JP7473115B2 - コンポーネント設計構造体を用いたエネルギーリレーにおける横方向アンダーソン局在化を実現するためのデバイス - Google Patents
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Description
ライトフィールドエネルギー伝搬解像度の概要
ライトフィールドおよびホログラフィックディスプレイは、エネルギー表面位置が、視認体積内に伝搬された角度、色、および強度の情報を提供する複数の投影の結果である。開示されたエネルギー表面は、追加の情報が同じ表面を通って共存および伝搬する機会を提供し、他の感覚系応答を誘発する。立体ディスプレイとは異なり、空間内の収束されたエネルギー伝搬経路の視認される位置は、視認者が視認体積の周りを移動しても変化せず、多数の視認者が、あたかも対象物が本当にそこに存在するかのように、現実世界の空間内の伝搬された対象物を同時に観察し得る。いくつかの実施形態では、エネルギーの伝搬は、同じエネルギー伝搬経路内に配置され得るが、反対方向に配置されてもよい。例えば、エネルギー伝搬経路に沿ったエネルギー放出およびエネルギー捕捉は、本開示のいくつかの実施形態では、両方とも可能である。
能動領域、デバイス電子機器回路、パッケージング、および機械的エンベロープ
図2は、ある特定の機械的形状因子を伴う能動領域220を有するデバイス200を例解する。デバイス200は、電力供給のためのドライバ230および電子機器回路240を含み、能動領域220に接続し得、その能動領域は、xおよびyの矢印により示されている寸法を有する。このデバイス200は、電力および冷却のコンポーネントを駆動するためのケーブル配線および機械的構造体を考慮に入れておらず、さらに、機械的実装面積は、可撓ケーブルをデバイス200の中に導入することによって最小化され得る。また、かかるデバイス200に対する最小実装面積は、M:xおよびM:yの矢印により示されている寸法を有する機械的エンベロープ210とも呼ばれ得る。このデバイス200は、単に例解目的のみのためであり、特定用途向け電子機器回路設計は、機械的エンベロープのオーバーヘッドをさらに低減する可能性があるが、ほとんどすべての場合において、デバイスの能動領域の正確なサイズとはなり得ない。一実施形態では、このデバイス200は、マイクロOLED、DLPチップ、もしくはLCDパネル、または画像照明の目的を有する他の任意の技術に対する能動画像領域220と関連するため、電子機器回路の依存状態を例解する。
エネルギーリレーのアレイの構成および設計
いくつかの実施形態では、各デバイスの機械的構造の制約による継ぎ目がない個別デバイスのアレイから高エネルギー位置密度を生成する課題に対処するためのアプローチについて開示されている。一実施形態では、エネルギー伝搬リレーシステムにより、能動デバイス領域の有効サイズを増加させることが、機械的寸法を満たすか、または超過することを可能にして、リレーのアレイを構成し、かつ単一のシームレスなエネルギー表面を形成し得る。
横方向アンダーソン局在化エネルギーリレーにおける開示された進展
エネルギーリレーの特性は、横方向アンダーソン局在化を誘発させるエネルギーリレー素子に対して本明細書に開示された原理に従って大幅に最適化され得る。横方向アンダーソン局在化は、横方向には不規則であるが長手方向には一貫性のある材料を通って輸送される光線の伝搬である。
ホログラフィック導波路アレイを通るエネルギーの選択的伝搬
上記および本明細書全体にわたって考察されているように、ライトフィールドディスプレイシステムは、一般に、エネルギー源(例えば、照明源)、および上記の考察で明確に示したような、十分なエネルギー位置密度で構成されたシームレスなエネルギー表面を含む。複数のリレー素子を使用して、エネルギーデバイスからシームレスなエネルギー表面にエネルギーをリレーし得る。一旦、エネルギーが所要のエネルギー位置密度を有するシームレスなエネルギー表面に送達されると、エネルギーは、開示されたエネルギー導波路システムを介して4Dプレノプティック関数に従って伝搬され得る。当業者により理解されるように、4Dプレノプティック関数は、当技術分野でよく知られており、本明細書では、これ以上詳述しない。
ホログラフィック環境内で人間の感覚受容器を刺激するための双方向シームレスエネルギー表面システムの集約
複数のシームレスなエネルギー表面を一緒にタイル張り、溶融、結合、取り付け、および/または縫い合わせを行い、部屋全体を含む任意のサイズ、形状、輪郭、または形状因子を形成することによって、シームレスなエネルギー表面システムの大規模な環境を構築することが可能になる。各エネルギー表面システムは、双方向ホログラフィックエネルギーの伝搬、放出、反射、または検知のために集合的に構成されたベース構造体、エネルギー表面、リレー、導波路、デバイス、および電子機器回路を有するアセンブリを含み得る。
アンダーソン局在化原理は、1950年代に導入されたが、材料およびプロセスにおける最近の技術的ブレークスルーによってはじめて、その原理が光輸送において実際に研究されることを可能にした。横方向アンダーソン局在化は、横方向には不規則であるが、長手方向には不変の材料を通って横方向平面内で波が拡散することなく輸送される波の伝搬である。
本明細書によれば、以下の各項目に記載の事項もまた開示される。
[項目1]
方法であって、
(a)第1のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第1のコンポーネント設計構造体が、第1のセットの設計特性を有する、提供することと、
