KR20210144843A - 4차원 에너지 유도 시스템 및 방법 - Google Patents

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브렌던 엘우드 베벤시
조나단 션 카라핀
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Abstract

에너지 유도 시스템은 하나 이상의 에너지 소스, 및 자신으로부터 복수의 에너지 전파 경로를 따라 입사 에너지를 유도하도록 구성된 복수의 에너지 유도 표면을 포함할 수 있다. 복수의 에너지 유도 표면은 각각의 에너지 유도 표면으로부터의 에너지 전파 경로의 각각이 4차원 좌표에 의해 정의되도록 배열되고, 4차원 좌표는 제각기의 에너지 유도 표면의 위치에 해당하는 2개 공간 좌표, 및 제각기의 전파 경로의 각도 방향을 정의하는 2개 각도 좌표를 포함한다. 에너지 속성 데이터는 하나 이상의 에너지 소스 및 에너지 유도 표면을 동작시키기 위한 인스트럭션을 결정하는 데 사용될 수 있다.

Description

4차원 에너지 유도 시스템 및 방법
본 개시내용은 에너지 유도 시스템에 관련된 것으로, 구체적으로, 4차원 좌표계에서 에너지를 유도하도록 배열되고 구성된 에너지 유도 표면을 갖는 에너지 유도 시스템에 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 인터랙티브 가상 세계의 꿈은 거의 한 세기 동안 과학 소설과 기술 혁신에 영감을 주었다. 그러나, 문학, 미디어, 및 어린이와 성인의 집단적 상상력 외에는 이 경험에 대한 강력한 구현예는 존재하지 않는다. 본 출원은 3D 환경으로부터의 정보를, 4D 에너지장 투사 시스템으로 하여금 3D 환경으로부터의 장면 상에 모델링된 4D 에너지장을 출력하게 하는 포맷으로, 렌더링하는 시스템 및 방법을 교시한다.
에너지장은 공간 내의 복수의 포인트에서 복수의 방향으로의 에너지의 흐름을 기술하는 벡터 함수이다. 에너지 유도 시스템은 에너지를 다양한 에너지 속성을 갖는 다수의 방향으로 유도하는 복수의 에너지 유도 표면을 포함할 수 있다. 에너지 유도 표면의 각 물리적 위치는 2차원("2D") 공간 좌표 (x, y)를 가지며, 출력 에너지 전파 경로의 각 방향은 3차원("3D") 공간에서 2개 각도 좌표 (
Figure pct00001
,
Figure pct00002
) 또는 동등하게 정규화된 좌표 (u, v)에 의해 기술된다. 2D 공간 좌표 (x, y)와 2D 각도 좌표는 함께 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00003
,
Figure pct00004
)를 형성하며, 여기서 각 에너지 전파 광선은 위치와 해당 위치로부터의 에너지 투사 각도로 기술된다.
각도 좌표 (
Figure pct00005
,
Figure pct00006
)에서 에너지의 포인팅의 일정하거나 연속적인 변화를 구현하도록 구성된 에너지 유도 표면으로 에너지 빔을 편향시킴으로써 고정 위치로부터 일련의 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하는 것이 가능하다.
본 개시내용의 원리에 따른 에너지 유도 시스템의 일 실시형태는 1) 복수의 에너지 소스; 2) 복수의 에너지 소스 중 적어도 하나의 에너지 소스로부터 에너지를 수신하고, 자신으로부터 복수의 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하도록 각각 구성된 복수의 에너지 유도 표면; 및 3) 복수의 에너지 소스 및 복수의 에너지 유도 표면과 통신하고, 에너지 소스 및 에너지 유도 표면에 동기화된 신호를 제공하여 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 선택적으로 유도하도록 동작할 수 있는 컨트롤러를 포함한다. 복수의 에너지 유도 표면은 각각의 에너지 유도 표면으로부터의 에너지 전파 경로의 각각이 4차원 좌표에 의해 정의되도록 배열되고, 4차원 좌표는 제각기의 에너지 유도 표면의 위치에 해당하는 2개 공간 좌표, 및 제각기의 전파 경로의 각도 방향을 정의하는 2개 각도 좌표를 포함한다.
본 개시내용의 원리에 따른 에너지 유도 시스템의 일 실시형태는 1) 시준된 에너지를 제공하도록 구성된 에너지 소스; 2) 시준된 에너지를 수신하고, 자신으로부터 복수의 에너지 전파 경로를 따라 수신된 에너지를 편향시키도록 각각 구성된 에너지 유도 표면의 어레이; 및 3) 에너지 유도 표면과 통신하고, 에너지 유도 표면에 신호를 제공하여 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 선택적으로 유도하도록 동작할 수 있는 컨트롤러를 포함한다. 복수의 에너지 유도 표면은 어레이 내에서 각각의 에너지 유도 표면으로부터의 에너지 전파 경로의 각각이 4차원 좌표에 의해 정의되도록 배열되고, 4차원 좌표는 제각기의 에너지 유도 표면의 위치에 해당하는 2개 공간 좌표, 및 제각기의 전파 경로의 각도 방향을 정의하는 2개 각도 좌표를 포함한다.
본 개시내용의 원리에 따른 4차원 함수에 따라 에너지를 유도하기 위한 방법의 일 실시형태는: 1) 4D 좌표계의 복수의 4차원("4D") 좌표에 대한 에너지 속성 데이터를 포함하는 데이터 세트를 수신하는 단계 - 복수의 4D 좌표의 각각은 4D 좌표계에서 복수의 에너지 유도 표면의 공간 위치를 정의하는 2개 공간 좌표와, 각각의 에너지 유도 표면으로부터의 에너지 전파 경로의 각도 방향을 정의하는 2개 각도 좌표를 포함하고, 복수의 에너지 유도 표면은 각각 하나 이상의 에너지 소스로부터 에너지를 수신하고, 복수의 에너지 유도 표면으로부터 복수의 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하도록 구성됨 -; 2) 데이터 세트를 데이터 서브세트로 처리하는 단계 - 각 데이터 서브세트는 4D 좌표계에서 동일한 2개 공간 좌표를 갖는 에너지 전파 경로의 2개 각도 좌표에 대한 에너지 속성 데이터를 포함함 -; 3) 제1 데이터 서브세트에 기반하여, 제1 에너지 유도 표면을 동작시키기 위한 제1 인스트럭션을 결정하는 단계 - 인스트럭션은 제1 에너지 유도 표면의 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하는 시퀀스를 포함하고, 제1 데이터 서브세트는 제1 에너지 유도 표면의 에너지 전파 경로의 각도 좌표에 대한 에너지 속성 데이터를 포함함 -; 및 4) 결정된 제1 인스트럭션에 따른 시간 순차 방식으로 에너지를 유도하도록 제1 에너지 유도 표면을 동작시키는 단계를 포함한다.
도 1a는 복수의 전파 경로를 따라 입사 에너지를 편향시키도록 동작할 수 있는 구성가능한 반사형 메타표면으로 구성된 에너지 유도 디바이스의 직교도를 도시한 것이다.
도 1b는 복수의 전파 경로를 따라 입사 에너지를 편향시키도록 동작할 수 있는 구성가능한 투과형 메타표면으로 구성된 에너지 유도 디바이스의 직교도를 도시한 것이다.
도 1c는 제로 틸트(zero tilt)의 상태로 도시된, 2개의 축을 중심으로 틸팅되는 틸팅 에너지 반사기를 갖는 에너지 유도 디바이스의 일 실시형태의 직교도를 도시한 것이다.
도 1d는 틸팅 반사기가 한 축에서는 각도
Figure pct00007
만큼 틸팅되고 다른 직교 축에서는
Figure pct00008
만큼 틸팅되어 있는 도 1c의 에너지 유도 시스템의 직교도를 도시한 것이다.
도 2a는 에너지 소스 및 구성가능한 에너지 유도 표면으로 구성된 에너지 유도 모듈의 직교 측면도이다.
도 2b는 모듈 베이스에 직교하는 에너지 전파 축을 중심으로 주위에 배열된 복수의 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하도록 동작할 수 있는 구성가능한 에너지 유도 표면 및 에너지 소스로 구성된 에너지 유도 모듈의 직교 측면도이다.
도 2c는 모듈 베이스에 직교하지 않는 에너지 전파 축을 중심으로 주위에 배열된 복수의 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하도록 동작할 수 있는 구성가능한 에너지 유도 표면 및 에너지 소스로 구성된 에너지 유도 모듈의 직교 측면도이다.
도 2d는 에너지 소스 및 에너지 유도 디바이스의 투과형의 구성가능한 에너지 유도 표면으로 구성된 에너지 유도 모듈의 직교 측면도이다.
도 2e는 에너지 전파 축을 중심으로 주위의 에너지 전파 경로를 따라 입사 에너지를 편향시킬 수 있는 에너지 유도 디바이스의 투과형의 구성가능한 에너지 유도 표면과 에너지 소스로 구성된 에너지 유도 모듈의 직교 측면도이다.
도 2f는 도 2e에 도시된 에너지 유도 모듈과 유사한 에너지 유도 모듈의 직교 측면도로서, 예외적인 것은 에너지 전파 축에 대한 편향 각도가 해당 모듈의 기계적 베이스에 대한 법선에 대해 틸팅되어 있다는 것이다.
도 2g는 공통 기판 내에 정의된 3개의 재구성가능한 투과형 에너지 유도 사이트로 구성된 에너지 유도 층을 포함하는 에너지 유도 모듈의 직교 측면도이다.
도 2h는 모듈식 에너지 소스의 직교 측면도이다.
도 2i는 단일 기판 내에 정의된 다수의 독립적으로 제어되는 에너지 유도 사이트로 구성된 에너지 유도 층을 갖는 에너지 유도 시스템의 직교도를 도시한 것으로, 각각의 에너지 유도 사이트는 에너지 소스 모듈로부터 에너지를 편향시킨다.
도 3a는 단일 포인트형 에너지 소스(single point-like energy source) 및 포커싱 요소로 구성된 모듈식 에너지 소스의 직교 측면도이다.
도 3b는 단일 기판 내에 정의된 다수의 독립적으로 제어되는 재구성가능한 에너지 유도 사이트로 구성된 에너지 유도 디바이스 및 복수의 에너지 소스 모듈을 갖는 에너지 유도 시스템의 직교도를 도시한 것이다.
도 3c는 시간 t1의 제1 인스턴스에서 에너지 유도 모듈의 어레이로 구성된 에너지 유도 시스템의 직교도이다.
도 3d는 시간 t2의 제2 인스턴스에서 도 3c에 도시된 에너지 유도 시스템이다.
도 4a는 단일 포인트형 에너지 소스, 및 시준되고 편향된 출력 에너지를 생성하는 구성가능한 투과형 에너지 유도 디바이스를 포함하는 에너지 유도 모듈의 직교 측면도이다.
도 4b는 단일 포인트형 에너지 소스, 및 실질적으로 시준되지만 약하게 포커싱된 출력 에너지를 생성하는 구성가능한 투과형 에너지 유도 디바이스를 포함하는 에너지 유도 모듈의 직교 측면도이다.
도 4c는 단일 포인트형 에너지 소스, 및 에너지 유도 표면의 법선에 대해 틸팅된 에너지 투사 축을 중심으로 시준되어 그룹화되는 에너지를 생성하는 구성가능한 투과형 에너지 유도 디바이스로 구성된 에너지 유도 모듈의 직교 측면도이다.
도 5a는 제1 에너지 유도 모듈의 동작을 도시하는 개략도이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 에너지 유도 모듈의 구현예를 도시하는 개략도이다.
도 5c는 제2 에너지 유도 모듈의 동작을 도시하는 개략도이다.
도 5d는 도 5c에 도시된 에너지 유도 모듈의 구현예를 도시하는 개략도이다.
도 5e는 제3 에너지 유도 모듈의 동작을 도시하는 개략도이다.
도 5f는 도 5e에 도시된 에너지 유도 모듈의 구현예를 도시하는 개략도이다.
도 6은 8개의 에너지 유도 모듈의 어레이로 구성된 에너지 유도 시스템의 일 구현예의 사시도이며, 각 모듈은 변조된 에너지 소스로부터 에너지 전파 경로로 에너지를 재유도하는 에너지 유도 디바이스를 포함한다.
도 7은 8개의 에너지 유도 모듈의 어레이로 구성된 에너지 유도 시스템의 일 구현예의 사시도이며, 각 모듈은 변조된 에너지 소스로부터 에너지 전파 경로로 에너지를 재유도하는 투과형의 재구성가능한 에너지 유도 디바이스를 포함한다.
도 8a는 단일 기판 내에 정의된 다수의 독립적으로 제어되는 에너지 유도 사이트로 구성된 에너지 유도 층을 갖는 에너지 유도 시스템의 일 구현예의 사시도이고, 각각의 에너지 유도 사이트는 에너지 소스로부터의 에너지를 편향시킨다.
도 8b는 단일 기판 내에 정의된 다수의 독립적으로 제어되는 에너지 유도 사이트로 구성된 에너지 유도 층을 갖는 에너지 유도 시스템의 다른 구현예의 사시도이고, 각각의 에너지 유도 사이트는 입사 시준된 에너지의 일부를 편향시킨다.
도 8c는 입사 대면적 시준 에너지의 일부를 반사된 에너지 전파 경로로 개별적으로 반사시키는 2-축 에너지 유도 디바이스의 어레이로 구성된 에너지 유도 시스템의 사시도이다.
도 9는 공통 기판 내에 정의된 다수의 독립적으로 제어되는 에너지 유도 사이트로 구성된 에너지 유도 층을 갖는 에너지 유도 시스템의 일 구현예의 직교도이며, 각각의 에너지 유도 사이트는 공통 백플레인 상에 위치한 하나 이상의 에너지 소스로부터의 에너지 빔을 에너지 전파 경로로 편향시킨다.
도 10은 가변 편향 각도를 갖는 라이트 필드 디스플레이 시스템(light field display system)의 직교도를 도시한 것이다.
도 11은 본 개시내용의 에너지 유도 시스템으로 에너지를 유도하기 위한 방법을 도시하는 플로우차트를 포함한다.
본 개시내용의 일 양태는 각도 좌표 (
Figure pct00009
,
Figure pct00010
)에서 에너지 전파 경로의 방향을 변경하도록 구성된 에너지 유도 표면으로 에너지 소스로부터의 에너지를 편향시킴으로써 고정된 위치로부터 일련의 에너지 전파 경로로 에너지를 유도하기 위한 실시예에 관련된 것이다. 이러한 에너지 유도 디바이스의 일 예는 메타표면(metasurface)이다. 메타표면은, 다양한 치수 및 서브 파장 주기성을 가진 나노 산란 요소(nano-scattering element)를 공간적으로 배열함으로써 입사 에너지 파면으로부터 엔지니어링된 에너지 파면을 동적으로 생성할 수 있는 평평하고 컴팩트하며 재구성가능한 시스템을 만드는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 광학 도메인에서, 메타표면은 서브 파장 분해능을 가진 복수의 사이트를 포함할 수 있으며, 이러한 서브 파장 분해능은 자외선 파장에서 적외선 파장의 범위에 이르는 광의 파장에 대해, 입사광의 위상, 진폭 및 편광을 조작하도록 동적으로 조정될 수 있다. 이러한 광학 메타표면의 일 실시형태는 네마틱 액정(LC)의 전기광학 특징을 이용하여, 메타표면 층에서 반사되거나 하나 이상의 메타표면 층을 통해 투과되는 에너지를 유도하는 메타표면의 위상 프로파일을 제어할 수 있다. 메타표면은 매우 빠르게, 심지어는 마이크로초 정도로 재구성되어, 2개 각도 좌표 (
Figure pct00011
,
Figure pct00012
)에서의 넓은 각도 범위를 통해 빠른 스캔을 달성할 수 있다.
에너지 유도 표면의 다른 예는 2개의 축에서 틸팅되는 마이크로 반사기(micro reflector)이다. 이러한 마이크로 반사기는 미세가공 기법을 사용하여 생산될 수 있는 마이크로 전자 기계(MEMS: microelectromechanical) 디바이스일 수 있다. MEMS 디바이스의 물리적 치수는 치수 스펙트럼의 하단 상에서 1미크론의 훨씬 미만에서 최대 수 밀리미터까지 다양할 수 있다. 예를 들어, 마이크로미러와 같은 MEMS 에너지 반사기는 직경이 수십 마이크론에서 밀리미터에 이르는 반사 표면을 가질 수 있으며, 2개의 직교 축에서 수십 도로 회전할 수 있다. MEMS 에너지 반사기는 100 Hz 초과 및 때로는 1000 Hz 초과의 스캐닝 주파수에서 동작할 수 있는 2D 스캐닝 미러로서 구성될 수 있다. MEMS 에너지 반사기는 일부가 틸팅될 수 있기 때문에 임의의 움직이는 부분에 대해 어떠한 상당한 마모 없이도 10억 배를 초과하는 만큼의 내구성을 갖는다.
에너지는 충분히 높은 주파수에서 변조되고, 에너지 유도 표면으로 유도되어 에너지 전파 경로의 분포를 생성할 수 있다. 스캐닝 미러 프로젝터의 일 실시형태에서, 적색, 녹색 및 청색 레이저(시준된 에너지 소스)로부터의 광은 변조되고, 결합되고, 그리고 2개의 상이한 틸트 축을 따라 스캐닝되는 미러로부터 볼 수 있는 스크린 또는 표면 상으로 반사될 수 있다. 시각 잔상 효과(persistence of vision)로 인해, 비디오 이미지는 관찰자가 볼 수 있는 스크린 또는 표면 상에 표시될 수 있다. 이 시스템에 대한 에너지 전파 경로의 수는 투사되는 비디오의 전체 분해능과 동일한 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 비디오의 분해능이 720p인 경우, 마이크로미러의 단일 위치와 연관된 개별 에너지 전파 경로의 수는 720p = 1280 x 720, 또는 9.2 x 105와 연관된 총 픽셀일 수 있다. 4차원(4D) 좌표계의 맥락에서, 수평 각도 범위 (
Figure pct00013
)에는 1280개의 에너지 전파 경로 방향이 있고 수직 각도 범위 (
Figure pct00014
)에는 720개의 에너지 전파 경로 방향이 있으며, 이들 모두는 마이크로미러에 대해 동일한 위치 좌표 (x, y)를 갖는다. 에너지 유도 시스템은 레이저와 같은 에너지 소스와 마이크로미러와 같은 에너지 편향 표면으로 구성된 다수의 그러한 모듈을 사용하여, 시간 간격당 다수의 4D 전파 경로를 투사할 수 있고, 이러한 시간 간격은 비디오 리프레시 레이트(video refresh rate)의 역수(inverse)일 수 있다. 에너지 소스는 각각 변조되도록 구성될 수 있고, 에너지 편향 표면은 해당 에너지 소스가 실질적으로 턴오프되는 경우에만 재구성될 수 있다.
4D 라이트 필드에 대한 에너지 유도 시스템의 실시형태에서, 각 공간 위치에 대해 각도 분해능 좌표 (u, v)를 수백 또는 수천 개 포함할 수 있는 높은 각도 분해능을 갖도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 시야각이 90도이고 수평 방향으로 1도당 60개의 에너지 전파 경로의 분해능을 갖는 경우,
Figure pct00015
의 수평 범위에는 5400개의 에너지 전파 경로가 존재한다. 각도 범위에서 개별 에너지 전파 경로의 수에 대한 제한은, 에너지 소스에 대해 달성될 수 있는 변조 주파수뿐만 아니라, 에너지 유도 표면이 제어되고 예측 가능한 방식으로 재구성될 수 있는 속도를 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 위에서 논의된 기술적 효과를 허용하는 4D 에너지 유도 시스템은 복수의 에너지 소스, 및 복수의 에너지 소스 중 적어도 하나의 에너지 소스로부터 에너지를 수신하고, 자신으로부터 복수의 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하도록 각각 구성된 복수의 에너지 유도 표면을 포함하도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 4D 에너지 유도 시스템은 복수의 에너지 소스 및 복수의 에너지 유도 표면과 통신하는 컨트롤러를 더 포함하고, 컨트롤러는 에너지 소스 및 에너지 유도 표면에 동기화된 신호를 제공하여 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 선택적으로 유도하도록 동작할 수 있다. 복수의 에너지 유도 표면은 각각의 에너지 유도 표면으로부터의 에너지 전파 경로가 각각 4차원 좌표에 의해 정의되도록 배열될 수 있고, 4차원 좌표는 제각기의 에너지 유도 표면의 위치에 해당하는 2개 공간 좌표 (x, y), 및 제각기의 전파 경로의 각도 방향을 정의하는 2개 각도 좌표 (
Figure pct00016
,
Figure pct00017
)를 포함한다.
전술한 것에 따른 본 개시내용의 에너지 유도 시스템은 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 일 실시형태에서, 복수의 에너지 유도 표면 및 복수의 에너지 소스는 모듈식 에너지 유도 모듈의 어레이 내에 하우징된다. 에너지 유도 모듈의 어레이는 각각 영역 또는 볼륨에 걸쳐 다수의 방향으로 에너지를 연속적으로 편향시키는 에너지 유도 표면을 포함할 수 있다. 광학 도메인에서, 에너지 모듈은 개별적으로 변조된 적색, 녹색 및 청색 레이저를 단일 빔으로 결합하도록 구성될 수 있고, 이러한 단일 빔은 VGA 또는 더 높은 분해능의 비디오를 투사할 정도로 충분히 빠르게 동작하는 집적된 스캐닝 미러로부터 반사된다(예컨대, TriLite Technologies, GmbH). 추가적으로, 메타표면은 반사 표면 디바이스뿐만 아니라 투과형 디바이스로서의 에너지 유도 표면으로서 사용될 수 있다.
일 실시형태에서, 복수의 에너지 소스를 사용하기보다는 오히려, 본 개시내용은 에너지 유도 시스템을 구현하기 위해 에너지 유도 표면의 어레이, 및 단일 시준 및 변조된 에너지 소스를 사용하는 다양한 실시예를 제공한다.
에너지 유도 시스템은 정의된 볼륨 내에 포커싱되는 에너지를 투사하는 해당 에너지 표면을 사용하여 최적화될 수 있다. 이러한 볼륨은, 수렴 광선으로 홀로그래픽 객체가 생성되는 영역, 초음파 에너지로 생성된 촉각 표면 등이 될 수 있다. 최적화된 구성(optimized configuration)은 에너지 표면의 위치에 따라 에너지 표면으로부터의 에너지 전파 경로의 각도 범위가 조정되는 구성일 수 있다. 예를 들어, 주시 볼륨(viewing volume)이 디스플레이의 중심 라인 근처에 위치하는 경우, 라이트 필드 디스플레이의 에지 근처에서의 최적의 투사 각도 범위는 라이트 필드 디스플레이의 중심을 향해 틸팅될 수 있다. 본 개시내용은 에너지 유도 표면으로부터 에너지 투사 각도의 원하는 배열을 달성하기 위해 에너지 유도 모듈의 장착 각도를 구성하기 위한 다양한 실시형태를 제공한다.
