(57)【要約】  ４Ｄ座標関数に従ってエネルギーフィールドを投影するための４次元（４Ｄ）エネルギーフィールドパッケージアセンブリ。４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリは、エネルギーをエネルギー位置に提供することが可能なエネルギー源を有するエネルギー源システムと、エネルギー位置からのエネルギーを、エネルギー導波路の一方の側面からエネルギー伝播経路に沿ってエネルギー導波路の別の側面へ指向するためのエネルギー導波路と、を含む。【選択図】なし
2021517659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４次元（４Ｄ）エネルギーフィールドパッケージアセンブリであって、
複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージであって、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが、
エネルギーを複数のエネルギー位置に提供するように構成され、複数のエネルギー源を備える、エネルギー源システムと、
少なくとも１つのエネルギー導波路であって、各エネルギー導波路が、前記複数のエネルギー位置からのエネルギーを、前記複数のエネルギー位置を通って延在する複数のエネルギー伝播経路に沿って、前記エネルギー導波路の第１の側面から前記エネルギー導波路の第２の側面に指向するように構成され、各エネルギー伝播経路が、前記複数のエネルギー位置のうちの１つのエネルギー位置と前記エネルギー導波路との間に形成された主光線によって画定され、各エネルギー伝播経路が、前記エネルギー導波路から、前記１つのエネルギー位置によって少なくとも決定される一意の方向に延在し、
各エネルギー導波路の前記位置が、２次元（２Ｄ）空間座標を含み、各エネルギー伝播経路の前記一意の方向が、２Ｄ角座標を含み、それによって、前記２Ｄ空間座標および前記２Ｄ角座標が、４次元（４Ｄ）座標セットを形成する、少なくとも１つのエネルギー導波路と、を備える、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージと、
エネルギー投影表面を形成するために前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが取り付けられるマウントと、を備える、４次元（４Ｄ）エネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２】
前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのうちの少なくとも１つが、チップ上に一体化される、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３】
前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのうちの前記少なくとも１つの前記チップが、シリコンチップを備える、請求項２に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項４】
少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが、前記少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路を取り囲む境界をさらに備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項５】
前記少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記境界が、前記少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの各エネルギー導波路を取り囲む、請求項４に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの境界が、黒領域を備える、請求項４に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項７】
前記境界が、前記マウントに取り付けられたときに前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路を分離するように構成される、請求項４に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項８】
前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路間の距離が、前記４Ｄエネルギーフィールドの継ぎ目を防止する、請求項７に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項９】
前記複数の４Ｄエネルギーフィールドパッケージが、前記マウントに取り付けられて、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのグリッドを形成し、前記マウントに取り付けられた各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが、前記マウントに取り付けられた前記複数の４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路のすべてを均一に分離する境界をさらに備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項１０】
前記マウントに取り付けられた各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記境界が、前記マウントに取り付けられた各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路の各エネルギー導波路を均一に分離する、請求項９に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路の各エネルギー導波路が、開口をさらに備え、前記複数のエネルギー伝播経路の第１のエネルギー伝播経路が、前記開口を実質的に充填する、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが、任意の導波路の前記開口を通って延在しないエネルギー伝播経路に沿ったエネルギーの伝播を制限する、請求項１１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項１３】
機械的容器が、任意の導波路の前記開口を通って延在しないエネルギー伝播経路に沿ったエネルギーの伝播を制限する、請求項請求項１１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項１４】
前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージと通信する制御システムをさらに備え、前記制御システムが、前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記エネルギー源システムを、エネルギー投影面からの４Ｄエネルギーフィールドを投影するように動作させるように構成される、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項１５】
少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー伝播経路に沿って指向されるエネルギーが、少なくとも１つの他の４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つの他のエネルギー伝播経路に沿って指向されるエネルギーと収束する、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項１６】
少なくとも１つのエネルギー伝播経路および前記少なくとも１つの他のエネルギー伝播経路が、前記少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路の前記第２の側面上の位置において収束する、請求項１５に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項１７】
少なくとも１つのエネルギー伝播経路および前記少なくとも１つの他のエネルギー伝播経路が、前記少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路の前記第１の側面上の位置において収束する、請求項１５に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項１８】
前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのうちの少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路が、エネルギーを指向するための構造を含み、前記構造が、
ａ）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ている構造体、
ｂ）少なくとも１つの開口数を含む構造体、
ｃ）少なくとも１つの内面の外にエネルギーを再指向するように構成されている構造、または
ｄ）エネルギー・リレー、から成る群から選択される、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項１９】
前記エネルギー投影面が、平面表面を備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２０】
エネルギー投影面が、湾曲面を備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２１】
少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが、前記少なくとも１つのエネルギー導波路の各エネルギー導波路の前記第２の側面に配置された拡大導波路を備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２２】
前記複数のエネルギー源の前記エネルギー源が、１つ以上の放出型ディスプレイを備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２３】
前記１つ以上の放出型ディスプレイが、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＡＭＯＬＥＤ、およびＴＯＬＥＤのうち１つである、請求項２２に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２４】
少なくとも１つの第２のエネルギー投影面を形成するために前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが取り付けられる、少なくとも１つの第２のマウントをさらに備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２５】
前記マウントが、プリント回路基板を備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２６】
前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記複数のエネルギー伝播経路に沿って指向されるエネルギーが、波長によって画定される電磁エネルギーであり、前記波長が、
ａ）可視光、
ｂ）紫外線、
ｃ）赤外線、または
ｄ）Ｘ線、から成る群から選択されるレジームに属する、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２７】
前記複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記複数のエネルギー伝播経路に沿って指向されるエネルギーが、圧力波によって画定される機械的エネルギーであり、前記波が、
ａ）触圧波、
ｂ）音響音声振動、または
ｃ）超音波、からなる群から選択される、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２８】
各エネルギー伝播経路の前記４Ｄ座標セットが、各エネルギー伝播経路を一意的に識別する、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項２９】
少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路が、小型レンズを備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３０】
前記小型レンズが、フレネルレンズを備える、請求項２９に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３１】
前記小型レンズの形状が、各エネルギー伝播経路の前記一意の方向を追加的に変更するように構成される、請求項２９に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３２】
少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路が、前記エネルギー導波路の前記第１の側面に配置された第１の反射器であって、そこを通して形成された１つ以上の開口絞りを備える、第１の反射器と、前記エネルギー導波路の前記第２の側面に配置された第２の反射器であって、そこを通して形成された１つ以上の開口絞りを備える、第２の反射器と、を備える、反射要素を備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３３】
前記第１および第２の反射器の前記１つ以上の開口絞りのサイズが、一定である、請求項３２に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３４】
前記第１および第２の反射器の前記１つ以上の開口絞りのサイズが、変動する、請求項３２に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３５】
前記第１の反射器の第１の放物面および前記第２の反射器の第１の放物面が前記少なくとも１つのエネルギー導波路の各エネルギー伝播経路に沿ってエネルギーを反射するように構成されるように、前記第１および第２の反射器が、１つ以上の放物面を含む、請求項３２１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３６】
前記第１の反射器の前記第１の放物面の焦点距離が、前記第２の反射器の前記第１の放物面の焦点距離と同じである、請求項３５に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３７】
前記第１の反射器の前記第１の放物面の焦点距離が、前記第２の反射器の前記第１の放物面の焦点距離とは異なる、請求項３５に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３８】
各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路が、複数のエネルギー導波路を備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項３９】
各モジュール式４Ｄパッケージアセンブリの前記複数のエネルギー導波路のうちの第１のエネルギー導波路を通して前記複数のエネルギー伝播経路のうちの第１のエネルギー伝播経路に沿って指向される光が、前記第１のエネルギー導波路の開口を実質的に充填する、請求項３８に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項４０】
各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが、前記第１のエネルギー導波路の前記開口を通って延在しない前記複数のエネルギー伝播経路のエネルギー伝播経路の一部分に沿ったエネルギーの伝播を制限するように位置付けられたエネルギー抑制要素をさらに備える、請求項３９に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項４１】
前記エネルギー抑制要素が、バッフル構造を備える、請求項請求項４０に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項４２】
前記複数のエネルギー導波路の各エネルギー導波路および各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記エネルギー源システムを取り囲む、機械的容器をさらに備える、請求項３９に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項４３】
前記機械的容器が、前記第１のエネルギー導波路の前記開口を通って延在しないエネルギー伝播経路に沿ったエネルギーの伝播を制限する、請求項請求項４２に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項４４】
前記少なくとも１つのエネルギー導波路、および各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記エネルギー源システムを取り囲む、機械的容器をさらに備える、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【請求項４５】
少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの前記少なくとも１つのエネルギー導波路の各エネルギー導波路が、各エネルギー導波路の少なくとも１つのエネルギー伝播経路を減衰させる、または修正するための構造を備え、前記構造が、
（ａ）エネルギー遮断構造、
（ｂ）各エネルギー導波路の開口の充填率を変更するために、各エネルギー導波路の前記少なくとも１つのエネルギー伝播経路を変更するように構成された要素、または
（ｃ）各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー位置に近接するエネルギーの角度範囲を制限するように構成された構造、からなる群から選択される、請求項１に記載の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、「Ｎｏｖｅｌ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ａｎｄ  Ｌｉｇｈｔ  Ｆｉｅｌｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ」と題する２０１８年１月１４日出願の米国仮特許出願第６２／６１７，２９３号に対する優先権の利益を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、エネルギー指向装置に関し、具体的には、４次元エネルギーフィールドシステムに従ってエネルギーを指向するように構成されたエネルギーフィールドパッケージのためのアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
Ｇｅｎｅ  ＲｏｄｄｅｎｂｅｒｒｙのＳｔａｒ  Ｔｒｅｋにより世間一般に普及され、１９００年代初期に作家Ａｌｅｘａｎｄｅｒ  Ｍｏｓｚｋｏｗｓｋｉによって当初計画された「Ｈｏｌｏｄｅｃｋ」室内のインタラクティブな仮想世界のドラムは、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。
【発明の概要】
【０００４】
４次元エネルギーフィールドシステムに従うエネルギーフィールドパッケージアセンブリを開示する。一実施形態では、４次元（４Ｄ）エネルギーフィールドパッケージアセンブリは、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージを含み、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、エネルギーを複数のエネルギー位置に提供することが可能なエネルギー源システムを有し、かつ複数のエネルギー源を有する。４Ｄエネルギーフィールドパッケージはまた、少なくとも１つのエネルギー導波路も含み得、各エネルギー導波路は、複数のエネルギー位置からのエネルギーを、複数のエネルギー位置を通って延在する複数のエネルギー伝播経路に沿って、エネルギー導波路の第１の側面からエネルギー導波路の第２の側面に指向することが可能である。各エネルギー伝播経路は、複数のエネルギー位置のうちの１つのエネルギー位置とエネルギー導波路との間に形成された主光線によって画定することができ、各エネルギー伝播経路は、エネルギー導波路から、１つのエネルギー位置によって少なくとも決定される一意の方向に延在する。一実施形態では、各エネルギー導波路の位置は、２次元（２Ｄ）空間座標を含み、各エネルギー伝播経路の一意の方向は、２Ｄ角座標を含み、それによって、２Ｄ空間座標および２Ｄ角座標は、４次元（４Ｄ）座標セットを形成する。別の実施形態では、アセンブリは、エネルギー投影面を形成するために複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが取り付けられるマウントを含む。
