用于全息能量引导系统的校准方法技术方案

全息能量引导系统可包含波导阵列和中继器元件。所公开的校准方法允许能量位置的映射和能量位置到四维全光系统中限定的能量角方向的映射。也能够补偿因所述波导阵列和中继器元件所致的畸变。

Calibration Method for Holographic Energy Guidance System

The holographic energy guidance system includes waveguide arrays and repeater elements. The disclosed calibration method allows the mapping of the energy position and the mapping of the energy position to the defined energy angular direction in a four-dimensional all-optical system. The distortion caused by the waveguide array and the repeater element can also be compensated.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于全息能量引导系统的校准方法
本公开大体上涉及用于全息能量系统的校准方法，且更具体地说，涉及用于校准全息能量系统的中继器元件和波导元件的方法。
技术介绍
由GeneRoddenberry的《星际迷航(StarTrek)》推广、最初由作家AlexanderMoszkowski在二十世纪初设想的“全息甲板”室内的交互式虚拟世界的梦想在近一个世纪里一直是科幻和技术创新的灵感来源。然而，除了文学、媒体以及儿童和成年人等的集体想象之外，这种体验并不存在令人信服的实施方案。
技术实现思路
本公开的实施例涉及用于能量中继器元件的校准方法，其中所述能量中继器元件被配置成使得传播通过所述能量中继器元件的能量在纵向定向上具有更高输送效率。所述方法可包含接收在能量中继器元件的第一表面处的第一多个能量位置处的能量的能量属性数据，其中在所述第一多个能量位置处的能量沿着所述纵向定向从第二多个能量位置中继通过所述能量中继器元件而来。所述方法还可包含将第二多个能量位置处的能量的预定能量属性数据与第一多个能量位置处的能量的能量属性数据相关以形成校准的中继函数。在实施例中，所述校准的中继函数包括第一多个能量位置处的所述能量属性到第二多个能量的能量属性的映射。公开一种用于能量波导阵列的校准方法的实施例，其中所述能量波导阵列可用于沿着从所述能量波导阵列的第一侧延伸到第二侧的未受抑制能量传播路径引导能量，其中所述未受抑制能量传播路径在所述第一侧延伸到多个能量位置，且取决于所述第一侧上的相应能量位置，在所述第二侧沿着相对于所述能量波导阵列的不同角方向延伸。所述方法可包含接收沿着所述波导阵列的第二侧上的未受抑制能量传播路径的能量的能量属性数据。所述方法还可包含使所述多个能量位置处的能量的能量属性数据与沿着所述波导阵列的第二侧上的未受抑制能量传播路径的能量的能量属性数据相关，以形成校准的用于所述能量波导阵列的四维(4D)全光函数。在实施例中，所述校准4D全光函数包括所述多个能量位置与所述未受抑制能量传播路径的相应角方向之间的映射。公开一种用于能量引导系统的校准方法，其中所述能量引导系统的能量中继器元件配置成使得传播通过所述能量中继器元件的能量在纵向定向上具有较高传输效率，且所述能量引导系统的能量波导阵列可用于沿着从所述能量波导阵列的第一侧延伸到第二侧的未受抑制能量传播路径引导能量，其中所述未受抑制能量传播路径在所述第一侧延伸到多个中继能量位置，且取决于所述第一侧上的相应能量位置，在所述第二侧沿着相对于所述能量波导阵列的不同角方向延伸。所述方法可包含接收在能量中继器元件的第一表面处的第一多个能量位置处的能量的能量属性数据，其中在所述第一多个能量位置处的能量沿着所述纵向定向从多个源能量位置中继通过所述能量中继器元件而来。所述方法还可包含使所述多个源能量位置处的能量的预定能量属性数据与所述多个中继能量位置处的能量的能量属性数据相关以形成校准的中继函数，其中所述校准的中继函数包括第一多个能量位置处的能量属性到第二多个能量处的能量属性的映射。所述方法还可包含接收沿着所述波导阵列的第二侧上的所述未受抑制能量传播路径的能量的能量属性数据，以及使所述多个中继能量位置处的能量的能量属性数据与沿着所述波导阵列的第二侧上的所述未受抑制能量传播路径的能量的能量属性数据相关以形成校准的四维(4D)全光函数以用于所述能量波导阵列，其中所述校准的4D全光函数包括所述多个能量位置与所述未受抑制能量传播路径的相应角方向之间的映射。