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特開2022-120078ホログラフィック超解像度のための符号化されたエネルギー導波路
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022120078
(43)【公開日】2022-08-17
(54)【発明の名称】ホログラフィック超解像度のための符号化されたエネルギー導波路
(51)【国際特許分類】
G02B 30/10 20200101AFI20220809BHJP
G02B 5/00 20060101ALN20220809BHJP
G02C 11/00 20060101ALN20220809BHJP
【ＦＩ】
G02B30/10
G02B5/00 Z
G02C11/00
【審査請求】有
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022093443
(22)【出願日】2022-06-09
(62)【分割の表示】P 2019501530の分割
【原出願日】2017-07-17
(31)【優先権主張番号】PCT/US2017/042275
(32)【優先日】2017-07-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】PCT/US2017/042276
(32)【優先日】2017-07-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/366,076
(32)【優先日】2016-07-24
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/362,602
(32)【優先日】2016-07-15
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/507,500
(32)【優先日】2017-05-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】519006883
【氏名又は名称】ライト フィールド ラボ、インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】カラフィン、ジョナサン、ショーン
(72)【発明者】
【氏名】ベヴェンシー、ブレンダン、エルウッド
(57)【要約】 （修正有）
【課題】エネルギー指向装置に関し、４Ｄプレノプティック関数に従って共有されたエネルギー位置から符号化されたアパーチャからのエネルギーを指向させるように構成されたエネルギー導波路に関する。
【解決手段】実施形態は、装置を通る複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように構成された導波路素子のアレイと、複数のエネルギー伝搬経路に沿ったエネルギーの伝搬を制限するように動作可能なエネルギー符号化素子と、を有する、エネルギー装置を含む。エネルギーが抑制されていない伝搬経路は、エネルギー位置のうちの第１および第２の領域を通って延在することができ、第１および第２の領域は、重なり合い、かつオフセットしており、エネルギー符号化素子は、第１および第２の領域内の各エネルギー位置を通るエネルギーの伝搬を、１つの抑制されていないエネルギー伝搬経路に制限することができる。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態は、装置を通る複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向するように構成された導波路素子のアレイと、複数のエネルギー伝搬経路に沿ったエネルギーの伝搬を制限するように動作可能なエネルギー符号化素子と、を有する、エネルギー装置を含む。エネルギーが抑制されていない伝搬経路は、エネルギー位置のうちの第１および第２の領域を通って延在することができ、第１および第２の領域は、重なり合い、かつオフセットしており、エネルギー符号化素子は、第１および第２の領域内の各エネルギー位置を通るエネルギーの伝搬を、１つの抑制されていないエネルギー伝搬経路に制限することができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エネルギー装置であって、
導波路素子のアレイであって、前記導波路素子のアレイは前記導波路素子のアレイを挟んで第１の側および第２の側を有し、前記導波路素子のアレイは、前記第１の側にある複数のエネルギー位置から前記導波路素子のアレイを通って前記第２の側へと延伸する複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向させるように構成されている、導波路素子のアレイと、
前記複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーの伝搬を規制するように動作可能なエネルギー符号化素子と、を備え、
前記導波路素子のアレイのうちの第１の導波路素子および前記第１の導波路素子に隣接する第２の導波路素子をそれぞれ通る第１の抑制されていないエネルギー伝搬経路および第２の抑制されていないエネルギー伝搬経路が、前記複数のエネルギー位置のうちの第１の領域および第２の領域をそれぞれ画定し、前記第１の領域および前記第２の領域は重なり合い、かつオフセットしており、さらに、前記エネルギー符号化素子は、エネルギーの伝搬を、前記第１の領域内および前記第２の領域内の各エネルギー位置から、前記第１の抑制されていないエネルギー伝搬経路および前記第２の抑制されていないエネルギー伝搬経路のそれぞれへ通るように実質的に規制し、
前記第１の導波路素子および前記第２の導波路素子をそれぞれ通る前記第１の抑制されていないエネルギー伝搬経路および前記第２の抑制されていないエネルギー伝搬経路は、４Ｄプレノプティック関数により定義された立体ライトフィールドの少なくとも一部分を形成する、エネルギー装置。
導波路素子のアレイであって、前記導波路素子のアレイは前記導波路素子のアレイを挟んで第１の側および第２の側を有し、前記導波路素子のアレイは、前記第１の側にある複数のエネルギー位置から前記導波路素子のアレイを通って前記第２の側へと延伸する複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーを指向させるように構成されている、導波路素子のアレイと、
前記複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーの伝搬を規制するように動作可能なエネルギー符号化素子と、を備え、
前記導波路素子のアレイのうちの第１の導波路素子および前記第１の導波路素子に隣接する第２の導波路素子をそれぞれ通る第１の抑制されていないエネルギー伝搬経路および第２の抑制されていないエネルギー伝搬経路が、前記複数のエネルギー位置のうちの第１の領域および第２の領域をそれぞれ画定し、前記第１の領域および前記第２の領域は重なり合い、かつオフセットしており、さらに、前記エネルギー符号化素子は、エネルギーの伝搬を、前記第１の領域内および前記第２の領域内の各エネルギー位置から、前記第１の抑制されていないエネルギー伝搬経路および前記第２の抑制されていないエネルギー伝搬経路のそれぞれへ通るように実質的に規制し、
前記第１の導波路素子および前記第２の導波路素子をそれぞれ通る前記第１の抑制されていないエネルギー伝搬経路および前記第２の抑制されていないエネルギー伝搬経路は、４Ｄプレノプティック関数により定義された立体ライトフィールドの少なくとも一部分を形成する、エネルギー装置。
【請求項2】
前記複数のエネルギー位置を通過するエネルギーが、２つの異なるエネルギー状態で符号化され、
前記エネルギー符号化素子は、エネルギー素子を有し、前記エネルギー素子は、複数の第１の領域および複数の第２の領域を有し、前記複数の第１の領域はそれぞれ、第１のエネルギー状態のエネルギーが実質的に抑制されていない状態で前記複数の第１の領域を通過し、かつ第２のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することを可能にするように構成され、前記複数の第２の領域はそれぞれ、前記第２のエネルギー状態のエネルギーが実質的に抑制されていない状態で前記複数の第２の領域を通過し、かつ前記第１のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することを可能にするように構成されている、請求項１に記載のエネルギー装置。
前記エネルギー符号化素子は、エネルギー素子を有し、前記エネルギー素子は、複数の第１の領域および複数の第２の領域を有し、前記複数の第１の領域はそれぞれ、第１のエネルギー状態のエネルギーが実質的に抑制されていない状態で前記複数の第１の領域を通過し、かつ第２のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することを可能にするように構成され、前記複数の第２の領域はそれぞれ、前記第２のエネルギー状態のエネルギーが実質的に抑制されていない状態で前記複数の第２の領域を通過し、かつ前記第１のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することを可能にするように構成されている、請求項１に記載のエネルギー装置。
【請求項3】
前記異なるエネルギー状態が、第１のエネルギー符号化状態および第２のエネルギー符号化状態を含み、前記エネルギー符号化素子がエネルギー偏光素子を有する、請求項２に記載のエネルギー装置。
【請求項4】
前記エネルギー符号化素子が、
ａ）直線偏光子、
ｂ）円偏光子、
ｃ）１／４波長板、半波長板、または全波長板、および
ｄ）エネルギー偏光変調装置からなる群から選択される偏光素子を有する、請求項３に記載のエネルギー装置。
ａ）直線偏光子、
ｂ）円偏光子、
ｃ）１／４波長板、半波長板、または全波長板、および
ｄ）エネルギー偏光変調装置からなる群から選択される偏光素子を有する、請求項３に記載のエネルギー装置。
【請求項5】
前記エネルギー素子の前記複数の第１の領域は各々、第１の光軸を有するエネルギー符号化素子を有し、前記エネルギー素子の前記複数の第２の領域は各々、第２の光軸を有するエネルギー符号化素子を有する、請求項３に記載のエネルギー装置。
【請求項6】
前記第１の領域内および前記第２の領域内の前記複数のエネルギー位置が、エネルギー符号化状態でインタレースされ、または交互に編成されている、請求項３に記載のエネルギー装置。
【請求項7】
前記第１の領域内および前記第２の領域内の前記複数のエネルギー位置が、エネルギー符号化状態でグループ化され、かつインタレースされまたは交互に編成されている、請求項３に記載のエネルギー装置。
【請求項8】
前記エネルギー素子の前記複数の第１の領域および前記複数の第２の領域が協働して、各導波路素子ごとに１つのアパーチャを画定する、請求項２に記載のエネルギー装置。
【請求項9】
前記エネルギー素子の前記複数の第１の領域および前記複数の第２の領域が協働して、各導波路素子ごとに複数のアパーチャを画定する、請求項２に記載のエネルギー装置。
【請求項10】
エネルギー結合素子をさらに備え、前記エネルギー結合素子は、複数の前記エネルギー装置と、前記エネルギー結合素子上に形成されたエネルギー位置表面との間でエネルギーをリレーするように構成されており、前記複数のエネルギー位置は、前記エネルギー結合素子の前記エネルギー位置表面上に配置され、さらに、異なるエネルギー装置を通って伝搬するエネルギーが、前記エネルギー位置表面上のインタレースされまたは交互に編成されたエネルギー位置を通ってリレーされている、請求項２に記載のエネルギー装置。
【請求項11】
前記エネルギー結合素子が、横方向アンダーソン局在を呈する素子を有する、請求項１０に記載のエネルギー装置。
【請求項12】
エネルギー符号化状態が、前記エネルギー結合素子を通して保持され、前記インタレースされまたは交互に編成されたエネルギー位置は、交互に符号化されたエネルギー状態を保持する、請求項１０に記載のエネルギー装置。
【請求項13】
前記交互に符号化されたエネルギー状態は、直交する偏光状態である、請求項１２に記載のエネルギー装置。
【請求項14】
前記エネルギー符号化素子は、前記導波路素子のアレイの前記第２の側に配置されている、請求項１に記載のエネルギー装置。
【請求項15】
前記エネルギー符号化素子は、前記第１の側において、前記複数のエネルギー位置と前記導波路素子のアレイとの間に配置されている、請求項１に記載のエネルギー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、エネルギー指向装置に関し、具体的には、４Ｄプレノプティック関数に従って共有されたエネルギー位置から符号化されたアパーチャからのエネルギーを指向させるように構成されたエネルギー導波路に関する。
【背景技術】
【0002】
Ｇｅｎｅ ＲｏｄｄｅｎｂｅｒｒｙのＳｔａｒ Ｔｒｅｋにより世間一般に普及され、１９００年代初期に作家Ａｌｅｘａｎｄｅｒ Ｍｏｓｚｋｏｗｓｋｉによって当初計画された「ホロデッキ」室内のインタラクティブな仮想世界の夢は、ほぼ一世紀の間、空想科学小説および技術革新に対するインスピレーションである。しかしながら、この経験の画期的な実現は、文献、メディア、ならびに子供達および同様に大人達の集合的な想像力の外には、全く存在していない。
【発明の概要】
【0003】
一実施形態において、エネルギー装置は、導波路素子のアレイを備えることができ、この導波路素子のアレイは、第１の側面および第２の側面を備えることができ、アレイの第１の側面上の複数のエネルギー位置を通って延在する複数のエネルギー伝搬経路に沿って、エネルギーを指向させるように構成され得る。このエネルギー装置は、複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーの伝搬を制限するように動作可能なエネルギー符号化素子をさらに備え得る。
【0004】
一実施形態では、導波路素子のアレイのうちの第１および第２の導波路素子を通る抑制されていないエネルギー伝搬経路は、エネルギー位置のうちの第１および第２の領域を画定し得、第１および第２の領域は、重なり合い、かつオフセットしている。エネルギー符号化素子は、第１および第２の領域内の各エネルギー位置を通るエネルギーの伝搬を、１つの抑制されていないエネルギー伝搬経路に実質的に制限することができる。第１および第２の導波路素子を通る抑制されていないエネルギー伝搬経路は、４Ｄプレノプティック関数により定義される体積エネルギーフィールドの少なくとも一部分を形成し得る。
【0005】
一実施形態では、複数のエネルギー位置を通過するエネルギーは、２つの異なるエネルギー状態で符号化され得、エネルギー符号化素子は、複数の第１の領域および複数の第２の領域を備えることができ、各第１の領域は、第１のエネルギー状態のエネルギーが、実質的に抑制されていない状態でそこを通過し、かつ第２のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することを可能にするように構成され、各第２の領域は、第２のエネルギー状態のエネルギーが、実質的に抑制されていない状態でそこを通過し、かつ第１のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することを可能にするように構成されている。
一実施形態では、第１の瞬間において、エネルギー符号化素子は、第１の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し得、エネルギー符号化素子は、第２の領域内のエネルギー位置を通る実質的に抑制されていないエネルギー伝搬経路を可能にし得、第２の瞬間において、エネルギー符号化素子は、第２の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し得、エネルギー符号化素子は、第１の領域内のエネルギー位置を通る実質的に抑制されていないエネルギー伝搬経路を可能にし得る。
一実施形態では、第１の瞬間において、エネルギー符号化素子は、第１の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し得、エネルギー符号化素子は、第２の領域内のエネルギー位置を通る実質的に抑制されていないエネルギー伝搬経路を可能にし得、第２の瞬間において、エネルギー符号化素子は、第２の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し得、エネルギー符号化素子は、第１の領域内のエネルギー位置を通る実質的に抑制されていないエネルギー伝搬経路を可能にし得る。
【0006】
一実施形態では、エネルギーシステムは、エネルギー装置サブシステムであって、第１の複数のエネルギー位置を有する第１のエネルギー装置、および第２の複数のエネルギー位置を有する第２のエネルギー装置を備える、エネルギー装置サブシステムと、エネルギー結合素子であって、エネルギー装置サブシステムと、エネルギー結合素子上に形成されたエネルギー位置表面との間でエネルギーをリレーするように構成された、エネルギー結合素子と、を備え、複数のエネルギー位置は、エネルギー結合素子のエネルギー位置表面上に配置され得る。