도 1a는 복수의 나노구조물(121)을 수용하고 있는 활성 영역을 포함하는 구성가능한 반사형 메타표면(122)으로 구성된 에너지 유도 표면(120)의 직교도를 도시한 것으로, 이들 나노구조물(121) 중 일부는 입사 에너지(125)를 2개의 직교 축(
Figure pct00018
,
Figure pct00019
)(130)에서의 다수의 가용 전파 경로 중 하나로 편향시키도록 구성된 컨트롤러(123)에 의해 개별적으로 제어될 수 있다. 메타표면(122)은 에너지 유도 표면이다. 메타표면(122) 상의 나노구조물(121)은 에너지 전파 경로(126)로 입사 에너지(125)의 빔을 반사하도록 구성되지만, 시스템(120)은 도시된 에너지 전파 경로(127 및 128)를 포함하여, 축(
Figure pct00020
,
Figure pct00021
)(130)의 각도 범위 내에서 다수의 전파 경로를 생성하도록 구성될 수 있다. 도 1a의 에너지 유도 시스템(120)은 입사 에너지(125)를 한 평면에서 한 방향(
Figure pct00022
)을 중심으로 주위의 에너지 전파 경로로 편향시키는 것으로 도시되지만, 이는 또한
Figure pct00023
에 직교하는
Figure pct00024
방향의 전파 경로를 따라 에너지를 편향시킬 수 있지만, 이러한 전파 경로는 도 1a에 도시되어 있지 않다. 궁극적으로, 2개의 축에서 분해가능한 에너지 전파 경로 방향의 수는 에너지 유도 메타표면의 세부 구성에 따라 달라진다. 일 실시형태에서, 재구성가능한 메타표면(122)은 시스템(120)의 포인팅 분해능에 의해서만 제한되는 시간이 증가함에 따라 입사 에너지(125)의
Figure pct00025
또는
Figure pct00026
포인팅의 실질적으로 연속적인 변화를 구현하도록 동작 가능하다. 일 실시형태에서, 에너지의 포인팅은 10 밀리초 미만으로 재구성가능하다. 다른 실시형태에서, 에너지의 포인팅은 0.0001 내지 1000 마이크로초의 시간으로 구성가능하다.
재구성가능한 메타표면은 표면 상에 배열된 복수의 동적으로 조정 가능한 요소를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 이들 요소는 입사 에너지에 응답하여 동적으로 조정 가능한 반사형 또는 투과형 에너지 빔을 제공하도록 작용하는 복수의 조정 가능한 반사 위상을 갖는다. 일 실시형태에서, 이들 조정 가능한 요소는 입사 에너지의 파장보다 작은 요소간 간격(inter-element spacing)으로 배열된다. 일 실시형태에서, 이들 동적으로 조정 가능한 요소는 폴리머 또는 액정 재료일 수 있는 전기적으로 조정 가능한 재료를 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 요소의 각각은 전기적으로 조정 가능한 재료에 걸쳐 조정 가능한 전압을 인가하도록 구성된 한 쌍의 전극을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 이들 복수의 요소는 행 및 열에 의해 인덱싱되는 2차원 어레이로 배열되고, 각 요소는 개별적으로 어드레싱 가능하고, 각 요소에 대한 능동 제어가 있을 수 있다. 일 실시형태에서, 이들 요소는 유전체 공진기이다.
일 실시형태에서, 전자기 및 음향 에너지의 편향은 메타재료(metamaterial)로 달성될 수 있다. 이들 메타재료는 에너지 파면을 재유도하는 재료로서 사용될 수 있는 엔지니어링된 서브 파장 셀 또는 구조물을 가진 메타표면이라고 지칭되기도 하는 2차원 패터닝된 표면을 포함할 수 있다. 입사 에너지의 이러한 편향은 메타재료의 프로파일을 따라 등급화된 위상 시프트를 배열함으로써 수행될 수 있다. 메타표면 설계의 한 가지 접근 방식은 일반화된 스넬의 법칙(GSL: generalized Snell's Law)에 따라 발신 파동(outgoing wave)의 동작을 지시하는 로컬 위상 변조를 실행하는 것이다. 이것은 렌즈 및 빔 스플리터와 같은 구조물을 설계하는 데 사용될 수 있다. 음향학에서, 메타표면 내의 위상 시프트는 파면을 조작하고 사운드를 흡수하는 데 사용될 수 있다.
이러한 접근 방식은 산란 효율에 한계를 가지며, 이는 이중 이방성 재료를 포함하는 메타재료를 사용하여 극복될 수 있다. 이중 등방성 전자기 매체에서, 전기장과 자기장은 매체의 고유 상수에 의해 결합된다. 결합 상수가 매체 내 방향에 따라 달라지면, 이 매체는 이중 이방성이라고 지칭된다.
이중 이방성 전자기 응답은 산란된 전자기장이 조명 방향에 따라 달라지는 이중 이방성 메타표면에 의해 구현될 수 있다. 전자기 메타표면의 경우, 해결책은 캐스케이드된 임피던스 층에 기반할 수 있다. 이러한 구조물은 고효율로 광을 편향시키고, 광을 포커싱하며, 그리고 다른 광학 기능을 달성할 수 있다. 메타재료는 일반화된 스넬의 법칙(Snell's law)에 따라 로컬 위상 변조를 달성할 수 있거나, 이중 등방성 재료 또는 이중 이방성 재료로 제조된 구조물로 구성됨에 따라 광 빔을 편향시키는 효율이 더 높을 수 있다. 개별 메타표면 영역이 개별적으로 어드레싱 가능하고 구성가능한 경우, 에너지 유도 각도 (
Figure pct00027
,
Figure pct00028
)는 이러한 에너지 유도 사이트의 각각에서의 각도 범위에 걸쳐 프로그래밍될 수 있다.
도 1b는 복수의 개별적으로 제어되는 나노구조물(141)을 포함하는 구성가능한 투과형 메타표면(142), 및 입사 에너지(145)를 2개의 축(
Figure pct00029
,
Figure pct00030
)(150)에서의 다수의 가용 전파 경로 중 하나로 편향시키도록 메타표면(142)을 동작시키도록 구성된 컨트롤러(143)로 구성된 에너지 유도 표면(140)의 직교도를 도시한 것이다. 메타표면(142) 상의 나노구조물(141)은 입사 에너지(145)를 에너지 전파 경로(146)로 투과하고 편향시키도록 구성되지만, 시스템(140)은 에너지 전파 경로(147 및 148)를 포함하여,
Figure pct00031
(150)의 각도 범위에서 임의의 다른 전파 경로를 생성하도록 구성될 수 있다. 에너지 유도 시스템(140)은 또한 입사 에너지(145)를
Figure pct00032
에 직교하는
Figure pct00033
방향을 중심으로 주위의 에너지 전파 경로로 편향시키도록 구성될 수 있지만, 이들 전파 경로는 도 1b에 도시되어 있지 않다. 일 실시형태에서, 재구성가능한 메타표면(142)은 입사 에너지(145)의
Figure pct00034
또는
Figure pct00035
포인팅의 연속적인 변화를 구현하도록 동작 가능하다. 일 실시형태에서, 입사 에너지(145)의 포인팅은 10 밀리초 미만으로 재구성가능하다. 다른 실시형태에서, 입사 에너지의 포인팅은 0.0001 내지 1000 마이크로초의 시간으로 구성가능하다. 일 실시형태에서, 재구성가능한 메타표면은 2차원의 재구성가능한 메타표면을 포함한다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 재구성가능한 메타표면은 표면 상에 배열된 복수의 동적으로 조정 가능한 요소를 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 이들 요소는 입사 에너지에 응답하여 동적으로 조정 가능한 반사형 또는 투과형 에너지를 제공하도록 작용하는 복수의 조정 가능한 반사 또는 투과 위상을 갖는다. 일 실시형태에서, 이들 조정 가능한 요소는 입사 에너지의 파장보다 작은 요소간 간격으로 배열된다. 일 실시형태에서, 이들 동적으로 조정 가능한 요소는 폴리머 또는 액정 재료일 수 있는 전기적으로 조정 가능한 재료를 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 요소의 각각은 전기적으로 조정 가능한 재료에 걸쳐 조정 가능한 전압을 인가하도록 구성된 한 쌍의 전극을 더 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 요소는 행 및 열에 의해 인덱싱되는 2차원 어레이로 배열된다. 일 실시형태에서, 요소들 중 둘 이상은 이들 요소에 대한 능동 제어를 제공하도록 동작가능한 메타표면 컨트롤러(123 또는 143)에 의해 개별적으로 어드레싱 가능하다. 일 실시형태에서, 이들 요소는 유전체 공진기이다. 다른 실시형태에서, 메타표면은 메타표면의 위상 프로파일을 제어하고 빔 조종을 제공하기 위해 전기장과 결합된 네마틱 액정으로 충전된 나노홀(nanohole)의 래티스(lattice)로 구성된다. 일 실시형태에서, 메타표면은 초박형 및 계층화된 고지수의 유전체 패치로 제조된다. 일 실시형태에서, 메타표면은 기둥 및 디스크 빌딩 블럭으로 제조되고, 이들 블럭은 개별적으로 설계되고, 구성되고, 그리고 개별적으로 어드레싱 가능할 수 있다. 일 실시형태에서, 재구성가능한 메타표면은 2차원의 재구성가능한 메타표면을 포함한다. 다른 실시형태에서, 메타표면은 개별적으로 구성될 수 있는 메타표면 재료의 둘 이상의 층을 갖는다. 다른 실시형태에서, 메타표면은 이중 등방성 또는 이중 이방성 재료로 구성된다.
도 1c는 제로 틸트의 상태로 도시된, 2개의 축을 중심으로 틸팅되는 틸팅 에너지 반사기(101)로 구성되는 에너지 유도 표면(160)의 일 실시형태의 직교도를 도시한 것이다. 일 실시형태에서, 에너지 유도 시스템(160)은 MEMS 디바이스를 포함한다. 도 1c에 도시된 실시형태에서, 틸팅 에너지 반사기 에너지 유도 표면(101)(예컨대, 전자기 에너지용 미러)은 한 쌍의 내부 플렉셔(104)를 중심으로 틸팅되며, 이러한 내부 플렉셔(104)는 고정 프레임(105)에 연결된 2개의 외부 플렉셔(102) 상에서 자체적으로 틸팅되는 짐벌 프레임(103)에 연결된다. 내부 플렉셔 쌍과 외부 플렉셔 쌍은 각각 에너지 반사기가 틸팅하기 위한 독립적인 직교 축을 형성한다. 일 실시형태에서, 플렉셔의 쌍 모두는 토션 힌지(torsional hinge)일 수 있고, 틸팅 에너지 반사기(101) 및 플렉셔 쌍(102, 104)은, 또한 고정 프레임(105)의 적어도 일부를 형성하는 단결정 실리콘 층으로부터 에칭된다. 에너지 반사기는 알루미늄, 금, 엔지니어링된 음향 에너지 반사 재료, 또는 적절한 타입 및 파장의 에너지에 대해 반사성인 임의의 다른 재료를 포함하여, 에너지 반사기 상에 증착된 다양한 반사 코팅을 가질 수 있다.
도 1d는 반사기(101)가 한 축에서 각도
Figure pct00036
(106)만큼 틸팅되고 다른 직교 축에서
Figure pct00037
(107)만큼 틸팅되는 에너지 유도 표면(160)의 직교도를 도시한 것이다. 짐벌 구성으로 인해, 틸팅 에너지 반사기(101)가 틸팅될 때에도 틸팅 에너지 반사기(101)의 중심은 고정 상태를 유지할 수 있다. 반사기(101) 및 고정 프레임(105)은 모두 표면(110) 상에 장착되며, 이 표면(110)은, 일부 실시형태에서, 드라이버 및 피드백 센서를 포함하는 통합 전자 장치가 포함되어 있는 기판일 수 있다. 일 실시형태에서, 이 기판은 미세가공된 컴포넌트와 함께 실리콘으로 제조될 수 있다. 다른 실시형태에서, 장착 표면(110)은 전극 및 피드백 전자 컴포넌트, 예컨대 소형 LED 소스 또는 포토검출기를 갖는 인쇄 회로 기판(PCB)의 형태를 취할 수 있고, 마이크로미러(105)의 프레임은 스페이서를 사용하여 이 PCB 상에 장착될 수 있다.
에너지 유도 틸팅 반사기(101)는 다양한 방법을 사용하여 작동될 수 있다. 정전기 작동(electrostatic actuation)은 MEMS 평행판 캐패시터 구조물, 또는 다수의 밀접하게 이격된 평행판을 갖는 MEMS 수직 콤 구동 액추에이터(vertical comb drive actuator)를 사용하여 달성될 수 있다(이들 중 어느 것도 도 1c 또는 도 1d에 도시되어 있지 않다). 밀리미터 이상의 직경을 갖는 틸팅 에너지 반사기(101)는 전자기적으로 작동되기에 특히 매우 적합한데, 그 이유는 자기 토크가 영구 자석 재료에 대한 볼륨 및 전자석에 대한 코일 면적에 따라 스케일링되기 때문이다. 전자기 작동(electromagnetic actuation)은, 틸팅 에너지 반사기(101) 내로 에칭된 하나 이상의 코일, 또는 틸팅 에너지 반사기(101)에 부착된 영구 자석과, 틸팅 에너지 반사기(101)의 양측 상에 푸시 풀 구조물(push-pull structure)을 생성하기 위해 틸팅 에너지 반사기(101) 아래의 표면(110) 상에 구성된 자기장 유도 코일을 사용하여 달성될 수 있다. 마이크로 틸팅 에너지 반사기는, 압전(piezoelectric) 또는 자기 변형(magnetostrictive) 재료의 사용을 포함하여, 다른 수단으로 작동될 수 있다.
도 1c 및 도 1d는 에너지 유도 틸팅 에너지 반사기(101)의 하나의 가용 구성을 도시한 것이고, 많은 다른 구성이 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 다른 실시형태에서, 틸팅 에너지 반사기는, 정전기적으로 또는 전자기적으로 위치 제어될 수 있는 힌지에 부착된 포스트 상에 장착되는 MEMS 디바이스로서 구현될 수 있다. 회전 홀로그래픽 그레이팅(rotating holographic grating), 회전 다각형 형상의 미러, 또는 한 축(
Figure pct00038
)에 대한 회전 다각형 형상의 미러 및 직교 축(
Figure pct00039
)에 대한 1-D 스캐닝 미러와 같은, 하지만 이에 제한되지는 않는, 2개의 1-축 틸트 솔루션의 조합을 포함하여, 다른 구성의 틸팅 에너지 반사기가 또한 가능하다.
라이트 필드 디스플레이와 같은 일부 에너지 유도 시스템의 경우, 에너지 유도 틸팅 에너지 반사기는, 직경이 수 밀리미터일 수 있고, 매우 높은 공진 Q 값을 가질 수 있는 스캐닝 미러와 유사하다. 이것은, 스텝(step) 전류 또는 전압에 대한 반사기의 틸트 응답이, 비교적 감쇠되지 않고, 소멸하는 데 수 밀리초가 걸릴 수 있는 발진이 큰 틸트 스텝이 될 것이라는 것을 의미한다. 이러한 이유로, 빠른 스캐닝을 가능하게 하기 위해, 실시간 속도로 미러 틸트 각도를 판독하고, 그에 따라 구동 전류 또는 전압을 조정하는 제어 회로를 사용하여, MEMS 미러를 능동적으로 제어할 수 있다. 일반적으로, 미러 표면(101) 아래의 장착 표면(110) 상에는 미러 틸트 피드백 전자 컴포넌트가 위치하며, 이와 더불어, 이러한 틸트 피드백 요소를 판독하고, 틸팅 에너지 반사기를 고정 상태로 유지하게 하거나, 진동에 영향을 받지 않게 하거나, 또는 틸팅 에너지 반사기(101)의 틸팅 움직임을 매끄럽게 하기 위해 올바른 전자기 구동 신호를 계산하는 컨트롤러(106)가 존재한다. 일 실시형태에서, 이것은 PID 제어 루프로 수행된다. 본 개시내용에서, 추정되는 것은 에너지 반사기를 진동에 영향을 받지 않는 고정된 틸트 각도로 유지하거나 에너지 반사기의 틸트를 변경하는 것이 둘 다 에너지 반사기의 틸트를 지속적으로 모니터링하고 구동 전류 또는 전압을 실시간으로 조정하는 능동 제어 루프를 실행함으로써 구현될 수 있다는 것이다. 이 제어 루프는 틸트 컨트롤러(106) 내에서 실행될 수 있다.
도 1a, 도 1b, 도 1c, 및 도 1d에 도시된 에너지 유도 표면은 컴팩트한 에너지 유도 모듈을 생성하기 위해 에너지 소스와 페어링될 수 있는 컴팩트한 디바이스를 도시하고 있다. 에너지 소스는 에너지 빔을 형성하도록 시준될 수 있고, 그리고 변조되어, 밀접하게 이격된 시간 간격으로 다양한 양의 에너지를 전달하도록 일시적으로 제어될 수 있게 된다. 복수의 그러한 에너지 유도 모듈은 에너지 유도 표면을 형성하는 데 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 컨트롤러(123, 143, 또는 106)는 변조된 에너지 소스 및 에너지 유도 표면(122, 142, 또는 101)에 동기화된 신호를 제공하여, 에너지 소스 및 에너지 유도 표면이 변조된 에너지를 상이한 에너지 전파 경로를 따라 선택적으로 유도하게 동작시키도록 구성된다.
도 2a는 2개의 축(
Figure pct00040
,
Figure pct00041
)(207)에서 빔을 편향시키는 구성가능한 에너지 유도 표면(201A)과 함께 에너지 빔(206)을 에너지 유도 디바이스(202A)로 유도하는 에너지 소스(203)로 구성된 에너지 유도 모듈(200)의 직교 측면도이지만, 설명을 위해 한 축에서의 편향만이 도시되고 있다. 에너지 소스(203)는, 시준되거나, 변조되거나, 또는 시준 및 변조되는 에너지를 생성할 수 있다. 에너지 유도 표면(201A)은 구성가능한 메타표면일 수 있거나, 틸팅 에너지 반사기일 수 있거나, 또는 2개의 축에서 입사 빔(206)을 틸팅시킬 수 있는 임의의 다른 디바이스 또는 디바이스의 조합일 수 있다. 편향된 빔은 2개의 직교 축(
Figure pct00042
,
Figure pct00043
)에서의 다수의 에너지 전파 경로(207) 중 임의의 하나일 수 있으며, 2차원의 각도 편향 범위(207A)는 에너지 유도 디바이스(201A)의 구성 및 에너지 유도 디바이스(202A)의 틸트 편향 분해능에 따라 달라진다. 가용 편향 빔 에너지 전파 경로(207)는 에너지 전파 경로(207)의 각도 범위에 대한 대칭 축일 수 있는 에너지 전파 축(208)을 중심으로 그룹화된다. 에너지 유도 디바이스(202A) 및 에너지 소스(203)는 둘 다, 프로세서, 전자 구동 회로, 전자 피드백 회로, 에너지 소스 변조 컴포넌트, 전기 리드(205A), 및 에너지 유도 디바이스와 에너지 소스의 다양한 동작 양태를 구현하기 위한 임의의 다른 컴포넌트를 포함할 수 있는 기계적 베이스(204A) 상에 장착된다.
일 실시형태에서, 다양한 기능을 달성하기 위해 추가적인 에너지 수정 컴포넌트가 에너지 유도 모듈(200)에 추가될 수 있다. 예를 들어, 가시적인 전자기 에너지에 대해, 에너지 소스(203)가 에지 방출 레이저인 경우, 에너지 빔 프로파일은 한 차원에서는 연장될 수 있지만 다른 차원에서는 연장되지 않을 수 있다. 프리즘은 빔을 1차원으로 확장하여 보다 대칭적인 빔 형상을 생성하는 데 사용될 수 있다. 또한, 에지 방출 레이저 또는 수직 공동 표면 방출 레이저(VCSEL)와 같은 많은 소스는 발산 빔을 생성할 수 있으며, 이 발산 빔은 하나 이상의 렌즈를 추가하여 보정될 수 있다. 초음파 투사를 위해, 다양한 값의 음향 임피던스를 갖는 유사한 컴포넌트를 장착할 수 있다. 에지 방출 레이저 또는 VCSEL과 같은 에너지 소스는 직접 변조될 수 있거나, 에너지 소스를 지정된 에너지로 빠르게 턴온시키거나, 또는 에너지 소스를 실질적으로 턴오프시킬 수 있는 영구 변조기를 가질 수 있다. 다른 실시형태에서, 에너지 변조 소스는, 에너지 소스(203)와 에너지 유도 표면(201A) 사이에, 또는 에너지 유도 표면(201A)으로부터 발신 경로(207) 내에 배치된 에너지 소스(203)의 일부인 셔터일 수 있다. 이 셔트는 도 2a에 도시되어 있지 않으며, LC 패널과 같은 기계식 또는 전기광학식 셔터로 구성될 수 있다.
도 2b는 에너지(206)를 에너지 빔 수정 컴포넌트(211 및 213)를 통해 그리고 구성가능한 에너지 유도 표면(202B)을 갖는 빔 편향 디바이스(201B)로 유도하는 에너지 소스(203)로 구성된 에너지 유도 모듈(210)의 직교 측면도로서, 이러한 에너지 유도 표면(202B)은 2개의 축(
Figure pct00044
,
Figure pct00045
)(215A)에서 입사 빔(214)을 편향시킨다. 에너지 소스(203)는, 시준되거나, 변조되거나, 또는 시준 및 변조되는 에너지를 생성할 수 있다. 소스(203)로부터의 착신 에너지(206)는 빔 확장기(211)에 의해 확장된 단면적을 가지며, 에너지 빔(212)이 되고, 이 에너지 빔(212)은 프리즘(213)의 두 표면에서 굴절을 겪어, 빔(212)의 한 차원이 확대되고, 그리고 에너지 빔(214)으로 변환된다. 에너지 빔(214)은 에너지 유도 디바이스(202B)에 의해 2개의 직교 방향(
Figure pct00046
,
Figure pct00047
)에서의 다수의 에너지 전파 경로(215) 중 임의의 하나로 편향되며, 2차원의 각도 편향 범위(215A)는 에너지 유도 디바이스(202B)의 에너지 유도 표면(201B) 상에 구성된 2-축 틸트에 따라 달라진다. 가용 편향 에너지 전파 경로(215)는 에너지 전파 방향을 기술하는 에너지 전파 축(216)을 중심으로 그룹화되고, 이러한 에너지 전파 축(216)은 에너지 유도 모듈(210)을 떠나는 에너지 전파 경로(215)의 각도 범위에 대한 대칭 축일 수 있다. 주목할 것은, 이 구성에서, 에너지 전파 축(216)은 에너지 유도 시스템의 장착 표면과 일치할 수 있는 장착 베이스(204B)의 베이스에 대한 법선(209)과 정렬된다는 것이다. 에너지 유도 디바이스(202B) 및 에너지 소스(203)에 대한 기계적 패키지는 모두, 프로세서, 전자 구동 회로, 전자 피드백 회로, 에너지 소스 변조 컴포넌트, 전기 리드(205B), 및 에너지 유도 디바이스(202B)와 에너지 소스(203)의 다양한 동작 양태를 구현하기 위한 임의의 다른 컴포넌트를 포함할 수 있는 기계적 베이스(204B) 상에 장착된다. 도 2b에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 또는 다른 방식으로 처리하여 에너지 유도 디바이스(202B)에 의해 편향되기에 더 적합하게 하고, 가능한 한 오랫동안 시준된 상태로 유지하는 것, 약간 포커싱되는 것, 또는 약간 디포커싱되는 것을 포함하는 원하는 에너지 프로파일을 달성하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다. 전파 경로 그룹(215)에 이들 에너지 형성 컴포넌트를 추가하는 것이 또한 가능하므로, 이들 컴포넌트는 에너지 유도 디바이스(202B)에 의해 편향되기 전이라기 보다는 편향된 후에 아웃바운드(outbound) 에너지에 의해 트래버싱된다.
