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技術 高密度エネルギー指向装置

出願人 ライトフィールドラボ、インコーポレイテッド
発明者 カラフィン、ジョナサン、ショーンベヴェンシー、ブレンダン、エルウッド
出願日 2017年7月17日 (2年9ヶ月経過) 出願番号 2019-501531
公開日 2019年9月5日 (7ヶ月経過) 公開番号 2019-525323
状態 不明
技術分野
  • -
主要キーワード 用途特有 置電子機器 プロファイル部分 角度成分θ エネルギー抑制 電磁気装置 曲面壁 伝搬エネルギ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

1つ以上のエネルギー位置から装置を通してエネルギー指向するように構成された1つ以上のエネルギーリレー素子を有するエネルギー指向装置を含む、実施形態が開示される。一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子の表面は、単一のシームレスエネルギー表面を形成し得、隣接するエネルギーリレー素子表面間の間隔は、最小の認知可能な輪郭よりも小さい。開示された実施形態では、エネルギーは、活性エネルギー表面と、機械エンベロープと、を有するエネルギー位置で生成される。一実施形態では、エネルギー指向装置は、それらの機械的エンベロープに起因するエネルギー位置間の間隔を最小限に抑えながら、エネルギー位置から単一のシームレスエネルギー表面を通してエネルギーをリレーするように構成される。実施形態では、エネルギーリレー素子は、横方向アンダーソン局在現象を利用するエネルギーリレーを含み得る。

概要

背景

Gene RoddenberryのStar Trekにより世間一般に普及され、1900年代初期作家Alexander Moszkowskiによって当初計画された「ホロデッキ」室内のインタラクティブ仮想世界は、ほぼ一世紀の間、空想科学小説および技術革新に対するインスピレーションである。しかしながら、この経験の画期的な実現は、文献、メディア、ならびに子供達および同様に大人達の集合的な想像力の外には、全く存在していない。

概要

1つ以上のエネルギー位置から装置を通してエネルギー指向するように構成された1つ以上のエネルギーリレー素子を有するエネルギー指向装置を含む、実施形態が開示される。一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子の表面は、単一のシームレスエネルギー表面を形成し得、隣接するエネルギーリレー素子表面間の間隔は、最小の認知可能な輪郭よりも小さい。開示された実施形態では、エネルギーは、活性エネルギー表面と、機械エンベロープと、を有するエネルギー位置で生成される。一実施形態では、エネルギー指向装置は、それらの機械的エンベロープに起因するエネルギー位置間の間隔を最小限に抑えながら、エネルギー位置から単一のシームレスエネルギー表面を通してエネルギーをリレーするように構成される。実施形態では、エネルギーリレー素子は、横方向アンダーソン局在現象を利用するエネルギーリレーを含み得る。

目的

ホロデッキ(Holodeck)(集合的に「ホロデッキ設計パラメータ」と呼ばれる)の一実施形態は、十分なエネルギー刺激を提供して、人間の感覚受容器をだまし、仮想的、社会的、およびインタラクティブな環境内で受容されたエネルギーインパルス真実であると信じ込ませ、1)外付けアクセサリヘッドマウントアイウェア、または他の周辺機器を伴わない両眼視差、2)任意の数の視認者に対して同時に視認体全域にわたる正確な運動視差閉鎖、および不透明度、3)認知されたすべての光線に対する、同期収束、目の遠近調節、および縮瞳を介した視覚焦点、ならびに4)視覚、聴覚触覚味覚嗅覚、および/またはバランスに対して人間の感覚解像度」を超えるほどの十分な密度および解像度の収束エネルギー波伝搬を提供する

効果

実績

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請求項1

エネルギー指向装置であって、1つ以上のエネルギー位置と、1つ以上のエネルギーリレー素子であって、各々が、第1の表面および第2の表面をさらに備える、1つ以上のエネルギーリレー素子と、を備え、各エネルギーリレー素子の前記第2の表面が、単一のシームレスエネルギー表面を形成するように配置され、前記単一のシームレスエネルギー表面の任意の2つの隣接する第2の表面の縁部間の間隔が、前記単一のシームレスエネルギー表面から、前記単一のシームレスエネルギー表面の高さ、または前記単一のシームレスエネルギー表面の幅のうちのより小さい方よりも大きい距離で、20/40よりも良好な視覚を有する人間の眼の視力によって定義される最小の認知可能な輪郭よりも小さく、前記1つ以上のエネルギーリレー素子が、前記1つ以上のエネルギー位置と前記単一のシームレスエネルギー表面との間に延在するエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように構成されている、エネルギー指向装置。

請求項2

前記単一のシームレスエネルギー表面が、仮想表面である、請求項1に記載のエネルギー指向装置。

請求項3

前記1つ以上のエネルギーリレー素子の各エネルギーリレー素子が、a)横方向アンダーソン局在を呈する光学素子と、b)光ファイバと、c)画像結合器と、d)ビームスプリッタと、e)素子であって、それを通過するエネルギーの角度方向を変更するように構成された素子と、からなる群から選択される素子を備える、請求項1または2に記載のエネルギー指向装置。

請求項4

前記光ファイバが、ゆるやかなコヒーレント光ファイバを備える、請求項3に記載のエネルギー指向装置。

請求項5

エネルギーが、ゼロ拡大で前記1つ以上のエネルギーリレー素子を通って指向される、請求項1から4のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項6

エネルギーが、非ゼロ拡大で前記1つ以上のエネルギーリレー素子を通って指向される、請求項1から4のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項7

エネルギーが、非ゼロ縮小で前記1つ以上のエネルギーリレー素子を通って指向される、請求項1から4のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項8

前記単一のシームレスエネルギー表面が、平面である、請求項1から7のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項9

前記単一のシームレスエネルギー表面が、切子面である、請求項1から7のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項10

前記単一のシームレスエネルギー表面が、湾曲している、請求項1から7のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項11

前記1つ以上のエネルギーリレー素子の数量および前記1つ以上のエネルギー位置の数量が、前記エネルギー指向装置の機械的寸法を定義する、請求項1から10のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項12

前記1つ以上のエネルギー位置が、a)液晶ディスプレイと、b)有機発光ダイオードディスプレイと、c)陰極線管ディスプレイと、d)プロジェクタと、からなる群から選択されるディスプレイを備える、請求項1から11のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項13

前記1つ以上のエネルギーリレー素子が、受光された集束光リレーするように構成され、前記受光された集束光が、第1の解像度の50%以上の前記受光された集束光のリレーされた解像度を保持しつつ、前記第1の解像度を有する、請求項1から12のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項14

エネルギー伝搬経路に沿って指向されるエネルギーが、波長によって定義される電磁エネルギーであり、前記波長が、a)可視光と、b)紫外線と、c)赤外線と、d)X線と、からなる群から選択されるレジームに属する、請求項1から13のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項15

エネルギー伝搬経路に沿って指向されるエネルギーが、a)音響音声と、b)触覚圧力と、からなる群から選択される機械的エネルギーである、請求項1から13のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項16

前記単一のシームレスエネルギー表面が、面板層を前記エネルギーリレー素子に接着するように接合剤屈折率整合油、圧力、または重力を使用して、前記面板層を前記単一のシームレスエネルギー表面と直接接触させて配置することによって、拡張され、前記面板層が、単一の片のエネルギーリレー材料からなるか、または一緒に結合もしくは融着された2つ以上の片のエネルギーリレー材料からなる、請求項1から15のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項17

面板の追加が、前記第2の表面の法線に対して、第2のシームレスエネルギーの前記単一のシームレスエネルギー表面を離れるエネルギー波の放出の角度を増大する、請求項16に記載のエネルギー指向装置。

請求項18

エネルギー指向装置であって、1つ以上のエネルギー位置と、1つ以上のエネルギーリレー素子スタックと、を備え、各エネルギーリレー素子スタックが、1つ以上のエネルギーリレー素子を備え、各エネルギーリレー素子が、第1の側面および第2の側面を備え、各エネルギーリレー素子が、それを通してエネルギーを指向するように構成され、各エネルギーリレー素子スタックの末端エネルギーリレー素子の前記第2の側面が、単一のシームレスエネルギー表面を形成するように配置され、前記1つ以上のエネルギーリレー素子スタックが、前記1つ以上のエネルギー位置と前記単一のシームレスエネルギー表面との間に延在するエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように構成され、前記末端エネルギーリレー素子の任意の2つの隣接する第2の表面の縁部間の間隔が、前記単一のシームレスエネルギー表面から、前記単一のシームレスエネルギー表面の高さ、または前記単一のシームレスエネルギー表面の幅のうちのより小さい方よりも大きい距離で、20/40よりも良好な視覚を有する人間の眼の視力によって定義される最小の認知可能な輪郭よりも小さい、エネルギー指向装置。

請求項19

前記単一のシームレスエネルギー表面が、仮想表面である、請求項18に記載のエネルギー指向装置。

請求項20

各エネルギーリレー素子スタックの前記エネルギーリレー素子が、端部から端部までの構成で配置されている、請求項18または19に記載のエネルギー指向装置。

請求項21

前記1つ以上のエネルギーリレー素子スタックの前記エネルギーリレー素子のうちのいずれかが、a)横方向アンダーソン局在を呈するエネルギー素子と、b)光ファイバと、c)ビームスプリッタと、d)画像結合器と、e)素子であって、そこを通過するエネルギーの角度方向を変更するように構成された素子と、からなる群から選択される素子を備える、請求項18から20のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項22

エネルギーが、ゼロ拡大で前記1つ以上のエネルギーリレー素子を通って指向される、請求項18から21のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項23

エネルギーが、非ゼロ拡大で前記1つ以上のエネルギーリレー素子を通って指向される、請求項18から21のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項24

エネルギーが、非ゼロ縮小で前記1つ以上のエネルギーリレー素子を通って指向される、請求項18から21のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項25

前記単一のシームレスエネルギー表面が、平面である、請求項18から24のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項26

前記単一のシームレスエネルギー表面が、切子面である、請求項18から24のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項27

前記単一のシームレスエネルギー表面が、湾曲している、請求項18から24のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項28

エネルギー伝搬経路に沿って指向されるエネルギーが、波長によって定義される電磁エネルギーであり、前記波長が、a)可視光と、b)紫外線と、c)赤外線と、d)X線と、からなる群から選択されるレジームに属する、請求項18から27のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項29

エネルギー伝搬経路に沿って指向されるエネルギーが、a)音響音声と、b)触覚圧力と、からなる群から選択される機械的エネルギーである、請求項18から27のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項30

前記単一のシームレスエネルギー表面が、面板層を前記エネルギーリレー素子スタックに接着するように接合剤、屈折率整合油、圧力、または重力を使用して、前記面板層を前記単一のシームレスエネルギー表面と直接接触させて配置することによって、拡張され、前記面板層が、単一の片のエネルギーリレー材料からなるか、または一緒に結合もしくは融着された2つ以上の片のエネルギーリレー材料からなる、請求項18から29のいずれか1項に記載のエネルギー指向装置。

請求項31

面板の追加が、前記第2の表面の法線に対して、第2のシームレスエネルギーの前記単一のシームレスエネルギー表面を離れるエネルギー波の放出の角度を増大させる、請求項30に記載のエネルギー指向装置。

請求項32

エネルギーシステムであって、1つ以上のエネルギー装置と、1つ以上のエネルギーリレーコンポーネントであって、そこを通るエネルギー輸送の横方向アンダーソン局在を誘発する素子から各々作製され、各々が、第1のエネルギー表面および第2のエネルギー表面をさらに備える、1つ以上のエネルギーリレーコンポーネントと、を備え、各エネルギーリレーコンポーネントの前記第2のエネルギー表面が、単一のシームレスエネルギー表面を形成するように配置され、前記1つ以上のエネルギー装置が、前記単一のシームレスエネルギー表面を通して、エネルギーを少なくとも放出または受信するように動作可能であり、前記1つ以上のエネルギーリレーコンポーネントの任意の2つの隣接する第2のエネルギーリレー表面の縁部間の間隔が、前記単一のシームレスエネルギー表面から、単一のシームレスエネルギー表面の高さ、または前記単一のシームレスエネルギー表面の幅のうちのより小さい方よりも大きい距離で、20/40よりも良好な視覚を有する人間の眼の視力によって定義される最小の認知可能な輪郭よりも小さい、エネルギーシステム。

請求項33

前記単一のシームレスエネルギー表面が、仮想表面である、請求項32に記載のエネルギーシステム。

請求項34

前記1つ以上のエネルギーリレーコンポーネントが、a)横方向アンダーソン局在を呈するエネルギー素子と、b)光ファイバと、c)ビームスプリッタと、d)画像結合器と、e)素子であって、そこを通過するエネルギーの角度方向を変更するように構成された素子と、からなる群から選択される素子を備える、請求項32または33に記載のエネルギーシステム。

請求項35

前記単一のシームレスエネルギー表面が、平面である、請求項32から34のいずれか1項に記載のエネルギーシステム。

請求項36

前記単一のシームレスエネルギー表面が、切子面である、請求項32から34のいずれか1項に記載のエネルギーシステム。

請求項37

前記単一のシームレスエネルギー表面が、湾曲している、請求項32から34のいずれか1項に記載のエネルギーシステム。

請求項38

前記1つ以上のエネルギー装置が、a)集束光を放出する照明源と、b)前記エネルギーシステムに統合された音場から没入音声または体積触覚を提供するように構成された音響放出装置と、c)エネルギースペクトル内のエネルギーを捕捉するためのセンサと、d)前記エネルギーシステムに感覚フィードバックを提供するように構成された音響受信装置と、からなる群から選択される素子を備える、請求項32から37のいずれか1項に記載のエネルギーシステム。

