JP2020520055A - 微細構造化されたマルチビーム要素の背面照明 - Google Patents

Abstract

マルチビューバックライトおよびマルチビューディスプレイが、微細構造化されたマルチビーム要素を用いて、マルチビューディスプレイのビュー方向に対応する主角度方向を有する指向性光ビーム群を放出する。マルチビューバックライトは、導光体と、導光体の表面に隣接して外部に位置する微細構造化されたマルチビーム要素とを含む。微細構造化されたマルチビーム要素は、導光体から導波光の一部分を受け取るように構成された入力アパーチャと、指向性光ビーム群を放出するように構成された出力アパーチャとを有する。微細構造化されたマルチビーム要素は、受け取った導波光部分を反射して、指向性光ビーム群を出力アパーチャで提供するように構成された内面を有する微細構造を備える。マルチビューディスプレイは、マルチビューバックライトと、マルチビューディスプレイの異なるビューを提供するように構成されたマルチビューピクセルのアレイとを含む。

Description

関連出願の相互参照
該当なし

米国政府の支援による研究開発に関する陳述
該当なし

電子ディスプレイは、多種多様なデバイスおよび製品の使用者に情報を通信するためにほぼいたるところに存在する媒体である。最も一般的に用いられている電子ディスプレイには、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマ表示パネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセントディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）およびアクティブマトリックスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）、ならびに電気機械的または電気流体的な光変調を用いる様々なディスプレイ（たとえば、デジタルマイクロミラーデバイス、エレクトロウェッティングディスプレイなど）が含まれる。概して、電子ディスプレイは、アクティブディスプレイ（すなわち、光を放出するディスプレイ）、または受動ディスプレイ（すなわち、別の光源によって提供される光を変調するディスプレイ）として類別することができる。アクティブディスプレイの最も明白な例としては、ＣＲＴ、ＰＤＰ、およびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤが挙げられる。放出される光を考慮したときに典型的には受動であると分類されるディスプレイには、ＬＣＤおよびＥＰディスプレイが挙げられる。受動ディスプレイは、それだけに限定されるものではないが、本質的に電力消費が低いことを含めて、魅力的な性能特性を呈することが多いが、光を放出する能力を欠くことから、多くの実際的な適用分野では用途がやや限定されると考えられることがある。

放出される光に伴う受動ディスプレイの限定を克服するために、多くの受動ディスプレイは外部光源に結合される（coupled）。結合された光源により、これらの普通なら受動のディスプレイが光を放出し、実質上アクティブディスプレイとして機能することが可能になる。そのような結合された光源の例には、バックライトが挙げられる。バックライトは、普通なら受動のディスプレイの後ろに配置されてその受動ディスプレイを照らす光源（多くの場合、パネルバックライト）として働くことができる。たとえば、バックライトは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイに結合することができる。バックライトは光を放出し、その光がＬＣＤまたはＥＰディスプレイを通過する。放出された光は、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイによって変調され、次いでＬＣＤまたはＥＰディスプレイから、変調された光が放出される。多くの場合、バックライトは白色光を放出するように構成される。次いでカラーフィルタを使用して、この白色光をディスプレイ内で使用される様々な色に変換する。カラーフィルタは、たとえば、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイの出力に配置しても（それほど一般的でない）、バックライトとＬＣＤまたはＥＰディスプレイとの間に配置してもよい。別法として、原色などの異なる色を使用するディスプレイのフィールド順次式照明によって、様々な色を実施することもできる。

本明細書に記載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詳細な説明を参照することで、より容易に理解することができる。添付の図面では、同じ参照番号が同様の構造的要素を指す。

本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューディスプレイの斜視図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する特定の主角度方向を有する光ビームの角度成分のグラフである。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューバックライトの横断面図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューバックライトの平面図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューバックライトの斜視図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューバックライトの横断面図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による図３Ａに示すマルチビューバックライトの微細構造化されたマルチビーム要素の横断面図である。 本明細書に記載する原理に一貫した別の実施形態による一例におけるマルチビューバックライトの横断面図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例における微細構造化されたマルチビーム要素の微細構造の平面図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による図５Ａの微細構造の側面図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による図５Ａの微細構造の端面図である。 本明細書に記載する原理に一貫した別の実施形態による一例における微細構造化されたマルチビーム要素の微細構造の平面図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による図６Ａの微細構造の斜視図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例における長円形の放出パターンのグラフである。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例における微細構造化されたマルチビーム要素によるビームスプリッティングのグラフである。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるいくつかの微細構造化されたマルチビーム要素の平面図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューディスプレイのブロック図である。 本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューディスプレイ動作の方法の流れ図である。

特定の例および実施形態は、上記で参照した図に示す特徴に対する追加および代替のうちの１つである他の特徴を有する。上記その他の特徴は、上記で参照した図を参照して以下で詳述する。

本明細書に記載する原理による例および実施形態は、微細構造化されたマルチビーム要素、および微細構造化されたマルチビーム要素を使用するマルチビューバックライトを提供し、マルチビューバックライトは、マルチビューまたは３次元（３Ｄ）ディスプレイに適用される。特に、本明細書に記載する原理に一貫した実施形態は、互いに異なる主角度方向を有する指向性光ビーム群を提供するように構成された微細構造化されたマルチビーム要素を用いるマルチビューバックライトを提供する。指向性光ビーム群は、たとえば、マルチビューディスプレイのビュー方向に対応する方向を有することができる。さらに、様々な実施形態によれば、微細構造化されたマルチビーム要素はそれぞれ、１つまたは複数の微細構造を備えており、マルチビューバックライトの導光体から出力結合された（coupled out）光を受け取り、受け取った出力結合された光を微細構造化されたマルチビーム要素の微細構造の内面または内壁で反射することによって、指向性光ビーム群を提供する。本明細書に記載するマルチビューバックライトを用いるマルチビューディスプレイの用途には、それだけに限定されるものではないが、移動電話（たとえば、スマートフォン）、腕時計、タブレットコンピュータ、移動コンピュータ（たとえば、ラップトップコンピュータ）、パーソナルコンピュータおよびコンピュータモニタ、自動車ディスプレイコンソール、カメラディスプレイ、ならびに様々な他の移動および実質上非移動のディスプレイの適用分野およびデバイスが含まれる。さらに、微細構造化されたマルチビーム要素を用いることで、特に白色光源を使用してマルチビューバックライトを照らすとき、並外れた角度的な色の均一性を提供することができる。

本明細書では、「マルチビューディスプレイ」は、マルチビュー画像の異なるビューを異なるビュー方向に提供するように構成された電子ディスプレイまたはディスプレイシステムと定義される。図１Ａは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューディスプレイ１０の斜視図を示す。図１Ａに示すように、マルチビューディスプレイ１０は、マルチビュー画像を見えるように表示する画面１２を備える。画面１２は、たとえば、電話（たとえば、移動電話、スマートフォンなど）のディスプレイ画面、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、デスクトップコンピュータのコンピュータモニタ、カメラディスプレイ、または実質上あらゆる他のデバイスの電子ディスプレイとすることができる。マルチビューディスプレイ１０は、画面１２に対して異なるビュー方向１６に、マルチビュー画像の異なるビュー１４を提供する。ビュー方向１６は、画面１２から様々な異なる主角度方向に延びる矢印として示されており、異なるビュー１４は、矢印（すなわち、ビュー方向１６を示す）の終端に多角形の枠として示されている。４つのビュー１４および４つのビュー方向１６のみが示されているが、すべて限定ではなく例である。図１Ａでは、異なるビュー１４が画面より上に位置するように示されているが、実際には、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ１０上に表示されるとき、ビュー１４は画面１２上または近傍に現れることに留意されたい。ビュー１４を画面１２より上に示したのは、説明を簡単にすることのみを目的とし、特定のビュー１４に対応するビュー方向１６のうちのそれぞれのビュー方向からマルチビューディスプレイ１０を見ることを表すことを意味する。

ビュー方向、すなわちマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する方向を有する光ビームは、概して、本明細書の定義により角度成分｛θ，φ｝によって与えられる主角度方向を有する。本明細書では、角度成分θは、光ビームの「上昇成分」または「上昇角度」と呼ばれる。角度成分φは、光ビームの「方位成分」または「方位角度」と呼ばれる。定義により、上昇角度θは、垂直平面（たとえば、マルチビューディスプレイ画面の平面に直交する）内の角度であり、方位角度φは、水平平面（たとえば、マルチビューディスプレイ画面の平面に平行である）内の角度である。

図１Ｂは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューディスプレイのビュー方向（たとえば、図１Ａのビュー方向１６）に対応する特定の主角度方向を有する光ビーム２０の角度成分｛θ，φ｝のグラフを示す。加えて、本明細書の定義により、光ビーム２０は特定の点から放出または放射される。すなわち定義により、光ビーム２０は、マルチビューディスプレイ内の特定の原点に関連する中心光線を有する。図１Ｂはまた、光ビーム（またはビュー方向）の原点Ｏを示す。

さらに本明細書では、「マルチビュー画像」および「マルチビューディスプレイ」という用語で使用される「マルチビュー」という用語は、複数のビューが異なる視界を表し、またはビュー群のビュー同士の間に角度差を含むものとして定義される。加えて本明細書では、「マルチビュー」という用語は、本明細書の定義により、３つ以上の異なるビュー（すなわち、最小で３つのビュー、概して４つ以上のビュー）を明示的に含む。したがって本明細書では、「マルチビューディスプレイ」は、情景または画像を表すために２つの異なるビューのみを含む立体ディスプレイとは明示的に区別される。しかし、本明細書の定義により、マルチビュー画像およびマルチビューディスプレイが３つ以上のビューを含むのに対して、マルチビュー画像は、一度に見るためにそれらのマルチビュービューのうちの２つ（たとえば、片目で１つのビュー）のみを選択することによって、１対の立体画像として見ることができる（たとえば、マルチビューディスプレイ上）ことに留意されたい。