【０００５】
一実施形態では、アセンブリは、チップ上に一体化される、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのうちの少なくとも１つを含む。別の実施形態では、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのうちの少なくとも１つのチップは、シリコンチップである。一実施形態では、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路を取り囲む境界をさらに含む。一実施形態では、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの境界は、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの各エネルギー導波路を取り囲む。別の実施形態では、少なくとも１つの境界は、黒領域を含む。さらに別の実施形態では、境界は、マウントに取り付けられたときに複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路を分離することが可能である。
【０００６】
一実施形態では、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路の間の距離の間の距離は、４Ｄエネルギーフィールドの継ぎ目を防止する。別の実施形態では、複数の４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、マウントに取り付けられて、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのグリッドを形成し、マウントに取り付けられた各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、マウントに取り付けられた複数の４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路のすべてを均一に分離する境界をさらに含む。一実施形態では、マウントに取り付けられた各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの境界は、マウントに取り付けられた各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路の各エネルギー導波路を均一に分離する。
【０００７】
一実施形態では、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路の各エネルギー導波路は、開口をさらに含み、複数のエネルギー伝播経路のうちの第１のエネルギー伝播経路が、開口を実質的に充填する。いくつかの実施形態では、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、任意の導波路の開口を通って延在しないエネルギー伝播経路に沿ったエネルギーの伝播を制限する。他の実施形態では、機械的容器は、任意の導波路の開口を通って延在しないエネルギー伝播経路に沿ったエネルギーの伝播を制限する。
【０００８】
一実施形態では、４次元（４Ｄ）エネルギーフィールドパッケージアセンブリは、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージと通信する制御システムをさらに含み、制御システムは、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドのエネルギー源システムを、エネルギー投影面からの４Ｄエネルギーフィールドを投影するように動作させることが可能である。
【０００９】
一実施形態では、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー伝播経路に沿って指向されるエネルギーは、少なくとも１つの他の４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つの他のエネルギー伝播経路に沿って指向されるエネルギーと収束する。別の実施形態では、少なくとも１つのエネルギー伝播経路および少なくとも１つの他のエネルギー伝播経路は、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路の第２の側面上の位置において収束する。さらに別の実施形態では、少なくとも１つのエネルギー伝播経路および少なくとも１つの他のエネルギー伝播経路は、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路の第１の側面上の位置において収束する。
【００１０】
一実施形態では、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのうちの少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路は、エネルギーを指向するための構造を含み、構造は、（ａ）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構造、（ｂ）少なくとも１つの開口数を有する構造、（ｃ）少なくとも１つの内面の外にエネルギーを再指向することが可能な構造、または（ｄ）エネルギー・リレー、のうちの１つである。
【００１１】
一例では、エネルギー投影面は、平面表面を含む。別の例では、エネルギー投影面は、湾曲面を含む。一実施形態では、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、少なくとも１つのエネルギー導波路の各エネルギー導波路の第２の側面に配置された拡大導波路を含む。別の実施形態では、複数のエネルギー源のエネルギー源は、１つ以上の放出型ディスプレイを含む。いくつかの実施形態では、１つ以上の放出型ディスプレイは、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＡＭＯＬＥＤ、およびＴＯＬＥＤのうち１つである。
【００１２】
一実施形態では、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリは、少なくとも１つの第２のエネルギー投影面を形成するために複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが取り付けられる、少なくとも１つの第２のマウントをさらに含む。一実施形態では、マウントは、プリント回路基板を含む。いくつかの実施形態では、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの複数のエネルギー伝播経路に沿って指向されるエネルギーは、波長によって画定される電磁エネルギーであり得、波長は、可視光、紫外線、赤外線、またはＸ線、のうちの１つである。他の実施形態では、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの複数のエネルギー伝播経路に沿って指向されるエネルギーは、圧力波によって画定される機械的エネルギーであり得、波は、触圧波、音響音声振動、または超音波のうちの１つである。
【００１３】
一実施形態では、各エネルギー伝播経路の４Ｄ座標セットは、各エネルギー伝播経路を一意的に識別する。別の実施形態では、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路は、小型レンズを含む。一実施形態では、小型レンズは、フレネルレンズを含む。別の実施形態では、小型レンズの形状は、各エネルギー伝播経路の一意の方向を追加的に変更するように構成される。
【００１４】
一実施形態では、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路は、エネルギー導波路の第１の側面に配置された第１の反射器であって、そこを通して形成された１つ以上の開口絞りを有する、第１の反射器と、エネルギー導波路の第２の側面に配置された第２の反射器であって、そこを通して形成された１つ以上の開口絞りを有する、第２の反射器と、を有する、反射要素を含む。
【００１５】
一実施形態では、第１および第２の反射器の１つ以上の開口絞りのサイズは、一定である。別の実施形態では、第１および第２の反射器の１つ以上の開口絞りのサイズは、変動する。一実施形態では、第１の反射器の第１の放物面および第２の反射器の第１の放物面が少なくとも１つのエネルギー導波路の各エネルギー伝播経路に沿ってエネルギーを反射するように構成されるように、第１および第２の反射器は、１つ以上の放物面を含む。
【００１６】
一実施形態では、第１の反射器の第１の放物面の焦点距離は、第２の反射器の第１の放物面の焦点距離と同じである。別の実施形態では、第１の反射器の第１の放物面の焦点距離は、第２の反射器の第１の放物面の焦点距離とは異なる。
【００１７】
一実施形態では、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路は、複数のエネルギー導波路を含む。別の実施形態では、各モジュール式４Ｄパッケージアセンブリの複数のエネルギー導波路のうちの第１のエネルギー導波路を通して複数のエネルギー伝播経路のうちの第１のエネルギー伝播経路に沿って指向される光は、第１のエネルギー導波路の開口を実質的に充填する。さらに別の実施形態では、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、第１のエネルギー導波路の開口を通って延在しない複数のエネルギー伝播経路のエネルギー伝播経路の一部分に沿った光の伝播を制限するように位置付けられたエネルギー抑制要素をさらに含む。いくつかの例では、エネルギー抑制要素は、バッフル構造である。
【００１８】
一実施形態では、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリは、複数のエネルギー導波路の各エネルギー導波路および各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー源システムを取り囲む、機械的容器をさらに含む。いくつかの例では、機械的容器は、第１のエネルギー導波路の開口を通って延在しないエネルギー伝播経路に沿ったエネルギーの伝播を制限する。
【００１９】
一実施形態では、少なくとも１つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの少なくとも１つのエネルギー導波路の各エネルギー導波路は、各エネルギー導波路の少なくとも１つのエネルギー伝播経路を減衰させる、または修正するための構造を含む。この実施形態では、構造は、（ａ）エネルギー遮断構造、（ｂ）各エネルギー導波路の開口の充填率を変更するために、各エネルギー導波路の少なくとも１つのエネルギー伝播経路を変更することが可能な要素、（ｃ）各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー位置に近接するエネルギーの角度範囲を制限することが可能な構造、からなる群から選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】エネルギー指向システムの設計パラメータを示す概略図である。
【図２】機械的エンベロープを有する能動装置領域を有するエネルギーシステムを示す概略図である。
【図３】エネルギー・リレーシステムを示す概略図である。
【図４】互いに接着されてベース構造体に固定されたエネルギー・リレー要素の一実施形態を示す概略図である。
【図５Ａ】マルチコア光ファイバーを介してリレーされた画像の一例を示す概略図である。
【図５Ｂ】横アンダーソン局在原理の特性を呈する光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。
【図６】エネルギー面から視認者に伝搬する光線を示す概略図である。
【図７】複数のエネルギー伝搬経路を画定するように動作可能なエネルギー導波路システムの一実施形態の上面斜視図を例解する。
【図８】図７に示す実施形態の正面斜視図を例解する。
【図９Ａ】図９Ａ〜図９Ｈはエネルギー抑制素子の様々な実施形態を例解する。
【図９Ｂ】同上。
【図９Ｃ】同上。
【図９Ｄ】同上。
【図９Ｅ】同上。
【図９Ｆ】同上。
【図９Ｇ】同上。
【図９Ｈ】同上。
【図１０】エネルギー導波路システムの追加の実施形態を例解する。
【図１１】エネルギー導波路システムの追加の実施形態を例解する。
【図１２】エネルギー導波路設計考慮のための、正方形パッキング、六角形パッキング、および不規則パッキングの間の違いを強調する。
【図１３】湾曲構成で配置されたエネルギー導波路のアレイを特徴とする一実施形態を例解する。
【図１４】そこを通過するエネルギーの空間分布に導波路素子がどのように影響を及ぼし得るかを強調する一実施形態を例解する。
【図１５】そこを通過するエネルギーの空間分布に導波路素子がどのように影響を及ぼし得るかをさらに強調する追加の一実施形態を例解する。
【図１６】複数のエネルギー導波路が、回折導波路素子を備える一実施形態を例解する。
【図１７】所望の視角に対する光線照明の完全な密度を提供するために使用されるレンズ構成を例解する。
【図１８Ａ】ＬＥＤ壁の拡大図を例解する。
【図１８Ｂ】ＬＥＤ壁がどのようにシームレスに見え得るかを例解する。
【図１９】様々な画素パターンを例解する。
【図２０】本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの実施形態を例解する。
【図２１】４つのより小さい隣接するパネルからなる、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの実施形態を例解する。
【図２２】本開示のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー放出コンポーネントの一実施形態を表す。
【図２３】モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージがどのようにマウントに取り付けられ得るかを示す、本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの一実施形態を表す。
【図２４】湾曲した投影面を備える４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの一実施形態を表す。    図２４は湾曲した投影面を備える４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの一実施形態を表す。
【図２５Ａ】図２５Ａ、図２５Ｂ、および図２５Ｃは投影面の追加の実施形態を備えるように配置された４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの実施形態を表す。
【図２５Ｂ】同上。
【図２５Ｃ】同上。
【図２６】本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリのエネルギー投影面の一実施形態の正面説明図である。
【図２７】本開示の一実施形態の４つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージを表す。
【図２８】エネルギーフィールドを投影する本開示のエネルギーフィールドパッケージアセンブリの一実施形態を例解する。
【図２９Ａ】図２９Ａおよび図２９Ｂは複数のマウントを拡張エネルギー投影面に組み合わせる、本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージの一実施形態を表す。
【図２９Ｂ】同上。
【図３０】複数の導波路を備える、本開示のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの一実施形態を表す。
【図３１Ａ】図３１Ａおよび図３１Ｂは４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリに配置される複数の導波路を備える、本開示のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの一実施形態を表す。
【図３１Ｂ】同上。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
Ｈｏｌｏｄｅｃｋ（集合的に「Ｈｏｌｏｄｅｃｋ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が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積全域にわたる正確な運動視差、閉鎖、および不透明度、３）知覚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。
【００２２】
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Ｈｏｌｏｄｅｃｋ設計パラメータ（Ｈｏｌｏｄｅｃｋ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）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。
【００２３】
本開示では、明視野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の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型ハプティクスに対するエネルギー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。
【００２４】
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「フォクスログラフィー（擬似ホログラム）」として一般化された他のそのような錯覚を含む、ホログラムと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Ｈｏｌｏｄｅｃｋ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が不足している。
【００２５】
これらの課題は、Ｈｏｌｏｄｅｃｋエネルギー伝搬に対して十分にシームレスなエネルギー面を生成するための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明視野ディスプレイを実施するには、様々なアプローチがあるが、従来のアプローチは、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。
【００２６】
視覚系、聴覚系、体性感覚系のためのＨｏｌｏｄｅｃｋ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。これらの鋭敏性を測定するには、様々な相反する方法があるが、これらの値は、エネルギー伝搬の知覚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。
【００２７】
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は、適切な信号を収束させて、ホログラフィック感覚上の知覚を誘発し得る。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。
【００２８】
視認体積および視認距離が与えられた視覚系に対する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され得る。広い視認体積、または近視野視認に関して、所望のエネルギー面の設計パラメータは、数百ギガピクセル以上の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、体積型ハプティクスの超音波伝搬に対しては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に対しては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。注意すべき重要なことは、開示された双方向エネルギー面アーキテクチャを用いて、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。
【００２９】
