KR20240033164A - 도파관 안으로 디스플레이 모듈 광을 지향시키기 위한 광학 시스템 - Google Patents

도파관 안으로 디스플레이 모듈 광을 지향시키기 위한 광학 시스템 Download PDF

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KR20240033164A
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스콧 엠 델랩
빅란트 바크타
디 후
궈린 펑
다르샨 알 카사르
존 라프
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애플 인크.
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Abstract

디스플레이 시스템은 도파관(50), 제1 표면 부조 격자(SRG)를 갖는 입력 커플러(74I), 및 제2 SRG를 갖는 출력 커플러를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(20A)은 제1 SRG에 의해 도파관 안으로 커플링되는 이미지 광을 생성할 수 있다. 제1 SRG는 도파관의 수직축에 대해 평행하지 않은 입력 벡터를 가질 수 있다. 디스플레이 모듈은 입력 벡터에 대해 0이 아닌 각도만큼 틸트된 광학축을 가질 수 있다. 프리즘(86)은 입력 벡터에 평행한 방향으로 모듈로부터 제1 SRG로 이미지 광을 방향전환할 수 있다. 모듈은 이미지 광의 필드의 중심에 대해 오프셋된 광학축을 갖는 렌즈 요소들(100)을 포함할 수 있다. 이는 렌즈 요소들로 하여금 제1 SRG의 입력 벡터에 평행한 방향으로 이미지 광을 출력하게 할 수 있다.

Description

도파관 안으로 디스플레이 모듈 광을 지향시키기 위한 광학 시스템
본 출원은 2021년 9월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 번호 제63/240,277호를 우선권으로 주장하며, 이로써 상기 출원은 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.
본 개시내용은 일반적으로 광학 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 디스플레이를 구비한 전자 디바이스를 위한 광학 시스템에 관한 것이다.
전자 디바이스들은 종종 사용자의 눈 가까이에 이미지들을 제시하는 디스플레이들을 포함한다. 예를 들어, 가상 및 증강 현실 헤드셋들은 사용자들이 디스플레이들을 볼 수 있게 하는 광학 요소들을 갖는 디스플레이들을 포함할 수 있다.
이와 같은 디바이스들은 설계하기 어려울 수 있다. 주의를 기울이지 않으면, 이러한 디바이스들에서 이미지들을 디스플레이하는데 사용되는 컴포넌트들은 보기 좋지 않거나, 부피가 크거나, 또는 불편할 수 있고, 원하는 광학 성능을 나타내지 않을 수 있다.
전자 디바이스는 디스플레이 시스템을 가질 수 있다. 디스플레이 시스템은 도파관, 입력 커플러, 및 출력 커플러를 포함할 수 있다. 입력 커플러는 제1 표면 부조 격자(surface relief grating, SRG)를 포함할 수 있다. 출력 커플러는 제2 SRG를 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈은 제1 SRG에 의해 도파관 안으로 커플링되고 제2 SRG에 의해 도파관 밖으로 커플링되는 이미지 광을 생성할 수 있다. 도파관은 수직축을 갖는 측방향 표면을 가질 수 있다.
제1 SRG는 수직축에 대해 평행하지 않은 입력 벡터를 특징으로 할 수 있다. 디스플레이 모듈은 입력 벡터에 대해 0이 아닌 각도만큼 틸트된 광학축을 가질 수 있다. 아크로매틱 프리즘은 디스플레이 모듈과 제1 SRG 사이에 광학적으로 개재될 수 있다. 아크로매틱 프리즘은 입력 벡터에 평행한 방향으로 디스플레이 모듈로부터 제1 SRG로 이미지 광을 방향전환할 수 있다. 아크로매틱 프리즘은 분산을 완화하기 위해 상이한 재료들로부터 형성된 제1 및 제2 광학 웨지들을 포함할 수 있다. 이로써 디스플레이 모듈은 사용자에 의한 디바이스의 착용을 불편하게 방해하지 않으면서, 광학 성능을 희생하지 않고 디바이스를 위한 하우징 내에 배치될 수 있다.
원하는 경우, 디스플레이 모듈은 제1 SRG로 이미지 광을 투과시키는 시준 광학계를 포함할 수 있다. 시준 광학계는 렌즈 요소들을 포함할 수 있다. 렌즈 요소들은 이미지 광의 필드의 중심에 대해 오프셋된 정렬된 광학축을 가질 수 있다. 이는 시준 광학계로 하여금 제1 SRG의 입력 벡터에 평행한 방향으로 이미지 광을 출력하게 할 수 있다. 원하는 경우, 이미지 광을 투과시키는데 사용되지 않는 렌즈 요소들의 부분들은 트리밍 또는 제거되어 공간 및 무게를 절약할 수 있다. 이러한 방식으로 시준 광학계를 구성하는 것은 추가적으로 또는 대안적으로 더 높은 차수의 회절 모드의 제1 SRG가 디스플레이 모듈의 픽셀들에서 광을 반사함으로 인한 고스트 아티팩트의 생성을 완화하는 역할을 할 수 있다.
도 1은 일부 실시예들에 따른, 디스플레이를 갖는 예시적인 시스템의 다이어그램이다.
도 2는 일부 실시예들에 따른 광학 커플러들을 갖는 도파관을 갖는 디스플레이를 위한 예시적인 광학 시스템의 평면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 일부 실시예들에 따른 표면 부조 격자 구조가 제공된 예시적인 도파관의 평면도들이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 입력 각도로 이미지 광을 수광하는 입력 커플링 표면 부조 격자 및 입력 각도와 동일한 출력 각도로 도파관 밖으로 이미지 광을 커플링하는 출력 커플링 표면 부조 격자를 갖는 예시적인 도파관의 평면도이다.
도 5는 일부 실시예들에 따른 디스플레이 모듈에 의해 출력된 이미지 광을 도파관 상의 입력 커플링 표면 부조 격자의 입력 벡터와 매칭되는 각도로 방향전환하는 프리즘을 갖는 예시적인 디스플레이의 평면도이다.
도 6은 일부 실시예들에 따른 이미지 광을 디스플레이의 시야와 정렬시키는 시준 광학계를 갖는 예시적인 디스플레이 모듈의 평면도이다.
도 7은 일부 실시예들에 따른 디스플레이 모듈의 시준 광학계가 입력 커플링 표면 부조 격자의 입력 벡터에 매칭되는 각도로 입력 커플링 표면 부조 격자 상으로 이미지 광을 지향시키기 위해 어떻게 오프셋될 수 있는지 보여주는 다이어그램이다.
도 8은 일부 실시예들에 따른 디스플레이 모듈 내의 오프셋된 시준 광학계가 광학 시스템에서 어떻게 고스트 이미지 생성을 완화할 수 있는지 보여주는 다이어그램이다.
도 9는 일부 실시예들에 따른 도 5에 도시된 유형의 프리즘이 어떻게 이미지 광을 방향전환하는 반사 및 투과 표면들을 갖는 단일 광학 웨지를 포함할 수 있는지 보여주는 평면도이다.
도 1의 시스템(10)은 하나 이상의 디스플레이들을 갖는 헤드 장착형 디바이스일 수 있다. 시스템(10)의 디스플레이는 지지 구조(하우징)(8) 내에 장착된 근안 디스플레이들(20)을 포함할 수 있다. 지지 구조물(8)은 한 쌍의 안경 또는 고글(예컨대, 지지 프레임들)의 형상을 가질 수 있거나, 헬멧 형상을 갖는 하우징을 형성할 수 있거나, 또는 근안 디스플레이들(20)의 컴포넌트들을 사용자의 헤드 상에 또는 눈 근처에 장착 및 고정시키는 것을 돕기 위한 다른 구성들을 가질 수 있다. 근안 디스플레이들(20)은 디스플레이 모듈들(20A)과 같은 하나 이상의 디스플레이 모듈들(프로젝터들), 및 광학 시스템들(20B)과 같은 하나 이상의 광학 시스템들을 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈들(20A)은 지지 구조물(8)과 같은 지지 구조물 내에 장착될 수 있다. 각각의 디스플레이 모듈(20A)은 광학 시스템들(20B) 중 연관된 광학 시스템을 사용하여 아이 박스(24)에 있는 사용자의 눈을 향해 방향전환되는 광(38)(이미지 광)을 방출할 수 있다.
시스템(10)의 동작은 제어 회로부(16)를 사용하여 제어될 수 있다. 제어 회로부(16)는 시스템(10)의 동작을 제어하기 위한 저장소 및 프로세싱 회로부를 포함할 수 있다. 회로부(16)는 하드 디스크 드라이브 저장소, 비휘발성 메모리(예컨대, 솔리드 스테이트 드라이브를 형성하도록 구성된 전기적으로 프로그래밍가능한 판독 전용 메모리), 휘발성 메모리(예컨대, 정적 또는 동적 랜덤 액세스 메모리) 등과 같은 저장소를 포함할 수 있다. 제어 회로부(16) 내의 프로세싱 회로부는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 마이크로제어기들, 디지털 신호 프로세서들, 기저대역 프로세서들, 전력 관리 유닛들, 오디오 칩들, 그래픽 프로세싱 유닛들, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit)들 및 다른 집적 회로들에 기초할 수 있다. 소프트웨어 코드는 회로부(16) 내의 저장소 상에 저장될 수 있고, 시스템(10)에 대한 동작들(예컨대, 데이터 수집 동작들, 제어 신호들을 사용한 컴포넌트들의 조정을 수반하는 동작들, 사용자를 위해 디스플레이될 이미지 콘텐츠를 생성하는 이미지 렌더링 동작들 등)을 구현하기 위해 회로부(16) 내의 프로세싱 회로부 상에서 실행될 수 있다.
