JP2022525432A - ４次元エネルギー指向システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

エネルギー指向システムは、１つ以上のエネルギー源と、そこからの複数のエネルギー伝搬経路に沿って入射エネルギーを指向するように構成された複数のエネルギー指向表面と、を含み得る。複数のエネルギー指向表面は、各エネルギー指向表面からのエネルギー伝搬経路が４次元座標によって各々画定されるように配設されており、４次元座標は、それぞれのエネルギー指向表面の位置に対応する２つの空間座標と、それぞれの伝搬経路の角度方向を画定する２つの角度座標と、を含む。エネルギー属性データを使用して、１つ以上のエネルギー源およびエネルギー指向表面を動作させるための命令を決定することができる。【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、エネルギー指向システム、特に４次元座標系でエネルギーを指向するように配設および構成されたエネルギー指向表面を備えたエネルギー指向システムに関する。

Ｇｅｎｅ ＲｏｄｄｅｎｂｅｒｒｙのＳｔａｒ Ｔｒｅｋにより世間一般に普及され、１９００年代初期に作家Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｍｏｓｚｋｏｗｓｋｉによって当初計画された「Ｈｏｌｏｄｅｃｋ」室内のインタラクティブな仮想世界の夢は、ほぼ一世紀の間、空想科学小説および技術革新に対するインスピレーションである。しかしながら、この経験の画期的な実現は、文献、メディア、ならびに子供達および同様に大人達の集合的な想像力の外には、全く存在していない。本出願は、情報を、３Ｄ環境から、４Ｄエネルギーフィールド投影システムがモデル化された４Ｄエネルギーフィールドを３Ｄ環境からのシーンに出力することを可能にするためのフォーマットにレンダリングする、システムおよび方法を教示する。

エネルギーフィールドは、空間内の複数の点で複数の方向にエネルギーが流れることを表すベクトル関数である。エネルギー指向システムは、エネルギーが様々なエネルギー属性で複数の方向に指向する複数のエネルギー指向表面を含み得る。エネルギー指向表面の各物理的位置は、２次元（「２Ｄ」）空間座標（ｘ，ｙ）を有し、出力エネルギー伝搬経路の各方向は、３次元（「３Ｄ」）空間において、２つの角度座標
（
，
φ）、
または等価的に正規化座標（ｕ，ｖ）によって記述される。２Ｄ空間座標（ｘ，ｙ）および２Ｄ角度座標は一緒に、４Ｄ座標
（ｘ，ｙ，
，
φ）
を形成し、エネルギー伝搬の各光線は、位置およびその位置からのエネルギー投影の角度によって記述される。

角度座標
およびφにおけるエネルギーのポインティングの一定または連続的な変化を実装するように構成されたエネルギー指向表面でエネルギーのビームを偏向させることによって、固定位置から一連のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向することが可能である。

本開示の原理によるエネルギー指向システムの実施形態は、１）複数のエネルギー源と、２）各々、複数のエネルギー源の少なくとも１つのエネルギー源からエネルギーを受け取り、複数のエネルギー源からの複数のエネルギー伝搬経路に沿って、エネルギーを指向するように構成された複数のエネルギー指向表面と、３）複数のエネルギー源および複数のエネルギー指向表面と通信するコントローラであって、異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを選択的に指向するように、エネルギー源およびエネルギー指向表面に同期された信号を提供するように動作可能である、コントローラと、を含む。複数のエネルギー指向表面は、各エネルギー指向表面からのエネルギー伝搬経路が４次元座標によって各々画定されるように配設されており、４次元座標は、それぞれのエネルギー指向表面の位置に対応する２つの空間座標と、それぞれの伝搬経路の角度方向を画定する２つの角度座標と、を含む。

本開示の原理によるエネルギー指向システムの実施形態は、１）コリメートされたエネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、２）エネルギー指向表面のアレイであって、コリメートされたエネルギーを受け取り、そこからの複数のエネルギー伝搬経路に沿って、受け取ったエネルギーを偏向させるように各々構成されたエネルギー指向表面のアレイと、３）エネルギー指向表面と通信するコントローラであって、異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを選択的に指向するように、エネルギー指向表面に信号を提供するように動作可能である、コントローラと、を含む。複数のエネルギー指向表面は、各エネルギー指向表面からのエネルギー伝搬経路が４次元座標によって各々画定されるようにアレイに配設されており、４次元座標が、それぞれのエネルギー指向表面の位置に対応する２つの空間座標と、それぞれの伝搬経路の角度方向を画定する２つの角度座標と、を備える、エネルギー指向システム。

本開示の原理に従って４次元関数に従ってエネルギーを指向するための方法の実施形態は、以下のステップ：１）４次元（「４Ｄ」）座標系における複数の４Ｄ座標のエネルギー属性データを含むデータセットを受け取ることであって、複数の４Ｄ座標が、４Ｄ座標系における複数のエネルギー指向表面の空間位置を画定する２つの空間座標であって、１つ以上のエネルギー源からエネルギーを各々受け取り、複数のエネルギー伝搬経路に沿って、そこからエネルギーを指向するように構成された複数のエネルギー指向表面と、各エネルギー指向表面からのエネルギー伝搬経路の角度方向を画定する２つの角度座標と、を各々含む、受け取ることと、２）データセットをデータのサブセットに処理することであって、データの各サブセットが、４Ｄ座標系において同じ２つの空間座標を有するエネルギー伝搬経路の角度座標のエネルギー属性データを含む、処理することと、３）データの第１のサブセットに基づいて、第１のエネルギー指向表面を動作させるための第１の命令を決定することであって、命令が、第１のエネルギー指向表面の異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するシーケンスを含み、データの第１のサブセットが、第１のエネルギー指向表面のエネルギー伝搬経路の２つの角度座標のエネルギー属性データを含む、決定することと、４）決定された第１の命令に従って、時間的に連続した方法でエネルギーを指向するように、第１のエネルギー指向表面を動作させることと、を含む。

複数の伝搬経路に沿って入射エネルギーを偏向させるように動作可能な構成可能な反射メタサーフェスで構成されるエネルギー指向デバイスの直交図を示す。 複数の伝搬経路に沿って入射エネルギーを偏向させるように動作可能な構成可能透過性メタサーフェスで構成されるエネルギー指向デバイスの直交図を示す。 ２つの軸を中心に傾斜する傾斜エネルギー反射器を有し、傾斜がゼロの状態の、エネルギー指向デバイスの一実施形態の直交図を示す。 傾斜反射器を１つの軸に一定の角度だけ傾斜させ、別の直交軸に角度φだけ傾斜させた状態の、図１Ｃのエネルギー指向システムを示す。 エネルギー源と構成可能なエネルギー指向表面とで構成されるエネルギー指向モジュールの直交側面図である。 エネルギー源と、モジュールベースに直交するエネルギー伝搬軸を中心に配設された複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように動作可能な構成可能なエネルギー指向表面と、で構成されたエネルギー指向モジュールの直交側面図である。 エネルギー源と、モジュールベースに直交するエネルギー伝搬軸を中心に配設された複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように動作可能な構成可能なエネルギー指向表面と、で構成されたエネルギー指向モジュールの直交側面図である。 エネルギー源と、エネルギー指向デバイスの透過性構成可能エネルギー指向表面と、で構成されたエネルギー指向モジュールの直交側面図である。 エネルギー源と、エネルギー伝搬軸を中心にエネルギー伝搬経路に沿って入射エネルギーを偏向させることができる、エネルギー指向デバイスの透過型で構成可能なエネルギー指向表面と、で構成されるエネルギー指向モジュールの直交側面図である。 エネルギー伝搬軸の偏向角度がモジュールの機械的ベースの法線に対して傾斜していることを除いて、図２Ｅに示されたエネルギー指向モジュールに類似しているエネルギー指向モジュールの直交側面図である。 共通の基板内に画定された３つの透過性再構成可能エネルギー指向サイトで構成されたエネルギー指向層を含むエネルギー指向モジュールの直交側面図である。 モジュール式エネルギー源の直交側面図である。 単一の基板内に定義され、各々がエネルギー源モジュールからエネルギーを偏向させる、複数の独立して制御されるエネルギー指向サイトで構成されたエネルギー指向層を有するエネルギー指向システムの直交図を示す。 単一の点状エネルギー源と集束要素で構成されたモジュール式エネルギー源の直交側面図である。 単一の基板および複数のエネルギー源モジュールで画定された、複数の独立して制御される再構成可能エネルギー指向サイトで構成されたエネルギー指向デバイスを有するエネルギー指向システムの直交図を示す。 時間ｔ１の第１のインスタンスにおけるエネルギー指向モジュールのアレイで構成されたエネルギー指向システムの直交図である。 時間ｔ２の第２のインスタンスにおける図３Ｃに示されるエネルギー指向システムである。 単一の点状エネルギー源と、コリメートおよび偏向された出力エネルギーを生成する構成可能な透過性エネルギー指向デバイスと、で構成されたエネルギー指向モジュールの直交側面図である。 単一の点状エネルギー源と、実質的にコリメートされているがわずかに集束された出力エネルギーを生成する構成可能な透過性エネルギー指向デバイスを含むエネルギー指向モジュールの直交側面図である。 単一の点状エネルギー源と、エネルギー指向表面の法線に対して傾斜したエネルギー投影軸を中心としてグループ化された、コリメートされたエネルギーを生成する構成可能な透過性エネルギー指向デバイスと、で構成されたエネルギー指向モジュールの直交側面図である。 第１のエネルギー指向モジュールの動作を示す概略図である。 図５Ａに示されるエネルギー指向モジュールの実装を示す概略図である。 第２のエネルギー指向モジュールの動作を示す概略図である。 図５Ｃに示すエネルギー指向モジュールの実装を示す概略図である。 第３のエネルギー指向モジュールの動作を示す概略図である。 図５Ｅに示すエネルギー指向モジュールの実装を示す概略図である。 ８つのエネルギー指向モジュールのアレイで構成されたエネルギー指向システムの１つの実装の斜視図であり、各モジュールは、変調されたエネルギー源からエネルギー伝搬経路にエネルギーを指向し直すエネルギー指向デバイスを備える。 ８つのエネルギー指向モジュールのアレイで構成されたエネルギー指向システムの１つの実装の斜視図であり、各モジュールは、変調されたエネルギー源からエネルギー伝搬経路にエネルギーを指向し直す透過性再構成可能エネルギー指向デバイスを備える。 単一の基板内に定義され、各々がエネルギー源からエネルギーを偏向させる、複数の独立して制御されるエネルギー指向サイトで構成されたエネルギー指向層を有するエネルギー指向システムの１つの実装の斜視図である。 単一の基板内に画定された複数の独立して制御されるエネルギー指向サイトから構成されるエネルギー指向層を備えたエネルギー指向システムの別の実装の斜視図であり、各エネルギー指向サイトは、入射コリメートエネルギーの一部分を偏向させる。 入射大面積コリメートエネルギーの一部を反射エネルギー伝搬経路に個別に反射する２軸エネルギー指向デバイスのアレイで構成されたエネルギー指向システムの斜視図である。 共通の基板に画定され、各々共通のバックプレーン上に位置している１つ以上のエネルギー源からのエネルギービームをエネルギー伝搬経路に偏向させる、複数の独立して制御されるエネルギー指向サイトで構成されたエネルギー指向層を有するエネルギー指向システムの１つの実装の直交図である。 可変偏向角度を有するライトフィールドディスプレイシステムの直交図を示す。 本開示のエネルギー指向システムでエネルギーを指向する方法を示す流れ図を含む。

本開示の一態様は、角度座標
およびφにおけるエネルギー伝搬経路の方向を変更するように構成されたエネルギー指向表面を有するエネルギー源からエネルギーを偏向させることによって、固定位置から一連のエネルギー伝搬経路内のエネルギーを指向するための実施形態に関する。このようなエネルギー指向デバイスの一例は、メタサーフェスである。メタサーフェスを使用して、様々な寸法およびサブ波長の周期性を有するナノ散乱要素を空間的に配設することによって、入射エネルギー波面から設計されたエネルギー波面を動的に作成できる、フラットでコンパクトな再構成可能なシステムを作成することができる。例えば、光学領域では、メタサーフェスは、紫外線から赤外線の波長範囲の光の波長に対して、入射光の位相、振幅、および偏光を操作するために動的に調整され得るサブ波長解像度を有する複数のサイトを含み得る。これらの光学メタサーフェスの実施形態は、ネマチック液晶（ＬＣ）の電気光学的特徴を利用して、メタサーフェスの位相プロファイルを制御し、メタサーフェス層から反射されるか、または１つ以上のメタサーフェス層を透過するかのいずれかであるエネルギーを指向することができる。メタサーフェスは、マイクロ秒のオーダーでも非常に迅速に再構成されて、２つの角度座標
およびφの広い角度範囲で高速走査を実現することができる。

エネルギー指向表面の別の例は、２つの軸で傾斜するマイクロ反射器である。そのようなマイクロ反射器は、微細加工の技術を使用して製造することができる微小電気機械（ＭＥＭＳ）デバイスであり得る。ＭＥＭＳデバイスの物理的寸法は、寸法スペクトルの下端の１ミクロンをはるかに下回るものから、数ミリメートルを上回るものまで様々である。例えば、マイクロミラーなどのＭＥＭＳエネルギー反射器は、数十ミクロンからミリメートルの範囲の直径を有する反射表面を有することができ、そして２つの直交軸において数十度回転することができる。ＭＥＭＳエネルギー反射器は、２Ｄ走査ミラーとして構築され得、これは、１００Ｈｚを超える、時には１０００Ｈｚを超える走査周波数で動作可能であり得る。ＭＥＭＳエネルギー反射器は耐久性があり、可動部品に大きな摩耗がなくても１０億回以上傾斜するものもある。

エネルギーは、十分に高い周波数で変調され、エネルギー指向表面に指向されて、エネルギー伝搬経路の分布を作成することができる。操作ミラープロジェクタの一実施形態では、赤、緑、および青のレーザー（コリメートされたエネルギー源）からの光は、変調され、組み合わされ、および２つの異なる傾斜軸に沿って走査しているミラーから、見ることができるスクリーンまたは表面に反射され得る。視覚の持続性に起因して、観察者が見ることができるようにビデオ画像がスクリーンまたは表面に表示されてもよい。このシステムのエネルギー伝搬経路の数は、投影されるビデオの合計解像度に等しいと見なすことができる。ビデオの解像度が７２０Ｐである場合、例えば、そのマイクロミラーの単一の位置に関連付けられた離散的なエネルギー伝搬経路の数は、７２０ｐ＝１２８０×７２０、すなわち９．２×１０^５に関連付けられた総ピクセル数となる可能性がある。４次元（４Ｄ）座標系のコンテキストでは、水平角度範囲
に１２８０の、垂直角度範囲φに７２０のエネルギー伝搬経路方向があり、これらはすべてマイクロミラーの同じ位置座標（ｘ，ｙ）を有する。エネルギー指向システムは、レーザーなどのエネルギー源と、マイクロミラーなどのエネルギー偏向表面と、で構成される多くのそのようなモジュールを使用して、時間間隔ごとに多くの４Ｄ伝搬経路を投影することができ、時間間隔は、ビデオリフレッシュレートの逆数であり得る。エネルギー源は、変調されるように各々構成することができ、エネルギー偏向表面は、対応するエネルギー源が実質的にオフにされたときにのみ再構成することができる。

４Ｄライトフィールドのためのエネルギー指向システムの実施形態では、高角度解像度を有するように設計することができ、これは、各空間位置に対して、ｕおよびｖにおける角度解像度の数百または数千の座標を含み得る。例えば、９０度の視野、および水平方向に１度あたり６０のエネルギー伝搬経路の解像度の場合、水平方向の範囲
に５４００のエネルギー伝搬経路がある。角度範囲内の離散エネルギー伝搬経路の数の制限は、エネルギー源に対して達成できる変調周波数、およびエネルギー指向表面を制御された予測可能な方法で再構成できる速度を含むことがある。

一実施形態では、上述した技術的効果を可能にする４Ｄエネルギー指向システムは、複数のエネルギー源と、各々、複数のエネルギー源のうちの少なくとも１つのエネルギー源からエネルギーを受け取り、複数のエネルギー源からの複数のエネルギー伝搬経路に沿って、エネルギーを指向するように構成された複数のエネルギー指向表面と、を含むように構築されてもよい。一実施形態では、４Ｄエネルギー指向システムは、複数のエネルギー源および複数のエネルギー指向表面と通信するコントローラであって、異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを選択的に指向するように、前記エネルギー源およびエネルギー指向表面に同期された信号を提供するように動作可能である、コントローラと、を含む。複数のエネルギー指向表面は、各エネルギー指向表面からのエネルギー伝搬経路が４次元座標によって各々画定されるように配設されており、４次元座標は、それぞれのエネルギー指向表面の位置に対応する２つの空間座標（ｘおよびｙ）と、それぞれの伝搬経路の角度方向を画定する２つの角度座標（
およびφ）と、を含む。

上記による本開示のエネルギー指向システムは、様々な方法で実施することができる。一実施形態では、複数のエネルギー指向表面および複数のエネルギー源は、モジュール式のネルギー指向モジュールのアレイに収容されている。エネルギー指向モジュールのアレイは、領域または体積にわたって複数の方向にエネルギーを連続的に偏向させるエネルギー指向表面を各々備え得る。光学領域では、エネルギーモジュールは、個別に変調された赤、緑、および青のレーザーを単一のビームに結合するように構成されてもよく、このビームは、ＶＧＡ以上の解像度でビデオを投影するのに十分な速度で動作する統合走査ミラーから反射される（例えば、ＴｒｉＬｉｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、ＧｍｂＨ）。さらに、メタサーフェスは、伝達デバイスと反射サーフェスデバイスとの両方としてエネルギー指向サーフェスとして使用することができる。

一実施形態では、本開示は、複数のエネルギー源を使用するのではなく、エネルギー指向表面のアレイ、およびエネルギー指向システムを実装するための単一のコリメートおよび変調されたエネルギー源を使用する様々な例を提供する。

エネルギー指向システムは、画定された体積内に集束される対応するエネルギー表面投影エネルギーで最適化することができる。この体積は、ホログラフィックオブジェクトが、収束光線、超音波エネルギーで作成された触覚表面などで生成される領域であってもよい。最適化された構成は、エネルギー表面からのエネルギー伝搬経路の角度範囲がエネルギー表面上の位置に応じて調整される構成であってもよい。例えば、視認体積がディスプレイの中心線の近くに位置している場合、ライトフィールドディスプレイの端の近くの投影角度の最適範囲は、ライトフィールドディスプレイの中心に向かって傾いていてもよい。本開示は、エネルギー指向表面からのエネルギー投影角度の所望の配設を達成するために、エネルギー指向モジュールの装着角度を構成するための様々な実施形態を提供する。

