KR20220099556A - 중계 시스템 - Google Patents

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KR20220099556A
KR20220099556A KR1020227019288A KR20227019288A KR20220099556A KR 20220099556 A KR20220099556 A KR 20220099556A KR 1020227019288 A KR1020227019288 A KR 1020227019288A KR 20227019288 A KR20227019288 A KR 20227019288A KR 20220099556 A KR20220099556 A KR 20220099556A
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relay
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KR1020227019288A
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조나단 션 카라핀
브렌던 엘우드 베벤시
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라이트 필드 랩 인코포레이티드
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Publication date
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Abstract

중계 시스템들은 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광을 가시 부피로 지향시키기 위해 광학 시스템들에 통합될 수 있다. 복수의 이미지 소스들로부터의 광은 중계 시스템들에 의해 가시 부피로 지향될 수 있다. 복수의 이미지 소스들로부터의 일부 광은 복수의 이미지 소스들로부터의 중계된 광이 가시 부피에서 관찰될 때 바람직하지 않은 아티팩트를 감소시키기 위해 차단 시스템에 의해 차단될 수 있다.

Description

중계 시스템
본 개시내용은 일반적으로 2D, 3D, 또는 홀로그래픽 이미지에 대응하는 광을 생성하도록 구성되고, 생성된 홀로그래픽 이미지를 원하는 위치로 중계하도록 구성되는 시스템에 관한 것이다.
오늘날, 홀로그램과 종종 혼동되지만, 실제 물체와 동일한 방식으로 인간의 시각적 감각 반응을 자극할 수 있는 능력이 없는 여러 기술들이 존재한다. 이러한 기술들은 렌티큘러 인쇄(lenticular printing), 페퍼의 고스트(Pepper's Ghost), 무안경 입체 디스플레이, 수평 시차만 있는 디스플레이, 머리 장착형 VR 및 AR 디스플레이(HMD), 및 "폭슬로그래피(fauxlography)"로 일반화된 다른 그러한 환상을 포함한다. 이러한 기술들은 진정한 홀로그래픽 디스플레이의 원하는 특성들 중 일부를 나타낼 수 있지만, 이들은 실제 물체로부터 광이 나오는 경우에 존재하는 것과 같이 거의 정확하게 라이트필드(light field)가 재생되는데 필요한 헤드기어(headgear)나 안경들이 없는, 임의의 수의 관찰자들에 대한 정확한 차단(occlusion) 처리를 이용하는 완전 시차(full-parallax)의 가시 경험의 이상에는 미치지 못한다.
본 개시내용에 따른 광학 시스템의 일 실시예는, 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스(상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제2 입력 인터페이스(상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 및 상기 제1 및 제2 이미지 소스들로부터 상기 수신된 광을 가시 부피로 지향시키도록 구성된 중계 시스템을 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 적어도 하나는 상기 중계 시스템에 의해 상기 가시 부피로 중계되며, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 세트의 광 경로들은 상기 라이트필드 디스플레이로부터의 각각의 광 경로가 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록 상기 라이트필드 디스플레이에 의해 정의된 4차원(4D) 함수에 따라 결정된다.
본 개시내용에 따른 광학 시스템의 일 실시예는, 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제1 입력 인터페이스(상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제2 입력 인터페이스(상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 상기 제1 및 제2 이미지 소스들로부터의 상기 수신된 광을 가시 부피로 지향시키도록 구성된 중계 시스템(상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 적어도 하나의 이미지 표면은 상기 중계 시스템에 의해 상기 가시 부피로 중계됨), 및 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성되는 차단 시스템을 포함할 수 있다.
본 개시내용에 따른 광학 시스템의 일 실시예는, 광 결합 시스템 ― 상기 광 결합 시스템은, 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제1 입력 인터페이스(상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 및 제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제2 입력 인터페이스(상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음)를 포함함 ―, 및 상기 광 결합 시스템으로부터 결합된 이미지 광을 수신하고, 상기 수신된 광을 가시 부피의 중계된 위치들로 중계하여, 각각 상기 제1 및 제2 이미지 표면들에 대응하는 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 정의하도록 구성된 제1 중계 시스템을 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 세트의 광 경로들은 상기 라이트필드 디스플레이로부터의 각각의 광 경로가 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록 상기 라이트필드 디스플레이에 의해 정의된 4차원(4D) 함수에 따라 결정된다.
본 개시내용에 따른 광학 시스템의 일 실시예는, 광 결합 시스템 ― 상기 광 결합 시스템은, 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제1 입력 인터페이스(상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 및 제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제2 입력 인터페이스(상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음)를 포함함 ―, 상기 광 결합 시스템으로부터 결합된 광을 수신하고 상기 수신된 광을 가시 부피 내의 중계된 위치들로 중계하도록 구성된 중계 시스템(상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 각각의 상기 중계된 위치들에서 보일 수 있음), 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성되는 차단 시스템을 포함할 수 있다.
본 개시내용에 따른 디스플레이 시스템의 실시예는, 적어도 하나의 투과 반사기를 포함하는 중계 시스템, 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따라 각각 광을 출력하도록 동작될 수 있는 제1 및 제2 이미지 소스들을 포함할 수 있고, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들은 각각, 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따르는 광이 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들을 따라 중계되도록 상기 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 배향되고, 상기 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들은 제1 및 제2 가시 부피들을 각각 정의하며, 상기 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 상이하다.
본 개시내용에 따른 디스플레이 시스템의 일 실시예는, 적어도 하나의 투과 반사기를 포함하는 중계 시스템, 광을 출력하도록 동작될 수 있는 이미지 소스, 및 상기 이미지 소스로부터 광을 수신하고 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따라 상기 광을 지향시키도록 위치된 빔 스플리터를 포함할 수 있고, 상기 이미지 소스 및 빔 스플리터는 각각, 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따르는 광이 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들을 따라 중계되도록 상기 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 배향되고, 상기 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들은 제1 및 제2 가시 부피들을 각각 정의하며, 상기 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 상이하다.
본 개시내용에 따른 중계 시스템의 일 실시예는, 제1 중계 서브시스템을 포함할 수 있고, 상기 제1 중계 서브시스템은, 상기 제1 중계 서브시스템의 제1 투과 반사기(상기 제1 투과 반사기는 이미지 소스로부터 이미지 광을 수신하도록 위치되고, 상기 이미지 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있으며, 상기 제1 투과 반사기는 제1 중계된 위치에서 제1 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 제1 투과 반사기에 대한 제1 및 제2 각도 정렬 범위 내에서 소스 광 경로들을 따라 수신된 상기 이미지 광을 중계하도록 구성됨), 및 상기 제1 중계 서브시스템의 제2 투과 반사기(상기 제2 투과 반사기는 상기 제1 투과 반사기로부터의 중계된 이미지 광을 수신하도록 위치되고, 상기 제1 투과 반사기로부터의 상기 중계된 이미지 광을 중계하여 제2 중계된 위치에서 제2 중계된 이미지 표면을 정의하도록 구성됨)를 포함할 수 있다.
본 개시내용에 따른 디스플레이 시스템의 일 실시예는, 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들(각각의 모듈형 디스플레이 장치는 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하고, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 복수의 디스플레이 평면들을 정의하며, 각각의 디스플레이 평면은 각각의 상기 디스플레이 장치들의 디스플레이 영역들에 의해 정의되는 이미징 영역들 및 각각의 상기 디스플레이 장치들의 비-이미징 영역들에 의해 정의되는 비-이미징 영역들을 포함함), 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 동작될 수 있는 광 결합 시스템을 포함할 수 있고, 상기 광 결합 시스템 및 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 상기 결합된 광이, 상기 복수의 디스플레이 평면들의 비-이미징 영역들이 상기 복수의 디스플레이 평면들의 이미징 영역들에 의해 중첩되도록 상기 복수의 디스플레이 평면들을 중첩시킴으로써 정의되는 유효 디스플레이 평면을 갖도록 배열된다.
본 개시내용에 따른 라이트필드 디스플레이 시스템의 일 실시예는, 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들(각각의 모듈형 디스플레이 장치는 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하고, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 복수의 디스플레이 평면들을 정의하며, 각각의 디스플레이 평면은 각각의 상기 디스플레이 장치들의 디스플레이 영역들에 의해 정의되는 이미징 영역들 및 각각의 상기 디스플레이 장치들의 비-이미징 영역들에 의해 정의되는 비-이미징 영역들을 포함함), 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 중 하나의 어레이의 디스플레이 평면으로부터 광을 수신하도록 각각 위치된 도파관들의 어레이들, 상기 도파관들의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 동작될 수 있는 광 결합 시스템을 포함할 수 있고, 상기 도파관들의 각각의 어레이는, 상기 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 4차원 함수에 따라 각각 정의되고 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖는 광 경로들을 포함하도록, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 각각의 어레이로부터의 광을 지향시키도록 구성된다.
본 개시내용에 따른 광학 시스템의 일 실시예는, 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스(상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 상기 제1 이미지 표면으로부터 상기 수신된 광을 가시 부피로 중계하여 중계된 제1 이미지 표면을 정의하도록 구성된 중계 시스템(상기 제1 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 세트의 광 경로들은 상기 라이트필드 디스플레이로부터의 각각의 광 경로가 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 가지도록 상기 라이트필드 디스플레이에 의해 정의되는 4차원(4D) 함수에 따라 결정됨), 및 상기 가시 부피 내의 조건과 관련된 데이터를 수집하도록 동작될 수 있는 센서를 포함할 수 있다.
도 1a는 라이트필드 디스플레이에 의해 투사된 홀로그래픽 표면을 빔 스플리터 및 이미지 역반사기를 사용하여 중계하도록 구성된 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 1b는 라이트필드 디스플레이에 의해 투사된 홀로그래픽 표면을 빔 스플리터 및 복수의 이미지 역반사기들을 사용하여 중계하도록 구성된 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 2a는 4차원(4D) 좌표계에서 U-V 각도 좌표의 극성을 반전시키도록 구성된 보정 광학 요소의 일 실시예를 도시한다.
도 2b는 U-V 평면에 있는 다수의 조명 소스 픽셀들 위에 배치된 도파관의 평면도를 도시한다.
도 2c는 도파관으로서 얇은 렌즈를 갖는 도 2b에 도시된 실시예의 U-Z 평면의 측면도를 예시한다.
도 3a는 빔 스플리터 및 이미지 역반사기가 투과 반사기에 의해 대체된, 도 1a에 도시된 시스템과 유사한 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 3b는 다수의 중계 시스템들을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 3c는 다수의 중계 시스템들을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 다른 실시예를 도시한다.
도 4a는 이면 코너형 반사기 어레이(DCRA: dihedral corner reflector array)의 일 실시예의 조합된 도면을 도시한다.
도 4b는 점 광원을 이미징하는 투과 반사기의 일 실시예의 측면도를 도시한다.
도 4c는 오목 거울을 포함하는 중계 시스템을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 4d는 오목 거울을 포함하는 중계 시스템을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 다른 실시예를 도시한다.
도 4e는 렌즈 시스템을 포함하는 중계 시스템을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 다른 실시예를 도시한다.
도 5a는 이상적인 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 5b는 라이트필드 디스플레이에 의해 투사된 제1 및 제2 홀로그래픽 표면을, 빔 스플리터 및 이미지 역반사기를 사용하여 중계하도록 구성된 중계 시스템을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 5c는 라이트필드 디스플레이에 의해 투사된 제1 및 제2 홀로그래픽 표면을, 빔 스플리터 및 오목 거울을 사용하여 중계하도록 구성된 중계 시스템을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 5d는 도 5c에 도시된 중계 시스템의 광학 효과를 교정하는 일 실시예를 도시한다.
도 5e는 라이트필드 디스플레이에 의해 투사되는 제1 및 제2 홀로그래픽 표면을, 빔 스플리터 및 복수의 오목 거울들을 사용하여 중계하도록 구성된 중계 시스템을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 5f는 라이트필드 디스플레이에 의해 투사되는 제1 및 제2 홀로그래픽 표면을, 빔 스플리터 및 복수의 반사 프레넬 거울들을 사용하여 중계하도록 구성된 중계 시스템을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 5g는 도 5f의 구성을 이용하는 주변 광 차단 시스템을 도시한다.
도 5h는 주변 광 차단 시스템을 갖는 편광 제어 요소들의 사용을 도시한다.
도 6은 라이트필드 디스플레이에 의해 투사된 제1 및 제2 홀로그래픽 표면을, 투과 반사기를 사용하여 중계하도록 구성된 중계 시스템을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 7은 라이트필드 디스플레이에 의해 투사된 제1 및 제2 홀로그래픽 표면을 중계하도록, 그리고 제2 디스플레이에 의해 투사된 제3 표면을 중계하도록 구성된 제1 중계 시스템을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 8a는 제2 중계 시스템, 복수의 디스플레이들, 및 차단 층을 갖는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 8b는 차단 처리를 수행하기 위해 도 8a에 차단 층을 사용하는 일 실시예를 도시한다.
도 8c는 상이한 위치에서 관찰자에 의해 인식되는 도 8a에 도시된 것과 유사한 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 9a는 제1 및 제2 중계 서브시스템을 갖는 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 9b는 차단 시스템의 동작을 도시한다.
도 9c는 차단 시스템의 다른 동작을 도시한다.
도 9d는 도 9a에 도시된 3개의 관찰자 위치들에게 보이는 바와 같이, 중계된 실제 물체 이미지에 대한 도 9c에 도시된 차단 시스템의 효과를 도시한다.
도 9e는 투과 반사기들을 포함하는 2개의 중계 서브시스템이 구비된 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 9f는 도 9e에 도시된 3개의 관찰자 위치들에게 보이는 바와 같이, 중계된 실제 물체 이미지에 대한 도 9e에 도시된 차단 시스템의 효과를 도시한다.
도 9g는 하나 이상의 이미지 소스들로부터의 광에 대한 추가적인 입력 인터페이스를 이용한, 제1 및 제2 중계 서브시스템을 갖는 중계 시스템의 실시예를 도시한다.
도 9h는 제1 및 제2 중계 서브시스템을 갖는 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 9i는 도 9h에 도시된 중계 시스템의 대안적인 실시예를 도시한다.
도 9j는 도 9h에 도시된 중계 시스템의 대안적인 실시예를 도시한다.
도 10a는 광이 광학 폴딩 시스템을 통과하여 이동할 때 얻어지는 반사 및 투과의 시퀀스를 도시한다.
도 10b는 도 10a의 광학 폴딩 시스템의 각각의 경로의 각각의 층과 상호작용한 후 디스플레이로부터의 광이 편광 상태를 어떻게 변화시키는지를 추적하는 표이다.
도 10c는 선택 가능한 영역들을 갖는 광학 폴딩 시스템의 다른 실시예를 도시한다.
도 10d는 광선들의 선택된 영역에 대한 증가된 경로 길이 및 증가된 시야를 갖는 광학 폴딩 시스템의 직교 도면이다.
도 11a는 하나 이상의 실제 물체들로부터의 광과 동시에 라이트필드 디스플레이로부터 투사된 홀로그래픽 객체 표면들로부터의 광을 중계하도록 구성된 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 11b는 깊이 반전을 수행하는 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 11c는 두 이미지 소스들로부터의 광을 중계하고 주변 광을 차단하도록 구성된 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 11d는 두 소스들로부터의 광을 중계하도록 구성된 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 11e는 디스플레이로부터의 광과 다른 하나의 소스로부터의 광을 중계하도록 구성된 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 11f는 제1 이미지 소스로부터 투사된 광을 제2 이미지 소스로부터의 광과 동시에 중계하도록 구성된 중계 시스템의 다른 실시예를 도시한다.
도 11g는 제1 이미지 소스로부터 투사된 광을 중계하고 동시에, 제2 이미지 소스로부터의 광을 투과시키도록 구성된 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 11h는 두 이미지 소스들로부터의 광을 중계하도록 구성된 2개의 인터페이스를 갖는 중계 시스템의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 11i는 실제 물체를 포함하는 제2 이미지 소스로부터의 광과 동시에 실제 물체를 포함하는 제1 이미지 소스로부터 투사된 광을 중계하도록 구성된 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 11j는 제1 이미지 소스로부터 투사된 광을 중계하고, 동시에 제2 이미지 소스로부터의 광을 투과시키도록 구성된 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 12는 중계 시스템이 투과 반사기에 의해 구현되는, 도 11a에 도시된 구성을 도시한다.
도 13은 라이트필드 디스플레이와 빔 스플리터 사이에 광학 폴딩 시스템이 배치된 것을 제외하고는 도 12에 도시된 것과 같은 구성을 도시한다.
도 14a는 실제 물체의 이미지를 중계하기 위해 입력 중계 시스템이 포함된 것을 제외하고는 도 13에 도시된 것과 같은 중계 구성을 도시한다.
도 14b는 실제 물체의 이미지를 관찰자로부터 투과 반사기의 반대측 상의 위치로 중계하기 위해 입력 중계 시스템이 포함된 것을 제외하고는 도 12에 도시된 것과 같은 중계 구성을 도시한다.
도 15는 빔 스플리터 및 하나 이상의 역반사기들을 포함한 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 16은 빔 스플리터 및 하나의 역반사기를 포함한 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 17은 빔 스플리터 및 둘 이상의 오목 거울들을 포함한 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 18은 빔 스플리터 및 2개의 프레넬 거울을 포함한 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 19는 빔 스플리터 및 하나의 프레넬 거울을 포함한 중계 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 20은 한 줄로 된 중계 시스템의 일 예를 도시한다.
도 21a는 라이트필드 디스플레이로부터 투사되고 관찰자에게 보이는 홀로그래픽 객체들을 도시한다.
도 21b는 도 21b의 u-v 각도 라이트필드 좌표가 역전되었을 때 얻어진 홀로그래픽 객체들의 투사를 도시한다.
도 21c는 도 21b에 도시된 홀로그래픽 객체들이 도 20에 도시된 중계 시스템을 이용하여 중계되는 방법을 도시한다.
도 22는 한 줄로 된 중계 시스템 및 광학 폴딩 시스템을 포함한 중계 시스템을 도시한다.
도 23은 실제 물체가 입력 중계 시스템에 의해 대체된, 도 22의 중계 구성을 도시한다.
도 24는 하나 이상의 렌즈들을 포함한 중계 시스템을 위한 구성을 도시한다.
도 25a는 적어도 하나의 물체로부터의 광이 하나 이상의 거울들로부터 반사되어 동일한 중계를 2번 통과함으로써 중계되는 중계 시스템의 직교 도면을 도시한다.
도 25b는 적어도 하나의 물체로부터의 광 경로들이 수신되고, 거울로부터 반사되면서 투과 반사기 중계를 통해 한 번 통과되며, 반사된 광선이 동일한 중계를 통해 또 한 번 통과됨으로써 중계되는 중계 시스템의 직교 도면들을 도시한다.
도 25c는 투과 반사기에 대해 특정 각도로 배치된 거울면을 포함한 중계 시스템의 부분 도면을 도시한다.
도 25d는 도 25c의 중계를 위한 더 많은 광 경로들을 도시한다.
도 25e는 도 25c의 중계에 의해 수신되고 중계되는 광 경로들을 도시한다.
도 26a는 중계부를 갖는 디스플레이 시스템 내에서의 홀로그래픽 객체와 차단 평면의 차단 영역 사이의 조정된 이동을 도시한다.
도 26b는 중계부를 갖는 디스플레이 시스템 내에서의 홀로그래픽 객체와 차단 물체 사이의 조정된 이동을 도시한다.
도 26c는 디스플레이 시스템 내에서 중계부가 물리적으로 이동될 때, 3개의 중계된 이미지들 및 차단 평면의 차단 영역의 이동을 도시한다.
도 26d는 도 26a에 도시된 중계 시스템의 구성요소들 중 일부의 동력 이동에 대한 옵션을 도시한다.
도 27a는 중계부들 중 어느 하나에 대한 시야보다 더 큰 2개의 중계부들에 대한 조합된 시야를 도시한다.
도 27b는 함께 배치되어 더 큰 조합된 시야를 초래하는 도 14에 도시된 2개의 중계부들을 도시한다.
도 27c는 별도의 중계부들 중 어느 하나보다 더 큰 조합된 시야를 갖도록 조정이 이루어진 후의 도 27b의 조합된 중계 시스템을 도시한다.
도 27d는 보다 큰 시야를 달성하도록 배열된 오목 거울들 및 빔 스플리터들을 포함한 2개의 중계부들을 도시한다.
도 27e는 더 큰 시야를 달성하도록 배열된 2개의 한 줄로 된 중계부들을 도시한다.
도 27f는 별도의 중계부들의 시야의 거의 2배가 가능하도록 함께 배치된 도 9g에 도시된 2개의 중계부들을 도시한다.
도 27g는 하나의 조합된 시야를 형성하는 3개의 별도의 중계부들을 포함한 디스플레이 시스템의 평면도이다.
도 27h는 도 27g의 측면도이다.
도 27i는 도 27g의 디스플레이 시스템의 일 부분 내에서 중계되고 다른 광과 결합되는, 홀로그래픽 객체로부터의 광을 도시한다.
도 27j는 도 27g의 디스플레이 시스템의 일 부분 내에서 중계되고 다른 광과 결합되는, 실제 물체로부터의 광을 도시한다.
도 27k는 도 27g의 디스플레이 시스템의 일 부분 내에서 다른 광과 결합되는, 실제 물체로부터의 광을 도시한다.
도 27l은 도 27g의 디스플레이 시스템의 일 부분 내에서 다른 광과 결합되는, 디스플레이로부터의 광을 도시한다.
도 27m는 도 27g의 디스플레이 시스템의 디스플레이 표면의 정면도를 도시한다.
도 27n은 도 27g의 디스플레이 시스템의 디스플레이 표면의 중심으로부터 벗어난 도면을 도시한다.
도 27o는 제1 투과 반사기의 표면에 대해 예각으로 입사하는 광만이 효과적으로 중계되는, 2개의 평행한 투과 반사기들을 포함한 중계 구성을 도시한다.
도 27p는 제1 투과 반사기의 표면에 대해 수직인 각도에 있는 광에 대한 추가적인 광 경로를 갖는 도 27o에 도시된 중계 시스템의 측면도이다.
도 28a는 이미지 소스, 빔 스플리터, 및 투과 반사기를 포함하는 테이블 상부의 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 28b는 다른 이미지 소스에 대한 추가 인터페이스를 갖는 도 28a의 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 28c는 차단 평면 및 추가적인 중계부를 갖는 도 28b의 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 28d는 2개의 이미지 소스들 및 투과 반사기를 포함하는 테이블 상부의 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 28e는 4개의 이미지 소스들 및 투과 반사기를 포함하는 테이블 상부의 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 28f는 배경 중계 표면들을 차단하면서 전경 중계 표면들을 지지하는 테이블 상부의 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 29a는 각각이 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하는 디스플레이를 갖는 2개의 디스플레이 장치의 평면도를 도시한다.
도 29b는 도 29a에 도시된 디스플레이 장치의 측면도 및 말단도를 도시한다.
도 29c는 제1 평면(A) 상에 배치된 다수의 디스플레이들, 및 제2 평면(B) 상에 배치된 다수의 디스플레이들을 도시한다.
도 29d는 서로 직교하게 배치된 디스플레이들 중 제1 디스플레이 평면(A) 및 제2 디스플레이 평면(B)의 측면도를 도시한다.
도 29e는 디스플레이 평면(A) 및 디스플레이 평면(B)이 중첩되어 있는, 관찰자에 의해 보이는 바와 같은 도 29d의 결합된 광을 도시한다.
도 29f는 규칙적인 직사각형 그리드 상에 배치된 디스플레이 장치들의 2개의 디스플레이 평면들을 도시한다.
도 29g는 디스플레이 평면(A)이 다른 디스플레이 평면(B)에 대해 90도 회전되어 있는, 도 29c에 도시된 디스플레이 평면들(A 및 B)의 조합된 이미지를 도시한다.
도 29h는 행별로 나란히 배치된 디스플레이 장치들의 규칙적인 직사각 선형 그리드를 포함한 디스플레이 평면(C)을 도시한다.
도 29i는 3개의 디스플레이 평면들로부터의 광을 결합하는 2개의 광 결합기를 포함하는 광 결합 시스템의 일 실시예의 측면도를 도시한다.
도 29j는 도 29i에 도시된 3개의 디스플레이 평면들의 관찰자에 의해 보이는 결합된 광이다.
도 29k는 각각의 픽셀이 3개의 직사각형 서브픽셀들을 포함하는 일 실시예를 도시한다.
도 29l은 각각의 디스플레이 평면이 각각의 디스플레이 및 그 이웃들 사이의 공간들을 갖는 디스플레이들의 패턴을 포함하는, 4개의 동일한 디스플레이 평면들인, 디스플레이 평면(I), 디스플레이 평면(J), 디스플레이 평면(K), 및 디스플레이 평면(L)을 도시한다.
도 29m은 디스플레이 시스템을 형성하기 위해 3개의 광 결합기를 사용하여 결합된 도 29l에 도시된 바와 같은 4개의 디스플레이 평면들(I, J, K 및 L)을 도시한다.
도 29n은 효과적으로 중첩된 이음매 없는 2D 디스플레이 표면을 갖는, 도 29m에 도시된 구성으로부터의 중첩하는 디스플레이 평면들을 도시한다.
도 29o는 도 29m에 도시된 구성으로부터 관찰자에 의해 보이는 결합된 광(I+J+K+L)을 생성하는 4개의 중첩하는 디스플레이 평면들(I, J, K 및 L)의 구성을 도시한다.
도 30a는 이음매 없는 디스플레이 표면 상에 위치된 개별적으로 주소 지정 가능한 픽셀들을 포함하는, 조명 평면 위에 배치된 도파 시스템을 도시한다.
도 30b는 이음매 없는 디스플레이 표면을 형성하는 조명 평면의 픽셀들 상의 도파관들의 어레이를 포함하는 라이트필드 시스템을 도시한다.
도 30c는 도 30b에 도시된 도파관 어레이가 활성 디스플레이 영역 표면 상에 장착된, 도 29b에 도시된 디스플레이 장치를 포함하는 라이트필드 디스플레이의 측면도를 도시한다.
도 30d는 비-이미징 영역에 의해 둘러싸인, 도파관들의 어레이로 덮인 활성 디스플레이 영역을 갖는 디스플레이 장치의 일 부분의 확대도를 도시한다.
도 30e는 각각의 도파관이 연관된 픽셀들의 그룹으로부터의 광을 투사하고 관찰자에 의해 인식되는, 5개의 도파관들을 포함하는 라이트필드 디스플레이 시스템에 의해 투사된 2개의 홀로그래픽 객체들을 도시한다.
도 30f는 도파관들의 평면에 평행한 평면에 스마트 유리 층이 배치되고 도파관들의 표면으로부터 작은 거리로 이격되어 있는, 도 30b에 도시된 라이트필드 디스플레이를 도시한다.
도 30g는 스마트 유리가 투명하게 되도록, 전압원이 투명한 스마트 유리 전극들에 충분한 전압을 인가하는, 도 30f에 도시된 라이트필드 디스플레이를 도시한다.
도 31a는 도 29a 및 도 29b에 도시된 개별 디스플레이들을 포함한, 디스플레이 장치들의 어레이의 측면도를 도시한다.
도 31b는 이미징 갭들을 포함하는 디스플레이 장치들의 2D 어레이가 비-이미징 영역들 없이 이음매 없는 디스플레이 표면을 갖는 이음매 없는 디스플레이 시스템을 생성하기 위해 에너지 중계부들의 어레이와 어떻게 결합될 수 있는지를 도시한다.
도 31c는 도 30c 및 도 30d에 도시된 개별 라이트필드 디스플레이 유닛들의 어레이를 도시한다.
도 31d는 본 개시내용의 많은 도면들에 나타나는 라이트필드 디스플레이의 일 실시예이다.
도 32는 디스플레이 장치들의 하나 이상의 평면들로 형성된 중첩된 2D 디스플레이 시스템, 광 결합기, 중계 시스템, 및 가상 디스플레이 평면에 배치된 도파관들의 어레이를 포함하는 라이트필드 디스플레이를 도시한다.
도 33은 도 32의 2개의 디스플레이 평면들이 도 31b에 도시된 이음매 없는 디스플레이 표면의 일 실시예이고 선택적인 제2 이음매 없는 디스플레이 표면일 수 있는, 하나의 이음매 없는 디스플레이 표면으로 대체되는 것을 제외하고는, 도 32에 도시된 라이트필드 디스플레이와 유사한 라이트필드 디스플레이이다.
도 34a는 각각이, 광 결합기에 의해 결합된 비-디스플레이 영역들을 포함할 수 있는 라이트필드 디스플레이 장치들의 2개의 어레이를 포함하는 라이트필드 디스플레이 시스템이다.
도 34b는 도 34a에 도시된 디스플레이 시스템이 관찰자에게 어떻게 나타나는지를 도시한다.
도 34c는 홀로그래픽 객체들을 가상 디스플레이 평면에 중계하는 중계 시스템과 결합된 도 34a에 도시된 라이트필드 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 35는 센서가 관찰자의 제스처를 기록하고 그에 반응하여 중계된 객체들을 이동시키는, 도 11a에 도시된 디스플레이 시스템의 도면을 도시한다.
도 36은 라이트필드 디스플레이 및 실제 물체로부터의 결합된 광선의 방향으로부터 반대 방향으로 중계 시스템을 통과하여 진행하는 관찰자의 손으로부터의 광의 경로를 갖고 이들 역방향 광선이 센서에 의해 검출되는, 도 35의 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 1a는 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 제1 투사된 깊이 프로파일을 갖는 적어도 제1 홀로그래픽 표면(1016)을 형성하기 위해, 투사된 광 경로들(1036)의 세트를 따라 광을 투사하도록 구성된 라이트필드 디스플레이가 포함된 제1 디스플레이(1001)를 포함하는 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 제1 홀로그래픽 표면(1016)은 물체, 얼굴, 배경 장면 등의 일 부분과 같은, 홀로그래픽 장면의 임의의 표면일 수 있다. 일 실시예에서, 홀로그래픽 표면(1016)의 투사된 깊이 프로파일은 디스플레이(1001)의 수직 축(도시되지 않음)을 따라 제1 디스플레이부(1001)를 관찰하는 관찰자(도시되지 않음)에 의해 인식될 수 있는 깊이를 포함할 수 있다. 도 1a의 홀로그래픽 디스플레이 시스템은 또한, 라이트필드 디스플레이(1001)로부터 투사된 광 경로들(1036)의 제1 세트를 따른 광을 수신하고, 제1 홀로그래픽 표면(1016) 상의 지점들이 중계되는 위치들로 중계되도록, 수신된 광을 중계된 광 경로들(1025A)의 세트를 따라 중계하여, 가상 스크린 평면(1022)에 대해 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖는 제1 중계된 홀로그래픽 표면(1018)을 형성하도록 위치되는, 중계 시스템(5010)을 포함한다. 일 실시예에서, 가상 스크린 평면(1022)은 라이트필드 디스플레이(1001)의 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 평행하지 않은 각도로 배향된다. 일 실시예에서, 가상 스크린 평면(1022)은 라이트필드 디스플레이(1001)의 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 수직인 각도로 배향된다.
일 실시예에서, 홀로그래픽 표면(1016)의 깊이 프로파일은 가상 스크린 평면(1022)의 방향으로 관찰하는 관찰자(1050)에 의해 인식될 수 있는 깊이를 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 중계된 홀로그래픽 표면(1018)의 제1 중계된 깊이 프로파일은 제1 홀로그래픽 표면(1016)의 제1 투사된 깊이 프로파일과 상이하다. 즉, 제1 홀로그래픽 표면(1016)은 스크린 외(off-screen) 홀로그래픽 표면으로서 투사되는 반면, 제1 중계된 홀로그래픽 표면(1018)은 가상 스크린 평면(1022)에 대한 스크린 내(in-plane) 홀로그래픽 표면으로서 관찰자(1050)에 의해 인식될 수 있다.
일 실시예에서, 중계 시스템(5010)은 빔 스플리터(101) 및 이미지 역반사기(1006A)를 사용하여 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 투사된 홀로그래픽 객체들을 중계할 수 있다. 일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이(1001)는 복수의 광원 위치들(도시되지 않음)을 갖는 하나 이상의 디스플레이 장치들(1002), 디스플레이 장치들로부터 에너지 표면(1005)으로 이미지를 중계하도록 동작할 수 있거나 또는 존재하지 않을 수 있는 이미지 중계부(1003), 및 에너지 표면(1005) 상의 각각의 광원 위치를 3차원 공간의 고유한 방향(u, v)으로 투사하는 도파관들(1004)의 어레이를 포함한다. 에너지 표면(1005)은 하나 이상의 디스플레이 장치들(1002)의 임의의 개별 디스플레이 장치의 표면보다 더 큰 결합 해상도를 갖는 이음매 없는 에너지 표면일 수 있다. 라이트필드 디스플레이(1001)의 예들은 출원인이 공통되는 미국 특허출원공개 제2019/0064435호, 제2018/0356591호, 제2018/0372926호 및 미국 특허출원 제16/063675호에 설명되어 있으며, 이들 전부는 모든 목적을 위해 본원에 참조로 인용된다. 투사된 광선(1036)은 홀로그래픽 객체(1016)의 표면 상의 특정 위치(113)에서 수렴한 다음, 빔 스플리터(101)에 접근함에 따라 발산할 수 있다. 빔 스플리터(101)는 편광 빔 스플리터, 투명한 알루미늄-코팅된 층, 또는 적어도 하나의 이색성 필터를 포함하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 빔 스플리터(101)는 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021) 및 역반사기(1006A)에 대해 45도 각도로 배향될 수 있고, 역반사기(1006A)는 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 직교 방향으로 배향될 수 있다. 투사된 광 경로들(1036)을 따른 입사광의 일부는 반사된 광 경로들(1037)의 세트를 따라 빔 스플리터(101)로부터 이미지 역반사기(1006A)로 반사되는 반면, 나머지 광의 일부는 투과되는 광 경로들(1039A)의 세트를 따라 빔 스플리터(101)를 통과하여 직선 광선으로 진행될 수 있으며, 이는 도 1a에 도시된 구성의 중계된 홀로그래픽 객체(1018)의 형성에 기여하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 역반사기(1006A)는 코너 반사기와 같은 개별 반사기들의 미세 어레이를 포함할 수 있다. 역반사기(1006A)는 유의한 공간 오프셋을 갖지 않고, 접근 방향으로부터 반대 방향으로 입사광의 각각의 광선을 반전시키도록 작용한다. 광 경로들(1037)을 따르는 광선은 역반사기(1006A)로부터 반사되어 방향이 반전되고, 역반사기(1006A)에 대한 그들의 접근 각도를 실질적으로 다시 뒤따르며, 그의 광 강도의 일부는 중계된 광 경로들(1025A)의 세트를 따라 빔 스플리터(101)를 통과하여 홀로그래픽 객체(1018)의 위치(114)에서 수렴한다. 이런 식으로, 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 직접 투사된 홀로그래픽 객체(1016)가 중계되어 중계된 홀로그래픽 객체(1018)를 형성한다. 역반사기(1006A)는 도 1a에 도시된 바와 같이 빔 스플리터(101)의 우측에 배치될 수 있거나, LF 디스플레이 표면(1021)에 직접 마주하는, 도 1a에 도시된 위치에 대해 수직인 빔 스플리터(101) 위에 배치될 수 있다(아래의 도 1b에 도시된 역반사기(1006B)와 동일한 위치에 있음). 즉, 역반사기는 LF 디스플레이(1001)로부터의 광이 빔 스플리터에 의해 우측으로 반사되고, 그 후에 역반사기로부터 반사되도록 배치될 수 있거나, LF 디스플레이(1001)로부터의 광이 빔 스플리터에 의해 수직으로 투과되고, 그 후에 역반사기로부터 반사되도록 배치될 수 있다. 본 개시내용에서 이후에, 두 배향들이 모두 도시될 것이다. 일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이(1001)는 라이트필드 디스플레이에 대한 디스플레이 명령들을 발행하고 4D 함수에 따라 광을 출력하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다.
도 1a는 빔 스플리터(101)와 역반사기(1006A) 사이에 위치된 선택적인 광학 요소(1041A)를 가질 수 있다. 이러한 선택적인 광학 요소(1041A)의 상대적 배치는 도 1b에 나타나는 선택적인 광학 요소(1041A)와 유사하다. 이 광학 요소는 편광 빔 스플리터(101)와 함께 사용되는 편광 제어 요소일 수 있다. 디스플레이(1001)가 단지 하나의 편광 상태만을 생성하는 경우, 편광 빔 스플리터(101)는 디스플레이의 거의 모든 광을 역반사기(1006A)를 향해 지향시키도록 배열될 수 있고, 빔 스플리터를 통해 수직으로 통과할 수 있으면서 홀로그래픽 객체(1018)를 이미징하는 데 기여하지 않을 수 있는 광선(1039A)의 대부분을 제거할 수 있다. 편광 빔 스플리터(101)를 사용하여, 광선(1037)은 광학 요소(1041A)에 접근할 때 선형으로 편광되고, 1/4파장 지연기를 포함할 수 있는 광학 요소(1041A)를 통과한 후에 원형 편광된다. 역반사기(1006A)로부터 반사되면, 광선(1025A)의 대부분의 광은 반대 방향으로 원형 편광될 수 있고, 이러한 반대 원형 편광에 대해, 1/4파장 지연기를 통과하는 복귀 경로는 이러한 광선으로 하여금 역반사기(1006A)에 접근하는 광선(1027)에 비해 90도 회전되는 선형 편광으로 변환되게 할 것이다. 이러한 광은 빔 스플리터(101)에 의해 반사되었던 광에 대해 반대되는 편광을 가지며, 따라서 이는 편향되지 않고 빔 스플리터(101)를 직선으로 통과하여 홀로그래픽 객체(1018)의 이미징에 기여할 것이다. 즉, 빔 스플리터(101)와 역반사기(1006A) 사이에 배치된 1/4파장판 광학 요소(1041A)는 빔 스플리터(101)로부터 반사된 대부분의 광을 하나의 선형 편광으로부터 반대되는 선형 편광으로 변환하는 것을 도울 수 있어서, 이러한 광은 빔 스플리터(101)에 의해, 홀로그래픽 이미지를 생성하기에 최적의 효율로 통과되고, 광 손실이 제한된다.
디스플레이(1001)가 편광되지 않은 광을 생성하는 경우, 빔 스플리터에 입사하는 광(1036)의 약 절반은 광 경로들(1037)의 세트를 따라 역반사기(1006A)를 향하는 광선으로 지향될 것이며, 입사광의 약 절반은 수직 방향인, 투과된 광 경로들(1039A)의 세트를 따라 지향될 것이다. 이는 광선(1039A)의 손실을 초래한다. 일 실시예에서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 도 1a의 홀로그래픽 디스플레이 시스템은 추가적인 역반사기(1006B)를 포함하는 중계 시스템(5020)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 추가적인 역반사기(1006B)는, 거리가 대칭적이지만, 역반사기(1006A)에 대한 방향은 직교하면서, 빔 스플리터(101)로부터 디스플레이(1001)에 대해 반대되게 배치될 수 있다. 도 1b는 빔 스플리터(101) 및 2개의 이미지 역반사기(1006A 및 1006B)를 포함하는 홀로그래픽 중계 시스템(5020)을 이용하여 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 투사된 홀로그래픽 표면들을 중계하는 디스플레이 시스템을 도시하며, 여기서 각각의 역반사기는 입사되는 광선을 입사 방향의 반대 방향으로 반사시킨다. 도 1b에서, 역반사기(1006A)는 선택적인 것으로 표시되지만, 중계부(5020)는, 역반사기(1006A)가 있고 역반사기(1006B)가 없는 채로, 또는 역반사기(1006A)가 없고 역반사기(1006B)가 있는 채로, 또는 역반사기(1006A)와 역반사기(1006B) 둘 다 있는 채로 동작할 수 있다. 모든 구성들은 본 개시내용의 원리에 따라 구현될 수 있다. 투과된 경로(1039A)를 따른 광선이 손실되는 도 1a의 중계 시스템(5010)과는 대조적으로, 도 1b에서는, 반사된 경로(1037)를 따른 광선이 역반사기(1006A)로부터 역반사되는 것과 동일한 방식으로, 투과된 경로(1039B)를 따른 광선이 역반사기(1006B)로부터 역반사된다. 광 경로들(1039B)을 따르는 광선은 역반사기(1006B)에 의해 방향이 반전되고, 이어서 광 결합기(101)로부터 반사되어, 그들이 홀로그래픽 객체(1018)를 형성하도록 수렴하는 광 경로들(1025B)을 향해 지향된다. 경로들(1039B) 및 경로들(1037)을 따르는 광선들은 역반사되고 빔 스플리터(101)에서 수렴하여, 중계된 경로들(1025A 및 1025B)의 세트를 따른 광선들을 형성하도록 결합되며, 여기서, 중계된 광 경로들(1025A 및 1025B)의 세트들은 점 위치(114)에 집속될 수 있어, 제1 중계된 홀로그래픽 표면(1018)을 형성하는 데에 기여할 수 있다. 일 실시예에서, 추가적인 역반사기(1006B) 및 빔 스플리터(101)는, 빔 스플리터(101)를 통해 투과되었던 추가적인 역반사기(1006B)를 향해 투사된 광이 추가적인 역반사기(1006B)로부터 반사되어, 중계된 광 경로들(1025B)의 추가적인 세트를 따라 가상 디스플레이 스크린(1022)을 향해 빔 스플리터(101)에 의해 더 반사되면서, 제1 역반사기(1006A)로부터의 중계된 광선들(1025A)의 세트 및 추가적인 역반사기(1006B)로부터의 중계된 광선들(1025B)의 세트가 실질적으로 중첩되도록, 정렬된다. 도 1a에 도시된 선택적인 광학 요소(1041A)와 관련하여 설명된 바와 같이, 광학 요소(1041B)는 반대의 선형 편광을 갖는 빔 스플리터(101)로 복귀하는 투과된 경로들(1039B)을 따라 다수의 광선을 초래할 수 있는 1/4파장 지연기를 포함할 수 있어서, 이들 광선의 대부분은 빔 스플리터(101)를 통해 그리고 디스플레이(1001)를 향해 직선으로 투과되는 것이 아니라, 홀로그래픽 표면(1018)의 형성을 향해 빔 스플리터(101)에 의해 지향될 것이다. 선택적인 광학 요소(1041B)는 편광 제어 요소, 회절 요소, 굴절 요소, 집속 또는 탈-집속 요소, 또는 임의의 다른 광학 요소를 포함할 수 있다.
이제 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 일 실시예에서, 직접 투사된 표면(1016) 상의 위치(113)와 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021) 사이의 수직 거리(D1)는 중계된 가상 스크린 평면(1022)에 대한 중계된 홀로그래픽 표면(1018) 상의 대응하는 지점(114) 사이의 수평 거리(D1)와 동일할 수 있다. 중계 시스템(5010 또는 5020)은 스크린 평면(1021)의 면(1010) 상의 스크린 외(out-of-screen) 표면(1016) 및 스크린 평면(1021)의 면(1011) 상의 스크린 내(in-screen)에 투사되는 표면들을 포함하는, 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021) 주위에 분포된 복수의 홀로그래픽 표면들을 중계하도록 구성될 수 있다. 도 1a 및 도 1b에 도시된 예에서, 표면(1016)은 스크린 외의 홀로그래픽 표면으로서 투사된다. 이러한 홀로그래픽 표면들은, 스크린 평면(1021)에 대해 스크린 외부에 있는 표면(1016)이 관찰자(1050)에 대해 가상 평면(1022) 뒤에 나타나고, 이와 유사하게, 스크린 평면(1021)의 면(1011)에 투사되는, 라이트필드 디스플레이(1001)에 대해 스크린 내에 있는 표면이 관찰자(1050)에 대해 가상 스크린 평면(1022)의 전방에 나타나도록, 스크린 평면(1021)으로부터 가상 평면(1022)으로 중계될 수 있다. 따라서, 홀로그래픽 표면(1016)의 깊이는 극성이 뒤바뀌는데, 즉, 디스플레이 스크린 평면(1021)으로부터 가장 멀리 있는 스크린 외의 홀로그래픽 표면(1016)의 위치(113)가 관찰자(1050)로부터 가장 멀리 있는 중계된 홀로그래픽 표면(1018)의 위치(114)로 중계된다. 이러한 깊이의 반전을 고려하고, 직접 투사된 스크린 외의 홀로그래픽 객체(1016)의 관찰자가 중계 시스템(5020)을 사용하지 않고 관찰할, 중계된 홀로그래픽 표면(1016)과의 동일한 뷰 및 동일한 깊이 프로파일을 관찰자(1050)에게 제공하기 위해, U-V 라이트필드 좌표의 극성이 반전될 수 있다. 이들 U-V 라이트필드 좌표는 좌표(X, Y, U, V)를 갖는 4D 라이트필드 함수에서의 2개의 각도 좌표이다. U-V 라이트필드 좌표들의 극성을 반전시키는 것은 투사된 광선들(1036)을 투사된 광선들(1013)로 변환하고, 이들 각각은 반대의 기울기를 갖는다. 이는 스크린 외의 홀로그래픽 투사 표면(1016)을 반전된 깊이를 갖는 스크린 내의 홀로그래픽 투사 표면(1014)으로 변환하고, 이는 중계된 홀로그래픽 표면(1020)으로 중계될 것이다. 중계된 홀로그래픽 표면(1020)은 가상 디스플레이 평면(1022)에 대해 스크린 외부에 있고, 따라서, 관찰자(1050)에게는 투사된 객체(1016)가 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 갖는 것과 같이, 가상 스크린 평면(1022)에 대해 동일한 깊이 프로파일을 갖는 것으로 나타날 것이다. 투사된 홀로그래픽 표면(1014)은 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 깊이가 반전되는 것으로 보일 것이다. 요약하면, 가상 스크린 평면(1022)의 관찰자(1050)에 대해 홀로그래픽 표면(1020)을 투사하기 위해, 의도된 깊이 프로파일을 갖는 의도된 투사된 홀로그래픽 표면(1016)이, 고려되고 있는 중계부(5010 또는 5020)의 영향 없이 라이트필드 디스플레이(1021)에 대해 렌더링될 수 있고, 그 후에, 각각의 U-V 각도 라이트필드 좌표가 반전되어, 홀로그래픽 객체(1016)로부터 디스플레이 스크린 평면(1021)의 반대쪽에 나타나지만 중계 시스템(5010 또는 5020)에 의해 중계 홀로그래픽 객체(1020)로 중계되면서 가상 스크린 평면(1022)에 대해 의도된 중계 홀로그래픽 표면 및 의도된 깊이 프로파일을 갖는 깊이 반전된 표면(1014)을 생성할 수 있다. (X, Y, U, V)에 대한 4D 라이트필드 좌표계는 출원인이 공통되는 미국 특허출원공개 제2019/0064435호, 제2018/0356591호, 제2018/0372926호 및 미국 특허출원 제16/063,675호에 설명되어 있으며, 이들 전부는 본원에 참조로 인용되며, 여기서 반복되지는 않을 것이다.
일 실시예에서, 투사된 광 경로들(1036)의 각각의 세트는 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 정의된 4차원(4D) 좌표계에서의 위치 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 가지며, 중계된 광 경로들(1025A, 1025B)의 각각의 세트는 가상 디스플레이 평면(1022)에 대해 정의된 4차원(4D) 좌표계에서의 위치 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖는다. 전술한 바와 같이, 홀로그래픽 표면(1014)은 객체(1014)의 표면을 형성하는 광이, 관찰자(1050)가 직접 볼 수 있는 중계된 표면(1020)에 대한 의도된 분포로서 중계될 수 있도록, 렌더링될 수 있다. 홀로그래픽 표면(1014)을 렌더링하는 한 가지 방법은 중계 시스템(5010 또는 5020)이 없는 경우에 보일 의도된 객체인 홀로그래픽 객체(1016)를 먼저 렌더링한 다음, 그의 U-V 각도 좌표에서 극성을 반전시키는 것이다. 이러한 U-V 좌표들의 반전은 객체(1016) 대신에 홀로그래픽 객체(1014)가 투사되게 할 수 있고, 이는 의도된 홀로그래픽 객체(1020)로 중계될 수 있다. U-V 극성 반전은 도 2a를 참조하여 아래에 요약된 바와 같이 보정 광학 요소를 사용하여, 또는 도 2b 및 도 2c를 참조하여 아래에 요약된 바와 같이, 가능하게는 홀로그래픽 객체 렌더링 단계로서 4D 라이트필드 좌표들의 조절을 이용하여, 수행될 수 있다.
도 2a는 U-V 각도 라이트필드 좌표들의 극성을 반전시키도록 작용하는 보정 광학 요소(20)의 일 실시예를 도시한다. 2개의 실질적으로 동일한 평면들(201, 202)은 서로 평행하고 분리되게 배치된다. 각각의 렌즈는 초점 거리(f)(200)를 가지며, 렌즈들의 평면들은 서로 평행하게 배향되고 초점 거리(f)(200)의 2배 간격만큼 이격되어, 그들의 초점 면들이 가상 평면(203)에서 중첩하고, 따라서 213 및 214와 같은 가상 평면(203)의 반대되는 면들 상의 렌즈들이 공통된 광축(204)을 공유한다. 입사하는 평행 광선(211)은 U-Z 평면에서의 광축(204)에 대해 입사 각도 θ를 갖도록, 그리고 V-Z 평면에 대해 입사 각도 φ를 갖도록 평면(201)의 렌즈(213)에 입사된다. 광선(211)은 초점 면(203) 상으로 렌즈(213)에 의해 집속되고, 이어서 광선을 평행한 광선(212)으로 굴절시키는 렌즈(214)를 향해 발산한다. 평행 광선(212)은 U-Z 평면에 있는 광축(204)에 대해 -θ로, 그리고 V-Z 평면에서 광축(204)에 대해 -φ의 각도로, 반전된 극각으로 평면(202)에서 렌즈(214)를 떠나, 평행 광선(211)의 입사 방향에 대해 반전된 방향을 초래한다. 이 중계 시스템은 투사된 홀로그래픽 표면들 또는 중계 홀로그래픽 표면들에 대한 U-V 좌표들의 극성을 각각 반전시키기 위해, 도 1a 및 도 1b에 도시된 투사된 광 경로들(1036) 또는 중계된 광 경로들(1025A, 1025B)의 경로에서 스크린 평면(1021) 위에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이(1001)는, 라이트필드 디스플레이(1001)로 하여금 제1 중계된 홀로그래픽 객체의 제1 중계된 깊이 프로파일이 관찰자(1050)에 대해 의도된 깊이 프로파일이 되도록 투사 광을 출력하도록 동작시킴으로써 제1 투사 깊이 프로파일과 제1 중계된 깊이 프로파일 간의 차이를 고려하기 위한 명령들을 수신하도록 구성된, 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같은 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다. 도 2b는 V=0에서의 픽셀들의 행, U=0에서의 픽셀들의 열, 및 개별 픽셀들(223 및 224)을 포함하는, U-V 평면에서 다수의 조명 소스 픽셀들(222) 위에 배치된 라이트필드 디스플레이(1001)의 도파관(221)의 평면도를 도시한다. 일 실시예에서, 도파관(221)은 도 1a 및 도 1b의 도파관(1004) 중 하나일 수 있고, 픽셀(222)은 도 1a 및 도 1b의 에너지 표면(1005) 상에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 도파관(221)은 픽셀(222)로부터의 광이 투사된 광 경로의 세트를 따라 투사될 수 있게 하며, 여기서 각각의 투사된 광 경로는 4차원(4D) 좌표계에서의 위치 좌표(X, Y) 및 각도 좌표(U, V)의 세트를 갖는다. 투사된 광 경로들은 도 1a 및 도 1b에 도시된 광 경로들(1036)일 수 있다. U-V 좌표의 극성을 반전시키기 위해, 그리고 도 1a 및 도 1b의 홀로그래픽 객체(1016)를 위해 렌더링된 라이트필드로부터 홀로그래픽 객체(1014)를 생성하기 위해, 도면에 도시된 바와 같이 U 및 V 좌표의 극성을 교환하면, -U 및 +V 좌표를 갖는 픽셀(224)이 +U 및 -V 좌표를 갖는 픽셀(223)로 위치를 교환할 것이다. 다른 모든 픽셀들은, 제자리에 있는 (U,V)=(0,0)을 제외하면, 점선들로 표시된 바와 같이 위치들을 교환할 것이다.
도 2c는 도파관(221)이 주 광선(232 및 231)을 따라 각각, 픽셀 평면(222) 상에 있는 2개의 상이한 픽셀 위치들(223 및 224)로부터의 광을 투사하는, 도 2b에 도시된 실시예의 U-Z 평면에서의 측면도를 나타낸다. 각각의 픽셀로부터의 광이 도파관(221)의 개구의 상당한 부분을 채운다 하더라도, 대응하는 2개의 픽셀로부터 수신되고 도파관(221)에 의해 투사되는 광에 대한 전파 축은 주 광선(232 및 231)이 정의한다. 2개의 픽셀들(223 및 224)은 픽셀들(222)의 행에 대한 최소 및 최대 U 좌표들에서 V가 일정한 값으로 위치될 수 있다. 각도 좌표(U)의 반전은 도파관(221)의 광축(204)에 대해 각도(231A)(θ, φ)를 갖는 주 광선(231)으로 하여금, 광축(204)에 대해 반대의 각도 좌표(232A)(-θ, -φ)를 갖되 주 광선(231)과 동일한 강도 및 색상을 가질 수 있는 주 광선(232)이 되게 초래할 수 있다. 라이트필드 디스플레이의 각각의 광선에 대해 각도 라이트필드 좌표 (θ, φ) 또는 등가적으로 (U, V)의 이러한 반전이 있는 경우, 도 1b와 관련하여 위에 도시된 바와 같이, 투사된 홀로그래픽 객체 표면의 깊이 프로파일이 반전될 수 있다.
도 3a는 빔 스플리터(101) 및 이미지 역반사기(1006A)를 포함하는 도 1a에 도시된 중계 시스템(5010)이, 라이트필드 디스플레이(1001)로부터 투사된 광 경로들(1036)의 세트를 따라 광을 수신하고, 수신된 광(1036)을 중계되는 광 경로들(1026)의 세트를 따라 지향시키도록 위치된 하나의 투과 반사기(5030)를 포함하는 중계 시스템으로 대체된 점을 제외하면, 도 1a에 도시된 구성과 유사한 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다. 일 실시예에서, 투과 반사기(5030)는 투과 반사기(5030)의 복수의 내부 반사면들(도 4a를 참조하여 이하 설명됨) 사이에서 수신된 광(1036)의 일 부분을 내부에서 반사하고, 가상 스크린 평면(1022)을 향해 제1 방향으로, 중계된 광 경로들(1026)의 세트를 따라 광을 출력한다. 라이트필드 디스플레이(1001)로부터 투사된 광선(1036)은 홀로그래픽 표면(1016) 상의 특정 위치(113)에서 수렴할 수 있고, 그 후에 그들이 투과 반사기(5030)에 접근함에 따라 발산할 수 있다. 투과 반사기(5030)는 발산하는 광선이, 중계된 경로(1026)를 따르는 광선으로서 반사기(5030)의 다른 면을 빠져나가고, 중계된 홀로그래픽 표면(1018)의 위치(114)에서 수렴하도록, 발산하는 광선(1036)을 내부 반사한다. 이는 아래에서 상세히 설명되는 다수의 반사 시퀀스를 통해 투과 반사기(5030) 내에서 달성될 수 있다. 이런 식으로, 라이트필드 디스플레이(101)에 의해 직접 투사된 홀로그래픽 표면(1016)은 중계된 홀로그래픽 표면(1018)을 형성하도록 중계된다. 일 실시예에서, 도 3a에 도시된 디스플레이 시스템은 라이트필드 디스플레이에 대한 디스플레이 명령들을 발행하고 4D 함수에 따라 광을 출력하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 투과 반사기(5030)는 이면 코너형 반사기 어레이(DCRA: dihedral corner reflector array)이다. DCRA의 제1 가능한 구현예는 기판의 표면에 수직으로 배치된 다수의 마이크로미러를 갖는 평면 구조이다. 마이크로미러는 각각의 홀이 작은 코너 반사기를 구성하는 내부 벽을 제공하는, 정사각형의 쓰루홀들일 수 있다. 입사 광선은, 광선이 DCRA를 통과할 때, 평면에 수직인 광 방향의 성분을 그대로 남겨두면서 구조물의 평면에서의 광선의 역반사를 초래하면서, 정사각형 홀의 직교하는 인접한 내벽들 중 2개에 의해 2번 반사된다. DCRA의 제2 가능한 구현예는, 도 4a에 도시된 바와 같이 평면들이 서로 직교하도록 배향된, 근접하게 이격된 평행 거울면들의 2개의 얇은 층을 갖는 구조물이다. 도 4a에 도시된 실시예에서, 투과 반사기(5030)는 근접하게 이격된 평행 반사면들의 2개의 층(406 및 407)으로 구성되며, 여기서 층(406)의 반사면(401)의 방향은 제2 차원에서 층(407)의 반사면(402)의 방향에 직교하는 방향으로 배향된다. 반사면(401, 402)은 거울면일 수 있다. 도 4a에서, 투과 반사기를 통과하는 입사 광선(404)은 근접하게 이격된 거울들(406)의 제1 면에서 제1 거울(401)에 의해 한 번 반사되고, 근접하게 이격된 거울들(407)의 제2 면에서 제2 거울(402)에 의해 또 한 번 반사되며, 여기서 거울(401) 및 거울(402)은 서로 직교한다. 입사 광선(404)은 투과 반사기의 외부 표면(430)의 일측으로 입사할 때, 에너지의 일부를 반사되는 광선(414)으로 반사시킨다. 반사의 양은 투과 반사기(5030)의 하나 또는 두 표면들(430)에 광학 코팅을 부가함으로써 조절될 수 있다. 광선(404)은 제1 반사면(401) 상의 위치(410)에서 그의 움직임량 중 하나의 성분이 반전되고, 그 후 제2 반사면(402)의 위치(411)에서 두번째 반사됨에 따라 움직임량의 실질적으로 직교하는 성분이 반전된다. DCHA(5030)의 면(430)에 수직한 방향에서의 광선(404) 움직임량의 성분은 영향을 받지 않는다.
도 4b는 도 4a에 방금 설명된 거울들의 이중 박형 평행 평면들의 DCRA 구조, 전술한 평면 기판 상에 배열되는 정사각형의 쓰루홀들의 어레이, 또는 일부 다른 투과 반사기일 수 있는, 투과 반사기(5030)의 동작의 일 실시예의 측면도를 도시한다. 투과 반사기(5030)는 투과 반사기(5030)로부터 특정 거리(D)에 위치된 광(422)의 점 광원을 이미징하는 것으로 도시되어 있다. 투과 반사기(5030)는 X-Y 평면에 평행하게 정렬된다. 점 광원(422)으로부터의 각각의 광선(423)은 투과 반사기(5030)에 의해 반전되는 X 및 Y 움직임량 성분을 가지며, 이에 따라, 5030을 빠져나가는 광선(424)은, 투과 반사기(5030)로부터 특정 거리(D)에서, 그러나, 광원 지점(422)으로부터 투과 반사기(5030)의 반대쪽에서, 이미지 지점(425)에서 수렴한다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예에서, 투과 반사기(5030) 내의 2개의 반사의 결과로서 발생하는 입사 광선(423)의 방향 전환은 투과 반사기로 하여금 집속 요소로서 작용하게 한다. 광선(423)의 일부는 투과 반사기(5030)의 외부 표면(430) 중 하나로부터 반사되어 반사된 광선(433)을 생성하고, 반사된 광의 일부는 투과 반사기(5030)의 표면(430)에 광학 코팅을 적용함으로써 제어될 수 있다.
이제 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 홀로그래픽 표면을 중계하기 위해 둘 이상의 중계부를 갖는 구성을 사용할 수 있다. 홀로그래픽 표면이 두 번 중계되는 경우, 제1 중계로 발생할 수 있는 홀로그래픽 객체의 깊이 반전이, 제2 중계로 원복될 수 있다. 이는 일반적으로 짝수 개의 홀로그래픽 중계부들에 의해 중계되는 홀로그래픽 표면들에 대해 참이다. 도 3b는 적어도 제1 라이트필드 디스플레이(1001A)와, 적어도 제1 투사된 홀로그래픽 표면을 최종 중계 위치로 함께 중계하는 2개의 중계 시스템들(130, 140)을 포함하는, 라이트필드 디스플레이 시스템을 도시한다. 도 3b에 도시된 실시예에서, 홀로그래픽 표면(121A 및 122A)은 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021A) 주위의 라이트필드 디스플레이(1001A)에 의해 투사되고, 깊이 반전 없이, 가상 디스플레이 평면(1022B) 주위의 최종 중계된 위치(121C, 122C)로 중계된다. 또한, 도 3b에는 이미지 표면(123A)을 투사할 수 있는 선택적인 제2 라이트필드 디스플레이(1001B)가 도시되어 있다. 일 실시예에서, 도 3b에 도시된 디스플레이 시스템은 라이트필드 디스플레이(1001A) 및 선택적인 라이트필드 디스플레이(1001B)에 대한 디스플레이 명령들을 발행하고 각각의 4D 함수에 따라 각각의 디스플레이 상에서 광을 출력하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다. 제2 라이트필드 디스플레이(1001B) 대신에, 표면(123A)은 실제 물체의 표면이거나 또는 심지어 전통적인 2D 디스플레이의 표면일 수 있다. 표면(123A)(투사된 홀로그래픽 객체든지, 실제 물체든지, 또는 2D 디스플레이의 일부든지)으로부터의 광은 빔 스플리터(101)에 의해 홀로그래픽 표면들(121A, 122A)과 결합되고, 깊이 반전 없이, 중계 시스템의 쌍(130, 140)에 의해 이미지 위치(123C)로 중계될 것이다. 물체(123A)가 실제 물체인 경우, 홀로그래픽 표면들(121A, 122A) 및 실제 물체(123A)의 이미지가 결합되고, 중계된 위치들에서 홀로그래픽 표면들(121C, 122C, 123C)에 함께 중계되어, 홀로그래픽 표면들 및 실제 물체로 하여금 물리적 디스플레이 평면 없이도 함께 표시되게 한다.
도 3b에서, 중계 시스템들(130 및 140)은 모두, 투과 반사기들(5030A 및 5030B)을 각각 포함하지만, 이들 중계부들 중 어느 하나는 도 1a에 도시된 중계부(5010)와 같이 빔 스플리터 및 역반사기를 포함할 수 있다. 홀로그래픽 표면들(121A 및 122A)은 각각, 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터 투사된 광 경로들(131A 및 132A)의 세트를 따른 광으로 형성되고, 투사된 광 경로들의 세트를 따르는 광의 일부는 이미지 결합기(101)를 통해 직선으로 투과된다. 이미지 결합기(101)는 본 개시내용에 개시된 임의의 빔 스플리터일 수 있다. 투사된 광 경로들(131A 및 132A)의 세트를 따라 투사된 광은 제1 중계 시스템(130)에 의해, 제1 가상 스크린 평면(1022A) 주위에서 각각 깊이 반전된 제1 및 제2 중계 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B)을 형성하는, 중계된 광 경로들(131B 및 132B)의 제1 세트를 따라 중계된다. 중계된 광 경로들(131B 및 132B)의 제1 세트를 따른 광은 제2 중계 시스템(140)에 의해, 새로운 가상 스크린 평면(1022B) 주위에서 깊이 반전 없이 제3 및 제4 중계 홀로그래픽 표면들(121C 및 122C)을 형성하는, 중계된 광 경로들(131C 및 132C)의 제2 세트를 따라 중계된다. 중계된 홀로그래픽 객체들(121C, 122C)은 스크린 평면(1021A)에 대해 각각, 스크린 평면(1022B)에 대해, 광원 투사된 표면들(121A 및 122A)의 깊이 프로파일과 동일한 깊이 프로파일을 가져야 한다.
이미지 표면(123A)은 실제 물체의 표면이거나, 2D 디스플레이 표면의 일부이거나, 또는 라이트필드 디스플레이(1001B)의 스크린 평면(1021B)에 대해 특정 깊이 프로파일을 갖도록 선택적인 제2 라이트필드 디스플레이(1001B)에 의해 투사된 홀로그래픽 표면일 수 있다. 다른 실시예들에서, 이미지 표면(123A)은 중계된 홀로그래픽 객체일 수 있다. 표면(123A)으로부터의 광(133Y)의 일부는 이미지 결합기(101)에 의해 투사된 광 경로들(133A)로 반사되는 반면, 다른 부분은 전송된 경로들(133Z)의 세트를 따라 이미지 결합기(101)를 통과한다. 중계 시스템(130)의 투과 반사기(5030A)는 반사 표면(430)을 가지며, 투사된 경로(133A)를 따른 입사광의 일부는 광 경로(143A)로 반사된다(그리고 이는 투사 경로(131A 및 132A)를 따른 광에 대해서 참이지만, 도 3b에서는 도시되지 않았다). 표면(123A)으로부터의 광 경로들(133A)을 따르는 광의 일부는 제1 중계 시스템(130)에 의해, 깊이 반전된 이미지(123B)를 형성하는 중계된 광 경로들(133B)로 중계된다. 중계된 광 경로들(133B)을 따르는 광의 제1 부분은 반사된 경로들(143B)을 따라 중계 시스템(140)의 투과 반사기(5030B)의 표면으로부터 반사된다(이는 중계된 광 경로들(131B 및 132B)을 따르는 입사광에 대해서도 마찬가지이지만, 투과 반사기(5030B)의 표면으로부터의 이러한 반사는 도 3b에 도시되지 않았다). 중계된 광 경로들(133B)을 따르는 광의 나머지 부분은 제2 중계 시스템(140)에 의해, 실제 물체(123A), 2D 이미지, 또는 중계된 홀로그래픽 표면(123A) 중 하나의 이미지인 깊이 반전 없이 중계된 표면(123C)을 형성하는, 중계된 광 경로들(133C)로 또 한 번 중계된다. 표면(123A)이 라이트필드 디스플레이(1001B)에 의해 투사된 홀로그래픽 객체의 표면인 경우, 중계된 표면(123C)은 관찰자(1050)에 대해, 스크린 평면(1021B)에 대한 표면(123A)의 깊이 프로파일과 동일한 깊이 프로파일을 갖고, 제1 관찰자(1050)는 3개의 중계된 홀로그래픽 표면들(121C, 122C, 및 123C)을 볼 것이다. 표면(123A)이 실제 물체인 경우, 중계된 표면(123C)은 관찰자(1050)에 대해, 실제 물체와 동일한 깊이 프로파일을 갖고, 제1 관찰자(1050)는 중계된 홀로그래픽 표면들(121C 및 122C)과 함께, 중계된 홀로그래픽 객체를 볼 것이다. 표면(123A)이 2D 디스플레이인 경우, 제1 관찰자(1050)는 중계된 홀로그래픽 객체들(121C, 122C)과 함께 떠있는 중계된 2D 디스플레이를 볼 것이다.
제2 라이트필드 디스플레이(1001B)가 있는 도 3b에 도시된 디스플레이 구성에서, 가상 스크린 평면(1022C)은 대응하는 제2 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021B)으로부터 중계되고, 이 가상 스크린 평면(1022C)은 제1 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021A)으로부터 중계된 가상 디스플레이 스크린 평면(1022B)으로부터 특정 거리에 배치될 수 있다. 이런 식으로, 2개의 라이트필드 디스플레이(1001A 및 1001B)로부터의 홀로그래픽 콘텐츠는 깊이 반전 없이 가상 스크린들(1022B 및 1022C) 주위의 동일한 공간에 중첩될 수 있어서, 개별적인 라이트필드 디스플레이들(1001A 또는 1001B) 중 하나의 깊이 범위를 초과하여, 홀로그래픽 객체들을 디스플레이하기 위한 깊이 범위가 증가될 수 있게 한다. 각각의 라이트필드 디스플레이(1001A 및 1001B)는 대응하는 디스플레이 스크린 평면들(1021A 및 1021B)의 주위에 있는 홀로그래픽 객체 부피 내에 홀로그래픽 객체들을 생성할 수 있음에 유의해야 한다. 디스플레이 스크린(1021A) 주위의 홀로그래픽 객체 부피는 가상 스크린 평면(1022B)으로 중계되는 반면, 디스플레이 스크린 평면(1021B) 주위의 홀로그래픽 객체 부피는 가상 스크린 평면(1022C)으로 중계된다. 가상 스크린 평면들(1022B 및 1022C) 사이의 분리 거리는 디스플레이(1001A)와 투과 반사기(5030A) 사이의 제1 거리, 및 디스플레이(1001B)와 투과 반사기(5030A) 사이의 제2 유효 광학 거리의 차이에 의존한다. 이 거리들이 동일한 경우, 가상 스크린 평면들(1022B 및 1022C)은 중첩될 것이다. 한편, 라이트필드 디스플레이(1001A 또는 1001B)의 투과 반사기(130)로부터의 근접도가 조절되는 경우, 가상 스크린 평면들(1022B 및 1022C)의 주위에 있는 중계된 홀로그래픽 객체 부피들은 더 큰 결합된 홀로그래픽 객체 부피를 생성하도록 부분적으로 중첩될 수 있거나, 또는 주어진 응용예에 적합한 중계된 홀로그래픽 객체 부피들의 2개의 별개의 분리된 영역들을 생성하도록 조절될 수 있다. 중계된 홀로그래픽 객체 부피들이 중첩되는 경우, 개별 디스플레이들 중 어느 하나의 홀로그래픽 객체 부피보다 더 큰 결합된 중계된 홀로그래픽 객체 부피가 달성될 수 있다. 유사하게, 투사된 홀로그래픽 표면(123A) 대신에 실제 표면(123A)이 사용되는 경우, 실제 물체(123A)로부터의 홀로그래픽 이미지(123C)와 함께, 중계된 홀로그래픽 객체(121C, 122C)의 상대적인 위치는 특정 응용예에 맞추어 조절될 수 있다. 가상 스크린 평면들(1022B 및 1022C) 사이의 가변적인 거리에 관한 이러한 설명은 130과 같은 단 하나의 중계부가 사용되는 경우에도 적용될 수 있음에 유의해야 한다.
도 3c는 도 3b에 도시된 디스플레이 구성과 동일하지만, 반사된 경로들(141B, 142B, 및 143B)을 따라 제2 중계 시스템(140)의 제2 투과 반사기(5030B)로부터 반사되는 광이 제2 관찰자(1051)에 의해 어떻게 수신될 수 있는지를 도시한다. 도 3b의 도면부호는 도 3c에 대해서도 적용된다. 깊이 반전된 중계된 홀로그래픽 객체들(121B 및 122B)로부터의 중계된 광 경로들(131B 및 132B)의 제1 세트를 따른 광은 각각, 반사된 광 경로들(141B 및 142B)로 반사되고, 일 실시예에서는, 평면(137)에 배치된 보정 광학 요소를 통과할 수 있다. 보정 광학 요소는 도 2a에 도시된 것과 유사할 수 있고, 각도 라이트필드 좌표 (U, V)의 극성을 반전시키도록 작용하여, 제2 관찰자(1051)로 하여금 평면(137)에 대해 각각, 라이트필드 디스플레이(1001A)의 디스플레이 평면(1021)에 대한 광원 투사 표면들(121A 및 122A)의 깊이 프로파일과 동일한 깊이 프로파일을 갖는 중계된 홀로그래픽 표면들(121C, 122C)을 인지하게 한다. 유사한 방식으로, 디스플레이(1001B)에 의해 투사되는 홀로그래픽 표면이거나, 또는 실제 물체의 표면일 수 있는 물체(123A)는 중계 시스템(130)에 의해, 깊이 반전된 이미지(123B)를 형성하는 중계된 광 경로들(133B)을 따라 중계되는 광선을 생성하고, 이들 광선(133B)의 일부는 투과 반사기(5030B)의 표면(430)에 의해, 반사된 경로들(143B)을 따른 광으로 반사된다. 방금 설명된 137에 배치된 선택적인 보정 광학 요소는 또한, 제2 관찰자(1051)가 표면(123A)의 깊이 프로파일과 동일한 깊이 프로파일을 갖는 중계된 이미지(123C)를 볼 수 있도록, 깊이를 반전시킬 수 있다. 이런 식으로, 관찰자들(1050 및 1051)은 동일한 위치들에서 동일한 홀로그래픽 이미지들을 볼 것이다.
전술한 바와 같이, 제1 관찰자(1050)가 깊이 보정된 중계된 홀로그래픽 이미지들(121C, 122C, 및 123C)을 보는 경우, 제2 관찰자(1051)에 대해 평면(137)에 접근하면서 경로들(141B, 142B, 및 143B)을 따르는 대응하는 광은 깊이 반전된 이미지들(121B, 122B, 및 123B)의 것일 것이다. 이러한 깊이 반전된 이미지들(121B, 122B, 및 123B)의 깊이들을 반전시키기 위해, 평면(137)에 보정 광학계를 위치시키는 대신에, 제3 중계 시스템(도시되지 않음)을 사용할 수 있다. 이러한 제3 중계부(도시되지 않음)의 관찰자는 제1 관찰자(1050)에 의해 인지된 홀로그래픽 이미지들(121C, 122C, 및 123C)의 위치들과는 상이한 위치들에서 제3 중계부에 의해 중계된 이미지들을 볼 것이다.
라이트필드 디스플레이로부터 홀로그래픽 객체 부피를 중계하기 위해, 다른 집속 광학 요소들, 탈-집속(defocusing) 광학 요소들, 거울면들, 또는 이들의 임의의 조합을 이용할 수 있다. 도 4c는 깊이 반전 없이 홀로그래픽 객체 부피를 중계하기 위해 역반사기 대신에 집속 요소로서, 만곡된 거울이 사용되는 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 4c는 광 결합기(462) 및 오목 거울(452)을 포함하는 홀로그래픽 중계 시스템(5040)을 갖는 디스플레이 시스템의 직교 도면을 도시한다. 일 실시예에서, 오목 거울(452)은 구형, 포물선형, 또는 다른 형상일 수 있다. 광 결합기(462)는 본원에 기술된 임의의 빔 스플리터일 수 있다. 수직축(454)을 따라 생성된 광은 광 결합기(462)에 의해 거울(452)의 광축(453)을 따르는 광으로 편향되기 때문에, 수직축(454)은 거울(452)의 광축 상에 있고, 따라서 물체(461)의 일부이다. 다른 실시예에서, 물체(461)는 광축으로부터 완전히 이격될 수 있다. 거울의 곡률의 중심 C(451)는 이미지 결합기(462)로부터 멀리 거리(D1)만큼 떨어져 있다. 위치 C(451)는 이미지 결합기로부터 동일한 거리(D1)로 떨어져 있는, 수직 광축(454) 상의 위치 C'(441)의 중계된 지점이다. 투사된 광 경로들(465)의 세트를 따라 위치 C'(441)를 떠나는 광의 일부는 거울(452)에 입사하는 반사된 광 경로들(466)을 따라 이미지 결합기(462)로부터 반사될 것이다. 오목 거울(452) 및 이미지 결합기(462)는 오목 거울(452) 상에 입사되는 광선(466)이, 실질적으로 평행하지만 입사 광 경로들(466)의 방향과 반대인 복귀 방향을 따르는, 반사된 광 경로들(467)의 세트를 따라 이미지 결합기(462)를 통해 다시 반사되도록 정렬된다. 반사된 광 경로들(467)을 따르는 광은 가상 스크린 평면(469)을 향해 위치 C(451)를 통과하여 수렴할 수 있다. 물체(461)는 실제 물체이거나, 또는 LF 디스플레이(463)에 의해 투사된 홀로그래픽 객체의 표면일 수 있다. 유사하게, 표면(461)으로부터의 광선(471)은 이미지 결합기(462)로부터, 오목 거울(452)을 향하는 반사된 광 경로들(472)로 반사될 것이다. 이어서, 광 경로들(472)은 오목 거울(452)로부터 반사되어, 관찰자(450)에게 보이는 물체(461)의 중계된 이미지(457)를 형성하는 데 기여하는 광 경로들(474)을 따라 이미지 결합기(462)를 통과하여 다시 반사된다. 선택적인 광학 층(464)은 편광-제어 광학계, 렌즈 요소, 회절 광학계, 굴절 광학계 등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도 3a에 대해 전술한 바와 같이, 광학 층(464)은 선형 편광된 광을 원형 편광된 광으로 변환하거나, 그 반대로 변환할 수 있는 1/4파장 지연기이다. 편광 빔 스플리터(462)가 사용되는 경우, 반사된 광 경로들(472) 상에서 빔 스플리터(462)를 떠나는 광은 제1 상태로 선형 편광된다. 광 경로들(472)을 따르는 광선은 이 제1 상태의 선형 편광으로부터 거울(452)에 입사하는 원형 제1 상태의 편광으로 변환될 수 있는데, 이는 거울(452)에 의해 반사될 때, 제1 상태에 직교하는 원형 제2 상태의 편광으로 변환되고, 1/4파장 지연기(464)에 의해 제1 상태의 선형 편광에 대해 직교하는 제2 상태의 선형 편광으로 더 변환된다. 그 결과, 먼저 광 결합기(462)에 입사되는 거의 모든 광(471)이 거울로 지향될 수 있고, 거울로부터 반사된 후에 광 결합기(462)에 접근하는 모든 광(467)은 편광 빔 스플리터(462)를 통과하여, 편향되지 않고, 관찰자(450)에 의해 보이는 중계된 객체(457)의 이미징에 기여할 수 있도록, 광선(472) 및 광선(474)이 선형 편광의 반대 상태를 갖게 된다. 물체(461)가 디스플레이 스크린 평면(468) 주위에서 LF 디스플레이(463)에 의해 투사되는 홀로그래픽 표면인 도 4c의 경우, 홀로그래픽 객체(461)는 대응하는 중계 가상 스크린 평면(469) 근처에 있고, 관찰자(450)가 볼 수 있는, 중계된 홀로그래픽 객체(467)로 중계된다. 일 실시예에서, 위치 C'(441) 주변의 표면들은 위치 C(451)의 주변으로 중계된다.
도 4c의 중계 시스템의 다른 특징은 위치 C'(441)보다 이미지 결합기(462)에 더 가까운 물체들이 위치 C(451)보다 이미지 결합기로부터 더 먼 위치로 확대되어 이미징되고, 위치 C'(441)보다 이미지 결합기(462)로부터 더 멀리 있는 물체들이 위치 C(451)보다 이미지 결합기(462)로부터 더 가까운 위치로 확대되어 이미징되는 것이다. 이는 위치 C(451)로 중계될 때, 위치 C'(441) 주변에서 생성된 홀로그래픽 객체들에 대한 깊이 순서가 유지된다는 것을 의미한다. 위치 C'(441)의 주변에 있는 물체들의 확대 또는 축소는 거울(452)의 곡률 반경을 증가시킴으로써, 그리고/또는 투사된 홀로그래픽 객체들의 깊이 범위를 거울(452)의 곡률 반경에 대해 위치 C'(441) 주변에서 작게 만듦으로써, 감소될 수 있다. 도 4b에 도시된 예는 구면 거울을 도시하지만, 이미징을 수행하기 위해, 포물선 형상의 오목 거울, 및 심지어, 관찰자(450)로부터 거울의 다른 쪽에서 거울 뒤에(도 4c의 거울(452)의 오른쪽으로) 수렴 지점들을 갖는 이미지의 투사를 위한 구형 또는 포물선일 수 있는 볼록 거울을 포함하여, 상이한 구성의 거울을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 도 4c에 도시된 디스플레이 시스템은 라이트필드 디스플레이(463)에 대한 디스플레이 명령들을 발행하고 4D 함수에 따라 광을 출력하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다.
도 4d는 만곡된 오목 거울(482) 및 이미지 결합기(485)를 포함하는 홀로그래픽 중계 시스템(5040)을 사용하여, 홀로그래픽 표면(488)이 홀로그래픽 표면(489)으로 중계되는 디스플레이 시스템의 직교 도면이며, 여기서 홀로그래픽 표면은 광축(483)으로부터 오프셋된다. 위치(481)는 구, 포물선 또는 다른 형상일 수 있는 거울의 초점이다. 도시된 바와 같이, 표면(488)은 라이트필드 디스플레이(497)로부터 투사되는 홀로그래픽 표면이지만, 여기에 설명된 이미징은 표면(488)이 실제 표면인 경우에도 적용된다. 이미지 결합기(485)는 본 개시내용에서 설명되는 임의의 빔 스플리터일 수 있다. 광 경로들(490C 및 492C)은 라이트필드 디스플레이(497)로부터 상이한 각도들로 투사되고, 표면(488)의 꼭지점에 수렴한다. 이러한 투사된 경로들(490C 및 492C)은 반사된 광 경로들(490D 및 492D)을 따르는 광선이 되도록 이미지 결합기(485)로부터 반사(이미지 결합기를 직접 통과하는 광선에 대해 일부 손실되지만, 도시되지 않음)되고, 그 후, 각각, 중계된 경로들(490E 및 492E) 상의 광선이 되도록 거울(482)의 표면으로부터 반사되며, 빔 스플리터(일부 손실이 도시되지 않음)를 통과하여, 이미지(489)의 하나의 꼭지점에서 다시 수렴하고, 이미지(489)를 형성하는 것을 돕는다. 경로들(491C 및 493C)을 따르는 광선들은 라이트필드 디스플레이(497)로부터 상이한 각도들로 투사되고, 표면(488)의 다른 꼭지점을 형성도록 수렴한다. 491C 및 493C를 따르는 이러한 광선은 이미지 결합기(485)(일부 손실은 도시되지 않음)로부터 반사되어, 반사된 경로들(491D 및 493D)을 따르는 광선이 되고, 그 후, 거울(482)의 표면으로부터 반사되어, 중계 경로들(491E 및 493E) 상의 광선이 되며, 이미지 결합기(485)를 통과하여(일부 손실은 도시되지 않음), 이미지(489)의 하나의 꼭지점에서 다시 수렴하고, 이미지(489)의 형성을 돕는다. 투사된 경로들(492C 및 493C)을 따르는 광선들은 이미지 결합기로부터 반사된 경로들(492D 및 493D)을 따르는 광선들로서 반사되고, 만곡된 거울(482)의 초점(481)을 통과하여, 광축(483)에 평행한 중계 경로들(492E 및 493E)을 따르는 광선들로 변환된다. 투사된 경로들(490C 및 491C)을 따르는 광선들은 각각 빔 스플리터로부터, 반사된 490D 및 491D를 따르는 광선들로서 반사되는데, 만곡된 거울(482)로부터 반사되기 전에는 광축에 평행하기 때문에, 중계된 경로들(490E 및 491E)을 따르는 반사된 광선들 각각은, 만곡된 거울(482)의 초점(481)을 통과한다. 도 4d에 도시된 구성에서, LF 디스플레이(497)의 디스플레이 표면과 동일할 수 있는 스크린 평면(498) 주위의 LF 디스플레이(497)에 의해 투사된 홀로그래픽 표면들은 관찰자(450)가 볼 수 있는 가상 스크린 평면(469) 주위에 투사되도록 중계된다.
