링 요소 또는 편광 선택 아웃-커플링 요소 중 적어도 하나는 선형 편광 선택 요소일 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 선택 인-커플링 요소 또는 편광 선택 아웃-커플링 요소 중 적어도 하나는 원형 편광 선택 요소일 수 있다.
일부 실시예에서, 광학 디바이스는 광 가이드를 포함할 수 있다. 광학 디바이스는 (예컨대, 회절을 통해) 제1 편광 및 제1 입력 FOV를 갖는 제1 입력 광을 광 가이드 내부의 TIR 경로 내로 제각기 연결하도록 구성된 제1 편광 선택 인-커플링 요소(예컨대, 제1 편광 선택 인-커플링 격자)를 포함할 수 있다. 광학 디바이스는 또한, 제1 편광에 직교하는 제2 편광을 갖고 제2 입력 FOV를 갖는 제2 입력 광을 광 가이드 내부의 TIR 경로 내로 연결하도록 구성된 제2 편광 선택 인-커플링 요소(예컨대, 제2 편광 선택 인-커플링 격자)를 포함할 수 있다. 제1 입력 광 및 제2 입력 광은 제1 TIR 전파 광 및 제2 TIR 전파 광으로서 광 가이드 내에서 TIR을 통해 전파될 수 있다. 광학 디바이스는 또한, 제1 TIR 전파 광을 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV를 갖는 제1 출력 광으로서 연결하도록 구성된 제1 편광 선택 아웃-커플링 요소(예컨대, 제1 편광 선택 아웃-커플링 격자)를 포함할 수 있다. 광학 디바이스는 또한, 제2 TIR 전파 광을 광 가이드의 외부에 제2 출력 FOV를 갖는 제2 출력 광으로서 연결하도록 구성된 제2 편광 선택 아웃-커플링 요소(예컨대, 제2 편광 선택 아웃-커플링 격자)를 포함할 수 있다. 제1 출력광과 제2 출력광은 직교 편광을 가질 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩하는 연속적인 FOV(예컨대, 0° 내지 +50°, 0° 내지 -50°)일 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 및 제2 출력 FOV 각각보다 실질적으로 클 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 입력 FOV와 제2 입력 FOV의 조합보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 광학 디바이스는 복수의 광 가이드를 포함하는 광 가이드 스택을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 가이드 스택은 제1 광 가이드 및 제2 광 가이드를 포함할 수 있다. 제1 편광 선택 인-커플링 요소(예컨대, 제1 편광 선택 인-커플링 격자) 및 제1 편광 선택 아웃-커플링 요소(예컨대, 제1 편광 선택 아웃-커플링 격자)는 제1 광 가이드에 결합될 수 있다. 제2 편광 선택 인-커플링 요소(예컨대, 제2 편광 선택 인-커플링 격자) 및 제2 편광 선택 아웃-커플링 요소(예컨대, 제2 편광 선택 아웃-커플링 격자)는 제2 광 가이드에 결합될 수 있다. 제1 편광 선택 인-커플링 요소(예컨대, 제1 편광 선택 인-커플링 격자)는 (예컨대, 회절을 통해) 제1 입력 FOV를 갖는 제1 입력 광을 제1 TIR 전파 광으로서 제1 광 가이드 내의 제1 TIR 경로 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 제1 TIR 전파 광은 제1 광 가이드 내의 제1 TIR 경로를 따라 제1 편광 선택 아웃-커플링 요소를 향해 전파될 수 있다.
제1 편광 선택 아웃-커플링 요소(예컨대, 제1 편광 선택 아웃-커플링 격자)는 (예컨대, 회절을 통해) 제1 TIR 전파 광을 제1 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV에 해당하는 제1 출력 광으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 제2 편광 선택 인-커플링 요소(예컨대, 제2 편광 선택 인-커플링 격자)는 (예컨대, 회절을 통해) 제2 입력 FOV를 갖는 제2 입력 광을 제2 TIR 전파 광으로서 제2 광 가이드 내의 제2 TIR 경로 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 제2 TIR 전파 광은 제2 광 가이드 내의 제2 TIR 경로를 따라 TIR을 통해 전파될 수 있다. 제2 편광 선택 아웃-커플링 요소(예컨대, 제2 편광 선택 아웃-커플링 격자)는 (예컨대, 회절을 통해) 제2 TIR 전파 광을 제2 광 가이드의 외부에 제2 출력 FOV에 해당하는 제2 출력 광으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 제1 출력광과 제2 출력광은 직교 편광을 가질 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩하는 연속적인 FOV(예컨대, 0° 내지 +50°, 0° 내지 -50°)일 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 입력 FOV 및 제2 입력 FOV 각각보다 실질적으로 클 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 입력 FOV와 제2 입력 FOV의 조합보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 입력 광 및 제2 입력 광은 광 가이드 또는 광 가이드 스택에 결합된 광원으로부터 방출된 광(또는 이미지 광)의 동일한 FOV의 서로 다른 부분에 해당할 수 있다. 광원으로부터 방출되는 이미지 광은 가상 이미지를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 이미지 광의 FOV는 2개의 부분, 즉 제1 부분 및 제2 부분(예컨대, 좌측 절반 및 우측 절반)을 포함할 수 있다. FOV의 제1 부분 및 제2 부분은 제1 입력 광 및 제2 입력 광의 제1 입력 FOV 및 제2 입력 FOV에 해당할 수 있다. 광 가이드 또는 광 가이드 스택은 FOV의 서로 다른 부분에 해당하는 제1 입력 광 및 제2 입력 광을 동일한 시간 기간 동안(예컨대, 동일한 시간 기간 내에서 동시에) 또는 시간 순차 방식(예컨대, 2개의 순차적 시간 인스턴스에서 하나의 광이 다른 광보다 먼저 수신됨)으로 수신하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 입력 광 및 제2 입력 광 각각은 광 가이드 또는 광 가이드 스택에 결합된 광원으로부터 방출되는 (가상 이미지를 나타내는) 이미지 광의 전체 FOV에 해당할 수 있다. 즉, 제1 입력 광의 제1 입력 FOV는 광원에 의해 방출되는 이미지 광의 전체 FOV에 해당할 수 있고, 제2 입력 광의 제2 입력 FOV는 광원에 의해 방출되는 이미지 광의 전체 FOV에 해당할 수 있다. 광 가이드 또는 광 가이드 스택은 이미지 광의 전체 FOV에 각각 해당하는 제1 입력 광 및 제2 입력 광을 시간 순차 방식으로 수신하도록 구성될 수 있다(예컨대, 2개의 순차적 시간 인스턴스에서 하나의 입력 광은 다른 입력 광보다 먼저 수신될 수 있다). 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 출력측에서의 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 광원에 의해 생성된 이미지 광의 FOV보다 클 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 내부의 제1 TIR 전파 광은 제1 입력 광의 제1 입력 FOV보다 작은 제1 중간 FOV에 해당할 수 있다. 광 가이드 내부의 제2 TIR 전파 광은 제2 입력 광의 제2 입력 FOV보다 작은 제2 중간 FOV에 해당할 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 출력측에서의 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 광 가이드 내부의 제1 TIR 전파 광 및 제2 TIR 전파 광의 제1 중간 FOV와 제2 중간 FOV의 조합보다 클 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 출력 측에서 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 입력 FOV 및 제2 입력 FOV 각각(각각은 광원에 의해 방출되는 이미지 광의 전체 FOV에 해당함)보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 TIR 전파 광에 포함된 적어도 하나의 제1 TIR 전파 광선 및 제2 TIR 전파 광에 포함된 적어도 하나의 제2 TIR 전파 광선은 광 가이드 내에서 TIR을 통해 전파될 경우 실질적으로 동일한 전파 각도를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 편광 선택 아웃-커플링 요소는 적어도 하나의 제1 TIR 전파 광선을 광 가이드(또는 광 가이드 스택에 포함된 제1 광 가이드)의 외부에 적어도 하나의 제1 방향(또는 제1 출력 각도)으로 전파하는 적어도 하나의 제1 출력 광선으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 편광 선택 아웃-커플링 요소는 적어도 하나의 제2 TIR 전파 광선을 광 가이드(또는 광 가이드 스택에 포함된 제2 광 가이드)의 외부에 적어도 하나의 제2 방향(또는 제2 출력 각도)으로 전파하는 적어도 하나의 제2 출력 광선으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 출력 각도는 출력 광선과 아웃-커플링 요소 표면의 법선 사이의 각도로 정의될 수 있다. 출력 각도는 아웃-커플링 요소 표면의 법선과 출력 광선 사이의 시계 방향 또는 반시계 방향 관계에 따라 포지티브 또는 네거티브로 정의될 수 있다. 제1 방향(또는 제1 출력 각도)과 제2 방향(또는 제2 출력 각도)은 서로 다른 방향(또는 서로 다른 출력 각도)일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 각도와 제2 출력 각도는 반대되는 출력 각도일 수 있다. 예를 들어, 제1 출력 각도와 제2 출력 각도는 동일한 절대값과 반대 부호(예컨대, θ와 -θ)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 각도와 제2 출력 각도는 서로 다른 절대값과 반대 부호를 가질 수 있다(예컨대, θ1 및 -θ2, 여기서 θ1 및 θ2는 서로 다른 값을 갖는다).
종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리에서, 광 가이드 내의 TIR 경로의 전파 각도는 광 가이드로부터 아웃-커플링된 출력 광선의 출력 각도에 일대일로 해당할 수 있다. 본 개시내용에서, 광 가이드 내의 TIR 경로의 전파 각도는 2개의 서로 다른 출력 각도, 예컨대, 반대 부호를 갖는 2개의 출력 각도에 매핑될 수 있다. 따라서, 개시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리에 의해 제공되는 FOV는, 광 가이드 디스플레이 어셈블리에 포함되는 광 가이드(또는 광 가이드 스택)가 유사하거나 동일한 굴절률을 갖는 유사하거나 동일한 재료로 제조되는 경우, 종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리에 의해 제공되는 FOV와 비교하여 확대, 증가, 또는 확장(예컨대, 배가)될 수 있다. 종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리와 비교하여, 개시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리는 보다 낮은 굴절률을 갖는 재료로 제조된 광 가이드를 이용하여 동일하거나 유사한 FOV를 제공할 수 있다.
일부 실시예에서, 단일 광 가이드가 광원 어셈블리에 의해 생성된 이미지 광의 FOV의 2개의 서로 다른 부분을 전달하기 위해 사용될 경우, 다색(예컨대, 전색) 2D 동공 확장(또는 복제)은, 예컨대, 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광을 각각 임의의 적합한 순서로 인-커플링(in-coupling)한 다음 아웃-커플링(out-coupling)함으로써 성분 컬러 이미지(예컨대, 기본 컬러 이미지)를 전달하도록 구성된 3개의 광 가이드를 적층함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 단일 광 가이드가 이미지 광의 FOV의 서로 다른 부분을 전달하기 위해 사용될 경우, 다색(예컨대, 전색) 2D 동공 확장(또는 복제)은, 예컨대, 적색 광과 녹색 광의 조합, 및 녹색 광과 청색 광의 조합을 각각 임의의 적합한 순서로 인-커플링한 다음 아웃-커플링함으로써 성분 컬러 이미지(예컨대, 기본 컬러 이미지)를 전달하도록 구성된 2개의 광 가이드를 적층함으로써 달성될 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 광 가이드를 함께 적층한 단일 광 가이드 스택이 이미지 광의 FOV의 2개의 서로 다른 부분을 전달하기 위해 사용될 경우, 다색(예컨대, 전색) 2D 동공 확장(또는 복제)은, 예컨대, 적색 광, 녹색 광, 및 청색 광을 각각 임의의 적합한 순서로 인-커플링한 다음 아웃-커플링함으로써 성분 컬러 이미지(예컨대, 기본 컬러 이미지)를 전달하도록 구성된 3개의 광 가이드 스택을 적층함으로써 달성될 수 있다. 일부 실시예에서, 단일 광 가이드 스택이 이미지 광의 FOV의 서로 다른 부분을 전달하기 위해 사용될 경우, 다색(예컨대, 전색) 2D 동공 확장(또는 복제)은, 예컨대, 적색 광과 녹색 광의 조합, 및 녹색 광과 청색 광의 조합을 각각 임의의 적합한 순서로 인-커플링한 다음 아웃-커플링함으로써 성분 컬러 이미지(예컨대, 기본 컬러 이미지)를 전달하도록 구성된 2개의 광 가이드 스택을 적층함으로써 달성될 수 있다.
도 1a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 근안 디스플레이("NED")(100)의 개략도를 도시한 것이다. 일부 실시예에서, NED(100)는 헤드 장착형 디스플레이("HMD")로 지칭될 수 있다. NED(100)는 하나 이상의 이미지, 비디오, 오디오, 또는 이들의 조합과 같은 미디어 콘텐츠를 사용자에게 제시할 수 있다. 일부 실시예에서, 오디오 콘텐츠는 외부 디바이스(예컨대, 스피커 및/또는 헤드폰)를 통해 사용자에게 제시될 수 있다. NED(100)는 VR 디바이스, AR 디바이스, MR 디바이스, 또는 이들의 조합으로서 동작할 수 있다. 일부 실시예에서, NED(100)가 AR 및/또는 MR 디바이스로서 동작할 경우, NED(100)의 일부는 적어도 부분적으로 투명할 수 있고, NED(100)의 내부 컴포넌트는 적어도 부분적으로 가시적일 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, NED(100)는 프레임(110), 좌측 디스플레이 시스템(120L), 및 우측 디스플레이 시스템(120R)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 도 1a에 도시된 하나 이상의 디바이스는 생략될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 1a에 도시되지 않은 하나 이상의 추가적인 디바이스 또는 컴포넌트는 또한 NED(100)에 포함될 수 있다. 프레임(110)은, 좌측 디스플레이 시스템(120L) 및 우측 디스플레이 시스템(120R)을 사용자의 신체 부위(예컨대, 헤드)(예컨대, 사용자의 인접한 눈)에 장착하도록 구성된 적합한 유형의 장착 구조를 포함할 수 있다. 프레임(110)은, 미디어 콘텐츠를 사용자에게 디스플레이하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 광학 요소에 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임(110)은 안경테 안경(eye-wear glasses)의 프레임을 나타낼 수 있다. 좌측 디스플레이 시스템(120L) 및 우측 디스플레이 시스템(120R)은 사용자가 NED(100)에 의해 제공되는 가상 콘텐츠를 볼 수 있게 하고/하거나 현실 세계 객체의 이미지를 볼 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 좌측 디스플레이 시스템(120L) 및 우측 디스플레이 시스템(120R) 각각은 시스루 광학 요소(see-through optical element)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 좌측 디스플레이 시스템(120L) 및 우측 디스플레이 시스템(120R)은, 광(예컨대, 가상 이미지에 해당하는 이미지 광)을 생성하고 이미지 광을 사용자의 눈에 지향시키도록 구성된 임의의 적합한 디스플레이 어셈블리(미도시)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, NED(100)는 프로젝션 시스템을 포함할 수 있다. 예시를 위해, 도 1a는 프로젝션 시스템이 프레임(110)에 결합된 프로젝터(135)를 포함할 수 있음을 도시한 것이다.
도 1b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 도 1a에 도시된 NED(100)의 단면도이다. 예시를 위해, 도 1b는 NED(100)의 좌측 디스플레이 시스템(120L)과 연관된 단면도를 도시한 것이다. 우측 디스플레이 시스템(120R)의 단면도는 좌측 디스플레이 시스템(120L)에 대해 도시된 것과 유사할 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 눈(160)의 경우, 좌측 디스플레이 시스템(120L)은 확장된 시야("FOV")를 갖는 이미지 광을 눈(160)에 전달하기 위한 광학 디바이스(115)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광학 디바이스(115)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)일 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)는 광 가이드 또는 광 가이드 스택을 포함할 수 있다. 사출동(exit pupil)(125)은 사용자가 NED(100)를 착용할 경우 아이 박스(165)에서 눈(160)이 위치하는 장소일 수 있다. 예시를 위해, 도 1b는 단일 눈(160) 및 단일 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)와 연관된 단면도를 도시한 것이다. 일부 실시예에서, 도 1b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)와는 분리되어 있고 이와 유사한 다른 광 가이드 디스플레이 어셈블리는 사용자의 다른 눈의 사출동에 위치된 아이 박스에 이미지 광을 제공할 수 있다.
광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)는 하나 이상의 굴절률을 갖는 하나 이상의 재료(예컨대, 플라스틱, 유리 등)에 기반하여 제조된 하나 이상의 격자 및/또는 광 가이드를 포함할 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)는 무게를 효과적으로 최소화하고 NED(100)의 시야("FOV")를 증가(또는 확장)할 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)는 NED(100)의 컴포넌트일 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)는 일부 다른 NED의 컴포넌트일 수 있거나, 이미지 광을 특정 장소로 지향시키는 다른 시스템일 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)는 사용자의 한쪽 눈(160)을 위해 제공될 수 있다. 한쪽 눈을 위한 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)는 다른 쪽 눈을 위한 유사한 광 가이드 디스플레이 어셈블리로부터 분리되거나 부분적으로 분리될 수 있다. 특정 실시예에서, 단일 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)는 사용자의 양쪽 눈을 위해 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, NED(100)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)와 눈(160) 사이에 배치된 하나 이상의 광학 요소(미도시)를 포함할 수 있다. 광학 요소는, 예컨대, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)로부터 방출된 이미지 광의 수차를 보정하거나, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)로부터 방출된 이미지 광을 확대하거나, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)로부터 방출된 이미지 광의 다른 유형의 광학 조정을 수행하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 광학 요소의 예는 애퍼처, 프레넬 렌즈, 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 필터, 이미지 광에 영향을 미치는 임의의 다른 적합한 광학 요소, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)는 광 가이드 디스플레이의 스택을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 적층형 광 가이드 디스플레이는 광 가이드 디스플레이를 적층함으로써 형성된 다색 디스플레이(예컨대, 적-녹-청("RGB") 디스플레이)를 포함할 수 있다. 광 가이드 디스플레이에 포함된 제각기의 단색 광원은 서로 다른 컬러의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 적층형 광 가이드 디스플레이는 이미지 광을 다중 평면에 투사하도록 구성된 다색 디스플레이(예컨대, 다중 초점 컬러 디스플레이)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 적층형 광 가이드 디스플레이는 이미지 광을 다중 평면에 투사하도록 구성된 단색 디스플레이(예컨대, 다중 초점 단색 디스플레이)를 포함할 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)의 다양한 실시예가 아래에서 설명된다.
일부 실시예에서, NED(100)는, 현실 세계 환경으로부터 실제 광의 투과율을 동적으로 조정하여, NED(100)를 VR 디바이스와 AR 디바이스 사이에서 또는 VR 디바이스와 MR 디바이스 사이에서 스위칭할 수 있는 적응형 디밍 요소(adaptive di㎜ing element)(130)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, AR/MR 디바이스와 VR 디바이스 사이에서의 스위칭과 함께, 적응형 디밍 요소(130)는 AR 및/또는 MR 디바이스에서 실제 객체와 가상 객체의 밝기 차이를 완화하기 위해 사용될 수 있다.
도 2a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 광학 시스템 또는 디바이스(200)의 개략도를 도시한 것이다. 광학 디바이스(200)는 또한 광 가이드 디스플레이 어셈블리(또는 광 가이드 디스플레이 시스템)(200)로 지칭될 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 NED(100)와 같은, VR, AR, 및/또는 MR 애플리케이션을 위한 NED에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(115)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다).
도 2a에 도시된 바와 같이, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200)는 광원 어셈블리(205), 광 가이드(210), 및 컨트롤러(215)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(215)는 프로세서 또는 처리 유닛(201)을 포함할 수 있다. 프로세서는 중앙 처리 유닛("CPU"), 그래픽 처리 유닛("GPU") 등과 같은 임의의 적합한 프로세서일 수 있다. 컨트롤러(215)는 저장 디바이스(202)를 포함할 수 있다. 저장 디바이스(202)는 메모리, 하드 디스크 등과 같은 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체일 수 있다. 저장 디바이스(202)는, 본원에 개시된 방법 또는 프로세스의 다양한 제어 또는 기능을 수행하기 위해 프로세서(201)에 의해 실행될 수 있는 컴퓨터 실행가능 프로그램 인스트럭션 또는 코드를 포함하는 데이터 또는 정보를 저장하도록 구성될 수 있다.
광원 어셈블리(205)는 광원(220) 및 광 조절 시스템(light conditioning system)(225)을 포함할 수 있다. 광원(220)은, 가상 이미지를 나타내고 미리 결정된 FOV를 갖는 이미지 광과 같은, 광을 생성하도록 구성된 임의의 적합한 광원일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(220)은 간섭성 또는 부분 간섭성 광을 생성하도록 구성된 광원일 수 있다. 광원(220)은, 예컨대, 레이저 다이오드, 수직 공동 표면 발광 레이저, 발광 다이오드, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(220)은 디스플레이 패널, 예를 들어, 액정 디스플레이("LCD") 패널, 액정 온 실리콘(liquid-crystal-on-silicon)("LCoS") 디스플레이 패널, 유기 발광 다이오드("OLED") 디스플레이 패널, 마이크로 발광 다이오드("micro-LED") 디스플레이 패널, 디지털 광 처리("DLP") 디스플레이 패널, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(220)은 OLED 디스플레이 패널 또는 마이크로 LED 디스플레이 패널과 같은 자체 발광 패널(self-emissive panel)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(220)은 LCD 패널, LCoS 디스플레이 패널, 또는 DLP 디스플레이 패널과 같은 외부 소스에 의해 조명되는 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 외부 소스의 예는 레이저, LED, OLED, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
광 조절 시스템(225)은 광원(220)에 의해 방출된 광을 조절하도록 구성된 하나 이상의 광학 컴포넌트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광 조절 시스템(225)은 컨트롤러(215)에 의해 제어되어, 광원(220)에 의해 방출된 광의 다양한 조절을 수행할 수 있다. 광을 조절하는 것은, 예컨대, 광의 전송, 감쇠, 확장, 시준, 및/또는 방향 조정을 포함할 수 있다.
광원 어셈블리(205)는 이미지 광(230)을 생성하여 광 가이드(210)와 결합된 인-커플링 요소(235)를 향해 출력할 수 있다. 예를 들어, 인-커플링 요소(235)는 광 가이드(210)의 제1 부분에 배치될 수 있다. 인-커플링 요소(235)는 이미지 광(230)을 광 가이드(210) 내의 내부 전반사("TIR") 경로 내로 연결할 수 있다. 광 가이드(210)는 인-커플링 요소(235)로부터의 이미지 광(230)을 광 가이드(210)와 결합된 아웃-커플링 요소(245)로 안내할 수 있다. 예를 들어, 아웃-커플링 요소(245)는 광 가이드(210)의 제2 부분에 배치될 수 있다. 인-커플링 요소(235)에 의해 인-커플링된 이미지 광(230)은 TIR 전파 광(231)으로서 광 가이드(210) 내부에서 TIR을 통해 아웃-커플링 요소(245)를 향해 전파될 수 있다. 제1 부분과 제2 부분은 광 가이드(210)의 서로 다른 장소에 위치될 수 있다. 아웃-커플링 요소(245)는 TIR 전파 광(231)을 광 가이드(210)의 외부에 눈(260)을 향하는 출력 광(232)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 요소(245)는, TIR 전파 광(231)이 아웃-커플링 요소(245)의 서로 다른 위치에 입사할 경우, 아웃-커플링 요소(245)의 서로 다른 위치에서 TIR 전파 광(231)을 광 가이드(210)의 외부에 연속적으로 연결할 수 있다. 따라서, 아웃-커플링 요소(245)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200)의 유효 동공을 확장하기 위해 이미지 광을 복제할 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드(210)는 현실 세계 환경으로부터 광(255)을 수신할 수 있고, 광(255)을 출력 광(232)(이미지 광일 수 있음)과 조합하고, 조합된 광을 눈(260)에 전달할 수 있다.