시스템(10)은 입출력 디바이스들(12)과 같은 입출력 회로부를 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(12)은, 외부 장비(예컨대, 테더링된 컴퓨터, 휴대용 디바이스, 예컨대, 핸드헬드 디바이스 또는 랩톱 컴퓨터, 또는 다른 전기 장비)로부터 시스템(10)에 의해 데이터가 수신되게 하고 사용자가 사용자 입력을 헤드 장착형 디바이스(10)에 제공하게 하는 데 사용될 수 있다. 입출력 디바이스들(12)은, 또한, 시스템(10)(예컨대, 헤드 장착형 디바이스(10))이 동작하고 있는 환경에 대한 정보를 수집하기 위해 사용될 수 있다. 디바이스들(12) 내의 출력 컴포넌트들은 시스템(10)이 사용자에게 출력을 제공할 수 있게 할 수 있고, 외부 전기 장비와 통신하는 데 사용될 수 있다. 입출력 디바이스들(12)은 센서들 및 다른 컴포넌트들(18)(예컨대, 시스템(10) 내의 디스플레이 상의 가상 객체들과 디지털 병합되는 실세계 객체의 이미지들을 수집하기 위한 이미지 센서들, 가속도계들, 깊이 센서들, 광 센서들, 햅틱 출력 디바이스들, 스피커들, 배터리들, 시스템(10)과 외부 전자 장비 사이에서 통신하기 위한 무선 통신 회로들 등)을 포함할 수 있다.
디스플레이 모듈들(20A)은 액정 디스플레이들, 유기 발광 다이오드 디스플레이들, 레이저 기반 디스플레이들, 또는 다른 유형들의 디스플레이들일 수 있다. 디스플레이 모듈들(20A)은 광원들, 발광형 디스플레이 패널들, 이미지 광을 생성하기 위해 광원들로부터의 조명 광으로 조명되는 투과성 디스플레이 패널들, DMD(digital micromirror display) 패널들과 같은 반사 디스플레이 패널들 및/또는 이미지 광 등을 생성하기 위해 광원들로부터의 조명 광으로 조명되는 LCOS(liquid crystal on silicon) 디스플레이 패널들을 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈들(20A)은 때때로 또한 본 명세서에서 프로젝터들(20A)로 지칭될 수 있다.
광학 시스템들(20B)은 뷰어(예컨대, 아이 박스(24)에 있는 뷰어의 눈을 참고함)가 디스플레이(들)(20) 상의 이미지들을 볼 수 있게 하는 렌즈를 형성할 수 있다. 사용자의 각각의 좌측 눈 및 우측 눈과 연관된 (예컨대, 좌측 렌즈 및 우측 렌즈를 형성하기 위한) 2개의 광학 시스템들(20B)이 있을 수 있다. 단일 디스플레이(20)가 두 눈 모두를 위해 이미지들을 생성할 수 있거나, 또는 한 쌍의 디스플레이들(20)이 이미지들을 디스플레이하는 데 사용될 수 있다. 다수의 디스플레이들(예컨대, 좌측 눈 디스플레이 및 우측 눈 디스플레이)을 갖는 구성들에서, 시스템(20B)에 의해 형성된 렌즈들의 초점 거리 및 위치들은 디스플레이들 사이에 존재하는 임의의 갭이 사용자에게 보이지 않을 수 있도록(예컨대, 좌측 디스플레이 및 우측 디스플레이의 이미지들이 중첩되거나 이음매 없이 병합되도록) 선택될 수 있다.
원하는 경우, 광학 시스템(20B)은 실세계 이미지들 또는 객체들(28)로부터의 실세계 이미지 광이 이미지 광(38) 내의 가상 이미지들과 같은 가상 (컴퓨터 생성) 이미지들과 광학적으로 조합될 수 있게 하는 컴포넌트들(예컨대, 광학 조합기 등)을 포함할 수 있다. 때때로 증강 현실 시스템으로 지칭되는 이러한 유형의 시스템에서, 시스템(10)의 사용자는 실세계 콘텐츠 및 실세계 콘텐츠의 상부에 오버레이되는 컴퓨터 생성 콘텐츠 둘 모두를 볼 수 있다. 카메라 기반 증강 현실 시스템들은, 또한, 디바이스(10)에서 (예컨대, 카메라가 객체(28)의 실세계 이미지들을 캡처하고 이러한 콘텐츠가 광학 시스템(20B)에서 가상 콘텐츠와 디지털 병합되는 배열로) 사용될 수 있다.
시스템(10)은, 원하는 경우, 컴퓨터 또는 다른 외부 장비(예컨대, 디스플레이(20)에 이미지 콘텐츠를 공급하는 컴퓨터)와의 통신을 지원하기 위한 무선 회로부 및/또는 다른 회로부를 포함할 수 있다. 동작 동안, 제어 회로부(16)는 이미지 콘텐츠를 디스플레이(20)에 공급할 수 있다. 콘텐츠는 (예컨대, 시스템(10)에 결합된 컴퓨터 또는 다른 콘텐츠 소스로부터) 원격으로 수신될 수 있고/있거나 제어 회로부(16)에 의해 생성될 수 있다(예컨대, 텍스트, 기타 컴퓨터 생성 콘텐츠 등). 제어 회로부(16)에 의해 디스플레이(20)에 공급되는 콘텐츠를 아이 박스(24)에서 뷰어가 볼 수 있다.
도 2는 도 1의 시스템(10)에서 사용될 수 있는 예시적인 디스플레이(20)의 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 근안 디스플레이(20)는 디스플레이 모듈(들)(20A)과 같은 하나 이상의 디스플레이 모듈들 및 광학 시스템(20B)과 같은 광학 시스템을 포함할 수 있다. 광학 시스템(20B)은 하나 이상의 도파관들(50)과 같은 광학 요소들을 포함할 수 있다. 도파관(50)은 플라스틱, 중합체, 유리 등과 같은 광학적으로 투명 재료의 하나 이상의 적층된 기판들(예컨대, 때때로 본 명세서에서 도파관 기판들로 지칭되는 적층된 평면 및/또는 곡면 층들)을 포함할 수 있다.
원하는 경우, 도파관(50)은 또한 하나 이상의 회절 격자들이 기록되는 홀로그래픽 기록 매체(때때로 본 명세서에서 홀로그래픽 매체, 격자 매체, 또는 회절 격자 매체로 지칭됨)의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다(예컨대, 홀로그래픽 위상 격자들, 때때로 본 명세서에서 홀로그램들로 지칭됨). 홀로그래픽 기록은 홀로그래픽 매체와 같은 감광성 광학 재료 내에 광학 간섭 패턴(예컨대, 상이한 굴절률들의 교대 영역들)으로서 저장될 수 있다. 광학 간섭 패턴은, 주어진 광원으로 조명될 때, 광을 회절시켜 가상 이미지의 3차원 재구성을 생성하는 홀로그래픽 위상 격자를 생성할 수 있다. 홀로그래픽 위상 격자는 영구 간섭 패턴으로 인코딩된 스위칭불가(non-switchable) 회절 격자일 수 있거나, 또는 회절된 광이 홀로그래픽 기록 매체에 인가된 전기장을 제어함으로써 변조될 수 있는 스위칭가능 회절 격자일 수 있다. 원하는 경우, 다수의 홀로그래픽 위상 격자들(홀로그램들)이 동일한 체적의 홀로그래픽 매체 내에 기록될(예컨대, 그 내에 중첩될) 수 있다. 홀로그래픽 위상 격자들은, 예를 들어, 격자 매체의 체적형 홀로그램들 또는 박막 홀로그램들일 수 있다. 격자 매체는 광중합체, 다이크로뮴산염 젤라틴과 같은 젤라틴, 할로겐화은, 홀로그래픽 중합체 분산 액정, 또는 기타 적합한 홀로그래픽 매체를 포함할 수 있다.