請求項39

前記1つ以上のエネルギー装置によって放出または受信されるエネルギーが、波長によって定義される電磁エネルギーであり、前記波長が、a)可視光と、b)紫外線と、c)赤外線と、d)X線と、からなる群から選択されるレジームに属する、請求項32から38のいずれか1項に記載のエネルギーシステム。

請求項40

前記1つ以上のエネルギー装置によって放出または受信されるエネルギーが、a)音響音声と、b)触覚圧力と、からなる群から選択される機械的エネルギーである、請求項32から38のいずれか1項に記載のエネルギーシステム。

請求項41

前記単一のシームレスエネルギー表面が、面板層を前記エネルギーリレーコンポーネントに接着するように接合剤、屈折率整合油、圧力、または重力を使用して、前記面板層を前記単一のシームレスエネルギー表面と直接接触させて配置することによって、拡張され、前記面板層が、単一の片のエネルギーリレー材料からなるか、または一緒に結合もしくは融着された2つ以上の片のエネルギーリレー材料からなる、請求項32から40のいずれか1項に記載のエネルギーシステム。

請求項42

面板の追加が、前記第2のエネルギー表面の法線に対して、第2のシームレスエネルギーの前記単一のシームレスエネルギー表面を離れるエネルギー波の放出の角度を増大させ得る、請求項41に記載のエネルギーシステム。

技術分野

0001

本開示は、エネルギー指向装置に関し、具体的には、認知不能継ぎ目間隙を有するモザイク表面を通して高密度エネルギー指向するように構成されたエネルギーリレーに関する。

背景技術

0002

Gene RoddenberryのStar Trekにより世間一般に普及され、1900年代初期作家Alexander Moszkowskiによって当初計画された「ホロデッキ」室内のインタラクティブ仮想世界は、ほぼ一世紀の間、空想科学小説および技術革新に対するインスピレーションである。しかしながら、この経験の画期的な実現は、文献、メディア、ならびに子供達および同様に大人達の集合的な想像力の外には、全く存在していない。

0003

一実施形態では、エネルギー指向装置は、1つ以上のエネルギー位置と、1つ以上のエネルギーリレー素子と、を備え、1つの以上のエネルギーリレー素子の各々は、第1の表面および第2の表面をさらに備え得る。各エネルギーリレー素子の第2の表面は、単一のシームレスエネルギー表面を形成するように配置され得る。

0004

一実施形態では、単一のシームレスエネルギー表面の任意の2つの隣接する第2の表面の縁部間の間隔は、単一のシームレスなエネルギー表面から、単一のシームレスエネルギー表面の高さ、または単一のシームレスエネルギー表面の幅のうちのより小さい方よりも大きい距離で、20/40よりも良好な視力を有する人間の眼の視力によって定義される最小の認知可能な輪郭よりも小さいことがある。

0005

一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子は、1つ以上のエネルギー位置と単一のシームレスエネルギー表面との間に延在する、エネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように構成され得る。

0006

一実施形態では、単一のシームレスエネルギー表面は、仮想表面であり得る。

0007

一実施形態では、エネルギーは、ゼロ拡大、非ゼロ拡大、または非ゼロ縮小で、1つ以上のエネルギーリレー素子を通って指向され得る。

0008

一実施形態では、単一のシームレスエネルギー表面は、平面であるか、切子面であるか、または湾曲し得る。

0009

一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子の数量および1つ以上のエネルギー位置の数量は、エネルギー指向装置の機械的寸法を定義し得る。

0010

一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子は、受光された集束光をリレーするように構成され、受光された集束光が、第1の解像度を有しつつ、第1の解像度の50%以上の受光された集束光のリレーされた解像度を保持し得る。

0011

一実施形態では、エネルギー指向装置は、1つ以上のエネルギー位置と、1つ以上のエネルギーリレー素子スタックと、を備える。各エネルギーリレー素子スタックは、1つ以上のエネルギーリレー素子を備え、各エネルギーリレー素子は、第1の側面と第2の側面と、を備える。各エネルギーリレー素子は、それを通してエネルギーを指向するように構成され得る。

0012

一実施形態では、各エネルギーリレー素子スタックの末端エネルギーリレー素子の第2の側面は、単一のシームレスエネルギー表面を形成するように配置され得る。

0013

一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子スタックは、1つ以上のエネルギー位置と単一のシームレスエネルギー表面との間に延在する、エネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように構成され得る。

0014

一実施形態では、末端のエネルギーリレー素子の任意の2つの隣接する第2の表面の縁部間の間隔が、単一のシームレスエネルギー表面から、単一のシームレスエネルギー表面の高さ、または単一のシームレスエネルギー表面の幅のうちのより小さい方よりも大きい距離で、20/40よりも良好な視覚を有する人間の眼の視力によって定義される最小の認知可能な輪郭よりも小さいことがある。

0015

一実施形態では、端部から端部までの構成で配置された各エネルギーリレー素子スタックのエネルギーリレー素子。

0016

一実施形態では、エネルギーシステムは、1つ以上のエネルギー装置と、それを通るエネルギー輸送の横方向アンダーソン局在を誘発する素子から各々作られた1つ以上のエネルギーコンポーネントと、を備え、各エネルギーコンポーネントは、第1のエネルギー表面と、第2のエネルギー表面と、をさらに備える。

0017

一実施形態では、各エネルギーコンポーネントの第2のエネルギー表面は、単一のシームレスエネルギー表面を形成するように配置され得る。

0018

一実施形態では、1つ以上のエネルギー装置は、単一のシームレスエネルギー表面を通してエネルギーを少なくとも放出または受信するように動作可能であり得る。

0019

一実施形態では、1つ以上のエネルギーコンポーネントの任意の2つの隣接する第2のエネルギー表面の縁部間の間隔は、単一のシームレスエネルギー表面から、単一のシームレスエネルギー表面の高さ、または単一のシームレスエネルギー表面の幅のうちのより小さい方よりも大きい距離で、20/40よりも良好な視覚を有する人間の眼の視力によって定義される最小の認知可能な輪郭よりも小さいことがある。

0020

本開示のこれらおよび他の利点は、以下の詳細な説明および添付の特許請求の範囲から当業者に明らかになるであろう。

図面の簡単な説明

0021

エネルギー指向システム設計パラメータを例解する概略図である。
機械的エンベロープを備えた能動装置領域を有するエネルギーシステムを例解する概略図である。
エネルギーリレーシステムを例解する概略図である。
ベース構造体一緒接着および締着されたエネルギーリレー素子の一実施形態を例解する概略図である。
マルチコア光ファイバを通るリレーされた画像の一例を例解する概略図である。
横方向アンダーソン局在原理の特性を呈する光学リレーを通るリレーされた画像の一例を例解する概略図である。
エネルギー表面から視認者伝搬される光線を示す概略図である。
各々が能動ディスプレイ領域の寸法と、機械的エンベロープと、を備える、3つのディスプレイ装置の側面図を例解する。
各々がビームスプリッタで使用される能動ディスプレイ領域と、機械的エンベロープと、を備える、5つのディスプレイ装置を特徴とする。
3つのビームスプリッタが、機械的エンベロープを収容するために活用されている方法の側面図の例解である。
機械的エンベロープ比、最小焦点距離、および最大画像オフセットの間のこの関係、ならびに個々のタイル状画像間のオーバーラップの割合を強調する。
円弧状に配置された3つの投影装置を有する実施形態の上面図の例解である。
テーパ状エネルギーリレーモザイク配置を例解する。
2つの直列複合された光学リレーテーパを備える、エネルギーリレー素子スタックの側面図を例解する。
エネルギーリレー素子スタックが、表面を指向する単一のシームレスなエネルギーを形成するために、8×4のアレイに配置されている、エネルギー指向装置の一実施形態の斜視図を例解する。
エネルギー指向装置の複数のビューを含む。
エネルギー指向装置の図15からの側面図の拡大図を含む。
エネルギーリレー素子スタックが、空間内の既知の点まで内側に角度をなしている一実施形態の上面図を例解する。
シームレスエネルギー表面が、テーパ状光学リレーによって形成されたディスプレイである一方で、ディスプレイ電子機器のためのディスプレイ装置および機械的エンベロープが、テーパ状リレーから離れて位置付けられている一実施形態の上面図の例解である。
シームレスディスプレイ表面が、9個のテーパ状光学リレーで構成されている一実施形態の側面図の例解である。
単一の投影源および単一のディスプレイパネル源が、画像結合器と結合されている実施形態の上面図の例解である。

実施例

0022

ホロデッキ(Holodeck)(集合的に「ホロデッキ設計パラメータ」と呼ばれる)の一実施形態は、十分なエネルギー刺激を提供して、人間の感覚受容器をだまし、仮想的、社会的、およびインタラクティブな環境内で受容されたエネルギーインパルス真実であると信じ込ませ、1)外付けアクセサリヘッドマウントアイウェア、または他の周辺機器を伴わない両眼視差、2)任意の数の視認者に対して同時に視認体全域にわたる正確な運動視差閉鎖、および不透明度、3)認知されたすべての光線に対する、同期収束、目の遠近調節、および縮瞳を介した視覚的焦点、ならびに4)視覚、聴覚触覚味覚嗅覚、および/またはバランスに対して人間の感覚「解像度」を超えるほどの十分な密度および解像度の収束エネルギー波伝搬を提供する。

0023

これまでの従来の技術に基づいて、視覚系聴覚系体性感覚系、味覚系、嗅覚系、および前庭系を含むホロデッキ設計パラメータ(Holodeck Design Parameters)によって示唆されたように、画期的な方法ですべての受容野を提供することが可能な技術から、我々は、数世紀とまでは言わないが、数十年経過したところにある。

0024

本開示では、ライトフィールドおよびホログラフィックという用語は、任意の感覚受容器応答刺激のためのエネルギー伝搬を定義するために、同義的に使用され得る。最初の開示は、ホログラフィック画像および体積触覚に対するエネルギー表面を通る電磁的および機械的エネルギー伝搬の例に言及し得るが、あらゆる形態の感覚受容器が、本開示の中で想定される。さらに、伝搬経路に沿ったエネルギー伝搬に対する本明細書に開示された原理は、エネルギー放出およびエネルギー捕捉の両方に適用可能であり得る。

0025

今日、多くの技術が存在し、それらは、残念ながら、レンチキュラー印刷ペッパーズゴースト裸眼立体ディスプレイ水平視差ディスプレイ、ヘッドマウントVRおよびARディスプレイ(HMD)、ならびに「フォークログラフィ」として一般化された他のそのような錯覚を含む、ホログラム混同されていることが多い。これらの技術は、真のホログラフィックディスプレイの所望の特性のいくつかを呈し得るが、識別された4つのホロデッキ設計パラメータのうちの少なくとも2つに対処するのに十分な任意の方法で、人間の視覚感覚応答を刺激する能力不足している。

0026

これらの課題は、ホログラフィックエネルギー伝搬に対して十分にシームレスエネルギー表面を生成するためように、従来の技術によっては首尾よく実施されていない。しかしながら、視差バリアホーゲルボクセル回折光学素子マルチビュー投影ホログラフィック拡散器回転ミラー多層ディスプレイ、時系列ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ等を含む体積式および方向多重化ライトフィールドディスプレイを実施するには、様々な手法があるが、従来の手法は、画質、解像度、角度サンプリング密度、サイズ、コスト、安全性、フレームレート等に関する妥協を必要とすることがあり、最終的には実行不可能な技術となる可能性がある。

0027

視覚系、聴覚系、体性感覚系のためのホロデッキ設計パラメータを達成するために、それぞれの系の各々の人間の鋭敏さが研究され、人間の感覚受容器を十分欺くためにエネルギー波を伝搬させることが理解される。視覚系は、約1角度分まで解像することができ、聴覚系は、わずか3度の配置差を区別し得、手の体性感覚系は、2〜12mm離れた点を識別することができる。これらの鋭敏さを測定するには、様々な相反する方法があるが、これらの値は、エネルギー伝搬の認知を刺激するためのシステムおよび方法を理解するには十分である。

0028

よく知られている感覚受容器のうち、人間の視覚系は、単一の光子でさえ感覚を誘発することができるということを考慮すると、はるかに感度が高い。この理由のため、本導入の多くは、視覚エネルギー波伝搬に焦点を絞り、開示されたエネルギー導波路表面内に結合された極めて低い解像度のエネルギーシステムが、適切な信号を収束させ、ホログラフィック感覚上の認知を誘発し得る。特に断りのない限り、すべての開示は、すべてのエネルギーおよび感覚領域に当てはまる

0029

視認体積および視距離が与えられた視覚系の場合のエネルギー伝搬の有効設計パラメータを計算する場合、所望のエネルギー表面は、有効エネルギー位置密度の多くのギガピクセルを含むように設計し得る。広い視認体積、または近視野観察の場合、所望のエネルギー表面の設計パラメータは、数百ギガピクセルまたはそれを超える有効エネルギー位置密度を含み得る。比較すると、所望のエネルギー源は、入力環境変数に従って、体積触覚学超音波伝搬の場合には1〜250有効ギガピクセルのエネルギー位置密度、またはホログラフィック音響の音響伝搬の場合には36〜3,600個の有効エネルギー位置のアレイを有するように設計され得る。留意すべき重要なことは、開示された双方向エネルギー表面アーキテクチャを使って、すべてのコンポーネントが、任意のエネルギー領域に対して適切な構造体を形成し、ホログラフィック伝搬を可能にするように構成され得ることである。