本明細書では、「マルチビューピクセル」は、マルチビューディスプレイの類似の異なるビュー群のそれぞれにおける「ビュー」ピクセルを表す１組のサブピクセルとして定義される。特に、マルチビューピクセルは、マルチビュー画像の異なるビューのそれぞれにおけるビューピクセルに対応しまたはそれを表す個々のサブピクセルを有することができる。さらに、マルチビューピクセルのサブピクセルは、本明細書の定義により、サブピクセルがそれぞれ、異なるビューのうちの対応する１つの所定のビュー方向に関連することから、いわゆる「指向性ピクセル」である。さらに、様々な例および実施形態によれば、マルチビューピクセルのサブピクセルによって表される異なるビューピクセルは、異なるビューのそれぞれにおける同等または少なくとも実質上類似の位置または座標を有することができる。たとえば、第１のマルチビューピクセルは、マルチビュー画像の異なるビューのそれぞれにおける｛ｘ_１，ｙ_１｝に位置するビューピクセルに対応する個々のサブピクセルを有することができ、第２のマルチビューピクセルは、異なるビューのそれぞれにおける｛ｘ_２，ｙ_２｝に位置するビューピクセルに対応する個々のサブピクセルを有することができ、以下同様である。

いくつかの実施形態では、マルチビューピクセル内のサブピクセルの数は、マルチビューディスプレイのビューの数に等しくすることができる。たとえば、マルチビューピクセルは、６４個の異なるビューを有するマルチビューディスプレイに関連する６４個のサブピクセルを提供することができる。別の例では、マルチビューディスプレイは、８×４個のビューのアレイ（すなわち、３２個のビュー）を提供することができ、マルチビューピクセルは、３２個のサブピクセル（すなわち、各ビューに対して１つ）を含むことができる。加えて、異なる各サブピクセルは、たとえば、６４個の異なるビューに対応するビュー方向のうちの異なる１つに対応する関連方向（たとえば、光ビームの主角度方向）を有することができる。さらに、いくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルの数は、マルチビューディスプレイビュー内の「ビュー」ピクセル（すなわち、選択されたビューを構成するピクセル）の数に実質上等しくすることができる。たとえば、１つのビューが６４０×４８０個のビューピクセル（すなわち、６４０×４８０個のビュー分解能）を含む場合、マルチビューディスプレイは、３０７，２００個のマルチビューピクセルを有することができる。別の例では、これらのビューが１００×１００個のピクセルを含むとき、マルチビューディスプレイは、合計１万（すなわち、１００×１００＝１０，０００）個のマルチビューピクセルを含むことができる。

本明細書では、「導光体」は、内部全反射を使用して構造内で光を導波する構造として定義される。特に、導光体は、導光体の動作波長で実質上透過性のコアを含むことができる。様々な例では、「導光体」という用語は概して、内部全反射を用いて導光体の誘電体材料と導光体を取り囲む材料または媒体との間の境界面で光を導波する誘電体光導波路を指す。定義により、内部全反射に対する条件は、導光体の屈折率が、導光体材料の表面に隣接している周囲媒体の屈折率より大きいことである。いくつかの実施形態では、導光体は、内部全反射をさらに容易にするために、前述の屈折率の差に対する追加または代替として被覆を含むことができる。被覆は、たとえば、反射性の被覆とすることができる。導光体は、それだけに限定されるものではないが、板またはスラブガイドおよびストリップガイドの一方または両方を含むいくつかの導光体のいずれか１つとすることができる。

さらに、本明細書では、「導光板」と同様に導光体に適用されるときの「板」という用語は、区分的または差分的に平面の層またはシートとして定義され、これは「スラブ」ガイドと呼ばれることがある。特に、導光板は、導光体の頂面および底面（すなわち、両面）によって境界が定められた２つの実質上直交する方向に光を導波するように構成された導光体として定義される。さらに、本明細書の定義により、頂面および底面はどちらも、互いから分離され、少なくとも差分的に互いに実質上平行にすることができる。すなわち、導光板の任意の差分的に小さい区間内で、頂面および底面は、実質上平行または共平面である。

いくつかの実施形態では、導光板は、実質上平坦とする（すなわち、平面に制限する）ことができ、したがって導光板は、平面の導光体である。他の実施形態では、導光板は、１つまたは２つの直交寸法に湾曲させることができる。たとえば、導光板を単一の寸法に湾曲させて、円筒形の導光板を形成することができる。しかし、あらゆる湾曲の曲率半径は、光を導波するように導光板内で内部全反射が維持されることを確実にするのに十分な大きさである。

本明細書の定義により、「マルチビーム要素」は、指向性光ビーム群を含む光を提供するように構成されたバックライトまたはディスプレイの構造または要素である。本明細書では、「微細構造化されたマルチビーム要素」は、１つまたは複数の微細構造を備えるマルチビーム要素として定義され、１つまたは複数の微細構造は、光を反射するように構成された内面を有する。特に、微細構造化されたマルチビーム要素は、本明細書の定義により、入力アパーチャでまたは入力アパーチャを通って光を受け取り、微細構造化されたマルチビーム要素の微細構造によって反射された光を含む指向性光ビーム群を提供するように構成される。様々な実施形態では、内部全反射によって微細構造の内面で光の反射を提供することができる。いくつかの実施形態では、微細構造の外面上の反射層または材料は、その内面で反射を提供または強化するように構成することができる。

様々な実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素は、バックライトの導光体に直接または間接的に（たとえば、エバネッセント結合によって）、光学的に結合（optically coupled）または光学的に接続（optically connected）される。さらに、微細構造化されたマルチビーム要素は、導光体によって導波される光の一部分を出力結合することによって光を受け取るように構成される。本明細書の定義により、微細構造内で導波されて受け取った光部分の反射により微細構造化されたマルチビーム要素によってもたらされる光ビーム群の光ビームは、互いに異なる主角度方向を有する。したがって本明細書では、これらの光ビームは、「指向性」光ビームと呼ばれる。特に定義により、指向性光ビーム群の指向性光ビームの所定の主角度方向は、指向性光ビーム群の他の指向性光ビームの方向とは異なる。

いくつかの実施形態によれば、指向性光ビーム群は、光照射野を表すことができる。たとえば、指向性光ビーム群は、実質上円錐形の空間領域に制限することができ、または光ビーム群内の光ビームの主角度方向を含む所定の角度的な広がりを有することができる。したがって、組み合わせた指向性光ビーム（すなわち、指向性光ビーム群）の所定の角度的な広がりが、光照射野を表すことができる。

様々な実施形態によれば、様々な指向性光ビームの主角度方向は、それだけに限定されるものではないが、微細構造化されたマルチビーム要素のサイズ（たとえば、長さ、幅、面積など）（微細構造化されたマルチビーム要素の出力アパーチャのサイズ、または微細構造化されたマルチビーム要素を構成する複数の微細構造の総計サイズなど）を含む特徴によって決まる。いくつかの実施形態では、本明細書の定義により、微細構造化されたマルチビーム要素は、「延長点光源」、すなわち微細構造化されたマルチビーム要素の範囲にわたって分散させられた複数の点光源と見なすことができる。さらに、微細構造化されたマルチビーム要素によってもたらされる指向性光ビームは、図１Ｂに関して上述したように、本明細書の定義により、角度成分｛θ，φ｝によって与えられる主角度方向を有する。

本明細書では、「コリメータ」は、光を視準するように構成された実質上任意の光学デバイスまたは装置として定義される。たとえば、コリメータは、それだけに限定されるものではないが、視準ミラーまたは反射器、視準レンズ、視準回折格子、およびこれらの様々な組合せを含むことができる。いくつかの実施形態では、視準反射器を構成するコリメータは、放物曲線または形状を特徴とする反射面を有することができる。別の例では、視準反射器は、成形された放物面反射器を構成することができる。「成形された放物面」とは、成形された放物面反射器の湾曲した反射面が、所定の反射特性（たとえば、視準度）を実現するために決められたように、「本当」の放物曲線から逸脱していることを意味する。同様に、視準レンズは、球形面（たとえば、両凸球形レンズ）を構成することができる。いくつかの実施形態では、コリメータは、連続反射器または連続レンズ（すなわち、実質上平滑な連続する表面を有する反射器またはレンズ）とすることができる。他の実施形態では、視準反射器または視準レンズは、それだけに限定されるものではないが、光視準を提供するフレネル反射器またはフレネルレンズなど、実質上不連続な表面を備えることができる。

様々な実施形態によれば、コリメータによって提供される視準は、互いに所定の程度または量だけ変動することができる。さらに、コリメータは、２つの直交方向（たとえば、垂直方向および水平方向）の一方または両方で視準を提供するように構成することができる。すなわち、いくつかの実施形態によれば、コリメータは、光視準を提供する２つの直交方向の一方または両方の形状を含むことができる。

本明細書では、「視準因子」は、光が視準される程度として定義される。特に、本明細書の定義により、視準因子は、視準された光ビームの範囲内の光線の角度的な広がりを定義する。たとえば、視準因子σは、視準光のビーム内の光線の大部分が、特定の角度的な広がり（たとえば、視準される光ビームの中心または主角度方向に対して±σ度）の範囲内になるように指定することができる。いくつかの例によれば、視準された光ビームの光線は、角度に関してガウス分布を有することができ、角度的な広がりは、視準された光ビームのピーク強度の２分の１によって決まる角度とすることができる。

