KR20240011747A - 간섭 패턴을 감소시키기 위한 광 도파관 배열체 - Google Patents

Abstract

본 발명의 예시적인 측면에 따르면, 광 도파관 배열체의 적어도 하나의 광 도파관에 광 신호를 전송하도록 배열된 광원; 적어도 하나의 광 도파관, 여기서 상기 적어도 하나의 광 도파관은, 도파관-기반 디스플레이를 생성하기 위하여, 광원으로부터 광 신호를 수신하고 광 신호를 사람의 눈에 전달하도록 배열됨; 및 상기 광원을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서, 여기서 상기 적어도 하나의 프로세서는 일정 기간 동안 광 신호의 스펙트럼을 성형하도록 구성되며, 상기 기간은 인간 눈의 시야 지속 시간(persistence time of vision of the human eye)에 대응하고, 여기서 상기 적어도 하나의 프로세서는 또한 상기 기간 동안 제1파장과 제2파장 사이의 광 신호의 스펙트럼의 성형(shaping)을 유발하도록 구성되고, 상기 스펙트럼의 성형은 상기 기간 동안 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성(distinct spectral characteristic)을 스윕(sweeping)하는 것을 포함함;을 포함하는 광 도파관 배열체를 제공한다.

Description

간섭 패턴을 감소시키기 위한 광 도파관 배열체

본 발명의 실시예는 일반적으로 광 도파관 배열체(waveguide arrangement)에 관한 것이며, 더 구체적으로는 간섭 패턴을 감소시키기 위한 광 도파관 배열체에 관한 것이다.

헤드 마운트 디스플레이(HMD) 및 헤드업 디스플레이(HUD)는 광 도파관 기술을 사용하여 구현할 수 있다. 회절 도파관(diffractive waveguide)과 같은 광 도파관은 좁은 스펙트럼 대역폭을 갖는 광원, 예를 들어 레이저 및 광학적으로 필터링된 발광 다이오드, LED와 함께 사용될 수 있다. 이러한 도파관은 일반적으로 가상 이미지에서 볼 수 있는 간섭 패턴으로 인해 어려움을 겪는다. 이러한 간섭 패턴은 예를 들어 뉴턴 링(Newton ring)과 같이 원통형 대칭일 수 있다. 간섭 패턴은 디스플레이에서 생성되는 이미지의 품질을 약화시키므로 바람직하지 않은 효과이다. 그러므로 간섭 패턴을 감소시키기 위한 광 도파관 배열을 제공할 필요가 있다.

일부 측면에 따르면, 독립항의 주제가 제공된다. 일부 실시예는 종속항에 정의되어 있다.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 광 도파관 배열체가 제공되고, 이는 광 도파관 배열체의 적어도 하나의 광 도파관에 광 신호를 전송하도록 배열된 광원; 적어도 하나의 광 도파관, 여기서 상기 적어도 하나의 광 도파관은 광원으로부터 광 신호를 수신하고 광 신호를 사람의 눈에 전달하여 도파관 기반 디스플레이를 생성하도록 배열됨; 및 상기 광원을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서, 여기서 상기 적어도 하나의 프로세서는 일정 기간 동안 광 신호의 스펙트럼을 성형(shaping)하도록 구성되며, 상기 기간은 인간 눈의 시야 지속 시간(persistence time of vision of the human eye)에 대응함;을 포함한다.

본 발명의 제2측면에 따르면, 상기 제1측면의 광 도파관 배열체를 포함하는 헤드-마운트 디스플레이 또는 헤드-업 디스플레이가 제공된다.

본 발명의 제3측면에 따르면, 다음을 포함하는 방법이 제공된다: 광원에 의해 광 신호를 광 도파관 배열체의 적어도 하나의 광 도파관으로 전송하는 단계; 적어도 하나의 광 도파관에 의해 광원으로부터 광 신호를 수신하고 상기 광 신호를 인간의 눈에 전달하여 도파관-기반 디스플레이를 생성하는 단계; 및 일정 기간 동안 상기 광 신호의 스펙트럼을 성형하도록 적어도 하나의 프로세서에 의해 광원을 제어하는 단계, 상기 기간은 인간 눈의 시야 지속 시간에 대응함.

본 발명의 제4측면에 따르면, 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때 장치가 적어도 방법을 수행하게 하는 컴퓨터 판독 가능 명령 세트가 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체가 제공된다.

본 발명의 제5측면에 따르면, 프로그램이 장치에 의해 실행될 때 장치가 방법을 수행하게 하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 제공된다.

도 1은 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 예시적인 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 도파관의 예시적인 동작을 도시한다.
도 3은 본 발명의 적어도 일부 실시예를 지원할 수 있는 예시적인 장치를 도시한다.
도 4는 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따라 광 신호의 스펙트럼을 성형하는 첫 번째 예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 스펙트럼 성형의 두 번째 예를 도시한다. 그리고
도 6은 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 방법의 흐름도이다.

본 발명의 실시예는 뉴턴 링과 같은 간섭 패턴을 감소시키기 위한 광 도파관 배열체에 관한 것이다. 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따르면, 간섭 패턴은 일정 기간 동안 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 피크(distinct spectral peak)와 같은 뚜렷한 스펙트럼 특성을 스위핑함으로써 감소될 수 있으며, 여기서 상기 기간은 인간 눈의 시력 지속 시간(persistence time of vision of the human eye)에 대응하며, 이는 인간 눈의 평균화/통합 시간(averaging/integration time of the human eye)으로도 지칭될 수 있다. 인간의 눈은 검출기로 간주될 수 있으므로 인간 눈의 시야 지속 시간은 해당 검출기의 결맞음 시간(coherence time)과 동일하다.

본 발명의 실시예에서 결맞음 시간(coherence time), 결맞음 길이(coherence length) 및 기타 결맞음 특성(characterizations of coherence)은 일반적으로 광원만의 결맞음 특성을 의미하는 것이 아니라 광원과 검출기의 공동 결맞음 특성(joint coherence characteristic)을 나타낸다. 구체적으로, 인간 눈의 시야 지속 시간 척도(time scale)는 일반적으로 수십 밀리초이기 때문에 광원의 스펙트럼 특성의 변화/변조(레이저의 중심 주파수와 비교)는 간섭 무늬의 가시성(인간의 눈에 대한)에 영향을 미치며, 이것이 여기에서 활용되는 효과이다. 즉, 인간의 눈에 대한 간섭 효과의 가시성(visibility of interference effects)은 시야 지속 시간 동안 평균화된 광원 스펙트럼 분포에 따라 달라지며, 따라서 이 시간 프레임 내에서 상기 스펙트럼을 변조함으로써 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 스펙트럼의 성형은 충분히 넓은 파장 대역에 걸쳐 레이저 소스의 피크 파장을 스윕하여 수행할 수 있지만, 더 복잡한 광원과 스펙트럼에 대한 더 복잡한 변경도 사용할 수 있다. 스펙트럼의 성형(Shaping of the spectrum)은 진폭 및/또는 파장을 변경하는 것을 포함할 수 있다.