0030

しかしながら、今日、ホロデッキを可能にするための主な課題は、利用可能な視覚技術および電磁気装置限界を内包している。音響装置および超音波装置は、それぞれの受容野における感覚的鋭敏さに基づいて所望の密度における大きさに数桁の違いがあるならば、それほど困難なものではないが、その複雑さを軽視すべきではない。ホログラフィックエマルジョンは、所望の密度を上回る解像度を伴って存在し、静止画像内干渉パターンを符号化するが、これに対して、最先端のディスプレイ装置は、解像度、データスループット、および製造の実現可能性によって制約される。これまで、並外れたディスプレイ装置でも、視力に対してほぼ近いホログラフィック解像度を有するライトフィールドを有意に生成することができなかった。

0031

画期的なライトフィールドディスプレイのための所望の解像度を満たすことが可能な単一のシリコンベース装置の製造は、現実的ではなく、現在の製造能力を超える極めて複雑な製造プロセスを内包し得る。既存の多数のディスプレイ装置を一緒にタイル状に並べることに対する制約は、パッケージング電子機器回路筐体光学部品物理的サイズで形成される継ぎ目および間隙、ならびに画像化、コスト、および/またはサイズの観点から結果として必然的に実行不可能な技術となる他の多くの課題を内包する。

0032

本明細書に開示された実施形態は、ホロデッキを構築するための現実世界道筋を提供し得る。

0033

ここで、これ以降の本明細書に、添付図面を参照して、実施形態例について説明するが、添付図面は、本明細書の一部を形成し、それらは、実施されることが可能な実施形態例を例解している。本開示および付属の特許請求の範囲の中で使用されているように、「実施形態」、「実施形態例」、および「例示的実施形態」という用語は、必ずしも単一の実施形態を指しているわけではないが、それらは単一の実施形態であってもよく、また、様々な実施形態例が、実施形態例の範囲または趣旨から逸脱しなければ、容易に組み合わされ、同義的に使用され得る。さらに、本明細書内で使用される専門用語は、実施形態例を説明することのみを目的としており、限定されたものであることを意図されていない。この点において、本明細書内で使用されているように、「in」という用語は、「の中(in)」および「の上(on)」を含み得、「a」、「an」、および「the」という用語は、単数および複数を指すことを含み得る。さらに、本明細書内で使用されているように、「by」という用語は、また、その文脈に従って「から(from)」をも意味し得る。さらに、本明細書内で使用されているように、「if」という用語は、また、その文脈に従って「when(の場合)」または「on(のとき)」をも意味し得る。さらに、本明細書内で使用されているように、「および/または」という語は、関連して列挙された項目のうちの1つ以上の任意およびすべての可能な組み合わせを指し、包含し得る。

0034

ホログラフィックシステムの検討
ライトフィールドエネルギー伝搬解像度の概要
ライトフィールドおよびホログラフィックディスプレイは、エネルギー表面位置が、視認体積内に伝搬された角度、色、および強度の情報を提供する複数の投影の結果である。開示されたエネルギー表面は、追加の情報が同じ表面を通って共存および伝搬する機会を提供し、他の感覚系応答を誘発する。立体ディスプレイとは異なり、空間内の収束されたエネルギー伝搬経路の視認される位置は、視認者が視認体積の周りを移動しても変化せず、多数の視認者が、あたかも対象物が本当にそこに存在するかのように、現実世界の空間内の伝搬された対象物を同時に観察し得る。いくつかの実施形態では、エネルギーの伝搬は、同じエネルギー伝搬経路内に配置され得るが、反対方向に配置されてもよい。例えば、エネルギー伝搬経路に沿ったエネルギー放出およびエネルギー捕捉は、本開示のいくつかの実施形態では、両方とも可能である。

0035

図1は、感覚受容器応答の刺激に関連した変数を例解する概略図である。これらの変数には、表面対角101、表面幅102、表面高さ103、既定ターゲット座席距離118、ディスプレイの中心からのターゲット座席視野視野104、両眼の間のサンプルとしてここで実証された中間サンプルの数105、大人の眼間の平均離隔距離106、人間の目の角度分当たりの平均解像度107、ターゲット視認者位置と表面幅との間に形成される水平視野108、ターゲット視認者位置と表面高さとの間に形成される垂直視野109、結果として得られる水平導波路素子解像度、または表面を横切る素子の総数110、結果として得られる垂直導波路素子解像度、または表面を横切る素子の総数111、両眼の間における眼間の間隙、および両眼の間の角度投影に対する中間サンプル数に基づいたサンプル距離112、が含まれ得、角度サンプリングは、サンプル距離およびターゲット座席距離113、求められた角度サンプリングから導き出される導波路素子当たりの水平方向の全解像度114、求められた角度サンプリングから導き出される導波路素子当たりの垂直方向の全解像度115に基づき得、装置の水平方向は、求められた個別のエネルギー源の既定の数のカウント116であり、装置の垂直方向は、求められた個別のエネルギー源の既定の数のカウント117である。

0036

所望の最小解像度を理解するための方法は、視覚(または他の)感覚受容器応答の十分な刺激を確保するための以下の基準、すなわち、表面サイズ(例えば、84インチ対角線)、表面アスクト比(例えば、16:9)、座席距離(例えば、ディスプレイからの距離128インチ)、座席視野(例えば、ディスプレイの中心に対して120度または±60度)、ある距離を隔てた所望の中間サンプル(例えば、両眼の間にある1つの追加伝搬経路)、大人のレンズ間の平均離隔距離(約65mm)、および人間の目の平均解像度(約1角度分)に基づき得る。これらの例の値は、具体的なアプリケーション設計パラメータに応じたプレースホルダとみなされるべきである。

0037

さらに、視覚感覚受容器に起因する値の各々は、他の系と置き換えられ、所望の伝搬経路パラメータを決定し得る。他のエネルギー伝搬の実施形態の場合、聴覚系の角度感度を3度と低くなるように、また、手の体性感覚系の空間解像度を2〜12mmと小さくなるように考慮され得る。

0038

これらの感覚の鋭敏さを測定するための様々な、相反する方法が存在するが、これらの値は、仮想エネルギー伝搬の認知を刺激するシステムおよび方法を理解するのに十分である。設計解像度を考慮するための多くの方法が存在するが、以下に提案される原理体系は、実用的な製品検討と感覚系の生物学的な解像限界とを組み合わせる。当業者には理解されるように、以下の概要は、かかる任意のシステム設計単純化したものであり、単なる例示的な目的のみのために考慮されるべきである。

0039

感覚系の解像度限界が理解されている場合、全エネルギー導波路素子密度は、受容する感覚系が、隣接する素子から単一のエネルギー導波路素子を識別することができないように計算され得ると、以下のように与えられる。

0040

上記の計算の結果、約32×18°の視野が得られ、その結果、約1920×1080(最も近いフォーマットに丸められた)エネルギー導波路素子が望ましい。また、視界が(u,v)の両方に対して両立し、エネルギー位置のより規則正しい空間サンプリング(例えば、ピクセルアスペクト比)を提供するように、変数を抑制することもできる。システムの角度サンプリングが、最適化された距離における2点間で定義されたターゲット視認体積位置、および追加伝搬エネルギー経路を仮定すると、以下のように与えられる。

0041

この場合、眼間距離を活用してサンプル距離を計算するが、任意の尺度を活用して所与の距離としての適切なサンプル数を説明し得る。上記の変数を考慮すると、0.57°当たり約1本の光線が望ましく、別々の感覚系当たりの系全体の解像度が、算出され得、以下のように与えられる。

0042

上記のシナリオを使って、視力システムに対して対処されたエネルギー表面のサイズ、および角度解像度が与えられると、その結果得られるエネルギー表面は、望ましくは、約400k×225kピクセルのエネルギー解像位置、または90ギガピクセルのホログラフィック伝搬密度を含み得る。これらの与えられた変数は、単なる例示的な目的のみのためであり、他の多くの感覚およびエネルギー計測学上の考察は、エネルギーのホログラフィック伝搬の最適化に対して検討されるべきである。追加の実施形態では、1ギガピクセルのエネルギー解像位置が、入力変数に基づいて求められ得る。追加の実施形態では、1,000ギガピクセルのエネルギー解像位置が、入力変数に基づいて求められ得る。

0043

現行技術の限界
能動領域、装置電子機器回路、パッケージング、および機械的エンベロープ
図2は、ある特定の機械的形状因子を伴う能動領域220を有する装置200を例解する。装置200は、電力供給のためのドライバ230および電子機器回路240を含み、能動領域220に接続し得、その能動領域は、xおよびyの矢印により示される寸法を有する。この装置200は、電力および冷却のコンポーネントを駆動するためのケーブル配線および機械的構造体を考慮に入れておらず、さらに、機械的実装面積は、可撓ケーブルを装置200の中に導入することによって最小化され得る。また、かかる装置200に対する最小実装面積は、M:xおよびM:yの矢印により示される寸法を有する機械的エンベロープ210と呼ばれ得る。この装置200は、単に例解目的のみのためであり、特定用途向け電子機器回路設計は、機械的エンベロープオーバーヘッドをさらに減らす可能性があるが、ほとんどすべての場合において、装置の能動領域の正確なサイズとはなり得ない。一実施形態では、この装置200は、マイクロLED、DLPチップ、もしくはLCDパネル、または画像照明の目的を有する他の任意の技術に対する能動画像領域220と関連するため、電子機器回路の依存状態を例解する。

0044

いくつかの実施形態では、より大規模なディスプレイ全体上に多数の画像を集約するために、他の投影技術を検討することも可能となり得る。しかしながら、このことは、投写距離、最小焦点、光学品質、均一なフィールド解像度色収差熱特性較正整列、追加サイズ、または形状因子に対するより大きな複雑化によるコストをもたらし得る。最も実用的な応用の場合、数十または数百個のこれらの投影源200をホストとして機能させることは、結果として、より信頼性が低く、より大規模な設計となり得る。

0045

単に例示的な目的だけのため、3840×2160サイトのエネルギー位置密度を有するエネルギー装置を仮定すると、エネルギー表面に対して望ましい個別のエネルギー装置(例えば、装置100)の数を算出し得、以下のように与えられる。

0046

上記の解像度の考慮を前提とすると、図2に示すエネルギー装置と同様の、約105×105個の装置が所望され得る。数多くの装置が、規則正しい格子状にマッピングされ、またはマッピングされなくてもよいような様々なピクセル構造体からなることに留意されたい。各完全なピクセル内に追加のサブピクセルまたは位置が存在するという場合には、これらは、活用され、追加の解像度または角度密度を生成し得る。追加の信号処理を使用して、ピクセル構造体の指定された位置に従って、ライトフィールドを正しい(u,v)座標に変換する方法を決定することができ、各装置の、既知の、較正された明示的な特性となり得る。さらに、他のエネルギー領域は、これらの比率および装置構造体の異なる取り扱いを必要となり得、当業者は、所望の周波数領域の各々の間にある直接的な内在的関係を理解するであろう。これについては、以降の開示の中でより詳細に示され、検討されるであろう。

0047

結果得られた計算を使用して、最大解像度エネルギー表面を生成するには、これらの個別の装置のうちのどれだけの個数が望ましいのかを理解し得る。この場合、視力閾値を達成するには、約105×105個、または約11,080個の装置が所望され得る。十分な感覚ホログラフィック伝搬に対してこれらの利用可能なエネルギー位置からシームレスエネルギー表面を作り出すことには、課題および新規性が存在する。

0048

シームレスエネルギー表面の摘要
エネルギーリレーのアレイの構成および設計
いくつかの実施形態では、各装置の機械的構造の制約による継ぎ目がない個別装置のアレイから高エネルギー位置密度を生成する課題に対処するための手法について開示されている。一実施形態では、エネルギー伝搬リレーシステムにより、能動装置領域の有効サイズを増加させることが、機械的寸法を満たすか、または超過することを可能にして、リレーのアレイを構成し、かつ単一のシームレスエネルギー表面を形成し得る。

0049

図3は、かかるエネルギーリレーシステム300の一実施形態を例解する。図に示すように、リレーシステム300は、機械的エンベロープ320に装着された装置310を含み、装置310からエネルギーを伝搬させるエネルギーリレー素子330を有することができる。リレー素子330は、装置の多数の機械的エンベロープ320が多数の装置310のアレイ中に配置されているときに生じ得る任意の間隙340を減らす能力を提供するように構成され得る。

0050

例えば、装置の能動領域310が20mm×10mmであり、かつ機械的エンベロープ320が40mm×20mmである場合、各装置310の機械的エンベロープ320を変化または衝突させずにこれらの素子330のアレイを共にシームレスに整列することができると仮定すると、エネルギーリレー素子330は、2対1の倍率で設計され、縮小端部(矢印A)上に約20mm×10mm、および拡大端部(矢印B)上に約40mm×20mmのテーパ形状を生成し得る。機械的に、リレー素子330は、一緒に接合または融着され、各装置310間の最低限の継ぎ目間隙340を確保しながら整列し、かつ研磨し得る。かかる一実施形態では、目の視力限界より小さい継ぎ目間隙340を達成することが可能になる。