(b)第2のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第2のコンポーネント設計構造体が、第2のセットの設計特性を有し、前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の両方が、第1の設計特性および第2の設計特性によって表される少なくとも2つの共通する設計特性を有する、提供することと、
(c)前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記第2のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上を使用して媒体を形成することであって、前記形成するステップが、前記媒体の第1の平面内の前記第1の設計特性をランダム化して、前記第1の平面内の前記第1の設計特性の第1の変動をもたらし、前記第2の設計特性の値が、前記媒体の第2の平面内の前記第1の設計特性の変動を可能にし、前記第2の平面内の前記第1の設計特性の前記変動が、前記第1の平面内の前記第1の設計特性の前記変動よりも小さい、形成することと、を含み、
前記形成するステップ(c)が、
(i)前記第1のコンポーネント設計構造体の前記第2のコンポーネント設計構造体へのアディティブプロセス、
(ii)前記第2のコンポーネント設計構造体と一緒に形成するように、空隙または逆構造体を生成するための前記第1のコンポーネント設計構造体のサブトラクティブプロセス、
(iii)前記第2のコンポーネント設計構造体の前記第1のコンポーネント設計構造体へのアディティブプロセス、または
(iv)前記第1のコンポーネント設計構造体と一緒に形成するように、空隙または逆構造体を生成するための前記第2のコンポーネント設計構造体のサブトラクティブプロセス、のうちの少なくとも1つを用いて形成することを含む、方法。
[項目2]
前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の両方に共通する、前記第1の設計特性が、屈折率であり、前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の両方に共通する、前記第2の設計特性が、形状であり、前記形成するステップ(c)が、前記媒体の第1の平面に沿って、前記第1のコンポーネント設計構造体の前記屈折率、および前記第2のコンポーネント設計構造体の前記屈折率をランダム化して、屈折率における第1の変動をもたらし、前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の前記形状の組み合わされた幾何学的形状が、前記媒体の前記第2の平面の屈折率の変動をもたらし、前記第2の平面の前記屈折率の前記変動が、前記媒体の前記第1の平面の屈折率の前記変動よりも小さい、項目1に記載の方法。
[項目3]
(d)前記媒体の前記第1の平面がアセンブリの横方向配向に沿って延在し、かつ前記媒体の前記第2の平面が前記アセンブリの長手方向配向に沿って延在するように、前記媒体を使用して前記アセンブリを形成することをさらに含み、前記アセンブリを通って伝搬するエネルギー波が、横方向配向に対して、長手方向配向においてより高い輸送効率を有し、前記第1の設計特性および前記第2の設計特性により、横方向配向に空間的に局所化となる、項目1または2に記載の方法。
[項目4]
前記形成するステップ(c)および(d)の各々が、混合、硬化、結合、UV露光、融合、機械設計、レーザ切断、溶融、重合、エッチング、食刻、3D印刷、CNC設計、平版印刷、メタライゼーション、液化、堆積、インクジェット印刷、レーザ成形、光学成形、穿孔、積層、加熱、冷却、規則化、不規則化、研磨、削除、切断、材料除去、圧縮、加圧、吸引、重力、および他の処理方法によって形成することのうちの少なくとも1つを含む、項目3に記載の方法。
[項目5]
(e)複雑もしくは形成形状、湾曲もしくは傾斜表面、光学素子、屈折率分布型レンズ、回折光学素子、光学リレー、光学テーパ、および他の幾何学的構成または光学デバイスのうちの少なくとも1つを作り出すための形成、成形、または機械設計によって前記アセンブリを処理することをさらに含む、項目3または4に記載の方法。
[項目6]
ステップ(a)の前記第1のコンポーネント設計構造体および(b)の前記第2のコンポーネント設計構造体、ならびにステップ(c)の前記形成された媒体の前記第1の設計特性および前記第2の設計特性が、累積的に組み合わさって、横方向アンダーソン局在化の特性を呈する、項目2に記載の方法。
[項目7]
前記提供するステップ(a)および(b)の各々は、前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記第2のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上が、液体、気体、または固体形態のうちの少なくとも1つであることを含む、項目1から6のいずれか1項に記載の方法。
[項目8]
方法であって、
(a)第1のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第1のコンポーネント設計構造体が、第1のセットの設計特性を有する、提供することと、
(b)第2のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第2のコンポーネント設計構造体が、第2のセットの設計特性を有し、前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の両方が、第1の設計特性および第2の設計特性によって表される少なくとも2つの共通する設計特性を有する、提供することと、