【0007】
一実施形態では、第１および第２のエネルギー装置は、第１の複数のエネルギー位置の配置、および第２の複数のエネルギー位置の配置を重ね合わせることが、結果として、エネルギー位置表面における第３の複数のエネルギー位置になるように、相対的な配向に重ね合わされ得、第３の複数のエネルギー位置の数は、第１または第２のエネルギー位置のいずれとも異なる、結果として得られたエネルギー位置サイズを有する、各非境界領域に対して結合された第１および第２の複数の和よりも大きい。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】エネルギー指向システムの設計パラメータを例解する概略図である。
【図2】機械的なエンベロープを備えた能動装置領域を有するエネルギーシステムを例解する概略図である。
【図3】エネルギーリレーシステムを例解する概略図である。
【図4】ベース構造体に一緒に接着および締着されたエネルギーリレー素子の一実施形態を例解する概略図である。
【図5A】マルチコア光ファイバを通るリレーされた画像の一例を例解する概略図である。
【図5B】横方向アンダーソン局在原理の特性を呈する光学リレー器を通るリレーされた画像の一例を例解する概略図である。
【図6】エネルギー表面から視認者に伝搬された光線を示す概略図である。
【図7】エネルギー導波路素子および複数のエネルギー位置によって規定される視界を有する実施形態を例解する。
【図8】１２０度の視界を達成するように設計された有効焦点距離を有するエネルギー導波路素子を備えるシステムに関して、困難な特性を実証する実施形態を例解する。
【図9】エネルギー装置と、エネルギー結合素子上に形成されたエネルギー位置表面との間でエネルギーをリレーするように構成されたエネルギー結合素子の実施形態の例解図である。
【図10】エネルギー装置の実施形態を例解する。
【図11】エネルギー装置の実施形態を例解する。
【図12A】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図12B】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図13A】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図13B】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図14A】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図14B】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図15A】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図15B】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図16A】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図16B】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図17A】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図17B】第１および第２の瞬間におけるエネルギー指向装置の実施形態の例解図である。
【図18】例示的な能動エネルギー符号化素子の上面例解図である。
【図19A】エネルギー結合システムの側面例解図である。
【図19B】俯瞰図において、エネルギー結合器表面の一部を示す。
【図19C】エネルギー装置の代替の実施形態を示す平面図を示す。
【図20】アナモフィックなエネルギーリレー素子を活用することによって、どのようにして同じ有効ピクセル密度を達成し、ピクセルアスペクト比を変化させることができるかを例解する追加の実施形態を例示する。
【発明を実施するための形態】
【0009】
ホロデッキ（Ｈｏｌｏｄｅｃｋ）（集合的に「ホロデッキ設計パラメータ」と呼ばれる）の一実施形態は、十分なエネルギー刺激を提供して、人間の感覚受容器をだまし、仮想的、社会的、およびインタラクティブな環境内で受容されたエネルギーインパルスが真実であると信じ込ませ、１）外付けアクセサリ、ヘッドマウントアイウェア、または他の周辺機器を伴わない両眼視差、２）任意の数の視認者に対して同時に視認体積全域にわたる正確な運動視差、閉鎖、および不透明度、３）知覚されたすべての光線に対する、同期収束、目の遠近調節、および縮瞳を介した視覚的焦点、ならびに４）視覚、聴覚、触覚、味覚、嗅覚、および／またはバランスに対して人間の感覚「解像度」を超えるほどの十分な密度および解像度の収束エネルギー波伝搬を提供する。
【0010】
これまでの従来の技術に基づいて、視覚系、聴覚系、体性感覚系、味覚系、嗅覚系、および前庭系を含むホロデッキ設計パラメータ（Ｈｏｌｏｄｅｃｋ Ｄｅｓｉｇｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ）によって示唆されたように、画期的な方法ですべての受容野を提供することが可能な技術から、我々は、数世紀とまでは言わないが、数十年経過したところにある。
【0011】
本開示では、ライトフィールドおよびホログラフィックという用語は、任意の感覚受容器応答の刺激のためのエネルギー伝搬を定義するために、同義的に使用され得る。最初の開示は、ホログラフィック画像および体積触覚に対するエネルギー表面を通る電磁的および機械的エネルギー伝搬の例に言及し得るが、あらゆる形態の感覚受容器が、本開示の中で想定される。さらに、伝搬経路に沿ったエネルギー伝搬に対する本明細書に開示された原理は、エネルギー放出およびエネルギー捕捉の両方に適用可能であり得る。
【0012】
今日、多くの技術が存在し、それらは、残念ながら、レンチキュラー印刷、ペッパーズゴースト、裸眼立体ディスプレイ、水平視差ディスプレイ、ヘッドマウントＶＲおよびＡＲディスプレイ（ＨＭＤ）、ならびに「フォークスログラフィ」として一般化された他のそのような錯覚を含む、ホログラムと混同されていることが多い。これらの技術は、真のホログラフィックディスプレイの所望の特性のいくつかを呈し得るが、識別された４つのホルデッキ設計パラメータのうちの少なくとも２つに対処するのに十分な任意の方法で、人間の視覚感覚応答を刺激する能力が不足している。
【0013】
これらの課題は、ホログラフィックエネルギー伝搬に対して十分にシームレスなエネルギー表面を生成するための従来の技術によっては首尾よく実施されていない。しかしながら、視差バリア、ホーゲル、ボクセル、回折光学素子、マルチビュー投影、ホログラフィック拡散器、回転ミラー、多層ディスプレイ、時系列ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ等を含む、体積式および方向多重化ライトフィールドディスプレイを実施するには、様々なアプローチがあるが、従来のアプローチは、画質、解像度、角度サンプリング密度、サイズ、コスト、安全性、フレームレート等に関する妥協を必要とすることがあり、最終的には実行不可能な技術となる可能性がある。
【0014】
視覚系、聴覚系、体性感覚系のためのホルデッキ設計パラメータを達成するために、それぞれの系の各々の人間の鋭敏さが研究され、人間の感覚受容器を十分欺くためにエネルギー波を伝搬させることが理解される。視覚系は、約１角度分まで解像することができ、聴覚系は、わずか３度の配置差を区別し得、手の体性感覚系は、２～１２ｍｍ離れた点を識別することができる。これらの鋭敏性を測定するには、様々な相反する方法があるが、これらの値は、エネルギー伝搬の知覚を刺激するためのシステムおよび方法を理解するには十分である。
【0015】
よく知られている感覚受容器のうち、人間の視覚系は、単一の光子でさえ感覚を誘発することができることを考慮すると、はるかに感度が高い。この理由のため、本導入の多くは、視覚エネルギー波伝搬に焦点を絞り、開示されたエネルギー導波路表面内に結合された極めて低い解像度のエネルギーシステムは、適切な信号を収束させて、ホログラフィック感覚上の知覚を誘発し得る。特に断りのない限り、すべての開示は、すべてのエネルギーおよび感覚領域に当てはまる。
【0016】
視認体積および視認距離が与えられた視覚系に対するエネルギー伝搬の有効設計パラメータを計算する場合、所望のエネルギー表面は、有効エネルギー位置密度の多くのギガピクセルを含むように設計され得る。広い視認体積、または近視野視認に関して、所望のエネルギー表面の設計パラメータは、数百ギガピクセル以上の有効エネルギー位置密度を含み得る。比較すると、所望のエネルギー源は、入力環境変数に従って、体積触覚学の超音波伝搬に対しては１～２５０有効ギガピクセルのエネルギー位置密度、またはホログラフィック音響の音響伝搬に対しては３６～３，６００個の有効エネルギー位置のアレイを有するように設計され得る。注意すべき重要なことは、開示された双方向エネルギー表面アーキテクチャを用いて、すべてのコンポーネントが、任意のエネルギー領域に対して適切な構造体を形成し、ホログラフィック伝搬を可能にするように構成され得ることである。
【0017】
しかしながら、今日、ホロデッキを可能にするための主な課題は、利用可能な視覚技術および電磁気装置の限界を内包している。音響装置および超音波装置は、それぞれの受容野における感覚的鋭敏さに基づいて所望の密度における大きさに数桁の違いがあることを考慮すると、それほど困難なものではないが、その複雑性を軽視すべきではない。ホログラフィックエマルジョンは、所望の密度を上回る解像度を伴って存在し、静止画像内の干渉パターンを符号化する一方で、最先端のディスプレイ装置は、解像度、データスループット、および製造の実現可能性によって制約される。これまで、単独のディスプレイ装置では、視力に対してほぼホログラフィックな解像度を有するライトフィールドを有意に生成することができなかった。
【0018】
画期的なライトフィールドディスプレイのための所望の解像度を満たすことが可能な単一のシリコンベース装置の製造は、現実的ではなく、現在の製造能力を超える極めて複雑な製造プロセスを内包し得る。既存の多数のディスプレイ装置を一緒にタイル状に並べることに対する制約は、パッケージング、電子機器回路、筐体、光学部品により形成される継ぎ目および間隙、ならびに画像化、コスト、および／またはサイズの観点から結果として必然的に実行不可能な技術となる他の多くの課題を内包する。
【0019】
本明細書に開示された実施形態は、ホロデッキを構築するための現実世界の道筋を提供し得る。
【0020】
ここで、これ以降の本明細書に、添付図面を参照して、実施形態例について説明するが、添付図面は、本明細書の一部を形成し、それらは、実施されることが可能な実施形態例を例解している。本開示および付属の特許請求の範囲の中で使用されているように、「実施形態」、「実施形態例」、および「例示的実施形態」という用語は、必ずしも単一の実施形態を指しているわけではないが、それらは単一の実施形態であってもよく、また、様々な実施形態例が、実施形態例の範囲または趣旨から逸脱しなければ、容易に組み合わされ、同義的に使用され得る。さらに、本明細書内で使用される専門用語は、実施形態例を説明することのみを目的としており、限定されたものであることを意図されていない。この点において、本明細書内で使用されているように、用語「ｉｎ」は、「の中（ｉｎ）」および「の上（ｏｎ）」を含み得、用語「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、単数および複数を指すことを含み得る。さらに、本明細書内で使用されているように、用語「ｂｙ」は、また、その文脈に従って「から（ｆｒｏｍ）」をも意味し得る。さらに、本明細書内で使用されているように、用語「ｉｆ」は、また、その文脈に従って「ｗｈｅｎ（の場合）」または「ｏｎ（のとき）」をも意味し得る。さらに、本明細書内で使用されているように、単語「および／または」は、関連して列挙された項目のうちの１つ以上の任意およびすべての可能な組み合わせを指し、包含し得る。
【0021】
ホログラフィックシステムの検討
ライトフィールドエネルギー伝搬解像度の概要
ライトフィールドおよびホログラフィックディスプレイは、エネルギー表面位置が、視認体積内に伝搬された角度、色、および強度の情報を提供する複数の投影の結果である。開示されたエネルギー表面は、追加の情報が同じ表面を通って共存および伝搬する機会を提供し、他の感覚系応答を誘発する。立体ディスプレイとは異なり、空間内の収束されたエネルギー伝搬経路の視認される位置は、視認者が視認体積の周りを移動しても変化せず、多数の視認者が、あたかも対象物が本当にそこに存在するかのように、現実世界の空間内の伝搬された対象物を同時に観察し得る。いくつかの実施形態では、エネルギーの伝搬は、同じエネルギー伝搬経路内に配置され得るが、反対方向に配置されてもよい。例えば、エネルギー伝搬経路に沿ったエネルギー放出およびエネルギー捕捉は、本開示のいくつかの実施態様では、両方とも可能である。
ライトフィールドエネルギー伝搬解像度の概要
ライトフィールドおよびホログラフィックディスプレイは、エネルギー表面位置が、視認体積内に伝搬された角度、色、および強度の情報を提供する複数の投影の結果である。開示されたエネルギー表面は、追加の情報が同じ表面を通って共存および伝搬する機会を提供し、他の感覚系応答を誘発する。立体ディスプレイとは異なり、空間内の収束されたエネルギー伝搬経路の視認される位置は、視認者が視認体積の周りを移動しても変化せず、多数の視認者が、あたかも対象物が本当にそこに存在するかのように、現実世界の空間内の伝搬された対象物を同時に観察し得る。いくつかの実施形態では、エネルギーの伝搬は、同じエネルギー伝搬経路内に配置され得るが、反対方向に配置されてもよい。例えば、エネルギー伝搬経路に沿ったエネルギー放出およびエネルギー捕捉は、本開示のいくつかの実施態様では、両方とも可能である。
【0022】
図１は、感覚受容器応答の刺激に関連した変数を例解する概略図である。これらの変数には、表面対角１０１、表面幅１０２、表面高さ１０３、確定したターゲット座席距離１１８、ディスプレイの中心からの視野のターゲット座席フィールド１０４、両眼の間のサンプルとしてここで実証された中間サンプルの数１０５、大人の眼間の平均離隔距離１０６、人間の目の角度分当たりの平均解像度１０７、ターゲット視認者位置と表面幅との間に形成される水平視野１０８、ターゲット視認者位置と表面高さとの間に形成される垂直視野１０９、結果として得られる水平導波路素子解像度、または表面を横切る素子の総数１１０、結果として得られる垂直導波路素子解像度、または表面を横切る素子の総数１１１、両眼の間における眼間の間隙、および両眼の間の角度投影に対する中間サンプル数に基づいたサンプル距離１１２、が含まれ得る。角度サンプリングは、サンプル距離およびターゲット座席距離１１３に基づき得、導波路素子当たりの全解像度水平方向（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）は、所望の角度サンプリング１１４から導出され得、導波路素子当たりの全解像度垂直方向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）は、所望の角度サンプリング１１５から導出され得る。装置水平方向（Ｄｅｖｉｃｅ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）は、所望の慎重な（ｄｉｓｃｒｅｅｔ）エネルギー源の確定された数のカウント１１６であり、装置垂直方向（Ｄｅｖｉｃｅ Ｖｅｒｔｉｃａｌ）は、所望の慎重な（ｄｉｓｃｒｅｅｔ）エネルギー源の確定された数のカウント１１７である。
【0023】
所望の最小解像度を理解するための方法は、視覚（または他の）感覚受容器応答の十分な刺激を確保するための以下の基準、すなわち、表面サイズ（例えば、８４インチ対角線）、表面アスペクト比（例えば、１６：９）、座席距離（例えば、ディスプレイからの距離１２８インチ）、座席視野（例えば、ディスプレイの中心に対して１２０度または±６０度）、ある距離を隔てた所望の中間サンプル（例えば、両眼の間にある１つの追加伝搬経路）、大人の眼間の平均離隔距離（約６５ｍｍ）、および人間の目の平均解像度（約１角度分）に基づき得る。これらの例の値は、具体的なアプリケーション設計パラメータに応じたプレースホルダとみなされるべきである。
【0024】
さらに、視覚感覚受容器に起因する値の各々は、他の系と置き換えられ、所望の伝搬経路パラメータを決定し得る。他のエネルギー伝搬の実施形態の場合、聴覚系の角度感度を３度と低くなるように、また、手の体性感覚系の空間解像度を２～１２ｍｍと小さくなるように考慮され得る。
【0025】
これらの知覚の鋭敏さを測定するための様々な相反する方法が存在するが、これらの値は、仮想エネルギー伝搬の知覚を刺激するシステムおよび方法を理解するのに十分である。設計解像度を考慮するための多くの方法が存在するが、以下に提案される原理体系は、実用的な製品検討と感覚系の生物学的な解像限界とを組み合わせる。当業者には理解されるように、以下の概要は、かかる任意のシステム設計を単純化したものであり、単なる例示的な目的のみのために考慮されるべきである。