상기 피크 파장은 예를 들어 2 나노미터 범위 내와 같이 수 나노미터 범위 내에서 스윕될 수 있다. 즉, 상기 피크 파장은 범위의 한쪽 끝에서 범위의 다른 쪽 끝으로, 연속적인 동작으로 또는 일련의 더 작은 개별 이(discrete shift)동으로 범위 전체에 걸쳐 이동할 수 있다. 일반적으로 광 신호의 스펙트럼 특성은 일정 기간 동안 여러 번, 즉 한 번 이상 변경될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 기간은 20밀리초일 수 있으며, 이는 일반적인 인간 눈의 평균화/통합 시간에 해당한다. 따라서 변경 사항은 예를 들어 1초에 50회 반복될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 상기 기간은 5~200밀리초이다.

본 발명의 적어도 일부 실시예에 따르면, 광 도파관 기반 디스플레이는 헤드-마운트 디스플레이(HMD) 및 헤드-업 디스플레이(HUD)에 사용될 수 있다. 일반적으로 광 도파관은 광 주파수 광을 전달할 수 있다. 광학적 또는 가시적 주파수는 파장이 약 400~700나노미터 이내인 광 신호를 의미할 수 있다. 광 도파관은 예를 들어 증강 현실 또는 가상 현실 유형 애플리케이션에 적합할 수 있다. 증강 현실에서 사용자는 현실 세계의 모습을 보고 그 위에 부가적인 표시를 겹쳐 놓는다. 가상 현실에서 사용자는 현실 세계에 대한 시각을 박탈당하고 대신 소프트웨어로 정의된 장면에 대한 시각을 제공받는다.

도 1은 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 예시적인 시스템을 도시한다. 상기 시스템은 광원(140) 세트를 포함할 수 있다. 광원(140)은 예를 들어 레이저 또는 발광 다이오드(LED) 광원을 포함할 수 있으며, 여기서 레이저 소스는 LED보다 더 엄격하게 단색이라는 이점을 갖는다. 광원(140)은 다른 광학 구성 요소, 예를 들어 MEMS 거울(130)과 함께 각도 공간에서 광 필드를 생성하도록 구성될 수 있는 광학 시스템을 형성한다. 이미지는 라이트 필드에서 인코딩된다. 광 필드는 도 1에 필드(100)로 개략적으로 도시되어 있다. 일부 실시예에서, 물리적인 주 디스플레이는 광 필드(100)의 이미지를 표시할 수 있는 반면, 다른 실시예에서 시스템은 물리적인 주 디스플레이를 포함하지 않을 수 있고 이미지는 단지 각도 공간에 분포된 광 필드에 인코딩될 뿐이다. 광 필드(100)로부터의 광 신호(104)는 광 도파관(110)으로 직접 전달되거나, 예를 들어 거울 및/또는 렌즈를 포함하는 광 가이드(102)를 사용하여 도파관 기반 디스플레이를 생성할 수 있다. 광 가이드(102)는 특정 실시예의 특정 사항에 따라 존재하지 않을 수도 있다는 점에서 선택적이다. 즉, 광 가이드(102)는 모든 실시예에 존재하지 않는다.

광원(140)으로부터의 광 신호(104)는 부분 반사 거울, 표면 릴리프 격자 또는 기타 회절 구조와 같은 인-커플링 구조체(in-coupling structure)(103)로 지향될 수 있다. 인-커플링 구조체(103)는 예를 들어 하나 이상의 인-커플링 격자 및/또는 프리즘을 포함할 수 있다. 인커플링 구조체(103)는 광선(104)을 광 도파관(110) 내로 안내하도록 배열될 수 있다. 즉, 인커플링 구조체(103)는 광도파관(110)에 이미지를 회절 결합시킬 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서 인-커플링 구조체(103)는 예를 들어 광 도파관(110)의 표면 상에 있거나 표면에 근접할 수 있다. 그러나 일부 실시예에서 광 도파관(110)은 인커플링 구조(103)를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 인-커플링 구조(103)가 없을 수도 있고, 그러한 경우 광 도파관(110)의 측면을 직접 조명함으로써 광 신호(104)를 광 도파관(110)으로 얻는 것이 가능하다.

상기 도파관(110)에서, 광 신호(104)는 광 신호(114)를 생성하는 이미지로서 도파관(110)에서 공기로, 눈(120)을 향해 편향되도록 하는 요소(112)와 상호 작용할 때까지 도파관 내부에서 반복적으로 반사되어 요소(112a)와 상호 작용함으로써 전진할 수 있다. 상기 요소(112a, 112)는 광 도파관(110)의 어느 한 측면 또는 양 측면에 위치할 수 있으며, 여기서 광 도파관(110)의 측면은 눈(120)을 향하는 측면 또는 "외부 세계" 측면을 지칭한다. 상기 요소(112a 및 112)는 예를 들어 부분 반사 거울, 표면 릴리프 격자 또는 기타 회절 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 요소(112a)는 도파관 디스플레이의 이미지가 정확하게 생성되도록 도파관(110) 내부에 광 필드(100)를 확산시키도록 배열될 수 있다. 광 필드(110)의 다양한 각도 측면으로부터의 광이 요소(112)와 상호 작용할 때, 광 신호(114)는 눈(120)의 망막 상의 광 필드(100)에 인코딩된 이미지를 생성할 것이다. 빛은 별개의 순서로 요소(112)와 상호 작용할 수 있으며, 여기서 모든 요소(112)가 반드시 항상 사용되는 것은 아니다. 모든 빛이 반드시 모든 요소(112)에 닿을 필요는 없다.

그러면 요소(112)는 광 신호(104)가 출구 위치 또는 다수의 출구 위치에서 도파관(110)을 떠나게 한다. 결과적으로, 사용자는 자신의 눈(120) 앞에서 광 필드(100)에 인코딩된 이미지를 인식하게 된다. 도파관(110)은 적어도 부분적으로 투명할 수 있으므로, 예를 들어 도파관 기반 디스플레이가 머리 장착형인 경우 사용자는 도파관(110)을 통해 자신의 실제 주변을 유리하게 볼 수도 있다. 광은 상기 요소(112)의 작용의 결과로서 도파관(110)으로부터 방출되는데, 즉 요소(112)는 아웃커플링 요소로서 지칭될 수 있다.