도파관(50) 상의 회절 격자들은 홀로그래픽 위상 격자들, 예컨대, 체적형 홀로그램들 또는 박막 홀로그램들, 메타-격자들, 또는 임의의 기타 원하는 회절 격자 구조들을 포함할 수 있다. 도파관(50) 상의 회절 격자들은 또한 도파관들(50)의 기판들의 하나 이상의 표면들 상에 형성된 표면 부조 격자들, 금속 구조들의 패턴들로부터 형성된 격자들 등을 포함할 수 있다. 회절 격자들은, 예를 들어, (예컨대, 상이한 색상들의 광 및/또는 상이한 입력 각도들의 범위의 광을 하나 이상의 대응하는 출력 각도들로 회절하기 위하여) 동일한 체적의 격자 매체 내에서 적어도 부분적으로 중첩되는 다수의 다중화된 격자들(예컨대, 홀로그램)을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 미늘형 미러들과 같은 다른 광 방향전환 요소들은 도파관(50)에서 회절 격자들을 대신하여 사용될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(20A)은 아이 박스(24)에 디스플레이될 이미지 콘텐츠와 연관된 이미지 광(38)을 생성할 수 있다(예컨대, 이미지 광(38)은 아이 박스(24)에 디스플레이할 일련의 이미지 프레임들을 전달할 수 있음). 원하는 경우 이미지 광(38)은 시준 렌즈를 이용하여 시준될 수 있다. 광학 시스템(20B)은 디스플레이 모듈(20A)로부터 아이 박스(24)로 출력되는 이미지 광(38)을 표시하는데 사용될 수 있다. 원하는 경우, 디스플레이 모듈(20A)이 도 1의 지지 구조체(8) 내에 장착될 수 있고, 동시에 광학 시스템(20B)이 (예컨대, 아이 박스(24)와 정렬되는 렌즈를 형성하기 위해) 지지 구조체(8)의 부분들 사이에 장착될 수 있다. 원하는 경우, 다른 장착 구성들이 사용될 수 있다.
광학 시스템(20B)은 입력 커플러(52), 횡단 커플러(54), 및 출력 커플러(56)와 같은 하나 이상의 광학 커플러들(예컨대, 광 방향전환 요소들)을 포함할 수 있다. 도 2의 예에서, 입력 커플러(52), 횡단 커플러(54), 및 출력 커플러(56)는 도파관(50)에 또는 도파관(50) 상에 형성된다. 입력 커플러(52), 횡단 커플러(54), 및/또는 출력 커플러(56)는 도파관(50)의 기판 층들 내에 완전히 매립될 수 있거나, 도파관(50)의 기판 층들 내에 부분적으로 매립될 수 있거나, 도파관(50)에 장착 등(예컨대, 도파관(50)의 외부 표면에 장착)될 수 있다.
도파관(50)은 내부 전반사를 통해 그것의 길이를 따라 이미지 광(38)을 안내할 수 있다. 입력 커플러(52)는 디스플레이 모듈(20A)로부터 도파관(50) 안으로 이미지 광(38)을 커플링하도록 구성될 수 있는 반면, 출력 커플러(56)는 도파관(50) 내로부터의 이미지 광(38)을 도파관(50)의 외부로 그리고 아이 박스(24)를 향해 커플링하도록 구성될 수 있다. 입력 커플러(52)는 입력 커플링 프리즘, 도파관(50)의 에지 또는 면, 렌즈, 스티어링 미러 또는 액정 스티어링 요소, 또는 임의의 기타 원하는 입력 커플링 요소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 모듈(20A)은 광학 시스템(20B)을 향해 +Y 방향으로 이미지 광(38)을 방출할 수 있다. 이미지 광(38)이 입력 커플러(52)에 충돌하면, 입력 커플러(52)는 이미지 광(38)을 방향전환하여 광이 도파관(50) 내에서 내부 전반사를 통해 출력 커플러(56)를 향해(예컨대, 도파관(50)의 내부 전반사(TIR) 범위 내에서 +X 방향으로) 전파되도록 할 수 있다. 이미지 광(38)이 출력 커플러(56)에 충돌하면, 출력 커플러(56)는 아이 박스(24)를 향해 (예컨대, Y-축을 따라 뒤로) 도파관(50) 밖으로 이미지 광(38)을 방향전환할 수 있다. 렌즈(60)와 같은 렌즈는 아이 박스(24) 상으로 이미지 광(38)을 지향 또는 집중시키도록 도울 수 있다. 원하는 경우 렌즈(60)는 생략될 수 있다. 횡단 커플러(54)가 도파관(50) 상에 형성되는 시나리오에서, 횡단 커플러(54)는, 예를 들어, 이미지 광(38)이 도파관(50)의 길이를 따라 전파됨에 따라 하나 이상의 방향들로 그것을 방향전환할 수 있다. 이미지 광(38)을 방향전환 시, 횡단 커플러(54)는 또한 이미지 광(38) 상에서 동공 확장을 수행할 수 있다.
입력 커플러(52), 횡단 커플러(54), 및/또는 출력 커플러(56)는 반사 및 굴절 광학계에 기초할 수 있거나 또는 회절(예컨대, 홀로그래픽) 광학계에 기초할 수 있다. 커플러들(52, 54, 56)이 반사 및 굴절 광학계로부터 형성되는 구성들에서, 커플러들(52, 54, 56)은 하나 이상의 반사기들(예컨대, 마이크로미러들의 어레이, 부분 미러들, 미늘형 미러들, 또는 기타 반사기들)을 포함할 수 있다. 커플러들(52, 54, 56)이 회절 광학계에 기초하는 구성들에서, 커플러들(52, 54, 56)은 회절 격자들(예컨대, 체적형 홀로그램들, 표면 부조 격자들 등)을 포함할 수 있다.
도 2의 예는 단지 예시적인 것이다. 광학 시스템(20B)은 서로에 대해 측방향으로 및/또는 수직으로 적층된 다수의 도파관들을 포함할 수 있다. 각각의 도파관은 커플러들(52, 54, 56) 중 하나, 둘, 전부를 포함할 수 있거나, 또는 아무것도 포함하지 않을 수 있다. 원하는 경우 도파관(50)은 적어도 부분적으로 만곡 또는 구부러질 수 있다. 커플러들(52, 54, 56) 중 하나 이상은 생략될 수 있다. 원하는 경우, 광학 시스템(20B)은 횡단 커플러(54) 및 출력 커플러(56) 둘 모두의 동작들을 수행하는 광학 커플러를 포함할 수 있다(때때로 본 명세서에서 인터리브 커플러, 다이아몬드 커플러, 또는 다이아몬드 확장기로 지칭됨). 예를 들어, 표면 부조 격자 구조는 이미지 광이 도파관(50)을 따라 전파됨에 따라 (예컨대, 이미지 광을 확장시키면서) 이미지 광(38)을 방향전환할 수 있고, 표면 부조 격자 구조는 또한 도파관(50) 밖으로 그리고 아이 박스(24)를 향해 이미지 광(38)을 커플링할 수 있다.
도 3a는 표면 부조 격자 구조가 도파관(50) 상에 어떻게 형성될 수 있는지의 일례를 보여주는 평면도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 도파관(50)은 제1 측방향(예컨대, 외부) 표면(70) 및 측방향 표면(70)의 반대편의 제2 측방향 표면(72)을 가질 수 있다. 도파관(50)은 임의의 원하는 수의 하나 이상의 적층된 도파관 기판들을 포함할 수 있다. 원하는 경우, 도파관(50)은 또한 제1 도파관 기판과 제2 도파관 기판 사이에 끼인(개재된) 격자 매체의 층을 포함할 수 있다(예컨대, 제1 도파관 기판은 측방향 표면(70)을 포함하고, 제2 도파관 기판은 측방향 표면(72)을 포함함).
도파관(50)에는 표면 부조 격자 구조(74)와 같은 표면 부조 격자 구조가 제공될 수 있다. 표면 부조 격자(SRG) 구조(74)는 SRG 기판(매체)(76)의 층과 같은 기판 내에 형성될 수 있다. 도 3a의 예에서, SRG 기판(76)은 도파관(50)의 측방향 표면(70) 상에 층을 이룬다. 이것은 단지 예시적인 것이고, 원하는 경우, SRG 기판(76)은 측방향 표면(72)(예컨대, 아이 박스에 대향하는 도파관(50)의 표면) 상에 층을 이룰 수 있다.
원하는 경우, SRG 구조(74)는 하나의 표면 부조 격자 또는 적어도 2개의 부분-중첩 표면 부조 격자들을 포함할 수 있다. SRG 구조(74)의 각각의 표면 부조 격자는 SRG 기판(76)의 두께에서 대응하는 리지들(정점들)(78) 및 트로프들(저점들)(80)에 의해 정의될 수 있다. 도 3a의 예에서, SRG 구조(74)는 단순화를 위해 SRG 구조(74)의 표면 부조 격자들이 피크들(78)과 연관된 제1 두께 또는 트로프들(80)과 연관된 제2 두께에 의해 정의되는 이원 구조로서 도시된다. 이것은 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, SRG 구조(74)는 두 부분으로 이루어지지 않을 수 있다(예컨대, 임의의 원하는 프로파일을 따르는 임의의 원하는 수의 두께들을 포함할 수 있거나, Y축에 대해 평행하지 않은 프린지 각도들로 경사진 피크들(78)을 포함할 수 있거나, 기타 등등일 수 있음). 원하는 경우, SRG 기판(76)은 접착제 층(미도시)을 이용하여 도파관(50)의 측방향 표면(70)에 접착될 수 있다. SRG 구조(74)는, 예를 들어, 도파관(50)과는 별도로 제작될 수 있고, 제작 후에 도파관(50)에 접착될 수 있다.
