JP2018516432A5

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Publication number: JP2018516432A5
Application number: JP2017553400A
Authority: JP
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2035-04-23

Description

図３Ａ〜図３Ｂに（例として限定ではなく図１Ａ〜図１Ｂにも）示されるように、マルチビーム回折格子１４０はチャープ回折格子である。特に示されるように、回折特徴部１４２は、マルチビーム回折格子１４０の第１の端部１４０’においては、第２の端部１４０’’においてよりも互いに近くにある。さらに、示される回折特徴部１４２の回折間隔ｄは、第１の端部１４０’から第２の端部１４０’’まで線形に変化する。いくつかの例では、チャープ回折格子１４０は、距離に伴って線形に変化する回折間隔ｄのチャープを有するまたは呈する。したがって、チャープ回折格子１４０は、「線形チャープ」回折格子と呼ばれ得る。

例えば、曲線状であることによって、マルチビーム回折格子１４０内の回折特徴部１４２は、第２の平板ライトガイド１２０内で導波される方向変更された光ビーム１０６の入射方向に対して異なった配向を有することができる。特に、導波光ビームの入射方向に対する、マルチビーム回折格子１４０内の第１の点または位置における回折特徴部１４２の配向は、別の点または位置における回折特徴部１４２の配向とは異なり得る。いくつかの例によれば、カップリングして外へ出されるまたは放射される光ビーム１０２に関して、光ビーム１０２の主極大角度方向｛θ，φ｝の方位角成分φは、光ビーム１０２の原点における（すなわち入射する方向変更された光ビーム１０６がカップリングして外へ出される点における）回折特徴部１４２の方位配向角度（azimuthal orientation angle）φ_ｆによって決められ得る、またはそれに対応し得る。したがって、回折特徴部１４２の配向がマルチビーム回折格子１４０内で異なっていることによって、少なくとも光ビーム１０２のそれぞれの方位角成分φに関しては、異なる主極大角度方向（θ，φ）を有する異なる光ビーム１０２が生成される。

