KR20200118059A - 다중 4d 에너지 장을 지향하는 시스템 및 방법 - Google Patents
다중 4d 에너지 장을 지향하는 시스템 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20200118059A KR20200118059A KR1020207023601A KR20207023601A KR20200118059A KR 20200118059 A KR20200118059 A KR 20200118059A KR 1020207023601 A KR1020207023601 A KR 1020207023601A KR 20207023601 A KR20207023601 A KR 20207023601A KR 20200118059 A KR20200118059 A KR 20200118059A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- energy
- relay
- domain
- waveguides
- design characteristic
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 129
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 361
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 90
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 62
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 56
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 18
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 18
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 claims description 9
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 94
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 75
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 43
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 32
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 25
- 230000008859 change Effects 0.000 description 24
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 description 24
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 22
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 21
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 21
- 230000006870 function Effects 0.000 description 20
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 18
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 18
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 15
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 description 15
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 15
- 208000014392 Cat-eye syndrome Diseases 0.000 description 14
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 14
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 14
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 14
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 13
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 13
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 13
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 13
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 9
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 9
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 9
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 9
- 210000002265 sensory receptor cell Anatomy 0.000 description 9
- 102000027509 sensory receptors Human genes 0.000 description 9
- 108091008691 sensory receptors Proteins 0.000 description 9
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 7
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 7
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 7
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 description 7
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 6
- 238000003491 array Methods 0.000 description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 4
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000003238 somatosensory effect Effects 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 3
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 238000003909 pattern recognition Methods 0.000 description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 3
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 description 3
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 3
- 235000019615 sensations Nutrition 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000000382 optic material Substances 0.000 description 2
- 239000012788 optical film Substances 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 2
- 235000002566 Capsicum Nutrition 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010027646 Miosis Diseases 0.000 description 1
- 239000006002 Pepper Substances 0.000 description 1
- 235000016761 Piper aduncum Nutrition 0.000 description 1
- 235000017804 Piper guineense Nutrition 0.000 description 1
- 244000203593 Piper nigrum Species 0.000 description 1
- 235000008184 Piper nigrum Nutrition 0.000 description 1
- 241000220010 Rhode Species 0.000 description 1
- 240000000136 Scabiosa atropurpurea Species 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229920006225 ethylene-methyl acrylate Polymers 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 230000005226 mechanical processes and functions Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 230000003547 miosis Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013308 plastic optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000021317 sensory perception Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 239000013306 transparent fiber Substances 0.000 description 1
- 230000001720 vestibular Effects 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
- G02B5/0236—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element
- G02B5/0242—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place within the volume of the element by means of dispersed particles
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
- G03H1/2202—Reconstruction geometries or arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F24V30/00—Apparatus or devices using heat produced by exothermal chemical reactions other than combustion
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
- G02B27/0938—Using specific optical elements
- G02B27/0994—Fibers, light pipes
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
- G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
- G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
- G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
- G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
- G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
- G02B6/06—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres the relative position of the fibres being the same at both ends, e.g. for transporting images
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/02—Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S23/00—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
- Memory System Of A Hierarchy Structure (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
다중 에너지 도메인의 에너지를 지향시키는 에너지 지향 시스템을 제조하는 시스템 및 방법이 개시된다. 전자기 에너지, 음향 에너지, 및 햅틱 에너지를 포함하는 다중 에너지 도메인의 에너지를 지향하기 위한 에너지 릴레이 및 에너지 도파관이 개시된다. 다중 에너지 도메인을 포함하는 4D 에너지장을 투영하고 감지하기 위한 시스템이 개시된다.
Description
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2018년 1월 14일자로 출원된 "정렬된 구조를 사용하는 에너지 릴레이의 횡 방향 에너지 편재화를 위한 시스템 및 방법"이라는 명칭의 미국 임시 특허 출원 제62/617,288호와, 2018년 1월 14일자로 출원된 "홀로그램 및 광 필드 기술의 새로운 응용"이라는 명칭의 미국 임시 특허 출원 제62/617,293호의 우선권의 이익을 주장하며, 이들은 그 전체가 본원에 원용되어 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 광 필드 에너지 시스템에 관련된 것이고, 보다 구체적으로는, 정렬된 재료 분포를 사용하는 에너지 릴레이에서 에너지를 횡 방향 편재화시키는 시스템 및 그 에너지 릴레이를 제조하는 방법에 관련된 것이다.
진 로덴베리(Gene Roddenberry)의 스타 트랙(Star Trek)에 의해 대중화되고 1900년대 초에 작가인 알렉산더 모츠코프스키(Alexander Moszkowski)에 의해 처음 구상되었던 "홀로덱(holodeck)" 챔버 내에서의 상호작용식 가상 세계의 꿈은 거의 한 세기 동안 과학 소설과 기술 혁신에 영감을 주었다. 하지만, 문학, 미디어, 및 어린이와 성인의 집단적 상상력 외에는 이 경험에 대한 강력한 구현은 존재하지 않는다.
다중 에너지 도메인의 에너지를 지향시키는 에너지 지향 시스템을 제조하는 시스템 및 방법이 개시된다. 다중 에너지 도메인을 지향시키는 에너지 릴레이 및 에너지 도파관이 개시된다. 다중 에너지 도메인을 포함하는 4D 에너지장을 투영하고 감지하기 위한 시스템이 개시된다.
일 실시예에서, 에너지 릴레이는, 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체 및 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체의 배열체를 포함하는 제1 모듈과, 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 제3 컴포넌트 엔지니어드 구조체 및 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체의 배열체를 포함하는 제2 모듈을 포함하고, 상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 횡 방향 평면에 수직인 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성되고, 상기 제3 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 상기 제1 에너지 도메인과 다른 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 횡 방향 평면에 수직인 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성되고, 상기 제1 모듈은 상기 제1 에너지 도메인과 관련해서 횡 방향 평면에서보다 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 가지며, 상기 제2 모듈은 상기 제2 에너지 도메인과 관련해서 횡 방향 평면에서보다 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 갖는다.
일 실시예에서, 에너지 릴레이는, 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체 및 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체의 배열체를 포함하는 제1 모듈, 및 에너지 릴레이 재료를 포함하고; 상기 제1 모듈 및 상기 에너지 릴레이 재료는 에너지 릴레이의 횡 방향 표면 전역에 걸쳐 분포되고; 상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 횡 방향 평면에 수직인 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성되고, 상기 에너지 릴레이 재료는 상기 제1 에너지 도메인과 다른 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 횡 방향 평면에 수직인 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성되고, 상기 제1 모듈은 상기 제1 에너지 도메인과 관련해서 횡 방향 평면에서보다 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 가지며, 상기 에너지 릴레이 재료는 상기 제2 에너지 도메인과 관련해서 횡 방향 평면에서보다 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 갖는다.
일 실시예에서, 에너지 릴레이를 형성하는 방법은, 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 에너지 릴레이의 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성된 제1 에너지 릴레이 재료를 제공하는 단계; 상기 제1 에너지 릴레이 재료에, 종 방향 평면을 실질적으로 따라 배향되는 하나 이상의 기계적 개구를 형성하는 단계; 및 상기 제1 에너지 도메인과 다른 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 상기 에너지 릴레이의 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성된 제2 에너지 릴레이 재료를 상기 하나 이상의 기계적 개구에 통합시키는 단계를 포함하고, 상기 에너지 릴레이는 상기 제1 에너지 도메인과 상기 제2 에너지 도메인과 관련해서 상기 종 방향 평면에 수직인 횡 방향 평면에서보다 상기 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 갖는다.
일 실시예에서, 에너지 릴레이를 형성하는 방법은, 제1 및 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 각각 에너지 릴레이의 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성된 복수의 제1 및 제2 에너지 릴레이 재료를 제공하는 단계; 상기 종 방향 평면에 수직인, 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 상기 복수의 제1 및 제2 에너지 릴레이 재료를 소정의 패턴으로 배열하는 단계; 및 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에서 상기 제1 및 제2 에너지 릴레이 재료의 실질적으로 비무작위인 패턴을 유지하면서 상기 제1 및 제2 에너지 릴레이 재료의 배열체를 융합 구조체로 되게 처리하는 단계를 포함하고, 상기 에너지 릴레이는 상기 횡 방향 평면에서보다 상기 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 갖는다.
일 실시예에서, 에너지 지향 시스템은, 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 전송하도록 구성된 제1 에너지 릴레이 재료와, 상기 제1 에너지 도메인과 다른 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 전송하도록 구성된 제2 에너지 릴레이 재료를 포함하는 에너지 릴레이 장치를 포함하고; 상기 에너지 릴레이 장치는 적어도 제1 표면, 제2 표면, 및 제3 표면을 포함하고, 그리고 상기 에너지 릴레이 장치는 상기 제1 및 제2 표면을 통해 연장되는 제1 복수의 에너지 전파 경로를 따라 상기 제1 도메인의 에너지를 중계하고 상기 제1 및 제3 표면을 통해 연장되는 제2 복수의 에너지 전파 경로를 따라 상기 제2 도메인의 에너지를 중계하도록 구성되고; 상기 제1 및 제2 복수의 에너지 전파 경로는 상기 제1 표면에서 인터리브되어, 상기 제1 표면을 따라서 상기 제1 에너지 도메인의 복수의 제1 에너지 위치 및 상기 제2 에너지 도메인의 복수의 제2 에너지 위치를 형성하고; 상기 에너지 지향 시스템은, 에너지를 상기 복수의 제1 및 제2 에너지 위치들로 또는 그 위치들로부터 지향시키도록 구성된 도파관들의 어레이도 또한 포함한다.
일 실시예에서, 에너지 지향 시스템은, 에너지 표면으로부터 제1 에너지를 지향시키도록 구성된 복수의 제1 에너지 위치를 포함하는 에너지 표면, 및 복수의 개구를 포함하는 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍 사이에 장착된 하나 이상의 전도성 다이어프램을 포함하는 에너지 장치를 포함하고; 상기 에너지 장치는 상기 에너지 표면에 인접하게 위치되고, 상기 에너지 표면의 적어도 일부 표면 전역에 걸쳐 연장되고, 상기 복수의 개구는 상기 복수의 제1 에너지 위치와 실질적으로 일치하고; 상기 하나 이상의 전도성 다이어프램은 상기 에너지 표면으로부터 지향되는 상기 제1 에너지를 실질적으로 투과시키고; 상기 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍은 상기 하나 이상의 전도성 다이어프램을 이동시킴으로써, 상기 에너지 장치로부터 지향되는 제2 에너지를 생성하도록 구성된다.
일 실시예에서, 에너지 시스템은, 별개의 기판 상에 배치된 하나 이상의 요소를 각각이 포함하며 적어도 하나의 개구를 각각이 포함하는 도파관들의 어레이, 및 복수의 에너지 개구를 포함하는 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍 사이에 장착된 하나 이상의 전도성 다이어프램을 포함하는 에너지 장치를 포함하고; 상기 복수의 에너지 개구는 상기 복수의 도파관과 실질적으로 일치하고; 상기 에너지 장치는 상기 도파관들의 어레이의 개별 기판들 사이에 수용되도록 구성된다.
일 실시예에서, 에너지 지향 시스템은, 복수의 에너지 위치에서 적어도 제1 에너지를 생성하도록 구성된 에너지원 시스템; 도파관들의 어레이로서, 도파관들의 어레이의 각 도파관이 복수의 에너지 위치들의 대응하는 서브세트로부터 상기 적어도 제1 에너지를 수신하도록, 각 도파관의 개구를 실질적으로 채우도록, 그리고 상기 대응하는 에너지 위치들의 위치에 부분적으로 의존해서 결정된 복수의 전파 경로를 따라서 상기 적어도 제1 에너지를 지향시키도록 구성된, 도파관들의 어레이; 및 복수의 개구를 포함하는 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍 사이에 장착된 하나 이상의 전도성 다이어프램을 포함하는 에너지 장치를 포함하고; 상기 에너지 장치는 도파관들의 어레이에 인접하게 위치되고 도파관들의 어레이의 적어도 일부를 가로질러 연장되고; 상기 에너지 장치의 상기 복수의 에너지 개구는 도파관들의 어레이의 개구들과 실질적으로 일치하고; 상기 하나 이상의 전도성 다이어프램은 상기 복수의 전파 경로를 따라 지향되는 상기 적어도 제1 에너지를 실질적으로 투과시키고; 상기 에너지 장치는, 전압이 상기 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍을 가로질러 인가될 때 상기 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍이 상기 하나 이상의 전도성 다이어프램의 이동을 유발시켜서 상기 복수의 전파 경로와 조화를 이루어 지향되는 제2 에너지를 생성하도록, 구성된다.
도 1은 에너지 지향 시스템에 대한 설계 파라미터를 예시하는 개략도이다.
도 2는 기계적 엔벨로프(envelope)를 갖는 능동 소자 영역을 갖는 에너지 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 3은 에너지 릴레이 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 4는 기부 구조체에 함께 접착되어 고정된 에너지 릴레이 요소들의 실시예를 예시하는 개략도이다.
도 5a는 멀티 코어 광섬유를 통해 중계된 이미지의 일례를 예시하는 개략도이다.
도 5b는 횡 방향 앤더슨 편재 원리의 특성들을 나타내는 광학 릴레이를 통해 중계된 이미지의 일례를 예시하는 개략도이다.
도 6은 에너지 표면으로부터 뷰어로 전파된 광선을 예시하는 개략도이다.
도 7a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 오일 또는 액체 내에서 두 개의 컴포넌트 재료를 혼합함으로써 횡 방향 앤더슨 편재를 달성하는 가요성 에너지 릴레이의 절단도를 예시한다.
도 7b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 접합제 내에서 두 개의 컴포넌트 재료를 혼합함으로써 횡 방향 앤더슨 편재를 달성하며, 이렇게 함으로써 하나의 재료 특성에 대해 한 방향으로 최소 변동 경로를 달성하는 강성 에너지 릴레이의 절단도를 예시한다.
도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지를 흡수하도록 설계된 종 방향에서 DEMA(dimensional extra mural absorption) 재료를 포함하는 횡 방향 평면의 절단도를 예시한다.
도 9는 2개의 컴포넌트 재료의 무작위 분포를 포함하는 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 10은 단일 모듈을 한정하는 3개의 컴포넌트 재료의 비무작위 패턴을 포함하는 에너지 릴레이의 모듈의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 11은 2개의 컴포넌트 재료의 무작위 분포를 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 12a는 유사한 배향을 갖는 다수의 모듈을 한정하는 3개의 컴포넌트 재료의 비무작위 패턴을 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 12b는 다양한 배향들을 갖는 다수의 모듈을 한정하는 3개의 컴포넌트 재료의 비무작위 패턴을 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 13은 2개의 컴포넌트 재료의 무작위 분포를 포함하는 융합 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 14는 3개의 컴포넌트 재료 중 하나를 포함하는 입자들의 비무작위 패턴을 포함하는 융합 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 15는 2개의 상이한 CES 재료의 무작위 분포를 포함하는 에너지 릴레이의 부분의 단면도를 예시한다.
도 16은 3개의 상이한 CES 재료의 비무작위 패턴을 포함하는 에너지 릴레이의 일부의 단면도를 예시한다.
도 17은 2개의 컴포넌트 재료 중 하나를 포함하는 집성 입자들의 무작위 분포를 포함하는 에너지 릴레이의 부분의 단면 사시도를 예시한다.
도 18은 3개의 컴포넌트 재료 중 하나를 포함하는 집성 입자들의 비무작위 패턴을 포함하는 에너지 릴레이의 부분의 단면 사시도를 예시한다.
도 19a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지 릴레이 결합 장치를 예시한다.
도 19b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 도 19a의 추가 실시예를 예시한다.
도 20은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지 도파관 시스템의 일 구현예의 직교도를 예시한다.
도 21은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지 도파관 시스템의 다른 구현예의 직교도를 예시한다.
도 22는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 또 다른 구현예의 직교도를 예시한다.
도 23a는 다중 에너지 도메인의 에너지를 전송할 수 있는 정렬된 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 23b는 다중 에너지 도메인의 에너지를 전송할 수 있는 정렬된 에너지 릴레이의 종 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 24는 2개의 상이한 에너지 도메인의 에너지를 전파할 수 있는 에너지 릴레이 재료를 제조하는 시스템을 예시한다.
도 25는 2개의 상이한 에너지 도메인의 에너지를 중계할 수 있는 에너지 중계 요소의 사시도를 예시한다.
도 26은 가요성 에너지 도파관들을 포함하는 2개의 상이한 에너지 도메인의 에너지를 중계할 수 있는 에너지 릴레이 요소의 사시도를 예시한다.
도 27a는 융합 전인, 상이한 재료를 포함하는 다중 에너지 도메인 도파관을 예시한다.
도 27b는 융합 후인, 상이한 재료를 포함하는 다중 에너지 도메인 도파관을 예시한다.
도 28은 복수의 천공을 포함하는 에너지 릴레이의 사시도를 예시한다.
도 29는 테이퍼형 에너지 릴레이 모자이크 배열체를 예시한다.
도 30은 2개의 복합 광학 릴레이 테이퍼를 직렬로 포함하는 에너지 릴레이 요소 스택의 측면도를 예시한다.
도 31은 내부 반사의 기본 원리의 직교도를 예시한다.
도 32는 광섬유로 입사되는 광선의 직교도와, 릴레이의 출구에서의 결과적인 원추형 광 분포를 예시한다.
도 33은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 부착된 에너지원의 광의 결과적인 시야각과 3:1 배율 계수를 갖는 광학 테이퍼형 릴레이 구성의 직교도를 예시한다.
도 34는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 도 33의 광학 테이퍼형 릴레이이지만, 에너지원의 총 시야각이 결과적으로 증가되게 하는 광학 테이퍼형 릴레이의 에너지원 측에 곡면이 있는, 광학 테이퍼형 릴레이를 예시한다.
도 35는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 도 33의 광학 테이퍼형 릴레이이지만 에너지원 측에 비직교 평면이 있는 광학 테이퍼형 릴레이를 예시한다.
도 36은 에너지원의 측면에 오목형 표면을 갖는 도 33의 광학 릴레이 및 조명 콘들의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 37은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지원의 측면에 동일한 오목형 표면을 갖지만 볼록형 출력 에너지 표면 기하학적 형태를 갖는 도 36의 광학 테이퍼형 릴레이 및 광 조명 콘들의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 38은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 수직 에너지원 표면으로부터 에너지원 가시 이미지를 형성하기 위해 만곡된 에너지원 측 표면들과 함께 결합된 다중 광학 테이퍼형 모듈의 직교도를 예시한다.
도 39는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 수직 에너지원 측 기하학적 형태 및 중심축을 중심으로 방사상인 볼록형 에너지원 표면과 함께 결합된 다중 광학 테이퍼형 모듈의 직교도를 예시한다.
도 40은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 수직 에너지원 측 기하학적 형태 및 중심축을 중심으로 방사상인 볼록형 에너지원 측 표면과 함께 결합된 다중 광학 테이퍼형 릴레이 모듈의 직교도를 예시한다.
도 41은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 가시 출력 광선이 에너지원에서 볼 때보다 더 균일하도록 각각의 에너지원이 독립적으로 구성된 다중 광학 테이퍼형 릴레이 모듈의 직교도를 예시한다.
도 42는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지원 측과 에너지원 모두가 입력 광선 및 출력 광선에 대한 제어를 제공하기 위해 다양한 기하학적 형태로 구성된 다중 광학 테이퍼형 릴레이 모듈의 직교도를 예시한다.
도 43은 개별 출력 에너지 표면들이 연마됨으로써 관찰자를 둘러싸는 심리스 오목 원통형 에너지원이 형성되며 릴레이들의 에너지원 단부들이 편평하고 그 각각이 에너지원에 접합되는 다중 광학 테이퍼형 릴레이 모듈들의 배열체의 직교도를 예시한다.
도 44는 정전식 스피커의 필수 컴포넌트들의 도면을 예시한다.
도 45는 통합된 정전기 스피커 요소들을 갖는 에너지 투영 시스템의 측면도를 예시한다.
도 46은 에너지를 투영하는 에너지원을 포함하는 에너지원 시스템으로 단순히 구성된 에너지 디스플레이 장치의 측면도를 예시한다.
도 47은 인접한 도파관들 사이의 에너지 억제 요소로서의 정전기 스피커의 천공된 전도성 요소들을 통합시킨 4D 에너지 투영 시스템의 부분의 측면도를 예시한다.
도 48은 도파관 요소들의 다중 층들 사이에서 도파관 배열 구조체 내에 에너지 억제 요소로서의 정전기 스피커의 천공된 전도성 요소들을 통합시킨 4D 에너지 투영 시스템의 일부의 직교도를 예시한다.
도 49는 모듈식 정전기 스피커 시스템의 하나의 모듈의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 50은 도파관 기판 상에 장착된 도파관들의 어레이 앞에 배치된 조립체에 배치된 다수의 정전기 스피커 모듈의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 51은 정전기 스피커에 의해 생성된 진동 음파뿐만 아니라 4D 에너지장을 투영하는 모듈형 4D 에너지장 패키지의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 52는 벽에 장착된 정전기 스피커들(5100)을 갖는 다수의 4D 에너지장 패키지로 구성된 모듈형 에너지-투영 벽의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 53은 전도성 다이어프램을 둘러싸는 한 쌍의 전도성 평면에 있는 한 세트의 선명한 개구들로 구성된, 정전기 스피커 시스템에 사용되는 단일 전극의 일 실시예의 정면도를 예시한다.
도 54는 모두 개별적으로 구동될 수 있는 4개의 동일한 모듈을 포함하는 정전기 스피커의 정면도를 예시한다.
도 55는 4개의 더 작은 정전기 스피커들의 결합 영역을 갖는 정전기 스피커의 전도성 요소 쌍 및 다이어프램의 일 실시예의 정면도를 예시한다.
도 56은 홀로그램 음악가를 투영시키며 이와 동시에 음악을 연주하는 통합형 정전기 스피커가 장착된 광 필드 디스플레이 앞에 춤추는 사람들을 포함한 장면의 일 실시예의 사시도를 예시한다.
도 57은 복수의 독립적으로 제어되는 정전기 스피커 영역들을 갖는 정전기 스피커 시스템을 구비한 에너지 투영 장치의 일 실시예의 사시도를 예시한다.
도 58은 에너지 릴레이 요소 스택들이 8×4 배열로 배치되어 단일의 심리스 에너지 지향 표면을 형성하는 에너지 지향 장치의 일 실시예의 사시도를 예시한다.
도 59는 에너지 지향 장치의 여러 도면들을 포함한다.
도 60은 에너지 지향 장치의 도 17로부터의 측면도의 확대도를 포함한다.
도 61은 복수의 에너지 전파 경로들을 한정하도록 작동 가능한 에너지 도파관 시스템의 일 실시예를 위에서 아래로 투시한 사시도를 예시한다.
도 62는 도 61에 도시된 실시예의 정면 사시도를 예시한다.
도 2는 기계적 엔벨로프(envelope)를 갖는 능동 소자 영역을 갖는 에너지 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 3은 에너지 릴레이 시스템을 예시하는 개략도이다.
도 4는 기부 구조체에 함께 접착되어 고정된 에너지 릴레이 요소들의 실시예를 예시하는 개략도이다.
도 5a는 멀티 코어 광섬유를 통해 중계된 이미지의 일례를 예시하는 개략도이다.
도 5b는 횡 방향 앤더슨 편재 원리의 특성들을 나타내는 광학 릴레이를 통해 중계된 이미지의 일례를 예시하는 개략도이다.
도 6은 에너지 표면으로부터 뷰어로 전파된 광선을 예시하는 개략도이다.
도 7a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 오일 또는 액체 내에서 두 개의 컴포넌트 재료를 혼합함으로써 횡 방향 앤더슨 편재를 달성하는 가요성 에너지 릴레이의 절단도를 예시한다.
도 7b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 접합제 내에서 두 개의 컴포넌트 재료를 혼합함으로써 횡 방향 앤더슨 편재를 달성하며, 이렇게 함으로써 하나의 재료 특성에 대해 한 방향으로 최소 변동 경로를 달성하는 강성 에너지 릴레이의 절단도를 예시한다.
도 8은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지를 흡수하도록 설계된 종 방향에서 DEMA(dimensional extra mural absorption) 재료를 포함하는 횡 방향 평면의 절단도를 예시한다.
도 9는 2개의 컴포넌트 재료의 무작위 분포를 포함하는 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 10은 단일 모듈을 한정하는 3개의 컴포넌트 재료의 비무작위 패턴을 포함하는 에너지 릴레이의 모듈의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 11은 2개의 컴포넌트 재료의 무작위 분포를 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 12a는 유사한 배향을 갖는 다수의 모듈을 한정하는 3개의 컴포넌트 재료의 비무작위 패턴을 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 12b는 다양한 배향들을 갖는 다수의 모듈을 한정하는 3개의 컴포넌트 재료의 비무작위 패턴을 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 13은 2개의 컴포넌트 재료의 무작위 분포를 포함하는 융합 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 14는 3개의 컴포넌트 재료 중 하나를 포함하는 입자들의 비무작위 패턴을 포함하는 융합 에너지 릴레이의 부분의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 15는 2개의 상이한 CES 재료의 무작위 분포를 포함하는 에너지 릴레이의 부분의 단면도를 예시한다.
도 16은 3개의 상이한 CES 재료의 비무작위 패턴을 포함하는 에너지 릴레이의 일부의 단면도를 예시한다.
도 17은 2개의 컴포넌트 재료 중 하나를 포함하는 집성 입자들의 무작위 분포를 포함하는 에너지 릴레이의 부분의 단면 사시도를 예시한다.
도 18은 3개의 컴포넌트 재료 중 하나를 포함하는 집성 입자들의 비무작위 패턴을 포함하는 에너지 릴레이의 부분의 단면 사시도를 예시한다.
도 19a는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지 릴레이 결합 장치를 예시한다.
도 19b는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 도 19a의 추가 실시예를 예시한다.
도 20은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지 도파관 시스템의 일 구현예의 직교도를 예시한다.
도 21은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지 도파관 시스템의 다른 구현예의 직교도를 예시한다.
도 22는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 또 다른 구현예의 직교도를 예시한다.
도 23a는 다중 에너지 도메인의 에너지를 전송할 수 있는 정렬된 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 23b는 다중 에너지 도메인의 에너지를 전송할 수 있는 정렬된 에너지 릴레이의 종 방향 평면에서의 절단도를 예시한다.
도 24는 2개의 상이한 에너지 도메인의 에너지를 전파할 수 있는 에너지 릴레이 재료를 제조하는 시스템을 예시한다.
도 25는 2개의 상이한 에너지 도메인의 에너지를 중계할 수 있는 에너지 중계 요소의 사시도를 예시한다.
도 26은 가요성 에너지 도파관들을 포함하는 2개의 상이한 에너지 도메인의 에너지를 중계할 수 있는 에너지 릴레이 요소의 사시도를 예시한다.
도 27a는 융합 전인, 상이한 재료를 포함하는 다중 에너지 도메인 도파관을 예시한다.
도 27b는 융합 후인, 상이한 재료를 포함하는 다중 에너지 도메인 도파관을 예시한다.
도 28은 복수의 천공을 포함하는 에너지 릴레이의 사시도를 예시한다.
도 29는 테이퍼형 에너지 릴레이 모자이크 배열체를 예시한다.
도 30은 2개의 복합 광학 릴레이 테이퍼를 직렬로 포함하는 에너지 릴레이 요소 스택의 측면도를 예시한다.
도 31은 내부 반사의 기본 원리의 직교도를 예시한다.
도 32는 광섬유로 입사되는 광선의 직교도와, 릴레이의 출구에서의 결과적인 원추형 광 분포를 예시한다.
도 33은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 부착된 에너지원의 광의 결과적인 시야각과 3:1 배율 계수를 갖는 광학 테이퍼형 릴레이 구성의 직교도를 예시한다.
도 34는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 도 33의 광학 테이퍼형 릴레이이지만, 에너지원의 총 시야각이 결과적으로 증가되게 하는 광학 테이퍼형 릴레이의 에너지원 측에 곡면이 있는, 광학 테이퍼형 릴레이를 예시한다.
도 35는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 도 33의 광학 테이퍼형 릴레이이지만 에너지원 측에 비직교 평면이 있는 광학 테이퍼형 릴레이를 예시한다.
도 36은 에너지원의 측면에 오목형 표면을 갖는 도 33의 광학 릴레이 및 조명 콘들의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 37은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지원의 측면에 동일한 오목형 표면을 갖지만 볼록형 출력 에너지 표면 기하학적 형태를 갖는 도 36의 광학 테이퍼형 릴레이 및 광 조명 콘들의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 38은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 수직 에너지원 표면으로부터 에너지원 가시 이미지를 형성하기 위해 만곡된 에너지원 측 표면들과 함께 결합된 다중 광학 테이퍼형 모듈의 직교도를 예시한다.
도 39는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 수직 에너지원 측 기하학적 형태 및 중심축을 중심으로 방사상인 볼록형 에너지원 표면과 함께 결합된 다중 광학 테이퍼형 모듈의 직교도를 예시한다.
도 40은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 수직 에너지원 측 기하학적 형태 및 중심축을 중심으로 방사상인 볼록형 에너지원 측 표면과 함께 결합된 다중 광학 테이퍼형 릴레이 모듈의 직교도를 예시한다.
도 41은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 가시 출력 광선이 에너지원에서 볼 때보다 더 균일하도록 각각의 에너지원이 독립적으로 구성된 다중 광학 테이퍼형 릴레이 모듈의 직교도를 예시한다.
도 42는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 에너지원 측과 에너지원 모두가 입력 광선 및 출력 광선에 대한 제어를 제공하기 위해 다양한 기하학적 형태로 구성된 다중 광학 테이퍼형 릴레이 모듈의 직교도를 예시한다.
도 43은 개별 출력 에너지 표면들이 연마됨으로써 관찰자를 둘러싸는 심리스 오목 원통형 에너지원이 형성되며 릴레이들의 에너지원 단부들이 편평하고 그 각각이 에너지원에 접합되는 다중 광학 테이퍼형 릴레이 모듈들의 배열체의 직교도를 예시한다.
도 44는 정전식 스피커의 필수 컴포넌트들의 도면을 예시한다.
도 45는 통합된 정전기 스피커 요소들을 갖는 에너지 투영 시스템의 측면도를 예시한다.
도 46은 에너지를 투영하는 에너지원을 포함하는 에너지원 시스템으로 단순히 구성된 에너지 디스플레이 장치의 측면도를 예시한다.
도 47은 인접한 도파관들 사이의 에너지 억제 요소로서의 정전기 스피커의 천공된 전도성 요소들을 통합시킨 4D 에너지 투영 시스템의 부분의 측면도를 예시한다.
도 48은 도파관 요소들의 다중 층들 사이에서 도파관 배열 구조체 내에 에너지 억제 요소로서의 정전기 스피커의 천공된 전도성 요소들을 통합시킨 4D 에너지 투영 시스템의 일부의 직교도를 예시한다.
도 49는 모듈식 정전기 스피커 시스템의 하나의 모듈의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 50은 도파관 기판 상에 장착된 도파관들의 어레이 앞에 배치된 조립체에 배치된 다수의 정전기 스피커 모듈의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 51은 정전기 스피커에 의해 생성된 진동 음파뿐만 아니라 4D 에너지장을 투영하는 모듈형 4D 에너지장 패키지의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 52는 벽에 장착된 정전기 스피커들(5100)을 갖는 다수의 4D 에너지장 패키지로 구성된 모듈형 에너지-투영 벽의 일 실시예의 직교도를 예시한다.
도 53은 전도성 다이어프램을 둘러싸는 한 쌍의 전도성 평면에 있는 한 세트의 선명한 개구들로 구성된, 정전기 스피커 시스템에 사용되는 단일 전극의 일 실시예의 정면도를 예시한다.
도 54는 모두 개별적으로 구동될 수 있는 4개의 동일한 모듈을 포함하는 정전기 스피커의 정면도를 예시한다.
도 55는 4개의 더 작은 정전기 스피커들의 결합 영역을 갖는 정전기 스피커의 전도성 요소 쌍 및 다이어프램의 일 실시예의 정면도를 예시한다.
도 56은 홀로그램 음악가를 투영시키며 이와 동시에 음악을 연주하는 통합형 정전기 스피커가 장착된 광 필드 디스플레이 앞에 춤추는 사람들을 포함한 장면의 일 실시예의 사시도를 예시한다.
도 57은 복수의 독립적으로 제어되는 정전기 스피커 영역들을 갖는 정전기 스피커 시스템을 구비한 에너지 투영 장치의 일 실시예의 사시도를 예시한다.
도 58은 에너지 릴레이 요소 스택들이 8×4 배열로 배치되어 단일의 심리스 에너지 지향 표면을 형성하는 에너지 지향 장치의 일 실시예의 사시도를 예시한다.
도 59는 에너지 지향 장치의 여러 도면들을 포함한다.
도 60은 에너지 지향 장치의 도 17로부터의 측면도의 확대도를 포함한다.
도 61은 복수의 에너지 전파 경로들을 한정하도록 작동 가능한 에너지 도파관 시스템의 일 실시예를 위에서 아래로 투시한 사시도를 예시한다.
도 62는 도 61에 도시된 실시예의 정면 사시도를 예시한다.
홀로덱("홀로덱 설계 파라미터들"이라고 통칭함)의 실시예는 가상의 사회적 상호작용식 환경 내에서 수신된 에너지 자극들이 실제적이라고 믿게 하기 위해 인간의 감각 수용체들을 속이기에 충분한 에너지 자극을 제공하며, 다음을 제공한다: 1) 외부 액세서리들 없이 양안 디스패러티, 머리 장착식 안경류 또는 기타 주변 장치들; 2) 임의의 수의 관찰자들을 위해 동시에 관측 볼륨(viewing volume) 전체에 걸친 정확한 운동 시차(motion parallax), 오클루젼(occlusion) 및 혼탁(opacity); 3) 모든 인지된 광선에 대한 눈의 동기식 수렴(convergence), 원근조절(accommodation) 및 축동(miosis)을 통한 시각 초점(visual focus); 및 4) 시각, 청각, 촉각, 미각, 후각 및/또는 균형을 위한 인간의 감각 "해상도"를 초과하는 충분한 밀도 및 해상도의 수렴 에너지파 전파.
시각계, 청각계, 체성감각계, 미각계, 후각계 및 전정(vestibular)계를 포함하는 홀로덱 설계 파라미터들에 의해 제안되는 바와 같은 강력한 방식으로 모든 수용장들(receptive fields)을 위해 제공할 수 있는 기술이, 현재까지의 종래 기술에 기초하여, 수 세기는 아니더라도, 수 십년이 걸렸다.
본 개시내용에서, 광 필드(light field) 및 홀로그램이라는 용어들은 임의의 감각 수용체 반응의 자극에 대한 에너지 전파를 정의하기 위해 상호교환 가능하게 사용될 수 있다. 초기 개시들은 홀로그래픽 이미지 및 체적 햅틱스를 위한 에너지 표면들을 통한 전자기 및 기계 에너지 전파의 예들을 지칭할 수 있는 한편, 모든 형태의 감각 수용체들이 이 개시내용에서 상정된다. 또한, 전파 경로들을 따른 에너지 전파를 위해 본원에 개시된 원리들은 에너지 방출 및 에너지 캡처 양방 모두에 적용 가능할 수 있다.
렌티큘러 프린팅(lenticular printing), 페퍼의 유령(Pepper's Ghost), 안경없는 스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이, 수평 시차 디스플레이, 머리 장착식 VR 및 AR 디스플레이(HMD) 및 "폭슬로그래피(fauxlography)"로서 일반화된 이러한 다른 환상(illusions)을 포함하는 홀로그램과 종종 불행하게도 혼동되는 많은 기술들이 오늘날 존재한다. 이러한 기술들은 진정한 홀로그램 디스플레이의 원하는 특성들 중 일부를 나타낼 수 있기는 하지만, 4개의 식별된 홀로덱 설계 파라미터들 중 적어도 2개를 해결하기에 충분한 임의의 방식으로 인간의 시각적 감각 반응을 자극하는 능력이 부족하다.
이러한 도전들은 홀로그램 에너지 전파에 충분한 심리스 에너지 표면을 생성하기 위해 종래 기술에 의해 성공적으로 구현되지 못했다. 패럴랙스 배리어(parallax barriers), 호겔(hogels), 복셀(voxels), 회절 광학, 멀티 뷰 투영, 홀로그램 디퓨저(diffuser)들, 회전 거울, 다층형 디스플레이, 시간 순차 디스플레이, 머리 장착식 디스플레이 등을 포함하는 체적 및 방향 다중화 광 필드 디스플레이를 구현하기 위한 다양한 접근법들이 있기는 하지만, 종래의 접근법들은 이미지 품질, 해상도, 각도 샘플링 밀도, 크기, 비용, 안전성, 프레임 속도 등에 대한 타협을 수반할 수 있으며, 이는 궁극적으로 실현 불가능한 기술을 초래할 수 있다.
시각계, 청각계, 체성감각계들에 대한 홀로덱 설계 파라미터들을 달성하기 위해 각 계들의 각각의 인간의 예민성(acuity)이 연구되고 이해되어 인간의 감각 수용체들을 충분히 속일 수 있도록 에너지파들을 전파한다. 시각계는 약 1각분(arc min)으로 분해할 수 있으며, 청각계는 배치에 있어서의 차이를 적게는 3도만큼 구별할 수 있으며 손에 있는 체성감각계는 2-12mm로 분리된 지점들을 식별할 수 있다. 이러한 예민성을 측정하기 위한 다양하고 상충되는 방식이 존재하기는 하지만, 이러한 값들은 에너지 전파의 인지를 자극하기 위한 시스템들과 방법들을 이해하기에 충분하다.
언급된 감각 수용체들 중에서 인간의 시각계는, 심지어 단일 광자조차도 감각을 유발할 수 있음을 고려하면, 단연코 가장 민감하다. 이러한 이유로, 이 소개의 대부분은 시각적인 에너지파 전파에 초점을 맞출 것이고, 개시된 에너지 도파관 표면 내에 결합된 상당히 낮은 해상도의 에너지 시스템들은 홀로그램 감각 인지를 유도하기 위해 적절한 신호들을 수렴할 수 있다. 달리 언급하지 않는 한, 모든 개시는 모든 에너지 및 감각 도메인들에 적용된다.
관측 볼륨 및 시인 거리(viewing distance)가 주어진 시각계에 대한 에너지 전파의 효과적인 설계 파라미터들을 계산할 때, 원하는 에너지 표면은 많은 기가픽셀의 유효 에너지 위치 밀도를 포함하도록 설계될 수 있다. 넓은 관측 볼륨 또는 근접 필드 시인(near field viewing)에 대해서는, 원하는 에너지 표면의 설계 파라미터들이 수백 기가픽셀 또는 그 이상의 유효 에너지 위치 밀도를 포함할 수 있다. 이와 비교하여, 원하는 에너지원은 볼륨 햅틱의 초음파 전파를 위한 1 내지 250메가픽셀의 에너지 위치 밀도 또는 입력 환경 변수들에 따른 홀로그램 사운드의 음향 전파를 위한 36 내지 3,600개의 유효 에너지 위치들의 어레이를 갖도록 설계될 수 있다. 주목해야 할 중요한 점은 개시된 양방향 에너지 표면 아키텍처를 이용하면 모든 컴포넌트가 홀로그램 전파를 가능하게 하기 위해 임의의 에너지 영역에 대해 적합한 구조체들을 형성하도록 구성될 수 있다는 것이다.
하지만, 오늘날 홀로덱을 사용하기 위한 주요 과제는 이용 가능한 시각적 기술들과 전자기 장치 제한들을 수반한다. 청각 및 초음파 장치들은, 복잡성이 과소 평가되어서는 안되지만, 각각의 수용장에서의 감각 예민성에 기초하여 원하는 밀도에 있어서의 규모 차이의 순서들이 주어지면 덜 어렵다. 홀로그램 에멀젼은 정적 이미지에서 간섭 패턴들을 인코딩하기 위해 원하는 밀도를 초과하는 해상도로 존재하지만, 최첨단 디스플레이 장치들은 해상도, 데이터 스루풋 및 제조 가능성에 의해 제한된다. 현재까지, 특유의 디스플레이 장치는 시력에 대해 거의 홀로그램 해상도를 갖는 광 필드를 의미 있게 생성할 수 없었다.
강력한 광 필드 디스플레이를 위해 원하는 해상도를 충족시킬 수 있는 단일 실리콘 기반의 장치를 제작하는 것은 실용적이지 않을 수 있으며 현재의 제조 능력을 넘어선 극히 복잡한 제조 공정들을 수반할 수 있다. 다수의 기존 디스플레이 장치를 함께 타일링하는 것에 대한 제한은, 패키징, 전자 장치, 인클로저, 광학 및 필연적으로 이미징, 비용 및/또는 크기 관점으로부터 실행 불가능한 기술을 초래하는 다수의 다른 과제들의 물리적 크기에 의해 형성된 이음매 및 간극을 수반한다.
본원에 개시된 실시예들은 홀로덱을 구축하기 위한 실제 경로를 제공할 수 있다.
예시적인 실시예들은 이제 본 명세서의 일부를 형성하고, 실시될 수 있는 예시적인 실시예들을 도시하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 개시 및 첨부된 청구항들에서 사용된 바와 같이, "실시예", "예시적인 실시예" 및 "예시의 실시예"라는 용어들은 반드시 단일 실시예를 지칭하는 것이 아니며, 예시적인 실시예들의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않으면서, 다양한 예시적인 실시예들이 용이하게 결합되고 상호교환될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위한 것이지, 제한하려고 의도되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "에서"는 "안에" 및 "위에"를 포함할 수 있고, 용어 "하나", "일" 및 "그"는 단수 및 복수의 지칭되는 것들을 포함할 수 있다. 또한, 본원에 사용된 용어 "~에 의해"는 또한 문맥에 따라 "~로부터"를 의미할 수도 있다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "~이면"은 또한 문맥에 따라 "~일 때" 또는 "~할 때"를 의미할 수도 있다. 또한, 본원에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 단어는 하나 이상의 관련된 열거 항목들 중 임의의 것 및 모든 가능한 조합들을 지칭하고 포함할 수 있다.
홀로그램 시스템 고려사항:
광 필드 에너지 전파 해상도의 개요
광 필드 및 홀로그램 디스플레이는 에너지 표면 위치들이 관측 볼륨 내에서 전파되는 각도, 색 및 강도 정보를 제공하는 복수의 투영들의 결과이다. 개시된 에너지 표면은, 부가적인 정보가 공존하고, 동일한 표면을 통해 전파되어 다른 감각계 반응들을 유도할 수 있는 기회들을 제공한다. 스테레오스코픽 디스플레이와는 달리, 공간에서의 수렴된 에너지 전파 경로들의 보이는 위치는 관찰자가 관측 볼륨 주위를 이동함에 따라 변하지 않으며, 임의의 수의 보는 사람들이 실제로 거기에 존재하는 것처럼 전파된 물체들을 실제 공간에서 동시에 볼 수 있다. 일부 실시예들에서, 에너지의 전파는 동일한 에너지 전파 경로에 위치될 수도 있지만 반대 방향에 위치될 수도 있다. 예를 들어, 에너지 전파 경로를 따른 에너지 방출 및 에너지 포획은 양방 모두가 본 개시내용의 일부 실시예들에서 가능하다.
도 1은 감각 수용체 반응의 자극에 관련된 변수들을 나타내는 개략도이다. 이들 변수들은 표면 대각선(101), 표면 폭(102), 표면 높이(103), 결정된 타겟 시팅(seating) 거리(118), 디스플레이의 중심으로부터의 뷰의 시야(view field)의 타겟 시팅 필드(104), 눈 사이의 샘플들로서 여기에서 보여진 중간 샘플들의 수(105), 평균 성인의 안구 간격(106), 각분에서 인간의 눈의 평균 해상도(107), 타겟 관찰자 위치와 표면 폭 사이에 형성된 수평 시야(108), 타겟 관찰자 위치와 표면 높이 사이에 형성된 수직 시야(109), 표면에 걸친, 결과적인 수평 도파관 요소 해상도 또는 요소들의 전체 수(110), 표면에 걸친, 결과적인 수직 도파관 요소 해상도 또는 요소들의 전체 수(111), 눈 사이의 안구 간격과 눈 사이의 각도 투영을 위한 중간 샘플들의 수에 기초한 샘플 거리(112), 샘플 거리 및 타겟 시팅 거리에 기초할 수 있는 각도 샘플링(113), 원하는 각도 샘플링으로부터 도출된 도파관 요소 당 전체 해상도 수평도(114), 원하는 각도 샘플링으로부터 도출된 도파관 요소 당 전체 해상도 수직도(115), 원하는 이산(discreet) 에너지원들의 결정된 수의 계수(count)인 장치 수평도(116), 그리고 원하는 이산 에너지원들의 결정된 수의 계수인 장치 수직도(117)를 포함할 수 있다.
