KR20230152143A - 평면 도파로의 편광 다중 시야 및 동공 확장 - Google Patents

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KR20230152143A
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오잔 카크마키
키릴 아파나세프
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구글 엘엘씨
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Abstract

다수의 홀로그램 미러로 된 세트를 각각 포함하는 다수의 아웃커플러를 활용하는 것에 의해 웨어러블 디스플레이 장치에 의해 제시되는 아이박스의 크기를 증가시키는 시스템, 장치 및 기술을 설명한다. 마이크로디스플레이의 광은 s형과 p형 편광 사이에서 전환되는 제어 가능한 편광기를 통해 편광되고, 시준되고, TIR 도파로로 전달되며, 다수의 아웃커플러를 통해 사용자의 눈으로 안내된다. 특정 실시예에서, 아웃커플러는 특정 각도 또는 특정 각도 범위로 홀로그램에 입사되는 광을 반사하는 하나 이상의 각도 대역폭 홀로그램을 포함할 수 있다.

Description

평면 도파로의 편광 다중 시야 및 동공 확장
본 발명은 일반적으로 실세계의 뷰를 헤드업 디스플레이 오버레이와 융합하는 증강 현실(AR) 안경에 관한 것이다. 웨어러블 헤드업 디스플레이(WHUD) 및 헤드 마운트 디스플레이(HMD) 장치(전부 다 본 명세서 내에서 바꿔 사용될 수 있음)를 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치는 하나 이상의 통합형 결합기 렌즈와 같은 하나 이상의 광 결합기를 통해 실세계와 가상 이미지를 결합하여 웨어러블 디스플레이 장치가 사용자의 머리에 착용되었을 때 사용자가 볼 수 있는 가상 디스플레이를 제공하는 웨어러블 전자 장치이다. 광결합기의 한 가지 종류는 도파로(도광로라고도 함)를 이용하여 광을 전달한다. 일반적으로, 웨어러블 디스플레이 장치의 프로젝터에서 나오는 광은 인커플러(incoupler)를 통해 광결합기의 도파로로 입사하고, 내부 전반사(TIR)를 거쳐 도파로를 따라 전파되고 나서, 아웃커플러를 통해 도파로를 빠져나간다. 눈의 동공이 아웃커플러에 의해 제공되는 하나 이상의 출사 동공과 정렬되면, 아웃커플러를 통해 출사되는 광의 적어도 일부가 눈의 동공에 입사됨으로써 사용자가 허상을 볼 수 있게 된다. 결합기 렌즈가 투명하기 때문에 사용자는 실세계도 볼 수 있다.
본 명세서에서는 다수의 홀로그램 미러로 된 세트를 각각 포함하는 다수의 아웃커플러를 활용하는 것에 의해 웨어러블 디스플레이 장치에 의해 제시되는 아이박스의 크기를 증가시키는 시스템, 장치 및 기술을 설명한다. 마이크로디스플레이의 광은 s편광과 p편광 사이에서 전환되는 제어 가능한 편광판을 통해 편광된다. 그런 다음 편광은 시준되어 TIR 도파로로 전달되고 다수의 아웃커플러를 통해 사용자의 눈으로 안내된다. 특정 실시예에서, 아웃커플러는 특정 각도 또는 특정 각도 범위로 홀로그램에 입사하는 광을 반사하는 하나 이상의 홀로그램을 포함할 수 있고 이에 따라 홀로그램 각각과 연관된 각각의 각도 대역폭이 중첩되지 않아 크로스토크가 최소화된다.
특정 실시예에서, 웨어러블 디스플레이 장치는 디스플레이 광을 투사하도록 구성된 마이크로디스플레이; 디스플레이 광을 수신하고 디스플레이 광을 s편광 디스플레이 광 또는 p편광 디스플레이 광 중 하나로 선택적으로 변환하도록 구성된 편광기; 편광 디스플레이 광을 수신하고, 편광 디스플레이 광을 도파로로 전달하도록 구성된 인커플링 프리즘; 및 s편광된 광을 반사하도록 구성된 제1 아웃커플러 세트 및 p편광 광을 반사하도록 구성된 제2 아웃커플러 세트를 포함하는 도파로의 아웃커플러 영역을 포함한다.
제1 아웃커플러 세트 및 제2 아웃커플러 세트는 하나 이상의 홀로그램 미러를 포함할 수 있다.
홀로그램 미러 중 적어도 하나는 색지움 홀로그램일 수 있다.
도파로가 눈 대향 표면을 포함하고, 일부 실시예에서, 제1 아웃커플러 세트의 각각의 아웃커플러는 눈 대향 표면과 제1 각도로 배치되고, 제2 아웃커플러 세트의 각각의 아웃커플러는 눈 대향 표면과 제2 각도로 배치된다.
제1 아웃커플러 세트의 각각의 아웃커플러는 연속적인 시리즈로 배열될 수 있다.
제1 아웃커플러 세트의 아웃커플러와 제2 아웃커플러 세트의 아웃커플러는 제1 아웃커플러 세트의 적어도 하나의 아웃커플러가 제2 아웃커플러 세트의 2개의 아웃커플러 사이에 위치되는 스태거 형태(staggered configuration)로 배열될 수 있다.
편광기가 반파장판을 포함할 수 있다.
편광기는 디스플레이 광을 원형 s편광 디스플레이 광 또는 원형 p편광 디스플레이 광 중 하나로 선택적으로 변환하도록 구성될 수 있다.
특정 실시예에서, 헤드 마운트 디스플레이(HMD)는 디스플레이 광을 투사하도록 구성된 마이크로디스플레이; 디스플레이 광을 수신하고 디스플레이 광을 도파로의 임계 각도보다 큰 각도로 도파로로 전송하도록 구성된 인커플링 프리즘; 및 제1 각도 범위의 광만을 반사하도록 구성된 제1 아웃커플러 세트 및 제1 각도 범위와 다른 제2 각도 범위의 광만을 반사하도록 구성된 제2 아웃커플러 세트를 포함하는 도파로의 아웃커플러 영역을 포함할 수 있다.
제1 아웃커플러 세트 및 제2 아웃커플러 세트는 하나 이상의 각도 대역폭 홀로그램을 포함할 수 있다.
하나 이상의 각도 대역폭 홀로그램 중 적어도 하나는 색지움 홀로그램일 수 있다.
도파로가 눈 대향 표면을 포함할 수 있고, 제1 아웃커플러 세트는 눈 대향 표면과 제1 각도로 배치될 수 있고, 제2 아웃커플러 세트는 눈 대향 표면과 제2 각도로 배치될 수 있다.
제1 아웃커플러 세트의 각각의 아웃커플러는 도파로의 아웃커플러 영역의 제1 부분에 연속적인 시리즈로 배열될 수 있다.