【0026】
知覚系の解像度限界が理解されている場合、全エネルギー導波路素子密度は、受容する感覚系が、隣接する素子から単一のエネルギー導波路素子を識別することができないように計算され得ると、以下のように与えられる。
【数1】
【0027】
上記の計算の結果、約３２×１８°の視野が得られ、その結果、約１９２０×１０８０（最も近いフォーマットに丸められた）エネルギー導波路素子が望ましい。また、視界が（ｕ、ｖ）の両方に対して両立し、エネルギー位置のより規則正しい空間サンプリング（例えば、ピクセルアスペクト比）を提供するように、変数を抑制することもできる。システムの角度サンプリングが、最適化された距離における２点間で定義されたターゲット視認体積位置、および追加伝搬エネルギー経路を仮定すると、以下のように与えられる。
【数2】
【0028】
この場合、眼間距離を活用してサンプル距離を計算するが、任意の尺度を活用して所与の距離としての適切なサンプル数を説明し得る。上記の変数を考慮すると、０．５７°当たり約１本の光線が望ましく、別々の感覚系当たりの系全体の解像度が、算出され得、以下のように与えられる。
【数3】
【0029】
上記のシナリオを使って、視力システムに対して対処されたエネルギー表面のサイズ、および角度解像度が与えられると、その結果得られるエネルギー表面は、望ましくは、約４００ｋ×２２５ｋピクセルのエネルギー解像位置、または９０ギガピクセルのホログラフィック伝搬密度を含み得る。これらの与えられた変数は、単なる例示的な目的のみのためであり、他の多くの感覚およびエネルギー計測学上の考察は、エネルギーのホログラフィック伝搬の最適化に対して検討されるべきである。追加の実施形態では、１ギガピクセルのエネルギー解像位置が、入力変数に基づいて求められ得る。追加の実施形態では、１，０００ギガピクセルのエネルギー解像位置が、入力変数に基づいて求められ得る。
【0030】
現行技術の限界
能動領域、装置電子機器回路、パッケージング、および機械的エンベロープ
図２は、ある特定の機械的形状因子を伴う能動領域２２０を有する装置２００を例解する。装置２００は、電力供給のためのドライバ２３０および電子機器回路２４０を含み、能動領域２２０に接続し得、その能動領域は、ｘおよびｙの矢印により示される寸法を有する。この装置２００は、電力および冷却のコンポーネントを駆動するためのケーブル配線および機械的構造体を考慮に入れておらず、さらに、機械的実装面積は、可撓ケーブルを装置２００の中に導入することによって最小化され得る。また、かかる装置２００に対する最小実装面積は、Ｍ：ｘおよびＭ：ｙの矢印により示される寸法を有する機械的エンベロープ２１０と呼ばれ得る。この装置２００は、単に例解目的のみのためであり、特定用途向け電子機器回路設計は、機械的エンベロープ間接費をさらに減らす可能性があるが、ほとんどすべての場合において、装置の能動領域の正確なサイズとはなり得ない。一実施形態では、この装置２００は、マイクロＯＬＥＤ、ＤＬＰチップ、もしくはＬＣＤパネル、または画像照明の目的を有する他の任意の技術に対する能動画像領域２２０と関連するため、電子機器回路の依存状態を例解する。
能動領域、装置電子機器回路、パッケージング、および機械的エンベロープ
図２は、ある特定の機械的形状因子を伴う能動領域２２０を有する装置２００を例解する。装置２００は、電力供給のためのドライバ２３０および電子機器回路２４０を含み、能動領域２２０に接続し得、その能動領域は、ｘおよびｙの矢印により示される寸法を有する。この装置２００は、電力および冷却のコンポーネントを駆動するためのケーブル配線および機械的構造体を考慮に入れておらず、さらに、機械的実装面積は、可撓ケーブルを装置２００の中に導入することによって最小化され得る。また、かかる装置２００に対する最小実装面積は、Ｍ：ｘおよびＭ：ｙの矢印により示される寸法を有する機械的エンベロープ２１０と呼ばれ得る。この装置２００は、単に例解目的のみのためであり、特定用途向け電子機器回路設計は、機械的エンベロープ間接費をさらに減らす可能性があるが、ほとんどすべての場合において、装置の能動領域の正確なサイズとはなり得ない。一実施形態では、この装置２００は、マイクロＯＬＥＤ、ＤＬＰチップ、もしくはＬＣＤパネル、または画像照明の目的を有する他の任意の技術に対する能動画像領域２２０と関連するため、電子機器回路の依存状態を例解する。
【0031】
いくつかの実施形態では、より大規模なディスプレイ全体上に多数の画像を集約するために、他の投影技術を検討することも可能となり得る。しかしながら、このことは、投写距離、最小焦点、光学品質、均一なフィールド解像度、色収差、熱特性、較正、整列、追加サイズ、または形状因子に対するより大きな複雑化によるコストをもたらし得る。最も実用的な応用の場合、数十または数百個のこれらの投影源２００をホストとして機能させることは、結果として、より信頼性が低く、より大規模な設計となり得る。
【0032】
単に例示的な目的だけのため、３８４０×２１６０サイトのエネルギー位置密度を有するエネルギー装置を仮定すると、エネルギー表面に対して望ましい個別のエネルギー装置（例えば、装置１００）の数を算出し得、以下のように与えられる。
【数4】
【0033】
上記の解像度の考慮を前提とすると、図２に示すエネルギー装置と同様の、約１０５×１０５個の装置が所望され得る。数多くの装置が、規則正しい格子状にマッピングされてもよく、またはマッピングされなくてもよい様々なピクセル構造体から構成されることに留意されたい。各完全なピクセル内に追加のサブピクセルまたは位置が存在するという場合には、これらは、活用され、追加の解像度または角度密度を生成し得る。追加の信号処理を使用して、ピクセル構造体（複数可）の指定された位置に従って、ライトフィールドを正しい（ｕ、ｖ）座標に変換する方法を決定することができ、各装置の、既知の較正された明示的な特性となり得る。さらに、他のエネルギー領域は、これらの比率および装置構造体の異なる取り扱いを必要とし得、当業者は、所望の周波数領域の各々の間にある直接的な内在的関係を理解するであろう。これについては、以降の開示の中でより詳細に示され、検討されるであろう。
【0034】
結果得られた計算を使用して、最大解像度エネルギー表面を生成するには、これらの個別の装置のうちのどれだけの個数が望ましいのかを理解し得る。この場合、視力閾値を達成するには、約１０５×１０５個、または約１１，０８０個の装置が所望され得る。十分な感覚ホログラフィック伝搬に対してこれらの利用可能なエネルギー位置からシームレスなエネルギー表面を作り出すことには、課題および斬新さが存在する。
【0035】
シームレスなエネルギー表面の概要
エネルギーリレーのアレイの構成および設計
いくつかの実施形態では、各装置の機械的構造の制約による継ぎ目がない個別装置のアレイから高エネルギー位置密度を生成する課題に対処するためのアプローチについて開示されている。一実施形態では、エネルギー伝搬リレーシステムにより、能動装置領域の有効サイズを増加させることが、機械的寸法を満たすか、または超過することを可能にして、リレーのアレイを構成し、かつ単一のシームレスなエネルギー表面を形成し得る。
エネルギーリレーのアレイの構成および設計
いくつかの実施形態では、各装置の機械的構造の制約による継ぎ目がない個別装置のアレイから高エネルギー位置密度を生成する課題に対処するためのアプローチについて開示されている。一実施形態では、エネルギー伝搬リレーシステムにより、能動装置領域の有効サイズを増加させることが、機械的寸法を満たすか、または超過することを可能にして、リレーのアレイを構成し、かつ単一のシームレスなエネルギー表面を形成し得る。
【0036】
図３は、かかるエネルギーリレーシステム３００の一実施形態を例解する。図に示すように、リレーシステム３００は、機械的エンベロープ３２０に搭載された装置３１０を含み、装置３１０からエネルギーを伝搬させるエネルギーリレー素子３３０を有することができる。リレー素子３３０は、装置の多数の機械的エンベロープ３２０が多数の装置３１０のアレイ中に配置されているときに生じ得る任意の間隙３４０を減らす能力を提供するように構成され得る。
【0037】
例えば、装置の能動領域３１０が２０ｍｍ×１０ｍｍであり、かつ機械的エンベロープ３２が４０ｍｍ×２０ｍｍである場合、各装置３１０の機械的エンベロープ３２０を変化または衝突させずにこれらの素子３３０のアレイを共にシームレスに整列することができると仮定すると、エネルギーリレー素子３３０は、２対１の倍率で設計され、縮小端部（矢印Ａ）上に約２０ｍｍ×１０ｍｍ、および拡大端部（矢印Ｂ）上に約４０ｍｍ×２０ｍｍのテーパ形状を生成し得る。機械的に、リレー素子３３０は、一緒に接合または融着され、各装置３１０間の最低限の継ぎ目間隙３４０を確保しながら整列し、かつ研磨し得る。かかる一実施形態では、目の視力限界より小さい継ぎ目間隙３４０を達成することが可能になる。
【0038】
図４は、一緒に形成され、追加の機械的構造体４３０に確実に締着されたエネルギーリレー素子４１０を有するベース構造体４００の一例を例解する。シームレスなエネルギー表面４２０の機械的構造体は、多数のエネルギーリレー素子４１０、４５０を、リレー素子４１０、４５０を搭載するための接合または他の機械的プロセスを通じて、同じベース構造体に直列に結合させる能力を提供する。いくつかの実施態様では、各リレー素子４１０は、融着され、接合され、接着され、圧力嵌合され、整列され、またはそれ以外では、一緒に取り付けられて、その結果得られるシームレスなエネルギー表面４２０を形成し得る。いくつかの実施態様では、装置４８０は、リレー素子４１０の後部に搭載され、パッシブまたはアクティブ調芯されて、決められた公差を維持する範囲内で適切なエネルギー位置に整列することを確保し得る。
【0039】
一実施形態では、シームレスエネルギー表面は、１つ以上のエネルギー位置を備え、１つ以上のエネルギーリレー素子スタックは、第１および第２の側面を備え、各エネルギーリレー素子スタックは、１つ以上のエネルギー位置とシームレスディスプレイ表面との間で延在する伝搬経路に沿ってエネルギーを指向する唯一のシームレスなディスプレイ表面を形成するように配置され、ここで、終端エネルギーリレー素子の任意の２つの隣接する第２の側面の端部間距離は、唯一のシームレスなディスプレイ表面の幅より大きい距離において２０／４０の映像よりも良好な人間の視力によって定義されるような最小の認知可能な輪郭よりも小さい。
【0040】
一実施形態では、シームレスなエネルギー表面の各々は、横方向および長手方向の配向に第１および第２の表面を形成する１つ以上の構造体を各々有する１つ以上のエネルギーリレー素子を備える。第１のリレー表面は、結果として正または負の倍率となる第２のリレー表面と異なる領域を有し、第２のリレー表面全体を横切る表面輪郭の法線に対して±１０度の角度を実質的に満たすように、第２のリレー表面を通ってエネルギーを通過させる第１および第２のリレー表面の両方に対して明白な表面輪郭を伴って構成されている。
【0041】
一実施形態では、多数のエネルギー領域は、視覚、聴覚、触覚、または他のエネルギー領域を含む１つ以上の感覚ホログラフィックエネルギー伝搬経路を指向するように、単一のエネルギーリレー内、または複数のエネルギーリレーの間に構成され得る。
【0042】
一実施形態では、シームレスなエネルギー表面は、１つ以上のエネルギー領域を同時に受信および放出の両方を行ってそのシステム全体にわたって双方向のエネルギー伝搬を提供するように、各第２の側面に対して２つ以上の第１の側面を含むエネルギーリレーで構成される。
【0043】
一実施形態では、エネルギーリレーは、ゆるやかなコヒーレント素子として提供される。
【0044】
コンポーネント設計構造体の導入
横方向アンダーソン局在エネルギーリレーにおける開示された進展
エネルギーリレーの特性は、横方向アンダーソン局在を誘発させるエネルギーリレー素子に対して本明細書に開示された原理に従って大幅に最適化され得る。横方向アンダーソン局在は、横方向には無秩序であるが長手方向には一貫性のある材料を通って輸送される光線の伝搬である。
横方向アンダーソン局在エネルギーリレーにおける開示された進展
エネルギーリレーの特性は、横方向アンダーソン局在を誘発させるエネルギーリレー素子に対して本明細書に開示された原理に従って大幅に最適化され得る。横方向アンダーソン局在は、横方向には無秩序であるが長手方向には一貫性のある材料を通って輸送される光線の伝搬である。
【0045】
これは、アンダーソン局在現象を生じさせる材料の影響は、波の干渉が横方向の配向の伝搬を完全に制限し得る一方で長手方向の配向の伝搬を継続するような多重散乱経路間のランダム化によるよりも、全反射による影響を受けにくいことを意味し得る。
【0046】
さらに重要な利点としては、従来のマルチコア光ファイバ材料のクラッドを除去することである。このクラッドは、ファイバ間のエネルギーの散乱を機能的に除去するが、同時に光線エネルギーに対する障壁として機能し、これによって少なくともコア対クラッド比（例えば、７０：３０のコア対クラッド比では、受信されたエネルギー伝送のうちの最大７０％で送信し得る）まで伝送を減少させ、さらに、伝搬されたエネルギー内に強いピクセル化パターニングを形成する。
【0047】
図５Ａは、かかる１つの非アンダーソン局在エネルギーリレー５００の一例の端面図を例解し、ここでは、画像が、光ファイバの固有の特性のためにピクセル化およびファイバノイズが呈し得るマルチコア光ファイバを介してリレーされている。従来のマルチモードおよびマルチコア光ファイバを使うと、リレーされた画像は、離散的なアレイコアの全反射特性のために本質的にピクセル化され得、そこでは、任意のコア間クロストークが変調伝達関数を低下させ、かつ輪郭ボケを増加させるであろう。従来のマルチコア光ファイバを使って結果として生成された画像は、図３に示すものと同様の残留固定ノイズファイバパターンを有する傾向がある。
【0048】
図５Ｂは、横方向アンダーソン局在の特性を呈する材料を含むエネルギーリレーを通って同じリレー画像５５０の一例を例解し、ここでは、リレーパターンが、図５Ａからの固定されたファイバパターンと比較してより大きな密度の粒子構造を有する。一実施形態では、ランダム化された微小コンポーネント加工構造体を含むリレーは、横方向アンダーソン局在を誘発し、市販のマルチモードガラス光ファイバよりも高い、解決可能な解像度の伝搬で光をより有効に輸送する。
【0049】
コストおよび重量の両方に関して、横方向アンダーソン局在材料特性には大きな利点があり、ここで、同様の光学グレードのガラス材料が、一実施形態内で生成された同じ材料のコストよりも１０～１００倍以上のコストおよび重量がかかる可能性があり、ここでは、開示されたシステムおよび方法は、当技術分野で知られる他の技術を凌駕してコストおよび品質の両方を改善する重要な機会を実証するランダム化された微小コンポーネント加工構造体を含む。
【0050】
一実施形態では、横方向アンダーソン局在を呈するリレー素子は、一次元格子状に配置された３つの各々の直交平面内に、複数の少なくとも２つの異なるコンポーネント加工構造体を含み得、その複数の構造体は、一次元格子内の横方向平面内の材料の波伝搬特性のランダム化された分布、および一次元格子内の長手方向平面内の材料の波伝搬特性の同値チャネルを形成し、そこでは、エネルギーリレーを通って伝搬する局在エネルギー波が、横方向の配向に対して長手方向の配向により高い輸送効率を有する。
【0051】
一実施形態では、多数のエネルギー領域は、単一内、または多数の横方向アンダーソン局在エネルギーリレーの間に構成され、視覚、聴覚、触覚、または他のエネルギー領域を含む１つ以上の感覚ホログラフィックエネルギー伝搬経路を指向し得る。
【0052】
一実施形態では、シームレスなエネルギー表面は、１つ以上のエネルギー領域を同時に受信および放出の両方を行ってそのシステム全体にわたって双方向のエネルギー伝搬を提供するように、各第２の側面に対して２つ以上の第１の側面を含む横方向アンダーソン局在エネルギーリレーで構成される。
【0053】
一実施形態では、横方向アンダーソン局在エネルギーリレーは、ゆるやかなコヒーレント素子、またはフレキシブルなエネルギーリレー素子として構成されている。
【0054】
４Ｄプレノプティック関数に関する考察
ホログラフィック導波路アレイを通るエネルギーの選択的伝搬
上記および本明細書全体にわたって考察されているように、ライトフィールドディスプレイシステムは、一般に、エネルギー源（例えば、照明源）、および上記の考察で明確に示したような、十分なエネルギー位置密度で構成されたシームレスなエネルギー表面を含む。複数のリレー素子を使用して、エネルギー装置からシームレスなエネルギー表面にエネルギーをリレーし得る。一旦、エネルギーが所要のエネルギー位置密度を有するシームレスなエネルギー表面に送達されると、エネルギーは、開示されたエネルギー導波路システムを介して４Ｄプレノプティック関数に従って伝搬され得る。当業者により理解されるように、４Ｄプレノプティック関数は、当技術分野でよく知られており、本明細書では、これ以上詳述しない。