광 가이드(210)는 현실 세계 환경을 향하는 제1 표면 또는 측면(210-1), 및 눈(260)을 향하는 반대편의 제2 표면 또는 측면(210-2)을 포함할 수 있다. 광원 어셈블리(205)의 위치 및 인-커플링 요소(235)의 유형에 따라, 인-커플링 요소(235)는 제1 표면(210-1)에 배치될 수 있거나, 제2 표면(210-2)은 광원 어셈블리(205)와 동일한 광 가이드(210)의 측면에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 요소(235) 및 광원 어셈블리(205)는 광 가이드(210)의 서로 다른 측면에 배치될 수 있다. 도 2a에 도시된 실시예에서, 인-커플링 요소(235)는 광 가이드(210)의 제1 표면(210-1)에 배치된다. 일부 실시예에서, 인-커플링 요소(235)는 제1 표면(210-1)에서 광 가이드(210)의 일부로서 일체로 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 인-커플링 요소(235)는 별도의 요소로서 광 가이드(210)의 제1 표면(210-1)에 형성 또는 배치(예컨대, 부착)될 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 요소(235)는 별도의 요소로서 광 가이드(210)의 제2 표면(210-2)에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 요소(235)는 제2 표면(210-2)에서 광 가이드(210)의 일부로서 일체로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 요소(235)는 하나 이상의 회절 격자, 하나 이상의 캐스케이딩된 반사기, 하나 이상의 프리즘 표면 요소, 및/또는 홀로그램 반사기 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 요소(235)는 하나 이상의 편광 선택 요소를 포함할 수 있고, 편광 선택 인-커플링 요소로 지칭될 수 있다. 편광 선택 요소는 등방성 또는 이방성 재료에 기반하여 제조된 편광 선택 격자 또는 홀로그램 요소를 포함할 수 있다. 편광 선택 격자 또는 홀로그램 요소는 적합한 서브 파장 구조, 액정, 광굴절성 홀로그램 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 인-커플링 요소(235)에 포함된 편광 선택 격자의 피치는 광 가이드(210) 내에서 이미지 광(230)의 내부 전반사("TIR")가 가능하도록 구성될 수 있다. 그 결과, 인-커플링 요소(235)에 의해 광 가이드(210) 내로 연결된 이미지 광(230)은 광 가이드(210) 내에서 TIR을 통해 전파 각도(α)의 TIR 경로(213)를 따라 전파될 수 있다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 전파 각도(α)는 TIR 경로(213)와 광 가이드(210)의 내부 표면의 법선(223)이 이루는 각도로 정의될 수 있다.
아웃-커플링 요소(245)는 광 가이드(210)의 제1 표면(210-1) 또는 제2 표면(210-2)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 바와 같이, 아웃-커플링 요소(245)는 광 가이드(210)의 제2 표면(210-2)에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 아웃-커플링 요소(245)는 광 가이드(210)의 일부로서 일체로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 요소(245)는 별도의 요소로서 광 가이드(210)의 제2 표면(210-2)에 형성 또는 배치(예컨대, 부착)될 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 요소(245)는 광 가이드(210)의 제1 표면(210-1)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 아웃-커플링 요소(245)는 제1 표면(210-1)에서 광 가이드(210)의 일부로서 일체로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 아웃-커플링 요소(245)는 별도의 요소로서 광 가이드(210)의 제1 표면(210-1)에 형성 또는 배치(예컨대, 부착)될 수 있다.
일부 실시예에서, 아웃-커플링 요소(245)는 하나 이상의 회절 격자, 하나 이상의 캐스케이딩된 반사기, 하나 이상의 프리즘 표면 요소, 및/또는 홀로그램 반사기 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 아웃-커플링 요소(245)는 하나 이상의 편광 선택 요소를 포함할 수 있고, 편광 선택 아웃-커플링 요소로 지칭될 수 있다. 편광 선택 요소는 등방성 또는 이방성 재료에 기반하여 제조된 편광 선택 격자 또는 홀로그램 요소를 포함할 수 있다. 편광 선택 격자 또는 홀로그램 요소는 적합한 서브 파장 구조, 액정, 광굴절성 홀로그램 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 아웃-커플링 요소(245)에 포함된 편광 선택 격자의 피치는 편광 선택 격자가 이미지 광(230)을 광 가이드(210)의 외부로 회절시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 결과적으로, TIR은 더 이상 발생하지 않는다.
광 가이드(210)는 이미지 광(230)의 내부 전반사를 가능하게 하도록 구성된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 광 가이드(210)는, 예를 들어, 플라스틱, 유리, 및/또는 중합체를 포함할 수 있다. 광 가이드(210)는 비교적 작은 폼 팩터를 가질 수 있다. 예를 들어, 광 가이드(210)는 x-차원을 따라 대략 50 ㎜ 폭, y-차원을 따라 30 ㎜ 길이, 및 z-차원을 따라 0.5 내지 1 ㎜ 두께일 수 있다.
컨트롤러(215)는 광원 어셈블리(205)와 통신 가능하게 결합될 수 있고, 광원 어셈블리(205)의 동작을 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200)는 입력 이미지 광(230)을 증가된 또는 확장된 시야("FOV")를 갖는 출력 이미지 광(232)으로서 눈(260)으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 눈(260)에 제공되는 이미지 광(232)의 출력 FOV는 x축 방향 및/또는 y축 방향으로 60도 이상과 150도 이하일 수 있다. 광 가이드(210)는 8 ㎜ 이상과 50 ㎜ 이하의 폭과, 6 ㎜ 이상과 20 ㎜ 이하의 높이를 가진 아이 박스를 제공하도록 구성될 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200)의 경우, 물리적 디스플레이 및 전자 장치는 NED의 전면 본체의 측면으로 이동될 수 있고, 현실 세계 환경에 대한 실질적으로 방해받지 않는 뷰가 달성될 수 있으며, 이는 AR 사용자 경험을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 광 가이드(210)는 이미지 광(230)을 아웃-커플링 요소(245)를 향해 재지향, 폴딩, 및/또는 확장하도록 구성된 하나 이상의 추가적인 요소를 포함할 수 있다. 도 2b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 광학 시스템 또는 디바이스(250)의 개략도를 도시한 것이다. 광학 시스템(250)은 확장된 FOV를 제공하도록(예컨대, 광학 시스템(250)에 의해 전달된 이미지 광의 FOV를 확장하도록) 구성될 수 있다. 광학 시스템(250)은 또한 광 가이드 디스플레이 어셈블리(250)로 지칭될 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(250)는 도 2a에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200)에 포함된 것과 유사하거나 동일한 요소를 포함할 수 있다. 동일하거나 유사한 요소에 대한 설명은 도 2a와 관련하여 제공된 전술한 설명을 참조할 수 있다.
예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(250)는 광 가이드(210), 광원 어셈블리(205), 인-커플링 요소(235), 아웃-커플링 요소(245), 및 컨트롤러(215)를 포함할 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(250)는 이미지 광(230)을 아웃-커플링 요소(245)를 향해 재지향시키도록 구성된 지향 요소(240)를 추가로 포함할 수 있어, 이미지 광(230)은 아웃-커플링 요소(245)에 의해 광 가이드(210)의 외부로 연결될 수 있게 된다. 일부 실시예에서, 지향 요소(240)는 아웃-커플링 요소(245)의 장소에 반대되는 표면의 장소에 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소(240)는, 제2 표면(210-2)에서의 아웃-커플링 요소(245)의 장소에 해당하고 그 장소에 반대되는 장소에서의 광 가이드(210)의 제1 표면(210-1)에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소(240)는 제1 표면(210-1)에서 광 가이드(210)의 일부로서 일체로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소(240)는 별도의 요소로서 광 가이드(210)의 제1 표면(210-1)에 형성 또는 배치(예컨대, 부착)될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소(240)는 광 가이드(210)의 제2 표면(210-2)에 배치될 수 있고, 아웃-커플링 요소(245)는 지향 요소(240)의 반대편의 제1 표면(210-1)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 지향 요소(240)는 제2 표면(210-2)에서 광 가이드(210)의 일부로서 일체로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소(240)는 별도의 요소로서 광 가이드(210)의 제2 표면(210-2)에 형성 또는 배치(예컨대, 부착)될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소(240) 및 아웃-커플링 요소(245)는 광 가이드(210)의 동일한 표면에 배치될 수 있다. 예를 들어, 지향 요소(240)와 아웃-커플링 요소(245)는 함께 적층될 수 있다.
일부 실시예에서, 지향 요소(240)와 아웃-커플링 요소(245)는 유사한 구조를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소(240)는 하나 이상의 회절 격자, 하나 이상의 캐스케이딩된 반사기, 하나 이상의 프리즘 표면 요소, 및/또는 홀로그램 반사기 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소(240)는 하나 이상의 편광 선택 요소를 포함할 수 있고, 편광 선택 지향 요소로 지칭될 수 있다. 편광 선택 요소는 등방성 또는 이방성 재료에 기반하여 제조된 편광 선택 격자 또는 홀로그램 요소를 포함할 수 있다. 편광 선택 격자 또는 홀로그램 요소는 적합한 서브 파장 구조, 액정, 광굴절성 홀로그램 재료, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 지향 요소(240)는 또한 폴딩 요소(240)로 지칭될 수 있다. 일부 실시예에서, 광원 어셈블리(205)에 의해 생성된 이미지 광(230)을 재지향, 폴딩, 및/또는 확장하는 것과 같은 다수의 기능은 단일 요소, 예컨대, 아웃-커플링 요소(245) 내로 조합될 수 있다. 그러한 실시예에서, 지향 요소(240)는 생략될 수 있다.
도 3a 내지 도 7b는 본 개시내용의 다양한 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리의 개략도를 도시한 것이다. 예시 및 논의 목적을 위해, 도면에 도시된 편광 선택 인-커플링 요소, 편광 선택 아웃-커플링 요소, 및/또는 편광 선택 지향 요소 각각은 하나 이상의 편광 선택 격자, 예컨대, 투과 유형 또는 반사 유형 편광 선택 격자를 포함할 수 있다. 편광 선택 인-커플링 요소에 포함된 편광 선택 격자는 편광 선택 인-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 편광 선택 아웃-커플링 요소에 포함된 편광 선택 격자는 편광 선택 아웃-커플링 격자로 지칭될 수 있다. 예시 및 논의 목적을 위해, 도면에 도시된 모든 편광 선택 인-커플링 격자 및 모든 편광 선택 아웃-커플링 격자는 동일한 유형(예컨대, 투과형 또는 반사형)일 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 선택 인-커플링 격자는 서로 다른 유형일 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 선택 아웃-커플링 격자는 서로 다른 유형일 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 선택 인-커플링 격자와 편광 선택 아웃-커플링 격자는 서로 다른 유형일 수 있다.
일부 실시예에서, 편광 선택 요소는 광학 이방성 재료(예컨대, LC 재료)를 포함할 수 있다. 광학 이방성 재료의 광축은 평면내 방향 및 평면외 방향 모두에서 공간적으로 변하는 배향으로 구성되어, 편광 민감 홀로그램 응답을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 공간적으로 변하는 배향으로 구성된 광축을 포함하는 광학 이방성 재료는 편광 볼륨 홀로그램(polarization volume hologram)("PVH") 또는 PVH 요소를 형성할 수 있다. "광축"이라는 용어는 결정의 방향을 지칭할 수 있다. 광축 방향으로 전파되는 광은 복굴절(또는 이중 굴절)을 겪지 않을 수 있다. 광축은 단일 라인이 아닌 방향일 수 있으며: 해당 방향에 평행한 광은 복굴절을 겪지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, PVH는 미리 결정된 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 주로(또는 실질적으로) 회절시키고, 미리 결정된 방향에 반대되는 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 (예컨대, 무시할 수 있는 회절로) 주로(또는 실질적으로) 투과시키도록 구성될 수 있다. PVH는 미리 결정된 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 투과시키되, 미리 결정된 방향에 반대되는 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)보다 훨씬 작은 광투과율로 투과시킬 수 있는 것으로 이해된다. PVH는 미리 결정된 방향에 반대되는 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 회절시키되, 미리 결정된 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)보다 훨씬 작은 회절 효율로 회절시킬 수 있다.
비편광된 광 또는 선형 편광된 광은 방향이 반대인 2개의 원형 편광된 성분(예컨대, 제1 성분 및 제2 성분)으로 분해될 수 있다. 따라서, 제1 성분은 PVH에 의해 주로 회절될 수 있고, 제2 성분은 PVH에 의해 (예컨대, 무시할 수 있는 회절로) 주로 투과될 수 있다. PVH는 미리 결정된 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 주로(또는 실질적으로) 순방향 또는 역방향으로 회절시키도록 구성될 수 있다. PVH가 미리 결정된 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 주로(또는 실질적으로) 순방향으로 회절시키도록 구성되는 경우, PVH는 투과형 PVH로 지칭될 수 있다. PVH가 미리 결정된 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 주로(또는 실질적으로) 역방향으로 회절시키도록 구성되는 경우, PVH는 반사형 PVH로 지칭될 수 있다.
일부 실시예에서, PVH는 PVH의 볼륨에서 복수의 나선 구조로 배열된 광학적 이방성 분자(예컨대, LC 분자)를 포함할 수 있다. 나선 구조의 방향은 PVH의 편광 선택성을 정의할 수 있다. 일부 실시예에서, PVH는 나선 구조의 방향과 동일한 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 주로(또는 실질적으로) 회절시키고, 나선 구조의 방향에 반대되는 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 (예컨대, 무시할 수 있는 회절로) 주로(또는 실질적으로) 투과시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, PVH 내의 광학적 이방성 분자는 PVH의 볼륨에서 복수의 나선 구조로 배열되지 않을 수 있다. 광학적 이방성 분자 방향자 평면에서 광학적 이방성 분자의 방향자의 회전 방향은 PVH의 편광 선택성을 정의할 수 있다. 광학적 이방성 분자 방향자 평면(또는 분자 방향자 평면)은 광학적 이방성 분자의 방향자에 의해 형성되거나 이를 포함하는 평면이다. 광학적 이방성 분자는 PVH의 볼륨 내의 복수의 평행한 분자 방향자 평면에서 배열될 수 있다. 일부 실시예에서, PVH는 분자 방향자 평면에서의 광학적 이방성 분자의 방향자의 회전의 방향과 동일한 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 주로(또는 실질적으로) 회절시키고, 분자 방향자 평면에서의 광학적 이방성 분자의 방향자의 회전의 방향에 반대되는 방향을 갖는 원형 편광된 광(또는 타원 편광된 광)을 (예컨대, 무시할 수 있는 회절로) 주로(또는 실질적으로) 투과시키도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, PVH의 볼륨 내의 나선 구조의 방향, 또는 PVH의 볼륨 내의 분자 방향자 평면에서의 광학 이방성 분자의 방향자의 회전의 방향에 따라, PVH는 좌측 방향의 PVH 또는 우측 방향의 PVH로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 좌측 방향의 PVH는 좌측 방향의 원형 편광된("LHCP") 광을 주로 (순방향 또는 역방향으로) 회절시키고, 우측 방향의 원형 편광된("RHCP") 광을 주로 (예컨대, 무시할 수 있는 회절로) 투과시키도록 구성될 수 있다. 우측 방향의 PVH는 RHCP 광을 주로 (순방향 또는 역방향으로) 회절시키고, LHCP 광을 주로 (예컨대, 무시할 수 있는 회절로) 투과시키도록 구성될 수 있다.
이하의 설명에서, 예시적인 목적을 위해, PVH를 포함하는 편광 선택 격자(PVH 격자라고 지칭되기도 함)는 편광 선택 인-커플링 요소, 편광 선택 아웃-커플링 요소, 및/또는 편광 선택 지향/폴딩 요소의 예로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리는 또한 하나 이상의 PVH 격자와 결합된 광 가이드(들)를 갖는 실시예와 관련하여 본원에서 기술된 동일하거나 유사한 설계 원리에 따라 확장된 FOV를 제공하기 위해 다른 적합한 편광 선택 요소를 포함할 수 있다. 또한, 예시를 위해, 1차원("1D") FOV 확장(예컨대, 수평 FOV 확장)을 예로 들어 FOV 확장 원리를 설명한다. 일부 실시예에서, 2차원("2D") FOV 확장(예컨대, 수평 및 수직 FOV 확장)은 또한 광을 편광 선택 아웃-커플링 요소를 향해 90°만큼 재지향시키도록 구성된 하나 이상의 추가적인 편광 선택 요소(예컨대, 편광 선택 폴딩 요소 또는 지향 요소)를 도입함으로써 달성될 수 있다. 편광 선택 인-커플링 요소, 아웃-커플링 요소, 및/또는 지향 요소에 포함되는 편광 선택 요소의 예로서 편광 선택 격자가 사용될 수 있지만, 이러한 인-커플링 요소, 아웃-커플링 요소, 및/또는 지향 요소에 포함되는 편광 선택 요소는 편광 선택 격자에 국한되지는 않는다.
도 3은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 광학 시스템 또는 디바이스(300)의 개략도를 도시한 것이다. 광학 디바이스(300)는 또한 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)로 지칭될 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)는 확장된 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)는 도 2a에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200) 또는 도 2b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(250)에 포함된 것과 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능을 포함할 수 있다. 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능에 대한 설명은 도 2a 또는 도 2b와 관련하여 위에서 제공된 설명을 참조할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)는 광원 어셈블리(305), 광 가이드(310), 및 컨트롤러(315)를 포함할 수 있으며, 이들은 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있는 광원 어셈블리(205), 광 가이드(210), 및 컨트롤러(215) 각각의 것과 유사하거나 동일한 요소, 구조, 및/또는 기능을 포함할 수 있다. 광원 어셈블리(305)는 미리 결정된 FOV(예를 들어, 40°이상)를 갖는 이미지 광(350)(가상 이미지 또는 디스플레이 이미지를 나타냄)을 생성하도록 구성된 광원(320)을 포함할 수 있다. 광원 어셈블리(305)는 미리 결정된 FOV를 갖는 이미지 광(350)을 직교 편광을 갖는 다수의 부분(예컨대, 제1 부분 및 제2 부분)으로 출력할 수 있으며, 각 부분은 FOV의 일부에 해당한다. 예를 들어, 광원 어셈블리(305)는 FOV의 제1 부분(제1 입력 FOV라고 지칭됨)에 해당하는 제1 광(353)(또는 제1 입력 광(353)) 및 FOV의 제2 부분(제2 입력 FOV라고 지칭됨)에 해당하는 제2 광(354)(또는 제2 입력 광(354))을 출력할 수 있다. 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광(353) 및 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광(354)은 도 3에 도시된 바와 같이, 광원 어셈블리(305)로부터 광 가이드(310)를 향해 서로 다른 비평행 방향으로 전파될 수 있다. 제1 광(353) 및 제2 광(354)은 직교 편광을 가질 수 있다. 도 3에 도시된 y-z 단면도에서, 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광(353)은 제1 광선(353a 및 353b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광선(353a)은 제1 광(353)의 최우측 광선일 수 있고, 제1 광선(353b)은 제1 광(353)의 최좌측 광선일 수 있다. 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광(354)은 제2 광선(354a 및 354b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 광선(354a)은 제2 광(354)의 최좌측 광선일 수 있고, 제2 광선(354b)은 제2 광(354)의 최우측 광선일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 광선(354b)(예컨대, 제2 광(354)의 최우측 광선)과 제1 광선(353b)(예컨대, 제1 광(353)의 최좌측 광선)은 서로 실질적으로 중첩될 수 있다. 제2 광선(354b)과 제1 광선(353b)은 도 3에 도시된 y-z 단면도에서 동일한 파선으로 표시된다. 컨트롤러(315)는 광원 어셈블리(305)와 같은 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)에 포함된 다양한 요소를 제어할 수 있다.
광 가이드(310)는 광원 어셈블리(305)로부터 서로 다른 방향으로 전파되는 제1 광(353) 및 제2 광(354)을 수신하도록 구성될 수 있다. 광 가이드(310)는 하나 이상의 인-커플링 요소와 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 하나 이상의 편광 선택 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 각각의 인-커플링 요소는 인-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 인-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 광 가이드(310)는 제1 인-커플링 격자(335-1) 및 제2 인-커플링 격자(335-2)와 결합될 수 있으며, 이들 격자는, 회절을 통해, 직교 편광을 갖는 제1 광(353) 및 제2 광(354)을 제각기 광 가이드(310) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 인-커플링 격자(335-1 및 335-2) 각각은 투과 유형 격자 또는 반사 유형 격자일 수 있다. 제1 인-커플링 격자(335-1)는, 회절을 통해, 제1 광(353)을 제1 TIR 전파 광(355)으로서 광 가이드(310) 내로 연결할 수 있고, 제2 인-커플링 격자(335-2)는, 회절을 통해, 제2 광(354)을 제2 TIR 전파 광(356)으로서 광 가이드(310) 내로 연결할 수 있다. 예시를 위해, 도 3은 제1 TIR 전파 광(355)의 하나의 제1 TIR 전파 광선(355a) 및 제2 TIR 전파 광(356)의 하나의 제2 TIR 전파 광선(356a)을 도시한 것이다. 제1 인-커플링 격자(335-1)는 제1 광선(353a)을 제1 TIR 전파 광선(355a)으로서 광 가이드(310) 내로 연결할 수 있다. 제2 인-커플링 격자(335-2)는 제2 광선(354a)을 제2 TIR 전파 광선(356a)으로서 광 가이드(310) 내로 연결할 수 있다. 제1 광선(353b) 및 제2 광선(354b)의 해당 TIR 전파 광선은 도 3에 도시되어 있지 않다.
광 가이드(310)는 또한 하나 이상의 아웃-커플링 요소와 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 하나 이상의 편광 선택 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 각각의 아웃-커플링 요소는 아웃-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 아웃-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 광 가이드(310)는 제1 아웃-커플링 격자(345-1) 및 제2 아웃-커플링 격자(345-2)와 결합될 수 있다. 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2) 각각은 투과 유형 격자 또는 반사 유형 격자일 수 있다. 제1 아웃-커플링 격자(345-1) 및 제2 아웃-커플링 격자(345-2)는, 회절을 통해, 제1 TIR 전파 광(355) 및 제2 TIR 전파 광(356)을 광 가이드(310)의 외부에 제각기 서로 다른 비평행 방향으로 연결하도록 구성될 수 있다. 제1 아웃-커플링 격자(345-1)는 제1 TIR 전파 광(355)을 광 가이드(310)의 외부에 제1 출력 광선(357a 및 357b)에 의해 경계가 형성된 제1 출력 광(357)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 제2 아웃-커플링 격자(345-2)는 제2 TIR 전파 광(356)을 광 가이드(310)의 외부에 제2 출력 광선(358a 및 358b)에 의해 경계가 형성된 제2 출력 광(358)으로서 연결하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 출력 광(357)은 제1 출력 FOV에 해당할 수 있고, 제2 출력 광(358)은 제2 출력 FOV에 해당할 수 있다. 제1 출력 FOV는 제1 출력 광선(357a 및 357b)에 의해 경계가 형성된 각도 영역에 해당할 수 있다. 제2 출력 FOV는 제2 출력 광선(358a 및 358b)에 의해 경계가 형성된 각도 영역에 해당할 수 있다. 즉, 제1 인-커플링 격자(335-1), 광 가이드(310), 및 제1 아웃-커플링 격자(345-1)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)의 아이 박스(eye-box)에 제1 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제2 인-커플링 격자(335-2), 광 가이드(310), 및 제2 아웃-커플링 격자(345-2)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)의 아이 박스에 제2 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩하는 연속적인 FOV(예컨대, 0° 내지 +50°, 0° 내지 -50°)일 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 및 제2 출력 FOV 각각보다 실질적으로 클 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 입력 광(353) 및 제2 입력 광(354)의 제1 입력 FOV 및 제2 입력 FOV보다 클 수 있거나, 이미지 광(350)의 미리 결정된 FOV보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 TIR 전파 광(355)은 제1 입력 광(353)의 제1 입력 FOV보다 작은 제1 중간 FOV에 해당할 수 있고, 제2 TIR 전파 광(356)은 제2 입력 광(354)의 제2 입력 FOV보다 작은 제2 중간 FOV에 해당할 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)의 출력측에서의 광(357 및 358)의 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 중간 FOV와 제2 중간 FOV의 조합보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 아웃-커플링 격자(345-1)는 제1 TIR 전파 광선(355a)을 광 가이드(310)의 외부에 제1 출력 각도의 제1 출력 광선(357a)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 제2 아웃-커플링 격자(345-2)는 제2 TIR 전파 광선(356a)을 광 가이드(310)의 외부에 제2 출력 각도의 제2 출력 광선(358a)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 각도와 제2 출력 각도는 동일한 절대값과 반대 부호, 예컨대, 반대의 출력 각도 +θ와 -θ를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 각도와 제2 출력 각도는 서로 다른 절대값과 반대 부호를 가질 수 있다(예컨대, +θ1 및 -θ2, 여기서 θ1 및 θ2는 서로 다른 값을 갖는다). 일부 실시예에서, 제1 인-커플링 격자(335-1)는 제1 광선(353b)을 광 가이드(310) 내로 연결하도록 구성될 수 있고, 제1 아웃-커플링 격자(345-1)는 제1 광선(353b)을 광 가이드(310)의 외부에 제1 출력 광선(357b)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 인-커플링 격자(335-2)는 제2 광선(354b)을 광 가이드(310) 내로 연결하도록 구성될 수 있고, 제2 아웃-커플링 격자(345-2)는 제2 광선(354b)을 광 가이드(310)의 외부에 제2 출력 광선(358b)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(357b)과 제2 출력 광선(358b)은 실질적으로 서로 중첩될 수 있다.
