KR20230120095A - 선택적으로 활성화 가능한 패싯을 포함하는 광학 시스템 - Google Patents

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Abstract

실시예에서, 안구 모션 박스의 타겟 부분을 결정하고 이미지 시야의 적어도 일부를 포함하는 광선을 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향하게 하도록 구성된 광 가이드 광학 요소의 패싯을 식별하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 장치가 개시된다. 적어도 하나의 프로세서는 식별된 패싯과 함께 광선을 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향하게 하도록 구성되는 각도로 광 가이드 광학 요소에 광선을 주입하도록 구성된 이미지 생성기의 디스플레이 영역을 식별하도록 구성된다. 적어도 하나의 프로세서는 식별된 패싯 및 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하여 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향해 광선을 향하게 하도록 구성된다.

Description

선택적으로 활성화 가능한 패싯을 포함하는 광학 시스템{OPTICAL SYSTEM INCLUDING SELECTIVELY ACTIVATABLE FACETS}
본 개시는 광학 시스템들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시는 일부 실시예들에서, 근안(near-eye) 디스플레이 시스템들에 사용될 수 있는 선택적으로 활성화 가능한 패싯들을 갖는 광학 시스템들에 관한 것이다.
근안 디스플레이 시스템들과 같은 광학 시스템들은 전형적으로 이미지로 사용자의 안구를 비춘다. 일부 경우들에서, 광학 시스템은 동공(pupil)의 위치에 관계없이 이미지의 광선(light beam)으로 전체 안구 또는 전체 동공을 비출 수 있다. 일부 경우들에서, 외부 광은 광학 시스템에 의해 반사들로 인해 고스트 이미지(ghost image)들을 생성할 수 있다. 그러나, 전체 안구 또는 전체 동공의 조명은 비효율적일 수 있으며 고스트 이미지들이 바람직하지 않을 수 있다.
실시예에서, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 장치가 개시된다. 적어도 하나의 프로세서는 안구 모션 박스의 타겟 부분을 결정하고 광 가이드 광학 요소의 복수의 패싯들의 패싯을 식별하도록 구성된다. 식별된 패싯은 이미지 시야의 적어도 일부를 포함하는 광선을 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향해 지향시키도록 구성된다. 적어도 하나의 프로세서는 이미지 생성기의 복수의 디스플레이 영역들의 디스플레이 영역을 식별하도록 더 구성된다. 식별된 디스플레이 영역은 식별된 패싯과 함께 광선을 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향하게 하도록 구성되는 각도로 광 가이드 광학 요소에 광선을 주입하도록 구성된다. 적어도 하나의 프로세서는 식별된 패싯 및 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하여 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향해 광선을 지향시키도록 더 구성된다.
일부 실시예에서, 안구 모션 박스의 타겟 부분을 결정하는 단계 및 광 가이드 광학 요소의 복수의 패싯들의 패싯을 식별하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다. 식별된 패싯은 이미지 시야의 적어도 일부를 포함하는 광선을 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향해 지향시키도록 구성된다. 방법은 이미지 생성기의 복수의 디스플레이 영역들의 디스플레이 영역을 식별하는 단계를 더 포함한다. 식별된 디스플레이 영역은 식별된 패싯과 함께 광선을 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향하게 하도록 구성되는 각도로 광 가이드 광학 요소에 광선을 주입하도록 구성된다. 이 방법은 식별된 패싯 및 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하여 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향해 광선을 지향시키는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 광학 시스템이 개시된다. 광학 시스템은 복수의 패싯들을 포함하는 광 가이드 광학 요소를 포함한다. 각각의 패싯은 패싯이 광선이 송신되도록 구성되는 적어도 제1 상태와 패싯이 광선을 반사하도록 구성되는 제2 상태 사이에서 선택적으로 활성화 가능하다. 패싯은 제2 상태에 있을 때 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향하여 이미지 시야에 대응하는 광선을 지향시키도록 구성된다. 광학 시스템은 복수의 디스플레이 영역들을 포함하는 이미지 생성기를 더 포함한다. 디스플레이 영역들은 이미지 시야에 대응하는 광선을 광 가이드 광학 요소에 다른 각도로 주입하도록 선택적으로 활성화될 수 있다. 광학 시스템은 복수의 패싯들의 하나의 패싯을 식별하도록 구성된 제어기를 더 포함한다. 식별된 패싯은 이미지 시야의 적어도 일부를 포함하는 광선을 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향해 지향시키도록 구성된다. 제어기는 복수의 디스플레이 영역들의 디스플레이 영역을 식별하도록 더 구성된다. 식별된 디스플레이 영역은 이미지 시야의 적어도 일부를 포함하는 광선을 광 가이드 광학 요소에 식별된 패싯과 함께, 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향해 광선을 지향시키도록 구성된 각도로 주입하도록 구성된다. 제어기는 식별된 패싯 및 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하여 안구 모션 상자의 타겟 부분을 향해 광선을 지향시키도록 더 구성된다.
전술한 요약은 예시일 뿐이며 어떤 식으로든 제한하려는 의도가 아니다. 전술한 예시적인 양태, 실시예 및 피쳐에 더하여, 추가적인 양태, 실시예 및 피쳐는 도면 및 다음의 상세한 설명을 참조하여 명백해질 것이다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일하거나 기능적으로 유사한 컴포넌트를 나타낸다.
도 1a는 일 실시예에 따른 활성화된 제1 패싯을 갖는 예시적인 광학 시스템의 개략도이다.
도 1b는 일 실시예에 따른 활성화된 제1 디스플레이 영역을 갖는 도 1a의 광학 시스템의 예시적인 이미지 생성기(image generator)의 개략도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 활성화된 제2 패싯을 갖는 도 1a의 광학 시스템의 개략도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 활성화된 제2 디스플레이 영역을 갖는 도 1b의 예시적인 이미지 생성기의 개략도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 활성화된 제3 패싯을 갖는 도 1a의 광학 시스템의 개략도이다.
도 3b는 일 실시예에 따른 활성화된 제3 디스플레이 영역을 갖는 도 1b의 예시적인 이미지 생성기의 개략도이다.
도 4a는 일 실시예에 따른 활성화된 제4 패싯을 갖는 도 1a의 광학 시스템의 개략도이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 활성화된 제4 디스플레이 영역을 갖는 도 1b의 예시적인 이미지 생성기의 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 시간 경과에 따른 도 1a 내지 도 4b의 패싯들 및 디스플레이 영역들의 순차적 활성화(sequential activation)를 예시하는 표 및 차트이다.
도 6a 및 6b는 일 실시예에 따른 안구 추적 시스템(eye tracking system)을 사용하여 안구 상으로의 광선들의 방향을 예시하는 도 1a 및 1b의 광학 시스템의 개략도들이다.
도 7a 및 7b는 실시예에 따라 안구 추적 시스템의 사용없이 안구 상으로 광선들의 방향을 예시하는 도 1a 및 도 1b의 광학 시스템의 개략도들이다.
도 8은 도 1의 광학 시스템의 예시적인 광 가이드 광학 요소(LOE)의 개략도이고 실시예에 따라 단일 활성화된 패싯에 대한 시야(FOV)의 이용 가능한 범위를 도시한다.
도 9는 도 1의 광학 시스템의 예시적인 LOE의 개략도이고 실시예에 따라 패싯에 의해 분할된 FOV와 공액(conjugated) FOV 사이의 차이를 도시한다.
도 10a는 일 실시예에 따른 2차원(2D) 확장을 위한 추가의 LOE를 갖는 예시적인 광학 시스템의 개략도이다.
도 10b는 일 실시예에 따른 도 10a의 광학 시스템의 예시적인 이미지 프로젝션 어셈블리의 개략도이다.
도 11a는 일 실시예에 따른 믹서(mixer)를 포함하는 도 10a의 광학 시스템의 개략도이다.
도 11b는 일 실시예에 따라 도 11a의 믹서를 포함하는 도 10b의 예시적인 이미지 프로젝션 어셈블리의 개략도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 안구 상에 고스트 이미지들을 생성하는 외부 광원을 도시하는 예시적인 LOE의 개략도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 외부 광원으로부터의 광이 안구 상에 고스트 이미지들을 생성하는 것을 억제하는 도 1의 LOE의 개략도이다.
도 14는 또 다른 일 실시예에 따른 안구 상에 고스트 이미지들을 생성하는 것을 억제하는 도 1의 LOE의 개략도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 반반사(semi-reflective) 패싯들의 반사들에 의해 고스트 이미지들을 생성하는 LOE에서 전파하는 광선들을 도시하는 예시적인 LOE의 개략도이다.
도 16a는 일 실시예에 따른 2D 확장을 위한 추가적인 LOE를 갖는 예시적인 광학 시스템의 개략도이다.
도 16b는 일 실시예에 따른 선택적으로 활성화 가능한 세그먼트(segment)들을 갖는 패싯들을 갖는 도 16a의 광학 시스템의 예시적인 이미지 프로젝션 어셈블리의 개략도이다.
도 16c는 일 실시예에 따른 선택적으로 활성화 가능한 디스플레이 영역들을 갖는 도 16a의 광학 시스템의 예시적인 이미지 생성기의 개략도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 예시적인 프로세스의 흐름도이다.
근안 디스플레이 시스템들과 같은 광학 시스템들에서, 광선들은 디스플레이 시스템으로부터 디스플레이 시스템에 근접한 사용자의 안구와 같은 타겟 표면으로 출력된다. 종종 이러한 광학 시스템들은 이미지를 투사할 때, 전체 안구, 또는 안구의 전체 동공을 비춘다. 일부 경우들에서, 이러한 안구 또는 동공의 블랭킷 조명(blanket illumination)은 근안 디스플레이 시스템에 대한 전력 효율의 관점에서 비용이 많이 들 수 있으며, 배터리 수명이 감소하거나 전력 소비를 증가하는 것을 초래한다.
