KR20230135692A - 아티팩트 완화를 통합한 투사기 아키텍처 - Google Patents
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Abstract
광학 필터들을 갖는 접안렌즈 유닛은 제1 도파관 층 및 제2 도파관 층을 포함하는 도파관 층들의 세트를 포함한다. 제1 도파관 층은 제1 측방향 평면에 배치되고, 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 인커플링 회절 엘리먼트, 제1 도파관, 및 제1 아웃커플링 회절 엘리먼트를 포함한다. 제2 도파관 층은 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 배치되고, 제2 측방향 포지션에 배치된 제2 인커플링 회절 엘리먼트, 제2 도파관, 및 제2 아웃커플링 회절 엘리먼트를 포함한다. 접안렌즈 유닛은 또한 제1 측방향 포지션에 포지셔닝되고 제1 스펙트럼 대역 외부의 광을 감쇠시키도록 동작 가능한 제1 광학 필터, 및 제2 측방향 포지션에 포지셔닝되고 제2 스펙트럼 대역 외부의 광을 감쇠시키도록 동작 가능한 제2 광학 필터를 포함하는 광학 필터들의 세트를 포함한다.
Description
[0001]
본 출원은, 2017년 2월 15일에 출원되고 명칭이 "METHOD AND SYSTEM FOR MULTI-PUPIL DISPLAY SYSTEM WITH LIQUID CRYSTAL SHUTTER"인 미국 가특허 출원 번호 제62/459,559호; 2017년 2월 16일에 출원되고 명칭이 "METHOD AND SYSTEM FOR REDUCTION OF OPTICAL ARTIFACTS IN AUGMENTED REALITY DEVICES"인 미국 가특허 출원 번호 제62/459,964호; 및 2017년 11월 30일에 출원되고 명칭이 "PROJECTOR ARCHITECTURE INCORPORATING ARTIFACT MITIGATION"인 미국 가특허 출원 번호 제62/592,607호를 우선권으로 주장하며, 이로써 상기 출원들의 개시내용들은 그 전체가 모든 목적들을 위해 인용에 의해 포함된다.
[0002]
현대 컴퓨팅 및 디스플레이 기술들은 이른바 "가상 현실" 또는 "증강 현실" 경험들을 위한 시스템들의 개발을 가능하게 하였고, 디지털방식으로 재생되는 이미지들 또는 이미지들의 부분들은, 그들이 실제인 것으로 보이거나 실제로서 지각될 수 있는 방식으로 웨어러블 디바이스에서 사용자에게 제공된다. 가상 현실 또는 "VR" 시나리오는 전형적으로, 다른 실제 실세계 시각적 입력에 대한 투명도(transparency) 없이 디지털 또는 가상 이미지 정보의 제공(presentation)을 수반하고; 증강 현실 또는 "AR" 시나리오는 전형적으로, 사용자 주위 실제 세계의 시각화에 대한 증강으로서 디지털 또는 가상 이미지 정보의 제공을 수반한다.
[0003]
이러한 디스플레이 기술들에서 이루어지는 진보에도 불구하고, 증강 현실 시스템들, 특히, 디스플레이 시스템들과 관련된 개선된 방법들 및 시스템들이 당해 기술분야에 필요하다.
[0004]
본 개시내용은 일반적으로 웨어러블 디스플레이들을 포함하는 투사 디스플레이 시스템들에 관련된 방법들 및 시스템들에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은, 하나 이상의 통합 편광기들을 갖고 시스템 성능이 개선된 접안렌즈 유닛들을 위한 방법들 및 시스템을 제공한다. 다른 실시예들에서, 백색 광원은 LCOS-기반 투사기 및 LCOS-기반 투사기와 동기화하여 동작하는 셔터와 관련하여 사용된다. 본 개시내용은 컴퓨터 비전 및 이미지 디스플레이 시스템들의 다양한 애플리케이션들에 적용 가능하다.
[0005]
일부 투사 디스플레이 시스템들에서, 투사기로부터의 광은 접안렌즈에 커플링될 수 있고, 이는, 차례로, 이미지들을 뷰어의 눈에 투사한다. 뷰어의 눈을 위해 의도된 투사기로부터의 광 이외에, 투사기 이외의 소스들로부터 비롯된 광, 예컨대, 뷰어 근처의 오버헤드 광들로부터의 광 및/또는 투사기 내부의 컴포넌트들로부터의 의도되지 않은 반사들로부터의 광은 접안렌즈에/내에 커플링될 수 있고, 이로써 뷰어에게 제시되는 아티팩트들을 생성한다.
[0006]
따라서, 이러한 아티팩트들의 영향을 감소시키기 위해, 본 개시내용의 실시예들은 광학 엘리먼트들, 예컨대, 아티팩트의 강도를 감소시키기 위해 투사 디스플레이의 광학 경로에 배치된 원형 편광기를 활용한다. 일부 실시예들에서, 아티팩트들을 완화하기 위한 분산형 동공 시스템의 서브-동공 위치들에서의 스펙트럼 필터링을 가능하게 하는, 컬러 필터들을 통합한 분할형 동공 설계가 활용된다.
[0007]
일부 실시예들에서, 접안렌즈의 상이한 도파관들 사이의 컬러 분리를 위한 하나 이상의 광학 필터들을 포함하는 접안렌즈가 제공된다. 접안렌즈는 또한 파장 교차-커플링을 감소시키기 위해 광학 필터들의 공간 포지셔닝을 활용할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 투사 디스플레이는 백색 광원, LCOS(liquid crystal on silicon)-기반 투사기, 및 아티팩트들을 감소 또는 제거하기 위해 LCOS-기반 투사기와 동기화하여 동작하는 셔터를 활용한다. 본 개시내용은 컴퓨터 비전 및 이미지 디스플레이 시스템들의 다양한 애플리케이션들에 적용 가능하다.
[0008]
종래 기술들에 비해 본 개시내용에 의해 다수의 이익들이 달성된다. 예컨대, 본 개시내용의 실시예들은, 투사 디스플레이 시스템들에서 고스트 이미지들을 포함하는 아티팩트들을 감소 또는 제거하는 방법들 및 시스템들을 제공한다. 추가적으로, 본 개시내용의 실시예들은 눈의 피로(eye strain)를 감소시키고, 미광(stray light)으로 인한 아티팩트들을 감소시키고, 해상도, 동적 범위, 컬러 정확성, ANSI 콘트라스트, 및 디스플레이된 이미지들 또는 비디오들의 일반적인 신호 대 잡음을 향상시킨다.
[0009]
일부 실시예들에서, 파장 교차-커플링을 감소시켜서, 밝기 및 콘트라스트를 향상시키는 방법들 및 시스템들이 제공된다. 추가로, 본 개시내용의 일부 실시예들은 향상된 콘트라스트를 달성하기 위해 미광을 감소시킬 수 있는 방법들 및 시스템들을 제공한다. 또한, 일부 실시예들에서, 이미지들의 향상된 색포화도(color saturation)는 더 많은 포화형 컬러 필터들을 사용하여 달성될 수 있다.
[0010]
일부 실시예들에서, 높은 충전율들 및 밝은 이미지들을 특징으로 하고, 이로써 사용자 경험을 향상시키는 LCOS-기반 웨어러블 디스플레이 시스템들이 제공된다. 추가로, 일부 실시예들은 더 큰 동공 사이즈를 제공하고, 이는 더 양호한 이미지 해상도 및 품질을 제공할 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 실시예들은 또한 투사 시스템의 엘리먼트들로서 백색 LED 또는 RGB LED들을 사용하는 유연성을 제공할 뿐만 아니라, 고스트 완화를 제공할 수 있다. 본 개시내용의 이들 및 다른 실시예들은 다수의 본 발명의 이점들 및 특징들과 함께, 아래의 텍스트 및 첨부된 도면들과 함께 보다 상세하게 설명된다.
[0011]
본원에 개시된 실시예들의 교시들은 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 고려함으로써 용이하게 이해될 수 있다.
[0012] 도 1은 일부 실시예들에 따른, 뷰어에게 디지털 또는 가상 이미지를 제공하는 데 사용될 수 있는 VOA(viewing optics assembly) 내에서의 광 경로들을 개략적으로 예시한다.
[0013] 도 2는 일부 실시예들에 따른 투사기의 예를 예시하는 단순화된 개략도이다.
[0014] 도 3은 일부 실시예들에 따른 투사기의 예를 예시하는 개략도이다.
[0015] 도 4는 일부 실시예들에 따라, 각각의 도파관에 배치된 인커플링 격자를 사용하여 대응하는 도파관들에 커플링되는 광의 다수의 컬러들을 예시하는 개략도이다.
[0016] 도 5a-5c는 일부 실시예들에 따른 분산형 서브-동공 아키텍처(sub-pupil architecture)들의 평면도들이다.
[0017] 도 6은 일부 실시예들에 따른, 다수의 깊이 평면들에 대한 컬러들의 시간 순차적 인코딩을 예시하는 개략도이다.
[0018] 도 7a는 일부 실시예들에 따른 투사기 어셈블리를 예시하는 개략도이다.
[0019] 도 7b는 도 7a에 도시된 투사기 어셈블리를 예시하는 펼쳐진 개략도이다.
[0020] 도 8a는 일부 실시예들에 따라, 투사 디스플레이 시스템에서의 인-커플링 격자 엘리먼트로부터의 반사들로부터 기인하는 아티팩트 형성을 예시하는 개략도이다.
[0021] 도 8b는 도 8a에 도시된 투사 디스플레이 시스템의 인-커플링 격자로부터의 반사들로부터 기인하는 아티팩트 형성을 예시하는 펼쳐진 개략도이다.
[0022] 도 9는 일부 실시예들에 따른, 인-커플링 격자 엘리먼트로부터의 반사들을 예시하는 개략도이다.
[0023] 도 10a는 일부 실시예들에 따른, 컬러 필터들을 사용하는 아티팩트 감소를 갖는 투사기 어셈블리를 예시하는 개략도이다.
[0024] 도 10b는 도 10a에 도시된 투사기 어셈블리를 예시하는 펼쳐진 개략도이다.
[0025] 도 11a는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공 아키텍처와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다.
[0026] 도 11b는 일부 실시예들에 따른, 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터들에 대한 투과율 플롯이다.
[0027] 도 11c는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공 아키텍처와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다.
[0028] 도 12는 일부 실시예들에 따른, 컬러 필터들 및 서브-동공들의 공간 어레인지먼트를 예시하는 평면도이다.
[0029] 도 13은 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈 도파관 층들과 컬러 필터들의 통합을 예시하는 단면도이다.
[0030] 도 14a는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공들의 서브세트와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다.
[0031] 도 14b는 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈 도파관 층들과 도 14a에 예시된 컬러 필터들의 통합을 예시하는 단면도이다.
[0032] 도 14c는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공들의 다른 서브세트와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다.
[0033] 도 14d는 일 실시예들에 따른, 접안렌즈 도파관 층들과 도 14c에 예시된 컬러 필터들의 통합을 예시하는 단면도이다.
[0034] 도 15는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공 아키텍처의 회절 차수들의 평면도이다.
[0035] 도 16a는 일부 실시예들에 따른, 광학 필터를 갖는 접안렌즈의 측면도이다.
[0036] 도 16b는 일부 실시예들에 따른, 광학 필터의 투과율/반사율 곡선을 예시하는 플롯이다.
[0037] 도 17a는 일부 실시예들에 따른, 흡수 컬러 필터들을 갖는 접안렌즈의 측면도이다.
[0038] 도 17b는 도 17a에 예시된 접안렌즈의 평면도이다.
[0039] 도 17c는 일부 실시예들에 따른, 흡수 컬러 필터들을 갖는 접안렌즈의 측면도이다.
[0040] 도 18a는 일부 실시예들에 따른, 정렬된 회절 광학 엘리먼트들 및 광학 필터들을 갖는 접안렌즈의 측면도이다.
[0041] 도 18b는 도 18a에 예시된 접안렌즈의 엘리먼트의 사시도이다.
[0042] 도 19는 일부 실시예들에 따른, 광학 필터들이 접안렌즈의 도파관들에 통합된 접안렌즈의 측면도이다.
[0043] 도 20은 일부 실시예들에 따른, 형상화된 도파관들을 갖는 접안렌즈의 사시도이다.
[0044] 도 21은 일부 실시예들에 따른, 하나 이상의 평면 도파관들을 포함하는 접안렌즈를 동작시키는 방법을 예시한 흐름도이다.
[0045] 도 22는 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈를 동작시키는 방법을 예시한 흐름도이다.
[0046] 도 23은 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈의 측면도를 예시한 개략도이다.
[0047] 도 24a는 일부 실시예들에 따른, LCOS 이미지 투사기를 예시한 개략도이다.
[0048] 도 24b는 일부 실시예들에 따른, 도 24a의 LCOS 이미지 투사기의 확대도로 광학 경로를 예시한 개략도이다.
[0049] 도 25a-25b는 일부 실시예들에 따른, LED 광원들의 포지셔닝을 예시한 개략도들이다.
[0050] 도 26a는 일부 실시예들에 따른, LED 광원 어레인지먼트를 예시한 개략도이다.
[0051] 도 26b는 일부 실시예들에 따른, 다른 LED 광원 어레인지먼트를 예시한 개략도이다.
[0052] 도 26c는 일부 실시예들에 따른, 또 다른 LED 광원 어레인지먼트를 예시한 개략도이다.
[0053] 도 27a-27d는 일부 실시예들에 따른, 이미지 디스플레이 시스템을 예시한 개략도들이다.
[0054] 도 28은 일부 실시예들에 따른, 도파관 층에 커플링된 이미지 광의 동작을 예시한 개략도이다.
[0055] 도 29a는 일부 실시예들에 따른, 이미지 디스플레이 시스템의 LCOS에 의한 고차 회절을 예시한 사진 이미지이다.
[0056] 도 29b 및 29c는 일부 실시예들에 따른, 이미지 디스플레이 시스템에 ICG들을 배열하기 위한 방법들을 예시한 개략도들이다.
[0057] 도 30은 일부 실시예들에 따른, 다른 이미지 디스플레이 시스템을 예시한 개략도이다.
[0058] 도 31a-31c는 일부 실시예들에 따른, 다른 이미지 디스플레이 시스템을 예시한 개략도들이다.
[0059] 도 32는 일부 실시예들에 따른, 또 다른 이미지 디스플레이 시스템을 예시한 개략도이다.
[0060] 도 33은 일부 실시예들에 따른, 이미지를 디스플레이하기 위한 방법을 예시한 흐름도이다.
[0061] 도 34는 일부 실시예들에 따른, 이미지를 디스플레이하기 위한 다른 방법을 예시한 흐름도이다.
[0012] 도 1은 일부 실시예들에 따른, 뷰어에게 디지털 또는 가상 이미지를 제공하는 데 사용될 수 있는 VOA(viewing optics assembly) 내에서의 광 경로들을 개략적으로 예시한다.
[0013] 도 2는 일부 실시예들에 따른 투사기의 예를 예시하는 단순화된 개략도이다.
[0014] 도 3은 일부 실시예들에 따른 투사기의 예를 예시하는 개략도이다.
[0015] 도 4는 일부 실시예들에 따라, 각각의 도파관에 배치된 인커플링 격자를 사용하여 대응하는 도파관들에 커플링되는 광의 다수의 컬러들을 예시하는 개략도이다.
[0016] 도 5a-5c는 일부 실시예들에 따른 분산형 서브-동공 아키텍처(sub-pupil architecture)들의 평면도들이다.
[0017] 도 6은 일부 실시예들에 따른, 다수의 깊이 평면들에 대한 컬러들의 시간 순차적 인코딩을 예시하는 개략도이다.
[0018] 도 7a는 일부 실시예들에 따른 투사기 어셈블리를 예시하는 개략도이다.
[0019] 도 7b는 도 7a에 도시된 투사기 어셈블리를 예시하는 펼쳐진 개략도이다.
[0020] 도 8a는 일부 실시예들에 따라, 투사 디스플레이 시스템에서의 인-커플링 격자 엘리먼트로부터의 반사들로부터 기인하는 아티팩트 형성을 예시하는 개략도이다.
[0021] 도 8b는 도 8a에 도시된 투사 디스플레이 시스템의 인-커플링 격자로부터의 반사들로부터 기인하는 아티팩트 형성을 예시하는 펼쳐진 개략도이다.
[0022] 도 9는 일부 실시예들에 따른, 인-커플링 격자 엘리먼트로부터의 반사들을 예시하는 개략도이다.
[0023] 도 10a는 일부 실시예들에 따른, 컬러 필터들을 사용하는 아티팩트 감소를 갖는 투사기 어셈블리를 예시하는 개략도이다.
[0024] 도 10b는 도 10a에 도시된 투사기 어셈블리를 예시하는 펼쳐진 개략도이다.
[0025] 도 11a는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공 아키텍처와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다.
[0026] 도 11b는 일부 실시예들에 따른, 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터들에 대한 투과율 플롯이다.
[0027] 도 11c는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공 아키텍처와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다.
[0028] 도 12는 일부 실시예들에 따른, 컬러 필터들 및 서브-동공들의 공간 어레인지먼트를 예시하는 평면도이다.
[0029] 도 13은 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈 도파관 층들과 컬러 필터들의 통합을 예시하는 단면도이다.
[0030] 도 14a는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공들의 서브세트와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다.
[0031] 도 14b는 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈 도파관 층들과 도 14a에 예시된 컬러 필터들의 통합을 예시하는 단면도이다.
[0032] 도 14c는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공들의 다른 서브세트와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다.
[0033] 도 14d는 일 실시예들에 따른, 접안렌즈 도파관 층들과 도 14c에 예시된 컬러 필터들의 통합을 예시하는 단면도이다.
[0034] 도 15는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공 아키텍처의 회절 차수들의 평면도이다.
[0035] 도 16a는 일부 실시예들에 따른, 광학 필터를 갖는 접안렌즈의 측면도이다.
[0036] 도 16b는 일부 실시예들에 따른, 광학 필터의 투과율/반사율 곡선을 예시하는 플롯이다.
[0037] 도 17a는 일부 실시예들에 따른, 흡수 컬러 필터들을 갖는 접안렌즈의 측면도이다.
[0038] 도 17b는 도 17a에 예시된 접안렌즈의 평면도이다.
[0039] 도 17c는 일부 실시예들에 따른, 흡수 컬러 필터들을 갖는 접안렌즈의 측면도이다.
[0040] 도 18a는 일부 실시예들에 따른, 정렬된 회절 광학 엘리먼트들 및 광학 필터들을 갖는 접안렌즈의 측면도이다.
[0041] 도 18b는 도 18a에 예시된 접안렌즈의 엘리먼트의 사시도이다.
[0042] 도 19는 일부 실시예들에 따른, 광학 필터들이 접안렌즈의 도파관들에 통합된 접안렌즈의 측면도이다.
[0043] 도 20은 일부 실시예들에 따른, 형상화된 도파관들을 갖는 접안렌즈의 사시도이다.
[0044] 도 21은 일부 실시예들에 따른, 하나 이상의 평면 도파관들을 포함하는 접안렌즈를 동작시키는 방법을 예시한 흐름도이다.
[0045] 도 22는 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈를 동작시키는 방법을 예시한 흐름도이다.
[0046] 도 23은 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈의 측면도를 예시한 개략도이다.
[0047] 도 24a는 일부 실시예들에 따른, LCOS 이미지 투사기를 예시한 개략도이다.
[0048] 도 24b는 일부 실시예들에 따른, 도 24a의 LCOS 이미지 투사기의 확대도로 광학 경로를 예시한 개략도이다.
[0049] 도 25a-25b는 일부 실시예들에 따른, LED 광원들의 포지셔닝을 예시한 개략도들이다.
[0050] 도 26a는 일부 실시예들에 따른, LED 광원 어레인지먼트를 예시한 개략도이다.
[0051] 도 26b는 일부 실시예들에 따른, 다른 LED 광원 어레인지먼트를 예시한 개략도이다.
[0052] 도 26c는 일부 실시예들에 따른, 또 다른 LED 광원 어레인지먼트를 예시한 개략도이다.
[0053] 도 27a-27d는 일부 실시예들에 따른, 이미지 디스플레이 시스템을 예시한 개략도들이다.
[0054] 도 28은 일부 실시예들에 따른, 도파관 층에 커플링된 이미지 광의 동작을 예시한 개략도이다.
[0055] 도 29a는 일부 실시예들에 따른, 이미지 디스플레이 시스템의 LCOS에 의한 고차 회절을 예시한 사진 이미지이다.
[0056] 도 29b 및 29c는 일부 실시예들에 따른, 이미지 디스플레이 시스템에 ICG들을 배열하기 위한 방법들을 예시한 개략도들이다.
[0057] 도 30은 일부 실시예들에 따른, 다른 이미지 디스플레이 시스템을 예시한 개략도이다.
[0058] 도 31a-31c는 일부 실시예들에 따른, 다른 이미지 디스플레이 시스템을 예시한 개략도들이다.
[0059] 도 32는 일부 실시예들에 따른, 또 다른 이미지 디스플레이 시스템을 예시한 개략도이다.
[0060] 도 33은 일부 실시예들에 따른, 이미지를 디스플레이하기 위한 방법을 예시한 흐름도이다.
[0061] 도 34는 일부 실시예들에 따른, 이미지를 디스플레이하기 위한 다른 방법을 예시한 흐름도이다.
[0062]
도면들 및 다음의 설명은 단지 예시로서 다양한 실시예들에 관한 것이다. 다음의 논의로부터, 본원에 개시된 구조들 및 방법들의 대안적인 실시예들이, 본원에 논의된 원리들에서 벗어나지 않고서, 사용될 수 있는 실현 가능한 대안들로서 용이하게 인지될 것이라는 것이 주목되어야 한다. 이제 몇몇의 실시예들에 대해 상세히 참조가 이루어질 것이고, 실시예들의 예들은 첨부된 도면들에 예시된다.
[0063]
도 1은 일부 실시예들에 따라, 뷰어에 디지털 또는 가상 이미지를 제공하는 데 사용될 수 있는 VOA(viewing optics assembly)의 광 경로들을 개략적으로 예시한다. VOA는 투사기(101) 및 뷰어의 눈(102) 주위에 착용될 수 있는 접안렌즈(100)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 투사기(101)는 적색 LED들의 그룹, 녹색 LED들의 그룹, 및 청색 LED들의 그룹을 포함할 수 있다. 예컨대, 투사기(101)는 2개의 적색 LED들, 2개의 녹색 LED들 및 2개의 청색 LED들을 포함할 수 있다. 접안렌즈(100)는 하나 이상의 접안렌즈 층들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접안렌즈(100)는 3개의 접안렌즈 층들을 포함하고, 하나의 접안렌즈 층은 3개의 컬러들(적색, 녹색 및 청색) 각각에 대한 것이다. 일부 실시예들에서, 접안렌즈(100)는 6개의 접안렌즈 층들(즉, 하나의 깊이 평면에서 가상 이미지를 형성하도록 구성된 3개의 컬러들 각각에 대한 한 세트의 접안렌즈 층들, 및 다른 하나의 깊이 평면에서 가상 이미지를 형성하도록 구성된 3개의 컬러들 각각에 대한 다른 세트의 접안렌즈 층들)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접안렌즈(100)는 3 개 이상의 상이한 깊이 평면들에 대해 3개의 컬러 각각에 대한 3개 이상의 접안렌즈 층들을 포함할 수 있다. 각각의 접안렌즈 층은 평면형 도파관을 포함하고, 인커플링 격자(107), OPE(orthogonal pupil expander) 구역(108) 및 EPE(exit pupil expander) 구역(109)을 포함한다.
[0064]
계속해서 도 1을 참조하면, 투사기(101)는 이미지 광을 접안렌즈 층의 인커플링 격자(107)에 투사한다. 인커플링 격자(107)는 투사기(101)로부터의 이미지 광을 OPE 구역(108)을 향하는 방향으로 이미지 광을 전파하는 평면형 도파관에 커플링한다. 평면형 도파관은 TIR(total internal reflection)에 의해 이미지 광을 수평 방향으로 전파한다. 접안렌즈 층의 OPE 구역(108)은, EPE 구역(109)을 향해 도파관에서 전파되는 이미지 광의 부분을 커플링하고 방향전환하는 회절 엘리먼트를 포함한다. EPE 구역(109)은 뷰어 눈(102)을 향하여 접안렌즈 층의 평면에 대략 수직인 방향으로 평면형 도파관에서 전파되는 이미지 광의 부분을 커플링 및 지향시키는 회절 엘리먼트를 포함한다. 이러한 방식으로, 투사기(101)에 의해 투사된 이미지는 뷰어의 눈(102)에 의해 뷰잉될 수 있다.
[0065]
앞서 설명된 바와 같이, 투사기에 의해 생성된 이미지 광은 3개의 컬러들, 즉 청색(B), 녹색(G) 및 적색(R)의 광을 포함할 수 있다. 이러한 이미지 광은 구성성분 컬러들로 분리될 수 있어서, 각각의 구성성분 컬러의 이미지 광이 접안렌즈의 개개의 도파로에 커플링될 수 있게 한다.
[0066]
도 2는 일부 실시예들에 따른 투사기를 예시하는 개략도이다. 투사기(200)는, 예컨대, 도 5a-5c와 관련하여 아래에서 논의되는 바와 같이, 미리 결정된 분포로 특정한 배향들로 포지셔닝되는 한 세트의 공간적으로 변위된 광원들(205)(예컨대, LED들, 레이저들 등)를 포함한다. 광원들(205)은 그 자체로 또는 서브-동공 형성 집광기들(sub-pupil forming collection optics), 이를테면, 예컨대, 광 파이프들 또는 미러들과 함께 사용되어, 더 많은 광을 수집하고 그리고 광 파이프들 또는 수집 미러들의 단부에 서브-동공들을 형성할 수 있다. 명확함을 목적들로, 단지 3개의 광원들만이 예시된다. 일부 실시예들에서, 준-집광기들(225)은 광원들(205)로부터 방출되는 광을 준-시준하기 위해 활용되며, 그에 따라, 더 많은 광이 디스플레이 패널(207)로 향하도록, 광이 더 시준된 유사한 방식(more collimated like manner)으로 PBS(polarizing beam splitter)(210)에 들어간다. 다른 실시예들에서, PBS(210)의 부분들을 통해 전파된 후에, 광원들(205)로부터 방출된 광을 시준하기 위해 시준 엘리먼트(미도시)가 활용된다. 일부 실시예들에서, PBS(210)에 들어가는 광을 편광시키기 위해, 준-집광기들(225)과 PBS(210) 사이에 예비-편광기(pre-polarizer)가 존재할 수 있다. 예비-편광기는 또한, 일부 광을 리사이클링하는 데 사용될 수 있다. PBS(210)에 들어가는 광은 반사되어, 디스플레이 패널(207) 상에 입사되며, 여기에서, 장면이 형성된다. 일부 실시예들에서, 시간 순차적 컬러 디스플레이는 컬러 이미지들을 형성하는 데 사용될 수 있다.
[0067]
디스플레이 패널(207)로부터 반사된 광은 PBS(210)를 통과하며, 그리고 파 필드(far field)에 장면의 이미지를 형성하기 위해, 투사기 렌즈(215)(이미징 광학기 또는 한 세트의 이미징 광학기들로 또한 지칭됨)를 사용하여 이미징된다. 투사기 렌즈(215)는 디스플레이 패널(207)의 푸리에 변환(Fourier transform)을 접안렌즈(220) 상에 또는 그 내부에 대략적으로 형성한다. 투사기(200)는, 광원들(205) 및 집광기들에 의해 형성된 서브-동공들의 반전된 이미지들인 서브-동공들을 접안렌즈(220)에 제공한다. 도 2에 예시된 바와 같이, 접안렌즈(220)는 다수의 층들을 포함한다. 예컨대, 접안렌즈(220)는 6개의 층들 또는 도파관들을 포함하며, 이들 각각은 컬러(예컨대, 3개의 컬러들) 및 깊이 평면(예컨대, 각각의 컬러에 대해 2개의 깊이 평면들)과 연관된다. 컬러들 및 깊이 층들의 "스위칭"은 턴 온된 광원들(205)을 스위칭함으로써 수행된다. 결과적으로, 예시된 시스템에서 컬러들과 깊이 평면들 사이에서 스위칭하기 위해 어떠한 셔터들 또는 스위치들도 활용되지 않는다.
[0068]
투사기(200) 및 투사기(200)의 아키텍처들에 대한 변동들에 관련된 부가적인 논의가 본원에서 논의된다.
[0069]
도 3은 일부 실시예들에 따른 투사기를 예시하는 개략도이다. 도 3은 투사기(300)를 예시한다. 디스플레이 패널(320)은 LCOS(liquid crystal on silicon) 패널이지만, 본 개시내용은 이러한 구현에 제한되지 않는다. FLCOS(frontlit LCOS), DLP 등을 포함하는 다른 디스플레이 패널들이 활용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 색순차 LCOS 설계는 도 6과 관련하여 논의되는 시간 순차적 인코딩과 관련하여 논의되는 바와 같이 활용되지만, 모든 컬러들(예컨대, RGB)이 동시에 디스플레이되는 다른 설계들이 구현될 수 있다. 컬러 필터들이 성능을 개선하고 픽셀 사이즈들이 감소됨에 따라, 시스템 성능이 개선될 것이며, 본 개시내용의 실시예들은 이러한 개선들로부터 이익을 얻을 것이다. 따라서, 다수의 반사성 또는 투과성 디스플레이 패널들이, 본원에서 개시된 분산형 서브-동공 아키텍처와 함께 활용될 수 있다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0070]
집광기들을 포함하는 일부 실시예들에서, 광원들(310)에 의해 방출되고 예비-편광기(325)에 의해 편광된 광은, PBS(polarizing beam splitter)(330)를 통해 전파되고, 사분의 일 파장판(327)을 통과하며, 그리고 예컨대, 미러형 렌즈, 반사형 렌즈, 또는 곡면형 반사기로서 구현될 수 있는 시준기(332)에 충돌한다. 광원들(310) 간의 공간 분리는 분산형 서브-동공 아키텍처를 가능하게 한다. 일부 실시예들에서 반사형 시준기인 시준기(332)는, 광원들(310)에 의해 방출되는 광을 준-시준 또는 수집하고, 시준된 광을 다시 사분의 일 파장판(327)을 통해 다시 PBS(330) 내로 지향시켜서, 변경된 편광 상태에 의해 광을 디스플레이 패널(320) 상에 지향시킨다.