주목할 것은 광선이 광 가이드의 외부로 회절될 경우, 출력 광선의 출력 각도는 또한 회절 각도로 지칭된다는 것이다. 회절 각도는 회절 광선과 아웃-커플링 격자의 표면의 법선이 이루는 각도를 지칭한다(일부 실시예에서, 아웃-커플링 격자의 표면의 법선은 아웃-커플링 격자가 결합되는 광 가이드의 표면의 법선과 평행할 수 있다). 본 개시내용에서, 회절 각도는 회절 광선과 아웃-커플링 격자의 표면의 법선 사이의 위치 관계에 따라 포지티브 각도 또는 네거티브 각도로 정의될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 회절 광선이 법선으로부터 시계 방향일 경우, 회절 각도는 포지티브 각도로 정의될 수 있고, 회절 광선이 법선으로부터 반시계 방향일 경우, 회절 각도는 네거티브 각도로 정의될 수 있다.
종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리에서, 광 가이드 내부의 TIR 경로의 전파 각도는 TIR 전파 광선의 편광 상태와는 무관하게, 광 가이드로부터 아웃-커플링된 출력 광선의 출력 각도에 일대일로 해당할 수 있다. 즉, TIR 경로의 전파 각도는 TIR 전파 광선의 편광 상태와는 무관하게, 광 가이드로부터 아웃-커플링된 광선의 단일 출력 각도에 해당할 수 있다. 전파 각도는 광 가이드의 굴절률에 의해 결정된다. 따라서, 광 가이드(또는 광 가이드 디스플레이 어셈블리)에 의해 제공되는 FOV는 광 가이드의 굴절률에 의해 결정될 수 있다. 도 3에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)에서, 편광 선택 인-커플링 격자(335-1, 335-2) 및 아웃-커플링 격자(345-1, 345-2)를 이용한 광 가이드(310) 내부의 TIR 경로의 동일한 전파 각도는 2개의 서로 다른 출력 각도, 예컨대, 반대 부호를 갖는 2개의 회절 각도에 해당할 수 있다. 예를 들어, TIR 경로의 전파 각도가 실질적으로 동일한 제1 TIR 전파 광선(355a) 및 제2 TIR 전파 광선(356a)은 제각기 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)에 의해 제1 출력 광선(357a) 및 제2 출력 광선(358a)으로서 회절될 수 있고, 여기서 제1 출력 광선(357a)과 제2 출력 광선(358a)은 반대 부호를 갖는 출력 각도(예컨대, 회절 각도)를 갖는다. 따라서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)에 의해 제공되는 FOV는, 광 가이드 디스플레이 어셈블리에 포함되는 광 가이드가 동일하거나 유사한 굴절률을 갖는 재료로 제조되는 경우, 종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리와 비교하여 확대 또는 확장(예컨대, 배가)될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리와 비교하여, 보다 낮은 굴절률을 갖는 재료로 제조된 광 가이드를 사용하는 개시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)에 의해 동일하거나 유사한 FOV가 제공될 수 있다.
일부 실시예에서, 인-커플링 격자(335-1 및 335-2) 각각은 광 가이드(310)의 제1 표면(310-1) 또는 제2 표면(310-2)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 인-커플링 격자(335-1 및 335-2)는 광 가이드(310)의 제1 표면(310-1) 또는 제2 표면(310-2)에 나란히 또는 적층된 구성으로 배치될 수 있다. 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)의 각각은 광 가이드(310)의 제1 표면(310-1) 또는 제2 표면(310-2)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)는 광 가이드(310)의 제1 표면(310-1) 또는 제2 표면(310-2)에 나란히 또는 적층된 구성으로 배치될 수 있다. 예시를 위해, 도 3은 광 가이드(310)의 제2 표면(310-2)에 인-커플링 격자(335-1 및 335-2)가 적층되고, 광 가이드(310)의 제1 표면(310-1)에 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)가 적층된 것을 도시한 것이다. 일부 실시예에서, 인-커플링 격자(335-1 및 335-2)는 제1 표면(310-1)에 배치될 수 있고, 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)는 제2 표면(310-2)에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 격자(335-1 및 335-2) 및 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)는 동일한 표면(예컨대, 제1 표면(310-1) 또는 제2 표면(310-2))에 배치될 수 있다. 격자(335-1, 335-2, 345-1, 또는 345-2) 중 적어도 하나(예컨대, 각각)는 미리 결정된 편광을 갖는 편광된 광을 주로(예컨대, 실질적으로) 회절시키고, 미리 결정된 편광(예컨대, 직교 편광)과는 다른 편광을 갖는 편광된 광을, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로(예컨대, 실질적으로) 투과시키도록 구성된 편광 선택 격자일 수 있다. 격자(335-1, 335-2, 345-1, 및 345-2)와 연관된 미리 결정된 편광은 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 인-커플링 격자(335-1 및 335-2)는 직교 편광을 갖는 편광된 광을 회절시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 인-커플링 격자(335-1)는 제1 편광을 갖는 편광된 광을 주로 회절시키고, 제1 편광에 직교하는 제2 편광을 갖는 편광된 광을, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로 투과시키도록 구성될 수 있다. 제2 인-커플링 격자(335-2)는 제2 편광을 갖는 편광된 광을 주로 회절시키고, 제2 편광에 직교하는 제1 편광을 갖는 편광된 광을, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로 투과시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)는 직교 편광을 갖는 편광된 광, 예컨대, 직교하게 편광된 광을 회절시키도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)의 각각은 인-커플링 격자(335-1 및 335-2) 중 해당하는 것과 동일한 편광 선택성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 아웃-커플링 격자(345-1)는 제1 인-커플링 격자(335-1)와 동일한 편광 선택성을 가질 수 있고, 제2 아웃-커플링 격자(345-2)는 제2 인-커플링 격자(335-2)와 동일한 편광 선택성을 가질 수 있다. 아웃-커플링 격자(345-1)는 제1 편광을 갖는 편광된 광을 주로 회절시키고, 제1 편광에 직교하는 제2 편광을 갖는 편광된 광을, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로 투과시키도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(345-2)는 제2 편광을 갖는 편광된 광을 주로 회절시키고, 제2 편광에 직교하는 제1 편광을 갖는 편광된 광을, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로 투과시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 아웃-커플링 격자(345-1)는 제2 인-커플링 격자(335-2)와 동일한 편광 선택성을 가질 수 있고, 제2 아웃-커플링 격자(345-2)는 제1 인-커플링 격자(335-1)와 동일한 편광 선택성을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 격자(335-1, 335-2, 345-1, 또는 345-2) 중 적어도 하나(예컨대, 각각)는, 미리 결정된 편광을 갖는 편광된 광을 주로 회절시키고, 서로 다른(예컨대, 직교) 편광을 갖는 편광된 광을, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로 투과시키도록 구성될 수 있는 편광 선택 격자일 수 있다. 예를 들어, 격자(335-1, 335-2, 345-1, 또는 345-2) 중 적어도 하나(예컨대, 각각)는, 미리 결정된 방향을 갖는 원형 편광된 광을 주로 회절시키고, 미리 결정된 방향에 반대되는 방향을 갖는 원형 편광된 광을, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로 투과시키도록 구성될 수 있는 원형 편광 선택 격자일 수 있다. 인-커플링 격자(335-1 및 335-2)는 방향이 반대인 원형 편광된 광을 회절시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 인-커플링 격자(335-1)는 미리 결정된 제1 방향(예컨대, 좌측 방향 또는 우측 방향)을 갖는 원형 편광된 광을 회절시키도록 구성될 수 있고, 제2 인-커플링 격자(335-2)는 미리 결정된 제1 방향에 반대되는 미리 결정된 제2 방향(예컨대, 우측 방향 또는 좌측 방향)을 갖는 원형 편광된 광을 회절시키도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)는 또한 방향이 반대인 원형 편광된 광을 회절시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 아웃-커플링 격자(345-1)는 미리 결정된 제1 방향을 갖는 광을 회절시키도록 구성될 수 있고, 제2 아웃-커플링 격자(345-2)는 미리 결정된 제1 방향에 반대되는 미리 결정된 제2 방향을 갖는 광을 회절시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 격자(335-1 및 335-2)의 각각은 투과형 PVH 또는 반사형 PVH를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)의 각각은 투과형 PVH 또는 반사형 PVH를 포함할 수 있다. 투과형 PVH 및/또는 반사형 PVH의 다양한 조합은 인-커플링 격자(335-1 및 335-2)와 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)에 포함될 수 있거나 이들로서 구현될 수 있다.
광원 어셈블리(305)는 광원(예컨대, 전자 디스플레이)(320) 및 광 조절 시스템(325)을 포함할 수 있다. 광원 어셈블리(305)는 도 3에 도시되지 않은 다른 요소를 포함할 수 있다. 광원(320)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 광원(220)의 실시예일 수 있고(또는 이와 유사할 수 있고), 광 조절 시스템(325)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 광 조절 시스템(225)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다). 일부 실시예에서, 이미지 광(350)은 비편광 또는 편광된 광일 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 광(350)은 발산 광일 수 있다. 광 조절 시스템(325)은 광원(320)으로부터 이미지 광(350)을 수신하고, 이미지 광(350)을 처리하여 원하는 특성으로 구성된 제1 광(353) 및 제2 광(354)을 출력하도록 구성될 수 있다. 광 조절 시스템(325)은 이미지 광(350)을 처리하도록 구성된 적합한 광학 요소를 포함할 수 있다. 광 조절 시스템(325)에서 전파되는 광(350)의 광학 경로는 도 3에 도시되어 있지 않다. 광(350)은 광 조절 시스템(325)에서 임의의 적합한 광학 경로로 전파될 수 있다.
일부 실시예에서, 광 조절 시스템(325)은 FOV의 서로 다른 부분에 해당하는 이미지 광(350)의 서로 다른 부분을 서로 다른 전파 방향으로 지향시키도록 구성된 지향 요소(미도시)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 지향 요소는 이미지 광(350)의 제1 부분을 제1 전파 방향으로 지향시키고, 이미지 광(350)의 제2 부분을 제1 전파 방향과는 다른 제2 전파 방향으로 지향시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 조절 시스템(325)은, 이미지 광(350)을 편광시키고, 2개의 직교 편광된 광을 출력하도록 구성된 편광 변환 요소(322)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 변환 요소(322)는 하나 이상의 선형 편광판, 하나 이상의 원형 편광판, 하나 이상의 스위칭 가능한 파장판, 예를 들어, 하나 이상의 스위칭 가능한 반파장판, 하나 이상의 스위칭 가능한 1/4 파장판, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 컨트롤러(315)는 편광 변환 요소(322)의 동작 상태(예컨대, 스위칭 상태 또는 비스위칭 상태)를 제어할 수 있다. 일부 실시예에서, 광 조절 시스템(325)은 또한 이미지 광(350)을 시준하도록 구성된 시준기(321)(예컨대, 시준 렌즈)를 포함할 수 있다. 지향 요소는 광 조절 시스템(325) 내의 적합한 위치에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소는 편광 변환 요소(322)와 광원(320) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소는 편광 변환 요소(322)와 시준기(321) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소는 시준기(321)와 광 가이드(310) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 지향 요소는 생략될 수 있다.
일부 실시예에서, 광원 어셈블리(305)는 동일한 시간 기간 동안(즉, 동시에), 예컨대, 광원(320)에 의해 생성된 디스플레이 이미지의 동일한 디스플레이 프레임(또는 디스플레이 프레임의 동일한 서브프레임) 동안, 제1 광(353)과 제2 광(354)을 함께 출력할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원 어셈블리(305)는 제1 광(353) 및 제2 광(354)을 시간 순차 방식으로 출력할 수 있다. 예를 들어, 광원(320)에 의해 생성된 디스플레이 이미지의 디스플레이 프레임은 2개의 연속적인 서브프레임을 포함할 수 있다. 컨트롤러(315)는 광원 어셈블리(305)를 제어하여, 제1 서브프레임에서 이미지 광(350)의 미리 결정된 FOV의 제1 부분에 해당하는 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광(353)을 출력하고, 제2 서브프레임에서 이미지 광(350)의 미리 결정된 FOV의 제2 부분에 해당하는 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광(354)을 출력할 수 있다. 제1 서브프레임 및 제2 서브프레임은 디스플레이 프레임의 2개의 연속적인 서브프레임일 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(320)은 광 스위치에 결합될 수 있고, 이러한 광 스위치는 제1 서브프레임에서 제1 광(351)을 투과시키고 제2 광(352)을 차단하고, 제2 서브프레임에서 제2 광(352)을 투과시키고 제1 광(351)을 차단하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서 광 스위치는 컨트롤러(315)에 의해 제어될 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자(335-1 및 335-2) 및 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)의 예로서 반사형 PVH 격자가 사용된다. 인-커플링 격자(335-1 및 335-2)는 방향이 반대인 원형 편광된 광을 주로 역방향으로 회절시키도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)는 방향이 반대인 원형 편광된 광을 주로 역방향으로 회절시키도록 구성될 수 있다. 설명을 위해, 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)는 각각 인-커플링 격자(335-1 및 335-2)와 동일한 편광 선택성을 가질 수 있다. 예를 들어, 인-커플링 격자(335-1)를 향해 전파되는 제1 광(353)은 RHCP 광일 수 있고, 인-커플링 격자(335-2)를 향해 전파되는 제2 광(354)은 LHCP 광일 수 있다. 인-커플링 격자(335-1) 및 아웃-커플링 격자(345-1)의 각각은 RHCP 광을 RHCP 광으로서 주로 역방향으로 회절시키고, LHCP 광을 LHCP 광으로서, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로 투과시키도록 구성될 수 있다. 인-커플링 격자(335-2) 및 아웃-커플링 격자(345-2)의 각각은 LHCP 광을 LHCP 광으로서 주로 역방향으로 회절시키고, RHCP 광을 RHCP 광으로서, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로 투과시키도록 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 인-커플링 격자(335-1)는, 회절을 통해, 제1 광(353)(예컨대, RHCP 광)을 TIR 전파 광(355)(예컨대, RHCP 광)으로서 광 가이드(310) 내로 연결할 수 있고, 제2 광(354)(예컨대, LHCP 광)을 인-커플링 격자(335-2)를 향해, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과시킬 수 있다. 인-커플링 격자(335-2)는, 회절을 통해, 제2 광(354)(예컨대, LHCP 광)을 TIR 전파 광(356)(예컨대, LHCP 광)으로서 광 가이드(310) 내로 연결할 수 있다. 예시의 단순화를 위해, 도 3은 TIR 전파 광(355)(예컨대, RHCP 광)에서의 하나의 광선(355a) 및 TIR 전파 광(356)(예컨대, LHCP 광)에서의 하나의 광선(356a)의 광 경로만을 도시한 것이다. TIR 전파 광(355)(예컨대, RHCP 광) 및 TIR 전파 광(356)(예컨대, LHCP 광)은 광 가이드(310) 내부에서 TIR을 통해 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)를 향해 전파될 수 있다.
일부 실시예에서, TIR 전파 광(355)(예컨대, RHCP 광) 및 TIR 전파 광(356)(예컨대, LHCP 광)의 편광들은 광 가이드(310) 내부에서 전파되는 경우 변경되지 않을 수 있다. 일부 실시예에서, TIR 전파 광(355)(예컨대, RHCP 광) 또는 TIR 전파 광(356)(예컨대, LHCP 광) 중 적어도 하나의 편광은 광 가이드(310) 내부에서 전파되는 경우 변경될 수 있고, 예컨대, 광 가이드(310)의 내부 표면에서 전반사된 후 변경될 수 있고, 탈편광(depolarized)될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드(310)는 광 가이드(310)의 하나 이상의 표면(예컨대, 하나 또는 두 개의 외부 표면)에 또는 그에 인접하게 배치된 하나 이상의 편광 보정 필름(330)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 보정 필름(330)은 TIR 전파 광(355) 및/또는 TIR 전파 광(356)이 광 가이드(310) 내부에서 전파되는 동안 TIR 전파 광(355) 및/또는 TIR 전파 광(356)의 편광 상태를 보존하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 편광 보정 필름(330)은 TIR 전파 광(355 및 356)이 광 가이드(310) 내부에서 전파되는 경우 TIR 전파 광(355 및 356) 중 적어도 하나의 탈편광을 보상하여, TIR 전파 광(355 또는 356) 중 적어도 하나의 편광을 유지하도록 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 실시예에서, 편광 보정 필름(330)은, TIR 전파 광(355 및 356)이 광 가이드(310) 내부에서 전파되는 경우, TIR 전파 광(355)의 우측 방향 원형 편광과 TIR 전파 광(356)의 좌측 방향 원형 편광을 유지하도록 구성될 수 있다.
아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)는 TIR 전파 광(355 및 356)을 광 가이드(310)의 외부에 서로 다른 방향으로 주로 역방향으로 회절시켜, 이미지 광(350)의 FOV를 복제 및 확장하도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(345-1)는, 회절을 통해, TIR 전파 광(355)(예컨대, RHCP 광)을 광 가이드(310)의 외부에 제1 회절 각도를 갖는 제1 출력 광(357)(예컨대, RHCP 광)으로서 연결하고, TIR 전파 광(356)(예컨대, LHCP 광)을 아웃-커플링 격자(345-2)를 향해, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과시키도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(345-2)는, 회절을 통해, TIR 전파 광(356)(예컨대, LHCP 광)을 광 가이드(310)의 외부에 제1 회절 각도와는 상이한 제2 회절 각도를 갖는 제2 출력 광(358)(예컨대, LHCP 광)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광(357)은 제1 출력 FOV에 해당할 수 있고, 제2 출력 광(358)은 제2 출력 FOV에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 격자(335-1), 광 가이드(310), 및 아웃-커플링 격자(345-1)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)의 아이 박스에 제1 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 인-커플링 격자(335-2), 광 가이드(310), 및 아웃-커플링 격자(345-2)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)의 아이 박스에 제2 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩하는 연속적인 FOV(예컨대, 0° 내지 +50°, 0° 내지 -50°)일 수 있다. 광 가이드(310)의 출력측에서 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 및 제2 출력 FOV의 각각보다 실질적으로 클 수 있다. 광 가이드(310)의 출력측에서 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 광원(320)에 의해 방출되는 이미지 광(350)의 미리 결정된 FOV보다 클 수 있거나, 광 가이드(310)의 입력측에서 제1 입력 광(353)의 제1 입력 FOV와 제2 입력 광(354)의 제2 입력 FOV의 조합보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(315)가 광원 어셈블리(305)를 제어하여, 동일한 서브프레임 동안(예컨대, 동시에) 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광(353)과 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광(354)을 출력하는 경우, 아웃-커플링 요소(345-1 및 345-2)는 동일한 서브프레임 동안 제1 광(353)(즉, 광 가이드(310) 내에 있을 때의 355) 및 제2 광(354)(즉, 광 가이드(310) 내에 있을 때의 356)을 광 가이드(310)의 외부에 제1 출력 광(357) 및 제2 출력 광(358)으로서 연결할 수 있다. 컨트롤러(315)가 광원 어셈블리(305)를 제어하여, 연속적인 서브프레임(예컨대, 제1 서브프레임 및 제2 서브프레임) 동안 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광(353)과 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광(354)을 출력하는 경우, 아웃-커플링 요소(345-1 및 345-2)는 연속적인 서브프레임 동안 제1 광(353)(즉, 광 가이드(310) 내에 있을 때의 355) 및 제2 광(354)(즉, 광 가이드(310) 내에 있을 때의 356)을 광 가이드(310)의 외부에 제1 출력 광(357) 및 제2 출력 광(358)으로서 연결할 수 있다.
일부 실시예에서, 인-커플링 격자 및 아웃-커플링 격자는 투과형 PVH 격자일 수 있다. 도 4는 본 개시내용의 다른 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광학 디바이스 또는 시스템(400)의 개략도를 도시한 것이다. 광학 시스템(400)은 또한 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)로 지칭될 수 있다. 도 4에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)는 도 2a에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200), 도 2b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(250), 또는 도 3에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300)에 포함된 것과 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능을 포함할 수 있다. 동일하거나 유사한 요소, 구조, 또는 기능에 대한 설명은 도 2a, 도 2b, 또는 도 3과 관련하여 제공되는 위의 설명을 참조할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)는 광원 어셈블리(405), 광 가이드(410), 및 컨트롤러(415)를 포함할 수 있으며, 이들은 도 3에 도시되어 있는 광원 어셈블리(305), 광 가이드(310), 및 컨트롤러(315) 각각의 것과 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원 어셈블리(405), 광 가이드(410), 및 컨트롤러(415)는 제각기 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있는 광원 어셈블리(205), 광 가이드(210), 및 컨트롤러(215)의 것과 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능을 포함할 수 있다.
광원 어셈블리(405)는 광원(420), 및 편광 변환 요소(422) 및 시준기(421)를 포함하는 광 조절 시스템(425)을 포함할 수 있으며, 이들은 도 3에 도시된 광원(320), 및 편광 변환 요소(322) 및 시준기(321)를 포함한 광 조절 시스템(325)과 유사할 수 있거나, 도 2a 및 도 2b에 도시된 광원(220) 및 광 조절 시스템(225)과 유사할 수 있다. 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능에 대한 설명은 도 2a, 도 2b, 또는 도 3과 관련하여 제공되는 위의 설명을 참조할 수 있다. 컨트롤러(415)는 광원 어셈블리(405)와 같은 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)에 포함된 다양한 요소를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 광원(420)은 디스플레이 이미지에 해당하는 이미지 광(450)(가상 이미지 또는 디스플레이 이미지를 나타냄)을 생성할 수 있다. 이미지 광(450)은 미리 결정된 FOV와 연관될 수 있다. 이미지 광(450)은 비편광된 또는 편광된 광일 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 광(450)은 발산 광일 수 있다. 광 조절 시스템(425)은 광원(420)으로부터 이미지 광(450)을 수신하고, 이미지 광(450)을 처리하여 원하는 특성으로 구성된 제1 광(453)(또는 제1 입력 광(453)) 및 제2 광(454)(또는 제2 입력 광(454))을 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광(453)은 이미지 광(450)의 FOV의 제1 부분(제1 입력 FOV라고 지칭됨)에 해당할 수 있고, 제2 광(454)은 이미지 광(450)의 FOV의 제2 부분(제2 입력 FOV라고 지칭됨)에 해당할 수 있다. 제1 광(453)과 제2 광(454)은 직교 편광을 가질 수 있다. 광 조절 시스템(425)에서 전파되는 이미지 광(450)의 광학 경로는 도 4에 도시되어 있지 않다. 이미지 광(450)은 광 조절 시스템(425)에서 임의의 적합한 광학 경로로 전파될 수 있다.
도 4에 도시된 y-z 단면도에서, 제1 광(453)은 제1 광선(453a 및 453b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광선(453a)은 제1 광(453)의 최우측 광선일 수 있고, 제1 광선(453b)은 제1 광(453)의 최좌측 광선일 수 있다. 제2 광(454)은 제2 광선(454a 및 454b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 광선(454a)은 제2 광(454)의 최좌측 광선일 수 있고, 제2 광선(454b)은 제2 광(454)의 최우측 광선일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 광선(454b)(예컨대, 제2 광(454)의 최우측 광선)과 제1 광선(453b)(예컨대, 제1 광(453)의 최좌측 광선)은 서로 실질적으로 중첩될 수 있다. 제2 광선(454b)과 제1 광선(453b)은 도 4에 도시된 y-z 단면도에서 동일한 파선으로 표시된다.
광 가이드(410)는 하나 이상의 인-커플링 요소와 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 하나 이상의 편광 선택 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 각각의 인-커플링 요소는 인-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 인-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 4에 도시된 실시예에서, 광 가이드(410)는, 회절을 통해, 광(453 및 454)을 제각기의 광 가이드(410) 내로 연결하도록 구성되는 제1 인-커플링 격자(435-1) 및 제2 인-커플링 격자(435-2)와 결합될 수 있다. 제1 인-커플링 격자(435-1) 및 제2 인-커플링 격자(435-2)는 직교 편광을 갖는 원형 편광된 광을 순방향으로 회절시키도록 구성되는 투과형 PVH 격자일 수 있다. 광 가이드(410)는 또한 하나 이상의 아웃-커플링 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 하나 이상의 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 각각의 아웃-커플링 요소는 아웃-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 아웃-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 4에 도시된 실시예에서, 광 가이드(410)는 제1 아웃-커플링 격자(445-1) 및 제2 아웃-커플링 격자(445-2)와 결합될 수 있다. 제1 아웃-커플링 격자(445-1) 및 제2 아웃-커플링 격자(445-2)는 직교 편광을 갖는 원형 편광된 광을 주로 순방향으로 회절시키도록 구성되는 투과형 PVH 격자일 수 있다.
