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KR20210097190A - 조향 가능한 위치 설정 요소 - Google Patents

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KR20210097190A
KR20210097190A KR1020217021062A KR20217021062A KR20210097190A KR 20210097190 A KR20210097190 A KR 20210097190A KR 1020217021062 A KR1020217021062 A KR 1020217021062A KR 20217021062 A KR20217021062 A KR 20217021062A KR 20210097190 A KR20210097190 A KR 20210097190A
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KR
South Korea
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steerable
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field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
KR1020217021062A
Other languages
English (en)
Inventor
아론 매튜 이쉬
앤드류 존 그로스
크리스토퍼 데이비드 웨스트라
디. 스콧 드왈드
에드워드 탕
조셉 로저 바텔
케빈 윌리엄 킹
워렌 코넬리우스 웰치
에릭 리처드 데이비드 프래쉬
데이비드 에이. 헨더슨
친 수
Original Assignee
아브간트 코포레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 아브간트 코포레이션 filed Critical 아브간트 코포레이션
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Abstract

적어도 20도의 스캔 가능한 시야 내에 위치되는, 적어도 1도의 단안 시야를 갖고 사용자에 대해 위치되는 조향 가능한 디스플레이를 포함하는 디스플레이 시스템. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이는 사용자의 중심와(fovea)에 대해 위치된다.

Description

조향 가능한 위치 설정 요소
관련 출원
본 출원은 미국 특허 가출원 제62/777,061호(2018년 12월 7일 출원) 및 미국 특허 가출원 제62/902,377호(2019년 9월 17일 출원)에 대한 우선권을 주장하며, 이들 기초 출원 모두 그 전체가 참조에 의해 원용된다.
기술분야
본 출원은 근안(near-eye) 디스플레이 시스템에 관한 것이며, 특히 근안 디스플레이의 조향 가능한 위치 설정 요소에 관한 것이다.
근안 디스플레이는 큰 시야(FOV: field of view)에 걸쳐 고해상도로 이미지를 디스플레이하는, 경쟁적인 요구사항들을 갖고 있다. 가상 및 증강 현실의 많은 응용들에서, 시야는 90도보다 커야 하고, 이상적으로 양안(binocular) 시야는 180도를 초과하여 연장될 것이다. 동시에, 디스플레이의 해상도는 가상 이미지들에서 픽셀화(pixelation)가 거의 또는 전혀 인식되지 않도록 사람의 시각계의 해상도와 일치해야 한다. 단일 시스템에서 이러한 두 가지 요구사항을 조합하는 것은 여러 가지 문제를 발생시킨다. 픽셀화되어 보이는 것을 피하기 위해, 해상도는 픽셀당 0.01도-0.02도 정도로 되어야 한다. 90도의 정사각형 시야에 걸쳐, 이것은 눈 하나 당 4.5k x 4.5k 픽셀 또는 그 이상에 대응한다. 이러한 해상도를 달성하는 것은 패널, 구동 전자 장치, 그리고 렌더링 파이프라인의 수준에서 도전적이다.
또한, 사용자에게 전체 시야에 걸쳐 충분히 높은 해상도로 넓은 FOV 이미지를 투사할 수 있는 광학 시스템들은 설계하기도 어렵다. 렌더링, 데이터 속도 및 패널 요구사항들을 감소시키는 동시에, 넓은 시야에 걸쳐 사용자에게 고해상도의 이미지로 제공할 수 있는 시스템 아키텍처는 증강 및 가상 현실 시스템을 위한 새로운 응용을 가능하게 할 것이다.
본 발명은 첨부된 도면들에서 예로서 예시되는데, 이는 제한하기 위한 것이 아니며, 유사한 도면부호는 유사한 구성요소를 지칭한다.
도 1a는 조향 가능한 위치 설정 요소의 제1 실시예의 도면이다.
도 1b 및 도 1c는 조향 가능한 위치 설정 요소의 다른 실시예의 사시도 및 단면도이다.
도 1d는 조향 가능한 위치 설정 요소의 다른 실시예의 도면이다.
도 1e는 조향 가능한 위치 설정 요소의 다른 구성요소의 도면이다.
도 1f는 도 1e의 실시예의 단면도이다.
도 2는 시스템의 일 실시예의 블록도이다.
도 3은 조향 가능한 위치 설정 요소의 일 실시예의 블록도이다.
도 4a는 조향 가능한 위치 설정 요소를 사용하는 일 실시예의 흐름도이다.
도 4b는 조향 가능한 위치 설정 요소에 대한 위치 확인의 일 실시예의 흐름도이다.
도 4c는 조향 가능한 디스플레이에서의 디스플레이의 이동의 일 실시예의 도면이다.
도 5는 조향 가능한 위치 설정 요소를 사용하는 다른 실시예의 흐름도이다.
도 6은 조향 가능한 요소의 사용을 제어하는 일 실시예의 흐름도이다.
본 출원은 조향 가능한(steerable) 디스플레이를 가능하게 하기 위해 사용될 수 있는 조향 가능한 위치 설정 요소를 개시한다. 일 실시예에서, 조향 가능한 위치 설정 요소는 미러, 렌즈, 프리즘, 이색성 미러, 스위치 가능한 수정(crystal) 또는 다른 위치 설정 요소일 수 있다. 일 실시예에서 조향 가능한 디스플레이는 사용자의 중심와(fovea)가 위치되는 영역에서 고해상도 디스플레이를 제공하도록 위치 설정될 수 있게 설계된다. '중심와'는 시인성이 가장 높은 눈의 망막에 있는 작은 함몰부이다. 다른 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이는 특정 위치에서 헤드업 디스플레이(heads-up display), 또는 스프라이트(sprite)를 제공하도록 위치될 수 있다. 상기 위치는 사용자의 주변 환경, 사용자의 시선, 다른 외부 데이터, 또는 다른 요인에 기초할 수 있다. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이는 가상 현실 및/또는 증강 현실 디스플레이에서 사용될 수 있다. 조향 가능한 디스플레이는 또한 고해상도 디스플레이가 위치되도록 설계되는 임의의 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들의 다음의 상세한 설명은 본 발명을 실시하는 구체적인 실시예들을 예시하기 위한 방법으로서, 유사한 도면부호들이 유사한 구성요소들을 나타내는 첨부된 도면들을 참조한다. 이들 실시예의 설명은 통상의 기술자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하다. 통상의 기술자는, 다른 실시예들이 이용될 수 있으며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 논리적, 기계적, 전기적, 기능적 및 다른 변경들이 이루어질 수 있음을 이해한다. 따라서, 이하의 상세한 설명은 제한적인 의미로 받아들여지지 않아야 하며, 본 발명의 범위는 오로지 첨부된 청구항들에 의해서만 제한된다.
도 1a는 조향 가능한 위치 설정 요소의 일 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 시스템(110)은 짐벌(155) 및 지지 구조물 기둥(125)에 의해 지지되는 디스플레이 요소(120)를 포함한다.
디스플레이 요소(120)는 2개의 축을 따라 피봇할 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 2개의 짐벌(155)을 포함하며, 이들 각각은 하나의 축을 따라 피벗을 제공한다. 디스플레이 요소(120)의 피봇은 X축 컨트롤러 및 Y축 컨트롤러로서 작용하는 플렉서블 암(flexible arms)(130)에 장착된 압전 요소(135)에 의해 제어된다. 일 실시예에서, 플렉서블 암(130)은 금속으로 제조된다. 일 실시예에서, 플렉서블 암은 압전 요소(135)를 지지한다. 플렉서블 암(130)은, 압전 요소(135)가 작동하고 있고 정지 시에 디스플레이 요소(120)와 접촉한 상태로 유지함에 따라 압전 요소(135)가 디스플레이 요소(120)의 구동면에 수직인 힘을 인가하는 것을 보장하기 위해, 어셈블리의 면에 대항하는 정적인 힘을 제공한다.
일 실시예에서, 디스플레이 요소(120)의 움직임 범위는 X축과 Y축 모두를 따라 ±10도일 수 있다. 구동부(145)는 움직임을 제어하기 위해 압전 요소(135)를 구동한다.
일 실시예에서, 마이크로컨트롤러(147)는 시스템으로부터 제어 데이터를 수신하고, 디스플레이 요소(120)를 이동시키도록 압전 요소(135)를 구동하여 구동부(145)를 제어한다.
일 실시예에서, 위치 센서(140)는 디스플레이 요소(120)의 실제 위치를 확인하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 위치 센서(140)는 디스플레이 장치와 관련된 하나 이상의 자석의 자기장의 상대적인 변화를 감지할 수 있는 하나 이상의 자기 센서일 수 있다. 일 실시예에서, 자석들은 디스플레이 요소(120)의 외부 직경 부근에 위치된다. 일 실시예에서, 2개의 자석들이 방사상으로 90도 이격되어 위치된다. 일 실시예에서, 자석들 및 연관된 자기 센서들은 구동 표면들의 반대쪽에 위치된다. 이는 최소한의 교차 커플링 및 가장 정확한 측정을 제공한다.