원하는 최소 해상도를 이해하는 방법은, 시각적(또는 다른) 감각 수용체 반응의 충분한 자극을 보장하기 위해 다음의 기준, 즉, 표면 크기(예컨대, 84" 대각선), 표면 종횡비(예컨대, 16:9), 시팅 거리(예컨대, 디스플레이로부터 128"), 시팅 시야(예컨대, 디스플레이의 센터를 중심으로 120도 또는 +/-60도), 일 거리에 있는 원하는 중간 샘플들(예컨대, 눈 사이에서의 하나의 부가적인 전파 경로), 성인의 평균 안구 간격(약 65mm), 그리고 인간의 눈의 평균 해상도(약 1각분)에 기초할 수 있다. 이러한 예시적인 값들은 특정 애플리케이션 설계 파라미터들에 따른 플레이스홀더(placeholders)로 간주되어야 한다.
또한, 시각 감각 수용체에 기인한 값들의 각각은 원하는 전파 경로 파라미터들을 결정하기 위해 다른 시스템들로 대체될 수 있다. 다른 에너지 전파의 실시예들에 대해서는, 청각계의 각도 민감도는 3도 정도로 낮을 수 있고, 손의 체성감각계의 공간 해상도는 2-12mm 정도로 작을 수 있음이 고려될 수 있다.
이러한 감각 예민성을 측정하기 위한 다양하고 상충되는 방식이 존재하기는 하지만, 이러한 값들은 가상의 에너지 전파의 인지를 자극하기 위한 시스템들과 방법들을 이해하기에 충분하다. 설계 해상도를 고려하는 많은 방식들이 있으며, 아래 제안된 방법은 실용적인 제품 고려사항을 감각계의 생물학적 분해 한계와 결합시킨다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 다음의 개요는 임의의 그러한 시스템 설계의 단순화이며, 단지 예시의 목적을 위해 고려되어야 한다.
이해된 감각계의 해상도 한계로, 전체 에너지 도파관 요소 밀도는, 다음과 같은, 수신 감각계가 인접한 요소로부터 단일 에너지 도파관 요소를 식별할 수 없도록 계산될 수 있다:
위의 계산들은 대략적으로 32×18°의 시야를 초래하고, 이는 약 1920×1080(가장 가까운 형식으로 반올림됨) 에너지 도파관 요소들이 요구되는 것을 초래한다. 또한, (u, v) 양방 모두가 에너지 위치들의 보다 규칙적인 공간 샘플링(예컨대, 픽셀 종횡비)을 제공하기 위해 시야가 일정하도록 변수들이 제약될 수 있다. 시스템의 각도 샘플링은, 다음과 같은, 최적화된 거리에 있는 두 지점들 사이에 한정된 타겟 관측 볼륨 위치와 부가적인 전파 에너지 경로들을 가정한다:
이 경우, 주어진 거리만큼 적절한 샘플 수를 설명하기 위해 임의의 메트릭(metric)이 활용될 수 있지만, 안구간 거리는 샘플 거리를 계산하기 위해 활용된다. 위의 변수들을 고려할 때, 0.57° 당 약 1개의 광선이 요구될 수 있으며, 독립적인 감각계 당 전체 계의 해상도는 다음과 같이 결정될 수 있다:
시력 시스템에 대해 해결된 에너지 표면 및 각도 해상도의 크기를 고려한 상기의 시나리오를 이용하면, 결과적인 에너지 표면은 바람직하게는 약 400k×225k 픽셀의 에너지 해상도 위치들, 또는 90기가픽셀의 홀로그램 전파 밀도를 포함할 수 있다. 제공된 이러한 변수들은 오직 예시의 목적으로 제공되며, 에너지의 홀로그램 전파의 최적화를 위해 많은 다른 감각 및 에너지 계측 고려사항이 고려되어야 한다. 추가적인 실시예에서, 입력 변수들에 기초하여 1기가픽셀의 에너지 해상도 위치들이 바람직할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 입력 변수들에 기초하여 1,000기가픽셀의 에너지 해상도 위치들이 요구될 수 있다.
현재 기술 제한사항:
능동 영역, 소자 전자 장치, 패키징 및 기계적 엔벨로프
도 2는 소정의 기계적 폼 팩터를 갖는 능동 영역(220)을 갖는 장치(200)를 예시한다. 장치(200)는 능동 영역(220)에 전력을 공급하고 인터페이스하기 위한 드라이버(230) 및 전자 장치(240)를 포함할 수 있으며, 능동 영역은 x 및 y 화살표들로 나타낸 치수를 갖는다. 이 장치(200)는 컴포넌트를 구동, 전력 및 냉각시키기 위한 케이블류 및 기계적 구조들을 고려하지 않고, 플렉스(flex) 케이블을 장치(200)에 도입함으로써 기계적 풋프린트가 더 최소화될 수 있다. 이러한 장치(200)의 최소 풋프린트는 또한 M:x 및 M:y 화살표들로 나타낸 치수를 갖는 기계적 엔벨로프(210)로 지칭될 수 있다. 이 장치(200)는 단지 설명의 목적일 뿐이고 주문형 전자 설계는 기계적 엔벨로프 오버헤드를 더 감소시킬 수 있지만, 거의 모든 경우에 장치의 능동 영역의 정확한 크기가 아닐 수 있다. 일 실시예에서, 이 장치(200)는 마이크로 OLED, DLP 칩 또는 LCD 패널에 대한 능동 이미지 영역(220), 또는 이미지 조명의 목적을 갖는 임의의 다른 기술에 관한 전자 장치의 의존성을 예시한다.
일부 실시예들에서, 다른 투영 기술들을 고려하여 다수의 이미지를 더 큰 전체 디스플레이에 집성(aggregate)하는 것이 또한 가능할 수 있다. 하지만, 이것은, 투영 거리, 최소 초점, 광학 품질, 균일한 필드 해상도, 색수차(chromatic aberration), 열 특성, 교정(calibration), 정렬, 부가적인 크기 또는 폼 팩터에 대한 더 큰 복잡성의 대가를 치를 수 있다. 대부분의 실제 응용들에 대해서는, 수십 또는 수백 개의 이들 투영 소스(200)를 호스팅하는 것은 신뢰성이 떨어지면서 훨씬 더 큰 설계를 초래할 수 있다.
오직 예시적인 목적으로, 3840×2160개의 사이트의 에너지 위치 밀도를 갖는 에너지 장치들을 가정하면, 다음과 같이 주어진, 에너지 표면에 대해 요구되는 개별 에너지 장치(예컨대, 장치(100))의 수를 결정할 수 있다:
상기의 해상도 고려사항을 고려하면, 도 2에 나타낸 것과 유사한 약 105×105 장치들이 요구된다. 많은 장치들이 정규 그리드에 매핑될 수도 있고 매핑되지 않을 수도 있는 다양한 픽셀 구조체들을 포함한다는 것에 유의해야 한다. 각각의 전체 픽셀 내에 부가적인 서브 픽셀 또는 위치가 존재하는 경우, 이들이 활용되어 부가적인 해상도 또는 각도 밀도를 생성할 수 있다. 픽셀 구조체(들)의 지정 위치에 따라 광 필드를 올바른 (u, v) 좌표로 변환하는 방법을 결정하기 위해 부가적인 신호 처리가 사용될 수 있으며, 알려지고 교정된 각 장치의 명시적인 특성이 될 수 있다. 또한, 다른 에너지 도메인들은 이들 비율들 및 장치 구조들의 상이한 취급을 수반할 수 있고, 당업자는 원하는 주파수 도메인의 각각 사이의 직접적인 본질적인 관계를 이해할 것이다. 이것은 이후의 개시내용에서 보다 상세히 설명되고 논의될 것이다.
결과적인 계산은 얼마나 많은 이러한 개별 장치들이 전체 해상도 에너지 표면을 생성하기를 원하는지를 이해하는 데 사용될 수 있다. 이 경우, 약 105×105 또는 약 11,080개의 장치들이 시력 임계치를 달성하는 데 필요할 수 있다. 충분한 감각 홀로그램 전파를 위해 이러한 가용 에너지 위치들로부터 심리스 에너지 표면을 제작하는 과정 내에는 도전 과제와 신규성이 존재한다.
심리스 에너지 표면들의 개요:
에너지 릴레이들의 어레이들의 구성 및 설계
일부 실시예들에서, 장치들에 대한 기계적 구조의 제한으로 인해 심을 갖지 않는 개별 장치들의 어레이로부터 고에너지 위치 밀도를 생성하는 과제를 해결하기 위한 접근법들이 개시된다. 일 실시예서, 에너지 전파 릴레이 시스템은 능동 소자 영역의 유효 크기를 증가시켜 기계적 치수들을 충족시키거나 초과하여 릴레이들의 어레이를 구성하고 단일의 심리스 에너지 표면을 형성할 수 있다.
도 3은 이러한 에너지 릴레이 시스템(300)의 일 실시예를 예시한다. 나타낸 바와 같이, 릴레이 시스템(300)은 기계적 엔벨로프(320)에 장착된 장치(310)를 포함할 수 있으며, 에너지 릴레이 요소(330)는 장치(310)로부터 에너지를 전파한다. 릴레이 요소(330)는 장치의 다수의 기계적 엔벨로프(320)가 다수의 장치들(310)의 어레이 내에 배치될 때 생성될 수 있는 임의의 간극(340)을 완화시키는 능력을 제공하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 장치의 능동 영역(310)이 20mm×10mm이고 기계적 엔벨로프(320)가 40mm×20mm라면, 에너지 릴레이 요소(330)는 축소된 단부(화살표 A) 상에서 약 20mm×10mm이고 확대형 단부(화살표 B) 상에서 40mm×20mm인 테이퍼 형상을 생성하도록 2:1의 배율로 설계될 수 있으며, 각각의 장치(310)의 기계적 엔벨로프(320)를 변경하거나 이와 충돌시키지 않으면서 이 요소들(330)의 어레이를 함께 심리스로(seamlessly) 정렬하는 능력을 제공한다. 기계적으로, 릴레이 요소들(330)은 장치들(310) 사이의 최소 이음매 간극(340)을 보장하면서 정렬 및 연마하기 위해 함께 접합되거나 융합될 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 눈의 시력 한계보다 작은 이음매 간극(340)을 달성하는 것이 가능하다.
도 4는 함께 형성되고 부가적인 기계적 구조(430)에 견고하게 고정된 에너지 릴레이 요소들(410)을 갖는 기부 구조체(400)의 일례를 예시한다. 심리스 에너지 표면(420)의 기계적 구조는 릴레이 요소들(410, 450)을 장착하기 위해 접합 또는 다른 기계적 공정을 통해 동일한 기부 구조체에 직렬로 다수의 에너지 릴레이 요소들(410, 450)을 결합하는 능력을 제공한다. 일부 실시예들에서, 각각의 릴레이 요소(410)는 융합, 결합, 접착, 압력 맞춤, 정렬 또는 그렇지 않은 방식으로 함께 부착되어 결과적인 심리스 에너지 표면(420)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 장치(480)는 릴레이 요소(410)의 후방에 장착될 수 있고, 결정된 공차(tolerance) 내에서 적절한 에너지 위치 정렬이 유지되는 것을 보장하기 위해 수동적으로 또는 능동적으로 정렬될 수 있다.
일 실시예에서, 심리스 에너지 표면은 하나 이상의 에너지 위치들을 포함하고, 하나 이상의 에너지 릴레이 요소 스택들은 제1 및 제2 측면을 포함하고, 각각의 에너지 릴레이 요소 스택은 하나 이상의 에너지 위치들과 심리스 디스플레이 표면 사이에서 연장되는 전파 경로들을 따라 에너지를 지향시키는 단일의 심리스 디스플레이 표면을 형성하도록 배치되며, 여기서, 말단 에너지 릴레이 요소들의 임의의 2개의 인접한 제2 측면들의 에지들 사이의 이격 거리는, 단일의 심리스 디스플레이 표면의 폭보다 큰 거리를 두고 20/40 시력보다 좋은 시력을 갖는 인간의 눈의 시력에 의해 정해지는 최소 인지 가능한 윤곽보다 작다.
일 실시예에서, 심리스 에너지 표면들의 각각은 횡 방향 및 종 방향으로 배향된 제1 및 제2 표면을 형성하는 하나 이상의 구조체들을 각각 갖는 하나 이상의 에너지 릴레이 요소들을 포함한다. 제1 릴레이 표면은 포지티브 또는 네거티브 확대를 초래하는 제2 릴레이 표면과는 상이한 영역을 가지며, 제2 릴레이 표면을 통해 에너지를 통과시키는 제1 및 제2 표면 양방 모두에 대해 명시적인 표면 윤곽들로 구성되어 제2 릴레이 표면 전체에 걸친 표면 윤곽의 법선에 대해 +/-10도의 각도를 실질적으로 채운다.
일 실시예에서, 다수의 에너지 도메인들은 시각, 청각, 촉각 또는 다른 에너지 도메인들을 포함하는 하나 이상의 감각 홀로그램 에너지 전파 경로들을 지향하도록 단일 에너지 릴레이 내에 또는 다수의 에너지 릴레이들 사이에 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 심리스 에너지 표면은 시스템 전체에 걸쳐 양방향 에너지 전파를 제공하기 위해 하나 이상의 에너지 도메인들을 동시에 수신 및 방출하기 위해 각각의 제2 측면에 대한 둘 이상의 제1 측면들을 포함하는 에너지 릴레이들로 구성된다.
일 실시예에서, 에너지 릴레이들은 느슨한 코히어런트(coherent) 요소들로서 제공된다.
컴포넌트 엔지니어드 구조체들에 대한 소개:
횡 방향 앤더슨 편재 에너지 릴레이들에서의 개시된 진전들
에너지 릴레이들의 특성들은 횡 방향 앤더슨 편재를 유도하는 에너지 릴레이 요소들에 대해 본원에 개시된 원리들에 따라 상당히 최적화될 수 있다. 횡 방향 앤더슨 편재는 횡 방향으로 무질서하지만 종방향으로 일정한 재료를 통해 전송되는 광선의 전파이다.
이것은 앤더슨 편재 현상을 일으키는 재료들의 효과는 다중 산란 경로들 사이의 무작위화에 의한 것보다 전체 내부 반사에 의한 영향이 더 적을 수 있으며, 여기서, 파 간섭은 종 방향 배향으로도 계속되는 횡 방향 배향(transverse orientation)으로의 전파를 완전히 제한할 수 있음을 의미한다.
중요한 부가적인 이점은 전통적인 다중-코어 광섬유 재료들의 클래딩(cladding)의 제거이다. 클래딩은 섬유들 사이의 에너지의 산란을 기능적으로 제거하는 것이지만, 동시에 에너지의 광선들에 대한 장벽으로서 작용하므로, 적어도 코어 대 클래드 비율(예컨대, 70:30의 코어 대 클래드 비율은 수신된 에너지 송신을 최대 70%로 송신할 것이다)에 의해 송신을 감소시키고, 부가적으로 전파된 에너지에서 강한 픽셀화 패터닝을 형성한다.
도 5a는 광섬유의 본질적인 특성으로 인해 픽실레이션(pixilation) 및 광섬유 노이즈가 나타날 수 있는 다중-코어 광섬유를 통해 이미지가 중계되는, 이러한 비-앤더슨 편재(non-Anderson Localization) 에너지 릴레이(500)의 예의 단면도를 예시한다. 종래의 다중-모드 및 다중-코어 광섬유를 사용하면, 중계된 이미지들이 코어들 사이의 혼선(cross-talk)이 변조 전달 함수를 감소시키고 번짐(blurring)을 증가시킬, 중계된 이미지들은 코어들의 개별 어레이의 전체 내부 반사의 특성들로 인해 본질적으로 픽셀화될 수 있다. 종래의 다중-코어 광섬유를 이용하여 생성된 결과 이미지는 도 5a에 나타낸 것과 유사한 잔류 고정형 노이즈 섬유 패턴을 갖는 경향이 있다.
도 5b는 도 5a로부터의 고정형 섬유 패턴과 비교하여, 중계된 패턴이 더 큰 밀도의 결정립 구조들을 갖는 횡 방향 앤더슨 편재의 특성들을 나타내는 재료들을 포함하는 에너지 릴레이를 통해 동일한 중계된 이미지(550)의 예를 예시한다. 일 실시예에서, 무작위화된 미세(microscopic) 컴포넌트 엔지니어드 구조체들을 포함하는 릴레이들은 횡 방향 앤더슨 편재를 유도하고 상업적으로 이용 가능한 다중 모드 유리 광섬유보다 더 높은 분해 가능 해상도의 전파를 이용하여 광을 보다 효율적으로 전송한다.
일 실시예에서, 횡 방향 앤더슨 편재를 나타내는 릴레이 요소는 차원 격자로 배치된 3개의 직교 평면들의 각각에 복수의 적어도 2개의 상이한 컴포넌트 엔지니어드 구조체들을 포함할 수 있으며, 복수의 구조는 차원 격자 내의 횡 방향 평면에서의 재료 파 전파 특성들의 무작위화된 분포들 그리고 차원 격자 내의 종방향 평면에서 재료 파 전파 특성들의 유사한 값들의 채널들을 형성하며, 여기서, 에너지 릴레이를 통해 전파되는 편재형 에너지파들은 횡 방향 배향에 비해 종 방향 배향에서 더 높은 전송 효율을 갖는다.
일 실시예에서, 차원 격자 내의 횡 방향 평면에서의 재료 파동 전파 특성의 무작위 분포는 그 분포의 무작위 특성으로 인해 바람직하지 않은 구성을 야기할 수 있다. 재료 파동 전파 특성의 무작위 분포는 전체 횡 방향 평면에 걸쳐 평균적으로 에너지의 앤더슨 편재를 유도할 수 있지만, 제어되지 않은 무작위 분포의 결과로서 유사한 재료 파동 전파 특성의 제한된 영역이 의도치 않게 형성될 수 있다. 예를 들어, 유사한 파동 전파 특성을 갖는 이들 국소 영역들의 크기가 의도된 에너지 전송 도메인에 비해 너무 커지면, 재료를 통한 에너지 전송 효율의 잠재적 감소가 있을 수 있다.
일 실시예에서, 릴레이는 광의 횡 방향 앤더슨 편재를 유도함으로써 특정 파장 범위의 가시광을 전송하기 위한 컴포넌트 엔지니어드 구조체들의 무작위 분포로부터 형성될 수 있다. 그러나, 그 구조체들은 그들의 무작위 분포로 인해 의도치 않게 배열되어, 단일 컴포넌트 엔지니어드 구조체의 연속 영역이 가시광의 파장보다 몇 배 더 큰 횡 방향 평면을 가로질러 형성될 수 있다. 그 결과, 크고 연속적인 단일 재료 영역의 세로 축을 따라 전파되는 가시광이 줄어든 횡 방향 앤더슨 편재 효과를 겪을 수 있으며, 릴레이를 통한 전송 효율의 저하를 겪을 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 중계 재료의 횡 방향 평면에서의 재료 파동 전파 특성의 정렬된 분포를 설계하는 것이 바람직 할 수 있다. 이러한 정렬된 분포는 횡 방향 앤더슨 편재와 유사한 방법을 통해 에너지 편재 효과를 이상적으로 유도하는 한편, 무작위 특성 분포에 고유하게 기인하는 비정상적으로 분포된 재료 특성으로 인한 전송 효율의 잠재적 감소를 최소화한다. 에너지 릴레이 요소에서의 횡 방향 앤더슨 편재와 유사한 횡 방향 에너지 편재 효과를 유도하기 위해 재료 파동 전파 특성들의 정렬된 분포를 사용하는 것을 이하에서는 정렬된 에너지 편재(Ordered Energy Localization)라고 칭해질 것이다.
일 실시예에서, 다수의 에너지 도메인들은 시각, 청각, 촉각 또는 다른 에너지 도메인들을 포함하는 하나 이상의 감각 홀로그램 에너지 전파 경로들을 지향하도록 단일 에너지 릴레이 내에 또는 다수의 정렬된 에너지 편재 에너지 릴레이들 사이에 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 심리스 에너지 표면은 시스템 전체에 걸쳐 양방향 에너지 전파를 제공하기 위해 하나 이상의 에너지 도메인들을 동시에 수신 및 방출하기 위해 각각의 제2 측면에 대한 둘 이상의 제1 측면들을 포함하는 정렬된 에너지 편재 에너지 릴레이들로 구성된다.
일 실시예에서, 정렬된 에너지 편재 에너지 릴레이들은 느슨한 코히어런트 또는 가요성 에너지 릴레이 요소들로서 구성된다.
4D 플렌옵틱(Plenoptic) 함수들에 대한 고려사항:
홀로그램 도파관 어레이들을 통한 에너지의 선택적 전파
전술한 바와 같이, 본 명세서 전반에 걸쳐서, 광 필드 디스플레이 시스템은 일반적으로 에너지원(예컨대, 조명 소스) 및 상기의 설명에서 언급된 바와 같이 충분한 에너지 위치 밀도로 구성된 심리스 에너지 표면을 포함한다. 다수의 릴레이 요소들은 에너지를 에너지 장치들로부터 심리스 에너지 표면으로 중계하는 데 사용될 수 있다. 필요한 에너지 위치 밀도로 심리스 에너지 표면에 에너지가 전달되면, 에너지는 개시된 에너지 도파관 시스템을 통해 4D 플렌옵틱 함수에 따라 전파될 수 있다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 4D 플렌옵틱 함수는 본 기술분야에 잘 알려져 있으며 본원에서는 더 이상 설명되지 않을 것이다.
에너지 도파관 시스템은, 4D 플렌옵틱 함수의 각도 컴포넌트를 나타내는, 통과하는 에너지파들의 각도 방향을 변경하도록 구성된 구조를 갖는 4D 플렌옵틱 함수의 공간 좌표를 나타내는 심리스 에너지 표면을 따르는 복수의 에너지 위치들을 통해 에너지를 선택적으로 전파하되, 전파된 에너지파들은 4D 플렌옵틱 함수에 의해 지향된 복수의 전파 경로들에 따라 공간에서 수렴할 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 전파 경로는 2D 공간 좌표 및 2D 각도 좌표를 포함하는 4D 좌표에 의해 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 4D 좌표에 의해 정의된 복수의 에너지 전파 경로는 4D 에너지장 함수에 의해 설명될 수 있다.
이제4D 플렌옵틱 함수에 따른 4D 이미지 공간에서의 광 필드 에너지 표면의 예를 나타내는 도 6을 참조한다. 이 도면은 관측 볼륨 내의 다양한 위치들로부터 에너지의 광선들이 공간(630)에서 수렴하는 방법을 설명하는 관찰자(620)에 대한 에너지 표면(600)의 광선 트레이스(trace)들의 일 실시예를 예시한다. 나타낸 바와 같이, 각각의 도파관 요소(610)는 에너지 표면(600)을 통한 에너지 전파(640)를 기술하는 정보의 4차원을 한정한다. 2개의 공간 차원들(본원에서 x 및 y로 지칭됨)은 이미지 공간에서 볼 수 있는 물리적인 복수의 에너지 위치들이고, 가상 공간에서 관찰되는 각도 성분들인 세타(theta) 및 파이(phi)(본원에서 u 및 v로 지칭됨)이며, 이것은 에너지 도파관 어레이를 통해 투영될 때 가상 공간에서 관찰된다. 일반적으로 그리고 4D 플렌옵틱 함수에 따라, 복수의 도파관(예컨대, 렌즈릿(lenslet)들)은, 본원에 기술된 홀로그램 또는 광 필드 시스템을 형성함에 있어서, x, y 차원으로부터 가상 공간에서의 고유한 위치로 u, v 각도 컴포넌트에 의해 한정된 방향을 따라 에너지 위치를 지향시킬 수 있다.
하지만, 광 필드 및 홀로그램 디스플레이 기술들에 대한 중요한 도전은 회절, 산란, 확산, 각도 방향, 교정, 포커스, 시준(collimation), 곡률, 균일성, 요소 혼선뿐만 아니라 감소된 유효 해상도 그리고 충분한 충실도로 정확하게 에너지를 수렴하는 것에 대한 불능에 기여하는 다수의 다른 파라미터들 중 임의의 것을 정확히 설명하지 않은 설계들로 인해 제어되지 않은 에너지의 전파로부터 발생한다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
일 실시예에서, 홀로그램 디스플레이와 연관된 도전 과제들을 해결하기 위한 선택적 에너지 전파에 대한 접근법은 에너지 억제 요소들을 포함할 수 있고, 4D 플렌옵틱 함수에 의해 정의된 환경 내에 거의 시준된 에너지를 갖는 도파관 개구들을 실질적으로 채우는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들의 어레이는, 규정된 4D 함수에 의해 정의된 고유한 방향들로 도파관 요소의 유효 개구를 연장통과하여, 단일 도파관 요소만을 통과하도록 각각의 에너지 위치의 전파를 제한하도록 배치된 하나 이상의 요소들에 의해 억제된 심리스 에너지 표면을 따르는 복수의 에너지 위치들에 실질적으로 채우도록 구성된 각각의 도파관 요소에 대한 복수의 에너지 전파 경로들을 한정할 수 있다.
일 실시예에서, 다수의 에너지 도메인들은 시각, 청각, 촉각 또는 다른 에너지 도메인들을 포함하는 하나 이상의 감각 홀로그램 에너지 전파들을 지향하도록 단일 에너지 릴레이 내에 또는 다수의 에너지 도파관들 사이에 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들 및 심리스 에너지 표면은 시스템 전체에 걸쳐 양방향 에너지 전파를 제공하기 위해 하나 이상의 에너지 도메인들을 수신 및 방출하도록 구성된다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들은, 벽, 테이블, 바닥, 천장, 실내 또는 기타 기하학적 형태 기반의 환경들을 포함하는 임의의 심리스 에너지 표면 배향을 위해 디지털 방식으로 인코딩된, 회절식, 굴절식, 반사식, 그린식(grin), 홀로그램, 프레넬(Fresnel) 등의 도파관 구성들을 활용하여, 비-송신 공극(void) 영역들을 포함하는 비선형 또는 비규칙적 에너지의 분포들을 전파하도록 구성된다. 추가적인 실시예에서, 에너지 도파관 요소는 임의의 표면 프로파일 및/또는 탁상 시인(tabletop viewing)을 제공하는 다양한 기하학적 형태들을 생성하도록 구성되어, 사용자가 360도 구성에서 에너지 표면 주위의 모든 곳에서 홀로그램 이미지를 볼 수 있게 한다.
일 실시예에서, 에너지 도파관 어레이 요소들은 반사 표면들일 수 있고, 요소들의 배치는 육각형, 정사각형, 불규칙형, 반정칙형(semi-regular), 만곡형, 비평면형, 구형, 원통형, 틸트형(tilted) 규칙형, 틸트형 불규칙형, 공간적 변화형 및/또는 다중 계층형일 수 있다.
심리스 에너지 표면 내의 임의의 컴포넌트에 대해서는, 도파관, 또는 릴레이 컴포넌트들은, 광섬유, 실리콘, 유리, 폴리머, 광학 릴레이들, 회절, 홀로그램, 굴절, 또는 반사 요소들, 광학면 판, 에너지 결합기들, 빔 스플리터들, 프리즘들, 편광 요소들, 공간 광 변조기들, 능동 픽셀들, 액정 셀들, 투명 디스플레이들, 또는 앤더슨 편재 또는 전체 내부 반사를 나타내는 유사한 재료들을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
홀로덱을 실현하는 것:
홀로그램 환경들 내에서 인간의 감각 수용체들을 자극하는 양방향 심리스 에너지 표면 시스템들의 집성
전체 룸(room)들을 포함하는 임의의 크기들, 형상들, 윤곽들 또는 폼 팩터들을 형성하는 다수의 심리스 에너지 표면들을 함께 타일링(tiling), 융합, 본딩, 부착 및/또는 스티칭(stitching)함으로써 심리스 에너지 표면 시스템들의 대규모 환경들을 구축하는 것이 가능하다. 각각의 에너지 표면 시스템은 양방향 홀로그램 에너지 전파, 방출, 반사 또는 감지를 위해 집합적으로 구성된 기부 구조체, 에너지 표면, 릴레이들, 도파관, 장치들 및 전자 장치를 갖는 어셈블리를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 타일링된 심리스 에너지 시스템들의 환경은 주어진 환경에서 모든 표면들을 포함하는 설비들을 포함하는 큰 심리스 평면 또는 곡선 벽들을 형성하도록 집성되며, 심리스, 불연속의 평면, 각면형, 만곡형, 원통형, 구형, 기하학적 형태, 또는 비규칙적 기하학적 형태의 임의의 조합으로서 구성된다.
일 실시예에서, 평면의 표면들의 집성된 타일(tile)들은 무대 또는 장소 기반의 홀로그램 엔터테인먼트를 위한 벽 크기의 시스템들을 형성한다. 일 실시예에서, 평면의 표면들의 집성된 타일들은 동굴 기반의 홀로그램 설비들을 위해 천장과 바닥 양방 모두를 포함하는 4개 내지 6개의 벽들을 갖는 룸을 커버한다. 일 실시예에서, 곡면들의 집성된 타일들은 몰입형(immersive) 홀로그램 설비들을 위한 원통형의 심리스 환경을 생성한다. 일 실시예에서, 심리스 구형 표면들의 집성된 타일들은 몰입형 홀로덱 기반의 경험들을 위한 홀로그램 돔을 형성한다.
일 실시예에서, 심리스 만곡형 에너지 도파관들의 집성된 타일들은 에너지 도파관 구조체 내의 에너지 억제 요소들의 경계를 따른 정확한 패턴을 따르는 기계적 에지들을 제공하여, 인접한 도파관 표면들의 인접한 타일링된 기계적 에지들을 결합, 정렬 또는 융합함으로써 모듈식 및 심리스 에너지 도파관 시스템을 초래한다.
집성된 타일링 환경의 다른 실시예에서, 에너지는 다수의 동시 에너지 도메인들에 대해 양방향으로 전파된다. 추가적인 실시예에서, 에너지 표면은 광 필드 데이터가 도파관을 통해 조명원에 의해 투영되고 동시에 동일한 에너지 표면을 통해 수신될 수 있도록 설계된 도파관들을 갖는 동일한 에너지 표면으로부터 동시에 디스플레이 및 캡처하는 능력을 제공한다. 추가적인 실시예에서, 추가 깊이 감지 및 능동 스캐닝 기술들이 활용되어 정확한 세계 좌표계에서 에너지 전파와 관찰자 사이의 상호 작용을 허용할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 에너지 표면 및 도파관은 주파수들을 방출, 반사, 또는 수렴하여 촉각 감각 또는 체적 햅틱 피드백을 유도하도록 동작 가능하다. 일부 실시예들에서, 양방향 에너지 전파 및 집성된 표면들의 임의의 조합이 가능하다.
일 실시예에서, 시스템은 적어도 2개의 에너지 장치를 심리스 에너지 표면의 동일한 부분에 페어링(pair)할 수 있도록 2개 이상의 경로 에너지 결합기들과 독립적으로 페어링된 하나 이상의 에너지 장치들을 이용하여 에너지 표면을 통한 에너지의 양방향 방출 및 감지가 가능한 에너지 도파관을 포함하거나, 또는 하나 이상의 에너지 장치들이 기부 구조체에 또는 오프-축(off-axis)의 직접 또는 반사 투영 또는 감지를 위해 도파관의 FOV의 전방 및 외측에서의 위치에 고정된 부가적인 컴포넌트에 근접하여 에너지 표면 뒤에 고정되고, 또한 결과적인 에너지 표면은 도파관이 에너지를 수렴할 수 있게 하는 에너지의 양방향 송신, 에너지를 방출하는 제1 장치 및 에너지를 감지하는 제2 장치를 제공하며, 여기서, 정보는 전파된 에너지 패턴들, 깊이 추정, 근접도, 모션 추적, 이미지, 색상 또는 사운드 형성 또는 기타 에너지 주파수 분석 내에서 4D 플렌옵틱 눈 및 망막 추적 또는 간섭의 감지를 포함하는, 하지만 이에 한정되지는 않는, 컴퓨터 비전 관련 작업들을 수행하도록 처리된다. 추가적인 실시예에서, 추적된 위치들은 양방향 캡처된 데이터와 투영 정보 간의 간섭에 기초하여 에너지의 위치들을 능동적으로 계산 및 수정한다.
일부 실시예들에서, 초음파 센서, 가시적인 전자기 디스플레이 및 초음파 방출 장치를 포함하는 3개의 에너지 장치들의 복수의 조합들은, 각각의 장치의 에너지 도메인, 그리고 초음파 및 전자기 에너지 각각을 위해 구성된 2개의 엔지니어드 도파관 요소들에 특정한 엔지니어드 특성들을 포함하는 3개의 제1 표면들의 각각과 함께 단일의 제2 에너지 릴레이 표면에 결합된 에너지를 전파하는 3개의 제1 릴레이 표면들의 각각에 대해 함께 구성되어, 별도의 에너지 도메인을 위해 구성된 다른 도파관 요소들에 의해 독립적으로 그리고 실질적으로 영향을 받지 않은 각각의 장치의 에너지를 지향 및 수렴하는 능력을 제공한다.
일부 실시예들에서, 시스템 아티팩트(artifact)들을 제거하고 인코딩/디코딩 기술들과 함께 사용하기 위해 결과적인 에너지 표면의 기하학적 매핑을 생성하기 위한 효율적인 제조를 가능하게 하는 교정 절차뿐만 아니라 교정된 구성 파일들에 기초하여 데이터를 에너지 전파에 적절한 교정된 정보로 변환하기 위한 전용 통합 시스템이 개시된다.
일부 실시예들에서, 일련의 부가적인 에너지 도파관들 및 하나 이상의 에너지 장치들이 불투명한 홀로그램 픽셀들을 생성하기 위해 시스템에 통합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도파관의 직경보다 큰 공간 해상도 및/또는 각도 해상도를 제공하기 위해 또는 다른 초해상도(super-resolution) 목적을 위해 에너지 억제 요소들, 빔 스플리터들, 프리즘들, 능동 시차 배리어들 또는 편광 기술들을 포함하는 부가적인 도파관 요소가 통합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 개시된 에너지 시스템은 또한 가상 현실(VR) 또는 증강 현실(AR)과 같은 착용형 양방향 장치로서 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 에너지 시스템은 디스플레이되거나 수신된 에너지로 하여금 관찰자를 위한 공간에서 결정된 평면에 근접하게 포커싱되도록 하는 조정 광학 요소(들)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도파관 어레이는 홀로그램 헤드 장착식 디스플레이에 통합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 시스템은 관찰자가 에너지 시스템 및 실제 환경(예컨대, 투과형 홀로그램 디스플레이) 양방 모두를 볼 수 있게 하는 다수의 광학 경로들을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 시스템은 다른 방법들에 더하여 근접 필드로서 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 데이터의 송신은 정보 및 메타데이터의 임의의 데이터세트를 수신하는 선택 가능하거나 가변적인 압축 비율들로 프로세스들을 인코딩하는 것; 상기 데이터세트를 분석하고, 더 희박한 데이터세트를 형성하는 재료 특성들, 벡터들, 표면 ID들, 새로운 픽셀 데이터를 수신 또는 할당하며, 수신된 데이터는 2D, 스테레오스코픽, 멀티 뷰, 메타데이터, 광 필드, 홀로그램, 기하학적 형태, 벡터들 또는 벡터화된 메타데이터를 포함하고, 인코더/디코더는, 깊이 메타데이터를 갖거나 갖지 않은 깊이 추정 알고리즘들을 통해, 2D; 2D + 깊이, 메타데이터 또는 기타 벡터화된 정보; 스테레오스코픽, 스테레오스코픽 + 깊이, 메타데이터 또는 기타 벡터화된 정보; 멀티 뷰; 멀티 뷰 + 깊이, 메타데이터 또는 기타 벡터화된 정보; 홀로그램; 또는 광 필드 콘텐츠에 대한 이미지 처리를 포함하여 실시간 또는 오프라인에서의 데이터를 변환하는 능력을 제공할 수 있으며, 역 광선 추적 방법은 특성화된 4D 플렌옵틱 함수를 통해 다양한 2D, 스테레오스코픽, 다중 뷰, 체적, 광 필드 또는 홀로그램 데이터로부터의 역 광선 추적에 의해 생성된 결과적인 변환 데이터를 실제 좌표들에 적절히 매핑한다. 이들 실시예에서, 원하는 전체 데이터 송신은 원시 광 필드 데이터 세트보다 다수의 크기 자릿수(order of magnitude)만큼 덜 송신된 정보일 수 있다.
도 61은 복수의 에너지 전파 경로들(9108)을 한정하도록 작동 가능한 에너지 도파관 시스템(9100)의 일 실시예의 하향 투시 사시도를 예시한다. 에너지 도파관 시스템(9100)은 복수의 에너지 전파 경로(9108)를 따라 에너지를 지향시키도록 구성되는 에너지 도파관들의 어레이(9112)를 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 에너지 전파 경로(9108)는 상기 어레이의 제1 측면(9116) 상의 복수의 에너지 위치(9118)를 통해 상기 어레이의 제2 측면(9114)까지 연장된다.
도 61을 참조하면, 복수의 에너지 전파 경로들(9108)의 제1 서브세트는 제1 에너지 위치(9122)를 통해 연장된다. 제1 에너지 도파관(9104)은 복수의 에너지 전파 경로(9108)의 제1 서브세트의 제1 에너지 전파 경로(9120)를 따라 에너지를 지향시키도록 구성된다. 제1 에너지 전파 경로(9120)는 제1 에너지 위치(9122)와 제1 에너지 도파관(9104) 사이에 형성된 제1 주 광선(9138)에 의해 한정될 수 있다. 제1 에너지 전파 경로(9120)는 제1 에너지 위치(9122)와 제1 에너지 도파관(9104) 사이에 형성된 광선(9138A 및 9138B)을 포함할 수 있고, 이 광선들은 제1 에너지 도파관(9104)에 의해 각각 에너지 전파 경로(9120A 및 9120B)를 따라 지향된다. 제1 에너지 전파 경로(9120)는 제1 에너지 도파관(9104)으로부터 어레이의 제2 측면(9114)을 쪽으로 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 에너지 전파 경로(9120)를 따라 지향되는 에너지는, 제1 주 광선(9138)에 의해 제2 측면(9114)을 통하여 전파되는 각도에 실질적으로 평행한 방향으로 제1 에너지 도파관(9104)을 통하여 지향되는, 에너지 전파 경로들(9120A 및 9120B) 사이에 있거나 또는 이를 포함하는 하나 이상의 에너지 전파 경로를 포함한다.
실시예들은 제1 에너지 전파 경로(9120)를 따라 지향된 에너지가 에너지 전파 경로(9120A 및 9120B)와 제1 주 광선(9138)에 실질적으로 평행한 방향으로 제1 에너지 도파관(9104)을 빠져나갈 수 있도록 구성될 수 있다. 제2 측면(9114) 상의 에너지 도파관 요소(9112)를 통해 연장되는 에너지 전파 경로는 실질적으로 유사한 전파 방향의 복수의 에너지 전파 경로를 포함하는 것으로 가정할 수 있다.
도 62는 에너지 도파관 시스템(9100)의 일 실시예의 정면도이다. 제1 에너지 전파 경로(9120)는 적어도 제1 에너지 위치(9122)에 의해 결정되는 제1 에너지 도파관(9104)으로부터 연장되는 고유한 방향(9208)으로 도 61에 도시된 어레이(9112)의 제2 측면(9114)을 향해 연장될 수 있다. 제1 에너지 도파관(9104)은 공간 좌표(9204)에 의해 한정될 수 있으며, 적어도 제1 에너지 위치(9122)에 의해 결정되는 고유 방향(9208)은 제1 에너지 전파 경로(9120)의 방향들을 한정하는 각도 좌표(9206)에 의해 한정될 수 있다. 공간 좌표(9204) 및 각도 좌표(9206)는 제1 에너지 전파 경로(9120)의 고유한 방향(9208)을 한정하는 4차원 플렌옵틱 좌표 세트(9210)를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 에너지 도파관(9104)을 통해 제1 에너지 전파 경로(9120)를 따라 지향된 에너지는 실질적으로 제1 에너지 도파관(9104)의 제1 개구(9134)를 채우고, 에너지 전파 경로(9120A 및 9120B) 사이에 놓여 있는 제1 에너지 전파 경로(9120)의 방향과 평행한 하나 이상의 에너지 전파 경로를 따라 전파한다. 일 실시예에서, 제1 개구(9134)를 실질적으로 채우는 하나 이상의 에너지 전파 경로는 제1 개구(9134)의 직경의 50%보다 큰 길이를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도판관들의 어레이(9100)는 디스플레이 벽을 형성하도록 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 개구(9134)를 실질적으로 채우는 제1 에너지 도파관(9104)을 통해 제1 에너지 전파 경로(9120)를 따라 지향된 에너지는 제1 개구(9134) 직경의 50% 내지 80%를 포함할 수 있다.
도 61을 다시 참조하면, 일 실시예에서, 에너지 도파관 시스템(9100)은 제1 측면(9116)과 제2 측면(9114) 사이에서의 에너지 전파를 제한하고 인접한 도파관들(9112) 사이의 에너지 전파를 억제하도록 배치된 에너지 억제 요소(9124)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 억제 요소는 제1 개구(9134)를 통해 연장되지 않는 다수의 에너지 전파 경로(9108) 중 제1 서브세트의 부분을 따르는 에너지 전파를 억제하도록 구성된다. 일 실시예에서, 에너지 억제 요소(9124)는 에너지 도파관들의 어레이(9112)와 복수의 에너지 위치들(9118) 사이의 제1 측면(9116) 상에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 억제 요소(9124)는 복수의 에너지 위치들(9118)과 에너지 전파 경로들(9108) 사이의 제2 측면(9114) 상에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 억제 요소(9124)는 에너지 도파관들의 어레이(9112) 또는 복수의 에너지 위치들(9118)에 직교하는 제1 측면(9116) 또는 제2 측면(9114) 상에 위치될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 에너지 전파 경로(9120)를 따라 지향되는 에너지는 제2 에너지 도파관(9128)을 통해 제2 에너지 전파 경로(9126)를 따라 지향되는 에너지와 수렴할 수 있다. 제1 및 제2 에너지 전파 경로들은 어레이(9112)의 제2 측면(9114) 상의 위치(9130)에서 수렴할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 및 제4 에너지 전파 경로들(9140, 9141)은 또한 어레이(9112)의 제1 측면(9116) 상의 위치(9132)에서 수렴할 수 있다. 일 실시예에서, 제5 및 제6 에너지 전파 경로들(9142, 9143)은 또한 어레이(9112)의 제1 측면(9116)과 제2 측면(9114) 사이의 위치(9136)에서 수렴할 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 도파관 시스템(9100)은 에너지 지향 구조, 예를 들어 굴절, 회절, 반사, 구배 지수, 홀로그래픽 또는 기타 광학 요소와 같이, 통과하는 에너지의 각도 방향을 변경하도록 구성된 구조; 적어도 하나의 개구 수를 포함하는 구조; 적어도 하나의 내부면으로부터 에너지를 재지향시키도록 구성된 구조; 광학 릴레이 등을 포함할 수 있다. 도파관(9112)은 다음과 같은 양방향 에너지 지향 구조 또는 재료 중 임의의 하나 또는 조합을 포함할 수 있음을 이해해야 한다:
a)
굴절, 회절 또는 반사;
b)
단일 또는 복합 다층 요소들;
c)
홀로그램 광학 요소들 및 디지털 인코딩형 광학;
d)
3D 인쇄 요소들 또는 리소그래피 마스터들 또는 복제품들;
e)
프레넬 렌즈들, 격자들, 존 플레이트들, 이진 광학 요소들;
f)
역반사 요소들;
g)
광섬유들, 전체 내부 반사 또는 앤더슨 편재;
h)
구배 지수 광학 또는 다양한 굴절률 정합 재료들;
i)
유리, 폴리머, 기체, 고체, 액체;
j)
음향 도파관들;
k)
마이크로 및 나노 스케일 요소들; 또는
h)
편광, 프리즘 또는 빔 스플리터들.
일 실시예에서, 에너지 도파관 시스템들은 에너지를 양방향으로 전파한다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들은 음파 형태의 기계적 에너지를 전파하도록 구성된다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들은 전자기 에너지의 전파를 위해 구성된다.
일 실시예에서, 에너지 도파관 요소 내의 하나 이상의 구조체들 내에서 그리고 에너지 도파관 시스템을 포함하는 하나 이상의 층들 내에서 적절한 재료 특성들을 인터레이스(interlace)하거나, 적층하거나, 반사시키거나, 결합하거나 또는 다르게 공급함으로써, 에너지 도파관들은 기계적, 전자기 및/또는 다른 형태들의 에너지의 동시 전파를 위해 구성된다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들은 4D 좌표계 내에서 각각 u 및 v에 대해 상이한 비율로 에너지를 전파한다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들은 애너모픽(anamorphic) 함수로 에너지를 전파한다. 일 실시예에서, 에너지 도파관들은 에너지 전파 경로를 따라 다수의 요소들을 포함한다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들은 광섬유 릴레이 연마 표면들로부터 직접 형성된다.