しかしながら、今日、Ｈｏｌｏｄｅｃｋ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の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鋭敏性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ことを考慮すると、それほど困難なものではないが、その複雑性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、静止画像内の干渉パターンを符号化する一方で、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、単独のディスプレイ装置では、視力に対してほぼホログラフィックな解像度を有する明視野を有意に生成することができなかった。
【００３０】
高度現実的ライト・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、光学部品により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。
【００３１】
本明細書に開示された実施形態は、Ｈｏｌｏｄｅｃｋを構築するための現実世界の道筋を提供し得る。
【００３２】
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、用語「ｉｎ」は、「の中（ｉｎ）」および「の上（ｏｎ）」を含み得、用語「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」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、用語「ｂｙ」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、用語「ｉｆ」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、単語「および／または」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。
【００３３】
ホログラフィックシステムの検討
明視野エネルギー伝搬解像度の概要
明視野およびホログラフィックディスプレイは、エネルギー面位置が、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、実世界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態様では、両方とも可能である。
【００３４】
図１は、感覚受容器応答の刺激に関連した変数を例示する概略図である。これらの変数には、表面対角０１、表面幅０２、表面高さ０３、確定したターゲット座席距離１８、ディスプレイの中心からの視界に対するターゲット座席の視野０４、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０５、大人の眼間の平均離隔距離０６、人間の眼の角度分当たりの平均解像度０７、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０８、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０９、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１０、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１１、両眼の間における眼間の間隔、および両眼の間の角度投影に対する中間サンプルの数に基づいたサンプル距離１２、が含まれ得る。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１３に基づき得、導波路素子当たりの全解像度水平方向（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）は、所望の角度サンプリング１４から導出され得、導波路素子当たりの全解像度垂直方向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）は、所望の角度サンプリング１５から導出され得る。デバイス水平方向（Ｄｅｖｉｃｅ  Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）は、所望の慎重なエネルギー源の確定された数のカウント１６であり、デバイス垂直方向（Ｄｅｖｉｃｅ  Ｖｅｒｔｉｃａｌ）は、所望の慎重なエネルギー源の確定された数のカウント１７である。
【００３５】
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）、表面アスペクト比（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）、大人の眼間の平均離隔距離（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。
【００３６】
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。他のエネルギー伝播の実施形態の場合、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。
【００３７】
これらの知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知覚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を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。
【００３８】
感覚系の解像限界が理解されると、以下が与えられれば、受け取る感覚系が、単一のエネルギー導波路素子と隣接する素子とを識別できないように、総エネルギー導波路素子密度を計算することができる。
【数１】
2021517659.tif 000003
【００３９】
上記の計算の結果、ほぼ３２×１８°の視野が得られ、ほぼ１９２０×１０８０個（最も近いフォーマットに丸められた）のエネルギー導波路素子が所望される。また、視野が（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、変数を制約することもできる。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。
【数２】
2021517659.tif 000004
【００４０】
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。
【数３】
2021517659.tif 000005
【００４１】
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面は、望ましくは、約４００ｋ×２２５ｋピクセルのエネルギー分解能位置、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、他の多くの感覚及びエネルギーの計量上の考察は、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分解能位置が、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分解能位置が、入力変数に基づいて求められ得る。
【００４２】
現行技術の限界
能動領域、デバイス電子機器回路、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２２を有するデバイス２０を例解する。デバイス２０は、電力供給のためのドライバ２３および電子機器回路２４を含み、能動領域２２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。このデバイス２０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、可撓ケーブルをデバイス２０の中に導入することによって最小化され得る。また、かかるデバイス２０に対する最小設置面積は、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２１と呼ばれ得る。このデバイス２０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、デバイス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、このデバイス２０は、マイクロＯＬＥＤ、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２２と関連するため、電子機器回路の依存状態を例解する。
【００４３】
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射源２０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。
【００４４】
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デバイスを仮定すると、エネルギー面に対して望ましい個別のエネルギーデバイス（例えば、デバイス１０）の数を算出し得、以下のように与えられる。
【数４】
2021517659.tif 000006
【００４５】
上記の解像度の考慮を前提とすると、図２に示すものと同様の、ほぼ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構成されることに注意されたい。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（複数可）の指定された位置に従って、明視野を正しい（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し得、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。
【００４６】
結果得られた計算を使用して、最大解像度エネルギー面を生成するには、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なエネルギー面を作り出すことには、課題および斬新さが存在する。
【００４７】
シームレスなエネルギー面の概要
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アプローチ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なエネルギー面を形成し得る。
【００４８】
図３は、かかるエネルギー・リレーシステム３０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３０は、機械的エンベロープ３２に搭載されたデバイス３１を含み得、デバイス３１からエネルギーを伝搬させるエネルギー・リレー要素３３を有する。リレー素子３３は、デバイスの複数の機械的エンベロープ３２が複数のデバイス３１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３４を減らす能力を提供するように構成され得る。
【００４９】
例えば、デバイスの能動領域３１０が２０ｍｍ×１０ｍｍであり、かつ機械的エンベロープ３２が４０ｍｍ×２０ｍｍである場合、各デバイス３１の機械的エンベロープ３２を変化または衝突させずにこれらの素子３３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・リレー要素３３は、２対１の倍率で設計され、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３３は、一緒に結合または溶融され、各デバイス３１間の最低限の継ぎ目間隙３４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３４を達成することが可能になる。
【００５０】
図４は、一緒に形成され、追加の機械的構造体４３０に確実に固定されたエネルギー・リレー要素４１０を有するベース構造体４００の一例を示す。シームレスなエネルギー面４２０の機械的構造体は、複数のエネルギー・リレー要素４１０、４５０を、リレー要素４１０、４５０を搭載するための結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する機能を提供する。いくつかの実施態様では、各リレー要素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なエネルギー面４２０を形成し得る。いくつかの実施態様では、装置４８０は、リレー要素４１０の後部に搭載され、パッシブまたはアクティブ調芯されて、決められた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。
【００５１】
一実施形態では、シームレスなエネルギー面は、１つ以上のエネルギー位置を備え、１つ以上のエネルギー・リレー要素スタックは、第１および第２の側面を備え、各エネルギー・リレー要素スタックは、１つ以上のエネルギー位置とシームレス表示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表示面を形成するように配置され、ここで、終端エネルギー・リレー要素の任意の２つの隣接する第２の側面の端部間距離は、単一のシームレス表示面の幅より大きい距離において２０／４０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知覚可能外形よりも小さい。
【００５２】
一実施形態では、シームレスなエネルギー面の各々は、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・リレー要素を備える。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の法線に対して＋／−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。
【００５３】
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Ｈｏｌｏｄｅｃｋ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。
【００５４】
一実施形態では、シームレスなエネルギー面は、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・リレーで構成される。
【００５５】
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。
【００５６】
コンポーネント操作された構造の導入
横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、横アンダーソン局在を誘発させるエネルギー・リレー要素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。
【００５７】
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ことを意味し得る。
【００５８】
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ー材料のクラッドを除去することである。このクラッドは、ファイバー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。
【００５９】
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の一例の端面図を示し、ここでは、画像が、光ファイバーの固有の特性のためにピクシレーションおよびファイバー・ノイズが現れ得るマルチコア光ファイバー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ーを使うと、リレーされた画像は、離散的なアレイコアの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が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ー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ーパターンを有する傾向がある。
【００６０】
図５Ｂは、横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ー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操作された構造を含むリレーは、横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ーよりも高い、解決可能な解像度の伝搬で光をより有効に輸送する。
【００６１】
コストおよび重量の両方に関して、横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のガラス材料が、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操作された構造を含む。
【００６２】
一実施形態では、横アンダーソン局在を呈するリレー要素は、三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操作された構造を含み得、その複数の構造体は、三次元格子内の横方向平面内の材料波伝搬特性のランダム化された分布、および三次元格子内の長手方向平面内の材料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。
【００６３】
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Ｈｏｌｏｄｅｃｋエネルギー伝搬経路を指向し得る。
【００６４】
一実施形態では、シームレスなエネルギー面は、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の側面を含む横アンダーソン局在エネルギー・リレーで構成される。
【００６５】
一実施形態では、横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・リレー要素として構成されている。
【００６６】
４Ｄ  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ関数に関する考察
ホログラフィックウェーブガイド・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考察されているように、明視野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）、および上記の考察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なエネルギー面を含む。複数のリレー要素を使用して、エネルギー装置からシームレスなエネルギー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なエネルギー面に送達されると、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  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ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  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ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。
【００６７】
エネルギー導波路システムは、４Ｄ  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ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  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ関数の空間座標を表すシームレスなエネルギー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  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ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。
【００６８】