[0071]
시준된 광이 PBS(330)를 통해 전파됨에 따라, 광은 계면(331)에서 반사되어, 디스플레이 패널(320)을 향해 지향된다. 계면(331)은 편광막들, 유선 그리드 편광기들, 유전체 스택된 코팅들, 이들의 조합들 등을 사용하여 구현될 수 있다. 디스플레이 패널(320)은, 접안렌즈 상에 후속적으로 이미징될 수 있는 장면 또는 일련의 장면들을 형성한다. 일부 실시예들에서, 상이한 컬러들 및 깊이 평면들에 대한 시간 순차적 이미지 형성은, 디스플레이 패널(320)의 동작과 함께 광원들(310)을 순차적으로 동작시킴으로써 달성된다. 일부 실시예들에서, 보상 엘리먼트가 PBS(330)에 배치되거나 디스플레이 패널(320)에 부착되어, 디스플레이 패널(320)의 성능을 개선시킨다. 디스플레이 패널(320)로부터의 반사 후에, 광은 측(303)에서 PBS(330)에 들어오고, 계면(331)을 통해 전파되어, 측(304)에서 PBS(330)를 빠져나간다. 이어서, 투사기 렌즈(340)로 또한 지칭되는 광학 렌즈(340)가 활용되어, 디스플레이의 푸리에 변환을 형성하고, 그리고 시준기(332)와 함께, 접안렌즈에 또는 접안렌즈 내에 광원들(310)의 서브-동공들의 반전된 이미지를 형성한다.
[0072]
일부 실시예들에 따르면, 투사기 어셈블리가 제공된다. 투사기 어셈블리는 PBS(예컨대, PBS(330))를 포함한다. 투사기 어셈블리는 또한, PBS(330)에 인접한 한 세트의 공간적으로 변위된 광원들(예컨대, 광원들(310))의 세트를 포함한다. 광원들(310)은 상이한 컬러 LED들, 레이저들 등일 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원들(310)은 PBS(330)의 제1 측(301)에 인접한다. PBS(330)는 제1 패스 동안 광원들(310)에 의해 방출되는 광을 통과시킨다.
[0073]
반사성 미러일 수 있는 시준기(332)는 PBS(330)에 인접하게 배치되며, PBS(330)를 통해 제1 패스를 생성하는 광을 수신한다. 시준기(332)는, 광원들(310)에 인접한 제1 측(301)에 대향하는, PBS(330)의 제2 측(302)에 인접한다. 시준기(332)는 방출된 광을 시준 및 수집하고, 시준된 광을 다시 PBS(330)의 제2 측(302)으로 지향시킨다.
[0074]
투사기 어셈블리는 또한, 제1 측(301)과 제2 측(302) 사이에 포지셔닝되는, PBS(330)의 제3 측(303)에 인접한 디스플레이 패널(320)을 포함한다. 디스플레이 패널(320)은 LCOS 패널일 수 있다. PBS(330)를 통한 제2 패스 동안, 시준된 광은 PBS(330) 내의 계면(331)으로부터 반사되며, 그리고 사분의 일 파장판(327)을 두 번 통과함에 의해 야기되는 그 편광 상태들에서의 그의 변화로 인해 디스플레이 패널(320)을 향해 지향된다.
[0075]
투사기 어셈블리는, 제1 측(301)과 제2 측(302) 사이에 포지셔닝되고 그리고 제3 측(303)에 대향하는, PBS(330)의 제4 측(304)에 인접한 투사기 렌즈(340)를 더 포함한다. 투사 디스플레이 어셈블리에 의해 형성되는 최종 이미지와 PBS(330) 사이의 투사기 렌즈(340)의 포지션은, 예시된 시스템이 투사기 어셈블리의 후면에서 PBS(330)를 활용한다는 것을 나타낸다.
[0076]
투사기 어셈블리는 서브-동공들의 이미지 및 이미지 위치에서의 디스플레이 패널(320)의 푸리에 변환을 형성한다. 접안렌즈에 대한 인커플링 계면은 이미지 위치 인근에 포지셔닝된다. 광원들(310)에 의해 방출되는 광이 투사기 어셈블리에서 상이한 경로들을 통해 전파되기 때문에, 광원들(310)의 각각의 광원과 연관된 이미지들은 시스템의 이미지 평면에서 공간적으로 변위되어, 접안렌즈를 구성하는 상이한 도파관들 내로의 커플링을 가능하게 한다.
[0077]
도 4는 일부 실시예들에 따른, 각각의 도파관에 배치된 인커플링 엘리먼트를 사용하여, 대응하는 도파관들 내에 커플링된 광의 다수의 컬러들을 예시하는 개략도이다. 제1 도파관(410), 제2 도파관(420), 및 제3 도파관(430)은 평행 어레인지먼트로 서로에 인접하게 포지셔닝된다. 예에서, 제1 도파관(410)은 제1 파장 범위(401)(예컨대, 적색 파장들)의 광을 수신 및 전파하도록 설계될 수 있고, 제2 도파관(420)은 제2 파장 범위(402)(예컨대, 녹색 파장들)의 광을 수신 및 전파하도록 설계될 수 있으며, 제3 도파관(430)은 제3 파장 범위(403)(예컨대, 청색 파장들)의 광을 수신 및 전파하도록 설계될 수 있다.
[0078]
모든 3개의 파장 범위들(401, 402, 및 403)의 광은, 투사기 렌즈(440)의 파워를 푸리에 변환하는 것으로 인해, 대략 동일한 평면 상에 포커싱되지만, 대략, 광학 시스템의 배율(존재하는 경우) 및 광 모듈 내의 서브-동공들의 간격에 의해 평면에서 변위된다. 개개의 도파관들(410, 420, 및 430)의 인커플링 엘리먼트들(412, 422, 및 432)은, 광의 부분을 캡처하고 광의 부분으로 하여금 개개의 도파관들(410, 420, 및 430) 내에 커플링하게 하기 위해, 정확한 컬러 서브-동공에 대응하는 경로에 배치된다.
[0079]
인커플링 격자들일 수 있는 인커플링 엘리먼트들(412, 422, 및 432)은 인커플링 DOE(diffractive optical element)들의 엘리먼트들일 수 있다. 정해진 광원이 턴 온될 때, 그 광원으로부터의 광은 대응하는 평면에 이미징된다(예컨대, 적색 LED #1, 제1 깊이 평면에서의 제1 도파관(410)). 이는 단지 광원들을 스위칭 온 및 오프함으로써 컬러들 간의 스위칭을 가능하게 한다.
[0080]
고스트 이미지들 또는 다른 반사들로 또한 지칭되는 아티팩트들의 영향력 및/또는 발생을 감소시키기 위해, 본 개시내용의 일부 실시예들은 흡수성 컬러 필터들을 활용한다. 필터들은 단일 동공 시스템들에서 사용될 수 있다.
[0081]
도 5a-5c는 일부 실시예들에 따른, 분산형 서브-동공 아키텍처들의 평면도들이다. 분산형 서브-동공들은 상이한 서브-동공들과 연관될 수 있고, 상이한 파장들로 그리고 상이한 포지션들(즉, 상이한 측방향 포지션들)에서 동작하는 상이한 광원들(예컨대, LED들 또는 레이저들)과 연관된다. 도 5a를 참조하여, 이러한 제1 어레인지먼트는 2개의 깊이 평면들 및 깊이 평면당 3개의 컬러들과 연관된 6개의 서브-동공들을 갖는다. 예컨대, 2개의 서브-동공들(510 및 512)은 제1 컬러와 연관되고(예컨대, 적색 서브-동공들), 2개의 서브-동공들(514 및 516)은 제2 컬러와 연관되며(예컨대, 녹색 서브-동공들), 2개의 서브-동공들(518 및 520)은 제3 컬러와 연관된다(예컨대, 청색 서브-동공들). 이들 서브-동공들은 방출 평면에서 공간적으로 오프셋된 6개의 광원들에 대응한다. 예시된 6개의 서브-동공 실시예는 3-컬러, 2-깊이 평면 아키텍처에서 사용하는 데 적절할 수 있다. 분산형 서브-동공 아키텍처들에 관련된 부가적인 설명은, 2016년 11월 10일에 공개된 미국 특허 출원 공개 번호 제2016/032773호에서 제공되며, 이로써, 그 미국 특허 출원의 개시내용은 모든 목적들을 위해 그 전체가 인용에 의해 포함된다.
[0082]
예로서, 만약 2개의 광원들이 광학 축에 대하여 서로 대향하여(즉, 광학 축을 중심으로 대향하여) 포지셔닝되면, 광원들 중 하나(즉, 제1 광원)로부터의 광이 광학 시스템을 통해 전파되고, 접안렌즈, 예컨대 접안렌즈의 인커플링 격자 또는 다른 표면으로부터 반사되고, 광학 시스템을 통해 다시 전파되고, 이어서, 디스플레이 패널에서 다시 반사되어, 광학 축에 대하여 오리지널 광원 이미지에 대향하는 위치에 다시 나타날 수 있는 것이 가능하다. 다른 서브-동공의 위치에 나타나는 이 이중 반사는 고스트 이미지를 생성할 것인데, 이는 광이 본래 제1 광원에 의해 방출되었기 때문이다. 따라서, 도 5a에 예시된 어레인지먼트에서, 서브-동공들(510/512, 514/516, 및 518/520)이 서브-동공 분포 및 광학 축의 중심에 대하여 서로 대향하게 포지셔닝되지 않기 때문에, 이러한 서브-동공들의 세트들로부터의 광은, 광학 시스템을 통한 전파 후에 해당 세트의 다른 서브-동공들에 커플링되지 않을 것이다. 따라서, 이러한 서브-동공 레이아웃은, 고스트 이미지 형성으로 또한 지칭되는 아티팩트 형성을 부분적으로 방지한다.
[0083]
도 5a에서, 각각의 서브-동공과 연관된 컬러 및 깊이 평면은 다음과 같이 예시되는데: 제1 및 제2 깊이 평면들에서 적색 파장들: R1/R2, 제1 및 제2 깊이 평면들에서 녹색 파장들: G1/G2, 및 제1 및 제2 깊이 평면들에서 청색 파장들: B1/B2가 예시된다. 회절 광학 엘리먼트들은 도 4에 관련하여 논의된 바와 같이 이러한 서브-동공 위치들에 배치될 수 있다. 인커플링 격자들로 지칭되는 회절 격자들이 본원에서 논의되지만, 본 개시내용의 실시예들은 회절 격자들로 제한되지 않고, 이진 회절 엘리먼트들, 스텝핑된 회절 엘리먼트들 및 다른 적절한 회절-기반 구조들을 포함하여 다른 회절 광학 엘리먼트들이 활용될 수 있다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0084]
도 5b를 참조하여, 3-컬러, 3-깊이 평면 아키텍처에서 사용하는 데 적절할 9개의 서브-동공 실시예가 예시된다. 이 실시예에서, 제1 컬러와 연관된 서브-동공들(540, 542, 및 544)(예컨대, 적색 서브-동공들)을 포함하는 서브-동공들의 제1 세트는 서로에 대하여 120°로 포지셔닝된다. 제2 컬러(예컨대, 녹색)와 연관된 서브-동공들(550, 552, 및 554)을 포함하는 서브-동공들의 제2 세트는 서로에 대하여 120°로 포지셔닝되며, 분포는 서브-동공들의 제1 세트로부터 60° 회전된다. 따라서, 만약 서브-동공(440)으로부터의 광이 시스템에서 반사되고, 서브-동공(540)에 대향하는 서브-동공(554)에서 다시 나타나면, 컬러의 오버랩이 존재하지 않을 것이다. 제3 컬러(예컨대, 청색)와 연관된 서브-동공들(560, 562, 및 564)을 포함하는 서브-동공들의 제3 세트는 제1 및 제2 서브-동공들의 분포 내부에 포지셔닝되고, 서로에 대하여 120°로 포지셔닝된다.
[0085]
도 5c는 6개의 서브-동공 어레인지먼트를 예시하며, 여기서, 제1 컬러(예컨대, 적색)와 연관된 서브-동공들(570 및 572)은 서브-동공 분포의 2개의 코너들에 포지셔닝되고, 제2 컬러(예컨대, 녹색)와 연관된 서브-동공들(580 및 582)은 서브-동공 분포의 다른 2개의 코너들에 포지셔닝되며, 제3 컬러(예컨대, 청색)와 연관된 서브-동공들(590 및 592)은 직사각형 서브-동공 분포의 측들을 따라 포지셔닝된다. 따라서, 도 5b-5c에 예시된 바와 같은 서브-동공 어레인지먼트는 고스트 이미지들로부터의 영향력을 감소시키기 위해 활용될 수 있다. 대안적인 서브-동공 어레인지먼트들, 이를테면, 예컨대, 상이한 컬러들의 서브-동공들이 광학 축에 걸쳐 서로 대향하는 서브-동공 어레인지먼트들이 또한 활용될 수 있다. 고스팅은 각각의 개개의 인커플링 격자에서의 컬러 필터들 또는 컬러 선택 엘리먼트들(예컨대, 컬러 선택 회전기)을 사용함으로써 감소될 수 있다.
[0086]
도 6은 일부 실시예들에 따른, 다수의 깊이 평면들에 대한 컬러들의 시간 순차적 인코딩을 예시하는 개략도이다. 도 6에 예시된 바와 같이, 깊이 평면들(이 예시에서는 3개)은 셰이더(shader)를 통해 픽셀당 LSB(least significant bit)로 인코딩된다. 본원에서 논의되는 투사기 어셈블리는 원하는 깊이 평면에서 각각의 컬러에 대해 픽셀들의 정확한 배치를 제공한다. 3개의 컬러들은 각각의 깊이 평면에 대해 순차적으로 인코딩된다 ― (평면 0에 대한 R0, G0, B0)(602), (평면 1에 대한 R1, G1, B1)(604), 및 (평면 2에 대한 R2, G2, B2)(606). 1.39 ms에 대한 각각의 컬러의 조명은 720 Hz의 조명 프레임 레이트(608) 및 모든 3개의 컬러들에 대한 프레임 레이트 및 80 Hz의 3개의 깊이 평면들(610)을 제공한다(모든 컬러들 및 평면들을 리프레시(refresh)하기 위한 12.5 ms에 기반함). 일부 실시예들에서, 프레임당 단일 깊이 평면에 대한 단일 컬러는 그 특정 깊이 평면에 대한 그 특정 컬러와 연관된 광원들만을 사용함으로써 사용될 수 있다.
[0087]
일부 실시예들에서, 순차적으로 코딩된 컬러들을 수신하는 가변적인 포커스 렌즈의 사용을 통해, 다수의 깊이 평면들이 구현될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 3개의 접안렌즈 층들이 존재할 수 있고, 인커플링 격자들은, 인커플링 격자들이 광학 축을 중심으로 서로에 걸쳐 직접적으로 포지셔닝되지 않도록 추가로 이격될 수 있다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0088]
도 7a는 일부 실시예들에 따른, 투사기 어셈블리를 예시하는 개략도이다. 도 7b는 도 7a에 도시된 투사기 어셈블리를 예시하는 펼쳐진 개략도이다. 도 7a에 예시된 바와 같이, 투사기 아키텍처(700)는 조명원(710)을 포함하며, 조명원(710)은 광 빔들, 이를테면, 예컨대 레이저들의 시준된 세트를 방출할 수 있다. 이 실시예에서, 조명원(710)으로부터의 광이 이미 시준되었기 때문에, 광학 설계로부터 시준기가 생략될 수 있다. 조명원(710)은 편광된, 편광되지 않은 또는 부분적으로 편광된 광을 방출할 수 있다. 예시된 실시예에서, 조명원(710)은 p-편광으로 편광된 광(712)을 방출한다. 제1 광학 엘리먼트(715)(예컨대, 예비-편광기)는 PBS(polarizing beam splitter)(720)로 p-편광을 갖는 광을 통과시키도록 정렬된다. 초기에, 광은 PBS(720)의 계면(722)(예컨대, 편광 계면)을 통과하고, SLM(spatial light modulator)(730)에 충돌한다. 디스플레이 패널로 또한 지칭되는 SLM(730)은 광에 대해 공간 변조를 임프레싱(impress)하여 이미지를 제공한다. 온 상태에서, SLM(730)은, 밝은 상태(예컨대, 백색 픽셀)가 나타나도록, 제1 편광 상태(예컨대, p-편광 상태)로부터 제2 편광 상태(예컨대, s-편광 상태)로 입력 광을 변조시킨다. 제2 편광 상태는 90°만큼 변조된(예컨대, 시프팅된) 제1 편광 상태일 수 있다. 온 상태에서, 제2 편광 상태를 갖는 광은 계면(722)에 의해 반사되고, 다운스트림으로 투사기 렌즈(740)로 이동한다. 오프 상태에서, SLM(730)은 제1 편광 상태로부터 입력 광을 회전시키지 않고, 따라서, 어두운 상태(예컨대, 흑색 픽셀)가 나타난다. 오프 상태에서, 제1 편광 상태를 갖는 광은 계면(722)을 통해 투과되고, 업스트림으로 조명원(710)으로 이동한다. 중간 상태에서, SLM(730)은 입력 광을 제1 편광 상태로부터 특정 타원 편광 상태로 변조시킨다. 중간 상태에서, 타원 편광 상태(예컨대, p-편광 상태)를 갖는 광의 일부는 계면(722)을 통해 투과되고, 업스트림으로 조명원(710)으로 이동하며, 타원 편광 상태(예컨대, s-편광 상태)를 갖는 광의 일부는 계면(722)을 통해 투과되고, 다운스트림으로 투사기 렌즈(740)로 이동한다.
[0089]
SLM(730)으로부터의 반사 후에, 반사된 광(714)은 계면(722)으로부터 반사되고, PBS(720)를 빠져나간다. 방출된 광은 투사기 렌즈(740)를 통과하고, 접안렌즈(미도시)의 인커플링 격자(750) 상에 이미징된다.
[0090]
도 7b는 접안렌즈의 인커플링 격자(750) 상으로의 조명원(710)의 제1 서브-동공(711)과 연관된 광의 이미징을 예시한다. 제1 서브-동공과 연관된 광은 PBS(720) 내로의 진입 전에 수집되고, SLM(730)으로부터 반사되고, 계면(722)(미도시)으로부터 반사된 후에 PBS(720)에 들어가고 PBS(720)에서 나오고, 투사기 렌즈(740)를 통과하고, 인커플링 격자(750)로 중계된다. 광학 축(705)은 도 7b에 예시된다.
[0091]
도 8a는 일부 실시예들에 따른, 투사 디스플레이 시스템에서 접안렌즈의 기판 표면들 또는 인-커플링 격자 엘리먼트로부터의 반사들로부터 기인하는 아티팩트 형성을 예시하는 개략도이다. 도 8b는 도 8a에 도시된 투사 디스플레이 시스템에서 접안렌즈의 기판 표면들 또는 인-커플링 격자로부터의 반사들로부터 기인하는 아티팩트 형성을 예시하는 펼쳐진 개략도이다. 일부 실시예들에서, 도 8a에 예시된 투사기 어셈블리(800)는 PBS(720)와 투사기 렌즈(740) 간에 원형 편광기를 포함할 수 있다.
[0092]
도 8a를 참조로, 도 7a의 투사기 어셈블리(700)의 동작과 유사한 방식으로, 디스플레이 패널로 또한 지칭되는 SLM(730)으로부터의 s-편광 상태를 갖는 광(802)은 PBS(720) 내부의 계면(722)에서 반사된다. 계면(722)으로부터의 반사 후의 광선들의 틸팅이 단지 명확성을 목적으로 제공됨을 주목해야 한다. PBS(720)로부터 방출되는 광의 대부분은 투사기 렌즈(740)를 통과하고, 접안렌즈의 인커플링 격자(750)에 서브-동공들의 이미지를 제공하기 위해 투사기 렌즈(740)에 의해 중계된다.
[0093]
인커플링 격자(750) 상에 입사하는 광의 부분은 인커플링 격자(750)에 의해 반사된다. 도 8a에 예시된 바와 같이, 인커플링 격자(750) 상에 입사하는 광이 단일 편광 상태(예컨대, s-편광 상태)에 있을 수 있지만, 인커플링 격자(750)로부터 반사된 광은 편광 상태들의 혼합(A*s + B*p)(804)을 가질 수 있으며, 여기서, A 및 B는 0 내지 1의 계수들이다. 접안렌즈의 평면에 있는 스텝들을 갖는 회절 광학 인커플링 격자에 대해, 반사들은 대부분 플립된 원형 편광들로 이루어진다. 그러나, 만약 인커플링 격자 스텝들이 접안렌즈의 평면으로부터 경사진다면, 다른 편광 상태들이 반사될 것이다. 반사된 광(804)은 투사기 렌즈(740)를 통과하고, 그리고 반사된 광(804)이 다시 PBS(720)를 향해 전파함에 따라, 편광들의 혼합(C*s + D*p)(806)으로 나타나며, 여기서, C 및 D는 0 내지 1의 계수들이다. 일반적으로, 인커플링 격자(750) 및/또는 투사기 렌즈(740)의 특징들의 결과로서 A>C 및 B>D이다.
[0094]
계면의 편광(C*s)(808)과 적절히 정렬된 업스트림 경로에서의 광은 계면(722), SLM(730), 계면(722)으로부터 반사되고, 투사기 렌즈(740)를 통과하고, 그리고 단일 편광 상태(E*s)(812)를 갖는 접안렌즈의 제2 인커플링 격자(752)에 이미지를 제공하기 위해 투사기 렌즈(740)에 의해 이미징된다. 인커플링 격자들(750 및 752) 둘 모두에서의 광원이 동일하기 때문에, 인커플링 격자(752)에서의 광은 SLM(730)에서 발생된 것과 같이 나타나고, 그에 의해, 아티팩트 또는 고스트 이미지가 생성된다.
[0095]
도 8b를 참조로, PBS(720) 및 투사기 렌즈(740)를 통한 제1 패스 후의 인커플링 격자(750)에서의 이미징, 및 반사된 광(804)이 SLM(730)으로부터 반사된 후의 인커플링 격자(752)에서의 이미징에 의해, 광학 축(705)을 중심으로 하는 대칭성이 입증된다.
[0096]
도 9는 일부 실시예들에 따른, 인-커플링 격자 엘리먼트로부터의 반사들을 예시하는 개략도이다. 접안렌즈는 커버 유리(910) 및 인커플링 격자(920)를 포함할 수 있다. 인입 광은 LHCP(left hand circularly polarized) 입력 광(901)으로서 예시된다. 원형 편광을 갖는 입력 광이 예시되지만, 본 개시내용의 실시예들은 원형으로 편광된 광으로 제한되지 않으며, 입력 광은 미리 결정된 장축 및 단축으로 타원형으로 편광될 수 있다. 접안렌즈로부터의 반사들은 커버 유리(910)의 전면(912)으로부터의 반사(903)뿐만 아니라 커버 유리(910)의 후면(914)으로부터의 반사(905)를 포함할 수 있다. 부가적으로, 인커플링 격자(920)로부터의 반사(907)가 예시된다. 이 예에서, 반사들(903 및 905)은 RHCP(right hand circularly polarized)이고, 반사(907)는 LHCP이다. 이들 반사들의 합은 업스트림으로 PBS(720)를 향해 전파하는 혼합된 편광 상태를 발생시킨다. 따라서, 도 8a에서, 인커플링 격자(750)로부터의 반사는 A*s + B*p로서 예시되지만, 반사된 광의 편광 상태가 선형 편광의 조합들로 제한되는 것이 아니라 타원 편광들도 또한 포함할 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 특히, 인커플링 격자(750)의 회절 엘리먼트들이 블레이즈드 격자 피처들을 포함할 때, 반사된 광의 편광 상태는 복잡한 타원 편광들을 특징으로 한다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0097]
도 10a는 일부 실시예들에 따른, 컬러 필터들을 사용한 아티팩트 감소를 갖는 투사기 어셈블리를 예시하는 개략도이다. 도 10a에 예시된 투사기 어셈블리는 도 8a에 예시된 투사기 어셈블리와 일부 공통 엘리먼트들을 공유하며, 도 8a에 제공된 설명은 적합하게 도 10a의 투사기 어셈블리에 적용 가능하다. 본원에서 설명된 바와 같이, 인커플링 격자들의 스펙트럼 특성들에 기반하여 선택된 스펙트럼 특성들을 갖는 컬러 필터들은, 실질적으로 상이한 스펙트럼 특성들을 갖는 광이 인커플링 격자들에 인커플링하는 것을 차단하기 위해 인커플링 격자들에 인접하게 포지셔닝된다. 도 10a에 예시된 바와 같이, 본 개시내용의 실시예들은, 반사형-디스플레이 투사기들, 평판(slab) 도파관들, 및/또는 인커플링 회절 광학 엘리먼트들의 동작과 연관된 완전 반사들(specular reflections)로부터 발생한 광학 아티팩트들을 감소시킨다.
[0098]
아티팩트 방지를 갖는 투사기 어셈블리(1000)는, 시준된 광 빔들, 이를테면, 예컨대, 레이저들의 세트를 방출할 수 있는 조명원(1010)을 포함한다. 조명원(1010)은 편광된, 편광되지 않은 또는 부분적으로 편광된 광을 방출할 수 있다. 예시된 실시예에서, 조명원(1010)은 p-편광으로 편광된 광을 방출한다. 제1 광학 엘리먼트(1015)(예컨대, 예비-편광기)는 PBS(polarizing beam splitter)(1020)로 p-편광을 갖는 광을 통과시키도록 정렬된다. 초기에, 광은 PBS(1020)의 계면(1022)을 통과하고 SLM(spatial light modulator)(1030)에 충돌한다. 디스플레이 패널로 또한 지칭되는 SLM(1030)은 광에 대해 공간 변조를 임프레싱하여 이미지를 제공한다. SLM(1030)으로부터의 반사 및 s-편광으로의 편광의 변경 후에, 반사된 광은 계면(1022)으로부터 반사되고 PBS(1020)에서 빠져나간다. 방출된 광은 투사기 렌즈(1040)를 통과하고 접안렌즈(미도시)의 인커플링 격자(1050) 상으로 이미징된다.
[0099]
단지 2개의 인커플링 격자들(1050 및 1052)이 도 10a에 예시되지만, 본 개시내용의 실시예들은 이러한 갯수로 제한되지 않고, 다른 갯수의 인커플링 격자들, 예컨대, 2개의 깊이 평면들 및 3개의 컬러들(예컨대, 적색, 녹색 및 청색)에 대해 6개의 인커플링 격자들이 활용될 수 있다. 따라서, 예컨대, 녹색 광이 인커플링 격자(1050)로부터 다시 완전 반사되면, 녹색 광을 감쇠시키는 필터(1072) ― 이는 녹색 차단(reject) 필터로 지칭될 수 있음 ― , 이를테면, 적색 또는 청색 컬러 필터가 인커플링 격자(1052)에 인접하게 포지셔닝될 때, 이러한 광은 광학 시스템을 횡단하고, 차단되고, 따라서 반전된 고스트를 완화시킨다. 추가적으로, 인커플링 격자들(1050 및 1052)이 도 10a에 예시되지만, 본 개시내용의 실시예들은 광을 다시 광학 시스템으로 반사할 수 있는 다른 구조들에 적용 가능하고, 결국 반사된 광이 반사를 생성한 구조들을 향해 다운스트림으로 전파하게 한다. 일부 필터들이 제1 세트의 하나 이상의 컬러들을 통과시키고 제2 세트의 하나 이상의 다른 컬러들을 감쇠시키는 필터들로 예시되지만, 다른 실시예들이 제1 세트의 하나 이상의 컬러들을 통과(예컨대, 청색 및 녹색 컬러들을 통과)시키고 제2 세트의 하나 이상의 컬러들(예컨대, 적색 컬러들)을 감쇠시킬 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 예컨대, 일 실시예에서, 필터는 녹색을 통과시킬 수 있고, 청색 및 적색을 감쇠시킬 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 필터는 청색 광 및 적색 광을 통과시킬 수 있고, 녹색 광을 감쇠시킬 수 있다.
[0100]
입사 광의 부분은 인커플링 격자(1050)로부터 반사되고, 투사기 렌즈(1040)를 향해 다시 전파될 것이다. 도 10a에 예시된 바와 같이, 인커플링 격자(1050) 상에 입사하는 광이 단일 편광 상태(예컨대, s-편광 상태)에 있을 수 있지만, 인커플링 격자(1050)로부터 반사된 광은 편광 상태들의 혼합(A*s + B*p)(1062)을 가질 수 있으며, 여기서, A 및 B는 0 내지 1의 계수들이다. 반사된 광은 투사기 렌즈(1040)를 통과하고 그것이 PBS(1020)를 다시 향해 전파될 때 편광 상태들의 혼합(C*s+D*p)(1064)으로 출현하며, 여기서 C 및 D는 0과 1 간의 계수이다. 일반적으로, 투사기 렌즈(1040)의 특징들의 결과로서 A> C 및 B> D이다.
[0101]
계면의 편광(C*s)(1066)과 적절히 정렬된 업스트림 경로의 광은 계면(1022), SLM(1030), 계면(1022)에서 반사되어, 투사기 렌즈(1040)를 통과한다.