아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)의 각각은 인-커플링 격자(435-1 및 435-2) 중 해당하는 것과 동일한 편광 선택성을 가질 수 있다. 예시 및 설명의 목적을 위해, 도 4에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자(435-1) 및 아웃-커플링 격자(445-1)는 동일한 편광 선택성을 갖는 투과형 PVH 격자일 수 있고, 인-커플링 격자(435-2) 및 아웃-커플링 격자(445-2)는 동일한 편광 선택성을 갖는 투과형 PVH 격자일 수 있다. 예를 들어, 인-커플링 격자(435-1) 및 아웃-커플링 격자(445-1)는 RHCP 광을 RHCP 광으로서 주로 순방향으로 회절시키고, LHCP 광을 LHCP 광으로서, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로 투과시키도록 구성될 수 있다. 인-커플링 격자(435-2) 및 아웃-커플링 격자(445-2)는 LHCP 광을 RHCP 광으로서 주로 순방향으로 회절시키고, RHCP 광을 RHCP 광으로서, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 주로 투과시키도록 구성될 수 있다.
예시를 위해, 도 4는 광 가이드(410)의 제1 표면(410-1)에 인-커플링 격자(435-1 및 435-2)가 적층되고, 광 가이드(410)의 제2 표면(410-2)에 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)가 적층된 것을 도시한 것이다. 일부 실시예에서, 광원 어셈블리(405)와 눈(260)은 광 가이드(410)의 동일한 측면에 배치될 수 있고, 인-커플링 격자(435-1 및 435-2)는 광 가이드의 제1 표면(410-1)에 적층될 수 있고, 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)는 광 가이드(410)의 동일한 제1 표면(410-1)에 적층된다. 일부 실시예에서, 도 4에는 도시되지 않았지만, 인-커플링 격자(435-1 및 435-2)는 광 가이드(410)의 제1 표면(410-1)에 나란히 배치될 수 있고, 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)는 광 가이드(410)의 제2 표면(410-2)에 나란히 배치될 수 있다. 인-커플링 격자(435-1 및 435-2)와 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)는 나란하게 배치될 때 광 가이드(410)의 동일한 표면 또는 서로 다른 표면에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 4에 도시되지는 않았지만, 도 4에 도시된 실시예는 도 3에 도시된 편광 보정 필름(330)과 유사한 편광 보정 필름을 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제1 광(453)과 제2 광(454)은 방향이 반대인 원형 편광된 광일 수 있다. 예를 들어, 제1 광(453)은 RHCP 광일 수 있고, 제2 광(454)은 LHCP 광일 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 격자(435-1)는 LHCP 광을, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과시키고, RHCP 광을 순방향으로 회절시키도록 구성될 수 있다. 인-커플링 격자(435-2)는 RHCP 광을, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과시키고, LHCP 광을 순방향으로 회절시키도록 구성될 수 있다. 따라서, 인-커플링 격자(435-2)는 제1 광(453)(예컨대, RHCP 광)을 인-커플링 격자(435-1)를 향해, 편광을 변경하지 않고, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과시키도록 구성될 수 있다. 인-커플링 격자(435-1)는, 회절을 통해, 제1 광(453)(예컨대, RHCP 광)을 편광이 변경된 제1 TIR 전파 광(455)(예컨대, LHCP 광)으로서 광 가이드(410) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 격자(435-2)는, 회절을 통해, 제2 광(454)(예컨대, LHCP 광)을 편광이 변경된 제2 TIR 전파 광(456)(예컨대, RHCP 광)으로서 광 가이드(410) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 광(456)(예컨대, RHCP 광)이 인-커플링 격자(435-1)를 통과할 경우, 인-커플링 격자(435-1)는 광(456)을, 편광을 변경하지 않고 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과시킬 수 있다. 예시를 위해, 도 4은 제1 TIR 전파 광(455)의 하나의 제1 TIR 전파 광선(455a) 및 제2 TIR 전파 광(456)의 하나의 제2 TIR 전파 광선(456a)을 도시한 것이다. 제1 인-커플링 격자(435-1)는 제1 광선(453a)을 제1 TIR 전파 광선(455a)으로서 광 가이드(410) 내로 연결할 수 있다. 제2 인-커플링 격자(435-2)는 제2 광선(454a)을 제2 TIR 전파 광선(456a)으로서 광 가이드(410) 내로 연결할 수 있다. 제1 광선(453b) 및 제2 광선(454b)의 해당 TIR 전파 광선은 도 4에 도시되어 있지 않다.
일부 실시예에서, 광 가이드(410)는 광 가이드(410)의 하나 이상의 표면(예컨대, 하나 이상의 외부 표면)에 배치된 하나 이상의 편광 보정 필름을 포함할 수 있다. 편광 보정 필름은, 제1 TIR 전파 광(455) 및 제2 TIR 전파 광(456)이 광 가이드(410) 내부에서 TIR을 통해 전파되는 경우, 제1 TIR 전파 광(455)(예컨대, LHCP 광) 및 제2 TIR 전파 광(456)(예컨대, RHCP 광)의 제각기의 편광을 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 보정 필름은 도 3에 도시된 편광 보정 필름(330)과 유사할 수 있다.
아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)는 제1 및 제2 TIR 전파 광(455 및 456)을 순방향으로 회절시켜, 광원 어셈블리(405)에 의해 생성된 이미지 광의 FOV를 복제 및 확장하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 아웃-커플링 격자(445-1)는 TIR 전파 광(455)(예컨대, LHCP 광)을 아웃-커플링 격자(445-2)를 향해, 편광을 변경하지 않고, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과시키도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(445-2)는, 회절을 통해, TIR 전파 광(455)(예컨대, LHCP 광)을 광 가이드(410)의 외부에 편광이 변경된 제1 출력 광(457)(예컨대, RHCP 광)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(445-1)는, 회절을 통해, TIR 전파 광(456)(예컨대, RHCP 광)을 광 가이드(410)의 외부에 편광이 변경된 제2 출력 광(458)(예컨대, LHCP 광)으로서 연결할 수 있다. 아웃-커플링 격자(445-2)는 제2 출력 광(458)(예컨대, LHCP 광)을, 편광을 변경하지 않고, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과시킬 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서, 제1 출력 광(457)은 제1 출력 광선(457a 및 457b)에 의해 경계가 형성될 수 있고, 제2 출력 광(458)은 제2 출력 광선(458a 및 458b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 아웃-커플링 격자(445-2)는 제1 TIR 전파 광선(455a)을 광 가이드(410)의 외부에 제1 출력 각도의 제1 출력 광선(457a)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 인-커플링 격자(435-1)는 제1 광선(453b)을 광 가이드(410) 내로 연결하도록 구성될 수 있고, 제2 아웃-커플링 격자(445-2)는 제1 광선(453b)을 광 가이드(410)의 외부에 제1 출력 광선(457b)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광(457)은 제1 출력 FOV에 해당할 수 있다. 제1 출력 FOV는 제1 출력 광선(457a 및 457b)에 의해 경계가 형성된 각도 영역에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 아웃-커플링 격자(445-1)는 제2 TIR 전파 광선(456a)을 광 가이드(410)의 외부에 제2 출력 각도의 제2 출력 광선(458a)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 인-커플링 격자(435-1)는 제2 광선(454b)을 광 가이드(410) 내로 연결하도록 구성될 수 있고, 제1 아웃-커플링 격자(445-1)는 제2 광선(454b)을 광 가이드(410)의 외부에 제2 출력 광선(458b)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 출력 광(458)은 제2 출력 FOV에 해당할 수 있다. 제2 출력 FOV는 제2 출력 광선(458a 및 458b)에 의해 경계가 형성된 각도 영역에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 각도와 제2 출력 각도는 동일한 절대값과 반대 부호, 예컨대, 반대의 출력 각도 +θ와 -θ를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 각도와 제2 출력 각도는 서로 다른 절대값과 반대 부호를 가질 수 있다(예컨대, +θ1 및 -θ2, 여기서 θ1 및 θ2는 서로 다른 값을 갖는다). 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(457b)과 제2 출력 광선(458b)은 실질적으로 서로 중첩될 수 있다.
종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리에서, 광 가이드에서의 전파 각도는 출력 광의 회절 각도에 일대일로 해당할 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 광 가이드(410)에서 TIR 경로의 동일한 전파 각도는 2개의 서로 다른 회절 각도, 예컨대, 반대 부호를 갖는 2개의 회절 각도에 해당할 수 있다. 예를 들어, TIR 경로의 전파 각도가 실질적으로 동일한 제1 TIR 전파 광선(455a) 및 제2 TIR 전파 광선(456a)은 제각기 아웃-커플링 격자(445-2 및 445-1)에 의해 제1 출력 광선(457a) 및 제2 출력 광선(458a)으로서 회절될 수 있고, 여기서 제1 출력 광선(457a)과 제2 출력 광선(458a)은 반대 부호를 갖는 출력 각도(예컨대, 회절 각도)를 갖는다. 따라서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)에 의해 제공되는 FOV는, 광 가이드 디스플레이 어셈블리에 포함되는 광 가이드가 동일하거나 유사한 굴절률을 갖는 재료에 기반하여 제조되는 경우, 종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리와 비교하여 확대 또는 확장(예컨대, 배가)될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리와 비교하여, 보다 낮은 굴절률을 갖는 재료에 기반하여 제조된 광 가이드(410)를 갖는 개시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)에 의해 동일하거나 유사한 FOV가 제공될 수 있다.
제1 인-커플링 격자(435-1), 광 가이드(410), 및 제2 아웃-커플링 격자(445-2)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)의 아이 박스에 제1 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제2 인-커플링 격자(435-2), 광 가이드(410), 및 제1 아웃-커플링 격자(445-1)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)의 아이 박스에 제2 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩하는 연속적인 FOV(예컨대, 0° 내지 +50°, 0° 내지 -50°)일 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 및 제2 출력 FOV 각각보다 실질적으로 클 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)의 출력측에서 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)의 입력측에서 광원(420)에 의해 방출되는 이미지 광(450)의 미리 결정된 FOV(또는 제1 광(453)의 제1 입력 FOV와 제2 광(454)의 제2 입력 FOV의 조합)보다 클 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 TIR 전파 광(455)은 제1 광(453)의 제1 입력 FOV보다 작은 제1 중간 FOV에 해당할 수 있고, 제2 TIR 전파 광(456)은 광(454)의 제2 입력 FOV보다 작은 제2 중간 FOV에 해당할 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)의 출력측에서의 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 중간 FOV와 제2 중간 FOV의 조합 FOV보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(415)가 광원 어셈블리(405)를 제어하여, 동일한 서브프레임 동안(예컨대, 동시에) 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광(453)과 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광(454)을 출력하는 경우, 아웃-커플링 요소(445-1 및 445-2)는 동일한 서브프레임 동안 제1 광(453)(즉, 광 가이드(410) 내에 있을 때의 455) 및 제2 광(454)(즉, 광 가이드(410) 내에 있을 때의 456)을 광 가이드(410)의 외부에 제1 출력 광(457) 및 제2 출력 광(458)으로서 연결할 수 있다. 컨트롤러(415)가 광원 어셈블리(405)를 제어하여, 연속적인 서브프레임(예컨대, 제1 서브프레임 및 제2 서브프레임) 동안 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광(453)과 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광(454)을 출력하는 경우, 아웃-커플링 요소(445-1 및 445-2)는 연속적인 서브프레임 동안 제1 광(453)(즉, 광 가이드(410) 내에 있을 때의 455) 및 제2 광(454)(즉, 광 가이드(410) 내에 있을 때의 456)을 광 가이드(410)의 외부에 제1 출력 광(457) 및 제2 출력 광(458)으로서 연결할 수 있다.
도 5는 본 개시내용의 일 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광학 디바이스 또는 시스템(500)의 개략도를 도시한 것이다. 광학 시스템(500)은 또한 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)로 지칭될 수 있다. 도 5에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)는 도 2a에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200), 도 2b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(250), 도 3에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300), 또는 도 4에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)에 포함된 것과 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능을 포함할 수 있다. 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능에 대한 설명은 도 2, 도 3, 또는 도 4와 관련하여 제공되는 위의 설명을 참조할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)는 광원 어셈블리(505) 및 컨트롤러(515)를 포함할 수 있으며, 이들은 도 2에 도시된 광원 어셈블리(205) 및 컨트롤러(215), 도 3에 도시된 광원 어셈블리(305) 및 컨트롤러(315), 또는 도 4에 도시된 광원 어셈블리(405) 및 컨트롤러(415)의 것과 유사하거나 동일한 요소, 구조, 및/또는 기능을 포함할 수 있다. 광원 어셈블리(505)는 광원(520), 및 편광 변환 요소(522) 및 시준기(521)를 포함하는 광 조절 시스템(525)을 포함할 수 있으며, 이들은 도 4에 도시된 광원(420), 및 편광 변환 요소(422) 및 시준기(421)를 포함한 광 조절 시스템(425)과 유사할 수 있거나, 도 3에 도시된 광원(320), 및 편광 변환 요소(322) 및 시준기(321)를 포함한 광 조절 시스템(325)과 유사할 수 있거나, 도 2a 및 도 2b에 도시된 광원(220) 및 광 조절 시스템(225)과 유사할 수 있다. 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능에 대한 설명은 도 2a, 도 2b, 도 3, 또는 도 4와 관련하여 제공되는 위의 설명을 참조할 수 있다. 컨트롤러(515)는 광원 어셈블리(505)와 같은 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)에 포함된 다양한 요소를 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 광원(520)은 디스플레이 이미지 또는 가상 이미지를 나타내는 이미지 광(550)을 생성할 수 있다. 이미지 광(550)은 미리 결정된 FOV와 연관될 수 있다. 이미지 광(550)은 비편광된 또는 편광된 광일 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 광(550)은 발산 광일 수 있다. 광 조절 시스템(525)은 광원(520)으로부터 이미지 광(550)을 수신하고, 이미지 광(550)을 처리하여 원하는 특성으로 구성된 제1 광(553)(또는 제1 입력 광(553)) 및 제2 광(554)(또는 제2 입력 광(554))을 출력하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광(553)은 이미지 광(550)의 FOV의 제1 부분(제1 입력 FOV라고 지칭됨)에 해당할 수 있고, 제2 광(554)은 이미지 광(550)의 FOV의 제2 부분(제2 입력 FOV라고 지칭됨)에 해당할 수 있다. 제1 광(553)과 제2 광(554)은 직교 편광을 가질 수 있다. 광 조절 시스템(525)에서 전파되는 이미지 광(550)의 광학 경로는 도 5에 도시되어 있지 않다. 이미지 광(550)은 광 조절 시스템(525)에서 임의의 적합한 광학 경로로 전파될 수 있다.
도 5에 도시된 y-z 단면도에서, 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광(553)은 제1 광선(553a 및 553b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광선(553a)은 제1 광(553)의 최우측 광선일 수 있고, 제1 광선(553b)은 제1 광(553)의 최좌측 광선일 수 있다. 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광(554)은 제2 광선(554a 및 554b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 광선(554a)은 제2 광(554)의 최좌측 광선일 수 있고, 제2 광선(554b)은 제2 광(554)의 최우측 광선일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 광선(554b)(예컨대, 제2 광(554)의 최우측 광선)과 제1 광선(553b)(예컨대, 제1 광(553)의 최좌측 광선)은 서로 실질적으로 중첩될 수 있다.
광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)는 복수의 광 가이드를 함께 적층한 광 가이드 스택(510)을 포함할 수 있다. 도 5는 2개의 광 가이드, 즉 광 가이드 스택(510)을 형성하기 위해 함께 적층된 제1 광 가이드(512) 및 제2 광 가이드(514)를 도시한 것이다. 일부 실시예에서는 3개, 4개, 5개 등과 같은 다른 적합한 개수의 광 가이드가 포함될 수 있다. 광 가이드(512 및 514)의 각각은 도 2에 도시된 광 가이드(210), 도 3에 도시된 광 가이드(310), 또는 도 4에 도시된 광 가이드(410)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다). 미리 결정된 FOV(예컨대, 40°이상)를 갖는 광은 FOV의 서로 다른 부분에 해당하는 직교 편광을 갖는 두 개의 부분 또는 성분(예컨대, 직교 편광을 갖는 제1 광 및 제2 광)으로 구성될 수 있다. 광 가이드 스택(510)은 제1 광을 제1 입력 광으로서 수신하고, 제2 광을 제2 입력 광으로서 수신하도록 구성될 수 있다. 제1 입력 광과 제2 입력 광은 직교 편광을 가질 수 있다.
광 가이드 스택(510)은 하나 이상의 광 가이드와 결합된 하나 이상의 인-커플링 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 하나 이상의 편광 선택 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 각각의 인-커플링 요소는 인-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 인-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 5에 도시된 실시예에서, 광 가이드 스택(510)은 광 가이드(512) 및 광 가이드(514)에 제각기 결합된 제1 편광 선택 인-커플링 격자(535-1) 및 제2 편광 선택 인-커플링 격자(535-2)를 포함할 수 있다. 제1 인-커플링 격자(535-1) 및 제2 편광 선택 인-커플링 격자(535-2)는, 회절을 통해, 제1 입력 광 및 제2 입력 광을 각각 제1 광 가이드(512) 및 제2 광 가이드(514) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 제1 입력 광 및 제2 입력 광은 제각기의 광 가이드 내부에서 TIR을 통해 실질적으로 동일한 전파 각도로 전파될 수 있다. 제1 입력 광 및 제2 입력 광의 제각기의 편광은, 입력 광이 제각기의 광 가이드 내부에서 TIR을 통해 전파되는 동안, (예컨대, 도 3에 도시된 편광 보정 필름(330)과 유사한) 하나 이상의 편광 보정 필름에 의해 유지될 수 있다.
광 가이드 스택(510)은 또한 광 가이드(512 및 514)와 결합된 하나 이상의 아웃-커플링 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 하나 이상의 편광 선택 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 각각의 아웃-커플링 요소는 아웃-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 아웃-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 5에 도시된 실시예에서, 광 가이드 스택(510)은 광 가이드(512) 및 광 가이드(514)에 제각기 결합된 2개의 편광 선택 아웃-커플링 격자, 즉 제1 아웃-커플링 격자(545-1) 및 제2 아웃-커플링 격자(545-2)를 포함한다. 제1 아웃-커플링 격자(545-1) 및 제2 아웃-커플링 격자(545-2)는, 회절을 통해, 제1 광 및 제2 광을 광 가이드(512 및 514)의 외부에 제각기 서로 다른 방향으로 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 격자(535-1 및 535-2)의 각각과 아웃-커플링 격자(545-1 및 545-2)의 각각은 투과 유형 격자(예컨대, 투과형 PVH) 또는 반사 유형 격자(예컨대, 반사형 PVH)일 수 있다.
광 가이드 스택(510)는 제1 광(553)을 제1 입력 광으로서 수신하고, 제2 광(554)을 제2 입력 광으로서 수신하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드(512)는 인-커플링 격자(535-1) 및 아웃-커플링 격자(545-1)와 결합될 수 있다. 인-커플링 격자(535-1) 및 아웃-커플링 격자(545-1) 각각은 광 가이드(512)의 제1 표면(512-1) 또는 제2 표면(512-2)에 배치될 수 있다. 예시를 위해, 인-커플링 격자(535-1)는 제2 표면(512-2)에 배치되는 것으로 도시되고 아웃-커플링 격자(545-1)는 제1 표면(512-1)에 배치되는 것으로 도시된다. 광 가이드(514)는 인-커플링 격자(535-2) 및 아웃-커플링 격자(545-2)와 결합될 수 있다. 인-커플링 격자(535-2) 및 아웃-커플링 격자(545-2) 각각은 광 가이드(514)의 제1 표면(514-1) 또는 제2 표면(514-2)에 배치될 수 있다. 예시를 위해, 인-커플링 격자(535-2)는 제2 표면(514-2)에 배치되는 것으로 도시되고 아웃-커플링 격자(545-2)는 제1 표면(514-1)에 배치되는 것으로 도시된다. 광 가이드(512) 또는 광 가이드(514)와 결합되는 인-커플링 격자 및 아웃-커플링 격자의 수는 각 유형마다 1개로 국한되지 않으며, 2개, 3개, 4개 등의 임의의 적합한 수일 수 있다. 2개 이상의 인-커플링 격자 및/또는 2개 이상의 아웃-커플링 격자가 광 가이드(512 및 514)의 각각과 결합되는 경우, 인-커플링 격자 및 아웃-커플링 격자의 구성은 도 2, 도 3, 또는 도 4, 또는 이들의 조합에 도시된 구성을 채택할 수 있다.
일부 실시예에서, 인-커플링 격자(535-1 및 535-2)는 도 3에 도시된 인-커플링 격자(335-1 및 335-2) 또는 도 4에 도시된 인-커플링 격자(435-1 및 435-2)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다). 아웃-커플링 격자(545-1 및 545-2)는 도 3에 도시된 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2) 또는 도 4에 도시된 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다). 일부 실시예에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 인-커플링 격자(535-1 및 535-2)는 방향이 반대인 원형 편광된 광을 주로 역방향으로 회절시키도록 구성된 반사형 PVH 격자일 수 있고, 아웃-커플링 격자(545-1 및 545-2)는 방향이 반대인 원형 편광된 광을 주로 역방향으로 회절시키도록 구성된 반사형 PVH 격자일 수 있다. 일부 실시예에서, 아웃-커플링 격자(545-1 및 545-2)는 각각 인-커플링 격자(535-1 및 535-2)와 동일한 편광 선택성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드에서 웨이브 가이딩이 발생하도록 하기 위해, 광 가이드(512 및 514)는 에어 갭에 의해 분리될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드(512 및 514) 사이의 에어 갭은 광 가이드의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 재료(예컨대, 접착제)로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다.
일부 실시예에서, 인-커플링 격자(535-1)는, 회절을 통해, 제1 광(553)(예컨대, RHCP 광)을 편광 변경이 없는 제1 TIR 전파 광(555)(예컨대, RHCP 광)으로서 광 가이드(512) 내로 연결하고, 제2 광(554)(예컨대, LHCP 광)을 광 가이드(514)의 인-커플링 격자(535-2)를 향해, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 편광 변경 없이 투과시키도록 구성될 수 있다. 제1 TIR 전파 광(555)(예컨대, RHCP 광)은 광 가이드(512) 내부에서 TIR을 통해 아웃-커플링 격자(545-1)를 향해 전파될 수 있다. 인-커플링 격자(535-2)는, 회절을 통해, 제2 광(554)(예컨대, LHCP 광)을 편광 변경이 없는 제2 TIR 전파 광(556)(예컨대, LHCP 광)으로서 광 가이드(514) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 제2 TIR 전파 광(556)(예컨대, LHCP 광)은 광 가이드(514) 내부에서 TIR을 통해 아웃-커플링 격자(545-2)를 향해 전파될 수 있다. 예시를 위해, 도 5은 제1 TIR 전파 광(555)의 하나의 제1 TIR 전파 광선(555a) 및 제2 TIR 전파 광(556)의 하나의 제2 TIR 전파 광선(556a)을 도시한 것이다. 제1 인-커플링 격자(535-1)는 제1 광선(553a)을 제1 TIR 전파 광선(555a)으로서 광 가이드(512) 내로 연결할 수 있다. 제2 인-커플링 격자(535-2)는 제2 광선(554a)을 제2 TIR 전파 광선(556a)으로서 광 가이드(514) 내로 연결할 수 있다. 제1 광선(553b) 및 제2 광선(554b)의 해당 TIR 전파 광선은 도 5에 도시되어 있지 않다.
일부 실시예에서, 광 가이드(512) 및 광 가이드(514)는 제각기의 광 가이드의 하나 이상의 표면(예컨대, 하나 이상의 외부 표면)에 배치된 하나 이상의 편광 보정 필름을 포함할 수 있다. 편광 보정 필름은, 제1 TIR 전파 광(555) 및 제2 TIR 전파 광(556)이 제각기의 광 가이드 내부에서 전파되는 경우, TIR 전파 광(555)(예컨대, RHCP 광) 및 TIR 전파 광(556)(예컨대, LHCP 광)의 제각기의 편광을 유지하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 보정 필름은 도 3에 도시된 편광 보정 필름(330)과 유사할 수 있다.