일 실시예에서, 도 4d의 투사된 경로들(490C 및 491C)을 따르는 광선들은 라이트필드 디스플레이(497)의 표면에 대해 수직으로, 특정 각도로, 또는 그와 동등하게는, u=0이 되도록 할당되는 라이트필드 각도 좌표의 하나의 값으로 투사된다(u는 도면의 평면에 있고, 직교하는 각도 라이트필드 좌표(v)는 도 4d를 참조하여 설명되지 않지만, 유사한 설명이 v에도 적용된다). 이 광선들은 이미지 결합기(485)에 의해, 반사된 경로들(490D 및 491D)을 따르는 광선들로 반사되고, 그 후, 거울로부터, 중계된 경로들(490E 및 491E)을 따르는 광선들로 반사된다. 이러한 2개의 광선들은 관찰자(450)에게 보일 수 있고, 가상 스크린 평면(496)과 평행한 라인(495)에 대한 법선(496)과 상이한 각도(θ1 및 θ2)를 형성하며, 따라서 중계된 홀로그래픽 표면(489)의 이미징에 대해 2개의 상이한 라이트필드 각도 좌표(u)를 기여한다. 즉, 라이트필드 디스플레이(497)에 의해 투사된 바와 같이 라이트필드 각도 좌표 u=0의 하나의 값을 갖는 두 광선임에도 불구하고, 이들은 중계된 홀로그래픽 표면(489)에서 상이한 u값을 갖고, 이러한 u값(또는 동등하게는, 각도)은 거울의 초점(481)에 대한 물체의 위치에 부분적으로 의존한다. 또한, 라이트필드 디스플레이(497)로부터 0이 아닌 라이트필드 각도 좌표로 투사되는, 투사된 경로들(492C 및 493C)을 따르는 2개의 광선들은 이미지 결합기(485) 및 거울 시스템으로부터 반사되어, 가상 스크린 평면(469)의 법선(496)에 평행하고 서로 간에도 평행한, 중계된 경로들(492E 및 493E)을 따르는 광선들이 되며, 이에 따라, 라이트필드 디스플레이(497)로부터 0이 아닌 u값으로 투사됨에도 불구하고, 관찰자가 보는 바와 같이, 이 가상 스크린 평면(469)에서 동일한 라이트필드 좌표 u=0을 가진다. 즉, 홀로그래픽 표면(488)의 각도 라이트필드 좌표는 중계된 홀로그래픽 표면(489)을 형성하는 데 있어서 이미지 결합기(485) 및 만곡된 거울(482)을 포함하는 홀로그래픽 중계 시스템(5040)에 의해 재배열된다. 이를 정정하기 위해, 라이트필드 디스플레이(497)의 스크린 평면(498)을 떠나는 각도 라이트필드 좌표들은 중계된 가상 스크린 평면(469)을 떠나는 원하는 각도 라이트필드 좌표들을 달성하기 위해, 보상되는 방식으로 배열될 수 있다. 또 다른 아마도 원치 않는 효과는, 일반적으로 라이트필드 각도 좌표 u=0인, 라이트필드 디스플레이 표면(498)에 대한 법선이 종종, 라이트필드 디스플레이 표면(498)으로부터의 투사된 광선에 대한 대칭축을 정의한다는 것이다. 라이트필드 디스플레이 표면(498)으로부터의 대칭축을 정의하는, 라이트필드 디스플레이(497)로부터 u=0에 생성된 광선은, 특히, 중계된 홀로그래픽 객체(488)가 광축(483)으로부터 상당히 오프셋되는 경우, 상당한 u값(즉, 가상 스크린 평면(469)에 대한 법선(496)과의 각도 θ는 바뀔 수 있음)을 갖도록 가상 스크린 평면(469)으로 중계될 수 있다. 이로 인해, 시야가 변경될 수 있다. 일반적으로, 도 4d에 도시된 광 중계 시스템에 의해 중계되는 홀로그래픽 표면들에 대한 시야 변화를 최소화하기 위해, 라이트필드 디스플레이(497)는 488과 같은 홀로그래픽 표면들이 위치(489)로, 또한 광축(483)에 근접하여 중계될 수 있도록, 광축에 근접하게 중심을 둘 수 있다. 일 실시예에서, 도 4d에 도시된 디스플레이 시스템은 라이트필드 디스플레이(497)에 디스플레이 명령들을 발행하고, 4D 함수에 따라 광을 출력하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 도 4d에 도시된 거울(482)의 집속 기능은 렌즈, 거울, 또는 이들 요소의 일부 조합과 같은 하나 이상의 광학 요소들로 대체될 수 있다. 도 4e에 도시된 디스플레이 시스템의 일 실시예에서, 중계 시스템(5040)은 하나 이상의 렌즈들로 형성된 중계 시스템(5070)으로 대체될 수 있다. 도 4f는 하나 이상의 렌즈들을 포함하는 렌즈 중계 시스템(5070)이 라이트필드 디스플레이(463)에 의해 투사된 홀로그래픽 객체(437)를, 중계된 홀로그래픽 객체(438)로 중계하는 일 실시예를 도시한다. 렌즈(446) 및 선택적인 렌즈(447)를 포함하는 하나 이상의 렌즈들은 디스플레이 표면(468)에 대해 실질적으로 수직으로 정렬될 수 있는 공통 광축(454)을 가질 수 있다. 하나 이상의 렌즈들은 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(468) 주위의 홀로그래픽 객체 영역을 광축 주위의 가상 스크린 평면(435)으로, 그러나 하나 이상의 렌즈들의 라이트필드 디스플레이(463)로부터 먼 쪽으로 광학적으로 중계하는, 집속 기능을 수행할 수 있다. 라이트필드 디스플레이(463)의 표면(468)으로부터 투사된 광선들(486A, 487A)은 홀로그래픽 객체(437)의 3D 표면을 형성하는 데 기여하고, 이들 두 광선은 렌즈(447)에 의해 광선들(486B, 487B)로 중계되며, 그 후, 렌즈(446)에 의해 광선들(486C, 487C)로 중계되어, 관찰자(450)가 보는 중계된 홀로그래픽 표면(438)을 형성하는 것을 돕는다. 렌즈를 가진 광학 시스템은 초점을 포함할 수도 있으며, 이는 중계될 때 437과 같은 홀로그래픽 객체들이 확대 또는 축소되게 한다. 중계부(5070)는 도 4e의 437의 오른쪽으로 더 먼 거리에 있는 투사된 홀로그래픽 객체를 5070으로부터 도 4e의 438의 오른쪽으로 더 짧은 거리에 있는 중계된 위치로 중계하면서, 다중 렌즈(446, 447) 시스템의 유효 초점 길이에 매우 근접해 있는 투사된 홀로그래픽 객체(437)를 5070으로부터 더 먼 거리에 있는 중계된 위치(438)로 중계할 수 있다. 이 경우, 중계 시스템(5070)은 투사된 홀로그래픽 객체(437)의 깊이 프로파일을 반전시키지 않을 수 있어서, 중계된 표면(438)은 가상 스크린 평면(435)에 대해, 라이트필드 디스플레이(463) 스크린 평면(468)에 대한 깊이 프로파일(437)과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 도 4e에 도시된 디스플레이 시스템은 디스플레이 명령들을 라이트필드 디스플레이(463)에 발행하고, 4D 함수에 따라 광을 출력하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다.
도 5a는 제1 위치에서의 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021)의 어느 한 쪽 위에 투사되고 제1 관찰자(1048)에게 보이는 2개의 홀로그래픽 객체들을, 제2 위치에서의 중계된 가상 디스플레이 스크린(1022)의 양 쪽 위에 있고 제2 관찰자(1050)에 의해 보이는 2개의 중계된 홀로그래픽 표면들로 중계하는, 이상적인 홀로그래픽 객체 중계 시스템(100)을 포함하는 라이트필드 디스플레이 시스템의 직교 도면을 도시한다. 라이트필드 디스플레이(1001)는 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021)의 전방(1010)에서 표면(1015Z)을 형성하는 것을 돕는 투사된 광 경로들(1030Z)을 따르는 광선들, 및 스크린 평면(1021)의 후방(1011)에서 객체(1016Z)를 형성하는 것을 돕는 투사된 광 경로들(1036Z)을 따르는 광선들을 포함하는, 투사된 광 경로들의 세트를 따라 광을 출력할 수 있다. 광 경로들(1035)은 이 예에서 디스플레이 스크린 평면(1021)과 함께 배치된 라이트필드 디스플레이 표면에서 기원하는 광선들(1036Z)에 대한 자취 경로들이다. 이상적인 상황 하에서, 임의의 중계 시스템(100)의 부재 시에 직접 투사된 홀로그래픽 객체들(1015Z 및 1016Z)이 관찰자(1048)에게 나타나는 것과 같이 정확하게, 가상 스크린 평면(1022)의 양 쪽 위의 중계된 홀로그래픽 객체들(1017A 및 1018A)이 관찰자(1050)에게 나타난다. 즉, LF 디스플레이(1001) 및 중계 시스템(100)은 임의의 중계 시스템(100)의 부재 시에 직접 투사된 홀로그래픽 표면들(1015Z 및 1016Z)을 각각 형성하는 투사된 경로들(1030Z 및 1036Z)을 따르는 대응하는 광선들이 관찰자(1048)에게 도달하는 것과 같은 방식으로, 중계된 홀로그래픽 표면들(1017A 및 1018A)을 각각 형성하는 중계된 경로들(1032A 및 1028A)을 따르는 광선들이 관찰자(1050)에게 도달하도록 구성되어야 한다. 도 1a, 도 1b 및 도 3a와, 이하의 설명으로부터, 중계 시스템(100)의 실제적인 구현예를 사용하여 중계된 홀로그래픽 객체들(1032A 및 1028A)을 생성하기 위해서는, 투사된 객체들(1015Z 및 1016Z)의 위치, 깊이 프로파일, 및 확대가 도 5a에 도시된 그들의 위치로부터 조절되어야 할 수 있고, 라이트필드 각도 좌표들이 이러한 투사된 홀로그래픽 소스 객체들(1015Z 및 1016Z)의 각각에 대해 재배열되어야 할 수 있음이 명백할 것이다. 일 실시예에서, 도 5a에 도시된 디스플레이 시스템은 라이트필드 디스플레이(1001)에 대한 디스플레이 명령들을 발행하고, 4D 함수에 따라 광을 출력하도록 구성되는 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다.
도 5b는 도 1a의 홀로그래픽 디스플레이 시스템과 유사한 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 5b의 홀로그래픽 디스플레이 시스템은 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 각각 제1 및 제2 깊이 프로파일을 갖는 적어도 제1 및 제2 홀로그래픽 표면(1015A 및 1016A)을 형성하기 위해, 투사된 광 경로들(1030A 및 1036A)의 세트를 따라 광을 투사하도록 구성된 라이트필드 디스플레이일 수 있는, 제1 디스플레이(1001)를 포함한다. 홀로그래픽 디스플레이 시스템은 제1 및 제2 투사된 홀로그래픽 표면들(1015A 및 1016A) 상의 위치들이 가상 스크린 평면(1022)에 대해 각각 제1 및 제2 중계된 깊이 프로파일들을 갖는, 제1 및 제2 중계된 홀로그래픽 표면들(1017A 및 1018A)을 형성하는 중계된 위치들로 중계하도록, 라이트필드 디스플레이(1001)로부터 투사된 광 경로들(1030A 및 1036A)의 세트를 따라 광을 수신하고, 수신된 광을 중계된 광 경로들(1032A 및 1028A)의 세트를 따라 중계하도록 위치된, 중계 시스템(5010)을 더 포함한다.
도 5b는 이미지 결합기(101) 및 이미지 역반사기(1006A)를 포함하는 홀로그래픽 중계 시스템(5010)을 도시한다. 라이트필드 디스플레이(1001)는 도 1a, 도 1b, 도 3a 및 도 5a에 대해 전술한 라이트필드 디스플레이(1001)와 유사할 수 있다. 이미지 결합기(101)는 빔 스플리터일 수 있다. 라이트필드 디스플레이(1001)는 스크린 평면(1021)의 관찰자 측(1010) 상의 스크린 외(out-of-screen) 홀로그래픽 표면(1016A), 및 스크린 평면(1021)의 디스플레이 측(1011) 상의 스크린 내(in-screen) 홀로그래픽 표면(1015A)을 투사한다. 일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이(1001)는 표면(1016A)을 형성하는 것을 돕는 투사된 광 경로들(1036A)을 따르는 광선들, 및 스크린 내 표면(1015A)을 형성하는 것을 돕는 투사된 광 경로들(1030A)을 따르는 광선들을 포함하는, 투사된 광 경로들의 세트를 따라 광을 출력할 수 있다(경로들(1033)은 물리적인 광선들을 나타내지 않는 광선 자취 선들이다). 투사된 광 경로들(1030A 및 1036A)의 각각의 세트는 라이트필드 디스플레이에 의해 정의되는 4차원(4D) 좌표계의 위치 좌표들(X, Y) 및 각도 좌표들(U, V)의 세트를 갖는다. 이 광선들은 빔 스플리터(101)에 접근할 때 발산할 수 있다. 이러한 입사광의 일부는 빔 스플리터(101)에 의해, 입사광(1036A)으로부터의 경로들(1037A) 및 입사광(1030A)으로부터의 경로들(1031A)을 포함하는 반사된 광 경로들의 세트를 따라 이미지 역반사기(1006A)를 향해 반사되는 반면, 빔 스플리터에 의해 반사되지 않은 나머지 광(1034)은 빔 스플리터를 통과하여, 중계된 홀로그래픽 표면들(1017A 및 1018A)의 이미징에 기여하지 않고 손실될 수 있다. 역반사기(1006A)는 코너형 반사기와 같은 개별 반사기들의 미세 어레이를 포함할 수 있다. 역반사기(1006A)는 상당한 공간 오프셋 없이, 접근 방향으로부터 실질적으로 반대 방향으로, 입사 광 경로들(1037A, 1031A)의 각각의 광선을 반전시키도록 작용한다. 반사된 광 경로들(1037A)을 따르는 광선들은 역반사기(1006A)로부터 반사될 때 방향이 역전되고, 역반사기(1006A)에 대한 그들의 접근 각도를 실질적으로 재추적하며, 그들의 세기의 일부는 중계된 광 경로들(1028A)을 따라 빔 스플리터(101)를 통과하여, 홀로그래픽 표면의 위치(1018A)에서 수렴한다. 이런 식으로, 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 직접 투사된 홀로그래픽 표면(1016A)은 중계된 홀로그래픽 표면(1018A)을 형성하도록 중계된다. 유사하게, 광 경로들(1031A)을 따르는 광선들은 역반사기(1006A)로부터 반사될 때 방향이 역전되고, 역반사기(1006A)에 대한 그들의 접근 경로를 재추적하며, 그들의 세기의 일부는 중계된 광 경로들(1032A)을 따라 빔 스플리터를 통과하여, 수렴하여 홀로그래픽 표면(1017A)을 형성한다. 이런 식으로, 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 직접 투사된 홀로그래픽 표면(1015A)은 홀로그래픽 표면(1017A)을 형성하도록 중계된다. 중계된 광 경로들(1028A 및 1032A)은 디스플레이(1001)로부터 빔 스플리터(101)로 투사된 광 경로들의 세트로부터 기원하여, 그 후 빔 스플리터(101)로부터 역반사기(1006A)로의 반사된 광 경로들의 세트를 통과하며, 다시 빔 스플리터(101)를 통과하는, 중계된 광 경로들의 세트를 구성한다. 일 실시예에서, 중계된 광 경로들의 각각의 세트는 중계 시스템(5010)에 의해 정의되는 바와 같은 4차원(4D) 좌표계의 위치 좌표들(X, Y) 및 각도 좌표들(U, V)의 세트를 갖는다. 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 스크린 외 표면(1016A)보다 더 큰 깊이로 투사되는 스크린 내 홀로그래픽 표면(1015A)은 표면(1017A)으로서 중계되는데, 이는 이제 1016A로부터 중계된 표면(1018A)보다 관찰자(1050)에게 더 가깝다. 즉, 라이트필드 디스플레이에 의해 투사된 홀로그래픽 표면들(1015A 및 1016A)의 깊이 프로파일은 홀로그래픽 중계 시스템(5010)에 의해 반전된다. 홀로그래픽 표면(1016A)과 빔 스플리터(101) 사이의 수직 거리(D1)는 대응하는 중계 홀로그래픽 표면(1018A)과 빔 스플리터(101) 사이의 수평 거리와 실질적으로 동일하다. 유사하게, 홀로그래픽 표면(1015A)과 빔 스플리터(101) 사이의 수직 거리(D2)는 중계된 표면(1017A)과 빔 스플리터(101) 사이의 수평 거리(D2)와 실질적으로 동일하다. 도 1b에 도시된 선택적인 광학 요소(1041A)와 관련하여 설명된 바와 같이, 도 5b의 광학 요소(1041A)는 또한 선택적인 광학 요소이다. 이러한 1041A는 1/4파장 지연기일 수 있으며, 이는 대부분의 광선들로 하여금 빔 스플리터(101)를 떠나는 광선들의 선형 편광과 반대되는 선형 편광을 가지면서 빔 스플리터(101)로 복귀하는 경로들(1031A 또는 1037A)을 따르게 할 수 있으며, 그 결과 이들 광선의 대부분은 빔 스플리터(101)에 의해 디스플레이(1001) 쪽으로 편향되지 않고, 관찰자(1050)를 향해 지향될 것이다. 또한, 홀로그래픽 표면(1016A)으로부터 투사된 광 경로들(1036A)의 경로(1042A)를 따르는 광선은 디스플레이 스크린 평면(1021)에 수직인 라이트필드 디스플레이로부터 투사되고, 일반적으로는 각도 라이트필드 좌표 값 (u,v)=(0,0)에 할당된다. 이 광선은 중계된 홀로그래픽 표면(1018A)을 형성하는 것을 돕는 중계 경로(1042B)를 따라 광선을 생성한다. 관찰자(1050)에 대해, 광선(1042B)은 가상 디스플레이 평면(1022)에 수직으로 투사되고, 관찰자(1050)에게는 라이트필드 각도 좌표 (u,v)=(0,0)를 갖는 광선으로서 인식될 것이다. 더 일반화하면, 광학 중계 시스템(5010)은 도 5b에 도시된 역반사기 구성을 이용하여 깊이를 반전시키기 위해 도 2b에 도시된 라이트필드 각도 좌표를 필요한 만큼 재배열함에도 불구하고, 심지어 중계된 이후에도, 라이트필드 좌표 (u,v)=(0,0)에서의 광선을 보존하여 그 값을 유지한다. 대안적으로, 깊이를 반전시키기 위해, 도 5b의 홀로그래픽 디스플레이 시스템에 보정 광학 요소가 포함될 수 있다. 일 실시예에서, 도 2a에 도시된 보정 광학 요소(20)는 중계된 광 경로들(1028A 및 1032A)의 세트에 배치될 수 있고, 보정 광학 요소는, 보정 광학 요소(20)를 통해 제1 및 제2 중계된 홀로그래픽 표면들(1017A, 1018A)을 인지하는 관찰자가, 중계부(5010)의 부재 시에 관찰되는 제1 및 제2 홀로그래픽 표면들(1015A, 1016A)의 깊이 순서와 동일한 보정된 깊이 순서를 인식하도록, 중계된 광 경로들의 각각의 세트의 각도 좌표들 (U, V)의 극성을 반전시키도록 구성된다. 일 실시예에서, 보정 광학 요소는 가상 디스플레이 평면에 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 보정 광학 요소(20)는 투사된 광 경로들(1030A, 1036A)의 세트에 배치될 수 있고, 중계 시스템(5010)에 광학적으로 선행하며, 보정 광학 요소(20)는 제1 및 제2 홀로그래픽 표면들(1015A 및 1016A)이 반전된 깊이 순서를 갖도록, 투사된 광 경로들(1030A, 1036A)의 각각의 세트의 각도 좌표들 (U, V)의 극성을 반전시키도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 보정 광학 요소(20)는 디스플레이 스크린 평면에 평행하게 배치될 수 있다.
도 5c는 도 4c 및 도 4d와 관련하여 전술한 중계 시스템(5040)과 유사한 중계 시스템(5040)을 포함하는 라이트필드 디스플레이(1001)를 도시한다. 일 실시예에서, 홀로그래픽 객체 부피 중계부(5040)는 홀로그래픽 표면들로부터의 발산하는 광을, 이 발산 광을 중계된 홀로그래픽 표면들로 다시 집속시키는 오목 반사 거울(1007A)로 재지향시키는 데 사용되는 이미지 결합기를 포함한다. 이미지 결합기(101)는 빔 스플리터일 수 있다. 도 5b의 역반사기(1006A)는 도 5c의 오목 반사 거울(1007A)로 대체되었다. 오목 반사 거울(1007A)은 도 5c에 도시된 바와 같이, 빔 스플리터(101)의 우측에 배치될 수 있거나, LF 디스플레이 표면(1021)을 직접 마주하여(이하 도 5e의 도면에 도시된 거울(1007B)과 동일한 위치에서) 도 5c에 도시된 배치에 직교하게, 빔 스플리터(101) 위에 배치될 수 있다. 즉, 거울은 LF 디스플레이(1001)로부터의 광이 빔 스플리터에 의해 반사되고 거울면으로부터 반사되도록, 또는 LF 디스플레이(1001)로부터의 광이 빔 스플리터에 의해 투과되어 거울면으로부터 반사되도록, 배치될 수 있다. 본 개시내용에서 이후에, 두 배향들이 모두 도시될 것이다. 도 5c에 도시된 설정에서는, 일 실시예에서, 거울은 도 4c의 스크린 평면(468)에 또는 그 근처에 위치되는 도 4d의 거울의 곡률 중심 C'(441)과 유사한, 디스플레이 스크린 평면(1021)과 거울의 표면 사이의 광 경로 길이와 근사적으로 동일한 곡률 반경을 갖는 구면 거울일 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해, 투사된 광 경로(1030A, 1036A)의 세트를 따라 동일한 홀로그래픽 표면들(1015A 및 1016A)이 투사된다. 투사된 광 경로들(1030A 및 1036A)의 세트는, 각각의 투사된 광 경로가 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 정의된 제1 4D 좌표계 내의 위치 좌표들(X, Y) 및 각도 좌표(U, V)의 세트를 갖도록, 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 정의되는 제1 4차원(4D) 함수에 따라 결정되는 바와 같이 고려될 수 있다. 홀로그래픽 표면(1015A)으로부터의 광(1030A)은 빔 스플리터(101)로부터, 반사된 광 경로(1031A)를 따르는 광선으로 반사되고, 도 5b의 역반사기(1006A)를 이용한 동일한 경로를 따라 반대로 지향되기보다는, 이 광선들은 중계된 경로들(1032B)을 따라 반사되어 수렴하고 홀로그래픽 표면(1017B)을 형성한다. 중계된 홀로그래픽 표면(1017B)은 홀로그래픽 표면(1015A)과 거울 사이의 광 경로 길이에 대응하는 오목 거울에 의해 수행되는 축소로 인해, 소스 홀로그래픽 표면(1015A)보다 약간 더 작다. 일 실시예에서, 거울(1007A)은 구면 거울이고, 홀로그래픽 표면(1015A)과 거울(1007A) 사이의 광 경로 길이는 거울(1007A)의 표면의 곡률 반경보다 약간 더 크다. 유사하게, 홀로그래픽 표면(1016A)으로부터의 광(1036A)은 빔 스플리터(101)로부터, 반사된 경로(1037A)를 따르는 광선으로 반사되고, 이 광선들은 중계된 경로들(1028B)을 따라 반사되어 수렴하고 홀로그래픽 표면(1018B)을 형성한다. 중계된 홀로그래픽 표면(1018B)은 홀로그래픽 표면(1016A)과 거울 사이의 광 경로 길이에 대응하는 오목 거울에 의해 수행되는 확대로 인해, 소스 홀로그래픽 표면(1016A)보다 약간 더 크다. 일 실시예에서, 거울은 구면 거울이고, 홀로그래픽 표면(1016A)과 거울(1007A) 사이의 경로 길이는 거울(1007A)의 표면의 곡률 반경보다 약간 더 작다. 또한, 홀로그래픽 표면의 깊이 순서는 중계에 의해 보존되는데, 즉, 소스 표면(1016A)은 스크린 평면(1021)의 전방에 있도록 투사되고, 그의 중계된 표면(1018B)은 또한 가상 스크린 평면(1022)의 전방에 투사된다. 소스 표면(1015A)은 스크린 평면(1021) 뒤에 투사되고, 그의 중계된 표면(1017B)은 또한 각각의 경우에 관찰자로부터 더 멀리 있도록, 가상 스크린 평면(1022) 뒤에 투사된다. 따라서, 도 5b의 역반사기를 이용하여 발생하는 깊이 반전은 거울(1007A)을 사용함으로써 회피되었다. 마지막으로, 오목 거울(1007A)에 의해 생성된 이미지가 반전되기 때문에, 중계된 홀로그래픽 구(1018B)는 도 5b에 도시된 이들 표면의 위치와 반대 순서로, 중계된 홀로그래픽 박스(1017B) 아래의 위치로 투사된다. 중계된 광 경로들(1028B, 1032B)의 세트는 각각의 중계된 광 경로가 가상 스크린 평면(1022)에 대해 정의된 제2 4D 좌표계 내의 위치 좌표(X, Y) 및 각도 좌표(U, V)의 세트를 갖도록, 중계 시스템(5040)에 의해 정의되는 제2 4D 함수에 따라 결정되는 바와 같이 고려될 수 있다. 중계된 표면들(1018B 및 1017B)의 확대, 축소 및 위치 변화는 모두, 제2 4D 좌표계의 제2 4D 함수를 적용한 것의 효과이다.
관찰자(1050)에 대해 도 5b에 도시된 중계된 홀로그래픽 표면들을 생성하기 위해, 도 5c에 도시된 디스플레이에 의해 투사된 홀로그래픽 표면들에 일부 보정이 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이(1001)는, 중계된 광 경로들(1028B 및 1032B)의 각각의 세트에 대한 제2 4D 좌표계에서의 위치 좌표들 및 각도 좌표들에 의해 중계된 홀로그래픽 표면들(1018B 및 1017B)이 각각, 의도된 바와 같이 관찰자에게 제공될 수 있도록, 제1 4D 함수에 따라 투사된 광을 출력하도록 라이트필드 디스플레이(1001)를 동작시켜 제2 4D 함수를 고려하기 위한 명령들을 수신하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다. 도 5d는 중계 시스템(5040)의 광학 효과를 보정하기 위해 도 5c의 디스플레이 시스템의 투사된 객체들에 대해 만들어질 수 있는 일부 변화들의 일 실시예를 도시한다. 도 5d는, 관찰자(1050)가 도 5b에서 보는 것과 매우 동일한 홀로그래픽 객체들을 디스플레이하기 위해 도 5d에 도시된 만곡된 거울 구성을 갖는 중계 시스템(5040)이 사용되는 경우, 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 생성되어야 하는 홀로그래픽 표면들의 위치 및 확대를 나타낸다. 도 5c의 홀로그래픽 표면(1015A)은 도 5d에서 홀로그래픽 표면(1015C)의 위치로 투사되어야 할 것이고, 표면(1015C)이 거울(1007A)에 더 가까운 거리에 있게 하는 확대를 보상하기 위해, 약간 더 작게 만들어져야 할 것이다. 도 5c의 홀로그래픽 표면(1016A)은 도 5d의 홀로그래픽 표면(1016C)의 위치로 투사되어야 할 것이고, 거울(1007A)로부터 더 먼 거리에서 발생하는 중계된 홀로그래픽 표면의 축소를 보상하기 위해, 확대되어야 할 것이다. 홀로그래픽 표면들(1015C 및 1016C)의 위치는 거울로 인한 반사로 발생하는 이미지의 반전을 고려하기 위해, 도 5c의 1015A 및 1016A에 대해 좌우 반전된다. 그 결과, 홀로그래픽 표면(1015C)은 도 5b의 1017A와 정확히 동일한 위치에서 1017C로 중계되고, 홀로그래픽 표면(1016C)은 도 5b의 1018A와 정확히 동일한 위치에서 1018C로 중계된다.
도 5d에서, 투사된 홀로그래픽 구 표면(1016C)을 형성하는 투사된 광 경로들(1036C)을 따르는 광선들의 그룹은 광선들(1041C, 1042C, 1043C)을 포함한다. 이 광선들은 이미지 결합기(101)에 의해 광 경로(1037C)로 반사되고, 이는 거울(1007A)에 의해 광선들(1041D, 1042D, 1043D)을 포함하는 광선 그룹(1028C)으로 반사되어, 중계된 홀로그래픽 표면(1018C)을 형성한다. 유사한 방식으로, 도 5b에서, 홀로그래픽 구 표면(1016A)으로부터의 투사된 광 경로(1036A)를 따른 광선들의 그룹은 중계된 홀로그래픽 표면(1018A)을 형성하는 중계된 광 경로(1028A)를 따르는 광선들의 그룹으로 맵핑된다. 도 5b를 자세히 확인하면, 라이트필드 각도 좌표 (u,v)=(0,0)와 종종 관련되는 도 5b의 스크린 평면(1021)(또는 디스플레이 표면(1021))에 수직으로 투사된 중간 광선(1042A)은, 관찰자(1050)가 보는 가상 스크린 평면(1022)에 대해 수직인 중간 광선(1042B)으로 맵핑된다. 즉, 도 5b에 도시된 반사기 구성의 경우, 각도 좌표 u 및 v가 깊이의 반전을 보정하기 위해 도 2b에 도시된 바와 같이 교환될 수 있음에도 불구하고, (u,v)=(0,0)에서 생성된 광선은 보존된다. 그러나, 깊이의 반전이 없는 도 5d에 도시된 만곡된 거울 중계 구성에서, 종종 라이트필드 각도 좌표 (u,v)=(0,0)와 관련된 라이트필드 디스플레이(1001)의 스크린 평면(1021)에 수직으로 투사되는 투사된 광선들(1036C)의 그룹 내의 중심 광선(1042C)은 관찰자(1050)가 보는 가상 스크린 평면(1022)에 수직하지 않을 수 있는 중간 광선(1042D)으로 맵핑된다. 이는 도 4d에 도시된 것과 동일한 거동이며, 여기서, 디스플레이 표면(497)에 수직으로 투사된 광선들(490C 및 491C)은 각각, 광선들(490E 및 491E)을 생성하는데, 이들은 광선이 홀로그래픽 표면(488)과 교차하는 위치에 부분적으로 의존하면서, 가상 스크린 평면(469)의 법선에 대해 상이한 각도들(θ1 및 θ2)을 생성한다. 그 결과, 이것이 보정되지 않는 경우, 관찰자는 광선(1042D)으로부터 정확한 라이트필드 정보를 보지 못할 것이다. 투사된 광 경로(1042C)를 따르는 광선을 따라 도 5d의 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 거울면 하이라이트가 투사되는 예에서, 이 거울면 하이라이트는 중계된 광 경로(1042D) 상에서 가상 스크린 평면(1022)의 법선에 대해 특정 각도로 나타날 것이다. 이를 보정하기 위해, 가상 스크린 평면(1022) 및 관찰자(1050)에 대해 (u,v)=(0,0) 광선인 대응하는 중계 경로(1043D)를 따라 맵핑된 광선 상에 색상 및 세기 정보가 나타날 수 있도록, 중계 시스템(5040)이 없는 경우에 투사된 경로(1042C)를 따르는 (u,v)=(0,0) 광선 상에 투사되는 색상 및 세기 정보가, 중계 시스템(5040)이 있는 경우에 투사된 경로(1043C)를 따르는 광선 상에 투사되어야 한다. 즉, 만곡된 거울(1007A)을 갖는 중계 광학 구성을 사용하여 홀로그래픽 표면을 중계하기 위해, 라이트필드 디스플레이(1001)에서 (전술한 확대 조절에 부가하여) 라이트필드 좌표들의 일부 재맵핑(remapping)이 이루어질 수 있다. 유사하게, 도 5d에서, 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 투사되고 홀로그래픽 객체(1015C)를 형성하는 광선(1030C)은 또한 (u,v)=(0,0)에 중심 광선을 가질 수 있다. 이러한 광선(1030C)은 이미지 결합기(101)에 의해 광선(1031C)으로 지향되고, 이는 그 후, 이미지 결합기(101)를 통과하여, 중심 광선이 더 이상 가상 스크린 평면(1022)에 수직하지 않은 중계된 홀로그래픽 객체(1017C)를 형성하는 것을 돕도록 수렴하는, 광선(1032C)으로 반사된다. 도 5d에서, 투사된 홀로그래픽 표면(1015C)을 형성하는 광 경로(1030C) 및 투사된 홀로그래픽 표면(1016C)을 형성하는 광 경로(1036C)는, 각각의 투사된 광 경로가 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표 및 각도 좌표의 세트를 갖도록, 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 정의된 4차원 함수에 따라 각각 결정된다. 홀로그래픽 표면들(1015C 및 1016C)은 중계된 표면들(1017C 및 1018C)로 각각 중계되는데, 여기서, 중계된 이미지 표면들(1017C 및 1018C)의 중계된 위치들은 라이트필드 디스플레이(1030C, 1036C)로부터의 광 경로들이 제2 4D 좌표계의 공간 좌표 및 각도 좌표의 세트를 갖는 중계된 광 경로들(1032C, 1028C)을 따라 각각 중계되도록, 중계 시스템(5040)에 의해 정의되는 제2 4D 함수에 따라 결정된다. 일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이(1001)는, 중계된 광 경로들(1032C, 1028C)에 대한 제2 4D 좌표계의 위치 좌표 및 각도 좌표가 의도된 바와 같이 중계된 이미지 표면들(1017C 및 1018C)을 관찰자(1050)에게 제공할 수 있도록 제1 4D 함수에 따라 광을 출력하게 라이트필드 디스플레이(1001)를 동작시킴으로써 제2 4D 함수를 고려하기 위한 명령들을 수신하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함한다.
LF 디스플레이(1001)가 편광되지 않은 광을 생성하고 50%의 비편광 빔 스플리터(101)가 사용되는 경우, 홀로그래픽 표면들(1015C 및 1016C)로부터의 광의 약 절반은 빔 스플리터(101)를 처음 통과할 때 손실되고, 해당 광의 다른 절반은 빔 스플리터(101)를 두번째 통과할 때 손실되어, 홀로그래픽 표면(1015C 및 1016C)으로부터의 광의 25% 이하가 중계된다. 편광 빔 스플리터(101)가 사용되는 경우, 홀로그래픽 표면들(1015C 및 1016C)로부터의 편광되지 않은 광의 절반은 빔 스플리터(101)로부터의 처음 반사에 의해 손실될 수 있지만, 거울(1007A)을 향해 지향되는 나머지 광은 기지의 제1 상태의 선형 편광으로 있을 것이다. 선택적인 광학 요소(1041A)에 대해 사용되는 1/4파장 지연기를 사용하는 경우, 거울로부터 복귀하는 광은 주로, 제1 상태에 대해 직교하는 기지의 제2 상태의 선형 편광으로 있을 수 있고, 주로 편광 빔 스플리터(101)를 통해 투과되어 중계된 홀로그래픽 표면들(1017C 및 1018C)에 기여할 수 있다. 이러한 상황 하에서, 홀로그래픽 표면들(1015C 및 1016C)로부터의 광의 25% 내지 50% 사이의 광이 홀로그래픽 표면들(1017C 및 1018C)로 중계될 수 있다. 라이트필드 디스플레이(1001)가 편광된 광을 생성하는 경우, 이 효율은 실질적으로, 편광 빔 스플리터(101) 및 1/4파장 지연기(1041A)를 사용하여 증가될 수 있다.
도 5d에 도시된 구성의 중계부(5040)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 2개의 중계부들을 포함하는 홀로그래픽 중계 시스템의 하나 이상의 중계부들로서 사용될 수 있다. 도 3b에서, 중계부들(130 및 140) 모두는 중계 시스템들(5040)로 대체될 수 있지만, 도 3c에서 중계부(140)는 광이 2개의 상이한 방향들로 투과되도록 요구하기 때문에, 중계부(130)만이 중계부(5040)로 대체될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 3b에 도시된 홀로그래픽 중계 시스템 구성에서 2개의 실질적으로 동일한 중계부들(5040)이 사용되고, 도 5d를 참조하여 전술된 제1 중계부(130)에 대한 라이트필드 각도 좌표 (u, v)의 축소, 확대, 및 재배열은 제2 중계부(140)에 의해 적어도 부분적으로 반전된다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 홀로그래픽 표면들(1016C 또는 1015C)로부터의 광 경로들(1036C 또는 1030C)의 광의 절반은, 도 5c에 도시된 바와 같이, 빔 스플리터(101)를 통해 투과된 경로(1034)를 따르는 광선으로 통과하기 때문에 낭비될 수 있다. 거울(1007A)과 동일하고, 빔 스플리터(101)의 다른 쪽에서 디스플레이(1001A)에 대해 반대되게 위치되며, 거울(1007A)에 직교하는, 다른 거울(1007B)을 추가할 수 있다. 도 5e는 빔 스플리터(101), 및 투사된 홀로그래픽 표면들로부터 중계된 홀로그래픽 표면들로의 광 투과에 대한 높은 효율을 달성하기 위해 서로 수직으로 배치된 2개의 오목 거울들(1007A, 1007B)을 포함하는 홀로그래픽 중계 시스템(5050)이 포함된 라이트필드 디스플레이 시스템의 직교 도면이다. 이러한 구성은 도 1b에 나타나는 제2 역반사기(1006B)와 개념적으로 유사하다. 만곡된 거울(1007A)이 도 5e에 도시된 중계부(5050)에서 선택적인 것으로 표시되어 있지만, 중계부(5050)는 만곡된 거울(1007A)이 있고 만곡된 거울(1007B)이 없는 경우, 만곡된 거울(1007A)이 없고 만곡된 거울(1007B)이 있는 경우, 또는 만곡된 거울들(1007A 및 1007B)이 모두 있는 경우에, 함께 동작한다. 중계부(5050)의 구성의 이러한 변형들이 본 개시내용에서 제공될 것이다. 두 개의 만곡된 거울들이 존재하는 경우, 홀로그래픽 표면(1016C)으로부터의 투사된 경로(1036C)를 따르는 광선은 빔 스플리터에 의해 거울(1007A)로 지향되는 반사된 광 경로(1037C)로 반사되거나, 빔 스플리터를 통해 거울(1007B)로 지향되는 투과된 광 경로(1042A)로 통과된다. 거울(1007A)로 지향되는 광 경로들(1037C)은 빔 스플리터(101) 상에 다시 입사되는 광 경로들로 반사되고, 이 광의 일부는 중계된 경로들(1028C)로 투과된다(반면, 빔 스플리터(101) 상에 입사하는 이러한 광의 나머지 부분(도시되지 않음)은 라이트필드 디스플레이(1001)를 향해 아래로 지향된다). 거울(1007B)로 지향되는 광 경로들(1042A)은 빔 스플리터(101) 상에 입사되는 광 경로들(1042B)로 반사되고, 이 광의 일부는 거울(1007A)에 의해 반사된 광의 경로들과 결합하여 경로들(1028C)로 반사된다(반면, 이 광의 나머지 부분은 도시되지 않았지만, 빔 스플리터(101)를 통해 투과되고, 라이트필드 디스플레이(1001)를 향해 다시 지향된다). 이는 홀로그래픽 표면(1017C)으로 중계되는, 홀로그래픽 표면(1015C)으로부터의 광에 대해서도 마찬가지이지만, 이 광 경로들은 도 5d에 도시되어 있지 않다. 일 실시예에서, 오목 거울들(1007A 및 1007B) 및 빔 스플리터(101)는, 거울들(1007A 및 1007B)로부터 반사된 경로(1028C)를 따르는 광이 실질적으로 중첩하도록 정렬된다.
LF 디스플레이(1001)가 편광되지 않은 광을 생성하고 50%의 비편광된 빔 스플리터(101)가 사용되는 경우, 홀로그래픽 표면들(1015C 및 1016C)로부터의 거의 모든 광이 거울(1007A 또는 1007B)로 지향된다. 복귀 시에, 최대, 각각의 거울로부터 반사된 광의 절반은 빔 스플리터(101)를 통해 디스플레이를 향해 투과될 수 있고, 중계된 홀로그래픽 표면들(1016C 또는 1017C)의 이미징에 기여하지 않을 수 있다. 이는 홀로그래픽 표면들(1017C 및 1018C)로 중계될, 홀로그래픽 표면들(1015C 및 1016C)로부터의 광에 대해 50%의 효율 상한을 제공한다. 그러나, 도 5d뿐만 아니라 도 1a의 설명에 기술된 바와 같이, 편광 빔 스플리터 뿐만 아니라 선택적인 광학 요소(1041A, 1041B)로서 1/4파장 지연기를 사용하는 것은, 실질적으로 더 높은 효율을 초래할 수 있는데, 그 이유는 각각의 거울을 향해 지향되는 대부분의 광이 다시 빔 스플리터를 향하는 복귀 경로에서 90도만큼 회전될 수 있는 특정한 선형 편광을 가져서, 중계된 홀로그래픽 표면들(1017C 및 1018C)로 지향될 때 2개의 상이한 반사된 편광을 갖는 광의 대부분이 재결합되게 하기 때문이다.
일부 실시예들에서, 도 5c 내지 도 5e에 도시된 거울들(1007A 및 1007B)의 집속 기능은 렌즈, 거울, 또는 이러한 구성요소들의 일부 조합과 같은 하나 이상의 광학 요소들로 대체될 수 있다. 일 실시예에서, 도 5c 내지 도 5d의 전체 중계 시스템(5040)은 도 4e에 도시된 렌즈 중계 시스템(5070)과 같은 하나 이상의 렌즈들로 형성된 중계부로 대체될 수 있다.
도 5e의 만곡된 거울들(1007A 및 1007B) 대신에 더 콤팩트한 프레넬 거울들을 사용할 수 있다. 도 5f는 빔 스플리터(101), 및 투사된 홀로그래픽 표면들로부터 중계된 홀로그래픽 표면들로의 광 투과에 대해 높은 효율을 달성하기 위해 서로 직교하게 배치되는 2개의 반사 프레넬 거울들(1008A, 1008B)을 포함하는 홀로그래픽 중계 시스템(5060)을 갖는 라이트필드 디스플레이의 직교 도면이다. 이러한 중계부(5060) 구성은 만곡된 거울들(1007A 및 1007B)이 프레넬 거울들(1008A 및 1008B)로 대체된 것을 제외하고는 도 5e의 중계부(5050) 구성과 동일하다. 도 5e의 도면부호는 도 5f에 적용되고, 프레넬 거울들을 갖는 중계부(5060)의 동작은 만곡된 거울들을 갖는 중계부(5050)의 동작과 매우 유사하다. 프레넬 거울(1008A)이 도 5f에 도시된 중계부(5060)에서 선택적인 것으로 표시되어 있지만, 중계부(5060)는 프레넬 거울(1008A)이 있고 프레넬 거울(1008B)이 없는 경우, 프레넬 거울(1008A)이 없고 프레넬 거울(1008B)이 있는 경우, 또는 프레넬 거울들(1008A 및 1008B)이 모두 있는 경우, 함께 동작한다. 중계부(5060)의 구성의 이러한 변형들이 본 개시내용에서 제공될 것이다.
본 개시내용의 여러 디스플레이 시스템들은 중계 시스템을 통해 하나 이상의 광원들로부터의 광을 관찰자에게 중계하도록 설계된다. 이러한 디스플레이 시스템들 내에서 원치 않은 산란 및 반사를 방지하기 위해, 하나 이상의 관찰자들에게 보이는 중계된 객체들로부터의 광의 방향에 반대 방향으로, 광을 디스플레이 시스템 내로 지향시키는 것을 피하는 것이 최선이다. 어둠 속에서 디스플레이 시스템에 의해 표시되는 중계된 객체들에 대한 가시 영역을 유지하는 것이 항상 가능하지는 않다. 도 5g는 중계된 홀로그래픽 객체의 표면(1018C)을 형성하는 중계된 광 경로들(1037E)의 경로에서 창(window)로서 사용되는 편광 필터(1081)를 갖는 광 차단 인클로저(1080)로 제한되는 도 5f의 디스플레이 시스템을 도시한다. 도 5f의 도면부호가 도 5g에 사용된다. 편광 필터(1081)는 (도시되지 않은) 광의 나머지를 흡수하면서 제1 상태의 편광(실선(1037)으로 표시됨)의 광(1037E)만을 통과시킬 수 있다. 주변 광원(1085)은 2개의 편광(1091)을 가진 광(점-파선으로 표시됨)을 생성하지만, 광원 편광 필터(1082)는 단지 제2 상태의 편광의 광(1092)(점선으로 표시됨)만 통과시켜 디스플레이 시스템(5055) 주위의 환경을 조명할 수 있게 하며, 이 광은 디스플레이 시스템(5055)의 편광 필터(1081) 창을 통과하지 못할 것이다. 이는 주변 광(1092)이 디스플레이 시스템(5055) 내로 들어갈 수 없고, 디스플레이 시스템(5055) 내의 중계부 내의 요소들 또는 임의의 다른 컴포넌트들로부터 반사되거나 산란될 수 없음을 의미한다. 일 실시예에서, 편광 광원(1085)은 광원 편광 필터(1082) 없이 사용될 수 있다. 주변 광 편광 필터(1082), 광 차단 인클로저(1080), 및 디스플레이 시스템 편광 필터 창에 의해 형성된 주변 광 차단 시스템은 본 개시내용에서 제공된 중계부들을 갖는 임의의 디스플레이 시스템에 대해 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 5g의 디스플레이 시스템(5055) 내에서, 투사된 홀로그래픽 객체(1016C)를 형성하는 광선(1036C)은 점-파선으로 표시된, 편광되지 않은 광일 수 있다. 이 광선들(1036C)은 선택적인 광학 요소(1083)를 통과하고, 이미지 결합기(101)에 의해 광선(1037C)으로 부분적으로 반사되며, 이미지 결합기를 통해 부분적으로 투과된다(1036D). 편향된 광선들(1037C)은 선택적인 광학 요소(1041A)를 통과하고 프레넬 거울(1008A)로부터 광선(1037D)으로 반사된다. 제1 상태의 편광인 광선들(1037D)의 부분은 편광 필터 창(1081)에 의해 통과되는 반면, 직교한 제2 상태의 편광에 있는 광선들(1037D)의 부분은 편광 필터 창(1081)에 의해 흡수된다. 제2 상태의 편광인 주변 광(1092)은 편광 필터 창(1081)를 통과할 수 없어서, 디스플레이 시스템(5055) 내의 이러한 원치 않는 광선의 반사가 발생하여 디스플레이 시스템으로부터 관찰자(1050)에게 되돌아갈 기회가 제거된다. 디스플레이 시스템(5055) 내의 선택적인 광학 요소들(1083 및 1041A)은 더 의도적인 방식으로 편광을 제어하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 1036D와 같은 광선이 인클로저(1080) 내의 표면들로부터 반사될 수 있고 편광 필터 창(1081)을 통해 분산된 광으로서 인클로저(1080)를 빠져나갈 수 있기 때문에, 이미지 결합기(101)를 통해 1036D와 같은 광선으로 직접 통과되는 광(1036C)의 비율을 최소화하는 것이 바람직할 수 있다.
도 5h는 라이트필드 디스플레이의 경로에 사용되는 디스플레이 편광 필터(1083), 및 프레넬 거울(1008A)에 접근하여 그로부터 반사되는 광선들의 경로에 사용되는 1/4파장 지연기, 및 편광 빔 스플리터(101)를 갖는 도 5g의 디스플레이 시스템을 도시한다. 라이트필드 디스플레이는 편광되지 않은 광을 투사할 수 있고, 디스플레이 편광 필터(1083)는 점선들(1036C)로 표시된 제2 상태의 편광의 광만을 통과시킬 수 있다. 일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이(1001A)는 제2 편광의 광만을 생성할 수 있고, 편광 필터(1083)는 필요하지 않다. 편광 빔 스플리터는 이미지 결합기(101)로서 사용될 수 있으며, 편광 빔 스플리터는 제1 상태의 편광을 통과시키고 제2 상태의 편광을 편향시킨다. 입사광(1036C)은 제2 상태의 편광만 있기 때문에, 거의 모든 광(1036C)이 프레넬 거울(1008) 쪽으로 편향된다. 제2 상태의 편광(1037C)을 갖는 광(점선)은 대부분, 1/4파장 지연기(1041A)를 통과하고, 거울(1008A)의 표면으로부터 반사되어, 다시 한 번 1/4파장 지연기(1041A)를 통과함으로써, 제1 상태의 편광을 갖는 반사된 광(1037D)(실선)으로 변환된다. 광(1037D)은 편광 필터 창(1081)을 통해 제1 상태의 편광을 갖는 광선(1037E)(실선)으로 통과되어, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(1018C)을 형성한다. 제2 상태의 편광을 갖는 주변 광(1092)(점선)은 편광 필터 창(1081)을 통해 디스플레이 시스템(5055)으로 들어갈 수 없어서, 원치 않는 산란을 방지한다.
도 6은 도 3a에 도시된 바와 같이 투과 반사기(5030)를 사용하여 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 투사된 홀로그래픽 표면들을 중계하는 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다. 라이트필드 디스플레이(1001)는 스크린 평면(1021)의 관찰자 측(1010) 상의 스크린 외(out-of-screen) 홀로그래픽 표면(1016A), 및 스크린 평면(1021)의 디스플레이 측(1011) 상의 스크린 내(in-screen) 홀로그래픽 표면(1015A)을 투사한다. 홀로그래픽 표면(1016A)의 표면 상에 수렴하는 투사된 광 경로들(1036A)을 따르는 투사된 광선들, 및 스크린 내 홀로그래픽 표면(1015A)에 수렴하는 투사된 광 경로들(1030A)을 따르는 투사된 광선들(광선 자취 선(1033) 참조)은 모두, 투과 반사기(5030)에 접근함에 따라 발산한다. 투과 반사기(5030)는 투사된 광 경로들(1030A, 1036A)의 세트를 따르는 광을 수신하도록 위치되고, 각각, 중계된 광 경로들(1032A, 1028A)의 세트를 따르는 수신된 광을 지향시킨다. 일 실시예에서, 투사된 광 경로들(1030A, 1036A)의 각각의 세트는 디스플레이 스크린 평면(1021)에 대해 정의된 4차원(4D) 좌표계 내의 위치 좌표(X, Y) 및 각도 좌표(U, V)의 세트를 갖는다. 일 실시예에서, 중계된 광 경로들(1032A, 1028A)의 세트 내의 각각의 광 경로는 가상 스크린 평면(1022)에 대해 정의된 4차원(4D) 좌표계 내의 위치 좌표(X, Y) 및 각도 좌표(U, V)의 고유한 세트를 갖는다. 또한, 일 실시예에서, 투과 반사기(5030)의 외부 표면(430)은 반사된 광 경로들(1130, 1136)의 세트를 따르는 수신된 광의 제2 부분을, 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 반사시킨다. 일 실시예에서, 투사된 홀로그래픽 표면(1015A)으로부터의 광(1030A)의 제1 부분은 중계부(5030)에 의해 수신되어, 중계된 홀로그래픽 표면(1017A)을 형성하는 광선 그룹(1032A)으로 중계되는 반면, 광(1030A)의 제2 부분은 중계부(5030)의 표면(430)으로부터 광선(1130)으로 반사되는데, 중계된 광선(1032A) 및 대응하는 반사된 광선(1130)은 실질적으로 중첩되어, 모든 관찰자들(1050 및 1350)이 동일한 홀로그래픽 표면(1017A)을 관찰할 수 있게 한다. 유사하게, 투사된 홀로그래픽 표면(1016A)으로부터의 광(1036A)의 제1 부분은 중계부(5030)에 의해 수신되어, 중계된 홀로그래픽 표면(1018A)을 형성하는 광선 그룹(1028A)으로 중계되는 반면, 광(1036A)의 제2 부분은 중계부(5030)의 표면(430)으로부터 광선(1136)으로 반사되는데, 중계된 광선(1028A) 및 대응하는 반사된 광선(1136)은 실질적으로 중첩되어, 모든 관찰자들(1050 및 1350)이 동일한 홀로그래픽 표면(1018A)을 관찰할 수 있게 한다. 관찰자들(1050 및 1350)은 마치 실제로 거기에 있는 것처럼 홀로그래픽 표면을 관찰할 것이며, 따라서 대응하는 중계된 홀로그래픽 표면(1018A)이 관찰자(1050)에 대해 깊이 반전되어 나타나도록 사람의 얼굴의 표면(1016A)이 투사되는 경우, 얼굴은 반대쪽의 관찰자(1350)에게 정상적인 깊이를 갖는 것으로 보일 것이다.
투사된 표면(1015A)은 투사된 표면(1016A)보다 관찰자로부터 더 멀리 있지만, 다른 중계된 객체(1018A)보다 관찰자에 더 가까운 중계된 표면(1017A)으로 중계됨을 유의해야 한다. 홀로그래픽 표면(1016A)과 중계부(5030) 사이의 수직 거리(D1)는 대응하는 중계된 홀로그래픽 표면(1018A)과 중계부(5030) 사이의 수평 거리와 실질적으로 동일하다. 유사하게, 홀로그래픽 표면(1015A)과 중계부(5030) 사이의 수직 거리(D2)는 대응하는 중계된 표면(1017A)과 중계부(5030) 사이의 수평 거리와 실질적으로 동일하다. 관찰자(1050)는 홀로그래픽 표면(1018A) 옆에 있지만 그보다 더 가까운 공간에 떠있는 홀로그래픽 표면(1017A)을 볼 것이다. 관찰자(1350)는 홀로그래픽 표면(1017A) 옆에 있지만 그보다 더 가까운 공간에 떠있는 홀로그래픽 표면(1018A)을 볼 것이다. 관찰자(1050)에게 보이는 바와 같이 중계된 홀로그래픽 표면들(1017A 및 1018A)의 정확한 깊이 순서를 달성하기 위해 홀로그래픽 소스 표면들(1015A 및 1016A)이 표시되기 전에 렌더링되는 경우, 즉, 도 2b 및 도 2c에 도시되고 도 1a 및 도 5b를 참조하여 전술된 바와 같이 표면들의 깊이가 스크린 평면(1021)에 대해 반전되고, 라이트필드 각도 좌표 (U-V)가 반전되는 경우, 투과 반사기(5030)의 표면으로부터 반사되고 1350에게 관찰되는 표면들의 경우 U-V 좌표가 반전될 것이다. 즉, 광선들(1130 또는 1136)을 관찰하는 관찰자(1350)를 위한 홀로그래픽 표면(1017A 또는 1018A) 각각에 대해 깊이가 정확하게 나타나지 않을 수 있다. 이를 보정하기 위해, 반사된 광 경로들(1130, 1136)의 세트에 대한 U-V 좌표 반전을 수행하도록 도 2a에 도시된 것과 유사한 보정 광학 요소를 평면(1137)에 배치할 수 있다. 다른 실시예에서, 홀로그래픽 표면들(1015A 또는 1016A)의 상이한 라이트필드 렌더링을 이용하고, 평면(1137)에 보정 광학 요소가 없는 경우, 관찰자(1350)는 정확한 깊이 순서를 갖는 홀로그래픽 표면들(1017A 및 1018A)을 인식할 수 있고, 도 2a에 도시된 것과 유사한 보정 광학 요소(20)가 가상 디스플레이 평면(1022)에 배치되어 관찰자(1050)로 하여금 정확한 깊이 순서를 갖는 홀로그래픽 표면들(1017A 및 1018A)을 또한 볼 수 있게 할 수 있다. 즉, 모든 관찰자들(1050 및 1350)로 하여금 정확한 깊이를 갖는 홀로그래픽 표면들(1017A 및 1018A)을 볼 수 있게 하기 위해 도 2a에 도시된 것과 같은 보정 광학 요소(20)가 사용되는 경우, 그 표면들은, 라이트필드 디스플레이(1001)로부터의 홀로그래픽 표면들의 라이트필드 렌더링이 도 2b에 도시된 바와 같이 U-V 좌표의 극성을 반전시킴으로써 스크린 평면(1021) 주위의 깊이를 반전시키는 단계를 포함하는지 여부에 따라, 평면(1022 또는 1137)에 배치될 수 있다.
도 7은 제1 디스플레이(1001)에 반대되는 다른 디스플레이(1201)가 추가된, 도 5b의 홀로그래픽 시스템과 동일한 홀로그래픽 디스플레이 시스템을 도시한다. 도 5b의 도면부호는 도 7에도 적용된다. 중계 시스템(5010)은 이미지 결합기(101) 및 역반사기(1006A)를 포함한다. 1201이 라이트필드 디스플레이인 경우, 라이트필드 디스플레이(1201)는 도 1a와 관련하여 전술한 라이트필드 디스플레이(1001)로서 구성될 수 있으며, 이는 복수의 광원 위치들을 포함하는 하나 이상의 디스플레이 장치들(1202), 디스플레이 장치들로부터 에너지 표면(1205)으로 이미지들을 중계하도록 동작하도록 존재할 수 있거나 존재하지 않을 수 있는 이미지 중계부(1203), 및 에너지 표면 상의 각각의 광원 위치를 3차원 공간에서 특정 방향으로 투사하는 도파관들의 어레이(1204)를 가질 수 있다. 에너지 표면(1205)은 임의의 개별 디스플레이 장치(1202)보다 더 큰 조합된 해상도를 갖는 이음매 없는(seamless) 에너지 표면일 수 있는 반면, 평면(1221)은 디스플레이 표면과 일치할 수 있는 1201의 스크린 평면이다. 1201이 통상적인 2D 디스플레이인 경우, 중계부(1203) 및/또는 도파관(1204)은 없을 수 있다. 디스플레이(1201)는 2D 이미지(도시되지 않음) 또는 홀로그래픽 표면(1213)을 디스플레이할 수 있다. 디스플레이(1201)를 떠나는 투사된 광 경로들(1231)의 추가 세트를 따르는 광선들은 빔 스플리터(101)의 표면으로부터 반사되어, 중계된 광 경로들(1233)의 추가 세트를 따르는 발산하는 광선 그룹을 형성하며, 이는 인지된 홀로그래픽 표면(1214)에서 수렴 지점을 드러내기 위해 가상 경로들(1234)을 통해 역추적될 수 있다. 투사된 홀로그래픽 표면(1213)과 빔 스플리터(101) 사이의 수직 거리(D3)는 빔 스플리터와 인지된 홀로그래픽 표면(1214) 사이의 수평 거리와 실질적으로 동일하다. 관찰자(1050)는 홀로그래픽 표면들(1017A, 1018A), 및 디스플레이(1201)가 라이트필드 디스플레이인지 여부에 따라 홀로그래픽일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 디스플레이된 표면(1214)을 볼 수 있다. 1201로서 2D 디스플레이를 사용하는 경우, 디스플레이(1201)와 빔 스플리터(101) 사이의 거리에 따라 관찰자(1050)로부터 임의의 적당한 거리에 배치될 수 있는 균일한 배경 이미지 평면을 생성할 수 있다. 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 요소를 갖는 차단 시스템(1207)은 디스플레이(1201)로부터 일부 광을 차단할 수 있다. 차단 시스템(1207)은 투명 LED 패널, 투명 OLED 패널, LC 패널, LCD 패널의 일 부분(예를 들어, 백라이트 또는 반사기가 없음), 시차 장벽, 실제 물리적 물체, 유리 평면 상에 배치된 마스크, 또는 선택된 위치나 선택된 각도에서 광을 완전히 또는 부분적으로 차단할 수 있는 일부 다른 유형의 패널 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 디스플레이(1201)로부터의 광의 일부 또는 전부를 차단하기 위해, 차단 시스템(1207)은 디스플레이(1201)의 경로에서 디스플레이(1201)의 스크린 평면(1221)으로부터 특정 거리(1210)에 배치될 수 있다. 차단 시스템(1207)은 디스플레이(1201)로부터 광(1231)의 전부 또는 일부를 차단하는 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 영역을 갖는 차단 장벽으로 고려될 수 있다. 차단 시스템(1207)은 투사된 홀로그래픽 객체(1213)와 동일한 디스플레이로부터의 거리에 배치될 수 있고, 조절 가능한 위치를 가질 수 있다. 차단 시스템(1207)은, 홀로그래픽 표면(1017A) 또는 중계된 홀로그래픽 표면(1018A)이 인지된 홀로그래픽 표면(1214)을 차단하는 경우, 그리고 두 이미지가 동시에 디스플레이되는 것을 원치 않는 경우, 표면(1213)의 일부가 중계부(5010)에 도달하는 것을 차단하기 위해 사용될 수 있다. 차단 시스템(1207)이 하나 이상의 편광기들 및 액정(LC) 층을 포함하는 LCD 패널의 일부인 경우, 빔 스플리터는 1207을 통과하는 편광된 광의 100%를 반사하도록 선택되는 편광 빔 스플리터일 수 있다. 유사하게, 차단 시스템(1208)은 디스플레이(1001)로부터의 광의 전부 또는 일부를 차단하기 위해 라이트필드 디스플레이(1001) 위에 특정 거리(1211)에 배치될 수 있다. 1201이 라이트필드 디스플레이인 경우, 차단을 방지하기 위해 라이트필드 디스플레이들(1001 및 1201) 모두의 조정된 렌더링이 사용될 수 있기 때문에, 차단 문제를 방지하는 데에 차단 시스템들(1207 및 1208)이 필요하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 도 7에 도시된 디스플레이 시스템은 4D 함수에 따라 광을 출력하기 위해 라이트필드 디스플레이(1001)에 디스플레이 명령들을 발행하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(190)는 의도된 바와 같이 홀로그래픽 표면들(1017A, 1018A) 및 표면(1214)을 제공하기 위해, 다른 디스플레이(1201) 및 차단 시스템(1207)에 조정된 명령들을 발행할 수 있다. 도 7과 관련하여 전술한 다양한 실시예들은 도 4c 내지 도 4d, 및 도 5c 내지 도 5d에 있는 것들을 포함하여, 본 개시내용의 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 다른 실시예들에서 부분적으로 또는 전체적으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 전술한 제2 디스플레이(1201) 및 차단 시스템들(1207 및 1208)은 도 5c에 설명된 바와 같이 적어도 하나의 오목 거울을 포함하는 중계 시스템과 함께 동작하도록 구현될 수 있다.
도 8a는 중계 시스템(5010)이 투과 반사기 중계부(5030)로 대체된, 도 7의 홀로그래픽 디스플레이 시스템과 동일한 홀로그래픽 디스플레이 시스템이다. 도 7의 도면부호는 도 8a에도 사용된다. 홀로그래픽 객체(1213)를 형성하는 투사된 광선들(1231)의 제1 부분은 투과 반사기(5030)의 표면으로부터 부분적으로 반사되어 발산하는 광선 그룹(1332)을 형성할 수 있다. 투사된 광선(1231)의 제2 부분은 수신되고 광선(1333)으로 중계되어 중계된 홀로그래픽 객체(1314)를 형성할 것이며, 여기서 중계된 광 경로(1333)는 반사된 광 경로(1332)와 실질적으로 중첩한다. 디스플레이된 표면들(1213)과 투과 반사기 중계부(5030) 사이의 수직 거리(D3)는 중계부(5030)와 중계된 홀로그래픽 표면(1314) 사이의 수평 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 관찰자(1050)는 홀로그래픽 표면들(1017A, 1018A) 및 디스플레이된 홀로그래픽 표면(1314)을 볼 것이다. 다른 실시예에서, 1201은 라이트필드 디스플레이가 아니라 2D 디스플레이며, 관찰자(1050)는 가상 평면(1137)에 위치된 2D 배경 앞에 있는 홀로그래픽 표면들(1017A, 1018)을 본다. 디스플레이(1201)로서 2D 디스플레이를 사용하는 경우, 디스플레이(1201)와 투과 반사기(5030) 사이의 거리에 따라 관찰자(1050)로부터 임의의 적당한 거리에 배치될 수 있는 균일한 배경 이미지 평면을 생성할 수 있다. 1201이 라이트필드 디스플레이인 경우, 컨트롤러(190)는 라이트필드 디스플레이들(1001 및 1201) 모두에 대해, 전경 객체들(1017A)의 후방에 있는 중계된 배경 객체들(1018A, 1214)의 적절한 계산된 차폐를 지원하는 조정된 디스플레이 명령들을 발행할 수 있기 때문에, 차단 문제를 방지하는 데에 차단 시스템들(1207 및 1208)이 필요하지 않을 수 있다. 도 2a의 보정 광학 요소(20), 또는 각도 4D 라이트필드 좌표들 (U, V)의 극성을 반전시키는 유사한 구성들은 가상 평면(1337)이 아니라 가상 평면(1137)에 배치될 수 있거나, 가상 평면(1137)이 아니라 가상 평면(1337)에 배치될 수 있거나, 또는 두 위치들 모두에 배치될 수 있거나, 또는 전혀 배치되지 않을 수 있다. 또한, 평면들(1337 및 1137)에 배치된 보정 광학 요소(20)는 투과 반사기(5030)로부터 더 가깝게 또는 더 멀리 이동될 수 있다. 다른 옵션은 도 2a 또는 유사한 구성들에 라이트필드 디스플레이(1001)의 스크린 평면(1021) 바로 위에 배치된 U, V 좌표의 극성을 반전시키는 보정 광학계(20)를 갖는 것이다. 마지막으로, 시스템(130)은 투과 반사기(5030) 대신에 거울을 사용하여 구축될 수 있으며, 이는 5030의 왼쪽에 있는 관찰자(1050) 및 5030의 우측에 위치된 관찰자(도시되지 않음)에게 2개의 독립적인 뷰를 초래할 수 있는데, 각각의 관찰자는 하나의 디스플레이로부터의 홀로그래픽 표면들만을 볼 수 있을 것이다. 도 8a에 관하여 전술한 다양한 실시예들은 도 4c 내지 도 4d, 및 도 5c 내지 도 5d의 것들을 포함하여, 본 개시내용의 홀로그래픽 디스플레이 시스템의 다른 실시예들에서 부분적으로 또는 전체적으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 전술한 제2 디스플레이(1201) 및 차단 시스템들(1207 및 1208)은 도 5c에 설명된 바와 같이 적어도 하나의 오목 거울을 포함하는 중계 시스템과 함께 동작하도록 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 도 8a에 도시된 디스플레이 시스템은 4D 함수에 따라 광을 출력하기 위해 라이트필드 디스플레이(1001)에 디스플레이 명령들을 발행하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(190)는 의도된 바와 같이 홀로그래픽 표면들(1017A, 1018A) 및 표면(1314)을 제공하기 위해 다른 디스플레이(1201) 및 차단 시스템(1207)에게 조정된 명령들을 발행할 수 있다.
도 8b는 차단 시스템(1207)을 이용하여 차단 처리를 수행하기 위한 도 8a의 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 8a의 도면부호는 도 8b에도 적용된다. 차단 시스템(1207)의 일 부분(1367)은 투사된 홀로그래픽 표면(1213)의 일측으로부터 광(1361)을 차단하도록 활성화될 수 있다. 표면(1213)으로부터의 직교 광선(1362)만이 도시되어 있고, 이들은 투과 반사기(5030)에 의해 관찰자(1050)에 도달하는 광선(1364)으로 부분적으로 반사된다. 광선(1362)은 5030에 의해 투사된 홀로그래픽 표면(1366)을 형성하는 광선(1363)으로 중계된다. 표면(1213)의 부분으로부터 실질적으로 전혀 차단되지 않은 광선(1361)은 관찰자(1050)에게, 중계된 홀로그래픽 이미지(1366)의 차단된 부분(1365)에 대응하여 보일 수 있다.
도 8c는 실질적으로 모든 광선이, 투과 반사기(5030)의 오른쪽의 관찰자(1350)에게 도달하지만, 명료함을 위해 5030의 왼쪽의 관찰자(도시되지 않음)에게 도달하는 광선 중 일부는 생략된, 도 8a에 도시된 것과 유사한 디스플레이 시스템의 일 실시예를 도시한다. 도 8a의 도면부호는 이 도면에도 적용된다. 홀로그래픽 객체(1015A)를 형성하는 광선(1030A)은 중계부(5030)의 표면(430)에 의해 광선(1331)으로 반사되며, 이는 관찰자(1350)에게 중계된 홀로그래픽 객체(1017A)의 위치로부터 기원하는 것으로 인식된다. 유사하게, 홀로그래픽 객체(1016A)를 형성하는 광선(1036A)은 중계부(5030)의 표면(430)에 의해 광선(1337)으로 반사되고, 이는 관찰자(1350)에게 중계된 홀로그래픽 객체(1018A)의 위치로부터 기원하는 것으로 인식된다. 디스플레이(1201)가 홀로그래픽 디스플레이인 경우, 홀로그래픽 표면(1213)은 홀로그래픽 표면(1314)으로 중계될 것이고, 관찰자(1350)는 전경에 있는 1314, 및 배경에 있는 홀로그래픽 표면들(1017A 및 1018A)을 볼 것이다. 디스플레이(1201)가 2D 디스플레이인 경우, 관찰자(1350)는 편평한 전경 이미지, 및 배경에 있는 홀로그래픽 표면들(1017A 및 1018A)을 볼 것이다. 도 8a에 대해 설명된 바와 같이, 1201이 라이트필드 디스플레이인 경우, 차단 처리는 2개의 라이트필드들(1001 및 1201)을 조정함으로써, 또는 차단 시스템들(1207 및/또는 1208)을 사용함으로써 수행될 수 있다. 1201이 2D 디스플레이인 경우, 차단 처리는 차단 시스템들(1207 및/또는 1208)을 이용하여 수행될 수 있다.
실제 물체의 이미지와 홀로그래픽 객체의 결합
도 3b, 도 3c, 도 8a, 도 8b, 및 도 8c를 참조하면, 본 개시내용은 각각, 제1 및 제2 이미지 소스들로부터 제1 및 제2 이미지 표면들을 중계하기 위해 중계 시스템을 사용하기 위한 다양한 실시예들을 고려하고 설명한다. 일 실시예에서, 제1 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이의 표면을 포함할 수 있고, 라이트필드 디스플레이로부터의 광은 홀로그래픽 객체의 제1 이미지 표면을 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 수평 시차만 있는 다중 뷰 디스플레이 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함할 수 있다. 이에 대응하여, 제2 이미지 소스의 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 제2 라이트필드 디스플레이로부터 투사된 광 경로들에 의해 형성된 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 개시내용의 중계 시스템은 제1 및 제2 이미지 표면들을, 제1 및 제2 이미지 표면들로부터 먼 특정 거리에 있는 중계된 위치들로 중계할 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 각각의 중계된 위치들에서 관찰될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 중계된 홀로그래픽 객체들 및 실제 물체의 중계된 이미지가 함께 나타날 수 있다(예를 들어, 도 3c에 도시된 121C, 122C, 및 123C). 중계된 홀로그래픽 객체가 실제 물체의 중계된 이미지의 앞에 나타나는 경우, 차단 시스템은 실제 물체에 근접하게 배치되어, 홀로그래픽 객체에 의해 차단되고 있는 실제 물체의 중계된 이미지로부터의 광의 일부를 차단하여, 관찰자가 홀로그래픽 객체 뒤의 실제 물체를 볼 수 없게 할 수 있다. 이는 현재의 차단 처리를 이용하여 실제 이미지의 전방에 있는 홀로그래픽 객체가 표시되게 한다. 이는 불투명한 중계된 홀로그래픽 객체(예를 들어, 고스트가 아닌 인간의 머리)가, 중계된 홀로그래픽 객체의 바로 뒤에 보이는 실제 물체의 중계된 이미지로부터의 광으로 인해 관찰자에게 투명하게 보이는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다. 본 개시내용에서 종종, 중계된 객체와 중계된 표면 사이에는 구별이 이루어지지 않는다. 도 8c에서, 예를 들어, 투사된 홀로그래픽 객체들(1015A 및 1016A)은 각각, 중계부(5030)에 의해 중계된 홀로그래픽 표면들(1017A 및 1018A)로 중계되는 표면들이다. 투사된 홀로그래픽 객체 표면들(1015A 및 1016A)은 본 개시내용에서 동일하게, '투사된 홀로그래픽 객체 표면', '투사된 홀로그래픽 객체', 또는 '홀로그래픽 객체'로 지칭될 수 있다. 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(1017A 및 1018A)은 본 개시내용에서 동일하게, '중계된 홀로그래픽 표면' 또는 '중계된 홀로그래픽 객체'로 지칭될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예에서, 일부 중계 시스템은 중계되는 이미지 표면의 깊이 프로파일을 반전시키도록 구성되고(예를 들어, 도 1a에 도시된 중계 시스템(5010)), 일부 중계 시스템은 그렇게 하지 않도록 구성된다(예를 들어, 도 5d에 도시된 중계 시스템(5040)). 중계 시스템이 깊이 반전을 수행하는 경우, 홀로그래픽 객체 표면과 같은 이미지 표면의 중계된 이미지는 원래의 이미지 표면의 깊이 프로파일과는 상이한 깊이 프로파일을 가질 것이다. 일 실시예에서, 중계된 이미지 표면은 원래의 이미지 표면을 미리 반전된 깊이 프로파일을 갖도록 구성시킴으로써 의도된 깊이 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 실제 물체는 실제 물체의 중계된 이미지 표면이 의도된 깊이 프로파일을 갖도록 반전된 깊이 프로파일을 갖게 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 중계 시스템은, 각각이 중계 깊이를 반전시키되, 제2 중계 서브시스템이 제1 중계 서브시스템에 의해 수행된 깊이 반전을 역전시켜, 원래의 이미지 표면과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는 중계된 이미지 표면을 초래하는, 2개의 중계 서브시스템들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 실제 물체의 이미지 표면은 깊이를 반전시키는 2개의 중계 서브시스템들을 통해 두 번 중계될 수 있으며, 이에 의해 실제 물체의 원래의 이미지 표면과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 유지하는 실제 물체의 중계된 이미지 표면이 생성된다. 일부 중계 시스템 실시예들에서는, 깊이 반전이 없으며, 깊이 반전이 해결될 필요가 없다(예를 들어, 도 5d에 도시된 중계 시스템(5040)).
본원에서 설명된 원리들을 설명하기 위해, 도 9a는 도 3c에 도시된 중계 시스템과 유사한 중계 시스템(9001)을 포함하는 디스플레이 시스템(9001)의 일 실시예를 도시하며, 여기서 라이트필드 디스플레이(1001A)의 스크린 평면(1021A) 주위에 투사된 2개의 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)로부터의 광은 광 결합 시스템(101)의 제1 및 제2 입력 인터페이스들을 통해 실제 물체(123A)로부터의 광과 결합되고, 이들 3개의 객체들은 가상 디스플레이 평면(1022B) 근처의 다른 위치로 중계된다. 유사한 구성요소들에 대한 도 3c의 도면부호는 도 9a에도 사용된다. 도 9a에 도시된 실시예에서, 중계 시스템(5080)은 중계 시스템(5080)의 제1 중계 서브시스템(5030A)을 통해 제1 이미지 소스들(1001A) 및 제2 이미지 소스들(123A) 중 적어도 하나로부터 광을 수신하도록 구성되고, 제1 중계 서브시스템(5030A)은 각각의 이미지 표면에 대응하는 제1 중계된 이미지 표면(121B/122B(중계된 홀로그래픽 객체들) 또는 123B(중계된 실제 물체 표면))을 정의하기 위해 수신된 광을 중계하도록 동작 가능하며, 제1 중계된 이미지 표면은 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나로부터의 광에 의해 정의되는 각각의 이미지 표면(121A/122A 또는 123A)의 깊이 프로파일과 상이한 깊이 프로파일을 갖는다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나는 실제 물체(123A)를 포함하고, 제1 중계 서브시스템(5030A)은 실제 물체(123A)의 표면으로부터의 광을 수신하도록 동작 가능하며, 제1 중계된 이미지 표면(123B)은 실제 물체(123A)의 표면의 깊이 프로파일과는 상이한 깊이 프로파일을 갖는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함한다. 다른 실시예에서, 중계 시스템(5080)은 제1 중계된 이미지 표면(121B/122B)(중계된 홀로그래픽 객체들)으로부터 관찰자(1050A 내지 1050C) 근처의 가시 부피로 광을 지향시켜 각각의 이미지 표면에 대응하는 중계된 홀로그래픽 객체들의 제2 중계된 이미지 표면(121C/122C)을 정의하고, 홀로그래픽 디스플레이로부터 투사되지 않은 제1 및 제2 이미지 중 적어도 하나 중 다른 하나(123A)로부터의 광을 가시 부피 내의 중계된 위치들(123C)로 중계하여 각각의 이미지 표면(123A)에 대응하는 제1 중계된 이미지 표면을 정의하도록 구성된 제2 중계 서브시스템(5030B)을 더 포함하고, 제2 중계된 이미지 표면(121C/122C)은 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A) 중 상기 적어도 하나로부터의 광에 의해 정의되는 각각의 이미지 표면(121A/122A)의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는다. 일 실시예에서, 이미지 소스는 실제 물체(123A)를 포함하고, 중계 시스템(9001)은 예시된 실시예에서, 하나 이상의 차단 층들(151, 152, 및 153)을 포함할 수 있는 차단 시스템(150)을 포함하며, 차단 층들은 실제 물체(123A)로부터의 광선들 중 일부를 차단하여, 이 광선들이 중계된 실제 물체 이미지 표면(123C)의 중계 위치들에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 중계 서브시스템(5080)은 각각 깊이를 반전시키는 제1 투과 반사기 중계 서브시스템(5030A) 및 제2 투과 반사기 중계 서브시스템(5030B)을 포함할 수 있으며, 제2 투과 반사기(5030B)는 제1 투과 반사기 중계 서브시스템(5030A)의 깊이 반전을 반전시켜, 전체적인 중계 시스템(5080)이 실제 물체(123A)의 깊이 프로파일뿐만 아니라 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)의 깊이 프로파일을 보존하도록 한다. 차단 층들(151, 152, 153)은 복수의 시차 요소들을 포함할 수 있고, 이는 일 실시예에서, 개별적으로 주소 지정되는 광 차단 요소들일 수 있다. 일 실시예에서, 차단 층들(151, 152, 및 153)은 각각, 하나 이상의 편광기들과 개별적으로 주소 지정가능한 픽셀들을 갖는 액정(LC) 층을 포함하는 LCD 패널, 개별적으로 주소 지정가능한 픽셀들을 갖는 투명 OLED 디스플레이 패널, 또는 광을 선택적으로 차단할 수 있고 투명, 반투명, 또는 광 차폐일 수 있는 다른 패널의 일부일 수 있다.
중계된 위치들(160)은 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121C, 122C)이 중계된 가상 디스플레이 스크린(1022B), 및 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123C)의 주위에 분포되어 있는 위치들이다. 123A와 같은 실제 물체의 표면을 떠나는 광선들은 홀로그래픽 객체(121A)의 표면을 떠나는 광선들이 전달되어 홀로그래픽 객체(121C)를 형성하는 것과 동일한 방식으로 중계 시스템(5080)에 의해 전달되기 때문에, 실제 물체의 중계된 이미지는 홀로그래픽 객체와 같이 실재하는 것처럼 보일 것이다. 컨트롤러(190)는 라이트필드 디스플레이(1001A)에 대한 디스플레이 명령들을 생성할 뿐만 아니라 차단 평면들(151, 152, 및 153)에 구성 명령들을 전송할 수 있다.
도 9b는 실제 물체(123A)에 근접하게 위치된 차단 평면들(151, 152, 및 153)의 하나 이상의 층들을 포함하고, 투사된 홀로그래픽 객체(121AE)를 통과하여 3개의 관찰자 위치들(1050AE, 1050BE, 1050CE)에 도달하는, 실제 물체(123A)로부터의 광의 일부를 차단하도록 설계된, 차단 시스템(150)의 제1 실시예를 도시한다. 투사된 홀로그래픽 객체(121A)로부터의 광선(131A)이 광 결합기(101)에 의해 실제 물체(123A)로부터의 광선(133Y)과 결합되면 실제 물체(123A)에 대한 홀로그래픽 객체(121A)의 위치를 나타내는 것으로, 홀로그래픽 객체(121AE)가 도시되어 있다. 즉, 투사된 홀로그래픽 객체(121AE)는 실제 물체(123A)에 대해 홀로그래픽 객체(121A)의 동일한 광학 위치에 있는 것으로 도시되어 있다. 3개의 관찰자 위치들(1050AE, 1050BE, 및 1050CE)은 도 9a에 각각 도시된 중계된 이미지 표면들의 가시 위치들(1050A, 1050B, 및 1050E)에 대응하고, 중계된 실제 이미지 표면(123C)이 실제 물체(123A)에 대해 상하 반전되기 때문에 상하의 반대 순서로 나타나게 된다. 개별적으로 주소 지정 가능한 광 차단 요소들(188)의 패턴은 홀로그래픽 객체(121AE)를 통과하고 3개의 상이한 관찰 위치들에 도달하는 실제 물체(123A)로부터의 광선의 일부를 차단하도록 각각의 차단 평면(151, 152, 및 153) 상에서 작동될 수 있다. 이는 관찰자(1050AE)에 도달하는 광선(933A) 중의 차단된 광선(943A), 관찰자(1050BE)에 도달하는 광선(933B) 중의 차단된 광선(943B), 및 관찰자(1050CE)에 도달하는 광선(933C) 중의 광선(943C)을 포함한다. 광 차단 요소들의 패턴은 계산적으로 또는 알고리즘적으로 결정될 수 있고, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)이 도 9a의 실제 물체의 중계된 배경 이미지 표면(123C)에 대해 이동되더라도, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)이 관찰자들(1050A, 1050B, 및 1050C)에 의해 인지되어 중계된 실제 배경 이미지 표면(123C)을 계속하여 차단하도록 도 9a의 홀로그래픽 디스플레이(1001A)의 동일한 비디오 프레임 리프레시 속도로 업데이트될 수 있다. 또한, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)의 일부가 중계된 실제 물체의 배경 이미지 표면(123C)에 대해 반투명한 것으로 보일 수 있고, 이 경우 대응하는 차단 영역(188)은 불투명하지 않고, 반투명할 수도 있다.
도 9c는 실제 물체(123A)로부터 짧은 거리에 위치된 차단 평면들(151, 152, 및 153)의 하나 이상의 층들을 포함하고, 투사된 홀로그래픽 객체 표면(121AE)을 통과하여 3개의 관찰자 위치들(1050AE, 1050BE, 1050CE)에 도달하는 실제 물체(123A)로부터의 광의 일부를 차단하도록 설계된, 차단 시스템(150)의 제2 실시예를 도시한다. 유사한 요소들에 대해 도 9b에 대한 도면부호는 도 9c에도 사용된다. 도 9c에 도시된 실시예에서, 차단 평면들(152 및 153) 중 2개는 홀로그래픽 객체(121AE)에 대응하는 실질적으로 동일한 위치에 위치되고, 각각의 패널 상의 선택된 차단 영역들(188)은 홀로그래픽 객체(123AE)와 중첩되도록 활성화된다. 차단 영역들(188)은 계산적으로 또는 알고리즘적으로 결정될 수 있고, 관찰자들(1050A, 1050B, 및 1050C)에 의해 인지될 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)이, 실제 물체(123A)의 중계된 배경 이미지 표면(123C)에 대한 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)의 이동과 동기화하여 업데이트되는 중계된 실제 배경 이미지 표면(123C)을 연속적으로 차단하도록, 도 9a의 홀로그래픽 디스플레이(1001A)와 동일한 비디오 프레임 속도로 업데이트될 수 있다. 중계된 홀로그래픽 객체(121C)의 일부가 실제 물체의 배경 중계된 이미지 표면(123C)에 대해 반투명한 것으로 나타나야 하는 경우, 대응하는 차단 영역(188)은 불투명하지 않고 반투명하도록 구성될 수 있다. 실제 물체(123A)에 대한 홀로그래픽 표면(121A)의 이동을 고려하면, 하나 이상의 차단 평면들(151, 152, 및 153)은 스테이지가 이동할 때 차단 평면들이 홀로그래픽 표면(121A)의 동일한 유효 위치에 배치될 수 있도록, 모터로 움직이는 이동 스테이지 상에 장착될 수 있다.