일부 에너지 유도 구성에서, 해당 에너지 표면의 일부 위치에서는 해당 에너지 표면에 직교하지 않는 일반적인 방향으로 에너지를 투사하는 것이 유리할 수 있다. 도 2c는 에너지(206)를 에너지 수정 컴포넌트(211 및 213)를 통해 그리고 구성가능한 에너지 유도 표면(201C)을 갖는 에너지 유도 디바이스(202C)로 유도하는 에너지 소스(203)로 구성된 모듈(220)의 직교 측면도로서, 이러한 에너지 유도 표면(201C)은 2개의 축(
Figure pct00048
,
Figure pct00049
)(217A)에서 입사 빔(214)을 편향시킬 수 있고, 모듈 베이스(204C)에 직교하지 않는 에너지 전파 축(218)을 중심으로 주위에 배열된 복수의 에너지 전파 경로(217) 중 임의의 하나를 생성할 수 있다. 에너지 유도 모듈(220)을 떠나는 에너지 전파 경로(217)의 2차원 각도 범위(217A)에 대한 대칭 축인 에너지 전파 축(218)은 기계적 패키지(204C)의 베이스의 법선(209)에 대해 넌제로 편향 각도(219)로 틸팅되고, 이러한 기계적 패키지(204C)의 베이스는 220이 장착될 수 있는 에너지 유도 시스템의 표면일 수 있다. 이 실시예에서, 에너지 유도 디바이스(202C) 및 에너지 소스(203)에 대한 기계적 패키지는 모두, 프로세서, 전자 구동 회로, 전자 피드백 회로, 에너지 소스(203)에 대한 변조 전자장치, 전기 리드(205C), 및 에너지 유도 디바이스(202C)와 에너지 소스(203)의 다양한 동작 양태를 구현하기 위한 임의의 다른 컴포넌트를 포함할 수 있는 기계적 베이스(204C) 상에 장착된다. 도 2c에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 프로파일을 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 또는 다른 방식으로 처리하여 전파 경로로 투사되기에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다. 에너지가 전파 경로(217)로 편향된 후에 이러한 컴포넌트를 추가하는 것도 가능하다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 반사형 에너지 유도 표면(201A, 201B, 및 201C)을 각각 갖는 에너지 유도 모듈을 도시하지만, 투과형의 구성가능한 에너지 유도 표면이 또한 본 개시내용의 많은 실시형태의 구현에도 사용될 수 있다. 실시예는 투명 재료, 예컨대, 투명 유전체, 실리콘 이산화물, 유리, 투명 전도성 산화물, 예컨대, 인듐 주석 산화물(ITO: indium tin oxide), 및 액정 재료로 구성된 투과형 에너지 유도 메타표면이다. 도 2d는 에너지(206)를 선택적인 에너지 빔 수정 컴포넌트(211 및 213)를 통해 그리고 선택적인 반사기(263)로 유도하는 에너지 소스(203)로 구성된 에너지 유도 모듈(230)의 직교 측면도로서, 선택적인 반사기(263)는 빔(214)의 방향을 상향의 빔(264)으로 변경하고, 이를 에너지 유도 디바이스(202D)의 투과형의 구성가능한 에너지 유도 표면(201D)으로 유도하며, 이러한 에너지 유도 표면(201D)은 2개의 직교 축(
Figure pct00050
,
Figure pct00051
)(265A)에서 입사 빔(264)을 편향시킬 수 있고, 2개의 좌표에서 각도 범위(265A) 내에 배열되고 에너지 전파 축(266)을 중심으로 하는 다수의 출력 에너지 전파 경로(265) 중 하나를 생성할 수 있다. 가용 에너지 전파 경로의 수는 투과형 에너지 유도 표면(201D) 상에서 구성가능한 각각의 축(
Figure pct00052
,
Figure pct00053
)에서 분해가능한 에너지 유도 방향의 수에 따라 달라질 수 있다. 에너지 유도 디바이스(202D) 및 에너지 소스(203)에 대한 기계적 패키지(262D)는 모두, 프로세서, 전자 구동 회로, 전자 피드백 회로, 에너지 소스(203)에 대한 변조 전자장치, 전기 리드(205D), 및 에너지 유도 디바이스(202D)와 에너지 소스(203)의 다양한 동작 양태를 구현하기 위한 임의의 다른 컴포넌트를 포함할 수 있는 기계적 베이스(204D) 상에 장착된다. 도 2d에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 또는 다른 방식으로 처리하여 시준 또는 포커싱되기에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 사실상 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다. 에너지 빔이 에너지 유도 디바이스(202D)에 의해 편향된 후에 전파 경로(265)에 이러한 컴포넌트를 추가하는 것도 가능하다.
도 2e는, 에너지 유도 모듈(202E)의 투과형의 구성가능한 에너지 유도 표면(201E)에 입사되는 보다 큰 직경을 갖는 에너지(271)를 생성하는 에너지 수정 컴포넌트(211)(예컨대, 빔 확장기)를 통해 에너지(206)를 유도하는 에너지 소스(203)로 구성된 에너지 유도 모듈(240)의 직교 측면도로서, 이러한 에너지 유도 디바이스(202E)의 투과형의 구성가능한 유도 표면(201E)은 2개의 직교 축(
Figure pct00054
,
Figure pct00055
)(273A)에서 입사 빔(271)을 편향시킬 수 있고, 실질적으로 에너지 전파 축(272)을 중심으로 하는 각도 범위(273A)내의 다수의 에너지 전파 경로(273) 중 어느 하나를 생성할 수 있다. 이러한 디바이스는 도 2d에 도시된 디바이스(230)와 유사하며, 상이한 배열의 컴포넌트는 기계적 베이스 및 케이스(204E)와 커넥터(205E)로 둘러싸인다. 에너지 유도 디바이스(202E)를 위한 기계적 패키지(262E)는 기계적 케이스(204E)에 장착된다. 도 2e에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 또는 다른 방식으로 처리하여 시준 또는 포커싱되기에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 사실상 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다. 에너지가 에너지 유도 디바이스(202F)에 의해 편향된 후에 전파 경로(273)에 이러한 컴포넌트를 추가하는 것도 가능하다. 도 2e에서, 에너지 소스(203)는 변조될 수 있다. 다른 실시형태에서, 에너지 소스(203)는 연속적일 수 있고, 변조 소스는 에너지 소스(203)와 에너지 유도 표면(202E) 사이에, 또는 에너지 유도 표면(201E)으로부터 발신 경로(273) 내에 배치된 에너지 소스(203)의 일부인 셔터일 수 있다. 이 셔트는 도 2e에 도시되어 있지 않으며, LC 패널과 같은 기계식 또는 전기광학식 셔터로 구성될 수 있다.
도 2f는, 도 2e에 도시된 에너지 유도 모듈(240)과 유사하고, 에너지 전파 축에 대한 편향 각도가 해당 모듈의 기계적 베이스(205E)에 대한 법선(209)에 대해 틸팅되어 있는 에너지 전파 축(282)에 대한 넌제로 편향 각도를 포함하고 있기 때문에 상이한 에너지 유도 모듈(250)의 직교 측면도이다. 에너지 유도 디바이스(202F) 내의 재구성가능한 투과형 에너지 유도 표면(201F)은 2개의 직교 축(
Figure pct00056
,
Figure pct00057
)(283A)에서 입사 에너지 빔(271)을 편향시키도록 구성되어, 축(282)을 중심으로 주위의 다수의 에너지 전파 경로(283) 중 임의의 하나를 생성할 수 있다. 이것은 편향 각도를 생성하는 데 사용되는 투과형 에너지 유도 표면(201F)의 일 예이다. 일 실시형태에서, 이 투과형 에너지 유도 표면(201F)은 재구성가능한 나노구조물을 갖는 메타표면일 수 있다. 기계적 패키지(204E)는 에너지 소스(203)를 둘러싸고, 에너지 유도 디바이스(202F)의 기계적 마운트(262F)를 위한 부착 포인트를 제공하고, 전기적 연결을 위한 커넥터(205E)를 제공한다.
도 2g는 공통 기판 내에 정의된 3개의 투과형의 재구성가능한 에너지 유도 사이트로 구성된 에너지 유도 층(202G)을 포함하는 에너지 유도 모듈(260)의 직교 측면도로서, 각각의 에너지 유도 사이트는 별도의 4D 공간 좌표와 연관되고, 각각의 에너지 유도 사이트는 에너지를 다수의 가용 방향(
Figure pct00058
,
Figure pct00059
)으로 조종한다. 3개의 투과형의 재구성가능한 에너지 유도 사이트(201G, 201H, 및 201I)는 공통 기판(276) 내에 정의되며, 기계적 지지부(277)에 의해 유지되고, 각 에너지 유도 사이트의 구성을 가동시키는 하나 이상의 컨트롤러에 의해 제어된다. 에너지 소스(203A, 203B, 및 203C)는 제각기의 재구성가능한 투과형 에너지 유도 사이트(201G, 201H, 및 201I)에 의해 편향되는 보다 큰 직경의 에너지 빔(271A, 271B, 및 271C)을 제각기 생성하는 빔 확장기(211)로 제각기의 에너지(206A, 206B, 및 206C)를 독립적으로 유도하고, 각각의 에너지 유도 사이트(201G, 201H, 및 201I)는 제각기의 공간 좌표 ((x=0, y=y0)(261A), (x=1, y=y0)(261B), 및 (x=2, y=y0)(261C))(여기서 y0은 상수임)에 위치한 제각기의 좌표를 가진 각도 범위 (
Figure pct00060
,
Figure pct00061
)(251A, 251B, 및 251C)에 대해 분포된 제각기의 에너지 전파 축(278A, 278B, 및 278C)을 중심으로 하는 다수의 전파 경로 그룹(279A, 279B, 및 279C) 중 하나를 각각 생성한다. 모든 컴포넌트는 전기 커넥터(205F)와 함께 기계적 하우징(204F) 내에 배치되며, 이러한 전기 커넥터는 공통 기판(276) 내의 에너지 유도 사이트의 하나 이상의 컨트롤러(도시되지 않음)뿐만 아니라 각 에너지 소스(203A, 203B, 및 203C)의 컨트롤러(도시되지 않음)대한 전기적 액세스를 제공한다.
일 실시형태에서, 에너지 소스(203A, 203B, 및 203C)는 공통 에너지 유도 사이트 기판(276)에 대해 정렬되어, 각 에너지 소스는 실질적으로 투과형의 재구성가능한 사이트(201G, 201H, 및 201I) 중 하나에만 에너지를 제공하게 된다. 에너지 소스로부터의 표류 에너지가 이웃 에너지 유도 사이트에 도달하는 것을 감소시키거나 제거하기 위해, 에너지(271A, 271B, 및 271C)는 에너지 억제 구조물(274)에 의해 각각의 이웃으로부터 실질적으로 격리될 수 있으며, 이러한 에너지 억제 구조물(274)은, 일 실시형태에서, 에너지를 차단하는 기계적 배플 구조물(mechanical baffle structure)을 포함할 수 있다.
에너지 유도 모듈(260)의 투과형의 재구성가능한 에너지 유도 사이트(201G, 201H, 및 201I)는 좌표(261A, 261B, 및 261C)에 위치하며, 각각의 좌표는 단일 공간 좌표 (x, y) = (0, y0), (1, y0), 및 (2, y0)를 제각기 포함하며, 각각의 공간 좌표는 2차원 각도 범위 (
Figure pct00062
,
Figure pct00063
)(251A, 251B, 및 251C)로 제각기 투사될 수 있는 복수의 에너지 전파 경로와 연관된다. 이 2개의 위치 좌표 (x, y)와 2개 각도 좌표 (
Figure pct00064
,
Figure pct00065
)는 함께 다수의 4D 좌표 ((x=0, y0,
Figure pct00066
,
Figure pct00067
), (x=1, y0,
Figure pct00068
,
Figure pct00069
), 및 (x=2, y0,
Figure pct00070
,
Figure pct00071
))에 해당한다. 궁극적으로,
Figure pct00072
,
Figure pct00073
축에서 각 투사된 에너지 빔의 달성가능한 위치의 수는 각각의 축에서의 달성가능한 분해가능한 출력 각도의 수 및 시야를 결정하는 에너지 유도 사이트(201G, 201H 및 201I)의 세부 구성에 따라 달라진다. 도 2g에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 사이트(201G, 201H 및 201I)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 에너지 전파 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 편광 제어, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
도 2g는 공통 기판 내의 3개의 독립적인 재구성가능한 에너지 유도 사이트에 독립적으로 제어되는 에너지 빔을 전달하는 3개의 독립적인 에너지 소스 및 관련 에너지 전파 경로를 포함하는 에너지 유도 모듈을 도시한 것이다. 모듈식 에너지 소스를 사용하여, 다수의 독립적으로 재구성가능한 에너지 유도 사이트를 가진 기판 주위에 모듈식 시스템을 구성하는 것이 가능하다. 도 2h는 에너지(206)를 생성하는 에너지 소스(203)로 구성된 모듈식 에너지 소스(270)의 직교 측면도로서, 에너지(206)는 출력 에너지(282)를 생성하는 에너지 수정 컴포넌트 또는 컴포넌트 세트(211)(예컨대, 빔 확장기)에 의해 확장될 수 있다. 이러한 에너지(282)는 기계적 케이스(204G)의 보호 투과형 창(283)을 투과할 수 있으며, 이러한 기계적 케이스는, 가능하게는 DC 바이어스 및 변조 제어를 포함하여 에너지 소스의 제어를 제공하는 전기 커넥터(205G), 및 가능하게는 모듈을 표면에 고정시킬 수 있는 한 쌍의 장착 플랜지(291) 또는 일부 유사한 기계적 구성물로 구성된다. 270에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 또는 다른 방식으로 처리하여 보호되기에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
도 2i는 단일 기판(295)에 포함된 다수의 독립적으로 제어되는 에너지 유도 사이트(201J, 201K, 및 201L)로 구성된 에너지 유도 층(202I)을 갖는 에너지 유도 시스템의 직교도를 도시한 것이며, 각각의 에너지 유도 사이트는 에너지 소스 모듈(270)로부터의 에너지를 편향시킨다. 주목할 것은 도 2i가 특정 에너지 소스 모듈(270)을 도시하지만, 270 대신에 사용될 수 있는 에너지 소스 모듈에 대한 구성이 무한하다는 것이다. 적어도 하나의 실시형태에서, 실질적으로 시준된 에너지 빔을 생성하는 에너지 소스 모듈이 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 실질적으로 시준되지만 일부 수렴(포커스) 또는 발산(디포커스)을 포함하는 에너지를 생성하는 에너지 소스 모듈이 사용될 수 있다. 각각의 에너지 소스 모듈(270)은 공통 백플레인 층(296)에 부착된 것으로 도시되며, 이러한 공통 백플레인 층(296)은 에너지 소스 모듈(270)을 장착하기 위한 기계적 지지 구조물, 에너지 유도 기판(295)을 위한 기계적 지지 구조물, 각 에너지 소스(270)에 대한 제어 및 연결을 제공하는 전기적 백플레인, 및 각 에너지 유도 사이트(201J, 201K, 및 201L)에 대한 제어 및 연결을 제공하는 전기적 백플레인 중 임의의 것으로 기능할 수 있다. 이 백플레인 층(296)은 각각의 에너지 유도 사이트(201J, 201K, 및 201L)와 정렬된 애퍼처(297)를 포함하고, 각각의 애퍼처는 에너지 소스 모듈(270)의 빔이 해당 에너지 유도 사이트에 도달하기 위한 투명한 경로(clear path)를 제공한다. 에너지 유도 시스템(280)은 3개의 좌표(281A, 281B, 및 281C)로 도시되며, 각각의 좌표는 단일 공간 좌표 (x, y) = (0, y0), (1, y0), 및 (2, y0)과 제각기 연관되며, 이 경우 y0은 상수이고, 이러한 공간 좌표의 각각에서 에너지 전파 경로 그룹(287A, 287B, 및 287C) 중 하나는 제각기 각각의 에너지 전파 축(286A, 286B, 및 286C)을 중심으로, 기판 표면(295)으로부터 바깥쪽으로 투사되고, 이러한 가용 전파 경로는 제각기 2차원 각도 범위 (
Figure pct00074
,
Figure pct00075
)(288A, 288B, 및 288C)를 채우게 된다. 이들 좌표는 함께 다수의 4D 좌표 ((x=0, y0,
Figure pct00076
,
Figure pct00077
), (x=1, y0,
Figure pct00078
,
Figure pct00079
), 및 (x=2, y0,
Figure pct00080
,
Figure pct00081
))에 해당한다. 도 2i는 에너지 소스(270) 및 에너지 유도 표면 사이트(201J, 201K, 및 201L)와 연관된 3개의 공간 좌표만을 갖는 에너지 유도 시스템을 도시하지만, 독립적으로 제어되는 에너지 편향 사이트에 해당하는 임의의 수의 공간 좌표를 가질 수 있으며, 여기서 하나 이상의 에너지 유도 표면 사이트는 기판 내에 정의될 수 있고, 전체 시스템은 하나 이상의 그러한 기판을 포함할 수 있다. 도 2i에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 사이트(201J, 201K 및 201L)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에, 에너지 전파 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 편광 제어, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
고도로 시준된 에너지 소스는 에너지 밀도 소산 없이 장거리를 통한 에너지 전파를 위해 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 에너지 유도 시스템은, 완벽하게 시준된 에너지 소스에 근사화되지만 약간 포커싱되거나 디포커싱되는 에너지를 갖는 에너지 소스를 사용하여 구성될 수 있다. 이 경우에, 에너지 유도 디바이스는 보다 많이 시준된 에너지 빔을 생성하기 위해 보정을 수행하도록 구성될 수 있다. 도 3a는 연관된 상당한 발산을 갖는 에너지 빔(304)을 생성하는 단일 포커싱 요소(303), 및 단일 포인트형 에너지 소스(301)로 구성된 모듈식 에너지 소스(300)의 직교 측면도이다. 이것은 도 2h에 도시된 모듈식 에너지 소스(270)의 대안이고, 이는 보다 많은 시준된 빔(206) 및 빔 확장기(211)와 같은 보다 많은 보정 요소를 갖는 에너지 소스를 포함할 수 있다. 포인트형 에너지 소스(301)로부터의 에너지 광선(302)은 포커싱되어 약간의 발산(304)을 초래하게 된다. 포인트형 에너지 소스(301) 및 포커싱 요소(303)는 기계적 케이스(311) 내에 둘러싸여 있으며, 이러한 기계적 케이스(311)는 장착 플랜지(312), 에너지 빔에 투명한 창(313), 및 포인트형 에너지 소스(301)에 바이어스 및 변조 신호를 제공하기 위한 커넥터(314)를 가질 수 있다. 일 실시형태에서, 가시적인 전자기 에너지의 경우, 포인트 소스(301)는 단일 파장, 협대역 파장, 또는 넓은 파장 스펙트럼을 방출하는 LED와 같은 단일 조명 소스일 수 있고, 포커싱 요소(303)는 단일 렌즈 또는 다중 요소 렌즈일 수 있다. 유한한 사이즈의 소스로부터 포커싱되는 빔은 보다 작은 소스 사이즈와 보다 넓은 렌즈 애퍼처로 개선되는 계산가능한 하한으로 발산될 것이다. 그러나, 굴절 렌즈 시스템에는 약간의 최소 발산이 보장된다.