0051

図4は、一緒に形成され、追加の機械的構造体430に確実に締着されたエネルギーリレー素子410を有するベース構造体400の一例を例解する。シームレスエネルギー表面420の機械的構造体は、多数のエネルギーリレー素子410、450を、リレー素子410、450を装着するための接合または他の機械的プロセスを通じて、同じベース構造体に直列に結合させる能力を提供する。いくつかの実施形態では、各リレー素子410は、融着され、接合され、接着され、圧力嵌合され、整列され、またはそれ以外では、一緒に取り付けられて、その結果得られるシームレスエネルギー表面420を形成し得る。いくつかの実施形態では、装置480は、リレー素子410の後部に装着され、パッシブまたはアクティブに整列されて、既定の公差を維持する範囲内で適切なエネルギー位置に整列することを確保し得る。

0052

一実施形態では、シームレスエネルギー表面は、1つ以上のエネルギー位置を含み、1つ以上のエネルギーリレー素子スタックは、第1および第2の側面を含み、各エネルギーリレー素子スタックは、1つ以上のエネルギー位置とシームレスディスプレイ表面との間で延在する伝搬経路に沿ってエネルギーを指向する単一のシームレスディスプレイ表面を形成するように配置され、ここで、終端エネルギーリレー素子の任意の2つの隣接する第2の表面の端部間距離は、単一のシームレスディスプレイ表面の幅より大きい距離において20/100の映像よりも良好な人間の視力によって定義されるような最小の認知可能な輪郭よりも小さい。

0053

一実施形態では、シームレスエネルギー表面の各々は、横方向および長手方向の配向に第1および第2の表面を形成する1つ以上の構造体を各々有する1つ以上のエネルギーリレー素子を含む。第1のリレー表面は、結果として正または負の倍率となる第2のリレー表面と異なる領域を有し、第2のリレー表面全体を横切る表面輪郭法線に対して±10度の角度を実質的に満たすように、第2のリレー表面を通ってエネルギーを通過させる第1および第2のリレー表面の両方に対して明白な表面輪郭を伴って構成されている。

0054

一実施形態では、多数のエネルギー領域は、視覚、聴覚、触覚、または他のエネルギー領域を含む1つ以上の感覚ホログラフィックエネルギー伝搬経路を指向するように、単一のエネルギーリレー内、または複数のエネルギーリレーの間に構成され得る。

0055

一実施形態では、シームレスエネルギー表面は、1つ以上のエネルギー領域を同時に受信および放出の両方を行ってそのシステム全体にわたって双方向のエネルギー伝搬を提供するように、各第2の側面に対して2つ以上の第1の側面を含むエネルギーリレーで構成され得る。

0056

一実施形態では、エネルギーリレーは、ゆるやかなコヒーレント素子として提供される。

0057

コンポーネント設計構造体の導入
横方向アンダーソン局在エネルギーリレーにおける開示された進展
エネルギーリレーの特性は、横方向アンダーソン局在を誘発させるエネルギーリレー素子に対して本明細書に開示された原理に従って大幅に最適化され得る。横方向アンダーソン局在は、横方向には無秩序であるが長手方向には一貫性のある材料を通って輸送される光線の伝搬である。

0058

これは、アンダーソン局在現象を生じさせる材料の影響は、波の干渉が横方向の配向の伝搬を完全に制限し得る一方で長手方向の配向の伝搬を継続するような多重散乱経路間のランダム化によるよりも、全反射による影響を受けにくいであろうことを意味する。

0059

さらに重要な利点としては、従来のマルチコア光ファイバ材料のクラッドを除去することである。このクラッドは、ファイバ間のエネルギーの散乱を機能的に除去するが、同時に光線エネルギーに対する障壁として機能し、これによって少なくともコア対クラッド比(例えば、70:30のコア対クラッド比では、受信されたエネルギー伝送のうちの最大70%で送信し得る)まで伝送を減少させ、さらに、伝搬されたエネルギー内に強いピクセル化パターニングを形成する。

0060

図5Aは、かかる1つの非アンダーソン局在エネルギーリレー500の一例の端面図を例解し、ここでは、画像が、光ファイバ固有の特性のためにピクセル化およびファイバノイズが呈し得るマルチコア光ファイバを介してリレーされている。従来のマルチモードおよびマルチコア光ファイバを使うと、リレーされた画像は、離散的アレイコア全反射特性のために本質的にピクセル化され得、そこでは、任意のコア間クロストーク変調伝達関数を低下させ、かつ輪郭ボケを増加させるであろう。従来のマルチコア光ファイバを使って結果として生成された画像は、図3に示すものと同様の残留固定ノイズファイバパターンを有する傾向がある。

0061

図5Bは、横方向アンダーソン局在の特性を呈する材料を含むエネルギーリレーを通って同じリレー画像550の一例を例解し、ここでは、リレーパターンが、図5Aからの固定されたファイバパターンと比較してより大きな密度の粒子構造を有する。一実施形態では、ランダム化された微小コンポーネント加工構造体を含むリレーは、横方向アンダーソン局在を誘発し、市販のマルチモードガラス光ファイバよりも高い、解決可能な解像度の伝搬で光をより有効に輸送する。

0062

コストおよび重量の両方に関して、横方向アンダーソン局在材料特性には大きな利点があり、ここで、同様の光学グレードガラス材料が、一実施形態内で生成された同じ材料のコストよりも10〜100倍以上のコストおよび重量がかかる可能性があり、ここでは、開示されたシステムおよび方法は、当技術分野で知られる他の技術を凌駕してコストおよび品質の両方を改善する重要な機会を実証するランダム化された微小コンポーネント加工構造体を含む。

0063

一実施形態では、横方向アンダーソン局在を呈するリレー素子は、一次元格子状に配置された3つの各々の直交平面内に、複数の少なくとも2つの異なるコンポーネント加工構造体を含み得、その複数の構造体は、一次元格子内の横方向平面内の材料の波伝搬特性のランダム化された分布、および一次元格子内の長手方向平面内の材料の波伝搬特性の同値チャネルを形成し、そこでは、エネルギーリレーを通って伝搬する局在エネルギー波が、横方向の配向に対して長手方向の配向により高い輸送効率を有する。

0064

一実施形態では、多数のエネルギー領域は、単一内、または多数の横方向アンダーソン局在エネルギーリレーの間に構成され、視覚、聴覚、触覚、または他のエネルギー領域を含む1つ以上の感覚ホログラフィックエネルギー伝搬経路を指向し得る。

0065

一実施形態では、シームレスエネルギー表面は、1つ以上のエネルギー領域を同時に受信および放出の両方を行ってそのシステム全体にわたって双方向のエネルギー伝搬を提供するように、各第2の側面に対して2つ以上の第1の側面を含む横方向アンダーソン局在エネルギーリレーで構成され得る。

0066

一実施形態では、横方向アンダーソン局在エネルギーリレーは、ゆるやかなコヒーレント素子、またはフレキシブルなエネルギーリレー素子として構成されている。

0067

4Dプレノプティック関数に関する考察
ホログラフィック導波路アレイを通るエネルギーの選択的伝搬
上記および本明細書全体にわたって論述されているように、ライトフィールドディスプレイシステムは、一般に、エネルギー源(例えば、照明源)、および上記の論述で明確に示したような、十分なエネルギー位置密度で構成されたシームレスエネルギー表面を含む。複数のリレー素子を使用して、エネルギー装置からシームレスエネルギー表面にエネルギーをリレーし得る。一旦、エネルギーが所要のエネルギー位置密度を有するシームレスエネルギー表面に送達されると、エネルギーは、開示されたエネルギー導波路システムを介して4Dプレノプティック関数に従って伝搬され得る。当業者により理解されるように、4Dプレノプティック関数は、当技術分野でよく知られており、本明細書では、これ以上詳述しない。

0068

エネルギー導波路システムは、4Dプレノプティック関数の角度コンポーネントを表すことを通じて通過するエネルギー波の角度方向を変化させるように構成された構造体と共に、4Dプレノプティック関数の空間座標を表すシームレスエネルギー表面に沿って複数のエネルギー位置を通ってエネルギーを選択的に伝搬させ、そこでは、伝搬されたエネルギー波は、4Dプレノプティック関数により指向された複数の伝搬経路に従って空間内に収束し得る。

0069

ここで、図6を参照して、4Dプレノプティック関数に従って4D画像空間におけるライトフィールドエネルギー表面の一例を例解する。この図は、エネルギーの光線が視認体積内の様々な位置から空間630内でどのように収束するかを説明する際の視認者620へのエネルギー表面600の光線追跡を示している。図に示すように、各導波路素子610は、エネルギー表面600を通るエネルギー伝搬640を説明する4次元情報画定する。2つの空間次元(本明細書では、xおよびyと呼ばれる)とは、画像空間内で観察され得る物理的な複数のエネルギー位置、ならびに角度成分θおよびφ(本明細書では、uおよびvと呼ばれる)であり、このことは、エネルギー導波路アレイを通って投影されるときに仮想空間内で観察される。通常、および4Dプレノプティック関数に従って、複数の導波路(例えば、小型レンズ)は、本明細書に記載されたホログラフィックまたはライトフィールドシステムを形成する際、u、v角度成分により画定された方向に沿って、x、y次元から仮想空間内の特定の位置にエネルギー位置を指向することができる。

0070

しかしながら、当業者であれば、ライトフィールドおよびホログラフィックディスプレイ技術に対する重要な課題は、回折、散乱、拡散、角度方向、較正、焦点、視準曲率均一性、素子クロストーク、ならびに減少する有効解像度ならびに極めて忠実にエネルギーを正確に収束させることができないことの一因となる他の多数のパラメータのいずれかを正確に考慮しなかった設計のために、制御されていないエネルギー伝搬を引き起こすことを理解するであろう。

0071

一実施形態では、ホログラフィックディスプレイと関連付けられた課題に対処するための選択的エネルギー伝搬へのアプローチは、エネルギー抑制素子、およびほぼコリメートされたエネルギーを有する導波路アパーチャを、4Dプレノプティック関数により画定された環境の中に実質的に満たすことを含み得る。

0072

一実施形態では、エネルギー導波路のアレイは、単一の導波路素子を通過するのみのために各エネルギー位置の伝搬を制限するように配置された1つ以上の素子によって抑制されたシームレスエネルギー表面に沿って、複数のエネルギー位置に対する所定の4D関数により定義された固有の方向の導波路素子の有効アパーチャを通って延在し、導波路素子の有効アパーチャを実質的に満たすように構成された各導波路素子毎に複数のエネルギー伝搬経路を画定し得る。

0073

一実施形態では、多数のエネルギー領域は、単一のエネルギー導波路内に、または多数のエネルギー導波路の間に構成され、視覚、聴覚、触覚、または他のエネルギー領域を含む1つ以上の感覚ホログラフィックエネルギー伝搬を指向し得る。

0074

一実施形態では、エネルギー導波路およびシームレスエネルギー表面は、1つ以上のエネルギー領域を受信および放出の両方を行うように構成され、システム全体を通じて双方向エネルギー伝搬を提供する。

0075

一実施形態では、エネルギー導波路は、エネルギーの非線形または非規則的なエネルギー分布を伝搬するように構成されており、そのエネルギー分布は、非透過性空隙領域を含み、デジタル符号化、回折、屈折反射グリン、ホログラフィック、フレネル、または壁、テーブル、床、天井、部屋、もしくは他の幾何ベース環境を含む任意のシームレスエネルギー表面配向のための同様な導波路構成を活用する。さらなる実施形態では、エネルギー導波路素子は、ユーザが360度構成でエネルギー表面のすべての周辺からホログラフィック画像を視認することを可能にする任意の表面プロファイルおよび/または卓上視野を提供する様々な形状を生成するように構成され得る。

0076

一実施形態では、エネルギー導波路アレイ素子は、反射表面としてもよく、それらの素子の配置は、六角形正方形不規則、半規則、湾曲、非平面、球面、円筒、傾斜規則、傾斜不規則、空間的に変化する、かつ/または多層化されてもよい。

0077

シームレスエネルギー表面内の任意のコンポーネントの場合、導波路またはリレーコンポーネントとしては、以下に限定されないが、光ファイバ、シリコンガラスポリマー、光学リレー、回折、ホログラフィック、屈折、または反射素子光学面板、エネルギー結合器、ビームスプリッタ、プリズム偏光素子空間光変調器能動ピクセル液晶セル、透明ディスプレイ、またはアンダーソン局在もしくは全反射を呈する任意の同様な材料を挙げることができる。

0078

ホロデッキの実現
ホログラフィック環境内で人間の感覚受容器を刺激するためのシームレスエネルギー表面システムの集約
多数のシームレスエネルギー表面を一緒にタイル張り、融着、接合、取り付け、および/または縫い合わせを行い、部屋全体を含む任意のサイズ、形状、輪郭、または形状因子を形成することによって、シームレスエネルギー表面システムの大規模な環境を構築することが可能になる。各エネルギー表面システムは、双方向ホログラフィックエネルギーの伝搬、放出、反射、または検知のために集合的に構成されたベース構造体、エネルギー表面、リレー、導波路、装置、および電子機器回路を有するアセンブリを含み得る。

0079

一実施形態では、タイル張り式シームレスエネルギーシステムの環境が、集約されて所与の環境内のすべての表面まで構成する設備を含む大きくてシームレスな平面または曲面壁を形成し、シームレス、不連続面、切子面、曲面、円筒、球面、幾何学的、または非規則的な形状の任意の組み合わせとして構成されている。

