KR20230054496A - 라이트 필드, 가상 및 증강 현실을 위한, 투명 광도파관 어레이를 통한 실제 플렌옵틱 불투명도 변조의 홀로그래픽 중첩 - Google Patents

라이트 필드, 가상 및 증강 현실을 위한, 투명 광도파관 어레이를 통한 실제 플렌옵틱 불투명도 변조의 홀로그래픽 중첩 Download PDF

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KR20230054496A
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relay system
waveguide
modulating element
modulating
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KR1020237012371A
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조나단 션 카라핀
브렌던 엘우드 베벤시
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라이트 필드 랩 인코포레이티드
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Abstract

홀로그램, 광 필드, 가상, 증강 및 혼합 현실 응용을 위한 홀로그래픽 불투명 변조 상태들의 중첩을 위한 투명한 에너지 릴레이 도파관 시스템들이 개시된다. 광 필드 시스템은 하나 이상의 에너지 변조 요소를 갖는 하나 이상의 에너지 도파관 릴레이 시스템을 포함할 수 있으며, 각각의 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성되며, 이로서, 자신을 통과하는 에너지는 4D 플렌옵틱 함수 또는 그 역 함수에 따라서 지향될 수 있다.

Description

라이트 필드, 가상 및 증강 현실을 위한, 투명 광도파관 어레이를 통한 실제 플렌옵틱 불투명도 변조의 홀로그래픽 중첩{Holographic Superimposition of Real World Plenoptic Opacity Modulation Through Transparent Waveguide Arrays for Light Field, Virtual Reality and Augmented Reality}
본 발명은 일반적으로 라이트 필드(light field) 및 4D 에너지 변조 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 디지털 불투명도(opacity)를 실제 좌표계로 중첩시키기 위한 에너지 도파관 릴레이 시스템을 통한 홀로그래픽 전파에 관한 것이다.
Gene Roddenberry의 스타 트랙(Star Trek)에 의해 대중화되고 1900년대 초에 작가인 Alexander Moszkowski에 의해 처음 상정되었던 "홀로덱(holodeck)" 챔버 내에서의 상호작용식 가상 세계의 꿈은 거의 한 세기 동안 과학 소설과 기술 혁신에 영감을 주었다. 하지만, 문학, 미디어 및 어린이와 성인의 집단적 상상력 외에는 이 경험에 대한 강력한 구현은 존재하지 않는다.
홀로그램, 라이트 필드, 가상, 증강 및 혼합 현실 응용에 대한 홀로그래픽 불투명도 변조 상태의 중첩을 위한 투명 에너지 릴레이 도파관 시스템이 개시된다.
일 실시예에서, 투명 디스플레이 시스템은, 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템; 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템에 이어지는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템으로서, 자신을 통과하는 에너지가 상기 제 1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템; 및 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제 1 위치, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제 2 위치, 또는 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 간의 제 3 위치에 배치된 제 1 에너지 변조 요소를 포함하며, 상기 제 1 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 1 어레이를 포함하고, 상기 제 1 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 상기 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를 상기 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
다른 실시예들에서, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 2 어레이를 포함하고, 상기 제 2 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를, 상기 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
일 실시예에서, 상기 시스템은 상기 제 1, 제 2 또는 제 3 위치 중 하나에 위치된 제 2 에너지 변조 요소를 더 포함하고, 상기 제 2 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치된다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소는 상이한 위치에 배치된다.
일 실시예에서, 상기 시스템은 상기 제 1, 제 2 또는 제 3 위치 중 하나에 위치된 제 3 에너지 변조 요소를 더 포함하고, 상기 제 3 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 상기 제 3 에너지 변조 요소와 상기 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소 중 적어도 하나는 동일한 위치에 배치된다.
일 실시예에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들은 동일한 위치에 배치된다. 다른 실시예에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들은 상이한 위치에 배치된다.
일부 실시예들에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 중 적어도 하나는 만곡되어 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 모두 만곡되어 있다.
일 실시예에서, 투명 시스템은 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템; 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템에 이어지는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템으로서, 자신을 통과하는 에너지가 상기 제 1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템; 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제 1 위치, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제 2 위치, 또는 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 간의 제 3 위치에 배치된 제 1 에너지 변조 요소로서, 상기 제 1 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된, 상기 제 1 에너지 변조 요소; 및 상기 제 1, 제 2 또는 제 3 위치 중 하나에 위치된 제 2 에너지 변조 요소를 포함하고, 상기 제 2 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다.
다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 1 어레이를 포함하고, 상기 제 1 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 상기 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를 상기 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
다른 실시예에서, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 2 어레이를 포함하고, 상기 제 2 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를, 상기 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
일 실시예에서, 상기 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치된다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소는 상이한 위치에 배치된다.
일부 실시예들에서, 상기 시스템은 상기 제 1, 제 2 또는 제 3 위치 중 하나에 위치된 제 3 에너지 변조 요소를 더 포함하고, 상기 제 3 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 일 실시예에서, 상기 제 3 에너지 변조 요소와 상기 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소 중 적어도 하나는 동일한 위치에 배치된다.
일부 실시예들에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들은 동일한 위치에 배치된다. 다른 실시예에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들은 상이한 위치에 배치된다.
일부 실시예들에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 중 적어도 하나는 만곡되어 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 모두 만곡되어 있다.
다른 실시예에서, 투명 시스템은 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템; 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템에 이어지는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템으로서, 자신을 통과하는 에너지가 상기 제 1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템; 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제 1 위치, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제 2 위치, 또는 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 간의 제 3 위치에 배치된 제 1 에너지 변조 요소로서, 상기 제 1 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된, 상기 제 1 에너지 변조 요소; 상기 제 1, 제 2 또는 제 3 위치 중 하나에 위치된 제 2 에너지 변조 요소로서, 상기 제 2 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된, 상기 제 2 에너지 변조 요소; 및 상기 제 1, 제 2 또는 제 3 위치 중 하나에 위치된 제 3 에너지 변조 요소를 포함하고, 상기 제 3 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 1 어레이를 포함하고, 상기 제 1 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 상기 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를 상기 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
다른 실시예에서, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 2 어레이를 포함하고, 상기 제 2 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를, 상기 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
일 실시예에서, 상기 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치된다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소는 상이한 위치에 배치된다. 일부 실시예들에서, 상기 제 3 에너지 변조 요소와 상기 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소 중 적어도 하나는 동일한 위치에 배치된다. 다른 실시예에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들은 상이한 위치에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소를 포함한다.
일부 실시예들에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 중 적어도 하나는 만곡되어 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 모두 만곡되어 있다.
일 실시예에서, 투명 디스플레이 시스템은, 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템; 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템에 이어지는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템으로서, 자신을 통과하는 에너지가 상기 제 1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템; 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템에 배치된 제 1 에너지 변조 요소; 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 사이에 배치된 제 2 에너지 변조 요소; 및 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 내에 배치된 제 3 에너지 변조 요소를 포함하며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들은 자신들을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 1 어레이를 포함하고, 상기 제 1 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 상기 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를 상기 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
다른 실시예에서, 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 2 어레이를 포함하고, 상기 제 2 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를, 상기 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
일부 실시예들에서, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소를 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 시스템은 상기 제 1, 제 2 또는 제 3 위치들 중 하나에 위치된 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소를 더 포함하며, 상기 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다.
일 실시예에서, 상기 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소와 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들 중 적어도 하나는 동일한 위치에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 상기 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소와 상기 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들 중 적어도 하나는 상이한 위치에 배치된다. 일 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 중 적어도 하나는 만곡되어 있다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 모두 만곡되어 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제 1 에너지 변조 요소는 백색 불투명성을 포함하고, 상기 제 2 에너지 변조 요소는 추가적인 불투명성 또는 색상을 포함하고, 상기 제 3 에너지 변조 요소는 흑색 불투명성을 포함한다.
일 예시에서, 상기 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고, 상기 제 2 에너지 변조 요소는 LCD이고, 불투명한 흑색을 표현하기 위해서, 상기 제 1 변조 요소는 오프 상태로 구성되고, 상기 제 2 변조 요소는 온 상태로 구성되고, 상기 제 3 변조 요소는 온 상태 또는 오프 상태로 구성될 수 있다.
다른 예에서, 상기 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고, 상기 제 2 에너지 변조 요소는 LCD이고, 투명한 흑색을 표현하기 위해서, 상기 제 1 변조 요소는 온 상태로 구성되고, 상기 제 2 변조 요소는 오프 상태로 구성되고, 상기 제 3 변조 요소는 오프 상태로 구성된다.
일 예시에서, 상기 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고, 상기 제 2 에너지 변조 요소는 LCD이고, 불투명한 적색을 표현하기 위해서, 상기 제 1 변조 요소는 적색만 온 상태로 구성되고, 상기 제 2 변조 요소는 오프 상태 또는 온 상태로 구성되고, 상기 제 3 변조 요소는 오프 상태로 구성된다.
다른 예에서, 상기 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고, 상기 제 2 에너지 변조 요소는 LCD이고, 투명한 적색을 표현하기 위해서, 상기 제 1 변조 요소는 제 1 퍼센티지로 적색만 온 상태로 구성되고, 상기 제 2 변조 요소는 오프 상태로 구성되고, 상기 제 3 변조 요소는 제 2 퍼센티지로 적색만 온 상태로 구성되며, 상기 제 2 퍼센티지는 상기 제 1 퍼센티지와 상이하다.
일 예시에서, 상기 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고, 상기 제 2 에너지 변조 요소는 LCD이고, 불투명한 회색을 표현하기 위해서, 상기 제 1 변조 요소는 제 1 퍼센티지로 온 상태로 구성되고, 상기 제 2 변조 요소는 온 상태로 구성되고, 상기 제 3 변조 요소는 오프 상태로 구성된다.
다른 예에서, 상기 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고, 상기 제 2 에너지 변조 요소는 LCD이고, 투명한 회색을 표현하기 위해서, 상기 제 1 변조 요소는 제 1 퍼센티지로 온 상태로 구성되고, 상기 제 2 변조 요소는 오프 상태로 구성되고, 상기 제 3 변조 요소는 제 2 퍼센티지로 온 상태로 구성되며, 상기 제 2 퍼센티지는 상기 제 1 퍼센티지와 상이하다.
본 개시의 이들 및 다른 이점은 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구 범위로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1은 에너지 지향 시스템에 대한 설계 파라미터를 나타내는 개략도이다.
도 2는 기계적 엔벨로프를 갖는 능동 소자 영역을 갖는 에너지 도파관 릴레이 시스템을 도시하는 개략도이다.
도 3은 에너지 릴레이 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 4는 베이스 구조체에 함께 접착되어 고정된 에너지 릴레이 요소들의 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 5a는 멀티 코어 광섬유를 통한 중계된 이미지의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5b는 횡방향 앤더슨 편재 원리의 특성들을 나타내는 광학 릴레이를 통해 중계된 이미지의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 6은 에너지 표면으로부터 관찰자로 전파된 광선을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 에너지 도파관 쌍으로 구성된 광학 릴레이 시스템의 직각도를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 눈으로부터의 거리에 대한 눈으로부터의 시야의 스케일링을 설명하기 위해 각 에너지 도파관 쌍의 증가하는 크기의 직각도를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 눈의 회전축에 대해 스케일링되고 원통형으로 방사되는 에너지 도파관의 직각도를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 에너지 도파관 쌍에 대한 3 개의 전위 디스플레이 각각의 평면 접근법 상대 위치의 직각도를 도시한다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제조 및 교정 효율을 증가시키기 위해 2개의 디스플레이를 결합하는 구성의 직각도를 도시한다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제조 및 교정 효율을 증가시키기 위해 2개의 디스플레이를 함께 결합하는 구성의 직각도를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 시스템으로부터의 하나 이상의 요소가 제거될 수 있도록 광선을 직접 반전시키는 체적 불투과도 생성 디스플레이에 대한 대안의 직각도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 다중 에너지 도파관 릴레이 쌍을 갖는 도파관 릴레이 시스템 내의 개별 요소들의 집합에 따른 광선 전파 경로의 직각도를 도시한다.
홀로덱("홀로덱 설계 파라미터들"이라고 통칭함)의 실시예는 가상의 사회적 상호작용식 환경 내에서 수신된 에너지 자극들이 실제적이라고 믿게 하기 위해 인간의 감각 수용체들을 속이기에 충분한 에너지 자극을 제공하며, 다음을 제공한다: 1) 외부 액세서리들 없이 양안 디스패러티, 머리 장착식 안경류 또는 기타 주변 장치들; 2) 임의의 수의 관찰자들을 위해 동시에 시인 체적(viewing volume) 전체에 걸친 정확한 운동 시차(motion parallax), 오클루젼(occlusion) 및 혼탁(opacity); 3) 모든 인지된 광선에 대한 눈의 동기식 수렴(convergence), 원근조절(accommodation) 및 축동(miosis)을 통한 시각 초점(visual focus); 및 4) 시각, 청각, 촉각, 미각, 후각 및/또는 균형을 위한 인간의 감각 "해상도"를 초과하는 충분한 밀도 및 해상도의 수렴 에너지 파 전파.
시각계, 청각계, 체성감각계, 미각계, 후각계 및 전정(vestibular)계를 포함하는 홀로덱 설계 파라미터들에 의해 제안되는 바와 같은 강력한 방식으로 모든 수용장들(receptive fields)을 위해 제공할 수 있는 기술이, 현재까지의 종래 기술에 기초하여, 수 세기는 아니더라도, 수 십년이 걸렸다.