도 3b는 단일 기판(395) 내에 포함된 다수의 독립적으로 제어되는 재구성가능한 에너지 유도 표면 사이트(301A, 301B, 및 301C)로 구성된 에너지 유도 표면 디바이스(398)를 갖는 에너지 유도 시스템의 직교도를 도시한 것이고, 각 에너지 유도 사이트는 도 3a에 도시된 에너지 소스 모듈(300)로부터의 에너지를 편향시키고 에너지 모듈(300)의 에너지 발산을 보정하여 훨씬 더 시준된 출력 에너지를 생성하도록 구성된다. 주목할 것은 도 3b가 특정 에너지 소스 모듈(300)이 사용중이라는 것을 도시하지만, 300 대신에 사용될 수 있는 에너지 소스 모듈에 대한 구성이 무한하다는 것이다. 적어도 하나의 실시형태에서, 실질적으로 시준된 에너지를 생성하는 에너지 소스 모듈이 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 도 3a에 도시된 304와 같이 실질적으로 시준되지만 발산하는 에너지를 생성하는 에너지 소스 모듈이 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 에너지 소스 모듈은 실질적으로 시준되지 않는다. 각각의 에너지 소스 모듈(300)은 공통 백플레인 층(396)에 부착된 것으로 도시되며, 이러한 공통 백플레인 층(396)은 에너지 소스 모듈(300)을 장착하기 위한 기계적 지지 구조물, 에너지 유도 표면 기판(395)을 위한 기계적 지지 구조물, 각 에너지 소스(300)에 대한 제어 및 연결을 제공하는 전기적 백플레인, 및 각 에너지 유도 표면 사이트(301A, 301B, 및 301C)에 대한 제어 및 연결을 제공하는 전기적 백플레인 중 임의의 것으로 기능할 수 있다. 이 백플레인 층(396)은 각각의 에너지 유도 사이트(301A, 301B, 및 301C)와 정렬된 애퍼처(397)를 포함하고, 각각의 애퍼처는 에너지 소스 모듈(300)의 빔이 에너지 유도 기판에 도달하기 위한 투명한 에너지 전파 경로를 제공한다. 에너지 유도 시스템(350)은 3개의 좌표(381A, 381B, 및 381C)로 도시되며, 각각의 좌표는 단일 공간 좌표 (x, y) = (0, y0), (1, y0), 및 (2, y0)과 제각기 연관되며, 이러한 공간 좌표의 각각에서 가용 에너지 전파 경로 그룹(387A, 387B, 및 387C)의 에너지는 제각기 각각의 에너지 전파 축(386A, 386B, 및 386C)을 중심으로, 기판(395)의 표면으로부터 바깥쪽으로 투사되고, 이러한 가용 전파 경로는 제각기 2차원 각도 범위 (
Figure pct00082
,
Figure pct00083
)(388A, 388B, 및 388C)를 채우게 된다. 이들 좌표는 함께 다수의 4D 좌표 ((x=0, y0,
Figure pct00084
,
Figure pct00085
), (x=1, y0,
Figure pct00086
,
Figure pct00087
), 및 (x=2, y0,
Figure pct00088
,
Figure pct00089
))에 해당한다. 주목할 것은 에너지 유도 영역(301A, 301B, 및 301C)에 접근하는 빔은 도 3a의 304에 도시된 바와 같이 발산한다는 것이다. 그러나, 에너지 유도 영역(301A, 301B, 및 301C)을 떠나 에너지 전파 경로 그룹(387A, 387B, 및 387C)으로 각각 유도되는 에너지는 시준된 에너지로서 에너지 유도 사이트를 떠나는 것으로 도시되어 있다. 이것은 에너지 유도 사이트(301A, 301B, 및 301B)가, 2개의 각도 축에서의 다수의 가용 전파 경로 중 하나로 빔을 편향시키는 것 외에도, 도 3a에 도시된 입력 에너지(304)의 약간의 포커싱을 수행하도록 구성되었음을 의미한다. 도 3b는 에너지 소스(300) 및 에너지 유도 사이트(301A, 301B, 및 301C)와 연관된 3개의 공간 좌표만을 갖는 에너지 유도 시스템을 도시하지만, 독립적으로 제어되는 에너지 유도 사이트에 해당하는 임의의 수의 공간 좌표를 가질 수 있으며, 여기서 하나 이상의 에너지 유도 사이트는 기판 내에 정의될 수 있고, 전체 시스템은 하나 이상의 그러한 기판을 포함할 수 있다. 350에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 사이트(301A, 301B, 및 301C)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 에너지 전파 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 편광 제어, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
각 에너지 유도 표면이 자체 에너지 소스를 갖는 별도의 모듈의 일부이든, 에너지 유도 표면이 공통 기판을 공유하는 사이트 내에 정의되든, 또는 에너지 유도 표면이 투과형 또는 반사성이든 간에, 에너지 유도 표면의 어레이로부터 하나 이상의 홀로그래픽 객체를 투사하는 것이 가능하다. 도 3c는 제1 시간 인스턴스 t1에서 에너지 유도 모듈(240)의 어레이로 구성된 전자기 에너지 유도 시스템(3001)의 직교도이다. 에너지 유도 모듈(240)은 도 2e에 도시되어 있다. 도 3d는 제2 시간 인스턴스 t2에서 도 3c에 도시된 에너지 유도 시스템(3001)이다. 제1 시간 인스턴스 t1 및 제2 시간 인스턴스 t2는 모두 에너지 유도 시스템(3001)에 의해 제공되는 홀로그래픽 콘텐츠의 동일한 리프레시 주기 내에 발생할 수 있으며, 여기서 리프레시 주기는 홀로그램 비디오의 프레임 레이트의 역수일 수 있다. 에너지 유도 시스템(3001)은 각각의 에너지 유도 모듈(240A-G)에 대한 에너지 전파 경로(237A-G)를 따라 에너지를 투사하고, 에너지 전파 경로는 관찰자(150)에 대해 에너지 유도 시스템 표면(3002) 후방에 투사된 홀로그래픽 객체(3011), 또는 관찰자(150)에 대해 에너지 유도 시스템 표면(3002) 전방의 홀로그래픽 객체(3012) 상의 포인트에서 수렴한다. 에너지는 도 3c 및 도 3d에 얇은 주광선으로 도시되지만, 이들 주광선은 에너지 유도 시스템 표면(3002)의 평면에서 각 에너지 유도 모듈(240)의 면적의 실질적인 부분인 빔 폭 단면적을 갖는다. 에너지 유도 모듈은 공간 좌표 (x, y) = (0-6, y)를 갖는 에너지 모듈(240A-G)로 구성되며, 각 에너지 모듈은 각도 좌표 (
Figure pct00090
,
Figure pct00091
) = (
Figure pct00092
0-6,
Figure pct00093
0-6)를 제각기 갖는 에너지 전파 경로(237A-G)를 따라 에너지를 유도한다. 이들 두 개의 공간 좌표와 두 개의 각도 좌표는 함께 각 에너지 전파 경로에 대한 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00094
,
Figure pct00095
)를 형성한다. 에너지 전파 경로(237A-G)는 도 3c의 홀로그래픽 객체(3011)의 제1 위치(3021) 또는 홀로그래픽 객체(3012)의 제1 위치(3031)에서, 그리고 도 3d의 홀로그래픽 객체(3011)의 제2 위치(3022) 또는 홀로그래픽 객체(3012)의 제2 위치(3032)에서 수렴한다. 도 3c에서, 시간 t1의 제1 인스턴스에서, (1, y,
Figure pct00096
1,
Figure pct00097
1)에서의 에너지 전파 경로(237B), (3, y,
Figure pct00098
3,
Figure pct00099
3)에서의 237D, 그리고 (6, y,
Figure pct00100
6,
Figure pct00101
6)에서의 237G를 따르는 에너지는 스크린 내 홀로그래픽 객체(3011) 상의 포인트(3021)에서 발산하는 것으로 보이지만, (0, y,
Figure pct00102
0,
Figure pct00103
0)에서의 에너지 전파 경로(237A), (2, y,
Figure pct00104
2,
Figure pct00105
2)에서의 237C, (4, y,
Figure pct00106
4,
Figure pct00107
4)에서의 237E, 및 (5, y,
Figure pct00108
5,
Figure pct00109
5)에서의 237F를 따르는 에너지는 스크린 외 홀로그래픽 객체(3012) 상의 포인트(3031)에서 수렴한다. 시간 t2의 제2 인스턴스에서, (0, y,
Figure pct00110
10,
Figure pct00111
10)에서의 에너지 전파 경로(237K), (2, y,
Figure pct00112
12,
Figure pct00113
12)에서의 237M, (4, y,
Figure pct00114
14,
Figure pct00115
14)에서의 237O, 그리고 (6, y,
Figure pct00116
16,
Figure pct00117
16)에서의 237Q를 따르는 에너지는 스크린 내 홀로그래픽 객체(3011) 상의 포인트(3022)에서 발산하는 것으로 보이지만, (01, y,
Figure pct00118
11,
Figure pct00119
11)에서의 에너지 전파 경로(237L), (3, y,
Figure pct00120
13,
Figure pct00121
13)에서의 237N, 및 (5, y,
Figure pct00122
15,
Figure pct00123
15)에서의 237P를 따르는 에너지는 스크린 외 홀로그래픽 객체(3012) 상의 포인트(3032)에서 수렴한다. 각각의 에너지 유도 모듈(240)에 대한 에너지 유도 표면 사이트(201E)는 홀로그래픽 객체(3011 및 3012)를 투사하는 데 기여하도록 상이한 각도 좌표를 갖는 다수의 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하도록 구성될 수 있다. 일 실시형태에서, 이러한 홀로그래픽 객체는 리프레시 주기라고 지칭되는 시간 간격마다 반복적으로 형성되며, 이러한 리프레시 주기는, 홀로그래픽 콘텐츠의 실시형태에서, 프레임 레이트의 역수이다. 각각의 에너지 유도 모듈(240) 내에서, 허용가능한 밝기에서 인지가능한 홀로그래픽 객체의 형성을 위한 리프레시 주기마다 달성가능한 어드레싱가능한 각도의 수는 에너지 전파 경로의 각도 및 에너지 소스의 밝기를 변경하기 위한 각 에너지 유도 모듈의 속도에 따라 달라질 수 있다. 일 실시형태에서, 에너지 유도 모듈이 에너지 전파 경로의 각도를 변경하는 동안 에너지 소스는 유지될 수 있다. 다른 실시형태에서, 에너지 소스는 턴온되고, 잠시 유지되고, 그리고 그 후 에너지 유도 표면이 2차원의 일련의 각도에서의 각 각도에서 짧은 기간 동안 체류하는 동안 턴오프될 수 있다. 이상적으로, 각 에너지 유도 모듈은 홀로그래픽 객체(3011 및 3012)의 형성을 위한 리프레시 주기마다의 다수의 에너지 유도 각도를 커버할 수 있다. 도 3c에서, 에너지 전파 경로(237A, 237C, 237E, 및 237F)를 따르는 에너지가 홀로그래픽 객체(3012)의 동일한 포인트(3031)로 동시에 수렴되는 것으로 도시되어 있지만, 이러한 에너지의 동시적 수렴은 관찰자(150)에 대한 홀로그래픽 객체(3012)의 형성을 위해 필요하지는 않다. 에너지 유도 시스템(3001)은 에너지 유도 디바이스에 대해 가장 효율적인 래스터 스캔 순서를 따를 수 있는 각도 (
Figure pct00124
,
Figure pct00125
)의 시퀀스로 각 에너지 유도 사이트를 스캔함으로써 리프레시 주기 내에 홀로그래픽 객체의 장면 전체 또는 일부를 리프레시하도록 구성될 수 있다. 이것은 4차원 좌표 (x, y,
Figure pct00126
,
Figure pct00127
)에 해당하는 에너지 전파 경로가 도 3c 및 도 3d에 도시된 라이트 필드 디스플레이(3001)의 리프레시 주기 내에서 임의의 시간 및 임의의 순서로 투사될 수 있으며, 즉 에너지 전파 경로(237A, 237C, 237E, 및 237F)를 따르는 에너지는 모두 상이한 시간에 유도될 수 있다는 것을 의미한다. 관찰자(150)는 시각 잔상 효과를 통해, 프레임 리프레시 레이트, 에너지 소스 밝기, 리프레시 주기마다 에너지 유도 디바이스에 의해 달성되는 각도의 수, 및 에너지 전파 모듈의 밀도가 주변광에 대해 뷰어(150)에 의해 관찰되도록 충분히 높은 경우에 홀로그래픽 객체를 관찰할 수 있어야 한다.
고도로 시준된 에너지 소스가 에너지 밀도 소산 없이 장거리를 통한 에너지 빔 전파를 허용하는 반면, 에너지 유도 시스템은 실질적으로 발산하는 에너지 소스와, 에너지 시준 및 에너지 편향을 모두 수행하도록 구성된 에너지 유도 표면을 사용하여, 두 축의 출력 각도 범위에 걸쳐 시준된 에너지를 생성하도록 구성될 수 있다. 도 4a는, 발산 프로파일을 가진 에너지(402)를 생성하는 에너지 포커싱 요소(예컨대, 도 3a의 포커싱 요소(303))가 없는 단일 에너지 소스(401)를 포함하고, 이러한 발산을 보정하고, 시준된 그리고 편향된 출력 빔을 생성하는 구성가능한 투과형 에너지 유도 디바이스(403A)를 또한 포함하는 에너지 유도 모듈(400)의 직교 측면도이다. 에너지 소스(401)는 단색 에너지 소스와 같은 단일 포인트형 에너지 소스일 수 있거나, 또는 기판 또는 개별 디바이스 상에 밀접하게 이격된 적색, 녹색 및 청색 LED와 같은 다수의 에너지 소스를 가진 사이트일 수 있다. 기계적 패키지(405)에 의해 지지되는 디바이스(403A) 내의 재구성가능한 투과형 에너지의 에너지 유도 표면(404A)은 에너지 편향과 에너지 포커싱을 모두 수행하여, 에너지 전파 축(412)을 중심으로 그룹화된 가용 에너지 전파 경로(411, 412, 및 413)를 포함하여, (
Figure pct00128
,
Figure pct00129
)(407)의 각도 범위 내에서 에너지 전파 경로를 따라 시준된 출력 에너지를 생성한다. 에너지 유도 표면(또는 사이트)(404A)을 가진 에너지 유도 디바이스(403A), 에너지 유도 기계적 마운트(405), 및 에너지 소스(401)는 기계적 패키지(408) 내에 둘러싸이고, 커넥터(409)는 에너지 소스 바이어스 및 변조 신호와, 신호를 기계적 패키지(408) 내에서 발견되거나 발견되지 않을 수 있는 에너지 유도 디바이스(403A)의 컨트롤러로 또는 이러한 컨트롤러로부터 라우팅한다. 도 4a에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 표면(404A)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 에너지 전파 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 편광 제어, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
에너지 유도 요소는 애플리케이션에 따라 약간 포커싱되거나 발산하는 에너지를 생성하도록 구성될 수 있다. 도 4b는, 단일 에너지 소스(401)를 포함하되, 실질적으로 발산하는 복수의 에너지 광선(402)을 생성하는 에너지 포커싱 요소(예컨대, 도 3a의 포커싱 요소(303))는 존재하지 않고, 이러한 발산을 보정하고, 실질적으로 시준되었지만 약간 포커싱된 출력 에너지를 생성하는 에너지 유도 요소가 존재하는 에너지 유도 모듈(420)의 직교 측면도이다. 기계적 마운트(405)가 장착된 에너지 유도 디바이스(403B) 내의 재구성가능한 투과형 에너지의 에너지 유도 표면(404B)은 에너지 편향과 에너지 포커싱을 모두 수행하여, 가용 전파 경로에 대한 평균 에너지 벡터와 정렬될 수 있는 에너지 전파 축(432)을 중심으로 가용 전파 경로(430)의 그룹에서 발견되는 가용 에너지 전파 경로(431, 432, 및 433)를 포함하여, (
Figure pct00130
,
Figure pct00131
)(427)의 각도 범위 내에서 시준되었지만 약간 포커싱된 출력 에너지를 생성한다. 도 4b에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 표면(404B)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 에너지 전파 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 편광 제어, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
에너지 유도 요소는 이전에 논의된 바와 같이 편향 각도를 갖는 에너지를 생성하도록 구성될 수 있다. 도 4c는, 단일 에너지 소스(401)로 구성되고, 에너지 포커싱 요소(예컨대, 도 3a의 포커싱 요소(303))는 존재하지 않지만, 에너지 편향 표면(404C)에 대한 법선(425)에 대해 틸팅되는 에너지 투사 축(452)을 중심으로 그룹화된 에너지 전파 경로를 따라 시준된 에너지를 생성하는 에너지 유도 모듈(440)의 직교 측면도이다. 에너지 유도 모듈(440)은 입사 발산 에너지 광선(402)을, 에너지 전파 축(452)을 중심으로 그룹(450)에서 발견되는 가용 에너지 전파 경로(451, 452, 및 453)를 포함하여, (
Figure pct00132
,
Figure pct00133
)(447)의 각도 범위 내에서 출력 시준된 에너지 빔으로 변환하는 에너지 유도 디바이스(403C)를 갖는다. 전파 경로의 각도 범위에 대한 대칭 축인 이 에너지 전파 축(452)은 투과형 에너지의 에너지 유도 표면(404C)을 갖는 재구성가능한 에너지 유도 디바이스(403C)의 표면의 법선(425)에 대해 넌제로 각도(426)로 틸팅되어 있다. 도 4c에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 표면(404C)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 에너지 전파 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 편광 제어, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 도 2d, 도 2e, 도 2f, 도 2g, 도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 모두 몇 가지 가용 출력 에너지 전파 경로를 가진 에너지 유도 모듈을 도시하고 있다. 그러나, 일련의 에너지 전파 경로를 신속하게 생성하기 위해, 이들 도면의 에너지 유도 디바이스를 사용하여 2차원에서 매우 빠르게 편향된 에너지를 스캔할 수 있지만, 에너지 소스는 에너지 유도 모듈로부터 다양한 방향으로 다양한 에너지를 생성하기 위해 변조된다. 컨트롤러는 에너지 소스의 변조와 에너지 유도 표면의 동작을 동기화하여 에너지 유도 경로의 의도적인 시간적 패턴을 생성하는 데 사용될 수 있다.
도 5a는 재구성가능한 에너지 유도 투과형 표면(504)을 가진 에너지 유도 디바이스(502)에 에너지(537)를 유도하는 변조된 에너지 소스(508)로 구성된 에너지 유도 모듈(500)의 동작의 개략도이다. 도 5a의 타이밍도는, 에너지를 일련의 7개의 전파 경로(530)를 따라 시간의 함수로서의
Figure pct00134
(538)에서의 출력 에너지 전파 경로 각도의 범위에 걸쳐 다양한 에너지(E1-E7)로 투사하기 위한 에너지 유도 표면(504)의 동작과 에너지 소스(508)의 변조 사이의 가용 동기화를 도시한 것이다. 에너지 유도 투과형 표면(504)은 기판(503) 내의 활성 영역일 수 있다. 에너지 유도 표면(504)은
Figure pct00135
에 직교하는 축
Figure pct00136
에서 입사 에너지 빔(537)을 편향시킬 수 있지만, 이 간단한 실시예에서는 하나의 편향 축,
Figure pct00137
에만 포커싱되고 있다. 변조된 에너지(537)는 시준되거나, 약간 디포커싱되거나, 약간 포커싱되거나, 또는 발산될 수 있다. 시준되지 않았거나 불완전하게 시준된 에너지(537)의 경우, 에너지 유도 표면은 최소
Figure pct00138
값(525)과 최대
Figure pct00139
값(526)의 범위에서 편향되고 실질적으로 시준된 출력 에너지를 출력하도록 보정을 수행할 수 있다. 컨트롤러(506)는 변조된 에너지 E(t) 대 시간 프로파일(537)을 생성하기 위한 에너지 소스(508)에 대한 변조 신호와 에너지 전파 경로 각도
Figure pct00140
(t) 대 시간 프로파일(538)을 생성하기 위한 에너지 편향 디바이스(502)에 전송된 인스트럭션 모두를 생성하도록 동작가능하다. 일 실시형태에서, 컨트롤러(506)와 에너지 유도 디바이스(502) 사이의 인스트럭션은 에너지 전파 경로 각도 (
Figure pct00141
)(538)를 달성하기 위한 표면 프로파일을 생성하기 위해 에너지 유도 표면 컨트롤러(505)로 어드레싱될 수 있다. 변조된 에너지(E(t))(537) 및 에너지 전파 경로 각도 (
Figure pct00142
(t))(538)에 대한 플롯이, 일부 공통 타이밍 이벤트(536)와 함께, 도 5a의 우측에 도시되어 있다. t1에서, 입사 빔(537)을 생성하는 에너지 소스는 에너지 E1에서 제로 에너지로 변조되고, 에너지 유도 표면 디바이스(502)는 투과형 에너지 유도 표면(504)을 재구성함으로써
Figure pct00143
의 각도를 변경하기 시작한다. t2에서, 각도 (
Figure pct00144
)(538)는 잠시 변경을 중단하고, 에너지 소스(508)는 제로 에너지에서 E2로 변조되며, E2는 t2에서 t3까지의 지속 시간 동안 지속된다. 이러한 방식으로, 각도 (
Figure pct00145
)(538)는 에너지 소스(508)가 off 상태로 변조되는 동안 반복적으로 스테핑되고, 각도 (
Figure pct00146
)(538)는 에너지 소스가 on 상태로 변조되는 동안 정상 상태로 유지된다. 537 및 538로 도시된 타이밍은 예시적이며, 다른 가능성을 제한하려는 것은 아니며, 이러한 가능성은, 에너지 소스를 거의 항상 on 상태로 유지하도록 빠르게 변조하는 것, 각도 (
Figure pct00147
)(538)를 매끄럽게 변경하는 것, 에너지 소스가 턴온되어 있는 동안 각도 (
Figure pct00148
)(538)를 변경하는 것, 에너지 소스가 턴온되어 있는 동안 각도 (
Figure pct00149
)(538)를 변경하고 동시에 에너지 레벨을 변경하는 것, 또는 두 개의 축(
Figure pct00150
,
Figure pct00151
)에서 에너지 전파 경로의 각도 좌표를 동시에 변경하는 것을 포함한다. 이러한 에너지 소스 변조 패턴(537) 및 각도 (
Figure pct00152
) 프로파일(538)은 에너지가 다양한 에너지(E1-E7)로 일련의 에너지 전파 경로(530)를 따라 유도되게 한다. 최소 각도 (
Figure pct00153
)(525) 근처에서, 사이클 내의 가장 빠른 시간에, E1이 좌측으로 투사된다. 그런 다음 에너지(E2-E7)가 한 번에 하나씩 차례로 투사되며, 각 연속 전파 경로는 약간 더 큰 시계 방향 각도 (
Figure pct00154
)(538)(또는 동등하게 정규화된 라이트 필드 좌표 (u) 값)를 가지며, 우측의 최대 각도 (
Figure pct00155
)(526) 근처로 투사된 E7에서 종료된다. 에너지 전파 경로 변경의 상대 속도와 변조 주파수에 따라, 많은 수의 에너지 전파 경로를 따르는 에너지는 에너지 유도 표면 디바이스(502)에 의해 생성된 분해가능한 각도의 수에 따른 고정된 시간 기간에 투사될 수 있다. 그리고 도 5a의 구성이 에너지 전파 경로 각도 (
Figure pct00156
)만을 도시하지만, 에너지 유도 표면 디바이스(502)는 제1 축에 직교하는 제2 축을 따라 입사 에너지(537)를 편향시키도록 구성될 수 있으며, 이는 가용 에너지 전파 경로 그룹(530)이 재구성가능한 에너지 유도 투과형 표면(504)에서 정점을 가진 원뿔을 형성할 수 있다는 것을 의미한다. 도 5a에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 표면(504)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 에너지 전파 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 편광 제어, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
도 5b는 도 5a에 도시된 500과 동일한 모듈일 수 있는 에너지 유도 모듈(510)의 일 구현예의 사시도이고, 에너지 소스로부터의 에너지를 2개의 직교 방향으로 편향시키는 재구성가능한 투과형 에너지 유도 디바이스(502)로부터 생성된 여러 가용 에너지 전파 경로(530B)를 도시하고 있다. 에너지 소스 모듈(508B)은 변조되거나, 시준되거나, 둘 다일 수 있다. 확대도(555)는 시준된 에너지 소스 및 빔 확장기를 갖는 에너지 모듈(270)과, 단일 요소에 의해 포커싱된 발산 포인트 에너지 소스를 갖는 에너지 모듈(300)을 포함하는 에너지 모듈(508B)의 2개의 예를 도시하고 있다. 그러나, 에너지 모듈의 많은 다른 구성이 가능하다. 예를 들어, 광학 도메인에서, 광학 요소, 예컨대, 프리즘, 렌즈, 회절 요소, 예컨대, 그레이팅, 미러, 폴딩 광학계, 또는 다른 광학 컴포넌트는 빔 경로(537B)에 추가될 수 있거나, 또는 에너지 광선 경로(530B)에서 빔 편향 표면(504)의 반대쪽에 추가될 수 있다. 에너지 유도 디바이스(502)는 도 1b 도시된 에너지 유도 시스템(140)과 동일할 수 있다. 에너지 유도 표면(504)은 에너지 유도 디바이스(502)의 기판(503) 내에 장착될 수 있다. 에너지 유도 표면(504)은
Figure pct00157
의 입사 에너지(537B)를 편향시켜 최소
Figure pct00158
값(522)에서 최대
Figure pct00159
값(523)까지의
Figure pct00160
축(521)에서 편향된 에너지를 스캔하도록 구성될 수 있다. 에너지 유도 표면(504)은 최소
Figure pct00161
값(532)에서 최대
Figure pct00162
값(533)까지의
Figure pct00163
축(531)에서 편향된 에너지를 스캔하도록 구성될 수 있다. 에너지 유도 표면 디바이스(502)는 양 축(
Figure pct00164
,
Figure pct00165
)에서의 입사 에너지(537B)를 동시에 편향시켜 (
Figure pct00166
,
Figure pct00167
)의 해당 값을 갖는 임의의 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 편향시킬 수 있다. 도 5b에 도시된 구성에서, 각각의 축에서 에너지 유도 틸트 범위의 중간점은 (
Figure pct00168
,
Figure pct00169
) = (0, 0)(518)에 해당하며, 결과적으로 에너지 유도 디바이스(502)의 표면에 대한 법선(513)과 정렬되는 에너지 전파 축(512)을 생성하게 된다. 에너지 전파 축(512)이 법선(513)에 대해 넌제로 각도로 정렬될 수 있는 다른 구성이 가능하다. 주목할 것은 틸트 각도 (
Figure pct00170
,
Figure pct00171
)는 4D 각도 좌표를 정의하지만 정규화된 라이트 필드 좌표 (u, v)는 제각기 각도를 지정하는 데 사용될 수도 있다는 것이다.