ここで、４Ｄ  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ関数に従って、４Ｄ画像空間における明視野エネルギー面の一例を示した図６を参照する。この図は、エネルギーの光線が視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へのエネルギー面６００のレイ・トレースを示している。図に示すように、各導波路素子６１０は、エネルギー面６００を通るエネルギー伝搬６４０を説明する４次元情報を画定する。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  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ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明視野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。
【００６９】
しかしながら、当業者であれば、明視野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。
【００７０】
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播への手法は、エネルギー抑制要素、および４Ｄ  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ関数により画定された環境の中に、導波路の開口を略平行エネルギーで実質的に満たすことを含み得る。
【００７１】
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とするように、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なエネルギー面に沿って、複数のエネルギー位置に対する所定の４Ｄ関数により画定された固有の方向において、導波路素子の有効開口を通って延在し、かつそれを実質的に満たすように構成されている、各導波路素子に対する複数のエネルギー伝搬経路を画定し得る。
【００７２】
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Ｈｏｌｏｄｅｃｋエネルギー伝搬を指向し得る。
【００７３】
一実施形態では、エネルギー導波路およびシームレスなエネルギー面は、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。
【００７４】
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、非送信ボイド領域を含み、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、もしくは他の幾何学ベース環境を含む任意のシームレスなエネルギー面の向き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。
【００７５】
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。
【００７６】
シームレスなエネルギー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、光ファイバー、シリコン、ガラス、ポリマー、光リレー、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。
【００７７】
Ｈｏｌｏｄｅｃｋ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双方向シームレスなエネルギー面システムの集約
多数のシームレスなエネルギー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、シームレスなエネルギー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。各エネルギー面システムは、双方向Ｈｏｌｏｄｅｃｋ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。
【００７８】
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、カット面、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。
【００７９】
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、ケーブベースのホログラフィー設置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網羅する。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Ｈｏｌｏｄｅｃｋ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。
【００８０】
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要素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、または溶融し、結果としてモジュール式のシームレスなエネルギー導波路システムをもたらす。
【００８１】
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、エネルギー面は、導波路を使って同じエネルギー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、明視野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。
【００８２】
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なエネルギー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  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ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、もしくは音響情報、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。
【００８３】
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の加工特性、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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
いくつかの実施形態では、追加の導波路要素が、エネルギー抑制要素、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、または他の超解像度の目的のために提供し得る。
【００８７】
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決められた平面の最も近いところに焦点を合わせるような調整光学素子（複数可）を含み得る。いくつかの実施形態では、ウェーブガイド・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提示され得る。
【００８８】
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の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、明視野、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、もしくは他のベクトル化された情報、ホログラフィック、または明視野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得、逆光線追跡方法は、特徴付けられた４Ｄ  ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ関数を介して、様々な２Ｄ、立体、マルチビュー、体積、明視野、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、未処理の明視野データセットよりも数桁小さい送信情報となり得る。
【００８９】
明視野およびホログラフィックウェーブガイド・アレイにおけるエネルギーの選択的伝搬
図７は、複数のエネルギー伝搬経路１０８を画定するように動作可能なエネルギー導波路システム１００の一実施形態の上面斜視図を例解する。エネルギー導波路システム１００は、複数のエネルギー伝搬経路１０８に沿ってエネルギーをそこを通って指向させるように構成されたエネルギー導波路のアレイ１１２を備える。一実施形態では、複数のエネルギー伝搬経路１０８は、アレイ１１６の第１の側面上の複数のエネルギー位置１１８を通ってアレイ１１４の第２の側面まで延在する。
【００９０】
図７および図９Ｈを参照すると、一実施形態では、複数のエネルギー伝搬経路１０８の第１のサブセット２９０は、第１のエネルギー位置１２２を通って延在する。第１のエネルギー導波路１０４は、複数のエネルギー伝搬経路１０８のうちの第１のサブセット２９０の第１のエネルギー伝搬経路１２０に沿ってエネルギーを指向させるように構成されている。第１のエネルギー伝搬経路１２０は、第１のエネルギー位置１２２と第１のエネルギー導波路１０４との間に形成された第１の主光線１３８によって画定され得る。第１のエネルギー伝搬経路１２０は、第１のエネルギー位置１２２と第１のエネルギー導波路１０４との間に形成された光線１３８Ａおよび１３８Ｂを含み得、それらの光線は、エネルギー伝搬経路１２０Ａおよび１２０Ｂに沿って第１のエネルギー導波路１０４によって、それぞれ、指向されている。第１のエネルギー伝搬経路１２０は、第１のエネルギー導波路１０４から、アレイ１１４の第２の側面に向かって、延在し得る。一実施形態では、第１のエネルギー伝搬経路１２０に沿って指向されたエネルギーは、エネルギー伝搬経路１２０Ａおよび１２０Ｂとの間に、またはそれらを含めて１つ以上のエネルギー伝搬経路を含み、それらの伝搬経路は、第１の主光線１３８によって第２の側面１１４を通って伝搬された角度に実質的に平行である方向に第１のエネルギー導波路１０４を通って指向されている。
【００９１】
いくつかの実施形態は、第１のエネルギー伝搬経路１２０に沿って指向されたエネルギーが、エネルギー伝搬経路１２０Ａおよび１２０Ｂ、ならびに第１の主光線１３８に対して実質的に平行である方向に第１のエネルギー導波路１０４に退出し得るように構成され得る。第２の側面１１４上のエネルギー導波路素子１１２を通って延在するエネルギー伝搬経路は、実質的に同様の伝搬方向の複数のエネルギー伝搬経路を含むと推定され得る。
【００９２】
図８は、エネルギー導波路システム１００の一実施形態の正面例解図である。第１のエネルギー伝搬経路１２０は、少なくとも第１のエネルギー位置１２２によって決定される、第１のエネルギー導波路１０４から延びる一意の方向２０８に、アレイの第２の側１１４に向かって延び得る。第１のエネルギー導波路１０４は、空間座標２０４により画定され得、少なくとも第１のエネルギー位置１２２により確定されている固有の方向２０８は、第１のエネルギー伝搬経路１２０の方向を画定する角度座標２０６によって画定され得る。空間座標２０４および角度座標２０６は、第１のエネルギー伝搬経路１２０の固有の方向２０８を画定する４次元ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ座標セット２１０を形成し得る。
【００９３】
一実施形態では、第１のエネルギー導波路１０４を通る第１のエネルギー伝搬経路１２０に沿って指向されたエネルギーは、第１のエネルギー導波路１０４の第１の開口１３４を実質的に充填し、エネルギー伝搬経路１２０Ａおよび１２０Ｂとの間に位置し、かつ第１のエネルギー伝搬経路１２０の方向と平行である１つ以上のエネルギー伝搬経路に沿って伝搬する。一実施形態では、第１の開口１３４を実質的に充填する１つ以上のエネルギー伝搬経路は、第１の開口１３４の直径のうちの５０％超を含み得る。
【００９４】
好ましい実施形態では、第１の開口１３４を実質的に充填する第１のエネルギー導波路１０４を通る第１のエネルギー伝搬経路１２０に沿って指向されたエネルギーは、第１の開口１３４の直径のうちの５０％〜８０％を含み得る。
【００９５】
図７および図９Ａ〜図９Ｈを再び参照すると、一実施形態では、エネルギー導波路システム１００は、第１の側面１１６と第２の側面１１４との間のエネルギーの伝播を制限し、隣接する導波路１１２間のエネルギー伝播を抑制するように位置付けられたエネルギー抑制要素１２４をさらに備え得る。一実施形態では、エネルギー抑制要素は、第１の開口１３４を通って延在しない、複数のエネルギー伝播経路１０８の第１のサブセット２９０の一部分に沿ったエネルギー伝播を抑制するように構成される。一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、第１の側面１１６で、エネルギー導波路１１２のアレイと複数のエネルギー位置１１８との間に配置され得る。一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、第２の側面１１４で、複数のエネルギー位置１１８とエネルギー伝播経路１０８との間に配置され得る。一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、第１の側面１１６または第２の側面１１４で、エネルギー導波路１１２のアレイまたは複数のエネルギー位置１１８と直交に配置することができる。
【００９６】
一実施形態では、第１のエネルギー伝搬経路１２０に沿って指向されたエネルギーは、第２のエネルギー導波路１２８を通る第２のエネルギー伝搬経路１２６に沿って指向されたエネルギーと一緒に収束し得る。第１および第２のエネルギー伝搬経路は、アレイ１１２の第２の側面１１４上の位置１３０において収束し得る。一実施形態では、第３および第４のエネルギー伝搬経路１４０、１４１もまた、アレイ１１２の第１の側面１１６上の位置１３２において収束し得る。一実施形態では、第５および第６のエネルギー伝搬経路１４２、１４３もまた、アレイ１１２の第１および第２の側面１１６、１１４との間の位置１３６において収束し得る。
【００９７】
一実施形態では、エネルギー導波路システム１００は、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構造体、例えば、屈折素子、回折素子、反射素子、屈折率分布型素子、ホログラフィック素子、または他の光学素子、少なくとも１つの開口数を含む構造体、エネルギーを少なくとも１つの内部表面から向け直すように構成された構造体、光リレー等などの、エネルギーを指向させるための構造体を備え得る。導波路１１２は、
ａ）屈折、回折、または反射、
ｂ）単層または複合多層素子、
ｃ）ホログラフィック光学素子およびデジタル符号化光学系、
ｄ）３Ｄプリント素子、またはリソグラフィックマスタもしくはレプリカ、
ｅ）フレネルレンズ、回折格子、ゾーンプレート、バイナリ光学素子、
ｆ）レトロ反射素子、
ｇ）光ファイバー、全反射、またはアンダーソン局在化、
ｈ）屈折率分布型光学系、または種々の屈折率整合材料、
ｉ）ガラス、ポリマー、気体、固体、液体、
ｊ）音響導波路、
ｋ）マイクロおよびナノスケール素子、または
ｌ）偏光、プリズム、もしくはビームスプリッタ、などの双方向エネルギー指向構造体もしくは材料のいずれか、または組み合わせを含み得ることを認識されたい。
【００９８】
一実施形態では、エネルギー導波路システムが、エネルギーを双方向に伝搬させる。一実施形態では、エネルギー導波路が、機械的エネルギーの伝搬のために構成されている。一実施形態では、エネルギー導波路が、電磁エネルギーの伝搬のために構成されている。一実施形態では、エネルギー導波路素子内の１つ以上の構造体内、およびエネルギー導波路システムを含む１つ以上の層内で適切な材料特性を絡合すること、層状化すること、反射させること、組み合わせること、または他の方法で供給することによって、エネルギー導波路が、機械的、電磁的、および／または他の形態のエネルギーを同時に伝搬させるように構成されている。
【００９９】
一実施形態では、エネルギー導波路が、４Ｄ座標系内で、ｕおよびｖに対して、それぞれ異なる比率を有するエネルギーを伝搬させる。一実施形態では、エネルギー導波路が、アナモルフィックな関数を使用してエネルギーを伝搬させる。一実施形態では、エネルギー導波路が、エネルギー伝搬経路に沿って複数の素子を備える。一実施形態では、エネルギー導波路が、光ファイバーリレー研磨表面から直接形成されている。
【０１００】
一実施形態では、エネルギー導波路システムが、横アンダーソン局在を呈する材料を含む。一実施形態では、エネルギー導波路システムが、極超音速周波数を伝搬させて立体空間内で触感を収束させる。
【０１０１】
図９Ａ〜図９Ｈは、エネルギー抑制要素１２４の様々な実施形態を例解する。疑義を避けるために明記すると、これらの実施形態は例示目的で提供されており、決して本開示の範囲内で提供される組み合わせまたは実装の範囲を限定するものではない。
【０１０２】
図９Ａは、エネルギー抑制要素２５１が、エネルギー位置１１８の表面に隣接して配置され、特定の屈折、回折、反射、または他のエネルギー変更特性を含む、複数のエネルギー位置１１８の一実施形態を例解する。エネルギー抑制要素２５１は、エネルギー伝播経路２５２に沿ったエネルギーの伝播を抑制することによって、エネルギー伝播経路２９０の第１のサブセットをより狭い範囲の伝播経路２５３に制限するように構成され得る。一実施形態では、エネルギー抑制要素は、１未満の開口数を有するエネルギー・リレーである。
【０１０３】
図９Ｂは、エネルギー抑制構造２５４がエネルギー位置１１８の領域間に直交して配置され、エネルギー抑制構造２５４が吸収特性を呈し、エネルギー抑制構造２５４が、特定のエネルギー伝播経路２５５が抑制されるように、エネルギー伝播経路２５６に沿って画定された高さを有する、複数のエネルギー位置１１８の一実施形態を例解する。一実施形態では、エネルギー抑制構造２５４は、六角形の形状である。一実施形態では、エネルギー抑制構造２５４は、円形である。一実施形態では、エネルギー抑制構造２５４は、伝播経路の任意の方向に沿った形状またはサイズが不均一である。一実施形態では、エネルギー抑制構造２５４は、追加の特性を有する別の構造体内に埋め込まれる。
【０１０４】
図９Ｃは、第１のエネルギー抑制構造２５７が、それを通って伝播するエネルギー２５９を実質的に第１の状態に配向するように構成された、複数のエネルギー位置１１８を例解する。第２のエネルギー抑制構造２５８は、実質的に第１の状態に配向されているエネルギー２５９が、それを通って伝播することを可能にし、第１の状態と実質的に異なるように配向されたエネルギー２６０の伝播を制限するように構成される。一実施形態では、エネルギー抑制要素２５７、２５８は、エネルギー偏光要素対である。一実施形態では、エネルギー抑制要素２５７、２５８は、エネルギー波帯域パス要素対である。一実施形態では、エネルギー抑制要素２５７、２５８は、回折導波路対である。
【０１０５】
図９Ｄは、複数のエネルギー位置１１８のうちのどれを通ってエネルギー伝播経路２６３が延在するかに応じて、エネルギー伝播経路２６３をある程度変更するようにエネルギー抑制要素２６１が構成される、複数のエネルギー位置１１８の一実施形態を例解する。エネルギー抑制要素２６１は、特定のエネルギー伝播経路２６２が抑制されるように、エネルギー伝播経路２６３に沿って均一または不均一にエネルギー伝播経路２６３を変更することができる。エネルギー抑制構造２５４は、エネルギー位置１１８の領域間に直交して配置され、エネルギー抑制構造２５４は、吸収特性を呈し、エネルギー抑制構造２５４は、特定のエネルギー伝播経路２６２が抑制されるように、エネルギー伝播経路２６３に沿って画定された高さを有する。一実施形態では、抑制素子２６１が、視野レンズである。一実施形態では、抑制素子２６１が、回折導波路である。一実施形態では、抑制素子２６１が、湾曲導波路表面である。
【０１０６】
図９Ｅは、エネルギー抑制要素２６４が、吸収特性を提供してエネルギー２６６の伝播を制限しながら、他の伝播経路２６７を通過可能にする、複数のエネルギー位置１１８の一実施形態を例解する。
【０１０７】
図９Ｆは、第１のエネルギー抑制構造２６８が、それを通って伝播するエネルギー２７０を実質的に第１の状態に配向するように構成された、複数のエネルギー位置１１８、および複数のエネルギー導波路１１２の一実施形態を例解する。第２のエネルギー抑制構造２７１は、実質的に第１の状態に配向されているエネルギー２７０が、それを通って伝播することを可能にし、第１の状態と実質的に異なるように配向されたエネルギー２６９の伝播を制限するように構成される。漂遊エネルギー伝播２７２によって例示される、システムを通るエネルギー伝播をさらに制御するために、エネルギー抑制構造２６８、２７１は、エネルギー伝播が正確な伝播経路を維持することを確実にするために、複合エネルギー抑制要素を必要とし得る。