도 3a의 예는 단지 예시일 뿐이다. 다른 구현예에서, SRG 구조(74)는 도 3b의 예에 도시된 바와 같이, 도파관(50)의 내부 내의 위치에 배치될 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 도파관(50)은 제1 도파관 기판(73), 제2 도파관 기판(75), 및 도파관 기판(73)과 도파관 기판(86) 사이에 개재된 매체층(82)을 포함할 수 있다. 매체층(82)은 격자 또는 홀로그래픽 기록 매체, 접착제 층, 중합체 층, 도파관 기판 층, 또는 도파관(50) 내의 임의의 기타 원하는 층일 수 있다. SRG 기판(76)은 도파관 기판(86)에 대향하는 도파관 기판(73)의 표면 상에서 층을 이룰 수 있다. 대안적으로, SRG 기판(76)은 도파관 기판(73)에 대향하는 도파관 기판(86)의 표면 상에서 층을 이룰 수 있다.
원하는 경우, SRG 구조(74)는, 도 3c의 예에 도시된 바와 같이, SRG 기판의 다수의 층들에 걸쳐 분포될 수 있다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 광학 시스템은 적어도 제1 도파관(50) 및 제2 도파관(50')과 같은 다수의 적층된 도파관들을 포함할 수 있다. 제1 SRG 기판(76)은 도파관(50)의 측방향 표면들 중 하나 상에서 층을 이룰 수 있는 반면, 제2 SRG 기판(76')은 도파관(50')의 측방향 표면들 중 하나 상에서 층을 이룬다. 제1 SRG 기판(76)은 SRG 구조(74)에서 하나 이상의 표면 부조 격자들을 포함할 수 있다. 제2 SRG 기판(76')은 SRG 구조(74)에서 하나 이상의 표면 부조 격자들을 포함할 수 있다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 광학 시스템은 2개 초과의 적층된 도파관들 및/또는 하나 이상의 각자의 SRG를 갖는 SRG 기판들을 포함할 수 있다. 광학 시스템이 2개 초과의 도파관들을 포함하는 예들에서, SRG 기판이 제공되는 각각의 도파관은 SRG 구조(74)의 하나 이상의 표면 부조 격자들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 별개의 도파관들로 설명되지만, 원하는 경우, 도 3c의 도파관들(50, 50')은 또한 동일한 도파관의 각자의 도파관 기판들로부터 형성될 수 있다. 원하는 경우, 도 3a, 도 3b, 및/또는 도 3c의 구성들은 조합될 수 있다.
SRG 구조(74)는 도 2의 입력 커플러(52), 횡단 커플러(54), 및/또는 출력 커플러(56)를 형성, 및/또는 도파관(50) 상에 인터리브 커플러를 형성하는데 사용될 수 있다. 원하는 경우, SRG 구조(74)와 같은 SRG 구조들은 도파관(50) 상에 입력 커플러(52) 및 출력 커플러(56) 둘 모두를 형성하는데 사용될 수 있다. 도 4는 SRG 구조들이 어떻게 도파관(50) 상에 입력 커플러(52) 및 출력 커플러(56) 둘 모두를 형성하는데 사용될 수 있는지 보여주는 다이어그램이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 도파관(50) 상의 입력 커플러(52)는 제1 표면 부조 격자 구조(74I)를 포함할 수 있고, 도파관(50) 상의 출력 커플러(56)는 제2 표면 부조 격자 구조(74O)를 포함할 수 있다. 표면 부조 격자 구조(74I)는 하나 이상의 중첩 표면 부조 격자들을 포함할 수 있지만, 단순화를 위해 때때로 본 명세서에서 입력 커플링 표면 부조 격자(74I) 또는 표면 부조 격자 입력 커플러(74I)로 지칭된다. 유사하게, 표면 부조 격자 구조(74O)는 하나 이상의 중첩 표면 부조 격자들을 포함할 수 있지만, 단순화를 위해 때때로 본 명세서에서 출력 커플링 표면 부조 격자(74I) 또는 표면 부조 격자 출력 커플러(74O)로 지칭된다. 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)는 출력 커플링 표면 부조 격자(74O) 또는 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)와 동일한 SRG 매체의 층에 형성될 수 있고, 출력 커플링 표면 부조 격자(74O)는 도파관(50) 상에서 별개의 SRG 매체의 층들에 형성될 수 있다.
입력 커플링 표면 부조 격자(74I)는 디스플레이 모듈(20A)로부터 도파관(50) 안으로 이미지 광(38)을 커플링할 수 있다. 출력 커플링 표면 부조 격자(74O)는 도파관(50)의 수직축(표면)(81)에 대해 각도 -θ로 도파관(50) 밖으로 이미지 광(38)을 커플링할 수 있다. 수직축(81)은 도파관(50)의 측방향 표면(72)에 직교(수직)한다. 각도 θ의 크기는 아이 박스(24)의 배치를 수용하기 위해 0보다 클 수 있다(예컨대, 아이 박스(24)는 사용자가 그들의 머리에 시스템(10)을 착용하고 있는 동안 사용자의 눈에 있는 위치에 배치될 수 있고, 이 위치는 도파관(50)의 사출 동공에서 수직축(81)에 대해 오정렬될 수 있다). 예를 들어, 각도 θ는 0 내지 10 도, 0 내지 15 도, 1 내지 15 도, 0 내지 20 도, 2 내지 3 도, 1 내지 5 도, 또는 다른 각도들일 수 있다.
출력 커플링 표면 부조 격자(74O)가 각도 -θ로 최대 효율성을 갖는 이미지 광(38)을 출력하기 위해, 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)는 또한 출력 커플링 표면 부조 격자(74O) 출력이 (수직축(81)에 대해) 이미지 광(38)을 커플링하는 각도 -θ와 동일하고 반대방향인 입사각 +θ으로 이미지 광(38)을 수광할 필요가 있다. 다시 말해서, 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)는 수직축의 제1 측으로 배향되는 입사각으로 이미지 광(38)을 수광하고, 출력 커플링 표면 부조 격자(74O)는 각도는 동일하지만 수직축의 반대(제2) 편으로 배향되는 이미지 광(38)을 출력한다. 이미지 광(38)의 회절 시, 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)는 그것의 입력 벡터에 평행하게 입사하는 이미지 광(38)을 도파관(50)의 내부 전반사(TIR) 범위 내에 놓인 대응하는 출력 벡터 상으로 방향전환(맵핑)한다(예컨대, 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)는 입력 벡터로부터 출력 벡터로 연장되는 격자 벡터를 특징으로 함). 도파관(50)의 TIR 범위 내의 각도들로 도파관(50) 내로부터 도파관(50)의 표면 상에 입사하는 광은 TIR을 통해 도파관(50)의 길이를 따라 전파될 것이다.
수직축(81)에 대해 입사각 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)에 이미지 광(38)을 제공하기 위하여, 디스플레이 모듈(20A)은 시스템(10)의 위치(84)에 장착될 수 있다. 그러나, 시스템(10)의 하우징이 (예컨대, 하우징이 헤드 장착형 디바이스 하우징을 포함하는 예들에서 하우징의 템플 부분 내의) 위치(84)에서 디스플레이 모듈(20A)에 피팅될 수 없거나 또는 사용자가 시스템(10)을 착용하고 있는 동안 디스플레이 모듈(20A)이 사용자의 머리 위로 불편하게 돌출되도록 위치(84)가 아이 박스(24)에 너무 가까울 수 있다. 원하는 경우, 디스플레이 모듈(20A)은 위치(82)에 장착될 수 있고, 이는 위치(84)보다 아이 박스(24)로부터 더 먼 거리(83)에 위치된다. 이로써 디스플레이 모듈(20A)은 디스플레이 모듈(20A)이 위치(84)에 있을 때보다 (예컨대, 사용자의 머리로 불편하게 돌출하지 않고 하우징의 템플 부분 내에) 더 쉽고 인체공학적으로 시스템(10)의 하우징 내에 피팅될 수 있다. 동시에, 디스플레이 모듈(20A)이 위치(82)에 장착될 때 디스플레이 모듈(20A)이 입사각 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)에 이미지 광(38)을 제공하는 것은 어려울 수 있다.
이러한 문제들을 완화하기 위하여, 광학 시스템(20B)은 위치(82)에 장착되는 동안 디스플레이(20A)에 의해 방출되는 이미지 광(38)을 입사각 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I) 상으로 방향전환하는 프리즘 또는 기타 광 방향전환 구조를 포함할 수 있다. 도 5는 입사각 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I) 상으로 위치(82)에서 장착되는 동안 프리즘이 어떻게 디스플레이(20A)에 의해 방출되는 이미지 광(38)을 방향전환하는지 보여주는 다이어그램이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)는 입력 벡터(Vi) 및 출력 벡터(VO)를 특징으로 할 수 있다. 입력 벡터(Vi)는 도파관의 수직 표면에 대해 각도 θ로 배향될 수 있다. 출력 벡터(VO)는 도파관(50)의 TIR 범위 내에 배향될 수 있다. 입력 커플링 표면 부조 격자(74I) 또한 입력 벡터(Vi)의 끝에서 출력 벡터(VO)의 꼬리까지 연장되는 격자 벡터를 특징으로 할 수 있다(예컨대, 벡터들(Vi, VI)은 공통 지점에서 기원함). 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)는 입력 벡터(Vi)에 평행하게 입사하는 이미지 광(38)을 출력 벡터(VO)에 평행한 방향으로 회절(방향전환)함으로써, 회절된 이미지 광이 내부 전반사를 통해 도파관(50)을 따라 전파되게 할 수 있다.