도 5c는 재구성가능한 에너지 유도 반사 표면(544)을 가진 에너지 유도 디바이스(542)에 에너지(537)를 유도하는 변조된 에너지 소스(508)로 구성된 에너지 유도 모듈(540)의 동작을 나타내는 개략도이다. 도 5c의 타이밍도는, 에너지를 일련의 7개의 전파 경로(530)를 따라 시간의 함수로서의
Figure pct00172
(538)에서의 출력 각도의 범위에 걸쳐 다양한 에너지(E1-E7)로 투사하기 위한 에너지 유도 표면(544)의 동작과 에너지 소스(508)의 변조 사이의 가용 동기화를 도시한 것이다. 에너지 유도 반사 표면(544)은 기판(543) 내의 활성 영역일 수 있다. 에너지 유도 표면(544)은
Figure pct00173
에 직교하는 축
Figure pct00174
에서 입사 에너지 빔(537)을 편향시킬 수 있지만, 이 간단한 예에서는 하나의 편향 축,
Figure pct00175
에만 포커싱되고 있다. 변조된 에너지(537)는 시준되거나, 약간 디포커싱되거나, 약간 포커싱되거나, 또는 발산될 수 있다. 시준되지 않았거나 불완전하게 시준된 빔의 경우, 에너지 유도 표면(544)은 편향되고 실질적으로 시준된 출력 에너지를 최소
Figure pct00176
값(525)과 최대
Figure pct00177
값(526)의 범위에서의 각도 방향을 가진 전파 경로를 따라 출력하도록 보정을 수행할 수 있다. 컨트롤러(546)는 변조된 에너지 E(t) 대 시간 프로파일(537)을 생성하기 위한 에너지 소스(508)에 대한 변조 신호와 에너지 전파 경로 각도
Figure pct00178
(t) 대 시간 프로파일(538)을 생성하기 위한 에너지 유도 디바이스(542)에 전송된 인스트럭션을 포함하는 신호 모두를 제공하도록 동작가능하다. 컨트롤러(546)와 에너지 유도 디바이스(542) 사이의 인스트럭션은 에너지 전파 경로 각도 (
Figure pct00179
)(538)를 달성하기 위해 필요한 표면 프로파일을 생성하기 위해 에너지 유도 표면 컨트롤러(545)로 어드레싱될 수 있다. 변조된 에너지(E(t))(537) 및 에너지 전파 경로 각도 (
Figure pct00180
(t))(538)에 대한 플롯이, 일부 공통 타이밍 이벤트(536)와 함께, 도 5c의 우측에 도시되어 있다. t1에서, 입사 에너지(537)를 생성하는 에너지 소스는 에너지 E1에서 제로 에너지로 변조되고, 에너지 유도 디바이스(542)는 투과형 에너지 유도 표면(544)을 재구성함으로써
Figure pct00181
의 각도를 변경하기 시작한다. t2에서, 각도 (
Figure pct00182
)(538)는 잠시 변경을 중단하고, 에너지 소스(508)는 제로 에너지에서 E2로 변조되며, E2는 t2에서 t3까지의 지속 시간 동안 지속된다. 이러한 방식으로, 각도 (
Figure pct00183
)(538)는 에너지 소스(508)가 off 상태로 변조되는 동안 반복적으로 스테핑되고, 각도 (
Figure pct00184
)(538)는 에너지 소스가 on 상태로 변조되는 동안 정상 상태로 유지된다. 537 및 538로 도시된 타이밍은 예시적이며, 다른 가능성을 제한하려는 것은 아니며, 이러한 가능성은, 에너지 소스를 거의 항상 on 상태로 유지하도록 빠르게 변조하는 것, 에너지 전파 경로 각도를 매끄럽게 변경하는 것, 에너지 소스가 턴온되어 있는 동안 에너지 전파 경로 각도를 변경하는 것, 에너지 소스가 턴온되어 있는 동안 에너지 전파 경로 각도를 변경하고 동시에 에너지 레벨을 변경하는 것, 또는 두 개의 축(
Figure pct00185
,
Figure pct00186
)에서 에너지 전파 경로 각도를 동시에 변경하는 것을 포함한다. 이 에너지 소스 변조 패턴(537) 및 에너지 전파 경로 각도 프로파일(538)은 다양한 에너지(E1-E7)를 가진 일련의 에너지 전파 경로(530)를 생성하게 된다. 최소 각도 (
Figure pct00187
)(525) 근처에서, 사이클 내의 가장 빠른 시간에, E1이 좌측으로 투사된다. 그런 다음 에너지(E2-E7)가 한 번에 하나씩 차례로 투사되며, 각 연속 전파 경로는 약간 더 큰 시계 방향 각도 (
Figure pct00188
)(538)(또는 동등하게 정규화된 라이트 필드 좌표 (u) 값)를 가지며, 최대 투사 각도 (
Figure pct00189
)(526)에 해당하는 최대 에너지 유도 표면 각도 근처의 우측으로 투사된 E7에서 종료된다. 에너지 전파 경로 각도를 변경하는 상대 속도와 변조 주파수에 따라, 많은 수의 에너지 전파 경로는 542에 의해 생성된 분해가능한 각도의 수에 따른 고정된 시간 기간에 투사될 수 있다. 그리고 도 5c의 구성이 하나의 에너지 전파 경로 각도 변경만을 도시하지만, 에너지 유도 디바이스(542)는 제1 축에 직교하는 제2 축을 따라 에너지(537)를 편향시키도록 구성될 수 있으며, 이는 가용 에너지 전파 경로 그룹(530)이 재구성가능한 에너지 유도 투과형 표면(544)에서 정점을 가진 원뿔을 형성할 수 있다는 것을 의미한다. 도 5c에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 표면(544)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 에너지 전파 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 편광 제어, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다. 도 5c에서, 에너지 소스(508)는 변조될 수 있다. 다른 실시형태에서, 에너지 소스(508)는 연속적일 수 있고, 변조 소스는 에너지 소스(508)와 에너지 유도 표면(544) 사이에, 또는 에너지 유도 표면(544)으로부터 발신 에너지 경로(530) 내에 배치된 에너지 소스(508)의 일부인 셔터일 수 있다. 이 셔트는 도 5c에 도시되어 있지 않으며, LC 패널과 같은 기계식 또는 전기광학식 셔터로 구성될 수 있다.
도 5d는 도 5c에 도시된 540과 동일한 모듈일 수 있는 에너지 유도 시스템(550)의 일 구현예의 사시도이고, 에너지 소스로부터의 에너지를 2개의 직교 방향으로 편향시키는 재구성가능한 반사형 에너지 유도 디바이스(542)로부터 생성된 여러 가용 에너지 전파 경로(530D)를 도시하고 있다. 에너지 소스 모듈(508)은 변조되거나, 시준되거나, 둘 다일 수 있다. 도 5d에 도시된 구현예에서, 소스(508)로부터의 에너지(509)는 선택적 에너지 빔 확장기(510)에 의해 확장되어 확장된 입사 에너지 빔(537D)이 될 수 있다. 그러나, 도 2h에 도시된 에너지 모듈(270) 또는 도 3a에 도시된 에너지 모듈(300)을 포함하는 에너지 모듈의 많은 다른 구성이 가능하다. 추가적으로, 예를 들어, 광학 도메인에서, 광학 요소, 예컨대, 프리즘, 렌즈, 회절 요소, 예컨대, 그레이팅, 미러, 폴딩 광학계, 편광 컨트롤러, 또는 다른 광학 컴포넌트는 입력 에너지 경로(537D)에 추가될 수 있거나, 또는 에너지 전파 경로(530D)에서 빔 편향 표면(544)으로부터 편향된 후의 광학 경로에 추가될 수 있다. 에너지 유도 디바이스(542)는 도 1a에 도시된 에너지 유도 시스템(120)과 동일할 수 있다. 에너지 유도 표면(544)은 에너지 유도 디바이스(542)의 기판(543) 내에 장착될 수 있다. 에너지 유도 표면(544)은
Figure pct00190
의 입사 에너지(537D)를 편향시켜 최소
Figure pct00191
값(522)에서 최대
Figure pct00192
값(523)까지의
Figure pct00193
축(521)에서 투사된 빔을 스캔하도록 구성될 수 있다. 에너지 유도 표면(544)은 최소
Figure pct00194
값(532)에서 최대
Figure pct00195
값(533)까지의
Figure pct00196
축(531)에서의 전파 경로를 따라 편향된 에너지를 스캔하도록 구성될 수 있다. 에너지 유도 디바이스(542)는 양 축(
Figure pct00197
,
Figure pct00198
)에서의 입사 에너지(537D)를 동시에 편향시켜 (
Figure pct00199
,
Figure pct00200
)의 해당 값을 갖는 임의의 에너지 전파 경로 내로 에너지를 편향시킬 수 있다. 도 5d에 도시된 구성에서, 각각의 축에서 에너지 유도 틸트 범위의 중간점은 (
Figure pct00201
,
Figure pct00202
) = (0, 0)(518)에 해당하며, 결과적으로 에너지 유도 디바이스(542)의 기판(543)의 베이스에 대한 법선(513)과 정렬되는 에너지 전파 축(512)을 생성하게 된다. 주목할 것은, 에너지 전파 축(512)이, 에너지 유도 표면(544)의 평면이 에너지 유도 기판(543)의 베이스와 이루는 각도(515)와 입사 에너지(537D)가 에너지 유도 디바이스(542)의 베이스에 대한 법선(513)과 이루는 각도(514)를 모두 조정함으로써, 도 5d에서 수직이 되도록 만들어진다는 것이다. 에너지 전파 축(512)이 법선(513)에 대해 각을 이룰 수 있는 다른 구성이 가능하다. 주목할 것은, 에너지 전파 경로 각도 (
Figure pct00203
,
Figure pct00204
)를 지정하고 있지만, 라이트 필드 디스플레이의 실시형태에서 정규화된 라이트 필드 좌표 (u, v)를 사용하여 제각기의 각도를 지정할 수도 있다는 것이다.
도 5e는 축(519)을 중심으로 틸팅되는 틸팅 에너지 반사기(584)에 에너지(537)를 유도하는 변조된 에너지 소스(508)로 구성된 에너지 유도 모듈(580)의 다른 동작의 개략도이다. 도 5e의 타이밍도는, 에너지를 일련의 7개의 전파 경로(530)를 따라 시간의 함수로서 출력 각도 (
Figure pct00205
)의 범위에 걸쳐 다양한 에너지(E1-E7)로 투사하기 위한 에너지 반사기의 동작과 에너지 소스(508)의 변조 사이의 가용 동기화를 도시한 것이다. 변조된 에너지(537)는 시준될 수 있다. 일 실시형태에서, 틸팅 반사기(584)는 MEMS 마이크로 반사기이다. 에너지 유도 반사기 디바이스(582)는 기판 또는 기계적 프레임(583) 내에 장착될 수 있는 틸팅 에너지 반사기(584), 및 틸트 컨트롤러(585)로 구성된다. 틸팅 반사기(504)는
Figure pct00206
에 직교하는 축
Figure pct00207
에서 입사 에너지(537)를 편향시킬 수 있지만, 이 간단한 예에서는 하나의 각도 편향 축(
Figure pct00208
)만을 도시하고 있다. 변조된 에너지(537)는 시준되거나, 약간 디포커싱되거나, 또는 약간 포커싱될 수 있고, 최소
Figure pct00209
값(525)과 최대
Figure pct00210
값(526)의 범위에서의 에너지 전파 경로를 따르는 출력 에너지로 편향된다. 컨트롤러(586)는 변조된 에너지 E(t) 대 시간 프로파일(537)을 생성하기 위한 에너지 소스(508)에 대한 변조 신호와 반사기 틸트 α(t) 대 시간 프로파일(539)을 생성하기 위한 틸팅 에너지 반사기(584)를 갖는 에너지 유도 반사기 디바이스(582)에 대한 인스트럭션을 포함하는 신호 모두를 제공하도록 동작가능하다. 반사기 틸트의 결과로서, 틸트 반사기 각도 α와 편향된 에너지 전파 경로 각도
Figure pct00211
사이에는 직접적인 관계가 있기 때문에, 출력 에너지는 많은 가용 에너지 전파 경로(530) 중 임의의 하나 내로 반사될 수 있다. 틸팅 에너지 반사기(584)를 갖는 에너지 유도 반사기 디바이스(582)와 컨트롤러 사이의 인스트럭션은 에너지 전파 경로 각도
Figure pct00212
를 달성하는 데 필요한 적절한 틸트 각도 α를 생성하기 위해 틸트 컨트롤러(585)에 의해 파싱될 수 있다. 변조된 에너지(E(t))(537) 및 미러 틸트 각도 (α(t))(539)에 대한 플롯이, 일부 공통 타이밍 이벤트(536)와 함께, 도 5e의 우측에 도시되어 있다. t1에서, 에너지 소스(508)는 에너지 E1에서 제로 에너지로 변조되고, 에너지 반사기(584)의 틸트 각도 α는 각도
Figure pct00213
를 변경하기 시작한다. t2에서, 반사기 틸트 각도 (α)(539)는 잠시 변경을 중단하고, 에너지 소스(508)는 제로 에너지에서 E2로 변조되며, E2는 t2에서 t3까지의 지속 시간 동안 지속된다. 이러한 방식으로, 각도 (α)(539)는 에너지 소스(508)가 off 상태로 변조되는 동안 반복적으로 스테핑되고, 마이크로 반사기 각도 (α)(539)는 에너지 소스가 on 상태로 변조되는 동안 정상 상태로 유지된다. 537 및 539로 도시된 타이밍은 예시적이며, 다른 가능성을 제한하려는 것은 아니며, 이러한 가능성은, 에너지 소스를 거의 항상 on 상태로 유지하도록 빠르게 변조하는 것, 반사기 틸트 각도를 매끄럽게 변경하는 것, 에너지 소스가 턴온되어 있는 상태에서 반사기를 틸팅하는 것, 에너지 소스가 턴온되어 있는 상태에서 반사기를 틸팅하고 에너지 레벨을 변경하는 것, 또는 두 개의 직교 축을 따라 반사기를 틸팅하는 것을 포함한다. 이러한 에너지 소스 변조 패턴(537) 및 반사기 틸트 각도 프로파일(539)은 에너지가 다양한 에너지(537)를 가진 일련의 에너지 전파 경로(530)를 따라 유도되게 한다. 최소 각도 (
Figure pct00214
)(525) 근처에서, 사이클 내의 가장 빠른 시간에, E1이 좌측으로 투사된다. 그런 다음 에너지(E2-E7)가 한 번에 하나씩 차례로 투사되며, 각 연속 전파 경로는 약간 더 큰 시계 방향 각도 (
Figure pct00215
)(538)(또는 동등하게 정규화된 좌표 (u) 값)를 가지며, 최대 각도 (
Figure pct00216
)(526)에 해당하는 최대 반사기 틸트 각도 근처의 우측으로 투사된 E7에서 종료된다. 반사기 틸트 각도 변경의 상대 속도와 변조 주파수에 따라, 에너지는 틸트 반사기(584)에 의해 생성된 분해가능한 틸트 각도의 수에 따른 많은 수의 에너지 전파 경로를 따라 유도될 수 있다. 그리고 도 5e의 구성이 하나의 편향 틸트 축만을 도시하지만, 에너지 유도 반사 디바이스(582)는 제1 축에 직교하는 제2 축을 따라 입사 에너지(537)를 편향시키도록 구성될 수 있으며, 이는 에너지 전파 경로 그룹(530)이 틸트 반사기 표면(584)의 표면에서 정점을 가진 원뿔을 형성할 수 있다는 것을 의미한다. 580에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 틸트 반사기(584)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 에너지 전파 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 편광 제어, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
도 5f는 도 5e 도시된 580과 동일한 모듈일 수 있는 에너지 유도 모듈(590)의 일 구현예의 사시도이고, 에너지 소스로부터의 에너지를 2개의 직교 방향으로 편향시키는 틸팅 에너지 반사기를 포함하고 있는 에너지 유도 디바이스로부터 생성된 여러 가용 에너지 전파 경로를 도시하고 있다. 에너지 소스 모듈(508)은 변조되거나, 시준되거나, 둘 다일 수 있다. 도 5f에 도시된 구현예에서, 소스(508)로부터의 에너지(509)는 선택적 에너지 빔 확장기(510)에 의해 확장되어 확장된 입사 에너지(537F)가 될 수 있다. 그러나, 도 2h에 도시된 에너지 모듈(270) 또는 도 3a에 도시된 에너지 모듈(300)을 포함하는 에너지 모듈의 많은 다른 구성이 가능하다. 추가적으로, 예를 들어, 광학 도메인에서, 광학 요소, 예컨대, 프리즘, 렌즈, 회절 요소, 예컨대, 그레이팅, 미러, 폴딩 광학계, 또는 다른 광학 컴포넌트는 입력 에너지 경로(537F)에 추가될 수 있거나, 또는 에너지 전파 경로(530F)에서, 표면(584)으로부터 편향된 후의 에너지 전파 경로에 추가될 수 있다. 에너지 유도 반사기 디바이스(582)의 틸팅 에너지 반사기(584)는 도 1c 및 도 1d에 도시된 틸팅 에너지 반사기(160)와 동일할 수 있다. 틸팅 반사기(584)는 에너지 유도 반사기 디바이스(582)의 기판 또는 프레임(583) 내에 장착될 수 있다. 틸트 반사기(584)는
Figure pct00217
축(591)에서 틸팅되어, 최소
Figure pct00218
값(522)에서 최대
Figure pct00219
값(523)까지의
Figure pct00220
축(521)의 전파 경로를 따라 편향된 에너지를 스캔한다. 틸트 반사기(584)는
Figure pct00221
축(531)에서 틸팅되어, 최소
Figure pct00222
값(532)에서 최대
Figure pct00223
값(533)까지의
Figure pct00224
축(531)의 전파 경로를 따라 편향된 에너지를 스캔한다. 틸트 반사기는 양 축(
Figure pct00225
,
Figure pct00226
)에서 동시에 틸팅되어, 에너지 유도 모듈(590)의 시야(FOV: field-of-view)를 정의할 수 있는 각도 범위 내의 (
Figure pct00227
,
Figure pct00228
)의 해당 값을 갖는 임의의 에너지 전파 경로 내로 에너지(537F)를 편향시킬 수 있다. 도 5f에 도시된 구성에서, 제로 미러 틸트의 위치는 (
Figure pct00229
,
Figure pct00230
) = (0, 0)(518)에 해당하며, 결과적으로 에너지 유도 반사기 디바이스(582)의 베이스에 대한 법선(513)과 정렬되는 에너지 전파 축(512)을 생성하게 된다. 에너지 전파 축(512)은, 틸트 반사기 기판(583)의 표면이 에너지 유도 반사기 디바이스(582)의 베이스와 이루는 각도(585)와 에너지 틸트 반사기 상에 입사되는 에너지(537F)가 에너지 유도 반사기 디바이스(582)의 베이스에 대한 법선(513)과 이루는 각도(514)를 모두 조정함으로써, 도 5f에서 수직이 되도록 만들어진다. 에너지 전파 축(512)이 법선(513)에 대해 각을 이룰 수 있는 다른 구성이 가능하다. 주목할 것은, 본원에서 틸트 각도 (
Figure pct00231
,
Figure pct00232
)를 지정하고 있지만, 정규화된 라이트 필드 좌표 (u, v)를 사용하여 제각기의 각도를 지정할 수도 있다는 것이다. 도 5f에서, 에너지 소스(508)는 변조될 수 있다. 다른 실시형태에서, 에너지 소스(508)는 연속적일 수 있고, 변조 소스는 에너지 소스(508)와 반사성 에너지 유도 표면(584) 사이에, 또는 에너지 유도 표면(584)으로부터 발신 에너지 경로(530F) 내에 배치된 에너지 소스(508)의 일부인 셔터일 수 있다. 이 셔트는 도 5f에 도시되어 있지 않으며, LC 패널과 같은 기계식 또는 전기광학식 셔터로 구성될 수 있다.