本明細書では、「光源」は、光の供給源（たとえば、光を生成および放出するように構成された光エミッタ）として定義される。たとえば、光源は、起動または電源投入されたときに光を放出する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光エミッタを備えることができる。特に本明細書では、光源は、実質上任意の光源とすることができ、またはそれだけに限定されるものではないが、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、高分子発光ダイオード、プラズマベースの光エミッタ、蛍光灯、白熱灯、および事実上あらゆる他の光源のうちの１つもしくは複数を含む実質上任意の光エミッタを備えることができる。光源によってもたらされる光は、色を有することができ（すなわち、特定の波長の光を含むことができる）、または波長の範囲とすることができる（たとえば、光源は、白色光をもたらすように構成することができる）。いくつかの実施形態では、光源は、複数の光エミッタを備えることができる。たとえば、光源は、１組または１群の光エミッタを含むことができ、光エミッタのうちの少なくとも１つが、その組または群の少なくとも１つの他の光エミッタによってもたらされた光の色または波長とは異なる色、すなわち波長を有する光をもたらす。異なる色は、たとえば原色（たとえば、赤色、緑色、青色）を含むことができる。

さらに、本明細書では、冠詞の「ａ」は、特許技術におけるその通常の意味、すなわち「１つまたは複数」を有することを意図している。たとえば、「微細構造化されたマルチビーム要素（ａ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｍｕｌｔｉｂｅａｍ ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、１つまたは複数の微細構造化されたマルチビーム要素を意味し、したがって、本明細書では、「微細構造化されたマルチビーム要素（ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｍｕｌｔｉｂｅａｍ ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、「微細構造化されたマルチビーム要素（複数可）」を意味する。また、本明細書では、「頂部」、「底部」、「上部」、「下部」、「上」、「下」、「前面」、「後面」、「第１」、「第２」、「左」、または「右」へのあらゆる参照は、本明細書の限定になることを意図したものではない。本明細書では、値に適用される「約」という用語は、概して、別途明示しない限り、その値をもたらすために使用される機器の公差範囲内であることを意味し、または±１０％、または±５％、または±１％を意味することができる。さらに、本明細書では、「実質上」という用語は、大部分、またはほぼすべて、またはすべて、または約５１％〜約１００％の範囲内の量を意味する。さらに、本明細書の例は、例示のみを意図したものであり、限定ではなく議論の目的で提示されている。

本明細書に記載する原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビューバックライトが提供される。図２Ａは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューバックライト１００の横断面図を示す。図２Ｂは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューバックライト１００の平面図を示す。図２Ｃは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューバックライト１００の斜視図を示す。図２Ｃの斜視図は、本明細書の議論を容易にすることのみを目的として、部分的に切り取られて示されている。

図２Ａ〜図２Ｃに示すマルチビューバックライト１００は、互いに異なる主角度方向を有する指向性光ビーム群１０２（たとえば、光照射野）を提供するように構成される。特に、様々な実施形態によれば、提供される指向性光ビーム群１０２は、マルチビューディスプレイのそれぞれのビュー方向に対応する異なる主角度方向に、マルチビューバックライト１００から離れる方へ誘導される。いくつかの実施形態では、指向性光ビーム１０２は、マルチビューまたは３Ｄコンテンツを有する情報（たとえば、マルチビューまたは３Ｄ画像）の表示を容易にするために、変調することができる（たとえば、後述するように、ライトバルブを使用）。

図２Ａ〜図２Ｃに示すように、マルチビューバックライト１００は、導光体１１０を備える。いくつかの実施形態によれば、導光体１１０は、導光板１１０とすることができる。導光体１１０は、導光体１１０の長さに沿って光を導波光１０４として導波するように構成される。たとえば、導光体１１０は、光導波路として構成された誘電体材料を含むことができる。誘電体材料の第１の屈折率は、誘電体光導波路を取り囲む媒体の第２の屈折率より大きくすることができる。屈折率の差は、たとえば導光体１１０の１つまたは複数の導波モードに応じて、導波光１０４の内部全反射を容易にするように構成される。

いくつかの実施形態では、導光体１１０は、延ばした実質上平面状の光透過性誘電体材料シートを含むスラブまたは板状の光導波路とすることができる。実質上平面状の誘電体材料シートは、内部全反射を使用して導波光１０４（たとえば、導波光ビーム）を導波するように構成される。様々な例によれば、導光体１１０の光透過性材料は、それだけに限定されるものではないが、様々なタイプのガラス（たとえば、石英ガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、および実質上光透過性のプラスチックまたはポリマー（たとえば、ポリ（メチルメタクリレート）もしくは「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）の１つまたは複数を含む、様々な誘電体材料のいずれかを含むことができ、またはそのような材料から構成することができる。いくつかの例では、導光体１１０は、導光体１１０の表面の少なくとも一部分上（たとえば、頂面および底面の一方または両方）にクラッド層（図示せず）をさらに含むことができる。いくつかの例によれば、クラッド層を使用して、内部全反射をさらに容易にすることができる。

さらに、いくつかの実施形態によれば、導光体１１０は、導光体１１０の第１の表面１１０’（たとえば、「頂部」または「前部」の表面または面）と、第２の表面１１０”（たとえば、「底部」または「後部」の表面または面）との間のゼロ以外の伝播角度における内部全反射に応じて、導波光１０４を導波するように構成される。特に、導波光１０４は、ゼロ以外の伝播角度における導光体１１０の第１の表面１１０’と第２の表面１１０”との間の反射または「跳ね返り」によって伝播することができる。

いくつかの実施形態では、導光体１１０は、導波光１０４を「リサイクル」するように構成することができる。特に、導光体の長さに沿って導波された導波光１０４は、伝播方向１０３とは異なる別の伝播方向１０３’に、その長さに沿って後方へ方向を変えることができる。たとえば、導光体１１０は、光源に隣接する入力端とは反対側の導光体１１０の端部に、反射器（図示せず）を含むことができる。反射器は、導波光１０４をリサイクルされた導波光として入力端の方へ後方反射するように構成することができる。このようにして導波光１０４をリサイクルすることで、導波光１０４を出力結合に２度以上利用可能にすることによって、たとえば後述する微細構造化されたマルチビーム要素によって、マルチビューバックライト１００の輝度（たとえば、指向性光ビーム１０２の強度）を増大させることができる。別法として（たとえば、導波光のリサイクルとは異なる）、他方の伝播方向１０３’に伝播する導波光１０４は、他方の伝播方向１０３’で導光体１１０内へ光を導入することによって（たとえば、伝播方向１０３を有する導波光１０４に加えて）、提供することができる。図２Ａで、リサイクルされる導波光（たとえば、負のｘ方向に誘導される）の伝播方向１０３’を示す太い矢印は、導光体１１０内のリサイクルされる導波光の概略的な伝播方向を示す。

図２Ａ〜図２Ｃに示すように、マルチビューバックライト１００は、導光体の長さに沿って互いから隔置された複数の微細構造化されたマルチビーム要素１２０をさらに備える。特に、この群の微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、有限空間によって互いから分離されており、導光体の長さに沿って個々の別個の要素である。すなわち、本明細書の定義により、この群の微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、有限（すなわち、ゼロ以外）の要素間距離（たとえば、有限の中心間距離）に応じて、互いから隔置される。さらに、いくつかの実施形態によれば、この群の微細構造化されたマルチビーム要素１２０は概して、互いに交差、重複、またはその他の形で接触しない。したがって、この群の微細構造化されたマルチビーム要素１２０はそれぞれ、概して別個であり、微細構造化されたマルチビーム要素群の微細構造化されたマルチビーム要素１２０のうちの他の要素から分離される。

いくつかの実施形態によれば、この群の微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、１次元（１Ｄ）アレイまたは２次元（２Ｄ）アレイ内に配置することができる。たとえば、複数の微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、線形の１Ｄアレイとして配置することができる。別の例では、複数の微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、方形の２Ｄアレイまたは円形の２Ｄアレイとして配置することができる。さらに、いくつかの例では、アレイ（すなわち、１Ｄまたは２Ｄアレイ）は、規則的または均一なアレイとすることができる。特に、微細構造化されたマルチビーム要素１２０間の要素間距離（たとえば、中心間距離または間隔）は、そのアレイにわたって実質上均一または一定とすることができる。他の例では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０間の要素間距離は、アレイを横切る方向および導光体１１０の長さに沿った方向の一方または両方で変動させることができる。

様々な実施形態によれば、定義により、微細構造化されたマルチビーム要素群の微細構造化されたマルチビーム要素１２０が、微細構造を備える。いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、単一の微細構造を備えることができるが、他の実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、複数の微細構造を備えることができる。１つまたは複数の微細構造を有する微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、導波光１０４の一部分を受け取るように構成される。特に、微細構造化されたマルチビーム要素１２０間の光学的接続部で、導波光１０４の一部分を抽出または出力結合することができる。光学的接続部における微細構造化されたマルチビーム要素１２０の一部分を、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の入力または入力アパーチャと呼ぶことができる。したがって、導波光１０４の抽出または出力結合された部分は、入力もしくは入力アパーチャで、または入力もしくは入力アパーチャを通って、微細構造化されたマルチビーム要素１２０によって受け取られる。指向性光ビーム群１０２は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の出力または出力アパーチャに提供される。

様々な実施形態によれば、指向性光ビーム群は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の内面、またはより厳密には微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造の内面で、またはその内面から、導波光１０４の受け取った部分を反射することによって、受け取った導波光部分から提供される。図２Ａおよび図２Ｃは、導光体１１０の第１（または前部）の表面１１０’から離れる方へ誘導されるものとして示されている複数の発散する矢印として、指向性光ビーム１０２を示す。さらに、指向性光ビーム１０２は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０からその出力アパーチャで放出されるものとして示されている。