[0102]
스펙트럼 필터들(예컨대, 흡수성 광학 필터들)은 접안렌즈의 인커플링 격자들(1050 및 1052)과 투사기 렌즈(1040) 사이의 광학 경로에 배치된다. 예컨대, 도 11a에 예시된 바와 같이, 스펙트럼 필터들은 대응하는 인커플링 격자에 대한 인입 광 경로를 오버랩하도록 패터닝된다. 스펙트럼 필터들은 반사형(예컨대, 유전체 코팅들) 및/또는 흡수성일 수 있다. 흡수성 필터들은 잉크들, 염료들, 아크릴들, 포토레지스트로 또는 리타더(retarder) 필터 스택들과 같은 기술들을 사용하여 제조될 수 있다. 스펙트럼 필터들 사이의 간격들은 추가의 아티팩트 감소를 위해 흡수성(예컨대, 흑색) 재료로 코팅될 수 있다. 예로서, 본 개시내용의 실시예들에 따라, 오하이오, 신시내티 소재의 Kao Collins, Inc.로부터 입수 가능한 Dimatix 자외선 경화가능 잉크 및 일리노이, 샴버그 소재의 INX International Ink Co.,로부터 입수 가능한 INXFlexTM UV 철판 인쇄(Flexographic) 잉크들 및 INXCureTM UV/EB 잉크들이 활용될 수 있다.
[0103]
도 10a를 다시 참조하면, 흡수성 컬러 필터들(1070, 1072)은 인커플링 격자들(1050, 1052)에 각각 인접하게 배치된다. 따라서, 흡수성 컬러 필터(1070)는 투사기 렌즈(1040)와 인커플링 격자(1050) 사이의 광학 경로에 삽입된다. 유사한 방식으로 , 흡수성 컬러 필터(1072)는 투사기 렌즈(1040)와 인커플링 격자(1052) 사이의 광학 경로에 삽입된다. 도 10a가 인커플링 격자들(1050, 1052)에 인접하게 배치된 컬러 필터들(1070, 1072)을 예시하지만, 컬러 필터들(1070, 1072)은 투사기 렌즈(1040)와 인커플링 격자들(1050, 1052) 사이의 다른 포지션들에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 컬러 필터들(1070, 1072)은, 컬러 필터들(1070, 1072)이 물리적으로 분리되고 별개의 영역들에 위치될 수 있도록 빔 포커스 근처에 포지셔닝된다. 인커플링 격자들(1050, 1052)의 업스트림인 광학 경로에서의 컬러 필터(1070, 1072)의 배치는, 컬러 필터들(1070, 1072)이 단일 평면에서 어레이로서 배치되든지 또는 상이한 평면들에 배치되든지 간에, 반사된 광이 차단 또는 감쇠되게 한다.
[0104]
컬러 필터들(1070, 1072)의 부재 시, 투사기 렌즈(1040)를 통과하는 광(E*s)(1068)은 접안렌즈의 제2 인커플링 격자(1052)에서 이미징될 것이다. 그러나, 컬러 필터(1072)의 존재는 인커플링 격자(1052)로부터의 반사로부터 제2 인커플링 격자(1052)에서 이미지를 감쇠시키거나 제거하고, 이로써 아티팩트 또는 고스트 이미지의 형성을 감소시키거나 방지한다.
[0105]
도 10b는 도 10a에 도시된 투사기 어셈블리를 예시하는 펼쳐진 개략도이다. 조명원(1010)으로부터의 광은 제1 광학 엘리먼트(1015)에 의해 시준되고, PBS(1020)를 통해 전파되고, SLM(1030)으로부터 반사되고, PBS(1020)를 통해 다른 하나가 통과되게 하고, 계면(1022)(미도시)으로부터 반사되고, 투사기 렌즈(1040)를 통과한다. 다운스트림 경로의 광은 컬러 필터(1070)를 통과하고, 인커플링 격자(1050)에서 이미징된다.
[0106]
반사된 광은 컬러 필터(1070)를 통과하고, 투사기 렌즈(1040)를 통과하고, PBS(1020)를 통과하고, 계면(1022)(미도시)으로부터 반사되고, SLM(1030)으로부터 반사된다. 광은 PBS(1020)를 통과하고, 계면(1022)으로부터 반사되고, 투사기 렌즈(1040)를 통해 다운스트림 경로에서 전파되고, 컬러 필터들(1072)에 의해 차단 또는 감쇠된다.
[0107]
컬러 필터들의 세트들의 스펙트럼의 다양한 특성은 대응하는 서브-동공으로 어드레싱된 청색/녹색/적색 이미저리가 그 위치에서 구현된 청색/녹색/적색 컬러 필터를 통과하지만 더 높은 회절 차수들의 청색/녹색/적색 이미저리가 다른 서브-동공들에 진입하는 것을 차단하는 것을 가능하게 한다. 서브-동공들 사이에 충돌하는 SLM(1030)으로부터 회절된 광은 서브-동공들을 둘러싸는 어두운 또는 흑색 매트릭스에 의해 흡수되고, 따라서 최종 이미지의 콘트라스트를 향상시킨다.
[0108]
도 11a에 예시된 바와 같이, 컬러 필터들에 대한 가능한 레이아웃들 중 하나가 도시된다. 일반적으로, 컬러 필터들의 레이아웃을 규정할 때, 설계 규칙들의 세트를 따를 수 있다. 소형 패키지에서 고효율을 위해, 모든 0차 이미저리가 슈퍼-동공(1110) 내에서 투사되는 것이 바람직하다. 일부 실시예들에서, 광학 축에 걸쳐 포지셔닝된 인커플링 격자 ― 이는 스펙트럼 대역 내의 광을 회절시키도록 동작 가능함 ― 를 통해 0차 완전 반사들(specular reflections)이 이미지에 들어가는 것을 피하기 위해, 광학 축에 걸쳐 대칭적으로 대향되는 상보적인 컬러 필터(즉, 동일한 스펙트럼 대역을 갖지 않는 컬러 필터)를 갖는 것이 또한 바람직하다. 일부 실시예들에서, 더 높은 차수들의 한 타입의 컬러 이미저리와 동일한 컬러의 상이한 서브-동공 사이의 오버랩 영역을 최소화하는 것이 바람직하다. 이것은 도 15에 관련하여 추가로 상세하게 논의된다. 상이한 컬러 필터들에 대한 투과율 프로파일이 스펙트럼에서 오버랩 영역을 갖는 경우(예컨대, 녹색 컬러 필터는 500nm에서 일부 광을 투과시키는 반면, 청색 컬러 필터는 또한 500nm에서 일부 한정된 투과율을 가짐), 더 높은 차수들의 녹색 이미저리 및 더 높은 차수들의 청색 이미저리가 슈퍼-동공(1110) 내에서 가능한 한 적게 스펙트럼적으로 인접한 컬러 서브-동공들과 오버랩하도록, 필터들 및 인커플링 격자들을 위치시키는 것이 바람직하다. 더 높은 광학 효율을 위해, 컬러 필터들의 사이즈들은 빔 에너지의 상당한 부분(예컨대, > 90%)을 통과시키기에 충분히 커야 한다. 컬러 필터들은 또한, 아티팩트 완화를 더 향상시키기 위해, 원형 편광기와 같은 광학 아이솔레이터들과 관련하여 사용될 수 있다. 컬러 필터들 및/또는 주변 유리 기판은, 광학 효율을 향상시키고 이미지 콘트라스트를 추가로 개선하고 고스팅을 감소시키기 위해, 반사-방지 광학 층들로 코팅될 수 있다. 서브-동공들 사이의 영역의 흡수성 재료는 미광이 접안렌즈 층들로 들어가는 것을 차단할 수 있다.
[0109]
도 11b는 일부 실시예들에 따른 적색, 녹색 및 청색 컬러 필터들에 대한 투과율 플롯이다. 컬러 필터들의 투과 스펙트럼들은 스펙트럼 대역에서 높은 투과율 값들을 생성하고 2개의 스펙트럼적으로 인접한 컬러 필터들 사이의 투과 스펙트럼들에서 약간의 또는 최소 오버랩을 생성하도록 선택된다. 예로서, 실시예들은 스펙트럼적으로 인접한 컬러들 사이에 미리 결정된 최소 오버랩을 제공하도록 구현될 수 있고, 청색/녹색 및 녹색/적색은 스펙트럼적으로 인접한다. 예로서, 인접한 컬러들 사이의 스펙트럼 오버랩은 피크 투과율 값의 미리 결정된 퍼센티지일 수 있다. 예컨대, 인접한 스펙트럼들이 오버랩하는 파장에서의 투과율 값은 최대 투과 값의 10% 미만일 수 있다.
[0110]
도 11b를 참조하면, 컬러 필터(B1/B2)는, 대응하는 광원의 파장과 정렬될 수 있는 스펙트럼 대역의 피크에서의 높은 투과율(예컨대, 80%), 및 스펙트럼적으로 인접한 컬러 필터인 컬러 필터(G1/G2)와의 최소 스펙트럼 오버랩을 특징으로 한다. 도 11b에 예시된 바와 같이, 최소 오버랩은, 예컨대, 특정 파장들에서 10% 미만일 수 있고 그리고/또는 필터 오버랩은 2개의 스펙트럼들의 교차점에서 10% 미만일 수 있다.
[0111]
일반적으로 가우시안 투과율 프로파일들을 갖는 컬러 필터들이 활용될 수 있지만, 컬러 필터들에 대해 고역 통과 또는 저역 통과 필터들이 사용될 수 있다. 예로서, 도 11b에서, 컬러 필터(R1/R2)는 ~550nm보다 더 큰 파장들에서 높은 투과율 및 ~550nm보다 작은 파장들에서 낮은 투과율을 갖는 고역 통과 필터이다. 컬러 필터(R1/R2)에 대한 투과율 프로파일이 ~450nm 미만의 파장들에서 증가하지만, 녹색 파장들을 지원하는 도파관들에 대한 인커플링 격자들이 적색 파장들에 대한 열악한 회절 효율을 특징으로 한다는 것이 주목되어야 한다.
[0112]
도 11c는 일부 실시예들에 따른 분산형 서브-동공 구조와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다. 이 실시예에서, 2개의 세트들의 스펙트럼적으로 인접한 컬러들은 광학 축(1105)에 걸쳐 서로 대향되는데, 즉, G2/R1 및 B2/G1이다. R2/B1이 스펙트럼적으로 인접한 컬러들이 아니라는 것이 주목된다.
[0113]
도 12는 일부 실시예들에 따른 컬러 필터들 및 서브-동공들의 공간 어레인지먼트를 예시하는 평면도이다. 이 실시예에서, 원의 부분들로서 형상화되는 컬러 필터들 및 대응하는 파장들을 지원하는 도파관들에 대한 인커플링 격자들(IGR1/IGR2 : IGG1/IGG2 : IGB1/IGB2) 둘 모두가 예시된다. 컬러 필터들이 하나 초과의 서브-동공과 오버랩하는 실시예들이 제공된다. 컬러 필터들이 도면의 평면 밖으로 연장되는 하나 이상의 평면들에 배치되고, 인커플링 격자들이 도면의 평면으로 연장되는 평면들에 배치된다는 것이 인지될 것이다. 광학 축(1105)은, 이 실시예에서, 컬러 필터들의 교차부에 포지셔닝된다.
[0114]
도 13은 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈 도파관 층들과 컬러 필터들의 통합을 예시하는 단면도이다. 일부 실시예들에서, 컬러 필터들은, 도 10a에 예시된 바와 같이, 투사 렌즈(1040)와 인커플링 격자들(1050/1052) 사이의 단일 평면에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컬러 필터들은, 도 13에 예시된 바와 같이, 접안렌즈의 도파관 층들 사이에 배치될 수 있다. 이 실시예에서, 접안렌즈는 3개의 상이한 컬러들, 즉, 녹색, 청색 및 적색과 각각 연관될 수 있는 3개의 도파관 층들(1310, 1320 및 1330)로 예시된다. 적색 인커플링 격자(1332) 상에 입사하는 광은 도파관 층(1320)의 후면 상에 포지셔닝된(예컨대, 인쇄된) 적색 컬러 필터(1334)를 통과한다. 광이 인커플링 격자(1332)를 향해 전파될 때, 광은 도파관 층들(1310 및 1320)을 통과한다. 적색 컬러 필터(1334)의 투과 대역 외부에 있는 광의 파장들은 적색 컬러 필터(1334)에 의해 차단되거나 감쇠된다. 도 13을 참조하면, x-축 및 y-축을 따라 측정된 컬러 필터들의 포지션(즉, x-y 포지션)은 측방향 포지션(lateral position)으로 지칭될 수 있다. z-축을 따라 측정된 커버 유리(즉, 커버 플레이트)(1305)에 관련된 컬러 필터들의 포지션(즉, z 포지션)은 길이방향 포지션(longitudinal position)으로 지칭될 수 있다.
[0115]
다른 컬러들에 대해 유사하게, 청색 인커플링 격자(1322) 상에 입사하는 광은, 도파관 층(1310)의 후면 상에 포지셔닝된(예컨대, 인쇄된) 청색 컬러 필터(1324)를 통과한다. 광이 청색 인커플링 격자(1322)를 향해 전파될 때, 광은 도파관 층(1310)을 통과한다. 청색 컬러 필터(1324)의 투과 대역 외부에 있는 광의 파장들은 청색 컬러 필터(1324)에 의해 차단되거나 감쇠된다.
[0116]
녹색 인커플링 격자(1312)가 제1 도파관 층(1310) 상에 배치되기 때문에, 예컨대, 도파관 층(1310)의 전면 상에 인쇄된 또는 도파관 층(1310)에 인접한 커버 유리(1305) 상에 인쇄된 녹색 인커플링 격자(1312)와 투사 렌즈 사이에 녹색 컬러 필터가 구현될 수 있지만, 이 실시예에서, 녹색 파장들에 대해 어떠한 컬러 필터도 활용되지 않는다. 컬러 필터들이 커버 유리의 전면 및/또는 후면뿐만 아니라 도파관 층들의 전면 및/또는 후면뿐만 아니라 이들의 조합들을 포함하는 다수의 표면들 상에서 구현될 수 있음을 인지되어야 한다. 일부 실시예들에서, 컬러 필터들은 투사기 렌즈(예컨대, 투사기 렌즈(340)) 상에서 구현(예컨대, 인쇄)될 수 있다. 예컨대, 컬러 필터들은, 접안렌즈 및 특히 인커플링 격자들에 가장 가까운 투사기 렌즈(340)의 엘리먼트 또는 표면 상에 인쇄될 수 있다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0117]
대안적인 실시예에서, 필터들의 스펙트럼 대역 외부의 컬러들의 감쇠를 증가시키기 위해 추가의 컬러 필터들이 추가될 수 있다. 예컨대, 선택적인(예컨대, 적색) 필터(1336)는, 청색 및 녹색 아티팩트들의 추가적인 감쇠를 제공하기 위해 도파관 층(1310)의 후면 상에 포지셔닝될 수 있다. 또한, 이러한 추가 필터들은 대응하는 필터들과 상이한 스펙트럼 특성들을 가질 수 있다. 예로서, 선택적인 필터(1336)는 청색 파장들을 차단하는 "황색" 필터일 수 있다. 균일한 두께의 컬러 필터들이 도 13에 예시되지만, 상이한 두께일 수 있는 컬러 필터들이 원하는 흡수 특성들을 달성하기 위해 활용될 수 있음이 주목되어야 한다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0118]
도 14a는 일부 실시예들에 따른 분산형 서브-동공들의 서브세트와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다. 이 평면도에서, 4개의 컬러 필터들(R1, R2, G1 및 B1)이 예시된다. 이 구현에서, 제2 녹색 및 청색 깊이 평면들에 대해 의도된 광에 대한 컬러 필터들(B2 및 G2)은 선택적이고 점선들로 표현된다. 예시된 바와 같이, 이 서브-동공 레이아웃에서의 컬러 필터들은, 대향하는 컬러 필터들 사이에 배향된 라인(1410)으로 표현된, 서로 대향하는 컬러 필터들이 인커플링 격자들로부터의 반사 후 광학 시스템을 통해 전파되는 광을 감쇠시키도록 배열된다. 선택적인 컬러 필터(G2)에 인접한 인커플링 격자로부터 반사된 광은 대향하는 컬러 필터(R1)에 커플링된다. 유사하게, 선택적인 컬러 필터(B2)에 인접한 인커플링 격자로부터 반사된 광은 대향하는 컬러 필터(R2)에 커플링된다. 컬러 필터들(G1 및 B1)에 인접한 인커플링 격자들로부터 반사된 광은 대향하는 컬러 필터들(B1 및 G1)에 커플링된다. 예시된 바와 같이, 동일한 컬러를 통과시키는 필터들은 광학 축에 걸쳐 서로 대향하여 포지셔닝되지 않는다. 따라서, G1 및 B1은 대향하고, R1 및 R2는 서로 인접한다. 따라서, 녹색에 대한 인커플링 격자를 통과하는 녹색 광이 광학 시스템을 통해 반사되어 청색 컬러 필터(B1)에 충돌하면, 이 녹색 광은 청색 컬러 필터(B1)에 의해 감쇠될 것이다.
[0119]
도 14b는 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈 도파관 층들과 도 14a에 예시된 컬러 필터들의 통합을 예시하는 단면도이다. 이 단면도에서, 명확함을 위해 평면도에서 컬러 필터들의 레이아웃이 중첩된다. 컬러 필터들(R2 및 B1)이 접안렌즈의 전경 표면에 가장 가깝기 때문에, 컬러 필터들(R2 및 B1)만이 단면도에 예시되지만, 컬러 필터들(R1 및 G1)이 도면의 평면 내로 연장되는 포지션들에 존재한다는 것이 인지될 것이다. 이 실시예에서, 컬러 필터들이 다른 위치들에 포지셔닝될 수 있지만, 컬러 필터들은 커버 유리(1430)의 후면 표면 상에 배치된다. 컬러 필터들은 인접한 도파관 층들 사이의 갭과 동일한 두께를 가질 수 있다. 추가적인 커버 유리(1432)가 또한 예시된다. 광이 도파관 층들을 통해 전파될 때, 프레넬 반사들을 감소시키기 위해, 바람직하게는 인덱스 매칭된 고투명성 접착제(1440)가 도파관 층들 사이에 활용될 수 있다.
[0120]
적색 도파관 층(1450)을 위해 의도된 광이 인커플링 격자(1452) ― 여기서 광은 도파관 층(1450)의 평면으로 회절됨 ― 상에 입사될 때까지, 광은 적색 컬러 필터(R2) 및 다른 도파관 층들을 통과한다. 청색 도파관 층(1460)을 위해 의도된 광이 인커플링 격자(1462) ― 여기서 광은 도파관 층(1460)의 평면으로 회절됨 ― 상에 입사될 때까지, 광은 청색 컬러 필터(B1) 및 다른 도파관 층들을 통과한다. 이러한 실시예에서, 청색 및 녹색 인커플링 격자들 내로의 적색 광의 낮은 커플링 효율은, 선택적인 G2/B2 컬러 필터들에 의해 표현된 바와 같이, 어떠한 컬러 필터들도 이들 인커플링 격자들에 인접하게 포지셔닝되지 않는 설계를 가능하게 한다.
[0121]
도 14c는 일부 실시예들에 따른 분산형 서브-동공들의 다른 서브세트와 관련하여 사용되는 컬러 필터들의 평면도이다. 이 실시예에서, 스펙트럼적으로 인접한 컬러들은 서로 대향하여 포지셔닝된다(G1/B1 및 R1/G2). 적색 및 청색 파장들이 광학 스펙트럼의 대향하는 단부들에 있고, 결과적으로, 청색 인커플링 격자에 의한 적색 광의 인커플링 효율이 낮기 때문에, 이 구현에서는 어떠한 B2 컬러 필터도 사용되지 않는다. 다른 실시예들에서, R2 필터에 대향하는 B2 필터를 포함하여 6개의 필터들이 활용되고 있다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0122]
도 14d는 일부 실시예들에 따른, 접안렌즈 도파관 층들과 도 14c에 예시된 컬러 필터들의 통합을 예시하는 단면도이다. 이 단면도에서, 명확함을 위해 평면도에서 컬러 필터들의 레이아웃이 중첩된다. 컬러 필터들(R2, B1 및 G2)이 접안렌즈의 전경 표면에 가장 가깝기 때문에, 컬러 필터들(R2, B1 및 G2)만이 단면도에 예시되지만, 컬러 필터들(R1 및 G1)이 도면의 평면 내로 연장되는 포지션들에 존재한다는 것이 인지될 것이다. 이 실시예에서, 컬러 필터들이 다른 위치들에 포지셔닝될 수 있지만, 컬러 필터들은 커버 유리(1430)의 후면 표면 상에 배치된다. 컬러 필터들은 인접한 도파관 층들 사이의 갭과 동일한 두께를 가질 수 있다. 추가적인 커버 유리(1432)가 또한 예시된다
[0123]
적색 도파관 층(1450)을 위해 의도된 광이 인커플링 격자(1452) ― 여기서 광은 도파관 층(1450)의 평면으로 회절됨 ― 상에 입사될 때까지, 광은 적색 컬러 필터(R2) 및 다른 도파관 층들을 통과한다. 청색 도파관 층(1460)을 위해 의도된 광이 인커플링 격자(1462) ― 여기서 광은 도파관 층(1460)의 평면으로 회절됨 ― 상에 입사될 때까지, 광은 청색 컬러 필터(B1) 및 다른 도파관 층들을 통과한다. 녹색 도파관 층(1470)을 위해 의도된 광이 인커플링 격자(1472) ― 여기서 광은 도파관 층(1470)의 평면으로 회절됨 ― 상에 입사될 때까지, 광은 녹색 컬러 필터(G2) 및 다른 도파관 층들을 통과한다.
[0124]
일부 실시예들에서, 단일 컬러 필터는 2개의 인커플링 격자들 위에 배치될 수 있으며, 예컨대, R1 및 R2를 하나 초과의 인커플링 격자와 오버랩하는 단일 컬러 필터로 대체한다. 따라서, 원형 컬러 필터들이 도 14a 및 14c에 예시되지만, 다른 실시예들에서 다른 기하학적 구조들이 활용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컬러 필터들은 광원들(예컨대, 광원들(205))로부터 광을 수집하는 데 사용되는 집광기들과 동일한 형상일 수 있다. 예컨대, 컬러 필터들은 광원들로부터 광을 수집하는 데 사용되는 복합 포물선 집광기들(compound parabolic concentrators)의 형상과 매칭하도록 팔각형일 수 있다.
[0125]
이미지들이 슈퍼-동공으로 투사될 때, 임의의 하나의 필드 기간 동안 도파관을 통해 전송되는 이미저리의 깊이 및 컬러를 제어하기 위해, 단지 한번에 하나의 인커플링 격자만에 광이 들어가는 것이 바람직하다. 광학 시스템이 높은 회절 효율을 가질 수 있지만, 더 높은 회절 차수들은 광학 시스템의 투사된 동공에 여전히 존재할 수 있다. 이러한 더 높은 차수 이미지들은 의도하지 않은 인커플링 격자에 커플링하고, 아티팩트를 생성할 수 있다.
[0126]
도 15는 일 실시예에 따른, 분산형 서브-동공 아키텍처에서 회절 차수들의 평면도이다. 슈퍼-동공(1505)은 6개의 서브-동공들(B1, B2, G1, G2, R1 및 R2)을 포함한다. 서브-동공(R2)이 적색 인커플링 격자와 오버랩될 때, 적색 인커플링 격자에 전달된 후, 이미징을 위해 0차 광이 서브-동공(R2) 상에 입사된다. 더 높은 차수 회절 차수들이 또한 예시되며, 1차 회절 차수들은 0차를 둘러싸고, 2차 회절 차수들은 1차 회절 차수들을 둘러싼다. 예컨대, 도 15에 예시된 바와 같이, 3차 회절 차수(1510)는 서브-동공(B1)과 오버랩될 수 있다. 이러한 더 높은 차수의 광이 청색 인커플링 격자에 의해 접안렌즈에 커플링되면, 시프트되고 직립인(upright) 아티팩트가 도파관으로부터 추출된 이미저리에 존재할 것이다.
[0127]
따라서, 본 개시내용의 실시예들은, 더 높은 차수의 회절 차수들이 동일한 컬러의 필터들 또는 스펙트럼적으로 인접한 컬러들의 필터들과 약간 오버랩되거나 또는 오버랩되지 않도록 컬러 필터들을 정렬한다. 특히, 실시예들은 1차 회절 차수들 및/또는 2차 회절 차수들의 위치들을 감안하여 컬러 필터들을 포지셔닝한다. 따라서, 컬러 필터들의 어레인지먼트는 파장, 회절 차수들의 포지션, 인커플링 격자들의 위치 및 렌즈의 광학 축의 위치의 함수로써 선택된다.
[0128]
도 16a는 일부 실시예들에 따른 광학 필터를 갖는 접안렌즈의 측면도이다. 도 16a에 예시된 접안렌즈(1600)는 도 1에 예시된 VOA의 엘리먼트이고 이미지를 뷰어의 눈(예컨대, 뷰어의 눈(102))에 투사하는 데 사용될 수 있다. 접안렌즈(1600)는 제1 측방향 평면에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관(1610)을 포함한다. 이 예에서, 제1 측방향 평면은 도 16a의 평면으로 연장되고, x-y 평면으로 간주될 수 있다. z-방향을 따라 접안렌즈(1600) 상에 입사되는 광은 측방향 평면에 수직으로 충돌할 것이다. 본원에 설명된 바와 같이, 다양한 광학 엘리먼트들은, 본원에 설명된 방법들 및 시스템들에 의해 제공되는 성능을 달성하기 위해, 측방향 평면에서 미리 결정된 포지션들에 배치된다.
[0129]
제1 평면형 도파관(1610)은 제1 측방향 평면 포지션(즉, x-y 좌표 포지션)에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element)(1618)를 포함한다. 제1 평면형 도파관(1610)은 제1 표면(1614) 및 제1 표면(1614)에 대향하는 제2 표면(1616)을 갖는다. 분배기(1601)의 좌측에 있는 제1 구역(1605)에서 제1 평면형 도파관(1610) 상에 광이 입사된다. 제1 구역(1605)은 제1 측방향 포지션 및 평면형 도파관들 각각과 연관된 회절 광학 엘리먼트들을 포함한다. 제1 구역(1605)은 접안렌즈, 예컨대, 제1 평면형 도파관(1610)의 제1 표면(1614) 상에 입사되는 이미지 광을 수신하도록 구성된다. 이미지 광은 하나 이상의 파장들, 예컨대, 적색(600nm-700nm), 녹색(500nm-600nm) 및 청색(400nm-500nm)과 연관된 3개의 파장 범위들의 이미지 광을 포함한다. 본 개시내용은 이들 파장 범위들 또는 3개의 컬러들 및 다른 범위들 및 3개 초과의 컬러들(예컨대, RBGY) 또는 3개 미만의 컬러들로 제한되지 않는다. 따라서, 이들 파장 범위들은 단지 예시적인 것이며 특정 애플리케이션에 적합하게 수정될 수 있다.
[0130]
제1 평면형 도파관(1610)은 또한 분배기(1601)의 우측에 제2 구역(1607)을 포함한다. 제1 구역(1605) 상에 입사된 광은 제1 평면형 도파관(1610)의 평면으로 회절되고, 제1 평면형 도파관(1610)의 제2 구역(1607)을 향해 안내된다. 따라서, 이미지 광의 부분은 제1 평면형 도파관(1610)을 통해 투과된다. 도 16a를 참조하면, 녹색 입사 빔(1642)은 제1 DOE(1618) 상에 입사된다. 녹색 입사 빔(1642)의 부분은, 안내된 광선(1619)으로 예시된 바와 같이, 회절되어 제1 평면형 도파관(1610)의 제2 구역(1607)으로 안내된다.
[0131]
제2 평면형 도파관(1620)은 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된다. 도 16a에 예시된 예에서, 제2 측방향 평면은 제1 측방향 평면보다 더 작은 z-치수 값을 갖는 위치에서 x-y 평면에 놓인다. 제2 평면형 도파관(1620)은 제2 측방향 포지션(즉, x-y 좌표 포지션)에 배치된 제2 DOE(1628)를 포함한다.
[0132]
제1 평면형 도파관(1610)에 관련하여 제공된 설명은 적절하게 제2 평면형 도파관(1620)에 적용 가능하다. 예컨대, 제2 평면형 도파관(1620)은 제1 표면(1624) 및 제1 표면(1624)에 대향하는 제2 표면(1626)을 갖는다. 제2 평면형 도파관(1620)은 제2 측방향 포지션을 포함하는 제1 구역(1605) 및 제2 구역(1607)을 갖는다. 제1 평면형 도파관(1610)과 같이, 제1 구역(1605)은 이미지 광을 수신하도록 구성된다. 입사 빔(1644)으로 예시된 제2 평면형 도파관(1620)에 충돌하는 이미지 광은 제2 파장 범위의 광(예컨대, 청색 광)을 포함한다. 제2 평면형 도파관(1620)은 또한, 제2 평면형 도파관(1620)의 제2 구역(1607)을 향해 안내되도록, 제2 파장 범위의 이미지 광을 제2 평면형 도파관(1620)으로 회절시키도록 구성된 제2 DOE(1628)를 포함한다. 제2 구역(1607)에서 안내된 광은 안내된 광선들(1629)로 표현된다.