제1 아웃커플러 세트의 아웃커플러와 제2 아웃커플러 세트의 아웃커플러는 제1 아웃커플러 세트의 적어도 하나의 아웃커플러가 제2 아웃커플러 세트의 2개의 아웃커플러 사이에 위치되는 스태거 형태로 배열될 수 있다.
특정 실시예에서, 웨어러블 디스플레이 장치의 시야(FOV) 확장 방법은 웨어러블 디스플레이 장치의 마이크로디스플레이로부터 방출된 디스플레이 광을 제1 편광 또는 제2 편광을 갖는 편광으로 변환하는 단계; 편광을 웨어러블 디스플레이 장치의 도파로로 전달하는 단계; 편광의 일부를 복수의 아웃커플러로 된 제1 서브세트로 제1 편광을 갖는 광을 반사하도록 구성된 제1 서브세트의 적어도 하나의 아웃커플러에 의해 도파로 외부로 안내하는 단계; 및 편광의 나머지 부분을 복수의 아웃커플러로 된 제2 서브세트로 제2 편광을 갖는 광을 반사하도록 구성된 제2 서브세트의 적어도 하나의 아웃커플러에 의해 도파로 외부로 안내하는 단계를 포함할 수 있다.
제1 아웃커플러 서브세트 및 제2 아웃커플러 서브세트는 하나 이상의 홀로그램 미러를 포함할 수 있다.
홀로그램 미러 중 적어도 하나는 색지움 홀로그램일 수 있다.
도파로가 눈 대향 표면을 포함할 수 있고, 방법은 제1 아웃커플러 서브세트의 각각의 아웃커플러를 눈 대향 표면과 제1 각도로 배치하는 단계, 및 제2 아웃커플러 서브세트의 각각의 아웃커플러를 눈 대향 표면과 제2 각도로 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 제1 아웃커플러 서브세트의 각각의 아웃커플러를 도파로 내에 연속적인 시리즈로 배열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
방법은 제1 아웃커플러 서브세트의 아웃커플러를 제1 아웃커플러 서브세트의 적어도 하나의 아웃커플러가 도파로 내의 제2 아웃커플러 서브세트의 2개의 아웃커플러 사이에 위치되는 스태거 형태로 배열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
웨어러블 디스플레이 장치의 도파로로 편광을 투과시키는 단계는 편광을 도파로 내의 복수의 아웃커플러를 향해 안내하도록 구성된 인커플링 프리즘을 통해 편광을 투과시키는 단계를 포함할 수 있다.
마이크로디스플레이에서 방출된 디스플레이 광을 제1 편광 또는 제2 편광을 갖는 편광으로 변환하는 단계는 마이크로디스플레이에서 방출된 선형 편광 디스플레이 광을 제1 편광 또는 제2 편광을 갖는 원형 편광으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
첨부도면을 참조하는 것에 의해 통상의 기술자가 본 개시를 더 잘 이해할 수 있고 그리고 본 개시의 많은 피처와 장점들도 명확해진다. 각기 다른 도면에서 동일한 참조 부호를 사용하는 것은 유사하거나 동일한 항목을 지시하는 것이다. 명시적으로 지시하지 않는 한, 첨부 도면의 태양은 반드시 실축척에 맞추어 제시되지 않으며 그렇게 제시하는 것으로 간주되어서도 안 된다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 예시적인 웨어러블 디스플레이 장치를 도시한다.
도 2는 일부 실시예에 따른 웨어러블 디스플레이 장치의 다이어그램을 도시한다.
도 3은 일부 실시예에 따른 다수의 편광 기반 홀로그램 아웃커플러를 구비하는 HMD 장치의 컴포넌트를 부분적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 일부 실시예에 따른 스태거 형태(staggered configuration)로 배열된 각도 대역폭 미러들의 각각의 세트를 각각 구비하는 다수의 홀로그램 아웃커플러를 구비하는 HMD 장치의 컴포넌트를 부분적으로 도시하는 도면이다.
AR 컨텐츠를 제공하기 위한 웨어러블 디스플레이 장치는 전형적으로 디스플레이에 의해 방출된 디스플레이 광을 사용자의 눈에 전달하는 한편 실세계 장면으로부터 오는 광이 도파로를 통해 사용자의 눈에 도달되게 함으로써 사용자의 시각으로부터의 실세계 장면을 오버레이하는 디스플레이 광에 의해 제시되는 이미지를 생성하는 광 결합기 도광로(본 명세서에서 "굴절 도파로" 또는 간단하게 "도파로"라고도 함)를 사용한다. 전형적으로, 도파로는 내부 전반사(TIR)에 의존하여 도파로의 일 단부에서 인커플링 피처를 통해 디스플레이로부터 수광한 광을 도파로의 타 단부에서 사용자의 눈과 마주보는 아웃커플링 피처로 전달한다. 아웃커플링 피처는 사용자가 투사되는 광빔을 안경의 일반적인 형상과 크기를 갖는 HMD 장치의 렌즈와 같이 사용자의 눈 앞에 위치한 디스플레이 컴포넌트의 시야(FOV)의 영역에 표시되는 이미지로 인식하도록 도파로 내부로부터의 광빔을 도파로 외부로 유도하도록 구성된다. 그러면 도파로에서 나오는 광빔은 도파로로부터 눈동자 거리(eye relief distance)에서 중첩되어 이미지 소스에 의해 생성된 가상 이미지를 볼 수 있는 "동공"을 형성한다.
HMD 장치에서는 초점이 맞춰진 몰입형 경험을 사용자에게 제공하기 위해 FOV와 동공이 비교적 큰 것이 바람직하다. HMD 장치는 사용자들 각각의 얼굴 형태의 HMD의 컴포넌트에 대한 상대적인 크기와 위치의 차이에 불구하고 다양한 사용자들에 맞출 수 있는 것이 또한 바람직하다. 예를 들어, 다양한 범위의 사용자가 착용할 수 있는 HMD 장치에 대한 디자인 고려 사항 중 하나는 "아이박스(eyebox)", 즉 (사용자가 가상 이미지의 네 가장자리 전부를 볼 수 있는 것과 같은) 일련의 시청 경험 기준을 충족시키기 위하여 눈의 동공이 위치해야만 하는 공간의 3D 부피이다. 아이박스가 클수록 HMD 장치가 수용할 수 있는 사용자 범위는 더 넓어진다. HMD의 아이박스 크기를 증가시키면 일반적으로 HMD의 FOV 영역과 동공도 확장된다.
