EA046676B1 - SELECTIVE DISTRIBUTION OF ENERGY IN A LIGHT FIELD AND HOLOGRAPHIC WAVEGUIDE ARRAYS - Google Patents
SELECTIVE DISTRIBUTION OF ENERGY IN A LIGHT FIELD AND HOLOGRAPHIC WAVEGUIDE ARRAYS Download PDFInfo
- Publication number
- EA046676B1 EA046676B1 EA201892634 EA046676B1 EA 046676 B1 EA046676 B1 EA 046676B1 EA 201892634 EA201892634 EA 201892634 EA 046676 B1 EA046676 B1 EA 046676B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- energy
- waveguide
- propagation
- location
- array
- Prior art date
Links
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims description 16
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 85
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 14
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 47
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 27
- 230000006870 function Effects 0.000 description 25
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 24
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 20
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 13
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 12
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 11
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 6
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 6
- 210000000697 sensory organ Anatomy 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 5
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 4
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 4
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 230000003238 somatosensory effect Effects 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 3
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 description 2
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000002207 retinal effect Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 2
- 230000021317 sensory perception Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 2
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 2
- 235000002566 Capsicum Nutrition 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 206010027646 Miosis Diseases 0.000 description 1
- 239000006002 Pepper Substances 0.000 description 1
- 235000016761 Piper aduncum Nutrition 0.000 description 1
- 235000017804 Piper guineense Nutrition 0.000 description 1
- 244000203593 Piper nigrum Species 0.000 description 1
- 235000008184 Piper nigrum Nutrition 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001339 gustatory effect Effects 0.000 description 1
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 208000013057 hereditary mucoepithelial dysplasia Diseases 0.000 description 1
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003547 miosis Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000382 optic material Substances 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 1
- 230000008825 perceptual sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 230000001720 vestibular Effects 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Description
Область техникиTechnical field
Это раскрытие относится к устройствам для направления энергии и, в частности, к энергетическим волноводам, выполненным с возможностью направления энергии в соответствии с концепцией четырехмерной пленоптической системы.This disclosure relates to devices for directing energy and, in particular, to energy waveguides configured to direct energy in accordance with the concept of a four-dimensional plenoptic system.
Уровень техникиState of the art
Мечта об интерактивном виртуальном мире в камере holodeck, популяризированной в Звездном пути Джина Родденберри (Star Trek, Gene Roddenberry) и изначально представленной автором Александром Мошковски (Alexander Moszkowski) в начале 1900-х годов, была источником вдохновения для авторов научной фантастики и технологических инноваций на протяжении почти столетия. Однако не существует ни одной убедительной реализации этой идеи вне литературы, средств массовой информации и коллективного воображения детей и взрослых.The dream of an interactive virtual world in a holodeck, popularized in Gene Roddenberry's Star Trek and originally envisioned by author Alexander Moszkowski in the early 1900s, has been a source of inspiration for science fiction writers and technological innovations throughout the world. for almost a century. However, there is no convincing implementation of this idea outside of literature, the media and the collective imagination of children and adults.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the invention
Вариант осуществления системы энергетического волновода для создания множества путей распространения энергии включает массив энергетических волноводов, имеющий первую сторону и вторую сторону и выполненный с возможностью направления через него энергии по множеству путей распространения энергии, проходящих через множество местоположений энергии на первой стороне. Подмножество множества путей распространения энергии может проходить через первое местоположение энергии.An embodiment of an energy waveguide system for creating multiple energy paths includes an energy waveguide array having a first side and a second side and configured to direct energy therethrough along a plurality of energy paths passing through a plurality of energy locations on the first side. A subset of the plurality of energy propagation paths may pass through the first energy location.
В одном варианте осуществления первый энергетический волновод выполнен с возможностью направления энергии по первому пути распространения энергии из первого подмножества множества путей распространения энергии, причем первый путь распространения энергии определяется первым ведущим лучом, сформированным между первым местоположением энергии и первым энергетическим волноводом, и, кроме того, первый путь распространения энергии проходит от первого энергетического волновода ко второй стороне массива в уникальном направлении, которое определяется по меньшей мере первым местоположением энергии. Энергия, направленная по первому пути распространения энергии посредством первого энергетического волновода, может по существу заполнить первую апертуру первого энергетического волновода. В одном варианте осуществления система энергетического волновода содержит компонент для ограничения распространения энергии, расположенный таким образом, что он ограничивает распространение энергии вдоль участка первого подмножества множества путей распространения энергии, которые не проходят через первую апертуру.In one embodiment, the first energy waveguide is configured to direct energy along a first energy path of a first subset of a plurality of energy paths, wherein the first energy path is defined by a first guide beam formed between the first energy location and the first energy waveguide, and further, a first energy propagation path extends from the first energy waveguide to a second side of the array in a unique direction that is determined by at least the first energy location. Energy directed along the first energy propagation path by the first energy waveguide may substantially fill a first aperture of the first energy waveguide. In one embodiment, the energy waveguide system includes an energy limiting component positioned such that it limits energy propagation along a portion of a first subset of a plurality of energy propagation paths that do not pass through the first aperture.
В одном варианте осуществления компонент ограничения распространения энергии может быть расположен на первой стороне между массивом энергетических волноводов и множеством местоположений энергии. В одном варианте осуществления первый энергетический волновод имеет двумерную пространственную координату, а уникальное направление, определяемое по меньшей мере первым местоположением энергии, соответствует двумерной угловой координате, причем двумерная пространственная координата и двумерная угловая координата образуют набор четырехмерных (4D) координат.In one embodiment, the energy limiting component may be located on a first side between the energy waveguide array and the plurality of energy locations. In one embodiment, the first energy waveguide has a two-dimensional spatial coordinate, and a unique direction defined by at least the first energy location corresponds to a two-dimensional angular coordinate, wherein the two-dimensional spatial coordinate and the two-dimensional angular coordinate form a set of four-dimensional (4D) coordinates.
В одном варианте осуществления энергия, направленная по первому пути распространения энергии, может включать один или более энергетических лучей, направленных через первый энергетический волновод в направлении, которое по существу параллельно первому ведущему лучу.In one embodiment, the energy directed along the first energy path may include one or more energy beams directed through the first energy waveguide in a direction that is substantially parallel to the first drive beam.
В одном варианте осуществления энергия, направленная по первому пути распространения энергии, может сходиться с энергией, направленной по второму пути распространения энергии, посредством второго энергетического волновода. Кроме того, первый и второй пути распространения энергии могут сходиться на второй стороне массива, первой стороне массива или между первой и второй сторонами массива.In one embodiment, energy directed along the first energy path may converge with energy directed along the second energy path via a second energy waveguide. In addition, the first and second energy propagation paths may converge at a second side of the array, a first side of the array, or between the first and second sides of the array.
Кроме того, конструкция компонента для ограничения распространения энергии может быть выполнена с возможностью ограничения угловой протяженности энергии вблизи первого местоположения энергии и может содержать устройство для передачи энергии, примыкающее к первому местоположению энергии. Кроме того, конструкция для ограничения распространения энергии может содержать по меньшей мере одну числовую апертуру и может содержать конструкцию в виде перегородки. Конструкция для ограничения распространения энергии может быть расположена рядом с первым энергетическим волноводом и в целом проходить в направлении первого местоположения энергии или может быть расположена рядом с первым местоположением энергии и в целом проходить в направлении первого энергетического волновода.In addition, the structure of the energy propagation limiting component may be configured to limit the angular extent of energy in the vicinity of the first energy location and may include a power transmission device adjacent to the first energy location. In addition, the energy limiting structure may include at least one numerical aperture and may include a baffle structure. The energy limiting structure may be located adjacent the first energy waveguide and generally extending in the direction of the first energy location, or may be located adjacent to the first energy location and generally extending in the direction of the first energy waveguide.
В одном варианте осуществления массив энергетических волноводов может быть выполнен с возможностью образования плоской поверхности или может быть выполнен с возможностью образования изогнутой поверхности.In one embodiment, the energy waveguide array may be configured to form a flat surface or may be configured to form a curved surface.
Вариант осуществления системы энергетического волновода для создания множества путей распространения энергии может содержать массив элементарных линз, имеющий первую сторону и вторую сторону и выполненный с возможностью направления через него энергии по множеству путей распространения энергии, проходящих через множество местоположений энергии. Первое подмножество множества путей распространения энергии проходит через первое местоположение энергии.An embodiment of an energy waveguide system for creating multiple energy paths may comprise a lens element array having a first side and a second side and configured to direct energy therethrough along a plurality of energy paths passing through a plurality of energy locations. A first subset of the plurality of energy propagation paths passes through a first energy location.
В одном варианте осуществления первая элементарная линза выполнена с возможностью направлеIn one embodiment, the first elemental lens is configured to guide
- 1 046676 ния энергии по первому пути распространения энергии из первого подмножества множества путей распространения энергии, причем первый путь распространения энергии определяется первым ведущим лучом, сформированным между первым местоположением энергии и первой элементарной линзой, и, кроме того, первый путь распространения энергии проходит от первого энергетического волновода ко второй стороне массива в уникальном направлении, которое определяется по меньшей мере первым местоположением энергии. Энергия, направленная по первому пути распространения энергии посредством первой элементарной линзы, может по существу заполнить первую апертуру первой элементарной линзы.- 1 046676 energy transmission along a first energy propagation path from a first subset of the plurality of energy propagation paths, wherein the first energy propagation path is defined by a first leading beam formed between the first energy location and the first elemental lens, and further, the first energy propagation path extends from the first an energy waveguide to a second side of the array in a unique direction that is determined by at least the first energy location. Energy directed along the first energy propagation path by the first lens element may substantially fill the first aperture of the first lens element.
В одном варианте осуществления система энергетического волновода содержит компонент для ограничения распространения энергии, расположенный таким образом, что он ограничивает распространение энергии вдоль участка первого подмножества множества путей распространения энергии, которые не проходят через первую апертуру. В одном варианте осуществления массив волноводов может быть выполнен с возможностью образования плоской поверхности или может быть выполнен с возможностью образования изогнутой поверхности.In one embodiment, the energy waveguide system includes an energy limiting component positioned such that it limits energy propagation along a portion of a first subset of a plurality of energy propagation paths that do not pass through the first aperture. In one embodiment, the waveguide array may be configured to form a flat surface or may be configured to form a curved surface.
В одном варианте осуществления элемент массива волноводов может быть линзой Френеля.In one embodiment, the waveguide array element may be a Fresnel lens.
В одном варианте осуществления форма первого волновода может позволять дополнительно изменять уникальное направление, которое определяется по меньшей мере первым местоположением энергии.In one embodiment, the shape of the first waveguide may allow for further variation of a unique direction that is determined by at least the first energy location.
Один вариант осуществления системы энергетического волновода для создания множества путей распространения энергии может включать отражающий элемент, содержащий первый отражатель, расположенный на первой стороне отражающего элемента, причем первый отражатель содержит одну или более образованных в нем апертурных диафрагм, и второй отражатель, расположенный на второй стороне отражающего элемента, причем второй отражатель содержит одну или более образованных в нем апертурных диафрагм. Первый и второй отражатели выполнены с возможностью направления энергии по множеству путей распространения энергии, проходящих через апертурные диафрагмы первого и второго отражателей, и множество местоположений энергии на первой стороне отражающего элемента. Первое подмножество множества путей распространения энергии может проходить через первое местоположение энергии.One embodiment of an energy waveguide system for creating multiple energy propagation paths may include a reflective element comprising a first reflector located on a first side of the reflective element, the first reflector including one or more aperture diaphragms formed therein, and a second reflector located on a second side of the reflective element. element, the second reflector comprising one or more aperture diaphragms formed therein. The first and second reflectors are configured to direct energy along a plurality of energy paths passing through the aperture diaphragms of the first and second reflectors, and a plurality of energy locations on a first side of the reflective element. A first subset of a plurality of energy propagation paths may pass through a first energy location.
В одном варианте осуществления отражающий элемент выполнен с возможностью направления энергии по первому пути распространения энергии из первого подмножества множества путей распространения энергии, причем первый путь распространения энергии определяется первым ведущим лучом, сформированным между первым местоположением энергии и первой апертурной диафрагмой первого отражателя, и, кроме того, первый путь распространения энергии проходит от первой апертурной диафрагмы второго отражателя по направлению ко второй стороне отражающего элемента в уникальном направлении, которое определяется, по меньшей мере, первым местоположением энергии. Энергия, направленная по первому пути распространения энергии, может по существу заполнить первую апертурную диафрагму первого отражателя и первую апертурную диафрагму второго отражателя.In one embodiment, the reflective element is configured to direct energy along a first energy path of a first subset of a plurality of energy paths, wherein the first energy path is defined by a first guide beam formed between the first energy location and the first aperture diaphragm of the first reflector, and further , the first energy propagation path extends from the first aperture diaphragm of the second reflector toward the second side of the reflective element in a unique direction that is determined by at least the first energy location. Energy directed along the first energy propagation path may substantially fill the first aperture diaphragm of the first reflector and the first aperture diaphragm of the second reflector.
В одном варианте осуществления система энергетического волновода содержит компонент для ограничения распространения энергии, расположенный таким образом, что он ограничивает распространение энергии вдоль участка первого подмножества множества путей распространения энергии, которые не проходят через первую апертурную диафрагму первого отражателя.In one embodiment, the energy waveguide system includes an energy limiting component positioned such that it limits energy propagation along a portion of a first subset of a plurality of energy propagation paths that do not pass through the first aperture diaphragm of the first reflector.
В одном варианте осуществления размер одной или более апертурных диафрагм первого и второго отражателей может быть постоянным или может варьироваться.In one embodiment, the size of one or more aperture diaphragms of the first and second reflectors may be constant or may vary.
В одном варианте осуществления первый и второй отражатели содержат одну или более параболических поверхностей таким образом, что первая параболическая поверхность первого отражателя и первая параболическая поверхность второго отражателя выполнены с возможностью отражения энергии вдоль первого пути распространения энергии. Фокусное расстояние первой параболической поверхности первого отражателя может быть таким же, как фокусное расстояние первой параболической поверхности второго отражателя, или может отличаться от фокусного расстояния первой параболической поверхности второго отражателя.In one embodiment, the first and second reflectors include one or more parabolic surfaces such that the first parabolic surface of the first reflector and the first parabolic surface of the second reflector are configured to reflect energy along the first energy path. The focal length of the first parabolic surface of the first reflector may be the same as the focal length of the first parabolic surface of the second reflector, or may be different from the focal length of the first parabolic surface of the second reflector.
В одном варианте осуществления дополнительный компонент для ограничения распространения энергии может быть размещен между первой и второй сторонами отражающего элемента.In one embodiment, an additional energy limiting component may be placed between the first and second sides of the reflective element.
В одном варианте осуществления системы энергетического волновода распространяют энергию в двух направлениях.In one embodiment, energy waveguide systems distribute energy in two directions.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы выполнены с возможностью распространения механической энергии.In one embodiment, the energy waveguides are configured to propagate mechanical energy.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы выполнены с возможностью распространения электромагнитной энергии.In one embodiment, the energy waveguides are configured to propagate electromagnetic energy.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы выполнены с возможностью одновременного распространения механической, электромагнитной энергии и/или энергии других видов.In one embodiment, the energy waveguides are configured to simultaneously propagate mechanical, electromagnetic, and/or other types of energy.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы распространяют энергию с различными соотношениями и и v соответственно в четырехмерной системе координат.In one embodiment, the energy waveguides propagate energy with different ratios of u and v, respectively, in a four-dimensional coordinate system.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы распространяют энергию с помощьюIn one embodiment, energy waveguides distribute energy using
- 2 046676 анаморфной функции.- 2 046676 anamorphic features.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы содержат множество элементов вдоль пути распространения энергии.In one embodiment, the energy waveguides comprise a plurality of elements along the energy path.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы непосредственно формируют из полированных поверхностей оптоволоконного устройства передачи.In one embodiment, energy waveguides are directly formed from the polished surfaces of a fiber optic transmission device.
В одном варианте осуществления система энергетического волновода содержит материалы, обладающие свойством поперечной андерсоновской локализации.In one embodiment, the energy waveguide system comprises materials having transverse Anderson localization properties.
В одном варианте осуществления компоненты для ограничения распространения энергии выполнены с возможностью ограничения распространения электромагнитной энергии.In one embodiment, the energy limiting components are configured to limit the spread of electromagnetic energy.
В одном варианте осуществления компоненты для ограничения распространения энергии выполнены с возможностью ограничения распространения механической энергии.In one embodiment, the energy limiting components are configured to limit the propagation of mechanical energy.
В одном варианте осуществления компоненты для ограничения распространения энергии выполнены с возможностью ограничения распространения механической, электромагнитной энергии и/или энергии других видов.In one embodiment, the energy limiting components are configured to limit the propagation of mechanical, electromagnetic, and/or other types of energy.
Эти и другие преимущества настоящего раскрытия станут очевидными для специалистов в данной области техники из последующего подробного описания и прилагаемой формулы изобретения.These and other advantages of the present disclosure will become apparent to those skilled in the art from the following detailed description and appended claims.
Краткое описание чертежейBrief description of drawings
На фиг. 1 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее конструктивные параметры системы для направления энергии;In fig. 1 is a schematic diagram illustrating the design parameters of the system for directing energy;
На фиг. 2 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее энергетическую систему, имеющую активную зону устройства с механической основой;In fig. 2 is a schematic diagram illustrating a power system having a device core with a mechanical backbone;
На фиг. 3 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее систему для передачи энергии;In fig. 3 is a schematic diagram illustrating a system for power transmission;
На фиг. 4 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее вариант осуществления элементов для передачи энергии, склеенных друг с другом и прикрепленных к основной конструкции;In fig. 4 is a schematic diagram illustrating an embodiment of power transmission elements glued together and attached to a main structure;
На фиг. 5А представлено схематическое изображение, иллюстрирующее пример изображения, переданного посредством многожильных оптических волокон;In fig. 5A is a schematic view illustrating an example of an image transmitted by multi-core optical fibers;
На фиг. 5В представлено схематическое изображение, иллюстрирующее пример изображения, переданного посредством устройства для передачи света, которое обладает свойствами согласно принципу поперечной андерсоновской локализации;In fig. 5B is a schematic diagram illustrating an example of an image transmitted by a light transmission device that has properties according to the transverse Anderson localization principle;
На фиг. 6 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее лучи, распространяемые с энергетической поверхности на зрителя;In fig. 6 is a schematic diagram illustrating the rays propagated from the energy surface to the viewer;
На фиг. 7 представлен перспективный вид сверху вниз варианта осуществления системы энергетического волновода, выполненного с возможностью создания множества путей распространения энергии;In fig. 7 is a top-down perspective view of an embodiment of an energy waveguide system configured to provide multiple energy propagation paths;
На фиг. 8 представлен перспективный вид спереди варианта осуществления, показанного на фиг. 7;In fig. 8 is a front perspective view of the embodiment shown in FIG. 7;
На фиг. 9А-Н представлены различные варианты осуществления компонента для ограничения распространения энергии;In fig. 9A-H illustrate various embodiments of the energy propagation limiting component;
На фиг. 10 представлена иллюстрация дополнительного варианта осуществления системы энергетического волновода;In fig. 10 is an illustration of an additional embodiment of a power waveguide system;
На фиг. 11 представлена иллюстрация дополнительного варианта осуществления системы энергетического волновода;In fig. 11 is an illustration of an additional embodiment of a power waveguide system;
На фиг. 12 показаны отличия между квадратной упаковкой, шестигранной упаковкой и упаковкой неправильной формы в качестве вариантов конструкции энергетического волновода;In fig. 12 shows the differences between square packing, hexagonal packing and irregular packing as design options for the energy waveguide;
На фиг. 13 представлена иллюстрация варианта осуществления с массивом энергетических волноводов, расположенных в изогнутой конфигурации;In fig. 13 is an illustration of an embodiment with an array of energy waveguides arranged in a curved configuration;
На фиг. 14 представлен вариант осуществления, в котором показано, как элемент волновода может влиять на пространственное распределение проходящей через него энергии;In fig. 14 is an embodiment illustrating how a waveguide element can influence the spatial distribution of energy passing through it;
На фиг. 15 представлен дополнительный вариант осуществления, в котором также показано, как элемент волновода может влиять на пространственное распределение проходящей через него энергии;In fig. 15 is an additional embodiment that also illustrates how a waveguide element can influence the spatial distribution of energy passing through it;
На фиг. 16 представлен вариант осуществления, в котором множество энергетических волноводов содержат дифракционные элементы волновода;In fig. 16 illustrates an embodiment in which a plurality of power waveguides include diffractive waveguide elements;
На фиг. 17 показана конфигурация элементарной линзы, используемой для обеспечения максимальной плотности лучей для освещения для достижения требуемого угла обзора.In fig. 17 shows the configuration of the elemental lens used to provide maximum ray density for illumination to achieve the required viewing angle.
Осуществление изобретенияCarrying out the invention
Вариант осуществления Holodeck (в совокупности называемых конструктивными параметрами Holodeck) обеспечивает достаточное энергетическое воздействие, позволяющее ввести в заблуждение органы восприятия человека, чтобы он поверил, что принятые импульсы энергии в виртуальной, социальной и интерактивной среде реальны, обеспечивая: 1) бинокулярное несовмещение без применения внешних приспособлений, укрепляемых на голове очков или других периферийных устройств; 2) точный параллакс движения, преграды и непрозрачность во всей зоне видимости одновременно для любого количества зрителей; 3) оптический фокус посредством синхронной конвергенции, аккомодации и миоза глаза для всех воспринимаемых лучей света; и 4) концентрическое распространение энергетической волныAn embodiment of the Holodeck (collectively referred to as the Holodeck Design Parameters) provides sufficient energy output to deceive a person's sensory organs into believing that received energy pulses in a virtual, social and interactive environment are real, providing: 1) binocular misalignment without the use of external devices mounted on the head, glasses or other peripheral devices; 2) accurate motion parallax, obstacles and opacity in the entire visibility area simultaneously for any number of viewers; 3) optical focus through synchronous convergence, accommodation and miosis of the eye for all perceived light rays; and 4) concentric propagation of the energy wave
- 3 046676 достаточной плотности и разрешения с превышением разрешения чувственного восприятия человека, а именно зрения, слуха, осязания, вкуса, обоняния и/или баланса.- 3 046676 of sufficient density and resolution exceeding the resolution of human sensory perception, namely vision, hearing, touch, taste, smell and/or balance.