도 9d는 도 9a에 도시된 관찰자 위치들(1050A, 1050B, 및 1050C)에게 보이는 바와 같은, 중계된 실제 물체 이미지 표면(121C) 상에서의 도 9c에 도시된 차단 시스템(150)의 차단 층들의 효과를 도시한다. 점선 윤곽들(152E 및 153E)은 각각, 도 9a 및 도 9c에 도시된 차단 층들(152 및 153)의 중계 이미지들이다. 이러한 중계된 평면들(152 및 153)의 이미지들에 대한 중계된 차단 영역들(188B)은, 중계된 홀로그래픽 표면(121C)에 의해 중계된 표면(123C)의 차단을 제공하도록 차단 위치들이 선택될 수 있음을 보여준다. 관찰자(1050A)는, 광선들(943D) 사이에 있는 소스(123A)로부터 중계된 광선이 도 9a에 도시된 차단 평면들(152 및 153) 상에서 활성화된 차단 부위들에 의해 차단되기 때문에, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)의 뒤에 있는 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123C)의 부분(161A)을 볼 수 없다. 유사하게, 관찰자(1050B)는 광선들(943E) 사이에 있는 소스(123A)로부터 중계된 광선이 도 9a에 도시된 차단 평면들(152 및 153) 상에서 활성화된 차단 부위들에 의해 차단됨에 따라, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)의 뒤에 있는 중계된 실제 이미지 표면(123C)의 부분(161B)을 볼 수 없다. 관찰자(1050C)는 광선들(943F) 사이에 있는 소스(123A)로부터 중계된 광선이 도 9a에 도시된 차단 평면들(152 및 153) 상에서 활성화된 차단 부위에 의해 차단됨에 따라 홀로그래픽 객체(121C)의 뒤에 있는 중계된 실제 이미지 표면(123C)의 부분(161C)을 볼 수 없다. 도 9c 및 도 9d에 도시된 예에서, 홀로그래픽 객체(122C)에 대해 차단 처리가 수행되지 않는 것으로 도시되어 있지만, 이는 홀로그래픽 객체(121C)의 차단 처리와 동시에 발생할 수 있다. 차단 평면들(151, 152, 및 153) 상의 차단 영역들(188)은, 홀로그래픽 객체들이 중계된 객체(121C, 122C, 및 123C)의 모든 관찰자들에 대해 적절히 처리되는 차단을 이용하여, 중계된 실제 물체 표면(123C)으로 형성된 실제 배경의 전방에서 이동하는 실재하는 물체들인 것으로 보이는 것처럼, 실제 물체(123A)로부터의 광이 121C 및 122C와 같은 중계된 홀로그래픽 객체들에 의해 연속적으로 차단되도록 연속적으로 업데이트될 수 있다. 또한, 121C 및 122C와 같은 중계된 홀로그래픽 객체 표면은 실제 물체(123A)의 중계된 배경 이미지 표면(123C)에 반투명한 것으로 보일 수 있으며, 이 경우에 차단 영역(188)은 반투명할 수 있고, 실제 물체(123A)로부터의 광의 일부를 완전히 차단하는 것보다는 단지 감쇄시킬 수 있다. 그리고 마지막으로, 하나 이상의 차단 평면들(151, 152, 및 153)은 위치를 변경하더라도 하나 또는 여러 개의 투사된 홀로그래픽 객체들(121A 및 121B)과 광학적으로 일치하게 이동될 수 있도록, 모터로 작동될 수 있다.
도 9e는 실제 물체(123A)로부터 원치 않는 광선들을 차단하는 실제 차단 물체(155A)로 대체된 차단 시스템(150)을 갖는 도 9a의 디스플레이 시스템이다. 도 9a의 도면부호는 도 9e에도 사용된다. 실제 차단 물체(155A)는 적어도 하나의 투사된 홀로그래픽 객체(122A)와 형상 또는 프로파일이 유사할 수 있고, 무광택 검정 페인트와 같은 광 흡수 재료로 도색 또는 코팅될 수 있다. 도 9e에 도시된 바와 같이, 실제 차단 물체(155A)는 이미지 결합기(101)로부터, 투사된 홀로그래픽 객체(121A)와 동일한 거리에 있도록 위치되었기 때문에, 실제 차단 물체(155A)의 표면은 투사된 홀로그래픽 객체 표면(121A)의 중계된 표면(121C)과 실질적으로 동일한 위치에 있도록 중계 시스템(5080)에 의해 중계된 표면(155C)으로 중계된다. 실제 물체(123A)로부터의 광선들(157A, 158A)은 차단 물체(155A)의 가장자리들에 의해 거의 차단되고, 중계 시스템(5080)에 의해 광선(157C, 158C)으로 각각 중계된다. 중계된 광선(158C)은 관찰자(1050A)에게 보일 것이지만, 광선(158C) 바로 아래에 있고 광선(158C)에 평행한 중계된 객체(123C)로부터의 광선들은 중계부(5080)에 의해 중계되기 전에 실제 차단 물체(155A)에 의해 차단될 것이다. 그 결과, 중계된 표면(123C)의 부분은 관찰자(1050C)의 시점에서 중계된 홀로그래픽 표면(121C)의 뒤에 보이지 않을 것이다. 유사하게, 중계된 광선(157C)은 관찰자(1050A)에게 보일 것이지만, 광선(157C) 바로 위에 있고 157C에 평행한 중계된 객체(123C)로부터의 광선들은 중계부(5080)에 의해 중계되기 전에 실제 차단 물체(155A)에 의해 차단될 것이다. 그 결과, 중계된 표면(123C)의 부분은 관찰자(1050A)의 시점에서 중계된 홀로그래픽 표면(121C)의 뒤에 보이지 않을 것이다. 요약하면, 도 9e는, 투사된 홀로그래픽 표면(121A) 및 실제 물체 표면(123A)으로부터의 광이 결합되어 중계되는 디스플레이 시스템에서, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121B)의 치수와 동일한 치수를 갖는 실제 차단 물체(155A)가, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C) 및 실제 차단 물체(155C)의 중계된 표면이 일치하도록, 실제 물체(123A)로부터의 광의 일부를 차단하는 위치에 배치될 수 있고, 실제 차단 물체(155A)는 중계된 객체들(121C, 123C)의 FOV 내의 모든 관찰자들(1050A 내지 1050C)에 대해 중계된 홀로그래픽 객체 표면 뒤의 중계된 실제 물체 표면(123C)의 차단을 제공함을 보여준다. 일 실시예에서, 실제 차단 물체(155A)는 자신의 위치가 모터 작동식 위치설정 스테이지(도시되지 않음)에 의해 제어되며, 155A는 중계된 차단 물체(155A)의 중계된 위치(155C)가 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)의 위치와 계속해서 일치하도록, 투사된 홀로그래픽 객체(121A)의 이동과 함께 조정되어 이동될 수 있다(156). 컨트롤러(190)는 투사된 홀로그래픽 객체(121A)의 이동뿐만 아니라 실제 차단 물체(155A)의 조정된 이동(156)을 지시하기 위해, 움직임 컨트롤러에 명령을 발행할 뿐만 아니라, 라이트필드 디스플레이(1001A)에 디스플레이 명령들을 동시에 발행할 수 있다.
도 9f는 도 9e에 도시된 관찰자 위치들(1050A, 1050B, 및 1050C)에서 보이는 바와 같은, 중계된 실제 물체 이미지 표면(123C) 상에서의 도 9e에 도시된 실제 차단 물체(155A)의 효과를 도시한다. 실제 차단 물체(155A)의 중계된 표면(155C)은 투사된 홀로그래픽 객체(121A)의 중계된 표면(121C)과 실질적으로 일치한다. 관찰자(1050A)는 광선들(943D) 사이에 있는 소스(123A)로부터 중계된 광선이 차단 물체(155A)에 의해 차단되기 때문에 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)의 뒤에 있는 실제 물체(123A)의 중계된 실제 이미지 표면(123C)의 부분(162A)을 볼 수 없다. 유사하게, 관찰자(1050B)는 광선들(943E) 사이에 있는 소스(123A)로부터 중계된 광선이 실제 차단 물체(155A)에 의해 차단되기 때문에 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)의 뒤에 있는 중계된 실제 이미지 표면(123C)의 부분(162B)을 볼 수 없다. 마지막으로, 관찰자(1050C)는 광선들(943D) 사이에 있는 소스(123A)로부터 중계된 광선이 도 9e에 도시된 실제 차단 물체(155A)에 의해 차단되기 때문에 홀로그래픽 객체(121C) 뒤에 있는 중계된 실제 이미지 표면(123C)의 부분(162C)을 볼 수 없다.
도 9g는 관찰자가 실제 배경 물체 또는 배경 디스플레이의 중계된 표면의 전방에 투사된 홀로그래픽 객체의 중계된 표면을 보되, 중계된 객체의 깊이 반전이 없고, 중계된 전경 홀로그래픽 표면 뒤의 배경 표면에 대한 적절한 차단 처리가 없는 디스플레이 시스템(9002)이다. 도 9g의 중계 시스템은 도 9a의 중계 시스템과 유사하지만, 실제 물체 또는 디스플레이는 두 구성들에서 2개의 투과 반사기를 통해 중계되지만, 도 9g에서는 홀로그래픽 객체(121G)가 실제 배경 물체로부터의 광과 함께 광 경로 내로 삽입되거나, 2개의 투과 반사기들 사이의 특정 위치에 디스플레이(123F)가 삽입된다. 도 9g에서, 실제 물체의 표면 또는 디스플레이(123F)는 이미지 결합기(101F)뿐만 아니라 투과 반사기들(5030F 및 5030G)을 갖는 2개의 중계 서브시스템들을 포함하는 중계 시스템(5090)에 의해 중계된 객체 표면(123H)으로 중계된다.
도 9g에 도시된 중계부(5090)는 평행한 평면들 상에 배치되고 이들 사이에 배치된 이미지 결합기(101F)를 이용하여 서로로부터 분리된 2개의 투과 반사기들(5030F, 5030G)을 포함한다. 제1 투과 반사기 중계 서브시스템(5030F)은 실제 물체 또는 2D 디스플레이(123F)의 표면인 제1 이미지 소스로부터 광을 수신하고 수신된 광을 제1 중계된 이미지 표면(123G)으로 중계하며 이미지 결합기(101F)에 의해 수신하도록 구성되는 제1 입력 인터페이스를 제공하고, 제1 중계된 이미지 표면(123G)은 각각의 이미지 표면(123F)의 깊이 프로파일과 상이한 깊이 프로파일을 갖는다. 중계 시스템(5090)은 실제 물체 또는 디스플레이 표면(123F)의 중계된 표면(123G)을 형성하는 제1 중계 서브시스템(5030F)으로부터의 광과, 홀로그래픽 표면(121G)을 정의하는 제2 이미지 소스(1001F)로부터의 광(131G)을 결합하도록 위치된 이미지 결합 요소를 더 포함하며, 여기서 제1 중계된 이미지 표면(123G) 및 홀로그래픽 표면(121G)을 포함하는 결합된 광은 관찰자(1050G) 근처의 가시 부피(135)로 중계하도록 구성된 제2 중계 서브시스템(5030G)으로 지향된다. 이미지 결합기(101F)는 제2 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001F)로부터 광을 수신하기 위한 제2 인터페이스를 제공하고, 이 광은 제2 이미지 소스로부터의 광과 결합되고 제2 투과 반사기 중계 서브시스템(5030G)에 의해 관찰자(1050) 근처의 가시 부피(135)로 중계된다. 실제 물체 또는 디스플레이(123F)의 표면은 2번 중계되는데, 먼저 123G로, 이어서 123H로 중계되는 반면, 투사된 홀로그래픽 객체(121G)의 표면은 121H로 한 번만 중계된다. 따라서, 한 번 중계된 홀로그래픽 표면(121G)의 깊이 프로파일은 반전되는 반면, 실제 물체 또는 디스플레이(123F)의 2번 중계된 홀로그래픽 표면(123H)의 깊이 프로파일은 반전되지 않는다. 일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이(1001F)로부터 투사된 광 경로(131G)에 의해 정의된 홀로그래픽 표면(121G)은 스크린 평면(1021F)에 대해 제1 투사된 깊이 프로파일을 갖고, 홀로그래픽 표면(121G)은 중계 시스템에 의해 중계되어, 121G의 대응하는 먼저 투사된 깊이 프로파일과는 상이한 제1 중계된 깊이 프로파일을 가진 중계된 홀로그래픽 표면을 포함하는 제1 중계된 이미지 표면(121H)을 정의한다.
일 실시예에서, 중계 시스템(5090)은 중계 시스템(5090)의 제1 중계 서브시스템(5030F)을 통해 홀로그래픽 디스플레이가 아닌 제1 및 제2 이미지 소스들(123F) 중 하나로부터 광을 수신하도록 구성되고, 제1 중계 서브시스템(5030F)은 수신된 광을 중계하여, 각각의 이미지 표면(123F)에 대응하는 제1 중계된 이미지 표면(123G)을 정의하도록 동작 가능하며, 제1 중계된 이미지 표면(123G)은 홀로그래픽 객체가 아닌 제1 및 제2 이미지 소스들 중 하나로부터의 광에 의해 정의된 각각의 이미지 표면(123F)의 깊이 프로파일과는 상이한 깊이 프로파일을 갖는다. 다른 실시예에서, 제1 이미지 소스(123F) 및 제2 이미지 소스(1001F) 중 적어도 하나는 실제 객체(123F)를 포함하고, 제1 중계 서브시스템은 실제 객체(123F)의 표면으로부터 광을 수신하도록 동작 가능하며, 제1 중계된 이미지 표면(123G)은 실제 객체(123F)의 표면의 깊이 프로파일과는 상이한 깊이 프로파일을 갖는 실제 물체의 중계된 이미지 표면을 포함한다. 다른 실시예에서, 중계 시스템(5090)은, 제1 중계된 이미지 표면(123G)으로부터 관찰자(1050G) 근처의 가시 부피(135)로 광을 지향시키고, 홀로그래픽 표면(121G)을 정의하는 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나로부터의 광을 가시 부피(135) 내의 중계된 위치들로 중계하여 홀로그래픽 표면의 중계된 이미지 표면(121H)을 정의하도록 구성된 제2 중계 서브시스템(5030G)을 더 포함한다. 다른 실시예에서, 중계 시스템은 제1 중계 서브시스템으로부터의 광(133E) 및 홀로그래픽 표면(121G)을 정의하는 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나로부터의 광을 결합하도록 위치된 이미지 결합 요소(101F)를 더 포함하며, 여기서 제1 중계된 이미지 표면(123G) 및 홀로그래픽 표면(121G)을 포함하는 결합된 광(133E, 133H)은 결합된 광을 가시 부피(135)로 중계하도록 구성되는 제2 중계 서브시스템으로 지향된다. 일 실시예에서, 제2 중계된 이미지 표면(123H)은 실제 객체(123F)의 제2 중계된 이미지 표면을 포함하고, 실제 물체의 제2 중계된 이미지 표면(123H)은 실제 객체(123F)의 표면의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는다.
일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이는, 제1 중계된 이미지 표면의 제1 중계된 깊이 프로파일이 관찰자에 대해 의도된 깊이 프로파일로 되도록 투사된 광을 출력하게 라이트필드 디스플레이(1001A)를 동작시킴으로써 제1 투사된 깊이 프로파일(121G) 및 제1 중계된 깊이 프로파일(121H) 사이의 차이를 고려하기 위한 명령들을 발행하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 중계된 이미지 표면(121H)의 중계된 위치들은 라이트필드 디스플레이(1001F)로부터의 광이 각각 제2 4D 좌표계의 공간 좌표 및 각도 좌표의 세트를 갖는 중계된 광 경로들(131J)을 따라 중계되도록, 중계 서브시스템(5030G)에 의해 정의되는 제2 4D 함수에 따라 결정되며, 여기서 라이트필드 디스플레이(1001F)는 중계된 광 경로들(131J)에 대한 제2 4D 좌표계에서의 위치 좌표들 및 각도 좌표들이 제1 중계된 이미지 표면(121H)으로 하여금 의도된 바와 같이 관찰자에게 제공되게 할 수 있도록 제1 4D 함수에 따라 라이트필드 디스플레이(1001F)를 동작시킴으로써 제2 4D 함수를 고려하기 위한 명령들을 수신하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함한다.
도 9g에 도시된 광학 시스템(9002)은 각각, 제1 이미지 소스(123F) 및 제2 이미지 소스(1001F)로부터의 광 경로들의 제1 및 제2 세트에 대한 제1 및 제2 입력 인터페이스들을 제공한다. 제2 세트의 광 경로들(131G)은 각각의 투사된 광 경로가 디스플레이(1001F)의 디스플레이 스크린 평면(1021F)에 대해 정의된 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록, 라이트필드 디스플레이(1001F)에 의해 정의된 4차원 함수에 따라 결정되며, 여기서 제1 이미지 소스(123F)로부터의 광은 제1 이미지 표면(123FS)을 정의하도록 동작될 수 있다. 제1 입력 인터페이스는 이 예에서 디스플레이 또는 실제 객체(123F)인 제1 이미지 소스(123F)로부터 제1 세트의 광 경로들(133D)을 따라 광을 수신하도록 구성된 중계 서브시스템(5030F)이며, 제1 이미지 소스(133D)로부터의 광은 실제 물체 또는 디스플레이(123F)의 표면인 제1 이미지 표면(123FS)을 정의하도록 동작될 수 있다. 제2 중계 서브시스템(5030G)은 제1 이미지 소스(123F) 및 제2 이미지 소스(1001F)로부터 수신된 광을 가시 부피(135)로 지향시키도록 구성되며, 여기서 제1 이미지 표면(123FS)과 제2 이미지 표면(121G) 중 적어도 하나, 이 경우에는 둘 모두는, 중계 시스템에 의해, 중계된 제1 표면(123H) 및 중계된 제2 홀로그래픽 표면(121H)으로서 각각, 가시 부피(135)로 중계된다. 관찰자 시점(1050F)으로부터 취해진 도 9g의 측면 상세도(9003)는 라이트필드 디스플레이(1001F)의 제2 이미지 소스로부터의 광이 투사된 홀로그래픽 표면(121G)을 형성하는 것을 도시하고, 여기서 이 광은 2개의 투과 반사기(5030F 및 5030G) 사이에서 실제 물체 또는 디스플레이(123F)로부터의 중계된 광(133E)과 결합되고, 중계 서브시스템(5030G)에 의해 중계된 홀로그래픽 표면(121H)으로 중계된다. 관찰자(1050G)는 실제 물체 또는 디스플레이 표면(123FS)의 중계된 표면(123H)의 전방에서 중계된 홀로그래픽 표면(121H)을 볼 것이다. 하나 이상의 차단 평면들(150F)은 실제 물체 또는 디스플레이(123F)의 차단을 제공하도록 활성화될 수 있는, 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 영역들(151F)을 가질 수 있다. 이러한 하나 이상의 차단 평면들(150F)은 중계 시스템(5090)에 의해 중계 위치(150H)로 중계된다. 컨트롤러(190)는 중계된 객체들(123H 및 121H)의 가시 부피(135) 내의 임의의 다른 관찰자들 및 관찰자(1050G)에게 보이는 바와 같이, 중계된 실제 표면 또는 디스플레이 표면(123H)을 전경 중계된 홀로그래픽 표면(121H)에 의해 차단하도록 배열하기 위해, 라이트필드 디스플레이(1001F) 및 하나 이상의 차단 평면들(150F)에게 조정된 명령들을 동시에 발행할 수 있다. 하나 이상의 차단 평면들(150)의 동작의 일부 세부사항들은 도 9a의 구성에 대해 도 9b, 도 9c, 및 도 9d를 참조하여 전술되어 있다. 일 실시예에서, 하나 이상의 차단 평면들(150F)은 도 9e의 물체(155A)와 같은 실제 차단 물체로 대체되고, 여기서 차단 물체는 차단 물체(155A)로 하여금 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121C)의 이동과 함께 조정되어 이동(156)하게 하는 모터 작동식 스테이지 상에 있을 수 있다. 일 실시예에서, 도 9e에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(190)는 라이트필드 디스플레이(1001A)에 대한 명령들 및 실제 차단 물체(155A)의 이동에 대한 명령들을 모두 조정한다.
도 9g는 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 부위들(151F)을 포함할 수 있는 하나 이상의 차단 평면들(150F)을 통과하는 디스플레이 또는 실제 객체(123F)의 표면으로부터의 광(133D)을 도시하며, 이 광(133D)은 제1 투과 반사기 중계 서브시스템(5030F)에 의해 수신되고 광 경로들(133E)을 따라 중계되어 중계부들 사이에서 제1 중계된 객체 표면(123G)을 형성한다. 제1 객체 중계된 위치(123G)에서의 이미지 광은 제2 투과 반사기 중계 서브시스템(5030G)에 의해, 광 경로들(133E)로부터 제2 객체 위치(123H)까지의 광 경로들(133F)로 중계된다. 차단 평면(150F)은 제1 중계 서브시스템(5030F)에 의해 중간 가상 평면(150G)으로, 그리고 제2 중계 서브시스템(5030G)에 의해 이 위치로부터 제2 중계된 가상 차단 평면(150H)으로 중계되고, 가상 차단 평면(150H)은 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121H)과 실질적으로 중첩할 수 있다. 하나 이상의 차단 평면들(150F)은 관찰자(1050G)가 전경 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121H) 뒤에 있는 배경 중계된 객체 표면(123H)의 일부를 볼 수 없도록 구성될 수 있다. 도 9g는 관찰자 위치(1050F)로부터 관찰될 광학 디스플레이 시스템(9002)의 측면 상세도(9003)를 제공한다. 디스플레이 또는 실제 객체(123F)로부터의 광선들(133E)의 광 경로에 배치된 이미지 결합기(101F)는 이 광선들(133E) 및 홀로그래픽 객체 표면(121G)을 형성하는 광선들(131G)을 결합한다. 광선들(131G)은 이미지 결합기에 의해, 디스플레이 또는 실제 객체(123F)로부터의 광선들(133E)과 동일한 방향으로 이동하는 광선(131H)으로 편향된다. 이러한 광선들의 세트들은 제2 투과 반사기 중계 서브시스템(5030G)에 의해 수신된다. 홀로그래픽 객체(121G)로부터의 광선들(131H)은 광선들(131J)로 중계되어, 중계된 차단 평면(150H)과 실질적으로 근접하거나 중첩될 수 있는 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121H)을 형성한다. 도 9g에 도시된 구성에서, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121H)은 중계 서브시스템(5030G)에 의해 한 번만 중계되는데, 이는 중계된 홀로그래픽 표면(121H)이 투사된 홀로그래픽 표면(121G)에 대해 반전된 깊이 프로파일을 가질 것이고, 따라서 투사된 홀로그래픽 표면은 도 2a에 도시된 광학계를 사용함으로써 그 깊이 프로파일이 반전될 수 있고, 따라서 대응하는 중계된 표면(121H)이 정확한 깊이를 가짐을 의미한다. 디스플레이 또는 실제 객체(123F)의 표면(123FS)은, 대응하는 중계된 표면(123H)이 디스플레이 또는 실제 객체(123F)의 표면(123FS)과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는 것으로 관찰자(1050G)에게 나타나도록, 깊이 프로파일 반전된 투과 반사기(5030F 및 5030G)에 의해 2번 중계된다. 일 실시예에서, 도 9g에 도시된 제1 이미지 소스(123F)는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 9g의 제2 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001F)는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 투사된 홀로그래픽 객체(121G)는 홀로그래픽 객체의 중계된 표면일 수 있다.
도 9g의 예시된 실시예에 의해 제공되는 예에서, 투과 반사기 중계부들(5030F 또는 5030G) 중 어느 것도 디스플레이 또는 실제 객체(123F)의 평면에 대해 45도 각도에 있지 않다. 하나의 결과는 광선들(133F 및 131J)이, 디스플레이 또는 실제 객체(123F)의 평면에 수직이 아닌 광축(133G)을 갖도록 관찰자(1050G)를 향해 중계 시스템으로부터 투사되는 것이다. 이러한 구성의 이점은 중계 시스템(9002)이 아래 도 27f에 도시된 하나의 중계부(9002)의 시야보다 더 큰 시야를 생성하기 위해 유사한 중계 시스템과 나란히 배치될 수 있다는 것이다.
전술한 도 9a 내지 9g의 설명은 중계된 홀로그래픽 이미지 표면이 전경에 있고 중계된 실제 이미지 표면이 배경에 있는 실시예에 대해 이루어진 것이지만, 본 개시내용은 또한, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면이 배경에 있고 중계된 실제 이미지 표면이 전경에 있거나, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면 및 중계된 실제 이미지 표면이 모두 전경 또는 배경에 있는 실시예들도 고려한다. 이러한 실시예들 각각은 본 개시내용에서 설명되는 다양한 실시예들에 의해 예시되는 동일한 원리들 및 동작들에 따라 구현될 수 있음을 이해해야 한다.
본 개시내용에서, 본원에 개시된 원리들에 따라 구현될 수 있는 중계 구성들의 여러 순열들이 존재한다. 도 9h는 중계 시스템(5080)을 포함하는, 도 9a에 도시된 광학 시스템(9001)의 구성요소들 중 일부의 직교 도면이다. 도 9h의 도면부호는 도 9i에도 적용된다. 디스플레이(1001A)일 수 있는 제1 이미지 소스는 중계 시스템(5080) 내의 제1 중계 서브시스템(5030A)에 의해 중계된 광 경로들(131B)로 중계되어 중간 가상 디스플레이 평면(1022A)을 형성하는 경로들(131A)을 따라 광을 생성하고, 이러한 광 경로들은 중계 시스템(5080) 내의 제2 중계 서브시스템(5030B)에 의해 광 경로들(131C)로 중계되어 가상 디스플레이 평면(1022B)을 형성한다. 중계 시스템(5080)의 이러한 구성은 또한, 제2 중계 서브시스템(5030B)이 응용예의 요건들에 따라 요구될 수 있는 90도만큼 회전된 채로 구현될 수 있다. 도 9i는 도 9h에 도시된 광학 시스템의 직교 도면이며, 여기서 제2 중계 서브시스템(5030B)은 90도만큼 회전된다. 유사한 요소들에 대해 도 9h의 도면부호는 도 9i에도 적용된다. 도 9i는 도 9i의 출력 광(131C)이 도 9h의 출력 광(131C)의 방향과 반대 방향으로 중계되는 것을 제외하고는 도 9h와 동일한 방식으로 동작한다. 도 9h 및 도 9i의 중계 시스템은 본 개시내용의 목적을 위해 기능적으로 동등한 것으로 간주될 수 있고, 도 9h 및 도 9i에 도시된 구성들의 세부사항들 간의 추가적인 구별이 더 이상 설명되지 않을 것이며, 둘 모두는 본원에서 중계 시스템(5080)으로 지칭될 것이다. 이는 본 개시내용에서 설명되는 여러 중계 구성들에 대해서도 마찬가지이다. 예를 들어, 도 5f에 도시된 중계 시스템(5060)에서, 중계 시스템(5060)의 구성은 반사 프레넬 거울들(1008A 또는 1008B) 중 어느 하나를 생략할 수 있고 동일한 중계 시스템(5060)으로 간주될 수 있다. 유사한 방식으로, 도 9j는 도 9h에 도시된 광학 시스템의 직교 도면이며, 여기서는 제2 이미지 표면을 정의하고 중계될 광선들의 세트를 생성하도록 동작 가능한 제2 이미지 소스에 대한 제2 입력 인터페이스를 제공하기 위해 중계 시스템(5090)에 2개의 중계부들(5030A 및 5030B) 사이에 이미지 결합기(101)가 부가된다. 제2 이미지 소스로부터의 광은 종이 면에 수직한 방향으로 전송되고, 101에 의해 광 경로들(131B)(도 9g 참조)과 함께 이동하는 광 경로들로 결합될 것이다. 도 9j에 도시된 이러한 광학 구성은 도 9g에 도시된 중계부(5090)의 변형예이지만, 본 개시내용에서는 별도의 구별이 제공되지 않을 것이다.
도 3a에 도시된 중계부(5030)와 같은 다수의 홀로그래픽 중계 시스템들에서, 디스플레이 평면(1021)에 중심을 둔 홀로그래픽 객체 부피는 자유 공간에 떠 있는 가상 스크린 평면(1022)으로 중계된다. 도 3a에 도시된 가상 스크린 평면(1022)과 투과 반사기 중계부(5030) 사이의 거리는 투과 반사기 중계부(5030)와 디스플레이 스크린 평면(1021) 사이의 거리에 의해 결정된다. 컴팩트한 설계 내에서 중계된 가상 스크린 평면과 임의의 물리적 장치 사이의 최대 거리를 달성하기 위해, 설계에 광학 폴딩 시스템(optical folding system)을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 도 10a는 각각의 이미지 소스로부터의 광이 내부 광학 층들 사이의 복수의 내부 통로들을 따라 지향되는, 복수의 내부 광학 층들을 포함하는 광학 폴딩 시스템(1150)을 도시한다. 이러한 구성은 중계 시스템과 각각의 중계된 위치들 사이의 거리를 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 광학 폴딩 시스템은 5개의 층들을 포함하고, 광학 폴딩 시스템은 LED 디스플레이, LCD 디스플레이, OLED, 또는 임의의 다른 유형의 디스플레이일 수 있는 디스플레이(1101)로부터 광을 수신한다. 일 실시예에서, 내부 광학 층들은 입력 편광기(1111) 및 1/4파장 지연기(1112)를 포함하는 제1 원형 편광기, 반사기(1113)에 광학적으로 선행하는 원형 편광기, 그 다음에 1/4파장 지연기(1114), 및 최종적으로 출력 편광기(1115)를 포함한다. 1/4파장 지연기(1114)는 제1 방향으로 광축을 갖는다. 제1 1/4파장 지연기(1112)는 제1 방향으로 광축을 갖는 반면, 제2 1/4파장 지연기(1114)는 제2 방향으로 광축을 갖는다. 디스플레이(1101)로부터의 광은 2번 반사되어 3개의 경로들의 시퀀스로 광학 폴딩 시스템(1150)의 5개 이상의 층들(1111 내지 1115)을 통과한다. 도 10a는 광학 폴딩 시스템(1150)의 5개의 층들을 통해 이동할 때의 광의 반사 및 투과의 시퀀스를 도시한다. 디스플레이(1101)로부터의 광은 제1 경로 1(2016)의 일부로서 제1 4개의 층들(1111 내지 1114)을 통과하고, 마지막 층(1115)으로부터 반사되어 제2 경로 2(2017)의 일부로서 층(1114)을 통과하며, 최종적으로 층(1113)으로부터 반사되어 제3 경로 3(2018)의 일부로서 층(1114 및 1115)을 통과한다. 층(1114)은 3번 투과된다. 즉, 이미지 소스로부터의 광은 3개의 내부 경로들에서 1/4파장 지연기(1114)를 통해 반사기(1113)와 출력 편광기(1115) 사이로 지향된다. 이러한 광학 시스템은, 도 10a에 도시된 바와 같이, 경로 2 및 경로 3이 경로 1의 길이에 매우 근접하여, 경로 1부터 경로 3까지의 길이와 동일한 총 광 경로 길이가 광학 폴딩 시스템(1150)의 경로 1의 길이의 약 3배가 되도록, 층들(1111 내지 1114)이 층(1115)으로부터 멀리 이격되어 있고 그들 사이에는 최소 간격을 갖도록 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 입력 편광기(1111)는 제1 상태의 선형 편광에서만 광을 투과시키고 그에 직교하는 제2 상태의 선형 편광을 반사 또는 흡수하는, 선형 편광기를 포함할 수 있다. 원형 지연기의 1/4파장 지연기(1112) 및 1/4파장 지연기(1114)는 한 쌍의 1/4파장 지연기들 또는 1/4파장판(QWP: quarter wave plate)들을 형성할 수 있으며, 여기서 제1 QWP1의 빠른 축 각도는 편광 평면에 대해 45도이고 제2 QWP2의 빠른 축 각도는 편광 평면에 대해 -45도일 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있어서, QWP2(1114)는 선형 편광된 광에 대한 QWP1(1112)의 효과를 반전시킬 수 있다. 반사기(1113)는 반투과 거울, 유전체 거울, 반사 편광기, 일부 다른 반사기에 의해 형성되는 반(half)-거울 반사기일 수 있다. 반사 편광기(1115)는 제1 상태의 선형 편광을 반사시키면서 직교 상태의 선형 편광을 투과시킬 수 있거나, 또는 제1 상태의 원형 편광(예를 들어, 왼손 원형(left-hand circular) 편광 LHC)을 제1 상태의 원형 편광의 변경과 함께 또는 변경 없이 반사시키면서(예를 들어, 반사된 LHC는 LHC일 수 있거나, 또는 오른손 원형(right-hand circular) 편광(RHC)인 직교 상태일 수 있음), 제1 상태의 원형 편광(LHC)에 직교하는 제2 상태의 원형 편광(예를 들어, 오른손 원형 편광(RHC))을 투과시킬 수 있다. 광학 폴딩 시스템(1150)은 일부 실시예에서 일부 다른 광학 층을 포함할 수 있다.
도 10b는 일 실시예에서 광학 폴딩 시스템(1150)의 각각의 층과 상호작용한 후 디스플레이(1101)와 같은 이미지 소스로부터의 광이 편광 상태를 어떻게 변화시키는지를 추적하는 표를 도시한다. 광은 경로 1로 디스플레이를 떠나고, 제1 상태의 선형 편광(L1)을 투과시키면서 제1 상태에 수직인 제2 상태의 선형 편광(L2)을 흡수하는 선형 편광기일 수 있는 편광기 층(1111)에 의해 필터링된다. 이러한 투과된 선형 편광된 광(L1)은 도 10b의 표에서 1111 및 경로 1 아래에 있는 '편광 상태' 행에서 수직 화살표 편광 상태로 표시되어 있다. 1/4파장 지연기(1112)는 선형 편광된 광(L1)을, 도 10b의 1112 및 경로 1 아래에서 반시계 방향 나선으로 표시되어 있는 원형 편광 상태(LHC)로 변환한다. 선형 편광기(1111) 및 1/4파장 지연기(1112)는 함께 기능하는 경우 편광되지 않은 입력 광을 원형 편광된 광으로 변환하도록 동작할 수 있기 때문에, 원형 편광기로 지칭된다. 반사기 층(1113)은 절반이 은으로 코팅된(half-silvered) 거울과 같이 반투명한(semitransparent) 층일 수 있고, 원형 편광된 광(LHC)의 일부는 이 층을 투과하는데, 이는 도 10b에서 1113 및 경로 1 아래에 반시계 방향 나선으로 표시되어 있다. 광의 투과되지 않은 부분은 LHC에 직교하는 원형 편광 상태(RHC)로 디스플레이(1101) 쪽으로 다시 반사되어, 층(1112)에 의해 제1 상태(L1)에 직교하는 제2 상태의 선형 편광(L2)으로 변환되고, 편광기(1111)에 의해 흡수될 수 있다. 반사기(1113)를 떠나는 LHC 편광된 광은 1/4파장 지연기(1114)에 의해 제1 상태의 선형 편광(L1)인 선형 편광된 광(L1)으로 다시 변환되고(도 10b의 1114 및 경로 1 아래의 수직 화살표), 이러한 제1 상태의 선형 편광(L1)은 반사 편광기 층(1115)에 의해 층(1114)을 향해 다시 경로 2로 반사되어, 제1 상태의 선형 편광(L1)이 보존된다(도 10b의 1115 및 경로 2 아래의 수직 화살표). 층(1114)은 이 광(L1)을, 도 10b의 표에서 1114 및 경로 2 아래에 반시계 방향 나선으로 표시된, 투과된 LHC 편광된 광으로 변환한다. 이러한 LHC 광은 반사기(1113)에 의해 수신되고, 이러한 광의 일부는 반사기(1113)에 의해 층(1114)을 향해 다시 경로 3으로 반사될 수 있으며, 이러한 광은 반사의 결과로서, 도 10b의 표에서 1113 및 경로 2 아래의 시계 방향 화살표로 표시되고 LHC 상태에 직교하는, RHC 편광 상태를 가질 수 있다. 1/4파장 지연기(1114)는 이 RHC 편광 상태를, 도 10b의 표에서 1114 및 경로 3 아래의 수평 화살표로 표시되고 제1 상태(L1)에 직교하는, 제2 상태(L2)의 선형 편광으로 변환하고, 이 광은 반사 편광기 층(1115)을 통과한다. 이런 식으로, 디스플레이로부터의 광은 광학 폴딩 시스템(1150)의 마지막 반사 편광기 층(1115)을 떠나기 전에 경로 1, 경로 2, 및 경로 3을 통해 이동한다.
도 10c는 선택적 경로 길이 연장부를 제공하는 광학 폴딩 시스템(1160)을 포함하는 디스플레이 시스템의 직교 도면이다. 폴딩 시스템(1160)은 편광 제어 패널, 편광 빔 스플리터 및 2개의 반사 표면들의 평면을 사용하여 입사 광선의 선택된 영역에 대한 경로 길이를 증가시키는 이미징 시스템의 광 경로에 배치되도록 설계된다. 편광 제어 패널(1123)은 1188과 같이 주소 지정 가능 영역들에 대해 입사 편광의 상태를 선택적으로 변경할 수 있는 패널이며, 액정의 평면을 포함하는 LCD 패널의 일부일 수 있다. 반사 표면(1125A, 1125B)의 각각의 평면은, 반사 표면으로부터 반사될 때 제1 상태의 편광을 갖는 광선을 제2 상태의 편광을 갖는 광선으로 변환하는 구성을 생성하기 위해, 반사 표면에 가깝게 배치된 1/4파장 지연기 평면(1126A 및 1126B)과 각각 쌍을 이룬다. 객체(1121)로부터의 광은 모든 편광들로 방출될 수 있지만, 편광 필터(1122)는 제1 상태의 편광인 광 경로들(1131)만을 편광 제어 패널(1123) 쪽으로 통과되게 한다. 도 10c에서, 제1 편광의 광선들은 파선이지만, 제1 편광에 수직인 제2 편광의 광선은 실선이다. 편광 제어 패널(1123)에 의해 수신된 광 경로들(1131)은, 편광 제어 패널의 선택된 영역(1188)에 입사되되 편광 제어 패널(1123)에 의해 제1 상태의 편광이 제1 상태에 직교하는 제2 상태의 편광의 광선들(1132A)(실선)로 변환되는 제1 부분의 광선들(1131A), 및 제1 상태의 편광을 유지하고 광 경로들(1132B)(점선)을 따라 실질적으로 영향을 받지 않는 제2 부분의 광선들(1131B)로서 분류될 수 있다. 편광 제어 패널을 떠나는 광선들(1132)은 편광 빔 스플리터(1130)에 의해 수신되는, 제2 상태의 편광(실선)의 광선들(1132A) 및 제1 상태의 편광(점선)의 광선들(1132B)을 포함한다. 제1 상태의 편광(점선)의 광선들(1132B)은 이러한 편광 빔 스플리터를 통과하여 광학 시스템(1160)을 빠져나간다. 광선(1133A)을 포함하는 제2 상태의 편광의 광선들(1132A)은 편광 빔 스플리터에 의해 편향되고, 광선(1133B)을 포함하는 이러한 편향된 광선들은 제1 쌍의 1/4파장 지연기(1126A) 및 반사 표면(1125A)을 향해 지향된다. 이러한 2개의 평면들로부터 반사되면, 제2 상태의 편광(실선)의 광선들은 광선(1133C)을 포함하는 제1 상태의 편광(점선)을 갖는 광선들로 변환되고, 이러한 광선들은 제2 쌍의 1/4파장 지연기(1126B) 및 반사 표면(1125B)을 향해 편광 빔 스플리터(1130)를 통과한다. 쌍을 이룬 1/4파장 지연기(1126B) 및 반사 표면(1125B)으로부터 반사되면, 광선(1133C)(점선)을 포함하는 제1 상태의 편광의 광선들은 광선(1133D)(실선)을 포함하는 제2 상태의 편광을 갖는 광선들로 변환되고, 이러한 광선들은 편광 빔 스플리터(1130)에 의해, 광선(1133E)을 포함하는 출력 광선들(1133)로 편향된다. 도 10c에서 광학 시스템(1160)에 의해 편향되지 않은 광선들(1132B)은 위치(1135A)에서, 소스 객체(1121)로부터 기원하는 것으로 역추적될 수 있는 반면, 편광 제어 패널(1123)의 스위칭 영역(1188)에 의해 편향된 광선들(1133)은 공통의 발산 지점(1135V)으로 역추적될 수 있다. 이는 선택된 영역(1188)으로 편광 제어 패널(1123) 상에 입사하는 모든 광 경로들(1131A)의 경로 길이가 유효하게 증가되어 그의 겉보기 수렴 지점(1135V)이 소스 지점(1135A)으로부터 분리되며, 선택 영역(1188)을 갖는 편광 선택의 평면(1121)이 가상 선택 영역(1188V)을 가진 가상 평면(1121V)으로 유효하게 뒤로 이동되었음을 의미한다. 선택적인 출력 편광 필터(1124)는 출력 광선들(1132B 및 1133)의 광 경로에 배치되어, 경로 길이가 증가된 도 10c의 소스 객체(1121)로부터의 광선들의 서브세트(1131A)에 대응하는 광선들(1133)만을 통과시킬 수 있고, 이에 의해 경로 길이가 증가되지 않은 광선들의 서브세트(1131B)에 대응하는 광선(1132B)을 반사 또는 흡수하여, 선택된 차단 영역(1188)을 통과하는 광 경로를 다른 위치(1188V)로 중계하는 광학 시스템을 제공한다.
도 10c에 도시된 선택적 경로 길이 연장 시스템(1160)은 수평 광축으로부터 약 10도를 초과한 각도에 있는 객체(1121)로부터의 입사 광 경로들(1131)은 편향되지 않을 수 있다는 점에서, FOV 제한을 갖는다. 도 10d는 높은 굴절률(n>1) 재료(1162)의 매체에 매립된 편광 빔 스플리터, 및 도 10c에 도시된 광학 시스템의 시야를 증가시키는 반사 표면들의 2개의 평면을 사용하여, 낮은 굴절률(n~1)의 매체(1161)에서 선택된 광선 영역에 대한 경로 길이를 증가시키는 광학 폴딩 시스템(1170)의 직교 도면이다. 프리즘 유사 형상의 경계(1144) 내의 높은 굴절률의 재료(1162)는 입사광을 광축을 향해 굴곡시켜, 입사 광선들의 수신 각도를 증가시킨다. 그 외, 선택적 경로 길이 연장부(1170)의 작동 원리는 선택적 경로 길이 연장부(1160)에 대한 동작과 유사하다. 입사 광선들(1151A, 1152A, 1156A, 및 1157A)은 소스(1121) 및 편광 필터(1122)에 의해 생성될 수 있고, 여기서 1121 및 1122는 선택적인 광학 폴딩 시스템(1170)의 일부가 아니다. 이러한 광선들은 영역(1188)과 같은 주소 지정 가능 영역에서 하나의 편광 상태로부터 다른 편광 상태로 선택적으로 전환할 수 있는 편광 제어 패널(1143)에 의해 수신되고, LC 패널의 일부일 수 있다. 광선들(1151A)은 이러한 선택된 영역을 통과하고, 편광 빔 스플리터(1149)에 의해 광선들(1151C)로 편향되는 제2 상태의 편광(1151B)(실선)으로 변환되며, 이는 제1 쌍의 1/4파장 지연기(1146A) 및 반사 표면(1145A)으로부터 광 경로들(1151D)로 반사되어, 편광 상태가 제1 편광 상태(점선)로 전환되고, 편광 빔 스플리터(1149)를 통과한다. 제2 쌍의 1/4파장 지연기(1146B) 및 반사 표면(1145B)으로부터 반사되는 경우, 제1 편광 상태의 광 경로들(1151D)은 제2 편광 상태의 광 경로들(1151E)(실선)로 변환되고, 이는 편광 빔 스플리터(1149)로부터 편향되어 광 경로들(1151F)로서 광학 시스템(1170)을 빠져나간다. 유사하게, 입사 광 경로들(1152A)은 유사한 경로를 따르고, 광 경로들(1152F)로서 광학 시스템(1170)을 빠져나간다. 선택되지 않은 편광 제어 패널의 영역들에 입사하는 광(1156A 및 1157A)은 편광 상태를 전환하지 않을 수 있지만, 이러한 그룹의 광선들 중 경계(1144)의 평면에 대해 수직인 각도로 입사되는 광선들은, 더 높은 굴절률의 영역(1162)에 진입할 때, 수평 광축을 향해 각각, 광 경로들(1156B 및 1157B)로 편향된다. 높은 굴절률의 매체(1162)를 떠날 때, 수평 광축에 대해 특정 각도를 이루는 광 경로들(1156B 및 1157B)은 스넬의 법칙에 따라 광축으로부터 멀어져 광 경로들(1156C 및 1157C)로 편향된다. 비록 광학 시스템(1170)에는 도시되어 있지 않지만, 편광 제어 평면에 의해 선택되고 편광 빔 스플리터(1149)에 의해 편향되는 광선들(1151A 및 1152A)은 도 10c의 수렴 지점(1135V)과 매우 유사한 소스 객체 평면(1121)의 좌측에 가상 수렴 지점을 가지며, 선택적인 편광 제어 평면은 도 10c의 평면(1121V)과 유사한, 이 가상 수렴 지점과 소스 객체(1121) 사이에 대응하는 가상 평면을 가질 수 있다. 도 10c에서와 같이, 선택적인 편광 필터(1124)가 출력 광선들(1151F, 1152F, 1156C, 및 1157C)의 광 경로에 배치되어, 경로 길이가 증가된 소스 객체(1121)로부터의 광선들(1151A 및 1152A)에 대응하는 광선들(1151F 및 1152F)만을 통과시킬 수 있으며, 이에 의해 선택된 차단 영역(1188)을 통과하는 광 경로들을 다른 위치(예를 들어, 도 10c의 1188V와 유사한 위치)로 중계하는 광학 시스템을 제공할 수 있다.
도 11a, 도 11b, 및 도 11c는 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스(제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 구성됨), 제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제2 입력 인터페이스(제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 광 결합 시스템으로부터 결합된 이미지 광을 수신하고 수신된 광을 가시 부피 내의 중계된 위치들로 중계하여 제1 및 제2 이미지 표면들에 각각 대응하는 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 정의하도록 구성된 제1 중계 시스템을 포함하는 광학 시스템의 실시예들을 도시하며, 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나는 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 제1 세트의 광 경로들은 각각의 투사된 광 경로가 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록 라이트필드 디스플레이에 의해 정의된 4차원 함수에 따라 결정된다. 도 11a는 중계하는 표면들의 깊이 프로파일을 반전시키는 일반적인 중계 시스템(5000)을 도시하는 반면, 도 11b는 중계하는 표면들의 깊이 프로파일을 보존하는 일반적인 중계 시스템(5001)을 도시한다. 도 11c는 도 11b의 약간 상이한 구성을 도시한다.
도 11a는 광 결합 시스템(101)과, 중계하는 객체들의 깊이 프로파일을 반전시키는 제1 중계 시스템(5000)을 포함하는, 디스플레이 시스템의 일 예를 도시한다. 유사한 구성요소들에 대해 도 9a의 도면부호는 도 11a에도 사용된다. 중계 시스템(5000)은 도 1a에 도시된 중계부(5010), 도 1b에 도시된 중계 시스템(5020), 도 3a에 도시된 중계 시스템(5030), 또는 깊이 반전을 수행하는 임의의 다른 중계 시스템일 수 있다. 중계 시스템(5000)은 아래의 도 20 및 도 22에 소개될 중계 시스템(5100)일 수도 있다. 도 11a에서, 라이트필드 디스플레이(1001A)는 광선 그룹들(131A, 132A)을 투사하여 홀로그래픽 표면들(121A 및 122A)을 각각 생성한다. 광선들(131A 및 132A)은 이미지 결합기(101)에 의해 실제 물체(123A)의 표면(123AS)으로부터의 광선(133Y)과 조합되고, 여기서 이미지 결합기(101)는 광선(133Y)을 광선(133A)으로 편향시켜서, 101을 통과하는 광선들(131A, 132A)의 부분과 동일한 방향으로 이동한다. 이러한 결합된 광선들(131A, 132A, 133A)은 중계 시스템(5000)에 의해 수신되고 광선들(131B, 132B, 및 133B)로 중계된다. 광선들(131B 및 132B)은 각각, 가상 중계 스크린 평면(1022A) 주위에 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B, 122B)을 형성하는 반면, 광선들(133B)은 실제 물체(123A)의 중계된 표면(123BS)을 형성한다. 중계된 표면들(121B, 122B, 및 123BS)은 경계(1060)에 의해 정의되고 관찰자(1050)에게 보일 수 있는 가시 부피로 중계되었다. 가시 부피 경계(1060)는 중계된 표면들이 디스플레이의 시야 내에서 완전히 보일 수 있는 위치를 나타내도록 도 11a 내지 도 11j에 도시되어 있다. 관찰자(1050)는 가시 부피 경계(1060) 내로부터의 중계된 표면들(121B, 122B, 및 123BS)을 볼 것이다. 이 경계가 본 개시내용의 다른 도면들에는 도시되어 있지 않다. 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B)은 그들의 투사된 홀로그래픽 표면들(121A 및 122A)로부터 각각 깊이 반전되는 반면, 실제 물체(123B)의 표면(123BS)도 실제 물체(123A)의 표면(123AS)에 비해 깊이 반전됨에 유의해야 한다. 일 실시예에서, 홀로그래픽 표면(121A/122A)은 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터 투사된 광 경로들(131A/132A)에 의해 형성되고, 제1 투사된 깊이 프로파일을 가지며, 제1 중계된 이미지 표면(121B/122B)은 제1 투사된 깊이 프로파일과는 상이한 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖는 중계된 홀로그래픽 표면을 포함한다. 일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이는, 제1 중계된 이미지 표면(121B/122B)의 제1 중계된 깊이 프로파일이 관찰자(1050)에 대해 의도된 깊이 프로파일이 되도록 투사된 광을 출력하게 라이트필드 디스플레이(1001A)를 동작시킴으로써 제1 투사된 깊이 프로파일과 제1 중계된 깊이 프로파일 간의 차이를 고려하기 위한 명령들을 발행하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 중계된 이미지 표면(121B/122B)의 중계된 위치들은, 제1 및 제2 이미지 소스들로부터의 수신된 광 경로들(131A/132A 및 133A)이 각각, 제1 가상 디스플레이 평면(1022A)에 대해 정의된 제2 4D 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖는 중계된 광 경로들(131B/132B 및 133B)을 따라 중계되도록, 중계 시스템에 의해 정의되는 제2 4D 함수에 따라 결정되며, 여기서 라이트필드 디스플레이(1001A)는 중계된 광 경로들(131B/132B)의 각각의 세트에 대한 제2 4D 좌표계의 위치 좌표들 및 각도 좌표들이 제1 중계된 이미지 표면(121B/122B)으로 하여금 의도된 바와 같이 관찰자에게 제공되게 하도록 제1 4D 함수에 따라 광을 출력하게 라이트필드 디스플레이(1001A)를 동작시킴으로써, 제2 4D 함수를 고려하기 위한 명령들을 발행하도록 구성된 컨트롤러를 포함한다. 도 9b, 도 9c 및 도 9d에서 도시된 것과 동일한 방식으로, 실제 물체(123A)의 차단을 제공하기 위해, 188과 같은 개별적으로 주소 지정 가능한 영역들을 가진 하나 이상의 차단 층들(151, 152, 및 153)이 실제 물체(123A)로부터의 광선(133Y)의 광 경로에 배치될 수 있다. 이러한 광선들의 상대 경로 길이를 증가시키기 위해, 도 10a 내지 도 10b에 도시된 선택적인 광 경로 폴딩 시스템(1150), 도 10c에 도시된 1160, 또는 도 10d에 도시된 1170이, 라이트필드 디스플레이(1021A)로부터의 광(131A 및 132A)이나 실제 물체(123A)로부터의 광(133Y)의 경로에 배치될 수 있고, 이에 의해, 이 광선들로부터 생성되는 대응하는 표면들이 중계부(5000)로부터 더 멀리 중계될 수 있다. 예를 들어, 경로 길이 연장부(1150, 1160, 또는 1170)가 광선들(131A 및 132A)의 경로에 배치되는 경우, 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B)뿐만 아니라 가상 중계 스크린 평면(1022A)은 모두, 관찰자(1050)에게 더 가까이, 그리고 중계부(5000)로부터 더 멀리 중계될 것이다. 위에 도시된 바와 같이, 도 10c에 도시된 선택적인 광학 폴딩 시스템(1160) 또는 도 10d에 도시된 선택적인 광학 폴딩 시스템(1170)은, 홀로그래픽 표면(122A)을 형성하는 제2 그룹의 광선들(132A)에 영향을 주지 않으면서, 홀로그래픽 표면(121A)을 형성하는 제1 그룹의 광선들(131A)의 경로 길이를 선택적으로 연장하도록 사용될 수 있으며, 그 반대도 마찬가지이다. 일 예로서, 투사된 표면(121A)으로부터의 광선들(131A)의 경로에서 광학 폴딩 시스템을 활성화하는 것은 대응하는 중계된 표면(121B)을 관찰자(1050)에 더 가까이 이동시킬 것이다. 일 실시예에서, 도 11a에 도시된 디스플레이 시스템은 라이트필드 디스플레이(1001A)에 조정된 디스플레이 명령들, 차단 시스템(150)의 차단 층들에 대한 구성 명령들, 및 선택적인 광학 폴딩 시스템(1160 또는 1170)에 대한 구성 명령들을 발행하는 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다.
본 개시내용에서 종종, 중계된 객체와 중계된 표면 사이에는 구별이 이루어지지 않는다. 도 11a에서, 투사된 홀로그래픽 객체들(121A 및 122A)은 중계 시스템(5000)에 의해 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B)로 각각 중계되는 표면들이다. 투사된 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)뿐만 아니라, 중계된 홀로그래픽 객체 표면들은 본 개시내용에서 동등하게, '투사된 홀로그래픽 객체 표면들' 또는 '투사된 홀로그래픽 객체들' 또는 심지어 '홀로그래픽 객체들'로 지칭될 수 있다. 대응하는 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B)은 '중계된 홀로그래픽 표면들' 또는 '중계된 홀로그래픽 객체들'로 지칭될 수 있다. 유사하게, 도 11a에서, 실제 물체(123A)는 광을 반사 또는 방출하는 표면(123AS)을 갖고, 이 표면(123AS)으로부터의 광은 중계 시스템(5000)에 의해 중계된 표면(123BS)으로 중계된다. 본 개시내용은 표면에 대한 언급 없이, '실제 물체'가 '중계된 실제 물체' 또는 '실제 물체의 중계된 이미지'로 중계되는 것으로 동일한 설명을 사용할 수 있는데, 즉, 종종, 표면에 대한 별도의 언급 없이 실제 물체(123A) 또는 중계된 실제 물체(123B)가 도시될 것이다. 또한, 홀로그래픽 표면에 대한 이미지 소스는, 홀로그래픽 객체의 표면에서 수렴하되 마치 실제 물체가 광을 방출하거나 반사하는 것처럼 이 표면을 떠나는 광을 투사하는 라이트필드 디스플레이이다. 이 예에서, 홀로그래픽 객체의 표면은 수렴된 광의 진정한 위치이다. 그러나, 몇몇 입체, 무안경 입체 디스플레이, 또는 수평 시차만 있는(HPO: horizontal parallax only) 다중 뷰 디스플레이와 같은 다른 유형의 이미지 소스에 의해 생성된 이미지 표면들은, 이러한 인지된 표면들을 관찰할 때 관찰자가 자기의 눈을 디스플레이 스크린에 초점 맞출 수 있을지라도, 인지된 이미지 표면들을 정의하도록 동작될 수 있다. 이러한 경우, 중계부는 인지된 이미지 표면을 형성하는 광선들을 관찰자에게 보일 수 있는 다른 위치에서의 인지된 중계된 이미지 표면으로 중계할 것이다.
라이트필드 디스플레이(1001A)의 시야는 실제 물체(123A)를 떠나는 광의 각도 범위보다 더 제한될 수 있다. 일부 경우, 관찰자(1050)가 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)뿐만 아니라 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B) 모두에 대한 일관된 시야를 볼 수 있게 하기 위해, 또한 중계 시스템(5000)에 진입할 수 있는 미광(stray light)을 감소시키기 위해, 관찰자 또는 광학 시스템에 대해 의도된 시야를 넘는 광을 흡수하거나 반사시키도록 실제 물체(123A)의 전방에 각도 필터(124)가 배치될 수 있다. 도 11a에 도시된 실시예에서, 각도 필터(124)는 각도 필터의 표면의 법선에 대해 임계치를 초과하는 각도를 갖는, 실제 물체(123A)로부터의 광선들(133R)을 흡수한다. 중계된 홀로그래픽 객체들과 실제 물체들의 중계된 이미지들을 결합하는 라이트필드 디스플레이 시스템들을 도시하는 모든 다음의 예시적인 도면들에서, 도면에 도시되어 있든 그렇지 않든, 실제 물체(123A)의 전방에 각도 필터(124)가 사용될 수 있다.
도 11b는 중계 시스템(5001)이 중계되는 이미지 표면의 깊이 프로파일을 보존한다는 점을 제외하면, 도 11a의 동일한 구성을 포함하는 디스플레이 시스템의 예이다. 도 11a의 도면부호는 도 11b에도 사용된다. 도 11b의 중계 시스템(5001)은 도 4c 및 도 5d에 도시된 중계 시스템(5040), 도 5e에 도시된 중계 시스템(5050), 도 5f에 도시된 중계 시스템(5060), 도 4e에 도시된 중계 시스템(5070), 도 9a에 도시된 중계 시스템(5080), 도 9g에 도시된 중계 시스템(5090), 또는 깊이를 반전시키지 않는 임의의 다른 중계 시스템일 수 있다. 중계 시스템(5001)은 이하 도 25a에 소개될 중계 시스템(5110), 또는 도 25b에 소개될 중계 시스템(5120)일 수 있다. 도 11b의 라이트필드 디스플레이(1001A)는 도 11a에 도시된 121A 대신에 깊이 반전된 홀로그래픽 객체 표면(121AR), 및 도 11a에 도시된 122A 대신에 122AR을 투사하고, 따라서 대응하는 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)은 도 11a에 도시된 바와 동일하다. 도 11b에서, 투사된 홀로그래픽 표면들(121AR 및 122AR)은, 중계된 디스플레이 평면(1022A)에 대한 그들 각각의 중계 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B)의 깊이 프로파일과 동일한, 디스플레이 평면(1021A)에 대한 깊이 프로파일을 갖는다. 중계된 실제 물체 표면(123BS)은 실제 물체(123A) 깊이 프로파일(123AS)과도 동일한 깊이 프로파일을 갖는데, 중계된 표면(123BS)은 가상 스크린 평면(1022A)으로부터, 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B)보다 더 멀리 있기 때문에, 대응하는 실제 물체(123A)도 이미지 결합기(101)로부터, 투사된 홀로그래픽 객체 표면들(121AR 및 122AR)보다 더 먼 거리(광 경로 길이)에 위치되어야 한다. 도 11b에 도시된 실시예에서, 중계 시스템(5001)은, 가시 부피 내의 실제 물체의 각각의 중계된 이미지 표면(123B)이 실제 물체(123A)의 표면의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖도록, 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)을, 경계(1060)에 의해 정의되고 관찰자(1050)에게 보일 수 있는 가시 부피 내의 실제 물체의 각각의 중계된 이미지 표면(123B)을 정의하는 중계된 위치들로 중계하도록 구성된다.
일 실시예에서, 도 11a의 중계 시스템은 도 9a 내지 도 9d와 관련하여 전술한 차단 시스템(150)을 포함하여, 본 개시내용에 설명된 임의의 실시예에 따라 구성된 차단 시스템을 더 포함할 수 있다. 차단 시스템은 도 11c에 도시될 것이며, 도 9e 및 도 9f에 도시된 실제 차단 물체(155A)를 포함할 수 있다. 또한, 컨트롤러(190)는 라이트필드 디스플레이(1001A)뿐만 아니라, 전술한 바와 같이, 하나 이상의 차단 평면들(151, 152 및 153)을 포함할 수 있는 차단 시스템(150)에 디스플레이 명령들을 전송할 수 있다. 컨트롤러(190)는 라이트필드(1001A)에 디스플레이 명령들을 발행할 수 있고, 중계된 객체들(121B, 122B, 및 123B)의 시야 내의 임의의 위치에 있고 관찰자(1050)에게 보이는 바와 같은 하나 이상의 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B)의 후방에 있는 실제 물체(123BS)의 중계된 표면을 정확하게 차단하기 위해, 차단 층들(151, 152, 및 153)에 대해 차단 명령들을 동시에 발행할 수 있다. 본 개시내용에 나타나는 후속 도면들에서, 컨트롤러(190)는 차단 시스템(150)에 연결된 것으로 도시되지 않을 수 있지만, 컨트롤러가 시스템 내의 시스템의 이미지 소스(1001A)뿐만 아니라 차단 시스템(150)에 연결될 수 있다고 가정해야 한다.
도 11c는 실제 차단 물체(155A)에 의해 대체된 차단 시스템(150), 및 주변 광이 중계 시스템(5001)에 들어가는 것을 차단하는 인클로저를 갖는, 도 11b의 디스플레이 시스템이다. 도 11b의 도면부호는 도 11c에도 사용된다. 실제 차단 물체(155A)는 도 9e를 참조하여 제공되었고, 주변 광 차단 인클로저(1080)는 전술한 도 5g 및 도 5h를 참조하여 제공된다. 차단 물체(155A)는 실제 물체(123A)로부터 원치 않는 광선들을 차단한다. 실제 차단 물체(155A)는 적어도 하나의 투사된 홀로그래픽 객체(121AR)와 형상 또는 프로파일이 유사할 수 있으며, 무광택 검정 페인트와 같은 광 흡수 재료로 도색 또는 코팅될 수 있다. 도 11c에서, 실제 차단 물체(155A)는 이미지 결합기(101)로부터, 투사된 홀로그래픽 객체(121AR)와 동일한 거리에 있도록, 따라서 중계 시스템(5001)에 대해 홀로그래픽 객체(121AR)와 동일한 광 경로 길이를 갖도록 위치되어 있다. 이 때문에, 실제 차단 물체(155A)가 반사 성질을 갖거나 또는 방출 성질을 갖는 경우, 155A의 표면은 투사된 홀로그래픽 객체 표면(121AR)의 중계된 표면(121B)과 실질적으로 동일한 위치에서 일치하도록, 중계 시스템(5100)에 의해 중계된 표면(155B)으로 중계될 것이다. 도 5g를 참조하여 위에 도시된 바와 같이, 실제 물체(123A)의 표면(123AS)으로부터의 광선(133YS) 중 일부는 실제 차단 물체(155A)(점선)에 의해 차단된다. 155A에 의해 방해받지 않는 133YS 및 133Y를 포함하는, 표면(123AS)으로부터의 광선의 전체 분포는 중계 시스템(5001)에 의해 광선들(133YSR, 133B)로 중계되고, 이 광선들은, 중계된 실제 물체 표면(123B)에 대한 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121B)의 상대적 위치가 실제 물체 표면(123AS)에 대한 실제 차단 물체(155A)의 배치에 비교하여 동일하게 주어진 경우, 표면(123AS)으로부터 중계된 광의 실질적으로 모든 각도를 위해서 뿐만 아니라, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121B)에 대한 실제 차단 물체(155A)의 실질적으로 동일한 치수를 위해, 중계된 홀로그래픽 객체(121B)에 의해, 실제 물체(123A)의 중계된 표면(123BS)의 차단을 제공한다. 참조를 위해, 도 9f는 도 9e에 도시된 관찰자 위치들(1050A, 1050B, 및 1050C)에서 보이는 바와 같이, 중계된 실제 물체 이미지 표면(123C) 상의 도 9e에 도시된 실제 차단 물체(155A)의 효과를 도시한다. 요약하면, 도 11c는, 투사된 홀로그래픽 표면(121AR) 및 실제 물체 표면(123A)으로부터의 광이 결합되고 중계되는 디스플레이 시스템에서, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121B)의 치수와 동일한 치수를 갖는 실제 차단 물체(155A)가, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121B) 및 실제 차단 물체(155B)의 중계된 표면이 일치하도록, 실제 물체(123A)로부터의 광의 일부를 차단하는 위치에 배치될 수 있고, 실제 차단 물체(155A)는 중계된 객체 표면들(121B 및 123B)의 FOV 내의 모든 관찰자들(1050)에 대해, 중계된 홀로그래픽 객체 표면 뒤에 있는 중계된 실제 물체 표면(123B)의 차단을 제공함을 보여준다. 일 실시예에서, 실제 차단 물체(155A)는 모터 작동식 위치설정 스테이지(도시되지 않음)에 의해 위치가 제어되며, 155A는 중계된 차단 물체(155A)의 중계된 위치(155B)가 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121B)의 위치와 계속해서 일치하도록, 투사된 홀로그래픽 객체(121A)의 이동과 함께 조정되어 이동될 수 있다(156). 컨트롤러(190)는 실제 차단 물체(155A)의 조정된 이동(156) 및 투사된 홀로그래픽 객체(121AR)의 이동을 지시하기 위해, 움직임 컨트롤러에 명령들을 발행할 뿐만 아니라, 라이트필드 디스플레이(1001A)에 디스플레이 명령들을 동시에 발행할 수 있다. 도 11c에 도시된 중계부(5001)는 중계된 객체들(121AR, 122AR, 및 123A)의 깊이 프로파일을 반전시키지 않지만, 도 11a의 중계부(5000)와 같이 깊이를 반전시키는 중계부에 차단 물체를 사용할 수도 있다. 이 경우, 실제 물체(123A)는 반전된 깊이를 갖는 중계된 실제 물체로 대체될 수 있다. 이를 배열하기 위해, 실제 차단 물체(155A) 및 123A의 실제 물체 복사체는 도 11c에 도시된 155A 및 123A와 동일한 상대적인 배치를 가질 수 있지만, 123A의 실제 물체 복사체는 투과 반사기 중계부(5030)와 같이 깊이를 반전시키는 중계부를 사용하여 도 11c에 도시된 위치(123A)로 중계될 것이다. 이러한 구성은 아래에 제시된 도 14a의 디스플레이 시스템(1400)에 도시될 것이다.
본 개시내용의 여러 디스플레이 시스템들은 중계 시스템을 통해 하나 이상의 광원들로부터의 광을 관찰자에게 중계하도록 설계된다. 이러한 디스플레이 시스템들 내에서 원치 않는 산란 및 반사를 방지하기 위해, 광이 중계되고 하나 이상의 관찰자들에게 보이는 방향과 반대 방향으로 광을 디스플레이 시스템 내로 지향시키는 것을 피하는 것이 최선이다. 어둠 속에서 디스플레이 시스템에 의해 표시되는 중계된 객체들에 대한 가시 영역을 유지하는 것이 항상 가능하지는 않다. 도 11c는 주변 광을 차단하기 위해 중계된 광 경로들의 경로에서 창(window)으로서 사용되는 편광 필터(1081)를 가진 광 차단 인클로저 또는 인클로저의 부분(1080)으로 제한된 도 11b의 디스플레이 시스템을 도시한다. 중계부(5001)가 중계부(5060)인 경우, 인클로저(1080) 및 편광 필터들(1081 및 1082)을 포함하는 이러한 주변 광 차단 시스템은 도 5g 및 도 5h와 관련하여 위에 설명되어 있다. 편광 필터(1081)는 중계된 홀로그래픽 객체들의 표면들(121B 및 122B)을 각각 형성하는 중계된 광 경로들(131B 및 132B)의 경로뿐만 아니라, 실제 물체의 중계된 표면(123BS)을 형성하는 중계된 광 경로들(133B)에 배치된다. 창(1081)은 제1 상태의 편광을 가진 이러한 중계된 광 경로들(131B, 132B, 및 133B)의 부분만을 통과시킬 수 있는 반면, 제2 상태의 편광을 가진 이러한 중계된 광 경로들의 일부를 흡수하거나 반사시킬 수 있다. 주변 광원(1085)은 2개의 편광(1091)의 광을 생성하지만, 광원 편광 필터(1082)는 제2 상태의 편광의 광(1092)만이 통과하여 디스플레이 시스템 주위의 환경을 조명하게 하고, 이 광은 디스플레이 시스템의 편광 필터 창(1081)을 통과하지 못하고 중계부(5001) 내의 구성요소들 또는 도 11c의 디스플레이 시스템 내의 임의의 다른 구성요소로부터 반사 또는 산란되지 않을 것이다. 일 실시예에서, 편광 광원(1085)은 광원 편광 필터(1082) 없이 사용될 수 있다. 주변 광 편광 필터(1082), 광 차단 인클로저(1080), 및 디스플레이 시스템 편광 필터 창에 의해 형성된 주변 광 차단 시스템은 본 개시내용에서 제공된 중계부들을 갖는 임의의 디스플레이 시스템에 대해 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
도 11a 내지 도 11c에서, 광 결합 시스템(101)은 라이트필드 디스플레이(1001A)의 표면(1021A)인 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들(예를 들어, 131A)을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스(제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면(예를 들어, 도 11a의 121A, 도 11b 및 도 11c의 121AR)을 정의하도록 동작될 수 있음), 및 제2 이미지 소스(예를 들어, 실제 물체(123A)의 방출성 또는 반사성 표면(123AS))로부터 제2 세트의 광 경로들(예를 들어, 133Y)을 따라 광을 수신하도록 구성된 제2 입력 인터페이스(제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면(예를 들어, 123AS)을 정의하도록 동작될 수 있음)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 이미지 소스(1001A)는 홀로그래픽 제1 이미지 표면(예를 들어, 도 11a의 도 121A, 도 11b의 121AR)을 정의하도록 동작될 수 있는 도 11a에 도시된 바와 같은 라이트필드 디스플레이(1001A)의 표면(1021A)을 포함하고, 라이트필드 디스플레이(1001A)의 제1 세트의 광 경로들(예를 들어, 131A)은 각각의 투사된 광 경로(예를 들어, 131A)가 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021A)에 대해 정의된 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록, 라이트필드 디스플레이(1001A)에 의해 정의된 4차원 함수에 따라 결정된다. 라이트필드 디스플레이(1001A)의 제1 이미지 표면은 도 11a의 홀로그래픽 표면들(121A 및 122A), 및 도 11b의 121AR 및 122AR와 같은 홀로그래픽 표면을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 이미지 소스(123A)는 2D 디스플레이의 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 하나의 축에서의 다중 뷰 디스플레이 표면을 포함하는 다중 뷰 디스플레이 표면(예를 들어, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는(horizontal parallax only) 또는 HPO 디스플레이의 표면), 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 차단하는 실제 물체의 표면을 포함할 수 있다. 이에 대응하여, 제2 이미지 소스의 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 제2 라이트필드 디스플레이로부터 투사된 광 경로들에 의해 형성된 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 중계 시스템(5000 또는 5001)은 광 결합 시스템(101)으로부터 결합된 이미지 광을 수신하고, 수신된 광을, 경계(1060)에 의해 정의되고 관찰자(1050)에게 보일 수 있는 가시 부피의 중계된 위치들로 중계하도록 구성될 수 있으며, 이에 의해 도 11a 내지 도 11c의 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들(121B/122B 및 123B)은 각각의 중계된 위치들에서 보일 수 있다. 홀로그래픽 객체의 이미지 소스는, 홀로그래픽 객체의 표면에서 수렴하는 광을 투사하고, 마치 실제 물체가 광을 방출하거나 반사하는 것처럼 이 표면을 떠나는 라이트필드 디스플레이 표면이다. 이 예에서, 홀로그래픽 객체의 표면은 수렴된 광의 진정한 위치이다. 그러나, 몇몇 입체, 무안경 입체 디스플레이, 또는 수평 시차만 있는(HPO: horizontal parallax only) 다중 뷰 디스플레이와 같은 다른 유형의 이미지 소스에 의해 생성된 이미지 표면들은, 이러한 인지된 표면들을 관찰할 때 관찰자가 자기의 눈을 디스플레이 스크린에 초점 맞출 수 있을지라도, 인지된 이미지 표면들을 정의하도록 동작될 수 있다. 이러한 경우, 중계부는 인지된 이미지 표면을 형성하는 광선들을 관찰자에게 보일 수 있는 다른 위치에서의 인지된 중계된 이미지 표면으로 중계할 것이다.
도 11a 내지 도 11c에 도시된 구성의 여러 변형들이 가능하다. 차단 시스템은 제1 및 제2 입력 인터페이스 중 적어도 하나에 광학적으로 선행하는(예를 들어, 도 11a의 광 경로(133Y) 상에서) 차단 시스템을 포함할 수 있고, 차단 시스템은 제1 및 제2 이미지 표면들(도 11a 내지 도 11c의 표면(123A)) 중 적어도 하나의 일 부분을 차단하도록 구성되며, 차단된 부분은 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 적어도 하나의 중계된 차단된 부분(도 11a 내지 도 11b의 중계된 이미지 표면(123BS)의 차단된 부분(189))에 대응하고, 중계된 차단된 부분(도 11a 및 도 11b의 189)은 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 다른 하나(예를 들어, 도 11a 내지 도 11b의 중계된 이미지(121B))에 의해 차단된 것으로 보일 수 있다. 일 실시예에서, 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 층(예를 들어, 도 11a의 차단 시스템(150)의 층들(151, 152, 및 153))을 포함한다. 일 실시예에서, 차단 층은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들(예를 들어, 도 11a 내지 도 11b의 188)를 포함한다. 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들은 입사광 또는 시차 장벽들의 일 부분을 차단하도록 구성된 차단 부위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들을 갖는 하나 이상의 차단 층들은 하나 이상의 투명 LED 패널들, 투명 OLED 패널들, LC 패널들, 또는 광을 선택적으로 차단하도록 동작될 수 있는 다른 패널들을 포함한다. 일 실시예에서, 도 11a 내지 도 11b의 제1 중계된 이미지 표면(121B)은 배경 표면을 포함하는 제2 중계된 이미지 표면(123B)의 전방에 있는 전경 표면을 포함하고, 적어도 하나의 차단 층은 제2 이미지 소스(123A)의 전방에 위치되되, 배경 표면(123B)의 차단된 부분(189)이 전경 표면(121B) 뒤에서 보일 수 없도록 전경 표면(121B)의 것에 맞추어 조절된 크기 및 형상을 갖는 차단 영역(188)을 정의하도록 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 차단 층(152)과 제2 이미지 표면 소스(123AS) 사이의 거리는 전경 중계된 표면(121B)과 배경 중계된 표면(123B) 사이의 거리와 실질적으로 동일하다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 차단 층에 의해 정의된 차단 영역(188)은 전경 표면(121B)과 실질적으로 일치하도록 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 중계된다. 일 실시예에서, 광학 시스템은 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 이미지 표면(121B/122B)의 이동과 함께 차단 영역(188)의 이동을 조정하도록 동작할 수 있는 컨트롤러를 더 포함한다. 일 실시예에서, 도 11a의 적어도 하나의 차단 층(152) 내의 차단 영역의 이동은 적어도 부분적으로는 적어도 하나의 차단 층 내에 있는 도 11a의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들(188)을 조절함으로써 달성된다.
일 실시예에서, 차단 시스템은 실제 차단 물체(도 11c의 155A)에 의해 제공될 수 있고, 이 차단 물체는 자신의 중계되는 위치(도 11c의 155B)가 중계된 이미지 표면(도 11c의 121B)과 동기화 상태를 유지할 수 있도록 모터로 작동될 수 있다. 일 실시예에서, 도 11c를 참조하면, 제1 중계된 이미지 표면(121B)은 배경 표면을 포함하는 제2 중계된 이미지 표면(123B)의 전방에 있는 전경 표면을 포함하고, 적어도 하나의 차단 물체(155A)는 제2 이미지 소스(123A)의 전방에 위치되며, 적어도 하나의 차단 물체(155A)의 크기 및 형상은 배경 표면(123BS)의 차단된 부분이 전경 표면(121B) 뒤에서 보일 수 없도록 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 전경 표면(121B)의 크기 및 형상에 맞추어 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 도 11c를 참조하면, 적어도 하나의 차단 물체(155A)와 제2 이미지 표면 소스(123A) 사이의 거리는 전경 중계된 표면(121B)과 배경 중계된 표면(123B) 사이의 거리와 실질적으로 동일하다. 다른 실시예에서, 도 11c를 참조하면, 적어도 하나의 차단 물체(155A)에 의해 정의된 차단 영역은 전경 표면과 실질적으로 일치하도록 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 155B로 중계된다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 차단 물체(155A)는 모터로 작동되어, 이동될 수 있다(156). 다른 실시예에서, 광학 시스템은 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 중계된 이미지 표면(121B, 122B, 또는 123B)의 이동과 함께 적어도 하나의 차단 물체(155A)의 이동(156)을 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러(190)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 도 11a 내지 도 11c의 제1 중계된 이미지 표면(121B/122B)은 전경에서 보일 수 있으며, 도 11a 내지 도 11c의 제2 중계된 이미지 표면(123B)은 배경에서 보일 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 중계된 이미지 표면은 배경에서 보일 수 있고, 제2 중계된 이미지 표면은 전경에서 보일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 전경 또는 배경 모두에서 보일 수 있다. 중계 시스템이 중계된 객체 표면의 깊이 프로파일을 반전시키지 않는 도 11b에 도시된 실시예에서, 중계 시스템은 가시 부피 내의 실제 물체의 각각의 중계된 이미지 표면(123B)이 실제 물체(123A)의 표면의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖도록, 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)을, 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 실제 물체의 각각의 중계된 이미지 표면(123B)을 정의하는 중계된 위치들로 중계하도록 구성된다.
일 실시예에서, 광 결합 시스템(101)의 제1 및 제2 인터페이스 중 적어도 하나에 광학적으로 선행하는(홀로그래픽 디스플레이(1001A)로부터의 광의 경로에 또는 도 11a 내지 도 11c의 실제 물체(123A)로부터의 광의 경로에) 광학 폴딩 시스템이 있을 수 있다. 대안적으로, 도 11a에서, 광학 폴딩 시스템(1150)은 광 결합 시스템(101)과 중계 시스템(5000) 사이에(홀로그래픽 객체들로부터의 광(131A 및 132A)이 실제 물체(123A)로부터의 광(133Y)과 결합된 후), 중계 시스템(5000)과 관찰자(1050) 사이에, 또는 시스템의 광 경로 내의 일부 다른 위치에 배치될 수 있다. 광학 폴딩 시스템(1150)은 제1 소스(1001A) 또는 제2 소스(123A)로부터의 광의 경로 길이들을 연장시키기 위해 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 10c에 도시된 선택적인 광학 폴딩 시스템(선택적 경로 길이 연장부)(1160) 또는 도 10d에 도시된 선택적인 광학 폴딩 시스템(1170)은, 홀로그래픽 표면(122AR)을 형성하는 제2 그룹의 광선들(132A)에 영향을 주지 않은 채 홀로그래픽 표면(121AR)을 형성하는 도 11c의 제1 그룹의 광선들(131A)의 경로 길이를 선택적으로 연장시키기 위해, 또는 그와 반대로 선택적으로 연장하기 위해, 사용될 수 있다. 일 예로서, 투사된 표면(121AR)으로부터의 광선들(131A)의 경로에서 광학 폴딩 시스템을 활성화하는 것은 대응하는 중계된 표면(121B)을 관찰자(1050)에 더 가까이 이동시킬 것이다. 일 실시예에서, 도 11c에 도시된 디스플레이 시스템은 조정된 디스플레이 명령들을 라이트필드 디스플레이(1001A)에 발행하고, 차단 물체(155A)의 이동(156)을 담당하는 움직임 컨트롤러들에 구성 명령들을 발행하며, 선택적인 광학 폴딩 시스템(1160 또는 1170)에 구성 명령들을 발행하는 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 도 11a 내지 도 11c의 광학 디스플레이 시스템은 중계부(5000 또는 5001)의 제1 및 제2 인터페이스 중 하나에 광학적으로 선행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함할 수 있다. 이러한 선택적인 광학 폴딩 시스템들은 제1 이미지 소스(123A)로부터의 광(133A)의 경로에 위치하거나, 도 11a 내지 도 11c의 제2 이미지 소스(1001A)로부터의 광 경로들(131A 및 132A)에 위치된 1150, 1160, 또는 1170로 표시되어 있다. 광학 폴딩 시스템(1150)은 도 10a 내지 도 10b를 참조하여 위에서 상세히 설명되어 있고, 선택적인 광학 폴딩 시스템들(1160 및 1170)은 각각, 도 10c 및 도 10d를 참조하여 상세히 설명되어 있다. 일 실시예에서, 광학 폴딩 시스템(1150, 1160, 또는 1170)은 복수의 내부 광학 층들을 포함하고, 각각의 이미지 소스(1001A 또는 123A)로부터의 광은 내부 광학 층들 간의 복수의 내부 경로들을 따라 지향되어, 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 이미지 표면 위치들 및 중계 서브시스템 사이의 광 경로 거리를 증가시킨다. 일 실시예에서, 도 11a 내지 도 11c에서, 하나의 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이(1001A)를 포함하고, 광학 폴딩 시스템은 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 각각의 이미지 표면 위치들(121B/122B) 및 중계 시스템(5000 또는 5001) 사이의 광 경로 길이 거리를 증가시키도록 라이트필드 디스플레이로부터의 광(131A 및 132A)의 경로에 위치된다. 일 실시예에서, 도 11a 내지 도 11c를 참조하면, 하나의 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이(1001A)를 포함하고, 광학 폴딩 시스템은 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 각각의 이미지 표면 위치들(123B) 및 중계 시스템(5000 또는 5001) 사이의 광 경로 길이 거리를 증가시키도록 제2 이미지 소스(123A)의 경로에 위치된다. 다른 실시예에서, 도 11c에 도시된 광학 시스템은 중계 시스템의 제1 및 제2 인터페이스 중 적어도 하나에 광학적으로 후행하는 광학 폴딩 시스템을, 중계 시스템(5001)의 내부 층들 내에 또는 광선들(131B, 132B, 및 133B)의 경로에서 중계 시스템(5001)의 출력측 상에 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도 11a 내지 도 11c에 도시된 광학 시스템들은 중계 시스템을 부분적으로 둘러싸는 인클로저(예를 들어, 도 11c의 1080) 및 편광 필터를 포함하는 창(예를 들어, 도 11c의 1081)을 포함하는 주변 광 차단 시스템을 갖는다. 다른 실시예에서, 편광 필터는 제1 편광 상태를 갖는 주변 광을 차단하도록 동작할 수 있다. 주변 광은 제1 편광 상태를 가질 수 있고, 제1 편광 상태의 광만이 통과될 수 있도록 구성된 편광 출력 필터(예를 들어, 도 11c의 편광 출력 필터(1082)에 의해 필터링되는 광원(1085))를 포함하는 광원에 의해 제공된다.