0080

一実施形態では、平面表面の集約タイルは、劇場または会場ベースのホログラフィックエンターテイメントのための壁サイズのシステムを形成する。一実施形態では、平面表面の集約タイルは、洞窟ベースのホログラフィック設備のために天井および床の両方を含む4〜6つの壁を有する部屋をカバーする。一実施形態では、湾曲した表面の集約タイルは、没入型ホログラフィック設備のための円筒型シームレス環境を生成する。一実施形態では、シームレス球形表面の集約タイルは、没入型ホロデッキベース体験のためのホログラフィックドームを生成する。

0081

一実施形態では、シームレスな湾曲エネルギー導波路の集約タイルは、エネルギー導波路構造体内のエネルギー抑制素子の境界に沿って正確なパターンに従う機械端部を提供し、隣接する導波路表面の隣接するタイル状機械端部を接合、整列、または融着し、結果としてモジュール式のシームレスエネルギー導波路システムを得る。

0082

集約タイル環境のさらなる実施形態では、エネルギーは、多数同時エネルギー領域に対して双方向に伝搬される。さらなる実施形態では、エネルギー表面は、導波路を使って同じエネルギー表面から同時に表示および捕捉の両方を行う能力を提供し、その導波路は、ライトフィールドデータが導波路を通って照明源により投影され、同時に同じエネルギー表面を通って受信され得るように設計されている。さらなる実施形態では、深度検知および能動走査技術をさらに活用して、正確な世界座標内のエネルギー伝搬と視認者との間の相互作用を可能にし得る。さらなる実施形態では、エネルギー表面および導波路は、触覚興奮または体積触覚学のフィードバックを誘発するような周波数を放出、反射、または収束させるように動作可能である。いくつかの実施形態では、双方向エネルギー伝搬および集約表面の任意の組み合わせが可能である。

0083

一実施形態では、システムは、少なくとも2つのエネルギー装置をシームレスエネルギー表面の同じ部分にペアにするために、2つ以上の経路エネルギー結合器を使用して別々にペアにされた、1つ以上のエネルギー装置を伴うエネルギー表面を通ってエネルギーの双方向放出および検知を可能にするエネルギー導波路を備え、または1つ以上のエネルギー装置は、エネルギー表面の後ろに固定され、ベース構造体に固定された追加のコンポーネントに、または軸外の直接もしくは反射の投影もしくは検知のための導波路のFOVの前方かつ外側の位置に、最も近接しており、その結果得られたエネルギー表面は、双方向エネルギー伝送を提供し、その双方向エネルギー伝送は、導波路がエネルギーを収束させ、第1の装置がエネルギーを放出させ、そして第2の装置がエネルギーを検知するのを可能にし、そこでは、その情報を処理し、以下に限定されないが、4Dプレノプティックアイ、および伝搬エネルギーパターン内干渉の網膜追跡もしくは検知、深度推定近似、動作追跡、画像、色、もしくは音響形成、または他のエネルギー周波数解析を含むコンピュータ視覚関連タスクを実行する。さらなる実施形態では、追跡された位置は、双方向に捕捉されたデータと投影情報との間の干渉に基づいて、エネルギーの位置を能動的に計算し、修正する。

0084

いくつかの実施形態では、超音波センサ可視電磁ディスプレイ、および超音波放出装置を含む3つのエネルギー装置の複数の組み合わせが、各装置のエネルギー領域に特有加工特性、ならびに超音波および電磁エネルギーが、各装置のエネルギーを別々に指向および収束させ、分離したエネルギー領域のために構成されている他の導波路素子によっては実質的に影響を受けない能力をそれぞれ提供するように構成された2つの加工導波路素子、を含む3つの第1の表面の各々と一緒に単一の第2のエネルギーリレー表面の中に結合されたエネルギーを伝搬させる3つの第1のリレー表面の各々、に対して共に構成されている。

0085

いくつかの実施形態では、符号化/復号化技術、ならびに較正された構成ファイルに基づいてエネルギー伝搬に適切な較正情報にデータを変換するための専用の集積システムを使用して、効率的な製造がシステムアーチファクトの除去、および得られたエネルギー表面の幾何学的マッピングの生成を可能にする較正手順が開示されている。

0086

いくつかの実施形態では、一連の追加のエネルギー導波路、および1つ以上のエネルギー装置が1つのシステムに一体化され、不明瞭なホログラフィックピクセルを生成し得る。

0087

いくつかの実施形態では、追加の導波路素子が、エネルギー抑制素子、ビームスプリッタ、プリズム、能動視差バリア、または偏光技術を含めて一体化され、導波路の直径よりも大きい空間解像度および/または角度解像度を提供し、または他の超解像の目的のために提供する。

0088

いくつかの実施形態では、開示されたエネルギーシステムは、また、仮想現実(VR)または拡張現実(AR)などのウェアラブル双方向装置としても構成され得る。他の実施形態では、エネルギーシステムは、表示または受信されたエネルギーが、視認者に対して空間内に既定の平面に近接して焦点を合わせるような調整光学素子を含み得る。いくつかの実施形態では、導波路アレイは、ホログラフィックヘッドマウントディスプレイに組み込まれ得る。他の実施形態では、システムは、視認者がエネルギーシステムおよび現実世界環境(例えば、透明ホログラフィックディスプレイ)の両方を見ることが可能になる多数の光学経路を含み得る。これらの例では、システムは、他の方法に加えて近視野として呈してもよい。

0089

いくつかの実施形態では、データの送信は、情報およびメタデータの任意のデータセットを受信し、当該データセットを分析し、材料特性、ベクトル、表面ID、より疎なデータセットを形成する新規ピクセルデータを受信または割り当てを行う、選択可能または可変圧縮率を有する符号化処理を含み、そこでは、受信されたデータは、2D、立体、マルチビュー、メタデータ、ライトフィールド、ホログラフィック、幾何学的形状、ベクトルもしくはベクトル化されたメタデータを含んでもよく、符号器復号器は、2D、2Dプラス深度、メタデータ、もしくは他のベクトル化された情報、立体、立体プラス深度、メタデータ、もしくは他のベクトル化された情報、マルチビュー、マルチビュープラス深度、メタデータ、もしくは他のベクトル化された情報、ホログラフィック、またはライトフィールドコンテンツに対する画像処理を含む実時間またはオフラインのデータを、深度メタデータの有無にかかわらず深度推定アルゴリズムを介して変換する能力を提供してもよく、逆光線追跡方法は、特徴付けられた4Dプレノプティック関数を介して、様々な2D、立体、マルチビュー、体積、ライトフィールド、またはホログラフィックのデータから実世界座標に逆光線追跡によって生成されて得られた変換データを適切にマッピングする。これらの実施形態では、所望の全データ送信は、未処理のライトフィールドデータセットよりも数桁小さい送信情報となり得る。

0090

高密度エネルギー指向装置
一実施形態では、エネルギー指向装置は、1つ以上のエネルギー位置と、1つ以上のエネルギーリレー素子と、を備え得、1つ以上のエネルギーリレー素子の各々は、第1の表面と、第2の表面と、をさらに備える。各エネルギーリレー素子の第2の表面は、単一のシームレスエネルギー表面を形成するように配置され得る。

0091

本開示の実施形態では、1つ以上のエネルギー位置は、以下のいずれかを含むディスプレイ技術を含み得る。
a)LCD、LED、レーザ、CRT、OLED、AMOLED、TOLED、ピコプロジェクタシングルチップ、3チップ、LCoS、DLP、量子ドットモノクロカラー、投影、バックライト、直接放出、反射、透明、不透明、コヒーレント、インコヒーレント、拡散、直接、または所望のピクセル密度を生成するのに十分な任意の他の照明源。
b)ここでは、任意の反射型ディスプレイ技術が、屋外または環境照明ディスプレイを提供するために光学リレーに直接接合され、さらに他の材料と組み合わせられて、2Dおよびライトフィールド用途の両方についてリレーされたコンテンツとの光の相互作用を可能にし得る。
c)機械的エンベロープさえも考慮した場合の、一連のビームスプリッタ、プリズム、または偏光素子、および1つ以上の装置間のすべての能動領域の完全にシームレスな統合を含むように集約する仮想エネルギー表面を提供するために、光学システム内の上記装置の各々の配置。
d)一連の平行な、収束されるか、光学的にオフセットされた平行なおよび収束されるか、軸上の、軸外の、放射状の、整列されるか、または別様に、反射のもしくは投影のシステムであって、各々が特定の解像度および機械的エンベロープを含むが、1つ以上の反射または投影システムのすべてを組み合わせて横に並べた設置面積よりも小さい集約である表面上に投影するもの。

0092

一実施形態では、単一のシームレスエネルギー表面の任意の2つの隣接する第2の表面の縁部間の間隔は、単一のシームレスエネルギー表面から、単一のシームレスエネルギー表面の高さ、または単一のシームレスエネルギー表面の幅のうちのより小さい方よりも大きい一定距離で、20/40よりも良好な視覚を有する人間の眼の視力によって定義される最小の認知可能な輪郭よりも小さいことがある。

0093

複数の別々の独立したエネルギー源からシームレスエネルギー表面を生成することは、エネルギー源の能動領域間に大きな継ぎ目があるという問題を提示する。

0094

例えば、可視電磁エネルギーの場合、図7は、可撓ケーブルに取り付けられたときに、同一の独立したディスプレイ間で可能な最小距離の一例を表す。図7は、3つのディスプレイ装置700の側面図を例解し、それらは各々能動ディスプレイ領域寸法702と、機械的エンベロープ706と、を備える。最小間隙708は、ディスプレイ装置700の任意の2つの能動画像化表面702の間の最小の可能な空間を強調する。能動画像対機械的エンベロープ比が2:1未満(例えば、能動領域が、20mm×10mmであり、機械的エンベロープが、40mm×10mm未満)である場合、ビームスプリッタまたは他の同様の光学的および反射的な材料を使用して、2つの画像表面をインターリーブして1つの単一の連続平面を形成することが可能である。

0095

図8は、この方法のかかる一実施形態を説明する側面図の例解である。図8は、各々が能動ディスプレイ領域802と、機械的エンベロープ804と、を備える5つのディスプレイ装置800を特徴とする。ビームスプリッタ806は、ディスプレイ装置800によって生成された画像光808をシームレスな画像提示810に結合し、これはディスプレイ装置800の機械的エンベロープ804を効果的にマスクする。電子機器および他の非ディスプレイ領域の反射を回避するために、非画像領域をマスクするように、ディスプレイでまたはその近くで、非反射性が高い暗い表面が好ましいことに留意されたい。

0096

図9は、4:1の比である機械的エンベロープに対応するために3つのビームスプリッタが活用される第2の方法の側面図の例解である。図9は、各々が能動ディスプレイ領域902と、機械的エンベロープ904と、を備える8つのディスプレイ装置900を特徴とする。3つのビームスプリッタ906、908、および910は、8つのディスプレイ装置900によって生成された画像光912をシームレスな画像提示914に結合し、これはディスプレイ装置900の機械的エンベロープ904を効果的にマスクする。

0097

これらの方法は作用し得るが、重なっている各表示平面の誤った角度視認を回避するために、機械的精度がほぼ完全であることが好ましく、全体の視認輝度は、光線を各個別の反射される平面に再指向するために、ビームスプリッタによって吸収される光量によって減少するであろうことに留意されたい。図9において、画像光912の輝度は、システム全体からの光の損失により、ディスプレイ装置900から実際の表示ピーク電位の良くても25%しか透過しないであろう。さらに、多重反射を有する物理的装置のサイズは、所望の画像表面のサイズに応じて非常に急速に相当大きくなることに留意されたい。

0098

複数の画像をより大きいディスプレイ全体に集約するための投影技術を検討することも可能であるが、これは、放射距離、最小焦点、光学品質、経時的な温度勾配に対する熱的一貫性の考慮、ならびに画像の融合、整列、サイズ、および形状因子について、多くの複雑性を要することになる。最も実用的な応用の場合、数十または数百個のこれらの投影源をホストとして機能させることは、結果として、より信頼性が低く、より大規模な設計となる。上記のすべてのリスクに留意して、本明細書に含まれるすべての説明は、開示されたパネル方法に加えて、任意の形態の投影技術にも適用され得る。

0099

代替の方法は、背面投影表面と組み合わせて、シームレスな画像表面を生成するために、タイル状の様式で多くのプロジェクタを使用することを含む。この表面は、平面、または非平面の表面に、スクリーン拡散器、および光学リレーを含み得る。明示的に要求されるわけではないが、個々にアドレス指定された各タイル間の領域は、理想的にはわずかに重なり、各タイル間の遷移を適切に融合すべきである。機械的エンベロープに対する画像領域の同じ概念は、いくらか複雑さが増しても適用される。ここで、投影システムの光学系を画像源の光学系とは独立して移動させることによって制御することができ、その結果、画像のエネルギー表面への非台形シフトが生じる、画像表面位置に沿った最大光学オフセットの概念を導入する。これを成功させるためには、高品質の光学系が望ましく、しばしば投影画像の幅以下に制限されている。

0100

さらに、正投影のまたはコリメートされる設計を使用しない場合、ここでは投影システム内に含まれる光学系の焦点を最小限に抑えるという課題がある。これは、上記のように所望のピクセル密度を提供するために、視認距離を増大させる結果として、タイル当たりの投影画像サイズ全体を増大させることによって対処され得る。