Основываясь на традиционных технологиях, известных на сегодняшний день, мы будем на десятилетия, если не на столетия, далеки от технологии, способной адекватно обеспечить все рецептивные поля согласно конструктивным параметрам Holodeck, включающим зрительные, слуховые, соматосенсорные, вкусовые, обонятельные и вестибулярные системы.Based on traditional technologies known today, we will be decades, if not centuries, away from a technology that can adequately provide all receptive fields according to the Holodeck design parameters, including visual, auditory, somatosensory, gustatory, olfactory and vestibular systems.
В этом описании термины световое поле и голографический могут быть применены взаимозаменяемо для определения распространения энергии для стимуляции любой реакции органа восприятия. Хотя первоначальные раскрытия могут относиться к примерам распространения электромагнитной и механической энергии через энергетические поверхности для голографического формирования изображений и объемных тактильных ощущений, в этом раскрытии рассматриваются все формы органов восприятия. Кроме того, раскрытые здесь принципы распространения энергии вдоль путей распространения могут быть применимы как к излучению энергии, так и к захвату энергии.In this description, the terms light field and holographic may be used interchangeably to define the propagation of energy to stimulate any sensory organ response. Although the initial disclosures may relate to examples of the propagation of electromagnetic and mechanical energy through energy surfaces for holographic imaging and volumetric tactile sensations, this disclosure covers all forms of sensory organs. In addition, the principles of energy propagation along propagation paths disclosed herein can be applied to both energy emission and energy capture.
На сегодняшний день существует множество технологий, которые, к сожалению, часто путают с голограммами, в том числе лентикулярная печать, призрак Пеппера (Pepper's Ghost), стереоскопические дисплеи без стекол, дисплеи с горизонтальным параллаксом, дисплеи виртуальной (VR) и дополненной (AR) реальности (нашлемный дисплей, HMD), устанавливаемые на голову, и другие подобные иллюзии, обобщенно упоминаемые как псевдоголография. Эти технологии могут демонстрировать некоторые из требуемых свойств настоящего голографического дисплея, однако не обладают способностью какимлибо образом стимулировать зрительно-сенсорную реакцию человека в достаточной степени для обеспечения соответствия по меньшей мере двум из четырех идентифицированных конструктивных параметров Holodeck.There are many technologies available today that are unfortunately often confused with holograms, including lenticular printing, Pepper's Ghost, glassless stereoscopic displays, horizontal parallax displays, virtual reality (VR) and augmented reality (AR) displays. head-mounted realities (helmet-mounted displays, HMDs) and other similar illusions, collectively referred to as pseudo-holography. These technologies may exhibit some of the desired properties of a true holographic display, but do not have the ability to in any way stimulate the human visual-sensory response sufficiently to meet at least two of the four identified Holodeck design parameters.
Эти проблемы не были устранены с помощью традиционной технологии для создания непрерывной энергетической поверхности, достаточной для распространения энергии голографии. Существуют различные подходы к реализации объемных и направленных мультиплексированных дисплеев светового поля, включающие параллаксные барьеры, хогели, вокселы, дифракционную оптику, многовидовую проекцию, голографические рассеиватели, вращающиеся зеркала, многослойные дисплеи, дисплеи с последовательным отображением, дисплей, устанавливаемый на голове, и т.д., однако применение традиционных подходов может предполагать компромисс по качеству изображения, разрешению, плотности угловой дискретизации, размеру, стоимости, безопасности, частоте кадров и т.д., что в конечном итоге приводит к получению несостоятельной технологии.These problems have not been overcome by conventional technology to create a continuous energy surface sufficient to propagate holographic energy. There are various approaches to implement volumetric and directional multiplexed light field displays, including parallax barriers, hogels, voxels, diffraction optics, multi-view projection, holographic diffusers, rotating mirrors, multilayer displays, sequential displays, head-mounted display, etc. etc., however, the use of traditional approaches may involve compromises in image quality, resolution, angular sampling density, size, cost, security, frame rate, etc., which ultimately leads to an untenable technology.
Для обеспечения конструктивных параметров Holodeck для зрительных, слуховых, соматосенсорных систем изучают и анализируют чувствительность каждой из соответствующих систем человека к распространению энергетических волн, чтобы в достаточной степени ввести в заблуждение органы восприятия человека. Зрительная система имеет разрешение приблизительно в 1 угловую минуту, слуховая система способна различать различие в размещении всего в три градуса, а соматосенсорная система в руках способна различать точки, разделенные на 2-12 мм. Хотя существуют различные и противоречивые способы измерения такой чувствительности, этих значений достаточно для понимания систем и способов стимулирования восприятия распространения энергии.To ensure Holodeck design parameters for visual, auditory, and somatosensory systems, the sensitivity of each of the respective human systems to the propagation of energy waves is studied and analyzed in order to sufficiently mislead the human sensory organs. The visual system has a resolution of approximately 1 arcminute, the auditory system is capable of distinguishing differences in placement of only three degrees, and the somatosensory system in the hands is capable of distinguishing points separated by 2-12 mm. Although there are various and conflicting ways to measure such sensitivity, these values are sufficient to understand the systems and methods for stimulating the perception of energy propagation.
Из отмеченных органов восприятия зрительная система человека является наиболее чувствительной, если принять во внимание, что даже отдельный фотон может вызывать ощущение. По этой причине большая часть этого введения будет сфокусирована на распространении видимой энергетической волны, а энергетические системы значительно более низкого разрешения, соединенные в пределах поверхности раскрытого энергетического волновода, могут обеспечивать схождение соответствующих сигналов, чтобы вызвать голографическое чувственное восприятие. Если не указано иное, все раскрытия применимы ко всем энергетическим областям и областям, относящимся к ощущениям.Of the noted sensory organs, the human visual system is the most sensitive, considering that even a single photon can cause a sensation. For this reason, much of this introduction will focus on visible energy wave propagation, and significantly lower resolution energy systems coupled within the surface of an exposed energy waveguide can provide the convergence of appropriate signals to cause holographic sensory perception. Unless otherwise noted, all disclosures apply to all energetic and sensational areas.
При вычислении эффективных конструктивных параметров распространения энергии для зрительной системы с учетом зоны видимости и дальности видимости требуемая энергетическая поверхность может быть разработана таким образом, чтобы она включала множество гигапикселей эффективной пространственной плотности энергии. Для больших зон видимости или ближнего поля зрения конструктивные параметры требуемой энергетической поверхности могут включать сотни или более гигапикселей эффективной пространственной плотности энергии. В то же время требуемый источник энергии может быть выполнен таким образом, чтобы он имел пространственную плотность энергии от 1 до 250 эффективных мегапикселей для ультразвукового распространения объемных тактильных ощущений или массив от 36 до 3600 точек фактических местоположений энергии для акустического распространения голографического звука в зависимости от входных переменных среды. Важно отметить, что в раскрытой архитектуре двунаправленной энергетической поверхности все компоненты могут быть выполнены с возможностью образования соответствующих конструкций для любого домена энергии, чтобы обеспечить голографическое распространение.By calculating the effective design parameters of energy propagation for the visual system, taking into account the field of view and visual range, the required energy surface can be designed to include many gigapixels of effective spatial energy density. For large field of view or near field of view design parameters for the required energy surface may include hundreds or more gigapixels of effective spatial energy density. At the same time, the required energy source can be configured to have a spatial energy density of 1 to 250 effective megapixels for ultrasonic propagation of volumetric tactile sensations, or an array of 36 to 3600 points of actual energy locations for acoustic propagation of holographic sound, depending on the input environment variables. It is important to note that in the disclosed bidirectional energy surface architecture, all components can be configured to form corresponding designs for any energy domain to enable holographic propagation.
Однако основной проблемой обеспечения Holodeck на сегодняшний день являются доступные технологии визуализации и ограничения электромагнитных устройств. Акустические и ультразвуковые устройства менее сложны с учетом порядков разности величины требуемой плотности в зависимости отHowever, the main challenge in providing Holodeck today is the available imaging technologies and the limitations of electromagnetic devices. Acoustic and ultrasonic devices are less complex, taking into account the orders of magnitude difference in the required density depending on
- 4 046676 остроты восприятия в соответствующем рецептивном поле, хотя их сложность не следует недооценивать. Хотя существует голографическая эмульсия с разрешением, превышающим требуемую плотность для кодирования интерференционных картин в статических системах формирования изображений, современные устройства отображения ограничены разрешением, скоростью передачи данных и производственными возможностями. На сегодняшний день ни одно отдельное устройство отображения не способно достоверно создать световое поле с голографическим разрешением, близким к остроте зрения.- 4 046676 perceptual acuity in the corresponding receptive field, although their complexity should not be underestimated. Although holographic emulsion with resolution exceeding the required density is available for encoding interference patterns in static imaging systems, current display devices are limited by resolution, data rate, and manufacturing capabilities. To date, no single imaging device can reliably produce a light field with holographic resolution close to visual acuity.
Изготовление отдельного устройства на основе кремния, способного обеспечить требуемое разрешение для создания высококачественной картины светового поля, может быть непрактичным и может включать чрезвычайно сложные технологические процессы, выходящие за рамки существующих производственных возможностей. Ограничение на размещение рядом друг с другом множества имеющихся устройств отображения включает возникновение стыков и зазоров, обусловленное физическими размерами упаковки, электронных устройств, корпусов, оптических устройств и рядом других проблем, которые неизбежно приводят к получению несостоятельной технологии с точки зрения формирования изображения, стоимости и/или размера.Manufacturing a single silicon device capable of providing the required resolution to produce a high-quality light field pattern may not be practical and may involve extremely complex manufacturing processes beyond current manufacturing capabilities. The limitation of placing multiple available display devices side by side includes seams and gaps due to the physical dimensions of packaging, electronics, housings, optical devices, and a number of other issues that inevitably result in an unsound technology in terms of imaging, cost, and/or or size.
Варианты осуществления, раскрытые в данном документе, могут указать реальный путь к созданию Holodeck.The embodiments disclosed herein may provide a feasible path to creating a Holodeck.
Далее будут описаны примеры осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые составляют часть описания и иллюстрируют примеры осуществления, которые могут быть осуществлены на практике. В контексте настоящего раскрытия и формулы настоящего изобретения термины вариант осуществления, пример осуществления и приведенный в качестве примера вариант осуществления не обязательно относятся к одному варианту осуществления, хотя это и возможно, а различные приведенные в качестве примера варианты осуществления могут быть легко объединены и переставлены без отступления от объема или сущности приведенных в качестве примера вариантов осуществления. Кроме того, используемая в настоящем документе терминология предназначена исключительно для описания приведенных в качестве примера вариантов осуществления и не предназначена для ограничения. В этом отношении, в контексте настоящего документа термин в может включать в и на, а грамматические формы единственного числа могут включать указания формы единственного и множественного числа. Кроме того, в контексте настоящего документа термин посредством также может означать от, в зависимости от контекста. Кроме того, в контексте настоящего документа термин если также может означать когда или после, в зависимости от контекста. Кроме того, в контексте настоящего документа слова и/или могут предполагать и охватывать любые и все возможные комбинации одного или более связанных перечисленных элементов.Exemplary embodiments will now be described with reference to the accompanying drawings, which form part of the description and illustrate exemplary embodiments that may be practiced. As used in the present disclosure and claims, the terms embodiment, example embodiment, and exemplary embodiment do not necessarily refer to the same embodiment, although they may, and various exemplary embodiments can be easily combined and interchanged without departing on the scope or spirit of the exemplary embodiments. In addition, the terminology used herein is intended solely to describe exemplary embodiments and is not intended to be limiting. In this regard, as used herein, the term in may include in and on, and grammatical forms of the singular may include indications of the singular and plural forms. Additionally, as used herein, the term through may also mean from, depending on the context. Additionally, as used herein, the term if can also mean when or after, depending on the context. Furthermore, as used herein, the words and/or may imply and cover any and all possible combinations of one or more related enumerated elements.
Аспекты голографической системы:Aspects of the holographic system:
Обзор разрешения распространения энергии светового поля.Review of light field energy propagation resolution.
Световое поле и голографическое отображение возникают в результате создания множества проекций, где в местоположениях энергетической поверхности обеспечивают информацию об угле, цвете и интенсивности, распространяемую в зоне видимости. Раскрытая энергетическая поверхность обеспечивает возможности для получения дополнительной информации в отношении одновременного существования и распространения через одну и ту же поверхность для стимулирования других реакций системы восприятия. В отличие от стереоскопического дисплея, видимое положение сходящихся путей распространения энергии в пространстве не изменяется по мере того, как зритель перемещается вокруг зоны видимости, и любое количество зрителей может одновременно видеть переданные объекты в реальном пространстве, как если бы они действительно были там. В некоторых вариантах осуществления распространение энергии может происходить по одному и тому же пути распространения энергии, но в противоположных направлениях. Например, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения возможны как излучение энергии, так и ее восприятие вдоль пути распространения энергии.The light field and holographic display result from the creation of multiple projections where energy surface locations provide angle, color and intensity information propagated into the field of view. The revealed energy surface provides opportunities for additional information to be obtained regarding the simultaneous existence and propagation through the same surface to stimulate other responses of the perceptual system. Unlike a stereoscopic display, the apparent position of converging energy paths in space does not change as the viewer moves around the viewing area, and any number of viewers can simultaneously see the transmitted objects in real space as if they were actually there. In some embodiments, energy propagation may occur along the same energy propagation path, but in opposite directions. For example, in some embodiments of the present invention, both energy emission and energy perception along the energy path are possible.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение, иллюстрирующее переменные, влияющие на стимуляцию реакции органа восприятия. Эти переменные могут включать диагональ 01 поверхности, ширину 02 поверхности, высоту 03 поверхности, определенное целевое расстояние 18 сидения, целевое поле 04 зрения при сидении от центра дисплея, количество промежуточных дискретных значений, показанных в данном случае в виде дискретных значений между глазами 05, среднее межглазное расстояние 06 для взрослых, среднее разрешение человеческого глаза в угловых минутах 07, горизонтальное поле зрения 08, образованное между целевым местоположением зрителя и шириной поверхности, вертикальное поле зрения 09, образованное между целевым местоположением наблюдателя и высотой поверхности, результирующее разрешение по горизонтали элемента волновода или общее количество элементов 10 по всей поверхности, результирующее разрешение по вертикали элемента волновода или общее количество элементов 11 по всей поверхности, расстояние между дискретными значениями, основанное на межглазном расстоянии и количестве промежуточных дискретных значений для аксонометрической проекции между глазами 12. Угловая дискретизация может быть основана на расстоянии между дискретными значениями и целевом расстоянии 13 сидения, общем разрешении по горизонтали на элемент волновода, полученном из требуемой угловой дискретизации 14, общем разрешении по вертикали на элемент волновода, полученном из требуемой угловой дискретизации 15. Горизонтальное устройство осуществIn fig. 1 is a schematic diagram illustrating the variables that influence the stimulation of a sensory response. These variables may include surface diagonal 01, surface width 02, surface height 03, a specific target sitting distance 18, target field of view 04 when sitting from the center of the display, the number of intermediate samples, shown here as inter-eye samples 05, average interocular distance 06 for adults, average resolution of the human eye in arcminutes 07, horizontal field of view 08 formed between the viewer's target location and the width of the surface, vertical field of view 09 formed between the viewer's target location and the height of the surface, resulting horizontal resolution of the waveguide element or the total number of elements 10 over the entire surface, the resulting vertical resolution of the waveguide element or the total number of elements 11 over the entire surface, the distance between samples based on the interocular distance and the number of intermediate samples for the axonometric projection between the eyes 12. The angular sampling can be based on the distance between the sampled values and the target seat distance 13, the overall horizontal resolution per waveguide element obtained from the required angular sampling 14, the overall vertical resolution per waveguide element obtained from the required angular sampling 15. The horizontal device is implemented
- 5 046676 ляет подсчет определенного количества требуемых дискретных источников энергии 16, а устройство вертикальное устройство осуществляет подсчет определенного количества требуемых дискретных источников энергии 17.- 5 046676 calculates a certain number of required discrete energy sources 16, and the vertical device calculates a certain number of required discrete energy sources 17.
Способ понимания требуемого минимального разрешения может быть основан на следующих критериях для обеспечения достаточной стимуляции зрительной (или другой) реакции органа восприятия: размер поверхности (например, диагональ 84 дюйма (2,13 м)), соотношение сторон поверхности (например, 16:9), расстояние сидения (например, 128 дюймов (3,25 м) от дисплея), поле зрения с места сидения (например, 120 градусов или ±60 градусов относительно центра дисплея), требуемые промежуточные дискретные значения на расстоянии (например, один дополнительный путь распространения между глазами), среднее межглазное расстояние взрослого человека (приблизительно 65 мм) и среднее разрешение человеческого глаза (приблизительно 1 угловая минута). Эти приведенные в качестве примера значения следует рассматривать как заполнители, заменяемые реальными значениями в зависимости от конструк тивных параметров в конкретном варианте применения.The way to understand the required minimum resolution can be based on the following criteria to provide sufficient stimulation of the visual (or other) sensory response: surface size (e.g. 84 inches (2.13 m) diagonal), surface aspect ratio (e.g. 16:9) , seating distance (for example, 128 inches (3.25 m) from the display), field of view from the seat (for example, 120 degrees or ±60 degrees from the center of the display), required intermediate discrete values at a distance (for example, one additional propagation path between the eyes), the average interocular distance of an adult (approximately 65 mm) and the average resolution of the human eye (approximately 1 arc minute). These example values should be considered as placeholders to be replaced by actual values depending on the design parameters of the specific application.
Кроме того, каждое из значений, связанное с органом зрения, может быть заменено значениями для других систем для определения требуемых параметров пути распространения. Для других вариантов осуществления распространения энергии можно рассмотреть угловую чувствительность слуховой системы всего лишь в три градуса, а пространственное разрешение соматосенсорной системы рук: 2-12 мм.In addition, each of the values associated with the organ of vision can be replaced by values for other systems to determine the required propagation path parameters. For other embodiments of energy propagation, one can consider the angular sensitivity of the auditory system to be only three degrees, and the spatial resolution of the somatosensory hand system: 2-12 mm.
Хотя существуют различные и противоречивые способы измерения этой чувствительности восприятия, этих значений достаточно для понимания систем и способов стимулирования восприятия фактического распространения энергии. Существует множество способов нахождения конструктивного разрешения, а предложенный ниже способ сочетает практические аспекты изделия с биологическими пределами разрешения систем восприятия. Как будет очевидно для специалиста в данной области техники, нижеследующий обзор является упрощением любой такой конструкции системы и его следует рассмат ривать исключительно в качестве примера.Although there are various and conflicting ways to measure this perceptual sensitivity, these values are sufficient to understand the systems and methods for stimulating the perception of the actual propagation of energy. There are many ways to find design resolution, and the method proposed below combines the practical aspects of the product with the biological resolution limits of perceptual systems. As will be apparent to one skilled in the art, the following overview is a simplification of any such system design and should be considered as an example only.
Для понимания предела разрешения системы восприятия полная плотность элемента энергетического волновода может быть вычислена таким образом, что принимающая система восприятия не может отличить отдельный элемент энергетического волновода от смежного элемента, с учетом того, что:To understand the resolution limit of a sensing system, the total density of an energy waveguide element can be calculated such that the receiving sensing system cannot distinguish an individual energy waveguide element from an adjacent element, taking into account that:
Ширина (ИЛ)Width (IL)
Соотношение сторон поверхности = ------Высота (Н)Surface Aspect Ratio = ------Height (H)
Размер поверхности по горизонтали = Диагональ поверхности *Horizontal surface size = Surface diagonal *
Размер поверхности по вертикали = Диагональ поверхности *Vertical surface size = Surface diagonal *
Поле зрения по горизонтали = (Размер поверхности по горизонталиЧ ------L-----L------------L--------2 * Расстояние сидения / (Размер поверхности по вертикалиЧ --------------------------------------------------------------------------------------------1 * Расстояние сидения /Horizontal field of view = (Horizontal surface size ------L-----L------------L--------2 * Seat distance / ( Vertical surface size ---------------------------------------------- ----------------------------------------------1 * Seating distance /
Разрешение элемента по горизонтали = Поле зрения по горизонтали *Element horizontal resolution = Horizontal field of view *
Разрешающая способность глазаEye resolution
Разрешение элемента по вертикали = Поле зрения по вертикали *Element Vertical Resolution = Vertical Field of View *
Разрешающая способность глазаEye resolution
В результате выполнения вышеуказанных вычислений получают поле зрения приблизительно 32x18°, что обуславливает потребность приблизительно в 1920x1080 (округлено до ближайшего формата) элементов энергетического волновода. Кроме того, можно ограничить переменные таким образом, чтобы поле зрения было согласованным для обоих параметров (u, v) для обеспечения более равномерной пространственной дискретизации местоположений энергии (например, соотношение размеров пикселя). Угловая дискретизация системы предполагает определенное целевое местоположение зоны видимости и дополнительные пути распространения энергии между двумя точками на оптимизированном отрезке с учетом того, что:The above calculations result in a field of view of approximately 32x18°, which necessitates the need for approximately 1920x1080 (rounded to the nearest format) energy waveguide elements. In addition, it is possible to constrain the variables so that the field of view is consistent for both parameters (u, v) to provide a more uniform spatial sampling of energy locations (e.g., pixel aspect ratio). The angular sampling of the system assumes a specific target location of the visibility zone and additional energy propagation paths between two points on the optimized segment, taking into account the fact that:
Расстояние между дискретными значениями =Distance between discrete values =
Межглазное расстояние (Количество требуемых промежуточных дискретных значений + 1) ,, -Расстояние между дискретными значениями^Interocular distance (Number of required intermediate discrete values + 1) ,, -Distance between discrete values^
Угловая дискретизация = арктангенс/-----------------------------)Angular sampling = arctangent/----------------------------)
Расстояние сиденияSeat distance
- 6 046676- 6 046676
В этом случае межглазное расстояние используют для вычисления расстояния между дискретными значениями, хотя для учета соответствующего количества дискретных значений на заданном расстоянии может быть использована любая мера. При рассмотрении вышеуказанных переменных может потребо ваться приблизительно один луч на 0,57°, а полное разрешение системы в независимой системе восприятия может быть определено с учетом того, что: Местоположений на элемент (А)In this case, the interocular distance is used to calculate the distance between samples, although any measure can be used to account for the appropriate number of samples at a given distance. When considering the above variables, approximately one beam per 0.57° may be required, and the total system resolution in an independent sensing system can be determined by considering that: Locations per element (A)
Поле зрения при сидении Угловая дискретизацияField of view when sitting Angular sampling
Общее разрешение Η = N * Разрешение элемента погоризонталиOverall resolution Η = N * Horizontal element resolution
Общее разрешение V = N * Разрешение элемента по вертикалиOverall resolution V = N * Vertical element resolution
С учетом вышеописанного сценария, с учетом размера энергетической поверхности и углового раз решения, соответствующего системе остроты зрения, результирующая энергетическая поверхность предпочтительно должна включать приблизительно 400000x225000 пикселей (разрешение положений энергии) или обладать плотностью голографического распространения 90 гигапикселей. Эти переменные приведены исключительно для примера и для оптимизации голографического распространения энергии следует учитывать многие другие аспекты данных об энергии и органах восприятия. В еще одном варианте осуществления на основе входных переменных может быть предпочтительным разрешение положений энергии в 1 гигапиксель. В еще одном варианте осуществления на основе входных переменных может быть предпочтительным разрешение положений энергии в 1000 гигапиксель.Given the above scenario, taking into account the size of the energy surface and the angular resolution corresponding to the visual acuity system, the resulting energy surface should preferably include approximately 400,000x225,000 pixels (energy position resolution) or have a holographic spread density of 90 gigapixels. These variables are provided for illustrative purposes only, and many other aspects of energy and sensing data must be considered to optimize holographic energy propagation. In yet another embodiment, based on the input variables, a resolution of 1 gigapixel energy positions may be preferred. In yet another embodiment, based on the input variables, a resolution of 1000 gigapixel energy positions may be preferred.