아웃-커플링 격자(545-1)는, 회절을 통해, 제1 TIR 전파 광(555)(예컨대, RHCP 광)을 광 가이드(512)의 외부에 편광 변경이 없는 제1 출력 광(557)(예컨대, RHCP 광)으로서 연결하도록 구성될 수 있고, 이러한 제1 출력 광(557)은, 제1 출력 광(557)의 편광을 변경시키지 않을 수 있는 아웃-커플링 격자(545-2) 및 광 가이드(514)를 통과한 후 눈(260)을 향해 전파될 수 있다. 아웃-커플링 격자(545-2)는, 회절을 통해, 제2 TIR 전파 광(556)(예컨대, LHCP 광)을 광 가이드(514)의 외부에 눈(260)을 향해 전파되는 제2 출력 광(558)(예컨대, LHCP 광)으로서 연결하도록 구성될 수 있다.
도 5에 도시된 실시예에서, 제1 출력 광(557)은 제1 출력 광선(557a 및 557b)에 의해 경계가 형성될 수 있고, 제2 출력 광(558)은 제2 출력 광선(558a 및 558b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 아웃-커플링 격자(545-1)는 제1 TIR 전파 광선(555a)을 광 가이드(512)의 외부에 제1 출력 각도의 제1 출력 광선(557a)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 인-커플링 격자(535-1)는 제1 광선(553b)을 광 가이드(512) 내로 연결하도록 구성될 수 있고, 제1 아웃-커플링 격자(545-1)는 제1 광선(553b)을 광 가이드(512)의 외부에 제1 출력 광선(557b)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광(557)은 제1 출력 FOV에 해당할 수 있다. 제1 출력 FOV는 제1 출력 광선(557a 및 557b)에 의해 경계가 형성된 각도 영역에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 아웃-커플링 격자(545-2)는 제2 TIR 전파 광선(556a)을 광 가이드(514)의 외부에 제2 출력 각도의 제2 출력 광선(558a)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 인-커플링 격자(535-2)는 제2 광선(554b)을 광 가이드(514) 내로 연결하도록 구성될 수 있고, 제2 아웃-커플링 격자(545-2)는 제2 광선(554b)을 광 가이드(514)의 외부에 제2 출력 광선(558b)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 출력 광(558)은 제2 출력 FOV에 해당할 수 있다. 제2 출력 FOV는 제2 출력 광선(558a 및 558b)에 의해 경계가 형성된 각도 영역에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(557a)의 제1 출력 각도와 제2 출력 광선(558a)의 제2 출력 각도는 동일한 절대값과 반대 부호, 예컨대, 반대의 출력 각도 +θ와 -θ를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(557a)의 제1 출력 각도와 제2 출력 광선(558a)의 제2 출력 각도는 서로 다른 절대값과 반대 부호를 가질 수 있다(예컨대, +θ1 및 -θ2, θ1 및 θ2는 서로 다른 값을 갖는다). 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(557b)과 제2 출력 광선(558b)은 실질적으로 서로 중첩될 수 있다.
종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리에서, 광 가이드에서의 전파 각도는 출력 광의 회절 각도에 일대일로 해당할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 광 가이드(512 및 514)에서 TIR 경로의 동일한 전파 각도는 2개의 서로 다른 회절 각도, 예컨대, 반대 부호를 갖는 2개의 회절 각도에 해당할 수 있다. 예를 들어, TIR 경로의 전파 각도가 실질적으로 동일한 제1 TIR 전파 광선(555a) 및 제2 TIR 전파 광선(556a)은 제각기 아웃-커플링 격자(545-1 및 545-2)에 의해 제1 출력 광선(557a)으로서 제1 출력 각도로 그리고 제2 출력 광선(558a)으로서 제2 출력 각도로 회절될 수 있다. 제1 출력 각도 및 제2 출력 각도(또는 회절 각도)는 동일하거나 서로 다른 절대값 및 반대 부호를 가질 수 있다. 따라서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)에 의해 제공되는 FOV는, 동일하거나 유사한 굴절률을 갖는 재료에 기반하여 제조되는 적층된 광 가이드를 포함한 종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리와 비교하여 확대 또는 확장(예컨대, 배가)될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 종래 기술의 광 가이드 스택과 비교하여, 보다 낮은 굴절률을 갖는 재료에 기반하여 제조된 광 가이드를 갖는 개시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)에 의해 동일하거나 유사한 FOV가 제공될 수 있다.
제1 인-커플링 격자(535-1), 광 가이드(512), 및 제1 아웃-커플링 격자(545-1)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)의 아이 박스에 제1 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제2 인-커플링 격자(535-2), 광 가이드(514), 및 제2 아웃-커플링 격자(545-2)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)의 아이 박스에 제2 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩하는 연속적인 FOV(예컨대, 0° 내지 +50°, 0° 내지 -50°)일 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 및 제2 출력 FOV 각각보다 실질적으로 클 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)의 출력측에서 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)의 입력측에서 광원(520)에 의해 방출되는 이미지 광(550)의 미리 결정된 FOV(또는 제1 광(553)의 제1 입력 FOV와 제2 광(554)의 제2 입력 FOV의 조합)보다 클 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 TIR 전파 광(555)은 제1 광(553)의 제1 입력 FOV보다 작은 제1 중간 FOV에 해당할 수 있고, 제2 TIR 전파 광(556)은 제2 광(554)의 제2 입력 FOV보다 작은 제2 중간 FOV에 해당할 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)의 출력측에서의 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 중간 FOV와 제2 중간 FOV의 조합보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 컨트롤러(515)가 광원 어셈블리(505)를 제어하여, 동일한 서브프레임 동안(예컨대, 동시에) 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광(553)과 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광(554)을 출력하는 경우, 아웃-커플링 요소(545-1 및 545-2)는 동일한 서브프레임 동안 제1 광(553)(즉, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(510)의 광 가이드(512) 내에 있을 때의 555) 및 제2 광(554)(즉, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(510)의 광 가이드(514) 내에 있을 때의 556)을 광 가이드(512 및 514)의 외부에 제1 출력 광(557) 및 제2 출력 광(558)으로서 연결할 수 있다. 컨트롤러(515)가 광원 어셈블리(505)를 제어하여, 연속적인 서브프레임(예컨대, 제1 서브프레임 및 제2 서브프레임) 동안 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광(553)과 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광(554)을 출력하는 경우, 아웃-커플링 요소(545-1 및 545-2)는 연속적인 서브프레임 동안 제1 광(553)(즉, 광 가이드(512) 내에 있을 때의 555) 및 제2 광(554)(즉, 광 가이드(514) 내에 있을 때의 556)을 광 가이드(512) 및 광 가이드(514)의 외부에 제각기 제1 출력 광(557) 및 제2 출력 광(558)으로서 연결할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 개시내용의 다른 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광학 디바이스 또는 시스템(600)의 개략도를 도시한 것이다. 광학 시스템(600)은 또한 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)로 지칭될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)는 도 2a에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200), 도 2b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(250), 도 3에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300), 도 4에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400), 또는 도 5에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)에 포함된 것과 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능을 포함할 수 있다. 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능에 대한 설명은 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4, 또는 도 5와 관련하여 제공되는 위의 설명을 참조할 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)는 광원 어셈블리(605), 광 가이드(610), 및 컨트롤러(615)를 포함할 수 있으며, 이들은 도 2a 및 도 2b에 도시된 광원 어셈블리(205), 광 가이드(210), 및 컨트롤러(215), 도 3에 도시된 광원 어셈블리(305), 광 가이드(310), 및 컨트롤러(315), 도 4에 도시된 광원 어셈블리(405), 광 가이드(410), 및 컨트롤러(415), 또는 도 5에 도시된 광원 어셈블리(505), 광 가이드(512 및 514), 및 컨트롤러(515)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다).
광원 어셈블리(605)는 광원(620), 및 편광 변환 요소(622) 및 시준기(621)를 포함한 광 조절 시스템(625)을 포함할 수 있으며, 이들은 도 5에 도시된 광원(520), 및 편광 변환 요소(522) 및 시준기(521)를 포함한 광 조절 시스템(525)과 유사할 수 있거나, 도 4에 도시된 광원(420), 및 편광 변환 요소(422) 및 시준기(421)를 포함한 광 조절 시스템(425)과 유사할 수 있거나, 도 3에 도시된 광원(320), 및 편광 변환 요소(322) 및 시준기(321)를 포함한 광 조절 시스템(325)과 유사할 수 있거나, 도 2a 및 도 2b에 도시된 광원(220) 및 광 조절 시스템(225)과 유사할 수 있다. 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능에 대한 설명은 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4, 또는 도 5와 관련하여 제공되는 위의 설명을 참조할 수 있다.
미리 결정된 FOV(예컨대, 40°이상)를 갖는 광은 FOV의 서로 다른 부분에 해당하는 직교 편광을 갖는 두 개의 부분(예컨대, 직교 편광을 갖는 제1 광 및 제2 광)으로 구성될 수 있다. 광원 어셈블리(605)는 직교 편광을 갖는 제1 광 및 제2 광을 시간 순차 방식으로(예컨대, 디스플레이 프레임의 2개의 연속적인 서브프레임 동안) 출력하도록 구성될 수 있으며, 이는 광원(620)에 결합된 제1 편광 스위치(623)에 의해 실현될 수 있다. 제1 편광 스위치(623)에 의해, 광원 어셈블리(605)는 제1 편광을 갖는 제1 광 및 제2 편광을 갖는 제2 광을 제각기 2개의 연속적인 서브프레임 동안 출력할 수 있다. 제1 편광 및 제2 편광은 직교 편광일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 편광 스위치(623)는 광 조절 시스템(625)에 포함될 수 있다.
광 가이드(610)는 2개의 연속적인 서브프레임 동안 제각기 제1 편광을 갖는 제1 광을 제1 입력 광으로서 그리고 제2 편광을 갖는 제2 광을 제2 입력 광으로 수신하도록 구성될 수 있다. 광 가이드(610)는 하나 이상의 인-커플링 요소와 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 하나 이상의 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 인-커플링 요소는 인-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 인-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 6a에 도시된 실시예에서, 2개의 편광 선택 인-커플링 격자, 즉 제1 인-커플링 격자(635-1) 및 제2 인-커플링 격자(635-2)는 광 가이드(610)와 결합된다. 인-커플링 격자의 개수는 2개로 국한되지 않으며, 1개, 3개, 4개, 5개, 6개 등의 임의의 적합한 개수일 수 있다. 제1 인-커플링 격자(635-1) 및 제2 인-커플링 격자(635-2)는, 회절을 통해, 직교 편광을 갖는 제1 입력 광 및 제2 입력 광을 각각 2개의 연속적인 서브프레임 동안 광 가이드(610) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 제1 입력 광 및 제2 입력 광은 각각 2개의 연속적인 서브프레임 동안 광 가이드(610) 내부에서 TIR을 통해 전파될 수 있다.
광 가이드(610)는 또한 하나 이상의 아웃-커플링 요소와 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 하나 이상의 편광 선택 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 각각의 아웃-커플링 요소는 아웃-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 아웃-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 6a에 도시된 실시예에서, 2개의 아웃-커플링 격자, 즉 제1 아웃-커플링 격자(645-1) 및 제2 아웃-커플링 격자(645-2)가 광 가이드(610)와 결합된다. 인-커플링 격자(635-1 및 635-2)의 각각과 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)의 각각은 투과 유형 격자(예컨대, 투과형 PVH) 또는 반사 유형 격자(예컨대, 반사형 PVH)일 수 있다.
제1 편광을 갖는 제1 입력 광과 제2 편광을 갖는 제2 입력 광은 2개의 연속적인 서브프레임 동안 각각 제1 TIR 전파 광 및 제2 TIR 전파 광으로서 광 가이드(610) 내부에서 인-커플링 격자(635-1 및 635-2)로부터 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)를 향해 전파될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 TIR 전파 광은 제1 편광을 초기 편광으로서 가질 수 있고, 제2 TIR 전파 광은 제2 편광을 초기 편광으로서 가질 수 있다. 제1 TIR 전파 광 및 제2 TIR 전파 광의 편광들은 광 가이드(610) 내부에서 TIR을 통해 전파되는 경우 유지되지 않을 수 있다(즉, 각각의 초기 편광에서 변경될 수 있다). 제1 TIR 전파 광이 제1 아웃-커플링 요소 및/또는 제2 아웃-커플링 요소에 도달하면, 제1 TIR 전파 광은 제1 편광 성분 및 제2 편광 성분을 포함할 수 있다. 제1 편광 성분은 제1 편광을 가질 수 있고, 제2 편광 성분은 제2 편광을 가질 수 있다. 따라서, 제1 편광 성분 및 제2 편광 성분은 직교 편광 성분으로 지칭될 수 있다. 제2 TIR 전파 광이 제1 아웃-커플링 요소 및/또는 제2 아웃-커플링 요소에 도달하면, 제2 TIR 전파 광은 제1 TIR 전파 광과 유사하게 제1 편광 성분 및 제2 편광 성분을 포함할 수 있다. 따라서, 2개의 연속적인 서브프레임 각각 동안, 2개의 편광 선택 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)는, 회절을 통해, 해당 TIR 전파 광의 2개의 직교 편광 성분을 광 가이드(610)의 외부에 각각 2개의 직교 편광 출력 광으로서 연결할 수 있다.
예를 들어, 제1 서브프레임에서, 제1 TIR 전파 광이 아웃-커플링 격자(645-1) 및 아웃-커플링 격자(645-2)에 도달하는 경우, 제1 TIR 전파 광은 제1 편광 성분(예컨대, RHCP 성분) 및 제2 편광 성분(예컨대, LHCP 성분)을 가질 수 있다. 아웃-커플링 격자(645-1) 및 아웃-커플링 격자(645-2)는, 회절을 통해, 제1 TIR 전파 광의 제1 편광 성분(예컨대, RHCP 성분) 및 제2 편광 성분(예컨대, LHCP 성분)을 광 가이드(610)의 외부에 각각 제1 RHCP 출력 광 및 제1 LHCP 출력 광으로서 연결할 수 있다. 제2 서브프레임에서, 제2 TIR 전파 광이 아웃-커플링 격자(645-1) 및 아웃-커플링 격자(645-2)에 도달하는 경우, 제2 TIR 전파 광은 제1 편광 성분(예컨대, RHCP 성분) 및 제2 편광 성분(예컨대, LHCP 성분)을 가질 수 있다. 아웃-커플링 격자(645-1) 및 아웃-커플링 격자(645-2)는, 회절을 통해, 제2 TIR 전파 광의 제1 편광 성분(예컨대, RHCP 성분) 및 제2 편광 성분(예컨대, LHCP 성분)을 광 가이드(610)의 외부에 각각 제2 RHCP 출력 광 및 제2 LHCP 출력 광으로서 연결할 수 있다. 각각의 서브프레임에서, 2개의 직교 편광 출력 광은 2개의 이미지를 형성할 수 있고, 그 중 하나는 1차 이미지일 수 있고 다른 하나는 고스트 이미지일 수 있다. 고스트 이미지는 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)(또는 광 가이드(610))와 눈(260) 사이에 배치된 제2 편광 스위치(630) 및 흡수성 편광판(640)을 통해 억제되거나 제거될 수 있다.
컨트롤러(615)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)에 포함된 다양한 요소, 예를 들어, 광원 어셈블리(605), 제1 편광 스위치(623), 및 제2 편광 스위치(630)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(615)는 제1 편광 스위치(623) 및 제2 편광 스위치(630)의 동작 상태를 제어하여 그 동작 상태를 동기화할 수 있다. 즉, 제2 편광 스위치(630)의 동작 상태(예컨대, 스위칭 상태 또는 비스위칭 상태)는 제1 편광 스위치(623)의 동작 상태와 동일하게 제어될 수 있다. 컨트롤러(615)가 제1 편광 스위치(623)를 제어하여 동작 상태를 변경하는 경우, 컨트롤러(615)는 제2 편광 스위치(630)를 동시에 제어하여 제1 편광 스위치(623)의 동작 상태에 매칭되게 동작 상태를 변경할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 광원(620)은, 예컨대, 미리 결정된 FOV(예컨대, 40°이상)를 갖는 디스플레이 이미지에 해당하는 미리 결정된 FOV(예컨대, 40°이상)를 갖는 이미지 광(650)(가상 이미지 또는 디스플레이 이미지를 나타냄)을 방출할 수 있다. 이미지 광(650)은 비편광된 또는 편광된 광일 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 광(650)은 발산 광일 수 있다. 소정의 FOV(예컨대, 40°이상)를 갖는 이미지 광(650)는 광원(620)에 의해 방출된 이미지 광의 FOV의 서로 다른 부분에 해당하는 2개의 부분(651(도 6a에 도시됨) 및 652(도 6b에 도시됨))(예컨대, 제1 광(651) 및 제2 광(652))으로 구성될 수 있다. 광원(620)은 컨트롤러(615)에 의해 제어되어, FOV의 서로 다른 부분에 해당하는 2개의 광(651 및 652)을 시간 순차 방식으로 방출할 수 있다. 예를 들어, 광원(620)에 의해 생성된 디스플레이 이미지의 디스플레이 프레임은 2개의 연속적인 서브프레임, 즉 제1 서브프레임 및 제2 서브프레임을 포함할 수 있다. 컨트롤러(615)는 광원(620)을 제어하여, 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 서브프레임 동안 이미지 광(650)의 FOV의 제1 부분(제1 입력 FOV라고 지칭됨)에 해당하는 광(651)을 방출할 수 있고, 도 6b에 도시된 바와 같이, 제2 서브프레임 동안 이미지 광(650)의 FOV의 제2 부분(제2 입력 FOV라고 지칭됨)에 해당하는 광(652)을 방출할 수 있다.
광 조절 시스템(625)은, 제1 서브프레임 동안 광원(620)으로부터 광(651)을 수신하고, 광(651)을 처리하여 제1 광(653)(또는 제1 입력 광(653))을 출력하고, 제2 서브프레임 동안 광원(620)으로부터 광(652)을 수신하고, 광(652)을 처리하여 제2 광(654)(또는 제2 입력 광(654))을 출력하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광(653 및 654)의 속성은 각각 도 3에 도시된 광(353) 및 광(354)의 속성과 유사할 수 있다. 예를 들어, 제1 광(653)은 이미지 광(650)의 FOV의 제1 부분(제1 입력 FOV라고 지칭됨)에 해당할 수 있고, 제2 광(654)은 이미지 광(650)의 FOV의 제2 부분(제2 입력 FOV라고 지칭됨)에 해당할 수 있다. 제1 광(653)과 제2 광(654)은 직교 편광을 가질 수 있다. 광 조절 시스템(625)에서 전파되는 이미지 광(650)의 광학 경로는 도 6a 및 도 6b에 도시되어 있지 않다. 이미지 광(650)은 광 조절 시스템(625)에서 임의의 적합한 광학 경로로 전파될 수 있다. 도 6a에 도시된 y-z 단면도에서, 제1 광(653)은 제1 광선(653a 및 653b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광선(653a)은 제1 광(653)의 최우측 광선일 수 있고, 제1 광선(653b)은 제1 광(653)의 최좌측 광선일 수 있다. 도 6b에 도시된 y-z 단면도에서, 제2 광(654)은 제2 광선(654a 및 654b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 광선(654a)은 제2 광(654)의 최좌측 광선일 수 있고, 제2 광선(654b)은 제2 광(654)의 최우측 광선일 수 있다.
일부 실시예에서, 광 조절 시스템(625)은 제1 편광 스위치(623)를 포함할 수 있고, 이러한 제1 편광 스위치(623)는, 이러한 제1 편광 스위치(623)의 동작 상태(예컨대, 스위칭 또는 비스위칭 상태)에 따라, 입사광의 편광을 유지하거나 입사광의 편광을 직교 편광으로 스위칭하도록 구성된 능동 요소일 수 있다. 컨트롤러(615)는 제1 편광 스위치(623)의 동작 상태를 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 편광 스위치(623)는, 이러한 제1 편광 스위치(623)의 동작 상태(예컨대, 스위칭 또는 비스위칭 상태)에 따라, 원형 편광된 입사광의 방향을 유지하거나 원형 편광된 입사광의 방향을 반대 방향으로 스위칭하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 조절 시스템(625)은 또한 이미지 광(650)이 제1 편광 스위치(623) 상으로 입사하기 전에 이미지 광(650)을 편광시키도록 구성된 편광 변환 요소(622)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 변환 요소(622)는 편광 변환 요소(322)와 관련하여 전술한 바와 같이 스위칭 가능한 파장판일 수 있다. 스위칭 가능한 편광 변환 요소(622)의 동작 상태(예컨대, 스위칭 상태 또는 비스위칭 상태)는 컨트롤러(615)에 의해 제어될 수 있다.
광 조절 시스템(625)은 또한 시준기(621)(예컨대, 시준 렌즈)를 포함할 수 있다. 예시를 위해, 도 6a 및 도 6b에서는 편광 변환 요소(622)와 시준기(621) 사이에 제1 편광 스위치(623)가 배치된 것을 도시하고 있다. 도시되지는 않았지만, 일부 실시예에서 편광 변환 요소(622)는 제1 편광 스위치(623)와 시준기(621) 사이에 배치될 수 있다. 편광 변환 요소(622)는 제1 편광 스위치(623)로부터 출력된 광을 미리 결정된 편광, 예컨대, 원형 편광으로 편광시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 변환 요소(622)는 생략될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 편광 스위치(623)는 광원 어셈블리(605)의 일부는 아닐 수 있고, 광원 어셈블리(605)와 광 가이드(610) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 편광 스위치(623)는 광원 어셈블리(605)의 일부는 아닐 수 있다. 대신에, 제1 편광 스위치(623)는 광 가이드(610)의 일부일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 편광 스위치(623)는 광 가이드(610)의 표면에 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 편광 스위치(623)는 스위칭 가능한 반파장판(switchable half-wave plate)("SHWP")을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(620)은 제1 방향을 갖는 원형 편광된 광을 제1 편광 스위치(623)를 향해 방출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 변환 요소(622)는 생략될 수 있다. 제1 편광 스위치(623)(예컨대, SHWP)는 비스위칭 상태에서 동작하도록 컨트롤러(615)에 의해 제어되어, 원형 편광된 광의 방향을 유지할 수 있다. 제1 편광 스위치(623)(예컨대, SHWP)는 스위칭 상태에서 동작하도록 컨트롤러(615)에 의해 제어되어, 원형 편광된 광의 방향을 제1 방향에서 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 스위칭할 수 있다.
일부 실시예에서, 광원(620)은 선형 편광된 광을 방출하도록 구성될 수 있고, 편광 변환 요소(622)는 선형 편광된 광을 제1 방향을 갖는 원형 편광된 광으로 변환하도록 구성된 1/4 파장판(quarter-wave plate)("QWP")을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(620)은 비편광된 광을 방출하도록 구성될 수 있고, 편광 변환 요소(622)는 선형 편광판과 QWP를 포함할 수 있다. 선형 편광판은 비편광된 광을 선형 편광된 광으로 변환하도록 구성될 수 있다. QWP는 선형 편광된 광을 제1 방향을 갖는 원형 편광된 광으로 변환하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(620)이 비편광된 광을 방출하는 경우, 편광 변환 요소(622)에서 선형 편광판과 QWP의 조합은 원형 편광판으로 대체될 수 있다.
일부 실시예에서, 광 가이드(610)는 하나 이상의 인-커플링 요소와 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 하나 이상의 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 각각의 인-커플링 요소는 인-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 인-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 6a에는 2개의 인-커플링 격자, 즉 제1 인-커플링 격자(635-1) 및 제2 인-커플링 격자(635-2)가 광 가이드(610)와 결합된 것을 도시하고 있다. 제1 인-커플링 격자(635-1) 및 제2 인-커플링 격자(635-2) 각각은 광 가이드(610)의 제1 표면(610-1) 또는 제2 표면(610-2)에 배치될 수 있다. 광 가이드(610)는 하나 이상의 아웃-커플링 요소와 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 하나 이상의 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 각각의 아웃-커플링 요소는 아웃-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 아웃-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 6a에는 2개의 아웃-커플링 격자, 즉 제1 아웃-커플링 격자(645-1) 및 제2 아웃-커플링 격자(645-2)가 광 가이드(610)와 결합된 것을 도시하고 있다. 아웃-커플링 격자(645-1) 및 제2 아웃-커플링 격자(645-2) 각각은 광 가이드(610)의 제1 표면(610-1) 또는 제2 표면(610-2)에 배치될 수 있다. 예시를 위해, 도 6a 및 도 6b는 광 가이드(610)의 제2 표면(610-2)에 인-커플링 격자(635-1 및 635-2)가 적층되고, 광 가이드(610)의 제1 표면(610-1)에 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)가 적층된 것을 도시한 것이다.