일부 경우들에서, 외부 광원들은 광학 시스템이 안구에 고스트 이미지들을 나타내도록 할 수 있다. 예를 들어, 외부 광원들로부터의 광선들은 광학 시스템에 들어가고 광학 시스템에 의해 생성된 타겟 이미지와 동시에 안구 상으로 향해질 수 있다. 이러한 고스트 이미지들은 사용자의 주의를 산만하게 하거나, 눈부심을 유발하거나, 안구 상에 투사되는 타겟 이미지의 품질에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
도 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b 및 5를 참조하여, 예시적인 광학 시스템(100)이 설명된다. 광학 시스템(100)은 이미지 프로젝션 어셈블리(110) 및 제어기(140)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 광학 시스템(100)은 또한 안구 추적 시스템(600) 및 광원 검출 시스템(light source detection system)(602) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
제어기(140)는 하나 이상의 처리 디바이스들, 메모리 또는 다른 컴포넌트들을 갖는 컴퓨팅 디바이스를 포함한다. 예를 들어, 제어기(140)는 중앙 처리 장치(CPU), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 마이크로제어기, 전용 회로부 또는 임의의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 제어기(140)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 안구로의 프로젝션을 위해 이미지들을 생성하고 광 가이드 광학 요소(LOE)에 출력하기 위해 프로젝션 광학 디바이스(POD)를 제어하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 제어기(140)는 이미지 프로젝션 어셈블리(110)에 통합되거나, 예를 들어, 안경, 헤드 마운트 디스플레이 또는 또 다른 디바이스와 같은 이미지 프로젝션 어셈블리(110)를 포함하는 디바이스에 통합될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(140)는 이미지 프로젝션 어셈블리(110)로부터 멀리 위치될 수 있다. 예를 들어, 이미지 프로젝션 어셈블리(110)는 제어기(140)와 통신하도록 구성된 유선 또는 무선 통신 디바이스를 포함할 수 있다. 예로서, 제어기(140)는 모바일 디바이스의 일부, 또는 이미지 프로젝션 어셈블리(110) 또는 이미지 프로젝션 어셈블리(110)를 포함하는 디바이스와 별개인 다른 컴퓨팅 디바이스로서 포함될 수 있다.
안구 추적 시스템(600)은 선택적이며 사용자의 안구(180)의 동공의 위치를 추적하고 대응하는 위치 정보를 제어기(140)에 제공하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 안구 추적 시스템(600)은 예를 들어, 동공의 위치를 추적하거나 동공의 위치를 결정하는 데 이용될 수 있는 정보를 생성하도록 구성될 수 있는 카메라 또는 다른 디바이스를 포함할 수 있다.
광원 검출 시스템(602)은 선택적이며 광학 시스템(100)에 영향을 줄 수 있는 광원들, 예를 들어, 태양, 가로등들, 헤드라이트들 또는 다른 광원들을 검출하고 예를 들어, 광원의 방향, 광원의 강도 또는 광원에 관한 임의의 다른 정보와 같은 대응하는 정보를 제어기(140)에 제공하도록 구성된다. 예로서, 광원 검출 시스템(602)은 카메라, 적외선 검출기(infrared detector) 또는 광학 시스템(100) 외부의 광원들을 검출하거나 예를 들어, 광원에 대한 방향, 강도 또는 임의의 다른 정보와 같은 광원의 특성들을 식별하고 결정하기 위해 제어기(140)에 의해 이용될 수 있는 정보를 생성하도록 구성되는 임의의 다른 디바이스를 포함할 수 있다.
이미지 프로젝션 어셈블리(110)는 프로젝션 광학 디바이스(POD)(112) 및 광 가이드 광학 요소(LOE)(114)를 포함하고 이미지를 사용자의 안구(180) 상에 투사하기 위해 1차원(1D) 또는 2차원(2D) 동공 확장을 이용하도록 구성된다.
POD(112)는 이미지 생성기(200), 시준 광학계(300) 또는 때때로 예를 들어, 공간 광 변조기(SLM)와 같은 이미지 프로젝션 어셈블리에 포함되는 다른 컴포넌트들을 포함한다. 이들 컴포넌트들 중 일부 또는 전부는 일부 실시예들에서 하나 이상의 편광 빔 스플리터(PBS) 큐브들 또는 다른 프리즘 배열들의 표면들에 배열될 수 있다. 이미지 생성기(200)는 사용자의 안구(180) 상에 투영될 이미지에 대응하는, 조명, 예를 들어, 광선들, 레이저선들 또는 조명의 다른 형태들을 제공하는 하나 이상의 컴포넌트들을 포함한다. 예를 들어, 이미지 생성기(200)는 발광 다이오드(LED)들, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이 요소, 백라이트 액정 디스플레이(LCD) 패널, 마이크로-LED 디스플레이, 디지털 광 처리(DLP) 칩, 실리콘 액정(LCOS) 칩 또는 다른 컴포넌트들을 포함한다.
POD(112)가 SLM(미도시)을 포함하는 경우, SLM은 예를 들어, OLED 디스플레이 요소, 백라이트 LCD 패널, 마이크로-LED 디스플레이, DLP 칩 또는 또 다른 발광 컴포넌트와 같은 컴포넌트들을 포함하는 발광 SLM으로 구현될 수 있거나, 또는 예를 들어, LCOS 칩과 같은 컴포넌트들을 포함하는 반사형 SLM으로 구현될 수 있다. 빔 스플리터 큐브 블록은 SLM의 표면에 조명을 전달할 수 있도록 시준 광학계와 SLM 사이에 개재될 수 있다. SLM은 이미지를 생성하기 위해 조명의 각각의 픽셀의 투사된 강도를 변조하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, SLM은 디스플레이의 각각의 픽셀로부터, LOE(114)의 평면, 예를 들어, 아래에 설명되는 주요 LOE 표면들(116 및 118)의 평면에서 발산하는 광선을 제공할 수 있다.
대안적으로, POD(112)는 POD(112)의 이미지 평면을 가로질러 광원으로부터의 조명을 스캔하는, 고속 스캐닝 미러(fast-scanning mirror)와 같은 스캐닝 배열을 포함할 수 있는 반면 조명의 강도는 각각의 픽셀에 대해 원하는 강도를 투사하기 위해 픽셀 단위로 모션과 동시에 변경된다.
POD(112)는 또한 이미지의 조명을 LOE(114)로 주입하기 위한 커플링-인(coupling-in) 배열, 예를 들어, 커플링-인 반사기, 각진 커플링 프리즘 또는 임의의 다른 커플링-인 배열을 포함한다. 일부 실시예들에서, POD(112)와 LOE(114) 사이의 커플링은 직접적인 커플링을 포함할 수 있으며, 예를 들어, POD(112)는 LOE(114)의 부분과 접촉될 수 있거나, 또는 이미지가 LOE(114)의 평면에서 주입되는 구멍의 치수를 확장하기 위한 추가 구멍 확장 배열을 통해 커플링을 포함할 수 있다.
LOE(114)는 예를 들어, 도 1a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 평행 주요 LOE 표면들(116 및 118) 및 광학적으로 활성이 아닌 에지들을 포함하는 도파관(waveguide)을 포함한다. LOE(114)는 또한 사용자의 안구(180) 상에 투사하기 위해 조명을 LOE(114) 외부로 향하게 하도록 구성되는 커플링-아웃(coupling-out) 배열(120)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 커플링-아웃 배열(120)은 LOE(114)의 주요 LOE 표면들(116 및 118)에 대해 비스듬한 각도로 LOE(114) 내에 배열되는, 또한 본 명세서에서 패싯들(1221, 1222, 1223 및 1224)로 지칭되는, 복수의 평행 표면들로서 예시된다. 패싯들(1221, 1222, 1223 및 1224)은 또한 본 명세서에서 집합적으로 또는 개별적으로 패싯들(122)로 지칭될 수 있다. 4개의 패싯들(1221, 1222, 1223 및 1224)이 예시적인 실시예에서 도 1a 내지 4b에 예시되어 있지만, LOE(114)는 다른 실시예들에서 더 많은 수의 패싯들(122) 또는 더 적은 수의 패싯들(122)을 대안적으로 포함할 수 있다.
각각의 패싯(122)은 패싯(122)이 광의 높은 투과율을 갖는 상태와 패싯(122)이 광의 높은 반사율을 갖는 상태 사이에서 선택적으로 활성화 가능하다. 예로서, 일부 실시예들에서, 패싯(1221)은 100% 반사율 및 0% 투과율을 갖도록 활성화될 수 있고 0% 반사율 및 100% 투과율을 갖도록 비활성화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 반사율 및 투과율의 양은 예를 들어, 패싯(1221)이 부분 반사율 및 부분 투과율, 예를 들어 25% 반사율 및 75% 투과율, 50% 반사율 및 50% 투과율, 75% 반사율 및 25% 투과율 또는 임의의 다른 양의 반사율 및 투과율을 갖도록 조정될 수 있도록 각각의 패싯(122)에 대해 조정 가능할 수 있다. 예로서, 제어기(140)는 각각의 패싯(122)의 반사율 및 투과율을 선택적으로 활성화하고 조정하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(140)는 특정 각도들 또는 광선들의 각도들의 범위들에 대한 각각의 패싯(122)의 반사율 및 투과율, 예를 들어, 일부 각도들 또는 광선들의 각도들의 범위들에 대한 높은 투과율 및 다른 각도들 또는 광선들의 각도들의 범위들에 대한 높은 반사율을 선택적으로 활성화하고 조정하도록 구성될 수 있다.
이미지 생성기(200)는 LOE(114)에 들어가고 상이한 각도들로 주요 LOE 표면들(116 및 118)에서 반사되는 대응하는 광선들 L1, L2, L3 및 L4를 생성하기 위해 제어기(140)에 의해 선택적으로 활성화 가능한 디스플레이 영역들(2021, 2022, 2023 및 2024)을 포함한다. 디스플레이 영역들(2021, 2022, 2023 및 2024)은 또한 본 명세서에서 개별적으로 및 집합적으로 디스플레이 영역(들)(202)이라고 지칭될 수 있다. 광선들 L1, L2, L3 및 L4는 또한 본 명세서에서 개별적으로 또는 집합적으로 광선(들) L이라고 지칭될 수 있다. 4개의 디스플레이 영역들(202) 및 대응하는 광선들 L이 도 1b, 2b, 3b 및 4b의 예시적인 이미지 생성기(200)에 도시되어 있지만, 이미지 생성기(200)는 다른 실시예들에서 더 많거나 더 적은 수의 디스플레이 영역들(202) 및 대응하는 광선들 L을 포함할 수 있다. 각각의 디스플레이 영역(202)은 제어기(140)에 의해 선택적으로 활성화될 수 있는 하나 이상의 픽셀들 또는 다른 디스플레이 요소들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 각각의 디스플레이 영역(202)은 단일 픽셀을 포함한다. 다른 실시예들에서, 각각의 디스플레이 영역(202)은 픽셀들의 그룹화, 픽셀들의 수평 라인, 픽셀들의 수직 라인 또는 픽셀들의 임의의 그룹화를 포함할 수 있다.