일 실시예에서, 에너지 도파관 시스템은 횡 방향 앤더슨 편재를 나타내는 재료들을 포함한다.
일 실시예에서, 에너지 도파관 시스템은 체적 공간에서 촉감을 수렴시키기 위해 극초음속(hypersonic) 주파수를 전파한다.
일 실시예에서, 에너지 도파관 요소들의 어레이는 다음을 포함할 수 있다:
a)
에너지 도파관들의 어레이의 육각형 패킹;
b)
에너지 도파관들의 어레이의 정사각형 패킹;
c)
에너지 도파관들의 어레이의 불규칙형 또는 반규칙형 패킹;
d)
에너지 도파관들의 만곡형 또는 비평면형 배치;
e)
에너지 도파관들의 구형 어레이;
f)
에너지 도파관들의 원통형 어레이;
g)
에너지 도파관들의 경사진 규칙형 어레이;
h)
에너지 도파관들의 경사진 불규칙형 어레이;
i)
에너지 도파관들의 공간 변화형 어레이;
j)
에너지 도파관들의 다층 어레이;
앤더슨 편재화 재료의 한계 및 정렬된 에너지 편재화의 소개
1950년 대에 앤더슨 편재 원리가 소개되었지만, 재료들과 공정들에서의 최근의 기술적인 돌파구들이 이루어지기 전까지는 광학 전송에서 그 원리가 실제로 탐색될 수 없었다. 횡 방향 앤더슨 편재는 횡 방향 평면에서 파의 확산없이 횡 방향으로 무질서하지만 종방향으로 일정한 재료를 통해 전송되는 파의 전파이다.
선행 기술에서, 횡 방향 앤더슨 편재는 섬유 광학 면판이 무작위로 혼합되고 함께 융합된 상이한 RI(refractive index)를 갖는 섬유의 수백만 개의 가닥(strand)들을 인출하는 것을 통해 제작되는 실험을 통해 관찰되었다. 입력 빔이 면판의 표면들 중 하나에 걸쳐 스캐닝될 때, 대향 표면들 상의 출력 빔은 입력 빔의 횡 방향 위치를 따른다. 앤더슨 편재는 무질서한 매체들에서 파들의 확산의 부재를 나타내므로, 광섬유 릴레이들에 대한 이전의 계산들과 비교할 때 근본적인 물리학 중 일부는 상이하다. 이것은 앤더슨 편재 현상을 유도하는 광섬유들 효과는 다중 산란 경로들 사이의 무작위화에 의한 것보다 전체 내부 반사에 의한 영향이 더 적으며, 여기서, 파 간섭은 종방향 경로로도 계속되는 횡 배향으로의 전파를 완전히 제한할 수 있음을 의미한다. 이 개념에 더하여, 에너지 전송 장치의 횡 방향 평면에서의 무작위 분포 대신에 재료 파동 전파 특성들의 정렬된 분포가 사용될 수 있다는 것이 본원에서 소개된다. 이러한 정렬된 분포는 본원에서 장치의 횡 방향 평면에서의 정렬된 에너지 편재라고 하는 것을 유도할 수 있다. 이러한 정렬된 에너지 편재는 유사한 재료 특성들의 편재된 그룹화의 발생 - 이는 무작위 분포의 특성으로 인해 발생할 수 있지만 장치를 통한 총 에너지 전송 효율을 저하시키는 작용을 함 - 을 줄인다.
일 실시예에서, 정렬된 에너지 편재 재료들은 광학 변조 전이 함수(MTF: modulation transfer function)에 의해 측정된, 상업적으로 이용 가능한 다중 모드 유리 이미지 섬유들만큼이나 또는 그보다 더 우수한 콘트라스트를 가지고 광을 전송하는 것이 가능할 수 있다. 다중 모드 및 다중 코어 광섬유들을 이용하면, 중계된 이미지들이 코어들 사이의 혼선이 MTF를 감소시키고 번짐을 증가시킬 코어들의 개별 어레이의 전체 내부 반사의 특성들로 인해, 중계된 이미지들이 본질적으로 픽셀화된다. 다중 코어 광섬유를 이용하여 생성된 결과 이미지는, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 잔류 고정형 노이즈 섬유 패턴을 갖는 경향이 있다. 대조적으로, 도 5b는 정렬된 에너지 편재를 나타내는 예시적인 재료 샘플을 통한 동일한 중계된 이미지를 예시하고 있는데, 이는 노이즈 패턴이 고정형 섬유 패턴보다 입자(grain) 구조와 훨씬 더 유사하게 나타나는 횡 방향 앤더슨 편재 원리의 것과 유사하다.
정렬된 에너지 편재 현상을 나타내는 광학 릴레이들에 대한 다른 중요한 이점은 폴리머 재료로 제작되어서 결과적으로 비용과 중량을 감소시킬 수 있는 것이다. 일반적으로 유리 또는 다른 유사한 재료들로 이루어진 유사한 광학 등급 재료는 폴리머들로 생성된 동일한 치수의 재료의 비용보다 100배 이상 더 비쌀 수 있다. 또한, 폴리머 릴레이 광학의 중량은 재료의 거의 대부분의 밀도가 공기 및 다른 경량 플라스틱임을 고려하면 10배 내지 100배 미만일 수 있다. 의심의 여지를 피하기 위해, 상기의 비용 및 중량 제안들을 충족시키지 않더라도, 앤더슨 편재 특성, 또는 본원에 기재된 바와 같은 정렬된 에너지 편재 특성을 나타내는 임의의 재료가 이 개시내용에 포함될 수 있다. 당업자는 상기의 제안이 유사한 유리 제품들이 배제시키는 중요한 상업적 실행 가능성에 적합한 단일 실시예임을 이해할 것이다. 중요한 추가 이점 중 하나는 정렬된 에너지 편재가 작동하기 위해 광섬유 클래딩이 필요하지 않으며, 종래의 다중 코어 광섬유들에 대한 이러한 것은 광섬유들 사이에서의 광의 산란을 방지하는 동시에 광선들의 일부를 차단하므로 적어도 코어 대 클래드 비율만큼 전송을 감소시킨다(예컨대, 70:30의 코어 대 클래드 비율은 수신된 조명의 최고 70%만을 전송할 것이다).
다른 중요한 이점은, 재료가 근본적으로 종래의 의미에서 에지들을 갖지 않으므로 심 없이 접합되거나 융합될 수 있는 더 작은 다수의 부품들을 생산하는 능력이며, 임의의 두 피스(piece)들의 병합은 둘 이상의 피스들을 함께 병합하는 공정에 따라 컴포넌트를 고유 피스로서 생성하는 것과 거의 동일하다. 대규모 응용에 있어서는, 이것은 막대한 기반시설 또는 도구화 비용 없이 제조할 수 있는 중요한 이점이며, 다른 방법들로는 불가능한 단일 피스의 재료를 생성하는 능력을 제공한다. 종래의 플라스틱 광섬유들은 이러한 장점들 중 일부를 가지고 있지만 클래딩으로 인해 일반적으로 여전히 일부 거리의 심 라인(seam line)을 수반한다.
본 개시내용은 정렬된 에너지 앤더슨 편재 현상을 나타내는 재료들을 제조하는 방법들을 포함한다. 하나 이상의 컴포넌트 엔지니어드 구조체(component engineered structure; CES)들로 구성된 빌딩 블록들을 사용하여 전자기 에너지, 음향 에너지 또는 다른 타입의 에너지의 릴레이들을 구성하는 프로세스가 제안된다. 용어 CES는 다른 특성들 중에서도 재료 타입, 크기, 형태, 굴절률, 질량 중심(center-of-mass), 전하, 무게, 흡수, 및 자기 모멘트를 이에 제한되지 않고 포함하는 특정 엔지니어드 특성(EP: engineered properties)을 갖는 빌딩 블록 컴포넌트를 지칭한다. CES의 크기 스케일은 중계되는 에너지파의 파장의 오더(order)일 수 있으며, 밀리-스케일(milli-scale), 마이크로-스케일(micro-scale) 또는 나노-스케일(nano-scale)에 걸쳐 변할 수 있다. 다른 EP들은 또한 에너지파의 파장에 크게 의존한다.
본 개시내용의 범위 내에서, 다수의 CES의 특정 배열은 정렬된 패턴을 형성할 수 있으며, 이는 정렬된 에너지 편재를 효과적으로 유도하기 위해 릴레이를 가로질러 횡 방향으로 반복될 수 있다. CES의 이러한 정렬된 패턴의 단일 예를 본원에서 모듈이라 칭한다. 모듈은 둘 이상의 CES를 포함할 수 있다. 하나의 릴레이 내에 2개 이상의 모듈을 그룹화하는 것을 본원에서 구조체라고 칭한다.
정렬된 에너지 편재는 많은 것들 중에서도 특히 전자기파, 음향파, 양자파, 에너지파의 전송에 적용되는 일반적인 파동 현상이다. 정렬된 에너지 편재를 나타내는 에너지파 릴레이를 형성하는 데 요구되는 하나 이상의 건축형 블록 구조체들은 각각 대응하는 파장 정도의 크기를 갖는다. 빌딩 블록들에 대한 다른 파라미터는 전자기파들에 대한 굴절률 및 음향파들에 대한 음향 임피던스를 포함하는 이들 빌딩 블록에 사용되는 재료들에서의 에너지파의 속도이다. 예를 들어, 건축형 블록 크기들 및 굴절률들은 X선으로부터 라디오파로 전자기 스펙트럼의 임의의 주파수를 수용하도록 변경될 수 있다.
이러한 이유로, 광학 릴레이들에 대한 본 개시내용에 있어서의 논의들은 전체 전자기 스펙트럼뿐만 아니라 음향 에너지 및 기타 여러 유형들의 에너지로 일반화될 수 있다. 이러한 이유로, 가시적인 전자기 스펙트럼과 같은 일 에너지 형태에 대해 논의가 초점을 맞추더라도, 에너지원, 에너지 표면 및 에너지 릴레이라는 용어의 사용이 종종 이용될 것이다.
의심의 여지를 피하기 위해, 재료의 양, 공정, 유형, 굴절률 등은 단지 예시적인 것이며 정렬된 에너지 편재 특성을 나타내는 임의의 광학 재료가 본원에 포함된다. 게다가, 정렬된 재료들 및 공정들의 임의의 사용이 본원에 포함된다.
본 개시내용에서 언급된 광학 설계의 원리는 일반적으로 모든 형태들의 에너지 릴레이들에 일반적으로 적용되며, 특정 제품, 시장, 폼 팩터, 장착 등을 위해 선택된 설계 구현예들은 이러한 기하학적 형태들을 해결할 필요가 있을 수도 있거나 없을 수도 있지만, 간략화를 위해, 개시된 임의의 접근법은 모든 잠재적인 에너지 릴레이 재료들을 포괄함에 유의해야 한다.
일 실시예에서, 가시적 전자기 에너지의 중계를 위해, CES의 가로 크기는 1 미크론 정도이어야 한다. CES에 사용되는 재료들은 유리, 플라스틱, 수지 등을 포함하며 이에 제한되지 않는 광학 특성을 나타내는 임의의 광학 재료일 수 있다. 재료들의 굴절률은 1보다 높으며, 2개의 CES 타입이 선택되는 경우, 굴절률의 차이가 핵심 설계 파라미터로 된다. 재료의 종횡비는 종 방향으로 파 전파를 보조하기 위해 연장되도록 선택될 수 있다.
실시예들에서, 다른 에너지 도메인으로부터의 에너지가 CES를 사용하여 중계될 수 있다. 예를 들어, 기계적 진동 형태의 에너지일 수 있는 음향 에너지 또는 햅틱 에너지가 중계될 수 있다. 이러한 대체 에너지 도메인에서의 전송 효율성에 기초하여 적절한 CES를 선택할 수 있다. 예를 들어, 음향 또는 햅틱 에너지를 중계하는 데 있어서 공기가 CES 재료 유형으로서 선택될 수 있다. 실시예들에서, 특정 형태의 전자기 에너지를 중계하기 위해 빈 공간 또는 진공이 CES로서 선택될 수 있다. 또한, 2개의 서로 다른 CES는 공통 재료 유형을 공유할 수 있지만, 모양과 같은 또 다른 엔지니어드 특성에 있어서 다를 수 있다.
CES의 형성은 형성된 재료들을 취하여 그 조각들을 잘라 원하는 형상으로 형성하는 디스트럭티브 프로세스 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 방법으로서 완료될 수 있거나, 또는 애더티브 프로세스로서 완료될 수 있으며, 여기서 CES는 성장, 인쇄, 형성, 용융되거나 또는 당업계에 공지된 임의의 다른 방법으로 제조될 수 있다. 애더티브 및 디스트럭티브 프로세스들은 제조에 대한 추가 제어를 위해 결합될 수 있다. 이 조각들은 이제 지정된 구조의 크기 및 형상으로 구성된다.
일 실시예에서, 전자기 에너지 릴레이들의 경우, 액체로서 시작하여 UV, 가열, 시간 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 수단을 통해 광 등급 고체 구조를 형성할 수 있는 광 등급 접합제, 에폭시 또는 다른 공지된 광학 재료들을 사용하는 것이 가능할 수 있다. 다른 실시예에서는, 접합제가 경화되지 않거나 가요성 응용들에 대한 인덱스 매칭 오일로 제조된다. 접합제는 고체 구조물 및 비-경화성 오일 또는 광학 액체들에 적용될 수 있다. 이 재료들은 특정 굴절률(refractive index; RI) 특성들을 나타낼 수 있다. 접합제는 CES 재료 타입 1 또는 CES 재료 타입 2의 RI와 매칭될 필요가 있다. 일 실시예에서, 광학 접합제의 RI는 PS와 동일하게 1.59이다. 제2 실시예에서, 이 광학 접합제의 RI는 PMMA와 동일하게 1.49이다. 일 실시예에서, 광학 접합제의 RI는 열가소성 폴리에스테르(TP) 재료와 동일하게 1.64이다.
일 실시예에서, 에너지파들의 경우, 접합제의 RI가 매칭되는 재료의 RI를 효과적으로 상쇄시키기 위해 CES 재료 타입 1 및 CES 재료 타입 2의 혼합물에 접합제가 혼합될 수 있다. 접합제는 기공의 탈출, 원하는 재료 분포, 및 점성 특성의 개발을 달성하기에 충분한 시간이 주어진 상태에서 완전히 혼합될 수 있다. 다양한 재료 밀도들 또는 다른 재료 특성들로 인해 발생할 수 있는 임의의 분리를 방지하기 위해 추가적인 일정한 교반이 구현됨으로써 재료들의 적절한 혼합을 보장할 수 있다.
형성될 수 있는 임의의 기포들을 제거하기 위해 진공장치 또는 챔버에서 이 프로세스를 수행할 필요가 있을 수 있다. 추가적인 방법은 경화 프로세스 동안에 진동을 도입하는 것일 수 있다.
대안의 방법은 추가적인 형태 특성들 및 EP들을 갖는 3개 이상의 CES를 제공하는 것이다.
일 실시예에서, 전자기 에너지 릴레이들의 경우, 추가적인 방법은 단 하나의 CES만이 접합제와만 함께 사용되도록 제공하는 것이며, 여기서 CES의 RI와 접합제는 상이하다.
추가적인 방법은 임의의 수의 CES들을 제공하는 것이며, 의도적인 기포 도입을 포함한다.
일 실시예에서, 전자기 에너지 릴레이들의 경우, 일 방법은 독립적인 원하는 RI들을 갖는 다수의 접합제들, 및 완전히 혼합된 구조의 형성을 허용하기 위해 이들이 개별적으로 또는 함께 경화될 때 제로, 하나 또는 그 이상의 CES들을 혼합하는 프로세스를 제공하는 것이다. 2개 이상의 개별 경화 방법들을 활용하여 상이한 툴링 및 절차 방법들에 의해 상이한 간격들에서의 경화 및 혼합하는 능력을 허용할 수 있다. 일 실시예에서, 1.49의 RI를 갖는 UV 경화 에폭시는 1.59의 RI를 갖는 열 경화 제2 에폭시와 혼합되며, 여기서 일정한 재료의 교반은 큰 혼합물 내에서 고체 구조의 형성을 보기 시작하기에 충분한 지속 기간(그러나 대형 입자들이 형성되기에는 충분하지 않은 지속 기간) 동안에만 가열 및 UV 처리를 번갈아 실시하며, 이 것은 경화 프로세스가 동시에 수행되어 재료를 완전히 결합시키는 그러한 경화 프로세스가 거의 완료되어 교반을 계속할 수 없을 때까지 이루어진다. 제2 실시예에서는, 1.49의 RI를 갖는 CES가 추가된다. 제3 실시예에서는, 1.49 및 1.59의 RI를 갖는 CES가 추가된다.
다른 실시예에서, 전자기 에너지 릴레이들의 경우, 유리 및 플라스틱 재료들이 각각의 RI 특성들에 기초하여 혼합된다.
추가 실시예에서는, 경화 혼합물이 몰드에서 형성되어, 경화 이후에 절삭 및 연마된다. 다른 실시예에서는, 활용된 재료들이 열에 의해서 재액화되고 제1 형상으로 경화된 다음, 테이퍼 또는 굴곡부를 포함하지만 이에 제한되지 않는 제2 형상으로 인발된다.
중합체 재료들을 함께 융접하는 데 사용되는 잘 알려진 종래의 방법이 많이 존재한다는 것을 이해해야 한다. 이러한 기술의 대부분은 ISO 472(문헌["Plastics-Vocabulary", International Organization for Standardization, Switzerland 1999] 참조)에 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 본원에 원용되어 포함되고, 열, 기계식 용접(예를 들어, 진동 용접, 초음파 용접 등), 전자기 및 화학식(용제) 용접 방법을 포함한, 재료의 연화된 표면들을 결합시키는 공정을 설명한다. 본 개시내용과 관련해서, 용어 "융합", "융합하는" 또는 "융합된"은 일 실시예에서 둘 이상의 중합체 재료가 당업자에게 공지된 전술한 기술들 중 임의의 기술에 의해 함께 결합 또는 접합된 표면을 가졌다는 의미를 갖는다. 또한, 특정 실시예에 비중합체 재료도 사용될 수 있다. 이러한 재료와 관련해서 용어 "융합", "융합하는" 또는 "융합된"의 의미는 위에 설명된 용접 기술들의 배열과 유사한 의미를 가지며, 이러한 비중합체 재료를 하나로 결합 또는 접합시키는 기술분야의 숙련자에게 알려져 있다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따라 혼합 오일 또는 액체(76)를 갖는 CES 재료 타입 1(72) 및 CES 재료 타입 2(74)를 사용하며 또한 가요성 튜빙 인클로저(78) 내의 릴레이의 어느 단부 상의 제1 표면(77)에서 제2 표면(77)으로 에너지파를 중계하기 위한 엔드 캡 릴레이들(79)을 사용 가능한 횡 방향 앤더슨 편재를 나타내는 릴레이의 가요성 구현예(70)의 단면도를 도시한 것이다. CES 재료 타입 1(72) 및 CES 재료 타입 2(74)는 모두 길다란 엔지니어드 특성을 갖는다 - 이 실시예에서, 상기 형상은 타원형이지만 원통형 또는 스트랜드형(stranded)과 같은 임의의 다른 길다란 또는 엔지니어드 형상이 또한 가능하다. 이 길다란 형상은 최소 엔지니어드 특성 변화의 채널들(75)을 허용한다.
가시적 전자기 에너지 릴레이들을 위한 일 실시예의 경우, 구현예(70)의 접합제는 CES 재료 타입 2(74)와 매칭되는 굴절률을 갖고 CES 재료 타입 1 및 CES 재료 2의 혼합물의 가요성을 유지하기 위해 유연한 튜브 인클로저(78)에 배치되는 굴절률 매칭 오일(76)로 대체될 수 있으며, 엔드 캡들(79)은 이미지가 엔드 캡의 일 표면으로부터 다른 표면으로 중계될 수 있도록 보장하는 고체 광학 릴레이들일 수 있다. CES 재료들의 길다란 형상은 최소 굴절률 변화의 채널들(75)을 허용한다.
70의 다수의 인스턴스들은 고체 또는 유연한 형태로 릴레이 결합기를 형성하기 위해 단일 표면에 인터레이스될 수 있다.
일 실시예에서, 가시적인 전자기 에너지 릴레이들의 경우, 70의 여러 인스턴스들은 이미지의 다수의 특정 타일들 중 단 하나만을 보여주는 디스플레이 장치에 한쪽 단부가 연결되고, 광학 릴레이의 다른 쪽 단부는 눈에 보이는 이음매 없이 전체 이미지를 디스플레이하는 방식으로 정렬된 정규 모자이크에 배치된다. CES 재료들의 특성으로 인해, 모자이크 내의 다수의 광학 릴레이들을 함께 다중 융합시키는 것도 추가로 가능하다.
도 7b는 CES 횡 방향 앤더슨 편재 에너지 릴레이의 강성 구현예(750)의 단면도를 도시한 것이다. CES 재료 타입 1(72) 및 CES 재료 타입 2(74)는 재료 2(74)의 굴절률과 매칭되는 접합제(753)와 혼합된다. 선택적 릴레이 단부 간극들(79)을 사용하여 인클로저(754) 내에서 제1 표면(77)으로부터 제2 표면(77)으로 에너지파를 중계하는 것이 가능하다. CES 재료 타입 1(72) 및 CES 재료 타입 2(74)는 모두 길다란 엔지니어드 특성을 갖는다 - 이 실시예에서, 상기 형상은 타원형이지만 원통형 또는 스트랜드형(stranded)과 같은 임의의 다른 길다란 또는 엔지니어드 형상이 또한 가능하다. 또한, 도 7b에는 종 방향(751)을 따르는 최소 엔지니어드 특성 변화의 경로(75)가 도시되어 있으며, 이는 이 방향(751)에서의 한 단부 간극 표면(77)으로부터 다른 단부 간극 표면(77)으로의 에너지파 전파를 돕는다.
CES들의 초기 구성 및 정렬은 기계적 배치 또는 재료의 EP를 활용하여 행해질 있으며 제한이 아닌 다음을 포함한다: 액체에서 CES의 콜로이드에 적용될 때 콜로이드 결정 형성을 야기할 수 있는 전하; 미량의 강자성 물질을 포함하고 있는 CES를 정렬하는데 도움이 되는 자기 모멘트, 또는 중력에 의해 경화 전에 결합 액 내에 층을 만드는데 사용되는 CES의 상대적 중량.
일 실시예에서, 전자기 에너지 릴레이들의 경우, 도 7b에 도시된 구현은 CES 재료 타입 2(74)의 굴절률과 매칭되는 접합제(753)를 가질 수 있으며, 선택적인 엔드 캡들(79)은 이미지가 엔드 캡의 일 표면으로부터 다른 표면으로 중계될 수 있도록 보장하는 고체 광학 릴레이들일 수 있고, 최소한의 종 방향 변화를 갖는 EP는 편재화된 전자기 파들의 전파를 돕는 채널들(75)을 생성시키는 굴절률일 수 있다.
가시적 전자기 에너지 릴레이들에 대한 일 실시예에서, 도 8은 가시적 전자기 에너지 릴레이들에 대한 본 발명의 일 실시예에 따라, 미광(stray light)을 제어하는, 재료의 전체 혼합물 중 주어진 퍼센티지에서 하나의 예시적인 재료의 종 방향 CES 재료 타입들(72, 74)에 따라, DEMA(dimensional extra mural absorption; DEMA) CES(80)을 포함하는 횡평면의 단면도를 도시한 것이다.
세로 치수가 변하지 않는다는 것과는 대조적으로 흡수 물질의 분포가 3차원 모두에서 무작위일 수 있다는 점을 제외하고는 전통적인 광섬유 기술의 EMA와 유사하게, 무작위 미광이 흡수되도록 하기 위해, 빛을 투과시키지 않는 추가 CES 재료가 혼합물(들)에 추가된다. 이러한 재료를 본원에서는 DEMA(80)라고 한다. 제3 차원에서 이 접근 방식을 활용하면 이전의 구현 방법보다 훨씬 더 많은 제어가 가능하다. DEMA를 사용함으로써, 모든 광학 릴레이 컴포넌트들의 표면 영역의 차지하고 있는 분율만큼 전체 광 투과를 궁극적으로 감소시키는 스트랜드형 EMA를 포함하는 구현예들을 포함한 임의의 다른 구현예보다 미광 제어가 훨씬 더 완전하게 무작위화된다. 대조적으로, DEMA는 릴레이 재료 전체에 혼합되어, 종 방향의 광 전송을 제어하되 횡 방향 광을 동일하게 감소시킴이 없이 제어한다. DEMA는 전체 혼합물에 대한 임의의 비율로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, DEMA는 재료의 전체 혼합물의 1%이다. 제2 실시예에서, DEMA는 재료의 전체 혼합물의 10%이다.
추가 실시예에서, 2개 이상의 재료가 가열 및/또는 압력에 의해서 처리되어 접합 프로세스를 수행하며, 이것은 당업계에 공지된 성형 또는 다른 유사한 형성 프로세스에 의해서 완료되거나 완료되지 않을 수도 있다. 이것은 용융 프로세스 동안 기포를 제거하기 위해 진공 또는 진동 스테이지 등 내에 적용되거나 적용되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 재료 타입 폴리스티렌(PS) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 갖는 CES가 혼합된 다음, 두 재료들의 융점에 도달할 수 있는 균일한 열 분배 환경에 놓여지는 적절한 몰드에 배치되어, 재료 특성들에 의해 나타나는 시간당 최대 열 상승 또는 감소를 초과하는 것에 의한 손상/파괴를 일으킴 없이 각각의 온도에서 사이클링된다.
추가 액체 접합제들과 재료들을 혼합할 필요가 있는 프로세스들의 경우, 각 재료의 가변 밀도를 고려하여, 재료들의 분리를 방지하는 속도의 일정한 회전 프로세스가 요구될 수 있다.
앤더슨 에너지 릴레이 재료와 정렬된 에너지 릴레이 재료의 구분
도 9는 각각이 2개의 컴포넌트 재료, 즉 컴포넌트 엔지니어드 구조체("CES")(902) 및 CES(904) 중 하나를 포함하는 입자들의 무작위 분포를 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 부분(900)의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시하고 있다. 일 실시예에서, CES(902) 또는 CES(904)를 포함하는 입자는 상이한 굴절률과 같은 상이한 재료 특성을 가질 수 있고, 이를 통해 전송되는 에너지에 앤더슨 편재 효과를 유도하여, 재료의 횡 방향 평면에 에너지를 편재화할 수 있다. 일 실시예에서, CES(902) 또는 CES(904)를 포함하는 입자는 종 방향에서 도면의 평면 안팎으로 확장될 수 있고, 이에 의해, 재료의 횡 방향 평면에서의 에너지의 편재화로 인해 전통적인 광섬유 에너지 릴레이에 비해 산란 효과가 감소한 상태에서 에너지가 종 방향을 따라 전파될 수 있게 된다.
도 10은 각각이 3개의 컴포넌트 재료들, 즉 CES(1002), CES(1004), 또는 CES(1006) 중 하나를 포함하는 입자들의 정렬된 분포를 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 모듈(1000)의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시하고 있다. CES(1002, 1004, 1006) 중 하나를 포함하는 입자는 상이한 굴절률과 같은 상이한 재료 특성을 가질 수 있으며, 이는 모듈의 횡 방향 평면에서의 에너지 편재화 효과를 유도할 수 있다. CES(1002, 1004, 1006) 중 하나를 포함하는 입자들의 패턴은 CES(1002, 1004, 1006) 중 하나를 포함하는 입자가 배열되는 특정 패턴을 한정하는 모듈 경계(1008) 내에 포함될 수 있다. 도 9와 유사하게, CES(1002, 1004, 1006) 중 하나를 포함하는 입자는, 재료의 횡 방향 평면에서의 에너지 국지화로 인해 전통적인 광섬유 에너지 릴레이에 비해 산란 효과가 감소한 상태에서 에너지가 종 방향을 따라 전파될 수 있게 하기 위해, 종 방향에서 도면의 평면 안팎으로 확장될 수 있다.
도 9의 CES(902 또는 904) 중 하나를 포함하는 입자 및 도 10의 CES(1002, 1004, 또는 1006) 중 하나를 포함하는 입자는, 도 9 및 도 10에 도시된 특정 패턴으로 배열되고 도면의 평면에 수직인 종 방향으로 연장되는 각각의 재료의 길고 얇은 봉들일 수 있다. 도 9 및 도 10에 도시된 입자의 원형 단면 형상으로 인해 CES의 개별 입자들 사이에 작은 간격들이 존재할 수 있지만, CES 재료가 융합 과정에서 약간의 유동성을 얻고 함께 "용융"되어 간격들을 채울 것이기 때문에, 그 간격들은 융합 시 효과적으로 제거될 것이다. 도 9 및 도 10에 예시된 단면 형상은 원형이지만, 이것은 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 되며, 당업자는 사전 융합 재료의 임의의 형상 또는 기하학적 형태가 본원에 개시된 원리에 따라 이용될 수 있음을 인식해야 한다.
도 11은 2개의 컴포넌트 재료들, 즉 CES(1102) 또는 CES(1104) 중 하나를 포함하는 입자들의 무작위 분포를 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 부분(1100)의 횡 방향 평면에서의 개략적인 절단도를 예시하고 있다. 상기 부분(1100)은 CES(1102)나 또는 CES(1104)를 포함하는 입자들의 무작위 분포를 각각이 포함하는 하위 부분들(1106 및 1108)과 같은 복수의 하위 부분을 가질 수 있다. CES(1102)나 또는 CES(1104)를 포함하는 입자들의 무작위 분포는, 릴레이가 융합된 후, 상기 부분(1100)을 통해 종 방향으로 중계되는 에너지에 횡 방향 앤더슨 편재화 효과를 유도할 수 있다.
도 13은 2개의 컴포넌트 재료들, 즉 CES(1302) 및 CES(1304) 중 하나를 포함하는 입자들의 무작위 분포를 포함하는 융합 에너지 릴레이의 부분(1300)의 횡 방향 평면에서의 개략적인 절단도를 예시하고 있다. 상기 부분(1300)은 도 11의 상기 부분(1100)의 가능한 융합된 형태를 나타낼 수 있다. 본 개시내용의 맥락에서, 유사한 CES의 인접한 입자들이 융합 시 함께 집성될 때, 이를 집성 입자("AP": aggregated particle)로 칭한다. CES(1302)의 AP의 예는 도면 부호 1308에서 볼 수 있으며, 이는 여러 개의 융합되지 않은 CES(1302) 입자의 융합된 형태를 나타낼 수 있다(도 11에 도시됨). 도 13에 도시된 바와 같이, 유사한 CES의 각 연속 입자 사이의 경계와, 유사한 CES 경계 입자를 가진 모듈들 사이의 경계는, 융합 시 제거되고, 상이한 CES의 AP들 사이에 새로운 경계가 형성된다.
앤더슨 편재 원리에 따르면, 재료의 횡 방향으로 분포된 서로 다른 에너지파 전파 특성을 가진 재료의 무작위 분포는 해당 방향 내에서 에너지를 편재시켜서, 재료의 전송 효율을 저하시킬 수 있는 간섭을 줄이고 에너지 산란을 억제하게 될 것이다. 예를 들어, 전자기 에너지 전송의 맥락에서, 굴절률이 다른 재료들을 무작위로 분포시켜 횡 방향에서의 굴절률의 변동량을 증가시킴으로써, 전자기 에너지를 횡 방향으로 편재시키는 것이 가능해진다.
그러나, 앞에서 논의한 바와 같이, 무작위 분포의 특성으로 인해, 재료들의 바람직하지 않은 배열이 예기치 않게 형성될 가능성이 있는데, 이는 재료 내에서의 에너지 편재 효과의 실현을 제한할 수 있다. 예를 들어, 도 13의 AP(1306)는 도 11의 대응하는 위치에 도시된 무작위 분포의 입자들을 융합한 후에 잠재적으로 형성될 수 있다. 예를 들어 전자기 에너지를 전송하기 위한 재료를 설계할 때, 설계 고려 사항은 CES의 사전 융합 입자의 가로 크기이다. 에너지가 횡 방향으로 산란되는 것을 방지하기 위해, 융합 시 결과적 평균 AP 크기가, 실질적으로, 재료가 전송하고자 하는 전자기 에너지의 파장 정도로 되도록, 입자 크기를 선택할 수 있다. 그러나, 평균 AP 크기가 설계될 수 있지만, 당업자라면 입자의 무작위 분포는 다양한 예측 불가능한 크기의 AP를 초래할 것이며, 그의 일부는 의도된 파장보다 작고, 그리고 일부는 의도된 파장보다 크다는 것을 인식하게 될 것이다.
도 13에서, AP(1306)는 상기 부분(1300)의 전체 길이에 걸쳐 연장되고, 평균보다 훨씬 큰 크기의 AP를 나타낸다. 이것은 AP(1306)의 크기가 또한 상기 부분(1300)이 종 방향으로 전송하도록 의도된 에너지의 파장보다 훨씬 더 크다는 것을 의미할 수 있다. 결과적으로, 종 방향으로의 AP(1306)를 통한 에너지 전파는 횡 방향 평면에서 산란 효과를 경험할 수 있으며, 이는 앤더슨 편재 효과를 감소시켜서 결국에는 AP(1306)를 통해 전파하는 에너지 내에 간섭 패턴을 초래하며 상기 부분(1300)의 전체 에너지 전송 효율의 감소를 초래할 수 있다.
본원에 개시된 원리에 따르면, 무작위 분포의 특성으로 인해, 예를 들어 하위 부분(1108)과 같은, 부분(1100) 내의 하위 부분은 정해진 분포 패턴이 없기 때문에 임의적인 중요성을 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 주어진 무작위 분포에서 동일하거나 실질적으로 유사한 분포 패턴을 포함하는 별개의 하위 부분들을 식별할 수 있는 가능성이 있다는 것은 당업자에게 명백해야 한다. 이러한 발생은 전체적으로 유발된 횡 방향 앤더슨 편재 효과를 현저하게 억제하지 않을 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 이러한 경우를 배제하도록 제한되는 것으로 보아서는 안 된다.
본원에 개시된 비무작위 정렬된 패턴 설계의 고려 사항은 컴포넌트 재료의 무작위 분포에 대한 대안을 나타내는 것으로, 이는 에너지 릴레이 재료가 무작위 분포에 내재된 잠재적으로 제한적인 비정상적인 경우를 피하면서 횡 방향의 에너지 편재 결정 효과를 나타낼 수 있게 한다.
각기 다른 기술 분야와 많은 학문 분야 전반에 걸쳐, "무작위성"의 개념과 실제로 무작위인지 아닌지에 대한 개념은 항상 명확하지는 않다는 점에 유의해야 한다. 이하에서 논의되는 무작위 및 비무작위 분포, 배열체, 패턴 등을 논의할 때 본 개시내용의 맥락에서 고려해야 할 몇 가지 중요한 사항이 있다. 그러나, 본원에서의 개시내용은 무작위성 또는 비무작위성의 개념을 개념화 및/또는 체계화하는 유일한 방법이 결코 아님을 이해해야 한다. 많은 대안적이고 동등하게 유효한 개념화가 존재하고, 본 개시내용의 범위는 본 맥락에서 당업자에 의해 고려되는 임의의 접근법을 배제하도록 제한되는 것으로 보아서는 안 된다.
당업계에 잘 알려져 있으며 본원에 원용되어 포함되는 문헌[Smith, T.E., (2016) Notebook on Spatial Data Analysis [online] (http://www.seas.upenn.edu/~ese502/#notebook)]에 설명되어 있는 완전한 공간 무작위("CSR": Complete spatial randomness)는, 완전히 무작위 방식으로 위치하는 공간 내(이 경우, 2D 평면 내) 점들의 분포를 설명하는 데 사용되는 개념이다. CSR을 설명하는 데 사용되는 두 가지 공통적 특징, 즉 공간 라플라스 원리와, 통계적 독립성의 가정이 있다.
공간 확률 영역에 보다 일반적인 라플라스 원리를 적용한 공간 라플라스 원리가 기본적으로 언급하고 있는 바는, 달리 표시할 정보가 있지 않는 한, 한 점이 특정 위치에 있을 가능성으로 여길 수 있는 특정 이벤트의 가능성은 한 공간 내의 각 위치에 대해 아마도 동일하다는 것이다. 즉, 한 영역 내의 각 위치는 한 점을 포함할 가능성이 동일하므로, 한 점을 찾을 확률은 해당 영역 내의 각 위치 전역에서 동일하다. 이것의 또 다른 의미는, 특정 하위 영역 내에서 한 점을 찾을 확률은 전체 참조 영역의 면적에 대한 해당 하위 영역의 면적의 비율에 비례한다는 것이다.
CSR의 두 번째 특징은 공간적 독립성의 가정이다. 이 원리는, 한 영역 내 다른 데이터 지점들의 위치는 특정 위치에서 데이터 지점을 찾을 확률에 영향을 미치지 않는다고, 가정한다. 즉, 데이터 지점들은 서로 독립적이라고 가정하며, 말하자면 "주변 영역"의 상태는 참조 영역 내의 한 위치에서 데이터 지점을 찾을 확률에 영향을 주지 않는다.
CSR의 개념은, 예컨대 본원에 설명된 CES 재료의 일부 실시예들과 같은, 재료들의 정렬된 패턴의 대조적인 예로서 유용하다. 앤더슨 재료는 본 개시내용의 다른 곳에서는 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에서의 에너지 전파 재료들의 무작위 분포인 것으로 설명되어 있다. 위에서 설명한 CSR 특징을 염두에 두면서, 이러한 앤더슨 재료 분포의 "무작위성"이 CSR을 따르는지 여부를 결정하기 위해 본원에 설명된 앤더슨 재료의 일부 실시예들에 이러한 개념을 적용할 수 있다. 제1 및 제2 재료를 포함하는 에너지 릴레이의 실시예를 가정하면, 제1 재료나 제2 재료의 CES는 실시예의 횡 방향 평면에서 대략 동일한 면적을 차지할 수 있기 때문에(가로 치수에 있어서 대략 동일한 크기임을 의미 함), 또한 제1 및 제2 CES가 실시예에서 동일한 양으로 제공되는 것으로 가정할 수 있기 때문에, 에너지 릴레이 실시예의 횡 방향 표면을 따르는 임의의 특정 위치에 있어서는 이와 관련하여 적용된 공간 라플라스 원리에 따르면 제1 CES나 제2 CES에 동일한 가능성이 있을 것이라고 가정할 수 있다. 대안으로, 다른 에너지 릴레이 실시예에서 릴레이 재료들이 상이한 양으로 제공되거나 서로 다른 가로 크기를 갖는 경우, 이 경우에서도 마찬가지로, 공간적 라플라스 원리를 염두에 둘 때, 어느 한 재료를 찾을 확률은 제공된 재료들의 비율이나 또는 그 재료들의 상대적인 크기에 비례할 것으로 예상된다.
다음으로, 앤더슨 에너지 릴레이 실시예의 제1 재료와 제2 재료 모두가 (완전한 기계식 혼합 또는 기타 수단에 의해) 무작위 방식으로 배열되기 때문에, 게다가, 재료들이 무작위화됨에 따라 재료들의 "배열체"가 동시에 발생하고 자발적으로 발생할 수 있다는 사실에 의해 입증되었기 때문에, 이들 실시예에 있어서, 이웃하는 CES 재료들의 정체성(identity)은 특정 CES 재료의 정체성에 실질적으로 영향을 미치지 않을 것이며 이와 반대의 경우도 마찬가지라는 것을 주장할 수 있다. 즉, 이러한 실시예들에서의 CES 재료들의 정체성은 서로 독립적이다. 따라서, 본원에 설명된 앤더슨 재료 실시예들은 설명된 CSR 특성을 만족시킨다고 말할 수 있다. 물론, 위에서 논의한 바와 같이, 외부 요인들 및 "실제" 혼동 요인들의 특성은 CSR 정의가 엄격한 앤더슨 에너지 릴레이 재료의 실시예들의 준수에 영향을 미칠 수 있지만, 당업자는 이러한 앤더슨 재료 실시예들이 그러한 정의의 합리적인 허용 오차 범위 내에 실질적으로 속한다는 것을 이해할 것이다.
대조적으로, 본원에 개시된 바와 같은 정렬된 에너지 릴레이 재료 실시예들 중 일부에 대한 분석은 그들에 대응하는 앤더슨 재료 실시예들로부터의(그리고 CSR로부터의) 특정 이탈을 강조한다. 앤더슨 재료와 달리, 정렬된 에너지 릴레이 실시예 내의 CES 재료는 그의 이웃들의 정체성과 크게 상관없을 수 있다. 특정의 정렬된 에너지 릴레이 실시예들 내에서의 CES 재료들의 배열체의 바로 그 패턴에 대한 설계는, 다른 많은 것들 중에서도 특히, 융합 시 그러한 재료들에 의해 형성된 AP의 유효 크기를 제어하기 위해서 유사한 재료들을 서로에 대해 공간적으로 배열하는 방식에 영향을 미치도록, 설계된다. 다시 말해, 재료들을 정렬된 분포로 배열하는 일부 실시예들의 목표들 중 하나는 단일 재료(AP)를 포함하는 임의의 영역의 가로 치수에 있어서의 최종 단면적(또는 크기)에 영향을 미치게 하여, 많은 다른 목표들 중에서도 특히, 에너지가 종 방향을 따라 중계될 때 상기 영역 내에서의 횡 방향 에너지 산란 및 간섭의 효과가 제한되도록 하기 위한 것이다. 따라서, 에너지 릴레이 재료들이 정렬된 분포 실시예에서 처음 "배열"될 때 어느 정도의 특이성 및/또는 선택성이 발휘되며, 이는 특정 CES 정체성이 다른 CES, 특히 바로 그 주변에 있는 재료들의 정체성과 "독립"되는 것을 허용하지 않을 수 있다. 반대로, 특정 실시예들에서는, 어느 하나의 특정 CES의 정체성이 패턴의 연속성에 기초하여 결정되는 상태 및 패턴의 어떤 부분(따라서, 어떤 재료)이 이미 배열되어 있는지를 알고 있는 상태에서, 재료들이 비무작위 패턴에 기초하여 구체적으로 선택된다. 이러한 특정의 정렬된 분배 에너지 릴레이 실시예들은 CSR 기준을 따를 수 없다는 결론이 난다. 따라서, 둘 이상의 CES 또는 에너지 릴레이 재료의 패턴 또는 배열이 "비무작위" 또는 "실질적으로 비무작위"로 설명되는 실시예에서, 무엇보다도 함축적인 점은, 재료는 설명된 CSR의 일반적인 개념 또는 특성을 실질적으로 따르지 않으며, 본 개시내용의 맥락에서는 정렬된 재료 분포로 간주된다는 것이다.
사람들의 서명처럼, 비무작위 패턴은 노이즈를 포함하는 비무작위 신호로 간주될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 비무작위 패턴들은 이들이 노이즈를 포함함으로 인해 동일하지 않더라도 실질적으로는 동일할 수 있다. 패턴 인식 및 비교에는 노이즈와 비무작위 신호들을 분리시키고 후자를 상관시키는 데 사용할 수 있는 수많은 종래 기술이 존재한다. 예로서, 본원에 원용되어 포함되는 로데스(Rhoades)의 미국 특허 제7,016,516호는 무작위성(노이즈, 부드러움, 눈내림 현상 등)을 식별하고 비무작위 신호를 상관시켜 서명이 진짜인지 여부를 결정하는 방법을 기술하고 있다. 신호의 무작위성의 계산은 이 분야의 숙련인들이 잘 이해하고 있으며, 한 가지 예시적인 기법은 각 샘플 지점에서 신호의 미분을 취하고, 이 값을 제곱한 다음, 전체 신호에 대해 합하는 것이라고 로데스(Rhodes)는 언급하고 있다. 로데스는 다른 잘 알려진 다양한 기법이 대안으로 사용될 수 있다고 추가로 언급하고 있다. 종래의 패턴 인식 필터 및 알고리즘이 동일한 비무작위 패턴을 식별하는 데 사용될 수 있다. 예들이 미국 특허 제5,465,308호 및 제7,054,850호에 제공되며, 이들 모두는 본원에 원용되어 포함된다. 그 밖의 다른 패턴 인식 및 비교 기법은 여기서는 반복해서 설명하지 않지만, 당업자라면 에너지 릴레이가, 실질적으로 비무작위 패턴으로 배열되는 적어도 제1 및 제2 재료를 각각 포함하며 사실상 동일한 실질적으로 비무작위인 패턴을 포함하는 복수의 반복 모듈을, 포함하는지 여부를 결정하기 위해 기존 기법을 쉽게 적용할 수 있음을 이해해야 한다.