인-커플링 격자(635-1 및 635-2)는 도 3에 도시된 인-커플링 격자(335-1 및 335-2), 도 4에 도시된 인-커플링 격자(435-1 및 435-2), 또는 도 5에 인-커플링 격자(535-1 및 535-2)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다). 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)는 도 3에 도시된 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2), 도 4에 도시된 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2), 또는 도 5에 도시된 아웃-커플링 격자(545-1 및 545-2)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다). 일부 실시예에서, 인-커플링 격자(635-1 및 635-2)의 각각과 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)의 각각은 투과 유형 격자(예컨대, 투과형 PVH 격자) 또는 반사 유형 격자(예컨대, 반사형 PVH 격자)일 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자(635-1 및 635-2)는 직교 편광을 갖는 원형 편광된 광을 역방향으로 회절시키도록 구성된 반사형 PVH 격자일 수 있고, 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)는 직교 편광을 갖는 원형 편광된 광을 역방향으로 회절시키도록 구성된 반사형 PVH 격자일 수 있다. 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)는 각각 인-커플링 격자(635-1 및 635-2)와 동일한 편광 선택성을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 광 가이드(610)는 고스트 이미지를 억제하도록 구성된 제2 편광 스위치(630) 및 흡수성 편광판(640)과 결합될 수 있다. 제2 편광 스위치(630)는 흡수성 편광판(640)과 광 가이드(610) 사이에 배치될 수 있고, 흡수성 편광판(640)은 제2 편광 스위치(630)와 안구(260) 사이에 배치될 수 있다. 제2 편광 스위치(630)는 제1 편광 스위치(623)의 실시예일 수 있고(또는 이와 유사할 수 있고), 제1 편광 스위치(623)와 동기화될 수 있다. 예를 들어, 제2 편광 스위치(630)와 제1 편광 스위치(623) 모두는 컨트롤러(615)에 의해 제1 및 제2 서브프레임 중 하나의 서브프레임 동안 스위칭 상태에서 동작하고, 제1 및 제2 서브프레임 중 다른 서브프레임 동안 비스위칭 상태에서 동작하도록 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 편광 스위치(630)는 제1 편광 스위치(623)와 동기화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제2 편광 스위치(630)와 제1 편광 스위치(623)는 서로 다른 서브프레임 동안 스위칭 상태에서 동작하고, 서로 다른 서브프레임 동안 비스위칭 상태에서 동작하도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, 서브프레임에서, 제1 편광 스위치(623)와 제2 편광 스위치(630) 중 하나는 스위칭 상태에서 동작할 수 있고, 제1 편광 스위치(623)와 제2 편광 스위치(630) 중 다른 하나는 비스위칭 상태에서 동작할 수 있다. 흡수성 편광판(640)은 고스트 이미지를 형성하는 광을 흡수를 통해 차단하고, 1차 이미지를 형성하는 광을 투과시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 흡수성 편광판(640)은 원형 편광판일 수 있다. 일부 실시예에서, 흡수성 편광판(640)은 선형 편광판일 수 있고, QWP는 흡수성 편광판(640)과 제2 편광 스위치(630) 사이에 배치될 수 있다. QWP는 원형 편광된 광을 선형 편광된 광으로 또는 그 반대로 변환하도록 구성될 수 있다.
도 6a를 참조하면, 디스플레이 프레임의 제1 서브프레임 동안, 광원(620)은 광(651)을 편광 변환 요소(622)를 향해 출력할 수 있다. 일부 실시예에서, 광(651)은 이미지 광(650)의 FOV의 제1 부분(제1 입력 FOV로 지칭됨)에 해당할 수 있다. 예시를 위해, 광(651)은 비편광된 광 또는 선형 편광된 광일 수 있다. 편광 변환 요소(622)는 광(651)을 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)으로 편광시키도록 구성될 수 있다. 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)은 제1 편광 스위치(623)(예컨대, SHWP)를 향해 전파될 수 있다. 제1 편광 스위치(623)(예컨대, SHWP)는 비스위칭 상태에서 동작하여, 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)을 편광에 영향을 미치지 않고 투과시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 스위치(623)(예컨대, SHWP)는 편광 변환 요소(622)로부터 수신된 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)을 편광 변경 없은 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)으로서 투과시킬 수 있다. 인-커플링 격자(635-1)는, 회절을 통해, 제1 광(653)(예컨대, RHCP 광)을 제1 TIR 전파 광(655)(예컨대, RHCP 광)으로서 광 가이드(610) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 예시를 위해, 도 6a는 제1 TIR 전파 광(655)의 하나의 제1 TIR 전파 광선(655a)을 도시한 것이다. 제1 인-커플링 격자(635-1)는 제1 광선(653a)을 제1 TIR 전파 광선(655a)으로서 광 가이드(610) 내로 연결할 수 있다. 제1 광선(653b)의 해당 TIR 전파 광선은 도 6a에 도시되어 있지 않다.
제1 TIR 전파 광(655)의 초기 편광(예컨대, 우측 방향의 원형 편광)은 제1 TIR 전파 광(655)이 광 가이드(610) 내부에서 TIR을 통해 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)를 향해 전파되는 경우 유지되지 않을 수 있다(즉, 변경될 수 있다). 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)에 도달하는 경우, 제1 TIR 전파 광(655)은 초기 편광을 갖는 1차 부분(또는 제1 편광 성분), 및 초기 편광에 직교하는 (즉, 초기 편광에서 변경되는) 편광을 갖는 2차 부분(또는 제2 편광 성분)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)에 도달하는 경우, 제1 TIR 전파 광(655)은 제1 TIR 전파 광(655)의 RHCP 성분인 1차 부분(또는 제1 편광 성분), 및 제1 TIR 전파 광(655)의 LHCP 성분인 2차 부분(또는 제2 편광 성분)을 포함할 수 있다. 아웃-커플링 격자(645-1)는, 회절을 통해, 제1 TIR 전파 광(655)의 제1 편광 성분(예컨대, RHCP 성분)을 광 가이드(610)의 외부에 제1 출력 광(661)(예컨대, RHCP 광)으로서 연결하고, 제1 TIR 전파 광(655)의 제2 편광 성분(예컨대, LHCP 성분)을 아웃-커플링 격자(645-2)를 향해, 회절 없이, 투과시키도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(645-2)는, 회절을 통해, 제1 TIR 전파 광(655)의 제2 편광 성분(예컨대, LHCP 성분)을 광 가이드(610)의 외부에 제2 출력 광(662)(예컨대, LHCP 광)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 직교 편광을 갖는 제1 출력 광(661) 및 제2 출력 광(662)은 2개의 이미지를 형성할 수 있는데, 하나는 아웃-커플링 격자(645-1)에 의해 회절된 제1 출력 광(661)에 의해 형성되는 1차 이미지이고, 다른 하나는 고스트 이미지로서, 이는 아웃-커플링 격자(645-2)에 의해 회절된 제2 출력 광(662)에 의해 형성된 미러 이미지이다.
제2 편광 스위치(630)(예컨대, SHWP)는 비스위칭 상태에서 동작하도록 제1 편광 스위치(623)(예컨대, SHWP)와 동기화되어, 각각의 편광에 영향을 주지 않으면서 광(661)(예컨대, RHCP 광) 및 광(662)(예컨대, LHCP 광)을 투과시킬 수 있다. 컨트롤러(615)는 제2 편광 스위치(630)와 제1 편광 스위치(623)를 제어하여 동작 상태를 동기화시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 편광 스위치(630)(예컨대, SHWP)는 광(661)(예컨대, RHCP 광)의 편광을 유지하도록 구성될 수 있고, 광(661)(예컨대, RHCP 광)을 광(663)(예컨대, RHCP 광)으로서 투과시킬 수 있다. 또한, 제2 편광 스위치(630)(예컨대, SHWP)는 광(662)(예컨대, LHCP 광)의 편광을 유지하도록 구성될 수 있고, 광(662)(예컨대, LHCP 광)을 광(664)(예컨대, LHCP 광)으로서 투과시키도록 구성될 수 있다. 편광판(640)은, 1차 이미지를 형성하는 광을 투과시키고, 고스트 이미지를 형성하는 광을 흡수를 통해 차단하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 6a에 도시된 바와 같이, 편광판(640)은, RHCP 광을 투과시키고, 흡수를 통해 LHCP 광을 차단하도록 구성되는 흡수성 유형의 원형 편광판일 수 있다. 따라서, 광(663)(예컨대, RHCP 광)은 눈(260)을 향해 전파되는 제1 출력 광(657)(예컨대, RHCP 광)으로서 편광판(640)을 투과할 수 있고, 광(664)(예컨대, LHCP 광)은 흡수를 통해 편광판(640)에 의해 차단될 수 있다. 따라서, 광(664)은 눈(260)에 의해 수신되지 않을 수 있다. 눈(260)은 아웃-커플링 격자(645-1)에 의해 회절된 광(661)에 의해 형성된 1차 이미지를 관찰할 수 있고, 아웃-커플링 격자(645-2)에 의해 회절된 광(662)에 의해 형성된 고스트 이미지를 관찰하지 못할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 디스플레이 프레임의 제2 서브프레임 동안, 광원(620)은 광(652)을 편광 변환 요소(622)를 향해 출력할 수 있다. 일부 실시예에서, 광(652)은 이미지 광(650)의 FOV의 제2 부분(제2 입력 FOV로 지칭됨)에 해당할 수 있다. 예시를 위해, 광(652)은 비편광된 광 또는 선형 편광된 광일 수 있다. 편광 변환 요소(622)는 광(651)을 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)으로 편광시키도록 구성될 수 있다. 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)은 제1 편광 스위치(623)(예컨대, SHWP)를 향해 전파될 수 있다. 제1 편광 스위치(623)(예컨대, SHWP)는 스위칭 상태에서 동작하여, 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)의 방향을 반대 방향으로 스위칭하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 스위치(623)(예컨대, SHWP)는 편광 변환 요소(622)로부터 수신된 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)을 편광이 변경된 원형 편광된 광(예컨대, LHCP 광)으로서 투과시킬 수 있다.
인-커플링 격자(635-1)가 RHCP 광을 역방향으로 회절시키고, LHCP 광을, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과시키도록 구성됨에 따라, 제2 광(654)(예컨대, LHCP 광)은 인-커플링 격자(635-1)를 통해 인-커플링 격자(635-2)를 향해 투과될 수 있다. 인-커플링 격자(635-2)는, 회절을 통해, 제2 광(654)(예컨대, LHCP 광)을 제2 TIR 전파 광(656)(예컨대, LHCP 광)으로서 광 가이드(610) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 예시를 위해, 도 6b는 제2 TIR 전파 광(656)의 하나의 제2 TIR 전파 광선(656a)을 도시한 것이다. 제2 인-커플링 격자(635-2)는 제2 광선(654a)을 제2 TIR 전파 광선(656a)으로서 광 가이드(610) 내로 연결할 수 있다. 제2 광선(654b)의 해당 TIR 전파 광선은 도 6b에 도시되어 있지 않다.
제2 TIR 전파 광(656)의 초기 편광(예컨대, 우측 방향의 원형 편광)은 제2 TIR 전파 광(656)이 광 가이드(610) 내부에서 TIR을 통해 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)를 향해 전파되는 경우 유지되지 않을 수 있다(즉, 변경될 수 있다). 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)에 도달하는 경우, 제2 TIR 전파 광(656)은 초기 편광을 갖는 1차 부분(또는 제1 편광 성분), 및 초기 편광에 직교하는 편광을 갖는 2차 부분(또는 제2 편광 성분)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)에 도달하는 경우, 제2 TIR 전파 광(656)은 제2 TIR 전파 광(656)의 LHCP 성분인 1차 부분(또는 제1 편광 성분), 및 제2 TIR 전파 광(656)의 RHCP 성분인 2차 부분(또는 제2 편광 성분)을 포함할 수 있다. 아웃-커플링 격자(645-1)는, 회절을 통해, 제2 TIR 전파 광(656)의 제1 편광 성분(예컨대, RHCP 성분)을 광 가이드(610)의 외부에 제1(또는 제3) 출력 광(665)(예컨대, RHCP 광)으로서 연결하고, 제2 TIR 전파 광(656)의 제2 편광 성분(예컨대, LHCP 성분)을 아웃-커플링 격자(645-2)를 향해, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과시키도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(645-2)는, 회절을 통해, 제2 TIR 전파 광(656)의 제2 편광 성분(예컨대, LHCP 성분)을 광 가이드(610)의 외부에 제2(또는 제4) 출력 광(666)(예컨대, LHCP 광)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 직교 편광을 갖는 제1 출력 광(665)(예컨대, RHCP 광) 및 제2 출력 광(666)(예컨대, LHCP 광)은 2개의 이미지를 형성할 수 있는데, 하나는 아웃-커플링 격자(645-2)에 의해 회절된 제2 출력 광(666)에 의해 형성되는 1차 이미지이고, 다른 하나는 고스트 이미지로서, 이는 아웃-커플링 격자(645-1)에 의해 회절된 제1 출력 광(665)에 의해 형성된 미러 이미지이다.
제2 편광 스위치(630)(예컨대, SHWP)는 스위칭 상태에서 동작하도록 제1 편광 스위치(623)(예컨대, SHWP)와 동기화될 수 있다. 스위칭 상태에서, 제2 편광 스위치(630)(예컨대, SHWP)는 광의 편광을 직교 편광으로 스위칭 또는 변경하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 편광 스위치(630)는 제1 출력 광(665)(예컨대, RHCP 광)의 방향을 스위칭할 수 있고, 방향이 반대인 편광을 갖는 광(667)(예컨대, LHCP 광)을 출력할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 편광 스위치(630)(예컨대, SHWP)는 제2 출력 광(666)(예컨대, LHCP 광)의 방향을 스위칭하고, 방향이 반대인 편광을 갖는 광(668)(예컨대, RHCP 광)을 출력하도록 구성될 수 있다. 편광판(640)은, RHCP 광을 투과시키고 LHCP 광을 흡수를 통해 차단하도록 구성되는 흡수성 유형 원형 편광판일 수 있으므로, 광(668)(예컨대, RHCP 광)은 눈(260)을 향해 전파되는 제2 출력 광(658)(예컨대, RHCP 광)으로서 편광판(640)을 투과될 수 있고, 광(667)(예컨대, LHCP 광)은 흡수를 통해 편광판(640)에 의해 차단될 수 있다. 따라서, 광(667)은 눈(260)에 의해 수신되지 않을 수 있다. 눈(260)은 아웃-커플링 격자(645-2)에 의해 회절된 광(666)에 의해 형성된 1차 이미지를 관찰할 수 있고, 아웃-커플링 격자(645-1)에 의해 회절된 광(665)에 의해 형성된 고스트 이미지를 관찰하지 못할 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 출력 광(657)은 제1 출력 광선(657a 및 657b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 아웃-커플링 격자(645-1)는 제1 TIR 전파 광선(655a)을 광 가이드(612)의 외부에 제1 출력 각도의 제1 출력 광선(657a)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 인-커플링 격자(635-1)는 제1 광선(653b)을 광 가이드(610) 내로 연결하도록 구성될 수 있고, 제1 아웃-커플링 격자(645-1)는 제1 광선(653b)을 광 가이드(612)의 외부에 제1 출력 광선(657b)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광(657)은 제1 출력 FOV에 해당할 수 있다. 제1 출력 FOV는 제1 출력 광선(657a 및 657b)에 의해 경계가 형성된 각도 영역에 해당할 수 있다. 제2 출력 광(658)은 제2 출력 광선(658a 및 658b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 제2 아웃-커플링 격자(645-2)는 제2 TIR 전파 광선(656a)을 광 가이드(614)의 외부에 제2 출력 각도의 제2 출력 광선(658a)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 인-커플링 격자(635-1)는 제2 광선(654b)을 광 가이드(610) 내로 연결하도록 구성될 수 있고, 제2 아웃-커플링 격자(645-2)는 제2 광선(654b)을 광 가이드(614)의 외부에 제2 출력 광선(658b)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 출력 광(658)은 제2 출력 FOV에 해당할 수 있다. 제2 출력 FOV는 제2 출력 광선(658a 및 658b)에 의해 경계가 형성된 각도 영역에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(657a)의 제1 출력 각도와 제2 출력 광선(658a)의 제2 출력 각도는 동일한 절대값과 반대 부호, 예컨대, 반대의 출력 각도 +θ와 -θ를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(657a)의 제1 출력 각도와 제2 출력 광선(658a)의 제2 출력 각도는 서로 다른 절대값과 반대 부호를 가질 수 있다(예컨대, +θ1 및 -θ2, θ1 및 θ2는 서로 다른 값을 갖는다). 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(657b)과 제2 출력 광선(658b)은 실질적으로 서로 중첩될 수 있다. 따라서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)에 의해 제공되는 FOV는, 동일하거나 유사한 굴절률을 갖는 재료에 기반하여 제조되는 적층된 광 가이드를 포함한 종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리와 비교하여 확대 또는 확장(예컨대, 배가)될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 종래 기술의 광 가이드와 비교하여, 보다 낮은 굴절률을 갖는 재료에 기반하여 제조된 광 가이드(610)를 갖는 개시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)에 의해 동일하거나 유사한 FOV가 제공될 수 있다.
제1 인-커플링 격자(635-1), 광 가이드(612), 및 제1 아웃-커플링 격자(645-1)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)의 아이 박스에 제1 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제2 인-커플링 격자(635-2), 광 가이드(614), 및 제2 아웃-커플링 격자(645-2)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)의 아이 박스에 제2 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩하는 연속적인 FOV(예컨대, 0° 내지 +50°, 0° 내지 -50°)일 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 및 제2 출력 FOV 각각보다 실질적으로 클 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)의 출력측에서 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)의 입력측에서 광원 어셈블리(605)에 의해 방출되는 이미지 광(650)의 미리 결정된 FOV보다 클 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 TIR 전파 광(655)은 제1 광(653)의 제1 입력 FOV보다 작은 제1 중간 FOV에 해당할 수 있고, 제2 TIR 전파 광(656)은 제2 광(654)의 제2 입력 FOV보다 작은 제2 중간 FOV에 해당할 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)의 출력측에서 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 중간 FOV와 제2 중간 FOV의 조합 FOV보다 클 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시내용의 다른 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하도록 구성된 광학 디바이스 또는 시스템(700)의 개략도를 도시한 것이다. 광학 시스템(700)은 또한 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)로 지칭될 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)는 도 2a에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(200), 도 2b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(250), 도 3에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(300), 도 4에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400), 도 5에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500), 또는 도 6에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)에 포함된 것과 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능을 포함할 수 있다. 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능에 대한 설명은 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6a, 또는 도 6b와 관련하여 제공되는 위의 설명을 참조할 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)는 광원 어셈블리(705), 광 가이드 스택(710), 및 컨트롤러(715)를 포함할 수 있다. 광원 어셈블리(705) 및 컨트롤러(715)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 광원 어셈블리(205) 및 컨트롤러(215), 도 3에 도시된 광원 어셈블리(305) 및 컨트롤러(315), 도 4에 도시된 광원 어셈블리(405) 및 컨트롤러(415), 도 5에 도시된 광원 어셈블리(505) 및 컨트롤러(515), 또는 도 6a 및 도 6b에 도시된 광원 어셈블리(605) 및 컨트롤러(615)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다). 광원 어셈블리(705) 및 컨트롤러(715)의 설명은 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6a, 또는 도 6b와 관련하여 제공되는 위의 설명을 참조할 수 있다.
광 가이드 스택(710)은 함께 적층된 복수의 광 가이드를 포함할 수 있다. 예시를 위해, 도 7a는 광 가이드 스택(710)이 제1 광 가이드(712) 및 제2 광 가이드(714)를 포함할 수 있다는 것을 도시한 것이다. 3개, 4개, 5개 등과 같은 다른 적합한 개수의 광 가이드가 사용될 수 있다. 광 가이드(712 및 714)의 각각은 도 2에 도시된 광 가이드(210), 도 3에 도시된 광 가이드(310), 도 4에 도시된 광 가이드(410), 도 5에 도시된 광 가이드(512 및 514), 또는 도 6a에 도시된 광 가이드(610)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다).
광원 어셈블리(705)는 광원(예컨대, 전자 디스플레이)(720), 및 편광 변환 요소(722), 시준기(721), 및 제1 편광 스위치(723)를 포함한 광 조절 시스템(725)을 포함할 수 있으며, 이들은 도 6a 및 도 6b에 도시된 광원(620), 및 편광 변환 요소(622), 시준기(621), 및 제1 편광 스위치(623)를 포함한 광 조절 시스템(625)과 유사할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(720), 편광 변환 요소(722), 및 시준기(721)는 또한 도 5에 도시된 광원(520), 편광 변환 요소(522), 및 시준기(521)와 유사할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(720), 편광 변환 요소(722), 및 시준기(721)는 또한 도 4에 도시된 광원(420), 편광 변환 요소(422), 및 시준기(421)와 유사할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(720), 편광 변환 요소(722), 및 시준기(721)는 또한 도 3에 도시된 광원(320), 편광 변환 요소(322), 및 시준기(321)와 유사할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(720) 및 광 조절 시스템(725)은 또한 도 2a 및 도 2b에 도시된 광원(220) 및 광 조절 시스템(225)과 유사할 수 있다. 동일하거나 유사한 요소, 구조, 및/또는 기능에 대한 설명은 도 2a, 도 2b, 도 3, 도 4, 도 5, 도 6a, 또는 도 6b와 관련하여 제공되는 위의 설명을 참조할 수 있다.
미리 결정된 FOV(예컨대, 60°이하)를 갖는 광은 2개의 직교 편광된 부분(예컨대, 직교 편광을 갖는 제1 광 및 제2 광)으로 구성될 수 있다. 2개의 직교 편광된 부분 각각은 미리 결정된 전체 FOV와 연관될 수 있다. 광원 어셈블리(705)는 직교 편광을 갖는 제1 광 및 제2 광을 시간 순차 방식으로(예컨대, 디스플레이 프레임의 2개의 연속적인 서브프레임 동안) 출력하도록 구성될 수 있으며, 이는 광원(720)에 결합된 제1 편광 스위치(723)에 의해 실현될 수 있다. 광 가이드 스택(710)은 2개의 연속적인 서브프레임 동안 제각기, 제1 광을 제1 입력 광으로서 수신하고, 제2 광을 제2 입력 광으로서 수신하도록 구성될 수 있다.
광 가이드 스택(710)은 각 광 가이드(712 또는 714)와 결합된 하나 이상의 인-커플링 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 편광 선택일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 인-커플링 요소는 하나 이상의 격자를 포함한다. 설명을 위해, 각각의 인-커플링 요소는 인-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 인-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 7a에 도시된 실시예에서, 광 가이드(712 및 714)는 제1 인-커플링 격자(735-1) 및 제2 인-커플링 격자(735-2)와 제각기 결합될 수 있다. 제1 및 제2 인-커플링 격자(735-1 및 735-2)는 2개의 연속적인 서브프레임 동안 제각기, 회절을 통해, 제1 및 제2 입력 광을 광 가이드(712 및 714) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 입력 광은 제각기의 광 가이드(712 및 714) 내부에서 TIR을 통해 실질적으로 동일한 전파 각도로 전파될 수 있다. 제1 및 제2 입력 광의 편광은, 예컨대, 도 3에 도시된 편광 보정 필름(330)과 유사한 하나 이상의 편광 보정 필름에 의해, 제각기의 광 가이드(712 및 714) 내부에서 각각 유지될 수 있다.
광 가이드 스택(710)은 또한 광 가이드(712 및 714)의 각각과 결합된 하나 이상의 아웃-커플링 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 아웃-커플링 요소는 하나 이상의 격자를 포함할 수 있다. 설명을 위해, 각각의 아웃-커플링 요소는 아웃-커플링 격자라고 지칭될 수 있다. 다른 실시예에서, 비격자 구조가 인-커플링 요소로서 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 도 7a에 도시된 실시예에서, 광 가이드(712 및 714)는 제1 아웃-커플링 격자(745-1) 및 제2 아웃-커플링 격자(745-2)와 제각기 결합될 수 있다. 제1 및 제2 아웃-커플링 격자(745-1 및 745-2)는 2개의 연속적인 서브프레임 동안 제각기, 회절을 통해, 광 가이드(712 및 714) 내부에서 TIR을 통해 전파되는 제1 광 및 제2 광을 광 가이드(712 및 714)의 외부에 서로 다른 방향으로(또는 회절 각도로) 연결하도록 구성될 수 있다. 인-커플링 격자(735-1 및 735-2)의 각각과 아웃-커플링 격자(745-1 및 745-2)의 각각은 투과 유형 격자(예컨대, 투과형 PVH) 또는 반사 유형 격자(예컨대, 반사형 PVH)일 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 일부 실시예에서, 광원(720)은 미리 결정된 FOV(예컨대, 60°이하)를 갖는 디스플레이 이미지에 해당하는 미리 결정된 FOV(예컨대, 60°이하)를 갖는 이미지 광(750)(가상 이미지 또는 디스플레이 이미지를 나타냄)을 생성할 수 있다. 이미지 광(750)은 비편광된 또는 편광된 광일 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 광(750)은 발산 광일 수 있다. 이미지 광(750)은 이미지 광(750)의 미리 결정된 전체 FOV에 각각 해당하는 2개의 부분(예컨대, 2개의 광)(751 및 752)으로 구성될 수 있다. 광원(720)은 두 개의 광(751 및 752)을 시간 순차 방식으로 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 광원(720)에 의해 생성된 디스플레이 이미지의 디스플레이 프레임은 2개의 연속적인 서브프레임, 즉 제1 서브프레임 및 제2 서브프레임을 포함할 수 있다. 광원(720)은, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 서브프레임 동안 이미지 광(750)의 미리 결정된 전체 FOV에 해당하는 광(751)을 방출하고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 서브프레임 동안 이미지 광(750)의 미리 결정된 전체 FOV에 해당하는 광(752)을 방출하도록 구성될 수 있다.