HMD 장치의 여러 디자인 요소가 FOV 영역, 동공 및 아이박스의 크기에 영향을 미친다. 예를 들어, 도파로의 아웃커플링 영역 내의 아웃커플링 피처의 구성 형태는 확장된 FOV를 제공하는 동시에 동공 및 아이박스도 확장하도록 구성될 수 있다. 일부 HMD 장치에서, 아웃커플링 피처(또는 "아웃커플러")는 도파로 내부로부터의 광을 사용자의 눈을 향해 외부로 유도하는 부분 미러 코팅을 포함한다. 그러나 부분 미러 아웃커플러는 대량 생산이 어렵고, 효율이 낮으며(예컨대, 반사 효율이 10%), 그리고 HMD 장치의 렌즈 내에서 보일 수 있다(즉, 사용자나 관찰자가 볼 수 있는 줄무늬나 선).
대안적으로, 홀로그램 광학 요소(HOE)가 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 일부 HMD에서 아웃커플러로 사용될 수 있다. HOE 아웃커플러는 일반적으로 대량 생산하기가 더 쉽고 효율도 더 높지만(예컨대, 반사 효율이 ~58%), 전형적으로 콜리메이터 광학 장치를 사용한다(그리고 필요로 할 수 도 있다). 또한 HOE 아웃커플러를 사용하는 HMD에서는 효율과 각도 파장 대역폭 간에 상충 관계가 있다.
본 명세서에 설명하는 시스템, 장치 및 기술의 실시예는 일반적으로 다수의 홀로그램 미러를 각각 포함하는 다수의 아웃커플러를 사용함으로써 HMD 장치에 의해 제시되는 아이박스의 크기를 증가시킨다. 특정 실시예에서, 이러한 홀로그램 미러는 한 가지 유형의 원형 편광을 통과시키고 다른 유형은 반사하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 마이크로디스플레이로부터 나오는 선형 광은 원형 s편광과 원형 p편광 사이에서 전환되는 제어 가능한 편광기를 통해 편광되고, (예컨대 굴절 콜리메이터를 통해) 시준되고, 인커플링 프리즘을 통해 TIR 도파로로 전달되고, 그리고 다수의 아웃커플러를 통해 사용자의 눈으로 유도된다. 다수의 아웃커플러를 각각의 아웃커플러가 도파로의 눈 대향 면과 각기 다른 각도를 갖도록 구성하는 것에 의해, 발생되는 차이는 단일 마이크로디스플레이로부터 나오는 광의 편광에 기초한 FOV 영역 확장을 가능하게 한다. 더욱이, 각각의 아웃커플러가 다수의 홀로그램 미러를 포함하기 때문에, 생성되는 수평 아이박스는 확장된다. 따라서 유리하게도 실시예는 통합형 웨어러블 디스플레이 장치를 위한 확장된 FOV 영역, 동공 및 아이박스가 가능하게 한다. 특정 실시예에서, 홀로그램 미러는 하나 이상의 각도 대역폭 홀로그램을 포함할 수 있는데, 이러한 각도 대역폭 홀로그램은 특정한 각도 또는 특정한 각도 범위로 홀로그램에 입사하는 광을 반사하도록 구성된다. 본 명세서에서 사용하는 바와 같이, 각도 대역폭 홀로그램은 다수의 이러한 홀로그램과 함께 사용될 때 각각의 홀로그램과 연관된 각각의 각도 대역폭이 다른 홀로그램과 연관된 각도 대역폭과 중첩되지 않거나 혹은 다수의 홀로그램 사이에서의 크로스토크를 최소화하도록 최소한으로 중첩되는 것을 가리킨다.
도 1은 사용자의 눈을 향해 이미지를 투사하고 이에 따라 사용자가 렌즈 요소(135, 136) 중 하나 또는 둘 다에서 디스플레이의 시야(FOV) 영역(131)에 디스플레이되는 투사된 이미지를 인식하도록 구성된 레이저 프로젝션 시스템을 수용하는 예시적인 디스플레이 시스템(100)을 도시한다. 도시된 실시예에서, 디스플레이 시스템(100)은 사용자의 머리에 착용되도록 구성된 지지 구조물(102)을 포함하고 안경테의 일반적인 형상 및 외관을 갖는 웨어러블 헤드 마운트 디스플레이(HMD)이다. 본 명세서에 사용하는 바와 같이, 웨어러블 디스플레이 장치의 실시예는 WHUD 장치와 HMD 장치 모두를 포함하고, 서로 바꿔서 언급될 수 있다. 지지 구조물(102)은 제1 암(110), 제2 암(120), 및 제1 암(110)과 제2 암(120)에 물리적으로 결합되는 전면 프레임(130)을 포함한다. 사용자가 착용할 때, 제1 암(110)은 사용자의 머리의 제1 측부에 위치할 수 있고, 제2 암(120)은 사용자의 머리의 제1 측부의 반대쪽에 있는 제2 측부에 위치할 수 있다. 전면 프레임(130)은 사용자의 머리 앞쪽에 위치할 수 있다. 지지 구조물(102)은 광 엔진, 레이저 프로젝터, 광 스캐너 및 도파로와 같은 이러한 이미지의 사용자의 눈을 향한 투사를 용이하게 하는 다양한 컴포넌트를 수납하거나 포함한다. 일부 실시예에서, 지지 구조물(102)은 하나 이상의 전면 카메라, 후면 카메라, 기타 광 센서, 동작 센서, 가속도계 등과 같은 다양한 센서를 더 포함한다. 지지 구조물(102)은 하나 이상의 무선 주파수(RF) 인터페이스 또는 Bluetooth™ 인터페이스, WiFi 인터페이스 등과 같은 다른 무선 인터페이스를 더 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 지지 구조물(102)은 디스플레이 시스템(100)의 전기 컴포넌트에 전력을 공급하기 위한 하나 이상의 배터리 또는 다른 휴대용 전원을 포함한다. 일부 실시예에서, 디스플레이 시스템(100)의 이러한 컴포넌트 중 일부 또는 전부는 지지 구조물(102)의 영역(112)의 암(110) 내부와 같은 지지 구조물(102)의 내부 체적 내에 완전히 또는 부분적으로 수납된다. 예시적인 폼 팩터가 도시되어 있지만, 다른 실시예에서 디스플레이 시스템(100)은 도 1에 도시된 안경테와 다른 형상 및 외관을 가질 수 있음을 알 수 있을 것이라는 점에 유의해야 한다.