또한, 무작위성 및 노이즈와 관련하여 위에서 언급한 관점에서, 실질적으로 비무작위 패턴으로의 재료들의 배열체는 기계적 부정확성 또는 제조 변동성과 같은 의도하지 않은 요인들로 인해 의도한 패턴의 왜곡을 겪을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러나 비무작위 패턴에 대한 그러한 왜곡은 대체로 피할 수 없으며 기계 기술의 본질에 내재적인 것이라는 점은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 재료들의 배열체를 고려할 때, 패턴의 왜곡된 부분을 왜곡되지 않은 부분과 구별하는 것은, 마치 두 개의 서명이 고유함에도 불구하고 동일한 사람에 속하는 것으로 식별하는 것처럼, 당업자의 능력 범위 내에 있다.
도 12a는 3개의 컴포넌트 재료 CES(1202, CES 1204, 또는 CES 1206)의 정렬된 분포 - 이는 다수의 모듈을 비슷한 배향으로 한정함 - 를 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 부분(1200)의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다. 이들 3개의 CES 재료들의 입자들은, 모듈(1208) 및 모듈(1210)과 같이, 상기 입자들의 실질적으로 불변하는 분포를 공유하는 반복 모듈로 배열된다. 부분(1200)은 도 12a에 예시된 바와 같이 6개의 모듈을 포함하지만, 주어진 정렬된 에너지 릴레이의 모듈 수는 임의의 수일 수 있으며, 원하는 설계 파라미터에 기초하여 선택될 수 있다. 또한, 모듈 크기, 모듈 당 입자 수, 모듈 내 개별 입자의 크기, 모듈 내 입자들의 분포 패턴, 각기 다른 유형의 모듈의 수, 및 별도의 모듈형 또는 개재 재료의 포함은 모두 다 고려되어야 할 설계 파라미터일 수 있으며 본 개시내용의 범위 내에 속할 수 있다.
마찬가지로, 각 모듈 내에 포함된 각기 다른 CES의 수는 도 12a에 예시된 바와 같이 3개일 필요는 없지만, 바람직하게는, 원하는 설계 파라미터에 적합한 임의의 수일 수 있다. 또한, 각 CES가 갖고 있는 각기 다른 특징적 특성들은 원하는 설계 파라미터를 만족시킬 수 있도록 가변적일 수 있으며, 차이점은 굴절률에만 제한되어서는 안 된다. 예를 들어, 2개의 상이한 CES는 실질적으로 동일한 굴절률을 가질 수 있지만 융점 온도가 다를 수 있다.
부분(1200)을 포함하는 모듈들의 정렬된 패턴은, 도 12a에 예시된 에너지 릴레이의 부분(1200)을 통해 전송되는 에너지의 산란을 최소화하기 위해, 그리고 횡 방향 에너지 편재화를 촉진하기 위해, 위에서 설명된 정렬된 분포 특성을 만족시킬 수 있다. 본 개시내용의 맥락에서, 인접한 입자들은 횡 방향 평면에서 서로 실질적으로 인접한 입자일 수 있다. 입자들은 서로 접촉하는 것으로 예시될 수 있거나, 인접한 입자들 사이에 예시된 빈 공간이 있을 수 있다. 인접한 예시된 입자들 사이의 작은 간극은 예기치 않은 기술적 아티팩트이거나, 또는 재료들의 실제 배열체에서 발생할 수 있는 미세한 기계적 변화를 예시하기 위한 것임을 당업자는 이해할 것이다. 게다가, 본 개시내용은 또한 실질적으로 비무작위 패턴의 CES 입자들의 배열을 포함하지만, 제조 변동 또는 설계에 의한 의도적 변동으로 인한 예외를 포함한다.
CES 입자들의 정렬된 패턴은 더 많은 에너지 편재가 이루어지게 할 수 있고, 릴레이 재료를 통한 횡 방향의 에너지 산란을 감소시킬 수 있으며, 결과적으로 정렬된 재료를 통한 에너지 전송 효율을 다른 실시예들에 비해 더 높게 할 수 있다. 도 12b는 3개의 컴포넌트 재료들, 즉 CES(1202), CES(1204), 또는 CES(1206) 중 하나를 포함하는 입자들의 정렬된 분포 - 이 입자들은 다수의 모듈을 다양한 배향으로 한정함 - 를 포함하는 사전 융합 에너지 릴레이의 부분(1250)의 횡 방향 표면에서의 절단도를 예시한다. 부분(1250)의 모듈(1258 및 1260)은 도 12a의 모듈(1208 및 1210)의 것과 유사한, 재료들의 정렬된 패턴을 포함한다. 그러나 모듈(1260) 내의 재료들의 패턴은 모듈(1258)의 패턴에 대해 회전된다. 부분(1250)의 몇몇 다른 모듈들도 또한 회전된 분포 패턴을 나타낸다. 이러한 회전 배열에도 불구하고, 부분(1250) 내의 각 모듈은, 각 모듈 내의 입자 분포의 실제 패턴이 그에 얼마나 많은 회전이 부과되는지에 관계없이 동일하게 유지되기 때문에, 위에 설명된 정렬된 분포를 갖는다는 점에 유의하는 것이 중요하다.
도 14는 3개의 컴포넌트 재료들, 즉 CES(1402), CES(1404), 또는 CES(1406) 중 하나를 포함하는 입자들의 정렬된 분포를 포함하는 융합 에너지 릴레이의 부분(1400)의 횡 방향 표면에서의 절단도를 예시한다. 상기 부분(1400)은 도 12a의 상기 부분(1200)의 가능한 융합된 형태를 나타낼 수 있다. CES 입자들을 정렬된 분포로 배열함으로써, 도 14에 도시된 릴레이는 릴레이를 통한 종 방향으로의 에너지 전송을 도 13에 도시된 무작위 분포에 비해 더 효율적으로 실현할 수 있다. 재료를 통해 전송될 에너지의 파장의 대략 1/2인 직경을 가진 CES 입자들을 선택하고 이를 도 12a에 도시된 사전 융합 정렬된 분포로 배열함으로써, 도 14에 도시된 융합 후의 결과적인 AP의 크기는 의도된 에너지의 파장의 1/2배 내지 2배의 가로 치수를 가질 수 있다. 횡 방향 AP 치수를 이 범위 내로 실질적으로 제한함으로써, 재료를 통해 종 방향으로 전송되는 에너지는 정렬된 에너지 편재가 이루어지게 할 수 있으며, 산란 및 간섭 효과를 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 릴레이 재료에서의 AP의 가로 치수는 바람직하게는 AP를 통해 종 방향으로 전송되도록 의도된 에너지의 파장의 1/4배 내지 8배일 수 있다.
도 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 도 13과 대조되게, 모든 AP 전반에 걸친 크기의 현저한 일관성이 있으며, 이는 사전 융합 CES 입자들이 배열되는 방식에 대해 제어를 가한 결과일 수 있다. 구체적으로, 입자 배열의 패턴을 제어하게 되면 AP 내에 에너지 산란 및 간섭 패턴을 유발하는 더 큰 AP의 형성을 줄이거나 제거할 수 있으며, 이는 에너지 릴레이 내의 CES 입자들의 무작위 분포에 대한 개선을 나타낸다.
도 15는 2개의 상이한 CES 재료, 즉 CES(1502) 및 CES(1504)의 무작위 분포를 포함하는 에너지 릴레이의 부분(1500)의 단면도를 예시하고 있다. 부분(1500)은 도면의 세로 축을 따라 종 방향으로 에너지를 전송하도록 설계되었으며, 횡 방향으로 도면의 가로 축을 따라 분포된 다수의 AP를 포함한다. AP(1510)는 부분(1500) 내의 모든 AP의 평균 AP 크기를 나타낼 수 있다. 부분(1500)의 융합 전에 CES 입자들의 분포를 무작위화한 결과, 부분(1500)을 구성하는 개별 AP는 도면 부호 1510로 표시된 평균 크기에서 실질적으로 벗어날 수 있다. 예를 들어, AP(1508)는 횡 방향의 AP(1510)보다 상당한 크기만큼 넓다. 결과적으로, AP(1510 및 1508)를 통해 종 방향으로 전송되는 에너지는 현저하게 다른 위치 효과를 경험할 뿐만 아니라 다른 크기의 파동 산란 및 간섭도 경험할 수 있다. 그 결과, 중계된 목적지에 도달할 때, 부분(1500)을 통해 전송되는 임의의 에너지는 부분(1500)에 들어갈 때 원래 상태에 비해 횡 축을 가로질러 상이한 수준의 가간섭성(coherence) 또는 다양한 강도를 나타낼 수 있다. 에너지가 릴레이에 들어갔을 때와 상당히 다른 상태에 있는 릴레이에서 나오게 되는 에너지는 이미지 광 전송과 같은 특정 적용에 있어서는 바람직하지 않을 수 있다.
또한, 도 15에 도시된 AP(1506)는 AP(1510)보다 횡 방향에서 실질적으로 더 작을 수 있다. 결과적으로, AP(1506)의 가로 폭은 특정의 원하는 에너지 파장 도메인의 에너지가 효과적으로 전파되게 하기에는 너무 작아서, 상기 에너지의 저하를 야기하며, 상기 에너지를 중계하는 부분(1500)의 성능에 부정적인 영향이 미칠 수 있다.
도 16은 3개의 상이한 CES 재료, 즉 CES(1602), CES(1604), 및 CES(1606)의 정렬된 분포를 포함하는 에너지 릴레이의 부분(1600)의 단면도를 예시하고 있다. 부분(1600)은 도면의 세로 축을 따라 종 방향으로 에너지를 전송하도록 설계되었으며, 횡 방향으로 도면의 가로 축을 따라 분포된 다수의 AP를 포함한다. CES(1604)를 포함하는 AP(1610)와 CES(1602)를 포함하는 AP(1608)는 둘 다 횡 방향에서 실질적으로 동일한 크기를 가질 수 있다. 부분(1600) 내의 모든 다른 AP들도 또한 횡 방향으로 유사한 AP 크기를 실질적으로 공유할 수 있다. 결과적으로, 부분(1600)을 통해 종 방향으로 전송되는 에너지는 부분(1600)의 횡축을 가로질러 실질적으로 균일한 편재화 효과를 경험할 수 있고, 감소된 산란 및 간섭 효과를 겪을 수 있다. 가로 치수에서 일관된 AP 폭을 유지함으로써, 부분(1600)에 들어가는 에너지는 그 에너지가 부분(1600)에 들어가는 횡 방향을 따라 어디에서든지 동일하게 중계되고 영향을 받을 것이다. 이것은 이미지 광 전송과 같은 특정 적용의 경우에 도 15에서 설명되고 있는 무작위 분포에 대한 에너지 전송의 개선을 나타낼 수 있다.
도 17은 2개의 컴포넌트 재료들, 즉 CES(1702) 또는 CES(1704) 중 하나를 포함하는 집성 입자들의 무작위 분포를 포함하는 에너지 릴레이의 부분(1700)의 개략적인 단면 사시도를 예시한다. 도 17에서, 입력 에너지(1706)는, 에너지(1706)를 나타내는 화살표로 표시된 바와 같이, 도면에서 수직 방향에 대응하는 릴레이를 통한 종 방향으로의 부분(1700)을 통한 전송을 위해 제공된다. 에너지(1706)는 측면(1710)에서 부분(1700) 안으로 수용되고, 측면(1712)에서 부분(1700)으로부터 에너지(1708)로서 나온다. 에너지(1708)는 이 에너지(1708)가 부분(1700)을 통해 전송될 때 불균일한 변환을 겪었음을 예시하기 위한 것인 다양한 크기와 패턴의 화살표를 갖는 것으로 예시되어 있고, 상이한 부분들의 에너지(1708)는, 종 방향 에너지 방향(1706)에 수직인 횡 방향에서의 크기 및 편재화의 양을 변화시킴으로써, 초기 입력 에너지(1706)와 다르다.
도 17에 예시된 바와 같이, 원하는 에너지 파장이 측면(1710)에서 측면(1712)으로 효과적으로 전파되게 하기에 너무 작거나 아니면 부적합한 가로 크기를 갖는 AP(1714)와 같은 AP가 있을 수 있다. 유사하게, 원하는 에너지 파장이 측면(1710)에서 측면(1712)으로 효과적으로 전파되게 하기에 너무 크거나 아니면 부적합한 AP(1716)와 같은 AP가 있을 수 있다. 부분(1700)을 형성하는 데 사용되는 CES 입자들의 무작위 분포의 결과일 수 있는 부분(1700) 전반에 걸친 에너지 전파 특성의 이러한 변화의 결합된 효과는 에너지 릴레이 재료로서의 부분(1700)의 효능 및 유용성을 제한할 수 있다.
도 18은 3개의 컴포넌트 재료들, 즉 CES(1802), CES(1804), 또는 CES(1806) 중 하나를 포함하는 집성 입자들의 정렬된 분포를 포함하는 에너지 릴레이의 부분(1800)의 단면 사시도를 예시하고 있다. 도 18에서, 입력 에너지(1808)는, 에너지(1808)를 나타내는 화살표로 표시된 바와 같이, 도면에서 수직 방향에 대응하는 릴레이를 통한 종 방향으로의 부분(1800)을 통한 전송을 위해 제공된다. 에너지(1808)는 측면(1812)에서 부분(1800)으로 수용되고, 측면(1814)으로 중계되어 그로부터 에너지(1810)로서 나온다. 도 18에 도시된 바와 같이, 출력 에너지(1810)는 부분(1800)의 횡 방향에 걸쳐 실질적으로 균일한 특성을 가질 수 있다. 또한, 입력 에너지(1808)와 출력 에너지(1810)는 파장, 강도, 해상도, 또는 임의의 다른 파동 전파 특성과 같은 실질적으로 불변인 특성을 공유할 수 있다. 이것은, 횡 방향을 따라 각 지점에서 에너지가 공통적으로 영향을 받는 방식으로 부분(1800)을 통해 전파될 수 있게 하여 방출 에너지(1810)를 가로지르는 임의의 분산 및 입력 에너지(1808)와 방출 에너지(1810) 사이의 임의의 분산을 제한하는 데 도움이 될 수 있는, 부분(1800)의 횡 방향에 따른 AP의 균일한 크기와 분포에 기인한 것일 수 있다.
테이퍼형 에너지 릴레이들
연장된 기계적 엔벨로프들을 포함하는 개별 에너지파 소스들의 어레이로부터 고해상도를 생성하는 문제를 추가로 해결하기 위해 테이퍼형 에너지 릴레이들의 사용이 각각의 에너지원의 유효 크기를 증가시키는 데 채용될 수 있다. 테이퍼형 에너지 릴레이들의 어레이가 함께 스티치되어 단일의 인접한 에너지 표면을 형성할 수 있으며 이러한 에너지원들에 대한 기계적 요건의 한계를 피할 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 에너지 릴레이 요소들은 하나 이상의 에너지 위치들과 단일의 심리스 에너지 표면 사이에서 연장되는 전파 경로들을 따라 에너지를 지향시키도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 에너지파 원의 능동 영역이 20mm×10mm이고 기계적 엔벨로프가 40mm×20mm라면, 테이퍼형 에너지 릴레이는 축소된 단부 상에 20mm×10mm(절단시)이고 확대형 단부 상에 40mm×20mm(절단시)인 테이퍼를 생성하도록 2:1의 배율로 설계될 수 있으며, 각각의 에너지파 원의 기계적 엔벨로프를 변경 또는 위반하지 않으면서 이들 테이퍼형의 어레이를 함께 심리스로 정렬할 수 있는 능력을 제공한다.
도 29는 본 개시의 일 실시예에 따라 하나의 그러한 테이퍼형 에너지 릴레이 모자이크 배치(7400)의 직교도(orthogonal view)를 예시한다. 도 29에서, 릴레이 장치(7400)는 2개 이상의 릴레이 요소들(7402)을 포함할 수 있으며, 각각의 릴레이 요소(7402)는 하나 이상의 구조체들로 형성되며, 각각의 릴레이 요소(7402)는 제1 표면(7406), 제2 표면(7408), 횡 방향 배향(표면들(7406, 7408)에 대체로 평행)및 종 방향 배향(표면들(7406, 7408)에 대해 대체로 수직)을 갖는다. 제1 표면(7406)의 표면적은 제2 표면(7408)의 표면적과 상이할 수 있다. 릴레이 요소(7402)에 있어서는, 제1 표면(7406)의 표면적은 제2 표면(7408)의 표면적보다 작다. 다른 실시예에서, 제1 표면(7406)의 표면적은 제2 표면(7408)의 표면적과 동일하거나 더 클 수 있다. 에너지파들은 제1 표면(7406)에서부터 제2 표면(7408)으로, 또는 그 반대로 통과할 수 있다.
도 29에서, 릴레이 요소 장치(7400)의 릴레이 요소(7402)는 제1 표면(7406)과 제2 표면(7408) 사이에 경사진 프로파일 부분(7404)을 포함한다. 작동 시에, 제1 표면(7406)과 제2 표면(7408) 사이에서 전파하는 에너지파는 횡 방향 배향에서보다 종 방향 배향에서 더 높은 전송 효율을 가질 수 있으며, 릴레이 요소(7402)를 통과하는 에너지파는 공간 확대 또는 공간 축소를 야기할 수 있다. 다시 말하면, 릴레이 요소 장치(7400)의 릴레이 요소(7402)를 통과하는 에너지파는 배율 증가 또는 배율 감소를 경험할 수 있다. 일 실시예에서, 에너지는 배율이 0인 하나 이상의 에너지 릴레이 요소들을 통해 지향될 수 있다. 일부 실시예들에서, 릴레이 요소 장치들을 형성하기 위한 하나 이상의 구조체들은 유리, 탄소, 광섬유, 광학 필름, 플라스틱, 폴리머 또는 이들의 혼합물들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 표면을 통과하는 에너지파들은 제1 해상도를 갖는 한편, 제2 표면을 통과하는 에너지파들은 제2 해상도를 가지며, 제2 해상도는 제1 해상도의 약 50% 이상이다. 다른 실시예에서, 에너지파들은 제1 표면에 제공될 때 균일한 프로파일을 가지지만, 전방 방향으로 에너지 밀도를 갖는 모든 방향으로 방사하는 제2 표면을 통과할 수 있으며, 이것은 제2 릴레이 표면 상의 위치에 관계없이, 제2 표면의 법선에 대하여 +/- 10도의 개방 각도로 실질적으로 콘을 채우게 된다.
일부 실시예들에서, 제1 표면은 에너지파 소스로부터 에너지를 수신하도록 구성될 수 있으며, 에너지파 소스는 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나의 폭과는 상이한 폭을 갖는 기계적 엔벨로프를 포함한다.
일 실시예에서, 종 방향 배향을 한정하는 제1 및 제2 표면들 사이에서 에너지가 전송될 수 있고, 릴레이들의 각각의 제1 및 제2 표면들은 일반적으로, 종 방향 배향이 횡 방향 배향에 대해 실질적으로 법선인, 제1 및 제2 방향들에 의해 한정되는 횡 방향 배향을 따라 연장된다. 일 실시예에서, 복수의 릴레이들을 통해 전파하는 에너지파들은 횡 방향 배향보다 종 방향 배향에서 더 높은 전송 효율을 가지며, 횡 방향 앤더슨 편재의 원리를 통해 종 방향 배향에서의 최소 굴절률 변화와 결합된 횡 방향 배향에서의 무작위화된 굴절률 가변성으로 인해 횡 방향 평면에서 공간적으로 편재화된다. 각각의 릴레이가 멀티코어 섬유로 구성되는 일부 실시예들에서, 각각의 릴레이 요소 내에서 전파하는 에너지파들은 이러한 배향의 섬유 정렬에 의해 결정되는 종 방향 배향에서 이동할 수 있다.
기계식으로, 이러한 테이퍼형 에너지 릴레이들은 함께 접합되거나 융합되기 전에 고도의 정확도로 절삭 및 연마되어, 릴레이들이 정렬되도록 하고 릴레이들 사이의 가능한 최소 이음매 간극이 보장되도록 한다. 에너지 릴레이들의 제2 표면들에 의해 형성된 심리스 표면은 릴레이들이 접합된 후 연마된다. 하나의 이러한 실시예에서, 테이퍼 재료에 열적으로 정합되는 에폭시를 사용하여, 최대 이음매 간극을 50㎛로 달성하는 것이 가능하다. 다른 실시예에서, 압축 및/또는 가열하에 테이퍼 어레이를 배치하는 제조 공정은 요소들을 함께 융합하는 능력을 제공한다. 다른 실시예에서, 플라스틱 테이퍼의 사용은 부가적인 접합없이 접합을 생성하기 위해보다 용이하게 화학적으로 융합되거나 열처리될 수 있다. 의심의 여지를 없애기 위해, 중력 및/또는 힘 이외의 접합을 명시적으로 포함하도록 어레이를 함께 접합시키기 위해 임의의 방법론이 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 말단 에너지 릴레이 요소들의 임의의 2개의 인접한 제2 표면들의 에지들 사이의 이격 거리는, 단일의 심리스 에너지 표면의 높이 또는 단일의 심리스 에너지 표면의 폭 중에서 더 작은 것인 단일의 심리스 에너지 표면으로부터의 거리에서의 20/40 시력을 갖는 인간의 눈의 시력에 의해 한정되는 최소 인지 가능한 윤곽보다 작을 수 있다.
기계적 구조는 특정 공차 사양을 충족시키는 방식으로 다수의 컴포넌트를 유지하는 데 바람직할 수 있다. 일부 실시예들에서, 테이퍼형 릴레이 요소들의 제1 및 제2 표면들은 원형, 타원형, 계란형(oval), 삼각형, 정사각형, 직사각형, 평행사변형, 사다리꼴, 마름모형, 오각형, 육각형 등을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아닌 임의의 다각형 형태를 가질 수 있다. 일부 예들에서, 직사각형 테이퍼들과 같은 비-정사각형 테이퍼들에 대해서는, 예를 들어, 릴레이 요소들은 전체 에너지원의 최대 치수들에 평행한 최소 테이퍼 치수를 갖도록 회전될 수 있다. 이 접근법은 에너지원의 중심점에서 보았을 때와 같이 확대된 릴레이 요소의 수용 콘으로 인해 광의 광선의 가장 낮은 거부를 나타내는 에너지원의 최적화를 허용한다. 예를 들어, 원하는 에너지원 크기가 100mm×60mm이고 각각의 테이퍼형 에너지 릴레이가 20mm×10mm이면, 릴레이 요소들은 3×10개의 테이퍼 에너지 릴레이 요소들의 어레이가 결합되어 원하는 에너지원 크기를 생성할 수 있도록 정렬 및 회전될 수 있다. 어떠한 것도, 여기에 다른 조합들 중에서 6×5 행렬의 어레이의 대안적인 구성을 갖는 어레이가 이용될 수 없다는 것을 제안하지 않아야 한다. 3×10 레이아웃으로 구성된 어레이는 일반적으로 대안적인 6×5 레이아웃보다 우수하게 수행할 것이다.
에너지 릴레이 요소 스택들
에너지원 시스템의 가장 단순한 형성은 단일 테이퍼형 에너지 릴레이 요소에 접합된 에너지원을 포함하지만, 다수의 릴레이 요소들이 결합되어 증가된 품질 또는 가요성을 갖는 단일 에너지원 모듈을 형성할 수 있다. 그러한 일 실시예는 에너지원에 부착된 축소된 단부를 갖는 제1 테이퍼형 에너지 릴레이와, 제1 릴레이 요소에 연결된 제2 테이퍼형 에너지 릴레이를 포함하며, 제1 릴레이 요소의 확대형 단부와 접촉하는 제2 광학 테이퍼의 축소된 단부는 2개의 개별 테이퍼 배율들의 곱과 동일한 총 배율을 생성한다. 이것은 둘 이상의 에너지 릴레이 요소들의 시퀀스로 구성된 에너지 릴레이 요소 스택의 예이며, 각각의 에너지 릴레이 요소는 제1 측면 및 제2 측면을 포함하며, 스택은 제1 요소의 제1 표면으로부터, 말단 표면으로도 또한 지칭되는, 시퀀스에서의 마지막 요소의 제2 표면으로 에너지를 중계한다. 각각의 에너지 릴레이 요소는 그것을 통해서 에너지를 지향시키도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 지향 장치는 하나 이상의 에너지 위치들 및 하나 이상의 에너지 릴레이 요소 스택들을 포함한다. 각각의 에너지 릴레이 요소 스택은 하나 이상의 에너지 릴레이 요소들을 포함하고, 각각의 에너지 릴레이 요소는 제1 표면 및 제2 표면을 포함한다. 각각의 에너지 릴레이 요소는 그것을 통해서 에너지를 지향시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 에너지 릴레이 요소 스택의 말단 에너지 릴레이 요소들의 제2 표면들은 단일의 심리스 디스플레이 표면을 형성하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 에너지 릴레이 요소 스택들은 하나 이상의 에너지 위치들과 단일의 심리스 디스플레이 표면들 사이에서 연장되는 에너지 전파 경로들을 따라 에너지를 지향시키도록 구성될 수 있다.
도 30은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 양방의 테이퍼가 에너지원 표면(7506)에 대향하는 축소된 단부들을 갖는, 2개의 복합형 광학 릴레이 테이퍼들(7502, 7504)이 직렬로 구성된 에너지 릴레이 요소 스택(7500)의 측면도를 예시한다. 도 30에서, 입력 개구 수(NA: numerical aperture)는 테이퍼(7502)의 입력에 있어서는 1.0이지만, 테이퍼(7504)의 출력에 있어서는 단지 약 0.16이다. 출력 개구 수는 테이퍼(7504)에 있어서의 2와 테이퍼(7502)에 있어서의 3의 곱인 총 6 배율로 분할됨에 유의한다. 이 접근법의 한 가지 이점은 제2 에너지파 릴레이 요소의 변경없이 에너지원의 다양한 치수들을 설명하기 위해 제1 에너지파 릴레이 요소를 개별 맞춤화하는 능력이다. 또한 에너지원 또는 제1 릴레이 요소의 설계를 변경하지 않고도 출력 에너지 표면의 크기를 변경할 수 있는 유연성을 제공한다. 또한, 에너지원 구동 전자 장치를 포함하는 에너지원(7506) 및 기계적 엔벨로프(7508)를 도 30에 나타낸다.
제1 표면은 에너지원 유닛(예를 들어, 7506)으로부터 에너지파를 수신하도록 구성되며, 에너지원 유닛은 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나의 폭과는 상이한 폭을 갖는 기계적 엔벨로프를 포함한다. 일 실시예에서, 제1 표면을 통과하는 에너지파들은 제1 해상도를 갖는 한편, 제2 표면을 통과하는 에너지파들은 제2 해상도를 갖게 되어, 제2 해상도는 제1 해상도의 약 50% 이상이다. 다른 실시예에서, 에너지파들은 제1 표면에 제공될 때 균일한 프로파일을 가지지만, 전방 방향으로 에너지 밀도를 갖는 모든 방향으로 방사하는 제2 표면을 통과할 수 있으며, 이것은 제2 릴레이 표면 상의 위치에 관계없이, 제2 표면의 법선에 대하여 +/- 10도의 개방 각도로 실질적으로 콘을 채우게 된다.
일 실시예에서, 적층 구성에서의 복수의 에너지 릴레이 요소들은 복수의 면판(faceplate)(1 배율을 갖는 릴레이들)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 면판은 상이한 길이를 가질 수 있거나 또는 느슨한 코히어런트 광학 릴레이일 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 요소들은 경사진 프로파일 부분들을 가질 수 있으며, 여기서, 경사진 프로파일 부분들은 각진형, 직선형, 만곡형, 테이퍼형, 각면형이거나, 또는 릴레이 요소의 법선 축에 대하여 수직이 아닌 각도로 정렬될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 복수의 릴레이 요소들을 통해 전파하는 에너지파들은 횡 방향 배향보다 종 방향 배향에서 더 높은 전송 효율을 가지며, 종 방향 배향에서의 최소 굴절률 변화와 결합된 횡 방향 배향에서의 무작위화된 굴절률 가변성으로 인해 횡 방향 배향에서 공간적으로 편재화된다. 각각의 릴레이가 멀티코어 섬유로 구성되는 일부 실시예들에서, 각각의 릴레이 요소 내에서 전파하는 에너지파들은 이러한 배향의 섬유 정렬에 의해 결정되는 종 방향 배향에서 이동할 수 있다.
광학 이미지 릴레이 및 테이퍼 요소
매우 조밀한 섬유 다발들이 광을 픽셀 가간섭성(coherency)과 높은 투과율로 중계될 수 있게 하는 수많은 재료들로 제조될 수 있다. 광섬유는 유리, 플라스틱, 또는 유사한 매체의 투명한 섬유를 따라 광을 안내한다. 이 현상은 내부 전반사라고 하는 개념에 의해 제어된다. 광선이 재료의 임계각 내에 포함되고 더 조밀한 재료의 방향에서 입사되는 경우, 광선은 굴절률이 다른 2개의 투명한 광학 재료 사이에서 내부 전반사된다.
도 31은 최대 수용 각 Ø(7608)(또는 재료의 NA), 굴절률이 다른 코어(7612) 및 클래드(7602) 재료, 및 반사된 광선(7604) 및 굴절된 광선(7610)을 자세히 설명하는 내부 반사(7600)의 기본 원리의 직교도를 예시한다. 일반적으로, 빛의 투과율은 반사 당 0.001% 미만만큼 감소하고, 직경이 약 50 마이크론인 섬유는 피트 당 3,000 번 반사할 수 있는데, 이는 다른 복합 광학 방법론에 비해 빛 투과가 얼마나 효율적인지 이해하는 데 도움이 된다.
입사각(I)과 굴절각(R) 사이의 관계를 다음과 같은 스넬(Snell)의 법칙에 따라 계산할 수 있다: 
, 여기서 n1은 공기의 굴절률이고 n2는 코어 재료(7612)의 굴절률이다.
광섬유 기술분야의 숙련자는 집광 파워, 최대 수광각, 및 광이 광섬유 재료를 통해 어떻게 이동하는지를 이해하는 데 필요한 기타 계산과 관련된 추가 광학 원리를 이해할 것이다. 광섬유 재료는 다음의 실시예들에서 설명되는 바와 같이 광의 초점을 맞추는 방법론이라기보다는 광의 릴레이로 간주되어야 하므로, 이 개념을 이해하는 것은 중요하다.
광섬유를 빠져나가는 광의 각도 분포를 이해하는 것은 본 개시내용에 중요하며, 입사각에 기초하여 예상되는 것과 동일하지 않을 수 있다. 광선(7610)의 출사 방위각은 섬유의 최대 수광각(7608), 길이, 및 직경뿐만 아니라 재료의 기타 파라미터들에 따라 빠르게 변하는 경향이 있기 때문에, 출사 광선은 입사각과 굴절각에 의해 한정된 원추형으로 섬유를 빠져나가는 경향이 있다.
도 32는 광섬유(7704)에 입사하는 광선(7702)이 어떻게 특정 방위각 Ø를 갖는 광(7706)의 원뿔형 분포로 빠져나오는지를 설명하고 있다. 이 효과는 광섬유를 통해 레이저 포인터를 비춤으로써 관찰할 수 있고, 표면의 다양한 거리와 각도에서 출력 광선을 볼 수 있다. 원추형 영역 전체(예를 들어, 원뿔형의 반경뿐만 아니라 전체)에 걸쳐 빛이 분포하는 원추형 출사는 제안된 디자인으로 진행하는 데 중요한 개념이 될 것이다.
섬유 재료의 투과 손실의 주요 원인은 클래딩, 재료 길이, 및 수광각을 벗어난 광선에 있어서의 광 손실이다. 클래딩은, 코어를 절연하기 위해서 그리고 광선이 개별 섬유 사이를 이동하는 것을 완화시키는 데 도움이 되도록 하기 위해, 각 개별 섬유를 더 큰 다발 내에 둘러싸는 재료이다. 이 외에도 추가 벽 흡수(EMA: extra mural absorption)라고 하는 수광각 밖의 광을 흡수하기 위해 추가 불투명 재료를 사용할 수 있다. 두 재료 모두 콘트라스트, 산란, 및 다수의 기타 요인의 관점에서 화질을 개선하는 데 도움이 될 수 있지만 입구에서 출구까지의 총 빛 투과율을 줄일 수 있다. 간결성을 위해, 클래드에 대한 코어의 백분율은 광 손실의 원인들 중 하나일 수 있으므로 광섬유의 대략적인 투과 잠재력을 이해하는 데 사용할 수 있다. 대부분의 재료에서 코어 대 클래드 비율은 약 50%내지 약 80%의 범위에 있을 수 있지만, 다른 유형의 재료를 사용할 수 있으며 이는 아래 논의에서 살펴볼 것이다.
각 광섬유는 광섬유 직경 당 약 0.5개의 사진 선 쌍을 해상(resolving)할 수 있으므로, 픽셀을 중계할 때 픽셀 당 하나 이상의 광섬유를 갖는 것이 중요할 수 있다. 일부 실시예들에서, 픽셀 당 수십개 정도가 이용될 수 있거나, 3개 이상의 섬유가 허용될 수 있는데, 이는 각각의 섬유 사이의 평균 해상도가 이들 재료를 활용할 때 관련 MTF 손실을 완화하는 데 도움이 되기 때문이다.
일 실시예에서, 광섬유는 광섬유 면판의 형태로 구현될 수 있다. 면판은 단일 또는 다중, 또는 다중-다중 섬유의 집합으로서, 함께 융합되어 진공 기밀 유리판을 형성한다. 이 플레이트는 면판의 한 면에 제공된 이미지가 고효율로 외부 표면으로 이동할 수 있으므로 이론적으로는 두께가 0인 창으로 간주할 수 있다. 전통적으로 이러한 면판은 약 6 마이크론 이상의 피치를 가진 개별 섬유들로 구성될 수 있지만, 궁극적으로 콘트라스트와 화질을 감소시킬 수 있는 클래딩 재료의 효과에도 불구하고 더 높은 밀도가 달성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 광섬유 다발은 테이퍼형으로 할 수 있고, 그에 따라 각 표면의 각기 다른 크기와 그에 상응하는 배율을 가진 픽셀의 가간섭성 매핑이 이루어지게 된다. 예를 들어, 확대된 단부는 더 큰 섬유 피치 및 더 높은 배율을 갖는 광섬유 요소 측을 지칭할 수 있고, 축소된 단부는 더 작은 섬유 피치 및 더 낮은 배율을 갖는 광섬유 요소 측을 지칭할 수 있다. 다양한 형태를 생성하는 공정은 가열 및 원하는 배율의 제작을 포함할 수 있으며, 이는 테이퍼 상의 위치 및 NA에 따라, 광섬유의 원래 피치를 원래 크기에서 더 작은 피치로 물리적으로 변경하여 수광각을 변경할 수 있다. 또 다른 요인은 제조 공정이 편평한 표면에 대한 섬유의 직각도를 왜곡시킬 수 있다는 것이다. 많은 것들 중에서도 특히 테이퍼 디자인과 관련된 과제들 중 하나는 각 단부의 유효 NA가 확대율에 거의 비례하여 변경될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 2:1 비율의 테이퍼는 직경이 10 mm인 축소된 단부와, 직경이 20 mm인 확대된 단부를 가질 수 있다. 원래 재료의 NA가 10 미크론의 피치에서 0.5인 경우, 축소된 단부는 대략적으로 유효 NA가 1.0이고 피치가 5 미크론이다. 결과적인 수광각 및 출사 각도도 비례하여 변경될 수 있다. 이 공정의 정확한 결과를 이해하기 위해 수행할 수 있는 훨씬 더 복잡한 분석이 있는데, 당업자는 이러한 계산을 수행할 수 있을 것이다. 이 논의의 목적을 위해, 이러한 일반화는 전체 시스템 및 방법뿐만 아니라 이미지 처리 관련 사항을 이해하기에 충분하다.
가요성 에너지원 및 만곡형 에너지 릴레이 표면의 사용
특정 에너지원 기술 또는 에너지 프로젝션 기술을 곡면으로 제조하는 것이 가능할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 에너지원에 있어서, 만곡형 OLED 디스플레이 패널이 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 에너지원에 있어서, 무초점 레이저 프로젝션 시스템이 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 투영된 표면에 걸쳐 초점을 유지하기에 충분히 넓은 피사계 심도를 갖는 투영 시스템이 사용될 수 있다. 의심의 여지를 없애기 위해, 이러한 예들은 예시적인 목적으로 제공되는 것이지, 이 기술 설명에 대한 기술 구현의 범위를 결코 제한하지 않는다.
광학 기술이 만곡형 에너지 표면을 활용하거나, 또는 알려진 광 입사각과 각각의 수정된 출사각으로 완전히 초점을 맞춘 투영 이미지를 유지할 수 있는 만곡형 표면을 활용함으로써, 광학 구성의 주광선 사출각(CRA: Chief Ray Angle)에 기초하여 광의 조향된 원뿔을 생성할 수 있는 능력을 감안할 때, 광의 보다 이상적인 시야각을 제공할 수 있다.
그러한 일 실시예에서, 광학 릴레이 요소의 에너지 표면 측은 모듈 단위로 원통형, 구형, 평면, 또는 비평면 연마된 형태(본원에서는 "기하학적 형태" 또는 "기하학적"이라고 함)로 만곡될 수 있으며, 이 경우 에너지원은 하나 이상의 소스 모듈에서 비롯된다. 각 유효 발광 에너지원은 변형 과정을 통해 변경되는 그 자체 각각의 시야각을 갖는다. 이 만곡형 에너지원 또는 유사한 패널 기술을 활용하게 되면 변형 및 CRA 재구성 또는 각 유효 픽셀의 최적 시야각에 덜 민감할 수 있는 패널 기술이 가능해진다.
도 33은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 3:1 배율을 가지며 부착된 에너지원의 광의 결과적인 시야각을 갖는 광학 릴레이 테이퍼 구성(7800)의 직교도를 예시한다. 광학 릴레이 테이퍼는 3:1 배율에서 입력 NA가 1.0이고, 이는, 테이퍼형 에너지 릴레이의 양단에 평면 및 수직 표면이 있고 축소된 단부에 에너지원이 부착된 상태에서, 출력 광선에 대한 유효 NA가 약 0.33이 되는 결과를 가져온다(여기에는 다른 많은 요인들이 포함되어 있으며, 이는 단순화된 참조용일 뿐이다). 이 접근법만 활용하면 에너지 표면의 시야각은 입사각의 약 1/3이 될 수 있다. 의심의 여지를 없애기 위해, 유효 배율이 1:1인 유사한 구성(광학 면판 등을 활용) 또는 기타 광학 릴레이 유형 또는 구성을 추가로 활용할 수 있다.
도 34는, 도 33의 것과 동일하기는 하지만 이제는 만곡형 기하학적 형태(7902)를 갖는 에너지원 측의 표면이 있으며, 아울러 모듈(7900)의 광축에 수직인 평면형 표면을 갖는, 에너지원 측(7903)에 대향하는 표면이 있는, 테이퍼형 에너지 릴레이 모듈(7900)을 예시하고 있다. 이 접근법에 의하면, 비록 표면(7903) 상의 각각의 유효 광 방출원의 가시적 출사 원뿔이 표면(7902) 상의 에너지원 입력의 가시적 출사 원뿔보다 작을 수 있지만, 도 33과는 다르게, 도 34에 예시된 바와 같이 만곡형 표면(7902)이 주어진 상태에서, 입사각(예를 들어, 도면 부호 7902 근처의 화살표 참조)은 이 기하학적 형태에 기반하여 편향될 수 있고, 출사각(예를 들어, 도면 부호 7903 근처의 화살표 참조)은 상기 표면의 위치와 더 독립적으로 조정될 수 있다. 이것은 이용 가능한 광선의 더 넓거나 더 압축된 밀도를 위해 시야각을 최적화하는 특정 에너지 표면을 고려할 때 유리할 수 있다.
다른 실시예에서, 출력 각도의 변화는 입력 에너지 표면(7902)을 볼록한 형상으로 형성함으로써 달성될 수 있다. 이러한 변경이 이루어지면, 에너지 표면(7903)의 가장자리 근처에 있는 광의 출사 원뿔은 중심을 향해 방향을 돌릴 것이다.
일부 실시예들에서, 릴레이 요소 장치는 만곡형 에너지 표면을 포함할 수 있다. 한 예에서, 릴레이 요소 장치의 두 표면이 모두 평면일 수 있다. 대안적으로, 다른 예들에서, 한 표면은 평면일 수 있고 다른 표면은 비평면일 수 있거나, 또는 이와 반대일 수도 있다. 끝으로, 다른 예에서, 릴레이 요소 장치의 두 표면이 모두 비평면일 수 있다. 다른 실시예들에서, 비평면 표면은 다른 비평면 형태들 중에서도 오목 표면 또는 볼록 표면일 수 있다. 예를 들어, 릴레이 요소의 두 표면이 오목할 수 있다. 대안적으로, 두 표면이 볼록할 수 있다. 다른 예에서, 한 표면은 오목하고 다른 표면은 볼록할 수 있다. 당업자는 평면, 비평면, 볼록, 및 오목 표면의 다중 형태가 본원에서 고려되고 개시된다는 것을 이해하게 될 것이다.
도 35는 본 개시내용의 다른 실시예에 따른 것으로, 에너지원 측에 수직은 아니지만 평면인 표면(8002)이 있는 광학 릴레이 테이퍼(8000)의 직교도를 예시한다. 에너지원 측 기하학적 형태의 중요한 개별 맞춤 가능한 변형을 분명히 하기 위해, 게다가 표면 특성의 임의의 변화로 가능한 광 1, 광 2, 광 3의 입사 수용 원뿔 각도 및 출력 가시 방출 원뿔 각도를 직접 제어하는 능력을 설명하기 위해, 도 35는 도 34와 비교할 수 있도록 에너지원 측에 수직이 아닌 평면 기하학적 형태를 단순히 생성한 결과를 예시하고 있다.
응용 분야에 따라서는, 릴레이 내에서 광이 전파되는 방향을 한정하는 광축에 수직인 상태로 릴레이의 에너지원 측을 유지하며 릴레이의 출력 표면이 광축에 수직이 아닌 에너지 릴레이 구성을 설계하는 것도 가능하다. 그 밖의 다른 구성들은 입력 에너지원 측과 에너지 출력 측 모두가 다양한 비수직 기하학적 형태를 나타내게 할 수 있다. 이 방법론을 사용하면, 입력 에너지원 및 출력 에너지원에서 보는 광의 각도에 대한 제어를 더욱 높일 수 있다.
일부 실시예들에서, 테이퍼도 또한 특정 시야각을 최적화하기 위해 릴레이의 광축에 대해 수직이 아닐 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 도 33에 도시된 것과 같은 단일 테이퍼가 광축과 평행한 절단에 의해 사분면으로 절단될 수 있고, 이 때 테이퍼의 큰 단부와 작은 단부가 동일하게 4개의 부분으로 절단된다. 이 4개의 사분면은 각 테이퍼 사분면이 개별 광학 중심 축을 중심으로 180도 선회한 상태에서 재조립되어, 테이퍼의 축소된 단부가 재조립된 사분면의 중심에서 떨어져 대면하게 하여서 시야를 최적화한다. 다른 실시예들에서, 비수직 테이퍼는 또한, 물리적으로 확대된 단부의 크기 또는 규모를 증가시킴이 없이, 축소된 단부 상의 에너지원들 사이에 증가된 간극을 제공하기 위해서도 직접 제조될 수 있다. 이들 및 다른 테이퍼형 형태들이 본원에 개시된다.
도 36은 에너지원 측에 오목한 표면이 있는 도 33의 광학 릴레이 및 광 조명 콘의 직교도를 예시한다. 이 경우, 출사광의 원뿔은 도 33과 비교할 때 에너지원 측이 편평한 경우보다 출력 에너지 표면 평면의 가장자리 근처에서 상당히 더 많이 발산된다.
도 37은 에너지원 측에 동일하게 오목한 표면이 있는 도 36의 광학 테이퍼형 릴레이(8200) 및 광 조명 콘의 직교도를 예시한다. 이 예에서, 출력 에너지 표면(8202)은 볼록한 기하학적 형태를 갖는다. 도 36과 비교하면, 오목한 출력 표면(8202) 상의 출사광의 원뿔은 이러한 기하학적 형태로부터 생성된 광의 입사 수용 원뿔 및 출사 원뿔로 인해 에너지원 표면을 가로질러 더 시준된다. 의심의 여지를 없애기 위해, 제공된 예들은 단지 예시일 뿐이며 명시적인 표면 특성을 나타내려는 것이 아니다. 왜냐하면, 입력 에너지원 측과 출력 에너지 표면에 있어서의 임의의 기하학적 형태는, 출력 에너지 표면에 있어서의 시야각 및 광 밀도와, 에너지원 자체에서 생성되는 광의 각도에 의존하여, 사용될 수 있기 때문이다.