ホログラフィック導波路アレイを通るエネルギーの選択的伝搬
上記および本明細書全体にわたって考察されているように、ライトフィールドディスプレイシステムは、一般に、エネルギー源（例えば、照明源）、および上記の考察で明確に示したような、十分なエネルギー位置密度で構成されたシームレスなエネルギー表面を含む。複数のリレー素子を使用して、エネルギー装置からシームレスなエネルギー表面にエネルギーをリレーし得る。一旦、エネルギーが所要のエネルギー位置密度を有するシームレスなエネルギー表面に送達されると、エネルギーは、開示されたエネルギー導波路システムを介して４Ｄプレノプティック関数に従って伝搬され得る。当業者により理解されるように、４Ｄプレノプティック関数は、当技術分野でよく知られており、本明細書では、これ以上詳述しない。
【0055】
エネルギー導波路システムは、４Ｄプレノプティック関数の角度コンポーネントを表すことを通じて通過するエネルギー波の角度方向を変化させるように構成された構造体と共に、４Ｄプレノプティック関数の空間座標を表すシームレスなエネルギー表面に沿って複数のエネルギー位置を通ってエネルギーを選択的に伝搬させ、そこでは、伝搬されたエネルギー波は、４Ｄプレノプティック関数により指向された複数の伝搬経路に従って空間内に収束し得る。
【0056】
ここで、図６を参照して、４Ｄプレノプティック関数に従って４Ｄ画像空間におけるライトフィールドエネルギー表面の一例を例解する。この図は、エネルギーの光線が視認体積内の様々な位置から空間６３０内でどのように収束するかを説明する際の視認者６２０へのエネルギー表面６００の光線追跡を示している。図に示すように、各導波路素子６１０は、エネルギー表面６００を通るエネルギー伝搬６４０を説明する４次元情報を画定する。２つの空間次元（本明細書では、ｘおよびｙと呼ばれる）とは、画像空間内で観察され得る物理的な複数のエネルギー位置、ならびに角度成分θおよびφ（本明細書では、ｕおよびｖと呼ばれる）であり、このことは、エネルギー導波路アレイを通って投影されるときに仮想空間内で観察される。通常、および４Ｄプレノプティック関数に従って、複数の導波路（例えば、小型レンズ）は、本明細書に記載されたホログラフィックまたはライトフィールドシステムを形成する際、ｕ、ｖ角度成分により画定された方向に沿って、ｘ、ｙ次元から仮想空間内の特定の位置にエネルギー位置を指向することができる。
【0057】
しかしながら、当業者であれば、ライトフィールドおよびホログラフィックディスプレイ技術に対する重要な課題は、回折、散乱、拡散、角度方向、較正、焦点、視準、曲率、均一性、素子クロストーク、ならびに減少する有効解像度ならびに極めて忠実にエネルギーを正確に収束させることができないことの一因となる他の多数のパラメータのいずれかを正確に考慮しなかった設計のために、制御されていないエネルギー伝搬を引き起こすことを理解するであろう。
【0058】
一実施形態では、ホログラフィックディスプレイと関連付けられた課題に対処するための選択的エネルギー伝搬へのアプローチは、エネルギー符号化素子、およびほぼコリメートされたエネルギーを有する導波路アパーチャを、４Ｄプレノプティック関数により画定された環境の中に実質的に満たすことを含み得る。
【0059】
一実施形態では、エネルギー導波路のアレイは、単一の導波路素子を通過するのみとするように、各エネルギー位置の伝搬を制限するように配置された１つ以上の素子によって抑制されたシームレスなエネルギー表面に沿って、複数のエネルギー位置に対する所定の４Ｄ関数により画定された固有の方向において、導波路素子の有効アパーチャを通って延在し、かつそれを実質的に満たすように構成されている、各導波路素子に対する複数のエネルギー伝搬経路を画定し得る。
【0060】
一実施形態では、多数のエネルギー領域は、単一のエネルギー導波路内に、または多数のエネルギー導波路の間に構成され、視覚、聴覚、触覚、または他のエネルギー領域を含む１つ以上の感覚ホログラフィックエネルギー伝搬を指向し得る。
【0061】
一実施形態では、エネルギー導波路およびシームレスなエネルギー表面は、１つ以上のエネルギー領域を受信および放出の両方を行うように構成され、システム全体を通じて双方向エネルギー伝搬を提供する。
【0062】
一実施形態では、エネルギー導波路は、エネルギーの非線形または非規則的なエネルギー分布を伝搬するように構成されており、そのエネルギー分布は、非透過性空隙領域を含み、デジタル符号化、回折、屈折、反射、グリン、ホログラフィック、フレネル、または壁、テーブル、床、天井、部屋、もしくは他の幾何学ベース環境を含む任意のシームレスなエネルギー表面配向のための同様な導波路構成を活用する。さらなる実施形態では、エネルギー導波路素子は、ユーザが３６０度構成でエネルギー表面のすべての周辺からホログラフィック画像を視認することを可能にする任意の表面プロファイルおよび／または卓上視野を提供する様々な形状を生成するように構成され得る。
【0063】
一実施形態では、エネルギー導波路アレイ素子は、反射表面としてもよく、それらの素子の配置は、六角形、正方形、不規則、半規則、湾曲、非平面、球面、円筒、傾斜規則、傾斜不規則、空間的に変化する、かつ／または多層化されてもよい。
【0064】
シームレスなエネルギー表面内の任意のコンポーネントの場合、導波路またはリレーコンポーネントとしては、以下に限定されないが、光ファイバ、シリコン、ガラス、ポリマー、光学リレー、回折、ホログラフィック、屈折、または反射素子、光学面板、エネルギー結合器、ビームスプリッタ、プリズム、偏光素子、空間光変調器、能動ピクセル、液晶セル、透明ディスプレイ、またはアンダーソン局在もしくは全反射を呈する任意の同様な材料を挙げることができる。
【0065】
ホロデッキの実現
ホログラフィック環境内で人間の感覚受容器を刺激するための双方向シームレスエネルギー表面システムの集約
多数のシームレスなエネルギー表面を一緒にタイル張り、融着、接合、取り付け、および／または縫い合わせを行い、部屋全体を含む任意のサイズ、形状、輪郭、または形状因子を形成することによって、シームレスなエネルギー表面システムの大規模な環境を構築することが可能になる。各エネルギー表面システムは、双方向ホログラフィックエネルギーの伝搬、放出、反射、または検知のために集合的に構成されたベース構造体、エネルギー表面、リレー、導波路、装置、および電子機器回路を有するアセンブリを含み得る。
ホログラフィック環境内で人間の感覚受容器を刺激するための双方向シームレスエネルギー表面システムの集約
多数のシームレスなエネルギー表面を一緒にタイル張り、融着、接合、取り付け、および／または縫い合わせを行い、部屋全体を含む任意のサイズ、形状、輪郭、または形状因子を形成することによって、シームレスなエネルギー表面システムの大規模な環境を構築することが可能になる。各エネルギー表面システムは、双方向ホログラフィックエネルギーの伝搬、放出、反射、または検知のために集合的に構成されたベース構造体、エネルギー表面、リレー、導波路、装置、および電子機器回路を有するアセンブリを含み得る。
【0066】
一実施形態では、タイル張り式シームレスエネルギーシステムの環境が、集約されて所与の環境内のすべての表面まで構成する設備を含む、大きくシームレスな平面または曲面壁を形成し、シームレス、不連続面、カット面、曲面、円筒、球面、幾何学的、または非規則的な形状の任意の組み合わせとして構成されている。
【0067】
一実施形態では、平面表面の集約タイルは、劇場または会場ベースのホログラフィックエンターテイメントのための壁サイズのシステムを形成する。一実施形態では、平面表面の集約タイルは、洞窟ベースのホログラフィック設備のために天井および床の両方を含む４～６つの壁を有する部屋を網羅する。一実施形態では、湾曲した表面の集約タイルは、没入型ホログラフィック設備のための円筒型シームレス環境を生成する。一実施形態では、シームレス球形表面の集約タイルは、没入型ホロデッキベース体験のためのホログラフィックドームを生成する。
【0068】
一実施形態では、シームレスな湾曲エネルギー導波路の集約タイルは、エネルギー導波路構造体内のエネルギー符号化素子の境界に沿って正確なパターンに従う機械端部を提供し、隣接する導波路表面の隣接するタイル状機械端部を接合、整列、または融着し、結果としてモジュール式のシームレスなエネルギー導波路システムを得る。
【0069】
集約タイル環境のさらなる実施形態では、エネルギーは、多数同時エネルギー領域に対して双方向に伝搬される。さらなる実施形態では、エネルギー表面は、導波路を使って同じエネルギー表面から同時に表示および捕捉の両方を行う能力を提供し、その導波路は、ライトフィールドデータが導波路を通って照明源により投影され、同時に同じエネルギー表面を通って受信され得るように設計されている。さらなる実施形態では、深度検知および能動走査技術をさらに活用して、正確な世界座標内のエネルギー伝搬と視認者との間の相互作用を可能にし得る。さらなる実施形態では、エネルギー表面および導波路は、触覚興奮または体積触覚学のフィードバックを誘発するような周波数を放出、反射、または収束させるように動作可能である。いくつかの実施形態では、双方向エネルギー伝搬および集約表面の任意の組み合わせが可能である。
【0070】
一実施形態では、システムは、少なくとも２つのエネルギー装置をシームレスなエネルギー表面の同じ部分にペアにするために、２つ以上の経路エネルギー結合器を使用して別々にペアにされた、１つ以上のエネルギー装置を伴うエネルギー表面を通ってエネルギーの双方向放出および検知を可能にするエネルギー導波路を備え、または１つ以上のエネルギー装置は、エネルギー表面の後ろに固定され、ベース構造体に固定された追加のコンポーネントに、または軸外の直接もしくは反射の投影もしくは検知のための導波路のＦＯＶの前方かつ外側の位置に、最も近接しており、その結果得られたエネルギー表面は、双方向エネルギー伝送を提供し、その双方向エネルギー伝送は、導波路がエネルギーを収束させ、第１の装置がエネルギーを放出させ、そして第２の装置がエネルギーを検知するのを可能にし、そこでは、その情報を処理し、以下に限定されないが、４Ｄプレノプティックアイ、および伝搬エネルギーパターン内干渉の網膜追跡もしくは検知、深度推定、近似、動作追跡、画像、色、もしくは音響情報、または他のエネルギー周波数解析を含むコンピュータ視覚関連タスクを実行する。さらなる実施形態では、追跡された位置は、双方向に捕捉されたデータと投影情報との間の干渉に基づいて、エネルギーの位置を能動的に計算し、修正する。
【0071】
いくつかの実施形態では、超音波センサ、可視電磁ディスプレイ、および超音波放出装置を含む３つのエネルギー装置の複数の組み合わせが、各装置のエネルギー領域に特有の加工特性、ならびに超音波および電磁エネルギーが、各装置のエネルギーを別々に指向および収束させ、分離したエネルギー領域のために構成されている他の導波路素子によっては実質的に影響を受けない能力をそれぞれ提供するように構成された２つの加工導波路素子、を含む３つの第１の表面の各々と一緒に単一の第２のエネルギーリレー表面の中に結合されたエネルギーを伝搬させる３つの第１のリレー表面の各々、に対して共に構成されている。
【0072】
いくつかの実施形態では、符号化／復号化技術、ならびに較正された構成ファイルに基づいてエネルギー伝搬に適切な較正情報にデータを変換するための専用の集積システムを使用して、効率的な製造がシステムアーチファクトの除去、および得られたエネルギー表面の幾何学的マッピングの生成を可能にする較正手順が開示されている。
【0073】
いくつかの実施形態では、一連の追加のエネルギー導波路、および１つ以上のエネルギー装置が１つのシステムに一体化され、不明瞭なホログラフィックピクセルを生成し得る。
【0074】
いくつかの実施形態では、追加の導波路素子が、エネルギー符号化素子、ビームスプリッタ、プリズム、能動視差バリア、または偏光技術を含めて一体化され、導波路の直径よりも大きい空間解像度および／または角度解像度を提供し、または他の超解像の目的のために提供する。
【0075】
いくつかの実施形態では、開示されたエネルギーシステムは、また、仮想現実（ＶＲ）または拡張現実（ＡＲ）などのウェアラブル双方向装置としても構成され得る。他の実施形態では、エネルギーシステムは、表示または受信されたエネルギーが、視認者に対して空間内に決められた平面の最も近いところに焦点を合わせるような調整光学素子（複数可）を含み得る。いくつかの実施形態では、導波路アレイは、ホログラフィックヘッドマウントディスプレイに組み込まれ得る。他の実施形態では、システムは、視認者がエネルギーシステムおよび現実世界環境（例えば、透明ホログラフィックディスプレイ）の両方を見ることが可能になる多数の光学経路を含み得る。これらの例では、システムは、他の方法に加えて近視野として提示され得る。
【0076】
いくつかの実施形態では、データの送信は、情報およびメタデータの任意のデータセットを受信し、当該データセットを分析し、材料特性、ベクトル、表面ＩＤ、より疎なデータセットを形成する新規ピクセルデータを受信または割り当てを行う、選択可能または可変の圧縮率を有する符号化処理を含み、そこでは、受信されたデータは、２Ｄ、立体、マルチビュー、メタデータ、ライトフィールド、ホログラフィック、幾何学的形状、ベクトルもしくはベクトル化されたメタデータを含んでもよく、符号器／復号器は、２Ｄ、２Ｄプラス深度、メタデータ、もしくは他のベクトル化された情報、立体、立体プラス深度、メタデータ、もしくは他のベクトル化された情報、マルチビュー、マルチビュープラス深度、もしくは他のベクトル化された情報、ホログラフィック、またはライトフィールドコンテンツに対する画像処理を含む実時間またはオフラインのデータを、深度メタデータの有無にかかわらず深度推定アルゴリズムを介して変換する能力を提供し得、逆光線追跡方法は、特徴付けられた４Ｄプレノプティック関数を介して、様々な２Ｄ、立体、マルチビュー、体積、ライトフィールド、またはホログラフィックのデータから実世界座標に逆光線追跡によって生成されて得られた変換データを適切にマッピングする。これらの実施形態では、所望の全データ送信は、未処理のライトフィールドデータセットよりも数桁小さい送信情報となり得る。
【0077】
ホログラフィックシステムにおける超解像のためのエネルギー抑制符号化導波路
ホログラフィックおよびプレノプティック４Ｄシステムは、導波路アパーチャを通る伝搬経路の全角度分布とエネルギー指向システムの視認体積との間に不一致がある場合、大きな角度アーチファクトの影響を受けるであろう。制御されていないシステムでは、アレイ内の有効導波路アパーチャのみが所与の導波路機能に対して理想化された主光線角度を含む場合、エネルギー導波路素子からの経路は、システムの角度分布を画定するエネルギー位置の所定のアレイの外側の領域に伝搬し得るが、エネルギーが導波路素子の理想化された主光線角度を越えて軸外に伝搬し続けるため、実際にはその視野に制限され得ない。導波路アレイに対して選択的なエネルギー伝搬に関する適切な考慮がない場合、隣接する導波路のために割り当てられたエネルギー位置からのエネルギー伝搬経路は、エネルギー指向システム性能を損ない得る。
ホログラフィックおよびプレノプティック４Ｄシステムは、導波路アパーチャを通る伝搬経路の全角度分布とエネルギー指向システムの視認体積との間に不一致がある場合、大きな角度アーチファクトの影響を受けるであろう。制御されていないシステムでは、アレイ内の有効導波路アパーチャのみが所与の導波路機能に対して理想化された主光線角度を含む場合、エネルギー導波路素子からの経路は、システムの角度分布を画定するエネルギー位置の所定のアレイの外側の領域に伝搬し得るが、エネルギーが導波路素子の理想化された主光線角度を越えて軸外に伝搬し続けるため、実際にはその視野に制限され得ない。導波路アレイに対して選択的なエネルギー伝搬に関する適切な考慮がない場合、隣接する導波路のために割り当てられたエネルギー位置からのエネルギー伝搬経路は、エネルギー指向システム性能を損ない得る。
【0078】
図７は、エネルギー導波路素子７０４および複数のエネルギー位置７０６により規定される視野７０２を有する実施形態７００を例解し、導波路素子７０４の有効角度分布、および視認体積から外れた関連するゾーン７０８を画定している。光線７１２に沿ってエネルギー導波路素子７０４を視認する視認者７１０は、エネルギー位置７１４を間違って視認し、そのエネルギー位置は、視認者７１０に対して適切なエネルギー情報を指向し得ない。
【0079】
図７から、伝搬経路のより広い角度分布に対処し、軸外の視認者を収容するために、有効導波路素子の縮減が検討され得る。主光線角度分布が１２０度の場合、これは、結果として、有効的には約ｆ／０．６アパーチャとなる。ｆ／１．４未満のものは、エネルギー導波路素子の設計に応じて益々困難になる。図８は、１２０度の視野８０６を達成するように設計された有効焦点距離８０４を有するエネルギー導波路素子８０２を備えるシステムの場合の困難な特性を実証する実施形態８００を例解する。
【0080】
図８は、導波路素子の有効アパーチャを通る伝搬を考慮しない、理想化された導波路エネルギー伝搬角度分布を例解する。本明細書に開示されているように、軸外のエネルギー伝搬経路を抑制するように導波路アレイを介して選択的にエネルギーを伝搬させるためのエネルギー符号化素子は、任意のエネルギー指向システム設計のために必要とされ得る。