도 11b의 중계 시스템(5001)은 실제 물체(123A)가 깊이 반전을 해결하기 위해 가능하게 두 번 중계될 수 있도록 도 9a의 중계 시스템(5080) 또는 도 9g의 중계 시스템(5090)과 같이 구성될 수 있다. 일부 구성에서, 중계 시스템(5001)은 도 5d의 중계부(5040), 도 5e의 5050, 또는 도 5f의 5060과 같은 중계된 홀로그래픽 객체들 또는 실제 물체들의 확대 변화를 도입할 수 있다. 다른 구성에서, 중계부(5001)는 도 5d의 만곡된 표면 중계부(5040) 및 도 5e의 5050이나 도 5f의 중계부(5060)의 프레넬 거울에 대해 전술한 바와 같이, 광선에 대한 u-v 각도 좌표 재맵핑(remapping)을 도입할 수 있다. 중계부는 라이트필드 디스플레이 평면(1021A)과 중계된 가상 디스플레이 평면(1022A) 사이에 90도 회전 또는 180도 회전을 도입할 수 있거나, 또는 다른 실시예에서는, 후술되는 바와 같이, 중계부가 라이트필드 디스플레이(1001A) 및 관찰자와 한 줄로 있는 구성에서는 어떠한 회전도 도입하지 않을 수 있다. 일부 구성에서, 라이트필드 디스플레이(1001A)의 제1 중계된 이미지 표면(121B/122B)과 실제 물체(123A)의 제2 중계된 이미지 표면(123B) 사이에는 상당한 거리가 존재한다. 다른 실시예에서, 중계 시스템(5000 또는 5001)은 도 11a의 홀로그래픽 객체 표면들(121A/122A) 및 도 11b의 121AR/122AR만을 중계하고 실제 물체로부터의 광은 중계 없이 투과만 시킬 수 있거나, 또는 반대로, 중계부는 실제 물체로부터의 이미지 표면(123A)만을 중계하고 홀로그래픽 객체 표면은 중계하지 않은 채 도 11a의 홀로그래픽 객체 표면들(121A/122A) 및 도 11b의 121AR/122AR로부터의 광을 투과만 시킬 수 있다. 이러한 구성들 중 다수의 예들이 아래에 제공된다.
도 11d 및 도 11e의 다음 2개의 도면들은, 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스(제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작할 수 있음), 제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제2 입력 인터페이스(제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작할 수 있음), 광 결합 시스템으로부터 결합된 광을 수신하고 수신된 광을, 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들이 각각의 중계된 위치들에서 보일 수 있도록, 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 중계 위치들로 중계하도록 구성된 중계 시스템을 포함하는 광 결합 시스템, 및 제1 및 제2 이미지 소스 중 적어도 하나로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성된 차단 시스템을 포함하는 광학 시스템들을 포함한다. 이러한 광학 시스템들에서, 제1 이미지 소스 및 제2 이미지 소스 중 어떤 것도 라이트필드 디스플레이일 필요는 없지만, 그렇지 않은 경우, 이 광학 시스템들은 도 11a 내지 도 11c에 도시된 광학 시스템들과 유사하다.
도 11d는 제1 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A)가 디스플레이 표면(991A)을 갖는 디스플레이(990A)로 대체된 도 11a의 디스플레이 시스템이다. 도 11a의 도면부호는 도 11d에도 사용된다. 표면(991A)을 갖는 제1 이미지 소스 디스플레이(990A)로부터의 광선들(131G, 132G)은 각각, 광 경로들(131H 및 132H)로 중계되고, 중계된 가상 디스플레이 평면(992A) 상에 집속된다. 실제 물체(123B)는 도 11a에 도시된 것과 동일한 위치로 중계된다. 차단 평면들(151 내지 153) 상의 위치들(188)은, 실제 물체의 중계된 이미지(123B)의 부분들이 가상 디스플레이 평면(992A) 상의 중계된 이미지들 뒤에서 보일 수 없도록, 실제 물체(123A)로부터의 광의 일부를 차단하도록 활성화될 수 있다. 컨트롤러(190)는 제1 이미지 소스(990A)뿐만 아니라 차단 시스템(150)에 명령들을 발행할 수 있다. 대안적인 구성에서, 광선들(133Y)은 도 11c에 도시된 155A와 같은 실제 차단 물체를 사용하여 차단될 수 있고, 이러한 차단 물체는 컨트롤러(190)에 의해 지시된 바와 같이 하나 이상의 모터 작동식 스테이지들을 사용하여 이동될 수 있다. 일 실시예에서, 도 11d의 제1 및 제2 이미지 소스들은 디스플레이(990A) 및 실제 물체(123A)이지만, 제1 및 제2 이미지 소스들은 각각, 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 또는 무안경 입체 디스플레이 표면이거나, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것일 수 있다. 제1 및 제2 이미지 소스 각각으로부터의 광은, 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 라이트필드 디스플레이로부터 투사된 광 경로들에 의해 형성된 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지 중 임의의 것일 수 있는, 대응하는 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 도 11d의 깊이 프로파일 반전 중계부(5000)는 깊이 반전을 수행하지 않는 도 11b에 소개된 다른 중계부(5001)로 대체되어, 제1 및 제2 이미지 소스들에 의해 정의되는 투사된 이미지 표면들이 투사된 이미지 표면들과는 상이한 깊이 프로파일들을 갖는 중계된 이미지 표면들로 중계되게 할 수 있다.
다른 실시예에서, 도 11a에 도시된 중계 시스템의 다른 구성 옵션으로서, 도 11d의 실제 물체(123A)는 그 대신에 제2 디스플레이일 수 있다. 도 11e는 라이트필드 디스플레이(1001A) 및 실제 물체(123A) 모두가 가능하게는 상이한 유형들의 디스플레이들(990A 및 992A)로 대체된 도 11a의 디스플레이 시스템이다. 도 11e에서, 디스플레이(990A)의 디스플레이 표면(991A) 및 디스플레이(992A)의 디스플레이 표면(993A)은 각각, 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면일 수 있다. 도 11d의 도면부호의 일부는 도 11e에도 사용된다. 디스플레이(990A)로부터의 광 경로들(131G 및 132G)은 각각, 집속된 제1 가상 중계된 이미지 평면(992A)을 형성하는 광 경로들(131H 및 132H)로 중계된다. 디스플레이(993A)로부터의 광 경로들(996A)은 이미지 결합기(101)에 의해 광 경로들(996B)로 편향되고, 광 경로들(996B)은 중계부(5000)에 의해 수신되고 제2 중계된 가상 이미지 평면(994A) 상에 수렴하는 광 경로들(996C)로 중계된다. 높은 각도의 광 경로들(996R)은 각도 필터(124)에 의해 차단될 수 있다. 관찰자(1050)에 대해, 가상 중계된 이미지 평면(992A)은 중계된 이미지 평면(994A)의 앞에 있고, 따라서 하나 이상의 차단 평면들(151 내지 153) 상의 차단 영역들(188)은, 배경 중계된 이미지 평면(994A)으로부터의 광(189)의 부분들이 전경 중계된 이미지 평면(992A) 상의 전경 이미지들 뒤에서 보이는 것을 차단하도록 활성화될 수 있다. 컨트롤러(192)는 제1 이미지 소스(990A) 및 제2 이미지 소스(992A)뿐만 아니라 차단 시스템(150)에 연결될 수 있다. 차단은 또한, 차단 시스템(150)에 의존하기 보다는, 디스플레이(992A)로 하여금 광을 방출하지 않도록 지시함으로써 달성될 수 있다. 차단 시스템(150)은 도 11c에 도시된 실제 차단 물체(155A)로 대체될 수 있다.
도 11d 내지 도 11e에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 디스플레이 시스템은 1) 제1 이미지 소스(990A)로부터 제1 세트의 광 경로들(131G 또는 132G)을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스(제1 이미지 소스(990A)로부터의 광은 제1 이미지 표면(991A)을 정의하도록 동작될 수 있음), 및 2) 도 11d의 제2 이미지 소스(123A) 또는 도 11e의 992A로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 도 11d의 광(133Y) 또는 도 11e의 996A를 수신하도록 구성된 제2 입력 인터페이스(제2 이미지 소스로부터의 광은 도 11d의 제2 이미지 표면(123AS) 또는 도 11e의 993A를 정의하도록 동작될 수 있음)를 포함할 수 있는, 광 결합 시스템(101)을 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이 시스템은 광 결합 시스템(101)으로부터 결합된 이미지 광(예를 들어, 도 11d의 131G, 132G, 및 133A, 그리고 도 11e의 131G, 132G, 및 996B)을 수신하고, 수신된 광을, 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들(예를 들어, 도 11d의 실제 물체의 중계된 이미지(123B)의 표면(123BS)이나 992A 상의 이미지, 또는 도 11e의 992A 및 994A 상의 이미지)이 각각의 중계된 위치들에서 보일 수 있도록, 중계된 위치들(도 11d의 992A 및 123B, 그리고 도 11e의 992A 및 994A)로 중계하도록 구성될 수 있다. 디스플레이 시스템은 또한 제1 및 제2 입력 인터페이스 중 적어도 하나(차단 층들(151A, 151B, 및 151C) 상의 차단 영역(188))에 광학적으로 선행하는 차단 시스템을 포함할 수 있고, 차단 시스템은 제1 및 제2 이미지 표면들(도 11d의 123AS, 도 11e의 993A) 중 적어도 하나의 일부를 차단하도록 구성되며, 차단된 부분은 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들(도 11d의 123BS, 또는 도 11e의 994A) 중 적어도 하나의 중계된 차단 부분(189)에 대응하고, 중계된 차단 부분은 제1 및 제2 이미지 표면들 중 다른 하나에 의해 차단될 수 있다(123BS는 도 11d의 표면(992A) 상의 이미지들에 의해 차단될 수 있고, 표면(994A) 상의 이미지들은 도 11e의 표면(992A) 상의 이미지들에 의해 차단될 수 있다). 대안적으로, 도 11c에 도시된 차단 시스템이 이용될 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들(도 11d의 123BS, 또는 도 11e의 994A)의 차단은 제1 또는 제2 이미지 표면들의 전방에 배치된 실제 차단 물체(155A)를 이용하여 달성될 수 있다. 보다 일반적으로, 그리고 도 11a 내지 도 11d에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 수평 시차만 있는 또는 HPO 디스플레이의 디스플레이 표면을 포함하는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 내의 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함한다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 이미지 표면 중 적어도 하나는, 2D 디스플레이 표면으로부터 투사되는 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 라이트필드 디스플레이로부터 투사된 광 경로들에 의해 형성된 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함한다. 도 11d 내지 도 11e에 도시된 차단 시스템, 광학 폴딩 시스템, 및 주변 광 차단의 특징들은 도 11a 내지 도 11c를 참조하여 설명되어 있다.
광학 시스템은 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스(제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 라이트필드 디스플레이를 포함하는 제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제2 입력 인터페이스, 및 수신된 광을 제1 및 제2 이미지 소스들로부터 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 지향시키도록 구성된 중계 시스템을 포함할 수 있으며, 제1 및 제2 이미지 표면들 중 적어도 하나는 중계 시스템에 의해, 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 중계된다. 제1 또는 제2 이미지 소스들 중 단지 하나로부터의 광이 중계될 수 있다. 도 8a 내지 도 8c는 중계부 자체가 2개의 소스들로부터의 광을 결합하는, 두 개의 소스들을 갖는 중계 구성을 나타낸다. 도 11f는 중계부(5002)가 2개의 이미지 소스들로부터의 광 경로들을 수신하고 동시에 광 경로들을 결합 및 중계하는, 광학 디스플레이 시스템을 도시한다. 중계부(5002)는 제2 이미지 소스로부터의 광 경로들을 수신하기 위해 2개의 중계 요소들(5030A 및 5030B) 사이에 이미지 결합기가 배치된, 도 9g에 도시된 중계부(5090), 또는 도 9a에 도시된 중계부(5080)일 수 있다(도 9j 참조). 도 11f에서, 중계부(5002)는 제1 이미지 소스(123A)로부터 제1 세트의 광 경로들(133A)을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스를 갖고, 제1 이미지 소스로부터의 광은 방출성 표면(123AS) 또는 반사성 표면(123AS)의 형태를 취할 수 있는 실제 물체(123A)의 표면 상에 제1 이미지 표면(123AS)을 정의하도록 동작될 수 있다. 중계 시스템(5002)의 제2 인터페이스는, 각각의 투사된 광 경로(131A 및 132A)가 제2 이미지 소스의 디스플레이 스크린 평면(1021A)에 대해 정의된 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록, 라이트필드 디스플레이(1001A)에 의해 정의된 4차원 함수에 따라 결정되는 제2 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터 제2 세트의 광 경로들(131A 및 132A)을 수신하도록 구성된다. 제2 이미지 소스로부터의 광(131A, 132A)은 홀로그래픽 이미지 표면들을 포함하는 제2 이미지 표면들(121A 및 122A)을 정의하도록 동작될 수 있다. 중계 시스템(5002)은 제2 이미지 소스(1001A)로부터의 수신된 광(121A, 122A) 및 제1 이미지 소스(123AS)로부터의 수신된 광(133A)을 가상 평면(1022A) 근처의 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 지향시키도록 구성되고, 여기서 제1 이미지 표면(123A) 및 제2 이미지 표면(121A/122B) 중 적어도 하나, 및 이 경우, 둘 모두는 중계 시스템에 의해, 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 중계된다. 도 11f에서, 중계 시스템(5002)은 이미지 표면들(121A, 122A)을 형성하는 수신된 광(131A, 132A)을, 중계된 이미지 표면들(121B, 122B)을 형성하는 광 경로들(131B, 132B)로 각각 중계한다. 중계 시스템(5002)은 또한 실제 이미지 표면(123AS)으로부터 수신된 광(133A)을, 중계된 표면(123BS)을 형성하는 광선(133B)으로 중계한다.
도 11f에서, 컨트롤러(190)는, 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A)뿐만 아니라, 차단 시스템(150)에도 연결될 수 있고, 중계된 객체들(121B, 122B, 및 123B)의 경계(1060)에 의해 정의되는 가시 부피 내의 임의의 위치에서 관찰자(1050)에게 보이는 바와 같은 하나 이상의 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B) 뒤에서 실제 물체(123BS)의 중계된 표면을 정확하게 차단하기 위해, 라이트필드 디스플레이(1001A)에 대해 디스플레이 명령들을 발행하고 동시에, 차단 시스템(150) 내의 하나 이상의 차단 층들(151, 152, 및 153)에 대해 차단 명령들을 발행할 수 있다. 도 11f에서, 제1 이미지 표면(123A) 및 제2 이미지 표면(121A/122A)은 각각, 제1 중계된 이미지 표면(123B) 및 제2 중계된 이미지 표면(121B/122B)을 정의하기 위해 중계 시스템(5002)에 의해 관찰자(1050) 근처의 가시 부피로 중계되고, 광(133A)의 차단된 부분(188)은 제1 중계된 이미지 표면(123B) 및 제2 중계된 이미지 표면(121B/122B) 중 적어도 하나(이 경우에는, 제1 중계된 이미지 표면(123B))의 중계된 차단 부분(189)에 대응하며, 중계된 차단 부분은 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 다른 하나(이 경우, 121B)에 의해 차단되는 바와 같이, 관찰자(1050) 근처의 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피에서 관찰될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 차단 층은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들을 가질 수 있으며, 이는 입사광 또는 시차 장벽의 일부를 차단하도록 구성된 차단 부위일 수 있다. 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 요소들을 갖는 차단 층은 하나 이상의 투명 LED 패널, 투명 OLED 패널, LC 패널, 또는 광을 선택적으로 차단하거나 시차 장벽을 형성하도록 작동될 수 있는 다른 패널일 수 있다. 대안적으로, 도 11c에 도시된 차단 시스템이 이용될 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들(도 11f의 123BS) 중 적어도 하나의 차단은 제1 또는 제2 이미지 표면들(도 11f의 123A)의 전방에 배치된 실제 차단 물체(도 11c의 155A)로 달성될 수 있다. 이 경우, 컨트롤러(190)는 도 11c에 도시된 바와 같이, 중계된 홀로그래픽 객체(121B)의 이동과 함께 조정하여 실제 차단 물체의 위치를 변경하는 움직임 컨트롤러에 대해 명령들을 발행할 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 차단 층(152)과 배경 이미지 소스(123A) 사이의 거리는 전경 중계된 표면(121B)과 중계된 배경 표면(123B) 사이의 거리와 실질적으로 동일하다. 다른 실시예에서, 적어도 하나의 차단 층(152)에 의해 형성된 차단 영역(188)은 전경 표면(121B)과 실질적으로 일치하도록 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 중계된다. 일 실시예에서, 컨트롤러(190)는 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 이미지 표면(121B 또는 122B)의 이동과 함께 차단 영역(188)(또는 도 11c의 155A와 같은 실제 차단 물체의 위치)의 이동을 조정하도록 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 이미지 소스(123A)는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함한다. 도 11f의 실시예에서, 광선들(131A 및 132A)의 경로에서 중계부(5002)의 제2 입력 인터페이스를 광학적으로 선행하는 실제 차단 물체(예를 들어, 도 11c의 155A) 또는 하나 이상의 차단 평면들(예를 들어, 150)을 포함하는 추가적인 차단 시스템은, 123B가 121B 또는 122B의 전방에서 중계되는 경우, 중계된 제1 이미지 표면(123B)에 의해 차단될 수 있는 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 또는 122B)의 일부에 대응하는 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 차단 영역(188) 또는 차단 물체(도시되지 않았으나, 도 11c의 155A와 유사함)의 크기 및 형상은 배경 표면(123B)의 차단된 부분(189)이 전경 표면(121B) 뒤에서 보일 수 없도록, 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피의 전경 표면(121B)의 크기 및 형상으로 맞추어진다. 일 실시예에서, 제1 이미지 소스(123A) 및 제2 이미지 소스(1001A)로부터의 광은, 제1 중계된 이미지 표면(123B) 및 제2 중계된 이미지 표면들(121B, 122B)을 각각 형성하기 위해 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 중계된다. 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 전경에서 1050에게 보일 수 있고, 배경에서도 보일 수 있거나, 또는, 하나는 전경에 있을 수 있고 다른 하나는 배경에 있을 수 있다.
도 11f에 도시된 디스플레이 시스템의 중계부(5002)는, 평행한 평면들 상에 배치되고 그들 사이에 배치된 이미지 결합기(101F)를 이용하여 서로로부터 분리된, 2개의 투과 반사기들(5030)을 포함하는 도 9g에 도시된 중계부(5090)일 수 있다. 제1 투과 반사기 중계 서브시스템은, 실제 물체(123A)의 표면이면서, 수신된 광을 중계하여 실제 물체(123A)의 제1 중계된 이미지 표면을 정의하도록 그리고 이미지 결합기에 의해 수신되도록 동작될 수 있는, 제1 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스를 제공하고, 제1 중계된 이미지 표면은 각각의 이미지 표면(123A)의 깊이 프로파일과 상이한 깊이 프로파일을 갖는다. 중계 시스템(5090)은, 실제 물체 표면(123A)의 중계된 표면을 형성하는 제1 중계 서브시스템으로부터의 광 및 홀로그래픽 표면을 정의하는 제2 이미지 소스로부터의 광을 결합하도록 위치된 이미지 결합 요소를 더 포함하고, 제1 중계된 이미지 표면 및 홀로그래픽 표면을 포함하는 결합된 광은 제2 중계 서브시스템으로 지향되며, 이는 결합된 광을 관찰자(1050) 근처의 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 중계하도록 구성된다. 이미지 결합기는 제1 이미지 소스(123A)의 표면(123AS)으로부터 광을 수신하기 위한 제1 인터페이스를 제공하고, 이 광은 제2 이미지 소스(1001A)로부터의 광과 결합되며, 제2 투과 반사기 중계 서브시스템에 의해 관찰자(1050) 근처의 가시 부피(1060)로 중계된다. 실제 물체(123A)의 표면은 123B로 2번 중계되는 반면, 투사된 홀로그래픽 객체들(121A, 122A)의 표면들은 각각 121B, 122B로 한 번 중계된다. 따라서, 한 번 중계된 홀로그래픽 표면들(121B, 122B)의 깊이 프로파일은 반전되는 반면, 실제 물체(123A)의 2번 중계된 홀로그래픽 표면(123B)의 깊이 프로파일은 반전되지 않는다. 즉, 중계 시스템(5002)은 제1 이미지 소스(123A)로부터의 광에 의해 정의되는 각각의 이미지 표면(123A)에 대응하는 제2 중계된 이미지 표면(123B)을 정의하기 위해 표면(123AS)으로부터의 제1 중계된 이미지 표면을 관찰자(1050) 근처의 가시 부피(1060) 내의 중계 위치들로 중계하도록 구성된 제2 중계 서브시스템(예를 들어, 도 9g의 5030G)을 포함하고, 제2 중계된 이미지 표면(123B)은 제1 이미지 소스(123A)로부터의 광에 의해 정의되는 각각의 이미지 표면(123A)의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는다. 일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터 투사된 광 경로들(131A, 132A)에 의해 정의된 홀로그래픽 표면들(121A, 122A)은 각각, 스크린 평면(1021A)에 대해 제1 투사된 깊이 프로파일을 갖고, 홀로그래픽 표면들은 대응하는 제1 투사된 깊이 프로파일과는 상이한 가상 평면(1022A)에 대한 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖는 중계된 홀로그래픽 표면들을 포함하는 제1 중계된 이미지 표면들(121B, 122B)을 정의하도록 중계 시스템에 의해 중계된다. 일 실시예에서, 라이트필드 디스플레이는, 제1 중계된 이미지 표면들의 제1 중계된 깊이 프로파일들이 관찰자에 대해 의도된 깊이 프로파일들이 되도록 투사된 광을 출력하게 라이트필드 디스플레이(1001A)를 동작시킴으로써, 제1 투사된 깊이 프로파일들과 제1 중계된 깊이 프로파일 사이의 차이를 고려하기 위한 명령들을 수신하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 중계된 이미지 표면들(121B, 122B)의 중계된 위치들은 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터의 광이, 각각이 제2 4D 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖는 각각의 중계된 광 경로들(131B, 132B)을 따라 중계되도록, 중계 시스템(5002)에 의해 정의된 제2 4D 함수에 따라 결정되고, 라이트필드 디스플레이(1001A)는, 중계된 광 경로들(131B, 132B)에 대한 제2 4D 좌표계의 위치 좌표들 및 각도 좌표들에 의해, 중계된 이미지 표면들(121B, 122B)이 의도된 바와 같이 관찰자(1050)에 제공될 수 있도록 제1 4D 함수에 따라 광을 출력하게 라이트필드 디스플레이(1001A)를 동작시킴으로써 제2 4D 함수를 고려하기 위한 명령들을 수신하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함한다. 이는 위의 도 5d를 참조하여 상세히 설명되어 있다.
일 실시예에서, 도 11f의 광학 디스플레이 시스템은 중계부(5002)의 제1 및 제2 인터페이스 중 하나의 인터페이스를 광학적으로 선행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함할 수 있다. 이러한 선택적인 광학 폴딩 시스템들은 제1 이미지 소스(123A)로부터의 광(133A)의 경로에 위치되거나 도 11f의 제2 이미지 소스(1001A)로부터의 광 경로(131A 및 132A)에 위치된, 1150, 1160, 또는 1170로 표시되어 있다. 광학 폴딩 시스템(1150)은 도 10a 내지 도 10b를 참조하여 위에서 상세히 설명되어 있고, 선택적인 광학 폴딩 시스템들(1160 및 1170)은 각각, 도 10c 및 도 10d를 참조하여 상세히 설명되어 있다. 일 실시예에서, 광학 폴딩 시스템(1150, 1160, 또는 1170)은 복수의 내부 광학 층들을 포함하고, 각각의 이미지 소스로부터의 광은 내부 광학 층들 사이의 복수의 내부 경로들을 따라 지향되어, 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 이미지 표면 위치들과 중계 서브시스템 사이의 광 경로 거리를 증가시킨다. 일 실시예에서, 하나의 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이(1021A)를 포함하고, 광학 폴딩 시스템은 라이트필드 디스플레이로부터 광 경로(131A 및 132A)에 위치하여 관찰자(1050) 근처의 가시 부피 내의 각각의 이미지 표면 위치들 및 중계 시스템(5002) 사이의 광 경로 길이 거리를 증가시킨다. 일 실시예에서, 하나의 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이(1001A)를 포함하고, 광학 폴딩 시스템은 제2 이미지 소스(123A)의 경로에 위치하여, 관찰자(1050) 근처의 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 123B와 같은 각각의 이미지 표면 위치들 및 중계 시스템(5002) 사이의 광 경로 길이 거리를 증가시킨다. 다른 실시예에서, 도 11f에 도시된 광학 시스템은 중계 시스템(5002)의 내부 층들 내에서 또는 광선(131B, 132B, 및 133B)의 경로에서 중계 시스템(5002)의 출력 상에서, 중계 시스템의 제1 및 제2 인터페이스들 중 적어도 하나를 광학적으로 후행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 도 11f에 도시된 광학 시스템은 중계 시스템을 부분적으로 둘러싸는 인클로저(예를 들어, 도 11c의 1080)와, 편광 필터(예를 들어, 도 11c의 1081)가 포함된 창을 포함하는, 도 11c에 도시된 바와 같은 주변 광 차단 시스템을 갖는다. 다른 실시예에서, 편광 필터는 제1 편광 상태를 갖는 주변 광을 차단하도록 동작할 수 있다. 주변 광은 제1 편광 상태를 가질 수 있고, 제1 편광 상태의 광만이 통과될 수 있도록 구성된 편광 출력 필터(예를 들어, 도 11c의 편광 출력 필터(1082)에 의해 필터링되는 광원(1085))를 포함하는 광원에 의해 제공된다.
도 11f에 도시된 디스플레이 시스템의 중계부(5002)는 제1 이미지 소스 실제 물체(123A)로부터의 제1 방출성 또는 반사성 표면(123AS)뿐만 아니라, 제2 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A)에 의해 투사된 제2 홀로그래픽 이미지 표면들(121A, 122A)을 중계한다. 일 실시예에서, 도 11f에 도시된 광학 시스템은 이들 2개의 이미지 소스들로부터 광 경로들의 세트들을 수신하고 이 광을 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 지향시키는 중계부를 포함할 수 있지만, 이미지 소스들 중 하나로부터의 한 세트의 광 경로들만이 중계된다. 도 11g는 2개의 소스들로부터의 이미지 표면들을 중계하는 중계부(5002)가 하나의 소스로부터 투사된 이미지 표면들만을 중계하는 중계부(5003)로 대체되는 반면, 라이트필드 디스플레이(1001A)가 다른 이미지 소스 실제 물체(123A)로부터의 광을 관찰자(1050) 근처의 가시 부피로 직접 전달하는, 도 11f의 디스플레이 시스템이다. 도 11f의 도면부호는 도 11g에도 사용된다. 중계부(5003)는 하나의 역반사기(1006B)만을 갖는 도 1b에 도시된 중계 시스템(5020), 하나의 반사 거울(1007B)만을 갖는 도 5e에 도시된 중계 시스템(5050), 하나의 반사 프리넬 거울(1008B)만을 갖는 도 5f에 도시된 중계 시스템(5060), 또는 제2 인터페이스로부터 도달하는 광을 직접 전달하면서 동시에 제1 인터페이스로부터의 광을 중계하는 일부 다른 중계부일 수 있다. 각각의 이러한 중계부들(5020, 5040, 및 5050)은 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터의 광을 수신하는 제1 중계 인터페이스에 대해 반대되게 배치된 빔 스플리터 및 집속 요소(예를 들어, 5020에 대한 역반사기, 또는 5040 및 5050에 대한 반사 집속 거울)를 포함할 수 있다. 투사된 홀로그래픽 표면들(121A 및 122A)은 이러한 중계 구성들(5020, 5040, 5050)의 제1 인터페이스에 의해 중계될 것인 반면, 제2 중계 인터페이스 상에 수신된 실제 물체(123A)로부터의 광은 능동적으로 중계되지 않고, 중계부의 빔 스플리터를 통해 관찰자(1050)에게 직접 전달될 것이다.
경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 관찰자(1050)는 중계부(5003)를 통해 직접 전달되는 광(133A)을 생성하는 실제 배경 물체(123A)의 전방에서 2개의 전경 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B)을 볼 수 있다. 하나 이상의 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B) 뒤에 있는 실제 배경 물체(123A)의 부분을 차단하기 위해, 차단 평면들을 포함하는 차단 시스템(150), 또는 도 11c에 도시된 바와 같은 실제 차단 물체(155A)가 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피 내의 중계된 이미지 표면(121B/122B)을 정의하기 위해, 제1 및 제2 이미지 표면들 중 단지 하나(예를 들어, 도 11g의 121A/122A, 단 123AS는 제외)만이 관찰자(1050) 근처의 가시 부피로 중계되고, 광의 차단된 부분(도 11g의 133A)은 중계된 이미지 표면(예를 들어, 121B/122B)에 의해 차단되는 바와 같이 가시 부피에서 볼 수 있는 제1 및 제2 이미지 표면들 중 다른 하나(예를 들어, 123AS)의 차단된 부분에 대응한다.
일 실시예에서, 도 11f 및 도 11g의 라이트필드 디스플레이(1001A)는 다른 유형의 디스플레이일 수 있다. 도 11h, 도 11i, 및 도 11j는 제1 이미지 소스(123A)로부터의 제1 세트의 광 경로들을 따라 광(133A)을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스(제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면(123AS)을 정의하도록 동작될 수 있음), 제2 이미지 소스로부터의 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제2 입력 인터페이스(제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 수신된 광을 제1 및 제2 이미지 소스들로부터 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 지향시키도록 구성된 중계 시스템(제1 이미지 표면(123A) 및 제2 이미지 표면 중 적어도 하나는 중계 시스템(5002 또는 5003)에 의해 관찰자(1050) 근처의 가시 부피로 중계됨), 및 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성된 차단 시스템(150 또는 155A)을 포함하는 광학 시스템의 실시예들이다. 도 11h는 제2 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A)가 디스플레이 표면(991A)을 갖는 제2 이미지 소스 디스플레이(990A)로 대체된, 도 11f의 디스플레이 시스템이다. 일 실시예에서, 제2 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면일 수 있다. 도 11f의 일부 도면부호는 도 11h에도 사용된다. 표면(991A)을 갖는 제2 이미지 소스 디스플레이(990A)로부터의 광선들(131G 및 132G)은 각각, 광 경로들(131H 및 132H)로 중계되고, 중계된 가상 디스플레이 평면(992A)에 집속된다. 실제 물체(123B)는 도 11f에 도시된 것과 동일한 위치로 중계된다. 중계된 가상 디스플레이 평면(992A)으로 중계되는 이미지 뒤에 있는 실제 물체의 중계된 이미지의 부분들은 볼 수 없도록, 실제 물체(123A)로부터의 광의 일부를 차단하기 위해 차단 평면들(151 내지 153)이 활성화될 수 있다. 컨트롤러(191)는 제1 이미지 소스 디스플레이(990A) 및 가능하게는 선택적인 선택적 광학 폴딩 시스템(1160 또는 1170)뿐만 아니라, 차단 시스템(150)(배치된 경우)에도 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 이미지 소스 실제 물체(123A)뿐만 아니라 제2 이미지 소스 디스플레이(990A)는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이의 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것으로 대체될 수 있다. 제1 이미지 표면(123AS)뿐만 아니라 제2 이미지 표면(991A)은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지 중 어느 하나일 수 있다.
도 11i는 제2 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A)가 제2 이미지 소스 실제 물체(998A)로 대체되고, 하나 이상의 차단 평면들(151, 152 및 153)을 갖는 차단 시스템(150) 대신에 실제 차단 물체(155A)를 포함한 차단 시스템이 사용되는, 도 11f의 디스플레이 시스템이다. 실제 물체(998A)로부터의 광선들(131K 및 132K)은 중계부에 의해 수신되고, 각각, 중계된 표면(998BS)을 갖는 중계된 객체(998B)를 형성하는 광 경로들(131H 및 132H)로 중계된다. 실제 차단 물체(155A)는 제1 이미지 소스 실제 물체(123A)로부터의 광(133A)의 일부를 차단하도록 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 이미지 소스(123AS) 및 제2 이미지 소스(998AS)는 중계 시스템(5002)에 의해 각각, 제1 중계된 이미지 표면(123BS) 및 제2 중계된 이미지 표면(998BS)을 정의하도록 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 중계되고, 광의 차단된 부분은 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 적어도 하나(이 예에서는 제1 이미지 표면(123AS))의 중계된 차단된 부분에 대응하며, 중계된 차단된 부분(189)은 관찰자(1050) 근처의 가시 부피에서, 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 다른 하나(이 예에서는, 전경 중계된 실제 물체 표면(999BS)이 배경 중계된 실제 물체(123B)의 전방에 있을 때, 배경 중계된 이미지 표면(123BS)으로부터의 광선의 일부(189)를 관찰자(1050)에 대해 차단하는 것으로 보일 제2 중계된 이미지 표면(999BS))에 의해 차단되는 것으로서 보일 수 있다. 컨트롤러(191)는 차단 물체(155A)에 대해 동작(156A) 특성을 부여하는 움직임 컨트롤러에 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 실제 물체들(998A 또는 123A)은 컨트롤러(191)에 의해 제어되는 모터 작동식 스테이지 상에 있을 수 있으며, 컨트롤러(191)는 실제 물체의 위치를 조절할 수 있고, 동시에, 배경 중계된 표면(123BS)이 전경 중계된 표면(998BS) 뒤에 있을 때 이를 차단된 것으로 유지하기 위해서 차단 물체(155A)의 위치를 변경할 수 있다.
도 11j는 중계부(5002)가 중계부(5003)로 대체된, 도 11i의 디스플레이 시스템이다. 중계부(5003)는 하나의 역반사기(1006B)만을 갖는 도 1b에 도시된 중계 시스템(5020), 하나의 반사 거울(1007B)만을 갖는 도 5e에 도시된 중계 시스템(5050), 하나의 반사 프레넬 거울(1008B)만을 갖는 도 5f에 도시된 중계 시스템(5060), 또는 제2 인터페이스로부터 도달하는 광을 직접 통과시키면서 동시에 제1 인터페이스로부터의 광을 중계하는 일부 다른 중계부일 수 있다. 각각의 이러한 중계부들(5020, 5040, 및 5050)은 이미지 표면(998AS)을 정의하는 제2 이미지 소스(998A)로부터의 광을 수신하는 제1 중계 인터페이스에 대해 반대되게 배치된 빔 스플리터 및 집속 요소(예를 들어, 5020에 대한 역반사기 또는 5040 및 5050에 대한 반사 집속 거울)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 가시 부피 내의 중계된 이미지 표면(998B)을 정의하기 위해, 제1 이미지 표면(123AS) 및 제2 이미지 표면(998AS) 중 하나만(여기서는 제2 이미지 표면(998AS))이 관찰자(1050) 근처의 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피로 중계되고, 광(133A)의 차단된 부분은 중계되지 않은 제1 및 제2 이미지 표면들 중 다른 하나(여기서는 경계(1060)에 의해 정의된 가시 부피에서, 중계된 이미지 표면(998B)에 의해 차단되는 것으로서 보일 수 있는 제1 이미지 소스(123A))의 차단된 부분에 대응한다.
도 12는 중계 시스템(5000)이 투과 반사기(5030)에 의해 구현되고, 광학 폴딩 시스템(1150, 1160, 또는 1170)이 도시되지 않은, 도 11a에 도시된 디스플레이 시스템을 포함하는 디스플레이 시스템(1200)을 도시한다. 도 11a의 도면부호는 도 12에도 사용된다. 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B/122B)은 가상 디스플레이 평면(1022A) 주위에 분포된 중계된 위치들에 위치되고, 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)은 중계된 홀로그래픽 객체들(121B 및 122B)에 근접하게 투사된다.
도 13은 라이트필드 디스플레이(1001A) 및 광 결합 시스템의 빔 스플리터(101) 사이에 광학 폴딩 시스템(1150)이 배치된, 도 12에 도시된 디스플레이 구성을 도시한다. 도 12의 도면부호는 도 13에도 사용된다. 도 13은 투과 반사기 중계부(5030)를 포함하는 중계 시스템을 갖는 도 11a에 도시된 디스플레이 시스템이다. 광학 폴딩 시스템(1150)의 유효 광 경로 길이는 거리 D(1151)의 약 3배이며, 여기서 D(1151)는 도 10b에 도시된 경로 2 또는 경로 3의 길이이다. 그 결과, 홀로그래픽 객체 표면(121A)을 형성하는 발산하는 광선(131A)은 광선(131B)으로 확산되기에 충분한 광 경로 길이를 가지며, 이는 광선(131C)으로 중계되어, 광학 폴딩 시스템(1150)이 없는 경우의 수렴 거리에 비해 투과 반사기(5030)로부터 더 먼 거리에서 수렴할 것이다. 유사하게, 홀로그래픽 객체(122A)를 형성하는 발산하는 광선(132A)은, 광학 폴딩 시스템(1150)의 결과로서 광선(132B)으로 확산되고, 이는 광선(132C)으로 중계된다. 도 13에서, 가상 디스플레이 평면(1022X) 주위의 중계된 위치에서의 홀로그래픽 객체 표면들(121X 및 122X)은 각각, 광학 폴딩 시스템(1150)이 없는 도 12에 도시된 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)의 위치를 도시하는 반면, 가상 디스플레이 평면(1022A) 주위의 중계된 위치에서의 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)은 광학 폴딩 시스템(1150)이 존재하는 경우의 중계된 홀로그래픽 객체 표면들의 위치를 나타낸다. 가상 디스플레이 평면(1022X 및 1022A) 사이의 오프셋(1152)은 2D이며, 여기서 D는 라이트필드 디스플레이(1001A)의 경로에 배치된 광학 폴딩 시스템(1150)의 유효 경로 길이(1151)이다. 다른 실시예에서, 광학 폴딩 시스템(1150)은 실제 물체(123A)의 경로에 배치되며, 이는 중계된 실제 이미지 표면(123B)만을 관찰자(1050)에게 더 가까이 이동시키도록 동작한다. 다른 실시예에서, 광학 폴딩 시스템(1150)은 중계 시스템(5030)과 빔 스플리터(101) 사이에 배치되어, 중계된 홀로그래픽 객체 및 중계된 실제 이미지를 모두, 관찰자에게 더 가까이 이동시킬 수 있다. 또 다른 실시예에서, 광학 폴딩 시스템(1150)은 중계 시스템(5030)과 중계된 실제 이미지 표면(123B) 사이에 배치되어, 이 중계된 이미지(123B)뿐만 아니라 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)을 관찰자(1050)에게 더 가까이 이동시킬 수 있다. 도 13에 도시된 깊이의 반전에 유의해야 한다. 가상 디스플레이 스크린(1022A) 주위의 중계된 홀로그래픽 객체들(121B 및 122B)의 깊이 순서는 각각, 디스플레이 스크린 평면(1021A)에 대해 직접 투사된 객체 표면들(121A 및 122A)의 깊이 순서로부터 반전된다. 유사하게, 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)은 또한, 실제 물체(123A)의 만곡된 면이 어떻게 중계되는지에 의해 도시된 바와 같이 깊이가 반전된다. 실제 물체(123A)가 실제 인물의 얼굴 또는 복잡한 실제 배경 장면과 같이 복잡하고, 깊이 반전을 이용해서는 쉽게 구축될 수 없는 경우, 실제 물체(123A)를, 반전된 깊이를 갖는 실제 물체의 중계된 표면으로 대체할 수 있다. 일 실시예에서, 광학 폴딩 시스템(1150)은 전술한 선택적인 광학 폴딩 시스템(1160 또는 1170)으로 대체될 수 있다. 이 실시예에서, 광선들(131B또는 132B)의 단 하나의 그룹만이 광 경로 길이가 연장되어, 중계된 객체들(121B 또는 122B) 중 단지 하나만 관찰자(1050)에게 더 가까이 중계될 수 있다.
도 14a는 실제 물체(123A)에 대한 여분의 중계부에 의해 도 13에 도시된 디스플레이 시스템 구성으로부터 수정된 디스플레이 시스템(1400)을 도시한다. 도 14a에서, 입력 중계 시스템(5030A)은 실제 물체의 이미지 표면(123A)을 중계하여 실제 물체의 중간적인, 깊이 반전된 중계된 이미지(123B)를 형성하는데 사용되고, 이 중간적인, 깊이 반전된 중계된 이미지는 중계 시스템(5030)에 의해 수신되고, 다시 한 번 깊이 반전되게 중계되어, 깊이가 정확한 중계된 실제 이미지 표면(123C)이 형성된다. 도 13은 투과 반사기 중계부(5030)를 포함하는 중계 시스템을 갖는 도 11a에 도시된 디스플레이 시스템이며, 실제 물체(123A)의 표면은 2번 중계된다. 실제 이미지 표면(123A)과 중계된 실제 이미지 표면(123C) 사이의 유일한 차이는, 실제 물체(123A)의 위치의 180도 회전으로 보정될 수 있는 특징인, 이미지가 상하 반전된 것임에 유의해야 한다. 도 14a에 도시된 디스플레이 시스템(1400)의 중계부들(5030 및 5030A)을 포함하는 중계 시스템의 깊이 반전 없이 실제 물체들의 이미지들을 중계하는 능력은, 복잡한 실제 동적 물체들의 이미지들이 실시간으로 중계될 수 있게 하여, 그들이 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터 중계되는 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)과 함께 디스플레이될 수 있게 한다. 이러한 구성에서, 도 1a 및 도 1b에 관하여 전술한 바와 같이, 각도 라이트필드 좌표 u 및 v는 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B 및 122B)에 대해 원하는 정확한 깊이 프로파일을 달성하기 위해, 라이트필드 디스플레이(1001A)에 의해 투사된 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)에 대해 반전되도록 계산될 수 있다. 도 14a에서, 차단 시스템(150)은 도 11c의 물체(155A)와 같은 실제 차단 물체로 대체될 수 있다. 또한, 도 11d 및 도 11e에 도시된 바와 같이, 제1 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A) 표면(1021A) 및 제2 이미지 소스 실제 물체(123A) 표면은 각각, 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것으로 대체될 수 있다.
도 14b는 실제 물체(123A)에 대한 여분의 중계부에 의해 도 12에 도시된 디스플레이 시스템 구성으로부터 수정된 디스플레이 시스템(1410)을 도시한다. 도 12의 도면부호는 도 14b에도 사용된다. 도 14b는 투과 반사기 중계부(5030)를 포함하는 중계 시스템을 갖는 도 11f에 도시된 디스플레이 시스템이며, 실제 물체(123A)의 표면은 2번 중계된다. 도 14b에서, 입력 중계부(5030A)는 실제 물체(123A)의 표면으로부터 광선(133K)을, 실제 물체(123A)의 중간적인 깊이 반전된 중계된 표면(123B)을 형성하는 한 번 중계된 광선(133L)으로 중계하는 데 사용된다. 중계된 표면(123B)을 형성하는 광선(133L)의 제1 부분은 투과 반사기(5030)의 표면으로부터, 관찰자(1050)에게 보일 수 있는 광선(133LR)으로 반사되는 반면, 광선(133L)의 제2 부분은 중계부(5030)에 의해, 실제 물체 표면(123A)의 2번 중계된 표면(123C)을 형성하는 광선(133M)으로 중계된다. 관찰자(1050)를 향해 광 경로(133LR)로 반사되는 한 번 중계된 광(133L)의 부분은 중계부(5030)의 표면의 반사도를 선택함으로써 조절될 수 있다. 실제 물체(123A)의 2번 중계된 표면(123C)은 관찰자(1050)로부터 중계부(5030)에 대해 반대되는 위치로 중계되지만, 관찰자(1050)에게 도달하는 반사된 광선(133LR)은 표면(123C)을 형성하는 광선(133M)과 실질적으로 정렬되고, 따라서 관찰자에게는 실제 물체(123A)의 2번 중계된 표면(123C)으로부터 기원하는 것으로 보인다. 관찰자(1050)는 표면(123C)의 후면뿐만 아니라 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)을 본다. 중계부(5030)의 반대측 상에서, 관찰자(1050A)는 홀로그래픽 객체(121A)를 형성하는 입사 광선(131A)의 반사된 부분(131AR)을 수신함으로써 중계된 홀로그래픽 객체(121B)의 후면을 볼 것이고, 홀로그래픽 객체(122A)를 형성하는 입사 광선(132A)의 반사된 부분(132AR)을 수신함으로써 중계된 홀로그래픽 객체(122B)의 후면을 볼 것이며, 광선(133M)에 의해 형성된 실제 물체 표면(123A)의 2번 중계된 표면(123C)의 전면을 볼 것이다. 이러한 구성에서, 도 1a 및 도 1b에 관하여 전술한 바와 같이, 각도 라이트필드 좌표 u 및 v는 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B 및 122B)에 대해 원하는 정확한 깊이 프로파일을 달성하기 위해, 라이트필드 디스플레이(1001A)에 의해 투사된 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)에 대해 반전되도록 계산될 수 있다. 도 14b에서, 차단 시스템(150)은 도 11c의 물체(155A)와 같은 실제 차단 물체로 대체될 수 있다. 또한, 도 11d 및 도 11e에 도시된 바와 같이, 제1 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A) 표면(1021A) 및 제2 이미지 소스 실제 물체(123A) 표면은 각각, 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것으로 대체될 수 있다.
도 15는 중계부(5020)가 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터의 광 경로(131A 및 132A)에서 광학 폴딩 시스템(1150)과 함께 사용되는, 도 11a에 도시된 디스플레이 시스템 구성이다. 도 15의 구성은 도 13에 도시된 구성과 유사하지만, 투과 반사기(5030)를 포함하는 중계 시스템 대신에, 중계 시스템(5020)은 도 1b에 도시된 구성(5020)과 유사하게 빔 스플리터(101B) 및 하나 이상의 역반사기들(1006A, 1006B)을 포함한다. 도 13의 도면부호는 유사한 구성요소들에 대해 도 15에도 적용되고, 도 1b의 설명의 일부는 이 중계 구성에도 적용된다. 선택적인 추가적인 역반사기(1006B)가 중계 시스템(5020)에 포함되는 일 실시예에서, 추가적인 역반사기(1006B)는 제1 역반사기(1006A)에 직교하여 배치될 수 있고, 일부 실시예에서, 추가적인 역반사기(1006B)는 빔 스플리터(101B)로부터, 제1 역반사기(1006A)와 빔 스플리터(101B) 사이의 거리와 동일한 거리만큼 떨어져 위치될 수 있다. 도 15에 도시된 중계 시스템(5020)의 구성은 1) 역반사기(1006A)만으로 구현될 수 있거나, 2) 역반사기(1006B)만으로 구현될 수 있거나, 또는 3) 역반사기들(1006A 및 1006B) 모두가 포함되고 정렬되어 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 일 실시예에서, 홀로그래픽 객체 표면(121A)을 형성하는 광선(131A) 및 홀로그래픽 객체 표면(122A)을 형성하는 광선(132A)은 광학 폴딩 시스템(1150) 내에서 연장된 광 경로 길이를 가질 수 있고, 각각, 광선(131B 및 132B)으로 된다. 일 실시예에서, 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)로부터의 광선(131B 및 132B)은 광 결합 시스템(101A)의 제1 입력 인터페이스를 통해 수신되고, 제2 이미지 소스(123A)로부터의 광(133Y)은 광 결합 시스템(101A)의 제2 입력 인터페이스를 통해 수신된다. 일 실시예에서, 제2 이미지 소스는 광을 방출하거나 반사시키는 실제 물체(123A)를 포함한다. 일 실시예에서, 실제 물체(123A)로부터의 광(133Y)의 일부는 광 결합 시스템의 빔 스플리터(101A)로부터 광선(133A)으로 반사되고, 빔 스플리터(101A)에 의해, 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)로부터의 광(131B 및 132B)과 결합된다. 이러한 결합된 이미지 광(131B, 132B, 및 133A)은 중계 시스템(5020)에 의해 수신된다. 일 실시예에서, 중계 시스템(5020)의 역반사기(1006A) 및 빔 스플리터(101B)는 결합된 광이 빔 스플리터(101B)로부터 역반사기(1006A)를 향해 접근하는 방향으로 지향되고, 접근 방향과 반대되는 복귀 방향을 따라 역반사기(1006A)로부터 반사되도록 정렬된다. 복귀 방향을 따른 광은 중계된 가상 스크린 평면(1022A) 주위의 중계된 위치들을 향해 지향된다. 일 실시예에서, 중계 시스템(5020)의 역반사기(1006A) 및 빔 스플리터(101B)는 결합된 광(131B, 132B, 및 133A)의 제1 부분이 중계 시스템(5020)의 빔 스플리터(101B)에 의해 역반사기(1006A)를 향해 반사되도록 정렬된다. 반사기(1006A)로부터 반사되면, 광 경로들은 반전되고, 이러한 반전된 경로들의 일부는 광선(131C, 132C, 및 133B)을 따라 빔 스플리터(101B)를 통과하여, 중계 시스템(5020)에 의해 중계 위치들에 집속되어, 홀로그래픽 객체 표면들(121B, 122B) 및 실제 물체(123A)의 중계된 표면(123B)을 각각 형성한다. 결합된 광(131B, 132B, 및 133A)의 제2 부분은 중계 시스템(5020)에 의해 수신되고, 추가적인 접근 방향을 따라 선택적인 추가적인 역반사기(1006B)를 향해 빔 스플리터(101B)를 통해 전송된다. 이러한 광 경로들은 선택적인 추가적인 역반사기(1006B)로부터, 빔 스플리터(101B)를 향하는 추가적인 접근 방향에 반대되는 추가적인 복귀 방향을 따라서 반사되고, 이들은 제1 역반사기(1006A)로부터의 결합된 광의 제1 부분으로서 실질적으로 동일한 광 경로들(131C, 132C, 및 133B)을 따라 반사되어, 홀로그래픽 객체 표면들(121B, 122B) 및 실제 물체(123A)의 중계된 표면(123B)을 형성하는 데 각각 기여한다.
편광되지 않은 광이 중계 시스템(5020)에 의해 수신되는 경우, 선택적인 추가적인 역반사기(1006B)의 부가는 제2 이미지 소스(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)뿐만 아니라 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)의 밝기를 증가시킬 수 있다. 편광 빔 스플리터(101B)는 제1 선형 편광의 결합된 광(131B, 132B, 및 133A)을 역반사기(1006A)를 향해 지향시키고, 제2 선형 편광의 결합된 광(131B, 132B, 및 133A)을 역반사기(1006B)를 향해 지향시키도록 사용될 수 있다. 제1 선형 편광된 광은 역반사기(1006A)에 의한 반사되기 전에 1/4파장 지연기(1041A)에 의해 제1 원형 편광으로 변환될 수 있으며, 이는 반사된 광을 제1 원형 편광에 직교하는 제2 원형 편광으로 변환하도록 작용한다. 빔 스플리터(101B)를 향해서 1/4파장 지연기(1041A)를 통해 다시 전달되면, 반사된 광은 제1 선형 편광에 직교하는 제2 선형 편광으로 변환된다. 이러한 편광 상태는 상당한 반사 없이 빔 스플리터(101B)를 통과할 것이다. 유사하게, 선택적인 역반사기(1006B)에 지향된 제2 상태의 선형 편광된 광은 1/4파장 지연기(1041B)를 통과하고 선택적인 역반사기(1006B)로부터 반사되며, 1/4파장 지연기(1041B)를 다시 통과함으로써, 직교 상태의 제1 선형 편광으로 변환될 것이며, 이 제1 상태의 선형 편광은 편광 빔 스플리터(101B)에 의해 실질적으로 반사되어, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B 및 122B) 및 실제 물체의 중계된 이미지(123B)를 이미징하는데 기여한다. 중계 시스템(5020)에 의해 수신된 광이 편광되는 경우, 편광 빔 스플리터(101B)가 사용될 수 있고, 선택적인 역반사기(1006B) 없이, 단지 제1 역반사기(1006A)만으로 양호한 성능이 달성될 수 있다. 다른 실시예에서, 선택적인 광학 요소들(1041A 및 1041B)은 1/4파장 지연기, 굴절 요소, 회절 요소, 또는 다른 광학 요소로부터 이격된 편광 제어 요소들일 수 있다.
도 15에 도시된 중계 구성에 의해 가능한 기술적 이점은, 실제 물체들의 이미지들과 같은, 제2 이미지 소스의 중계된 이미지 표면 및 중계된 홀로그래픽 객체 표면들이, 원하는 경우, 중계된 가상 스크린 평면(1022A)에 근접하여 실질적으로 동일한 공간에서 결합될 수 있다는 것이다. 그러나, 일부 응용예에서는 홀로그래픽 객체 표면들을, 실제 배경과 같은 배경 전방에 있는 전경으로 중계하는 것이 바람직할 수 있다. 도 16은 홀로그래픽 객체들의 표면을 동시에 중계하고 실제 배경 소스로부터 관찰자에게 광을 직접 전달하는 중계 시스템(5020)을 포함하는, 도 11g의 디스플레이 구성이다. 도 16의 중계부(5020)는 빔 스플리터 및 역반사기를 포함하며, 여기서, 디스플레이 평면(1021A) 주위에 투사되는 홀로그래픽 객체 표면들(121A, 122A)은 가상 스크린 평면(1022A) 주위의 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)로 각각 중계된다. 일 실시예에서, 중계 시스템(5020)은 실제 배경 물체(123A) 및 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)로부터의 광에 대한 광 결합기로서 간주될 수 있다. 도 16은 도 15의 구성과 유사한 중계 시스템에 대한 구성을 도시하지만, 중계 시스템(5020)이 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터 빔 스플리터(101)의 반대쪽에 배치된 하나의 역반사기만을 포함하고, 빔 스플리터(101)가 실제 물체(123A)로부터의 광(133A)으로 하여금 빔 스플리터(101)를 한 번 통과하여 관찰자(1050)에게 도달하도록 한다. 도 15의 도면부호는 유사한 구성요소들에 대해 도 16에도 사용되고, 하나의 반사기만을 갖는 도 15에 대해 제공된 중계부(5020)의 동작의 설명이 여기에도 적용된다. 일 실시예에서, 차단 시스템은 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 요소들(188)을 갖는 하나 이상의 차단 층들(151, 152, 및 153)을 포함할 수 있고, 차단 층들은 투명하거나, 반투명하거나, 완전히 차단시킬 수 있다. 도 16에서, 관찰자(1050)는 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121B)을 보지만, 차단 요소들(188)의 패턴은, 관찰자(1050)가 광선(131B)의 연장으로서 도시된 선(132D)을 따라 홀로그래픽 객체(121B) 뒤에 실제 배경 이미지 표면(123A)의 일부분으로부터의 광을 수신하지 않도록 구성되어, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121B)에 배치된 실제 물체가 배경 이미지 표면(123A)을 차단하는 것과 동일한 방식으로, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(121B)이 실제 배경 이미지 표면(123A)을 차단하는 것으로 나타난다. 일 실시예에서, 도 11c의 물체(155A)와 같은 실제 차단 물체는 차단 층들(151, 152, 및 153)을 포함하는 차단 시스템을 대체할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 10a 및 도 10b에 도시된 선택적인 광학 폴딩 시스템(1150), 도 10c에 도시된 선택적인 폴딩 시스템(1160), 또는 도 10d에 도시된 선택적인 폴딩 시스템(1170)은 중계된 객체들(121B, 122B)의 광 경로들(131B, 132B)에 각각 사용될 수 있다. 선택적인 광학 폴딩 시스템들(1160 또는 1170)이 광 경로들(131B 및 132B) 상의 경로 길이만을 증가시키고 광 경로(133A) 상의 경로 길이는 증가시키지 않도록 구성되고, 이러한 선택적 폴딩 시스템들(1160 또는 1170)의 광 경로 길이가 충분히 길도록 만들어진 경우, 관찰자(1050)는 실제 물체(123A)의 표면 뒤에 있는 중계된 홀로그래픽 표면들(121B 및 122B)을 인지할 수 있다. 이 경우, 중계된 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A)의 경로에 있는 차단 시스템은 중계되지 않은 이미지 표면(123A) 뒤에서 배경 중계된 객체(121B 또는 122B)의 차단을 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 홀로그래픽 객체 표면들 및 실제 물체들의 이미지 표면들을 중계하기 위해, 만곡된 거울들 또는 프레넬 거울들을 포함할 수 있는, 거울면들을 가진 중계부들을 사용할 수 있다. 도 17은 도 15에 도시된 중계 구성과 유사한 중계 구성을 갖는 디스플레이 시스템이며, 여기서, 역반사기(1006A) 및 선택적인 추가적인 역반사기(1006B)를 포함하는 중계 시스템(5020)은, 만곡된 반사 거울을 포함할 수 있는 거울면(1007A), 및 직교하게 배치될 수 있고 만곡된 반사 거울을 포함할 수 있는 선택적인 추가적인 거울면(1007B)을 포함하는 중계 시스템(5050)으로 대체되었다. 중계 시스템(5050)은 도 5e에 도시되어 있고 전술된 바와 같다. 도 17은 5001 대신에 사용되는 중계부(5050)를 갖는 도 11b의 중계 시스템이다. 도 17에서는, 투사된 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)의 광 경로들(131A 및 132A)에 각각 배치된 광학 폴딩 시스템(1150)을 갖는 것이 아니라, 광학 폴딩 시스템(1150)은 광을 방출하거나 반사하는 실제 물체(123A)일 수 있는 제2 이미지 소스의 광 경로(133Y)에 배치된다. 각각의 중계된 객체 표면의 확대 또는 축소는 도 4d, 도 5d 및 도 5e에 도시된 만곡된 거울 중계 구성과 관련하여 전술한 바와 같이, 소스 물체로부터 거울 시스템의 유효 초점까지의 거리에 의존할 수 있다. 도 17에서, 실제 물체(123A)로부터의 광(133Y)은 광학 폴딩 시스템(1150)을 통해 광선(133A)으로 통과하며, 여기서 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이 광학 폴딩 시스템(1150)은 중계된 실제 이미지 표면(123B)으로 하여금 중계 시스템(5050)으로부터 더 멀리 이동하게 한다. 실제 물체(123A)의 표면으로부터의 광(133A)은 광 결합 시스템의 빔 스플리터(101A)의 제1 입력 인터페이스에 의해 수신되고, 홀로그래픽 객체 표면들(121A, 122A)로부터의 광(131A 및 132A)은 빔 스플리터(101A)의 제2 입력 인터페이스를 통해 수신된다. 결합된 광은 중계 시스템(5050)에 수신된다. 중계 시스템(5050) 및 5050 내의 광의 상세한 반사는 도 5e를 참조하여 설명되어 있다. 수신된 광(131A, 132A, 및 133B)의 제1 부분은 빔 스플리터(101B)로부터 우측으로 반사되고, 그 다음에 제1 거울(1007A)로부터 접근 방향과 반대되는 복귀 방향으로 반사되며, 빔 스플리터(101B)를 통해 광 경로들(131C, 132C, 및 133C)로 통과하여, 중계된 이미지 표면들(121B, 122B, 및 123B)을 각각 형성한다. 수신된 광(131A, 132A, 및 133B)의 제2 부분은 빔 스플리터(101B)에 의해 투과되고, 추가적인 접근 방향에 수직으로 계속되며, 선택적인 거울(1007B)로부터 추가적인 접근 방향에 일반적으로 반대되는 추가적인 복귀 방향으로 반사된 다음, 빔 스플리터(101B)로부터 실질적으로 동일한 광 경로들(131C, 132C, 및 133C)로 반사되며, 또한 중계된 이미지 표면들(121B, 122B, 및 123B)을 형성하는 광에 기여한다. 거울면들(1007A 및 1007B) 모두가 존재하는 실시예에서, 이들을 기하학적으로 매칭시키는 것이 바람직할 수 있고, 중계 시스템(5050)의 빔 스플리터(101B)와 동일한 거리에 배치하면서 서로 직교하게 배치하는 것이 바람직할 수 있다. 중계 시스템(5050)은 또한 거울면들(1007A 또는 1007B) 중 하나만으로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 선형 편광 빔 스플리터(101B)가 사용되고, 거울면(1007A 또는 1007B)으로부터 반사된 후에 빔 스플리터(101B)로 복귀하는 광이 거울(1007A 또는 1007B)에 접근하는 광의 선형 편광 상태에 반대되는 상태의 선형 편광이 되도록 1/4파장 지연기를 포함한 선택적인 광학 요소들(1041A 및 1041B)이 포함될 수 있으며, 이는 도 5c 및 도 5e를 참조하여 전술한 바와 같이 빔 스플리터(101B)로부터의 원치 않는 반사를 감소시킬 수 있다. 홀로그래픽 객체(122A)로부터의 광선(132A) 및 중계된 홀로그래픽 객체(122B)를 위한 중계된 광선(132C)에 대한 전체 광 경로들은 단순화를 위해 도 17에 도시되어 있지 않다(도 5e의 설명을 참조). 마지막으로, 차단 층들(151, 152, 및 153) 상에 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 영역들(188)을 포함할 수 있는 차단 시스템은 실제 물체(123A)의 표면의 일부로부터 중계된 광을 차단할 수 있고, 결과적으로 관찰자(1050)는 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(122B) 뒤에서 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)의 차단된 영역(189)을 볼 수 없게 되어, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(122B) 뒤에 있는 중계된 배경 이미지 표면(123B)이 자연적으로 차단 처리된다.
도 18은 도 17의 중계 시스템(5050) 대신에 사용되는 반사 프레넬 거울(1008A) 및 선택적인 반사 프레넬 거울(1008B)을 포함하는 중계부(5060)를 갖는, 도 17의 디스플레이 시스템과 같이 동작하는 디스플레이 시스템이다. 도 17의 도면부호는 유사한 구성요소들에 대해 도 18에도 사용된다. 도 18은 5001 대신에 사용되는 중계부(5060)를 갖는 도 11b의 중계 시스템이다. 도 5e에 도시된 중계 시스템(5050)의 상기 설명에서 확인되는 바와 같이, 중계 시스템(5060)은 프레넬 반사기(1008A 또는 1008B)가 제거되어 구현될 수 있다. 중계 시스템(5060) 내의 상세한 반사는 도 5f에서 5060의 설명에 대해 위에서 설명되어 있다.
도 19는 이미지 결합기(101) 및 프레넬 거울(1008B)을 포함하는 중계부(5060)를 갖는 도 11g의 디스플레이 시스템이며, 여기서 홀로그래픽 객체들의 표면은 중계부(5060)에 의해 중계되고, 중계부(5060)를 통해 실제 배경이 보일 수 있다. 도 5e에 도시된 바와 같이 프레넬 거울(1008B)을 만곡된 거울(1007B)로 교환함으로써 중계부(5060)가 중계부(5050)로 대체되는 경우, 도 19의 디스플레이 시스템의 기능은 동일할 것이다. 디스플레이 평면(1021A) 주위의 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)은 가상 스크린 평면(1022A) 주위의 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B, 122B)로 각각 중계된다. 중계 시스템(5060)은 라이트필드 디스플레이(1001A)에 의해 각각 투사되는 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)로부터의 광선(131A 및 132A)과, 광 결합기(101)만을 통과하는 실제 배경 물체(123A)의 표면으로부터의 광선(133A)에 대한, 광 결합기로서 기능하는 것으로 간주될 수 있다. 홀로그래픽 객체들(121A 및 122A)의 표면으로부터의 광선들(131A 및 132A)의 일부는 중계부(5060)에 의해 수신되고, 이미지 결합기(101)를 통과하며, 프레넬 거울(1008B)로부터 광선(131B 및 132B)으로 반사되어, 이미지 결합기(101)로부터 광선(131C, 132C)을 향해 반사되고, 홀로그래픽 객체들(121B 및 122B)을 형성하도록 각각 수렴한다. 전술한 광학 폴딩 시스템(1150, 1160, 또는 1170)은 선택적이다. 도 19에 도시된 예에서, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(122B)을 관찰하는 관찰자(1050)는 전술한 바와 같이 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 영역(188)을 포함할 수 있는 하나 이상의 차단 층들(151, 152, 및 153)을 갖는 차단 시스템(150)의 동작으로 인해, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(122B) 뒤에서 배경 실제 물체 표면(123A)을 보지 못할 수 있다. 차단 시스템(150)의 동작은 관찰자(1050)로 하여금 중계된 배경 물체 표면(123B)을 차단하는 실제 물체인 것처럼, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(122B)을 볼 수 있게 한다. 선(132D)은 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(122B)을 형성하는 광선들(132C)의 연장을 도시하며, 이러한 광선들을 감쇠 또는 차단하기 위해 차단 영역(188)이 각각의 선들과 어떻게 교차하는지를 도시한다. 차단 패턴(188)은 실험적으로, 계산적으로, 알고리즘적으로, 또는 일부 다른 방법을 사용하여 결정될 수 있다.
본 개시내용에서 위에 도시된 대부분의 중계 시스템은 중계 위치들이, 라이트필드 디스플레이 스크린 평면으로부터 90도 또는 180도로 회전된, 중계된 가상 스크린 평면 주위에 분포되게 한다. 도 20은 투과 역반사기(2051), 반사 표면(2060), 및 다수의 광학 층들(2061, 2062, 및 2063)을 포함하는 한 줄로 된 중계 시스템(5100)을 갖는 디스플레이 시스템의 예를 도시하며, 여기서 라이트필드 디스플레이 스크린 평면(1021A) 및 중계된 가상 스크린 평면(1022A)은 평행하다. 광학 층들(2061, 2062, 및 2063)의 일부는 선택적이다. 중계 시스템(5100)의 반사기(2060)는 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터 투사된 광선(2071)을 수신하고, 수신된 광을 광선(2072)으로 반사하도록 구성되고, 반사기(2051)는 이러한 광선(2072)을 중계 시스템(5100)을 떠나기 전에 역방향 경로를 추적하는 광선(2073)으로 역반사하도록 구성된다. 투과 역반사기(2051)는 광선(2073)을 집속하여, 중계된 가상 스크린 평면(1022A)을 생성하도록 동작한다. 중계 시스템(5100) 내의 광학 층들에 대한 여러 구성 옵션들이 존재한다. 일 실시예에서, 반사기(2060)는 반 거울(half mirror)을 포함할 수 있는 반면, 다른 실시예에서, 반사기(2060)는 반사 편광기를 포함할 수 있다. 반사기(2060)가 반사 편광기인 경우, 반사기(2060)는 제1 상태의 선형 편광(L1)의 광을 반사하여 직교하는 제2 상태의 선형 편광(L2)을 투과시킬 수 있거나, 반사기(2060)는 제1 상태의 원형 편광(C1)을 반사하여 제2 상태의 원형 편광(C2)을 투과시키도록 구성될 수 있다. 반사기(2060)가 반사 편광기인 경우, 광학 층들(2061, 2062, 및 2063)은 먼저, 반사 편광기(2060)에 접근하는 광(2071)의 편광을 광선(2071)에 의해 반사되는 제1 상태로 설정하고, 두 번째 통과하여 반사 편광기(2060)에 접근하는 광(2073)의 상태를 제1 상태에 직교하는 제2 상태의 편광으로 설정하여 반사 편광기(2060)를 통과도록, 구성될 수 있다. 이는 여러 방법으로 달성될 수 있다. 일 예에서, 반사 편광기(2060)가 제1 상태의 선형 편광(L1)을 반사하고, 제1 상태(L1)에 직교하는 제2 상태의 선형 편광(L2)을 투과시키는 경우, 광선(2071) 상에서 반사기(2060)에 접근하는 광은 선형 편광(L1)가 되어야 하고, 광선(2073) 상에서 반사기(2060)에 접근하는 광은 선형 편광 상태(L2)가 되어야 한다. 이를 달성하기 위해, 광학 층(2061)은 상태(L2)를 흡수하고 상태(L1)를 투과시키는 편광 필터를 포함하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 일부 LC 패널과 같이, 디스플레이가 L1 상태의 광만을 생성하는 실시예에서는, 층(2061)이 생략될 수 있다. 광학 층(2062)은 45도의 빠른 축 각도를 갖는 1/4파장 지연기일 수 있고, 역반사기(2051)의 반대측 상의 광학 층(2063)은 -45도의 반대되는 빠른 축 각도를 갖는 1/4파장 지연기일 수 있다. 이러한 구성에서, 광선(2071)은 위치(A)에서 L1 및 L2 상태의 편광을 모두 가질 수 있고, 위치(B)에서 L1 상태의 편광만을 포함할 수 있으며, 위치(C)에서 제1 상태의 원형 편광(C1)으로 변환될 수 있고, 이는 위치(D)에서 역반사기를 통과할 수 있고, 위치(E)에서 L1 상태의 편광으로 다시 변환될 수 있으며, 위치(F)에서 L1 상태로서 광선(2072)으로 다시 반사될 수 있고, 위치(G)에서 제1 상태의 원형 편광(C1)이 될 수 있으며, 반사의 결과로서 위치(H)에서 반전된 제2 상태의 원형 편광(C2)을 갖는 광선(2073)으로 반사될 수 있고, 위치(I)에서 제2 상태(L2)의 선형 편광으로 변환될 수 있으며, 위치(J)에서 투과 반사기(2060)를 통과할 수 있다. 다른 실시예에서, 반사기(2060)는 반사 편광기일 수 있고, 이는 제1 상태의 원형 편광(C1)을 투과시키고, 반사된 광에 대해 C2로부터 C1으로 변경하거나 변경하지 않고서, 제2 직교 상태의 원형 편광(C2)을 반사시킬 수 있다. 또한, 투과 역반사기(2051)는, 제1 상태의 편광을 투과시키고, 제1 편광 상태에 직교하는 제2 편광 상태를 반사 또는 흡수하도록(이러한 편광 상태들은 선형(L1 및 L2) 또는 원형(C1 및 C2)임), 편광에 의존하도록 구성될 수 있다.
전술한 투과 역반사기(2051)를 포함하는 중계 시스템(5100)은 물체 이미지 표면들 및 대응하는 중계된 이미지 표면들의 깊이 프로파일을 반전시킬 것이다. 도 21a는 LF 디스플레이(1001A)로부터 투사되고 관찰자(1048)에게 보이는 홀로그래픽 객체 표면들(121Z 및 122Z)을 도시한다. 이러한 홀로그래픽 객체들이 중계 시스템(5100)에 의해 중계되어, 디스플레이 스크린 평면(1021A)에 대한 것과 동일한 방향으로 가상 스크린 평면에 대해 나타나도록 하기 위해, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, u-v 각도 좌표들은 그들의 극성들이 반전될 수 있다. 도 21b는 도 21a의 모든 u-v 각도 좌표들이 반전되었을 때 얻어진 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)의 투사를 도시한다. 도 21c는 도 20에 도시된 투과 역반사기(2051)를 포함하는 중계 시스템(5100)을 이용함으로써 도 21b에 도시된 홀로그래픽 객체가 어떻게 중계될 수 있는지를 나타내는 디스플레이 시스템의 도면이다. 홀로그래픽 객체 표면들(121A, 122A)을 각각 형성하는 광선들(131A, 132A)은 반사기(2060)로부터 반사되기 전에 발산할 때, 제1 접근 경로에서, 광학 층들(2061, 2062, 및 2063)뿐만 아니라 투과 역반사기(2051)를 통과한다. 반사된 광선들(131B 및 132B)은 제2 접근 경로에서 투과 반사기(2051)로부터 역반사되기 전에 하나의 광학 층(2063)을 통과할 때 제1 복귀 경로에서 발산을 계속하며, 이제, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B 및 122B)을 형성하도록 집속된 광선들(131C, 132C)을 각각 형성한다. LF 디스플레이 스크린 평면(1021A)은 가상 스크린 평면(1022A)으로 중계된다. 도 21c의 관찰자(1050)는 홀로그래픽 객체들의 도 21a의 관찰자(1048)와 동일한 분포 및 이러한 홀로그래픽 객체들의 동일한 깊이 프로파일을 관찰한다.
도 22는 투과 역반사기(2051)를 갖는 중계 시스템(5100)을 사용하고, 광학 폴딩 시스템(1150)을 사용하며, 차단 처리를 허용하는 방식으로 실제 물체들의 이미지 및 홀로그래픽 객체들을 중계하는 디스플레이 시스템을 도시한다. 도 22는 중계 시스템(5100)을 갖는 도 11a의 구성이다. 도 11a의 도면부호는 도 22에도 사용된다. 광학 폴딩 시스템(1150)은 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)로부터 광선들(131A 및 132A)을 각각 수신하고, 광선들이 계속해서 광선들(131B 및 132B)로 발산할 때 이러한 광선들의 경로 길이를 각각 증가시킨다. 빔 스플리터(101)를 포함하는 광 결합 시스템은 광학 폴딩 시스템(1150)으로부터의 광선들(131B 및 132B)과 실제 물체(123A)의 표면으로부터의 광선들(133A)을 결합하며, 일부 광선들(133A)은, 일 실시예에서 하나 이상의 차단 층들(151, 152, 153) 상에 복수의 개별적으로 주소 지정된 차단 영역들(188)을 포함할 수 있는, 차단 시스템(150)에 의해 부분적으로 또는 완전히 차단될 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 층들(151, 152, 153)은 투과 OLED 패널들 또는 LCD 패널들의 일부일 수 있고, 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들은 완전히 불투명하거나, 반투명하거나, 또는 실질적으로 투명하도록 구성될 수 있다. 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)로부터의 광선들(131B 및 132B)의 일부는 광선들(131C, 132C)로서 중계 시스템(5100)을 향해 빔 스플리터(101)에 의해 각각 반사되며, 이 광선들은 중계 시스템(5100)에 의해, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B 및 122B)을 형성하는 수렴하는 광선들(131D, 132D)로 각각 중계된다. 디스플레이 표면(1021A)은 가상 디스플레이 평면(1022A)으로 중계된다. 중계 시스템(5100)의 동작은 도 21c를 참조하여 위에 설명되어 있다. 실제 물체(123A)로부터의 광선(133A)의 일부는 이미지 결합기(101)를 통과하고, 그 후, 중계된 실제 이미지 표면(123C)을 형성하는 광선(133B)들로 중계된다. 전술한 바와 같이, 차단 영역들(188)은 관찰자(1050)에게 보이는 바와 같이, 관찰자(1050)에 대해, 중계된 실제 이미지 표면(123C)의 부분(189)으로부터의 광선이 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B) 뒤에 보이지 않게 할 수 있다. 이런 식으로, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)은 실제 물체(123A)의 중계된 배경 이미지 표면(123C)을 차단하는 것으로 나타나는데, 이는, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)이 실제 물체인 경우와 마찬가지일 것이다. 도 22에 도시된 실시예에서, 각도 필터(124)는 임계치를 초과하는 각도 필터(124)의 표면에 대한 법선에 대해 특정 각도를 갖는, 실제 물체(123A)로부터의 광선(133R)을 흡수한다.
도 22에 도시된 중계 시스템(5100)은, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B 및 122B)로 중계될 때 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)의 깊이 프로파일을 반전시킬 수 있다. 이는 도 2b 및 도 2c에 도시된 u-v 각도 라이트필드 좌표의 반전을 사용하여 정확하게 계산될 수 있다. 그러나, 중계 시스템(5100)은 또한, 중계된 이미지 표면(123C)을 형성하기 위해 이 물체의 이미지를 중계할 때 실제 물체(123A)의 깊이 프로파일을 반전시키지만, 반전된 깊이 프로파일을 보상하는 실제 장면(123A)을 구성하는 것은 매우 어렵거나 불가능할 수 있다. 본 개시내용에서 앞서 설명된 바와 같이, 다른 접근법은 실제 물체(123A)를 동일한 물체의 깊이 반전된 중계된 이미지로 대체함으로써 실제 물체의 깊이를 반전시키는 것이다.
도 23은 도 22의 디스플레이 시스템 구성을 도시하지만, 도 22의 실제 물체(123A)는, 일 실시예에서 투과 반사기를 포함할 수 있는 입력 중계 시스템(5030)을 사용하여, 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)으로 대체되었다. 도 22의 도면부호는 도 23에도 적용된다. 도 22는 또한, 중계 시스템(5100)을 갖는 도 11a의 구성이고, 실제 물체(123A)는 2번 중계된다. 도 23에서, 실제 물체(123A)의 표면으로부터의 광(133X)은 중계부(5030)에 의해 실제 물체(123A)의 깊이 반전 중계된 이미지(123B)를 형성하도록 중계된다. 실제 물체(123A)의 깊이 반전된 이미지(123B)는 실제 물체(123A)와 동일한 깊이 프로파일을 갖는 실제 물체(123C)의 이미지를 중계하기 위해 중계부(5100)에 의해 다시 한 번 중계된다. 그 결과, 관찰자(1050)에게 보이는 실제 물체(123C)의 중계된 표면은 진정한 실제 물체(123A)와 동일한 깊이 프로파일을 갖는다. 하나 이상의 차단 층들(150, 151, 152)은 실제 물체의 전방에 배치되고, 중계부(5030) 및 중계부(5100)에 의해 중계된 후에, 중계된 차단 평면들은 실제 물체의 2번 중계된 표면(123C)과 관찰자(1050) 사이에 위치될 것이다. 이러한 차단 층들 상의 주소 지정 가능한 영역들(188)은 실제 물체(123A)로부터의 광의 일부를 차단하도록 활성화될 수 있어서, 실제 물체의 중계된 표면(123C)의 대응하는 차단된 부분(189)으로부터의 광은 중계된 표면들(121B, 122B, 및 123C)의 가시 부피 내의 관찰자들(1050)에 대해 121B와 같은 홀로그래픽 객체의 전경 중계된 표면 뒤에 보이지 않을 것이다. 컨트롤러(190)는 라이트필드(1001A)에 디스플레이 명령들을 발행할 수 있고, 동시에, 차단을 적절히 달성하기 위해 차단 층들(151, 152, 및 153)에 대한 차단 명령들을 발행할 수 있다. 실제 물체(123A)에 대한 이미지(123C)의 상하 반전은 실제 물체(123A)를 회전시킴으로써 또는 하나 이상의 거울을 사용하여 정정될 수 있다. 도 23에 도시된 실시예에서, 각도 필터(124)는 임계치를 초과하는 각도 필터(124)의 표면에 대한 법선에 대해 특정 각도를 갖는 실제 물체(123A)로부터의 광선(133R)을 흡수한다.
중계부로서, 단순한 렌즈 시스템을 사용할 수 있다. 도 24는 하나 이상의 렌즈들(446, 447)을 포함하는 중계 시스템(5070)을 사용하여 실제 물체의 이미지들 및 홀로그래픽 객체들의 동시 중계를 달성하는 디스플레이 시스템을 도시한다. 중계 시스템(5070)은 도 4e를 참조하여 본 개시내용에서 앞서 소개되어 있다. 도 24는 중계부(5070)가 사용되는 도 11b에 도시된 구성이다. 도 23의 도면부호는 유사한 구성요소들에 대해 도 24에도 사용된다. 도 24에서, 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A) 각각으로부터의 광(131A 및 132A)은 빔 스플리터를 포함할 수 있는 광 결합 시스템(101)에 의해 실제 물체(123A)의 표면으로부터의 광(133Y)과 결합되고, 결합된 광은 하나 이상의 렌즈들(446 및 447)을 포함하는 중계 시스템(5070)에 의해 수신된다. 렌즈들(446, 447)은 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 프레넬 렌즈와 같은 회절 렌즈, 또는 임의의 다른 유형의 단순 또는 복합 렌즈일 수 있다. 도 24에서는, 하나의 프레넬 렌즈(446)만의 집속 효과가 도시되어 있다. 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A) 각각으로부터의 광선(131A 및 132A)은, 렌즈 시스템(5070)에 의해, 중계된 가상 스크린 평면(1022A) 주위에 분포된 중계 위치들에서, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B 및 122B)을 각각 형성하는 수렴하는 광선들(131C, 132C)로 집속된다. 광선(133A)은 렌즈 중계부(5070)에 의해, 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)을 형성하는 광선(133C)으로 집속된다. 차단 평면들(151, 152, 및 153) 상의 하나 이상의 차단 영역들(188)을 포함할 수 있는 차단 시스템(150)은, 관찰자(1050)가 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)을 보고 있을 때, 중계된 실제 이미지 표면(123B)의 부분(189)으로부터의 광선이 관찰자(1050)에게 도달하는 것을 차단하도록 작용할 수 있어서, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)은 중계된 실제 이미지 표면(123B)을 차단하는 실제 물체인 것으로 보인다. 중계 시스템(5070)을 통해 이동하는 광선의 광 경로 길이를 증가시키고, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B 및 122B)의 위치뿐만 아니라 실제 물체(123A)의 중계된 이미지(123B)의 위치를 변경하기 위해, 1150A에서 중계부(5070) 전에, 또는 1150B에서 중계부(5070) 후에, 광학 폴딩 시스템(1150)(또는 1160, 1170)이 배치될 수 있다. 1150, 1160, 또는 1170과 같은 광학 폴딩 시스템은 실제 물체(123A)와 차단 평면들이 보다 콤팩트한 설계를 위해 빔 스플리터(101)에 더 가까이 있게 하기 위해, 실제 물체(123A)의 표면으로부터의 광선(133Y)의 경로에 배치될 수 있다.
깊이 프로파일을 보존하는 중계 시스템들은 입체, 무안경 입체 또는 다중 뷰 디스플레이들에 의해 제공되는 다른 위치 장면들, 부피 3D 디스플레이에 의해 투사되는 물체들, 라이트필드 디스플레이에 의해 투사되는 홀로그래픽 객체들, 광을 방출하는 실제 물체들, 원래 존재하는 것처럼 또는 중계되기 전에 원래 투사된 것처럼 반사하는 실제 물체들로 이동될 수 있다. 도 9a 및 도 9g는 2개의 개별 중계부들을 포함하는 중계 시스템을 나타내며, 여기서 제1 중계부의 깊이 프로파일 반전은 제2 중계부의 깊이 프로파일 역전에 의해 실질적으로 복원된다. 물체로부터의 광 경로들이 동일한 중계부에 의해 2번 중계되는 이미징을 구성할 수 있다. 중계부가 중계부의 각각의 경로 동안에 물체의 깊이 프로파일을 반전하더라도, 중계부를 2번 통과하는 것은 물체의 깊이 프로파일을 복원할 것이다. 이러한 구성은 깊이 반전 없이 물체를 중계하는 이점을 가질 수 있으며, 재료 및 크기 면에서 경제적일 수 있다. 도 25a는 적어도 하나의 물체로부터의 광이 하나 이상의 거울들로부터 반사됨으로써 동일한 중계부를 두 번 통과하여 중계되는 중계 시스템(5110)을 포함하는 디스플레이 시스템의 직교 도면이다. 도 25a는 5001 대신에 중계 시스템(5110)이 이용되는 도 11b의 디스플레이 시스템이다.