일 실시예에서, 구동 요소의 무게는 디스플레이 요소(120) 상의 자석의 무게에 의해 균형을 이룬다. 일 실시예에서, 자석들은 희토류 자석들일 수 있다. 자기 센서들은 자석들에 근접하여 배치된다. 다른 실시예에서, 4개의 자석이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 4개의 자석 구성에서, 2개의 자석들은 구동 요소들의 반대쪽에 위치되고, 2개의 다른 자석들은 디스플레이 요소로부터 멀리 떨어져 배치된다. 이는 시스템에 더 많은 질량을 추가하지만, 디스플레이 요소(120)의 움직임에 기초하여 자기장의 변화들을 더욱 정확하게 측정하기 위해, 지구 자기장을 포함하는 공간 내의 다른 자기장들을 제거하는 능력을 제공한다. 일 실시예에서, 자기 센서들은 홀 효과 센서들이다. 일 실시예에서, 자기 센서들은 자력계(magnetometers)이다.
일 실시예에서, 하나 이상의 추가적인 자기 센서들이 지구의 자기장 또는 다른 주변 자기장들을 측정하는 데 사용된다. 일 실시예에서, 주변 자기장의 영향이 차감되어, 디스플레이 요소 위치 측정에 대한 그의 영향을 제거한다. 일 실시예에서, 추가적인 센서들은 어셈블리 상의 측정 센서들과 근사적으로 정렬되도록 배향된다. 일 실시예에서, 단일의 3축 자기 센서가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 차동 센서가 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 도 2와 관련하여 설명되는 바와 같이, 프로세서 상에서 실제 위치를 지시된 위치와 비교하는 계산이 발생한다. 다른 실시예에서, 위치 설정 요소는 마이크로컨트롤러(147)를 이용하지 않는 아날로그 제어 회로를 사용하여 제어될 수 있다.
디스플레이 요소(120)는 미러, 렌즈, 프리즘, 홀로그래픽 광학 요소(HOE: holographic optical element), 액정 폴리머, 및/또는 조향 가능한 디스플레이를 위해 광을 지향시키는 데 이용되는 다른 요소일 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소(120)는 프레넬(Fresnel) 반사기, 회절 요소, 표면 부조 격자(surface relief grating), 광 가이드, 도파관, 또는 볼륨 홀로그램일 수 있다.
일 실시예에서, 압전 요소들(135)은 디스플레이 요소(120)를 움직이는 액추에이터들이다. 대안적으로, 압전 요소들(135)은 자기 및/또는 유도성 요소, 나노모터, 정전기 요소로 대체되거나, 또는 디스플레이 요소(120)가 디스플레이 시스템에 필요한 정밀도 및 속도로 이동할 수 있게 하는 다른 장치들로 대체될 수 있다.
도 1b는 도 1a의 조향 가능한 위치 설정 요소의 평면도이다.
도 1c는 플렉서블 인쇄회로기판(152)이 추가되고, 마이크로컨트롤러가 별도의 기판으로 이동되는, 조향 가능한 위치 설정 요소의 다른 실시예이다. 일 실시예에서, 상기 플렉서블 인쇄회로기판(152)은 도시된 바와 같이 배치(weave in)된다. 이는 조향 가능한 위치 지정 요소를 더 가볍게 만든다.
이하의 표들은 조향 가능한 위치 설정 요소의 일 실시예의 광학적 및 물리적 특성들의 예시적인 구성들을 나타낸다. 이들 표는 측정치를 나타내고, 일부 경우에는 가능한 경우, 바람직한 실시예의 범위, 이들 범위로부터의 변화, 특히 추가적인 정밀도가 바람직할 수 있음에 유의해야 한다. 또한, 일 실시예에서, 일부 범위들이 제공되지만, 시스템은 이들 범위들로 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 시스템은 2개의 미러를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 고속 움직임 요소는 300 μs에 0.3°의 작은 각도 움직임 범위 및 300 μs에 2° - 20°의 큰 각도 움직임 범위로, 시선의 움직임 속도와 일치하도록 설계될 수 있다. 이러한 고속 움직임 요소는 매 프레임마다 움직일 수 있고, 움직임 속도가 충분히 빨라서 안구 운동(saccades)을 무시할 수 있기 때문에 사용자가 인식할 수 없다.
일 실시예에서, 중간 고속-움직임 디스플레이 요소는 또한 4 ms에 0.3°의 작은 각도 움직임 범위 및 8 ms - 50 ms에 2° - 20°의 큰 각도 움직임 범위로, 매 프레임마다 움직일 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 구성은 시선 안정화 시간(eye settling time)이 시작될 때까지 안구 운동이 안정화(settle)되게 한다.
일 실시예에서 중간 저속 미러는 9 ms에 0.6°의 작은 각도 움직임 범위 및 8 ms - 50 ms에 2° - 20°의 큰 각도 움직임 범위를 갖는다. 일 실시예에서, 중간 저속 미러는 큰 각도에 걸쳐서는 중간 고속 미러와 근사적으로 동일한 속도로 움직이지만, 더 작은 각도에 걸쳐서는 더 느리게 움직인다. 그러나, 일 실시예에서는 중간 저속 미러조차도 매 프레임 움직일 수 있다.
저속 미러는 16 ms에 0.15°의 작은 각도 움직임 범위 및 20 ms - 100 ms에 2° - 20°의 큰 각도 움직임 범위를 갖는다. 느린 속도로 인해, 일 실시예에서, 저속 미러는 움직임 도중에 블랭크(blank) 프레임을 이용한다. 일 실시예에서, 블랭크 프레임은 서브프레임 블랭킹을 가능하게 하는 디스플레이를 위한 서브프레임일 수 있다. 일 실시예에서, 저속 미러는 안구 운동 마스킹을 이용하며, 사용자가 미러에 의해 제어되는 디스플레이의 움직임을 인지하지 못하도록 하기 위해 시선 안정화 시간에 의존한다.
일 실시예에서, 시스템은 디스플레이가 오프되는 시간 동안 미러를 움직이도록 설계된다. 대부분의 OLED 기반 VR 디스플레이의 경우, 듀티 사이클은 20%의 범위 내에 있다(즉, 디스플레이 자체는 프레임 시간의 20%에만 존재한다). 디스플레이가 오프되는 시간 동안 조향 가능한 디스플레이가 움직일 수 있다. 설명된 특정 각도, 속도 및 구성 사양은 물론, 단지 예시적인 것이다. 상이한 사양을 갖는 더 빠르거나, 더 느리거나, 또는 중간 속도의 미러가 사용될 수 있다.
아래의 표들은 예시적인 구성으로 간주되어야 한다. 통상의 기술자는 이러한 양태들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변경될 수 있음을 이해할 것이다.
도 1d는 조향 가능한 위치 설정 요소(111)의 다른 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 시스템(111)은 플렉서블 암(170) 및 지지 구조물 베이스(160)에 의해 지지되는 디스플레이 요소(174)를 포함한다.
디스플레이 요소(174)는 2개의 축을 따라 피봇할 수 있다. 디스플레이 요소(174)의 피봇은 압전 요소(172)에 의해 제어된다. 일 실시예에서, 움직임의 범위는 X축과 Y축 모두를 따라 ±18도일 수 있다. 구동부들(164)은 움직임을 제어하기 위해 압전 요소들(172)을 구동한다.
마이크로컨트롤러(176)는 시스템으로부터 제어 데이터를 수신하고 구동부들을 제어하여 디스플레이 요소(174)를 이동시킨다. 위치 센서(168)는 디스플레이 요소(174)의 실제 위치를 확인하기 위해 사용된다. 일 실시예에서, 이하에 설명되는 바와 같이, 프로세서 상에서 실제 위치를 지시된 위치와 비교하는 계산이 발생한다.
디스플레이 요소(174)는 미러, 렌즈, 프리즘, 홀로그래픽 광학 요소(HOE), 액정 폴리머, 조향 가능한 미러, 조향 가능한 프리즘, 음향-광학 변조기, 조절 가능한 디스플레이 패널, 굴곡진 미러, 회절 요소, 프레넬 반사기 및/또는 조향 가능한 디스플레이를 위해 광을 지향시키는 데 이용되는 다른 요소일 수 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소(174)는 프레넬 반사기, 회절 요소, 표면 부조 격자, 광 가이드, 도파관, 또는 볼륨 홀로그램일 수 있다.
일 실시예에서, 압전 요소들(172)은 디스플레이 요소(174)를 이동시키는 액추에이터들이다. 대안적으로, 압전 요소들(172)은 자기 및/또는 유도성 요소, 나노모터, 정전기 요소로 대체되거나, 또는 디스플레이 요소(174)가 디스플레이 시스템에 필요한 정밀도 및 속도로 이동할 수 있게 하는 다른 장치들로 대체될 수 있다.
