JP2018534600A5 - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018534600A5 JP2018534600A5 JP2018511602A JP2018511602A JP2018534600A5 JP 2018534600 A5 JP2018534600 A5 JP 2018534600A5 JP 2018511602 A JP2018511602 A JP 2018511602A JP 2018511602 A JP2018511602 A JP 2018511602A JP 2018534600 A5 JP2018534600 A5 JP 2018534600A5
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- collimator
- collimated
- horizontal
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical Effects 0.000 claims description 94
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 14
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 14
- 230000000051 modifying Effects 0.000 claims description 14
- 230000002457 bidirectional Effects 0.000 claims description 6
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000005358 alkali aluminosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
本開示は、以下の[1]〜[24]を含む。
[1]二方向光学コリメータであって、
光を垂直方向にコリメートするように構成された垂直コリメータと、
上記垂直方向に実質的に直交する水平方向に光をコリメートするように構成された水平コリメータであって、上記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられて、上記垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を水平方向にコリメートして、上記二方向光学コリメータの出力部において二方向にコリメートされた光を提供する水平コリメータとを備え、
上記二方向にコリメートされた光を、上記水平方向に対応した水平平面に対して非ゼロの伝播角度で提供するように構成された、二方向光学コリメータ。
[2]上記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、上記傾斜角度が、上記二方向にコリメートされた光の上記非ゼロの伝播角度を提供するように構成された、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[3]上記水平コリメータが、放物形状を有する光学反射体を備え、上記光学反射体が、上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成され、上記二方向にコリメートされた光が、上記出力アパーチャにわたって実質的に均一な分布を有するように構成された、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[4]上記水平コリメータが、組み合わされた状態で上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成された複数のサブ反射体であって、それぞれのサブ反射体が放物形状の反射面を備える複数のサブ反射体を有する光学反射体を備える、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[5]上記光学反射体がフレネル反射体である、上記[4]に記載の二方向光学コリメータ。
[6]上記水平コリメータの複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体が、上記水平コリメータの第1の縁部に位置付けられた第1の垂直コリメータからの上記垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、上記水平コリメータの複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体が、上記水平コリメータの第2の縁部に位置付けられた第2の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、上記第2の縁部が、上記水平方向に対応した上記水平平面において上記第1の縁部の反対側にある、上記[4]に記載の二方向光学コリメータ。
[7]上記垂直コリメータが、上記水平コリメータと一体であり上記水平コリメータの材料を備える、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[8]上記[1]に記載の上記二方向光学コリメータを備えるバックライトであって、
上記二方向光学コリメータの上記出力部にカップリングされた平板ライトガイドであって、上記二方向にコリメートされた光を上記非ゼロの伝播角度で受け、導波するように構成された平板ライトガイドをさらに備え、
上記平板ライトガイドが、上記導波される二方向にコリメートされた光の一部分を、上記平板ライトガイドの表面から放射するようにさらに構成された、バックライト。
[9]上記二方向光学コリメータに光を提供するように構成された光源をさらに備え、上記光源が、上記垂直コリメータに隣接して位置付けられ、上記垂直コリメータの入力部に上記光を提供するように構成された、上記[8]に記載のバックライト。
[10]上記光源が、異なる光色を提供するように構成された複数の異なる光学源を備え、上記異なる光学源が互いにずれており、上記異なる光学源の上記ずれが、上記異なる光色のそれぞれに対応した、上記二方向にコリメートされた光の異なる色固有の非ゼロの伝播角度を提供するように構成された、上記[9]に記載のバックライト。
[11]上記平板ライトガイドの表面にあるマルチビーム回折格子をさらに備え、上記マルチビーム回折格子が、上記導波される二方向にコリメートされた光の一部分を回折によりカップリングして、上記平板ライトガイド表面から放射される複数の光ビームとして上記平板ライトガイドから外へ出すように構成され、上記複数の光ビームのうちの1つの光ビームが、上記複数の光ビームのうちの他の光ビームの主極大角度方向とは異なる主極大角度方向を有する、上記[8]に記載のバックライト。
[12]上記[11]に記載の上記バックライトを備える3次元(3D)電子ディスプレイであって、上記3D電子ディスプレイが、
上記複数の光ビームのうちの1つの光ビームを変調するためのライトバルブであって、上記マルチビーム回折格子に隣接しているライトバルブをさらに備え、
上記光ビームの上記主極大角度方向が、上記3D電子ディスプレイの視認方向に対応しており、上記変調された光ビームが、上記視認方向における上記3D電子ディスプレイの画素を表す、3D電子ディスプレイ。
[13]3次元(3D)電子ディスプレイであって、
垂直コリメータ、および上記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられた水平コリメータを備える二方向光学コリメータであって、垂直コリメーションと水平コリメーションの両方を有する二方向にコリメートされた光を、水平平面に対して非ゼロの伝播角度で提供するように構成された二方向光学コリメータと、