【０１０８】
図９Ｇは、エネルギー抑制要素２７６は、吸収特性を提供してエネルギー伝播経路２７８に沿ったエネルギーの伝播を制限しながら、エネルギー伝播経路２７７に沿った他のエネルギーが、導波路１１２のアレイ内の有効開口２８４のための一対のエネルギー導波路１１２を通過することを可能にする、複数のエネルギー位置１１８の一実施形態を例解する。一実施形態では、エネルギー抑制要素２７６は、黒ブラッククロムを含む。一実施形態では、エネルギー抑制要素２７６は、吸収性材料を含む。一実施形態では、エネルギー抑制要素２７６は、透明画素アレイを含む。一実施形態では、エネルギー抑制要素２７６は、陽極酸化材料を含む。
【０１０９】
図９Ｈは、第１のエネルギー抑制構造２５１が、エネルギー位置１１８の表面に隣接して配置され、特定の屈折、回折、反射、または他のエネルギー変更特性を含む、複数のエネルギー位置１１８および複数のエネルギー導波路１１２を含む一実施形態を例解する。エネルギー抑制構造２５１は、エネルギー伝播経路２７４に沿ったエネルギーの伝播を抑制することによって、エネルギー伝播経路２９０の第１のサブセットをより狭い範囲の伝播経路２７５に制限するように構成され得る。第２のエネルギー抑制構造２６１は、エネルギー伝播経路２７５が複数のエネルギー位置１１８のうちのどれを通って延在するかに応じて、エネルギー伝播経路２７５をある程度変更するように構成される。エネルギー抑制構造２６１は、特定のエネルギー伝播経路２７４が抑制されるように、エネルギー伝播経路２７５を均一または不均一に変更することができる。第３のエネルギー抑制構造２５４は、エネルギー位置１１８の領域間に直交して配置されている。エネルギー抑制構造２５４は、吸収特性を示し、特定のエネルギー伝播経路２７４が抑制されるようにエネルギー伝播経路２７５に沿って画定された高さを有する。エネルギー抑制要素２７６は、吸収特性を提供してエネルギー２８０の伝播を制限しながら、エネルギー２８１の通過を可能にする。類似または非類似の導波路素子１１２の複合システムは、有効な導波路素子開口２８５を複数のエネルギー位置１１８からのエネルギーで実質的に充填し、特定のシステムによって画定されたエネルギーの伝搬経路２７３を変更するように配置されている。
【０１１０】
一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、エネルギー伝播経路を減衰させる、または修正するための構造を備え得る。一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、導波路１１２への、またはそこからのエネルギーの伝播を制限するために、システム内に位置付けられた１つ以上のエネルギー吸収要素または壁を含み得る。一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、導波路１１２への、またはそこからのエネルギーの角度分布を制限するために、システム１００内に位置付けられた、指定された開口数を含み得る。
【０１１１】
一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、１つ以上のエネルギー遮断壁、構造、金属、プラスチック、ガラス、エポキシ、色素、液体、ディスプレイ技術、または他の吸収性もしくは構造材料を含み得、エネルギー位置１２２の平面と、導波路口径のピッチ以下である空隙または構造を有するウェーブガイド・アレイ平面との間の決定された厚さを有する。
【０１１２】
一実施形態では、エネルギー抑制構造１２４は、第１のエネルギー位置１２２に近接して配置され、第１のエネルギー位置１２２に隣接する光リレーフェイスプレートを備える。一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、１つ以上の空間的に一貫性のある、または可変の開口数を備える光リレーフェイスプレートを含み得、開口数値は、導波路１１２への、およびそこからのエネルギーの角度分布を有意に制限する。例えば、開口数の一実施形態は、特定の導波路開口１３４に対して軸外充填率を提供するために、エネルギーの位置と、有効導波路素子サイズ、入射瞳、開口の中心、またはエネルギー伝搬に対する他の物理的パラメータに対して垂直な位置との間に形成された視野の２倍またはほぼ２倍である角度分布を提供するように設計され得る。
【０１１３】
一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、システムを通るエネルギー波の経路を変更して散乱、拡散、迷光、もしくは色収差を減少させるために、バイナリ、屈折率勾配、フレネル、ホログラフィック光学要素、ゾーンプレート、または他の回折光学要素を含み得る。一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、その位置において、またはその周囲に正または負の光学要素を含み得、そこでは、エネルギー伝播経路を変更して導波路開口１３４の充填率をさらに増大させるか、または迷光を減少させる。一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、エネルギー位置１２２、導波路開口１３４の画定された領域、または他の領域の空間的もしくは時間的に多重化された減衰を提供するように設計された第２の能動または受動偏光素子と組み合わされる能動または受動偏光要素を含み得る。一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、エネルギー位置１２２、導波路開口１３４の画定された領域、または他の領域の空間的もしくは時間的に多重化された減衰を提供するように設計された能動または受動開口絞りバリアを含み得る。一実施形態では、エネルギー抑制要素１２４は、以下のいずれかの１つ、またはそれらの任意の組み合わせを含むことが多く（ｍａｎｙ）、それらは、
ａ）物理的なエネルギーバッフル構造体、
ｂ）体積型、テーパ型、またはファセット型の機械的構造体、
ｃ）開口絞りまたはマスク、
ｄ）光リレーおよび制御された開口数、
ｅ）屈折、回折、または反射、
ｆ）レトロ反射素子、
ｇ）単層または複合多層素子、
ｈ）ホログラフィック光学素子およびデジタル符号化光学系、
ｉ）３Ｄプリント素子、またはリソグラフマスタもしくはレプリカ、
ｊ）フレネルレンズ、回折格子、ゾーンプレート、バイナリ光学素子、
ｋ）光ファイバー、全反射、またはアンダーソン局在化、
ｌ）屈折率分布型光学系、または多種の屈折率整合材料、
ｍ）ガラス、ポリマー、気体、固体、液体、
ｎ）ミリ、マイクロおよびナノスケール素子、ならびに、
ｏ）偏光、プリズム、またはビームスプリッタ、である。
【０１１４】
一実施形態では、エネルギー抑制構造１２４は、Ｚ軸に沿ってテーパ形状とされた空隙を形成するように構築され、導波路システムに対する開口絞り位置に到達するにつれ空隙サイズが減少する六角形稠密エネルギー遮断バッフルを含むように構築され得る。別の実施形態では、エネルギー抑制構造１２４は、光リレーフェイスプレートに接合された六角形稠密エネルギー遮断バッフルを含むように構築され得る。別の実施形態では、エネルギー抑制構造１２４は、規定された屈折率で充填された六角形稠密エネルギー遮断バッフルを含むように構築され得、エネルギー波投影の経路をエネルギー導波路アレイに、またはそこからさらに変更し得る。別の実施形態では、回折素子または屈折素子が、定義された導波路規定を用いて、エネルギー遮断バッフルに配置され、取り付けられ、または結合されて、エネルギー導波路素子１１２への、およびそこからのエネルギー投射の経路をさらに変更し得る。別の例では、エネルギー抑制構造１２４は、単一の機械的アセンブリに形成され得、エネルギー導波路アレイ１１２は、組み立てられたエネルギー抑制要素１２４に配置され、取り付けられ、または接合され得る。他の実施態様を利用して、他のエネルギー導波路構成または超解像度考察を可能にし得ることを認識されたい。
【０１１５】
一実施形態では、エネルギー抑制構造１２４は、第１のエネルギー位置１２２に近接して配置され、一般に第１のエネルギー導波路１０４に向かって延在し得る。一実施形態では、エネルギー抑制構造１２４は、第１のエネルギー導波路１０４に近接して配置され、一般に第１のエネルギー位置１２２に向かって延在し得る。
【０１１６】
一実施形態では、エネルギー抑制要素は、電磁エネルギーを抑制するように構成される。いくつかの実施形態では、電磁エネルギーは、波長によって画定され得、波長は、可視光、紫外線、赤外線、またはＸ線からなる群から選択されるレジームに属する。
【０１１７】
一実施形態では、エネルギー抑制要素は、機械的エネルギーを抑制するように構成される。いくつかの実施形態では、機械的エネルギーは、圧力波によって画定され得、波は、触圧波、音響音声振動、または超音波、のうちの１つである。
【０１１８】
一実施形態では、エネルギー抑制要素内の１つ以上の構造内、およびエネルギー導波路システムを備える１つ以上の層内で適切な材料特性を絡合すること、層状化すること、反射させること、組み合わせること、または他の方法で供給することによって、エネルギー抑制要素が、機械的、電磁的、および／または他の形態のエネルギーを同時に減衰させるように構成されている。
【０１１９】
一実施形態では、エネルギー導波路のアレイは、平面、または望ましい形状の曲面を形成するように配設され得る。図１３は、湾曲構成内に配設されたエネルギー導波路１１０２のアレイを特徴とする実施形態１１００の例解図である。
【０１２０】
本開示の実施形態は、可視光、紫外線、赤外線、Ｘ線等を含めて、電磁スペクトルに属する任意の波長のエネルギーを指向させるように構成され得る。また、本開示は、音響振動および触圧波などの他のエネルギー形態も指向させるように構成され得る。
【０１２１】
図１０は、エネルギー導波路システム３００の追加の実施形態の例解図である。エネルギー導波路システム３００は、複数のエネルギー伝搬経路３０４を画定し得、反射器素子３１４の第１の側面３１０上に配置された第１の反射器３０６を含む反射器素子３１４を備え得、第１の反射器３０６は、それを通って形成された１つ以上の開口絞り３１６、および反射器素子３１４の第２の側面３１２上に配置された第２の反射器３０８を含み、第２の反射器３０８は、そこを通って形成された１つ以上の開口絞り３１８を含む。第１および第２の反射器３０６、３０８は、第１および第２の反射器３１６、３１８の開口絞り、および反射器素子３１４の第１の側面３１０上の複数のエネルギー位置３２０を通って延在する複数のエネルギー伝搬経路３０４に沿ってエネルギーを指向させるように構成されている。複数のエネルギー伝搬経路３０４の第１のサブセット３２２が、第１のエネルギー位置３２４を通って延在する。反射器素子３１４は、複数のエネルギー伝搬経路３０４のうちの第１のサブセット３２２の第１のエネルギー伝搬経路３２６に沿ってエネルギーを指向させるように構成されている。
【０１２２】
一実施形態では、第１のエネルギー伝搬経路３２６は、第１のエネルギー位置３２４と、第１の反射器３０６の第１の開口絞り３２８との間に形成された第１の主光線３３８によって画定され得る。第１のエネルギー伝搬経路３２６は、第２の反射器３０８の第１の開口絞り３３０から延在する固有の方向に、反射器素子３１４の第２の側面３１２に向かって、第２の反射器３０８の第１の開口絞り３３０から延在し得、その固有の方向は、少なくとも第１のエネルギー位置３２４によって確定されている。
【０１２３】
一実施形態では、第１のエネルギー伝搬経路３２６に沿って指向されたエネルギーは、第１の反射器３０６の第１の開口絞り３２８、および第２の反射器３０８の第１の開口絞り３３０を実質的に充填する。
【０１２４】
一実施形態では、エネルギー抑制要素３３２は、第１の反射器３０６の第１の開口絞り３２８を通って延在しない、複数のエネルギー伝播経路３０４の第１のサブセット３２２の一部分３５０に沿ったエネルギー伝播を制限するように構成される。
【０１２５】
エネルギーが光であり、エネルギー導波路が完全な放物線構造体を用いて該光を指向させるのに動作可能である一実施形態では、第１の反射器の焦点を通過するか、またはそこから通過するいずれの光線も、光軸に対して平行に反射し、第２の反射器から離れて反射し、次いで逆配向に同じ角度でリレーする。
【０１２６】
一実施形態では、第１の反射器および第２の反射器は、エネルギー情報の様々な倍率を生成するため、かつ／または第２の反射器の表面の上方から視認者が反射情報を視認するときに角度視野範囲を変更するため、異なる焦点距離を有する。開口絞りは、様々な焦点距離に応じて、様々な設計目的のために異なるサイズのものとなり得る。
【０１２７】
両方の反射表面が、円錐形であるか、切子面であるか、非線形形状に湾曲しているか、または他の形状である追加の実施形態が、提供されている。この曲率の設計は、ディスプレイ情報および視認情報が、信号処理を変更または単純化するための非線形関係を有し得ることを確実にするのに重要である。
【０１２８】
一実施形態では、エネルギー導波路は、反射表面プロファイルを動的に変更して、エネルギー導波路システムを通るエネルギーの伝搬経路を変化させることを可能にする可撓性反射表面を含む。
【０１２９】
一実施形態では、以下に限定されないが、反射または光学素子、複屈折材料、液体レンズ、屈折、回折、ホログラフィック等を含む追加の導波路が、エネルギー伝搬経路内のどこにでも配置され得る。この手法を用いると、かかる一実施形態は、視認されたときに視野角が開口絞りよりも著しく異なる位置に存在し、焦点距離が他の方法で提供することになるような設計を提供する。図１１は、この手法のかかる一応用を実証する。
【０１３０】
図１１は、エネルギー導波路システム７００の一実施形態の例解図である。エネルギー導波路システム７００は、第１および第２の反射器７０２および７０４を、それぞれ、備える。第２の反射器７０２の焦点に、追加の光学素子７０６、およびエネルギー位置７０８に対して垂直なエネルギー抑制剤７０７が配置されている。追加の光学素子は、エネルギー導波路システム７００を通って伝搬するエネルギーのエネルギー伝搬経路に影響を及ぼすように設計されている。追加の導波路素子は、エネルギー導波路システム７００内に含まれ得、または追加のエネルギー導波路システムは、エネルギー伝搬経路中に配置され得る。
【０１３１】
一実施形態では、エネルギー導波路素子のアレイは、
ａ）エネルギー導波路のアレイの六角形パッキン、
ｂ）エネルギー導波路のアレイの正方形パッキン、
ｃ）エネルギー導波路のアレイの不規則または半規則的パッキン、
ｄ）エネルギー導波路の湾曲または非平面アレイ、
ｅ）エネルギー導波路の球形アレイ、
ｆ）エネルギー導波路の円筒形アレイ、
ｇ）エネルギー導波路の傾斜した規則的アレイ、
ｈ）エネルギー導波路の傾斜した不規則アレイ、
ｉ）エネルギー導波路の空間的に変化するアレイ、
ｊ）エネルギー導波路の多層アレイ、を含み得る。
【０１３２】
図１２は、エネルギー導波路素子のアレイの正方形パッキン９０１、六角形パッキン９０２、および不規則パッキン９０３との間の相違を強調している。
【０１３３】
エネルギー導波路は、必要に応じて具体的には光リレー素子を含むように、ガラスまたはプラスチック基板上に製造され得、具体的にならびに望ましくは光リレーを含むように、ガラスまたはプラスチック光学素子と一緒に設計され得る。さらに、エネルギー導波路は、複数の伝搬経路もしくは他の列／行、またはチェッカーボードの配向を提供する設計のためにファセット化され得、以下に限定されないが、ビームスプリッタもしくはプリズムによって分離され、またはタイル張りもしくは単一のモノリシックプレートを可能にする導波路構成のためにタイル張りされ、または湾曲配設（例えば、結果的に嵌合するタイルに幾何学的変更を与えるファセット化された円筒形もしくは球形）にタイル張りされた複数の伝搬経路、また以下に限定されないが、球形および円筒形、または特定の用途に必要ないずれの他の任意の幾何学的形状を含む曲面を特に考慮する。
【０１３４】
エネルギー導波路のアレイが湾曲構成を含む一実施形態では、湾曲導波路は、熱処理を介して、または光リレー素子を含むような湾曲面上への直接製造によって製造され得る。
【０１３５】
一実施形態では、エネルギー導波路のアレイは、他の導波路と隣接し得、特定の用途に応じて、壁および／または天井および／または部屋の全体を覆い得る。導波路は、基板を上または下に取り付けるように明示的に設計され得る。導波路は、エネルギー面に直接嵌合するように設計され得、または空隙もしくは他のオフセット媒体を使用してオフセットされ得る。導波路は、恒久的固定具か、または基準素子のいずれかとして能動的もしくは受動的に平面に焦点を合わせる能力を提供する位置合わせ装置を含み得る。説明する形状の目的は、導波路素子および表示画像の法線によって定義された視角の最適化を補助することである。非常に大きなエネルギー面の平面の場合、表面の左端および右端における角度サンプルの大部分は、主に環境に対する視認体積の外側にある。湾曲した輪郭および湾曲した導波路を有するその同じエネルギー面に対して、これらの伝搬光線のより多くを使用して収束体積を形成する能力は、大幅に増大する。しかしながら、これは、軸外の場合には、有効な情報を犠牲にしている。設計に関する用途の特異性は、一般に、提案された設計のうちのどれが実施されるかを決定する。さらに、導波路は、規則的、階段的、または領域的な素子構造体と一緒に設計され得、それらの構造体は、追加の導波路素子と一緒に製造され、所定の導波路軸に向かってその素子を傾斜させる。
【０１３６】
エネルギー導波路がレンズである実施形態では、その実施形態は、凸型および凹型の小型レンズの両方を含み得、光リレー表面上にレンズを直接製造することを含み得る。これは、破壊的または加法的小型レンズ製造プロセスを必要とし、形成または刻印するための材料の除去、および小型レンズプロファイル、またはこの表面に直接製造される直接レプリカを含み得る。
【０１３７】
一実施形態は、追加のエネルギー伝搬最適化および角度制御を提供する多層導波路設計を含み得る。上記のすべての実施形態は、単独で、またはこの手法と連係して一緒に組み合わせられ得る。一実施形態では、第１の導波路素子上の傾斜導波路構造体、および第２の導波路素子のための領域的に変化する構造体を有する多層設計が、考えられ得る。
【０１３８】
一実施形態は、単一の導波路として一緒に接合された素子毎または領域毎の液体レンズ導波路の設計および製造を含む。この手法の追加の設計は、ウェーブガイド・アレイ全体を同時に修正することができる単一の複屈折または液体レンズ導波路電池を含む。この設計は、導波路を再設計することなく、システムの有効導波路パラメータを動的に制御する能力を提供する。
【０１３９】
本明細書で提案された開示の任意の組み合わせを用いて、光を指向させるように構成された一実施形態では、壁掛け２Ｄ、明視野、またはホログラフィックディスプレイを生成することが可能である。この壁掛け構成は、視認者が、設計された表示面の前方または後方において浮遊し得る画像を見ているように設計されている。この手法を用いると、光線の角度分布は、均一となり得るか、または特定のディスプレイ要件に応じて空間内の任意の特定の場所において密度の増大をもたらし得る。このようにして、導波路を、表面プロファイルの関数として角度分布を変更するように構成することが可能である。例えば、表示面および平面ウェーブガイド・アレイに垂直な所与の距離に対して、光学的に完全な導波路は、ディスプレイに対する所与の垂直距離に沿った光線分離距離内で漸増するディスプレイの垂直中心における密度を増大させるであろう。逆に、視認者が、両目とディスプレイの中心点との間の距離を維持するディスプレイの周りを半径方向に光線を視認する場合、視認された光線は、視野全体にわたって一貫した密度を維持するであろう。予想される視認条件に応じて、導波路関数を変更して任意の潜在的な光線分布を生成し、かかる任意の環境に対して視認経験を最適化することによって、各素子の特性が最適化され得る。
【０１４０】
図１４は、単一の導波路素子関数１２０２が半径方向の視認環境１２０６にわたってエネルギー１２０４の同一分布をどのように生成し得るかを強調する実施形態１２００の例解図であり、同じ導波路素子関数１２０２は、導波路表面１２１０に対して一定であり、かつ平行である距離１２０８において伝搬される場合、導波路表面の導波路素子中心１２１２における密度が増大し、かつ導波路表面の中心１２１２からさらに遠ざかると、密度が減少するように見えるであろう。
【０１４１】
図１５は、導波路素子関数１３０２が、導波路表面１３０６と平行である一定の距離１３０４において均一な密度を呈する構成を例解する実施形態１３００の例解図であり、この均一な密度は、導波路表面１３０６の中心の周りの半径１３０８の周りで測定される場合、導波路表面１３０６の中心１３１０において、同時に、見かけ上一層小さい密度を生成する。