도 1e 및 도 1f는 조향 가능한 위치 설정 요소의 다른 실시예의 사시도 및 단면도이다. 디스플레이 요소(180)는 복수의 위치 설정 기둥들(184)에 의해 위치가 지지된다. 위치 설정 기둥들(185)은 디스플레이 요소(180)의 움직임을 가능하게 한다. 위치 설정 기둥들(185)은 베이스 구조물(182)에 의해 지지된다. 도시되지 않았지만, 이 실시예는 또한 마이크로컨트롤러 및 위치 센서를 포함한다.
도 1f의 단면은 도 1e의 실시예의 위치 설정 기둥들(185) 및 중앙 지지부(188)의 요소를 도시한다. 일 실시예에서, 시스템은 2개 이상의 위치 설정 기둥들(192) 및 중앙 지지부(188)를 포함한다. 일 실시예에서 중앙 지지부(188)는 디스플레이 요소(180)의 중앙에 위치되고 디스플레이 요소가 기울어지는 안정한 지점을 제공한다. 일 실시예에서 각각의 위치 설정 기둥(192)은 액추에이터(198), 움직임 지지 구조물(196), 및 틸트 상부(194)를 포함한다.
일 실시예에서, 액추에이터(198)는 움직임 지지 구조물(196)을 위아래로 이동시키는 압전 요소이다. 대안적으로, 액추에이터(198)는 자기 및/또는 유도성 요소, 나노모터, 정전기 요소이거나, 또는 움직임 지지 구조물(196)이 디스플레이 시스템에 필요한 정밀도 및 속도로 이동할 수 있게 하는 다른 액추에이터 메커니즘으로 대체될 수 있다.
움직임 지지 구조물(196)은 위아래로 이동하고, 틸트 상부(194)에 부착되었다. 일 실시예에서 틸트 상부(194)는 둥글거나, 또는 디스플레이 요소(180) 내의 노치(190)에 맞추어지는 둥근 상부를 갖는다. 일 실시예에서, 움직임 지지 구조물(196)과 틸트 상부(194) 사이의 연결은 자기적 연결이다.
틸트 상부(194)는 디스플레이 요소(180)가 위아래로 이동함으로써 기울어질 수 있게 한다. 틸트 상부(194)는 매끄럽고 노치(190)에 맞추어지기 때문에, 틸트 상부는 디스플레이 요소(180)와의 접촉을 유지한다.
일 실시예에서, 틸트 상부(194)는, 자기력을 이용하여 움직임 지지 구조물(196) 및 노치(190)에 연결되는, 자유롭게 회전하는 구(sphere)이다. 이런 식으로, 시스템은 디스플레이 요소(180)에 움직임 범위를 제공하기 위해, 고속 업다운 움직임 능력을 갖는 액추에이터를 이용할 수 있다. 움직임의 범위 및 디스플레이 요소의 능력은 표 5 내지 표 6과 관련하여 이하에서 설명된다.
표 1 및 표 2는 조향 가능한 미러의 제1 구성에 대한 예시적인 광학적, 물리적 및 기타 특성을 예시한다.
Figure pct00001
Figure pct00002
표 3 및 표 4는 도 1a의 조향 가능한 위치 설정 요소와 연관된, 제2 구성에 대한 예시적인 광학적, 물리적 및 기타 특성을 예시한다.
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
표 5 및 표 6은 도 1e 및 도 1f의 조향 가능한 위치 설정 요소와 연관된, 제3 구성에 대한 예시적인 광학적, 물리적 및 기타 특성을 예시한다.
Figure pct00006
Figure pct00007
Figure pct00008
위의 표들은 위치 설정 요소로서 미러를 사용하여 조향 가능한 디스플레이 요소의 다양한 구성을 사용하는 실시예들의 세트를 설명하는 기계적, 광학적, 및 물리적 특성의 실시예들을 기술함에 유의해야 한다. 통상의 기술자는 상이한 위치 설정 요소를 위해 상기 범위들에 대해 이루어질 수 있는 변형들을 이해할 것이다.
도 2는 예시적인 광학 시스템(210, 280) 및 연관된 처리 시스템(238)의 일 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 처리 시스템은 프로세서를 포함하는 컴퓨터 시스템에서 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 처리 시스템(238)은 디스플레이 시스템의 일부일 수 있다. 다른 실시예에서, 처리 시스템(238)은 원격에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 광학 시스템(210, 280)은 헤드 마운트 디스플레이와 같은 착용형 시스템에서 구현될 수 있다. 조향 가능한 디스플레이 이미지는 조향 가능한 디스플레이를 지향시키는, 우안(right eye) 조향 가능한 디스플레이(220) 및 좌안(left eye) 디스플레이(230)를 통해 사용자의 눈에 제공된다. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이들(220, 230)은 조향 가능한 디스플레이 이미지를 사용자의 눈의 시야의 중심쪽으로 주로 향하게 한다. 다른 실시예에서, 이미지는 이하에 설명되는 바와 같이, 상이한 위치로 지향될 수 있다. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이 이미지는 고 해상도 이미지이다. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이 이미지는 가변 해상도 이미지이다. 일 실시예에서, 가변 해상도는 사용자의 눈에 의해 인지되는, 중앙으로부터 더 멀리 이동할 때 떨어지는, 최대 해상도의 변화에 대응한다.
우안 이미지는 제1 디스플레이 요소(222)를 사용하여 생성된다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소는 디지털 마이크로미러 장치(DMD: digital micromirror device)이다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소(222)는 스캐닝 마이크로미러 장치이다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소(222)는 스캐닝 섬유 장치이다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소는 유기 발광 다이오드(OLED: organic light-emitting diode)이다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소(222)는 실리콘 상의 액정(LCOS: liquid crystal on silicon) 패널이다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소(222)는 액정 디스플레이(LCD: liquid crystal display) 패널이다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소(222)는 마이크로-LED 또는 마이크로 발광 다이오드(μLED) 패널이다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소는 스캐닝되는 레이저 시스템이다. 일 실시예에서, 시스템은 축외 홀로그래픽 광학 요소(HOE)를 갖는 하이브리드 시스템이다. 일 실시예에서, 시스템은 도파관을 포함한다. 일 실시예에서, 도파관은 다층 도파관이다. 일 실시예에서, 디스플레이 요소는 이러한 요소들의 조합을 포함할 수 있다. 아래의 도 3은 디스플레이 요소들을 보다 상세하게 설명한다.
일 실시예에서, 제1 디스플레이 요소(222)는 안경 또는 고글과 같은 근안(near-eye) 장치에 위치된다.
조향 가능한 디스플레이을 위한 초점 및 시야는 중간 광학 요소들(224)을 사용하여 설정된다. 중간 광학 요소들(224)은 렌즈, 미러, 및 회절 광학 요소들을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 가상 이미지의 초점은 무한대로 설정된다. 다른 실시예에서, 가상 이미지의 초점은 무한대보다 가까이 설정된다. 일 실시예에서, 가상 이미지의 초점은 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 가상 이미지는 동시에 인지될 수 있는 2개 이상의 초점 거리를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이 이미지는 사용자의 눈의 시야의 중심쪽으로 주로 지향된다. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이 이미지의 시야(FOV: field of view)는 1도보다 크다. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이 이미지의 FOV는 1도 및 20도 사이이다. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이 이미지는 사용자가 블렌딩을 인지할 수 없도록 성공적으로 블렌딩하는 데 필요한 영역을 제공하기 위해, 그리고 다양한 유형의 눈 움직임에 대해 조향 가능한 디스플레이를 재배치하는 데 걸리는 시간을 고려하기 위해, 5도 보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 20도 내지 220도의 시야를 갖는 더 낮은 해상도의 필드 디스플레이 이미지를 더 포함한다.
일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이 이미지는 하나 이상의 전체적으로 또는 부분적으로 투명한 위치 설정 요소들(226)의 세트를 이용하여 사용자의 눈 위에 직접적으로 투영된다. 일 실시예에서, 위치 설정 요소들(226)은 도 1a에 도시된 조향 가능한 위치 설정 요소와 같은 조향 가능한 미러를 포함한다. 일 실시예에서, 위치 설정 요소(226)는 굴곡진 미러를 포함한다. 일 실시예에서, 위치 설정 요소(226)는 프레넬 반사기를 포함한다. 일 실시예에서, 위치 설정 요소(226)는 회절 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 회절 요소는 표면 부조 격자이다. 일 실시예에서, 회절 요소는 볼륨 홀로그램이다. 일 실시예에서, 디스플레이(220)는 디스플레이로 하여금 동일한 프레임 내의 복수의 초점 거리들에서 이미지 요소들을 표시할 수 있게 하는 초점 조절기(223)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 초점 조절기(223)는 미국 특허출원 제15/236,101호(2016년 8월 12일 출원)에 설명된 바와 같은, 광학 경로 길이 연장기일 수 있다.
