KR102638480B1

KR102638480B1 - 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법

Info

Publication number: KR102638480B1
Application number: KR1020237011327A
Authority: KR
Inventors: 에이탄 로넨; 엘라드 샬린
Original assignee: 루머스 리미티드
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2021-11-09
Publication date: 2024-02-19
Also published as: CN116097151A; TW202235772A; WO2022097153A1; JP2024038275A; JP2023542239A; US20230036588A1; EP4162199A4; EP4162199A1; US11668933B2; JP7421839B2; CN116097151B; US12013529B2; KR20230051310A; US20230258930A1

Abstract

사용자가 그를 통해 환경을 관찰하는 안경 렌즈에 포함된 컴포넌트에 의해 환경으로 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법에 있어서, 방법은 한정된 반사 각도 스팬에서 반사 각도 θ의 함수로서 컴포넌트 표면에 의해 반사된 주변광을 특징짓는 삼자극 값의 제1 세트를 결정하는 단계; 컴포넌트에 의해 반사된 광과 조합된 삼자극 값의 제2 세트에 의해 특징지어지는 광이 실질적으로 백색광으로 인식되도록 한정된 각도 스팬 내의 각도에 대한 삼자극 값의 제2 세트를 결정하는 단계; 및 반사광이 실질적으로 삼자극 값의 제2 세트에 의해 특징지어지도록 환경으로부터 주변광을 반사하는 광학 코팅을 제공하는 단계를 포함한다.

Description

역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법

관련 출원

본 출원은 2020년 11월 9일자로 출원된 미국 가출원 63/111,148의 35 USC 119(e)에 따른 이익을 주장하며, 그 개시는 본 출원에 참조로 포함된다.

기술분야

본 개시의 실시예는 증강 현실(AR) 및 혼합 현실(MR) 디스플레이 시스템(이하에서 포괄적으로 AR 시스템이라 지칭됨)을 제공하는 것에 관한 것이다.

AR 디스플레이 시스템은 사용자가 그의 시야(FOV)에서 보는 사용자의 실제 주변 환경에 있는 장면의 "실제 이미지" 위에 AR 시스템이 중첩되는 "가상 이미지"를 사용자의 눈에 전달한다. 시스템은 LCOS(liquid crystal on silicon) 또는 OLED(organic light emitting diode)와 같은 디스플레이 엔진과 이미지 전달 시스템을 포함한다. 제어기는 디스플레이 엔진을 제어하여 디스플레이할 가상 이미지의 작은 사본을 생성하며, 이미지 전달 시스템은 사용자의 눈에 의한 관찰을 위해 눈 운동 상자(EMB)로 전파한다. 이미지 전달 시스템은 디스플레이 엔진이 LOE의 상대적으로 작은 입력 개구에서 생성하는 가상 이미지를 수신하는 적어도 하나의 LOE(light guiding optical element)를 포함한다. LOE 입력 개구 및 가상 이미지는 전형적으로 약 5 mm 이하의 특성 치수를 가진다. LOE는 사용자의 눈에 가까운 LOE의 출력 개구로 가상 이미지를 전파하고, 이 출력 개구를 통해 가상 이미지가 LOE를 떠나 EMB로 지향된다. 적어도 하나의 LOE는 사용자가 사용자 주변 환경을 관찰할 수 있게 주변광에 적어도 부분적으로 투명하다.

LOE는 전형적으로 디스플레이 엔진으로부터 눈 상자로 가상 이미지를 수신, 전파 및 전달하기 위한 다양한 반사, 투과 및/또는 회절 광학 컴포넌트를 포함한다. AR 시스템의 많은 구성에서, 컴포넌트는 사용자 주변 환경으로부터 LOE 컴포넌트로 입사되는 광의 일부를 다시 환경으로 반사한다. 입사 주변광은 일반적으로 백색광인 반면, 역반사광은 강한 색채를 가질 수 있으며, 종종 그렇게 되어, 사용자와 상호작용하는 사람을 방해한다.

본 개시의 일 실시예의 양태는 사용자 주변 환경으로부터 역반사된 광이 실질적으로 백색으로 나타나는 AR 시스템을 제공하는 것에 관한 것이다.

일 실시예에서, AR 시스템은 백색광으로 인식되지 않는 광으로 사용자 주변 환경에 광을 반사하는 LOE의, "역반사 컴포넌트"라고도 지칭되는, 적어도 하나의 컴포넌트에 대한 색도 보정 코팅(CCC 또는 3C)으로서 기능하는 LOE의 외부 표면 상의 적어도 하나의 광학 코팅을 포함한다. CCC는 CCC와 역반사 컴포넌트 모두의 반사율의 함수인 AR 시스템에 대한 보정된 반사율을 제공하기 위해 적어도 하나의 역반사 컴포넌트의 반사율을 보완하는 환경으로부터 CCC에 입사하는 주변광에 대한 반사율을 갖도록 설계된다. CCC에 의해 제공되는 보정된 반사율의 결과로, AR 시스템은 LOE의 법선에 대한 각도의 스팬- 보정 스팬이라고 지칭됨 -의 반사 각도에 대해 실질적으로 백색광으로 나타나는 광으로 입사 주변광을 환경으로 다시 반사한다. 선택적으로, CCC는 CCC가 형성되는 표면 상의 공간 범위를 가지며, 이는 표면 상의 역반사 컴포넌트의 투영의 공간 범위와 실질적으로 일치한다. 그로부터 색채 역반사광이 LOE를 떠나 사용자의 주변 환경으로 진입하는 LOE의 외부 표면의 구역은 "색도 결점(chromaticity blemish)"으로 지칭될 수 있다.