예를 들어, 도 1a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 광선들 L은 주요 LOE 표면들(116 및 118)에서 반사함으로써 LOE(114)를 통해 패싯들(122)을 향하여 이동한다. 예를 들어, 주요 LOE 표면들(116 및 118)은 LOE(114)를 통해 이동하는 임의의 광선들 L에 대한 전체 내부 반사(TIR)를 제공할 수 있다. 광선들 L은 예를 들어, 비활성 패싯들(122)의 높은 투과율로 인해 임의의 비활성 패싯들(122)을 통해 이동한다. 광선 L이 활성 패싯(122)을 만날 때, 광선 L은 활성 패싯(122)의 높은 반사율로 인해, 예를 들어, 안구(180)를 향하여 LOE(114)의 외부로 활성 패싯(122)에 의해 다시 향하게 된다.
도 1a는 디스플레이 영역(2021) 및 패싯(1221)이 활성이고 디스플레이 영역(2021)에 의해 생성된 광선 L1이 LOE(114)를 통해 이동하는 제1 예시적인 시나리오를 예시한다. 이 시나리오에서, 디스플레이 영역들(2022, 2023 및 2024)과 패싯들(1222, 1223 및 1224)은 비활성이다. 광선 L1은 주요 LOE 표면들(116 및 118)에서 반사되어, 활성 패싯(1221)에서 반사되고 안구(180)를 향해 다시 향하기 전에 순서대로 비활성 패싯들(1224, 1223 및 1222)을 통과한다.
도 2a는 디스플레이 영역(2022) 및 패싯(1222)이 활성이고 디스플레이 영역(2022)에 의해 생성된 광선 L2가 LOE(114)를 통해 이동하는 제2 예시적인 시나리오를 예시한다. 이 시나리오에서, 디스플레이 영역들(2021, 2023 및 2024)과 패싯들(1221, 1223 및 1224)은 비활성이다. 광선 L2는 주요 LOE 표면들(116 및 118)에서 반사되어, 활성 패싯(1222)에서 반사되고 안구(180)를 향해 다시 향하기 전에 순서대로 비활성 패싯들(1224 및 1223)을 통과한다. 이 시나리오에서, 패싯(1222)이 활성이고 완전히 반사적, 예를 들어, 100% 반사이기 때문에, 광선 L2는 패싯(1221)에 도달하지 않는다. 일부 실시예들에서, 패싯(1222)은 활성일 때에도 완전히 반사적이지 않을 수 있다. 이러한 경우에, 광선 L2는 패싯(1221)에 도달할 수 있지만 패싯(1221)이 비활성이기 때문에 반사되지 않는다.
도 3a는 디스플레이 영역(2023) 및 패싯(1223)이 활성이고 디스플레이 영역(2023)에 의해 생성된 광선 L3가 LOE(114)를 통해 이동하는 제3 예시적인 시나리오를 예시한다. 이 시나리오에서, 디스플레이 영역들(2021, 2022 및 2024) 및 패싯들(1221, 1222 및 1224)은 비활성이다. 광선 L3는 주요 LOE 표면들(116 및 118)에서 반사되어, 활성 패싯(1223)에서 반사되어 안구(180)를 향해 다시 향하기 전에 비활성 패싯(1224)을 통과한다. 이 시나리오에서, 패싯(1223)이 활성이고 완전히 반사적, 예를 들어, 100% 반사이기 때문에, 광선 L3는 패싯들(1221 및 1222)에 도달하지 않는다. 일부 실시예들에서, 패싯(1223)은 활성일 때에도 완전히 반사적이지 않을 수 있다. 이러한 경우에, 광선 L3는 패싯들(1221 및 1222) 중 하나 이상에 도달할 수 있지만 패싯들(1221 및 1222)이 비활성이기 때문에 반사되지 않는다.
도 4a는 디스플레이 영역(2024) 및 패싯(1224)이 활성이고 디스플레이 영역(2024)에 의해 생성된 광선 L4가 LOE(114)를 통해 이동하는 제4 예시적인 시나리오를 예시한다. 이 시나리오에서, 디스플레이 영역들(2021, 2022 및 2023) 및 패싯들(1221, 1222 및 1223)은 비활성이다. 광선 L4는 활성 패싯(1224)에서 반사되어 안구(180)를 향해 다시 향하기 전에 주요 LOE 표면들(116 및 118)에서 반사된다. 이 시나리오에서, 패싯(1224)이 활성이고 완전히 반사적, 예를 들어, 100% 반사이기 때문에, 광선 L4는 패싯들(1221, 1222 및 1223)에 도달하지 않는다. 일부 실시예들에서, 패싯(1224)은 활성일 때에도 완전히 반사되지 않을 수 있다. 이러한 경우에, 광선 L4는 패싯들(1221, 1222 및 1223) 중 하나 이상에 도달할 수 있지만 패싯들(1221, 1222 및 1223)이 비활성이기 때문에 반사되지 않는다.
도 1a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 디스플레이 영역들(202)과 패싯들(122)의 상이한 조합이 각각의 도면에서 활성인 반면, 생성된 광선들 L1, L2, L3 및 L4는 상이한 각도들로, 안구(180)를 향해 각각 향하게 된다. 예를 들어, 각각의 패싯(122)과 안구의 동공(180)의 상대 위치는 이미지 시야(FOV)의 어느 부분이 각각의 디스플레이 영역(202)에 의해 안구의 동공(180)을 향해 그 패싯(122)에 의해 투사될 수 있는지를 정의한다. 일부 실시예들에서, 광학 시스템(100)의 에너지 효율을 최적화하기 위해, 각각의 패싯(122)에 의해 투사될 수 있는 이미지 FOV의 부분만이 대응하는 디스플레이 영역(202)에 의해 생성된다. 예를 들어, 이미지 FOV의 특정한 부분에 대해, 제어기(140)는 디스플레이 영역(202) 및 이미지 FOV의 해당 부분을 안구(180)의 동공의 위치로 향하게 할 대응하는 패싯(122)만을 활성화할 수 있다.
도 5를 참조하면, 일부 실시예들에서, 디스플레이 영역들(202)과 패싯들(122)의 조합들은 안구(180) 상에 동일한 이미지의 각각의 프레임에 대한 이미지 FOV의 상이한 부분들을 투사하도록 선택적으로 그리고 순차적으로 활성화된다.
예로서, 패싯(1221) 및 디스플레이 영역(2021)은 제1 프레임의 이미지 FOV의 제1 부분을 안구(180)에 향하도록 시간 T1에서 활성화될 수 있고, 패싯(1222) 및 디스플레이 영역(2022)은 제1 프레임의 이미지 FOV의 제2 부분을 안구(180)에 향하도록 시간 T2에서 활성화될 수 있고, 패싯(1223) 및 디스플레이 영역(2023)은 제1 프레임의 이미지 FOV의 제3 부분을 안구(180)에 향하도록 시간 T3에서 활성화될 수 있고, 패싯(1224) 및 디스플레이 영역(2024)은 제1 프레임의 이미지 FOV의 제4 부분을 안구(180)에 향하도록 시간 T4에서 활성화될 수 있고, 패싯(1221) 및 디스플레이 영역(2021)은 안구(180) 상의 제2 프레임의 이미지 FOV의 제1 부분을 향하도록 시간 T5에서 활성화될 수 있고, 패싯(1222) 및 디스플레이 영역(2022)은 안구(180) 상의 제2 프레임의 이미지 FOV의 제2 부분을 향하도록 시간 T6에서 활성화될 수 있고, 패싯(1223) 및 디스플레이 영역(2023)은 안구(180) 상의 제2 프레임의 이미지 FOV의 제3 부분을 향하도록 시간 T7에서 활성화될 수 있고, 패싯(1222), 디스플레이 영역(2022)은 안구(180) 상의 제2 프레임의 이미지 FOV의 제4 부분 등을 향하도록 시간 T8에서 활성화될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 이미지의 제1 프레임의 이미지 FOV의 부분들은 시간 T1 내지 T4 동안 순차적으로 생성되어 안구(180) 상으로 향할 수 있는 반면, 이미지의 제2 프레임의 이미지 FOV의 부분들은 시간 T5 내지 T8 동안 생성되어 안구(180) 상으로 향할 수 있다. 시간 T1 내지 T8은 이미지의 프레임들을 안구(180) 상에 투사하기 위한 타겟 프레임레이트(target framerate)를 제공하도록 구성된 임의의 시간의 유닛을 포함할 수 있다. 예를 들어, 시간 T1 내지 T8은 밀리초(ms) 또는 임의의 다른 측정의 유닛일 수 있다.
오직 하나의 활성 패싯(122) 및 하나의 대응하는 디스플레이 영역(202)만이 완전히 반사되는 활성 패싯(122)과 완전히 투과되는 모든 다른 패싯들(122)을 갖는 이미지 FOV의 부분을 안구(180)에 투사하는 데 한 번에 이용되기 때문에, POD(112)의 에너지 효율은 이미지 생성기(200)에 의해 생성된 광선의 잠재적으로 100% 또는 근접한 100%가 활성 패싯(122)에 의해 안구(180)를 향해 LOE(114) 밖으로 반사되기 때문에 정적 반반사 패싯들을 갖는 광학 시스템들보다 개선된다.
예를 들어, 일부 LOE들은 상이한 각도들에서 LOE 내에 전파하는 LOE 외부로 광선들을 향하게 하도록 구성된 반반사 패싯들을 포함한다. 이들 LOE들에서, 광선들의 특정 각도들만이 각각의 패싯에 의해 반사되는 반면 다른 각도들은 패싯들을 통과하도록 허용될 것이다. 이 효과 때문에, POD에 의해 LOE에 제공되는 광의 부분들은 이들 광의 부분들이 POD에서 낭비되는 전력 및 비효율들을 초래할 수 있는 사용자의 안구를 향하지 않는 경우에도, 하나 이상의 패싯에 의해 반사될 수 있다.
또한, 선택적으로 활성화 가능한 패싯들(122) 및 디스플레이 영역들(202)의 사용은 광학 시스템(100)이 정적 반반사 패싯들을 갖는 LOE를 갖는 광학 시스템들과 비교될 때 각각의 패싯(122)에 대해 더 큰 이용가능한 이미지 FOV를 제공할 수 있게 한다. 예를 들어, 각각의 정적 반반사 패싯은 반사되는 각도에 따라 특정 이미지 FOV에 대응하는 광선들을 안구에 제공할 수 있을 뿐이다. 패싯들(122)이 활성화될 때 완전히 반사될 수 있기 때문에, 더 큰 이용가능한 이미지 FOV는 패싯들(122)이 더 많은 수의 각도들로부터 광을 다시 향하게 할 수 있기 때문에 가능하다.
일부 실시예들에서, 패싯들(122)은 POD(200)에 의해 LOE(114)에 제공되는 광의 부분들이 광의 이들 부분들이 사용자의 안구를 향하지 않는 경우에도 하나 이상의 패싯에 의해 반사될 수 있도록 광선들의 특정 각도들만이 각각의 패싯(122)에 의해 반사되는 반면 다른 각도들은 각각의 패싯(122)을 통과하도록 허용되는 전술된 정적 반반사 패싯들과 유사한 반반사 상태들에서 제어기(140)에 의해 활성화될 수 있다. 예를 들어, 패싯들(122)은 일부 실시예들에서 전술된 정적 반반사 패싯들의 기능을 모방하기 위해 제어기(140)에 의해 활성화될 수 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 일부 실시예들에서, 제어기(140)는 안구(180)의 동공(182)의 위치를 결정하고 안구(180)의 동공(182)의 결정된 위치에 대응하는 안구 모션 박스(EMB)의 부분(184)을 향해 이미지 FOV의 부분들을 투사하도록 디스플레이 영역들(202) 및 패싯들(122)의 대응하는 조합을 활성화하기 위해 안구 추적 시스템(600)으로부터 수신된 위치 정보를 이용할 수 있다. 예를 들어, 활성 패싯(1222)에 의해 안구(180)를 향해 투사된 이미지 FOV의 부분과 EMB의 이 부분(184)을 통해 투사된 이미지 FOV의 부분을 생성하는 이미지 생성기(200)의 대응하는 디스플레이 영역(2022) 사이의 관계는 도 6a 및 6b에 예시되어 있다.
광선들(204 및 206)은 패싯(1222)의 에지들과 안구(180)의 동공(182)을 연결한다. 안구 추적 시스템(600)은 LOE(114)에 대한 동공(182)의 위치에 대응하는 위치 정보를 생성하고 제어기(140)에 위치 정보를 제공한다. 위치 정보를 사용하여, 제어기(140)는 광선들(204 및 206)이 동공(182)의 위치에 대응하는 EMB의 부분(184) 상에 투사되기 위해 LOE(114)에 대해 이동해야 하는 각도들 및 방향들을 결정한다. 예를 들어, 제어기(140)는 광선들(204 및 206)이 LOE(114)의 주요 LOE 표면(116)에 대해 패싯(1222)에서 반사해야 하는 각도들(208 및 210)을 결정하도록 구성될 수 있다. 광선들(204 및 206) 사이의 각도(212)는 패싯(1222)에 의해 동공(182)으로 투사되는 이미지 FOV의 확장을 정의한다. 주요 LOE 표면(116)에 대한 광선들(204 및 206)의 각도들(208 및 210)은 예를 들어, 광 반사 및 굴절의 기하학적 법칙들과 같은, 예를 들어, 기하학적 광학 법칙(geometrical optics law)들을 사용하여 POD(112)의 출구에서 프로젝터 광학 축(214)을 갖는 광선들(204 및 206)의 대응하는 각도들로 변환될 수 있다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 각도(208)는 각도(216)에 대응하고 각도(210)는 프로젝터 광학 축(214)에 대한 POD(112)의 출구에서 각도(218)에 대응한다. 예를 들어, 이미지 FOV 중심 방향이 EMB 또는 안구 동공을 향해 방출될 때 주요 LOE 표면(116)에 직교하고, 이미지 FOV 중심 방향이 POD(112)의 광학 축과 일치하는 시스템에서, 각도(216)는 90도에서 각도(208)를 뺀 값과 같고 각도(218)는 90도에서 각도(210)를 뺀 값과 같다.
그 다음 왜곡 법칙(distortion law)들은 아래 방정식들 (1) 및 (2)에 따라 시준 광학계(300)의 초점 거리를 통해 각도 α, 즉, 각도(218) 및 각도 , 즉, 각도(216)을 통해 활성화된 디스플레이 영역(2022)의 좌표들 X1 및 X2를 결정하도록 적용될 수 있다:
(1)
(2)
이 방식으로, 이미지 프로젝션 어셈블리(110)에 의한 에너지 사용은 최적화될 수 있고 광학 시스템(100)의 에너지 효율은 에너지가 동공(182)의 위치만을 조명하기 위해 사용되기 때문에 증가될 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 일부 실시예들에서, 예를 들어, 안구 추적 시스템(600)이 없거나 활성화되어 있지 않으면, 동공(182)에 대한 위치 정보는 제어기(140)에 의해 이용가능하지 않을 수 있다. 이 실시예에서, 동공(182)의 실제 위치는 제어기(140)에 알려져 있지 않다. 이러한 경우에, 동공(182)의 실제 위치에 대응하는 EMB의 부분(184)을 사용하는 대신에, EMB의 더 큰 부분(186)이 계산들을 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 부분(186)은 동공(182)이 광학 시스템(100)의 동작 동안 위치될 수 있는 전체 EMB에 대응하는 반면, 부분(184)은 EMB의 일부에만 대응한다. 부분(184) 대신 부분(186)을 타겟으로 사용하여, 제어기(140)는 도 6a 및 6b에 대해 전술한 것과 유사한 방식으로 필요한 광선들에 대응하는 각도들을 결정할 수 있고 그에 따라 대응하는 패싯(122) 및 디스플레이 영역(202)을 활성화할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(140)는 다중의 디스플레이 영역들(202)이 EMB의 부분(186)을 향해 이미지 FOV의 부분을 투사하는 데 활성화될 필요가 있다고 결정할 수 있다. 이러한 경우에, 제어기(140)는 결정된 디스플레이 영역들(202)의 각각을 선택적으로 활성화하거나, 또는 일부 실시예들에서, 예를 들어, 도 7b에 도시된 바와 같이 결합된 디스플레이 영역(220)을 활성화하기 위해 EMB의 부분(186)을 조명하는 데 필요한 디스플레이 영역들(202)의 각각의 선택 픽셀들만을 선택적으로 활성화하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 영역(220)은 디스플레이 영역(2021)의 부분 및 (2022)의 부분을 포함한다. 일부 실시예들에서, 결합된 디스플레이 영역(220)의 활성화는 안구 추적 시스템(600)이 존재하는 경우에도 도 6a 및 6b의 실시예와 함께 이용될 수 있다. 예를 들어, 동공(182)의 결정된 위치는 일부 실시예들에서 제어기(140)에 의해 다중의 디스플레이 영역들(202)의 부분들의 활성화를 필요로 할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어기(140)는 다중의 패싯들(122)이 대응하는 이미지 FOV를 EMB(186)에서 동공(182)의 각각의 가능한 위치에 제공하기 위해 각각의 디스플레이 영역(202)에 대해 순차적으로 활성화될 필요가 있다고 결정할 수 있다. 예를 들어, 특정 디스플레이 영역(202)은 특정 이미지 FOV 또는 특정 이미지 FOV의 부분을 안구(180)에 제공하기 위해 제어기(140)에 의해 활성화될 수 있다. 활성화되고 있는 특정 디스플레이 영역(202)에 대해, 각각의 패싯(122)은 활성화될 때 이미지 FOV를 상이한 위치로 향하게 하도록 구성된다. 동공(182)의 위치에 대해 불확실성이 있는 경우에, 패싯들(122) 중 적어도 일부는 대응하는 이미지 FOV가 EMB(186)에서 동공(182) 위치들의 서브세트로 향하도록 보장하기 위해 순차적으로 활성화될 수 있다.
일부 경우들에, 패싯들(122) 중 일부만이 광을 특정 디스플레이 영역(202)으로부터 EMB(186)로 향하도록 구성될 수 있는 반면, 다른 패싯들(122)은 광을 EMB(186) 외부, 예를 들어, LOE(114)에서 광의 각도에 따라, 특정 디스플레이 영역(202)으로부터 향하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 특정 디스플레이 영역(202)으로부터의 광을 EMB(186)로 향하게 하도록 구성된 패싯들(122)의 그룹화만이 특정 디스플레이 영역(202)으로부터의 이미지 FOV를 EMB(186)의 각각의 부분으로 향하게 하도록 순차적으로 활성화될 수 있고, 여기서 동공(182)은 특정 디스플레이 영역(202)에 대해 EMB(186) 상으로 이미지 FOV를 향하지 않을 다른 패싯들(122)이 활성화되지 않는 동안 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 패싯들(122)의 상이한 그룹화는 예를 들어, 각각의 디스플레이 영역(202)이 LOE(114) 및 패싯들(122)에 상이한 각도로 광을 제공하기 때문에, 대응하는 이미지 FOV를 EMB(186)의 각각의 부분으로 향하게 하기 위해 각각의 디스플레이 영역(202)에 대해 순차적으로 활성화될 필요가 있을 수 있다.
도 8을 참조하면, 예시적인 실시예에서, LOE(114)의 활성 패싯(122)에 대해 안구(180)를 향해 투사될 수 있는 이용가능한 이미지 FOV는 활성 패싯(122)이 완전히 반사되기 때문에 전술한 것과 같은 정적 반반사성 패싯에 의해 투사될 수 있는 이미지 FOV보다 상당히 더 클 수 있다. 이는 활성 디스플레이 영역(202)에 의해 생성된 모든 광이 유일한 활성 패싯(122)에 의해 반사될 것이고 이들은 완전히 투과적이기 때문에 광선의 각도에 관계없이 임의의 비활성 패싯들(122)을 통과할 것이다. 활성 패싯(122)의 이용가능한 이미지 FOV는 LOE(114)의 주요 LOE 표면들(116 및 118)의 전체 내부 반사에 의해서만 제한되며 특정 각도들의 광은 전술한 반반사 패싯들의 경우처럼 반사될 수 있다.
예를 들어, 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 광선 L5 및 L6는 이미지 생성기(200)(도 1a)의 대응하는 디스플레이 영역들에 의해 생성되고 그들이 활성 패싯(122)에 도달할 때까지 LOE(114)의 주요 LOE 표면들(116 및 118)에 의해 반사된다. 이 예에서, 광선 L5는 주요 LOE 표면(116)의 법선에 대해 각도(124)에서 주요 LOE 표면(116)에 반사되는 반면, 광선 L6는 주요 LOE 표면(116)의 법선에 대해 각도(126)에서 주요 LOE 표면(116)에 반사된다. 광선 L5는 얕은 각도에서 활성 패싯(122)에 반사되는 것으로 도시되어 있는 반면 광선 L6는 가파른 각도에서 활성 패싯(122)에 반사되는 것으로 도시되어 있다. 실시예에서, 각도(124)는 LOE(114)의 최대 전파 각도인 반면 각도(126)는 LOE(114)의 전체 내부 반사 임계 각도이다. 예를 들어, 각도(124)는 90도, 85도 또는 임의의 다른 값을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 최대 이용가능한 각도(124)는 광선들이 LOE(114)에 주입되는 방식에 기초될 수 있다. 각도(124) 및 각도(126)는 개별 패싯(122)에 의해 제공될 수 있는 최대 이용가능한 이미지 FOV를 함께 정의한다.
예시적인 각도들(124 및 126)은 전체 활성 패싯(122)의 이점을 최대한 활용하고 활성 패싯(122)이 EMB 내의 임의의 위치에서 안구(180) 상에 이미지 FOV를 투사하기 위해 이용될 수 있게 하는 이용가능한 이미지 FOV를 예시한다. 예를 들어, 안구(180)의 임의의 위치에 대해, 활성 패싯(122)에 반사되고 주요 LOE 표면(116)을 통과할 때 주요 LOE 표면(116)에 의해 굴절될 때 안구(180)의 위치에 대응하는 각도로 LOE(114) 내에서 반사할 광선을 생성하도록 구성된 대응하는 디스플레이 영역(202)은 이미지 FOV를 안구(180)에 제시하기 위해 선택적으로 활성화될 수 있다.
각각의 선택적으로 활성화 가능한 패싯(122)에 대한 이용가능한 이미지 FOV가 정적 반반사 패싯의 FOV보다 더 크기 때문에, 일부 실시예들에서, 더 적은 수의 패싯들(122)은 광학 시스템(100)의 효율성을 향상시키는 동일한 이미지 FOV 커버리지(coverage)를 제공하는 데 이용될 수 있다.
도 9는 LOE(114) 및 공액 FOV(130)에서 전파하는 예시적인 FOV(136)를 예시한다. FOV(136)는 LOE(114)의 주요 LOE 표면들(116 및 118)의 전체 내부 반사의 결과로서 공액 FOV(130)로 반사된다. 도 9에 도시된 바와 같이, 활성 패싯(122)은 공액 FOV(130)를 FOV(132) 및 FOV(134)의 두 부분들로 나눈다.
위에서 언급된 정적 반반사 패싯들을 갖는 LOE들에서, 반반사 패싯들은 결과 이미지에 영향을 주지 않고 LOE에서 전파하는 공액 FOV를 분할할 수 없다. 예를 들어, 반반사 코팅은 종종 큰 입사각들에서 매우 높은 반사율을 갖는다. 이러한 매우 높은 반사율 때문에, 반반사 패싯들의 각도에 가까운 각도들로 전파하는 공액 FOV(130)의 부분들은 반반사 패싯에 의해 반사되고 고스트 이미지들에 기여한다. 이러한 고스트 이미지들의 존재를 줄이기 위해, 반반사 패싯들을 갖는 LOE를 갖는 광학 시스템은 예를 들어, 얕은 각도들에서 FOV(134), 또는 예를 들어, 패싯의 각도에 근접한 각도들까지 및 이들을 포함하는 전체 공액 FOV(130) 내에 있지 않지만, 반반사 코팅에 의해 반사되지 않을 만큼 충분히 큰 각도의 FOV(132) 내의 이미지를 제공할 수 있다.
예시적인 실시예들에서, 패싯들은 공액 FOV(130)가 고스트 이미지들을 생성하지 않고 패싯들(122)을 통해 전파하도록 높은 입사각들에서도 비활성화되고 투명하게 만들어질 수 있다. 이는 반반사성 패싯들을 갖는 LOE들의 FOV와 비교하여 도 8에 도시된 바와 같이 활동 패싯(122)에 대한 더 큰 이미지 FOV를 생성하기 위해 공액 FOV(130)의 이점을 활용하는 능력을 초래한다. 일 예시적인 시나리오에서, LOE(114)는 1.8의 굴절률 및 33.7도의 임계각도를 포함할 수 있다. LOE(114) 내에서 전파하는 FOV는 약 51.3도를 포함할 수 있고 이 예시적인 시나리오에서 LOE(114)의 활성 패싯(122)에 의한 FOV 출력은 약 93도의 FOV를 포함할 수 있다.
도 10a 및 도 10b를 참조하여, 다른 실시예에 따른 예시적인 광학 시스템(400)은 설명된다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 유사한 요소들은 도 1a 내지 4b의 광학 시스템(100)과 유사한 참조 번호들을 갖는다. 예를 들어, 광학 시스템(400)은 POD(412) 및 LOE(414)를 포함하는 이미지 프로젝션 어셈블리(410), 제어기(440) 및 광학 시스템(100)에 대해 전술한 것과 유사한 다른 컴포넌트들을 포함한다. LOE(414)는 주요 LOE 표면들(416 및 418) 및 패싯들(4221, 4222, 4223 및 4224)을 포함하는 커플링-아웃 배열(420)을 포함한다. 도 10a 및 10b의 실시예에서, 이미지 프로젝션 어셈블리(410)는 POD(412)와 LOE(414) 사이에 배치된 LOE(500)를 추가로 포함한다.
LOE(500)는 또한 본 명세서에서 집합적으로 및 개별적으로 패싯(들)(504)으로 지칭될 수 있는 패싯들(5041, 5042, 5043, 5044, 5045, 5046 및 5047)을 포함하는 커플링-아웃 배열(502)을 포함한다. 도 10a 및 도 10b의 예시적인 광학 시스템(400)에서 7개의 패싯들(504)을 포함하는 것으로 예시되어 있지만, LOE(500)는 대안적으로 다른 실시예들에서 더 많거나 더 적은 수의 패싯들(504)을 포함할 수 있다.
LOE(500) 및 패싯들(504)은 LOE 사출 동공의 2D 확장을 위해 사용된다. 일부 실시예들에서, 패싯들(504)은 위에서 언급한 반반사 패싯들과 같은 유전체 코팅들을 포함하는 정적 반반사 패싯들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 패싯들(504)은 대안적으로 도 1a 내지 4b의 패싯들(122)과 유사한 선택적으로 활성화 가능한 패싯들을 포함할 수 있고 패싯들(122)을 참조하여 전술한 것과 유사한 방식으로 예를 들어, 100% 투과율 및 0% 반사율을 갖는 비활성 상태, 0% 투과율 및 100% 반사율을 갖는 활성 상태, 또는 부분 투과율 및 부분 반사율을 갖는 또 다른 상태로 제어기(440)에 의해 선택적으로 활성화 가능할 수 있다.
도 11a 및 도 11b를 참조하여, 광학 시스템(400)의 또 다른 실시예는 설명된다. 도 11a 및 도 11b의 실시예에서, 이미지 프로젝션 어셈블리(410)는 주요 LOE 표면들(416 및 418)에 평행한 LOE(414) 내부의 반반사 표면을 포함하는 믹서(506)를 추가로 포함한다. 믹서(506)는 도 11a에서 실선 및 파선 화살표들로 도시된 바와 같이 LOE(414)에서 광선들을 분할한다. 믹서(506)에 의한 분할은 이미지 프로젝션 어셈블리(410)가 LOE(414)의 구멍을 완전히 채울 수 있게 한다.
도 12를 참조하면, 예시적인 비교 시나리오에서, 하나 이상의 외부 광원들(700 및 702)은 LOE(714)에 들어가는 광선들을 생성할 수 있다. 이 시나리오에서 LOE(714)는 정적 반반사 패싯들(7221, 7222, 7223 및 7224)을 포함한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 외부 광원(700)으로부터의 광선(724)이 LOE(714)에 진입할 때, 이는 패싯(7224)을 통과하고 LOE(714)를 나가는 제1 부분(726) 및 패싯(7224)에서 반사되고 LOE(714)를 통해 전파하는 제2 부분(728)을 갖는 패싯(7224)에서 분할된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 부분(726)은 안구(180)에 영향을 미치지 않지만, 제2 부분(728)은 패싯(7222)에 의해 안구(180)를 향하여 LOE(714) 밖으로 향하게 된다. 이 시나리오에서 LOE(714)에 의해 안구(180) 상에 광선(724)의 제2 부분(728)의 전파 및 방향은 고스트 이미지들이 안구(180) 상에 투사되는 결과를 초래할 수 있다. 대부분의 경우들에서, 고스트 이미지들은 LOE의 다중 패싯들에 의해 외부 광원들에서 광선들이 반사되어 발생하며 여기서 단일 패싯에서 반사는 자체적으로 광선을 LOE의 밖에서 사용자의 안구로 향하지 않는다는 것에 유의하는 것이 중요하다.
도 13을 참조하면, 또 다른 예시적인 시나리오에서, LOE(114)가 예시되어 있다. 이 예에서, 패싯(1224)이 비활성이기 때문에, 광선(724)은 패싯(1224)에 의해 분할되지 않고 대신 안구(180)에 영향을 미치지 않고 LOE(114)를 통과한다. 게다가, 활성 패싯(122), 이 예시적인 시나리오의 패싯(1222)이 완전히 반사적이기 때문에, 외부 광원(702)에 의해 생성된 광선(730)은 LOE(114) 내에서 반사되지만 분할되지 않고 패싯(1222)에 의해 안구(180)를 향해 향하게 되지 않는다. 패싯(1222)이 유일한 활성 패싯이기 때문에, 고스트 이미지들은 광선들(724 및 730)에 의해 생성되지 않는다.
도 14를 참조하면, 또 다른 예시적인 시나리오에서, 시준된 광선들(730)은 동일한 각도로 LOE(114)의 상이한 부분들에 진입하는 각각의 광선(732, 734 및 738)을 갖는 외부 광원(702)에 의해 생성된다. 광선들(730)은 예를 들어, 광선들이 LOE(114) 내에서 전파되는 각도로 인해 LOE(114)의 주요 LOE 표면(116)에서 프레넬(fresnel) 반사를 경험한다. 예를 들어, 광선들(730)이 LOE(114)에 들어가는 각도 때문에, 그들은 광선(724)이 도 13의 예시적인 시나리오에서 했던 것과 동일한 방식으로 주요 LOE 표면(116)을 통과하지 않을 것이다. 이러한 경우에, 단일 활성 패싯(1222)만을 갖는 것조차도 예를 들어, 광선(734)에 의해 도시된 바와 같이, 여전히 안구(180)의 동공(182)을 향해 향하게 되는 고스트 이미지를 초래할 수 있다. 그러나, 패싯들(1221 및 1223) 중 어느 하나가 활성화되는 경우, 대응하는 광선들(732 및 736)은 안구(180)의 동공(182)을 향해 향하게 되지 않고 고스트 이미지가 발생하지 않을 것이다.
외부 광원(700)의 위치는 광원 검출 시스템(602)(도 1a)을 사용하여 제어기(140)에 의해 결정될 수 있는 반면 동공(182)의 위치는 안구 추적 시스템(600)(도 1a)을 사용하여 제어기(140)에 의해 결정될 수 있다. 외부 광원(700)과 동공(182)의 알려진 위치들에 기초하여, 제어기(140)는 어떤 패싯들(122)이 고스트 이미지들을 동공(182)에 투사할 수 있는지를 결정하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제어기(140)는 이미지를 생성할 때 외부 광원(700)으로 인해 고스트 이미지에 기여하는 패싯들(122)의 활성화를 건너뛰도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(140)는 외부 광원(700)으로 인해 고스트 이미지에 기여하는 패싯들(122)의 반사율을 조정하도록 구성될 수 있으며 여기서, 예를 들어, 패싯들(122)은 생성된 이미지를 동공(182)에 투사하기 위해 감소된 이용 가능한 FOV를 갖는 대가로 고스트 이미지를 감쇠시키기 위해 100% 미만의 반사율로 설정될 수 있다.
도 15를 참조하면, 예시적인 비교 시나리오에서, LOE(814)는 POD(미도시)로부터 광선(824)을 수신한다. 이 예시적인 비교 시나리오에서, LOE(804)는 정적 반반사 패싯들(8221, 8222, 8223 및 8224)을 포함한다. 광선(824)이 LOE(814)를 통해 전파함에 따라, 광선(824)은 패싯들(822) 중 하나 이상에 의해 상이한 각도들의 전파를 갖는 다중의 부분들로 분할될 수 있다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 광선(824)은 반반사 패싯(8224)에 의해 제1 부분(826), 예를 들어, 광선(824)과 동일한 전파 경로를 따라 계속해서, 투사된 이미지 및 제2 부분(828), 예를 들어, 변경된 전파 경로 및 각도를 갖는, 고스트 광선으로 분할된다. 일부 경우들에, 광선(824)의 분할 부분들(826 및 828)은 고스트 이미지들이 패싯들(822) 중 하나 이상에 의해 안구(180) 상에 투사되게 할 수 있다. 예를 들어, 도 15에서 도시되는 바와 같이, 제2 부분(828)은 패싯(8223)에 의해 안구(180) 상에 부분적으로 반사되는 동안 제1 부분(826)은 패싯(8222)에 의해 안구(180) 상에 부분적으로 반사되어, 제1 부분(826)에 의한 이미지 및 제2 부분(828)에 의한 고스트 이미지 둘 모두가 안구(180) 상에 동시에 투사되게 한다.
예시적인 실시예들에서, 선택적으로 활성화 가능한 패싯들(122)을 갖는 개시된 LOE(114)는 광선들이 분할될 기회가 없도록 광선을 안구(180) 상으로 향하게 할 패싯만이 활성화될 필요가 있기 때문에 이 문제를 극복한다. 게다가, 활성 패싯은 100% 반사율로 설정될 수 있는 반면 비활성 패싯들은 100% 투과율로 설정될 수 있기 때문에 POD(112)로부터 수신된 광선은 활성 패싯(122)에 의해 LOE(114) 밖으로 완전히 반사될 것이고 고스트 이미지들을 유발하는 임의의 의미있는 방식으로 비활성 패싯들(122)에 의해 영향을 받지 않는다.
도 16a 내지 도 16c를 참조하여, 광학 시스템(400)의 예시적인 실시예가 설명된다. 도 16a 내지 도 16c의 실시예에서, 이미지 프로젝션 어셈블리(410)는 POD(412)와 LOE(414) 사이에 배치된 LOE(900)를 추가로 포함한다.
LOE(900)는 또한 본 명세서에서 집합적으로 및 개별적으로 패싯(들)(904)으로 지칭될 수 있는 패싯들(9041, 9042, 9043, 9044, 9045, 9046 및 9047)을 포함하는 커플링-아웃 배열(902)을 포함한다. 도 16a 내지 도 16c의 예시적인 광학 시스템(400)에서 7개의 패싯들(904)을 포함하는 것으로 예시되어 있지만, LOE(900)는 대안적으로 다른 실시예들에서 더 많거나 더 적은 수의 패싯들(904)을 포함할 수 있다.
LOE(900) 및 패싯들(904)은 LOE 사출 동공의 2D 확장을 위해 사용된다. 도 16a 내지 16c의 실시예에서, 패싯들(904)은 도 1a 내지 도 4b의 패싯들(122)과 유사한 선택적으로 활성화 가능한 패싯들을 포함하고 패싯들(122)을 참조하여 전술한 것 예를 들어, 100% 투과율 및 0% 반사율을 갖는 비활성 상태, 0% 투과율 및 100% 반사율을 갖는 활성 상태, 또는 부분 투과율 및 부분 반사율을 갖는 다른 상태와 유사한 방식으로 제어기(440)에 의해 선택적으로 활성화 가능할 수 있다. 또한, 도 16a 내지 도 16c의 실시예에서, 패싯들(904)은 전체 패싯(904)을 활성화하지 않고 제어기(440)에 의해 개별적으로 활성화 또는 비활성화될 수 있는, 예를 들어, 실선으로 표시된 패싯(9043)의 활성 세그먼트와 같은 선택적으로 활성화 가능한 세그먼트들(908)을 추가로 포함한다. 일부 실시예들에서, LOE(414)의 패싯들(422)은 또한 전체 패싯(422)을 활성화하지 않고 제어기(440)에 의해 개별적으로 활성화 또는 비활성화될 수 있는, 예를 들어, 실선으로 표시된 패싯(4223)의 활성 세그먼트와 같은 선택적으로 활성화 가능한 세그먼트들(910)을 포함할 수 있다.
도 16c에 도시된 바와 같이, POD(412)는 그리드로 배열된 디스플레이 영역들(1002)을 포함하는 이미지 생성기(1000)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 각각의 디스플레이 영역(1002)은 이미지 생성기(1000)의 픽셀에 대응할 수 있다. 다른 실시예들에서, 각각의 디스플레이 영역(1002)은 이미지 생성기(1000)의 픽셀들의 그룹화에 대응할 수 있다. 각각의 디스플레이 영역(1002)은 출구 구멍(906)을 통해 이미지를 LOE(900)로 투사하도록 제어기(440)에 의해 선택적으로 활성화 가능하다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 디스플레이 영역들(1002)은 특정 FOV에 대한 이미지를 투사하기 위해 활성화될 수 있다.
도 16b에 도시된 바와 같이, LOE(900)의 단일 활성화된 패싯(904) 및 세그먼트(908) 및 LOE(414)의 단일 활성화된 패싯(422) 및 세그먼트(910)에 대해, X축을 따라 안구(180)를 향해 투사된 FOV는 안구 추적 시스템(600)(도 1a)을 갖는 광학 시스템에서 POD(412)의 동공(182) 및 출구 구멍(906)의 위치에 의해 정의된다.
동공(182)의 위치를 알면, 광선들을 동공(182)의 위치를 향해 향하게 하는 데 필요한 각도들은 도 6a 및 도 6b에 대해 전술한 것과 유사한 방식으로 제어기(440)에 의해 계산될 수 있다. 계산된 각도들은 광선을 출구 구멍(906)으로부터 동공(182)의 결정된 위치에 대응하는 EMB의 부분(912)으로 향하게 하기 위해 활성화될 필요가 있는 디스플레이 영역(1002), 패싯(904), 세그먼트(908), 패싯(422) 및 세그먼트(910)를 정의한다. 이 실시예에서, 추가적인 계산들은 도 6a 및 6b의 실시예에 대한 제어기(440)에 의해 수행된 계산들과 비교하여 LOE(900)의 추가로 인해 필요해질 수 있다. 예를 들어, 위에서 언급한 방정식들 (1) 및 (2)의 왜곡 법칙들은 디스플레이 영역(1002)에서 출구 구멍(906)으로, 출구 구멍(906)에서 세그먼트(908)로, 세그먼트(908)에서 세그먼트(910)로 및 세그먼트(910)에서 EMB의 부분(912)으로의 각 광선에 대한 각도를 계산하는 데 활용되거나 확장될 수 있다.
안구 추적 시스템(600)을 갖지 않는 광학 시스템에서, EMB의 더 큰 부분(186)(도 7a)은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 전술한 것과 유사한 방식으로 광선 각도들 및 방향들을 계산하는 데 사용될 수 있다.
도 17을 참조하여, 선택적으로 활성화 가능한 패싯들(122) 및 선택적으로 활성화 가능한 디스플레이 영역들(202)의 제어를 포함하는 광학 시스템(100)을 동작시키는 예시적인 프로세스가 이제 설명될 것이다. 프로세스는 제어기(140), 안구 추적 시스템(600), POD(112) 및 LOE(114)에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있거나 광학 시스템(100)의 임의의 다른 부분에 의해 적어도 부분적으로 수행될 수 있다.
도 17의 프로세스는 단계들(1100 내지 1106)을 포함한다. 도 17의 프로세스가 특정 단계들 또는 특정 순서의 단계들을 갖는 것으로 본 명세서에서 설명되지만, 프로세스는 임의의 순서로 단계들을 대안적으로 수행할 수 있고, 추가 단계들을 포함할 수 있고, 더 적은 단계들을 포함할 수 있거나 또는 다른 실시예들에서 아래에 설명된 단계들의 부분만 수행할 수 있다.
단계(1100)에서, 제어기(140)는 EMB의 타겟 부분을 결정한다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 제어기(140)는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 전술한 바와 같이 안구 추적 시스템(600)으로부터 획득된 위치 정보를 사용하여 타겟 부분을 EMB의 부분(184)으로 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 안구 추적 시스템(600)이 포함되지 않거나 사용할 수 없는 경우, 제어기(140)는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 전술한 바와 같이 타겟 부분을 EMB의 부분(186)으로 결정할 수 있다.
단계들(1102 및 1104)에서, 제어기(140)는 이미지 시야의 적어도 부분을 포함하는 광선을 EMB의 타겟 부분을 향해 향하도록 구성된 LOE(114)의 패싯(122) 및 이미지 생성기(200)의 디스플레이 영역(202)을 식별한다. 예를 들어, 패싯(122) 및 대응하는 디스플레이 영역(202)은 위의 실시예들에서 설명한 바와 같이 제어기(140)에 의해 식별될 수 있다. 단계들(1102 및 1104)이 특정 순서로 수행되는 것으로 예시되어 있지만, 임의의 다른 순서가 사용될 수 있다. 게다가, 일부 실시예들에서, 단계들(1102 및 1104)은 단일 단계를 포함할 수 있다.
단계(1106)에서, 제어기(140)는 예를 들어, 도 1a 내지 도 4b 또는 전술한 다른 실시예들에 도시된 바와 같이, 광선을 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향해 향하게 하기 위해 식별된 패싯(122) 및 식별된 디스플레이 영역(202)을 선택적으로 활성화한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 본 명세서에서 사용된 단수형("a", "an" 및 "the")는 문맥상 명백하게 다르게 나타내지 않는 한 복수형도 포함하는 것으로 의도된다. "포함하다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 본 명세서에서 사용될 때 명시된 피쳐, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 컴포넌트의 존재를 지정하지만 하나 이상의 다른 피쳐, 정수, 단계, 작업, 요소, 컴포넌트 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 다는 것이 추가로 이해될 것이다.
아래 청구범위에 있는 모든 수단 또는 단계 플러스 기능 요소의 해당 구조, 재료, 동작 및 등가물은 구체적으로 청구된 바와 같은 다른 청구된 요소와 조합하여 기능을 수행하기 위해 모든 구조, 재료 또는 동작을 포함하도록 의도된다. 본 발명의 개시된 실시예는 예시 및 설명의 목적으로 제시되었지만, 개시된 형태의 본 발명을 모두 포함하거나 제한하려는 의도는 아니다. 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 많은 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다. 실시예는 본 발명의 원리 및 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 고려되는 특정 용도에 적합한 다양한 수정을 갖는 다양한 실시예에 대해 당업자가 본 발명을 이해할 수 있도록 하기 위해 선택 및 설명되었다.

Claims (19)

  1. 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함하는 장치로서, 상기 적어도 하나의 프로세서는:
    안구 모션 박스(eye motion box)의 타겟 부분을 결정하고;
    광 가이드(light-guide) 광학 요소의 주요 표면들에 대해 비스듬한 각도로 상기 광 가이드 광학 요소 내에 배열된 복수의 패싯(facet)들의 패싯을 식별하고 - 상기 식별된 패싯은 이미지 시야의 적어도 일부를 포함하는 광선(light beam)을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하도록 구성되고, 상기 식별된 패싯은 적어도 상기 식별된 패싯이 상기 광선의 적어도 일부가 상기 식별된 패싯을 통해 송신될 수 있도록 구성되는 제1 상태 및 상기 광선의 적어도 일부가 상기 식별된 패싯에 의해 반사되는 제2 상태 사이에서 선택적으로 활성화 가능함-;
    이미지 생성기(image generator)의 복수의 디스플레이 영역들의 디스플레이 영역을 식별하고 - 상기 식별된 디스플레이 영역은 상기 식별된 패싯과 함께, 상기 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하도록 구성되는, 각도로 상기 광선을 상기 광 가이드 광학 요소에 주입하도록 구성됨-; 및
    상기 식별된 패싯을 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 선택적으로 활성화하고 상기 광선이 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하기 위해 상기 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하도록 구성되는, 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 디스플레이 영역들의 각각의 디스플레이 영역은 광선을 상이한 각도로 상기 광 가이드 광학 요소에 주입하도록 구성되는, 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 광선은 제1 광선을 포함하고;
    상기 패싯은 상기 복수의 패싯들의 제1 패싯을 포함하고;
    상기 디스플레이 영역은 상기 복수의 디스플레이 영역들의 제1 디스플레이 영역을 포함하고, 상기 제1 패싯 및 상기 제1 디스플레이 영역은 함께 제1 조합을 정의하고, 상기 제1 디스플레이 영역은 제1 각도에서 상기 제1 광선을 상기 광 가이드 광학 요소 내로 주입하도록 구성되고;
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    함께 제2 조합을 정의하는 상기 복수의 패싯들의 제2 패싯 및 상기 복수의 디스플레이 영역들의 제2 디스플레이 영역을 식별하고 - 상기 제2 디스플레이 영역은 상기 제2 패싯과 함께, 상기 제2 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하도록 구성된 제2 각도에서 상기 광 가이드 광학 요소로 상기 이미지 시야의 적어도 제2 부분을 포함하는 제2 광선을 주입하도록 구성됨-; 및
    상기 제1 광선 및 상기 제2 광선을 순차적으로 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하기 위해 상기 제1 조합 및 상기 제2 조합을 순차적으로 활성화 및 비활성화하도록 더 구성되는, 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    순차적으로 상기 제1 광선 및 상기 제2 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하기 위해 상기 제1 조합 및 상기 제2 조합을 순차적으로 활성화 및 비활성화하는 것은:
    상기 제1 패싯을 상기 제2 상태로 설정하는 것;
    상기 제2 패싯을 상기 제1 상태로 설정하는 것;
    상기 제1 각도에서 상기 광 가이드 광학 요소로 상기 제1 광선을 주입하기 위해 상기 제1 디스플레이 영역을 활성화하는 것;
    상기 제1 패싯을 상기 제1 상태로 설정하는 것;
    상기 제2 패싯을 상기 제2 상태로 설정하는 것; 및
    상기 제2 각도에서 상기 광 가이드 광학 요소로 상기 제2 광선을 주입하기 위해 상기 제2 디스플레이 영역을 활성화하는 것을 포함하는, 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 결정하는 것은:
    위치 정보를 안구 추적 시스템(eye tracking system)으로부터 획득하고 - 상기 안구 추적 시스템은 안구의 동공의 위치를 모니터링하도록 구성됨-; 및
    상기 획득된 위치 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 결정하는 것을 포함하는, 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 패싯은 제1 패싯을 포함하고;
    상기 복수의 패싯들은 제1 복수의 패싯들을 포함하고;
    상기 광 가이드 광학 요소는 제1 광 가이드 광학 요소를 포함하고;
    상기 적어도 하나의 프로세서는 제2 광 가이드 광학 요소의 제2 복수의 패싯들의 제2 패싯을 식별하도록 더 구성되고 상기 제2 광 가이드 광학 요소는 상기 이미지 생성기와 상기 제1 광 가이드 광학 요소 사이에 배치되고;
    상기 식별된 디스플레이 영역은 상기 광선을 상기 제1 패싯 및 상기 제2 패싯과 함께 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하기 위해 상기 광선을 상기 제2 광 가이드 광학 요소를 통해 상기 제1 광 가이드 광학 요소로 주입하도록 구성되고; 및
    상기 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 향하게 하기 위해 상기 식별된 패싯과 상기 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하는 것은 상기 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 향하게 하도록 상기 제1 패싯, 상기 제2 패싯과 상기 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하는 것을 포함하는, 장치.
  7. 제1항에 있어서:
    상기 패싯은 제1 패싯을 포함하고;
    상기 적어도 하나의 프로세서는:
    외부 광원(external light source)이 외부 광선을 상기 광 가이드 광학 요소에 주입하고 있다고 결정하고; 및
    상기 외부 광원이 상기 외부 광선을 상기 광 가이드 광학 요소에 주입하고 있다는 결정에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 패싯들의 제2 패싯을 선택적으로 비활성화하도록 더 구성되는, 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 패싯을 선택적으로 비활성화하는 것은 상기 제2 패싯을 완전 투과 상태로 설정하는 것과 상기 제2 패싯을 부분 투과 상태로 설정하는 것 중 하나를 포함하는, 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 외부 광원이 상기 외부 광선을 상기 광 가이드 광학 요소에 주입하고 있다고 결정하는 것은, 광원 검출 시스템으로부터, 상기 외부 광원에 대응하는 위치 정보를 획득하는 것을 포함하고; 및
    상기 외부 광원이 상기 외부 광선을 상기 광 가이드 광학 요소에 주입하고 있다는 결정에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 패싯들의 상기 제2 패싯을 선택적으로 비활성화하는 것은:
    상기 외부 광선이 상기 위치 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 패싯을 향하고 있다고 결정하는 것; 및
    상기 외부 광선이 상기 제2 패싯을 향하고 있다는 상기 결정에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제2 패싯을 선택적으로 비활성화하는 것을 포함하는, 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 패싯은 복수의 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 세그먼트들의 각각의 세그먼트는 상기 이미지 생성기로부터 광선들을 향하게 하기 위해 개별적으로 활성화 가능하고;
    상기 패싯을 식별하는 것은 상기 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하도록 구성하는 상기 복수의 세그먼트들의 세그먼트를 식별하는 것을 포함하고; 및
    상기 식별된 패싯을 선택적으로 활성화하는 것은 상기 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하기 위해 상기 식별된 세그먼트를 선택적으로 활성화하는 것을 포함하며, 상기 패싯의 적어도 하나의 다른 세그먼트는 상기 식별된 패싯이 선택적으로 활성화될 때 비활성화되는, 장치.