도 6은 8개의 에너지 유도 모듈(601)의 어레이로 구성된 에너지 유도 시스템(600)의 일 구현예의 사시도이며, 각 모듈은 에너지 소스로부터 에너지 전파 경로로 에너지를 재유도하는 에너지 유도 디바이스를 포함하며, 에너지 전파 경로는 다른 에너지 유도 모듈로부터의 다른 전파 경로와 함께 수렴하여 에너지 표면(630)을 포함하는 하나 이상의 에너지 표면을 형성할 수 있게 된다. 에너지 유도 모듈(601)은, 도 2a에 도시된 200, 도 2b에 도시된 210, 도 2c에 도시된 220, 도 5c에 도시된 540, 도 5d에 도시된 550, 도 5e에 도시된 580, 도 5f에 도시된 590, 또는 구성가능한 에너지 레벨을 갖는 에너지와 2개의 직교 각도 좌표를 따라 각도 범위에서 조정가능한 방향을 갖는 전파 경로를 생성하는 일부 다른 에너지 유도 모듈을 포함하여, 반사 표면을 가진 에너지 유도 모듈일 수 있다. 도 6에 도시된 실시예에서, 투사된 에너지 표면(630)은 8개의 에너지 유도 모듈로부터의 6개의 전파 경로의 수렴에 의해 형성된다. 에너지 유도 모듈(601)은 X 축 및 Y 축에 배치되고, 정수 (x, y) 공간 좌표(610 내지 617)를 형성하며, 여기서 x는 0 내지 3의 범위이고 y는 0 내지 1의 범위이다. 각각의 에너지 유도 모듈은 입사 에너지를 2개의 축으로 편향시킬 수 있는 에너지 유도 표면(651)에 에너지를 제공하는 에너지 소스(608)로 구성된다. 에너지 유도 디바이스는 도 1a에 도시된 표면(122), 도 2a에 도시된 표면(201A), 도 2b에 도시된 표면(201B), 도 2c에 도시된 표면(201C), 또는 도 5c 및 도 5d에 도시된 표면(544)과 유사한 재구성가능한 에너지 유도 표면으로 구성될 수 있다. 재구성가능한 에너지 유도 디바이스 표면은 대신 도 1c 및 도 1d에 도시된 반사기(101), 또는 도 5e 및 도 5f에 도시된 반사기(584)와 같은 틸팅 반사기로 구성될 수 있다. 각 에너지 유도 모듈은 에너지를 다수의 (
Figure pct00233
,
Figure pct00234
) 각도 좌표 중 임의의 하나를 갖는 전파 경로 내로 유도할 수 있다. 도시된 실시예에서, 6개의 에너지 전파 경로(620 내지 623 및 626 내지 627)는 모두 고유한 좌표 값(
Figure pct00235
a-i,
Figure pct00236
a-i)을 갖는다. 이들 6개의 전파 경로는 밀접하게 이격된 시간 간격(예컨대, 리프레시 주기) 내에 나타날 수 있지만, 반드시 동시에 나타날 필요는 없으며, 이는 아래 및 본 개시내용의 다른 곳에서 더 논의된다. (x, y) = (0, 0)에서의 에너지 모듈(610)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00237
,
Figure pct00238
)=(0, 0,
Figure pct00239
a,
Figure pct00240
b)의 에너지 광선(620)을 투사하고, (x, y) = (0, 1)에서의 모듈(611)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00241
,
Figure pct00242
)=(0, 1,
Figure pct00243
c,
Figure pct00244
d)의 에너지 광선(621)을 투사하고, (x, y) = (1, 0)에서의 모듈(612)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00245
,
Figure pct00246
)=(1, 0,
Figure pct00247
e,
Figure pct00248
f)의 광선(622)을 투사하고, (x, y) = (1, 1)에서의 모듈(613)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00249
,
Figure pct00250
)=(1, 1,
Figure pct00251
g,
Figure pct00252
h)의 광선(623)을 투사하고, (x, y) = (3, 0)에서의 모듈(616)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00253
,
Figure pct00254
)=(3, 0,
Figure pct00255
i,
Figure pct00256
j)의 광선(626)을 투사하고, 그리고 (x, y) = (3, 1)에서의 모듈(617)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00257
,
Figure pct00258
)=(1, 1,
Figure pct00259
k,
Figure pct00260
L)의 광선(627)을 투사하며, 여기서 이러한 4D 좌표의 각도 (
Figure pct00261
,
Figure pct00262
) 부분의 정확한 값은 이들 6개의 광선이 에너지 표면(630)에서 수렴하도록 선택된다. 이 에너지 표면(630)은 초음파 에너지의 투사로 생성된 촉각 표면, 가시광선으로 투사된 홀로그래픽 객체의 표면, 또는 임의의 다른 에너지 표면일 수 있다. 이 실시예에서, (x, y) = (2, 0)에서의 에너지 유도 모듈(614) 및 (x, y) = (2, 1)에서의 에너지 유도 모듈(615)은 에너지 표면(630)에 기여하지는 않는다. 600에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 표면(651)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 빔 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
도 6에 도시된 에너지 유도 시스템은 (
Figure pct00263
,
Figure pct00264
) 좌표에서 래스터화된 패턴으로 편향된 에너지를 스캔하고 동시에 에너지 소스를 변조함으로써 각각의 개별 에너지 유도 모듈에 대한 일련의 전파 경로를 생성할 수 있다. (
Figure pct00265
,
Figure pct00266
) 좌표의 범위는 에너지 유도 모듈의 시야(FOV)를 설정하며, 이 시야는 상위 에너지 유도 시스템의 FOV에 영향을 미친다. 일반적으로, 에너지는 에너지 유도 모듈(601)에 의해 제공되는 각각의 축에서의 분해가능한 빔 방향의 수에 의해 제한되는 각각의 축에서의 소정의 개수의 개별 값에 대해 변조될 수 있으며, 이 에너지 유도 모듈(601)은 FOV에 대해 달성될 복수의 개별 전파 경로를 생성하며, 투사된 에너지에 대한 각도 분해능을 설정한다. 모듈의 FOV를 통한 하나의 완전한 래스터 사이클은 에너지 유도 시스템의 리프레시 레이트에 영향을 미치는 에너지 유도 모듈의 리프레시 레이트를 결정한다. 도 6에 도시된 바와 같은 에너지 유도 모듈의 어레이를 사용하면, 매 래스터 사이클을 통해 스테핑되는 복수의 에너지 전파 경로를 형성하는 시스템을 생성할 수 있으며, 이 시스템은, 시간적으로(예컨대, 리프레시 주기로) 밀접하게 이격될 수 있는 주어진 위치에서 중첩되지만, 항상 동시에 투사되는 것은 아닌, 하나 이상의 에너지 전파 경로를 따라 에너지의 수렴 포인트를 형성할 수 있다. 도 6에 도시된 6개의 전파 경로(620 내지 623 및 626 내지 627)는, 래스터 사이클일 수 있지만, 반드시 동시적이지는 않는, 밀접하게 이격된 시간 간격 내에 투사될 수 있는데, 이는 각 빔 유도 모듈(601)의 각 에너지 유도 표면(651)이 (
Figure pct00267
,
Figure pct00268
) 축에서의 다수의 전파 경로에 걸쳐 래스터 스캔을 형성할 수 있기 때문이다. 그럼에도 불구하고, 일부 시스템의 경우, 하나 이상의 에너지 전파 경로가 고주파수 리프레시 레이트의 매 사이클마다 수렴하는 포인트에서의 에너지 수렴은 원하는 효과(예컨대, 매끄럽게 움직일 수 있고 깜박인다고 인식되지 않을 수 있는 지속적인 홀로그래픽 객체)를 생성하는 데 적합할 수 있다. 일 실시형태에서, 라이트 필드 디스플레이의 경우, 광 빔은 약간 상이한 시간에 에너지 표면에서 수렴할 수 있지만, 시각 잔상의 효과로 인해, 30, 60, 또는 120 Hz의 리프레시 레이트는, 홀로그래픽 객체가 움직이는 경우이더라도, 뷰어가 홀로그래픽 객체를 인식하기에 충분할 수 있다. 다른 실시형태에서, 촉각 표면의 투사의 경우, 초음파 에너지 빔은 소정의 위치에 약간 상이한 시점에 수렴될 수 있지만, 충분한 리프레시 레이트의 경우, 터치 감각은 모든 에너지 빔의 동시적 수렴과 구별될 수 없는 감각으로 시간 평균화될 것이다. 다시 말해서, 다수의 에너지 유도 시스템의 경우, 에너지 빔이 짧은 시간 동안 수렴하지만 동시에 수렴되지 않는 위치는 에너지가 동시에 수렴되는 것과 같은 인식 효과를 생성할 수 있다. 도 6에 도시된 600의 에너지 유도 시스템 및 본 개시내용의 다른 실시형태는 이러한 사실을 이용하여 원하는 결과를 제공할 수 있다.
도 7은 8개의 에너지 유도 모듈(701)의 어레이로 구성된 에너지 유도 시스템(700)의 일 구현예의 사시도이며, 각 모듈은 변조된 에너지 소스로부터 에너지 전파 경로로 에너지 빔을 재유도하는 투과형의 재구성가능한 에너지 유도 디바이스를 포함하며, 이러한 에너지 전파 경로는 다른 에너지 유도 모듈로부터의 다른 전파 경로와 함께 수렴하여 에너지 표면(730)을 포함하는 하나 이상의 에너지 표면을 형성할 수 있게 된다. 에너지 유도 모듈(701)은, 도 2d에 도시된 230, 도 2e에 도시된 240, 도 2f에 도시된 250, 도 4a에 도시된 400, 도 4b에 도시된 420, 도 4c에 도시된 440, 도 5a에 도시된 500, 도 5b에 도시된 510, 또는 구성가능한 에너지 레벨과 2개의 직교 방향을 따라 각도 범위에서 조정가능한 방향을 갖는 에너지 빔을 생성하는 일부 다른 에너지 유도 모듈을 포함하여, 투과형 표면을 가진 에너지 유도 모듈일 수 있다. 도 7에 도시된 실시예에서, 에너지 표면(730)은 8개의 에너지 유도 모듈로부터의 6개의 전파 경로의 수렴에 의해 형성된다. 에너지 유도 모듈(701)은 X 축 및 Y 축에 배치되고, 정수 (x, y) 좌표(710 내지 717)를 형성하며, 여기서 x는 0 내지 3의 범위이고 y는 0 내지 1의 범위이다. 주목할 것은 각각의 에너지 유도 모듈은 공간 좌표 (x, y)와 연관된다는 것이다. 각각의 에너지 유도 모듈은, 입사 에너지를 2개의 각도 (
Figure pct00269
,
Figure pct00270
)에 의해 정의된 방향을 갖는 에너지 전파 경로(720 내지 723 및 726 내지 727) 내로 편향시킬 수 있는 투과형 에너지 유도 표면(751)에 에너지를 유도하는 변조된 에너지 소스(708)로 구성된다. 에너지 유도 디바이스는 도 1b에 도시된 표면(140), 도 5a 및 도 5b에 도시된 표면(504), 또는 임의의 다른 재구성가능한 투과형 에너지 유도 표면과 유사한 재구성가능한 에너지 유도 표면으로 구성될 수 있다. 각각의 에너지 유도 모듈은 에너지를 다수의 (
Figure pct00271
,
Figure pct00272
) 각도 좌표 중 임의의 하나를 갖는 전파 경로 내로 유도할 수 있다. 도시된 실시예에서, 6개의 에너지 전파 경로(720 내지 723 및 726 내지 727)는 모두 고유한 좌표 값(
Figure pct00273
a-i,
Figure pct00274
a-i)을 갖는다. 이들 6개의 전파 경로는 밀접하게 이격된 시간 간격 내에 나타날 수 있지만, 반드시 동시에 나타날 필요는 없으며, 이는 도 6과 관련하여 논의된다. (x, y) = (0, 0)에서의 에너지 모듈(710)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00275
,
Figure pct00276
) = (0, 0,
Figure pct00277
a,
Figure pct00278
b)의 에너지 광선(720)을 투사하고, (x, y) = (0, 1)에서의 모듈(711)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00279
,
Figure pct00280
) = (0, 1,
Figure pct00281
c,
Figure pct00282
d)의 에너지 광선(721)을 투사하고, (x, y) = (1, 0)에서의 모듈(712)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00283
,
Figure pct00284
) = (1, 0,
Figure pct00285
e,
Figure pct00286
f)의 광선(722)을 투사하고, (x, y) = (1, 1)에서의 모듈(713)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00287
,
Figure pct00288
) = (1, 1,
Figure pct00289
g,
Figure pct00290
h)의 광선(723)을 투사하고, (x, y) = (3, 0)에서의 모듈(716)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00291
,
Figure pct00292
) = (3, 0,
Figure pct00293
i,
Figure pct00294
j)의 광선(726)을 투사하고, 그리고 (x, y) = (3, 1)에서의 모듈(717)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00295
,
Figure pct00296
) = (1, 1,
Figure pct00297
k,
Figure pct00298
L)의 광선(727)을 투사하며, 여기서 이러한 4D 좌표의 각도 (
Figure pct00299
,
Figure pct00300
) 부분의 정확한 값은 이들 6개의 광선이 에너지 표면(730)에서 수렴하도록 선택된다. 이 에너지 표면(730)은 초음파 에너지의 투사로 생성된 촉각 표면, 가시광선으로 투사된 홀로그래픽 객체의 표면, 또는 임의의 다른 에너지 표면일 수 있다. 이 실시예에서, (x, y) = (2, 0)에서의 에너지 유도 모듈(714) 및 (x, y) = (2, 1)에서의 에너지 유도 모듈(715)은 에너지 표면(730)에 기여하지는 않는다. 700에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 표면(751)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 에너지 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
도 8a는 단일 기판(801) 내에 포함된 다수의 독립적으로 제어되는 에너지 유도 사이트(802)로 구성된 에너지 유도 층(802)을 갖는 에너지 유도 시스템(800)의 일 구현예의 사시도이고, 각각의 에너지 유도 사이트는 에너지 소스 모듈(808)로부터의 에너지를 2개의 직교 방향(
Figure pct00301
,
Figure pct00302
) 내로 편향시킨다. 도 8a는 도 2i에 도시된 에너지 유도 시스템(280) 또는 도 3b에 도시된 350의 일 구현예이다. 도 8a가 특정 에너지 소스 모듈(808)을 도시하지만, 808 대신에 사용될 수 있는 에너지 소스 모듈에 대한 구성은 무한하다. 적어도 하나의 실시형태에서, 실질적으로 시준된 에너지를 생성하는 에너지 소스 모듈이 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 실질적으로 시준되지만 일부 수렴(포커스) 또는 발산(디포커스)을 포함하는 에너지를 생성하는 에너지 소스 모듈이 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 에너지 소스는 실질적으로 수렴하는 것일 수 있다. 각각의 에너지 소스 모듈(808)은 공통 백플레인 층(803)에 부착된 것으로 도시되며, 이러한 공통 백플레인 층(803)은 에너지 소스 모듈(808)을 장착하기 위한 기계적 지지 구조물, 에너지 유도 기판(801)을 위한 기계적 지지 구조물, 각 에너지 소스(808)에 대한 제어 및 연결을 제공하는 전기적 백플레인, 및 사이트(810 내지 817)를 포함하는, 각 에너지 유도 표면 사이트(851)에 대한 제어 및 연결을 제공하는 전기적 백플레인 중 임의의 것으로 기능할 수 있다. 이 백플레인 층(803)은 각각의 에너지 유도 사이트(810 내지 817)와 정렬된 애퍼처를 포함할 수 있고, 각각의 애퍼처는 에너지 소스 모듈(808)의 빔이 해당 에너지 유도 기판에 도달하기 위한 투명한 경로를 제공할 수 있다. 이들 애퍼처는 도 8a에 도시되지는 않지만, 도 2i의 백플레인(296)에 도시된 애퍼처(297)와 유사할 수 있다.
도 8a에 도시된 실시예에서, 에너지 표면(830)은 8개의 투과형 에너지 유도 표면 사이트(851)로부터의 6개의 전파 경로의 수렴에 의해 형성되며, 이들 투과형 에너지 유도 표면 사이트는 X 축 및 Y 축에 배치되고, 정수 (x, y) 공간 좌표(810 내지 817)를 형성하며, 여기서 x는 0 내지 3의 범위이고 y는 0 내지 1의 범위이다. 주목할 것은 각각의 에너지 유도 사이트는 공간 좌표 (x, y)와 연관된다는 것이다. 각각의 투과형 에너지 유도 표면 사이트는 도 1b에 도시된 표면(140), 도 5a 및 도 5b에 도시된 표면(504), 또는 임의의 다른 재구성가능한 투과형 에너지 유도 표면과 유사한 재구성가능한 에너지 유도 표면으로 구성될 수 있다. 각각의 에너지 유도 모듈은 에너지 빔을 다수의 (
Figure pct00303
,
Figure pct00304
) 각도 좌표 중 임의의 하나를 갖는 전파 경로 내로 유도할 수 있다. 도시된 실시예에서, 6개의 에너지 전파 경로(820 내지 823 및 826 내지 827)는 모두 인덱스 a-l로 도시된 고유한 (
Figure pct00305
,
Figure pct00306
) 좌표 값을 갖는다. 이들 6개의 전파 경로는 밀접하게 이격된 시간 간격 내에 나타날 수 있지만, 반드시 동시에 나타날 필요는 없으며, 이는 도 6과 관련하여 논의된다. (x, y) = (0, 0)에서의 에너지 모듈(810)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00307
,
Figure pct00308
) = (0, 0,
Figure pct00309
a,
Figure pct00310
b)의 에너지 광선(820)을 투사하고, (x, y) = (0, 1)에서의 모듈(811)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00311
,
Figure pct00312
) = (0, 1,
Figure pct00313
c,
Figure pct00314
d)의 에너지 광선(821)을 투사하고, (x, y) = (1, 0)에서의 모듈(812)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00315
,
Figure pct00316
) = (1, 0,
Figure pct00317
e,
Figure pct00318
f)의 광선(822)을 투사하고, (x, y) = (1, 1)에서의 모듈(813)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00319
,
Figure pct00320
) = (1, 1,
Figure pct00321
g,
Figure pct00322
h)의 광선(823)을 투사하고, (x, y) = (3, 0)에서의 모듈(816)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00323
,
Figure pct00324
) = (3, 0,
Figure pct00325
i,
Figure pct00326
j)의 광선(826)을 투사하고, 그리고 (x, y) = (3, 1)에서의 모듈(817)은 4D 좌표 (x, y,
Figure pct00327
,
Figure pct00328
) = (1, 1,
Figure pct00329
k,
Figure pct00330
L)의 광선(827)을 투사하며, 여기서 이러한 4D 좌표의 각도 (
Figure pct00331
,
Figure pct00332
) 부분의 정확한 값은 이들 6개의 광선이 에너지 표면(830)에서 수렴하도록 선택된다. 이 에너지 표면(830)은 초음파 에너지의 투사로 생성된 촉각 표면, 가시광선으로 투사된 홀로그래픽 객체의 표면, 또는 임의의 다른 에너지 표면일 수 있다. 이 실시예에서, (x, y) = (2, 0)에서의 에너지 유도 모듈(814) 및 (x, y) = (2, 1)에서의 에너지 유도 모듈(815)은 에너지 표면(830)에 기여하지는 않는다. 800에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 표면 사이트(851)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 에너지 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다. 도 8a에서, 에너지 소스 모듈(808)은 변조될 수 있다. 다른 실시형태에서, 에너지 소스 모듈(808)는 연속적일 수 있고, 변조 소스는 에너지 소스 모듈(808)과 반사성 에너지 유도 표면 사이트(851) 사이에 배치된 에너지 소스 모듈(808)의 일부인 셔트일 수 있거나, 또는 사이트(851)로부터의 발신 에너지 경로(820 내지 823 및 826 내지 827) 내의 다수의 셔트일 수 있다. 이들 셔트는 도 8a에 도시되어 있지 않으며, LC 패널과 같은 기계식 또는 전기광학식 셔터로 구성될 수 있다.
도 8b는 단일 기판(801) 내에 포함된 다수의 독립적으로 제어되는 에너지 유도 사이트(851)로 구성된 에너지 유도 층(802)을 갖는 에너지 유도 시스템(840)의 다른 구현예의 사시도이고, 각각의 에너지 유도 사이트(851)는 입사 시준된 에너지(849)의 일부를 2개의 직교 방향(
Figure pct00333
,
Figure pct00334
) 내로 편향시킨다. 도 8a의 에너지 소스 모듈의 층(808)은 도 8b의 입사 시준된 에너지(849)로 대체되었으며, 이 시준된 에너지는 도시되지 않은 하나 이상의 에너지 소스로부터 발생한다. 도 8a의 넘버링은 유사한 요소에 대해 도 8b에서 사용된다. 시준된 에너지(849)는 다수의 레이저 또는 다른 에너지 소스에 의해, 하나 이상의 시준 렌즈에 연결된 하나 이상의 포인트 광 소스로부터, 기계적 시준 구조물 어레이에 연결된 하나 이상의 광 소스로부터, 또는 일부 다른 시준된 에너지 소스로부터 생성될 수 있다. 각각의 에너지 소스 모듈(808)은 공통 백플레인 층(803B)에 부착된 것으로 도시되며, 이러한 공통 백플레인 층(803B)은 에너지 유도 기판(801)을 위한 기계적 지지 구조물로서 기능할 수 있거나, 사이트(810 내지 817)를 포함하는, 각 에너지 유도 표면 사이트(851)에 대한 제어 및 연결을 제공하는 전기적 백플레인을 제공할 수 있거나, 또는 이들 둘 모두일 수 있다. 이 백플레인 층(803B)은 각각의 에너지 유도 사이트(810 내지 817)와 정렬된 애퍼처를 포함할 수 있고, 각각의 애퍼처는 착신 에너지 빔(849)의 해당 부분이 해당 에너지 유도 기판에 도달하기 위한 투명한 경로를 제공할 수 있다. 이들 애퍼처는 도 8a에 도시되지는 않지만, 도 2i의 백플레인(296)에 도시된 애퍼처(297)와 유사할 수 있다.