Существующие технологические ограничения: Активная зона, электронное оборудование устройства, упаковка и механическая основа.Existing technological limitations: Core, device electronics, packaging and mechanical support.
На фиг. 2 показано устройство 20, имеющее активную зону 22 с определенными механическими конструктивными параметрами. Устройство 20 может включать устройства управления 23 и электронное оборудование 24 для задействования активной зоны 22 и осуществления взаимодействия с ней, причем активная зона имеет размеры, показанные стрелками х и у. В указанном устройстве 20 не учтены кабель ная система и механические конструкции для управления, питания и охлаждения компонентов, а механические размеры могут быть дополнительно минимизированы путем применения в устройстве 20 гибкого кабеля. Минимальная занимаемая площадь такого устройства 20 также может упоминаться как механическая основа 21, имеющая размеры, показанные стрелками М:х и М:у. Это устройство 20 предназначено исключительно для иллюстрации и заказные конструкции электронных устройств могут позво лить дополнительно уменьшить накладную механическую основу, но почти во всех случаях она может не соответствовать точному размеру активной зоны устройства. В одном варианте осуществления это устройство 20 иллюстрирует, как электронные устройства соотносятся с активной зоной 22 изображения, а именно органический микросветодиод (OLED), микросхема DLP, ЖК-панель или устройство с применением любой другой технологии, предназначенное для освещения изображения.In fig. 2 shows a device 20 having a core 22 with certain mechanical design parameters. The device 20 may include control devices 23 and electronic equipment 24 for activating and interacting with the core 22, the core having dimensions indicated by arrows x and y. This device 20 does not include cabling and mechanical structures for control, power and cooling of the components, and the mechanical dimensions can be further minimized by using flexible cable in the device 20. The minimum footprint of such a device 20 may also be referred to as the mechanical support 21, having dimensions shown by the arrows M:x and M:y. This device 20 is for illustration purposes only, and custom electronic device designs may allow the overlay mechanical support to be further reduced, but in almost all cases it may not match the exact size of the device core. In one embodiment, this device 20 illustrates how electronic devices relate to image active zone 22, namely an organic LED (OLED), a DLP chip, an LCD panel, or any other technology device designed to illuminate an image.
В некоторых вариантах осуществления также могут быть применены другие технологии проецирования для объединения множества изображений на большом общем дисплее. Однако это может быть связано с большей сложностью, связанной с расстоянием проецирования, минимальной фокусировкой, оптическим качеством, равномерным разрешением поля, хроматической аберрацией, тепловыми свойствами, калибровкой, выравниванием, добавочным размером или конструктивными параметрами. Для большинства вариантов практического применения размещение десятков или сотен этих проекционных источников 20 может привести к значительному увеличению размеров и уменьшению надежности.In some embodiments, other projection technologies may also be used to combine multiple images onto a large common display. However, this may be due to greater complexity related to projection distance, minimum focus, optical quality, uniform field resolution, chromatic aberration, thermal properties, calibration, alignment, added size, or design parameters. For most practical applications, the placement of tens or hundreds of these projection sources 20 can result in a significant increase in size and decrease in reliability.
Исключительно для иллюстративных целей, предполагая, что энергетические устройства имеют пространственную плотность энергии 3840x2160 точек, можно определить количество отдельных энергетических устройств (например, устройств 10), требуемых для энергетической поверхности, с учетом того, что:For illustrative purposes only, assuming that the energy devices have a spatial energy density of 3840x2160 points, the number of individual energy devices (e.g., 10 devices) required for the energy surface can be determined, taking into account that:
Устройства НDevices H
Устройства VV devices
Общее разрешение Н Разрешение устройства НOverall resolution N Device resolution N
Общее разрешение VOverall resolution V
Разрешение устройства VDevice resolution V
С учетом вышеизложенных соображений в отношении разрешения может быть желательным при менение приблизительно 105x105 устройств, аналогичных показанному на фиг. 2. Следует отметить, что многие устройства состоят из различных пиксельных конструкций, которые могут быть сопоставлены или не сопоставлены регулярной сетке. В случае, если в каждом полном пикселе есть дополнительные подпиксели или местоположения, они могут быть использованы для обеспечения дополнительного разрешения или угловой плотности. Дополнительная обработка сигнала может использована для определения того, как преобразовать световое поле в правильные (u, v) координаты в зависимости от заданного местоположения пиксельной конструкции(-й) и может представлять собой явно определенную характеристику каждого устройства, которая известна и откалибрована. Кроме того, другие домены энергии могут включать различную обработку этих отношений и конструкций устройств, и для специалистов в данной области техники будет очевидной прямая внутренняя взаимосвязь каждой из требуемых частотных областей с другими частотными областями. Это будет показано и обсуждено более подробно в после дующем раскрытии.In view of the above considerations regarding resolution, it may be desirable to use approximately 105 x 105 devices similar to those shown in FIG. 2. It should be noted that many devices are composed of various pixel designs that may or may not be mapped to a regular grid. In case there are additional subpixels or locations within each full pixel, these can be used to provide additional resolution or angular density. Additional signal processing can be used to determine how to transform the light field into the correct (u, v) coordinates depending on the given location of the pixel structure(s) and can be an explicitly defined characteristic of each device that is known and calibrated. Additionally, other energy domains may involve different processing of these relationships and device designs, and the direct intrinsic relationship of each of the required frequency domains to other frequency domains will be apparent to those skilled in the art. This will be shown and discussed in more detail in the following disclosure.
- 7 046676- 7 046676
Результирующее вычисление может быть использовано для понимания того, сколько устройств из этих отдельных устройств может потребоваться для создания энергетической поверхности с полным разрешением. В этом случае для достижения порога остроты зрения может потребоваться приблизительно 105x105 или приблизительно 11080 устройств. Создание непрерывной энергетической поверхности из этих доступных местоположений энергии для обеспечения достаточного воспринимаемого голографического распространения является сложной задачей и характеризуется новизной.The resulting calculation can be used to understand how many of these individual devices might be needed to create a full-resolution energy surface. In this case, approximately 105x105 or approximately 11080 devices may be required to achieve the visual acuity threshold. Creating a continuous energy surface from these available energy locations to provide sufficient perceived holographic spread is challenging and novel.
Сводная информация о непрерывных энергетических поверхностях: Конфигурации и конструкции массивов устройств для передачи энергии.Summary of Continuous Energy Surfaces: Configurations and Array Designs of Energy Transmission Devices.
В некоторых вариантах осуществления раскрыты подходы к решению проблемы генерации энергии с высокой пространственной плотностью из массива отдельных устройств без стыков из-за ограничений механической конструкции указанных устройств. В одном варианте осуществления система передачи для распространения энергии для увеличения эффективного размера активной зоны устройства для обеспечения соответствия механическим размерам или их превышения может позволить сконфигурировать массив устройств для передачи и образовать единую непрерывную энергетическую поверхность.In some embodiments, approaches to solving the problem of generating high spatial density power from an array of individual devices without joints due to mechanical design limitations of said devices are disclosed. In one embodiment, a transmission system for distributing energy to increase the effective core size of a device to meet or exceed mechanical dimensions may allow an array of transmission devices to be configured to form a single continuous energy surface.
На фиг. 3 представлен вариант осуществления такой системы 30 для передачи энергии. Как показано на фигуре, система 30 для передачи энергии может содержать устройство 31, установленное на механическую основу 32 и элемент 33 для передачи энергии, распространяющий энергию от устройства 31. Элемент 33 для передачи энергии может быть выполнен с возможностью обеспечения уменьшения всех зазоров 34, которые могут возникать при объединении множества механических основ 32 устройства в массив из множества устройств 31.In fig. 3 shows an embodiment of such a power transmission system 30. As shown in the figure, the power transmission system 30 may include a device 31 mounted on a mechanical support 32 and a power transmission element 33 distributing energy from the device 31. The power transmission element 33 may be configured to reduce any gaps 34 that may arise when multiple device mechanical substrates 32 are combined into an array of multiple devices 31.
Например, если активная зона 310 устройства имеет размеры 20 ммх10 мм, а механическая основа 32 имеет размеры 40 ммх20 мм, элемент 33 для передачи энергии может характеризоваться увеличением с коэффициентом 2:1с созданием суженной формы с размерами приблизительно 20 ммх10 мм на узком конце (стрелка А) и 40 ммх20 мм на расширенном конце (стрелка В), обеспечивая возможность непрерывного совмещения массива этих элементов 33 друг с другом без накладывания на механическую основу 32 каждого устройства 31 или ее изменения. Механически элементы 33 для передачи могут быть соединены или склеены друг с другом, выровнены и отполированы с обеспечением минимального зазора 34 шва между устройствами 31. В одном таком варианте осуществления возможно обеспечить зазор 34 шва, который меньше предела остроты зрения глаза.For example, if the device core 310 measures 20 mm x 10 mm and the mechanical base 32 measures 40 mm x 20 mm, the energy transfer element 33 may exhibit an expansion ratio of 2:1 to create a tapered shape measuring approximately 20 mm x 10 mm at the narrow end (arrow). A) and 40 mm x 20 mm at the flared end (arrow B), allowing the array of these elements 33 to be continuously aligned with each other without overlapping or altering the mechanical base 32 of each device 31. Mechanically, the transmission elements 33 may be joined or glued together, aligned and polished to provide a minimum seam gap 34 between the devices 31. In one such embodiment, it is possible to provide a seam gap 34 that is less than the visual acuity limit of the eye.
Фиг. 4 иллюстрирует пример основной конструкции 400, содержащей элементы 410 для передачи энергии, образованные совместно и надежно закрепленные на дополнительной механической конструкции 430. Механическая конструкция непрерывной энергетической поверхности 420 обеспечивает возможность последовательного соединения множества элементов 410, 450 для передачи энергии в единую основную конструкцию путем склеивания или с применением других механических способов прикрепления элементов 410, 450 для передачи. В некоторых вариантах осуществления каждый элемент 410 для передачи может быть приплавлен, приклеен, прилеплен, посажен под давлением, совмещен или иным образом соединен с другими элементами для получения результирующей непрерывной энергетической поверхности 420. В некоторых вариантах осуществления устройство 480 может быть установлено на заднюю сторону элемента 410 для передачи и пассивно или активно совмещено для обеспечения соответствующего выравнивания местоположении энергии в пределах определенного допуска.Fig. 4 illustrates an example of a primary structure 400 comprising power transfer elements 410 formed together and securely attached to an additional mechanical structure 430. The mechanical design of the continuous energy surface 420 allows multiple power transfer elements 410, 450 to be connected in series into a single main structure by bonding or using other mechanical methods of attaching the transmission elements 410, 450. In some embodiments, each transmission element 410 may be melted, bonded, adhered, pressure-fitted, aligned, or otherwise connected to other elements to produce a resulting continuous energy surface 420. In some embodiments, the device 480 may be mounted on the rear side of the element 410 for transmission and passively or actively aligned to ensure proper alignment of the energy location within a certain tolerance.
В одном варианте осуществления непрерывная энергетическая поверхность содержит одно или более энергетических местоположений, а один или более пакетов элементов для передачи энергии имеют первую и вторую сторону, и каждый пакет элементов для передачи энергии выполнен с возможностью образования единой непрерывной поверхности отображения, направляющей энергию вдоль путей распространения, проходящих между одним или более местоположениями энергии и непрерывной поверхностью отображения, причем расстояние между краями любых двух смежных вторых сторон оконечных элементов для передачи энергии меньше наименьшего различимого зазора, определяемого остротой зрения человеческого глаза, а именно лучше, чем 20 к 40 для зрения, на расстоянии, превышающем ширину единой непрерывной поверхности отображения.In one embodiment, the continuous energy surface includes one or more energy locations, and one or more energy transfer element stacks have a first and a second side, and each energy transfer element stack is configured to form a single continuous display surface directing energy along propagation paths extending between one or more energy locations and a continuous display surface, wherein the distance between the edges of any two adjacent second sides of the energy transfer terminal elements is less than the smallest discernible gap determined by the visual acuity of the human eye, namely better than 20 to 40 for vision, on a distance greater than the width of a single continuous display surface.
В одном варианте осуществления каждая из непрерывных энергетических поверхностей содержит один или более элементов для передачи энергии, каждый из которых содержит одну или более конструкций, образующих первую и вторую поверхности с поперечной и продольной ориентацией. Первая поверхность для передачи имеет площадь, отличную от площади второй поверхности, что обуславливает положительное или отрицательное увеличение, причем конфигурируют четкие контуры поверхности для первой и второй поверхностей, причем энергия, проходящая через вторую поверхность передачи, по существу заполняет угол ±10 градусов, относительно перпендикуляра к контуру поверхности по всей второй поверхности передачи.In one embodiment, each of the continuous energy surfaces includes one or more energy transfer elements, each of which contains one or more structures defining first and second surfaces with transverse and longitudinal orientation. The first transmission surface has a different area than the second surface, resulting in positive or negative magnification, wherein distinct surface contours are configured for the first and second surfaces, wherein the energy passing through the second transmission surface substantially fills an angle of ±10 degrees relative to the perpendicular to the surface contour along the entire second transmission surface.
В одном варианте осуществления множество доменов энергии может быть сконфигурировано внутри одного или между множеством устройств для передачи энергии для определения направления одного или более путей распространения воспринимаемой энергии голографии, включая визуальные, акустические, тактильные или другие энергетические домены.In one embodiment, multiple energy domains may be configured within one or between multiple energy transfer devices to determine the direction of one or more perceptual holographic energy propagation paths, including visual, acoustic, tactile, or other energy domains.
- 8 046676- 8 046676
В одном варианте осуществления непрерывная энергетическая поверхность сконфигурирована для работы с устройствами для передачи энергии, которые содержат две или более первых сторон для каждой второй стороны для одновременного приема и излучения одного или более доменов энергии для обеспечения двустороннего распространения энергии по всей системе.In one embodiment, the continuous energy surface is configured to operate with energy transfer devices that include two or more first sides for every second side to simultaneously receive and emit one or more energy domains to provide two-way propagation of energy throughout the system.
В одном варианте осуществления применяют устройства для передачи энергии в виде свободных когерентных элементов.In one embodiment, devices are used to transmit energy in the form of free coherent elements.
Введение в инженерные конструкции компонентов: Раскрытие преимуществ устройств для передачи энергии с поперечной андерсоновской локализацией.Introduction to Component Engineering: Uncovering the Benefits of Transverse Anderson Localized Power Transfer Devices.
Свойства устройств для передачи энергии могут быть значительно оптимизированы в соответствии с принципами, раскрытыми в настоящем документе в отношении элементов для передачи энергии, которые обеспечивают поперечную андерсоновскую локализацию. Поперечная андерсоновская локализация представляет собой распространение луча, переносимого через поперечно неупорядоченный, но продольно-согласованный материал.The properties of power transfer devices can be significantly optimized in accordance with the principles disclosed herein with respect to power transfer elements that provide transverse Anderson localization. Transverse Anderson localization is the propagation of a beam transmitted through a transversely disordered but longitudinally consistent material.
Это означает, что эффект материалов, для которых характерно явление андерсоновской локализации, может меньше зависеть от полного внутреннего отражения, чем при произвольном распределении между путями многократного рассеяния, где интерференция волн может сильно ограничить распространение в поперечной ориентации при продолжении распространения в продольной ориентации.This means that the effect of materials characterized by Anderson localization may be less dependent on total internal reflection than in a random distribution between multiple scattering paths, where wave interference can severely limit propagation in the transverse orientation while continuing to propagate in the longitudinal orientation.
Значительное дополнительное преимущество состоит в отсутствии оболочки традиционных многожильных волоконно-оптических материалов. Оболочка предназначена для функционального устранения рассеяния энергии между волокнами, но одновременно действует как барьер для лучей энергии, таким образом уменьшая передачу на по меньшей мере соотношение сердечника и оболочки (например, при соотношении сердцевины и оболочки 70:30 передача будет составлять в лучшем случае 70% от принятой энергии) и дополнительно приводит к сильному пиксельному структурированию распространяемой энергии.A significant additional benefit is the absence of the cladding of traditional multi-core fiber optic materials. The sheath is designed to functionally eliminate energy dissipation between fibers, but simultaneously acts as a barrier to energy beams, thus reducing transmission by at least the core to sheath ratio (e.g., with a core to sheath ratio of 70:30, transmission will be 70% at best from the received energy) and additionally leads to strong pixel structuring of the propagated energy.
Фиг. 5А иллюстрирует вид с торца примера одного такого устройства 500 для передачи энергии с неандерсоновской локализацией, в котором посредством многожильных оптических волокон передают изображение, в котором может проявляться пикселизация и создаваемый в волокнах шум из-за собственных свойств оптических волокон. В традиционных многомодовых и многожильных оптических волокнах передаваемые изображения могут быть значительно пикселизированы из-за свойств полного внутреннего отражения дискретного массива сердцевин, где любое взаимное влияние между сердцевинами ухудшает модуляционно-передаточную функцию и увеличивает размытость изображения. Результирующие изображения, полученные с использованием традиционного многожильного оптического волокна с волокнистой структурой, аналогичной структуре, изображенной на фиг. 3, как правило, имеют постоянный остаточный шум.Fig. 5A illustrates an end view of an example of one such non-Anderson localized power transmission device 500 in which multi-core optical fibers transmit an image that may exhibit pixelation and fiber-generated noise due to the intrinsic properties of the optical fibers. In traditional multimode and multicore optical fibers, transmitted images can be significantly pixelated due to the total internal reflection properties of the discrete core array, where any mutual interference between the cores degrades the modulation transfer function and increases image blur. The resulting images obtained using a conventional multi-core optical fiber with a fiber structure similar to that shown in FIG. 3 usually have constant residual noise.
Фиг. 5В иллюстрирует пример того же изображения 550, переданного с помощью устройства для передачи энергии, содержащего материалы со свойствами поперечной андерсоновской локализации, причем переданный рисунок имеет структуру с большей плотностью зерна по сравнению с постоянной волокнистой структурой по фиг. 5А. В одном варианте осуществления устройства для передачи, содержащие структуры, созданные с помощью неупорядоченных микроскопических компонентов, обеспечивают поперечную андерсоновскую локализацию и переносят свет более эффективно с лучшим распространением отображаемого разрешения, чем имеющиеся в продаже многомодовые стекловолоконные световоды.Fig. 5B illustrates an example of the same pattern 550 transmitted by an energy transfer device containing materials with transverse Anderson localization properties, wherein the transmitted pattern has a higher grain density structure compared to the permanent fiber structure of FIG. 5A. In one embodiment, transmission devices containing structures created using disordered microscopic components provide transverse Anderson localization and transport light more efficiently with better image resolution spread than commercially available multimode glass fiber light guides.
Материал со свойствами поперечной андерсоновской локализации имеет существенные преимущества с точки зрения стоимости и массы, поскольку аналогичный стеклянный материал оптического качества может стоить и весить в 10-100 раз больше по сравнению с материалом, полученным в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, причем раскрытые системы и способы включают применение конструкций, созданных с помощью неупорядоченных микроскопических компонентов, демонстрирующих значительные возможности по улучшению как стоимости, так и качества по сравнению с другими технологиями, известными в данной области техники.A material with transverse Anderson localization properties has significant advantages in terms of cost and weight, since a similar optical quality glass material can cost and weigh 10-100 times more compared to the material obtained in one embodiment of the present invention, and the disclosed systems and The methods involve the use of structures created using random microscopic components that demonstrate significant potential for improvements in both cost and quality compared to other technologies known in the art.