【０１４２】
フィールド距離にわたってサンプリング周波数を変化させる導波路関数を生成するための能力は、様々な導波路の歪み特性であり、当技術分野において知られている。従来、導波路関数に歪みが含まれることは、望ましくないが、導波路素子設計の目的のためには、これらはすべて、必要とされる特定の視認体積に応じてエネルギーの伝搬をさらに制御および分配する能力に対する利点として主張される特性である。それは、視認体積の要件に応じてウェーブガイド・アレイの全体にわたって複数の関数もしくは複数の層、または関数の勾配を追加することを必要とし得る。
【０１４３】
一実施形態では、それらの関数は、エネルギー面および／またはウェーブガイド・アレイの湾曲表面によってさらに最適化され得る。エネルギー面自体に対する主光線角度の法線の変動は、効率をさらに増大させ、平面と異なる関数を必要とし得るが、導波路関数の勾配、変動、および／または最適化は、依然として適用する。
【０１４４】
さらに、導波路の縫い合わせ方法論を考慮して得られた最適化ウェーブガイド・アレイを利用すると、導波路およびシステムの各々をタイル張りすることによって導波路の有効サイズをさらに増大させ、所望の任意のサイズまたは形状因子を生成することが可能になる。ウェーブガイド・アレイは、任意の２つの別個の基板の間に生成された反射、機械的継ぎ目における見かけのコントラストの差異、または非正方形格子パッキンスキーマの任意の形成によって、エネルギー面と異なる継ぎ目アーチファクトを呈し得ることに留意することが重要である。この効力を弱めるため、より大きい単一の導波路が生成され得るか、屈折率整合材料が任意の２つの表面の縁部の間に利用され得るか、または規則的な導波路格子構造を使用して、要素が２つの導波路表面の間で分割されないことを保証し得、かつ／またはエネルギー抑制要素と、非正方形導波路格子構造に沿った継ぎ目との間の正確な切断が利用され得る。
【０１４５】
この手法を用いると、部屋スケール２Ｄ、明視野、および／またはホログラフィックディスプレイを製造することが可能である。これらのディスプレイは、大きな平面または湾曲壁にわたってシームレスであり得、すべての壁を立方体で覆うように生成され得、または、円筒形もしくは球形を形成してシステム全体の視野角効率を増大させる湾曲構成で生成され得る。
【０１４６】
別の方法として、伝搬されたエネルギーをゆがませ、必要な視野角内において望ましくない領域を仮想的に除去して、エネルギー伝搬の不均一な分布をもたらす導波路関数を設計することが可能である。これを達成するため、トーラス（Ｔａｕｒｕｓ）形状の光学プロファイル、環状レンズ、同心レンズアレイ、フレネルまたは回折機能、バイナリ、屈折、ホログラフィック、ならびに／または、より大きな開口およびより短い焦点距離（本明細書では、「フレネル小型レンズと呼ばれる」）を可能とし、単一もしくはマルチ素子（もしくは多重シート）フレネルウェーブガイド・アレイを実際に形成する能力を提供し得る任意の他の導波路設計を実施し得る。これは、導波路構成に応じて、追加のウェーブガイド・アレイを含む追加の光学系と組み合わせてもされなくてもよい。
【０１４７】
広いエネルギー伝搬角度（例えば、１８０度）を生成するため、極めて低い有効Ｆナンバ（例えば、＜ｆ／０．５）が必要であり、４Ｄ「ディスクフリッピング」が起こらないこと（１つの導波路からの光線が、任意の第２の導波路素子の望ましくないエネルギー位置の下部を見る能力）を確実にするため、焦点距離が、必要とされる視野角に適切にほぼ整合され得ることがさらに必要である。これは、約１６０度視認体積を生成するためには、約ｆ／０．１７レンズ、およびほぼ整合された約０．１７ｍｍの焦点距離が必要となることを意味する。
【０１４８】
図１６は、複数のエネルギー導波路が回折導波路素子１４０２を含む実施形態１４００を例解し、明示的に画定された位置１４０６にエネルギーの光線を同時に指向させながら、実質的に極めて短い焦点距離、および低いｆ／ナンバを生成する修正されたフレネル導波路素子構造体１４０４に対する１つの提案された構造体を実証している。
【０１４９】
図１７は、複数のエネルギー導波路が素子１５０２を備える実施形態１５００を例解し、かかる導波路構成１５０６がアレイ内でどのように使用され得、所望の視認体積１５０４に対して光線伝搬の全密度を提供するかを実証している。
【０１５０】
提案された修正導波路構成のさらなる実施形態は、直径Ｘを有する１個当たりのリングピッチの所定量により分割された屈折率を有する、横方向配向もしくは長手方向配向のどちらか一方、またはそれらの両方に沿って、半径方向対称もしくは螺旋リング、または２つ以上の材料の勾配を生成する方法を提供しており、ここでＸは一定でも可変でもよい。
【０１５１】
さらなる実施形態では、すべての光線の等しい、または非線形な分布は、壁掛けおよび／またはテーブル取り付け型導波路構造体に対して修正された導波路構成、ならびに複数の導波路がタイル張りされている導波路構造体をベースとするすべての部屋または環境の有無にかかわらず、生成されている。
【０１５２】
ウェーブガイド・アレイを用いると、ディスプレイ自体の表面に配置されていない位置において空間内に収束する投射光の平面を生成することは可能である。これらの光線を光線追跡することによって、包含される幾何学的形状、および収束光線がスクリーン内（視認者から離れている）、ならびにスクリーン外（視認者に向かって）の両方、または両方同時にどのように現れ得るかを明確に見ることができる。平面が、伝統的なウェーブガイド・アレイ設計を有する平面ディスプレイ上で視認者から離れるように移動するにつれ、その平面は、その視点の円錐台と共に成長する傾向があり、寄与する照明源の数に応じてディスプレイ自体の物理的なフレームによって遮られるようになり得る。対照的に、平面が、伝統的なウェーブガイド・アレイ設計を有する平面ディスプレイ上で視認者に向かって移動するにつれ、その平面は、その視点の円錐台と共に縮む傾向があるが、視認者が、目に対してエネルギーを示す角度にいる限り、特定の位置におけるあらゆる角度から視認可能であり、仮想平面は、視認者と能動ディスプレイ領域との間に作り出される角度を越えて移動することはない。
【０１５３】
一実施形態では、視認された２Ｄ画像または複数の画像は、スクリーン外に示される。別の実施形態では、視認された２Ｄ画像または複数の画像は、スクリーン内に示される。別の実施形態では、視認された２Ｄ画像または複数の画像は、スクリーン内および／またはスクリーン外に同時に示される。別の実施形態では、視認された２Ｄ画像または複数の画像は、他の立体素子と組み合わせて示されるか、または他のグラフィック設計もしくはインタラクティブな理由により文字として示される。さらに別の実施形態では、視認された２Ｄ画像または複数の画像は、Ｘ個およびＹ個の導波路要素の物理的な数よりも高い有効２Ｄ解像度で示され、光線が物理的要素よりも高い空間内密度で収束する能力により、他の方法で提案するであろう。
【０１５４】
この手法の新規性は、立体画像化の可能性、ならびに極めて高解像度の２Ｄ画像の両方を生成するホログラフィックディスプレイを製造することが完全に可能であることであり、その結果、平面画像と立体画像との間をシームレスに移動したり、または他の興味深い効果を生成するために、ディスプレイ内の導波路に対してさらなる機械的もしくは電子的デバイス、または変更を必要としない。
【０１５５】
この特性を用いると、ある特定の照明源をプログラムで分離して、ディスプレイに対して明示的な角度においてのみ視覚可能である視認者に示すことが可能になる。
【０１５６】
一実施形態では、単一ピクセルまたは群ピクセルが、視認者の目に対して三角形になる角度で各導波路素子下で照射され、空間内の視認者のその位置からしか視認できない画像を示す。
【０１５７】
別の実施形態では、第２の照明源または群の照明源が同時に示され、第２の視認者しか視認できない位置に対して三角形を成し、第１の視認者に示された第１の画像と同じ、または異なり得る画像を含む。疑義を避けるため、これは、Ｘ個のアドレス指定可能な視点とし得、ここで、Ｘは、１つ以上となり得る個々にアドレス指定可能な視点の数を代表している。
【０１５８】
別の実施形態では、これらの画像は、目、網膜、物体などの追跡センサ、および当技術分野で既知のアルゴリズムで示され、照明されたピクセル位置を動的に変化させて、視認者と各導波路素子下のピクセルとの間の三角形を成す位置に画像を動的に示す。これは、１人以上の視認者にも適用され得る。追跡は、２Ｄプロセスとして、もしくは３Ｄ／立体プロセスとして、または当技術分野で既知の他の深度検知技術を利用して実現され得る。
【０１５９】
一実施形態では、第１の領域および第２の領域の両方のプロファイルが、放物線であり、第１の領域の焦点は、第２の領域の頂点に位置し、第２の領域の焦点は、第１の領域の頂点に位置し、表示面は、第２の領域の頂点に位置した開口部に位置し、表示面の直径に等しい開口部は、第１の領域の頂点に位置した第２の領域の頂点に示されている。この手法を用いると、表示面画像は、任意の物理的な表面なしに表面の上方に浮遊するように現れ、そのとき、軸外の視点から第２の領域の焦点を通過する視認された光線は、第２の領域表面外に、かつ第１の表面と平行にならず、次いで視認位置から同じ角度で、第１の領域から表示面へ逆の配向に反射する。
【０１６０】
一実施形態では、各々が交互反射器の頂点に位置する焦点を有する２つの反射領域、第２の領域の頂点に位置する表示面、および表示面の仮想画像を生成する第１の領域に位置して示された表示面の直径に等しい開口部を含む。ウェーブガイド・アレイ、ホログラフィック、または明視野ディスプレイが利用される場合には、視認された画像は、ホログラフィックデータの性質を保持するだけでなく、物理的な表示面なしで空間内に浮遊するように見えるであろう。
【０１６１】
別の実施形態では、２つの領域の焦点位置は異なり、拡大画像または縮小画像を生成する。第２の実施形態では、領域は、一致する焦点距離を有し、倍率が増大した仮想画像を生成するために、焦点距離よりも大きい距離によってオフセットされている。
【０１６２】
別の実施形態では、放物線プロファイルが、特定の形状に適用するように製造され、その形状は、結果としてディスプレイからの視認された位置と異なり、様々な表示面の幾何学的形状、または他の必要な視野角もしくは条件に対応する。
【０１６３】
別の実施形態では、領域は、単一の表面としてではなく、ファセット領域によって光線を別個に伝搬させるために複数のファセットを包含する。
【０１６４】
別の実施形態では、反射表面は、エネルギー面のＣＲＡが１つ以上の表面に適用される湾曲から可能な視野角度を超えるように、エネルギー・リレーで形成され、そうでなければ反射表面であったはずの第１の表面が、ある特定の幾何学的プロファイルを有し、導波路素子の交互する端部における第２の表面は、ある特定の幾何学的プロファイルを有し、累積的に、それらの表面は、視認者の位置からのエネルギーを反射し、第２の表面におけるエネルギー面パネルの追加が実施され得、それによって、視認者の直接位置から視認できないエネルギー情報を提供するが、１つ以上の反射表面、および最終的に視認されるデータに対応する反射画像データを計算するのに必要な関連較正プロセスを介してエネルギー情報を間接的に提供し得る。
【０１６５】
４次元エネルギーフィールドパッケージアセンブリ
４Ｄエネルギー投影システムのための大きい表示面は、解像度および継ぎ目が挙げられるがこれらに限定されない、いくつかの課題を示す。本開示のリレー要素の実施形態は、本開示の原理に従って４Ｄエネルギー投影の継ぎ目の知覚を低減させる、または除去する実施形態を可能にし得る。本開示の４次元（４Ｄ）エネルギーフィールドパッケージアセンブリはまた、いくつかの実施形態が、４Ｄエネルギーシステムの継ぎ目を低減させる、または除去することも可能にし得、本開示のリレー要素の代わりに、またはそれと協働して使用され得る。本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージのいくつかの実施形態によって可能になる追加の可能な利点は、モジュール式構造によってより容易にディスプレイ壁が構築および維持され得ることである。
【０１６６】
従来の２Ｄビデオ壁は、継ぎ目が視認者の体験にどのくらい負の影響を及ぼし得るかを示す。個々のディスプレイユニットは、より大きい壁サイズのディスプレイに組み立てられる。壁サイズのディスプレイのディスプレイユニット間の空間は、規則的な視覚距離で容易に視覚可能である線または継ぎ目をディスプレイ内に出現させる。
【０１６７】
図１８Ａは、ＬＥＤビデオ壁の継ぎ目間隙の可視性を部分的に緩和する１つの技術を表す。かかる装置では、ディスプレイのための光源を生成するＬＥＤ１８００２Ａが低減され、黒筐体１８００４Ａ内に封入される。ＬＥＤ１８００２Ａを取り囲む黒領域１８００４Ａは、隣接するディスプレイユニット間の空間（図１８Ａの図示せず）によって作成される継ぎ目よりも大きくなり得る。継ぎ目は、ＬＥＤ１８００２Ａ間の黒領域１８００４Ａ内に本質的に隠され、それによって、シームレス表示面の外観を作成することができる。
【０１６８】
図１８Ｂは、この技術をさらに示す。図１８Ｂは、第１のＬＥＤパネル１８００２Ｂおよび第２のＬＥＤパネル１８００４Ｂを表す。各パネルは、等しいＬＥＤパッケージ幅１８００８Ｂを有する、３つのＬＥＤパッケージ１８００６Ｂを備える。ＬＥＤパッケージ１８００６Ｂは、ダイオード１８０１０Ｂおよび黒領域１８０１２Ｂを含む。ＬＥＤパッケージ１８００６Ｂの実際のＬＥＤダイオード１８０１０Ｂの幅は、１８０１１Ｂで示す。そして、ＬＥＤパネル１８００２Ｂ、１８００４Ｂの間の間隙は、１８００１４Ｂで示す。個々の照明要素１８０１０Ｂ間に十分な平均空間を導入することによって、隣接するＬＥＤパネル１８００２Ｂ、１８００４Ｂの間に目立った間隙を生じさせることなく、一方で、十分に遠方距離から視認したときに十分な解像度を提供しながら、継ぎ目を導入することができる。
【０１６９】
図１８Ｂに示される手法の効果は、十分に遠く離れて視認する場合には十分であるが、これらのビデオ壁の製造には、非常に大きい労力を要する。今日市販されている最高密度のＬＥＤは、約０．９ｍｍであり、これは、シリコン媒体で達成可能なピクセルよりも数桁大きい。
【０１７０】
図１９は、シリコン媒体プロセスを使用して作成された様々なピクセルパターンを示す。示されるパターンは、それらの高密度のため、シームレスになり得ない。しかし、本開示の装置の実施形態は、より大きい表面の周りに均一に分散させた、より低解像度のマイクロディスプレイ（または他のエネルギー装置）を活用することを可能にし得る。かかる実施形態では、個々のディスプレイは、１つ以上の導波路に加えて、独立した一群の４Ｄ関数として実装することができる。この構造によって、個々のエネルギー装置の各々を取り囲む暗領域を収容し、より低解像度の４Ｄ関数（「ダイオード」に相当する）の高密度のアレイの製造を可能にする。これは、隣接するパネル間の継ぎ目を、従来のビデオ壁よりも視覚し難くし、一方で、カスタムエネルギー・リレーシステムを伴わずに、必要とされる解像度を提供することを可能にする。
【０１７１】
図２０は、４Ｄ関数に従って複数のエネルギー位置から提供されるエネルギーを指向するための４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ２００００の一実施形態を示す。図２０では、電子機器回路２０００２は、各々がエネルギー源システム２０１１３、１つ以上の導波路２０００６、および随意に開口拡大導波路２０００８を含む、一連のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２００１４を動作させ得る。一実施形態では、各エネルギー源システム２０１１３は、エネルギーを１つ以上のエネルギー位置２０００５に提供するように構成される。各エネルギー位置２０００５からのエネルギーは、導波路２０００６で受信して、少なくとも部分的にエネルギー位置２０００５の位置に対応する角度で投影することができる。各エネルギー伝播経路２００１０と関連する２つの角座標が存在し、各エネルギーフィールドパッケージの各導波路２０００６は、２Ｄ空間座標によって識別し、およびそれと一緒にこれらが４Ｄ座標セットを形成し得る。最終結果として、各エネルギーフィールドパッケージ２００１４が、パッケージ内の各導波路に対して４Ｄエネルギーフィールド座標を含むことになる。多数のエネルギーフィールドパッケージ２００１４を使用して、本開示による４Ｄエネルギーフィールドディスプレイを形成することができる。
【０１７２】
一実施形態では、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ２００００は、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー導波路の一方の側面（例えば、第１の側面）に配置された拡大導波路を含む。別の実施形態では、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ２００００は、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー導波路の対向側面（例えば、第２の側面）に配置された拡大導波路を含む。
【０１７３】
いくつかの実施形態では、エネルギー源システム２０１１３は、エネルギーを出力するように構成された、当技術分野で知られる任意の源であり得る、複数のエネルギー源２０００４を含み得る。いくつかの実施形態では、図２０に示すように、エネルギー位置２０００５は、エネルギー源２０００４と同じ位置に配置される。他の実施形態では、１つ以上のエネルギー位置２０００５は、エネルギー源２０００４の表面に配置され得る。いくつかの実施形態では、エネルギー源システム２０１１３は、リレーを通してエネルギー源３１０からリレーの表面３５０の複数のエネルギー位置にエネルギーを案内する、図３に表されるようなリレーシステムをさらに含み得る。理解されるように、エネルギー源システム２０１１３は、本開示の他の部分で考察され、当技術分野で知られている他の種類のリレーまたはリレー配置を含み得る。特に記述がない限り、エネルギー源システム２０１１３のすべての実施形態は、本開示の３Ｄ印刷システムのすべての実施形態と組み合わせられ得る。理解されるように、異なる実施形態は、電磁気、機械的、または音響エネルギーが挙げられるがこれらに限定されない、異なる種類のエネルギーを利用し得る。
【０１７４】
図２１は、４つの隣接するパネル２１００６、２１００８、２１０１０、および２１０１２を有する、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ２１０００の一実施形態を示す。パネル２１００６、２１００８、２１０１０、および２１０１２は、少なくとも１つの境界２１００４を有する、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２１００２を含み得る。一実施形態では、境界２１００４は、機械的エンベロープ間の分離を増加させ、隣接するパネル２１００６、２１００８、２１０１０、および２１０１２間の継ぎ目を低減させるように構成された、黒領域２１００４を有し得る。図２１では、パッケージ幅は２１０１４で示され、一方で、より小さい４Ｄ関数幅２１０１６（本質的に「ダイオード」またはエネルギー導波路であるが、ホログラフィック解像度を有する）が示される。破線２１０１８は、パネル２１００６、２１００８、２１０１０、および２１０１２間の有効な誇張した継ぎ目間隙２１０１８を示す。
【０１７５】
いくつかの実施形態では、本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ２１０００は、異なる形状およびサイズで形成された複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２１００２を含み得る。複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２１００２は、そのいくつかを本出願の他の場所で考察する異なる環境または用途に対する４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ２１０００の異なる配置を可能にするように構成され得る。
【０１７６】
いくつかの実施形態では、境界２１００４は、共通のマウント２１００１に取り付けられたときに複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２１００２の少なくとも１つのエネルギー導波路を均一に分離するように構成される。他の実施形態では、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２１００２の少なくとも１つのエネルギー導波路間の距離は、４Ｄエネルギーフィールドの継ぎ目を防止し得る。さらにいくつかの他の実施形態では、複数の４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２１００２は、マウント２１００１に取り付けて、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２１０００のグリッドを形成し得る。