본 개시에서, 라이트 필드(light field) 및 홀로그램이라는 용어들은 임의의 감각 수용체 반응의 자극에 대한 에너지 전파를 정의하기 위해 상호교환 가능하게 사용될 수 있다. 초기 개시들은 홀로그래픽 이미지 및 부피 측정 햅틱스를 위한 에너지 표면들을 통한 전자기 및 기계 에너지 전파의 예들을 지칭할 수 있는 한편, 모든 형태의 감각 수용체들이 이 개시에서 상정된다. 또한, 전파 경로들을 따른 에너지 전파를 위해 본원에 개시된 원리들은 에너지 방출 및 에너지 캡처 양방 모두에 적용 가능할 수 있다.
렌티큘러 프린팅(lenticular printing), 페퍼의 유령(Pepper's Ghost), 안경없는 스테레오스코픽(stereoscopic) 디스플레이, 수평 시차 디스플레이, 머리 장착식 VR 및 AR 디스플레이(HMD) 및 "폭슬로그래피(fauxlography)"로서 일반화된 이러한 다른 환상(illusions)을 포함하는 홀로그램과 종종 불행하게도 혼동되는 많은 기술들이 오늘날 존재한다. 이러한 기술들은 진정한 홀로그램 디스플레이의 원하는 특성들 중 일부를 나타낼 수 있기는 하지만, 4개의 식별된 홀로덱 설계 파라미터들 중 적어도 2개를 해결하기에 충분한 임의의 방식으로 인간의 시각적 감각 반응을 자극하는 능력이 부족하다.
이러한 도전들은 홀로그램 에너지 전파에 충분한 심리스 에너지 표면을 생성하기 위해 종래 기술에 의해 성공적으로 구현되지 못했다. 패럴랙스 배리어(parallax barriers), 호겔(hogels), 복셀(voxels), 회절 광학, 멀티 뷰 투영, 홀로그램 디퓨저(diffuser)들, 회전 거울, 다층형 디스플레이, 시간 순차 디스플레이, 머리 장착식 디스플레이 등을 포함하는 체적 및 방향 다중화 라이트 필드 디스플레이를 구현하기 위한 다양한 접근법들이 있기는 하지만, 종래의 접근법들은 이미지 품질, 해상도, 각도 샘플링 밀도, 크기, 비용, 안전성, 프레임 속도 등에 대한 타협을 수반할 수 있으며, 이는 궁극적으로 실현 불가능한 기술을 초래할 수 있다.
시각계, 청각계, 체성감각계들에 대한 홀로덱 설계 파라미터들을 달성하기 위해 각 계들의 각각의 인간의 예민성(acuity)이 연구되고 이해되어 인간의 감각 수용체들을 충분히 속일 수 있도록 에너지 파들을 전파한다. 시각계는 약 1각분(arc min)으로 분해할 수 있으며, 청각계는 배치에 있어서의 차이를 적게는 3도만큼 구별할 수 있으며 손에 있는 체성감각계는 2-12mm로 분리된 지점들을 식별할 수 있다. 이러한 예민성을 측정하기 위한 다양하고 상충되는 방식이 존재하기는 하지만, 이러한 값들은 에너지 전파의 인지를 자극하기 위한 시스템들과 방법들을 이해하기에 충분하다.
언급된 감각 수용체들 중에서 인간의 시각계는, 심지어 단일 광자조차도 감각을 유발할 수 있음을 고려하면, 단연코 가장 민감하다. 이러한 이유로, 이 소개의 대부분은 시각적인 에너지 파 전파에 초점을 맞출 것이고, 개시된 에너지 도파관 표면 내에 커플링된 상당히 낮은 해상도의 에너지 도파관 릴레이 시스템들은 홀로그램 감각 인지를 유도하기 위해 적절한 신호들을 수렴할 수 있다. 달리 언급하지 않는 한, 모든 개시는 모든 에너지 및 감각 도메인들에 적용된다.
시인 체적 및 시인 거리(viewing distance)가 주어진 시각계에 대한 에너지 전파의 효과적인 설계 파라미터들을 계산할 때, 원하는 에너지 표면은 많은 기가픽셀의 유효 에너지 위치 밀도를 포함하도록 설계될 수 있다. 넓은 시인 체적 또는 근접 필드 시인(near field viewing)에 대해서는, 원하는 에너지 표면의 설계 파라미터들이 수백 기가픽셀 또는 그 이상의 유효 에너지 위치 밀도를 포함할 수 있다. 이와 비교하여, 원하는 에너지 소스는 볼륨 햅틱의 초음파 전파를 위한 1 내지 250메가픽셀의 에너지 위치 밀도 또는 입력 환경 변수들에 따른 홀로그램 사운드의 음향 전파를 위한 36 내지 3,600개의 유효 에너지 위치들의 어레이를 갖도록 설계될 수 있다. 주목해야 할 중요한 점은 개시된 양방향 에너지 표면 아키텍처를 이용하면 모든 컴포넌트가 홀로그램 전파를 가능하게 하기 위해 임의의 에너지 영역에 대해 적합한 구조체들을 형성하도록 구성될 수 있다는 것이다.
하지만, 오늘날 홀로덱을 사용하기 위한 주요 과제는 이용 가능한 시각적 기술들과 전자기 장치 제한들을 수반한다. 청각 및 초음파 장치들은, 복잡성이 과소 평가되어서는 안되지만, 각각의 수용장에서의 감각 예민성에 기초하여 원하는 밀도에 있어서의 규모 차이의 순서들이 주어지면 덜 어렵다. 홀로그램 에멀젼은 정적 이미지에서 간섭 패턴들을 인코딩하기 위해 원하는 밀도를 초과하는 해상도로 존재하지만, 최첨단 디스플레이 장치들은 해상도, 데이터 스루풋 및 제조 가능성에 의해 제한된다. 현재까지, 고유 디스플레이 장치는 시력에 대해 거의 홀로그램 해상도를 갖는 라이트 필드를 의미있게 생성할 수 없었다.
강력한 라이트 필드 디스플레이를 위해 원하는 해상도를 충족시킬 수 있는 단일 실리콘 기반의 장치를 제작하는 것은 실용적이지 않을 수 있으며 현재의 제조 능력을 넘어선 극히 복잡한 제조 공정들을 수반할 수 있다. 다수의 기존 디스플레이 장치를 함께 타일링하는 것에 대한 제한은, 패키징, 전자 장치, 인클로저, 광학 및 필연적으로 이미징, 비용 및/또는 크기 관점으로부터 실행 불가능한 기술을 초래하는 다수의 다른 과제들의 물리적 크기에 의해 형성된 심 및 갭을 수반한다.
본원에 개시된 실시예들은 홀로덱을 구축하기 위한 실제 경로를 제공할 수 있다.
예시적인 실시예들은 이제 본 명세서의 일부를 형성하고, 실시될 수 있는 예시적인 실시예들을 도시하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 개시 및 첨부된 청구항들에서 사용된 바와 같이, "실시예", "예시적인 실시예" 및 "예시의 실시예"라는 용어들은 반드시 단일 실시예를 지칭하는 것이 아니며, 예시적인 실시예들의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않으면서, 다양한 예시적인 실시예들이 용이하게 결합되고 상호교환될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위한 것이지, 제한하려고 의도되는 것은 아니다. 이와 관련하여, 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "에서"는 "안에" 및 "위에"를 포함할 수 있고, 용어 "하나", "일" 및 "그"는 단수 및 복수의 참조들을 포함할 수 있다. 또한, 본원에 사용된 용어 "~에 의해"는 또한 문맥에 따라 "~로부터"를 의미할 수도 있다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "~이면"은 또한 문맥에 따라 "~일 때" 또는 "~할 때"를 의미할 수도 있다. 또한, 본원에 사용된 바와 같이, "및/또는"이라는 단어는 관련된 목록화된 항목들 중 하나 이상의 임의의 그리고 모든 가능한 조합들을 지칭하고 포괄할 수 있다.
홀로그램 시스템 고려사항:
라이트 필드 에너지 전파 해상도의 개요
라이트 필드 및 홀로그램 디스플레이는 에너지 표면 위치들이 시인 체적 내에서 전파되는 각도, 색 및 강도 정보를 제공하는 복수의 투영들의 결과이다. 개시된 에너지 표면은, 부가적인 정보가 공존하고, 동일한 표면을 통해 전파되어 다른 감각계 반응들을 유도할 수 있는 기회들을 제공한다. 스테레오스코픽 디스플레이와는 달리, 공간에서의 수렴된 에너지 전파 경로들의 보이는 위치는 관찰자가 시인 체적 주위를 이동함에 따라 변하지 않으며, 임의의 수의 보는 사람들이 실제로 거기에 존재하는 것처럼 전파된 물체들을 실제 공간에서 동시에 볼 수 있다. 일부 실시예들에서, 에너지의 전파는 동일한 에너지 전파 경로에 위치될 수도 있지만 반대 방향에 위치될 수도 있다. 예를 들어, 에너지 전파 경로를 따른 에너지 방출 및 에너지 포획은 양방 모두가 본 발명의 일부 실시예들에서 가능하다.
도 1은 감각 수용체 반응의 자극에 관련된 변수들을 나타내는 개략도이다.　 이들 변수들은 표면 대각선(101), 표면 폭(102), 표면 높이(103), 결정된 타겟 시팅(seating) 거리(118), 디스플레이의 중심으로부터의 뷰의 시야(view field)의 타겟 시팅 필드(104), 눈 사이의 샘플들로서 여기에서 보여진 중간 샘플들의 수(105), 평균 성인의 안구 간격(106), 각분에서 인간의 눈의 평균 해상도(107), 타겟 관찰자 위치와 표면 폭 사이에 형성된 수평 시야(108), 타겟 관찰자 위치와 표면 높이 사이에 형성된 수직 시야(109), 표면에 걸친, 결과적인 수평 도파관 요소 해상도 또는 요소들의 전체 수(110), 표면에 걸친, 결과적인 수직 도파관 요소 해상도 또는 요소들의 전체 수(111), 눈 사이의 안구 간격과 눈 사이의 각도 투영을 위한 중간 샘플들의 수에 기초한 샘플 거리(112), 샘플 거리 및 타겟 시팅 거리에 기초할 수 있는 각도 샘플링(113), 원하는 각도 샘플링으로부터 도출된 도파관 요소 당 전체 해상도 수평도(114), 원하는 각도 샘플링으로부터 도출된 도파관 요소 당 전체 해상도 수직도(115), 원하는 이산(discreet) 에너지 소스들의 결정된 수의 계수(count)인 장치 수평도(116), 그리고 원하는 이산 에너지 소스들의 결정된 수의 계수인 장치 수직도(117)를 포함할 수 있다.
원하는 최소 해상도를 이해하는 방법은, 시각적(또는 다른) 감각 수용체 반응의 충분한 자극을 보장하기 위해 다음의 기준, 즉, 표면 크기(예컨대, 84" 대각선), 표면 종횡비(예컨대, 16:9), 시팅 거리(예컨대, 디스플레이로부터 128"), 시팅 시야(예컨대, 디스플레이의 센터를 중심으로 120도 또는 +/-60도), 일 거리에 있는 원하는 중간 샘플들(예컨대, 눈 사이에서의 하나의 부가적인 전파 경로), 성인의 평균 안구 간격(약 65mm), 그리고 인간의 눈의 평균 해상도(약 1각분)에 기초할 수 있다. 이러한 예시적인 값들은 특정 애플리케이션 설계 파라미터들에 따른 플레이스홀더(placeholders)로 간주되어야 한다.
또한, 시각 감각 수용체에 기인한 값들의 각각은 원하는 전파 경로 파라미터들을 결정하기 위해 다른 시스템들로 대체될 수 있다. 다른 에너지 전파의 실시예들에 대해서는, 청각계의 각도 민감도는 3도 정도로 낮을 수 있고, 손의 체성감각계의 공간 해상도는 2-12mm 정도로 작을 수 있음이 고려될 수 있다.
이러한 감각 예민성을 측정하기 위한 다양하고 상충되는 방식이 존재하기는 하지만, 이러한 값들은 가상의 에너지 전파의 인지를 자극하기 위한 시스템들과 방법들을 이해하기에 충분하다.. 설계 해상도를 고려하는 많은 방식들이 있으며, 아래 제안된 방법은 실용적인 제품 고려사항을 감각계의 생물학적 분해 한계와 결합시킨다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 다음의 개요는 임의의 그러한 시스템 설계의 단순화이며, 단지 예시의 목적을 위해 고려되어야 한다.
이해된 감각계의 해상도 한계로, 전체 에너지 도파관 요소 밀도는, 다음과 같은, 수신 감각계가 인접한 요소로부터 단일 에너지 도파관 요소를 식별할 수 없도록 계산될 수 있다:
Figure pat00001
위의 계산들은 대략적으로 32Х18°의 시야를 초래하고, 이는 약 1920Х1080(가장 가까운 형식으로 반올림됨) 에너지 도파관 요소들이 요구되는 것을 초래한다. 또한, (u, v) 양방 모두가 에너지 위치들의 보다 규칙적인 공간 샘플링(예컨대, 픽셀 종횡비)을 제공하기 위해 시야가 일정하도록 변수들이 제약될 수 있다. 시스템의 각도 샘플링은, 다음과 같은, 최적화된 거리에 있는 두 지점들 사이에 정의된 타겟 시인 체적 위치와 부가적인 전파 에너지 경로들을 가정한다:
Figure pat00002
이 경우, 주어진 거리만큼 적절한 샘플 수를 설명하기 위해 임의의 메트릭(metric)이 활용될 수 있지만, 안구간 거리는 샘플 거리를 계산하기 위해 활용된다. 위의 변수들을 고려할 때, 0.57° 당 약 1개의 광선이 요구될 수 있으며, 독립적인 감각계 당 전체 계의 해상도는 다음과 같이 결정될 수 있다:
Figure pat00003
시력 시스템에 대해 해결된 에너지 표면 및 각도 해상도의 크기를 고려한 상기의 시나리오를 이용하면, 결과적인 에너지 표면은 바람직하게는 약 400kХ225k 픽셀의 에너지 해상도 위치들, 또는 90기가픽셀의 홀로그램 전파 밀도를 포함할 수 있다. 제공된 이러한 변수들은 오직 예시의 목적으로 제공되며, 에너지의 홀로그램 전파의 최적화를 위해 많은 다른 감각 및 에너지 계측 고려사항이 고려되어야 한다. 추가적인 실시예에서, 입력 변수들에 기초하여 1기가픽셀의 에너지 해상도 위치들이 바람직할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 입력 변수들에 기초하여 1,000기가픽셀의 에너지 해상도 위치들이 요구될 수 있다.