디스플레이 모듈(20A)은 시스템(10) 내의 위치(82)에서 배치될 수 있다. 디스플레이 모듈(20A)은 디스플레이 모듈(20A)의 광학축이 도파관(50)의 수직축(81)에 대해 각도 α로 배향되도록 틸트될 수 있다. 다시 말해서, 디스플레이 모듈(20A)은 프로젝터 벡터(VP)에 평행한 방향으로 이미지 광(38)을 방출할 수 있다. 디스플레이 모듈(20A)의 광학축(프로젝터 벡터(VP))은 각도 공간에서 입력 벡터(Vi)로부터 각도(예컨대, 각도 θ + α) 약 10 내지 20 도, 15 도, 5 내지 25 도, 15 도 미만, 20 도 미만, 14 내지 16 도, 12 내지 18 도, 25 도 미만, 30 도 미만, 5 도 초과, 또는 기타 각도들만큼 분리될 수 있다.
프리즘(86)과 같은 광 방향전환 요소는 디스플레이 모듈(20A)과 입력 커플링 표면 부조 격자(74I) 사이에 광학적으로 개재될 수 있다. 프리즘(86)은 아크로매틱 프리즘일 수 있고, 따라서 때때로 본 명세서에서 아크로매틱 프리즘(86)로 지칭될 수 있다. 디스플레이 모듈(20A)은 프리즘(86) 안으로 이미지 광(38)을 투과시킬 수 있다. 프리즘(86)은 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)를 향해 이미지 광(38)을 투과할 수 있다. 프리즘(86)의 기하학적 형태 및 재료(들)는 프로젝터 벡터(VP)에 평행하게 입사하는 이미지 광(38)을 입력 커플링 표면 부조 격자 구조(74I)의 입력 벡터(Vi)에 평행한 출력 각도로 방향전환(예컨대, 굴절)하도록 선택될 수 있다. 이러한 방식으로, 프리즘(86)은 이미지 광(38)이 각도 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I) 상에 입사하여 출력 커플링 표면 부조 격자(74O)가 각도 -θ로 아이 박스(24)를 향해 이미지 광(38)을 출력할 수 있게 하도록 이미지 광(38)을 방향전환하는 역할을 할 수 있다(도 4).
프리즘(86)은 하나 이상의 광학 웨지들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프리즘(86)은 제1 광학 웨지(90) 및 제1 광학 웨지(90) 상에 적층 또는 층을 이루는 제2 광학 웨지(88)를 포함할 수 있다. 원하는 경우, 제1 광학 웨지(90)는 광학적으로 투명한 접착제를 이용하여 제2 광학 웨지(88)에 접착될 수 있다. 일부 예들에서, 광학 웨지(90)는 디스플레이 모듈(20A)로부터 수광된 이미지 광(38)에 분산을 부여하는 제1 재료로 형성될 수 있고, 여기서 광학 웨지는 파장의 함수로서 상이한 각도들로 이미지 광을 굴절/분산시킨다. 이러한 예들에서, 광학 웨지(88)는 광학 웨지(90)에 의해 이미지 광(38)에 도입된 분산을 되돌리는 역할을 하는 제2 재료로 형성될 수 있다. 예들로서, 광학 웨지(90)는 플루오르화 칼슘(CaF2)으로 형성될 수 있는 반면, 광학 웨지(88)는 란타넘-치밀 유리/플린트(예컨대, LaSf35)와 같은 광학 유리로 형성되거나 또는 그 반대일 수 있고, 광학 웨지(90)는 인산염 크라운 유리(예컨대, PK51)로 형성될 수 있는 반면, 광학 웨지(88)는 치밀 플린트 유리(예컨대, Sf1)로 형성되거나 또는 그 반대일 수 있고, 광학 웨지(90)는 란타넘-치밀 유리/플린트(예컨대, LaSF31A)로 형성될 수 있는 반면, 광학 웨지(88)는 광학 유리(예컨대, TiF6)로 형성되거나 또는 그 반대 등일 수 있다.
이러한 방식으로, 디스플레이 모듈(20A)은 위치(82)에 배치될 수 있는데, 이는 디스플레이 모듈(20A)의 광학축이 입력 벡터(Vi)에 평행하게 배향되는 위치(84)가 아닌, 위치(84)보다 아이 박스로부터 더 먼 거리(83)에 위치되면서도, 여전히 이미지 광(38)이 각도 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I) 상에 입사할 수 있게 한다. 이로써 디스플레이 모듈(20A)은 사용자 안으로 불편하게 돌출되지 않고 아이 박스(24)에서 이미지들을 디스플레이하는 데 시스템(10)의 광학 성능을 희생하지 않으면서, 시스템(10)을 위한 하우징 내에 피팅될 수 있다. 도 5의 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 프리즘(86)은 2개 초과의 광학 웨지들 또는 단일 광학 웨지만을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 비-프리즘 광 방향전환 구조들(예컨대, 회절 격자, 미러 등)이 이미지 광(38)을 방향전환하는데 사용될 수 있다. 광학 웨지들(90, 88)은 다른 원하는 형상들을 가질 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 디스플레이 모듈(20A)의 시준 광학계는 디스플레이 모듈(20A)이 위치(82)에 배치됨에도 불구하고 각도 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)에 이미지 광(38)을 제공하도록 오프셋될 수 있다. 도 6은 비-오프셋 시준 광학계를 갖는 디스플레이 모듈(20A)의 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 디스플레이 모듈(20A)은 조명 광학계(108) 및 공간 광 변조기(103)를 포함할 수 있다. 조명 광학계(108) 하나 이상의 광원들, 예컨대, 발광 다이오드들(LED), 유기 발광 다이오드들(OLED), 마이크로 LED(uLED), 레이저 등을 포함할 수 있다. 조명 광학계(108)의 광원들은 하나 이상의 파장 대역들(예컨대, 적색, 녹색, 및 청색 대역들)에서 조명 광(110)을 방출할 수 있다.
공간 광 변조기(103)는 프리즘(104) 및 디스플레이 패널(106)과 같은 반사 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 디스플레이 패널(106)은 DMD 패널, LCOS 패널, fLCOS(ferroelectric liquid crystal on silicon) 패널, 또는 기타 반사 디스플레이 패널일 수 있다. 프리즘(104)은 디스플레이 패널(106)(예컨대, 디스플레이 패널(106) 상의 상이한 픽셀들) 상으로 조명 광(110)을 지향시킬 수 있다. 제어 회로부(16)(도 1)는 이미지 광(38)(예컨대, 디스플레이 패널(106)에 의해 조명 광을 이용하여 변조된 바와 같은 이미지를 갖는 이미지 광)을 생성하기 위해 각각의 픽셀 위치에서 조명 광(110)을 선택적으로 반사하도록 디스플레이 패널(106)을 제어할 수 있다. 프리즘(104)은 시준 광학계(100)를 향해 이미지 광(38)을 지향시킬 수 있다. 시준 광학계(100)는 도파관(50)의 입력 커플러를 향해 이미지 광(38)을 지향시킬 수 있다(예컨대, 시준 광학계(100)는 도파관(50)의 입력/입사 동공 상으로 이미지 광(38)을 집중시킬 수 있음).
디스플레이 패널(106)이 반사 디스플레이 패널인 도 6의 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 디스플레이 패널(106)은 이미지 광(38)을 생성하기 위해 이미지 데이터를 이용하여 조명 광을 투과 및 변조하는 투과성 디스플레이 패널일 수 있다(예컨대, 투과성 액정 디스플레이 패널).
시준 광학계(100)는 때때로 본 명세서에서 시준 렌즈(100), 접안렌즈 광학계(100), 또는 접안렌즈(100)로 지칭될 수 있다. 시준 광학계(100)는 하나 이상의 렌즈 요소들(102)을 포함할 수 있다. 각각의 렌즈 요소(102)는 하나 이상의 오목 표면들, 볼록 표면들, 구형 표면들, 구형 표면들, 자유형태 만곡 표면들(예컨대, 비-구형, 비 타원형 등인 임의의 원하는 3차원적 자유형태 만곡 경로를 따르는 곡률을 갖는 표면들) 등을 가질 수 있다. 원하는 경우 하나 이상의 렌즈 요소들(102)은 이미지 광(38)에 광출력을 부여할 수 있다.
렌즈 요소들(102)은 디스플레이 패널(106)의 시야의 중심과 정렬된 광학축들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(106)은 시야(112)를 가질 수 있다. 이미지 광(38)은 디스플레이 패널(106)의 시야(112)의 중심에 중심을 맞춘 자신만의 시야(114)를 가질 수 있다. 따라서 이미지 광은 디스플레이 패널 시야의 중심 및 입력 커플러의 위, 아래, 좌측 및 우측으로 동일한 숫자의 각도들로 도파관(50) 상의 입력 커플러 상에 입사할 것이다.