예를 들어, 사용자의 색각 지각(color vision perception)이 표준 눈(standard eye)에 대응한다고 가정함으로써 컬러 이미지가 생성될 수 있다. "색 공간(color space)"이라는 용어는 평균적인 인간 눈의 스펙트럼 반응으로 인해 인지된 색상에 해당하는 (2차원) 색도 다이어그램(chromaticity diagram)을 의미한다. 장치의 색역(gamut)은 해당 장치에서 재현할 수 있는 색 공간의 영역이다. 구체적으로, 여기서 색역은 색 공간의 영역에 해당하며, 이는 관찰자가 초점면(focal plane)에서 발생하는 것으로 인식하는 광 필드용 시스템의 도파관과 광원(140)의 조합에 의해 재현될 수 있다. 관심 영역(ROI, Region of Interest)은 풀 컬러 이미지로 인식되는 것을 재현하기에 충분하지만 더 작거나 더 큰 색 공간 영역에 해당할 수도 있는 색 공간 영역을 나타낸다. 다양한 파장 조합을 통해 색 공간의 특정 지점에 도달할 수 있으므로 가시 스펙트럼의 피크와 같은 뚜렷한 스펙트럼 특성의 다양한 조합을 사용하여 특정 ROI에 도달할 수 있다.

예를 들어, 사용자의 색각 지각이 표준 눈에 대응한다고 가정하고, 해당 색공간(일부)을 재현함으로써 컬러 이미지가 생성될 수 있다. 색 공간의 정의에서 알 수 있듯이 사용자는 여러 가지 다른 광 신호 스펙트럼의 결과로 동일한 색상을 인식한다. 이는 도파관(110)이 작동하는 방법에 대한 자유도를 제공한다. 또한, 파장과 같은 서로 다른 스펙트럼 특성의 다양한 조합을 사용하여 동일한 색상을 생성할 수도 있다. 빛이 도파관 밖으로 어떻게 결합되는지는 출구 위치의 함수일 수 있다. 즉, 입력 이미지의 특정 위치(특정 전파 각도)에 해당하는 광선은 출사 위치에 따라 서로 다른 각도로 도파관을 떠날 수 있다. 일반적으로, 사용자는 하나 이상의 광 신호(114) 스펙트럼으로부터 동일한 색상을 인지할 수 있다. 이는 도파관(110) 제조에 있어서 자유도를 가져온다.

도파관 기반 디스플레이에서는 광도파관(110)이 복수개, 즉 광도파관(110)이 적층되어 존재할 수 있다. 복수의 광 도파관(110)은 예를 들어 눈(120) 앞의 서로 다른 겉보기 깊이뿐만 아니라 선택적으로 예시의 명확성을 위해 도 1에 예시되지 않은 사용자의 다른 눈을 시뮬레이션하는 광을 전달할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 더 큰 시야를 생성하기 위해 복수의 광 도파관이 사용될 수 있다.

이미지를 인코딩하는 광 필드(light field)(100)는 예를 들어 거울(130)과 레이저 광원(140)을 포함하는 광학 시스템을 사용하여 생성될 수 있다. 거울(130)은 예를 들어 각도 공간을 스캐닝하여 이미지를 인코딩하는 광 필드를 생성함으로써 제어된 방식으로 이미지 인코딩 광 필드(100)를 생성하기 위해 광원(140)으로부터의 광 신호를 반사하도록 구성된 미세 전자 기계 시스템(MEMS, Microelectromechanical System)을 포함할 수 있다. 따라서 거울(130)은 광원(140)으로부터의 광을 각도 공간에서 광 필드(100)의 적절한 부분으로 지향시키기 위해 다양한 각도로 기울어지도록 작동될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 광학 시스템은 프로젝터와 같은 다른 유형의 이미지 생성 장치로 구성될 수 있으며, 여기서 상기 광원은 예를 들어 LED일 수 있고 기본 디스플레이는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 장치의 형태로 존재할 수 있다. 상기 광학 시스템은 주된(primary) 디스플레이의 이미지를 각도 공간으로 매핑하여 도파관(110)에 대한 입력을 위한 광 필드를 생성한다.

도 1에 도시된 예시적인 시스템은 3개의 광원(140)과 광원(140)을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서(150)를 포함한다. 이는 본 발명이 한정되지 않는 예시이며, 상기 광원(140)은 3개 미만일 수도 있고, 3개 이상일 수도 있다. 광원(140)은 레이저에서와 같이 단일 피크 파장을 갖는 좁은 스펙트럼 대역의 광을 생성할 수 있거나 LED에서와 같이 스펙트럼 대역이 더 넓을 수 있다는 점에서 단색으로 간주될 수 있다. 더 복잡한 스펙트럼 분포를 갖는 광원도 가능하다. 원칙적으로 인간이 볼 수 있는 색 공간은 망막의 빛 수용체를 적절하게 자극하여 생성될 수 있다. 일반적으로 이는 빛의 세 가지 파장을 혼합하여 달성된다. 예를 들어 가시 스펙트럼의 빨간색, 녹색 및 파란색 부분에서 각각 하나의 파장을 혼합한다. 또한 세 가지 광원의 빛을 보다 복잡한 스펙트럼으로 혼합하여 수행할 수도 있다.

각도 공간(angular space)의 광 필드(100)에 인코딩된 컬러 이미지를 생성하기 위해, 광원(140)은 예를 들어 프로그램 방식으로 제어될 수 있다. 거울(130)이 존재하는 경우, 광원(140)과 거울(130)은 서로 동기화될 수 있고, 따라서 예를 들어 가상 현실 또는 증강 현실 컴퓨터와 같은 외부 소스로부터 수신된 정지 또는 이동 입력 이미지를 재현하는 컬러 이미지의 표현을 생성하도록 광원(140)으로부터의 빛은 제어된 방식으로 각도 공간(100)의 특정 각도 영역을 조명한다. 외부 소스로부터 수신된 정지 이미지 또는 동영상은 예를 들어 디지털 이미지 또는 디지털 비디오 피드를 포함할 수 있다. 따라서 광 필드(100)에 인코딩된 이미지는 적절하게 선택된 입력 이미지를 제공함으로써 구성 가능하다.

광 필드(100)의 각도 공간의 주어진 측면에서 특정 색상을 생성하기 위해, 각도 공간의 이러한 주어진 측면은 예를 들어 3개의 광원(140) 세트에 의해 조명될 수 있다. 그런 다음 이 특정 색상은 광 필드(100)의 각도 공간에서 주어진 측면의 빛이 도파관(110)에서 각도 공간(100)의 주어진 측면에 대응하는 각도로 존재하는 요소(112)로 진행함에 따라 광 신호(114)에 의해 재현된다.