(c)前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記第2のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上を使用して媒体を形成することであって、前記形成するステップが、前記媒体の第1の平面内の前記第1の設計特性をランダム化して、前記第1の平面内の前記第1の設計特性の第1の変動をもたらし、前記第2の設計特性の値が、前記媒体の第2の平面内の前記第1の設計特性の変動を可能にし、前記第2の平面内の前記第1の設計特性の前記変動が、前記第1の平面内の前記第1の設計特性の前記変動よりも小さい、形成することと、を含み、
前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の両方に共通する、前記第1の設計特性が、屈折率であり、前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の両方に共通する、前記第2の設計特性が、形状であり、前記形成するステップ(c)が、前記媒体の第1の平面に沿って、前記第1のコンポーネント設計構造体の前記屈折率、および前記第2のコンポーネント設計構造体の前記屈折率をランダム化して、屈折率における第1の変動をもたらし、前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の前記形状の組み合わされた幾何学的形状が、前記媒体の前記第2の平面の屈折率の変動をもたらし、前記第2の平面の前記屈折率の前記変動が、前記媒体の前記第1の平面の屈折率の前記変動よりも小さく、
前記提供するステップ(a)および(b)の各々は、前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記第2のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上が、ポリマー材料のうちの少なくとも1つであることを含み、前記第1の平面の屈折率および前記第2の平面の屈折率の各々が、1よりも大きい、方法。
[項目9]
前記提供するステップ(a)および(b)の各々が、第1および第2の平面内で異なる第1のコンポーネント設計構造体寸法のうちの1つ以上、ならびに第1および第2の平面内で異なる第2のコンポーネント設計構造体寸法のうちの1つ以上を有する、前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記第2のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上を含み、前記第2の平面の前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体寸法のうちの1つ以上が、前記第1の平面と異なり、前記第1の平面の前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体寸法が、可視光の波長の4倍未満である、項目1から8のいずれか1項に記載の方法。
[項目10]
方法であって、
(a)第1のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第1のコンポーネント設計構造体が、第1の屈折率n0、設計特性p0、および第1の吸収光学品質b0を有する、提供することと、
(b)1つ以上のNのコンポーネント設計構造体を提供することであって、各Niの構造体が、屈折率ni、設計特性pi、および吸収光学品質biを有し、Nが、1以上である、提供することと、
(c)前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記Niの構造体のうちの前記1つ以上を使用して媒体を形成することであって、前記形成するステップが、前記媒体の第1の平面に沿って、前記第1の屈折率n0および前記屈折率niをランダム化して、第1の屈折率の変動をもたらし、第1の設計特性p0および前記設計特性piが、前記媒体の第2の平面に沿って第2の屈折率の変動を誘発し、前記第2の平面が、前記第1の平面とは異なり、前記第2の屈折率の変動が、前記第1の設計特性p0と前記設計特性piとの間の組み合わされた幾何学的形状により、前記第1の屈折率の変動よりも小さい、形成することと、
(d)前記媒体の前記第1の平面がアセンブリの横方向配向であり、かつ前記媒体の前記第2の平面が前記アセンブリの長手方向配向であるように、前記媒体を使用して前記アセンブリを形成することであって、前記アセンブリの入口から出口へ伝搬するエネルギー波が、横方向配向に対して、長手方向配向においてより高い輸送効率を有し、前記設計特性および結果として生じる屈折率変動により、横方向配向に空間的に局所化となり、前記媒体の前記吸収光学品質が、前記アセンブリを通るエネルギー波の不要な拡散または散乱の低減を容易にする、形成することと、を含み、
前記提供するステップ(a)および(b)の各々が、前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上を含み、第iの構造体のうちの前記1つ以上が、結合剤、オイル、エポキシ、および他の光学グレードの接着材料、または浸漬液のうちの少なくとも1つを含む、アディティブプロセスである、方法。
[項目11]
方法であって、