В одном варианте осуществления элемент для передачи, обладающий свойством поперечной андерсоновской локализации, может содержать множество конструкций, созданных из по меньшей мере двух различных компонентов, в каждой из трех ортогональных плоскостей, расположенных в трехмерной структуре, а множество конструкций обеспечивают неупорядоченное распределение свойств распространения волны в материале в поперечной плоскости в пределах трехмерной структуры и каналы с аналогичными значениями свойств распространения волны в материале в продольной плоскости в пределах трехмерной структуры, причем волны локализованной энергии, распространяющиеся через устройство для передачи энергии, имеют более высокую эффективность переноса в продольной ориентации по сравнению с поперечной ориентацией.In one embodiment, a transmission element having transverse Anderson localization property may comprise a plurality of structures constructed from at least two different components in each of three orthogonal planes arranged in a three-dimensional structure, and the plurality of structures provide a random distribution of wave propagation properties in material in a transverse plane within a three-dimensional structure and channels with similar values of wave propagation properties in a material in a longitudinal plane within a three-dimensional structure, wherein localized energy waves propagating through the energy transfer device have a higher transfer efficiency in the longitudinal orientation compared to the transverse orientation.
В одном варианте осуществления множество доменов энергии может быть сконфигурировано внутри одного или между множеством устройств для передачи энергии с поперечной андерсоновской локализацией для определения направления одного или более путей распространения воспринимаемой энергии голографии, включая визуальные, акустические, тактильные или другие энергетические домены.In one embodiment, multiple energy domains may be configured within one or between multiple transverse Anderson localized energy transfer devices to determine the direction of one or more perceptual holographic energy propagation paths, including visual, acoustic, tactile, or other energy domains.
- 9 046676- 9 046676
В одном варианте осуществления непрерывная энергетическая поверхность сконфигурирована для работы с устройствами для передачи энергии с поперечной андерсоновской локализацией, которые содержат две или более первых сторон для каждой второй стороны для одновременного приема и излучения одного или более доменов энергии для обеспечения двустороннего распространения энергии по всей системе.In one embodiment, the continuous energy surface is configured to operate with transverse Anderson localized energy transfer devices that include two or more first sides for every second side to simultaneously receive and emit one or more energy domains to provide two-way propagation of energy throughout the system.
В одном варианте осуществления устройства для передачи энергии с поперечной андерсоновской локализацией сконфигурированы как свободные когерентные или гибкие элементы для передачи энергии.In one embodiment, transverse Anderson localized energy transfer devices are configured as free coherent or flexible energy transfer elements.
Аспекты пленоптических четырехмерных-функций:Aspects of plenoptic four-dimensional functions:
Избирательное распространение энергии с помощью массивов голографических волноводов.Selective energy propagation using holographic waveguide arrays.
Как обсуждалось выше и как обсуждается в других местах настоящего документа, система отображения светового поля, как правило, содержит источник энергии (например, источник освещения) и непрерывную энергетическую поверхность, сконфигурированную с достаточной пространственной плотностью энергии, как указано в вышеприведенном обсуждении. Для передачи энергии от энергетических устройств к непрерывной энергетической поверхности может быть использовано множество элементов для передачи энергии. Как только энергия с необходимой пространственной плотностью энергии будет доставлена к непрерывной энергетической поверхности, указанная энергия может быть распространена в соответствии с пленоптической четырехмерной функцией по раскрытой системе энергетического волновода. Для специалиста в данной области техники очевидно, что пленоптическая четырехмерная функция хорошо известна в данной области техники, поэтому далее она не будет раскрыта.As discussed above and as discussed elsewhere herein, a light field display system typically includes an energy source (eg, a light source) and a continuous energy surface configured with sufficient spatial energy density as indicated in the above discussion. To transfer energy from energy devices to a continuous energy surface, a variety of energy transfer elements can be used. Once energy at the required spatial energy density is delivered to a continuous energy surface, said energy can be propagated according to a plenoptic four-dimensional function along the exposed energy waveguide system. It will be apparent to one skilled in the art that the plenoptic 4D function is well known in the art, so it will not be disclosed further.
Система энергетического волновода избирательно распространяет энергию по множеству местоположений энергии вдоль непрерывной энергетической поверхности, представляющей собой пространственную координату пленоптической четырехмерной функции, с помощью конструкции, выполненной с возможностью изменения углового направления проходящих энергетических волн путем отображения углового компонента пленоптической четырехмерной функции, причем распространяемые энергетические волны могут сходиться в пространстве по множеству путей распространения, направленных с помощью пленоптической четырехмерной функции.An energy waveguide system selectively propagates energy to multiple energy locations along a continuous energy surface representing the spatial coordinate of a plenoptic four-dimensional function, using a structure configured to change the angular direction of passing energy waves by mapping the angular component of the plenoptic four-dimensional function, wherein the propagated energy waves can converge in space along multiple propagation paths directed using a plenoptic four-dimensional function.
На фиг. 6 представлен пример энергетической поверхности светового поля в пространстве четырехмерного изображения в соответствии с пленоптической четырехмерной функцией. На фигуре показаны видимые зрителю 620 траектории лучей от энергетической поверхности 600 для описания того, как лучи энергии сходятся в пространстве 630 из разных положений в зоне видимости. Как показано на фигуре, каждый элемент 610 волновода определяет четыре измерения для информации, описывающей распространение 640 энергии через энергетическую поверхность 600. Два пространственных измерения (которые в данном документе обозначены как х и у) представляют физическое множество местоположений энергии, которые можно видеть в пространстве изображения, и угловые компоненты тэта и фи (которые в данном документе обозначены как и и v), наблюдаемые в виртуальном пространстве при проецировании через массив энергетических волноводов. В целом и в соответствии с пленоптической четырехмерной функцией множество волноводов (например, элементарных линз) выполнено с возможностью направления местоположения энергии из точки со значениями х, у в уникальное местоположение в виртуальном пространстве вдоль направления, определяемого угловым компонентом u, v, при формировании описанной в настоящем документе системы поля голографии или светового поля.In fig. Figure 6 shows an example of the energy surface of a light field in four-dimensional image space in accordance with the plenoptic four-dimensional function. The figure shows the ray paths visible to the viewer 620 from the energy surface 600 to describe how the energy rays converge in space 630 from different positions in the field of view. As shown in the figure, each waveguide element 610 defines four dimensions for information describing the propagation 640 of energy across the energy surface 600. The two spatial dimensions (denoted herein as x and y) represent the physical set of energy locations that can be seen in image space , and the angular components theta and phi (denoted herein as and and v) observed in virtual space when projected through an array of energy waveguides. In general, and in accordance with the plenoptic four-dimensional function, a plurality of waveguides (for example, elementary lenses) are configured to direct the location of energy from a point with values x, y to a unique location in virtual space along the direction determined by the angular component u, v, when forming described in herein holographic field or light field systems.
Однако для специалиста в данной области техники будет очевидно, что существенная проблема технологий светового поля и голографического отображения возникает из-за неконтролируемого распространения энергии из-за конструкции, в которой строго не учитывают дифракцию, рассеяние, диффузию, угловое направление, калибровку, фокусировку, коллимирование, кривизну, однородность, взаимное влияние элементов, а также множество других параметров, которые обуславливают снижение эффективного разрешения, а также приводят к невозможности точного схождения энергии с достаточной точностью.However, it will be obvious to one skilled in the art that a significant problem with light field and holographic imaging technologies arises from uncontrolled propagation of energy due to a design that does not strictly consider diffraction, scattering, diffusion, angular direction, calibration, focusing, collimation , curvature, homogeneity, mutual influence of elements, as well as many other parameters that cause a decrease in effective resolution, and also lead to the impossibility of accurate energy convergence with sufficient accuracy.
В одном варианте осуществления подход для избирательного распространения энергии для решения проблем, связанных с голографическим отображением, может включать элементы, ограничивающие распространение энергии и по существу заполняющие апертуры волновода почти сколлимированной энергией, определяемой пленоптической четырехмерной функцией, в окружающее пространство.In one embodiment, an approach for selective energy propagation to solve problems associated with holographic imaging may include elements that limit energy propagation and essentially fill the waveguide apertures with nearly collimated energy, determined by a plenoptic four-dimensional function, into the surrounding space.
В одном варианте осуществления массив энергетических волноводов может определять для каждого элемента волновода множество путей распространения энергии, которая может проходить через эффективную апертуру элемента волновода в уникальных направлениях, определяемых заданной четырехмерной функцией, и по существу заполнять указанную апертуру для множества местоположений энергии вдоль непрерывной поверхности энергии, ограниченной одним или более элементами, размещенными для ограничения распространения каждого местоположения энергии для ее прохождения исключительно через один волноводный элемент.In one embodiment, the energy waveguide array may define, for each waveguide element, a plurality of energy propagation paths that can pass through the effective aperture of the waveguide element in unique directions defined by a given four-dimensional function, and essentially fill said aperture for a plurality of energy locations along a continuous energy surface. limited by one or more elements arranged to limit the propagation of each location of energy to pass exclusively through one waveguide element.
В одном варианте осуществления множество доменов энергии может быть сконфигурировано внутри одного или между множеством энергетических волноводов для определения одного или более направлений распространения воспринимаемой энергии голографии, включая визуальные, акустические, тактильные или другие энергетические домены.In one embodiment, multiple energy domains may be configured within one or between multiple energy waveguides to define one or more propagation directions of perceived holographic energy, including visual, acoustic, tactile, or other energy domains.
- 10 046676- 10 046676
В одном варианте осуществления энергетические волноводы и непрерывная энергетическая поверхность сконфигурированы для приема и излучения одного или более доменов энергии для обеспечения двустороннего распространения энергии по всей системе.In one embodiment, the energy waveguides and continuous energy surface are configured to receive and emit one or more energy domains to provide two-way propagation of energy throughout the system.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы выполнены с возможностью распространения энергии с нелинейным или нерегулярным распределением, включающим не содержащие энергию области пустоты, с применением кодированных цифровым способом, дифракционных, рефракционных, отражающих, с градиентным показателем преломления, голографических, френелевских или подобных конфигураций волновода для любой ориентации непрерывной энергетической поверхности, включая стену, стол, пол, потолок, помещение или другие среды с определенной геометрической конфигурацией. В еще одном варианте осуществления элемент энергетического волновода может быть выполнен с возможностью создания различных геометрических элементов, которые обеспечивают просмотр на поверхности с любым профилем и/или просмотр на ровной площадке, позволяя пользователям просматривать сформированные голографические изображения со всех сторон энергетической поверхности в конфигурации с углом обзора 360 градусов.In one embodiment, energy waveguides are configured to propagate energy with a non-linear or irregular distribution, including energy-free void regions, using digitally encoded, diffractive, refractive, reflective, graded index, holographic, Fresnel or similar waveguide configurations for any orientation of a continuous energetic surface, including a wall, table, floor, ceiling, room, or other environment with a specific geometric configuration. In yet another embodiment, the energy waveguide element may be configured to create various geometric elements that provide viewing on any surface profile and/or viewing on a level surface, allowing users to view the generated holographic images from all sides of the energy surface in a viewing angle configuration 360 degrees.
В одном варианте осуществления элементы массива энергетических волноводов могут быть отражающими поверхностями, а расположение указанных элементов может быть шестиугольным, квадратным, неправильным, полуправильным, изогнутым, неплоским, сферическим, цилиндрическим, наклонным постоянным, наклонным непостоянным, пространственно изменяющимся и/или многослойным.In one embodiment, the elements of the energy waveguide array may be reflective surfaces, and the arrangement of said elements may be hexagonal, square, irregular, semi-regular, curved, non-planar, spherical, cylindrical, inclined constant, inclined non-constant, spatially variable and/or multi-layered.
Для любого компонента в пределах непрерывной энергетической поверхности волновод или компоненты устройства для передачи могут включать, без ограничений, оптическое волокно, кремний, стекло, полимер, устройства для передачи света, дифракционные, голографические, рефракционные или отражающие элементы, оптические пластины, сумматоры энергии, светоделители, призмы, поляризационные элементы, пространственные модуляторы света, активные пиксели, жидкокристаллические ячейки, прозрачные дисплеи или любые подобные материалы, обеспечивающие андерсоновскую локализацию или полное внутреннее отражение.For any component within a continuous energy surface, waveguide or transmission device components may include, but are not limited to, optical fiber, silicon, glass, polymer, light transmission devices, diffractive, holographic, refractive or reflective elements, optical wafers, energy combiners, beam splitters , prisms, polarizing elements, spatial light modulators, active pixels, liquid crystal cells, transparent displays or any similar materials that provide Anderson localization or total internal reflection.
Реализация Holodeck:Holodeck implementation:
Объединение в двусторонних системах непрерывной энергетической поверхности для стимуляции органов восприятия человека в голографических средах.Integration of a continuous energy surface in two-way systems to stimulate human sensory organs in holographic environments.
Можно создавать крупномасштабные среды систем непрерывной энергетической поверхности путем их размещения рядом друг с другом, сплавления, склеивания, присоединения и/или сшивания множества непрерывных энергетических поверхностей друг с другом с образованием систем произвольных размеров, форм, с произвольными профилями или конструктивными параметрами, включая целые помещения. Каждая система энергетической поверхности может содержать узел, имеющий основную конструкцию, энергетическую поверхность, устройства для передачи, волновод, устройства и электронное оборудование, которые в совокупности выполнены с возможностью двустороннего распространения, излучения, отражения или восприятия энергии голографии.It is possible to create large-scale environments of continuous energy surface systems by placing them next to each other, fusing, gluing, attaching and/or stitching multiple continuous energy surfaces together to form systems of arbitrary sizes, shapes, profiles or design parameters, including entire rooms . Each energy surface system may comprise an assembly having a main structure, energy surface, transmission devices, waveguide, devices, and electronic equipment that are collectively configured to bidirectionally propagate, emit, reflect, or sense holographic energy.
В одном варианте осуществления среду из размещенных рядом друг с другом систем с непрерывной энергией объединяют с образованием больших непрерывных плоских или изогнутых стен, включая установки, содержащие почти все или все поверхности в данной среде, и конфигурируют в виде какойлибо комбинации непрерывных, прерывистых плоских, многогранных, изогнутых, цилиндрических, сферических, геометрических форм или нерегулярных геометрических форм.In one embodiment, an environment of side-by-side continuous energy systems is combined to form large continuous flat or curved walls, including installations containing nearly all or all of the surfaces in the environment, and configured as any combination of continuous, intermittent flat, multi-faceted , curved, cylindrical, spherical, geometric shapes or irregular geometric shapes.
В одном варианте осуществления объединенные части плоских поверхностей образуют системы по размеру стены для театральных или осуществляемых по месту проведения мероприятия голографических представлений. В одном варианте осуществления объединенные части плоских поверхностей охватывают помещение с четырьмя-шестью стенами, включая потолок и пол, для обеспечения голографических инсталляций в замкнутом пространстве. В одном варианте осуществления объединенные части криволинейных поверхностей создают цилиндрическую непрерывную среду для обеспечения голографических инсталляций с эффектом присутствия. В одном варианте осуществления объединенные части непрерывных сферических поверхностей образуют голографический купол для обеспечения полного эффекта присутствия на основе технологии Holodeck.In one embodiment, the combined portions of flat surfaces form wall-sized systems for theatrical or on-site holographic performances. In one embodiment, combined portions of flat surfaces span a room with four to six walls, including the ceiling and floor, to provide holographic installations in an enclosed space. In one embodiment, the combined portions of the curved surfaces create a cylindrical continuous environment to provide immersive holographic installations. In one embodiment, the combined portions of continuous spherical surfaces form a holographic dome to provide a fully immersive experience based on Holodeck technology.
В одном варианте осуществления объединение частей непрерывных изогнутых энергетических волноводов обеспечивают механические края, которые точно следуют рисунку вдоль границы элементов, ограничивающих распространение энергии, в конструкции энергетического волновода, в которой применяют склеивание, совмещение или сплавление смежных размещенных рядом друг с другом механических краев смежных поверхностей волновода, в результате чего получают модульную и непрерывную систему энергетических волноводов.In one embodiment, the integration of portions of continuous curved energy waveguides is provided by mechanical edges that precisely follow a pattern along the boundary of energy limiting elements in an energy waveguide design that employs bonding, registering, or fusing adjacent adjacent mechanical edges of adjacent waveguide surfaces , resulting in a modular and continuous system of energy waveguides.
В другом варианте осуществления объединенной среды с размещенными рядом друг с другом элементами энергия распространяется в обе стороны одновременно для множества доменов энергии. В еще одном варианте осуществления энергетическая поверхность обеспечивает возможность одновременного отображения и захвата с помощью одной и той же энергетической поверхности с применением волноводов, выполненных таким образом, что данные светового поля могут быть спроецированы источником освещения через волновод и одновременно приняты посредством той же энергетической поверхности. ВIn another embodiment of a federated environment with elements placed adjacent to each other, energy is distributed in both directions simultaneously for multiple energy domains. In yet another embodiment, the energy surface allows for simultaneous display and acquisition via the same energy surface using waveguides configured such that light field data can be projected by an illumination source through the waveguide and simultaneously received via the same energy surface. IN
- 11 046676 еще одном варианте осуществления могут быть использованы дополнительные технологии определения глубины и активного сканирования для обеспечения взаимосвязи между распространением энергии и зрителем в правильных физических координатах. В еще одном варианте осуществления энергетическая поверхность и волновод могут излучать, отражать частоты или обеспечивать схождение частот таким образом, чтобы вызвать тактильные ощущения или объемную тактильную обратную связь. В некоторых вариантах осуществления возможно применение любой комбинации двустороннего распространения энергии и объединенных поверхностей.- 11 046676 In yet another embodiment, additional depth sensing and active scanning technologies may be used to ensure the relationship between the energy propagation and the viewer at the correct physical coordinates. In yet another embodiment, the energy surface and waveguide may radiate, reflect, or converge frequencies in a manner that produces haptic sensations or volumetric haptic feedback. In some embodiments, any combination of two-way energy propagation and joint surfaces may be used.
В одном варианте осуществления система содержит энергетический волновод, способный осуществлять двустороннее излучение и восприятие энергии через энергетическую поверхность с помощью одного или более энергетических устройств, независимо сопряженных с сумматорами энергии с двумя или более путями для попарного соединения по меньшей мере двух энергетических устройств с одним и тем же участком непрерывной энергетической поверхности, или одно или более энергетических устройств прикрепляют за энергетической поверхностью рядом с дополнительным компонентом, прикрепленным к основной конструкции, или к месту перед полем зрения и за полем зрения волновода для внеосевого прямого или отраженного проецирования или восприятия, а результирующая энергетическая поверхность обеспечивает двустороннюю передачу энергии, позволяющую волноводу осуществлять схождение энергии, первому устройству излучать энергию и второму устройству воспринимать энергию, причем информацию обрабатывают для выполнения задач, связанных с машинным распознаванием образов, включающим, без ограничений, пленоптическое четырехмерное слежение за глазами и сетчаткой глаза или обнаружение интерференции в структуре распространяемой энергии, оценку глубины, приближение, отслеживание движения, создание изображения, цвета или звука, или другой анализ частоты энергии. В еще одном варианте осуществления отслеживаемые положения активно вычисляют и изменяют положения энергии на основании интерференции между двусторонними захваченными данными и информацией проецирования.In one embodiment, the system includes an energy waveguide capable of bidirectionally emitting and sensing energy through an energy surface by one or more energy devices independently coupled to two or more path energy combiners for pairing at least two energy devices with the same same portion of a continuous energy surface, or one or more energy devices are attached behind the energy surface adjacent to an additional component attached to the main structure, or at a location in front of the field of view and behind the field of view of the waveguide for off-axis direct or reflected projection or perception, and the resulting energy surface provides bidirectional energy transfer allowing the waveguide to converge energy, the first device to emit energy, and the second device to sense energy, the information being processed to perform tasks associated with machine pattern recognition, including, but not limited to, plenoptic 4D eye and retinal tracking or interference detection in the pattern of propagated energy, estimating depth, approaching, tracking motion, creating an image, color or sound, or other energy frequency analysis. In yet another embodiment, the tracked positions actively calculate and change energy positions based on the interference between the bilateral captured data and the projection information.
В некоторых вариантах осуществления множество комбинаций из трех энергетических устройств, содержащих ультразвуковой датчик, визуальный электромагнитный дисплей и ультразвуковое излучающее устройство, конфигурируют вместе для каждой из трех первых поверхностей передачи, распространяющих энергию, объединенных в единую вторую поверхность передачи энергии с каждой из трех первых поверхностей, имеющей технически предусмотренные свойства, специфичные для домена энергии каждого устройства, а два специализированных элемента волновода сконфигурированы для ультразвуковой и электромагнитной энергии, соответственно, для обеспечения возможности независимого направления и схождения энергии для каждого устройства и по существу не подвержены воздействию других элементов волноводов, которые сконфигурированы для отдельного домена энергии.In some embodiments, a plurality of combinations of three energy devices comprising an ultrasonic sensor, a visual electromagnetic display, and an ultrasonic emitting device are configured together for each of the three first energy transmission surfaces combined into a single second energy transmission surface with each of the three first surfaces, having engineered properties specific to each device's energy domain, and two dedicated waveguide elements configured for ultrasonic and electromagnetic energy, respectively, to enable independent energy direction and convergence for each device and are substantially unaffected by other waveguide elements that are configured for separate energy domain.
В некоторых вариантах осуществления раскрыта процедура калибровки, позволяющая эффективно осуществлять производство, устраняя системные артефакты, и выполнять геометрическое отображение результирующей энергетической поверхности с использованием технологий кодирования/декодирования, а также специализированных интегрированных систем для преобразования данных в откалиброванную информацию, подходящую для распространения энергии на основании откалиброванных файлов конфигурации.In some embodiments, a calibration procedure is disclosed to enable efficient production, eliminating system artifacts, and geometric mapping of the resulting energy surface using encoding/decoding technologies, as well as dedicated integrated systems for converting data into calibrated information suitable for energy propagation based on calibrated configuration files.
В некоторых вариантах осуществления дополнительные последовательно соединенные энергетические волноводы и одно или более энергетических устройств могут быть объединены в систему для создания непрозрачных голографических пикселей.In some embodiments, additional series-connected energy waveguides and one or more energy devices may be combined into a system to create opaque holographic pixels.