광 결합 시스템(101)은 이미지 표면(121A)을 형성하는 제1 이미지 소스(1001)로부터 경로(131A)를 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스, 및 제2 이미지 소스(123A)로부터 경로(133A)를 따라 광을 수신하도록 구성된 제2 입력 인터페이스를 포함한다. 도 25a의 구성은 중계부(5110)가 이용되는 도 11b의 구성이며, 여기서 중계부(5110)는 투과 반사기(5030) 및 2개의 거울(2510A 및 2510B)을 포함한다. 도 11a 내지 도 11d를 참조하여 전술한 바와 같이, 제1 이미지 소스(1001) 및 제2 이미지 소스(123A) 중 적어도 하나는 2D 디스플레이, 입체 디스플레이, 무안경 입체 디스플레이, 하나의 축에서의 다중 뷰 디스플레이(예를 들어, 수평 시차만 있는 또는 HPO 디스플레이), 부피 3D 디스플레이, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체, 광을 반사시키는 실제 물체, 또는 표면의 중계된 이미지를 포함할 수 있다. 본 설명을 위해 도 25a에 도시된 예에서, 제1 이미지 소스는 홀로그래픽 이미지 표면(121A)을 정의하도록 동작 가능한 라이트필드 디스플레이(1001)이고, 제2 이미지 소스(123A)는 2D 디스플레이 표면을 갖는 2D 디스플레이이거나, 또는 반사 또는 방출 표면을 갖는 실제 물체일 수 있다. 중계부(5110)에 의해 수신되고 이미지 결합기(101)에 의해 결합된 광선은 제1 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 투사되고 101에 의해 광선(131B)으로 편향되는 홀로그래픽 객체(121A)의 제1 표면으로부터의 광선(131A), 및 이미지 결합기(101)를 통과하는 2D 디스플레이 또는 실제 물체(123A)의 제2 표면으로부터의 광선(133A)을 포함한다. 디스플레이 또는 실제 물체(123A)로부터의 광선(133A)은 가상 수렴 위치(2511A)를 향해 집속되는 광선(133B)으로 중계된다. 광선(133B)은 제1 거울(2510A)로부터 광선(133C)으로 반사되고, 이는 2D 디스플레이 또는 실제 물체(123A)의 중계된 표면인 제1 가상 디스플레이 평면(123B)에서 수렴한다. 광선(133C)은 제2 거울(2510B)로부터 광 경로(133D)로 계속하여 반사된다. 광 경로(133D)는 가상 수렴 위치(2511B)로부터 발산한다. 이들 광선(133D)은 중계부(5030)에 의해 다시 수신되고, 광 경로(133E)로 중계되며, 이는 2D 디스플레이 또는 실제 물체(123A)의 2번 중계된 표면인 제2 가상 디스플레이 평면(123C)을 형성하도록 수렴한다. 홀로그래픽 객체(121A)로부터의 광선(131B)은 도 25a에 도시된 중간 단계들 중에 중계되는 것으로 도시되어 있지 않지만, 이러한 광 경로들은 디스플레이 또는 실제 물체로부터의 광선(133A)이 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)을 형성하는 광선(131C)으로 중계되는 것과 거의 동일한 방식으로 도 25a에 도시된 중계부에 의해 중계된다. 하나 이상의 차단 평면들(151A)은 LC 디스플레이 패널의 일부, 투과 LED 또는 LED 패널, 또는 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 부위들(188)을 갖는 일부 다른 유형의 패널의 일부일 수 있다. 디스플레이 또는 실제 물체(123A)로부터 하나 이상의 차단 평면들(151A) 사이의 거리는 도 25a에 도시된 바와 같이, 대응하는 중계된 차단 평면(151B)이 중계된 홀로그래픽 객체(121B)와 일치하도록 선택될 수 있다. 이를 배열하기 위해, 하나 이상의 차단 평면들(151)과 2D 디스플레이 또는 실제 물체(123A) 사이의 거리는 차단 평면(151A)과 투사된 홀로그래픽 객체 표면(121A)이 이미지 결합기(101)로부터 등거리가 되도록 조절되어야 하며, 따라서 2D 디스플레이 또는 실제 물체(123A)의 중계된 표면(123C)은 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B) 뒤에서 가능한 한 자연스럽게 관찰자(1050)에게 보이지 않을 수 있다(도 9b, 도 9c, 및 도 9d 참조). 이것은 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)이 가상 물체 평면(123C)의 전방에 있는 관찰자(1050)에게 정확한 깊이 단서를 제공하기 위해 수행될 수 있다. 컨트롤러(190)는 라이트필드 디스플레이(1001)에 대한 디스플레이 명령들을 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 하나 이상의 차단 평면들(151A)에 구성 명령들을 전송할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 9b의 구성에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 차단 평면들(151A)이 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)과 실질적으로 상이한 위치에서 가상 차단 평면(151B)으로 중계되지만, 여전히 관찰자(1050)에게 효과적인 차단을 제공할 수 있다. 다른 실시예에서, 홀로그래픽 디스플레이(1001)는 도 25a의 물체(123A)로 대체되거나 또는 그 반대로 대체되며, 중계된 객체 평면은 중계된 홀로그래픽 객체의 전방에 보일 수 있고, 해당 홀로그래픽 객체는 중계된 객체 평면의 일부의 바로 뒤에서 보이지 않도록 차단될 수 있다. 다른 실시예에서, 도 25a에서, 홀로그래픽 객체(121A)로부터의 광선(131A)은 2개의 거울들(2510A 및 2510B) 사이에 배치된 이미지 결합기에 의해 객체(123A)로부터의 광선(133B, 133C, 또는 133D)과 결합되어, 객체(123A)가 투과 반사기 중계부(5030)에 더 근접하게 위치되게 할 수 있다. 이러한 구성에서, 홀로그래픽 객체(131A)로부터의 광은 도 25a의 거울들(2510A 및 2510B) 중 하나 또는 둘 모두로부터 반사될 수 있고, 이러한 광(131A)은 투과 반사기(5030)를 통과하는 하나의 경로에 의해서만 중계될 수 있다. 다른 실시예에서, 2개의 거울들(2510A 및 2510B)은 직사각형 또는 정사각형의 3면 구성인 3개의 거울들로 대체될 수 있고, 여기서 거울의 3개의 면은 서로 직교할 수 있고, 직사각형 또는 정사각형의 4번째 면은 투과 반사기(5030)에 의해 형성된다. 다른 실시예에서, 2개 이상의 거울들이 도 25a에 도시된 것과 상이한 구성으로 사용되어, 동일한 중계부를 통해 광을 여러 번 통과시킴으로써 객체로부터의 광을 중계할 수 있다. 투과 반사기 및 하나의 거울을 갖는 실시예가 다음에 설명된다.
도 25b는 적어도 하나의 객체로부터의 광이 거울로부터 반사됨으로써 동일한 중계부를 두 번 통과하여 중계되는 중계 시스템(5120)을 갖는 디스플레이 시스템의 2개의 직교 도면들을 포함한다. 광 결합기(101C)는 객체 표면(121A)을 형성하는 이미지 소스(1001)로부터 경로들(131A)을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스, 및 제2 이미지 소스(123A)로부터 경로들(133A)을 따라 광을 수신하도록 구성된 제2 입력 인터페이스를 포함한다. 도 25b의 구성은 중계부(5120)가 이용되는 도 11b의 구성이며, 여기서 중계부(5120)는 투과 반사기(5030), 거울(2510C) 및 빔 스플리터(101D)를 포함한다. 도 11a 내지 도 11d를 참조하여 전술한 바와 같이, 제1 이미지 소스(1001) 및 제2 이미지 소스(123A) 중 적어도 하나는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면일 수 있다. 본 설명을 위해 도 25b에 도시된 예에서, 제1 이미지 소스는 홀로그래픽 이미지 표면(121A)을 정의하도록 동작 가능한 라이트필드 디스플레이(1001)이고, 제2 이미지 소스(123A)는 2D 디스플레이 표면을 갖는 2D 디스플레이이거나, 반사 또는 방출 표면을 갖는 실제 물체일 수 있다. 도 25b의 측면도(2501)는 이미지 결합기(101C)에 의해 수신된 광선이 제1 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 투사된 홀로그래픽 객체(121A)의 제1 표면으로부터의 광선(131A)의 그룹, 및 제2 이미지 소스 2D 디스플레이 또는 실제 물체(123A)로부터의 광선(133A)의 그룹을 포함한다는 것을 나타낸다. 홀로그래픽 객체(121A)를 형성하는 광선(131A)은 이미지 결합기(101C)에 의해 광선(1310B)으로 편향되는 광선(1310A)을 포함한다. 2D 디스플레이 또는 실제 물체(133A)로부터의 광선(133A)은 상이한 각도로 투사되는 광선들(1330A 및 1331A)을 포함하며, 여기서 광선들(1330A 및 1331A)은 광선(1310B)과 결합되고, 중계 시스템(5120)의 빔 스플리터(101D)에 의해 수신되며, 이 광선들(1330A, 1331A, 및 1310B)은 중계 시스템(5120)의 빔 스플리터(101D)에 의해, 광선(1330B, 1331B, 1310C)으로 각각 편향된다.
도 25b의 평면도(2502)는 홀로그래픽 객체(121A)로부터의 광선(1310C)과, 2D 디스플레이 또는 실제 물체(123A)로부터의 광선(1330B 및 1331B)이 중계 시스템(5120)을 어떻게 지나가는지를 도시한다. 광선(1310C)은 투과 반사기(5030)에 의해 광선(1310D)으로 중계되고, 1310D는 거울(2510C)로부터 동일한 접근 각도로 광선(1310E)으로 반사되며, 이는 투과 반사기(5030)에 의해 다시 한 번 광 경로(1310F)로 중계되어, 중계된 홀로그래픽 객체(121B)의 표면을 형성하는 데 기여한다. 유사하게, 1330B 및 1331B는 투과 반사기(5030)에 의해 거울을 향해 광 경로들(1330C 및 1331C)로 각각 중계되고, 이들은 거울로부터 광 경로들(1330D 및 1331D)로 반사된 다음, 투과 반사기(5030)에 의해 광 경로들(1330E 및 1331E)로 반사되어, 빔 스플리터(101D)를 통과함으로써 중계부(5120)를 빠져나가고, 2D 디스플레이(123A)의 중계된 표면 또는 실제 물체(123A)의 중계된 표면일 수 있는 중계된 객체(123B)를 형성하도록 수렴한다. 도 25b에서, 하나 이상의 차단 평면들(151A)은, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B) 뒤의 2D 디스플레이 또는 실제 물체의 중계된 표면(123B)의 일부로부터의 광이 관찰자(1050)에게 도달하는 것을 차단하기 위해, 188과 같은 차단 부위들에서 객체(2511A)로부터의 광의 일부를 차단할 수 있다. 컨트롤러(190)는 라이트필드 디스플레이(1001)에 대한 디스플레이 명령들을 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 하나 이상의 차단 평면들(151A)에 구성 명령들을 전송할 수 있다. 도 25b에서, 홀로그래픽 객체(121A)는 2D 디스플레이 또는 실제 물체(123A)보다 제1 이미지 결합기(101C)에 대해 더 가깝고, 대응하는 중계된 객체(121B)는 중계된 객체(123B)보다 관찰자(1050)에게 더 가깝다. 결과적으로, 깊이는 이 중계부(5120)에 의해 반전되지 않을 수 있다. 도 25b는 1/4파장 지연기일 수 있는 반사 요소(2510C) 및 투과 반사기(5030) 사이에 위치된 선택적인 광학 요소(1041A)를 가질 수 있다. 편광 빔 스플리터(101D)가 사용되는 경우, 중계부(5030)에 의해 수신되고 반사 요소(2510C)를 향해 각각의 광 경로들(1330C, 1331C, 1310D)로 중계되는 광(1330B, 1331B, 및 1310C)의 대부분은 제1 편광 상태의 것일 수 있다. 1/4파장 지연기(1041A) 및 반사 표면(2510C)의 조합은 이 광 경로들이 중계부(5030)에 의해 다시 수신되고 빔 스플리터(101D)를 통해 중계될 때 제1 편광에 직교하는 제2 편광 상태로 이 광 경로들을 변경할 수 있으며, 이 광선들의 대부분은 편향되지 않고 통과할 것이다. 이는 중계 시스템(5120)의 광 손실을 더 감소시킬 수 있다.
도 25c는 투과 반사기의 일 측에 편광 빔 스플리터(2521)가 있는 투과 반사기(5030), 및 1/4파장 지연기(2522)와 쌍을 이루는 거울(2510D)을 포함하는 이미지 중계 시스템(2503)의 직교 도면이며, 거울면은 투과 반사기(5030)의 표면에 대해 예각으로 배치된다. 편광 빔 스플리터(2521)의 면은 거울 측 상에서 투과 반사기(5030)의 면에 평행하게 배치되고, 편광 빔 스플리터(2521)는 가능하게는 5030의 표면에 부착된다. 편광 빔 스플리터(2521)는 제1 상태의 선형 편광을 통과시킬 수 있고, 제1 상태에 직교하는 제2 상태의 선형 편광을 반사시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 편광 빔 스플리터(2521)는 제1 상태의 원형 편광을 통과시킬 수 있고, 제1 상태에 직교하는 제2 상태의 원형 편광을 반사시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 1/4파장 지연기(2522)는 1/2파장판과 같은 다른 편광 요소이거나, 이들 모두가 존재하지 않을 수 있다. 1/4파장 지연기(2522)의 면은 거울의 반사부 상에서 거울(2510D)의 면에 평행하도록 배치되고, 거울면에 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 거울(2510D)과 투과 반사기(5030) 사이의 각도는 약 22.5도이지만, 다른 각도를 갖는 다른 구성이 달성될 수 있다. 실선으로 표시된 경로 1을 따라 중계 시스템(2503)으로 입사하는 제1 선형 편광 상태의 광선은 투과 반사기(5030)에 의해 수신되고, 경로 2로 중계되어, 거울(2510D)을 향해 편광 빔 스플리터(2521)를 통과한다. 경로 2를 따라 거울(2510D)에 도달하기 전에, 1/4파장 지연기(2522)는 제1 편광 상태로부터 제1 원형 편광 상태로 광(2)의 편광 상태를 변화시킨다. 이 광(2)이 거울로부터 경로(3)로 반사되면, 제1 원형 편광 상태는 제1 원형 편광 상태에 직교하는 제2 원형 편광 상태로 변환된다. 1/4파장 지연기(2522)를 통해 다시 통과한 후, 경로 3의 광은 경로 3을 따르는 파선으로 표시된 경로 2의 제1 상태의 선형 편광에 직교하는 제2 상태의 선형 편광으로 변환된다. 즉, 경로 2의 선형 편광 상태는, 1/4파장 지연기(2522)를 처음 통과하고 거울(2510D)로부터 반사되며 1/4파장 지연기(2522)를 통해 두번째 통과하면서, 제1 상태에서 제2 상태로 변환되었으며, 이는 본 기술 분야에 잘 알려져 있다. 제2 상태의 선형 편광인 경로 3의 광은 상태 변화 없이 편광 빔 스플리터(2521)로부터 경로 4로 반사되는데, 따라서 도 25c의 경로 4에 대한 선은 나머지 점선으로 도시되어 있다. 거울로부터 경로 4가 반사되면, 경로 4의 제2 상태의 선형 편광은 경로 5에 대한 제1 상태의 선형 편광으로 변하고, 이는 실선으로 도시되어 있다. 이러한 편광 상태는 편광 빔 스플리터(2521)를 통과할 수 있고, 경로 5는 투과 반사기에 의해 경로 6으로 중계되며, 경로 6은 위치(25115)에서 경로 1과 교차한다. 입사 광선에 대한 교차점(25115)의 이러한 위치는 거울(2510D)과 투과 반사기(5030) 사이의 거리(25114)를 변화시킴으로써 조절될 수 있다. 중계 시스템(2503)은 도 25c의 예에서 상호적인데, 즉, 경로 1에 입력된 광은 경로 6로 중계되지만, 경로 6에 입력된 광은 경로 1로 중계될 것이다. 이는 중계 시스템(2503)에 의해 수신된 위치(25115)로부터의 광이 광선 각이 교환되는 해당 위치로 복귀할 것임을 의미한다.
도 25d는 점 광원으로부터의 광의 3개의 입력 각도에 대해 도 25c에 도시된 중계 시스템에 생성된 광 경로들의 직교 도면이다. 광 경로들(25117A, 25118A, 및 25119)을 따라 3개의 각도로 입력된 광은 공통 위치(25116)를 통과하고, 중계부에 의해 수신되며, 반사되어, 경로들(25117B, 25118B, 25119)을 따라 각각 중계부를 빠져나간다. 중심 경로(25119)를 따라 입력된 광은 이와 동일한 중심 경로를 따라 복귀하지만 방향이 반전된다. 이 중심 경로(25119)에 대해 입사 각도 -φ로 중계부(2503)에 의해 수신되는 경로(25117A)를 따르는 광선은 경로(25117B)를 따라 입사각이 반전된 φ로 복귀한다.
도 25e는 객체(2521A)를 중계된 객체(2521B)로 중계하기 위해 도 25c에 도시된 중계 시스템(2503)을 이용하는 디스플레이 시스템이다. 광 경로들(2522A, 2532A, 및 2542A)을 따르는 광선들을 포함하는 광선들(2550)은 이미지 결합기(101E)를 향해 지향된다. 광 경로(2522A)는 이미지 결합기(101E)에 의해 경로(2522B)로 반사되고, 중계 시스템(2503)에 의해 수신되며, 광 경로(2522C)로 중계되어 이미지 결합기(101E)를 통과한다. 유사하게, 광 경로(2532A)는 이미지 결합기(101E)에 의해 경로(2532B)로 반사되고, 중계 시스템(2503)에 의해 수신되며, 광 경로(2532C)로 중계되어 이미지 결합기(2503)를 직접 통과한다. 객체(2521A)를 떠나는 수직 광 경로(2542A)는 이미지 결합기(101E)에 의해 반사되고, 중계 시스템(2503)을 향한 방향으로 광 경로(2542B)를 따라 중계 시스템(2503)에 의해 수신되며, 중계 시스템(2503)으로부터 멀어지는 반대 방향으로의 광 경로(2542B)를 따라 다시 중계되고, 이미지 결합기(101E)를 직선으로 통과한다. 중계된 광 경로들(2522C, 2532C, 2542B)은 중계된 객체(2521B)를 형성하도록 수렴한다. 도 25e에서, 중계 시스템(2503)과 중계된 객체 위치(2521B) 사이의 원하는 거리(2525)는 도 25c에 도시된 거울(2510D)과 투과 반사기(5030) 사이의 거리(25114)를 조절함으로써 조정될 수 있다. 객체(2521A)와 이미지 결합기(101E) 사이의 거리는 중계된 객체(2521B)와 이미지 결합기(101E) 사이의 거리와 동일하게 설정될 수 있다. 일 실시예에서, 객체(2521A)는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 또는 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 다중 뷰 디스플레이 중 임의의 것으로 대체될 수 있다.
중계된 홀로그래픽 객체 및 실제 물체의 움직임
본 개시내용은 홀로그래픽 객체들이 근사적으로 동일한 위치에 함께 나타나되 차단 장벽들을 사용하여 실제 물체들의 이미지와 중첩되는 홀로그래픽 객체들의 차단이 처리될 수 있는 방식으로, 실제 물체들의 이미지들과 홀로그래픽 객체들을 결합하기 위한 여러 방법들을 제시하였다. 홀로그래픽 객체들 또는 실제 물체들의 움직임이 처리될 수 있는 몇 가지 방법들이 있으며, 이들은 아래에서 설명된다.
도 26a는 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)이 어떻게 이동하게 계산될 수 있는지를 보여주는 화살표들을 갖는 중계 시스템(5000)을 가진, 도 11a에 도시된 것과 동일한 디스플레이 시스템이다. 중계부(5000)는 하나 이상의 실제 물체의 제2 이미지 소스로부터의 광과 동시에 제1 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터 투사된 홀로그래픽 객체 표면으로부터의 광을 중계하며, 이는 도 9a 및 도 11 내지 도 24에 도시된 여러 시스템들을 요약한다. 도 11a의 도면부호는 도 26a에도 적용된다. 중계 시스템(5000)은 중계된 객체들의 깊이 프로파일을 반전시키는 것으로 도시되어 있지만(예를 들어, 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)은 투사된 객체 표면들(121A 및 122B)로부터 반전된 깊이 프로파일을 가짐), 여기서의 설명은 또한 중계되는 표면들의 깊이 순서를 보존하는 중계부(5001)를 갖는 도 11b에 도시된 디스플레이 시스템에도 적용된다. 도 26a에 도시된 설명은 또한 도 11d 및 도 11e에 도시된 변형예에도 적용되며, 여기서 제1 및 제2 이미지 소스는 각각, 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 중계 시스템은 라이트필드 디스플레이(1001A) 및 하나 이상의 차단 평면들(151, 152 및 153)에 디스플레이 명령들을 제공하도록 구성된 컨트롤러(190)를 포함할 수 있다. 도 26a는 홀로그래픽 객체들이 완전히 계산적으로 이동될 수 있는 방법을 설명한다. 도 26a에서, 홀로그래픽 객체 표면(121A)은 디스플레이 명령들을 디스플레이(1001A)에 제공하는 컨트롤러(190)에 의해 화살표(A)로 표시된 방향으로 이동된다. 디스플레이 명령들은 렌더링 엔진으로부터 결정될 수 있다. 또한, 컨트롤러(190)는, 일 실시예에서, 관찰자(1050)에게 가능한 가시 위치에 대해, 이동하는 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B) 뒤에 있는 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)의 부분(189)이 광을 투과시키지 않도록 실제 물체(123A)로부터의 광선을 차단하기 위해 정확한 실시간 차단 영역(188)을 제공하도록, 차단 평면들(151, 152, 및 153)을 포함할 수 있는 차단 시스템(150)에 명령들을 발행할 수 있다. 차단 영역(188)은 188 근처의 화살표(A)로 표시된 방향으로 이동하고, 이어서, 중계된 이미지 표면(123B)의 차단된 부분(189)은 189 근처의 화살표(A)로 표시된 방향으로 이동할 것이다. 이 모든 움직임은 계산적으로 달성된다. 일 실시예에서, 광학 시스템은 가시 부피 내의 이미지 표면(121B 또는 122B)의 이동과 함께 차단 영역(188)의 이동을 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러(190)를 포함한다.
일 실시예에서, 도 26a의 차단 장벽들(151, 152, 및 153)은 적어도 하나의 실제 차단 물체로 대체될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 차단 물체는 중계된 홀로그래픽 객체(121B, 122B)와 동일한 치수를 갖도록 구성될 수 있고, 홀로그래픽 객체의 이동과 동기화되어 기계적으로 이동되며, 홀로그래픽 객체는 계산적으로 이동될 수 있다. 도 26b는 도 26a에 도시된 차단 시스템(150)의 차단 장벽들(151, 152, 및 153)이 실제 물체(121AS)로 대체된 도 26a의 디스플레이 시스템이다. 도 26a의 도면부호는 도 26b에도 사용된다. 실제 물체(121AS)는 차단 물체가 되도록 설계되며, 이는 무광택 검정으로 도색될 수 있거나, 또는 광흡수 재질을 가지며, 모터로 제어되는 위치를 가진다. 도 26b에서, 홀로그래픽 객체 표면(121A)은 컨트롤러(190)로부터의 디스플레이 명령들을 통해 121A 근처의 화살표(B)를 따라 좌측으로 이동된다. 이에 응답하여, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)은, 홀로그래픽 객체 표면(121A)이 이동되는 것에 응답하여, 121B 근처의 화살표(B)를 따라 수직으로 이동한다. 물체(121AS)는 일 실시예에서 모터로 구동될 수 있고, 컨트롤러(190)는 또한 모터에 명령들을 발행할 수 있으며, 이는 121AS 근처의 화살표(B)를 따르는 방향으로 차단 물체(121AS)를 이동시킨다. 이동하는 모터 작동식 차단 물체(121AS)는 실제 물체(123A)를 떠나는 광선들을 차단하고, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)이 실제 물체(123A)의 중계된 배경 이미지 표면(123B)을 차단하는 것으로 보이도록, 중계된 실제 이미지 표면(123B)의 차단된 부분(189)이 189 근처의 화살표(B)를 따라 수직으로 이동하게 하고, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)의 움직임을 추적하도록 이동한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 차단 물체(121AS)는 모터로 작동된다. 다른 실시예에서, 광학 시스템은 적어도 하나의 차단 물체(121AS)의 움직임을 가시 부피 내의 이미지 표면(121B 또는 122B)의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러(190)를 포함한다.
일 실시예에서, 중계 시스템(5000)의 일부 또는 중계 시스템(5000)을 단순히 기계적으로 움직임으로써, 중계된 이미지 표면들(121B 및 122B)뿐만 아니라 실제 물체의 중계된 이미지 표면(123B) 모두의 움직임이 이동될 수 있다. 도 26c는 중계 시스템(5000)이 중계부(5000) 근처의 화살표(C) 방향을 따라 수직으로 이동할 때 도 26a에 도시된 다수의 구성요소들에 대한 움직임 방향을 도시하는 도 26a의 디스플레이 시스템이다. 도 26a의 도면부호는 도 26c에도 사용된다. 중계부(5000)의 이러한 동작은 중계된 이미지들(121B, 122B, 및 123B)이 위로 움직이게 할 뿐만 아니라 중계된 이미지들이, 중계된 객체들(121B, 122B, 및 123B) 근처의 연관된 화살표들(C)을 따라 종이의 좌측 상부를 향해 대각선 위쪽으로 향하는 조합된 움직임을 위해 더 투사되게 한다. 중계 시스템(5000)의 어느 구성이 사용되는지에 따라, 일부 경우에, 컨트롤러(190)는 차단 층들(151, 152, 및 153)에 명령들을 발행하여, 하향 화살표(C)로 표시된 바와 같이 차단 영역들(188)을 조절할 수 있으며, 따라서 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)의 차단된 부분(189)은 중계된 홀로그래픽 이미지 표면(121B)이 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)을 차단하는 것으로 계속 나타나도록, 중계된 홀로그래픽 객체 이미지 표면(121B)의 움직임을 추적한다. 일 실시예에서, 중계 시스템(5000)은 적어도 하나의 차단 층(151, 152, 또는 153)과 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A, 123A)에 대한 상대적인, 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작 가능한 기계적 메커니즘을 포함하고, 중계 시스템은 광학 시스템의 나머지에 대한 상대적인 이동한다. 다른 실시예에서, 중계 시스템(5000)은 중계 시스템의 이동을 가시 부피에 정의된 이미지 표면(121B, 122B)의 이동과 조정하도록 동작 가능한 컨트롤러를 포함하여, 중계된 이미지 표면의 원하는 이동이 달성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 중계 시스템은 중계부 움직임에 응답하여 이동할 때, 중계된 객체들(121B, 122B, 및 123B)의 차단 처리가 조절될 수 있도록, 적어도 하나의 차단 층(151, 152, 또는 153)에 의해 정의된 차단 영역(188)의 이동과, 중계 시스템(5000)의 이동을 조정하도록 동작할 수 있는 컨트롤러(190)를 포함한다. 도 26c에 도시된 광학 디스플레이 시스템은 도 26b에 도시된 바와 같은 실제 차단 물체(121AS)를 포함하는 차단 시스템을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 중계 시스템(5000)은 적어도 하나의 차단 물체(121AS)와 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A 및 123A)에 대한 상대적인 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작 가능한 기계적 메커니즘을 포함하고, 컨트롤러(190)는 중계부 움직임에 응답하여 중계된 객체들(121B, 122B 및 123B)이 이동할 때, 차단을 정확하게 고려하기 위해 중계 시스템(5000)의 이동과 적어도 하나의 차단 물체의 이동을 조정하도록 동작될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 중계 시스템은 적어도 하나의 차단 물체(121AS)와 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A 및 123A)에 대한 상대적인, 중계 시스템(5000)의 움직임을 부여하도록 동작 가능한 기계적 메커니즘을 포함하고, 컨트롤러(190)는 가시 부피 내의 이미지 표면(121B, 122B, 및 123B)의 이동과 중계 시스템의 이동을 조정하도록 동작될 수 있다.
도 26d는 중계 시스템(5000)의 구성요소들 중 일부의 모터 작동식 이동을 위한 3개의 다른 옵션들(D, E, 및 F)을 도시하는 도 26a의 디스플레이 시스템이다. 도 26a의 도면부호는 도 26d에도 사용된다. 옵션 D에서, 라이트필드 디스플레이(1001A)는 방향(D)으로 위쪽으로 모터에 의해 이동된다. 이에 응답하여, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B 및 122B)은 이러한 객체들 근처의 화살표(D)를 따라 우측으로 이동한다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A 및 123A) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 차단 층에 대한 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A 및 123A) 중 적어도 하나는 적어도 하나의 차단 물체에 대한 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있다. 옵션 E에서, 실제 물체(123A)는 123A 근처의 화살표 E의 방향으로 모터에 의해 아래로 이동되지만, 다른 것은 이동되지 않는다. 이에 응답하여, 실제 물체(123A)의 중계된 이미지 표면(123B)은 123A 근처의 화살표(E)를 따라 위로 이동하지만, 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B 및 122B)은 이동하지 않는다. 마지막으로, 옵션 F에서, 라이트필드 디스플레이(1001A), 중계 시스템(5000), 광 결합 시스템(101), 실제 물체(123A), 광학 폴딩 시스템(1150), 및 차단 시스템(150)의 차단 장벽들(151, 152, 및 153)을 포함하는 모든 하드웨어 구성요소들은 모터를 이용하여 방향(F)을 따라 이동한다. 이는 중계된 홀로그래픽 이미지 표면들(121B, 122B) 및 중계된 실제 이미지 표면(123B)이 이러한 각각의 물체들 옆에 도시된 화살표(F)를 따라 고정된 관찰자(1050)에 대해 상대적으로 이동하게 한다. 마지막으로, 도 26a 내지 도 26d에 도시되지는 않았지만, 차단 층 또는 물체를 단순히 이동시킴으로써 차단 층 또는 차단 물체를 조절할 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 차단 층(152) 내의 차단 영역(188)의 이동은 적어도 부분적으로는, 적어도 하나의 차단 층의 물리적 움직임에 의해 영향을 받는다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 차단 층 내의 차단 영역은 적어도 부분적으로는, 적어도 하나의 차단 층 내의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들을 변조함으로써 활성화된다.
도 26a 내지 도 26d에 도시된 움직임들은 특정 방향의 예시적인 동작들이고, 디스플레이 시스템(26A)의 구성요소들에 대해 많은 다른 이동 방향들이 가능하다. 전술한 바와 같이, 도 11a 내지 도 11h에 도시된 디스플레이 시스템들의 다른 구성들 또는 본 개시내용에서 제시된 중계부들을 갖는 임의의 다른 디스플레이 시스템은 중계된 객체들을 유사한 방식으로 이동시킬 수 있다. 중계부(5000) 또는 디스플레이 시스템에서 사용되는 임의의 다른 중계부의 구성에 따라, 여기에 설명된 움직임들은 투사된 홀로그래픽 객체 표면의 축소 또는 확대, 깊이를 반전시키기 위한 U-V 좌표의 계산적 교환, 또는 대응하는 중계된 객체들이 왜곡 없이 매끄럽게 이동하는 것처럼 보이게 하기 위해 투사된 홀로그래픽 객체 표면들을 형성하는 광선에 대한 U-V 맵핑의 계산적인 조정을 수반할 수 있다. 마지막으로, 이러한 설명은 라이트필드 디스플레이의 제1 이미지 소스, 및 발광 또는 반사 표면을 갖는 실제 물체의 제2 소스에 초점을 맞추었지만, 제1 및 제2 이미지 소스는 도 11a 내지 도 11i에 대한 설명 및 적어도 하나의 이미지 중계부를 포함하는 본 개시내용의 다른 디스플레이 구성들에서 상술한 바와 같이, 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함할 수 있다.
다중 중계부 디스플레이 시스템
종종, 이미지 중계 시스템들은 디스플레이 응용들에 대해 원하는 것보다 FOV(field-of-view)가 더 제한된다. 예를 들어, 투과 반사기 또는 역반사기의 FOV는 약 45도(+/-22.5도)이며, 이는 이러한 구성요소들로부터 구축된 중계 시스템이 이러한 출력 각도의 범위로 제한될 수 있음을 의미한다. 이 제한사항을 극복하기 위해, 다중 중계 시스템이 있는 구성을 사용하는 것이 유용하다. 도 27a는 개별 중계부들의 FOV들 중 어느 하나보다 더 큰 결합된 시야(FOV)를 생성하기 위해 서로에 대해 각도를 이루는 2개의 중계부들의 표면들의 직교 도면이다. 각각의 중계부의 출구 표면(2701A 및 2701B)만 표시되어 있다. 표면은 도 9a, 도 9g, 도 12 내지 도 19, 또는 도 25a, 도 25b 또는 도 25e에 도시된 것과 같은 중계부들의 각진 투과 반사기 또는 각진 이미지 결합기일 수 있는 각진 표면인 것으로 도시되어 있지만, 표면은 도 20 및 도 24에 도시된 중계부와 유사하게, 편평할 수 있다. 제1 중계부(2701A)는 제1 FOV(2703A)에 의해 제한된 중계된 광 경로들(2702A)에 대한 출력 각도들의 범위를 가질 수 있는 반면, 제2 중계부(2701B)는 제2 FOV(2703B)에 의해 제한된 중계된 광 경로들(2702B)에 대한 출력 각도들의 범위를 가질 수 있다. 그러나, 제1 중계 표면(2701A) 및 제2 중계 표면(2701B)이 서로 인접하여 배치되고, 이 구성에서는 각도(2704)만큼 서로에 대해 회전되어 있는 경우, 결합된 FOV(2703C)가 달성될 수 있으며, 여기서 제1 중계부(2701A) 또는 제2 중계부(2701B) 중 어느 하나로부터의 광 경로가 모든 각도에서 관찰될 수 있다. 일 실시예에서, 중계 시스템(2701A)의 가시 부피는 제1 시야(2703A)를 정의하고, 광학 시스템은 광 경로를 따르는 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스로부터의 광을, 제2 시야(2703B)를 정의하는 추가적인 가시 부피로 중계하도록 구성된 추가적인 중계 시스템(2701B)을 더 포함하며, 제1 중계 시스템(2701A) 및 추가적인 중계 시스템(2701B)은 제1 및 제2 시야들이 결합되어 결합된 시야(2703C)를 정의하도록 정렬된다.
도 27b는 도 14a에 도시된 2개의 동일한 디스플레이 시스템(1400)을 포함하는, 도 27a에 도시된 개념의 구현예의 직교 도면이며, 각각의 디스플레이 시스템(1400)은 투과 반사기 중계부를 갖도록 구성되고, 2개의 디스플레이 시스템들은 중계된 객체에 대한 FOV가 개별 디스플레이 시스템(1400) 중 어느 하나에 대한 FOV 보다 크도록 배열된다. 두 디스플레이 시스템(1400A, 1400B)으로부터의 중계부들(5030 및 50300)은 각각, 서로에 대해 특정 각도(2704)로 배치된다. 일 실시예에서, 각도(2704)는 90도 미만이다. 도 27b에서, 도 14의 도면부호가 제1 디스플레이 시스템(1400A)에 대해 사용되고, 도 14a의 설명은 객체들이 이 디스플레이 시스템 내에서 어떻게 중계되는지를 상세히 기술한다. 제1 디스플레이 시스템(1400A) 내에서, 중계부(5030)는 투사된 홀로그래픽 객체(121A)를 중계된 객체(121B)로, 그리고, 투사된 홀로그래픽 객체(122A)를 중계된 홀로그래픽 객체(122B)로 중계한다. 실제 물체(123A)의 표면은 투과 반사기(5030A)를 통해 표면(123B)으로 중계되고, 표면(123B)은 투과 반사기(5030)를 통해 실제 물체(123A)의 중계 표면(123C)으로 중계된다. 유사하게, 제2 디스플레이 시스템(1400B) 내에서, 중계부(50300)는 투사된 홀로그래픽 표면(1210A)을 중계된 홀로그래픽 객체(1210B)로, 그리고, 투사된 홀로그래픽 객체(1220A)를 중계된 홀로그래픽 객체(1220B)로 중계한다. 실제 물체(1230A)의 표면은 투과 반사기(50300A)를 통해 중계된 표면(1230B)으로 중계되고, 표면(1230B)은 투과 반사기(50300)를 통해 실제 물체(1230A)의 중계된 표면(1230C)으로 중계된다. 도시된 바와 같이, 제1 중계로부터의 객체(123C) 및 제2 중계로부터의 객체(1230C)의 2번 중계된 실제 이미지들은 중첩하지 않음에 유의해야 한다. 또한, 이 두 개의 중계된 객체들은 상하 반전되어 있다. 2개의 중계부로부터 이들 중계된 객체들 간의 정렬을 달성하기 위해, 몇 번의 조절이 이루어질 수 있다. 제1 조절은 각각의 중계 시스템(1400A 및 1400B) 내에서 서로(2706A 및 2706B)를 향해 각각의 이미지 결합 시스템들(1205A 및 1205B)을 회전하는 것이며, 각각의 이미지 결합 시스템은 투과 반사기를 제외한 각 중계 시스템 내의 모든 광학 구성요소들을 포함한다. 제1 중계 시스템(1400A)을 포함하는 이미지 결합 시스템(1205A)은 반시계 방향(2706A)으로 회전될 수 있고, 제2 중계 시스템(1400B)을 포함하는 이미지 결합 시스템(1205B)은 시계 방향(2706B)으로 회전될 수 있다. 또한, 중계 시스템들(1400B) 중 하나 내의 실제 물체들(1230A) 중 하나는 약 180도의 각도만큼 회전될 수 있지만(1208), 1520A와 같은 차단 층들에 대해 실질적으로 평행하게 정렬된 표면을 갖는다. 중계 시스템(1400B) 내의 차단 영역(188B)도 실제 물체(1230A)의 이동과 함께 조정되어 이동해야 한다. 또한, 중계된 실제 물체들(123C 및 1230C) 사이의 수직 정렬을 달성하기 위해, 실제 물체(123A)는 화살표(1207A)로 표시된 방향으로 이동할 수 있고, 실제 물체(1230A)는 화살표(1207B)로 표시된 방향으로 이동할 수 있다. 제1 중계 시스템(1400A) 내의 하나 이상의 차단 평면들(152) 내의 차단 부위(188)는 실제 물체(123A)의 새로운 위치로 조절될 수 있는 반면, 제2 중계 시스템(1400B) 내의 하나 이상의 차단 평면들(1520A) 내의 차단 부위(188B)는 실제 물체(1230A)의 새로운 위치로 조절될 수 있다. 방금 설명된 것들에 대해 유사한 위치의 조절이 투사된 홀로그래픽 객체들(121A, 1210A, 121B 및 1210B)에 대해 이루어질 수 있다. 도 27b에 도시된 이 예는 결합된 FOV를 달성하기 위해 본 개시내용에서 앞서 설명된 하나 이상의 중계 시스템들에 대해 이루어질 수 있는 몇 개의 조절들의 단지 하나의 구현예일 뿐이다. 중계 시스템들에 대한 다양한 각도의 이미지 결합기들, 디스플레이들 또는 실제 물체들의 배치, 홀로그래픽 객체들의 투사를 갖는 많은 다른 구성들, 및 하나의 중계부를 이용한 디스플레이 시스템의 단일 FOV 보다 더 큰, 둘 이상의 중계부를 사용하여 결합된 FOV를 달성하는 다른 구성들이 존재한다.
도 27c는 도 27b에 도시된 디스플레이 시스템의 직교 도면이며, 여기서 중계된 객체들의 중첩을 달성하도록 각각의 디스플레이 시스템에 대한 조절이 이루어져 있다. 디스플레이 시스템(1401A)은 도 27b에 도시된 디스플레이 시스템(1400A)이며, 몇몇 조절들은 도 27b에 도시되어 있고, 투과 반사기(5030)에 대한 이미지 결합 시스템(1205A)의 회전(2706A), 실제 물체(123A)의 새로운 위치로의 이동(1207A), 및 투사된 홀로그래픽 객체(121A 및 122A)의 각각 새로운 위치(121D 및 122D)로의 가능한 위치 재조절을 포함하는 내용들은 전술되어 있다. 디스플레이 시스템(1401B)은 도 27b에 도시된 디스플레이 시스템(1400B)이며, 몇몇 조절들은 도 27b에 도시되어 있고, 투과 반사기(50300)에 대한 이미지 결합 시스템(1205B)의 회전(2706B), 실제 물체(1230A)의 새로운 위치로의 병진이동(1207B)과 회전(1208), 및 투사된 홀로그래픽 객체(1210A 및 1220A)의 각각 새로운 위치(1210D 및 1220D)로의 가능한 위치 재조절을 포함하는 내용들은 전술되어 있다. 디스플레이 시스템(1401A 및 1401B)은 각각 컨트롤러(190A 및 190B)를 갖는 것으로 도시되어 있으며, 여기서 190A 및 190B는 동일한 컨트롤러일 수 있다. 도 27c에서, 중계 시스템(1401A) 내에서, 실제 물체(123A)로부터의 광선(1214A)은 투과 반사기(5030A)에 의해 광 경로(1214B)로 중계된다. 광 경로(1214B)는 중계된 이미지(123D)를 형성하고, 이미지 결합기(101)에 의해 광선(1214C)으로 반사되며, 이미지 결합기는 이 광 경로(1214C)를 홀로그래픽 객체(121D)로부터의 광(1220), 및 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터 투사된 홀로그래픽 객체(122D)로부터의 광(단순화를 위해 도시되지 않음)과 결합한다. 도면의 이 위치에서, 도 27c이 복잡해지는 것을 피하기 위해, 홀로그래픽 객체(121D)로부터의 광선(1220)의 그룹의 단 하나의 광선(1216A)만이 이미지 결합기(101)를 통해 계속되는 것으로 도시되어 있다. 광선(1214C) 및 광선(1216A)은 중계부(5030)에 의해 수신되고 광선(1214D) 및 광선(1216B)으로 각각 중계되며, 여기서 중계된 광선(1214D)은 실제 물체(123A)의 중계된 표면(1213)의 일부를 형성하고, 광선(1216B)은 중계된 홀로그래픽 객체(1211)의 일부를 형성한다. 광 경로(1216A)는 라이트필드 각도 좌표 (u,v)=(0,0)에서 라이트필드 디스플레이(1001A)의 표면에 수직한 각도로 투사되지만, 대응하는 중계된 광 경로(1216B)는 관찰자(1050)에 대해 수직하지 않고, 따라서 (u,v)=(0,0)과는 상이한 라이트필드 각도 좌표를 갖는다는 점을 유의해야 한다. 이 경우, 라이트필드 디스플레이(1001A)에 의해 생성된 4D 라이트필드 좌표들은 컨트롤러(190A)에 의해 계산적으로 다시 맵핑될 수 있어서, 중계된 홀로그래픽 객체(1211)는 관찰자(1050)를 위해 의도된 외관 및 깊이 프로파일을 갖는다. 원치 않는 광 경로들의 일부를 차단하기 위해 하나 이상의 차단 평면들(188C)이 활성화될 수 있다. 예를 들어, 실제 물체(123A)에 의해 반사되거나 방출되고 그룹(1214A 내지 1214D)의 유일한 점선으로 표현되는 광 경로들(1214A)의 그룹 중의 광 경로(1218A)는 실제 물체(123A)의 중계된 표면(1213)을 형성하는 것을 돕는 광 경로(1218B)로 중계된다. 중계된 홀로그래픽 객체(1212)를 보는 관찰자(1050D)가 홀로그래픽 객체(1212) 뒤에 있는 중계된 실제 물체(1213)를 볼 수 없게 하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 광선(1218A)은 하나 이상의 차단 층들(152) 상에 있는 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 영역(188C)에 의해 차단될 수 있다. 컨트롤러(190A)는 라이트필드 디스플레이(1001A)에 대한 디스플레이 명령들을 생성할 뿐만 아니라, 하나 이상의 차단 평면들(152)에 구성 명령들을 전송할 수 있다.
도 27c에서, 디스플레이 시스템(1401B) 내에서, 실제 물체(1230A)로부터의 광선(1215A)은 투과 반사기(50300A)에 의해 광 경로(1215B)로 중계된다. 광 경로들(1215B)은 중계된 이미지 표면(1230E)을 형성하고, 이 광 경로들은 이미지 결합기(101D)에 의해 광선(1215C)으로 반사되며, 이미지 결합기는 이 광 경로들(1215C)을, 홀로그래픽 객체(1210D)로부터의 광(1221), 및 라이트필드 디스플레이(1001D)로부터 투사된 홀로그래픽 객체(1220D)로부터의 광(단순화를 위해 도시되지 않음)과 결합한다. 도면의 이 위치에서, 도 27c이 복잡해지는 것을 피하기 위해, 홀로그래픽 객체(1210D)로부터의 광선(1221)의 그룹의 단 하나의 광선(1217A)만이 이미지 결합기(101D)를 통해 계속되는 것으로 도시되어 있다. 광선(1215C) 및 광선(1217A)은 중계부(5030D)에 의해 수신되고 광선(1215D) 및 광선(1217B)으로 각각 중계되며, 여기서 중계된 광선(1215D)은 실제 물체(1230A)의 중계된 이미지 표면(1313)의 일부를 형성하고, 광선(1217B)은 중계된 홀로그래픽 객체(1211)의 일부를 형성한다. 광 경로(1217B)는 라이트필드 각도 좌표 (u,v)=(0,0)에서 라이트필드 디스플레이(1001D)의 표면에 수직한 각도로 투사되지만, 대응하는 중계된 광 경로(1217B)는 관찰자(1050)에 대해 수직하지 않고, 따라서 (u,v)=(0,0)과는 상이한 라이트필드 각도 좌표를 갖는다는 점을 유의해야 한다. 이 경우, 라이트필드 디스플레이(1001D)에 의해 생성된 4D 라이트필드 좌표들은 컨트롤러(190B)에 의해 계산적으로 다시 맵핑될 수 있어서, 중계된 홀로그래픽 객체(1211)는 관찰자(1050)를 위해 의도된 외관 및 깊이 프로파일을 갖는다. 원치 않는 광 경로들의 일부를 차단하기 위해 하나 이상의 차단 평면들(188D)이 활성화될 수 있다. 중계된 홀로그래픽 객체(1211)를 보는 관찰자(1050)가 홀로그래픽 객체(1211) 뒤에 있는 중계된 실제 물체(1213)를 볼 수 없게 하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 소스 광선(1215A)은 하나 이상의 차단 층들(1520A) 상에 있는 개별적으로 주소 지정 가능한 차단 영역(188D)에 의해 차단될 수 있다. 컨트롤러(190B)는 라이트필드 디스플레이(1001D)에 대한 디스플레이 명령들을 생성할 뿐만 아니라, 하나 이상의 차단 평면들(1520A)에 구성 명령들을 전송할 수 있다. 중계 시스템(1401B) 내의 컨트롤러(190B)는 중계 시스템(1401A) 내의 컨트롤러(190A)와 동일할 수 있고, 도 27c에서 두 라이트필드 디스플레이들(1001A 및 1001D) 모두에 명령들을 전송할 수 있으며, 둘 모두 하나 이상의 차단 평면들(152 및 1520A)을 설정할 수 있다. 실제 물체(123A)는 실제 물체(1230A)의 복사본일 수 있다.
도 27c의 모든 광 경로들을 조사하면, 디스플레이 시스템들(1401A 및 1401B) 모두가, 투사된 홀로그래픽 객체들(121D/1210D 또는 122D/1220D)의 동일한 중계된 표면들(1211 또는 1212) 또는 중계된 실제 물체(1213)의 동일한 이미지에 대해 광선을 기여할 수 있음이 명백하다. 디스플레이 시스템들(1401A 및 1401B)에 의해 중계되는 광의 FOV는 도 27a에 도시된 FOV(2703A 및 2703B)와 각각 유사할 수 있는 반면, 중계된 객체 표면들(1211, 1212, 또는 1213)의 결합된 FOV는 도 27a에 도시된 더 넓은 각도 범위(2703C)와 유사할 수 있다. 일 실시예에서, 중계 시스템(1401A)의 가시 부피는 제1 시야(1229A)를 정의하고, 광학 시스템은 광 경로를 따르는 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스로부터의 광을, 제2 시야(1229B)를 정의하는 추가적인 가시 부피로 중계하도록 구성된 추가적인 중계 시스템(1401B)을 더 포함하고, 제1 중계 시스템(1401A) 및 추가적인 중계 시스템(1401B)은 제1 및 제2 시야(1229A, 1229B)가 결합되어 결합된 시야(1229C)를 정의하도록 정렬된다. 다른 실시예에서, 추가적인 중계부(1401B) 내의 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스는 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들(1001D 및 1230A)을 포함하고, 광학 시스템은 제1 추가적인 이미지 소스(1001D)로부터 광을 수신하도록 구성된 제3 입력 인터페이스, 및 제2 추가적인 이미지 소스(1230A)로부터 광을 수신하도록 구성된 제4 입력 인터페이스를 더 포함하며, 추가적인 중계 시스템은 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들(1001D 및 1230A)로부터의 광을, 결합된 시야(1229C)를 정의하는 추가적인 가시 부피로 지향시키도록 구성된다.
도 27d는 개별 중계부들의 어느 하나의 FOV보다 더 큰 결합된 시야(FOV)를 생성하기 위해 서로에 대해 각을 이루는 2개의 개별 중계부들(5040A 및 5040B)을 포함하는 중계 시스템의 직교 도면이고, 여기서 각각의 중계부(5040A 및 5040B)는 이미지 결합기 및 만곡된 거울을 포함하는 도 5d에 도시된 중계부(5040)이다. 중계부들(5040A 및 5040B) 각각은 광을 수신하도록 구성된 중계 입력 인터페이스를 갖는다. 일 실시예에서, 중계부들(5040A 및 5040B)은 적어도 제1 이미지 소스로부터 광 경로들의 세트를 따라 광을 직접 수신하며, 제1 이미지 소스로부터의 광은 적어도 하나의 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있다. 각각의 중계부(5040A 및 5040B)에 대한 제1 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이일 수 있고, 제1 이미지 표면은 라이트필드 디스플레이에 의해 투사된 홀로그래픽 객체의 표면일 수 있다. 예를 들어, 5040A 및 5040B는 각각, 홀로그래픽 이미지 표면들(1015C 및 1016C)을 투사하는 제1 라이트필드 디스플레이 이미지 소스(1001)로부터의 광을 중계하는 도 5d에 도시된 구성인 중계부(5040)일 수 있다. 다른 실시예에서, 중계부들(5040A 및 5040B)은 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 광 결합 입력 인터페이스(제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 및 제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제2 광 결합 입력 인터페이스(제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음)를 포함하는 광 결합 시스템으로부터의 결합된 이미지 광을 각각 수신한다. 일 예로서, 각각의 중계부(5040A 및 5040B)는 도 17에 도시된 디스플레이 시스템의 중계부(5050)(단 하나의 거울만을 가짐)일 수 있고, 각각의 중계부(5050)는, 홀로그래픽 객체들(121A 및 122A)의 이미지 표면들을 각각 투사하는 제1 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터의 제1 세트의 광 경로들(131A 및 132A)뿐만 아니라, 실제 물체 표면을 갖는 반사성 또는 발광성 실제 물체(123A) 이미지 소스에 의해 생성된 제2 세트의 광 경로들(133A)을 수신하는 이미지 결합기(101A)를 포함한 도 17에 도시된 광 결합 시스템으로부터, 결합된 광을 수신한다. 도 5d 및 도 17의 예들은 여기에서 제1 이미지 소스를 중계부들(5040A 및 5040B)에 대한 라이트필드 디스플레이로서 제시하였지만, 제1 및 제2 이미지 소스들은 각각, 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것일 수 있다. 이에 대응하여, 제2 이미지 소스의 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사되는 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 라이트필드 디스플레이로부터 투사된 광 경로들에 의해 형성된 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함할 수 있다.
도 27e는 개별 중계부들 중 하나의 FOV보다 더 큰 결합된 시야(FOV)를 생성하기 위해 서로에 대해 각을 이루는 2개의 개별 중계부들(5100A 및 5100B)을 포함하는 중계 시스템의 직교 도면이며, 각각의 개별 중계부(5100A 및 5100B)는 투과 반사기, 반사 표면, 및 선택적인 광학 층들(편광 필터, 1/4파장 지연기, 1/2파장 지연기 등을 포함할 수 있음)의 하나 이상의 층들을 포함하는, 도 20에 도시되어 있고 도 20과 관련하여 전술한 중계 시스템(5100)이다. 중계부들(5100A 및 5100B) 각각은 광을 수신하도록 구성된 중계 입력 인터페이스를 갖는다. 일 실시예에서, 중계부들(5100A 및 5100B)은 적어도 제1 이미지 소스로부터 광 경로들의 세트를 따라 광을 직접 수신하며, 여기서 제1 이미지 소스로부터의 광은 적어도 하나의 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있다. 각각의 중계부(5100A 및 5100B)에 대한 제1 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이일 수 있고, 제1 이미지 표면은 라이트필드 디스플레이에 의해 투사된 홀로그래픽 객체의 표면일 수 있다. 예를 들어, 5100A 및 5100B는 각각, 홀로그래픽 이미지 표면들(121A 및 122A)을 투사하는 제1 라이트필드 디스플레이 이미지 소스(1001A)로부터의 광을 중계하는 도 21c에 도시된 디스플레이 시스템의 중계부(5100)일 수 있다. 다른 실시예에서, 중계부들(5100A 및 5100B)은 제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 광 결합 입력 인터페이스(제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음), 및 제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제2 광 결합 입력 인터페이스(제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음)를 포함하는 광 결합 시스템으로부터의 결합된 이미지 광을 각각 수신한다. 일 예로서, 각각의 중계부(5100A 및 5100B)는 도 22에 도시된 디스플레이 시스템의 중계부(5100)일 수 있고, 각각의 중계부(5100A 및 5100B)는, 홀로그래픽 객체들(121A 및 122A)의 이미지 표면들을 각각 투사하는 제1 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터의 제1 세트의 광 경로들(131B 및 132B)뿐만 아니라, 실제 물체 표면을 갖는 반사성 또는 발광성 실제 물체(123A) 이미지 소스에 의해 생성된 제2 세트의 광 경로들(133A)을 수신하는 이미지 결합기(101)를 포함한 도 22에 도시된 광 결합 시스템으로부터, 결합된 광을 수신한다. 도 21c 및 도 22의 예들은 여기에서 제1 이미지 소스를 중계부들(5100A 및 5100B)에 대한 라이트필드 디스플레이로서 제시하였지만, 제1 및 제2 이미지 소스들은 각각, 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것일 수 있다. 이에 대응하여, 제2 이미지 소스의 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사되는 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 라이트필드 디스플레이로부터 투사된 광 경로들에 의해 형성된 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함할 수 있다.
도 27f는 나란히 배치된 2개의 디스플레이 시스템들(9002A 및 9002B)을 포함하는 결합된 디스플레이 시스템의 직교 평면도이며, 여기서 각각의 디스플레이 시스템은 도 9g에 도시된 디스플레이 시스템(9002)이고, 결합된 디스플레이 시스템은 하나의 디스플레이 시스템(9002)의 FOV의 거의 2배인 결합된 FOV를 갖는다. 도 27f의 디스플레이 시스템은 도 9g에 도시된 디스플레이 시스템(9002)의 정확한 복사본인 9002B와, 도 9g에 도시된 디스플레이 시스템(9002)의 정확한 복사본이지만, 평면도로부터 180도 회전되어 중계부(9002B) 옆에 직접 배치된 디스플레이 시스템(9002A)을 포함한다.
일 실시예에서, 중계 시스템(9002A)의 가시 부피는 제1 시야(2720A)를 정의하고, 광학 시스템은 광 경로를 따르는 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스로부터의 광을, 제2 시야(2720B)를 정의하는 추가적인 가시 부피로 중계하도록 구성된 추가적인 중계 시스템(9002B)을 더 포함하고, 제1 중계 시스템(9002A) 및 추가적인 중계 시스템(9002B)은 제1 및 제2 시야(2720A, 2720B)가 결합되어 결합된 시야(2720C)를 정의하도록 정렬된다. 다른 실시예에서, 추가적인 중계부(9002A) 내의 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스는 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들인 도 9g에 도시된 라이트필드 디스플레이(1001F) 및 객체(123F)를 포함하고, 광학 시스템은 제1 추가적인 이미지 소스(1001F)로부터 광을 수신하도록 구성된 제3 입력 인터페이스, 및 제2 추가적인 이미지 소스(123F)로부터 광을 수신하도록 구성된 제4 입력 인터페이스를 더 포함하며, 추가적인 중계 시스템(9002B)은 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들(1001F 및 123F)로부터의 광을, 결합된 시야(2720C)를 정의하는 추가적인 가시 부피로 지향시키도록 구성된다.
도 9g의 도면부호는 도 27f의 도면부호에도 적용되고, 도 9g의 설명은 실제 물체 또는 디스플레이의 중계된 배경 표면이 투사된 홀로그래픽 객체의 중계된 전경 표면에 의해 가능하게는 차단되면서, 투사된 홀로그래픽 객체의 표면 및 실제 물체 또는 디스플레이의 표면을 중계하기 위해 각각의 디스플레이 시스템들(9002A 및 9002B) 내에서 광 경로들이 어떻게 중계되는지를 설명하고 있다. 각각의 디스플레이 시스템(9002A 및 9002B) 내의 중계 시스템(5090)은 그들 사이에 이미지 결합기를 갖는 2개의 투과 반사기들을 포함하는데, 즉, 디스플레이 시스템(9002A)은 평행한 투과 중계부들(5030D, 5030E) 및 이미지 결합기(101)를 갖는 도 9g의 중계부(5090)인 중계 시스템(5090A)을 포함하는 반면, 디스플레이 시스템(9002B)은 또한, 평행한 투과 중계부들(5030F, 5030G) 및 이미지 결합기(101)를 갖는 도 9g의 중계부(5090)의 구성이기도 한 중계 시스템(5090B)을 포함한다. 도 27f에 도시된 결합된 디스플레이 시스템의 결합된 중계부(50901)는, 도 27a의 예각(2704)과 마찬가지로 90도 미만일 수 있는 각도(2704A)를 형성하는 출력 중계 면들(5030E 및 5030G)을 갖는, 서로 옆에 배치되는, 나란한 중계부들(5090A 및 5090B)을 포함한다. 결합된 중계부(50901)는 나란한 중계부들(5090A 및 5090B)을 형성하도록 배열된 4개의 투과 반사기들(5030D 내지 5030F)을 포함한다.
도 27f의 상부 디스플레이 시스템에서, 중계부(5090B)는 투사된 홀로그래픽 객체(도 9g의 측면도의 121F이지만, 이 평면도에는 도시되지 않음)로부터의 광선을, 중계된 홀로그래픽 객체(121H)를 형성하는 광선(131J, 133G)으로 중계한다. 이 설명에서, 실제 물체 또는 디스플레이(123F)는 객체(123F)로 지칭될 것이다. 유사하게, 객체(123F)로부터의 광선은 객체(123F)의 중계된 표면(123H)을 형성하는 광 경로(133F)로 중계된다. 중계된 홀로그래픽 객체(121H)를 형성하는 광선(131J 및 133G)뿐만 아니라, 중계된 객체(123H)를 형성하는 광선(133F)은 각도 범위(2720B)로 투사되고 관찰자(1050H)에게 관찰된다. 하나 이상의 차단 평면들(150F)은 중계된 면(150H)으로 중계된다. 유사하게, 도 27f의 하부 중계부에서, 중계부(9002A)는 중계부(9002B)의 것과는 별개인 라이트필드 디스플레이로부터 투사된 홀로그래픽 객체로부터의 광선을, 중계된 홀로그래픽 객체(121H)를 형성하는 광선(1310J 및 1330G)으로 중계한다. 유사하게, 객체(1230F)로부터의 광선들은 중계된 객체(123H)를 형성하는데 기여하는 광 경로들(1330F)로 중계된다. 중계된 홀로그래픽 객체(121H)를 형성하는 데에 기여하는 광선(1310J 및 1330G)뿐만 아니라 중계된 객체(123H)를 형성하는 광선(133F)은 각도 범위(2720A)로 투사되고 관찰자(1050G)에게 관찰된다. 차단 평면(1510F)은 중계된 면(150H)으로 중계된다. 요약하면, 디스플레이 시스템(9002B) 내에서 중계부(5090B)에 의해 중계되고 관찰자(1050H)에게 수신되는 광선들은 FOV 각도 범위(2720B)를 채우는 반면, 디스플레이 시스템(9002A) 내에서 중계부(5090A)에 의해 중계되고 관찰자(1050G)에게 수신된 광선들은 FOV 각도 범위(2720A)를 채운다. 이러한 2개의 각도 범위(2720A, 2720B)의 합은 2720A 또는 2720B의 개별 FOV 보다 큰 결합된 FOV를 형성한다.
각각의 디스플레이 시스템(9002A 및 9002B) 내의 각각의 중계 시스템(5090A 및 5090B)은 앞서 설명된 바와 같이 중계된 객체들의 깊이 프로파일을 보존할 수 있는 2개의 개별적인 투과 반사기 중계부들을 포함하는 중계부를 포함한다. 중계 시스템(9002B) 내의 하나 이상의 차단 평면들(150F)은 5030F 및 5030G에 의해 형성되는 중계부에 대해 객체(123F)보다 더 가깝고, 따라서 이는 123F로부터 중계된 표면(123H)보다 중계부로부터 더 먼 위치에 있는 중계된 평면(150H)으로 중계된다. 차단 평면(150F)과 객체 평면(123F) 사이의 거리는, 전경 중계된 홀로그래픽 객체(121H)에 대한 배경 중계된 객체(123H)의 차단을 제공하기 위해, 중계된 홀로그래픽 객체(121H)와 중계된 객체(123H) 사이의 거리와 대략 동일하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 광선(133G)이 관찰자(1050H)에게 도달하는 경우, 관찰자(1050H)는 중계된 홀로그래픽 객체(121H) 뒤에 있는 배경 중계된 객체(123H)의 일부를 볼 수 있다. 광선(133G)의 기원은 광선(133K)이며, 이는 차단 영역(151F)을 활성화시킴으로써 차단될 수 있는데, 관찰자(1050H)에게는 배경 객체(123H) 앞에 있는 전경 객체(121H)의 예상된 시야가 제공되고, 배경 객체(123H)로부터의 광의 일부가 차단될 수 있다. 유사하게, 디스플레이 시스템(9002A)의 경우, 관찰자(1050G)가 객체(1230F)로부터 광선(1330K)으로서 유래하는 광선(1330G)을 볼 수 있는 경우, 관찰자(1050G)는 중계된 홀로그래픽 객체(121H)가 중계된 배경 객체(123H)에 대해 투명하다고 인식할 수 있다. 이를 피하기 위해, 광선(1330K)을 차단하고 광(1330G)이 관찰자(1050G)에게 도달하는 것을 방지하도록 차단 영역(1510F)이 활성화될 수 있다.
중계 시스템에서 셋 이상의 중계부가 사용될 수 있다. 도 27g는 3개의 개별 중계부들을 포함하는 디스플레이 시스템(2750)의 평면 직교 도면을 도시하며, 각각의 광선은 객체(D1 내지 D3)로부터 3개의 각도 범위 중 하나로 분할되는 경로로 중계된다. 도 27h는 도 27g에 도시된 동일한 디스플레이 시스템(2750)의 측면 직교 도면을 도시한다. 도 27g의 도면부호는 도 27h에도 사용된다. 임의의 객체들(D1 내지 D3)로부터의 광은 아래에서 설명될 이미지 결합 시스템(10C)으로부터의 광과 결합될 수 있다. 객체(D1)(2721A)는 거울(2723A)로부터 반사되는 경로(2731A)를 따라 광을 생성하고, 투과 반사기(5030A)를 향해 지향되며, 그 결과 광선은 광선(2731B)으로 중계되고, 중계된 객체(2725)에서 수렴하며, 각도 범위(2726A)로 계속된다. 유사하게, 객체(D3)(2723A)로부터의 광은 거울(2723C)로부터 반사되는 경로(2733A)를 따라 광을 생성하고, 투과 반사기(5030C)에 의해 수신된 다음, 중계된 객체 위치(2725)에서 수렴하고 각도 범위(2726C)로 계속되는 광 경로(2733B)로 중계된다. 도 27h에 도시된 측면도는 객체(D2)(2722A)로부터의 광(2732A)이 광학 폴딩 거울(2723B)로부터 반사되고, 투과 반사기 중계부(5030B)에 의해 수신되며, 광 경로(2732B)를 향해 지향되고, 중계된 객체(2725)를 형성하는 데에 기여하며 각도 범위(2726B)로 계속되는 것을 나타낸다. 광선의 전체 각도 범위는 각도 범위(2726A, 2726B, 2726C)의 합이다. 평면(2724B)은 이미지 결합 시스템(10C)의 세부사항에 따라서, 가능하게는 차단 평면이다.
도 27i 내지 도 27l은 D1 내지 D3(2721A, 2722A, 또는 2723A)로부터의 광선의 임의의 경로에 배치될 수 있는 이미지 결합 시스템(10C)에 대한 여러 가능성의 직교 측면도들이다. 도 27i 내지 도 27l에 도시된 4개의 구성들 각각에서, 입력 광 경로들(273X)은 객체(D1)(2721A)로부터의 광 경로(2731A), 객체(D2)(2722A)로부터의 광 경로(2732A), 또는 객체(D3)(2723A)로부터의 광 경로(2733A)일 수 있다. 도 27i는 라이트필드 디스플레이 및 중계부를 갖는 광 결합 시스템의 직교 도면을 도시한다. 도 27i에서, 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 투사된 홀로그래픽 객체(2734A)로부터의 광(2739A)은 중계부(5030)에 의해, 중계된 홀로그래픽 객체(2734B)를 형성하는 광 경로(2739B)로 중계되고, 광선은 이미지 결합기(101)로부터 계속 반사되어 입력 광선(273X)의 경로와 함께 이동하도록 재지향된다. 도 27j는 실제 물체 및 중계 시스템을 갖는 광 결합 시스템의 직교 도면을 도시한다. 도 27j에서, 실제 물체(2740A)로부터의 광 경로(2741A)는 수신되고 중계부(5030)에 의해 실제 물체(2740A)의 중계된 이미지(2740B)를 형성하도록 수렴하는 광 경로(2741B)로 중계되기 전에, 차단 평면(2724A)을 통과하며, 이 광 경로(2741B)는 이미지 결합기로부터 반사되어 입력 광(273X)과 함께 전송된다. 차단 평면(2724A)은 도 27g 및 도 27h에 도시된 중계된 차단 평면(2724B)으로 중계될 수 있고, 본 개시내용에서 도 27f를 참조하여 앞서 설명된 바와 같이 실제 물체의 부분들을 차단할 수 있다. 도 27k는 실제 물체를 갖는 광 결합 시스템의 직교 도면을 도시한다. 도 27k에서, 실제 물체(2740A)로부터의 광(2742)은 이미지 결합기에 의해, 입력 광선(273X)과 함께 이동하는 광선으로 재지향된다. 도 27l은 일반적인 객체를 갖는 광 결합 시스템의 직교 도면을 도시한다. 도 27l에서, 객체 표면(2743)은 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면, 또는 이미지 결합기(101)에 의해 입력 광 경로(273X)와 결합되는 광(2744)을 반사하거나 방출하는 임의의 다른 유형의 객체일 수 있다.
도 27g 및 27h의 예에서, 이들 3개의 각도 범위(2726A, 2726B, 2726C) 사이에 도시된 중첩은 거의 없지만, 투사되지 않은 디스플레이 영역의 사각지대를 피하기 위해서는 일부 중첩이 필요하다. 중계 표면은 상이한 시점들로부터 투과 반사기들(5030A, 5030B, 및 5030C)의 3개의 평면들에 의해 정의되며, 관찰자들(1050A, 1050B, 1050C), 또는 이 결합된 FOV 내의 임의의 다른 관찰자에게는 이음매(seam)가 보이지 않아야 한다. 도 27m은 도 27g에 도시된 바와 같은 디스플레이 시스템(2750)의 전방에 있는 관찰자(1050B)에게 보일 수 있는, 도 27g 및 도 27h에 도시된 디스플레이 시스템(2750)에 사용된 3면 중계 시스템의 정면도를 도시한다. 위치들(2735A, 2736A)로부터의 광은 관찰자(1050B)에게 도달하고, 이 위치들에서 패널들 사이에서 중첩된다. 그러나, 관찰자가 좌측으로 이동하고 도 27g의 관찰자(1050A)가 됨에 따라, 뷰는 변할 수 있다. 도 27n은 도 27g에 도시된 바와 같은 디스플레이 시스템(2750)의 전방에 있는 관찰자(1050A)에게 보일 수 있는, 도 27g 및 도 27h에 도시된 디스플레이 시스템(2750)에 사용된 3면 중계 시스템의 정면도를 도시한다. 중계 표면(5030A)으로부터 중계된 광만이 관찰자(1050A)에게 도달하기 때문에, 관찰자는 중계 표면들(5030B 및 5030C) 사이의 갭(2735B)을 알아채지 못할 수도 있다. 이러한 관찰 위치(1050A)에 대해 중계 표면들(5030A 및 5030B) 사이의 위치(2736B) 근처에 있는 이음매 상에는 많은 중첩이 존재한다.
도 27o는 중계 시스템의 표면에 대해 넓은 각도로만 투사되는 객체로부터의 광선을 중계하는 중계 시스템(2760)을 포함하는 디스플레이 시스템의 직교 도면이다. 중계 시스템은 2개의 투과 반사기들(5030A 및 5030B)을 포함하는데, 5030A는 객체(2751A)로부터의 광을 중간 중계된 이미지(2751B)로 중계한다. 이 광은 중계된 이미지(2715B)를 제2 중계된 이미지(2751C)로 중계하는 투과 반사기(5030B)에 의해 수신된다. 제2 중계된 이미지(2751C)는 소스 객체(2751A)와 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 가질 것으로 예상된다. 객체(2751A)로부터의 광선(2752A)은 제1 중계부(5030A)의 표면의 법선에 대해 45도 입사각을 형성한다. 이러한 광선들뿐만 아니라, 이러한 광선들(2752A)로부터 약 +/-22.5도의 원추 내에 있는 객체(2751A)로부터의 광선들은 광 경로들(2752B) 주위에 그룹화된 광선들로 중계되어, 중계된 객체 이미지(2751B)를 형성할 것이다. 이러한 광 경로들은 제1 투과 반사기(5030A)에 대해 제1 및 제2 각도 정렬 범위 내에 있다. 이 광선(2752B)은 제2 중계부(5030B)에 의해 수신되고, 광 경로(2752C)로 중계되어, 관찰자(1050C)에게 보일 수 있지만 관찰자(1050B 또는 1050A)에게는 보이지 못할 수 있다. 유사하게, 객체(2751A)로부터의 광선(2753A)은 광선(2752A)과 상이한 방향으로 이동하지만, 제1 중계부(5030A)의 표면의 법선과 45도 입사각을 형성한다. 이러한 광선(2753A)뿐만 아니라 이러한 광선(2753A)으로부터 약 +/-22.5도의 원추 내에 있는 객체(2751A)로부터의 광선(2751A)은 광 경로(2753B) 주위에 그룹화된 광선으로 중계될 것이며, 중계된 객체 이미지(2751B)를 형성한다. 이 광선(2753B)은 제2 중계부(5030B)에 의해 수신되고, 광 경로(2753C)로 중계되어, 관찰자(1050A)에게 보일 수 있지만 관찰자(1050B 또는 1050C)에게는 보이지 못할 수 있다. 수직 입사(2754)된 경로를 따라 객체(2751)로부터 제1 중계부(5030A) 표면으로 향하는 광 경로들, 및 이러한 법선 광 경로로부터 약 +/-22.5도 떨어져 있는 원추 내의 대부분의 광선들은 2개의 중계부들(5030A 및 5030B)에 의해 차단될 수 있거나, 또는 일부 산란과 함께 중계부들(5030A 및 5030B)을 통과할 수 있다. 중계 표면(5030A)에 수직에 가깝게 입사하는 광선을 차단하여 관찰자(1050B)에게 도달하지 않도록, 객체(2751A)와 제1 투과 반사기(5030A) 사이에 배치된 하나 이상의 각도 필터들(2791)이 있을 수 있다. 도 27o에 도시된 중계 시스템(2760)은 관찰자들(1050A 및 1050C)에 대한 2개의 시야를 생성한다. 이와 관련하여, 테이블 상부 구성에 대한 일부 응용예들이 있으며, 이는 아래에서 설명될 것이다. 일 실시예에서, 중계 시스템은, 제1 중계 서브시스템을 포함하며, 제1 중계 서브시스템은, 제1 중계 서브시스템의 투과 반사기(5030A)(제1 투과 반사기는, 제1 이미지 표면을 형성하기 위해 투과 반사기에 대해 제1 및 제2 각도 정렬 범위 내의 소스 광 경로들(2752A, 2753A)을 따라 이미지 소스(2751A)로부터 이미지 광을 수신하도록 위치되고, 제1 투과 반사기는 이미지 광을 중계하여 제1 중계된 위치에서 제1 중계된 이미지 표면(2751B)을 형성함), 및 제1 중계 서브시스템의 제2 투과 반사기(5030B)(제2 투과 반사기는 제1 투과 반사기로부터 광을 수신하여 제2 중계된 위치에서 제2 중계된 이미지 표면(2751C)을 형성하도록 제1 투과 반사기로부터의 광을 중계하도록 위치됨)를 포함하고, 투과 반사기에 대한 제1 및 제2 각도 정렬 범위 밖의 소스 광 경로들을 따르는 이미지 소스로부터의 이미지 광은 제1 이미지 표면을 형성하도록 중계되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 제1 투과 반사기에 대해 제1 및 제2 각도 정렬 범위 밖에 있는 이미지 소스 광 경로들을 따르는 이미지 소스로부터의 이미지 광은 제1 중계 서브시스템에 의해, 제1 투과 반사기에 대해 제1 및 제2 각도 정렬 범위 내에 있는 소스 광 경로들을 따르는 이미지 소스로부터의 이미지 광보다 상당히 더 많은 산란을 가지면서 중계된다. 투과 반사기에 대한 제1 및 제2 각도 정렬 범위는 투과 반사기의 표면의 법선에 대해 각각 근사적으로 -67.5도 내지 -22.5도, 및 +22.5도 내지 +67.5도의 범위를 포함한다. 일 실시예에서, 투과 반사기에 대해 제1 및 제2 각도 정렬 범위 밖의 소스 광 경로를 따르는 이미지 소스 광을 흡수하거나 반사하기 위해, 이미지 소스(2751A) 및 제1 투과 반사기(5030A) 사이에 선택적인 각도 필터(2791)가 이용된다. 일 실시예에서, 제2 중계된 이미지 표면은 중첩되지 않는 2개의 상이한 가시 부피에서 보일 수 있고, 또 다른 실시예에서는 중첩이 존재한다. 가시 부피들은 서로 90도만큼 분리될 수 있다. 일 실시예에서, 제2 투과 반사기는 테이블 상부를 형성할 수 있고, 제2 중계된 이미지 표면은 테이블 상부의 법선에 대해 실질적으로 -45도 및 +45도에 중심을 둔 2개의 가시 부피에서 보일 수 있으며, 테이블 상부의 반대측 상에 위치된 2명의 관찰자들에게 보일 수 있다.
도 27p는 제1 중계부(5030A)의 표면의 법선에 대한 각도와 가까운 입사 광 경로들을 중계하기 위한 추가된 광 경로를 갖는 도 27o에 도시된 디스플레이 시스템을 포함하는 디스플레이 시스템(2770)의 직교 측면도이다. 도 27q는 도 27p에 도시된 디스플레이 시스템(2770)의 직교 평면도이다. 도 27o에 도시된 중계 시스템(2760)으로부터의 도면부호의 일부는 도 27p 및 도 27q에도 사용된다. 일 실시예에서, 도 27p의 중계 시스템은 소스 광 경로들을 따라 이미지 소스로부터 이미지 광을 수신하도록 위치된 제1 빔 스플리터(101A), 제2 빔 스플리터(101C) 및 도 9j에 도시된 제2 중계 서브시스템(5090)을 더 포함하는 도 27o의 중계 시스템이고, 제1 빔 스플리터(101A)는 이미지 소스(2751A)로부터의 이미지 광의 제1 부분을 제1 중계 서브시스템(5030A, 5030B)으로, 이미지 소스로부터의 이미지 광의 제2 부분을 제2 중계 서브시스템(5090)으로 지향시키도록 구성되며, 제2 중계 서브시스템(5090)은 제1 빔 스플리터(101A)로부터 수신된 광을 제2 빔 스플리터(101C)로 중계하도록 구성되고, 제2 빔 스플리터는 제1 중계 서브시스템의 제2 투과 반사기(5030B)로부터의 광을 수신하도록 위치되어 제1 중계 서브시스템(5030A, 5030B)의 제2 투과 반사기로부터의 광을 제2 중계 서브시스템(5090)으로부터의 광과 결합하도록 구성되며, 결합된 광을, 제2 중계된 이미지 표면(2751C)을 형성하도록 지향시키도록 구성된다. 추가적인 실시예에서, 제2 중계 서브시스템은 제2 중계 서브시스템의 제1 및 제2 투과 반사기들(5030C, 5030D)을 포함하고, 제2 중계 서브시스템의 제1 투과 반사기(5030C)는 제1 빔 스플리터(101A)로부터 광을 수신하도록 위치되어 수신된 광을 제2 중계 서브시스템(5090)의 제2 투과 반사기(5030D)로 중계하도록 구성되며, 제2 중계 서브시스템(5090)의 제2 투과 반사기(5030D)는 제2 중계 서브시스템(5090)의 제1 투과 반사기(5030C)로부터의 광을 제2 빔 스플리터(101C)를 향해 중계하도록 구성된다. 추가적인 실시예에서, 디스플레이 시스템은 추가적인 소스 광 경로(2762A)를 따라 추가적인 이미지 광을 출력하여 제2 이미지 표면(2756A)을 형성하도록 동작될 수 있는 추가적인 이미지 소스(1001)를 더 포함하고, 제2 중계 서브시스템(5090)은 추가적인 이미지 소스(1001)로부터의 추가적인 이미지 광 및 제2 중계 서브시스템(5090)의 제1 투과 반사기로부터의 광(2754C)을 수신하여 결합하고 결합된 광을 제2 중계 서브시스템의 제2 투과 반사기(5030D)로 지향시키도록 위치된, 제2 중계 서브시스템(5090)의 제1 빔 스플리터(101B)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 2770의 중계 시스템은 이미지 소스 또는 추가적인 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있는 차단 시스템을 더 포함한다. 차단 시스템은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들을 갖는 적어도 하나의 차단 층(2759A)을 포함할 수 있거나, 도 11c의 155A와 같은 차단 물체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 추가적인 이미지 소스(1001)로부터의 광은 2번 중계된 이미지 표면(2751C)에 근접하는 추가적인 중계된 이미지 표면(2756B)으로 중계되고, 차단 시스템은 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있으며, 차단된 부분은 추가적인 중계된 이미지 표면(2756B)에 의해 차단되는 2번 중계된 이미지 표면(2751C)의 일부에 대응한다. 다른 실시예에서, 추가적인 이미지 소스(2762A)로부터의 광은 2번 중계된 이미지 표면(2751C)에 근접하는 추가적인 중계된 이미지 표면(2756B)으로 중계되고, 차단 시스템은 추가적인 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있으며, 차단된 부분은 2번 중계된 이미지 표면(2751C)(도 27p 및 도 27q에 도시되지 않음)에 의해 차단되는 추가적인 중계된 이미지 표면(2756B)의 일부에 대응한다.
도 27p 및 27q에서, 거리 마커(2755)는 광학 요소들 사이의 하나의 가능한 간격을 나타내기 위해 시스템의 광 축 상에 사용되며, 거리 마커는 동일한 광 경로 길이 세그먼트를 나타낸다. 도 27q에서, 객체(2751A)로부터의 광은 제1 중계 표면(5030A)에 대해 45도로 입사되고 각도 범위(2752Y)를 갖는 광 경로(2752A)를 중심으로 하는 광선(2752X), 중계 표면(5030A)에 대해 45도로 입사되고 각도 범위(2753Y)를 갖는 광 경로(2753A)를 중심으로 하는 광선(2753X), 및 도 27q에 상세히 도시되지 않은 중계 표면(5030A)에 수직한 경로(2754A)를 중심으로 하는 광선(2754X)으로 분류될 수 있다. 도 27q에서, 그리고 도 27o에 대해 설명된 바와 같이, 광 경로(2752A)를 중심으로 하고 각도 범위(2752Y)에서 확인되는 객체(2751A)로부터의 광 경로(2752X)는 동일한 각도 범위(2752Y)에서 광 경로(2752C)를 중심으로 하는 광선(2752Z)으로 중계되어, 중계된 객체(2751C)의 일부를 형성한다. 유사하게, 도 27q에서, 그리고 도 27o에 대해 설명된 바와 같이, 광 경로(2753A)를 중심으로 하고 각도 범위(2753Y)에서 확인되는 객체(2751A)로부터의 광 경로(2753X)는 동일한 각도 범위(2753Y)에서 광 경로(2753C)를 중심으로 하는 광선(2753Z)으로 중계되어, 중계된 객체(2751C)의 일부를 형성한다. 마지막으로, 도 27o를 참조하여 설명된 바와 같이, 중계부(5030A)에 대한 법선(2754)를 중심으로 하고 각도 범위(2754Y)에서 확인되는 객체(2751A)로부터의 광 경로(2754A)는 중계부 쌍(5030A 및 5030B)에 의해 중계되지 않는다. 대신에, 이 광선들은 중계부(5030A) 표면에 수직에 가깝게 입사하는 이러한 광선들의 그룹을 통과시키도록 설계된 도 27p에 도시된 바와 같은 2개의 별도의 중계부들(5030C 및 5030D)을 통해 별도의 광 경로를 따라 지향된다. 이 광 경로들(2754A)은 이미지 결합기(101A)에 의해 제3 중계부(5030C)를 향해 광선(2754B)으로 편향되는데, 이 경우에 제3 중계부는 광 경로(2754B)를 수신하고 이 광 경로(2754B)를, 제1 중계된 객체(2751B)를 형성하고 제2 중계부(5030B)에 의해 계속하여 수신되는 광 경로(2754C)로 중계하는 투과 반사기이다. 선택적인 이미지 결합기(101B)는 중계된 광(2754C)을, 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 투사된 홀로그래픽 객체(2756A)의 표면으로부터의 광(2762A)과 결합할 수 있다. 다른 실시예에서, 이미지 소스(1001)는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면일 수 있다. 이미지 결합기(101B)는 홀로그래픽 객체로부터의 광(2756A)을, 중계된 객체(2751A)로부터의 광(2754C)과 실질적으로 동일한 방향으로 이동하는 광선(2762B)으로 다시 지향시킨다. 홀로그래픽 객체(2756A)로부터의 이러한 결합된 광(2762B) 및 객체(2751A)로부터의 광(2754C)은 제4 중계부(5030D)에 의해 수신되고, 결합된 광 경로들(2762C, 2754D)로 각각 중계된다. 이미지 결합기(101C)는 4개의 세트들의 광 경로들을 다시 지향시키고 결합시키는데, 즉, 중계된 광 경로(2762C)는 중계된 홀로그래픽 객체(2756B)를 형성하도록 수렴하는 광 경로(2762D)로 반사되고, 광 경로(2754D)는 관찰자(1050B)에게 보일 수 있는 중계된 객체(2751C)의 표면을 형성하도록 수렴하는 광 경로(2754E)로 반사되며, 광 경로(2752Z)는 중계부들(5030A 및 5030B)에 의해 중계되고 관찰자(1050C)에게 보일 수 있는 중계된 객체(2751C)의 표면을 형성하도록 수렴하는 도 27q에 도시된 45도 각도의 광 경로(2752C) 주위에 그룹화되고, 광 경로(2753Z)는 관찰자(1050A)에게 보일 수 있는 중계된 객체(2751C)의 표면을 형성하도록 수렴하는 도 27q에 도시된 45도 각도의 광 경로(2753C) 주위에 그룹화된다. 이 광 경로들 모두는 도 27p의 그룹(2763)에 존재하지만, 도 27p에는 중계부들(5030C 및 5030D)을 통과하는 광 경로를 취하는 광만 도시되어 있다. 층(2759A)은 위치(2759B)로 중계되는 하나 이상의 차단 평면들일 수 있고, 배경 중계된 객체(2751C)가 도 9b, 도 9c 및 도 9d에 상세히 도시된 도 9a의 차단층들(151, 152, 및 153)의 동작과 동일한 방식으로 중계된 홀로그래픽 객체(2756B) 뒤에서 보이지 않을 수 있도록, 개별적으로 주소 지정 가능한 영역들이 활성화될 수 있다. 도 27o를 참조하여 설명된 바와 같이, 관찰자(1050B)에게 도달하지 않도록 이미지 결합기(101A)를 통과하여 중계 표면(5030A)에 대해 수직에 가깝게 입사하는 광선을 차단하기 위해, 객체(2751A) 및 제1 투과 반사기(5030A) 사이에 하나 이상의 각도 필터들이 배치될 수 있다.