이와 유사한 세트의 요소들이 좌안 조향 가능한 디스플레이(230)에 대해 존재한다. 일 실시예에서, 우안 조향 가능한 디스플레이(220) 및 좌안 조향 가능한 디스플레이(230)는 일치된다. 다른 실시예에서, 이들은 상이한 요소들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 시선 추적기(240)는 사용자의 시선 벡터, 예를 들어, 시선이 바라보는 곳을 추적한다. 일 실시예에서, 시선 추적 시스템은 카메라 기반 시선 추적 시스템(240)이다. 일 실시예에서, 카메라-기반 시선 추적 시스템(240)은 홀로그래픽 광학 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 시선 추적 시스템(240)은 수신 센서를 갖는 적외선 스캐닝 레이저이다. 일 실시예에서, 적외선 스캐닝 레이저 시선 추적 시스템(240)은 홀로그래픽 광학 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 시선 추적 시스템(240)은 광학 플로우 센서이다. 다른 시선 추적 메커니즘들이 사용될 수 있다. 위치 계산기(245)는 시선 추적 시스템(240)으로부터의 데이터에 기초하여 사용자의 시야의 중심을 결정한다.
일 실시예에서, 이미지가 사용자의 눈의 시야의 중심쪽으로 주로 지향되도록 위치시키기 위해 우안 및 좌안 조향 가능한 디스플레이(220, 230)를 조절하기 위해 조절 가능한 위치 설정 요소들(226, 236)이 사용된다. 일 실시예에서, 조절 가능한 위치 설정 요소들(226, 236)은 아이박스(eye box) 또는 사출 동공(exit pupil)을 사용자의 눈의 시야의 중심을 향하여 위치시키도록 우안 및 좌안 조향 가능한 디스플레이(220, 230)를 조절하는 데 사용된다. 일 실시예에서, 이미지의 방향은 위치 설정 요소들(226, 236) 중 하나의 미러의 각도를 변경함으로써 조절된다. 일 실시예에서, 미러의 각도는 전자기력을 사용하여 변경된다. 일 실시예에서, 미러의 각도는 정전기력을 사용하여 변경된다. 일 실시예에서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 미러의 각도는 압전력을 사용하여 변경된다. 일 실시예에서, 조절 가능한 요소는 이미지 소스, 또는 이미지를 위치시키기 위해 이동되는 디스플레이 요소(222, 232)이다. 일 실시예에서, 이미지는 사용자의 눈의 시야의 중심으로 지향되도록 위치된다. 다른 실시예에서, 조향 가능한 요소(226, 236)와 같은, 다른 위치 설정 요소(226, 236)가 변경될 수 있다.
필드 디스플레이(280)는 통신 로직(270, 290)을 통해 처리 시스템(238)과 통신한다. 일 실시예에서, 다수의 디스플레이가 있을 수 있다. 여기서, 필드 디스플레이(285) 및 주변 디스플레이(288)의 2개의 필드 디스플레이가 된다. 추가적인 해상도 레벨들이 또한 도시될 수 있다. 일 실시예에서, 필드 디스플레이(280)는 사용자의 양쪽 눈에 의해 관측되는 단일 필드 디스플레이(285), 또는 눈 하나 당 하나의 필드 디스플레이를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 필드 디스플레이(280)는 가변 해상도를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 해상도는 눈에 의해 인지되는 최대 해상도의 강하에 대응하여 디스플레이(280)의 외부 쪽으로 갈수록 감소된다.
일 실시예에서, 필드 디스플레이(280)가 개별 시스템인 경우, 독립적인 조향 가능한 디스플레이(210)의 디스플레이를 필드 디스플레이(280)의 디스플레이와 동기화시키기 위해 동기화 신호 발생기(292)가 사용된다. 일 실시예에서, 동기화 신호 발생기(292)는 조절 가능한 미러, 또는 조향 가능한 디스플레이의 다른 위치 설정 요소를 필드 디스플레이와 동기화시키기 위해 사용된다. 이는 디스플레이의 동기화를 초래한다. 일 실시예에서, 필드 디스플레이(280)는 전이가 매끄럽도록 보장하기 위해, 조향 가능한 디스플레이 이미지의 엣지들을 필드 디스플레이 이미지와 혼합하기 위해 블렌더 시스템(294)을 포함한다.
일 실시예에서, 보다 낮은 해상도의 필드 디스플레이 이미지가 완전히 또는 부분적으로 투명한 광학 시스템을 사용하여 사용자에게 제시된다. 일 실시예에서, 이 부분적으로 투명한 시스템은 도파관 광학 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 이 부분적으로 투명한 시스템은 편평할 수 있거나 또는 광학적 배율을 가질 수 있는 부분 미러를 포함한다. 일 실시예에서, 이 부분적으로 투명한 시스템은 회절 광학 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 이 이미지는 직접 뷰(direct view) 광학 시스템을 통해 사용자에게 제공된다. 일 실시예에서, 이러한 부분적으로 투명한 시스템은 광을 반사 또는 산란시키기 위한 함유물을 포함한다.
필드 디스플레이(280)의 일 실시예에서, 모노비전(monovision) 주변 디스플레이(288)의 영역에 이미지를 디스플레이하기 위해 추가적인 디스플레이 서브-시스템이 사용된다. 일 실시예에서, 이 서브-시스템은 LED(발광 다이오드) 어레이이다. 일 실시예에서, 이 서브-시스템은 OLED(유기 LED) 어레이이다. 일 실시예에서, 이 디스플레이 서브-시스템은 스캔된 레이저를 사용한다. 일 실시예에서, 이 서브-시스템은 LCD(액정 디스플레이) 패널을 사용한다. 일 실시예에서, 필드 디스플레이(280)는 LCOS(실리콘 상의 액정) 디스플레이다. 일 실시예에서, 필드 디스플레이는 DLP(디지털 광 처리) 디스플레이다. 일 실시예에서, 이 서브-시스템은 FOV를 조작하거나 이미지의 초점을 조작하기 위한 중간 광학 요소를 갖지 않는다. 일 실시예에서, 이 서브-시스템은 중간 광학 요소를 갖는다. 일 실시예에서, 이들 중간 광학 요소는 마이크로-렌즈 어레이를 포함한다.
조향 가능한 디스플레이(210) 및 필드 디스플레이(280)에 의해 디스플레이되는 이미지 데이터는 처리 시스템(238)에 의해 생성된다. 일 실시예에서, 시스템은 시선 추적기(240)를 포함한다. 일 실시예에서, 시선 추적기(240)는 사용자의 시선 벡터, 예를 들어, 시선이 바라보는 곳을 추적한다. 일 실시예에서, 시선 추적 시스템은 카메라 기반 시선 추적 시스템(240)이다. 대안적으로, 시선 추적 시스템(240)은 적외선 레이저 기반일 수 있다. 중심와(fovea) 위치 계산기(245)는 시선 추적 시스템(240)으로부터의 데이터에 기초하여 사용자의 시야의 중심을 결정한다. 일 실시예에서, 상기 중심와 위치 계산기(245)는 추가적으로 미끄러짐(slippage) 검출 시스템으로부터의 데이터를 사용한다. 일 실시예에서 미끄러짐 검출은 사용자의 머리에 있는 헤드셋/고글의 움직임을 검출하고, 계산된 위치로부터 사용자의 눈의 실제 위치를 변위시키는 미끄러짐(slippage) 또는 다른 시프팅(shifting)을 검출한다. 일 실시예에서, 중심와 위치 계산기(245)는 시스템이 조향 가능한 디스플레이를 위치시키는 데에 사용되는, 계산된 중심와 위치를 조절함으로써 이러한 미끄러짐을 보상할 수 있다.
일 실시예에서 처리 시스템(238)은 디스플레이(220, 230)가 적절히 위치되는 것을 보장하기 위해 위치 설정 요소들(226, 236)의 위치 설정을 검증하는 중심와 위치 검증기(247)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 이는 조향 가능한 디스플레이의 움직임에 비추어, 사용자의 눈의 시야의 중심에 대해 조향 가능한 디스플레이 위치를 재평가하는 것을 포함한다. 일 실시예에서, 중심와 위치 검증기(247)는 감지 메커니즘을 이용하여, 위치 설정 요소가 자신의 목표 위치에 도달했는지를 확인하기 위해 피드백을 제공한다. 일 실시예에서, 감지 메커니즘은 카메라일 수 있다. 일 실시예에서 감지 메커니즘은 기어(gearing)일 수 있다. 위치 검증기(247)의 감지 메커니즘은 자기 센서일 수 있다. 감지 메커니즘은 광학 요소의 위치를 결정할 수 있는 다른 유형의 센서일 수 있다. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이의 실제 위치가 목표 위치가 아닌 경우, 중심와 위치 검증기(247)는 정확한 이미지 데이터를 제공하기 위해 디스플레이를 변경할 수 있다. 이는 아래에 더 상세히 설명된다.