원하는 경우, 시준 광학계(100)의 렌즈 요소들은 (예컨대, 도 5의 프리즘(86) 필요 없이) 각도 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)(도 5)에 입사하는 이미지 광(38)을 출력하도록 오프셋될 수 있다. 도 7은 시준 광학계(100)의 렌즈 요소들이 어떻게 각도 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)에 입사하는 이미지 광(38)을 생성하기 위해 오프셋될 수 있는지의 일 예를 보여주는 다이어그램이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 시준 광학계(100)는 하나 이상의 오프셋 렌즈 요소들(121)을 포함할 수 있다. 각각의 렌즈 요소(121)는 이미지 광(38)을 투과시키는 제1 표면(120) 및 반대편의 제2 표면(122)을 가질 수 있다. 각각의 렌즈 요소(121)는 광학축(125)을 가질 수 있다(예컨대, 렌즈 요소들의 각각의 광학축들은 정렬될 수 있음). 광학축(125)은 오프셋(X)에 의해 이미지 광(38)의 중심으로부터 오프셋될 수 있다. 렌즈 요소들(121)은, 예를 들어, 도 6의 렌즈 요소들(102)에 비해 확대될 수 있다. 그러나, 이미지 광(38)은 단지 광학축(125)으로부터 오프셋된 렌즈 요소들(121)의 일부분을 (예컨대, 평균 오프셋(X)으로) 통과한다. 다시 말해서, 이미지 광이 다른 방식으로 통과하지 않는 광학축(125)의 반대편 상에 렌즈 요소들의 부분들이 존재한다(예컨대, 렌즈 요소들은 시야 및 프리즘(104)에 의해 출력되는 이미지 광(38)에 대해 오프셋되기 때문임).
이미지 광(38)이 렌즈 요소들의 모든 영역을 통과하지 않기 때문에, 렌즈 요소들(121)은 렌즈 요소들(121)의 부분들(118)을 제거하기 위해 트림 또는 절단될 수 있다(예컨대, 이미지 광(38)은 다른 방식으로 부분들(118)을 통과하지 않음). 이는 렌즈 요소들(121)이 시야보다 큼에도 불구하고, 광학 성능에 영향을 주지 않으면서 렌즈 요소들(121)에 의해 점유되는 디스플레이 모듈(20A)의 영역의 양 및 디스플레이 모듈(20A)의 무게를 최소화하는 역할을 할 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 렌즈 요소(121)는 표면들(122, 120) 사이에서 연장되는 (절단) 수직 (평면) 측벽(124)을 가질 수 있다. 렌즈 요소들(121)은 부분들(118)이 포함될 때 광학축(125)을 중심으로 회전 대칭을 나타낼 수 있다. 그러나, 부분들(118)을 제거함으로써 렌즈 요소들(121)의 이러한 회전 대칭을 깨뜨린다 (예컨대, 부분들(118)이 제거되지 않은 렌즈 요소들(121)은 광학축(125)을 중심으로 회전 대칭을 나타낼 것임).
이러한 방식으로 렌즈 요소들(121)을 오프셋함으로써 이미지 광(38)의 시야를 도 6의 시야(114)로부터 도 7의 시야(116)로 시프트할 수 있다. 다시 말해서, 이러한 방식으로 렌즈 요소들(121)을 오프셋함으로써 디스플레이 패널(106)의 시야(112)의 중심으로부터 멀리, 그리고 그럼으로써 도파관(50) 상의 입력 커플러의 시야로부터 각도 오프셋(A)(예컨대, 도 7의 오프셋(X)에 대응하는 각도 오프셋(A))만큼 이미지 광(38)의 시야를 시프트할 수 있다. 이는 시준 광학계(100)로 하여금 시야(112)의 중심의 일 측에 다른 측보다 더 많은 이미지 광(38)을 공급하게 할 수 있다. 원하는 경우, 시야(116) 전체는 시야(112)의 중심의 일 측에 위치될 수 있다. 각도 오프셋(A)은, 예를 들어, 5 내지 45 도, 5 내지 30 도, 10 내지 20 도, 5 내지 20 도, 12 내지 17 도, 15 도, 8 내지 22 도, 3 내지 28 도 등일 수 있다.
이러한 방식으로 렌즈 요소들(121)을 오프셋하고 이미지 광(38)의 시야를 시프트함으로써 이미지 광(38)으로 하여금 광학축(125)의 일 측상에 위치된 렌즈 요소들(121)의 부분들에 의해서만 투과되게 할 수 있다. 이는 시준 광학계(100)로 하여금 각도 θ 또는 임의의 기타 원하는 각도로 이미지 광(38)을 투과하게 하여 이미지 광(38)이 각도 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)에 입사하게 함으로써 도 5의 프리즘(86)이 생략될 수 있게 할 수 있다. 이러한 방식으로 구성되면, 디스플레이 모듈(20A)은 도 5의 위치(82)에 위치되면서, 여전히 출력 커플링 표면 부조 격자(74O)가 아이 박스(24)를 향해 각도 -θ로 이미지 광(38)을 출력하도록 하는데 필요한 각도 θ로 입력 커플링 표면 부조 격자(74I)에 이미지 광(38)을 제공할 수 있다. 동시에, 디스플레이 패널(106)의 전체 영역은 이미지 광(38)을 생성하기 위해 조명 광(110)을 이용하여 조명될 필요가 없다(예컨대, 시야의 일부만이 이미지 광에 의해 점유될 것이기 때문임). 예를 들어, 조명 광(110)은 디스플레이 패널(106)의 영역(126)에만 제공될 수 있는데, 이는 그렇지 않으면 렌즈 요소들(121)이 오프셋되지 않을 때 요구되는(도 6) 디스플레이 패널(106)의 길이(109)보다 작다. 이로써 디스플레이 패널(106)의 크기는 도 6의 구현예에 비해 감소될 수 있다.
도 7의 예는 단지 예시적인 것이다. 공간 광 변조기(103)는 투과성 공간 광 변조기 또는 변조기(103)일 수 있고, 조명 광학계(103)는 발광형 디스플레이 패널에 의해 대체될 수 있다. 시준 광학계(100)는 임의의 원하는 기하학적 구조를 갖는 임의의 원하는 수의 렌즈 요소들(121)을 가질 수 있다. 렌즈 요소들(121)은 절단될 필요가 없다(예컨대, 부분들(118)은 렌즈 요소들(121) 상에 남을 수 있음). 추가적으로 또는 대안적으로, 렌즈 요소들(121)을 오프셋함으로써 도파관(50)에 생성되는 고스트 아티팩트를 완화하도록 디스플레이 모듈(20A)을 구성할 수 있다.
도 8은 렌즈 요소들(121)을 오프셋하는 것이 어떻게 고스트 아티팩트를 완화하도록 디스플레이 모듈(20A)을 구성할 수 있는지 보여주는 다이어그램이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 디스플레이 패널(106)은 시준 광학계(100)를 통해 도파관(50) 상의 입력 커플러(52)에 이미지 광(38)을 제공할 수 있다. 입력 커플러(52)의 기본 회절 모드는 내부 전반사를 통한 전파를 위해 도파관(50) 안으로 이미지 광(38)을 커플링할 수 있고, 입력 커플러(52)의 하나 이상의 더 높은 차수의 회절 모드들은 화살표(130)로 나타낸 바와 같이 입사 이미지 광(38) 중 일부를 다시 디스플레이 패널(106)을 향해 반사할 수 있다.
시준 광학계(121)가 오프셋되지 않는 구현예들에서(예컨대, 도 6의 구현예에서), 입력 커플러(52)에 의해 디스플레이 패널(106)을 향해 반사된 이미지 광은 디스플레이 패널(106)의 영역(128) 내의 "오프" 상태의 하나 이상의 픽셀들에 충돌할 수 있다. 이러한 픽셀들은 입사 이미지 광을 다시 비-오프셋 시준 렌즈를 향해 반사할 수 있고, 이는 이미지 광을 다시 입력 커플러(52)를 향해 방향전환할 수 있다. 이는 바람직하지 않은 미광이 도파관(50) 내에서 아이 박스를 향해 전파되게 할 수 있고, 이는 보기 않좋은 고스트 아티팩트를 생성할 수 있거나 또는 아이 박스에서 디스플레이되는 이미지들의 전체 콘트라스트를 제한할 수 있다.
그러나, 시준 광학계(100)에서 렌즈 요소들(121)을 (예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이) 오프셋함으로써, 디스플레이 패널(106)의 부분(128)(예컨대, 영역(126) 밖의 디스플레이 패널(106)의 일부분이)은 제거될 수 있고 렌즈 요소들(121)의 부분(118)이 제거될 수 있다. 이는 임의의 반사된 이미지 광(38)이 (예컨대, 화살표(130)로 나타낸 바와 같이) 디스플레이 패널(106)의 픽셀들에 충돌하여 화살표(132)와 다른 방식으로 연관된 미광을 생성하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 방식으로, 렌즈 요소들(121)을 오프셋함으로써 고스트 아티팩트의 생성을 완화할 수 있고, 아이 박스에서 콘트라스트를 최대화할 수 있다.