図１Ａは、複数のナノ構造１２１を含む活性領域を含む構成可能な反射メタサーフェス１２２で構成されたエネルギー指向表面１２０の直交図を示しており、複数のナノ構造１２１のいくつかは、コントローラ１２３によって個別に制御可能であってもよく、入射エネルギー１２５を２つの直交軸
、
φ１３０における多数の可能な伝搬経路のうちの１つに偏向させるように構成されている。メタサーフェス１２２は、エネルギー指向表面である。メタサーフェス１２２上のナノ構造１２１は、エネルギー１２５の入射ビームをエネルギー伝搬経路１２６に反射するように構成されているが、システム１２０は、軸の角度範囲で多くの伝搬経路を生成するように構成することができる。
、
およびφ１３０（図示のエネルギー伝搬経路１２７および１２８を含む）。図１Ａのエネルギー指向システム１２０は、入射エネルギー１２５を１つの平面内の１つの方向（
）の周りのエネルギー伝搬経路に偏向させるように示されているが、エネルギー指向システム１２０は、
に直交するφ方向の伝搬経路に沿ってエネルギーを偏向させることもでき、ただし、これらの伝搬経路は図１Ａには示されていない。最終的に、２つの軸の分解可能なエネルギー伝搬経路の方向の数は、エネルギー指向メタサーフェスの詳細な構造によって異なる。一実施形態では、再構成可能なメタサーフェス１２２は、システム１２０のポインティング解像度によってのみ制限される、時間の増加に伴う入射エネルギー１２５の
またはφポインティングの実質的に連続的な変化を実装するように動作可能である。一実施形態では、エネルギーのポインティングは、１０ミリ秒未満で再構成可能である。別の実施形態では、エネルギーのポインティングは、０．０００１～１０００マイクロ秒の時間で構成可能である。

再構成可能なメタサーフェスは、表面上に配設された複数の動的に調整可能な要素を含み得る。一実施形態では、これらの要素は、入射エネルギーに応答して動的に調整可能な反射または透過型エネルギービームを提供するように作用する複数の調整可能な反射位相を有する。一実施形態では、調整可能な要素は、入射エネルギーの波長よりも小さい要素間の間隔で配設される。一実施形態では、動的に調整可能な要素は、ポリマーまたは液晶材料であり得る電気的に調整可能な材料を含む。一実施形態では、複数の要素の各々は、電気的に調整可能な材料の両端に調整可能な電圧を印加するように構成された一対の電極をさらに含む。一実施形態では、複数の要素は、行および列によって索引付けされた２次元アレイに配設され、各要素は個別にアドレス指定可能であり、各要素の能動的制御があってもよい。一実施形態では、要素は誘電体共振器である。

一実施形態では、電磁エネルギーと音響エネルギーとの両方の偏向は、メタマテリアルを使用して達成することができる。これらのメタマテリアルは、エネルギー波面を指向し直す材料として使用できる、設計されたサブ波長セルまたは構造を有するメタサーフェスとも呼ばれる２次元のパターン化された表面を含み得る。入射エネルギーのこの偏向は、メタマテリアルのプロファイルに沿って段階的な位相シフトを調整することによって行うことができる。メタサーフェス設計の１つのアプローチは、一般化されたスネルの法則（ＧＳＬ）に従って外向き波の動作を指示するローカル位相変調を実行することである。これは、レンズおよびビームスプリッタなどの構造を設計するために使用することができる。音響学では、メタサーフェス内の位相シフトを使用して、波面を操作し、音を吸収することができる。

このようなアプローチでは、散乱の効率に限界があり、これは、双異方性材料を含むメタマテリアルを使用することで克服することができる。双等方性電磁媒体では、電場および磁場は、媒体の固有定数によって結合される。結合定数が媒体内の方向に依存する場合、媒体は双異方性と呼ばれる。

双異方性電磁応答は、散乱電磁場が照明の方向によって異なる、双異方性メタサーフェスによって実装することができる。電磁メタサーフェスの場合、解像度はカスケードインピーダンス層に基づいていてもよい。これらの構造は、高効率で光を偏向させ、光を集束させ、他の光学機能を実現することができる。メタマテリアルは、一般化されたスネルの法則に従って局所的な位相変調を実現するか、等方性材料または双異方性材料で作られた構造で構築することによって、光ビームを偏向させるためのより高い効率を有することがある。個々のメタサーフェス領域が個別にアドレス指定可能および構成可能である場合、エネルギー指向角度（φ，
）は、これらのエネルギー指向サイトの各々で、ある範囲の角度にわたってプログラムすることができる。

図１Ｂは、複数の個別に制御されたナノ構造１４１を含む構成可能な透過性メタサーフェス１４２と、入射エネルギー１４５を２つの軸
，
φの伝搬経路１５０の可能な伝搬経路の１つに偏向させるように、メタサーフェス１４２を動作させるように構成されたコントローラ１４３と、で構成されたエネルギー指向表面１４０の直交図を示している。 メタサーフェス１４２上のナノ構造１４１は、入射エネルギー１４５をエネルギー伝搬経路１４６に透過および偏向するように構成されているが、システム１４０は、エネルギー伝搬経路１４７および１４８を含む、角度範囲
内の任意の他の伝搬経路１５０を生成するように構成され得る。エネルギー指向システム１４０はまた、入射エネルギー１４５を、
に直交するφ方向を中心としてエネルギー伝搬経路に偏向させるように構成することができ、しかし、これらの伝搬経路は図１Ｂには示されていない。一実施形態では、再構成可能なメタサーフェス１４２は、入射エネルギー１４５の
またはφポインティングの連続的な変化を実装するように動作可能である。一実施形態では、入射エネルギー１４５のポインティングは、１０ミリ秒未満で再構成可能である。別の実施形態では、入射エネルギーのポインティングは、０．０００１～１０００マイクロ秒の時間で構成可能である。一実施形態では、再構成可能なメタサーフェスは、２次元の再構成可能なメタサーフェスを含む。

図１Ａおよび１Ｂに示される再構成可能なメタサーフェスは、表面上に配設された複数の動的に調整可能な要素を含み得る。一実施形態では、これらの要素は、入射エネルギーに応答して動的に調整可能な反射または透過エネルギーを提供するように作用する複数の調整可能な反射または透過位相を有する。一実施形態では、調整可能な要素は、入射エネルギーの波長よりも小さい要素間の間隔で配設される。一実施形態では、動的に調整可能な要素は、ポリマーまたは液晶材料であり得る電気的に調整可能な材料を含む。一実施形態では、複数の要素の各々は、電気的に調整可能な材料の両端に調整可能な電圧を印加するように構成された一対の電極をさらに含む。一実施形態では、複数の要素が、行および列によって索引付けされた２次元アレイに配設されている。一実施形態では、２つ以上の要素は、これらの要素の能動的制御を提供するように動作可能なメタサーフェスコントローラ１２３または１４３によって個別にアドレス指定可能である。一実施形態では、要素は誘電体共振器である。別の実施形態では、メタサーフェスは、メタサーフェスの位相プロファイルを制御し、ビームステアリングを提供するために電場と組み合わされたネマチック液晶で満たされたナノホールの格子で構成されている。一実施形態では、メタサーフェスは、極薄で層状の高屈折率誘電体パッチで作られている。一実施形態では、メタサーフェスは、個別に設計、構築され、個別にアドレス指定可能であり得るピラーおよびディスクビルディングブロックで作られている。一実施形態では、再構成可能なメタサーフェスは、２次元の再構成可能なメタサーフェスを含む。別の実施形態では、メタサーフェスは、個別に構成され得るメタサーフェス材料の２つ以上の層を有する。別の実施形態では、メタサーフェスは、双等方性または双異方性材料で構成されている。

図１Ｃは、傾斜がゼロの状態で示される、２つの軸の周りで傾斜する傾斜エネルギー反射器１０１で実装されたエネルギー指向表面１６０の一実施形態の直交図を示している。一実施形態では、エネルギー指向システム１６０は、ＭＥＭＳデバイスを備える。図１Ｃに示される実施形態では、傾斜エネルギー反射器エネルギー指向表面１０１（例えば、電磁エネルギー用のミラー）は、一対の内側の屈曲部１０４を中心として傾斜し、この内側の屈曲部１０４は、ジンバルフレーム１０３に接続されており、このジンバルフレーム１０３自体が、固定フレーム１０５に接続された２つの外側の屈曲部１０２上で傾斜する。内側の一対の屈曲部および外側の一対の屈曲部は、エネルギー反射器が傾斜するための独立した直交軸を各々形成する。一実施形態では、屈曲の両方の対はねじりヒンジであってもよく、傾斜エネルギー反射器１０１、屈曲対１０２および１０４は、単結晶シリコンの層からエッチングされており、この単結晶シリコンも静止フレーム１０５の少なくとも一部分を形成している。エネルギー反射器は、アルミニウム、金、工学的音響エネルギー反射材料、または適切なタイプおよび波長のエネルギーに反射する任意の他の材料を含む、様々な反射コーティングが堆積されていてもよい。

図１Ｄは、反射器１０１を１つの軸で角度
１０６だけ傾斜させ、別の直交軸に角度φ１０７だけ傾斜させた状態のエネルギー指向表面１６０の直交図を示している。ジンバル構造は、反射器が傾斜しても、タイリングエネルギー反射器１０１の中心が静止したままであることを保証する。反射器１０１および静止フレーム１０５は両方とも表面１１０に装着され、これは、いくつかの実施形態では、ドライバおよびフィードバックセンサを含む統合された電子機器を含む基板であり得る。一実施形態では、この基板は、微細加工された構成要素を有するシリコンで作られていてもよい。別の実施形態では、装着表面１１０は、電極および小さなＬＥＤ源または光検出器などのフィードバック電子部品を有するプリント回路基板（ＰＣＢ）の形態をとることができ、マイクロミラー１０５のフレームは、スペーサーを用いてこのＰＣＢに装着することができる。

エネルギー指向傾斜反射器１０１は、様々な方法を使用して作動させることができる。静電作動は、ＭＥＭＳ平行板コンデンサ構造、または複数の近接して配置された平行板を有するＭＥＭＳ垂直コーム駆動アクチュエータを使用して達成することができる（これらのいずれも図１Ｃまたは１Ｄには示されていない）。磁気トルクは永久磁性材料の体積および電磁石のコイル面積に比例するため、直径がミリメートル以上の傾斜エネルギー反射器１０１は、電磁的に作動するのに特に適している。電磁作動は、傾斜エネルギー反射器１０１にエッチングされた１つ以上のコイル、またはエネルギー反射器１０１に取り付けられた永久磁石、および傾斜エネルギー反射器１０１の反対側にプッシュプル構造を作成するためにエネルギー反射器１０１の下の表面１１０に構成されている磁界誘導コイルのいずれかを使用して達成することができる。マイクロ傾斜エネルギー反射器は、圧電または磁歪材料の使用を含む他の手段で作動させることができる。

図１Ｃおよび１Ｄは、エネルギー指向傾斜エネルギー反射器１０１の１つの可能な構成を示しており、多くの他の構成が可能であることを理解されたい。例えば、他の実施形態では、傾斜エネルギー反射器は、静電的または電磁的に位置制御され得るヒンジに取り付けられたポストに装着されたＭＥＭＳデバイスとして実装されてもよい。傾斜エネルギー反射器の他の構成も同様に可能であり、回転ホログラフィックグレーティング、回転多角形ミラーまたは１つの軸（
）のための回転多角形ミラー、および直交軸（φ）のための１－Ｄ走査ミラーなどの２つの１軸傾斜解像度の組み合わせを含むが、これらに限定されない。

ライトフィールドディスプレイなどの一部のエネルギー指向システムの場合、エネルギー指向傾斜エネルギー反射器は、直径が数ミリメートルで、共振Ｑ値が非常に高い走査ミラーに似ている。これは、ステップ電流または電圧に対する反射器の傾斜応答が、比較的減衰されない可能性のある大きな振動を伴う傾斜ステップであり、消滅するまでに数ミリ秒かかることを意味する。このため、クイック操作を可能にするために、ＭＥＭＳミラーは、ミラーの傾斜角度をリアルタイムの速度で読み取り、それに応じて駆動電流または電圧を調整する制御回路を使用してアクティブに制御することができる。典型的には、ミラー表面１０１の下の装着表面１１０にミラー傾斜フィードバック電子部品が位置しており、これらの傾斜フィードバック要素を読み取るコントローラ１０６とともに、正しい電磁駆動信号を計算して、傾斜エネルギー反射器を静止させ、振動の影響を受けないようにし、傾斜エネルギー反射器１０１の傾斜運動を滑らかにする。一実施形態では、これは、ＰＩＤ制御ループを用いて行われる。本開示では、振動の影響を受けない固定傾斜角度でエネルギー反射器を保持するか、またはエネルギー反射器の傾斜を変更するかのいずれかが、エネルギー反射器の傾斜を連続的に監視し、駆動電流または電圧をリアルタイムで調整する能動的な制御ループを実行することによって実施することができると想定している。この制御ループは、傾斜コントローラ１０６内で実行することができる。

図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄに示されるエネルギー指向表面は、エネルギー源と組み合わせてコンパクトなエネルギー指向モジュールを作成することができるコンパクトなデバイスを示している。エネルギー源は、エネルギーのビームを形成するようにコリメートされ、時間的に制御されて、エネルギー源が狭い間隔の時間で様々な量のエネルギーを送達できるように変調される。複数のそのようなエネルギー指向モジュールを使用して、エネルギー指向表面を形成することができる。一実施形態では、コントローラ１２３、１４３、または１０６は、変調されたエネルギー源およびエネルギー指向表面１２２、１４２、または１０１に同期された信号を提供して、エネルギー源およびエネルギー指向表面を動作させて、変調されたエネルギーを異なるエネルギー伝搬経路に沿って選択的に指向させるように構成されている。

図２Ａは、説明のために１つの軸のみの偏向が示されているが、２つの軸（
，
φ）２０７でビームを偏向する構成可能なエネルギー指向表面２０１Ａを有するエネルギー指向デバイス２０２Ａで、エネルギーのビーム２０６を指向するエネルギー源２０３で構成されたエネルギー指向モジュール２００の直交側面図である。エネルギー源２０３は、コリメート、変調、またはコリメートおよび変調の両方が行われたエネルギーを生成することができる。エネルギー指向表面２０１Ａは、構成可能なメタサーフェス、傾斜エネルギー反射器、または入射ビーム２０６を２つの軸で傾斜させることができる任意の他のデバイスまたはデバイスの組み合わせであってもよい。偏向されたビームは、エネルギー指向デバイス２０１Ａの構成およびエネルギー指向デバイス２０２Ａの傾斜偏向解像度に応じた２次元角度偏向範囲２０７Ａである、２つの直交軸（
，
φ）における多数のエネルギー伝搬経路２０７のいずれかであってもよい。可能な偏向ビームエネルギー伝搬経路２０７は、エネルギー伝搬経路２０８の周りでグループ化され、これは、エネルギー伝搬経路２０７の角度範囲に関して対称軸であってもよい。エネルギー指向デバイス２０２Ａおよびエネルギー源２０３は両方とも、機械ベース２０４Ａに装着されており、機械ベース２０４Ａは、プロセッサ、電子駆動回路、電子フィードバック回路、エネルギー源変調構成要素、電気リード２０５Ａ、およびエネルギー指向デバイスおよびエネルギー源の動作の様々な側面を実装するための任意の他の構成要素を含んでいてもよい。

一実施形態では、異なる機能を達成するために、追加のエネルギー修正構成要素をエネルギー指向モジュール２００に追加することができる。例えば、可視電磁エネルギーでは、エネルギー源２０３がエッジ発光レーザーである場合、エネルギービームプロファイルは、１次元で伸長され得るが、他の次元では伸長され得ない。プリズムを使用してビームを１次元に拡大し、より対称的なビーム形状を生成することができる。また、エッジ発光レーザーまたは垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）などの多くの源は、１つ以上のレンズを追加することで補正できる拡散ビームを生成することができる。超音波の投影では、音響インピーダンスの値を変えて同様の構成要素を装着することができる。エッジ発光レーザーまたはＶＣＳＥＬなどのエネルギー源は、直接変調されるか、または指定されたエネルギーをエネルギー源に素早くオンにするか、もしくはエネルギー源を実質的にオフにすることができる永久変調器を有し得る。別の実施形態では、エネルギー変調源は、エネルギー源２０３の一部であり、エネルギー源２０３とエネルギー指向表面２０１Ａとの間に、またはエネルギー指向表面２０１Ａからの外向き経路２０７内に配置されたシャッターであり得る。図２Ａには示されていないこのシャッターは、ＬＣパネルなどの機械的または電気光学的シャッターで構成され得る。

図２Ｂは、入射ビーム２１４を２つの軸（
，
φ）２１５Ａに偏向させる構成可能なエネルギー指向表面２０２Ｂを有するビーム偏向デバイス２０１Ｂに、エネルギービーム修正構成要素２１１および２１３を通じてエネルギー２０６を指向するエネルギー源２０３で構成されたエネルギー指向モジュール２１０の直交側面図である。エネルギー源２０３は、コリメート、変調、またはコリメートおよび変調の両方が行われたエネルギーを生成することができる。源２０３からの内向きエネルギー２０６は、その断面積がビームエキスパンダ２１１によって拡張され、エネルギービーム２１２になり、プリズム２１３の２つの表面で屈折を受け、その結果、ビーム２１２の１次元が拡大され、エネルギービーム２１４に変換される。エネルギービーム２１４は、エネルギー指向デバイス２０２Ｂによって、エネルギー指向デバイス２０２Ｂのエネルギー指向表面２０１Ｂ上に構成された２軸傾斜に応じた２次元の角度偏向範囲２１５Ａである、２つの直交方向
，
φにある多数のエネルギー伝搬経路２１５のうちのいずれか１つに偏向される。可能な偏向エネルギー伝搬経路２１５は、エネルギー伝搬の方向を記述するエネルギー伝搬軸２１６の周りにグループ化されており、エネルギー指向モジュール２１０を出るエネルギー伝搬経路２１５の角度範囲の対称軸であってもよい。この構成では、エネルギー伝搬軸２１６は、装着ベース２０４Ｂのベースに対して法線２０９と整列され、これは、エネルギー指向システムの装着表面と一致し得ることに留意されたい。エネルギー指向デバイス２０２Ｂおよびエネルギー源２０３のための機械的パッケージは両方とも、機械ベース２０４Ｂに装着されており、機械ベース２０４Ｂは、プロセッサ、電子駆動回路、電子フィードバック回路、エネルギー源変調構成要素、電気リード２０５Ｂ、およびエネルギー指向デバイス２０２Ｂおよびエネルギー源２０３の動作の様々な側面を実装するための任意の他の構成要素を含んでいてもよい。図２Ｂに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向、拡散、最小化、変調、またはその他の方法で処理して、エネルギーがエネルギー指向デバイス２０２Ｂによって偏向されるのにより適した状態にし、可能な限り長くコリメートされたままであること、わずかに集束されていること、またはわずかに偏向されていることを含む所望のエネルギープロファイルを達成するために使用され得る、エネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。また、そのような構成要素を伝搬経路グループ２１５に追加して、外向きのエネルギーがエネルギー指向デバイス２０２Ｂによって偏向される前ではなく、偏向された後に、それらが横断されるようにすることも可能である。