도 2는 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 도파관의 예시적인 동작을 도시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 신호와 같은 광 신호(140)는 도파관(110) 내의 내부 반사를 통해 전파될 수 있고 도파관(110)의 인터페이스(111)에서 상호 작용하여 두 개의 광 신호(114 및 115)를 생성할 수 있다. 인터페이스(111)는 눈(120)을 향할 수 있다. 제1 광 신호(114)는 눈(120)을 향해 추가로 전파될 수 있고, 제2 광 신호(115)는 도파관(110)의 반대 인터페이스(113)를 향해 전파될 수 있다. 반대 인터페이스(113)는 세계를 향할 수 있다. 그러면 제2 광 신호(115)는 반대 인터페이스(113)로부터 부분적으로 반사되어 반사된 광 신호(116)를 형성할 수 있다. 명료함을 위해 도 2에는 반사 신호(116)가 하나만 도시되어 있지만, 반사 신호(116)가 두 개 이상 있을 수도 있다. 실제로는 무한한 수의 반사 신호가 있을 수 있지만 반사 신호는 감쇠되므로 일반적으로 첫 번째 반사 신호와 두 번째 반사 신호만 중요하다.

결과적으로, 광원과 검출기(사람의 눈)로 구성된 시스템의 결맞음 길이(Coherence length)가 광 신호의 광 경로 길이 차이보다 큰 경우, 반사된 광 신호(116)는 광 신호(114)와 간섭하여 가시적 간섭 패턴을 유발할 수 있다. 간섭 패턴은 예를 들어 뉴턴 링의 형태로 발생할 수 있다. 따라서 간섭이 항상 발생하더라도 경로 길이 차이가 시스템의 결맞음 길이 보다 클 때 간섭 효과는 일반적으로 보이지 않는다.

도 2의 예에서 발생하는 간섭 패턴(interference patterns)의 강도는 시각 지속 시간 프레임(time frame of persistence of vision) 내에서 스펙트럼 분포를 시간적으로 변조함으로써, 예를 들어 광 신호(104)의 별개의 스펙트럼 피크를 스위핑하는 것과 같이 광원의 스펙트럼을 변조함으로써 감소될 수 있다. 이는 사용자, 즉 눈(120)이 관찰하는 광 필드의 유효 결맞음 길이(effective coherence length)를 단축시켜 사용자, 즉 눈(120)이 관찰하는 영상에 뉴턴 링과 같은 간섭 무늬가 형성되지 않도록 한다. 즉, 예를 들어 중앙 파장을 스위핑하는 것과 같이 인간 눈의 시야 지속 시간 내에 수행되는 스펙트럼 성형은 광원과 눈 시스템의 결맞음 길이(coherence length)를 감소시켜 (원치 않는) 간섭 패턴의 가시성을 감소시키는 데 사용될 수 있다.

본 발명의 일부 실시예에서, 광 신호(104)는 레이저 신호일 수 있다. 레이저는 빨간색, 녹색, 파란색과 같은 세 가지 개별 파장을 제공하고 작동 격자(working grating)를 더 쉽게 구현하는 데 사용될 수 있다. 레이저는 또한 더 높은 작동 효율성과 더 작은 폼 팩터를 가능하게 하며, 이는 HMD의 경우 특히 중요하다. 레이저 사용과 관련된 한 가지 과제는 뉴턴 링과 같은 원치 않는 간섭을 최소화해야 한다는 것이다.

본 발명의 일부 실시예에 따르면, 검출기에서 레이저 신호의 결맞음성(coherent)을 떨어뜨림으로써 원치 않는 간섭이 최소화될 수 있다. 인간의 눈은 검출기로 간주될 수 있으며 검출기에서 레이저의 결맞음성(coherent)을 낮추기 위해 인간 눈의 특성이 고려될 수 있다. 예를 들어, 인간 눈의 평균/통합 시간이 20밀리초(50Hz)이고 광 신호(104)의 뚜렷한 스펙트럼 특성이 20밀리초의 기간 동안, 즉, 인간 눈의 시력 지속 시간에 해당하는 기간 동안 2나노미터 이상 스윕되는 경우, 광 신호(104)는 눈(120)에 의해 결맞음성이 없는(incoherent) 것으로 관찰될 수 있다. 이렇게 하면 원치 않는 간섭이 억제된다. 슬로우 모션으로 관찰하면 각 정지 프레임(freeze-frame)에 간섭이 나타날 수 있지만 정상적인 속도로 관찰하면 사람의 눈은 뚜렷한 간섭 패턴을 평균화하므로 간섭 효과의 가시성이 훨씬 줄어든다.

레이저의 경우, 레이저의 공동(cavity)을 조정하여 광 신호의 스펙트럼을 성형할 수 있다. 공동을 조정하는 것은 공동 길이, 거울 반사율, 재료의 광학적 특성 중 적어도 하나를 변경하는 것을 포함할 수 있다. 실시예에서, 광원(140)은 예를 들어 오픈 캐비티 다이오드 레이저일 수 있다. 오픈 캐비티 다이오드(open cavity diode)의 경우 파장을 정의하는 캐비티의 길이를 조절할 수 있다. 따라서 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 그에 따라 공동의 길이를 조정함으로써 스윕될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 광원(140)은 전기적일 수 있고 구동 전류를 변경함으로써 제어될 수 있다. 따라서 인간의 눈에 감지되는 레이저 스펙트럼을 성형하는 한 가지 방법은 인간 눈의 시야 지속 시간 내에서 레이저의 피크 파장을 이동시키는 것이다. 피크 파장의 이동은 예를 들어 다이오드 레이저의 구동 전류를 전자적으로 수정하거나 압전 변환기를 적용하여 개방형 캐비티 다이오드 레이저의 공동 길이를 전자적으로 수정함으로써 실현될 수 있지만 이에 국한되지는 않는다.

일반적으로, 레이저 신호(104)의 스펙트럼의 성형을 가능하게 하는 임의의 레이저 소스(140)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 신호(104)의 뚜렷한 스펙트럼 특성의 스위핑, 즉 피크 파장의 스위핑이 사용될 수 있다. 오픈 공동 다이오드 레이저는 그러한 선택 중 하나를 제공한다. 따라서 본 발명의 피크 파장을 이동시킴으로써 스펙트럼 성형이 가능해지고, 이는 스펙트럼에 대해 원하는 형태를 생성하는 것을 가능하게 한다. 스펙트럼 성형/변조가 일반적인 목표이며, 레이저 소스, 앞서 언급한 오픈 캐비티 다이오드 및 구동 전류 변경은 이 목표를 달성하기 위한 예시적인 수단일 뿐이다.