본 요약은 아래의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 여러 개념을 단순화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 본 요약은 청구 대상의 주요 특징 또는 필수 특징을 식별하려는 의도가 아니며, 청구 대상의 범위를 제한하도록 사용되기를 의도하는 것도 아니다.

본 개시의 실시예의 비제한적 예는 이 단락 다음에 열거된 본 출원에 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 설명된다. 2개 이상의 도면에 나타나는 동일한 특징은 이들이 나타나는 다수의 도면에서 동일한 참조 번호로 표시될 수 있다. 도면에서 본 개시의 실시예의 주어진 특징을 나타내는 아이콘을 표시하는 참조 번호가 주어진 특징을 참조하기 위해 사용될 수 있다. 도면에 도시된 특징의 치수는 제시의 편의와 명확성을 위해 선택되었으며 반드시 축척에 따라 도시되지는 않는다.
도 1a는 색도 결점을 나타내지 않는 안경의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 1b는 안경의 렌즈의 모든 표면적을 실질적으로 덮고 안경의 이미지 전달 시스템에 포함된 LOE의 TIR 표면으로부터의 색채 반사를 특징으로 하는 색채 결점을 나타내는 종래 기술의 AR 안경의 정면도를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1c는 안경의 이미지 전달 시스템에 포함된 상대적으로 작은 역반사 컴포넌트로부터의 색채 반사를 특징으로 하는 AR 안경의 각각의 렌즈에 상대적으로 좁은 색채 결점을 나타내는 종래 기술 AR 안경의 정면도를 개략적으로 도시한다.
도 1d는 도 1c에 도시된 AR 안경의 사시도 및 안경의 AR 렌즈 상의 결점에 대한 각도 보정 스팬을 개략적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 개시의 실시예에 따른, 역반사의 색도를 조절하도록 동작하는 CCC 및 색채 역반사를 생성하는 역반사 컴포넌트를 포함하는 이미지 전달 시스템의 LOE를 개략적으로 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 실시예에 따라 색채 역반사를 조절하기 위해 CCC를 구성하기 위한 절차의 흐름도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시의 실시예에 따라 색채 역반사를 조절하기 위해 CCC를 구성하기 위한 다른 절차의 흐름도를 도시한다.
도 5a 내지 도 5e는 본 개시의 일 실시예에 따라 CCC를 실제로 구성하고 생성할 때 발생하는 데이터의 그래프를 도시한다.

설명에서, 달리 언급되지 않는 한, 본 개시의 실시예의 특징 또는 특징들의 조건 또는 관계 특성을 수식하는 "실질적으로" 및 "대략"과 같은 형용사는 해당 조건 또는 특성이 의도된 응용을 위한 실시예의 동작에 허용가능한 공차 내에서 정의됨을 의미하는 것으로 이해된다. 본 개시의 일반적인 용어가 예시적인 사례 또는 예시적인 사례의 목록을 참조하여 예시되는 경우, 언급된 사례 또는 사례들은 해당 일반적인 용어의 비제한적 예시적인 사례일 뿐이며, 해당 일반적인 용어가 언급된 특정 예시적인 사례 또는 사례들로 제한되는 것을 의도하지 않는다. 달리 표시되지 않는 한, 설명 및 청구범위에서 "또는"이라는 단어는 배타적 또는이 아닌 포괄적인 "또는"으로 고려되며 결합하는 항목 중 적어도 하나 또는 2개 이상의 임의의 조합을 나타낸다.

다음 설명에서, 도 1a는 색도 결점을 나타내지 않는 안경의 정면도를 개략적으로 도시하고, 도 1b 내지 도 1d는 안경에 포함된 LOE의 컴포넌트에 의해 역반사 색도 결점이 생성되는 AR 안경을 도시한다. 도 2a 내지 도 2c는 도 1b 내지 도 1d에 도시된 색도 결점을 생성하는 역할을 할 수 있는 역반사 컴포넌트를 포함하는 LOE의 단면을 개략적으로 도시한다. 도 3a 및 도 3b와 도 4a 및 도 4b는 본 개시의 실시예에 따라 AR 안경에서 색도 결점을 생성하는 바람직하지 않은 역반사의 색도를 조절하도록 CCC를 구성하도록 유리하게 구현될 수 있는 방법의 흐름도를 도시한다.