様々な実施形態によれば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０のサイズは、様々な実施形態によるマルチビューディスプレイのマルチビューピクセル１０６内のサブピクセル１０６’のサイズと同等とすることができる。この構成は、マルチビューディスプレイ内でまたはマルチビューディスプレイによって使用される様々な指向性光ビーム１０２の最適またはほぼ最適のビーム幅またはビーム重複を提供することができる。マルチビューピクセル１０６は、議論を容易にする目的で、マルチビューバックライト１００とともに図２Ａ〜図２Ｃに示されている。

本明細書では、「サイズ」は、それだけに限定されるものではないが、長さ、幅、または面積を含む様々な形のいずれかで定義することができる。たとえば、サブピクセル１０６’のサイズは、その長さとすることができ、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の同等サイズはまた、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の長さ（微細構造化されたマルチビーム要素１２０の出力アパーチャの長さ、またはその出力アパーチャに対応する微細構造化されたマルチビーム要素１２０内の複数の微細構造の全長など）とすることができる。別の例では、サイズは、面積を指すことができ、したがって微細構造化されたマルチビーム要素１２０の面積（微細構造化されたマルチビーム要素１２０の出力アパーチャの面積、または微細構造化されたマルチビーム要素１２０内の複数の微細構造の総面積など）は、サブピクセル１０６’の面積と同等とすることができる。

いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０のサイズは、サブピクセルサイズと同等であり、したがって微細構造化されたマルチビーム要素サイズは、サブピクセルサイズの約５０パーセント（５０％）〜約２００パーセント（２００％）である。たとえば、微細構造化されたマルチビーム要素サイズ（すなわち、出力アパーチャサイズ）を「ｓ」で示し、サブピクセルサイズを「Ｓ」で示した場合（たとえば、図２Ａに示すように）、微細構造化されたマルチビーム要素サイズｓは、等式（１）によって与えることができる。

他の例では、微細構造化されたマルチビーム要素サイズは、サブピクセルサイズの約６０パーセント（６０％）より大きく、またはサブピクセルサイズの約７０パーセント（７０％）より大きく、またはサブピクセルサイズの約８０パーセント（８０％）より大きく、またはサブピクセルサイズの約９０パーセント（９０％）より大きく、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、サブピクセルサイズの約１８０パーセント（１８０％）より小さく、またはサブピクセルサイズの約１６０パーセント（１６０％）より小さく、またはサブピクセルサイズの約１４０パーセント（１４０％）より小さく、またはサブピクセルサイズの約１２０パーセント（１２０％）より小さい。たとえば、「同等サイズ」によって、微細構造化されたマルチビーム要素サイズは、サブピクセルサイズの約７５パーセント（７５％）〜約１５０パーセント（１５０％）とすることができる。別の例では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、サブピクセル１０６’と同等のサイズとすることができ、微細構造化されたマルチビーム要素サイズは、サブピクセルサイズの約１２５パーセント（１２５％）〜約８５パーセント（８５％）である。いくつかの実施形態によれば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０およびサブピクセル１０６’の同等サイズは、マルチビューディスプレイのビュー間の暗い区間を低減させ、またはいくつかの例では最小にしながら、同時にマルチビューディスプレイのビュー間の重複を低減させ、またはいくつかの例では最小にするように選択することができる。

図２Ａ〜図２Ｃは、指向性光ビーム群の指向性光ビーム１０２を変調するように構成されたライトバルブ１０８のアレイをさらに示す。ライトバルブアレイは、たとえばマルチビューバックライト１００を用いるマルチビューディスプレイの一部とすることができ、図２Ａ〜図２Ｃには、本明細書の議論を容易にする目的で、マルチビューバックライト１００とともに示されている。図２Ｃで、ライトバルブ１０８のアレイは、ライトバルブアレイの下にある導光体１１０および微細構造化されたマルチビーム要素１２０の視覚化を可能にするために、部分的に切り取られている。

図２Ａ〜図２Ｃに示すように、異なる主角度方向を有する指向性光ビーム１０２のうちの異なるビームが、ライトバルブアレイ内のライトバルブ１０８のうちの異なるライトバルブを通過し、それによって変調することができる。さらに、図示のように、アレイのライトバルブ１０８は、サブピクセル１０６’に対応し、１組のライトバルブ１０８が、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセル１０６に対応する。特に、ライトバルブアレイの異なる組のライトバルブ１０８が、微細構造化されたマルチビーム要素１２０のうちの異なる要素から指向性光ビーム１０２を受け取って変調するように構成され、すなわち図示のように、微細構造化されたマルチビーム要素１２０ごとに、１組の固有のライトバルブ１０８が存在する。様々な実施形態では、それだけに限定されるものではないが、液晶ライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、およびエレクトロウェッティングに基づくライトバルブのうちの１つまたは複数を含む異なるタイプのライトバルブを、ライトバルブアレイのライトバルブ１０８として用いることができる。

図２Ａに示すように、第１のライトバルブセット１０８ａが、第１の微細構造化されたマルチビーム要素１２０ａから指向性光ビーム１０２を受け取って変調するように構成され、第２のライトバルブセット１０８ｂが、第２の微細構造化されたマルチビーム要素１２０ｂから指向性光ビーム１０２を受け取って変調するように構成される。したがって、ライトバルブアレイ内の各ライトバルブセット（たとえば、第１のライトバルブセット１０８ａおよび第２のライトバルブセット１０８ｂ）は、それぞれ異なるマルチビューピクセル１０６に対応する。さらに、図２Ａに示すように、ライトバルブセットの個々のライトバルブ１０８は、それぞれのマルチビューピクセル１０６のサブピクセル１０６’に対応する。

図２Ａに示すように、サブピクセル１０６’のサイズは、ライトバルブアレイ内のライトバルブ１０８のサイズ（たとえば、幅）に対応することに留意されたい。他の例では、サブピクセルサイズは、ライトバルブアレイの隣接するライトバルブ１０８間の距離（たとえば、中心間距離）として定義することができる。たとえば、ライトバルブ１０８は、ライトバルブアレイ内のライトバルブ１０８間の中心間距離より小さくすることができる。サブピクセルサイズは、たとえば、ライトバルブ１０８のサイズ、またはライトバルブ１０８間の中心間距離に対応するサイズとして定義することができる。

いくつかの実施形態では、この群の微細構造化されたマルチビーム要素１２０と、対応するマルチビューピクセル１０６（たとえば、ライトバルブ１０８のセット）との間の関係は、１対１の関係とすることができる。すなわち、等しい数のマルチビューピクセル１０６および微細構造化されたマルチビーム要素１２０が存在することができる。図２Ｂは、１対１の関係を例として明示的に示し、異なる組のライトバルブ１０８を備える各マルチビューピクセル１０６が、破線によって取り囲まれて示されている。他の実施形態（図示せず）では、マルチビューピクセル１０６および微細構造化されたマルチビーム要素１２０の数は、互いに異なってもよい。

いくつかの実施形態では、この群の１対の隣接する微細構造化されたマルチビーム要素１２０間の要素間距離（たとえば、中心間距離）は、たとえば、ライトバルブセットによって表される対応する隣接する１対のマルチビューピクセル１０６間のピクセル間距離（たとえば、中心間距離）に等しくすることができる。たとえば、図２Ａに示すように、第１の微細構造化されたマルチビーム要素１２０ａと第２の微細構造化されたマルチビーム要素１２０ｂとの間の中心間距離ｄは、第１のライトバルブセット１０８ａと第２のライトバルブセット１０８ｂとの間の中心間距離Ｄに実質上等しい。他の実施形態（図示せず）では、１対の微細構造化されたマルチビーム要素１２０および対応する１対のライトバルブセットの相対中心間距離は異なってもよく、たとえば微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、マルチビューピクセル１０６を表すライトバルブセット間の間隔（すなわち、中心間距離Ｄ）より大きい間隔または小さい間隔のうちの１つである要素間間隔（すなわち、中心間距離ｄ）を有することができる。

さらに（たとえば、図２Ａに示すように）、いくつかの実施形態によれば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０はそれぞれ、１つのみのマルチビューピクセル１０６に指向性光ビーム１０２を提供するように構成される。特に、図２Ａに示すように、微細構造化されたマルチビーム要素１２０のうちの所与の１つに対して、マルチビューディスプレイのビュー内で主角度方向を有する指向性光ビーム１０２は、単一の対応するマルチビューピクセル１０６およびそのサブピクセル１０６’、すなわち微細構造化されたマルチビーム要素１２０に対応する単一の組のライトバルブ１０８に実質上制限される。したがって、マルチビューバックライト１００の微細構造化されたマルチビーム要素１２０はそれぞれ、マルチビューディスプレイの異なるビューのうちの１つで主角度方向を有する対応する組の指向性光ビーム１０２を提供することができる（すなわち、その組の指向性光ビーム１０２が、異なるビュー方向のうちの１つにおいて共通の方向を有する光ビームを含む）。

様々な実施形態によれば、本明細書の定義により、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、導光体１１０の外部に位置する。しかし、導光体１１０の外部に位置するが、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、すでに上述したように、導光体１１０内で伝播する導波光１０４に光学的に結合され、または他の方法で光学的に通信する。たとえば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の入力アパーチャで導光体１１０の表面に隣接し、その表面に接触することができる。表面との接触は、たとえば、導波光１０４の一部分を微細構造化されたマルチビーム要素１２０にその入力アパーチャを通って光学的に結合または光学的に通信することを容易にすることができる。

いくつかの実施形態（たとえば、図２Ａ〜図２Ｃに示す）では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、導光体１１０の第１、前部、または頂部の表面１１０’に隣接している。微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、たとえば、導光体１１０の第１の表面１１０’に点接触を有する半球、角錐、または類似の形状の微細構造を備えることができる。したがって、入力アパーチャは、点接触を構成することができる。点接触に加えて、入力アパーチャおよび出力アパーチャが実質上一致する図４に示し後述する一実施形態を含めて、他の入力アパーチャ構成も可能であることに留意されたい。