(a)第1のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第1のコンポーネント設計構造体が、第1の屈折率n0、設計特性p0、および第1の吸収光学品質b0を有する、提供することと、
(b)1つ以上のNのコンポーネント設計構造体を提供することであって、各Niの構造体が、屈折率ni、設計特性pi、および吸収光学品質biを有し、Nが、1以上である、提供することと、
(c)前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記Niの構造体のうちの前記1つ以上を使用して媒体を形成することであって、前記形成するステップが、前記媒体の第1の平面に沿って、前記第1の屈折率n0および前記屈折率niをランダム化して、第1の屈折率の変動をもたらし、第1の設計特性p0および前記設計特性piが、前記媒体の第2の平面に沿って第2の屈折率の変動を誘発し、前記第2の平面が、前記第1の平面とは異なり、前記第2の屈折率の変動が、前記第1の設計特性p0と前記設計特性piとの間の組み合わされた幾何学的形状により、前記第1の屈折率の変動よりも小さい、形成することと、
(d)前記媒体の前記第1の平面がアセンブリの横方向配向であり、かつ前記媒体の前記第2の平面が前記アセンブリの長手方向配向であるように、前記媒体を使用して前記アセンブリを形成することであって、前記アセンブリの入口から出口へ伝搬するエネルギー波が、横方向配向に対して、長手方向配向においてより高い輸送効率を有し、前記設計特性および結果として生じる屈折率変動により、横方向配向に空間的に局所化となり、前記媒体の前記吸収光学品質が、前記アセンブリを通るエネルギー波の不要な拡散または散乱の低減を容易にする、形成することと、を含み、
前記形成するステップ(c)が、前記媒体を非固体形態に形成することを含み、前記形成するステップ(d)が、前記アセンブリを、前記非固体形態媒体を受容するための可撓性筐体を有する緩いコヒーレント導波路システムに形成することを含む、方法。
[項目12]
方法であって、
(a)第1のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第1のコンポーネント設計構造体が、第1の屈折率n0、設計特性p0、および第1の吸収光学品質b0を有する、提供することと、
(b)1つ以上のNのコンポーネント設計構造体を提供することであって、各Niの構造体が、屈折率ni、設計特性pi、および吸収光学品質biを有し、Nが、1以上である、提供することと、
(c)前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記Niの構造体のうちの前記1つ以上を使用して媒体を形成することであって、前記形成するステップが、前記媒体の第1の平面に沿って、前記第1の屈折率n0および前記屈折率niをランダム化して、第1の屈折率の変動をもたらし、第1の設計特性p0および前記設計特性piが、前記媒体の第2の平面に沿って第2の屈折率の変動を誘発し、前記第2の平面が、前記第1の平面とは異なり、前記第2の屈折率の変動が、前記第1の設計特性p0と前記設計特性piとの間の組み合わされた幾何学的形状により、前記第1の屈折率の変動よりも小さい、形成することと、
(d)前記媒体の前記第1の平面がアセンブリの横方向配向であり、かつ前記媒体の前記第2の平面が前記アセンブリの長手方向配向であるように、前記媒体を使用して前記アセンブリを形成することであって、前記アセンブリの入口から出口へ伝搬するエネルギー波が、横方向配向に対して、長手方向配向においてより高い輸送効率を有し、前記設計特性および結果として生じる屈折率変動により、横方向配向に空間的に局所化となり、前記媒体の前記吸収光学品質が、前記アセンブリを通るエネルギー波の不要な拡散または散乱の低減を容易にする、形成することと、を含み、
前記形成するステップ(c)が、前記媒体を液体形態に形成することを含み、前記形成するステップ(d)が、前記アセンブリを、液体形態媒体を直接堆積または塗布することによって形成することを含む、方法。
[項目13]
方法であって、
(a)第1のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第1のコンポーネント設計構造体が、第1の屈折率n0、設計特性p0、および第1の吸収光学品質b0を有する、提供することと、
(b)1つ以上のNのコンポーネント設計構造体を提供することであって、各Niの構造体が、屈折率ni、設計特性pi、および吸収光学品質biを有し、Nが、1以上である、提供することと、
(c)前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記Niの構造体のうちの前記1つ以上を使用して媒体を形成することであって、前記形成するステップが、前記媒体の第1の平面に沿って、前記第1の屈折率n0および前記屈折率niをランダム化して、第1の屈折率の変動をもたらし、第1の設計特性p0および前記設計特性piが、前記媒体の第2の平面に沿って第2の屈折率の変動を誘発し、前記第2の平面が、前記第1の平面とは異なり、前記第2の屈折率の変動が、前記第1の設計特性p0と前記設計特性piとの間の組み合わされた幾何学的形状により、前記第1の屈折率の変動よりも小さい、形成することと、