0101

図10は、機械的エンベロープ比、最小焦点距離および最大画像オフセットの間のこの関係、ならびに個々のタイル状画像間の重なりの割合を強調している。図10は、3つの投影装置、すなわち1つの中心投影装置1000と、2つの偏心投影装置1001、1003と、を有する一実施形態の上面図を例解する。各投影装置1000、1001、1003の機械的エンベロープは、各偏心投影装置1001、1003の投影角度1004の調整を促す表示オフセットを生成する。図10は、軸外投影光学系の使用を強調しており、ここで、ディスプレイパネル1014が、アレイの中心からのディスプレイパネルの距離に比例して量1002だけディスプレイレンズ1016の光学軸から変位し、並列アレイ構造を維持しながらこれらの画像の各々の重なりを可能にし、さらに台形画像補正を回避する。投影装置1000、1001、1003から投影された画像光は、画像平面1008に表示画像1006を形成する。偏心投影装置1001、1003からの画像光は、画像平面1008に画像オフセット1010と、部分的な重なり1012と、を有する。

0102

一実施形態では、単一のシームレスエネルギー表面は、平面、切子面、または曲面であり得る。単一のエネルギー表面を形成するために、光学的または計算的台形補正を必要とすることを犠牲にしてプロジェクタの円弧を形成することも可能である。一実施形態では、3つの投影装置は、円弧状に配置され得る。投影装置は、平面の画像平面を通って伝搬する画像光を生成し得る。画像光は、台形効果を経験し得る。

0103

代替的に、非平面の表面は、各プロジェクタを対応する視認エネルギー表面のタイルの真後ろに配置するように設計され得る。図11は、円弧状に配置された3つの投影装置1100を有する一実施形態の上面図の例解である。投影装置1100は、非平面の表面1104を通って伝搬する画像光1102を生成する。画像光1102は、図10の実施形態が回避する台形効果を経験し得る。これらの手法の両方に対して、プロジェクタは必ずしも物理的に積層構成にある必要はなく、用途特有の機械的設計を提供するために、反射体または他の光学的方法を活用してもよい。

0104

ビームスプリッタと投影技術との両方を同時に活用することができる場合、これらの手法の任意の組み合わせを使用することができる。

0105

このシステムのさらなる実施形態は、エネルギーリレー技術における最近の進歩を使用している。

0106

テーパ状エネルギーリレー
拡張された機械的エンベロープを含む個々のエネルギー波源のアレイから高解像度を生成するという課題をさらに解決するために、テーパ状エネルギーリレーを使用して、各エネルギー源の有効サイズを増大することができる。テーパ状エネルギーリレーのアレイを一緒につなぎ合わせて、単一の連続したエネルギー表面を形成すると、これらのエネルギー源に対する機械的要件の制限を回避することができる。

0107

一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子が、1つ以上のエネルギー位置と単一のシームレスエネルギー表面との間に延在する伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように構成され得る。

0108

例えば、エネルギー波源の能動面積が、20mm×10mmであり、機械的エンベロープが、40mm×20mmである場合、テーパ状エネルギーリレーを2:1の倍率で設計して、縮小端部で20mm×10mm(切断時)であり、拡大端部で40mm×20mm(切断時)であるテーパを生成し、各エネルギー波源の機械的エンベロープを変更または妨害することなく、これらのテーパのアレイを一緒にシームレスに整列させる能力を提供し得る。

0109

図12は、本開示の一実施形態による、1つのかかるテーパ状エネルギーリレーモザイク配置1210の直交図を例解する。図12において、リレー装置1210は、2つ以上のリレー素子1220を含み、各リレー素子1220は、1つ以上の構造体から形成され、各リレー素子1220は、第1の表面1240と、第2の表面1260と、横方向の配向(表面1240、1260にほぼ平行)と、長手方向の配向(表面1240、1260にほぼ垂直)と、を有し得る。第1の表面1240の表面積は、第2の表面1260の表面積とは異なり得る。リレー素子1220の場合、第1の表面1240の表面積は、第2の表面1260の表面積より小さい。別の実施形態では、第1の表面1240の表面積は、第2の表面1260の表面積と同じかまたはそれより大きくてもよい。エネルギー波は、第1の表面1240から第2の表面1260へ、またはその逆の方向で通過することができる。

0110

図12において、リレー素子装置1210のリレー素子1220は、第1の表面1240と第2の表面1260との間に傾斜したプロファイル部分1280を含む。動作中、第1の表面1240と第2の表面1260との間を伝搬するエネルギー波は、横方向の配向よりも長手方向の配向において高い輸送効率を有し得、リレー素子1220を通過するエネルギー波は、空間拡大または空間縮小をもたらし得る。言い換えれば、リレー素子装置1210のリレー素子1220を通過するエネルギー波は、増加した倍率または減少した倍率を経験し得る。一実施形態では、エネルギーは、ゼロ拡大で1つ以上のエネルギーリレー素子を通って指向され得る。いくつかの実施形態では、リレー素子装置を形成するための1つ以上の構造体は、ガラス、カーボン、光ファイバ、光学薄膜プラスチック、ポリマー、またはそれらの混合物を含み得る。

0111

一実施形態では、第1の表面を通過するエネルギー波は、第1の解像度を有し、第2の表面を通過するエネルギー波は、第2の解像度を有し、第2の解像度は、第1の解像度の約50%以上である。別の実施形態では、エネルギー波は、第1の表面に提示されるときに均一なプロファイルを有する一方で、第2のリレー表面上の位置に関係なく、第2の表面の法線に対して約±10度の開口角を有する円錐を実質的に充填する、前方方向のエネルギー密度であらゆる方向に放射する第2の表面を通過し得る。

0112

いくつかの実施形態では、第1の表面は、エネルギー波源からエネルギーを受信するように構成されてもよく、エネルギー波源は、第1の表面および第2の表面のうちの少なくとも一方の幅とは異なる幅を有する機械的エンベロープを有する。

0113

一実施形態では、エネルギーは、長手方向の配向を定義する第1および第2の表面との間で輸送され得、リレーの各々の第1および第2の表面は、第1および第2の方向によって定義される横方向の配向にほぼ沿って延在し、ここで、長手方向の配向は、横方向の配向に実質的に垂直である。一実施形態では、複数のリレーを通って伝搬するエネルギー波は、横方向の配向よりも長手方向の配向において高い輸送効率を有し、横方向アンダーソン局在の原理による長手方向の配向の最小屈折率変動に伴う横方向の配向のランダム化された屈折率変動に起因する横方向の平面で空間的に局在化される。各リレーがマルチコアファイバで構成されているいくつかの実施形態では、各リレー素子を伝搬するエネルギー波は、この配向でのファイバの整列によって決定される長手方向の配向で進行し得る。

0114

機械的には、これらのテーパ状エネルギーリレーは、それらを整列させてリレー間の可能な限り最小の継ぎ目間隙を確保するために、一緒に接合または融着される前に高精度に切断および研磨される。エネルギーリレーの第2の表面によって形成されるシームレス表面は、リレーが接合された後に研磨される。かかる一実施形態では、テーパ材料に熱的に適合するエポキシを使用して、50μmの最大継ぎ目間隙を達成することが可能である。別の実施形態では、テーパアレイを圧縮および/または加熱下に置く製造工程は、素子を一緒に融着する能力を提供する。別の実施形態では、プラスチックテーパの使用は、接合を追加の接合なしに生成するために、より容易に化学的に融着または熱処理され得る。誤解を避けるために、重力および/または力以外の接合を明示的に含まないように、任意の方法を使用してアレイを一緒に結接合してもよい。

0115

一実施形態では、末端エネルギーリレー素子の任意の2つの隣接する第2の表面の縁部間の間隔は、単一のシームレスエネルギー表面の高さ、または単一のシームレスエネルギー表面の幅のうちのより小さい方よりも大きい、単一のシームレスエネルギー表面からの距離で、20/40よりも良好な視覚を有する人間の眼の視力によって定義される最小の認知可能な輪郭よりも小さい。

0116

特定の許容範囲仕様を満たす様式で、複数のコンポーネントを保持するためには、機械的構造が好ましい場合がある。いくつかの実施形態では、テーパ状リレー素子の第1および第2の表面は、円形楕円形卵形三角形、正方形、長方形平行四辺形、台形、菱形五角形、六角形などを含むがこれらに限定されない任意の多角形形状を有し得る。いくつかの例では、例えば長方形テーパなどの非正方形テーパの場合、リレー素子は、エネルギー源全体の最大寸法と平行な最小テーパ寸法を有するように回転させてもよい。このアプローチは、エネルギー源の中心点から見たときに、拡大されたリレー素子の受光円錐に起因する光線の最も低い拒絶を呈するエネルギー源の最適化を可能にする。例えば、所望のエネルギー源サイズが、100mm×60mmであり、各テーパ状エネルギーリレーが、20mm×10mmである場合、所望のエネルギー源のサイズを生成するために、3×10のテーパエネルギーリレー素子のアレイを組み合わせることができるように、リレー素子を整列および回転させてもよい。ここでは何ら、他の組み合わせの中で、6×5のマトリックスのアレイの代替構成を有するアレイを利用できないことを示唆していない。3×10のレイアウトからなるアレイは、概して、代替の6×5のレイアウトよりも性能が良くなるであろう。

0117

エネルギーリレー素子スタック
エネルギー源システムの最も単純化された構成は、単一のテーパ状エネルギーリレー素子に接合されたエネルギー源からなるが、複数のリレー素子を結合して、品質または柔軟性を高めた単一のエネルギー源モジュールを形成してもよい。かかる一実施形態は、エネルギー源に取り付けられた縮小端部を有する第1のテーパ状エネルギーリレーと、第1のリレー素子に接続された第2のテーパ状エネルギーリレーと、を含み、第2の光学テーパの縮小端部が、第1のリレー素子の拡大端部に接触し、2つの個々のテーパ倍率の積に等しい合計倍率を生成する。これは、一連の2つ以上のエネルギーリレー素子を備えるエネルギーリレー素子スタックの一例であり、各エネルギーリレー素子は、第1の側面と、第2の側面と、を備え、スタックは、第1の素子の第1の表面から、末端表面とも呼ばれる最後の素子の第2の表面へ連続してエネルギーをリレーする。各エネルギーリレー素子は、それを通してエネルギーを指向するように構成されてもよい。

0118

一実施形態では、エネルギー指向装置は、1つ以上のエネルギー位置と、1つ以上のエネルギーリレー素子スタックと、を備える。各エネルギーリレー素子スタックは、1つ以上のエネルギーリレー素子を備え、各エネルギーリレー素子は、第1の表面と、第2の表面と、を備える。各エネルギーリレー素子は、それを通してエネルギーを指向するように構成されてもよい。一実施形態では、各エネルギーリレー素子スタックの末端エネルギーリレー素子の第2の表面は、単一のシームレスディスプレイ表面を形成するように配置され得る。一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子スタックは、1つ以上のエネルギー位置と単一のシームレスディスプレイ表面との間に延在するエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように構成され得る。

0119

図13は、本開示の一実施形態による、直列の2つの複合された光学リレーテーパ1322、1324からなるエネルギーリレー素子スタック1300の側面図を例解し、両方のテーパは、縮小端部がエネルギー源表面1326に面している。図13において、入力アパーチャ数(NA)は、テーパ1324の入力に対して1.0であるが、テーパ1322の出力に対して約0.16にすぎない。出力アパーチャ数は、テーパ1324に対する2と、テーパ1322に対する3との積である、合計倍率6で除算されることに留意されたい。このアプローチの1つの利点は、第2のエネルギー波リレー素子を変更することなく、エネルギー源の様々な寸法を考慮するために、第1のエネルギー波リレーをカスタマイズする能力である。その能力はさらに、エネルギー源または第1のリレー素子の設計を変えることなく、出力エネルギー表面のサイズを変更するための柔軟性を提供する。図13にはまた、エネルギー源駆動電子機器を含むエネルギー源1326および機械的エンベロープ1328も示されている。

0120

一実施形態では、第1の表面は、エネルギー源ユニット(例えば、1326)からエネルギー波を受信するように構成され、エネルギー源ユニットは、第1の表面および第2の表面のうちの少なくとも一方の幅とは異なる幅を有する機械的なエンベロープを含み得る。一実施形態では、第1の表面を通過するエネルギー波は、第1の解像度を有し得、第2の表面を通過するエネルギー波は、第2の解像度を有し得、第2の解像度は、第1の解像度の約50%以上である。別の実施形態では、エネルギー波は、第1の表面に提示されるときに均一なプロファイルを有する一方で、第2のリレー表面上の位置に関係なく、第2の表面の法線に対して約±10度の開口角を有する円錐を実質的に充填する、前方方向のエネルギー密度であらゆる方向に放射する第2の表面を通過し得る。

0121

一実施形態では、複数の積層構成のエネルギーリレー素子は、複数の面板(倍率1のリレー)を含み得る。いくつかの実施形態では、複数の面板は、異なる長さを有し得るか、またはゆるやかなコヒーレント光学リレーである。他の実施形態では、複数の素子は、図12のものと同様の傾斜したプロファイル部分を有し得、ここで、傾斜したプロファイル部分は、リレー素子の法線軸に対して傾斜するか、直線状であるか、湾曲しているか、テーパ状であるか、切子面であるか、または非垂直の角度で整列され得る。さらに別の実施形態では、複数のリレー素子を通って伝搬するエネルギー波は、横方向の配向よりも長手方向の配向において高い輸送効率を有し、長手方向の配向の最小屈折率変動に伴う横方向の配向のランダム化された屈折率変動に起因する横方向の配向で空間的に局在化される。各エネルギーリレーがマルチコアファイバで構成されている実施形態では、各リレー素子内を伝搬するエネルギー波は、この配向におけるファイバの整列によって決定される長手方向の配向で進行し得る。