도 3은 본 발명의 적어도 일부 실시예를 지원할 수 있는 예시적인 장치를 도시한다. 예를 들어, 도 1 또는 도 2에 도시된 것과 같은 광 도파관 배열체를 작동시키기 위한 제어 메커니즘을 포함할 수 있는 장치(300)가 도시되어 있다. 상기 장치(300)에는 예를 들어 단일 코어 또는 다중 코어 프로세서 또는 마이크로컨트롤러를 포함할 수 있는 프로세서(310)가 포함되어 있으며, 단일 코어 프로세서는 하나의 처리 코어를 포함하고 다중 코어 프로세서는 하나 이상의 처리 코어를 포함한다. 프로세서(310)는 일반적으로 제어 장치를 포함할 수 있다. 프로세서(310)는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(310)는 제어 장치일 수 있다. 프로세서(310)는 적어도 하나의 주문형 집적 회로(ASIC, Application-Specific Integrated Circuit)를 포함할 수 있다. 프로세서(310)는 적어도 하나의 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA, Field-Programmable Gate Array)를 포함할 수 있다. 프로세서(310)는 전송 및 변속과 같은 장치(300)의 방법 단계를 수행하기 위한 수단일 수 있다. 프로세서(310)는 적어도 부분적으로 컴퓨터 명령에 의해 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 프로세서(310)는 도 1의 프로세서(150)일 수 있다.

장치(300)는 메모리(320)를 포함할 수 있다. 메모리(320)는 랜덤 액세스 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(320)는 적어도 하나의 RAM 칩을 포함할 수 있다. 메모리(320)는 예를 들어 고체, 자기, 광학 및/또는 홀로그램 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(320)는 프로세서(310)에 적어도 부분적으로 액세스 가능할 수 있다. 메모리(320)는 적어도 부분적으로 프로세서(310)에 포함될 수 있다. 메모리(320)는 정보를 저장하기 위한 수단일 수 있다. 메모리(320)는 프로세서(310)가 실행하도록 구성된 컴퓨터 명령을 포함할 수 있다. 프로세서(310)가 특정 동작을 수행하도록 구성된 컴퓨터 명령이 메모리(320)에 저장되고, 장치(300) 전체가 메모리(320)로부터의 컴퓨터 명령을 사용하여 프로세서(310)의 지시에 따라 실행되도록 구성되는 경우, 프로세서(310) 및/또는 프로세서의 적어도 하나의 처리 코어 상기 특정 작업을 수행하도록 구성된 것으로 간주될 수 있다. 메모리(320)는 적어도 부분적으로 프로세서(310)에 포함될 수 있다. 메모리(320)는 적어도 부분적으로 장치(300) 외부에 있을 수 있지만 장치(300)에 액세스 가능하다. 예를 들어, 메모리(320)는 주 디스플레이(100)의 세그먼트를 정의하는 정보를 저장할 수 있다.

장치(300)는 송신기(330)를 포함할 수 있다. 장치(300)는 수신기(340)를 포함할 수 있다. 송신기(330) 및 수신기(340)는 각각 적어도 하나의 셀룰러 또는 비셀룰러 표준에 따라 정보를 전송 및 수신하도록 구성될 수 있다. 송신기(330)는 하나 이상의 송신기를 포함할 수 있다. 수신기(340)는 하나 이상의 수신기를 포함할 수 있다. 수신기(340)는 입력 이미지를 수신하도록 구성될 수 있고, 송신기(330)는 예를 들어 입력 이미지에 따라 거울(130) 및 광원(140)을 향하게 하는 제어 명령을 출력하도록 구성될 수 있다. 송신기(430) 및/또는 수신기(440)는 예를 들어 무선 근거리 통신망(WLAN) 표준에 따라 동작하도록 구성될 수 있다.

장치(300)는 사용자 인터페이스(UI)(350)를 포함할 수 있다. UI(350)는 디스플레이, 키보드, 터치스크린, 장치(300)를 진동시켜 사용자에게 신호를 보내도록 구성된 진동기, 스피커 및 마이크 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 사용자는 예를 들어 디스플레이 매개변수를 구성하기 위해 UI(350)를 통해 장치(300)를 조작할 수 있다.

프로세서(310)에는 장치(300) 내부의 전기 리드를 통해 프로세서(310)로부터 정보를 장치(300)에 포함된 다른 장치로 출력하도록 배열된 송신기가 제공될 수 있다. 이러한 송신기는 예를 들어 적어도 하나의 전기 리드를 통해 내부 저장을 위해 메모리(320)에 정보를 출력하도록 배열된 직렬 버스 송신기(serial bus transmitter)를 포함할 수 있다. 직렬 버스 대신에, 송신기는 병렬 버스 송신기(parallel bus transmitter)를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 프로세서(310)는 장치(300)에 포함된 다른 장치로부터 장치(300) 내부의 전기 리드를 통해 프로세서(310) 내의 정보를 수신하도록 배열된 수신기를 포함할 수 있다. 그러한 수신기는 예를 들어 프로세서(310)에서 처리하기 위해 수신기(340)로부터 적어도 하나의 전기 리드를 통해 정보를 수신하도록 배열된 직렬 버스 수신기를 포함할 수 있다. 직렬 버스 대신에, 수신기는 병렬 버스 수신기를 포함할 수 있다.

장치(300)는 도 3에 도시되지 않은 추가 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 장치(300)는 근거리 통신(Near-Field Communication, NFC) 트랜시버를 포함할 수 있다. NFC 트랜시버는 NFC, Bluetooth, Wibree 또는 유사한 기술과 같은 NFC 기술을 하나 이상 지원할 수 있다. 일부 실시예에서, 장치(300)에는 위에서 설명된 적어도 하나의 장치가 부족할 수 있다. 예를 들어, 일부 장치(300)에는 UI(350)가 부족할 수 있다.

프로세서(310), 메모리(320), 송신기(330), 수신기(340) 및/또는 UI(350)는 다양한 방식으로 장치(300) 내부의 전기 리드에 의해 상호 연결될 수 있다. 예를 들어, 전술한 장치 각각은 장치(300) 내부의 마스터 버스(master bus)에 개별적으로 연결되어 장치가 정보를 교환할 수 있도록 할 수 있다. 그러나, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 이는 단지 하나의 예일 뿐이며 실시예에 따라 전술한 장치 중 적어도 두 개를 상호 연결하는 다양한 방식이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 선택될 수 있다.