[0133]
제3 평면형 도파관(1630)은 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 포지셔닝된다. 도 16a에 예시된 예에서, 제3 측방향 평면은 제2 측방향 평면보다 더 작은 z-치수 값을 갖는 위치에서 x-y 평면에 놓인다. 제3 평면형 도파관(1630)은 제3 측방향 포지션(즉, x-y 좌표 포지션)에 배치된 제3 DOE(1638)를 포함하며, 이는 제1 측방향 포지션 및 제2 측방향 포지션 둘 모두와 상이할 수 있다. 도 16a에 예시된 실시예에서, 제1 측방향 포지션은 제2 측방향 포지션 및 제3 측방향 포지션과 상이하고, 제2 측방향 포지션은 제1 측방향 포지션 및 제3 측방향 포지션과 상이하여, 입사 빔들(1642, 1644, 1646 및 1648)에 대한 DOE들 각각에 대한 독립적인 액세스를 제공한다. 제1 평면형 도파관(1610) 및 제2 평면형 도파관(1620)에 관련하여 제공된 설명은 적절하게 제3 평면형 도파관(1630)에 적용 가능하다.
[0134]
도 16a에 예시된 바와 같이, 제3 평면형 도파관(1630)은 제1 표면(1634) 및 제1 표면(1634)에 대향하는 제2 표면(1636)을 갖는다. 제3 평면형 도파관(1630)은 제3 측방향 포지션을 포함하는 제1 구역(1605) 및 제2 구역(1607)을 갖는다. 제1 구역(1605)은 제3 파장 범위(예컨대, 적색 파장 범위)의 이미지 광을 수신하도록 구성된다. 제3 평면형 도파관(1630)과 연관된 제3 DOE(1638)는, 제3 평면형 도파관(1630)의 제2 구역(1607)을 향해 안내되도록, 입사 빔(1648)으로 표현된 제3 파장 범위의 이미지 광(예컨대, 적색 광)을 제3 평면형 도파관(1630)으로 회절시키도록 구성된다. 제2 구역(1607)에서 안내된 광은 안내된 광선들(1639)로 표현된다.
[0135]
도 16a를 참조하면, 광학 필터(1650)(예컨대, 이색성(dichroic) 필터 또는 흡수 필터)는 제2 평면형 도파관(1620)과 제3 평면형 도파관(1630) 사이에 포지셔닝된다. 광학 필터(1650)는, 제3 DOE(1638)와 정렬되도록 제3 측방향 포지션에 배치된다.
[0136]
본원에 설명된 바와 같이, 광학 필터(1650)는 파장 교차-커플링을 감소시킴으로써 시스템 성능을 향상시킨다. 인입 광이 DOE(예컨대, 인커플링 격자)에 의해 반사될 때, 파장 교차-커플링이 발생할 수 있다. 도 1을 참조하면, 투사기(101)는 접안렌즈(100)의 접안렌즈 층에서 LCOS로부터의 이미지 광을 인커플링 격자(107)로 투사한다. 이미지 광의 일부는 인커플링 격자(107)에 의해 반사될 수 있다. 반사된 광은 LCOS를 조명할 수 있다. 일부 경우들에서, LCOS의 픽셀들은 미러처럼 작동하고, 편광 상태 변화들 없이 광을 인커플링 격자(107)에 다시 반사시킬 수 있다. 반사된 광은 고스팅을 발생시킬 수 있다. 흡수 타입 광학 필터(1650)는 고스팅을 제거하거나 감소시키기 위해 원하지 않는 광을 필터링(예컨대, 반사)할 수 있다. 예컨대, 광학 필터(1650)가 이색성 필터인 경우, 청색 광을 반사할 수 있다. 이 경우에, 청색 컬러 DOE 및 적색 컬러 DOE가 일렬로 배치될 수 있다. 이 어레인지먼트에서, 청색 광은 도 18a와 관련하여 추가로 설명된 바와 같이 리사이클링될 수 있다. DOE들(예컨대, 인커플링 격자들)을 일렬로 배치하는 것은 특정 슈퍼 동공 사이즈 내에 더 많은 동공들 또는 깊이들을 허용할 수 있다. 일부 경우들에서, DOE 회절은 고스팅 이미지들을 생성할 수 있으며, 이는 컬러 필터들에 의해 흡수될 수 있다.
[0137]
도 16a에 예시된 바와 같이, 제3 DOE(1638)는 제3 파장 범위의 광(예컨대, 적색 광)을 제3 평면형 도파관(1630)으로 회절시키도록 설계된다. 실제로, 제3 DOE(1638)는 또한 일정량(예컨대, 소량)의 다른 컬러들의 광(예컨대, 청색 광 또는 녹색 광)을 제3 평면형 도파관(1630)으로 회절(즉, 교차-커플링)할 수 있다. 이러한 교차-커플링된 광이 후속하여 제3 파장 범위의 원하는 광과 함께 사용자에게 지향되면, 이러한 교차-커플링은 사용자 경험에 악영향을 줄 수 있다.
[0138]
도 16a에서, 제3 DOE(1638) 상에 입사되는 광은, 제3 파장 범위에 있고 제3 평면형 도파관(1630)에 커플링되도록 의도된 입사 빔(1648)뿐만 아니라, 제3 파장 범위에 없는 입사 빔(1646)을 포함한다. 이 예는 제1 파장 범위 및/또는 제2 파장 범위의 광이 제3 DOE(1638)에 어떻게 입사될 수 있는지를 예시한다. 제1 파장 범위 및/또는 제2 파장 범위로부터의 광이 제3 평면형 도파관(1630)에 교차-커플링되는 것을 차단하기 위해, 본 개시내용의 실시예들은 원하지 않는 파장들에서 광을 반사 또는 흡수하기 위해 광학 필터(1650)를 활용한다.
[0139]
도 16b는 일부 실시예들에 따른 광학 필터의 투과율/반사율 곡선을 예시하는 플롯이다. 도 16b에 예시된 이색성 특성들은 본원에 설명된 광학 필터들 중 하나 이상에 적용 가능하다. 도 16a에 예시된 실시예에서, 광학 필터는 제3 파장 범위(예컨대, 600nm 내지 700nm와 같은 적색 파장들)의 광을 투과시키고, 제2 파장 범위(예컨대, 400nm-500nm와 같은 청색 파장들)의 광을 반사시키도록 동작 가능한 장파 통과 필터(long pass filter)이다. 광학 필터는 또한 제1 파장 범위(예컨대, 500nm 내지 600nm와 같은 녹색 파장들)의 파장을 반사시킬 수 있다.
[0140]
도 16a에 예시된 접안렌즈의 설계는 녹색 입력 빔과 적색 입력 빔 사이의 측방향으로 공간 분리를 제공하여, 가시 스펙트럼의 단부들에 대향하는 적색 및 청색 파장들에 대해 필터 설계가 최적화될 수 있게 한다. 따라서, 공간 분리는, 교차-커플링을 감소시키거나 방지하기 위해 하나 이상의 광학 필터들과 관련하여 사용될 수 있다. 제3 DOE 및 제3 평면형 도파관과 연관된 파장 범위에서의 투과율은 대략 90% 이상, 예컨대, 95% 이상 및 최대 100%일 수 있다. 제2 DOE 및 제2 평면형 도파관과 연관된 제1 파장 범위에서의 반사율은 대략 10% 이하, 예컨대, 5%, 4%, 3%, 2%, 1% 이하일 수 있다.
[0141]
반사형 광학 필터들이 일부 실시예들에서 활용될 수 있지만, 다른 실시예들은 파장 선택성을 제공하기 위해 흡수성 광학 필터들을 활용할 수 있다. 예로서, 광학 필터(1650)는, 제3 파장 범위의 광을 투과시키고 제3 파장 범위 미만의 파장들에서 광을 흡수하도록 동작 가능한 장파 통과 필터일 수 있다.
[0142]
도 16a에 예시된 바와 같이, 광학 필터(1650)는 제3 평면형 도파관(1630)의 제1 표면(1634) 상에 배치되고, 제3 DOE(1638)는 제3 평면형 도파관(1630)의 제2 표면(1636) 상에 배치된다. 그러나, 이러한 어레인지먼트는 본 개시내용에 의해 요구되지 않으며, 광학 필터(1650)를 제1 평면형 도파관(1610)의 제1 표면(1614) 또는 제2 표면(1616) 또는 제2 평면형 도파관(1620)의 제1 표면(1624) 또는 제2 표면(1626) 상에 배치하는 것을 포함하는 다른 어레인지먼트들이 활용될 수 있다. 제1 DOE(1618)가 제1 평면형 도파관(1610)의 제2 표면(1616) 상에 배치되고, 제2 DOE(1628)가 제2 평면형 도파관(1620)의 제2 표면(1626) 상에 배치되고, 제3 DOE(1638)가 제3 평면형 도파관(1630)의 제2 표면(1636) 상에 배치되지만, 이것이 요구되지 않으며, DOE들은 개개의 도파관에 관련하여 z-축을 따라 상이한 포지션들에 포지셔닝될 수 있다.
[0143]
도 17a는 일부 실시예들에 따른 흡수 컬러 필터들을 갖는 접안렌즈의 측면도이다. 뷰어의 눈에 이미지를 투사하기 위한 접안렌즈(1700)가 예시된다. 접안렌즈는 기판 측방향 평면에 포지셔닝된 기판(1710)을 포함한다. 제1 컬러 필터(1712), 제2 컬러 필터(1714) 및 제3 컬러 필터(1716)(예컨대, 흡수 컬러 필터)를 포함하는 컬러 필터들의 세트가 기판(1710) 상에 배치된다. 제1 파장 범위(예컨대, 청색 광, 즉 400nm-500nm)를 통과시키도록 동작 가능한 제1 컬러 필터(1712)가 제1 측방향 포지션에 배치되고, 제2 파장 범위(예컨대, 적색 광, 즉 600nm-700nm)를 통과시키도록 동작 가능한 제2 컬러 필터(1714)가 제2 측방향 포지션에 배치되고, 제3 파장 범위(예컨대, 녹색 광, 즉 500nm 내지 600nm)를 통과시키도록 동작 가능한 제3 컬러 필터(1716)가 제3 측방향 포지션에 배치된다.
[0144]
접안렌즈(1700)는 또한 기판 측방향 평면에 인접한 제1 측방향 평면에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관(1720)을 포함한다. 제1 평면형 도파관(1720)은 제1 컬러 필터(1712) 아래의 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element)(1713)를 포함한다. 접안렌즈(1700)는 또한 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된 제2 평면형 도파관(1730) 및 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 포지셔닝된 제3 평면형 도파관(1740)을 포함한다. 제2 평면형 도파관(1730)은 제2 컬러 필터(1714) 아래의 제2 측방향 포지션에 배치된 제2 DOE(1715)를 포함하고, 제3 평면형 도파관(1740)은 제3 컬러 필터(1716) 아래의 제3 측방향 포지션에 배치된 제3 DOE(1717)를 포함한다.
[0145]
일부 실시예들에서, 컬러 필터들은 포토레지스트들을 사용하여 제조되며, 이는, 예컨대, 액정 디스플레이들의 제조에 사용되는 프로세스들과 유사한 포토리소그래피 프로세스들을 사용하여 기판(1710) 상에 형성될 수 있다. 컬러 필터들의 두께는 대략 수 미크론일 수 있다. 예로서, 제1 컬러 필터(1712)는 제1 파장 범위를 투과시키고 제2 파장 범위 및 제3 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능한 제1 포토레지스트를 사용하여 형성될 수 있고; 제2 컬러 필터(1714)는 제2 파장 범위를 투과시키고 제1 파장 범위 및 제3 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능한 제2 포토레지스트를 사용하여 형성될 수 있고; 제3 컬러 필터(1716)는 제3 파장 범위를 투과시키고 제1 파장 범위 및 제2 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능한 제3 포토레지스트를 사용하여 형성될 수 있다.
[0146]
컬러 필터들은 기판(1710)의 양측 상에 포지셔닝될 수 있다. 일 실시예에서, 기판(1710)은 제1 측(1705) 및 제2 측(1707)을 갖고, 기판(1710)의 제2 측(1707)은 제1 평면형 도파관을 향한다. 컬러 필터들의 세트는 도 17a에 예시된 바와 같이 기판(1710)의 제1 측(1705) 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 컬러 필터들의 세트는 제1 평면형 도파관(1720)을 향하는 기판(1710)의 제2 측(1707) 상에 배치된다.
[0147]
포토레지스트 이외에, 자외선 잉크를 포함하여, 흡수를 사용하는 다른 적절한 컬러 필터들이 사용될 수 있다. 잉크는 인덱스 매칭을 위한 갭을 채우고, 프레넬 반사를 감소시킬 수 있다. 흡수 컬러 필터들 외에도, 예컨대, 다중층 코팅들에 기반하여, 반사형 컬러 필터들이 또한 본원에 설명된 실시예들에서 사용될 수 있다.
[0148]
도 17b는 도 17a에 예시된 접안렌즈(1700)의 평면도이다. 도 17b의 평면도에 예시된 바와 같이, 상이한 컬러 필터들은, 예컨대, 광학 축에 걸쳐 서로 대향하여 포지셔닝될 수 있다. 도 17b에서, 적색 및 녹색 흡수 컬러 필터들은, 광학 시스템의 대향측으로 미러링될 수 있는 시스템을 통해 다시 반사된 광이 흡수되도록 서로 대향하여 포지셔닝된다. 예로서, 녹색 DOE로부터 반사된 광은 적색 컬러 필터 상에 입사될 것이고, 흡수되어 적색 DOE에 커플링되지 않을 것이다. 이 실시예에서, 컬러 필터들은 컬러 필터에 의해 통과된 특정 컬러와 연관된 DOE들 위에 포지셔닝된다. 따라서, 도 17b에 예시된 바와 같이, 본 개시내용의 실시예들은, 도파관 층들에 대해 의도된 광이 컬러 필터를 통과하고 도파관에 커플링되도록, 컬러 필터들의 측방향 포지션들과 연관된 DOE들의 측방향 포지션들을 상관시킨다. 그렇지 않으면 DOE에 (부분적으로) 커플링될 다른 파장 범위들의 광이 흡수된다. 원하는 파장 범위의 광이 DOE로부터 반사되면, 광학 시스템을 통과하고 접안렌즈(1700)로 복귀한 후, 이 광은, 원하는 파장 범위를 흡수하는 대향 컬러 필터에 충돌할 때, 흡수될 것이다. 일부 실시예들에서, 동일한 컬러의 필터들, 예컨대, 2개의 청색 컬러 필터들은 서로 대향할 수 있다. 이 어레인지먼트는 고스팅 이미지들을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 인커플링 격자 반사는 청색 컬러 필터들을 2번 통과할 것이고, 이는 반사 강도(즉, 고스트 강도)를 약간 저하시킨다.
[0149]
본 개시내용의 실시예들은 다수의 깊이 평면들에 접안렌즈를 제공한다. 이들 실시예들에서, 접안렌즈(1700)는 또한 기판 상의 제4 측방향 포지션에 배치되고 제2 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제4 컬러 필터 및 제5 측방향 포지션에 배치되고 제3 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제5 컬러 필터를 포함한다. 평면도에서, 제2 컬러 필터는 제4 컬러 필터에 대향하여 포지셔닝될 수 있다. 접안렌즈는 또한 제3 측방향 평면에 인접한 제4 측방향 평면에 포지셔닝된 제4 평면형 도파관, 제4 측방향 평면에 인접한 제5 측방향 평면에 포지셔닝된 제5 평면형 도파관, 및 제5 측방향 평면에 인접한 제6 측방향 평면에 포지셔닝된 제6 평면형 도파관을 포함할 수 있다. 제4 평면형 도파관은 제4 측방향 포지션에 배치된 제4 DOE를 포함하고, 제5 평면형 도파관은 제5 측방향 포지션에 배치된 제5 DOE를 포함하고, 제6 평면형 도파관은 제6 측방향 포지션에 배치된 제6 DOE를 포함한다. 선택적으로, 접안렌즈는 제6 측방향 포지션에 배치되고 제1 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제6 컬러 필터를 포함할 수 있다. 청색 DOE들에 대한 적색 광의 커플링 레벨이 낮기 때문에, 이러한 제6 컬러 필터는 선택적일 수 있다. 제6 컬러 필터가 사용되는 경우, 제5 컬러 필터는 평면도에서 제6 컬러 필터에 대향하여 포지셔닝될 수 있다.
[0150]
도 17c는 일부 실시예들에 따른 흡수 컬러 필터들을 갖는 접안렌즈의 측면도이다. 이 실시예에서, 컬러 필터들(1712, 1714 및 1716)은, 커버 유리를 사용하여 구현될 수 있는 기판(1710)이 아닌 평면형 도파관들 층 중 하나(예컨대, 제1 평면형 도파관(1720)) 상에 형성된다. 기판 상에 하나 이상의 컬러 필터들을 포지셔닝하고, 평면형 도파관들 중 하나 이상 상에 하나 이상의 컬러 필터들을 포지셔닝하는 것을 포함하여, 변형들이 본 개시내용의 범위 내에 포함된다. 컬러 필터들이 평면형 도파관들 사이에 포지셔닝되는 실시예들에서, 도파관들의 내부 전반사 특성들을 유지하는 것이 바람직하다. 추가적으로, 컬러 필터들이 기판들 사이에 포지셔닝된 다수의 기판들(즉, 커버 유리 층들)이 사용될 수 있다. 이러한 어레인지먼트들은 프레넬 반사를 감소시키기 위해 인덱스 매칭을 가능하게 할 수 있다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0151]
도 18a는 일부 실시예들에 따른, 정렬된 회절 광학 엘리먼트들 및 광학 필터들을 갖는 접안렌즈의 측면도이다. 도 18b는 도 18a에 예시된 접안렌즈의 엘리먼트의 사시도이다. 도 18a 및 18b에서, 정렬된 DOE들을 활용하는 접안렌즈가 예시된다. 도 18a 및 18b에 예시된 접안렌즈는 도 16a에 예시된 접안렌즈와 일부 유사점들을 공유하고, 도 16a와 관련하여 제공된 설명은 적절하게 도 18a 및 18b에 적용 가능하다.
[0152]
뷰어의 눈에 이미지를 투사하는 데 사용될 수 있는 접안렌즈(1800)는 제1 측방향 평면(즉, 제1 길이방향 포지션)에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관(1810)을 포함한다. 제1 평면형 도파관(1810)은 제1 측방향 포지션(즉, 제1 x-y 좌표 포지션)에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element)(1812)를 포함한다. 제1 광학 필터(1814)는, 제1 측방향 포지션과 상이한 제2 측방향 포지션(즉, 제2 x-y 좌표 포지션)에서 제1 평면형 도파관(1810)에 커플링된다. 제1 DOE(1812)는 제1 파장 범위와 연관되고, 제1 광학 필터(1814)는 제1 파장 범위 외부의 파장들을 흡수하도록 동작 가능한 흡수 필터로서 구현될 수 있다. 결과적으로, 제1 DOE(1812)가 녹색 광을 제1 평면형 도파관(1810)으로 회절시키도록 동작 가능할 뿐만 아니라 입사 청색 및 적색 광의 부분을 제1 평면형 도파관(1810)에 커플링하는 경우, 제1 광학 필터(1814)는 회절된 청색 및 적색 광을 흡수할 수 있어서, 제1 평면형 도파관(1810)의 컬러 성능을 향상시킨다. 도파관 층들의 컬러 구성에 의존하여, 제1 평면형 도파관(1810)이 청색 광을 전파하도록 설계된 경우, 제1 광학 필터(1814)는 단파 통과 필터이거나, 제1 평면형 도파관(1810)이 적색 광을 전파하도록 설계된 경우, 장파 통과 필터일 수 있다. 예시된 실시예에서, 녹색/청색/적색 도파관들의 경우, 제1 컬러 필터는 노치(notch) 필터이다.
[0153]
제1 광학 필터(1814)는, 자신이 제1 구역(1805)으로부터 제1 평면형 도파관(1810)에서 전파되는 광을 흡수하도록, 제1 평면형 도파관(1810)의 제2 구역(1807) 내부에 배치될 수 있다. 추가적으로, 제1 광학 필터(1814)는 제1 평면형 도파관(1810) 내부의 캐비티에 배치되거나, 제1 평면형 도파관(1810)의 제1 표면(예컨대, 최상부 표면) 또는 제2 표면(예컨대, 최하부 표면) 상에 배치될 수 있다.
[0154]
접안렌즈(1800)는 또한 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면(즉, 제2 길이방향 포지션)에 포지셔닝된 제2 평면형 도파관(1820)을 포함한다. 제2 평면형 도파관(1820)은 제1 DOE(1812) 아래의 제1 측방향 포지션에 배치된 제2 DOE(1822)를 포함한다. 접안렌즈(1800)는 또한 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면(즉, 제3 길이방향 포지션)에 포지셔닝된 제3 평면형 도파관(1830)을 포함한다. 제3 평면형 도파관(1830)은 제1 DOE(1812) 및 제2 DOE(1822) 아래의 제1 측방향 포지션에 배치되고 길이방향을 따라 정렬된(즉, z-축과 정렬된) 제3 DOE(1832)를 포함한다. 일부 실시예들에서, 제3 DOE(1832)는 더 높은 회절 효율을 위해 미러 코팅을 갖는 반사형 격자일 수 있고, 제1 DOE(1812) 및 제2 DOE(1822)는 투과 타입 격자들일 수 있다.
[0155]
제2 광학 필터(1840)는 제2 평면형 도파관(1820)과 제3 평면형 도파관(1830) 사이에 포지셔닝된다. 제2 광학 필터(1840)는 제1 측방향 포지션에 배치된다.
[0156]
모두 3개의 DOE들(예컨대, 제1 DOE(1812), 제2 DOE(1822) 및 제3 DOE(1832))이 도 18a에 예시된 실시예에서 정렬되지만, 이는 본 개시내용에서 요구되지 않으며, DOE들은 상이한 측방향 포지션들에서 공간적으로 분리될 수 있다. 예로서, (예컨대, 녹색 광을 회절시키기 위한) 제1 DOE(1812)는, 정렬될 수 있는 제2 DOE(1822) 및 제3 DOE(1832)로부터 공간적으로 분리될 수 있다. 이 예에서, 녹색 광은 가시 스펙트럼의 중간에 있기 때문에, 녹색 광은, 다른 컬러에 대해 DOE들에서 강하게 회절되지 않는 청색과 적색 광으로부터 공간적으로 분리되어, 청색 및 적색 DOE들(예컨대, 제2 DOE(1822) 및 제3 DOE(1832))이 공간적으로 정렬될 수 있게 한다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0157]
본 개시내용의 실시예들은, 더 밝은 이미지들을 발생시킬 수 있는 광을 리사이클링하기 위해 하나 이상의 이색성 반사기들을 활용한다. 도 18a를 참조하면, 제3 입력 빔(1802)(예컨대, 적색 입력 빔)은 제2 DOE(1822)(예컨대, 청색 광을 회절시키도록 구성된 DOE)에 강하게 커플링되지 않는다. 따라서, 제3 입력 빔(1802)은 회절로 인한 손실이 거의 없이 제2 DOE(1822)를 통과한다. 제2 DOE(1822)에 의해 회절되지 않은 제2 입력 빔(1804)(예컨대, 청색 입력 빔)의 이미지 광은 제2 광학 필터(1840)로부터 반사되고, 제2 DOE(1822)에 2번 충돌하고, 이번은 제2 DOE(1822) 상의 청색 광에 의한 제1 충돌의 반대 방향으로부터 충돌한다. 제2 DOE(1822)는, 제2 평면형 도파관(1820)의 제2 구역(1807)을 향해 안내되도록, 제2 광학 필터(1840)에 의해 제2 평면형 도파관(1820)으로 반사되는 제2 파장 범위에서 이미지 광을 회절시킬 수 있고, 이로써 사용자에 대한 밝기를 향상시킨다.
[0158]
도 19는 일부 실시예들에 따른 접안렌즈의 도파관들에 통합된 광학 필터들을 갖는 접안렌즈의 측면도이다. 도 19에 예시된 실시예들에서, 컬러 선택성을 제공하기 위해, 기판과 도파관들 사이의 분리 거리보다 더 두꺼운 프로파일 ― 전형적으로 대략 30㎛임 ― 을 갖는 컬러 필터들이 활용될 수 있다.
[0159]
도 19를 참조하면, 접안렌즈(1900)는 이미지를 뷰어의 눈에 투사하는 데 사용될 수 있고, 기판 측방향 평면에 포지셔닝된 커버 유리(1910) 및 기판(1920)을 포함한다. 기판(1920)은, 제1 측방향 포지션에 배치되고 제1 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제1 컬러 필터(1922)(예컨대, 적색 광을 통과시키도록 동작 가능한 장파 통과 필터)를 포함한다. 이 실시예에서, 제1 컬러 필터는 제1 파장 범위를 투과시키고 제2 파장 범위 및 제3 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능하다. 기판(1920)은 또한, 제2 측방향 포지션에 배치되고 제2 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제2 컬러 필터(1924)(예컨대, 녹색 광을 통과시키도록 동작 가능한 노치 필터)를 포함한다. 제2 측방향 포지션은 제1 측방향 포지션과 상이하다. 제2 컬러 필터(1924)는 제2 파장 범위를 투과시키고, 제1 파장 범위 및 제3 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능하다.
[0160]
기판(1920)은, 제1 컬러 필터(1922)가 배치되는 제1 리세스 및 제2 컬러 필터(1924)가 배치되는 제2 리세스를 포함할 수 있다.
[0161]
접안렌즈(1900)는 또한 기판 측방향 평면에 인접한 제1 측방향 평면에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관(1930)을 포함한다. 제1 평면형 도파관(1930)은 제1 컬러 필터(1922) 아래의 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element)(1932)를 포함한다. 제1 DOE(1932)는 제1 파장 범위의 광을 제1 평면형 도파관(1930)으로 회절시키도록 동작 가능하다. 제1 평면형 도파관(1930)은 또한, 제3 측 방향 포지션에 배치되고 제3 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제3 컬러 필터(1934)(예컨대, 청색 광을 통과시키도록 동작 가능한 단파 통과 필터)를 포함한다. 제3 측방향 포지션은 제1 측방향 포지션 및 제2 측방향 포지션과 상이하다. 제1 평면형 도파관(1930)은 제3 컬러 필터(1934)가 배치된 리세스를 포함할 수 있다. 제3 컬러 필터(1934)는 제3 파장 범위를 투과시키고 제1 파장 범위 및 제2 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능하다.
[0162]
접안렌즈(1900)는 또한 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된 제2 평면형 도파관(1940) 및 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 포지셔닝된 제3 평면형 도파관(1950)을 포함한다. 제2 평면형 도파관(1940)은 제3 컬러 필터(1934) 아래의 제3 측방향 포지션에 배치된 제2 DOE(1942)를 포함하고, 제3 평면형 도파관(1950)은 제2 컬러 필터(1924) 아래의 제2 측방향 포지션에 배치된 제3 DOE(1952)를 포함한다. 예시된 실시예에서, 제1 평면형 도파관(1930)은 적색 광을 커플링 및 전파하고(즉, 제1 파장 범위는 600nm 내지 700nm를 포함함), 제2 평면형 도파관(1940)은 청색 광을 커플링 및 전파하고(즉, 제3 파장 범위는 400nm-500nm를 포함함), 제3 평면형 도파관(1950)은 녹색 광을 커플링 및 전파한다(즉, 제2 파장 범위는 500nm 내지 600nm를 포함함). 평면도에서, 제2 컬러 필터(1924)는 제3 컬러 필터(1934)에 대향하여 포지셔닝될 수 있다.
[0163]
일부 실시예들에서, 제1 컬러 필터(1922), 제2 컬러 필터(1924) 또는 제3 컬러 필터(1934) 중 적어도 하나는 컬러 필터 시트들 또는 플레이트들로부터 절단되고, 그들은 기판(1920) 또는 평면형 도파관들(예컨대, 제1 평면형 도파관(1930), 제2 평면형 도파관(1940) 및/또는 제3 평면형 도파관(1950)) 상에 적층될 수 있고, 기판(1920) 또는 평면형 도파관들에 형성된 리세스들 내로 드롭될 수 있는 식이다. 컬러 필터들(예컨대, 제1 컬러 필터(1922), 제2 컬러 필터(1924) 및/또는 제3 컬러 필터(1934))은 대략 수백 미크론의 두께를 가질 수 있고, 이는 기판(1920) 및/또는 평면형 도파관들 사이의 분리 거리(예컨대, 대략 50㎛ 미만)보다 더 클 수 있고, 리세스들 또는 애퍼처들은 더 두꺼운 컬러 필터들을 수용하기 위해 기판(1920) 또는 평면형 도파관들에 형성될 수 있다. 리세스들은 기판(1920) 또는 평면형 도파관들의 두께의 일부를 연장시킬 수 있고, 애퍼처들은 기판(1920) 또는 평면형 도파관들을 완전히 통과할 수 있다. 기판(1920) 및/또는 평면형 도파관들에서 컬러 필터들을 리세스하거나 기판(1920) 및/또는 평면형 도파관들을 통과하는 애퍼처들에 컬러 필터들을 포지셔닝시킴으로써, 기판(1920) 및/또는 평면형 도파관들 사이의 분리 거리는 원하는 값으로 유지될 수 있다.
[0164]
제2 깊이 평면을 제공하기 위해, 접안렌즈(1900)는 제4 측방향 포지션에 배치되고 제1 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제4 컬러 필터, 및 제5 측방향 포지션에 배치되고 제2 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제5 컬러 필터를 포함할 수 있다. 평면도에서, 제4 컬러 필터는 제5 컬러 필터에 대향하여 포지셔닝될 수 있다. 접안렌즈(1900)는 또한 제3 측방향 평면에 인접한 제4 측방향 평면에 포지셔닝된 제4 평면형 도파관, 제4 측방향 평면에 인접한 제5 측방향 평면에 포지셔닝된 제5 평면형 도파관, 및 제5 측방향 평면에 인접한 제6 측방향 평면에 포지셔닝된 제6 평면형 도파관을 포함할 수 있다. 제4 평면형 도파관은 제4 측방향 포지션에 배치된 제4 DOE를 포함하고, 제5 평면형 도파관은 제5 측방향 포지션에 배치된 제5 DOE를 포함하고, 제6 평면형 도파관은 제6 측방향 포지션에 배치된 제6 DOE를 포함한다. 일부 구현들에서, 제3 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제6 컬러 필터, 예컨대, 청색 DOE에 강하게 커플링되지 않은 적색 광을 차단할 수 있는 청색 컬러 필터는 제6 측방향 포지션에 배치될 수 있다. 제6 컬러 필터는 제1 컬러 필터에 대향하여 포지셔닝될 수 있다.