いくつかのエネルギー指向構成では、対応するエネルギー表面上のいくつかの位置で、そのエネルギー表面に直交しない一般的な方向にエネルギーを投影することが有利な場合がある。図２Ｃは、エネルギー修正構成要素２１１および２１３を通じて、および構成可能なエネルギー指向表面２０１Ｃを有するエネルギー指向デバイス２０２Ｃにエネルギー２０６を指向するエネルギー源２０３で構成されたモジュール２２０の直交側面図であり、構成可能なエネルギー指向表面２０１Ｃは、モジュールベース２０４Ｃに直交しないエネルギー伝搬軸２１８の周りに配設される複数のエネルギー伝搬経路２１７のうちのいずれか１つを生成することができる入射ビーム２１４を２つの軸
，
φ２１７Ａに偏向することができる。エネルギー指向モジュール２２０を出るエネルギー伝搬経路２１７の２次元角度範囲２１７Ａに関して対称軸であるエネルギー伝搬軸２１８は、２２０が装着され得るエネルギー指向システムの表面であり得る機械的パッケージ２０４Ｃのベースに対する法線２０９に対して、ゼロではない偏向角度２１９で傾斜している。この実施形態では、エネルギー指向デバイス２０２Ｃおよびエネルギー源２０３のための機械的パッケージは両方とも機械的ベース２０４Ｃに装着されており、この機械的ベース２０４Ｃは、プロセッサ、電子駆動回路、電子フィードバック回路、エネルギー源２０３のための変調エレクトロニクス、電気リード２０５Ｃ、ならびにエネルギー指向デバイス２０２Ｃおよびエネルギー源２０３の動作の様々な側面を実装するための任意の他の構成要素を含んでいてもよい。図２Ｃに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギープロファイルを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、縮小、変調、またはその他の方法で処理して、伝搬経路に投影するのにより適した状態にするために使用され得る、エネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。エネルギーが伝搬経路２１７に偏向された後に、そのような構成要素を追加することも可能である。

図２Ａ、２Ｂ、および２Ｃは、それぞれの反射エネルギー指向表面２０１Ａ、２０１Ｂ、および２０１Ｃを有するエネルギー指向モジュールを示しているが、透過性構成可能エネルギー指向表面もまた、本開示の多くの実施形態の実装において使用されてもよい。一例は、透明誘電体、二酸化ケイ素、ガラス、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明導電性酸化物、および液晶材料などの透明材料で構成された透過性エネルギー指向メタサーフェスである。図２Ｄは、オプションのエネルギービーム修正構成要素２１１および２１３を通じて、およびオプションの反射器２６３にエネルギー２０６を指向するエネルギー源２０３で構成されたエネルギー指向モジュール２３０の直交側面図であり、オプションの反射器２６３は、ビーム２１４の方向をビーム２６４に上向きに変え、それをエネルギー指向デバイス２０２Ｄの透過性の構成可能なエネルギー指向表面２０１Ｄに指向し、エネルギー指向デバイス２０２Ｄは、２つの座標にある角度範囲２６５Ａで配設され、２つの直交軸
，
φ２６５Ａに入射ビーム２６４を偏向させることができ、エネルギー伝搬軸２６６を中心にした多数の出力エネルギー伝搬経路２６５のうちの１つを生成することができる。可能なエネルギー伝搬経路の数は、透過性エネルギー指向表面２０１Ｄ上で構成可能な各軸
，
φの解決可能なエネルギー指向方向の数によって異なることがある。透過性エネルギー指向デバイス２０２Ｄおよびエネルギー源２０３のための機械的パッケージ２６２Ｄは両方とも、機械的ベース２０４Ｄに装着されており、この機械的ベース２０４Ｄは、プロセッサ、電子駆動回路、電子フィードバック回路、エネルギー源２０３のための変調エレクトロニクス、電気リード２０５Ｄ、ならびにエネルギー指向デバイス２０２Ｄおよびエネルギー源２０３の動作の様々な側面を実装するための任意の他の構成要素を含んでいてもよい。図２Ｄに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギープロファイルを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、縮小、変調、またはその他の方法で処理して、エネルギーをコリメートまたは集束するのにより適したものにするために使用され得る、エネルギー形成構成要素の実質的に無限の構成を制限することを意図していない。エネルギービームがエネルギー指向デバイス２０２Ｄによって偏向された後、そのような構成要素を伝搬経路２６５に追加することも可能である。

図２Ｅは、エネルギー修正構成要素２１１（例えば、ビームエキスパンダ）を通じてエネルギー２０６を指向し、より大きな直径を有するエネルギー２７１を生成するエネルギー源２０３で構成されたエネルギー指向モジュール２４０の直交側面図であり、エネルギー２７１は、エネルギー指向デバイス２０２Ｅの透過性の構成可能なエネルギー指向表面物２０１Ｅ上に入射し、エネルギー指向デバイス２０２Ｅは、２つの直交軸
，
φに入射ビーム２７１を偏向させることができ、実質的にエネルギー伝搬軸２７２を中心とする角度範囲２７３Ａで多数のエネルギー伝搬経路２７３のいずれか１つを生成することができる。このデバイスは、図２Ｄに示されるデバイス２３０と同様であり、構成要素の異なる配設があり、機械的ベースおよびケース２０４Ｅおよびコネクタ２０５Ｅによって囲まれている。エネルギー指向デバイス２０２Ｅのための機械的パッケージ２６２Ｅは、機械的封入物２０４Ｅに装着されている。図２Ｅに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギープロファイルを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、縮小、変調、またはその他の方法で処理して、エネルギーをコリメートまたは集束するのにより適したものにするために使用され得る、エネルギー形成構成要素の実質的に無限の構成を制限することを意図していない。エネルギーがエネルギー指向デバイス２０２Ｆによって偏向された後、そのような構成要素を伝搬経路２７３に追加することも可能である。図２Ｅでは、エネルギー源２０３を変調することができる。別の実施形態では、エネルギー源２０３は連続していてもよく、変調源は、エネルギー源２０３の一部であり、エネルギー源２０３とエネルギー指向表面２０２Ｅとの間、またはエネルギー指向表面２０１Ｅからの外向き経路２７３に配置されたシャッターであってもよい。図２Ｅには示されていないこのシャッターは、ＬＣパネルなどの機械的または電気光学的シャッターで構成され得る。

図２Ｆは、エネルギー指向モジュール２５０の直交側面図であり、このエネルギー指向モジュール２５０は、図２Ｅに示されたエネルギー指向モジュール２４０に類似しているが、モジュールの機械的ベース２０５Ｅに対する法線２０９に対して傾いているエネルギー伝搬軸２８２に対するゼロでない偏向角度を含んでいる点が異なる。エネルギー指向デバイス２０２Ｆ内の再構成可能透過性エネルギー指向表面２０１Ｆは、２つの直交軸
，
φ２８３Ａに入射エネルギービーム２７１を偏向させるように構成されており、軸２８２を中心とした多数のエネルギー伝搬経路２８３のうちのいずれか１つを生成することができる。これは、偏向角度を生成するために使用されている透過性エネルギー指向表面２０１Ｆの例である。一実施形態では、この透過性エネルギー指向表面２０１Ｆは、再構成可能なナノ構造を有するメタサーフェスであり得る。機械的パッケージ２０４Ｅは、エネルギー源２０３を囲み、エネルギー指向デバイス２０２Ｆの機械的装着具２６２Ｆのための装着点を提供し、電気的接続のためのコネクタ２０５Ｅを提示する。

図２Ｇは、共通の基板に画定された３つの透過性再構成可能エネルギー指向サイトで構成されたエネルギー指向層２０２Ｇを含むエネルギー指向モジュール２６０の直交側面図であり、３つの透過性再構成可能エネルギー指向サイトは、各々、別個の４Ｄ空間座標に関連付けられ、各々、複数の可能な方向
，
φにエネルギーを誘導する。３つの透過性再構成可能エネルギー指向サイト２０１Ｇ、２０１Ｈ、および２０１Ｉは、共通の基板２７６内に画定され、機械的支持体２７７によって保持され、各エネルギー指向サイトの構成を操作する１つ以上のコントローラによって制御される。エネルギー源２０３Ａ、２０３Ｂ、および２０３Ｃは、独立してエネルギー２０６Ａ、２０６Ｂ、および２０６Ｃをビームエキスパンダ２１１にそれぞれ指向し、より大きな直径のエネルギービーム２７１Ａ、２７１Ｂ、および２７１Ｃをそれぞれ作成し、これらは再構成可能および透過性エネルギー指向サイト２０１Ｇ、２０１Ｈ、および２０１Ｉによってそれぞれ偏向され、各々、多数の伝搬経路グループ２７９Ａ、２７９Ｂ、および２７９Ｃのうちの１つをそれぞれ生成し、これらは、エネルギー伝搬軸２７８Ａ、２７８Ｂ、および２７８Ｃを中心としてそれぞれ作成され、座標（
，
φ）２５１Ａ、２５１Ｂ、および２５１Ｃを有する角度範囲を中心としてそれぞれ分布し、空間座標（ｘ＝０，ｙ＝ｙ０）２６１Ａ、（ｘ＝１，ｙ＝ｙ０）２６１Ｂ、および（ｘ＝２，ｙ＝ｙ０）２６１Ｃにそれぞれ位置し、ｙ０は定数である。すべての構成要素は、電気コネクタ２０５Ｆを備えた機械的ハウジング２０４Ｆ内に配置され、これにより、各エネルギー源２０３Ａ、２０３Ｂ、および２０３Ｃのコントローラ（図示せず）、ならびに共通の基質２７６内のエネルギー指向サイト（図示せず）の１つ以上のコントローラへの電気的アクセスが可能になる。

一実施形態では、エネルギー源２０３Ａ、２０３Ｂ、および２０３Ｃは、共通のエネルギー指向サイト基板２７６に対して整列され、その結果、各エネルギー源は、透過性再構成可能サイト２０１Ｇ、２０１Ｈ、および２０１Ｉの１つのみに実質的にエネルギーを提供する。エネルギー源からの漂遊エネルギーが隣接するエネルギー指向サイトに到達するのを低減または排除するために、エネルギー２７１Ａ、２７１Ｂ、および２７１Ｃは、エネルギー抑制構造２７４を用いて、それぞれの隣接サイトから実質的に隔離されてもよく、エネルギー抑制構造２７４は、実施形態では、エネルギーを遮断する機械的バッフル構造を含んでもよい。

エネルギー指向モジュール２６０の透過性再構成可能エネルギー指向サイト２０１Ｇ、２０１Ｈ、および２０１Ｉは、座標２６１Ａ、２６１Ｂ、および２６１Ｃに位置しており、これらは各々単一の空間座標（ｘ，ｙ）＝（０，ｙ０）、（１，ｙ０）、および（２，ｙ０）をそれぞれ含み、各々、２次元の角度範囲（
，
φ）２５１Ａ、２５１Ｂ、および２５１Ｃにそれぞれ投影され得る複数のエネルギー伝搬経路に関連付けられている。一緒に、これらの２つの位置座標（ｘ，ｙ）および２つの角度座標（
，
φ）は、多数の４Ｄ座標（ｘ＝０，ｙ０，
，
φ）、（ｘ＝１，ｙ０，
，
φ）、および（ｘ＝２，ｙ０，
，
φ）に対応している。最終的に、
，
φ軸における各投影エネルギービームの達成可能な位置の数は、エネルギー指向サイト２０１Ｇ、２０１Ｈ、および２０１Ｉの詳細な構造によって異なり、各軸で達成可能な視野および解決可能な出力角度の数を決定する。図２Ｇに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向サイト２０１Ｇ、２０１Ｈ、２０１Ｉによって偏向される前にまたは後に、エネルギー伝搬経路に追加され、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、偏光制御、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用され得る、エネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

図２Ｇは、３つの独立したエネルギー源と、共通の基板内の３つの独立した再構成可能なエネルギー指向サイトに独立して制御されたエネルギービームを送達する関連するエネルギー伝搬経路と、を備えるエネルギー指向モジュールを示している。モジュール式エネルギー源を使用して、多くの独立して再構成可能なエネルギー指向サイトを備えた基板を中心としてモジュール式システムを構築することが可能である。図２Ｈは、エネルギー２０６を生成するエネルギー源２０３で構成されたモジュール式エネルギー源２７０の直交側面図であり、エネルギー２０６は、エネルギー修正構成要素または構成要素のセット２１１（例えば、ビームエキスパンダ）によって拡張され、出力エネルギー２８２を生成することができる。エネルギー２８２は、機械的ケース２０４Ｇの保護透過性窓２８３を通って移動することができ、機械的ケースは、電気コネクタ２０５Ｇで構成され、電気コネクタ２０５Ｇは、おそらくＤＣバイアスおよび変調制御、ならびにおそらく一対の装着フランジ２９１またはモジュールを表面に固定することを可能にするいくつかの同様の機械的構造を含む、エネルギー源の制御を提供する。２７０に示される構成は、例示的な実装であり、エネルギープロファイルを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、縮小、変調、またはその他の方法で処理して、エネルギーを投影するのにより適したものにするために使用され得る、エネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

図２Ｉは、単一の基板２９５に含まれ、各々エネルギー源モジュール２７０からのエネルギーを偏向させる、複数の独立して制御されるエネルギー指向部位２０１Ｊ、２０１Ｋ、および２０１Ｌで構成されるエネルギー指向層２０２Ｉを有するエネルギー指向システムの直交図である。図２Ｉは特定のエネルギー源モジュール２７０を示しているが、２７０の代わりに使用することができるエネルギー源モジュールの構成は無限にあることに留意されたい。少なくとも１つの実施形態では、実質的にコリメートされたエネルギービームを生成するエネルギー源モジュールを使用することができる。別の実施形態では、実質的にコリメートされているが、いくらかの収束（集束）または拡散（脱集束）を含むエネルギーを生成するエネルギー源モジュールを使用することができる。各エネルギー源モジュール２７０は、共通のバックプレーン層２９６に装着されて示されており、共通のバックプレーン層２９６は、エネルギー源モジュール２７０を装着するための機械的支持構造、エネルギー指向基板２９５のための機械的支持構造、各エネルギー源２７０の制御および接続、ならびに各エネルギー指向サイト２０１Ｊ、２０１Ｋ、および２０１Ｌの制御および接続を提供する電気バックプレーンのいずれかとして機能することができる。このバックプレーン層２９６は、各エネルギー指向サイト２０１Ｊ、２０１Ｋ、および２０１Ｌと整列されたアパーチャ２９７を含み、アパーチャ２９７は、各々エネルギー源モジュール２７０のビームが対応するエネルギー指向サイトに到達するための明確な経路を提供する。エネルギー指向システム２８０は、３つの座標２８１Ａ、２８１Ｂ、および２８１Ｃで示されており、これらは、各々単一の空間座標（ｘ，ｙ）＝（０，ｙ０）、（１，ｙ０）、および（２，ｙ０）にそれぞれ関連付けられており、この場合、ｙ０は定数であり、これらの空間座標の各々において、エネルギー伝搬経路２８７Ａ、２８７Ｂ、および２８７Ｃのグループの１つが、エネルギー伝搬軸２８６Ａ、２８６Ｂ、および２８６Ｃを中心として、基板表面２９５からそれぞれ外向きに投影され、これらの可能な伝搬経路は、２次元の角度範囲（
，
φ）２８８Ａ、２８８Ｂ、および２８８Ｃに存在している。一緒に、これらの座標は多数の４Ｄ座標（ｘ＝０，ｙ０，
，
φ）、（ｘ＝１，ｙ０，
，
φ）、および（ｘ＝２，ｙ０，
，
φ）に対応している。図２Ｉは、エネルギー源２７０およびエネルギー指向表面サイト２０１Ｊ、２０１Ｋ、および２０１Ｌに関連付けられた３つの空間座標のみを有するエネルギー指向システムを示しているが、独立して制御されるエネルギー偏向サイトに対応する任意の数の空間座標を有することが可能であり、１つ以上のエネルギー指向表面サイトが基板内に画定されてもよく、システム全体が１つ以上のそのような基板を含んでもよい。図２Ｉに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向サイト２０１Ｊ、２０１Ｋ、および２０１Ｌによって偏向される前にまたは後に、エネルギー伝搬経路に追加され、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、偏光制御、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用され得る、エネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

高度にコリメートされたエネルギー源は、エネルギー密度の散逸なしに長距離を通るエネルギー伝搬に使用することができる。一実施形態では、エネルギー指向システムは、完全にコリメートされたエネルギー源に近似するが、わずかに集束または脱集束エネルギーを有するエネルギー源を使用して構成されてもよい。この場合、エネルギー指向デバイスは、よりコリメートされたエネルギービームを生成するための補正を実行するように構成されてもよい。図３Ａは、単一の点状のエネルギー源３０１と単一の集束要素３０３とで構成されたモジュール式エネルギー源３００直交側面図であり、モジュール式エネルギー源３００は、それに関連する有意な拡散を伴うエネルギービーム３０４を生成する。これは、図２Ｈに示されるモジュール式エネルギー源２７０の代替案であり、よりコリメートされたビーム２０６およびビームエキスパンダ２１１などのより多くの補正要素を備えたエネルギー源を含み得る。点状のエネルギー源３０１からのエネルギー光線３０２は、わずかな拡散３０４をもたらすように集束される。点状のエネルギー源３０１および集束要素３０３は、機械的ケース３１１に封入されており、機械的ケース３１１は、装着フランジ３１２、エネルギービームに対して透明な窓３１３、および点状エネルギー源３０１にバイアス信号および変調信号を提供するコネクタ３１４を有していてもよい。一実施形態では、可視電磁エネルギーの場合、点状エネルギー源３０１は、単一の波長、狭帯域の波長、または広帯域の波長を放出する、ＬＥＤなどの単一の照明源であってもよく、集束要素３０３は、単一のレンズ、または多要素レンズであってもよい。有限サイズの光源から集束されたビームは、小さい光源サイズと広いレンズアパーチャで改善される計算可能な下限で拡散する。ただし、屈折レンズシステムでは、ある程度の最小拡散が保証される。