도 4는 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따라 광 신호의 스펙트럼을 성형하는 첫 번째 예를 도시한다. 도 4에서, 뚜렷한 스펙트럼 특성, 예를 들어 좁은 별개의 스펙트럼 피크(410)는 제1 파장(430)과 제2 파장(440) 사이의 파장 범위(420)에 걸쳐 스윕된다. 즉, 파장 범위(420)는 최대 스윕 폭이다다. x축은 파장을 나타내고 y축은 진폭을 나타낸다. 좁은 개별 스펙트럼 피크(410)는 레이저에서 광 스펙트럼을 나타낼 수 있으며, 이는 도 1 및 2의 광 신호(104)와 같이 전체 광학 경로를 따라 광 신호의 스펙트럼을 결정한다. 스펙트럼(410)의 피크는 특정 시점의 광 신호일 수 있다. 도 4에서, 좁은 별개 스펙트럼 피크(410)의 진폭은 일정하게 유지되는 반면, 좁은 별개 스펙트럼 피크(410)의 위치는 제1 파장(430)과 제2 파장(440) 사이에서 스윕된다. 일부 실시예에서, 파장 범위(420)에 걸쳐 스윕된 스펙트럼 피크는 더 넓은 스펙트럼 분포일 수 있다. 즉, 이는 여러 주파수에서 0이 아닌 진폭을 포함할 수 있다. 스위핑 파장 범위(420)는 스펙트럼 특성의 피크 파장의 위치 범위를 기술한다. 스펙트럼의 일부는 특히 더 넓은 스펙트럼 분포의 경우 스위핑 파장 범위(420) 외부에 있을 수 있다. 피크를 포함한 광원의 스펙트럼 모양과 진폭은 스위핑 중에 변조될 수 있다.

광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 예를 들어 도 1의 적어도 하나의 프로세서(150)에 의해 일정 기간 동안 스윕되어 매끄러운 스펙트럼 프로파일을 얻을 수 있다. 특별한 경우, 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 일정 기간 동안 여러 번 변경될 수 있다. 예를 들어, 뚜렷한 스펙트럼 특성은 연속적으로 스윕되거나 여러 번 이동되어 많은 수의 피크를 생성하여 스펙트럼 프로파일이 부드러워질 수 있다. 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성의 강도는 스위핑/시프트 중에도 조정될 수 있다. 상기 기간은 인간 눈의 지속 시간에 해당할 수 있다. 따라서 광 신호는 상기 기간 동안 사람의 눈에 결맞음성이 없는 것으로 관찰될 수 있다.

일부 실시예에서, 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 수 나노미터 범위 내에서 스윕될 수 있다. 예를 들어, 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 상기 기간 동안 약 2 나노미터만큼 스윕될 수 있다. 즉, 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성의 스위핑 파장 범위(420)의 최대 이동은 약 2 나노미터일 수 있다. 예를 들어, 신호의 파장은 중심 파장 주위로 +/- 1 나노미터만큼 스윕될 수 있다. 일부 실시예에서, 신호의 파장은 중심 파장 주위로 +/- 5 나노미터만큼 스윕될 수 있다. 일부 실시예에서, 진폭이 스위핑 파장 범위의 끝점을 향해 감소하는 것과 같은 진폭 변조와 관련하여 더 넓은 스위핑 파장 범위가 사용된다.

광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 상기 기간 동안 제1 파장(430)과 제2 파장(440) 사이에서 스윕/편이될 수 있다. 즉, 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 상기 기간 동안 한 번 이상, 즉 여러 번 이동될 수 있다. 예를 들어, 뚜렷한 스펙트럼 특성은 해당 기간 동안 제1 파장(430)에서 제2 파장(440)으로 점진적으로 이동될 수 있다. 대안적으로, 뚜렷한 스펙트럼 특성은 가능하면 점진적으로 제1 파장(430)에서 제2 파장(440)으로, 그런 다음 제2 파장(440)에서 다시 제1 파장(430)으로 이동될 수 있다. 일부 실시예에서, 뚜렷한 스펙트럼 특성은 임의의 순서로 중심 파장으로부터 스위핑 파장 범위(420)의 끝점(430 및 440)을 향해 스위핑될 수 있다.

일부 실시예에서, 각 시프트의 스텝 크기가 동일하도록 뚜렷한 스펙트럼 특성을 균일하게 스윕/시프트하여 간단한 구현을 가능하게 할 수 있다. 대안적으로, 특정한 하드웨어 제한에 대처하기 위해, 뚜렷한 스펙트럼 특성은 각 시프트의 스텝 크기가 동일하지 않도록 불균일하게 스윕/시프트될 수 있다.

광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 상기 기간 동안 연속적으로, 즉 논스톱으로 스위프/시프트되어 광 신호의 결맞음성을 떨어뜨리고 인간의 눈에 의한 결맞음성 없는 검출을 가능하게 할 수 있다. 보다 구체적으로, 일부 실시예에서, 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 이산적인 방식으로 연속적으로 스위프/시프트될 수 있다. 즉, 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 상기 기간 동안 연속적인 방식으로 여러 번 이동될 수 있다. 뚜렷한 스펙트럼 특성의 스펙트럼 형태도 상기 기간 동안 변할 수 있다. 즉, 뚜렷한 스펙트럼 특성의 스펙트럼 형태는 파장 변화와 관련하여 변할 수 있다. 일부 실시예에서, 스위핑 파장 범위는 상기 기간 동안 여러 번 스위프된다.

일부 실시예에서, 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성의 강도 및/또는 스펙트럼 형태는 예를 들어 도 1의 적어도 하나의 프로세서(150)에 의해 스위핑/시프트 중에도 변경될 수 있다. 스펙트럼 형태의 보다 일반적인 변조도 가능하며, 이는 예를 들어 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성의 강도 변경 및/또는 광원 변경으로 인한 결과일 수 있다.

일부 실시예에서, 광원은 레이저 소스일 수 있고 광 신호는 레이저 신호일 수 있다. 예를 들어, 레이저 소스는 개방형 공동 다이오드 레이저일 수 있다. 예를 들어 레이저는 HMD와 같은 작업용 격자를 더 쉽게 구현하는 데 사용될 수 있다.

인간의 눈의 시력 지속 시간은 개인에 따라 다를 수 있으므로 시력 지속 시간은 사람마다 다를 수 있다. 일부 실시예에서, 인간 눈의 시야 지속 시간은 20밀리초라고 가정할 수 있으며, 따라서 상기 기간도 20밀리초일 수 있다. 그러므로, 광 신호는 상기 기간 동안 사람의 눈에 결맞음성이 없는 것으로 관찰될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 상기 기간은 5~200밀리초이다.

도 5는 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따라 광 신호의 스펙트럼을 성형하는 제2 예를 도시한다. 또한 도 5에서는 뚜렷한 스펙트럼 특성, 예를 들어 좁고 뚜렷한 스펙트럼 피크(510)는 제1 파장(530)과 제2 파장(540) 사이의 스위핑 파장 범위(520)에 걸쳐 스윕된다. 즉, 파장 범위(520)는 최대 스윕 폭이다. x축은 파장을 나타내고 y축은 진폭을 나타낸다. 다시, 좁고 뚜렷한 스펙트럼 피크(510)는 레이저에서의 광 스펙트럼을 나타낼 수 있으며, 이는 도 1 및 도 2의 광 신호(104)와 같이 전체 광학 경로를 따라 광 신호의 스펙트럼을 결정한다.