광 조절 시스템(725)은, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 서브프레임 동안 광원(720)으로부터 광(751)을 수신하고, 광(751)을 처리하여 제1 광(753)을 출력하도록 구성될 수 있다. 광 조절 시스템(725)은, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 서브프레임 동안 광원(720)으로부터 광(752)을 수신하고, 광(752)을 처리하여 제2 광(754)을 출력하도록 구성될 수 있다. 제1 광(753)과 제2 광(754)은 직교 편광을 가질 수 있다. 제1 광(753) 및 제2 광(754)은 제1 입력 FOV 및 제2 입력 FOV를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 광(753) 및 제2 광(754)의 각각은 광원(720)에 의해 생성된 이미지 광(750)의 전체 FOV와 연관될 수 있다. 즉, 제1 입력 FOV 및 제2 입력 FOV는 각각 이미지 광(750)의 전체 FOV일 수 있다. 광 가이드 스택(710)은, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제1 서브프레임 동안 제1 광(753)을 제1 입력 광으로서 수신하도록 구성될 수 있다. 광 가이드 스택(710)은, 도 7b에 도시된 바와 같이, 제2 서브프레임 동안 제2 광(754)을 제2 입력 광으로서 수신하도록 구성될 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 y-z 단면도에서, 미리 결정된 전체 FOV를 갖는 제1 입력 광(753)은 제1 광선(753a 및 753b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 광선(753a)은 제1 입력 광(753)의 최우측 광선일 수 있고, 제1 광선(753b)은 제1 입력 광(753)의 최좌측 광선일 수 있다. 미리 결정된 전체 FOV를 갖는 제2 입력 광(754)은 제2 광선(754a 및 754b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 광선(754a)은 제2 입력 광(754)의 최좌측 광선일 수 있고, 제2 광선(754b)은 제2 입력 광(754)의 최우측 광선일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 광선(754b)(예컨대, 제2 입력 광(754)의 최우측 광선)과 제1 광선(753b)(예컨대, 제1 입력 광(753)의 최좌측 광선)은 서로 실질적으로 중첩될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 편광 스위치(723)는 이러한 제1 편광 스위치(723)의 동작 상태(예컨대, 스위칭 또는 비스위칭 상태)에 따라, 입사광의 편광을 유지하거나 입사광의 편광을 직교 편광으로 스위칭하도록 구성된 능동 요소일 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 스위치(723)는 이러한 제1 편광 스위치(723)의 동작 상태(예컨대, 스위칭 또는 비스위칭 상태)에 따라, 원형 편광된 입사광의 방향을 유지하거나 원형 편광된 입사광의 방향을 반대 방향으로 스위칭하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 변환 요소(722)는 광원(720)과 제1 편광 스위치(723) 사이에 배치되어, 광원(720)에 의해 방출된 광이 제1 편광 스위치(723)에 입사되기 전에 이러한 광을 편광시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 변환 요소(722)는 제1 편광 스위치(723)와 시준기(721) 사이에 배치되어, 제1 편광 스위치(723)로부터 출력된 광을 미리 결정된 편광, 예컨대, 원형 편광으로 편광시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 시준기(721)(예컨대, 시준 렌즈)는 광원(720)에 의해 생성된 광을 시준하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 시준기(721)는 제1 편광 스위치(723)로부터 출력된 광을 시준할 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 변환 요소(722)는 생략될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 편광 스위치(723)는 광원 어셈블리(705)의 일부는 아닐 수 있고, 광원 어셈블리(705)와 광 가이드 스택(710) 사이에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 편광 스위치(723)는 광원 어셈블리(705)의 일부는 아닐 수 있고, 광 가이드 스택(710)의 일부일 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 스위치(723)는 광 가이드 스택(710)의 광 가이드(712 및 714) 중 하나의 표면에 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 편광 스위치(723)는 SHWP를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(720)은 제1 방향을 갖는 원형 편광된 광을 제1 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)를 향해 방출하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 편광 변환 요소(722)는 생략될 수 있다. 제1 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)는 비스위칭 상태에서 동작하도록 컨트롤러(715)에 의해 제어되어, 원형 편광된 광의 방향을 유지할 수 있다. 제1 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)는 스위칭 상태에서 동작하도록 컨트롤러(715)에 의해 제어되어, 원형 편광된 광의 방향을 제1 방향에서 제1 방향에 반대되는 제2 방향으로 스위칭할 수 있다.
일부 실시예에서, 광원(720)은 선형 편광된 광을 방출하도록 구성될 수 있고, 편광 변환 요소(722)는 선형 편광된 광을 제1 방향을 갖는 원형 편광된 광으로 변환하도록 구성된 QWP를 포함할 수 있다. QWP는 제1 방향을 갖는 원형 편광된 광을 제1 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)로 출력할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(720)은 비편광된 광을 방출하도록 구성될 수 있고, 편광 변환 요소(722)는 선형 편광판과 QWP를 포함할 수 있다. 선형 편광판은 비편광된 광을 선형 편광된 광으로 변환하도록 구성될 수 있다. QWP는 선형 편광된 광을 제1 방향을 갖는 원형 편광된 광으로 변환하도록 구성될 수 있다. QWP는 제1 방향을 갖는 원형 편광된 광을 제1 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)로 출력할 수 있다. 일부 실시예에서, 광원(720)이 비편광된 광을 방출하는 경우, 선형 편광판과 QWP의 조합은 원형 편광판으로 대체될 수 있다.
일부 실시예에서, 광 가이드(712)는 제1 인-커플링 격자(735-1) 및 제1 아웃-커플링 격자(745-1)와 결합될 수 있다. 광 가이드(714)는 제2 인-커플링 격자(735-2) 및 제2 아웃-커플링 격자(745-2)와 결합될 수 있다. 인-커플링 격자(735-1 및 735-2)는 도 3에 도시된 인-커플링 격자(335-1 및 335-2), 도 4에 도시된 인-커플링 격자(435-1 및 435-2), 도 5에 도시된 인-커플링 격자(535-1 및 535-2), 또는 도 6a에 도시된 인-커플링 격자(635-1 및 635-2)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다). 아웃-커플링 격자(745-1 및 745-2)는 도 3에 도시된 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2), 도 4에 도시된 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2), 도 5에 도시된 아웃-커플링 격자(545-1 및 545-2), 또는 도 6a에 도시된 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2)의 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다). 일부 실시예에서, 인-커플링 격자(735-1 및 735-2)는 방향이 반대인 원형 편광된 광을 역방향으로 회절시키도록 구성된 반사형 PVH 격자일 수 있고, 아웃-커플링 격자(745-1 및 745-2)는 방향이 반대인 원형 편광된 광을 역방향으로 회절시키도록 구성된 반사형 PVH 격자일 수 있다. 아웃-커플링 격자(745-1 및 745-2)의 각각은 인-커플링 격자(735-1 및 735-2) 중 하나와 동일한 편광 선택성을 가질 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 아웃-커플링 격자(745-1)는 인-커플링 격자(735-1)와 동일한 편광 선택성을 가질 수 있고, 아웃-커플링 격자(745-2)는 인-커플링 격자(735-2)와 동일한 편광 선택성을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드에서 웨이브 가이딩이 발생하도록 하기 위해, 광 가이드(712 및 714)는 에어 갭에 의해 분리될 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드(712 및 714) 사이의 에어 갭은 광 가이드의 굴절률보다 낮은 굴절률을 갖는 재료(예컨대, 접착제)로 적어도 부분적으로 충전될 수 있다.
도 7a를 참조하면, 디스플레이 프레임의 제1 서브프레임 동안, 광원(720)은 광(751)을 편광 변환 요소(722)를 향해 방출할 수 있다. 예시를 위해, 광(751)은 비편광된 광 또는 선형 편광된 광일 수 있다. 편광 변환 요소(722)는 광(751)을 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)으로 편광시키도록 구성될 수 있다. 편광 변환 요소(722)는 원형 편광된 광을 제1 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)로 출력할 수 있다. 제1 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)는 비스위칭 상태에서 동작하도록 컨트롤러(715)에 의해 제어되어, 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)을 편광에 영향을 미치지 않고 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)는 편광 변환 요소(722)로부터 수신된 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)을 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)으로서 투과시킬 수 있다. 인-커플링 격자(735-1)는, 회절을 통해, 제1 입력 광(753)(예컨대, RHCP 광)을 제1 TIR 전파 광(755)(예컨대, RHCP 광)으로서 광 가이드(712) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 예시를 위해, 도 7a는 제1 TIR 전파 광(755)의 하나의 제1 TIR 전파 광선(755a)을 도시한 것이다. 제1 인-커플링 격자(735-1)는 제1 광선(753a)을 제1 TIR 전파 광선(755a)으로서 광 가이드(712) 내로 연결할 수 있다. 제1 광선(753b)의 해당 TIR 전파 광선은 도 7a에 도시되어 있지 않다. 제1 TIR 전파 광(755)의 초기 편광(예컨대, 우측 방향 원형 편광)은, 광 가이드(712) 내부에서 TIR을 통해 아웃-커플링 격자(745-1)를 향해 전파할 경우, 예컨대, 도 3에 도시된 편광 보정 필름(330)과 유사한 하나 이상의 편광 보정 필름에 의해 유지될 수 있다.
아웃-커플링 격자(745-1)는, 회절을 통해, 제1 TIR 전파 광(755)(예컨대, RHCP 광)을 광 가이드(712)의 외부에 제1 출력 광(757)(예컨대, RHCP 광)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 아웃-커플링 격자(745-2)가 LHCP 광을 역방향으로 회절시키고 RHCP 광을 투과시키도록 구성되기 때문에, 제1 출력 광(757)(예컨대, RHCP 광)은 아웃-커플링 격자(745-2)와 광 가이드(714)를 통해 눈(260)을 향해, 실질적으로 0 또는 무시할 수 있는 회절로, 투과될 수 있다. 도 7a에 도시된 실시예에서, 제1 출력 광(757)은 제1 출력 광선(757a 및 757b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광(757)은 제1 출력 FOV에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV는 제1 입력 광(753)의 미리 결정된 전체 FOV보다 클 수 있다.
도 7b를 참조하면, 디스플레이 프레임의 제2 서브프레임 동안, 광원(720)은 광(752)을 편광 변환 요소(722)를 향해 출력할 수 있다. 예시를 위해, 광(752)은 비편광된 광 또는 선형 편광된 광일 수 있다. 편광 변환 요소(722)는 광(751)을 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)으로 편광시키도록 구성될 수 있고, 원형 편광된 광을 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)를 향해 출력할 수 있다. 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)는 스위칭 상태에서 동작하여, 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)의 방향을 반대 방향으로 스위칭하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 편광 스위치(723)(예컨대, SHWP)는 편광 변환 요소(722)로부터 수신된 원형 편광된 광(예컨대, RHCP 광)을 방향이 반대인 원형 편광된 광(예컨대, LHCP 광)으로서 투과시킬 수 있다.
인-커플링 격자(735-1)가 RHCP 광을 역방향으로 회절시키고 LHCP 광을 투과시키도록 구성될 수 있기 때문에, 제2 입력 광(754)(예컨대, LHCP 광)은, 회절 없이, 광 가이드(712) 및 인-커플링 격자(735-1)를 통해 인-커플링 격자(735-2)를 향해 편광 변경 없이 투과될 수 있다. 인-커플링 격자(735-2)는, 회절을 통해, 제2 입력 광(754)(예컨대, LHCP 광)을 제2 TIR 전파 광(756)(예컨대, LHCP 광)으로서 광 가이드(714) 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 예시를 위해, 도 7b는 제2 TIR 전파 광(756)의 하나의 제2 TIR 전파 광선(756a)을 도시한 것이다. 제2 인-커플링 격자(735-2)는 제2 광선(753a)을 제2 TIR 전파 광선(756a)으로서 광 가이드(714) 내로 연결할 수 있다. 제2 광선(753b)의 해당 TIR 전파 광선은 도 7a에 도시되어 있지 않다. 제1 TIR 전파 광(756)의 초기 편광(예컨대, 좌측 방향 원형 편광)은, 광 가이드(714) 내부에서 TIR을 통해 아웃-커플링 격자(745-2)를 향해 전파할 경우, 예컨대, 도 3에 도시된 편광 보정 필름(330)과 유사한 하나 이상의 편광 보정 필름에 의해 유지될 수 있다. 아웃-커플링 격자(745-2)는, 회절을 통해, 제2 TIR 전파 광(756)(예컨대, LHCP 광)을 광 가이드(714)의 외부에 눈(260)을 향해 전파되는 제2 출력 광(758)(예컨대, LHCP 광)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 도 7b에 도시된 실시예에서, 제2 출력 광(758)은 제2 출력 광선(758a 및 758b)에 의해 경계가 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 출력 광(758)은 제2 출력 FOV에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 출력 FOV는 제2 입력 광(754)의 미리 결정된 전체 FOV보다 클 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 일부 실시예에서, 제1 아웃-커플링 격자(745-1)는 제1 TIR 전파 광선(755a)을 광 가이드(712)의 외부에 제1 출력 각도의 제1 출력 광선(757a)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 인-커플링 격자(735-1)는 제1 광선(753b)을 광 가이드(712) 내로 연결하도록 구성될 수 있고, 제1 아웃-커플링 격자(745-1)는 제1 광선(753b)을 광 가이드(712)의 외부에 제1 출력 광선(757b)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 제1 출력 FOV는 제1 출력 광선(757a 및 757b)에 의해 경계가 형성된 각도 영역에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 아웃-커플링 격자(745-2)는 제2 TIR 전파 광선(756a)을 광 가이드(714)의 외부에 제2 출력 각도의 제2 출력 광선(758a)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 인-커플링 격자(735-1)는 제2 광선(754b)을 광 가이드(712) 내로 연결하도록 구성될 수 있고, 제2 아웃-커플링 격자(745-2)는 제2 광선(754b)을 광 가이드(714)의 외부에 제2 출력 광선(758b)으로서 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(757a)의 제1 출력 각도와 제2 출력 광선(758a)의 제2 출력 각도는 동일한 절대값과 반대 부호, 예컨대, 반대의 출력 각도 +θ와 -θ를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(757a)의 제1 출력 각도와 제2 출력 광선(758a)의 제2 출력 각도는 서로 다른 절대값과 반대 부호를 가질 수 있다(예컨대, +θ1 및 -θ2, θ1 및 θ2는 서로 다른 값을 갖는다). 일부 실시예에서, 제1 출력 광선(757b)과 제2 출력 광선(758b)은 실질적으로 서로 중첩될 수 있다. 따라서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)에 의해 제공되는 FOV는, 광 가이드 디스플레이 어셈블리에 포함되는 광 가이드가 동일하거나 유사한 굴절률을 갖는 재료에 기반하여 제조되는 경우, 종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리와 비교하여 확대 또는 확장(예컨대, 배가)될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 종래 기술의 광 가이드 디스플레이 어셈블리와 비교하여, 보다 낮은 굴절률을 갖는 재료에 기반하여 제조된 광 가이드(712 및 714)를 갖는 개시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)에 의해 동일하거나 유사한 FOV가 제공될 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예에서, 제1 인-커플링 격자(735-1), 광 가이드(712), 및 제1 아웃-커플링 격자(745-1)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)의 아이 박스에 제1 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제2 인-커플링 격자(735-2), 광 가이드(714), 및 제2 아웃-커플링 격자(745-2)는 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)의 아이 박스에 제2 출력 FOV를 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩하는 연속적인 FOV(예컨대, 0° 내지 +50°, 0° 내지 -50°)일 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 및 제2 출력 FOV 각각보다 실질적으로 클 수 있다. 일부 실시예에서, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)의 출력측에서 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)의 입력측에서 광원(720)에 의해 방출되는 이미지 광(750)의 미리 결정된 FOV보다 클 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 TIR 전파 광(755)은 제1 입력 광(753)의 제1 입력 FOV보다 작은 제1 중간 FOV에 해당할 수 있고, 제2 TIR 전파 광(756)은 제2 입력 광(754)의 제2 입력 FOV보다 작은 제2 중간 FOV에 해당할 수 있다. 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)의 출력측에서의 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 중간 FOV와 제2 중간 FOV의 조합보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 제2 편광 스위치(730)는 광 가이드 스택(710)(예컨대, 광 가이드(714))과 눈(260) 사이에 배치될 수 있다. 제2 편광 스위치(730)는 제1 편광 스위치(723)의 일 실시예일 수 있다(또는 이와 유사할 수 있다). 일부 실시예에서, 제2 편광 스위치(730)는 제1 편광 스위치(723)와 동기화될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 편광 스위치(730) 및 제1 편광 스위치(723)는 동작 상태를 동기화하기 위해, 즉 동일한 서브프레임(예컨대, 제1 및 제2 서브프레임 중 하나) 동안 스위칭 상태 또는 비스위칭 상태 모두에서 동작하도록 컨트롤러(715)에 의해 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 편광 스위치(730)는 제1 편광 스위치(723)와 동기화되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제2 편광 스위치(730)와 제1 편광 스위치(723)는 동일한 서브프레임 동안 서로 다른 동작 상태에서 동작하도록 컨트롤러(715)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 제2 편광 스위치(730)와 제1 편광 스위치(723)는 컨트롤러(715)에 의해 제어되어, 서로 다른 서브프레임 동안 스위칭 상태에서 동작하고, 서로 다른 서브프레임 동안 비스위칭 상태에서 동작할 수 있다.
제2 편광 스위치(730)를 제어하여, 제1 및 제2 서브프레임 중 하나 동안 스위칭 상태에서 동작하게 하고, 제1 및 제2 서브프레임 중 다른 하나 동안 비스위칭 상태에서 동작하게 함으로써, 눈(260)은 동일한 편광을 가진 2개의 출력 광을 수신할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브프레임 동안, 제2 편광 스위치(730)는 컨트롤러(715)에 의해 제어되어 비스위칭 상태에서 동작할 수 있고, 이에 의해 광(757)(예컨대, RHCP 광)의 편광을 유지하고, 광(757)을 편광 변경이 없는 광(757')(예컨대, RHCP 광)으로서 눈(260)으로 투과시킬 수 있다. 제2 서브프레임 동안, 제2 편광 스위치(730)는 컨트롤러(715)에 의해 제어되어 스위칭 상태에서 동작할 수 있고, 이에 의해 광(758)(예컨대, LHCP 광)의 방향을 반대 방향으로 스위칭하고, 광(758)을 편광 방향이 변경된 광(758')(예컨대, RHCP 광)으로서 눈(260)으로 투과시킬 수 있다. 따라서, 눈(260)은 서로 다른 서브프레임에서 동일한 편광을 갖는 2개의 출력 광(757' 및 758')을 수신할 수 있다. 컨트롤러(715)는 제1 및 제2 편광 스위치(723 및 730)를 제어하는 것 외에도, 광원 어셈블리(705)와 같이, 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)에 포함된 다양한 다른 요소를 제어할 수 있다.
예시를 위해, 도 2a 내지 도 7b는 광원 어셈블리와 눈이 광 가이드 또는 광 가이드 스택의 반대편에 위치한 것을 도시한 것이다. 도시되지는 않았지만, 일부 실시예에서, 광원 어셈블리와 눈은 광 가이드 또는 광 가이드 스택의 동일한 측에 위치될 수 있다. 다양한 실시예에서 도시되거나 설명된 광 가이드 또는 광 가이드 스택과 광 가이드 또는 광 가이드 스택의 특징은 조합될 수 있다. 일부 실시예에서, 모든 인-커플링 격자 및 아웃-커플링 격자는 동일한 유형의 편광 선택 격자, 예컨대, 투과형 PVH 격자 또는 반사형 PVH 격자일 수 있다. 일부 실시예에서, 인-커플링 격자 및 아웃-커플링 격자는 서로 다른 유형의 편광 선택 격자를 포함할 수 있고, 예컨대, 인-커플링 격자 또는 아웃-커플링 격자 중 적어도 하나는 나머지 격자와는 다른 유형의 격자일 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자(335-1 및 335-2)와 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2) 중 적어도 하나는 투과형 PVH 격자일 수 있고, 나머지 격자는 반사형 PVH 격자일 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자(435-1 및 435-2)와 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2) 중 적어도 하나는 반사형 PVH 격자일 수 있고, 나머지 격자는 투과형 PVH 격자일 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자(535-1 및 535-2)와 아웃-커플링 격자(545-1 및 545-2) 중 적어도 하나는 투과형 PVH 격자일 수 있고, 나머지 격자는 반사형 PVH 격자일 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자(635-1 및 635-2)와 아웃-커플링 격자(645-1 및 645-2) 중 적어도 하나는 투과형 PVH 격자일 수 있고, 나머지 격자는 반사형 PVH 격자일 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자(735-1 및 735-2)와 아웃-커플링 격자(745-1 및 745-2) 중 적어도 하나는 투과형 PVH 격자일 수 있고, 나머지 격자는 반사형 PVH 격자일 수 있다.
일부 실시예에서, 인-커플링 격자 그룹과 아웃-커플링 격자 그룹은 동일한 방식으로 배열되거나(예컨대, 광 가이드에서 나란히 배치되거나 적층되거나) 또는 서로 다른 방식으로 배열될 수 있다. 인-커플링 격자 그룹은 아웃-커플링 격자 그룹과 동일한 측에 배치될 수도 있거나, 아웃-커플링 격자 그룹이 배치된 측과는 다른 측에 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자 그룹(335-1 및 335-2)과 아웃-커플링 격자 그룹(345-1 및 345-2) 중 하나는 광 가이드(310)에 나란히 배치될 수 있고, 다른 그룹은 광 가이드(310)에 적층될 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자 그룹(435-1 및 435-2)과 아웃-커플링 격자 그룹(445-1 및 445-2) 중 하나는 광 가이드(410)에 나란히 배치될 수 있고, 다른 그룹은 광 가이드(410)에 적층될 수 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 실시예에서, 인-커플링 격자 그룹(635-1 및 635-2)과 아웃-커플링 격자 그룹(645-1 및 645-2) 중 하나는 광 가이드(610)에 나란히 배치될 수 있고, 다른 그룹은 광 가이드(610)에 적층될 수 있다.
일부 실시예에서, FOV의 2개의 서로 다른 부분을 제각기 전달하기 위한 2개의 광 가이드를 포함하는 도 5에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(500)와 유사하게, 도 4에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(400)는 FOV의 2개의 서로 다른 부분을 제각기 전달하기 위한 2개의 광 가이드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 도 6a 및 도 6b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(600)는 FOV의 2개의 서로 다른 부분을 제각기 전달하기 위한 2개의 광 가이드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 도 7a 및 도 7b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리(700)는 전체 FOV에 각각 해당하는 2개의 광을 시간 순차 방식으로 전달하기 위한 하나의 광 가이드를 포함할 수 있다.
도면에 도시된 모든 실시예는 FOV 확장의 원리를 설명하기 위한 예로서, 1D FOV 확장을 제공하도록 구성된 광 가이드 디스플레이 어셈블리를 도시한 것이다. 2D FOV 확장을 달성하기 위해, 광 가이드 디스플레이 어셈블리는 추가적인 격자를 포함할 수 있다. 추가적인 격자는, FOV 확장 방향이 (y축 방향인 도시된 확장 방향에 수직인) x축 방향일 수 있다는 점을 제외하면, 도시된 격자와 유사한 기능을 수행할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리에서, 2D FOV 확장을 제공하기 위해, 2개의 추가적인 아웃-커플링 격자가 제1 표면(310-1)에서 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)와 함께 적층될 수 있다. 일부 실시예에서, 2개의 추가적인 아웃-커플링 격자는 함께 적층되어, 제1 표면(310-1)에서 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)의 스택과 나란히 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 2개의 추가적인 아웃-커플링 격자는 함께 적층되어, (2개의 아웃-커플링 격자(345-1 및 345-2)의 스택과 반대되는) 제2 표면(310-2)에 배치될 수 있다.