(d)前記媒体の前記第1の平面がアセンブリの横方向配向であり、かつ前記媒体の前記第2の平面が前記アセンブリの長手方向配向であるように、前記媒体を使用して前記アセンブリを形成することであって、前記アセンブリの入口から出口へ伝搬するエネルギー波が、横方向配向に対して、長手方向配向においてより高い輸送効率を有し、前記設計特性および結果として生じる屈折率変動により、横方向配向に空間的に局所化となり、前記媒体の前記吸収光学品質が、前記アセンブリを通るエネルギー波の不要な拡散または散乱の低減を容易にする、形成することと、を含み、
前記形成するステップ(c)および(d)が、前記アセンブリの複数の入口または複数の出口のうちの少なくとも1つを形成するために、様々な配向において、2つ以上の弛緩または溶融媒体を組み合わせることを含む、方法。
[項目14]
方法であって、
(a)第1のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第1のコンポーネント設計構造体が、第1の屈折率n0、設計特性p0、および第1の吸収光学品質b0を有する、提供することと、
(b)1つ以上のNのコンポーネント設計構造体を提供することであって、各Niの構造体が、屈折率ni、設計特性pi、および吸収光学品質biを有し、Nが、1以上である、提供することと、
(c)前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記Niの構造体のうちの前記1つ以上を使用して媒体を形成することであって、前記形成するステップが、前記媒体の第1の平面に沿って、前記第1の屈折率n0および前記屈折率niをランダム化して、第1の屈折率の変動をもたらし、第1の設計特性p0および前記設計特性piが、前記媒体の第2の平面に沿って第2の屈折率の変動を誘発し、前記第2の平面が、前記第1の平面とは異なり、前記第2の屈折率の変動が、前記第1の設計特性p0と前記設計特性piとの間の組み合わされた幾何学的形状により、前記第1の屈折率の変動よりも小さい、形成することと、
(d)前記媒体の前記第1の平面がアセンブリの横方向配向であり、かつ前記媒体の前記第2の平面が前記アセンブリの長手方向配向であるように、前記媒体を使用して前記アセンブリを形成することであって、前記アセンブリの入口から出口へ伝搬するエネルギー波が、横方向配向に対して、長手方向配向においてより高い輸送効率を有し、前記設計特性および結果として生じる屈折率変動により、横方向配向に空間的に局所化となり、前記媒体の前記吸収光学品質が、前記アセンブリを通るエネルギー波の不要な拡散または散乱の低減を容易にする、形成することと、を含み、
前記形成するステップ(d)が、前記エネルギー波を送信および受信するためのシステムに前記アセンブリを形成することを含む、方法。
[項目15]
前記システムが、局在化されたエネルギーを、同じ媒体を介して同時に送信および受信することが可能である、項目14に記載の方法。
[項目16]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行し、
前記第1の表面を通過する前記エネルギーが、第1の解像度を有し、前記第2の表面を通過する前記エネルギーが、第2の解像度を有し、前記第2の解像度が、前記第1の解像度の約50%以上である、デバイス。
[項目17]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行し、
前記第1の表面に呈示される均一なプロファイルを有する前記エネルギーが、前記第2の表面を通過して、前記第2の表面上の前記エネルギーの位置に関係なく、前記第2の表面の法線に対して±10度の開口角を有する円錐を実質的に充填する、デバイス。
[項目18]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行し、
前記第1の表面が、前記第2の表面とは異なる表面積を有し、前記リレー素子が、前記第1の表面と前記第2の表面との間に傾斜したプロファイル部分をさらに備え、前記リレー素子を通過する前記エネルギーが、空間的拡大または空間的縮小をもたらす、デバイス。
[項目19]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行し、
前記第1の表面および前記第2の表面の両方が、非平面である、デバイス。
[項目20]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行し、
前記第1の表面が、平面であり、前記第2の表面が、非平面である、デバイス。
[項目21]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行し、
前記第1の表面が、非平面であり、前記第2の表面が、平面である、デバイス。
[項目22]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行し、
前記第1の表面および前記第2の表面の両方が、凹面である、デバイス。
[項目23]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行し、
前記第1の表面および前記第2の表面の両方が、凸面である、デバイス。
[項目24]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行し、
前記第1の表面が、凹面であり、前記第2の表面が、凸面である、デバイス。
[項目25]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行し、
前記第1の表面が、凸面であり、前記第2の表面が、凹面である、デバイス。
[項目26]
デバイスであって、