현재 기술 제한사항:
능동 영역, 소자 전자 장치, 패키징 및 기계적 엔벨로프
도 2는 소정의 기계적 폼 팩터를 갖는 능동 영역(220)을 갖는 장치(200)를 나타낸다. 장치(200)는 능동 영역(220)에 전력을 공급하고 인터페이스하기 위한 드라이버(230) 및 전자 장치(240)를 포함할 수 있으며, 능동 영역은 x 및 y 화살표들로 나타낸 치수를 갖는다. 이 장치(200)는 컴포넌트를 구동, 전력 및 냉각시키기 위한 케이블류 및 기계적 구조들을 고려하지 않고, 플렉스(flex) 케이블을 장치(200)에 도입함으로써 기계적 풋프린트가 더 최소화될 수 있다. 이러한 장치(200)의 최소 풋프린트는 또한 M:x 및 M:y 화살표들로 나타낸 치수를 갖는 기계적 엔벨로프(210)로 지칭될 수 있다. 이 장치(200)는 단지 설명의 목적일 뿐이고 주문형 전자 설계는 기계적 엔벨로프 오버헤드를 더 감소시킬 수 있지만, 거의 모든 경우에 장치의 능동 영역의 정확한 크기가 아닐 수 있다. 일 실시예에서, 이 장치(200)는 마이크로 OLED, DLP 칩 또는 LCD 패널에 대한 능동 이미지 영역(220), 또는 이미지 조명의 목적을 갖는 임의의 다른 기술에 관한 전자 장치의 의존성을 나타낸다.
일부 실시예들에서, 다른 투영 기술들을 고려하여 다수의 이미지를 더 큰 전체 디스플레이에 집성(aggregate)하는 것이 또한 가능할 수 있다. 하지만, 이것은, 투사 거리, 최소 초점, 광학 품질, 균일한 필드 해상도, 색수차(chromatic aberration), 열 특성, 교정(calibration), 정렬, 부가적인 크기 또는 폼 팩터에 대한 더 큰 복잡성의 대가를 치를 수 있다. 대부분의 실제 응용들에 대해서는, 수 십 또는 수 백개의 이들 투영 소스(200)를 호스팅하는 것은 신뢰성이 떨어지면서 훨씬 더 큰 설계를 초래할 수 있다.
예시적인 목적으로 만, 3840 x 2160 사이트의 에너지 위치 밀도를 갖는 에너지 장치를 가정하면, 주어진 에너지 표면에 대해 요구되는 개별 에너지 장치 (예를 들어, 장치 (100))의 수를 결정할 수 있다:
Figure pat00004
상기의 해상도 고려사항을 고려하면, 도 2에 나타낸 것과 유사한 약 105Х105 장치들이 요구된다. 많은 장치들이 정규 그리드에 맵핑될 수도 있고 맵핑되지 않을 수도 있는 다양한 픽셀 구조체들을 포함한다는 것에 유의해야 한다. 각각의 전체 픽셀 내에 부가적인 서브 픽셀 또는 위치가 존재하는 경우, 이들이 활용되어 부가적인 해상도 또는 각도 밀도를 생성할 수 있다. 픽셀 구조체(들)의 지정 위치에 따라 라이트 필드를 올바른 (u, v) 좌표로 변환하는 방법을 결정하기 위해 부가적인 신호 처리가 사용될 수 있으며, 알려지고 교정된 각 장치의 명시적인 특성이 될 수 있다. 또한, 다른 에너지 도메인들은 이들 비율들 및 장치 구조들의 상이한 취급을 수반할 수 있고, 당업자는 원하는 주파수 도메인의 각각 사이의 직접적인 본질적인 관계를 이해할 것이다. 이것은 이후의 개시에서 보다 상세히 설명되고 논의될 것이다.
결과적인 계산은 얼마나 많은 이러한 개별 장치들이 전체 해상도 에너지 표면을 생성하기를 원하는지를 이해하는 데 사용될 수 있다. 이 경우, 약 105Х105 또는 약 11,080개의 장치들이 시력 임계치를 달성하는 데 필요할 수 있다. 충분한 감각 홀로그램 전파를 위해 이러한 가용 에너지 위치들로부터 심리스 에너지 표면을 제작하는 과정 내에는 과제와 신규함이 존재한다.
심리스 에너지 표면들의 개요:
에너지 릴레이들의 어레이들의 구성 및 설계
일부 실시예들에서, 장치들에 대한 기계적 구조의 제한으로 인해 심을 갖지 않는 개별 장치들의 어레이로부터 고에너지 위치 밀도를 생성하는 과제를 해결하기 위한 접근법들이 개시된다. 일 실시예에서, 에너지 전파 릴레이 시스템은 능동 소자 영역의 유효 크기를 증가시켜 기계적 치수들을 충족시키거나 초과하여 릴레이들의 어레이를 구성하고 고유 심리스 에너지 표면을 형성할 수 있다.
도 3은 이러한 에너지 릴레이 시스템(300)의 일 실시예를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 릴레이 시스템(300)은 기계적 엔벨로프(320)에 장착된 장치(310)를 포함할 수 있으며, 에너지 릴레이 요소(330)는 장치(310)로부터 에너지를 전파한다. 릴레이 요소(330)는 장치의 다수의 기계적 엔벨로프(320)가 다수의 장치(310)의 어레이 내에 배치될 때 생성될 수 있는 임의의 갭(340)을 완화시키는 능력을 제공하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 디바이스의 활성 영역 (310)이 20mm x 10mm이고 기계적 엔벨로프 (320)가 40mm x 20mm 인 경우, 약 20mm x 10mm의 테이퍼 형상을 생성하기 위해 에너지 릴레이 소자 (330)가 2:1의 배율로 설계 될 수있다 (화살표 A) 및 확대 된 단부 (화살표 B)상의 40mm x 20mm를 가지며, 각 소자 (310)의 기계적 외피 (320)를 변형 시키거나 충돌시키지 않으면 서 이들 소자 (330)의 어레이를 서로 매끄럽게 정렬 할 수 있는 능력을 제공한다. 기계적으로, 릴레이 요소들(330)은 장치들(310) 사이의 최소 심 갭(340)을 보장하면서 정렬 및 연마하기 위해 함께 접합되거나 융합될 수 있다. 이러한 일 실시예에서, 눈의 시력 한계보다 작은 심 갭(340)을 달성하는 것이 가능하다.
도 4는 함께 형성되고 부가적인 기계적 구조(430)에 견고하게 고정된 에너지 릴레이 요소들(410)을 갖는 베이스 구조체(400)의 일례를 나타낸다. 심리스 에너지 표면(420)의 기계적 구조는 릴레이 요소들(410, 450)을 장착하기 위해 접합 또는 다른 기계적 공정을 통해 동일한 베이스 구조체에 직렬로 다수의 에너지 릴레이 요소들(410, 450)을 커플링하는 능력을 제공한다. 일부 실시예들에서, 각각의 릴레이 요소(410)는 융합, 결합, 접착, 압력 맞춤, 정렬 또는 그렇지 않은 방식으로 함께 부착되어 결과적인 심리스 에너지 표면(420)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 장치(480)는 릴레이 요소(410)의 후방에 장착될 수 있고, 결정된 공차(tolerance) 내에서 적절한 에너지 위치 정렬이 유지되는 것을 보장하기 위해 수동적으로 또는 능동적으로 정렬될 수 있다.
일 실시예에서, 심리스 에너지 표면은 하나 이상의 에너지 위치들을 포함하고, 하나 이상의 에너지 릴레이 요소 스택들은 제 1 및 제 2 면을 포함하고, 각각의 에너지 릴레이 요소 스택은 하나 이상의 에너지 위치들과 심리스 디스플레이 표면 사이에서 연장되는 전파 경로들을 따라 에너지를 지향시키는 고유 심리스 디스플레이 표면을 형성하도록 배치되며, 여기서, 말단 에너지 릴레이 요소들의 임의의 2개의 인접한 제 2 면들의 에지들 사이의 이격 거리는, 고유 심리스 디스플레이 표면의 폭보다 큰 거리를 두고 20/40 시력보다 좋은 시력을 갖는 인간의 눈의 시력에 의해 정의되는 최소 인지 가능한 윤곽보다 작다.
일 실시예에서, 심리스 에너지 표면들의 각각은 횡 배향 및 종 배향(longitudinal orientation)을 갖는 제 1 및 제 2 표면을 형성하는 하나 이상의 구조체들을 각각 갖는 하나 이상의 에너지 릴레이 요소들을 포함한다. 제 1 릴레이 표면은 포지티브 또는 네거티브 확대를 초래하는 제 2 릴레이 표면과는 상이한 영역을 가지며, 제 2 릴레이 표면을 통해 에너지를 통과시키는 제 1 및 제 2 표면 양방 모두에 대해 명시적인 표면 윤곽들로 구성되어 제 2 릴레이 표면 전체에 걸친 표면 윤곽의 법선에 대해 +/-10도의 각도를 실질적으로 채운다.
일 실시예에서, 다수의 에너지 도메인들은 시각, 청각, 촉각 또는 다른 에너지 도메인들을 포함하는 하나 이상의 감각 홀로그램 에너지 전파 경로들을 지향하도록 단일 에너지 릴레이 내에 또는 다수의 에너지 릴레이들 사이에 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 심리스 에너지 표면은 시스템 전체에 걸쳐 양방향 에너지 전파를 제공하기 위해 하나 이상의 에너지 도메인들을 동시에 수신 및 방출하기 위해 각각의 제 2 면에 대한 2이상의 제 1 면들을 포함하는 에너지 릴레이들로 구성된다.
일 실시예에서, 에너지 릴레이들은 느슨한 코히어런트(coherent) 요소들로서 제공된다.
컴포넌트 엔지니어드 구조체들에 대한 소개:
횡방향 앤더슨 편재 에너지 릴레이들에서의 개시된 진전들
에너지 릴레이들의 특성들은 횡방향 앤더슨 편재를 유도하는 에너지 릴레이 요소들에 대해 본원에 개시된 원리들에 따라 상당히 최적화될 수 있다. 횡방향 앤더슨 편재는 횡방향으로 무질서하지만 종방향으로 일정한 재료를 통해 전송되는 광선의 전파이다.
이것은 앤더슨 편재 현상을 유도하는 재료들의 효과는 다중 산란 경로들 사이의 무작위화에 의한 것보다 전체 내부 반사에 의한 영향이 더 적을 수 있으며, 여기서, 파 간섭은 종 배향으로 계속되면서 횡 배향(transverse orientation)으로의 전파를 완전히 제한할 수 있음을 의미한다.
중요한 부가적인 이점은 전통적인 다중-코어 광섬유 재료들의 클래딩(cladding)의 제거이다. 클래딩은 섬유들 사이의 에너지의 산란을 기능적으로 제거하는 것이지만, 동시에 에너지의 광선들에 대한 장벽으로서 작용하므로, 적어도 코어 대 클래드 비율(예컨대, 70:30의 코어 대 클래드 비율은 수신된 에너지 송신을 최대 70%로 송신할 것이다)에 의해 송신을 감소시키고, 부가적으로 전파된 에너지에서 강한 픽셀화 패터닝을 형성한다.
도 5a는 광섬유의 본질적인 특성으로 인해 픽실레이션(pixilation) 및 광섬유 노이즈가 나타날 수 있는 다중-코어 광섬유를 통해 이미지가 릴레이되는, 이러한 비-앤더슨 편재(non-Anderson Localization) 에너지 릴레이(500)의 예의 단면도를 나타낸다. 종래의 다중-모드 및 다중-코어 광섬유를 사용하면, 중계된 이미지들이 코어들 사이의 혼선(cross-talk)이 변조 전달 함수를 감소시키고 번짐(blurring)을 증가시킬, 중계된 이미지들은 코어들의 개별 어레이의 전체 내부 반사의 특성들로 인해 본질적으로 픽셀화 될 수 있다. 종래의 다중-코어 광섬유를 이용하여 생성된 결과 이미지는 도 3에 나타낸 것과 유사한 잔류 고정형 노이즈 섬유 패턴을 갖는 경향이 있다.
도 5b는 도 5a로부터의 고정형 섬유 패턴과 비교하여, 중계된 패턴이 더 큰 밀도의 결정립 구조들을 갖는 횡방향 앤더슨 편재의 특성들을 나타내는 재료들을 포함하는 에너지 릴레이를 통해 동일한 중계된 이미지(550)의 예를 나타낸다. 일 실시예에서, 무작위화된 미세(microscopic) 컴포넌트 엔지니어드 구조체들을 포함하는 릴레이들은 횡방향 앤더슨 편재를 유도하고 상업적으로 이용 가능한 다중 모드 유리 광섬유보다 더 높은 분해 가능 해상도의 전파를 이용하여 광을 보다 효율적으로 전송한다.
유사한 광학 등급의 유리 재료가 실시예 내에서 생성된 동일한 재료에 대한 비용보다 10 내지 100배 이상 비싸고 무게가 나가는, 비용 및 중량 양방 모두의 측면에서 횡방향 앤더슨 편재 재료 특성들에 상당한 이점이 존재하며, 여기서, 개시된 시스템들 및 방법들은 당업계에 공지된 다른 기술들에 비해 비용 및 품질 양방 모두를 개선할 수 있는 중요한 기회들을 시사하는 무작위화된 미세 컴포넌트 엔지니어드 구조체들을 포함한다.
