KR101878520B1 - 투시형 디스플레이를 위한 교감적 시각 적응 - Google Patents

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Abstract

뷰어의 공통 초점면에 제 1 영상 및 제 2 영상을 중첩하기 위한 방법은 제 1 영상을 형성하는 단계, 및 뷰어의 동공으로 축을 따라 제 1 영상 및 제 2 영상을 안내하는 단계를 포함한다. 본 방법은 공통 초점면에 제 1 영상의 초점을 맞추기 위해 적응적 발산 광학소자에서 제 1 영상 및 제 2 영상을 조정 가능하게 발산시키는 단계, 및 공통 초점면에 제 2 영상의 초점을 맞추기 위해 적응적 수렴 광학소자에서 제 2 영상을 조정 가능하게 수렴시키는 단계를 포함한다.

Description

투시형 디스플레이를 위한 교감적 시각 적응{SYMPATHETIC OPTIC ADAPTATION FOR SEE-THROUGH DISPLAY}
투시형 디스플레이(see-through display)는 디스플레이 영상과 외부 영상을 통합하여, 이 두 영상을 동일한 물리적 공간 내에 제시한다. 이러한 디스플레이는 착용 가능한 두부 장착 디스플레이 시스템(head-mounted display system)에서 사용될 수 있으며, 그러한 디스플레이는 고글, 헬멧, 또는 다른 안경류와 결합될 수 있다. 투시형 디스플레이는 뷰어(viewer)가 개인 사생활(privacy) 및 이동성을 가지면서 컴퓨터, 비디오 게임, 미디어 플레이어(media player), 또는 다른 전자 디바이스로부터 영상을 시청할 수 있게 해준다. 각각의 눈에 하나씩 두 개의 상이한 디스플레이 영상을 제시하도록 구성될 때, 이러한 접근 방법은 입체(예를 들어, 가상 현실) 디스플레이를 위해 사용될 수 있다.
긍정적인 시청 경험을 제공하기 위해, 두부 장착 디스플레이 시스템은 소정의 시각 관련성(ocular relationship)을 고려하여 구성될 수 있다. 하나의 그러한 관련성은 외부 장면 내의 배경 피사체(background subject)에 대한 디스플레이 영상의 초점면의 위치이다. 디스플레이 영상의 초점면이 배경 피사체로부터 너무 떨어져 있으면, 뷰어는 초점을 맞추는 데에 어려움을 가질 수 있으며 눈의 피로를 경험할 수 있다.
본 개시의 하나의 실시예는 뷰어의 공통 초점면에 제 1 영상 및 제 2 영상을 중첩하기 위한 방법을 제공한다. 본 방법은 제 1 영상을 형성하는 단계, 및 뷰어의 동공으로의 축을 따라 제 1 영상 및 제 2 영상을 안내하는 단계를 포함한다. 본 방법은 공통 초점면에 제 1 영상의 초점을 맞추기 위해 적응적 발산 광학소자에서 제 1 영상 및 제 2 영상을 조정 가능하게 발산시키는 단계, 및 공통 초점면에 제 2 영상의 초점을 맞추기 위해 적응적 수렴 광학소자에서 제 2 영상을 조정 가능하게 수렴시키는 단계를 포함한다.
상술한 발명의 요약은 이 개시의 선택된 부분을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공되며 주요한 또는 필수적인 특징을 식별하기 위해 제공되지 않는다. 특허청구범위에 의해 정의되는 청구된 발명 대상은 이러한 요약의 내용으로 제한되지 않으며 본 명세서에서 언급된 문제 또는 단점을 다루는 구현으로 제한되지도 않는다.
도 1 및 도 2는 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 두부 장착 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 뷰어의 공통 초점면에 제 1 영상 및 제 2 영상을 중첩하기 위한 예시적인 환경을 도시한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 뷰어의 공통 초점면에 제 1 영상 및 제 2 영상을 중첩하기 위한 예시적인 방법을 도시한다.
이제 본 개시의 양태가 위에서 나열된 도시된 실시예를 참조하여 예로서 설명될 것이다. 하나 이상의 실시예에서 실질적으로 동일할 수 있는 컴포넌트, 프로세스 단계, 및 다른 구성요소는 동등하게 식별되며 최소한도로 반복하여 설명된다. 그러나, 동등하게 식별된 구성요소도 또한 어느 정도 상이할 수 있다는 것을 유의해야 할 것이다. 본 개시에 포함된 도면이 개략적이며 일반적으로 축척에 따라 도시되지 않는다는 것을 또한 유의해야 할 것이다. 오히려, 도면에 도시된 다양한 도면 축척, 종횡비(aspect ratio), 및 구성요소 개수는 소정의 특징 또는 관련성을 보다 용이하게 파악할 수 있도록 의도적으로 왜곡될 수 있다.
도 1은 하나의 실시예에서 두부 장착 디스플레이 시스템(10)을 도시한다. 두부 장착 디스플레이 시스템(10)은 비디오 디스플레이 안경류(video-display eyewear)의 예이다. 그것은 통상의 안경 또는 선글라스와 상당히 유사할 수 있다. 그러나, 이러한 시스템은 착용자의 시청을 위해 디스플레이 영상을 투사하는 투시형 디스플레이 디바이스(see-through display device)(12A 및 12B)를 포함한다. 특히, 디스플레이 영상은 착용자의 눈의 바로 앞쪽에 투사된다. 따라서, 두부 장착 디스플레이 시스템(10)은 착용자의 눈의 앞쪽 가까운 거리에 디스플레이 디바이스를 위치시키는 착용 가능한 마운트(mount)(14)를 포함한다. 도 1에서, 착용 가능한 마운트는 종래의 안경 프레임의 형태를 갖는다.
디스플레이 디바이스(12A 및 12B)는 착용자가 디스플레이 영상뿐만 아니라 외부 장면을 시청할 수 있도록 적어도 부분적으로 투명하다. 하나의 시나리오에서, 디스플레이 영상 및 외부 장면 내의 다양한 피사체는 착용자가 외부 피사체로부터 디스플레이 영상으로 또는 그 반대로 그의 또는 그녀의 초점을 이동시킬 수 있도록 상이한 초점면을 가질 수 있다. 또 다른 시나리오에서, 디스플레이 영상 및 적어도 하나의 외부 피사체는 후술되는 바와 같이 동일한 초점면을 공유할 수 있다.