도 1a는 투명하게 보이는 렌즈(22)를 갖는 한 쌍의 선택적으로 일반적인 광학 안경(20)의 정면도를 개략적으로 도시한다. 렌즈에 입사되어 환경으로 역반사되는 안경을 착용한 사용자의 주변 환경으로부터의 주변광은 다른 사람에게 방해가 되는 색도를 나타내지 않는다. 도 1b는 사용자 환경으로부터의 주변광을 반사하여, 렌즈의 실질적 모든 표면을 덮는 스페클링(speckling)(33)에 의해 표현되는 상대적으로 큰 색도 결점을 생성하는 상대적으로 큰 역반사 컴포넌트를 갖는 LOE(도 1b에 도시되지 않음)를 포함하는 렌즈(32)를 갖는 한 쌍의 AR 안경(30)을 개략적으로 도시한다. 도 1c는 안경의 렌즈(42)에서 LOE의 상대적으로 작은 역반사 컴포넌트에 의해 생성될 수 있는 공간적으로 제한된, 선택적으로 밴드 형상의 색도 결점(43)을 나타내는 AR 안경(40)을 개략적으로 도시한다. 도 1d는 도 1c에 도시된 AR 안경(40)의 사시도를 개략적으로 예시하고 렌즈 상의 색도 결점(43)의 구역에 대한 각각의 렌즈(42)에 대한 법선(44)을 도시한다. 원추 반각(Θ) 및 법선(44)과 일치하는 원추 축을 갖는 원추(46)는 결점에 대한 각도의 보정 스팬을 나타낸다. 렌즈(42)에 입사하는 주변광 광선 및 결점(43)을 생성하는 LOE의 역반사 컴포넌트에 의해 입사 주변광 광선으로부터 역반사된 광선은 원추(46) 내에 있는 방향을 따라 전파하고 0°≤θ≤Θ를 만족하는 법선(44)에 대한 각도(θ)를 형성한다. 수치적 예로서, AR 안경에 색도 보정 코팅 CCC를 제공하는 데 유리할 수 있는 각도의 보정 스팬은 렌즈의 재료 내부에서 약 20°와 30° 사이의 각도(Θ)와 공기 중에서 약 32°와 40° 사이의 대응하는 각도를 특징으로 할 수 있다.

도 2a는 LOE를 포함하는 AR 안경의 렌즈 상에 도 1b 및 도 1c에 도시된 결점(33 및 43)과 같은 색도 결점을 생성할 수 있는 역반사 컴포넌트를 포함하는 LOE(50)를 개략적으로 도시한다.

LOE(50)는 이미지 엔진(도시되지 않음)에 의해 제공된 이미지로부터 점선 화살표 라인(70)으로 표현된 광을 수신하기 위한 입력 프리즘(52) 및 입력 프리즘에 광학적으로 결합된 도파로(54)를 포함한다. 도파로(54)는 내부 전반사(TIR) 전방 및 후방 표면(55, 56) 각각 사이에서의 전후 반복 반사에 의해 도파로의 길이를 따라 입력 프리즘에 의해 수신된 광을 전파하여 출력 패싯(facet)(58)에 도달하고 입사될 수 있게 한다. 출력 패싯(58)은 출력 패싯으로 전파된 광을 도파로로부터 AR 안경의 눈 운동 상자(도시되지 않음)로 반사한다. 전방 TIR 표면(55)은 안경을 착용한 사용자(도시되지 않음)의 주변 환경을 향해 향하는 것으로 가정되고, 후방 TIR 표면(56)은 사용자를 향하는 것으로 가정된다. 주변 환경의 위치는 도면에서 밑줄이 그어진 단어 "환경"으로 표시된다. LOE(50)는 또한 도파로(54)의 길이를 따라 비교적 짧은 거리로 연장되는 내장 혼합기(60)를 포함할 수 있다. 혼합기는 도파로를 따라 전파하도록 TIR 표면(55, 56)에 의해 그 사이에서 전후로 반복적으로 반사되는 빔의 수를 증가시키기 위해 혼합기에 입사하는 입력 프리즘(52)으로부터 수신된 광선을 분할한다. 증가된 수의 빔은 패싯(58)이 눈 운동 상자로 지향시키는 가상 이미지의 공백을 방지하는 데 도움이 되도록 동작한다.

도 1d에 도시된 보정 스팬(46)과 같은 각도의 보정 스팬 내에서 LOE(50)에 입사하는 환경으로부터의 주변광은 굵은 블록 화살표(80)로 개략적으로 표현된다. 전방 및 후방 TIR 표면(55, 56)과 혼합기(60)는 입사광 광선(80)의 광의 일부를 광선(81, 82, 83)에 의해 각각 표현되는 역반사광으로서 환경으로 다시 반사하며, 이들은 LOE(50)를 포함하는 AR 렌즈(도시되지 않음)에 색도 결점을 생성하는 데 기여한다.