일 실시예에서, 횡방향 앤더슨 편재를 나타내는 릴레이 요소는 차원 격자로 배치된 3개의 직교 평면들의 각각에 복수의 적어도 2개의 상이한 컴포넌트 엔지니어드 구조체들을 포함할 수 있으며, 복수의 구조는 차원 격자 내의 횡방향 평면에서의 재료 파 전파 특성들의 무작위화된 분포들 그리고 차원 격자 내의 종방향 평면에서 재료 파 전파 특성들의 유사한 값들의 채널들을 형성하며, 여기서, 에너지 릴레이를 통해 전파되는 편재형 에너지 파들은 횡 배향에 비해 종 배향에서 더 높은 전송 효율을 갖는다.
일 실시예에서, 다수의 에너지 도메인들은 시각, 청각, 촉각 또는 다른 에너지 도메인들을 포함하는 하나 이상의 감각 홀로그램 에너지 전파 경로들을 지향하도록 단일 에너지 릴레이 내에 또는 다수의 횡방향 앤더슨 편재 에너지 릴레이들 사이에 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 심리스 에너지 표면은 시스템 전체에 걸쳐 양방향 에너지 전파를 제공하기 위해 하나 이상의 에너지 도메인들을 동시에 수신 및 방출하기 위해 각각의 제 2 면에 대한 2이상의 제 1 면들을 포함하는 횡방향 앤더슨 편재 에너지 릴레이들로 구성된다.
일 실시예에서, 횡방향 앤더슨 편재 에너지 릴레이들은 느슨한 코히어런트 또는 가요성 에너지 릴레이 요소들로서 구성된다.
4D 플렌옵틱(Plenoptic) 함수들에 대한 고려사항:
홀로그램 도파관 어레이들을 통한 에너지의 선택적 전파
전술한 바와 같이, 본 명세서 전반에 걸쳐서, 라이트 필드 디스플레이 시스템은 일반적으로 에너지 소스(예컨대, 조명 소스) 및 상기의 설명에서 언급된 바와 같이 충분한 에너지 위치 밀도로 구성된 심리스 에너지 표면을 포함한다. 다수의 릴레이 요소들은 에너지를 에너지 장치들로부터 심리스 에너지 표면으로 중계하는 데 사용될 수 있다. 필요한 에너지 위치 밀도로 심리스 에너지 표면에 에너지가 전달되면, 에너지는 개시된 에너지 도파관 시스템을 통해 4D 플렌옵틱 함수에 따라 전파될 수 있다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 4D 플렌옵틱 함수는 본 기술분야에 잘 알려져 있으며 본원에서는 더 이상 설명되지 않을 것이다.
에너지 도파관 시스템은, 4D 플렌옵틱 함수의 각도 컴포넌트를 나타내는, 통과하는 에너지 파들의 각도 방향을 변경하도록 구성된 구조를 갖는 4D 플렌옵틱 함수의 공간 좌표를 나타내는 심리스 에너지 표면을 따르는 복수의 에너지 위치들을 통해 에너지를 선택적으로 전파하되, 전파된 에너지 파들은 4D 플렌옵틱 함수에 의해 지향된 복수의 전파 경로들에 따라 공간에서 수렴할 수 있다.
이제 4D 플렌옵틱 함수에 따른 4D 이미지 공간에서의 라이트 필드 에너지 표면의 예를 나타내는 도 6을 참조한다. 이 도면은 시인 체적 내의 다양한 위치들로부터 에너지의 광선들이 공간(630)에서 수렴하는 방법을 설명하는 관찰자(620)에 대한 에너지 표면(600)의 광선 트레이스(trace)들을 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 각각의 도파관 요소(610)는 에너지 표면(600)을 통한 에너지 전파(640)를 기술하는 정보의 4차원을 정의한다. 2개의 공간 차원들(본원에서 x 및 y로 지칭됨)은 이미지 공간에서 볼 수 있는 물리적인 복수의 에너지 위치들이고, 가상 공간에서 관찰되는 각도 성분들인 세타(theta) 및 파이(phi)(본원에서 u 및 v로 지칭됨)이며, 이것은 에너지 도파관 어레이를 통해 투영될 때 가상 공간에서 관찰된다. 일반적으로 그리고 4D 플렌옵틱 함수에 따라, 복수의 도파관(예컨대, 렌즈릿(lenslet)들)은, 본원에 기술된 홀로그램 또는 라이트 필드 시스템을 형성함에 있어서, x, y 차원로부터 가상 공간에서의 고유한 위치로 u, v 각도 컴포넌트에 의해 정의된 방향을 따라 에너지 위치를 지향시킬 수 있다.
하지만, 라이트 필드 및 홀로그램 디스플레이 기술들에 대한 중요한 도전은 회절, 산란, 확산, 각도 방향, 교정, 포커스, 시준(collimation), 곡률, 균일성, 요소 혼선뿐만 아니라 감소된 유효 해상도 그리고 충분한 충실도로 정확하게 에너지를 수렴하는 것에 대한 불능에 기여하는 다수의 다른 파라미터들 중 임의의 것을 정확히 설명하지 않은 설계들로 인해 제어되지 않은 에너지의 전파로부터 발생한다는 것을 당업자는 이해할 것이다.
일 실시예에서, 홀로그램 디스플레이와 연관된 도전 과제들을 해결하기 위한 선택적 에너지 전파에 대한 접근법은 에너지 금지 요소들을 포함할 수 있고, 4D 플렌옵틱 함수에 의해 정의된 환경 내에 거의 시준된 에너지를 갖는 도파관 개구들을 실질적으로 채우는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들의 어레이는 규정된 4D 함수에 의해 정의된 고유한 방향들로 도파관 요소의 유효 개구를 연장통과하여, 단일 도파관 요소만을 통과하도록 각각의 에너지 위치의 전파를 제한하도록 배치된 하나 이상의 요소들에 의해 금지된 심리스 에너지 표면을 따르는 복수의 에너지 위치들에 실질적으로 채우도록 구성된 각각의 도파관 요소에 대한 복수의 에너지 전파 경로들을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 다수의 에너지 도메인들은 시각, 청각, 촉각 또는 다른 에너지 도메인들을 포함하는 하나 이상의 감각 홀로그램 에너지 전파들을 지향하도록 단일 에너지 릴레이 내에 또는 다수의 에너지 도파관들 사이에 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들 및 심리스 에너지 표면은 시스템 전체에 걸쳐 양방향 에너지 전파를 제공하기 위해 하나 이상의 에너지 도메인들을 수신 및 방출하도록 구성된다.
일 실시예에서, 에너지 도파관들은, 벽, 테이블, 바닥, 천장, 실내 또는 기타 기하학적 구조 기반의 환경들을 포함하는 임의의 심리스 에너지 표면 배향을 위해 디지털 방식으로 인코딩된, 회절식, 굴절식, 반사식, 그린식(grin), 홀로그램, 프레넬(Fresnel) 등의 도파관 구성들을 활용하여, 비-송신 공극(void) 영역들을 포함하는 비선형 또는 비규칙적 에너지의 분포들을 전파하도록 구성된다. 추가적인 실시예에서, 에너지 도파관 요소는 임의의 표면 프로파일 및/또는 탁상 시인(tabletop viewing)을 제공하는 다양한 기하학적 구조들을 생성하도록 구성되어, 사용자가 360도 구성에서 에너지 표면 주위의 모든 곳에서 홀로그램 이미지를 볼 수 있게 한다.
일 실시예에서, 에너지 도파관 어레이 요소들은 반사 표면들일 수 있고, 요소들의 배치는 육각형, 정사각형, 불규칙형, 반정칙형(semi-regular), 만곡형, 비평면형, 구형, 원통형, 틸트형(tilted) 규칙형, 틸트형 불규칙형, 공간적 변화형 및/또는 다중 계층형일 수 있다.
심리스 에너지 표면 내의 임의의 컴포넌트에 대해서는, 도파관, 또는 릴레이 컴포넌트들은, 광섬유, 실리콘, 유리, 폴리머, 광학 릴레이들, 회절, 홀로그램, 굴절, 또는 반사 요소들, 광학면 판, 에너지 결합기들, 빔 스플리터들, 프리즘들, 편광 요소들, 공간 광 변조기들, 능동 픽셀들, 액정 셀들, 투명 디스플레이들, 또는 앤더슨 편재 또는 전체 내부 반사를 나타내는 유사한 재료들을 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
홀로덱을 실현하는 것:
홀로그램 환경들 내에서 인간의 감각 수용체들을 자극하는 양방향 심리스 에너지 표면 시스템들의 집성
전체 룸(room)들을 포함하는 임의의 크기들, 형상들, 윤곽들 또는 폼 팩터들을 형성하는 다수의 심리스 에너지 표면들을 함께 타일링(tiling), 융합, 본딩, 부착 및/또는 스티칭(stitching)함으로써 심리스 에너지 표면 시스템들의 대규모 환경들을 구축하는 것이 가능하다. 각각의 에너지 표면 시스템은 양방향 홀로그램 에너지 전파, 방출, 반사 또는 감지를 위해 집합적으로 구성된 베이스 구조체, 에너지 표면, 릴레이들, 도파관, 장치들 및 전자 장치를 갖는 어셈블리를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 타일링된 심리스 에너지 도파관 릴레이 시스템들의 환경은 주어진 환경에서 모든 표면들을 포함하는 설비들을 포함하는 큰 심리스 평면 또는 곡선 벽들을 형성하도록 집성되며, 심리스, 불연속의 평면, 패시트, 만곡형, 원통형, 구형, 기하 또는 비규칙적 기하학적 구조의 임의의 조합으로서 구성된다.
일 실시예에서, 평면의 표면들의 집성된 타일(tile)들은 무대 또는 장소 기반의 홀로그램 엔터테인먼트를 위한 벽 크기의 시스템들을 형성한다. 일 실시예에서, 평면의 표면들의 집성된 타일들은 동굴 기반의 홀로그램 설비들을 위해 천장과 바닥 양방 모두를 포함하는 4개 내지 6개의 벽들을 갖는 룸을 커버한다. 일 실시예에서, 곡면들의 집성된 타일들은 몰입형(immersive) 홀로그램 설비들을 위한 원통형의 심리스 환경을 생성한다. 일 실시예에서, 심리스 구형 표면들의 집성된 타일들은 몰입형 홀로덱 기반의 경험들을 위한 홀로그램 돔을 형성한다.
일 실시예에서, 심리스 만곡형 에너지 도파관들의 집성된 타일들은 에너지 도파관 구조체 내의 에너지 금지 요소들의 경계를 따른 정확한 패턴을 따르는 기계적 에지들을 제공하여, 인접한 도파관 표면들의 인접한 타일링된 기계적 에지들을 결합, 정렬 또는 융합함으로써 모듈식 및 심리스 에너지 도파관 시스템을 초래한다.
집성된 타일링 환경의 다른 실시예에서, 에너지는 다수의 동시 에너지 도메인들에 대해 양방향으로 전파된다. 추가적인 실시예에서, 에너지 표면은 라이트 필드 데이터가 도파관을 통해 조명원에 의해 투영되고 동시에 동일한 에너지 표면을 통해 수신될 수 있도록 설계된 도파관들을 갖는 동일한 에너지 표면으로부터 동시에 디스플레이 및 캡처하는 능력을 제공한다. 추가적인 실시예에서, 추가 깊이 감지 및 능동 스캐닝 기술들이 활용되어 정확한 세계 좌표계에서 에너지 전파와 관찰자 사이의 상호 작용을 허용할 수 있다. 추가적인 실시예에서, 에너지 표면 및 도파관은 주파수들을 방출, 반사 또는 수렴하여 촉각 감각 또는 체적 햅틱 피드백을 유도하도록 동작 가능하다. 일부 실시예들에서, 양방향 에너지 전파 및 집성된 표면들의 임의의 조합이 가능하다.
일 실시예에서, 시스템은 적어도 2개의 에너지 장치를 심리스 에너지 표면의 동일한 부분에 페어링(pair)할 수 있도록 2개 이상의 경로 에너지 결합기들과 독립적으로 페어링된 하나 이상의 에너지 장치들을 이용하여 에너지 표면을 통한 에너지의 양방향 방출 및 감지가 가능한 에너지 도파관을 포함하거나, 또는 하나 이상의 에너지 장치들이 베이스 구조체에 또는 오프-축(off-axis)의 직접 또는 반사 투영 또는 감지를 위해 도파관의 FOV의 전방 및 외측에서의 위치에 고정된 부가적인 컴포넌트에 근접하여 에너지 표면 뒤에 고정되고, 또한 결과적인 에너지 표면은 도파관이 에너지를 수렴할 수 있게 하는 에너지의 양방향 송신, 에너지를 방출하는 제 1 장치 및 에너지를 감지하는 제 2 장치를 제공하며, 여기서, 정보는 전파된 에너지 패턴들, 깊이 추정, 근접도, 모션 추적, 이미지, 색상 또는 사운드 형성 또는 기타 에너지 주파수 분석 내에서 4D 플렌옵틱 눈 및 망막 추적 또는 간섭의 감지를 포함하는, 하지만 이에 한정되지는 않는, 컴퓨터 비전 관련 작업들을 수행하도록 처리된다. 추가적인 실시예에서, 추적된 위치들은 양방향 캡처된 데이터와 투영 정보 간의 간섭에 기초하여 에너지의 위치들을 능동적으로 계산 및 수정한다.