도 1에서 계속하면, 두부 장착 디스플레이 시스템(10)은 제어기(16)를 포함하며, 제어기(16)는 디스플레이 영상을 형성하고 외부 장면의 시청을 가능하게 하도록 디스플레이 디바이스(12A 및 12B)의 내부 컴포넌트를 제어한다. 하나의 실시예에서, 제어기(16)는 디스플레이 디바이스(12A 및 12B)가 동일한 디스플레이 영상을 동시에 투사하게 할 수 있으며, 그 결과 착용자의 우측 눈과 좌측 눈이 동시에 동일한 영상을 수신한다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이 디바이스는 약간 상이한 영상을 동시에 투사할 수 있으며, 그 결과 착용자가 입체 영상, 즉 3 차원 영상을 인지한다. 도 2는 또 다른 예시적인 두부 장착 디스플레이 시스템(18)을 도시한다. 두부 장착 디스플레이 시스템(18)은 바이저(visor, 20)를 갖는 헬멧이며, 바이저(20) 뒤에 디스플레이 디바이스(12A 및 12B)가 배열된다. 두부 장착 디스플레이 시스템(18)은 비디오 게임으로부터 항공(aviation)에 이르는 응용(application)에서 사용될 수 있다.
도 3은 하나의 실시예에서 예시적인 투시형 디스플레이 디바이스(12)의 양태를 도시한다. 디스플레이 디바이스는 조명기(illuminator, 22) 및 영상 형성기(image former, 24)를 포함한다. 하나의 실시예에서, 조명기는 백색 발광 다이오드(LED)와 같은 백색 광원을 포함할 수 있다. 조명기는 백색 광원의 방사물을 시준하고 그러한 방사물을 영상 형성기로 지향하기 위한 적절한 광학소자를 더 포함할 수 있다. 영상 형성기는 액정 디스플레이(LCD) 어레이와 같은 광 밸브(light valve)들의 직사각형 어레이를 포함할 수 있다. 어레이의 광 밸브는 디스플레이 영상의 화소를 형성하는 것과 같이 관통하여 투과된 시준 광의 양을 공간적으로 변화시키고 시간적으로 변조시키도록 배열될 수 있다. 또한, 영상 형성기는 색상 디스플레이 영상이 형성될 수 있도록 광 밸브와 함께 레지스트리(registry) 내에 적절한 광 필터링 엘리먼트를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 조명기는 하나 이상의 변조 레이저를 포함할 수 있으며, 광 형성기는 디스플레이 영상을 형성하도록 변조와 동시에 레이저의 방사를 래스터링(raster)하도록 구성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 영상 형성기(24)는 디스플레이 영상을 형성하도록 배열된 변조 컬러 LED(modulated color LED)들의 직사각형 어레이를 포함할 수 있다. 컬러 LED 어레이는 그 자신의 광을 방출하므로, 디스플레이 디바이스에서 조명기(16)가 생략될 수 있다.
위에서 검토된 실시예에서, 영상 형성기(24)(및 존재하는 경우 조명기(22))는 제어기(16)에 동작 가능하게 결합된다. 제어기는 영상 형성기에 의해 수신되는 경우 요구된 디스플레이 영상이 형성되게 하는 적절한 제어 신호를 제공한다. 제어기는 본 명세서에 설명된 임의의 제어 또는 프로세싱 동작은 물론 다른 동작도 실행하도록 더 구성될 수 있다. 제어기(16)의 일부 기능적 컴포넌트가 지금부터 설명된다.
도 3에서 계속하면, 영상 형성기(24)는 디스플레이 영상을 투시형 다중 경로 광학소자(multipath optic, 26) 내로 투사하도록 배열된다. 다중 경로 광학소자는 뷰어, 즉 디스플레이 디바이스가 설치된 두부 장착 디스플레이 시스템의 착용자의 동공(28)으로 디스플레이 영상을 반사하도록 구성된다. 다중 경로 광학소자는 디스플레이 디바이스 외부에 뷰어에 대향하여 배열된 장면(30)의 외부 영상을 뷰어의 동공으로 전달하도록 또한 구성된다. 이러한 방식으로, 다중 경로 광학소자는 디스플레이 영상 및 외부 영상을 동일한 축(A)을 따라 동공으로 안내하도록 구성될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 장면(30)은 하나 이상의 정지된 또는 이동하는 전경 피사체(foreground subject, 32)를 포함할 수 있다. 전경 피사체는 배경 피사체(34)의 앞쪽에, 즉 배경 피사체와 디스플레이 디바이스 사이에 배열된다.
외부 영상을 동공(28)으로 전달함과 아울러 디스플레이 영상을 반사시키기 위해, 다중 경로 광학소자(26)는 광학 빔 스플리터(optic beam splitter)에서 발견되는 바와 같이 부분적으로 반사하며 부분적으로 투과하는 구조를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 다중 경로 광학소자는 부분적으로 은도금된 미러를 포함할 수 있다. 또 하나의 실시예에서, 다중 경로 광학소자는 얇은 터닝 필름(thin turning film)을 지지하는 굴절 구조를 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 다중 경로 광학소자(26) 내의 굴절 구조가 광 출력을 갖도록 구성될 수 있다. 디스플레이 영상이 영상 형성기(24)의 평면과 상이한 초점면 내의 가상 영상(virtual image)으로 제공되도록, 제어된 주시각(vergence)에서 디스플레이 영상을 동공(28)으로 안내하기 위해 다중 경로 광학소자(26) 내의 굴절 구조가 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 다중 경로 광학소자가 광 출력을 제공하지 않을 수 있으며, 후술된 바와 같이 다른 광 엘리먼트의 발산 및/또는 수렴 출력을 통해 가상 디스플레이 영상(virtual display image)이 형성될 수 있다. 도 3에서, 가상 디스플레이 영상의 겉보기 위치(apparent position)가 예를 들어 참조번호 36으로 도시된다.