さらに、様々な実施形態によれば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造は、導光体１１０からの導波光部分を、受け取った導波光部分として微細構造化されたマルチビーム要素１２０に結合することを可能にするように構成された屈折率を有する光透過性または実質上透過性の誘電体材料を含むことができる。したがって、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、それだけに限定されるものではないが、導光体１１０自体の材料を含む、様々な誘電体材料のいずれかを含むことができる。たとえば、導光体１１０の材料は、導光体表面で、または導光体表面にわたって（たとえば、第１の表面１１０’で）、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造の材料に隣接または連続することができる。

別法として、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、導光体１１０の長さに沿った位置で、導光体表面に他の形で光学的に結合することもできる。たとえば、光学的に薄い層を介したエバネッセント結合は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造と導光体１１０との間の光学的結合を提供することができる。薄い層は、たとえば光接着剤またはのりを含むことができる。様々な実施形態によれば、点接触（たとえば、図２Ａに示す）では、またはより概略的に入力アパーチャでは（たとえば、入力アパーチャが点接触以外の場合）、導光体１１０内の導波光１０４の内部全反射を無効にして、導波光部分が微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造内へ「漏れる」または光学的に結合することを可能にすることができることに留意されたい。

マルチビューバックライト１００のいくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素群の微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、導光体１１０の第１の表面１１０’にまたはそれに隣接して、実質上自立した微細構造として位置することができる。たとえば、図２Ａに示すように、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、導光体１１０の第１の表面１１０’に取り付けられた（たとえば、接着剤の使用または材料の接合もしくは溶接による）自立した微細構造とすることができる。他の実施形態では、第１の表面１１０’に隣接する微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、キャリアまたはキャリア層によって支持することができる。これらの実施形態では、マルチビューバックライト１００がキャリアをさらに備えることができる。さらに他の実施形態では、キャリアは、マルチビューバックライト１００の製作中にのみ用いて、したがって存在することができ、その後キャリアは除去される。したがって、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、たとえば製作プロセス中にキャリアから解放することができる。

図３Ａは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューバックライト１００の横断面図を示す。特に、図３Ａに示すマルチビューバックライト１００は、導波光１０４を伝播方向１０３に導波するように構成された導光体１１０を備える。さらに図３Ａには、導光体１１０の外部に位置するがその第２の表面１１０”の反対側の第１の表面１１０’で接触している複数の微細構造化されたマルチビーム要素１２０が示されている。限定ではなく例として示すように、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、半球の形状を有し、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の入力アパーチャは、第１の表面１１０’で半球形状の底部と導光体１１０との間に接点を構成する。また図３Ａには、完全性のために、指向性光ビーム群の指向性光ビーム１０２を変調するように構成されたサブピクセル１０６’を備えるマルチビューピクセル１０６を含むライトバルブアレイのライトバルブ１０８が示されている。

図３Ａに示すマルチビューバックライト１００は、キャリア１３８をさらに備える。キャリア１３８は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０を保持および支持するように構成される。たとえば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、導光体１１０の第１の表面１１０’に隣接するキャリア１３８の表面上に提供することができる。いくつかの実施形態では、キャリア１３８は、導光体（たとえば、導光板）、または類似の透過性の基板もしくはスラブの材料を含むことができる。たとえば、キャリア１３８は、導光体１１０に実質上類似している導光体を備えることができる。いくつかの実施形態（たとえば、図示のように）では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、キャリア１３８の材料を含むことができる。たとえば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、たとえば図３Ａに示すように、キャリア１３８の表面材料内に、または表面材料から形成することができる。他の実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、表面材料内にまたは表面材料から形成されるのではなく、たとえば接着剤を使用して、キャリア表面に取り付けることができる。

図３Ｂは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による図３Ａに示すマルチビューバックライト１００の微細構造化されたマルチビーム要素１２０の横断面図を示す。図３Ｂに示す微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、たとえば図３Ａに示す微細構造化されたマルチビーム要素１２０のうちの１つとすることができる。図示のように、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、光を反射するように構成された内面１２２と、入力アパーチャ１２４と、出力アパーチャ１２６とを含む。図示のように、図３Ｂに示す微細構造化されたマルチビーム要素１２０の内面１２２は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造の内面と同等である。

図３Ｂで、入力アパーチャ１２４は、たとえば図３Ａにも示すように、微細構造化されたマルチビーム要素１２０と導光体１１０との間の直接接点である。さらに、上述したように、入力アパーチャ１２４は、導波光部分を受け取るように構成され、出力アパーチャ１２６は、受け取った光を内面１２２から反射することによって、指向性光ビーム群１０２として光を放出するように構成される。内面１２２による受け取った導波光部分の反射は、たとえば微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造内の内部全反射によって提供することができる。いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の外面の一部分（すなわち、入力アパーチャ１２４を含まない部分）は、反射性材料（たとえば、反射性金属）で被覆することができ、または外面に隣接して反射層を備えることができ、この反射性材料または層は、内面１２２による受け取った導波光部分の反射をさらに容易にするように構成される。

図４は、本明細書に記載する原理に一貫した別の実施形態による一例におけるマルチビューバックライト１００の横断面図を示す。図４に示すように、導光体１１０は、上述して図２Ａおよび図３Ａにも示したように、たとえば導光体１１０の長さに沿って導波光１０４を伝播方向１０３に導波するように構成される。また、導光体１１０の外部に位置する複数の微細構造化されたマルチビーム要素１２０も示されている。特に、図４で、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、導光体１１０の第２の表面１１０”から突出するものとして示されている。この実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０と導光体１１０との間の境界面で導波光１０４の部分を出力結合するように構成される。境界面は、図４に示す微細構造化されたマルチビーム要素１２０の入力アパーチャと見なすことができる。したがって、導波光１０４は、受け取った導波光部分として複数の微細構造化されたマルチビーム要素１２０のうちの１つに遭遇して中に入るまで、導光体１１０内に残ることができる。

さらに図４で、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、異なる主角度方向を有する指向性光ビーム群１０２を出力アパーチャで提供するように構成される。この実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の入力アパーチャおよび出力アパーチャは、実質上一致することができる。図４は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の外部に隣接する反射層１２８をさらに示し、反射層１２８は、受け取った導波光部分を反射するように構成される。

図４に示すように、導光体１１０の材料は、第２の表面１１０”上の境界面で、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造の材料に隣接または連続することができる。他の実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造は、別の材料を含むことができ、または導光体１１０の第２の表面１１０”から物理的に分離するが光学的に結合することができる。たとえば、様々な微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造は、光透過性の接着層または類似の層を使用して、第２の表面１１０”に取り付けることができる。

図２Ａを再び参照すると、マルチビューバックライト１００は、光源１３０をさらに備えることができる。様々な実施形態によれば、光源１３０は、導光体１１０内で導波される光を提供するように構成される。特に、光源１３０は、導光体１１０の入口の表面または端部（入力端）に隣接して位置することができる。様々な実施形態では、光源１３０は、それだけに限定されるものではないが、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザ（たとえば、レーザダイオード）を含む実質上任意の光源（たとえば、光エミッタ）を備えることができる。いくつかの実施形態では、光源１３０は、特定の色によって示される狭帯域スペクトルを有する実質上単色の光をもたらすように構成された光エミッタを備えることができる。特に、単色光の色は、特定の色空間または色モデル（たとえば、ＲＧＢ色モデル）の原色とすることができる。他の例では、光源１３０は、実質上広帯域または多色の光を提供するように構成された実質上広帯域の光源とすることができる。たとえば、光源１３０は、白色光を提供するように構成することができる。いくつかの実施形態では、光源１３０は、異なる色の光を提供するように構成された複数の異なる光エミッタを備えることができる。異なる光エミッタは、異なる色の光のそれぞれに対応する導波光の異なる色特有のゼロ以外の伝播角度を有する光を提供するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、光源１３０は、コリメータをさらに備えることができる。コリメータは、たとえば、導光体１１０への光の効率的な結合を容易にするように構成することができる。コリメータは、光源１３０の光エミッタのうちの１つまたは複数から実質上視準されていない光を受け取るように構成される。コリメータは、実質上視準されていない光を視準された光に変換するようにさらに構成される。特に、いくつかの実施形態によれば、コリメータは、ゼロ以外の伝播角度を有し、所定の視準因子σに応じて視準された視準光を提供することができる。コリメータは、視準光ビームを導光体１１０へ通信して、上述したように導波光１０４として伝播させるようにさらに構成される。しかし、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、視準光の使用を必要としない。したがって、いくつかの実施形態では、実質上視準されていない光が、光源１３０によって提供される。

様々な実施形態によれば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造は、様々な形状のいずれかを有することができる。特に、図３Ａ、図３Ｂ、および図４には、半球または球体の２分の１の形状を有する微細構造化されたマルチビーム要素１２０（すなわち、その微細構造）が示されているが、様々な他の形状または構成を使用することもできる。たとえば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造の形状は、それだけに限定されるものではないが、角錐の形状、異なる長さの主軸を有する細長いまたは「引き伸ばした」角錐の形状、および類似のまたは異なる長さの主軸を有する「葉」、「花弁」、または船形の形状を含むことができる。いくつかの実施形態では、微細構造は、非対称とすることができ、指向性光ビーム群１０２を２つ以上の異なる向きの群に分割すること、および実質上非対称の放出パターンを指向性光ビーム群１０２に提供することのうちの一方または両方を行うように構成された形状を有することができる。