В некоторых вариантах осуществления могут быть интегрированы дополнительные элементы волновода, содержащие элементы, ограничивающие распространение энергии, светоделители, призмы, активные параллаксные барьеры или технологии поляризации для обеспечения пространственного и/или углового разрешения, превышающего диаметр волновода, или для обеспечения сверхвысокого разрешения для других целей.In some embodiments, additional waveguide elements may be integrated containing energy limiting elements, beam splitters, prisms, active parallax barriers, or polarization technologies to provide spatial and/or angular resolution greater than the diameter of the waveguide, or to provide ultra-high resolution for other purposes.
В некоторых вариантах осуществления раскрытая энергетическая система также может быть сконфигурирована как носимое двунаправленное устройство, такое как устройство виртуальной реальности (VR) или устройство дополненной реальности (AR). В других вариантах осуществления энергетическая система может содержать регулировочный оптический элемент(-ы), с помощью которого отображаемую или принимаемую энергию фокусируют вблизи определенной плоскости в пространстве для зрителя. В некоторых вариантах осуществления массив волноводов может быть включен в укрепляемый на голове голографический дисплей. В других вариантах осуществления система может включать множество оптических путей, чтобы зритель мог видеть как энергетическую систему, так и реальную окружающую обстановку (например, применяют прозрачный голографический дисплей). В этих случаях система может быть выполнена в виде ближнего поля в дополнение к другим способам.In some embodiments, the disclosed energy system may also be configured as a wearable bi-directional device, such as a virtual reality (VR) device or an augmented reality (AR) device. In other embodiments, the energy system may include adjustable optical element(s) that focus the displayed or received energy near a specific plane in space for the viewer. In some embodiments, the waveguide array may be included in a head-mounted holographic display. In other embodiments, the system may include multiple optical paths so that the viewer can see both the energy system and the actual environment (eg, a transparent holographic display is used). In these cases, the system can be implemented as a near field in addition to other methods.
В некоторых вариантах осуществления передача данных включает процессы кодирования с выбираемыми или переменными коэффициентами сжатия, для которых входные данные представляют собой произвольный набор данных из информации и метаданных; анализа указанного набора данных и приема или назначения свойств материала, векторов, идентификаторов поверхности, новых данных пикселей, формирующих более разреженный набор данных, причем принятые данные могут содержать: двумерIn some embodiments, data transmission includes selectable or variable compression ratio encoding processes for which the input data is a random data set of information and metadata; analyzing said data set and receiving or assigning material properties, vectors, surface identifiers, new pixel data forming a sparser data set, wherein the received data may contain: two-dimensional
- 12 046676 ные, стереоскопические, многовидовые, метаданные, световое поле, голографические, геометрические данные, векторы или векторизованные метаданные, а кодер/декодер может обеспечивать возможность преобразования данных в режиме реального времени или в офлайн-режиме, включая обработку изображения: двумерные; двумерные данные плюс глубина, метаданные или другая векторизованная информация; стереоскопические, стереоскопические плюс глубина, метаданные или другая векторизованная информация; многовидовые данные; многовидовые данные плюс глубина, метаданные или другая векторизованная информация; голографические данные; или содержимое светового поля; с применением алгоритмов оценки глубины, с метаданными глубины или без них; а способ обратной трассировки лучей соответствующим образом отображает результирующие преобразованные данные, полученные путем обратной трассировки лучей, из различных двумерных, стереоскопических, многовидовых, объемных данных, светового поля или голографических данных в физические координаты с применением охарактеризовывающей пленоптической четырехмерной функции. В этих вариантах осуществления общая требуемая передача данных может представлять собой на много порядков меньшую передаваемую информацию, чем необработанный набор данных светового поля.- 12 046676 ny, stereoscopic, multi-view, metadata, light field, holographic, geometric data, vectors or vectorized metadata, and the encoder/decoder may provide the ability to transform the data in real time or offline, including image processing: two-dimensional; two-dimensional data plus depth, metadata, or other vectorized information; stereoscopic, stereoscopic plus depth, metadata or other vectorized information; multi-view data; multi-view data plus depth, metadata or other vectorized information; holographic data; or the contents of the light field; using depth estimation algorithms, with or without depth metadata; and the inverse ray tracing method appropriately maps the resulting inverse ray tracing transformed data from various two-dimensional, stereoscopic, multi-view, volumetric, light field, or holographic data into physical coordinates using a plenoptic four-dimensional characterization function. In these embodiments, the total required data transmission may be many orders of magnitude less transmitted information than the raw light field data set.
Избирательное распространение энергии в световом поле и массивах голографических волноводов.Selective energy propagation in light field and holographic waveguide arrays.
На фиг. 7 представлен перспективный вид сверху вниз варианта осуществления системы 100 энергетического волновода, выполненного с возможностью создания множества путей 108 распространения энергии. Система 100 энергетического волновода содержит массив энергетических волноводов 112, выполненных с возможностью направления через них энергии по множеству путей 108 распространения энергии. В одном варианте осуществления множество путей 108 распространения энергии проходят через множество местоположений 118 энергии от первой стороны 116 массива ко второй стороне 114 массива.In fig. 7 is a top-down perspective view of an embodiment of an energy waveguide system 100 configured to create multiple energy propagation paths 108 . The energy waveguide system 100 includes an array of energy waveguides 112 configured to direct energy therethrough along a plurality of energy propagation paths 108 . In one embodiment, a plurality of energy propagation paths 108 pass through a plurality of energy locations 118 from the first array side 116 to the second array side 114.
Как показано на фиг. 7 и фиг. 9Н, в одном варианте осуществления первое подмножество 290 множества путей 108 распространения энергии проходят через первое местоположение 122 энергии. Первый энергетический волновод 104 выполнен с возможностью направления энергии по первому пути 120 распространения энергии из первого подмножества 290 множества путей 108 распространения энергии. Первый путь 120 распространения энергии может определяться первым ведущим лучом 138, сформированным между первым местоположением 122 энергии и первым энергетическим волноводом 104. Первый путь 120 распространения энергии может содержать лучи 138А и 138В, сформированные между первым местоположением 122 энергии и первым энергетическим волноводом 104, которые первый энергетический волновод 104 направляет по путям, соответственно, 120А и 120В распространения энергии. Первый путь 120 распространения энергии может проходить от первого энергетического волновода 104 ко второй стороне массива 114. В одном варианте осуществления энергия направлена по первому пути 120 распространения энергии, который включает один или более путей распространения энергии между путями 120А и 120В распространения энергии или включающих пути 120А и 120В распространения энергии, которые направлены через первый энергетический волновод 104 в направлении, которое по существу параллельно углу распространения через вторую сторону 114 первого ведущего луча 138.As shown in FIG. 7 and fig. 9H, in one embodiment, a first subset 290 of a plurality of energy propagation paths 108 pass through a first energy location 122. The first energy waveguide 104 is configured to direct energy along a first energy propagation path 120 from a first subset 290 of a plurality of energy propagation paths 108 . The first energy propagation path 120 may be defined by a first driving beam 138 formed between the first energy location 122 and the first energy waveguide 104. The first energy propagation path 120 may include beams 138A and 138B formed between the first energy location 122 and the first energy waveguide 104, which are first Energy waveguide 104 guides energy propagation paths 120A and 120B, respectively. The first energy propagation path 120 may extend from the first energy waveguide 104 to the second side of the array 114. In one embodiment, the energy is directed along the first energy propagation path 120, which includes one or more energy propagation paths between or including energy propagation paths 120A and 120B and energy propagation 120B that are directed through the first energy waveguide 104 in a direction that is substantially parallel to the propagation angle through the second side 114 of the first drive beam 138.
Варианты осуществления могут быть выполнены таким образом, чтобы энергия, направленная по первому пути 120 распространения энергии, могла выходить из первого энергетического волновода 104 в направлении, которое по существу параллельно путям 120А и 120В распространения энергии и первому ведущему лучу 138. Можно предположить, что путь распространения энергии, проходящий через элемент 112 энергетического волновода на вторую сторону 114, включает множество путей распространения энергии по существу с аналогичным направлением распространения.Embodiments may be configured such that energy directed along the first energy propagation path 120 can exit the first energy waveguide 104 in a direction that is substantially parallel to the energy propagation paths 120A and 120B and the first guide beam 138. It may be assumed that the path energy propagation passing through energy waveguide element 112 to second side 114 includes a plurality of energy propagation paths with substantially similar propagation direction.
На фиг. 8 представлен вид спереди варианта осуществления системы 100 энергетического волновода. Первый путь 120 распространения энергии может проходить ко второй стороне 114 массива 112, показанного на фиг. 7, в уникальном направлении 208, проходящем от первого энергетического волновода 104, которое определяется по меньшей мере первым местоположением 122 энергии. Первый энергетический волновод 104 может определяться пространственной координатой 204, а уникальное направление 208, которое определяется по меньшей мере первым местоположением 122 энергии, может определяться угловой координатой 206, определяющей направления первого пути 120 распространения энергии. Пространственная координата 204 и угловая координата 206 могут образовывать набор 210 четырехмерных пленоптических координат, который определяет уникальное направление 208 первого пути 120 распространения энергии.In fig. 8 is a front view of an embodiment of the energy waveguide system 100. The first energy propagation path 120 may extend to the second side 114 of the array 112 shown in FIG. 7, in a unique direction 208 extending from the first energy waveguide 104, which is defined by at least the first energy location 122. The first energy waveguide 104 may be defined by a spatial coordinate 204, and the unique direction 208 that is defined by at least the first energy location 122 may be defined by an angular coordinate 206 defining the directions of the first energy propagation path 120. The spatial coordinate 204 and the angular coordinate 206 may form a set 210 of four-dimensional plenoptic coordinates that defines a unique direction 208 of the first energy propagation path 120.
В одном варианте осуществления энергия, направленная по первому пути 120 распространения энергии через первый энергетический волновод 104, по существу заполняет первую апертуру 134 первого энергетического волновода 104 и распространяется по одному или более путей распространения энергии, которые пролегают между путями 120А и 120В распространения энергии и параллельны направлению первого пути 120 распространения энергии. В одном варианте осуществления один или более путей распространения энергии, которые по существу заполняют первую апертуру 134, могут составлять более 50% диаметра первой апертуры 134.In one embodiment, the energy directed along the first energy path 120 through the first energy waveguide 104 substantially fills the first aperture 134 of the first energy waveguide 104 and propagates along one or more energy paths that lie between and are parallel to the energy paths 120A and 120B. the direction of the first energy propagation path 120. In one embodiment, the one or more energy paths that substantially fill the first aperture 134 may be more than 50% of the diameter of the first aperture 134.
В предпочтительном варианте осуществления энергия, направленная по первому пути 120 распространения энергии через первый энергетический волновод 104, которая по существу заполняет первуюIn a preferred embodiment, energy directed along the first energy propagation path 120 through the first energy waveguide 104, which substantially fills the first
- 13 046676 апертуру 134, может охватывать от 50% до 80% диаметра первой апертуры 134.- 13 046676 aperture 134, can cover from 50% to 80% of the diameter of the first aperture 134.
Возвращаясь к фиг. 7 и 9А-Н отметим, что в одном варианте осуществления система 100 энергетического волновода также может содержать компонент 124 для ограничения распространения энергии, который расположен таким образом, чтобы ограничивать распространение энергии между первой стороной 116 и второй стороной 114, а также ограничивать распространение энергии между смежными волноводами 112. В одном варианте осуществления компонент для ограничения распространения энергии выполнен с возможностью ограничения распространения энергии вдоль участка первого подмножества 290 множества путей 108 распространения энергии, которые не проходят через первую апертуру 134. В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может быть расположен на первой стороне 116 между массивом энергетических волноводов 112 и множеством местоположений 118 энергии. В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может быть расположен на второй стороне 114 между множеством местоположений 118 энергии и путями 108 распространения энергии. В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может быть расположен на первой стороне 116 или второй стороне 114 перпендикулярно массиву энергетических волноводов 112 и множеству местоположений 118 энергии.Returning to FIG. 7 and 9A-H, note that in one embodiment, the energy waveguide system 100 may also include an energy propagation limiting component 124 that is positioned to limit the propagation of energy between the first side 116 and the second side 114, as well as limit the propagation of energy between adjacent waveguides 112. In one embodiment, the energy propagation limiting component is configured to limit energy propagation along a portion of the first subset 290 of the plurality of energy propagation paths 108 that do not pass through the first aperture 134. In one embodiment, the energy propagation limiting component 124 may be located on the first side 116 between the energy waveguide array 112 and the plurality of energy locations 118. In one embodiment, the energy propagation limiting component 124 may be located on the second side 114 between the plurality of energy locations 118 and energy propagation paths 108 . In one embodiment, the energy limiting component 124 may be located on the first side 116 or the second side 114 perpendicular to the energy waveguide array 112 and the plurality of energy locations 118.
В одном варианте осуществления энергия, направленная по первому пути 120 распространения энергии, может сходиться с энергией, направленной по второму пути 126 распространения энергии через второй энергетический волновод 128. Первый и второй пути распространения энергии могут сходиться в местоположении 130 на второй стороне 114 массива 112. В одном варианте осуществления третий и четвертый пути 140, 141 распространения энергии также могут сходиться в местоположении 132 на первой стороне 116 массива 112. В одном варианте осуществления пятый и шестой пути 142, 143 распространения энергии также могут сходиться в местоположении 136 между первой и второй сторонами 116, 114 массива 112.In one embodiment, energy directed along the first energy propagation path 120 may converge with energy directed along the second energy propagation path 126 through the second energy waveguide 128. The first and second energy propagation paths may converge at a location 130 on the second side 114 of the array 112. In one embodiment, the third and fourth energy propagation paths 140, 141 may also converge at a location 132 on the first side 116 of the array 112. In one embodiment, the fifth and sixth energy propagation paths 142, 143 may also converge at a location 136 between the first and second sides 116, 114 array 112.
В одном варианте осуществления система 100 энергетического волновода может содержать конструкции для направления энергии, такие как: конструкция, выполненная с возможностью изменения углового направления проходящей через нее энергии, например, рефракционный, дифракционный, отражающий, с градиентным показателем, голографический или другой оптический элемент; конструкция, содержащая по меньшей мере одну числовую апертуру; конструкция, выполненная с возможностью перенаправления энергии по меньшей мере от одной внутренней поверхности; устройство для передачи света; и т.д. Следует учитывать, что волноводы 112 могут содержать любое одно из конструкции или материала или комбинацию конструкции или материала для двустороннего направления энергии, например:In one embodiment, the energy waveguide system 100 may include structures for directing energy, such as: a structure configured to change the angular direction of energy passing through it, such as a refractive, diffractive, reflective, gradient index, holographic or other optical element; a structure comprising at least one numerical aperture; a structure configured to redirect energy from at least one internal surface; light transmission device; etc. It should be appreciated that the waveguides 112 may comprise any one or combination of design or material for bidirectional direction of energy, for example:
a) компоненты для рефракции, дифракции или отражения;a) components for refraction, diffraction or reflection;
b) цельные или комбинированные многоуровневые элементы;b) solid or combined multi-level elements;
c) голографические оптические элементы и оптические устройства с цифровым кодированием;c) holographic optical elements and digitally encoded optical devices;
d) элементы, изготовленные способом 3D-печати, или литографические формы, или копии;d) 3D printed elements or lithographic molds or copies;
e) линзы Френеля, решетки, зонные пластины, двухкомпонентные оптические элементы;e) Fresnel lenses, gratings, zone plates, two-component optical elements;
f) светоотражающие элементы;f) reflective elements;
g) волоконнооптические устройства с полным внутренним отражением или андерсоновской локализацией;g) fiber optic devices with total internal reflection or Anderson localization;
h) оптическое устройство с градиентным показателем или различные материалы для согласования показателя преломления;h) gradient index optical device or various index matching materials;
i) стекло, полимер, газ, твердые вещества, жидкости;i) glass, polymer, gas, solids, liquids;
j) акустические волноводы;j) acoustic waveguides;
k) микро- и наноразмерные элементы; или же 1) поляризаторы, призмы или светоделители.k) micro- and nano-sized elements; or 1) polarizers, prisms or beam splitters.
В одном варианте осуществления системы энергетического волновода распространяют энергию в двух направлениях.In one embodiment, energy waveguide systems distribute energy in two directions.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы выполнены с возможностью распространения механической энергии.In one embodiment, the energy waveguides are configured to propagate mechanical energy.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы выполнены с возможностью распространения электромагнитной энергии.In one embodiment, the energy waveguides are configured to propagate electromagnetic energy.
В одном варианте осуществления благодаря перемежению, наложению, отражению, объединению или обеспечению иным способом соответствующих свойств материала в одной или более конструкциях в элементе энергетического волновода и на одном или более уровнях, составляющих систему энергетического волновода, энергетические волноводы выполнены с возможностью одновременного распространения механической, электромагнитной энергии и/или других форм энергии.In one embodiment, by interleaving, superimposing, reflecting, combining, or otherwise providing appropriate material properties in one or more structures in an energy waveguide element and at one or more levels constituting an energy waveguide system, the energy waveguides are configured to simultaneously propagate mechanical, electromagnetic energy and/or other forms of energy.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы распространяют энергию с различными соотношениями и и v соответственно в четырехмерной системе координат.In one embodiment, the energy waveguides propagate energy with different ratios of u and v, respectively, in a four-dimensional coordinate system.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы распространяют энергию с применением анаморфотной функции. В одном варианте осуществления энергетические волноводы содержат множество элементов вдоль пути распространения энергии.In one embodiment, energy waveguides distribute energy using an anamorphic feature. In one embodiment, the energy waveguides comprise a plurality of elements along the energy path.
- 14 046676- 14 046676
В одном варианте осуществления энергетические волноводы непосредственно формируют из полированных поверхностей оптоволоконного устройства передачи.In one embodiment, energy waveguides are directly formed from the polished surfaces of a fiber optic transmission device.
В одном варианте осуществления система энергетического волновода содержит материалы, обладающие свойством поперечной андерсоновской локализации.In one embodiment, the energy waveguide system comprises materials having transverse Anderson localization properties.
В одном варианте осуществления система энергетического волновода распространяет гиперзвуковые частоты для обеспечения схождения тактильного ощущения в объемном пространстве.In one embodiment, the energy waveguide system propagates hypersonic frequencies to provide haptic convergence in volumetric space.
На фиг. 9А-Н представлены различные варианты осуществления компонента 124 для ограничения распространения энергии. Во избежание неверного толкования отметим, что эти варианты осуществления приведены в иллюстративных целях и никоим образом не ограничивают объем комбинаций или реализаций, включенных в объем настоящего раскрытия.In fig. 9A-H illustrate various embodiments of energy propagation limiting component 124. To avoid misinterpretation, these embodiments are for illustrative purposes and are not intended to limit in any way the scope of combinations or implementations included within the scope of this disclosure.
На фиг. 9А представлен вариант осуществления для множества местоположений 118 энергии, в котором компонент 251 для ограничения распространения энергии размещен вблизи поверхности местоположений 118 энергии и обладает определенными рефракционными, дифракционными, отражающими свойствами или другими свойствами, связанными с изменением энергии. Компонент 251 для ограничения распространения энергии может быть выполнен с возможностью ограничения первого подмножества путей 290 распространения энергии до меньшего диапазона путей 253 распространения путем ограничения распространения энергии по путям 252 распространения энергии. В одном варианте осуществления компонент для ограничения распространения энергии представляет собой устройство для передачи энергии с числовой апертурой менее 1.In fig. 9A illustrates an embodiment for a plurality of energy locations 118 in which the energy limiting component 251 is positioned proximal to the surface of the energy locations 118 and has certain refractive, diffractive, reflective, or other energy properties. The energy propagation limiting component 251 may be configured to limit the first subset of energy propagation paths 290 to a smaller range of propagation paths 253 by limiting the energy propagation along the energy propagation paths 252 . In one embodiment, the energy propagation limiting component is a power transmission device with a numerical aperture of less than 1.
На фиг. 9В представлен вариант осуществления для множества местоположений 118 энергии, в котором конструкция 254 для ограничения распространения энергии размещена перпендикулярно между областями местоположений 118 энергии, причем конструкция 254 для ограничения распространения энергии обладает поглощающей способностью и конструкция 254 для ограничения распространения энергии имеет определенную высоту вдоль пути 256 распространения энергии, что позволяет заблокировать некоторые пути 255 распространения энергии. В одном варианте осуществления конструкция 254 для ограничения распространения энергии имеет шестиугольную форму. В одном варианте осуществления конструкция 254 для ограничения распространения энергии имеет круглую форму. В одном варианте осуществления конструкция 254 для ограничения распространения энергии является неравномерной по форме или размеру вдоль любой ориентации пути распространения. В одном варианте осуществления конструкция 254 для ограничения распространения энергии встроена в другую конструкцию с дополнительными свойствами.In fig. 9B illustrates an embodiment for a plurality of energy locations 118, in which the energy limitation structure 254 is positioned perpendicularly between regions of the energy locations 118, the energy limitation structure 254 has an absorptive capacity, and the energy limitation structure 254 has a certain height along the propagation path 256 energy, which makes it possible to block some paths 255 of energy propagation. In one embodiment, the energy limiting structure 254 is hexagonal in shape. In one embodiment, the energy limiting structure 254 is circular in shape. In one embodiment, the energy propagation limiting structure 254 is non-uniform in shape or size along any propagation path orientation. In one embodiment, the energy limiting structure 254 is integrated into another structure with additional properties.
На фиг. 9С представлено множество местоположений 118 энергии, причем первая конструкция 257 для ограничения распространения энергии выполнена с возможностью по существу ориентирования энергии 259, распространяющейся через нее, в первом положении. Вторая конструкция 258 для ограничения распространения энергии выполнена с возможностью обеспечения распространения через нее энергии 259, которая по существу ориентирована в первом положении, и ограничения распространения энергии 260, ориентированной по существу отлично от первого положения. В одном варианте осуществления компонент 257, 258 для ограничения распространения энергии представляет собой сдвоенный элемент для поляризации энергии. В одном варианте осуществления компонент 257, 258 для ограничения распространения энергии представляет собой сдвоенный элемент для обеспечения полосы пропускания энергетической волны. В одном варианте осуществления компонент 257, 258 для ограничения распространения энергии представляет собой сдвоенный дифракционный волновод.In fig. 9C illustrates a plurality of energy locations 118, with the first energy propagation limiting structure 257 configured to substantially orient energy 259 propagating therethrough to the first position. The second energy propagation limiting structure 258 is configured to allow energy 259 that is substantially oriented in the first position to propagate through it and to limit the propagation of energy 260 that is oriented substantially different from the first position. In one embodiment, the energy propagation limiting component 257, 258 is a dual energy polarization element. In one embodiment, the energy limiting component 257, 258 is a dual element for providing energy wave bandwidth. In one embodiment, the energy limiting component 257, 258 is a dual diffraction waveguide.