대안적인 에너지 유도 구성에서, 시준된 에너지의 단일 대면적 소스는 에너지의 일부를 원하는 전파 경로로 개별적으로 반사하는 에너지 유도 디바이스의 어레이로 유도될 수 있다. 도 8c는 입사 대면적의 시준된 에너지(849)의 일부를 편향된 에너지 전파 경로(931) 내로 개별적으로 반사시키는 2-축 에너지 유도 디바이스(901)의 어레이로 구성된 에너지 유도 시스템(880)의 사시도이고, 이들 편향된 에너지 전파 경로(931)는 수렴하여 에너지 표면(930)을 형성한다. 도 8c에서, 에너지 유도 디바이스(901)는 모두 에너지 유도 표면(952)으로서 (예컨대, 도 1c 및 도 1d의 반사기(101) 및 도 5e 및 도 5f에 도시된 틸팅 반사기(584)와 유사한) 틸팅 에너지 반사기와 함께 도시되지만, 이들 에너지 유도 디바이스(901)는 또한 (예컨대, 도 1a에 도시된 표면(120), 도 2a에 도시된 표면(201A), 도 2b에 도시된 표면(201B), 도 2c에 도시된 표면(201C), 또는 도 5c 및 도 5d에 도시된 표면(544)과 유사한) 재구성가능한 에너지 유도 표면, 또는 입사 에너지 빔을 2개의 축으로 편향시키는 일부 다른 표면으로 구성될 수 있다. 각각의 에너지 유도 모듈은 에너지 빔을 다수의 (
Figure pct00335
,
Figure pct00336
) 각도 좌표를 갖는 전파 경로(931) 내로 유도할 수 있다. 공간 좌표(910 내지 917)에 위치한 8개의 에너지 유도 디바이스(901)는 x 축 및 y 축을 따라 2차원 어레이로 배치되며, 여기서 x는 0 내지 3의 범위이고, y는 0 내지 1의 범위이다. 주목할 것은 각각의 에너지 유도 디바이스(901)는 공간 좌표 (x, y)와 연관된다는 것이다. 각각의 에너지 유도 디바이스(901)의 반사 표면(952)을 둘러싸는 넌틸팅 표면(non-tilting surface)(905)은 원치 않는 반사를 피하기 위해 에너지를 흡수할 수 있다. 주목할 것은 도 8c의 실시예에서, 6개의 틸팅 에너지 반사기(951)가 모두 회전되어, 착신 시준된 에너지(849)로부터의 입사 에너지는 에너지 표면(930)을 향해 반사된다는 것이다. 2개의 미러(951A)는 에너지 표면을 향해 상당한 에너지를 반사하지 않도록 다른 데로 틸팅된다. 앞서 언급된 바와 같이, 입사 시준된 에너지(849)의 빔의 부분의 이러한 2-축 편향은 도 8c에 틸팅 반사기로 도시되어 있음에도 불구하고, 메타표면과 같은 재구성가능한 에너지 유도 표면으로 달성될 수 있다. 900에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 표면(952)에 의해 편향된 후에 에너지 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다.
각각의 에너지 유도 디바이스(901)에 의한 빔 편향의 정적 구성을 통해, 정적 4D 에너지장이 투사될 수 있다. 그러나, 각각의 반사기가 각각의 축(
Figure pct00337
,
Figure pct00338
)에서 시간에 따라 가변되는 각도 대 시간 프로파일(예컨대, 도 5e에 도시된 α(t)(539))로 틸팅되면, 동적 4D 에너지장이 투사될 수 있다. 의도적인 일련의 에너지 전파 경로(931)를 생성하기 위해 일정한 간격으로 각각의 에너지 유도 디바이스(901)의 에너지 편향 표면(952)의 편향 각도를 변경하는 것이 가능하다. 각각의 편향 각도에서의 체류 시간은 시간 간격 동안 투사되는 에너지의 양을 제어하기 위해 조정될 수 있다. 일 실시형태에서, 입사 에너지(849)의 빔은 특정 주파수에서 변조되고, 에너지 유도 디바이스는 각각 필요한 에너지가 전달될 때까지는 입사 에너지(849)의 일부를 고정된 방향으로 틸팅한 상태로 유지되며, 이러한 필요한 에너지가 전달되면, 반사된 빔은 다른 데로 틸팅된다. 이것은 각각의 에너지 유도 디바이스가 제자리에서 변조 사이클마다 상이한 시간 동안 유지된다는 것을 의미한다. 도 8b에서, 착신 시준된 에너지(849)는 변조될 수 있다. 다른 실시형태에서, 착신 시준된 에너지(849)는 연속적인 에너지일 수 있고, 변조 소스는 백플레인 층(803B)의 일부인 셔트일 수 있거나, 또는 에너지 유도 표면 사이트(851)로부터의 발신 에너지 경로(820 내지 823 및 826 내지 827) 내의 다수의 셔트일 수 있다. 이들 셔트는 도 8b에 도시되어 있지 않으며, LC 패널과 같은 기계식 또는 전기광학식 셔터로 구성될 수 있다.
공통 에너지 소스 평면으로 빔 유도 시스템을 구성하는 것도 가능하다. 도 9는 다수의 독립적으로 제어되는 에너지 유도 사이트(882)로 구성된 에너지 유도 층(852)을 갖는 에너지 유도 시스템(900)의 일 구현예의 직교도이며, 각각의 사이트(882)는 에너지 편향 표면으로 구성되고 단일 기판(853) 내에 정의되며, 각각의 사이트는 공통 백플레인(854) 상에 위치한 하나 이상의 에너지 소스(858)로부터의 입사 에너지를 2개의 직교 각도 방향(
Figure pct00339
,
Figure pct00340
) 내로 투사되는 에너지 전파 경로(870) 내로 편향시킨다. 공통 백플레인 층(854)은 에너지 편향 사이트 기판(853)에 정렬되며, 에너지 소스(858)를 장착하기 위한 기계적 지지 구조물, 에너지 유도 기판(853)을 위한 기계적 지지 구조물, 각 에너지 소스(858)에 대한 제어, 연결, 및 장착을 제공하는 전기적 백플레인, 및 각 에너지 유도 사이트(882)에 대한 제어 및 연결을 제공하는 전기적 백플레인 중 임의의 것으로 기능할 수 있다. 복수의 에너지 소스 및 공통 백플레인 층은 반도체 기판 또는 인쇄 회로 보드 상에 정의될 수 있다. 에너지 유도 시스템(900)은 하나의 에너지 소스(858)로부터의 에너지(859)가 이웃하는 에너지 유도 표면(882)에 도달하는 것을 방지하는 에너지 억제 구조물(857)을 포함할 수 있고, 백플레인으로부터 나머지 컴포넌트로의 구조적 지지를 제공할 수 있다. 도 9의 실시예에서, 3개의 투과형 에너지 유도 표면 사이트(882)는 X 축에 배치되어 (x, y) 공간 좌표(860 내지 862)를 형성하며, 여기서 x는 0 내지 2의 범위이다. 각각의 공간 좌표 (x, y)에서, 에너지(859)는 각도 (
Figure pct00341
,
Figure pct00342
) 축 모두에서의 일부 각도 범위 내로 편향될 수 있으며, 이들 공간 및 각도 좌표는 함께 좌표 (x, y,
Figure pct00343
,
Figure pct00344
)를 가진 4D 에너지장을 형성한다. 도 9에 도시된 구성은 예시적인 구현예이며, 에너지 유도 표면(882)에 의해 편향되기 전에 또는 편향된 후에 각각의 에너지 경로에 추가되어, 에너지를 확대, 포커싱, 반사, 굴절, 회절, 재유도, 발산, 축소, 변조, 편광 제어, 또는 다른 방식으로 처리하여 특정 에너지 유도 애플리케이션에 더 적합하게 하는 데 사용될 수 있는 에너지 형성 컴포넌트의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 도 3a의 요소(303)와 유사하게, 각각의 에너지 소스(858)로부터의 에너지(859)의 에너지 전파 경로 내에 하나 이상의 에너지 포커싱 요소(예컨대, 전자기 에너지용 렌즈)가 배치되어, 하나 이상의 에너지 소스(858)로부터의 에너지를 시준한다. 다른 실시형태에서, 에너지 소스(858)는 각각 초음파 에너지의 투사를 위한 초음파 변환기, 또는 라이트 필드 디스플레이 내에서 사용되는 가시광의 투사를 위한 적색, 녹색 및 청색 픽셀 그룹과 같은 다수의 에너지 소스로 구성된다. 에너지 유도 사이트 위치당 더 많은 에너지 소스를 가진 구성도 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 에너지 유도 시스템에는 다수의 에너지 유도 기판이 존재할 수 있으며, 각각의 에너지 유도 기판은 두 개 이상의 에너지 유도 표면 사이트를 포함한다.
위에서 논의된 바와 같이, 단일 에너지 표면 위치로부터 유도되는 에너지는 단일 에너지 전파 축 또는 중심 에너지 전파 경로를 중심으로 입체각으로 그룹화된 다수의 개별 에너지 전파 경로(또는 에너지 광선)로 구성될 수 있다. 이 에너지 투사 축은 수평 및 수직 차원 모두에서의 단일 에너지 표면 위치를 벗어나는 에너지 전파 경로의 대략 중간점에 놓이기 때문에 대칭 라인이 된다. 이 에너지 투사 축은 종종 단일 에너지 표면 위치를 벗어나는 에너지 광선에 대한 평균 에너지 벡터와 실질적으로 정렬된다.
많은 상황에서, 중심 에너지 전파 경로 또는 에너지 전파 축은 에너지 유도 모듈의 표면에 대해 법선이 된다. 예를 들어, 도 5f의 에너지 유도 모듈(590)의 중심 에너지 투사 축(512)은 에너지 유도 디바이스(582)의 베이스에 대한 법선(513)과 정렬된다. 복수의 이러한 에너지 유도 모듈이 제1 표면에 장착되어 있다고 가정하면, 에너지 표면의 각각의 위치로부터의 에너지 전파 경로 그룹은 제1 표면 상의 위치에 관계없이 제1 표면에 수직인 축을 중심으로 입체각으로 분포된다. 다시 말해서, 제1 표면 상의 각각의 위치에서, 에너지 전파 축은 제1 표면의 법선과 정렬된다. 본 개시내용에서의 편향 각도는 에너지 전파 축이 일 실시형태에서 디스플레이 표면일 수 있는 제1 표면에 대한 법선과 이루는 각도를 지칭할 수 있다. 일반적으로, 편향 각도는 에너지 표면으로부터의 에너지 흐름의 방향을 제공한다. 이러한 편향 각도는 해당 에너지 표면에 대한 법선과 관련하여 해당 에너지 표면 상의 특정 위치에서 복수의 에너지 전파 경로의 평균 편향을 기술한다.
에너지 유도 디바이스의 일부 실시형태의 경우, 에너지 전파 방향 또는 에너지 전파 축이 에너지 표면 상의 일부 위치에서 디스플레이 표면에 대한 법선과 더 이상 정렬되지 않도록 하는 것이 유리할 수 있다. 다시 말해서, 에너지 유도 표면 상의 일부 위치에 대해 넌제로(nonzero)의 편향 각도가 존재한다. 일부 실시형태에서, 편향 각도는 에너지 유도 디바이스의 에너지 투사 표면을 가로지르는 위치에 따라 변할 수 있다. 이것은 투사된 에너지 광선을 보다 로컬화된 영역에 포커싱하도록 수행될 수 있다. 또한 에너지 유도 표면의 에지 근처 위치에 해당하는 에너지 전파 경로 그룹이 에너지 유도 표면의 중심을 향해 틸팅되면, 복수의 에너지 광선에 대한 수렴 위치가 에너지 유도 표면에 더 가깝도록 허용할 수 있다.
에너지 유도 표면 상에서 다양한 편향 각도를 달성하기 위해, 이 편향 각도를 개별 에너지 유도 모듈에 구축한 다음 이러한 에너지 유도 모듈을 디스플레이 표면에 장착할 수 있다. 도 2b의 에너지 유도 모듈(210)은 제로 편향 각도를 나타내되, 에너지 전파 축(216)은 모듈(204B)의 장착 베이스에 대한 법선(209)과 평행한 반면, 도 2c의 에너지 유도 모듈(220)은 넌제로 편향 각도를 나타내되, 에너지 전파 축(218)은 모듈 베이스(204C)의 법선(209)에 대해 소정의 각도(219)를 나타낸다. 도 5d는 에너지 유도 표면(543)에 대한 정렬 각도(515) 및 장착 베이스의 법선(513)에 대한 입사 에너지(537D)의 접근 각도(514)가 에너지 유도 모듈로부터의 에너지 전파 경로 그룹에 대한 대칭축(512)을 결정할 수 있음을 도시한 것이다. 다른 실시형태에서, 투과형 에너지 유도 표면이 사용되는 경우, 투과형 에너지 유도 표면은 도 4c의 각도(426)와 유사한 편향 각도를 유도할 수 있다.
도 10은 하나 이상의 실시형태에 따라, 라이트 필드("LF") 디스플레이(1001)의 표면에 장착된 복수의 에너지 유도 모듈(1080)로 구성된, 가변 편향 각도를 갖는 라이트 필드 디스플레이 시스템(1000)의 직교도를 도시한 것이다. LF 디스플레이 시스템(1000)은 주로 디스플레이의 중간점 높이 아래에 위치한 청중에게 홀로그래픽 콘텐츠를 투사하므로, 다수의 투사 광선에 대한 광 투사 축도 또한 아래쪽으로 틸팅된다. 확대도(closeup)(1033A)는 도 2c에 도시된 타입(220)의 에너지 유도 모듈이 위치(1033) 근처의 디스플레이의 상단에 장착되어 광 투사 축(1003)을 청중을 향해 아래쪽으로 가리키는 편향 각도를 초래한다는 것을 도시한 것이다. 위치(1033)에서 디스플레이 표면의 상단으로부터 투사된 광선 그룹(1013)은, 디스플레이 표면에 대한 법선(1010)과 각도(1043)를 형성하고, 청중석(1008)을 향해 아래로 틸팅되는 이 광 투사 축(1003)에 의해 정의된다. 확대도(1035A)는 타입(210)의 에너지 유도 모듈이 에너지 전파 축(1005)에 대한 제로 편향 각도로 위치(1035) 근처의 디스플레이의 하단에 장착되어 있음을 도시한 것이다. 위치(1035)에서 디스플레이 표면의 하단으로부터 투사된 광선은, 디스플레이의 상단에 있는 축(1003)과는 상이한 방향, 이 경우에, 디스플레이 표면의 법선(1045)을 갖는 에너지 전파 축(1005)에 의해 정의된다. 디스플레이의 상단으로부터 투사된 축(1003)을 중심으로 투사된 광선(1013)의 각도 확산(1023)은 수직 시야(1023)를 나타내는 반면, 디스플레이의 하단으로부터 투사된 축(1005)을 중심으로 투사된 광선 그룹(1015)의 각도 확산은 수직 시야(1025)를 나타내며, 여기서 1023 및 1025의 각도 확산은 동일할 수 있다. 디스플레이 표면의 상단(1033)과 하단(1035) 사이에 위치한 위치에서 투사된 광선은 디스플레이 표면(1001)의 상단에서의 각도(1043)와 디스플레이 표면(1001)의 하단에서의 제로 각도(디스플레이 표면의 법선(1045)) 사이에서 가변되는 편향 각도를 가질 수 있다. 이러한 변화는 경사도일 수 있으므로, 디스플레이(1034)의 중간 높이로부터 투사되고 광 투사 축(1004)을 특징으로 하는 광선은, 디스플레이(1033)의 상단에서의 편향 각도(1043)와 디스플레이(1035)의 하단에서의 제로의 하단 편향 각도(법선(1045)) 간의 값인 편향 각도(1044)로 투사된다. 이러한 경사도의 주광선 구성의 가용 이점은, 투사된 광선(1023 및 1025)의 가용 각도 범위가 제공되면, LF 디스플레이(1001)로부터 투사된 홀로그래픽 객체에 대한 주시 볼륨(1007)이 예상되는 좌석 배치에 대해 최적화될 수 있고, 해당 세트의 뷰어에 대해 향상된 성능 및 복합 시야를 달성할 수 있다는 것이다. 1000에 도시된 구성은 일 구현예의 예이며, 평면, 곡면, 또는 다면 표면 상에 사용될 수 있는 에너지 유도 모듈의 무한한 구성을 제한하려는 의도는 아니다. 도 5b의 510과 같은 모듈식 및 투과형인 에너지 유도 모듈, 또는 도 5d의 550 및 도 5f의 590과 같은 모듈식 및 반사형인 에너지 유도 모듈이 모듈(1080) 대신에 사용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 모듈(1080)은 대신에 도 8a의 800 내에 있는 에너지 유도 사이트(851)와 같이, 에너지 소스 모듈이 부착된 공통 기판 내에 위치한 다수의 에너지 유도 사이트로 구성된 하나 이상의 에너지 유도 시스템으로서 에너지 소스 모듈(808)과 유사한 에너지 소스 모듈과 함께 구현된다.
에너지 유도 또는 빔 편향 디바이스로 구성된 에너지 유도 시스템에 발행된 인스트럭션은 해당 에너지 유도 또는 빔 편향 디바이스의 물리적 특성에 맞춰질 수 있다. 예를 들어, 틸트 각도의 작은 증분 변화는 도 1c 및 도 1d에 도시된 MEMS 미러와 같은 틸팅 에너지 반사기(160)에 대한 틸트 각도의 큰 변화보다 빠를 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 제각기 도시된 것과 같은 구성가능한 반사형 또는 투과형 에너지 유도 메타표면에 대해 마찬가지가 적용될 수 있다. 따라서, 컨트롤러가 물리적 디바이스의 자연 스캔(natural scan) 시퀀스와 매칭되는 시퀀스로 에너지 유도 디바이스에 틸트 커맨드를 발행하는 것이 유리할 수 있다.
도 11은 본 개시내용의 에너지 유도 시스템의 에너지 유도 표면 및 에너지 소스(들)를 동작시키기 위한 인스트럭션을 결정하기 위한 방법을 도시하는 플로우차트를 포함한다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 컨트롤러는 에너지 유도 디바이스에 대해 가장 효율적인 래스터 스캔 순서를 따를 수 있는 각도 (
Figure pct00345
,
Figure pct00346
)의 시퀀스로 위치 (x, y)에서의 각 에너지 유도 사이트를 스캔함으로써 리프레시 시간 주기 내에 홀로그래픽 객체의 장면을 리프레시하기 위한 인스트럭션을 결정하여 에너지 유도 시스템(3001)에 제공할 수 있다. 컨트롤러는 또한 에너지 유도 디바이스의 구성과 동기화되는 하나 이상의 에너지 소스를 변조하기 위한 인스트럭션을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 각각의 시준된 광 소스는, 해당 에너지 유도 표면이 각도를 변경하도록 재구성되는 경우 또는 의도한 밝기에 대해 주어진 각도 위치(
Figure pct00347
,
Figure pct00348
)에서 적절한 양의 에너지가 전달된 경우 제로 에너지가 출력되는 상태로 전환될 수 있다. 뷰어(150)는 시각 잔상 효과를 통해, 프레임 리프레시 레이트, 시준된 소스 밝기, 리프레시 주기마다 에너지 유도 디바이스에 의해 달성되는 각도의 수, 및 에너지 전파 모듈의 밀도가 충분히 높은 경우에 홀로그래픽 객체를 관찰할 수 있을 것이다.
도 11은 전술한 것에 따른 일 실시형태를 도시한 것이다. 도 11의 제1 단계(1101)는 컨트롤러에서 4D 좌표계의 복수의 4차원("4D") 좌표에 대한 에너지 속성 데이터를 포함하는 데이터 세트를 수신하는 것이다. 복수의 4D 좌표는 각각 4D 좌표계에서 복수의 에너지 유도 표면의 공간적 위치를 정의하는 2개 공간 좌표를 포함할 수 있다. 전술한 다양한 실시형태에서 논의된 바와 같이, 복수의 에너지 유도 표면은 각각 하나 이상의 에너지 소스로부터 에너지를 수신하고 자신으로부터 복수의 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하도록 구성된다. 복수의 4D 좌표는 또한 각각의 에너지 유도 표면으로부터의 에너지 전파 경로의 각도 방향을 정의하는 2개 각도 좌표를 각각 포함할 수 있다.
일 실시형태에서, 데이터 세트 내의 에너지 속성 데이터는 색상, 강도, 주파수, 또는 진폭으로 구성된 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 에너지 속성을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 컨트롤러에 의해 수신된 데이터 세트는 디스플레이될 홀로그래픽 콘텐츠의 프레임에 대한 라이트 필드 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 라이트 필드 데이터는 복수의 4차원 라이트 필드 좌표 (x, y,
Figure pct00349
,
Figure pct00350
)에 대한 하나 이상의 색상의 강도를 기술하는 색상 데이터 값을 적어도 포함할 수 있다.
프로세서는 다음으로 단계 1102에서, 컨트롤러에 의해 수신된 데이터 세트를 데이터 서브세트로 처리 - 각각의 데이터 서브세트는 4D 좌표계에서 동일한 공간 좌표를 갖는 에너지 전파 경로의 2개 각도 좌표에 대한 에너지 속성 데이터를 포함함 -하고, 이로써 이 데이터를 (x, y) 위치에 의해 분류한다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 이것은 모든 해당 (x, y) 위치에서 복수의 각도 좌표 (
Figure pct00351
,
Figure pct00352
) 각각에 대한 색상 데이터 값의 리스트를 생성할 수 있다. 일 실시형태에서, 데이터 세트를 처리하는 프로세서는 컨트롤러 또는 별도의 프로세서일 수 있다.
데이터의 제1 서브세트에 기반하여, 제1 에너지 유도 표면을 동작시키기 위한 제1 인스트럭션이 결정될 수 있다. 일 실시형태에서, 인스트럭션은 제1 에너지 유도 표면의 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하는 시퀀스를 포함할 수 있고, 데이터의 제1 서브세트는 제1 에너지 유도 표면의 에너지 전파 경로의 각도 좌표에 대한 에너지 속성 데이터를 포함한다. 제1 인스트럭션이 결정되면, 그에 따라 제1 에너지 유도 표면은 시간 순차 방식으로 에너지를 유도하도록 동작될 수 있다.
제1 인스트럭션의 결정 및 그에 따른 제1 에너지 유도 표면의 동작의 예는 도 11의 단계 1103 내지 1109에 의해 제공된다. 단계 1103 내지 1109는 에너지 유도 디바이스의 각각의 (x, y) 위치에서 병렬로 발생할 수 있지만, 이러한 시퀀스의 단계는 설명을 위해 두 개의 위치 (x, y)0 및 (x, y)1에 대해서만 표시된다. 다음 단계 1103에서, 각각의 (x, y) 위치는 색상 데이터의 리스트 및 해당 각도 좌표 (
Figure pct00353
,
Figure pct00354
)를 수신한다. 단계 1104에서, 컨트롤러는 각 (
Figure pct00355
,
Figure pct00356
) 각도 좌표에 대한 색상 데이터의 리스트를, 에너지 유도 디바이스가 가장 빠른 시간에 전환할 수 있는 각도의 시퀀스와 가장 유사한 시퀀스로 정렬할 수 있다. 이것은 에너지 유도 디바이스에 대한 래스터 스캔 각도 순서와 본질적으로 동일할 수 있다. 다음으로 단계 1105에서, 컨트롤러는 제1 (색상,
Figure pct00357
,
Figure pct00358
) 데이터를 검색한 다음, 1106에서 에너지 유도 디바이스를 적절한 각도 (
Figure pct00359
,
Figure pct00360
)로 진행시키고, 아마도 에너지 유도 디바이스가 안정화될 때까지 대기한다. 다음 1107에서, 컨트롤러는 시준된 광 소스를 해당 색상 데이터 강도 값으로 설정한다. 에너지 유도 모듈의 경우, 단계 1106은: 해당 에너지 유도 모듈의 광 소스를 정확한 색상 및 강도 또는 고정된 광 강도 값에서의 지속 시간으로 턴온하는 것; 해당 에너지 유도 사이트와 연관된 광 소스를 정확한 색상 값뿐만 아니라 강도 또는 고정된 강도 값에서의 지속 시간으로 턴온하는 것; 고정된 시간 동안 LC 패널과 같은 기계식 또는 전기광학식 셔터를 개방하는 것, 에너지 유도 표면의 일 측면에 입사되는 적절한 양의 광 에너지를 도 8b에 도시된 바와 같이 경로(x, y,
Figure pct00361
,
Figure pct00362
)로 유도하는 데 필요한 지속 시간 동안 에너지 유도 디바이스를 적절한 각도로 유지하는 것을 포함할 수 있다. 다음 단계 1108은 광 소스를 턴오프하는 것이며, 이는 광 소스의 전류 또는 전압을 조정하는 것, 에너지 유도 디바이스를 디스플레이 구역으로부터 멀리 편향시키는 것, 또는 LC 패널과 같은 기계식 또는 전기광학식 셔터를 폐쇄하는 것을 포함할 수 있다. 다음 단계 1109에서, 컨트롤러는 시퀀스의 다음 (
Figure pct00363
,
Figure pct00364
) 좌표에 대한 색상 데이터를 검색하고, 단계 1106 내지 1109를 반복한다. 각각의 (x, y) 위치에서의 각각의 에너지 유도 디바이스가 (
Figure pct00365
,
Figure pct00366
) 데이터 값의 전체 시퀀스를 순환했다면, 컨트롤러는 디스플레이될 홀로그래픽 콘텐츠의 다음 프레임으로 자유롭게 이동할 수 있다.