하나의 실시예에서, 조명기(22), 영상 형성기(24) 및 다중 경로 광학소자(26)의 조합된 광 출력은 예를 들어 '무한대에(at infinity)' 초점이 형성된 가상 디스플레이 영상을 투사하는 것일 수 있다. 디스플레이 디바이스를 통해 시청된 장면이 상대적으로 큰 필드 깊이를 가지는 경우에 이러한 구성은 추가된 수렴 또는 발산 광학소자가 없더라도 긍정적인 투시형 디스플레이 경험을 제공할 수 있다. 그러나, 필드 깊이가 얕은 경우에 이러한 구성은 덜 긍정적인 경험을 제공할 수 있다. 인간의 두뇌가 눈의 초점을 제어하는 방식이 본 명세서에서 이슈가 된다. 요약하면, 두뇌는 장면 내의 복수의 배경 피사체와 대립한다. 상이한 깊이로 배열된 배경 피사체에 대해 상이한 초점을 설정하지 않고, 두뇌는 모든 배경 영상에 대해 공통 초점을 사용하려고 시도할 것이다. 따라서, 두부 장착 디스플레이 시스템의 착용자가 무한대에 초점이 형성된 가상 디스플레이 영상을 시청하면서 벽으로부터 5 미터 떨어져 대면하고 있으면, 디스플레이 영상은 벽의 앞쪽에 부유하여 나타날 것이며, 벽과 디스플레이 영상은 모두 착용자의 눈의 초점에서의 변화 없이 분해될 것이다. 그런 다음, 착용자가 그의 또는 그녀의 얼굴의 앞쪽에 손을 위치시키면, 손을 분해하는 것이 초점에서의 변화를 유도할 것이며, 손이 초점이 맞으면, 벽과 가상 디스플레이 영상은 희미하게 보일 것이다.
그러나, 배경 영상을 정렬하기 위한 두뇌의 시도는 눈의 유한한 필드 깊이(depth of field)에 의해 제한된다. 본 실시예에서의 뷰어가 벽에 더 가까이, 예를 들어 30cm까지 이동하면, 동일한 각막 초점에 대해 무한대에 투사된 가상 디스플레이 영상과 벽을 선명하게 그려내는 것이 불가능할 것이다. 그렇게 하기 위한 시도를 계속하는 경우에 뷰어는 눈의 피로 및 두통을 경험할 수 있다.
이들 문제 때문에, 도 3의 투시형 디스플레이 디바이스(12)는 조정 가능한 (즉, 이동 가능한) 초점면에 가상 디스플레이 영상을 투사하도록 구성된다. 초점면은 배경 피사체(34)까지의 거리 및 다른 요인에 응답하여 동적으로 조정된다. 따라서, 투시형 디스플레이 디바이스(12)는 적응적 발산 렌즈(adaptive diverging lens, 38) 및 발산 렌즈 드라이버(40A)를 포함한다. 적응적 발산 렌즈는 조정 가능한 광 출력을 갖는 적응적 발산 광학소자의 일 예이다. 적응적 발산 렌즈는 다중 경로 광학소자와 뷰어의 동공 사이에 배열되며, 디스플레이 영상 및 외부 영상을 조정 가능하게 발산시켜서 표적 초점면에 디스플레이 영상의 초점을 맞추도록 구성된다. 발산 렌즈 드라이버는 적응적 발산 렌즈에 동작 가능하게 결합되며, 렌즈의 광 출력을 조정하도록 구성된다. 발산 렌즈 드라이버는 제어기(16)로부터의 제어 신호에 응답하여 적응적 발산 렌즈의 초점 거리를 제어하도록 구성된다. 이러한 방식으로, 가상 디스플레이 영상의 초점면은 예를 들어 무한대로부터 유한한 깊이로 전후로 이동될 수 있다. 한편, 제어기는 추가로 후술되는 바와 같이 제어기가 초점면의 요구된 표적 위치를 결정 가능하게 하는 하나 이상의 입력 형태를 수신한다.
하나의 실시예에서, 무한대와 30cm 사이에서 적절한 유한한 간격, 예를 들어 연속적인 또는 고정된 증분으로 가상 디스플레이 영상의 초점면을 이동시키도록 적응적 발산 렌즈(38)의 초점 거리가 변화될 수 있다. 일부 실시예에서, 증분은 역격자 공간(reciprocal space)에서 선형으로 배열될 수 있다. 예를 들어 4, 5, 10 또는 100 증분이 존재할 수 있다. 하나의 실시예에서, 증가분은 1/2 디옵터 단계(diopter step)로 배열될 수 있다. 하나의 실시예에서, 적응적 발산 렌즈는 25cm의 초점 거리인 경우에 -4 디옵터의 최대 광 출력을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 적응적 발산 렌즈는 발산 렌즈들의 복합 적층체를 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 렌즈는 변경 가능한 광 출력을 갖는다.
적응적 발산 렌즈(38)가 뷰어의 눈의 바로 앞쪽에 위치되고, 적응적 발산 렌즈(38)가 광 출력을 가지며, 적응적 발산 렌즈(38)의 광 출력이 변경될 수 있으므로, 이러한 렌즈는 그 렌즈를 통해 투과된 장면(30)의 외부 영상을 흐리게 하기 쉽다. 따라서, 디스플레이 디바이스(12)는 적응적 수렴 렌즈(adaptive converging lens, 42) 및 수렴 렌즈 드라이버(40B)도 또한 포함한다. 적응적 수렴 렌즈는 조정 가능한 광 출력을 갖는 적응적 수렴 광학소자의 일 예이다. 적응적 수렴 렌즈는 적응적 발산 렌즈에 대해 다중 경로 광학소자(26)의 대향 측부에 배열되며, 외부 영상을 적응적으로 수렴시켜 표적 초점면에 외부 영상의 초점을 맞추도록 구성된다. 수렴 렌즈 드라이버는 적응적 수렴 렌즈에 동작 가능하게 결합되며, 렌즈의 광 출력을 조정하도록 구성된다. 수렴 렌즈 드라이버는 제어기(16)로부터의 제어 신호에 응답하여 적응적 수렴 렌즈의 초점 거리를 제어하도록 구성된다. 하나의 실시예에서, 적응적 수렴 렌즈의 초점 거리는 적응적 발산 렌즈에 의해 발생된 주시각이 적응적 수렴 렌즈에 의해 정확히 반전되어 장면(30)의 외부 영상에 광 출력이 인가되지 않도록 조정될 수 있다. 하나의 실시예에서, 발산 렌즈의 초점 거리 및 수렴 렌즈의 초점 거리가 교감적으로 조정될 수 있는데, 즉 하나가 증가하는 경우에(즉, 보다 포지티브(positive)한 경우에) 나머지 하나는 감소한다(즉, 보다 네가티브(negative)해진다). 하나의 실시예에서, 증가 및 감소는 동일한 양일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 증가 및 감소는 가능한 비이상성(non-ideality)을 보상하기 위해 상이할 수 있다. 이들 및 다른 실시예에서, 이러한 조정은 또한 상응하여(in concert), 즉 적응적 발산 렌즈의 조정과 적응적 수렴 렌즈의 조정 사이에 지체가 거의 없거나 전혀 없이 수행될 수 있다. 예를 들어, 조정은 푸쉬-풀(push-pull) 방식으로 수행될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 장면의 외부 영상에 일정한 광 출력이 인가되도록 적응적 수렴 렌즈(42)의 초점 거리가 적응적 발산 렌즈(38)의 초점 거리와 연계하여 조정될 수 있다. 후술되는 바와 같이, 뷰어의 근시, 원시 및/또는 노안을 교정하면서 투시형 디스플레이 경험도 또한 제공하기 위해 이러한 접근 방안이 사용될 수 있다.