Claims

光ビームを、第１の方向に非ゼロの伝播角度で導波するように構成された第１の平板ライトガイドと、
方向変更された光ビームを受け、第２の方向に導波するように構成された第２の平板ライトガイドと、
前記第１の平板ライトガイドの前記導波光ビームを方向変更して、前記方向変更された光ビームとして前記第２の平板ライトガイド内に前記第２の方向に入れるように構成された方向変更カプラーと、
前記方向変更された光ビームの一部分を回折によりカップリングして、所定の主極大角度方向で前記第２の平板ライトガイドの表面から離れるように方向付けられたカップリングして外へ出される光ビームとして、前記第２の平板ライトガイドから外へ出すように構成された回折格子とを備える、二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記導波光ビームが、前記第１の平板ライトガイドの平面に垂直な平面においてコリメートされる、請求項１に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記第１の平板ライトガイドと前記第２の平板ライトガイドが実質的に互いに平行であり、前記導波光ビームの前記第１の方向が、前記方向変更された光ビームの前記第２の方向とは実質的に反対である、請求項１に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記方向変更カプラーが、前記第１の平板ライトガイドの出力端部、および前記第２の平板ライトガイドの入力端部にあるコーナ反射体を備える、請求項１に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記方向変更カプラーが傾斜ミラーおよび格子カプラーを備え、前記傾斜ミラーが、前記第１の平板ライトガイドから受けた前記導波光ビームを前記格子カプラーに向けて反射するように構成されており、前記格子カプラーが、前記傾斜ミラーからの前記反射された光ビームを回折して、前記第２の平板ライトガイドで導波されることになる前記方向変更された光ビームとして前記第２の方向に入れるように構成されている、請求項１に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記方向変更カプラーが、前記第２の平板ライトガイド内の前記方向変更された光ビームを増大させるために、前記格子カプラーからの副回折生成物の光を前記第２の方向に反射および方向変更するように構成された第２のミラーをさらに備える、請求項５に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記傾斜ミラーが、前記反射された光ビームの前記格子カプラーにおける実質的に垂直な入射角度をもたらすように、前記第１の平板ライトガイドからの前記導波光ビームを前記格子カプラーに向けて反射するように構成された、請求項５に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記格子カプラーが反射回折格子を備える、請求項５に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記方向変更カプラーがコリメーションミラーを備える、請求項１に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記回折格子が、前記方向変更された光ビームの一部分をカップリングして、カップリングして外へ出される複数の光ビームとして外へ出すように構成されたマルチビーム回折格子を備え、前記カップリングして外へ出される複数の光ビームのうちの１つの光ビームが、前記カップリングして外へ出される複数の光ビームのうちの他の光ビームとは異なる主極大角度方向を有する、請求項１に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記マルチビーム回折格子が線形チャープ回折格子である、請求項１０に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
異なる主極大角度方向を有する前記カップリングして外へ出される複数の光ビームが、３次元（３Ｄ）電子ディスプレイの異なる視像に対応した画素を提供するように構成された光照射野を形成する、請求項１０に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記方向変更カプラーに隣接する出力端部とは反対の前記第１の平板ライトガイドの入力端部にカップリングされた光源をさらに備え、前記光源が、複数の異なる色の光ビームとして導波されることになる複数の異なる色の光を提供するためのものである、請求項１に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記異なる色の光ビームが、前記第１の平板ライトガイド内で、異なる色固有の非ゼロの伝播角度で導波される、請求項１３に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
前記方向変更カプラーが、前記異なる色の光ビームを前記第２の方向に方向変更するように構成された格子カプラーを備え、前記異なる色の光ビームのそれぞれが、前記格子カプラーによって前記第２の平板ライトガイド内に、異なる色固有の非ゼロの伝播角度で方向変更される、請求項１３に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライト。
請求項１に記載の二重ライトガイド式格子ベースのバックライトを備える電子ディスプレイであって、前記カップリングして外へ出される光ビームを変調するように構成されたライトバルブをさらに備え、前記回折格子が、前記ライトバルブに隣接した前記第２の平板ライトガイドの前記表面にあり、前記変調された、カップリングして外へ出される光ビームが、前記電子ディスプレイの画素に対応する、電子ディスプレイ。
３次元（３Ｄ）電子ディスプレイであって、
第１のライトガイドおよび第２のライトガイドと、
前記第１のライトガイドからの導波光ビームをカップリングおよび方向変更して前記第２のライトガイドに入れるように構成された方向変更カプラーと、
前記第２のライトガイドの表面にあるマルチビーム回折格子のアレイであって、前記アレイのマルチビーム回折格子が、前記第２のライトガイド内で導波される前記方向変更された光ビームの一部分を回折によりカップリングして、前記３Ｄ電子ディスプレイの異なる視像を表す異なる主極大角度方向を有する複数のカップリングして外へ出される光ビームとして外へ出すように構成された、マルチビーム回折格子のアレイと、