[0165]
도 20은 일부 실시예들에 따른 형상화된 도파관들을 갖는 접안렌즈의 사시도이다. 접안렌즈(2000)는 접안렌즈 표면으로부터 프레넬 반사들의 강도를 감소시키고, 이로써 광학 시스템에서 발생할 수 있는 고스트 반사들을 감소시킨다. 접안렌즈(2000)는 이미지를 뷰어의 눈에 투사하는 데 사용될 수 있고, 하나 이상의 평면형 도파관들을 포함한다. 제1 평면형 도파관(2010)은 제1 측방향 평면에 포지셔닝된다. 제1 평면형 도파관(2010)은 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element)(2012)를 포함한다. 제1 평면형 도파관(2010)은 측방향 평면에서 측정된 제1 표면 영역을 둘러싸는 제1 경계(2014)를 갖는다.
[0166]
제2 평면형 도파관(2020)은 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된다. 제2 평면형 도파관(2020)은 제1 경계 외부의 제2 측방향 포지션에 배치된 제2 DOE(2022)를 포함한다. 제2 평면형 도파관(2020)은 측방향 평면에서 측정된 제2 표면 영역을 둘러싸는 제2 경계(2024)를 갖는다. 제2 DOE(2022)가 제1 평면형 도파관(2010)과 연관된 제1 경계(2014) 외부에 포지셔닝되기 때문에, 제2 DOE(2022) 상에 입사된 광은 제1 평면형 도파관(2010)과 상호작용하지 않고, 제1 평면형 도파관(2010)으로부터 반사되지 않는다.
[0167]
제3 평면형 도파관(2030)은 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 포지셔닝된다. 제3 평면형 도파관(2030)은 제1 경계(2014) 외부 및 제2 경계(2024) 외부의 제3 측방향 포지션에 배치되는 제3 DOE(2032)를 포함한다. 제3 DOE(2032)가 제1 평면형 도파관(2010)과 연관된 제1 경계(2014) 및 제2 평면형 도파관(2020)과 연관된 제2 경계(2024) 외부에 포지셔닝되기 때문에, 제3 DOE(2024) 상에 입사된 광은 제1 평면형 도파관(2010) 또는 제2 평면형 도파관(2020)과 상호작용하지 않고, 제1 평면형 도파관(2010) 또는 제2 평면형 도파관(2020) 중 어느 것으로부터 반사되지 않는다.
[0168]
제1 DOE(2012)는 제1 경계(2014)의 주변 구역에 배치되며, 이는 제1 DOE(2012)의 양측에 하나 이상의 주변 컷아웃들(peripheral cutouts)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 경계(2014)는, 제2 평면형 도파관(2020) 및 제3 평면형 도파관(2030)으로 지향되는 광이 통과할 수 있는 하나 이상의 중앙 오리피스들(central orifices)을 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 도파관을 위해 의도된 광이 다른 도파관들의 부분들을 통과하지 않고 적절한 DOE에 도달할 수 있게 하는 다양한 방법들은, 그렇지 않은 경우, 각각의 도파관을 위해 의도된 입사광을 반사하는 다른 도파관들의 부분들을 제거함으로써 본 개시내용의 실시예들에 의해 제공된다. 도 20이 접안렌즈(2000)의 중앙 영역으로부터 반도(peninsula) 형상의 돌출부들 상에 포지셔닝된 DOE들을 예시하지만, 이것은 본 개시내용에서 요구되지 않으며, 다른 도파관 형상들이 본 개시내용의 범위 내에 포함된다.
[0169]
도 21은 일부 실시예들에 따른, 하나 이상의 평면형 도파관들을 포함하는 접안렌즈를 동작시키는 방법을 예시하는 흐름도이다. 방법(2100)은 하나 이상의 평면형 도파관들을 포함하는 접안렌즈에 광을 커플링하기 위한 능력을 제공한다. 방법(2100)은 접안렌즈에 충돌하도록 제1 파장들을 포함하는 제1 빔을 지향시키는 것(2110) 및 제1 빔의 적어도 일부를 하나 이상의 평면형 도파관들의 제1 평면형 도파관에 커플링하는 것(2112)을 포함한다. 방법(2100)은 또한 접안렌즈에 충돌하도록 제2 파장을 포함하는 제2 빔을 지향시키는 것(2114) 및 제2 빔의 적어도 일부를 하나 이상의 평면형 도파관들의 제2 평면형 도파관에 커플링하는 것(2116)을 포함한다. 방법(2100)은 접안렌즈에 충돌하도록 제3 파장을 포함하는 제3 빔을 지향시키는 것(2118), 제3 빔의 투과된 부분을 광학 필터를 통해 통과시키는 것(2120) 및 제3 빔의 투과된 부분의 적어도 일부를 하나 이상의 평면형 도파관들의 제3 평면형 도파관에 커플링하는 것(2122)을 더 포함한다.
[0170]
도 21에 예시된 특정 단계들이 일부 실시예들에 따라, 하나 이상의 평면형 도파관들을 포함하는 접안렌즈를 동작시키는 특정 방법을 제공한다는 것이 인지되어야 한다. 대안적인 실시예들에 따라 다른 시퀀스들의 단계들이 또한 수행될 수 있다. 예컨대, 대안적인 실시예들은 위에서 약술된 단계들을 상이한 순서로 수행할 수 있다. 또한, 도 21에 예시된 개개의 단계들은 개별 단계에 적절하게 다양한 시퀀스들로 수행될 수 있는 다수의 서브-단계들을 포함할 수 있다. 또한, 특정 애플리케이션들에 의존하여 부가적인 단계들이 부가 또는 제거될 수 있다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0171]
도 22는 일부 실시예들에 따른 접안렌즈를 동작시키는 방법을 예시하는 흐름도이다. 방법(2200)은, 광이 하나 이상의 평면형 도파관들 각각과 연관된 회절 광학 엘리먼트를 갖는 하나 이상의 평면형 도파관들을 포함하는 접안렌즈에 커플링될 수 있게 한다. 방법(2200)은 제1 측방향 포지션(예컨대, 입력 포트)에서 접안렌즈에 충돌하도록 제1 파장들을 포함하는 제1 빔, 제2 파장들을 포함하는 제2 빔 및 제3 파장들을 포함하는 제3 빔을 지향시키는 것(2210)을 포함한다. 방법(2200)은 또한 제1 빔의 적어도 일부, 제2 빔의 적어도 일부 및 제3 빔의 적어도 일부를 하나 이상의 평면형 도파관들의 제1 평면형 도파관에 커플링하는 것(2212) 및 제2 빔의 적어도 일부 및 제3 빔의 적어도 일부를 감쇠시키는 것(2214)을 포함한다.
[0172]
방법(2200)은 제2 빔의 적어도 제2 부분을 하나 이상의 평면형 도파관들의 제2 평면형 도파관에 커플링하는 것(2216), 제3 빔의 투과된 부분을 광학 필터를 통해 통과시키는 것(2218), 및 제3 빔의 투과된 부분의 적어도 일부를 하나 이상의 평면형 도파관들의 제3 평면형 도파관에 커플링하는 것(2220)을 더 포함한다.
[0173]
일부 실시예들에 따라, 하나 이상의 평면형 도파관들 각각과 연관된 회절 광학 엘리먼트들 각각은 제1 측방향 포지션에서 정렬된다. 방법(2200)은 광학 필터로부터 제3 빔의 반사된 부분을 반사시키는 것을 포함할 수 있다. 방법(2200)은 제3 빔의 반사된 부분의 적어도 일부를 제2 평면형 도파관에 커플링하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
[0174]
도 22에 예시된 특정 단계들이 일부 실시예들에 따라 접안렌즈를 동작시키는 특정 방법을 제공한다는 것이 인지되어야 한다. 대안적인 실시예들에 따라 다른 시퀀스들의 단계들이 또한 수행될 수 있다. 예컨대, 대안적인 실시예들은 위에서 약술된 단계들을 상이한 순서로 수행할 수 있다. 또한, 도 22에 예시된 개개의 단계들은 개별 단계에 적절하게 다양한 시퀀스들로 수행될 수 있는 다수의 서브-단계들을 포함할 수 있다. 또한, 특정 애플리케이션들에 의존하여 부가적인 단계들이 부가 또는 제거될 수 있다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0175]
도 23은 일부 실시예들에 따른 접안렌즈의 측면도를 예시한 개략도이다. 도 23은 도 16a와 유사하다. 도 23에 도시된 바와 같이, 접안렌즈(2300)는 도 1에 예시된 VOA의 엘리먼트일 수 있고, 뷰어의 눈에 이미지를 투사하는 데 사용된다. 접안렌즈(2300)는 제1 측방향 평면에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관 층(2310)을 포함한다. 이 예에서, 제1 측방향 평면은 도 23의 평면으로 연장되고 x-y 평면으로 간주될 수 있다. z-방향을 따라 접안렌즈(2300) 상에 입사되는 광은 측방향 평면에 수직으로 충돌할 것이다. 본원에 설명된 바와 같이, 다양한 광학 엘리먼트들은, 본원에 설명된 방법들 및 시스템들에 의해 제공되는 성능을 달성하기 위해, 측방향 평면에서 미리 결정된 포지션들에 배치된다.
[0176]
제 1 평면형 도파관 층(2310)은 제1 측방향 평면 포지션(즉, x-y 좌표 포지션)에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element)(2318)를 포함한다. 제1 평면형 도파관 층(2310)은 제1 표면(2314) 및 제1 표면(2314)에 대향하는 제2 표면(2316)을 갖는다. 분배기(2301)의 좌측에 있는 제1 구역(2305)에서 제1 평면형 도파관 층(2310) 상에 광이 입사된다. 제1 구역(2305)은 제1 측방향 포지션 및 평면형 도파관 층들 각각과 연관된 DOE(diffractive optical element)들을 포함한다. 제1 구역(2305)은 접안렌즈(2300), 예컨대, 제1 평면형 도파관 층(2310)의 제1 표면(2314) 상에 입사되는 이미지 광을 수신하도록 구성된다. 이미지 광은 하나 이상의 파장들, 예컨대, 적색(600nm-700nm), 녹색(500nm-600nm) 및 청색(400nm-500nm)과 연관된 3개의 파장 범위들의 이미지 광을 포함한다. 본 개시내용은 이들 파장 범위들 또는 3개의 컬러들 및 다른 범위들 및 3개 초과의 컬러들(예컨대, RBGY) 또는 3개 미만의 컬러들로 제한되지 않는다. 따라서, 이들 파장 범위들은 단지 예시적인 것이며 특정 애플리케이션에 적합하게 수정될 수 있다.
[0177]
제1 평면형 도파관 층(2310)은 또한 분배기(2301)의 우측에 제2 구역(2307)을 포함한다. 제1 구역(2305) 상에 입사된 광은 제1 평면형 도파관 층(2310)의 평면으로 회절되고, 제1 평면형 도파관 층(2310)의 제2 구역(2307)을 향해 안내된다. 따라서, 이미지 광의 일부는 제1 평면형 도파관 층(2310)을 통해 투과된다. 녹색 입사 빔(2342)이 제1 DOE(2318) 상에 입사된다. 녹색 입사 빔(2342)의 일부는 회절되어, 안내된 광선들(2319)로 예시된 바와 같이, 제1 평면형 도파관 층(2310)의 제2 구역(2307)으로 안내된다.
[0178]
제2 평면형 도파관 층(2320)은 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된다. 도 23에 예시된 예에서, 제2 측방향 평면은 x-y 평면에 제1 측방향 평면보다 더 작은 z-치수 값을 갖는 위치에 놓인다. 제2 평면형 도파관 층(2320)은 제2 측방향 포지션(즉, x-y 좌표 포지션)에 배치된 제2 DOE(2328)를 포함한다. 도 23에 예시된 실시예에서, 제2 측방향 포지션은 제1 측방향 포지션과 상이하여, 입사 빔들(2342, 2344 및 2348)에 대한 DOE들 각각에 대한 독립적인 액세스를 제공한다.
[0179]
제 1 평면형 도파관 층(2310)에 관련하여 제공된 설명은 적절하게 제2 평면형 도파관 층(2320)에 적용 가능하다. 예컨대, 제2 평면형 도파관 층(2320)은 제1 표면(2324) 및 제1 표면(2324)에 대향하는 제2 표면(2326)을 갖는다. 제2 평면형 도파관 층(2320)은 제2 측방향 포지션을 포함하는 제1 구역(2305) 및 제2 구역(2307)을 갖는다. 제1 평면형 도파관 층(2310)과 같이, 제1 구역(2305)은 이미지 광을 수신하도록 구성된다. 입사 빔(2344)으로 예시된 제2 평면형 도파관 층(2320)에 충돌하는 이미지 광은 제2 파장 범위의 광(예컨대, 청색 광)을 포함한다. 제2 평면형 도파관 층(2320)은 또한, 제2 평면형 도파관 층(2320)의 제2 구역(2307)을 향해 안내되도록, 제2 파장 범위의 이미지 광을 제2 평면형 도파관 층(2320)으로 회절시키도록 구성된 제2 DOE(2328)를 포함한다. 제2 구역(2307)에서 안내된 광은 안내된 광선들(2329)로 표현된다.
[0180]
제3 평면형 도파관 층(2330)은 제3 측방향 평면(제 2 측방향 평면보다 더 작은 z-치수의 포지션)에 포지셔닝된다. 제3 평면형 도파관 층(2330)은, 제1 측방향 포지션 및 제2 측방향 포지션 둘 모두와 상이할 수 있는 제3 측방향 포지션에 배치된 제3 DOE(2338)를 포함한다. 제1 평면형 도파관 층(2310) 및 제2 평면형 도파관 층(2320)에 관련하여 제공된 설명은 적절하게 제3 평면형 도파관 층(2330)에 적용 가능하다.
[0181]
도 23에 예시된 바와 같이, 제3 평면형 도파관 층(2330)은 제1 표면(2334) 및 제1 표면(2334)에 대향하는 제2 표면(2336)을 갖는다. 제3 평면형 도파관 층(2330)은 제3 측방향 포지션을 포함하는 제1 구역(2305) 및 제2 구역(2307)을 갖는다. 제1 구역(2305)은 제3 파장 범위(예컨대, 적색 파장 범위)의 이미지 광을 수신하도록 구성된다. 제3 평면형 도파관 층(2330)과 연관된 제3 DOE(2338)는, 제3 평면형 도파관 층(2330)의 제2 구역(2307)을 향해 안내되도록, 입사 빔(2348)으로 표현되는 제3 파장 범위의 이미지 광을 제3 평면형 도파관 층(2330)으로 회절시키도록 구성된다. 제2 구역(2307)에서 안내된 광은 안내된 광선들(2339)로 표현된다.
[0182]
도 24a는 일부 실시예들에 따른 LCOS-기반(Liquid Crystal on Silicon-based) 이미지 투사기를 예시하는 개략도이다. 이미지 투사기(2400)는 광원(2410), 제1 렌즈(2420), LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 디바이스(2430), 광학 엘리먼트들(2440) 및 제2 렌즈(2450)를 포함한다. 도 24b는 LCOS-기반 이미지 투사기(2400)에서 광학 경로를 펼치기 위한 광학 경로의 확대도를 예시한 개략도이다. 도 24a는 도 7a와 유사하고, 도 24b는 도 7b와 유사하다.
[0183]
이미지 투사기(2400)는 3원색들, 즉 청색(B), 녹색(G) 및 적색(R)의 광을 포함할 수 있다. 이러한 이미지 광은 구성성분 컬러들로 분리될 수 있어서, 각각의 구성성분 컬러의 이미지 광이 접안렌즈의 개개의 도파관 층에 커플링될 수 있게 한다. 일부 실시예들에서, 광원(2410)은 적색 LED들의 그룹, 녹색 LED들의 그룹, 및 청색 LED들의 그룹을 포함할 수 있다. 예컨대, 광원(2410)은 도 24a 및 24b에 도시된 실시예에 따라 하나의 적색 LED, 하나의 녹색 LED 및 하나의 청색 LED를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 광원(2410)은, 이미지들이 2개의 깊이 평면들 상에 제공되도록 2개의 적색 LED들, 2개의 녹색 LED들 및 2개의 청색 LED들을 포함할 수 있다. LED들 각각은 LED 광 방사를 타겟으로 전달하기 위한 연관된 CPC(Compound Parabolic Concentrator) 또는 유사한 광학 엘리먼트들을 가질 수 있다. 도 24a 및 24b에서, 이미지 투사기(2400)는 적색 LED(2411), 녹색 LED(2412) 및 청색 LED(2413)를 포함하고, 이들 각각은 개개의 CPC를 포함한다. 평면(2401)에서 LED 광원(2410)의 전면은 본원에서 CPC 평면으로 지칭된다.
[0184]
이미지 투사기(2400)는 제1 렌즈(2420), LCOS 디바이스(2430), 광학 엘리먼트들(2440) 및 제2 렌즈(2450)를 포함한다. 광학 엘리먼트들(2440)은, 인입 광을 LCOS 디바이스(2430)로 지향시키고 LCOS 디바이스(2430)로부터 반사된 광을 이미지 투사기(2400)의 출력으로 지향시키도록 구성되는 프리즘들 및 미러들 등을 포함할 수 있다. LCOS 디바이스(2430)는 색순차 이미지 광을 동공 평면(2451)의 동공 평면(2460)에 전달하도록 구성된다. 동공(2460)은 3개의 서브-동공들, 즉, 적색의 이미지를 위한 서브-동공(2461), 녹색을 위한 이미지를 위한 서브-동공(2462), 및 청색의 이미지를 위한 서브-동공(2463)을 포함한다. 예컨대, 컬러 이미지의 프레임에서, 제1 시간 기간에서, 적색 LED(2411)로부터의 광(2415)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2430)는 적색 광을 수신하기 위해 이미지 프레임에서 픽셀들의 서브세트를 선택한다. 제2 시간 기간에서, 녹색 LED(2412)로부터의 광(2415)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2430)는 녹색 광을 수신하기 위해 픽셀들의 다른 서브세트를 선택한다. 유사하게, 제3 시간 기간에서, 청색 LED(2413)로부터의 광(2415)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2430)는 청색 광을 수신하기 위해 픽셀들의 또 다른 서브세트를 선택한다. 컬러 이미지 광은 색순차 방식으로 서브-동공들(2461, 2462 및 2463)에 전달된다.
[0185]
이미지 투사기(2400)는 이미지 광을 접안렌즈(2490)로 투사하도록 구성된다. 도 23의 접안렌즈(2300)와 유사하게, 접안렌즈(2490)는 3개의 평면형 도파관 층들을 포함하고, 각각의 도파관 층은 개개의 회절 광학 엘리먼트(DOE)(2491, 2492 및 2493)을 갖고, 이는 이미지 광을 수신하기 위한 ICG(incoupling grating)들로서 기능할 수 있다. 따라서, DOE 및 ICG라는 용어들은 상호교환 가능하게 사용될 수 있다. 도 24b에 도시된 바와 같이, 서브-동공들(2461, 2462 및 2463)에 각각 전달된 적색, 녹색 및 청색 컬러 이미지 광은 접안렌즈(2490)의 대응하는 도파관 층에서 DOE에 의해 수신된다. 접안렌즈(2490)는 또한 컬러 이미지를 사용자에게 전달하기 위해 도파관 층 각각에 OPE(2495) 및 EPE(2497)를 포함한다.
[0186]
도 23의 DOE(2318, 2328 및 2338)와 유사하게, 별개의 도파관 층들 상에 배치되고 또한 공간적으로 변위된 도 24b의 3개의 서브-동공들(2461, 2462 및 2463)은 접안렌즈(2490)의 각각의 도파관 층으로 지향된 인입 이미지 광의 간섭을 감소시킨다.
[0187]
도 25a-25b는 일부 실시예들에 따른 LED 광원들을 예시하는 도면들이다. 도 25a는 도 5a와 유사하다. 도 25a는 2개의 깊이 평면들에 대한 접안렌즈의 6개의 도파관 층들을 위한 6개의 LED 소스들을 갖는 광원으로부터의 광 조명을 예시한다. 2개의 적색 LED들, 2개의 녹색 LED들 및 2개의 청색 LED들이 존재한다. 광 조명은 CPC 평면(예컨대, 도 24b의 평면(2401)) 상에 또는 LED 광원들(예컨대, LED들(2411, 2412, 2413))의 전방에 도시된다. 대안적으로, 도 25a는 또한 출력 동공(예컨대, 도 24b의 동공 평면(2460))에서의 광 조명을 나타낼 수 있다. 도 25a에 예시된 광원들이 이용 가능한 공간의 약 36%를 활용한다는 것을 알 수 있다. 다시 말해서, 이 광원 어레인지먼트는 대략 36%의 충전율(fill factor)을 갖는다.
[0188]
도 25b는 3개의 깊이 평면들에 대한 접안렌즈의 3개의 도파관 층들을 위한 9개의 LED 소스들을 갖는 다른 광원으로부터의 광 조명을 예시한다. 3개의 적색 LED들, 3개의 녹색 LED들 및 3개의 청색 LED들이 존재한다. 다시, 광 조명은 CPC 평면(예컨대, 도 24b의 평면(2401)) 상에 또는 LED 광원들(예컨대, LED(2411, 2412, 2413))의 전방에 도시된다. 이 어레인지먼트는 또한 제한된 광원 충전율을 나타낸다.
[0189]
도 26a-26c는 일부 실시예들에 따른 LED 광원들을 예시하는 개략도들이다. 도 26a는 2개의 깊이 평면들에 대한 접안렌즈의 2개의 도파관 층들을 위한 3개의 LED 소스들을 갖는 광원(2610)으로부터의 광 조명을 예시한다. 하나의 적색 LED 광원(2611), 하나의 녹색 LED 광원(2612) 및 하나의 청색 LED 광원(2613)이 존재한다. 각각의 LED 광원은 직사각형이고, 3개의 LED 광원들(2611, 2612, 2613)은 서로 인접하게 배치된다. 광 조명은 도 24b의 평면(2401)(예컨대, CPC 평면) 상에 또는 LED 광원들(2611, 2612, 2613)의 전방에 도시된다. 대안적으로, 도 26a는 또한 도 24b의 동공 평면(2460)의 광 조명을 나타낼 수 있다. LED 광원들(2611, 2612, 2613)이 이용 가능한 공간의 실질적으로 100%를 활용한다는 것을 알 수 있다. 다시 말해서, 이 LED 광원 어레인지먼트는 대략 100%의 충전율을 갖는다. 더 높은 충전율은 디스플레이에 밝은 이미지 광을 제공할 수 있다. 광원(2610)에서, 각각의 LED 광원은 하나 이상의 LED 다이들 및 집광기, 예컨대, CPC를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 광원(2610)은 다른 타입들의 광원들을 포함할 수 있다. 이들 실시예에서, LED 광원들(2611, 2612 및 2613)은 다른 타입들의 광원들일 수 있다.
[0190]
도 26b는 2개의 깊이 평면들에 대한 접안렌즈의 2개의 도파관 층들을 위한 6개의 LED 소스들을 갖는 광원(2620)으로부터의 광 조명을 예시한다. 2개의 적색 LED 광원들(2621 및 2625), 2개의 녹색 LED 광원들(2622 및 2624) 및 2개의 청색 LED 광원들(2623 및 2626)이 존재한다. 광 조명은 도 24b의 평면(2401) 상에 또는 LED 광원들의 전방에 도시된다. 대안적으로, 도 26b는 또한 도 24b의 동공 평면(2460)의 광 조명을 나타낼 수 있다. 도 26b에서, 6개의 LED 광원들(2621, 2622, 2623, 2624, 2625, 2626)은 원형-형상의 광원(2620)의 6개의 섹터들에 각각 배치된다. 각각의 LED 광원은 웨지형(wedge-like) 또는 파이형(pie-like) 형상이다. 광원들(2621, 2622, 2623, 2624, 2625, 2626)이 이용 가능한 공간의 실질적으로 100%를 활용한다는 것을 알 수 있다. 다시 말해서, 이 광원 어레인지먼트는 대략 100%의 충전율을 갖는다. 더 높은 충전율은 디스플레이에 밝은 이미지 광을 제공할 수 있다. 광원(2620)에서, 각각의 LED 광원은 하나 이상의 LED 다이들 및 집광기, 예컨대, CPC를 포함할 수 있다.
[0191]
도 26c는 2개의 깊이 평면들에 대한 접안렌즈의 2개의 도파관 층들을 위한 6개의 LED 소스들을 갖는 광원(2630)으로부터의 광 조명을 예시한다. 2개의 적색 LED 광원들(2631 및 2633), 2개의 녹색 LED 광원들(2632 및 2635) 및 2개의 청색 LED 광원들(2634 및 2636)이 존재한다. 광 조명은 도 24b의 평면(2401) 상에 또는 LED 광원들의 전방에 도시된다. 대안적으로, 도 26c는 또한 도 24b의 동공 평면(2460)의 광 조명을 나타낼 수 있다. 도 26c에서, 6개의 직사각형 LED 광원들(2631, 2632, 2333, 2634, 2635, 2636)은 직사각형-형상의 광원(2630)의 6개의 구역들에 각각 배치된다. 광원들(2631, 2632, 2333, 2634, 2635, 2636)이 이용 가능한 공간의 실질적으로 100%를 활용한다는 것을 알 수 있다. 다시 말해서, 이 광원 어레인지먼트는 대략 100%의 충전율을 갖는다. 더 높은 충전율은 디스플레이에 밝은 이미지 광을 제공할 수 있다. 광원(2630)에서, 각각의 LED 광원은 하나 이상의 LED 다이들 및 집광기, 예컨대, CPC를 포함할 수 있다.
[0192]
도 26a-26c에 예시된 기하학적 형상들은 본 개시내용의 실시예들을 제한하려는 것이 아니라, 단지 일부 실시예들에 따라 활용될 수 있는 LED 기하학적 구조들의 예들을 제공하기 위한 것이다. 일부 실시예들에서, 정사각형, 삼각형, 육각형 등을 포함하는 다른 기하학적 형상들은 하나 이상의 깊이 평면들과 함께 사용하기에 적합한 소스들을 제공하면서 충전율을 증가시키는 데 활용될 수 있다. RGB LED 레이아웃들의 다른 기하학적 구조는 또한 임의적일 수 있으며, 이는 광원의 기하학적 구조와 매칭시키기 위해 대응하는 ICG 레이아웃을 요구할 수 있다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0193]
도 27a는 일부 실시예들에 따른 이미지 디스플레이 시스템을 예시하는 개략도이다. 이미지 디스플레이 시스템(2700)은 백색 광원(2710) 및 LCOS-기반(Liquid Crystal on Silicon-based) 이미지 투사기(2701)를 포함한다. 백색 광원(2710)은 백색 LED 광원(2710)일 수 있다. 이미지 투사기(2701)는 제1 렌즈(2720), LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 디바이스(2730), 광학 엘리먼트들(2740) 및 제2 렌즈(2721)를 포함한다. 도 24b와 유사하게, 도 27a는 LCOS-기반 이미지 투사기에서 광학 경로를 펼치기 위한 광학 경로의 확대도를 예시한 개략도이다.
[0194]
일부 실시예들에서, 백색 광원(2710)은 하나 이상의 백색 LED 발광기들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 각각의 백색 LED 발광기는, 백색 광을 방출하기 위해 황색 형광체 층으로 코팅된 청색 LED 칩을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 백색 LED 발광기는 백색 광을 방출하기 위해 적색, 녹색 및 청색의 조합들을 가질 수 있다. 백색 광원(2710)은 또한 백색 광을 전달하기 위한 CPC와 같은 집광기를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 백색 광원(2710)은 정사각형 또는 직사각형 형상으로 구성되지만, 애플리케이션에 의존하여 다른 기하학적 형상들이 사용될 수 있다. 백색 광원(2710)의 전면은, 본원에서 CPC 평면(2711)으로 지칭되는 평면(2711)에 있다.
[0195]
이미지 디스플레이 시스템(2700)은 제1 렌즈(2720), LCOS 디바이스(2730), 광학 엘리먼트들(2740) 및 제2 렌즈(2721)를 포함한다. 광학 엘리먼트들(2740)은, 인입 광을 LCOS 디바이스(2730)로 지향시키고 LCOS 디바이스(2730)로부터 반사된 광을 이미지 투사기(2701)의 출력으로 지향시키도록 구성되는 프리즘들, 미러들 등을 포함할 수 있다. LCOS 디바이스(2730)는 시간 순차 이미지 광을 슈퍼 동공 평면(2751) 상의 동공(2750)에 전달하도록 구성된다. 동공(2750)은 3개의 기본 컬러들 각각에 대해 순차적으로 그레이 스케일 이미지 광을 포함한다. 예컨대, 제1 시간 기간에서, 백색 광원(2710)으로부터의 광(2715)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2730)는 이미지 프레임에서 적색 광에 대한 픽셀들의 서브세트를 선택하도록 구성된다. 제2 시간 기간에서, 백색 광원(2710)으로부터의 광(2715)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2730)는 녹색 광에 대한 픽셀들의 다른 서브세트를 선택하도록 구성된다. 유사하게, 제3 시간 기간에, 백색 광원(2710)으로부터의 광(2715)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2730)는 청색 광에 대한 픽셀들의 또 다른 서브세트를 선택하도록 구성된다. 그레이 스케일 이미지 광은 색순차 방식으로, 슈퍼 동공으로 또한 지칭되는 동공(2750)에 전달된다.