【０１７７】
図２２は、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー放出コンポーネント２２０００の一実施形態を表す。一実施形態では、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、エネルギーフィールドを生成するために必要なエネルギー位置２２００２にエネルギーを提供する、複数のエネルギー源を含む。異なる実施形態では、エネルギー源は、異なる種類の源を含み得る。一実施形態では、エネルギー源は、ＬＥＤであり得る。他の実施形態では、エネルギー源は、ＯＬＥＤ、ＡＭＯＬＥＤ、ＴＯＬＥＤＳ、または当技術分野で知られる他の源であり得る。いくつかの実施形態では、１つを超える種類のエネルギー源が、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージで使用され得る。一実施形態では、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、パッケージの各々またはいくつかが異なる種類のエネルギー源を利用し得る、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージを含み得る。例えば、電磁エネルギーを生成するエネルギー源２２００２が採用され得る。他の例では、機械的または音響エネルギーを生成するエネルギー源が利用され得る。さらにいくつかの他の実施形態では、とりわけ電磁気、機械的、または音響エネルギーを生成することが可能なエネルギー源２２００２の混合物が存在し得る。特に記述がない限り、本開示のエネルギー源の異なる実施形態は、本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリのすべての異なる実施形態と組み合わせられ得る。
【０１７８】
一実施形態では、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、複数のエネルギー位置２２００２からのエネルギーを、エネルギー導波路２２００４の第１の側面２２００６の複数のエネルギー位置２２００２を通って、および導波路開口２２０２０を通って延在する複数のエネルギー伝播経路に沿って、エネルギー導波路２２００４の第１の側面２２００６からエネルギー導波路２２００４の第２の側面２２００８に指向するために、エネルギー導波路２２００４を含み得る。例えば、エネルギー位置２２００２Ａは、導波路２２００４の他方の側面２２００８の伝播経路２２０２８に指向されるエネルギー光線２２０１０を生成する。伝播経路２２０２８は、開口全体２２０２０にわたってエネルギーを含み、光線２２０２６Ａおよび２２０２６Ｂによって表される１次元の境界を有し得る。一実施形態では、伝播経路２２０２８は、開口２２０２０を実質的に充填し得る。図２２は、１つのエネルギー伝播経路２００２８のみを表しているが、本開示の実施形態は、多数の追加の伝播経路が、追加のエネルギー位置から導波路２２００４を通って延在することを可能にすることが理解されるであろう。言い換えれば、複数のエネルギー位置２２００２から延在する複数のエネルギー伝播経路２２０２８が存在し得る。一実施形態では、１つの伝播経路２２０２８が、各源位置２２００２から延在し得る。いくつかの実施形態では、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、エネルギー導波路２２００４の位置に対するエネルギー位置２２００２の位置によって少なくとも部分的に決定され得る方向を有する、数千のエネルギー位置２２００２および数千の対応する伝播経路２２０２８を含み得る。
【０１７９】
いくつかの実施形態では、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、異なる種類の導波路２２００４を利用し得る。異なる種類のエネルギーを投影するシステムには、異なる種類の導波路２２００４が必要とされ得る。例えば、電磁エネルギーフィールドを投影する実施形態は、レンズなどの、電磁エネルギーを指向するように構成された導波路２２００４を利用し得る。同様に、機械的エネルギーを投影する実施形態は、機械的エネルギーを指向するように構成された導波路２２００４を利用し得る。そして、電磁エネルギーおよび機械的エネルギーを投影する実施形態は、機械的エネルギー、電磁エネルギーのいずれかまたは両方を指向するように構成された導波路２２００４を含み得る。本開示の他の場所で説明する導波路構造のいずれかは、とりわけ、レンズおよび反射要素を有する導波路２２００４を含む、図９〜図１１および図１３〜図１６に関して考察する導波路構造が挙げられるがこれらに限定されない、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの実施形態で利用することができる。いくつかの実施形態では、異なる導波路２２００４は、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリのすべての異なる実施形態と組み合わせられ得る。
【０１８０】
４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの一実施形態では、２２０２８などの複数のエネルギー伝播経路は、エネルギー導波路２２００４の第２の側面２２００８から、導波路２２００４に対するエネルギー位置２２００２Ａによって少なくとも決定される一意の方向に延在する、２０００２Ａなどの複数のエネルギー位置を通って延在し得る。
【０１８１】
別の実施形態では、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドのエネルギー導波路２２００４は、開口２２０２０を含み、この開口では、光線２２０２６Ａおよび２２０２６Ｂ、光線２２０２６Ａおよび２２０２６Ｂによって示される１次元の境界を有する、２２０２８などの各エネルギー伝播経路が、エネルギー導波路２２００４の開口２２０２０を実質的に充填することが可能である。これはまた、図７の開口１３４も参照して説明され得る。本明細書で考察するように、および同様に図７の開口１３４を参照して、エネルギーは、伝播経路２２０２８に沿って、光線２２０２６Ａと２２０２６の間の領域２２０２４内に伝播し得る。
【０１８２】
上で考察したように、および図７を参照すると、第１のエネルギー伝播経路１２０に沿って指向されたエネルギーは、第２のエネルギー導波路１２８を通る第２のエネルギー伝播経路１２６に沿って指向されたエネルギーと一緒に収束し得る。第１および第２のエネルギー伝搬経路は、アレイ１１２の第２の側面１１４上の位置１３０において収束し得る。一実施形態では、第３および第４のエネルギー伝搬経路１４０、１４１もまた、アレイ１１２の第１の側面１１６上の位置１３２において収束し得る。一実施形態では、第５および第６のエネルギー伝搬経路１４２、１４３もまた、アレイ１１２の第１および第２の側面１１６、１１４との間の位置１３６において収束し得る。
【０１８３】
同様に、４Ｄエネルギーフィールドパッケージの実施形態の導波路からの伝播経路上のエネルギーが収束し得る。いくつかの実施形態では、複数４Ｄエネルギーフィールドパッケージの第１のエネルギー伝播経路に沿って指向されるエネルギーは、複数の４Ｄエネルギーフィールドパッケージの第２のエネルギー伝播経路に沿って指向されるエネルギーと収束し得る。他の実施形態では、第１および第２のエネルギー伝播経路は、エネルギー導波路の第２の側面上の位置において収束する。そして、さらにいくつかの他の実施形態では、第１および第２のエネルギー伝播経路は、エネルギー導波路の第１の側面上の位置において収束する。
【０１８４】
一実施形態では、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２００１４の複数のエネルギー伝播経路２００１２のうちの少なくとも１つのエネルギー伝播経路２００１０は、複数モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２００１４の複数のエネルギー伝播経路２００１２のうちの少なくとも１つの他のエネルギー伝播経路２００１６に沿って指向されるエネルギーと収束し得る。一実施形態では、少なくとも１つの第１のエネルギー伝播経路および少なくとも１つの他の第１のエネルギー伝播経路は、エネルギー導波路の第１の側面上の位置において収束し得る。別の実施形態では、少なくとも１つの第１のエネルギー伝播経路および少なくとも１つの他の第１のエネルギー伝播経路は、エネルギー導波路の第２の側面上の位置において収束し得る。さらに別の実施形態では、少なくとも１つの第１のエネルギー伝播経路および少なくとも１つの他の第１のエネルギー伝播経路は、エネルギー導波路の第１および第２の側面間の位置において収束し得る。いくつかの他の実施形態では、４Ｄ座標セットは、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの第１のエネルギー伝播経路を一意的に識別する。さらに、４Ｄ座標セットはまた、エネルギー導波路の第２の側面から延在する、第２、第３、第４、または任意の数の伝播経路を一意的に識別し得る。
【０１８５】
図２２に表されるようないくつかの実施形態では、エネルギー導波路２２００４は、円形であり得、開口２２０２０は、円形であり得る。他の実施形態では、エネルギー導波路２２００４は、他の形状およびサイズを有し得る。一例では、エネルギー導波路２２００４は、長方形であり得、一方で、対応する開口２２０２０は、別の形状であり得る。言い換えれば、エネルギー導波路２２００４および対応する開口２００２０は、同じまたは類似する形状および／またはサイズを有する必要はない。いくつかの実施形態では、電磁エネルギーのためのエネルギー導波路は、正方形に切断したレンズであり得、開口は、同様に正方形であり得るか、または円形であり得る。
【０１８６】
一実施形態では、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、多数のエネルギーフィールド導波路を含み得る。上で考察したように、各導波路の位置は、４Ｄエネルギーフィールド座標セットの２Ｄ空間座標を含み得る。多数のエネルギー導波路を含むモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの実施形態は、本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの任意の実施形態と組み合わせられ得る。いくつかの実施形態では、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、２つ、４つ、８つ、１６個、または任意の他の数のエネルギー導波路を含み得る。
【０１８７】
一実施形態では、エネルギー伝播経路２２０２８は、エネルギー位置２２００２Ａとエネルギー導波路２２００４上の位置との間に形成される、放射形対称を有する導波路２２００４の中央であり得る主光線２２０２８によって画定され得る。図２２に表すように、主光線２２０２８は、伝播経路２２０２８を占有し得るので、これらは、同じ数字で参照される。主光線２２０２８は、所与のエネルギー源位置の導波路からのエネルギーの伝播方向を決定し得、少なくとも図７を参照して、本開示の他の場所で考察する。一実施形態では、主光線エネルギー伝播経路２２０２８に沿って指向されるエネルギーは、少なくとも図７に関するものが挙げられるがそれに限定されない、本開示で考察する第１の主光線２２０２８と実質的に平行である方向にエネルギー導波路２２００４を通して指向される１つ以上のエネルギー光線２２０２６Ａ、２２０２６Ｂを含み得る。図２１〜図２２は、本開示の実施形態を限定するものではなく、例示の目的で提供されることが理解されるであろう。
【０１８８】
一実施形態では、上で考察し、図２２に示すものに類似して、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリは、反射要素を有するエネルギー導波路を含み得、この反射要素は、エネルギー導波路の第１の側面に配置された第１の反射器であって、そこを通して形成された１つ以上の開口絞りを有する、第１の反射器と、エネルギー導波路の第２の側面に配置された第２の反射器であって、そこを通して形成された１つ以上の開口絞りを有する、第２の反射器と、を有する。別の実施形態では、アセンブリは、第１および第２の反射器の１つ以上の開口絞りのサイズが一定であり得る反射要素を含み得る。さらに別のものでは、アセンブリは、第１および第２の反射器の１つ以上の開口絞りのサイズが変動する反射要素を含み得る。
【０１８９】
一実施形態では、第１の反射器の第１の放物面および第２の反射器の第１の放物面が各エネルギー伝播経路に沿ってエネルギーを反射するように構成されるように、アセンブリは、１つ以上の放物面を有する第１および第２の反射器を有する反射要素を含み得、放物面の特性は、上で開示したものおよび本明細書のものに類似する。
【０１９０】
別の実施形態では、反射要素は、第２の反射器の第１の放物面の焦点距離と同じである、第１の反射器の第１の放物面の焦点距離を含み、焦点距離特性は、上で開示したものおよび本明細書のものに類似する。他の一実施形態では、反射要素は、第２の反射器の第１の放物面の焦点距離とは異なる、第１の反射器の第１の放物面の焦点距離を含む。さらに別の実施形態では、反射要素は、反射要素の第１および第２の側面の間に配置された追加のエネルギー抑制要素を含む。動作中に、エネルギー抑制要素は、小型レンズの開口を通って延在しない複数のエネルギー伝播経路の一部分に沿ったエネルギーの伝播を制限するように位置付けられ得る。いくつかの例では、小型レンズの形状は、各エネルギー伝播経路の一意の方向を追加的に変更するように構成され得る。他の例では、エネルギー伝播経路に沿って小型レンズを通して指向されるエネルギーは、小型レンズの開口を実質的に充填し得る。
【０１９１】
図２３は、エネルギー投影面２３００６を形成するために複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２３００４が取り付けられ得る取り付けアセンブリ２３００２を有する、本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ２３０００の一実施形態を示す。一実施形態では、取り付けアセンブリ２３００２は、他の構造の中でもとりわけ、プリント回路基板（ＰＣＢ）および関連する機械的構造を含み得る。他の例では、取り付けアセンブリ２３００２は、既知の他の構造または形態を含み得る。様々な実施形態では、動作中に、マウント２３００２は、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２３００４の異なる配置を受容するように構成され得る。図２３に示すように、取り付けアセンブリ２３００２は、正方形状または長方形状を含むが、取り付けアセンブリ２３００２は、限定されないが、不規則な、または破れた形状を含む様々な形状およびサイズを含み得ることが理解されるであろう。
【０１９２】
４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ２３０００のいくつかの実施形態では、図２３に表されるもののように、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、各エネルギー導波路２３００８を取り囲む機械的容器２３００５をさらに含み得る。他の実施形態では、機械的容器２３００５は、導波路２３００８の開口（例えば、図２２の２２０２０）を通って延在しない伝播経路を制限し得る。さらにいくつかの他の実施形態では、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２３００４の図２０の２０１１３を参照して説明するように、エネルギー源システムを取り囲む機械的容器２３００５も存在し得る。モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが複数の導波路を含む例では、機械的容器は、各導波路、複数の導波路、または導波路の選択的ユニットを取り囲み得ることが理解されるであろう。
【０１９３】
一実施形態では、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２３００４のエネルギー導波路２３００８の位置は、２次元（２Ｄ）空間座標を含み得、伝播経路の各々の一意の方向は、エネルギー導波路２３００４の伝播経路２２０２８の２２００２Ａなどの、少なくともエネルギー位置によって決定され得る。エネルギー伝播経路２２０２８は、２次元（２Ｄ）角座標をさらに含み得、それによって、２次元（２Ｄ）空間座標および２次元（２Ｄ）角座標が４次元（４Ｄ）座標セットを形成する。４次元（４Ｄ）座標セットおよびそれらの適用は、限定されないが、少なくとも図６を参照して本開示の他の場所で説明している。
【０１９４】
いくつかの実施形態では、２次元（２Ｄ）空間座標は、図２３に示すように、Ｘ座標およびＹ座標を含み得る。これらの実施形態では、２２０２８などの複数のエネルギー伝播経路の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリは、上で考察したものに類似して、２２００２Ａなどの複数のエネルギー位置を通って延在し得、導波路２２００４に対する、少なくともエネルギー位置２２００２Ａによって決定される一意の方向において、エネルギー導波路２２００４の第２の側面２２００８から延在する。
【０１９５】
いくつかの実施形態では、エネルギー投影面２３００６は、異なる形状およびサイズを有し得る。他の実施形態では、図２３に表すように、エネルギー投影面２３００６は、平面表面を含み得る。さらにいくつかの他の実施形態では、図２４に表すように、エネルギー投影面は、湾曲面２４００６を含み得る。いくつかの実施形態では、取り付けアセンブリ２４００２は、他の形状およびサイズおよび／または湾曲の中でもとりわけ、エネルギー投影面２４００６が平坦または湾曲であり得るように構成され得る。
【０１９６】
図２５Ａ〜Ｃは、マウントおよび表面の異なる配置を示す。図２３、図２４、および図２５Ａ〜Ｃは、例示のみの目的で提供され、本開示の実施形態を限定するものではないことが理解されるであろう。異なる実施形態では、取り付けアセンブリおよび投影面は、任意の様々な形状およびサイズを取り得る。そして、理解することができるように、特に別段の記述がない限り、取り付けアセンブリ２３００２、２４００２、および投影面２３００６、２４００６のすべての異なる実施形態は、本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの他の実施形態と組み合わせられ得る。
【０１９７】
いくつかの実施形態では、複数の４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、六角形パッキング配置、長方形パッキング配置、または不規則パッキング配置からなる群から選択される配置で、１つまたは複数のマウント上に横並びに配置され得る。パッケージは、任意の多角形パッキング配置で取り付けられ得ることが理解されるであろう。
【０１９８】
図２６は、１つのエネルギーフィールドパッケージ当たり１つのみの導波路が存在する、本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリのエネルギー投影表面２６０００の一実施形態の正面図である。他の実施形態では、このアセンブリの各４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、追加の導波路を含み得る。エネルギー伝播経路２６００２は、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２６００６の導波路２６００５から、少なくともモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２６００６の対応するエネルギー位置２６００８によって決定され得る一意の方向２６００４に延在し得る。第１のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２６００６は、導波路２６００５の位置（ｘ、ｙ）を画定する空間座標２６０１０、および第１のエネルギー伝播経路２６００２の方向（ｕ、ｖ）を画定する角座標２６０１２（ｕ、ｖ）によって画定されるような第１のエネルギー位置２６００８によって少なくとも決定され得る一意の方向２６００４によって画定され得る。空間座標２６０１０および角座標２６０１２は、第１のエネルギー伝播経路２６００２の一意の方向を画定する４次元（ｘ、ｙ、ｕ、ｖ）明視野座標セット２６０１４を形成し得る。境界２６０１８によって分離された追加のモジュール式４Ｄパッケージ２６０１６は、異なる空間座標によって画定され得る。他の実施形態では、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリは、パッケージに含まれる各導波路に対して、４Ｄ座標セットの１つ以上の空間座標によって画定される複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの各パッケージを備え得る。