전방 및 후방 TIR 표면(55 및 56)은 상대적으로 큰 표면이고, 표면에 의해 반사된 광(81 및 82)은 안경(30)의 AR 렌즈(32) 상의 결점(33)(도 1b)과 같은 상대적으로 큰 색도 결점을 LOE(50)를 포함하는 AR 렌즈 상에 생성하는 데 기여한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 상대적으로 큰 색도 결점을 생성하는 TIR 표면(55 및 56)에 의해 반사된 광(81 및 82)의 색도를 조절하기 위해 LOE(50)를 포함하는 AR 렌즈에 대해 적어도 하나의 CCC가 구성 및 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 CCC는 TIR 표면(55 및 54)의 반사율을 보완하는 주변광(80)에 대한 반사율을 갖도록 구성되어 적어도 하나의 CCC, 전방 TIR 표면(55) 및 후방 TIR 표면(56)에 의해 반사되는 주변광으로부터의 광의 합은 실질적으로 백색광으로 인식된다.

실시예에서 적어도 하나의 CCC는 LOE(50)의 TIR 표면(55, 56) 중 적어도 하나 또는 그들 중 2개 이상의 임의의 조합 상에, 또는 LOE를 포함하는 AR 렌즈의 외부 표면 상에 형성될 수 있다. 예로서, 도 2a에 도시된 바와 같이 CCC는 전방 TIR 표면(55) 상에 형성된 상대적으로 큰 CCC(101)를 포함할 수 있다. 화살표(91)는 TIR 표면(55, 56)에 의해 역반사된 광에 의해 생성된 색도 결점의 색도를 조절하는, 주변광으로부터 환경으로 CCC(101)에 의해 반사된 광을 나타낸다.

한편 혼합기(60)는 비교적 작으며, 입사광 광선(80)으로부터 혼합기에 의해 역반사되는 광선(83)으로 표현되는 광은, 선택적으로 AR 안경(40)의 렌즈(42)에 도시된 결점(43)과 유사한 상대적으로 작은 색도 결점을 LOE를 포함하는 AR 렌즈에 생성한다(도 1c 및 도 1d). 실시예에 따라, 혼합기(60)에 의해 반사된 광과 실질적으로 공간적으로 중첩하는 환경으로 광을 다시 반사시키는 적어도 하나의 상대적으로 작은 CCC는 혼합기에 의해 생성된 색도 결점에 기여하는 광(83)의 색도를 조절하도록 형성될 수 있다. 적어도 하나의 CCC는 전방 TIR 표면(55) 상에, CCC(101)의 일부 상에 또는 그 일부로서, 또는 LOE(50)를 포함하는 AR 렌즈 상에 형성될 수 있다.

예로서, 도 2a에서 적어도 하나의 CCC는 선택적으로 CCC(101)의 뒷면에 CCC(101)와 인접하여 형성된 CCC를 포함한다. 도 2a의 화살표(91)는 제시의 편의를 위해 CCC(101)에 의해 반사된 광을 나타낼 뿐만 아니라 혼합기(60)에 의해 반사된 광선(83)의 색도를 조절하는 CCC(102)에 의해 반사된 광을 나타내는 것으로 이해된다.

도 2b는 도 2a에 도시된 LOE(50)의 도파로(54)에 포함된 출력 패싯(58)이 도파로에서 전파하는 광을 도파로로부터 눈 운동 상자 내로 지향시키기 위해 후방 TIR 표면(56) 상에 형성된 회절 격자(158)로 대체되는 LOE(150)를 개략적으로 도시한다. 회절 격자(158)는 반사광 광선(84)으로 개략적으로 표현되는 광을 주변 입사광 광선(80)으로부터 다시 사용자 환경으로 반사하고 LOE(150)를 포함하는 렌즈에 색도 결점을 생성할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따라 결점을 조절하도록 구성된 CCC(103)는 색도 결점을 생성하는 데 기여하는 격자(158)로부터의 역반사광이 도파로(54)로부터 배출되는 전방 TIR 표면(55)의 구역과 중첩하도록 형성될 수 있다. CCC(103)가 격자(158)에 의해 반사된 광의 색도를 조절하도록 구성되는 것으로 설명되는 반면, 일 실시예에서 CCC는 또한 전방 및 후방 TIR 표면(55 및 56)에 의해 역반사되는 광의 색도를 동시에 조절하도록 구성될 수 있다. 도 2b의 화살표(92)는 격자(158)에 의해 반사된 광선(84)의 색도를 조절하는 CCC(103)에 의해 반사된 광을 나타내고, 선택적으로 광선(81 및 82)(도 2a)에 의해 표현된 전방 및 후방 TIR 표면(55 및 56)에 의해 반사된 광의 색도를 조절한다.

도 2c는 도파로에서 전파하는 광을 도파로로부터 눈 운동 상자로 지향시키기 위한 내부 홀로그래픽 격자(172)를 포함하는 또 다른 LOE(170)를 개략적으로 도시한다. 홀로그래픽 격자(172)는 격자를 포함하는 AR 렌즈(도시되지 않음) 상의 색도 결점(43)과 같은 색도 결점에 기여하는, 격자에 입사하는 주변광(80)으로부터의 광선(85)으로 표현되는 광을 반사할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 결점을 완화시키는 CCC(104)는 전방 TIR 표면(55) 상에 형성될 수 있고 역반사광(85)의 색도를 조절하는 광을 반사하고 선택적으로, 광선(81 및 82)으로 표현되는 전방 및 후방 TIR 표면(55, 56)에 의해 역반사되는 광의 색도를 조절한다.