附图说明附图中通过举例来示出实施例，图中相似附图标号指示类似部分，且其中：图1是示出用于能量引导系统的设计参数的示意图；图2是示出具有带机械外壳的有源装置区域的能量系统的示意图；图3是示出能量中继器系统的示意图；图4是示出粘合在一起且紧固到基座结构的能量中继器元件的实施例的示意图；图5A是示出通过多芯光纤的中继图像的实例的示意图；图5B是示出通过能量中继器的中继图像的实例的示意图，所述能量中继器呈现横向安德森局域化原理的特性；图6是示出从能量表面传播到观看者的射线的示意图；图7是示出可用于根据四维全光函数引导能量的系统架构的示意图；图8是示出映射四维全光能量引导系统的能量位置和能量传播路径的过程的流程图；图9是示出用于校准四维全光能量引导系统中的能量中继器元件的校准系统的示意图；图10A-C是图8的过程中的映射的实施例；图11是示出映射能量位置的过程的实施例的流程图；图12是示出映射能量位置的过程的另一实施例的流程图；图13是示出映射用于四维全光能量引导系统的能量位置和能量传播路径的过程的实施例的流程图；以及图14是示出用于校准四维全光能量引导系统中的能量波导元件的校准系统的示意图。具体实施方式尽管下文详细论述本公开的各种实施例的制作和使用，但应了解，本公开提供许多可体现在广泛多种特定情形中的适用专利技术概念。本文所论述的具体实施例仅说明用于制作和使用本公开的特定方式，而不限制本公开的范围。全息甲板(统称为“全息甲板设计参数”)的实施例提供足以迷惑人类感觉受体以使其相信在虚拟、社交和交互环境内接收到的能量脉冲真实的能量刺激，从而提供：1)在没有外部配件、头戴式眼镜或其它外围设备的情况下的双眼视差；2)同时对于任何数目的观看者，在整个视体中的准确运动视差、阻挡和不透明度；3)对于所有感知光线，通过眼睛的同步会聚、调节和缩瞳的视觉聚焦；以及4)汇聚具有足够密度和分辨率的能量波传播以超过视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉和/或平衡的人类感官“分辨率”。基于迄今为止的常规技术，我们需要数十年甚至几个世纪才能达到能够按照如全息甲板设计参数(包含视觉、听觉、体感、味觉、嗅觉和前庭系统)所提出的令人信服的方式实现所有感受野的技术。在本公开中，术语光场和全息可互换使用以限定用于刺激任何感觉受体响应的能量传播。尽管初始公开可涉及通过全息图像和立体触觉的能量表面的电磁和机械能传播的实例，但本公开中设想了所有形式的感觉受体。此外，本文中所公开的沿着传播路径传播能量的原理可适用于能量发射和能量捕捉。令人遗憾的是，当今存在的许多技术通常与包含透镜印刷、佩珀尔幻象(Pepper'sGhost)、无眼镜立体显示器、水平视差显示器、头戴式VR和AR显示器(HMD)以及其它概括为“幻境(fauxlography)”的此类幻象的全息图混淆。这些技术可能会呈现出真正的全息显示的一些期望特性，但是它们无法通过任何足以解决四个识别出的全息甲板设计参数中的至少两个的方式刺激人类视觉响应。常规技术尚未成功实施这些挑战以产生足以用于全息能量传播的无缝能量表面。存在各种方法来实施立体和方向复用光场显示器，包含视差屏障、微元(hogel)、体素、衍射光学件、多视图投射、全息漫射器、旋转镜、多层显示器、时序显示器、头戴式显示器等，但是常规方法可能涉及对图像质量、分辨率、角取样密度、大小、成本、安全性、帧速率等的牺牲，这最终使得技术不可行。为了实现视觉、听觉、体感系统的全息甲板设计参数，研究和理解每个相应系统中的人类敏锐度来传播能量波，以便充分迷惑人类感觉受体。视觉系统能够分辨到大约1弧分，听觉系统可以区分小到三度的位置差异，且手部的体感系统能够辨别分隔2到12mm的点。尽管测量这些敏锐度的方式各种各样且相互本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于能量中继器元件的校准方法，其中所述能量中继器元件配置成使得传播通过所述能量中继器元件的能量在纵向定向上具有较高传输效率，所述方法包括：接收在能量中继器元件的第一表面处的第一多个能量位置处的能量的能量属性数据，其中在所述第一多个能量位置处的能量沿着所述纵向定向从第二多个能量位置中继通过所述能量中继器元件；以及使所述第二多个能量位置处的能量的预定能量属性数据与所述第一多个能量位置处的能量的所述能量属性数据相关以形成校准的中继函数；其中所述校准的中继函数包括所述第一多个能量位置处的所述能量属性到所述第二多个能量的所述能量属性的映射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.05.17 US 62/507,500;2017.07.14 US PCT/US17/421.一种用于能量中继器元件的校准方法，其中所述能量中继器元件配置成使得传播通过所述能量中继器元件的能量在纵向定向上具有较高传输效率，所述方法包括：接收在能量中继器元件的第一表面处的第一多个能量位置处的能量的能量属性数据，其中在所述第一多个能量位置处的能量沿着所述纵向定向从第二多个能量位置中继通过所述能量中继器元件；以及使所述第二多个能量位置处的能量的预定能量属性数据与所述第一多个能量位置处的能量的所述能量属性数据相关以形成校准的中继函数；其中所述校准的中继函数包括所述第一多个能量位置处的所述能量属性到所述第二多个能量的所述能量属性的映射。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多个能量位置处的所述能量属性至少包括在物理参考空间中限定的位置坐标，且所述第二多个能量位置处的所述能量属性至少包括在第一数字参考空间中限定的位置坐标。