上記二方向にコリメートされた光を導波光ビームとして上記非ゼロの伝播角度で導波するように構成された平板ライトガイドと、
上記平板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、上記アレイのマルチビーム回折格子が、上記導波光ビームの一部分を回折によりカップリングして、上記3D電子ディスプレイの異なる3D視像の方向に対応した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、アレイと、を備える、3D電子ディスプレイ。
[14]上記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、上記傾斜角度が、上記二方向光学コリメータの出力部における上記二方向にコリメートされた光の上記非ゼロの伝播角度を決定するように構成された、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[15]上記水平コリメータが、放物形状を有する光学反射体を備え、上記水平コリメータの上記光学反射体が、上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがり、上記出力アパーチャにわたって実質的に均一に分布した上記二方向にコリメートされた光を提供するように構成された、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[16]上記水平コリメータが、第1の縁部、および上記第1の縁部の反対側の第2の縁部を有し、上記水平コリメータが、組み合わされた状態で上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成された複数のサブ反射体を備える光学反射体を備え、上記複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体が、上記水平コリメータの上記第1の縁部にある第1の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、上記複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体が、上記水平光学コリメータの上記第2の縁部にある第2の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成された、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[17]上記マルチビーム回折格子のアレイが、曲線状回折特徴部を有するチャープ回折格子を備える、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[18]上記チャープ回折格子が、線形チャープ回折格子である、上記[17]に記載の3D電子ディスプレイ。
[19]上記二方向光学コリメータの入力部に光を提供するように構成された光源と、
上記複数のカップリングして外へ出された光ビームを、上記3D電子ディスプレイの上記異なる3D視像に対応した3D画素として選択的に変調するように構成されたライトバルブアレイとをさらに備える、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[20]上記ライトバルブアレイが、複数の液晶ライトバルブを備える、上記[19]に記載の3D電子ディスプレイ。
[21]上記光源が、異なる光色を提供するように構成された複数の異なる発光ダイオード(LED)を備え、上記異なるLEDが互いにずれており、上記異なるLEDの上記ずれが、上記二方向にコリメートされた光の異なる色固有の非ゼロの伝播角度を提供するように構成され、異なる色固有の非ゼロの伝播角度が、上記異なる光色のそれぞれに対応している、上記[19]に記載の3D電子ディスプレイ。
[22]垂直方向にコリメートされた光を提供するために、垂直コリメータを用いて光を垂直方向にコリメートするステップと、
垂直方向にコリメートされかつ水平方向にコリメートされた二方向にコリメートされた光を生成するために、上記垂直方向にコリメートされた光を、上記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられた水平コリメータを用いて、水平方向にさらにコリメートするステップと、
上記二方向にコリメートされた光において非ゼロの伝播角度を作り出すステップであって、上記非ゼロの伝播角度が、上記垂直方向に対応した垂直平面における角度である、作り出すステップとを備える、二方向光コリメーションの方法。
[23]上記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、上記傾斜角度が、上記二方向にコリメートされた光の上記非ゼロの伝播角度を提供し、上記水平コリメータが、別の放物形状を有する別の光学反射体を備え、上記水平コリメータの光学反射体が、上記出力アパーチャにわたって上記二方向にコリメートされた光の実質的に均一な分布を生成するために、上記水平コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがっている、上記[22]に記載の二方向光コリメーションの方法。
[24]上記[22]に記載の二方向光コリメーションの方法を備える3次元(3D)電子ディスプレイの動作方法であって、
上記二方向にコリメートされた光を、上記非ゼロの伝播角度で平板ライトガイド内で導波するステップと、
3D電子ディスプレイの異なる3D視像の方向に対応した複数の異なる主極大角度方向に、上記平板ライトガイドから離れるように方向付けられた複数の光ビームを生成するために、上記導波される二方向にコリメートされた光の一部分を、上記平板ライトガイドの表面にあるマルチビーム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、
上記複数の光ビームのうちの光ビームを、ライトバルブのアレイを用いて変調するステップであって、上記変調された光ビームが、上記3D視像方向において上記3D電子ディスプレイの3D画素を形成する、変調するステップとをさらに備える、3D電子ディスプレイの動作方法。
本明細書で説明する原理による例および実施形態の様々な特徴は、添付の図面と併せて以下の発明を実施するための形態を参照することにより、より容易に理解することができ、図面では同様の参照番号が同様の構造要素を指す。
[1]二方向光学コリメータであって、
光を垂直方向にコリメートするように構成された垂直コリメータと、
上記垂直方向に実質的に直交する水平方向に光をコリメートするように構成された水平コリメータであって、上記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられて、上記垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を水平方向にコリメートして、上記二方向光学コリメータの出力部において二方向にコリメートされた光を提供する水平コリメータとを備え、
上記二方向にコリメートされた光を、上記水平方向に対応した水平平面に対して非ゼロの伝播角度で提供するように構成された、二方向光学コリメータ。