На фиг. 9D представлен вариант осуществления для множества местоположений 118 энергии, в котором компонент 261 для ограничения распространения энергии выполнен с возможностью изменения путей 263 распространения энергии в определенной степени в зависимости от того, через какие из множества местоположений 118 энергии проходят пути 263 распространения энергии. Элемент 261 для ограничения распространения энергии может однородно или неоднородно изменять пути 263 распространения энергии вдоль путей 263 распространения энергии, что позволяет заблокировать некоторые пути 262 распространения энергии. Конструкция 254 для ограничения распространения энергии размещена перпендикулярно между областями местоположений 118 энергии, конструкция 254 для ограничения распространения энергии обладает поглощающей способностью и конструкция 254 для ограничения распространения энергии имеет определенную высоту вдоль пути 263 распространения энергии, что позволяет заблокировать некоторые пути 262 распространения энергии. В одном варианте осуществления ограничивающий компонент 261 представляет собой полевую линзу. В одном варианте осуществления ограничивающий компонент 261 представляет собой дифракционный волновод. В одном варианте осуществления ограничивающий компонент 261 представляет собой изогнутую поверхность волновода.In fig. 9D illustrates an embodiment for a plurality of energy locations 118, in which the energy propagation limiting component 261 is configured to vary the energy propagation paths 263 to a certain extent depending on which of the plurality of energy locations 118 the energy propagation paths 263 pass through. The energy propagation limiting element 261 may uniformly or non-uniformly alter the energy propagation paths 263 along the energy propagation paths 263, allowing certain energy propagation paths 262 to be blocked. The energy limiting structure 254 is positioned perpendicularly between the energy location regions 118, the energy limiting structure 254 has an absorptive capacity, and the energy limiting structure 254 has a certain height along the energy path 263 to block some of the energy paths 262. In one embodiment, the limiting component 261 is a field lens. In one embodiment, limiting component 261 is a diffractive waveguide. In one embodiment, the limiting component 261 is a curved waveguide surface.
На фиг. 9Е представлен вариант осуществления для множества местоположений 118 энергии, в котором компонент 264 для ограничения распространения энергии обладает поглощающей способностью для ограничения распространения энергии 266, в то же время позволяя энергии проходить по другим путям 267 ее распространения.In fig. 9E illustrates an embodiment for multiple energy locations 118 in which the energy limiting component 264 has absorbing capacity to limit the energy 266 while allowing the energy to travel through other energy paths 267.
На фиг. 9F представлен вариант осуществления множества местоположений 118 энергии и множества энергетических волноводов 112, причем первая конструкция 268 для ограничения распространенияIn fig. 9F illustrates an embodiment of a plurality of energy locations 118 and a plurality of energy waveguides 112, with a first propagation limiting structure 268
- 15 046676 энергии выполнена с возможностью по существу ориентирования энергии 270, распространяющейся через нее, в первом положении. Вторая конструкция 271 для ограничения распространения энергии выполнена с возможностью обеспечения распространения через нее энергии 270, которая по существу ориентирована в первом положении, и ограничения распространения энергии 269, ориентированной по существу отлично от первого положения. Для дополнительного управления распространением энергии через систему, примером которого является распространение энергии 272 с рассеиванием, для конструкций 268, 271 для ограничения распространения энергии может потребоваться комбинированный компонент для ограничения распространения энергии для обеспечения распространения энергии строго по путям распространения.- 15 046676 energy is configured to substantially orient the energy 270 propagating through it in a first position. The second energy propagation limiting structure 271 is configured to allow energy 270 that is substantially oriented in the first position to propagate through it and to limit the propagation of energy 269 that is oriented substantially different from the first position. To further control the propagation of energy through the system, as exemplified by dissipative propagation 272, the energy propagation limiting designs 268, 271 may require a combined energy propagation limiting component to ensure that energy propagates strictly along propagation paths.
На фиг. 9G представлен вариант осуществления для множества местоположений 118 энергии, в котором компонент 276 для ограничения распространения энергии обладает поглощающей способностью для ограничения распространения энергии вдоль пути 278 распространения энергии, в то же время позволяя другой энергии вдоль пути 277 распространения энергии проходить через пару энергетических волноводов 112 для обеспечения эффективной апертуры 284 в массиве волноводов 112. В одном варианте осуществления компонент 276 для ограничения распространения энергии содержит черный хром. В одном варианте осуществления компонент 276 для ограничения распространения энергии содержит поглощающий материал. В одном варианте осуществления компонент 276 для ограничения распространения энергии содержит массив прозрачных пикселей. В одном варианте осуществления компонент 276 для ограничения распространения энергии содержит анодированный материал.In fig. 9G illustrates an embodiment for multiple energy locations 118 in which energy limiting component 276 has absorptive capacity to limit energy propagation along energy propagation path 278 while allowing other energy along energy propagation path 277 to pass through a pair of energy waveguides 112 to providing an effective aperture 284 in the waveguide array 112. In one embodiment, the energy propagation limiting component 276 comprises black chromium. In one embodiment, the energy propagation limiting component 276 comprises an absorbent material. In one embodiment, energy limiting component 276 comprises an array of transparent pixels. In one embodiment, the energy propagation limiting component 276 comprises an anodized material.
На фиг. 9Н представлен вариант осуществления, содержащий множество местоположений 118 энергии и множество энергетических волноводов 112, причем первая конструкция 251 для ограничения распространения энергии размещена вблизи поверхности местоположений 118 энергии и обладает определенными рефракционными, дифракционными, отражающими свойствами или другими свойствами, связанными с изменением энергии. Конструкция 251 для ограничения распространения энергии может быть выполнена с возможностью ограничения первого подмножества путей 290 распространения энергии до меньшего диапазона путей 275 распространения путем ограничения распространения энергии по путям 274 распространения энергии. Вторая конструкция 261 для ограничения распространения энергии выполнена с возможностью изменения путей 275 распространения энергии в определенной степени в зависимости от того, через какие из множества местоположений 118 энергии проходят пути 275 распространения энергии. Конструкция 261 для ограничения распространения энергии может однородно или неоднородно изменять пути 275 распространения энергии, что позволяет заблокировать некоторые пути 274 распространения энергии. Третья конструкция 254 для ограничения распространения энергии размещена перпендикулярно между областями местоположений 118 энергии. Конструкция 254 для ограничения распространения энергии обладает поглощающей способностью и имеет определенную высоту вдоль пути 275 распространения энергии, что позволяет заблокировать некоторые пути 274 распространения энергии. Компонент 276 для ограничения распространения энергии обладает поглощающей способностью для ограничения распространения энергии 280, в то же время позволяя энергии 281 проходить через него. Комбинированная система из схожих или различных элементов 112 волновода выполнена с возможностью по существу заполнения эффективной апертуры 285 элемента волновода энергией из множества местоположений 118 энергии и изменения пути 273 распространения энергии, определяемого конкретной системой.In fig. 9H illustrates an embodiment comprising a plurality of energy locations 118 and a plurality of energy waveguides 112, wherein the first energy limiting structure 251 is positioned proximate the surface of the energy locations 118 and has certain refractive, diffractive, reflective, or other energy properties. The energy propagation limiting structure 251 may be configured to limit the first subset of energy propagation paths 290 to a smaller range of propagation paths 275 by limiting the energy propagation along the energy propagation paths 274 . The second energy propagation limitation structure 261 is configured to vary the energy propagation paths 275 to a certain extent depending on which of the plurality of energy locations 118 the energy propagation paths 275 pass through. The energy propagation restriction structure 261 may uniformly or non-uniformly alter the energy propagation paths 275, allowing certain energy propagation paths 274 to be blocked. A third energy limiting structure 254 is positioned perpendicularly between the energy location regions 118. The energy limiting structure 254 is absorptive and has a certain height along the energy path 275 to block certain energy paths 274. The energy propagation limiting component 276 has an absorptive capacity to limit the propagation of energy 280 while allowing energy 281 to pass through it. A combined system of similar or different waveguide elements 112 is configured to substantially fill the effective aperture 285 of the waveguide element with energy from a plurality of energy locations 118 and alter the energy propagation path 273 determined by the particular system.
В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может содержать конструкцию для снижения мощности или изменения путей распространения энергии. В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может содержать одно или более из поглощающих энергию элементов или стенок, расположенных внутри системы, для ограничения прохождения энергии в волноводы 112 или из них. В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может содержать заданную числовую апертуру, расположенную внутри системы 100 для ограничения углового распределения энергии, проходящей в волновод 112 и из него.In one embodiment, energy limiting component 124 may include a structure for reducing power or changing energy paths. In one embodiment, the energy limiting component 124 may include one or more energy absorbing elements or walls located within the system to limit the passage of energy into or out of the waveguides 112. In one embodiment, the energy propagation limiting component 124 may include a predetermined numerical aperture located within the system 100 to limit the angular distribution of energy passing into and out of the waveguide 112.
В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может содержать одну или более блокирующих энергию стенок, конструкций, металл, пластмассу, стекло, эпоксидную смолу, пигмент, жидкость, технологии отображения или другой поглощающий или конструкционный материал с определенной толщиной между плоскостью местоположений 122 энергии и плоскостью массива волноводов с пустотами или конструкциями размером вплоть до шага диаметра апертуры волновода.In one embodiment, energy limiting component 124 may comprise one or more energy blocking walls, structures, metal, plastic, glass, epoxy, pigment, liquid, display technology, or other absorbent or structural material of a certain thickness between the plane of energy locations 122 and the plane of an array of waveguides with voids or structures up to the pitch of the waveguide aperture diameter.
В одном варианте осуществления конструкция 124 для ограничения распространения энергии расположена вблизи первого местоположения 122 энергии и содержит пластину устройства для передачи света рядом с первым местоположением 122 энергии. В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может содержать пластину устройства для передачи света, содержащую одну или более пространственно постоянных или изменяющихся числовых апертур, причем величина числовой апертуры существенно ограничивает угловое распределение энергии, проходящей в волновод 112 и из него. Например, вариант осуществления числовой апертуры может быть выполнен сIn one embodiment, the energy limiting structure 124 is located adjacent to the first energy location 122 and includes a light transmission device plate adjacent to the first energy location 122. In one embodiment, energy propagation limiting component 124 may include a light transmission device plate comprising one or more spatially constant or variable numerical apertures, wherein the magnitude of the numerical aperture substantially limits the angular distribution of energy passing into and out of waveguide 112. For example, a numerical aperture embodiment may be made with
- 16 046676 возможностью обеспечения углового распределения, которое в два или примерно в два раза превышает поле зрения, образованное между местоположением энергии и перпендикулярное центру действительного размера элемента волновода, входной зрачок, апертуру или другой физический параметр для распространения энергии, для обеспечения внеосевого коэффициента заполнения для заданной апертуры 134 волновода.- 16 046676 the ability to provide an angular distribution that is two or approximately twice the field of view formed between the energy location and perpendicular to the center of the actual size of the waveguide element, entrance pupil, aperture or other physical parameter for energy distribution, to provide off-axis fill factor for of a given aperture 134 waveguides.
В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может содержать двухкомпонентный элемент, элемент с градиентным показателем, френелевский, голографический оптический элемент, зонную пластину или другой дифракционный оптический элемент, который изменяет путь энергетических волн через систему, для уменьшения рассеяния, диффузии, рассеянного света или хроматической аберрации. В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может содержать положительный или отрицательный оптический элемент в местоположении или около местоположения, в котором изменяется путь распространения энергии для дополнительного увеличения коэффициента заполнения апертуры 134 волновода или уменьшения доли рассеянного света. В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может содержать активный или пассивный поляризованный элемент в сочетании со вторым активным или пассивным поляризованным элементом, выполненным с возможностью обеспечения пространственного или временного мультиплексного ослабления определенных областей местоположения 122 энергии, апертуры 134 волновода или других областей. В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии может содержать активную или пассивную апертурную барьерную диафрагму, выполненную с возможностью обеспечения пространственного или временного мультиплексного ослабления определенных областей местоположения 122 энергии, апертуры 134 волновода или других областей. В одном варианте осуществления компонент 124 для ограничения распространения энергии содержит любое из следующего или любую их комбинацию:In one embodiment, the energy propagation limiting component 124 may comprise a bicomponent element, a gradient index element, a Fresnel optical element, a holographic optical element, a zone plate, or other diffractive optical element that modifies the path of energy waves through the system to reduce scattering, diffusion, stray light or chromatic aberration. In one embodiment, energy propagation limiting component 124 may include a positive or negative optical element at or near a location in which the energy propagation path is changed to further increase the duty cycle of waveguide aperture 134 or reduce the proportion of stray light. In one embodiment, the energy propagation limiting component 124 may comprise an active or passive polarized element in combination with a second active or passive polarized element configured to provide spatial or temporal multiplex attenuation of certain regions of the energy location 122, waveguide aperture 134, or other regions. In one embodiment, energy propagation limiting component 124 may comprise an active or passive aperture barrier diaphragm configured to provide spatial or temporal multiplex attenuation to specific regions of energy location 122, waveguide aperture 134, or other regions. In one embodiment, energy limiting component 124 comprises any or any combination of the following:
a) физические конструкции в виде перегородки для энергии;a) physical structures in the form of energy barriers;
b) объемные, сужающиеся или многогранные механические конструкции;b) three-dimensional, tapering or multifaceted mechanical structures;
c) апертурные диафрагмы или маски;c) aperture diaphragms or masks;
d) устройства для передачи света и управляемые числовые апертуры;d) light transmission devices and controlled numerical apertures;
e) компоненты для обеспечения рефракции, дифракции или отражения;e) components for providing refraction, diffraction or reflection;
f) светоотражающие элементы;f) reflective elements;
g) цельные или комбинированные многоуровневые элементы;g) solid or combined multi-level elements;
h) голографические оптические элементы и оптические устройства с цифровым кодированием;h) holographic optical elements and digitally encoded optical devices;
i) элементы, изготовленные способом 3D-печати, или литографические формы, или копии;i) 3D printed elements or lithographic molds or copies;
j) линзы Френеля, решетки, зонные пластины, двухкомпонентные оптические элементы;j) Fresnel lenses, gratings, zone plates, two-component optical elements;
k) волоконно-оптические устройства с полным внутренним отражением или андерсоновской локализацией;k) fiber optic devices with total internal reflection or Anderson localization;
L) оптические устройства с градиентным показателем или различные материалы для согласования показателя преломления;L) gradient index optical devices or various materials for refractive index matching;
m) стекло, полимер, газ, твердые вещества, жидкости;m) glass, polymer, gas, solids, liquids;
n) милли-, микро- и наномасштабные элементы; а такжеn) milli-, micro- and nanoscale elements; and
о) поляризаторы, призмы или светоделители.o) polarizers, prisms or beam splitters.
В одном варианте осуществления конструкция 124 для ограничения распространения энергии может быть выполнена с возможностью включения гексагонально упакованных блокирующих энергию перегородок, выполненных с возможностью образования пустот, которые сужаются вдоль оси Z с уменьшением размера пустот при достижении местоположения апертурной диафрагмы системы волновода. В другом варианте осуществления конструкция 124 для ограничения распространения энергии может быть выполнена с возможностью включения гексагонально упакованных блокирующих энергию перегородок, соединенных с пластиной устройства для передачи света. В другом варианте осуществления конструкция 124 для ограничения распространения энергии может быть выполнена с возможностью включения гексагонально упакованных блокирующих энергию перегородок с заполнением энергией с заданным показателем преломления для дополнительного изменения пути проецирования энергетической волны на массив энергетических волноводов и от него. В другом варианте осуществления дифракционный или рефракционный элемент может быть размещен на блокирующей энергию перегородке, прикреплен или присоединен к блокирующей энергию перегородке с определенным заданным значением для волновода для дополнительного изменения пути проецирования энергии на элементы 112 волновода и от них. В другом примере конструкция 124 для ограничения распространения энергии может быть образована в виде единого механического узла, а массив 112 энергетических волноводов может быть размещен на собранном компоненте 124 для ограничения распространения энергии, прикреплен или присоединен к собранному компоненту 124 для ограничения распространения энергии. Следует учитывать, что для обеспечения других конфигураций энергетических волноводов или аспектов сверхвысокого разрешения могут быть использованы другие реализации.In one embodiment, the energy blocking structure 124 may be configured to include hexagonally packed energy blocking baffles configured to form voids that taper along the Z axis with decreasing void size upon reaching the location of the waveguide system aperture diaphragm. In another embodiment, energy blocking structure 124 may be configured to include hexagonally packed energy blocking baffles coupled to the light transmission device plate. In another embodiment, energy limiting structure 124 may be configured to include hexagonally packed energy blocking baffles filled with energy of a given refractive index to further modify the path of energy wave projection to and from the energy waveguide array. In another embodiment, a diffractive or refractive element may be placed on, attached to, or coupled to the energy blocking baffle with a specific waveguide setpoint to further modify the path of energy projection to and from the waveguide elements 112. In another example, the energy limiting structure 124 may be formed as a single mechanical assembly, and the energy waveguide array 112 may be placed on, attached to, or coupled to the energy limiting component 124 assembly. It should be appreciated that other implementations may be used to provide other power waveguide configurations or ultra-high resolution aspects.
В одном варианте осуществления конструкция 124 для ограничения распространения энергии может быть расположена вблизи первого местоположения 122 энергии и в целом проходит в направленииIn one embodiment, the energy limiting structure 124 may be located adjacent to the first energy location 122 and generally extends in the direction
- 17 046676 первого энергетического волновода 104. В одном варианте осуществления конструкция 124 для ограничения распространения энергии может быть расположена вблизи первого энергетического волновода 104 и в целом проходит в направлении первого местоположения 122 энергии.- 17 046676 of the first energy waveguide 104. In one embodiment, the energy limiting structure 124 may be located adjacent to the first energy waveguide 104 and generally extends in the direction of the first energy location 122.
В одном варианте осуществления компоненты для ограничения распространения энергии выполнены с возможностью ограничения распространения электромагнитной энергии.In one embodiment, the energy limiting components are configured to limit the spread of electromagnetic energy.
В одном варианте осуществления компоненты для ограничения распространения энергии выполнены с возможностью ограничения распространения механической энергии.In one embodiment, the energy limiting components are configured to limit the propagation of mechanical energy.
В одном варианте осуществления благодаря перемежению, наложению, отражению, объединению или обеспечению иным способом соответствующих свойств материала в одной или более конструкциях в компоненте для ограничения распространения энергии и на одном или более уровнях, составляющих систему энергетического волновода, компоненты для ограничения распространения энергии выполнены с возможностью одновременного ослабления механической, электромагнитной энергии и/или других форм энергии.In one embodiment, by interleaving, superimposing, reflecting, combining, or otherwise providing appropriate material properties in one or more structures in the energy limiting component and at one or more levels constituting the energy waveguide system, the energy limiting components are configured to simultaneous attenuation of mechanical, electromagnetic energy and/or other forms of energy.
В одном варианте осуществления массив энергетических волноводов может быть выполнен с возможностью образования плоской поверхности или изогнутой поверхности требуемой формы. на фиг. 13 представлена иллюстрация варианта осуществления 1100 с массивом энергетических волноводов 1102, расположенных в изогнутой конфигурации.In one embodiment, the energy waveguide array may be configured to form a flat surface or a curved surface of a desired shape. in fig. 13 is an illustration of an embodiment 1100 with an array of energy waveguides 1102 arranged in a curved configuration.
Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть выполнены с возможностью направления энергии с любой длины волны, относящейся к электромагнитному спектру, включая видимый свет, ультрафиолетовое излучение, инфракрасное излучение, рентгеновское излучение и т. д. Настоящее раскрытие также может быть выполнено с возможностью направления других форм энергии, таких как акустические звуковые колебания и волны тактильного давления.Embodiments of the present invention may be configured to direct energy from any wavelength within the electromagnetic spectrum, including visible light, ultraviolet radiation, infrared radiation, x-rays, etc. The present disclosure may also be configured to direct other forms of energy , such as acoustic sound vibrations and tactile pressure waves.
На фиг. 10 представлена иллюстрация дополнительного варианта осуществления системы 300 энергетического волновода. Система 300 энергетического волновода может содержать множество путей 304 распространения энергии и может содержать отражающий элемент 314, содержащий первый отражатель 306, расположенный на первой стороне 310 отражающего элемента 314, причем первый отражатель 306 содержит одну или более образованных в нем апертурных диафрагм 316, и второй отражатель 308, расположенный на второй стороне 312 отражающего элемента 314, причем второй отражатель 308 содержит одну или более образованных в нем апертурных диафрагм 318. Первый и второй отражатели 306, 308 выполнены с возможностью направления энергии по множеству путей 304 распространения энергии, проходящих через апертурные диафрагмы первого и второго отражателей 316, 318 и множество местоположений 320 энергии на первой стороне 310 отражающего элемента 314. Первое подмножество 322 множества путей 304 распространения энергии проходит через первое местоположение 324 энергии. Отражающий элемент 314 выполнен с возможностью направления энергии по первому пути 326 распространения энергии из первого подмножества 322 множества путей 304 распространения энергии.In fig. 10 is an illustration of an additional embodiment of a power waveguide system 300. The energy waveguide system 300 may comprise a plurality of energy propagation paths 304 and may include a reflective element 314 comprising a first reflector 306 disposed on a first side 310 of the reflective element 314, the first reflector 306 including one or more aperture diaphragms 316 formed therein, and a second reflector 308 located on a second side 312 of the reflective element 314, wherein the second reflector 308 includes one or more aperture diaphragms 318 formed therein. The first and second reflectors 306, 308 are configured to direct energy along a plurality of energy propagation paths 304 passing through the aperture diaphragms of the first and second reflectors 316, 318 and a plurality of energy locations 320 on the first side 310 of the reflective element 314. A first subset 322 of a plurality of energy propagation paths 304 passes through the first energy location 324. The reflective element 314 is configured to direct energy along a first energy propagation path 326 from a first subset 322 of a plurality of energy propagation paths 304 .