일부 실시예들에서, 초음파 센서, 가시적인 전자기 디스플레이 및 초음파 방출 장치를 포함하는 3개의 에너지 장치들의 복수의 조합들은, 각각의 장치의 에너지 도메인, 그리고 초음파 및 전자기 에너지 각각을 위해 구성된 2개의 엔지니어드 도파관 요소들에 특정한 엔지니어드 특성들을 포함하는 3개의 제 1 표면들의 각각과 함께 단일의 제 2 에너지 릴레이 표면에 결합된 에너지를 전파하는 3개의 제 1 릴레이 표면들의 각각에 대해 함께 구성되어, 별도의 에너지 도메인을 위해 구성된 다른 도파관 요소들에 의해 독립적으로 그리고 실질적으로 영향을 받지 않은 각각의 장치의 에너지를 지향 및 수렴하는 능력을 제공한다.
일부 실시예들에서, 시스템 아티팩트(artifact)들을 제거하고 인코딩/디코딩 기술들과 함께 사용하기 위해 결과적인 에너지 표면의 기하학적 맵핑을 생성하기 위한 효율적인 제조를 가능하게 하는 교정 절차뿐만 아니라 교정된 구성 파일들에 기초하여 데이터를 에너지 전파에 적절한 교정된 정보로 변환하기 위한 전용 통합 시스템이 개시된다.
일부 실시예들에서, 일련의 부가적인 에너지 도파관들 및 하나 이상의 에너지 장치들이 불투명한 홀로그램 픽셀들을 생성하기 위해 시스템에 통합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 도파관의 직경보다 큰 공간 해상도 및/또는 각도 해상도를 제공하기 위해 또는 다른 초해상도(super-resolution) 목적을 위해 에너지 금지 요소들, 빔 스플리터들, 프리즘들, 능동 시차 배리어들 또는 편광 기술들을 포함하는 부가적인 도파관 요소가 통합될 수 있다.
일부 실시예들에서, 개시된 에너지 도파관 릴레이 시스템은 또한 가상 현실(VR) 또는 증강 현실(AR)과 같은 착용형 양방향 장치로서 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 에너지 도파관 릴레이 시스템은 디스플레이되거나 수신된 에너지로 하여금 관찰자를 위한 공간에서 결정된 평면에 근접하게 포커싱되도록 하는 조정 광학 요소(들)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 도파관 어레이는 홀로그램 헤드 장착식 디스플레이에 통합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 시스템은 관찰자가 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 실제 환경(예컨대, 투명 홀로그램 디스플레이) 양방 모두를 볼 수 있게 하는 다수의 광학 경로들을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 시스템은 다른 방법들에 더하여 근접 필드로서 제공될 수 있다.
일부 실시예들에서, 데이터의 송신은 정보 및 메타데이터의 임의의 데이터세트를 수신하는 선택 가능하거나 가변적인 압축 비율들로 프로세스들을 인코딩하는 것; 상기 데이터세트를 분석하고, 더 희박한 데이터세트를 형성하는 재료 특성들, 벡터들, 표면 ID들, 새로운 픽셀 데이터를 수신 또는 할당하며, 수신된 데이터는 2차원, 스테레오스코픽, 멀티 뷰, 메타데이터, 라이트 필드, 홀로그램, 기하학적 구조, 벡터들 또는 벡터화된 메타데이터를 포함하고, 인코더/디코더는, 깊이 메타데이터를 갖거나 갖지 않은 깊이 추정 알고리즘들을 통해, 2D; 2D + 깊이, 메타데이터 또는 기타 벡터화된 정보; 스테레오스코픽, 스테레오스코픽 + 깊이, 메타데이터 또는 기타 벡터화된 정보; 멀티 뷰; 멀티 뷰 + 깊이, 메타데이터 또는 기타 벡터화된 정보; 홀로그램; 또는 라이트 필드 콘텐츠에 대한 이미지 처리를 포함하여 실시간 또는 오프라인에서의 데이터를 변환하는 능력을 제공할 수 있으며, 역 광선 추적 방법은 특성화된 4D 플렌옵틱 함수를 통해 다양한 2D, 스테레오스코픽, 다중 뷰, 체적, 라이트 필드 또는 홀로그램 데이터로부터의 역 광선 추적에 의해 생성된 결과적인 변환 데이터를 실제 좌표들에 적절히 맵핑한다. 이들 실시예에서, 원하는 전체 데이터 송신은 원시 라이트 필드 데이터세트보다 다수의 자리수만큼 덜 송신된 정보일 수 있다.
투명 도파관 어레이들에 걸친 플렌옵틱 불투명도 변조
본 발명의 대부분은 감각 홀로그램 경험을 가능하게 하는 것에 관한 것이지만, 개시된 중간 단계는 완전한 감각상 홀로그램 데이터세트의 동시 전파 및 래스터화를 위한 데이터 및 처리 요건들을 상당히 제한하기 위해 가상 현실 장치 및 증강 현실 장치 간의 통합을 포함한다. 다른 현대 VR 및 AR 기술들을 사용하면, 변조된 불투명도 상태들, 해상도, 및 시야의 부족으로 인해 감각 경험의 예리함을 극적으로 제한한다.
대안으로서, 실제 환경들에 걸쳐 중첩된, 변조된 불투명도 상태들의 홀로그램 수렴이 가능한 신규한 투명 도파관 릴레이 시스템이 개시된다. 디지털 및 실제 조명의 중첩된 라이트 필드 변조 감쇠로 실제 데이터를 전송할 수 있는 직시 양방향 에너지 도파관 릴레이 설계는 HMD, 홀로그래픽, 감각상 에너지 전파, 및 종래의 디스플레이 용도들을 포함한다. 에너지 도파관 릴레이 설계는 2개의 초점 길이들에 의해 분리될 수 있는 제 1 쌍 및 제 2 쌍이 있는 다수의 에너지 도파관들 및 에너지 변조 요소들을 포함한다. 두 쌍들은 두 개의 초점 길이들을 따로 둘 수 있다. 투명 에너지 도파관 쌍들은 안구의 전방에 배치되어 불투명도 변조에 의해 억제되거나 감쇠되지 않는 외부 에너지를 릴레이하거나, 또는 사전결정된 거리의 가시적인 위치에 배치될 수 있고, 추가적인 도파관 요소들을 포함할 수 있다. 눈으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 제 2 쌍의 광선들은 반전된 전파 경로를 릴레이하며, 이러한 거리에서 추가적인 한 쌍의 에너지 도파관들을 도입하면 이러한 광선들을 다시 적절한 광선 지향성으로 조정한다. 복수의 에너지 변조 장치들과 결합된 4D 플렌옵틱 기능은 실제 4D 불투명도 및 다른 변조된 전자기 에너지 또는 감각 에너지를 갖는 실세계 좌표들에 걸쳐 홀로그래픽 근거리 장 또는 원거리 장 디지털 정보의 전파를 제공한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 에너지 도파관 쌍들(72A, 72B, 72C, 72D)로 구성된 도파관 릴레이 시스템(70)의 직각도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 에너지 도파관 쌍은 초점 거리(f)만큼 떨어져 있을 수 있으며, 좌측, 관찰자의 눈(74)의 위치로부터 우측(76), 또는 그 반대로 보일 수 있다. 일부 실시예들에서, 부가적인 도파관 요소들, 보다 적은 도파관 요소들, 및 다양한 분리들이 본 발명의 범위 내에서 상정되며, 특정 실시예들은 임의의 방식으로 제한되는 것으로 간주되어서는 안된다.
일 실시예에서, 도파관 릴레이 시스템(70)은 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(72A, 72B); 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(72A, 72B)에 이어지는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(72C, 72D)을 포함하며, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(72C, 72D)은 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된다.
일 실시예에서, 시스템(70)은 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(72A, 72B) 내의 제 1 위치, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(72C, 72D) 내의 제 2 위치, 또는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(72A, 72B)과 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(72C, 72D) 간의 제 3 위치에 배치된 제 1 에너지 변조 요소(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같은 102A, 102B, 102C)를 포함하며, 제 1 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 이는 후속하는 도면들 및 설명에서 보다 자세히 설명될 것이다.
일부 실시예들에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(72A, 72B)은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 1 어레이를 포함하고, 제 1 어레이의 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표들에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
다른 실시예들에서, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(72C, 72D)은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 2 어레이를 포함하고, 제 2 어레이의 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표들에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를, 상기 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
일 실시예에서, 시스템(70)은 제 1, 제 2, 또는 제 3 위치 중 하나에 위치된 제 2 에너지 변조 요소(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같은 102A, 102B, 102C)를 더 포함하고, 제 2 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소는 상이한 위치들에 배치된다. 이것 역시 후속하는 도면들과 설명에서 보다 자세하게 설명될 것이다.
일 실시예에서, 시스템은 제 1, 제 2, 또는 제 3 위치 중 하나에 위치된 제 3 에너지 변조 요소(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같은 102A, 102B, 102C)를 더 포함하며, 제 3 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 일부 실시예들에서, 제 3 에너지 변조 요소들 및 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소 중 적어도 하나는 동일한 위치에 배치된다. 이것 역시 후속하는 도면들과 설명에서 보다 자세하게 설명될 것이다.
일 실시예에서, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 102A, 102B, 102C)은 동일한 위치에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 102A, 102B, 102C)은 상이한 위치에 배치된다.
일부 실시예들에서, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 102A, 102B, 102C) 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점, 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(72A, 72B) 및 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(72C, 72D) 중 적어도 하나는 만곡되어 있다. 또 다른 실시예에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(72A, 72B) 및 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(72C, 72D)은 모두 만곡되어 있다. 이것 역시 후속하는 도면들과 설명에서 보다 자세하게 설명될 것이다.
이러한 기본 방법의 추가 실시예는 눈으로 볼 때 에너지 전파 품질을 최적화하는 경사진 도파관들을 제공한다. 이는 국지적으로 변하는 함수, 기울기 기반 틸팅, 추가적인 에너지 억제 요소들, 회절 특성들, 굴절, 반사, 구배 지수, 홀로그래픽 광학 소자 등으로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며/아니거나 위의 또는 이하의 임의의 잠재적 설계들에 통합될 수 있다. 공간적으로 변화하는 에너지 도파관 설계는 눈을 위한 특정 설계를 위해 최적화된 도파관 매개변수들이 정의된 두 개 이상의 영역들을 제공한다. 기울기-기반 함수는 각 요소에 대해 다양한 도파관 최적화들을 생성한다.
도 8은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 눈(84)으로부터의 거리에 대한 눈(84)으로부터의 시야의 스케일링을 설명하기 위해 각 에너지 도파관 쌍(82A, 82B, 82C, 82D)의 크기가 증가하는 도파관 릴레이 시스템(80)을 도시한다. 이러한 실시예는 시각 시스템의 애퍼처에 보다 수직인 전파 기능들을 제공하여, 시스템(86) 내의 각 요소를 통해 눈(84)의 시야를 보다 효과적으로 타겟팅하는, 더 큰 도파 효율을 제공한다.
상기와 같이, 상기 도파관 릴레이 시스템(80)은 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(82A, 82B); 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(82A, 82B)에 이어지는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(82C, 82D)으로서, 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(82C, 82D)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같은 102A, 102B, 102C)는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(82A, 82B) 내의 제 1 위치, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(82C, 82D)의 제 2 위치, 또는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(82A, 82B)과 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(82C, 82D) 간의 제 3 위치에 배치될 수 있으며, 제 1 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 이에 대해서는 후속하는 도면들 및 설명에서 보다 자세히 설명될 것이다.
또 다른 실시예에서, 제 2 에너지 변조 요소(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같은 102A, 102B, 102C)는 제 1, 제 2 또는 제 3 위치 중 하나에 배치될 수 있으며, 제 2 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(82A, 82B)은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 1 어레이를 포함하고, 제 1 어레이의 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
또 다른 실시예에서, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(82C, 82D)은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 2 어레이를 포함하고, 제 2 어레이의 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를, 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
일 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같은 102A, 102B, 102C)는 동일한 위치에 배치된다. 또 다른 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소는 상이한 위치에 배치된다.
일부 실시예들에서, 시스템(90)은 제 1, 제 2, 또는 제 3 위치 중 하나에 위치된 제 3 에너지 변조 요소(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같은 102A, 102B, 102C)를 더 포함하며, 제 3 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다, 일 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소들 중 적어도 하나와 제 3 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치된다. 일부 실시예들에서, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들은 동일한 위치에 배치된다. 다른 실시예들에서, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들은 상이한 위치에 배치된다. 일부 실시예들에서, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점, 또는 다른 에너지 변조 요소들을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 중 적어도 하나는 만곡되어 있다. 또 다른 실시예에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 모두 만곡되어 있다. 이러한 실시예들은 후속하는 도면들 및 설명에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 눈의 회전 축에 대해 스케일링되고 원통형으로 방사되는 에너지 도파관들(92A, 92B, 92C, 92D)의 도파관 릴레이 시스템(90)의 직각도를 도시한다. 이러한 실시예에서, 에너지 도파관들(92A, 92B, 92C, 92D)은 관찰자의 눈(94)의 회전 축을 설명하기 위해 만곡되어 있다. 이는 스케일링되지 않았거나 스케일링된 만곡된 설계로 구현될 수 있다. 이 만곡된 설계는 수평 또는 수직 원통형 형상으로 구현될 수 있거나 오목한 형상 또는 구형 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 방법의 사용은 릴레이 시스템(90)을 통해 눈(94)으로 제공되는 광선들의 감지된 선명도를 증가시킬 수 있다. 원통형 또는 구형 방법은, 각 도파관의 법선이 눈(94)의 입사 동공을 향하여 보다 정확히 배향됨에 따라 더 높은 도파관 당 각도 샘플들의 수의 효율성을 제공하며, 이로써 눈(94)의 시야의 주변부에 대해 광선을 축으로부터 벗어나게 전파시키는 평면 함수들 대신 자연 에너지 전파를 보다 효율적으로 모방한다는 것을 유의해야 한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(92A, 92B) 및 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(92C, 92D) 중 적어도 하나는 만곡될 수 있다. 비록 두 에너지 도파관 릴레이 시스템들(92) 모두 만곡되도록 도시되어 있지만, 일 실시예에서 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(92A, 92B)은 만곡될 수 있고 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(92C, 92D)은 평면일 수 있음이 당업자에게 이해될 것이다. 대안적인 실시예에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(92A, 92B)은 평면일 수 있고 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(92C, 92D)은 만곡될 수 있다. 에너지 도파관 릴레이 시스템들(92)의 만곡은 본 명세서에 개시된 모든 시스템들(예를 들어, 도 7, 도 8, 및 도 10 내지 도 12)에 유사하게 적용될 수 있다.