[2]上記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、上記傾斜角度が、上記二方向にコリメートされた光の上記非ゼロの伝播角度を提供するように構成された、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[3]上記水平コリメータが、放物形状を有する光学反射体を備え、上記光学反射体が、上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成され、上記二方向にコリメートされた光が、上記出力アパーチャにわたって実質的に均一な分布を有するように構成された、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[4]上記水平コリメータが、組み合わされた状態で上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成された複数のサブ反射体であって、それぞれのサブ反射体が放物形状の反射面を備える複数のサブ反射体を有する光学反射体を備える、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[5]上記光学反射体がフレネル反射体である、上記[4]に記載の二方向光学コリメータ。
[6]上記水平コリメータの複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体が、上記水平コリメータの第1の縁部に位置付けられた第1の垂直コリメータからの上記垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、上記水平コリメータの複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体が、上記水平コリメータの第2の縁部に位置付けられた第2の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、上記第2の縁部が、上記水平方向に対応した上記水平平面において上記第1の縁部の反対側にある、上記[4]に記載の二方向光学コリメータ。
[7]上記垂直コリメータが、上記水平コリメータと一体であり上記水平コリメータの材料を備える、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[8]上記[1]に記載の上記二方向光学コリメータを備えるバックライトであって、
上記二方向光学コリメータの上記出力部にカップリングされた平板ライトガイドであって、上記二方向にコリメートされた光を上記非ゼロの伝播角度で受け、導波するように構成された平板ライトガイドをさらに備え、
上記平板ライトガイドが、上記導波される二方向にコリメートされた光の一部分を、上記平板ライトガイドの表面から放射するようにさらに構成された、バックライト。
[9]上記二方向光学コリメータに光を提供するように構成された光源をさらに備え、上記光源が、上記垂直コリメータに隣接して位置付けられ、上記垂直コリメータの入力部に上記光を提供するように構成された、上記[8]に記載のバックライト。
[10]上記光源が、異なる光色を提供するように構成された複数の異なる光学源を備え、上記異なる光学源が互いにずれており、上記異なる光学源の上記ずれが、上記異なる光色のそれぞれに対応した、上記二方向にコリメートされた光の異なる色固有の非ゼロの伝播角度を提供するように構成された、上記[9]に記載のバックライト。
[11]上記平板ライトガイドの表面にあるマルチビーム回折格子をさらに備え、上記マルチビーム回折格子が、上記導波される二方向にコリメートされた光の一部分を回折によりカップリングして、上記平板ライトガイド表面から放射される複数の光ビームとして上記平板ライトガイドから外へ出すように構成され、上記複数の光ビームのうちの1つの光ビームが、上記複数の光ビームのうちの他の光ビームの主極大角度方向とは異なる主極大角度方向を有する、上記[8]に記載のバックライト。
[12]上記[11]に記載の上記バックライトを備える3次元(3D)電子ディスプレイであって、上記3D電子ディスプレイが、
上記複数の光ビームのうちの1つの光ビームを変調するためのライトバルブであって、上記マルチビーム回折格子に隣接しているライトバルブをさらに備え、
上記光ビームの上記主極大角度方向が、上記3D電子ディスプレイの視認方向に対応しており、上記変調された光ビームが、上記視認方向における上記3D電子ディスプレイの画素を表す、3D電子ディスプレイ。
[13]3次元(3D)電子ディスプレイであって、
垂直コリメータ、および上記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられた水平コリメータを備える二方向光学コリメータであって、垂直コリメーションと水平コリメーションの両方を有する二方向にコリメートされた光を、水平平面に対して非ゼロの伝播角度で提供するように構成された二方向光学コリメータと、
上記二方向にコリメートされた光を導波光ビームとして上記非ゼロの伝播角度で導波するように構成された平板ライトガイドと、
上記平板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、上記アレイのマルチビーム回折格子が、上記導波光ビームの一部分を回折によりカップリングして、上記3D電子ディスプレイの異なる3D視像の方向に対応した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、アレイと、を備える、3D電子ディスプレイ。
[14]上記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、上記傾斜角度が、上記二方向光学コリメータの出力部における上記二方向にコリメートされた光の上記非ゼロの伝播角度を決定するように構成された、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[15]上記水平コリメータが、放物形状を有する光学反射体を備え、上記水平コリメータの上記光学反射体が、上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがり、上記出力アパーチャにわたって実質的に均一に分布した上記二方向にコリメートされた光を提供するように構成された、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[16]上記水平コリメータが、第1の縁部、および上記第1の縁部の反対側の第2の縁部を有し、上記水平コリメータが、組み合わされた状態で上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成された複数のサブ反射体を備える光学反射体を備え、上記複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体が、上記水平コリメータの上記第1の縁部にある第1の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、上記複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体が、上記水平光学コリメータの上記第2の縁部にある第2の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成された、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[17]上記マルチビーム回折格子のアレイが、曲線状回折特徴部を有するチャープ回折格子を備える、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[18]上記チャープ回折格子が、線形チャープ回折格子である、上記[17]に記載の3D電子ディスプレイ。
[19]上記二方向光学コリメータの入力部に光を提供するように構成された光源と、
上記複数のカップリングして外へ出された光ビームを、上記3D電子ディスプレイの上記異なる3D視像に対応した3D画素として選択的に変調するように構成されたライトバルブアレイとをさらに備える、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[20]上記ライトバルブアレイが、複数の液晶ライトバルブを備える、上記[19]に記載の3D電子ディスプレイ。
[21]上記光源が、異なる光色を提供するように構成された複数の異なる発光ダイオード(LED)を備え、上記異なるLEDが互いにずれており、上記異なるLEDの上記ずれが、上記二方向にコリメートされた光の異なる色固有の非ゼロの伝播角度を提供するように構成され、異なる色固有の非ゼロの伝播角度が、上記異なる光色のそれぞれに対応している、上記[19]に記載の3D電子ディスプレイ。
[22]垂直方向にコリメートされた光を提供するために、垂直コリメータを用いて光を垂直方向にコリメートするステップと、
垂直方向にコリメートされかつ水平方向にコリメートされた二方向にコリメートされた光を生成するために、上記垂直方向にコリメートされた光を、上記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられた水平コリメータを用いて、水平方向にさらにコリメートするステップと、
上記二方向にコリメートされた光において非ゼロの伝播角度を作り出すステップであって、上記非ゼロの伝播角度が、上記垂直方向に対応した垂直平面における角度である、作り出すステップとを備える、二方向光コリメーションの方法。
[23]上記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、上記傾斜角度が、上記二方向にコリメートされた光の上記非ゼロの伝播角度を提供し、上記水平コリメータが、別の放物形状を有する別の光学反射体を備え、上記水平コリメータの光学反射体が、上記出力アパーチャにわたって上記二方向にコリメートされた光の実質的に均一な分布を生成するために、上記水平コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがっている、上記[22]に記載の二方向光コリメーションの方法。
[24]上記[22]に記載の二方向光コリメーションの方法を備える3次元(3D)電子ディスプレイの動作方法であって、
上記二方向にコリメートされた光を、上記非ゼロの伝播角度で平板ライトガイド内で導波するステップと、
3D電子ディスプレイの異なる3D視像の方向に対応した複数の異なる主極大角度方向に、上記平板ライトガイドから離れるように方向付けられた複数の光ビームを生成するために、上記導波される二方向にコリメートされた光の一部分を、上記平板ライトガイドの表面にあるマルチビーム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、
上記複数の光ビームのうちの光ビームを、ライトバルブのアレイを用いて変調するステップであって、上記変調された光ビームが、上記3D視像方向において上記3D電子ディスプレイの3D画素を形成する、変調するステップとをさらに備える、3D電子ディスプレイの動作方法。
本明細書で説明する原理による例および実施形態の様々な特徴は、添付の図面と併せて以下の発明を実施するための形態を参照することにより、より容易に理解することができ、図面では同様の参照番号が同様の構造要素を指す。
図4Cは、本明細書で説明する原理と一致したさらに別の実施形態による、一例における二方向光学コリメータ100の上面図を示す。特に図4Cは、複数の垂直コリメータ110に加えて、複数のサブ反射体122’を有する水平コリメータ120を備える二方向光学コリメータ100を示す。図4Cに示されるように、複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体122’aは、第1のサブ反射体122’aとは反対側の、水平コリメータ120の第2の縁部120bに位置付けられた、複数の垂直コリメータのうちの第2の垂直コリメータ110bからの垂直方向にコリメートされた光104’を受けるように構成される。さらに、複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体122’bは、図4Cに示されるように、第2のサブ反射体122’bとは反対側の第1の縁部120aに位置付けられた、複数の垂直コリメータのうちの第1の垂直コリメータ110aからの垂直方向にコリメートされた光104’を受けるように構成される。言い換えれば、図4Cのサブ反射体122’a、122’bは、図4Bに示される二方向光学コリメータ100と比較して、水平コリメータ120のそれぞれ反対側の縁部からの垂直方向にコリメートされた光104’を受けるように構成される。さらに図4Cの二方向光学コリメータ100は、図4Cにおいてさらに示されるように、二方向にコリメートされた光104を、二方向光学コリメータ100の出力アパーチャに向かって提供するように構成される。
様々な例によれば、平板ライトガイド220の実質的に光学的に透明な材料は、様々なタイプのガラス(例えば石英ガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラスなど)、および実質的に光学的に透明なプラスチックまたはポリマー(例えばポリ(メチルメタクリレート)または「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど)のうちの1つまたは複数を含むがこれらに限定されない様々な誘電体材料のうちの任意のものを含んでもよく、またはそれから構成されてもよい。いくつかの例では、平板ライトガイド220は、平板ライトガイド220(図示せず)の表面(例えば、上面および下面の一方または両方)の少なくとも一部分上にクラッド層をさらに含んでもよい。いくつかの例によれば、クラッド層は、内部全反射をさらに促進するために用いられ得る。
図5Cは、本明細書で説明する原理の原理と一致した実施形態による、一例におけるバックライト200の一部分の断面図を示す。例えば、図5Cに示されるバックライト200の一部分は、図2Cに示される二方向コリメータの一部分と実質的に同様であってもよい。特に図5Cは、複数の異なる光学源を備える光源230に加えて、垂直コリメータ212を含むバックライト200の一部分を示す。図5Cに示されるように、光源230の複数の異なる光学源は、第1の色の光(例えば赤色光)を提供するように構成された第1の光学源232と、第2の色(例えば緑色)の光を提供するように構成された第2の光学源と、第3の色(例えば青色)の光を提供するように構成された第3の光学源236を含む。例えば光源230の第1、第2、および第3の光学源232、234、236は、それぞれ赤色LED、緑色LED、および青色LEDを備えてもよい。光源230の異なる光学源232、234、および236のそれぞれは、示されるように互いにずれている。
具体的には、異なる光学源232、234、および236は、垂直方向にコリメートされた光204’の伝播方向において互いに横向きにずれているものとして図5Cに示される。ひいてはこのずれによって、垂直方向にコリメートされた光204’として垂直コリメータ212から出る際に異なる非ゼロの伝播角度を有する、異なる光学源232、234、および236によって生成された光202がもたらされる。示される光学源232、234、および236のそれぞれが異なる色の光を生成することから、垂直方向にコリメートされた光204’は3つの異なる光ビームを備え、それぞれの光ビームが、図5Cに示されるように異なる色固有の非ゼロの伝播角度を有する。図5Cでは、異なる線のタイプ(例えば、破線、実線など)が、異なる光色202、204’を示すことに留意されたい。
図6A〜図6Bに示されるように、マルチビーム回折格子240はチャープ回折格子である。特に回折特徴部240aは、マルチビーム回折格子240の第1の端部240’においては、第2の端部240’’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240aの回折間隔dは、第1の端部240’から第2の端部240”まで変化する。いくつかの実施形態では、マルチビーム回折格子240のチャープ回折格子は、距離に伴って線形に変化する回折間隔dのチャープを有してもよくまたはそれを呈してもよい。したがって、マルチビーム回折格子240のチャープ回折格子は、「線形チャープ」回折格子と呼ばれてもよい。
いくつかの実施形態では、異なる所定の主極大角度方向を有する変調された光ビーム306’は、3D電子ディスプレイ300の複数の画素を形成する。いくつかの例では、3D電子ディスプレイ300は、3D電子ディスプレイ300の異なる「視像」に関連付けられた画素に、変調された光ビーム306’が対応しているいわゆる「裸眼」の3Dカラー電子ディスプレイ(例えばマルチビュー、「ホログラフィック」、またはオートステレオスコピックディスプレイ)であってもよい。例として、変調された光ビーム306’は、図7において破線の矢印306’を用いて示され、変調前の異なる光ビーム306は、実線の矢印として示される。
例えば、二方向コリメータ310の垂直コリメータは、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備えてもよい。傾斜角度は、二方向光学コリメータの出力部における二方向にコリメートされた光の非ゼロの伝播角度を決定するように構成されてもよい。さらに例えば、二方向コリメータ310の水平コリメータは、放物形状を有する光学反射体を備えてもよい。例えば水平コリメータの光学反射体は、二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがり、出力アパーチャにわたって実質的に均一に分布した二方向にコリメートされた光を提供するように構成されてもよい。加えて二方向コリメータ310は、例えば二方向光学コリメータ100の垂直コリメータ110および水平コリメータ120に関して上述したように、サブ反射体および複数の垂直コリメータを含む様々な他の構成に配置された垂直および水平コリメータを備えてもよい。
いくつかの実施形態では、(例えば図7に示されるような)3D電子ディスプレイ300は、二方向光学コリメータ310の入力部に光を提供するように構成された光源340をさらに備える。いくつかの実施形態では、光源340は、上述したバックライト200の光源230と実質的に同様であってもよい。特に光源340は、異なる光色を提供するように構成された複数の異なる発光ダイオード(LED)(考察をわかりやすくするために「異なる色のLED」と呼ばれる)を備えてもよい。いくつかの実施形態では、異なる色のLEDは、互いにずれて(例えば横方向にずれて)いてもよい。異なる色のLEDのずれは、二方向光学コリメータ310からの二方向にコリメートされた光の異なる色固有の非ゼロの伝播角度を提供するように構成される。さらに、異なる色固有の非ゼロの伝播角度は、光源340によって提供される異なる光色のそれぞれに対応してもよい。
Claims (24)
- 二方向光学コリメータであって、
光を垂直方向にコリメートするように構成された垂直コリメータと、
前記垂直方向に実質的に直交する水平方向に光をコリメートするように構成された水平コリメータであって、前記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられて、前記垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を水平方向にコリメートして、前記二方向光学コリメータの出力部において二方向にコリメートされた光を提供する水平コリメータとを備え、
前記二方向にコリメートされた光を、前記水平方向に対応した水平平面に対して非ゼロの伝播角度で提供するように構成された、二方向光学コリメータ。 - 前記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、前記傾斜角度が、前記二方向にコリメートされた光の前記非ゼロの伝播角度を提供するように構成された、請求項1に記載の二方向光学コリメータ。
- 前記水平コリメータが、放物形状を有する光学反射体を備え、前記光学反射体が、前記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成され、前記二方向にコリメートされた光が、前記出力アパーチャにわたって実質的に均一な分布を有するように構成された、請求項1に記載の二方向光学コリメータ。
- 前記水平コリメータが、組み合わされた状態で前記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成された複数のサブ反射体であって、それぞれのサブ反射体が放物形状の反射面を備える複数のサブ反射体を有する光学反射体を備える、請求項1に記載の二方向光学コリメータ。
- 前記光学反射体がフレネル反射体である、請求項4に記載の二方向光学コリメータ。
- 前記複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体が、前記水平コリメータの第1の縁部に位置付けられた第1の垂直コリメータからの前記垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、前記複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体が、前記水平コリメータの第2の縁部に位置付けられた第2の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、前記第2の縁部が、前記水平方向に対応した前記水平平面において前記第1の縁部の反対側にある、請求項4に記載の二方向光学コリメータ。
- 前記垂直コリメータが、前記水平コリメータと一体であり前記水平コリメータの材料を備える、請求項1に記載の二方向光学コリメータ。
- 請求項1に記載の前記二方向光学コリメータを備えるバックライトであって、
前記二方向光学コリメータの前記出力部にカップリングされた平板ライトガイドであって、前記二方向にコリメートされた光を前記非ゼロの伝播角度で受け、導波するように構成された平板ライトガイドをさらに備え、
前記平板ライトガイドが、前記導波される二方向にコリメートされた光の一部分を、前記平板ライトガイドの表面から放射するようにさらに構成された、バックライト。 - 前記二方向光学コリメータに光を提供するように構成された光源をさらに備え、前記光源が、前記垂直コリメータに隣接して位置付けられ、前記垂直コリメータの入力部に前記光を提供するように構成された、請求項8に記載のバックライト。
- 前記光源が、異なる光色を提供するように構成された複数の異なる光学源を備え、前記異なる光学源が互いにずれており、前記異なる光学源の前記ずれが、前記異なる光色のそれぞれに対応した、前記二方向にコリメートされた光の異なる色固有の非ゼロの伝播角度を提供するように構成された、請求項9に記載のバックライト。
- 前記導波される二方向にコリメートされた光の一部分を回折によりカップリングして、前記平板ライトガイド表面から放射される複数の光ビームとして前記平板ライトガイドから外へ出すように構成されたマルチビーム回折格子をさらに備え、前記複数の光ビームのうちの1つの光ビームが、前記複数の光ビームのうちの他の光ビームの主極大角度方向とは異なる主極大角度方向を有する、請求項8に記載のバックライト。
- 請求項11に記載の前記バックライトを備える3次元(3D)電子ディスプレイであって、前記3D電子ディスプレイが、
前記複数の光ビームのうちの1つの光ビームを変調するためのライトバルブであって、前記マルチビーム回折格子に隣接しているライトバルブをさらに備え、
前記光ビームの前記主極大角度方向が、前記3D電子ディスプレイの視認方向に対応しており、前記変調された光ビームが、前記視認方向における前記3D電子ディスプレイの画素を表す、3D電子ディスプレイ。 - 3次元(3D)電子ディスプレイであって、
垂直コリメータ、および前記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられた水平コリメータを備える二方向光学コリメータであって、垂直コリメーションと水平コリメーションの両方を有する二方向にコリメートされた光を、水平平面に対して非ゼロの伝播角度で提供するように構成された二方向光学コリメータと、
前記二方向にコリメートされた光を導波光ビームとして前記非ゼロの伝播角度で導波するように構成された平板ライトガイドと、
前記平板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、前記導波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3D視像の方向に対応した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、アレイと、を備える、3D電子ディスプレイ。 - 前記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、前記傾斜角度が、前記二方向光学コリメータの出力部における前記二方向にコリメートされた光の前記非ゼロの伝播角度を決定するように構成された、請求項13に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記水平コリメータが、放物形状を有する光学反射体を備え、前記水平コリメータの前記光学反射体が、前記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがり、前記出力アパーチャにわたって実質的に均一に分布した前記二方向にコリメートされた光を提供するように構成された、請求項13に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記水平コリメータが、第1の縁部、および前記第1の縁部の反対側の第2の縁部を有し、前記水平コリメータが、組み合わされた状態で前記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成された複数のサブ反射体を備える光学反射体を備え、前記複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体が、前記水平コリメータの前記第1の縁部にある第1の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、前記複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体が、前記水平コリメータの前記第2の縁部にある第2の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成された、請求項13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のアレイが、曲線状回折特徴部を有するチャープ回折格子を備える、請求項13に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記チャープ回折格子が、線形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。
- 前記二方向光学コリメータの入力部に光を提供するように構成された光源と、
前記複数のカップリングして外へ出された光ビームを、前記3D電子ディスプレイの前記異なる3D視像に対応した3D画素として選択的に変調するように構成されたライトバルブアレイとをさらに備える、請求項13に記載の3D電子ディスプレイ。 - 前記ライトバルブアレイが、複数の液晶ライトバルブを備える、請求項19に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記光源が、異なる光色を提供するように構成された複数の異なる発光ダイオード(LED)を備え、前記異なるLEDが互いにずれており、前記異なるLEDの前記ずれが、前記二方向にコリメートされた光の異なる色固有の非ゼロの伝播角度を提供するように構成され、異なる色固有の非ゼロの伝播角度が、前記異なる光色のそれぞれに対応している、請求項19に記載の3D電子ディスプレイ。
- 垂直方向にコリメートされた光を提供するために、垂直コリメータを用いて光を垂直方向にコリメートするステップと、
垂直方向にコリメートされかつ水平方向にコリメートされた二方向にコリメートされた光を生成するために、前記垂直方向にコリメートされた光を、前記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられた水平コリメータを用いて、水平方向にさらにコリメートするステップと、
前記二方向にコリメートされた光において非ゼロの伝播角度を作り出すステップであって、前記非ゼロの伝播角度が、前記垂直方向に対応した垂直平面における角度である、作り出すステップとを備える、二方向光コリメーションの方法。 - 前記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、前記傾斜角度が、前記二方向にコリメートされた光の前記非ゼロの伝播角度を提供し、前記水平コリメータが、別の放物形状を有し、前記水平コリメータの出力アパーチャにまたがっている別の光学反射体を備え、前記出力アパーチャにわたって前記二方向にコリメートされた光の均一な分布を生成する、請求項22に記載の二方向光コリメーションの方法。
- 請求項22に記載の二方向光コリメーションの方法を備える3次元(3D)電子ディスプレイの動作方法であって、
前記二方向にコリメートされた光を、前記非ゼロの伝播角度で平板ライトガイド内で導波するステップと、
3D電子ディスプレイの異なる3D視像の方向に対応した複数の異なる主極大角度方向に、前記平板ライトガイドから離れるように方向付けられた複数の光ビームを生成するために、前記導波される二方向にコリメートされた光の一部分を、前記平板ライトガイドの表面にあるマルチビーム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、
前記複数の光ビームのうちの光ビームを、ライトバルブのアレイを用いて変調するステップであって、前記変調された光ビームが、前記3D視像方向において前記3D電子ディスプレイの3D画素を形成する、変調するステップとをさらに備える、3D電子ディスプレイの動作方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201562214978P | 2015-09-05 | 2015-09-05 | |
US62/214,978 | 2015-09-05 | ||
PCT/US2015/056529 WO2017039725A1 (en) | 2015-09-05 | 2015-10-20 | Dual-direction collimator |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018534600A JP2018534600A (ja) | 2018-11-22 |
JP2018534600A5 true JP2018534600A5 (ja) | 2019-01-10 |
JP6698822B2 JP6698822B2 (ja) | 2020-05-27 |
Family
ID=58188550
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018511602A Active JP6698822B2 (ja) | 2015-09-05 | 2015-10-20 | 二方向コリメータ |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10725226B2 (ja) |
EP (1) | EP3345041A4 (ja) |
JP (1) | JP6698822B2 (ja) |
KR (1) | KR102235966B1 (ja) |
CN (1) | CN107924063B (ja) |
CA (1) | CA2991923C (ja) |
WO (1) | WO2017039725A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9829614B2 (en) | 2015-02-02 | 2017-11-28 | Synaptics Incorporated | Optical sensor using collimator |
CA2996992C (en) | 2015-09-05 | 2024-04-09 | Leia Inc. | Time-multiplexed backlight and multiview display using same |
WO2017099661A1 (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | Swedish Adrenaline Ab | Radar detector for monitoring of bodily functions |
FR3046850B1 (fr) | 2016-01-15 | 2018-01-26 | Universite De Strasbourg | Guide optique ameliore et systeme optique comportant un tel guide optique |
CA3027156C (en) | 2016-07-26 | 2021-05-25 | Leia Inc. | Bar collimator, backlight system and method |
US20180205924A1 (en) * | 2017-01-19 | 2018-07-19 | Yi Le | Display assembly and electronic display apparatus for the application thereof |
KR102322331B1 (ko) | 2017-03-31 | 2021-11-05 | 레이아 인코포레이티드 | 테이퍼된 콜리메이터를 채용한 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법 |
CN111801526B (zh) * | 2018-03-01 | 2023-06-02 | 镭亚股份有限公司 | 采用准直的被引导的光的静态多视图显示器及方法 |
JP7128354B2 (ja) | 2018-10-15 | 2022-08-30 | レイア、インコーポレイテッド | 格子スプレッダを有するバックライト、マルチビューディスプレイ、および方法 |
US11137534B2 (en) | 2019-06-26 | 2021-10-05 | Synaptics Incorporated | Systems and methods for optical imaging based on diffraction gratings |
Family Cites Families (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4081667A (en) * | 1976-07-28 | 1978-03-28 | Optical Coating Laboratory, Inc. | Lighting fixture having fresnel reflector with high reflection coating thereon |
US4755826A (en) * | 1983-01-10 | 1988-07-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Bicollimated offset Gregorian dual reflector antenna system |
US4784700A (en) * | 1987-05-26 | 1988-11-15 | General Dynamics Corp./Space Systems Div. | Point focus solar concentrator using reflector strips of various geometries to form primary and secondary reflectors |
US5896237A (en) * | 1994-07-22 | 1999-04-20 | Mcdonnell Douglas Corporation | Sensor assembly with dual reflectors to offset sensor |
ATE491966T1 (de) * | 2000-12-21 | 2011-01-15 | Light Prescriptions Innovators | Lichtleitung mit radialer lichtauswurfsstruktur |
US6663262B2 (en) * | 2001-09-10 | 2003-12-16 | 3M Innovative Properties Company | Backlighting transmissive displays |
US20040240034A1 (en) * | 2001-11-30 | 2004-12-02 | Scharf Bruce R. | Diffraction compensation using a patterned reflector |
JP2005011539A (ja) * | 2003-06-16 | 2005-01-13 | Nagano Kogaku Kenkyusho:Kk | 面光源装置 |
ES2515865T3 (es) * | 2004-09-20 | 2014-10-30 | Koninklijke Philips N.V. | Elemento colimador de LED con un reflector semiparabólico |
JP4436752B2 (ja) * | 2004-12-22 | 2010-03-24 | シャープ株式会社 | 光源装置および液晶表示装置 |
KR100754400B1 (ko) * | 2006-04-21 | 2007-08-31 | 삼성전자주식회사 | 백라이트 유닛 및 이를 채용한 디스플레이 장치 |
AU2008251020A1 (en) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Rpo Pty Limited | A transmissive body |
JP5153775B2 (ja) * | 2007-07-17 | 2013-02-27 | パナソニック株式会社 | 液晶バックライト装置及び液晶ディスプレイ |
US8297786B2 (en) * | 2008-07-10 | 2012-10-30 | Oree, Inc. | Slim waveguide coupling apparatus and method |
KR101286095B1 (ko) | 2008-09-11 | 2013-07-15 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시장치용 일체형 멀티집광시트 |
CN102216695B (zh) * | 2008-09-19 | 2013-12-25 | 加利福尼亚大学董事会 | 用于太阳能采集的系统和方法及相关的制造方法 |
US20110032214A1 (en) * | 2009-06-01 | 2011-02-10 | Qualcomm Mems Technologies, Inc. | Front light based optical touch screen |
US8851707B2 (en) | 2010-06-15 | 2014-10-07 | Dialight Corporation | Highly collimating reflector lens optic and light emitting diodes |
WO2012092465A1 (en) * | 2010-12-31 | 2012-07-05 | Luminit Llc | Substrate-guided holographic diffuser |
CN102588845B (zh) * | 2012-03-07 | 2014-07-16 | 苏州大学 | 背光照明装置及液晶显示装置 |
US9188731B2 (en) | 2012-05-18 | 2015-11-17 | Reald Inc. | Directional backlight |
US8971680B2 (en) | 2012-05-22 | 2015-03-03 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Waveguide with Controlled Light Collimation |
US8915635B2 (en) * | 2013-03-13 | 2014-12-23 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Backlight having dual collimating reflectors |
WO2014142851A1 (en) * | 2013-03-13 | 2014-09-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Backlight having collimating reflector |
PT2938919T (pt) | 2013-07-30 | 2019-01-21 | Leia Inc | Retroiluminação à base de rede de difração multifeixe |
US9442279B2 (en) * | 2013-08-23 | 2016-09-13 | Jeffrey Michael Citron | Open architecture structure for trough shaped solar concentrators |
US10048647B2 (en) * | 2014-03-27 | 2018-08-14 | Microsoft Technology Licensing, Llc | Optical waveguide including spatially-varying volume hologram |
JP6962521B2 (ja) * | 2014-06-26 | 2021-11-05 | リアルディー スパーク エルエルシー | 指向性プライバシーディスプレイ |
US10459152B2 (en) * | 2015-04-13 | 2019-10-29 | Reald Spark, Llc | Wide angle imaging directional backlights |
EP3304188B1 (en) * | 2015-05-27 | 2020-10-07 | RealD Spark, LLC | Wide angle imaging directional backlights |
-
2015
- 2015-10-20 KR KR1020187001006A patent/KR102235966B1/ko active IP Right Grant
- 2015-10-20 JP JP2018511602A patent/JP6698822B2/ja active Active
- 2015-10-20 CN CN201580082878.7A patent/CN107924063B/zh active Active
- 2015-10-20 CA CA2991923A patent/CA2991923C/en active Active
- 2015-10-20 EP EP15903281.2A patent/EP3345041A4/en active Pending
- 2015-10-20 WO PCT/US2015/056529 patent/WO2017039725A1/en unknown
-
2018
- 2018-02-12 US US15/894,512 patent/US10725226B2/en active Active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2018534600A5 (ja) | ||
CN106662700B (zh) | 基于多束衍射光栅的彩色背光照明 | |
US10345505B2 (en) | Multibeam diffraction grating-based color backlighting | |
JP6961491B2 (ja) | 二重ライトガイド式格子ベースのバックライトおよび同バックライトを用いる電子ディスプレイ | |
KR102274752B1 (ko) | 헤드 추적을 갖는 멀티빔 회절 격자 기반 디스플레이 | |
JP6887447B2 (ja) | 回折マルチビーム要素型バックライト | |
KR102243288B1 (ko) | 3차원(3d) 전자 디스플레이 | |
JP6804525B2 (ja) | 時間多重化バックライトおよびこれを使用するマルチビューディスプレイ | |
JP6824171B2 (ja) | 制御された回折カップリング効率を有する回折格子ベースの背面照明 | |
JP6987044B2 (ja) | 二面コリメータ、および同コリメータを用いた格子ベースの背面照明を使用した3d電子ディスプレイ | |
JP2018516432A5 (ja) | ||
JP6698822B2 (ja) | 二方向コリメータ | |
JP7066693B2 (ja) | 透明ディスプレイ及び方法 | |
JP7061186B2 (ja) | 格子結合光導波路、ディスプレイシステム、および集光を利用する方法 | |
KR20180048585A (ko) | 다색 격자-결합된 백라이팅 | |
JP2017525115A5 (ja) | ||
JP2018509645A5 (ja) | ||
JP2018516426A (ja) | 角度選択的な反射性層を利用した一方向格子ベースの背面照明 | |
KR20190114959A (ko) | 색-맞춤 방출 패턴을 갖는 멀티뷰 백라이팅 | |
JP6987240B2 (ja) | バックライト付き透明ディスプレイ、透明ディスプレイシステム、および方法 | |
KR20220024504A (ko) | 도광체 내부의 멀티빔 소자를 갖는 멀티뷰 백라이트, 디스플레이 및 방법 | |
TWI618957B (zh) | 雙向光學準直器以及使用該雙向光學準直器的方法、背光板以及三維電子顯示器 | |
KR20230159539A (ko) | 다중-축 조명을 갖는 멀티뷰 백라이트, 디스플레이 및 방법 |