[0196]
일부 실시예들에서, 이미지 디스플레이 시스템(2700)은 또한 서브-동공들(2780)을 통해 접안렌즈(2790)로 컬러 이미지 광을 색순차 방식으로 투사하기 위한 셔터(2760) 및 컬러 필터(CF)들(2770)을 포함할 수 있다. 도 27a의 실시예에서, 이미지 디스플레이 시스템(2700)은 단일 깊이 평면을 위해 구성된다. 도 23의 접안렌즈(2300)와 유사하게, 도 27a의 접안렌즈(2790)는 3개의 평면형 도파관 층들을 포함하고, 각각의 도파관 층은 이미지 광을 수신하기 위한 인커플링 격자들로서 기능할 수 있는 개개의 회절 광학 엘리먼트(DOE)를 갖는다. 도 27a에서, 도면을 단순화하기 위해, 하나의 도파관 층만이 DOE(2791), OPE(orthogonal pupil expander)(2795) 및 EPE(exit pupil expander)(2797)로 라벨링된다.
[0197]
도 27b-27d는 도 27a의 이미지 디스플레이 시스템(2700)에서 셔터(2760) 및 컬러 필터들(2770)의 동작들을 예시한 개략도들이다. 일부 실시예들에서, 셔터(2760)는 액정 셔터일 수 있다. 도 27b에 도시된 바와 같이, 단일 깊이 평면을 갖는 디스플레이 시스템에 대해, 셔터(2760)는 3개의 구역들, 즉, 제1 셔터 구역(2761), 제2 셔터 구역(2762) 및 제3 셔터 구역(2763)을 포함한다. 유사하게, 컬러 필터들(2770)은 3개의 구역들, 즉, 적색을 위한 제1 필터 구역(2771), 청색을 위한 제2 필터 구역(2772) 및 녹색을 위한 제3 필터 구역(2773)을 포함한다. 각각의 컬러 필터 구역은 개개의 셔터 구역과 정렬된다. 또한, 동공 또는 슈퍼 동공(2780)은 3개의 서브-동공들(2781, 2782 및 2783)을 포함한다.
[0198]
셔터(2760) 및 컬러 필터들(2770)은 원색들 각각을 시간 순차적 방식으로 제시하도록 구성된다. 예컨대, 도 27b에 도시된 바와 같이, 제1 시간 기간(T1)에서, 백색 광원(2710)으로부터의 백색 광(2715)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2730)는 이미지 프레임에서 적색 광에 대한 픽셀들의 서브세트를 선택하도록 구성된다. LCOS 디바이스(2730)로부터의 그레이 스케일 이미지가 동공(2750)에 투사된다. 시간 기간(T1) 동안, 제1 셔터 구역(2761)이 개방되고, 제2 셔터 구역(2762) 및 제3 셔터 구역(2763)이 폐쇄되어, 그레이 스케일 이미지 광이 필터(2770)의 제1 필터 구역(2771)에 도달할 수 있게 한다. 결과적으로, 적색 이미지 광이 서브-동공(2781)에 제공되고, 이는 적색 이미지에 대한 도파관 층의 대응하는 ICG 또는 DOE로 투사된다.
[0199]
도 27c에 도시된 바와 같이, 제2 시간 기간(T2)에서, 백색 광원(2710)으로부터의 백색 광(2715)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2730)는 녹색 광에 대한 픽셀들의 제2 서브세트를 선택하도록 구성된다. LCOS 디바이스(2730)로부터의 그레이 스케일 이미지가 동공(2750)에 투사된다. 시간 기간(T2) 동안, 제2 셔터 구역(2762)이 개방되고, 제1 셔터 구역(2761) 및 제3 셔터 구역(2763)이 폐쇄되어, 그레이 스케일 이미지 광이 필터(2770)의 제2 필터 구역(2772)에 도달할 수 있게 한다. 결과적으로, 청색 이미지 광이 서브-동공(2782)에 제공되고, 이는 청색 이미지에 대한 도파관 층의 대응하는 ICG 또는 DOE로 투사된다.
[0200]
유사하게, 도 27d에 도시된 바와 같이, 제3 시간 기간(T3)에서, 백색 광원(2710)으로부터의 백색 광(2715)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2730)는 청색 광에 대한 픽셀들의 제3 서브세트를 선택하도록 구성된다. LCOS 디바이스(2730)로부터의 그레이 스케일 이미지 광은 동공(2750)에 전달된다. 시간 기간(T3) 동안, 제3 셔터 구역(2763)이 개방되고, 제1 셔터 구역(2761) 및 제2 셔터 구역(2762)이 폐쇄되어, 그레이 스케일 이미지 광이 필터(2770)의 제3 필터 구역(2773)에 도달할 수 있게 한다. 결과적으로, 녹색 광 이미지 광이 서브-동공(2783)에 제공되고, 이는 녹색 이미지를 위한 도파관 층의 대응하는 ICG 또는 DOE로 투사된다.
[0201]
위에 설명된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(2700)에서, 셔터(2760) 및 컬러 필터(2770)는 서브-동공들(2781, 2782 및 2793)에 각각 적색, 녹색 및 청색의 이미지 광을 제공하도록 LCOS 디바이스(2730)와 동기화하여 동작하도록 구성된다. 컬러 이미지 광은 사용자에게 컬러 이미지를 전달하기 위해 접안렌즈(2790)의 대응하는 도파관 층의 ICG 또는 DOE(2791)에 의해 수신된다. 서브-동공들(2781, 2782 및 2783)은 접안렌즈(2790)의 개개의 ICG들 또는 DOE들(2791)과 정렬되도록 공간적으로 변위된다. 또한, 서브-동공들(2781, 2782 및 2783)은 실질적으로 100%의 충전율로 서브-동공(2780)을 채우도록 구성된다.
[0202]
도 28은 일부 실시예들에 따른 도 27의 이미지 디스플레이 시스템(2700)에서 도파관 층에 커플링된 이미지 광의 동작을 예시하는 개략도이다. 도 28은 도파관 층(2800)을 측면도(2810) 및 평면도(2820)로 예시한다. 도파관 층(2800)은 도 27의 이미지 디스플레이 시스템(2700)에서 접안렌즈(2790)의 도파관 층들 중 하나일 수 있다. LCOS 이미지 투사기로부터의 출력 동공은 2830으로 도시되며, 이는 서브-동공들(2831, 2832 및 2832)을 포함한다. 셔터 및 컬러 필터들을 통과한 후, 도 27a의 서브-동공(2780)과 유사하게 서브-동공이 선택되고, DOE(diffractive optical element) 또는 ICG(input coupling grating)(2805)에 의해 도파관 층(2800)에 커플링된다. 측면도(2810)에 도시된 바와 같이, 이미지 광(2803)은 도파관 층(2800)에 인커플링되고, 도파관 층(2800)의 x-방향(2809)으로 내부 전반사(TIR)에 의해 전파된다.
[0203]
도파관 층(2800)의 평면도(2820)에 도시된 바와 같이, ICG(2805)는 서브-동공들(2831, 2832, 2833)에 제공된 이미지 광의 형상과 매칭하도록 직사각형 형상으로 구성된다. ICG(2805)가 도파관 층(2800)에서 이미지 광의 전파 방향(2809)에 수직인 방향으로 길게 늘어지고 연장되는 것을 알 수 있다. 따라서, 세장형 ICG(2805)는 더 밝은 디스플레이를 위해 더 많은 양의 이미지 광을 도파관 층(2800)에 인커플링할 수 있다. ICG(2805)가 광 전파를 따라 확장된 치수를 갖는 경우, TIR을 겪는 일부 광은 ICG(2805)에 충돌하고, 도파관 층(2800)으로부터 회절되어, 광 강도의 손실을 야기할 수 있다. 도 28에서 볼 수 있듯이, ICG(2805)는 전파 방향(2809)에서 좁다. 따라서, ICG(2805)가 TIR을 겪는 광을 회절시키지 않고, 이는 광 손실을 야기할 수 있다. 또한, 세장형 ICG(2805)는 더 많은 광 강도를 수신할 수 있다.
[0204]
도 29a는 이미지 디스플레이 시스템의 LCOS에 의한 더 높은 회절을 예시하는 사진 이미지이다. 도 29a에서, 이미지는 도 27a의 슈퍼 동공 평면(2751)에서 촬영되고, 여기서 녹색 광(2910), 적색 광(2920) 및 청색 광(2930)은 LED 광원들을 나타낼 수 있다. 대안적으로, 이들은 또한 접안렌즈의 개개의 도파관 층들 상에 대응하는 ICG들의 배치를 나타낼 수 있다. 도 29a는 LCOS 디바이스에 의한 녹색 광(2910)의 더 높은 차수의 회절 이미지들(2911, 2912 및 2913 등)(모두 라벨링되지는 않음)을 도시한다. 더 높은 차수의 회절 이미지들이 광원으로부터 수평 및 수직 방향들로 정렬된다는 것을 알 수 있다. 접안렌즈에서, 녹색으로부터의 더 높은 차수의 회절 이미지들은 적색 및 청색에 대한 ICG들에 충돌할 수 있으며, 이는 고스팅으로 또한 알려진 간섭을 야기할 수 있다. 도 29a는 도 15와 유사하다.
[0205]
도 29b는 일부 실시예들에 따른, 이미지 디스플레이 시스템에서 ICG(incoupling grating)들을 배열하기 위한 방법을 예시하는 개략도이다. 도 29b의 좌측 부분에서, 녹색, 적색 및 청색에 대한 ICG들은 RGB LED 레이아웃과 매칭하도록 수직으로 정렬되며, 이는, 도 29a에 예시된 바와 같이, 간섭을 야기할 수 있는데, 왜냐하면 LCOS로부터의 고차 회절이 수직 또는 수평 방향들을 따르는 경향이 있기 때문이다. 따라서, 일부 실시예들에서, ICG들은, LCOS 더 높은 차수의 회절에 의해 야기되는 간섭을 피하기 위해, 도 29b의 우측 부분에 도시된 바와 같이, 스태거되거나 회전된 방식으로 배열된다. 따라서, 본 개시내용의 실시예들은 LCOS에 의한 회절로 인한 고스팅 레벨을 감소시키기 위해 액정 셔터 및 ICG들의 미리 결정된 각도만큼의 공간 회전을 활용한다.
[0206]
도 29c는 일부 실시예들에 따른, 이미지 디스플레이 시스템에서 ICG(incoupling grating)들을 배열하기 위한 다른 방법을 예시하는 개략도이다. 도 29c의 좌측 부분에서, 녹색, 적색 및 청색을 위한 6개의 ICG들이 대칭적 어레인지먼트로 배치되고, 여기서 녹색 ICG 및 청색 ICG가 수직으로 정렬되고, 이는, 도 29a에 예시된 바와 같이, 간섭을 야기할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, ICG들의 패턴은, LCOS 더 높은 차수의 회절에 의해 야기되는 간섭 및/또는 크로스-토크를 피하기 위해, 도 29b의 우측 부분에 도시된 바와 같이, 예컨대, 15°만큼 기울어진다.
[0207]
도 30은 일부 실시예들에 따른 다른 이미지 디스플레이 시스템을 예시하는 개략도이다. 이미지 디스플레이 시스템(3000)은 도 27a의 이미지 디스플레이 시스템(2700)과 유사하며, 도 27a와 관련하여 제공된 논의는 적절하게 도 30에 적용 가능하다. 도 27a-27d에 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(2700)은 단일 깊이 평면을 위해 접안렌즈의 3개의 도파관 층들에 3개의 컬러 이미지들을 제공하도록 구성된다. 대조적으로, 이미지 디스플레이 시스템(3000)은 2개의 깊이 평면들을 위한 접안렌즈의 6개의 도파관 층들에 6개의 컬러 이미지들을 제공하도록 구성된다.
[0208]
도 30에 도시된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(3000)은 일부 실시예들에 따라, 백색 광원(3010) 및 LCOS-기반(Liquid Crystal on Silicon-based) 이미지 투사기(3001)를 포함한다. 이미지 투사기(3001)는 제1 렌즈(3020), LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 디바이스(3030), 광학 엘리먼트들(3040) 및 제2 렌즈(3021)를 포함한다. 도 27a와 유사하게, 도 30은 LCOS-기반 이미지 투사기(3001)에서 광학 경로를 펼치기 위한 광학 경로의 확대도를 예시한 개략도이다.
[0209]
이미지 디스플레이 시스템(3000)에서, 백색 광원(3010), 제1 렌즈(3020), 광학 엘리먼트들(3040) 및 제2 렌즈(3021)는 도 27a의 이미지 디스플레이 시스템(2700)의 대응하는 컴포넌트들과 유사하다. 광학 엘리먼트들(3040)은, 인입 광을 LCOS 디바이스(3030)로 지향시키고 LCOS 디바이스(3030)로부터 반사된 광을 이미지 투사기(3001)의 출력으로 지향시키도록 구성되는 프리즘들 및 미러들 등을 포함할 수 있다. LCOS 디바이스(3030)는 시간 순차 이미지 광을 동공 평면(3051) 상의 동공(3050)에 전달하도록 구성된다. 이미지 투사기(3001)는 동공(3050)에서 순차적으로 6개의 그레이 스케일 또는 흑백 이미지들을 투사하도록 구성된다. 각각의 이미지는 3개의 기본 컬러들 각각에 대한 픽셀들을 선택하도록 구성된다. 예컨대, 제1 시간 기간에서, 백색 LED 광원(3010)으로부터의 광(3015)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(3030)는 제1 깊이 평면에 대한 적색 광에 대한 이미지 프레임에서 픽셀들의 서브세트를 선택하도록 구성된다. 제2 시간 기간에서, 백색 LED 광원(3010)으로부터의 광(3015)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(3030)는 제1 깊이 평면에 대한 녹색 광에 대한 픽셀들의 다른 서브세트를 선택하도록 구성된다. 유사하게, 제3 시간 기간에, 백색 LED 광원(3010)으로부터의 광(3015)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(3030)는 제1 깊이 평면에 대한 청색 광에 대한 픽셀들의 또 다른 서브세트를 선택하도록 구성된다. 유사하게, 제4, 제5 및 제6 시간 기간들에서, LCOS 디바이스(3030)는 제2 깊이 평면에 대해 각각 적색, 녹색 및 청색 광에 대한 픽셀들의 서브세트를 선택하도록 구성된다. 따라서, 그레이 스케일 이미지 광은 색순차 방식으로 동공(3050)에 전달된다.
[0210]
일부 실시예들에서, 이미지 디스플레이 시스템(3000)은 또한, 접안렌즈(미도시)에 투사하기 위해 서브-동공들(3080)을 통해 색순차 방식으로 컬러 이미지 광을 투사하기 위한 셔터(3060) 및 컬러 필터들(3070)을 포함한다. 도 30의 실시예에서, 이미지 디스플레이 시스템(3000)은 2개의 깊이 평면들을 갖는 접안렌즈를 위해 구성된다. 따라서, 접안렌즈는 6개의 평면형 도파관 층들을 포함하고, 각각의 도파관 층은 개개의 회절 광학 엘리먼트(DOE)를 갖고, 이는 이미지 광을 수신하기 위한 인커플링 격자들로서 기능할 수 있다. 도 30에서, 도면을 단순화하기 위해, 접안렌즈가 도시되지 않는다.
[0211]
2개의 깊이 평면들을 갖는 디스플레이 시스템에 대해, 셔터(3060)는 6개의 구역들을 포함하고, 각각의 구역은 컬러들 중 하나에 대한 셔터를 갖는다. 유사하게, 컬러 필터들(3070)은 6개의 구역들을 포함하고, 각각의 구역은 컬러들 중 하나에 대한 필터를 갖는다. 각각의 필터 구역은 개개의 셔터 구역과 정렬된다. 또한, 동공(3050) 및/또는 서브-동공(3080)은 6개의 서브-동공들을 포함한다.
[0212]
위에 설명된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(3000)에서, 셔터(3060) 및 컬러 필터(3070)는 6개의 서브-동공들 중 하나에 각각 적색, 녹색 및 청색 컬러 이미지 광을 제공하기 위해 LCOS 디바이스(3030)와 동기화하여 동작하도록 구성된다. 컬러 이미지 광은 사용자에게 컬러 이미지를 전달하기 위해 접안렌즈의 대응하는 도파관 층에서 ICG 또는 DOE에 의해 수신된다.
[0213]
도 31a-31c는 일부 실시예들에 따른 다른 이미지 디스플레이 시스템을 예시하는 개략도들이다. 도 31a에 도시된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(3100)은 도 27a의 이미지 디스플레이 시스템(2700)과 유사하다. 도 27a-27d에 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(2700)은 단일 백색 광원(2710)으로 구성된다. 대조적으로, 이미지 디스플레이 시스템(3100)은 다수의 백색 광원들로 구성된다.
[0214]
도 31a에 도시된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(3100)은 일부 실시예들에 따라 백색 광원(3110) 및 LCOS-기반(Liquid Crystal on Silicon-based) 이미지 투사기(3101)를 포함한다. 이미지 투사기(3101)는 제1 렌즈(3120), LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 디바이스(3130), 광학 엘리먼트들(3140) 및 제2 렌즈(3121)를 포함한다. 도 27a와 유사하게, 도 31a는 LCOS-기반 이미지 투사기에서 광학 경로를 펼치기 위한 광학 경로의 확대도를 예시한 개략도이다.
[0215]
이미지 디스플레이 시스템(3100)에서, 제1 렌즈(3120), 광학 엘리먼트들(3140) 및 제2 렌즈(3121)는 도 27의 이미지 디스플레이 시스템(2700)의 대응하는 컴포넌트들과 유사하다. 실시예에서, 백색 광원(3110)은 2개의 LED 백색 광원들(3111 및 3112)을 포함한다. 광학 엘리먼트들(3140)은, 인입 광을 LCOS 디바이스(3130)로 지향시키고 LCOS 디바이스(3130)로부터 반사된 광을 이미지 투사기(3101)의 출력으로 지향시키도록 구성되는 프리즘들 및 미러들 등을 포함할 수 있다. LCOS 디바이스(3130)는 시간 순차 이미지 광을 동공 평면(3151) 상의 동공(3150)에 전달하도록 구성된다. 이미지 투사기(3101)는 동공(3150)에서 순차적으로 그레이 스케일 또는 흑백 이미지들을 투사하도록 구성된다. 각각의 이미지는 3개의 기본 컬러들 각각에 대한 픽셀들을 선택하도록 구성된다. 이 실시예에서, LED 백색 광원들(3111 및 3112)은 순차적으로 턴 온된다.
[0216]
일부 실시예들에서, 이미지 디스플레이 시스템(3100)은 또한 서브-동공들(3180)을 통해 접안렌즈(3190)로 컬러 이미지 광을 색순차 방식으로 투사하기 위한 셔터(3160) 및 컬러 필터(CF)들(3170)을 포함한다. 실시예들에 의존하여, 셔터 및 컬러 필터들의 상이한 조합들이 이미지 디스플레이 시스템에서 사용될 수 있다. 예컨대, 도 31b는 2개의 백색 LED 광원들(3111 및 3112)을 갖는 이미지 투사기의 부분을 도시하고, 단일 셔터는 3개의 셔터 구역들을 갖는다. 또한, 컬러 필터들(3171)은 각각의 LED 광원들에 대해 정렬된 적색, 청색 및 녹색에 대한 컬러 구역들을 가질 수 있다. 대조적으로, 컬러 필터들(3172)에서, 적색, 청색 및 녹색 컬러 필터들이 스태거될 수 있으며, 이는 회절로 인해 더 적은 고스팅을 발생시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 도 31c에 도시된 바와 같이, 이미지 투사기는 2개의 백색 LED 광원들(3111 및 3112) 및 2개의 셔터들(3162 및 3163) ― 각각은 3개의 셔터 구역들을 가짐 ―을 갖는다. 또한, 컬러 필터(3173)는 각각의 LED 광원들(3111, 3112)에 대해 정렬된 적색, 청색 및 녹색에 대한 컬러 구역들을 가질 수 있다. 대조적으로, 컬러 필터들(3174)에서, 적색, 청색 및 녹색 컬러 필터들은 스태거될 수 있다.
[0217]
위에 설명된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(3100)은 접안렌즈(3190)에 대해 단일 깊이 평면에 대해 3개의 서브-동공들을 제공하거나 2개의 깊이 평면들에 대해 6개의 서브-동공들을 제공하도록 구성될 수 있다. 따라서, 접안렌즈(3190)는 단일 깊이 평면에 대한 3개의 도파관 층들 또는 2개의 깊이 평면들에 대한 6개의 도파관 층들을 포함할 수 있다. 도면을 단순화하기 위해, DOE(diffractive optical element)(3191), OPE(3195) 및 EPE(3197)를 갖는 하나의 도파관 층만이 도시된다.
[0218]
도 32는 일부 실시예들에 따른 다른 이미지 디스플레이 시스템을 예시하는 개략도이다. 이미지 디스플레이 시스템(3200)은 도 27a의 이미지 디스플레이 시스템(2700)과 유사하다. 도 27a-27d에 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(2700)은 백색 광원 및 색순차 LCOS 디바이스를 갖는 이미지 투사기로 구성된다. 대조적으로, 이미지 디스플레이 시스템(3200)은 백색 광원 및 비-색순차 LCOS 디바이스를 갖는 이미지 투사기로 구성된다.
[0219]
도 32에 도시된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(3200)은 일부 실시예들에 따라, 백색 광원(3210) 및 LCOS-기반(Liquid Crystal on Silicon-based) 이미지 투사기(3201)를 포함한다. 이미지 투사기(3201)는 제1 렌즈(3220), 비-색순차 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 디바이스(3230), 광학 엘리먼트들(3240) 및 제2 렌즈(3221)를 포함한다. 도 27a와 유사하게, 도 32는 LCOS-기반 이미지 투사기에서 광학 경로를 펼치기 위한 광학 경로의 확대도를 예시한 개략도이다.
[0220]
이미지 디스플레이 시스템(3200)의 특정 컴포넌트들은, 백색 광원(3210), 제1 렌즈(3220), 광학 엘리먼트들(3240) 및 제2 렌즈(3221)를 포함하는, 도 27a의 이미지 디스플레이 시스템(2700)의 대응하는 컴포넌트들과 유사하다. 그러나, 비-색순차 LCOS 디바이스(3230)는, 백색 조명 광을 수신하고 동공 평면(3251) 상의 동공(3250)에서 풀 컬러 이미지를 투사하도록 구성된 비-색순차 LCOS 디바이스이다. 일부 실시예들에서, 비-색순차 LCOS 디바이스(3230)는 3원색들의 이미지들을 프로세싱하고 조합된 풀 컬러 이미지를 제공하기 위해 컬러 필터들로 구성된다. 일부 실시예들에서, 비-색순차 LCOS 디바이스(3230)는 3원색들의 이미지들을 프로세싱하고 조합된 풀 컬러 이미지를 제공하기 위해 3개의 LCOS 패널들을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 비-색순차 LCOS 디바이스(3230)는 3원색들의 이미지들을 프로세싱하고 조합된 풀 컬러 이미지를 제공하기 위해 단일 통합 LCOS 패널을 포함할 수 있다.
[0221]
일부 실시예들에서, 이미지 디스플레이 시스템(3200)은 또한 동공(3250)에서 풀 컬러 이미지들을 수신하고 서브-동공(3280)을 통해 접안렌즈(3290)에 컬러 이미지 광을 색순차 방식으로 투사하기 위한 셔터(3260) 및 컬러 필터(CF)들(3270)을 포함한다. 도 32의 실시예에서, 이미지 디스플레이 시스템(3200)은 단일 깊이 평면을 위해 구성된다. 그러나, 시스템을 또한 다수의 깊이 평면들에 적용될 수 있다. 도 27a의 접안렌즈(2790)와 유사하게, 도 32의 접안렌즈(3290)는 3개의 평면형 도파관 층들을 포함하고, 각각의 도파관 층은 이미지 광을 수신하기 위한 인커플링 격자들로서 기능할 수 있는 개개의 DOE(diffractive optical element)를 갖는다. 도 32에서, 도면을 단순화하기 위해, 하나의 도파관 층만이 DOE(3291), OPE(orthogonal pupil expander)(3295) 및 EPE(exit pupil expander)(3297)로 라벨링된다.
[0222]
일부 실시예들에서, 셔터(3260)는 액정 셔터일 수 있다. 도 32에 도시된 바와 같이, 단일 깊이 평면을 갖는 디스플레이 시스템에 대해, 셔터(3270)는 3개의 셔터 구역들을 포함한다. 유사하게, 컬러 필터(3270)는 3개의 필터 구역들, 즉, 적색을 위한 제1 필터 구역, 청색을 위한 제2 필터 구역, 및 녹색을 위한 제3 필터 구역을 포함한다. 각각의 필터 구역은 개개의 필터 구역과 정렬된다. 또한, 동공 또는 슈퍼 동공(3250)은 3개의 서브-동공들을 포함하며, 도 32에는 하나의 서브-동공(3280)만이 도시된다.
[0223]
셔터(3260) 및 컬러 필터들(3270)은 동공(3250)에서 풀 컬러 이미지를 수신하고, 접안렌즈(3290)에 시간 순차 방식으로 원색들 각각의 이미지들을 제공하도록 구성된다. 예컨대, 제1 시간 기간에서, 적색 컬러 필터 구역에 정렬된 셔터 구역이 개방되어, 풀 컬러 이미지의 적색 이미지가 통과하여 적색 이미지의 서브-동공을 형성하게 하고, 이는 적색을 위한 도파관 층의 DOE에서 수신된다. 제2 시간 기간에서, 녹색 컬러 필터 구역에 정렬된 셔터 구역이 개방되어, 풀 컬러 이미지의 녹색 이미지가 통과하여 녹색 이미지의 서브-동공을 형성하게 하고, 이는 녹색을 위한 도파관 층의 DOE에 수신된다. 유사하게, 제3 시간 기간에서, 청색 컬러 필터 구역에 정렬된 셔터 구역이 개방되어, 풀 컬러 이미지의 청색 이미지가 통과하여 청색 이미지의 서브-동공을 형성하게 하고, 이는 청색을 위한 도파관 층의 DOE에서 수신된다. 위에 설명된 바와 같이, 각각의 도파관 층들의 ICG들은 공간적으로 변위될 수 있다. 따라서, ICG 반사로부터의 고스트 이미징이 감소될 수 있다.
[0224]
위에 설명된 바와 같이, 이미지 디스플레이 시스템(3200)에서, 셔터(3260) 및 컬러 필터들(3270)은, LCOS 디바이스(3230)로부터 풀 컬러 이미지를 수신하고 적색, 녹색 및 청색 컬러 이미지 광을 각각 제공하기 위해, 비-색순차 LCOS 디바이스(3230)와 동기화하여 동작하도록 구성된다. 컬러 이미지 광은 사용자에게 컬러 이미지를 전달하기 위해 접안렌즈(3290)의 대응하는 도파관 층의 ICG 또는 DOE(3291)에 의해 수신된다. 따라서, LCOS 디바이스(3230)에 의해 제공되는 각각의 풀 컬러 이미지는 각각 적색, 녹색 및 청색의 3개의 단색 이미지들의 색순차 방식으로 접안렌즈(3290)로 투사된다. 이 실시예에서, LCOS 디바이스(3230)의 프레임 레이트, 예컨대, 초당 180개의 프레임들이 접안렌즈(3290)에서 완전히 활용될 수 있다. 대조적으로, 위에 설명된 색순차 LCOS 디바이스에 기반한 이미지 디스플레이 시스템들에서, LCOS 디바이스의 3개의 프레임들의 지속기간은 접안렌즈에 단일 프레임을 투사하는 데 사용된다. 결과적으로, LCOS 디바이스의 프레임 레이트의 1/3, 예컨대, 초당 60개의 프레임들만이 접안렌즈에 투사된 이미지들에 활용될 수 있다.
[0225]
상기가 특정 하드웨어 특징들의 관점에서 예시되었지만, 많은 변형, 대안들 및 수정들이 존재할 수 있음이 인식될 것이다. 예컨대, 하드웨어 특징들 중 임의의 것이 추가로 결합되거나 심지어 분리될 수 있다. 특징들은 또한 부분적으로 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 통해 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어는 애플리케이션에 의존하여 더 통합되거나 덜 통합될 수 있다. 본 개시내용에 따른 특정 방법들의 추가 세부사항들은 본 명세서 전반에 걸쳐 그리고 아래에 더 구체적으로 알게 될 수 있다.
[0226]
도 33은 일부 실시예들에 따른 이미지를 디스플레이하기 위한 방법을 예시하는 흐름도이다. 이미지를 디스플레이하기 위한 방법(3300)은 백색 광원 및 이미지 투사기를 제공하는 것(3310)을 포함한다. 백색 광원의 예가 도 27a에 도시되며, 여기서 백색 광원(2710)은 하나 이상의 백색 LED 발광기들을 포함할 수 있다. 각각의 백색 LED 발광기는 백색 광을 방출하기 위해 황색 형광체 층으로 코팅된 청색 LED 칩을 포함할 수 있다. 대안적으로, 백색 LED 발광기는 백색 광을 방출하기 위해 적색, 녹색 및 청색의 조합들을 가질 수 있다. 백색 광원(2710)은 또한 백색 광을 전달하기 위한 CPC와 같은 집광기를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 백색 LED 광원은 정사각형 또는 직사각형 형상으로 구성된다. 평면(2711)에서 백색 LED 광원의 전면은 본원에서 CPC 평면으로 지칭된다.
[0227]
일부 실시예들에서, 이미지 투사기(2701)는 LCOS-기반 이미지 투사기(2701)이다. 이미지 투사기(2701)는 인입 광을 LCOS 디바이스(2730)로 지향시키고 LCOS 디바이스(2730)로부터 반사된 광을 이미지 투사기(2701)의 출력으로 지향시키기 위한 다양한 광학 컴포넌트들 및 LCOS 디바이스(2730)를 갖는다.