前記カップリングして外へ出される光ビームを変調するように構成されたライトバルブアレイであって、前記変調された、カップリングして外へ出される光ビームが、異なる視像に対応する画素を表す、ライトバルブアレイと、を備える３次元（３Ｄ）電子ディスプレイ。
前記第１のライトガイドおよび前記第２のライトガイドの一方または両方が、平板ライトガイドを備え、前記第１および第２のライトガイドが、互いに実質的に同一平面上に配置され、前記第１および第２のライトガイドが、光をコリメートされた光ビームとして非ゼロの伝播角度で導波するように構成された、請求項１７に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
前記方向変更カプラーが、傾斜ミラーおよび反射格子カプラーを備え、前記傾斜ミラーが、前記第１のライトガイドからの前記導波光ビームを前記反射格子カプラーに向けて反射するように構成され、前記反射格子カプラーが、前記傾斜ミラーからの前記反射された導波光ビームを回折して、前記第２のライトガイド内の方向変更された導波光ビームとして前記第２のライトガイドに入れるように構成された、請求項１７に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
前記マルチビーム回折格子が、互いに離間された曲線状の溝および曲線状の隆線のうちの１つを備えるチャープ回折格子である、請求項１７に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
前記方向変更カプラーに隣接する第１のライトガイドの出力端部とは反対の前記第１のライトガイドの入力端部に光学的にカップリングされた光源をさらに備え、前記光源が、実質的に平行な帯域内を前記第１のライトガイドによって導波される対応する複数の光ビームを提供するように前記第１のライトガイドの前記入力端部に沿って配置された複数の光学エミッタを備える、請求項１７に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
前記導波光ビームの伝播方向における前記第１のライトガイドの光路長が、前記複数の導波光ビームが前記実質的に平行な帯域のそれぞれの帯域間の間隔の約半分だけ拡散する前記第１のライトガイドに沿った距離よりも大きい、請求項２１に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
前記実質的に平行な帯域のそれぞれに対応する前記複数の光学エミッタが、赤色光を放射するように構成された第１の光学エミッタと、緑色光を放射するように構成された第２の光学エミッタと、青色光を放射するように構成された第３の光学エミッタとを備え、前記３Ｄ電子ディスプレイが３Ｄカラー電子ディスプレイである、請求項２１に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
前記第１の光学エミッタが赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、前記第２の光学エミッタが緑色ＬＥＤであり、前記第３の光学エミッタが青色ＬＥＤである、請求項２３に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
前記方向変更カプラーが、異なる色の導波光ビームをカップリングおよび方向変更して、対応する異なる色固有の非ゼロの伝播角度で前記第２のライトガイドに入れるように構成された格子カプラーを備え、前記異なる色固有の前記マルチビーム回折格子が、前記方向変更された異なる色の導波光ビームの複数部分を回折によりカップリングして、前記対応する異なる色固有の伝播角度で、対応する異なる色固有の光照射野として外へ出すように構成されており、前記異なる色固有の光照射野が、前記３Ｄ電子ディスプレイの異なる視像に対応するカラー画素を提供するように構成され、前記色固有の光照射野が、互いに実質的に同様の円錐角度を有し、互いに実質的に同様の３Ｄ電子ディスプレイ視像を表す色固有の画素を異なる色で生成する、請求項２３に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
二重ライトガイドを使用する格子ベースのバックライトの動作方法であって、
光を、第１の平板ライトガイド内で非ゼロの伝播角度で導波光ビームとして導波するステップであって、前記導波光ビームがコリメートされている、導波するステップと、
前記導波光ビームを、方向変更された導波光ビームとして第２の平板ライトガイド内に方向変更カプラーを用いて方向変更するステップと、
所定の主極大角度方向で前記第２の平板ライトガイドから離れるように方向付けられたカップリングして外へ出される光ビームを生成するように、前記方向変更された導波光ビームの一部分を、前記第２の平板ライトガイドの表面にある回折格子を用いて回折によりカップリングして外へ出すステップとを備える、方法。
前記導波光ビームを方向変更するステップが、
前記第１の平板ライトガイドからの前記導波光ビームを、格子カプラーに向けて反射するステップと、
前記反射された光ビームを、前記格子カプラーを用いて、前記方向変更された導波光ビームとして前記第２の平板ライトガイドに回折により方向変更して入れるステップとを備える、請求項２６に記載の格子ベースのバックライトの動作方法。
前記導波光ビームが複数の異なる色の光ビームであり、前記異なる色の光ビームが、対応する異なる色固有の非ゼロの伝播角度で前記第１の平板ライトガイド内を導波され、前記導波光ビームを方向変更するステップが、前記異なる色の光ビームを回折により方向変更して前記対応する異なる色固有の非ゼロの伝播角度で前記第２の平板ライトガイドに入れるために格子カプラーを使用するステップを備える、請求項２６に記載の格子ベースのバックライトの動作方法。
前記方向変更された導波光ビームの一部分を回折によりカップリングして外へ出すステップが、３Ｄ電子ディスプレイの異なる視像に対応する複数の異なる主極大角度方向に、前記第２の平板ライトガイドから離れるように方向付けられる複数のカップリングして外へ出される光ビームを生成するために、マルチビーム回折格子を使用するステップを備える、請求項２６に記載の格子ベースのバックライトの動作方法。
前記マルチビーム回折格子が、互いに離間された曲線状の溝および曲線状の隆線のうちの１つを備える線形チャープ回折格子である、請求項２９に記載の格子ベースのバックライトの動作方法。
前記複数のカップリングして外へ出される光ビームを、複数のライトバルブを用いて変調するステップをさらに備え、前記複数のカップリングして外へ出される光ビームの変調された光ビームが、前記異なる視像に対応する前記３Ｄ電子ディスプレイの画素を形成する、請求項２９に記載の格子ベースのバックライトの動作方法。