전술된 바와 같이, 일 실시예에서, 시스템(90)은 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(92A, 92B); 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(92A, 92B)에 이어지는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(92C, 92D)으로서, 자신을 통과하는 에너지가 상기 제 1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(92C, 92D)을 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소(예컨대, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같은102A, 102B, 102C)는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(92A, 92B) 내의 제 1 위치, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(92C, 92D) 내의 제 2 위치, 또는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(92A, 92B)과 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(92C, 92D) 간의 제 3 위치에 배치될 수 있으며, 상기 제 1 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 이는 후속하는 도면들 및 설명에서 보다 자세히 설명될 것이다.
또 다른 실시예에서, 제 2 에너지 변조 요소(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같은 102A, 102B, 102C)은 제 1, 제 2, 또는 제 3 위치 중 하나에 위치될 수 있으며, 제 2 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성되며, 제 3 에너지 변조 요소(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같은 102A, 102B, 102C)는 제 1, 제 2, 또는 제 3 위치 중 하나에 위치될 수 있으며, 제 3 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 이는 후속하는 도면들 및 설명에서 보다 자세히 설명될 것이다.
일 실시예에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(92A, 92B)은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 1 어레이를 포함하고, 제 1 어레이의 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를 제 1 4d 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
또 다른 실시예에서, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(92C, 92D)은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 2 어레이를 포함하고, 제 2 어레이의 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를, 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
일 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소(예를 들어, 도 10 및 도 11에 가장 잘 도시된 바와 같이 102A, 102B, 102C)는 동일한 위치에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소는 상이한 위치에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 에너지 변조 요소 및 제 2 에너지 변조 요소 중 적어도 하나와 제 3 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들은 동일한 위치에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들은 상이한 위치에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점, 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소를 포함한다. 이러한 실시예들은 후속하는 도면들 및 설명에서 보다 자세히 설명될 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 에너지 도파관들(104A, 104B, 104C, 104D)과 관련하여 3개의 포텐셜 에너지 변조 장치들(102A, 102B, 102C) 각각의 상대적인 위치들을 도시하는 도파관 릴레이 시스템(100)의 직각도를 도시한다. 일 실시예에서, 에너지 도파관들의 각 쌍(예컨대, 104A 및 104B, 또는 104C 및 104D)은 에너지 도파관 릴레이 시스템을 형성하도록 구성될 수 있다.
실세계 상에 가상의 라이트 필드를 오버레이하기 위해서는 전술된 에너지 도파관 릴레이 구성들을 통해 보았을 때 복수의 에너지 전파 경로들을 통합해야 한다. 3개의 에너지 장치들(예시적인 목적들로만 제공되는, 투명 OLED(102A), 투명 LCD(102B), 및 투명 OLED(102C))를 갖는 에너지 도파관들의 릴레이는 투명 라이트 필드 에너지 지향 릴레이를 통한 홀로그램 불투명도의 진정한 수렴을 가능하게 한다. 일부 실시예들에서, 특정 유형의 디스플레이 기술에 대한 명시적인 언급은 단지 예시적인 목적들을 위한 것이며, 임의의 방식으로 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다. 에너지 도파관들의 각 쌍들(104A, 104B, 104C, 104D)간의 초점 길이 또는 그 근방, 추가로, 쌍들(104A, 104B, 104C, 104D)간의, 관찰자의 눈(106)으로부터의 초점 길이에 배치된 3개의 특정하게 언급된(그러나 이에 한정되지는 않음) 에너지 변조 장치들(102A, 102B, 102C)의 쌍, 특정 에너지 영역 내의 임의의 범위의 에너지들에 대한 가변 라이트 필드 불투명도 및 투과 상태들의 디지털 중첩을 위한 능력.
일 실시예에서, 제 1 에너지 변조 장치는 활성 상태의 불투명한 에너지 전파들의 체적 스펙트럼 변조를 위한 구조들을 포함할 수 있다. 스펙트럼 변조는 추가적으로 다른 에너지 변조 장치 쌍들의 조합(102A, 102C)을 통해 전파될 수 있다. 특정 변조 장치들(102A, 102C)은 포화도 및 투명도의 전파에 걸쳐 정밀한 제어를 제공할 수 있다. 이러한 출원의 목적들을 위해, 3개의 모든 에너지 변조 장치들(102A, 102B, 102C)의 추가는 사용될 수도, 사용되지 않을 수도 있다--단 하나의 에너지 변조 장치만이 에너지 전파에 필요하다. 설계들은 임의의 조합으로, 평면 도파관 시스템들, 만곡형, 스케일형, 가변 방법들을 포함하는 이전의 실시예들을 특정 적용예에 따라 개시된 바와 같이 구체적으로 언급하여 구현될 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B), 및 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B)에 이어지는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D)으로서, 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템을 포함한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 변조 요소(102A)는 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점, 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소들일 수 있다. 시스템은 제 1 변조 요소(102A)와 유사한 제 2 변조 요소(102B) 및 제 3 변조 요소(102C)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소(102A)는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B) 내에 배치될 수 있고, 제 2 에너지 변조 요소(102B)는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B)과 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D) 사이에 위치될 수 있다. 제 3 에너지 변조 요소(102C)는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D) 내에 배치될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들(102A, 102B, 102C) 각각은 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성될 수 있다.
제 1 변조 요소(102A)는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B) 내에 도시되어 있지만, 제 2 변조 요소(102B)는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B)과 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D) 사이에 위치하며, 제 3 변조 요소(102C)는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D) 내에 도시되어 있지만, 변조 요소들(102A, 102B, 102C)은 시스템(100)에 걸쳐 어디든 위치될 수 있다. 예를 들어, 3개의 변조 요소들(102) 모두는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B) 내에 배치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 3개의 변조 요소들(102) 모두는 제 2 에너지(104C, 104D) 내에 위치될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 3개의 변조 요소들(102) 모두는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B)과 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D) 사이에 위치될 수 있다. 다양한 조합들 및 치환들이 이용될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 시스템(100)은 용도에 따라 4개 또는 5개 또는 더 많은 변조 요소들(102)을 더 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B)은 일 실시예에서 만곡될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D)은 만곡될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B) 및 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D) 모두는 만곡될 수 있다. 비록 2개의 에너지 도파관 릴레이 시스템들(104)이 도시되어 있지만, 용도에 따라 필요하다면 3개 또는 4개 또는 그 이상의 에너지 도파관 릴레이 시스템들(104)이 있을 수 있음이 당업자에게 이해될 것이다. 또한, 1개 또는 2개 또는 임의의 수의 이러한 에너지 도파관 릴레이 시스템들(104)은 만곡될 수도 있고, 그렇지 않을 수도 있다.
일 실시예에서, 투명 디스플레이 시스템(100)은 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B); 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B)에 이어지는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D)으로서, 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소(102A)는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B)에 배치되고; 제 2 에너지 변조 요소(102B)는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B)과 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D) 사이에 배치되고; 제 3 에너지 변조 요소(102C)는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D)에 배치되며, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들(102A, 102B, 102C)은 자신들을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다.
일 실시예에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B)은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관의 제 1 어레이를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 어레이의 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 복수의 에너지 전파 경로들을 지향시킨다.
또 다른 실시예에서, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D)은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 2 어레이를 포함할 수 있으며, 제 2 어레이의 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를, 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
일부 실시예들에서, 시스템(100)은 제 1, 제 2, 또는 제 3 위치들 중 하나에 위치된 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있으며, 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 제 1 위치는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B) 내에 있을 수 있고, 제 2 위치는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(104A, 104B)과 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D) 사이에 있을 수 있고, 제 3 위치는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(104C, 104D) 내에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소들 (도시되지 않음) 및 제 1, 제 2 및 제 3 에너지 변조 요소들(102) 중 적어도 하나는 동일한 위치에 배치될 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소(도시되지 않음) 및 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들(102) 중 적어도 하나는 상이한 위치에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 3개의 에너지 변조 요소들(102)은 색, 투명도, 강도, 불투명도, 및 복수의 다른 홀로그램 조건들에 대한 변조된 아말감들을 포함하는 전자기 에너지들을 누적적으로 전파한다. 표 1은 복수의 스펙트럼 값들에 대한 약간의 가변 불투명도 및 투과 상태들 및 3개의 에너지 변조 요소들 각각이 나타내는 상응하는 예시적인 값을 표현하기 위해 제공된다.
제 1 변조 소자(102A)
[OLED]		 제 2 변조 소자(102B)
[LCD]		 제 3 변조 소자(102C)
[OLED]
불투명한 흑색 오프 온 오프 또는 온
투명 흑색 오프 오프 오프
불투명한 적색 적색만 온 온 또는 오프 오프
투명 적색 적색만 X% 오프 적색만 Y%
불투명한 회색 X% 온 오프
투명 회색 X% 오프 Y%
표 1은 전 라이트 필드 투영(full light field projection)에서 모든 색, 강도, 투명도, 및 불투명도를 포함하는 체적 광선들을 생성하기 위해 릴레이 시스템 내의 변조 요소들 각각에 대한 잠재적인 색상 값들의 행렬을 나타낸다.구성에서 전자기 방사를 흡수하는 변조 시스템의 효율에 따라 두 구성 중 하나의 포텐셜을 참조하는, 온 또는 오프를 나타내는 값들. 이는, X 또는 Y 퍼센트를 나타내는 값들에 대하여, 유효하고 바람직한 홀로그램 불투명도 및 스펙트럼 에너지 전파를 생성하기 위해 에너지 변조 장치(102C)를 통해 집합된 에너지 변조 장치(102A)의 효율을 결정할 필요가 있기 때문이다. Y는 오프될 수 있거나 원하는 전체 전파의 몇 퍼센트일 수 있다.
일부 실시예들에서, 에너지 도파관 릴레이 시스템들의 변조는 모든 감각상 에너지 영역들을 포함하고, 에너지 변조 장치들은 시각, 청각, 미각, 후각, 체감각, 또는 개시된 바와 같은 다른 감각 시스템들을 포함하는 다른 형태들의 감각 에너지 장치들을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 시스템의 범위는 홀로그램 또는 감각상 에너지의 지향과 관련된 임의의 그러한 개시들을 포함하는 추가적인 실시예들에 대해 레버리지될 에너지 전파 도파관 릴레이 시스템 간의, 및 에너지 전파 도파관 릴레이 시스템을 통한 양방향 기능들을 포함한다. 일 실시예에서, 에너지 릴레이 시스템은 도파관 릴레이 시스템을 통해 감각상 에너지들의 투명하고, 홀로그래픽한 중첩을 가능하게 하는 변조 및 다른 에너지 장치들을 모두 갖는 양방향 대형 포맷 에너지 지향 장치로서 설계되며, 상기 시스템들은 투명 시스템을 통해 비가시적으로 나타날 수 있으며, 에너지 센서들, 또는 감각상 에너지 전파, 홀로데크 파라미터들, 상호작용성의 임의의 조합을 포함할 수 있으며, 또는 본 출원 내에 명백하게 개시되지 않은 다른 용도들을 위해 레버리지될 수 있다.
이러한 접근법은 체적 공간 내에 흑색 또는 불투명 값들을 "페인트"하는 기능을 제공하며, 복수의 변조 장치들 및 도파관 시스템들은, 공간 내로 투영된 좌표가 실세계 대상들의 특성들을 포함하도록, 에너지 전파 경로들의 수렴을 유도한다. 일 실시예에서, 상호작용성, 체적 마스킹, 또는 다른 신규 용도들이 개시된 실시예들의 외부로 레버리지될 수 있다. 근거리 필드, 증강된, 가상의, 또는 다른 헤드 마운트 디스플레이로부터 실세계 반사 지점들을 재창조하는 이러한 새로운 방법은 몰입성들에 있어 중요한 도약이며, 다른 방법들로는 불가능한 사실감을 제공한다.
도 10에 도시되고, 표 1에 개시된 바와 같이, 제 1 에너지 변조 요소는 백색 불투명도를 포함할 수 있고, 제 2 에너지 변조 요소는 추가적인 불투명도, 또는 색상을 포함할 수 있으며, 제 3 에너지 변조 요소는 흑색 불투명도를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED들(102A, 102C) 일 수 있고, 제 2 에너지 변조 요소는 LCD(102B)일 수 있으며, 불투명 흑색을 표현하기 위해 제 2 변조 요소는 온 상태로 구성되고, 제 3 변조 요소는 온 상태 또는 오프 상태로 구성될 수 있다.
도 13은 단일 도파관 릴레이 요소 시스템(100)을 도시하며, 도파관 릴레이 요소 쌍(104A, 104B, 및 104C, 104D)을 포함하는 4개의 도파관 요소 기능들의 단일 유효 콜렉션은 효율적인 에너지 전파를 제공한다. 전파된 에너지 파들(130A, 130B, 130C)의 서브세트 내에서, 4D 함수에 의해 안내될 때 에너지 도파관들에 의해 규정된 함수들은 시스템을 따라 전파되는 주어진 광선 뭉치들에 대한 정확한 수렴을 가능하게 하며, 에너지 영역, 주파수, 또는 다른 환경 파라미터들의 지식은 4D 함수에 따라 에너지의 투영 및 감지 모두를 제공한다.