하나의 실시예에서, 적응적 발산 렌즈(38) 및 적응적 수렴 렌즈(42)는 각각 하나 이상의 전자 광학적으로 동조 가능한 엘리먼트를 포함할 수 있다. 이러한 엘리먼트는 인가된 전기장에 응답하여 변경되는 굴절률을 갖는 재료 상(material phase)을 포함할 수 있다. 이러한 방식에서, 인가된 전기장을 변화시킴으로써, 렌즈의 광 출력(즉, 초점 거리)이 제어 가능하게 변화될 수 있다. 재료 상의 굴절률이 변경되는 전기장에 신속하게 응답하므로, 적응적 렌즈는 인간의 눈의 초점 순응(focal-point accommodation)의 기간 동안에, 예를 들어 75 내지 100 밀리 초로, 신속하게 응답하도록 구성될 수 있다. 이는 응답 시간이 훨씬 더 커질 수 있는 기계적으로 구동되는 적응적 렌즈 시스템보다 유리하다. 본 명세서에서 고려된 실시예에서, 적응적 렌즈의 신속한 응답 시간은 디스플레이 영상 및 외부 영상의 공통 초점면의 즉각적인 이동을 가능하게 한다. 또한, 적응적 렌즈의 신속한 응답 시간은 적응적 수렴 렌즈가 적응적 발산 렌즈의 변경되는 광 출력을 정확하게 트래킹(tracking)하게 할 수 있어서, 디스플레이 영상에 초점이 맞춰지는 경우에는 언제나 외부 영상에 초점이 맞춰진다.
전자 광학적으로 동조 가능한 엘리먼트에 기반하여 적응적 발산 렌즈 및 적응적 수렴 렌즈는 신속한 응답 이외에 다른 장점을 제공한다. 예를 들어, 이러한 렌즈는 공통 로직 디바이스 패밀리(common logic-device family)와의 양립 가능성을 위해 드라이버(40A 및 40B)로부터의 2V 내지 5V 제어 신호에 따라 동작하도록 구성될 수 있다. 또한, 각각의 전자 광학적으로 동조 가능한 엘리먼트는 가시광선에서 약 97%의 투명도를 갖는 얇은 경량 층일 수 있다. 따라서, 세 개의 이러한 엘리먼트를 포함하는 스택은 91%의 투명도, 및 1.5 밀리미터 이하의 두께를 유지할 수 있다. 일부 실시예에서, 다중 경로 광학소자(26)는 디스플레이 및/또는 영상의 감쇠를 감소시키기 위해 적응적 발산 렌즈(38) 및/또는 적응적 수렴 렌즈(42)에 광 결합(예를 들어, 굴절률 정합(index matched))될 수 있다. 다른 실시예에서, 다중 경로 광학소자, 적응적 발산 렌즈, 및 적응적 수렴 렌즈 중 하나 이상은 광 손실을 감소시키기 위한 반사 방지 코팅(anti-reflective coating)을 지원할 수 있다.
이들 장점에도 불구하고, 다양한 변형도 또한 고려되므로 전술한 설명의 양태가 제한적으로 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 미러와 같은 적응적 반사 엘리먼트, 또는 굴절 엘리먼트 및 반사 엘리먼트의 조합이 본 명세서에서 개시된 적응적 발산 광학소자 및 적응적 수렴 광학소자를 적절하게 구체화시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어기(16)는 제어기가 표적 초점면의 요구된 위치를 결정하게 할 수 있는 입력을 수신한다. 따라서, 도 3은 거리 측정기(rangefinder, 44)를 도시한다. 장면(30)에 대향하여 투시형 디스플레이 디바이스(12)의 정면(front face)에 결합된 거리 측정기는 거리 측정기 그 자체와 장면의 배경 피사체(34) 사이의 거리에 응답하는 임의의 디바이스일 수 있다. 이를 위해, 거리 측정기는 펄스를 방출하는 것과 '반향(echo)', 즉 반사된 펄스 또는 회신 펄스(return pulse)를 검출하는 것 사이의 시간을 측정하도록 구성될 수 있다. 펄스는 음파 펄스, 초음파 펄스 또는 광 펄스일 수 있다. 다른 실시예에서, 거리 측정기는 패터닝된 광에 의해 비추어진 장면의 영상을 획득할 수 있다. 거리 측정기로 반사되어 되돌아간 패터닝된 광의 미터 측정(metrics)에 기반하여 배경까지의 거리가 3각 측량(triangulation)될 수 있다.
도 3이 장면(30)에 대향하여 투시형 디스플레이 디바이스(12)의 정면에 결합된 거리 측정기(44)를 도시하지만, 상이하게 구성된 거리 측정기가 다른 곳에 위치될 수 있다. 예를 들어, 거리 측정기는 배경까지의 거리가 예를 들어 동공들의 배향(orientation)에 의해 정의된 바와 같은 뷰어의 눈들의 광 축들 사이의 교차 각(angle of intersection)과 상관되는 기술을 사용할 수 있다. 이러한 원리에 따라 동작하는 거리 측정기는 뷰어의 눈에 대향하여 디스플레이 디바이스의 나머지 측부에 배열될 수 있으며, 그 결과 각 동공의 배향이 보여질 수 있다.