일부 실시예들에서, 다수의 릴레이 요소가 직렬로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 직렬로 된 임의의 2개의 릴레이 요소는 파라미터들이 의도적으로 왜곡된 상태에서 함께 추가로 결합되어, 다른 요소에 대한 한 요소의 역왜곡이 이러한 아티팩트를 광학적으로 완화하는 데 도움이 되도록 한다. 다른 실시예에서, 제1 광학 테이퍼는 광학 배럴 왜곡을 나타내고, 제2 광학 테이퍼는 이 아티팩트의 역을 나타내도록 제조되어 광학 핀 쿠션 왜곡을 생성해서, 함께 집성될 때에 결과적인 정보가 두 요소 중 하나에 의해 도입되는 이러한 광학 왜곡을 부분적으로 또는 완전히 상쇄하도록 한다. 이것은 복합 보정이 직렬로 적용될 수 있도록 임의의 2개 이상의 요소에 추가로 적용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 단일 에너지원 보드, 전자 장치, 및/또는 등등을 제조하여 에너지원들의 어레이 등을 소형 및/또는 경량 폼 팩터로 생성하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 배열에 의하면, 광학 릴레이들의 단부들이 개별 컴포넌트들 및 전자 장치들과 비교하여 극히 작은 폼 팩터로 에너지원 활성 영역에 정렬되도록 광학 릴레이 모자이크를 추가로 통합하는 것이 실행 가능할 수 있다. 이 기술을 사용하면, 모니터, 스마트폰 등과 같은 소형 폼 팩터 장치를 수용할 수 있다.
도 38은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 각 테이퍼의 복수의 수직 출력 에너지 표면들로부터 최적의 가시 이미지(8302)가 형성되도록 하기 위해 만곡형 에너지원 측면(8314, 8316, 8318, 8320, 8322)과 함께 각각 결합된 복수의 광학 테이퍼 릴레이 모듈(8304, 8306, 8308, 8310, 8312)의 조립체(8300)의 직교도를 예시하고 있다. 이 경우, 테이퍼형 릴레이 모듈들(8304, 8306, 8308, 8310, 8312)이 병렬로 형성된다. 테이퍼형 릴레이 모듈들의 단지 하나의 열만 도시되어 있지만, 일부 실시예들에서는, 적층된 형태를 갖는 테이퍼들이 평행하게 하나의 열로 서로 결합되어 연속적이고 끊김 없는 가시 이미지(8302)가 형성되도록 할 수 있다.
도 38에서, 각각의 테이퍼 릴레이 모듈은 독립적으로 작동하거나, 광학 릴레이들의 어레이를 기반으로 설계될 수 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 광학 테이퍼형 릴레이(8304, 8306, 8308, 8310, 8312)를 갖는 5개의 모듈이 함께 정렬되어, 더 큰 광학 테이퍼형 출력 에너지 표면(8302)을 생성한다. 이 구성에서, 출력 에너지 표면(8302)은 각 릴레이의 광축에 수직일 수 있고, 5개의 에너지원 측면(8314, 8316, 8318, 8320, 8322) 각각은 출력 에너지 표면(8302)의 앞 또는 뒤에 있는 중심축을 중심으로 원형 윤곽으로 변형될 수 있고, 이는 전체 어레이가 개별 모듈이 아닌 단일 출력 에너지 표면으로 기능할 수 있게 한다. 광의 출사 시야각을 계산하고 에너지원 측 기하학적 형태에 필요한 이상적인 표면 특성을 결정함으로써 이 조립 구조체(8300)를 추가로 최적화하는 것이 추가로 가능할 수 있다. 도 38은 이와 같은 일 실시예, 즉 다수의 모듈들이 함께 결합되고 에너지원 측 곡률이 광의 더 큰 출력 에너지 표면 시야각의 원인이 되는 실시예를 예시한다. 5개의 릴레이 모듈(8304, 8306, 8308, 8310, 8312)이 도시되어 있지만, 적용 여하에 따라서 더 많거나 더 적은 릴레이 모듈이 함께 결합될 수 있으며, 이 모듈들은 2차원으로 결합되어 임의적으로 큰 출력 에너지 표면(8302)을 형성할 수 있음을 당업자는 이해하게 될 것이다.
일 실시예에서, 도 38의 시스템은 제1 및 제2 방향을 가로질러(예를 들어, 열을 가로질러, 또는 적층된 형태로) 배열된 복수의 릴레이 요소(8304, 8306, 8308, 8310, 8312)를 포함하고, 여기서 복수의 릴레이 요소 각각은 그 각각의 릴레이 요소의 제1 표면과 제2 표면 사이에서 종 방향 배향을 따라 연장된다. 일부 실시예들에서, 복수의 릴레이 요소 각각의 제1 및 제2 표면은 제1 및 제2 방향에 의해 한정된 횡 방향 배향을 대체로 따라서 연장되고, 여기서 종 방향은 횡 방향에 실질적으로 수직이다. 다른 실시예들에서, 종 방향 배향의 최소 굴절률 변화와 결합된 횡 방향 배향의 무작위 굴절률 가변성은, 종 방향 배향을 따라 실질적으로 더 높은 전송 효율을 가지며 횡 방향 배향을 따라 공간적 편재를 갖는 에너지 파가 결과적으로 생기게 한다.
일 실시예에서, 복수의 릴레이 요소는 제1 방향 또는 제2 방향을 따라서 단일 타일형 표면이 각각 형성되도록 하기 위해 제1 방향 또는 제2 방향을 가로질러 배열될 수 있다. 일부 실시예들에서, 복수의 릴레이 요소가 적어도 2x2 형태를 갖는 매트릭스, 또는 3x3 형태, 4x4 형태, 3x10 형태, 및 당업자가 이해할 수 있는 다른 형태를 제한 없이 포함하는 기타 매트릭스로 배열된다. 다른 실시예에서, 단일 타일형 표면 사이의 이음매는 단일 타일형 표면의 최소 치수의 2배의 시야 거리에서 감지할 수 없을 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 릴레이 요소(예를 들어, 8304, 8306, 8308, 8310, 8312) 각각은 종 방향 배향의 최소 굴절률 변화와 결합된 횡 방향 배향의 무작위 굴절률 가변성을 가지며, 이는 종 방향 배향을 따라 실질적으로 더 높은 전송 효율을 가지며 횡 방향 배향을 따라 공간적 편재를 갖는 에너지 파가 결과적으로 생기게 한다. 릴레이가 멀티코어 섬유로 구성되는 일부 실시예들에서, 각각의 릴레이 요소 내에서 전파하는 에너지파들은 이러한 배향의 섬유 정렬에 의해 결정되는 종 방향 배향에서 이동할 수 있다.
다른 실시예들에서, 복수의 릴레이 요소(예를 들어, 8304, 8306, 8308, 8310, 8312) 각각은 종 방향 배향을 따라 에너지를 전송하도록 구성되고, 복수의 릴레이 요소를 통해 전파되는 에너지 파는, 에너지가 횡 방향 배향으로 편재되도록, 무작위 굴절률 가변성으로 인해 횡 방향 배향보다는 종 방향 배향에서 더 높은 전송 효율을 가진다. 일부 실시예들에서, 릴레이 요소들 사이에서 전파되는 에너지 파는 횡 방향 배향보다는 종 방향 배향에서의 실질적으로 더 높은 전송 효율로 인해 종 방향 배향에 실질적으로 평행하게 이동할 수 있다. 다른 실시예들에서, 종 방향 배향의 최소 굴절률 변화와 결합된 횡 방향 배향의 무작위 굴절률 가변성은, 종 방향 배향을 따라 실질적으로 더 높은 전송 효율을 가지며 횡 방향 배향을 따라 공간적 편재를 갖는 에너지 파가 결과적으로 생기게 한다.
도 39는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 수직 에너지원 측 기하학적 형태(8404, 8406, 8408, 8410, 8412) 및 중심축을 중심으로 방사상인 볼록한 에너지원 측 표면(8402)과 함께 결합된 다중 광학 테이퍼형 릴레이 모듈들의 배열체(8400)의 직교도를 예시한다. 도 39는 도 38에 도시된 구성의 변형으로서, 수직 에너지원 측 기하학적 형태와 중심축을 중심으로 방사상인 볼록한 출력 에너지 표면을 갖는 것을 예시한다.
도 40은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 수직 출력 에너지 표면(8502) 및 중심축을 중심으로 방사상인 볼록한 에너지원 측 표면(8504)과 함께 결합된 다중 광학 테이퍼형 릴레이 모듈들의 배열체(8500)의 직교도를 예시한다.
일부 실시예들에서, 에너지 릴레이들의 어레이의 소스 측을 중심 반경을 중심으로 원통형으로 만곡된 형상으로 구성하고 편평한 에너지 출력 표면을 구비함으로써, 입력 에너지원 수용각과 출력 에너지원 방출각이 분리될 수 있고, 각 에너지원 모듈을 에너지 릴레이 수용 원뿔에 더 잘 정렬시킬 수 있는데, 이는 그 자체가 에너지 테이퍼형 릴레이 배율, NA, 및 기타 요인과 같은 파라미터들에 대한 제약으로 인해 제한될 수 있다.
도 41은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 가시 출력 광선이 되도록 독립적으로 구성된 각각의 에너지 출력 표면을 갖는 다중 에너지 릴레이 모듈들의 배열체(8600)의 직교도를 예시한다. 도 41은, 도 40과 유사한 구성이지만, 가시 출력 광선이, 결합된 출력 에너지 표면으로부터, 광축에 대해 보다 균일한 각도(또는 사용된 정확한 기하학적 형태 여하에 따라서는 더 적은 각도)로 방출되도록 각각의 에너지 릴레이 출력 표면이 독립적으로 구성된 구성을 예시한다.
도 42는 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로, 방출 에너지원 측과 에너지 릴레이 출력 표면 모두가 입력 광선 및 출력 광선에 대한 분명한 제어를 일으키는 다양한 기하학적 형태로 구성된 다중 광학 릴레이 모듈들의 배열체(8700)의 직교도를 예시한다. 이를 위해, 도 42는 방출 에너지원 측과 릴레이 출력 표면 모두가 입력 광선 및 출력 광선에 대한 더 많은 제어를 허용하는 만곡형 기하학적 형태로 구성되는 5개의 모듈을 갖는 구성을 예시하고 있다.
도 43은 개별 출력 에너지 표면들이 연마됨으로써 관찰자를 둘러싸는 심리스 오목 원통형 에너지원 표면이 형성되며 릴레이의 에너지원 단부들이 편평하고 그 각각이 에너지원에 접합되는 다중 광학 릴레이 모듈들의 배열체(8800)의 직교도를 예시한다.
도 43에 도시된 실시예에서, 도 81, 도 82, 도 83, 도 84, 및 도 85에 도시된 실시예와 유사하게, 시스템은 제1 및 제2 방향을 가로질러 배열된 복수의 에너지 릴레이를 포함할 수 있으며, 이 경우에서, 각각의 릴레이에서는, 종 방향 배향을 한정하는 제1 표면과 제2 표면 사이에서 에너지가 전송될 수 있고, 릴레이들 각각의 제1 및 제2 표면은 상기 제1 방향과 상기 제2 방향에 의해 한정되는 횡 방향 배향을 대체로 따라서 연장되고, 여기서 종 방향 배향은 횡 방향 배향에 대해 실질적으로 수직이다. 또한, 이 실시예에서는, 복수의 릴레이들을 통해 전파되는 에너지 파는 종 방향 배향에서의 최소 굴절률 변화와 결합된 횡 방향 배향에서의 높은 굴절률 가변성으로 인해 횡 방향 배향보다 종 방향 배향에서 더 높은 전송 효율을 갖는다. 각각의 릴레이가 멀티코어 섬유로 구성되는 일부 실시예들에서, 각각의 릴레이 요소 내에서 전파하는 에너지파들은 이러한 배향의 섬유 정렬에 의해 결정되는 종 방향 배향에서 이동할 수 있다.
일 실시예에서, 위에서 논의된 것과 유사하게, 복수의 릴레이 요소들 각각의 제1 및 제2 표면은, 일반적으로, 횡 방향 배향을 따라 만곡될 수 있고, 복수의 릴레이 요소는 제1 및 제2 방향을 가로질러 일체로 형성될 수 있다. 복수의 릴레이는 제1 및 제2 방향을 가로질러 조립될 수 있고, 적어도 2x2 형태를 갖는 매트릭스로 배열될 수 있으며, 유리, 광섬유, 광학 필름, 플라스틱, 중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일 실시예에서, 복수의 릴레이로 이루어진 시스템이 제1 방향 또는 제2 방향을 가로질러 배열되어, 제1 방향 또는 제2 방향을 따라서 단일 타일형 표면이 각각 형성되도록 할 수 있다. 위와 유사하게, 복수의 릴레이 요소가 3x3 형태, 4x4 형태, 3x10 형태, 및 당업자가 이해할 수 있는 다른 형태를 제한 없이 포함하는 기타 매트릭스로 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 단일 타일형 표면 사이의 이음매는 단일 타일형 표면의 최소 치수의 2배의 시야 거리에서 감지할 수 없을 수 있다.
에너지 릴레이들의 모자이크의 경우, 다음의 실시예들, 즉 제1 표면과 제2 표면 모두가 평면일 수 있거나, 제1 표면 및 제2 표면 중 하나는 평면이고 다른 하나는 비평면형일 수 있거나, 또는 제1 표면과 제2 표면 모두가 비평면인 실시예가 포함될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 표면과 제2 표면 모두가 오목할 수 있고, 제1 표면 및 제2 표면 중 하나는 오목하고 다른 하나는 볼록할 수 있고, 제1 표면과 제2 표면 모두가 볼록할 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나가 평면형, 비평면형, 오목형, 또는 볼록형일 수 있다. 평면인 표면은 에너지 전송의 종 방향에 대해 수직일 수 있거나, 또는 이 광축에 대해 수직이 아닐 수 있다.
일부 실시예들에서, 복수의 릴레이는, 다른 유형의 에너지파들 중에서도 특히 전자기파, 광파, 음향 파를 이에 제한되지 않고 포함하는 에너지원의 공간 확대 또는 공간 축소를 일으킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 복수의 릴레이는 또한 복수의 에너지 릴레이(예를 들어, 에너지원을 위한 면판 등)를 포함할 수 있으며, 이 때 상기 복수의 에너지 릴레이는 치수들 중에서도 특히 상이한 폭, 길이를 갖는다. 일부 실시예들에서, 복수의 에너지 릴레이는 또한 느슨한 코히어런트 광학 릴레이 또는 섬유를 포함할 수 있다.
다중 에너지 도메인 전송
에너지 릴레이 재료의 제조 공정의 임의의 스테이지 중에, 릴레이 재료가 2개 이상의 실질적으로 상이한 에너지 도메인에 속하는 에너지를 효과적으로 전송할 수 있도록 하는 처리 단계를 도입하는 것이 가능하다. 이 단계에는 릴레이 재료에 2차 패터닝, 2차 구조, 또는 기타 재료 또는 디자인 수정을 추가하는 것이 포함될 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 도메인은 재료를 통해 효과적으로 전파될 수 있는 전자기 에너지의 파장 범위를 지칭할 수 있다. 따라서, 상이한 에너지 도메인은 전자기 에너지의 상이한 파장 범위를 지칭할 수 있다. 다양한 확립된 전자기 에너지 도메인 및 에너지 하위 도메인은 당업자에게 잘 알려져 있다. 또한, 일 실시예에서, 에너지 도메인은 상이한 물리적 현상을 통해 전파되는 전자기 에너지, 음향 에너지, 촉각 또는 진동 에너지 등과 같은 소정의 유형의 에너지를 지칭할 수 있다. 본 개시내용의 범위는 단지 한 유형의 에너지나, 또는 단일 에너지 파장 또는 크기나, 또는 단일 범위의 파장 또는 크기로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
도 23a는 다중 에너지 도메인의 에너지를 전송할 수 있는 정렬된 에너지 릴레이(2300)의 횡 방향 평면에서의 절단도를 예시한다. 도 23a에서, 에너지 릴레이(2300)는 두 가지 상이한 유형의 에너지 전송 재료, 즉 재료(2301) 및 재료(2302)를 포함한다. 재료(2301, 2302)는, 재료(2301)가 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 편재화하도록 구성된 특정 크기의 입자(2304)와 같은 입자를 포함하도록, 그리고 재료(2302)가 상기 제1 에너지 도메인과 다른 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 편재화하도록 구성된 특정 크기의 입자(2303)와 같은 입자를 포함하도록, 설계될 수 있다. 일 실시예에서, 릴레이 재료(2301)는 기계적 에너지를 초음파 형태로 전송하고, 릴레이 재료(2302)는 전자기 에너지를 가시 전자기 에너지의 형태로 전송한다. 다른 실시예에서, 에너지를 전송하는 역할을 하는 임의의 수의 에너지 릴레이 재료가 존재할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나 이상의 에너지 전송 재료가 무작위 분포의 컴포넌트 엔지니어드 구조체(CES)들로 만들어지고, 따라서 에너지의 횡 방향 앤더슨 편재를 나타낸다. 다른 실시예들에서, 도 23a에 도시된 것과 유사하게, 하나 이상의 릴레이는 정렬된 분포로 배열된 CES로 구성되며, 따라서 본 개시내용에서 앞에 설명한 바와 같이 정렬된 에너지 편재를 나타낸다. 각 릴레이 재료가 앤더슨 편재 또는 정렬된 에너지 편재를 나타낼 수 있도록 다수의 에너지 도메인 릴레이들이 구성될 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 다른 실시예들에서, 두 가지 전송 메커니즘을 갖춘 릴레이를 갖는 것이 가능하다. 일 실시예에서, 각 에너지 도메인에 대해, 또는 주어진 에너지 도메인을 위한 각 에너지 전송 방향에 대해 한 가지 유형이 마련된다.
일 실시예에서, 재료(2301, 2302)는, 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지가 재료(2301)를 통과하고 재료(2302)에서 반사되며 제1 에너지 도메인과 다른 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지가 재료(2302)를 통과하고 재료(2301)에서 반사되도록, 설계될 수 있다.
특정 실시예들에서, 재료(2301, 2302)는 동일한 재료일 수 있지만 원하는 에너지 도메인 선택을 달성하기 위해 실질적으로 상이한 크기를 가질 수 있다. 제조 공정에서 주어진 에너지 릴레이 재료의 크기를 축소시키면, 그 축소 후에 더 큰 크기의 재료가 에너지 릴레이에 도입될 수 있고, 이는 그 다음 모든 후속 처리 단계를 거쳐서, 둘 이상의 서로 다른 에너지 도메인에서 에너지 전파를 위한 선택성을 갖는 릴레이가 된다.
도 23a에 도시된 다중 에너지 도메인 릴레이는, 밀접하게 인터리브될 에너지 위치들을 포함하는 에너지 표면으로서, 릴레이에 의해 전송될 수 있는 각 유형의 에너지의 공간 해상도를 보전하는 에너지 표면을 구성하는 데 활용될 수 있다. 예를 들어, 재료(2301)가 초음파 에너지를 전송하고 재료(2302)가 전자기 에너지를 이미지 형태로 전송하는 일 실시예에서, 재료(2301)가 적절하게 치수화되고 불규칙 및/또는 성긴 간격으로 사용되는 한, 이미지는 재료(2301)의 존재에 의해서는 약간만 감소된 해상도로 릴레이를 통해 전송될 수 있다.
도 23b는 다중 에너지 도메인의 에너지를 전송할 수 있는 정렬된 에너지 릴레이(2300)의 종 방향 평면에서의 절단도를 예시한다. 도 23b에서 흰색 영역은 도 23a의 재료(2302)를 예시하고, 검정색 선은 도 23a의 재료(2301)를 예시한다. 도 23b는 다중 에너지 도메인에 대한 선택성을 갖는 릴레이 재료가 종 방향(또는 전파 방향)을 따른 단면도에서 어떻게 나타날 수 있는지를 보여주고 있다. 일 실시예에서, 도면 부호 2302의 영역은 빛의 전파를 위한 선택성을 갖는 고밀도 입자일 수 있는 반면, 도면 부호 2301의 영역은 초음파 주파수의 전파를 위한 선택성을 갖는 더 큰 입자일 수 있다. 당업자는 단일의 릴레이 재료 내에 에너지 전파의 다중 에너지 도메인을 갖는 이점이 제공될 수 있음을 이해할 수 있다.
도 24는 2개의 상이한 에너지 도메인의 에너지를 전파할 수 있는 에너지 릴레이 재료를 제조하는 시스템(2400)을 예시한다. 도 24에서, 에너지 릴레이 재료의 블록(2401)이 제공된다. 일 실시예에서, 에너지 릴레이 재료의 블록(2401)은 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 당해 블록의 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성될 수 있다. 도면 부호 2402와 같은 하나 이상의 기계적 개구는 재료에 제2 패턴이 도입되도록 형성될 수 있다. 이들 영역은 원하는 에너지 도메인에 적합한 규칙적 또는 비규칙적 패턴으로 드릴링되거나, 조각되거나, 용융되거나, 형성되거나, 융합되거나, 에칭되거나, 레이저 절단되거나, 화학적으로 형성되거나, 또는 기타 방법으로 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 기계적 개구(2402)는 비워 둘 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 릴레이 재료는 음파 전파를 위한 도파관들을 형성하는 구멍들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 재료(2403)와 같은 제2 재료가 기계적 개구(2402)를 채우기 위해 추가될 수 있다. 재료(2403)는 블록(2401)의 에너지 도메인이 아닌 다른 에너지 도메인의 에너지의 전파를 허용하는 특성을 가질 수 있다. 따라서, 재료(2403)가 블록(2401)에 통합되면, 결과적인 릴레이는 2개의 서로 다른 에너지 도메인의 에너지를 효과적으로 전파할 것이다. 예를 들어, 블록(2401)은 고해상도 이미지의 전송을 위해 편재화된 전자기 에너지를 전파하도록 구성될 수 있는 반면, 플러그들(2403)은 구멍들(2402)에서 제거되어, 초음파 음파의 전송을 위해 설계된 에너지 릴레이로 대체될 수 있다. 결과적인 에너지 릴레이 재료는 상기 두 에너지 도메인에 대해 횡 방향 평면에서보다는 종 방향 평면에서 더 높은 전송 효율이 이루어지게 할 수 있다.
일 실시예에서, 가시광용으로 설계된 면판 또는 블록 형태의 릴레이 요소는 가요성 음향 기계적 도파관 튜브들을 에너지 릴레이 재료에 도입시키기 위해 면판의 표면을 관통해서 절단된 일련의 미세 천공들을 갖는다.
도 25는 2개의 상이한 에너지 도메인의 에너지를 중계할 수 있는 에너지 중계 요소(2500)의 사시도를 예시한다. 릴레이(2500)는 제1 재료(2501) 및 제2 재료(2502)를 포함할 수 있다. 재료(2501)와 재료(2502)는 실질적으로 동일한 재료일 수 있지만 치수 크기 또는 모양이 다를 수 있다. 대안적으로, 재료(2501)와 재료(2502)는 다양한 에너지 전파 특성을 갖는 상이한 재료일 수 있다. 두 재료(2501 및 2502)는 모두 복수의 정렬된 또는 무질서한 치환 에너지 릴레이 입자들을 포함할 수 있거나, 모놀리식 재료일 수 있다.
도 26은 가요성 에너지 도파관들을 포함하는 2개의 상이한 에너지 도메인의 에너지를 중계할 수 있는 에너지 릴레이 요소(2600)의 사시도를 예시한다. 제1 재료(2601)는 그 재료를 통해 2개의 서로 다른 에너지 도메인의 에너지가 효과적으로 전송될 수 있도록, 도 26에 도시된 구성에서 그 재료 전체에 걸쳐서 제2 재료(2602)가 도입되게 할 수 있다. 추가적으로, 가요성 도파관들(2603)이 요소(2600)의 저부에 추가되어, 제1 에너지 도메인의 에너지가 요소(2600)의 일 측면으로 전송되어 그를 관통하여 전송되도록 할 수 있다. 마찬가지로, 가요성 도파관들(2604)이 요소(2600)의 저부에 추가되어, 제2 에너지 도메인의 에너지가 요소(2600)의 일 측면으로 전송되어 그를 관통하여 전송되도록 할 수 있다. 가요성 도파관들(2603 및 2604)은 서로 다른 에너지 도메인에 속하는 에너지를 효과적으로 전송하도록 설계될 수 있으며, 일 실시예에서, 도파관(2603)은 재료(2601)의 에너지 도메인과 동일한 에너지 도메인의 에너지를 전송하도록 설계될 수 있으며 도파관(2604)은 재료(2602)의 에너지 도메인과 동일한 에너지 도메인의 에너지를 전송하도록 설계될 수 있다.
일 실시예에서, 가요성 도파관(2603 및 2604)은 제2 단부가 에너지 투영 또는 수신 장치(도시되지 않음)에 부착될 수 있다. 가요성 도파관(2603 및 2604)은, 이들의 가요성으로 인해, 에너지를 수신하고 투영하는 릴레이 요소(2600)의 표면이 2D 또는 3D 공간에서 실질적으로 다른 위치에 있게 할 수 있다. 가요성 도파관들은 다중 에너지 도메인을 위해 결합되어서, 2개 이상의 에너지 장치들 간의 심리스 상호 혼합이 이루어지게 할 수 있다.
도 27은 융합 전과 후의 상이한 재료(2703 및 2704)를 포함하는 다중 에너지 도메인 릴레이(2700)를 형성하는 방법을 예시한다. 도 27b에서, 2개의 릴레이 재료(2703 및 2704)의 개별 봉들이 제공되고 도면 부호 2701로 나타낸 형태로 배열된다. 재료들(2703 및 2704)의 형태는 제1 및 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 당해 재료들의 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 재료(2703 및 2704)는 상이한 에너지 도메인에 속하는 에너지를 전송하도록 설계된다. 도면 부호 2701로 표시된 형태의 재료들이 함께 융합되어 도면 부호 2702로 표시된 단일의 심리스 에너지 릴레이를 형성한다. 일 실시예에서, 형태(2701)를 함께 융합하는 것은 임의의 순서로 수행되는 다음 단계들 중 임의의 단계를 포함할 수 있다: 상기 형태에 열을 가하는 단계, 상기 형태에 압축력을 가하는 단계, 상기 형태를 냉각시키는 단계, 및 상기 배열체에 촉매가 있거나 없는 상태에서 화학 반응을 수행하는 단계. 릴레이(2702)는 재료(2703 및 2704)에 특정된 에너지 도메인에 속하는 에너지를 중계할 수 있다. 일 실시예에서, 재료(2703 또는 2704) 중 어느 하나는 융합 릴레이(2702)의 원하는 에너지 전파 특성에 따라 공기가 되도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 릴레이(2702)를 통한 전파를 위한 원하는 에너지 도메인 중 하나는 소리일 수 있으며, 이는 가능한 에너지 릴레이 재료로서 공기가 선택되게 할 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 릴레이 재료는 융합 전에 가요성 재료일 수 있거나, 융합 공정의 결과로 그 안에 유도된 가요성을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 릴레이 재료(2703 및 2704)는 본 개시내용의 다른 곳에서 논의된 바와 같이 하나 이상의 컴포넌트 엔지니어드 구조체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도 27에 예시된 방법은 금형에 의해 제공될 수 있는 구속 공간을 사용하여 수행될 수 있고, 이에 의하면 재료(2703 및 2704)가 형태(2701)로 배열된 다음, 융합 공정 단계(들)가 수행되는 동안 구속 공간 안에 수용된다.
도 28은 복수의 천공을 포함하는 에너지 릴레이(2800)의 사시도를 예시한다. 릴레이(2800)에서, 미세 천공, 또는 구멍(2801)과 같은 다른 형태의 구멍이 에너지 릴레이에 생성될 수 있다. 이것은 에너지가 제1 에너지 도메인에서 중계될 수 있게 하는 능력을 제공하는 한편, 소리, 기계적 에너지, 액체, 또는 임의의 다른 원하는 구조체가 제1 에너지 도메인과 동시에 에너지 릴레이를 자유롭게 통과하게 하는 능력을 제공할 수 있다.
본원에서 논의된 예들은 단순성을 위해 2개의 서로 다른 에너지 도메인의 에너지를 전송하도록 설계된 릴레이를 포함하지만, 당업자는 서로 다른 에너지 도메인의 정확한 수가 2개일 필요는 없다는 것과, 임의의 원하는 수의 서로 다른 에너지 도메인의 에너지를 전송하기 위한 재료를 설계하는 데 본원에 개시된 원리가 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시내용의 범위는 단지 2개의 상이한 에너지 도메인의 전송을 위해 설계된 재료로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.
에너지 결합 요소
도 26에 도시된 릴레이(1900)는 릴레이 재료(2603 및 2604)가 각각 대응하는 에너지 도메인 및 파장의 에너지원에 결합되는 경우에는 이중 에너지원이 되도록 구성될 수 있는 릴레이 결합 요소로 간주될 수 있다. 에너지 투영 시스템은, 도 23a에 도시된 릴레이(2300)뿐만 아니라 도 26에 도시된 릴레이와 같은 인터리브된 에너지 위치들로 구성된 릴레이를 활용하여 2개의 상이한 에너지원에서 에너지를 전송할 수 있고, 이 에너지를, 각 에너지 도메인 영역의 차원 및 두 가지 다른 유형의 릴레이 도메인 영역들의 배열체에 의해 안내되는 공간 해상도로, 단일 표면에 병합시킬 수 있다. 일 실시예에서, 둘 이상의 에너지 전파 경로가 인터리브될 수 있게 하는 에너지 결합 요소. 이의 예가 도 20에 도시되어 있다. 또한, 에너지 릴레이들은 양방향성이므로, 한 표면에서 나오는 두 가지 유형의 에너지를 흡수하거나, 또는 단일 표면에서 나오는 소스 에너지와 감지 에너지를 동시에 흡수할 수 있다.
도 19a는 제1 표면 및 2개의 짜여진 제2 표면들(1930)을 포함하는 에너지 릴레이 결합 요소(1900)를 예시하고 있는데, 제2 표면(1930)은 에너지 방출 장치(1910) 및 에너지 감지 장치(1920)를 모두 갖는다. 도 19a의 추가 실시예는 2개 이상의 제2 릴레이 표면(1930)의 서브 구조 직경 - 여기서 하나 이상의 제2 표면(1930) 각각에 대한 서브 구조 직경은 결정된 에너지 장치 및 에너지 주파수 도메인에 대한 파장과 실질적으로 유사함 - 을 포함하는 서브 구조 컴포넌트들 사이에서 상이한 공학 특성들을 나타내는, 2개 이상의 제2 릴레이 표면들(1930) 중 적어도 하나에 대해 2개 이상의 하위 구조 컴포넌트(1910, 1920)를 갖는 에너지 릴레이 구조(1900)를 포함한다.
도 19b는 도 19a의 또 다른 실시예를 예시하는 것으로, 이 실시예에서 에너지 릴레이 결합 요소(1901)는 하나 이상의 도파관 요소 표면(1930) 내에 하나 이상의 요소 유형(1910, 1920) 및 특성을 포함하고, 여기서 각 요소 유형(1910, 1920)은 상응하는 에너지 주파수 도메인 내에서 파장의 전파 경로(1950, 1960)를 변경하도록 설계된다. 일 실시예에서, 에너지 릴레이 결합 요소(1950)는 전자기 에너지 방출 장치(1910) 및 기계적 에너지 방출 장치(1920)를 포함할 수 있으며, 각각의 장치(1910, 1920)는 각각 전자기 에너지 릴레이 경로(1950) 및 기계적 에너지 릴레이 경로(1960)를 변경하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 임의의 제2 에너지 주파수 도메인의 파장은 제1 에너지 주파수 도메인에 의해 실질적으로 영향을 받지 않을 수 있다. 에너지 릴레이의 2개 이상의 제2 표면 상의 다수의 에너지 장치와 하나 이상의 도파관 요소 내의 하나 이상의 요소 유형의 조합은, 특정 응용에 요구되는 것과 실질적으로 독립되게 에너지 장치들, 에너지 릴레이들, 및 에너지 도파관들을 통해 하나 이상의 에너지 도메인을 실질적으로 전파하는 능력을 제공한다.
일 실시예에서, 에너지 릴레이 결합 요소(1901)는, 전술한 것과 유사하게 적층 형태로 조립되며 이와 동시에 통합된 심리스 에너지 표면(1930)에 결합된, 전자기 에너지 도파관(1970) 및 기계적 에너지 도파관(1980)을 추가로 포함한다. 작동 시, 에너지 릴레이 결합 요소(1901)는 모든 에너지가 동일한 위치(1990)에 대해 수렴될 수 있도록 에너지 경로를 전파할 수 있다.
일부 실시예에서, 이 도파관(1901)은 하나의 양방향 에너지 표면, 에너지를 전파하는 하나의 인터레이스형 세그먼트, 그리고 에너지 표면에서 에너지를 받는 제2 인터레이스형 세그먼트를 갖는 단일 릴레이 요소일 수 있다. 이러한 방식으로, 양방향 에너지 표면을 생성하기 위해 시스템에서의 모든 에너지 릴레이 모듈에 대해 반복될 수 있다.
심리스 에너지 지향 장치
도 58은 에너지 릴레이 요소 스택들이 8×4 어레이로 배치되어 각각의 테이퍼형 에너지 릴레이 요소 스택의 말단 표면의 최단 치수가 에너지 표면(5810)의 최장 치수에 평행한 단일의 심리스 에너지 지향 표면(5810)을 형성하는 에너지 지향 장치의 실시예(5800)의 사시도를 예시한다. 에너지는 에너지 릴레이 요소 스택들의 제1 요소에 각각 결합되거나 그렇지 않으면 부착된 32개의 개별 에너지원들(5850)로부터 유래한다.
일 실시예에서, 에너지 표면(5810)은 디스플레이 벽을 형성하도록 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 말단 에너지 릴레이 요소들의 임의의 2개의 인접한 제2 표면들의 에지들 사이의 이격 거리는, 단일의 심리스 디스플레이 표면의 높이 또는 단일의 심리스 디스플레이 표면의 폭 중의 더 작은 것보다 큰, 단일의 심리스 디스플레이 표면으로부터의 거리를 두고 20/100 시력보다 좋은 시력을 갖는 인간의 눈의 시력에 의해 정해지는 최소 인지 가능한 윤곽보다 작을 수 있다.
도 59는 실시예(59A00)의 다음의 도면들, 즉 정면도(5910), 평면도(5920), 측면도(5930), 및 확대 측면도(5940)를 포함한다.
도 60은 제1 방향과 제2 방향에 의해 한정된 횡 방향 배향을 따라 배치된 에너지 릴레이 요소 스택들(6030)로 구성된 반복 구조로 구성되고, 에너지파들을 복수의 에너지 유닛들(6050)로부터 에너지 릴레이 요소 스택들의 제2 표면에 의해 형성된 단일의 공통 심리스 에너지 표면(6080)으로 전파하는 데 사용되는, 에너지 지향 장치(1600)의 측면도(5940)의 확대도이다. 각각의 에너지 유닛(6050)은 구동 전자 장치를 수용하는 기계적 인클로저(enclosure)(6050)뿐만 아니라 에너지원(6010)으로 구성된다. 각각의 릴레이 스택은 일 측면 상의 에너지원(6010)에 직접 접합된 무배율 면판(6040)과, 다른 측면 상의 테이퍼형 에너지 릴레이로 구성되며, 여기서, 테이퍼는 심리스 에너지 표면(6080)으로 에너지를 전파하면서 면판으로부터의 에너지파를 공간적으로 확대시킨다. 일 실시예에서, 테이퍼형 에너지 릴레이의 배율은 2:1이다. 일 실시예에서, 테이퍼형 에너지 릴레이들(6020)은 공통 기부 구조체(6060)에 의해 제 위치에 유지되고, 이들 테이퍼들 각각은 면판(6040)에 접합되고 결국에는 에너지 유닛(6050)에 접합된다. 이웃하는 테이퍼들(6020)은 가능한 가장 최소 이음매 간극이 실현되도록 하기 위해 이음매(6070)에서 함께 접합 또는 융합된다. 전체 8×4 어레이에서의 모든 테이퍼형 에너지 릴레이들은 각각의 테이퍼형 에너지 릴레이에 대한 제2 표면이 평탄성을 보장하기 위해 어셈블리 도중에 연마되는 단일 연속 에너지 표면(6080)을 형성하도록 심리스 모자이크형으로 배치된다. 일 실시예에서, 표면(6010)은 10개 이내의 평탄성 파들로 연마된다. 면판(6085)은 표면(6080)의 치수들보다 약간 큰 치수를 가지며, 테이퍼형 에너지 표면(6080)의 시야를 연장시키기 위해 그 표면(6080)과 직접 접촉하게 배치된다. 면판의 제2 표면은 에너지 지향 장치(6000)에 대한 출력 에너지 표면(6010)을 형성한다.
도면 부호 6000인 이 실시예에서, 에너지는 각각의 에너지원(6010)으로부터 릴레이 스택(6030)을 통해, 그런 다음, 종 방향을 한정하는, 면판에 대해 실질적으로 수직으로 전파되며, 릴레이 스택들의 각각의 제1 및 제2 표면들은 제1 및 제2 방향들에 의해 한정되는 횡 배향을 대체로 따라서 연장되며, 여기서 종 방향 배향은 횡 방향 배향에 대해 실질적으로 수직이다. 일 실시예에서, 릴레이 요소들 면판(6040), 테이퍼(6020), 및 면판(6085) 중 적어도 하나를 통해 전파하는 에너지파들은 횡 방향 배향보다 종 방향 배향에서 더 높은 전송 효율을 가지며, 종 방향 배향에서의 최소 굴절률 변화와 결합된 횡 방향 배향에서의 무작위화된 굴절률의 변동성으로 인해 횡 방향 배향에서 편재화된다. 일부 실시예들에서, 릴레이 요소들 면판(6040), 테이퍼(6020), 및 면판(6085) 중 적어도 하나는 다중 코어 섬유로 구성될 수 있으며, 이 때 에너지파들은 종 방향 배향으로의 섬유들의 정렬에 의해 결정된 종 방향 배향으로 이동하는 각각의 릴레이 요소 내에서 전파된다.
일 실시예에서, 도면 부호 6040의 제1 표면을 통과하는 에너지파들은 제1 공간 해상도를 갖는 한편, 테이퍼형 에너지 릴레이(6020)의 제2 표면을 통과하고 그리고 면판을 통과하는 에너지파들은 제2 해상도를 가지며, 제2 해상도는 제1 해상도의 약 50% 이상이다. 다른 실시예에서, 에너지파들은 면판(6040)의 제1 표면에서 균일한 프로파일을 갖지만, 심리스 에너지 표면(6010)의 위치와 관계없이 그 심리스 에너지 표면(6010)에 대한 법선에 대해 +/- 10도의 열린 각도로 원뿔을 실질적으로 채우는 전방 방향으로의 에너지 밀도로 모든 방향으로 방사하는 심리스 에너지 표면들(6080 및 6010)을 통과할 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 지향 장치는 하나 이상의 에너지원들 및 하나 이상의 에너지 릴레이 요소 스택들을 포함한다.
일 실시예에서, 에너지 지향 장치의 각각의 에너지 릴레이 요소는, 다음 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
횡 방향 앤더슨 편재를 나타내는 하나 이상의 광학 요소들;
복수의 광섬유들;
느슨한 코히어런트 광섬유들;
이미지 결합기들;
하나 이상의 그래디언트 인덱스(gradient index) 광학 요소들;
하나 이상의 빔 스플리터들;
하나 이상의 프리즘들;
하나 이상의 편광된 광학 요소들;
기계적 오프셋을 위한 하나 이상의 다수의 크기 또는 길이의 광학 요소들;
하나 이상의 도파관들;
하나 이상의 회절, 굴절, 반사, 홀로그램, 리소그래피 또는 투과 요소들; 및
하나 이상의 역반사기(retroreflector)들.
일 실시예에서, 하나 이상의 에너지 릴레이 요소들의 양과 하나 이상의 에너지 위치들의 양은 에너지 지향 장치의 기계적 치수를 한정할 수 있다. 시스템에 통합되는 광학 릴레이 요소들의 양은 제한이 없고, 기계적 고려사항에 의해서만 제약되며, 결과적인 심리스 에너지 표면은, 디스플레이 장치 내에 포함되는 컴포넌트의 해상력 및 이미지 품질에 의해서만 제한되는 무한 해상도 에너지 표면을 생성하는 복수의 저해상도 에너지원들을 포함한다.
기계적 구조는 특정 공차 사양을 충족시키는 방식으로 다수의 릴레이 컴포넌트를 유지하는 데 바람직할 수 있다. 기계식으로, 심리스 에너지 표면을 형성하는 제2 표면을 포함하는 에너지 릴레이들은 함께 접합되거나 융합되기 전에 고도의 정확도로 절단 및 연마되어, 릴레이들이 정렬되도록 하며, 에너지 릴레이들 사이에 있을 수 있는 이음매 간극이 최소가 될 수 있도록 한다. 심리스 표면(6080)은 릴레이들(6020)이 함께 접합된 후에 광택 연마된다. 하나의 이러한 실시예에서, 테이퍼형 에너지 릴레이 재료에 열적으로 정합되는 에폭시를 사용하여, 최대 이음매 간극을 50㎛로 달성하는 것이 가능하다. 다른 실시예에서, 압축 및/또는 가열하에 테이퍼 어레이를 배치하는 제조 공정은 요소들을 함께 융합하는 능력을 제공한다. 다른 실시예에서, 플라스틱 테이퍼의 사용은 부가적인 접합없이 접합을 생성하기 위해보다 용이하게 화학적으로 융합되거나 열처리될 수 있다. 의심의 여지를 없애기 위해, 중력 및/또는 힘 이외의 접합을 명시적으로 포함하도록 어레이를 함께 접합시키기 위해 임의의 방법론이 사용될 수 있다.
에너지 표면은 개별적으로 그리고/또는 단일의 에너지 표면으로서 연마될 수 있고, 평면형, 구형, 원통형, 원뿔형, 각면형, 타일형, 규칙형, 불규칙형, 볼록형, 오목형, 경사형(slanted) 또는 지정된 애플리케이션을 위한 임의의 다른 기하학적 형상을 포함한다. 광학 요소들은 광축들이 평행하고 비평행 및/또는 특정 방식으로 배향된 에너지 표면 법선으로 배치되도록 기계적으로 장착될 수 있다.
능동 디스플레이 영역 외부에서 다양한 형상들을 생성하는 능력은, 클램핑 구조체들, 접합 공정들 또는 하나 이상의 릴레이 요소들을 제 위치에 유지하기 데 바람직한 임의의 다른 기계적 수단을 통해 동일한 기부 구조체에 다수의 광학 요소들을 직렬로 커플링하는 능력을 제공한다. 다양한 형상들은 광학 재료들로 형성되거나 부가적인 적절한 재료들로 접합될 수 있다. 결과적인 형상을 유지하기 위해 활용된 기계적 구조는 상기 구조의 상부에 끼워 맞추기 위해 동일한 형태로 될 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 릴레이는 에너지 릴레이의 전체 길이의 10%와 동일하지만, 에너지원의 능동 영역보다 폭 및 높이에 있어서 25% 큰 측면을 갖는 정사각형 형상으로 설계된다. 이 에너지 릴레이는 정합된 기계적 구조로 클램핑되며, 굴절률 정합 오일, 굴절률 매칭 에폭시 등을 활용할 수 있다. 전자기 에너지원들의 경우, 임의의 2개의 광학 요소들을 직렬로 배치하는 공정은 기계적 또는 능동적 정렬을 포함할 수 있으며, 여기서, 시각적 피드백이 제공되어 이미지 정렬의 적절한 공차가 수행되도록 보장한다. 통상적으로, 디스플레이는 정렬 전에 광학 요소의 배면에 장착되지만, 이것은 애플리케이션에 따라 바람직할 수도 있고, 또는 바람직하지 않을 수도 있다.