図５Ａは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例における微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造１４０の平面図を示す。図５Ｂは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による図５Ａの微細構造１４０の側面図を示す。図５Ｃは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による図５Ａの微細構造１４０の端面図を示す。特に、図５Ａ〜図５Ｃに示す微細構造１４０は、葉の形状を有する。さらに、図５Ａに示すように、葉形の微細構造１４０の主軸１４２は、異なる長さを有する。また、葉形の微細構造１４０の内面１４４が示されており、内面１４４は、上述したように、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の内面１２２と同等である。

図６Ａは、本明細書に記載する原理に一貫した別の実施形態による一例における微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造１４０の平面図を示す。図６Ｂは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による図６Ａの微細構造１４０の斜視図を示す。図６Ａ〜図６Ｂに示すように、微細構造１４０は、角錐の形状を有する。さらに、図６Ａ〜図６Ｂに示すように、微細構造１４０の主軸１４２は長さが異なり、細長い角錐の形状をもたらす。角錐形の微細構造１４０の内面１４４も図６Ｂに示されている。

導光体１１０から受け取った導波光部分から指向性光ビーム群１０２を提供することに加えて、いくつかの実施形態によれば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０はまた、指向性光ビーム群の放出パターンまたは角度分布を修正することができる。たとえば、いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、指向性光ビーム群の指向性光ビーム１０２を少なくとも部分的に視準することができる。さらに、部分的な視準は、少なくとも２つの直交方向に非対称とすることができる。たとえば、図５Ａ〜図５Ｃの葉形の微細構造１４０は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０としてまたはその中で使用されるとき、長円形の形状を有するまたはそれによって表される指向性光ビーム群１０２の放出パターンを提供することができる。

図７Ａは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例における長円形の放出パターン１５０のグラフを示す。図示の長円形の放出パターン１５０は、たとえば、図５Ａ〜図５Ｃの葉形の微細構造１４０によって提供することができる。特に、葉形の微細構造（たとえば、図５Ａ〜図５Ｃに示す微細構造１４０）を備える微細構造化されたマルチビーム要素１２０によって提供される指向性光ビーム１０２の大部分は、図７Ａの長円形の放出パターン１５０によって示すように、長円によって画定される特定の角度的な広がりの範囲内とすることができる。

別の例では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、ビームスプリッティングを実行することができる。特に、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の微細構造は、分割された放出パターンを提供するように構成することができ、指向性光ビーム（たとえば、上記で示した指向性光ビーム１０２）の異なる部分集合が、互いに異なる中心角度方向を有する。

図７Ｂは、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例における微細構造化されたマルチビーム要素１２０によるビームスプリッティングのグラフを示す。特に、図示のように、指向性光ビーム１０２の第１の部分集合は、分割された放出パターン１５０の第１の部分１５２内へ誘導することができ、指向性光ビーム１０２の第２の部分集合は、分割された放出パターンの第２の部分１５４内へ誘導することができる。たとえば、指向性光ビームの各部分集合の中心軸の角度方向は、部分集合の中心角度方向を画定することができる。いくつかの実施形態では、たとえば、図６Ａ〜図６Ｂに示すように、図７Ｂの分割された放出パターンは、角錐の形状を有する微細構造によって提供することができる。

上述したように、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、定義により、１つまたは複数の微細構造を備える。したがって、いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、単一の微細構造とすることができ、または単一の微細構造を備えることができる。図２Ａ〜図４に示す上述した様々な実施形態および例は、限定ではなく例として、単一の微細構造を有する微細構造化されたマルチビーム要素１２０を示す。他の実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、複数の微細構造、すなわち微細構造のアレイを備えることができる。したがって、複数の微細構造は、集合と見なしたとき、サイズおよびその出力アパーチャを含めて、微細構造化されたマルチビーム要素１２０を画定する。さらに、様々な実施形態によれば、微細構造のサイズが微細構造化されたマルチビーム要素のサイズより小さいことを除いて、上述した微細構造および微細構造の形状はいずれも、複数の微細構造内で用いることができる。

これらの実施形態のいくつかでは、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の複数の微細構造を使用して、光源からの距離に沿って輝度均一性を維持することができる。たとえば、輝度均一性は、粒状設計を使用して、すなわち導光体の長さに沿って微細構造の密度を変動させて、たとえば長さに応じて微細構造化されたマルチビーム要素１２０の散乱強度を変調することによって、提供または維持することができる。

図８は、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるいくつかの微細構造化されたマルチビーム要素１２０の平面図を示す。図８に示すように、微細構造化されたマルチビーム要素１２０（破線によって輪郭を示す）はそれぞれ、導光体１１０上に位置する複数の微細構造１４０を備える。さらに、図示のように、微細構造１４０の密度は、導光体１１０に沿った距離Ｌに応じて変動する（すなわち、増大する）。距離Ｌは、たとえば、光源からの距離とすることができる。たとえば密度を増大させることで、光源からの距離Ｌに応じた導光体１１０内の利用可能な導波光の全体的な減少を補償することができる。加えて、いくつかの実施形態によれば、微細構造化されたマルチビーム要素１２０内および微細構造化されたマルチビーム要素１２０間の様々な微細構造１４０の形状、ならびのその形状（図示せず）を変動させることができる。

本明細書に記載する原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイが提供される。マルチビューディスプレイは、変調された指向性光ビームをマルチビューディスプレイのピクセルとして放出するように構成される。さらに、放出された変調されている指向性光ビームは、マルチビューディスプレイの複数のビュー方向の方へ（すなわち、ビューピクセルとして）優先的に誘導することができる。いくつかの例では、マルチビューディスプレイは、３Ｄまたはマルチビュー画像を提供または「表示」するように構成される。様々な例によれば、変調された異なる向きの光ビームのうちの異なるビームが、マルチビュー画像に関連する異なる「ビュー」のビュー方向で個々のビューピクセルに対応することができる。異なるビューは、たとえば、マルチビューディスプレイによって表示されるマルチビュー画像内に情報の「眼鏡不要」（たとえば、裸眼立体）表現を提供することができる。

図９は、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューディスプレイ２００のブロック図を示す。様々な実施形態によれば、マルチビューディスプレイ２００は、異なるビュー方向の異なるビューに応じてマルチビュー画像を表示するように構成される。特に、マルチビューディスプレイ２００によって放出される変調された指向性光ビーム２０２は、マルチビュー画像を表示するために使用され、異なるビューのピクセル（すなわち、ビューピクセル）に対応することができる。図９で、変調された指向性光ビーム２０２は、マルチビューピクセル２１０から出る矢印として示されている。限定ではなく例として、その変調を強調するために、放出された変調されている指向性光ビーム２０２の矢印に対して破線が使用されている。

図９に示すマルチビューディスプレイ２００は、マルチビューピクセル２１０のアレイを備える。アレイのマルチビューピクセル２１０は、マルチビューディスプレイ２００の複数の異なるビューを提供するように構成される。様々な実施形態によれば、アレイのマルチビューピクセル２１０は、指向性光ビーム群２０４を変調して、放出された変調されている指向性光ビーム２０２をもたらすように構成された複数のサブピクセルを備える。いくつかの実施形態では、マルチビューピクセル２１０は、マルチビューバックライト１００に関して上述したライトバルブ１０８のアレイの１組のライトバルブ１０８に実質上類似している。特に、マルチビューピクセル２１０のサブピクセルは、前述のライトバルブ１０８に実質上類似することができる。すなわち、マルチビューディスプレイ２００のマルチビューピクセル２１０は、１組のライトバルブ（たとえば、１組のライトバルブ１０８）を備えることができ、マルチビューピクセル２１０のサブピクセルは、その組のライトバルブ（たとえば、単一のライトバルブ１０８）を備えることができる。

様々な実施形態によれば、図９に示すマルチビューディスプレイ２００は、微細構造化されたマルチビーム要素２２０のアレイをさらに備える。アレイの微細構造化されたマルチビーム要素２２０はそれぞれ、指向性光ビーム群２０４を対応するマルチビューピクセル２１０に提供するように構成される。指向性光ビーム群２０４の指向性光ビーム２０４は、互いに異なる主角度方向を有する。特に、指向性光ビーム２０４の異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイ２００の異なるビューの異なるビュー方向に対応する。

様々な実施形態によれば、微細構造化されたマルチビーム要素アレイの微細構造化されたマルチビーム要素２２０のサイズは、サブピクセル群のサブピクセルのサイズと同等である。たとえば、いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素２２０のサイズは、サブピクセルサイズの２分の１より大きくすることができ、サブピクセルサイズの２倍より小さくすることができる。さらに、いくつかの実施形態によれば、微細構造化されたマルチビーム要素アレイの微細構造化されたマルチビーム要素２２０間の要素間距離は、マルチビューピクセルアレイのマルチビューピクセル２１０間のピクセル間距離に対応することができる。たとえば、微細構造化されたマルチビーム要素２２０間の要素間距離は、マルチビューピクセル２１０間のピクセル間距離に実質上等しくすることができる。いくつかの例では、微細構造化されたマルチビーム要素２２０間の要素間距離、およびマルチビューピクセル２１０間の対応するピクセル間距離は、中心間距離または同等の間隔もしくは距離の尺度として定義することができる。

さらに、マルチビューピクセルアレイのマルチビューピクセル２１０と、微細構造化されたマルチビーム要素アレイの微細構造化されたマルチビーム要素２２０との間に、１対１の対応関係が存在することができる。特に、いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素２２０間の要素間距離（たとえば、中心間）は、マルチビューピクセル２１０間のピクセル間距離（たとえば、中心間）に実質上等しくすることができる。したがって、マルチビューピクセル２１０内の各サブピクセルは、対応する微細構造化されたマルチビーム要素２２０によって提供される指向性光ビーム群２０４のうちの異なる１つを変調するように構成することができる。さらに、様々な実施形態によれば、各マルチビューピクセル２１０は、１つのみの微細構造化されたマルチビーム要素２２０から指向性光ビーム２０４を受け取って変調するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素アレイの微細構造化されたマルチビーム要素２２０は、上述したように、マルチビューバックライト１００の微細構造化されたマルチビーム要素１２０に実質上類似することができる。たとえば、微細構造化されたマルチビーム要素２２０は、１つまたは複数の微細構造を備えることができる。

マルチビューディスプレイ２００は、光を導波するように構成された導光体２３０をさらに備える。これらの実施形態によれば、要素アレイの微細構造化されたマルチビーム要素２２０は、導光体２３０からの導波光の一部分を、対応するマルチビューピクセル２１０へ提供される指向性光ビーム群２０４として出力結合するように構成される。特に、微細構造化されたマルチビーム要素２２０は、導波光の部分を出力結合するように、導光体２３０に光学的に接続することができる。いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ２００の導光体２３０は、マルチビューバックライト１００に関して上述した導光体１１０に実質上類似することができる。

さらに、これらの実施形態（図９には図示せず）のうちのいくつかでは、マルチビューディスプレイ２００は、光源をさらに備えることができる。光源は、導光体２３０へ光を提供するように構成することができる。いくつかの実施形態によれば、光源は、上述したマルチビューバックライト１００の光源１３０に実質上類似することができる。

本明細書に記載する原理の他の実施形態によれば、マルチビューディスプレイ動作の方法が提供される。図１０は、本明細書に記載する原理に一貫した一実施形態による一例におけるマルチビューディスプレイ動作の方法３００の流れ図を示す。図１０に示すように、マルチビューディスプレイ動作の方法３００は、導光体の長さに沿って光を導波すること３１０を含む。さらに、導波光は、所定の視準因子に応じて視準することができる。いくつかの実施形態によれば、導光体および導波光は、マルチビューバックライト１００に関連して上述したそれぞれ導光体１１０および導波光１０４に実質上類似することができる。

図１０に示すように、マルチビューディスプレイ動作の方法３００は、導光体の外部に位置する複数の微細構造化されたマルチビーム要素を使用して、導光体からの導波光の一部分を結合すること３２０をさらに含む。様々な実施形態では、導波光部分は、複数の微細構造化されたマルチビーム要素の微細構造化されたマルチビーム要素によって、互いに異なる主角度方向を有する指向性光ビーム群として放出される。さらに、指向性光ビーム群の指向性光ビームの異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイの異なるビューのビュー方向に対応する。

特に、微細構造化されたマルチビーム要素は、微細構造化されたマルチビーム要素の入力アパーチャで導波光部分を受け取る。さらに、微細構造化されたマルチビーム要素は、受け取った導波光部分を、微細構造化されたマルチビーム要素の微細構造の内面から反射することによって、指向性光ビーム群を出力アパーチャで放出または提供し、その後、光はその出力アパーチャを通って指向性光ビーム群として微細構造化されたマルチビーム要素を出る。いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素（およびその微細構造）は、上述したマルチビューバックライト１００の微細構造化されたマルチビーム要素１２０に実質上類似している。

いくつかの実施形態（図示せず）では、マルチビューディスプレイ動作の方法３００は、光源を使用して導光体に光を提供することをさらに含む。提供される光は、導光体内で導波光の所定の角度的な広がりを提供するように視準因子に応じて導光体内で視準された導波光とすることができる。いくつかの実施形態では、光源は、上述したマルチビューバックライト１００の光源１３０に実質上類似することができる。

図１０に示すように、マルチビューディスプレイ動作の方法３００は、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルとして構成されたライトバルブを使用して、指向性光ビーム群の指向性光ビームを変調すること３３０をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、ライトバルブの群またはアレイの１つのライトバルブが、マルチビューピクセルのサブピクセルに対応する。すなわち、微細構造化されたマルチビーム要素は、たとえば１群の１つまたは複数のサブピクセルに対して、ライトバルブのサイズまたはその群のライトバルブ間の中心間隔と同等のサイズを有することができる。いくつかの実施形態によれば、複数のライトバルブは、図２Ａ〜図２Ｃに関して上述したライトバルブ１０８のアレイおよびマルチビューバックライト１００に実質上類似することができる。特に、上述したように、第１のライトバルブセット１０８ａおよび第２のライトバルブセット１０８ｂと異なるマルチビューピクセル１０６との対応関係に類似して、異なる組のライトバルブは、異なるマルチビューピクセルに対応することができる。さらに、図２Ａ〜図２Ｃの上記で参照した議論では、ライトバルブアレイの個々のライトバルブは、サブピクセル１０６’に対応するライトバルブ１０８として、マルチビューピクセルの１群の１つまたは複数のサブピクセルに対応することができる。

したがって、マルチビューバックライト、マルチビューディスプレイ動作の方法、および１つまたは複数の微細構造を備える微細構造化されたマルチビーム要素を用いるマルチビューディスプレイの例および実施形態について説明した。前述の例は、本明細書に記載する原理を表す多くの特有の例のいくつかの単なる例示であることを理解されたい。当業者であれば、以下の特許請求の範囲に定義される範囲から逸脱することなく、多数の他の配置を容易に考案することができることが明らかである。

１０ マルチビューディスプレイ
１２ 画面
１４ ビュー
１６ ビュー方向
２０ 光ビーム
１００ マルチビューバックライト
１０２ 指向性光ビーム
１０３ 伝播方向
１０３’ 他方の伝播方向
１０４ 導波光
１０６ マルチビューピクセル
１０６’ サブピクセル
１０８ ライトバルブ
１０８ａ 第１のライトバルブセット
１０８ｂ 第２のライトバルブセット
１１０ 導光体、導光板
１１０’ 第１の表面
１１０” 第２の表面
１２０ 微細構造化されたマルチビーム要素
１２０ａ 第１の微細構造化されたマルチビーム要素
１２０ｂ 第２の微細構造化されたマルチビーム要素
１２２ 内面
１２４ 入力アパーチャ
１２６ 出力アパーチャ
１２８ 反射層
１３０ 光源
１３８ キャリア
１４０ 微細構造
１４２ 主軸
１４４ 内面
１５０ 長円形の放出パターン
１５２ 第１の部分
１５４ 第２の部分
２００ マルチビューディスプレイ
２０２ 変調された指向性光ビーム
２０４ 指向性光ビーム
２１０ マルチビューピクセル
２２０ 微細構造化されたマルチビーム要素
２３０ 導光体
Ｄ 第１のライトバルブセット１０８ａと第２のライトバルブセット１０８ｂとの間の中心間距離
ｄ 第１の微細構造化されたマルチビーム要素１２０ａと第２の微細構造化されたマルチビーム要素１２０ｂとの間の中心間距離
Ｌ 導光体１１０に沿った距離
Ｏ 原点
Ｓ サブピクセルサイズ
ｓ 微細構造化されたマルチビーム要素サイズ
θ 角度成分、上昇角度
φ 角度成分、方位角度
σ 視準因子