이들 및 다른 실시예에서, 제어기(16)는 가상 디스플레이 영상의 표적 초점면을 거리 측정기에 의해 보고된 거리로 설정할 수 있다. 따라서, 가상 디스플레이 영상과 외부 영상의 공통 초점면의 깊이는 거리 측정기의 출력에 기반하여 결정될 수 있다. 그러나, 이러한 개시에 의해 동일하게 포괄되는 다른 실시예가 거리 측정기를 포함하지 않을 수 있다는 점이 이해될 것이다. 오히려, 제어기(16)는 컴퓨터 시스템 또는 애플리케이션으로부터의 외부 입력과 같은 일부 다른 기준에 기반하여 디스플레이 영상의 초점면을 설정하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 비록 거리 측정기가 포함되는 경우에도, 거리 측정기 출력을 대신하는 방식으로 디스플레이 영상의 초점면을 설정하기 위해 외부 입력이 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 디스플레이 영상이 외부 입력에 기반하여 후방으로 또는 전방으로 이동되도록 거리 측정기 출력이 변경될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 외부 입력이 하나의 초점면을 좌우하며 거리 측정기 출력이 또 다른 초점면을 좌우하는 경우에 추가 프로세싱이 적용될 수 있다. 이러한 프로세싱은 '절충(compromise)' 초점면을 결정할 수 있거나, 대립하는 입력을 분해하기 위한 우선권을 설정할 수 있다.
도 3에서 계속하면, 디스플레이 디바이스(12)는 선형 가속도계(linear accelerometer)(46) 및 자이로스코프 센서(gyroscopic sensor)(48)를 포함한다. 디스플레이 디바이스가 설치된 두부 장착 디스플레이 시스템 내의 임의의 장소에 결합된 이들 센서는 뷰어의 두부의 움직임에 응답하는 신호를 제어기(16)로 제공한다. 하나의 실시예에서, 제어기는 센서에 의해 보고된 바와 같은 뷰어의 두부의 움직임에 부분적으로 기반하여 가상 디스플레이 영상의 적절한 초점면을 결정할 수 있다. 예를 들어, 선형 가속도계는 뷰어의 두부가 디스플레이 디바이스(12)의 광 축으로부터 기울어지는 때를 검출할 수 있으며, 디스플레이 영상 및/또는 외부 영상의 초점 수정이 요구될 수 있다는 것을 표시할 수 있다. 마찬가지로, 초점에서의 변경을 시사하는 뷰어의 두부의 회전을 검출하기 위해 자이로스코프 센서가 사용될 수 있다.
전술한 구성은 뷰어의 공통 초점면에 제 1 영상 및 제 2 영상을 중첩하기 위한 다양한 방법을 가능하게 한다. 따라서, 이제 전술한 구성을 계속 참조하여 이러한 방법의 일부를 예로서 설명한다. 그러나, 본 명세서에서 설명된 방법 및 완전히 이러한 개시 사항의 범위 내에 있는 다른 방법도 또한 다른 구성에 의해 가능할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 물론, 일부 실시예에서, 본 명세서에서 설명되고/되거나 도시된 프로세스 단계 중 일부 프로세스 단계가 본 개시 사항의 범위를 벗어나지 않으면서 생략될 수 있다. 마찬가지로, 프로세스 단계의 도시된 순서는 의도된 결과를 달성하기 위해 항상 요구되지 않을 수 있으며, 도시 및 설명을 용이하게 하기 위해 제공된다. 표시된 조치, 기능 또는 동작 중 하나 이상은 사용되고 있는 특정 전략에 따라 반복적으로 수행될 수 있다.
도 4는 뷰어의 공통 초점면에 제 1 영상 및 제 2 영상을 중첩하기 위한 예시적인 방법(50)을 도시한다. 이러한 실시예에서, 뷰어는 두부 장착 디스플레이 시스템의 착용자이다. 제 1 영상은 두부 장착 디스플레이 시스템 내에 형성된 디스플레이 영상이며, 제 2 영상은 뷰어에 대향하여 배열된 장면의 외부 영상이다. 외부 영상은 배경 피사체의 앞쪽에 배열된 하나 이상의 전경 피사체를 포함할 수 있다.
방법(50)의 52에서, 두부 장착 디스플레이 시스템 내에 디스플레이 영상이 형성된다. 전술한 바와 같이, 디스플레이 영상은 디스플레이 시스템 내에 결합된 임의의 적절한 영성 형성기에 형성될 수 있다. 디스플레이 영상을 형성하는 경우에, 영상 형성기는 디스플레이 영상을 뷰어의 동공 및 망막에 의해 정의된 바와 같은 뷰어의 자연 광 축(natural optical axis)에 수직으로 배열된 무한대에 떨어져 있는 초점면으로 투사할 수 있다.
54에서, 장면의 배경 피사체까지의 거리가 추정된다. 하나의 실시예에서, 배경 피사체까지의 거리를 추정하는 것은 전술한 바와 같이 배경 피사체로부터 음파 반사, 초음파 반사, 또는 광 반사를 검출하는 것을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 배경 피사체까지의 거리를 추정하는 것은 뷰어의 동공 또는 동공들의 배향을 검출하는 것, 예를 들어 뷰어의 눈의 수렴 각(angle of convergence)을 측정하는 것을 포함한다.
본 명세서에서 검토된 실시예에서, 배경 피사체까지의 추정 거리는 제어기에 의해 수신될 수 있으며 다양한 방식으로 사용될 수 있는 데이터이다. 예를 들어, 그것은 후술된 바와 같이 디스플레이 영상 및 외부 영상을 위한 공통 초점면의 선택을 제어하거나 통지할 수 있다. 일부 실시예에서, 디스플레이 영상이 형성되는 방식을 제어하기 위해, 예를 들어 선행하는 52에서, 이러한 데이터도 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, '무한대에 있는(at infinity)' 피사체를 시청할 때에만 좌측 눈과 우측 눈이 평행한 광 축을 따라 배열된다고 알려져 있다. 그러나, 피사체 및 뷰어가 서로 접근함에 따라, 좌측 눈 및 우측 눈의 광 축은 피사체에서 교차하도록 수렴한다. 따라서, 디스플레이 영상이 피사체와 동일한 초점면에서 편리하게 조망되면, 피사체 및 뷰어가 서로 접근함에 따라, 좌측 눈을 위한 디스플레이 영상은 우측으로 이동될 수 있으며, 우측 눈을 위한 디스플레이 영상은 좌측으로 이동될 수 있다. 하나의 실시예에서, 이러한 이동은 제어 기하 및 시각 원리에 따라 제어기(16)에 의해 수행될 수 있다.