【0081】
一実施形態では、エネルギー符号化素子は、エネルギー伝搬経路の一部に沿ってエネルギーの伝搬を制限するように配置し得る。さらに、エネルギー符号化素子は、少なくとも１つのアパーチャ数を含み得、バッフル構造を備え得る。一実施形態では、エネルギー符号化素子の構造は、それによってエネルギー伝搬の角度拡大を制限するように構成され得る。
【0082】
エネルギー符号化素子のさらなる拡張として、導波路アパーチャの少なくとも一部とエネルギー符号化素子との間の特定の符号化を介して素子の抑制するアスペクトをエネルギー符号化方法に有効に変換することによって、時空的な超解像度がエネルギー符号化素子を使用して、重なり合う空間的、時間的、または時空的なエネルギー位置を介して同一の拡張された視野を保持する有効焦点距離の両方を増加させることを提供するためのシステムを備えり。集合的には、エネルギー指向システム内で空間的に、時間的に、時空的に、または他の方法でペアリングすることは、エネルギー符号化素子を意味し、エネルギー符号化素子の集合は、エネルギー符号化システムを備える。
【0083】
エネルギー保持結合器を通るエネルギー符号化装置およびエネルギー保持コンポーネント加工構造体
エネルギーリレー装置への新規なアプローチを使用することによって、角度超解像を提供するエネルギー符号化素子の一実施形態では、偏光またはエネルギー状態保持のエネルギー結合器が、複数の偏光保持エネルギー結合器、または横方向アンダーソン局在を呈するエネルギー結合器を形成する偏光保持コンポーネント加工構造体を備えるシステムを通じて開示されている。このシステムを通じて、複数のエネルギー位置を直接的または間接的に符号化し、エネルギーリレー経路を通って、そして唯一のシームレスなエネルギー表面を通って、エネルギー符号化状態を保持することが可能である。一実施形態では、エネルギー結合器に沿った複数の符号化エネルギー経路が可能である。別の実施形態では、４つの符号化されたエネルギー経路が提供される。別の実施形態では、８つの符号化されたエネルギー経路が提供される。
エネルギーリレー装置への新規なアプローチを使用することによって、角度超解像を提供するエネルギー符号化素子の一実施形態では、偏光またはエネルギー状態保持のエネルギー結合器が、複数の偏光保持エネルギー結合器、または横方向アンダーソン局在を呈するエネルギー結合器を形成する偏光保持コンポーネント加工構造体を備えるシステムを通じて開示されている。このシステムを通じて、複数のエネルギー位置を直接的または間接的に符号化し、エネルギーリレー経路を通って、そして唯一のシームレスなエネルギー表面を通って、エネルギー符号化状態を保持することが可能である。一実施形態では、エネルギー結合器に沿った複数の符号化エネルギー経路が可能である。別の実施形態では、４つの符号化されたエネルギー経路が提供される。別の実施形態では、８つの符号化されたエネルギー経路が提供される。
【0084】
エネルギー符号化リレー装置の一実施形態では、２つの状態の偏光システム（例えば、水平および垂直、または時計回りおよび反時計回り）が、各エネルギー導波路素子、または各エネルギー導波路素子の領域を偏光させ、そして逸れた経路の伝搬を同時に実質的に抑制する２つ以上の重なり合ったエネルギー位置領域を伝搬させるように提供され、そこでは、各伝搬経路が、単一のエネルギー導波路素子またはその一部に抑制されている。
【0085】
一実施形態では、エネルギー装置は、複数のエネルギー装置間のエネルギーをリレーするように構成されたエネルギー結合素子、およびエネルギー結合素子上に形成された１つのエネルギー位置表面を備え得、そこでは、複数のエネルギー位置が、エネルギー結合素子のエネルギー位置表面上に配置され、さらにそこでは、異なるエネルギー装置を通って伝搬するエネルギーが、エネルギー位置表面上のインタレースされたエネルギー位置を通ってリレーされている。一実施形態では、エネルギー結合素子は、横方向アンダーソン局在を呈する複数のエネルギー構造体を備え得る。一実施形態では、エネルギー結合素子は、複数の符号化されたエネルギー保持光ファイバ、または横方向アンダーソン局在を呈するエネルギーリレー素子を形成する符号化されたエネルギー保持コンポーネント加工構造体を備え得る。一実施形態では、インタレースまたは交互に編成されたエネルギー位置におけるエネルギーは、交互のエネルギー状態を有し得る。一実施形態では、交互のエネルギー状態は、異なる偏光状態であってもよい。一実施形態では、エネルギー結合器は、リレーされたエネルギー表面上にエネルギー符号化素子を備える。
【0086】
エネルギー結合器、偏光された複数のエネルギー位置、エネルギー位置表面を介して保持された偏光状態、および偏光されたエネルギー導波路素子は、すべて結合され、結果として２つの完全に慎重に（ｄｉｓｃｒｅｅｔ）重なり合ったエネルギー位置領域となり得る。一実施形態では、偏光薄膜が、エネルギー導波路素子基板に適用され、エネルギー導波路素子に直接組み込まれ、導波路素子機能および偏光されたエネルギー符号化システムに対して適切となるように、エネルギー導波路素子のアレイの上方、下方、または中央に配置され得る。
【0087】
図９は、このアプローチを例解するエネルギー結合素子９００の一実施形態の例解図である。エネルギー結合素子９００は、エネルギー装置９０２および９０４と、エネルギー結合素子９００上に形成されたエネルギー位置表面９０６との間でエネルギーをリレーするように構成されている。複数のエネルギー位置９０８は、エネルギー位置表面９０６上に配置され、エネルギー結合素子９００を通って伝搬するエネルギーは、直交偏光状態９１４、９１６を有するエネルギー位置表面９０６上のインタレースされたエネルギー位置９１０、９１２を通ってリレーされている。
【0088】
一実施形態では、エネルギー符号化素子は、導波路素子のアレイの第２の側面上に配置され得る。
【0089】
一実施形態では、エネルギー符号化素子は、複数のエネルギー位置と導波路素子のアレイとの間の第１の側面上に配置され得る。
【0090】
一実施形態では、能動エネルギー符号化素子を利用して、唯一のシームレスなエネルギー表面の多数の同時エネルギー位置領域を視認する能力をさらに拡張することが可能である。
【0091】
ホログラフィックシステムにおける超解像のための受動エネルギー符号化システム
一実施形態では、エネルギー装置は、導波路素子のアレイを備え得、そこでは、この導波路素子のアレイは、第１の側面および第２の側面を備えることができ、アレイの第１の側面上の複数のエネルギー位置を通って延在する複数のエネルギー伝搬経路に沿って、全体にわたってエネルギーを指向させるように構成され得る。このエネルギー装置は、複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーの伝搬を制限するように動作可能なエネルギー符号化素子をさらに備え得る。
一実施形態では、エネルギー装置は、導波路素子のアレイを備え得、そこでは、この導波路素子のアレイは、第１の側面および第２の側面を備えることができ、アレイの第１の側面上の複数のエネルギー位置を通って延在する複数のエネルギー伝搬経路に沿って、全体にわたってエネルギーを指向させるように構成され得る。このエネルギー装置は、複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーの伝搬を制限するように動作可能なエネルギー符号化素子をさらに備え得る。
【0092】
一実施形態では、導波路素子のアレイのうちの第１および第２の導波路素子を通る抑制されていないエネルギー伝搬経路は、エネルギー位置のうちの第１および第２の領域を画定し得、第１および第２の領域は、重なり合い、かつオフセットしている。エネルギー符号化素子は、第１および第２の領域内の各エネルギー位置を通るエネルギーの伝搬を、１つの抑制されていないエネルギー伝搬経路に実質的に制限し得る。第１および第２の導波路素子を通る抑制されていないエネルギー伝搬経路は、４Ｄプレノプティック関数により定義される体積エネルギーフィールドの少なくとも一部を形成し得る。
【0093】
一実施形態では、複数のエネルギー位置を通過するエネルギーは、２つの異なるエネルギー状態で符号化され得、エネルギー符号化素子は、複数の第１の領域および複数の第２の領域を含むエネルギー符号化素子を備え得、各第１の領域は、第１のエネルギー状態のエネルギーが実質的に抑制されずにそこを通過し、かつ第２のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することが可能になるように構成されており、各第２の領域は、第２のエネルギー状態のエネルギーが実質的に抑制されずにそこを通過し、かつ第１のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することが可能になるように構成されている。
【0094】
一実施形態では、エネルギー符号化素子は、エネルギー偏光素子を備え得る。一実施形態では、異なるエネルギー状態は、第１および第２の偏光状態を含んでもよく、エネルギー符号化素子は、エネルギー偏光フィルタを備え得る。
【0095】
一実施形態では、エネルギー符号化素子は、直線偏光子、円偏光子などのエネルギー偏光子、またはエネルギー変調装置を備え得る。一実施形態では、エネルギー符号化素子は、１／４波長板、半波長板、または全波長板、およびエネルギー偏光変調装置などの偏光素子を備え得る。
【0096】
一実施形態では、エネルギー符号化素子の第１の複数の領域は、第１の光軸を有するエネルギー偏光素子を各々備え得、エネルギー符号化素子の第２の複数の領域は、第２の光軸を有するエネルギー偏光素子を各々備え得る。
【0097】
一実施形態では、第１および第２の領域におけるエネルギー位置は、エネルギー符号化状態でインタレースまたは交互い編成され得る。
【0098】
一実施形態では、第１および第２の領域のエネルギー位置は、エネルギー符号化状態でグループ化され、および、インタレースまたは交互に編成され得る。
【0099】
一実施形態では、エネルギー符号化素子の複数の第１の領域および複数の第２の領域が、協働して各導波路素子に対して１個のアパーチャの１つの領域を画定し得る。
【0100】
図１０は、エネルギー装置１０００の一実施形態を例解する。エネルギー装置１０００は、導波路素子のアレイ１００２を備え、その導波路素子のアレイは、第１の側面１００４および第２の側面１００６をさらに備え、アレイ１００２の第１の側面１００４上の複数のエネルギー位置１０１０を通って延在する複数のエネルギー伝搬経路１００８に沿って、エネルギーを、そこを通って指向させるように構成されている。装置１０００は、複数のエネルギー伝搬経路１００８に沿ってエネルギーの伝搬を制限するように動作可能なエネルギー符号化素子１０１２をさらに備える。第１および第２の導波路素子１０１８、１０２０を通る抑制されていない伝搬経路１０１４、１０１６は、エネルギー位置の第１および第２の領域１０２２、１０２４を画定し、第１および第２の領域１０２２、１０２４は、重なり合い、かつオフセットしている。エネルギー符号化素子１０１２は、第１および第２の領域１０２２、１０２４内の各エネルギー位置を通るエネルギーの伝搬を、抑制されていないエネルギー伝搬経路１０１４または１０１６のうちの１つに実質的に制限し得る。第１および第２の導波路素子１０１８、１０２０を通る抑制されていない伝搬経路１０１４、１０１６は、４Ｄプレノプティック関数によって定義される体積エネルギーフィールドのうちの少なくとも一部を形成し得る。装置１０００では、複数のエネルギー位置１０１０は、第１の受動符号化状態１０２６または第２の受動符号化状態１０２８に受動的に符号化され、その結果、第１および第２の領域１０２２、１０２４におけるエネルギー位置が、エネルギー符号化状態によってインタレースされまたは交互に編成される。エネルギー符号化素子１０１２は、第１の状態１０２６のエネルギーがそこを通過して第２の状態１０２８のエネルギーを抑制することができるように構成された第１の領域１０３０、および第２の状態１０２８のエネルギーがそこを通過して第１の状態１０２６のエネルギーを抑制することができるように構成された第２の領域１０３２を含む符号化を備える。エネルギー符号化素子１０１２の第１の領域１０３０は、導波路素子１０１８のアパーチャ１０３４を形成し、エネルギー符号化素子１０１２の第２の領域１０３２は、導波路素子１０２０のアパーチャ１０３６を形成する。
【0101】
一実施形態では、エネルギー符号化素子の複数の第１の領域および複数の第２の領域は、協働して、各導波路素子に対して複数のアパーチャを画定し得る。
【0102】
図１１は、エネルギー装置１１００の一実施形態を例解する。エネルギー装置１１００では、エネルギー符号化素子１１０６の第１の領域１１０２および第２の領域１１０４は、導波路素子１１１２の第１のアパーチャ領域１１０８および第２のアパーチャ領域１１１０を形成する。エネルギー符号化素子１１０６の第３の領域１１１４および第４の領域１１１６は、導波路素子１１２２の第１のアパーチャ領域１１１８および第２のアパーチャ領域１１２０を形成する。
【0103】
ホログラフィックシステムにおける超解像のための能動およびハイブリッドエネルギー符号化システム
図１０～１１は、エネルギー抑制方法の符号化を実行するために、能動電子機器回路を利用しない可能性がある、技術を提供する。これは、受動コンポーネントが機械的エンベロープを呈しない多数の装置の集合体と衝突する場合、多数の超解像度システムを一緒に集約する能力を提供するのに有利である。しかしながら、それにより、システム内の符号化状態の数によって分割されている角度サンプリングを考慮する際、任意のそのような重なり合うインタレースまたは交互に編成される構成における潜在的な空間解像度が事実上半分になることがさらにもたらされる。さらなる実施形態では、潜在的により高い空間解像度を有する唯一のシームレスなエネルギー表面の多数の同時エネルギー位置領域を伝搬する可能性をさらに拡張させるための時間的符号化素子を備える能動エネルギー符号化システムが、開示されている。
図１０～１１は、エネルギー抑制方法の符号化を実行するために、能動電子機器回路を利用しない可能性がある、技術を提供する。これは、受動コンポーネントが機械的エンベロープを呈しない多数の装置の集合体と衝突する場合、多数の超解像度システムを一緒に集約する能力を提供するのに有利である。しかしながら、それにより、システム内の符号化状態の数によって分割されている角度サンプリングを考慮する際、任意のそのような重なり合うインタレースまたは交互に編成される構成における潜在的な空間解像度が事実上半分になることがさらにもたらされる。さらなる実施形態では、潜在的により高い空間解像度を有する唯一のシームレスなエネルギー表面の多数の同時エネルギー位置領域を伝搬する可能性をさらに拡張させるための時間的符号化素子を備える能動エネルギー符号化システムが、開示されている。
【0104】
一実施形態では、導波路素子のアレイのうちの第１および第２の導波路素子を通る抑制されていないエネルギー伝搬経路は、エネルギー位置のうちの第１および第２の領域を画定し得、第１および第２の領域は、重なり合い、かつオフセットしている。第１の瞬間において、エネルギー符号化素子は、第１の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し得、エネルギー符号化素子は、第２の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制されないように可能にし得る。第２の瞬間において、エネルギー符号化素子は、第２の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し得、エネルギー符号化素子は、第１の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制されないように可能にし得る。第１および第２の導波路素子を通って時間的に集約された抑制されていないエネルギー伝搬経路は、４Ｄプレノプティック関数によって定義される体積エネルギーフィールドのうちの少なくとも一部を形成し得る。
【0105】
一実施形態では、エネルギー符号化素子は、少なくとも第１の状態と第２の状態との間を切り替えるように構成された能動符号化システムを備え得、ここでは、第１の状態に駆動されたときに、能動符号化素子は、第１のセットのアパーチャを形成するように構成され、第２の状態に駆動されたときに、能動符号化素子は、第２のセットのアパーチャを形成するように構成されている。一実施形態では、第１および第２のセットのアパーチャは、特定のエネルギーの透過率または吸収に対するバイナリ値を有する能動符号化素子によって形成され得る。一実施形態では、能動符号化素子は、透明なピクセルアレイを備え得る。一実施形態では、能動符号化素子は、能動視差バリアを備え得る。一実施形態では、能動視差バリアは、シャッタを備え得る。
【0106】