광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 도 4의 실시예와 유사하게 스윕/시프트될 수 있지만 스펙트럼 성형, 즉 도 5에 도시된 스펙트럼 성형의 경우, 광 신호의 진폭은 파장의 함수에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 예를 들어 더 낮은 진폭은 파장 범위(520)의 끝점에 더 가깝게, 즉 제1 파장(530) 및 제2 파장(540)에 더 가깝게 사용될 수 있다. 도 5에서는 스위핑 파장 범위(520)의 중간에 가장 높은 진폭이 표시된다. 일부 실시예에서, 가장 높은 진폭은 스위핑 파장 범위(520)의 다른 부분에 위치할 수 있다. 스펙트럼에 날카로운 모서리가 있는 경우 이러한 모서리는 피크처럼 동작할 수 있다. 따라서 광 신호의 진폭은 파장 범위(520)의 끝점에 더 가까운 파장을 사용하여, 즉 제1 파장(530) 및 제2 파장(540)에 접근할 때 진폭이 0에 접근하도록 변경될 수 있다. 그러나 일부 실시예에서 스위핑은 스위핑 파장 범위의 끝점에서 더 오래 머무르는 정현파 패턴을 따를 수 있다. 따라서 균일한 분포라도 스위핑 중에 강도를 적극적으로 제어해야 할 수 있다. 일반적으로 스펙트럼 성형의 이점은 검출기의 관점, 즉 사람의 눈에서 결맞음(coherence) 특성을 성형할 수 있다는 것이다. 일부 실시예에서, 파장 범위(520)에 걸쳐 스윕된 스펙트럼 피크는 더 넓은 스펙트럼 분포일 수 있다.

일반적으로, 광 신호의 스펙트럼은 일정 기간 동안 성형될 수 있으며, 상기 기간은 인간 눈의 시야 지속 시간에 해당한다. 스펙트럼의 상기 성형(shaping)은 상기 기간 동안 광 신호의 독특한 스펙트럼 특성을 스위핑하는 단계, 스위핑 파장 범위에서의 최대 진폭과 비교하여 더 낮은 진폭이 스위핑 파장 범위의 끝점에서 사용되도록 파장의 함수로서 광 신호의 진폭을 변경하는 단계, 매끄러운(smooth) 스펙트럼 프로파일을 달성하기 위해 상기 기간 동안 광 신호의 스펙트럼 형태를 변경하는 단계 및/또는 매끄러운 스펙트럼 프로파일을 달성하기 위해 상기 기간 동안 광 신호의 강도를 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 별개의(distinct) 스펙트럼 특성의 피크 대신 더 넓은 스펙트럼 분포가 스윕될 수 있다.

도 6은 본 발명의 적어도 일부 실시예에 따른 방법의 흐름도이다. 예시된 방법의 단계는 광 도파관 배열체에서 또는 도 3의 장치(300)에 의해 수행될 수 있거나, 내부에 설치된 경우 그 기능을 제어하도록 구성된 제어 메커니즘에서 수행될 수 있다.

상기 방법은 단계(610)에서 광원에 의해 광 신호를 광 도파관 배열체의 적어도 하나의 광 도파관으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 상기 방법은 단계(620)에서 적어도 하나의 광 도파관에 의해 광원으로부터 광 신호를 수신하는 단계 및 광 신호를 인간의 눈에 전달하여 도파관 기반 디스플레이를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 마지막으로, 상기 방법은 단계(630)에서 일정 기간 동안 광 신호의 스펙트럼의 성형(shaping)을 야기하도록 적어도 하나의 프로세서에 의해 광원을 제어하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 기간은 인간 눈의 시야 지속 시간에 대응한다.

개시된 본 발명의 실시예는 본 명세서에 개시된 특정 구조, 프로세스 단계, 또는 물질에 제한되지 않고, 관련 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 인식되는 바와 같이 그 등가물로 확장된다는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 특정 실시예들을 기술하는 목적으로 사용될 뿐, 제한하는 것으로 의도되지는 않는다는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서 전반에 걸쳐 하나의 실시예 또는 실시예에 대한 언급은, 실시예와 관련하여 설명된 특정한 특징, 구조 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에서의 "하나의 실시예에서(in one embodiment)" 또는 "실시예에서(in an embodiment)"의 어구 (phrase)의 출현이, 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 예를 들어, "약" 또는 "실질적으로"와 같은 용어를 사용한 수치값에 대한 참조가 이루어질 경우, 정확한 수치값이 또한 개시 된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 복수의 항목, 구조적 엘리먼트, 구성 요소 및/또는 재질이, 편의상 공통 목록에 제시될 수 있다. 그러나, 이러한 리스트들은, 상기 리스트의 각 멤버가 별도의 고유한 멤버로서 개별적으로 식별되는 것처럼 해석되어야 한다. 따라서, 그러한 리스트의 개별적인 멤버는, 반대적인 지시가 없는 한, 공통 그룹 내의 그들의 프리젠테이션에 기초하여 동일한 리스트의 임의의 다른 멤버의 사실상 등가물(defacto equivalent)로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들 및 예는, 본 명세서에서 그의 다양한 컴포넌트들에 대한 대안들과 함께 지칭될 수 있다. 그러한 실시예들, 예들, 및 대안들은, 서로의 사실상 등가물(de facto equivalents)로서 해석되어서는 안 되며, 본 발명의 별개의 그리고 자율적인 표현들로서 간주 되어야 한다는 것으로 이해되어야 한다.

예시적인 실시예에서, 예를 들어 도 3의 장치(300)와 같은 장치는 위에서 설명된 실시예 및 이들의 임의의 조합을 수행하기 위한 수단을 포함할 수 있다.예시적인 실시예에서, 컴퓨터 프로그램은 위에서 설명된 실시예 및 이들의 임의의 조합에 따른 방법을 발생시키도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품은 위에서 설명된 실시예 및 이들의 임의의 조합을 포함하는 프로세스를 수행하도록 프로세서를 제어하도록 구성될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 예를 들어 도 3의 장치(300)와 같은 장치는 적어도 하나의 프로세서, 및 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 적어도 하나의 메모리를 포함할 수 있고, 여기서, 적어도 하나의 메모리 및 컴퓨터 프로그램 코드는 적어도 하나의 프로세서를 이용하여 장치가 적어도 위에서 설명된 실시예 및 이들의 임의의 조합을 수행하게 하도록 구성된다.

또한, 설명된 특징, 구조 또는 특성은, 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다. 선행하는 설명에서, 본 발명의 실시예들의 완전한 이해를 제공하기 위해, 길이, 폭, 형상 등의 예와 같은, 다수의 특정 세부사항들이 제공된다. 그러나, 당업자라면, 본 발명이 하나 이상의 특정 세부사항 없이 또는 다른 방법, 구성요소, 재질 등과 함께 실시될 수 있다는 것으로, 인식할 것이다. 다른 경우에, 본 발명의 양태를 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 주지의 구조, 재질 또는 동작은 상세히 도시되거나 설명되지 않는다.