В одном варианте осуществления первый путь 326 распространения энергии может определяться первым ведущим лучом 338, сформированным между первым местоположением 324 энергии и первой апертурной диафрагмой 328 первого отражателя 306. Первый путь 326 распространения энергии может проходить от первой апертурной диафрагмы 330 второго отражателя 308 ко второй стороне 312 отражающего элемента 314 в уникальном направлении, проходящем от первой апертурной диафрагмы 330 второго отражателя 308, которое определяется по меньшей мере первым местоположением 324 энергии.In one embodiment, the first energy propagation path 326 may be defined by a first leading beam 338 formed between the first energy location 324 and the first aperture diaphragm 328 of the first reflector 306. The first energy propagation path 326 may extend from the first aperture diaphragm 330 of the second reflector 308 to the second side 312 reflective element 314 in a unique direction extending from the first aperture diaphragm 330 of the second reflector 308, which is determined by at least the first energy location 324.
В одном варианте осуществления энергия, направленная по первому пути 326 распространения энергии, по существу заполняет первую апертурную диафрагму 328 первого отражателя 306 и первую апертурную диафрагму 330 второго отражателя 308.In one embodiment, energy directed along the first energy propagation path 326 substantially fills the first aperture diaphragm 328 of the first reflector 306 and the first aperture diaphragm 330 of the second reflector 308.
В одном варианте осуществления компонент 332 для ограничения распространения энергии может быть выполнен с возможностью ограничения распространения энергии вдоль участка 350 первого подмножества 322 множества путей 304 распространения энергии, которые не проходят через первую апертурную диафрагму 328 первого отражателя 306.In one embodiment, energy propagation limiting component 332 may be configured to limit energy propagation along a portion 350 of a first subset 322 of a plurality of energy propagation paths 304 that do not pass through the first aperture diaphragm 328 of the first reflector 306.
В одном варианте осуществления, в котором энергия представляет собой свет и энергетический волновод выполнен с возможностью направления указанного света, при наличии идеальной параболической конструкции любой луч, который проходит через фокус или от фокуса первого отражателя, будет отражен параллельно оптической оси, отражен от второго отражателя, а затем передан под тем же углом в обратной ориентации.In one embodiment, in which the energy is light and the energy waveguide is configured to direct said light, given an ideal parabolic design, any ray that passes through or away from the focus of the first reflector will be reflected parallel to the optical axis, reflected from the second reflector, and then transferred at the same angle in reverse orientation.
В одном варианте осуществления первый отражатель и второй отражатель имеют разные фокусные расстояния для обеспечения различного увеличения энергетической информации и/или изменения углового перекрытия поля зрения, когда зритель, находящийся над поверхностью второго отражателя, будет видеть отраженную информацию. Апертурные диафрагмы могут быть разных размеров для различных целей проектирования в сочетании с различными фокусными расстояниями.In one embodiment, the first reflector and the second reflector have different focal lengths to provide different magnification of energetic information and/or change in angular overlap of the field of view when a viewer positioned above the surface of the second reflector sees the reflected information. Aperture stops can be of different sizes for different design purposes in combination with different focal lengths.
Предложен дополнительный вариант осуществления, в котором обе отражающие поверхности являются коническими, многогранными, изогнутыми с образованием нелинейной формы или иным образом. Вид этой кривизны имеет решающее значение для обеспечения того, чтобы отображаемая информация и просматриваемая информация могли иметь нелинейную зависимость для изменения или упрощеAn additional embodiment is provided in which both reflective surfaces are conical, polyhedral, curved into a non-linear shape, or otherwise. The type of this curvature is critical to ensure that the information displayed and the information viewed can have a non-linear relationship to change or, more simply,
- 18 046676 ния обработки сигналов.- 18 046676 research of signal processing.
В одном варианте осуществления энергетические волноводы содержат гибкие отражающие поверхности, способные динамически изменять профиль отражающей поверхности для изменения пути распространения энергии через систему энергетического волновода.In one embodiment, energy waveguides include flexible reflective surfaces capable of dynamically changing the profile of the reflective surface to change the path of energy through the energy waveguide system.
В одном варианте осуществления дополнительные волноводы, включая, без ограничений, отражающие или оптические элементы, материалы с двойным лучепреломлением, жидкостные линзы, рефракционные, дифракционные, голографические элементы или т.п., могут быть расположены в любом месте пути распространения энергии. Согласно этому подходу в одном таком варианте осуществления предложена такая конструкция, что при просмотре углы обзора имеют значительно отличающееся положение по сравнению с апертурной диафрагмой, а в фокусное расстояние будет обеспечено иным образом. на фиг. 11 показано одно из таких применений данного подхода.In one embodiment, additional waveguides, including, without limitation, reflective or optical elements, birefringent materials, liquid lenses, refractive, diffractive, holographic elements, or the like, may be located anywhere along the energy propagation path. According to this approach, in one such embodiment, a design is proposed such that when viewing, viewing angles have a significantly different position compared to the aperture diaphragm, and the focal length will be provided differently. in fig. Figure 11 shows one such application of this approach.
Фиг. 11 является иллюстрацией варианта осуществления системы 700 энергетического волновода. Система 700 энергетического волновода содержит первый и второй отражатели, соответственно, 702 и 704. В фокусе второго отражателя 702 расположены дополнительные оптические элементы 706 и ограничитель 707 распространения энергии, расположенный перпендикулярно местоположению 708 энергии. Дополнительные оптические элементы выполнены с возможностью оказания влияния на пути распространения энергии для энергии, распространяющейся по системе 700 энергетического волновода. Дополнительные элементы волновода могут быть включены в систему 700 энергетического волновода или дополнительные системы энергетического волновода могут быть размещены в пути распространения энергии.Fig. 11 is an illustration of an embodiment of a power waveguide system 700. The energy waveguide system 700 includes first and second reflectors 702 and 704, respectively. At the focal point of the second reflector 702 are additional optical elements 706 and an energy limiter 707 located perpendicular to the energy location 708. Additional optical elements are configured to influence energy propagation paths for energy propagating along the energy waveguide system 700. Additional waveguide elements may be included in the energy waveguide system 700, or additional energy waveguide systems may be placed in the energy propagation path.
В одном варианте осуществления массив элементов энергетического волновода может включать:In one embodiment, the energy waveguide element array may include:
a) Гексагональную упаковку массива энергетических волноводов;a) Hexagonal packaging of an array of energy waveguides;
b) Квадратную упаковку массива энергетических волноводов;b) Square packing of an array of energy waveguides;
c) Упаковку массива энергетических волноводов неправильной или полуправильной формы;c) Packaging an array of energy waveguides of irregular or semi-regular shape;
d) Изогнутый или неплоский массив энергетических волноводов;d) Curved or non-planar array of energy waveguides;
e) Сферический массив энергетических волноводов;e) Spherical array of energy waveguides;
f) Цилиндрический массив энергетических волноводов;f) Cylindrical array of energy waveguides;
g) Наклонный массив энергетических волноводов регулярной формы;g) Inclined array of energy waveguides of regular shape;
h) Наклонный массив энергетических волноводов нерегулярной формы;h) Inclined array of energy waveguides of irregular shape;
i) Пространственно изменяющийся массив энергетических волноводов;i) Spatially varying array of energy waveguides;
j) Многоуровневый массив энергетических волноводов.j) Multi-level array of energy waveguides.
На фиг. 12 показаны отличия между квадратной упаковкой 901, шестигранной упаковкой 902 и нерегулярной упаковкой 903 массива элементов энергетического волновода.In fig. 12 shows the differences between the square pack 901, the hex pack 902, and the irregular pack 903 of the energy waveguide element array.
Энергетические волноводы могут быть изготовлены на стеклянной или пластмассовой подложке с включением, в частности, элементов для передачи света, если это необходимо, и могут быть выполнены с применением стеклянных или пластмассовых оптических элементов, в частности, включая устройства для передачи света, также в случае необходимости. Кроме того, энергетический волновод может быть многогранным для конструкций, которые содержат множество путей распространения, или другие ориентации столбца/ряда, или ориентации в виде шахматной доски, в частности, рассматривают, без ограничений, множество путей распространения, разделенных светоделителями или призмами, или конфигурации волноводов с размещенными рядом друг с другом элементами, которые могут быть размещены встык, или единую монолитную пластину, или размещенные рядом друг с другом элементы с изогнутым расположением (например, многогранный цилиндр или сферическая форма с изменениями геометрической формы размещенных рядом друг с другом элементов для их сопряжения, соответственно), причем изогнутые поверхности включают, без ограничений, сферическую и цилиндрическую поверхности или любую другую произвольную геометрическую форму, требуемую для конкретного варианта применения.Energy waveguides can be manufactured on a glass or plastic substrate including, in particular, elements for transmitting light, if necessary, and can be made using glass or plastic optical elements, in particular including devices for transmitting light, also if necessary. . Additionally, the energy waveguide may be multi-faceted for designs that contain multiple propagation paths, or other column/row or checkerboard orientations, particularly considering, without limitation, multiple propagation paths separated by beam splitters or prisms, or configurations waveguides with side-by-side elements that can be placed end-to-end, or a single monolithic plate, or side-by-side elements with a curved arrangement (for example, a polyhedral cylinder or spherical shape with variations in the geometric shape of the side-by-side elements to accommodate them) mates, respectively), with curved surfaces including, but not limited to, spherical and cylindrical surfaces or any other arbitrary geometric shape required for a particular application.
В одном варианте осуществления, в котором массив энергетических волноводов имеет изогнутую конфигурацию, изогнутый волновод может быть изготовлен путем термообработки или путем непосредственного изготовления на изогнутых поверхностях с включением элементов для передачи света.In one embodiment, in which the energy waveguide array has a curved configuration, the curved waveguide can be manufactured by heat treatment or by direct fabrication on curved surfaces incorporating elements for transmitting light.
В одном варианте осуществления массив энергетических волноводов может примыкать к другим волноводам и может покрывать целые стены, и/или потолки, и/или помещения в зависимости от конкретного варианта применения. Волноводы могут быть выполнены с возможностью монтажа непосредственно сверху или снизу подложки. Волновод может быть выполнен с возможностью сопряжения непосредственно с энергетической поверхностью или смещения с воздушным зазором или с другой средой смещения. Волновод может содержать устройство для выравнивания для обеспечения возможности активной или пассивной фокусировки плоскости в качестве постоянного приспособления или элемента инструментальных средств. Описанные геометрические формы позволяют оптимизировать угол зрения, определяемый перпендикуляром к элементу волновода и отображаемым изображениям. Для очень большой плоской энергетической поверхности большинство угловых дискретных значений в левой и крайней правой частях поверхности находятся в основном за пределами зоны видимости для окружающего пространства. Для этой же энергетической поверхности с изогнутым контуром и изогнутым волноводом возможность использования большей части этих распространяющихся лучей с образованием сходящегоIn one embodiment, an array of energy waveguides may be adjacent to other waveguides and may cover entire walls and/or ceilings and/or rooms depending on the particular application. The waveguides can be configured to be mounted directly on top or bottom of the substrate. The waveguide may be configured to be coupled directly to the energy surface or biased to an air gap or other bias medium. The waveguide may include an alignment device to enable active or passive plane focusing as a permanent fixture or tooling element. The described geometric shapes allow optimization of the viewing angle determined by the perpendicular to the waveguide element and the displayed images. For a very large flat energy surface, most of the angular samples on the left and rightmost sides of the surface are largely outside the visible range of the surrounding space. For the same energy surface with a curved contour and a curved waveguide, the possibility of using most of these propagating rays to form a converging
- 19 046676 ся объема значительно возрастает. Однако это обеспечивают в ущерб пригодной для использования информации в положении вне оси. Как правило, специфика применения конструкции определяет, какая из предложенных конструкций будет реализована. Кроме того, волновод может быть выполнен с элементом, имеющим конструкцию регулярной, неодинаковой в разных условиях или зонированной формы, и может быть изготовлен с дополнительным элементом волновода для наклона указанного элемента к заданной оси волновода.- 19 046676 volume increases significantly. However, this is provided at the expense of usable information in the off-axis position. As a rule, the specific application of the design determines which of the proposed designs will be implemented. In addition, the waveguide can be made with an element having a structure of a regular, unequal in different conditions or zoned shape, and can be made with an additional waveguide element for tilting the said element to a given axis of the waveguide.
В вариантах осуществления, в которых энергетические волноводы представляют собой линзы, эти варианты осуществления могут включать как выпуклые, так и вогнутые линзы и могут включать изготовление линз непосредственно на поверхности устройства для передачи света. Это может включать деструкционные или аддитивные способы изготовления элементарных линз, которые включают удаление материала с формованием или штампованием и профилирование элементарной линзы или непосредственное создание копии, изготовленной непосредственно на этой поверхности.In embodiments in which the energy waveguides are lenses, these embodiments may include both convex and concave lenses and may involve fabricating the lenses directly on the surface of the light transmission device. This may include destructive or additive methods for producing lens elements, which involve removing material by molding or stamping and profiling the element lens or directly creating a replica manufactured directly on that surface.
Один вариант осуществления может включать многоуровневую конструкцию волновода, которая обеспечивает дополнительные варианты оптимизации и управления углом распространения энергии. Все вышеуказанные варианты осуществления могут быть объединены вместе независимо или в сочетании с этим подходом. В одном варианте осуществления может быть предусмотрена многоуровневая конструкция с наклонными конструкциями волновода на первом элементе волновода и зонально изменяющейся конструкцией для второго элемента волновода.One embodiment may include a multi-layer waveguide design that provides additional options for optimizing and controlling the energy propagation angle. All of the above embodiments can be combined together independently or in combination with this approach. In one embodiment, a multi-level design may be provided with inclined waveguide structures on the first waveguide element and a zonally varying design for the second waveguide element.
Один вариант осуществления включает проектирование и изготовление волновода с жидкостными линзами на элементе или области, соединенными друг с другом в виде единого волновода. Дополнительная конструкция согласно этому подходу содержит одиночную электрическую ячейку волновода с двойным лучепреломлением или жидкостной линзой, которая может одновременно изменять весь массив волноводов. Эта конструкция обеспечивает возможность динамического управления эффективными параметрами волновода системы без изменения конструкции волновода.One embodiment involves designing and manufacturing a waveguide with liquid lenses on the element or region connected to each other as a single waveguide. An additional design according to this approach contains a single electrical waveguide cell with a birefringent or liquid lens that can simultaneously modify the entire waveguide array. This design provides the ability to dynamically control the effective waveguide parameters of the system without changing the waveguide design.
В одном варианте осуществления, выполненном с возможностью прямого освещения, с применением любой комбинации приведенной в настоящем документе информации можно обеспечить настенное двумерное световое поле или голографическое отображение. Настенная конфигурация выполнена таким образом, что зритель смотрит на изображение, которое может отображаться спереди, позади спроектированной поверхности дисплея или на ней. При таком подходе угловое распределение лучей может быть однородным или может характеризоваться повышенной плотностью при любом конкретном размещении в пространстве в зависимости от конкретных требований к отображению. Таким образом, можно сконфигурировать волноводы для изменения углового распределения в зависимости от профиля поверхности. Например, для заданного расстояния перпендикулярно поверхности дисплея и плоскому массиву волноводов оптически совершенный волновод обеспечит повышенную плотность перпендикулярно центру дисплея с постепенным увеличением расстояния разделения луча вдоль данного перпендикулярного отрезка до дисплея. И наоборот, если наблюдать лучи радиально относительно дисплея, когда зритель поддерживает постоянным расстояние между глазами и центральной точкой дисплея, наблюдаемые лучи будут иметь постоянную плотность во всем поле зрения. В зависимости от ожидаемых условий просмотра свойства каждого элемента могут быть оптимизированы путем изменения функций волновода для создания любого возможного распределения лучей для улучшения впечатлений от просмотра для любой такой среды.In one direct illumination embodiment, a wall-mounted two-dimensional light field or holographic display can be provided using any combination of the information provided herein. The wall-mounted configuration is designed in such a way that the viewer looks at an image that can be displayed in front of, behind, or on the designed display surface. With this approach, the angular distribution of the beams can be uniform or can be characterized by increased density at any particular placement in space, depending on the specific display requirements. In this way, waveguides can be configured to change the angular distribution depending on the surface profile. For example, for a given distance perpendicular to the display surface and a planar array of waveguides, an optically perfect waveguide will provide increased density perpendicular to the center of the display with a progressive increase in beam separation distance along a given perpendicular segment to the display. Conversely, if rays are observed radially relative to the display, when the viewer maintains a constant distance between the eyes and the center point of the display, the observed rays will have a constant density throughout the entire field of view. Depending on the expected viewing conditions, the properties of each element can be optimized by changing the waveguide functions to create any possible beam distribution to improve the viewing experience for any such environment.
На фиг. 14 представлена иллюстрация варианта осуществления 1200, на которой показано, как функция 1202 одного элемента волновода может обеспечить идентичное распределение энергии 1204 во всей среде 1206 просмотра в радиальном направлении, тогда как та же функция 1202 элемента волновода при распространении до плоскости на расстоянии 1208, которая является постоянной и параллельной поверхности 1210 волновода, по-видимому, будет обеспечивать повышенную плотность в центре 1212 поверхности волновода элемента волновода и уменьшенную плотность дальше от центра 1212 поверхности волновода.In fig. 14 is an illustration of embodiment 1200, which shows how one waveguide element function 1202 can provide identical energy distribution 1204 throughout the viewing environment 1206 in the radial direction, while the same waveguide element function 1202 when propagated to a plane at distance 1208, which is constant and parallel to the waveguide surface 1210 will likely provide increased density at the center 1212 of the waveguide element's waveguide surface and reduced density further from the center 1212 of the waveguide surface.
На фиг. 15 представлен вариант осуществления 1300, который иллюстрирует конфигурирование функций 1302 элемента волновода для обеспечения однородной плотности на плоскости, удаленной на постоянное расстояние 1304 и параллельной поверхности 1306 волновода, которая одновременно обеспечивает кажущуюся меньшую плотность в центре 1310 поверхности 1306 волновода при измерении около радиуса 1308 около центра поверхности 1306 волновода.In fig. 15 illustrates an embodiment 1300 that illustrates the configuration of waveguide element functions 1302 to provide uniform density on a plane a constant distance away 1304 and parallel to the waveguide surface 1306, which simultaneously provides an apparent lower density at the center 1310 of the waveguide surface 1306 when measured around a radius 1308 near the center. waveguide surface 1306.
Способность к генерированию функции волновода, которая изменяет частоту дискретизации с изменением расстояния до поля, является аспектом различных искажений волновода и известна в данной области техники. Как правило, наличие искажений нежелательно для функции волновода, однако для целей проектирования элемента волновода все эти характеристики заявлены как преимущества для возможности дополнительного управления распространяющейся энергией и ее распределения в зависимости от конкретной требуемой зоны видимости. Это может потребовать добавления множества функций, или уровней, или градиента функций по всему массиву волноводов в зависимости от требований к зоне видимости.The ability to generate a waveguide function that changes the sampling frequency with changing field distance is an aspect of various waveguide distortions and is known in the art. Generally, the presence of distortion is undesirable for the function of a waveguide, however, for the purpose of designing a waveguide element, all of these characteristics are stated as advantages for the ability to further control the propagating energy and distribute it depending on the specific field of view required. This may require adding multiple functions, or layers, or a gradient of functions throughout the waveguide array depending on the field of view requirements.
В одном варианте осуществления указанные функции также оптимизируют путем применения изо- 20 046676 гнутых поверхностей энергетической поверхности и/или массива волноводов. Изменение нормали угла ведущего луча по отношению к самой энергетической поверхности также может повысить эффективность и может потребоваться функция, отличная от плоской поверхности, хотя по-прежнему применяют градиент, изменение и/или оптимизацию функции волновода.In one embodiment, these functions are also optimized by using curved energy surfaces and/or a waveguide array. Changing the normal of the guide beam angle with respect to the energy surface itself may also improve efficiency and a function other than a flat surface may be required, although gradient, modification and/or optimization of the waveguide function is still applied.
Кроме того, используя результирующий оптимизированный массив волноводов с применением способов сборки волновода можно дополнительно увеличить эффективный размер волновода путем размещения рядом друг с другом каждого из волноводов и систем с обеспечением требуемых размеров или конструктивных параметров. Важно отметить, что массив волноводов может иметь артефакт в виде шва в отличие от энергетической поверхности из-за отражений, возникающих между любыми двумя отдельными подложками, явной разницы в контрасте на механическом шве или из-за схемы упаковки в виде неквадратной сетки любой формы. Для нейтрализации этого эффекта может быть создан больший единый волновод, между краями любых двух поверхностей могут быть использованы материалы для согласования рефракции или регулярные конструкции волновода в виде сетки могут быть использованы для обеспечения того, что элементы не будут разделены между двумя поверхностями волновода, и/или может быть использована высокоточная резка между компонентами для ограничения распространения энергии и соединение вдоль неквадратной конструкции волновода в виде сетки.In addition, using the resulting optimized waveguide array using waveguide assembly techniques, the effective size of the waveguide can be further increased by placing each of the waveguides and systems adjacent to each other to provide the required dimensions or design parameters. It is important to note that a waveguide array may have a seam artifact as opposed to an energy surface due to reflections occurring between any two separate substrates, apparent differences in contrast across a mechanical seam, or due to a packaging pattern in a non-square grid of any shape. To counteract this effect, a larger single waveguide can be created, refractive matching materials can be used between the edges of any two surfaces, or regular mesh waveguide designs can be used to ensure that elements are not separated between the two waveguide surfaces, and/or Precision cutting between components can be used to limit energy propagation and bonding along a non-square mesh waveguide structure.