도 8의 예에서, 디스플레이 모듈(20A)은 위치(82)에 배치된다. 이것은 단지 예시적인 것이고, 원하는 경우, 디스플레이 모듈(20A)은 위치(84)에 배치되고 디스플레이 모듈(20A)의 광학축이 각도 θ로 배향되도록 틸트될 수 있다. 디스플레이 모듈(20A)이 위치(84)에 배치되면, 렌즈 요소들(121)은 오프셋될 필요가 없는데, 그 이유는 화살표(130)와 연관된 반사된 광은 디스플레이 모듈(20A) 상에 입사하지 않을 것이기 때문이다. 입력 커플러(52)는 입력 커플링 표면 부조 격자(74I) 또는 다른 입력 커플러들(예컨대, 체적형 홀로그램 입력 커플러, 입력 커플링 프리즘, 미늘형 미러 등)을 포함할 수 있다.
도 5의 예에서, 프리즘(86)은 2개의 광학 웨지들(88, 90)을 포함한다. 다른 구현예들에서, 프리즘(86)은 단일 광학 웨지를 포함할 수 있다. 광학 웨지는 도 5에 도시된 바와 유사하게 도파관을 향해 이미지 광(38)을 방향전환하는 반사 및 투과 표면들을 가질 수 있다. 도 9는 프리즘(86)이 어떻게 단일 광학 웨지를 포함할 수 있는지 도시하는 다이어그램이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 프리즘(86)은 단일 광학 웨지를 포함할 수 있다. 광학 웨지는 제1 표면(142), 제2 표면(140), 제3 표면(146), 및 제4 표면(144)과 같은 적어도 4개의 표면들(정면들)을 가질 수 있다. 프리즘(86)은 표면(142)을 통해 시준 광학계(100)(도 6)로부터 이미지 광(38)을 수광할 수 있다. 이어서 이미지 광(38)은 (예컨대, 내부 전반사를 통해) 표면(144)을 향해 표면(140)에서 반사될 수 있다. 이어서 이미지 광(38)은 (예컨대, 내부 전반사를 통해) 표면(146)을 향해 표면(144)에서 반사될 수 있다. 프리즘(86)은 표면(146)을 통해 도파관을 향해 이미지 광(38)을 투과할 수 있다. 다시 말해서, 표면들(142, 146)은 투과 표면들일 수 있고, 표면들(140, 144)은 반사 표면들이다. 원하는 경우, 반사층들이 표면(140) 및/또는 표면(144) 위에 층을 이룰 수 있다.
표면들(142, 140, 146, 144)은 각각 평면일 수 있거나 또는, 원하는 경우, 하나 이상의 표면들(142, 140, 146, 144)은 만곡될 수 있다(예컨대, 자유형태 곡면, 쌍원추 곡면, 구형 곡면 등). 표면들을 만곡함으로써, 예를 들어, 표면들에 의한 반사 또는 투과 시 이미지 광(38)에 광출력을 부여할 수 있다. 일례로서, 표면들(142, 146)은 만곡될 수 있다(예컨대, 동일한 광출력을 부여하기 위하여 동일한 곡률을 가짐). 프리즘(86)은, 원하는 경우, 하나 이상의 표면들이 구부러지는 예들에서 사출 성형 플라스틱으로 형성될 수 있다. 도 9의 프리즘(86)은 다수의 광학 웨지들(도 5)을 갖는 프리즘(86)과 동일한 광 방향전환 효과를 가질 수 있다. 프리즘(86)은 단일 재료로 형성되기 때문에, 주의를 기울이지 않으면 프리즘(86)은 이미지 광에 분산을 도입할 수 있다. 원하는 경우, 입력 커플러를 형성하는데 사용되는 SRG는 프리즘(86)으로부터의 색 수차를 보정하도록 조정되는 피치를 가질 수 있다. 원하는 경우, 추가 요소들이 광학 경로를 따라 개재되어 (예컨대, 각각의 색상에 대해) 분산을 보정할 수 있다. 도 9의 예는 단지 예시적인 것이며, 일반적으로, 프리즘(86)은 다른 형상들을 가질 수 있다. 도 9의 프리즘(86)은 때때로 본 명세서에서 복합 폴딩 프리즘(compound fold prism)으로 지칭될 수 있다.
일 실시예에 따라, 디스플레이가 제공되며, 디스플레이는 내부 전반사를 통해 광을 전파하도록 구성된 도파관, 도파관 안으로 광을 커플링하도록 구성된 제1 표면 부조 격자 - 제1 표면 부조 격자는 입력 벡터를 갖음 -, 입력 벡터에 대해 평행하지 않은 각도로 광을 출력하도록 구성된 프로젝터, 프로젝터와 도파관 사이에 광학적으로 커플링된 프리즘 - 프리즘은 입력 벡터에 평행한 방향으로 프로젝터로부터 제1 표면 부조 격자로 광을 방향전환하도록 구성됨 -, 및 도파관 밖으로 광을 커플링하도록 구성된 제2 표면 부조 격자를 포함한다.
다른 실시예에 따라, 프리즘은 아크로매틱 프리즘을 포함한다.
다른 실시예에 따라, 프리즘은 제1 광학 웨지 상의 제1 광학 웨지 및 제2 광학 웨지를 포함하고, 제1 및 제2 광학 웨지들은 광을 투과시키고, 제1 광학 웨지는 제1 재료를 포함하고, 제2 광학 웨지는 제1 재료와는 상이한 제2 재료를 포함한다.
다른 실시예에 따라, 각도 및 입력 벡터는 5 내지 25 도만큼 분리된다.
다른 실시예에 따라, 도파관은 측방향 표면을 포함하고, 각도 및 입력 벡터는 측방향 표면의 수직축에 대해 각각 평행하지 않고, 광은 수직축의 제1 측에 대해 추가 각도로 제1 표면 부조 격자 상에 입사하고, 제2 표면 부조 격자는 수직축의 제2 측에 대해 추가 각도로 광을 출력하도록 구성된다.
다른 실시예에 따라, 프리즘은 프리즘 안으로 광을 투과시키는 제1 표면, 제2 표면, 제3 표면, 및 프리즘 밖으로 광을 투과시키는 제4 표면을 갖는 광학 웨지를 포함하고, 제2 표면은 제3 표면을 향해 광을 반사시키고, 제3 표면은 제4 표면을 향해 광을 반사시킨다.
다른 실시예에 따라, 제1, 제2, 제3, 및 제4 표면들 중 하나 이상은 곡면이다.
다른 실시예에 따라, 디스플레이는, 제1 매체층 - 제1 표면 부조 격자는 제1 매체층 내에 있음 -, 및 제1 매체층과는 상이한 제2 매체층 - 제2 표면 부조 격자는 제2 매체층 내에 있음 -을 포함하는 도파관을 포함한다.
다른 실시예에 따라, 디스플레이는 매체층을 포함하는 도파관을 포함하고, 제1 및 제2 표면 부조 격자들은 매체층 내에 있다.
일 실시예에 따라, 디스플레이가 제공되고, 디스플레이는 내부 전반사를 통해 광을 전파하도록 구성된 도파관, 도파관 안으로 광을 커플링하도록 구성된 제1 표면 부조 격자 - 제1 표면 부조 격자는 입력 벡터를 특징으로 함 -, 이미지 데이터에 기초하여 광을 생성하도록 구성된 디스플레이 패널 - 광은 시야를 가짐 -, 및 디스플레이 패널과 도파관 사이에 커플링된 광학계를 포함하고, 광학계는: 제1 표면 부조 격자를 향해 광을 투과시키도록 구성되고 광의 시에의 중심에 대해 0이 아닌 각도로 오프셋된 광학축을 갖는 렌즈를 포함하고, 광학축은 입력 벡터에 대해 0이 아닌 각도로 배향되고, 광학계는 입력 벡터에 평행한 방향으로 광을 출력하도록 구성된다.
다른 실시예에 따라, 디스플레이는, 광학계가 광을 투과시키도록 구성되고 렌즈의 광학축과 정렬되는 광학축을 갖는 추가 렌즈를 포함한다.
다른 실시예에 따라, 렌즈는 광을 투과시키는 제1 표면, 광을 투과시키는 제1 표면의 반대편의 제2 표면, 및 제1 표면을 제2 표면에 커플링하는 평면 표면을 갖고, 평면 표면은 광의 시야의 중심에 반대되는 광학축의 일 측 상에 위치된다.
다른 실시예에 따라, 도파관은 측방향 표면을 포함하고, 광학축은 측방향 표면의 수직축에 평행하게 배향된다.
다른 실시예에 따라, 도파관은 측방향 표면을 갖고, 광은 측방향 표면의 수직축의 제1 측에 대해 소정 각도로 제1 표면 부조 격자 상에 입사하고, 제2 표면 부조 격자는 수직축의 제2 측에 대해 상기 각도로 상기 광을 출력하도록 구성된다.
다른 실시예에 따라, 디스플레이 패널은: DMD(digital micromirror device) 디스플레이 패널, LCOS(liquid crystal on silicon) 디스플레이 패널, fLCOS(ferroelectric liquid crystal on silicon) 디스플레이 패널, 및 투과성 액정 디스플레이 패널로 구성된 군으로부터 선택된 디스플레이 패널을 포함한다.