[0228]
방법(3300)은 또한 이미지 투사기에서 백색 광원으로부터 백색 광을 수신하는 것(3320), 및 광학 동공에 순차적으로 그레이 스케일 이미지를 투사하는 것(3330)을 포함한다. LCOS 디바이스(2730)는 시간 순차 이미지 광을 동공 평면(2751) 상의 동공(2750)에 전달하도록 구성된다. 동공(2750)은 3개의 기본 컬러들 각각에 대해 순차적으로 그레이 스케일 이미지 광을 포함한다. 각각의 그레이 스케일 이미지는 3개의 컬러들(예컨대, 원색들) 각각에 대한 픽셀들을 선택하도록 구성된다.
[0229]
방법(3300)은 또한 광학 동공을 3원색들에 대한 3개의 서브-동공들로 분할하기 위한 셔터 및 컬러 필터들을 제공하는 것(3340)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 셔터(2760)는 액정 셔터일 수 있다. 도 27b에 도시된 바와 같이, 단일 깊이 평면을 갖는 디스플레이 시스템에 대해, 셔터(2760)는 3개의 구역들, 즉, 제1 셔터 구역(2761), 제2 셔터 구역(2762) 및 제3 셔터 구역(2763)을 포함한다. 유사하게, 컬러 필터들(2770)은 3개의 구역들, 즉, 적색을 위한 제1 필터 구역(2771), 청색을 위한 제2 필터 구역(2772) 및 녹색을 위한 제3 필터 구역(2773)을 포함한다. 각각의 필터 구역은 개개의 필터 구역과 정렬된다. 셔터 구역들 및 필터 구역들은 동공(2750)(예컨대, 슈퍼 동공)을 3원색들, 즉, 적색, 녹색 및 청색에 대해 3개의 서브-동공들(2781, 2782 및 2783)로 분할하도록 정렬된다.
[0230]
방법(3300)은, 대응하는 서브-동공에 3원색들 각각의 이미지들을 순차적으로 투사하기 위해, LCOS-기반 이미지 투사기로부터의 그레이 스케일 이미지들과 셔터 및 컬러 필터들을 동기화하는 것(3350)을 더 포함한다. 도 27b에 도시된 바와 같이, 제1 시간 기간(T1)에서, 백색 광원(2710)으로부터의 광(2715)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2730)는 적색 광에 대한 이미지 프레임에서 픽셀들의 서브세트를 선택하도록 구성된다. LCOS 디바이스(2730)로부터의 그레이 스케일 이미지가 동공(2750)에 투사된다. 시간 기간(T1) 동안, 제1 셔터 구역(2761)이 개방되고, 제2 셔터 구역(2762) 및 제3 셔터 구역(2763)이 폐쇄되어, 그레이 스케일 이미지 광이 컬러 필터(2770)의 제1 필터 구역(2771)에 도달할 수 있게 한다. 결과적으로, 서브-동공(2781)에 적색 이미지 광이 제공된다.
[0231]
도 27c에 도시된 바와 같이, 제2 시간 기간(T2)에서, 백색 광원(2710)으로부터의 광(2715)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2730)는 녹색 광에 대한 픽셀들의 제2 서브세트를 선택하도록 구성된다. LCOS 디바이스(2730)로부터의 그레이 스케일 이미지가 동공(2750)에 투사된다. 시간 기간(T2) 동안, 제2 셔터 구역(2762)이 개방되고, 제1 셔터 구역(2761) 및 제3 셔터 구역(2763)이 폐쇄되어, 그레이 스케일 이미지 광이 컬러 필터(2770)의 제2 필터 구역(2772)에 도달할 수 있게 한다. 결과적으로, 서브-동공(2782)에 청색 이미지 광이 제공된다.
[0232]
유사하게, 도 27d에 도시된 바와 같이, 제3 시간 기간(T3)에서, 백색 광원(2710)으로부터의 광(2715)이 턴 온되고, LCOS 디바이스(2730)는 청색 광에 대한 픽셀들의 제3 서브세트를 선택하도록 구성된다. LCOS 디바이스(2730)로부터의 그레이 스케일 이미지 광은 동공(2750)에 전달된다. 시간 기간(T3) 동안, 제3 셔터 구역(2763)이 개방되고, 제1 셔터 구역(2761) 및 제2 셔터 구역(2762)이 폐쇄되어, 그레이 스케일 이미지 광이 컬러 필터(2770)의 제3 필터 구역(2773)에 도달할 수 있게 한다. 결과적으로, 녹색 광 이미지 광이 서브-동공(2783)에 제공된다.
[0233]
방법(3300)은 또한 3개의 도파관 층들을 갖는 접안렌즈를 제공하는 것(3360)을 포함한다. 예컨대, 도 27a에 도시된 바와 같이, 접안렌즈(2790)는 3개의 평면형 도파관 층들을 포함하고, 각각의 도파관 층은 이미지 광을 수신하기 위한 인커플링 격자들로서 기능할 수 있는 개개의 DOE(diffractive optical element)를 갖는다. 도 27a에서, 도면을 단순화하기 위해, 하나의 도파관 층만이 DOE(2791), OPE(orthogonal pupil expander)(2795) 및 EPE(exit pupil expander)(2797)로 라벨링된다. 각각의 도파관 층은 3개의 컬러들(예컨대, 원색들) 중 하나의 이미지를 디스플레이하도록 구성된다.
[0234]
방법(3300)은 또한 이미지를 뷰어에게 투사하기 위해 대응하는 도파관 층에서 3개의 컬러들(예컨대, 원색들) 각각의 이미지들을 순차적으로 수신하는 것(3370)을 포함한다. 도 27b-27d를 다시 참조하면, 시간(T1) 동안, 적색 이미지 광이 서브-동공(2781)에 제공되며, 이는 적색 이미지에 대한 도파관 층에서 대응하는 ICG 또는 DOE로 투사된다. 시간(T2) 동안, 청색 이미지 광이 서브-동공(2782)에 제공되며, 이는 청색 이미지를 위한 도파관 층에서 대응하는 ICG 또는 DOE로 투사된다. 시간(T3) 동안, 녹색 광 이미지 광이 서브-동공(2783)에 제공되고, 이는 녹색 광 이미지를 위한 도파관 층에서 대응하는 ICG 또는 DOE로 투사된다. 3개의 도파관 층들을 갖는 접안렌즈(2790)는 컬러 이미지를 뷰어에 디스플레이하도록 구성된다.
[0235]
도 34는 일부 실시예들에 따른, 이미지를 디스플레이하기 위한 다른 방법을 예시하는 흐름도이다. 이미지를 디스플레이하기 위한 방법(3400)은 백색 광원 및 이미지 투사기를 제공하는 것(3410), 이미지 투사기에서 백색 광원으로부터 백색 광을 수신하는 것(3420), 광학 동공에 이미지들을 투사하는 것(3430), 광학 동공을 복수의 서브-동공들로 분할하기 위한 셔터 및 컬러 필터들을 제공하는 것(3440), 3원색들 각각의 이미지들을 대응하는 서브-동공들에 순차적으로 투사하기 위해, 셔터 및 컬러 필터들과 이미지 투사기로부터의 이미지들을 동기화하는 것(3450), 다수의 도파관 층들을 갖는 접안렌즈를 제공하는 것(3460), 및 컬러 이미지를 뷰어에게 투사하기 위해 대응하는 도파관 층에서 3원색들 각각의 이미지들을 순차적으로 수신하는 것(3470)을 포함한다.
[0236]
방법(3400)은 도 33과 관련하여 위에서 설명된 방법(3300)과 유사한 단계들을 포함한다. 그러나, 방법(3400)은 추가적인 특징들을 포함한다. 예컨대, 도 27a-32에 예시된 바와 같이, 단계(3410)에서 백색 광원은 개별적으로 제어되거나 통합된 하나 이상의 백색 광원들을 포함할 수 있다. 또한, 단계(3410)에서 이미지 투사기는 그레이 스케일 또는 흑백 이미지들을 광학 동공에 투사하기 위한 색순차 LCOS-기반 이미지 투사기를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이미지 투사기는 풀 컬러 이미지들을 광학 동공에 투사하기 위한 비-색순차 LCOS-기반 이미지 투사기일 수 있다. 또한, 광학 동공은 3개의 서브-동공들로 제한되지 않는다. 실시예들에 의존하여, 광학 동공은 단일 깊이 평면을 갖는 접안렌즈에 대한 3개의 서브-동공들, 2개의 깊이 평면들을 갖는 접안렌즈에 대한 6개의 서브-동공들, 또는 3개의 깊이 평면들을 갖는 접안렌즈에 대한 9개의 서브-픽셀들, 또는 3개 초과의 깊이 평면들을 갖는 접안렌즈를 위한 더 많은 서브-픽셀들로 분할될 수 있다. 접안렌즈 및 서브-픽셀들의 수에 의존하여, 셔터는 대응하는 갯수의 셔터 구역들을 가질 수 있고, 컬러 필터는 대응하는 갯수의 필터 구역들을 가질 수 있다. 셔터 및 컬러 필터들은 색순차 또는 비-색순차 LCOS-기반 투사기들과 동기화하도록 구성된다.
[0237]
도 33 및 34에 예시된 특정 단계들이 일부 실시예들에 따라 접안렌즈를 동작시키는 특정 방법을 제공한다는 것이 인지되어야 한다. 일부 실시예들에 따라 다른 시퀀스들의 단계들이 또한 수행될 수 있다. 예컨대, 일부 실시예들은 위에서 약술된 단계들을 다른 순서로 수행할 수 있다. 또한, 도 33 및 34에 예시된 개별 단계들은 개별 단계에 적절하게 다양한 시퀀스들로 수행될 수 있는 다수의 서브-단계들을 포함할 수 있다. 또한, 특정 애플리케이션들에 의존하여 부가적인 단계들이 부가 또는 제거될 수 있다. 당업자는 많은 변형들, 수정들 및 대안들을 인식할 것이다.
[0238]
본 개시내용의 양상에 따라, 광학 필터들을 포함하는 접안렌즈 유닛이 제공된다. 접안렌즈 유닛은 제1 도파관 층 및 제2 도파관 층을 포함하는 도파관 층들의 세트를 포함한다. 제1 도파관 층은 제1 측방향 평면에 배치되고, 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 인커플링 회절 엘리먼트, 제1 인커플링 회절 엘리먼트에 광학적으로 커플링된 제1 도파관, 및 제1 도파관에 광학적으로 커플링된 제1 아웃커플링 회절 엘리먼트를 포함한다. 제2 도파관 층은 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 배치되고, 제2 측방향 포지션에 배치된 제2 인커플링 회절 엘리먼트, 제2 인커플링 회절 엘리먼트에 광학적으로 커플링된 제2 도파관, 및 제2 도파관에 광학적으로 커플링된 제2 아웃커플링 회절 엘리먼트를 포함한다. 접안렌즈는 또한 제1 광학 필터 및 제2 광학 필터를 포함하는 광학 필터들의 세트를 포함한다. 제1 광학 필터는 제1 측방향 포지션에 포지셔닝되고 제1 스펙트럼 대역 외부의 광을 감쇠시키도록 동작 가능하고, 제2 광학 필터는 제2 측방향 포지션에 포지셔닝되고 제2 스펙트럼 대역 외부의 광을 감쇠시키도록 동작 가능하다.
[0239]
일 양상에서, 도파관 층들의 세트는 제3 도파관 층을 포함하고, 광학 필터들의 세트는 제3 광학 필터를 포함한다. 제3 도파관 층은 제3 측방향 평면에 배치되고, 제3 측방향 포지션에 배치된 제3 인커플링 회절 엘리먼트, 제3 인커플링 회절 엘리먼트에 광학적으로 커플링된 제3 도파관, 및 제3 도파관에 광학적으로 커플링된 제3 아웃커플링 회절 엘리먼트를 포함한다. 제3 광학 필터는 제3 측방향 포지션에 포지셔닝되고, 제3 스펙트럼 대역 외부의 광을 감쇠시키도록 동작 가능하다.
[0240]
일 양상에서, 제1 스펙트럼 대역은 적색 파장들을 포함하고, 제2 스펙트럼 대역은 녹색 파장들을 포함하고, 제3 스펙트럼 대역은 청색 파장들을 포함한다. 제1 광학 필터는 녹색 파장들 또는 청색 파장들 중 적어도 하나를 투과시킬 수 있고, 제2 광학 필터는 적색 파장들 또는 청색 파장들 중 적어도 하나를 투과시킬 수 있다. 광학 필터들의 세트는 제1 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 배치된 커버 플레이트의 표면 상에 배치된다.
[0241]
커버 플레이트는 광학 필터들의 세트 사이에 저투과율 매질을 포함할 수 있다. 제1 광학 필터는 커버 플레이트와 제1 도파관 층 사이에 배치될 수 있다. 커버 플레이트는 제1 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 배치될 수 있다. 제2 광학 필터는 제1 도파관 층과 제2 도파관 층 사이에 배치될 수 있다. 제1 측방향 포지션 및 제2 측방향 포지션은 동일한 측방향 포지션일 수 있다. 접안렌즈 유닛은 투사 렌즈에 인접하게 배치될 수 있고, 광학 필터들의 세트는 투사 렌즈와 도파관 층들의 세트 사이에 배치될 수 있다. 제1 측방향 포지션은 제2 측방향 포지션에 관련하여 측방향으로 변위될 수 있다. 제1 인커플링 회절 엘리먼트는 제1 스펙트럼 대역의 광을 인커플링하도록 구성될 수 있다. 제2 인커플링 회절 엘리먼트는 제2 스펙트럼 대역의 광을 인커플링하도록 구성될 수 있다.
[0242]
본 개시내용의 양상에 따라, 아티팩트 완화 시스템이 제공된다. 아티팩트 완화 시스템은 투사기 어셈블리, 투사기 어셈블리에 광학적으로 커플링된 이미징 광학기들의 세트, 및 이미징 광학기들의 세트에 광학적으로 커플링된 접안렌즈를 포함한다. 접안렌즈는 인커플링 계면을 포함한다. 아티팩트 완화 시스템은 또한 제1 스펙트럼 대역 외부의 광을 감쇠시키도록 동작 가능한 제1 광학 필터, 제2 스펙트럼 대역 외부의 광을 감쇠시키도록 동작 가능한 제2 광학 필터, 및 제3 스펙트럼 대역 외부의 광을 감쇠시키도록 동작 가능한 제3 광학 필터를 포함하는 광학 필터들의 세트를 포함한다.
[0243]
일 양상에서, 제1 스펙트럼 대역은 적색 파장들을 포함하고, 제2 스펙트럼 대역은 녹색 파장들을 포함하고, 제3 스펙트럼 대역은 청색 파장들을 포함한다. 인커플링 계면은 광학 축 둘레에 배열된 복수의 인커플링 회절 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 투사기 어셈블리는 PBS(polarization beam splitter), PBS에 인접하게 배치된 공간적으로 변위된 광원들의 세트, 및 PBS에 인접하게 배치된 디스플레이 패널을 더 포함할 수 있다. 이미징 광학기들의 세트는 PBS에 인접하게 배치될 수 있다.
[0244]
투사기 어셈블리는 PBS(polarization beam splitter), PBS의 제1 측에 인접하게 배치된 공간적으로 변위된 광원들의 세트, 및 PBS의 제2 측에 인접하게 배치된 시준기, 및 PBS의 제3 측에 인접하게 배치된 디스플레이 패널을 더 포함할 수 있다. 이미징 광학기들의 세트는 PBS의 제4 측에 인접하게 배치될 수 있다. 제4 측은 제1 측과 제2 측 사이에 그리고 제3 측에 대향하여 포지셔닝될 수 있다. 디스플레이 패널은 반사형 디스플레이 또는 LCOS 디스플레이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이미징 광학기들의 세트는 인커플링 계면에서 이미지를 형성하도록 구성될 수 있다. 인커플링 계면은 편광막들, 유선 그리드 편광기들 또는 유전체 스택된 코팅들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
[0245]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지를 뷰어의 눈으로 투사하기 위한 접안렌즈가 제공된다. 접안렌즈는 제1 측방향 평면에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관을 포함한다. 제1 평면형 도파관은 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element)를 포함한다. 접안렌즈는 또한 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된 제2 평면형 도파관을 포함한다. 제2 평면형 도파관은 제1 측방향 포지션과 상이한 제2 측방향 포지션에 배치된 제2 DOE를 포함한다. 접안렌즈는 또한 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 포지셔닝된 제3 평면형 도파관을 포함한다. 제3 평면형 도파관은, 제1 측방향 포지션 및 제2 측방향 포지션과 상이한 제3 측방향 포지션에 배치된 제3 DOE를 포함한다. 접안렌즈는 추가적으로 제2 평면형 도파관과 제3 평면형 도파관 사이에 포지셔닝된 광학 필터를 포함한다. 광학 필터는 제3 측방향 포지션에 배치된다.
[0246]
광학 필터는 제1 파장 범위를 투과시키고 제1 파장 범위 미만의 제2 파장 범위를 반사시키도록 동작 가능한 장파 통과 필터(long pass filter)를 포함할 수 있다. 일 양상에서, 제1 파장 범위는 600 nm 내지 700 nm을 포함하고, 제2 파장 범위는 약 400 nm-500 nm을 포함한다. 제1 파장 범위에서의 투과율은 대략 90% 이상일 수 있다. 제2 파장 범위에서의 반사율은 대략 10% 이하일 수 있다. 광학 필터는 제1 파장 범위를 투과시키고 제2 파장 범위를 흡수하도록 동작 가능한 장파 통과 필터를 포함할 수 있다.
[0247]
일 양상에서, 제1 평면형 도파관은 제1 표면 및 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖고, 제1 평면형 도파관은 제1 측방향 포지션을 포함하는 제1 구역 및 제2 구역을 갖고, 제1 구역은 자신의 제1 표면 상에 입사하는 이미지 광을 수신하도록 구성되고, 이미지 광은 제1 파장 범위의 이미지 광을 포함한다. 제1 DOE는 제1 구역에 배치되고, 제1 평면형 도파관의 제2 구역을 향해 안내되도록 제1 파장 범위의 이미지 광을 제1 평면형 도파관으로 회절시키도록 구성될 수 있다. 이미지 광의 부분은 제1 평면형 도파관을 통해 투과될 수 있다.
[0248]
제2 평면형 도파관은 제1 표면 및 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 가질 수 있다. 제2 평면형 도파관은 제2 측방향 포지션을 포함하는 제1 구역 및 제2 구역을 가질 수 있고, 제1 구역은 제2 파장 범위의 이미지 광을 수신하도록 구성된다. 제2 DOE는 제1 구역에 배치될 수 있고, 제2 평면형 도파관의 제2 구역을 향해 안내되도록 제2 파장 범위의 이미지 광을 제2 평면형 도파관으로 회절시키도록 구성될 수 있다.
[0249]
일 양상에서, 제3 평면형 도파관은 제1 표면 및 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖고, 제3 평면형 도파관은 제3 측방향 포지션을 포함하는 제1 구역 및 제2 구역을 갖고, 제1 구역은 제3 파장 범위의 이미지 광을 수신하도록 구성된다. 제3 DOE는 제1 구역에 배치될 수 있고, 제3 평면형 도파관의 제2 구역을 향해 안내되도록 제3 파장 범위의 이미지 광을 제3 평면형 도파관으로 회절시키도록 구성될 수 있다. 광학 필터는 제3 평면형 도파관의 제1 표면 상에 배치될 수 있다. 제3 DOE는 제3 평면형 도파관의 제2 표면 상에 배치될 수 있다. 광학 필터는 제1 평면형 도파관의 제1 표면 또는 제2 표면 또는 제2 평면형 도파관의 제1 표면 또는 제2 표면 상에 배치될 수 있다.
[0250]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지를 뷰어의 눈으로 투사하기 위한 접안렌즈가 제공된다. 접안렌즈는 기판 측방향 평면에 포지셔닝된 기판 및 기판 상에 배치된 컬러 필터들의 세트를 포함한다. 컬러 필터들의 세트는 제1 측방향 포지션에 배치되고, 제1 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제1 컬러 필터, 제2 측방향 포지션에 배치되고, 제2 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제2 컬러 필터, 및 제3 측방향 포지션에 배치되고, 제3 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제3 컬러 필터를 포함한다. 접안렌즈는 또한 기판 측방향 평면에 인접한 제1 측방향 평면에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관을 포함한다. 제1 평면형 도파관은 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element)를 포함한다. 접안렌즈는 또한 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된 제2 평면형 도파관을 포함한다. 제2 평면형 도파관은 제2 측방향 포지션에 배치된 제2 DOE를 포함한다. 접안렌즈는 추가적으로 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 포지셔닝된 제3 평면형 도파관을 포함한다. 제3 평면형 도파관은 제3 측방향 포지션에 배치된 제3 DOE를 포함한다.
[0251]
제1 컬러 필터는 제1 파장 범위를 투과시키고 제2 파장 범위 및 제3 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능한 제1 포토레지스트를 포함할 수 있다. 제2 컬러 필터는 제2 파장 범위를 투과시키고 제1 파장 범위 및 제3 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능한 제2 포토레지스트를 포함할 수 있다. 제3 컬러 필터는 제3 파장 범위를 투과시키고 제1 파장 범위 및 제2 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능한 제3 포토레지스트를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터, 제2 컬러 필터, 또는 제3 컬러 필터 중 적어도 하나는 자외선 잉크를 포함할 수 있다. 일 양상에서, 평면도에서, 제1 컬러 필터는 광학 축을 중심으로 제3 컬러 필터에 대향하여 포지셔닝될 수 있다.
[0252]
일 양상에서, 기판은 제1 측 및 제2 측을 갖고, 컬러 필터들의 세트는 기판의 제1 측 상에 배치될 수 있고, 기판의 제2 측은 제1 평면형 도파관을 향한다. 다른 양상에서, 기판은 제1 측 및 제2 측을 갖고, 컬러 필터들의 세트는 기판의 제2 측 상에 배치될 수 있고, 기판의 제2 측은 제1 평면형 도파관을 향한다.
[0253]
접안렌즈는 기판 상의 제4 측방향 포지션에 배치되고 제2 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제4 컬러 필터 및 제5 측방향 포지션에 배치되고 제3 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제5 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 평면도에서, 제2 컬러 필터는 광학 축을 중심으로 제4 컬러 필터에 대향하여 포지셔닝될 수 있다. 추가적으로, 접안렌즈는 제3 측방향 평면에 인접한 제4 측방향 평면에 포지셔닝된 제4 평면형 도파관, 제4 측방향 평면에 인접한 제5 측방향 평면에 포지셔닝된 제5 평면형 도파관 및 제5 측방향 평면에 인접한 제6 측방향 평면에 포지셔닝된 제6 평면형 도파관을 포함할 수 있다. 제4 평면형 도파관은 제4 측방향 포지션에 배치된 제4 DOE(diffractive optical element )를 포함할 수 있고, 제5 평면형 도파관은 제5 측방향 포지션에 배치된 제5 DOE를 포함할 수 있고, 제6 평면형 도파관은 제6 측방향 포지션에 배치된 제6 DOE를 포함할 수 있다.
[0254]
접안렌즈는 제6 측방향 포지션에 배치되고 제1 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제6 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 평면도에서, 제5 컬러 필터는 광학 축을 중심으로 제6 컬러 필터에 대향하여 포지셔닝될 수 있다. 일 양상에서, 제1 파장 범위는 400 nm-500 nm(청색)을 포함하고, 제2 파장 범위는 600 nm 내지 700 nm(적색)을 포함하고, 제3 파장 범위는 500 nm 내지 600 nm(녹색)을 포함한다.
[0255]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지를 뷰어의 눈으로 투사하기 위한 접안렌즈가 제공된다. 접안렌즈는 제1 측방향 평면에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관을 포함한다. 제1 평면형 도파관은 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element)를 포함한다. 접안렌즈는 또한 제1 측방향 포지션과 상이한 제2 측방향 포지션에서 제1 평면형 도파관, 및 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된 제2 평면형 도파관에 커플링된 제1 광학 필터를 포함한다. 제2 평면형 도파관은 제1 측방향 포지션에 배치된 제2 DOE를 포함한다. 접안렌즈는 또한 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 포지셔닝된 제3 평면형 도파관을 포함한다. 제3 평면형 도파관은 제1 측방향 포지션에 배치된 제3 DOE를 포함한다. 추가적으로, 접안렌즈는 추가적으로 제2 평면형 도파관과 제3 평면형 도파관 사이에 포지셔닝된 제2 광학 필터를 포함한다. 제2 광학 필터는 제1 측방향 포지션에 배치된다.
[0256]
일 양상에서, 제1 DOE는 제1 파장 범위를 갖는 광을 회절시키도록 구성되고, 제1 광학 필터는 제1 파장 범위 외부의 파장들을 흡수하도록 동작 가능한 흡수 필터를 포함한다. 제1 광학 필터는 제1 파장 범위의 광을 투과시키고 제1 파장 범위 외부의 광 중 적어도 일부를 흡수하도록 구성된 필터를 포함할 수 있다. 제1 광학 필터는 제3 파장 범위의 광 중 적어도 일부를 흡수하도록 추가로 구성될 수 있다. 제2 광학 필터는 이색성 반사기(dichroic reflector)를 포함할 수 있다. 제2 DOE는 제2 파장 범위를 갖는 광을 회절시키도록 구성될 수 있고, 제2 광학 필터는 제2 평면형 도파관으로의 회절을 위해 제2 파장 범위를 갖는 광을 제2 DOE를 향해 반사시키도록 구성될 수 있다.
[0257]
제1 DOE는 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 구역에 배치될 수 있고, 제1 광학 필터는 제1 평면형 도파관의 제2 구역에 배치될 수 있다. 제1 광학 필터는 제1 평면형 도파관 내부의 캐비티(cavity)에 배치될 수 있다. 제1 광학 필터는 제1 평면형 도파관의 제1 표면 상에 배치될 수 있다. 제1 DOE는 400nm 내지 500nm(녹색)을 포함하는 제1 파장 범위의 광을 회절시키도록 구성될 수 있고, 제2 DOE는 400nm-500nm(청색)을 포함하는 제2 파장 범위의 광을 회절시키도록 구성되고, 제3 DOE는 600nm 내지 700nm(적색)을 포함하는 제3 파장 범위의 광을 회절시키도록 구성될 수 있다.
[0258]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지를 뷰어의 눈으로 투사하기 위한 접안렌즈가 제공된다. 접안렌즈는 기판 측방향 평면에 포지셔닝되는 기판을 포함한다. 기판은 제1 측방향 포지션에 배치되고 제1 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제1 컬러 필터 및 제2 측방향 포지션에 배치되고 제2 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제2 컬러 필터를 더 포함한다. 기판은 제4 측방향 포지션에 배치되고 제1 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제4 컬러 필터 및 제5 측방향 포지션에 배치되고 제2 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제5 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 평면도에서, 제4 컬러 필터는 제5 컬러 필터에 대향하여 포지셔닝될 수 있다.
[0259]
접안렌즈는 또한 기판 측방향 평면에 인접한 제1 측방향 평면에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관을 포함한다. 제1 평면형 도파관은 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element), 및 제3 측방향 포지션에 배치되고, 제3 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제3 컬러 필터를 포함한다. 접안렌즈는 또한 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된 제2 평면형 도파관을 포함한다. 제2 평면형 도파관은 제3 측방향 포지션에 배치된 제2 DOE를 포함한다. 접안렌즈는 추가적으로 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 포지셔닝된 제3 평면형 도파관을 포함한다. 제3 평면형 도파관은 제2 측방향 포지션에 배치된 제3 DOE를 포함한다.
[0260]
일 양상에서, 기판은, 제1 컬러 필터가 배치될 수 있는 제1 리세스(recess) 및 제2 컬러 필터가 배치될 수 있는 제2 리세스를 포함한다. 제1 평면형 도파관은 제3 컬러 필터가 배치될 수 있는 리세스를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터는 제1 파장 범위를 투과시키고 제2 파장 범위 및 제3 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능할 수 있다. 제2 컬러 필터는 제2 파장 범위를 투과시키고, 제1 파장 범위 및 제3 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능할 수 있다. 제3 컬러 필터는 제3 파장 범위를 투과시키고 제1 파장 범위 및 제2 파장 범위를 감쇠시키도록 동작 가능할 수 있다.
[0261]
일 양상에서, 제1 컬러 필터, 제2 컬러 필터, 또는 제3 컬러 필터 중 적어도 하나는 흡수성 컬러 필터를 포함한다. 평면도에서, 제2 컬러 필터는 광학 축을 중심으로 제3 컬러 필터에 대향하여 포지셔닝될 수 있다. 접안렌즈는 제3 측방향 평면에 인접한 제4 측방향 평면에 포지셔닝된 제4 평면형 도파관, 제4 측방향 평면에 인접한 제5 측방향 평면에 포지셔닝된 제5 평면형 도파관, 및 제5 측방향 평면에 인접한 제6 측방향 평면에 포지셔닝된 제6 평면형 도파관을 더 포함할 수 있다. 제4 평면형 도파관은 제4 측방향 포지션에 배치된 제4 DOE(diffractive optical element )를 포함할 수 있고, 제5 평면형 도파관은 제5 측방향 포지션에 배치된 제5 DOE를 포함할 수 있고, 제6 평면형 도파관은 제6 측방향 포지션에 배치된 제6 DOE를 포함할 수 있다. 접안렌즈는 또한 제6 측방향 포지션에 배치되고 제3 파장 범위를 통과시키도록 동작 가능한 제6 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 평면도에서, 제6 컬러 필터는 광학 축을 중심으로 제1 컬러 필터에 대향하여 포지셔닝될 수 있다. 제1 파장 범위는 600 nm 내지 700 nm을 포함할 수 있고, 제2 파장 범위는 500 nm 내지 600 nm을 포함할 수 있고, 제3 파장 범위는 400 nm-500 nm을 포함할 수 있다.