렌즈 요소(135, 136) 중 하나 또는 둘 다는 렌더링된 그래픽 컨텐츠가 렌즈 요소(135, 136)를 통해 사용자가 인식하는 실세계 뷰와 중첩되거나 혹은 함께 제공될 수 있는 증강 현실(AR) 또는 혼합 현실(MR) 표시를 제공하도록 디스플레이 시스템(100)에 의해 사용된다. 예를 들어, 인식 가능한 이미지 또는 일련의 이미지를 형성하는 데 사용되는 레이저 광이 디스플레이 시스템(100)의 레이저 프로젝터에 의해 상응하는 렌즈 요소에 적어도 부분적으로 형성된 도파로, 하나 이상의 스캔 미러 및 하나 이상의 광 릴레이와 같은 일련의 광학 요소를 통해 사용자의 눈에 투사될 수 있다. 따라서 렌즈 요소(135, 136) 중 하나 또는 둘 다는 도파로의 하나 이상의 인커플러에 의해 수광된 디스플레이 광을 도파로의 하나 이상의 아웃커플러로 라우팅하는 도파로의 부분을 적어도 포함하며, 아웃커플러는 디스플레이 광을 디스플레이 시스템(100)의 사용자의 눈을 향해 출력한다. 디스플레이 광은 사용자가 디스플레이 광을 이미지로 인식하도록 변조되어 사용자의 눈에 투사된다. 또한, 렌즈 요소(135, 136) 각각은 사용자가 렌즈 요소를 통해 볼 수 있을 정도로 충분히 투명하여 사용자의 실세계 환경의 시야를 제공하고 이에 따라 이미지가 실세계 환경의 적어도 일부분과 중첩되어 보이게 한다.
비제한적이며 예시적인 디스플레이 아키텍처는 스캐닝 레이저 프로젝터와 홀로그램 광학 요소의 조합, 측면 조사식 광 도광로 디스플레이, 핀 라이트(pin-light) 디스플레이 또는 주어진 애플리케이션에 적합한 기타 웨어러블 헤드업 디스플레이 기술을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용하는 광 엔진이라는 용어는 단일 광원을 지칭하는 데에 한정되지 않고, 복수의 광원을 지칭할 수도 있고, 광 엔진 조립체를 지칭할 수도 있다. 광 엔진 조립체는 광 엔진이 기능할 수 있게 하거나 광 엔진의 작동을 개선시키는 일부 컴포넌트를 포함할 수 있다. 하나의 예로, 광 엔진은 하나의 레이저 또는 복수의 레이저와 같은 광원을 포함할 수 있다. 광 엔진 조립체는 적어도 하나의 광원에 전력을 공급하기 위한 구동 회로와 같은 전기 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있다. 광 엔진 조립체는 콜리메이션 렌즈, 빔 결합기 또는 빔 성형 광학 장치와 같은 광학 컴포넌트를 추가로 포함할 수 있다. 광 엔진 조립체는 주사 레이저 프로젝터와 같은 적어도 하나의 레이저 광원으로부터의 광을 주사하도록 작동될 수 있는 적어도 하나의 MEMS 미러와 같은 빔 방향 전환 광학 장치를 추가로 포함할 수 있다. 위의 예에서, 광 엔진 조립체는 영역(112) 내에 수용되고, 그리고 광원을 포함하고 또한 적어도 하나의 광원으로부터의 출력을 취하여 AR 컨텐츠를 전달하도록 조절된 디스플레이 광을 생성하는 컴포넌트도 포함한다. 광 엔진 조립체의 컴포넌트 전부는 광 엔진 조립체의 하우징에 포함될 수 있거나, 인쇄회로기판 또는 이와 유사한 광 엔진 조립체의 기판에 부착될 수 있거나, 혹은 웨어러블 헤드업 디스플레이(WHUD)의 별도로 장착된 컴포넌트일 수 있다.
일부 실시예에서, 프로젝터는 매트릭스 기반 프로젝터, 주사 레이저 프로젝터, 또는 레이저 또는 하나 이상의 LED와 같은 변조 광원과 하나 이상의 동적 스캐너 또는 디지털 광 프로세서와 같은 동적 반사기 메커니즘의 임의의 조합일 수 있다. 일부 실시예에서, 프로젝터는 다중 레이저 다이오드(예컨대, 적색 레이저 다이오드, 녹색 레이저 다이오드 및/또는 청색 레이저 다이오드) 및 적어도 하나의 스캔 미러(예컨대, 마이크로-전자기계 시스템(MEMS) 기판 또는 압전 기판일 수 있는 2개의 1차원 스캔 미러)를 포함한다. 프로젝터는 제어기 및 프로세서에 의해 실행 가능한 명령 및 기타 데이터를 저장하며 프로세서에 의해 판독 가능한 비일시적 저장 매체 또는 메모리에 통신 가능하게 결합되고, 상기 명령은 제어기에 의해 실행될 때 제어기가 프로젝터의 동작을 제어하게 한다. 일부 실시예에서, 제어기는 프로젝터에 대한 주사 영역 크기 및 주사 영역 위치를 제어하며, 디스플레이 시스템(100)에 디스플레이될 컨텐츠를 생성하는 프로세서(미도시)에 통신 가능하게 결합된다. 프로젝터는 FOV 영역(131)으로 지시된 디스플레이 시스템(100)의 가변 영역에 광을 주사한다. 주사 영역 크기는 FOV 영역(131)의 크기에 상응하고, 주사 영역 위치는 FOV 영역(131)이 사용자에게 보이는 렌즈 요소(135, 136) 중 하나의 영역에 대응한다. 일반적으로, 디스플레이가 넓은 각도 범위에 걸쳐 광의 아웃커플링을 수용할 수 있도록 넓은 FOV 영역을 갖는 것이 바람직하다. 여기서, 디스플레이를 볼 수 있는 각기 다른 사용자 눈 위치의 범위를 디스플레이의 아이박스라 한다.
일부 실시예에서, 프로젝터는 제1 주사 미러와 제2 주사 미러, 제1 주사 미러와 제2 주사 미러 사이에 배치된 광학 릴레이 및 제2 주사 미러의 출력부에 배치된 도파로를 통해 광을 라우팅한다. 일부 실시예에서, 도파로의 아웃커플러의 적어도 일부분은 FOV 영역(131)과 겹칠 수 있다.
도 2는 일부 실시예에 따른 웨어러블 디스플레이 장치(200)의 다이어그램을 도시한다. 일부 실시예에서, 웨어러블 디스플레이 장치(200)는 웨어러블 디스플레이 장치(100)의 태양을 구현하거나 혹은 그 태양에 의해 구현될 수 있다. 예를 들어, 웨어러블 디스플레이 장치(200)는 제1 암(210), 제2 암(220) 및 전면 프레임(230)을 포함할 수 있다. 제1 암(210)은 힌지(219)에 의해 전면 프레임(230)에 결합될 수 있으며, 이 힌지에 의해 제1 암(210)은 전면 프레임(230)에 대해 회전할 수 있다. 제2 암(220)은 힌지(229)에 의해 전면 프레임(230)에 결합될 수 있으며, 이 힌지에 의해 제2 암(220)은 전면 프레임(230)에 대해 회전할 수 있다.