일 실시예에서, 각각의 에너지 릴레이 요소 스택의 말단 에너지 릴레이 요소들의 제2 측면들은 단일의 심리스 에너지 표면을 형성하도록 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 릴레이 요소 스택들의 모자이크에 의해 형성된 단일의 심리스 에너지 표면은, 표면과 직접 접촉하여 면판 층을 배치함으로써 연장되되, 그것을 에너지 표면에 접착하기 위해 접합제, 굴절률 매칭 오일, 압력 또는 중력을 사용한다. 일 실시예에서, 면판 층은 단일 피스의 에너지 릴레이 재료로 구성되지만, 다른 한편으로, 그것은 함께 결합되거나 융합되는 2개 이상의 피스의 에너지 릴레이 재료로 구성된다. 일 실시예에서, 면판의 연장은 심리스 에너지 표면에 대한 법선에 비해 에너지파들의 방출의 각도를 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 하나 이상의 에너지 릴레이 요소 스택들은 하나 이상의 에너지 위치들과 단일의 심리스 에너지 표면들 사이에서 연장되는 전파 경로들을 따라 에너지를 지향시키도록 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 말단 에너지 릴레이 요소들의 임의의 2개의 인접한 제2 표면들의 가장자리들 사이의 이격 거리는, 단일의 심리스 에너지 표면의 높이 또는 단일의 심리스 에너지 표면의 폭 중의 더 작은 것의 거리에서 20/40 시력을 갖는 인간의 눈의 시력에 의해 정해지는 최소 인지 가능 윤곽보다 작을 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 에너지 릴레이 요소 스택의 에너지 릴레이 요소들은 단부에서 단부까지의 형태(end-to-end configuration)로 배치된다. 일 실시예에서, 에너지는 하나 이상의 에너지 릴레이 요소 스택들을 통해서 영인 확대, 영이 아닌 확대, 또는 영이 아닌 축소로 지향될 수 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 에너지 릴레이 요소 스택들의 에너지 릴레이 요소들 중 임의의 것은 횡 방향 앤더슨 편재를 나타내는 요소, 광섬유, 빔 스플리터, 이미지 결합기, 통과하는 에너지의 각도 방향을 변경하도록 구성되는 요소 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 전파 경로들을 따라 지향되는 에너지는 가시광선, 자외선, 적외선, x-선 등과 같은 전자기 스펙트럼 체제에 속하는 파장으로 정의된 전자기 에너지일 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 전파 경로들을 따라 지향되는 에너지는, 음향 사운드, 촉각 압력 등과 같은 기계적 에너지일 수 있다. 체적 음향 환경은 홀로그램 사운드 또는 유사 기술을 달성하기 위해 사실상 열망하고 있는 기술이다. 차원 촉각 장치는 트랜스듀서, 에어 이미터(air emitter) 등의 어레이를 생성하여 광 필드 디스플레이에 디스플레이된 시각 자료(visual)에 직접적으로 연결될 수 있는 부동(floating) 객체들의 터치감을 생성한다. 상호작용식 또는 몰입식 매체를 지원하는 다른 모든 기술들이 홀로그램 디스플레이와 함께 부가적으로 탐구될 수 있다. 에너지 지향 장치를 디스플레이 표면으로서 사용하는 것에 대해서는, 전자 장치는 개별 디스플레이들의 핀(pin)들에 직접 장착되거나, 무삽입력(ZIF: zero-insertion force) 커넥터와 같은 소켓으로, 또는 인터포저(interposer) 및/또는 이와 유사한 것을 사용함으로써 전자 장치에 부착되어, 시스템의 단순화된 설치 및 유지를 제공한다. 일 실시예에서, 상기 디스플레이의 사용을 위해 바람직한 디스플레이 보드, FPGA, ASIC, IO 소자 또는 유사하게 바람직한 컴포넌트를 포함하는 디스플레이 전자 컴포넌트는, 플렉스 또는 플랙시-리지드(flexi-rigid) 케이블들 상에 장착되거나 연결되어, 디스플레이 장착 평면과 물리적 전자 패키지의 위치 사이에 오프셋을 생성할 수 있다. 장치에 대해 원하는 대로 전자 장치를 장착하기 위해 부가적인 기계적 구조체들이 제공된다. 이것은 광학 요소들의 밀도를 증가시키는 능력을 제공하고, 이에 의해, 임의의 테이퍼형 광학 릴레이들에 대한 광학 배율을 감소시키고 전반적인 디스플레이 크기 및/또는 중량을 감소시킨다.
냉각 구조체들은 특정 온도 범위 내에서 시스템 성능을 유지하도록 설계될 수 있으며, 여기서, 모든 기계적 구조체들은 서모스탯 조절기(thermostat regulator)에 충분한 압력을 제공하는 고체 상태의 액체 냉각 시스템을 액체 냉각 시스템에 제공하기 위해 부가적인 구리 또는 기타 유사한 재료 튜빙(tubing)을 포함할 수 있다. 추가적인 실시예들은 전자 장치, 디스플레이 및/또는 동작 도중에 온도 변화에 민감하거나 초과 열을 생성할 수 있는 임의의 다른 컴포넌트에 대해 일정한 시스템 성능을 유지하기 위해 펠티에(Peltier) 유닛들 또는 열 싱크(heat syncs) 및/또는 이와 유사한 것을 포함할 수 있다.
에너지 지향 시스템 및 다중 에너지 도메인
에너지-투영 시스템은, 하나 초과한 유형의 에너지를 동시에 투영할 수 있게 하거나, 또는 한 유형의 에너지를 투영하고 이와 동시에 동일 또는 상이한 유형의 에너지를 감지할 수 있게 하는, 에너지 릴레이 결합 요소(1901)를 사용하여, 형성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 에너지 지향 모듈(1901)은, 에너지 릴레이 결합 요소를 사용하여, 광 필드를 디스플레이 표면의 전방에 투영하고 이와 동시에 디스플레이 표면의 전방으로부터 광 필드를 캡처하도록 구성될 수 있다. 이 실시예에서, 에너지 릴레이 장치(1950)는 도파관 요소(1970, 1980) 아래에 위치된 심리스 에너지 표면(1930)에 있는 제1 세트의 위치들을 에너지 장치(1910)에 연결한다. 한 예에서, 에너지 장치(1910)는 소스 픽셀들의 어레이를 갖는 발광 디스플레이이다. 에너지 릴레이 장치(1960)는 도파관 요소(1970, 1980) 아래에 위치된 심리스 에너지 표면(1930)에 있는 제2 세트의 위치들을 에너지 장치(1920)에 연결한다. 한 예에서, 에너지 장치(1920)는 센서 픽셀들의 어레이를 갖는 이미징 센서이다. 에너지 지향 모듈(1901)은 심리스 에너지 표면(1930)에서의 위치들이 도 26에 도시된 바와 같이 긴밀하게 인터리브되도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 특정 도파관 요소(1970 또는 1980) 아래에 있는 모든 센서 픽셀(1920)은 모두 발광 디스플레이 위치들, 모든 이미징 센서 위치들, 또는 이 위치들의 일부 조합이다. 다른 실시예에서, 심리스 에너지 표면은 도파관 아래의 소스 위치들 및 도파관들 사이의 감지 위치들을 포함하되, 소스 위치들이 광 필드를 투영하도록 하며, 광을 이미징 센서로 전달하는 위치들이 2D 광 필드를 캡처하도록 하는 방식으로, 포함한다. 다른 실시예들에서, 양방향 에너지 표면은 다양한 다른 형태의 에너지를 투영시키고 받을 수 있다.
일 실시예에서, 유사한 에너지 도메인의 에너지를 지향시키도록 구성된 도파관들이 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 다중 에너지 도메인 중 하나의 에너지를 지향시키도록 구성된 도파관들이 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 단일 도파관이 하나 초과의 에너지 도메인의 에너지를 지향시키도록 구성될 수 있다.
도 20은 도 19a의 에너지 릴레이 결합 요소를 이용하는 에너지 지향 시스템(2000)으로서, 이미지 센서뿐만 아니라 광 필드 투영 시스템의 두 역할을 하는 양방향 에너지 릴레이를 포함하는, 에너지 지향 시스템의 직교도를 예시한다. 도 20은 본 개시내용의 일 실시예에 따른 것으로서, 광선이 도파관을 관통하여 소정 경로를 따라 에너지 좌표 P1로 수렴하고 있을 때에 위치 L1 및 시점 T1에 있는 관찰자를 예시하고 있으며, 이 경우에서 관찰자는 시점 T2에서 위치 L2로 이동하고 이 때 광선은 도파관을 관통하여 소정 경로를 따라 에너지 좌표 P2로 수렴하고, 복수의 에너지 좌표 P1 및 P2 각각은 에너지 릴레이 표면의 제1 측면 상에 형성되고, 2개의 직조된 제2 릴레이 표면을 포함하며, 동일한 에너지 릴레이 및 에너지 도파관을 통해 에너지를 방출할 뿐만 아니라 에너지 도파관을 통해 관측 볼륨 내에서의 움직임 및 상호 작용을 감지하여 결과적으로 시점 및 위치(T1, L1)로부터 시점 및 위치(T2, L2)로 방출되는 에너지의 가시적인 변화를 일으키기 위한, 제1 에너지 감지 장치 및 제2 에너지 방출 장치를 제공한다. 복수의 에너지 좌표(P1, P2)는 동일 평면에 있을 수 있거나, 또는 3차원 공간에서 다수의 평면 또는 위치에 분포될 수 있다.
일 실시예에서, 시스템(2000)은, 한 세트의 에너지 장치가 에너지 방출(2010)을 위해 구성되고 다른 세트의 에너지 장치가 에너지 감지(2030)를 위해 구성되는 에너지 장치들(2020)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 장치들(2020)은 시스템(2000)의 각각의 제2 및 제3 표면에 배치될 수 있는 반면, 에너지 표면(2050)은 시스템(2000)의 제1 표면에 배치될 수 있다. 이 실시예는 단일의 심리스 에너지 표면(2050)을 제공하도록 구성된 복수의 릴레이 결합 요소(2040)를 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 복수의 도파관(2060)이 에너지 표면(2050) 앞에 배치될 수 있다. 작동 시, 전술한 바와 같이, 시스템(2000)은 T1에서의 전파된 에너지(2070) 및 T2에서의 변경된 전파된 에너지(2080)와의 상호작용식 제어를 사용하여 T1, L1과 T2, L2 사이의 감지된 이동에 응답하여 동시적 양방향 에너지 감지 또는 방출을 제공할 수 있다.
도 19b의 에너지 디스플레이 시스템(1901)의 다른 실시예에서, 이 시스템(1901)은 2개의 상이한 유형의 에너지를 투영시키도록 구성된다. 도 19b의 실시예에서, 에너지 장치(1910)는 전자기 에너지를 방출하도록 구성된 발광 디스플레이이고, 에너지 장치(1920)는 기계적 에너지를 방출하도록 구성된 초음파 변환기이다. 이렇기 때문에, 빛과 소리 모두가 심리스 에너지 표면(1930)의 다양한 위치에서 투사될 수 있다. 이 구성에서, 에너지 릴레이 장치(1950)는 에너지 장치(1910)를 심리스 에너지 표면(1930)에 연결하고, 전자기 에너지를 중계한다. 에너지 릴레이 장치는 전자기 에너지를 효율적으로 전송하는 특성(예를 들어, 다양한 굴절률)을 갖도록 구성된다. 일 실시예에서, 에너지 릴레이 장치는 횡 방향 에너지 전파의 앤더슨 편재를 유도하도록 구성된 무작위 패턴의 에너지 릴레이 재료들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 릴레이 장치는 횡 방향 에너지 전파의 정렬된 에너지 편재를 유도하도록 구성된 비무작위 패턴의 에너지 릴레이 재료들을 포함할 수 있다. 에너지 릴레이 장치(1960)는 에너지 장치(1920)를 심리스 에너지 표면(1930)에 연결하고, 기계적 에너지를 중계한다. 에너지 릴레이 장치(1960)는 초음파 에너지의 효율적인 전송을 위한 특성(예를 들어, 음향 임피던스가 다른 재료들의 분포)을 갖도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 기계적 에너지는 에너지 도파관 층 상의 전자기 도파관 요소들(1970) 사이의 위치들로부터 투사될 수 있다. 기계적 에너지를 투사하는 위치들은 빛이 한 전자기 도파관 요소로부터 다른 전자기 도파관 요소로 전송되는 것을 억제하는 역할을 하는 구조를 형성할 수 있다. 한 예에서, 초음파 기계적 에너지를 투사하는, 공간적으로 분리된 어레이의 위치들은 공중에 3차원 햅틱 형상들 및 표면들을 생성하도록 구성될 수 있다. 표면들은 투영된 홀로그램 물체(예를 들어, 홀로그램 물체(1990))와 일치할 수 있다. 일부 예에서, 어레이 전역에 걸친 위상 지연 및 진폭 변동은 햅틱 형상들을 생성하는 데 도움이 될 수 있다.
도 20의 또 다른 실시예들은, 에너지 릴레이 시스템이 2개 초과의 제2 표면을 가지며, 에너지 장치들 모두가 상이한 에너지 도메인일 수 있고, 각각의 에너지 장치가 에너지 릴레이 시스템의 제1 표면을 통해 에너지를 받거나 방출할 수 있는, 복합 시스템을 포함한다.
도 21은 도 19a의 추가 복합 시스템(2100)을 일 실시예의 직교도와 함께 예시하는 것으로, 이 실시예에 있어서는, 관찰자가 시점 T1에서 위치 L1에 있고 이 때 광선은 도파관을 관통하여 소정 경로를 따라 에너지 좌표 P1로 수렴하고, 또한 관찰자가 시점 T2에서 위치 L2로 이동하고 이 때 광선은 도파관을 관통하여 소정 경로를 따라 에너지 좌표 P2로 수렴하고, 복수의 에너지 좌표 P1 및 P2 각각은 에너지 릴레이 표면의 제1 측면 상에 형성되고, 제1 기계적 에너지 방출 장치, 제2 에너지 방출 장치, 및 제3 에너지 감지 장치를 갖는 3개의 제2 릴레이 표면을 포함하고, 여기서, 에너지 도파관은 에너지 릴레이의 제1 표면을 통해 기계적 및 에너지 둘 다를 방출하여 제3 에너지 감지 장치가 기지의 방출된 에너지로부터의 감지된 수신된 데이터로의 간섭을 검출할 수 있게 하고, 기계적 에너지 방출은, 방출된 에너지와, 촉각 감각을 생성하도록 수렴하는 기계적 에너지와, 가시 조명을 생성하도록 수렴하는 에너지와, 그리고 관찰자와 및 방출된 에너지 사이의 촉각 상호 작용에 응답하도록 본 개시내용의 일 실시예에 따라 수정되는 T1, L1에서부터 T2, L2까지 방출된 에너지와 직접 상호 작용하는 능력이 발휘되는 결과를 가져온다.
일 실시예에서, 시스템(2100)은 초음파 에너지 방출 장치(2110), 전자기 에너지 방출 장치(2120), 및 전자기 감지 장치(2130)를 포함할 수 있다. 이 실시예는 단일의 심리스 에너지 표면(2150)을 제공하도록 구성된 복수의 릴레이 결합 요소(2140)를 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 복수의 도파관(2170)이 에너지 표면(2150) 앞에 배치될 수 있다.
하나 이상의 에너지 장치는 둘 이상의 경로 릴레이 결합기, 빔 스플리터, 프리즘, 편광기 또는 다른 에너지 결합 방법론과 독립적으로 짝을 이루어서, 적어도 두 개의 에너지 디바이스를 에너지 표면의 동일한 부분에 페어링 할 수 있다. 하나 이상의 에너지 장치는, 축외 직접 또는 반사 투영 또는 감지를 위해 도파관의 FOV의 전방 외측의 위치에 근접하거나 또는 기부 구조에 고정된 추가 구성 요소에 근접한 에너지 표면 후방에 고정될 수 있다. 결과적인 에너지 표면은 에너지 장치에 양방향 에너지 전송 및 도파관 수렴 에너지 파를 제공하여 상대 깊이, 근접도, 이미지, 색상, 소리, 및 기타 에너지가 감지되도록 하고, 감지된 에너지는 도파관 어레이, 에너지 표면, 그리고 에너지 감지 장치를 통한 4D 눈 및 망막 추적을 포함하지만 이에 제한되지 않는 머신 비전 관련 작업을 수행하도록 처리된다.
작동 시, 전술한 바와 같이, 시스템(1900)은 T1에서의 전파된 에너지(2180), T1에서의 전파된 햅틱(2160), 및 T2에서의 변형된 전파된 에너지(2190)와의 상호작용식 제어를 사용하여 T1, L1과 T2, L2 사이의 감지된 이동과 초음파 햅틱으로부터의 전파된 에너지 방출의 감지된 간섭에 응답하여 동시적 양방향 에너지 감지 또는 방출을 제공할 수 있다.
도 22은 하나 이상의 에너지 장치들(2210)을 추가 컴포넌트들(예를 들어, 단일 심리스 에너지 표면(2220)을 형성하도록 구성된 릴레이 요소들(2200))과 페어링하는 실시예를 예시하는 것으로, 여기서 관찰자는 위치 L1에 있고 이 때 광선은 도파관(2230)을 통해 소정의 경로를 따라 에너지 좌표 P1로 수렴하고, 복수의 에너지 좌표들 P1 각각은 하나 이상의 장치들에 대응하는 에너지 릴레이 표면(2220)의 제1 측면 상에 형성되고, 도파관 또는 릴레이 표면이 추가적인 반사 또는 회절 특성 및 전파된 햅틱(2260)을 제공하고, 상기 반사 또는 회절 특성은 좌표 P1에서의 광선의 전파에 실질적으로 영향을 미치지 않는다.
일 실시예에서, 상기 반사 또는 회절 특성은 추가적인 축외 에너지 장치(2235A, 2235B)의 에너지에 상응하고, 각 장치(2235A, 2235B)는 추가 도파관 및 에너지 릴레이를 포함하고, 각각의 추가 에너지 릴레이는 2개 이상의 제2 표면을 포함하고, 그 각각은 P1과 유사한 볼륨(2250)을 통해 전파되는 대응하는 에너지 좌표 P2를 각각 갖는 감지 또는 방출 장치를 갖는다. 일 실시예에서, 반사 또는 회절 에너지는 장치들을 통해 전파될 수 있다.
다른 실시예에서, 제1 및 제2 도파관 요소와 관련하여 시야 밖 추가 시스템은 추가 도파관 및 릴레이 요소들을 갖는 추가 시스템(2240A, 2240B)를 포함하고, 상기 릴레이 요소는 2개의 제2 표면 및 1개의 제1 표면을 가지며, 상기 제2 표면은 집속 방출 장치 및 감지 에너지 장치 둘 다로부터 에너지를 받는다.
일 실시예에서, 도파관 요소(2240A, 2240B)는 원하는 볼륨을 통해 에너지(2270)를 직접 전파하도록 구성되고, 상기 원하는 볼륨은 에너지 좌표 P1 및 P2의 경로에 해당하며, 시스템(2240A, 2240B)을 통과하는 추가 에너지 좌표 P3를 형성하고, 감지 및 방출 장치들 각각은 기지의 방출 에너지로부터의 감지된 수신 데이터로의 간섭을 검출하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 기계적 에너지 방출은, 방출된 에너지와, 촉각 감각을 생성하도록 수렴하는 기계적 에너지와, 가시 조명을 생성하도록 수렴하는 에너지와, 그리고 관찰자와 및 방출된 에너지 사이의 촉각 상호 작용에 응답하도록 본 개시내용의 일 실시예에 따라 수정되는 방출된 에너지와 직접 상호 작용하는 능력이 발휘되는 결과를 가져온다.
아키텍처 내의 다양한 컴포넌트는 벽 장착, 테이블 장착, 헤드 장착, 만곡형 표면, 비평면 표면, 또는 다른 적절한 기술의 구현을 이에 한정되지 않고 포함하는 다수의 구성들로 장착될 수 있다.
도 20, 도 21, 및 도 22는 에너지 표면 및 도파관이 촉각 감각 또는 체적 햅틱 피드백을 유도하기 위해 주파수를 방출, 반사, 회절, 또는 수렴하도록 동작할 수 있는 실시예를 예시한다.
도 20, 도 21, 및 도 22는 (a) 기부 구조; (b) 에너지 표면을 집합적으로 형성하는 하나 이상의 컴포넌트; (c) 하나 이상의 에너지 장치; 및 (d) 하나 이상의 에너지 도파관을 포함하는 양방향 표면을 예시한다. 에너지 표면, 장치, 및 도파관은 기부 구조에 장착될 수 있고, 에너지 표면을 통한 에너지의 양방향 방출 및 감지가 가능한 에너지 도파관 시스템을 규정할 수 있다.
일 실시예에서, 결과적인 에너지 디스플레이 시스템은 광 필드 데이터가 추가적인 외부 장치 없이도 도파관을 통해 조명원에 의해 투영되고 동시에 동일한 에너지 장치 표면을 통해 수신될 수 있도록 설계된 도파관들을 갖는 동일한 방출 표면으로부터 동시에 디스플레이 및 캡처하는 능력을 제공한다.
또한, 추적된 위치들은 양방향 표면 이미지와 투영 정보 사이의 직접 채색으로부터 가변 이미지 및 다른 투영 주파수가 규정된 적용 요건으로 안내될 수 있도록 특정 좌표로 광을 능동적으로 계산하고 조향할 수 있다.
도 20, 도 21, 및 도 22는 실시예에서, 하나 이상의 컴포넌트는 평면형, 구형, 원통형, 원뿔형, 각면형, 타일형, 규칙형, 불규칙형, 또는 특정된 적용을 위한 임의의 다른 기하학적 형상을 포함하는 임의의 표면 형상을 수용하도록 형성된다.
도 20, 도 21, 및 도 22의 실시예에서, 하나 이상의 컴포넌트는 횡 방향 앤더슨 편재를 유도하는 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 4차원(4D) 플렌옵틱 함수에 따라 에너지를 지향시키도록 구성된 에너지 시스템은, 복수의 에너지 장치; 및 하나 이상의 에너지 릴레이 요소를 갖는 에너지 릴레이 시스템을 포함하고, 상기 하나 이상의 에너지 릴레이 요소 각각은 제1 표면 및 제2 표면을 포함하고, 상기 하나 이상의 에너지 릴레이 요소의 제2 표면은 상기 에너지 릴레이 시스템의 단일 심리스 에너지 표면을 형성하도록 배열되고, 제1 복수의 에너지 전파 경로가 상기 복수의 에너지 장치의 에너지 위치들로부터 상기 에너지 릴레이 시스템의 단일 심리스 에너지 표면을 통해 연장된다. 에너지 시스템은 에너지 도파관들의 어레이를 갖는 에너지 도파관 시스템을 추가로 포함하며, 여기서, 제2 복수의 에너지 전파 경로는 4D 플렌옵틱 함수에 의해 결정되는 방향들에서 에너지 도파관들의 어레이를 통해 단일 심리스 에너지 표면으로부터 연장된다. 일 실시예에서, 단일 심리스 에너지 표면은 이를 통해 에너지를 제공 및 수신하도록 동작 가능하다.
일 실시예에서, 에너지 시스템은 에너지 도파관 시스템을 통해 제2 복수의 에너지 전파 경로들을 따라 에너지를 단일의 심리스 에너지 표면으로 지향시키고, 에너지 릴레이 시스템을 통해 단일의 심리스 에너지 표면으로부터 제1 복수의 에너지 전파 경로들을 따라 복수의 에너지 장치들로 에너지를 지향시키도록 구성된다.
다른 실시예에서, 에너지 시스템은 에너지 릴레이 시스템을 통해 복수의 에너지 장치들로부터 복수의 에너지 전파 경로들을 따라 단일의 심리스 에너지 표면으로 에너지를 지향시키고, 에너지 도파관 시스템을 통해 단일의 심리스 에너지 표면으로부터 제2 복수의 에너지 전파 경로들을 따라 에너지를 지향시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 에너지 시스템은 상대 깊이, 근접도, 이미지, 색상, 소리, 및 기타 전자기 주파수를 감지하도록 구성되고, 감지된 에너지는 4D 눈 및 망막 추적과 관련된 머신 비전을 수행하도록 처리된다. 다른 실시예들에서, 단일 심리스 에너지 표면은, 추가로, 광 필드 데이터가 에너지 도파관 시스템을 통해 복수의 에너지 장치에 의해 투영되고 이와 동시에 동일한 단일 심리스 에너지 표면을 통해 수신할 수 있도록 에너지 도파관 시스템이 설계된 상태에서, 디스플레이와 단일 심리스 에너지 표면으로부터의 캡처를 동시에 하도록 동작 가능하다.
정전기 스피커
이중 에너지 표면을 생성하기 위해, 제1 에너지 외에도 제2 에너지의 투영을 허용하는 제2 에너지원의 변환기가 제1 에너지 표면에 구성될 수 있다. 정전기 스피커는 에너지 투영 표면과 통합될 수 있는 기술의 한 예이고, 소리를 생성하는 데 사용될 수 있으며, 특정 구성에서는 음장 및 체적 햅틱 표면을 생성하는 데 사용될 수 있다.
대형 디스플레이 기술이 직면한 과제들 중 하나는 소리와 같은 별도의 시각적 자극을 설득력 있고 방해되지 않는 방식으로 효과적으로 통합시킬 방법이다. 일반적으로, 청각 신호는 시각 신호가 생성되는 원격 위치에서 생성된다. 예를 들어, 영화관 관객석의 스피커들은 디스플레이 화면의 측면, 주변, 및 건너편에 배치되었었다. 더 최근에는, 천공 투영 화면으로 발전되었고, 이는 청각 신호가 화면 뒤에서 생성되어 천공을 관통하여 전송될 수 있게 한다. 그러나 이러한 접근법은, 일반적으로, 화면을 관통하여 전파되는 신호의 오디오 품질을 희생시키거나, 또는 일부 시각적 신호가 화면 천공들로 인해 손상되기 때문에 투영 화면의 시각적 품질을 희생시킨다.
본 개시내용은 논의된 종래의 방법을 개선하는 대안적인 음향 에너지 생성 솔루션으로서 정전기 스피커를 제안한다. 정전기 스피커는 정전기 장 중에 떠 있는 얇은 멤브레인을 진동시킴으로써 작동하여 진동 음파를 생성하는 소리 발생 장치이다. 일반적으로, 멤브레인은 제2 전도성 재료로 덮이거나 인터레이스되는, 플라스틱과 같은, 얇은 가요성 재료로 구성된다. 그 다음, 복합 멤브레인이 이 멤브레인의 양쪽에 작은 간격을 둔 채로 전기 전도성 그리드 사이에 배치된다. 그 다음, 원하는 오디오 데이터에 대응하는 전기 신호가 전류를 전기 그리드의 대응하는 부분들을 따라 구동시키는 데 사용되며, 이는 결국에는 멤브레인을 생성된 전기장 아래에서 진동하게 하여, 청각 신호를 형성하는 공기 진동을 생성한다.
도 44는 정전식 스피커(4400)의 필수 컴포넌트들의 도면을 예시한다. 다이어프램(4401)은 전기 전도성이고, 하나 이상의 전극 와이어들(4403)의 쌍에 의해 제공되는 전기장을 제공하는 전극들(4402)로 구성된 2개의 전도성 그리드들 사이에 매달려 있다. 다이어프램은 와이어(4404)에 의해 공급되는 전위 전압에서 유지되고, 전압이 전극에 인가될 때 변형되어, 진동 음파를 생성한다. 전도성 그리드는 단일의 전도성 평면에 있는 한 세트의 개구들일 수 있다. 도 53은 전도성 다이어프램(5301)을 둘러싸는 한 쌍의 연속하는 전도성 평면(5302)에 있는 한 세트의 선명한 개구들(5305)로 구성된, 정전기 스피커 시스템에 사용되는 단일 전극의 일 실시예를 예시한다. 각 전극 쌍과 다이어프램은 또한 한 쌍의 전도성 평면을 함께 형성하는 개별적으로 제어되는 복수의 그리드 쌍의 형태를 취할 수 있다. 도 54는 모두 개별적으로 구동될 수 있는 도 53의 4개의 동일한 모듈(5300)을 포함하는 정전기 스피커의 투시도를 예시한다.
앞에서 논의된 바와 같이, 모든 디스플레이, 홀로그램, 또는 기타의 경우, 가시적 스피커를 도입하지 않고 소리를 통합시킬 방법에 도전 과제가 종종 있다. 화면 뒤에 스피커를 숨기는 그 밖의 다른 방법에는 천공된 화면이 포함될 뿐만 아니라, 보이지 않는 위치들에 음향 장치들을 배치하는 능력과 음질 및 이미지 밝기를 통상적으로 절충하게 되는 그 밖의 다른 여러 기술이 포함된다. 이는 직접 방출형 디스플레이를 포함하는 대형 시스템이 종종 크고 두껍고 전자 장치들로 채워져 있는 비디오 월 응용 장치에서 특히 문제가 되는데, 이는 화면 뒤에 음향 장치를 배치하는 능력을 불가능하게 하지는 않는다 하더라도 아주 난관에 부딪치게 한다. 본 발명자들은 대형 전시장의 음향 문제를 해결하기 위한 차별화된 접근법을 제안하는 바, 이 접근법에서는, 정전기 다이어프램의 변형이 디스플레이 표면의 상부에 활용되고, 정전기 재료의 부품들이, 디스플레이 표면을 통과하게 제공되거나 인접한 타일들 사이에 데이지 체인 방식으로 연결되어 제공되는 전기 배선으로, 심리스 타일링 기능을 제공한다. 정전기 요소들은 얇은 천공된 전도성 재료들 사이에 개재된 다이어프램(2 내지 20 um)용으로 극박 중합체를 활용한다. 제안된 설계에서, 천공들은 픽셀 레이아웃, 4D 광학 레이아웃, 또는 LED 다이오드 레이아웃, 또는 원하는 패턴을 따르는 임의의 기타 형태 중 임의의 것의 패턴을 따른다. 이 접근법에 의하면, 전도성 재료 내의 천공들 각각에 대해 충분한 밀도와 간격이 제공된 광학적으로 투명한 요소를 구성하여 밑에 있는 디스플레이 표면으로부터의 상응한 패턴과 일치시키는 것이 이제는 가능하다. 또한, 정전기 시스템의 방향성 품질로 인해, 타일링된 요소들 각각에 대한 변조/입력 신호를 변경함으로써 음장을 생성하거나 또는 영역별로 음장을 생성하는 것이 추가로 가능하다. 이는 제안된 시스템의 방향 제어 수준과 투명한 특성을 고려할 때 기존 음향 장치를 획기적으로 뛰어넘는 기능을 더욱 증대시킨다. 추가 실시예에서, 홀로그램 디스플레이 시스템을 위한 도파관 어레이 내에 정전기 요소를 직접 조립하고 동시에 제조하는 것이 가능하다.
도 45는 통합된 정전기 스피커 요소들을 갖는 에너지 투영 시스템(4500)의 측면도를 예시한다. 도 45에서, 에너지원 시스템(4510)은 에너지를 에너지 위치들(4511)로부터 도파관들(4515)의 어레이를 포함하는 에너지 투영 시스템(4514)을 통해 지향시키도록 구성된다. 각 도파관은 도파관들(4515) 중 하나에 대해 도면 부호 4521로 나타낸 한 세트의 투영 경로들을 투영하며, 여기서 각각의 투영 경로는, 적어도, 그의 대응하는 에너지원 위치(4511)의 위치에 의해 결정된다. 다이어프램(4501)의 위치를 제어하는 전도성 그리드(4502)는 와이어(4503)에 인가된 전압으로 구동된다. 전도성 그리드는 그리드의 개구들이 도파관들(4515)과 일치하도록 배열된다. 전도성 그리드에 대한 가능한 기하학적 형태는 도 53에 도면 부호 5302로 나타낸다. 도파관들(4515)에 의해 투영된 에너지는 그리드의 개구들과 다이어프램(4501)을 상당한 손실 없이 통과한다. 예를 들어, 투영된 가시 전자기 에너지(4521)의 경우, 다이어프램은 상대적으로 투명한 ITO 코팅 PET 재료일 수 있다. 전압 와이어는 투영 시스템에 드릴링되거나, 융합되거나, 또는 기타 방법으로 제공된 적절한 위치들을 관통하여 제공될 수 있다.
도 46은 에너지(4621)를 투영하는 에너지원(4632)을 포함하는 에너지원 시스템(4631)으로 단순히 구성된 에너지 디스플레이 장치(4600)를 예시한다. 각각의 에너지원은 에너지원 위치들(4632)에 정렬된 개구들을 갖는 전극들(4602)에 의해 개재된 투명 정전기 다이어프램(4601)으로 덮여 있다. 일 실시예에서, 디스플레이 장치(4600)는 전자기 에너지 외에도 소리의 기계적 에너지를 투사하는 정전기 스피커에 의해 증강된 각 에너지원 위치(4632)에 다이오드들이 있는 전통적인 LED 비디오 벽일 수 있다. 일 실시예에서, 정전기 스피커는 도 54에 예시된 바와 같이 독립적으로 구동될 수 있는 많은 개별 영역들로 만들어질 수 있다. 이러한 모듈들의 어레이는 지향성 소리를 생성하도록 구성될 수 있는 초음파 지향 표면들의 어레이를 생성하는 데 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 어레이 전역에 걸친 위상 지연 및 진폭 변동은 디스플레이의 전방에 햅틱 형상들을 생성하는 데 도움이 될 수 있다.
도 47은 인접한 도파관들 사이의 에너지 억제 요소로서의 정전기 스피커의 천공된 전도성 요소들을 통합시킨 4D 에너지 투영 시스템(4700)의 부분을 예시한다. 에너지 투영 시스템(4700)은 다수의 에너지원 위치들로 구성된 에너지원 시스템(4710)과, 에너지 투영 도파관들(4721 및 4722)을 포함한다. 도파관들과 에너지원 시스템 사이에는, 도파관들과 일치하게 배열된 전도성 평면에 개구들이 있고 도파관들 사이에 전도성 요소들(4702)가 배치된 정전기 스피커와, 도파관들로부터 투영된 에너지를 전송하는 다이어프램(4701)이 개재되어 있다. 일 실시예에서, 전도성 평면들의 개구들은 도파관들의 개구들과 일치하게 배열된다. 에너지원 시스템(4710)은 도파관(4715)의 제1 측면 상의 에너지원 위치(4711)와, 이 에너지원 위치에 대응하는, 도파관(4715)의 제2 측면 상의 전파 경로(4721)를 포함한다. 에너지원 시스템(4710)은 도파관(4716)의 제1 측면 상의 에너지원 위치(4712)와, 이 에너지원 위치에 대응하는, 도파관(4716)의 제2 측면 상의 전파 경로(4722)를 포함한다. 도파관(4715)의 개구를 통과하지 않는 위치(4711)로부터의 에너지 부분(4726)은 정전기 스피커의 전도성 층(4702A 및 4702B)의 가장 가까운 부분들 중 적어도 하나에 의해 차단된다. 이 전도성 구조는 또한 부분적으로는, 각각의 도파관(4716)의 개구를 통과하지 않는 에너지 위치(4712)로부터의 이웃 에너지(4727)의 부분들이다. 이러한 방식으로, 정전기 스피커의 전도체는 일부 실시예에서는 앞에서 논의된 배플 구조를 대신하여 그 기능을 할 수 있는 에너지 억제 요소로서 작용한다.
도 48은 도파관 요소들의 다중 층들 사이에서 도파관 배열 구조체 내에 에너지 억제 요소로서의 정전기 스피커의 천공된 전도성 요소를 통합시킨 4D 에너지 투영 시스템(4800)의 부분을 예시한다. 에너지 투영 시스템(4800)은 다수의 에너지원 위치들로 구성된 에너지원 시스템(4810)과, 2개의 도파관 기판(4818, 4819) 상에 장착된 2-요소 도파관들(4815)을 포함한다. 도파관 기판들 사이에는, 정전기 스피커의 한 쌍의 전도성 그리드(4802)와 다이어프램(4801)이 내장되어 있다. 에너지 위치(4811)로부터의 에너지는 도파관(4815)에 의해 에너지 투영 경로(4821)로 투영된다. 관련된 도파관(4815)의 유효 개구를 통과하지 못한 에너지 위치(4811)로부터의 에너지 부분이, 도 47에 도시된 차단과 유사하게, 도파관의 개구를 둘러싸는 정전기 스피커 전도체들 중 적어도 하나의 부분에 의해 차단된다. 본 개시내용의 일 실시예는 시스템(4800)의 도파관이고, 여기서 도파관들의 어레이 내에는, 도파관과 관련된 에너지원 위치들에서 기원하지만 도파관의 개구를 통해 흐르지 않는 에너지의 부분을 차단하는 에너지 억제 구조를 형성하는 전도성 요소를 구비한 정전기 스피커가 내장된다.
도 49는 모듈식 정전기 스피커 시스템(4900)의 하나의 모듈의 일 실시예를 예시한다. 다이어프램(4901)은 두 쌍의 전극(4902) 사이에 매달려 있으며, 각 전극은 이와 나란히 배치된 유사한 모듈의 전극과 접촉할 수 있는 전도성 스터브 리드(4903)를 특징으로 한다. 도 50은 도파관 기판(5018) 상에 장착된 도파관들(5015)의 어레이 앞에 배치된 조립체에 배치된 다수의 정전기 스피커 모듈(4900)의 일 실시예를 예시한다. 이 구조는 사운드와 또 다른 형태의 에너지를 투사하는 심리스 이중 에너지 표면을 생성하기 위해 정전기 스피커 구조가 모듈형일 수 있고 에너지 지향 시스템의 모듈형 타일에 장착될 수 있음을 보여주고 있다.
도 51은 정전기 스피커에 의해 생성된 진동 음파뿐만 아니라 4D 에너지장을 투영하는 모듈형 4D 에너지장 패키지의 일 실시예를 예시한다. 이것은 도 45에 도시된 에너지 지향 시스템(4500)의 모듈형 버전이다. 에너지원 시스템(5110)은 에너지원 위치(5111 및 5111A)를 포함한다. 도파관(5115A)은 도파관(5115A)의 개구에 입사하는 특정 에너지 위치(5111A)로부터의 에너지를 에너지 위치(5111A)의 위치에 적어도 의존하는 전파 경로(5121)로 안내한다. 각각의 도파관(5115) 및 관련된 픽셀들(5111)은 2차원(2D) 위치 좌표를 나타내고, 각각의 관련된 전파 경로(5121)는 위치들(5111)로부터 투영되는 에너지에 대해 4D 좌표를 함께 형성하는 2D 각도 좌표를 나타낸다. 적어도 하나의 실시예에서, 에너지 억제 요소는 특정 도파관(5115)과 연관되지만 특정 도파관의 개구를 관통하여 이동하지 않는 에너지원으로부터 유래하는 광의 부분을 차단할 수 있다. 정전기 스피커 요소는 전극들(5102)의 쌍 사이에 매달려 있는, 에너지원 시스템(5110)의 에너지를 전달하는 다이어프램(5101)을 포함한다. 모듈의 경계에 있는 전극들(5102) 상의 전도성 스터브들(5103)은 전도체들을 나란히 장착된 인접하는 모듈들(5100)과 연결되게 한다. 구조체(5131)는 모듈(5100)을 위한 전기적 연결 및 기계적 장착을 나타낸다.
도 52는 벽(5232)에 장착된 정전기 스피커들(5100)을 갖는 다수의 4D 에너지장 패키지로 구성된 모듈형 에너지-투영 벽의 일 실시예를 예시한다. 각 모듈은 독립된 것이어서, 이러한 시스템을 쉽게 조립하고 유지 보수할 수 있게 한다. 장착 벽(5232)은 평면형, 곡면형, 또는 다면형일 수 있다. 또한 각 모듈을 위한 다이어프램들(5101)은 인접하는 모듈들로부터의 다이어프램들과 연결될 수 있거나, 또는 연결되지 않을 수도 있다. 다른 실시예들에서, 각 모듈을 위한 접점들(5102)의 세트는 인접 모듈들로부터의 접점들과 연결될 수 있거나, 또는 연결되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 각 모듈(5100)은, 전도성 재료(5302)의 개구들(5305)이 에너지-투영 도파관들에 정렬된, 도 54에 도시된 바와 같은 형태를 갖는 천공된 전극 평면들의 쌍을 갖는, 독립적인 정전기 스피커로 기능할 수 있다. 다른 실시예에서, 정전기 스피커들과 통합된 복수의 4D 에너지 패키지로 구성된, 에너지-투영 벽(5200)의 정전기 스피커 모듈들의 모든 전도체들이 접촉하여, 한 쌍의 단일의 대형 천공 전도체 평면을 형성한다. 도 55는 4개의 더 작은 정전기 스피커들(5300)의 결합 영역을 갖는 정전기 스피커(5500)의 전도성 요소 쌍 및 다이어프램의 일 실시예를 예시한다. 이 더 큰 정전기 스피커는 도파관들과 일치하는 개구들(5505)이 있는 전도성 플레이트(5502)와, 단일 다이어프램(5501)을 갖는다. 본 논의는 정전기 스피커 요소들을 갖는 모듈형 4D 에너지장 패키지들로 구성된 에너지 투영 벽에 역점을 두어 다루고 있지만, 이 실시예들은 에너지 릴레이뿐만 아니라 단일의 심리스 에너지 표면을 포함하는 에너지 투영 시스템을 포함한 상이한 유형의 에너지 투영 시스템에도 적용된다는 것을 이해하게 될 것이다.
정전기 스피커를 포함하는 임의의 에너지 투영 시스템의 경우, 에너지장뿐만 아니라 소리도 생성할 수 있다. 도 56은 홀로그램 음악가(5651)를 투영시키며 이와 동시에 음악(5652)을 연주하는 통합형 정전기 스피커가 장착된 광 필드 디스플레이 앞에 춤추는 사람들(5661)을 포함한 장면(5600)의 일 실시예를 예시한다.
도 54에 도시된 구조를 갖는 여러 인접 모듈들의 이음매 있는 전극 구성을 갖는 독립적인 정전기 스피커를 구비한 각각의 4D 에너지장 모듈에 의하면, 각 다이어프램을 독립적으로 제어하여 초음파 기계적 에너지를 생성시킬 수 있다. 일 실시예에서, 정전기 스피커가 통합된 에너지 지향 시스템은, 심리스 에너지 표면을 포함하는 시스템을 포함하는 도 54에 도시된 바와 같은 독립적으로 구동되는 복수의 정전기 스피커 영역들을 갖도록 구성될 수 있다. 각 정전기 스피커 영역은 독립적으로 초음파 에너지를 투사할 수 있다. 초음파 기계적 에너지를 투사하는 독립된 위치들의 결과적인 공간적으로 분리된 어레이는 소리를 지향시키거나 공중에 3차원 햅틱 형상들 및 표면들을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 어레이 전역에 걸친 위상 지연 및 진폭 변동은 위와 같은 햅틱들을 생성하는 데 도움이 될 수 있다.
음장과 함께 공중에 생성된 체적 햅틱 표면은 홀로그램 물체와 일치하도록 투영될 수 있다. 도 57은 도 54에 예시된 바와 같은 복수의 독립적으로 제어되는 정전기 스피커 영역들을 갖는 정전기 스피커 시스템을 구비한 에너지 투영 장치(4500)의 일 실시예를 예시한다. 정전기 스피커 모듈들(5761A, 5761B, 5761C)은, 부분적으로는, 각각이 초음파 에너지를 생성하는 와이어 쌍(5762A, 5762B, 5762C) 상에서 전압을 각각 구동함으로써, 독립적으로 구동된다. 디스플레이 표면 상의 모든 위치로부터의 이 투영된 기계적 에너지는 홀로그램 인물(5751)의 내민 손(5752)에 대응하는 촉각 표면을 공간 내에 생성하는 데 사용될 수 있다. 그 결과, 이 예에서, 정전기 스피커 요소의 독립적으로 구동되는 어레이가 구성된 에너지 투영 장치(4500)는 사람인 홀로그램(5751)을 투영시킬 뿐만 아니라 관찰자(5761)에게 손처럼 느껴지는 햅틱 표면(5752)도 투영시킨다.
본 개시내용의 주요 특징은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 실시예에서 채용될 수 있음이 이해될 것이다. 당업자는 일상적인 실험만을 사용하여도 본원에 기재된 특정 절차들에 대한 다수의 등가물들을 인식하거나 또는 확인할 수 있을 것이다. 그러한 등가물들은 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 간주되며 청구범위에 포함된다.
또한, 본원에서의 섹션 표제들은 37 CFR 1.77에 따른 제안사항과의 일관성을 위해 제공되거나, 또는 그렇지 않으면 구조적 단서를 제공하기 위해 제공된 것이다. 이 표제들은 본 개시내용으로부터 유래될 수 있는 임의의 청구항들에 기재된 발명(들)을 제한하거나 특징짓지 않는 것이다. 구체적으로, 그리고 예로서, 이러한 청구항들은, 표제들이 "발명의 분야"를 지칭하고는 있지만 소위 기술 분야를 설명하려는 그 표제 하에서의 언어에 의해 제한되어서는 안 된다. 또한, "발명의 배경" 부분에서의 기술에 대한 설명은 그 기술이 본 개시내용에서의 임의의 발명(들)에 대한 선행 기술이라는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "발명의 내용" 부분은 공표된 청구범위에 기재된 발명(들)의 특징짓기로 간주되어서는 안 된다. 게다가, 본 개시내용에서 "발명"이라고 하는 언급은 그 어떠한 것도 본 개시내용에 오직 신규성이라는 한 가지 점만 존재한다고 논쟁하는 데 사용되어서는 안 된다. 다수의 발명들은 본 개시내용으로부터 유래되는 다수의 청구항들의 한정에 따라 정해질 수 있으며, 따라서 그러한 청구항들은 그에 의해 보호되는 발명(들) 및 이의 등가물들을 정의한다. 모든 경우에서, 그러한 청구항들의 범위는 본 개시내용에 비추어 그 자체의 장점들에 대해 고려되어야 하지만 본원에 기재된 표제들에 의해 제약되어서는 안 된다.