図１２Ａは、第１の瞬間におけるエネルギー指向装置１２００の一実施形態の例解図であり、図１２Ｂは、第２の瞬間におけるエネルギー指向装置１２００の一実施形態の例解図である。エネルギー指向装置１２００は、能動符号化素子１２０２を備え、その素子は、第１および第２の領域１２０４、１２０６をさらに備える。第１の瞬間において、領域１２０４は、導波路素子１２１４を通るエネルギー伝搬経路１２０８に沿ってエネルギー位置１２１２からのエネルギー伝搬を抑制するように構成され、これに対して、領域１２０６は、導波路素子１２１６を通るエネルギー伝搬経路１２１０に沿ってエネルギー位置１２１２からのエネルギー伝搬を可能にするように構成されている。第２の瞬間において、領域１２０４は、導波路素子１２１４を通るエネルギー伝搬経路１２０４に沿ってエネルギー位置１２１２からのエネルギー伝搬を可能にするように構成され、これに対して、領域１２０６は、導波路素子１２１６を通るエネルギー伝搬経路１２０８に沿ってエネルギー位置１２１２からのエネルギー伝搬を抑制にするように構成されている。実施形態１２００では、符号化素子が１つのみ存在し、それは能動符号化素子１２０２であることに留意されたい。
【0107】
一実施形態では、１つ以上の能動エネルギー符号化素子は、エネルギー偏光スイッチ、エネルギーバンドパススイッチ、またはエネルギー変調装置であってもよい。
【0108】
一実施形態では、１つ以上の受動エネルギー符号化素子は、エネルギー偏光フィルタ、エネルギーバンドパスフィルタ、またはエネルギー導波路であってもよい。
【0109】
一実施形態では、１つ以上の能動エネルギー符号化素子は、異なるエネルギー状態にエネルギーを符号化し得、１つ以上の受動エネルギー符号化素子は、エネルギー状態に基づいてエネルギーをフィルタリングし得る。
【0110】
一実施形態では、１つ以上の能動エネルギー符号化素子は、エネルギー位置の隣接グループにおけるエネルギーを、異なるエネルギー状態に時間的に符号化し得る。
【0111】
図１３Ａは、第１の瞬間におけるエネルギー装置１３００の一実施形態の例解図である。エネルギー装置１３００は、エネルギー符号化素子１３０２を備え、そのエネルギー符号化素子は、受動エネルギー符号化素子であり、また第１の瞬間において、能動エネルギー符号化素子１３１８と組み合わせて、第１の領域１３０６内のエネルギー位置を介してエネルギー伝搬経路１３０４を実質的に抑制し、第２の領域１３１０内のエネルギー位置を介してエネルギー伝搬経路１３０８を実質的に抑制されないように可能にし、第１および第２の領域１３０６、１３１０は、重なり合い、かつオフセットしている。
【0112】
図１３Ｂは、第２の瞬間におけるエネルギー装置１３００の一実施形態の例解図である。第２の瞬間において、能動エネルギー符号化素子１３１８と組み合わせて、エネルギー符号化素子１３０２は、第２の領域１３１０内のエネルギー位置を介してエネルギー伝搬経路１３０８を実質的に抑制し、第１の領域１３０６内のエネルギー位置を介してエネルギー伝搬経路１３０４を実質的に抑制されないように可能にしている。
【0113】
図１３Ａおよび図１３Ｂを参照すると、第１および第２の導波路素子１３１２、１３１４を通る、時間的に集約した抑制されていないエネルギー伝搬経路１３０４および１３０８は、４Ｄプレノプティック関数によって定義される体積エネルギーフィールドのうちの一部を形成する。エネルギー装置１３００は、能動エネルギー符号化素子１３１８をさらに備え、その能動エネルギー符号化素子は、エネルギー位置１３１６の隣接グループにおけるエネルギーを、第１および第２の瞬間における異なる符号化状態に時間的に符号化するように構成されている。
【0114】
特に注意すべきことの中で、能動エネルギー符号化素子１３１８は、複数のエネルギー位置１３１６にわたって単一の状態を提供し、符号化領域に分割されている受動エネルギー符号化素子１３０２と併せてシステム内のそれぞれの導波路を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し、時間的集約を通じてエネルギー伝搬経路の解像度および角度分布の両方において有効で顕著な増加を生み出す。
【0115】
一実施形態では、１つ以上の能動エネルギー符号化素子は、インタレースされたまたは交互に編成されたエネルギー位置におけるエネルギーを、異なるエネルギー状態に時間的に符号化し得る。
【0116】
図１４Ａは、第１の瞬間におけるエネルギー指向装置１４００の一実施形態の例解図であり、図１４Ｂは、第２の瞬間におけるエネルギー指向装置１４００の一実施形態の例解図である。エネルギー装置１４００は、能動エネルギー符号化素子１４０２を備え、その能動エネルギー符号化素子は、インタレースまたは交互に編成されたエネルギー位置１４０４におけるエネルギーを、第１の瞬間および第２の瞬間において、交互する第１および第２の符号化状態１４０６、１４０８に時間的に符号化するように構成されている。
【0117】
一実施形態では、１つ以上の受動エネルギー符号化素子は、エネルギーを、異なるエネルギー状態に符号化し得、１つ以上の能動エネルギー符号化素子は、エネルギー状態に基づいてエネルギーを選択的に指向し得る。
【0118】
一実施形態では、１つ以上の受動エネルギー符号化素子は、インタレースされたエネルギー位置において異なるエネルギー状態にエネルギーを符号化し得る。
【0119】
図１５Ａは、第１の瞬間におけるエネルギー指向装置１５００の一実施形態の例解図であり、図１５Ｂは、第２の瞬間におけるエネルギー指向装置１５００の一実施形態の例解図である。エネルギー装置１５００は、エネルギー位置１５０４からのエネルギーを、インタレースされた第１および第２の符号化された状態１５０６、１５０８に符号化する受動エネルギー符号化素子１５０２を備える。エネルギー装置１５００は、エネルギーの符号化された状態に基づいてエネルギー位置１５０４からエネルギーを選択的に指向させる能動エネルギー符号化素子１５１０のアレイをさらに備える。
【0120】
一実施形態では、第１および第２のセットのアパーチャは、複数のアパーチャが各導波路素子に対して形成されるように、形成され得、そこでは、エネルギー符号化素子は、各導波路素子に対する複数のアパーチャを通る複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーの伝搬を制限するように構成された分割アパーチャエネルギー符号化素子をさらに備える。
【0121】
一実施形態では、第１および第２のセットのアパーチャは、複数のアパーチャまたはアパーチャ領域が各導波路素子に対して形成されるように、形成され得、そこでは、エネルギーは、各導波路素子に対する複数のアパーチャを通って時間的に指向されている。
【0122】
図１６Ａは、第１の瞬間におけるエネルギー装置１６００の一実施形態の例解図であり、図１６Ｂは、第２の瞬間におけるエネルギー装置１６００の一実施形態の例解図である。エネルギー装置１６００は、能動エネルギー符号化素子１６０２、および第１の能動エネルギー符号化素子からオフセットされた第２の能動エネルギー符号化素子１６１４を備え、インタレースまたは交互に編成されるエネルギー位置を符号化するための第３の受動エネルギー符号化素子１６１６をさらに備える。第１の瞬間において、エネルギー符号化素子１６０２および１６１４は、第１の領域１６０４および第２の領域１６０６を形成し、その結果、第１の導波路素子１６０８は、第１および第２のアパーチャ領域１６１０、１６１２に分割されている。第２の瞬間において、領域１６０４および１６０６が、切り替えられ、その結果、アパーチャ領域１６１０および１６１２もまた、切り替えられる。能動エネルギー符号化素子１６０２および１６１４のペアは、受動エネルギー符号化素子１６１６と併せて提供され、その結果、他の隣接するアパーチャ領域を通るエネルギー伝搬を抑制する実質的に充填されたアパーチャ領域を提供する。
【0123】
図１７Ａは、第１の瞬間におけるエネルギー装置１７００の一実施形態の例解図であり、図１７Ｂは、第２の瞬間におけるエネルギー装置１７００の一実施形態の例解図である。エネルギー装置１７００は、受動エネルギー符号化素子１７０２、および第１の受動エネルギー符号化素子からオフセットされた第２の受動エネルギー符号化素子１７１４であって第１の領域１７０４および第２の領域１７０６を受動的に符号化する第２の受動エネルギー符号化素子、および第３の能動エネルギー符号化素子１７１６であって第１の瞬間においてインタレースまたは交互に編成されるエネルギー位置を符号化する第３の能動エネルギー符号化素子を備え、その結果、第１の導波路素子１７０８は、第１および第２のアパーチャ領域１７１０、１７１２に分割されている。第２の瞬間において、能動エネルギー符号化素子１７１６は、インタレースまたは交互に編成されるエネルギー位置の符号化を切り替え、実質的に抑制されていないところを通って伝搬し得るエネルギー位置を通るどちらかのアパーチャ領域１７１０、１７１２のエネルギーを切り替える。受動エネルギー符号化素子１７０２および１７１４のペアは、能動エネルギー符号化素子１７１６と併せて提供され、その結果、他の隣接するアパーチャ領域を通るエネルギー伝搬を抑制する、実質的に充填されたアパーチャ領域を提供する。
【0124】
図１８は、例示的な能動エネルギー符号化素子１８００の上面例解図であり、そこでは、導波路アレイおよび能動エネルギー符号化システムは、第１の導波路素子アパーチャ１８０２が９領域１８０２Ａ～Ｉに再分割されるように構成され、３ｘ３のグリッドを形成し、９領域の各々はエネルギー位置１８０４からエネルギー１８０８を伝搬するように符号化されており、そこでは、９領域は、時間的に９つの連続した瞬間１８０６に分割され、その結果、エネルギー１８０８は、各連続した瞬間１８０６において異なる領域１８０２Ａ～Ｉを通って伝搬し得る。任意の所与の所望のシステム再生速度に対して、エネルギー装置、エネルギー指向表面、エネルギー符号化素子は、各々９回、有効再生速度を動作させ、順次９つの領域の各々にエネルギーを指向させ、そこでは、他のすべての導波路素子および能動エネルギー符号化素子が、任意に例解された時間間隔で伝搬されないエネルギー位置からのエネルギー経路を伝搬させて、エネルギー位置の各々が累積的に伝搬されるように、同様のパターンで連係するように構成されている。
【0125】
さらなる実施形態では、導波路素子は、ｘ－軸およびｙ－軸に沿って異なる角度に関する伝搬角度を呈するように構成されている。さらなる実施形態では、角度差は、ｘ－軸方向に２倍大きい。さらなる実施形態では、角度差は、ｙ－軸方向に２倍大きい。さらなる実施形態では、角度差は、ｘ－軸方向に３倍大きい。さらなる実施形態では、角度差は、ｙ－軸方向に３倍大きい。
【0126】
さらなる実施形態では、エネルギー符号化素子は、導波路素子と連係するように構成されており、その結果、エネルギー符号化機能は、ｘ－軸およびｙー軸に沿った同じ角度分布、ｘ－軸に沿ったより大きな角度分布、ｙ－軸に沿ったより大きな角度分布、または任意の軸周囲のより大きな角度分布と共に、またそれらの中で能動または受動符号化に適用されている。
【0127】
疑義を避けるため、数式およびシステムの要件が満たされている限り、連続したサンプリングの任意の値が、実行および達成され得る。
【0128】
さらなる実施形態では、エネルギー導波路素子のアレイの下方に能動符号化素子を配置している。
【0129】
さらなる実施形態では、エネルギー導波路素子のアレイの中央に能動符号化素子を配置している。
【0130】
サブピクセル超解像のためのエネルギー結合器
一実施形態では、エネルギー結合器は、エネルギー導波路素子からのセグメントの数により決定される２つ以上のエネルギー装置に能力を与え、ピクセル構造体がｘ－軸およびｙ－軸に沿って互いからセグメントの数によって除算されたピクセルの値だけオフセットされるように、ピクセル構造体を整列させることができ、または、単一軸上にのみ適切な割合でオフセットされたエネルギー装置を使用して実質的に同一の重ねられた仮想エネルギー位置構造体を生成し得る。本明細書での考察は、ピクセルおよびピクセル構造体を指しているが、いくつかの実施形態におけるこれらの素子は、エネルギー装置内のエネルギー入力または出力ユニットを指し得ることを理解されたい。
一実施形態では、エネルギー結合器は、エネルギー導波路素子からのセグメントの数により決定される２つ以上のエネルギー装置に能力を与え、ピクセル構造体がｘ－軸およびｙ－軸に沿って互いからセグメントの数によって除算されたピクセルの値だけオフセットされるように、ピクセル構造体を整列させることができ、または、単一軸上にのみ適切な割合でオフセットされたエネルギー装置を使用して実質的に同一の重ねられた仮想エネルギー位置構造体を生成し得る。本明細書での考察は、ピクセルおよびピクセル構造体を指しているが、いくつかの実施形態におけるこれらの素子は、エネルギー装置内のエネルギー入力または出力ユニットを指し得ることを理解されたい。
【0131】
一実施形態では、エネルギーシステムは、第１の複数のエネルギー位置を有する第１のエネルギー装置、および第２の複数のエネルギー位置を有する第２のエネルギー装置を含むエネルギー装置サブシステムと、エネルギー装置サブシステムとエネルギー結合素子上に形成されたエネルギー位置表面との間でエネルギーをリレーするように構成されたエネルギー結合素子と、を備え得、そこでは、複数のエネルギー位置は、エネルギー結合素子のエネルギー位置表面上に配置されている。
【0132】
一実施形態では、第１および第２のエネルギー装置は、相対的な配向に重ね合わされ得、その結果、第１の複数のエネルギー位置の配置、および第２の複数のエネルギー位置の配置を重ね合わせることが、結果として、エネルギー位置表面における第３の複数のエネルギー位置となり、第３の複数のエネルギー位置の数は、第１または第２のエネルギー位置のどちらか一方よりも小さく、またはどちらとも異なって得られたエネルギー位置サイズを有する各非境界領域に対して結合された第１および第２の複数の和よりも大きい。
【0133】
一実施形態では、第１の複数のエネルギー位置は、長方形領域内に画定されたエネルギー位置を含んでもよい。
【0134】
一実施形態では、第１および第２の複数のエネルギー位置の両方が、長方形領域内に画定されたエネルギー位置を含んでもよい。
【0135】
一実施形態では、第１の複数のエネルギー位置は、正方形領域内に画定されたエネルギー位置を含んでもよい。
【0136】
一実施形態では、第１の複数のエネルギー位置は、長方形領域内に画定されたエネルギー位置を含んでもよく、第２の複数のエネルギー位置は、正方形、円形、長方形、三角形、六角形、デルタ構造、規則的または不規則の領域のうちのいずれかとして画定されたエネルギー位置を含んでもよい。
【0137】
このアプローチを使うと、例えば、２つのセグメントを取ると、第２のエネルギー装置は、第１のエネルギー装置基準ピクセルから０．５ピクセルだけオフセットされ得る。このサブピクセルシフトを実行することによって、結果として得られるサブピクセル構造を通るより高い有効解像度を生成することが可能になる。
【0138】
別のサブピクセル構造を活用してもよい。一実施形態では、長方形ピクセルが重ねられ、サブピクセルオフセットを実行するのではなく、一方のエネルギー装置が、他方のエネルギー装置に対して９０度回転され、エネルギー結合器の第２の表面に取り付けられ、その結果、サブピクセル正方形の規則正しいグリッドが、２つの直交する長方形構造から形成し、結果として、２つの装置単独の場合よりも全体としてより高い有効解像度が得られる。
【0139】
図１９Ａは、重ね合わされたピクセル構造体のアプローチを実証するエネルギー結合器システム１９００の側面図である。エネルギー結合器１９００は、２つのオフセットされたエネルギー装置１９０２、１９０４と併せて使用されている。エネルギー結合器１９００は、エネルギー装置１９０２、１９０４の頭上からの互いのエネルギーを、オフセットされた配向に結合させ、エネルギー結合器表面１９０６上にサブピクセル構造体を形成する。図１９Ｂは、俯瞰図におけるエネルギー結合器表面１９０６の一部を示す。エネルギー装置１９０２からのピクセル構造１９０８は、エネルギー装置１９０４からのピクセル構造体１９１０と重なり、多数のサブピクセル１９１２を形成する。図１９Ｃは、エネルギー装置１９０２、１９０４の代替の実施形態、およびその結果として得られるエネルギー結合器表面１９０６の上面図を示し、長方形ピクセル構造体１９１４が、直交する配向に結合された場合、どのように正方形サブピクセル構造体１９１６となり得るかを例解している。正方形サブピクセル構造１９１６は、２つのエネルギー装置１９０２、１９０４のみの場合よりも高い解像度で、エネルギー結合器１９００を介して集約される場合、ピクセル密度において３倍の増加を可能にし得る。
【0140】
さらなる実施形態では、２つ超の第１の表面を有するエネルギー結合器を使用して、開示された第１の実施形態を越えて有効ピクセル密度を増加させることができる。
【0141】
さらなる実施形態では、エネルギー結合器は、受動または能動エネルギー符号化システムと一緒に活用される。
【0142】