전술한 예들이 하나 이상의 특정 응용에서 본 발명의 원리들을 예시적으로 설명하지만, 발명의 창의적인 능력을 행사하지 않고도 및 발명의 원리나 개념으로부터 이탈하지 않고도, 구현의 형태, 용도 및 세부사항에서의 수많은 모사(modification)가 이루어질 수 있다는 것이, 당업자에게는 명백할 것이다. 따라서, 이하에서 기술되는 청구항들에 의한 것을 제외하고는, 본 발명이 제한되는 것으로 의도되지 않는다.

"포함하는(to comprise)" 및 "포함하는(to include)"이라는 동사는, 본 문서에 기재되지 않은 특징의 존재를 배제하거나 요구하지 않는 개방적인 제한으로서, 본 문서에서 사용된다. 종속항에 기재된 특징들은, 달리 명시적으로 언급되지 않는 한, 상호 자유롭게 결합 가능하다. 더욱이, 본 명세서 전반에 걸쳐 "a" 또는 "an"의 사용, 즉 단수 형태는, 복수의 것을 배제하지 않는다는 것으로, 이해되어야 한다.

본 발명의 적어도 일부 실시예가, HMD 및 HUD 분야에서 산업적인 응용을 발견한다.

<두문자어 리스트>
ASIC Application-Specific Integrated Circuit
FPGA Field-Programmable Gate Array
HMD Heam-Mounted Display
HUD Head-Up Display
LCOS Liquid Crystal on Silicon
LED Light-Emitting Diode
NFC Near-Field Communication
MEMS Microelectromechanical System
ROI Region of Interest
UI User Interface
WLAN Wireless Local Area Network
<참조 기호 목록>
100 광 필드(Light field)
102 광 가이드(Optical guides)
103 인-커플링 구조체(In-coupling structure)
104 광(Light)
110 도파관(Waveguide)
111 인터페이스, 눈을 향함(Interface, towards an eye)
112 요소(Elements)
113 반대 인터페이스, 세상을 함향(Opposite interface, towards the world)
114 제1광신호(First light signal)
115 제2광신호(Second light signal)
116 반사 광신호(Reflected light signal)
120 눈(Eye(s))
130 거울(Mirror)
140 광원(Light sources)
150 프로세서(Processor)
300 - 350 도 3의 장치의 구조(Structure of the apparatus of FIGURE 3)
410, 510 스펙트럼의 피크(Peak in spectrum)
420, 520 스위핑 파장 범위(Sweeping wavelength range)
430, 530 제1파장(First wavelength)
440, 540 제2파장(Second wavelength)
610 - 630 도6의 방법의 단계(Phases of the method of FIGURE 6)

Claims (13)

1. - 광 도파관 배열체의 적어도 하나의 광 도파관에 광 신호를 전송하도록 배열된 광원;
   - 적어도 하나의 광 도파관, 여기서 상기 적어도 하나의 광 도파관은, 도파관-기반 디스플레이를 생성하기 위하여, 광원으로부터 광 신호를 수신하고 광 신호를 사람의 눈에 전달하도록 배열됨; 및
   - 상기 광원을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서, 여기서 상기 적어도 하나의 프로세서는 일정 기간 동안 광 신호의 스펙트럼을 성형하도록 구성되며, 상기 기간은 인간 눈의 시야 지속 시간(persistence time of vision of the human eye)에 대응하고, 여기서 상기 적어도 하나의 프로세서는 또한 상기 기간 동안 제1파장과 제2파장 사이의 광 신호의 스펙트럼의 성형(shaping)을 유발하도록 구성되고, 상기 스펙트럼의 성형은 상기 기간 동안 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성(distinct spectral characteristic)을 스윕(sweeping)하는 것을 포함함;을 포함하는 광 도파관 배열체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 상기 기간 동안 균일하게 스윕되는 광 도파관 배열체.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 해당 기간 동안 연속적으로 스윕되는 도파관 배열체.
   
4. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성은 해당 기간 동안 약 2나노미터만큼 스윕되는 도파관 배열체.
   
5. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스펙트럼 성형은 스위핑 파장 범위의 가장 높은 진폭과 비교하여 더 낮은 진폭이 스위핑 파장 범위의 끝점에서 사용되도록 파장의 함수로서 광 신호의 진폭을 변경하는 것을 포함하는 도파관 배열체.
   
6. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스펙트럼의 성형은 매끄러운 스펙트럼 프로파일(smooth spectral profile)을 달성하기 위해 상기 기간 동안 광 신호의 스펙트럼 성형을 변경하는 것을 포함하는 도파관 배열체.
   
7. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스펙트럼 성형은 매끄러운 스펙트럼 프로파일을 달성하기 위해 상기 기간 동안 광 신호의 강도를 변경하는 것을 포함하는 도파관 배열체.
   
8. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 광원은 레이저 소스이고, 상기 광 신호는 레이저 신호인 도파관 배열체.
   
9. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기간은 인간 눈의 시야 지속 시간에 상응하는 약 수십 밀리초이고, 바람직하게는 5 - 200 밀리초, 예를 들어 20밀리초인 도파관 배열체.
   
10. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 광 신호의 유효 결맞음 길이(effective coherence length)를 단축시키도록 상기 기간 동안 광 신호의 스펙트럼의 상기 성형을 유발하도록 구성되는 도파관 배열체.
    
11. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 따른 광 도파관 배열체를 포함하는 헤드-마운트 디스플레이 또는 헤드-업 디스플레이.
    
12. - 광원에 의해 광 신호를 광 도파관 배열체의 적어도 하나의 광 도파관으로 전송하는 단계;
    - 도파관-기반 디스플레이를 생성하기 위하여, 적어도 하나의 광 도파관에 의해 광원으로부터 광 신호를 수신하고 상기 광 신호를 인간의 눈에 전달하는 단계; 및
    - 일정 기간 동안 상기 광 신호의 스펙트럼을 성형하도록 적어도 하나의 프로세서에 의해 광원을 제어하는 단계, 상기 기간은 인간 눈의 시야 지속 시간에 대응함;및
    - 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해, 상기 기간 동안 제1 파장과 제2 파장 사이에서 광 신호의 스펙트럼의 성형을 유발하는 단계, 여기서 상기 스펙트럼의 성형은 상기 기간 동안 광 신호의 뚜렷한 스펙트럼 특성(distinct spectral characteristic)을 스윕(sweeping)하는 것을 포함함;를 포함하는 광 도파관 배열 방법.
    
13. 프로그램이 장치에 의해 실행될 때, 상기 장치가 제12항에 따른 방법을 수행하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램.