0122

エネルギー指向装置
図14は、エネルギーリレー素子スタックが8×4のアレイで配置されて、エネルギー表面1410の最長寸法と平行な各テーパ状エネルギーリレー素子スタックの末端表面の最短寸法を有する単一のシームレスエネルギー指向表面1410を形成する、エネルギー指向装置の一実施形態1400の斜視図を例解する。エネルギーは、各々がエネルギーリレー素子スタックの第1の素子に接合されるか、または別様に取り付けられる32個の別々のエネルギー源1450から生じる。

0123

一実施形態では、末端エネルギーリレー素子の任意の2つの隣接する第2の表面の縁部間の間隔が、単一のシームレスディスプレイ表面から、単一のシームレスディスプレイ表面の高さ、または単一のシームレスディスプレイ表面の幅のうちのより小さい方よりも大きい距離で、20/100よりも良好な視覚を有する人間の眼の視力によって定義される最小の認知可能な輪郭よりも小さいことがある。

0124

図15は、実施形態1400の次の図、すなわち正面図1510、上面図1520、側面図1530、および拡大側面図1540の例解1500を含む。

0125

図16は、エネルギーリレー素子スタックの第2の表面によって形成された複数のエネルギーユニット1450から単一の共通のシームレスエネルギー表面1680へエネルギー波を伝搬するために使用される、第1および第2の方向によって定義される横方向の配向に沿って配置されたエネルギーリレー素子スタック1630からなる反復する構造体からなる、エネルギー指向装置1400の側面図1540の拡大図1600である。各エネルギーユニット1450は、エネルギー源1610と、駆動電子機器を収容する機械的エンクロージャ1650と、からなる。各リレースタックは、一方の側面のエネルギー源1610に直接接合された縮小されていない面板1640と、他方の側面のテーパ状エネルギーリレー1620と、からなり、ここで、テーパは、エネルギーをシームレスエネルギー表面1680へ伝搬しながら、面板1640からのエネルギー波を空間拡大する。一実施形態では、テーパ状エネルギーリレーの倍率は、2:1である。一実施形態では、テーパ状エネルギーリレー1620は、共通のベース構造体1660によって定位置に保持され、これらのテーパの各々は、面板1640に接合され、面板1640はまた、エネルギーユニット1450に接合される。可能な限り最小の継ぎ目間隙が実現されることを確実にするために、隣接するテーパ1620が、継ぎ目1670で互いに接合または融着される。全8×4アレイ内のすべてのテーパ状エネルギーリレーは、各テーパ状エネルギーリレーの第2の表面が、単一の連続したエネルギー表面1680を形成するように、シームレスモザイク状に配置され、これは組み立て中に研磨されて平坦性保証する。一実施形態では、表面1680は、10波以内の平坦度に研磨される。面板1685は、表面1680の寸法よりわずかに大きい寸法を有し、テーパ状エネルギー表面1680の視野を拡張するために、表面1680と直接接触して配置される。面板の第2の表面は、エネルギー指向装置1400のための出力エネルギー表面1410を形成する。

0126

1400のこの実施形態では、エネルギーは、各エネルギー源1610からリレースタック1630を通って伝搬され、次いで面板に対して実質的に垂直になり、長手方向の方向を定義し、リレースタックの各々の第1および第2の表面は、第1および第2の方向によって定義される横方向の配向にほぼ沿って延在し、ここで、長手方向の配向は、横方向の配向に実質的に垂直である。一実施形態では、リレー素子の面板1640、テーパ1620、および面板1685のうちの少なくとも1つを通って伝搬するエネルギー波は、横方向の配向よりも長手方向の配向において高い輸送効率を有し、長手方向の配向の最小屈折率変動に伴う横方向の配向のランダム化された屈折率変動に起因する横方向の配向で空間的に局在化される。いくつかの実施形態では、リレー素子の面板1640、テーパ1620、および面板1685のうちの少なくとも1つは、マルチコアファイバで構成され、長手方向の配向に進行する各リレー素子内を伝搬するエネルギー波は、この配向のファイバの整列によって決定され得る。

0127

一実施形態では、1640の第1の表面を通過するエネルギー波は、第1の空間解像度を有し、テーパ状エネルギーリレー1620の第2の表面、および面板を通過するエネルギー波は、第2の解像度を有し、第2の解像度は、第1の解像度の約50%以上である。別の実施形態では、エネルギー波は、面板1640の第1の表面に均一なプロファイルを有する一方で、この表面1410上の位置に関係なく、シームレスエネルギー表面1410の法線に対して±10度の開口角を有する円錐を実質的に充填する、前方方向のエネルギー密度で、あらゆる方向に放射するシームレスエネルギー表面1680および1410を通過し得る。

0128

一実施形態では、エネルギー指向装置は、1つ以上のエネルギー源と、1つ以上のエネルギーリレー素子スタックと、を備える。

0129

一実施形態では、エネルギー指向装置の各エネルギーリレー素子は、
a)横方向アンダーソン局在を呈する1つ以上の光学素子
b)複数の光ファイバ、
c)ゆるやかなコヒーレント光ファイバ、
d)画像結合器、
e)1つ以上の屈折率分布型光学素子
f)1つ以上のビームスプリッタ、
g)1つ以上のプリズム、
h)1つ以上の偏光光学素子
i)機械的オフセットのための1つ以上の複数のサイズまたは長さの光学素子、
j)1つ以上の導波路、
k)1つ以上の回折素子屈折素子、反射素子、ホログラフィック素子リソグラフィ素子、または透過素子、および
l)1つ以上の再帰反射体と、のうちの少なくとも1つを備え得る。

0130

一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子の数量および1つ以上のエネルギー位置の数量は、エネルギー指向装置の機械的寸法を定義し得る。システムに組み込まれる光学リレー素子の数は無制限であり、機械的な考察によってのみ制限され、結果として生じるシームレスエネルギー表面は、コンポーネントの解像力および画質によってのみ制限される、無限解像度エネルギー表面を生成する複数の低解像度エネルギー源を含むディスプレイ装置内に含まれる。

0131

特定の許容範囲仕様を満たす様式で、複数のリレーコンポーネントを保持するためには、機械的構造が好ましい場合がある。機械的には、シームレスエネルギー表面を形成する第2の表面を含むエネルギーリレーは、それらを整列させてエネルギーリレー間の可能な限り最小の継ぎ目間隙を確保するために、一緒に接合または融着される前に高精度に切断および研磨される。シームレス表面1680は、リレー1620が一緒に接合された後に研磨される。かかる一実施形態では、テーパ状エネルギーリレー材料に熱的に適合するエポキシを使用して、50μmの最大継ぎ目間隙を達成することが可能である。別の実施形態では、テーパアレイを圧縮および/または加熱下に置く製造工程は、素子を一緒に融着する能力を提供する。別の実施形態では、プラスチックテーパの使用は、接合を追加の接合なしに生成するために、より容易に化学的に融着または熱処理され得る。誤解を避けるために、重力および/または力以外の接合を明示的に含まないように、任意の方法を使用してアレイを一緒に結接合してもよい。

0132

エネルギー表面は、個々におよび/または単一のエネルギー表面として研磨され得、平面、球形、円筒形円錐形、切子面、タイル状、規則的、非規則的、凸面、凹面、傾斜、または特定用途のための任意の他の形状を含む、任意の表面形状であり得る。光学素子は、光学軸が平行、非平行、および/または特定の方法で垂直に配向されたエネルギー表面を有するように配置されるように、機械的に装着され得る。

0133

能動ディスプレイ領域の外側に様々な形状を生成する能力は、クランプ構造接合プロセス、または1つ以上のリレー素子を所定の位置に保持することが望まれる任意の他の機械的手段により、同じベース構造体に直列に複数の光学素子を接合する能力を提供する。様々な形状は、光学材料から形成されてもよく、または追加の適切な材料と接合されてもよい。結果として生じる形状を保持するために活用される機械的構造体は、前記構造体の上で適合するように同じ形態であり得る。一実施形態では、エネルギーリレーは、エネルギーリレーの全長の10%に等しいが、幅および高さにおいてエネルギー源の能動領域より25%大きい側面を有する正方形形状で設計される。このエネルギーリレーは、整合した機械的構造体でクランプされ、屈折率整合油、屈折率整合エポキシなどを活用してもよい。電磁エネルギー源の場合、任意の2つの光学素子を直列に配置するプロセスは、画像整列の適切な許容範囲が確実に実施されるように、視覚的フィードバックが提供される機械的または能動的整列を含み得る。典型的には、ディスプレイは整列の前に光学素子の背面表面に装着されるが、これは用途に応じて望ましい場合もあれば望ましくない場合もある。

0134

一実施形態では、各エネルギーリレー素子スタックの末端エネルギーリレー素子の第2の側面は、単一のシームレスエネルギー表面を形成するように配置され得る。

0135

一実施形態では、モザイク状のエネルギーリレー素子スタックによって形成された単一のシームレスエネルギー表面は、接合剤、屈折率整合油、圧力、または重力を使用して、表面と直接接触するように面板層を配置して、面板層をエネルギー表面に接着することによって拡張され得る。一実施形態では、面板層は、単一の片のエネルギーリレー材料からなり得る一方で、他の実施形態では、一緒に接合もしくは融着された2つ以上の片のエネルギーリレー材料からなる。一実施形態では、面板の拡張は、シームレスエネルギー表面の法線に対してエネルギー波の放出角度を増大させ得る。

0136

一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子スタックは、1つ以上のエネルギー位置と単一のシームレスエネルギー表面との間に延在するエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように構成され得る。

0137

一実施形態では、末端のエネルギーリレー素子の任意の2つの隣接する第2の表面の縁部間の間隔が、単一のシームレスエネルギー表面から、単一のシームレスエネルギー表面の高さ、または単一のシームレスエネルギー表面の幅のうちのより小さい方よりも大きい距離で、20/40よりも良好な視覚を有する人間の眼の視力によって定義される最小の認知可能な輪郭よりも小さいことがある。

0138

一実施形態では、各エネルギーリレー素子スタックのエネルギーリレー素子は、端部から端部までの構成で配置される。

0139

一実施形態では、エネルギーは、ゼロ拡大、非ゼロ拡大、またはゼロ拡大以外で、1つ以上のエネルギーリレー素子スタックを通って指向され得る。

0140

一実施形態では、1つ以上のエネルギーリレー素子スタックのエネルギーリレー素子スタックのいずれかは、横方向アンダーソン局在を呈する素子と、光ファイバと、ビームスプリッタと、画像結合器と、それらを通過するエネルギーの角度方向を変更するように構成された素子と、を備え得る。

0141

一実施形態では、エネルギー伝搬経路に沿って指向されるエネルギーは、波長によって定義される電磁エネルギー、電磁スペクトルレジームに属する波長、例えば可視光紫外線赤外線X線などであり得る。一実施形態では、エネルギー伝搬経路に沿って指向されたエネルギーは、機械的エネルギー、例えば音響音声、触覚圧力などであり得る。体積音響環境は、ホログラフィック音声または同様の技術を達成することを効果的に目指す技術である。寸法触覚装置は、ライトフィールドディスプレイに表示されたビジュアル直接結合され得る、空中に浮かぶ物体に触れる感覚を生成するために、トランスデューサ、エアエミッタなどのアレイを生成する。対話型または没入型媒体サポートする任意の他の技術が、このホログラフィックディスプレイと併せてさらに探索され得る。エネルギー指向装置をディスプレイ表面として使用するためには、電子機器が、個々のディスプレイのピンに直接装着され得るか、ゼロ挿入力(ZIF)コネクタなどのソケットで電子機器に取り付けられ得るか、またはインターポーザおよび/または同種のものを使用することによって、システムの簡素化された設置および保守を提供し得る。一実施形態では、ディスプレイ装着平面と物理的電子パッケージの位置との間のオフセットを生成するために、ディスプレイボードFPGA、ASICIO装置、または前記ディスプレイの使用に好ましい、同様に所望されるコンポーネントを含む、ディスプレイ電子コンポーネントを、フレックスケーブルまたはフレックスリジッドケーブルに装着され得るか、またはつなぎ合わされ得る。装置に対して所望されるように、電子機器を装着するために、追加の機械的構造が提供される。これは、光学素子の密度を増加させる能力を提供し、それによって、任意のテーパ状光学リレーの光学倍率を減少させ、全体のディスプレイサイズおよび/または重量を減少させる。

0142

冷却構造体は、特定の温度範囲内でシステム性能を維持するように設計されてもよく、すべての機械的構造体は、サーモスタットレギュレータに十分な圧力を提供する固体状態液体冷却システムを有する液体冷却システムを提供するための追加の銅または他の類似材料チューブを含み得る。追加の実施形態は、電子機器、ディスプレイ、および/または動作中の温度変化に敏感な、または過剰な熱を発生し得る任意の他のコンポーネントのために一貫したシステム性能を維持するペルチェユニットもしくは熱シンクおよび/または同種のものを含み得る。

0143

図17は、素子1702および1703から構成されるエネルギーリレー素子スタックが、空間1704内の既知の点に対して内側に角度をなし、シームレスエネルギー表面1701を通って複数の源1708から伝搬するようにエネルギーを指向する、一実施形態1700の上面図を例解する。ベース構造体1706は、テーパ状エネルギーリレー1702を直接支持し、ここで、各テーパはリレー1703に順に接合されている。エネルギー指向装置1700がディスプレイである、一実施形態の場合、テーパ状光学リレー素子1702は、テーパ光学軸を空間1704内の固定点に向けるように内向きに角度をなしている。エネルギー源1708は、個々のディスプレイを備え、ディスプレイ電子機器はディスプレイの機械的エンベロープ1707と共に含まれる。