第1の構造体のうちの1つ以上、および第2の構造体のうちの1つ以上で形成されたリレー素子であって、前記第1の構造体が、第1の波動伝搬特性を有し、前記第2の構造体が、第2の波動伝搬特性を有し、前記リレー素子が、内部を通ってエネルギーをリレーするように構成されている、リレー素子、を備え、
横方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、空間的な変動を有する交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1の構造体および前記第2の構造体が、実質的に同様の構成を有し、
前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化され、前記エネルギーの約50%超が、前記リレー素子を通って前記横方向配向に対して、前記長手方向配向に沿って伝搬し、
前記第1の構造体が、内部を通ってリレーされる前記エネルギーの波長の4倍未満である、前記横方向配向に沿った平均第1寸法を有し、平均第2および第3寸法が、第2および第3の配向に沿った前記平均第1寸法よりもそれぞれ実質的に大きく、前記第2および第3の配向が、前記横方向配向に対して実質的に直交し、
前記第2の波動伝搬特性が、前記第1の波動伝搬特性と同じ特性を有するが、異なる値を有し、
前記第1の構造体および前記第2の構造体は、前記第1の波動伝搬特性および前記第2の波動伝搬特性が最大変動を有するように、前記横方向配向において最大空間変動を伴って配置され、
前記第1の構造体および前記第2の構造体は、前記第1の波動伝搬特性および前記第2の波動伝搬特性が前記長手方向配向に沿って不変となるように、空間的に配置され、
前記リレー素子全体にわたり前記横方向配向に沿って、前記第1の構造体のチャネル間の中心間間隔が、前記第1の構造体の平均寸法の1~4倍の平均間隔を伴ってランダムに変動し、前記第1の構造体のうちの2つの隣接する長手方向チャネルが、前記第1の構造体の前記平均寸法の少なくとも半分の距離だけ実質的に各位置にある前記第2の構造体によって分離されている、デバイス。
[項目27]
前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行する、項目26に記載のデバイス。
[項目28]
前記第1の波動伝搬特性が、第1の屈折率であり、前記第2の波動伝搬特性が、第2の屈折率であり、前記第1の屈折率と前記第2の屈折率との間の変動は、前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化されることと、前記エネルギーの約50%超が、前記第1の表面から前記第2の表面に伝搬することと、をもたらす、項目27に記載のデバイス。
Claims (36)
- 方法であって、
(a)第1のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第1のコンポーネント設計構造体が、第1のセットの設計特性を有する、提供することと、
(b)第2のコンポーネント設計構造体のうちの1つ以上を提供することであって、前記第2のコンポーネント設計構造体が、第2のセットの設計特性を有し、前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の両方が、第1の設計特性および第2の設計特性によって表される少なくとも2つの共通する設計特性を有する、提供することと、
(c)前記第1のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上、および前記第2のコンポーネント設計構造体のうちの前記1つ以上を使用して媒体を形成することであって、前記形成するステップが、前記媒体の第1の平面内の前記第1の設計特性をランダム化して、前記第1の平面内の前記第1の設計特性の第1の変動をもたらし、前記第2の設計特性の値が、前記媒体の第2の平面内の前記第1の設計特性の変動を可能にし、前記第2の平面内の前記第1の設計特性の前記変動が、前記第1の平面内の前記第1の設計特性の前記変動よりも小さい、形成することと、を含み、前記第1の平面が前記媒体の横方向配向であり、前記第2の平面が前記媒体の長手方向配向であり、
前記形成するステップ(c)が、
(i)前記第1のコンポーネント設計構造体の前記第2のコンポーネント設計構造体へのアディティブプロセス、
(ii)前記第2のコンポーネント設計構造体と一緒に形成するように、空隙または逆構造体を生成するための前記第1のコンポーネント設計構造体のサブトラクティブプロセス、
(iii)前記第2のコンポーネント設計構造体の前記第1のコンポーネント設計構造体へのアディティブプロセス、または
(iv)前記第1のコンポーネント設計構造体と一緒に形成するように、空隙または逆構造体を生成するための前記第2のコンポーネント設計構造体のサブトラクティブプロセス、のうちの少なくとも1つを用いて形成することを含む、方法。 - クラッド無しで形成されたリレー素子を備え、
前記リレー素子が、
1または複数の第1のコンポーネント設計構造体と、
1または複数の第2のコンポーネント設計構造体と、
1または複数の第3のコンポーネント設計構造体と、
を有し、
前記第1、第2、第3のコンポーネント設計構造体が、異なる波動伝搬特性を有し、かつ、固体構造体を形成すべく溶融され、
前記リレー素子が、前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の両方を介して長手方向に沿ってエネルギーをリレーするように動作可能であり、前記エネルギーは横方向に空間的に局在化され、