図２０は、アナモルフィックエネルギーリレー素子を活用することにより、どのようにして同じ有効ピクセル密度、およびピクセルアスペクト比における変化を達成し得るかを示す追加の実施形態を例示し、そこでは、入力長方形ピクセル構造体２００２は、底面２００６でアナモルフィックエネルギーリレー素子２００４に適用され、エネルギー素子表面の長方形の形状によって例示されているように、アナモルフィックエネルギーリレーは、３：１のアナモルフィックな絞り構造を提供し、長方形ピクセル構造の反対の配向に適用されると、結果として、エネルギーリレー表面２００８の頂部で視認される結果となり、元の構造２００２が長方形であった場合には、１２個の正方形ピクセルを構成する。
【0143】
追加の実施形態では、エネルギー結合器は、任意の倍率および任意のピクセル構造を含む。
【0144】
追加の実施形態では、エネルギー結合器は、同じアナモルフィックな構成で活用される。
【0145】
追加の実施形態では、エネルギー結合器は、受動または能動エネルギー符号化システムと一緒に活用される。
【0146】
本明細書に開示された原理に従う様々な実施形態が上述されてきたが、それらの実施形態は、単なる例示としての目的のために示されており、限定されないことを理解されたい。したがって、本発明（複数可）の幅広さおよび範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれかによって限定されるべきではなく、本開示に由来する特許請求の範囲、およびそれらの等価物に従ってのみ定義されるべきである。さらに、上記の利点および特徴は、記載された実施形態において提供されているが、上記の利点のいずれかまたはすべてを達成するプロセスおよび構造に対して、かかる由来の特許請求の範囲の適用を限定しない。
【0147】
本開示の原理的な特徴は、本開示の範囲から逸脱することなく様々な実施形態の中で使用することができることを理解されたい。当業者は、日常的なわずかな実験を用いて、本明細書に記載された特定の手順に対する多くの等価物を認識するか、または探求することができるであろう。かかる等価物は、本開示の範囲内にあるとみなされ、特許請求の範囲により網羅される。
【0148】
さらに、本明細書における節の見出しは、３７ＣＦＲ１．７７に基づく示唆との一貫性を持たせるために、またはそれ以外では構成上の手がかりを提供するために、提供されている。これらの見出しは、本開示に由来し得る任意の特許請求の範囲の中に記載された本発明（複数可）を限定または特徴付けるものではない。具体的には、一例として、見出しが「発明の分野」と称していても、かかる特許請求の範囲は、いわゆる技術分野を説明するためのこの見出しの文言によって限定されるべきではない。さらに、「発明の背景」の節における技術の説明は、技術が本開示内の任意の発明（複数可）の先行技術であることを認めるものと解釈されるべきではない。「概要」は、論点となる特許請求の範囲に記載された本発明（複数可）の特徴付けとは、決してみなされない。さらに、本開示内での単数形の「発明」の言及は、本開示において単一の新規性のみ存在すると主張するために使用されるべきではない。複数の発明が、本開示に由来する複数の請求項の制限に従って記載される可能性があり、したがって、かかる請求項は、それによって保護される本発明（複数可）およびそれらの等価物を定義する。すべての例では、かかる請求項の範囲は、本開示に照らしてそれら自体のメリットを考慮されるであろうが、本明細書内で記載された見出しによって制約されるべきではない。
【0149】
特許請求の範囲および／または明細書中の用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」と併せて使用されるときに使われる単語「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」は、「１つ（ｏｎｅ）」を意味し得るが、それはまた、「１つ以上（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」、「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」、および「１つを超える（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ｏｎｅ）」の意味とも矛盾しない。特許請求の範囲の中で使用される用語「または（ｏｒ）」は、代替物のみに明示的に言及せず、または代替物が相互に排他的でない限り、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」を意味するように使用されているが、本開示は、代替物のみ、および「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」を指す定義を支持する。本出願全体を通じて、用語「約（ａｂｏｕｔ）」は、１つの値が、装置の固有の誤差ばらつきを含むことを示すために使用され、方法は、その値、または研究課題の間に存在するばらつきを判定するために使用されている。一般に、ただし前述の考察に対する対象であるが、「約（ａｂｏｕｔ）」などの近似の単語により修飾された本明細書中の数的な値は、記述された値から、少なくとも±１、２、３、４、５、６、７、１０、１２、または１５％だけ変化する可能性がある。
【0150】
本明細書および請求項（複数可）で使用されているように、単語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」（ならびに「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」などの任意の形式の備える）、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」（ならびに「ｈａｖｅ」および「ｈａｓ」などの任意の形式の有する）、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」（ならびに「ｉｎｃｌｕｄｅｓ」および「ｉｎｃｌｕｄｅ」などの任意の形式の含む）、または「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」（ならびに「ｃｏｎｔａｉｎｓ」および「ｃｏｎｔａｉｎ」などの任意の形式の包含する）は、包括的または開放的、追加的、引用されていない要素または方法ステップを排除しない。
【0151】
「そのとき（ａｔ ｔｈｅ ｔｉｍｅ）」、「同等（ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）」、「間中（ｄｕｒｉｎｇ）」、「完全（ｃｏｍｐｌｅｔｅ）」等の比較、測定、およびタイミングに関する単語は、「実質的にそのとき（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ａｔ ｔｈｅ ｔｉｍｅ）」、「実質的に同等（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ）」、「実質的に～間中（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｄｕｒｉｎｇ）」、「実質的に完全（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ ｃｏｍｐｌｅｔｅ）」等を意味すると理解されるべきであり、ここで、「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」とは、そのような比較、測定、およびタイミングが、暗黙のうちに、または明示的に記述された所望の結果を達成するために、実用的であることを意味している。「近く（ｎｅａｒ）」、「近接する（ｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｔｏ）」、「隣接する（ａｄｊａｃｅｎｔ ｔｏ）」などの要素の相対的位置に関係する単語は、それぞれのシステム要素の相互作用に実質的な影響を及ぼすのに十分近いことを意味するものとする。近似の他の言葉は、同様に、そのように変更されたとき、必ずしも絶対的または完全であるとはみなされないが、存在しているとしてその条件を指定することを保証するために、当業者にとっては十分近いとみなされるであろうという条件を指す。記述が変わる可能性の程度は、どのように大きな変化がもたらされるかに依存し、当業者であれば、修正されていない特徴の要求された特性および可能性を依然として有するような修正された特徴を認識するであろう。
【0152】
本明細書で使用される用語「またはそれらの組み合わせ」は、その用語に先行する列挙された項目のすべての順列および組み合わせを指す。例えば、「Ａ、Ｂ、Ｃ、またはそれらの組み合わせ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、またはＡＢＣのうちの少なくとも１つを含むことを意図しており、特定の文脈で順番が重要である場合には、ＢＡ、ＣＡ、ＣＢ、ＣＢＡ、ＢＣＡ、ＡＣＢ、ＢＡＣ、またはＣＡＢも同様である。この例を続けると、ＢＢ、ＡＡＡ、ＡＢ、ＢＢＣ、ＡＡＡＢＣＣＣＣ、ＣＢＢＡＡＡ、ＣＡＢＡＢＢなどのような１つ以上の項目または用語の繰り返しを含む組み合わせが明示的に含まれる。当業者であれば、文脈から明らかでない限り、典型的には、任意の組み合わせにおける項目または用語の数に制限はないことを理解するであろう。
【0153】
本明細書に開示および請求された組成物および／または方法のすべては、本開示に照らして過度の実験をすることなく作製および実行することができる。本開示の組成物および方法は、好ましい実施形態の観点から記載されているが、組成物および／または方法に対して、ならびに本明細書に記載された方法のステップまたはステップの順序において、本開示の概念、趣旨および範囲から逸脱することなく、様々なバリエーションを適用することができることは、当業者にとって明らかであろう。当業者に明らかなこのような類似の置換および修飾はすべて、添付の特許請求の範囲によって定義される開示の趣旨、範囲および概念の範囲内であるとみなされる。
［項目１］
エネルギー装置であって、
導波路素子のアレイであって、前記導波路素子のアレイが、第１の側面および第２の側面を備え、前記導波路素子のアレイが、前記アレイの前記第１の側面上の複数のエネルギー位置を通って延在する複数のエネルギー伝搬経路に沿って、前記アレイを通ってエネルギーを指向させるように構成されている、導波路素子のアレイと、
前記複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーの伝搬を制限するように動作可能なエネルギー符号化素子と、を備え、
前記導波路素子のアレイのうちの第１および第２の導波路素子を通る抑制されていないエネルギー伝搬経路が、エネルギー位置のうちの第１および第２の領域を画定し、前記第１および第２の領域が、重なり合い、かつオフセットしており、さらに、前記エネルギー符号化素子が、前記第１および第２の領域内の各エネルギー位置を通るエネルギーの伝搬を１つの抑制されていないエネルギー伝搬経路に実質的に制限し、
前記第１および第２の導波路素子を通る前記抑制されていないエネルギー伝搬経路が、４Ｄプレノプティック関数により定義された体積エネルギーフィールドの少なくとも一部分を形成する、エネルギー装置。
［項目２］
前記複数のエネルギー位置を通過するエネルギーが、２つの異なるエネルギー状態で符号化され、
前記エネルギー符号化素子が、１つのエネルギー素子を備え、前記エネルギー素子が、複数の第１の領域および複数の第２の領域を備え、各第１の領域は、第１のエネルギー状態のエネルギーが、実質的に抑制されていない状態でそこを通過し、かつ第２のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することを可能にするように構成され、各第２の領域は、前記第２のエネルギー状態のエネルギーが、実質的に抑制されていない状態でそこを通過し、かつ前記第１のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することを可能にするように構成されている、項目１に記載のエネルギー装置。
［項目３］
前記異なるエネルギー状態が、第１および第２のエネルギー符号化状態を含み、前記エネルギー符号化素子が、エネルギー偏光素子を備える、項目２に記載のエネルギー装置。
［項目４］
前記エネルギー符号化素子が、
ａ）直線偏光子、
ｂ）円偏光子、
ｃ）１／４波長板、半波長板、または全波長板、および
ｄ）エネルギー偏光変調装置からなる群から選択される偏光素子を備える、項目３に記載のエネルギー装置。
［項目５］
前記エネルギー素子の前記複数の第１の領域が各々、第１の光軸を有するエネルギー符号化素子を備え、前記エネルギー素子の前記複数の第２の領域が各々、第２の光軸を有するエネルギー符号化素子を備える、項目３に記載のエネルギー装置。
［項目６］
前記第１および第２の領域内の前記エネルギー位置が、エネルギー符号化状態によってインタレースまたは交互に編成されている、項目３に記載のエネルギー装置。
［項目７］
前記第１および第２の領域内のエネルギー位置が、エネルギー符号化状態によってグループ化され、かつインタレースまたは交互に編成されている、項目３に記載のエネルギー装置。
［項目８］
前記エネルギー符号化素子の前記複数の第１の領域および前記複数の第２の領域が、各導波路素子の１つのアパーチャを画定するために協働する、項目２に記載のエネルギー装置。
［項目９］
前記エネルギー符号化素子の前記複数の第１の領域および前記複数の第２の領域が、各導波路素子に対して複数のアパーチャを画定するために協働する、項目２に記載のエネルギー装置。
［項目１０］
複数のエネルギー装置と、エネルギー結合素子上に形成されたエネルギー位置表面との間でエネルギーをリレーするように構成された前記エネルギー結合素子をさらに備え、前記複数のエネルギー位置が、前記エネルギー結合素子の前記エネルギー位置表面上に配置され、さらに、異なるエネルギー装置を通って伝搬するエネルギーが、前記エネルギー位置表面上のインタレースまたは交互に編成された位置を通ってリレーされている、項目２に記載のエネルギー装置。
［項目１１］
前記エネルギー結合素子が、横方向アンダーソン局在を呈する素子を備える、項目１０に記載のエネルギー装置。
［項目１２］
エネルギー符号化状態が、前記エネルギー結合素子を介して保持され、前記インタレースされたエネルギー位置が、交互する符号化されたエネルギー状態を保持する、項目１０に記載のエネルギー装置。
［項目１３］
前記交互するエネルギー状態が、直交偏光状態である、項目１２に記載のエネルギー装置。
［項目１４］
前記エネルギー符号化素子が、前記導波路素子のアレイの前記第２の側面上に配置されている、項目１に記載のエネルギー装置。
［項目１５］
前記エネルギー符号化素子が、前記複数のエネルギー位置と前記導波路素子のアレイとの間の前記第１の側面上に配置されている、項目１に記載のエネルギー装置。
［項目１６］
エネルギー装置が、
導波路素子のアレイであって、前記導波路素子のアレイが、第１の側面および第２の側面を備え、前記導波路素子のアレイが、前記アレイの前記第１の側面上の複数のエネルギー位置を通って延在する複数のエネルギー伝搬経路に沿って、それを通ってエネルギーを指向するように構成されている、導波路素子のアレイと、
前記複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーの伝搬を制限するように動作可能なエネルギー符号化素子と、を備え、
前記導波路素子のアレイのうちの第１および第２の導波路素子を通る抑制されていないエネルギー伝搬経路が、エネルギー位置のうちの第１および第２の領域を画定し、前記第１および第２の領域が、重なり合い、かつオフセットしており、さらに、第１の瞬間において、前記エネルギー符号化素子が、前記第１の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し、前記エネルギー符号化素子が、前記第２の領域内のエネルギー位置を通る実質的に抑制されていないエネルギー伝搬経路を可能にし、
第２の瞬間において、前記エネルギー符号化素子が、前記第２の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し、前記エネルギー符号化素子が、前記第１の領域内のエネルギー位置を通る実質的に抑制されていないエネルギー伝搬経路を可能にし、
第１および第２の導波路素子を通る時間的に集約された抑制されていないエネルギー伝搬経路が、４Ｄプレノプティック関数により定義された体積エネルギーフィールドの少なくとも一部分を形成する、エネルギー装置。
［項目１７］
前記エネルギー符号化素子が、少なくとも第１の状態と第２の状態を切り替えるように構成された能動エネルギー符号化システムを備え、前記能動エネルギー符号化システムが、前記第１の状態に駆動されるときに、第１のセットのアパーチャを形成するように構成され、前記能動エネルギー符号化システムが、前記第２の状態に駆動されるときに、第２のセットのアパーチャを形成するように構成されている、項目１６に記載のエネルギー装置。
［項目１８］
前記第１および第２のセットのアパーチャが、前記能動エネルギー符号化システムのエネルギー符号化素子によって形成されている、項目１７に記載のエネルギー装置。
［項目１９］
前記エネルギー符号化素子が、能動アパーチャバリアを備える、項目１８に記載のエネルギー装置。