0144

一実施形態では、光学リレーは、ゆるやかなコヒーレント光学リレーを備え得る。ディスプレイおよびディスプレイ電子機器をシームレスエネルギー表面からさらにオフセットさせるために、フレキシブルな光学素子、画像導管などが、さらに活用され得る。この様式で、シームレスエネルギー表面を含む第1の構造体と、ディスプレイおよびディスプレイ電子機器を含む第2の構造体と、を有する2つの別々の構造体を接続するために、複数のゆるやかなコヒーレント光学リレーまたは他の同様の光学技術を含む光学リレー束を形成することが可能である。

0145

1つ以上の追加の光学素子が、各ゆるやかなコヒーレント光学リレーの端部の前または後ろに装着され得る。これらの追加の素子は、エポキシ、圧力、機械的構造、または当該技術分野で既知の他の方法で装着され得る。

0146

図18は、シームレスエネルギー表面1802がテーパ状光学リレー1804によって形成されたディスプレイである一方で、表示電子機器1808のためのディスプレイ装置1806および機械的エンベロープが、テーパ状リレー1804から離れて位置付けられている、一実施形態1800の上面図の例解である。ディスプレイ装置1806からテーパ状光学リレー1804へのリレー光は、各々が両端に端部キャップ1812を有する、ゆるやかなコヒーレント光学リレー1810である。実施形態1800は、ディスプレイ装置1806の機械的エンベロープがエネルギー表面1802の配置を妨げないように、ディスプレイ装置1806をエネルギー表面1802から離れた1808の遠隔位置に配設することを可能にする。

0147

光学素子は、交互の構造に形成されたときに所望するとおりにオフセット電子機器を提供するために異なる長さを呈し、電子エンベロープの幅から光学素子の幅を引いた差によって密度を増加させる能力を提供し得る。かかる一実施形態では、5×5光学リレーモザイクは、2つの交互の光学リレー長さを含む。別の実施形態では、5×5の光学リレーモザイクは、ピラミッド状構造体を生成する5つの異なる光学リレー長さを含み、アレイの中心で最長長さになり、結果として得られる光学リレーモザイクの全体の密度がより高くなり得る。

0148

図19は、シームレスディスプレイ表面1908が、各々が5つのオフセット長さ1、2、3、4または5のうちの1つを有する光学面板を介してディスプレイ装置1904と関連付けられている、9つのテーパ状光学リレー1902によって形成され、このため、2つの隣接するディスプレイ装置1904は、同じオフセット長さで面板に接続されず、ディスプレイ電子機器のためのそれぞれの機械的エンベロープ1905に対して十分な隙間1906が提供される、実施形態1900の側面図の例解である。

0149

エネルギー結合器
一実施形態では、エネルギー結合器を使用して、投影ベースのディスプレイとパネルベースのディスプレイとの両方を同時に活用すること、自己照射型ディスプレイと反射型ディスプレイとを同時に活用すること、または画像投影画像検知とを同時に活用することが可能である。

0150

図20は、単一の投影源2002および単一のディスプレイパネル源2004が、画像結合器2006と結合されている、一実施形態2000の上面図の例解である。これはさらに、投影源またはパネルベースの源のみの組み合わせも実装され得る場合、任意のアレイまたは任意のかかるパネル対投影技術の所望の比率で構成され得る。画像結合器2006は、第1の表面2008、2010から結合されたディスプレイ表面2012にエネルギーをリレーし、ここで、エネルギーは伝搬経路2014に沿って伝搬され得る。

0151

エネルギー結合器が活用され、第1の自己照射型ディスプレイが1つ以上の画像結合器の脚部に設けられ、第2の反射型ディスプレイが1つ以上の画像結合器の脚部に設けられ、任意の特定の応答に加えて照明されたディスプレイからの固有のデータと、外部光源によって同時に課される照明の変化との両方を含む仮想画像を生成する、さらなる実施形態。反射表面は、「反射経路」とみなされ、表示される内容に対して最適化されるように異なる画像情報を含み得る。

0152

別の実施形態では、画像結合器の一方の脚部は、自己照明型ディスプレイを有し、他方の脚部は、画像センサに接続されてもよい。このアプローチを通して、指紋または用紙、ドキュメントなどのようにディスプレイの表面に接触する任意の他の物体を高い精度でリアルタイムに光学的に走査することが可能である。逆較正プロセスを通して、すべての光学的アーチファクトを補正し、極めて高品質の解像度を生成することが可能である。別の実施形態では、画像結合器を用いた画像捕捉のためのこの方法は、位置に極めて正確に応答し、対話的に任意の数の他のディスプレイベースの機能を描画または実施することができる極めて正確な「ホワイトボード」または芸術的表面を生成する能力を提供する。

0153

一実施形態では、単一のシームレスエネルギー表面は、仮想表面であり得る。

0154

一実施形態では、エネルギー指向装置は、エネルギーシステムであり得、エネルギー位置は、1つ以上のエネルギー装置を含み得、エネルギーリレー素子は、それを通るエネルギー輸送の横方向アンダーソン局在を誘発する素子から各々作製される、1つ以上のエネルギーコンポーネントを備え得、各エネルギーコンポーネントは、第1のエネルギー表面および第2のエネルギー表面をさらに備える。

0155

一実施形態では、1つ以上のコンポーネントは、光ファイバ、シリコン、ガラス、ポリマー、光学リレー、回折素子、ホログラフィック光学素子、屈折素子、反射素子、光学面板、光学結合器、ビームスプリッタ、プリズム、偏光コンポーネント、空間光変調器、能動ピクセル、液晶セル、透明ディスプレイ、または電磁表面を形成するためのアンダーソン局在もしくは全内部反射特性を有する、任意の同様の材料を含む。

0156

一実施形態では、単一のシームレスエネルギー表面は、平面、球形、円筒形、円錐形、切子面、タイル状、規則的、非規則的、凸面、凹面、傾斜、または特定の用途のための任意の他の形状を含む任意の表面形状に対応するように形成されている、1つ以上のコンポーネントの任意の組み合わせであり得る。

0157

一実施形態では、エネルギー表面は、局所化された光透過を可視光の4以下の波長内に導くように動作可能である。

0158

一実施形態では、エネルギー装置は、
a)集束光を放出する照明源(集束光が、可視、IR、UV、コヒーレント、レーザ、赤外線、偏光、もしくは他の任意の電磁照明源を活用する、放出、投影、もしくは反射型ディスプレイ技術を含む)、
b)可聴式超音波式、もしくは他の音響放射装置が、エネルギーシステムに直接統合された音場から没入型の音声もしくは体積による触感を提供するもの、
c)構造化された、コヒーレントな、コリメートされた、可視光、IR、UV、マイクロ波電波、または他の形態の電磁放射を含む、電磁スペクトルの任意のエネルギーを捕捉もしくは記録するためのセンサ、または
d)対話型システムに対して感覚フィードバックもしくは可聴制御を提供するように構成された音響受信装置、のうちの少なくとも1つを含み得る。

0159

本明細書に開示された原理に従う様々な実施形態が上述されてきたが、それらの実施形態は、単なる例示としての目的のために示されており、限定されないことを理解されたい。したがって、本発明の幅広さおよび範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、本開示に由来する特許請求の範囲、およびそれらの等価物に従ってのみ定義されるべきである。さらに、上記の利点および特徴は、記載された実施形態において提供されているが、上記の利点のいずれかまたはすべてを達成するプロセスおよび構造に対して、かかる由来の特許請求の範囲の適用を限定しない。

0160

本開示の原理的な特徴は、本開示の範囲から逸脱することなく様々な実施形態の中で使用することができることを理解されたい。当業者は、日常的なわずかな実験を用いて、本明細書に記載された特定の手順に対する多くの等価物を認識するか、または探求することができるであろう。かかる等価物は、本開示の範囲内にあるとみなされ、特許請求の範囲によりカバーされる。

0161

さらに、本明細書におけるセクションの見出しは、37CFR1.77に基づく示唆との一貫性を持たせるために、またはそれ以外では内容構成のヒントを与えるために、提供されている。これらの見出しは、本開示に由来し得る任意の特許請求の範囲の中に記載された本発明を限定または特徴付けるものではない。具体的には、一例として、見出しが「発明の分野」と呼ばれていても、かかる特許請求の範囲は、いわゆる技術分野を説明するためのこの見出しの文言によって限定されるべきではない。さらに、「発明の背景」のセクションにおける技術の説明は、技術が本開示内の任意の発明の先行技術であることを認めるものと解釈されるべきではない。「発明の概要」は、論点となる特許請求の範囲に記載された本発明の特徴付けとは、決してみなされない。さらに、本開示内での単数形の「発明」の言及は、本開示において単一の新規性のみ存在すると主張するために使用されるべきではない。多重発明は、本開示に由来する多重請求項の制限に従って記載される可能性があり、したがって、かかる請求項は、それによって保護される本発明およびそれらの等価物を定義する。すべての例では、かかる請求項の範囲は、本開示に照らしてそれら自体のメリットを考慮されるであろうが、本明細書内で記載された見出しによって制約されるべきではない。

0162

特許請求の範囲および/または明細書中の「備える(comprising)」という用語と併せて使用されるときに使われる「1つの(a)」または「1つの(an)」という語は、「1つ(one)」を意味し得るが、それはまた、「1つ以上(one or more)」、「少なくとも1つ(at least one)」、および「1つまたは1つ超(one or more than one)」の意味とも矛盾しない。特許請求の範囲の中で使用される「または(or)」という用語は、代替物のみに明示的に言及せず、または代替物が相互に排他的でない限り、「および/または(and/or)」を意味するように使用されているが、本開示は、代替物のみ、および「および/または(and/or)」を指す定義を支持する。本出願全体を通じて、「約(about)」という用語は、1つの値が、装置の固有の誤差ばらつきを含むことを示すために使用され、方法は、その値、または研究課題の間に存在するばらつきを判定するために使用されている。一般に、ただし前述の議論に対する対象であるが、「約(about)」などの近似の語により修飾された本明細書中の数的な値は、記述された値から、少なくとも±1、2、3、4、5、6、7、10、12、または15%だけ変化する可能性がある。

0163

本明細書および特許請求の範囲で使用されているように、「備える(comprising)」(ならびに「comprise」および「comprises」などの任意の形式の備える)、「有する(having)」(ならびに「have」および「has」などの任意の形式の有する)、「含む(including)」(ならびに「includes」および「include」などの任意の形式の含む)、または「containing」(ならびに「contains」および「contain」などの任意の形式の包含する)という語は、包括的または開放的、追加的、引用されていない要素または方法ステップを排除しない。

0164

「そのとき(at the time)」、「同等(equivalent)」、「間中(during)」、「完全(complete)」等の比較、測定、およびタイミングに関する語は、「実質的にそのとき(substantially at the time)」、「実質的に同等(substantially equivalent)」、「実質的に〜間中(substantially during)」、「実質的に完全(substantially complete)」等を意味すると理解されるべきであり、ここで、「実質的に(substantially)」とは、そのような比較、測定、およびタイミングが、暗黙のうちに、または明示的に記述された所望の結果を達成するために、実用的であることを意味している。「近く(near)」、「近接する(proximate to)」、「隣接する(adjacent to)」などの要素の相対的位置に関係する語は、それぞれのシステム要素の相互作用に実質的な影響を及ぼすのに十分近いことを意味するものとする。近似の他の言葉は、同様に、そのように変更されたとき、必ずしも絶対的または完全であるとはみなされないが、存在しているとしてその条件を指定することを保証するために、当業者にとっては十分近いとみなされるであろうということが理解される条件を指す。記述が変わる可能性の程度は、どのように大きな変化がもたらされるかに依存し、当業者であれば、修正されていない特徴の要求された特性および可能性を依然として有するような修正された特徴を認識するであろう。

0165

本明細書で使用される「またはそれらの組み合わせ」という用語は、その用語に先行する列挙された項目のすべての順列および組み合わせを指す。例えば、「A、B、C、またはそれらの組み合わせ」は、A、B、C、AB、AC、BC、またはABCのうちの少なくとも1つを含むことを意図しており、特定の文脈で順番が重要である場合には、BA、CA、CB、CBA、BCA、ACB、BAC、またはCABも同様である。この例を続けると、BB、AAA、AB、BBC、AAABCCCC、CBBAAA、CABABBなどのような1つ以上の項目または用語の繰り返しを含む組み合わせが明示的に含まれる。当業者であれば、文脈から明らかでない限り、典型的には、任意の組み合わせにおける項目または用語の数に制限はないことを理解するであろう。

0166

本明細書に開示および請求された組成物および/または方法のすべては、本開示に照らして過度の実験をすることなく作製および実行することができる。本開示の組成物および方法は、好ましい実施形態の観点から記載されているが、組成物および/または方法に対して、ならびに本明細書に記載された方法のステップまたはステップの順序において、本開示の概念、趣旨および範囲から逸脱することなく、様々なバリエーションを適用することができることは、当業者にとって明らかであろう。当業者に明らかなこのような類似の置換および修飾はすべて、添付の特許請求の範囲によって定義される開示の趣旨、範囲および概念の範囲内であるとみなされる。

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