"하나" 또는 "하나의"라는 용어의 사용은, 청구범위 및/또는 명세서에서 "포함하는"이라는 용어와 함께 사용되는 경우, "하나"를 의미할 수도 있지만, "하나 이상", "적어도 하나", 그리고 "하나 또는 하나 초과"의 의미와 일치하는 것이기도 하다. 본 개시내용은 단지 대안들과 "및/또는"만을 지칭하는 정의를 지지하기는 하지만, 청구범위에서 "또는"이라는 용어의 사용은, 명시적으로 대안들만을 지칭하는 것으로 나타내거나 대안들이 상호 배타적인 경우를 제외하고는, "및/또는"을 의미하는 것으로 사용된다. 본 출원의 전반에 걸쳐, 용어 "약"은 값이 장치에 대한 오차의 고유한 변화를 포함하는 것을 나타내는 데 사용되며, 그 값, 또는 연구 주제들 사이에 존재하는 변동을 결정하기 위한 방법이 채용된다. 전술한 논의에 종속되지만 일반적으로, "약" 또는 "실질적으로"와 같은 근사의 단어에 의해 수식된 본원에서의 값은 언급된 값으로부터 적어도 ±1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 12, 또는 15%만큼 변경될 수 있다.
본 명세서 및 청구항(들)에서 사용된 바와 같이, "포함하는"(및 임의의 형태의 포함하는, 이를테면 "포함하고" 및 "포함한다"), "갖는"(및 임의의 형태의 갖는, 이를테면 "갖다" "가진다"), "포함되는"(및 임의의 형태의 포함되는, 이를테면 "포함되고" 및 "포함된다"), 또는 "함유하는"(및 임의의 형태의 함유하는, 이를테면 "함유하고" 및 "함유한다")은 포괄적이거나 확장 가능(open-ended)하며, 부가적인 언급되지 않은 요소들이나 방법 단계들을 배제하지 않는다.
"~하는 때에, "등가의", "~하는 동안", "완료" 등과 같은 비교, 측정, 및 타이밍의 단어들은 "실질적으로 ~하는 때에", "실질적으로 등가의", "실질적으로 ~하는 동안", "실질적으로 완료" 등을 의미하며, 여기서, "실질적으로"는 이러한 비교, 측정, 및 타이밍이 묵시적으로 또는 명시적으로 언급된 원하는 결과를 달성하기 위해 실행 가능하다는 것을 의미한다. "근처", "근접" 및 "인접"과 같은 요소들의 상대적 위치와 관련된 단어들은 각각의 시스템 요소 상호 작용에 물리적인 영향을 미치기에 충분히 가깝다는 것을 의미하는 것이다. 이와 유사하게, 그 밖에도 근사라는 단어는, 그렇게 수식될 때 반드시 절대적이거나 완전하지 않은 것으로 이해되는 조건이기는 하지만 당업자가 그러한 조건이 존재한다고 나태내는 것을 보증할 수 있도록 하기에 충분히 가깝다고 생각되는 조건을 지칭한다. 설명이 변경될 수 있는 정도는 변경이 얼마나 크게 도입될 수 있는지에 달려 있으며, 여전히 당업자로 하여금 수정된 특징을 수정되지 않은 특징의 원하는 특성들 및 능력들을 여전히 가지는 것으로 인식하게 하는 것이다.
본원에 사용된 바와 같은 "또는 그의 조합"이라는 용어는 이 용어 앞에 기재된 나열된 항목들의 모든 순열 및 조합을 지칭한다. 예를 들어, "A, B, C, 또는 이들의 조합"은 A, B, C, AB, AC, BC, 또는 ABC 중 적어도 하나를 포함하도록 의도된 것이며, 특정 문맥에서 순서가 중요하다면 BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC, 또는 CAB도 포함하는 것으로 의도된 것이다. 이 예를 계속 설명하면, BB, AAA, AB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB 등과 같이 하나 이상의 항목 또는 용어를 반복하여 포함하는 조합이 명시적으로 포함된다. 당업자는 통상적으로 문맥으로부터 명백하지 않는 한 임의의 조합의 항목들 또는 용어들의 수에 제한이 없다는 것을 이해할 것이다.
본원에 개시되고 청구된 모든 구성들 및/또는 방법들은 본 개시내용에 비추어 과도한 실험 없이 제조되고 실행될 수 있다. 본 개시내용의 구성들 및 방법들은 바람직한 실시예들의 관점에서 기재되었지만, 본 개시내용의 개념, 사상, 및 범위를 벗어나지 않는 한, 그 구성들 및/또는 방법들에, 그리고 본원에 기재된 방법의 단계들에 또는 단계들의 시퀀스에, 변형예들이 적용될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 당업자에게 명백한 이러한 모든 유사한 대체예들 및 변형예들은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 개시내용의 사상, 범위, 및 개념 내에 있는 것으로 간주된다.
Claims (99)
- 에너지 릴레이로서,
에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체 및 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체의 배열체를 포함하는 제1 모듈과, 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 제3 컴포넌트 엔지니어드 구조체 및 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체의 배열체를 포함하는 제2 모듈을 포함하고,
상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 횡 방향 평면에 수직인 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성되고, 상기 제3 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 상기 제1 에너지 도메인과 다른 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 횡 방향 평면에 수직인 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성되고, 상기 제1 모듈은 상기 제1 에너지 도메인과 관련해서 횡 방향 평면에서보다 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 가지며, 상기 제2 모듈은 상기 제2 에너지 도메인과 관련해서 횡 방향 평면에서보다 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 가지는, 에너지 릴레이. - 제1항에 있어서, 당해 에너지 릴레이는 대향하는 제1 및 제2 표면을 포함하고, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면은 상이한 표면적을 가지며, 당해 에너지 릴레이는 상기 제1 및 제2 에너지 도메인을 상기 제1 및 제2 표면을 통해 연장되는 전파 경로를 따라 중계하도록 구성된, 에너지 릴레이.
- 제2항에 있어서, 당해 에너지 릴레이는 상기 제1 및 제2 표면의 가장자리들을 연결하는 경사 표면을 추가로 포함하며, 그리고 당해 에너지 릴레이는 적어도 제1 또는 제2 도메인의 에너지가 각각의 전파 경로를 따라 중계될 때 그 에너지에 확대 또는 축소를 적용하는, 에너지 릴레이.
- 제1항에 있어서, 당해 에너지 릴레이는 적어도 제1 표면, 제2 표면, 및 제3 표면을 포함하고, 그리고 당해 에너지 릴레이는 상기 제1 및 제2 표면을 통해 연장되는 제1 복수의 에너지 전파 경로를 따라 상기 제1 도메인의 에너지를 중계하고 상기 제1 및 제3 표면을 통해 연장되는 제2 복수의 에너지 전파 경로를 따라 상기 제2 도메인의 에너지를 중계하도록 구성되고;
상기 제1 및 제2 복수의 에너지 전파 경로는 상기 제1 표면에서 인터리브되는, 에너지 릴레이. - 제4항에 있어서, 상기 제2 표면과 상기 제3 표면은 동일 평면이고, 상기 제1 표면과 평행하며, 실질적으로 상이한 위치에 위치하는, 에너지 릴레이.
- 제4항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3, 및 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 제2 및 제3 표면이 실질적으로 상이한 위치에 있게 하는 가요성을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제4항에 있어서, 상기 제1 복수의 전파 경로와 상기 제2 복수의 전파 경로는 실질적으로 비평행인, 에너지 릴레이.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 모듈은 상기 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 실질적으로 비무작위 패턴으로 된, 상기 제1 및 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체들의 배열체를 포함하고;
상기 제2 모듈은 상기 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 실질적으로 비무작위 패턴으로 된, 상기 제3 및 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체들의 배열체를 포함하는, 에너지 릴레이. - 제8항에 있어서, 상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하고, 상기 제3 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 굴절률을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제9항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 음향 임피던스를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제1 대역을 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제2 대역을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 에너지를 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 기계적 에너지를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제8항에 있어서, 상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하고, 상기 제3 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제3 공학적 설계 특성을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제14항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 굴절률을 포함하고, 상기 제3 공학적 설계 특성은 음향 임피던스를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 모듈은 상기 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 실질적으로 비무작위 패턴으로 된, 상기 제1 및 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체들의 배열체를 포함하고, 상기 제2 모듈은 상기 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 실질적으로 무작위 패턴으로 된, 상기 제3 및 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체들의 배열체를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하고, 상기 제3 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제17항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 굴절률을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제17항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 음향 임피던스를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제1 대역을 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제2 대역을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 에너지를 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 기계적 에너지를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제16항에 있어서, 상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하고, 상기 제3 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제3 공학적 설계 특성을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제22항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 굴절률을 포함하고, 상기 제3 공학적 설계 특성은 음향 임피던스를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 모듈은 상기 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 실질적으로 무작위 패턴으로 된, 상기 제1 및 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체들의 배열체를 포함하고, 상기 제2 모듈은 상기 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 실질적으로 무작위 패턴으로 된, 상기 제3 및 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체들의 배열체를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제24항에 있어서, 상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하고, 상기 제3 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제25항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 굴절률을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제25항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 음향 임피던스를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제24항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제1 대역을 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제2 대역을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제24항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 에너지를 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 기계적 에너지를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제24항에 있어서, 상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하고, 상기 제3 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제3 공학적 설계 특성을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제30항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 굴절률 또는 음향 임피던스 중 하나를 포함하고, 상기 제3 공학적 설계 특성은 굴절률 또는 음향 임피던스 중 하나를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 에너지 릴레이로서,
에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체 및 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체의 배열체를 포함하는 제1 모듈, 및
에너지 릴레이 재료를 포함하고;
상기 제1 모듈 및 상기 에너지 릴레이 재료는 에너지 릴레이의 횡 방향 표면 전역에 걸쳐 분포되고;
상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 횡 방향 평면에 수직인 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성되고, 상기 에너지 릴레이 재료는 상기 제1 에너지 도메인과 다른 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 횡 방향 평면에 수직인 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성되고, 상기 제1 모듈은 상기 제1 에너지 도메인과 관련해서 횡 방향 평면에서보다 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 가지며, 상기 에너지 릴레이 재료는 상기 제2 에너지 도메인과 관련해서 횡 방향 평면에서보다 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 가지는, 에너지 릴레이. - 제32항에 있어서, 상기 제1 모듈은 상기 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 실질적으로 비무작위 패턴으로 된, 상기 제1 및 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체들의 배열체를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제33항에 있어서, 상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제34항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 굴절률을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제34항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 음향 임피던스를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제33항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제1 대역을 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제2 대역을 포함하고, 상기 제1 대역과 상기 제2 대역의 적어도 일부는 중첩되지 않는, 에너지 릴레이.
- 제33항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 에너지를 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 기계적 에너지를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제33항에 있어서, 상기 제2 에너지 도메인은 전기 에너지를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제32항에 있어서, 상기 제1 모듈은 상기 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 실질적으로 무작위 패턴으로 된, 상기 제1 및 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체들의 배열체를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제40항에 있어서, 상기 제1 컴포넌트 엔지니어드 구조체와 상기 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체는 실질적으로 유사한 제1 공학적 설계 특성 및 실질적으로 상이한 제2 공학적 설계 특성을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제41항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 굴절률을 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제41항에 있어서, 상기 제1 공학적 설계 특성은 에너지 릴레이의 횡 방향 치수의 단면 크기를 포함하고, 상기 제2 공학적 설계 특성은 음향 임피던스를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제40항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제1 대역을 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제2 대역을 포함하고, 상기 제1 대역과 상기 제2 대역의 적어도 일부는 중첩되지 않는, 에너지 릴레이.
- 제40항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 에너지를 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 기계적 에너지를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 제40항에 있어서, 상기 제2 에너지 도메인은 전기 에너지를 포함하는, 에너지 릴레이.
- 에너지 릴레이를 형성하는 방법으로서,
제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 에너지 릴레이의 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성된 제1 에너지 릴레이 재료를 제공하는 단계;
상기 제1 에너지 릴레이 재료에, 종 방향 평면을 실질적으로 따라 배향되는 하나 이상의 기계적 개구를 형성하는 단계; 및
상기 제1 에너지 도메인과 다른 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 상기 에너지 릴레이의 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성된 제2 에너지 릴레이 재료를 상기 하나 이상의 기계적 개구에 통합시키는 단계를 포함하고,
상기 에너지 릴레이는 상기 제1 에너지 도메인과 상기 제2 에너지 도메인과 관련해서 상기 종 방향 평면에 수직인 횡 방향 평면에서보다 상기 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 갖는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법. - 제47항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제1 대역을 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제2 대역을 포함하고, 상기 제1 대역과 상기 제2 대역의 적어도 일부는 중첩되지 않는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제47항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 에너지를 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 음향 기계적 에너지를 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제47항에 있어서, 상기 제2 에너지 릴레이 재료는 상기 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 반사하도록 추가로 구성되고, 상기 제1 에너지 릴레이 재료는 상기 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 반사하도록 추가로 구성되는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제47항에 있어서, 상기 제2 에너지 릴레이 재료는 공기를 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제47항에 있어서, 상기 제2 에너지 릴레이 재료는 가요성 릴레이 재료를 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제47항에 있어서, 상기 제1 에너지 릴레이 재료와 상기 제2 에너지 릴레이 재료는 모두 실질적으로 동일한 재료를 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제47항에 있어서, 상기 제1 에너지 릴레이 재료와 상기 제2 에너지 릴레이 재료는 모두 복수의 하나 이상의 컴포넌트 엔지니어드 입자들을 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 에너지 릴레이를 형성하는 방법으로서,
제1 및 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 각각 에너지 릴레이의 종 방향 평면을 따라 전송하도록 구성된 복수의 제1 및 제2 에너지 릴레이 재료를 제공하는 단계;
상기 종 방향 평면에 수직인, 에너지 릴레이의 횡 방향 평면에 상기 복수의 제1 및 제2 에너지 릴레이 재료를 소정의 패턴으로 배열하는 단계; 및
에너지 릴레이의 횡 방향 평면에서 상기 제1 및 제2 에너지 릴레이 재료의 실질적으로 비무작위인 패턴을 유지하면서 상기 제1 및 제2 에너지 릴레이 재료의 배열체를 융합 구조체로 되게 처리하는 단계를 포함하고,
상기 에너지 릴레이는 상기 횡 방향 평면에서보다 상기 종 방향 평면에서 실질적으로 더 높은 전송 효율을 갖는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법. - 제55항에 있어서, 상기 처리하는 단계는,
상기 배열체에 압축력을 가하는 단계,
상기 배열체에 열을 가하는 단계,
상기 배열체를 냉각시키는 단계; 및
상기 배열체에 화학 반응을 행하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법. - 제55항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제1 대역을 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 전자기 스펙트럼의 제2 대역을 포함하고, 상기 제1 대역과 상기 제2 대역의 적어도 일부는 중첩되지 않는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제55항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 에너지를 포함하고, 상기 제2 에너지 도메인은 기계적 에너지를 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제55항에 있어서, 상기 제2 에너지 릴레이 재료는 상기 제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 반사하도록 추가로 구성되고, 상기 제1 에너지 릴레이 재료는 상기 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 반사하도록 추가로 구성되는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제55항에 있어서, 상기 제2 에너지 릴레이 재료는 공기를 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제55항에 있어서, 적어도 제1 또는 제2 에너지 릴레이 재료가 가요성 릴레이 재료를 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제55항에 있어서, 상기 제1 에너지 릴레이 재료와 상기 제2 에너지 릴레이 재료는 모두 하나 이상의 컴포넌트 엔지니어드 구조체를 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제62항에 있어서, 상기 제1 에너지 릴레이 재료는 상기 제1 에너지 도메인의 에너지를 중계하도록 구성된 제1 및 제2 컴포넌트 엔지니어드 구조체를 포함하고, 상기 제2 에너지 릴레이 재료는 상기 제2 에너지 도메인의 에너지를 중계하도록 구성된 제3 및 제4 컴포넌트 엔지니어드 구조체를 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 제55항에 있어서, 에너지 릴레이를 형성하기 전에 제1 및 제2 에너지 릴레이 재료의 배열체를 구속 공간 내에 수용하는 단계를 추가로 포함하는, 에너지 릴레이를 형성하는 방법.
- 에너지 지향 시스템으로서,
제1 에너지 도메인에 속하는 에너지를 전송하도록 구성된 제1 에너지 릴레이 재료와, 상기 제1 에너지 도메인과 다른 제2 에너지 도메인에 속하는 에너지를 전송하도록 구성된 제2 에너지 릴레이 재료를 포함하는 에너지 릴레이 장치를 포함하고;
상기 에너지 릴레이 장치는 적어도 제1 표면, 제2 표면, 및 제3 표면을 포함하고, 그리고 상기 에너지 릴레이 장치는 상기 제1 및 제2 표면을 통해 연장되는 제1 복수의 에너지 전파 경로를 따라 상기 제1 도메인의 에너지를 중계하고 상기 제1 및 제3 표면을 통해 연장되는 제2 복수의 에너지 전파 경로를 따라 상기 제2 도메인의 에너지를 중계하도록 구성되고;
상기 제1 및 제2 복수의 에너지 전파 경로는 상기 제1 표면에서 인터리브되어, 상기 제1 표면을 따라서 상기 제1 에너지 도메인의 복수의 제1 에너지 위치 및 상기 제2 에너지 도메인의 복수의 제2 에너지 위치를 형성하고;
당해 에너지 지향 시스템이, 에너지를 상기 복수의 제1 및 제2 에너지 위치들로 또는 그 위치들로부터 지향시키도록 구성된 도파관들의 어레이도 또한 포함하는, 에너지 지향 시스템. - 제65항에 있어서, 상기 도파관들의 어레이의 제1 복수의 도파관은 에너지를 제1 에너지 위치들로 그리고 그 위치들로부터 지향시키도록 구성되고, 상기 도파관들의 어레이의 제2 복수의 도파관은 에너지를 제2 에너지 위치들로 그리고 그 위치들로부터 지향시키도록 구성된, 에너지 지향 시스템.
- 제66항에 있어서, 상기 제1 복수의 도파관들은 제1 에너지 위치들에 인접하게 위치되고, 상기 제2 복수의 도파관들은 제2 에너지 위치들에 인접하게 위치된, 에너지 지향 시스템.
- 제65항에 있어서, 제1 복수의 도파관은 에너지를 상기 복수의 제1 에너지 위치들로 그리고 그 위치들로부터 지향시키도록 구성된, 에너지 지향 시스템.
- 제65항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에너지 도메인은 실질적으로 동일하고, 상기 도파관들의 어레이의 각각의 도파관은 에너지를 복수의 제1 및 제2 에너지 위치들로 그리고 그 위치들로부터 지향시키는, 에너지 지향 시스템.
- 제69항에 있어서, 상기 복수의 제1 에너지 위치는 에너지 감지 위치이고, 상기 복수의 제2 에너지 위치는 에너지원 위치인, 에너지 지향 시스템.
- 제65항에 있어서, 각 도파관은 한 세트의 에너지 위치들과 연관되며, 그리고 각 도파관은 에너지를, 상기 한 세트의 에너지 위치들의 에너지 위치에 적어도 부분적으로 의존해서 결정되는 전파 경로를 따라, 상기 한 세트의 에너지 위치들의 에너지 위치로 또는 그 위치로부터 지향시키도록 구성되고, 상기 전파 경로가 2개의 각도 좌표에 의해 한정되고 각 도파관이 2개의 공간 좌표에 의해 한정됨으로써 2개의 공간 좌표와 2개의 각도 좌표가 결합되어 4D 좌표가 형성되고;
상기 도파관들의 어레이의 각 도파관을 위한 각 전파 경로의 4D 좌표는 4D 에너지장 함수에 의해 설명되는, 에너지 지향 시스템. - 제71항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에너지 도메인은 실질적으로 동일하고;
상기 도파관들의 어레이의 한 세트의 도파관들은 에너지를 제1 및 제2 에너지 위치들로 그리고 그 위치들로부터 지향시키도록 구성된, 에너지 지향 시스템. - 제71항에 있어서, 상기 도파관들의 어레이는 제1 세트의 도파관들 및 제2 세트의 도파관들을 포함하고, 상기 제1 세트의 도파관들은 상기 제1 에너지 도메인의 에너지를 제1 세트의 에너지 위치들로 그리고 그 위치들로부터 지향시키도록 구성되고, 상기 제2 세트의 도파관들은 상기 제2 에너지 도메인의 에너지를 제2 세트의 에너지 위치들로 그리고 그 위치들로부터 지향시키도록 구성된, 에너지 지향 시스템.
- 제73항에 있어서, 상기 도파관의 어레이는 제3 세트의 도파관들을 포함하고, 상기 제3 세트의 도파관들은 상기 제1 및 제2 에너지 도메인과 상이한 제3 에너지 도메인의 에너지를 상기 제1 표면을 따라서 제3 세트의 에너지 위치들로 그리고 그 위치들로부터 지향시키도록 구성된, 에너지 지향 시스템.
- 제73항에 있어서, 상기 제1 세트의 도파관들은 상기 제1 에너지 도메인의 에너지를 상기 복수의 제1 에너지 위치들로부터 상기 제1 세트의 도파관들을 통해, 제1 4D 에너지장 함수에 의해 설명되는 전파 경로를 따라 지향시키고, 상기 제2 세트의 도파관들은 상기 제2 에너지 도메인의 에너지를 제2 4D 에너지장 함수에 의해 설명되는 전파 경로를 따라 상기 제2 세트의 도파관들을 통해 상기 복수의 제2 에너지 위치들로 지향시키는, 에너지 지향 시스템.
- 제75항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 전자기 에너지이고, 상기 제2 에너지 도메인은 음파 형태의 기계적 에너지인, 에너지 지향 시스템.
- 제75항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인은 음파 형태의 기계적 에너지이고, 상기 제2 에너지 도메인은 전자기 에너지인, 에너지 지향 시스템.
- 제75항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인과 상기 제2 에너지 도메인은 전자기 에너지이거나, 또는 음파 형태의 기계적 에너지인, 에너지 지향 시스템.
- 제75항에 있어서, 상기 제1 에너지 도메인의 에너지는 상기 제2 표면을 따라 복수의 에너지 장치에서 제공되어, 상기 제1 복수의 전파 경로를 따라서 상기 제1 표면을 따라 복수의 제1 위치로 중계되고, 상기 제2 에너지 도메인의 에너지는 상기 제1 표면을 따라 상기 복수의 제2 위치들로부터 상기 제2 복수의 전파 경로를 따라서 상기 제3 표면을 따라 복수의 에너지 감지 장치로 중계되는, 에너지 지향 시스템.
- 제65항에 있어서, 제1 에너지 릴레이 재료를 포함하는 제1 표면의 영역들은 도파관들의 어레이에 의해 어드레싱되고, 제2 에너지 릴레이 재료를 포함하는 제1 표면의 영역들은 도파관들의 어레이에 의해 어드레싱되지 않는, 에너지 지향 시스템.
- 제65항에 있어서, 당해 에너지 지향 시스템은 복수의 에너지 릴레이 장치를 포함하고, 상기 복수의 에너지 릴레이 장치의 제1 표면들은 단일의 심리스 에너지 표면에 배열되되, 상기 복수의 에너지 릴레이 장치의 상기 제1 표면들 사이의 간격이, 단일의 심리스 표면으로부터 단일의 심리스 에너지 표면의 폭 또는 단일의 심리스 에너지 표면의 길이 보다 작은 거리에서의 20/40 시력을 갖는 인간 눈의 시력에 의해 한정되는 최소 인지 가능 윤곽보다 실질적으로 작도록, 배열되는, 에너지 지향 시스템.
- 제81항에 있어서, 상기 복수의 에너지 릴레이 장치는 상기 제2 및 제3 표면을 포함하는 에너지원 측과, 상기 제1 표면을 포함하는 디스플레이 측을 포함하고, 상기 제1 에너지 릴레이 재료는 에너지를 상기 에너지원 측으로부터 상기 디스플레이 측으로의 제1 복수의 에너지 전파 경로를 따라 지향시키도록 구성되고, 상기 제2 에너지 릴레이 재료는 에너지를 상기 디스플레이 측으로부터 상기 에너지원 측으로의 제2 복수의 에너지 전파 경로를 따라 지향시키도록 구성된, 에너지 지향 시스템.
- 제82항에 있어서, 상기 도파관들의 어레이의 각 도파관은, 상기 제1 도메인의 에너지를 에너지원 측으로부터 디스플레이 측으로 중계되는 제1 복수의 전파 경로를 따라 지향시키고 그리고 상기 제2 도메인의 에너지를 디스플레이 측으로부터 에너지원 측으로 중계되는 제2 복수의 전파 경로를 따라 지향시키도록 구성된, 에너지 지향 시스템.
- 제82항에 있어서, 상기 복수의 에너지 릴레이 장치들 각각의 제2 및 제3 표면은 공통 표면을 따라 인터리브되어 상기 제1 및 제2 복수의 전파 경로가 공통 표면을 따라 인터리브되도록 하는, 에너지 지향 시스템.
- 에너지 지향 시스템으로서,
에너지 표면으로부터 제1 에너지를 지향시키도록 구성된 복수의 제1 에너지 위치를 포함하는 에너지 표면, 및
복수의 개구를 포함하는 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍 사이에 장착된 하나 이상의 전도성 다이어프램을 포함하는 에너지 장치를 포함하고;
상기 에너지 장치는 상기 에너지 표면에 인접하게 위치되고, 상기 에너지 표면의 적어도 일부 표면 전역에 걸쳐 연장되고, 상기 복수의 개구는 상기 복수의 제1 에너지 위치와 실질적으로 일치하고;
상기 하나 이상의 전도성 다이어프램은 상기 에너지 표면으로부터 지향되는 상기 제1 에너지를 실질적으로 투과시키고;
상기 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍은 상기 하나 이상의 전도성 다이어프램을 이동시킴으로써, 상기 에너지 장치로부터 지향되는 제2 에너지를 생성하도록 구성된, 에너지 지향 시스템. - 제85항에 있어서, 상기 에너지 표면은 디스플레이 벽이고, 상기 복수의 에너지 위치는 복수의 광원이고, 상기 제1 에너지는 광 에너지를 포함하고;
상기 에너지 장치는 정전기 스피커이고, 상기 제2 에너지는 음파를 포함하는, 에너지 지향 시스템. - 제86항에 있어서, 상기 복수의 광원은 LED 광원을 포함하는, 에너지 지향 시스템.
- 에너지 시스템으로서,
별개의 기판 상에 배치된 하나 이상의 요소를 각각이 포함하며 적어도 하나의 개구를 각각이 포함하는 도파관들의 어레이, 및
복수의 에너지 개구를 포함하는 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍 사이에 장착된 하나 이상의 전도성 다이어프램을 포함하는 에너지 장치를 포함하고;
상기 에너지 장치는, 전압이 상기 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍을 가로질러 인가될 때 상기 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍이 상기 하나 이상의 전도성 다이어프램의 이동을 유발시켜서 에너지를 생성하도록, 구성되고;
상기 복수의 에너지 개구는 상기 복수의 도파관과 실질적으로 일치하고;
상기 에너지 장치는 상기 도파관들의 어레이의 개별 기판들 사이에 수용되도록 구성된, 에너지 시스템. - 제88항에 있어서, 상기 도파관의 요소들 사이에 배치된 전도성 평면들은 인접한 도파관들 사이에서의 에너지 전파를 억제하는, 에너지 시스템.
- 에너지 지향 시스템으로서,
복수의 에너지 위치에서 적어도 제1 에너지를 생성하도록 구성된 에너지원 시스템;
도파관들의 어레이로서, 도파관들의 어레이의 각 도파관이 복수의 에너지 위치들의 대응하는 서브세트로부터 상기 적어도 제1 에너지를 수신하도록 구성되고, 상기 복수의 에너지 위치들의 서브세트의 각 에너지 위치는 각 도파관의 개구를 실질적으로 채우고, 각 도파관은 상기 적어도 제1 에너지를 복수의 전파 경로를 따라 지향시키고, 상기 복수의 전파 경로의 각 전파 경로는 상기 대응하는 에너지 위치의 위치에 적어도 의존해서 결정되는, 도파관들의 어레이; 및
복수의 개구를 포함하는 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍 사이에 장착된 하나 이상의 전도성 다이어프램을 포함하는 에너지 장치를 포함하고;
상기 에너지 장치는, 당해 에너지 장치의 복수의 개구들이 도파관들의 어레이의 개구들과 실질적으로 일치하도록, 도파관들의 어레이에 인접하게 위치되고 도파관들의 어레이의 적어도 일부를 가로질러 연장되고;
상기 하나 이상의 전도성 다이어프램은 상기 복수의 전파 경로를 따라 지향되는 상기 적어도 제1 에너지를 실질적으로 투과시키고;
상기 에너지 장치는, 전압이 상기 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍을 가로질러 인가될 때 상기 하나 이상의 전기 전도성 평면들의 쌍이 상기 하나 이상의 전도성 다이어프램의 이동을 유발시켜서 상기 복수의 전파 경로와 조화를 이루어 지향되는 제2 에너지를 생성하도록, 구성된, 에너지 지향 시스템. - 제90항에 있어서, 상기 적어도 제1 에너지의 4D 에너지장이 형성되도록 상기 도파관들의 어레이의 각 도파관의 복수의 전파 경로들이 결합되는, 에너지 지향 시스템.
- 제90항에 있어서, 상기 제2 에너지는 음향 에너지를 포함하는, 에너지 지향 시스템.
- 제90항에 있어서, 상기 에너지 장치의 하나 이상의 전도성 평면은 상기 적어도 제1 에너지의 전파를 억제하도록 구성되고, 이에 의해 도파관과 관련된 복수의 에너지 위치들의 상기 대응하는 서브세트로부터의 상기 적어도 제1 에너지의 임의의 부분으로서 도파관의 개구를 통과하지 않은 부분은 실질적으로 흡수되는, 에너지 지향 시스템.
- 제90항에 있어서, 상기 에너지 장치는 복수의 쌍의 전도성 평면을 포함하고, 각 쌍은 서로 독립적으로 작동하도록 구성된, 에너지 지향 시스템.
- 제94항에 있어서, 상기 제2 에너지는 음향 에너지를 포함하는, 에너지 지향 시스템.
- 제94항에 있어서, 상기 제2 에너지는 초음파 에너지를 포함하는, 에너지 지향 시스템.
- 제96항에 있어서, 상기 에너지 장치는 상기 적어도 제1 에너지의 복수의 전파 경로와 조화를 이루어 적어도 하나의 체적 촉각 표면을 형성하는 음향 에너지장을 생성하도록 작동 가능한, 에너지 지향 시스템.
- 제97항에 있어서, 상기 적어도 제1 에너지의 4D 에너지장이 형성되도록 상기 도파관들의 어레이의 각 도파관의 복수의 전파 경로들이 결합되고, 상기 체적 촉각 표면이 상기 4D 에너지장과 조화를 이루어 생성되는, 에너지 지향 시스템.
- 제98항에 있어서, 당해 에너지 지향 시스템은 상기 4D 에너지장을 점유하는 제1 에너지의 홀로그램을 생성하도록 구성되고, 상기 에너지 장치는 생성된 홀로그램과 실질적으로 일치하는 복수의 체적 촉각 표면을 생성하도록 구성된, 에너지 지향 시스템.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201862617293P | 2018-01-14 | 2018-01-14 | |
| US201862617288P | 2018-01-14 | 2018-01-14 | |
| US62/617,293 | 2018-01-14 | ||
| US62/617,288 | 2018-01-14 | ||
| PCT/US2019/013552 WO2019140413A1 (en) | 2018-01-14 | 2019-01-14 | Systems and methods for directing multiple 4d energy fields |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200118059A true KR20200118059A (ko) | 2020-10-14 |
Family
ID=67218396
Family Applications (4)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207023600A KR20200116941A (ko) | 2018-01-14 | 2019-01-11 | 정렬된 구조를 사용해 에너지 릴레이의 횡방향 에너지 편재를 위한 시스템 및 방법 |
| KR1020207023602A KR20200120643A (ko) | 2018-01-14 | 2019-01-12 | 횡방향 에너지 편재로 에너지 릴레이를 형성하는 시스템 및 방법 |
| KR1020207023604A KR20200119819A (ko) | 2018-01-14 | 2019-01-14 | 최적화된 홀로그픽 투영을 위해 정렬된 기하학적 형상 |
| KR1020207023601A KR20200118059A (ko) | 2018-01-14 | 2019-01-14 | 다중 4d 에너지 장을 지향하는 시스템 및 방법 |
Family Applications Before (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020207023600A KR20200116941A (ko) | 2018-01-14 | 2019-01-11 | 정렬된 구조를 사용해 에너지 릴레이의 횡방향 에너지 편재를 위한 시스템 및 방법 |
| KR1020207023602A KR20200120643A (ko) | 2018-01-14 | 2019-01-12 | 횡방향 에너지 편재로 에너지 릴레이를 형성하는 시스템 및 방법 |
| KR1020207023604A KR20200119819A (ko) | 2018-01-14 | 2019-01-14 | 최적화된 홀로그픽 투영을 위해 정렬된 기하학적 형상 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (10) | US11181749B2 (ko) |
| EP (4) | EP3737980A4 (ko) |
| JP (5) | JP7420383B2 (ko) |
| KR (4) | KR20200116941A (ko) |
| CN (5) | CN112105975A (ko) |
| AU (2) | AU2019206621A1 (ko) |
| CA (2) | CA3088364A1 (ko) |
| TW (1) | TWI816733B (ko) |
| WO (4) | WO2019140269A1 (ko) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20230166155A (ko) | 2016-07-15 | 2023-12-06 | 라이트 필드 랩 인코포레이티드 | 라이트 필드 및 홀로그램 도파관 어레이에서의 에너지의 선택적 전파 |
| WO2019140269A1 (en) | 2018-01-14 | 2019-07-18 | Light Field Lab, Inc. | Systems and methods for transverse energy localization in energy relays using ordered structures |
| US10951875B2 (en) | 2018-07-03 | 2021-03-16 | Raxium, Inc. | Display processing circuitry |
| KR20210066797A (ko) * | 2018-08-29 | 2021-06-07 | 피씨엠에스 홀딩스, 인크. | 모자이크 주기적 층에 기반한 광 필드 디스플레이를 위한 광학 방법 및 시스템 |
| JP2022552770A (ja) * | 2019-08-09 | 2022-12-20 | ライト フィールド ラボ、インコーポレイテッド | ライトフィールドディスプレイシステムに基づいたデジタルサイネージシステム発明者：ジョナサン・シャン・カラフィン、ブレンダン・エルウッド・ベベンシー、ジョン・ドーム |
| KR20220054619A (ko) * | 2019-09-03 | 2022-05-03 | 라이트 필드 랩 인코포레이티드 | 모바일 장치를 위한 라이트필드 디스플레이 |
| US11435520B1 (en) * | 2019-10-22 | 2022-09-06 | Apple Inc. | Electronic devices with damage-resistant display cover layers |
| JP2023500234A (ja) | 2019-11-01 | 2023-01-05 | ラキシウム インコーポレイテッド | 眼追跡器を組み込む明視野ディスプレイと、眼追跡情報を使用して明視野ディスプレイのためのビューを生成するための方法 |
| AU2020383516A1 (en) | 2019-11-12 | 2022-05-26 | Light Field Lab, Inc. | Relay systems |
| CN112995452B (zh) * | 2019-12-17 | 2022-11-11 | 英属开曼群岛商音飞光电科技股份有限公司 | 摩尔纹影像处理装置 |
| US11754779B1 (en) * | 2020-07-30 | 2023-09-12 | Apple Inc. | Electronic devices with coherent fiber bundles |
| CN112497951B (zh) * | 2021-01-29 | 2021-04-27 | 成都工业学院 | 一种防伪印刷品 |
| CN114355623B (zh) * | 2022-03-14 | 2022-05-17 | 成都工业学院 | 一种用于投影光场立体显示的一维逆反射片 |
Family Cites Families (330)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US947702A (en) | 1908-10-02 | 1910-01-25 | William W Rowley | Molding-machine. |
| GB474564A (en) | 1937-03-09 | 1937-11-03 | Joseph Hayes | Improvements in dies for the drawing of metals |
| NL303001A (ko) * | 1963-02-11 | |||
| US3505046A (en) | 1966-07-01 | 1970-04-07 | American Optical Corp | Uniting fiber energy-conducting structures |
| DE1596717B1 (de) | 1966-12-01 | 1970-02-12 | Zeiss Carl Fa | Verfahren zur Herstellung faseroptischer Bilduebertragungsvorrichtungen |
| US3626040A (en) | 1969-10-06 | 1971-12-07 | American Optical Corp | Method of making fused bundles of light-conducting fibers |
| US3859071A (en) | 1970-11-26 | 1975-01-07 | Philips Corp | Apparatus for compressing a polygonal pack of optical fibers employing a plurality of slides with curved faces and a cage |
| GB1399597A (en) | 1971-06-24 | 1975-07-02 | Ross P M | Drawing die assemblies |
| DE2333910A1 (de) | 1972-08-02 | 1974-02-14 | American Optical Corp | Ausdehnung der numerischen oeffnung bei faseroptischen vorrichtungen |
| US3961931A (en) | 1973-09-10 | 1976-06-08 | Hoya Glass Works, Ltd. | Apparatus for heat-bonding optical fibers |
| US3870399A (en) | 1973-11-28 | 1975-03-11 | Corning Glass Works | Pseudo-fiber optic devices |
| US4099833A (en) | 1974-03-08 | 1978-07-11 | Galileo Electro-Optics Corp. | Non-uniform fiber optic imaging system |
| FR2285623A1 (fr) | 1974-09-20 | 1976-04-16 | Max Planck Gesellschaft | Dispositif auto-formateur d'images, comportant un guide d'ondes |
| US4149772A (en) | 1975-09-22 | 1979-04-17 | Northern Electric Company Limited | Optical fibre having low mode dispersion |
| US4134642A (en) | 1976-04-16 | 1979-01-16 | Northern Telecom Limited | Optical fibre with increased security |
| US4143234A (en) | 1976-11-08 | 1979-03-06 | Monsanto Company | Solar collector using total internal reflectance |
| US4265515A (en) | 1978-05-08 | 1981-05-05 | International Telephone And Telegraph Corporation | Optical fiber waveguide with effective refractive index profile |
| JPS5753713A (en) * | 1980-09-16 | 1982-03-30 | Takashi Mori | Connector of photoconductive cable |
| US4372769A (en) | 1981-07-20 | 1983-02-08 | Hicks Jr John W | Multi-fiber fiber-optic assembly method |
| JPS6030407U (ja) * | 1983-08-09 | 1985-03-01 | 日本電信電話株式会社 | 複心光フアイバ |
| ES2000293A6 (es) | 1986-12-29 | 1988-02-01 | Dominguez Montes Juan | Instalacion y procedimiento para obtener imagenes tridimensionales en movimiento esto es tetradimimensionales tanto en color como en blanco y negro |
| US5187260A (en) | 1988-09-06 | 1993-02-16 | Sharifa Karali | Process for the preparation of a high purity protamine-DNA complex and process for use of same |
| JPH02288707A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Arimura Giken Kk | 平板ガイドアンテナ |
| US5274714A (en) | 1990-06-04 | 1993-12-28 | Neuristics, Inc. | Method and apparatus for determining and organizing feature vectors for neural network recognition |
| GB2251700B (en) | 1990-11-30 | 1994-08-24 | Combined Optical Ind Ltd | Multiple array lens |
| NL192610C (nl) | 1990-12-13 | 1997-11-04 | Enschede & Zonen Grafisch | Beelddrager en werkwijze voor het op een beelddrager drukken van een beeld. |
| GB2253070A (en) | 1991-01-15 | 1992-08-26 | Third Generation Technology Li | Optic fibre plates containing scintillators |
| JPH0561417A (ja) | 1991-09-03 | 1993-03-12 | Sharp Corp | 表示装置 |
| FR2701571B1 (fr) | 1993-02-15 | 1995-03-17 | Georges Le Noane | Guides optiques multicÓoeurs de grande précision et de petites dimensions et procédé de fabrication de ces guides. |
| JPH06258532A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-16 | Asahi Glass Co Ltd | ファイバアレイプレートを用いた画像読み取り・記録モジュール |
| US5451969A (en) * | 1993-03-22 | 1995-09-19 | Raytheon Company | Dual polarized dual band antenna |
| US5479550A (en) | 1993-05-13 | 1995-12-26 | Olympus Optical Co., Ltd. | Image fiber |
| US5481385A (en) | 1993-07-01 | 1996-01-02 | Alliedsignal Inc. | Direct view display device with array of tapered waveguide on viewer side |
| US5371826A (en) | 1993-08-27 | 1994-12-06 | Demetron Research Corp. | Dental fiber optic light bundle with uniform taper |
| US5396350A (en) | 1993-11-05 | 1995-03-07 | Alliedsignal Inc. | Backlighting apparatus employing an array of microprisms |
| US6546112B1 (en) | 1993-11-18 | 2003-04-08 | Digimarc Corporation | Security document with steganographically-encoded authentication data |
| JPH0894864A (ja) | 1994-04-08 | 1996-04-12 | Olympus Optical Co Ltd | イメージファイバー及びその製造方法 |
| US5553184A (en) | 1994-12-07 | 1996-09-03 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. | Process for the application of fiber optical bundles comprising optical fibers |
| JPH08179131A (ja) | 1994-12-22 | 1996-07-12 | Yasuo Kitada | 像伝送体、その製造方法及びそれを使用した像伝送装置 |
| US20090273574A1 (en) | 1995-06-29 | 2009-11-05 | Pryor Timothy R | Programmable tactile touch screen displays and man-machine interfaces for improved vehicle instrumentation and telematics |
| US5973844A (en) * | 1996-01-26 | 1999-10-26 | Proxemics | Lenslet array systems and methods |
| JP3380132B2 (ja) * | 1996-03-15 | 2003-02-24 | シャープ株式会社 | 画像表示装置 |
| US6046849A (en) | 1996-09-12 | 2000-04-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Parallax barrier, display, passive polarisation modulating optical element and method of making such an element |
| US5822125A (en) * | 1996-12-20 | 1998-10-13 | Eastman Kodak Company | Lenslet array system |
| JPH10186276A (ja) | 1996-12-26 | 1998-07-14 | Konica Corp | ３次元画像表示装置 |
| JPH10186275A (ja) | 1996-12-26 | 1998-07-14 | Konica Corp | ３次元画像表示装置 |
| US6229562B1 (en) | 1997-07-08 | 2001-05-08 | Stanley H. Kremen | System and apparatus for the recording and projection of images in substantially 3-dimensional format |
| US20010028485A1 (en) | 1997-07-08 | 2001-10-11 | Stanley Kremen | Methods of preparing holograms |
| US6013072A (en) * | 1997-07-09 | 2000-01-11 | Intraluminal Therapeutics, Inc. | Systems and methods for steering a catheter through body tissue |
| US5949581A (en) * | 1997-08-12 | 1999-09-07 | Daktronics, Inc. | Display system |
| AUPO884297A0 (en) | 1997-08-27 | 1997-09-18 | Orme, Gregory Michael | Imaging devices |
| US6381072B1 (en) * | 1998-01-23 | 2002-04-30 | Proxemics | Lenslet array systems and methods |
| EP1076246B1 (en) | 1998-04-27 | 2005-03-16 | Hamamatsu Photonics K.K. | Optical fibre bundle for image transmission and manufacturing method thereof |
| US5974215A (en) | 1998-05-20 | 1999-10-26 | North Carolina State University | Compound image sensor array having staggered array of tapered optical fiber bundles |
| JP2000050387A (ja) | 1998-07-16 | 2000-02-18 | Massachusetts Inst Of Technol <Mit> | パラメトリックオ―ディオシステム |
| JP2000066132A (ja) | 1998-08-20 | 2000-03-03 | Harness Syst Tech Res Ltd | 表示装置 |
| US6169594B1 (en) | 1998-08-24 | 2001-01-02 | Physical Optics Corporation | Beam deflector and scanner |
| US6614972B1 (en) | 1998-12-02 | 2003-09-02 | 3M Innovative Properties Company | Coupler for transporting and distributing light to multiple locations with uniform color and intensity |
| JP2000347046A (ja) | 1999-06-02 | 2000-12-15 | Casio Comput Co Ltd | 導光体及びその形成方法並びにそれを備えた表示装置 |
| US6418254B1 (en) | 1999-06-04 | 2002-07-09 | Shizuki Electric Company, Inc. | Fiber-optic display |
| AU6352900A (en) | 1999-07-19 | 2001-02-05 | Cogent Light Technologies, Inc. | Compound cladded rod for transmission of optical power |
| US6452699B1 (en) | 1999-09-28 | 2002-09-17 | Holospex, Inc. | Controlled diffraction efficiency far field viewing devices |
| US6384400B1 (en) | 1999-11-29 | 2002-05-07 | General Electric Company | High resolution and high luminance scintillator and radiation imager employing the same |
| US6663560B2 (en) | 1999-12-17 | 2003-12-16 | Digital Optical Imaging Corporation | Methods and apparatus for imaging using a light guide bundle and a spatial light modulator |
| US6549308B1 (en) * | 2000-01-11 | 2003-04-15 | Zebra Imaging, Inc. | Unibiased light field models for rendering and holography |
| US6680761B1 (en) | 2000-01-24 | 2004-01-20 | Rainbow Displays, Inc. | Tiled flat-panel display having visually imperceptible seams, optimized for HDTV applications |
| HU0000752D0 (en) * | 2000-02-21 | 2000-04-28 | Pixel element for three-dimensional screen | |
| US6288842B1 (en) | 2000-02-22 | 2001-09-11 | 3M Innovative Properties | Sheeting with composite image that floats |
| EP1285294B1 (en) | 2000-03-17 | 2009-05-13 | Corning Incorporated | Optical waveguide lens and method of fabrication |
| GB2380344B (en) | 2000-04-26 | 2005-04-06 | Arete Associates | Very fast time resolved imaging in multiparameter measurement space |
| US7054850B2 (en) | 2000-06-16 | 2006-05-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for detecting or recognizing pattern by employing a plurality of feature detecting elements |
| US6633710B2 (en) * | 2000-06-19 | 2003-10-14 | Schott Fiber Optics, Inc. | Opto-electronic multi-chip modules using imaging fiber bundles |
| US6480345B2 (en) | 2000-06-30 | 2002-11-12 | Ricoh Company, Ltd. | Image magnifying/reducing optical device and manufacturing method thereof |
| US6556280B1 (en) | 2000-09-19 | 2003-04-29 | Optical Switch Corporation | Period reconfiguration and closed loop calibration of an interference lithography patterning system and method of operation |
| US6563648B2 (en) | 2000-10-20 | 2003-05-13 | Three-Five Systems, Inc. | Compact wide field of view imaging system |
| US6487351B1 (en) | 2000-11-06 | 2002-11-26 | Schott Fiber Optics | Fiber optic faceplate |
| GB0030675D0 (en) | 2000-12-15 | 2001-01-31 | Rue De Int Ltd | Methods of creating high efficiency diffuse back-reflectors based on embossed surface relief |