前記第1のコンポーネント設計構造体は、エネルギーが前記第1のコンポーネント設計構造体を介して前記横方向に対して前記長手方向においてより高い輸送効率で伝搬されるように整列され、前記第2のコンポーネント設計構造体は、エネルギーが前記第2のコンポーネント設計構造体を介して前記横方向に対して前記長手方向においてより高い輸送効率で伝搬されるように整列される、
デバイス。 - 前記第3のコンポーネント設計構造体が、前記横方向に空間的に局所化されないエネルギーを減少させるように前記リレー素子における波動伝搬特性を有する、請求項2に記載のデバイス。
- 前記空間的に局所化されないエネルギーが、エネルギーの不要な拡散または散乱を有する、請求項3に記載のデバイス。
- 前記第3のコンポーネント設計構造体が、反射、透過、吸収特性のうちの少なくとも1つを有する波動特性を備える、請求項2から4の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向に対して実質的に平行である経路に沿って進行する、請求項2から5の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1の表面に呈示される均一なプロファイルを有する前記エネルギーが、前記第2の表面を通過して、前記第2の表面上のエネルギーの位置に関係なく、前記第2の表面の法線に対して少なくとも±10度の角度を有する円錐を実質的に充填する、請求項6に記載のデバイス。
- 前記リレー素子における前記第1、第2、および第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも2つが、明確なランダム化が無いように構成される、請求項2から7の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1、第2、および第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも2つの空間的な規則化は、わずかにランダム化されている、請求項2から7の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1、第2、または第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも1つが、ガラス、炭素、シリコン、クリスタル、液晶、オイル、エポキシ、プラスチック、樹脂、液体、強磁性体材料、光ファイバ、光学薄膜、ポリマー、またはそれらの混合物を含む、請求項2から9の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記リレー素子が、回折、屈折または反射によりエネルギーをリレーするように動作可能である、請求項2から10の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記リレー素子における前記第1、第2、または第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも1つが、偏光素子を備える、請求項2から11の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記リレー素子における前記第1、第2、または第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも1つが、液体、固体、気体を備える、請求項2から12の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1、第2、および第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも2つが、前記リレー素子に前記横方向にわたる1または複数の波動伝搬特性の1または複数の勾配をもたらすように配置される、請求項2から13の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記1または複数の波動伝搬特性の1または複数の勾配が、前記横方向における1または複数の屈折率の勾配を有する、請求項14に記載のデバイス。
- 前記リレー素子における前記第1、第2、および第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも2つが、複雑な、形成形状の、湾曲した、傾斜した、規則的、不規則の、又は、幾何学的な構成の少なくとも1つに従って構成される、請求項2から15の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記リレー素子における前記第1、第2、および第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも2つが、規則的なエネルギーリレーを形成するように配置される、請求項2から16の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記リレー素子における前記第1、第2、または第3のコンポーネント設計構造体のサイズ規模は、前記リレー素子を介して伝搬されるエネルギー波の波長程度である、請求項2から17の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記リレー素子を介して伝搬される前記エネルギー波の前記波長が、ミリスケール、マイクロスケール、またはナノスケールである、請求項18に記載のデバイス。