일 실시예에서, 사용자의 시선 벡터가 이동할 곳을 예측하기 위해 시선 움직임 분류기(260)가 사용될 수 있다. 이 데이터는, 사용자의 시선 벡터의 다음 위치에 기초하여 조향 가능한 디스플레이(220, 230)를 이동시키기 위해 예측 위치 설정기(265)에 의해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 스마트 위치 설정기(267)는 디스플레이(220, 230)를 예측적으로 위치시키기 위해, 시선 움직임 분류 및 시선 추적과 같은 사용자 데이터를 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 스마트 위치 설정기(267)는 디스플레이(220, 230)에 대한 최적의 위치 설정을 식별하기 위해 디스플레이될 프레임 내의 다가오는 데이터에 관한 데이터를 추가적으로 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 스마트 위치 설정기(267)는 시선 벡터에 의해 지시되지 않은 위치에 디스플레이(220, 230)를 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 디스플레이된 프레임 데이터가 단지 소량의 관련 데이터(예를 들어, 어두운 스크린 상에서 조명되는 나비)를 갖는 경우, 프레임의 의도는 관찰자로 하여금 특정 위치를 보게 하는 것이다.
처리 시스템(238)은 컷-아웃(cut-out) 로직(250)을 더 포함할 수 있다. 컷-아웃 로직(250)은 조향 가능한 디스플레이(220, 230)의 위치를 정의하고, 연관된 필드 디스플레이(280)에 대한 컷-아웃을 이용하여 디스플레이 정보를 제공한다. 필드 디스플레이(280)는 이 데이터를 렌더링하여, 필드 디스플레이에서 이미지의 대응하는 부분의 컷-아웃을 포함하는 더 낮은 해상도의 필드 디스플레이 이미지를 생성한다. 이는 조향 가능한 디스플레이 이미지와 필드 이미지 간에 간섭이 발생하지 않는 것을 보장한다. 일 실시예에서, 컷-아웃이 있는 경우, 전이가 매끄러운 것을 보장하기 위해, 블렌더 로직(255)은 컷-아웃의 엣지들을 조향 가능한 이미지와 혼합한다. 다른 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이는 스프라이트(sprite)를 디스플레이하기 위해 사용될 수 있고, 더 밝은 요소는 더 낮은 해상도의 필드 이미지 위에 오버레이된다. 그러한 경우에, 컷-아웃 로직(250)이나 블렌더 로직(255)은 모두 필요하지 않다. 일 실시예에서, 컷-아웃 로직(250) 및 블렌더 로직(255)은 필요에 따라 선택적으로 활성화될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템은 조향 가능한 디스플레이(210)를 독립적인 필드 디스플레이(280)와 동기화시킬 수 있다. 이 경우에, 일 실시예에서, 동기화 로직(272)은 디스플레이들을 동기화시킨다. 일 실시예에서, 독립적인 필드 디스플레이(280)가 조절 가능한 미러, 또는 조향 가능한 디스플레이(210)의 다른 위치 설정 요소와 동기화된다. 이는 디스플레이의 동기화를 초래한다. 필드 디스플레이(280)는 위치 설정 데이터를 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 이 경우에는 컷-아웃이 없을 수 있다.
일 실시예에서, 처리 시스템(238)은 중심으로부터 이미지의 엣지까지 증가하는 왜곡을 갖는 조향 가능한 디스플레이(210)를 위한 광학 왜곡 시스템(275)을 포함할 수 있다. 이러한 의도적인 왜곡은 픽셀들이 이미지의 중심으로부터 엣지로 이동하는 인지되는 크기를 증가하게 할 것이다. 인지되는 해상도에서의 이러한 변화는 필요한 프로세싱의 양을 감소시킬 것이며, 조향 가능한 디스플레이 이미지의 동일한 각도 영역을 커버하는 데에 더 적은 픽셀들이 필요할 것이다. 광학 왜곡은 조향 가능한 디스플레이(210)와 필드 디스플레이(280) 사이의 블렌딩에 도움이 될 수 있다. 다른 실시예에서, 광학 왜곡 시스템(275)을 포함하는 조향 가능 디스플레이(210)는 필드 디스플레이 없이 사용될 수 있다. 이는 또한 보다 쉬운 광학 설계를 제공하고, 블렌딩에 대한 처리를 줄일 수 있다.
일 실시예에서, 가변 해상도의 매우 왜곡된 이미지는 중심과 엣지 사이에 큰 비율을 갖는다. 이 디스플레이의 총 FOV는 크다(최대 180도).
일 실시예에서, 롤오프 로직(277)은 디스플레이의 엣지에서 롤오프(roll-off)를 제공한다. 일 실시예에서 롤오프는 해상도 롤오프(디스플레이 영역의 엣지들쪽으로의 해상도 감소)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이는 광학 왜곡 시스템(275)에 의한 확대를 이용하여 구현될 수 있다. 롤오프는 일 실시예에서 휘도 및/또는 콘트라스트 롤오프(엣지들쪽으로의 휘도 및/또는 콘트라스트의 감소)를 포함한다. 이러한 롤오프는 디스플레이의 엣지의 급격한 변화를 감소시키도록 설계된다. 일 실시예에서, 롤오프는 "없음(nothing)"으로 롤오프하도록 설계될 수 있으며, 이는 완전한 휘도/콘트라스트로부터 회색 또는 검정색 또는 주변 색상으로 점진적으로 감소된다. 일 실시예에서, 롤오프 로직(277)은 연관된 필드 디스플레이가 존재하지 않는 경우에 조향 가능한 디스플레이(210)에 의해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템 내에 필드 디스플레이가 있는 경우, 롤오프 로직(297)은 필드 디스플레이(280)의 일부일 수 있다.
도 3은 위치 설정 요소들(300)의 일 실시예를 도시한다. 일 실시예에서 위치 설정 요소들은 사용자의 우안 및 좌안에 대한 별도의 위치 설정 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 각각의 눈에 대한 조향 가능한 요소(310)를 갖기보다는, 시스템은 각각의 눈에 대해 2개 이상의 조향 가능한 요소들(310)을 이용할 수 있다. 일 실시예에서, 2개의 요소 시스템은 각 눈에 대한 X축 움직임 및 Y축 움직임을 위한 별도의 조향 가능한 요소들(310)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 2개 이상의 조향 가능한 요소들(310)이 사용될 수 있으며, 각각의 조향 가능한 요소(310)는 하나 이상의 조향 가능한 축을 갖는다.
조향 가능한 요소(310)는 미러, 프리즘, 프레넬 렌즈, 또는 광이 특정 위치로 지향될 수 있도록 위치되는 다른 요소 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 조향 가능한 요소(310)는 굴곡진 미러이다.
X축 부착부(320)는 X축을 중심으로 회전하기 위한 물리적 이동 요소를 제공하는 반면, Y축 부착부(350)는 Y축 주위의 회전을 위한 움직임 요소를 제공한다. 일 실시예에서, 움직임 요소들은 피벗(150) 및 짐벌(155)이다.
X축 컨트롤러(330) 및 Y축 컨트롤러(360)는 움직임 제어하는 반면, X축 액추에이터(340) 및 Y축 액추에이터(370)는 물리적 움직임을 제공한다. 일 실시예에서 압전 요소들은 컨트롤러들이다. 움직임에 대한 데이터는 마이크로프로세서(390)로부터 나온다. 일 실시예에서, 마이크로프로세서(390)는 조향 가능한 디스플레이의 주 제어 회로의 일부이다.
일 실시예에서, 시스템은 또한 X축 및 Y축을 따라 조향 가능한 요소(310)의 실제 위치를 확인하는 위치 검증기(380)를 포함한다. 일 실시예에서, 검증기(380)는 움직임 가능한 요소와 관련된 자석들의 움직임을 감지하는, 자기 센서를 포함한다. 다른 실시예에서, 검증기(380)는 액추에이터(340, 370) 또는 부착부(320, 350)에 연결될 수 있고, 조향 가능한 요소(310)를 지지하는 요소들의 물리적 위치에 기초하여 조향 가능한 요소(310)의 위치를 결정할 수 있다. 조향 가능한 요소(310)의 실제 위치를 결정하는 다른 방법들이 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 검증기(380)는 데이터를 마이크로프로세서(390)에 제공한다. 마이크로프로세서는 컨트롤러들(330, 360)로부터의 데이터를 위치 검증기(380)로부터의 데이터와 비교할 수 있다. 이는 조향 가능한 요소(310)의 위치 설정에 대한 이슈들을 식별하기 위해서 뿐만 아니라, 재보정을 위해 사용될 수도 있다. 일 실시예에서, 위치 검증기(380)를 가능하게 하기 위해, 조향 가능 요소(310)의 바닥은 조향 가능한 요소(310)의 실제 위치를 결정하기 위해, 위치 검증기(380)에 의해 사용되는 마킹들을 가진다.
도 4c는 시간에 따른 디스플레이의 이동의 일 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 이동은 사용자의 눈이 이동함에 따라 사용자의 중심와의 위치에 대응할 수 있다. 어느 경우든지, 이미지가 표시되는 작은 구역이 존재한다. 고해상도의 5도 디스플레이의 위치(일 실시예에서)는 사용자의 시야의 중심에 초점이 맞춰진다. 일 실시예에서, 저해상도 필드 이미지는 큰 시야를 제공한다. 그러나, 중심와 영역 밖의 눈의 상대적 해상도는 낮기 때문에, 사용자는 좁은 고해상도의 조향 가능한 이미지와, 큰 시야를 가로지르는 고해상도만큼 더 넓은 저해상도 필드 이미지를 포함하는, 이러한 조합 이미지를 인지한다.