표 1 및 도 13를 참조하면, 당업자는 102A, 102B, 102C을 통해 변조된 상태들을 수렴시켜, 전파 경로들(130A, 130B, 130C)을 만나게 하는 방법을 이해할 것이며, 위치(131)에서 도파관 요소(104D)에 인접한 시스템으로 진입하는 에너지는 시스템에 걸쳐 양방향으로 전파될 것이다. 에너지가 위치(131)로부터 관찰된 위치(106)로 시스템에 걸쳐 전파하는 경우, 도파관 기능부들(104A, 104B, 104C, 104D) 및 에너지 변조 장치들(102A, 102B, 102C)에 걸쳐 전파하는 에너지 파들은 실질적으로 입구 통로들(131)과 출구 통로들(132) 사이에서 유사하다. 관찰된 위치(106)로부터 에너지 변조 요소들(102A, 102B, 및 102C)에 의해 생성되고 132를 따라 전파되는 관찰된 광선들 및 중첩된 정보에 대해, 에너지의 양방향 전파는 위치(131)를 통해 에너지 도파관 릴레이 시스템 전체에 걸쳐 실질적으로 유사하게 유지된다.
이러한 방식으로, 투명 도파관 릴레이 시스템을 통해 정보를 전파하는 것이 가능하며, 관찰자(106)는 변조 요소들(102A, 102B, 및 102C)이 변조가 없을 때 원래 에너지 파들로부터 실질적으로 변경되지 않은 에너지(132)를 수신할 수 있다. 그러나, 4D 함수들에 의해 유도된 에너지 변조 장치들의 활성화시 4D 플렌옵틱 불투명도 상태들의 수렴을 전파할 수 있어, 진정한 불투명 대상과 겹쳐진 가상 대상간의 뚜렷한 차이가 기술의 충분한 보정 및 성숙으로 구별되지 않을 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED들(102A, 102C)이고, 제 2 에너지 변조 요소는 LCD(102B)일 수 있으며, 투명 흑색을 표현하기 위해, 제 1 변조 요소는 오프 상태가 되도록 구성되고, 제 2 변조 요소는 오프 상태가 되도록 구성되고, 제 3 변조 요소는 오프 상태가 되도록 구성된다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED들(102A, 102C)이고, 제 2 에너지 변조 요소는 LCD(102B)일 수 있으며, 불투명 적색을 표현하기 위해 제 1 변조 요소는 적색만 온 상태로 구성되고, 제 2 변조 요소는 온 상태 또는 오프 상태로 구성되고, 제 3 변조 요소는 오프 상태로 구성된다.
실시예에서, 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED(102A, 102C)이고, 제 2 에너지 변조 요소는 LCD(102B)일 수 있으며, 투명 적색을 표현하기 위해, 제 1 변조 요소는 제 1 퍼센티지로 적색만 상태로 구성되고, 상기 제 2 변조 요소는 오프 상태로 구성되고, 상기 제 3 변조 요소는 제 2 퍼센티지로 적색만 상태로 구성되며, 제 2 퍼센티지는 제 1 퍼센티지와 상이하다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED들(102A, 102C)이고, 제 2 에너지 변조 요소는 LCD(102B)일 수 있으며, 불투명 회색을 표현하기 위해, 제 1 변조 요소는 제 1 퍼센티지로 온 상태로 구성되고, 상기 제 2 변조 요소는 온 상태로 구성되고, 상기 제 3 변조 요소는 오프 상태로 구성된다.
일 실시예에서, 제 1 및 제 3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED들(102A, 102C)이고, 제 2 에너지 변조 요소는 LCD(102B)일 수 있고, 투명 회색을 표현하기 위해, 제 1 변조 요소는 제 1 퍼센티지로 온 상태로 구성되고, 상기 제 2 변조 요소는 오프 상태로 구성되고, 상기 제 3 변조 요소는 제 2 퍼센티지로 온 상태로 구성되며, 제 2 퍼센티지는 제 1 퍼센티지와 상이하다.
일부 실시예들에서, 본 발명들은 임의의 방식으로 헤드 장착되지 않은 디스플레이들을 포함하도록 명시적으로 임의의 크기 유형에 대해 구현될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 명세서에 제시된 방법 및 시스템들을 활용하여, 시각, 또는 기타 감각 표시 시스템들을 비롯한 임의의 형태의 라이트 필드로 투명도 값들을 "페인트"할 수 있다.
제조 효율성을 위한 실시예에서, 추가 실시예는 에너지 변조 요소(102A 및 102B, 또는 102C 및 102B) 중 어느 하나를 함께 결합하는 것을 제안한다. 이는 교정의 효율을 높이고, 다수의 기계 정렬 문제들을 해결하는 데 도움이 된다.
도 11A는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조 및 교정 효율을 증가시키기 위해 2개의 에너지 변조 요소들(102A, 102B)을 함께 결합시키는 구성(110)의 직각도를 도시한다. 도 11B는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조 및 교정 효율을 증가시키기 위해 2개의 에너지 변조 요소들(102B, 102C)을 함께 결합시키는 구성(116)의 직각도를 도시한다.
도 11A 및 도 11B에 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 시스템(110)(도 11A) 또는 116(도 11B)은 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(112A, 112B), 및 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(112A, 112B)에 이어지는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(112C, 112D)으로서, 자신을 통과하는 에너지가 제 1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 시스템(110)은 OLED 변조 요소(102A), LCD 변조 요소(102B), 및 또 다른 OLED 변조 요소(102C), 및 이들의 임의의 조합들을 포함할 수 있다. 도 11A에 도시된 바와 같이, OLED 변조 요소(102A) 및 LCD 변조 요소(102B)는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(112A, 112B) 내에 위치할 수 있고, OLED 변조 요소(102C)는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(112C, 112D) 내에 위치될 수 있다. 반대로, 도 11B에 도시된 바와 같이, OLED 변조 요소(102A)는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(112A, 112B) 내에 위치될 수 있고, LCD 변조 요소(102B) 및 OLED 변조 요소(102C)는 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템(112C, 112D) 내에 위치될 수 있다. 변조 요소들(102)은 에너지 도파관 릴레이 시스템들(112)에 걸쳐 무작위로 분포될 수 있다는 것은 당업자에게 이해될 것이다.
일 실시예에서, 제 1 에너지 변조 요소는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제 1 위치, 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제 2 위치, 또는 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템 간의 제 3 위치 내에 배치될 수 있으며, 제 1 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 제 2 에너지 변조 요소는 제 1, 제 2, 또는 제 3 위치들 중 하나에 위치될 수 있으며, 제 2 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 또 다른 실시예에서, 제 3 에너지 변조 요소는 제 1, 제 2, 또는 제 3 위치들 중 하나에 위치될 수 있으며, 제 2 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 일 예에서, 제 3 에너지 변조 요소는 제 1 및 제 2 에너지 변조 요소들 중 적어도 하나의 동일한 위치에 배치될 수 있다. 또 다른 예에서, 제 3 에너지 변조 요소는 제 1 및 제 2 에너지 변조 요소들 중 적어도 하나와 상이한 위치에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 에너지 도파관 릴레이 시스템(112A, 112B)은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 1 어레이를 포함할 수 있으며, 상기 제 1 어레이의 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를 제 1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다. 상기 제 2 에너지 도파관 릴레이 시스템은, 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제 2 어레이를 포함할 수 있으며, 상기 제 2 어레이의 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 공간 좌표로부터의 에너지를, 상기 제 2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시킨다.
제 2 에너지 변조 요소는 제 1, 제 2, 또는 제 3 위치들 중 하나에 위치될 수 있으며, 제 2 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제 1 및 제 2 에너지 변조 요소들은 동일한 위치에 배치되지만, 제 1 및 제 2 에너지 변조 요소들은 또한 상이한 위치들에 배치될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제 3 에너지 변조 요소는 제 1, 제 2, 또는 제 3 위치들 중 하나에 위치될 수 있으며, 제 3 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된다. 일 실시예에서, 제 3 에너지 변조 요소들, 및 제 1 및 제 2 에너지 변조 요소들 중 적어도 하나는 동일한 위치에 위치되고, 다른 실시예들에서는, 제 1, 제 2, 및 제 3 에너지 변조 요소들은 동일한 위치 또는 상이한 위치에 위치된다.
추가적인 실시예는 다단계 웨이퍼 레벨 본딩 공정을 통해 에너지 도파관 릴레이 광학 소자를 제공하는 능력을 제공한다. 근거리 필드 디스플레이의 해상도 요구사항들 및 요구되는 높은 픽셀 밀도들로 인해, 홀로그램 초 해상도를 위한 인코딩된 에너지 도파관들에 대해 본 출원에서 논의된 다른 개시들과 유사한 방법이 에너지 도파관 릴레이 설계에 대한 정교한 수정을 통해 추가로 레버리지될 수 있다. 높은 재생 빈도의 동기 에너지 변조 요소들을 사용하면, 2개의 추가적인 더 높은 밀도의 에너지 도파관들이 2개의 원래 에너지 도파관 쌍들 각각의 중심에 구현된다. 증가된 밀도의 비는 다음과 같은 결과일 수 있다.
D2 = Nn/Nc
여기서 D는 필요로 하는 증가된 밀도 비(각각 X와 Y에 대해 제곱함)이며, Nn은 원하는 도파관 요소 당 각도 샘플들의 새로운 양이고, Nc는 적용된 초 해상도가 없는 현 시스템의 각 샘플 값이다. 예를 들면, 현 샘플링이 현 시스템 내에서 X를 따른 9개의 샘플들을 제공하고, 27개가 요구되면, 밀도의 증가는 3x2 의 양이 될 것이다.
요구되는 순차적인 샘플들의 수를 결정하기 위해 다음이 요구된다:
FPSn = FPSs * D2
FPSn는 생성된 요구된 프레임 레이트이고, FPSs는 네이티브 콘텐츠 프레임 레이트이고, D2는 위로부터 계산된 비이다. 예를 들어, 소스 콘텐츠의 프레임 레이트가 24fps이고, D2가 9와 동일한 경우, 새로운 샘플링 주파수 216fps를 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라, 시스템으로부터 하나 이상의 요소들이 제거될 수 있도록 광선들을 직접 반전시키는 도파관 릴레이 시스템에 대한 대안적인 시스템(120)의 직각도를 도시한다. 이러한 시스템(120)은 반사성 도파관 릴레이 시스템(122A, 122B)을 이용함으로써 모든 제시된 전파 경로를 관찰자의 눈(124)에 직접 반전시키는 하드웨어 수정을 구현할 수 있다. 이는 도파관 릴레이들이 전체 시스템으로부터 제거될 수 있도록 HMD 시스템들 또는 불투명도 생성 장치들 중 어느 하나에 대해 더 유리할 수 있다.
본원에 개시된 원리들에 따라 다양한 실시예들이 위에서 설명되었지만, 이들은 단지 예로서 제시되었고 제한적인 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명(들)의 폭 및 범위는 전술한 예시적인 실시예들 중 임의의 것에 의해 제한되어서는 안되며, 오직 본 개시로부터 공표된 청구항들 및 그 등가물들에 따라 정의되어야 한다. 또한, 전술한 장점들 및 특징들은 설명된 실시예들에서 제공되지만, 이러한 공표된 청구항들의 적용을 상기의 장점들의 일부 또는 전부를 달성하는 공정들 및 구조들로 제한해서는 안된다.
본 개시의 주요 특징은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 실시예에서 채용될 수 있음은 이해될 것이다. 당업자는 일상적인 실험만을 사용하여 본원에 기재된 특정 절차들에 대한 다수의 등가물들을 인식하거나 또는 확인할 수 있을 것이다. 이러한 등가물들은 본 개시의 범위 내에 있는 것으로 간주되고 청구항들에 의해 커버된다.
또한, 본원에서 섹션 표제들은 37 CFR 1.77에 따른 제안사항과의 일관성을 위해, 또는 그렇지 않으면 구조적 단서를 제공하기 위해 제공된다. 이 표제들은 이 개시로부터 공표할 수 있는 임의의 청구항들에 기술된 발명(들)을 제한하거나 특성을 부여하지 않는 것이다. 구체적으로, 예로서, 표제들이 "발명의 분야"를 지칭하고는 있지만, 그러한 주장들은 이 표제 하에서의 언어에 의해 제한되어서는 안되며, 소위 기술 분야를 설명하는 것이다. 또한, "발명의 배경" 섹션에서의 기술의 설명은 기술이 본 개시에서 임의의 발명(들)에 대한 선행 기술이라는 것을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한 "개요"는 공표된 청구항들에 명시된 발명(들)의 특성으로 간주되어서는 안된다. 게다가, 본 개시에서의 "발명"에 대한 임의의 참조는 이 개시에서 오직 단일한 지점의 신규성만이 존재함을 논증하는 데 사용되어서는 안된다. 다수의 발명들은 본 개시로부터 공표된 다수의 청구항들의 한계들에 따라 명시될 수 있으며, 따라서 그러한 청구항들은 그에 의해 보호되는 발명(들) 및 그 등가물들을 정의한다. 모든 경우에, 그러한 청구항들의 범위는 본 개시에 비추어 그 자체의 장점들에 대해 고려되어야 하지만 본원에 명시된 표제들에 의해 제약되어서는 안된다.