다른 실시예에 따라, 디스플레이는 제1 매체층 - 제1 표면 부조 격자는 제1 매체층 내에 있음 -, 및 제1 매체층과는 상이한 제2 매체층 - 제2 표면 부조 격자는 제2 매체층 내에 있음 -을 포함하는 도파관을 포함한다.
다른 실시예에 따라, 디스플레이는 매체층을 포함하는 도파관을 포함하고, 제1 및 제2 표면 부조 격자들은 매체층 내에 있다.
다른 실시예에 따라, 0이 아닌 각도는 5 도 내지 30 도이다.
일 실시예에 따라, 디스플레이가 제공되고, 디스플레이는 내부 전반사를 통해 광을 전파하도록 구성된 도파관, 도파관 안으로 광을 커플링하도록 구성된 회절 격자를 갖는 입력 커플러, 조명을 방출하도록 구성된 조명 광학계, 조명을 변조함으로써 광을 생성하도록 구성된 반사 디스플레이 패널, 및 입력 커플러에 광을 투과시키도록 구성되고 광의 시야의 중심에 대해 0이 아닌 각도로 오프셋된 광학축을 갖는 렌즈를 포함하고, 렌즈는 회절 격자의 입력 벡터에 평행한 방향으로 광을 출력하도록 구성된다.
다른 실시예에 따라, 도파관은 측방향 표면을 갖고, 광학축은 측방향 표면의 수직축에 평행하게 배향된다.
다른 실시예에 따라, 도파관은 측방향 표면을 갖고, 광학축은 측방향 표면의 수직축에 대해 평행하지 않은 각도로 배향된다.
전술한 것은 단지 예시적인 것이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (21)

  1. 디스플레이로서,
    내부 전반사를 통해 광을 전파하도록 구성된 도파관;
    상기 광을 상기 도파관 안으로 커플링하도록 구성된 제1 표면 부조 격자(surface relief grating) - 상기 제1 표면 부조 격자는 입력 벡터를 갖음 -;
    상기 입력 벡터에 대해 평행하지 않은 각도로 상기 광을 출력하도록 구성된 프로젝터;
    상기 프로젝터와 상기 도파관 사이에 광학적으로 커플링된 프리즘 - 상기 프리즘은 상기 입력 벡터에 평행한 방향으로 상기 프로젝터로부터 상기 제1 표면 부조 격자로 상기 광을 방향전환하도록 구성됨 -; 및
    상기 도파관 밖으로 상기 광을 커플링하도록 구성된 제2 표면 부조 격자를 포함하는, 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프리즘은 아크로매틱 프리즘(achromatic prism)을 포함하는, 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프리즘은 제1 광학 웨지 및 상기 제1 광학 웨지 상의 제2 광학 웨지를 포함하고, 상기 제1 및 제2 광학 웨지들은 상기 광을 투과시키고, 상기 제1 광학 웨지는 제1 재료를 포함하고, 상기 제2 광학 웨지는 상기 제1 재료와는 상이한 제2 재료를 포함하는, 디스플레이.
  4. 제1항에 있어서, 상기 각도와 상기 입력 벡터는 5 내지 25 도만큼 분리되는, 디스플레이.
  5. 제1항에 있어서, 상기 도파관은 측방향 표면을 포함하고, 상기 각도 및 상기 입력 벡터는 상기 측방향 표면의 수직축에 대해 각각 평행하지 않고, 상기 광은 상기 수직축의 제1 측에 대해 추가 각도로 상기 제1 표면 부조 격자 상에 입사하고, 상기 제2 표면 부조 격자는 상기 수직축의 제2 측에 대해 상기 추가 각도로 상기 광을 출력하도록 구성된, 디스플레이.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프리즘은 상기 프리즘 안으로 상기 광을 투과시키는 제1 표면, 제2 표면, 제3 표면, 및 상기 프리즘 밖으로 상기 광을 투과시키는 제4 표면을 갖는 광학 웨지를 포함하고, 상기 제2 표면은 상기 제3 표면을 향해 상기 광을 반사시키고, 상기 제3 표면은 상기 제4 표면을 향해 상기 광을 반사시키는, 디스플레이.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 표면들 중 하나 이상은 곡면인, 디스플레이.
  8. 제1항에 있어서, 상기 도파관은:
    제1 매체층 - 상기 제1 표면 부조 격자는 상기 제1 매체층 내에 있음 -;
    상기 제1 매체층과 상이한 제2 매체층 - 상기 제2 표면 부조 격자는 상기 제2 매체층 내에 있음 -을 포함하는, 디스플레이.
  9. 제1항에 있어서, 상기 도파관은:
    매체층을 포함하고, 상기 제1 및 제2 표면 부조 격자들은 상기 매체층 내에 있는, 디스플레이.
  10. 디스플레이로서,
    내부 전반사를 통해 광을 전파하도록 구성된 도파관;
    상기 광을 상기 도파관 안으로 커플링하도록 구성된 제1 표면 부조 격자 - 상기 제1 표면 부조 격자는 입력 벡터를 특징으로 함 -;
    이미지 데이터에 기초하여 상기 광을 생성하도록 구성된 디스플레이 패널 - 상기 광은 시야를 갖음 -; 및
    상기 디스플레이 패널과 상기 도파관 사이에 커플링된 광학계를 포함하고, 상기 광학계는:
    상기 제1 표면 부조 격자를 향해 상기 광을 투과시키도록 구성되고 상기 광의 상기 시야의 중심에 대해 0이 아닌 각도로 오프셋되는 광학축을 갖는 렌즈를 포함하고, 상기 광학축은 상기 입력 벡터에 대해 0이 아닌 각도로 배향되고, 상기 광학계는 상기 입력 벡터에 평행한 방향으로 상기 광을 출력하도록 구성된, 디스플레이.
  11. 제10항에 있어서, 상기 광학계는:
    상기 광을 투과시키도록 구성되고 상기 렌즈의 상기 광학축과 정렬된 광학축을 갖는 추가 렌즈를 추가로 포함하는, 디스플레이.
  12. 제10항에 있어서, 상기 렌즈는 상기 광을 투과시키는 제1 표면, 상기 광을 투과시키는 상기 제1 표면의 반대편의 제2 표면, 및 상기 제1 표면을 상기 제2 표면에 커플링하는 평면 표면을 갖고, 상기 평면 표면은 상기 광의 상기 시야의 상기 중심에 반대되는 상기 광학축의 일 측 상에 위치되는, 디스플레이.
  13. 제10항에 있어서, 상기 도파관은 측방향 표면을 포함하고, 상기 광학축은 상기 측방향 표면의 수직축에 평행하게 배향되는, 디스플레이.
  14. 제10항에 있어서, 상기 도파관은 측방향 표면을 갖고, 상기 광은 상기 측방향 표면의 수직축의 제1 측에 대해 소정 각도로 상기 제1 표면 부조 격자 상에 입사하고, 상기 제2 표면 부조 격자는 상기 수직축의 제2 측에 대해 상기 각도로 상기 광을 출력하도록 구성된, 디스플레이.
  15. 제10항에 있어서, 상기 디스플레이 패널은: DMD(digital micromirror device) 디스플레이 패널, LCOS(liquid crystal on silicon) 디스플레이 패널, fLCOS(ferroelectric liquid crystal on silicon) 디스플레이 패널, 및 투과성 액정 디스플레이 패널로 구성된 군으로부터 선택된 디스플레이 패널을 포함하는, 디스플레이.
  16. 제10항에 있어서, 상기 도파관은:
    제1 매체층 - 상기 제1 표면 부조 격자는 상기 제1 매체층 내에 있음 -;
    상기 제1 매체층과 상이한 제2 매체층 - 상기 제2 표면 부조 격자는 상기 제2 매체층 내에 있음 -을 포함하는, 디스플레이.
  17. 제10항에 있어서, 상기 도파관은:
    매체층을 포함하고, 상기 제1 및 제2 표면 부조 격자들은 상기 매체층 내에 있는, 디스플레이.
  18. 제10항에 있어서, 상기 0이 아닌 각도는 5 도 내지 30 도인, 디스플레이.
  19. 디스플레이로서,
    내부 전반사를 통해 광을 전파하도록 구성된 도파관;
    상기 도파관 안으로 상기 광을 커플링하도록 구성된 회절 격자를 갖는 입력 커플러;
    조명을 방출하도록 구성된 조명 광학계;
    상기 조명을 변조함으로써 상기 광을 생성하도록 구성된 반사 디스플레이 패널; 및
    상기 입력 커플러에 상기 광을 투과시키도록 구성되고 상기 광의 시야의 중심에 대해 0이 아닌 각도로 오프셋된 광학축을 갖는 렌즈를 포함하고, 상기 렌즈는 상기 회절 격자의 입력 벡터에 평행한 방향으로 상기 광을 출력하도록 구성된, 디스플레이.
  20. 제19항에 있어서, 상기 도파관은 측방향 표면을 갖고, 상기 광학축은 상기 측방향 표면의 수직축에 평행하게 배향되는, 디스플레이.
  21. 제19항에 있어서, 상기 도파관은 측방향 표면을 갖고, 상기 광학축은 상기 측방향 표면의 수직축에 대해 평행하지 않은 각도로 배향되는, 디스플레이.
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