도 4에서 계속하면, 56에서, 뷰어의 두부의 움직임이 검출된다. 하나의 실시예에서, 검출된 움직임은 선형 가속도계를 통해 검출된 바와 같은 선형 가속도를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 검출된 움직임은 자이로스코프 센서에 의해 검출된 바와 같은 회전을 포함할 수 있다. 따라서, 뷰어의 두부의 임의의 회전 또는 기울기가 검출될 수 있다.
58에서, 디스플레이 영상은 다중 경로 광학소자를 통해 뷰어의 동공으로 반사되고 안내된다. 하나의 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 디스플레이 영상은 영상 형성기로부터 다중 경로 광학소자에서의 90도 반사를 통해 뷰어의 동공으로 안내될 수 있다. 60에서, 외부 영상은 다중 경로 광학소자를 통해 뷰어의 동공으로 전달되어 안내된다. 도 3을 더 참조하면, 외부 영상은 다중 경로 광학소자를 통해 뷰어의 동공으로 직접 안내될 수 있다. 따라서, 디스플레이 영상과 외부는 뷰어의 동공 및 망막에 의해 형성된 바와 같이 다중 경로 광학소자로부터 동일한 광 축을 따라 뷰어의 동공으로 안내된다.
62에서, 외부 영상과 함께 디스플레이 영상은 디스플레이 시스템의 적응적 발산 광학소자에서 조정 가능하게 발산된다. 이들 영상에 적용된 발산 레벨은 예를 들어 디스플레이 영상이 표적 초점 깊이로 투사되었던 무한대에 떨어져 있는 초점면으로부터 디스플레이 영상을 이동시키는 것일 수 있다. 하나의 실시예에서, 디스플레이 영상이 이동되는 표적 초점 깊이는 뷰어와 외부 장면의 배경 피사체 사이의 거리에 상응할 수 있다. 이러한 방식으로, 전술한 공통 초점면에 디스플레이 영상의 초점이 맞춰질 수 있다.
64에서, 외부 영상은 제 2 영상의 초점이 공통 초점면에 맞춰지도록 적응적 수렴 광학소자에서 조정 가능하게 수렴된다. 62 및 64에서, 적응적 발산 광학소자 및 적응적 수렴 광학소자가 협력하여 구동될 수 있으며, 그 결과 디스플레이 영상의 초점과 외부 영상의 초점이 동시에 맞춰진다. 또한, 적응적 발산 광학소자 및 적응적 수렴 광학소자가 교감적으로 구동될 수 있으며, 그 결과 디스플레이 영상과 외부 영상을 조정 가능하게 발산시킴으로써 야기된 외부 영상의 주시각이 외부 영상을 조정 가능하게 수렴시킴으로써 반전된다.
하나의 실시예에서, 62에서 외부 영상에 부여된 주시각이 64에서 완전히 반전될 수 있으며, 그 결과 외부 영상에 순 주시각(net vergence)가 적용되지 않는다. 다른 실시예에서, 외부 영상에 대한 뷰어의 분해능(resolution)에 영향을 미칠 수 있는 뷰어의 시각 장애, 예를 들어 근시, 원시, 노안 등을 수정하기 위해 주시각이 불완전하게 반전될 수 있다. 따라서, 62 및 64의 조치는 뷰어가 그의 또는 그녀의 시각 장애에도 불구하고 외부 영상을 분해 가능하게 하기에 적절한 양으로 외부 영상에 인가된 순 주시각을 야기할 수 있다.
뷰어의 시각 장애에 대한 수정을 포함하는 실시예에서, 적절한 레벨의 수정을 결정하기 위해 다양한 동작이 취해질 수 있다. 하나의 실시예에서, 두부 장착 디스플레이 시스템의 인터페이스는 수정 레벨을 명시하기 위해 뷰어에게 질의할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 시스템은 보다 자동적인 과정을 수행할 수 있으며, 여기에서 제어기는 수정 레벨을 근시 한계로부터 원시 한계로 점진적으로 변화시킨다. 뷰어는 렌즈를 탭핑(tapping)함으로써 또는 임의의 다른 적절한 방식으로 수정 레벨이 적절한 지점을 표시할 수 있다. 64로부터 방법이 복귀된다.
전술한 바와 같이, 본 명세서에서 설명된 방법 및 기능은 도 3에 개략적으로 도시된 제어기(16)를 통해 수행될 수 있다. 제어기는 로직 서브시스템(66) 및 메모리 서브시스템(68)을 포함한다. 로직 서브시스템 및 메모리 서브시스템의 동작 결합(operative coupling)을 통해, 제어기는 본 명세서에 설명된 임의의 방법, 즉 계산, 프로세싱, 또는 제어 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 메모리 서브시스템(68)은 로직 서브시스템(66)이 다양한 방법을 수행하게 하는 명령어를 보유할 수 있다. 이를 위해, 로직 서브시스템은 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 물리적 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 로직 서브시스템은 하나 이상의 프로그램, 루틴(routine), 주제(subject), 컴포넌트, 데이터 구조, 또는 다른 논리 구성의 일부인 명령어를 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 명령어는 임무를 수행하거나 데이터 유형을 구현하거나 하나 이상의 디바이스의 상태를 변형시키거나 또는 요구된 결과에 다르게 도달하도록 구현될 수 있다. 로직 서브시스템은 소프트웨어 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 로직 서브시스템은 하드웨어 또는 펌웨어 명령어를 실행하도록 구성된 하나 이상의 하드웨어 또는 펌웨어 로직 머신을 포함할 수 있다. 로직 서브시스템은 일부 실시예에서 멀리 떨어져 위치될 수 있는 두 개 이상의 디바이스 사이에 분포된 컴포넌트를 선택사양으로 포함할 수 있다.
메모리 서브시스템(68)은 본 명세서에서 설명된 방법 및 기능을 구현하기 위해 로직 서브시스템(66)에 의해 실행 가능한 데이터 및/또는 명령어를 보유하도록 구성된 하나 이상의 물리적인 비일시적(non-transitory) 디바이스를 포함할 수 있다. 이러한 방법 및 기능이 구현될 때, 메모리 서브시스템의 상태가 (예를 들어, 상이한 데이터를 포함하도록) 변형될 수 있다. 메모리 서브시스템은 제거 가능한 미디어 및/또는 빌트인 디바이스를 포함할 수 있다. 메모리 서브시스템은 무엇보다도 광 메모리 디바이스, 반도체 메모리 디바이스, 및/또는 자기 메모리 디바이스를 포함할 수 있다. 메모리 서브시스템은 휘발성, 비휘발성, 동적, 정적, 판독/기록, 판독 전용, 랜덤 액세스, 순차적 액세스, 위치 주소 지정 가능(location addressable), 파일 주소 지정 가능(file addressable), 및 콘텐츠 주소 지정 가능(content-addressable)이라는 특징 중 하나 이상의 특징을 갖는 디바이스를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 로직 서브시스템 및 메모리 서브시스템은 ASIC(application-specific integrated circuit) 또는 소위 SOC(system-on-a-chip)와 같은 하나 이상의 공통 디바이스에 집적될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 메모리 서브시스템은 본 명세서에서 설명된 방법 및 프로세스를 구현하도록 실행 가능한 데이터 및/또는 명령어를 저장하고/하거나 전달하기 위해 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템 판독 가능한 제거 가능한 미디어를 포함할 수 있다. 이러한 제거 가능한 미디어의 예는 무엇보다도 CD, DVD, HD-DVD, 블루레이 디스크, EEPROM, 및/또는 플로피 디스크를 포함한다.
이와 반대로, 일부 실시예에서, 본 명세서에서 설명된 명령어의 양태는 적어도 유한한 지속시간 동안 물리적 디바이스에 의해 보유되지 않는, 예를 들어 전자기 신호 또는 광 신호 등과 같은, 순수 신호에 의해 일시적 방식으로 전파될 수 있다. 또한, 데이터 및/또는 본 개시와 관련되는 정보의 다른 형태가 순수 신호에 의해 전파될 수 있다.
하나 이상의 특정 기능을 수행하도록 구현되는 제어기(16)의 하나의 양태를 설명하기 위해 용어 '모듈(module)' 및/또는 '엔진(engine)'이 사용된다. 일부 경우에, 이러한 모듈 또는 엔진은 메모리 서브시스템(68)에 의해 보유된 명령어를 실행하는 로직 서브시스템(66)을 통해 예시될 수 있다. 상이한 모듈 및/또는 엔진이 동일한 애플리케이션, 코드 블록(code block), 주제, 루틴, 및/또는 기능으로부터 예시될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 마찬가지로, 동일한 모듈 및/또는 엔진은 일부 경우에 상이한 애플리케이션, 코드 블록, 주제, 루틴, 및/또는 기능에 의해 예시될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제어기(16)는 다양한 입력 디바이스, 및 디스플레이(12)와 같은 다양한 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 디스플레이(12)는 메모리 서브시스템(68)에 의해 보유된 데이터의 시각적 표현을 제공할 수 있다. 본 명세서에서 설명된 방법 및 프로세스가 메모리 서브시스템에 의해 보유된 데이터를 변경시키며 따라서 메모리 서브시스템의 상태를 변형시키므로, 디스플레이의 상태도 마찬가지로 기반 데이터의 변경을 시각적으로 표현하도록 변형될 수 있다. 디스플레이는 임의 유형의 기술을 사실상 이용하는 하나 이상의 디스플레이 디바이스를 포함할 수 있다. 그러한 디스플레이 디바이스는 공유된 울타리 내에서 로직 서브시스템(66) 및/또는 메모리 서브시스템(68)과 조합될 수 있거나, 그러한 디스플레이 디바이스는 주변 디스플레이 디바이스일 수 있다.
마지막으로, 전술한 물품, 시스템, 및 방법이 본 개시의 실시예, 즉 다양한 변경 및 확장이 또한 예상되는 비제한적인 예라는 것이 이해될 것이다. 따라서, 이러한 개시는 본 명세서에 개시된 물품, 시스템 및 방법의 모든 신규하면서 자명하지 않은 조합 및 부분조합(sub-combination)은 물론 그들의 임의의 그리고 모든 등가물을 포함한다.

Claims (17)

  1. 전자 제어식 적응적 발산 광학소자(electronically controlled adaptive diverging optic)와 전자 제어식 적응적 수렴 광학소자(electronically controlled adaptive converging optic)을 구비한 투시형 디스플레이 시스템(see-through display system)에서, 뷰어(viewer)에게 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법에 있어서,
    상기 외부 영상은 상기 뷰어에 대향한 장면의 영상으로서, 배경 피사체(background subject)를 포함하며,
    상기 방법은,
    상기 적응적 수렴 광학소자와 상기 적응적 발산 광학소자 사이에 배치되는 영상 형성기(image former)에 의해 상기 디스플레이 영상을 형성하는 단계와,
    상기 적응적 발산 광학소자를 통과하여 상기 뷰어의 동공에 이르는 축을 따라 상기 디스플레이 영상과 상기 외부 영상을 안내하는 단계와,
    상기 배경 피사체까지의 거리를 결정하는 단계와,
    상기 배경 피사체까지의 거리에 대응하는 데이터를 수신하는 단계와,
    상기 배경 피사체까지의 거리에 대응하는 데이터에 기초하여 상기 디스플레이 영상에 대한 타겟 초점면을 산출하는 단계와,
    상기 적응적 수렴 광학소자에서 상기 외부 영상을 조정 가능하게 수렴시키는 단계와,
    상기 디스플레이 영상의 초점을 상기 타겟 초점면에 맞추기 위해 상기 적응적 발산 광학소자에서 상기 디스플레이 영상과 상기 외부 영상을 조정 가능하게 발산시키는 단계
    를 포함하는, 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 두부 장착(head-mounted) 디스플레이 시스템이고, 상기 디스플레이 영상을 형성하는 단계는, 상기 디스플레이 영상을 무한대에 떨어져 있는 초점면으로 투사하는 단계를 포함하는 것인 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 디스플레이 영상과 상기 외부 영상을 조정 가능하게 발산시키는 단계는, 상기 디스플레이 영상을 상기 무한대로 떨어져 있는 초점면으로부터 상기 타겟 초점면으로 이동시키는 단계를 포함하는 것인 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 타겟 초점면은 상기 뷰어와 상기 뷰어에 대향한 장면의 상기 배경 피사체 사이에 있는 것인, 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 배경 피사체로부터 반사를 검출하는 단계와, 상기 뷰어의 동공의 배향(orientation)을 검출하는 단계, 및 상기 뷰어의 두부의 기울기(head inclination)를 검출하는 단계 중 하나 이상의 단계를 더 포함하는 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 적응적 발산 광학소자와 상기 적응적 수렴 광학소자는, 상기 디스플레이 영상과 상기 외부 영상의 초점이 동시에 맞춰지도록 협력하여 구동되는 것인 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 적응적 발산 광학소자와 상기 적응적 수렴 광학소자는, 상기 외부 영상을 조정 가능하게 수렴시킴으로 인한 상기 외부 영상의 주시각(vergence)이, 상기 디스플레이 영상과 상기 외부 영상을 조정 가능하게 발산시키는 것에 의해 반전되도록, 교감적으로(in sympathy) 구동되는 것인 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 주시각은 상기 뷰어가 자신의 시각적 장애(ocular defect)에도 불구하고 상기 외부 영상을 분해하는 것이 가능하도록 불완전하게 반전되는 것인 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법.