도 3a 내지 도 3c는 본 개시의 일 실시예에 따라 주어진 AR 안경에 포함된 LOE의 역반사 컴포넌트에 의해 생성된 색도 결점의 색도를 조절하도록 CCC를 구성하기 위해 실행될 수 있는 절차(200)를 예시한다. CCC와 연관된 다음 설명의 값 및 기능은 하첨자 "3C"로 표시될 수 있고, 역반사 컴포넌트는 "BR"로 지칭될 수 있고 BR과 연관된 기능 및 값을 나타내기 위해 하첨자 "br"이 사용될 수 있다.

블록 202에서 절차(200)는 각도 보정 스팬에서 반사 각도 θ의 함수로서 BR에 의해 생성된 색도 결점에 대한, 선택적으로 CIE XYZ의, 삼자극 값 X(θ)_br, Y(θ)_br, Z(θ)_br에 대한 값을 결정한다. 선택적으로, 블록 204에서 θ의 함수로서의 최대 M(θ)_br은 θ의 주어진 값에 대해, M(θ)_br이 X(θ)_br, Y(θ)_br 및 Z(θ)_br의 최대값과 같도록 결정된다:

M(θ)_br = MAX[X(θ)_br, Y(θ)_br, Z(θ)_br]. (1)

블록 206에서 절차는 선택적으로 CIE 삼자극 차이를 결정하고,

ΔX(θ)=M(θ)_br - X(θ)_br, ΔY(θ)=M(θ)_br -Y(θ)_br, 및 ΔZ(θ)=M(θ)_br - Z(θ)_br (2)

이는 θ의 함수이다. 선택적으로 블록 208에서 CCC의 삼자극 값 X_3C, Y_3C, Z_3C에 대한 수학식 세트는 다음과 같이 정의된다:

X(C(θ),θ)_3C = C(θ)+ΔX(θ); Y(C(θ),θ)_3C = C(θ)+ΔY(θ); Z(C(θ),θ)_3C = C(θ)+ΔZ(θ). (3)

수학식 (3)에서, C(θ)는, 역반사 컴포넌트의 삼자극 값 X(θ )_br, Y(θ)_br, Z(θ)_br과 조합되어 본 개시의 실시예에 따른 색도 결점의 색도를 조절하는 보정된 역반사를 위한 유리한 삼자극 값 X(θ)_cr, Y(θ)_cr 및 Z(θ)_cr을 제공할 수 있는 CCC의 삼자극 값을 제공하도록, 선택적으로 반복 프로세스에 의해, 아래에 설명된 바와 같이 결정된 임의적 오프셋 함수이다.

선택적으로, 블록 210에서 보정된 역반사에 대한 삼자극 값 X(θ)_cr, Y(θ)_cr 및 Z(θ)_cr에 대한 수학식이 정의된다:

(4)

여기서, 연산자 은 연산자가 결합하는 2개의 삼자극 값을 조합하는 공식을 나타낸다.

실시예에 따라 를 결정하기 위해, AR 안경 내의 역반사 컴포넌트 BR 및 BR이 생성하는 결점의 색도를 조절하도록 형성된 CCC가, 도 2a에 도시된 BR(60) 및 CCC(102)에 대해 이어서 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, CCC가 전방이 주변 환경을 향하는 상태로 서로 앞뒤로 있다고 가정한다. R(λ,θ)_3C 및 R(λ,θ)_br은 각각 CCC 및 BR의 반사율을 파장 λ 및 각도 θ의 함수로 나타낸다. 파장 λ 및 각도 θ의 함수로서 CCC 및 BR 쌍에 대한 전체 역반사율 TBR(λ,θ)은 CCC 및 BR에서의 흡수를 무시하면, 아래와 같이 기재될 수 있다:

TBR(λ,θ) = [(R_3C+R_br+R_3CR_br(R_3C-2)].

(4) 사용자 환경에서 AR 안경의 주변 조명이 백색이라고 가정하면 이 때, 보정된 역반사에 대해 수학식 (4)에서 주어진 CIE 삼자극 값 X(θ)_cr Y(θ)_cr 및 Z(θ)_cr은 다음 수학식으로 주어질 수 있다:

(5)

여기서 (λ),(λ) 및) (λ)는 CIE 매칭 함수이다.