도 4a는 조향 가능한 디스플레이를 이용하는 일 실시예의 흐름도이다. 프로세스는 블록(410)에서 시작한다. 일 실시예에서, 이 프로세스의 시작 전에, 디스플레이 시스템은 사용자에게 맞춰진다. 이러한 초기 설정은 사용자에 대한 "기준선" 디스플레이가 정확하다는 것을 보장하기 위해, 필요한 임의의 처방 및 동공 거리(IPD: interpupillary distance)를 결정하는 단계를 포함한다.
블록(415)에서, 사용자의 시선이 추적된다. 일 실시예에서, 시선을 추적하기 위해 IR 카메라가 사용된다. 일 실시예에서, 시선 추적은 사용자의 시선 벡터(gaze vector), 예를 들어, 사용자가 초점을 맞추고 있는 곳을 식별한다.
블록(420)에서, 시스템은 사용자의 시선 벡터를 계산한다. 시선 추적은 좌안 시선 및 우안 시선 벡터/각도, 및 시선 중심(L/R 시선 벡터로부터 도출됨)을 식별할 수 있다. 일 실시예에서, 시선 추적은 기준선 기준 프레임에 대해 좌안 및 우안의 위치(X, Y, Z) 및 방향(롤, 피치, 요(yaw))을 결정할 수 있다. 기준선 기준 프레임은, 일 실시예에서, 디스플레이가 사용자에게 처음 맞추어지고 사용자의 동공 거리, 디옵터, 및 다른 관련 데이터가 확립될 때에 설정된다.
블록(420)에서, 중심와 위치는 시선 벡터 데이터에 기초하여 결정된다. 일 실시예에서, 중심와 위치는 각 눈에 대한 좌표(X, Y, Z) 및 배향(롤, 피치, 요(yaw))을 포함한다.
블록(425)에서, 프로세스는 조향 가능한 디스플레이가 재배치되어야 하는지 여부를 결정한다. 이는 조향 가능한 디스플레이의 현재 위치를 사용자의 시선 벡터 또는 이미지의 의도된 위치와 비교하는 것에 기초한다. 이들이 잘못 정렬되는 경우, 시스템은 조향 가능한 디스플레이를 재배치해야 하는 것으로 결정한다. 만일 그렇다면, 블록(430)에서, 디스플레이가 재배치된다. 디스플레이의 재배치는 사용자에 의해 조향 가능한 디스플레이의 움직임이 인지되지 않도록 설계된다. 일 실시예에서, 이는 사용자가 그것을 인지할 수 없는 방식으로 움직임을 완료하기에 충분히 빠른 미러를 사용함으로써 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 이는 사용자의 눈 깜빡임 또는 시선 이동에 대한 움직임의 타이밍에 의해 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 의도된 디스플레이가 특정 거리 이상으로 이동되는 경우, 디스플레이는 이동 중에 블랭킹(blanked)된다. 이는 사용자가 움직임을 인식하지 못하도록 보장한다. 일 실시예에서, 특정 거리는 0.5도를 초과한다. 일 실시예에서, 사용자가 눈을 깜빡이는 동안 움직임이 발생하는 경우, 의도된 디스플레이는 블랭킹되지 않는다. "재배치(repositioning)"라는 용어가 사용되지만, 이것은 디스플레이의 위치를 조정하기 위한 위치 설정 요소들의 이동에 대응한다는 것에 유의해야 한다.
그 다음, 프로세스는 디스플레이가 재배치되었는지 여부에 관계없이 블록(435)으로 계속된다.
블록(435)에서, 선택적으로 시스템은 조향 가능한 디스플레이 이미지와 동일한 위치에 위치될 필드 디스플레이 이미지의 일부를 잘라낸다(cut-out). 이는 필드 디스플레이가 조향 가능한 디스플레이를 간섭하는 것을 방지한다. 일 실시예에서, 컷-아웃은 렌더링 엔진에서 수행된다. 다른 실시예에서, 이미지는 깨끗하게 잘라질 필요가 없는 스프라이트(sprite) 또는 다른 밝은 이미지 요소일 수 있다. 이 예에서, 이 블록은 생략될 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 시선 추적이, 사용자의 시선이 실질적으로 기준선 기준으로부터 이동했다는 것을 나타내는 경우, 컷-아웃이 생략된다. 기준선 기준은 시선 이동이 추적되는, 사용자의 기본 시선 위치이다. 기준선 기준의 실질적인 이동은 시스템이 사용자의 올바른 시선 위치를 판별할 수 없음을 의미한다. 이러한 예에서, 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이 이미지가 폐기(drop)될 수 있거나, 또는 조향 가능한 디스플레이가 순간적으로 턴오프될 수 있다. 일 실시예에서, 이는 사용자가 볼 수 없도록 조향 가능한 디스플레이를 블랭킹함으로써 수행될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 이는 백라이트를 비활성화하거나, 레이저 또는 LED 조명 소스를 비활성화하거나, 픽셀들을 블랭킹(blanking)시키거나, 또는 다른 방법을 통해 수행될 수 있다.
블록(440)에서, 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이 이미지와 필드 이미지 사이의 엣지들이 블렌딩된다. 이는 필드 이미지와 조향 가능한 디스플레이 이미지 사이에서 부드럽고 감지할 수 없는 전환을 보장한다. 블록(445)에서, 조향 가능한 디스플레이 및 필드 디스플레이를 포함하는 하이브리드 이미지가 사용자에게 디스플레이된다. 그 다음, 프로세스는 블록(410)으로 되돌아가서 추적 및 디스플레이를 계속한다. 상세한 설명은 조향 가능한 디스플레이 이미지 및 필드 이미지에 관한 것이지만, 고려되는 이미지들은 비디오의 순차적인 이미지들을 포함한다는 것에 유의해야 한다. 또한, 본 상세한 설명은 일부 실시예들에서 조향 가능한 디스플레이 및 필드 디스플레이의 조합을 이용하지만, 조향 가능한 디스플레이는 필드 디스플레이의 존재 없이도 사용될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 이러한 예들에서, 프로세스는 블록들(415 내지 430)만을 포함할 수 있다.
도 4b는 디스플레이 위치 검증이 조향 가능한 디스플레이의 실제 위치가 의도된 위치와 일치하지 않는다는 것을 나타내는 경우에 취해질 수 있는 교정 동작들의 일 실시예를 도시한다. 프로세스는 블록(450)에서 시작한다.
블록(452)에서, 조향 가능한 디스플레이 위치 설정이 시작된다. 일 실시예에서, 이것은 도 4a의 블록(430)에 대응한다. 도 4b를 다시 참조하면, 블록(454)에서, 조향 가능한 디스플레이의 실제 위치가 확인된다. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이의 위치 및 배향을 결정하기 위해 하나 이상의 센서들이 사용된다. 일 실시예에서, 센서들은 카메라, 조절 가능한 미러나 다른 위치 설정 요소의 위치를 검출하는 기계 요소 등을 포함할 수 있다. 이는, 일 실시예에서, 도 3의 위치 검증기(380)에 의해 수행된다.
블록(456)에서, 프로세스는 조향 가능한 디스플레이가 정확하게 위치되는지 여부를 판단한다. 올바른 위치 설정은 사용자에 대해 적절한 위치에 이미지를 표시하기 위해, 계산된 위치에 조향 가능한 표시를 갖는다. 조향 가능한 디스플레이가 정확하게 배치되면, 블록(464)에서 이미지가 디스플레이된다. 일 실시예에서, 이는 도 4a와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 계산된 위치에서의 조향 가능한 디스플레이 이미지 및 연관된 필드 디스플레이 이미지를 포함하는 하이브리드 이미지를 디스플레이하는 단계를 포함한다. 그 다음, 프로세스는 블록(475)에서 종료된다.
블록(456)에서, 프로세스가 조향 가능한 디스플레이가 정확하게 위치되지 않았다고 판단한 경우, 프로세스는 블록(458)으로 계속된다.
블록(458)에서, 프로세스는 조향 가능한 디스플레이가 재배치되기에 충분한 시간이 있는지 여부를 판단한다. 이 판단은 이동될 필요가 있는 거리, 이동 속도, 및 다음 이미지가 처리 시스템에 의해 전송될 때까지의 시간에 기초한다.
일 실시예에서, 이는 또한 사용자의 안구 움직임에 의존한다. 일 실시예에서, 시스템은 어떠한 이미지도 인지되지 않는 경우, 사용자가 눈을 깜박이는 동안 조향 가능한 디스플레이를 우선적으로 이동시킨다. 일 실시예에서, 재배치는 디스플레이의 블랭킹 기간 내에 일어난다. 예를 들어, 하나의 좌표를 따라 단지 1도를 이동하는 것은 조향 가능한 디스플레이를 상당히 그리고 3차원으로 이동시키는 것보다 시간이 덜 걸린다. 충분한 시간이 있는 경우, 프로세스는 조향 가능한 디스플레이를 재배치하기 위해 블록(452)으로 되돌아간다. 그렇지 않은 경우, 프로세스는 블록(460)으로 계속된다.