도 4에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리에서, 2D FOV 확장을 제공하기 위해, 2개의 추가적인 아웃-커플링 격자가 2개의 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)와 함께 적층될 수 있다. 일부 실시예에서, 2개의 추가적인 아웃-커플링 격자는 함께 적층되어, (2개의 적층된 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)와 반대되는) 제1 표면(410-1)에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 2개의 추가적인 아웃-커플링 격자는 함께 적층되어, 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)의 스택과 나란히 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 2개의 추가적인 아웃-커플링 격자는 제1 표면(410-1)에 나란히 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 2개의 추가적인 아웃-커플링 격자는 제2 표면(410-2)에서 아웃-커플링 격자(445-1 및 445-2)의 스택과 함께 나란히 배치될 수 있다.
도 5에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리에서, 2D FOV 확장을 제공하기 위해, 추가적인 아웃-커플링 격자가 포함될 수 있다. 추가적인 아웃-커플링 격자는 기존의 아웃-커플링 격자와 다양한 구성으로 결합될 수 있다. 예시적인 구성은 아래에 나열되어 있다. 다른 변형의 구성도 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가적인 아웃-커플링 격자는 아웃-커플링 격자(545-1)와 함께 적층될 수 있고, 추가적인 아웃-커플링 격자는 아웃-커플링 격자(545-2)와 함께 적층될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가적인 아웃-커플링 격자는 아웃-커플링 격자(545-1)와 반대되는 제2 표면(512-2)에 배치될 수 있고, 추가적인 아웃-커플링 격자는 아웃-커플링 격자(545-2)와 반대되는 제2 표면(514-2)에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가적인 아웃-커플링 격자는 아웃-커플링 격자(545-1)와 나란히 배치될 수 있고, 추가적인 아웃-커플링 격자는 제2 표면(514-2)과 나란히 배치될 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리에서, 2D FOV 확장을 제공하기 위해, 추가적인 아웃-커플링 격자가 포함될 수 있다. 추가적인 아웃-커플링 격자는 도 3에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리에 기반한 2D FOV 확장과 관련하여 전술한 것과 유사한 다양한 구성으로 기존의 아웃-커플링 격자와 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가적인 편광 변환 요소가 포함될 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리에서, 2D FOV 확장을 제공하기 위해, 추가적인 아웃-커플링 격자가 포함될 수 있다. 추가적인 아웃-커플링 격자는 도 5에 도시된 광 가이드 디스플레이 어셈블리에 기반한 2D FOV 확장과 관련하여 전술한 것과 유사한 다양한 구성으로 기존의 아웃-커플링 격자와 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 추가적인 편광 변환 요소가 포함될 수 있다.
도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따라 확장된 FOV를 제공하기 위한 방법(800)을 나타내는 플로우차트이다. 방법(800)은 제1 편광 및 제1 입력 FOV를 갖는 제1 광을 제1 내부 전반사("TIR") 전파 광으로서 하나 이상의 광 가이드 내로 연결하는 단계(단계 810)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 인-커플링 요소는 제1 광을 제1 TIR 전파 광으로서 하나 이상의 광 가이드 내로 연결할 수 있다. 방법(800)은 또한 제2 편광 및 제2 입력 FOV를 갖는 제2 광을 제2 TIR 전파 광으로서 하나 이상의 광 가이드 내로 연결하는 단계(단계 820)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 인-커플링 요소는 제2 광을 제2 TIR 전파 광으로서 하나 이상의 광 가이드 내로 연결할 수 있다. 제1 편광 및 제2 편광은 직교 편광일 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 광 가이드는, 제1 인-커플링 요소(예컨대, 제1 인-커플링 격자), 제2 인-커플링 요소(예컨대, 제2 인-커플링 격자), 및 하나 이상의 아웃-커플링 요소(예컨대, 아웃-커플링 격자)와 결합된 단일 광 가이드를 포함할 수 있다. 인-커플링 격자는, 회절을 통해, 제1 광 및 제2 광을 광 가이드 내로 연결하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 광 가이드는 하나 이상의 인-커플링 격자 및 하나 이상의 아웃-커플링 격자와 각각 결합된 둘 이상의 광 가이드(광 가이드 스택을 형성함)를 포함할 수 있다. 제1 광은 제1 광 가이드와 결합된 하나 이상의 인-커플링 격자를 통해 제1 광 가이드 내로 연결될 수 있다. 제2 광은 제2 광 가이드와 결합된 하나 이상의 인-커플링 격자를 통해 제2 광 가이드 내로 연결될 수 있다. 제1 광 및 제2 광은 동일한 서브프레임 동안(예컨대, 동시에) 또는 서로 다른 서브프레임 동안(예컨대, 시간 순차 방식으로) 하나 이상의 광 가이드 내로 연결될 수 있다.
방법(800)은 또한 제1 TIR 전파 광을 하나 이상의 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV에 해당하는 제1 출력 광으로서 연결하는 단계(단계 830)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 아웃-커플링 요소는 제1 TIR 전파 광을 하나 이상의 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV에 해당하는 제1 출력 광으로서 연결할 수 있다. 방법(800)은 또한 제2 TIR 전파 광을 하나 이상의 광 가이드의 외부에 제2 출력 FOV에 해당하는 제2 출력 광으로서 연결하는 단계(단계 840)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 광 가이드와 결합된 하나 이상의 아웃-커플링 격자는, 회절을 통해, 제1 TIR 전파 광 및 제2 TIR 전파 광을 하나 이상의 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV에 해당하는 제1 출력 광 및 제2 출력 FOV에 해당하는 제2 출력 광으로서 연결할 수 있다. 인-커플링 요소 및 아웃-커플링 요소는 편광 선택적일 수 있다. 예를 들어, 인-커플링 요소 및 아웃-커플링 요소는 반사형 또는 투과형 PVH 격자를 포함할 수 있다. 따라서, 서로 다른 편광(예컨대, 직교 편광)의 광은 서로 다른 인-커플링 격자를 통해 광 가이드 내로 연결될 수 있고, 서로 다른 아웃-커플링 격자를 통해 광 가이드의 외부에 서로 다른 방향으로 연결될 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV는 실질적으로 비중첩하는 연속적인 FOV(예컨대, 0° 내지 +50°, 0° 내지 -50°)일 수 있다. 제1 출력 FOV와 제2 출력 FOV의 조합은 제1 출력 FOV 및 제2 출력 FOV 각각보다 실질적으로 클 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 출력 광의 제1 출력 FOV와 제2 출력 광의 제2 출력 FOV의 조합은 하나 이상의 광 가이드 내로 연결된 제1 광의 제1 입력 FOV 및 제2 광의 제2 입력 FOV보다 실질적으로 더 클 수 있다.
방법(800)은 다른 추가적인 단계 또는 프로세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 방법(800)은 제1 편광을 갖는 제1 광을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개시된 광원 어셈블리는 제1 편광을 갖는 제1 광을 생성할 수 있고, 제1 광을 제1 인-커플링 요소를 향해 출력할 수 있고, 이러한 제1 인-커플링 요소는 제1 광을 하나 이상의 광 가이드 내로 연결할 수 있다. 방법(800)은 또한 제2 편광을 갖는 제2 광을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개시된 광원 어셈블리는 제2 편광을 갖는 제2 광을 생성할 수 있고, 제2 광을 제2 인-커플링 요소를 향해 출력할 수 있고, 이러한 제2 인-커플링 요소는 제2 광을 하나 이상의 광 가이드 내로 연결할 수 있다. 제2 편광은 제1 편광에 직교할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 광 및 제2 광의 각각은 광원 어셈블리에 의해 생성된 이미지 광의 미리 결정된 FOV의 서로 다른 부분에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 광 및 제2 광의 각각은 실질적으로 미리 결정된 모든(예컨대, 전체) FOV에 해당할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(800)은 제1 광 및 제2 광을 생성하기 위해 컨트롤러에 의해 광원 어셈블리를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(800)은 동일한 서브프레임 동안(예컨대, 동시에) 제1 광 및 제2 광을 생성하기 위해 컨트롤러에 의해 광원 어셈블리를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 방법(800)은 디스플레이 프레임의 2개의 연속적인 서브프레임에서 시간 순차 방식으로 제1 광 및 제2 광을 생성하기 위해 컨트롤러에 의해 광원 어셈블리를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 광 및 제2 광이 동일한 서브프레임 동안 생성되는 경우, 제1 광 및 제2 광은 동일한 서브프레임 동안 하나 이상의 광 가이드 내로 연결될 수 있고, 제1 TIR 전파 광 및 제2 TIR 전파 광은 동일한 서브프레임 동안 하나 이상의 광 가이드의 외부에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 광 및 제2 광이 2개의 연속적인 서브프레임, 예컨대, 제1 서브프레임 및 제2 서브프레임 동안 생성되는 경우, 제1 광은 제1 서브프레임 동안 하나 이상의 광 가이드 내로 연결될 수 있고, 제1 TIR 전파 광은 제1 서브프레임 동안 하나 이상의 광 가이드의 외부에 연결될 수 있다. 제2 광은 제2 서브프레임 동안 하나 이상의 광 가이드 내로 연결될 수 있고, 제2 TIR 전파 광은 제2 서브프레임 동안 하나 이상의 광 가이드의 외부에 연결될 수 있다.
이 설명의 일부는 정보에 대한 동작의 알고리즘 및 심볼 표현의 관점에서 본 개시내용의 실시예를 설명할 수 있다. 이러한 동작은 기능적으로, 계산적으로 또는 논리적으로 설명되지만, 컴퓨터 프로그램 또는 동등한 전기 회로, 마이크로코드 등에 의해 구현될 수 있다. 또한, 일반성의 상실 없이, 이들 동작의 배열을 모듈로 지칭하는 것이 때때로 편리한 것으로 또한 입증되었다. 설명된 동작 및 관련 모듈은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
본원에 설명된 단계, 동작, 또는 프로세스 중 임의의 것은 하나 이상의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈을 단독으로 또는 다른 디바이스와 조합하여 수행하거나 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 소프트웨어 모듈은 컴퓨터 프로그램 코드를 포함한 컴퓨터 판독가능 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현되며, 이러한 컴퓨터 프로그램 코드는 설명된 단계, 동작, 또는 프로세스 중 임의의 것 또는 전부를 수행하기 위해 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 일부 실시예에서, 하드웨어 모듈은 디바이스, 시스템, 광학 요소, 컨트롤러, 전기 회로, 로직 게이트 등과 같은 하드웨어 컴포넌트를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 실시예는 또한 본원의 동작을 수행하기 위한 장치에 관한 것일 수 있다. 이 장치는 특정 목적을 위해 특별히 구성될 수 있고/있거나, 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성되는 범용 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은, 컴퓨터 시스템 버스에 연결될 수 있는, 비일시적인 유형적 컴퓨터 판독가능 저장 매체, 또는 전자 인스트럭션을 저장하기에 적합한 임의의 유형의 매체에 저장될 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 프로그램 코드를 저장할 수 있는 임의의 매체, 예를 들어, 자기 디스크, 광 디스크, 판독 전용 메모리(read-only memory)("ROM") 또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory)("RAM"), 전기 프로그래머블 판독 전용 메모리(Electrically Progra㎜able read only memory)("EPROM"), 전기 소거가능 프로그래머블 판독 전용 메모리(Electrically Erasable Progra㎜able read only memory)("EEPROM"), 레지스터, 하드 디스크, 솔리드 스테이트 디스크 드라이브, 스마트 미디어 카드(smart media card)("SMC"), 보안 디지털 카드(secure digital card)("SD"), 플래시 카드 등일 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 임의의 컴퓨팅 시스템은 단일 프로세서를 포함할 수 있거나, 향상된 컴퓨팅 성능을 위해 다중 프로세서를 이용하는 아키텍처일 수 있다. 프로세서는 중앙 처리 유닛("CPU"), 그래픽 처리 유닛("GPU"), 또는 데이터를 처리하고/하거나 데이터를 기반으로 계산을 수행하도록 구성된 임의의 처리 디바이스일 수 있다. 프로세서는 소프트웨어 및 하드웨어 컴포넌트 모두를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit)("ASIC"), 프로그래머블 로직 디바이스(progra㎜able logic device)("PLD"), 또는 이들의 임의의 조합과 같은 하드웨어 컴포넌트를 포함할 수 있다. PLD는 복합 프로그래머블 로직 디바이스(complex progra㎜able logic device)("CPLD"), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field-progra㎜able gate array)("FPGA") 등일 수 있다.
본 개시내용의 실시예는 또한 본원에 설명된 컴퓨팅 프로세스에 의해 생산되는 제품에 관한 것일 수 있다. 이러한 제품은 컴퓨팅 프로세스에서 생성된 정보를 포함할 수 있으며, 여기서 정보는 비일시적인 유형적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장되며, 본원에 설명된 컴퓨터 프로그램 제품 또는 다른 데이터 조합의 임의의 실시예를 포함할 수 있다.
또한, 도면에 도시된 실시예가 단일 요소를 도시한 경우, 도면에 도시되지 않았지만 본 개시내용의 범위 내에 속하는 실시예 또는 다른 실시예는 이러한 요소를 복수 개 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 마찬가지로, 도면에 도시된 실시예가 그러한 요소를 복수 개로 도시한 경우, 도면에 도시되지 않았지만 본 개시내용의 범위 내에 속하는 실시예 또는 다른 실시예는 오직 하나의 그러한 요소를 포함할 수 있는 것으로 이해된다. 도면에 도시된 요소의 수는 단지 예시를 위한 것일 뿐, 실시예의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 더욱이, 달리 언급되지 않는 한, 도면에 도시된 실시예들은 상호 배타적이지 않으며 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 하나의 도면/실시예에는 도시되었지만 다른 도면/실시예에는 도시되지 않은 요소는 그럼에도 불구하고 그러한 다른 도면/실시예에 포함될 수 있다. 하나 이상의 광학 층, 필름, 플레이트, 또는 요소를 포함하는 본원에 개시된 임의의 광학 디바이스에서, 도면에 도시된 층, 필름, 플레이트, 또는 요소의 개수는 단지 예시만을 위한 것에 불과하다. 도면에 도시되지 않았지만, 여전히 본 개시내용의 범위 내에 속하는 다른 실시예에서, 동일하거나 상이한 도면/실시예에 도시된 동일하거나 상이한 층, 필름, 플레이트, 또는 요소는 스택을 형성하기 위해 다양한 방식으로 조합되거나 반복될 수 있다.
예시적인 구현예를 예시하기 위해 다양한 실시예가 설명되었다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 개시된 실시예에 기반하여, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고, 다양한 다른 변경, 수정, 재배열, 및 대체를 행할 수 있다. 따라서, 본 개시내용을 위의 실시예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 본 개시내용은 위에 설명한 실시예에 국한되지는 않는다. 본 개시내용은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 동등한 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 개시내용의 범위는 첨부된 특허청구범위에 정의되어 있다.
Claims (20)
- 디바이스로서,
하나 이상의 광 가이드;
제1 입력 시야("FOV")를 갖는 제1 광을 제1 광 가이드 내로 연결하도록 구성된 제1 인-커플링 요소;
제2 입력 FOV를 갖는 제2 광을 제2 광 가이드 내로 연결하도록 구성된 제2 인-커플링 요소;
상기 제1 광을 상기 제1 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV를 갖는 제1 출력 광으로서 연결하도록 구성된 제1 아웃-커플링 요소; 및
상기 제2 광을 상기 제2 광 가이드의 외부에 상기 제1 출력 FOV와 실질적으로 비중첩하는 제2 출력 FOV를 갖는 제2 출력 광으로서 연결하도록 구성된 제2 아웃-커플링 요소
를 포함하고,
상기 제1 출력 FOV와 상기 제2 출력 FOV의 조합은 상기 제1 출력 FOV 또는 상기 제2 출력 FOV 중 적어도 하나보다 큰 것인, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 출력 FOV와 상기 제2 출력 FOV의 조합은 상기 제1 출력 FOV 및 상기 제2 출력 FOV의 각각보다 큰 것인, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 아웃-커플링 요소는 상기 제1 아웃-커플링 요소의 서로 다른 위치에서 상기 제1 광을 상기 제1 광 가이드의 외부에 연결하도록 구성되고; 그리고
상기 제2 아웃-커플링 요소는 상기 제2 아웃-커플링 요소의 서로 다른 위치에서 상기 제2 광을 상기 제2 광 가이드의 외부에 연결하도록 구성된 것인, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 인-커플링 요소는 제1 편광을 갖는 상기 제1 광을 제1 내부 전반사("TIR") 전파 광으로서 상기 제1 광 가이드 내로 실질적으로 연결하고, 상기 제1 편광에 직교하는 제2 편광을 갖는 상기 제2 광을 실질적으로 투과시키도록 구성되고; 그리고
상기 제2 인-커플링 요소는 상기 제2 편광을 갖는 상기 제2 광을 제2 TIR 전파 광으로서 상기 제2 광 가이드 내로 실질적으로 연결하고, 상기 제1 편광을 갖는 상기 제1 광을 실질적으로 투과시키도록 구성된 것인, 디바이스. - 제4항에 있어서,
상기 제1 아웃-커플링 요소는 제3 편광을 갖는 상기 제1 TIR 전파 광을 상기 제1 광 가이드의 외부에 실질적으로 연결하고, 상기 제3 편광에 직교하는 제4 편광을 갖는 상기 제2 TIR 전파 광을 실질적으로 투과시키도록 구성되고; 그리고
상기 제2 아웃-커플링 요소는 상기 제4 편광을 갖는 상기 제2 TIR 전파 광을 상기 제2 광 가이드의 외부에 실질적으로 연결하고, 상기 제3 편광을 갖는 상기 제1 TIR 전파 광을 실질적으로 투과시키도록 구성된 것인, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 인-커플링 요소, 상기 제2 인-커플링 요소, 상기 제1 아웃-커플링 요소, 또는 상기 제2 아웃-커플링 요소 중 적어도 하나는 편광 선택 요소를 포함하는 것인, 디바이스. - 제6항에 있어서,
상기 편광 선택 요소는, 서브파장 구조, 액정, 또는 광굴절성 홀로그램 재료 중 적어도 하나를 포함하는 편광 선택 격자 또는 홀로그램 요소를 포함하는 것인, 디바이스. - 제7항에 있어서,
상기 편광 선택 요소는 평면내 방향 및 평면외 방향 모두에서 공간적으로 변하는 배향과 함께 광축을 갖는 액정 중합체 재료를 포함하는 것인, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광 가이드 또는 상기 제2 광 가이드 중 적어도 하나의 표면에 배치되고, 상기 제1 광 및 상기 제2 광이 상기 제1 광 가이드 및 상기 제2 광 가이드 내부에서 내부 전반사("TIR")를 통해 전파될 경우 상기 제1 광 또는 상기 제2 광 중 적어도 하나의 편광을 유지하도록 구성된 하나 이상의 편광 보정 필름
을 더 포함하는, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 아웃-커플링 요소는 디스플레이 프레임의 제1 서브프레임 동안 상기 제1 광의 제1 편광 성분을 상기 제1 광 가이드의 외부에 상기 제1 출력 광으로서 연결하도록 구성되고,
상기 제2 아웃-커플링 요소는 상기 제1 서브프레임 동안 상기 제1 광의 제2 편광 성분을 상기 제2 광 가이드의 외부에 상기 제2 출력 광으로서 연결하도록 구성되고,
상기 디바이스는 상기 제1 서브프레임 동안 상기 제1 출력 광의 편광 및 상기 제2 출력 광의 편광을 유지하도록 구성된 편광 스위치를 더 포함하고, 그리고
상기 디바이스는 상기 제1 출력 광을 투과시키고 상기 제2 출력 광을 차단하도록 구성된 편광판을 더 포함하는, 디바이스. - 제10항에 있어서,
상기 제1 아웃-커플링 요소는 상기 디스플레이 프레임의 제2 서브프레임 동안 상기 제2 광의 제1 편광 성분을 상기 제1 광 가이드의 외부에 제3 출력 광으로서 연결하도록 구성되고,
상기 제2 아웃-커플링 요소는 상기 제2 서브프레임 동안 상기 제2 광의 제2 편광 성분을 상기 제2 광 가이드의 외부에 제4 출력 광으로서 연결하도록 구성되고,
상기 편광 스위치는 상기 제2 서브프레임 동안 상기 제3 출력 광의 편광을 변경하고 상기 제4 출력 광의 편광을 변경하도록 구성되고, 그리고
상기 편광판은 상기 제3 출력 광을 차단하고, 상기 제4 출력 광을 투과시키도록 구성된 것인, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광 가이드와 상기 제2 광 가이드는 동일한 단일 광 가이드이고,
상기 제1 인-커플링 요소와 상기 제2 인-커플링 요소는 상기 단일 광 가이드에서 함께 적층되거나 나란히 배치되고, 그리고
상기 제1 아웃-커플링 요소와 상기 제2 아웃-커플링 요소는 상기 단일 광 가이드에서 함께 적층되거나 나란히 배치되는 것인, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광 가이드와 상기 제2 광 가이드는 서로 다른 광 가이드이고,
상기 제1 인-커플링 요소와 상기 제1 아웃-커플링 요소는 상기 제1 광 가이드에 결합되고, 그리고
상기 제2 인-커플링 요소와 상기 제2 아웃-커플링 요소는 상기 제2 광 가이드에 결합되는 것인, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광 및 상기 제2 광을 방출하도록 구성된 광원 어셈블리 ― 상기 제1 FOV는 미리 결정된 FOV의 제1 부분이고, 상기 제2 FOV는 상기 미리 결정된 FOV의 제2 부분임 ―; 및
상기 광원 어셈블리를 제어하여, 디스플레이 프레임의 동일한 서브프레임 동안 또는 상기 디스플레이 프레임의 2개의 연속적인 서브프레임 동안 상기 제1 광 및 상기 제2 광을 방출하도록 구성된 컨트롤러
를 더 포함하는, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광 및 상기 제2 광을 방출하도록 구성되는 광원 어셈블리 ― 상기 제1 FOV 및 상기 제2 FOV의 각각은 실질적으로 동일한 미리 결정된 FOV에 해당함 ―; 및
상기 광원 어셈블리를 제어하여, 2개의 연속적인 서브프레임 동안 상기 제1 광 및 상기 제2 광을 개별적으로 방출하도록 구성된 컨트롤러
를 더 포함하는, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 광 및 상기 제2 광을 방출하도록 구성된 광원 어셈블리 ― 상기 광원 어셈블리는 광원, 및 상기 광원에 의해 방출된 상기 제1 광 또는 상기 제2 광 중 적어도 하나의 편광을 스위칭하도록 구성된 제1 편광 스위치를 포함함 ―;
상기 제1 출력 광 또는 상기 제2 출력 광 중 적어도 하나의 편광을 스위칭하도록 구성된 제2 편광 스위치; 및
상기 제1 편광 스위치와 상기 제2 편광 스위치의 동작 상태를 동기화시키도록 구성된 컨트롤러
를 더 포함하는, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 제1 출력 FOV와 상기 제2 출력 FOV의 조합은 상기 제1 입력 FOV 또는 상기 제2 입력 FOV 중 적어도 하나보다 큰 것인, 디바이스. - 방법으로서,
제1 입력 시야("FOV")를 갖는 제1 광을 제1 광 가이드 내로 연결하고, 상기 제1 광을 상기 제1 광 가이드의 외부에 제1 출력 FOV를 갖는 제1 출력 광으로서 연결하는 단계; 및
제2 입력 FOV를 갖는 제2 광을 제2 광 가이드 내로 연결하고, 상기 제2 광을 제2 광 가이드의 외부에 상기 제1 출력 FOV와 실질적으로 비중첩하는 제2 출력 FOV를 갖는 제2 출력 광으로서 연결하는 단계
를 포함하고,
상기 제1 출력 FOV와 상기 제2 출력 FOV의 조합은 상기 제1 출력 FOV 또는 상기 제2 출력 FOV 중 적어도 하나보다 큰 것인, 방법. - 제18항에 있어서,
디스플레이 프레임의 동일한 서브프레임 동안 상기 제1 광 및 상기 제2 광을 생성하는 단계, 또는
제1 서브프레임 동안 상기 제1 광을 생성하고, 제2 서브프레임 동안 상기 제2 광을 생성하는 단계 ― 상기 제1 서브프레임과 상기 제2 서브프레임은 디스플레이 프레임의 연속적인 서브프레임임 ―
를 더 포함하는, 방법. - 제18항에 있어서,
상기 제1 광과 상기 제2 광은 직교 편광을 갖는 것인, 방법.
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