図３Ｂは、単一の基板３９５に含まれる、複数の独立して制御された再構成可能なエネルギー指向表面サイト３０１Ａ、３０１Ｂ、および３０１Ｃで構成されたエネルギー指向表面デバイス３９８を備えたエネルギー指向システムの直交図であり、各エネルギー指向サイトは、図３Ａに示されるエネルギー源モジュール３００からのエネルギーを偏向し、エネルギーモジュール３００のエネルギー拡散を補正して、著しくコリメートされた出力エネルギーを生成するように構成されている。図３Ｂは特定のエネルギー源モジュール３００を示しているが、３００の代わりに使用することができるエネルギー源モジュールの構成は無限にあることに留意されたい。少なくとも１つの実施形態では、実質的にコリメートされたエネルギーを生成するエネルギー源モジュールを使用することができる。別の実施形態では、図３Ａに示される３０４のように、実質的にコリメートされているが拡散しているエネルギーを生成するエネルギー源モジュールが使用されてもよい。別の実施形態では、エネルギー源モジュールは実質的にコリメートされていない。各エネルギー源モジュール３００は、共通のバックプレーン層３９６に装着されて示されており、共通のバックプレーン層３９６は、エネルギー源モジュール３００を装着するための機械的支持構造、エネルギー指向表面基板３９５のための機械的支持構造、各エネルギー源３００の制御および接続、ならびに各エネルギー指向表面サイト３０１Ａ、３０１Ｂ、および３０１Ｃの制御および接続を提供する電気バックプレーンのいずれかとして機能することができる。このバックプレーン層３９６は、各エネルギー指向サイト３０１Ａ、３０１Ｂ、および３０１Ｃに整列されたアパーチャ３９７を含み、アパーチャ３９７は、各々エネルギー源モジュール３００のビームがエネルギー指向基板に到達するための明確なエネルギー伝搬経路を提供する。エネルギー指向システム３５０は、３つの座標３８１Ａ、３８１Ｂ、および３８１Ｃで示されており、これらは、各々単一の空間座標（ｘ，ｙ）＝（０，ｙ０）、（１，ｙ０）、および（２，ｙ０）にそれぞれ関連付けられており、これらの空間座標の各々において、エネルギー伝搬経路３８７Ａ、３８７Ｂ、および３８７Ｃのグループのエネルギーが、エネルギー伝搬軸３８６Ａ、３８６Ｂ、および３８６Ｃを中心として、基板の表面３９５からそれぞれ外向きに投影され、可能な伝搬経路は、２次元の角度範囲（
，
φ）３８８Ａ、３８８Ｂ、および３８８Ｃに存在している。一緒に、これらの座標は多数の４Ｄ座標（ｘ＝０，ｙ０，
，
φ）、（ｘ＝１，ｙ０，
，
φ）、および（ｘ＝２，ｙ０，
，
φ）に対応している。図３Ａの３０４に示すように、エネルギー指向領域３０１Ａ、３０１Ｂ、および３０１Ｃに接近するビームは拡散していることに留意されたい。しかしながら、エネルギー指向領域３０１Ａ、３０１Ｂ、および３０１Ｃを離れ、エネルギー伝搬経路グループ３８７Ａ、３８７Ｂ、および３８７Ｃにそれぞれ指向されるエネルギーは、エネルギー指向サイトをコリメートされたエネルギーとして残すことが示されている。これは、エネルギー指向サイト３０１Ａ、３０１Ｂ、および３０１Ｂが、ビームを２つの角度軸の多くの可能な伝搬経路の１つに偏向させることに加えて、図３Ａに示される入力エネルギー３０４のわずかな集束を実施するように構成されていることを意味する。図３Ｂは、エネルギー源３００およびエネルギー指向サイト３０１Ａ、３０１Ｂ、および３０１Ｃに関連付けられた３つの空間座標のみを有するエネルギー指向システムを示しているが、独立して制御されるエネルギー偏向サイトに対応する任意の数の空間座標を有することが可能であり、１つ以上のエネルギー指向サイトが基板内に画定されてもよく、システム全体が１つ以上のそのような基板を含んでもよい。３５０に示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向サイト３０１Ａ、３０１Ｂ、および３０１Ｃによって偏向される前にまたは偏向された後に、エネルギー伝搬経路に追加され、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、偏光制御、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用され得る、エネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

各エネルギー指向表面が独自のエネルギー源を有する別個のモジュールの一部であっても、エネルギー指向表面が共通の基板を共有する部位に定義されていても、エネルギー指向表面が透過性であっても反射性であっても、エネルギー指向表面のアレイから１つ以上のホログラフィックオブジェクトを投影することが可能である。図３Ｃは、第１のインスタンスの時間ｔ_１における、エネルギー指向モジュール２４０のアレイで構成された電磁エネルギー指向システム３００１の直交図である。エネルギー指向モジュール２４０は、図２Ｅに示されている。図３Ｄは、時間の第２のインスタンスｔ_２における図３Ｃに示されているエネルギー指向システム３００１である。時間の第１および第２のインスタンスｔ_１およびｔ_２は両方とも、エネルギー指向システム３００１によって提供されるホログラフィックコンテンツの同じリフレッシュ期間内に発生し得、リフレッシュ期間は、ホログラフィックビデオのフレームレートの逆数であり得る。エネルギー指向システム３００１は、各エネルギー指向モジュール２４０Ａ～Ｇのエネルギー伝搬経路２３７Ａ～Ｇに沿ってエネルギーを投影し、エネルギー伝搬経路は、観察者１５０に対してエネルギー指向システム面３００２の後方に投影されたホログラフィックオブジェクト３０１１上の点、または観察者１５０に対してエネルギー指向システム面３００２の前方にあるホログラフィックオブジェクト３０１２上の点のいずれかに収束する。エネルギーは、図３Ｃおよび３Ｄに細い主光線として示されているが、これらは、エネルギー指向システム表面３００２の平面における各エネルギー指向モジュール２４０の面積のかなりの部分であるビーム幅断面積を有する。エネルギー指向モジュールは、角度座標（
，
φ）＝（
_０－６，_φ０－６）をそれぞれ有するエネルギー伝搬経路２３７Ａ～Ｇにエネルギーを各々指向する、空間座標（ｘ，ｙ）＝（０～６，ｙ）を有するエネルギーモジュール２４０Ａ～Ｇで構成されている。これらの２つの空間座標および２つの角度座標が一緒になって、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）各エネルギー伝搬経路を形成する。エネルギー伝搬経路２３７Ａ～Ｇは、図３Ｃではホログラフィックオブジェクト３０１１の第１の位置３０２１またはホログラフィックオブジェクト３０１２の第１の位置３０３１のいずれかに収束し、図３Ｄではホログラフィックオブジェクト３０１１の第２の位置３０２２またはホログラフィックオブジェクト３０１２の第２の位置３０３２に収束する。図３Ｃでは、時間ｔ_１の第１のインスタンスにおいて、（１，ｙ，
_１，φ_１）のエネルギー伝搬経路２３７Ｂ、（３，ｙ，
_３，φ_３）
のエネルギー伝搬経路２３７Ｄ、（６，ｙ，
_６，φ_６）のエネルギー伝搬経路２３７Ｇに沿ったエネルギーが、スクリーン内ホログラフィックオブジェクト３０１１の点３０２１から拡散しているように見え、一方、（０，ｙ，
_０，φ_０）のエネルギー伝搬経路２３７Ａ、（２，ｙ，
_２，φ_２）のエネルギー伝搬経路２３７Ｃ、（４，ｙ，
_４，φ_４）のエネルギー伝搬経路２３７Ｅ、（５，ｙ，
_５，φ_５）のエネルギー伝搬経路２３７Ｆは、スクリーン外ホログラフィックオブジェクト３０１２上の点３０３１に収束する。時間ｔ_２における第２のインスタンスでは、（０，ｙ，
_１０，φ_１０）のエネルギー伝搬経路２３７Ｋ、（２，ｙ，
_１２，φ_１２）のエネルギー伝搬経路２３７Ｍ、（４，ｙ，
_１４，φ_１４）のエネルギー伝搬経路２３７Ｏ、および（６，ｙ，
_１６，φ_１６）のエネルギー伝搬経路２３７Ｑは、スクリーン内ホログラフィックオブジェクト３０１１上の点３０２２から拡散するように見え、一方、
（０１ｙ，
_１１，φ_１１）のエネルギー伝搬経路２３７Ｌ、（３，ｙ，
_１３，φ_１３）の２３７Ｎ、（５，ｙ，
_１５，φ_１５）の２３７Ｐに沿ったエネルギーは、画面外ホログラフィックオブジェクト３０１２上の点３０３２に収束する。各エネルギー指向モジュール２４０のエネルギー指向表面サイト２０１Ｅは、ホログラフィックオブジェクト３０１１および３０１２の投影に寄与するために、異なる角度座標を有する多くのエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを向けるように構成されてもよい。一実施形態では、これらのホログラフィックオブジェクトは、リフレッシュ期間と呼ばれる時間間隔ごとに繰り返し形成され、ホログラフィックコンテンツの実施形態では、フレームレートの逆数である。各エネルギー指向モジュール２４０内で、許容可能な明るさで知覚可能なホログラフィックオブジェクトを形成するためのリフレッシュ期間ごとに達成可能なアドレス指定可能な角度の数は、エネルギー伝搬経路の角度を変更するための各エネルギー指向モジュールの速度およびエネルギー源の明るさによって異なってもよい。一実施形態では、エネルギー指向モジュールがエネルギー伝搬経路の角度を変更している間、エネルギー源をオンに保つことができる。別の実施形態では、エネルギー指向表面が２次元の一連の角度の各角度で短時間留まる間、エネルギー源をオンにし、短時間保持し、その後オフにしてもよい。理想的には、各エネルギー指向モジュールは、ホログラフィックオブジェクト３０１１および３０１２の形成のために、リフレッシュ期間ごとに多くのエネルギー指向角度をカバーすることができる。図３Ｃでは、エネルギー伝搬経路２３７Ａ、２３７Ｃ、２３７Ｅ、および２３７Ｆに沿ったエネルギーが、同じ瞬間にホログラフィックオブジェクト３０１２の同じ点３０３１に収束するように示されているが、このようなエネルギーの同時収束は、観察者１５０に対するホログラフィックオブジェクト３０１２の形成のために必要ではない。エネルギー指向システム３００１は、エネルギー指向デバイスにとって最も効率的なラスタ操作順序に従い得る角度（
，
φ）のシーケンスで各エネルギー指向サイトを走査することによって、リフレッシュ期間内にホログラフィックオブジェクトのシーンの全てまたは一部をリフレッシュするように構成されてもよい。これは、４次元座標（ｘ，ｙ、
，
φ）に対応するエネルギー伝搬経路が、図３Ｃおよび３Ｄに示されるライトフィールドディスプレイ３００１のリフレッシュ期間内の任意の時間および任意の順序で投影されてもよいことを意味し、すなわち、エネルギー伝搬経路２３７Ａ、２３７Ｃ、２３７Ｅ、および２３７Ｆに沿ったエネルギーが、すべて異なる時間に指向されてもよいことを意味する。フレームのリフレッシュレート、エネルギー源の明るさ、リフレッシュ期間ごとにエネルギー指向デバイスによって達成される角度の数、およびエネルギー伝搬モジュールの密度が、周囲の光に対して視聴者１５０によって観察されるのに十分に高い場合、視覚の持続性を通じて、観察者１５０はホログラフィックオブジェクトを観察することができるはずである。

高度にコリメートされたエネルギー源は、エネルギー密度の散逸なしに長距離にわたるエネルギービームの伝搬を可能にするが、エネルギー指向システムは、実質的に拡散しているエネルギー源と、エネルギーのコリメートとエネルギーの偏向の両方とを実行するように構成されたエネルギー指向表面とを用いて構築され、２つの軸の出力角度の範囲にわたってコリメートされたエネルギーを生成することができる。図４Ａは、エネルギー指向モジュール４００の直交側面図であり、エネルギー指向モジュール４００は、拡散プロファイルを有するエネルギー４０２を生成するエネルギー集束要素（例えば、図３Ａの集束要素３０３）を有さない単一のエネルギー源４０１を備え、また、この拡散を補正してコリメートおよび偏向された出力ビームを生成する構成可能な透過性エネルギー指向デバイス４０３Ａも備える。エネルギー源４０１は、単色エネルギー源のような単一の点状のエネルギー源であってもよく、基板上または個別のデバイス上に近接して配置された赤、緑、および青のＬＥＤなどの複数のエネルギー源を備えたサイトであってもよい。機械的パッケージ４０５によって支持される、デバイス４０３Ａ内の再構成可能透過性エネルギーのエネルギー指向表面４０４Ａは、エネルギーの偏向とエネルギーの集束との両方を実施し、エネルギー伝搬軸４１２を中心としてグループ化された可能なエネルギー伝搬経路４１１、４１２、および４１３を含む、角度範囲（
，
φ）４０７内のエネルギー伝搬経路に沿って、コリメートされた出力エネルギーを生成する。エネルギー指向表面（またはサイト）４０４Ａを備えたエネルギー指向デバイス４０３Ａ、エネルギー指向機械的装着具４０５、およびエネルギー源４０１は、機械的パッケージ４０８に封入されており、エネルギー源のバイアスおよび変調信号、ならびに機械的パッケージ４０８内に見られる場合と見られない場合があるエネルギー指向デバイス４０３Ａのコントローラへの信号またはコントローラからの信号をルーティングするためのコネクタ４０９を備えている。図４Ａに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向表面４０４Ａによって偏向される前にまたは偏向された後に、エネルギー伝搬経路に追加され、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、偏光制御、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用され得る、エネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

エネルギー指向要素は、用途に応じて、わずかに集束または拡散するエネルギーを生成するように構成することができる。図４Ｂは、エネルギー指向モジュール４２０の直交側面図であり、単一のエネルギー源４０１を含み、エネルギー集束要素（例えば、図３Ａの集束要素３０３）を含まず、実質的に拡散する複数のエネルギー光線４０２を生成し、この拡散を補正し、コリメートされているがわずかに集束された出力エネルギーを実質的に生成するエネルギー指向要素を備えている。機械的装着具４０５が装着されたエネルギー指向デバイス４０３Ｂ内の再構成可能透過性エネルギーのエネルギー指向表面４０４Ｂは、エネルギー偏向とエネルギー集束との両方を実施して、コリメートされているがわずかに集束された出力エネルギーを角度範囲（
，
φ）４２７内に生成し、この角度範囲は、可能なエネルギー伝搬経路４３１、４３２、および４３３を含み、これらは、エネルギー伝搬軸４３２を中心とした可能な伝搬経路４３０のグループに見られ、エネルギー伝搬軸４３２は、これらの可能な伝搬経路の平均エネルギーベクトルと整列され得る。図４Ｂに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向表面４０４Ｂによって偏向される前にまたは偏向された後に、エネルギー伝搬経路に追加され、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、偏光制御、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用され得る、エネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

エネルギー指向要素は、前述のように、偏向角度を有するエネルギーを生成するように構成することができる。図４Ｃは、エネルギー指向モジュール４４０の直交側面図であり、エネルギー指向モジュール４４０は、単一のエネルギー源４０１で構成されており、エネルギー集束要素（例えば、図３Ａの集束要素３０３）を含まないが、エネルギー伝搬に沿ってコリメートされるエネルギーを生成し、エネルギー投影軸４５２を中心としてグループ化されたエネルギー伝搬経路に沿ってコリメートされ、エネルギー投影軸４５２は、エネルギー偏向表面４０４Ｃに対して法線４２５に対して傾斜している。エネルギー指向モジュール４４０は、入射拡散エネルギー光線４０２を
，
φの角度範囲４４７内の出力コリメートエネルギービームに変換するエネルギー指向デバイス４０３Ｃを有し、この角度範囲は、エネルギー伝搬軸４５２を中心としたグループ４５０に見られる、可能なエネルギー伝搬経路４５１、４５２、および４５３を含む。伝搬経路の角度範囲に関して対称軸であるこのエネルギー伝搬軸４５２は、透過性エネルギーのエネルギー指向表面４０４Ｃを有する再構成可能エネルギー指向デバイス４０３Ｃの表面に対して、法線４２５に対してゼロでない角度４２６で傾いている。図４Ｃに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向表面４０４Ｃによって偏向される前にまたは偏向された後に、エネルギー伝搬経路に追加され、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、偏光制御、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用され得るエネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ、２Ｇ、図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃはすべて、いくつかの可能な出力エネルギー伝搬経路を備えたエネルギー指向モジュールを示している。ただし、一連のエネルギー伝搬経路を迅速に生成するために、これらの図のエネルギー指向デバイスを使用して、エネルギー源が変調されている間に、偏向されたエネルギーを２次元で非常に迅速に走査して、エネルギー指向モジュールから様々な方向に変化するエネルギーを生成することができる。コントローラを使用して、エネルギー源の変調とエネルギー指向表面の動作を同期させて、エネルギー伝搬経路の意図的な時間的パターンを生成することができる。