여러 개의 개별 가시 부피들이 있는 디스플레이 시스템
도 27o의 중계부는 2개의 상이한 방향으로 디스플레이를 관찰하는 2명의 관찰자를 위해 설계된 2개의 개별적인 시야로 광을 중계한다. 이러한 응용예는 디스플레이 표면이 수평이고 디스플레이의 관찰 지점들이 디스플레이 표면 위에 있으며 디스플레이 표면의 2개 이상의 면에 있을 수 있는 테이블 상부의 디스플레이에 사용될 수 있다. 도 28a는 라이트필드 디스플레이(1001)에 의해 투사된 홀로그래픽 객체(2801A)로부터의 광선이 빔 스플리터에 의해 2개의 방향으로 분할되고, 각각의 방향이 별도의 가시 부피를 제공하는 디스플레이 시스템의 직교 도면이다. 일 실시예에서, 이미지 소스(1001)는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면일 수 있다. 라이트필드 디스플레이(1001)로부터 투사된 광선(2802)은 홀로그래픽 객체(2801A)를 형성하되, 빔 스플리터(101A)에 의해, 빔 스플리터(101A)를 직접 통과하는 광선(2803A)과, 101A에 의해 편향되는 2804A로 분할되는데, 광선(2803A)은 광선(2803A)을 마주하는 홀로그래픽 객체(2801A)의 제1 가시 부피(2806A)를 형성하고, 광선(2804A)은 광선(2905A)을 마주하는 홀로그래픽 객체(2801A)의 제2 가시 부피(2805A)를 형성한다. 도 28a에 도시된 2차원 도면 내에서, 제1 및 제2 가시 부피들(2806A 및 2805A)은 각각, 대응하는 홀로그래픽 객체로부터 투사된 광선들의 그룹을 마주하는 호(arc)로서 도시되어 있지만, 이들 호 각각은 공간 내의 가시 부피를 나타낸다는 것을 이해해야 한다. 광선(2804A)은 가상 홀로그래픽 객체(2801B)로부터 발산하는 것으로 나타난다. 광선들(2803A 및 2804A)은 투과 반사기 중계부(5030A)에 의해 수신되고, 광 경로들(2803C 및 2804C)로 중계되어, 각각, 가시 부피들(2805B 및 2806B)에서 관찰자들(1050A 및 1050B)에게 보일 수 있는 중계된 홀로그래픽 객체들(2801C 및 2801D)을 형성한다. 각각의 중계된 홀로그래픽 객체(2801C, 2801D)에 대한 가시 부피를 나타내는 2개의 각도 범위들(2805B, 2806B)은 2명의 서로 다른 관찰자를 위해 설계되기 때문에, 연속적이지 않다. 일 실시예에서, 도 28a의 라이트필드 디스플레이(1001)는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면으로 대체된다. 도 28a는 적어도 하나의 투과 반사기(5030A), 광(2802)을 출력하도록 동작 가능한 이미지 소스(1001), 이미지 소스로부터 광을 수신하고, 제1 세트 및 제2 세트의 소스 광 경로들(2803A, 2804A)을 따라 광을 지향시키도록 위치된 빔 스플리터(101A)를 포함하는 중계 시스템의 일 실시예이고, 여기서, 이미지 소스 및 빔 스플리터는 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따르는 광이 각각, 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들(2803C, 2804C)을 따라 중계되도록 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 지향되며, 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들은 제1 및 제2 중계된 가시 부피들(2805A, 2806A)을 각각 정의하고, 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 상이하다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 부분적으로 중첩하지만, 다른 실시예에서는, 제1 및 제2 중계된 가시 부피들이 중첩되지 않는다. 일 실시예에서, 이미지 소스(1001) 및 빔 스플리터(101A)는 제1 세트 및 제2 세트의 소스 광 경로들(2803A, 2804A)의 각각이 적어도 하나의 투과 반사기의 표면에 대해 22.5도 및 67.5도 사이로 배향된 광 경로들을 각각 포함하도록, 적어도 하나의 투과 반사기(5030A)에 대해 배향된다. 다른 실시예에서, 이미지 소스(1001) 및 빔 스플리터(101A)는 제1 세트 및 제2 세트의 중계된 광 경로들(2803C, 2804C)의 각각이 적어도 하나의 투과 반사기(5030A)의 표면에 대해 22.5도 및 67.5도 사이로 배향된 광 경로들을 각각 포함하도록, 적어도 하나의 투과 반사기(5030A)에 대해 배향된다.
도 28b는 도 28a와 유사하지만, 라이트필드 디스플레이가 중계 시스템의 평면 밖에 배치되는 디스플레이 시스템(2810)의 직교 도면이며, 여기서, 라이트필드 디스플레이로부터의 광은 추가적인 소스로부터의 광이 중계 시스템으로 들어갈 수 있게 하도록 이미지 결합기를 사용하여 중계 시스템을 향해 지향된다. 도 28a의 도면부호는 도 28b에도 사용된다. 라이트필드 디스플레이(1001)는 투과 반사기 중계부(5030A)의 표면에 실질적으로 평행한 광축을 따라 광(2802)을 투과하도록 배치된다. 관찰자(1050C)의 시점으로부터의 측면도(2810A)는 라이트필드 디스플레이로부터의 광(2802)이 도 28a에 도시된 바와 같이 빔 스플리터(101A)에 의해 2개의 경로(2803A 및 2804A)로 분할되는 것을 도시하지만, 이들 광 경로는 빔 스플리터(101B)를 향해 대각선 아래로 지향된다. 관찰자(1050D)의 시점으로부터의 말단 도면(2810B)은, 두 세트의 광선들(2803A 및 2804A)을 모두 포함하는, 라이트필드 디스플레이로부터의 모든 광선(2834A)이 빔 스플리터(101B)에 의해 빔 스플리터(5030A)로 입사되는 광선(2834B)으로 반사되는 것을 도시하고, 여기서 광선(2834B)은 광선 그룹들(2803B 및 2804B) 모두를 포함한다. 이 말단 도면(2810B)에서는, 라이트필드 디스플레이(1001)로부터의 하나의 평면에 있는 광선만이 도시되어 있다. 광선들(2803B 및 2804B)의 그룹은 중계부(5030A)에 의해 수신되고, 광선들(2803C 및 2804C)의 그룹으로 각각 중계되어, 홀로그래픽 객체(2801C 및 2801D)를 각각 형성한다. 이미지 결합기(101B)는 라이트필드 디스플레이(1001)와 별개인, 다른 소스로부터의 광(2811)을 수신하도록 위치된다.
도 28b에 도시된 디스플레이 시스템(2810)은 중계 표면 위에 두 개의 개별적인 시야에 있는 중계된 홀로그래픽 객체들을 제공하지만, 홀로그래픽 객체에 더하여 다른 물체로부터의 광을 중계하기 위해 더 큰 시스템 내에서 이 시스템을 사용할 수도 있고, 또한 배경 물체로 전경 홀로그래픽 객체를 적절하게 차단하거나 그 반대로 하도록 배열할 수도 있다. 이를 달성하기 위해, 도 27o에 도시된 이중 중계 구성(2760)이 사용된다. 도 28c는 도 28b에 도시된 디스플레이 시스템(2810) 및 추가적인 중계 시스템을 사용함으로써, 중계된 홀로그래픽 객체와 함께 가능하게 차단되는 배경 물체를 중계하는 디스플레이 시스템의 직교 평면도이다. 도 28b의 도면부호는 도 28c에도 사용된다. 도 28c에서는, 도 28b에 도시된 디스플레이 시스템(2810)이, 제1 스테이지로서 디스플레이 시스템(2810) 및 제2 스테이지로서 투과 반사기(5030B)를 포함하는 2-스테이지 중계 시스템의 하나의 스테이지이다. 디스플레이 시스템(2810)은 객체(2811A)로부터 광을 수신하고, 이 광을 홀로그래픽 객체(2801A)로부터의 광과 결합시키며, 이 결합된 광을 중계하여 객체(2811A)의 중계된 이미지(2811B)뿐만 아니라 중계된 홀로그래픽 객체들(2801C 및 2801D) 모두를 형성한다. 중계부(2810)의 세부 사항들은 도 28b를 참조하여 설명되어 있다. 디스플레이 시스템(2810)으로부터의 이러한 중계된 광은 2-스테이지 중계 시스템(5030B)에 의해 수신되고, 한 번 중계된 객체 이미지(2811B)는 2번 중계된 객체 이미지(2811C)로 중계되고, 한 번 중계된 홀로그래픽 객체들(2801C, 2801D)은 두 번 중계된 홀로그래픽 객체들(2801E 및 2801F)로 각각 중계된다. 한 번 중계된 홀로그래픽 객체(2801C)로부터의 광선(2804C)은 홀로그래픽 가시 부피(2805B)를 마주하고, 이러한 광선은 중계부(5030B)에 의해 광선(2804D)으로 중계되며, 이는 가시 부피(2805C)에서 관찰자(1050E)에게 보일 수 있는 2번 중계된 홀로그래픽 객체(2801E)를 형성한다. 한 번 중계된 홀로그래픽 객체(2801D)로부터의 광선(2803C)은 홀로그래픽 가시 부피(2806B)를 마주하고, 이러한 광선은 중계부(5030B)에 의해 광선(2803D)으로 중계되며, 이는 가시 부피(2806C)에서 관찰자(1050F)에게 보일 수 있는 2번 중계된 홀로그래픽 객체(2801F)를 형성한다. 유사한 방식으로, 차단 평면(2851A)은 디스플레이 시스템(2810)에 의해 한 번 중계된 차단 평면(2851B)으로 중계되고, 한 번 중계된 차단 평면(2811B)은 중계부(5030B)에 의해 2번 중계된 차단 평면(2851C)으로 중계된다. 도 28c에서, 각각의 중계된 홀로그래픽 객체들(2801C/2801D 및 2801E/2801F)과 중첩하는 중계된 차단 평면들(2851B 및 2851C)의 부분은 도시되지 않았다. 중계된 객체(2811C) 및 중계된 차단 평면(2851C)의 깊이 순서는 객체(2811A) 및 차단 평면(2851A)의 깊이 순서와 동일하며, 이는 도 28c에 도시된 디스플레이 시스템의 구성이 차단을 적절하게 처리할 수 있게 한다. 차단 평면(2851A)은 중계된 홀로그래픽 객체(2801E 및 2801F)와 중계된 객체(2811C) 사이의 거리와 실질적으로 동일한 거리만큼 객체(2811A)로부터 오프셋될 수 있다. 경로들(2813A, 2814A, 2815A)을 따르는 객체(2811A)로부터의 광은 디스플레이 시스템(2810)에 의해 광 경로들(2813B, 2814B, 2815B)로 중계되며, 이들은 중계부(5030B)에 의해 수신되고 각각 광 경로들(2813C, 2814C 및 2815C)로 중계된다. 광 경로들(2813A 및 2815A)은 객체(2811A) 상의 동일한 지점(2817A)으로부터 기원하고, 그들의 한 번 중계된 광 경로들(2813B 및 2815B)은 중계된 객체 평면(2811B) 상의 동일한 대응 지점(2817B)에서 수렴하는 반면, 그들의 2번 중계된 광 경로들(2813C 및 2815C)은 중계된 객체 평면(2811C) 상의 동일한 대응 지점(2817C)에서 수렴한다. 관찰자(1050E)는 원치 않을 수도 있는, 전경 중계된 홀로그래픽 객체(2801E) 및 동시에 배경 중계된 객체(2811C) 모두로부터의 경로(2813C)를 따르는 광을 볼 수 있다. 이를 회피하고 광 경로(2813C) 상의 광을 차단하기 위해, 차단 평면(2851A)의 차단 영역(2888)은 광 차단 상태로 활성화되어, 경로(2813A)의 광이 광선(2813C)으로 중계되는 것을 방지할 수 있다. 유사하게, 관찰자(1050F)는 중계된 홀로그래픽 객체(2801F) 뒤에 있는 배경 중계된 객체(2811C)로부터의 광(2814C)을 볼 수 있다. 배경 광(2814C)을 차단하기 위해, 차단 평면(2851A) 상의 위치(2888) 근처의 차단 부위가 광 차단 상태로 활성화될 수 있다. 중계된 객체(2811C)를 형성하는 것을 돕는 광선(2815C)은 관찰자(1050F)에 대해 가시적이어야 하고, 따라서 대응하는 소스 광선(2815A)은 차단 평면(2851A)에 의해 차단되지 않아야 한다.
일 실시예에서, 디스플레이 시스템은, 이미지 소스(2803B, 2804B)으로부터의 광을 수신하고 추가적인 이미지 소스로부터의 광(2811)을 수신하도록 위치되고, 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따르는 결합된 광(2811 및 2803B, 2804B)을 적어도 하나의 투과 반사기(5030A)로 지향시키도록 구성된 광 결합기(101B)를 더 포함할 수 있고, 적어도 하나의 투과 반사기는, 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들(2811 및 2803C, 2804C)을 따르는 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들로부터의 결합된 광을 제1 가시 부피(2805B) 및 제2 가시 부피(2806B)로 각각 중계하도록 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 이미지 소스 및 추가적인 이미지 소스로부터의 광은 상이한 방향들로부터 제공된다. 일 실시예에서, 추가적인 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것을 포함한다. 일 실시예에서, 입력 중계부는 추가적인 이미지 소스로부터의 이미지 광을 광 결합기(101B)(도 28b에 도시되지 않음)로 중계하도록 구성된다. 입력 중계는 추가적인 이미지 소스로부터 이미지 광을 중계하여 중계된 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있고, 추가적인 이미지 표면은 추가적인 이미지 소스의 중계된 이미지 표면을 포함할 수 있고, 광 결합기(101B)는 추가적인 이미지 소스의 중계된 이미지 표면을 정의하는 광을 이미지 소스로부터의 광과 결합하고 결합된 광을 적어도 하나의 투과 반사기(5030A)로 결합하도록 동작가능하며, 여기서 결합된 광은 제1 및 제2 가시 부피로 중계된다. 일 실시예에서, 디스플레이 시스템은 이미지 소스 및 추가적인 이미지 소스 중 적어도 하나로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있는 차단 시스템을 더 포함한다. 차단 시스템은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들을 갖는 적어도 하나의 차단 층, 하나 이상의 차단 물체들을 포함할 수 있고, 광 결합기(101B)에 광학적으로 선행하도록 위치될 수 있다.
일 실시예에서, 이미지 소스로부터의 광 및 추가적인 이미지 소스로부터의 광은 각각, 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들(2804C, 2803C)에 의해 형성된 제1 중계된 이미지 표면들(2801C, 2801D)을 형성하고 추가적인 이미지 소스로부터의 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들(2813B 및 2815B)에 의해 형성된 제2 중계된 이미지 표면(2811B)을 형성하는 투과 반사기에 의해 중계된 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따라, 제1 이미지 표면(2801A, 2801B) 및 제2 이미지 표면(2811A)을 정의하고, 여기서, 차단 시스템(2851A)은 이미지 소스 또는 추가적인 이미지 소스로부터의 광(2813A)의 일부를 차단하도록 동작할 수 있고, 차단된 부분(2813A)은 제1 또는 제2 중계된 이미지 표면(2811B)의 일부에 대응한다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 투과 반사기는 이미지 소스로부터의 광에 대한 제3 및 제4 세트의 중계된 광 경로들(2804D, 2803D), 및 추가적인 이미지 소스로부터의 제3 및 제4 세트의 중계된 광 경로들(2813C 및 2815D)을 따르는 제1 투과 반사기로부터의 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들을 따르는 광을 중계하도록 구성된 제1 투과 반사기(5030) 및 추가적인 투과 반사기(5030B)를 포함하고, 여기서 이미지 소스로부터의 광은 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따라 소스 이미지 표면(2801A, 2801B)을 정의하고, 제1 투과 반사기로부터 중계된 광은 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들을 따라 제1 중계된 이미지 표면(2801C, 2801D)을 정의하며, 추가적인 투과 반사기로부터의 광은 제3 및 제4 세트의 중계된 광 경로들을 따르는 제2 중계된 이미지 표면(2801E, 2801F)을 정의하고, 제1 중계된 이미지 표면(2801C, 2801D)은 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖고, 제2 중계된 이미지 표면(2801E, 2801F)은 제1 중계된 깊이 프로파일과는 상이하지만 소스 이미지 표면의 깊이 프로파일과 동일한 제2 중계된 깊이 프로파일을 갖는다.
도 28c에 도시된 디스플레이 시스템은 두 번 중계된 홀로그래픽 객체(2801E)의 가시 각도 범위(2805C)에 위치하거나 또는 두 번 중계된 홀로그래픽 객체(2801F)의 가시 각도 범위(2806C)에 위치된 관찰자들에 의해 둘러싸인 수평 디스플레이 표면으로서 사용될 수 있다. 설명된 바와 같이, 이러한 부유하는 홀로그래픽 객체들(2801E 및 2801F)은 또한 부유하는 중계된 배경 객체(2811C)의 전방에 투사될 수 있으며, 디스플레이 시스템의 2개의 홀로그래픽 가시 부피들의 각각에 있는 하나 이상의 관찰자들에게 보이는 바와 같이, 중계된 홀로그래픽 객체들(2801E, 2801F) 뒤에 있는 배경 객체(2811C)의 부분은 적절히 차단 처리된다.
홀로그래픽 객체들을 하나 이상의 홀로그래픽 가시 부피들에 있는 하나 이상의 관찰자들에게 투사하는 데에 사용될 수 있는 대안적인 디스플레이 시스템이 도 28d에 도시되어 있다. 도 28d는 투과 반사기 중계부의 평면에 대해 각도를 이루는 2개 이상의 홀로그래픽 디스플레이들을 포함하는 디스플레이 시스템의 직교 도면이다. 라이트필드 디스플레이(1001A)로부터 투사된 광선(2843A)은 제1 홀로그래픽 가시 부피(2847A)에서 보일 수 있는 홀로그래픽 객체(2844A)를 형성하고, 이들 광 경로(2843A)는 중계부(5030C)에 의해 수신되고, 제3 홀로그래픽 가시 부피(2847B) 내에서 관찰자(1050A)에게 보일 수 있는 중계된 홀로그래픽 객체(2844B)를 형성하는 중계된 광 경로(2843B)로 중계된다. 유사하게, 라이트필드 디스플레이(1001B)로부터 투사된 광선(2841A)은 제2 홀로그래픽 가시 부피(2846A)에서 보일 수 있는 홀로그래픽 객체(2842A)를 형성하고, 이들 광선(2841A)은 중계부(5030C)에 의해 수신되고, 제4 홀로그래픽 가시 부피(2846A) 내에서 관찰자(1050B)에게 보일 수 있는 중계된 홀로그래픽 객체(2842B)를 형성하는 중계된 광 경로(2841B)로 중계된다. 도 28d에 도시된 2차원 도면 내에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 가시 부피들(2847A, 2846A, 2847B, 2846B)은 각각, 대응하는 홀로그래픽 객체로부터 투사되는 광선들의 그룹을 마주하는 호(arc)로서 도시되어 있지만, 이들 호의 각각은 공간 내의 가시 부피를 나타낸다는 것을 이해해야 한다. 관찰자들(1050A 및 1050B)은 중계부(5030C)를 포함하는 상부 표면을 갖는 테이블의 반대쪽 면들 위에 서로 마주하여 앉을 수 있으며, 라이트필드 디스플레이(1001A 및 1001B )는 테이블 아래의 뷰로부터 숨겨져 있다. 일 실시예에서, 도 28d에 도시된 디스플레이 시스템은, 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)를 포함하고, 각각 제1 및 제2 세트들의 소스 광 경로들(2843A, 2841A)을 따라 광을 출력하도록 동작할 수 있는 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A, 1001B)을 포함하는 중계 시스템을 포함하며, 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A, 1001B)은 제1 세트 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따르는 광이 제1 세트 및 제2 세트의 중계된 광 경로들(2843B, 2841B)을 따라 각각 중계되도록 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 배향되고, 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들은 각각 제1 및 제2 가시 부피들(2847B, 2846B)을 정의하고, 여기서, 제1 및 제2 중계된 가시 부피들(2847B, 2846B)은 상이하다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 부분적으로 중첩하지만, 다른 실시예에서는, 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 중첩되지 않는다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A, 1001B)은, 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들(2843A, 2841A)의 각각은 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)에 대해 22.5도 및 67.5도 사이에서 배향되도록, 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)에 대해 배향된다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A, 1001B)은, 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들(2843B, 2841B)의 각각은 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)에 대해 22.5도 및 67.5도 사이에서 배향되도록, 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)에 대해 배향된다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 이미지 소스들(1001A, 1001B)은 각각, 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)에 대해 22.5도 및 67.5도 사이의 각도로 배향된 디스플레이 표면을 포함한다.
도 28d에서는 홀로그래픽 디스플레이의 개수가 2개인 것으로 도시되어 있지만, 다수의 가시 위치들에서 다수의 중계된 홀로그래픽 객체들을 생성하기 위해, 임의의 수의 라이트필드 디스플레이가 투과 반사기의 하나의 면 위에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 임의의 수의 라이트필드 디스플레이는 도 28d에 도시된 바와 같이 투과 반사기의 하나의 면 위에, 또는 투과 반사기의 양 면 위에 배열될 수 있다. 다른 실시예에서, 라이트필드 디스플레이는 하나 이상의 라이트필드의 개별 가시 부피들이 중첩되도록 배열된다. 다른 실시예에서, 라이트필드 디스플레이는 도 28d에 도시된 바와 같이 배열되지만, 실질적으로 원주방향 레이아웃으로 배열된다. 또 다른 실시예에서, 도 28d를 참조하여 설명되는 라이트필드 디스플레이 소스들(1001A 및/또는 1001B)은 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것으로 대체된다.
도 28e는 도 28d에 도시된 2-디스플레이 시스템의 실시예의 평면도이며, 여기서, 디스플레이 시스템은 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스를 포함한다. 도 28e는 4개의 홀로그래픽 객체들이 테이블의 4개의 면들 각각 위의 관찰자들에게 투사될 수 있도록 각각의 디스플레이가 중계부의 평면에 대해 각을 이루는, 투과 반사기 중계부 아래에 배열된 4개의 디스플레이들을 포함하는 테이블 상부의 디스플레이 시스템이다. 디스플레이 시스템(28E) 내의 디스플레이들(1001A 및 1001B)을 포함하는 모든 디스플레이들은, 도 28d에서 홀로그래픽 객체들(2842A 및 2844A)을 형성하는 투사된 광선들(2841A, 2843A)이 각각, 그러한 배열에 의해 어떻게 중계되는지를 나타내는 바와 같이, 투과 반사기 중계부(5030C)의 표면과 대략 45도 각도로, 도 28d의 디스플레이들(1001A 및 1001B)과 동일한 방식으로 배향될 수 있다. 도 28d에서, 중계된 홀로그래픽 객체(2844B)는 투사된 홀로그래픽 객체(2844A) 바로 위에 위치될 수 있어서, 도 28d의 평면도에서, 이들 객체들(2844B, 2844A)이 일치함을 유의해야 한다. 도 28e에 도시된 홀로그래픽 객체들 및 중계된 홀로그래픽 객체에 대해서도 마찬가지이다. 도 28e에서, 디스플레이(1001A)에 의해 투사된 광선(2886A)은 제1 투사된 홀로그래픽 표면(2880A)을 형성하고, 이들 광선은, 이들이 수신되고 중계부(5030C)에 의해 광선(2886B)으로 중계되어, 광선(2886B)을 마주하는 제1 가시 부피(2891) 내에서 관찰자(1050A)에게 보일 수 있는 제1 중계 홀로그래픽 객체 표면(2880E)을 형성할 때까지 발산한다. 도 28e의 평면도에서 홀로그래픽 객체(2880A) 및 중계된 객체(2880E)는 일치한다. 홀로그래픽 표면(2880A)을 형성하는 광선(2886A)은 점선으로 표시된, 테이블 상부 중계부(5030C) 아래에서 이동하며, 중계된 홀로그래픽 객체 표면(2880E)을 형성하는 중계된 광선(2886B)은 실선으로 표시된, 테이블 상부 위에서 이동한다. 유사한 방식으로, 디스플레이(1001B)에 의해 투사되고 테이블 상부 아래의 제2 투사된 홀로그래픽 객체 표면(2880B)을 형성하는 광선(2887A)은 중계부(5030C)에 의해 중계된 광선(2887B)으로 중계되어, 광선(2887B)을 마주하는 제2 가시 부피(2892) 내의 관찰자(1050B)에게 보이는 제2 중계된 홀로그래픽 객체 표면(2880F)을 형성한다. 디스플레이(1001C)에 의해 투사되고 테이블 상부 아래의 제3 투사된 홀로그래픽 객체 표면(2880C)을 형성하는 광선(2888A)은 중계부(5030C)에 의해 중계된 광선(2888B)으로 중계되어, 광선(2888B)을 마주하는 제3 가시 부피(2893) 내의 관찰자(1050C)에게 보이는 제3 중계된 홀로그램 객체 표면(2880F)을 형성한다. 그리고 마지막으로, 디스플레이(1001D)에 의해 투사되고 테이블 상부 아래의 제4 투사된 홀로그래픽 객체 표면(2880D)을 형성하는 광선(2889A)은 투과 반사기 중계부(5030C)에 의해 중계된 광선(2889B)으로 중계되어, 광선(2889B)을 마주하는 제4 가시 부피(2894) 내의 관찰자(1050D)에게 보이는 제4 중계 홀로그래픽 객체 표면(2880H)을 형성한다. 도 28e에서와 같이, 중계된 홀로그래픽 표면들(2880E 내지 2880H)은 동일하거나 상이할 수 있고, 표면들(2880E 및 2880G)은 동일할 수 있지만 표면들(2880F 및 2880H)과는 상이할 수 있다. 도 28e에 도시된 디스플레이 시스템에서는, 각각의 독립적인 홀로그래픽 객체들에 대해 중첩하지 않는 4개의 가시 부피들을 생성하기 위해 4개의 디스플레이들이 사용된다. 다른 실시예에서, 다른 구성들은 테이블 상부(5030C)에 대한 더 많은 측면들을 포함하고, 4개보다 많거나 적은 수의 디스플레이들, 및 4개보다 많거나 적은 수의 가시 부피들을 포함하며, 하나 이상의 디스플레이들에 대응하는 가시 부피들 중 일부는 중첩할 수도 있고 중첩하지 않을 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 도 28e와 관련하여 설명된 하나 이상의 라이트필드 디스플레이들(1001A 내지 1001D)은 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것으로 대체된다. 도 28e에 도시된 실시예에서, 도 28d의 디스플레이 시스템은 적어도 하나의 추가적인 세트의 소스 광 경로들(2888A, 2889A)을 따라 광을 출력하도록 동작될 수 있는 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스(1001C, 1001D)를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스는 적어도 하나의 추가적인 세트의 소스 광 경로들(2888A, 2889A)을 따르는 광이 각각, 적어도 하나의 추가적인 세트의 중계된 광 경로들(2888B, 2889B)을 따라 중계되도록 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)에 대해 배향되고, 적어도 하나의 추가적인 세트의 중계된 광 경로들은 적어도 하나의 추가적인 중계된 가시 부피(2893, 2894)를 정의하며, 적어도 하나의 추가적인 중계된 가시 부피(2893, 2894)는 임의의 다른 가시 부피(2891, 2892)와 상이하다.
도 28f는 투과 반사기 중계부의 표면에 대해 각을 이루는 2개 이상의 이미지 결합 시스템을 포함하는 디스플레이 시스템의 직교 도면이며, 각각의 이미지 결합 시스템은 홀로그래픽 객체 및 다른 객체로부터의 광을 결합하고, 각각의 이미지 결합 시스템으로부터의 결합된 광은 별도의 위치로 중계되며, 별도의 위치는 별도의 관찰자에게 보이도록 설계된다. 제1 이미지 결합 시스템은 라이트필드 디스플레이(1001E), 객체(2852A), 투과 반사기 중계부(5030A), 및 이미지 결합기(101A)를 포함한다. 라이트필드 디스플레이(1001E)로부터 투사된 광선(2861A)은 홀로그래픽 객체(2842A)를 형성하고, 이미지 결합기(101A)를 통과한다. 객체(2852A)로부터의 광선(2853A)은 하나 이상의 차단 평면들(2854A)을 통과하고, 투과 반사기 중계부(5030A)에 의해 광 경로(2853B)로 중계되어, 제1 중계된 객체(2852B)를 형성한다. 광 경로(2853B)는 이미지 결합기(101A)에 의해, 홀로그래픽 객체(2842A)로부터의 광선(2861A)과 결합되는 광 경로(2853C)로 반사된다. 이러한 결합된 광 경로들(2853C 및 2861A)은 중계부(5030C)에 의해 수신되고, 각각 광 경로들(2853D 및 2861B)로 중계되는데, 여기서 광 경로들(2853D)은 중계된 객체(2852C)를 형성하도록 수렴하고, 광 경로들(2861B)은 중계된 홀로그래픽 객체(2842B)를 형성하도록 수렴한다. 객체(2852A) 근처의 차단 평면(2854A)은 중계된 차단 평면(2854C)으로 중계된다. 중계된 홀로그래픽 객체(2842B)와 중첩하는 중계된 차단 평면(2854A)의 부분은 도 28f에 도시되어 있지 않다. 관찰자(1050A)는 중계된 홀로그래픽 객체(2842B)를 볼 수 있지만, 광선(2853D)의 그룹 내의 중심 광선이 누락된 경우 홀로그래픽 객체(2842B) 바로 뒤에 있는 중계된 객체(2852C)로부터의 광선을 보지 못할 수 없다. 이러한 차단은 광을 차단하기 위해 차단 평면(2854A) 상의 차단 평면 위치들(2855)을 활성화시켜 객체(2852A)로부터 대응하는 광선(2853A)의 중심 부분을 차단시킴으로써 달성될 수 있다. 차단 평면(2854A)과 객체(2852A) 사이의 거리는 중계된 홀로그래픽 객체(2842B)와 중계된 객체(2852C) 사이의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 투과 반사기(5030A) 뒤에 이어지는 투과 반사기(5030C)를 통한 객체(2852A)로부터의 광의 이중 중계는 대응하는 중계된 객체(2852C)에 대한 객체(2852A)의 깊이를 실질적으로 보존할 뿐만 아니라, 대응하는 중계된 차단 평면들(2854C)이 중계된 홀로그래픽 객체(2842B)와 실질적으로 동일한 위치에 배치될 수 있도록 객체(2852A)의 전방에 있는 하나 이상의 차단 평면들(2854A)의 깊이 순서를 유지시킨다. 일 실시예에서, 도 28f의 디스플레이 시스템은, 제1 이미지 소스(1001E)로부터 광(2861A) 및 제3 이미지 소스(2852A)로부터의 광을 수신하도록 위치되고, 결합된 광(2861A, 2853C)을 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)로 지향시키도록 구성되는 제1 광 결합기(101A)를 포함하고, 적어도 하나의 투과 반사기는 결합된 광을 제1 가시 부피(2896A)로 중계하도록 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것을 포함한다. 일 실시예에서, 디스플레이 시스템은 입력 중계부(5030A)를 포함하고, 입력 중계부(5030A)는 제3 이미지 소스로부터의 이미지 광을 제1 광 결합기(101A)로 중계하도록 구성된다. 입력 중계부(5030A)는 제3 이미지 소스(2852A)의 표면으로부터의 이미지 광을 중계하여 제1 중계된 이미지 표면(2852B)을 정의하도록 동작될 수 있고, 제3 이미지 표면은 제1 중계된 이미지 표면(2852B)을 포함하며, 제1 광 결합기(101A)는 제1 중계된 이미지 표면(2852B)을 정의하는 광을 제1 이미지 소스(2853A)로부터의 광과 결합하고, 결합된 광을, 결합된 광이 제1 가시 부피(2896A)로 중계되는 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)로 지향시키도록 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 투과 반사기로부터 중계되는 결합된 광(2861B, 2853D)은 제1 가시 부피(2896A) 내의 제3 이미지 소스(2852A)의 적어도 제2 중계된 이미지 표면(2852C)을 정의하고, 제1 중계된 이미지 표면(2852B)은 제1 중계된 깊이 프로파일을 가지며, 제2 중계된 이미지 표면(2852C)은 제1 중계된 깊이 프로파일(2852B)과는 상이하지만 제3 이미지 소스(2852A)의 표면의 깊이 프로파일과 동일한 제2 중계된 깊이 프로파일을 갖는다.
도 28f의 제2 이미지 결합 시스템은 라이트필드 디스플레이(1001F), 객체(2862A), 투과 반사기 중계부(5030B), 및 이미지 결합기(101B)를 포함한다. 라이트필드 디스플레이(1001F)로부터 투사되고 홀로그래픽 객체(2844A)를 형성하는 광선(2871A)은 이미지 결합기(101B)를 통과한다. 객체(2862A)로부터의 광선(2863A)은 하나 이상의 차단 평면들(2864A)을 통과하고, 투과 반사기 중계부(5030B)에 의해 광 경로(2863B)로 중계되어, 제1 중계된 객체(2862B)를 형성한다. 광 경로(2863B)는 이미지 결합기(101B)에 의해, 홀로그래픽 객체(2844A)로부터의 광선(2871A)과 결합되는 광 경로(2863C)로 반사된다. 이러한 결합된 광 경로들(2863C 및 2871A)은 중계부(5030C)에 의해 각각 수신되고, 광 경로들(2863D 및 2871B)로 각각 중계되며, 여기서 광 경로(2863D)는 중계된 객체(2862C)를 형성하도록 수렴하고, 광 경로(2871B)는 중계된 홀로그래픽 객체(2844B)를 형성하도록 수렴한다. 일 실시예에서, 디스플레이 시스템은 제2 이미지 소스로부터의 광(2871A) 및 제4 이미지 소스(2862A)로부터의 광(2863A)을 수신하도록 위치되고, 제2 광 결합기(101B)의 결합된 광을 제2 가시 부피(2896B)로 중계하도록 동작될 수 있는 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)로 제2 광 결합기(101B)로부터의 광(2863A)을 지향시키도록 구성된 제2 광 결합기(101B)를 더 포함한다. 일 실시예에서, 제4 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것을 포함한다. 일 실시예에서, 도 28f의 디스플레이 시스템은 입력 중계부(5030B)를 포함하고, 입력 중계부는 이미지 광(2863A)을 제2 광 결합기(101B)로 중계하도록 구성된다. 일 실시예에서, 입력 중계부(5030B)는 제4 이미지 소스(2862A)로부터의 이미지 광을 중계하여 제1 중계된 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있고, 제4 이미지 표면은 제1 중계된 이미지 표면(2862B)을 포함하고, 제2 광 결합기(101B)는 제1 중계된 이미지 표면(2862B)을 정의하는 광(2863B)을 제2 이미지 소스(1001F)로부터의 광(2871A)과 결합하고, 결합된 광이 제2 가시 부피로 중계되는 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)로, 결합된 광을 지향시키도록 동작될 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)로부터의 결합된 광은 제2 가시 부피(2896B) 내의 제4 이미지 소스의 적어도 제2 중계된 이미지 표면(2862C)을 정의하고, 제4 이미지 표면의 제1 중계된 이미지 표면(2862B)은 제1 중계된 깊이 프로파일을 가지며, 제4 이미지 표면의 제2 중계된 이미지 표면(2862C)은 2862B의 제1 중계된 깊이 프로파일과는 상이하지만 객체(2862A)의 표면의 깊이 프로파일과 동일한 제2 중계된 깊이 프로파일을 갖는다.
일 실시예에서, 도 28f의 디스플레이 시스템은 제1 이미지 소스(1001E) 및 제3 이미지 소스(2852A) 중 적어도 하나로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있는 차단 시스템을 더 포함한다. 일 실시예에서, 차단 시스템은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들(2855)을 갖는 적어도 하나의 차단 층(2854A)을 포함한다. 다른 실시예에서, 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 물체(도시되지 않음)를 포함한다. 차단 시스템은 광 결합기(101A)에 광학적으로 선행하도록 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 이미지 소스(1001E) 및 제3 이미지 소스(2852A)로부터의 광은 각각, 제1 이미지 표면(2842A) 및 제2 이미지 표면(2852B)을 형성하고, 이 광은 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)에 의해 제1 가시 부피(2896A) 내의 제1 중계된 이미지 표면(2842B) 및 제2 중계된 이미지 표면(2852C)을 정의하도록 중계되며, 차단 시스템(2854A)은 제1 또는 제3 이미지 소스(2852B)로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작할 수 있고, 차단된 부분은 1050A에게 보이는 제1 또는 제2 중계된 이미지 표면(2842B) 중 다른 하나에 의해 차단되는 제1 또는 제2 중계된 이미지 표면(2852C)의 일부에 대응한다.
일 실시예에서, 도 28f의 디스플레이 시스템은 제2 이미지 소스(1001F) 및 제4 이미지 소스(2862A) 중 적어도 하나로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있는 차단 시스템을 더 포함한다. 일 실시예에서, 차단 시스템은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들(2865)을 갖는 적어도 하나의 차단 층(2864A)을 포함한다. 다른 실시예에서, 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 물체(도시되지 않음)를 포함한다. 차단 시스템은 광 결합기(101B)에 광학적으로 선행하도록 위치될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 이미지 소스(1001F) 및 제4 이미지 소스(2862A)로부터의 광은 각각, 제1 이미지 표면(2844A) 및 제2 이미지 표면(2862B)을 정의하고, 이러한 광은 적어도 하나의 투과 반사기(5030C)에 의해 제2 가시 부피(2896B) 내의 제1 중계된 이미지 표면(2844B) 및 제2 중계된 이미지 표면(2862C)을 정의하도록 중계되며, 차단 시스템(2864A)은 제1 또는 제4 이미지 소스(2862A)로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있고, 차단된 부분은 관찰자(1050B)에게 보이고 제1 또는 제2 중계된 이미지 표면(2844B) 중 다른 하나에 의해 차단되는 제1 또는 제2 중계된 이미지 표면(2862C)의 일부에 대응한다.
객체(2862A) 근처의 차단 평면(2864A)은 중계된 차단 평면(2864C)으로 중계된다. 중계된 홀로그래픽 객체(2844B)와 중첩하는 중계된 차단 평면(2864C)의 부분은 도 28f에 도시되어 있지 않다. 관찰자(1050B)는 중계된 홀로그래픽 객체(2844B)를 볼 수 있지만, 광선(2863D)의 그룹 내의 중심 광선이 누락되는 경우 홀로그래픽 객체(2862B) 바로 뒤에 있는 중계된 객체(2862C)로부터의 광선을 보지 못할 수 있다. 이러한 차단은 차단 평면 위치(2865)에서의 객체(2862A)로부터의 대응하는 광선(2863A)의 중심 부분을 차단시킴으로써 달성될 수 있다. 차단 평면(2864A)과 객체(2862A) 사이의 거리는 중계된 홀로그래픽 객체(2844B)와 중계된 객체(2862C) 사이의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 투과 반사기(5030B) 및 이어지는 투과 반사기(5030C)를 통한, 객체(2862A)로부터의 광의 이중 중계는 대응하는 중계된 객체(2862C)에 대한 객체(2862A)의 깊이 프로파일을 실질적으로 보존할 뿐만 아니라, 대응하는 중계된 하나 이상의 차단 평면들(2864C)이 중계된 홀로그래픽 객체(2844B)와 실질적으로 동일한 위치에 배치될 수 있도록 객체(2862A) 전방에 있는 하나 이상의 차단 평면들(2864A)의 깊이 순서를 유지시킨다.
도 28f에 도시된 디스플레이 시스템의 많은 디스플레이 변형이 가능하다. 일 실시예에서, 도 28f에서 홀로그래픽 디스플레이들(1001E 및 1001F)뿐만 아니라 객체들(2852A 및 2862A)은 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 렌티큘러 디스플레이와 같이 수평 시차만 있는 HPO 다중 뷰 디스플레이의 표면일 수 있는 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이의 표면 또는 표면들, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면 중 임의의 것일 수 있다.
모듈형 디스플레이 시스템
도 29a는, 디스플레이 영역(205) 및 예를 들어, 베젤일 수 있는 비-이미징 영역(206)을 포함하는, 제1 이미징 평면(A) 상에 배치하기 위한 하나의 디스플레이 장치, 및 제2 이미징 평면(B) 상에 배치하기 위한 다른 하나의 디스플레이 장치의, 2개의 디스플레이 장치들(201)의 평면도를 도시한다. 도 29b는 디스플레이 장치(201)의 측면도 및 말단 도면을 도시한다. 디스플레이 장치(201)는 LED, OLED, 또는 마이크로-LED 디스플레이와 같은 발광 디스플레이이거나, 또는 LCD 디스플레이와 같은 투과 디스플레이일 수 있다. 도 29c는 제1 평면(A)(211) 상에 배치된 다수의 디스플레이(201), 및 제2 평면(B)(212) 상에 배치된 다수의 디스플레이(201)를 도시한다. 도 29d는 서로 직교하게 배치되는 제1 디스플레이 평면(A)(211) 및 제2 디스플레이 평면(B)(212)의 측면도를 도시하고 있는데, 평면(A)(211)으로부터의 광(241)은 평면(B)(212)으로부터의 광(242)과 함께 중첩되어, 광 이미지 결합기(101)를 포함하는 광 결합 시스템을 이용하여 중첩된 광(243)을 형성하며, 여기서 중첩된 광(243)이 관찰자(1050)에게 도달한다. 광 결합기(101)는 비편광 빔 스플리터, 편광 빔 스플리터, 또는 반(half)-거울일 수 있거나, 굴절 광학계, 회절 광학계, 또는 거울 시스템을 포함할 수 있는 일부 다른 광학 시스템일 수 있다. 도 29e는, 디스플레이 평면(A)(211) 및 디스플레이 평면(B)(212)가 중첩된, 관찰자(1050)에게 보이는 결합된 광(243)을 도시하며, 평면(B) 상의 디스플레이(201)는 점선으로 도시되어 있고, 평면(A) 상의 디스플레이(201)와 구별하기 위해 약간 희미해져 있다. 평면들 사이의 작은 시프트는 영역들(221)이 형성되게 하며, 여기서, 디스플레이 평면(B)(212)으로부터 어떠한 광도 생성하지 않는 비-이미징 영역은 광을 생성하는 디스플레이 평면(A)(211) 상의 이미징 영역과 중첩되어, 일부 광이 이러한 영역(221)에서 적어도 하나의 디스플레이로부터 생성될 수 있다. 평면들 상의 디스플레이로부터 비-이미징 영역들이 중첩되는 영역들(222)이 여전히 있고, 이 영역들은 광을 생성하지 않는다. 비-이미징 영역이 크기가 무시할 수 있는 경우, 이 중첩 영역은 허용 가능할 수 있지만, 실제 디스플레이의 경우, 이러한 비-이미징 영역은 대개, 관찰자(1050)에게 인지되기에 충분히 크다.
디스플레이 평면들의 다른 배열은 도 29d에 도시된 것과 유사한 빔 스플리터 구성을 사용하여 중첩될 수 있다. 도 29f는, 적어도 하나의 디스플레이 평면이 광을 생성하는 중첩 영역(217)을 최대화하고, 디스플레이 평면(D)(214)도 디스플레이 평면(E)(215)도 광을 생성하지 않는 디스플레이 평면들 상의 비-이미징 영역(218)의 중첩을 최소화하기 위해, 규칙적인 직사각형 그리드 상에 배치된 디스플레이 장치들(201)의 2개의 디스플레이 평면들, 즉, 2차원에서 서로로부터 약간 만큼만 오프셋되는 디스플레이 평면(D)(214) 및 디스플레이 평면(E)(215)을 도시한다.
서로에 대해 회전되는 디스플레이 평면들을 사용할 수도 있다. 도 29g는 도 29c에 별도로 도시된 2개의 중첩된 디스플레이 평면들 A(211) 및 B(212)를 도시하고, 여기서 디스플레이 평면(A)(211)은 다른 디스플레이 평면(B)(212)에 대해 90도 회전되어 있다. 이전 구성들에서와 같이, 이는, 평면들 중 하나에만 하나의 비-이미징 영역이 있는 영역들(221), 및 두 평면들 A(211) 및 B(212) 모두에 비-이미징 영역들이 있는 비-이미징 영역들(222)을 야기한다. 제3 디스플레이 평면을 비-이미징 영역들과 함께 사용하여 이러한 비-이미징 영역(222)을 제거할 수 있다. 도 29h는 단정하게 늘어선 행들에 나란히 배치된 디스플레이 장치들(201)의 규칙적인 직선 그리드를 포함하는 디스플레이 평면(C)(213)을 도시한다. 도 29i는 3개의 디스플레이 평면들 A(211), B(212), 및 C(213)로부터의 광을 결합하는 적어도 2개의 광 결합기들(101A, 101B)을 포함하는 광 결합 시스템을 갖는, 디스플레이 시스템(2910)의 일 실시예의 측면도를 도시한다. 디스플레이 평면들 B(212) 및 C(213)는 서로에 대해 평행하게 배치되지만, 디스플레이 평면(B)(212)과 빔 스플리터(101B) 사이의 거리가 디스플레이 평면(A)(211)과 빔 스플리터(101B) 사이의 거리와 같도록 오프셋될 수 있다. 평면 B(212)는 평면 C(213)에 대해 90도 회전되어, 도 29i에 도시된 측면도의 경우, 디스플레이 평면(B)(212) 상에 디스플레이(201B)의 2개의 긴 측면이 보이는 반면, 디스플레이 평면(C)(213) 상에 디스플레이(201C)의 3개의 짧은 측면이 보일 수 있다. 디스플레이 평면(A)(211)은 디스플레이 평면(C)(213)에 직교하게 배치되고, 도 29i에 도시된 측면도의 경우, 평면 A(211) 내의 디스플레이 장치들(201A)의 짧은 측면들이 보일 수 있다. 디스플레이 평면(A)(211)의 표면(280A)으로부터의 광(241)은 디스플레이 평면(C)(213)의 표면(280C)으로부터의 광(251)과 결합되어, 결합된 광(252)이 될 수 있다. 이 결합된 광(252)은 디스플레이 평면(B)(212)의 표면(280B)으로부터의 광(242)과 결합되어, 3개의 디스플레이 평면들 A(211), B(212) 및 C(213)로부터의 결합된 광(253)이 되어, 관찰자(1050)에게 도달한다. 관찰자(1050)는 결합된 광(274)을, 관찰자(1050)와 디스플레이 평면(A)(211) 사이에 특정 거리에 있는 하나의 디스플레이로부터 온 것처럼 보게 된다. 관찰자(1050)와 3개의 디스플레이 평면들 A(211), B(212), 또는 C(213) 사이의 광 경로 길이는 실질적으로 동일하도록 조절될 수 있다. 이러한 동일한 경로 길이들은 결합된 광(253)이 가상 디스플레이 평면에 집속되도록 중계되어야 하는 경우에 필요할 수 있다.
도 29j는 도 29i에 도시된 3개의 디스플레이 평면들로부터 관찰자(1050)에게 보이는 결합된 광(253)이다. 디스플레이 평면 A(211) 및 C(213)는 평행하지만 디스플레이 장치의 짧은 치수보다는 작게, 서로 오프셋된다. 디스플레이 평면 B(212)는 디스플레이 평면들 A(211) 및 C(213)에 직교한다. 디스플레이 평면들은, 다른 2개의 평면들 상에 존재하는 디스플레이 영역들이 아니라 대응하는 위치에 하나의 디스플레이 평면으로부터의 단지 하나의 베젤을 갖는 위치들(219)이 존재할 수 있도록, 또는 위치(220)에서 다른 2개의 평면들(예를 들어, 평면들 A(211) 및 B(212)) 상의 2개의 비-이미징 영역들로 인해 아마도 단 하나의 디스플레이 평면(예를 들어, 디스플레이 평면(C)(213)) 상에만 디스플레이 영역들을 갖는 위치들(220)이 존재하도록, 정렬되어 있다. 도 29j에서, 모든 위치는 3개의 디스플레이 평면들 중 하나 상에서 적어도 하나의 디스플레이 소스를 갖는다. 이런 식으로, 도 29j에 도시된 디스플레이 평면들 A(211), B(212), 및 C(213)로부터의 결합된 광은, 각각의 개별 디스플레이 장치(201)가 비-이미징 영역을 포함하는, 여러 개별적인 디스플레이 장치들(201)의 결합된 해상도를 갖는 이음매 없는(seamless) 디스플레이 표면(280)이다. 도 29i에 도시된 디스플레이 표면들(280A, 280B, 및 280C)의 3개의 기여 평면들을 포함하는 도 29j에 도시된 이음매 없는 디스플레이 표면(280)은, 도 29i에서 광 결합기들(101A 및 101B)이 적절하게 크게 만들어질 수 있다면, 원하는 만큼 높은 해상도를 갖도록 크게 만들어질 수 있다.
서로에 대해 회전되어 있는 디스플레이 평면들 상에 디스플레이 장치들을 배치하는 것(예를 들어, 도 29j의 디스플레이 평면들 A(211) 및 B(212))의 한 가지 가능한 이점은 둘 이상의 디스플레이 평면 상의 픽셀들의 중첩으로부터 초래되는 결합된 픽셀들의 해상도의 증가이다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 각각의 평면 상의 디스플레이 픽셀들은 둘 이상의 서브픽셀을 포함할 것이다. 도 29k는 230 또는 235와 같은 각각의 픽셀이 적색, 청색 및 녹색일 수 있는 3개의 직사각형 서브픽셀들을 포함하는 실시예를 도시한다. 도 29j에 도시된 디스플레이 배열에 대응하여, 평면 A(211) 상의 디스플레이들에 대해 A-평면 픽셀(230)을 형성하는 서브픽셀들(231, 232, 및 233)(예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 서브픽셀들)은 더 폭보다는 키가 더 클 수 있으며, 이는 평면(B) 상의 디스플레이 장치들에 직교하도록 회전되어 있는 평면 B(212) 상의 디스플레이들에 대한 B-평면 픽셀(235)을 형성하는 서브픽셀들(236, 237, 및 238)(예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색 서브픽셀들)이 키보다는 폭이 더 클 수 있음을 의미한다. 중첩된 후에, 픽셀(230) 및 픽셀(235)은 234와 같은 9개의 교차된 서브픽셀 영역들을 포함하는, 교차된 중첩된 서브픽셀 패턴(240)을 초래할 수 있다. 중첩된 픽셀(240) 상의 더 많은 수의 교차된 서브픽셀 영역들은 픽셀들(230 및 235)로부터의 결합된 수의 소스 서브픽셀들보다 더 많은 색상 선택들 및 더 높은 유효 공간 해상도를 제공할 수 있다.
도 29j에 도시된 이음매 없는 디스플레이 표면(280)은 디스플레이되지 않는 영역들을 갖지 않을 수 있는 반면, 각각이 폐쇄된 패키지(close-packed) 형태로 배치된 디스플레이들을 갖는, 3개의 디스플레이 기여 평면들 A(211), B(212), 및 C(213)로 구성된다. 디스플레이 장치 평면들의 다른 더 효율적인 배열들이 가능하다. 도 29l은 각각의 디스플레이(201)와 그 이웃들 사이에 공간들이 있는 디스플레이들(201)의 패턴을 각각 포함하는, 4개의 동일한 디스플레이 평면들, 즉, 디스플레이 평면(I)(216), 디스플레이 평면(J)(217), 디스플레이 평면(K)(218), 및 디스플레이 평면(L)(219)을 도시한다. 이 디스플레이 평면들은 단지 4개의 디스플레이들만을 도시하지만, 이들은 각각의 축으로 동일한 디스플레이 간 거리를 가지면서 원하는 만큼 더 크게 만들어질 수 있다. 이 4개의 디스플레이 평면들은 3개의 디스플레이 평면들이 도 29i에서 결합되는 것과 거의 동일한 방식으로 하나 이상의 광 결합기들을 갖는 광 결합 시스템을 사용하여 결합될 수 있다. 도 29m은 도 29l에 도시된 4개의 디스플레이 평면들 I(216), J(217), K(218), 및 L(219)이 광 결합 시스템의 3개의 광 결합기들(101A, 101B 및 101C)을 사용하여 어떻게 결합되어 중첩된 2D 디스플레이 시스템(2920)을 형성하는지를 도시한다. 디스플레이 평면(I)(216)의 표면(290I)으로부터의 광(261) 및 디스플레이 평면(J)(217)의 표면(290J)으로부터의 광(262)은 빔 스플리터(101A)에 의해, 결합된 광(I+J)(263)으로 결합된다. 디스플레이 평면(K)(218)의 표면(290K)으로부터의 광(271) 및 디스플레이 평면(L)(219)의 표면(290L)으로부터의 광(272)은 빔 스플리터(101B)에 의해, 결합된 광(K+L)(273)으로 결합된다. 광(I+J)(263) 및 광(K+L)(273)은 빔 스플리터(101C)에 의해, 관찰자(1050)에게 보이는 결합된 광(I+J+K+L)(274)으로 결합된다. 도 29n은 관찰자(1050)가 도 29m에 도시된 유효하게 중첩되는 이음매 없는 2D 디스플레이 표면(290)을 갖는 구성으로부터 중첩하는 디스플레이 평면(275)을 보는 것을 도시한다. 도 29o는 도 29m에 도시된 구성으로부터 관찰자(1050)에게 보이는 결합된 광(I+J+K+L)(274)을 생성하는 4개의 중첩하는 디스플레이 평면들 I(216), J(217), K(218), 및 L(219)의 구성을 도시한다. 이들 4개의 중첩하는 디스플레이 평면 I(216), J 217, K(218), 및 L(219)은 최대 3개의 비-이미징 영역들이 동시에 중첩되지만, 결코 4개의 비-이미징 영역들은 중첩되지 않는, 일부 영역들(265)에서 중첩된 비-이미징 영역들을 갖는다. 이는 결합된 이음매 없는 디스플레이 표면(290) 상의 실질적으로 모든 영역들이 광을 생성한다는 것을 의미한다. 광 결합기들(101A, 101B 및 101C)이 적절하게 크게 만들어질 수 있다면, 4개의 디스플레이 기여 평면들을 포함하는 도 29o에 도시된 이음매 없는 디스플레이 표면(290)은 원하는 만큼 크게, 원하는 만큼 높은 해상도를 갖도록 만들어질 수 있다. 본 개시내용에 도시된 구성들은 예시적이며, 비-이미징 영역을 갖는 디스플레이 평면들의 많은 다른 구성들이 결합되어 하나의 유효한 이음매 없는 디스플레이 평면을 생성할 수 있다.
상기 예들로 예시된 원리들을 고려하면, 일반적으로, 디스플레이 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들을 포함하도록 구성될 수 있으며, 각각의 모듈형 디스플레이 장치는 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하고, 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 복수의 디스플레이 평면들을 정의하며, 각각의 디스플레이 평면은 각각의 디스플레이 장치들의 디스플레이 영역들에 의해 정의되는 이미징 영역들 및 각각의 디스플레이 장치들의 비-이미징 영역들에 의해 정의되는 비-이미징 영역들을 포함한다는 것을 이해할 것이다. 또한, 디스플레이 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 동작될 수 있는 광 결합 시스템을 더 포함하도록 구성될 수 있으며, 여기서 광 결합 시스템 및 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 결합된 광이, 복수의 디스플레이 평면들의 비-이미징 영역들이 복수의 디스플레이 평면들의 이미징 영역들에 의해 중첩되도록 복수의 디스플레이 평면들을 중첩시킴으로써 정의되는 유효 디스플레이 평면을 갖도록 배열된다.
필요한 만큼 크게 만들어질 수 있는 해상도를 갖는 이음매 없는 디스플레이 평면들은 라이트필드 디스플레이 시스템들을 생성하기 위해 도파관들의 어레이들과 결합될 수 있다. 도 30a는 이음매 없는 디스플레이 표면(3020) 상에 위치된 좌표 u0(3010), uk(3011), 및 u-k(3012)에서 개별적으로 주소 지정 가능한 픽셀들(3003)을 포함하는 조명 평면(3002) 위에 배치된 하나의 도파관(1004A)을 도시한다. 이음매 없는 디스플레이 표면(3020)은 도 29o의 이음매 없는 디스플레이 표면(290), 도 29j의 이음매 없는 디스플레이 표면(280), 도 29a에 도시된 디스플레이 장치(201)의 디스플레이 영역(205), 또는 일부 다른 디스플레이 표면일 수 있다. 조명 평면(3002)은 도 29a 및 도 29b에 도시된 디스플레이 장치(201)의 디스플레이 영역(205)의 일 실시예일 수 있다. 조명 평면(3002)은 2개의 직교 축들 U(3005) 및 V(3006)에 의해 정의되는 평면에 있는 픽셀들을 포함하지만, 도 30a에서 픽셀들(3002)은 U축(3005)에만 도시되어 있다. 각각의 도파관은 픽셀들(3002)의 그룹과 연관된다. 도파관(1004A)은 조명 평면(3002) 상의 픽셀 u-k(3012)로부터 광(3041)을 수신하고, 이 광(3041)을 도파관(1004A)에 대해 U-V 평면 상에서 적어도 부분적으로 픽셀(3012)의 위치만큼 결정된 각도에 의해 정의되는 방향(3031)으로 투사할 것이다. 좌측 uk(3011)에 있는 픽셀로부터의 광(3042)의 일부는 도파관(1004A)에 의해 수신되고, 도파관(1004A)에 대해 픽셀 uk(3011)의 위치만큼 결정된 3032의 위 방향 및 우측인, 주 광선 전파 경로(3032)로 전파된다. 조명 평면에 수직인 주 광선 전파 경로(3030)는 본 예에서 도파관(1004A)의 광축에 가까운 픽셀 u0(3010)으로부터의 광에 의해 제공된다. 좌표 u0, uk, 및 u-k는 축(U)이라 불리는 하나의 차원에서의 광 전파 경로들의 라이트필드 각도 좌표들이지만, 직교하는 차원(V)에서의 대응하는 각도 좌표가 존재한다. 일반적으로, 도파관(1004A)은 2차원(X, Y)에서 하나의 공간 좌표를 갖도록 할당되고, 도파관과 연관된 픽셀(3003, 3010, 3011, 또는 3012)은 2차원 각도 좌표(U, V)를 갖는 광 전파 경로를 생성할 수 있다. 이와 함께, 이들 2D 공간 좌표(X, Y) 및 2D 각도 좌표(U, V)는 조명 평면(3002) 상의 각각의 픽셀(3003, 3010, 3011, 또는 3012)에 할당된 4차원(4D) 라이트필드 좌표(X, Y, U, V)를 형성한다.
4D 라이트필드는 다양한 공간 좌표들에서의 다수의 도파관들을 위한 모든 4D 좌표(X, Y, U, V)를 포함하고, 각각의 도파관(1004A)은 도파관(1004A)에 연관된 조명 소스 픽셀(3003)에 대응하는 다수의 각도 좌표(U, V)와 연관된다(예를 들어, 도 30a에 도시된 도파관(1004A)에 대한 U축(3005)의 확장하는 u-k 및 uk). 도 30b는 조명원(예를 들어, 픽셀)(3003)을 포함하고 이음매 없는 디스플레이 표면(3020)을 형성하는 조명 평면(3002) 상에 배치된 도파관들(1004)의 평면을 포함한, 라이트필드 디스플레이 시스템(3060)을 도시한다. 이음매 없는 디스플레이 표면(3020)은 도 29o의 이음매 없는 디스플레이 표면(290), 도 29j의 이음매 없는 디스플레이 표면(280), 도 29a에 도시된 디스플레이 장치(201)의 디스플레이 영역(205), 또는 일부 다른 디스플레이 표면일 수 있다. 조명 평면 위에는 3개의 도파관들(1004A, 1004B 및 1004C)을 포함하는 도파관 어레이(1004)가 있다. 각각의 도파관(1004A, 1004B 및 1004C)은 각각 전파 경로들(3025A, 3025B, 3025C)의 그룹을 생성하는 픽셀들(3002A, 3002B, 및 3003B)의 그룹과 연관된다. 주 광선들(3031, 3030, 3032)은 각각, 라이트필드 각도 좌표(U)의 최소값, 중간값, 및 최대값에서 도파관(1004A)으로부터 투사된 광의 전파 경로들을 정의한다. 라이트필드 각도 좌표(V)는 U에 직교한다. 도 30b에서, 이웃하는 도파관들(1004A, 1004B, 1004C) 사이에 수직 벽들을 형성하는 광 차단 구조물(3009)은 제1 도파관과 연관된 한 그룹의 픽셀들에 의해 발생된 광이 이웃 도파관에 도달하는 것을 방지한다. 예를 들어, 중심 도파관(1004B)과 연관된 임의의 픽셀(3002B)으로부터의 광은 이 2개의 도파관들 사이의 광 차단 구조물(3009)때문에 도파관(1004A)에 도달할 수 없다.
도 30c는 도 30b에 도시된 1004와 같은 도파관 어레이가 활성 디스플레이 영역에 장착된, 도 29b에 도시된 디스플레이 장치(201)를 포함하는 라이트필드 디스플레이(3050)의 측면도를 도시한다. 이러한 라이트필드 디스플레이는 도 30b에 도시된 바와 같이 광선들을 전파 경로들로 투사한다. 아래에서, 본 개시내용은 이러한 구성요소(3050)가 어떻게 라이트필드 디스플레이(3050)보다 더 높은 해상도를 갖는 라이트필드 디스플레이의 구성요소로서 사용될 수 있는지를 설명한다.
도 30d는 비-이미징 영역(206)에 의해 둘러싸인 도파관들(1004)의 어레이로 덮인 활성 디스플레이 영역(205)을 갖는 디스플레이 장치(201)를 도시한다. (X,Y)=(0,0)에서의 1004A 및 (X,Y)=(1,0)에서 1004B의 2개의 도파관들의 확대된 도면(3030)은 도 30a에 또한 도시된 U축, V축, 및 Z축(3040)뿐만 아니라 각각의 도파관과 연관된 4D 픽셀 좌표들을 도시한다. 이 픽셀들은 집합적으로, 도 30b에도 도시된 조명 소스 평면(3002)을 형성한다. 예를 들어, 픽셀(3083)은 x0y0u-2v-2로 표시된 (X,Y,U,V) 좌표 (0,0,-2,-2)와 연관된다. 도파관(1004B)에 대한 상대적 위치가 도파관(1004A)에 대한 픽셀(3083)의 위치와 동일한 픽셀(3093)은 동일한 (U,V) 좌표 (-2,-2), 및 (X,Y,U,V) 좌표 (1,0,-2,-2)를 갖는다. 유사하게, 도파관(1004A)의 중심에 있는 픽셀(3081)은 (X,Y,U,V) 좌표 (0,0,0,0)를 가지는 반면, 도파관(1004B)의 중심에 있는 픽셀(3091)은 (X,Y,U,V) 좌표 (1,0,0,0)를 갖는다. (X,Y,U,V)=(0,0,-1,0), (0,0,-2,0), (0,0,-3,0), 및 (1,0,0,-1)을 포함하는 일부 다른 4D 라이트필드 좌표들이 도 30d에 도시되어 있다.
도 30e는 5개의 도파관들(1004A 내지 1004E)을 포함하는 라이트필드 디스플레이 시스템에 의해 투사되는 2개의 홀로그래픽 객체들(3022 및 3024)을 도시하고, 각각은 연관된 픽셀들(3002A 내지 3002D)의 그룹으로부터의 광을 각각 투사하고, 관찰자(1050)에 의해 인식된다. 픽셀들은 이음매 없는 디스플레이 표면(3020)의 일부이며, 도 29o의 이음매 없는 디스플레이 표면(290), 도 29j의 이음매 없는 디스플레이 표면(280), 도 29a에 도시된 디스플레이 장치(201)의 디스플레이 영역(205), 또는 일부 다른 디스플레이 표면일 수도 있다. 홀로그래픽 객체(3024)를 형성하는 주 광선(3023)에 의해 정의된 광선은 도파관(1004A)에 의해 투사된 픽셀(3071)으로부터의 광, 도파관(1004B)에 의해 투사된 픽셀(3072)로부터의 광, 및 도파관(1004C)에 의해 투사된 픽셀(3073)으로부터의 광을 포함한다. 홀로그래픽 객체(3022)를 형성하는 주 광선(3021)에 의해 정의된 광선은 도파관(1004C)에 의해 투사된 픽셀(3074)으로부터의 광, 도파관(1004D)에 의해 투사된 픽셀(3075)로부터의 광, 및 도파관(1004E)에 의해 투사된 픽셀(3076)로부터의 광을 포함한다. 도 30e에서, 이웃 도파관들(1004A 내지 1004D) 사이에 수직 벽들을 형성하는 광 차단 구조물(3009)은 제1 도파관과 연관된 한 그룹의 픽셀들에 의해 발생된 광이 이웃 도파관에 도달하는 것을 방지한다. 예를 들어, 도파관(1004C)을 둘러싸는 광 차단 구조물(3009)이 미광을 차단하고 흡수하기 때문에, 도파관(1004C)과 연관된 임의의 픽셀(3002C)로부터의 광은 도파관(1004B) 또는 도파관(1004D)에 도달할 수 없다. 도 30e에는 주 광선 전파 경로들(3023 및 3021)의 그룹만 도시되어 있지만, 광(3041)이 도 30a의 주 광선 전파 경로(3031)로 투사될 때, 픽셀(3012)으로부터의 광(3041)이 도파관(1004A)의 개구를 실질적으로 채우는 것처럼, 조명 소스 평면 픽셀들(3071 내지 3076)로부터의 광이 각각의 도파관의 개구를 실질적으로 채울 수 있음을 이해해야 한다.
본 개시내용 전체에 걸쳐, 전압, 광, 또는 열이 인가될 때 투명에서 반투명으로 변화되는 광 투과 특성을 갖는 유리의 층인 스위칭 가능한 유리(예를 들어, "스마트 유리")의 층을 추가하여 임의의 라이트필드 디스플레이가 보통의 디스플레이로 변환될 수 있음에 유의해야 한다. 예를 들어, 폴리머-분산된 액정 장치(PDLC: polymer-dispersed liquid-crystal device)에서, 액정은 액체 폴리머에 용해 또는 분산되고, 이어서 폴리머의 고화 또는 경화가 이어진다. 대개, 폴리머 및 액정의 액체 혼합물은 투명 전도성 유리 또는 플라스틱의 두 층들 사이에 배치되고, 이어서 폴리머를 경화시켜, 스마트 창문의 기본 샌드위치 구조를 형성한다. 전원으로부터의 전극들이 투명 전극들에 부착된다. 인가 전압이 없는 경우, 액정들은 액적들로 랜덤하게 배열되어, 스마트 창문 어셈블리를 통과할 때 광의 산란을 초래한다. 이는 반투명하고, 우유 빛깔의 하얀 외관을 초래한다. 전압이 전극들에 인가될 때, 유리 상의 2개의 투명 전극들 사이에 형성된 전기장은 액정이 정렬되게 하여, 광이 매우 적은 산란으로 액적들을 통과할 수 있게 하고, 인가되는 전압에 따라 변하는 투명도를 갖는 상태를 초래한다.
도 30f는 스마트 유리(3070)의 층이 도파관들(1004)의 평면에 평행한 평면에 배치되고 도파관들(1004)의 표면으로부터 작은 거리로 이격되어 있는, 도 30b에 도시된 라이트필드 디스플레이(3060)를 도시한다. 도 30b의 도면부호는 도 30f에도 사용된다. 폴리머 내의 액적들을 형성하는 액정 분자들을 갖는, 경화된 폴리머 및 액정의 혼합물일 수 있는 기판(3071)은 2개의 투명한 플라스틱 또는 유리 전극판(3072) 사이에 놓인다. 전압원(3075)은 전극판(3072)에 부착되고, 판들 사이의 기판(3071)에 전압을 인가한다. PDLC 기판(3071)의 경우, 전압원(3075)으로부터 0볼트가 인가되면 액정들이 액적들로 랜덤하게 배열되어, 스마트 유리(3070)로 하여금 입사광을 산란시키게 한다. 이러한 상황에서, 조명 평면(3002) 픽셀들(3009A, 3009B, 3009C)은 스마트 유리(3070)에 의해 산란된, 산란된 광 번들(3051, 3052, 및 3053)로의 광 투사 경로들(3041, 3042, 3043)을 생성하며, 각각은 입사광(3041, 3042 및 3043)의 각도 분포보다 더 큰 각도 분포를 가질 수 있다. 모든 광선들(3050)의 세트는, 통상적인 2D 디스플레이로부터 기대되는 관찰자(1050)에 대한 넓은 시야에 대응할 수 있는 스마트 유리 층 상의 각각의 위치에서 생성된 각도 분포를 갖도록 스마트 유리(3070)의 층을 떠난다.
도 30g는 도 30f에 도시된 라이트필드 디스플레이를 도시하지만, 전압원(3075)은 스마트 유리가 투명하게 되기 위해 투명한 스마트 유리 전극들(3072)에 충분한 전압을 인가한다. 인가된 전압은 전기장을 형성하고, 폴리머 내에 부유되는 액적들 내의 액정들이 정렬되게 하여, 광이 매우 적은 산란으로 액적들을 통과하게 하고, 스마트 유리 층(3070)에 투명한 상태를 초래한다. 도파관들(1004A, 1004B, 및 1004C)로부터의 입사 광선들(3041, 3042, 및 3042)은 각각 스마트 유리 층(3070)을 직접 통과하고, 라이트필드 디스플레이(3060)는 홀로그래픽 객체들을 투사하도록 동작될 수 있는, 그 위에 부유된 투명 유리의 얇은 층을 갖는 라이트필드 디스플레이로서 거동한다.
스위칭 가능한 스마트 유리 층(3070)은 PDLC 구조에 대안적인 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 현탁-입자 장치(SPD: suspended-particle device)에서, 막대형 나노 크기 입자들의 박막 라미네이트가 액체(3071) 내에 현탁되어, 두 조각의 유리 또는 플라스틱(3072) 사이에 배치되거나 이들 층 중 하나에 부착된다. 전압이 인가되지 않은 경우, 현탁된 입자들은 랜덤하게 조직화되어, 광을 차단하고, 흡수하며, 또는 산란시킬 수 있다. 전압이 인가되는 경우, 현탁된 입자들이 정렬되고 광을 투과시킨다. 스마트 유리 층(3070)에 대한 또 다른 대안은 다양한 변색 현상을 나타낼 수 있는 다양한 유형의 유리 중 하나이며, 이는 광화학적 효과에 기초하여, 유리가 전압과 같은 환경 신호에 응답하여 광 투과 특성을 변화시킨다는 것(전자발색법)을 의미한다. 다른 실시예에서, 스마트 유리 층은 백색과 같은 반사성 색상으로 구현될 수 있고 인가된 전압에 응답하여 통과하거나 산란되는 광의 양을 제어할 수 있는 마이크로블라인드를 이용하여 달성될 수 있다.
디스플레이 장치들, 이미지 중계부들, 및 도파관들은 다양한 방식들로 라이트필드 디스플레이를 구체화하기 위해 조합될 수 있다. 도 31a는 도 29a 및 도 29b에 도시된 개별 디스플레이(201)를 포함하는, 모듈형 디스플레이 장치들(1002)의 어레이의 측면도를 도시한다. 모듈형 디스플레이 장치들(1002)의 어레이는 도 29i 및 도 29j에 도시된 디스플레이 평면(A)(211), 디스플레이 평면(B)(212), 또는 디스플레이 평면(C)(213)과 같은 디스 플레이 장치들의 2D 어레이의 형태를 취할 수 있다. 도 29i 및 도 29j는, 디스플레이 장치들(1002)의 각각의 2D 평면이 비-이미징 영역들의 존재로 인한 갭을 포함한다는 사실에도 불구하고, 결합된 이음매 없는 디스플레이 표면(280)이 어떻게 빔 스플리터(101)와 결합된 디스플레이 장치들(1002)의 2D 어레이의 다수의 인스턴스로부터 형성될 수 있는지를 설명한다.
도 31b는 이미징 갭들을 포함하는 디스플레이 장치들(1002)의 2D 어레이가 어떻게 에너지 중계부들(1003)의 어레이와 결합되어, 베젤(206)과 같은 비-이미징 영역들 없이 이음매 없는 디스플레이 표면(3121)을 갖는 이음매 없는 디스플레이 시스템을 생성할 수 있는지를 도시한다. 이러한 예에서, 에너지 중계부들(1003A, 1003B, 및 1003C)은 디스플레이 장치들(201)의 다수의 디스플레이 영역들(205)로부터 수신된 이미지를 중계부의 반대쪽의 공통된 이음매 없는 디스플레이 표면(3121)으로 중계하는데 사용되는 테이퍼형(tapered) 에너지 중계부들이다. 각각의 테이퍼형 에너지 중계부(1003A, 1003B, 및 1003C)는 이미지의 공간 해상도의 실질적인 손실 없이, 그리고 디스플레이 영역(205)으로부터의 광 강도의 실질적인 손실 없이, 이미지를 중계한다. 테이퍼형 에너지 중계부들(1003A 내지 1003C)는, 재료의 랜덤 배열을 포함하고 앤더슨 국소화 원리에 따라 광을 중계하는 테이퍼형 광섬유 중계부, 유리 또는 폴리머 재료일 수 있거나, 또는 정렬된 재료의 배열을 포함하고 정렬된 에너지 국소화 효과에 따라 광을 중계하는 유리 또는 폴리머 재료일 수 있으며, 이는 공동 양수된 국제공개 WO 2019/140269 및 WO 2019/140343에 설명되어 있고, 이들 모두는 모든 목적을 위해 본원에 참고로 포함된다. 테이퍼형 중계부들(1003A, 1003B, 및 1003B)은 디스플레이 장치(201)의 디스플레이 영역(205) 근처의 작은 단부(3157) 및 이음매 없는 디스플레이 표면(3121)을 형성하는데 기여하는 확대된 단부(3158)를 갖는다. 테이퍼형 에너지 중계부들(1003A 내지 1003C)은 각각, 제1 이미징 영역을 갖는 디스플레이 장치(201)의 디스플레이 영역(205)에 있는 중계부(1003A 내지 1003C)의 하나의 좁은 단부(3157)와, 제2 이미징 영역을 갖는 이음매 없는 디스플레이 표면(3121)에 있는 중계부(1003A 내지 1003C)의 다른 더 넓은 단부(3158) 사이에 경사진 부분(3155)을 가질 수 있고, 제2 이미징 영역은 제1 이미징 영역보다 클 수 있으며, 이는 테이퍼들(1003A 내지 1003C)이 이미지의 확대를 제공할 수 있다는 것을 의미한다. 중계 어레이(1003) 내의 테이퍼형 중계부들 사이의 이음매(3156)는 이음매 없는 디스플레이 표면(3121)으로부터 임의의 적당한 가시 거리에서 인지되지 않을 정도로 충분히 작을 수 있다. 도 31b는 테이퍼형 중계부(1003)의 어레이의 3개의 테이퍼형 이미지 중계부들(1003A, 1003B, 및 1003C)에 의해 실질적으로 인식할 수 없는 이음매(3156)를 갖는 공통 디스플레이 표면(3121)으로 중계되는, 디스플레이 장치 평면(1002) 상의 3개의 개별적인 디스플레이 장치들(201)로부터의 디스플레이 영역들(205)을 도시하고 있지만, 각각이 비-이미징 영역을 포함하는 임의의 실제 개수의 디스플레이 장치들이 본질적으로 이음매 없는 디스플레이 표면(3121)에 기여할 수 있도록, 2개의 직교하는 평면들에서 다수의 더 많은 장치들을 중계함으로써 유사한 결합된 디스플레이 평면들을 구성할 수 있다. 원하는 바와 같은 많은 디스플레이 장치들이 도 31b에 도시된 방법을 이용하여 2개의 차원에서 결합될 수 있어서, 응용예에 필요한 만큼의 해상도를 갖는 이음매 없는 디스플레이 표면을 형성할 수 있다. 다수의 디스플레이 표면들(3121)은 별개의 디스플레이 평면들로 배열될 수 있으며, 이들은 빔 스플리터 또는 다른 광 결합 장치를 사용하여 서로 중첩될 수 있거나, 또는 아래에 도시되는 바와 같이, 빔 스플리터가 필요하지 않은 라이트필드 디스플레이를 위한 구성요소로서 사용될 수 있다.
도 30a 내지 도 30d에 도시된 바와 같이, 라이트필드 디스플레이는 조명 소스 평면(3002)뿐만 아니라 도파관들(1004)의 어레이를 제공하는 디스플레이 표면으로부터 구성될 수 있고, 각각의 도파관은 하나 이상의 조명원을 투사 경로들로 투사하고, 각각의 투사 경로의 방향은 도파관에 대한 각각의 조명원의 위치에 의해 적어도 부분적으로 결정된다. 조명 소스 평면(3002)은 도 3121에 도시된 이음매 없는 디스플레이 표면(3121), 도 29o의 이음매 없는 디스플레이 표면(290), 도 29j의 이음매 없는 디스플레이 표면(280), 도 29a에 도시된 디스플레이 장치(201)의 디스플레이 영역(205), 또는 일부 다른 디스플레이 표면에 의해 제공될 수 있다. 도 31c는 도 30c 및 도 30d에 도시된 개별 라이트필드 디스플레이 유닛들(3050)의 어레이(3150)를 도시하며, 각각의 라이트필드 디스플레이 유닛(3050)은 도파관들(1004)의 어레이, 및 디스플레이 유닛(201)에 의해 제공되는 개별적으로 제어된 조명원들의 어레이를 포함한다. 아래에서, 본 개시내용은 개별적인 라이트필드 디스플레이 유닛(3050)의 해상도보다 클 수 있는 해상도를 갖는 라이트필드 디스플레이 유닛(3050)으로부터 구성되는 라이트필드 디스플레이를 설명한다. 도파관들(1004)의 어레이는 도 30b 및 도 30e에 도시된 바와 같은 광 차단 구조물(3009)을 포함할 수 있다.
도 31d는 도 1a 내지 도 1b, 도 3a, 도 5a 내지 도 5h, 도 6, 도 7, 도 8a 내지 도 8c, 도 9a, 도 11a 내지 도 11b, 도 11f, 도 11c, 및 도 12 내지 도 26을 포함하는, 본 개시내용의 많은 도면들에서 1001 또는 1001A로 나타나는 라이트필드 디스플레이(1001)의 일 실시예이다. 이는 디스플레이 장치들(1002)의 층, 이음매 없는 에너지 표면(3121)을 형성할 수 있는 이미지 중계부들(1003)의 층, 및 각각의 도파관이 조명원들의 그룹과 연관된 도파관들(1004)의 어레이를 포함하며, 각각의 도파관은 조명원들의 그룹의 적어도 하나의 조명원으로부터의 광을 적어도 부분적으로 도파관에 대한 조명원의 위치에 의해 결정된 방향으로 투사할 수 있다. 도파관들(1004)의 어레이는 도 30b 및 도 30e에 도시된 바와 같은 광 차단 구조물(3009)을 포함할 수 있다. 도 31b를 참조하여 설명된 바와 같이, 원하는 만큼 높은 디스플레이 해상도가 달성될 수 있도록, 이음매 없는 디스플레이 표면은 다수의 디스플레이(201)의 이미징 영역들을 결합하도록 만들어질 수 있다.
도 31a 내지 도 31c에 도시된 각각의 구성요소들은, 라이트필드 디스플레이를 생성하기 위해, 도 11a에 도시된 중계 시스템(5000), 도 11b에 도시된 중계 시스템(5001), 도 11f에 도시된 중계 시스템(5002), 및 도 11g에 도시된 중계 시스템(5003)을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 본 개시내용의 임의의 중계 시스템과 조합하여 사용될 수 있다. 도 32는 중첩된 2D 디스플레이 시스템(3250), 중계 시스템(5005), 및 중계부(5005)의 가상 디스플레이 평면(3205)에 배치되는 도파관들(1004)의 어레이를 포함하는 라이트필드 디스플레이 시스템을 도시한다. 예시를 위해, 중첩된 2D 디스플레이 시스템(3250)은 도 31a에 도시된 디스플레이 평면(1002)의 실시예들일 수 있는 단지 2개의 디스플레이 어레이 평면들(3201 및 3202)과 함께 도시되어 있다. 그러나, 중첩된 2D 디스플레이 시스템(3250)은 도 29i에 도시된 중첩된 2D 디스플레이 시스템(2910), 또는 도 29m에 도시된 중첩된 2D 디스플레이 시스템(2920)일 수 있다. 중계 시스템(5005)은 본 개시내용에 도시된 중계부(5010, 5020, 5030, 5040, 5050, 5060, 5070, 5080, 5090, 5100, 5110 또는 5120)일 수 있거나, 또는 광원으로부터 발산하는 광선을 수렴하는 광선으로 변환하여, 객체의 표면이 다른 위치로 중계되게 할 수 있는 일부 다른 중계부일 수 있다. 디스플레이 어레이 평면(3202)의 표면(3204) 상의 위치로부터의 광선(3222)의 일부는 빔 스플리터(101)를 통과하여 광선(3232)이 되고, 이 광선(3232)은 디스플레이 어레이 평면(3201)의 표면(3203)으로부터의 광(3221)으로 시작하는 광선(3231)과 결합되어, 빔 스플리터(101)에 의해 반사된다. 디스플레이 장치 어레이(3202)로부터의 광선(3232) 및 디스플레이 장치 어레이(3201)로부터의 광선(3231)은 중계부(5005)에 의해 수신되고, 각각 광선(3242 및 3241)으로 중계되어, 각각, 위치(3252 및 3251)에서 중계된 가상 디스플레이 평면(3205)에 집속된다. 가상 디스플레이 평면(3205)은 디스플레이 장치 어레이(3202)로부터의 결합된 디스플레이 표면(3204) 및 디스플레이 장치 어레이(3201)로부터의 디스플레이 표면(3203)으로부터 중계된다. 확산 요소(3210)는 광선의 원하는 각도 분포가 가상 디스플레이 평면(3205)과 실질적으로 동일한 위치에 배치되는 도파관 어레이(1004)에 의해 수신될 수 있도록, 중계부로부터의 집속된 광선(3241 및 3242)을 확산시키기 위해 가상 디스플레이 평면(3205)에서 사용될 수 있다. 확산 요소(3210)는 마이크로 렌즈 또는 마이크로 비드를 포함하는 확산 필름, 폴리머의 얇은 필름, 유리 또는 폴리머로 구성될 수 있는 중계 물질의 얇은 층, 또는 도파관들(1004)의 어레이 내의 각각의 도파관의 개구를 실질적으로 채우게 할 수 있는 광의 원하는 분포를 초래하는 일부 다른 층일 수 있다. 확산 층(3210)에 의해 수신되는 광의 각도 분포는 도파관 어레이(1004)에 제공되는 광의 각도 분포보다 더 넓거나 더 좁을 수 있고, 또는 도파관들(1004)의 어레이 내의 개별적인 도파관에 적합한 맞춤형 분포를 가질 수 있다. 이와 함께, 도파관들(1004)의 어레이와 조합된 가상 디스플레이 평면(3205)에 형성된 조명 평면은 도 30e에 도시된 바와 같이 관찰자(1050)에 대해 라이트필드를 생성한다. 도파관들(1004)의 어레이는 도 30b 및 도 30e에 도시된 바와 같은 광 차단 구조물(3009)을 포함할 수 있다.