【０１９９】
図２７は、各モジュールが図２２に示す２２００４に類似する導波路を含む、一緒に配置された４つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２７００１のアセンブリ２７０００を表す。この実施形態は、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２７００１の各エネルギー導波路２７００２を取り囲む境界２７００４を含む。境界２７００４は、継ぎ目を低減させるための黒領域を含み得る。一実施形態では、４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２７００１の境界２７００４は、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージがアセンブリ２７０００に一緒に配置されたときの距離２７００６だけ、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２７００１の導波路２７００２を分離し得る。複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２７０００の導波路２７００２間の距離２７００６は、投影された４Ｄエネルギーフィールド内の継ぎ目を防止し得る。一実施形態では、距離２７００６は、大きい投影面を形成するように組み立てることができる４Ｄエネルギーフィールドパッケージのパネル（図示せず）間の間隙よりも広くなり得る。図２７は、例示の目的で提供され、本開示の実施形態を限定するものではない。そして、別途明確に指示されない限り、図２７を参照して考察するモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの実施形態は、本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリのすべての他の実施形態と組み合わせることができる。
【０２００】
いくつかの実施形態では、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの各導波路を分離する境界を有する、多数の導波路を含み得る。他の実施形態では、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの外側縁部上の境界の幅は、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの個々の導波路間の境界の幅よりも広くなり得る。多数の導波路を有する実施形態はまた、各導波路間にエネルギー抑制構造も含み得る。本開示の任意のエネルギー抑制構造としては、図９Ａ〜Ｈに関して考察したもの、また、当技術分野で知られる他のエネルギー抑制構造が挙げられ得るが、これらに限定されない。
【０２０１】
いくつかの実施形態では、エネルギー抑制構造は、エネルギー伝播経路を減衰させる、または修正するための構造を含み得、この構造は、（ａ）エネルギー遮断構造、（ｂ）各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー導波路の開口の充填率を変更するために、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージの導波路の少なくとも１つのエネルギー伝播経路を変更するように構成された要素、または（ｃ）各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー位置に近接するエネルギーの角度範囲を制限するように構成された構造、からなる群から選択される。動作中に、エネルギー抑制構造は、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー位置に隣接して、および各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー導波路に略向かって位置付けられ得る。代替的に、エネルギー抑制構造は、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー導波路に隣接して、および各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー位置に略向かって位置付けられ得る。一例では、エネルギー抑制構造は、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー位置に隣接して、およびエネルギー伝播経路を減衰させる、または修正するための、各モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのエネルギー導波路に略向かって位置付けられたエネルギー遮断構造であり得る。
【０２０２】
図２８は、投影されたホログラフィックの木２８００２の表面を決定する点を形成するように収束する、本開示の投影光線の４Ｄエネルギーフィールドアセンブリ２８０００の一実施形態を表す。４Ｄエネルギーフィールドアセンブリ２８０００は、示されるように、対応する伝播経路を形成するために、複数の４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２８００８内の複数のエネルギー位置を指向するための制御システム２８００４を含み得る。動作中に、制御システム２８００４は、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２８００８を動作させるように構成された複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ２８００８と通信して、エネルギー投影面２８００６から４Ｄエネルギーフィールド２８００２を投影するように複数の伝播経路２８００９に沿ってエネルギーを指向し得る。いくつかの実施形態では、エネルギー投影面２８０１０は、シームレスなエネルギー投影面を含み得る。
【０２０３】
理解されるように、この実施形態の開示は、明視野を投影することに限定されない。他の実施形態は、他の形態のエネルギーを投影し得る。いくつかの実施形態では、空間座標は、単一のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージではなく、複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのサブセットを画定し得る。
【０２０４】
図２９Ａおよび２９Ｂに表すもののような４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリ２９０００Ａのいくつかの実施形態は、複数のマウント２９００２Ａを含み得る。一実施形態では、複数のマウント２９００２Ａは、拡張エネルギー投影面２９０００Ｂを形成するように配置され得る。別の実施形態では、複数の取り付けアセンブリは、異なる位置に分離されて、別々の投影面を形成し得る。言い換えれば、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリは、第２のエネルギー投影面を形成するために複数のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージが取り付けられ得る、第２のマウントを含み得る。２つのマウントは、当技術分野で知られる任意の手段を介して互いに通信して、エネルギーフィールドを協働的に投影し得る。いくつかの実施形態では、複数のエネルギー源は、投影面のモジュール式４Ｄパッケージアセンブリのエネルギー位置に、エネルギーを供給し得る。他の実施形態では、エネルギーを複数のマウントのエネルギー源に提供するために、複数のエネルギー源が存在し得る。
【０２０５】
モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、多くの利点を提供する。本開示の他の場所で考察するように、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、投影されたエネルギーフィールドの継ぎ目の出現を低減させる、または排除するのを補助し得る。また、様々な形状およびサイズで配置することができる多用途のディスプレイを可能にするために、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージを有することも有用であり得る。モジュール式ピースは、エネルギー投影面に加えること、またはそこから取り外して、修理をより低コストに、より素早く、かつより容易にし得る。表面全体を交換する代わりに、損傷した、または不良のモジュール式ユニットのみを交換する必要性を有する。
【０２０６】
いくつかの実施形態では、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、チップ（例えば、シリコンチップまたは他の好適な半導体チップ）上に一体化され得る。これは、当技術分野で知られる任意の手段でプリント回路基板（ＰＣＢ）に取り付けることによって実行することができる。これはまた、解像度を維持し、一方で、継ぎ目を低減させるための、より高密度に稠密化したエネルギー源を有する、より小さいモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージを可能にし得る。
【０２０７】
上で参照したように、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリのエネルギー導波路は、図９〜図１１および図１３〜図１６を参照して表す、または考察する導波路が挙げられるがそれらに限定されない、本開示を通して参照する導波路のいずれか、およびとりわけ、レンズ、小型レンズ、または反射要素を有する導波路を含み得る。本開示の４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの異なる実施形態は、本開示および当技術分野で知られるすべての異なる導波路の実施形態の異なるエネルギー抑制要素、本開示および当技術分野で知られるすべての異なる導波路の実施形態のバッフルの異なる実施形態、および本開示および当技術分野で知られるすべての異なる導波路要素の開口の実施形態、を含み得る。特に別段の記述がない限り、これらの実施形態は、４Ｄエネルギーフィールドパッケージアセンブリの各実施形態およびすべての実施形態と組み合わせられ得る。
【０２０８】
図３０は、各導波路３０００４が一意の２Ｄ空間座標を有する、本開示の他の場所で説明するような複数の導波路３０００４および複数のエネルギー位置３０００２Ａを有する、本開示のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ３０１００の一実施形態を表す。同様に、各伝播経路３００２８Ａ、３００２８Ｂは、それぞれ、導波路から、対応するエネルギー位置３０００２Ａ、３０００２Ｂによって少なくとも決定される一意の方向に延在する。伝播経路３００２８Ａ、３００２８Ｂは、導波路の開口３００２０を実質的に充填し得る。一実施形態では、導波路３０００４は、本開示の他の場所で説明するように継ぎ目を低減させ得る、境界３００１４によって分離され得る。いくつかの例では、境界３００１４はまた、導波路３００２０の開口を画定することにも関与し得る。４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、エネルギー抑制要素３００３０を含み得、これは、とりわけ、バッフル構造を含む、図９Ａ〜Ｈを参照して説明するものが挙げられるがこれらに限定されない、本開示を通して他の場所で説明する任意の形態を取り得る。
【０２０９】
一実施形態では、エネルギー抑制要素３００３０は、開口３００２０を通って延在しないエネルギーを、または導波路と関連していないエネルギー源位置３０００２からのエネルギーを抑制し得るか、または減衰させ得る。一実施形態では、エネルギー抑制要素３００３０は、それ自体の開口を通って延在しない伝播経路に沿ったエネルギーの伝播を制限する。一実施形態では、エネルギー抑制要素３００３０は、本明細書で開示するものに類似するエネルギー導波路のエネルギー源側に配置され得る。
【０２１０】
いくつかの実施形態では、複数のエネルギー抑制要素３００３０が存在し得る。別の実施形態では、図２３の２３００５を参照して上で説明したものに類似する、機械的ケーシング３０００１が存在し得る。パッケージ３０１００は、エネルギーをエネルギー位置３０００２に送達するように構成された複数のエネルギー源を有する、エネルギー源システム３０１１３を含み得る。エネルギー源システム３０１１３は、図２０を参照して説明するエネルギー源システムが挙げられるがそれらに限定されない、本開示を通して他の場所で説明するものに類似し得る。いくつかの例では、エネルギー源システムは、他の構造の中でもとりわけ、リレーをさらに含み得る。他の実施形態では、エネルギー位置３０００２は、放出型ディスプレイと関連するピクセルであり得る。表すように、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージは、正方形に切断した導波路３０００４を有し得るが、これは、の実施形態を限定するものではなく、当技術分野で知られる任意の種類の導波路が利用され得る。モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ３０１００はまた、パッケージをモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ３０１００のアセンブリに一体化することを可能にする、電気接点３０００４０も含み得る。理解することができるように、本開示のモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ３０１００のすべての実施形態は、本明細書で開示するすべての他の実施形態と組み合わせられ得る。
【０２１１】
図３１Ａ〜Ｂは、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージのアセンブリに接合された多数の導波路を有する、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージを表す。図３１Ａは、境界３１１０２Ａによって分離された６つの導波路３１００１Ａを有する、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ３１１００Ａを表す。境界３１１０２Ａは、導波路３１００１Ａを分離するように構成された黒領域を含み得、多数のモジュールを一緒により大きいアセンブリに配置して、隣接するモジュールの導波路間に、したがって、アセンブリ全体に、一貫した間隔が存在し、継ぎ目のアーチファクトを防止することを可能にし得る。モジュールの縁部の境界３１１０２Ａの幅は、モジュール３１１００Ａの内部の境界３１１０２Ａの幅の約半分であり得ることに留意されたい。これは、２つのモジュール３１１００Ａを互いに隣り合わせに配置すること、および組み合わせたモジュールのすべての導波路３１００１Ａが、図１８Ｂのモジュール１８００２Ｂと１８００４Ｂとの間に示される間隔に類似する一貫した間隔を有することを可能にする。
【０２１２】
図３１Ｂは、４Ｄモジュール式エネルギーフィールドパッケージ３１１００Ｂのアセンブリ内の４つのモジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ３１１００Ａを表す。一実施形態では、アセンブリ３１１００Ｂは、導波路３１００１Ａが一緒に離間され、境界３１１００Ｃがそれぞれ別々のモジュール３１１００Ａに構築されている方法のため、各次元において導波路３１００１Ａの均一な間隔を含む。理解されるように、モジュール式４Ｄエネルギーフィールドパッケージ３１１００Ａ当たりの導波路３１００Ａの数は、実施形態毎に変動し得る。理解されるように、アセンブリ３１１００Ｂを形成するために接合されるエネルギーフィールドパッケージ３１１００Ａの数もまた、実施形態毎に変動し得る。そして、多数の導波路３１００１Ａを含む４Ｄモジュール式エネルギーフィールドパッケージ３１１００Ａのアセンブリの実施形態は、図２３、図２４、および図２５Ａ〜Ｃに表すものが挙げられるがこれらに限定されない、本開示を通して他の場所で表す任意の表面または配置を形成し得る。
【０２１３】
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（複数可）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。
【０２１４】
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網羅される。
【０２１５】
さらに、本明細書における節の見出しは、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構成上の手がかりを提供するために、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（複数可）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」と称していても、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」の節における技術の説明は、技術が本開示内の任意の発明（複数可）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。「概要」は、論点となる特許請求の範囲に記載された本発明（複数可）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。複数の発明が、本開示に由来する複数の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（複数可）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。
【０２１６】
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（ａ）」または「１つ（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つを超える（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、デバイス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、ただし前述の考察に対する対象であるが、「約（ａｂｏｕｔ）」などの近似の単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。
【０２１７】
本明細書および請求項（複数可）で使用されているように、単語「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）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。
【０２１８】
「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単語は、「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単語は、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。
【０２１９】
本明細書で使用される用語「またはそれらの組み合わせ」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。
【０２２０】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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【図９Ｆ】
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【図９Ｇ】
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【図９Ｈ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【国際調査報告】
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