블록(460)에서, 프로세스는 조향 가능한 디스플레이의 실제 위치가 의도된 위치의 범위 내에 있는지 여부를 판단한다. 일 실시예에서, 이 문맥에서 "범위 내"는 시스템이 해당 차이에 대해 디스플레이를 조정할 수 있다는 것을 의미한다. 만일 범위 내에 있는 경우, 프로세스는 블록(462)으로 계속된다.
블록(462)에서, 조향 가능한 이미지 상의 디스플레이를 위해 처리된 데이터는 실제 위치에서의 렌더링을 위해 조절된다. 그 다음, 블록(464)에서 조절된 이미지가 디스플레이된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 위치 차이가 시각적 아티팩트를 야기하지 않고 매우 작은 경우, 원래의 계산된 이미지는 잘못된 위치에서 렌더링될 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지는 실제 위치에서 적절하게 렌더링되도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 이미지는 위치 차이를 고려하기 위해, 잘라지고, 밝아지고, 왜곡되고, 콘트라스트 조절되고, 색좌표(백색점)가 조절되고, 잘라지고, 측방으로 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 하이브리드 디스플레이의 경우, 엣지 블렌딩의 방사상 위치는 시프트되거나 변경될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템은 오버-렌더링(over-render), 예를 들어 5도 조향 가능한 디스플레이의 경우 다시 렌더링할 필요 없이 0.5도의 시프트를 가능하게 하면서 5.5도의 시각적 이미지를 렌더링할 수 있다.
만일 조향 가능한 디스플레이가 범위 내에 있지 않은 경우, 블록(466)에서, 일 실시예에서, 프레임 데이터는 렌더링을 위해 필드 디스플레이에 전송된다. 블록(468)에서, 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이 이미지는 디스플레이되지 않는다. 일 실시예에서, 프레임은 폐기된다. 다른 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이는 순간적으로 블랭킹된다. 일 실시예에서, 사용자의 시선 추적이, 사용자의 시선이 기준선 기준의 외부로 너무 멀리 이동했다는 것을 나타내는 경우, 조향 가능한 디스플레이는 범위 내에 있는 것으로 간주되지 않는다.
블록(470)에서, 일 실시예에서, 필드 디스플레이 이미지가 이미지 컷-아웃 없이, 그리고 조향 가능한 디스플레이 이미지의 디스플레이 또는 렌더링 없이, 렌더링된다. 블록(472)에서, 필드 디스플레이 이미지가 디스플레이된다. 그 다음, 프로세스가 종료된다.
도 5는 위치 설정이 사용자의 시선 벡터에 의존하지 않는 조향 가능한 디스플레이를 이용하는 일 실시예의 흐름도이다. 이것은, 예를 들어, 디스플레이가 헤드업 타입의 디스플레이, 또는 스프라이트(sprite)인 경우, 또는 다른 어두운 디스플레이 상의 유일한 밝은 요소인 경우에 적용될 수 있다. 사용자의 시선 벡터에 기초하지 않는 위치 설정을 제공하는 다른 이유들이 확인될 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 구성은 위치 설정이 시선 벡터에 기초하는, 위에서 설명된 도 4a의 구성과 조합될 수 있다. 즉, 동일한 시스템이 시선 벡터에 기초하는 것과 그렇지 않은 것 사이에서 변경될 수 있다.
프로세스는 블록(510)에서 시작한다. 일 실시예에서, 이 프로세스의 시작 전에, 디스플레이 시스템은 사용자에게 맞춰진다.
블록(515)에서, 조향 가능한 디스플레이에 대한 위치가 결정된다. 이러한 결정은 (예를 들어, 가상 현실 디스플레이에서) 외부 데이터 또는 다른 결정들에 기초하여 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 결정은 프로세서 데이터에 기초하여 이루어질 수 있다.
블록(520)에서, 프로세스는 조향 가능한 디스플레이의 현재 위치를 결정한다.
블록(525)에서, 프로세스는 조향 가능한 디스플레이가 재배치되어야 하는지 여부를 결정한다. 이는 조향 가능한 디스플레이의 현재 위치를 이미지의 의도된 위치와 비교하는 것에 기초한다. 이들이 잘못 정렬되는 경우, 시스템은 조향 가능한 디스플레이를 재배치해야 하는 것으로 결정한다. 만일 그런 경우, 블록(530)에서, 디스플레이 재배치가 트리거링된다. 디스플레이의 재배치는 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이의 이동이 사용자에 의해 인지되지 않도록 설계된다. 일 실시예에서, 이는, 전술한 바와 같이, 사용자가 그것을 인지할 수 없는 방식으로 움직임을 완료하기에 충분히 빠른 미러를 사용함으로써 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 이는 사용자의 눈 깜빡임 또는 시선 이동에 대한 움직임의 타이밍에 의해 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 의도된 디스플레이가 특정 거리 이상으로 이동되는 경우, 디스플레이는 이동 중에 블랭킹된다. 이는 사용자가 움직임을 인식하지 못하도록 보장한다. 일 실시예에서, 특정 거리는 0.5도를 초과한다. 일 실시예에서, 사용자가 눈을 깜빡이는 동안 움직임이 발생하는 경우, 의도된 디스플레이는 블랭킹되지 않는다. "재배치(repositioning)"라는 용어가 사용되지만, 이것은 디스플레이의 위치를 조정하기 위한 위치 설정 요소들의 이동에 대응한다는 것에 유의해야 한다.
그 다음, 프로세스는 디스플레이가 재배치되었는지 여부에 관계없이 블록(535)으로 계속된다.
블록(535)에서, 선택적으로 시스템은 조향 가능한 디스플레이 이미지와 동일한 위치에 위치될 필드 디스플레이 이미지의 일부를 잘라낸다. 이는 필드 디스플레이가 조향 가능한 디스플레이를 간섭하는 것을 방지한다.
일 실시예에서, 컷-아웃은 렌더링 엔진에서 수행된다. 다른 실시예에서, 이미지는 깨끗하게 잘라질 필요가 없는 스프라이트(sprite) 또는 다른 밝은 이미지 요소일 수 있다. 이 예에서, 이 블록은 생략될 수 있다.
블록(540)에서, 일 실시예에서, 시스템은 조향 가능한 디스플레이 이미지와 필드 이미지 사이의 엣지들이 블렌딩되어야 하는지 여부를 판단한다. 이는 필드 이미지와 조향 가능한 디스플레이 이미지 사이에서 부드럽고 감지할 수 없는 전환을 보장한다. 이는 필드 디스플레이가 없거나 조향 가능한 디스플레이가 스프라이트 또는 다른 오버레이 요소인 경우에는 관련이 없을 수 있다. 엣지들이 블렌딩되어야 한다고 시스템이 판단하는 경우, 블록(545)에서, 엣지들이 블렌딩된다.
블록(550)에서, 선택적으로 필드 디스플레이로부터의 데이터를 포함하는, 조향 가능한 디스플레이로부터의 이미지가 사용자에게 디스플레이된다. 그 다음, 프로세스는 블록(510)으로 되돌아가서 추적 및 디스플레이를 계속한다. 상세한 설명은 조향 가능한 디스플레이 이미지 및 필드 이미지에 관한 것이지만, 고려되는 이미지들은 비디오의 순차적인 이미지들을 포함한다는 것에 유의해야 한다. 또한, 본 상세한 설명은 일부 실시예들에서 조향 가능한 디스플레이 및 필드 디스플레이의 조합을 이용하지만, 조향 가능한 디스플레이는 필드 디스플레이의 존재 없이도 사용될 수 있다는 것에 유의해야 한다.
도 6은 조향 가능한 요소의 사용을 제어하는 일 실시예의 흐름도이다. 일 실시예에서, 시스템은 눈 움직임, 안구 운동(saccade) 또는 매끄러운 추적(smooth pursuit)의 유형을 결정한다. 매끄러운 추적의 경우, 일 실시예에서, 시스템은 한 번에 하나의 프레임을 이동시키고, 움직임 중에 조향 가능한 디스플레이가 켜져 있을 수 있도록 안구 운동과 일치시킨다. 일 실시예에서, 이는 프레임 이동마다 3도까지 수행될 수 있다. 그보다 빠른, 눈 움직임의 경우, 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이는 블랭킹될 수 있다. 안구 운동의 경우, 일 실시예에서 시스템은 시각적 수차를 피하도록, 움직임을 위해 일시적으로 조향 가능한 디스플레이를 블랭킹시킨다. 시스템은 사용자의 눈보다 빠른 안정화 시간을 갖도록 설계된다. 따라서, 디스플레이는 안구 운동 이후 눈이 안정화되는 시간까지 다시 활성화되도록 설계되고, 완전한 해상도로 되돌아간다. 도 6은 안구 운동 또는 다른 빠른 움직임에 대해 조향 가능한 디스플레이를 이동시키는 일 실시예를 도시한다.