도 33은 도 32에 도시된 2개의 디스플레이 평면들(3201 및 3202)이 각각, 도 31b에 도시된 이음매 없는 디스플레이 표면(3301)의 일 실시예일 수 있는 하나의 이음매 없는 디스플레이 표면(3302) 및 선택적인 제2 이음매 없는 디스플레이 표면(3301)으로 대체되는 것을 제외하고는, 도 32에 도시된 라이트필드 디스플레이와 유사한 라이트필드 디스플레이이다. 광 결합기(101)는 이음매 없는 디스플레이 표면들(3301 및 3302)이 모두 존재하는 경우에 필요할 수 있으며, 단지 하나의 이음매 없는 디스플레이 표면(3302)이 존재하는 경우에는 생략될 수 있다. 따라서, 이음매 없는 디스플레이 표면(3301) 및 빔 스플리터(101)는 점선으로 표시된 선택적인 것으로 도시되어 있다. 도 32의 도면부호는 도 33에도 사용된다. 도 33에서, 가상 디스플레이 평면(3205)은 이음매 없는 디스플레이 표면(3302)의 결합된 디스플레이 평면(3304), 및 존재하는 경우 이음매 없는 디스플레이 표면(3301)의 디스플레이 평면(3303)으로부터 중계된다. 이 도면에서, 단 하나의 이음매 없는 디스플레이 표면(3302)이 존재하더라도, 중계된 가상 디스플레이 평면(3205)은 어떠한 이미징 "구멍"도 포함하지 않을 것이다. 도 33에서, 이음매 없는 디스플레이 표면들(3304 및 3303)은, 존재하는 경우, 중계부(5005)에 의해, 이 가상 디스플레이 평면(3205)에서 조합되는 가상 디스플레이 평면(3205)으로 동시에 중계된다. 라이트필드는 가상 디스플레이 평면(3205)에서 중계된 조명원들에 의해 발생되고, 도파관들(1004)의 어레이는 가상 디스플레이 평면에 가깝게 배치된다. 도파관들(1004)의 어레이는 도 30b 및 도 30e에 도시된 바와 같은 광 차단 구조물(3009)을 포함할 수 있다.
도 34a는 일 실시예에서 적어도 하나의 광 결합기(101)를 포함할 수 있는 광 결합 시스템에 의해 결합된 비-이미징 영역을 각각 포함할 수 있는 라이트필드 디스플레이 장치들(3401, 3402)의 2개의 어레이를 포함하는 라이트필드 디스플레이 시스템(3450)이다. 라이트필드 디스플레이 장치들(3401 및 3402)의 2개의 어레이는 각각, 도 31c의 라이트필드 디스플레이 장치들(3150)의 어레이의 실시예일 수 있다. 라이트필드 디스플레이 장치들(3401 및 3402)의 각각의 어레이는 갭 영역들을 포함하며, 이 갭 영역들은 어레이(3401) 상의 영역(3406) 및 어레이(3402) 상의 영역(3408)을 포함하여, 어떠한 광도 투사하지 않는다. 그러나, 광 결합기(101)에 의한 라이트필드 장치들(3401, 3402)의 2개의 어레이로부터 결합된 광인 관찰자(1050A)에 도달하는 라이트필드는 임의의 갭이 없는 라이트필드일 수 있다. 도 34a에서, 홀로그래픽 객체(3416)는 실선으로 표시된, 제1 라이트필드 장치 어레이(3401)로부터 투사된 광선(3411)으로부터 주로 형성된다. 도시된 2개의 광선(3411)은 라이트필드 장치 어레이(3401)의 비-디스플레이 영역(3406) 근처에 투사되고, 이 광선(3411)은 이미지 결합기(101)에 의해 광선(3421A)으로 편향된다. 비-디스플레이 영역(3406)의 결과로서, 라이트필드 장치들(3401)의 제1 어레이의 스크린 평면(3403)에 대해 수직에 가까운 각도의 경우, 제1 라이트필드 장치 어레이(3401)에 의해 어떠한 광선도 투사되지 않을 수 있다. 그러나, 이들 광선은 점선으로 표시된, 라이트필드 디스플레이 장치들(3402)의 제2 어레이에 의해 공급될 수 있다. 예를 들어, 광선(3442B)은 라이트필드 장치들(3402)의 제2 어레이의 위치(3407)로부터 투사되고, 빔 스플리터(101)에 의해 라이트필드 디스플레이 장치들(3401)의 제1 어레이로부터의 광선(3421A)과 결합되어, 함께, 의도된 바와 같이 홀로그래픽 객체(3416)의 라이트필드 디스플레이에 필요한 모든 광선들인 광선(3431)의 그룹을 형성하여, 광이 관찰자(1050A)에 대한 전체 시야를 가로질러 투사된다. 도 34a에서, 라이트필드 장치들(3402)의 제2 어레이로부터의 광선(3442B)은 점선으로 도시되어 있지만, 라이트필드 장치들(3401)의 제1 어레이로부터의 광선(3421A)은 실선으로 도시되어 있다. 따라서, 라이트필드 장치들(3401)의 제1 어레이 및 라이트필드 장치들(3402)의 제2 어레이 모두는 관찰자(1050A)에게 보이는 바와 같이 투사된 홀로그래픽 객체(3416)를 형성하는 광을 형성하도록 광선을 제공한다. 유사한 방식으로, 스크린 내 홀로그래픽 객체(3415)는, 라이트필드 장치들(3402)의 제2 어레이의 스크린 평면(3404)에 대해 수직에 가까운 광선들이 이 라이트필드 장치들(3402)의 제2 어레이에 의해 생성될 수 없는 것과 같은 방식으로, 비-이미징 영역(3408) 근처의 라이트필드 장치들(3402)의 제2 어레이 내의 도파관에 의해 투사된다. 광선(3421B)과 같은 이러한 광선들은 제1 어레이(3401)의 위치(3409)로부터 투사된, 라이트필드 장치들(3401)의 제1 어레이에 의해 생성된다. 광선(3421B)은, 광선 그룹(3432)이 관찰자(1050A)에 대한 전체 시야에 걸친 각도들에서 홀로그래픽 객체(3415)를 디스플레이하는 데에 필요한 광선들을 포함하도록, 빔 스플리터(101)에 의해, 홀로그래픽 객체(3415)의 대부분을 형성하는 광선(3422A)과 결합된다. 홀로그래픽 객체(3415)를 형성하고, 라이트필드 디스플레이 장치들(3402)의 제2 어레이로부터 기원하는 광선(3442A)은 점선으로 도시되어 있다. 위치(3408)에서의 디스플레이 갭으로 인해 제2 어레이(3402)의 스크린 평면(3404)에 수직으로 투사될 수 없고 제1 어레이(3401)에 의해 공급되는 광을 표현하는 광선(3421B)은 실선으로 도시되어 있다.
도 34b는 도 34a에 도시된 디스플레이 시스템(3450)이 어떻게, 스크린 평면(3404) 주위에 투사된 2개의 홀로그래픽 객체들(3415 및 3416)을 보면서, 이들 홀로그래픽 객체 각각으로부터의 광이 도 34a에 도시된 라이트필드 디스플레이 장치들(3401 및 3402)의 2개의 개별 직교 평면으로부터 기원한다는 사실을 구별하지 못할 수 있는 관찰자(1050A)에게 나타나는지를 도시한다. 컨트롤러(190)는 정확한 광선들이 라이트필드 디스플레이 장치들의 어레이(3150) 내의 라이트필드 디스플레이 장치들(3050)의 각각에 의해 투사되도록, 평면들(3401 및 3402) 내의 모든 라이트필드 디스플레이들 사이의 명령들을 조정한다.
도 34c는 홀로그래픽 객체들을 가상 디스플레이 평면에 중계하는 중계 시스템(5000)과 조합된 도 34a에 도시된 라이트필드 디스플레이 시스템이다. 도 34a에서 도면부호는 도 34c에도 사용된다. 광선(3431)은 중계부(5000)에 의해 수신되고, 투사된 홀로그래픽 객체(3416)의 중계 표면(3418)을 형성하는 광선(3451)으로 중계된다. 도 34c에서, 라이트필드 장치들(3402)의 제2 어레이로부터 투사된 광선(3422B)은 점선으로 도시되어 있고, 광선(3442B)으로 중계되는 반면, 라이트필드 장치들(3401)의 제1 어레이로부터의 광선(3421A)은 실선으로 도시되어 있고, 광선(3441A)으로 중계된다. 따라서, 라이트필드 장치들(3401)의 제1 어레이 및 라이트필드 장치들(3402)의 제2 어레이 모두는 중계된 표면(3418)을 형성하는 광선(3441A 및 3442B)을 제공한다. 유사한 방식으로, 광선 그룹(3432)은 중계부(5000)에 의해 수신되고, 중계된 홀로그래픽 객체(3417)를 형성하는 광선 그룹(3452)으로 중계된다. 홀로그래픽 객체(3415)를 형성하고 라이트필드 디스플레이 장치들(3402)의 제2 어레이로부터 기원하는 광선(3442A)은 점선으로 도시되어 있고, 이들은 중계부(5000)에 의해 점선(3442A)으로 중계된다. 제2 어레이(3402)의 스크린 평면(3404)에 수직으로 투사될 수 없고 제1 어레이(3402)에 의해 공급되는 광을 표현하는 광선(3421B)은 실선으로 도시되어 있고, 이 광선은 중계부(5000)에 의해, 또한 실선으로 도시된 광선(3441B)으로 중계된다. 관찰자(1050)는 2개의 중계된 홀로그래픽 객체들(3417 및 3418)을 보면서, 각각의 객체를 형성하는 광이 라이트필드 디스플레이 장치들(3401 및 3402)의 2개의 개별 직교 평면으로부터 기원한다는 사실을 구별할 수 없다. 컨트롤러(190)는 의도된 바와 같이 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(3417 및 3418)을 투사하기 위해 라이트필드 장치들(3401, 3402)의 어레이에 대해 조정된 디스플레이 명령들을 발행한다. 도 34c에 도시된 디스플레이 시스템은 중계된 홀로그래픽 표면들(3417 및 3418)로 각각 중계될 때 이 홀로그래픽 객체들의 깊이 순서를 포함하여, 홀로그래픽 객체(3415 또는 3416)의 표면의 깊이를 반전시키는 중계부(5000)를 사용한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 중계 시스템(5000)은 깊이를 반전시키지 않는 도 11b에 도시된 중계 시스템(5001)으로 대체될 수 있고, 홀로그래픽 객체들(3415 및 3416)을 상이한 위치들로 중계할 것이다. 도 34c에 도시된 중계부(5000)는 본 개시내용에 제공된 임의의 중계부, 또는 투사된 홀로그래픽 객체들의 표면들을 상이한 위치에 있는 중계된 홀로그래픽 표면들로 중계하는 임의의 다른 중계부로 대체될 수 있다.
상기 제공된 예들에 의해 설명된 원리들을 고려하면, 일반적으로, 라이트필드 디스플레이 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들을 포함하도록 구성될 수 있으며, 각각의 모듈형 디스플레이 장치는 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하고, 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 복수의 디스플레이 평면들을 정의하며, 각각의 디스플레이 평면은 각각의 디스플레이 장치들의 디스플레이 영역들에 의해 정의되는 이미징 영역들 및 각각의 디스플레이 장치들의 비-이미징 영역들에 의해 정의되는 비-이미징 영역들을 포함한다는 것을 이해해야 한다. 라이트필드 디스플레이 시스템은, 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 중 하나의 디스플레이 평면으로부터 광을 수신하도록 각각 위치된 도파관들의 어레이들, 및 도파관들의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 동작될 수 있는 광 결합 시스템을 더 포함할 수 있다. 도파관들의 각각의 어레이는, 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 4차원 함수에 따라 각각 정의되고, 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖는 광 경로들을 포함하도록, 모듈형 디스플레이 장치들의 각각의 어레이로부터의 광을 지향시키도록 구성될 수 있다. 라이트필드 디스플레이 시스템은, 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 홀로그래픽 표면을 형성하도록 광을 출력하게 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들을 동작시키도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함할 수 있으며, 홀로그래픽 표면을 정의하는 결합된 광은 모듈형 디스플레이 장치들의 상이한 어레이들의 적어도 하나의 이미징 영역으로부터의 광을 포함한다.
반응형의 중계된 객체를 가진 디스플레이 시스템
디스플레이 시스템 내에서, 중계된 객체들은 반응형의 응용예들에 이상적인 후보들이며, 여기서 센서는 중계된 객체 주위의 영역을 모니터링하고, 디스플레이 시스템 근처의 관찰자를 기록하며, 관찰자의 동작들 또는 특징들에 응답하여 중계된 객체를 변경한다. 도 35는 중계부(5000)에 의해 중계된 홀로그래픽 객체 표면들(121B 및 122B)로 각각 중계되는 홀로그래픽 객체 표면들(121A 및 122A)를 투사하는 제1 이미지 소스 라이트필드 디스플레이(1001A), 및 실제 물체(123A)의 중계된 표면(123B)으로 중계되는 제2 이미지 소스 실제 물체(123A)를 갖는 도 11a에 도시된 디스플레이 시스템의 도면이다. 도 11a의 도면부호는 도 35에도 사용된다. 관찰자(1050)는 중계된 객체들(121B, 122B, 또는 123B) 중 하나의 근처에 자신의 손(3502)을 위치시킬 수 있고, 센서(3501)는 관찰자의 손(3502)의 움직임을 기록할 수 있다. 대안적으로, 센서(3501)는 관찰자 위치, 관찰자의 신체 부분의 위치, 관찰자의 음성, 관찰자의 제스처, 관찰자의 움직임, 관찰자의 표정, 나이나 성별과 같은 관찰자의 특성, 관찰자의 의복, 또는 임의의 다른 속성을 포함하여, 관찰자(1050)의 임의의 다른 속성을 감지할 수 있다. 센서(3501)는 카메라, 근접 센서, 마이크, 깊이 센서, 또는 소리, 이미지, 또는 임의의 다른 에너지를 기록하는 임의의 다른 감지 장치 또는 감지 장치들의 조합일 수 있다. 컨트롤러(190)는 이러한 정보를 기록하고, 라이트필드 디스플레이(1001A) 및/또는 차단 평면들(151, 152 및 153)에 명령들을 발행함으로써 실제 물체(123A, 123B)의 내용이나 위치, 또는 실제 물체(123C)의 차단 구역들을 변경할 수 있다. 다른 실시예에서, 실제 소스 물체(123A)는 모터 제어 시스템 상에 있고, 실제 물체(123A)의 위치는 관찰자(1050)에 의한 상호작용에 응답하여 컨트롤러(190)에 의해 변경될 수 있다. 도 35에 도시된 디스플레이 시스템은 중계부(5000)를 사용하는데, 중계부(5000)는 중계된 표면들(121B, 122B, 및 123B)로 각각 중계될 때 이러한 객체들의 깊이 순서를 포함하여, 홀로그래픽 객체들(121A 및 122A)의 표면 및 실제 물체(123A)의 표면의 깊이를 반전시킨다. 그러나, 다른 실시예들에서, 중계 시스템(5000)은 깊이를 반전시키지 않는 도 11b에 도시된 중계 시스템(5001)으로 대체될 수 있고, 객체들(121A, 122A, 및 123A)을 상이한 위치들로 중계할 것이다. 도 35에 도시된 중계부(5000)는 본 개시내용에 제공된 임의의 중계부, 또는 객체들의 표면들을 상이한 위치에 있는 중계된 표면들로 중계하는 임의의 다른 중계부로 대체될 수 있다.
중계 시스템(5000) 또는 임의의 다른 이미징 중계부는 양방향 중계부일 수 있다. 이는 관찰자의 손(3502)으로부터의 광이 라이트필드 디스플레이(1001A) 또는 실제 물체(123A)의 위치로부터 보일 수 있음을 의미한다. 도 36은 디스플레이의 전방에 있는 환경으로부터의 광이 이미지 중계부를 통해 전달되고 디스플레이 시스템 내에서 감지되는 도 35의 디스플레이 시스템을 도시한다. 도 35에서의 도면부호는 도 36에도 사용되고, 단순화를 위해 광 경로들(131A, 131B, 132A, 132B, 133A, 133Y, 및 133B)은 도시되지 않았다. 도 36에서, 관찰자의 손(3502)으로부터의 광(3503A)의 경로는 실제 물체(123A)의 중계된 표면(123B)을 형성하는 중계된 광선의 방향과 반대 방향으로 중계부(5000)를 통해 이동한다. 도 36의 구성은 라이트필드 디스플레이(1001A)와 빔 스플리터(101) 사이에 특정 각도로 배치된 추가적인 빔 스플리터(101B) 및 센서(3501)의 위치의 변화를 제외하면, 도 35의 구성과 동일하다. 관찰자의 손(3502)으로부터의 광선(3503A)은 중계부(5000)에 의해 수신되고, 광 경로(3503B)로 중계되며, 이들 중 일부는 추가적인 빔 스플리터(101B)에 의해 광선(3503C)으로 반사되고, 이는 센서(3501)에 의해 수신될 수 있다. 센서(3501)는 카메라, 근접 센서, 마이크, 깊이 센서일 수 있거나, 또는 소리, 이미지, 깊이, 또는 임의의 다른 물리량을 기록하는 임의의 다른 감지 장치일 수 있다. 센서(3501)는 전술한 바와 같은 관찰자의 속성 또는 특성들, 또는 중계된 객체들과 관찰자의 상호작용을 기록할 수 있고, 이러한 정보는 컨트롤러(190)에 의해 해석될 수 있다. 이에 응답하여, 컨트롤러(190)는 중계된 홀로그래픽 객체(121B 및 122B)들이 디스플레이되는 방식을 변경하거나, 층들(151, 152, 153) 또는 이들 모두를 포함하는 차단 평면 시스템 상의 차단 부위(188)를 변경할 수 있다. 도 36에서, 센서(3501)는 대신에, 도 36의 구현예의 선택에 의해 허용될 수 있는 대안적인 구성들로, 실제 물체 옆에 있는 3501A에 또는 라이트필드 디스플레이 옆에 있는 3501B에 위치될 수 있으며, 여기서 이러한 센서 위치들은 추가적인 빔 스플리터(101B)의 존재를 필요로 하지 않을 수 있다. 또한, 다수의 다른 유사한 구성들이 존재하는데, 예를 들어, 센서는 광을 방출하거나 반사하지 않는 물체(123A)의 위치에 실제 물체(123A)와 함께 배치될 수 있다. 다른 실시예에서, 라이트필드 디스플레이(1001A)가 광을 투사하고 광을 감지하는 양방향성 표면을 갖는 경우, 센서(3501)는 라이트필드 디스플레이에 통합될 수 있다. 도 36에 도시된 디스플레이 시스템은 홀로그래픽 객체들(121A 및 122A)의 표면 및 실제 물체(123A)의 표면의 깊이를 반전시키는 중계부(5000)를 사용한다. 다른 실시예에서, 중계 시스템(5000)은 깊이를 반전시키지 않는 도 11b에 도시된 중계 시스템(5001)으로 대체될 수 있다. 도 36에 도시된 중계부(5000)는 본 개시내용에 제공된 임의의 중계부, 또는 객체들의 표면들을 상이한 위치에 있는 중계된 표면들로 중계하는 임의의 다른 중계부로 대체될 수 있다.
본원에 개시된 원리에 따른 다양한 실시예들이 위에 설명되었지만, 이들은 단지 예로서 제시되었고 제한적이지 않다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명(들)의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시예들 중 임의의 실시예에 의해 제한되지 않아야 하고, 본 개시내용으로부터 등록되는 청구항들 및 그 균등물들에 따라서만 정의되어야 한다. 또한, 상기 이점들 및 특징들은 설명된 실시예들에서 제공되지만, 이러한 등록되는 청구항들의 응용을 상기의 이점들 중 임의의 것 또는 모두를 달성하는 프로세스들 및 구조들로 한정하지는 않는다.
본 개시내용의 주요 특징들은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않고 다양한 실시예들에서 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 통상의 기술자는 통상적인 실험을 이용하여 본원에 설명된 특정 절차에 대한 여러 균등물을 인지하거나, 확인할 수 있을 것이다. 이러한 균등물들은 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 간주되며, 청구항들에 의해 커버된다.
추가적으로, 본원의 섹션 표제는 37 CFR 1.77 하의 제안과의 일관성을 위해 또는 그렇지 않은 경우 구조적 단서를 제공하기 위해 제공되어 있다. 이러한 표제는 본 개시내용으로부터 등록될 수 있는 임의의 청구항에 기재된 본 발명(들)을 제한하거나 특징짓지 않을 것이다. 구체적으로, 예를 들어, 표제가 "발명의 분야"를 지칭하지만, 이러한 청구항들은 소위 기술 분야를 설명하기 위하여 이러한 표제 하의 언어에 의해 제한되지 않아야 한다. 또한, "발명의 배경"에서의 기술에 대한 설명은 본 개시내용에서 해당 기술이 임의의 발명(들)에 대한 종래 기술임을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "요약"은 등록되는 청구항들에 기재된 본 발명(들)의 특징으로 간주되지 않는다. 또한, 본 개시내용에서 단수형 "발명"에 대한 임의의 언급은 본 개시내용에서 하나의 신규성 포인트만이 있다는 것을 주장하는 데 사용되어서는 안 된다. 본 개시내용으로부터 등록되는 다수의 청구항들의 제한들에 따라 다수의 발명들이 개시될 수 있으며, 따라서 그러한 청구항들은 그에 따라 보호되는 본 발명(들) 및 그들의 균등물들을 정의한다. 모든 경우, 이러한 청구항들의 범위는 본 개시내용에 비추어 그 자체의 이점으로 고려되어야 하며, 본원에 기재된 표제에 의해 제한되어서는 안 된다.
청구항 및/또는 명세서에서 "포함하는"이라는 용어와 함께 사용될 때 "a" 또는 "an"을 사용하는 것은 "하나"를 의미할 수 있지만, "하나 이상", "적어도 하나" 및 "하나 또는 둘 이상"의 의미와도 일관된다. 본 개시내용은 단지 대안 및 "및/또는"을 언급하는 정의를 지지하지만, 청구항에서의 용어 "또는"의 사용은, 대안적인 것 만을 언급하거나 대안적인 것들이 상호 배타적이라는 것을 나타내는 것으로 명시적으로 표시되지 않는 한, "및/또는"을 의미하는 것으로 사용된다. 본 출원 전체에 걸쳐, 용어 "약"은 어떠한 값이, 값을 결정하기 위해 사용되는 장치, 방법에 대한 고유한 오차의 편차, 또는 연구 대상들 사이에 존재하는 변이를 포함한다는 것을 나타내기 위해 사용된다. 일반적으로, 앞의 설명에 따르면, "약" 또는 "실질적으로"와 같은 근사적인 단어에 의해 수정되는 본원의 값은 언급된 값으로부터 적어도 ±1%, ±2%, ±3%, ±4%, ±5%, ±6%, ±7%, ±10%, ±12% 또는 ±15%만큼 변할 수 있다.
본 명세서 및 청구항(들)에 사용되는 바와 같이, "포함하는(comprising)"(및 "포함하다"와 같은 임의의 형태), "갖는"(및 "갖는다" 및 "가진다"와 같은 임의의 형태), "포함하는(including)"(및 "포함하다"와 같은 임의의 형태), "포함하는(containing)"(및 "포함하다"와 같은 임의의 형태)의 단어들은 포괄적 또는 개방형이며, 추가적인, 언급되지 않은 요소들 또는 방법 단계들을 배제하지 않는다.
"그 때", "균등한", "중에", "완료" 등과 같은 비교, 측정 및 타이밍의 단어들은 "실질적으로 그 때에", "실질적으로 균등한", "실질적으로 그 동안", "실질적으로 완료된" 등을 의미하는 것으로 이해해야 하며, 여기서 "실질적으로"는 이러한 비교, 측정 및 타이밍이 암시적으로 또는 명시적으로 언급된 원하는 결과를 달성하도록 실시 가능하다는 것을 의미한다. "근처", "가까이" 및 "인접한"과 같은 요소들의 상대적인 위치에 관한 단어들은 각각의 시스템 요소 상호작용들에 대한 중요한 효과를 갖기에 충분히 가깝다는 것을 의미한다. 유사하게, 근사화의 다른 단어들은 그렇게 변경될 때 반드시 절대적이거나 완벽하지는 않은 상태를 지칭하는 것으로 이해되지만, 통상의 기술자가 해당 상태를 존재하는 것으로서 지정하는 것을 보증하기에는 충분히 가까운 것으로 고려될 것이다. 해당 설명이 달라질 수 있는 범위는 얼마나 큰 변화가 제기될 수 있는지에 의존할 것이며, 여전히 통상의 기술자는 해당 변경된 특징이, 변경되지 않은 특징의 필요한 특성 및 능력을 여전히 갖고 있는 것으로서 인식할 것이다.

Claims (505)

  1. 광학 시스템으로서,
    제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스 ― 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음 ―;
    제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제2 입력 인터페이스 ― 상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음 ―; 및
    상기 제1 및 제2 이미지 소스들로부터 상기 수신된 광을 가시 부피로 지향시키도록 구성된 중계 시스템을 포함하고, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 적어도 하나는 상기 중계 시스템에 의해 상기 가시 부피로 중계되며,
    상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 세트의 광 경로들은 상기 라이트필드 디스플레이로부터의 각각의 광 경로가 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록 상기 라이트필드 디스플레이에 의해 정의된 4차원(4D) 함수에 따라 결정되는, 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 표면, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 적어도 하나의 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함하는, 광학 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스는 상기 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 이미지 표면은 홀로그래픽 객체의 표면을 포함하며, 상기 제2 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 표면, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함하는, 광학 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 입력 인터페이스 중 적어도 하나의 입력 인터페이스에 광학적으로 선행하는 차단 시스템을 더 포함하고, 상기 차단 시스템은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성되는, 광학 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들은 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 정의하기 위해 상기 중계 시스템에 의해 상기 가시 부피로 각각 중계되고, 상기 광의 차단된 부분은 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 적어도 하나의 중계된 이미지 표면의 중계된 차단된 부분에 대응하며, 상기 중계된 차단된 부분은 상기 가시 부피에서 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 다른 하나의 중계된 이미지 표면에 의해 차단되는 것으로서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 단지 하나의 이미지 표면만이 상기 가시 부피 내의 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 가시 부피로 중계되고, 상기 광의 차단된 부분은 상기 중계된 이미지 표면에 의해 차단되는 것으로서 상기 가시 부피에서 보일 수 있는 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 다른 하나의 이미지 표면의 차단된 부분에 대응하는, 광학 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 단지 하나의 이미지 표면만이 상기 가시 부피 내의 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 가시 부피로 중계되고, 상기 광의 차단된 부분은 상기 중계된 이미지 표면의 중계된 차단된 부분에 대응하며, 상기 중계된 차단된 부분은 상기 가시 부피에서 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 다른 하나의 이미지 표면에 의해 차단되는 것으로서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제1 및 제2 입력 인터페이스들 중 적어도 하나의 입력 인터페이스 중 다른 하나의 입력 인터페이스에 광학적으로 선행하는 추가적인 차단 시스템을 더 포함하고, 상기 추가적인 차단 시스템은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나의 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성되는, 광학 시스템.
  11. 제6항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 층을 포함하는, 광학 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소를 포함하는, 광학 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소는 입사광의 일부를 차단하도록 구성된 차단 부위 또는 시차 장벽을 포함하는, 광학 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 하나 이상의 차단 층은 하나 이상의 투명 LED 패널, 투명 OLED 패널, LC 패널, 또는 광을 선택적으로 차단하도록 동작될 수 있는 다른 패널을 포함하는, 광학 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 상기 가시 부피 내의 상기 제2 이미지 소스로부터의 광에 의해 정의된 배경 표면의 전방에서 상기 가시 부피의 전경 표면을 정의하고,
    상기 적어도 하나의 차단 층은 제2 이미지 소스의 전방에 위치되되, 상기 배경 표면의 차단된 부분이 상기 전경 표면 뒤에서 보일 수 없도록 상기 전경 표면의 크기 및 형상으로 맞추어진 크기 및 형상을 갖는 차단 영역을 정의하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층 및 상기 제2 이미지 소스 사이의 거리는 상기 전경 표면 및 상기 배경 표면 사이의 거리와 실질적으로 동일한, 광학 시스템.
  17. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층에 의해 정의된 상기 차단 영역은 상기 전경 표면과 실질적으로 일치하도록 상기 가시 부피로 중계되는, 광학 시스템.
  18. 제15항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 상기 차단 영역의 움직임을 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  19. 제11항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 층과 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하는, 광학 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 가시 부피에 정의된 이미지 표면의 움직임과 상기 중계 시스템의 움직임을 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 층에 의해 정의된 차단 영역의 움직임과 상기 중계 시스템의 움직임을 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층 내의 상기 차단 영역의 움직임은 상기 적어도 하나의 차단 층의 물리적 움직임에 의해 적어도 부분적으로 수행되는, 광학 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층 내의 상기 차단 영역의 움직임은 상기 적어도 하나의 차단 층의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들을 조절함으로써 적어도 부분적으로 수행되는, 광학 시스템.
  24. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스에 대한 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  25. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 차단 층에 대한 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  26. 제6항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 물체를 포함하는, 광학 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 상기 가시 부피 내의 상기 제2 이미지 소스로부터의 광에 의해 정의된 배경 표면의 전방에서 상기 가시 부피의 전경 표면을 정의하고, 상기 적어도 하나의 차단 물체는 상기 제2 이미지 소스의 전방에 위치되며, 상기 적어도 하나의 차단 물체의 크기 및 형상은 상기 배경 표면의 차단된 부분이 상기 전경 표면 뒤에서 보일 수 없도록 상기 가시 부피의 전경 표면의 크기 및 형상에 맞추어지는, 광학 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제2 이미지 소스 사이의 거리는 상기 전경 표면과 상기 배경 표면 사이의 거리와 실질적으로 동일한, 광학 시스템.
  29. 제27항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체에 의해 정의된 차단 영역은 상기 전경 표면과 실질적으로 일치하도록 상기 가시 부피로 중계되는, 광학 시스템.
  30. 제26항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체는 모터로 구동되는, 광학 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체의 움직임을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 맞추어 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  32. 제31항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 적어도 하나의 차단 물체의 움직임과 맞추어 조정하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  33. 제26항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 맞추어 조정하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  34. 제26항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 상기 적어도 하나의 차단 물체에 대해 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  35. 제1항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 전경에서 보일 수 있는 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 가시 부피로 중계되고, 상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 상기 가시 부피 내에서 배경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  36. 제1항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 상기 가시 부피 내에서 배경에서 보일 수 있고, 상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 전경에서 보일 수 있는 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 가시 부피로 중계되는, 광학 시스템.
  37. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들로부터의 광은 각각, 상기 가시 부피로 중계되어 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 형성하는, 광학 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    a. 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 전경에서 보일 수 있고,
    b. 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 배경에서 보일 수 있거나, 또는
    c. 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 하나는 전경에서 보일 수 있고, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 다른 하나는 배경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  39. 제1항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는,
    모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 ― 각각의 모듈형 디스플레이 장치는 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하고, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 복수의 디스플레이 평면들을 정의하며, 각각의 디스플레이 평면은 각각의 상기 디스플레이 장치들의 디스플레이 영역들에 의해 정의되는 이미징 영역들 및 각각의 상기 디스플레이 장치들의 비-이미징 영역들에 의해 정의되는 비-이미징 영역들을 포함함 ―;
    각각이, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 중 하나의 어레이의 디스플레이 평면으로부터 광을 수신하도록 위치되는, 도파관들의 어레이들; 및
    상기 도파관들의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 동작될 수 있는 광 결합 시스템을 포함하고,
    상기 도파관들의 각각의 어레이는 상기 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 4차원 함수에 따라 결정되는 상기 제1 세트의 광 경로들을 포함하도록, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 각각의 어레이로부터의 광을 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  40. 제39항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들로 하여금 상기 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 홀로그래픽 표면을 형성하도록 광을 출력하게 동작시키도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 홀로그래픽 표면을 정의하는 상기 결합된 광은 모듈형 디스플레이 장치들의 상이한 어레이들의 적어도 하나의 이미징 영역으로부터의 광을 포함하는, 광학 시스템.
  41. 제39항에 있어서, 상기 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 3개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 2개의 광 결합기들을 포함하는, 광학 시스템.
  42. 제39항에 있어서, 상기 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 4개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 3개의 광 결합기들을 포함하는, 광학 시스템.
  43. 제1항에 있어서,
    상기 라이트필드 디스플레이로부터의 광 경로들에 의해, 제1 깊이 프로파일을 갖는 홀로그래픽 표면이 정의되고,
    상기 홀로그래픽 표면은 상기 중계 시스템에 의해, 상기 제1 깊이 프로파일과는 상이한 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖는 중계된 홀로그래픽 표면을 포함하는 제1 중계된 이미지 표면을 정의하도록 중계되는, 광학 시스템.
  44. 제43항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 라이트필드 디스플레이로 하여금 상기 제1 중계된 이미지 표면의 상기 제1 중계된 깊이 프로파일이 관찰자를 위해 의도된 깊이 프로파일이 되도록 광을 출력하게 동작시킴으로써 상기 제1 깊이 프로파일과 상기 제1 중계된 깊이 프로파일 간의 차이를 고려하기 위한 명령들을 제공하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는, 광학 시스템.
  45. 제43항에 있어서,
    상기 제1 중계된 이미지 표면의 중계된 위치들은, 상기 라이트필드 디스플레이로부터의 광이 제2 4D 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 각각 갖는 중계된 광 경로들을 따라 중계되도록 상기 중계 시스템에 의해 정의된 제2 4D 함수에 따라 결정되고,
    상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 중계된 광 경로들을 위한 상기 제2 4D 좌표계의 위치 좌표들 및 각도 좌표들에 의해 상기 제1 중계된 이미지 표면이 의도된 바와 같이 관찰자에게 제공될 수 있도록, 상기 라이트필드 디스플레이로 하여금 상기 제1 4D 함수에 따라 광을 출력하게 동작시킴으로써 상기 제2 4D 함수를 고려하기 위한 명령들을 제공하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는, 광학 시스템.
  46. 제1항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 중계 시스템의 제1 중계 서브시스템을 통해 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나로부터 광을 수신하도록 구성되고, 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 각각의 이미지 표면에 대응하는 제1 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 수신된 광을 중계하도록 동작될 수 있으며, 상기 제1 중계된 이미지 표면은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나로부터의 광에 의해 정의되고 각각의 상기 이미지 표면의 깊이 프로파일과는 상이한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  47. 제46항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나는 실제 물체의 표면을 포함하고, 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 실제 물체의 표면으로부터 광을 수신하도록 동작될 수 있고, 상기 제1 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 표면의 깊이 프로파일과는 상이한 깊이 프로파일을 갖는 상기 실제 물체의 중계된 이미지 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  48. 제46항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 제1 중계된 이미지 표면으로부터의 광을 상기 가시 부피로 지향시키고, 홀로그래픽 표면을 정의하는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나로부터의 광을 상기 가시 부피 내에 중계된 위치들로 중계하여, 상기 홀로그래픽 표면의 중계된 이미지 표면을 정의하도록 구성된 제2 중계 서브시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  49. 제46항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나로부터의 광에 의해 정의되는 각각의 상기 이미지 표면에 대응하는 제2 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 제1 중계된 이미지 표면을 상기 가시 부피 내의 중계 위치들로 중계하도록 구성된 제2 중계 서브시스템을 더 포함하고, 상기 제2 중계된 이미지 표면은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나로부터의 광에 의해 정의되는 각각의 상기 이미지 표면의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  50. 제49항에 있어서, 상기 중계 시스템은, 홀로그래픽 표면을 정의하는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나로부터의 광을 상기 제1 중계 서브시스템으로부터의 광과 결합하도록 위치된 이미지 결합 구성요소를 더 포함하고, 상기 결합된 광은 상기 제1 중계된 이미지 표면을 포함하며, 상기 홀로그래픽 표면은 상기 제2 중계 서브시스템으로 지향되며, 상기 제2 중계 서브시스템은 상기 결합된 광을 상기 가시 부피로 중계하도록 구성되는, 광학 시스템.
  51. 제50항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나는 실제 물체의 표면을 포함하고, 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 실제 물체의 표면으로부터 광을 수신하도록 동작될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나의 각각의 상기 이미지 표면에 대응하는 상기 제1 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 중계된 이미지 표면을 포함하고, 상기 실제 물체의 상기 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 표면의 깊이 프로파일과 상이한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  52. 제51항에 있어서, 상기 제2 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 제2 중계된 이미지 표면을 포함하고, 상기 실제 물체의 제2 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 표면의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  53. 제50항에 있어서, 상기 중계 시스템의 가시 부피는 제1 시야를 정의하고, 상기 광학 시스템은 광 경로들을 따르는 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스로부터의 광을, 제2 시야를 정의하는 추가적인 가시 부피로 중계하도록 구성된 추가적인 중계 시스템을 더 포함하며, 상기 중계 시스템 및 상기 추가적인 중계 시스템은 결합된 시야를 정의하기 위해 상기 제1 및 제2 시야가 결합되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  54. 제53항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스는 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들을 포함하고, 상기 광학 시스템은,
    상기 제1 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 제3 입력 인터페이스;
    상기 제2 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 제4 입력 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 추가적인 중계 시스템은 제1 및 제2 중계 서브시스템들과, 상기 추가적인 중계 시스템의 광 결합 구성요소를 포함하고,
    상기 추가적인 중계 시스템의 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 제1 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치되고, 상기 수신된 광을 상기 추가적인 중계 시스템의 상기 제2 중계 서브시스템을 향해 중계하도록 구성되며,
    상기 추가적인 중계 시스템의 상기 광 결합 구성요소는 상기 추가적인 중계 시스템의 상기 제1 중계 서브시스템으로부터의 광 및 상기 추가적인 제2 이미지 소스로부터의 광을 수신하도록 위치되고, 상기 수신된 광을 결합하여 상기 추가적인 중계 시스템의 상기 제2 중계 서브시스템으로 지향시키도록 구성되며,
    상기 추가적인 중계 시스템의 상기 제2 중계 서브시스템은 상기 광 결합 구성요소로부터의 상기 수신된 광을 상기 추가적인 가시 부피로 중계하도록 구성되는, 광학 시스템.
  55. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 인터페이스들 중 적어도 하나의 인터페이스에 광학적으로 선행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  56. 제55항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 복수의 내부 광학 층들을 포함하고, 각각의 상기 이미지 소스로부터의 광은 내부 광학 층들 간의 복수의 내부 경로를 따라 지향되어 상기 중계 시스템과 상기 가시 부피 내의 이미지 표면 위치들 사이의 광 경로 길이를 증가시키는, 광학 시스템.
  57. 제56항에 있어서, 광학 폴딩 시스템은 반사기에 광학적으로 선행하는 원형 편광기, 상기 반사기에 광학적으로 후행하는 1/4파장 지연기, 및 상기 1/4파장 지연기에 광학적으로 후행하는 출력 편광기를 포함하고, 상기 1/4파장 지연기는 제1 방향으로 광축을 갖는, 광학 시스템.
  58. 제57항에 있어서, 각각의 상기 이미지 소스로부터의 광은 3개의 내부 경로들에서 상기 1/4파장 지연기를 통해 상기 반사기와 상기 출력 편광기 사이에 지향되는, 광학 시스템.
  59. 제57항에 있어서, 상기 원형 편광기는 입사 편광기, 및 제2 방향으로 광축을 갖는 1/4파장 지연기를 포함하는, 광학 시스템.
  60. 제59항에 있어서, 상기 입력 및 출력 편광기들은 직교하는 광축을 갖는, 광학 시스템.
  61. 제59항에 있어서, 상기 1/4파장 지연기들의 상기 제1 및 제2 광축들은 직교하는, 광학 시스템.
  62. 제55항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은,
    입력 측에서 각각의 상기 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치된 편광 빔 스플리터;
    상기 편광 빔 스플리터의 반대되는 측들에 인접한 제1 및 제2 반사기들;
    상기 제1 반사기와 상기 편광 빔 스플리터 사이에 위치하는 제1 1/4파장 지연기; 및
    상기 제2 반사기와 상기 편광 빔 스플리터 사이에 위치하는 제2 1/4파장 지연기를 포함하고,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 수신되는 광은 제1 편광 상태를 가지며, 상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제1 1/4파장판 및 상기 제1 반사기를 향해 반사되고,
    상기 제1 반사기에 의해 수신되는 광은 상기 제1 1/4파장 지연기를 두 번 통과한 후 상기 편광 빔 스플리터로 다시 반사되며,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제1 반사기로부터 수신되는 광은 상기 제1 편광 상태에 직교하는 제2 편광 상태를 가지고, 상기 제2 1/4파장판 및 상기 제2 반사기를 향해 상기 편광 빔 스플리터를 통해 지향되며,
    상기 제2 반사기에 의해 수신되는 광은 상기 제2 1/4파장 지연기를 두 번 통과한 후 상기 편광 빔 스플리터로 다시 반사되고,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제2 반사기로부터 수신되는 광은 상기 제1 편광 상태를 가지며, 각각의 상기 인터페이스를 향해 상기 편광 빔 스플리터에 의해 반사되는, 광학 시스템.
  63. 제62항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 입력 편광기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  64. 제62항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은, 각각의 상기 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치되되, 상기 수신된 광의 선택된 부분이 상기 제1 반사기 또는 상기 제2 반사기를 향해 반사되지 않고 상기 편광 빔 스플리터를 통과하도록 상기 수신된 광의 상기 선택된 부분의 편광 상태를 상기 제1 편광 상태로부터 상기 제2 편광 상태로 선택적으로 변경하도록 위치된 편광 제어 패널을 더 포함하는, 광학 시스템.
  65. 제64항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 제2 편광 상태를 갖는 광을 흡수하거나 반사하도록 구성된 출구 편광기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  66. 제62항에 있어서, 상기 편광 빔 스플리터는 제1 굴절률을 갖는 재료를 포함하고, 각각의 상기 이미지 소스로부터의 광은 상기 편광 빔 스플리터의 상기 입력 측에 인접한 매체를 통해 전파되며, 상기 매체는 제2 굴절률을 갖고, 상기 제1 굴절률은 상기 제2 굴절률보다 더 큰, 광학 시스템.
  67. 제55항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스는 상기 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 가시 부피 내의 각각의 이미지 표면 위치들과 상기 중계 시스템 사이의 광 경로 길이를 증가시키기 위해 상기 라이트필드 디스플레이의 경로에 위치되는, 광학 시스템.
  68. 제55항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스는 상기 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 가시 부피 내의 각각의 이미지 표면 위치들과 상기 중계 시스템 사이의 광 경로 길이를 증가시키기 위해 상기 제2 이미지 소스의 경로에 위치되는, 광학 시스템.
  69. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 인터페이스들 중 적어도 하나의 인터페이스에 광학적으로 후행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  70. 제1항에 있어서, 상기 중계 시스템은 빔 스플리터 및 역반사기를 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 이미지 소스로부터 상기 제1 세트의 광 경로들을 따르는 광을 수신하고, 상기 제1 세트의 광 경로들을 따르는 상기 수신된 광의 제1 부분을 상기 역반사기를 향하는 접근 방향으로 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  71. 제70항에 있어서, 상기 역반사기 및 상기 빔 스플리터는 상기 빔 스플리터로부터 상기 역반사기를 향해 지향된 광이 상기 접근 방향에 반대되는 복귀 방향을 따라 상기 역반사기로부터 반사되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  72. 제71항에 있어서, 상기 복귀 방향으로 상기 반사기로부터 반사되는 광은 상기 빔 스플리터에 의해 가시 부피를 향해 지향되는, 광학 시스템.
  73. 제72항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제2 이미지 소스로부터 상기 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하고, 상기 제2 세트의 광 경로들을 따르는 상기 수신된 광의 일부를 상기 가시 부피를 향해 통과시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  74. 제70항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 역반사기 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  75. 제1항에 있어서, 상기 중계 시스템은 빔 스플리터 및 거울면을 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 이미지 소스로부터 상기 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하고 상기 제1 세트의 광 경로들을 따르는 상기 수신된 광의 제1 부분을 상기 거울면을 향한 접근 방향으로 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  76. 제75항에 있어서, 상기 거울면 및 상기 빔 스플리터는 상기 빔 스플리터로부터 상기 거울면을 향해 지향된 광이 상기 접근 방향에 일반적으로 반대되는 복귀 방향을 따라 상기 거울면으로부터 반사되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  77. 제76항에 있어서, 상기 복귀 방향으로 상기 거울면으로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 상기 가시 부피를 향해 지향되는, 광학 시스템.
  78. 제77항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제2 이미지 소스로부터 상기 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하고, 상기 제2 세트의 광 경로들을 따르는 상기 수신된 광의 일부를 상기 가시 부피를 향해 통과시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  79. 제75항에 있어서, 상기 거울면은 만곡된 거울면인, 광학 시스템.
  80. 제75항에 있어서, 상기 거울면은 프레넬 거울인, 광학 시스템.
  81. 제75항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 거울면 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  82. 제1항에 있어서, 상기 중계 시스템의 가시 부피는 제1 시야를 정의하고, 상기 광학 시스템은 광 경로들을 따르는 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스로부터의 광을 제2 시야를 정의하는 추가적인 가시 부피로 중계하도록 구성된 추가적인 중계 시스템을 더 포함하며, 상기 제1 중계 시스템 및 상기 추가적인 중계 시스템은 결합된 시야를 정의하기 위해 상기 제1 및 제2 시야들이 결합되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  83. 제82항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스는 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들을 포함하고,
    상기 광학 시스템은,
    상기 제1 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 제3 입력 인터페이스;
    상기 제2 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 제4 입력 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 추가적인 중계 시스템은 상기 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들로부터의 광을 상기 추가적인 가시 부피로 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  84. 제1항에 있어서, 상기 광학 시스템은 제3 이미지 소스로부터 제3 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제3 입력 인터페이스를 더 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 제1 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치된 제1 중계 서브시스템, 상기 제2 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치된 제2 중계 서브시스템, 및 상기 제3 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치된 제3 중계 서브시스템을 포함하며, 상기 제1, 제2 및 제3 중계 서브시스템들은 각각의 수신된 광을, 결합된 시야를 정의하기 위해 결합되는 각각의 서브 가시 부피들로 중계하도록 배향되는, 광학 시스템.
  85. 제1항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 광학 시스템에 진입하는 주변 광의 양을 감소시키도록 구성된 주변 광 차단 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  86. 제85항에 있어서, 상기 주변 광 차단 시스템은 상기 중계 시스템을 부분적으로 둘러싸는 인클로저와, 편광 필터를 포함하는 윈도우를 포함하는, 광학 시스템.
  87. 제86항에 있어서, 상기 편광 필터는 제1 편광 상태를 갖는 주변 광을 차단하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  88. 제87항에 있어서, 상기 주변 광은 상기 제1 편광 상태를 가지며, 상기 제1 편광 상태의 광을 통과시키도록 구성된 편광 출력 필터를 포함하는 광원에 의해 제공되는, 광학 시스템.
  89. 광학 시스템으로서,
    제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스 ― 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음 ―;
    제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제2 입력 인터페이스 ― 상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음 ―;
    상기 제1 및 제2 이미지 소스들로부터의 상기 수신된 광을 가시 부피로 지향시키도록 구성된 중계 시스템 ― 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 적어도 하나의 이미지 표면은 상기 중계 시스템에 의해 상기 가시 부피로 중계됨 ―; 및
    상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성되는 차단 시스템을 포함하는, 광학 시스템.
  90. 제89항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 표면, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  91. 제89항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 적어도 하나는 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 상기 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함하는, 광학 시스템.
  92. 제89항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 이미지 표면은 홀로그래픽 객체의 표면을 포함하며, 상기 제2 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 표면, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  93. 제92항에 있어서, 상기 제2 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 홀로그래픽 객체의 표면, 또는 실제 물체의 표면, 또는 상기 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함하는, 광학 시스템.
  94. 제89항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들은 각각, 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 정의하기 위해 상기 중계 시스템에 의해 상기 가시 부피로 중계되고, 상기 광의 차단된 부분은 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 적어도 하나의 중계된 이미지 표면의 중계된 차단된 부분에 대응하며, 상기 중계된 차단된 부분은 상기 가시 부피에서 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 다른 하나에 의해 차단되는 것으로서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  95. 제89항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 단지 하나만이 상기 가시 부피 내의 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 가시 부피로 중계되고, 상기 광의 차단된 부분은 상기 가시 부피에서 상기 중계된 이미지 표면에 의해 차단되는 것으로서 보일 수 있는 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 다른 하나의 차단된 부분에 대응하는, 광학 시스템.
  96. 제89항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 단지 하나만이 상기 가시 부피 내의 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 가시 부피로 중계되고, 상기 광의 차단된 부분은 상기 중계된 이미지 표면의 중계된 차단된 부분에 대응하며, 상기 중계된 차단된 부분은 상기 가시 부피에서 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 다른 하나에 의해 차단되는 것으로서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  97. 제89항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성된 추가적인 차단 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  98. 제89항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 층을 포함하는, 광학 시스템.
  99. 제98항에 있어서, 적어도 하나의 차단 층은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소를 포함하는, 광학 시스템.
  100. 제99항에 있어서, 상기 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소는 입사광의 일부를 차단하도록 구성된 차단 부위 또는 시차 장벽을 포함하는, 광학 시스템.
  101. 제99항에 있어서, 상기 하나 이상의 차단 층은 하나 이상의 투명 LED 패널, 투명 OLED 패널, LC 패널, 또는 광을 선택적으로 차단하도록 동작될 수 있는 다른 패널을 포함하는, 광학 시스템.
  102. 제99항에 있어서,
    상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 상기 가시 부피 내의 상기 제2 이미지 소스로부터의 광에 의해 정의된 배경 표면의 전방에서 상기 가시 부피의 전경 표면을 정의하고,
    상기 적어도 하나의 차단 층은 제2 이미지 소스의 전방에 위치되되, 상기 배경 표면의 차단된 부분이 상기 전경 표면 뒤에서 보일 수 없도록 상기 전경 표면의 크기 및 형상으로 맞추어진 크기 및 형상을 갖는 차단 영역을 정의하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  103. 제102항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층과 상기 제2 이미지 소스 사이의 거리는 상기 전경 표면과 상기 배경 표면 사이의 거리와 실질적으로 동일한, 광학 시스템.
  104. 제102항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층에 의해 정의된 차단 영역은 상기 전경 표면과 실질적으로 일치하도록 상기 가시 부피로 중계되는, 광학 시스템.
  105. 제102항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 차단 영역의 움직임을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  106. 제98항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 층과 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하는, 광학 시스템.
  107. 제106항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 가시 부피에 정의된 이미지 표면의 움직임과 상기 중계 시스템의 움직임을 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  108. 제106항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 적어도 하나의 차단 층에 의해 정의된 차단 영역의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  109. 제108항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층 내의 차단 영역의 움직임은 상기 적어도 하나의 차단 층의 물리적 움직임에 의해 적어도 부분적으로 수행되는, 광학 시스템.
  110. 제108항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층 내의 차단 영역의 움직임은 적어도 부분적으로 상기 적어도 하나의 차단 층 내의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소들을 조절함으로써 수행되는, 광학 시스템.
  111. 제98항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나에 대한 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  112. 제98항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 상기 적어도 하나의 차단 층에 대한 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  113. 제89항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 물체를 포함하는, 광학 시스템.
  114. 제113항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 상기 가시 부피 내의 상기 제2 이미지 소스로부터의 광에 의해 정의된 배경 표면의 전방에서 상기 가시 부피 내의 전경 표면을 정의하고, 상기 적어도 하나의 차단 물체는 상기 제2 이미지 소스의 전방에 위치되며, 상기 적어도 하나의 차단 물체의 크기 및 형상은 상기 배경 표면의 차단된 부분이 상기 전경 표면 뒤에서 보일 수 없도록 상기 가시 부피 내의 상기 전경 표면의 크기 및 형상에 맞추어지는, 광학 시스템.
  115. 제114항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제2 이미지 소스 사이의 거리는 상기 전경 표면과 상기 배경 표면 사이의 거리와 실질적으로 동일한, 광학 시스템.
  116. 제114항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체에 의해 정의된 차단 영역은 상기 전경 표면과 실질적으로 일치하도록 상기 가시 부피로 중계되는, 광학 시스템.
  117. 제113항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체는 모터로 구동되는, 광학 시스템.
  118. 제117항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체의 움직임을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  119. 제118항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 적어도 하나의 차단 물체의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  120. 제113항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제1 및 제2 이미지 소스에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  121. 제113항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 상기 적어도 하나의 차단 물체에 대한 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  122. 제89항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 전경에서 보일 수 있는 중계된 이미지 표면을 정의하도록 상기 가시 부피로 중계되고, 상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 상기 가시 부피에서 배경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  123. 제89항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 상기 가시 부피에서 배경에서 보일 수 있고, 상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 전경에서 보일 수 있는 중계된 이미지 표면을 정의하도록 상기 가시 부피로 중계되는, 광학 시스템.
  124. 제89항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들로부터의 광은 각각, 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 형성하도록 상기 가시 부피로 중계되는, 광학 시스템.
  125. 제124항에 있어서,
    a. 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 전경에서 보일 수 있고,
    b. 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 배경에서 보일 수 있거나, 또는
    c. 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 하나는 전경에서 보일 수 있고, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 다른 하나는 배경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  126. 제89항에 있어서,
    상기 제1 이미지 표면은 라이트필드 디스플레이로부터의 광 경로들에 의해 형성된 홀로그래픽 객체의 표면이고, 상기 홀로그래픽 객체의 표면은 제1 깊이 프로파일을 가지며,
    상기 홀로그래픽 표면은 상기 중계 시스템에 의해, 상기 제1 깊이 프로파일과는 상이한 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖는 중계된 홀로그래픽 표면을 포함하는 제1 중계된 이미지 표면을 정의하도록 중계되는, 광학 시스템.
  127. 제126항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는,
    모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 ― 각각의 모듈형 디스플레이 장치는 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하고, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 복수의 디스플레이 평면들을 정의하며, 각각의 디스플레이 평면은 각각의 상기 디스플레이 장치들의 디스플레이 영역들에 의해 정의되는 이미징 영역들 및 각각의 상기 디스플레이 장치들의 비-이미징 영역들에 의해 정의되는 비-이미징 영역들을 포함함 ―;
    각각이, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 중 하나의 어레이의 디스플레이 평면으로부터 광을 수신하도록 위치되는, 도파관들의 어레이들; 및
    상기 도파관들의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 동작될 수 있는 광 결합 시스템을 포함하고,
    상기 도파관들의 각각의 어레이는, 상기 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 4차원 함수에 따라 각각 정의되는 상기 광 경로들을 포함하고 각각이 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 각각의 어레이로부터의 광을 지향시키도록 구성되고, 상기 결합된 광은 상기 홀로그래픽 객체를 정의하는 광 경로들을 포함하는, 광학 시스템.
  128. 제127항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 홀로그래픽 표면을 정의하는 상기 결합된 광이 모듈형 디스플레이 장치들의 상이한 어레이들의 적어도 하나의 이미징 영역으로부터의 광을 포함하도록, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들로 하여금 광을 출력하게 동작시키도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  129. 제127항에 있어서, 상기 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 3개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 2개의 광 결합기들을 포함하는, 광학 시스템.
  130. 제127항에 있어서, 상기 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 4개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 3개의 광 결합기들을 포함하는, 광학 시스템.
  131. 제126항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 라이트필드 디스플레이로 하여금 상기 제1 중계된 이미지 표면의 상기 제1 중계된 깊이 프로파일이 관찰자를 위해 의도된 깊이 프로파일이 되도록 광을 출력하게 동작시킴으로써 상기 제1 깊이 프로파일과 상기 제1 중계된 깊이 프로파일 간의 차이를 고려하기 위한 명령들을 제공하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는, 광학 시스템.
  132. 제126항에 있어서,
    상기 라이트필드 디스플레이는 상기 제1 이미지 표면을 형성하기 위해 광 경로들의 세트를 따라 광을 투사하도록 구성되고, 상기 광 경로들의 세트는 상기 라이트필드 디스플레이로부터의 각각의 광 경로가 라이트필드 디스플레이 스크린 평면에 대해 정의된 제1 4D 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록 상기 라이트필드 디스플레이에 의해 정의되는 제1 4차원(4D) 함수에 따라 결정되며,
    상기 제1 중계된 이미지 표면의 중계된 위치들은 상기 수신된 광이 제1 가상 디스플레이 평면에 대해 정의된 제2 4D 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 각각 갖는 중계된 광 경로들을 따라 중계되도록, 상기 중계 시스템에 의해 정의된 제2 4D 함수에 따라 결정되고,
    상기 라이트필드 디스플레이는 상기 중계된 광 경로들의 세트 각각에 대한 상기 제2 4D 좌표계의 위치 좌표들 및 각도 좌표들에 의해 상기 중계된 홀로그래픽 표면이 의도된 바와 같이 관찰자에게 제공될 수 있도록, 상기 라이트필드 디스플레이로 하여금 상기 제1 4D 함수에 따라 투사된 광을 출력하도록 동작시킴으로써 상기 제2 4D 함수를 고려하기 위한 명령들을 제공하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하는, 광학 시스템.
  133. 제89항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 중계 시스템의 제1 중계 서브시스템을 통해 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성되고, 상기 제1 중계 서브시스템은 각각의 상기 이미지 표면에 대응하는 제1 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 수신된 광을 중계하도록 동작될 수 있으며, 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광에 의해 정의되는 각각의 상기 이미지 표면의 깊이 프로파일과 상이한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  134. 제133항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 실제 물체의 표면을 포함하고, 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 실제 물체의 표면으로부터 광을 수신하도록 동작될 수 있으며, 상기 제1 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 표면의 깊이 프로파일과 상이한 깊이 프로파일을 갖는 상기 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함하는, 광학 시스템.
  135. 제133항에 있어서, 상기 중계 시스템은, 상기 제1 중계된 이미지 표면으로부터의 광을 상기 가시 부피로 지향시키고, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나로부터의 광을 상기 가시 부피 내의 중계 위치들로 중계하여 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나의 각각의 이미지 표면의 중계된 이미지 표면을 정의하도록 구성된 제2 중계 서브시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  136. 제133항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 제1 중계된 이미지 표면을 상기 가시 부피로 중계하여 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광에 의해 정의되는 각각의 상기 이미지 표면에 대응하는 제2 중계된 이미지 표면을 정의하도록 구성된 제2 중계 서브시스템을 더 포함하고, 상기 제2 중계된 이미지 표면은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광에 의해 정의되는 각각의 상기 이미지 표면의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  137. 제136항에 있어서, 상기 중계 시스템은 각각의 이미지 표면을 정의하는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나로부터의 광을 상기 제1 중계 서브시스템으로부터의 광과 결합하도록 위치된 이미지 결합 구성요소를 더 포함하고, 상기 제1 중계된 이미지 표면과 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나의 각각의 이미지 표면을 포함하는 상기 결합된 광은 상기 제2 중계 서브시스템으로 지향되며, 상기 제2 중계 서브시스템은 상기 결합된 광을 상기 가시 부피로 중계하도록 구성되는, 광학 시스템.
  138. 제137항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 실제 물체의 표면을 포함하고, 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 실제 물체의 표면으로부터 광을 수신하도록 동작될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스의 각각의 이미지 표면에 대응하는 상기 제1 중계된 이미지 표면은 실제 물체의 제1 중계된 이미지 표면을 포함하고, 상기 실제 물체의 상기 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 표면의 깊이 프로파일과 상이한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  139. 제138항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스의 각각의 이미지 표면에 대응하는 상기 제2 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 제2 중계된 이미지 표면을 포함하고, 상기 실제 물체의 상기 제2 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 표면의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는 실제 물체의 제2 중계된 이미지 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  140. 제137항에 있어서, 상기 중계 시스템의 가시 부피는 제1 시야를 정의하고, 상기 광학 시스템은 광 경로들을 따라 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스로부터의 광을 제2 시야를 정의하는 추가적인 가시 부피로 중계하도록 구성된 추가적인 중계 시스템을 더 포함하며, 상기 중계 시스템 및 상기 추가적인 중계 시스템은 결합된 시야를 정의하기 위해 상기 제1 및 제2 시야가 결합되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  141. 제140항에 있어서, 상기 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스는 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들을 포함하고, 상기 광학 시스템은,
    상기 제1 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 제3 입력 인터페이스;
    상기 제2 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 제4 입력 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 추가적인 중계 시스템은 제1 및 제2 중계 서브시스템들과, 상기 추가적인 중계 시스템의 광 결합 구성요소를 포함하고,
    상기 추가적인 중계 시스템의 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 제1 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치되고, 상기 수신된 광을 상기 추가적인 중계 시스템의 상기 제2 중계 서브시스템을 향해 중계하도록 구성되며,
    상기 추가적인 중계 시스템의 광 결합 구성요소는 상기 제1 중계 서브시스템, 상기 추가적인 중계 시스템으로부터의 광 및 상기 추가적인 제2 이미지 소스로부터의 광을 수신하도록 위치되고, 상기 수신된 광을 결합하여 상기 추가적인 중계 시스템의 상기 제2 중계 서브시스템으로 지향시키도록 구성되고,
    상기 추가적인 중계 시스템의 상기 제2 중계 서브시스템은 상기 광 결합 구성요소로부터의 상기 수신된 광을 상기 추가적인 가시 부피로 중계하도록 구성되는, 광학 시스템.
  142. 제89항에 있어서, 상기 제1 및 제2 인터페이스들 중 적어도 하나의 인터페이스에 광학적으로 선행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  143. 제142항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 복수의 내부 광학 층들을 포함하고, 각각의 이미지 소스로부터의 광은 내부 광학 층들 간의 복수의 내부 경로를 따라 지향되어, 상기 중계 시스템과 상기 가시 부피의 이미지 표면 위치들 사이의 광 경로 길이를 증가시키는, 광학 시스템.
  144. 제143항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 반사기에 광학적으로 선행하는 원형 편광기, 상기 반사기에 광학적으로 후행하는 1/4파장 지연기, 및 상기 1/4파장 지연기에 광학적으로 후행하는 출력 편광기를 포함하고, 상기 1/4파장 지연기는 제1 방향으로 광축을 갖는, 광학 시스템.
  145. 제144항에 있어서, 각각의 상기 이미지 소스로부터의 광은 3개의 내부 경로들에서 상기 1/4파장 지연기를 통해 상기 반사기와 상기 출력 편광기 사이에 지향되는, 광학 시스템.
  146. 제144항에 있어서, 상기 원형 편광기는 입사 편광기, 및 제2 방향으로 광축을 갖는 1/4파장 지연기를 포함하는, 광학 시스템.
  147. 제146항에 있어서, 상기 입력 및 출력 편광기들은 직교하는 광축을 갖는, 광학 시스템.
  148. 제146항에 있어서, 상기 1/4파장 지연기들의 상기 제1 및 제2 광축들은 직교하는, 광학 시스템.
  149. 제142항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은,
    입력 측에서 각각의 상기 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치된 편광 빔 스플리터;
    상기 편광 빔 스플리터의 반대되는 측들에 인접한 제1 및 제2 반사기들;
    상기 제1 반사기와 상기 편광 빔 스플리터 사이에 위치하는 제1 1/4파장 지연기; 및
    상기 제2 반사기와 상기 편광 빔 스플리터 사이에 위치하는 제2 1/4파장 지연기를 포함하고,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 수신되는 광은 제1 편광 상태를 가지며, 상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제1 1/4파장판 및 상기 제1 반사기를 향해 반사되고,
    상기 제1 반사기에 의해 수신되는 광은 상기 제1 1/4파장 지연기를 두 번 통과한 후 상기 편광 빔 스플리터로 다시 반사되며,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제1 반사기로부터 수신되는 광은 상기 제1 편광 상태에 직교하는 제2 편광 상태를 가지고, 상기 제2 1/4파장판 및 상기 제2 반사기를 향해 상기 편광 빔 스플리터를 통해 지향되며,
    상기 제2 반사기에 의해 수신되는 광은 상기 제2 1/4파장 지연기를 두 번 통과한 후 상기 편광 빔 스플리터로 다시 반사되고,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제2 반사기로부터 수신되는 광은 상기 제1 편광 상태를 가지며, 각각의 상기 인터페이스를 향해 상기 편광 빔 스플리터에 의해 반사되는, 광학 시스템.
  150. 제149항에 있어서, 광학 폴딩 시스템은 입력 편광기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  151. 제149항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은, 각각의 상기 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치되되, 상기 수신된 광의 선택된 부분이 상기 제1 반사기 또는 상기 제2 반사기를 향해 반사되지 않고 상기 편광 빔 스플리터를 통과하도록 상기 수신된 광의 상기 선택된 부분의 편광 상태를 상기 제1 편광 상태로부터 상기 제2 편광 상태로 선택적으로 변경하도록 위치된 편광 제어 패널을 더 포함하는, 광학 시스템.
  152. 제151항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 제2 편광 상태를 갖는 광을 흡수하거나 반사하도록 구성된 출구 편광기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  153. 제149항에 있어서, 상기 편광 빔 스플리터는 제1 굴절률을 갖는 재료를 포함하고, 각각의 상기 이미지 소스로부터의 광은 상기 편광 빔 스플리터의 상기 입력 측에 인접한 매체를 통해 전파되며, 상기 매체는 제2 굴절률을 갖고, 상기 제1 굴절률은 상기 제2 굴절률보다 더 큰, 광학 시스템.
  154. 제142항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 가시 부피와 상기 중계 시스템 사이의 광 경로 길이를 증가시키기 위해 상기 제1 이미지 소스의 경로에 위치되는, 광학 시스템.
  155. 제142항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 가시 부피와 상기 중계 시스템 사이의 광 경로 길이를 증가시키기 위해 상기 제2 이미지 소스의 경로에 위치되는, 광학 시스템.
  156. 제89항에 있어서, 상기 중계 시스템의 상기 제1 및 제2 인터페이스들 중 적어도 하나에 광학적으로 후행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  157. 제89항에 있어서, 상기 중계 시스템은 빔 스플리터 및 역반사기를 포함하며, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 이미지 소스로부터 상기 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하고, 상기 제1 세트의 광 경로들을 따르는 상기 수신된 광의 제1 부분을 상기 역반사기를 향하는 접근 방향으로 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  158. 제157항에 있어서, 상기 역반사기 및 상기 빔 스플리터는 상기 빔 스플리터로부터 상기 역반사기를 향해 지향된 광이 상기 접근 방향에 반대되는 복귀 방향을 따라 상기 역반사기로부터 반사되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  159. 제158항에 있어서, 상기 복귀 방향으로 상기 역반사기로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 가시 부피를 향해 지향되는, 광학 시스템.
  160. 제159항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제2 이미지 소스로부터 상기 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하고, 상기 제2 세트의 광 경로들을 따르는 상기 수신된 광의 일부를 상기 가시 부피를 향해 통과시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  161. 제157항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 역반사기 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  162. 제89항에 있어서, 상기 중계 시스템은 빔 스플리터 및 거울면을 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 이미지 소스로부터 상기 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하고 상기 제1 세트의 광 경로들을 따르는 상기 수신된 광의 제1 부분을 상기 거울면을 향한 접근 방향으로 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  163. 제162항에 있어서, 상기 거울면 및 상기 빔 스플리터는 상기 거울면을 향해 상기 빔 스플리터로부터 지향된 광이 상기 접근 방향과 일반적으로 반대인 복귀 방향을 따라 상기 거울면으로부터 반사되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  164. 제163항에 있어서, 상기 복귀 방향으로 상기 거울면으로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 상기 가시 부피를 향해 지향되는, 광학 시스템.
  165. 제164항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제2 이미지 소스로부터 상기 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하고, 상기 제2 세트의 광 경로를 따라 상기 수신된 광의 일부를 가시 부피를 향해 통과시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  166. 제162항에 있어서, 상기 거울면은 만곡된 거울면인, 광학 시스템.
  167. 제162항에 있어서, 상기 거울면은 프레넬 거울인, 광학 시스템.
  168. 제162항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 거울면 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  169. 제89항에 있어서, 상기 중계 시스템의 가시 부피는 제1 시야를 정의하고, 상기 광학 시스템은 광 경로를 따르는 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스로부터의 광을, 제2 시야를 정의하는 추가적인 가시 부피로 중계하도록 구성된 추가적인 중계 시스템을 더 포함하며, 상기 제1 중계 시스템 및 상기 추가적인 중계 시스템은 결합된 시야를 형성하기 위해 상기 제1 및 제2 시야가 결합되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  170. 제169항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스는 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들을 포함하고,
    상기 광학 시스템은,
    상기 제1 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 제3 입력 인터페이스;
    상기 제2 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 제4 입력 인터페이스를 더 포함하며,
    상기 추가적인 중계 시스템은 상기 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들로부터의 광을 상기 추가적인 가시 부피로 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  171. 제89항에 있어서, 상기 광 시스템은 제3 이미지 소스로부터의 광 경로들의 세트를 따라 광을 수신하도록 구성된 제3 입력 인터페이스를 더 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 제1 이미지 소스로부터 상기 광을 수신하도록 위치된 제1 중계 서브시스템, 상기 제2 이미지 소스로부터 상기 광을 수신하도록 위치된 제2 중계 서브시스템, 및 상기 제3 이미지 소스로부터 상기 광을 수신하도록 위치된 제3 중계 서브시스템을 포함하고, 상기 제1, 제2 및 제3 중계 서브시스템들은 각각의 수신된 광을, 결합된 시야를 정의하기 위해 결합되는 각각의 서브 가시 부피들로 중계하도록 배향되는, 광학 시스템.
  172. 제89항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 광학 시스템에 진입하는 주변 광의 양을 감소시키도록 구성된 주변 광 차단 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  173. 제172항에 있어서, 상기 주변 광 차단 시스템은 상기 중계 시스템을 부분적으로 둘러싸는 인클로저와, 편광 필터를 포함하는 윈도우를 포함하는, 광학 시스템.
  174. 제173항에 있어서, 편광 필터는 제1 편광 상태를 갖는 주변 광을 차단하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  175. 제174항에 있어서, 상기 주변 광은 상기 제1 편광 상태를 가지며, 상기 제1 편광 상태의 광을 통과시키도록 구성된 편광 출력 필터를 포함하는 광원에 의해 제공되는, 광학 시스템.
  176. 광학 시스템으로서,
    광 결합 시스템 ― 상기 광 결합 시스템은,
    제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제1 입력 인터페이스 ― 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음 ―; 및
    제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제2 입력 인터페이스 ― 상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음 ―를 포함함 ―; 및
    상기 광 결합 시스템으로부터 결합된 이미지 광을 수신하고, 상기 수신된 광을 가시 부피의 중계된 위치들로 중계하여, 각각 상기 제1 및 제2 이미지 표면들에 대응하는 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 정의하도록 구성된 제1 중계 시스템을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 세트의 광 경로들은 상기 라이트필드 디스플레이로부터의 각각의 광 경로가 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록 상기 라이트필드 디스플레이에 의해 정의된 4차원(4D) 함수에 따라 결정되는, 광학 시스템.
  177. 제176항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 표면, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함하는, 중계 시스템.
  178. 제176항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들 중 적어도 하나의 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함하는, 중계 시스템.
  179. 제176항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스는 상기 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 이미지 표면은 홀로그래픽 객체의 표면을 포함하며, 상기 제2 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 표면, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  180. 제179항에 있어서, 상기 제2 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 홀로그래픽 객체의 표면, 또는 실제 물체의 표면, 또는 상기 실제 세계의 표면의 중계된 이미지를 포함하는, 광학 시스템.
  181. 제176항에 있어서, 제1 및 제2 입력 인터페이스 중 적어도 하나에 광학적으로 선행하는 차단 시스템을 더 포함하고, 상기 차단 시스템은 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성되는, 광학 시스템.
  182. 제181항에 있어서, 상기 광의 차단된 부분은 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 적어도 하나의 이미지 표면의 중계된 차단된 부분에 대응하고, 상기 중계된 차단된 부분은 상기 가시 부피에서 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 다른 하나의 이미지 표면에 의해 차단되는 것으로서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  183. 제181항에 있어서, 상기 제1 및 제2 입력 인터페이스 중 적어도 하나의 입력 인터페이스 중 다른 하나에 광학적으로 선행하는 추가적인 차단 시스템을 더 포함하고, 상기 추가적인 차단 시스템은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성되는, 광학 시스템.
  184. 제181항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 층을 포함하는, 광학 시스템.
  185. 제184항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소를 포함하는, 광학 시스템.
  186. 제185항에 있어서, 상기 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소는 입사광의 일부를 차단하도록 구성된 차단 부위 또는 시차 장벽을 포함하는, 광학 시스템.
  187. 제185항에 있어서, 상기 하나 이상의 차단 층은 하나 이상의 투명 LED 패널, 투명 OLED 패널, LC 패널, 또는 광을 선택적으로 차단하도록 동작될 수 있는 다른 패널을 포함하는, 광학 시스템.
  188. 제185항에 있어서,
    상기 제1 중계된 이미지 표면은 배경 표면을 포함하는 상기 제2 중계된 이미지 표면의 전방에 있는 전경 표면을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 차단 층은 제2 이미지 소스의 전방에 위치되되, 상기 배경 표면의 차단된 부분이 상기 전경 표면 뒤에서 보일 수 없도록 상기 전경 표면의 크기 및 형상으로 맞추어진 크기 및 형상을 갖는 차단 영역을 정의하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  189. 제188항에 있어서, 적어도 하나의 차단 층과 상기 제2 이미지 소스 사이의 거리는 상기 전경 표면과 상기 배경 표면 사이의 거리와 실질적으로 동일한, 광학 시스템.
  190. 제188항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층에 의해 정의된 차단 영역은 상기 전경 표면과 실질적으로 일치하도록 가시 부피로 중계되는, 광학 시스템.
  191. 제188항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 차단 영역의 이동을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  192. 제184항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 층과 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하는, 광학 시스템.
  193. 제192항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 중계 시스템의 이동을 상기 가시 부피에 정의된 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  194. 제192항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 적어도 하나의 차단 층에 의해 정의된 차단 영역의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  195. 제194항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층의 차단 영역의 움직임은 상기 적어도 하나의 차단 층의 물리적 움직임에 의해 적어도 부분적으로 수행되는, 광학 시스템.
  196. 제194항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층의 차단 영역의 움직임은 상기 적어도 하나의 차단 층의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소를 조절함으로써 적어도 부분적으로 수행되는, 광학 시스템.
  197. 제184항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나에 대해 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  198. 제184항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 차단 층에 대해 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  199. 제181항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 물체를 포함하는, 광학 시스템.
  200. 제199항에 있어서, 상기 제1 중계된 이미지 표면은 배경 표면을 포함하는 상기 제2 중계된 이미지 표면의 전방에 있는 전경 표면을 포함하고, 상기 적어도 하나의 차단 물체는 상기 제2 이미지 소스의 전방에 위치되며, 상기 적어도 하나의 차단 물체의 크기 및 형상은 상기 배경 표면의 차단된 부분이 상기 전경 표면 뒤에서 보일 수 없도록 상기 가시 부피에서 상기 전경 표면의 크기 및 형상으로 맞추어지는, 광학 시스템.
  201. 제200항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제2 이미지 소스 사이의 거리는 상기 전경 표면과 상기 배경 표면 사이의 거리와 실질적으로 동일한, 중계 시스템.
  202. 제200항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체에 의해 정의된 차단 영역은 상기 전경 표면과 실질적으로 일치하도록 상기 가시 부피로 중계되는, 중계 시스템.
  203. 제199항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체는 모터로 구동되는, 중계 시스템.
  204. 제203항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체의 움직임을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 중계 시스템.
  205. 제204항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 적어도 하나의 차단 물체의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  206. 제199항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  207. 제199항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 상기 적어도 하나의 차단 물체에 대해 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  208. 제176항에 있어서, 상기 제1 중계된 이미지 표면은 전경에서 보일 수 있고, 상기 제2 중계된 이미지 표면은 배경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  209. 제176항에 있어서, 상기 제1 중계된 이미지 표면은 배경에서 보일 수 있고, 상기 제2 중계된 이미지 표면은 전경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  210. 제176항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 모두 전경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  211. 제176항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 모두 배경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  212. 제176항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는,
    모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 ― 각각의 모듈형 디스플레이 장치는 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하고, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 복수의 디스플레이 평면들을 정의하며, 각각의 디스플레이 평면은 각각의 상기 디스플레이 장치들의 디스플레이 영역들에 의해 정의되는 이미징 영역들 및 각각의 상기 디스플레이 장치들의 비-이미징 영역들에 의해 정의되는 비-이미징 영역들을 포함함 ―;
    상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 중 하나의 어레이의 디스플레이 평면으로부터 광을 수신하도록 각각 위치된 도파관들의 어레이들;
    상기 도파관들의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 동작될 수 있는 상기 라이트필드 디스플레이의 광 결합 시스템을 포함하고,
    상기 도파관들의 각각의 어레이는, 상기 라이트필드 디스플레이의 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 상기 4차원 함수에 따라 결정되는 상기 제1 세트의 광 경로들을 포함하도록, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 각각의 어레이로부터의 광을 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  213. 제212항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들로 하여금 상기 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 홀로그래픽 표면을 정의하도록 광을 출력하게 동작시키도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 홀로그래픽 표면을 정의하는 결합된 광은 모듈형 디스플레이 장치의 상이한 어레이들의 적어도 하나의 이미징 영역으로부터의 광을 포함하는, 광학 시스템.
  214. 제212항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이의 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 3개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 2개의 광 결합기들을 포함하는, 광학 시스템.
  215. 제212항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이의 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 4개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 3개의 광 결합기들을 포함하는, 광학 시스템.
  216. 제176항에 있어서,
    제1 깊이 프로파일을 갖는 홀로그래픽 표면이 상기 라이트필드 디스플레이로부터의 광 경로들에 의해 형성되고,
    상기 제1 중계된 이미지 표면은 상기 제1 깊이 프로파일과는 상이한 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖는 중계된 홀로그래픽 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  217. 제216항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 라이트필드 디스플레이로 하여금 상기 제1 중계된 이미지 표면의 상기 제1 중계된 깊이 프로파일이 관찰자를 위해 의도된 깊이 프로파일이 되도록 광을 출력하게 동작시킴으로써 상기 제1 깊이 프로파일과 상기 제1 중계된 깊이 프로파일 사이의 차이를 고려하기 위한 명령들을 제공하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는, 광학 시스템.
  218. 제216항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 이미지 소스들로부터 수신된 광이, 제1 가상 디스플레이 평면에 대해 정의된 제2 4D 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 각각 갖는 중계된 광 경로들을 따라 중계되도록, 상기 제1 중계된 이미지 표면의 중계된 위치들은 상기 중계 시스템에 의해 정의되는 제2 4D 함수에 따라 결정되고,
    상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 라이트필드 디스플레이로 하여금 상기 중계된 광 경로들의 각각의 세트에 대한 상기 제2 4D 좌표계의 상기 위치 좌표들 및 각도 좌표들이 상기 제1 중계된 이미지 표면을 의도된 바와 같이 관찰자에게 제공하게 하도록, 상기 제1 4D 함수에 따라 투사된 광을 출력하게 동작시킴으로써 상기 제2 4D 함수를 고려하기 위한 명령들을 제공하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는, 광학 시스템.
  219. 제176항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스의 다른 하나는 실제 물체의 표면을 포함하고, 상기 광 결합 시스템은 입력 중계 서브시스템을 통해 상기 실제 물체의 표면으로부터 광을 수신하도록 구성되며, 상기 입력 중계 서브시스템은 상기 실제 물체의 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 실제 물체의 표면으로부터 광을 중계하여 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스의 각각의 이미지 표면이 상기 실제 물체의 중계된 이미지 표면을 포함하도록 구성되고,
    상기 실제 물체의 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 표면의 깊이 프로파일과 상이한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  220. 제219항에 있어서, 상기 중계 시스템은, 상기 가시 부피 내의 상기 실제 물체의 각각의 중계된 이미지 표면이 상기 실제 물체의 표면의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖도록, 상기 실제 물체의 상기 중계된 이미지 표면을 상기 가시 부피 내의 상기 실제 물체의 각각의 중계된 이미지 표면을 정의하는 상기 중계된 위치들로 중계하도록 구성되는, 광학 시스템.
  221. 제176항에 있어서, 상기 광 결합 시스템의 제1 및 제2 인터페이스들 중 적어도 하나에 광학적으로 선행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  222. 제221항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 복수의 내부 광학 층들을 포함하고, 상기 각각의 이미지 소스로부터의 광은 내부 광학 층들 간의 복수의 내부 경로들을 따라 지향되어 상기 가시 부피 내의 각각의 상기 중계 위치들과 상기 중계 시스템 사이의 광 경로 길이를 증가시키는, 광학 시스템.
  223. 제222항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 반사기에 광학적으로 선행하는 원형 편광기, 상기 반사기에 광학적으로 후행하는 1/4파장 지연기, 및 상기 1/4파장 지연기에 광학적으로 후행하는 출력 편광기를 포함하고, 상기 1/4파장 지연기는 제1 방향으로 광축을 갖는, 광학 시스템.
  224. 제223항에 있어서, 각각의 상기 이미지 소스로부터의 광은 3개의 내부 경로들에서 상기 1/4파장 지연기를 통해 상기 반사기와 상기 출력 편광기 사이에 지향되는, 광학 시스템.
  225. 제223항에 있어서, 상기 원형 편광기는 입사 편광기, 및 제2 방향으로 광축을 갖는 1/4파장 지연기를 포함하는, 광학 시스템.
  226. 제225항에 있어서, 상기 입력 및 출력 편광기들은 직교하는 광축을 갖는, 광학 시스템.
  227. 제225항에 있어서, 상기 1/4파장 지연기들의 상기 제1 및 제2 광축들은 직교하는, 광학 시스템.