반사율 R(λ,θ)_3C 및 R(λ,θ)_br이 상대적으로 작은 경우에 대해, (5)에 주어진 X(θ)_cr, Y(θ)_cr 및 Z(θ)_cr에 대한 수학식에서 적분은 무시될 수 있으며 수학식은 다음과 같이 감축됨을 유의하여야 한다:

(6)

선택적으로, 블록 212에서 색도 오프셋 함수 C(θ)는 최소로, 선택적으로 0으로 설정되고, 블록 214(도 3b)에서 C(θ)의 설정 값을 갖는 CCC에 대한 반사율 R(λ,θ)_3C는 다음과 같은 제약 조건을 적용하여 계산된다:

(7)

그리고, 선택적으로 블록 216에서, 보정된 삼자극 값이 블록 214에서 결정된 CCC 반사율 R(λ,θ)_3C에 대해 결정된다:

(8)

블록 218에서, 실질적으로 백색으로 인식되는 색도 결점의 영역으로부터 반사된 광을 제공하는 보정된 삼자극 값 X(θ)_cr, Y(θ)_cr, Z(θ)_cr에 대해 제약 세트가 결정될 수 있다. 백색도에 대한 인식을 제공하기 위해, 제약 조건은 다음을 요구할 수 있다:

(0.33-ΔLB) ≤ x(θ)_cr, y(θ)_cr, z(θ)_cr ≤ (0.33+ΔUB), (9)

수학식 (9)에서, x, y 및 z는 [X(θ)_cr+ Y(θ)_cr + Z(θ)_cr]에 대해 정규화된 X(θ)_cr, Y(θ)_cr, Z(θ)_cr에 대응하는 CIE 컬러 공간 값이고, ΔLB 및 ΔUB는 CIE 컬러 공간에서 CIE-E와 같은 백색 점을 정의하는 명목 값 0.33으로부터의 하한 및 상한 편차이다. 수치적 예로서, 실시예에서 ΔLB는 0.05 미만, ΔUB는 0.02 미만일 수 있다. 일 실시예에서, 제약은 반사광을 특징짓는 최대 대 최소 보정 삼자극 값의 비율이 상한 UL보다 더 작은 것을 요구하는 제약을 포함한다. 기호에서 다음과 같다: Max X(θ)_cr/Min X(θ)_cr; Max Y(θ)_cr/Min Y(θ)_cr; 및 Max Z(θ)_cr/Min Z(θ)_cr ≤ UL. (10)

예로서, 실시예에서 UL은 약 1.2, 1.1, 또는 1.05 이하일 수 있다.

결정 블록 220에서, 절차는 삼자극 값 X(θ)_cr, Y(θ)_cr 및 Z(θ)_cr이 제약 조건을 만족하는 지를 결정한다. 삼자극 값이 제약 조건을 만족하는 경우, 블록 214에서 결정된 CCC에 대한 반사율 R(λ,θ)_3C는 안경에서 BR에 의해 생성된 색도 결점의 색도를 조절하기 위한 CCC를 갖는 AR 안경을 생성하고 제공하는 데 허용 가능한 것으로 고려될 수 있고, 절차는 블록 220에서 종료된다. 한편, 블록 220에서 삼자극 값이 제약 조건을 만족하지 않으면, 절차는 블록 224로 진행하고 C(θ)의 값을 증가시킨다. 증가 후, 절차는 블록 214로 복귀하여 블록 214 내지 218의 동작을 반복하여 증가된 C(θ) 반사율 R(λ,θ)_3C가 제약 조건을 만족하고 허용 가능한 CCC를 제공하는 삼자극 값을 제공하는지 결정한다.

도 4a 및 도 4b는 주어진 AR 안경 쌍에 대한 CCC를 결정하기 위한 절차(300)를 설명하며, 여기서, 각도 보정 스팬 내의 입사각에 대해, 주변광으로부터 CCC에 의해 반사된 광에 대한 색도 결점 CIE 삼자극 값을 생성하는 BR의 반사율은 각도 θ와 실질적으로 독립적인 것으로 가정될 수 있다고 가정된다. 블록 302에서, 절차(300)는 선택적으로, 결점에 대한 각도 보정 스팬에서 반사 각도 θ의 함수로서, S & P 편광에 걸쳐 평균화된, 삼자극 값 X(θ)_br, Y(θ)_br, Z(θ)_br을 결정한다. 블록 304에서, 절차는 선택적으로 X(θ)_br, Y(θ)_br, Z(θ)_br에 대해 각도 θ에 대한 평균 값 μX_br, μY_br, μZ_br을 결정한다. 그리고 블록 306에서 선택적으로 평균 값의 최대값 MM_br을 결정한다: MM_br = Max[μX_br, μY_br, μZ_br]. 선택적으로, 실시예에 따라 절차는 블록 308에서 삼자극 차이 값 ΔX=MM_br-μX_br, ΔY=MM_br-μY_br, ΔZ=MM_br-μZ_br을 결정할 수 있고, 블록 312에서, 색도 오프셋 값을 최소로, 선택적으로 0과 같도록 설정할 수 있다. 블록 312에서, 절차는 CCC에 대한 평균 삼자극 값 μX_3C, μY_3C, μZ_3C를 계산한다:

μX_3C = C+ΔX, μY_3C = C+ΔY, μZ_3C = C+ΔZ.

블록 314(도 4b)에서, C(θ)에 대한 설정 값을 갖는 CCC에 대한 반사율 R(λ,θ)_3C가 다음과 같은 제약을 적용하여 계산된다:

(11) 그리고, 절차(300)는 선택적으로 블록 316으로 진행한다. 반사율 R(λ,θ)_3C에 대한 블록 316에서, 절차는 X(θ)_cr = X(θ)_3C X(θ)_br; Y(θ)_cr = Y(θ)_3C Y(θ)_br; 및 Z(θ)_cr = Z(θ)_3C Z(θ)_br을 결정 및 계산한다.