하나 또는 "하나의"라는 용어의 사용은, 청구항들 및/또는 명세서에서 용어 "포함하는"과 함께 사용되는 경우, "하나"를 의미할 수도 있지만, "하나 이상", "적어도 하나", 그리고 "하나 또는 하나 초과"의 의미와 일치한다. 본 개시는 단지 대안들 그리고 "및/또는"만을 지칭하는 정의를 지지하기는 하지만, 청구항들에서 "또는"이라는 용어의 사용은 명시적으로 대안들만을 지칭하는 것으로 나타내거나 대안들이 상호 배타적인 경우를 제외하고는 "및/또는"을 의미하는 것으로 사용된다. 본 출원의 전반에서, 용어 "약"은 값이 장치에 대한 오차의 고유한 변화를 포함하는 것을 나타내는 데 사용되며, 방법은 값, 또는 연구 주제들 사이에 존재하는 변동을 결정하기 위해 채용된다. 일반적으로, 전술한 논의에 종속되지만, "약"과 같은 근사의 단어에 의해 수정된 본원에서의 수치는 언급된 값으로부터 적어도 ±1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 12 또는 15%만큼 변경될 수 있다.
본 명세서 및 청구항(들)에서 사용된 바와 같이, "포함하는"(및 임의의 형태의 포함하는, 이를테면 "포함한다" 및 "포함하고"), "갖는"(및 임의의 형태의 갖는, 이를테면 "갖다" "가진다"), "포함시키는"(및 임의의 형태의 포함시키는, 이를테면 "포함시킨다" 및 "포함시키고"), 또는 "함유하는"(및 임의의 형태의 함유하는, 이를테면 "함유한다" 및 "함유하고")은 포괄적이거나 확장 가능(open-ended)하며, 부가적인 언급되지 않은 요소들이나 방법 단계들을 배제하지 않는다.
"그 시간에", "등가의", "도중에", "완료된" 등과 같은 비교, 측정 및 타이밍의 단어들은 "실질적으로 그 시간에", "실질적으로 등가의", "실질적으로 도중에", "실질적으로 완료된" 등을 의미하며, 여기서, "실질적으로"는 이러한 비교, 측정 및 타이밍이 묵시적으로 또는 명시적으로 언급된 원하는 결과를 달성하기 위해 실행 가능하다는 것을 의미한다. 근처의, "근접한" 및 "인접한"과 같은 요소들의 상대적 위치와 관련된 단어들은 각각의 시스템 요소 상호 작용에 물리적인 영향을 미치기에 충분히 가깝다는 것을 의미하는 것이다. 근사의 다른 단어들은, 유사하게는, 그렇게 수정될 때 반드시 절대적이거나 완전하지는 않지만, 당업자에게 충분히 가깝다고 생각되는 것으로 이해되는 조건을 지칭하여, 그 조건을 존재하는 것으로 간주하는 것을 보증한다. 설명이 변경될 수 있는 정도는 변경이 얼마나 크게 도입될 수 있는지에 달려 있으며, 여전히 당업자는 수정되지 않은 특징의 원하는 특성들 및 능력들을 여전히 가지면서 수정된 특징을 인식한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "또는 그의 조합"은 용어 앞에 기재된 나열된 항목들의 모든 순열 및 조합을 지칭한다. 예를 들어, A, B, C 또는 이들의 조합은 A, B, C, AB, AC, BC 또는 ABC 중 적어도 하나를 포함하도록 의도되며, 특정 문맥에서 순서가 중요하다면 BA, CA, CB, CBA, BCA, ACB, BAC 또는 CAB를 포함하도록 의도된다. 이 예를 계속하면 BB, AAA, AB, BBC, AAABCCCC, CBBAAA, CABABB 등과 같이 하나 이상의 항목 또는 용어를 반복하여 포함하는 조합이 명시적으로 포함된다. 당업자는 통상적으로 문맥으로부터 명백하지 않는 한 임의의 조합으로 항목들 또는 용어들의 수에 제한이 없다는 것을 이해할 것이다.
본원에 개시되고 청구된 모든 구성들 및/또는 방법들은 본 개시에 비추어 과도한 실험없이 제조되고 실행될 수 있다. 본 개시의 구성들 및 방법들은 바람직한 실시예들의 관점에서 기재되었지만, 본 개시의 개념, 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한, 변형예들이 구성들 및/또는 방법들에 그리고 본원에 기재된 방법의 단계들에서 또는 단계들의 시퀀스에서 적용될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 당업자에게 명백한 이러한 모든 유사한 대체예들 및 변형예들은 첨부된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 개시의 사상, 범위 및 개념 내에 있는 것으로 간주된다.

Claims (52)

  1. 시스템으로서,
    자신을 통과하는 에너지가 제1 4D 플렌옵틱 함수(plenoptic function)에 따라 지향되도록 구성된 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템;
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템에 이어지는 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템으로서, 자신을 통과하는 에너지가 상기 제1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템; 및
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제1 위치, 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제2 위치, 또는 상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 간의 제3 위치에 배치된 제1 에너지 변조 요소로서, 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된 상기 제1 에너지 변조 요소를 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제1 어레이를 포함하고,
    상기 제1 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 각각의 상기 공간 좌표로부터의 에너지를 상기 제1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시키는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제2 어레이를 포함하고,
    상기 제2 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 상기 공간 좌표로부터의 에너지를, 상기 제2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시키는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 또는 제3 위치 중 하나에 위치된 상기 제2 에너지 변조 요소를 더 포함하고, 상기 제2 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성되는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 에너지 변조 요소 및 제2 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치되는 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 에너지 변조 요소 및 상기 제2 에너지 변조 요소는 상이한 위치에 배치되는 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1, 제2 또는 제3 위치 중 하나에 위치된 제3 에너지 변조 요소를 더 포함하되, 상기 제3 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성되는 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 에너지 변조 요소 및 제2 에너지 변조 요소 중 적어도 하나와 상기 제3 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치된 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들은 동일한 위치에 배치되는 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들은 상이한 위치에 배치되는 시스템.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소를 포함하는 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 중 적어도 하나는 만곡되는 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 모두 만곡되는 시스템.
  14. 시스템으로서,
    자신을 통과하는 에너지가 제1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템;
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템에 이어지는 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템으로서, 자신을 통과하는 에너지가 상기 제1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템;
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제1 위치, 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제2 위치, 또는 상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 간의 제3 위치에 배치된 제1 에너지 변조 요소로서, 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된, 상기 제1 에너지 변조 요소; 및
    상기 제1, 제2 또는 제3 위치 중 하나에 위치된 제2 에너지 변조 요소로서, 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된, 상기 제2 에너지 변조 요소를 포함하는 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제1 어레이를 포함하고,
    상기 제1 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 각각의 상기 공간 좌표로부터의 에너지를 상기 제1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시키는 시스템.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제2 어레이를 포함하고,
    상기 제2 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 상기 공간 좌표로부터의 에너지를, 상기 제2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시키는 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 에너지 변조 요소 및 상기 제2 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치되는 시스템.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 에너지 변조 요소 및 제상기 2 에너지 변조 요소는 상이한 위치에 배치되는 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제1, 제2 또는 제3 위치 중 하나에 위치된 제3 에너지 변조 요소를 더 포함하되, 상기 제3 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성되는 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 에너지 변조 요소 및 제2 에너지 변조 요소 중 적어도 하나와 상기 제3 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치된 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들은 동일한 위치에 배치되는 시스템.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들은 상이한 위치에 배치되는 시스템.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소를 포함하는 시스템.
  24. 제14항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 중 적어도 하나는 만곡되는 시스템.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 모두 만곡되는 시스템.
  26. 시스템으로서,
    자신을 통과하는 에너지가 제1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템;
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템에 이어지는 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템으로서, 자신을 통과하는 에너지가 상기 제1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템;
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제1 위치, 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 내의 제2 위치, 또는 상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 간의 제3 위치에 배치된 제1 에너지 변조 요소로서, 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된, 상기 제1 에너지 변조 요소;
    상기 제1, 제2 또는 제3 위치 중 하나에 위치된 제2 에너지 변조 요소로서, 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된, 상기 제2 에너지 변조 요소; 및
    상기 제1, 제2 또는 제3 위치 중 하나에 위치된 제3 에너지 변조 요소로서, 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된, 상기 제3 에너지 변조 요소를 포함하는 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제1 어레이를 포함하되,
    상기 제1 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 각각의 상기 공간 좌표로부터의 에너지를 상기 제1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시키는 시스템.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제2 어레이를 포함하되,
    상기 제2 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 상기 공간 좌표로부터의 에너지를, 상기 제2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시키는 시스템.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 제1 에너지 변조 요소 및 상기 제2 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치되는 시스템.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 제1 에너지 변조 요소 및 상기 제2 에너지 변조 요소는 상이한 위치에 배치되는 시스템.
  31. 제26항에 있어서,
    상기 제1 에너지 변조 요소 및 제2 에너지 변조 요소 중 적어도 하나와 상기 제3 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치된 시스템.
  32. 제26항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들은 동일한 위치에 배치되는 시스템.
  33. 제26항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들은 상이한 위치에 배치되는 시스템.
  34. 제26항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소를 포함하는 시스템.
  35. 제26항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 중 적어도 하나는 만곡되는 시스템.
  36. 제26항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 모두 만곡되는 시스템.
  37. 시스템으로서,
    자신을 통과하는 에너지가 제1 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템;
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템에 이어지는 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템으로서, 자신을 통과하는 에너지가 상기 제1 4D 플렌옵틱 함수의 역함수인 제2 4D 플렌옵틱 함수에 따라 지향되도록 구성된, 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템;
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템에 배치된 제1 에너지 변조 요소;
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 사이에 배치된 제2 에너지 변조 요소; 및
    상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 내에 배치된 제3 에너지 변조 요소를 포함하되,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들은 자신들을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성되는 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제1 어레이를 포함하되,
    상기 제1 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치되고, 각각의 에너지 도파관은 각각의 상기 공간 좌표로부터의 에너지를 상기 제1 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시키는 시스템.
  39. 제37항에 있어서,
    상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 자신을 통과한 에너지를, 복수의 에너지 전파 경로들을 따라서 지향하도록 구성된 에너지 도파관들의 제2 어레이를 포함하되,
    상기 제2 어레이의 상기 에너지 도파관들은 상이한 공간 좌표에 위치하며, 각각의 에너지 도파관은 각각의 상기 공간 좌표로부터의 에너지를, 상기 제2 4D 플렌옵틱 함수에 따라서 상이한 방향을 따라 상기 복수의 에너지 전파 경로들로 지향시키는 시스템.
  40. 제37항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들 각각은 LCD, LED, DLP, OLED, LCOS, 양자점 또는 다른 적절한 에너지 변조 요소를 포함하는 시스템.
  41. 제37항에 있어서,
    상기 제1, 제2 또는 제3 위치들 중 하나에 위치된 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소를 더 포함하며,
    상기 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소는 자신을 통과하는 에너지를 변조하도록 구성된 시스템.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들 중 적어도 하나와 상기 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소는 동일한 위치에 배치되는 시스템.
  43. 제41항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 에너지 변조 요소들 중 적어도 하나와 상기 하나 이상의 추가 에너지 변조 요소는 상이한 위치에 배치되는 시스템.
  44. 제37항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템 및 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템 중 적어도 하나는 만곡되는 시스템.
  45. 제37항에 있어서,
    상기 제1 에너지 도파관 릴레이 시스템과 상기 제2 에너지 도파관 릴레이 시스템은 모두 만곡되는 시스템.
  46. 제37항에 있어서,
    상기 제1 에너지 변조 요소는 백색 불투명성을 포함하고, 상기 제2 에너지 변조 요소는 추가적인 불투명성 또는 색상을 포함하고, 상기 제3 에너지 변조 요소는 흑색 불투명성을 포함하는 시스템.
  47. 제37항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고,
    상기 제2 에너지 변조 요소는 LCD이되,
    불투명한 흑색을 표현하기 위해서, 상기 제1 변조 요소는 오프 상태로 구성되고, 상기 제2 변조 요소는 온 상태로 구성되고, 상기 제3 변조 요소는 온 상태 또는 오프 상태로 구성될 수 있는 시스템.
  48. 제37항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고,
    상기 제2 에너지 변조 요소는 LCD이되,
    투명한 흑색을 표현하기 위해서, 상기 제1 변조 요소는 온 상태로 구성되고, 상기 제2 변조 요소는 오프 상태로 구성되고, 상기 제3 변조 요소는 오프 상태로 구성되는 시스템.
  49. 제37항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고,
    상기 제2 에너지 변조 요소는 LCD이되,
    불투명한 적색을 표현하기 위해서, 상기 제1 변조 요소는 적색만 온 상태로 구성되고, 상기 제2 변조 요소는 오프 상태 또는 온 상태로 구성되고, 상기 제3 변조 요소는 오프 상태로 구성되는 시스템.
  50. 제37항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고,
    상기 제2 에너지 변조 요소는 LCD이되,
    투명한 적색을 표현하기 위해서, 상기 제1 변조 요소는 제1 퍼센티지의 적색만의 온 상태로 구성되고, 상기 제2 변조 요소는 오프 상태로 구성되고, 상기 제3 변조 요소는 제2 퍼센티지의 적색만의 온 상태로 구성되며, 상기 제2 퍼센티지는 상기 제1 퍼센티지와는 상이한 시스템.
  51. 제37항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고,
    상기 제2 에너지 변조 요소는 LCD이되,
    불투명한 회색을 표현하기 위해서, 상기 제1 변조 요소는 제1 퍼센티지의 온 상태로 구성되고, 상기 제2 변조 요소는 온 상태로 구성되고, 상기 제3 변조 요소는 오프 상태로 구성되는 시스템.
  52. 제37항에 있어서,
    상기 제1 및 제3 에너지 변조 요소들은 모두 OLED이고,
    상기 제2 에너지 변조 요소는 LCD이되,
    투명한 회색을 표현하기 위해서, 상기 제1 변조 요소는 제1 퍼센티지의 온 상태로 구성되고, 상기 제2 변조 요소는 오프 상태로 구성되고, 상기 제3 변조 요소는 제2 퍼센티지의 온 상태로 구성되며, 상기 제2 퍼센티지는 상기 제1 퍼센티지와는 상이한 시스템.
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