  228. 제221항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은,
    입력 측에서 각각의 상기 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치된 편광 빔 스플리터;
    상기 편광 빔 스플리터의 반대되는 측들에 인접한 제1 및 제2 반사기들;
    상기 제1 반사기와 상기 편광 빔 스플리터 사이에 위치하는 제1 1/4파장 지연기; 및
    상기 제2 반사기와 상기 편광 빔 스플리터 사이에 위치하는 제2 1/4파장 지연기를 포함하고,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 수신되는 광은 제1 편광 상태를 가지며, 상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제1 1/4파장판 및 상기 제1 반사기를 향해 반사되고,
    상기 제1 반사기에 의해 수신되는 광은 상기 제1 1/4파장 지연기를 두 번 통과한 후 상기 편광 빔 스플리터로 다시 반사되며,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제1 반사기로부터 수신되는 광은 상기 제1 편광 상태에 직교하는 제2 편광 상태를 가지고, 상기 제2 1/4파장판 및 상기 제2 반사기를 향해 상기 편광 빔 스플리터를 통해 지향되며,
    상기 제2 반사기에 의해 수신되는 광은 상기 제2 1/4파장 지연기를 두 번 통과한 후 상기 편광 빔 스플리터로 다시 반사되고,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제2 반사기로부터 수신되는 광은 상기 제1 편광 상태를 가지며, 각각의 상기 인터페이스를 향해 상기 편광 빔 스플리터에 의해 반사되는, 광학 시스템.
  229. 제228항에 있어서, 광학 폴딩 시스템은 입력 편광기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  230. 제228항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은, 각각의 상기 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치되되, 상기 수신된 광의 선택된 부분이 상기 제1 반사기 또는 상기 제2 반사기를 향해 반사되지 않고 상기 편광 빔 스플리터를 통과하도록 상기 수신된 광의 상기 선택된 부분의 편광 상태를 상기 제1 편광 상태로부터 상기 제2 편광 상태로 선택적으로 변경하도록 위치된 편광 제어 패널을 더 포함하는, 광학 시스템.
  231. 제230항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 제2 편광 상태를 갖는 광을 흡수하거나 반사하도록 구성된 출구 편광기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  232. 제228항에 있어서, 상기 편광 빔 스플리터는 제1 굴절률을 갖는 재료를 포함하고, 각각의 상기 이미지 소스로부터의 광은 상기 편광 빔 스플리터의 상기 입력 측에 인접한 매체를 통해 전파되며, 상기 매체는 제2 굴절률을 갖고, 상기 제1 굴절률은 상기 제2 굴절률보다 더 큰, 광학 시스템.
  233. 제221항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스는 상기 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 가시 부피 내의 상기 제1 중계된 이미지 표면 위치들과 상기 중계 시스템 사이의 광 경로 길이를 증가시키기 위해 상기 라이트필드 디스플레이의 경로에 위치되는, 광학 시스템.
  234. 제221항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스는 상기 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 제2 중계된 이미지 표면과 상기 중계 시스템 사이의 광 경로 길이를 증가시키기 위해 상기 제2 이미지 소스의 경로에 위치되는, 광학 시스템.
  235. 제176항에 있어서, 상기 광 결합 시스템의 제1 및 제2 인터페이스들 중 적어도 하나에 광학적으로 후행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  236. 제176항에 있어서, 중계 시스템은 투과 반사기를 포함하는, 광학 시스템.
  237. 제236항에 있어서, 상기 중계 시스템은,
    상기 결합된 이미지 광을 수신하고 상기 결합된 이미지 광의 일부를 상기 투과 반사기를 통해 제1 경로로 지향시키도록 위치된 빔 스플리터;
    적어도 하나의 거울을 포함하는 거울 시스템을 더 포함하며, 상기 거울 시스템은 상기 결합된 이미지 광의 일부를 상기 빔 스플리터로부터 그리고 상기 투과 반사기를 통해 수신하도록 위치되고, 상기 수신된 광을 상기 투과 반사기를 통해 제2 경로로, 이어서 상기 빔 스플리터를 통해 다시 지향시켜, 상기 각각의 중계된 위치들에서 보일 수 있는 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 형성하는, 광학 시스템.
  238. 제237항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 각각, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  239. 제237항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 투과 반사기와 상기 거울 시스템 사이의 1/4파장 지연기를 포함하는, 광학 시스템.
  240. 제236항에 있어서, 상기 중계 시스템은 복수의 거울들을 포함하는 거울 시스템을 더 포함하고, 상기 결합된 이미지 광은 상기 투과 반사기의 제1 면으로부터 수신되고 상기 투과 반사기를 통해 제1 경로로 상기 거울 시스템으로 지향되어, 상기 투과 반사기의 제2 면 상에 제1 및 제2 중간 중계된 이미지 표면들을 형성하며, 상기 거울 시스템은 상기 결합된 이미지 광을 제2 경로로 상기 투과 반사기를 통해 다시 반사하여 각각의 상기 중계된 위치들에서 보일 수 있는 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 형성하도록 구성되는, 광학 시스템.
  241. 제240항에 있어서, 상기 거울 시스템은 한 쌍의 거울들을 포함하는, 광학 시스템.
  242. 제240항에 있어서, 상기 거울 시스템은 3개 이상의 거울들을 포함하는, 광학 시스템.
  243. 제240항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 각각, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  244. 제176항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 광 결합 시스템으로부터 광을 수신하도록 위치된 제1 중계 서브시스템과, 상기 제1 중계 서브시스템으로부터 중계된 광을 수신하도록 구성된 제2 중계 서브시스템을 포함하며, 상기 제2 중계 서브시스템은 각각의 중계된 위치들로부터의 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 중계하여 새로운 가시 부피 내의 새로운 중계된 위치들에서 각각, 제3 및 제4 중계된 이미지 표면들을 형성하도록 구성되는, 광학 시스템.
  245. 제244항에 있어서, 상기 제1 중계 서브시스템은 제1 투과 반사기를 포함하고, 상기 제2 중계 서브시스템은 제2 투과 반사기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 투과 반사기들은 제1 및 제2 평행한 평면들에 위치되되, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들이 상기 제1 및 제2 투과 반사기들 사이의 중계된 위치들에 위치하도록 정렬되는, 광학 시스템.
  246. 제244항에 있어서, 상기 제2 이미지 소스는 광을 방출하거나 반사하는 실제 물체를 포함하고, 상기 제2 이미지 표면은 제1 깊이 프로파일을 갖는 상기 실제 물체의 표면을 포함하며, 상기 중계된 위치들에서 상기 제2 중계된 이미지 표면은 상기 제1 깊이 프로파일과 상이한 제2 깊이 프로파일을 가지며, 상기 새로운 중계된 위치들에서 상기 제4 중계된 이미지 표면은 상기 제1 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 제3 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  247. 제176항에 있어서, 상기 중계 시스템은 빔 스플리터 및 역반사기를 포함하며, 상기 빔 스플리터는 상기 광 결합 시스템으로부터 상기 결합된 이미지 광을 수신하되, 상기 수신된 결합된 이미지 광의 일부를 접근 방향을 따라 상기 역반사기를 향해 지향시키도록 위치되는, 광학 시스템.
  248. 제247항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 하나의 이미지 소스의 디스플레이 스크린 평면과 상기 역반사기에 대해 45도 각도로 배향되고, 상기 역반사기는 상기 디스플레이 스크린 평면에 대해 수직으로 배향되는, 광학 시스템.
  249. 제247항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 하나의 이미지 소스의 디스플레이 스크린 평면과 상기 역반사기에 대해 45도 각도로 배향되고, 상기 역반사기는 상기 디스플레이 스크린 평면에 대해 반대 방향으로 배향되는, 광학 시스템.
  250. 제247항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하는, 광학 시스템.
  251. 제250항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 역반사기 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  252. 제247항에 있어서, 상기 역반사기는 코너 반사기 마이크로 거울 어레이를 포함하는, 광학 시스템.
  253. 제247항에 있어서, 상기 역반사기와 상기 빔 스플리터는 상기 빔 스플리터로부터 상기 역반사기를 향해 접근 방향으로 지향된 광이 상기 접근 방향에 반대되는 복귀 방향을 따라 상기 역반사기로부터 반사되도록 정렬되고, 상기 복귀 방향을 따르는 광은 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 광학 시스템.
  254. 제247항에 있어서, 상기 중계 시스템은 추가적인 역반사기를 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 수신된 결합된 이미지 광의 다른 부분을 상기 추가적인 역반사기를 향해 추가적인 접근 방향을 따라 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  255. 제254항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 추가적인 반사기 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  256. 제254항에 있어서, 상기 추가적인 역반사기 및 상기 빔 스플리터는 상기 빔 스플리터로부터 상기 추가적인 접근 방향으로 상기 추가적인 역반사기를 향해 지향된 광이 상기 추가적인 접근 방향에 반대되는 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 역반사기로부터 반사되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  257. 제256항에 있어서, 상기 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 역반사기로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 중계 시스템.
  258. 제176항에 있어서, 상기 중계 시스템은 빔 스플리터 및 거울면을 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 광 결합 시스템으로부터 결합된 이미지 광을 수신하되, 상기 수신된 결합된 이미지 광의 일부를 접근 방향을 따라 상기 거울면을 향해 지향시키도록 위치되는, 광학 시스템.
  259. 제258항에 있어서, 상기 거울면은 만곡된 표면 또는 프레넬 거울을 포함하는, 광학 시스템.
  260. 제258항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스의 디스플레이 스크린 평면 및 상기 거울면에 대해 45도 각도로 배향되고, 상기 거울면은 상기 디스플레이 스크린 평면에 대해 수직으로 배향되는, 광학 시스템.
  261. 제258항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 하나의 이미지 소스의 디스플레이 스크린 평면 및 상기 거울면에 대해 45도 각도로 배향되고, 상기 거울면은 상기 디스플레이 스크린 평면에 대해 반대 방향으로 배향되는, 광학 시스템.
  262. 제258항에 있어서, 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하는, 광학 시스템.
  263. 제262항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 거울면 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  264. 제258항에 있어서, 상기 거울면 및 상기 빔 스플리터는, 상기 빔 스플리터로부터 상기 거울면을 향해 접근 방향으로 지향된 광이 상기 접근 방향과 일반적으로 반대되는 복귀 방향을 따라 상기 거울면으로부터 반사되도록 정렬되고, 상기 복귀 방향을 따른 광은 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 광학 시스템.
  265. 제258항에 있어서, 상기 중계 시스템은 추가적인 거울면을 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 수신된 결합된 이미지의 다른 부분을 추가적인 접근 방향을 따라 상기 추가적인 거울면을 향해 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  266. 제265항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 추가적인 거울면 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  267. 제265항에 있어서, 상기 추가적인 거울면 및 상기 빔 스플리터는 상기 추가적인 거울면을 향해 상기 추가적인 접근 방향으로 상기 빔 스플리터로부터 지향된 광이 상기 추가적인 접근 방향에 반대되는 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 거울면으로부터 반사되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  268. 제267항에 있어서, 상기 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 역반사기로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 중계 시스템.
  269. 제176항에 있어서, 상기 중계 시스템은 제1 평면에서의 투과 반사기와 제2 평면에서의 반사기를 포함하며, 상기 제1 평면은 상기 제2 평면에 실질적으로 평행한, 광학 시스템.
  270. 제269항에 있어서, 상기 반사기는 반사 편광기 또는 반투명 거울을 포함하는, 광학 시스템.
  271. 제269항에 있어서, 상기 광 결합 시스템으로부터의 상기 결합된 이미지 광의 일부는 접근 방향을 따라 제1 순방향 경로로 상기 투과 역반사기를 통해 지향되고, 상기 접근 방향에 반대되는 복귀 방향을 따르는 제1 복귀 경로로 상기 반사기로부터 상기 투과 반사기를 향해 다시 반사되는, 광학 시스템.
  272. 제271항에 있어서, 상기 제1 복귀 경로의 광은 상기 투과 역반사기에 의해 상기 접근 방향을 따라 제2 순방향 경로로 반사되고 상기 반사기를 통해 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 광학 시스템.
  273. 제271항에 있어서, 상기 반사기는 제1 상태의 편광을 반사시키고 제1 상태의 편광에 직교하는 제2 상태의 편광을 투과시키는 반사 편광기를 포함하고, 상기 반사기와 상기 투과 역반사기 사이에는 제1 방향으로 광축을 갖는 제1 1/4파장 지연기가 배치되고, 상기 투과 반사기의 반대되는 면 상에는 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 광축을 갖는 제2 1/4파장 지연기가 배치되는, 광학 시스템.
  274. 제273항에 있어서, 상기 결합된 이미지 광은 상기 제1 순방향 경로로 상기 제1 및 제2 1/4파장판 지연기들 및 상기 투과 역반사기를 통과한 후 제1 상태의 선형 편광으로 편광되고, 상기 제1 상태의 선형 편광을 갖는 결합된 이미지 광은 상기 반사 편광기로부터 반사되며, 상기 결합된 이미지 광의 편광 상태는 상기 제1 복귀 경로로 상기 제1 1/4파장 지연기를 통과하고, 상기 투과 역반사기로부터 반사되며, 상기 제2 순방향 경로로 상기 제1 1/4파장 지연기를 통과한 후에 제1 상태의 선형 편광으로부터 제2 상태의 선형 편광으로 회전하여, 상기 제2 상태의 편광인 상기 결합된 이미지 광이 상기 반사 편광기를 통과하는, 광학 시스템.
  275. 제176항에 있어서, 상기 중계 시스템은 결합된 광선들을 수신하도록 정렬된 공통 광축을 갖는 하나 이상의 렌즈를 포함하는, 광학 시스템.
  276. 제275항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 양의 프레넬 렌즈, 음의 프레넬 렌즈, 메타재료로부터 구현된 렌즈, 컴퓨터에 의한 방법으로 계산된 디자인을 포함하는 렌즈, 또는 음의 굴절률 재료로부터 제조된 렌즈를 포함하는, 광학 시스템.
  277. 제275항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 제1 이미지 소스로부터 발산하는 광을 상기 중계된 위치들에서 수렴하는 광으로 집속시키는, 광학 시스템.
  278. 제275항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 제2 이미지 소스로부터 발산하는 광선을 상기 중계된 위치들 근처에서 수렴하는 광으로 집속시키는, 광학 시스템.
  279. 제275항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 제1 또는 제2 이미지 소스로부터 발산하는 광을 중계 시스템의 관찰자에 반대되는 측면 상의 가상 위치에서 수렴하는 광으로 집속시키는, 광학 시스템.
  280. 제176항에 있어서, 상기 중계 시스템은 제1 시야를 정의하는 중계된 광 경로들을 따라 상기 광 결합 시스템으로부터 상기 수신된 광을 중계하도록 구성되고, 상기 광학 시스템은 제2 시야를 정의하는 중계된 광 경로들을 따라 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스로부터 광을 중계하도록 구성된 제1 추가적인 중계 시스템을 더 포함하며, 상기 중계 시스템 및 상기 제1 추가적인 중계 시스템은 결합된 시야를 정의하기 위해 상기 제1 및 제2 시야가 결합되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  281. 제280항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스는 제1 및 제2 추가적인 이미지 소스들을 포함하고,
    상기 광학 시스템은 추가적인 광 결합 시스템을 더 포함하며, 상기 추가적인 광 결합 시스템은,
    상기 제1 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 상기 추가적인 광 결합 시스템의 제1 입력 인터페이스; 및
    상기 제2 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 제2 입력 인터페이스를 포함하고,
    상기 제1 추가적인 중계 시스템은 상기 추가적인 광 결합 시스템으로부터 결합된 광을 수신하고 상기 수신된 광을 추가적인 중계 위치들로 중계하도록 구성되는, 광학 시스템.
  282. 제280항에 있어서, 상기 광학 시스템은 제3 시야를 정의하는 중계된 광 경로들을 따라 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스로부터의 광을 중계하도록 구성된 제2 추가적인 중계 시스템을 더 포함하고, 상기 중계 시스템과 상기 제1 및 제2 추가적인 중계 시스템들은 결합된 시야를 정의하기 위해 상기 제1, 제2 및 제3 시야가 결합되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  283. 제176항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 광학 시스템에 진입하는 주변 광의 양을 감소시키도록 구성된 주변 광 차단 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  284. 제283항에 있어서, 상기 주변 광 차단 시스템은 상기 중계 시스템을 부분적으로 둘러싸는 인클로저와, 편광 필터를 포함하는 윈도우를 포함하는, 광학 시스템.
  285. 제284항에 있어서, 편광 필터는 제1 편광 상태를 갖는 주변 광을 차단하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  286. 제285항에 있어서, 상기 주변 광은 제1 편광 상태를 가지며, 상기 제1 편광 상태의 광을 통과시키도록 구성된 편광 출력 필터를 포함하는 광원에 의해 제공되는, 광학 시스템.
  287. 광학 시스템으로서,
    광 결합 시스템 ― 상기 광 결합 시스템은,
    제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제1 입력 인터페이스 ― 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음 ―; 및
    제2 이미지 소스로부터 제2 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성되는 제2 입력 인터페이스 ― 상기 제2 이미지 소스로부터의 광은 제2 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음 ―를 포함함 ―;
    상기 광 결합 시스템으로부터 결합된 광을 수신하고 상기 수신된 광을 가시 부피 내의 중계된 위치들로 중계하도록 구성된 중계 시스템 ― 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 각각의 상기 중계된 위치들에서 보일 수 있음 ―;
    상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성되는 차단 시스템을 포함하는, 광학 시스템.
  288. 제287항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 표면, 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  289. 제287항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 표면 중 적어도 하나의 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 홀로그래픽 객체의 표면, 실제 물체의 표면, 또는 상기 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함하는, 광학 시스템.
  290. 제287항에 있어서, 상기 제1 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 이미지 표면은 홀로그래픽 객체의 표면을 포함하며, 상기 제2 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 표면, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  291. 제290항에 있어서, 상기 제2 이미지 표면은 2D 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면으로부터 투사된 이미지 표면, 부피 3D 디스플레이의 이미지 표면, 홀로그래픽 객체의 표면, 또는 실제 물체의 표면, 또는 상기 실제 물체의 표면의 중계된 이미지를 포함하는, 광학 시스템.
  292. 제287항에 있어서, 상기 광의 차단된 부분은 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 적어도 하나의 중계된 이미지 표면의 중계된 차단된 부분에 대응하고, 상기 중계된 차단된 부분은 상기 가시 부피에서 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들 중 다른 하나의 중계된 이미지 표면에 의해 차단되는 것으로서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  293. 제287항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스 중 다른 하나로부터의 광의 일부를 차단하도록 구성된 추가적인 차단 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  294. 제287항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 층을 포함하는, 광학 시스템.
  295. 제294항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소를 포함하는, 광학 시스템.
  296. 제295항에 있어서, 상기 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소는 입사광의 일부를 차단하도록 구성된 차단 부위 또는 시차 장벽을 포함하는, 광학 시스템.
  297. 제295항에 있어서, 상기 하나 이상의 차단 층은 하나 이상의 투명 LED 패널, 투명 OLED 패널, LC 패널, 또는 광을 선택적으로 차단하도록 동작될 수 있는 다른 패널을 포함하는, 광학 시스템.
  298. 제295항에 있어서,
    상기 제1 중계된 이미지 표면은 배경 중계된 객체 표면을 포함하는 상기 제2 중계된 이미지 표면의 전방에서의 전경 중계된 표면을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 차단 층은 제2 이미지 소스의 전방에 위치되되, 상기 배경 표면의 차단된 부분이 상기 전경 표면 뒤에서 보일 수 없도록 상기 전경 표면의 크기 및 형상으로 맞추어진 크기 및 형상을 갖는 차단 영역을 정의하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  299. 제298항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층과 상기 제2 이미지 소스 사이의 거리는 상기 전경 표면과 상기 배경 표면 사이의 거리와 실질적으로 동일한, 광학 시스템.
  300. 제298항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층에 의해 정의된 차단 영역은 상기 전경 표면과 실질적으로 일치하도록 가시 부피로 중계되는, 광학 시스템.
  301. 제298항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 차단 영역의 움직임을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  302. 제294항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 층과 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하는, 광학 시스템.
  303. 제302항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 가시 부피에 정의된 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  304. 제302항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 적어도 하나의 차단 층에 의해 정의된 차단 영역의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  305. 제304항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층 내의 차단 영역의 움직임은 상기 적어도 하나의 차단 층의 물리적 움직임에 의해 적어도 부분적으로 수행되는, 광학 시스템.
  306. 제304항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층 내의 차단 영역의 움직임은 적어도 부분적으로 상기 적어도 하나의 차단 층의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소를 조절함으로써 수행되는, 광학 시스템.
  307. 제294항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 층은 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나에 대해 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  308. 제294항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 차단 층에 대해 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  309. 제287항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 물체를 포함하는, 광학 시스템.
  310. 제309항에 있어서, 상기 제1 중계된 이미지 표면은 배경 표면을 포함하는 상기 제2 중계된 이미지 표면의 전방에 있는 전경 표면을 포함하고, 상기 적어도 하나의 차단 물체는 상기 제2 이미지 소스의 전방에 위치되며, 상기 적어도 하나의 차단 물체의 크기 및 형상은 상기 배경 표면의 차단된 부분이 전경 표면 뒤에서 보일 수 없도록 상기 가시 부피 내의 전경 표면의 크기 및 형상에 맞추어지는, 광학 시스템.
  311. 제310항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제2 이미지 소스 사이의 거리는 상기 전경 표면과 상기 배경 표면 사이의 거리와 실질적으로 동일한, 광학 시스템.
  312. 제310항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체에 의해 정의된 차단 영역은 상기 전경 표면과 실질적으로 일치하도록 상기 가시 부피로 중계되는, 광학 시스템.
  313. 제309항에 있어서, 상기 적어도 하나의 차단 물체는 모터로 구동되는, 광학 시스템.
  314. 제313항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체의 움직임을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  315. 제309항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 적어도 하나의 차단 물체의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  316. 제309항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 적어도 하나의 차단 물체와 상기 제1 및 제2 이미지 소스들에 대해 상대적인 상기 중계 시스템의 움직임을 부여하도록 동작될 수 있는 기계적 메커니즘을 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 중계 시스템의 움직임을 상기 가시 부피 내의 이미지 표면의 움직임과 함께 조정하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  317. 제287항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나는 상기 적어도 하나의 차단 물체에 대해 상대적인 움직임을 부여하도록 이동될 수 있는, 광학 시스템.
  318. 제287항에 있어서, 상기 제1 중계된 이미지 표면은 전경에서 보일 수 있고, 상기 제2 중계된 이미지 표면은 배경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  319. 제287항에 있어서, 상기 제1 중계된 이미지 표면은 배경에서 보일 수 있고, 상기 제2 중계된 이미지 표면은 전경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  320. 제287항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면은 모두 전경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  321. 제287항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면은 모두 배경에서 보일 수 있는, 광학 시스템.
  322. 제287항에 있어서,
    상기 제1 이미지 표면은 라이트필드 디스플레이로부터의 광 경로들에 의해 형성된 홀로그래픽 객체의 표면이고, 상기 홀로그래픽 객체의 표면은 제1 깊이 프로파일을 가지며,
    상기 제1 중계된 이미지 표면은 상기 제1 깊이 프로파일과는 상이한 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖는 제1 중계된 홀로그래픽 표면을 포함하는, 광학 시스템.
  323. 제322항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는
    모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 ― 각각의 모듈형 디스플레이 장치는 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하고, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 복수의 디스플레이 평면들을 정의하며, 각각의 디스플레이 평면은 각각의 상기 디스플레이 장치들의 디스플레이 영역들에 의해 정의되는 이미징 영역들 및 각각의 상기 디스플레이 장치들의 비-이미징 영역들에 의해 정의되는 비-이미징 영역들을 포함함 ―;
    각각이, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 중 하나의 어레이의 디스플레이 평면으로부터 광을 수신하도록 위치되는, 도파관들의 어레이들; 및
    상기 도파관들의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 동작될 수 있는 상기 라이트필드 디스플레이의 광 결합 시스템을 포함하고,
    상기 도파관들의 각각의 어레이는, 상기 라이트필드 디스플레이의 상기 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 4차원 함수에 따라 각각 정의되는 광 경로들을 포함하고, 각각은 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 각각의 어레이로부터의 광을 지향시키도록 구성되어, 상기 결합된 광은 상기 홀로그래픽 객체를 정의하는 상기 광 경로들을 포함하는, 광학 시스템.
  324. 제323항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들로 하여금 상기 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 홀로그래픽 표면을 정의하도록, 광을 출력하게 동작시키도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 홀로그래픽 표면을 정의하는 상기 결합된 광은 모듈형 디스플레이 장치들의 상이한 어레이들의 적어도 하나의 이미징 영역으로부터의 광을 포함하는, 광학 시스템.
  325. 제323항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이의 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 3개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 2개의 광 결합기들을 포함하는, 광학 시스템.
  326. 제323항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이의 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 4개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 3개의 광 결합기들을 포함하는, 광학 시스템.
  327. 제322항에 있어서, 상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 라이트필드 디스플레이로 하여금 상기 제1 중계된 홀로그래픽 객체의 제1 중계된 깊이 프로파일이 관찰자를 위해 의도된 깊이 프로파일이 되도록 광을 출력하게 동작시킴으로써 상기 제1 깊이 프로파일과 상기 제1 중계된 깊이 프로파일 사이의 차이를 고려하기 위한 명령들을 제공하도록 구성된 컨트롤러를 포함하는, 광학 시스템.
  328. 제322항에 있어서,
    상기 라이트필드 디스플레이는 상기 제1 이미지 표면을 형성하기 위해 광 경로들의 세트를 따라 광을 투사하도록 구성되고, 상기 광 경로들의 세트는 상기 라이트필드 디스플레이로부터의 각각의 광 경로가 라이트필드 디스플레이 스크린 평면에 대해 정의된 제1 4D 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록 상기 라이트필드 디스플레이에 의해 정의되는 제1 4차원(4D) 함수에 따라 결정되며,
    각각이 제1 가상 디스플레이 평면에 대해 정의된 제2 4D 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖는 중계된 광 경로들을 따라 상기 수신된 광이 중계되도록, 상기 제1 중계된 이미지 표면의 중계된 위치들은 상기 중계 시스템에 의해 정의되는 제2 4D 함수에 따라 결정되고,
    상기 라이트필드 디스플레이는, 상기 중계된 광 경로들의 세트 각각에 대한 상기 제2 4D 좌표계의 상기 위치 좌표들 및 각도 좌표들에 의해 상기 중계된 홀로그래픽 표면이 의도된 바와 같이 관찰자에게 제공될 수 있도록, 상기 라이트필드 디스플레이로 하여금 상기 제1 4D 함수에 따라 광을 출력하게 동작시킴으로써 상기 제2 4D 함수를 고려하기 위한 명령들을 제공하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하는, 광학 시스템.
  329. 제287항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스는 실제 물체의 표면을 포함하고, 상기 광 결합 시스템은 입력 중계 서브시스템을 통해 상기 실제 물체의 표면으로부터 광을 수신하도록 구성되며, 상기 입력 중계 서브시스템은 상기 실제 물체의 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 실제 물체의 표면으로부터 광을 중계하여, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스의 각각의 이미지 표면이 상기 실제 물체의 중계된 이미지 표면을 포함하도록 구성되고,
    상기 실제 물체의 중계된 이미지 표면은 상기 실제 물체의 표면의 깊이 프로파일과 상이한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  330. 제329항에 있어서, 상기 중계 시스템은, 상기 가시 부피 내의 상기 실제 물체의 각각의 중계된 이미지 표면이 상기 실제 물체의 표면의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖도록, 상기 실제 물체의 상기 중계된 이미지 표면을, 상기 가시 부피 내의 상기 실제 물체의 각각의 중계된 이미지 표면을 정의하는 중계된 위치들로 중계하도록 구성되는, 광학 시스템.
  331. 제287항에 있어서, 상기 광 결합 시스템의 제1 및 제2 인터페이스들 중 적어도 하나에 광학적으로 선행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  332. 제331항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 복수의 내부 광학 층들을 포함하고, 각각의 상기 이미지 소스로부터의 광은 내부 광학 층들 간의 복수의 내부 경로를 따라 지향되어, 상기 중계 시스템과 각각의 중계된 위치들 사이의 광 경로 길이를 증가시키는, 광학 시스템.
  333. 제332항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 반사기에 광학적으로 선행하는 원형 편광기, 상기 반사기에 광학적으로 후행하는 1/4파장 지연기, 및 상기 1/4파장 지연기에 광학적으로 후행하는 출력 편광기를 포함하고, 상기 1/4파장 지연기는 제1 방향으로 광축을 갖는, 광학 시스템.
  334. 제333항에 있어서, 각각의 상기 이미지 소스로부터의 광은 3개의 내부 경로들에서 상기 1/4파장 지연기를 통해 상기 반사기와 상기 출력 편광기 사이에 지향되는, 광학 시스템.
  335. 제333항에 있어서, 상기 원형 편광기는 입사 편광기, 및 제2 방향으로 광축을 갖는 1/4파장 지연기를 포함하는, 광학 시스템.
  336. 제335항에 있어서, 상기 입력 및 출력 편광기들은 직교하는 광축을 갖는, 광학 시스템.
  337. 제335항에 있어서, 상기 1/4파장 지연기들의 상기 제1 및 제2 광축들은 직교하는, 광학 시스템.
  338. 제331항에 있어서, 광학 폴딩 시스템은,
    입력 측에서 각각의 상기 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치된 편광 빔 스플리터;
    상기 편광 빔 스플리터의 반대되는 측들에 인접한 제1 및 제2 반사기들;
    상기 제1 반사기와 상기 편광 빔 스플리터 사이에 위치하는 제1 1/4파장 지연기; 및
    상기 제2 반사기와 상기 편광 빔 스플리터 사이에 위치하는 제2 1/4파장 지연기를 포함하고,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 수신되는 광은 제1 편광 상태를 가지며, 상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제1 1/4파장판 및 상기 제1 반사기를 향해 반사되고,
    상기 제1 반사기에 의해 수신되는 광은 상기 제1 1/4파장 지연기를 두 번 통과한 후 상기 편광 빔 스플리터로 다시 반사되며,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제1 반사기로부터 수신되는 광은 상기 제1 편광 상태에 직교하는 제2 편광 상태를 가지고, 상기 제2 1/4파장판 및 상기 제2 반사기를 향해 상기 편광 빔 스플리터를 통해 지향되며,
    상기 제2 반사기에 의해 수신되는 광은 상기 제2 1/4파장 지연기를 두 번 통과한 후 상기 편광 빔 스플리터로 다시 반사되고,
    상기 편광 빔 스플리터에 의해 상기 제2 반사기로부터 수신되는 광은 상기 제1 편광 상태를 가지며, 각각의 상기 인터페이스를 향해 상기 편광 빔 스플리터에 의해 반사되는, 광학 시스템.
  339. 제338항에 있어서, 광학 폴딩 시스템은 입력 편광기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  340. 제338항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은, 각각의 상기 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치되되, 상기 수신된 광의 선택된 부분이 상기 제1 반사기 또는 상기 제2 반사기를 향해 반사되지 않고 상기 편광 빔 스플리터를 통과하도록 상기 수신된 광의 상기 선택된 부분의 편광 상태를 상기 제1 편광 상태로부터 상기 제2 편광 상태로 선택적으로 변경하도록 위치된 편광 제어 패널을 더 포함하는, 광학 시스템.
  341. 제340항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 제2 편광 상태를 갖는 광을 흡수하거나 반사하도록 구성된 출구 편광기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  342. 제338항에 있어서, 상기 편광 빔 스플리터는 제1 굴절률을 갖는 재료를 포함하고, 각각의 상기 이미지 소스로부터의 광은 상기 편광 빔 스플리터의 상기 입력 측에 인접한 매체를 통해 전파되며, 상기 매체는 제2 굴절률을 갖고, 상기 제1 굴절률은 상기 제2 굴절률보다 더 큰, 광학 시스템.
  343. 제331항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 제1 중계된 이미지 표면과 상기 중계 시스템 사이의 광 경로 길이를 증가시키기 위해 상기 제1 이미지 소스의 경로에 위치되는, 광학 시스템.
  344. 제331항에 있어서, 상기 광학 폴딩 시스템은 상기 제2 중계된 이미지 표면과 상기 중계 시스템 사이의 광 경로 길이를 증가시키기 위해 상기 제2 이미지 소스의 경로에 위치되는, 광학 시스템.
  345. 제287항에 있어서, 상기 광 결합 시스템의 제1 및 제2 인터페이스들 중 적어도 하나의 인터페이스에 광학적으로 후행하는 광학 폴딩 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  346. 제287항에 있어서, 중계 시스템은 투과 반사기를 포함하는, 광학 시스템.
  347. 제346항에 있어서, 상기 중계 시스템은,
    상기 결합된 이미지 광을 수신하고 상기 결합된 이미지 광의 일부를 상기 투과 반사기를 통해 제1 경로로 지향시키도록 위치된 빔 스플리터;
    적어도 하나의 거울을 포함하는 거울 시스템을 더 포함하며, 상기 거울 시스템은 상기 결합된 이미지 광의 일부를 상기 빔 스플리터로부터 그리고 상기 투과 반사기를 통해 수신하도록 위치되고, 상기 수신된 광을 상기 투과 반사기를 통해 제2 경로로, 이어서 상기 빔 스플리터를 통해 다시 지향시켜, 상기 각각의 중계된 위치들에서 보일 수 있는 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 형성하는, 광학 시스템.
  348. 제347항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 각각, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  349. 제347항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 투과 반사기와 상기 거울 시스템 사이의 1/4파장 지연기를 포함하는, 광학 시스템.
  350. 제346항에 있어서, 상기 중계 시스템은 복수의 거울들을 포함하는 거울 시스템을 더 포함하고, 상기 결합된 이미지 광은 상기 투과 반사기의 제1 면으로부터 수신되고 상기 투과 반사기를 통해 제1 경로로 상기 거울 시스템으로 지향되어, 상기 투과 반사기의 제2 면 상에 제1 및 제2 중간 중계된 이미지 표면들을 형성하며, 상기 거울 시스템은 상기 결합된 이미지 광을 제2 경로로 상기 투과 반사기를 통해 다시 반사하여 각각의 상기 중계된 위치들에서 보일 수 있는 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 형성하도록 구성되는, 광학 시스템.
  351. 제350항에 있어서, 상기 거울 시스템은 한 쌍의 거울들을 포함하는, 광학 시스템.
  352. 제350항에 있어서, 상기 거울 시스템은 3개 이상의 거울들을 포함하는, 광학 시스템.
  353. 제350항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들은 각각, 상기 제1 및 제2 이미지 표면들의 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  354. 제287항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 광 결합 시스템으로부터 광을 수신하도록 위치된 제1 중계 서브시스템과, 상기 제1 중계 서브시스템으로부터 중계된 광을 수신하도록 구성된 제2 중계 서브시스템을 포함하며, 상기 제2 중계 서브시스템은 각각의 중계된 위치들로부터의 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 중계하여 새로운 가시 부피 내의 새로운 중계된 위치들에서 각각, 제3 및 제4 중계된 이미지 표면들을 형성하도록 구성되는, 광학 시스템.
  355. 제354항에 있어서, 상기 제1 중계 서브시스템은 제1 투과 반사기를 포함하고, 상기 제2 중계 서브시스템은 제2 투과 반사기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 투과 반사기들은 제1 및 제2 평행한 평면들에 위치되되, 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들이 상기 제1 및 제2 투과 반사기들 사이의 중계된 위치들에 위치하도록 정렬되는, 광학 시스템.
  356. 제354항에 있어서, 상기 제2 이미지 소스는 광을 방출하거나 반사하는 실제 물체를 포함하고, 상기 제2 이미지 표면은 제1 깊이 프로파일을 갖는 상기 실제 물체의 표면을 포함하며, 상기 중계된 위치들에서 상기 제2 중계된 이미지 표면은 상기 제1 깊이 프로파일과 상이한 제2 깊이 프로파일을 가지며, 상기 새로운 중계된 위치들에서 상기 제4 중계된 이미지 표면은 상기 제1 깊이 프로파일과 실질적으로 동일한 제3 깊이 프로파일을 갖는, 광학 시스템.
  357. 제287항에 있어서, 상기 중계 시스템은 빔 스플리터 및 역반사기를 포함하며, 상기 빔 스플리터는 상기 광 결합 시스템으로부터 상기 결합된 이미지 광을 수신하되, 상기 수신된 결합된 이미지 광의 일부를 접근 방향을 따라 상기 역반사기를 향해 지향시키도록 위치되는, 광학 시스템.
  358. 제357항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 하나의 이미지 소스의 디스플레이 스크린 평면과 상기 역반사기에 대해 45도 각도로 배향되고, 상기 역반사기는 상기 디스플레이 스크린 평면에 대해 수직으로 배향되는, 광학 시스템.
  359. 제357항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 하나의 이미지 소스의 디스플레이 스크린 평면과 상기 역반사기에 대해 45도 각도로 배향되고, 상기 역반사기는 상기 디스플레이 스크린 평면에 대해 반대 방향으로 배향되는, 광학 시스템.
  360. 제357항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하는, 광학 시스템.
  361. 제360항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 역반사기 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  362. 제357항에 있어서, 상기 역반사기는 코너 반사기 마이크로 거울 어레이를 포함하는, 광학 시스템.
  363. 제357항에 있어서, 상기 역반사기와 상기 빔 스플리터는 상기 빔 스플리터로부터 상기 역반사기를 향해 접근 방향으로 지향된 광이 상기 접근 방향에 반대되는 복귀 방향을 따라 상기 역반사기로부터 반사되도록 정렬되고, 상기 복귀 방향을 따르는 광은 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 광학 시스템.
  364. 제357항에 있어서, 상기 중계 시스템은 추가적인 역반사기를 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 수신된 결합된 이미지 광의 다른 부분을 상기 추가적인 역반사기를 향해 추가적인 접근 방향을 따라 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  365. 제364항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 추가적인 반사기 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  366. 제364항에 있어서, 상기 추가적인 역반사기 및 상기 빔 스플리터는 상기 빔 스플리터로부터 상기 추가적인 접근 방향으로 상기 추가적인 역반사기를 향해 지향된 광이 상기 추가적인 접근 방향에 반대되는 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 역반사기로부터 반사되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  367. 제366항에 있어서, 상기 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 역반사기로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 중계 시스템.
  368. 제287항에 있어서, 상기 중계 시스템은 빔 스플리터 및 거울면을 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 광 결합 시스템으로부터 결합된 이미지 광을 수신하되, 상기 수신된 결합된 이미지 광의 일부를 접근 방향을 따라 상기 거울면을 향해 지향시키도록 위치되는, 광학 시스템.
  369. 제368항에 있어서, 상기 거울면은 만곡된 표면 또는 프레넬 거울을 포함하는, 광학 시스템.
  370. 제368항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스의 디스플레이 스크린 평면 및 상기 거울면에 대해 45도 각도로 배향되고, 상기 거울면은 상기 디스플레이 스크린 평면에 대해 수직으로 배향되는, 광학 시스템.
  371. 제368항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 이미지 소스들 중 하나의 이미지 소스의 디스플레이 스크린 평면 및 상기 거울면에 대해 45도 각도로 배향되고, 상기 거울면은 상기 디스플레이 스크린 평면에 대해 반대 방향으로 배향되는, 광학 시스템.
  372. 제368항에 있어서, 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하는, 광학 시스템.
  373. 제372항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 거울면 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  374. 제368항에 있어서, 상기 거울면 및 상기 빔 스플리터는, 상기 빔 스플리터로부터 상기 거울면을 향해 접근 방향으로 지향된 광이 상기 접근 방향과 일반적으로 반대되는 복귀 방향을 따라 상기 거울면으로부터 반사되도록 정렬되고, 상기 복귀 방향을 따른 광은 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 광학 시스템.
  375. 제368항에 있어서, 상기 중계 시스템은 추가적인 거울면을 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 수신된 결합된 이미지의 다른 부분을 추가적인 접근 방향을 따라 상기 추가적인 거울면을 향해 지향시키도록 구성되는, 광학 시스템.
  376. 제375항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 제1 중계 서브시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 추가적인 거울면 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  377. 제375항에 있어서, 상기 추가적인 거울면 및 상기 빔 스플리터는 상기 추가적인 거울면을 향해 상기 추가적인 접근 방향으로 상기 빔 스플리터로부터 지향된 광이 상기 추가적인 접근 방향에 반대되는 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 거울면으로부터 반사되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  378. 제377 항에 있어서, 상기 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 역반사기로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 중계 시스템.
  379. 제287항에 있어서, 상기 중계 시스템은 제1 평면에서의 투과 반사기와 제2 평면에서의 반사기를 포함하며, 상기 제1 평면은 상기 제2 평면에 실질적으로 평행한, 광학 시스템.
  380. 제379항에 있어서, 상기 반사기는 반사 편광기 또는 반투명 거울을 포함하는, 광학 시스템.
  381. 제379항에 있어서, 상기 광 결합 시스템으로부터의 상기 결합된 이미지 광의 일부는 접근 방향을 따라 제1 순방향 경로로 상기 투과 역반사기를 통해 지향되고, 상기 접근 방향에 반대되는 복귀 방향을 따르는 제1 복귀 경로로 상기 반사기로부터 상기 투과 반사기를 향해 다시 반사되는, 광학 시스템.
  382. 제381항에 있어서, 상기 제1 복귀 경로의 광은 상기 투과 역반사기에 의해 상기 접근 방향을 따라 제2 순방향 경로로 반사되고 상기 반사기를 통해 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 광학 시스템.
  383. 제381항에 있어서, 상기 반사기는 제1 상태의 편광을 반사시키고 제1 상태의 편광에 직교하는 제2 상태의 편광을 투과시키는 반사 편광기를 포함하고, 상기 반사기와 상기 투과 역반사기 사이에는 제1 방향으로 광축을 갖는 제1 1/4파장 지연기가 배치되고, 상기 투과 반사기의 반대되는 면 상에는 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 광축을 갖는 제2 1/4파장 지연기가 배치되는, 광학 시스템.
  384. 제383항에 있어서, 상기 결합된 이미지 광은 상기 제1 순방향 경로로 상기 제1 및 제2 1/4파장판 지연기들 및 상기 투과 역반사기를 통과한 후 제1 상태의 선형 편광으로 편광되고, 상기 제1 상태의 선형 편광을 갖는 결합된 이미지 광은 상기 반사 편광기로부터 반사되며, 상기 결합된 이미지 광의 편광 상태는 상기 제1 복귀 경로로 상기 제1 1/4파장 지연기를 통과하고, 상기 투과 역반사기로부터 반사되며, 상기 제2 순방향 경로로 상기 제1 1/4파장 지연기를 통과한 후에 제1 상태의 선형 편광으로부터 제2 상태의 선형 편광으로 회전하여, 상기 제2 상태의 편광인 상기 결합된 이미지 광이 상기 반사 편광기를 통과하는, 광학 시스템.
  385. 제287항에 있어서, 상기 중계 시스템은 결합된 광선들을 수신하도록 정렬된 공통 광축을 갖는 하나 이상의 렌즈를 포함하는, 광학 시스템.
  386. 제385항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 양의 프레넬 렌즈, 음의 프레넬 렌즈, 메타재료로부터 구현된 렌즈, 컴퓨터에 의한 방법으로 계산된 디자인을 포함하는 렌즈, 또는 음의 굴절률 재료로부터 제조된 렌즈를 포함하는, 광학 시스템.
  387. 제385항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 제1 이미지 소스로부터 발산하는 광을 상기 중계된 위치들에서 수렴하는 광으로 집속시키는, 광학 시스템.
  388. 제385항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 제2 이미지 소스로부터 발산하는 광선을 상기 중계된 위치들 근처에서 수렴하는 광으로 집속시키는, 광학 시스템.
  389. 제385항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 제1 또는 제2 이미지 소스로부터 발산하는 광을 상기 제1 또는 제2 이미지 소스에 반대되는 상기 중계 시스템의 측면 상의 가상 위치에서 수렴하는 광으로 집속시키는, 광학 시스템.
  390. 제287항에 있어서, 상기 중계 시스템은 제1 시야를 정의하는 중계된 광 경로들을 따라 상기 광 결합 시스템으로부터 상기 수신된 광을 중계하도록 구성되고, 상기 광학 시스템은 제2 시야를 정의하는 중계된 광 경로들을 따라 적어도 하나의 제3 이미지 소스로부터 광을 중계하도록 구성된 제1 추가적인 중계 시스템을 더 포함하며, 상기 중계 시스템 및 상기 제1 추가적인 중계 시스템은 결합된 시야를 정의하기 위해 상기 제1 및 제2 시야가 결합되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  391. 제390항에 있어서, 상기 광학 시스템은
    제1 추가적인 광 결합 시스템 ― 상기 제1 추가적인 광 결합 시스템은,
    상기 제3 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 상기 제1 추가적인 광 결합 시스템의 제1 입력 인터페이스; 및
    제4 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 구성된 상기 제2 추가적인 광 결합 시스템의 제2 입력 인터페이스를 포함하고,
    상기 제1 추가적인 중계 시스템은 상기 제1 추가적인 광 결합 시스템으로부터 결합된 이미지 광을 수신하고, 상기 수신된 광을 제1 추가적인 중계 위치들로 중계하도록 구성됨 ―; 및
    상기 제1 추가적인 광 결합 시스템의 상기 제1 및 제2 입력 인터페이스들 중 적어도 하나의 인터페이스에 광학적으로 선행하는 제1 추가적인 차단 시스템을 더 포함하고, 상기 제1 추가적인 차단 시스템은 상기 제3 및 제4 이미지 소스들로부터의 광에 의해 각각 형성되는 제3 및 제4 이미지 표면들 중 적어도 하나의 이미지 표면의 일부를 차단하도록 구성되는, 광학 시스템.
  392. 제390항에 있어서, 상기 광학 시스템은 제3 시야를 정의하는 중계된 광 경로들을 따라 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스로부터의 광을 중계하도록 구성된 제2 추가적인 중계 시스템을 더 포함하고, 상기 중계 시스템과 상기 제1 및 제2 추가적인 중계 시스템들은 결합된 시야를 정의하기 위해 상기 제1, 제2 및 제3 시야가 결합되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  393. 제287항에 있어서, 상기 광학 시스템은 상기 광학 시스템에 진입하는 주변 광의 양을 감소시키도록 구성된 주변 광 차단 시스템을 더 포함하는, 광학 시스템.
  394. 제393항에 있어서, 상기 주변 광 차단 시스템은 상기 중계 시스템을 부분적으로 둘러싸는 인클로저와, 편광 필터를 포함하는 윈도우를 포함하는, 광학 시스템.
  395. 제394항에 있어서, 편광 필터는 제1 편광 상태를 갖는 주변 광을 차단하도록 동작될 수 있는, 광학 시스템.
  396. 제395항에 있어서, 상기 주변 광은 제1 편광 상태를 가지며, 상기 제1 편광 상태의 광을 통과시키도록 구성된 편광 출력 필터를 포함하는 광원에 의해 제공되는, 광학 시스템.
  397. 디스플레이 시스템으로서,
    적어도 하나의 투과 반사기를 포함하는 중계 시스템
    제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따라 각각 광을 출력하도록 동작될 수 있는 제1 및 제2 이미지 소스들을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 이미지 소스들은 각각, 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따르는 광이 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들을 따라 중계되도록 상기 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 배향되고, 상기 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들은 제1 및 제2 가시 부피들을 각각 정의하며,
    상기 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 상이한, 디스플레이 시스템.
  398. 제397항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 부분적으로 중첩하는, 디스플레이 시스템.
  399. 제397항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 중첩되지 않는, 디스플레이 시스템.
  400. 제397항에 있어서,
    상기 디스플레이 시스템은 적어도 하나의 추가적인 소스 광 경로들의 세트를 따라 광을 출력하도록 동작될 수 있는 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 추가적인 이미지 소스는 상기 적어도 하나의 추가적인 세트의 소스 광 경로들을 따르는 광이 적어도 하나의 추가적인 세트의 중계된 광 경로들을 따라 중계되도록 상기 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 배향되고, 상기 적어도 하나의 추가적인 세트의 중계된 광 경로들은 적어도 하나의 추가적인 가시 부피를 정의하며,
    상기 적어도 하나의 추가적인 중계된 가시 부피는 임의의 다른 가시 부피들과는 상이한, 디스플레이 시스템.
  401. 제397항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들은 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들이 각각 상기 적어도 하나의 투과 반사기의 표면에 대해 22.5도 및 67.5도 사이로 배향된 광 경로들을 포함하도록 상기 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 배향되는, 디스플레이 시스템.
  402. 제397항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들은 상기 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들이 각각 상기 적어도 하나의 투과 반사기의 표면에 대해 22.5도 및 67.5도 사이로 배향된 광 경로들을 포함하도록 상기 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 배향되는, 디스플레이 시스템.
  403. 제397항에 있어서, 상기 제1 및 제2 이미지 소스들은 각각 상기 적어도 하나의 투과 반사기의 표면에 대해 22.5도 및 67.5도 사이의 각도로 배향된 디스플레이 표면을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  404. 제397항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 상기 제1 이미지 소스로부터의 광 및 제3 이미지 소스로부터의 광을 수신하도록 위치되되, 결합된 광을 상기 적어도 하나의 투과 반사기 ― 상기 적어도 하나의 투과 반사기는 상기 결합된 광을 상기 제1 가시 부피로 중계하도록 동작될 수 있음 ―로 지향시키도록 구성되는 제1 광 결합기를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  405. 제404항에 있어서, 상기 제3 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 표면, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  406. 제404항에 있어서, 입력 중계부를 더 포함하고, 상기 입력 중계부는 상기 제3 이미지 소스로부터의 광을 상기 제1 광 결합기로 중계하도록 구성되며, 상기 제3 이미지 소스로부터의 광은 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있고, 상기 입력 중계부로부터 중계된 광은 상기 제3 이미지 소스의 상기 이미지 표면에 대응하는 제1 중계된 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있는, 디스플레이 시스템.
  407. 제406항에 있어서, 상기 적어도 하나의 투과 반사기로부터 중계된 광은 상기 제1 가시 부피에서, 상기 제3 이미지 소스의 상기 이미지 표면에 대응하는 적어도 제2 중계된 이미지 표면을 정의하도록 동작할 수 있는, 디스플레이 시스템.
  408. 제407항에 있어서, 상기 제3 이미지 소스의 상기 이미지 표면에 대응하는 상기 제1 중계된 이미지 표면은 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖고, 상기 제3 이미지 소스의 상기 이미지 표면에 대응하는 상기 제2 중계된 이미지 표면은 상기 제1 중계된 깊이 프로파일과는 상이하지만 상기 제3 이미지 소스의 상기 이미지 표면의 깊이 프로파일과 동일한 제2 중계된 깊이 프로파일을 갖는, 디스플레이 시스템.
  409. 제404항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 상기 제1 및 제3 이미지 소스들 중 적어도 하나로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있는 차단 시스템을 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  410. 제409항에 있어서, 상기 차단 시스템은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소를 갖는 적어도 하나의 차단 층을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  411. 제409항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 물체를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  412. 제409항에 있어서, 상기 차단 시스템은 상기 광 결합기에 광학적으로 선행하도록 위치되는, 디스플레이 시스템.
  413. 제409항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 이미지 소스들로부터의 광은 제1 및 제2 이미지 표면들을 각각 정의하고, 상기 적어도 하나의 투과 반사기는 상기 제2 가시 부피에서 각각 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 정의하기 위해, 상기 제1 및 제3 이미지 소스들로부터의 광을 중계하며,
    상기 차단 시스템은 상기 제1 또는 제3 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있고, 상기 차단된 부분은 상기 제1 또는 제2 이미지 중계된 이미지 표면 중 다른 하나에 의해 차단되는 상기 제1 또는 제2 이미지 중계된 이미지 표면의 일부에 대응하는, 디스플레이 시스템.
  414. 제404항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 상기 제2 이미지 소스로부터의 광 및 제4 이미지 소스로부터의 광을 수신하도록 위치되는 제2 광 결합기를 더 포함하고, 상기 제2 광 결합기는 상기 제2 광 결합기로부터의 결합된 광을 상기 적어도 하나의 투과 반사기 ― 상기 적어도 하나의 투과 반사기는 상기 제2 광 결합기의 결합된 광을 상기 제2 가시 부피로 중계하도록 동작될 수 있음 ―로 지향시키도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  415. 제414항에 있어서, 상기 제4 이미지 소스는 2D 디스플레이 표면, 입체 디스플레이 표면, 무안경 입체 디스플레이 표면, 다중 뷰 디스플레이 표면, 부피 3D 디스플레이 표면, 제2 라이트필드 디스플레이 표면, 광을 방출하는 실제 물체의 표면, 또는 광을 반사하는 실제 물체의 표면을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  416. 제414항에 있어서, 입력 중계부를 더 포함하고, 상기 입력 중계부는 상기 제4 이미지 소스로부터의 광을 상기 제2 광 결합기로 중계하도록 구성되고, 상기 제4 이미지 소스로부터의 광은 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있으며, 상기 입력 중계부로부터 중계되는 광은 상기 제3 이미지 소스의 상기 이미지 표면에 대응하는 제1 중계된 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있는, 디스플레이 시스템.
  417. 제416항에 있어서, 상기 적어도 하나의 투과 반사기로부터 중계된 광은 상기 제2 가시 부피에서, 상기 제4 이미지 소스의 상기 이미지 표면에 대응하는 적어도 제2 중계된 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있는, 디스플레이 시스템.
  418. 제417항에 있어서, 상기 제4 이미지 소스의 상기 이미지 표면에 대응하는 상기 제1 중계된 이미지 표면은 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖고, 상기 제4 이미지 소스의 상기 이미지 표면에 대응하는 상기 제2 중계된 이미지 표면은 상기 제1 중계된 깊이 프로파일과는 상이하지만 상기 제4 이미지 소스의 상기 이미지 표면의 깊이 프로파일과 동일한 제2 중계된 깊이 프로파일을 갖는, 디스플레이 시스템.
  419. 제414항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 상기 제2 및 제4 이미지 소스들 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있는 차단 시스템을 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  420. 제419항에 있어서, 상기 차단 시스템은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소를 갖는 적어도 하나의 차단 층을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  421. 제419항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 물체를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  422. 제419항에 있어서, 상기 차단 시스템은 상기 제2 광 결합기에 광학적으로 선행하도록 위치되는, 디스플레이 시스템.
  423. 제419항에 있어서,
    상기 제2 및 제4 이미지 소스들로부터의 광은 각각 제1 및 제2 이미지 표면들을 정의하고, 상기 적어도 하나의 투과 반사기는 상기 제2 가시 부피에서 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 각각 정의하도록 상기 제2 및 제4 이미지 소스들로부터의 광을 중계하고,
    상기 차단 시스템은 상기 제2 또는 제4 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있으며, 상기 차단된 부분은 상기 제1 또는 제2 중계된 이미지 표면 중 다른 하나의 이미지 표면에 의해 차단되는 상기 제1 또는 제2 중계된 이미지 표면의 일부에 대응하는, 디스플레이 시스템.
  424. 디스플레이 시스템으로서,
    적어도 하나의 투과 반사기를 포함하는 중계 시스템;
    광을 출력하도록 동작될 수 있는 이미지 소스; 및
    상기 이미지 소스로부터 광을 수신하고 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따라 상기 광을 지향시키도록 위치된 빔 스플리터를 포함하고,
    상기 이미지 소스 및 빔 스플리터는 각각, 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따르는 광이 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들을 따라 중계되도록 상기 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 배향되고, 상기 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들은 제1 및 제2 가시 부피들을 각각 정의하며,
    상기 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 상이한, 디스플레이 시스템.
  425. 제424항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 부분적으로 중첩하는, 디스플레이 시스템.
  426. 제424항에 있어서, 상기 제1 및 제2 중계된 가시 부피들은 중첩되지 않는, 디스플레이 시스템.
  427. 제424항에 있어서, 상기 이미지 소스 및 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들이 각각 상기 적어도 하나의 투과 반사기의 표면에 대해 22.5도 및 67.5도 사이로 배향된 광 경로들을 포함하도록 상기 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 배향되는, 디스플레이 시스템.
  428. 제427항에 있어서, 상기 이미지 소스 및 빔 스플리터는 상기 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들이 각각 상기 적어도 하나의 투과 반사기의 표면에 대해 22.5도 및 67.5도 사이로 배향된 광 경로들을 포함하도록 상기 적어도 하나의 투과 반사기에 대해 배향되는, 디스플레이 시스템.
  429. 제424항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은, 상기 이미지 소스로부터 상기 광을 수신하고 추가적인 이미지 소스로부터 광을 수신하도록 위치되고, 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따라 결합된 광을 상기 적어도 하나의 투과 반사기로 지향시키도록 구성되는 광 결합기를 더 포함하며, 상기 적어도 하나의 투과 반사기는 상기 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들을 따르는 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들로부터의 상기 결합된 광을 각각 상기 제1 및 제2 가시 부피들로 중계하도록 동작될 수 있는, 디스플레이 시스템.
  430. 제429항에 있어서, 상기 이미지 소스 및 상기 추가적인 이미지 소스로부터의 광은 상이한 방향들로부터 제공되는, 디스플레이 시스템.
  431. 제429항에 있어서, 상기 추가적인 이미지 소스는 실제 물체의 표면을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  432. 제429항에 있어서, 입력 중계부를 더 포함하고, 상기 입력 중계부는 이미지 광을 상기 광 결합기로 중계하도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  433. 제432항에 있어서, 상기 입력 중계부는 상기 실제 물체의 표면으로부터의 이미지 광을 중계하여 상기 실제 물체의 중계된 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있고, 상기 추가적인 이미지 소스는 상기 실제 물체의 상기 중계된 이미지 표면을 포함하며, 상기 광 결합기는 상기 실제 물체의 중계된 이미지 표면을 정의하는 상기 광을 상기 이미지 소스로부터의 광으로 결합하고 상기 결합된 광을, 상기 결합된 광이 상기 제1 및 제2 가시 부피로 중계되는 상기 적어도 하나의 투과 반사기로 지향시키도록 동작될 수 있는, 디스플레이 시스템.
  434. 제429항에 있어서, 상기 디스플레이 시스템은 상기 이미지 소스 및 상기 추가적인 이미지 소스 중 적어도 하나의 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있는 차단 시스템을 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  435. 제434항에 있어서, 상기 차단 시스템은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소를 갖는 적어도 하나의 차단 층을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  436. 제434항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 물체를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  437. 제434항에 있어서, 상기 차단 시스템은 상기 광 결합기에 광학적으로 선행하도록 위치되는, 디스플레이 시스템.
  438. 제434항에 있어서,
    상기 이미지 소스 및 상기 추가적인 이미지 소스로부터의 광은, 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따라 각각 제1 및 제2 이미지 표면들을 정의하고, 상기 적어도 하나의 투과 반사기는 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따라 상기 광을 중계하여 상기 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들을 따라 상기 제1 및 제2 중계된 이미지 표면들을 정의하도록 동작될 수 있고,
    상기 차단 시스템은 상기 이미지 소스 또는 상기 추가적인 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있고, 상기 차단된 부분은 상기 제1 또는 제2 중계된 이미지 표면 중 다른 하나의 중계된 이미지 표면에 의해 차단되는 상기 제1 또는 제2 중계된 이미지 표면의 일부에 대응하는, 디스플레이 시스템.
  439. 제424항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 투과 반사기는 제1 투과 반사기와, 상기 제1 투과 반사기로부터의 상기 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들을 따르는 광을 각각 상기 제3 및 제4 세트의 중계된 광 경로들을 따라 중계하도록 구성되는 추가적인 투과 반사기를 포함하고,
    상기 이미지 소스로부터의 광은 상기 제1 및 제2 세트의 소스 광 경로들을 따라 소스 이미지 표면을 정의하고, 상기 제1 투과 반사기로부터 중계된 광은 상기 제1 및 제2 세트의 중계된 광 경로들을 따라 제1 중계된 이미지 표면을 정의하며, 상기 추가적인 투과 반사기로부터의 광은 제3 및 제4 세트의 중계된 광 경로들을 따라 제2 중계된 이미지 표면을 형성하고,
    상기 제1 중계된 이미지 표면은 제1 중계된 깊이 프로파일을 갖고, 상기 제2 중계된 이미지 표면은 상기 제1 중계된 깊이 프로파일과는 상이하지만 상기 소스 이미지 표면의 깊이 프로파일과 동일한 제2 중계된 깊이 프로파일을 갖는, 디스플레이 시스템.
  440. 중계 시스템으로서,
    제1 중계 서브시스템을 포함하고, 상기 제1 중계 서브시스템은,
    상기 제1 중계 서브시스템의 제1 투과 반사기 ― 상기 제1 투과 반사기는 이미지 소스로부터 이미지 광을 수신하도록 위치되고, 상기 이미지 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있으며, 상기 제1 투과 반사기는 제1 중계된 위치에서 제1 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 제1 투과 반사기에 대한 제1 및 제2 각도 정렬 범위 내에서 소스 광 경로들을 따라 수신된 상기 이미지 광을 중계하도록 구성됨 ―; 및
    상기 제1 중계 서브시스템의 제2 투과 반사기 ― 상기 제2 투과 반사기는 상기 제1 투과 반사기로부터의 중계된 이미지 광을 수신하도록 위치되고, 상기 제1 투과 반사기로부터의 상기 중계된 이미지 광을 중계하여 제2 중계된 위치에서 제2 중계된 이미지 표면을 정의하도록 구성됨 ―를 포함하는, 중계 시스템.
  441. 제440항에 있어서, 상기 제1 중계 서브시스템의 상기 제1 투과 반사기는 상기 제1 및 제2 각도 정렬 범위의 외부에 있는 소스 광 경로들을 따르는 이미지 광이 상기 제1 중계 서브시스템의 상기 제1 투과 반사기에 의해 실질적으로 중계되지 않도록 상기 이미지 소스에 대해 배향되는, 중계 시스템.
  442. 제440항에 있어서, 상기 투과 반사기에 대한 제1 및 제2 각도 정렬 범위는 각각, 상기 투과 반사기의 법선에 대해 -67.5도 내지 -22.5도 범위, 및 +22.5도 내지 +67.5도 범위에 의해 근사적으로 정의되는, 중계 시스템.
  443. 제440항에 있어서, 상기 이미지 소스 및 상기 제1 중계 서브시스템의 상기 제1 투과 반사기 사이에 위치되는 각도 필터를 더 포함하고, 상기 각도 필터는 상기 제1 및 제2 각도 정렬 범위의 외부에 있는 소스 광 경로들을 따르는 이미지 광을 흡수 또는 반사하도록 동작될 수 있는, 중계 시스템.
  444. 제440항에 있어서, 상기 제2 중계된 이미지 표면은 중첩하지 않는 가시 부피들에서 보일 수 있는, 중계 시스템.
  445. 제444항에 있어서, 상기 중첩하지 않는 가시 부피들은 서로 90도만큼 분리되는, 중계 시스템.
  446. 제445항에 있어서, 상기 제1 중계 서브시스템의 상기 제2 투과 반사기는 테이블 상부를 형성하고, 상기 중첩하지 않는 가시 부피들은 상기 테이블 상부의 법선에 대해 실질적으로 -45도 및 +45도에 중심을 두는, 중계 시스템.
  447. 제440항에 있어서,
    상기 이미지 소스로부터 상기 이미지 광을 수신하도록 위치된 제1 빔 스플리터;
    제2 빔 스플리터; 및
    제2 중계 서브시스템을 더 포함하고,
    상기 제1 빔 스플리터는 상기 이미지 소스로부터의 상기 이미지 광의 제1 부분을 상기 제1 중계 서브시스템으로 지향시키고, 상기 이미지 소스로부터의 상기 이미지 광의 제2 부분을 상기 제2 중계 서브시스템으로 지향시키도록 구성되고, 상기 이미지 광의 제1 부분은 제1 및 제2 각도 정렬 범위 내에 있는 소스 광 경로들을 따르는 상기 이미지 광을 포함하고, 상기 이미지 광의 제2 부분은 제1 및 제2 각도 정렬 범위의 외부에 있는 소스 광 경로들을 따르는 상기 이미지 광을 포함하며,
    상기 제2 중계 서브시스템은 상기 제1 빔 스플리터로부터 수신된 광을 상기 제2 빔 스플리터로 중계하도록 구성되고,
    상기 제2 빔 스플리터는 상기 제1 중계 서브시스템의 제2 투과 반사기로부터 광을 수신하도록 위치되고, 상기 제1 중계 서브시스템의 제2 투과 반사기로부터의 광을 상기 제2 중계 서브시스템으로부터의 광과 결합하여, 상기 제2 중계된 이미지 표면을 형성하기 위해 상기 결합된 광을 지향시키도록 구성되는, 중계 시스템.
  448. 제447항에 있어서, 상기 제2 중계 서브시스템은 상기 제2 중계 서브시스템의 제1 및 제2 투과 반사기들을 포함하며, 상기 제2 중계 서브시스템의 상기 제1 투과 반사기는 상기 제1 빔 스플리터로부터 광을 수신하도록 위치되고, 상기 수신된 광을 상기 제2 중계 서브시스템의 상기 제2 투과 반사기로 중계하도록 구성되며, 상기 제2 중계 서브시스템의 상기 제2 투과 반사기는 상기 제2 중계 서브시스템의 상기 제1 투과 반사기로부터의 광을 상기 제2 빔 스플리터를 향해 중계하도록 구성되는, 중계 시스템.
  449. 제448항에 있어서, 제2 이미지 표면을 형성하기 위해 추가적인 소스 광 경로들을 따라 추가적인 이미지 광을 출력하도록 추가적인 이미지 소스가 동작될 수 있고, 상기 제2 중계 서브시스템은 상기 추가적인 이미지 소스로부터의 상기 추가적인 이미지 광 및 상기 제2 중계 서브시스템의 상기 제1 투과 반사기로부터의 광을 수신하고 결합하여 상기 결합된 광을 상기 제2 중계 서브시스템의 상기 제2 투과 반사기로 지향시키도록 위치된 상기 제2 중계 서브시스템의 제1 빔 스플리터를 더 포함하는, 중계 시스템.
  450. 제449항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 이미지 소스 또는 상기 추가적인 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있는 차단 시스템을 더 포함하는, 중계 시스템.
  451. 제450항에 있어서, 상기 차단 시스템은 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 요소를 갖는 적어도 하나의 차단 층을 포함하는, 중계 시스템.
  452. 제451항에 있어서, 상기 차단 시스템은 적어도 하나의 차단 물체를 포함하는, 중계 시스템.
  453. 제452항에 있어서, 상기 제2 중계 서브시스템의 상기 제2 투과 반사기 및 상기 중계 시스템의 제2 빔 스플리터는 추가적인 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 제2 중계 서브시스템의 상기 제1 빔 스플리터로부터의 결합된 광을 중계하도록 동작될 수 있고, 상기 차단 시스템은 상기 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있으며, 상기 차단된 부분은 상기 추가적인 중계된 이미지 표면에 의해 차단되는 상기 제2 중계된 이미지 표면의 일부에 대응하는, 중계 시스템.
  454. 제452항에 있어서, 상기 제2 중계 서브시스템의 상기 제2 투과 반사기 및 상기 중계 시스템의 상기 제2 빔 스플리터는 추가적인 중계된 이미지 표면을 정의하기 위해 상기 제2 중계 서브시스템의 상기 제1 빔 스플리터로부터의 상기 결합된 광을 중계하도록 동작될 수 있고, 상기 차단 시스템은 상기 추가적인 이미지 소스로부터의 광의 일부를 차단하도록 동작될 수 있으며, 상기 차단된 부분은 상기 제2 중계된 이미지 표면에 의해 차단되는 상기 추가적인 중계된 이미지 표면의 일부에 대응하는, 중계 시스템.
  455. 디스플레이 시스템으로서,
    모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 ― 각각의 모듈형 디스플레이 장치는 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하고, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 복수의 디스플레이 평면들을 정의하며, 각각의 디스플레이 평면은 각각의 상기 디스플레이 장치들의 디스플레이 영역들에 의해 정의되는 이미징 영역들 및 각각의 상기 디스플레이 장치들의 비-이미징 영역들에 의해 정의되는 비-이미징 영역들을 포함함 ―;
    상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 동작될 수 있는 광 결합 시스템을 포함하며, 상기 광 결합 시스템 및 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 상기 결합된 광이, 상기 복수의 디스플레이 평면들의 비-이미징 영역들이 상기 복수의 디스플레이 평면들의 이미징 영역들에 의해 중첩되도록 상기 복수의 디스플레이 평면들을 중첩시킴으로써 정의되는 유효 디스플레이 평면을 갖도록 배열되는, 디스플레이 시스템.
  456. 제455항에 있어서, 상기 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 3개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 2개의 광 결합기들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  457. 제455항에 있어서, 상기 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 4개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 3개의 광 결합기들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  458. 제455항에 있어서, 상기 광 결합 시스템으로부터 상기 결합된 광을 수신하도록 위치되고 중계된 광 경로들의 세트를 따라 상기 수신된 광을 가상 스크린 평면으로 중계하도록 구성된 중계 시스템을 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  459. 제458항에 있어서, 상기 가상 스크린 평면에 위치된 도파관들의 어레이를 더 포함하며, 상기 가상 스크린 평면으로부터의 광은 상기 도파관들의 어레이로부터의 각각의 광 경로가 상기 가상 스크린 평면에 대해 정의된 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖도록, 상기 도파관들의 어레이에 의해 4차원(4D) 함수에 따라 광 경로들의 세트를 따라 지향되는, 디스플레이 시스템.
  460. 제459항에 있어서, 상기 도파관들의 어레이에 광학적으로 후행하는 스위칭 가능한 유리의 층을 더 포함하고, 상기 스위칭 가능한 유리의 층은, 상기 도파관들의 어레이로부터의 광이 실질적으로 상기 광 경로들의 공간 좌표들 및 각도 좌표들을 변경하지 않고 상기 스위칭 가능한 유리의 층을 통과하는 제1 상태와, 상기 스위칭 가능한 유리의 층을 통과할 때 상기 도파관들의 어레이로부터의 광을 상기 스위칭 가능한 유리의 층이 산란시키는 제2 상태 사이에서 스위칭하도록 동작될 수 있는, 디스플레이 시스템.
  461. 제460항에 있어서, 상기 스위칭 가능한 유리의 층은 폴리머-분산된 액정 장치를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  462. 제458항에 있어서, 상기 중계 시스템은 빔 스플리터 및 역반사기를 포함하며, 상기 빔 스플리터는 광 결합 시스템으로부터 상기 결합된 광을 수신하고 상기 수신된 광의 제1 부분을 상기 역반사기를 향해 접근 방향으로 지향시키도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  463. 제462항에 있어서, 상기 역반사기와 상기 빔 스플리터는, 상기 빔 스플리터로부터 상기 역반사기를 향해 지향되는 광이 상기 접근 방향에 반대되는 복귀 방향을 따라 상기 역반사기로부터 반사되도록 정렬되는, 디스플레이 시스템.
  464. 제463항에 있어서, 상기 복귀 방향으로 상기 역반사기로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 상기 가상 스크린 평면을 향해 지향되는, 디스플레이 시스템.
  465. 제462항에 있어서, 상기 중계 시스템은 추가적인 역반사기를 포함하며, 상기 빔 스플리터는 상기 수신된 결합된 광의 다른 부분을 추가적인 접근 방향을 따라 상기 추가적인 역반사기를 향해 지향시키도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  466. 제465항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 추가적인 역반사기 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  467. 제465항에 있어서, 상기 추가적인 역반사기 및 상기 빔 스플리터는 상기 빔 스플리터로부터 상기 추가적인 접근 방향으로 상기 추가적인 역반사기를 향해 지향된 광이 상기 추가적인 접근 방향에 반대되는 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 역반사기로부터 반사되도록 정렬되는, 광학 시스템.
  468. 제467항에 있어서, 상기 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 역반사기로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 상기 가상 스크린 평면을 향해 지향되는, 중계 시스템.
  469. 제462항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 역반사기 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 광학 시스템.
  470. 제458항에 있어서, 상기 중계 시스템은 빔 스플리터와 거울면을 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 광 결합 시스템으로부터 상기 결합된 광을 수신하고 상기 수신된 광의 제1 부분을 상기 거울면을 향한 접근 방향으로 지향시키도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  471. 제470항에 있어서, 상기 거울면 및 상기 빔 스플리터는 상기 거울면을 향해 빔 스플리터로부터 지향된 광이 일반적으로 상기 접근 방향에 반대되는 복귀 방향을 따라 상기 거울면으로부터 반사되도록 정렬되는, 디스플레이 시스템.
  472. 제471항에 있어서, 상기 복귀 방향으로 상기 거울면으로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 상기 가상 스크린 평면을 향해 지향되는, 디스플레이 시스템.
  473. 제470항에 있어서, 상기 중계 시스템은 추가적인 거울면을 포함하고, 상기 빔 스플리터는 상기 수신된 결합된 이미지 광의 다른 부분을 추가적인 접근 방향을 따라 상기 추가적인 거울면을 향해 지향시키도록 구성되는, 디스플레이 시스템.
  474. 제473항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 추가적인 거울면 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  475. 제473항에 있어서, 상기 추가적인 거울면 및 빔 스플리터는 상기 추가적인 거울면을 향해 상기 추가적인 접근 방향으로 상기 빔 스플리터로부터 지향된 광이 상기 추가적인 접근 방향에 반대되는 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 거울면으로부터 반사되도록 정렬되는, 디스플레이 시스템.
  476. 제475항에 있어서, 상기 추가적인 복귀 방향으로 상기 추가적인 역반사기로부터 반사된 광은 상기 빔 스플리터에 의해 상기 중계된 위치들을 향해 지향되는, 디스플레이 시스템.
  477. 제470항에 있어서, 상기 거울면은 만곡된 거울면인, 디스플레이 시스템.
  478. 제470항에 있어서, 상기 거울면은 프레넬 거울인, 디스플레이 시스템.
  479. 제470항에 있어서, 상기 빔 스플리터는 편광 빔 스플리터를 포함하고, 상기 중계 시스템은 상기 편광 빔 스플리터와 상기 거울면 사이에 배치된 1/4파장 지연기를 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
  480. 제458항에 있어서, 상기 중계 시스템은 투과 반사기를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  481. 제458항에 있어서, 상기 중계 시스템은 제1 평면에서의 투과 반사기와 제2 평면에서의 반사기를 포함하며, 상기 제1 평면은 상기 제2 평면에 실질적으로 평행한, 디스플레이 시스템.
  482. 제481항에 있어서, 상기 반사기는 반사 편광기 또는 반투명 거울을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  483. 제481항에 있어서, 상기 광 결합 시스템으로부터의 상기 결합된 이미지 광의 일부는 접근 방향을 따라 제1 순방향 경로로 상기 투과 역반사기를 통해 지향되고, 상기 접근 방향에 반대되는 복귀 방향을 따르는 제1 복귀 경로로 상기 반사기로부터 상기 투과 반사기를 향해 다시 반사되는, 디스플레이 시스템.
  484. 제483항에 있어서, 상기 제1 복귀 경로에서의 광은 상기 투과 방향 반사기에 의해 상기 접근 방향을 따라 제2 순방향 경로로 반사되고, 상기 가상 스크린 평면을 향해 상기 반사기를 통과하여 지향되는, 디스플레이 시스템.
  485. 제483항에 있어서, 상기 반사기는 제1 상태의 편광을 반사시키고 제1 상태의 편광에 직교하는 제2 상태의 편광을 투과시키는 반사 편광기를 포함하고, 상기 반사기와 상기 투과 역반사기 사이에는 제1 방향으로 광축을 갖는 제1 1/4파장 지연기가 배치되고, 상기 투과 반사기의 반대되는 면 상에는 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 광축을 갖는 제2 1/4파장 지연기가 배치되는, 디스플레이 시스템.
  486. 제485항에 있어서, 상기 결합된 광은 상기 제1 순방향 경로로 상기 제1 및 제2 1/4파장판 지연기들 및 상기 투과 역반사기를 통과한 후 제1 상태의 선형 편광으로 편광되고, 상기 제1 상태의 선형 편광을 갖는 결합된 이미지 광은 상기 반사 편광기로부터 반사되며, 상기 결합된 이미지 광의 편광 상태는 상기 제1 복귀 경로로 상기 제1 1/4파장 지연기를 통과하고, 상기 투과 역반사기로부터 반사되며, 상기 제2 순방향 경로로 상기 제1 1/4파장 지연기를 통과한 후에 제1 상태의 선형 편광으로부터 제2 상태의 선형 편광으로 회전하여, 상기 제2 상태의 편광인 상기 결합된 이미지 광이 상기 반사 편광기를 통과하는, 디스플레이 시스템.
  487. 제458항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 결합된 광을 수신하도록 정렬된 공통 광축을 갖는 하나 이상의 렌즈를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  488. 제487항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 볼록 렌즈, 오목 렌즈, 양의 프레넬 렌즈, 음의 프레넬 렌즈, 메타재료로부터 구현된 렌즈, 컴퓨터에 의한 방법으로 계산된 디자인을 포함하는 렌즈, 또는 음의 굴절률 재료로부터 제조된 렌즈를 포함하는, 광학 시스템.
  489. 제487항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 제1 이미지 소스로부터의 발산하는 광을 상기 가상 스크린 평면에서 수렴하는 광으로 집속하는, 디스플레이 시스템.
  490. 제487항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 제2 이미지 소스로부터의 발산하는 광선들을 상기 가상 스크린 평면 근처에서 수렴하는 광으로 집속하는, 디스플레이 시스템.
  491. 제487항에 있어서, 상기 하나 이상의 렌즈는 상기 제1 또는 제2 이미지 소스로부터 발산하는 광을 상기 제1 또는 제2 이미지 소스에 반대되는 상기 중계 시스템의 측면 상의 가상 위치에서 수렴하는 광으로 집속시키는, 디스플레이 시스템.
  492. 라이트필드 디스플레이 시스템으로서,
    모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 ― 각각의 모듈형 디스플레이 장치는 디스플레이 영역 및 비-이미징 영역을 포함하고, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들은 복수의 디스플레이 평면들을 정의하며, 각각의 디스플레이 평면은 각각의 상기 디스플레이 장치들의 디스플레이 영역들에 의해 정의되는 이미징 영역들 및 각각의 상기 디스플레이 장치들의 비-이미징 영역들에 의해 정의되는 비-이미징 영역들을 포함함 ―;
    상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이들 중 하나의 어레이의 디스플레이 평면으로부터 광을 수신하도록 각각 위치된 도파관들의 어레이들;
    상기 도파관들의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 동작될 수 있는 광 결합 시스템을 포함하고,
    상기 도파관들의 각각의 어레이는, 상기 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 4차원 함수에 따라 각각 정의되고 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 갖는 광 경로들을 포함하도록, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 각각의 어레이로부터의 광을 지향시키도록 구성되는, 라이트필드 디스플레이 시스템.
  493. 제492항에 있어서, 상기 모듈형 디스플레이 장치들의 어레이로 하여금 상기 광 결합 시스템으로부터의 결합된 광이 홀로그래픽 표면을 형성하도록 광을 출력하게 동작시키도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하며, 상기 홀로그래픽 표면을 정의하는 결합된 광은 모듈형 디스플레이 장치들의 상이한 어레이들의 적어도 하나의 이미징 영역으로부터의 광을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  494. 제492항에 있어서, 상기 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 3개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 2개의 광 결합기들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  495. 제492항에 있어서, 상기 광 결합 시스템은 모듈형 디스플레이 장치들의 적어도 4개의 어레이들로부터의 광을 결합하도록 배열된 적어도 3개의 광 결합기들을 포함하는, 디스플레이 시스템.
  496. 제492항에 있어서, 상기 도파관들의 어레이들 중 적어도 하나의 어레이에 광학적으로 후행하는 스위칭 가능한 유리의 층을 더 포함하고, 상기 스위칭 가능한 유리의 층은, 상기 도파관들의 어레이들 중 적어도 하나로부터의 광이 실질적으로 상기 광 경로들의 공간 좌표들 및 각도 좌표들을 변경하지 않고 상기 스위칭 가능한 유리의 층을 통과하는 제1 상태와, 상기 스위칭 가능한 유리의 층을 통과할 때 상기 도파관들의 어레이들 중 적어도 하나로부터의 광을 상기 스위칭 가능한 유리의 층이 산란시키는 제2 상태 사이에서 스위칭하도록 동작될 수 있는, 디스플레이 시스템.
  497. 제496항에 있어서, 상기 스위칭 가능한 유리의 층은 폴리머-분산된 액정 장치를 포함하는, 디스플레이 시스템.
  498. 광학 시스템으로서,
    제1 이미지 소스로부터 제1 세트의 광 경로들을 따라 광을 수신하도록 구성된 제1 입력 인터페이스 ― 상기 제1 이미지 소스로부터의 광은 제1 이미지 표면을 정의하도록 동작될 수 있음 ―;
    상기 제1 이미지 표면으로부터 상기 수신된 광을 가시 부피로 중계하여 중계된 제1 이미지 표면을 정의하도록 구성된 중계 시스템 ― 상기 제1 이미지 소스는 라이트필드 디스플레이를 포함하고, 상기 제1 세트의 광 경로들은 상기 라이트필드 디스플레이로부터의 각각의 광 경로가 제1 4차원 좌표계의 공간 좌표들 및 각도 좌표들의 세트를 가지도록 상기 라이트필드 디스플레이에 의해 정의되는 4차원(4D) 함수에 따라 결정됨 ―; 및
    상기 가시 부피 내의 조건과 관련된 데이터를 수집하도록 동작될 수 있는 센서를 포함하는, 광학 시스템.
  499. 제498항에 있어서, 상기 센서에 의해 수집된 데이터에 기초하여 상기 중계된 제1 이미지 표면을 조절하도록 동작될 수 있는 컨트롤러를 더 포함하는, 광학 시스템.
  500. 제498항에 있어서, 상기 센서는 카메라, 근접 센서, 마이크, 깊이 센서, 열 화상 장치, 온도계, 및 압력 센서 중 적어도 하나를 포함하는, 광학 시스템.
  501. 제498항에 있어서, 상기 센서는 관찰자의 움직임 또는 특성을 감지하도록 구성되는, 광학 시스템.
  502. 제501항에 있어서, 상기 관찰자의 움직임은, 관찰자 위치, 상기 관찰자의 신체 부분의 위치, 상기 관찰자의 움직임, 또는 상기 관찰자의 제스처 중 적어도 하나를 포함하는, 광학 시스템.
  503. 제501항에 있어서, 상기 관찰자의 특성은, 상기 관찰자의 제스처, 상기 관찰자의 표정, 나이, 키, 성별, 상기 관찰자의 의복, 상기 관찰자의 소리, 또는 상기 관찰자의 선호도 중 적어도 하나를 포함하는, 광학 시스템.
  504. 제498항에 있어서, 상기 센서는 상기 중계 시스템에 원격으로 연결되는, 광학 시스템.
  505. 제498항에 있어서, 상기 중계 시스템은 상기 가시 부피로부터 에너지를 수신하고, 상기 제1 이미지 소스로부터의 광이 전파되는 방향과 실질적으로 반대인 방향으로 상기 중계 시스템을 통해 상기 에너지를 중계하며, 상기 중계 시스템에 의해 수신된 에너지는 상기 센서에 의해 기록되는, 광학 시스템.
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