- 前記リレー素子における前記第1、第2、および第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも2つが、エネルギー波輸送効率のための規則化を維持するように構成される、請求項2から19の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記リレー素子における前記第1、第2、および第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも2つが、前記リレー素子全体にわたる位置に関する1次屈折率と2次屈折率を提供するように配置される、請求項2から20の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記リレー素子における前記第1、第2、および第3のコンポーネント設計構造体のうちの少なくとも2つは、前記横方向の前記伝搬されたエネルギーを制限するための波の干渉を誘発ように配置される、請求項2から21の何れか一項に記載のデバイス。
- クラッド無しで形成されたリレー素子を備え、
前記リレー素子が、1または複数の第1のコンポーネント設計構造体と、1または複数の第2のコンポーネント設計構造体とを有し、前記第1および第2のコンポーネント設計構造体が、異なる波動伝搬特性を有し、
横方向配向に沿って、前記第1のコンポーネント設計構造体と前記第2のコンポーネント設計構造体が、交互配置構成で配置され、
長手方向配向に沿って、前記第1のコンポーネント設計構造体と前記第2のコンポーネント設計構造体がそれぞれ同様の構造を有し、
前記リレー素子が、
前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体の両方を介して前記長手方向配向に沿ってエネルギーをリレーし、前記エネルギーは前記横方向配向に空間的に局在化され、
前記第1のコンポーネント設計構造体は、エネルギーが前記第1のコンポーネント設計構造体を介して前記横方向配向に対して前記長手方向配向においてより高い輸送効率で伝搬されるように整列され、前記第2のコンポーネント設計構造体は、エネルギーが前記第2のコンポーネント設計構造体を介して前記横方向配向に対して前記長手方向配向においてより高い輸送効率で伝搬されるように整列され、
前記第1のコンポーネント設計構造体および前記第2のコンポーネント設計構造体はそれぞれ、そこを通ってリレーされる前記エネルギーの波長の程度及びその4倍までである、前記横方向配向に沿った平均第1寸法を有する、
デバイス。 - 前記リレー素子が、第1の表面および第2の表面を含み、前記第1の表面と前記第2の表面との間を伝搬する前記エネルギーが、前記長手方向配向に対して実質的に平行である経路に沿って進行する、請求項23に記載のデバイス。
- 前記第1のコンポーネント設計構造体が第1の屈折率を有し、前記第2のコンポーネント設計構造体が第2の屈折率を有し、
前記第1の屈折率と前記第2の屈折率との間の変動は、前記エネルギーが、前記横方向配向に空間的に局在化されてリレーされることと、前記エネルギーの約50%超が、前記第1の表面から前記第2の表面に伝搬することと、をもたらす、請求項24に記載のデバイス。 - 前記第1の表面を通過する前記エネルギーが、第1の解像度を有し、前記第2の表面を通過する前記エネルギーが、第2の解像度を有し、前記第2の解像度が、前記第1の解像度の約50%以上である、請求項24に記載のデバイス。
- 前記第1の表面に呈示される均一なプロファイルを有する前記エネルギーが、前記第2の表面を通過して、前記第2の表面上のエネルギーの位置に関係なく、前記第2の表面の法線に対して±10度の開口角を有する円錐を実質的に充填する、請求項24に記載のデバイス。
- 前記第1の表面および前記第2の表面の両方が平面である、請求項24から27の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1の表面および前記第2の表面の両方が非平面である、請求項24から27の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1の表面が平面であり、前記第2の表面が非平面である、請求項24から27の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1の表面が非平面であり、前記第2の表面が平面である、請求項24から27の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1の表面および前記第2の表面の両方が凹面である、請求項24から27の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1の表面および前記第2の表面の両方が凸面である、請求項24から27の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1の表面が凹面であり、前記第2の表面が凸面である、請求項24から27の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1の表面が凸面であり、前記第2の表面が凹面である、請求項24から27の何れか一項に記載のデバイス。
- 前記第1、第2のコンポーネント設計構造体のそれぞれが、ガラス、炭素、光ファイバ、光学薄膜、ポリマー、またはそれらの混合物を含む、請求項23から35の何れか一項に記載のデバイス。
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