При таком подходе можно создавать двумерные изображения в масштабе помещения, световое поле и/или голографические отображения. Эти отображения могут быть непрерывными по всем большим плоским или изогнутым стенам, могут быть выполнены с возможностью покрытия всех стен кубическим способом или могут быть выполнены в изогнутой конфигурации, которая предполагает формирование либо формы цилиндрического типа, либо сферической формы для увеличения эффективного угла обзора всей системы.With this approach, it is possible to create 2D room-scale images, light field and/or holographic displays. These displays can be continuous across all large flat or curved walls, can be configured to cover all walls in a cubic fashion, or can be designed in a curved configuration that involves forming either a cylindrical type shape or a spherical shape to increase the effective viewing angle of the entire system.
В качестве альтернативы можно создать функцию волновода, позволяющую отклонять распространяемую энергию, по существу исключая область, которая является нежелательной при требуемом угле угла зрения и обуславливает неоднородное распределение распространения энергии. Для этого можно реализовать оптический профиль в форме Тельца, кольцевую линзу, массив концентрических призм, функцию Френеля или дифракции, двухкомпонентную, дифракционную, голографическую и/или любую другую конструкцию волновода, которая способна обеспечить большую апертуру и меньшее фокусное расстояние (которая в данном случае будет упоминаться как элементарная линза Френеля), чтобы обеспечить возможность практического формирования одно- или многоэлементного (или многоуровневого) массива волноводов Френеля. Он может быть объединен или не объединен с дополнительным оптическим устройством, включая дополнительный массив волноводов, в зависимости от конфигурации волновода.Alternatively, a waveguide function can be created to deflect the propagated energy, essentially eliminating an area that is undesirable at the desired viewing angle and causes a non-uniform distribution of the propagated energy. This can be achieved by implementing a Taurus-shaped optical profile, an annular lens, a concentric prism array, a Fresnel or diffraction function, a two-component, diffractive, holographic and/or any other waveguide design that is capable of providing a larger aperture and a shorter focal length (which in this case will be referred to as an elementary Fresnel lens) to enable the practical formation of a single- or multi-element (or multi-level) Fresnel waveguide array. It may or may not be combined with additional optical device, including additional waveguide array, depending on the waveguide configuration.
Для обеспечения больших углов распространения энергии (например, 180 градусов) требуется очень малое эффективное f-число (например, <f/0,5) и для обеспечения того, чтобы не возникало четырехмерное дискообразное перевертывание (возможность наблюдения для луча от одного элемента волновода нежелательных местоположений энергии под каким-либо вторым элементом волновода), дополнительно требуется, чтобы фокусное расстояние было соответствующим образом согласовано с требуемым углом зрения. Это означает, что для обеспечения зоны видимости приблизительно 160 градусов требуется линза приблизительно f/0,17 и приблизительно согласованное фокусное расстояние, составляющее приблизительно 0,17 мм.To ensure large energy propagation angles (e.g. 180 degrees) a very low effective f-number is required (e.g. <f/0.5) and to ensure that four-dimensional disk inversion does not occur (observation capability for a beam from one waveguide element of unwanted energy locations under any second waveguide element), it is additionally required that the focal length be suitably matched to the required viewing angle. This means that to provide a field of view of approximately 160 degrees, a lens of approximately f/0.17 and an approximately matched focal length of approximately 0.17mm are required.
На фиг. 16 представлен вариант осуществления 1400, в котором множество энергетических волноводов содержат дифракционные элементы 1402 волновода и показан одна предложенная конструкция, а именно измененная конструкция 1404 элемента волновода Френеля, которая эффективно обеспечивает чрезвычайно малое фокусное расстояние и низкое f-число, при этом направляя лучи энергии в точно определенные местоположения 1406.In fig. 16 illustrates an embodiment 1400 in which a plurality of energy waveguides comprise diffractive waveguide elements 1402 and shows one proposed design, namely a modified Fresnel waveguide element design 1404, which effectively provides an extremely short focal length and low f-number while directing energy beams into precisely defined locations 1406.
На фиг. 17 показан вариант осуществления 1500, в котором множество энергетических волноводов содержат элементы 1502 и показано, как такая конфигурация 1506 волновода может быть использована в массиве для обеспечения максимальной плотности распространения луча для требуемой зоны 1504 видимости.In fig. 17 illustrates an embodiment 1500 in which a plurality of energy waveguides comprise elements 1502 and illustrates how such a waveguide configuration 1506 can be used in an array to provide maximum beam density for a desired field of view 1504.
Еще один вариант предложенной измененной конфигурации волновода предусматривает способ обеспечения радиально-симметричных или спиральных колец или же наклона двух или более материалов вдоль одной или обеих из поперечной или продольной ориентации с показателем преломления, разделенным на заданное число, причем шаг каждого кольца связан с диаметром X, где X может быть постоянной или переменной величиной.Another embodiment of the proposed modified waveguide configuration provides a method of providing radially symmetrical or helical rings or tilting two or more materials along one or both of a transverse or longitudinal orientation with a refractive index divided by a given number, the pitch of each ring being associated with a diameter X. where X can be constant or variable.
В еще одном варианте осуществления равномерное или нелинейное распределение всех лучей обеспечивают с помощью измененных конфигураций волновода для настенного монтажа и/или конструкций волновода для установки на стол, а также всех конструкций волновода для помещения или внешней среды, в которых множество волноводов размещают рядом друг с другом, или без их применения.In yet another embodiment, uniform or non-linear distribution of all beams is achieved through modified wall-mount waveguide configurations and/or desk-mount waveguide designs, as well as all indoor or outdoor waveguide designs in which multiple waveguides are placed adjacent to each other , or without their use.
С помощью массива волноводов можно создавать плоскости проецируемого света, которые сходятся в пространстве в местоположении, которое не расположено на поверхности самого дисплея. При определении траектории этих лучей хорошо видны геометрические аспекты и то, как сходящиеся лучи моUsing a waveguide array, it is possible to create planes of projected light that converge in space at a location that is not located on the surface of the display itself. When determining the path of these rays, the geometric aspects and how the converging rays can be clearly seen
- 21 046676 гут отображаться как на экране (на некотором удалении от зрителя), так и вне экрана (в направлении зрителя) или одновременно в обоих местоположениях. Поскольку плоскости удалены от зрителя на плоских дисплеях с традиционными конструкциями массивов волноводов, для указанных плоскостей, как правило, увеличивается усеченный конус точки зрения и они могут быть перекрыты физическим кадром самого дисплея в зависимости от количества задействованных источников освещения. Напротив, когда плоскости перемещают в направлении зрителя на плоских дисплеях с традиционными конструкциями массивов волноводов, для указанных плоскостей, как правило, сжимается усеченный конус точки зрения, но они видны со всех сторон в указанном местоположении, пока зритель находится под углом, под которым энергия падает на глаз, а виртуальная плоскость не перемещается за угол, образованный между зрителем и дальним краем активной области отображения.- 21 046676 can be displayed both on the screen (at some distance from the viewer), and off the screen (in the direction of the viewer), or simultaneously in both locations. Because planes are further away from the viewer in flat panel displays with traditional waveguide array designs, said planes tend to have a larger viewpoint frustum and may be occluded by the physical frame of the display itself depending on the number of lighting sources involved. In contrast, when planes are moved toward the viewer on flat panel displays with traditional waveguide array designs, said planes tend to have a viewpoint frustum that is compressed, but are visible from all angles at the specified location as long as the viewer is at the angle at which the energy falls by eye, and the virtual plane does not move beyond the angle formed between the viewer and the far edge of the active display area.
В одном варианте осуществления наблюдаемое двумерное изображение или изображения отображаются вне экрана.In one embodiment, the observed two-dimensional image or images are displayed off-screen.
В другом варианте осуществления наблюдаемое двумерное изображение или изображения отображаются на экране.In another embodiment, the observed two-dimensional image or images are displayed on a screen.
В другом варианте осуществления наблюдаемое двумерное изображение или изображения одновременно отображаются как на экране, так и вне экрана.In another embodiment, the observed two-dimensional image or images are simultaneously displayed both on-screen and off-screen.
В другом варианте осуществления наблюдаемое двумерное изображение или изображения отображаются в сочетании с другими объемными элементами или отображаются в виде текста для другой графической конструкции или для обеспечения интерактивности.In another embodiment, the observed two-dimensional image or images are displayed in combination with other 3D elements or displayed as text for another graphical design or to provide interactivity.
В другом варианте осуществления наблюдаемое двумерное изображение или изображения отображаются с более высоким эффективным двумерным разрешением по сравнению с физическим количеством X и Y элементов волновода, которое в противном случае можно было бы предположить из-за способности лучей сходиться с более высокой плотностью в пространстве по сравнению с физическими элементами.In another embodiment, the observed two-dimensional image or images are displayed at a higher effective two-dimensional resolution compared to the physical number of X and Y waveguide elements that would otherwise be inferred due to the ability of the rays to converge at a higher density in space compared to physical elements.
Новизна этого подхода заключается в том, что вполне возможно изготовить голографический дисплей, который обеспечивает возможности, касающиеся объемной визуализации и отображения двумерных изображений с очень высоким разрешением без необходимости в применении какого-либо дополнительного механического или электронного устройства или изменений волноводов на дисплее для незаметного для зрителя переключения между плоскими и объемными изображениями или создания других интересных эффектов.The novelty of this approach is that it is entirely possible to fabricate a holographic display that provides volume rendering capabilities and very high-resolution two-dimensional image display without the need for any additional mechanical or electronic device or changes to the waveguides in the display without being visible to the viewer. switch between flat and three-dimensional images or create other interesting effects.
С помощью этого свойства можно программно изолировать определенные источники освещения, представляемые зрителю, которые видимы только под заданными углами к дисплею.Using this property, you can programmatically isolate certain light sources presented to the viewer that are only visible at specified angles to the display.
В одном варианте осуществления один пиксель или группу пикселей подсвечивают под каждым элементом волновода под углом, который триангулируют относительно глаза зрителя и представляют изображение, которое можно видеть только из положения этого зрителя в пространстве.In one embodiment, one pixel or group of pixels is illuminated under each waveguide element at an angle that is triangulated with respect to the viewer's eye and presents an image that can only be seen from that viewer's position in space.
В другом варианте осуществления второй источник освещения или группу источников освещения одновременно применяют для триангуляции в положение, из которого их может видеть только второй зритель, и содержит изображение, которое может быть таким же как первое изображение или отличным от первого изображения, представленного первому зрителю. Во избежание неверного толкования отметим, что может присутствовать X адресуемых точек зрения, где X представляет собой количество отдельно адресуемых точек зрения, которое может быть равно единице или большему числу.In another embodiment, a second light source or group of light sources is simultaneously applied to triangulate to a position from which only a second viewer can see them, and contains an image that may be the same as or different from the first image presented to the first viewer. To avoid misinterpretation, note that there may be X addressable viewpoints, where X represents the number of individually addressable viewpoints, which may be one or more.
В другом варианте осуществления эти изображения отображают с применением датчиков и алгоритмов отслеживания движения глаз, сетчатки глаза, объектов или подобных датчиков и алгоритмов отслеживания, известных в данной области техники, для динамического изменения местоположения подсветки пикселя для динамического отображения изображений в триангулированном местоположении между зрителем и пикселями под каждым элементом волновода. Этот способ может быть применен в отношении одного или более зрителей. Отслеживание могут выполнять как двумерный или как трехмерный/стереоскопический способ или же способ с использованием других технологий определения глубины, известных в данной области техники.In another embodiment, these images are displayed using eye, retinal, object, or similar sensors and tracking algorithms known in the art to dynamically change the location of the pixel backlight to dynamically display the images at a triangulated location between the viewer and the pixels under each waveguide element. This method can be applied to one or more viewers. The tracking may be performed in a two-dimensional or three-dimensional/stereoscopic manner, or in a manner using other depth sensing technologies known in the art.
В одном варианте осуществления первая и вторая области имеют параболический профиль, причем фокус первой области расположен на вершине второй области, фокус второй области расположен на вершине первой области, поверхность отображения расположена на отверстии, расположенном на вершине второй области, а отверстие, эквивалентное по диаметру поверхности отображения, представленной на вершине второй области, расположено на вершине первой области. При таком подходе изображение на поверхности отображения будет находиться над поверхностью при отсутствии каких-либо физических поверхностей, поскольку наблюдаемые лучи, которые проходят через фокус второй области от внеосевой точки зрения, будут отражаться от поверхности второй области и будут параллельны первой поверхности, а затем под тем же углом от наблюдаемого положения в обратной ориентации от первой области к поверхности отображения.In one embodiment, the first and second regions have a parabolic profile, with the focus of the first region located on the top of the second region, the focus of the second region located on the top of the first region, the display surface located on an aperture located on the top of the second region, and an aperture equivalent in diameter to the surface the display presented at the top of the second region is located at the top of the first region. With this approach, the image on the display surface will be above the surface in the absence of any physical surfaces, since the observed rays that pass through the focus of the second region from the off-axis point of view will be reflected from the surface of the second region and will be parallel to the first surface, and then below that the same angle from the observed position in the reverse orientation from the first region to the display surface.
В одном варианте осуществления система с двойным параболическим устройством для передачи содержит две отражающие области, фокус каждой из которых расположен на вершине альтернативного отражателя, поверхность отображения, расположенную на вершине второй области, и отверстие, эквиваIn one embodiment, a dual parabolic transmission system comprises two reflective regions, the focus of each being located on the top of an alternate reflector, an imaging surface located on the top of the second region, and an aperture equivalent to
- 22 046676 лентное по диаметру представленной поверхности дисплея, расположенной на первой области, создающей виртуальное изображение на поверхности дисплея. В случае использования массива волноводов, голографического отображения или отображения светового поля наблюдаемые изображения сохраняют характер голографических данных, а также отображаются, как находящиеся в пространстве при отсутствии физической поверхности отображения.- 22 046676 tape along the diameter of the presented display surface located on the first area creating a virtual image on the display surface. When using a waveguide array, holographic display or light field display, the observed images retain the character of the holographic data and are also displayed as being in space in the absence of a physical display surface.
В другом варианте осуществления местоположение фокуса двух областей отличается для обеспечения увеличения или уменьшения. Во втором варианте осуществления указанные области имеют согласованные фокусные расстояния и смещены на расстояние, большее фокусного расстояния, для создания виртуального изображения с большим увеличением.In another embodiment, the focus location of the two regions is different to provide enlargement or reduction. In a second embodiment, these areas have matched focal lengths and are offset by a distance greater than the focal length to create a high magnification virtual image.
В другом варианте осуществления параболические профили изготавливают с обеспечением определенной формы, в результате чего возникают различные положения наблюдения относительно дисплея с обеспечением различных геометрических форм поверхности отображения, или другого требуемого угла обзора, или состояния.In another embodiment, the parabolic profiles are manufactured to provide a specific shape, resulting in different viewing positions relative to the display to provide different display surface geometries, or other desired viewing angle or condition.
В другом варианте осуществления указанные области содержат множество граней для независимого распространения лучей света областью с гранями, а не выполнены в виде сингулярной поверхности.In another embodiment, said regions comprise multiple edges to independently propagate light rays across the edged region rather than being designed as a singular surface.
В другом варианте осуществления отражающая поверхность образована из устройств для передачи энергии таким образом, что угол ведущего луча (CRA) энергетической поверхности превышает угол обзора, возможный для кривой, примененной в отношении одной или более поверхностей, причем первая поверхность, которая в противном случае была бы отражающей поверхностью, имеет определенный геометрический профиль и вторая поверхность на другом конце элемента волновода имеет определенный геометрический профиль, а в совокупности они имеют CRA, который обеспечивает отражение энергии из положения зрителя, причем на второй поверхности может быть реализовано добавление панелей энергетических поверхностей, таким образом, обеспечивают энергетическую информацию, которую невозможно наблюдать из прямого положения зрителя, но косвенно могут быть обеспечены энергетическая информация посредством одной или более отражающих поверхностей и связанный с ней способ калибровки, требуемый для вычисления данных отраженного изображения, а именно наблюдаемых в конечном итоге данных.In another embodiment, the reflective surface is formed of energy transfer devices such that the driving beam angle (CRA) of the energy surface exceeds the viewing angle possible for a curve applied to one or more surfaces, the first surface which would otherwise be reflective surface, has a certain geometric profile and a second surface at the other end of the waveguide element has a certain geometric profile, and together they have a CRA that provides energy reflection from the viewer's position, and the addition of panels of energy surfaces can be realized on the second surface, thus provide energy information that cannot be observed from the viewer's direct position, but indirectly the energy information through one or more reflective surfaces and the associated calibration method required to calculate the reflected image data, the ultimately observable data, may be provided.
Хотя выше были описаны различные варианты осуществления согласно раскрытым в данном документе принципам, следует понимать, что они представлены исключительно в качестве примера и не являются ограничивающими. Таким образом, охват и объем настоящего изобретения(-ий) не должны ограничиваться каким-либо из вышеописанных примеров осуществления, а должны определяться исключительно формулой изобретения и ее эквивалентами, вытекающими из этого раскрытия. Кроме того, вышеупомянутые преимущества и признаки, приведенные в описанных вариантах осуществления, не ограничивают применение такой изданной формулы изобретения в отношении процессов и конструкций, частично или полностью реализующих вышеуказанные преимущества.Although various embodiments have been described above in accordance with the principles disclosed herein, it should be understood that they are presented by way of example only and are not limiting. Accordingly, the scope and scope of the present invention(s) should not be limited by any of the above described embodiments, but should be determined solely by the claims and their equivalents implied by this disclosure. Moreover, the above-mentioned advantages and features provided in the described embodiments do not limit the application of such published claims to processes and structures that partially or fully realize the above-mentioned advantages.
Следует понимать, что основные признаки этого раскрытия могут быть использованы в различных вариантах осуществления без отступления от объема раскрытия. Специалисты в данной области техники смогут выявить или установить, используя не более чем стандартные эксперименты, многочисленные эквиваленты конкретных процедур, описанных в настоящем документе. Такие эквиваленты считаются входящими в объем настоящего раскрытия и охватываются формулой изобретения.It should be understood that the basic features of this disclosure may be used in various embodiments without departing from the scope of the disclosure. Those skilled in the art will be able to identify or establish, using no more than standard experimentation, numerous equivalents to the specific procedures described herein. Such equivalents are considered to be within the scope of this disclosure and are covered by the claims.
Кроме того, заголовки разделов в настоящем документе приведены для связности с предложениями в соответствии с 37 CFR 1.77 или др. для обеспечения организации информации. Эти заголовки не должны ограничивать или характеризовать настоящее изобретение(-я), изложенное в каком-либо пункте формулы изобретения, вытекающем из этого раскрытия. В частности, и в качестве примера, хотя заголовки относятся к разделу Область техники, такие пункты формулы изобретения не должны ограничиваться формулировкой под этим заголовком для описания так называемой области техники. Кроме того, описание технологии в разделе Уровень техники не следует рассматривать как допущение того, что эта технология является предшествующим уровнем техники для любого изобретения(-й) в этом раскрытии. Раздел Раскрытие сущности изобретения также не следует рассматривать как охарактеризование изобретения(-й), изложенного в изданной формуле изобретения. Кроме того, любое указание в этом раскрытии на изобретение в форме единственного числа не должно быть использовано для утверждения того, что в этом раскрытии имеется только одна точка новизны. Множество изобретений может быть изложено в соответствии с ограничениями множества пунктов формулы изобретения, вытекающих из этого раскрытия, и такие пункты формулы изобретения соответственно определяют настоящее изобретение(-я) и его эквиваленты, которые таким образом защищены. Во всех случаях объем такой формулы изобретения следует рассматривать по существу в свете этого раскрытия, но он не должен ограничиваться изложенными в настоящем документе заголовками.In addition, section headings in this document are provided for coherence with sentences consistent with 37 CFR 1.77 or others to provide organization of information. These headings are not intended to limit or characterize the present invention(s) set forth in any claim resulting from this disclosure. In particular, and by way of example, although headings refer to the Technical Field, such claims shall not be limited to the language under that heading to describe the so-called technical field. In addition, the description of technology in the Background section should not be construed as an assumption that the technology is prior art to any invention(s) in this disclosure. The Disclosure of the Invention section should also not be construed as a description of the invention(s) set forth in the published claims. In addition, any reference in this disclosure to the invention in the singular form should not be used to imply that there is only one point of novelty in this disclosure. A variety of inventions may be set forth in accordance with the limitations of the plurality of claims resulting from this disclosure, and such claims accordingly define the present invention(s) and the equivalents thereof so protected. In all cases, the scope of such claims should be considered on their merits in light of this disclosure, but should not be limited by the headings set forth herein.
Использование грамматических форм единственного числа в сочетании с термином содержащий в формуле изобретения и/или описании может означать один, но они также соответствуют значению один или более, по меньшей мере один и один или более, чем один. Термин или в формуле изобретения использован для обозначения и/или, если явно не указано, что он относится только к альтернативам или альтернативы являются взаимоисключающими, хотя раскрытие поддерживает определение,The use of singular grammatical forms in combination with the term containing in the claims and/or description can mean one, but they also mean one or more, at least one and one or more than one. The term or is used in the claims to mean and/or, unless explicitly stated to refer only to alternatives or the alternatives are mutually exclusive, although the disclosure supports the definition,
--
Claims (18)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/362,602 | 2016-07-15 | ||
US62/366,076 | 2016-07-24 | ||
US62/507,500 | 2017-05-17 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA046676B1 true EA046676B1 (en) | 2024-04-09 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11681092B2 (en) | Selective propagation of energy in light field and holographic waveguide arrays | |
JP7311097B2 (en) | 4D energy field package assembly | |
JP2024073410A (en) | Ordered shape for optimized holographic projection | |
EA046676B1 (en) | SELECTIVE DISTRIBUTION OF ENERGY IN A LIGHT FIELD AND HOLOGRAPHIC WAVEGUIDE ARRAYS | |
NZ743813B (en) | Energy relay and transverse anderson localization for propagation of two-dimensional, light field and holographic energy | |
NZ789922A (en) | Energy relay and transverse Anderson localization for propagation of two-dimensional, light field and holographic energy |