図５Ａは、再構成可能なエネルギー指向透過性表面５０４を備えたエネルギー指向デバイス５０２においてエネルギー５３７を指向する変調されたエネルギー源５０８で構成された、エネルギー指向モジュール５００の動作の概略図である。図５Ａのタイミング図は、エネルギー源５０８の変調と、時間の関数として
の出力エネルギー伝搬経路角度範囲５３８にわたってエネルギーＥ１～Ｅ７を変化させた７つの伝搬経路５３０のシーケンスに沿ってエネルギーを投影するためのエネルギー指向表面５０４の動作との間の可能な同期を示している。エネルギー指向透過性表面５０４は、基板５０３内の活性領域であり得る。エネルギー指向表面５０４は、入射エネルギービーム５３７を、
に直交する軸φで偏向させることができるが、この単純な例では、１つの偏向軸
にのみに焦点を当てている。変調されたエネルギー５３７は、コリメートされ、わずかに脱集束され、わずかに集束、または拡散し得る。コリメートされていない、または不完全にコリメートされているエネルギー５３７の場合、エネルギー指向表面は、最小値
５２５および最大値
５２６の範囲で、偏向され、実質的にコリメートされた出力エネルギーを出力するための補正を実施してもよい。コントローラ５０６は、変調されたエネルギーＥ（ｔ）対時間プロファイル５３７を生成するためのエネルギー源５０８の変調信号と、エネルギー伝搬経路角度
（ｔ）対時間プロファイル５３８を生成するためにエネルギー偏向デバイス５０２に送られる命令との両方を生成するように動作可能である。一実施形態では、コントローラ５０６とエネルギー指向デバイス５０２との間の命令は、エネルギー伝搬経路角度
５３８を達成するための表面プロファイルを作成するために、エネルギー指向表面コントローラ５０５にアドレス指定され得る。変調されたエネルギーＥ（ｔ）５３７およびエネルギー伝搬経路角度のプロット
（ｔ）５３８は、いくつかの共通のタイミングイベント５３６とともに、図５Ａの右側に示されている。ｔ１で、入射ビーム５３７を生成するエネルギー源は、エネルギーＥ１からゼロエネルギーに変調され、エネルギー指向表面デバイス５０２は、透過性エネルギー指向表面５０４を再構成することによって、角度
を変更し始める。ｔ２で、角度
５３８は一瞬変化を停止し、エネルギー源５０８はゼロエネルギーからＥ２に変調され、これはｔ２からｔ３までの持続時間から続く。このように、エネルギー源５０８がオフに変調されている間、角度
５３８は繰り返し段階的に変化し、エネルギー源がオンの状態に変調されている間、角度
５３８は安定して保持される。５３７および５３８に示されているタイミングは例示的なものであり、他の可能性を制限するものではなく、エネルギー源を素早く変調してほぼずっとオンのままにしてもよいし、角度
５３８を滑らかに変化させてもよいし、エネルギー源をオンにしている間に角度
５３８を変化させてもよいし、エネルギー源をオンにしている間に角度５３８を変化させて同時にエネルギーレベルを変化させてもよいし、２つの軸
のエネルギー伝搬経路の角度座標
およびφを同時に変化させてもよい。このエネルギー源の変調パターン５３７および角度
プロファイル５３８により、エネルギーは、エネルギーＥ１～Ｅ７が変化する一連のエネルギー伝搬経路５３０に沿って指向される。角度
５２５の最小値付近で、サイクル内の最も早い時間に、Ｅ１が左に投影される。次に、エネルギーＥ２～Ｅ７が、一度に１つずつ順番に投影され、各連続した伝搬経路は、わずかに大きい時計回りの角度
５３８（または同等に、正規化された光フィールド座標ｕ値）を有し、角度
５２６の最大値付近で右に投影されたＥ７で終わる。エネルギー伝搬経路変化の相対速度および変調周波数に応じて、エネルギー指向表面デバイス５０２によって生成される解決可能な角度の数に応じて、多数のエネルギー伝搬経路に沿ったエネルギーを一定の期間に投影することができる。そして、図５Ａの構成では、単にエネルギー伝搬経路の角度
を示しているが、エネルギー指向表面デバイス５０２は、第１の軸に直交する第２の軸に沿って入射エネルギー５３７を偏向させるように構成されていてもよく、これは、可能なエネルギー伝搬経路５３０のグループが、再構成可能なエネルギー指向透過性表面５０４に頂点を有する円錐を形成してもよいことを意味する。図５Ａに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向表面５０４によって偏向される前に、または偏向された後に、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、偏光制御、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用される、エネルギー伝搬経路に追加され得るエネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

図５Ｂは、図５Ａに示される５００と同じモジュールであり得るエネルギー指向モジュール５１０の一実施態様の透視図であり、エネルギー源からのエネルギーを２つの直交方向に偏向させる再構成可能な透過性エネルギー指向デバイス５０２から生成される複数の可能なエネルギー伝搬経路５３０Ｂを示している。エネルギー源モジュール５０８Ｂは、変調、コリメート、またはその両方であり得る。拡大図５５５は、コリメートされたエネルギー源およびビームエキスパンダを備えたエネルギーモジュール２７０と、単一の要素によって集束された拡散点エネルギー源を備えたエネルギーモジュール３００とを含む、エネルギーモジュール５０８Ｂの２つの例を示している。ただし、エネルギーモジュールの他の多くの構成が可能である。例えば、光学領域では、プリズム、レンズなどの光学要素、格子、ミラー、屈曲光学系などの回折要素、または他の光学構成要素を、エネルギー光線５３０Ｂの経路におけるビーム経路５３７Ｂ、またはビーム偏向表面５０４の反対側に追加することができる。エネルギー指向デバイス５０２は、図１Ｂに示されるエネルギー指向システム１４０と同じであり得る。エネルギー指向表面５０４は、エネルギー指向デバイス５０２の基板５０３内に装着され得る。エネルギー指向表面５０４は、入射エネルギー５３７Ｂを
に偏向させて、偏向されたエネルギーを
－軸５２１で最小値
５２２から最大値
５２３まで走査するように構成されていてもよい。エネルギー指向表面５０４は、偏向されたエネルギーをφ－軸５３１で最小値φ５３２から最大値φ５３３まで走査するように構成されていてもよい。エネルギー指向表面デバイス５０２は、入射エネルギー５３７Ｂを両方の軸（
，
φ）で同時に偏向して、（
，
φ）の対応する値を有する任意のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを偏向してもよい。図５Ｂに示される構成では、各軸におけるエネルギー指向傾斜範囲の中点は、（
，
φ）＝（０，０）５１８に対応し、その結果、エネルギー指向デバイス５０２の表面に対する法線５１３と整列するエネルギー伝搬軸５１２が得られる。エネルギー伝搬軸５１２が法線５１３に対してゼロ以外の角度で整列され得る他の構成が可能である。なお、傾斜角度
およびφは４Ｄ角度座標を画定するが、正規化されたライトフィールド座標ｕおよびｖもそれぞれ角度を指定するために使用することができる。

図５Ｃは、再構成可能なエネルギー指向反射表面５４４を備えたエネルギー指向デバイス５４２においてエネルギー５３７を指向する変調されたエネルギー源５０８で構成された、エネルギー指向モジュール５４０の動作を示す概略図である。図５Ｃのタイミング図は、エネルギー源５０８の変調と、時間の関数として
の出力角度範囲５３８にわたってエネルギーＥ１～Ｅ７を変化させた７つの伝搬経路５３０のシーケンスに沿ってエネルギーを指向するためのエネルギー指向表面５４４の動作との間の可能な同期を示している。エネルギー指向反射表面５４４は、基板５４３内の活性領域であり得る。エネルギー指向表面５４４は、入射エネルギービーム５３７を、
に直交する軸φで偏向させることができるが、この単純な例では、１つの偏向軸
にのみに焦点を当てている。変調されたエネルギー５３７は、コリメートされ、わずかに脱集束され、わずかに集束、または拡散し得る。コリメートされていない、または不完全にコリメートされているビームの場合、エネルギー指向表面５４４は、最小値（
）５２５および最大値（
）５２６の範囲内の角度方向を有する伝搬経路に沿って、偏向された実質的にコリメートされた出力エネルギーを出力するための補正を実施してもよい。コントローラ５４６は、変調されたエネルギーＥ（ｔ）対時間プロファイル５３７を生成するためのエネルギー源５０８の変調信号と、エネルギー伝搬経路角度
（ｔ）対時間プロファイル５３８を生成するためにエネルギー指向デバイス５４２に送られる命令を含む信号との両方を提供するように動作可能である。コントローラ５４６とエネルギー指向デバイス５４２との間の命令は、エネルギー伝搬経路角度
５３８を達成するための必要な表面プロファイルを作成するために、エネルギー指向表面コントローラ５４５にアドレス指定され得る。変調されたエネルギーＥ（ｔ）５３７およびエネルギー伝搬経路角度のプロット
（ｔ）５３８は、いくつかの共通のタイミングイベント５３６とともに、図５Ｃの右側に示されている。ｔ１で、入射エネルギー５３７を生成するエネルギー源は、エネルギーＥ１からゼロエネルギーに変調され、エネルギー指向デバイス５４２は、透過性エネルギー指向表面５４４を再構成することによって、角度
を変更し始める。ｔ２で、角度
５３８は一瞬変化を停止し、エネルギー源５０８はゼロエネルギーからＥ２に変調され、これはｔ２からｔ３までの持続時間から続く。このように、エネルギー源５０８がオフに変調されている間、角度
５３８は繰り返し段階的に変化し、エネルギー源がオンの状態に変調されている間、角度
５３８は安定して保持される。５３７および５３８に示されているタイミングは例示的なものであり、他の可能性を制限するものではなく、エネルギー源を素早く変調してほぼずっとオンのままにしてもよいし、エネルギー伝搬経路角度を滑らかに変化させてもよいし、エネルギー源をオンにしている間にエネルギー伝搬経路角度を変化させてもよいし、エネルギー源をオンにしている間にエネルギー伝搬経路角度を変化させて同時にエネルギーレベルを変化させてもよいし、２つの軸のエネルギー伝搬経路角度
およびφを同時に変化させてもよい。このエネルギー源変調パターン５３７およびエネルギー伝搬経路角度プロファイル５３８は、変化するエネルギーＥ１～Ｅ７を有する一連のエネルギー伝搬経路５３０の生成をもたらす。角度
５２５の最小値付近で、サイクル内の最も早い時間に、Ｅ１が左に投影される。次に、エネルギーＥ２～Ｅ７が、一度に１つずつ順番に投影され、各連続した伝搬経路は、わずかに大きい時計回りの角度
５３８（または同等に、正規化された光フィールド座標ｕ値）を有し、最大投影角度
５２６に対応する最大エネルギー指向表面角度付近で右に投影されたＥ７で終わる。エネルギー伝搬経路角度の変化の相対速度および変調周波数に応じて、５４２によって生成される解決可能な角度の数に応じて、多数のエネルギー伝搬経路を一定の期間内に投影することができる。そして、図５Ｃの構成では、単に１つの伝搬経路の角度変化を示しているが、エネルギー指向デバイス５４２は、第１の軸に直交する第２の軸に沿ってエネルギー５３７を偏向させるように構成されていてもよく、これは、可能なエネルギー伝搬経路５３０のグループが、再構成可能なエネルギー指向透過性表面５４４に頂点を有する円錐を形成してもよいことを意味する。図５Ｃに示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向表面５４４によって偏向される前に、または偏向された後に、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、偏光制御、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用される、エネルギー伝搬経路に追加され得るエネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。図５Ｃでは、エネルギー源５０８を変調することができる。別の実施形態では、エネルギー源５０８は連続していてもよく、変調源は、エネルギー源５０８の一部であり、エネルギー源５０８とエネルギー指向表面５４４との間、またはエネルギー指向表面５４４からの外向きエネルギー経路５３０に配置されたシャッターであってもよい。図５Ｃには示されていないこのシャッターは、ＬＣパネルなどの機械的または電気光学的シャッターで構成され得る。

図５Ｄは、図５Ｃに示される５４０と同じモジュールであり得るエネルギー指向システム５５０の一実施態様の透視図であり、エネルギー源からのエネルギーを２つの直交方向に偏向させる再構成可能な反射エネルギー指向デバイス５４２から生成される複数の可能なエネルギー伝搬経路５３０Ｄを示している。エネルギー源モジュール５０８は、変調、コリメート、またはその両方であり得る。図５Ｄに示される実施形態では、源５０８からのエネルギー５０９は、オプションのエネルギービームエキスパンダ５１０によって拡張され、拡張された入射エネルギービーム５３７Ｄになることができる。しかしながら、図２Ｈに示されるエネルギーモジュール２７０、または図３Ａに示されるエネルギーモジュール３００を含む、エネルギーモジュールの他の多くの構成が可能である。さらに、例えば、光学領域では、プリズム、レンズ、回折格子などの回折要素、ミラー、屈折光学系、偏光コントローラなどの光学構成要素を、入力エネルギー経路５３７Ｄに、またはビーム偏向面５４４から偏向された後の光学経路に、エネルギー伝搬経路５３０Ｄにおいて追加することができる。エネルギー指向デバイス５４２は、図１Ａに示されるエネルギー指向システム１２０と同じであり得る。エネルギー指向表面５４４は、エネルギー指向デバイス５４２の基板５４３内に装着され得る。エネルギー指向表面５４４は、入射エネルギー５３７Ｄを
に偏向させて、投影されたビームを
－軸５２１で最小値
５２２から最大値
５２３まで走査するように構成されていてもよい。エネルギー指向表面５４４は、偏向されたエネルギーを伝搬経路に沿ってφ－軸５３１で最小値φ５３２から最大値φ５３３まで走査するように構成されていてもよい。エネルギー指向デバイス５４２は、入射エネルギー５３７Ｄを両方の軸（
，
φ）で同時に偏向して、（
，
φ）の対応する値を有する任意のエネルギー伝搬経路内にエネルギーを偏向してもよい。図５Ｄに示される構成では、各軸におけるエネルギー指向傾斜範囲の中点は、（
，
φ）＝（０，０）５１８に対応し、その結果、エネルギー指向デバイス５４２の基板のベース５４３に対する法線５１３と整列するエネルギー伝搬軸５１２が得られる。なお、エネルギー伝搬軸５１２は、エネルギー指向表面５４４の平面がエネルギー指向基板５４３のベースとなす角度５１５と、入射エネルギー５３７Ｄがエネルギー指向デバイス５４２のベースへの法線５１３となす角度５１４の両方を調整することによって、図５Ｄでは垂直になるようにされている。エネルギー伝搬軸５１２が法線５１３に対して角度を付けられ得る他の構成が可能である。なお、ここではエネルギー伝搬経路の角度
およびφを指定しているが、ライトフィールドディスプレイの実施形態では、正規化されたライトフィールド座標ｕとｖを用いて、それぞれ角度を指定することも可能である。

図５Ｅは、軸５１９を中心として傾斜する傾斜エネルギー反射器５８４にエネルギー５３７を指向する変調されたエネルギー源５０８で構成される、エネルギー向けモジュール５８０の別の動作の概略図である。図５Ｅのタイミング図は、エネルギー源５０８の変調と、時間の関数として
の出力角度範囲にわたってエネルギーＥ１～Ｅ７を変化させた７つの伝搬経路５３０のシーケンスに沿ってエネルギーを偏向させるエネルギー反射器の動作との間の可能な同期を示している。変調されたエネルギー５３７は、コリメートされ得る。一実施形態では、傾斜反射器５８４は、ＭＥＭＳマイクロ反射器である。エネルギー指向反射器デバイス５８２は、基板または機械的フレーム５８３内に装着され得る傾斜エネルギー反射器５８４、および傾斜コントローラ５８５で構成される。傾斜反射器５０４は、射エネルギー５３７を、
に直交する軸φで偏向してもよいが、この単純な例では、１つの角度偏向軸
のみを示している。変調されたエネルギー５３７は、コリメートされてもよいし、わずかに脱集束されてもよいし、最小値
５２５および最大値
５２６の範囲のエネルギー伝搬経路に沿って出力エネルギーに偏向される。コントローラ５８６は、変調されたエネルギーＥ（ｔ）対時間プロファイル５３７を生成するためのエネルギー源５０８の変調信号と、反射器の傾きα（ｔ）対時間プロファイル５３９を生成するためにエネルギー反射器５８４を傾斜させたエネルギー指向反射器デバイス５８２のための命令を含む信号との両方を提供するように動作可能である。反射器の傾斜の結果として、傾斜反射器の角度αと偏向されたエネルギー伝搬経路角度
との間に直接的な関係があるので、出力エネルギーは、多くの可能なエネルギー伝搬経路５３０のいずれかに反射され得る。コントローラと、傾斜エネルギー反射器５８４を備えたエネルギー指向反射器デバイス５８２との間の命令は、エネルギー伝搬経路角度
を達成するために必要な適切な傾斜角度αを生成するために、傾斜コントローラ５８５によって解析され得る。変調エネルギーＥ（ｔ）５３７およびミラー傾斜角度α（ｔ）５３９のプロットは、いくつかの一般的なタイミングイベント５３６とともに、図５Ｅの右側に示されている。ｔ１で、エネルギー源５０８は、エネルギーＥ１からゼロエネルギーに変調され、エネルギー反射器５８４の傾斜角度αは、角度
を変化させ始める。ｔ２で、反射器の傾斜角度α５３９は一瞬変化を停止し、エネルギー源５０８はゼロエネルギーからＥ２に変調され、これはｔ２からｔ３までの持続時間から続く。このように、エネルギー源５０８がオフに変調されている間、マイクロ反射器の角度５３９は繰り返し段階的に変化し、エネルギー源がオンに変調されている間、角度５３９は安定して保持される。５３７および５３９に示されているタイミングは例示的なものであり、他の可能性を制限するものではなく、エネルギー源を迅速に変調してほぼ常にオンのままにすること、反射器の傾斜角度を滑らかに変化させること、エネルギー源をオンにした状態で反射器を傾斜させること、エネルギー源をオンにしてエネルギーレベルを変化させた状態で反射器を傾斜させること、または直交する２つの軸に沿って反射器を傾斜させることを含む。このエネルギー源変調パターン５３７および反射器傾斜角プロファイル５３９により、エネルギーは、エネルギー５３７を変化させながら、エネルギー伝搬経路５３０のシーケンスに沿って指向される。角度
５２５の最小値付近で、サイクル内の最も早い時間に、Ｅ１が左に投影される。次に、エネルギーＥ２～Ｅ７が、一度に１つずつ順番に投影され、各連続した伝搬経路は、わずかに大きい時計回りの角度
５３８（または同等に、正規化された座標ｕ値）を有し、最大影角度
５２６に対応する最大反射器傾斜角度付近で右に投影されたＥ７で終わる。反射器の傾斜角度変化の相対速度および変調周波数に応じて、傾斜反射器５８４によって生成される解決可能な傾斜角度の数に応じて、エネルギーを多数のエネルギー伝搬経路に沿って指向することができる。そして、図５Ｅの構成では、単に１つの偏向傾斜軸を示しているが、エネルギー指向反射要素５８２は、第１の軸に直交する第２の軸に沿って入射エネルギー５３７を偏向させるように構成されていてもよく、これは、エネルギー伝搬経路５３０のグループが、傾斜反射器表面５８４に頂点を有する円錐を形成してもよいことを意味する。５８０に示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向傾斜反射器５８４によって偏向される前に、または偏向された後に、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、偏光制御、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用される、エネルギー伝搬経路に追加され得るエネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

図５Ｆは、図５Ｅに示される５８０と同じモジュールであり得るエネルギー指向モジュール５９０の１つの実装の斜視図であり、エネルギー源からのエネルギーを２つの直交する方向に偏向させる、傾斜エネルギー反射器を含むエネルギー指向デバイスから生成されるいくつかの可能なエネルギー伝搬経路を示している。エネルギー源モジュール５０８は、変調、コリメート、またはその両方であり得る。図５Ｆに示される実施形態では、源５０８からのエネルギー５０９は、オプションのエネルギービームエキスパンダ５１０によって拡張され、拡張された入射エネルギー５３７Ｆになることができる。しかしながら、図２Ｈに示されるエネルギーモジュール２７０、または図３Ａに示されるエネルギーモジュール３００を含む、エネルギーモジュールの他の多くの構成が可能である。さらに、例えば、光学領域では、プリズム、レンズ、回折格子などの回折要素、ミラー、屈折光学系、または他の光学構成要素を、入力エネルギー経路５３７Ｆに、またはビーム偏向面５８４から偏向された後のエネルギー伝搬経路に、エネルギー伝搬経路５３０Ｆにおいて追加することができる。エネルギー指向反射器デバイス５８２の傾斜エネルギー反射器５８４は、図１Ｃおよび１Ｄに示される傾斜エネルギー反射器１６０と同じであり得る。傾斜反射器５８４は、エネルギー指向反射器デバイス５８２の基板またはフレーム５８３内に装着され得る。傾斜反射器５８４は、
軸５９１内で傾斜して、偏向されたエネルギーを
－軸５２１の伝搬経路に沿って最小値
５２２から最大値
５２３まで走査する。傾斜反射器５８４は、φ５３１で傾斜して、φ軸５３１の伝搬経路に沿って、φ５３２の最小値からφ５３３の最大値まで偏向されたエネルギーを走査する。傾斜反射器は、エネルギー指向モジュール５９０の視野（ＦＯＶ）を画定し得る角度範囲内で、（
，
φ）の対応する値を有する任意のエネルギー伝搬経路にエネルギー５３７Ｆを偏向させるために、両方の軸（
，
φ）で同時に傾斜してもよい。図５Ｆに示される構成では、ミラーの傾斜のゼロの位置は、（
，
φ）＝（０，０）５１８に対応し、その結果、エネルギー指向反射器デバイス５８２のベースに対する法線５１３と整列したエネルギー伝搬軸５１２が得られる。エネルギー伝搬軸５１２は、傾斜反射器基板５８３の表面がエネルギー指向反射器デバイス５８２のベースとなす角度５８５と、エネルギー傾斜反射器に入射するエネルギー５３７Ｆがエネルギー指向反射器デバイス５８２のベースに対する法線５１３となす角度５１４の両方を調整することによって、図５Ｆにおいて垂直になるようにされている。エネルギー伝搬軸５１２が法線５１３に対して角度を付けられ得る他の構成が可能である。なお、ここでは、傾斜角度
，
およびφを指定しているが、正規化されたライトフィールド座標ｕおよびｖを使用して、それぞれ角度を指定することも可能である。図５Ｆでは、エネルギー源５０８を変調することができる。別の実施形態では、エネルギー源５０８は連続していてもよく、変調源は、エネルギー源５０８の一部であり、エネルギー源５０８とエネルギー指向表面５８４との間、または反射エネルギー指向表面５８４からの外向きエネルギー経路５３０Ｆに配置されたシャッターであってもよい。図５Ｆに示されていないこのシャッターは、ＬＣパネルなどの機械的または電気光学的シャッターから構成され得る。

図６は、８つのエネルギー指向モジュール６０１のアレイで構成されたエネルギー指向システム６００の一実施形態の斜視図であり、各モジュールは、エネルギー源からのエネルギー伝搬経路にエネルギーを指向し直すエネルギー指向デバイスを備え、エネルギー伝搬経路は、他のエネルギー指向モジュールからの他の伝搬経路と収束して、エネルギー表面６３０を含む１つ以上のエネルギー表面を形成する。エネルギー指向モジュール６０１は、図２Ａに示される２００、図２Ｂに示される２１０、図２Ｃに示される２２０、図５Ｃに示される５４０、図５Ｄに示される５５０、図５Ｅに示す５８０、図５Ｆに示される５９０を含む、反射表面を有するエネルギー指向モジュール、または構成可能なエネルギーレベルを有するエネルギーと、直交する２つの角度座標に沿った角度範囲で調整可能な方向を有する伝搬経路とを生成する他のエネルギー指向モジュールであってもよい。図６に示す例では、投影されたエネルギー表面６３０は、８つのエネルギー指向モジュールからの６つの伝搬経路の収束によって形成される。エネルギー指向モジュール６０１は、Ｘ軸およびＹ軸に配置され、整数（ｘ，ｙ）空間座標６１０～６１７を形成し、ここで、ｘは０～３の範囲であり，ｙは０～１の範囲である。各エネルギー指向モジュールは、エネルギーをエネルギー指向表面６５１に提供するエネルギー源６０８で構成され、エネルギー源６０８は、２つの軸で入射エネルギーを偏向させることができる。エネルギー指向デバイスは、図１Ａに示される表面１２２、図２Ａに示される表面２０１Ａ、図２Ｂに示される表面２０１Ｂ、図２Ｃに示される表面２０１Ｃ、または図５Ｃおよび図５Ｄに示される表面５４４と同様の再構成可能なエネルギー指向表面で構成されてもよい。代わりに、再構成可能なエネルギー指向デバイス表面は、図１Ｃおよび１Ｄに示される反射器１０１、または図５Ｅおよび５Ｆに示される反射器５８４のような傾斜反射器で構成されてもよい。各エネルギー指向モジュールは、多数の（
，
φ）の角度座標のうち、いずれか１つの角度座標でエネルギーを伝搬経路に指向することができる。図示されている例では、６つのエネルギー伝搬経路６２０～６２３および６２６～６２７はすべて、座標（
_ａ－ｉ，_φａ－ｉ）の一意の値を有する。これらの６つの伝搬経路は、間隔の狭い時間間隔（例えば、リフレッシュ期間）内に現れることができるが、必ずしも同時にではなく、これは、本開示の以下および他の場所でさらに議論される。（ｘ，ｙ）＝（０，０）のエネルギーモジュール６１０は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（０，０，
_ａ，φ_ｂ）のエネルギー光線６２０を投影し、（ｘ，ｙ）＝（０，１）のエネルギーモジュール６１１は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（０，１，
_ｃ，φ_ｄ）のエネルギー光線６２１を投影し、（ｘ，ｙ）＝（１，０）のモジュール６１２は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（１，０，
_ｅ，φ_ｆ）のエネルギー光線６２２を投影し、（ｘ，ｙ）＝（１，１）のモジュール６１３は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（１，１，
_ｇ，φ_ｈ）の光線６２３を投影し、（ｘ，ｙ）＝（３，０）のモジュール６１６は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（３，０，
_ｉ，φ_ｊ）の光線６２６を投影し、（ｘ，ｙ）＝（３，１）のモジュール６１７は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（１，１，
_ｋ，φ_Ｌ）の光線６２７を投影し、これらの４Ｄ座標の角度（
，
φ）部分の正確な値は、これらの６つの光線がエネルギー面６３０で収束するように選択される。このエネルギー表面６３０は、超音波エネルギーの投影によって作成された触覚表面、可視光の投影を伴うホログラフィックオブジェクトの表面、または任意の他のエネルギー表面であり得る。この例では、（ｘ，ｙ）＝（２，０）のエネルギー指向モジュール６１４および（ｘ，ｙ）＝（２，１）の６１５はエネルギー表面６３０に寄与しない。６００に示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向表面６５１によって偏向される前に、または偏向された後に、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用される、ビーム経路に追加され得るエネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

図６に示されるエネルギー指向システムは、偏向されたエネルギーをおよび
φ座標でラスタライズされたパターンで走査し、同時にエネルギー源を変調することによって、個々のエネルギー指向モジュールのための一連の伝搬経路を生成してもよい。
およびφ座標の範囲は、エネルギー指向モジュールの視野（ＦＯＶ）を設定し、これは親エネルギー指向システムのＦＯＶに影響を与える。一般に、エネルギーは、エネルギー指向モジュール６０１によって提供される各軸における解決可能なビーム方向の数によって制限される、各軸におけるいくつかの離散的な値に対して変調されてもよく、ＦＯＶに対して達成される複数の離散的な伝搬経路を生成し、投影されたエネルギーに対する角度分解能を設定することができる。モジュールのＦＯＶを通る１つの完全なラスタサイクルがエネルギー指向モジュールのリフレッシュレートを決定し、エネルギー指向システムのリフレッシュレートに影響を与える。図６に示すようなエネルギー指向モジュールのアレイを使用すると、時間（例えば、リフレッシュ期間）において密接に間隔を空けることができるが、常に同時に投影されるわけではない所定の位置で重なる１つ以上のエネルギー伝搬経路に沿ったエネルギーの収束点を形成して、ラスタサイクルごとに段階的に行われる複数のエネルギー伝搬経路を形成するシステムを生成することができる。図６００に示される６つの伝搬経路６２０～６２３および６２６～６２７は、各ビーム指向モジュール６０１の各エネルギー指向表面６５１が（
，
φ）軸の多くの伝搬経路にわたってラスタ走査を形成している可能性があるため、ラスタサイクルとなり得る時間の密接に間隔を置いた間隔内に投影されてもよいが、必ずしも同時に投影されなくてもよい。それにもかかわらず、一部のシステムでは、エネルギーの１つ以上の伝搬経路が高周波リフレッシュレートのサイクルごとに収束するポイントでのエネルギーの収束は、所望の効果（例えば、滑らかに動き、ちらつきが知覚されない持続性のあるホログラフィックオブジェクト）を生成するのに十分である場合がある。一実施形態では、ライトフィールドディスプレイの場合、光線はわずかに異なる時間にエネルギー表面に収束することができるが、視覚の持続性のために、３０、６０、または１２０Ｈｚのリフレッシュレートは、ホログラフィックオブジェクトが動いている場合でも、視認者がホログラフィックオブジェクトを知覚するのに十分な場合がある。別の実施形態では、触覚表面の投影のために、超音波エネルギーのビームは、わずかに異なる瞬間にある位置に収束されることがあるが、十分なリフレッシュレートがあれば、触覚は、すべてのエネルギーのビームが同時に収束した場合と区別できない感覚に時間平均される。言い換えれば、多くのエネルギー指向システムでは、エネルギービームが短時間で収束するが同時には収束しない位置では、エネルギーが同時に収束した場合と同じ知覚効果が生じる可能性がある。図６および本開示の他の実施形態に示される６００のエネルギー指向システムは、この事実を利用して、所望の結果をもたらすことができる。

図７は、８つのエネルギー指向モジュール７０１のアレイで構成されたエネルギー指向システム７００の一実施形態の斜視図であり、各モジュールは、変調されたエネルギー源からのエネルギー伝搬経路にエネルギービームを指向し直す透過性再生可能エネルギー指向デバイスを備え、エネルギー伝搬経路は、他のエネルギー指向モジュールからの他の伝搬経路と収束して、エネルギー表面７３０を含む１つ以上のエネルギー表面を形成する。エネルギー指向モジュール７０１は、図２Ｄに示される２３０、図２Ｅに示される２４０、図２Ｆに示される２５０、図４Ａに示される４００、図４Ｂに示される４２０、図４Ｃに示される４４０、図５Ａに示される５００、図５Ｂに示される５１０を含む透過性反射表面を有するエネルギー指向モジュール、または構成可能なエネルギーレベルを有するエネルギービームと、直交する２つの方向に沿った角度範囲で調整可能な方向を有する伝搬経路とを生成する他のエネルギー指向モジュールであってもよい。図７に示される例では、投影されたエネルギー表面７３０は、８つのエネルギー指向モジュールからの６つの伝搬経路の収束によって形成される。エネルギー指向モジュール７０１は、Ｘ軸およびＹ軸に配置され、整数（ｘ，ｙ）座標７１０～７１７を形成し、ここで、ｘは０～３の範囲であり、ｙは０～１の範囲である。各エネルギー指向モジュールは、空間座標（ｘ，ｙ）に関連付けられていることに留意されたい。各エネルギー指向モジュールは、透過性エネルギー指向表面７５１においてエネルギーを指向する変調エネルギー源７０８によって構成されておる、透過性エネルギー指向表面７５１は、２つの角度（
，
φ）によって画定される方向を有するエネルギー伝搬経路７２０～７２３および７２６～７２７に入射エネルギーを偏向させることができる。エネルギー指向デバイスは、図１Ｂに示される表面１４０と同様の再構成可能エネルギー指向表面、図５Ａおよび５Ｂに示される表面５０４、または任意の他の再構成可能透過性エネルギー指向表面から構成され得る。各エネルギー指向モジュールは、多数の（
，
φ）の角度座標のうち、いずれか１つの角度座標でエネルギーを伝搬経路に指向することができる。図示されている例では、６つのエネルギー伝搬経路７２０～７２３および７２６～７２７はすべて、座標（
_ａ－ｉ，_φａ－ｉ）の一意の値を有する。これらの６つの伝搬経路は、図６に関して論じられるように、近接した時間間隔内に現れることができるが、必ずしも同時にではない。（ｘ，ｙ）＝（０，０）のエネルギーモジュール７１０は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（０，０，
_ａ，φ_ｂ）のエネルギー光線７２０を投影し、（ｘ，ｙ）＝（０，１）のエネルギーモジュール７１１は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（０，１，
_ｃ，φ_ｄ）のエネルギー光線７２１を投影し、（ｘ，ｙ）＝（１，０）のモジュール７１２は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（１，０，
_ｅ，φ_ｆ）のエネルギー光線７２２を投影し、（ｘ，ｙ）＝（１，１）のモジュール７１３は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（１，１，
_ｇ，φ_ｈ）の光線７２３を投影し、（ｘ，ｙ）＝（３，０）のモジュール７１６は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（３，０，
_ｉ，φ_ｊ）の光線７２６を投影し、（ｘ，ｙ）＝（３，１）のモジュール７１７は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（１，１，
_ｋ，φ_Ｌ）の光線７２７を投影し、これらの４Ｄ座標の角度（
，
φ）部分の正確な値は、これらの６つのエネルギー伝搬経路がエネルギー面７３０で収束するように選択される。このエネルギー表面７３０は、超音波エネルギーの投影によって作成された触覚表面、可視光の投影を伴うホログラフィックオブジェクトの表面、または任意の他のエネルギー表面であり得る。この例では、（ｘ，ｙ）＝（２，０）のエネルギー指向モジュール７１４および（ｘ，ｙ）＝（２，１）の７１５はエネルギー表面７３０に寄与しない。７００に示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向表面７５１によって偏向される前に、または偏向された後に、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用される、エネルギー経路に追加され得るエネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

図８Ａは、単一の基板８０１内に含まれ、各々がエネルギー源からエネルギーを偏向させる、複数の独立して制御されるエネルギー指向サイト８０２で構成されたエネルギー指向層８０２を有するエネルギー指向システム８００の１つの実装の斜視図であり、各々、エネルギー源モジュール８０８からのエネルギーを直交する２つの方向（
，
φ）に偏向させる。図８Ａは、図２Ｉに示されるエネルギー指向システム２８０、または図３Ｂに示される３５０の１つの実装である。図８Ａは特定のエネルギー源モジュール８０８を示しているが、８０８の代わりに使用することができるエネルギー源モジュールには無限の構成がある。少なくとも１つの実施形態では、実質的にコリメートされたエネルギーを生成するエネルギー源モジュールを使用することができる。別の実施形態では、実質的にコリメートされているが、いくらかの収束（集束）または拡散（脱集束）を含むエネルギーを生成するエネルギー源モジュールを使用することができる。別の実施形態では、エネルギー源は実質的に収束していてもよい。各エネルギー源モジュール８０８は、共通のバックプレーン層８０３に装着されて示されており、共通のバックプレーン層８０３は、エネルギー源モジュール８０８を装着するための機械的支持構造、エネルギー指向基板８０１のための機械的支持構造、各エネルギー源８０８の制御および接続、ならびに８１０～８１７を含む各エネルギー指向表面サイト８５１の制御および接続を提供する電気バックプレーンのいずれかとして機能することができる。このバックプレーン層８０３は、各エネルギー指向サイト８１０～８１７と整列されたアパーチャを含み、アパーチャは、各々エネルギー源モジュール８０８のビームが対応するエネルギー指向基板に到達するための明確な経路を提供する。これらのアパーチャは図８Ａには示されていないが、それらは図２Ｉのバックプレーン２９６に示されているアパーチャ２９７と同様であり得る。

図８Ａに示される例では、エネルギー表面８３０は、８つの透過性エネルギー指向表面サイト８５１からの６つの伝搬経路の収束によって形成され、８つの透過性エネルギー指向表面サイト８５１は、Ｘ軸およびＹ軸に配置され、整数（ｘ，ｙ）空間座標８１０～８１７を形成し、ｘの範囲は０～３、ｙの範囲は０～１である。各エネルギー指向サイトは、空間座標（ｘ，ｙ）に関連付けられていることに留意されたい。各透過性エネルギー指向表面サイトは、図１Ｂに示される表面１４０と同様の再構成可能エネルギー指向表面、図５Ａおよび５Ｂに示される表面５０４、または任意の他の再構成可能透過性エネルギー指向表面から構成され得る。各エネルギー指向モジュールは、多数の（
，
φ）の角度座標のうち、いずれか１つの角度座標でエネルギービームを伝搬経路に指向することができる。図示されている例では、６つのエネルギー伝搬経路８２０～８２３および８２６～８２７はすべて添字ａ～ｌで示される（
，
φ）座標の固有の値を有する。これらの６つの伝搬経路は、図６に関して論じられるように、近接した時間間隔内に現れることができるが、必ずしも同時にではない。（ｘ，ｙ）＝（０，０）のエネルギーモジュール８１０は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（０，０，
_ａ，φ_ｂ）のエネルギー光線８２０を投影し、（ｘ，ｙ）＝（０，１）のエネルギーモジュール８１１は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（０，１，
_ｃ，φ_ｄ）のエネルギー光線８２１を投影し、（ｘ，ｙ）＝（１，０）のモジュール８１２は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（１，０，
_ｅ，φ_ｆ）のエネルギー光線８２２を投影し、（ｘ，ｙ）＝（１，１）のモジュール８１３は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（１，１，
_ｇ，φ_ｈ）の光線８２３を投影し、（ｘ，ｙ）＝（３，０）のモジュール８１６は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（３，０，
_ｉ，φ_ｊ）の光線８２６を投影し、（ｘ，ｙ）＝（３，１）のモジュール８１７は、４Ｄ座標（ｘ，ｙ，
，
φ）＝（１，１，
_ｋ，φ_Ｌ）の光線８２７を投影し、これらの４Ｄ座標の角度（
，
φ）部分の正確な値は、これらの６つのエネルギー伝搬経路がエネルギー面８３０で収束するように選択される。このエネルギー表面８３０は、超音波エネルギーの投影によって作成された触覚表面、可視光の投影を伴うホログラフィックオブジェクトの表面、または任意の他のエネルギー表面であり得る。この例では、（ｘ，ｙ）＝（２，０）のエネルギー表面サイト８１４および（ｘ，ｙ）＝（２，１）の８１５はエネルギー表面８３０に寄与しない。８００に示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向表面サイト８５１によって偏向される前に、または偏向された後に、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用される、エネルギー経路に追加され得るエネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。図８Ａでは、エネルギー源モジュール８０８を変調することができる。別の実施形態では、エネルギー源モジュール８０８は連続的なエネルギーを生成してもよく、変調源は、エネルギー源モジュール８０８の一部であり、エネルギー源モジュール８０８とエネルギー指向表面サイト８５１との間、または反射エネルギー指向サイト８５１からの外向きエネルギー経路８２０～８２３および８２６～８２７に配置されたシャッターであってもよい。図８Ａには示されていないこれらのシャッターは、ＬＣパネルなどの機械的または電気光学的シャッターから構成され得る。

図８Ｂは、単一の基板８０１に含まれる複数の独立して制御されるエネルギー指向サイト８５１で構成されたエネルギー指向層８０２を備えたエネルギー指向システム８４０の別の実装の斜視図であり、各エネルギー指向サイト８５１は、入射コリメートエネルギー８４９の一部を直交する２つの方向
，
φに偏向する。図８Ａのエネルギー源モジュールの層８０８は、図８Ｂの入射コリメートエネルギー８４９に置き換えられており、コリメートエネルギーは、図示されていない１つ以上のエネルギー源から来る。図８Ａの番号は、図８Ｂで同様の要素に使用されている。コリメートされたエネルギー８４９は、複数のレーザーまたは他のエネルギー源によって、１つ以上のコリメートレンズに結合された１つ以上の点光源から、機械的なコリメート構造のアレイに結合された１つ以上の光源から、または他のコリメートされたエネルギー源から生成されてもよい。各エネルギー源モジュール８０８は、共通のバックプレーン層８０３Ｂに取り付けられて示されており、共通のバックプレーン層８０３Ｂは、エネルギー指向基板８０１の機械的支持構造としてもよいし、サイト８１０～８１７を含む各エネルギー指向表面サイト８５１の制御および接続性を提供する電気的バックプレーンを提供してもよいし、これらの両方であってもよい。このバックプレーン層８０３Ｂは、各エネルギー指向サイト８１０～８１７に整列されたアパーチャを含み得、各々、入力エネルギービーム８４９の対応する部分が対応するエネルギー指向基板に到達するための明確な経路を提供する。これらのアパーチャは図８Ａには示されていないが、それらは図２Ｉのバックプレーン２９６に示されているアパーチャ２９７と同様であり得る。

代替のエネルギー指向構成では、コリメートエネルギーの単一の大面積源が、エネルギーの部分を所望の伝搬経路に個別に反射するエネルギー指向デバイスのアレイに指向されてもよい。図８Ｃは、入射大面積コリメートエネルギー８４９の部分を偏向エネルギー伝搬経路９３１に個別に反射する２軸エネルギー指向デバイス９０１のアレイから構成されるエネルギー指向システム８８０の斜視図であり、偏向エネルギー伝搬経路９３１は、エネルギー表面９３０を形成するように収束する。図８Ｃでは、エネルギー指向デバイス９０１はすべて、エネルギー指向表面９５２としての傾斜エネルギーリフレクタで示されているが（例えば、図１Ｃおよび１Ｄのリフレクタ１０１、および図５Ｅおよび５Ｆに示される傾斜リフレクタ５８４と同様）、再構成可能なエネルギー方向付け表面（例えば、図１Ａに示される表面１２０、図２Ａに示される表面２０１Ａ、図２Ｂに示される表面２０１Ｂ、図２Ｃに示される表面２０１Ｃ、または図５Ｃおよび５Ｄに示される表面５４４と同様のもの）、または入射エネルギービームを２軸で偏向させる他の表面で構成することもできる。各エネルギー指向モジュールは、多数の（
，
φ）の角度座標を有する伝搬経路９３１にエネルギービームを指向することができる。空間座標９１０～９１７に位置している８つのエネルギー指向デバイス９０１は、ｘ軸およびｙ軸に沿って２次元アレイに配置され、ここで、ｘは０～３の範囲であり、ｙは０～１の範囲である。各エネルギー指向デバイス９０１は、空間座標（ｘ，ｙ）に関連付けられていることに留意されたい。各エネルギー指向デバイス９０１の反射表面９５２を取り囲む非傾斜面９０５は、望ましくない反射を回避するためにエネルギーを吸収することができる。図８Ｃの例では、入射コリメートエネルギー８４９からの入射エネルギーがエネルギー表面９３０に向かって反射されるように、６つの傾斜エネルギー反射器９５１がすべて回転していることに留意されたい。ミラー９５１Ａのうちの２つは、それらがエネルギー表面に向かって有意なエネルギーを反射しないように傾斜している。前述のように、入射コリメートエネルギービーム８４９の部分のそのような２軸偏向は、図８Ｃに傾斜反射器として示されているにもかかわらず、メタサーフェスなどの再構成可能エネルギー指向表面で達成することができる。９００に示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向表面９５２によって偏向された後に、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用される、エネルギー経路に追加され得るエネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。

各エネルギー指向デバイス９０１によるビーム偏向の静的構成を用いて、静的４Ｄエネルギー場を投影することができる。ただし、各反射器を各軸
およびφに傾斜させ、時間的に変化する角度対時間プロファイル（例えば、図５Ｅに示すα（ｔ）５３９）でφを変化させれば、動的な４Ｄエネルギー場を投影することができる。各エネルギー指向デバイス９０１のエネルギー偏向表面９５２の偏向角を一定の間隔で変化させて、エネルギー伝搬経路９３１の意図的なシーケンスを作成することが可能である。各偏向角度での滞留時間は、時間間隔中に投影されるエネルギーの量を制御するために調整することができる。一実施形態では、エネルギーの入射ビーム８４９は、特定の周波数で変調され、エネルギー指向装置は各々、必要なエネルギーが送達されるまで、入射エネルギー８４９の一部分を一定方向に傾けて保持し、その際、反射ビームを遠ざけるように傾ける。これは、各エネルギー指向デバイスが、変調サイクルごとに異なる時間、所定の位置に保持されることを意味する。図８Ｂでは、内向きコリメートエネルギー８４９を変調することができる。別の実施形態では、内向きコリメートエネルギー８４９は連続的なエネルギーであってもよく、変調源は、バックプレーン層８０３Ｂの一部であるシャッター、または、エネルギー指向表面サイト８５１からの外向きエネルギー経路８２０～８２３および８２６～８２７における複数のシャッターであってもよい。図８Ｂに示されていないこれらのシャッターは、ＬＣパネルなどの機械的または電気光学的シャッターから構成され得る。

共通のエネルギー源面を備えたビーム指向システムを構築することも可能である。図９は、複数の独立して制御されるエネルギー指向サイト８８２で構成されたエネルギー指向層８５２を備えたエネルギー指向システム９００の１つの実装の直交図であり、各サイト８８２は、エネルギー偏向表面で構成され、単一の基板８５３内で画定され、各々、共通のバックプレーン８５４上に位置している１つ以上のエネルギー源８５８からの入射エネルギーを、２つの直交する角度方向
，
φに投影されたエネルギー伝搬経路８７０に偏向する。共通バックプレーン層８５４は、エネルギー偏向サイト基板８５３と整列され、エネルギー源８５８を装着するための機械的支持構造、エネルギー指向基板８５３のための機械的支持構造、各エネルギー源８５８に対して制御、接続、および取り付けを提供する電気バックプレーン、および各エネルギー指向サイト８８２に対して制御および接続を提供する電気バックプレーンのいずれかとして機能することができる。複数のエネルギー源および共通のバックプレーン層は、半導体基板またはプリント回路基板上に画定することができる。エネルギー指向システム９００は、１つのエネルギー源８５８からのエネルギー８５９が隣接するエネルギー指向表面８８２に到達するのを防ぐエネルギー抑制構造８５７を含み得、バックプレーンから残りの構成要素への構造的支持を提供することができる。図９の例では、３つの透過性エネルギー指向表面サイト８８２がＸ軸に配置され、（ｘ，ｙ）空間座標８６０～８６２を形成し、ここで、ｘは０～２の範囲である。各空間座標（ｘ，ｙ）で、エネルギー８５９は、両方の角度（
，
φ）軸の両方において、ある角度範囲内で偏向されてもよく、これらの空間座標および角度座標を合わせて、座標（ｘ，ｙ，
，
φ）を有する４Ｄエネルギーフィールドを形成する。図９に示される構成は、例示的な実装であり、エネルギー指向表面８８２によって偏向される前または偏向された後のいずれかに、各エネルギー経路に追加され、エネルギーを拡大、集束、反射、屈折、回折、指向し直し、拡散、最小化、変調、偏光制御、またはその他の方法で処理して、特定のエネルギー指向用途により適したものにするために使用され得る、エネルギー形成構成要素の無限の構成を制限することを意図していない。例えば、一実施形態では、１つ以上のエネルギー源８５８からのエネルギーをコリメートするために、図３Ａの要素３０３と同様に、各エネルギー源８５８からのエネルギー８５９のエネルギー伝搬経路に配置された１つ以上のエネルギー集束要素（例えば、電磁エネルギー用のレンズ）がある。別の実施形態では、エネルギー源８５８は、各々、超音波エネルギーを投影するための超音波変換器、またはライトフィールドディスプレイ内で使用される可視光を投影するための赤、緑、および青のピクセルグループなどのいくつかのエネルギー源で構成されている。エネルギー指向サイトの位置ごとにより多くのエネルギー源を備えた構成も使用することができる。別の実施形態では、エネルギー指向システム内に２つ以上のエネルギー指向基板があり得、それぞれが複数のエネルギー指向表面サイトを含む。

上述したように、単一のエネルギー表面位置から指向されたエネルギーは、単一のエネルギー伝搬軸または中心エネルギー伝搬経路を中心として立体角度でグループ化された多くの別個のエネルギー伝搬経路（またはエネルギー光線）から構成されてもよい。このエネルギー投影軸は、エネルギー伝搬経路のほぼ中間点にあり、水平方向と垂直方向との両方で単一のエネルギー表面の位置を残すため、対称の線である。このエネルギー投影軸は、多くの場合、単一のエネルギー表面の位置を離れるエネルギー光線の平均エネルギーベクトルと実質的に一致する。

多くの状況下で、中心のエネルギー伝搬経路、またはエネルギー伝搬軸は、エネルギー指向モジュールの表面に垂直である。例えば、図５Ｆのエネルギー指向モジュール５９０の中心エネルギー投影軸５１２は、エネルギー指向デバイス５８２のベースに対して法線５１３と整列されている。複数のそのようなエネルギー指向モジュールが第１の表面に装着されていると仮定すると、エネルギー表面上の各位置からのエネルギー伝搬経路のグループは、第１の表面上の位置とは無関係に、第１の表面に対して法線である軸の周りに立体角度で分布している。言い換えれば、第１の表面上の各位置において、エネルギー伝搬軸は、第１の表面の法線と整列している。本開示における偏向角度は、エネルギー伝搬軸が第１表面の法線となす角度を指すことがあり、実施形態では、ディスプレイ表面であってもよい。一般に、偏向角度はエネルギー表面からのエネルギーの流れの方向を示している。それは、その表面の法線と比較した、そのエネルギー表面上の特定の位置での複数のエネルギー伝搬経路の平均偏向を表す。

エネルギー指向デバイスのいくつかの実施形態では、エネルギー伝搬の方向、またはエネルギー伝搬軸が、エネルギー表面上のいくつかの位置でディスプレイ表面の法線ともはや整列されていないことが有利であることがある。言い換えれば、エネルギー指向表面のいくつかの位置では、ゼロ以外の偏向角度がある。いくつかの実施形態では、偏向角度は、エネルギー指向デバイスのエネルギー投影表面を横切る位置とともに変化し得る。これは、投影されたエネルギー光線をより局所的な領域に集束させるために行うことができる。それはまた、エネルギー指向表面の縁の近くの位置に対応するエネルギー伝搬経路のグループがエネルギー指向表面の中心に向かって傾斜している場合、複数のエネルギー光線の収束位置をエネルギー投射表面に近づけることができる可能性がある。

エネルギー指向表面で様々な偏向角度を実現するために、この偏向角度を個々のエネルギー指向モジュールに組み込み、ディスプレイ表面に装着することができる。図２Ｂのエネルギー指向モジュール２１０は、ゼロ偏向角度を示しており、エネルギー伝搬軸２１６は、モジュール２０４Ｂの装着ベースに対して法線２０９と平行であり、一方、図２Ｃのエネルギー指向モジュール２２０は、非ゼロの偏向角度を示しており、エネルギー伝搬軸２１８は、モジュールベース２０４Ｃの法線２０９に対して角度２１９にある。図５Ｄは、エネルギー指向表面５４３の整列角度５１５および装着ベースへの法線５１３に対する入射エネルギー５３７Ｄの接近角度５１４が、エネルギー指向モジュールからのエネルギー伝搬経路群の対称軸５１２を決定する場合があることを示している。別の実施形態では、透過性エネルギー指向表面が使用される場合、透過性エネルギー指向表面は、図４Ｃの角度４２６と同様の偏向角度を引き起こすことができる可能性がある。

図１０は、可変偏向角度を有するライトフィールドディスプレイシステム１０００の直交図であり、１つ以上の実施形態に従って、ライトフィールド（「ＬＦ」）ディスプレイ１００１の表面に装着された複数のエネルギー指向モジュール１０８０で構成されている。ＬＦディスプレイシステム１０００は、ホログラフィックコンテンツを、主にディスプレイの中点の高さよりも主に下に位置する位置に存在する視聴者にホログラフィックコンテンツを投影しているので、投影される光線の多くの光投影軸も下向きに傾いている。拡大図１０３３Ａは、図２Ｃに示されるタイプ２２０のエネルギー指向モジュールが、位置１０３３の近くのディスプレイの上部に装着され、その結果、光投影軸１００３を観客に向かって下向きにする偏向角度をもたらすことを示している。位置１０３３でディスプレイ表面の上部から投影される光線グループ１０１３は、この光投影軸１００３によって画定され、ディスプレイ表面に対して法線１０１０と角度１０４３を形成し、視聴者１００８に向かって下向きに傾斜する。拡大図１０３５Ａは、タイプ２１０のエネルギー指向モジュールが、ディスプレイの下部の位置１０３５の近くに装着されており、エネルギー伝搬軸１００５の偏向角度がゼロであることを示している。位置１０３５でディスプレイ表面の底部から投影される光線は、このエネルギー伝搬軸１００５によって画定され、ディスプレイの上部の軸１００３とは異なる方向にあり、この場合、ディスプレイ表面に対する法線１０４５を有する。ディスプレイの上部から投影された軸１００３を中心とした投影光線１０１３の角度の広がり１０２３は、垂直視野１０２３を表し、一方、ディスプレイの下部から投影された軸１００５を中心とした投影光線１０１５のグループの角度の広がりは、 垂直視野１０２５を表し、１０２３と１０２５の角度の広がりは等しくてもよい。ディスプレイ表面の上部１０３３と下部１０３５との間に位置する位置に投影される光線は、ディスプレイ表面１００１の上部における角度１０４３と、ディスプレイ表面１００１の下部におけるゼロの角度（ディスプレイ表面の法線１０４５）との間で変化する偏向角度を有してもよい。この変化は、ディスプレイ１０３４の中間の高さから投影され、光投影軸１００４によって特徴付けられる光線が、ディスプレイ１０３３の上部での偏向角１０４３とディスプレイ１０３５の下部におけるゼロ（法線１０４５）の偏向角の間の値である偏向角１０４４で投影されるように、勾配であってもよい。この勾配主光線構成の可能な利点は、ＬＦディスプレイ１００１から投影されたホログラフィックオブジェクトの視認体積１００７が、予想される座席配設に合わせて最適化され、投影光線１０２３および１０２５の利用可能な角度範囲を与えられたそのセットの視聴者のための改善された性能および合成視野を達成することができることである。１０００に示されている構成は、１つの実装の一例であり、平坦、湾曲、または多面体の表面上で使用することができるエネルギー指向モジュールの無限の構成を制限することを意図するものではない。モジュール１０８０の代わりに、図５Ｂの５１０などのモジュール式透過性エネルギー指向モジュール、または図５Ｄの５５０や図５Ｆの５９０などのモジュール式反射エネルギー指向モジュールを使用することができる。別の実施形態では、モジュール１０８０は、代わりに、エネルギー源モジュール８０８と同様のエネルギー源モジュールを有する図８Ａの８００のエネルギー指向サイト８５１のように、エネルギー源モジュールが装着された共通の基板内に位置している複数のエネルギー指向サイトで構成された１つ以上のエネルギー指向システムとして実装される。

エネルギー指向またはビーム偏向デバイスで構成されるエネルギー指向システムに発行される命令は、それらのエネルギー指向またはビーム偏向デバイスの物理的特性に合わせて調整することができる。例えば、図１Ｃおよび１Ｄに示すＭＥＭＳミラーなどの傾斜エネルギー反射器１６０の場合、傾斜角度の大きな変化よりも、傾斜角度の小さな漸進的変化の方が速い場合がある。同じことが、それぞれ図１Ａおよび１Ｂに示されるような構成可能な反射または透過性エネルギー指向メタサーフェスにも当てはまる可能性がある。したがって、コントローラが、物理デバイスの自然な走査シーケンスと一致するシーケンスでエネルギー指向デバイスに傾斜コマンドを発行することが有利である可能性がある。

図１１は、本開示のエネルギー指向システムのエネルギー源およびエネルギー指向表面を操作するための命令を決定するための方法を示す流れ図を含む。図３Ｃに示すように、コントローラは、エネルギー指向デバイスのための最も効率的なラスタ走査順序に従い得る角度（
，
φ）のシーケンスで、位置（ｘ，ｙ）で各エネルギー指向サイトを走査することによって、リフレッシュ期間内にホログラフィックオブジェクトのシーンをリフレッシュするための命令を決定し、エネルギー指向システム３００１に提供してもよい。コントローラはまた、エネルギー指向デバイスの構成と同期して１つ以上のエネルギー源を変調するための命令を提供することができる。検査者にとって、一実施形態では、各コリメート光源は、対応するエネルギー指向表面が角度を変更するために再構成されているとき、または、意図された明るさのために所定の角度位置（
，
φ）で適切な量のエネルギーが送達されたときに、ゼロエネルギーが出力される状態に切り替えられてもよい。フレームのリフレッシュレート、コリメート源の明るさ、リフレッシュ期間ごとにエネルギー指向デバイスによって達成される角度の数、およびエネルギー伝搬モジュールの密度が、十分に高い場合、視覚の持続性を通じて、視聴者１５０はホログラフィックオブジェクトを観察することができるであろう。

図１１は、上記による実施形態を示している。図１１の第１のステップ１１０１は、コントローラで、複数の４次元（「４Ｄ」）座標の４Ｄ座標系におけるエネルギー属性データを含むデータセットを受け取ることである。複数の４Ｄ座標はそれぞれ、４Ｄ座標系における複数のエネルギー指向表面の空間位置を画定する２つの空間座標を含み得る。上記の様々な実施形態で説明したように、複数のエネルギー指向表面は、各々、１つ以上のエネルギー源からエネルギーを受信し、そこからの複数のエネルギー伝搬経路に沿って、エネルギーを指向するように構成されている。複数の４Ｄ座標は、各々、各エネルギー指向表面からのエネルギー伝搬経路の角度方向を画定する２つの角度座標を含み得る。

一実施形態では、データセット内のエネルギー属性データは、色、強度、周波数、または振幅からなるグループから選択される少なくとも１つのエネルギー属性を含み得る。一実施形態では、コントローラによって受信されるデータセットは、表示されるべきホログラフィックコンテンツのフレームのライトフィールドデータを含み得る。例えば、実施形態では、ライトフィールドデータは、複数の４次元ライトフィールド座標（ｘ，ｙ，
，
φ）に対して、１つ以上の色の強度を記述する色データ値を少なくとも含んでいてもよい。

次に、プロセッサは、ステップ１１０２において、コントローラによって受信されたデータセットをデータのサブセットに処理することができ、データの各サブセットは、４Ｄ座標系において同じ空間座標を有するエネルギー伝搬経路の２つの角度座標のエネルギー属性データを含み、これにより、このデータを（ｘ，ｙ）の位置で分類する。例えば、実施形態では、これにより、対応する（ｘ，ｙ）位置ごとに、複数の角度座標（
，
φ）の各々に対するカラーデータ値のリストを作成してもよい。一実施形態では、データセットを処理するプロセッサは、コントローラまたは別個のプロセッサであり得る。

データの第１のサブセットに基づいて、第１のエネルギー指向表面を操作するための第１の命令を決定することができる。一実施形態では、命令は、第１のエネルギー指向表面の異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するシーケンスを含んでいてもよく、データの第１のサブセットは、第１のエネルギー指向表面のエネルギー伝搬経路の角度座標のエネルギー属性データを含んでいる。第１の命令が決定されると、第１のエネルギー指向表面は、それに応じて、時系列的にエネルギーを指向するように操作され得る。

第１の命令の決定およびそれに応じた第１のエネルギー指向表面の操作の例は、図１１のステップ１１０３～１１９０によって提供される。ステップ１１０３～１１９０は、エネルギー指向デバイスの各（ｘ，ｙ）位置で並行して発生し得るが、これらのステップのシーケンスは、説明の目的で、２つの位置（ｘ，ｙ）_０ および（ｘ，ｙ） _１についてのみ示されている。次のステップ１１０３では、各（ｘ，ｙ）位置は、色データのリストと対応する角度座標（
，
φ）を受信する。ステップ１１０４で、コントローラは、各（
，
φ）角度座標に対する色データのこのリストを、エネルギー指向デバイスが最速の時間で切り替えることができる角度のシーケンスに最も似ているシーケンスに順序付けてもよい。これは、エネルギー指向デバイスのラスタ走査角度の順序付けと本質的に同じであってもよい。次にステップ１１０５で、コントローラは、最初の（色、
、
φ）データを取得し、次に１１０６で、エネルギー指向デバイスを適切な角度（
，
φ）に進め、おそらくエネルギー指向デバイスが安定させられるまで待つ。次に１１０７で、コントローラは、コリメートされた光源を対応するカラーデータ強度値に設定する。エネルギー指向モジュールの場合、１１０６のステップは、図８Ｂに示すように、対応するエネルギー指向モジュール内の光源を、正しい色および固定された光強度値での強度または持続時間にオンにすることと、対応するエネルギー指向サイトに関連付けられた光源を、正しい色の値だけでなく、固定された強度値での強度または持続時間にオンにすることと、ＬＣパネルなどの機械的または電気光学的なシャッターを一定時間開き、エネルギー指向表面の一面に入射する適切な量の光エネルギーを経路（ｘ，ｙ，
，
φ）に指向するために必要な時間、エネルギー指向装置を適切な角度に保持することと、を伴ってもよい。次のステップ１１０８は、光源をオフにすることであり、これは、光源の電流または電圧を調整すること、エネルギー指向デバイスを表示領域からそらすこと、またはＬＣパネルなどの機械的または電気光学的シャッターを閉じることを伴ってもよい。次のステップ１１０９では、コントローラは、シーケンス内の次の（
，
φ）座標の色データを取得し、ステップ１１０６～１１０９を繰り返す。各（ｘ，ｙ）位置の各エネルギー指向デバイスが、（
，
φ）データ値のシーケンス全体を循環させると、コントローラは、表示すべきホログラフィックコンテンツの次のフレームに自由に進むことができる。

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

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

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

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

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

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

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

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

Claims (51)

1. エネルギー指向システムであって、
   複数のエネルギー源と、
   各々、前記複数のエネルギー源の少なくとも１つのエネルギー源からエネルギーを受け取り、前記複数のエネルギー源からの複数のエネルギー伝搬経路に沿って、エネルギーを指向するように構成された複数のエネルギー指向表面と、
   前記複数のエネルギー源および前記複数のエネルギー指向表面と通信するコントローラであって、異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを選択的に指向するように、前記エネルギー源および前記エネルギー指向表面に同期された信号を提供するように動作可能である、コントローラと、を備え、
   前記複数のエネルギー指向表面は、各エネルギー指向表面からの前記エネルギー伝搬経路が各々４次元座標によって各々画定されるように配設されており、前記４次元座標が、前記それぞれのエネルギー指向表面の位置に対応する２つの空間座標と、前記それぞれの伝搬経路の前記角度方向を画定する２つの角度座標と、を含む、エネルギー指向システム。
2. 前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つが、メタマテリアルの１つ以上の層を備える、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
3. 前記メタマテリアルの１つ以上の層が、それを介して、かつ前記エネルギー指向表面のうちの前記少なくとも１つの前記複数のエネルギー伝搬経路上に、エネルギーを伝達するように構成されている、請求項２に記載のエネルギー指向システム。
4. 前記メタマテリアルの１つ以上の層が、そこから、かつ前記エネルギー指向表面のうちの前記少なくとも１つの前記複数のエネルギー伝搬経路上に、エネルギーを反射するように構成されている、請求項２に記載のエネルギー指向システム。
5. 前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つが、直交軸の周りを回転するように動作可能な少なくとも１つの反射表面を備える、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
6. 前記少なくとも１つの反射表面が、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を備える、請求項５に記載のエネルギー指向システム。
7. 前記少なくとも１つのエネルギー源が、コリメートされたエネルギーを提供するように構成されている、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
8. 前記少なくとも１つのエネルギー源が、変調されたエネルギーを提供するように構成されている、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
9. 前記コントローラの前記同期された信号が、変調されたエネルギーを異なるエネルギー伝搬経路に沿って選択的に指向するように、前記エネルギー源および前記エネルギー指向表面を動作させるように構成されている、請求項８に記載のエネルギー指向システム。
10. 前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つと、前記対応する少なくとも１つのエネルギー源との間に位置付けられた少なくとも１つのエネルギービーム修正要素をさらに備え、前記少なくとも１つのエネルギービーム修正要素が、ビームエキスパンダまたはプリズムを備える、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
11. 前記対応する少なくとも１つのエネルギー源からの前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つに、エネルギーを指向するように位置付けられた少なくとも１つの反射器をさらに備える、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
12. 前記少なくとも１つのエネルギー源が、点状のエネルギー源を備え、前記エネルギー指向システムが、前記少なくとも１つのエネルギー源からの前記エネルギーをコリメートするように位置付けられた少なくとも１つのエネルギー集束要素をさらに備える、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
13. 前記少なくとも１つのエネルギー源が、点状のエネルギー源を備え、前記エネルギー指向表面が、前記それぞれの少なくとも１つのエネルギー源から受け取ったエネルギーをコリメートするように構成されている、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
14. 各エネルギー指向表面の前記エネルギー伝搬経路が、前記それぞれのエネルギー指向表面の前記伝搬経路の角度範囲に関して対称軸を画定するエネルギー伝搬軸の周りにグループ化され、前記複数のエネルギー指向表面のうちの少なくとも１つの前記エネルギー伝搬軸が、前記複数のエネルギー指向表面のうちの少なくとも１つの法線に対してゼロ以外の偏向角度を形成する、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
15. 前記複数のエネルギー指向表面が、基板内に画定された透過性再構成可能サイトによって形成され、前記複数のエネルギー源が、前記基板の第１の側に装着され、さらに、前記透過性再構成可能サイトが、前記それぞれの少なくとも１つのエネルギー源から前記基板の第２の側に向かって、前記エネルギー指向表面の前記それぞれのエネルギー伝搬経路に沿って、エネルギーを伝達するように動作可能である、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
16. 前記複数のエネルギー源が、前記基板の前記第１の側に装着されたモジュールに収容され、それによって、前記透過性再構成可能サイトに対して前記複数のエネルギー源を整列させる、請求項１５に記載のエネルギー指向システム。
17. 前記複数のエネルギー源が、前記基板と整列した共通のバックプレーン層に装着されている、請求項１５に記載のエネルギー指向システム。
18. 前記複数のエネルギー源および前記共通のバックプレーン層が、半導体基板上に画定されている、請求項１７に記載のエネルギー指向システム。
19. 前記複数のエネルギー源および前記共通のバックプレーン層が、プリント回路基板上に画定されている、請求項１７に記載のエネルギー指向システム。
20. 前記複数のエネルギー源は、各エネルギー源が、前記透過性再構成可能サイトのうちの１つのみにエネルギーを実質的に提供するように、前記基板に対して整列されている、請求項１７に記載のエネルギー指向システム。
21. 前記エネルギー源のうちの１つから前記透過性再構成可能サイトのうちの２つ以上へのエネルギーの伝搬を実質的に制限するように構成されたエネルギー抑制構造をさらに備える、請求項２０に記載のエネルギー指向システム。
22. 前記複数のエネルギー指向表面および前記複数のエネルギー源が、モジュール式エネルギー指向モジュールに収容されている、請求項１に記載のエネルギー指向システム。
23. 各エネルギー指向モジュールが、
    内部に画定された透過性再構成可能サイトを画定する基板であって、前記透過性再構成可能サイトが、前記複数のエネルギー指向表面のうちの１つを形成している、基板と、
    前記対応する少なくとも１つのエネルギー源が前記透過性再構成可能サイトにエネルギーを提供することと、を含む、請求項２２に記載のエネルギー指向システム。
24. 前記エネルギー指向モジュールは、エネルギーが各透過型再構成可能サイトから前記エネルギー伝搬経路に沿って指向されるように動作可能であるように、透過性再構成可能サイトのアレイを形成するように配設されており、各エネルギー伝搬経路が、前記それぞれの４次元座標を有する、請求項２３に記載のエネルギー指向システム。
25. 各エネルギー指向モジュールが、
    内部で画定された透過性再構成可能サイトを画定する基板であって、前記透過性再構成可能サイトが、前記複数のエネルギー指向表面のサブセットを形成している、基板と、
    前記透過性再構成可能サイトにエネルギーを提供する前記複数のエネルギー源のそれぞれのサブセットと、
    各エネルギー源からの２つ以上の透過性再構成可能サイトへのエネルギーの伝搬を実質的に制限するように構成されたエネルギー抑制構造と、を備える、請求項２２に記載のエネルギー指向システム。
26. 前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つと前記それぞれの少なくとも１つのエネルギー源との間のエネルギー経路に据えられたシャッターをさらに備える、請求項２２に記載のエネルギー指向システム。
27. 前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つが、第１の期間中に第１のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように、および第２の期間中に第２のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように動作可能であり、前記コントローラが、前記シャッターと電子通信しており、前記第１の期間と第２の期間との間の期間中に前記シャッターの作動を同期させるように動作可能である、請求項２６に記載のエネルギー指向システム。
28. エネルギー指向システムであって、
    コリメートされたエネルギーを提供するように構成されたエネルギー源と、
    エネルギー指向表面のアレイであって、前記コリメートされたエネルギーを受け取り、そこからの複数のエネルギー伝搬経路に沿って、前記受け取ったエネルギーを偏向させるように各々構成されたエネルギー指向表面のアレイと、
    前記エネルギー指向表面と通信するコントローラであって、異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを選択的に指向するように、前記エネルギー指向表面に信号を提供するように動作可能である、コントローラと、
    前記複数のエネルギー指向表面は、各エネルギー指向表面からの前記エネルギー伝搬経路が４次元座標によって各々画定されるように前記アレイに配設されており、前記４次元座標が、前記それぞれのエネルギー指向表面の位置に対応する２つの空間座標と、前記それぞれの伝搬経路の前記角度方向を画定する２つの角度座標と、を備える、エネルギー指向システム。
29. 前記コントローラの信号が、前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つに、シーケンス内のエネルギー伝搬経路のセットに沿って、前記受信されたエネルギーを反射させる、請求項２８に記載のエネルギー指向システム。
30. 前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つが、メタマテリアルの１つ以上の層を備える、請求項２８に記載のエネルギー指向システム。
31. 前記メタマテリアルの１つ以上の層が、そこから、かつ前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つの前記複数のエネルギー伝搬経路上に、エネルギーを反射するように構成されている、請求項２８に記載のエネルギー指向システム。
32. 前記メタマテリアルの１つ以上の層が、透過性であり、前記１つ以上の層を通ったエネルギーを、そこから、かつ前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つの前記複数のエネルギー伝搬経路上に偏向するように構成されている、請求項３１に記載のエネルギー指向システム。
33. 前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つが、直交軸の周りを回転するように動作可能な反射表面を備える、請求項２８に記載のエネルギー指向システム。
34. 前記エネルギー源が、点エネルギー源を備え、少なくとも１つのエネルギー集束要素が、前記点エネルギー源からのエネルギーをコリメートするように位置付けられている、請求項２８に記載のエネルギー指向システム。
35. 各エネルギー指向表面の前記エネルギー伝搬経路が、前記それぞれのエネルギー指向表面の前記伝搬経路の角度範囲に関して対称軸を画定するエネルギー伝搬軸の周りにグループ化され、前記複数のエネルギー指向表面のうちの少なくとも１つの前記エネルギー伝搬軸が、前記複数のエネルギー指向表面のうちの少なくとも１つの法線に対してゼロ以外の偏向角度を形成する、請求項２８に記載のエネルギー指向システム。
36. 前記複数のエネルギー指向表面が、基板内に画定された反射再構成可能サイトによって形成されている、請求項２８に記載のエネルギー指向システム。
37. 前記複数のエネルギー指向表面が、モジュール式エネルギー指向モジュールに収容されている、請求項２８に記載のエネルギー指向システム。
38. 前記各エネルギー指向モジュールは、内部に画定された反射再構成可能サイトを画定する基板を備え、前記反射再構成可能サイトが、複数のエネルギー指向表面のうちの１つを形成している、請求項３７に記載のエネルギー指向システム。
39. 前記エネルギー指向モジュールは、エネルギーが各反射再構成可能サイトから前記エネルギー伝搬経路に沿って指向されるように動作可能であるように、反射再構成可能サイトのアレイを形成するように配設されており、各エネルギー伝搬経路が、前記それぞれの４次元座標を有する、請求項３８に記載のエネルギー指向システム。
40. 前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つと前記エネルギー源との間のエネルギー経路に据えられたシャッターをさらに備える、請求項２８に記載のエネルギー指向システム。
41. 前記エネルギー指向表面のうちの少なくとも１つが、第１の期間中に第１のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように、および第２の期間中に第２のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように動作可能であり、前記コントローラが、前記シャッターと電子通信しており、前記第１の期間と第２の期間との間の期間中に前記シャッターの作動を同期させるように動作可能である、請求項４０に記載のエネルギー指向システム。
42. コリメートされたエネルギーを提供するように構成されたエネルギー源が、時間的に順次変調される、請求項２８に記載のエネルギー指向システム。
43. 前記エネルギー源が、異なる期間中に第１の状態と第２の状態との間で切り替わるように変調され、前記第１のエネルギー源の前記第１の状態において、実質的にゼロのコリメートされたエネルギーが、前記エネルギー指向表面のアレイに提供され、および前記エネルギー源の前記第２の状態において、ゼロ以外のコリメートされたエネルギーが、前記エネルギー指向表面のアレイに提供される、請求項４２に記載のエネルギー指向システム。
44. 前記少なくとも１つのエネルギー指向表面の動作は、前記エネルギー源が第１の状態にある間、前記少なくとも１つのエネルギー指向表面が前記第１のエネルギー伝搬経路に沿ったエネルギーの指向から第２のエネルギー伝搬経路に沿ったエネルギーの指向に再構成されように、前記エネルギー源の変調と同期し、前記第１および第２のエネルギー伝搬経路が、異なる角度座標を有する、請求項４３に記載のエネルギー指向システム。
45. ４次元関数に従ってエネルギーを指向するための方法であって、前記方法が、
    ４次元（「４Ｄ」）座標系における複数の４Ｄ座標のエネルギー属性データを含むデータセットを受け取ることであって、前記複数の４Ｄ座標が、
    ４Ｄ座標系における複数のエネルギー指向表面の空間位置を画定する２つの空間座標であって、各々、１つ以上のエネルギー源からエネルギーを受け取り、複数のエネルギー伝搬経路に沿って、そこからエネルギーを指向するように構成された複数のエネルギー指向表面と、
    各エネルギー指向表面からの前記エネルギー伝搬経路の角度方向を画定する２つの角度座標と、を各々含む、受け取ることと、
    前記データセットをデータのサブセットに処理することであって、データの各サブセットが、４Ｄ座標系において同じ２つの空間座標を有する前記エネルギー伝搬経路の前記角度座標のエネルギー属性データを含む、処理することと、
    データの第１のサブセットに基づいて、第１のエネルギー指向表面を動作させるための第１の命令を決定することであって、前記命令が、前記第１のエネルギー指向表面の異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するシーケンスを含み、前記データの第１のサブセットが、前記第１のエネルギー指向表面の前記エネルギー伝搬経路の２つの角度座標の前記エネルギー属性データを含む、決定することと、
    前記決定された第１の命令に従って、時間的に連続した方法でエネルギーを指向するように、前記第１のエネルギー指向表面を動作させることと、を含む、方法。
46. 前記エネルギー属性データが、色、強度、周波数、および振幅からなる群から選択される少なくとも１つのエネルギー属性を含む、請求項４５に記載の方法。
47. 前記第１のエネルギー指向表面の異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向する前記シーケンスが、前記第１のエネルギー指向表面を再構成する効率を考慮して決定される、請求項４５に記載の方法。
48. 前記データの第１のサブセットに基づいて、変調されたエネルギーを前記第１のエネルギー指向表面に指向するための１つ以上のエネルギー源を動作させる命令を、前記第１のエネルギー指向表面を動作させるための命令と同期して決定することをさらに含む、請求項４５に記載の方法。
49. データの第２のサブセットに基づいて、第２のエネルギー指向表面を動作させるための第２の命令を決定することであって、前記第２の命令が、前記第２のエネルギー指向表面の異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するシーケンスを含み、前記データの第２のサブセットが、前記第２のエネルギー指向表面の前記エネルギー伝搬経路の角度座標の前記エネルギー属性データを含む、請求項４５に記載の方法。
50. 前記第１のエネルギー指向表面を動作させると同時に、前記第２のエネルギー指向表面を、前記決定された第２の命令に従って時間的に連続した方法エネルギーを指向するように動作させることをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
51. 前記第１のエネルギー指向表面の異なるエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向する前記シーケンスが、ある期間内に完了する、請求項４５に記載の方法。

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