［項目２０］
前記能動アパーチャバリアが、シャッタを備える、項目１９に記載のエネルギー装置。
［項目２１］
前記第１および第２のセットのアパーチャが、前記能動エネルギー符号化システムの１つ以上の受動エネルギー符号化素子と協働して、前記能動エネルギー符号化システムのうちの１つ以上のエネルギー符号化素子を制御することによって形成されている、項目１７に記載のエネルギー装置。
［項目２２］
前記１つ以上の能動エネルギー符号化素子が、
ａ）エネルギー偏光スイッチ、
ｂ）エネルギーバンドパススイッチ、および
ｃ）エネルギー変調装置からなる群から選択される、項目２１に記載のエネルギー装置。
［項目２３］
前記１つ以上の受動エネルギー符号化素子が、
ａ）エネルギー偏光フィルタ、
ｂ）エネルギーバンドパスフィルタ、および
ｃ）エネルギー導波路からなる群から選択される、項目２１に記載のエネルギー装置。
［項目２４］
前記１つ以上の能動エネルギー素子が、エネルギーを異なるエネルギー状態に符号化し、前記１つ以上の受動エネルギー素子が、前記エネルギー状態に基づいてエネルギーを符号化する、項目２１に記載のエネルギー装置。
［項目２５］
前記１つ以上の能動エネルギー素子が、エネルギー位置の隣接する群におけるエネルギーを、異なるエネルギー状態に時間的に符号化する、項目２４に記載のエネルギー装置。
［項目２６］
前記１つ以上の能動エネルギー素子が、インタレースまたは交互に編成されたエネルギー位置におけるエネルギーを、異なるエネルギー状態に時間的に符号化する、項目２４に記載のエネルギー装置。
［項目２７］
前記１つ以上の受動エネルギー素子が、エネルギーを異なるエネルギー状態に符号化し、前記１つ以上の能動エネルギー符号化素子が、前記エネルギー状態に基づいてエネルギーを選択的に指向する、項目２１に記載のエネルギー装置。
［項目２８］
前記１つ以上の受動エネルギー素子が、エネルギーを、インタレースまたは交互に編成されたエネルギー位置において異なるエネルギー状態に符号化する、項目２７に記載のエネルギー装置。
［項目２９］
前記第１および第２のセットのアパーチャが、複数のアパーチャが各導波路素子に対して形成されるように形成され、前記エネルギー符号化素子が、各導波路素子に対する前記複数のアパーチャを通る前記複数のエネルギー伝搬経路に沿って、エネルギーの伝搬を制限するように構成された分割アパーチャエネルギー符号化素子をさらに備える、項目１７に記載のエネルギー装置。
［項目３０］
前記第１および第２のセットのアパーチャが、複数のアパーチャが各導波路素子に対して形成されるように形成され、エネルギーが、各導波路素子に対する前記複数のアパーチャを通って時間的に指向されている、項目１７に記載のエネルギー装置。
［項目３１］
前記能動エネルギー符号化システムが、１つ以上の追加の状態に切り替わるように構成され、前記能動エネルギー符号化システムが、１つ以上の追加の状態に駆動されるときに、１つ以上の追加のセットのアパーチャを形成するように構成されている、項目１７に記載のエネルギー装置。
［項目３２］
エネルギーシステムであって、
第１の複数のエネルギー位置を有する第１のエネルギー装置と、
第２の複数のエネルギー位置を有する第２のエネルギー装置と、を備える、エネルギー装置サブシステムと、
前記エネルギー装置サブシステムと、エネルギー結合素子上に形成されたエネルギー位置表面との間でエネルギーをリレーするように構成された前記エネルギー結合素子であって、前記第１および第２の複数のエネルギー位置が、前記エネルギー結合素子の前記エネルギー位置表面上に配置されているエネルギー結合素子と、を備え、
前記第１および第２のエネルギー装置が、前記第１の複数のエネルギー位置の配置、および前記第２の複数のエネルギー位置の配置を重ね合わせることが、結果として、エネルギー位置表面における第３の複数のエネルギー位置となるように、相対的な配向に重ね合わされ、前記第３の複数のエネルギー位置の数が、前記第１または第２のエネルギー位置のいずれとも異なる、結果として得られたエネルギー位置サイズを有する、各非境界領域に対して結合された前記第１および第２の複数のエネルギー位置の和よりも多い、エネルギーシステム。
［項目３３］
前記第１の複数のエネルギー位置が、長方形領域内に画定されたエネルギー位置を含む、項目３２に記載のエネルギーシステム。
［項目３４］
前記第１および第２の複数のエネルギー位置が、長方形領域内に画定されたエネルギー位置を含む、項目３２に記載のエネルギーシステム。
［項目３５］
前記第１の複数のエネルギー位置が、正方形領域内に画定されたエネルギー位置を含む、項目３２に記載のエネルギーシステム。
［項目３６］
前記第１の複数のエネルギー位置が、長方形領域内に画定されたエネルギー位置を含み、前記第２の複数のエネルギー位置が、正方形、円形、長方形、三角形、六角形、デルタ構造、規則的または非規則的な領域のいずれかとして画定されたエネルギー位置を含む、項目３２に記載のエネルギーシステム。
［項目１］
エネルギー装置であって、
導波路素子のアレイであって、前記導波路素子のアレイが、第１の側面および第２の側面を備え、前記導波路素子のアレイが、前記アレイの前記第１の側面上の複数のエネルギー位置を通って延在する複数のエネルギー伝搬経路に沿って、前記アレイを通ってエネルギーを指向させるように構成されている、導波路素子のアレイと、
前記複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーの伝搬を制限するように動作可能なエネルギー符号化素子と、を備え、
前記導波路素子のアレイのうちの第１および第２の導波路素子を通る抑制されていないエネルギー伝搬経路が、エネルギー位置のうちの第１および第２の領域を画定し、前記第１および第２の領域が、重なり合い、かつオフセットしており、さらに、前記エネルギー符号化素子が、前記第１および第２の領域内の各エネルギー位置を通るエネルギーの伝搬を１つの抑制されていないエネルギー伝搬経路に実質的に制限し、
前記第１および第２の導波路素子を通る前記抑制されていないエネルギー伝搬経路が、４Ｄプレノプティック関数により定義された体積エネルギーフィールドの少なくとも一部分を形成する、エネルギー装置。
［項目２］
前記複数のエネルギー位置を通過するエネルギーが、２つの異なるエネルギー状態で符号化され、
前記エネルギー符号化素子が、１つのエネルギー素子を備え、前記エネルギー素子が、複数の第１の領域および複数の第２の領域を備え、各第１の領域は、第１のエネルギー状態のエネルギーが、実質的に抑制されていない状態でそこを通過し、かつ第２のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することを可能にするように構成され、各第２の領域は、前記第２のエネルギー状態のエネルギーが、実質的に抑制されていない状態でそこを通過し、かつ前記第１のエネルギー状態のエネルギーの伝搬を実質的に抑制することを可能にするように構成されている、項目１に記載のエネルギー装置。
［項目３］
前記異なるエネルギー状態が、第１および第２のエネルギー符号化状態を含み、前記エネルギー符号化素子が、エネルギー偏光素子を備える、項目２に記載のエネルギー装置。
［項目４］
前記エネルギー符号化素子が、
ａ）直線偏光子、
ｂ）円偏光子、
ｃ）１／４波長板、半波長板、または全波長板、および
ｄ）エネルギー偏光変調装置からなる群から選択される偏光素子を備える、項目３に記載のエネルギー装置。
［項目５］
前記エネルギー素子の前記複数の第１の領域が各々、第１の光軸を有するエネルギー符号化素子を備え、前記エネルギー素子の前記複数の第２の領域が各々、第２の光軸を有するエネルギー符号化素子を備える、項目３に記載のエネルギー装置。
［項目６］
前記第１および第２の領域内の前記エネルギー位置が、エネルギー符号化状態によってインタレースまたは交互に編成されている、項目３に記載のエネルギー装置。
［項目７］
前記第１および第２の領域内のエネルギー位置が、エネルギー符号化状態によってグループ化され、かつインタレースまたは交互に編成されている、項目３に記載のエネルギー装置。
［項目８］
前記エネルギー符号化素子の前記複数の第１の領域および前記複数の第２の領域が、各導波路素子の１つのアパーチャを画定するために協働する、項目２に記載のエネルギー装置。
［項目９］
前記エネルギー符号化素子の前記複数の第１の領域および前記複数の第２の領域が、各導波路素子に対して複数のアパーチャを画定するために協働する、項目２に記載のエネルギー装置。
［項目１０］
複数のエネルギー装置と、エネルギー結合素子上に形成されたエネルギー位置表面との間でエネルギーをリレーするように構成された前記エネルギー結合素子をさらに備え、前記複数のエネルギー位置が、前記エネルギー結合素子の前記エネルギー位置表面上に配置され、さらに、異なるエネルギー装置を通って伝搬するエネルギーが、前記エネルギー位置表面上のインタレースまたは交互に編成された位置を通ってリレーされている、項目２に記載のエネルギー装置。
［項目１１］
前記エネルギー結合素子が、横方向アンダーソン局在を呈する素子を備える、項目１０に記載のエネルギー装置。
［項目１２］
エネルギー符号化状態が、前記エネルギー結合素子を介して保持され、前記インタレースされたエネルギー位置が、交互する符号化されたエネルギー状態を保持する、項目１０に記載のエネルギー装置。
［項目１３］
前記交互するエネルギー状態が、直交偏光状態である、項目１２に記載のエネルギー装置。
［項目１４］
前記エネルギー符号化素子が、前記導波路素子のアレイの前記第２の側面上に配置されている、項目１に記載のエネルギー装置。
［項目１５］
前記エネルギー符号化素子が、前記複数のエネルギー位置と前記導波路素子のアレイとの間の前記第１の側面上に配置されている、項目１に記載のエネルギー装置。
［項目１６］
エネルギー装置が、
導波路素子のアレイであって、前記導波路素子のアレイが、第１の側面および第２の側面を備え、前記導波路素子のアレイが、前記アレイの前記第１の側面上の複数のエネルギー位置を通って延在する複数のエネルギー伝搬経路に沿って、それを通ってエネルギーを指向するように構成されている、導波路素子のアレイと、
前記複数のエネルギー伝搬経路に沿ってエネルギーの伝搬を制限するように動作可能なエネルギー符号化素子と、を備え、
前記導波路素子のアレイのうちの第１および第２の導波路素子を通る抑制されていないエネルギー伝搬経路が、エネルギー位置のうちの第１および第２の領域を画定し、前記第１および第２の領域が、重なり合い、かつオフセットしており、さらに、第１の瞬間において、前記エネルギー符号化素子が、前記第１の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し、前記エネルギー符号化素子が、前記第２の領域内のエネルギー位置を通る実質的に抑制されていないエネルギー伝搬経路を可能にし、
第２の瞬間において、前記エネルギー符号化素子が、前記第２の領域内のエネルギー位置を通るエネルギー伝搬経路を実質的に抑制し、前記エネルギー符号化素子が、前記第１の領域内のエネルギー位置を通る実質的に抑制されていないエネルギー伝搬経路を可能にし、
第１および第２の導波路素子を通る時間的に集約された抑制されていないエネルギー伝搬経路が、４Ｄプレノプティック関数により定義された体積エネルギーフィールドの少なくとも一部分を形成する、エネルギー装置。
［項目１７］
前記エネルギー符号化素子が、少なくとも第１の状態と第２の状態を切り替えるように構成された能動エネルギー符号化システムを備え、前記能動エネルギー符号化システムが、前記第１の状態に駆動されるときに、第１のセットのアパーチャを形成するように構成され、前記能動エネルギー符号化システムが、前記第２の状態に駆動されるときに、第２のセットのアパーチャを形成するように構成されている、項目１６に記載のエネルギー装置。
［項目１８］
前記第１および第２のセットのアパーチャが、前記能動エネルギー符号化システムのエネルギー符号化素子によって形成されている、項目１７に記載のエネルギー装置。
［項目１９］
前記エネルギー符号化素子が、能動アパーチャバリアを備える、項目１８に記載のエネルギー装置。
［項目２０］
前記能動アパーチャバリアが、シャッタを備える、項目１９に記載のエネルギー装置。
［項目２１］
前記第１および第２のセットのアパーチャが、前記能動エネルギー符号化システムの１つ以上の受動エネルギー符号化素子と協働して、前記能動エネルギー符号化システムのうちの１つ以上のエネルギー符号化素子を制御することによって形成されている、項目１７に記載のエネルギー装置。
［項目２２］
前記１つ以上の能動エネルギー符号化素子が、
ａ）エネルギー偏光スイッチ、
ｂ）エネルギーバンドパススイッチ、および
ｃ）エネルギー変調装置からなる群から選択される、項目２１に記載のエネルギー装置。
［項目２３］
前記１つ以上の受動エネルギー符号化素子が、
ａ）エネルギー偏光フィルタ、
ｂ）エネルギーバンドパスフィルタ、および
ｃ）エネルギー導波路からなる群から選択される、項目２１に記載のエネルギー装置。
［項目２４］
前記１つ以上の能動エネルギー素子が、エネルギーを異なるエネルギー状態に符号化し、前記１つ以上の受動エネルギー素子が、前記エネルギー状態に基づいてエネルギーを符号化する、項目２１に記載のエネルギー装置。
［項目２５］
前記１つ以上の能動エネルギー素子が、エネルギー位置の隣接する群におけるエネルギーを、異なるエネルギー状態に時間的に符号化する、項目２４に記載のエネルギー装置。
［項目２６］
前記１つ以上の能動エネルギー素子が、インタレースまたは交互に編成されたエネルギー位置におけるエネルギーを、異なるエネルギー状態に時間的に符号化する、項目２４に記載のエネルギー装置。
［項目２７］
前記１つ以上の受動エネルギー素子が、エネルギーを異なるエネルギー状態に符号化し、前記１つ以上の能動エネルギー符号化素子が、前記エネルギー状態に基づいてエネルギーを選択的に指向する、項目２１に記載のエネルギー装置。
［項目２８］
前記１つ以上の受動エネルギー素子が、エネルギーを、インタレースまたは交互に編成されたエネルギー位置において異なるエネルギー状態に符号化する、項目２７に記載のエネルギー装置。
［項目２９］
前記第１および第２のセットのアパーチャが、複数のアパーチャが各導波路素子に対して形成されるように形成され、前記エネルギー符号化素子が、各導波路素子に対する前記複数のアパーチャを通る前記複数のエネルギー伝搬経路に沿って、エネルギーの伝搬を制限するように構成された分割アパーチャエネルギー符号化素子をさらに備える、項目１７に記載のエネルギー装置。
［項目３０］
前記第１および第２のセットのアパーチャが、複数のアパーチャが各導波路素子に対して形成されるように形成され、エネルギーが、各導波路素子に対する前記複数のアパーチャを通って時間的に指向されている、項目１７に記載のエネルギー装置。
［項目３１］
前記能動エネルギー符号化システムが、１つ以上の追加の状態に切り替わるように構成され、前記能動エネルギー符号化システムが、１つ以上の追加の状態に駆動されるときに、１つ以上の追加のセットのアパーチャを形成するように構成されている、項目１７に記載のエネルギー装置。
［項目３２］
エネルギーシステムであって、
第１の複数のエネルギー位置を有する第１のエネルギー装置と、
第２の複数のエネルギー位置を有する第２のエネルギー装置と、を備える、エネルギー装置サブシステムと、
前記エネルギー装置サブシステムと、エネルギー結合素子上に形成されたエネルギー位置表面との間でエネルギーをリレーするように構成された前記エネルギー結合素子であって、前記第１および第２の複数のエネルギー位置が、前記エネルギー結合素子の前記エネルギー位置表面上に配置されているエネルギー結合素子と、を備え、
前記第１および第２のエネルギー装置が、前記第１の複数のエネルギー位置の配置、および前記第２の複数のエネルギー位置の配置を重ね合わせることが、結果として、エネルギー位置表面における第３の複数のエネルギー位置となるように、相対的な配向に重ね合わされ、前記第３の複数のエネルギー位置の数が、前記第１または第２のエネルギー位置のいずれとも異なる、結果として得られたエネルギー位置サイズを有する、各非境界領域に対して結合された前記第１および第２の複数のエネルギー位置の和よりも多い、エネルギーシステム。
［項目３３］
前記第１の複数のエネルギー位置が、長方形領域内に画定されたエネルギー位置を含む、項目３２に記載のエネルギーシステム。
［項目３４］
前記第１および第２の複数のエネルギー位置が、長方形領域内に画定されたエネルギー位置を含む、項目３２に記載のエネルギーシステム。
［項目３５］
前記第１の複数のエネルギー位置が、正方形領域内に画定されたエネルギー位置を含む、項目３２に記載のエネルギーシステム。
［項目３６］
前記第１の複数のエネルギー位置が、長方形領域内に画定されたエネルギー位置を含み、前記第２の複数のエネルギー位置が、正方形、円形、長方形、三角形、六角形、デルタ構造、規則的または非規則的な領域のいずれかとして画定されたエネルギー位置を含む、項目３２に記載のエネルギーシステム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図20】
【外国語明細書】