[0262]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지를 뷰어의 눈으로 투사하기 위한 접안렌즈가 제공된다. 접안렌즈는 제1 측방향 평면에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관을 포함한다. 제1 평면형 도파관은 제1 DOE(diffractive optical element)를 포함하고 제1 측방향 포지션에 배치된, 제1 표면 영역을 둘러싸는 제1 경계를 규정한다. 접안렌즈는 또한 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된 제2 평면형 도파관을 포함한다. 제2 평면형 도파관은 제1 경계 외부의 제2 측방향 포지션에 배치된 제2 DOE를 포함한다. 제2 평면형 도파관은 제2 표면 영역을 둘러싸는 제2 경계를 규정한다. 접안렌즈는 또한 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 포지셔닝된 제3 평면형 도파관을 포함한다. 제3 평면형 도파관은 제1 경계 외부 및 제2 경계 외부의 제3 측방향 포지션에 배치되는 제3 DOE를 포함한다. 제1 DOE는 제1 경계의 주변 구역에 배치될 수 있다. 제1 경계는 하나 이상의 주변 컷아웃들을 포함할 수 있다. 제1 경계는 하나 이상의 중앙 오리피스들을 포함할 수 있다.
[0263]
본 개시내용의 양상에 따라, 복수의 평면형 도파관들을 포함하는 접안렌즈에 광을 커플링하는 방법이 제공된다. 방법은 접안렌즈에 충돌하도록 제1 파장들을 포함하는 제1 빔을 지향시키는 단계, 제1 빔 중 적어도 일부를 복수의 평면형 도파관들 중 제1 평면형 도파관에 커플링하는 단계, 접안렌즈에 충돌하도록 제2 파장들을 포함하는 제2 빔을 지향시키는 단계, 및 제2 빔 중 적어도 일부를 복수의 평면형 도파관들 중 제2 평면형 도파관에 커플링하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 접안렌즈에 충돌하도록 제3 파장을 포함하는 제3 빔을 지향시키는 단계, 제3 빔의 투과된 부분을 광학 필터를 통해 통과시키는 단계 및 제3 빔의 투과된 부분의 적어도 일부를 복수의 평면형 도파관의 제3 평면형 도파관에 커플링하는 단계를 포함한다.
[0264]
본 개시내용의 양상에 따라, 복수의 평면형 도파관들 각각과 연관된 회절 광학 엘리먼트를 갖는 복수의 평면형 도파관들을 포함하는 접안렌즈에 광을 커플링하는 방법이 제공된다. 방법은 제1 측방향 포지션에서 접안렌즈에 충돌하도록 제1 파장들을 포함하는 제1 빔, 제2 파장들을 포함하는 제2 빔, 및 제3 파장들을 포함하는 제3 빔을 지향시키는 단계, 제1 빔의 적어도 일부, 제2 빔의 적어도 일부 및 제3 빔의 적어도 일부를 복수의 평면형 도파관들의 제1 평면형 도파관에 커플링하는 단계 및 제2 빔의 적어도 일부 및 제3 빔의 적어도 일부를 감쇠시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한 제2 빔의 적어도 제2 부분을 복수의 평면형 도파관의 제2 평면형 도파관에 커플링하는 단계, 제3 빔의 투과된 부분을 광학 필터를 통해 통과시키는 단계 및 제3 빔의 투과된 부분의 적어도 일부는 복수의 평면형 도파관의 제3 평면형 도파관에 커플링하는 단계를 포함한다.
[0265]
일 양상에서, 복수의 평면형 도파관들 각각과 연관된 회절 광학 엘리먼트들 각각은 제1 측방향 포지션에 정렬된다. 방법은 광학 필터로부터 제3 빔의 반사된 부분을 반사시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 방법은 또한 제3 빔의 반사된 부분의 적어도 일부를 제2 평면형 도파관에 커플링하는 단계를 포함할 수 있다.
[0266]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지 디스플레이 시스템이 제공된다. 이미지 디스플레이 시스템은 조명 백색 광을 제공하기 위한 단일 백색 광원, 조명 백색 광을 수신하고 광학 동공에 그레이 스케일 이미지들을 순차적으로 투사하도록 구성된 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 이미지 투사 디바이스를 포함한다. 각각의 그레이 스케일 이미지는 3개의 컬러들 각각에 대한 픽셀들을 선택하도록 구성된다. 이미지 디스플레이 시스템은 또한 광학 동공을 3개의 컬러들에 대한 3개의 서브-동공들로 분할하도록 구성된 3개의 셔터 구역들을 갖는 셔터 및 3개의 셔터 구역들에 정렬된 3개의 필터 구역들을 갖는 필터를 포함한다. 각각의 필터 구역은 컬러들 중 하나에 대한 컬러 필터를 갖는다. 셔터 및 필터는 대응하는 서브-동공에 3개의 컬러들 각각의 이미지를 순차적으로 투사하기 위해 LCOS 이미지 투사 디바이스와 동기화될 수 있다. 이미지 디스플레이 시스템은 3개의 도파관 층들을 갖는 접안렌즈를 더 포함하고, 각각의 도파관 층은 대응하는 서브-동공에 정렬된 DOE(diffractive optical element)를 포함하고 컬러들 중 하나의 이미지 광을 수신하도록 구성되고, 접안렌즈는 컬러 이미지를 뷰어에게 투사하도록 구성될 수 있다.
[0267]
일 양상에서, 단일 백색 광원은 백색 LED(light emitting diode) 광원을 포함할 수 있다. 단일 백색 광원은 정사각형 또는 직사각형 조명 광 빔들을 투사하도록 구성될 수 있다. 셔터는 LC(liquid crystal) 셔터를 포함할 수 있다. 3개의 셔터 구역들은 서로 인접한 직사각형 구역들일 수 있다. 3개의 필터 구역들은 서로 인접한 직사각형 구역들일 수 있다. 3개의 서브-동공들은 서로 인접한 직사각형 구역들일 수 있다.
[0268]
각각의 도파관 층의 DOE는 컬러들 중 하나의 이미지 광을 수신하고, 내부 전반사(total internal reflection)에 의해 도파관 층에서 전파 방향으로 전파하도록 이미지 광을 도파관 층으로 회절시키도록 구성될 수 있다. 각각의 도파관 층의 DOE는 컬러들 중 하나의 이미지 광을 수신하기 위해 대응하는 서브-동공에 정렬될 수 있다. 도파관 층들의 DOE들은 서로로부터 공간적으로 변위될 수 있다. 각각의 도파관 층의 DOE는 전파 방향에 수직인 방향으로 길게 늘어진 직사각형 형상을 갖는다.
[0269]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지 디스플레이 시스템이 제공된다. 이미지 디스플레이 시스템은 색순차 조명을 제공하기 위한 광원을 포함한다. 광원은 복수의 컬러 LED 광원들을 갖는다. 이미지 디스플레이 시스템은 또한 복수의 컬러 LED 광원들로부터 조명을 수신하고, 3개의 컬러들 각각에 대한 광학 동공에 컬러 이미지 광을 순차적으로 투사하도록 구성된 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 이미지 투사 디바이스를 포함한다. 광학 동공은 동공 영역을 특징으로 하고, 복수의 비-오버랩핑 서브-동공들을 포함한다. 복수의 비-오버랩핑 동공들 각각은 서브-동공 영역을 특징으로 한다. 복수의 LED 광원들 각각은 복수의 비-오버랩핑 서브-동공들 중 하나를 조명하도록 구성될 수 있다. 서브-동공 영역들의 합은 동공 영역과 실질적으로 동일하다. 서브-동공 영역들의 합은 동공 영역과 동일하다.
[0270]
일 양상에서, 광학 동공은 원형 형상을 갖고, 복수의 LED 광원들 각각은 광학 동공의 원형 섹터일 수 있는 서브-동공을 조명하도록 구성될 수 있다. 일 양상에서, 광학 동공은 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖고, 복수의 LED 광원들 각각은 광학 동공의 직사각형 부분일 수 있는 서브-동공을 조명하도록 구성될 수 있다. 일 양상에서, 광학 동공은 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖고, 복수의 LED 광원들은 적색 LED, 청색 LED, 및 녹색 LED를 포함할 수 있고, 각각의 LED는 광학 동공의 직사각형 부분일 수 있는 서브-동공을 조명하도록 구성될 수 있다. 일 양상에서, 광학 동공은 원형 형상을 갖고, 복수의 LED 광원들은 2개의 적색 LED들, 2개의 청색 LED들, 및 2개의 녹색 LED들을 포함할 수 있고, 각각의 LED는 광학 동공의 원형 부분일 수 있는 서브-동공을 조명하도록 구성될 수 있다. 일 양상에서, 광학 동공은 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖고, 복수의 LED 광원들은 2개의 적색 LED들, 2개의 청색 LED들, 및 2개의 녹색 LED들을 포함할 수 있고, 각각의 LED는 광학 동공의 직사각형 부분일 수 있는 서브-동공을 조명하도록 구성될 수 있다.
[0271]
3개의 컬러들은 3원색들일 수 있고, 복수의 LED 광원들은 3원색들 각각의 하나 이상의 LED 광원들을 포함한다. 복수의 LED 광원들 각각은 LED 칩 및 집광기, 예컨대, CPC(compound parabolic concentrator)를 포함할 수 있다.
[0272]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지 디스플레이 시스템이 제공된다. 이미지 디스플레이 시스템은 색순차 조명을 제공하기 위한 광원 ― 광원은 복수의 LED 광원들을 가짐 ― , 및 복수의 컬러 LED 광원들로부터 조명을 수신하고, 3개의 컬러들 각각에 대한 광학 동공에 컬러 이미지 광을 순차적으로 투사하도록 구성된 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 이미지 투사 디바이스를 포함한다. 광학 동공은 복수의 LED 광원들에 대응하는 복수의 비-오버랩핑 서브-동공들을 포함한다. 이미지 디스플레이 시스템은 또한 복수의 도파관 층들을 갖는 접안렌즈를 포함한다. 각각의 도파관 층은 대응하는 LED 광원으로부터 이미지 광을 수신하기 위해 대응하는 서브-동공에 정렬된 DOE(diffractive optical element)를 포함한다. LCOS 이미지 투사 디바이스는 복수의 LED 광원들 각각으로부터 고차 회절들을 생성하고, 각각의 도파관의 DOE는 고차 회절들로부터의 이미지들로부터 변위된 위치에 배치된다.
[0273]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지 디스플레이 시스템이 제공된다. 이미지 디스플레이 시스템은 조명 백색 광을 제공하기 위한 백색 광원, 조명 백색 광을 수신하고, 3개의 컬러들 각각에 대한 광학 동공에 그레이 스케일 이미지들을 순차적으로 투사하도록 구성된 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 이미지 투사 디바이스, 및 광학 동공을 대응하는 복수의 서브-동공들로 분할하도록 구성된 복수의 셔터 구역들을 갖는 셔터 ― 하나의 서브-동공은 컬러들 각각에 대한 것임 ― 를 포함한다. 이미지 디스플레이 시스템은 또한 복수의 필터 구역들을 갖는 필터를 포함한다. 각각의 필터 구역은 컬러들 중 하나에 대한 컬러 필터를 갖고, 복수의 필터 구역들 각각은 복수의 중 대응하는 셔터 구역에 정렬된다. 셔터는 복수의 서브-동공들 중 하나에 3개의 컬러들 각각의 이미지를 순차적으로 투사하기 위해 LCOS 이미지 투사 디바이스와 동기화된다.
[0274]
백색 광원은 단일 백색 광원을 포함할 수 있다. 셔터는 6개의 셔터 구역들을 포함할 수 있고, 필터는 6개의 필터 구역들을 포함할 수 있고, 셔터 및 필터는 6개의 서브-동공들을 형성하도록 정렬된다. 이미지 디스플레이 시스템은 6개의 도파관 층들을 갖는 접안렌즈를 더 포함할 수 있고, 각각의 도파관 층은 컬러들 중 하나의 이미지 광을 수신하기 위해 대응하는 서브-동공에 정렬된 DOE(diffractive optical element)를 포함한다. 접안렌즈는 컬러 이미지들을 2개의 깊이 평면들에 투사하도록 구성될 수 있다.
[0275]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지 디스플레이 시스템이 제공된다. 이미지 디스플레이 시스템은 조명 백색 광을 제공하기 위한 복수의 백색 LED 광원들, 및 조명 백색 광을 수신하고 3개의 컬러들 각각에 대한 광학 동공에 그레이 스케일 이미지들을 순차적으로 투사하도록 구성된 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 이미지 투사 디바이스를 포함한다. 이미지 디스플레이 시스템은 또한 광학 동공을 대응하는 복수의 서브-동공들로 분할하도록 구성된 복수의 셔터 구역들을 갖는 셔터 디바이스를 포함하고, 하나의 서브- 동공은 컬러들 각각에 대한 것이다. 이미지 디스플레이 시스템은 복수의 필터 구역들을 갖는 필터를 더 포함하고, 각각의 필터 구역은 컬러들 중 하나에 대한 컬러 필터를 갖는다. 복수의 필터 구역들 각각은 복수의 셔터 구역들 중 대응하는 하나의 셔터 구역에 정렬된다. 셔터는 복수의 서브-동공들 중 하나에 3개의 컬러들 각각의 이미지를 순차적으로 투사하기 위해 LCOS 이미지 투사 디바이스와 동기화된다.
[0276]
복수의 백색 LED 광원들은 제1 백색 LED 광원 및 제2 백색 LED 광원을 포함할 수 있다. 셔터 디바이스는 3개의 셔터 구역들을 가질 수 있다. 필터는 6개의 컬러 필터 구역들: 2개의 적색 컬러 필터 구역들, 2개의 녹색 컬러 필터 구역들, 및 2개의 청색 컬러 필터 구역들을 가질 수 있다. 제1 적색 컬러 필터 구역, 제1 녹색 컬러 필터 구역, 및 제1 청색 컬러 필터 구역은 제1 백색 LED 광원으로부터 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 제2 적색 컬러 필터 구역, 제2 녹색 컬러 필터 구역, 및 제2 청색 컬러 필터 구역은 제2 백색 LED 광원으로부터 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 광학 동공은 3개의 서브-픽셀들을 포함할 수 있다. 광학 동공은 6개의 서브-픽셀들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 적색 컬러 필터 구역들은 2개의 상이한 셔터 구역들에 정렬될 수 있고, 제1 및 제2 녹색 컬러 필터 구역들은 2개의 상이한 셔터 구역들에 정렬될 수 있고, 제1 및 제2 청색 컬러 필터 구역들은 2개의 상이한 셔터 구역들에 정렬될 수 있다.
[0277]
복수의 백색 LED 광원들은 제1 백색 LED 광원 및 제2 백색 LED 광원을 포함할 수 있다. 셔터 디바이스는 제1 셔터 및 제2 셔터를 가질 수 있고, 각각의 셔터는 3개의 셔터 구역들을 포함한다. 일 양상에서, 필터는 6개의 컬러 필터 구역들: 2개의 적색 컬러 필터 구역들, 2개의 녹색 컬러 필터 구역들, 및 2개의 청색 컬러 필터 구역들을 갖는다. 제1 적색 컬러 필터 구역, 제1 녹색 컬러 필터 구역, 및 제1 청색 컬러 필터 구역은 제1 백색 LED 광원으로부터 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 제2 적색 컬러 필터 구역, 제2 녹색 컬러 필터 구역, 및 제2 청색 컬러 필터 구역은 제2 백색 LED 광원으로부터 광을 수신하도록 구성될 수 있다. 광학 동공은 3개의 서브-픽셀들을 포함할 수 있다. 광학 동공은 6개의 서브-픽셀들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 적색 컬러 필터 구역들은 2개의 상이한 셔터 구역들에 정렬될 수 있고, 제1 및 제2 녹색 컬러 필터 구역들은 2개의 상이한 셔터 구역들에 정렬될 수 있고, 제1 및 제2 청색 컬러 필터 구역들은 2개의 상이한 셔터 구역들에 정렬될 수 있다.
[0278]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지 디스플레이 시스템이 제공된다. 이미지 디스플레이 시스템은 조명 백색 광을 제공하기 위한 단일 백색 광원, 및 조명 백색 광을 수신하고 광학 동공에 풀 컬러 이미지들을 투사하도록 구성된 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 이미지 투사 디바이스를 포함한다. 이미지 디스플레이 시스템은 또한 광학 동공을 3개의 서브-동공들로 분할하도록 구성된 3개의 셔터 구역들을 갖는 셔터를 포함한다. 3개의 서브-동공들 각각은 3개의 컬러들 중 하나와 연관된다. 이미지 디스플레이 시스템은 3개의 필터 구역들을 갖는 필터를 더 포함하고, 각각의 필터 구역은 3개의 컬러들 중 하나에 대한 컬러 필터를 갖고, 3개의 필터 구역들은 3개의 셔터 구역들에 각각 정렬된다. 이미지 디스플레이 시스템은 개개의 서브-동공에 3개의 컬러들 각각의 이미지를 순차적으로 투사하도록 구성된다.
[0279]
일 양상에서, 이미지 디스플레이 시스템은 3개의 도파관 층들을 갖는 접안렌즈를 더 포함한다. 각각의 도파관 층은 컬러들 중 하나의 이미지 광을 수신하기 위해 대응하는 서브-동공에 정렬된 DOE(diffractive optical element)를 포함한다. 접안렌즈는 컬러 이미지를 뷰어에게 투사하도록 구성될 수 있다. 단일 백색 광원은 정사각형 또는 직사각형 조명 광 빔들을 투사하도록 구성될 수 있다. 3개의 셔터 구역들은 서로 인접한 직사각형 구역들일 수 있다. LCOS 이미지 투사 디바이스는 3개의 컬러들의 이미지들을 프로세싱하고 조합된 풀 컬러 이미지를 제공하기 위한 3개의 LCOS 패널들을 포함할 수 있다.
[0280]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지 디스플레이 시스템이 제공된다. 이미지 디스플레이 시스템은 조명 백색 광을 제공하기 위한 백색 광원, 조명 백색 광을 수신하고, 광학 동공에 이미지들을 투사하도록 구성된 LCOS(Liquid Crystal on Silicon)-기반 이미지 투사 디바이스, 및 광학 동공을 복수의 서브-동공들로 분할하도록 구성된 복수의 셔터 구역들을 갖는 셔터 ― 하나의 서브-동공은 복수의 컬러들 각각에 대한 것임 ― 를 포함한다. 이미지 디스플레이 시스템은 또한 복수의 필터 구역들을 갖는 필터를 포함하고, 각각의 필터 구역은 복수의 컬러들 중 하나에 대한 컬러 필터를 갖고, 복수의 필터 구역들 각각은 복수의 셔터 구역들 중 대응하는 셔터 구역에 정렬된다. 셔터는 복수의 서브-동공들 중 하나에 복수의 컬러들 각각의 이미지를 순차적으로 투사하기 위해 LCOS 이미지 투사 디바이스와 동기화된다.
[0281]
복수의 서브-동공들은 광학 동공을 가득 채우도록 구성될 수 있다. 이미지 디스플레이 시스템은 복수의 도파관 층들을 갖는 접안렌즈를 더 포함할 수 있고, 각각의 도파관 층은 복수의 컬러들 중 하나의 이미지 광을 수신하기 위해 대응하는 서브-동공에 정렬된 DOE(diffractive optical element)를 포함한다. 접안렌즈는 컬러 이미지를 뷰어에게 투사하도록 구성될 수 있다. 복수의 컬러들은 3원색들일 수 있고, LCOS 이미지 투사 디바이스는 조명 백색 광을 수신하고, 3원색들 각각에 대한 광학 동공에 그레이 스케일 이미지들을 순차적으로 투사하도록 구성될 수 있다. LCOS 이미지 투사 디바이스는 3개의 LCOS 패널들을 포함할 수 있고, 3개의 LCOS 패널들 각각은 3원색들 중 하나와 연관된다. LCOS 이미지 투사 디바이스는 조명 백색 광을 수신하고, 광학 동공에 풀 컬러 이미지들을 투사하도록 구성될 수 있다.
[0282]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지를 디스플레이하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 백색 광원 및 이미지 투사기를 제공하는 단계, 이미지 투사기에서 백색 광원으로부터 백색 광을 수신하는 단계, 및 광학 동공에 순차적으로 그레이 스케일 이미지를 투사하는 단계를 포함한다. 각각의 그레이 스케일 이미지는 3개의 컬러들 중 대응하는 컬러에 대한 픽셀들을 선택하도록 구성된다. 방법은 또한 광학 동공을 3개의 컬러들에 대한 3개의 서브-동공들로 분할하기 위한 셔터 및 컬러 필터들을 제공하는 단계, 3개의 컬러들 각각의 이미지들을 대응하는 서브-동공에 순차적으로 투사하기 위해 셔터 및 컬러 필터들과 그레이 스케일 이미지들을 동기화하는 단계, 3개의 도파관 층들을 갖는 접안렌즈를 제공하는 단계, 및 이미지를 뷰어에게 투사하기 위해 대응하는 도파관 층에서 3개의 컬러들 각각의 이미지들을 순차적으로 수신하는 단계를 포함한다.
[0283]
일 양상에서, 백색 광원은 단일 백색 LED 광원을 포함한다. 방법은 백색 광을 수신하고, 광학 동공에 그레이 스케일 이미지들을 순차적으로 투사하기 위해 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 이미지 투사 디바이스를 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다. 셔터는, 광학 동공을 3개의 서브-동공들로 분할하기 위한 3개의 셔터 구역들을 갖는 LC(liquid crystal) 셔터를 포함할 수 있다. 컬러 필터들은 3개의 필터 구역들을 포함할 수 있고, 각각의 필터 구역은 3개의 컬러들 중 하나에 대한 컬러 필터를 포함한다.
[0284]
본 개시내용의 양상에 따라, 이미지를 디스플레이하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 백색 광원 및 이미지 투사기를 제공하는 단계, 이미지 투사기에서 백색 광원으로부터 백색 광을 수신하는 단계, 및 이미지들을 광학 동공에 투사하는 단계를 포함한다. 방법은 또한 광학 동공을 복수의 서브-동공들로 분할하기 위한 셔터 및 컬러 필터들을 제공하는 단계, 3개의 컬러들 각각의 이미지들을 대응하는 서브-동공에 순차적으로 투사하기 위해 셔터 및 컬러 필터들과 이미지 투사기로부터의 이미지들을 동기화하는 단계, 다수의 도파관 층들을 갖는 접안렌즈를 제공하는 단계, 및 컬러 이미지를 뷰어에게 투사하기 위해 대응하는 도파관 층에서 3개의 컬러들 각각의 이미지들을 순차적으로 수신하는 단계를 포함한다.
[0285]
이미지 투사기는 광학 동공에 그레이 스케일 이미지들을 순차적으로 투사하도록 구성되고, 각각의 그레이 스케일 이미지는 3개의 컬러들 각각에 대한 픽셀들을 선택하도록 구성될 수 있다. 일 양상에서, 셔터 및 컬러 필터들과 그레이 스케일 이미지들을 동기화하는 단계는 각각의 그레이 스케일 이미지에 대한 서브-픽셀에 대한 단일-컬러 이미지를 투사하는 단계를 포함할 수 있다. 이미지 투사기는 광학 동공에 풀 컬러 이미지들을 투사하도록 구성될 수 있다. 일 양상에서, 셔터 및 컬러 필터들과 이미지 투사기로부터의 이미지들을 동기화하는 단계는, 이미지 투사기로부터의 각각의 풀 컬러 이미지에 대한 3개의 대응하는 서브-픽셀에 대한 3개의 단일-컬러 이미지들을 투사하는 단계를 포함한다.
[0286]
또한, 본원에서 설명된 예들 및 실시예들은 단지 예시 목적들을 위한 것이고, 이에 대한 다양한 수정들 또는 변화들이 당업자에게 연상될 것이며 본 출원의 사상 및 범위 및 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함될 것임이 이해된다.
[0287]
본 개시내용을 읽을 때, 당업자들은 본원에서 개시된 원리들을 통한 모션-기반 콘텐츠 내비게이션을 위한 시스템 및 프로세스에 대한 여전히 추가적인 대안적인 구조적 및 기능적 설계들을 인지할 것이다. 따라서, 특정 실시예들 및 애플리케이션들이 예시 및 설명되었지만, 개시된 실시예들이 본원에서 개시된 바로 그 구조 및 컴포넌트들로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 첨부된 청구항들에 정의된 사상 및 범위에서 벗어나지 않고서, 본원에 개시된 방법 및 장치의 어레인지먼트, 동작 및 세부사항들에서 당업자들에게 자명할 다양한 수정, 변화들 및 변동들이 이루어질 수 있다.
Claims (12)
- 뷰어의 눈에 이미지를 투사하기 위한 접안렌즈로서,
제1 길이방향 포지션(longitudinal position)에서 제1 측방향 평면에 포지셔닝된 제1 평면형 도파관 ― 상기 제1 평면형 도파관은 상기 제1 측방향 평면 내의 제1 측방향 포지션에 배치된 제1 DOE(diffractive optical element)를 포함하고, 상기 제1 길이방향 포지션은 상기 제1 측방향 평면에 수직인 축을 따라 측정됨 ―;
제2 길이방향 포지션에서 그리고 상기 제1 측방향 평면에 인접한 제2 측방향 평면에 포지셔닝된 제2 평면형 도파관 ― 상기 제2 평면형 도파관은 상기 제2 측방향 평면 내의 제2 측방향 포지션에 배치된 제2 DOE를 포함하고, 상기 제2 측방향 포지션은 상기 제1 측방향 포지션과 상이하고, 그리고 상기 제2 길이방향 포지션은 상기 제1 길이방향 포지션과 상이함 ―;
제3 길이방향 포지션에서 그리고 상기 제2 측방향 평면에 인접한 제3 측방향 평면에 포지셔닝된 제3 평면형 도파관 ― 상기 제3 평면형 도파관은 상기 제3 측방향 평면 내의 제3 측방향 포지션에 배치된 제3 DOE를 포함하고, 상기 제3 측방향 포지션은 상기 제1 측방향 포지션 및 상기 제2 측방향 포지션과 상이하고, 그리고 상기 제3 길이방향 포지션은 상기 제1 길이방향 포지션 및 상기 제2 길이방향 포지션과 상이함 ―; 및
상기 제2 평면형 도파관과 상기 제3 평면형 도파관 사이에 포지셔닝된 광학 필터 ― 상기 광학 필터는 상기 제3 측방향 포지션에 배치됨―
를 포함하는,
접안렌즈. - 제1 항에 있어서,
상기 광학 필터는 제1 파장 범위를 투과시키고 그리고 상기 제1 파장 범위 미만의 제2 파장 범위를 반사하도록 동작가능한 장파 통과 필터(long pass filter)를 포함하는,
접안렌즈. - 제2 항에 있어서,
상기 제1 파장 범위는 600nm 내지 700nm를 포함하고, 상기 제2 파장 범위는 400nm-500nm를 포함하는,
접안렌즈. - 제2 항에 있어서,
상기 제1 파장 범위에서의 투과율은 대략 90% 이상인,
접안렌즈. - 제2 항에 있어서,
상기 제2 파장 범위에서의 반사율은 대략 10% 이하인,
접안렌즈. - 제1 항에 있어서,
상기 광학 필터는 제1 파장 범위를 투과하고 그리고 제2 파장 범위를 흡수하도록 동작가능한 장파 통과 필터를 포함하는,
접안렌즈. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 평면형 도파관은 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖고, 상기 제1 평면형 도파관은 상기 제1 측방향 포지션을 포함하는 제1 구역, 및 제2 구역을 갖고, 상기 제1 구역은 자신의 상기 제1 표면 상에 입사하는 이미지 광을 수신하도록 구성되고, 상기 이미지 광은 제1 파장 범위의 이미지 광을 포함하고; 그리고
상기 제1 DOE는 상기 제1 구역 내에 배치되고, 상기 제1 평면형 도파관의 상기 제2 구역을 향해 안내되도록 상기 제1 파장 범위의 이미지 광을 상기 제1 평면형 도파관으로 회절시키도록 구성되고, 상기 이미지 광의 부분은 상기 제1 평면형 도파관을 통해 투과되는,
접안렌즈. - 제1 항에 있어서,
상기 제2 평면형 도파관은 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖고, 상기 제2 평면형 도파관은 상기 제2 측방향 포지션을 포함하는 제1 구역, 및 제2 구역을 갖고, 상기 제1 구역은 제2 파장 범위의 이미지 광을 수신하도록 구성되고; 그리고
상기 제2 DOE는 상기 제1 구역 내에 배치되고, 상기 제2 평면형 도파관의 상기 제2 구역을 향해 안내되도록 상기 제2 파장 범위의 이미지 광을 상기 제2 평면형 도파관으로 회절시키도록 구성되는,
접안렌즈. - 제8 항에 있어서,
상기 광학 필터는 상기 제1 평면형 도파관의 제1 표면 또는 제2 표면, 또는 상기 제2 평면형 도파관의 제1 표면 또는 제2 표면 상에 배치되는,
접안렌즈. - 제1 항에 있어서,
상기 제3 평면형 도파관은 제1 표면 및 상기 제1 표면에 대향하는 제2 표면을 갖고, 상기 제3 평면형 도파관은 상기 제3 측방향 포지션을 포함하는 제1 구역, 및 제2 구역을 갖고, 상기 제1 구역은 제3 파장 범위의 이미지 광을 수신하도록 구성되고; 그리고
상기 제3 DOE는 상기 제1 구역 내에 배치되고, 상기 제3 평면형 도파관의 상기 제2 구역을 향해 안내되도록 상기 제3 파장 범위의 이미지 광을 상기 제3 평면형 도파관으로 회절시키도록 구성되는,
접안렌즈. - 제10 항에 있어서,
상기 광학 필터는 상기 제3 평면형 도파관의 제1 표면 상에 배치되는,
접안렌즈. - 제10 항에 있어서,
상기 제3 DOE는 상기 제3 평면형 도파관의 제2 표면 상에 배치되는,
접안렌즈.
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