블록 318에서, 절차는 제약 (0.33-ΔLB) ≤ x(θ)_cr, y(θ)_cr, z(θ)_cr ≤ (0.33+ΔUB), 그리고 선택적으로 제약 Max X(θ)_cr/Min X(θ)_cr, Max Y(θ)_cr/Min Y(θ)_cr, 및 Max Z(θ)_cr/Min Z(θ)_cr ≤ UL을 포함하는 제약 세트를 결정한다.

결정 블록 320에서, 절차는 삼자극 값 X(θ)_cr, Y(θ)_cr 및 Z(θ)_cr이 제약 조건을 만족하는 지를 결정한다. 삼자극 값이 제약 조건을 만족하는 경우, 블록 314에서 CCC에 대해 결정된 반사율 R(λ,θ)_3C는 안경에서 BR에 의해 생성된 색도 결점의 색도를 조절하기 위한 CCC를 갖는 AR 안경을 생성하고 제공하는 데 허용 가능한 것으로 고려될 수 있고, 절차는 블록 320에서 종료된다. 한편, 블록 320에서 삼자극 값이 제약 조건을 만족하지 않으면, 절차는 블록 324로 진행하고 C의 값을 증가시킨다. 증가 후, 절차는 블록 312로 복귀하여 블록 312 내지 318의 동작을 반복하여 증가된 C 반사율 R(λ,θ)_3C가 제약 조건을 만족하고 허용 가능한 CCC를 제공하는 삼자극 값을 제공하는지 결정한다.

도 5a 내지 도 5e는 역반사 컴포넌트(BR)로 인한 색도 결점에 의해 각도의 보정 스팬에서 나타나는 색도를 보정하도록 동작하는 색도 보정 코팅 CCC를 제공하기 위해 절차(300)와 유사한 실시예에 따른 절차의 실제 구현으로부터 생성된 데이터를 도시한다. 도 5a 및 도 5b는 각각 BR 및 CCC에 대한 각도의 보정 스팬에서 여러 반사 각도 및 파장의 함수로서 S 및 P 편광에 대해 평균화된 반사율 Ra에 대한 그래프를 도시한다. 도 5c는 실질적으로 백색으로 인식되는 각도 보정 스팬에서의 반사광을 제공하기 위해 BR의 반사율을 보완하는 CCC에 의해 제공되는 반사율로부터 발생되는 보정된 반사율을 도시한다. 도 5d는 다양한 역반사 컴포넌트(BR) 및 본 개시의 실시예에 따른 색도 보정 코팅으로부터 반사된 광, 및 함께 작용하는 BR 및 CCC에 의해 반사된 실질적인 백색광을 특징짓는 컬러 좌표 x 및 y를 도시한다. 도 5e는 각각 도 5b 및 도 5a에 도시된 그래프를 특징으로 하는 BR에 대한 CCC를 생성할 때 발생하는 수치 값을 제공한다.

위의 설명에서 CIE 컬러 공간의 삼자극 값은 BR 및 CCC에 의해 반사된 광의 색도를 설명하고 BR에 의해 역반사된 광을 수정하도록 CCC를 구성하는 데 사용되는 반면, 본 개시의 실시예의 실행은 CIE 컬러 공간의 사용에 제한되지 않음을 유의하여야 하나다. 예로서, HSL(Hue, Saturation, Lightness), HSV(Hue, Saturation, Value) 또는 RGB(Red, Blue, Green) 컬러 공간과 같은 다양한 다른 컬러 공간 중 임의의 것이 BR 및 CCC로부터의 광을 특성화하고 CCC를 구성하는데 사용될 수 있다.

본 출원의 설명 및 청구범위에서, 각각의 동사 "포함하다(comprise, include)" 및 "가지다" 및 이들의 활용어는 동사의 목적어 또는 목적어들이 반드시 동사의 주체 또는 주체들의 컴포넌트, 요소 또는 부분의 완전한 목록인 것은 아님을 나타내기 위해 사용된다.

본 출원의 개시의 실시예의 설명은 예로서 제공되며 개시의 범위를 제한을 의도하는 것은 아니다. 설명된 실시예는 상이한 특징을 포함하며, 모든 실시예에서 이들 모두가 요구되는 것은 아니다. 일부 실시예는 특징 중 일부 또는 특징의 가능한 조합만을 이용한다. 본 기술 분야의 사람들은 설명된 개시의 실시예의 변형, 및 설명된 실시예에서 언급된 특징의 상이한 조합을 포함하는 실시예를 안출할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims

안경의 사용자가 환경을 관찰하는 안경 렌즈에 포함된 컴포넌트에 의해 상기 환경으로 역반사되는 상기 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법에 있어서, 상기 방법은,
한정된 반사 각도 스팬에서 반사 각도 θ의 함수로서 컴포넌트 표면에 의해 반사된 주변광을 특징짓는 삼자극 값의 제1 세트를 결정하는 단계;
상기 컴포넌트에 의해 반사된 광과 조합된 삼자극 값의 제2 세트에 의해 특징지어지는 광이 백색광으로 인식되도록 상기 한정된 각도 스팬 내의 각도에 대한 상기 삼자극 값의 제2 세트를 결정하는 단계; 및
상기 반사된 광이 상기 삼자극 값의 제2 세트에 의해 특징지어지도록 상기 환경으로부터 주변광을 반사하는 광학 코팅을 제공하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 삼자극 값의 제1 세트를 결정하는 단계는 상기 반사된 주변광의 S 및 P 편광에 대해 평균화된 상기 삼자극 값을 결정하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 삼자극 값의 제2 세트를 결정하는 단계는 상기 한정된 각도 스팬에서 반사 각도 θ에 대한 상기 삼자극 값의 제1 세트 각각에 대한 평균 값을 결정하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 3에 있어서, 상기 평균 값의 최대 평균 값을 선택하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 4에 있어서, 상기 삼자극 값의 제1 세트 각각과 상기 최대 평균 값 사이의 차이를 결정하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 5에 있어서, 최소값을 갖는 오프셋 상수를 각각의 차이에 추가하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 6에 있어서, 상기 광학 코팅을 제공하는 단계는,
a) 반사율에 의해 결정된 θ에 대한 각각의 삼자극 값의 평균이 상기 삼자극 값의 제2 세트에서 대응하는 삼자극 값과 동일한 반사 각도 θ의 함수로서 상기 반사율을 결정하는 단계;
b) 상기 반사율을 사용하여 반사 각도 θ의 함수로서 상기 결정된 반사율 및 상기 컴포넌트를 나타내는 코팅에서 반사되는 주변광을 특징짓는 삼자극 값의 제3 세트를 결정하는 단계;
c) 상기 삼자극 값의 제3 세트에 의해 특징지어지는 광이 백색광으로 인식되는지 여부를 결정하는 단계; 및
d) 상기 광이 백색광으로 인식되지 않는 경우, 상기 오프셋 상수의 값을 변경하고 a)-d)를 반복하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 오프셋 상수를 변경하는 단계는 상기 상수를 증가시키는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 삼자극 값의 제2 세트를 결정하는 단계는 상기 한정된 각도 스팬에서 반사 각도 θ의 함수로서 상기 삼자극 값을 결정하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 9에 있어서, 각각의 각도 θ에 대한 값이 상기 각도에서의 상기 삼자극 값의 최대값과 동일한 최대 삼자극 함수를 결정하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 10에 있어서, 삼자극 차이를 결정하는 단계를 포함하고, 각각의 상기 차이는 상기 최대 삼자극 함수에서 상기 삼자극 값의 세트의 상기 삼자극 값 중 다른 하나를 뺀 것과 동일한, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 11에 있어서, 각각의 삼자극 차이에 θ의 함수로서 삼자극 오프셋을 추가하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 12에 있어서, 상기 광학 코팅을 제공하는 단계는,
a) 반사율에 의해 결정된 각각의 삼자극 값이 상기 삼자극 값의 제2 세트에서 대응하는 삼자극 값과 동일한 반사 각도 θ의 함수로서 상기 반사율을 결정하는 단계;
b) 상기 반사율을 사용하여 반사 각도 θ의 함수로서 상기 결정된 반사율 및 상기 컴포넌트를 나타내는 코팅에 의해 반사되는 주변광을 특징짓는 삼자극 값의 제3 세트를 결정하는 단계;
c) 상기 삼자극 값의 제3 세트에 의해 특징지어지는 광이 백색광으로 인식되는지 여부를 결정하는 단계; 및
d) 상기 광이 백색광으로 인식되지 않는 경우, 상기 삼자극 오프셋의 함수를 변경하고 a)-d)를 반복하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 13에 있어서, 상기 삼자극 오프셋의 함수를 변경하는 단계는 상기 삼자극 오프셋의 함수를 증가시키는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 14에 있어서, 상기 삼자극 오프셋의 함수를 증가시키는 단계는 상기 삼자극 오프셋의 함수에 상수를 추가하는 단계를 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 환경 내의 주변광은 백색광인, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 1에 있어서, 상기 렌즈는 증강 현실(AR) 안경의 렌즈이고, 상기 렌즈는 이미지 전달 시스템을 포함하는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 17에 있어서, 상기 컴포넌트는 상기 이미지 전달 시스템의 컴포넌트인, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 18에 있어서, 상기 컴포넌트는 도광 광학 요소(LOE)이고, 상기 컴포넌트에 의해 반사된 상기 광은 상기 LOE의 외부 표면에 의해 반사되는, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 19에 있어서, 상기 컴포넌트는 상기 이미지 전달 시스템의 LOE 내부의 컴포넌트인, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
청구항 1에 있어서, 삼자극 값은 CIE(Commission Internationale de l'Eclairage), HSL(Hue, Saturation, Lightness), HSV(Hue, Saturation, Value) 또는 RGB(Red, Blue, Green) 컬러 공간의 삼자극 값인, 역반사되는 환경의 주변광의 색도를 조절하는 방법.
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