3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述物理参考空间中限定的所述位置坐标转换自第二数字参考空间。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法另外包括：接收在所述能量中继器元件的所述第一表面处的所述第一多个能量位置处所捕捉的参考能量的所捕捉参考能量属性数据，其中所述参考能量，所述参考能量具有在物理参考空间中限定的预定参考能量属性；以及使所述预定参考能量属性与所述所捕捉参考能量属性相关以产生转换函数；以及将所述转换函数应用于所述第一多个能量位置处的能量的所述能量属性以将在数字参考系统中限定的能量的能量属性映射到所述物理参考空间中的能量的能量属性；由此，所述校准的中继函数的映射将所述第一多个能量位置处的所述能量属性映射到所述第二多个能量处的所述能量属性，其中所述第一多个能量位置处的所述能量属性在所述物理参考空间中限定，且所述第二多个能量处的所述能量属性在所述数字参考空间中限定。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预定参考能量属性包括选自以下组成的群组的至少一个能量属性：位置、颜色、强度、频率、振幅、对比度和分辨率。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述参考能量形成参考空间图案，且另外其中在所述第一表面处的所述第一多个能量位置处所捕捉的所述参考能量形成所捕捉图案。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述参考空间图案的位置属性在所述物理参考空间中已知。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多个能量位置处的能量的能量属性数据通过捕捉来自第一多个能量位置的能量的能量传感器产生。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述能量传感器包括相机、行扫描装置、以空间阵列安置的多个压力传感器或以空间阵列安置的多个声学传感器。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述传感器配置成从控制器接收所述能量传感器的操作参数，所述控制器编程成根据预定指令操作所述能量传感器。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述操作参数提供于来自所述控制器的数字信号中。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述操作参数包括位置指令，且所述控制器编程成根据所述预定指令定位所述传感器。13.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一多个能量位置处的能量的能量属性数据通过定位能量中继器元件所位于的可移动平台以及在所述能量中继器元件位于预定位置时通过操作能量传感器以捕捉来自第一多个能量位置的能量而产生。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述可移动平台和所述能量传感器配置成从控制器接收数字信号，所述控制器编程成根据预定指令操作所述能量传感器和所述可移动平台。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述数字信号包括用于所述能量传感器和所述可移动平台的位置指令，且所述控制器编程成根据所述预定指令定位所述能量传感器和可移动平台。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一多个能量位置处的能量的所述能量属性包括选自以下组成的群组的至少一个能量属性：位置、颜色、强度、频率、振幅、对比度和分辨率。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二多个能量位置处的能量的所述能量属性包括选自以下组成的群组的至少一个能量属性：位置、颜色、强度、频率、振幅、对比度和分辨率。18.根据权利要求1所述的方法，其中应用校准映射以补偿选自以下组成的群组的至少一个中继属性：强度变化、颜色变化、衰减区以及空间畸变。19.一种用于能量波导阵列的校准方法，所述能量波导阵列可用来沿着从所述能量波导阵列的第一侧延伸到第二侧的未受抑制能量传播路径引导能量，其中所述未受抑制能量传播路径在所述第一侧延伸到多个能量位置，且取决于所述第一侧上的相应能量位置，在所述第二侧沿着相对于所述能量波导阵列的不同角方向延伸，所述方法包括：接收沿着所述波导阵列的所述第二侧上的所述未受抑制能量传播路径的能量的能量属性数据；以及使所述多个能量位置处的能量的能量属性数据与沿着所述波导阵列的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·E·比弗森，J·S·卡拉夫，
申请(专利权)人：光场实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国,US