본원에 개시된 원리에 따른 다양한 실시형태가 위에서 설명되었지만, 이는 제한적이지 않은 예로서만 제시된 것임을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명(들)의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시형태 중 임의의 실시형태에 의해 제한되어서는 안 되며, 오직 본 개시내용으로부터 발행되는 청구항 및 그의 등가물에 따라서만 정의되어야 한다. 더 나아가, 전술한 장점 및 특징은 기술된 실시형태에서 제공되지만, 이러한 발행된 청구항의 적용을 전술한 장점의 일부 또는 전부를 달성하는 프로세스 및 구조물로 제한해서는 안 된다.
본 개시내용의 주요 특징은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 실시형태에서 이용될 수 있음이 이해될 것이다. 당업자는 일상적인 실험만을 사용하여도 본원에 기재된 특정 절차에 대한 다수의 등가물을 인식하거나 또는 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물은 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 간주되며 청구항에 포함된다.
또한, 본원에서의 섹션 표제는 37 CFR 1.77에 따른 제안사항과의 일관성을 위해 제공되거나, 또는 그렇지 않으면 구조적 단서를 제공하기 위해 제공된 것이다. 이러한 표제는 본 개시내용으로부터 발행될 수 있는 임의의 청구항에 기재된 발명(들)을 제한하거나 특징화하지 않는다. 구체적으로, 그리고 실시예로서, 이러한 청구항은, 표제가 "발명의 분야"를 지칭하고는 있지만 소위 기술 분야를 설명하려는 그 표제 하에서의 언어에 의해 제한되어서는 안 된다. 또한, "발명의 배경" 부분에서의 기술에 대한 설명은 해당 기술이 본 개시내용에서의 임의의 발명(들)에 대한 선행 기술이라는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "발명의 개요" 부분은 발행된 청구항에 제시된 발명(들)의 특징으로 간주되어서는 안 된다. 더욱이, 본 개시내용에서 "발명"이라고 하는 언급은 그 어떠한 것도 본 개시내용에 오직 신규성이라는 한 가지 점만 있다는 주장에 사용되어서는 안 된다. 다수의 발명은 본 개시내용으로부터 발행되는 다수의 청구항의 제한 사항에 따라 제시될 수 있으며, 따라서 이러한 청구항은 그에 의해 보호되는 발명(들) 및 그의 등가물을 정의한다. 모든 경우에, 이러한 청구항의 범위는 본 개시내용에 비추어 그 자체의 장점에 대해 고려되어야 하지만 본원에 기재된 표제에 의해 제약되어서는 안 된다.
"하나의"라는 용어의 사용은, 청구항 및/또는 본 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 대안과 "및/또는"만을 지칭하는 정의를 지지하기는 하지만, 청구항에서 "또는"이라는 용어의 사용은, 명시적으로 대안만을 지칭하는 것으로 나타내거나 대안이 상호 배타적인 경우를 제외하고는, "및/또는"을 의미하는 것으로 사용된다. 본 출원의 전반에 걸쳐, 용어 "약"은 값이 디바이스에 대한 오차의 고유한 변동을 포함하는 것을 나타내는 데 사용되며, 그 값, 또는 연구 주제 사이에 존재하는 변동을 결정하기 위한 방법이 이용된다. 전술한 논의에 종속되지만 일반적으로, "약"과 같은 근사의 단어에 의해 수정된 본원에서의 수치는 언급된 값으로부터 적어도 ±1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 12, 또는 15%만큼 변동될 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 가능하며, 부가적인 언급되지 않은 요소나 방법 단계를 배제하지 않는다.
"~하는 때에", "등가의", "~하는 동안", "완료" 등과 같은 비교, 측정, 및 타이밍의 단어는 "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 요소의 상대적 위치와 관련된 단어는 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 나타내는 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 특성 및 능력을 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 항목 또는 용어의 수에 제한이 없다는 것을 이해할 것이다.
본원에 개시되고 청구된 모든 구성 및/또는 방법은 본 개시내용에 비추어 과도한 실험 없이 제조되고 실행될 수 있다. 본 개시내용의 구성 및 방법은 바람직한 실시예의 관점에서 기재되었지만, 본 개시내용의 개념, 사상, 및 범위를 벗어나지 않는 한, 그 구성 및/또는 방법에, 그리고 본원에 기재된 방법의 단계에 또는 일련의 단계에, 변형예가 적용될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 당업자에게 명백한 이러한 모든 유사한 대체예 및 변형예는 첨부된 청구항에 의해 정의된 바와 같은 본 개시내용의 사상, 범위, 및 개념 내에 속하는 것으로 간주된다.

Claims (51)

  1. 에너지 유도 시스템으로서,
    복수의 에너지 소스;
    상기 복수의 에너지 소스 중 적어도 하나의 에너지 소스로부터 에너지를 제각기 수신하고, 자신으로부터 복수의 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하도록 구성되는 복수의 에너지 유도 표면; 및
    상기 복수의 에너지 소스 및 상기 복수의 에너지 유도 표면과 통신하며, 상기 에너지 소스 및 상기 에너지 유도 표면에 동기화된 신호를 제공하여, 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 선택적으로 유도하도록 동작가능한 컨트롤러를 포함하고;
    상기 복수의 에너지 유도 표면은 각각의 에너지 유도 표면으로부터의 에너지 전파 경로의 각각이 4차원 좌표에 의해 정의되도록 배열되고, 상기 4차원 좌표는 제각기의 에너지 유도 표면의 위치에 해당하는 2개 공간 좌표, 및 제각기의 전파 경로의 각도 방향을 정의하는 2개 각도 좌표를 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면은 하나 이상의 메타재료의 층을 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 메타재료의 층은 에너지를 투과시켜 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면의 복수의 에너지 전파 경로 상으로 전달하도록 구성되는, 에너지 유도 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 메타재료의 층은 에너지를 자신으로부터 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면의 복수의 에너지 전파 경로 상으로 반사시키도록 구성되는, 에너지 유도 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면은 직교 축을 중심으로 회전하도록 동작할 수 있는 적어도 하나의 반사 표면을 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 반사 표면은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS: microelectromechanical system)을 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 에너지 소스는 시준된 에너지를 제공하도록 구성되는, 에너지 유도 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 에너지 소스는 변조된 에너지를 제공하도록 구성되는, 에너지 유도 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 컨트롤러의 동기화된 신호는 상기 에너지 소스 및 상기 에너지 유도 표면을 동작시켜 상이한 에너지 전파 경로를 따라 변조된 에너지를 선택적으로 유도하도록 구성되는, 에너지 유도 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나와 대응하는 적어도 하나의 에너지 소스 사이에 위치된 적어도 하나의 에너지 빔 수정 요소를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 에너지 빔 수정 요소는 빔 확장기 또는 프리즘을 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 대응하는 적어도 하나의 에너지 소스로부터 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면으로 에너지를 유도하도록 위치된 적어도 하나의 반사기를 더 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 에너지 소스는 포인트형 에너지 소스를 포함하고, 상기 에너지 유도 시스템은 상기 적어도 하나의 에너지 소스로부터의 에너지를 시준하도록 위치된 적어도 하나의 에너지 포커싱 요소를 더 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 에너지 소스는 포인트형 에너지 소스를 포함하고, 상기 에너지 유도 표면은 제각기의 적어도 하나의 에너지 소스로부터 수신된 에너지를 시준하도록 구성되는, 에너지 유도 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 각각의 에너지 유도 표면의 에너지 전파 경로는 제각기의 에너지 유도 표면의 전파 경로의 각도 범위에 대한 대칭축을 정의하는 에너지 전파 축을 중심으로 그룹화되고; 상기 복수의 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면의 에너지 전파 축은 상기 복수의 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면의 법선에 대해 넌제로 편향 각도를 형성하는, 에너지 유도 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 복수의 에너지 유도 표면은 기판 내에 정의된 투과형의 재구성가능한 사이트에 의해 형성되고, 상기 복수의 에너지 소스는 상기 기판의 제1 측면 상에 장착되고, 추가로 상기 투과형의 재구성가능한 사이트는 제각기의 적어도 하나의 에너지 소스로부터 상기 에너지 유도 표면의 제각기의 에너지 전파 경로를 따라 상기 기판의 제2 측면을 향해 에너지를 전달하도록 동작가능한, 에너지 유도 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 복수의 에너지 소스는 상기 기판의 제1 측면에 장착된 모듈 내에 하우징되어 상기 투과형의 재구성가능한 사이트에 대해 정렬되는, 에너지 유도 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 복수의 에너지 소스는 상기 기판과 정렬된 공통 백플레인 층 상에 장착되는, 에너지 유도 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 복수의 에너지 소스 및 상기 공통 백플레인 층은 반도체 기판 상에 정의되는, 에너지 유도 시스템.
  19. 제17항에 있어서, 상기 복수의 에너지 소스 및 상기 공통 백플레인 층은 인쇄 회로 보드 상에 정의되는, 에너지 유도 시스템.
  20. 제17항에 있어서, 상기 복수의 에너지 소스는 각각의 에너지 소스가 실질적으로 상기 투과형의 재구성가능한 사이트 중 하나의 투과형의 재구성가능한 사이트에만 에너지를 제공하도록 상기 기판에 대해 정렬되는, 에너지 유도 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 에너지 소스 중 하나로부터 상기 투과형의 재구성가능한 사이트 중 두 개 이상의 투과형의 재구성가능한 사이트로의 에너지의 전파를 실질적으로 제한하도록 구성되는 에너지 억제 구조물을 더 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  22. 제1항에 있어서, 상기 복수의 에너지 유도 표면 및 상기 복수의 에너지 소스는 모듈식 에너지 유도 모듈 내에 하우징되는, 에너지 유도 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 각각의 에너지 유도 모듈은,
    내부에 정의되는 투과형의 재구성가능한 사이트를 정의하는 기판 - 상기 투과형의 재구성가능한 사이트는 상기 복수의 에너지 유도 표면 중 하나의 에너지 유도 표면을 형성함 -; 및
    상기 투과형의 재구성가능한 사이트에 에너지를 제공하는 해당하는 적어도 하나의 에너지 소스를 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  24. 제23항에 있어서, 상기 에너지 유도 모듈은 투과형의 재구성가능한 사이트의 어레이를 형성하도록 배열되고, 그에 따라 에너지는 상기 에너지 전파 경로를 따라 각각의 투과형의 재구성가능한 사이트로부터 유도되도록 동작가능하며, 각각의 에너지 전파 경로는 제각기의 4차원 좌표를 갖는, 에너지 유도 시스템.
  25. 제22항에 있어서, 각각의 에너지 유도 모듈은,
    내부에 정의되는 투과형의 재구성가능한 사이트를 정의하는 기판 - 상기 투과형의 재구성가능한 사이트는 상기 복수의 에너지 유도 표면의 서브세트를 형성함 -; 및
    상기 투과형의 재구성가능한 사이트에 에너지를 제공하는 상기 복수의 에너지 소스의 제각기의 서브세트; 및
    각각의 에너지 소스로부터 둘 이상의 투과형의 재구성가능한 사이트로의 에너지의 전파를 실질적으로 제한하도록 구성되는 에너지 억제 구조물을 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  26. 제22항에 있어서, 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면과 제각기의 적어도 하나의 에너지 소스 사이의 에너지 경로에 배치된 셔터를 더 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면은 제1 시간 기간 동안 제1 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하고, 제2 시간 기간 동안 제2 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하도록 동작가능하며, 상기 컨트롤러는 상기 셔터와 전자 통신하고, 상기 제1 시간 기간과 상기 제2 시간 기간 사이의 시간 기간 동안 상기 셔터의 작동을 동기화하도록 동작가능한, 에너지 유도 시스템.
  28. 에너지 유도 시스템으로서,
    시준된 에너지를 제공하도록 구성되는 에너지 소스;
    상기 시준된 에너지를 수신하고, 상기 수신된 에너지를 자신으로부터 복수의 에너지 전파 경로를 따라 편향시키도록 각각 구성되는 에너지 유도 표면의 어레이; 및
    상기 에너지 유도 표면과 통신하며, 상기 에너지 유도 표면에 신호를 제공하여, 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 선택적으로 유도하도록 동작할 수 있는 컨트롤러를 포함하고;
    복수의 상기 에너지 유도 표면은, 각각의 에너지 유도 표면으로부터의 에너지 전파 경로의 각각이 4차원 좌표에 의해 정의되도록, 상기 어레이 내에 배열되고, 상기 4차원 좌표는 제각기의 에너지 유도 표면의 위치에 해당하는 2개 공간 좌표, 및 제각기의 전파 경로의 각도 방향을 정의하는 2개 각도 좌표를 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 컨트롤러의 신호는 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면으로 하여금 상기 수신된 에너지를 에너지 전파 경로의 세트를 따라 시퀀스로 반사하게 하는, 에너지 유도 시스템.
  30. 제28항에 있어서, 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면은 하나 이상의 메타재료의 층을 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  31. 제28항에 있어서, 상기 하나 이상의 메타재료의 층은 에너지를 자신으로부터 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면의 복수의 에너지 전파 경로 상으로 반사시키도록 구성되는, 에너지 유도 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 하나 이상의 메타재료의 층은 투과형이며, 상기 하나 이상의 메타재료의 층을 통과하는 에너지를 자신으로부터 상기 에너지 유도 표면 중 상기 적어도 하나의 에너지 유도 표면의 상기 복수의 에너지 전파 경로 상으로 편향시키도록 구성되는, 에너지 유도 시스템.
  33. 제28항에 있어서, 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면은 직교 축을 중심으로 회전하도록 동작할 수 있는 반사 표면을 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  34. 제28항에 있어서, 상기 에너지 소스는 포인트 에너지 소스 상기 포인트 에너지 소스로부터의 에너지를 시준하도록 위치된 적어도 하나의 에너지 포커싱 요소를 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  35. 제28항에 있어서, 각각의 에너지 유도 표면의 에너지 전파 경로는 제각기의 에너지 유도 표면의 전파 경로의 각도 범위에 대한 대칭축을 정의하는 에너지 전파 축을 중심으로 그룹화되고; 상기 복수의 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면의 에너지 전파 축은 상기 복수의 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면의 법선에 대해 넌제로 편향 각도를 형성하는, 에너지 유도 시스템.
  36. 제28항에 있어서, 상기 복수의 에너지 유도 표면은 기판 내에 정의된 반사형 재구성가능한 사이트에 의해 형성되는, 에너지 유도 시스템.
  37. 제28항에 있어서, 상기 복수의 에너지 유도 표면은 모듈식 에너지 유도 모듈 내에 하우징되는, 에너지 유도 시스템.
  38. 제37항에 있어서, 각각의 에너지 유도 모듈은 내부에 정의되는 반사형 재구성가능한 사이트를 정의하는 기판을 포함하고, 상기 반사형 재구성가능한 사이트는 상기 복수의 에너지 유도 표면 중 하나의 에너지 유도 표면을 형성하는, 에너지 유도 시스템.
  39. 제38항에 있어서, 상기 에너지 유도 모듈은 반사형의 재구성가능한 사이트의 어레이를 형성하도록 배열되고, 그에 따라 에너지는 상기 에너지 전파 경로를 따라 각각의 반사형의 재구성가능한 사이트로부터 유도되도록 동작가능하며, 각각의 에너지 전파 경로는 제각기의 4차원 좌표를 갖는, 에너지 유도 시스템.
  40. 제28항에 있어서, 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면과 상기 에너지 소스 사이의 에너지 경로에 배치된 셔터를 더 포함하는, 에너지 유도 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 상기 에너지 유도 표면 중 적어도 하나의 에너지 유도 표면은 제1 시간 기간 동안 제1 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하고, 제2 시간 기간 동안 제2 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하도록 동작가능하며, 상기 컨트롤러는 상기 셔터와 전자 통신하고, 상기 제1 시간 기간과 상기 제2 시간 기간 사이의 시간 기간 동안 상기 셔터의 작동을 동기화하도록 동작가능한, 에너지 유도 시스템.
  42. 제28항에 있어서, 시준된 에너지를 제공하도록 구성된 상기 에너지 소스는 시간 순차적으로 변조되는, 에너지 유도 시스템.
  43. 제42항에 있어서, 상기 에너지 소스는 상이한 시간 기간 동안 제1 상태와 제2 상태 사이를 전환하도록 변조되고, 제1 에너지 소스의 제1 상태에서, 상기 에너지 유도 표면의 어레이에 실질적으로 제로의 시준된 에너지가 제공되며, 그리고 상기 에너지 소스의 제2 상태에서, 상기 에너지 유도 표면의 어레이에 넌제로의 시준된 에너지가 제공되는, 에너지 유도 시스템.
  44. 제43항에 있어서, 적어도 하나의 에너지 유도 표면의 동작은 상기 에너지 소스의 변조와 동기화되고, 그에 따라 상기 적어도 하나의 에너지 유도 표면은, 상기 에너지 소스가 상기 제1 상태에 있는 동안, 에너지를 제1 에너지 전파 경로를 따라 유도하는 것으로부터 에너지를 제2 에너지 전파 경로를 따라 유도하는 것으로 재구성되며, 상기 제1 에너지 전파 경로와 상기 제2 에너지 전파 경로는 상이한 각도 좌표를 갖는, 에너지 유도 시스템.
  45. 에너지를 4차원 함수에 따라 유도하기 위한 방법으로서,
    4D 좌표계의 복수의 4차원("4D") 좌표에 대한 에너지 속성 데이터를 포함하는 데이터 세트를 수신하는 단계 - 상기 복수의 4D 좌표는 각각:
    상기 4D 좌표계에서 복수의 에너지 유도 표면의 공간적 위치를 정의하는 2개 공간 좌표로서, 상기 복수의 에너지 유도 표면은 하나 이상의 에너지 소스로부터 에너지를 각각 수신하고 상기 에너지를 자신으로부터 복수의 에너지 전파 경로를 따라 유도하도록 구성되는, 상기 2개 공간 좌표; 및
    각각의 에너지 유도 표면으로부터의 상기 에너지 전파 경로의 각도 방향을 정의하는 2개 각도 좌표를 포함함 -;
    상기 데이터 세트를 데이터 서브세트로 처리하는 단계 - 각각의 데이터 서브세트는 상기 4D 좌표계에서 동일한 2개 공간 좌표를 갖는 상기 에너지 전파 경로의 각도 좌표에 대한 에너지 속성 데이터를 포함함 -;
    제1 데이터 서브세트에 기반하여, 제1 에너지 유도 표면을 동작시키기 위한 제1 인스트럭션을 결정하는 단계 - 상기 인스트럭션은 상기 제1 에너지 유도 표면의 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하는 시퀀스를 포함하고, 상기 제1 데이터 서브세트는 상기 제1 에너지 유도 표면의 상기 에너지 전파 경로의 상기 2개 각도 좌표에 대한 에너지 속성 데이터를 포함함 -; 및
    상기 결정된 제1 인스트럭션에 따라 시간 순차 방식으로 에너지를 유도하도록 상기 제1 에너지 유도 표면을 동작시키는 단계를 포함하는, 에너지를 4차원 함수에 따라 유도하기 위한 방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 에너지 속성 데이터는 색상, 강도, 주파수, 및 진폭으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 에너지 속성을 포함하는, 에너지를 4차원 함수에 따라 유도하기 위한 방법.
  47. 제45항에 있어서, 상기 제1 에너지 유도 표면의 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하는 시퀀스는 상기 제1 에너지 유도 표면을 재구성하는 효율성을 처리하도록 결정되는, 에너지를 4차원 함수에 따라 유도하기 위한 방법.
  48. 제45항에 있어서, 상기 제1 데이터 서브세트에 기반하여, 상기 제1 에너지 유도 표면을 동작시키기 위한 인스트럭션과 동기화하여 변조된 에너지를 상기 제1 에너지 유도 표면으로 유도하도록 상기 하나 이상의 에너지 소스를 동작시키기 위한 인스트럭션을 결정하는 단계를 더 포함하는, 에너지를 4차원 함수에 따라 유도하기 위한 방법.
  49. 제45항에 있어서, 제2 데이터 서브세트에 기반하여, 제2 에너지 유도 표면을 동작시키기 위한 제2 인스트럭션을 결정하는 단계 - 상기 제2 인스트럭션은 상기 제2 에너지 유도 표면의 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하는 시퀀스를 포함하고, 상기 제2 데이터 서브세트는 상기 제2 에너지 유도 표면의 에너지 전파 경로의 상기 각도 좌표에 대한 에너지 속성 데이터를 포함함 -를 더 포함하는, 에너지를 4차원 함수에 따라 유도하기 위한 방법.
  50. 제49항에 있어서, 상기 제1 에너지 유도 표면을 동작시키는 단계와 동시에, 상기 결정된 제2 인스트럭션에 따라 시간 순차 방식으로 에너지를 유도하도록 상기 제2 에너지 유도 표면을 동작시키는 단계를 더 포함하는, 에너지를 4차원 함수에 따라 유도하기 위한 방법.
  51. 제45항에 있어서, 상기 제1 에너지 유도 표면의 상이한 에너지 전파 경로를 따라 에너지를 유도하는 시퀀스는 시간 기간 내에 완료되는 것인, 에너지를 4차원 함수에 따라 유도하기 위한 방법.
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