도 2의 예에서, 웨어러블 디스플레이 장치(200)는 펼쳐진 형태일 수 있고, 이 형태에서 제1 암(210)과 제2 암(220)은 제1 암(210)이 사용자 머리의 제1 측면에 위치되고 제2 암(22)은 제1 측면 반대쪽에 있는 사용자 머리의 제2 측면에 위치하며 전면 프레임(230)은 사용자 머리의 전면에 위치하여 웨어러블 디스플레이 장치(200)가 사용자의 머리에 착용될 수 있도록 회전된다. 제1 암(210)과 제2 암(220)은 제1 암(210)과 제2 암(220) 모두 전면 프레임(230)과 거의 평행할 때까지 전면 프레임(230)을 향해 회전될 수 있고, 이에 따라 웨어러블 디스플레이 장치(200)는 직사각형, 원통형 또는 길쭉한 케이스에 맞는 컴팩트한 형상이 될 수 있다. 대안적으로, 제1 암(210)과 제2 암(220)이 전면 프레임(230)에 고정되게 장착됨으로써 웨어러블 디스플레이 장치(200)가 접히지 않을 수도 있다.
도 2에서, 제1 암(210)은 광 엔진(211)을 지니고 있다. 제2 암(220)은 전원(221)을 지니고 있다. 전면 프레임(230)은 인커플링 광 방향 전환기(인커플러)(231), 아웃커플링 광 방향 전환기(아웃커플러)(233) 및 전원(221)과 제1 암(210)이 지니고 있는 (광 엔진(211)과 같은) 전기 컴포넌트 사이의 전기 결합을 제공하는 적어도 한 세트의 전기전도성 전류 경로를 포함하는 회절 도파로(235)를 지니고 있다. 이러한 전기 결합은 예컨대 전력 공급 회로를 통해 간접적으로 제공될 수 있거나, 혹은 전원(221)로부터 제1 암(210)에 있는 각각의 전기 컴포넌트에 직접 제공될 수 있다. 본 명세서에 사용하는 바와 같이, 지닌다(carry, carries) 또는 이와 유사한 용어는 반드시 하나의 컴포넌트가 다른 컴포넌트를 물리적으로 지지하는 것을 의미하지는 않는다. 예를 들어, 위에서 제1 암(210)이 광 엔진(211)을 지니고 있다고 언급했다. 이는 광 엔진(211)이 제1 암(210)에 또는 그 안에 장착되고 이에 따라 제1 암(210)이 광 엔진(211)을 물리적으로 지지하는 것을 의미할 수 있다. 그러나 제1 암(210)이 반드시 광 엔진(211)을 물리적으로 지지할 필요가 없는 경우에도 이는 직접적인 또는 간접적인 결합 관계를 말하는 것을 수도 있다.
광 엔진(211)은 AR 컨텐츠 또는 사용자가 보게 될 다른 디스플레이 컨텐츠를 나타내는 디스플레이 광(290)(이 예에서는 단순화됨)을 출력할 수 있다. 디스플레이 광(290)은 회절 도파로(235)에 의해 사용자의 눈(291)을 향해 방향 전환될 수 있고, 이에 따라 사용자가 AR 컨텐츠를 볼 수 있다. 광 엔진(211)으로부터 나오는 디스플레이 광(290)은 인커플러(231)에 부딪히고 회절 도파로(235)의 체적 내에서 이동하도록 방향 전환되는데, 디스플레이광(290)은 예컨대 내부 전반사(TIR) 및/또는 홀로그램 또는 반사 코팅과 같은 표면 처리에 의해 도광로를 통해 안내된다. 후속해서, 회절 도파로(235)의 체적 내에서 이동하는 디스플레이 광(290)은 아웃커플러(233)에 부딪히고, 아웃커플러는 디스플레이 광(290)을 회절 도파로(235) 외부로 그리고 사용자의 눈(291)을 향해 방향 전환시킨다. 웨어러블 디스플레이 장치(200)에서, 도시된 아웃커플러(233)는 도파로(235)의 눈 대향 표면(237)에 평행한 (그리고 가능하게는 도파로의 눈 대향 표면과 동일 평면에 있는) 눈 대향 표면(236)을 갖는 HOE 아웃커플러이다. 본 명세서의 다른 부분에서, 도 3 및 도 4는 대안적인 아웃커플러가 확장된 아이박스, 동공 및 FOV 영역을 제공하는 실시예를 도시한다.
웨어러블 디스플레이 장치(200)는 광 엔진(211)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 웨어러블 디스플레이 장치(200)의 전기 컴포넌트 각각에 통신 가능하게 결합되는 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다. 프로세서는 명령 또는 로직을 실행할 수 있는 임의의 적당한 컴포넌트이며, 마이크로제어기, 마이크로프로세서, 멀티코어 프로세서, 집적회로, ASIC, FPGA, 프로그래밍 가능 논리 장치 또는 이러한 컴포넌트들의 임의의 적절한 조합을 포함하지만 반드시 이에 한정되지는 않는다. 웨어러블 디스플레이 장치(200)는 프로세서가 판독 가능한 명령을 저장할 수 있으며 프로세서에 의해 판독 가능한 비일시적 저장 매체를 포함할 수 있고, 상기 명령은 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서가 광 엔진(211)이 사용자가 보게 될 디스플레이 컨텐츠를 나타내는 광(290)을 출력하게 하는 기능, 사용자 입력을 수신하는 기능, 사용자 인터페이스를 관리하는 기능, 사용자에게 제시될 디스플레이 컨텐츠를 생성하는 기능, 웨어러블 디스플레이 장치(200)가 지니고 있는 임의의 센서로부터의 데이터를 수신하고 관리하는 기능, 외부 데이터 및 메시지를 수신하고 처리하는 기능 및 주어진 애플리케이션에 적절한 기타 다른 기능을 포함하는 임의의 수의 기능을 실행하게 한다. 프로세서에 의해 판독 가능한 비일시적 저장 매체는 명령, 로직 또는 프로그램을 저장할 수 있는 임의의 적당한 컴포넌트일 수 있으며, 비휘발성 또는 휘발성 메모리, 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 플래시 메모리, 레지스터, 자기 하드 디스크, 광 디스크 또는 이러한 컴포넌트들의 조합을 포함하지만 반드시 이에 한정되지 않는다.
도 3 및 도 4는 도파로의 FOV 영역, 아이박스 및 동공을 확장하도록 특수 홀로그램 아웃커플러를 사용하는 웨어러블 디스플레이 장치를 도시한다.
도 3은 일부 실시예에 따른 다수의 편광 기반 홀로그램 아웃커플러(320(OC1), 325(OC2))를 구비하는 HMD 장치(300)의 컴포넌트를 부분적으로 도시한다. HMD 장치(300)는 컴퓨터에 의해 생성된 AR 컨텐츠 또는 기타 디스플레이 컨텐츠를 마이크로디스플레이에 제공하는 역할을 하는 하나 이상의 컴퓨팅 컴포넌트(미도시)에 연결된 마이크로디스플레이(360)를 구비하는 광 엔진(311)을 포함한다. 일부 실시예에서, 컴퓨터에 의해 생성된 컨텐츠는 HMD를 착용한 사용자가 보도록 의도된 비디오 컨텐츠, 이미지 또는 텍스트를 포함한다.
도시된 실시예에서, 선형 편광된 광은 마이크로디스플레이(360)로부터 방출되어 반파장판(HWD)과 같은 제어 가능한 편광기(362)를 통과한다. 제어 가능한 편광기(362)는 하나의 비제한적인 예로 직교하는 축선들 사이의 전압에 의해 제어되는 위상차와 각각 관련된 상태들 사이를 신속하게 전환하여 s편광 또는 p편광을 선택적으로 생성하는 것에 의해 광을 선형 편광으로부터 원형 편광으로 변환시키도록 구성된다. 그러면 원형 편광된 광은 콜리메이터(365)(예컨대, 굴절 콜리메이터)를 통해 시준되고 인커플링 프리즘(368)을 통해 도파로(335)로 안내된다. 도파로(335)는 광의 내부 전반사(TIR)를 용이하게 함으로써 광이 도파로를 따라 아웃커플러 영역(315)으로 전달되게 한다. 도시된 실시예에서, 아웃커플러 영역(315)은 2세트의 아웃커플러(320(OC1), 325(OC2))를 포함하며, 이들 각각은 다중 홀로그램 미러를 포함한다. 일부 실시예에서, 홀로그램 미러는 예컨대 연이어서 위치된 홀로그램 미러들에서의 크로스토크를 방지하기 위하여 각도 대역폭 홀로그램을 포함할 수 있다. 또한, 특정 실시예에서, 홀로그램 미러는 예컨대 회절격자 효과를 최소화하고 컨텐츠 이미지 품질을 유지하도록 색지움 홀로그램(achromatic hologram)을 포함한다.
도시된 실시예의 아웃커플러 영역(315)이 2개의 아웃커플러 세트를 포함하는 것으로 도시되고, 각각의 아웃커플러 세트가 2개의 홀로그램 미러를 구비하는 것으로 도시되어 있지만, 임의의 수의 홀로그램 미러를 구비하는 임의의 수의 아웃커플러 세트가 도파로(335)의 아웃커플러 영역(315)에 포함될 수 있다.
아웃커플러(320, 325)(OC1, OC2)와 각각 연관된 홀로그램 미러 각각은 특정 편광의 광을 반사하고 반대 편광의 광은 투과시키도록 구성된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, OC1의 홀로그램 미러는 s편광이고 OC2의 홀로그램 미러는 p편광이다. 즉, OC1 홀로그램 미러는 p편광의 광을 반사하고 s편광의 광을 투과시키며, OC2의 홀로그램 미러는 s편광의 광을 반사하고 p편광의 광은 투과시킨다. 이에 따라 도파로 내에서 이동하는 광의 각기 다른 부분이 해당 부분의 편광에 기초하여 최소한의 간섭으로 특정 홀로그램 미러를 통해 전달되고 광의 특정 부분의 편광을 반사하도록 구성된 다른 홀로그램 미러에 의해 아웃커플링된다.
예컨대 특정 편광의 광을 다양한 각도로 도파로 외부로 반사함으로써 확장된 FOV 영역을 제공하기 위하여, 각각의 아웃커플러(320, 325) 세트의 홀로그램 미러 각각은 도파로(335)의 눈 대향 표면(337)에 대해 다른 아웃커플러 세트의 홀로그램 미러가 배치되는 상응하는 각도와 다른 특정 각도로 배치된다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 아웃커플러(320)의 OC1 홀로그램 미러는 눈 대향 표면(337)에 대해 제1 각도(A)를 갖도록 배향되고, 아웃커플러(325)의 OC2 홀로그램 미러는 제1 각도(A)로부터 약 15° 오프셋된 제2 각도(B)를 갖도록 배향된다. 일반적으로, 각각의 아웃커플러와 연관된 각각의 각도 사이의 10° 오프셋으로 인해 각각 연관된 홀로그램 미러의 각각의 세트로부터 반사되는 광 사이의 간섭이 방지되고, 이에 따라 예컨대 HMD의 동공을 확장하면서도 시각적 아티팩트를 최소화할 수 있다.
도 3에 도시된 실시예에서, 각각의 아웃커플러(320, 325)의 홀로그램 미러는 연속적으로 이어지는 세트(즉, OC1, OC1, OC2, OC2)인 것으로 도시되어 있다. 그러나, 동공 확장 목적에 따라, 다양한 실시예에서, 제각기 다수의 아웃커플러 각각과 연관된 홀로그램 미러 세트는 각기 다른 다양한 배열 형태로 위치될 수 있다.
아웃커플러와 연관된 홀로그램 미러의 비연속적인 배열 형태를 갖는 실시예의 일례로, 도 4는 다수의 홀로그램 아웃커플러(420(OC3), 425(OC4))를 구비하되, 각각의 아웃커플러는 스태거 형태(즉, OC3, OC4, OC3, OC4)로 집합적으로 배열된 각각의 각도 대역폭 홀로그램 세트를 구비하는 HMD 장치(400)의 컴포넌트를 부분적으로 도시한다.
HMD 장치(300)의 상응하는 컴포넌트에 대해 설명한 것과 유사한 방식으로, 마이크로디스플레이(360)로부터 나오는 광은 콜리메이터(365)를 통해 시준되고, 인커플링 프리즘(368)을 통해 도파로(435)로 안내되고, 도파로를 따라 아웃커플러 영역(415)으로 전달된다. 특히, 각도 대역폭 홀로그램이 2개의 아웃커플러(420, 425) 각각과 연관된 홀로그램 미러로 사용되기 때문에, 확장된 아이박스 및 FOV 영역은 도 3의 제어 가능한 편광기(362)와 같은 제어 가능한 편광기 없이 제공될 수 있다.
도시된 실시예에서, 아웃커플러 영역(415)은 2개의 아웃커플러(420(OC3), 425(OC4))를 포함하고, 이들 각각은 홀로그램 미러로 사용되는 다수의 각도 대역폭 홀로그램 세트를 포함한다.
본 명세서의 다른 부분에서 언급한 바와 같이, HMD 장치(400)의 아웃커플러(OC3, OC4)와 연관된 것과 같은 각도 대역폭 홀로그램은 특정 각도 또는 특정 각도 범위에서 홀로그램에 입사하는 광을 반사하도록 구성된다. 즉, OC3의 각도 대역폭 홀로그램 각각은 도파로 내에서 이동하는 광을 제1 각도 범위로 반사하는 한편 제1 각도 범위를 벗어난 각도로 이동하는 광은 투과시키기 위하여 도파로(435)의 눈 대향 표면(437)에 대해 각도(C)로 배치된다. 마찬가지로, OC4의 각도 대역폭 홀로그램은 도파로(435)의 눈 대향 표면(437)에 대해 각도(D)로 배치되어, 도파로 내에서 이동하는 광을 제1 각도 범위와 다른 제2 각도 범위로 반사하는 한편 제2 각도 범위를 벗어난 각도로 이동하는 광은 투과시킨다. 이는 광의 각기 다른 부분이 각기 다른 위치에서 그리고 각기 다른 각도로 도파로 외부로 반사될 수 있게 하고, 그 결과 도파로에서 안내되는 광의 원형 편광을 선택적으로 제어하지 않고도 사용자 경험을 향상시키고 다양한 사용자에 의한 HMD 장치의 사용을 가능하게 하는 확장된 시야와 동공 확장이 이루어진다.
설명의 편의를 위해, HMD 장치(300)는 제어 가능한 편광기를 구비하는 아웃커플러특정 편광 기반 홀로그램 미러의 연속적인 위치 설정을 활용한다. 유사하게, 설명의 편의를 위해, HMD 장치(400)는 아웃커플러 특정 각도 대역폭 홀로그램의 스태거 형태의 위치 설정을 활용한다. 그러나, 다양한 실시예에서, 이러한 피처가 각기 다르게 그리고 다양한 조합으로 구성될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 편광 기반 홀로그램 미러 세트는 스태거 형태로 사용될 수 있고, 비편광 기반 각도 대역폭 홀로그램 세트는 연속적인 형태로 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 위에서 설명한 기술의 특정 태양은 소프트웨어를 실행하는 처리 시스템의 하나 이상의 프로세서에 의해 구현될 수 있다.　소프트웨어는 컴퓨터에 의해 판독 가능한 비일시적 저장 매체에 저장되거나 혹은 유형적으로 구현되는 하나 이상의 실행 가능한 명령 세트를 포함한다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 비일시적 저장 매체는 예를 들어, 자기 또는 광 디스크 저장 장치, 플래시 메모리, 캐시, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 기타 비-휘발성 메모리 장치 또는 장치들과 같은 고체 상태 저장 장치 등을 포함할 수 있다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 비일시적 저장 매체에 저장된 실행 가능한 명령은 소스 코드, 어셈블리 언어 코드, 목적 코드, 또는 하나 이상의 프로세서에 의해 해석되거나 실행 가능한 다른 명령 형식일 수 있다.
컴퓨터에 의해 판독 가능한 저장 매체는 명령 및/또는 데이터를 컴퓨터 시스템에 제공하기 위해 사용 중에 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 가능한 임의의 저장 매체 또는 저장 매체의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 저장 매체는 광학 매체(예컨대, 콤팩트디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 블루레이 디스크), 자기 매체(예컨대, 플로피 디스크, 자기 테이프 또는 자기 하드 드라이브), 휘발성 메모리(예컨대, 랜덤 액세스 메모리(RAM) 또는 캐시), 비휘발성 메모리(예컨대, 읽기 전용 메모리(ROM) 또는 플래시 메모리), 또는 마이크로전자기계 시스템(MEMS)-기반 저장 매체를 포함할 수 있지만, 반드시 이에 한정되지는 않는다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 저장 매체는 컴퓨팅 시스템에 내장될 수 있고(예컨대, 시스템 RAM 또는 ROM), 컴퓨팅 시스템에 고정적으로 부착되거나(예컨대, 자기 하드 드라이브) 컴퓨팅 시스템에 제거 가능하게 부착되거나(예컨대, 광학 디스크 또는 유니버설 직렬 버스(USB)-기반 플래시 메모리) 혹은 유선이나 무선 네트워크)를 통해 컴퓨터 시스템에 결합된다(예컨대, 네트워크 액세스 가능 스토리지(NAS).
일반적인 설명에서 위에서 설명한 모든 동작 또는 요소가 필요한 것은 아니며, 특정 동작이나 장치의 일부분은 필요하지 않을 수 있고, 설명한 것에 더하여 하나 이상의 추가 동작이 수행되거나 또는 추가 요소가 포함될 수 있다. 또한, 동작이 나열된 순서가 반드시 수행되는 순서는 아니다. 또한, 구체적인 실시예들을 참조하여 개념을 설명했다. 그러나 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 아래의 특허청구범위에 기재된 바와 본 개시 내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음을 인식한다. 따라서 명세서 및 도면은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 이러한 모든 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
이익, 다른 장점 및 문제에 대한 해결책을 특정 실시예들과 관련하여 위에서 설명했다. 그러나 이익, 장점, 문제에 대한 해결책 및 임의의 이익, 장점 또는 해결책을 발생시키거나 더욱 두드러지게 할 수 있는 임의의 피처(들)는 임의의 또는 모든 청구항의 중요한, 필수적인 또는 본질적인 피처로 해석되어서는 안 된다. 더욱이, 위에 개시한 특정 실시예들은 단지 예시적이며, 개시된 주제는 본원 명세서의 교시의 이점을 갖는 통상의 기술자에게 명백하지만 동등한 방식으로 다르게 수정되고 실시될 수 있다. 아래의 청구항에 기술된 것 외에는 본 명세서에 나타난 구성 또는 디자인의 세부 사항에 제한이 없다. 따라서 위에서 개시한 특정 실시예들이 변경되거나 수정될 수 있고 이러한 모든 변경은 개시된 주제의 범위 내에서 고려된다는 것이 명백하다. 따라서 본 명세서에서 추구하는 보호는 아래의 청구범위에 명시된 바와 같다.

Claims (22)

  1. 웨어러블 디스플레이 장치로,
    디스플레이 광을 투사하도록 구성된 마이크로디스플레이;
    디스플레이 광을 수신하고 디스플레이 광을 s편광 디스플레이 광 또는 p편광 디스플레이 광 중 하나로 선택적으로 변환하도록 구성된 편광기;
    편광 디스플레이 광을 수신하고, 편광 디스플레이 광을 도파로로 전달하도록 구성된 인커플링 프리즘; 및
    s편광 광을 반사하도록 구성된 제1 아웃커플러 세트 및 p편광 광을 반사하도록 구성된 제2 아웃커플러 세트를 포함하는 도파로의 아웃커플러 영역을 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    제1 아웃커플러 세트 및 제2 아웃커플러 세트가 하나 이상의 홀로그램 미러를 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    홀로그램 미러 중 적어도 하나는 색지움 홀로그램인 웨어러블 디스플레이 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 청구항에 있어서,
    도파로가 눈 대향 표면을 포함하고, 제1 아웃커플러 세트의 각각의 아웃커플러는 눈 대향 표면과 제1 각도로 배치되고, 제2 아웃커플러 세트의 각각의 아웃커플러는 눈 대향 표면과 제2 각도로 배치되는 웨어러블 디스플레이 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
    제1 아웃커플러 세트의 각각의 아웃커플러는 제1 아웃커플러 세트의 다른 아웃커플러에 인접하게 위치되는 웨어러블 디스플레이 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 청구항에 있어서,
    제1 아웃커플러 세트의 아웃커플러와 제2 아웃커플러 세트의 아웃커플러는 제1 아웃커플러 세트의 적어도 하나의 아웃커플러가 제2 아웃커플러 세트의 2개의 아웃커플러 사이에 위치되는 스태거 형태(staggered configuration)로 배열되는 웨어러블 디스플레이 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 청구항에 있어서,
    편광기가 반파장판을 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 청구항에 있어서,
    편광기는 디스플레이 광을 원형 s편광 디스플레이 광 또는 원형 p편광 디스플레이 광 중 하나로 선택적으로 변환하도록 구성되는 웨어러블 디스플레이 장치.
  9. 헤드 마운트 디스플레이(HMD)로,
    디스플레이 광을 투사하도록 구성된 마이크로디스플레이;
    디스플레이 광을 수신하고 디스플레이 광을 도파로의 임계 각도보다 큰 각도로 도파로로 전송하도록 구성된 인커플링 프리즘; 및
    제1 각도 범위의 광만을 반사하도록 구성된 제1 아웃커플러 세트 및 제1 각도 범위와 다른 제2 각도 범위의 광만을 반사하도록 구성된 제2 아웃커플러 세트를 포함하는 도파로의 아웃커플러 영역을 포함하는 헤드 마운트 디스플레이.
  10. 청구항 9에 있어서,
    제1 아웃커플러 세트 및 제2 아웃커플러 세트가 하나 이상의 각도 대역폭 홀로그램을 포함하는 헤드 마운트 디스플레이.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    하나 이상의 각도 대역폭 홀로그램 중 적어도 하나는 색지움 홀로그램인 헤드 마운트 디스플레이.
  12. 청구항 9 내지 청구항 11 중 어느 한 청구항에 있어서,
    도파로가 눈 대향 표면을 포함하고, 제1 아웃커플러 세트는 눈 대향 표면과 제1 각도로 배치되고, 제2 아웃커플러 세트는 눈 대향 표면과 제2 각도로 배치되는 헤드 마운트 디스플레이.
  13. 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 한 청구항에 있어서,
    제1 아웃커플러 세트의 각각의 아웃커플러는 도파로의 아웃커플러 영역의 제1 부분에서 제1 아웃커플러 세트의 다른 아웃커플러에 인접하게 위치되는 헤드 마운트 디스플레이.
  14. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 아웃커플러 세트의 아웃커플러와 제2 아웃커플러 세트의 아웃커플러는 제1 아웃커플러 세트의 적어도 하나의 아웃커플러가 제2 아웃커플러 세트의 2개의 아웃커플러 사이에 위치되는 스태거 형태로 배열되는 헤드 마운트 디스플레이.
  15. 웨어러블 디스플레이 장치의 시야(FOV) 확장 방법으로,
    웨어러블 디스플레이 장치의 마이크로디스플레이로부터 방출된 디스플레이 광을 제1 편광 또는 제2 편광을 갖는 편광으로 변환하는 단계;
    편광을 웨어러블 디스플레이 장치의 도파로로 전달하는 단계;
    편광의 일부를 복수의 아웃커플러로 된 제1 서브세트로 제1 편광을 갖는 광을 반사하도록 구성된 제1 서브세트의 적어도 하나의 아웃커플러에 의해 도파로 외부로 안내하는 단계; 및
    편광의 나머지 부분을 복수의 아웃커플러로 된 제2 서브세트로 제2 편광을 갖는 광을 반사하도록 구성된 제2 서브세트의 적어도 하나의 아웃커플러에 의해 도파로 외부로 안내하는 단계를 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치의 시야 확장 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    제1 아웃커플러 서브세트 및 제2 아웃커플러 서브세트는 하나 이상의 홀로그램 미러를 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치의 시야 확장 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    홀로그램 미러 중 적어도 하나는 색지움 홀로그램인 웨어러블 디스플레이 장치의 시야 확장 방법.
  18. 청구항 15 내지 청구항 17 중 어느 한 청구항에 있어서,
    도파로가 눈 대향 표면을 포함하고, 방법은 제1 아웃커플러 서브세트의 각각의 아웃커플러를 눈 대향 표면과 제1 각도로 배치하는 단계, 및 제2 아웃커플러 서브세트의 각각의 아웃커플러를 눈 대향 표면과 제2 각도로 배치하는 단계를 더 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치의 시야 확장 방법.
  19. 청구항 15 내지 청구항 18 중 어느 한 청구항에 있어서,
    제1 아웃커플러 서브세트의 각각의 아웃커플러를 도파로 내의 제1 아웃커플러 서브세트의 다른 아웃커플러에 인접하게 위치시키는 단계를 더 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치의 시야 확장 방법.
  20. 청구항 15 내지 청구항 18 중 어느 한 청구항에 있어서,
    제1 아웃커플러 서브세트의 아웃커플러를 제1 아웃커플러 서브세트의 적어도 하나의 아웃커플러가 도파로 내의 제2 아웃커플러 서브세트의 2개의 아웃커플러 사이에 위치되는 스태거 형태로 배열하는 단계를 더 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치의 시야 확장 방법.
  21. 청구항 15 내지 청구항 20 중 어느 한 청구항에 있어서,
    웨어러블 디스플레이 장치의 도파로로 편광을 투과시키는 단계가 편광을 도파로 내의 복수의 아웃커플러를 향해 안내하도록 구성된 인커플링 프리즘을 통해 편광을 투과시키는 단계를 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치의 시야 확장 방법.
  22. 청구항 15 내지 청구항 21 중 어느 한 청구항에 있어서,
    마이크로디스플레이에서 방출된 디스플레이 광을 제1 편광 또는 제2 편광을 갖는 편광으로 변환하는 단계가 마이크로디스플레이에서 방출된 선형 편광 디스플레이 광을 제1 편광 또는 제2 편광을 갖는 원형 편광으로 변환하는 단계를 포함하는 웨어러블 디스플레이 장치의 시야 확장 방법.
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