프로세스는 블록(605)에서 시작한다. 일 실시예에서, 이 프로세스는 조향 가능한 디스플레이가 활성화될 때마다 실행된다. 블록(610)에서, 사용자의 시선 위치는 조향 가능한 디스플레이에 대해 모니터링된다. 일 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이는 사용자의 중심와에 지향된다.
블록(615)에서, 새로운 시선 위치가 결정된다. 일 실시예에서, 시선 위치는 사용자의 눈으로 지향되는 카메라를 사용하여 식별된다.
블록(620)에서, 새로운 시선 벡터에 일치시키기 위해 조향 가능한 디스플레이에 필요한 움직임의 정도가 식별된다.
블록(625)에서, 조향 가능한 디스플레이를 새로운 위치로 이동시키기 위한 시간이 결정된다. 일 실시예에서, 룩업 테이블이 사용된다. 일 실시예에서, 결정된 "시선 벡터"는 매끄러운 추적의 시선 움직임에서와 같은, 시간에 따른 복수의 시선 벡터들일 수 있다.
블록(630)에서, 조향 가능한 디스플레이가 블랭킹되고, 움직임이 시작된다. 일 실시예에서, 움직임은 조향 가능한 디스플레이가 블랭킹된 후에만 시작된다. 조향 가능한 디스플레이는 일 실시예에서 광원을 턴오프하는 것에 의해 블랭킹될 수 있다. 다른 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이는 미러를 블랭킹함으로써 턴오프될 수 있다. 다른 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이는 백라이트 또는 조명을 비활성화함으로써 블랭킹될 수 있다. 다른 실시예에서, 조향 가능한 디스플레이는 픽셀들을 검정색으로 설정함으로써 블랭킹될 수 있다.
블록(635)에서, 조향 가능한 디스플레이가 이동된다. 이 시간 동안, 조향 가능한 디스플레이가 블랭킹되기 때문에, 일 실시예에서, 필드 디스플레이는 완전한 디스플레이 영역을 커버하도록 채워질 수 있다. 다른 실시예에서, 이것이 적용되지 않는 경우에는 필드 디스플레이가 없을 수 있다.
블록(640)에서, 프로세스는 일 실시예에서, 계산된 움직임을 완료하기 위해 시간이 경과되었는지 여부를 판단한다. 경과되지 않은 경우, 프로세스는 블록(635)에서 계속 이동한다.
시간이 경과한 경우, 일 실시예에서, 블록(645)에서 시스템은 조향 가능한 디스플레이를 활성화시키기 위한 신호를 제공한다. 다른 실시예에서, 신호 타이밍은 마이크로프로세서 및 위치 검증기로부터의 움직임 데이터에 기초할 수 있다.
블록(645)에서, 디스플레이를 활성화시키기 위한 신호(n)가 수신되는 경우, 블록(650)에서, 프로세스는 디스플레이가 이동을 중지하고 안정화되었음을 확인한다. 안정화는 디스플레이가 안정적(steady)이고, 움직임의 결과로서 진동하지 않음을 의미한다. 일 실시예에서, 이는 디스플레이 내의 마이크로프로세서에 의해 만들어진 폐루프 판단이다.
디스플레이가 안정화되면, 블록(655)에서, 조향 가능한 디스플레이가 활성화된다. 일 실시예에서, 필드 디스플레이가 있는 경우, 조향 가능한 디스플레이 이미지가 보이는 영역에 대해서 컷-아웃될 수 있다. 그 다음, 프로세스는 블록(610)으로 계속되어, 사용자의 시선 위치를 계속 모니터링하고, 새로운 시선 위치를 결정한다. 이런 식으로, 조향 가능한 디스플레이는 움직임의 시각적 표시를 제공하지 않으면서도 사용자의 시선과 일치하도록 이동된다.
이상의 명세서에서, 본 발명은 그의 특정한 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었다. 그러나, 첨부된 청구항들에 제시된 바와 같은 본 발명의 더 넓은 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 다양한 수정들 및 변경들이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면들은 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (19)

  1. 조향 가능한 디스플레이 시스템으로서,
    디스플레이 요소;
    상기 디스플레이 요소에 의해 생성된 이미지를 위치시키기 위한 위치 설정 요소를 포함하고, 상기 위치 설정 요소는,
    조향 가능한 요소;
    X축을 중심으로 상기 조향 가능한 요소를 회전시키기 위한 X축 컨트롤러;
    Y축을 중심으로 상기 조향 가능한 요소를 회전시키기 위한 Y축 컨트롤러를 포함하며,
    상기 조향 가능한 요소의 움직임은 사용자가 움직임을 인지하지 못하도록 이루어지며;
    상기 조향 가능한 요소는 상기 조향 가능한 디스플레이가 상기 사용자의 시야 내의 복수의 위치들에 위치되고 재배치될 수 있게 하는 움직임 범위를 갖는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조향 가능한 요소의 실제 위치를 확인하고, 상기 실제 위치가 의도된 위치가 아닐 때, 조향 가능한 디스플레이 이미지 데이터를 조정하기 위한, 위치 검증기를 더 포함하는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조향 가능한 요소는 조절 가능한 미러, 조절 가능한 프리즘, 음향-광학 변조기, 조절 가능한 디스플레이 패널, 굴곡진 미러, 회절 요소, 및 프레넬 반사기 중 하나 이상을 포함하는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조향 가능한 디스플레이는 적어도 20도의 스캔 가능한 시야 내에 위치되는, 적어도 1도의 단안 시야를 갖는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조향 가능한 요소를 이동시키기 위한 액추에이터를 더 포함하고, 상기 액추에이터는 압전 요소, 자기 요소, 나노 모터 중 하나를 포함하는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 액추에이터는 ±0.75 arc min의 절대 정밀도, 및 0.06 arc min의 상대 정밀도를 갖는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 안정화 시간이 2 ms미만인, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 조향 가능한 요소는 5 mm 및 15 mm 사이의 직경을 갖는 미러인, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 위치 설정 요소는 5 mm×12 mm×12 mm보다 작은, 조향 가능 디스플레이 시스템.
  10. 조향 가능한 디스플레이 시스템으로서,
    이동가능한 디스플레이 요소;
    상기 디스플레이 요소를 이동시키고, 상기 디스플레이 요소에 의해 생성된 이미지를 위치시키기 위한 위치 설정 요소를 포함하고, 상기 위치 설정 요소는,
    상기 이동가능한 디스플레이 요소를 지지하는 플렉서블 암;
    상기 플렉서블 암을 이용하여 축을 중심으로 상기 조향 가능한 요소를 회전시키기 위한 컨트롤러를 포함하며,
    상기 조향 가능한 요소의 움직임은 사용자가 움직임을 인지하지 못하도록 이루어지며;
    상기 조향 가능한 요소는 상기 조향 가능한 디스플레이가 상기 사용자의 시야 내의 복수의 위치들에 위치되고 재배치될 수 있게 하는 움직임 범위를 갖는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 조향 가능한 요소의 실제 위치를 확인하고, 상기 실제 위치가 의도된 위치가 아닐 때, 조향 가능한 디스플레이 이미지 데이터를 조정하기 위한, 위치 검증기를 더 포함하는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  12. 제10항에 있어서, 상기 조향 가능한 요소는 조절 가능한 미러, 조절 가능한 프리즘, 음향-광학 변조기, 조절 가능한 디스플레이 패널, 굴곡진 미러, 회절 요소, 및 프레넬 반사기 중 하나 이상을 포함하는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 조향 가능한 디스플레이는 적어도 20도의 스캔 가능한 시야 내에 위치되는, 적어도 1도의 단안 시야를 갖는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 조향 가능한 요소를 이동시키기 위한 액추에이터를 더 포함하고, 상기 액추에이터는 압전 요소, 자기 요소, 나노 모터 중 하나를 포함하는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 액추에이터는 ±0.75 arc min의 절대 정밀도, 및 0.06 arc min의 상대 정밀도를 갖는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 안정화 시간이 2 ms미만인, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  17. 제10항에 있어서, 상기 조향 가능한 요소는 5 mm 및 15 mm 사이의 직경을 갖는 미러인, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
  18. 제10항에 있어서, 상기 위치 설정 요소는 5 mm×12 mm×12 mm보다 작은, 조향 가능 디스플레이 시스템.
  19. 조향 가능한 디스플레이 시스템으로서,
    디스플레이 요소;
    상기 디스플레이 요소가 모든 방향으로 움직일 수 있는 회전 중심인 두 개의 피봇;
    상기 디스플레이 요소를 이동시키기 위해 상기 피봇들을 구동하기 위한 압전 요소들;
    상기 디스플레이 요소의 위치를 결정하기 위한 자석들 및 관련 자기 센서들을 포함하고,
    상기 자석들의 위치는 상기 디스플레이 요소가 무게 균형을 이루도록, 상기 압전 요소들의 균형을 맞추는, 조향 가능한 디스플레이 시스템.
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