| US6636355B2 (en) * | 2000-12-27 | 2003-10-21 | 3M Innovative Properties Company | Microstructured rear projection screen |
| JP3429282B2 (ja) | 2001-02-02 | 2003-07-22 | リサーチ・インターナショナル・インコーポレーテッド | 自動化されたシステム、及びサンプルの分析方法 |
| US6611648B2 (en) | 2001-05-09 | 2003-08-26 | Corning Incorporated | Optical fibers having cores with different propagation constants, and methods of manufacturing same |
| US20020172478A1 (en) | 2001-05-21 | 2002-11-21 | Sahlin Jennifer Joyce | Light transmission techniques |
| US20030026567A1 (en) | 2001-08-01 | 2003-02-06 | Schott Communications Technologies, Inc. | Graded index fiber, array and method of manufacture |
| GB0119176D0 (en) | 2001-08-06 | 2001-09-26 | Ocuity Ltd | Optical switching apparatus |
| WO2003032678A2 (en) | 2001-10-09 | 2003-04-17 | Frank Joseph Pompei | Ultrasonic transducer for parametric array |
| WO2003056876A2 (en) | 2001-12-14 | 2003-07-10 | Digital Optics International Corporation | Uniform illumination system |
| US20030137730A1 (en) | 2002-01-23 | 2003-07-24 | Sergey Fridman | Autostereoscopic display |
| CN1643565A (zh) | 2002-03-13 | 2005-07-20 | 不列颠哥伦比亚大学 | 高动态范围显示装置 |
| JP2003330109A (ja) | 2002-05-09 | 2003-11-19 | Seiko Epson Corp | 照明装置および投射型表示装置 |
| US7031579B2 (en) | 2002-06-26 | 2006-04-18 | L-3 Communications Corporation | High resolution display component, system and method |
| TW200402012A (en) | 2002-07-23 | 2004-02-01 | Eastman Kodak Co | OLED displays with fiber-optic faceplates |
| US20050041944A1 (en) | 2002-07-26 | 2005-02-24 | Cryan Colm V. | Graded index fiber array and method of manufacture |
| JP2004078123A (ja) | 2002-08-22 | 2004-03-11 | Asahi Glass Co Ltd | 多孔質プラスチック光伝送体およびその製造方法 |
| JP3969252B2 (ja) | 2002-08-27 | 2007-09-05 | 日本電気株式会社 | 立体画像平面画像切換表示装置及び携帯端末装置 |
| AU2003268291A1 (en) | 2002-08-29 | 2004-03-19 | The Regents Of The University Of California | Indefinite materials |
| AU2003279127A1 (en) | 2002-10-03 | 2004-04-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for fabrication of diffractive optical elements for maskless lithography |
| KR20040043411A (ko) | 2002-11-18 | 2004-05-24 | 삼성전자주식회사 | 표시장치용 광학 시트, 이의 제조 방법 및 표시장치 |
| JP3970784B2 (ja) | 2003-02-10 | 2007-09-05 | シャープ株式会社 | マイクロレンズ基板、及びそれを備えた液晶表示素子、並びに投影型液晶表示装置 |
| US7618373B2 (en) | 2003-02-14 | 2009-11-17 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | Microfabricated ultrasonic transducer array for 3-D imaging and method of operating the same |
| JP2007534972A (ja) | 2003-07-14 | 2007-11-29 | マサチューセッツ・インスティテュート・オブ・テクノロジー | 導電体、半導電体、絶縁体で共用できる光電子ファイバ |
| GB0326005D0 (en) | 2003-11-07 | 2003-12-10 | Koninkl Philips Electronics Nv | Waveguide for autostereoscopic display |
| BRPI0417190A (pt) | 2003-12-02 | 2007-03-06 | 3M Innovative Properties Co | aparelho e sistema de irradiação |
| JP3859158B2 (ja) * | 2003-12-16 | 2006-12-20 | セイコーエプソン株式会社 | マイクロレンズ用凹部付き基板、マイクロレンズ基板、透過型スクリーン、およびリア型プロジェクタ |
| US20050180676A1 (en) * | 2004-02-12 | 2005-08-18 | Panorama Flat Ltd. | Faraday structured waveguide modulator |
| US20050243275A1 (en) | 2004-04-30 | 2005-11-03 | Curatu Eugene O | Wavefront sensor and relay for optical measurement and associated methods |
| JP2008508621A (ja) | 2004-08-03 | 2008-03-21 | シルバーブルック リサーチ ピーティワイ リミテッド | ウォークアップ印刷 |
| CN101431087B (zh) * | 2004-09-14 | 2014-03-12 | 全视技术有限公司 | 低高度成像系统及相关方法 |
| US7329982B2 (en) | 2004-10-29 | 2008-02-12 | 3M Innovative Properties Company | LED package with non-bonded optical element |
| US7851725B2 (en) | 2004-11-17 | 2010-12-14 | Metal Improvement Company Llc | Active beam delivery system with image relay |
| US7773849B2 (en) | 2004-12-14 | 2010-08-10 | Oms Displays Ltd. | Device and method for optical resizing and backlighting |
| DE102005041229A1 (de) | 2004-12-30 | 2006-08-03 | Volkswagen Ag | Displayanordnung für ein Fahrzeug |
| US20060165358A1 (en) | 2005-01-21 | 2006-07-27 | Ceramoptec Industries, Inc. | Compact bundles of light guides with sections having reduced interstitial area |
| US20060191566A1 (en) | 2005-02-28 | 2006-08-31 | Applied Optical Materials | Solar concentrator system using photonic engineered materials |
| US8537310B2 (en) | 2005-03-01 | 2013-09-17 | North Carolina State University | Polarization-independent liquid crystal display devices including multiple polarization grating arrangements and related devices |
| DE102005011956A1 (de) | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Schott Ag | Faseroptische Anordnung für Anzeigeeinrichtungen, insbesondere mit analogen oder digitalen Displays, sowie mit dieser versehene Einrichtungen |
| US7508527B2 (en) | 2005-04-11 | 2009-03-24 | Zetetic Institute | Apparatus and method of in situ and ex situ measurement of spatial impulse response of an optical system using phase-shifting point-diffraction interferometry |
| US9468500B2 (en) * | 2005-04-26 | 2016-10-18 | Tea Time Partners, L.P. | Image-guided laser catheter |
| CN100578392C (zh) | 2005-05-06 | 2010-01-06 | 视瑞尔技术公司 | 三维场景的全息再现装置 |
| WO2007011214A1 (en) | 2005-07-19 | 2007-01-25 | Milabs B.V. | Radiation detection apparatus |
| JP4863044B2 (ja) | 2005-07-21 | 2012-01-25 | ソニー株式会社 | 表示装置、表示制御方法、並びにプログラム |
| JP4678731B2 (ja) * | 2005-09-09 | 2011-04-27 | 株式会社リコー | ハニカム構造体又は微細複合部品の製造方法 |
| WO2007051064A2 (en) | 2005-10-28 | 2007-05-03 | Brewer Donald R | Elastic fiber optic image guide |
| JP2008058583A (ja) | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 三次元画像表示装置および三次元画像表示方法 |
| WO2007123586A2 (en) * | 2006-01-19 | 2007-11-01 | The Regents Of The University Of California | Biomimetic microfabricated compound eyes |
| CN101395928B (zh) | 2006-03-03 | 2011-04-20 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 使用可控液晶透镜阵列用于3d/2d模式切换的自动立体显示设备 |
| US20080144174A1 (en) | 2006-03-15 | 2008-06-19 | Zebra Imaging, Inc. | Dynamic autostereoscopic displays |
| US20080170293A1 (en) | 2006-03-15 | 2008-07-17 | Lucente Mark E | Dynamic autostereoscopic displays |
| US7701641B2 (en) | 2006-03-20 | 2010-04-20 | Ophthonix, Inc. | Materials and methods for producing lenses |
| US7376314B2 (en) | 2006-03-22 | 2008-05-20 | Spectral Imaging Laboratory | Fiber coupled artificial compound eye |
| US20070291504A1 (en) | 2006-06-20 | 2007-12-20 | Chun-I Lu | Fused fiber array optics for led |
| GB2439345A (en) | 2006-06-23 | 2007-12-27 | Gsi Group Ltd | Annular tapered fibre coupler for cladding pumping of an optical fibre |
| US7935212B2 (en) | 2006-07-31 | 2011-05-03 | Essilor International Compagnie | Process for transferring onto a surface of an optical article a layer having a variable index of refraction |
| JP2008052010A (ja) | 2006-08-24 | 2008-03-06 | Noriji Ooishi | 立体像表示装置と撮影装置 |
| US7382959B1 (en) | 2006-10-13 | 2008-06-03 | Hrl Laboratories, Llc | Optically oriented three-dimensional polymer microstructures |
| WO2008127410A2 (en) | 2006-11-07 | 2008-10-23 | New York University | Holographic microfabrication and characterization system for soft matter and biological systems |
| US8736675B1 (en) | 2006-12-01 | 2014-05-27 | Zebra Imaging, Inc. | Multi-core processor architecture for active autostereoscopic emissive displays |
| WO2008093721A1 (ja) | 2007-02-02 | 2008-08-07 | Akira Tomono | 表示装置 |
| US7710845B2 (en) | 2007-02-09 | 2010-05-04 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Holographic memory and holographic recording apparatus |
| WO2009008911A2 (en) | 2007-03-05 | 2009-01-15 | Trustees Of Boston University | High definition scintillation detector for medicine, homeland security, and non-destructive evaluation |
| US20090164397A1 (en) | 2007-12-20 | 2009-06-25 | Mitchell Kwok | Human Level Artificial Intelligence Machine |
| US20080285125A1 (en) | 2007-05-18 | 2008-11-20 | Fujifilm Manufacturing U.S.A. Inc. | Optical panel for front projection under ambient lighting conditions |
| US20140300695A1 (en) | 2007-08-11 | 2014-10-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Full-Parallax Acousto-Optic/Electro-Optic Holographic Video Display |
| US8149265B2 (en) | 2007-08-11 | 2012-04-03 | Massachusetts Institute Of Technology | Holographic video display system |
| US10108146B2 (en) | 2007-08-11 | 2018-10-23 | Massachusetts Institute Of Technology | Anisotropic leaky-mode modulator for holographic video displays |
| US10452026B2 (en) | 2007-08-11 | 2019-10-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Transparent flat-panel holographic display |
| JP2009053263A (ja) | 2007-08-23 | 2009-03-12 | Tomohiko Fujishima | 光制御素子及び光制御パネル並びにそれを用いた光制御装置 |
| JP2009053567A (ja) * | 2007-08-29 | 2009-03-12 | Victor Co Of Japan Ltd | 立体画像表示用プロジェクタ |
| DE102007042984A1 (de) | 2007-09-10 | 2009-03-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Vorrichtung zur optischen Navigation |
| DE102007047470B3 (de) | 2007-09-28 | 2009-05-28 | Visumotion Gmbh | Verfahren zur Ausrichtung eines Parallaxenbarriereschirms auf einem Bildschirm |
| US8373630B2 (en) | 2007-10-01 | 2013-02-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Display device |
| TW200928624A (en) | 2007-10-19 | 2009-07-01 | Seereal Technologies Sa | Light modulating device |
| JP4450076B2 (ja) | 2008-01-17 | 2010-04-14 | パナソニック株式会社 | 三次元画像再生装置 |
| JP4404146B2 (ja) | 2008-01-17 | 2010-01-27 | パナソニック株式会社 | 投影型三次元画像再生装置 |
| US7856883B2 (en) | 2008-03-24 | 2010-12-28 | Industrial Technology Research Institute | Capacitive ultrasonic sensors and display devices using the same |
| US8608573B2 (en) | 2008-03-29 | 2013-12-17 | Hemanth Gundurao Kanekal | Electronic trading card and game system |
| US9063289B1 (en) * | 2008-06-30 | 2015-06-23 | Nlight Photonics Corporation | Multimode fiber combiners |
| US20130216184A1 (en) | 2008-07-14 | 2013-08-22 | Victor Il'ich Kopp | Configurable pitch reducing optical fiber array |
| US20100156895A1 (en) | 2008-10-26 | 2010-06-24 | Zebra Imaging, Inc. | Processing Pre-recorded Hogel Data |
| US8335419B2 (en) | 2008-11-10 | 2012-12-18 | Schott Corporation | Optical components with variable electro-chromic extra-mural absorption capability |
| US8666142B2 (en) | 2008-11-18 | 2014-03-04 | Global Filtration Systems | System and method for manufacturing |
| CN101939703B (zh) | 2008-12-25 | 2011-08-31 | 深圳市泛彩溢实业有限公司 | 全息三维图像信息采集装置、方法及还原装置、方法 |
| US9256007B2 (en) * | 2009-04-21 | 2016-02-09 | Svv Technology Innovations, Inc. | Light collection and illumination systems employing planar waveguide |
| ATE551841T1 (de) * | 2009-04-22 | 2012-04-15 | Raytrix Gmbh | Digitales bildgebungsverfahren zum synthetisieren eines bildes unter verwendung der mit einer plenoptischen kamera aufgezeichneten daten |
| DE102009003069A1 (de) | 2009-05-13 | 2010-11-25 | Seereal Technologies S.A. | 3D-Anzeigedisplay mit steuerbarer Vorrichtung zum Nachführen von Sichtbarkeitsbereichen |
| US9494738B1 (en) | 2009-05-28 | 2016-11-15 | Nlight, Inc. | Single mode fiber combiners |
| US8238042B2 (en) * | 2009-06-05 | 2012-08-07 | CVI Melles Griot, Inc. | Reflective axicon systems and methods |
| US8345144B1 (en) | 2009-07-15 | 2013-01-01 | Adobe Systems Incorporated | Methods and apparatus for rich image capture with focused plenoptic cameras |
| US20120224062A1 (en) | 2009-08-07 | 2012-09-06 | Light Blue Optics Ltd | Head up displays |
| KR101600010B1 (ko) | 2009-09-22 | 2016-03-04 | 삼성전자주식회사 | 모듈레이터, 모듈레이터를 이용한 광 필드 데이터 획득 장치, 모듈레이터를 이용한 광 필드 데이터 처리 장치 및 방법 |
| WO2011042711A2 (en) | 2009-10-09 | 2011-04-14 | Milan Momcilo Popovich | Compact edge illuminated diffractive display |
| EP3567416A1 (en) | 2009-10-12 | 2019-11-13 | The Trustees of Columbia University in the City of New York | Photonic crystal spectrometer |
| JP2011095332A (ja) | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光ファイバの製造方法 |
| US8308329B1 (en) | 2009-12-18 | 2012-11-13 | Rockwell Collins, Inc. | Directionalizing fiber optic plate |
| US9326675B2 (en) | 2009-12-24 | 2016-05-03 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Virtual vision correction for video display |
| US20110169832A1 (en) | 2010-01-11 | 2011-07-14 | Roy-G-Biv Corporation | 3D Motion Interface Systems and Methods |
| JP5678679B2 (ja) | 2010-01-22 | 2015-03-04 | 住友電気工業株式会社 | マルチコアファイバ |
| KR101756910B1 (ko) | 2010-05-11 | 2017-07-26 | 삼성전자주식회사 | 감쇠 패턴을 포함하는 마스크를 이용한 광 필드 영상 처리 장치 및 방법 |
| WO2011158752A1 (ja) | 2010-06-15 | 2011-12-22 | シャープ株式会社 | 表示装置およびその製造方法 |
| JP5918758B2 (ja) | 2010-07-06 | 2016-05-18 | シーリアル テクノロジーズ ソシエテ アノニムＳｅｅｒｅａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｓ．Ａ． | ホログラフィックディスプレイ又は立体ディスプレイのための、ビームの発散及び種々のコリメータ |
| JP2012022639A (ja) | 2010-07-16 | 2012-02-02 | Ntt Docomo Inc | 表示装置、映像表示システムおよび映像表示方法 |
| US20120050833A1 (en) | 2010-08-30 | 2012-03-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and Apparatus for Holographic Animation |
| EP2612360B1 (en) | 2010-09-02 | 2017-05-31 | Consiglio Nazionale Delle Ricerche | Waveguide for efficient light trapping and absorption |
| TWI452739B (zh) | 2010-10-20 | 2014-09-11 | Macroblock Inc | 發光二極體封裝結構及發光二極體立體顯示裝置 |
| US9179134B2 (en) * | 2011-01-18 | 2015-11-03 | Disney Enterprises, Inc. | Multi-layer plenoptic displays that combine multiple emissive and light modulating planes |
| DE102011078127B4 (de) | 2011-02-01 | 2018-06-14 | Johnson Controls Gmbh | Interaktive Anzeigeeinheit |
| US9542000B2 (en) | 2011-02-10 | 2017-01-10 | Kyocera Corporation | Electronic device and control method for electronic device |
| US20120268950A1 (en) | 2011-04-22 | 2012-10-25 | Parkyn William A | Wide-Angle Non-Imaging Illumination Lens Arrayable for Close Planar Targets |
| US9640170B2 (en) | 2011-05-04 | 2017-05-02 | Thornton Tomasetti, Inc. | Acoustically transparent and acoustic wave steering materials for acoustic cloaking and methods of fabrication thereof |
| JP5747641B2 (ja) * | 2011-05-06 | 2015-07-15 | 大日本印刷株式会社 | 立体映像表示装置 |
| JP2014142368A (ja) | 2011-05-13 | 2014-08-07 | Sharp Corp | 光拡散部材およびその製造方法、表示装置 |
| CN103687743B (zh) | 2011-05-13 | 2016-11-09 | 大众汽车有限公司 | 用于车辆的显示单元 |
| EP2715669A4 (en) | 2011-05-25 | 2015-03-18 | Third Dimension Ip Llc | ALIGNMENT, CALIBRATION AND RESTITUTION SYSTEMS AND METHODS FOR TOTAL 3D ANGLED DISPLAY |
| ES2622490T3 (es) | 2011-06-15 | 2017-07-06 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Impresión de imagen de seguridad |
| CN102231044A (zh) | 2011-06-29 | 2011-11-02 | 浙江大学 | 基于多屏拼接的体视三维显示装置 |
| JP5273214B2 (ja) | 2011-06-30 | 2013-08-28 | 株式会社デンソー | 近距離無線通信装置 |
| US8525829B2 (en) | 2011-09-19 | 2013-09-03 | Disney Enterprises, Inc. | Transparent multi-view mask for 3D display systems |
| US8879766B1 (en) | 2011-10-03 | 2014-11-04 | Wei Zhang | Flat panel displaying and sounding system integrating flat panel display with flat panel sounding unit array |
| FR2981172B1 (fr) | 2011-10-11 | 2015-10-30 | Wysips | Dispositif d'affichage comprenant une surface multifonctionnelle et communicante |
| TW201317636A (zh) | 2011-10-20 | 2013-05-01 | Seereal Technologies Sa | 顯示三維場景之顯示裝置及方法 |
| US9055289B2 (en) | 2011-11-23 | 2015-06-09 | Korea Institute Of Science And Technology | 3D display system |
| US8802966B2 (en) | 2011-12-06 | 2014-08-12 | The Boeing Company | Methods and systems for light energy augmented power |
| RU2639026C2 (ru) | 2011-12-23 | 2017-12-19 | Конинклейке Филипс Н.В. | Способ и устройство для интерактивного отображения трехмерных ультразвуковых изображений |
| US8917453B2 (en) | 2011-12-23 | 2014-12-23 | Microsoft Corporation | Reflective array waveguide |
| EP2618103A1 (de) | 2012-01-17 | 2013-07-24 | Hexagon Technology Center GmbH | Verfahren, System und Computerprogramm zum Messen eines Winkels zwischen zwei räumlich voneinander entfernten Elementen und dessen Verwendung |
| US9612395B2 (en) | 2012-01-26 | 2017-04-04 | Corning Incorporated | Optical fiber with a variable refractive index profile |
| US8953012B2 (en) | 2012-02-13 | 2015-02-10 | Raytheon Company | Multi-plenoptic system with image stacking and method for wide field-of-regard high-resolution imaging |
| US8761534B2 (en) | 2012-02-16 | 2014-06-24 | Ricoh Co., Ltd. | Optimization of plenoptic imaging systems |
| CN102591124A (zh) | 2012-02-21 | 2012-07-18 | 浙江大学 | 基于拼接光场的横向大视场三维显示方法及系统 |
| WO2013140726A1 (ja) | 2012-03-22 | 2013-09-26 | 日本電気株式会社 | 発光装置 |
| KR20130112541A (ko) | 2012-04-04 | 2013-10-14 | 삼성전자주식회사 | 플레놉틱 카메라 장치 |
| CN103562802B (zh) | 2012-04-25 | 2016-08-17 | 罗克韦尔柯林斯公司 | 全息广角显示器 |
| WO2013172233A1 (ja) | 2012-05-15 | 2013-11-21 | 株式会社ニコン | 立体映像表示装置 |
| JP2013254649A (ja) | 2012-06-07 | 2013-12-19 | Sharp Corp | 面光源装置、表示装置および照明装置 |
| US9671566B2 (en) | 2012-06-11 | 2017-06-06 | Magic Leap, Inc. | Planar waveguide apparatus with diffraction element(s) and system employing same |
| JP5774550B2 (ja) | 2012-06-27 | 2015-09-09 | 日立マクセル株式会社 | ピンホールアレイ並びにそれを用いた表示装置 |
| CN102768381B (zh) * | 2012-07-04 | 2014-06-11 | 南京大学 | 微纳结构d形光纤及制备方法与应用 |
| US9841563B2 (en) | 2012-08-04 | 2017-12-12 | Paul Lapstun | Shuttered waveguide light field display |
| US8754829B2 (en) | 2012-08-04 | 2014-06-17 | Paul Lapstun | Scanning light field camera and display |
| US9860522B2 (en) | 2012-08-04 | 2018-01-02 | Paul Lapstun | Head-mounted light field display |
| US9225972B2 (en) | 2012-08-10 | 2015-12-29 | Pixtronix, Inc. | Three dimensional (3D) image generation using electromechanical display elements |
| WO2014077931A2 (en) | 2012-08-28 | 2014-05-22 | President And Fellows Of Harvard College | Adaptive optic and acoustic devices |
| US9014394B2 (en) | 2012-09-07 | 2015-04-21 | Apple Inc. | Systems and methods for retaining a microphone |
| DK2920511T3 (da) * | 2012-11-14 | 2020-07-27 | Coelux Srl | Kunstig belysningsindretning til at generere naturligt lys |
| CA2891391A1 (en) | 2012-11-16 | 2014-05-22 | Koninklijke Philips N.V. | Reflective or transflective autostereoscopic display with reduced banding effects |
| US8977090B2 (en) | 2012-11-29 | 2015-03-10 | Delphi Technologies, Inc. | Contoured display |
| US9417762B2 (en) | 2013-01-09 | 2016-08-16 | Northrop Grumman Systems Corporation | System and method for providing a virtual immersive environment |
| EP2962149B8 (en) | 2013-02-28 | 2018-05-16 | 1930106 Ontario Limited | Light-concentrating lens assembly for a solar energy recovery system |
| US10386558B2 (en) * | 2013-03-13 | 2019-08-20 | Imagineoptix Corporation | Polarization conversion systems with geometric phase holograms |
| EP2972470B1 (en) * | 2013-03-15 | 2021-12-29 | BAE SYSTEMS plc | Directional multiband antenna |
| IL225374A0 (en) | 2013-03-21 | 2013-07-31 | Noveto Systems Ltd | Array@Matamari |
| CN103248905A (zh) | 2013-03-22 | 2013-08-14 | 深圳市云立方信息科技有限公司 | 一种模仿全息3d场景的显示装置和视觉显示方法 |
| US9310769B2 (en) | 2013-03-28 | 2016-04-12 | Disney Enterprises, Inc. | Coarse integral holographic display |
| US9405124B2 (en) | 2013-04-09 | 2016-08-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for light field projection |
| US10062210B2 (en) | 2013-04-24 | 2018-08-28 | Qualcomm Incorporated | Apparatus and method for radiance transfer sampling for augmented reality |
| EP2992367A1 (en) | 2013-05-01 | 2016-03-09 | Corning Incorporated | Random air line rod |
| WO2014188149A1 (en) | 2013-05-20 | 2014-11-27 | Milan Momcilo Popovich | Holographic waveguide eye tracker |
| US9188737B2 (en) | 2013-06-07 | 2015-11-17 | Disney Enterprises, Inc. | Physical texture digital display system |
| US9874749B2 (en) | 2013-11-27 | 2018-01-23 | Magic Leap, Inc. | Virtual and augmented reality systems and methods |
| US9464001B2 (en) | 2013-06-18 | 2016-10-11 | California Institute Of Technology | Engineered aggregates for metamaterials |
| GB2516820A (en) | 2013-07-01 | 2015-02-11 | Nokia Corp | An apparatus |
| WO2015005672A1 (en) | 2013-07-09 | 2015-01-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image generating apparatus and method and non-transitory recordable medium |
| US10408613B2 (en) | 2013-07-12 | 2019-09-10 | Magic Leap, Inc. | Method and system for rendering virtual content |
| US20150022754A1 (en) | 2013-07-19 | 2015-01-22 | Google Inc. | Configurations for tileable display apparatus with multiple pixel arrays |
| CN105940443B (zh) | 2013-07-25 | 2019-02-26 | 英派尔科技开发有限公司 | 具有多个成像属性的复合显示 |
| FR3009094B1 (fr) * | 2013-07-29 | 2016-12-02 | Saint-Gobain Adfors | Systeme optomecanique d'injection de lumiere, coupleur optique dudit systeme, dispositif eclairant avec ledit systeme |
| US9343020B2 (en) | 2013-08-05 | 2016-05-17 | Massachusetts Institute Of Technology | Methods and apparatus for visual display |
| US9158080B2 (en) | 2013-08-23 | 2015-10-13 | Corning Incorporated | Light-coupling apparatus and methods for light-diffusing optical fibers |
| US9411511B1 (en) | 2013-09-19 | 2016-08-09 | American Megatrends, Inc. | Three-dimensional display devices with out-of-screen virtual keyboards |
| US9030580B2 (en) | 2013-09-28 | 2015-05-12 | Ricoh Company, Ltd. | Color filter modules for plenoptic XYZ imaging systems |
| US9351083B2 (en) | 2013-10-17 | 2016-05-24 | Turtle Beach Corporation | Transparent parametric emitter |
| US9304492B2 (en) | 2013-10-31 | 2016-04-05 | Disney Enterprises, Inc. | Scalable and tileable holographic displays |
| WO2015071903A1 (en) | 2013-11-14 | 2015-05-21 | Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Ltd. | Printed optics system |
| CN103616770B (zh) | 2013-12-12 | 2016-02-17 | 北京理工大学 | 基于多投影机和透射式散射屏幕的周视三维显示装置 |
| US9965034B2 (en) | 2013-12-30 | 2018-05-08 | Immersion Corporation | Systems and methods for a haptically-enabled projected user interface |
| US9612658B2 (en) | 2014-01-07 | 2017-04-04 | Ultrahaptics Ip Ltd | Method and apparatus for providing tactile sensations |
| US20150197062A1 (en) | 2014-01-12 | 2015-07-16 | Zohar SHINAR | Method, device, and system of three-dimensional printing |
| US9615068B2 (en) | 2014-01-15 | 2017-04-04 | Disney Enterprises, Inc. | Optical vortex 3D displays |
| US9746686B2 (en) | 2014-05-19 | 2017-08-29 | Osterhout Group, Inc. | Content position calibration in head worn computing |
| US9482796B2 (en) * | 2014-02-04 | 2016-11-01 | California Institute Of Technology | Controllable planar optical focusing system |
| KR102205419B1 (ko) | 2014-02-04 | 2021-01-21 | 삼성디스플레이 주식회사 | 커브드 백라이트 어셈블리 및 이를 갖는 커브드 표시장치 |
| US9369259B2 (en) | 2014-02-13 | 2016-06-14 | Farrokh Mohamadi | W-band combiner-splitter fabricated using 3-D printing |
| CN103777455B (zh) | 2014-02-25 | 2016-08-17 | 浙江大学 | 基于光场拼接的球形沉浸式三维显示方法及系统 |
| US10203762B2 (en) | 2014-03-11 | 2019-02-12 | Magic Leap, Inc. | Methods and systems for creating virtual and augmented reality |
| EP3116616B1 (en) * | 2014-03-14 | 2019-01-30 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Gaming device with volumetric sensing |
| US9465361B2 (en) | 2014-03-31 | 2016-10-11 | Disney Enterprises, Inc. | Image based multiview multilayer holographic rendering algorithm |
| US9786986B2 (en) | 2014-04-07 | 2017-10-10 | Kymeta Coproration | Beam shaping for reconfigurable holographic antennas |
| JP6618701B2 (ja) | 2014-04-08 | 2019-12-11 | アナログ ディヴァイスィズ インク | 高分解能アナログ・デジタル変換器 |
| US9958829B2 (en) | 2014-05-07 | 2018-05-01 | International Business Machines Corporation | Sensory holograms |
| EP2957935A1 (en) | 2014-06-18 | 2015-12-23 | Karlsruher Institut für Technologie | Nanophotonic spatial light modulator |
| WO2016007920A1 (en) | 2014-07-11 | 2016-01-14 | New York University | Three dimensional tactile feedback system |
| JP6628150B2 (ja) | 2014-08-06 | 2020-01-08 | 国立大学法人東京農工大学 | 表示装置 |
| US9360668B2 (en) | 2014-08-07 | 2016-06-07 | Continental Automotive Systems, Inc. | Dynamically calibrated head-up display |
| US10529059B2 (en) | 2014-08-11 | 2020-01-07 | The Regents Of The University Of California | Vision correcting display with aberration compensation using inverse blurring and a light field display |
| CN105334690B (zh) | 2014-08-14 | 2018-07-27 | 台达电子工业股份有限公司 | 环绕光场显示器及其操作方法 |
| WO2016048402A2 (en) | 2014-09-26 | 2016-03-31 | Reald | Multiscopic image capture system |
| CN105637415B (zh) | 2014-09-26 | 2018-05-08 | 深圳市泛彩溢实业有限公司 | 全息三维信息采集、还原装置及方法 |
| WO2016046514A1 (en) | 2014-09-26 | 2016-03-31 | LOKOVIC, Kimberly, Sun | Holographic waveguide opticaltracker |
| US20160091786A1 (en) | 2014-09-30 | 2016-03-31 | Google Inc. | Screen configuration for display system |
| US10656596B2 (en) | 2014-10-09 | 2020-05-19 | EagleMae Ventures LLC | Video display and method providing vision correction for multiple viewers |
| US10390696B2 (en) | 2014-11-26 | 2019-08-27 | Eyekon E.R.D. Ltd. | Dynamic computer images for improving visual perception |
| US9921685B2 (en) | 2014-12-15 | 2018-03-20 | Rapt Ip Limited | Tactile effect waveguide surface for optical touch detection |
| US10427034B2 (en) | 2014-12-17 | 2019-10-01 | Igt Canada Solutions Ulc | Contactless tactile feedback on gaming terminal with 3D display |
| CN107110637B (zh) | 2014-12-22 | 2019-11-01 | 赛博光学公司 | 对三维测量系统的校准进行更新 |
| US10215916B2 (en) | 2014-12-25 | 2019-02-26 | Kuraray Co., Ltd. | Optical fiber rod, optical fiber, image fiber, and method for manufacturing optical fiber rod |
| US9544583B2 (en) | 2015-01-09 | 2017-01-10 | Ricoh Company, Ltd. | Object space calibration of plenoptic imaging systems |
| WO2016123695A1 (en) | 2015-02-05 | 2016-08-11 | Coractive High-Tech Inc. | Method for making an optical element having a textured surface and an optical element having a textured surface |
| FR3033621B1 (fr) * | 2015-03-13 | 2017-04-21 | Valeo Iluminacion Sa | Dispositif lumineux a guides optiques |
| US9740169B2 (en) | 2015-03-19 | 2017-08-22 | Disney Enterprises, Inc. | Holographic high power illumination distribution system |
| US9602047B2 (en) | 2015-03-24 | 2017-03-21 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Eplf) | Self-tracking solar concentrator device |
| US10591869B2 (en) | 2015-03-24 | 2020-03-17 | Light Field Lab, Inc. | Tileable, coplanar, flat-panel 3-D display with tactile and audio interfaces |
| CN104837003B (zh) | 2015-04-03 | 2017-05-17 | 深圳市魔眼科技有限公司 | 一种全息立体显示用于矫正视力的移动终端及方法 |
| WO2016168415A1 (en) | 2015-04-15 | 2016-10-20 | Lytro, Inc. | Light guided image plane tiled arrays with dense fiber optic bundles for light-field and high resolution image acquisition |
| EP3286596B1 (en) * | 2015-04-21 | 2022-11-02 | University of Rochester | Cloaking systems and methods |
| US9712810B2 (en) | 2015-06-03 | 2017-07-18 | Disney Enterprises, Inc. | Tracked automultiscopic 3D tabletop display |
| WO2017015216A1 (en) | 2015-07-17 | 2017-01-26 | Incom, Inc. | Wave guiding element and method of manufacture |
| US9835812B2 (en) | 2015-08-04 | 2017-12-05 | Corning Incorporated | Multi-optical fiber aggregate |
| US10860142B1 (en) | 2015-08-27 | 2020-12-08 | Apple Inc. | Light-based devices with light guide arrays |
| DE102015216985A1 (de) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Projektionsvorrichtung und Verfahren zur Projektion mit optischen Freiformflächen |
| CN205185315U (zh) | 2015-10-14 | 2016-04-27 | 北京工业大学 | 3d立体复印机 |
| FR3042845B1 (fr) * | 2015-10-23 | 2019-11-29 | Valeo Vision | Dispositif lumineux a guides optiques |
| US10416454B2 (en) | 2015-10-25 | 2019-09-17 | Facebook Technologies, Llc | Combination prism array for focusing light |
| EP3368928A2 (en) | 2015-10-28 | 2018-09-05 | Corning Incorporated | Multicore optical fiber with a randomized core structure |
| CN105629620B (zh) | 2015-12-31 | 2019-03-15 | 武汉天马微电子有限公司 | 折射透镜及其驱动方法、显示装置 |
| EP4273616A3 (en) * | 2016-01-07 | 2024-01-10 | Magic Leap, Inc. | Virtual and augmented reality systems and methods having unequal numbers of component color images distributed across depth planes |
| US9813673B2 (en) * | 2016-01-20 | 2017-11-07 | Gerard Dirk Smits | Holographic video capture and telepresence system |
| WO2017127897A1 (en) | 2016-01-27 | 2017-08-03 | Paul Lapstun | Shuttered waveguide light field display |
| CN113729764A (zh) * | 2016-01-27 | 2021-12-03 | 毛伊图像公司 | 具有稀疏阵列探测器的超声成像 |
| US9921408B2 (en) * | 2016-02-26 | 2018-03-20 | Qualcomm Incorporated | Collimating light emitted by a fiber via an array of lenslets on a curved surface |
| US9945988B2 (en) | 2016-03-08 | 2018-04-17 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Array-based camera lens system |
| WO2018014045A2 (en) | 2016-07-15 | 2018-01-18 | Light Field Lab, Inc. | Method of calibration for holographic energy directing systems |
| WO2018014046A1 (en) | 2016-07-15 | 2018-01-18 | Light Field Lab, Inc. | Encoded energy waveguides for holographic super resolution |
| KR20230166155A (ko) | 2016-07-15 | 2023-12-06 | 라이트 필드 랩 인코포레이티드 | 라이트 필드 및 홀로그램 도파관 어레이에서의 에너지의 선택적 전파 |
| US10154253B2 (en) | 2016-08-29 | 2018-12-11 | Disney Enterprises, Inc. | Multi-view displays using images encoded with orbital angular momentum (OAM) on a pixel or image basis |
| KR102647969B1 (ko) | 2016-10-28 | 2024-03-18 | 삼성디스플레이 주식회사 | 광 필드 표시 장치 및 이의 제조 방법 |
| US10048532B2 (en) | 2016-11-08 | 2018-08-14 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Display edge emission compensation |
| US10757400B2 (en) | 2016-11-10 | 2020-08-25 | Manor Financial, Inc. | Near eye wavefront emulating display |
| US10605984B2 (en) * | 2016-12-01 | 2020-03-31 | Waymo Llc | Array of waveguide diffusers for light detection using an aperture |
| PL419944A1 (pl) | 2016-12-22 | 2018-07-02 | Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych | Sposób wytwarzania światłowodu aktywnego oraz światłowód aktywny |
| WO2018161203A1 (en) * | 2017-03-06 | 2018-09-13 | Shenzhen Genorivision Technology Co. Ltd. | A lidar light source |
| US10583613B2 (en) | 2017-06-19 | 2020-03-10 | International Business Machines Corporation | 3D printing on the surface of an acoustic hologram |
| EP3688371B1 (en) * | 2017-09-28 | 2023-08-30 | Magic Leap, Inc. | Methods and apparatuses for reducing stray light emission from an eyepiece of an optical imaging system |
| US10560689B2 (en) | 2017-11-28 | 2020-02-11 | Paul Lapstun | Viewpoint-optimized light field display |
| CN112105976B (zh) | 2018-01-14 | 2022-12-09 | 光场实验室公司 | 能量场三维打印系统 |
| WO2019140269A1 (en) * | 2018-01-14 | 2019-07-18 | Light Field Lab, Inc. | Systems and methods for transverse energy localization in energy relays using ordered structures |
| US10578797B2 (en) | 2018-01-24 | 2020-03-03 | Stc.Unm | Hollow core optical fiber with light guiding within a hollow region based on transverse anderson localization of light |
| GB201810095D0 (en) | 2018-06-20 | 2018-08-08 | Univ Edinburgh | Coherent imaging fibre and method |
| US10884142B2 (en) | 2018-10-19 | 2021-01-05 | Incom, Inc. | Pellet-start process for making transverse anderson localization optical element |
| US11002998B2 (en) * | 2019-01-31 | 2021-05-11 | Sharp Kabushiki Kaisha | Enhanced privacy switchable backlight system |
| US11321837B2 (en) | 2019-06-12 | 2022-05-03 | University Of Central Florida Research Foundation, Inc. | Fiber imaging apparatus, methods, and applications |
| JP2023528948A (ja) * | 2020-06-08 | 2023-07-06 | ビ－エイイ－ システムズ パブリック リミテッド カンパニ－ | 拡散スクリーン |
| US11567255B1 (en) * | 2021-07-15 | 2023-01-31 | Meta Platforms Technologies LLC | Waveguide illuminator having slab waveguide portion |
-
2019
- 2019-01-11 WO PCT/US2019/013310 patent/WO2019140269A1/en active Application Filing
- 2019-01-11 CN CN201980018280.XA patent/CN112105975A/zh active Pending
- 2019-01-11 EP EP19738344.1A patent/EP3737980A4/en active Pending
- 2019-01-11 AU AU2019206621A patent/AU2019206621A1/en active Pending
- 2019-01-11 US US16/634,061 patent/US11181749B2/en active Active
- 2019-01-11 CA CA3088364A patent/CA3088364A1/en active Pending
- 2019-01-11 KR KR1020207023600A patent/KR20200116941A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-01-11 JP JP2020538912A patent/JP7420383B2/ja active Active
- 2019-01-12 KR KR1020207023602A patent/KR20200120643A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-01-12 US US16/634,088 patent/US11237307B2/en active Active
- 2019-01-12 EP EP19738383.9A patent/EP3737893A4/en active Pending
- 2019-01-12 CN CN201980018311.1A patent/CN112088282B/zh active Active
- 2019-01-12 WO PCT/US2019/013399 patent/WO2019140343A1/en active Application Filing
- 2019-01-12 CN CN202310428575.2A patent/CN116594276A/zh active Pending
- 2019-01-14 JP JP2020538941A patent/JP7420384B2/ja active Active
- 2019-01-14 WO PCT/US2019/013552 patent/WO2019140413A1/en unknown
- 2019-01-14 JP JP2020538937A patent/JP7440849B2/ja active Active
- 2019-01-14 US US16/962,193 patent/US11719864B2/en active Active
- 2019-01-14 AU AU2019206712A patent/AU2019206712A1/en active Pending
- 2019-01-14 KR KR1020207023604A patent/KR20200119819A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-01-14 CN CN201980018317.9A patent/CN112074763A/zh active Pending
- 2019-01-14 WO PCT/US2019/013556 patent/WO2019140416A2/en active Application Filing
- 2019-01-14 TW TW108101413A patent/TWI816733B/zh active
- 2019-01-14 EP EP19738244.3A patent/EP3737983A4/en active Pending
- 2019-01-14 CA CA3088375A patent/CA3088375A1/en active Pending
- 2019-01-14 KR KR1020207023601A patent/KR20200118059A/ko not_active Application Discontinuation
- 2019-01-14 CN CN201980018334.2A patent/CN112074762A/zh active Pending
- 2019-01-14 US US16/634,121 patent/US10884251B2/en active Active
- 2019-01-14 EP EP19738109.8A patent/EP3737981A4/en active Pending
-
2021
- 2021-01-04 US US17/141,133 patent/US11280940B2/en active Active
- 2021-10-15 US US17/502,684 patent/US20220107446A1/en active Pending
- 2021-12-16 US US17/552,712 patent/US11885988B2/en active Active
-
2022
- 2022-02-17 US US17/674,394 patent/US20230040123A1/en active Pending
-
2023
- 2023-06-21 US US18/212,465 patent/US20230408737A1/en active Pending
- 2023-12-21 US US18/393,173 patent/US20240134092A1/en active Pending
- 2023-12-28 JP JP2023223694A patent/JP2024050566A/ja active Pending
- 2023-12-28 JP JP2023223357A patent/JP2024038228A/ja active Pending
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11280940B2 (en) | Systems and methods for directing multiple 4D energy fields | |
| KR102574781B1 (ko) | 2차원 라이트 필드 및 홀로그램 릴레이들을 이용한 에너지 전파와 횡방향 앤더슨 편재 | |
| JP7311097B2 (ja) | ４次元エネルギーフィールドパッケージアセンブリ | |
| TWI843152B (zh) | 用於中繼能量波之裝置及系統 | |
| KR20230117361A (ko) | 사전 결정된 배향을 갖는 에너지 전파를 이용한 에너지 릴레이 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal |