JP7456583B2 - ライトフィールドディスプレイ用ホログラフィック対象物中継部 - Google Patents

Description

本開示は、概して、２Ｄ、３Ｄ、またはホログラフィック画像に対応する光を生成するように構成されており、生成されたホログラフィック画像を所望の場所に中継するようにさらに構成されているシステムに関する。

今日、残念ながら、レンチキュラー印刷、ペッパーズゴースト、裸眼立体ディスプレイ、水平視差ディスプレイ、ヘッドマウントＶＲおよびＡＲディスプレイ（ＨＭＤ）、ならびに「フォクスログラフィー（ｆａｕｘｌｏｇｒａｐｈｙ）」として一般化された他のそのような錯覚を含む、ホログラムと混同されていることが多い、多くの技術が存在する。これらの技術は、真のホログラフィックディスプレイの所望の特性のいくつかを呈し得るが、十分な任意の方法で、人間の視覚感覚応答を刺激する能力が不足している。

ライトフィールドおよびホログラフィックディスプレイは、エネルギー表面場所が、視認体積内に伝搬された角度、色、および強度の情報を提供する複数の投影の結果である。立体ディスプレイとは異なり、空間内の収束されたエネルギー伝搬経路の視認される位置は、視認者が視認体積の周りを移動しても変化せず、多数の視認者が、あたかも対象物が本当にそこに存在するかのように、実世界空間内の伝搬された対象物を同時に観察し得る。

ホログラフィックディスプレイシステムの実施形態は、ディスプレイスクリーン平面に対して第１の投影された深度プロファイルを有する少なくとも第１のホログラフィック表面を形成するように、投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備える、第１のディスプレイと、第１のホログラフィック表面上の点が中継される場所に中継され、それによって、仮想スクリーン平面に対する第１の中継された深度プロファイルを有する第１の中継されたホログラフィック表面を形成するように、ライトフィールドディスプレイからの投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路のセットに沿って受信された光を中継するように位置付けられている中継システムであって、第１の中継された深度プロファイルが、第１の投影された深度プロファイルとは異なる、中継システムと、を含む。ライトフィールドディスプレイは、第１の中継されたホログラフィック対象物の第１の中継された深度プロファイルが視認者を対象とした深度プロファイルであるように、投影される光を出力するようにライトフィールドディスプレイを操作することによって、第１の投影された深度プロファイルと第１の中継された深度プロファイルとの間の相違の原因となる命令を受信するよう構成されているコントローラを備える。

ホログラフィックディスプレイシステムの実施形態は、各投影された光の経路が、ディスプレイスクリーン平面に対して画定された第１の４Ｄ座標系における位置座標および角座標のセットを有するように、少なくとも第１のホログラフィック表面を形成するように、投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備え、投影された光の経路のセットが、ライトフィールドディスプレイによって画定される第１の四次元（４Ｄ）機能に従って決定される、第１のディスプレイを含む。このシステムはまた、第１のホログラフィック表面上の点が中継された場所に中継され、それによって、第１の中継されたホログラフィック表面を形成するようにライトフィールドディスプレイから投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路のセットに沿って受信された光を中継するように位置付けられている中継システムであって、各中継された光の経路が、仮想スクリーン平面に関して画定された第２の４Ｄ座標系における位置座標および角座標のセットを有するように、中継された光の経路のセットが、中継システムによって画定された第２の４Ｄ機能に従って決定される、中継システムを含む。ライトフィールドディスプレイは、中継された光の経路のセットの各々の第２の４Ｄ座標系における位置座標および角座標が、中継されたホログラフィック表面が意図されたように視認者に提示されることを可能にするように、ライトフィールドディスプレイを操作して第１の４Ｄ機能に従って投影された光を出力することによって、第２の４Ｄ機能の原因となる命令を受信するように構成されているコントローラを備える。

ホログラフィックディスプレイシステムの実施形態は、ディスプレイスクリーン平面に対して第１の深度順序で少なくとも第１および第２のホログラフィック表面を形成するように、投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイと、第１および第２のホログラフィック表面上の点が中継された場所に中継され、それによって、仮想スクリーン平面に対して第２の深度順序で知覚可能な第１および第２の中継されたホログラフィック表面を形成するように、ライトフィールドディスプレイから投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路のセットに沿って受信された光を中継するように位置付けられている中継システムであって、第１および第２の深度順序が反転されている、中継システムと、中継された光の経路のセットに配列された補正光学素子と、を含み、中継された光の経路のセットの各々が、四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標のセットを有し、第１および第２の中継されたホログラフィック表面が第１の深度順序として実質的に同じである補正深度順序で知覚可能であるように、第１の中継された光の経路のセットの各々の角座標の極性を反転するように構成されている。

ホログラフィックディスプレイシステムの実施形態は、ディスプレイスクリーン平面に対して第１の深度順序で少なくとも第１および第２のホログラフィック表面を形成するように、投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイディスプレイと、投影された光の経路のセットに配列された補正光学素子であって、第１の投影された光の経路のセットの各々が、四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標のセットを有し、補正光学素子が、投影された光の経路のセットの各々の角座標の極性を反転するように構成され、第１および第２のホログラフィック表面が、第１の深度順序から反転される中間深度順序を有する、補正光学素子と、第１および第２のホログラフィック対象物上の点が、中継された場所に中継され、それによって、仮想スクリーン平面に対して、第２の深度順序で知覚可能な第１および第２の中継されたホログラフィック表面を形成するように、補正光学素子から投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路のセットに沿って受信された光を中継するように位置付けられている中継システムであって、第１および第２の深度順序が同じである、中継システムと、を含む。

ホログラフィックディスプレイシステムの実施形態は、ディスプレイスクリーン平面に対してそれぞれ第１および第２の深度プロファイルを有する少なくとも第１および第２のホログラフィック表面を形成するように、第１の投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備える、第１のディスプレイと、第１および第２のホログラフィック表面上の点が、中継された場所に中継され、それにより、仮想スクリーン面に対して、それぞれ第１および第２の中継された深度プロファイルを有する第１および第２の中継されたホログラフィック表面を形成するように、ライトフィールドディスプレイから第１の投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、第１の中継された光の経路のセットに沿って受信された光を中継するように位置付けられている第１の中継システムと、を含む。

ホログラフィックディスプレイシステムの実施形態は、ディスプレイスクリーン平面に対して第１の深度プロファイルを有する少なくとも第１のホログラフィック表面を形成するように、第１の投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備える、第１のディスプレイと、第１のホログラフィック表面上の点が中継された場所に中継され、それによって、仮想スクリーン平面に対して、第１の中継された深度プロファイルを有する第１の中継されたホログラフィック表面を形成するように、ライトフィールドディスプレイから第１の投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、第１の中継された光の経路のセットに沿って受信された光を中継するように位置付けられている中継システムと、第１の中継されたホログラフィック表面上の点が、新しい中継された場所にさらに中継され、それによって、新しい仮想スクリーン平面に対して、それぞれ第２の中継された深度プロファイルを有する第２の中継されたホログラフィック表面を形成するように、第１の中継された光の経路のセットに沿って第１の中継システムから光を受信し、第２の中継された光の経路のセットに沿って受信された光を中継するように配置されている第２の中継システムと、を含む。

ビームスプリッタおよび画像再帰反射体（ｒｅｔｒｏｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を使用して、ライトフィールドディスプレイによって投影されたホログラフィック表面を中継するように構成されているシステムの実施形態を示す。 ビームスプリッタおよび複数の画像再帰反射体を使用して、ライトフィールドディスプレイによって投影されたホログラフィック表面を中継するように構成されているシステムの実施形態を示す。 四次元（４Ｄ）座標系においてＵＶ角座標の極性を反転させるように構成されている補正光学素子の実施形態を示す。 ＵＶ平面における多数の照明源ピクセル上に置かれた導波路の上面図を示す。 導波路として薄いレンズのあるＵＺ平面における図２Ｂに示される実施形態の側面図を示す。 ビームスプリッタおよび画像再帰反射体が透過型反射体によって置き換えられている、図１Ａに示されるシステムと同様のホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。 複数の中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。 複数の中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの別の実施形態を示す。 ２面コーナー反射体アレイ（ＤＣＲＡ）の実施形態の複合図を示す。 点光源を画像化する透過型反射体の実施形態の側面図を示す。 凹面ミラーを備える中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。 凹面ミラーを備える中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの別の実施形態を示す。 ビームスプリッタと、少なくとも１つのレンズと、反射体と、を備える中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの別の実施形態を示す。 レンズシステムを備える中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの別の実施形態を示す。 理想的な中継システムの実施形態を示す。 ビームスプリッタおよび画像再帰反射体を使用してライトフィールドディスプレイによって投影された第１および第２のホログラフィック表面を中継するように構成されている中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。 ビームスプリッタおよび凹面ミラーを使用してライトフィールドディスプレイによって投影された第１および第２のホログラフィック表面を中継するように構成されている中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。 図５Ｃに示される中継システムの光学的効果を補正する実施形態を示す。 ビームスプリッタおよび複数の凹面ミラーを使用してライトフィールドディスプレイによって投影された第１および第２のホログラフィック表面を中継するように構成されている中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。 透過型反射体を使用してライトフィールドディスプレイによって投影された第１および第２のホログラフィック表面を中継するように構成されている中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。 ライトフィールドディスプレイによって投影された第１および第２のホログラフィック表面を中継し、第２のディスプレイによって投影された第３の表面を中継するように構成されている第１の中継システムを有するホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。 第２の中継システム、複数のディスプレイを有するホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。 遮蔽（ｏｃｃｌｕｓｉｏｎ）処理を実行する、図８Ａの視差バリアを使用する実施形態を示す。 異なる位置で視認者によって知覚される図８Ａに示されるものと同様のホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。 図８Ａおよび図８Ｂに示されるディスプレイシステムの抽象化を示す実施形態を示す。 円錐表面を有する透過型反射体のある図８Ｄのシステムの実施形態を示す。 ピラミッド形状の透過型反射体表面のある図８Ｅに示されるものと同様のシステムの実施形態を示す。

図面の簡単な説明
図１Ａは、ディスプレイスクリーン平面１０２１に対して第１の投影された深度プロファイルを有する少なくとも第１のホログラフィック表面１０１６を形成するように、投影された光の経路１０３６のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備える第１のディスプレイ１００１を含む、ホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。実施形態において、第１のホログラフィック表面１０１６は、対象物、顔、背景シーンなどの一部などのホログラフィックシーンにおける任意の表面であり得る。実施形態において、ホログラフィック表面１０１６の投影された深度プロファイルは、ディスプレイ１００１の法線軸（図示せず）に沿って第１のディスプレイ１００１を観察する視認者（図示せず）によって知覚可能な深度を含み得る。図１Ａのホログラフィックディスプレイシステムはまた、第１のホログラフィック表面１０１６上の点が中継された場所に中継され、それによって仮想スクリーン平面１０２２に対して、第１の中継された深度プロファイルを有する第１の中継されたホログラフィック表面１０１８を形成するように、ライトフィールドディスプレイ１００１から第１の投影された光の経路１０３６のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路１０２５Ａのセットに沿って受信された光を中継するように位置付けられている中継システム１０２Ａを含む。実施形態において、仮想スクリーン平面１０２２は、ライトフィールドディスプレイ１００１のディスプレイスクリーン平面１０２１に対して非平行な角度で配向されている。実施形態において、仮想スクリーン平面１０２２は、ライトフィールドディスプレイ１００１のディスプレイスクリーン平面１０２１に対して垂直な角度で配向されている。

実施形態において、ホログラフィック表面１０１６の深度プロファイルは、仮想スクリーン平面１０２２の方向において観察する視認者１０５０によって知覚可能な深度を含み得る。図１に示されるように、中継されたホログラフィック表面１０１８の第１の中継された深度プロファイルは、第１のホログラフィック表面１０１６の第１の投影された深度プロファイルとは異なっており、第１のホログラフィック表面１０１６は、スクリーン外ホログラフィック表面として投影される一方、第１の中継されたホログラフィック表面１０１８は、仮想スクリーン平面１０２２に対してスクリーン内ホログラフィック表面として視認者１０５によって知覚可能である。

実施形態において、中継システム１０２Ａは、ビームスプリッタ１０１および画像再帰反射体１００６Ａを使用して、ライトフィールドディスプレイ１００１によって投影されたホログラフィック対象物を中継し得る。実施形態において、ライトフィールドディスプレイ１００１は、複数の光源場所（図示せず）を有する、１つ以上のディスプレイデバイス１００２と、ディスプレイデバイスからエネルギー表面１００５に画像を中継するように作用する、存在する場合、または存在しない場合もある、画像化中継部１００３と、エネルギー表面１００５上の各光源場所を三次元空間における固有の方向（ｕ，ｖ）の中に投影する、導波路１００４のアレイと、を備える。エネルギー表面１００５は、任意の個々のディスプレイデバイス１００２の表面よりも大きい、複合解像度を有するシームレスなエネルギー表面であり得る。ライトフィールドディスプレイ１００１の例は、共有の米国特許公開第ＵＳ２０１９／００６４４３５号、同第ＵＳ２０１８／０３５６５９１号、同第ＵＳ２０１８／０３７２９２６号、および米国特許出願第１６／０６３６７５号に記載されており、これらはすべて、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。投影された光線１０３６は、ホログラフィック対象物１０１６の表面上の場所１１１で収束し、その後、それらがビームスプリッタ１０１に近づくにつれて発散し得る。ビームスプリッタ１０１は、偏光ビームスプリッタ、透明なアルミニウム被覆層、または少なくとも１つのダイクロイックフィルタを含むように構成され得る。実施形態において、ビームスプリッタ１０１は、ディスプレイスクリーン平面１０２１および再帰反射体１００６Ａに対して４５度の角度で配向され得、再帰反射体１００６は、ディスプレイスクリーン平面１０２１に対して直交して配向される。投影された光の経路１０３６に沿った入射光の一部は、ビームスプリッタ１０１から反射された光の経路１０３７のセットに沿って画像再帰反射体１００６Ａに向かって反射する一方、残りの光の多くは、ビームスプリッタ１０１を通過して、図１Ａにおいて中継されたホログラフィック対象物１０１８の形成に寄与し得ない、透過光の経路１０３９Ａのセットに沿った光線になる。実施形態において、再帰反射体１００６Ａは、コーナー反射体などの、個々の反射体の微細なアレイを含み得る。再帰反射体１００６Ａは、有意な空間オフセットなしに、接近方向とは反対の方向において入射光線の各光線を反転させるように作用する。光の経路１０３７に沿った光線は、再帰反射体１００６Ａから反射すると方向を反転し、再帰反射体１００６Ａへの接近角度を実質的に遡り、それらの強度の一部は、中継された光の経路１０２５Ａのセットに沿ってビームスプリッタ１０１を通過し、ホログラフィック対象物１０１８の場所１１２に収束する。このようにして、ライトフィールドディスプレイ１００１によって直接投影されたホログラフィック対象物１０１６は、中継されたホログラフィック対象物１０１８を形成するように、中継される。

図１Ａは、ビームスプリッタ１０１と再帰反射体１００６Ａとの間に配置された任意選択の光学素子１０４１Ａを有し得る。この任意選択の光学素子１０４１Ａの相対的配置は、図１Ｂにおいて現れる、任意選択の光学素子１０４１Ａと同様である。この光学素子は、偏光ビームスプリッタ１０１とともに使用される偏光制御素子であり得る。ディスプレイ１００１が１つの偏光状態のみを生成する場合、偏光ビームスプリッタ１０１は、ディスプレイのほとんどすべての光を再帰反射体１００６Ａに向けるように配置され得、ビームスプリッタを垂直に通過し、ホログラフィック対象物１０１８の画像化に寄与し得ない、光線１０３９Ａのほとんどを排除する。偏光ビームスプリッタ１０１を使用して、光線１０３７は、光学素子１０４１Ａに近づくと直線偏光され、４分の１波長リターダ（ｒｅｔａｒｄｅｒ）を含み得る、光学素子１０４１Ａを通過した後に円偏光される。再帰反射体１００６Ａからの反射時に、光線１０２５Ａ上の光の大部分は、反対方向に円偏光される可能性があり、この反対の円偏光について、４分の１波長リターダを通過する戻りは、これらの光線を線形偏光に変換し、それは、反射された光の経路１０３７に沿った光線上でビームスプリッタ１０１を離れる光に対して９０度回転される。この光は、ビームスプリッタ１０１によって反射された光と反対の偏光を有するので、偏向されるのではなく、ビームスプリッタ１０１を真っ直ぐ通過し、ホログラフィック対象物１０１８の画像化に寄与する。要するに、ビームスプリッタ１０１と再帰反射体１００６Ａとの間に置かれた４分の１波長板光学素子１０４１Ａは、ビームスプリッタ１０１から反射された光の大部分を１つの直線偏光から反対の直線偏光に変換するのを助け得、そのため、この光は、ホログラフィック画像を生成するのに最適な効率でビームスプリッタ１０１を通過し、無駄な光を制限する。

ディスプレイ１００１が非偏光を生成する場合、ビームスプリッタ上の入射光１０３６の約半分は、反射された光の経路１０３７のセットに沿って再帰反射体１００６Ａに向かう光線に向けられ、入射光の約半分は、垂直方向に、透過光の経路１０３９Ａのセットに沿って向けられる。これは、光線１０３９Ａが失われる結果を招く。実施形態において、図１Ｂに示されるように、図１Ａのホログラフィックディスプレイシステムは、追加の再帰反射体１００６Ｂを含む、中継システム１０２Ｂを含み得る。実施形態において、追加の再帰反射体１００６Ｂは、ビームスプリッタ１０１からディスプレイ１００１の反対側に配列され得、距離は対称であるが、配向は再帰反射体１００６Ａに対して直交している。図１Ｂは、ビームスプリッタ１０１および２つの画像再帰反射体１００６Ａならびに１００６Ｂから構成されるホログラフィック中継システム１０２Ｂを使用して、ライトフィールドディスプレイ１００１によって投影されたホログラフィック表面を中継するシステムを示し、ここで、各再帰反射体は、入射光の光線を入射方向とは逆の方向に反射する。透過経路１０３９Ａに沿った光線が失われる図１Ａとは対照的に、透過経路１０３９Ｂに沿った光線は、反射された経路１０３７に沿った光線が再帰反射体１００６Ａから再帰反射されるのと同じ方法で、再帰反射体１００６Ｂから再帰反射される。透過経路１０３９Ｂおよび反射された経路１０３７に沿った光線は、再帰反射され、ビームスプリッタ１０１で収束し、複合して、点１１２に集束する中継された経路１０２５Ｂのセットに沿って光線を形成し、第１の中継されたホログラフィック表面１０１８に寄与する。実施形態において、追加の再帰反射体１００６Ｂおよびビームスプリッタ１０１は、ビームスプリッタ１０１を通って追加の再帰反射体に向かって透過された投影された光が追加の再帰反射体１００６Ｂから反射され、ビームスプリッタ１０１によって仮想ディスプレイスクリーン１０２２に向かう中継された光の経路１０２５Ｂの追加のセットに沿ってさらに反射されるように整列され、第１の再帰反射体１００６Ａからの中継された光線１０２５Ａのセットおよび追加の再帰反射体１００６Ｂからの中継された光線１０２５Ｂの追加のセットは、実質的に重なり合う。図１Ａに示される任意選択の光学素子１０４１Ａに関して考察されたように、光学素子１０４１Ｂは、これらの光線の大部分が、ビームスプリッタ１０１を通ってディスプレイ１００１に向かって真っ直ぐではなく、ホログラフィック表面１０１８の形成に向けてビームスプリッタ１０１によって向けられるように、透過経路１０３９Ｂに沿って光線の大部分が反対の線形偏光でビームスプリッタ１０１に戻る結果となる可能性がある４分の１波長リターダを含み得る。任意選択の光学素子１０４１Ｂは、偏光制御素子、回折素子、屈折素子、集束もしくは焦点ぼけ素子、または任意の他の光学素子を含み得る。

ここで図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、実施形態において、直接投影された表面１０１６上の場所１１１などの点間の垂直距離Ｄ１は、中継されたホログラフィック表面１０１８上の、場所１１１に対応する場所１１２などの点間の水平距離Ｄ１と同じであり得る。中継システム１０２Ａまたは１０２Ｂは、スクリーン平面１０２１の側面１０１０上のスクリーン外表面１０１６、およびスクリーン平面１０２１の側面１０１１上のスクリーン内に投影される表面を含む、ディスプレイスクリーン平面１０２１の周りに分散された複数のホログラフィック表面を中継するように構成され得る。図１Ａおよび図１Ｂに示される例において、表面１０１６は、スクリーン外ホログラフィック表面として投影される。これらのホログラフィック表面は、スクリーン平面１０２１から仮想平面１０２２に中継され得、その結果、スクリーン平面１０２１に対してスクリーン外である表面１０１６は、視認者１０５０に対して仮想平面１０２２の後ろに現れ、同様に、スクリーン平面１０２１の側面１０１１上に投影されたライトフィールドディスプレイ１００１のスクリーン内にある表面が、視認者１０５０に対して仮想スクリーン平面１０２２の前に現れるようにする。このため、ホログラフィック表面１０１６の深度は、極性を反転させ、ディスプレイスクリーン平面１０２１から最も遠いスクリーン外ホログラフィック表面１０１６の場所１１１は、視認者から１０５０最も遠い中継されたホログラフィック表面１０１８の場所１１２に中継される。この深度の反転を説明し、直接投影されたスクリーン外ホログラフィック対象物１０１６の観察者が中継システム１０２Ｂを使用せずに見るであろう、中継されたホログラフィック表面１０１６の同じビューおよび同じ深度プロファイルを観察者１０５０に提示するために、１つのアプローチは、ＵＶライトフィールド座標の極性を反転させるにすることであり、これは、４Ｄライトフィールド機能の２つの角座標であり、各々が反対の勾配を有する、投影された光線１０３６を投影された光線１０１３の中に変換する座標（Ｘ，Ｙ，Ｕ，Ｖである。これは、スクリーン外のホログラフィック投影された表面１０１６を、逆の深度があるスクリーン内のホログラフィック投影された表面１０１４に変換し、これは、中継されたホログラフィック表面１０２０の中に中継される。中継されたホログラフィック表面１０２０は、仮想ディスプレイ平面１０２２に対してスクリーン外にあり、観察者１０５０には、投影された対象物１０１６がディスプレイスクリーン平面１０２１に対して有するのと同じ深度プロファイルを仮想スクリーン平面１０２２に対して有するように見える。投影されたホログラフィック表面１０１４は、ディスプレイスクリーン平面１０２１に対して深度が反転しているように見える。要約すると、仮想スクリーン平面１０２２の観察者１０５０のためにホログラフィック表面１０２０を投影するために、意図された深度プロファイルを有する意図された投影されたホログラフィック表面１０１６は、ディスプレイスクリーン１０２１のために描写され得、その後、ＵＶ角度ライトフィールド座標の各々は、ホログラフィック対象物１０１６からディスプレイスクリーン平面１０２１の反対側に現れる深度反転表面１０１４を生成するように反転され得るが、これは、中継システム１０２Ａまたは１０２Ｂによって、意図された中継されたホログラフィック表面および仮想スクリーン平面１０２２に対する意図された深度プロファイルがある中継されたホログラフィックオブジェクト１０２０の中に中継される。（Ｘ，Ｙ，Ｕ，Ｖ）のための４Ｄライトフィールド座標系は、共有の米国特許公開第ＵＳ２０１９／００６４４３５号、同第ＵＳ２０１８／０３５６５９１号、同第ＵＳ２０１８／０３７２９２６号、および米国特許出願第１６／０６３６７５号に記載されており、これらは、参照により本明細書に組み込まれ、本明細書では繰り返されない。

実施形態において、投影された光の経路１０３６のセットの各々は、ディスプレイスクリーン平面に対して画定された四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標のセットを有し、ならびに中継された光の経路１０２５Ａ、１０２５Ｂのセットの各々は、仮想ディスプレイ平面に対して画定された四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標のセットを有する。上で記載のように、ホログラフィック表面１０１４は、物体１０１４の表面を形成する光が、観察者１０５０によって直接見得る、中継された表面１０２０の意図された分布として中継されるように描写され得る。ホログラフィック表面１０１４を描写する１つの方法は、最初にホログラフィック対象物１０１６を描写することであり、意図された対象物が、中継システム１０２Ａまたは１０２Ｂがない状態で示され、その後、そのＵＶ角座標の極性が反転する。ＵＶ座標のこの反転は、対象物１０１６の代わりにホログラフィック対象物１０１４が投影される結果となり得、これは、ホログラフィック対象物１０２０の意図された場所に中継され得る。ＵＶ極性反転は、図２Ａを参照して以下に要約されるように、補正光学素子で、または図２Ｂおよび図２Ｃを参照して以下に要約されるように、４Ｄライトフィールド座標における調整を使用して行われ得る。

図２Ａは、ＵＶ角度ライトフィールド座標の極性を反転させるように作用する補正光学素子の実施形態を示す。レンズ２０１、２０２の２つの実質的に同一の列は、並んで置かれている。レンズ２０１および２０２の列は、焦点距離ｆを有し、それらの焦点面が、仮想平面２０３で重なり合うように、かつ２１３および２１４などの、仮想平面２０３の反対側にあるレンズが、共通の光軸２０４を共有するように、焦点距離ｆの２倍の間隔で、互いに平行に配向されている。入射する平行光線２１１は、光軸２０４に対し、ＵＺ平面においてはθ、ＶＺ平面においてはφの入射角でレンズ２１３に入射する。光線２１１は、レンズ２１３によって焦点面２０３上に集束され、その後、光線を平行光線２１２の中に屈折させる、レンズ２１４に向かって発散する。平行光線２１２は、ＵＺ平面における光軸２０４に対して－θの逆極性角、およびＶＺ平面における光軸２０４に対して－φの逆極性角で２０を離れ、その結果、平行光線２１１の入射方向に対して逆の方向が生じる。この中継システムは、投影されたホログラフィック表面または中継されたホログラフィック表面のＵＶ座標の極性を、それぞれ反転させるために、図１Ａおよび図１Ｂにおける、投影された光の経路１０３６または中継された光の経路１０２５Ａ、１０２５Ｂにおいて、スクリーン平面１０２１の上に置かれ得る。

実施形態において、ライトフィールドディスプレイ１００１は、図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、第１の中継されたホログラフィック対象物の第１の中継された深度プロファイルが視認者１０５０を対象とした深度プロファイルであるように、投影された光を出力するようにライトフィールドディスプレイ１００１を操作することによって、第１の投影された深度プロファイルと第１の中継された深度プロファイルとの間の差の原因となる命令を受信するように構成されているコントローラ１９０を含み得る。図２Ｂは、Ｖ＝０でのピクセルの行、Ｕ＝０でのピクセルの列、ならびに個々のピクセル２２３および２２４を含む、ＵＶ平面におけるいくつかの照明源ピクセル２２２上に置かれたライトフィールドディスプレイ１００１の導波路２２１の上面図を示す。実施形態において、導波路２２１は、ピクセル２２２からの光が、投影された光の経路１０３６のセットに沿って投影されることを可能にし、ここで、各投影された光の経路１０３６が、四次元（４Ｄ）座標系における位置座標（Ｘ，Ｙ）および角座標（Ｕ，Ｖ）のセットを有する。ＵＶ座標の極性を反転し、図１Ａおよび図１Ｂにおけるホログラフィック対象物１０１６に対して描写されたライトフィールドからホログラフィック対象物１０１４を作成するために、図に示されるようにＵ座標およびＶ座標の極性を交換して、－Ｕおよび＋Ｖ座標のあるピクセル２２４が、＋Ｕおよび－Ｖ座標のあるピクセル２２３と位置を入れ替える。Ｕ，Ｖ＝０，０を除いて、他のすべてのピクセルは、示されているように位置を入れ替え、所定の位置に留まる。

図２Ｃは、導波路２２１として薄いレンズがあるＵＺ平面における図２Ｂに示される実施形態の側面図を示す。Ｖ＝０でのピクセル２２２の行の最小および最大Ｕ座標で配置された２つのピクセルは、入れ替えられる。その結果は、最小Ｕ２３１、および最大Ｕ２３２でのピクセルからの投影された光線の強度および色が、位置が入れ替えられることをもたらす。

図３Ａは、ビームスプリッタ１０１および画像再帰反射体１００６Ａから構成される図１Ａに示される中継システム１０２Ａが、投影された光の経路１０３６のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路１０２６のセットに沿って受信された光を向けるように位置付けられた単一の透過型反射体３０１で構成される、中継システムに置き換えられていることを除いて、図１Ａに示される構成と同様の、ホログラフィックシステムの実施形態を示す。実施形態において、透過型反射体３０１は、透過型反射体３０１の複数の内部反射された表面（以下に記載する図４Ａに４０１、４０２として示される）の間で受信された光の一部を内面的に反射し、第１の方向において仮想スクリーン平面１０２２に向かって中継された光の経路１０２６のセットに沿って光を出力する。透過型反射体３０１の例は、複数の２面コーナー反射体から構成される光学画像化素子である、２面コーナー反射体アレイ（ＤＣＲＡ）であり得、これは、図４Ａに示すように、平面が互いに直交するように配向された、近接して配置された平行ミラー平面の２つの薄層として実現され得る。別の例は、コーナー反射体マイクロミラーアレイである。投影された光線１０３６は、ホログラフィック表面１０１６の表面上の場所１１１で収束し、その後、それらが透過型反射体３０１に近づくにつれて発散し得る。透過型反射体３０１は、発散光線１０３６を内面的に反射し、それらが中継された経路１０２６に沿った光線として３０１の反対側を出て、中継されたホログラフィック表面１０１８の場所１１２に収束するようにする。これは、図４Ａに示されるように、２つの反射のシーケンスを通して透過型反射体３０１内で達成され得る。このようにして、ライトフィールドディスプレイ１０１によって直接投影されたホログラフィック表面１０１６は、中継されたホログラフィック表面１０１８を形成するように中継される。

図４Ａは、ＤＣＲＡ４０１の詳細な構造の実施形態の組み立て図、ならびにＤＣＲＡ４１を通過する光線の経路を示す。実施形態において、ＤＣＲＡは、平行であるが第１の寸法でオフセットされた、間隔の狭い反射平面の２つの層４０６および４０７で構成され、層４０６の反射平面４０１の方向は、第２の寸法としての層４０７の反射平面４０２の方向に直交して配向される。反射表面４０１および４０２は、ミラー表面であり得る。入射光線４０４は、透過型反射体の外部表面（図４Ｂにおいて４３０として示されている）を通過するときに、そのエネルギーの一部を反射された光線４１４の中に反射する。光線４０４は、場所４１０で第１の反射表面４０１上で反転した運動量の１つの成分を有し、その後、第２の反射表面４０２からの点４１１での第２の反射時に反転した運動量の実質的に直交する成分を有する。

図４Ｂは、ＤＣＲＡであり得る、透過型反射体４２１の実施形態の側面図を示し、透過型反射体４２１から距離Ｄに配置される点光源４２２を画像化する。透過型反射体４２１は、ＸＹ平面に平行に整列されている。点光源４２２からの光線４２３の各々は、そのＸおよびＹ運動量成分を透過型反射体４２１によって反転させ、その結果、４２１を出る光線４２４が、透過型反射体４２１から距離Ｄである画像点４２５に収束する。光線４２３の一部は、透過型反射体４２１の外部表面４３０で反射し、反射された光線４３３を作成する。

ここで図３Ｂおよび図３Ｃに目を向けると、ホログラフィック表面を中継するように、２つ以上の中継部がある構成を使用することが可能である。ホログラフィック表面が２回中継される場合、第１の中継部で発生し得るホログラフィック対象物の深度反転は、第２の中継部で元に戻され得る。これは概して、偶数のホログラフィック中継部によって中継される、ホログラフィック表面に当てはまる。図３Ｂは、少なくとも第１のライトフィールドディスプレイ１００１Ａと、少なくとも第１の投影されたホログラフィック表面を最終的な中継場所に一緒に中継する、２つの中継システム１３０および１４０と、から構成されるライトフィールドディスプレイシステムを示す。図３Ｂに示される実施形態において、ホログラフィック表面１２１Ａおよび１２２Ａは、ライトフィールドディスプレイスクリーン平面１０２１Ａの周りに投影され、深度反転なしで、仮想ディスプレイ平面１０２２Ｂの周りの最終中継された場所１２１Ｃおよび１２２Ｃに中継される。また、図３Ｂに示されたのは、画像表面１２３Ａを投影し得る、任意選択の第２のライトフィールドディスプレイ１００１Ｂである。第２のライトフィールドディスプレイ１００１Ｂの代わりに、表面１２３Ａは、実世界の対象物の表面であり得、その画像は、ビームスプリッタ１０１によってホログラフィック表面１２１Ａおよび１２２Ａと複合され、深度反転なしに、一対の中継システム１３０および１４０によって画像位置１２３Ｃに中継される。ホログラフィック表面および実世界の対象物の画像は、複合され、新しい中継された場所に一緒に中継され、ホログラフィック表面および実世界の対象物を物理的なディスプレイ平面なしで一緒に表示されることが可能になる。

図３Ｂにおいて、中継システム１３０および１４０の両方は、それぞれ、透過型反射体３０１Ａおよび３０１Ｂを含むが、これらの中継部のいずれか１つは、図１Ａに示される中継部１０２Ａのような、ビームスプリッタおよび再帰反射体から構成され得る。ホログラフィック表面１２１Ａおよび１２２Ａは、ライトフィールドディスプレイ１００１Ａからの投影された光の経路１３１Ａおよび１３２Ａのセットに沿った光で形成され、投影された光の経路のセットに沿った光の一部は、ビームスプリッタ１０１を直接透過される。ビームスプリッタは、本開示で開示される任意のビームスプリッタであり得る。投影された光の経路１３１Ａおよび１３２Ａのセットに沿った投影された光は、第１の仮想スクリーン平面１０２２Ａの周りに、それぞれ、深度反転された第１および第２の中継されたホログラフィック表面１２１Ｂおよび１２２Ｂを形成する、第１の中継された光の経路１３１Ｂおよび１３２Ｂのセットに沿って第１の中継システム１３０によって中継される。第１の中継された光の経路１３１Ｂおよび１３２Ｂのセットに沿った光は、第２の中継された光の経路１３１Ｃおよび１３２Ｃのセットに沿って第２の中継システム１４０によって中継され、これらは、新しい仮想スクリーン平面１０２２Ｂの周りに、深度反転されていない、第３および第４の関連するホログラフィック表面１２１Ｃおよび１２２Ｃを形成する。中継されたホログラフィック対象物１２１Ｃおよび１２２Ｃは、それぞれ、元の投影された表面１２１Ａおよび１２２Ａの深度プロファイルと同じ、スクリーン平面１０２２Ｂに対する深度プロファイルを有するべきである。

画像表面１２３Ａは、実世界の対象物の表面、またはライトフィールドディスプレイ１００１Ｂのスクリーン平面１０２１Ｂに対して深度プロファイルがある任意選択の第２のライトフィールドディスプレイ１００１Ｂによって投影されたホログラフィック表面のいずれかである。表面１２３Ａからの入力経路１３３Ｙに沿った光の一部は、ビームスプリッタ１０１によって投影された光の経路１３３Ａの中に反射され、他の部分は、透過経路１３３Ｚのセットに沿ってビームスプリッタ１０１を通過する。中継システム１３０の透過型反射体３０１Ａは、反射表面４３０を有し、投影された経路１３３Ａに沿った入射光の一部が、光の経路１４３Ａの中に反射する（および、これは、投影された経路１３１Ａならびに１３２Ａに沿った光にも当てはまるが、これは、図３Ｂには示されていない）。対象物１２３Ａからの投影された経路１３３Ａに沿った光の一部は、第１の中継システム１３０によって、第１の中継された光の経路１３１Ｂ、１３２Ｂ、および１３３Ｂのセットの中継された光の経路１３３Ｂに中継される。光の経路１３３Ｂは、深度反転画像１２３Ｂを形成する。中継された光の経路１３３Ｂに沿った光の一部は、反射された経路１４３Ｂに沿って中継システム１４０の透過型反射体３０１Ｂの表面から反射する（これは、中継された光の経路１３１Ｂおよび１３２Ｂに沿った入射光にも当てはまるが、透過型反射体３０１Ｂ表面からのこれらの反射は、図３Ｂには示されていない）。中継された光の経路１３３Ｂに沿った光の他の部分は、第２の中継システム１４０によって、第２の中継された光の経路１２１Ｃ、１３２Ｃ、および１３３Ｃのセットの中継された光の経路１３３Ｃに再度中継される。中継された光の経路１３３Ｃは、実世界の対象物１２３Ａの画像である、深度反転されていない中継された表面１２３Ｃを形成するか、または中継されたホログラフィック表面１２３Ａを形成し、ここで、中継された表面１２３Ｃは、ディスプレイスクリーン平面１０２１Ｂに関して、元の投影されたホログラフィック表面１２３Ａが有するのと同じ深度プロファイルを観察者１０５０に対して有する。ディスプレイスクリーン平面１０２１Ｂから中継される仮想スクリーン平面は、仮想スクリーン平面１０２２Ｃである。第１の観察者１０５０は、２つの中継されたホログラフィック表面１２１Ｃならびに１２２Ｃ、および実世界の表面１２３Ａのホログラフィック画像１２３Ｃ、または３つの中継されたホログラフィック対象物１２１Ｃ、１２２Ｃ、ならびに１２３Ｃのいずれかを見る。図３Ｂに示される構成において、第２のライトフィールドディスプレイ１００１Ｂが配置されたビームスプリッタ１０１を使用することによって、２つのライトフィールドディスプレイからのホログラフィックコンテンツは、深度反転なしに、第２の仮想スクリーン１０２２Ｂの周りの同じ空間に重ね合わされ得、個々のライトフィールドディスプレイ１００１Ａまたは１００１Ｂのいずれかの深度範囲を超えるホログラフィック対象物を表示するための深度範囲の増加を可能にする。各ディスプレイ１００１Ａおよび１００１Ｂは、それぞれ、対応するディスプレイスクリーン平面１０２１Ａおよび１０２１Ｂの近傍におけるホログラフィック対象物体積においてホログラフィック対象物を生成し得ることに留意されたい。これらのホログラフィック対象物体積は、ディスプレイスクリーン１０２１Ａに対応する仮想スクリーン平面１０２２Ｂ、およびディスプレイスクリーン１０２１Ｂに対応する仮想スクリーン平面１０２２Ｃに中継される。仮想スクリーン平面１０２２Ｂと仮想スクリーン平面１０２２Ｃとの間の分離の量は、ディスプレイ１００１Ａと透過型反射体３０１Ａとの間の第１の距離と、ディスプレイ１００１Ｂと透過型反射体３０１Ａとの間の第２の距離との差に依存する。これらの距離が同じである場合、その後、仮想スクリーン平面１０２２Ｂおよび１０２２Ｃは、重なり合う。また、ビームスプリッタ１０１からのライトフィールドディスプレイ１００１Ａまたは１００１Ｂのいずれかの近接性は、調整され得るので、仮想スクリーン平面１０２２Ｂおよび１０２２Ｃの近傍の中継されたホログラフィック対象物体積は、所与の用途に合わせて同調可能な、ホログラフィック対象物を表示するために、１つの大きい、または２つのより小さいが、分離された領域を含み得ることに留意されたい。中継されたホログラフィック対象物体積が重なり合う場合において、個々のディスプレイのいずれかのホログラフィック対象物体積よりも大きい複合中継されたホログラフィック対象物体積は、達成され得る。同様に、ホログラフィック表面１２３Ａの代わりに実世界表面１２３Ａが使用される場合、実世界対象物１２３Ａからのホログラフィック画像１２３Ｃとの中継されたホログラフィック対象物１２１Ｃおよび１２２Ｃの相対的位置は、任意の用途に合わせて調整およびカスタマイズされ得る。スクリーン平面１０２２Ｂとスクリーン平面１０２２Ｃとの間の可変分離についてのこの考察は、１３０など、１つの中継部のみが使用される場合にも、適用されることができることに留意されたい。

図３Ｃは、図３Ｂに示されるのと同じ構成を示すが、反射された経路１４１Ｂ、１４２Ｂ、および１４３Ｂのセットに沿って第２の中継システム１４０の第２の透過型反射体３０１Ｂから反射する光は、第２の観察者１０５１によって受信されることが示される。図３Ｂの番号付けは、図３Ｃに適用される。深度反転された中継されたホログラフィック対象物１２１Ｂおよび１２２Ｂからの第１の中継された光の経路１３１Ｂおよび１３２Ｂのセットに沿った光は、それぞれ、反射された光の経路１４１Ｂおよび１４２Ｂに反射され、実施形態において、平面１３７に置かれた補正光学素子を通過し得る。補正光学素子は、図２Ａに示されるものと同様であり得、角度ライトフィールド座標ｕおよびｖの極性を反転するように作用し、その結果、第２の観察者１０５１は、ライトフィールドディスプレイ１００１Ａのディスプレイ平面１０２１に対する、それぞれ、元の投影された表面１２１Ａおよび１２２Ａの深度プロファイルとして、平面１３７に対する同じ深度プロファイルで中継されたホログラフィック表面１２１Ｃおよび１２２Ｃを知覚する。同様の方法で、ディスプレイ１００１Ｂによって投影されたホログラフィック表面、または実世界対象物の表面であり得る、対象物１２３Ａは、深度反転画像１２３Ｂを形成する中継された光の経路１３３Ｂに沿って中継システム１３０によって中継される、および透過型反射体３０１Ｂの表面４３０によって反射され、反射された経路１４３Ｂに沿って光の中に入る、光線を生成する。まさに記載された１３７で置かれた任意選択の補正光学素子はまた、第２の観察者１０５１が、表面１２３Ａの深度プロファイルと同じ深度プロファイルがある中継された画像１２３Ｃを見得るように、深度を反転得る。このようにして、観測者１０５０および１０５１は、同じ場所で同じホログラフィック画像を見るであろう。

前述のように、第１の観測者１０５０が深度補正された中継されたホログラフィック画像１２１Ｃ、１２２Ｃ、および１２３Ｃを見る場合、その後、第２の観測者１０５１に向かう途中で平面１３７に接近する経路１４１Ｂ、１４２Ｂ、および１４３Ｂに沿った対応する光は、深度反転画像１２１Ｂ、１２２Ｂ、および１２３Ｂのものになる。平面１３７で補正光学系を配置する代わりに、第３の中継システム（図示せず）を代わりに使用して、これらの深度反転画像１２１Ｂ、１２２Ｂ、および１２３Ｂの深度を反転させることが可能である。この方法の１つの欠点は、追加の中継部（図示せず）で、中継された画像の第２の観察者１０５１（追加の中継部からの光を受信するために異なる位置に配置され、図示せず）が、第１の観察者１０５０によって知覚されたホログラフィック画像１２１Ｃ、１２２Ｃ、および１２３Ｃと同じ場所で、これらの中継された画像を見ないという事実である。

ライトフィールドディスプレイ平面の周りにホログラフィック対象物体積を中継するように、他の集束光学素子、焦点ぼけ光学素子、ミラー表面、またはこれらの任意の複合を使用することが可能である。図４Ｃは、深度反転なしにホログラフィック対象物体積を中継するために、再帰反射体の代わりに湾曲されたミラーを集束素子として使用する実施形態を示す。図４Ｃは、表面が光軸４５３上にある、ビームスプリッタ４６２および凹面ミラー４５２の両方を備えるホログラフィック中継システム４６０を使用して画像化されている三角形の表面の正投影図を示している。実施形態において、凹面ミラー４５２は、球形、放物線、またはいくつかの他の形状であり得る。ビームスプリッタ４６２は、本明細書に記載の任意のビームスプリッタであり得る。三角形の表面４６１は、水平の光軸４５３に直交する、垂直軸４５４上に置かれる。４５１での、ミラーの曲率中心Ｃは、ビームスプリッタから距離Ｄ１離れている。点Ｃ´４４１はまた、垂直光軸４５４上で、ビームスプリッタから同じ距離Ｄ１離れている。投影された光の経路４６５のセットに沿って点Ｃ´４４１を離れる光の一部は、ビームスプリッタ４６２から、ミラー４５２に入射する反射された光の経路４６６のセットに沿って光線の中に反射する。凹面ミラー４５２およびビームスプリッタ４６２は、ビームスプリッタ４６２から凹面ミラー４５２に向かって反射された光４６６の一部が反射され、反射された光の経路４６６のセットと実質的に反対の戻り方向に沿って延在する、中継された光の経路４６７のセットに沿ってビームスプリッタ４６２を通って凹面ミラー４５２から集束されるように整列される。中継された経路４６７に沿った光は、点Ｃ４５１を通って仮想スクリーン平面４６９に向かって中継され得る。表面４６１は、実際の表面、またはＬＦディスプレイ４６３によって投影されたホログラフィック表面であり得る。同様に、表面４６１からの投影された経路４７１に沿った光線は、ビームスプリッタ４６２から、凹面ミラー４５２から反射する反射された光の経路４７２に反射し、戻り光４７３の一部は、ビームスプリッタ４６２を通って、観察者４５０によって見られる表面４６１の中継された画像４５７の形成に寄与するように収束する中継された光の経路４７４に沿って、通過する。任意選択の光学層４６４は、偏光制御光学系、レンズ素子、回折光学系、屈折光学系などを含み得る。一実施形態において、図３Ａについて上で記載したように、光学層４６４は、直線偏光を円偏光に、またはその逆に変換し得る、４分の１波長リターダである。偏光ビームスプリッタ４６２が使用される場合、反射された光の経路４７２上でビームスプリッタ４６２を離れる光は、第１の状態で直線偏光される。反射された光の経路４７２に沿った光線は、直線偏光の第１の状態から、ミラー４５２によって反射時に反対の円偏光に変換される円偏光に変換され得、さらに、４分の１波長リターダ４６４によって、第１の状態に直交する直線偏光の第２の状態に変換され得る。その結果は、偏光ビームスプリッタ４６２に接近する光線４７３が、偏光ビームスプリッタ４６２を離れる反射された光の経路４７２に沿った光線と比較して反対の線形偏光を有し、これらの光線が、ビームスプリッタ４６２を通過し、偏向されるのではなく、視認者４５０によって見られる中継された画像４５７の画像化に寄与する結果をもたらす。図４Ｃにおいて示される構成において、ＬＦディスプレイ４６３のディスプレイ表面と同じであり得る、ディスプレイスクリーン平面４６８の周りにＬＦディスプレイ４６３によって投影されたホログラフィック表面は、観察者４５０が見ることができる仮想スクリーン平面４６９の周りに中継される。

実施形態において、点Ｃ´４４１の近隣の表面は、点Ｃ４５１の近隣に中継される。この光学システムの別の特徴は、点Ｃ´４４１よりもビームスプリッタ４６２に近い対象物が、拡大して、ビームスプリッタから点Ｃ４５１より遠い位置に画像化され、点Ｃ´４４１よりもビームスプリッタ４６２から遠い物体が、縮小され、ビームスプリッタからの点Ｃ４５１よりも近い位置に画像化される。これは、点Ｃ´４４１の近隣において生成されたホログラフィック対象物の深度順序が、点Ｃ４５１に中継されるときに、尊重されることを意味する。点Ｃ´４４１の近隣の対象物の拡大または縮小は、ミラー４５２の曲率半径を増加させること、および／または投影されたホログラフィック対象物の深度範囲をミラーの４５２の曲率半径に対して点Ｃ´４４１の周りで小さくすることによって低減され得る。図４Ｂに示される例は、球面ミラーを示しているが、放物線形状の凹面ミラー、さらには視認者４５０からミラーの反対側の、ミラーの後ろに（図４Ｃにおけるミラー４５２の右側に）収束点がある画像の投影のために球形または放物線であり得る、凸面ミラーを含む、異なる構成のミラーを使用して画像化を実行することが可能である。

いくつかの実施形態において、図４Ｃに示されるミラー４５２の集束機能は、レンズ、ミラー、またはこれらの素子のいくつかの複合などの、１つ以上の光学素子で置き換えられ得る。図４Ｅに示される一実施形態において、中継システム４６０は、ビームスプリッタ、レンズ４４４および任意選択のレンズ４４５を含む１つ以上のレンズ、ならびにビームスプリッタ４６２からの１つ以上のレンズの反対側にある反射体４４２を備える中継システム４７０によって置き換えられ得る。反射体は、光軸４５３に直交され得る。１つ以上のレンズの光軸は、光軸４５３と実質的に整列され得る。この場合、ビームスプリッタ４６２から反射体４４２に向かって反射するホログラフィック対象物４６１からの光線は、各々１つ以上のレンズを通過し、１つ以上のレンズが、集束機能を提供する。一実施形態において、平面反射体は、使用され、少なくとも１つのレンズ４４４またはレンズ４４５の焦点面は、平面反射体４４２の焦点で配置される。別の実施形態において、反射体４４２は、湾曲される。別の実施形態において、１つ以上のレンズ４４４、４４５は、はるかに小さいレンズのアレイで置き換えられる。

別の実施形態において、中継システム４６０全体は、１つ以上のレンズで形成された中継部で置き換えられ得る。図４Ｆは、ライトフィールドディスプレイ４６３のスクリーン平面４６８の周りのホログラフィック表面４３７を中継されたホログラフィック表面４３８に中継する、１つ以上のレンズを備えるレンズ中継システム４８０が中継システム４６０に置き換わる実施形態を示す。レンズ４４６および任意選択のレンズ４４７を含む１つ以上のレンズは、光軸４５４に沿って、ディスプレイ表面４６８の法線と実質的に整列され得る、共通の光軸を有し得る。１つ以上のレンズは、ディスプレイスクリーン平面４６８の周りの領域を、光軸に近いがライトフィールドディスプレイ４６３から１つ以上のレンズの反対側にある仮想スクリーン平面４３５に光学的に中継する、集束機能を実行し得る。レンズのある光学システムはまた、図４Ｄに示される構成について上で記載したのとほとんど同じように、焦点、およびディスプレイスクリーン平面４６８の近隣におけるライトフィールドディスプレイ４６３によって投影されるホログラフィック対象物の拡大または縮小を含み得る。

図４Ｄは、曲面凹面ミラー４８２およびビームスプリッタ４８５を備えるホログラフィック中継システムを使用してホログラフィック表面４８９に中継されているホログラフィック表面４８８の正射影図であり、ホログラフィック表面が、光軸４８３からオフセットされている。点４８１は、球形、放物線、または他の何らかの形状であり得る、ミラーの焦点である。描かれるように、表面４８８は、ライトフィールドディスプレイ４９７から投影されたホログラフィック表面であるが、ここで記載される画像化は、表面４８８が実際の表面である場合にも機能する。光の経路４９０Ｃおよび４９２Ｃは、ライトフィールドディスプレイ４９７から異なる角度で投影され、表面４８８の別の頂点を形成するように収束することができる。投影された経路４９０Ｃおよび４９２Ｃに沿ったこれらの光は、ビームスプリッタ４８５から反射し（ビームスプリッタを直接通過することによるいくらかの損失を伴うが、図示せず）、反射された光の経路４９０Ｄおよび４９２Ｄに沿った光線になり、その後、ミラー４８２の表面で反射して、中継された経路４９０Ｅおよび４９２Ｅ上で光線になり、ビームスプリッタを通過し（いくらかの損失を伴うが、図示せず）、画像４８９の１つの頂点で再び収束し、画像４８９を形成するのを助ける。経路４９１Ｃおよび４９３Ｃに沿った光線は、ライトフィールドディスプレイ４９７から異なる角度で投影され、表面４８８の１つの頂点を形成するように集束する。４９１Ｃおよび４９３Ｃに沿ったこれらの光線は、ビームスプリッタ４８５から反射し（ビームスプリッタを直接通過することによるいくらかの損失を伴うが、図示せず）、反射された経路４９１Ｄおよび４９３Ｄに沿った光線になり、その後、ミラー４８２の表面から反射して、中継された経路４９１Ｅおよび４９３Ｅ上で光線になり、ビームスプリッタを通過し（いくらかの損失を伴うが、図示せず）、画像４８９の１つの頂点で再び収束し、画像４８９を形成するのを助ける。投影された経路４９２Ｃおよび４９３Ｃに沿った光線は、ビームスプリッタからの反射された経路４９２Ｄおよび４９３Ｄに沿った光線として反射し、湾曲されたミラー４８２の焦点４８１を通過し、光軸に平行な、中継された経路４９２Ｅおよび４９３Ｅに沿って光線に変わる。投影された経路４９０Ｃおよび４９１Ｃに沿った光線は、それぞれ、反射４９０Ｄおよび４９１Ｄに沿った光線としてビームスプリッタから反射し、湾曲されたミラー４８２から反射する前に光軸に平行であるため、中継された経路４９０Ｅおよび４９１Ｅに沿ったそれらの反射された光線は、それぞれ、湾曲されたミラー４８２の焦点４８１を通過する。図４Ｄに示される構成において、ＬＦディスプレイ４９７のディスプレイ表面と同じであり得る、スクリーン平面４９８の周りにＬＦディスプレイ４９７によって投影されたホログラフィック表面は、観察者４５０によって見ることが可能な、仮想スクリーン平面４６９の周りに投影されるように中継される。

実施形態において、図４Ｄの投影された経路４９０Ｃおよび４９１Ｃに沿った光線は、ライトフィールドディスプレイ４９７の表面に垂直で、単一の角度で、または同等に、ライトフィールド角座標の単一の値で投影され、ｕ＝０に割り当てられる（ｕは、図面の平面内にあり、直交角度ライトフィールド座標ｖは、図４Ｄを参照して考察されていないが、同様のコメントが、ｖに対して適用する）。これらの光線は、ビームスプリッタ４８５によって反射された経路４９０Ｄおよび４９１Ｄに沿った光線の中に反射され、その後、ミラーから、中継された経路４９０Ｅおよび４９１Ｅに沿った光線の中に反射される。観察者４５０に見える、これら２つの光線は、仮想スクリーン平面４９６に平行な線４９５に対して法線４９６で異なる角度θ_１およびθ_２を作り、ひいては中継されたホログラフィック表面４８９の画像化に、ライトフィールド角座標ｕの２つの異なる値を寄与する。換言すれば、両方の光線は、ライトフィールドディスプレイ４９７によって投影されるようにライトフィールド角座標ｕ＝０の単一の値を有するにもかかわらず、それらは、中継されたホログラフィック表面４８９で異なる値のｕを有し、このｕ値（または同等の角度）は、ミラーの焦点４８１に対する対象物の位置に部分的に依存している。また、ライトフィールドディスプレイ４９７からライトフィールド角座標（ｕ１およびｕ２）で投影された、投影された経路４９２Ｃおよび４９３Ｃに沿った２つの光線は、ビームスプリッタおよびミラーシステムから反射して、中継された経路４９２Ｅおよび４９３Ｅに沿った光線になり、観察者から見て、この仮想スクリーン平面４６９で同じライトフィールド座標ｕ＝０を有するように、両方とも互いに平行であり、仮想スクリーン平面４６９の法線４９６に平行である。換言すれば、ホログラフィック表面４８８の角度ライトフィールド座標は、中継されたホログラフィック表面４８９を形成する際に、ビームスプリッタ４８５および湾曲されたミラー４８２を備えるホログラフィック中継システム４６０によって再配置される。これを補正するために、ライトフィールドディスプレイ４９７のスクリーン平面４９８を離れる角度ライトフィールド座標は、中継された仮想スクリーン平面４６９を離れる所望のライトフィールド角座標を達成するように補償された方法において配置され得る。別のおそらく望ましくない効果は、ライトフィールドディスプレイ表面４９８の法線、通常はライトフィールド角座標ｕ＝０が、ライトフィールドディスプレイ表面４９８から投影された光線の対称軸をしばしば画定することである。ライトフィールドディスプレイ表面４９８からの対称軸を画定する、ライトフィールドディスプレイ４９７からｕ＝０で生成された光線は、特に、中継されたホログラフィック画像が光軸４８３から著しくオフセットされている場合、有意な値のｕ（すなわち、仮想スクリーン平面４６９に対する法線４９６との角度θは、変化し得る）で、仮想スクリーン平面４６９に中継され得る。これにより、視野が変更される可能性がある。概して、図４Ｄに示される光中継システムによって中継されるホログラフィック表面の視野変化を最小化するために、ライトフィールドディスプレイ４９７は、４８８などのホログラフィック表面が、光軸４８３に対して可能な限り近い位置４８９に中継され得るように、中央に配置され得る。いくつかの実施形態において、図４Ｄに示されるミラー４８２の集束機能は、レンズ、ミラー、またはこれらの素子のいくつかの複合などの１つ以上の光学素子で置き換えられ得る。一実施形態において、ミラー４８２は、図４Ｃに関して上で考察されたように、図４Ｅに示されるレンズ４４４および反射体４４２によって置き換えられ得る。別の実施形態において、中継システム４６０全体は、図４Ｃに関して上で考察されたように、図４Ｆに示されるレンズ中継システム４８０などの１つ以上のレンズで形成される中継部で置き換えられ得る。

図５Ａは、ライトフィールドディスプレイ、およびライトフィールドディスプレイスクリーン平面１０２１のいずれかの側に第１の場所で投影され、第２の場所にある仮想ディスプレイスクリーン１０２２のいずれかの側にあり、第２の観察者１０５０によって見られる２つの中継されたホログラフィック表面に、第１の観察者１０４８に見られる２つのホログラフィック対象物を中継する理想的なホログラフィック対象物中継システム１０３の正射影図を示す。ライトフィールドディスプレイ１００１は、ライトフィールドディスプレイスクリーン平面１０２１の前１０１０に表面１０１５Ｚを形成するに役立つ、投影された光の経路１０３０Ｚに沿った光線、およびスクリーン平面１０２１の後ろ１０１１に対象物１０１６Ａを形成するのに役立つ投影された光の経路１０３６Ｚに沿った光線を含む、投影された光の経路のセットに沿って光を出力し得る。光の経路１０３５は、ライトフィールドディスプレイ表面１０２１で発生する光線１０３６Ｚの追跡された経路であり、この例において、これは、ディスプレイスクリーン平面と併置されている。理想的な状況下では、仮想スクリーン平面１０２２のいずれかの側にある中継されたホログラフィック対象物１０１７Ａおよび１０１７Ｂは、中継システム１０３がない場合において、直接的に投影されたホログラフィック対象物１０１５Ｚおよび１０１６Ｚが観察者１０４８に見えるのとまったく同じように観察者１０５０に見える。換言すれば、ＬＦディスプレイ１００１および中継システム１０３は、中継されたホログラフィック表面１０１７Ａおよび１０１８Ａをそれぞれ形成する中継された経路１０３２Ａおよび１０２８Ａに沿った光線が、直接的に投影されたホログラフィック表面１０１５Ｚおよび１０１６Ｚをそれぞれ形成する投影された経路１０３０Ｚおよび１０３６Ｚに沿った光線が、中継システム１０３がない場合に観察者１０４８に到達するのと同じ方法で観察者１０５０に到達するように、構成される必要がある。図１Ａ、図１Ｂおよび図３Ａ、ならびに以下の考察から、中継システム１０３の実際の実装を使用して中継されたホログラフィック対象物１０３２Ａおよび１０２８Ａを生成すること、投影された対象物１０１５Ｚおよび１０１６Ｚの場所、深度プロファイル、および拡大は、図５Ａに示されるそれらの場所から調整さるべきであり得、ライトフィールド角座標は、これらの元の投影されたホログラフィック対象物１０１５Ｚおよび１０１６Ｚのそれぞれについて再配置されるべきであり得る。

図５Ｂは、図１Ａのホログラフィックディスプレイシステムと同様のホログラフィックディスプレイシステムの実施形態を示す。図５Ｂのホログラフィックディスプレイシステムは、第１のディスプレイ１００１を含み、これは、投影された光の経路１０３０Ａおよび１０３６Ａのセットに沿って光を投影して、ディスプレイスクリーン平面１０２１に対して、それぞれ第１および第２の深度プロファイルを有する、少なくとも第１および第２のホログラフィック表面１０１５Ａおよび１０１６Ａを形成するように構成されているライトフィールドディスプレイであり得る。ホログラフィックディスプレイシステムはまた、ライトフィールドディスプレイ１００１から投影された光の経路１０３０Ａおよび１０３６Ａのセットに沿って光を受信し、中継された光の経路１０３２Ａおよび１０２８Ａのセットに沿って受信された光を中継するように位置付けられた中継システム１０４を含み、第１および第２の投影されたホログラフィック表面１０１５Ａおよび１０１６Ａが、仮想スクリーン平面１０２２に対してそれぞれ第１および第２の中継された深度プロファイルを有する、第１および第２の中継されたホログラフィック表面１０１７Ａおよび１０１８Ａを形成する中継された場所に中継される。

図５Ｂは、ビームスプリッタ１００５および画像再帰反射体１００６Ａを備えるホログラフィック中継システム１０４を示す。ライトフィールドディスプレイ１００１は、図１Ａ、図１Ｂ、図３Ａ、および図５Ａに関して上で考察されたライトフィールドディスプレイ１００１と同様であり得る。ライトフィールドディスプレイ１００１は、スクリーン平面１０２１の視認者側１０１０にスクリーン外ホログラフィック表面１０１６Ａを投影し、スクリーン平面１０２１のディスプレイ側１０１１にスクリーン内ホログラフィック表面１０１５Ａを投影する。実施形態において、ライトフィールドディスプレイ１００１は、表面１０１６Ａを形成するのに役立つ投影された光の経路１０３６Ａに沿った光線、およびスクリーン内表面１０１５Ａを形成するのに役立つ投影された光の経路１０３０Ａに沿った光線を含む投影された光の経路のセットに沿って光を出力し得る（経路１０３３は、物理的な光線を表さない、光線追跡線である）。投影された光の経路１０３０Ａおよび１０３６Ａのセットの各々は、ライトフィールドディスプレイによって画定された四次元（４Ｄ）座標系における、位置座標（Ｘ，Ｙ）および角座標（Ｕ，Ｖ）のセットを有する。これらの光線は、ビームスプリッタ１００５に近づくにつれて、発散し得る。この入射光の一部は、ビームスプリッタ１００５によって、入射光１０３６Ａからの経路１０３７Ａおよび入射光１０３０Ａからの経路１０３１Ａを含む反射された光の経路のセットに沿って画像再帰反射体１００６Ａに向かって反射される一方、ビームスプリッタによって反射されない残りの光１０３４は、透過光の経路１０３４のセットに沿ってビームスプリッタを通過し、失われる可能性があり、中継されたホログラフィック表面１０１７Ａおよび１０１７Ｂの画像化に寄与しない。再帰反射体１００６Ａは、コーナー反射体などの、個々の反射体の微細な配列を含み得る。再帰反射体１００６Ａは、入射光の経路１０３７Ａ、１０３１Ａの各光線を、有意な空間オフセットなしに、接近方向とは実質的に反対の方向において反転させるように作用する。反射された光の経路１０３７Ａに沿った光線は、ビームスプリッタ１００５から反射すると方向を反転し、それらの接近角度を再帰反射体１００６Ａへ実質的に再追跡し、それらの強度の一部は、中継された光の経路１０２８Ａに沿ってビームスプリッタ１００５を通過し、ホログラフィック表面の場所１０１８Ａに収束する。このようにして、ライトフィールドディスプレイ１００１によって直接的に投影されたホログラフィック表面１０１６Ａは、中継されたホログラフィック表面１０１８Ａを形成するように中継される。同様に、光の経路１０３１Ａに沿った光線は、ビームスプリッタ１００５に当たると方向を反転し、それらのアプローチ経路を再帰反射体１００６Ａへ再追跡し、それらの強度の一部は、中継された光の経路１０３２Ａに沿ってビームスプリッタを通過し、収束してホログラフィック表面１０１７Ａを形成する。このようにして、ライトフィールドディスプレイ１００１によって直接的に投影されたホログラフィック表面１０１５Ａは、ホログラフィック表面１０１７Ａを形成するように中継される。中継された光の経路１０２８Ａおよび１０３２Ａは、ディスプレイ１００１からビームスプリッタ１００５への投影された光の経路のセットから始まり、その後、ビームスプリッタ１００５から再帰反射体１００６Ａへの反射された光の経路のセットを通って発生した中継された光の経路のセットを構成する。実施形態において、中継された光の経路のセットの各々は、中継システム１０４によって画定されるような四次元（４Ｄ）座標系における、位置座標（Ｘ，Ｙ）および角座標（Ｕ，Ｖ）のセットを有する。ライトフィールドディスプレイ１００１によってスクリーン外表面１０１６Ａよりも深い深度で投影される、スクリーン内表面１０１５Ａは、１０１６Ａから中継される表面１０１８Ａよりも視認者１０５０に近い、表面１０１７Ａとして中継される。換言すれば、ライトフィールドディスプレイによって投影されたホログラフィック表面１０１５Ａおよび１０１６Ａの深度プロファイルは、ホログラフィック中継システム１０４によって反転される。ホログラフィック表面１０１６Ａとビームスプリッタ１００５との間の垂直距離Ｄ１は、対応する中継されたホログラフィック表面１０１８Ａとビームスプリッタ１００５との間の水平距離と実質的に同じである。同様に、ホログラフィック表面１０１５Ａとビームスプリッタ１００５との間の垂直距離Ｄ２は、中継された表面１０１７Ａとビームスプリッタ１００５との間の水平距離Ｄ２と実質的に同じである。図１Ｂにおいて示される任意選択の光学素子１０４１Ａに関して考察されたように、光学素子１０４１Ａはまた、任意選択の光学素子である。この１０４１Ａは、経路１０３１Ａまたは１０３７Ａに沿った光線の大部分が、ビームスプリッタ１００５を出る光線とは反対の線形偏光でビームスプリッタ１００５に戻る結果となり得る、４分の１波長リターダであり得、その後、これらの光線の大部分は、ビームスプリッタ１００５によって偏向されてディスプレイ１００１に向けられるのではなく、視認者１０５０に向けられる。また、ホログラフィック表面１０１６Ａからの投影された光の経路１０３６Ａの経路１０４２Ａに沿った光線は、ディスプレイスクリーン平面１０２１に垂直なライトフィールドディスプレイから投影され、通常、角度ライトフィールド座標値（ｕ＝，ｖ）＝（０，０）に割り当てられる。この光線は、中継されたホログラフィック表面１０１８Ａを形成するのに役立つ、中継された経路１０４２Ｂに沿って光線を生成する。観察者１０５０の場合、光線１０４２Ｂは、仮想ディスプレイ平面１０２２に垂直に投影され、観察者１０５０に対して、ライトフィールド角座標（ｕ，ｖ）＝（０，０）のある光線として知覚される。さらに一般化するために、光中継システム１０３は、ライトフィールド角座標の必要な再配置にもかかわらず、中継された後でも、ライトフィールド座標（ｕ，ｖ）＝（０，０）で光線をその値に維持し、これは、図５Ｂにおいて示される再帰反射体構成で深度を反転させるように、図２Ｂにおいて示される。代替的に、補正光学素子は、深度を反転するように、図５Ｂのホログラフィックディスプレイシステムにおいて含まれ得る。実施形態において、図２Ａにおいて示される補正光学素子２０は、中継された光の経路１０２８Ａおよび１０３２Ａのセットに配列され得、補正光学素子２０は、補正光学素子２０を通して第１および第２の中継されたホログラフィック表面１０１７Ａ、１０１８Ａを知覚する視認者が、第１および第２のホログラフィック表面１０１５Ａ、１０１６Ａの深度順序と同じである修正深度順序を知覚するように、中継された光の経路のセットの各々の角座標（Ｕ，Ｖ）の極性を反転するように構成されている。実施形態において、補正光学素子２０は、仮想ディスプレイ平面に配列され得る。別の実施形態において、補正光学素子２０は、投影された光の経路１０３０Ａ、１０３６Ａのセットに配列され、中継システム１０４に光学的に先行し得、補正光学素子２０は、第１および第２のホログラフィック表面１０１５Ａおよび１０１６Ａが事前補正された深度順序を有するように、投影された光の経路１０３０Ａ、１０３６Ａのセットの各々の角座標（Ｕ，Ｖ）の極性を反転するように構成され得る。実施形態において、補正光学素子２０は、ディスプレイスクリーン平面に配列され得る。

図５Ｃは、ライトフィールドディスプレイ１００１および図４Ｃおよび図４Ｄに関して上で考察された中継システム４６０と同様の中継システム１０５を示す。実施形態において、ホログラフィック対象物体積中継部１０５は、発散光をホログラフィック表面から凹面反射ミラー１００７Ａに向け直すように使用されるビームスプリッタを備え、この発散光を中継されたホログラフィック表面の中に再集束させる。図５Ｂにおける再帰反射体１００６Ａは、図５Ｃにおける凹面反射ミラー１００７Ａに置き換えられている。実施形態における、図５Ｃに示されるセットアップにおいて、ミラーは、ディスプレイスクリーン平面１０２１とミラーの表面との間の光の経路長にほぼ等しい曲率半径を有する球面ミラーであり得、図４Ｃにおけるスクリーン平面４６８で、またはその近くに配置されている、図４Ｄにおけるミラー曲率の中心Ｃ´４４１と同質である。同じホログラフィック表面１０１５Ａおよび１０１６Ａは、投影された光の経路１０３０Ａ、１０３６Ａのセットに沿って、図５Ｂにおいて示されるように、ライトフィールドディスプレイ１００１によって投影される。投影された光の経路１０３０Ａおよび１０３６Ａのセットは、各投影された光の経路がディスプレイスクリーン平面１０２１に関して画定された第１の４Ｄ座標系における位置座標（Ｘ，Ｙ）および角座標（Ｕ，Ｖ）のセットを有するように、ライトフィールドディスプレイ１００１によって画定される第１の四次元（４Ｄ）機能に従って決定されると見なされ得る。ホログラフィック表面１０１５Ａからの光は、ビームスプリッタ１００５から反射された光の経路１０３１Ａに沿って光線の中に反射し、図５Ｂにおける再帰反射体１００６Ａの場合と同じ経路に沿って後方に向けられるのではなく、これらの光線は、中継された経路１０３２Ｂに沿って反射され、収束して、ホログラフィック表面１０１７Ｂを形成する。中継されたホログラフィック表面１０１７Ｂは、ホログラフィック表面１０１５Ａとミラーとの間の光の経路長に対応する凹面ミラーによって実行される縮小のために、元のホログラフィック表面１０１５Ａよりもわずかに小さい。実施形態において、ミラー１００７Ａは、球面ミラーであり、ホログラフィック表面１０１５Ａとミラー１００７Ａとの間の経路長は、ミラー１００７Ａの表面の曲率半径よりもわずかに大きい。同様に、ホログラフィック表面１０１６Ａからの光は、ビームスプリッタ１００５から反射された経路１０３７Ａに沿って光線の中に反射するが、図５Ｂにおける再帰反射体１００６Ａの場合と同じ経路に沿って後方に向けられるのではなく、これらの光線は、中継された経路１０２８Ｂに沿って反射され、収束して、ホログラフィック表面１０１８Ｂを形成する。中継されたホログラフィック表面１０１８Ｂは、ホログラフィック表面１０１５Ａとミラーとの間の光の経路長に対応する凹面ミラーによって実行される拡大のために、元のホログラフィック表面１０１６Ａよりもわずかに大きい。実施形態において、ミラーは、球面ミラーであり、ホログラフィック表面１０１６Ａとミラー１００７Ａとの間の経路長は、ミラー１００７Ａの表面の曲率半径よりもわずかに小さい。加えて、ホログラフィック表面の深度順序は、中継部によって保護され、元の表面１０１６Ａは、スクリーン平面１０２１の前に投影され、その中継された表面１０１８Ｂも、仮想スクリーン平面１０２２の前に投影される。元の表面１０１５Ａは、スクリーン平面１０２１の後ろに投影され、その中継された表面１０１７Ｂもまた、各場合において、視認者から離れて、仮想スクリーン平面１０２２の後ろに投影される。したがって、図５Ｂにいて再帰反射体で発生する、深度反転は、ミラー１００７Ａを使用することによって回避されてきた。最後に、凹面ミラー１００７Ａによって生成された画像が反転されるので、中継されたホログラフィック球１０１８Ｂは、図５Ｂにおいて現れる、これらの表面の位置とは逆の順序で、中継されたホログラフィックボックス１０１７Ｂの下の位置に投影される。中継された光の経路１０２８Ｂ、１０３２Ｂのセットは、各中継された光の経路が仮想スクリーン平面１０２２に関して画定された第２の４Ｄ座標系における位置座標（Ｘ，Ｙ）および角座標（Ｕ，Ｖ）のセットを有するように、中継システム１０５によって画定される第２の４Ｄ機能に従って決定されたと見なされ得る。中継された表面１０１８Ｂおよび１０１７Ｂの拡大、縮小、および位置変化はすべて、第２の４Ｄ座標系における第２の４Ｄ機能の用途の効果である。

図５Ｂにおいて示される中継されたホログラフィック表面を視認者１０５０に対して生成するために、いくつかの補正は、図５Ｃにおいて示されるディスプレイによって投影されるホログラフィック表面に対して行われ得る。実施形態において、ライトフィールドディスプレイ１００１は、中継された光の経路１０２８Ｃおよび１０１７Ｃのセットの各々についての第２の４Ｄ座標系における位置座標および角座標が、中継されたホログラフィック表面１０１８Ｃおよび１０１７Ｃが意図されたように視認者に提示されることを可能にするように、第１の４Ｄ機能に従って投影された光を出力するようライトフィールドディスプレイ１００１を操作することによって、第２の４Ｄ機能の原因となる命令を受信するように構成されているコントローラ１９０を含み得る。図５Ｄは、図５Ｄに示される湾曲されたミラー構成を備えた中継システム１０５が使用された場合に、ライトフィールドディスプレイ１００１によって生成されなければならないホログラフィック表面の位置および拡大を示す。図５Ｃにおけるホログラフィック表面１０１５Ａは、図５Ｄにおけるホログラフィック表面１０１５Ｃの位置に投影されなければならず、表面がミラーに近いことから生じる、拡大を補償するように、わずかに小さくされなければならないであろう。図５Ｃにおけるホログラフィック表面１０１６Ａは、図５Ｄにおけるホログラフィック表面１０１６Ｃの位置の中に投影されなければならず、ミラーからより遠い距離で発生する、画像の縮小を補償するように、拡大されなければならないであろう。ホログラフィック表面１０１５Ｃおよび１０１６Ｃの位置は、ミラーによる反射で発生する、画像の反転を説明するように、図５Ｃにおける１０１５Ａおよび１０１６Ａに対して、左右に入れ替えられている。その結果は、ホログラフィック表面１０１５Ｃが、図５Ｂにおける１０１７Ａと正確に同じ場所において、１０１７Ｃの中に中継され、ホログラフィック表面１０１６Ｃが、図５Ｂにおける１０１８Ａと正確に同じ場所において、１０１８Ｃの中に中継されることをもたらす。

図５Ｄにおいて、投影されたホログラフィック球表面１０１６Ｃを形成する、投影された光の経路１０３６Ｃに沿った光線のグループは、中継されたホログラフィック表面１０１８Ｃを形成する、中継された光の経路１０２８Ｃに沿った光線のグループにマッピングされる。同様の方法で、図５Ｂにおいて、ホログラフィック球表面１０１６Ａからの投影された光の経路１０３６Ａに沿った光線のグループは、中継されたホログラフィック表面１０１８Ａを形成する、中継された光の経路１０２８Ａに沿った光線のグループにマッピングされる。図５Ｂを綿密に検査すると、図５Ｂにおけるスクリーン平面１０２１（またはディスプレイ表面１０２１）に垂直に投影され、しばしばライトフィールド角座標（ｕ，ｖ）＝（０，０）に関連付けられる中央光線１０４２Ａは、視認者１０５０によって見られる仮想スクリーン平面１０２２に垂直である、中央光線１０４２Ｂにマッピングする。換言すれば、図５Ｂに示される再帰反射体構成の場合、（ｕ，ｖ）＝（０，０）で生成される光線は、深度の反転を補正するよう、図２Ｂに示されるように角座標ｕおよびｖを交換しなければならないという事実にもかかわらず、維持される。しかしながら、深度の反転が起こらない、図５Ｄに示される湾曲されたミラー中継構成において、ライトフィールドディスプレイ１００１のスクリーン平面１０２１に垂直に投影される投影された光線１０３６Ｃのグループにおける中心光線１０４２Ｃは、しばしばライトフィールド角座標（ｕ，ｖ）＝（０，０）に関連付けられ、視認者１０５０によって見られる仮想スクリーン平面１０２２に垂直ではないことがあり得る、中間光線１０４２Ｄにマッピングされる。これは、ディスプレイ表面４９７に垂直に投射された光線４９０Ｃおよび４９１Ｃが、それぞれ、光線４９０Ｅおよび４９１Ｅを生成する、図４Ｄにおいて示されるのと同じ動作であり、光線がホログラフィック表面４８８と交差する場所に部分的に依存して、仮想スクリーン平面４６９の法線に対して変化する、角度θ_１およびθ_２を生成する。その結果は、視認者が光線１０４３Ｄからの正しいライトフィールド情報を見えないことをもたらす。スペキュラハイライト（ｓｐｅｃｕｌａｒ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔ）が、投影された光の経路１０４２Ｃに沿った光線に沿って、図５Ｄにおけるライトフィールドディスプレイ１００１によって投影される例において、このスペキュラハイライトは、仮想スクリーン平面１０２２の法線に対してある角度で、中継された光の経路１０４２Ｄに沿ってマッピングされた光線上に現れる。これを修正するために、中継システム１０６がない場合に投影された経路１０４２Ｃに沿って（ｕ，ｖ）＝（０，０）光線に投影される、色および強度情報は、代わりに、投影された経路１０４３Ｃに沿って光線に投影されるべきであり、この情報が中継された経路１０４３Ｄに沿ってマッピングされた光線に現れるように、中継システム１０６が配置されている場合、これは、仮想スクリーン平面１０２２および観察者１０５０に対して（ｕ，ｖ）＝（０，０）光線である。換言すれば、湾曲されたミラー１００７Ａのある中継光学構成を使用してホログラフィック表面を適切に中継するために、ライトフィールド座標のいくつかの再マッピングは、（前述の拡大調整に加えて）ライトフィールドディスプレイ１００１上で行われ得る。

ＬＦディスプレイ１００１が非偏光光を生成し、非偏光５０％ビームスプリッタ１００５が使用される状況下では、ホログラフィック表面１０１５Ｃおよび１０１６Ｃからの光の約半分は、ビームスプリッタ１００５の第１の通過時に失われ、光の他の半分は、ビームスプリッタ１００５の第２の通過時に失われ、その結果、ホログラフィック表面からの光の２５％以下が、中継される。偏光ビームスプリッタ１００５が使用される場合、その後、ホログラフィック表面１０１５Ｃおよび１０１６Ｃからの非偏光の半分が、ビームスプリッタ１００５からの第１の反射で失われる可能性があるが、ミラー１００７Ａに向けられた残りの光は、直線偏光の既知の第１の状態になる。任意選択の光学素子１０４１Ａに使用される４分の１波長リターダとともに、ミラーから戻る光は、ほとんどが第１の状態に直交する、直線偏光の既知の第２の状態にあり得、ほとんどが偏光ビームスプリッタ１００５を透過し、中継されたホログラフィック表面１０１７Ｃおよび１０１８Ｃに寄与する。これらの状況下では、ホログラフィック表面１０１５Ｃおよび１０１６Ｃからの光の２５％～５０％は、ホログラフィック表面１０１７Ｃおよび１０１８Ｃに中継され得る。ライトフィールドディスプレイ１００１が偏光を生成する場合、この効率は、偏光ビームスプリッタ１００５および４分の１波長リターダ１０４１Ａを使用することによって実質的に増加させることができる。

図５Ｄにおいて、ホログラフィック表面１０１６Ｃまたは１０１５Ｃからの光の経路１０３６Ｃまたは１０３０Ｃからの光の半分は、図５Ｃに示されるように、ビームスプリッタ１００５を通過して、透過経路１０３４に沿って光線の中に入るので、それぞれ無駄になり得る。ビームスプリッタ１００５の他方の側のディスプレイ１００１Ａの反対側に置かれ、ミラー１００７Ａに直交する、ミラー１００７Ａと同一の別のミラー１００７Ｂを追加することが可能である。図５Ｅは、投影されたホログラフィック表面から中継されたホログラフィック表面への光透過のための高効率を達成するように、互いに直交して置かれたビームスプリッタ１００５および２つの凹面ミラー１００７Ａ、１００７Ｂを備えるライトフィールドディスプレイおよびホログラフィック中継システム１０７の正射影図である。この構成は、図１Ｂにおいて現れる、第２の再帰反射体１００６Ｂと概念において類似している。ホログラフィック表面１０１６Ｃから投影された経路１０３６Ｃに沿った光線は、ビームスプリッタによって反射されてミラー１００７Ａに向けられた反射された光の経路１０３７Ａの中に入るか、またはビームスプリッタを通過してミラー１００７Ｂに向けられた透過光の経路１０４２Ａの中に入るかのいずれかである。ミラー１００７Ａに向けられた光の経路１０３７Ｃは、ビームスプリッタ１００５に再び入射する、光の経路の中に反射し、この光の一部は、中継された経路１０２８Ｃに透過される（一方、示されていない、ビームスプリッタ１００５上に入射する、この光の残りの部分は、ライトフィールドディスプレイ１００１に向けて下向きに戻る）。ミラー１００７Ｂに向けられた光の経路１０４２Ａは、ビームスプリッタ１００５に入射する、光の経路１０４２Ｂの中に反射し、この光の一部は、ミラー１００７Ａによって反射された光の経路とともに複合して、経路１０２８Ｃの中に反射される（一方、図示されていない、この光の残りの部分は、ビームスプリッタ１００５を透過し、ライトフィールドディスプレイ１００１に向けて戻る）。同じことは、ホログラフィック表面１０１５Ｃからの光にも当てはまり、ホログラフィック表面１０１７Ｃの中に中継されるが、これらの光の経路は、図５Ｄには示されていない。実施形態において、凹面ミラー１００７Ａおよび１００７Ｂならびにビームスプリッタ１００５は、ミラー１００７Ａおよび１００７Ｂから反射された経路１０２８Ｃに沿った光が実質的に重なり合うように、整列される。

ＬＦディスプレイ１００１が非偏光を生成し、非偏光５０％ビームスプリッタ１００５が使用される状況下では、ホログラフィック表面１０１５Ｃおよび１０１６Ｃからのほとんどすべての光は、ミラー１００７Ａまたは１００７Ｂのいずれかに向けられる。戻ると、最大で各ミラーから反射された光の半分は、ビームスプリッタ１００５を通ってディスプレイに向かって透過され得、中継されたホログラフィック表面１０１６Ｃまたは１０１７Ｃの画像化に寄与しない。これは、ホログラフィック表面１０１５Ｃおよび１０１６Ｃからの光がホログラフィック表面１０１７Ｃおよび１０１８Ｃに中継されるための効率の５０％の上限を与える。しかしながら、図１Ａならびに図５Ｄの考察において記載されているように、任意選択の光学素子１０４１Ａおよび１０４１Ｂとして偏光ビームスプリッタならびに４分の１波長リターダを使用して、各ミラーに向けられた光の大部分が、ビームスプリッタに戻る帰りに９０度回転され得る特定の線形偏光を有するので、実質的により高い効率が得られ得、その結果、２つの異なる反射された偏光の光の大部分が、中継されたホログラフィック表面１０１７Ｃおよび１０１８Ｃに向けられるときに、再複合される。

いくつかの実施形態において、図５Ｃ～図５Ｅにおいて示されるミラー１００７Ａおよび１００７Ｂの集束機能は、レンズ、ミラー、またはこれらの素子のいくつかの複合などの１つ以上の光学素子で置き換えられ得る。一実施形態において、ミラー１００７Ａおよび１００７Ｂは各々、図４Ｃに関して上で考察されたように、図４Ｅにおいて示されるレンズ４４４および反射体４４２によって置き換えられ得る。別の実施形態において、図５Ｃ～図５Ｄの中継システム１０５および１０６全体は、図４Ｃに関して上記で考察されたように、図４Ｆにおいて示されるレンズ中継システム４８０などの、１つ以上のレンズで形成された中継部で置き換えられ得る。

図５Ｄにおいて示される構成の中継部１０６は、図３Ｂにおいて示されるように、２つの中継部を備えるホログラフィック中継システムにおける１つ以上の中継部として使用され得る。図３Ｂにおいて、中継部１３０および１４０の両方は、中継システム１０６に置き換えられ得るが、図３Ｃにおいて、中継部１４０が光を２つの異なる方向において透過される必要があるため、中継部１３０のみは、中継部１０６によって置き換えられ得る。別の実施形態において、２つの実質的に同一の中継部１０６は、図３Ｂにおいて示されるホログラフィック中継システム構成において使用され、図５Ｄを参照して上で記載された第１の中継部１３０のライトフィールド角座標（ｕ，ｖ）の縮小、拡大、および再配置の効果は、第２の中継部１４０によって少なくとも部分的に反転されている。

図６は、透過型反射体１１０５を使用して、ライトフィールドディスプレイ１００１によって投影されたホログラフィック表面を中継するシステムの実施形態を示す。素子１１０５の例は、複数の２面コーナー反射体から構成される光学画像化素子である、２面コーナー反射体アレイ（ＤＣＲＡ）であり、これは、図４Ａに示すように、平面が互いに直交するように配向された、近接して配置された平行ミラー平面の２つの薄層として実現され得る。別の例は、コーナー反射体マイクロミラーアレイである。ライトフィールドディスプレイ１００１は、図１に関して上で考察されたライトフィールドディスプレイ１００１と同様であり得る。ライトフィールドディスプレイ１００１は、スクリーン平面１０２１の視認者側１０１０にスクリーン外ホログラフィック表面１０１６Ａを投影し、スクリーン平面１０２１のディスプレイ側１０１１にスクリーン内ホログラフィック表面１０１５Ａを投影する。透過型反射体１１０５は、投影された光の経路１０３０Ａ、１０３６Ａのセットに沿って光を受信し、受信された光を中継された光の経路１０３２Ａ、１０２８Ａのセットに沿って向けるように位置付けられる。実施形態において、投影された光の経路１０３０Ａ、１０３６Ａのセットの各々は、ディスプレイスクリーン平面１０２１に関して画定された四次元（４Ｄ）座標系における位置座標（Ｘ，Ｙ）および角座標（Ｕ，Ｖ）のセットを有する。実施形態において、透過型反射体１１０５は、透過型反射体１１０５の複数の内部反射された表面４０１と表面４０２との間で受信された光の一部を内面的に反射し、中継された光の経路１０３２Ａ、１０２８Ａのセットに沿って仮想スクリーン平面１０２２に向かって第１の方向に光を出力する。実施形態において、中継された光の経路１０３２Ａ、１０２８Ａのセットにおける各光の経路は、仮想スクリーン平面１０２２に関して画定された四次元（４Ｄ）座標系における位置座標（Ｘ，Ｙ）および角座標（Ｕ，Ｖ）の固有のセットを有する。さらに、実施形態において、透過型反射体１１０５の外部表面４３０は、受信された光の第２の部分を、反射された光の経路１１３０、１１３６のセットに沿って、第１の方向とは反対の第２の方向に反射する。実施形態において、反射された光の経路１１３０、１１３６のセットおよび中継された光の経路１０３２Ａ、１０２８Ａのセットは、第１および第２の中継されたホログラフィック表面１０１５Ａ、１０１６Ａが、第１および第２の方向から、仮想スクリーン平面１０２２に対して同じ深度プロファイルを有すると知覚されるように、実質的に整列される。

実施形態において、ホログラフィック表面１０１６の表面に収束する、投影された光の経路１０３６Ａに沿った投影された光線、およびスクリーン内ホログラフィック表面１０１５Ａで収束する、投影された光の経路１０３０Ａに沿った投影された光線（光線追跡線１０３３を参照）のすべては、それらが透過型反射体１１０５に近づくにつれて、発散する。投影された光の経路１０３６Ａに沿った入射光線の一部は、１１０５の外部表面４３０から反射された光の経路１１３６に沿った光線の中に反射する。投影された光の経路１０３６Ａに沿った入射光線の他の部分は、透過型反射体１１０５を通過し、反射を受け、中継されたホログラフィック表面１０１８Ａを形成するように収束する、中継された光の経路１０２８に沿って光線として出る。同様に、投影された光の経路１０３０Ａに沿った入射光線の一部は、透過型反射体１１０５の外部表面４３０から反射された光の経路１１３０に沿った光線の中に反射し、一方、投影された光の経路１０３０Ａに沿った入射光線の他の部分は、１１０５内で反射され、中継された光の経路１０３２Ａに沿って収束する光線として現れ、中継されたホログラフィック表面１０１７Ａを形成する。中継された表面１０１７Ａとして中継された後、投影された表面１０１６Ａよりも視認者から離れていた投影された表面１０１５Ａが、ホログラフィックシーンが中継された後、視認者に近づいていることに注意されたい。ホログラフィック表面１０１６Ａとビームスプリッタとの間の垂直距離Ｄ１は、中継されたホログラフィック表面１０１８Ａとビームスプリッタ１１０５との間の水平距離と実質的に同じである。同様に、ホログラフィック表面１０１５Ａとビームスプリッタ１１０５との間の垂直距離Ｄ２は、中継された表面１０１７Ａとビームスプリッタ１１０５との間の水平距離と実質的に同じである。観察者１０５０は、ホログラフィック表面１０１７Ａがホログラフィック表面１０１８Ａのわずかに前の空間に浮かんでいるのを見るであろう。観察者１３５０は、反射された光の経路のセット１１３６の収束点にあると知覚される反射されたホログラフィック表面１０１８Ａを見て、反射された光の経路のセット１１３０の収束点にあると知覚される反射されたホログラフィック表面１０１５Ａを見る。しかしながら、元のホログラフィック表面１０１５Ａおよび１０１６Ａが、視認者１０５０によって観察されるように、中継されたホログラフィック表面１０１７Ａおよび１０１８Ａの正しい深度順序を達成するために表示される前に描写される場合、これは、図２Ｂおよび図２Ｃに示され、上記の図１Ａおよび図５Ｂを参照して考察されるように、表面の深度がスクリーン平面１０２１の周りで反転され、ライトフィールド角座標ＵＶが反転されることを意味し、その後、ＵＶ座標は、透過型反射体１１０５の表面から反射されて、１３５０で観察される表面について反転される。換言すれば、深度は、光線１１３０または１１３６、それぞれを視認する観察者１３５０のためのホログラフィック表面１０１７Ａまたは１０１８Ａに対して正しく表示され得ない。これを補正するために、反射された光の経路のセット１１３０、１１３６に対してＵＶ座標反転を実行するため、図２Ａに示されるものと同様の補正光学素子を平面１１３７に置くことが可能である。別の実施形態において、平面１１３７に補正光学素子がなく、ホログラフィック表面１０１５Ａまたは１０１６Ａの異なるライトフィールド描写を用いて、観察者１３５０は、正しい深度順序でホログラフィック表面１０１７Ａおよび１０１８Ａを知覚し得、図２Ａにおいて示されるものと同様の補正光学素子を、図５Ｂに関して上で考察されたように仮想ディスプレイ平面１０２２で置かれて、観察者１０５０が正しい深度順序でホログラフィック表面１０１７Ａおよび１０１８Ａも見ることを可能にする。換言すれば、図２Ａにおいて示されるような補正光学素子が、観察者１０５０および１３５０の両方が正しい深度でホログラフィック表面１０１７Ａおよび１０１８Ａを見ることができるようにするために使用される場合、それらは、図２Ｂに示されるように、ライトフィールドディスプレイ１００１からのホログラフィック表面のライトフィールド描写が、スクリーン平面１０２１の周りの深度を反転させ、ＵＶ座標の極性を反転させるステップを含むかどうかに応じて、平面１０２２または１１３７に置かれることができる。

図７は、第１のディスプレイ１００１の反対側に別のディスプレイ１２０１が追加され、中継システム１０８を挟んでいる、図５Ｂのホログラフィックシステムと同じである、ホログラフィックシステムを示しており、図５Ｂの数値ラベルが、図７に適用される。中継システム１０８は、ビームスプリッタ１２０５と、再帰反射体１００６Ａと、を備える。１２０１がライトフィールドディスプレイである場合、ライトフィールドディスプレイ１２０１は、複数の光源場所を含む、１つ以上のディスプレイ表面１２０２と、発光ディスプレイからエネルギー表面１２０５にディスプレイを中継するように作用する、存在する場合もしない場合もある、画像化中継部１２０３と、エネルギー表面上の各光源場所を三次元空間における特定の方向の中に投影する、導波路１２０４のアレイとで、図１Ａに関して上記で考察されたライトフィールドディスプレイ１００１として構成され得る。エネルギー表面１２０５は、個々の発光ディスプレイデバイス１２０２よりも大きい、複合解像度を有するシームレスなエネルギー表面であり得るが、平面１２２１は、１２０１のスクリーン平面である。１２０１が従来の２Ｄディスプレイである場合、中継部１２０３および／または導波路１２０４は、存在しない可能性がある。ディスプレイ１２０１は、２Ｄ画像（図示せず）またはホログラフィック表面１２１３を表示し得る。ディスプレイ１２０１を離れる投影された光の経路１２３１の追加のセットに沿った光線は、ビームスプリッタ１２０５の表面で反射し、中継された光の経路１２３３の追加のセットに沿って発散光線グループを形成し、知覚されたホログラフィック表面１２１４での収束点を明らかにするよう、仮想経路１２３４を通して光線追跡することができる。ディスプレイ表面１２１３とビームスプリッタ１２０５との間の垂直距離Ｄ３は、ビームスプリッタと知覚表面１２１４との間の水平距離に実質的に等しい。観察者１０５０は、ホログラフィック表面１０１７Ａ、１０１８Ａ、およびディスプレイ１２０１がライトフィールドディスプレイであるかどうかに応じてホログラフィックである場合もそうでない場合もあるディスプレイ表面１２１４を見るであろう。１２０１として２Ｄディスプレイを使用して、ディスプレイ１２０１とビームスプリッタ１２０５との間の距離に応じて、観察者１０５０から任意の合理的な距離に置かることができる、均一な背景画像化平面を作成することが可能である。視差素子１２０７は、ディスプレイ１２０１からの光の一部またはすべてを遮断するために、１２０１のスクリーン平面から距離１２１０でディスプレイ１２０１の経路に置かれることができ、バックライトのない液晶ディスプレイ、透明ディスプレイ、実際の物理的表面などの一部の形をとることができる。視差バリア１２０７は、ホログラフィック表面１０１７Ａまたはホログラフィック表面１０１８Ａが１２１４を遮蔽し、両方の画像が同時に表示されることを望まれない場合において、表面１２１４の一部を遮断するために使用されることができる。視差バリア１２０７が、１つ以上の偏光子および液晶（ＬＣ）層を含むＬＣＤパネルの一部である場合、ビームスプリッタは、１２０７を通過する偏光の１００％を反射するように選択される、偏光ビームスプリッタであることができる。同様に、視差バリア１２０８は、ディスプレイ１００１からの光の全部または一部を遮断するために、ライトフィールドディスプレイ１００１の上に距離１２１１で置かれることができ、バックライトのない液晶ディスプレイ、透明ディスプレイ、実際の物理的表面などの一部の形をとることができる。図７に関する上記の考察における様々な実施形態は、図４Ｃ～図４Ｄおよび図５Ｃ～図５Ｅのものを含む、本開示のホログラフィックディスプレイシステムの他の実施形態において、部分的または全体的に実施され得ることが理解されるべきである。例えば、上記で考察された第２のディスプレイ１２０１ならびに視差素子１２０７および１２０８は、図４Ｃ～図４Ｄおよび図５Ｃ～図５Ｅに記載されるように、少なくとも１つの凹面ミラーを含む、中継システムで動作するように実装され得る。

図８Ａに示されているのは、第１のディスプレイ１００１の反対側に別のディスプレイ１２０１が追加され、中継システム１０９を挟んでいる、図６のホログラフィックシステム１１０と同じ、ホログラフィックシステムであり、図６の番号付けラベルが、図８Ａに適用される。ディスプレイ１２０１がライトフィールドディスプレイである場合、ライトフィールドディスプレイ１２０１は、図７に関して上で考察されたライトフィールドディスプレイ１２０１として構成され得る。ディスプレイ１２０１は、２Ｄ画像（図示せず）またはホログラフィック表面１２１３を表示し得る。ディスプレイを離れる投影された光の経路１２３１の追加のセットに沿った光線は、透過型反射体１３０５の表面で部分的に反射し得、中継された光の経路１３３２の追加のセットに沿って発散光線グループを形成する。光線１２３１はまた、透過型反射体１３０５を通過して、反射を受け得、透過光の経路１３３３のセットに沿って光線として出て、中継されたホログラフィック表面１３１４を形成するように収束する。ディスプレイ表面１２１３とディスプレイ表面１３０５との間の垂直距離Ｄ３は、表面１３０５と中継されたホログラフィック表面１３１４との間の水平距離に実質的に等しくあり得る。観察者１０５０は、ホログラフィック表面１０１７Ａ、１０１８Ａ、および１２０１がライトフィールドディスプレイであるかどうかに応じてホログラフィックである場合もそうでない場合もある、ディスプレイ表面１３１４を見るであろう。１２０１として２Ｄディスプレイを使用して、ディスプレイ１２０１と透過型反射体１３０５との間の距離に応じて、観察者１０５０から任意の合理的な距離に置かれることができる、均一な背景画像化平面を作成することが可能である。視差素子１２０７は、ディスプレイ１２０１からの光の一部またはすべてを遮断するために、１２０１のスクリーン平面から距離１２１０でディスプレイ１２０１の経路に置かれることができ、バックライトのない液晶ディスプレイ、透明ディスプレイ、実際の物理的表面などの一部の形をとることができる。視差バリア１２０７は、ホログラフィック表面１０１７Ａまたはホログラフィック表面１０１８Ａが１２１４を遮蔽し、両方の画像が同時に表示されることを望まれない場合において、表面１３１４の一部を遮断するために使用されることができる。同様に、視差素子１２０８は、ディスプレイ１００１からの光のすべてまたは一部を遮断するために、ライトフィールドディスプレイ１００１の上に距離１２１１で置かれることができ、バックライトのない液晶ディスプレイ、透明ディスプレイ、実際の物理的表面などの一部の形をとることができる。両方のライトフィールドディスプレイの協調描写が、遮蔽を回避するように使用されることができるので、視差素子１２０７および１２０８は、１２０１がライトフィールドディスプレイである場合、遮蔽問題を回避するために必要がない場合がある。通常、中間平面１１３７または仮想スクリーン平面１３３７には何も置かれない。しかしながら、角度４Ｄライトフィールド座標Ｕ，Ｖの極性を反転させる、図２Ａまたは同様の構成からの補正光学素子２０は、平面１３３７ではなく平面１１３７、または平面１１３７ではなく平面１３３７、またはその両方の場所、またはいずれでも無い場所に置かれ得る。また、平面１３３７および１１３７の補正光学系２０は、両方とも、透過型反射体１３０５に近づいたり、または遠ざかったりされ得る。別の選択肢は、ライトフィールドディスプレイ１００１のスクリーン平面１０２１のすぐ上に置かれたＵ，Ｖ座標の極性を反転させる、図２Ａまたは同様の構成からの補正光学系２０を有することである。最後に、システム１３０は、透過型反射体１３０５の代わりにミラーを使用して構築することができ、これにより、１３０５の左側の観察者１０５０および１３０５の右側に配置される観察者（図示せず）で２つの独立したビューが得られ、各観察者は、単一のディスプレイからのみホログラフィック表面を見ることができる。図８Ａに関する上記の考察における様々な実施形態が、図４Ｃ～図４Ｄおよび図５Ｃ～図５Ｅのものを含む、本開示のホログラフィックディスプレイシステムの他の実施形態において部分的または全体的に実施され得ることが理解されるべきである。例えば、上で考察された追加のディスプレイ１２０１ならびに視差素子１２０７および１２０８は、図４Ｃ～図４Ｄおよび図５Ｃ～図５Ｅに記載されるように、少なくとも１つの凹面ミラーを含む、中継システムと連動するように実装され得る。

図８Ｂは、遮蔽処理を実行するように、図８Ａにおける視差バリアを使用する実施形態を示す。図８Ａのラベルは、この図において適用する。視差バリア１２０７の部分１３６７は、投影された表面１２１３の一方の側からの光１３６１を遮断するように作動され得る。表面１２１３からの直交光線１３６２のみが示され、それらは、透過型反射体１３０５から、観察者１０５０に到達する光線１３６４の中に部分的に反射する。光線１３６２は、１３０５によって部分的に透過され、投影されたホログラフィック表面１３６６を形成する、光線１３６３の中に出る。表面１２１３の部分からの遮断光線１３６１は、中継されたホログラフィック画像１３６６の遮断部分１３６５に対応して、観察者１０５０には実質的に見えない。

図８Ｃは、図８Ａに示されるものと同様のシステムの実施形態を示しており、透過型反射体１３０５の右側の観察者１３５０に到達するであろう、実質的にすべての光線があるが、１３０５の左側（現在表示）の観察者に到達するであろう、光線の一部を省略している。図８Ａのラベルは、この図面に適用する。観察者１３５０は、１３０５から反射された発散光線１３３７を通してホログラフィック表面１０１８Ａを知覚し、１３０５から反射された発散光線１３３１を通してホログラフィック表面１０１７Ａを知覚する。ディスプレイ１２０１がホログラフィックディスプレイである場合、ホログラフィック表面１２１３は、ホログラフィック表面１３１４に中継され、観察者１３５０は、前景において１３１４を、および背景においてホログラフィック表面１０１７Ａおよび１０１８Ａを見るであろう。ディスプレイ１２０１が２Ｄディスプレイである場合、観察者１３５０は、平坦な前景画像を、および背景においてホログラフィック表面１０１７Ａおよび１０１８Ａを見るであろう。図８Ａについて考察されたように、１２０１がライトフィールドディスプレイである場合、遮蔽処理は、２つのライトフィールド１００１および１２０１を協調することによって、または視差バリア１２０７および／または１２０８を使用することによって行われ得る。１２０１が２Ｄディスプレイである場合、遮蔽処理は、視差バリア１２０７および／または１２０８を使用して行われ得る。

図８Ｄは、図８Ａおよび図８Ｂにおいて示されるディスプレイシステムの抽象化を示す実施形態を示す。ディスプレイ１００１は、透過型反射体によって中継されるホログラフィック表面１０１６Ａを、観察者１０５０が１３０５の前に見る表面１０１８Ａの中に投影する。ディスプレイ１２０１は、１３０５によって中継されるホログラフィック表面１２１３を、観察者１０５０が透過型反射体１３０５の後ろに見る表面１３１４の中に投影する。部分的または完全に囲まれた透過型反射体表面１３０５を含む実施形態は、すべての角度からの観察者が、拡張された視認体積においてホログラフィック表面を見ることができるようにし得る。

図８Ｅは、少なくとも部分的に囲まれた透過型反射体表面を有する透過型反射体１６０５のある図８Ｄのシステムの実施形態である。実施形態において、反射体表面は、すべての角度からの観察者が拡張された視認察体積においてホログラフィック表面を見ることができるように構成されている円錐形状を有し得る。透過型反射体１６０５は、複数の２面コーナー反射体から構成される光学画像化素子である、２面コーナー反射体アレイ（ＤＣＲＡ）であり得、これは、図４Ａに示すように、平面が互いに直交するように配向された、近接して配置された平行ミラー平面の２つの薄層として実現され得る。別の例は、コーナー反射体マイクロミラーアレイである。ホログラフィック表面１２１３は、ライトフィールドディスプレイ１２０１によって投影され、透過型円錐形反射体によって視認可能な場所１３１４に中継される。同様に、１０１６Ａは、ディスプレイ１００１によって投影され、視認可能な表面１０１８Ａに中継される。この構成は、ホログラフィック表面の配置を、ホログラフィック円錐の外側、ならびに内側、ディスプレイの周囲３６０度全体の場所に投影および中継されることを可能にする。１０５０で示されているような複数の観察者は、ディスプレイの周りの複数の場所で可能である。実施形態において、透過型反射体１６０５の円錐表面は、ディスプレイ１００１または１２０１の中心と整列された頂点１６１０を有し得る。図８Ａおよび図８Ｃについて考察されたように、遮蔽処理は、ディスプレイ１２０１および１００１の両方からの表面の投影を協調することによって行われることができる。透過型反射体１６０５は、示されるように、円錐形状、４つ以上の平面の側面がある通常のピラミッド、カスタム形状であり得、完全にまたは部分的に囲まれ得る。

実施形態において、透過型反射体は、頂点１８１０および多角形基部１８１５を有するように構成され得る。例えば、図８Ｆは、ピラミッド形状の透過反射体表面１８０５のある、図８Ｅにおいて示されているものと同様のシステムの実施形態を示す。実施形態において、透過型反射体１８０５の頂点１８１０は、ディスプレイ１００１または１２０１の中心と整列され得る。

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（複数可）の幅広さおよび範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、本開示に由来する特許請求の範囲、およびそれらの等価物に従ってのみ定義されるべきである。さらに、上記の利点および特徴は、記載された実施形態において提供されているが、上記の利点のいずれかまたはすべてを達成するプロセスおよび構造に対して、かかる由来の特許請求の範囲の適用を限定しない。

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

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）」または「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの近似の語により修飾された本明細書中の値は、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（複数可）で使用されているように、単語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」（ならびに「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」などの任意の形式の備える）、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」（ならびに「ｈａｖｅ」および「ｈａｓ」などの任意の形式の有する）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」（ならびに「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」および「ｉｎｃｌｕｄｅ」などの任意の形式の含む）、または「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」（ならびに「ｃｏｎｔａｉｎｓ」および「ｃｏｎｔａｉｎ」などの任意の形式の包含する）は、包括的または開放的、追加的、引用されていない要素または方法ステップを排除しない。

「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。
本明細書によれば、以下の各項目に記載の構成もまた開示される。
（項目１）
ホログラフィックディスプレイシステムであって、
ディスプレイスクリーン平面に対して第１の投影された深度プロファイルを有する少なくとも第１のホログラフィック表面を形成するように、投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備える、第１のディスプレイと、
前記第１のホログラフィック表面上の点が中継される場所に中継され、それによって、仮想スクリーン平面に対する第１の中継された深度プロファイルを有する第１の中継されたホログラフィック表面を形成するように、前記ライトフィールドディスプレイからの前記投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路のセットに沿って前記受信された光を中継するように位置付けられている中継システムであって、前記第１の中継された深度プロファイルが、前記第１の投影された深度プロファイルとは異なる、中継システムと、を備え、
前記ライトフィールドディスプレイが、第１の中継されたホログラフィック対象物の前記第１の中継された深度プロファイルが視認者を対象とした前記深度プロファイルであるように、投影される光を出力するように前記ライトフィールドディスプレイを操作することによって、前記第１の投影された深度プロファイルと前記第１の中継された深度プロファイルとの間の相違の原因となる命令を受信するよう構成されているコントローラを備える、ホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２）
前記ライトフィールドディスプレイが、前記第１のホログラフィック表面をスクリーン内ホログラフィック表面またはオフスクリーンのホログラフィック表面として投影するよう構成されている、項目１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３）
前記投影された光の経路のセットの各々が、四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標のセットを有し、前記コントローラによって受信された前記命令が、前記４Ｄ座標系における前記第１のホログラフィック表面の前記角座標の極性の反転を含む、項目１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目４）
前記投影された光の経路のセットが、前記ディスプレイスクリーン平面に対して第２の投影された深度プロファイルを有する第２のホログラフィック表面を形成し、前記第２のホログラフィック表面上の点が、前記仮想スクリーン平面に対して第２の中継された深度プロファイルを有する第２の中継されたホログラフィック表面を形成する中継された場所に、前記中継システムによって中継される、項目１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目５）
前記仮想スクリーン平面が、前記ライトフィールドディスプレイの前記ディスプレイスクリーン平面に対して非平行または垂直な角度で配向されている、項目１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目６）
前記中継システムが、前記投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、前記受信された光を前記中継された光の経路のセットに沿って向けるように位置付けられている透過型反射体を備える、項目１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目７）
前記透過型反射体が、前記透過型反射体の複数の内部反射された表面の間で前記受信された光の一部を内面的に反射し、前記中継された光の経路のセットに沿って前記仮想スクリーン平面に向かって第１の方向に光を出力する、項目６に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目８）
前記透過型反射体が、前記透過型反射体の複数の内部反射された表面の間で前記受信された光の第１の部分を内面的に反射し、前記受信された光の前記第１の部分を前記中継された光の経路のセットに沿って前記仮想スクリーン平面に向かって第１の方向に出力し、前記透過型反射体の外部表面が、前記第１の方向とは反対の第２の方向において反射された光の経路のセットに沿って前記受信された光の第２の部分を反射する、項目６に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目９）
前記反射された光の経路のセットおよび前記中継された光の経路のセットが、前記第１の中継されたホログラフィック表面が前記仮想スクリーン平面に対して同じ深度プロファイルを有するように、前記第１および第２の方向から知覚されるように、実質的に整列されている、項目８に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目１０）
前記中継された光の経路のセット内の各光の経路が、四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標の固有のセットを有し、前記ホログラフィックディスプレイシステムが、前記中継された光の経路のセットと交差する場所において、または前記反射された光の経路のセットと交差する場所において位置付けられている補正光学素子をさらに備え、前記補正光学素子が、それを通過する光の経路の前記角座標の極性を反転するように構成されている、項目８に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目１１）
前記中継された光の経路のセット内の各光の経路が、四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標の固有のセットを有し、前記ホログラフィックディスプレイシステムが、第１および第２の場所にそれぞれ位置付けられている第１および第２の補正光学素子をさらに備え、前記第１の場所が前記中継された光の経路のセットと交差し、第２の場所が前記反射された光の経路のセットと交差し、前記第１および第２の補正光学素子が、それを通過する光の経路の前記角座標の極性を反転するように各々構成されている、項目８に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目１２）
前記透過型反射体が、複数の２面コーナー反射体を含む２面コーナー反射体アレイを備える、項目６に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目１３）
前記２面コーナー反射体アレイが、平行であるが第１の寸法でオフセットされる、２層の反射平面を含み、一方の層における前記反射平面の方向が、第２の寸法で他方の層における前記反射平面の方向に直交して配向されている、項目１２に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目１４）
前記第１のディスプレイに対して実質的に直交して配列されている第２のディスプレイと、
前記第１のディスプレイからの前記投影された光の経路のセットおよび前記第２のディスプレイからの投影された光の経路の追加のセットに沿って光を受信し、前記受信された光を前記中継システムに向けるように構成されているビームスプリッタと、をさらに備える、項目１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目１５）
前記第２のディスプレイが、追加のホログラフィック表面を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備え、前記追加のホログラフィック表面上の点が、前記中継システムによって、中継された点に中継され、それによって、追加の仮想スクリーン平面に対して深度プロファイルを有する追加の中継されたホログラフィック表面を形成する、項目１４に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目１６）
前記第１のディスプレイに対応する前記仮想スクリーン平面および前記第２のディスプレイに対応する前記追加の仮想スクリーン平面が、２つの別個のホログラフィック体積が作成されるように、配置されている、項目１５に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目１７）
前記第１のディスプレイに対応する前記仮想スクリーン平面および前記第２のディスプレイに対応する前記追加の仮想スクリーン平面が、１つの連続ホログラフィック体積が作成されるように配置され、前記１つの連続ホログラフィック体積が、いずれかの仮想スクリーン平面に関連付けられた個々のホログラフィック体積よりも大きい、項目１５に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目１８）
前記第１のディスプレイの反対側に第２のディスプレイをさらに備え、前記中継システムが、前記第１のディスプレイと前記第２のディスプレイとの間に配列され、前記中継システムが、前記第２のディスプレイから投影された光の経路の追加のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路の追加のセットに沿って前記受信された光を中継するように構成されている、項目１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目１９）
前記第２のディスプレイが、追加のホログラフィック表面を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備え、前記追加のホログラフィック表面上の点が、前記中継システムによって、中継された点に中継され、それによって、前記仮想スクリーン平面に対して深度プロファイルを有する追加の中継されたホログラフィック表面を形成する、項目１８に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２０）
前記第１または第２のディスプレイのいずれかからの前記投影された光の経路のセットにおいて配置された視差素子をさらに備え、前記視差素子が、前記それぞれのディスプレイの前記投影された光の経路のセットに沿って形成された前記ホログラフィック表面の少なくとも一部を遮蔽するように操作可能である、項目１９に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２１）
前記第１および第２のディスプレイからの前記投影された光の経路のセットの各々において配置された視差素子をさらに備え、各視差素子が、前記それぞれの投影された光の経路のセットに沿って形成された前記ホログラフィック表面の少なくとも一部を遮蔽するように操作可能である、項目１９に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２２）
ホログラフィックディスプレイシステムであって、
各投影された光の経路が、ディスプレイスクリーン平面に対して画定された第１の４Ｄ座標系における位置座標および角座標のセットを有するように、少なくとも第１のホログラフィック表面を形成するように、投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備え、前記投影された光の経路のセットが、前記ライトフィールドディスプレイによって画定される第１の四次元（４Ｄ）機能に従って決定される、第１のディスプレイと、
前記第１のホログラフィック表面上の点が中継された場所に中継され、それによって、第１の中継されたホログラフィック表面を形成するように前記ライトフィールドディスプレイから前記投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路のセットに沿って前記受信された光を中継するように位置付けられている中継システムであって、各中継された光の経路が、仮想スクリーン平面に対して画定された第２の４Ｄ座標系における位置座標および角座標のセットを有するように、前記中継された光の経路のセットが、前記中継システムによって画定された第２の４Ｄ機能に従って決定される、中継システムと、を備え、
前記ライトフィールドディスプレイが、前記中継された光の経路のセットの各々の前記第２の４Ｄ座標系における前記位置座標および角座標が、前記中継されたホログラフィック表面が意図されたように視認者に提示されることを可能にするように、前記ライトフィールドディスプレイを操作して前記第１の４Ｄ機能に従って投影された光を出力することによって、前記第２の４Ｄ機能の原因となる命令を受信するように構成されているコントローラを備え、
前記中継システムは、ビームスプリッタと凹面ミラーとを有し、
前記ビームスプリッタは、前記投影された光の経路のセットに沿った光を受信し、受信した前記光の第１の部分を、反射光の経路のセットに沿って前記凹面ミラーに反射するよう配置され、
前記凹面ミラーおよび前記ビームスプリッタは、前記ビームスプリッタから前記凹面ミラーに向けて反射された光が反射され、前記反射光の経路のセットとは実質的に反対の戻り方向に沿って伸びる前記中継された光の経路のセットに沿って前記凹面ミラーから集光されるように位置合わせされる、ホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２３）
前記投影された光の経路のセットが、前記ディスプレイスクリーン平面に対して第２の投影された深度プロファイルを有する第２のホログラフィック表面を形成し、前記第２のホログラフィック表面上の点が、前記仮想スクリーン平面に対して第２の中継された深度プロファイルを有する第２の中継されたホログラフィック表面を形成する、中継された場所に、前記中継システムによって中継されている、項目２２に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２４）
前記凹面ミラーから反射された前記光が、前記ビームスプリッタを通って前記仮想スクリーン平面に向けられている、項目２２に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２５）
前記中継システムが、追加の凹面ミラーを備え、前記ビームスプリッタが、前記受信された光の第２の部分を、透過光の経路のセットに沿って前記追加の凹面ミラーに向けるように構成されている、項目２２に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２６）
前記追加の凹面ミラーおよび前記ビームスプリッタが、前記ビームスプリッタを通して前記追加の凹面ミラーに向けて透過された投影された光が前記追加の凹面ミラーから反射され、前記仮想ディスプレイスクリーンに向かう中継された光の経路の追加のセットに沿って前記ビームスプリッタによってさらに反射されるように整列され、さらに、前記中継された光の経路のセットおよび前記中継された光の経路の追加のセットが、実質的に重なり合う、項目２５に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２７）
各投影された光の経路が、ディスプレイスクリーン平面に対して画定された第１の４Ｄ座標系における位置座標および角座標のセットを有するように、少なくとも第１のホログラフィック表面を形成するように、投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備え、前記投影された光の経路のセットが、前記ライトフィールドディスプレイによって画定される第１の四次元（４Ｄ）機能に従って決定される、第１のディスプレイと、
前記第１のホログラフィック表面上の点が中継された場所に中継され、それによって、第１の中継されたホログラフィック表面を形成するように前記ライトフィールドディスプレイから前記投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路のセットに沿って前記受信された光を中継するように位置付けられている中継システムであって、各中継された光の経路が、仮想スクリーン平面に対して画定された第２の４Ｄ座標系における位置座標および角座標のセットを有するように、前記中継された光の経路のセットが、前記中継システムによって画定された第２の４Ｄ機能に従って決定される、中継システムと、
前記第１のディスプレイの反対側に第２のディスプレイと、
を備え、
前記中継システムが、前記第１のディスプレイと前記第２のディスプレイとの間に配列され、前記中継システムが、前記第２のディスプレイから投影された光の経路の追加のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路の追加のセットに沿って前記受信された光を中継するように構成されており、
前記ライトフィールドディスプレイが、前記中継された光の経路のセットの各々の前記第２の４Ｄ座標系における前記位置座標および角座標が、前記中継されたホログラフィック表面が意図されたように視認者に提示されることを可能にするように、前記ライトフィールドディスプレイを操作して前記第１の４Ｄ機能に従って投影された光を出力することによって、前記第２の４Ｄ機能の原因となる命令を受信するように構成されているコントローラを備えるホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２８）
前記第２のディスプレイが、追加のホログラフィック表面を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備え、前記追加のホログラフィック表面上の点が、前記中継システムによって、中継された点に中継され、それによって、前記仮想スクリーン平面に対して深度プロファイルを有する追加の中継された表面を形成する、項目２７に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目２９）
前記第１または第２のディスプレイのいずれかからの前記投影された光の経路のセットにおいて配置された視差素子をさらに備え、前記視差素子が、前記それぞれのディスプレイの前記投影された光の経路のセットに沿って形成された前記ホログラフィック表面の少なくとも一部を遮蔽するように操作可能である、項目２８に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３０）
前記第１および第２のディスプレイからの前記投影された光の経路のセットの各々において配置された視差素子をさらに備え、各視差素子が、前記それぞれの投影された光の経路のセットに沿って形成された前記ホログラフィック表面の少なくとも一部を遮蔽するように操作可能である、項目２８に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３１）
前記第２の４Ｄ機能が、前記第１の４Ｄ機能の拡大、縮小、および位置変化のうちの少なくとも１つを含む、項目２２に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３２）
前記第１の４Ｄ機能が、前記第１の４Ｄ座標系において同じ位置座標を有する光の経路間で強度および色情報を交換する、項目２２に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３３）
ホログラフィックディスプレイシステムであって、
ディスプレイスクリーン平面に対して第１の深度順序で少なくとも第１および第２のホログラフィック表面を形成するように、投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備える、ディスプレイと、
前記第１および第２のホログラフィック表面上の点が中継された場所に中継され、それによって、仮想スクリーン平面に対して第２の深度順序で知覚可能な第１および第２の中継されたホログラフィック表面を形成するように、前記ライトフィールドディスプレイから前記投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路のセットに沿って前記受信された光を中継するように位置付けられている中継システムであって、前記第１および第２の深度順序が反転されている、中継システムと、
前記中継された光の経路のセットに配列された補正光学素子と、を備え、前記中継された光の経路のセットの各々が、四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標のセットを有し、前記第１および第２の中継されたホログラフィック表面が前記第１の深度順序と実質的に同じである補正深度順序で知覚可能であるように、前記第１の中継された光の経路のセットの各々の前記角座標の極性を反転するように構成されている、ホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３４）
前記補正光学素子が、前記仮想ディスプレイ平面に配置されている、項目３３に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３５）
前記補正光学素子が、平行なレンズの列を含み、各レンズが同じ焦点距離ｆを有し、前記レンズの列が前記焦点距離の２倍の距離だけ離れており、これにより、前記レンズの列の焦点面が、仮想平面で重なり合い、前記焦点面の反対側のレンズが、同じ光軸を共有する、項目３３に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３６）
ホログラフィックディスプレイシステムであって、
ディスプレイスクリーン平面に対して第１の深度順序で少なくとも第１および第２のホログラフィック表面を形成するように、投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備える、ディスプレイと、
前記投影された光の経路のセットに配列された補正光学素子であって、前記第１の投影された光の経路のセットの各々が、四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標のセットを有し、前記補正光学素子が、前記投影された光の経路のセットの各々の前記角座標の極性を反転するように構成され、前記第１および第２のホログラフィック表面が、前記第１の深度順序から反転される中間深度順序を有する、補正光学素子と、
第１および第２のホログラフィック対象物上の点が、中継された場所に中継され、それによって、仮想スクリーン平面に対して、第２の深度順序で知覚可能な第１および第２の中継されたホログラフィック表面を形成するように、前記補正光学素子から前記投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路のセットに沿って前記受信された光を中継するように位置付けられている中継システムであって、前記第１および第２の深度順序が同じである、中継システムと、を備える、ホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３７）
前記補正光学素子が、前記ディスプレイスクリーン平面に配置されている、項目３６に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３８）
前記補正光学素子が、平行なレンズの列を含み、各レンズが同じ焦点距離ｆを有し、前記レンズの列が前記焦点距離の２倍の距離だけ離れており、これにより、前記レンズの列の焦点面が、仮想平面で重なり合い、前記焦点面の反対側のレンズが、同じ光軸を共有する、項目３６に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目３９）
ホログラフィックディスプレイシステムであって、
ディスプレイスクリーン平面に対して第１の深度プロファイルを有する少なくとも第１のホログラフィック表面を形成するように、第１の投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備える、第１のディスプレイと、
前記第１のホログラフィック表面上の点が中継された場所に中継され、それによって、仮想スクリーン平面に対して、第１の中継された深度プロファイルを有する第１の中継されたホログラフィック表面を形成するように、前記ライトフィールドディスプレイから前記第１の投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、第１の中継された光の経路のセットに沿って前記受信された光を中継するように位置付けられている第１の中継システムと、
前記第１の中継されたホログラフィック表面上の点が、新しい中継された場所にさらに中継され、それによって、新しい仮想スクリーン平面に対して、それぞれ第２の中継された深度プロファイルを有する第２の中継されたホログラフィック表面を形成するように、前記第１の中継された光の経路のセットに沿って前記第１の中継システムから光を受信し、第２の中継された光の経路のセットに沿って前記受信された光を中継するように位置付けられている第２の中継システムと、を備える、ホログラフィックディスプレイシステム。
（項目４０）
前記新しい仮想スクリーン平面と前記ディスプレイスクリーン平面とが、実質的に平行である、項目３９に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目４１）
前記第１のディスプレイによって投影された前記第１のホログラフィック表面の前記第１の深度プロファイルが、前記第２の中継されたホログラフィック表面の前記第２の中継された深度プロファイルと実質的に同じである、項目３９に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目４２）
画像表面を形成するために光を投影するように構成されている第２のディスプレイと、
前記第１および第２のディスプレイの両方から投影された光を受信し、その一部を投影された光の経路のセットに沿って前記第１の中継システムに向けるように構成されているビームスプリッタと、をさらに備え、
前記第１の中継システムが、前記ビームスプリッタから前記投影された光の経路のセットに沿って投影された光を受信し、前記受信された光の一部を前記第１の中継された光の経路のセットに沿って中継し、それによって、中継された画像表面とともに前記第１の中継されたホログラフィック表面を形成するように構成され、
前記第２の中継システムが、前記第１の中継されたシステムから前記第１の中継された光の経路のセットに沿って光を受信し、前記受信された光の一部を前記第２の中継された光の経路のセットに沿って中継し、さらなる中継された画像表面とともに前記第２の中継されたホログラフィック表面を形成するように構成されている、項目３９に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目４３）
前記第２のディスプレイからの前記投影された光によって形成された前記画像表面が、ホログラフィックまたは非ホログラフィック表面である、項目４２に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目４４）
実世界の対象物の表面の光および前記第１のディスプレイからの前記投影された光を受信し、その一部を投影された光の経路のセットに沿って前記第１の中継システムに向けるように構成されているビームスプリッタをさらに備え、
前記第１の中継システムが、前記ビームスプリッタからの前記投影された光の経路のセットに沿って投影された光を受信し、前記受信された光の一部を前記第１の中継された光の経路のセットに沿って中継し、それによって、前記実世界の対象物の前記表面の中継された画像とともに前記第１の中継されたホログラフィック表面を形成するように構成され、
前記第２の中継システムが、前記第１の中継された光の経路のセットに沿って前記第１の中継されたシステムから光を受信し、前記受信された光の一部を前記第２の中継された光の経路のセットに沿って中継し、前記実世界の対象物の前記表面のさらなる中継された画像とともに前記第２の中継されたホログラフィック表面を形成するように構成されている、項目３９に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目４５）
前記第２の中継システムが、前記第１の中継システムから受信した前記光の別の部分を、反射された光の経路のセットに沿って、前記第２の中継された光の経路のセットの方向と実質的に反対の方向に向ける、項目３９に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
（項目４６）
前記反射された光の経路のセットに沿って光を知覚する視認者が、前記第２の中継されたホログラフィック表面の前記第２の中継された深度プロファイルを知覚するように、前記反射された光の経路のセットに配列されている補正光学素子をさらに備える、項目４５に記載のホログラフィックディスプレイシステム。

Claims (19)

1. ホログラフィックディスプレイシステムであって、
   ディスプレイスクリーン平面に対して第１の投影された深度プロファイルを有する少なくとも第１のホログラフィック表面を形成するように、投影された光の経路のセットに沿って光を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備える、第１のディスプレイと、
   前記第１のホログラフィック表面上の点が中継される場所に中継され、それによって、仮想スクリーン平面に対する第１の中継された深度プロファイルを有する第１の中継されたホログラフィック表面を形成するように、前記ライトフィールドディスプレイからの前記投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路のセットに沿って前記受信された光を中継するように位置付けられている中継システムであって、前記第１の中継された深度プロファイルが、前記第１の投影された深度プロファイルとは異なる、中継システムと、を備え、
   前記ライトフィールドディスプレイが、第１の中継されたホログラフィック対象物の前記第１の中継された深度プロファイルが視認者を対象とした前記深度プロファイルであるように、投影される光を出力するように前記ライトフィールドディスプレイを操作することによって、前記第１の投影された深度プロファイルと前記第１の中継された深度プロファイルとの間の相違の原因となる命令を受信するよう構成されているコントローラを備え、
   前記ホログラフィックディスプレイシステムは、第２のディスプレイをさらに備え、前記中継システムが、前記第２のディスプレイから投影された光の経路の追加のセットに沿って光を受信し、中継された光の経路の追加のセットに沿って前記受信された光を中継するように構成され、
   前記第２のディスプレイが、追加のホログラフィック表面を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備え、前記追加のホログラフィック表面上の点が、前記中継システムによって、中継された点に中継され、それによって、前記仮想スクリーン平面に対して深度プロファイルを有する追加の中継されたホログラフィック表面を形成し、
   前記ホログラフィックディスプレイシステムは、前記第１のディスプレイまたは前記第２のディスプレイのいずれかからの前記投影された光の経路のセットにおいて配置された視差素子をさらに備え、前記視差素子が、前記それぞれのディスプレイの前記投影された光の経路のセットに沿って形成された前記ホログラフィック表面の少なくとも一部を遮蔽するように操作可能である、ホログラフィックディスプレイシステム。
2. 前記ライトフィールドディスプレイが、前記第１のホログラフィック表面をスクリーン内ホログラフィック表面またはオフスクリーンのホログラフィック表面として投影するよう構成されている、請求項１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
3. 前記投影された光の経路のセットの各々が、四次元座標系（４Ｄ座標系）における位置座標および角座標のセットを有し、前記コントローラによって受信された前記命令が、前記４Ｄ座標系における前記第１のホログラフィック表面の前記角座標の極性の反転を含む、請求項１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
4. 前記投影された光の経路のセットが、前記ディスプレイスクリーン平面に対して第２の投影された深度プロファイルを有する第２のホログラフィック表面を形成し、前記第２のホログラフィック表面上の点が、前記仮想スクリーン平面に対して第２の中継された深度プロファイルを有する第２の中継されたホログラフィック表面を形成する中継された場所に、前記中継システムによって中継される、請求項１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
5. 前記仮想スクリーン平面が、前記ライトフィールドディスプレイの前記ディスプレイスクリーン平面に対して非平行または垂直な角度で配向されている、請求項１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
6. 前記中継システムが、前記投影された光の経路のセットに沿って光を受信し、前記受信された光を前記中継された光の経路のセットに沿って向けるように位置付けられている透過型反射体を備える、請求項１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
7. 前記透過型反射体が、前記透過型反射体の複数の内部反射された表面の間で前記受信された光の一部を内面的に反射し、前記中継された光の経路のセットに沿って前記仮想スクリーン平面に向かって第１の方向に光を出力する、請求項６に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
8. 前記透過型反射体が、前記透過型反射体の複数の内部反射された表面の間で前記受信された光の第１の部分を内面的に反射し、前記受信された光の前記第１の部分を前記中継された光の経路のセットに沿って前記仮想スクリーン平面に向かって第１の方向に出力し、前記透過型反射体の外部表面が、前記第１の方向とは反対の第２の方向において反射された光の経路のセットに沿って前記受信された光の第２の部分を反射する、請求項６に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
9. 前記反射された光の経路のセットおよび前記中継された光の経路のセットが、前記第１の中継されたホログラフィック表面が前記仮想スクリーン平面に対して同じ深度プロファイルを有するように、前記第１の方向および前記第２の方向から知覚されるように、実質的に整列されている、請求項８に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
10. 前記中継された光の経路のセット内の各光の経路が、四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標の固有のセットを有し、前記ホログラフィックディスプレイシステムが、前記中継された光の経路のセットと交差する場所において、または前記反射された光の経路のセットと交差する場所において位置付けられている補正光学素子をさらに備え、前記補正光学素子が、それを通過する光の経路の前記角座標の極性を反転するように構成されている、請求項８に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
11. 前記中継された光の経路のセット内の各光の経路が、四次元（４Ｄ）座標系における位置座標および角座標の固有のセットを有し、前記ホログラフィックディスプレイシステムが、第１および第２の場所にそれぞれ位置付けられている第１および第２の補正光学素子をさらに備え、前記第１の場所が前記中継された光の経路のセットと交差し、第２の場所が前記反射された光の経路のセットと交差し、前記第１および第２の補正光学素子が、それを通過する光の経路の前記角座標の極性を反転するように各々構成されている、請求項８に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
12. 前記透過型反射体が、複数の２面コーナー反射体を含む２面コーナー反射体アレイを備える、請求項６に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
13. 前記２面コーナー反射体アレイが、平行であるが第１の寸法でオフセットされる、２層の反射平面を含み、一方の層における前記反射平面の方向が、第２の寸法で他方の層における前記反射平面の方向に直交して配向されている、請求項１２に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
14. 前記第１のディスプレイに対して実質的に直交して配列されている第２のディスプレイと、
    前記第１のディスプレイからの前記投影された光の経路のセットおよび前記第２のディスプレイからの投影された光の経路の追加のセットに沿って光を受信し、前記受信された光を前記中継システムに向けるように構成されているビームスプリッタと、をさらに備える、請求項１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
15. 前記第２のディスプレイが、追加のホログラフィック表面を投影するように構成されているライトフィールドディスプレイを備え、前記追加のホログラフィック表面上の点が、前記中継システムによって、中継された点に中継され、それによって、追加の仮想スクリーン平面に対して深度プロファイルを有する追加の中継されたホログラフィック表面を形成する、請求項１４に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
16. 前記第１のディスプレイに対応する前記仮想スクリーン平面および前記第２のディスプレイに対応する前記追加の仮想スクリーン平面が、２つの別個のホログラフィック体積が作成されるように、配置されている、請求項１５に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
17. 前記第１のディスプレイに対応する前記仮想スクリーン平面および前記第２のディスプレイに対応する前記追加の仮想スクリーン平面が、１つの連続ホログラフィック体積が作成されるように配置され、前記１つの連続ホログラフィック体積が、いずれかの仮想スクリーン平面に関連付けられた個々のホログラフィック体積よりも大きい、請求項１５に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
18. 前記中継システムが、前記第１のディスプレイと前記第１のディスプレイに向かい合う前記第２のディスプレイとの間に配列されている、請求項１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。
19. 前記第１のディスプレイおよび前記第２のディスプレイの他方からの前記投影された光の経路のセットにおいて配置された別の視差素子をさらに備え、前記別の視差素子が、それぞれの投影された光の経路のセットに沿って形成された前記ホログラフィック表面の少なくとも一部を遮蔽するように操作可能である、請求項１に記載のホログラフィックディスプレイシステム。

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