  9. 뷰어에게 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 투시형 디스플레이 시스템에 있어서,
    상기 외부 영상은 상기 뷰어에 대향한 장면의 영상으로서, 배경 피사체를 포함하며,
    상기 시스템은,
    상기 뷰어의 동공에 이르는 축을 따라 상기 디스플레이 영상과 상기 외부 영상을 안내하도록 구성된 다중 경로 광학소자와,
    상기 다중 경로 광학소자와 상기 동공 사이에 배열되며, 상기 디스플레이 영상과 상기 외부 영상을 조정 가능하게 발산시키도록 구성된, 조정 가능한 광 출력(optical power)을 갖는 적응적 발산 광학소자와,
    상기 다중 경로 광학소자의 전방에 배열되며, 상기 외부 영상을 조정 가능하게 수렴시키는, 조정 가능한 광 출력을 갖는 적응적 수렴 광학소자와,
    상기 디스플레이 영상을 형성하도록 구성되며, 상기 적응적 수렴 광학소자와 상기 적응적 발산 광학소자 사이에 배치되는 영상 형성기와,
    상기 배경 피사체까지의 거리를 결정하는 거리 측정기(rangefinder)와,
    상기 배경 피사체까지의 거리에 대응하는 상기 거리 측정기의 출력에 기초하여 배치되는 타겟 초점면에 상기 디스플레이 이미지의 초점을 맞추기 위해 상기 적응적 발산 광학소자의 상기 광 출력을 전자적으로 조정하고, 또 상기 적응적 발산 광학소자로 인한 상기 외부 영상의 주시각 변화를 반전시키기 위해 상기 적응적 수렴 광학소자의 상기 광 출력을 전자적으로 조정하도록 구성된 제어기
    를 포함하는 투시형 디스플레이 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 영상 형성기는 또한, 상기 디스플레이 영상을 상기 다중 경로 광학소자로 투사하도록 구성되는 것인 투시형 디스플레이 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 적응적 발산 광학소자 및 상기 적응적 수렴 광학소자 각각은 전자 광학적으로 동조 가능한 렌즈를 포함하는 것인 투시형 디스플레이 시스템.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 적응적 발산 광학소자 및 상기 적응적 수렴 광학소자 각각은 그 광학소자의 상기 광 출력을 변경하도록 구성된 드라이버에 동작 가능하게 결합되며, 상기 제어기는 각각의 드라이버에 동작 가능하게 결합되는 것인 투시형 디스플레이 시스템.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 거리 측정기는 상기 배경 피사체로부터의 반사를 검출하는 부품을 포함하는 것인 투시형 디스플레이 시스템.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 거리 측정기는 상기 뷰어의 동공의 배향을 검출하는 부품을 포함하는 것인 투시형 디스플레이 시스템.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 뷰어의 두부 움직임(head motion)을 검출하도록 구성된 선형 가속도계(linear accelerometer)와 자이로스코프 센서(gyroscopic sensor) 중 하나 이상을 더 포함하고, 상기 타겟 초점면은 상기 두부 움직임에 기초하여 배치되는 것인 투시형 디스플레이 시스템.
  16. 뷰어에게 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법에 있어서,
    상기 외부 영상은 상기 뷰어에 대향한 장면의 영상으로서, 배경 피사체를 포함하며, 상기 외부 영상은 상기 뷰어가 착용한 두부 장착 디스플레이 시스템을 통해 보여지며,
    상기 방법은,
    상기 두부 장착 디스플레이 시스템의 영상 형성기에 상기 디스플레이 영상을 형성하는 단계와,
    다중 경로 광학소자를 통해 그리고 상기 뷰어의 동공에 이르는 축을 따라 상기 디스플레이 영상을 반사시키는 단계와,
    상기 다중 경로 광학소자를 통해 그리고 상기 축을 따라 상기 동공 쪽으로 상기 외부 영상을 투과시키는 단계와,
    상기 배경 피사체까지의 거리를 결정하는 단계와,
    상기 배경 피사체까지의 거리에 대응하는 데이터를 수신하는 단계와,
    상기 배경 피사체까지의 거리에 대응하는 데이터에 기초하여 상기 디스플레이 영상에 대한 타겟 초점면을 산출하는 단계와,
    상기 디스플레이 영상의 초점을 상기 타겟 초점면에 맞추기 위하여 협력해서, 수렴성 전자 광학식 동조 렌즈(converging electro-optically tuned lens)에서는 상기 외부 영상을 수렴시키고, 또 발산성 전자 광학식 동조 렌즈(diverging electro-optically tuned lens)에서는 상기 디스플레이 영상과 상기 외부 영상 양쪽을 발산시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 영상 형성기는 상기 수렴성 전자 광학식 동조 렌즈와 상기 발산성 전자 광학식 동조 렌즈 사이에 배치되는 것인 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 타겟 초점면은 상기 외부 영상의 초점면인 것인 디스플레이 영상과 외부 영상을 제시하는 방법.
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