  11. 안구 모션 박스의 타겟 부분을 결정하는 단계;
    상기 광 가이드 광학 요소의 주요 표면들에 대해 비스듬한 각도로 광 가이드 광학 요소 내에 배열된 복수의 패싯들의 패싯을 식별하는 단계 - 상기 식별된 패싯은 적어도 이미지 시야의 부분을 포함하는 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하도록 구성되고, 상기 식별된 패싯은 적어도 상기 식별된 패싯이 상기 광선의 적어도 일부가 상기 식별된 패싯을 통해 송신될 수 있도록 구성되는 제1 상태 및 상기 광선의 적어도 상기 일부가 상기 식별된 패싯에 의해 반사되는 제2 상태 사이에서 선택적으로 활성화 가능함 -;
    이미지 생성기의 복수의 디스플레이 영역들의 디스플레이 영역을 식별하는 단계 - 상기 식별된 디스플레이 영역은 상기 식별된 패싯과 함께, 상기 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하도록 구성되는 각도에서 상기 광선을 상기 광 가이드 광학 요소로 주입하도록 구성됨 -; 및
    상기 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하기 위해 상기 식별된 패싯을 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 선택적으로 활성화하는 단계와 상기 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광선은 제1 광선을 포함하고;
    상기 패싯은 상기 복수의 패싯들의 제1 패싯을 포함하고;
    상기 디스플레이 영역은 상기 복수의 디스플레이 영역들의 제1 디스플레이 영역을 포함하고, 상기 제1 패싯과 상기 제1 디스플레이 영역은 함께 제1 조합을 정의하고, 상기 제1 디스플레이 영역은 제1 각도에서 상기 제1 광선을 상기 광 가이드 광학 요소로 주입되도록 구성되고; 및
    상기 방법은:
    함께 제2 조합을 정의하는 상기 복수의 패싯들의 제2 패싯과 상기 복수의 디스플레이 영역들의 제2 디스플레이 영역을 식별하는 단계 - 상기 제2 디스플레이 영역은 상기 제2 패싯과 함께, 상기 제2 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하도록 구성되는 제2 각도에서 상기 이미지 시야의 적어도 제2 부분을 포함하는 제2 광선을 상기 광 가이드 광학 요소로 주입하도록 구성됨 -; 및
    순차적으로 상기 제1 광선 및 상기 제2 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하기 위해 상기 제1 조합 및 상기 제2 조합을 순차적으로 활성화 및 비활성화하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    순차적으로 상기 제1 광선 및 상기 제2 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하기 위해 상기 제1 조합 및 상기 제2 조합을 순차적으로 활성화 및 비활성화하는 단계는:
    상기 제1 패싯을 상기 제2 상태로 설정하는 단계;
    상기 제2 패싯을 상기 제1 상태로 설정하는 단계;
    상기 제1 광선을 상기 제1 각도에서 상기 광 가이드 광학 요소로 주입하기 위해 상기 제1 디스플레이 영역을 활성화하는 단계;
    상기 제1 패싯을 상기 제1 상태로 설정하는 단계;
    상기 제2 패싯을 상기 제2 상태로 설정하는 단계; 및
    상기 제2 광선을 상기 제2 각도에서 상기 광 가이드 광학 요소로 주입하기 위해 상기 제2 디스플레이 영역을 활성화하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 패싯은 제1 패싯을 포함하고;
    상기 복수의 패싯들은 제1 복수의 패싯들을 포함하고;
    상기 광 가이드 광학 요소는 제1 광 가이드 광학 요소를 포함하고;
    상기 방법은 제2 광 가이드 광학 요소의 제2 복수의 패싯들의 제2 패싯을 식별하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 광 가이드 광학 요소는 상기 이미지 생성기와 상기 제1 광 가이드 광학 요소 사이에 배치되고;
    상기 식별된 디스플레이 영역은 상기 제1 패싯 및 상기 제2 패싯과 함께 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 상기 광선을 향하게 하기 위해 상기 광선을 상기 제1 광 가이드 광학 요소로 상기 제2 광 가이드 광학 요소를 통해 주입되도록 구성되고; 및
    상기 방법은 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 상기 광선을 향하게 하기 위해 상기 식별된 패싯 및 상기 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하는 단계가 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 상기 광선을 향하게 하기 위해 상기 제1 패싯, 상기 제2 패싯 및 상기 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하는 단계를 포함하는 것을 더 포함하는, 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 패싯은 제1 패싯을 포함하고; 및
    상기 방법은:
    외부 광원이 외부 광선을 상기 광 가이드 광학 요소로 주입하고 있다고 결정하는 단계; 및
    상기 외부 광원이 상기 외부 광선을 상기 광 가이드 광학 요소로 주입하고 있다는 상기 결정에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 패싯들의 제2 패싯을 선택적으로 비활성화하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 패싯의 상기 선택적 비활성화하는 단계는 상기 제2 패싯을 완전 투과 상태로 설정하는 것 및 상기 제2 패싯을 부분 투과 상태로 설정하는 것 중 하나를 포함하는, 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 패싯은 복수의 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 세그먼트들의 각각의 세그먼트는 상기 이미지 생성기로부터 광선들을 향하게 하기 위해 개별적으로 활성화 가능하고;
    상기 패싯을 식별하는 단계는 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 상기 광선을 향하게 하도록 구성되는 상기 복수의 세그먼트들의 세그먼트를 식별하는 단계를 포함하고; 및
    상기 식별된 패싯을 선택적으로 활성화하는 단계는 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 상기 광선을 향하게 하기 위해 상기 식별된 세그먼트를 선택적으로 활성화하는 단계를 포함하며, 상기 패싯의 적어도 하나의 다른 세그먼트는 상기 식별된 패싯이 선택적으로 활성화될 때 비활성화되는, 방법.
  17. 광학 시스템에 있어서,
    복수의 패싯들을 포함하는 광 가이드 광학 요소 - 각각의 패싯은 상기 패싯이 광선을 상기 패싯을 통해 송신될 수 있도록 구성되는 적어도 제1 상태 및 상기 패싯이 상기 광선을 반사하도록 구성된 제2 상태 사이에서 선택적으로 활성화 가능하고, 상기 복수의 패싯들은 상기 제2 상태에 있을 때 안구 모션 박스의 타겟 부분을 향해 이미지 시야에 대응하는 광선들을 향하게 하도록 구성됨 -;
    복수의 디스플레이 영역들을 포함하는 이미지 생성기 - 상기 디스플레이 영역들은 상이한 각도들에서 상기 광 가이드 광학 요소로 상기 이미지 시야에 대응하는 광선들을 주입하도록 선택적으로 활성화 가능함 -; 및
    제어기를 포함하고,
    상기 제어기는:
    상기 복수의 패싯들의 패싯을 식별하고 - 상기 식별된 패싯은 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 상기 이미지 시야의 적어도 일부를 포함하는 광선을 향하게 하도록 구성됨 -;
    상기 복수의 디스플레이 영역들의 디스플레이 영역을 식별하고 - 상기 식별된 디스플레이 영역은 상기 식별된 패싯과 함께, 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 상기 광선을 향하게 하도록 구성된, 각도에서 상기 광 가이드 광학 요소로 상기 이미지 시야의 적어도 일부를 포함하는 상기 광선을 주입하도록 구성됨 -; 및
    상기 식별된 패싯을 상기 제1 상태에서 상기 제2 상태로 선택적으로 활성화하고 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 상기 광선을 향하게 하기 위해 상기 식별된 디스플레이 영역을 선택적으로 활성화하도록 구성되는, 광학 시스템.
  18. 제17항에 있어서:
    상기 광학 시스템은 광원 검출 시스템을 더 포함하고, 상기 광원 검출 시스템은 외부 광원에 관한 정보를 상기 제어기에 제공하도록 구성되고; 및
    상기 제어기는:
    상기 외부 광원이 상기 광원 검출 시스템에 의해 제공된 상기 정보에 적어도 부분적으로 기초하여 외부 광선을 상기 광 가이드 광학 요소로 주입하고 있다고 결정하고; 및
    상기 외부 광원이 상기 외부 광선을 상기 광 가이드 광학 요소로 주입하고 있다는 결정에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 패싯들의 제2 패싯을 선택적으로 비활성화하도록 더 구성되고, 상기 제2 패싯의 상기 선택적 비활성화는 상기 외부 광선이 상기 광 가이드 광학 요소를 통과할 때 상기 제2 패싯에서 반사되는 것을 억제하도록 구성되는, 광학 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 패싯은 복수의 세그먼트들을 포함하고, 상기 복수의 세그먼트들의 각각의 세그먼트는 상기 이미지 생성기로부터 광선을 향하게 하기 위해 개별적으로 활성화될 수 있고;
    상기 패싯을 식별하는 것은 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향해 상기 광선을 향하게 하도록 구성된 상기 식별된 패싯의 상기 복수의 세그먼트들의 세그먼트를 식별하는 것을 포함하고; 및
    상기 식별된 패싯을 선택적으로 활성화하는 것은 상기 광선을 상기 안구 모션 박스의 상기 타겟 부분을 향하게 하기 위해 상기 식별된 패싯의 상기 식별된 세그먼트를 선택적으로 활성화하는 것을 포함하고, 상기 패싯의 적어도 하나의 다른 세그먼트는 상기 식별된 패싯이 선택적으로 활성화될 때 비활성화되는, 광학 시스템.
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