本開示は以下の［１］から［２０］を含む。
［１］光を導波するように構成された導光体と、
上記導光体の表面に隣接して外部に位置する微細構造化されたマルチビーム要素とを備え、上記微細構造化されたマルチビーム要素は、上記導波光の一部分を受け取るように構成された入力アパーチャと、マルチビューディスプレイのビュー方向に対応する主角度方向を有する指向性光ビーム群を放出するように構成された出力アパーチャとを有し、
上記微細構造化されたマルチビーム要素は、上記受け取った導波光部分を反射して、上記指向性光ビーム群を上記出力アパーチャで提供するように構成された内面を有する微細構造を備え、上記微細構造化されたマルチビーム要素のサイズは、マルチビューディスプレイ内のマルチビューピクセルのサブピクセルのサイズと同等である、
マルチビューバックライト。
［２］上記微細構造化されたマルチビーム要素サイズは、上記サブピクセルサイズの２分の１〜２倍である、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［３］上記微細構造化されたマルチビーム要素は、上記導光体の第１の表面に隣接し、上記第１の表面は、上記マルチビューピクセルに隣接しており、上記微細構造化されたマルチビーム要素の入力アパーチャは、上記微細構造と上記第１の表面との間の接点を構成する、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［４］上記導光体の上記第１の表面に隣接して上記微細構造化されたマルチビーム要素を支持するように構成されたキャリアをさらに備え、上記キャリアは、導光体を備え、上記微細構造化されたマルチビーム要素は、上記導光体の上記第１の表面に隣接する上記キャリアの表面上に提供される、上記［３］に記載のマルチビューバックライト。
［５］上記微細構造化されたマルチビーム要素は、上記キャリアの材料を含む、上記［４］に記載のマルチビューバックライト。
［６］上記微細構造化されたマルチビーム要素は、上記導光体の第２の表面に隣接して外部に位置し、上記第２の表面は、上記マルチビューピクセルに隣接する上記導光体の第１の表面とは反対側である、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［７］上記微細構造化されたマルチビーム要素は、上記導光体の材料を含み、上記微細構造化されたマルチビーム要素は、上記導光体の上記第２の表面から突出する、上記［６］に記載のマルチビューバックライト。
［８］上記導光体の１つの入力に光学的に結合された１つの光源、または上記導光体の複数の入力に光学的に結合された複数の光源をさらに備え、上記１つまたは複数の光源は、上記導波光を提供するように構成される、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［９］上記微細構造化されたマルチビーム要素の上記微細構造の形状が、球体の２分の１の形状、角錐の形状、および葉の形状のうちの１つである、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［１０］上記微細構造化されたマルチビーム要素は、複数の微細構造を備え、上記微細構造の密度は、上記微細構造化されたマルチビーム要素の散乱強度を変調して、上記導光体に沿った長さに応じて輝度均一性を制御するように構成される、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［１１］上記［１］に記載のマルチビューバックライトを備えるマルチビューディスプレイであって、上記光ビーム群のうちの光ビームを変調するように構成されたライトバルブのアレイをさらに備え、上記アレイのライトバルブは、上記マルチビューピクセル内のサブピクセルに対応し、上記アレイの１組のライトバルブは、上記マルチビューディスプレイの上記マルチビューピクセルに対応する、マルチビューディスプレイ。
［１２］マルチビューディスプレイであって、
上記マルチビューディスプレイの複数の異なるビューを提供するように構成されたマルチビューピクセルのアレイであり、１つのマルチビューピクセルが、上記異なるビューのビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する指向性光ビーム群を変調するように構成された複数のライトバルブを備える、マルチビューピクセルのアレイと、
光を導波するように構成された導光体と、
上記導光体の表面の外部に位置する微細構造化されたマルチビーム要素のアレイとを備え、上記アレイの微細構造化されたマルチビーム要素は、上記導波光の一部分を受け取るように構成された微細構造を備え、上記受け取った部分を上記指向性光ビーム群として反射するように構成された内面を有し、
微細構造化されたマルチビーム要素サイズが、ライトバルブのサイズと同等である、マルチビューディスプレイ。
［１３］微細構造化されたマルチビーム要素が、上記微細構造化されたマルチビーム要素の出力アパーチャで上記指向性光ビーム群を提供するように構成され、上記出力アパーチャのサイズが、上記複数のライトバルブのうちの１つのライトバルブのサイズの２分の１〜２倍である、上記［１２］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１４］上記導光体の第１の表面に隣接して、上記微細構造化されたマルチビーム要素のアレイを支持するように構成されたキャリアをさらに備え、上記第１の表面は、上記マルチビューピクセルのアレイに隣接しており、上記アレイの微細構造化されたマルチビーム要素は、上記導光体の上記第１の表面に隣接する上記キャリア表面上に位置する、上記［１２］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１５］上記微細構造化されたマルチビーム要素のアレイは、上記導光体の第２の表面に隣接して外部に位置し、上記第２の表面は、上記マルチビューピクセルのアレイに隣接する上記導光体の第１の表面とは反対側である、上記［１２］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１６］上記微細構造化されたマルチビーム要素は、上記微細構造の外面上に反射層をさらに備え、上記反射層は、上記微細構造の上記内面における反射を強化するように構成される、上記［１５］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１７］上記導光体の入力に光学的に結合された光源をさらに備え、上記光源は、上記導光体へ上記導波光として光を提供するように構成される、上記［１２］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１８］マルチビューディスプレイ動作の方法であって、
導光体の長さに沿って光を導波することと、
上記導光体の外部に位置して上記導光体に光学的に接続された複数の微細構造化されたマルチビーム要素を使用して、上記導光体から上記導波光の一部分を出力結合することであり、上記導波光部分が、上記複数の微細構造化されたマルチビーム要素のうちの１つの微細構造化されたマルチビーム要素によって、マルチビューディスプレイの異なるビューのビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する指向性光ビーム群として放出される、出力結合することと、
上記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルとして構成された複数のライトバルブを使用して、上記指向性光ビーム群の指向性光ビームを変調することとを含み、
上記微細構造化されたマルチビーム要素は、上記導波光部分を受け取る微細構造を備え、上記微細構造は、上記受け取った導波光部分を上記指向性光ビーム群として反射する内面を有する、方法。
［１９］上記微細構造化されたマルチビーム要素のサイズが、上記複数のライトバルブのうちの１つのライトバルブのサイズと同等である、上記［１８］に記載のマルチビューディスプレイ動作の方法。
［２０］上記複数の微細構造化されたマルチビーム要素は、上記複数のライトバルブに隣接する上記導光体の表面で上記導光体に光学的に接続され、光学的に接続されることは、上記微細構造化されたマルチビーム要素の上記微細構造と上記導光体表面との間の点接触を含む、上記［１８］に記載のマルチビューディスプレイ動作の方法。
本明細書に記載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詳細な説明を参照することで、より容易に理解することができる。添付の図面では、同じ参照番号が同様の構造的要素を指す。

様々な実施形態によれば、定義により、微細構造化されたマルチビーム要素群の微細構造化されたマルチビーム要素１２０が、微細構造を備える。いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、単一の微細構造を備えることができるが、他の実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、複数の微細構造を備えることができる。１つまたは複数の微細構造を有する微細構造化されたマルチビーム要素１２０は、導波光１０４の一部分を受け取るように構成される。特に、微細構造化されたマルチビーム要素１２０と導光体１１０との間の光学的接続部で、導波光１０４の一部分を抽出または出力結合することができる。光学的接続部における微細構造化されたマルチビーム要素１２０の一部分を、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の入力または入力アパーチャと呼ぶことができる。したがって、導波光１０４の抽出または出力結合された部分は、入力もしくは入力アパーチャで、または入力もしくは入力アパーチャを通って、微細構造化されたマルチビーム要素１２０によって受け取られる。指向性光ビーム群１０２は、微細構造化されたマルチビーム要素１２０の出力または出力アパーチャに提供される。

特に、出力結合すること３２０の間、微細構造化されたマルチビーム要素は、微細構造化されたマルチビーム要素の入力アパーチャで導波光部分を受け取る。さらに、微細構造化されたマルチビーム要素は、受け取った導波光部分を、微細構造化されたマルチビーム要素の微細構造の内面から反射することによって、指向性光ビーム群を出力アパーチャで放出または提供し、その後、光はその出力アパーチャを通って指向性光ビーム群として微細構造化されたマルチビーム要素を出る。いくつかの実施形態では、微細構造化されたマルチビーム要素（およびその微細構造）は、上述したマルチビューバックライト１００の微細構造化されたマルチビーム要素１２０に実質上類似している。

Claims (20)

1. 光を導波するように構成された導光体と、
   前記導光体の表面に隣接して外部に位置する微細構造化されたマルチビーム要素とを備え、前記微細構造化されたマルチビーム要素は、前記導波光の一部分を受け取るように構成された入力アパーチャと、マルチビューディスプレイのビュー方向に対応する主角度方向を有する指向性光ビーム群を放出するように構成された出力アパーチャとを有し、
   前記微細構造化されたマルチビーム要素は、前記受け取った導波光部分を反射して、前記指向性光ビーム群を前記出力アパーチャで提供するように構成された内面を有する微細構造を備え、前記微細構造化されたマルチビーム要素のサイズは、マルチビューディスプレイ内のマルチビューピクセルのサブピクセルのサイズと同等である、
   マルチビューバックライト。
2. 前記微細構造化されたマルチビーム要素サイズは、前記サブピクセルサイズの２分の１〜２倍である、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
3. 前記微細構造化されたマルチビーム要素は、前記導光体の第１の表面に隣接し、前記第１の表面は、前記マルチビューピクセルに隣接しており、前記微細構造化されたマルチビーム要素の入力アパーチャは、前記微細構造と前記第１の表面との間の接点を構成する、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
4. 前記導光体の前記第１の表面に隣接して前記微細構造化されたマルチビーム要素を支持するように構成されたキャリアをさらに備え、前記キャリアは、導光体を備え、前記微細構造化されたマルチビーム要素は、前記導光体の前記第１の表面に隣接する前記キャリアの表面上に提供される、請求項３に記載のマルチビューバックライト。
5. 前記微細構造化されたマルチビーム要素は、前記キャリアの材料を含む、請求項４に記載のマルチビューバックライト。
6. 前記微細構造化されたマルチビーム要素は、前記導光体の第２の表面に隣接して外部に位置し、前記第２の表面は、前記マルチビューピクセルに隣接する前記導光体の第１の表面とは反対側である、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
7. 前記微細構造化されたマルチビーム要素は、前記導光体の材料を含み、前記微細構造化されたマルチビーム要素は、前記導光体の前記第２の表面から突出する、請求項６に記載のマルチビューバックライト。
8. 前記導光体の１つの入力に光学的に結合された１つの光源、または前記導光体の複数の入力に光学的に結合された複数の光源をさらに備え、前記１つまたは複数の光源は、前記導波光を提供するように構成される、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
9. 前記微細構造化されたマルチビーム要素の前記微細構造の形状が、球体の２分の１の形状、角錐の形状、および葉の形状のうちの１つである、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
10. 前記微細構造化されたマルチビーム要素は、複数の微細構造を備え、前記微細構造の密度は、前記微細構造化されたマルチビーム要素の散乱強度を変調して、前記導光体に沿った長さに応じて輝度均一性を制御するように構成される、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
11. 請求項１に記載のマルチビューバックライトを備えるマルチビューディスプレイであって、前記光ビーム群のうちの光ビームを変調するように構成されたライトバルブのアレイをさらに備え、前記アレイのライトバルブは、前記マルチビューピクセル内のサブピクセルに対応し、前記アレイの１組のライトバルブは、前記マルチビューディスプレイの前記マルチビューピクセルに対応する、マルチビューディスプレイ。
12. マルチビューディスプレイであって、
    前記マルチビューディスプレイの複数の異なるビューを提供するように構成されたマルチビューピクセルのアレイであり、１つのマルチビューピクセルが、前記異なるビューのビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する指向性光ビーム群を変調するように構成された複数のライトバルブを備える、マルチビューピクセルのアレイと、
    光を導波するように構成された導光体と、
    前記導光体の表面の外部に位置する微細構造化されたマルチビーム要素のアレイとを備え、前記アレイの微細構造化されたマルチビーム要素は、前記導波光の一部分を受け取るように構成された微細構造を備え、前記受け取った部分を前記指向性光ビーム群として反射するように構成された内面を有し、
    微細構造化されたマルチビーム要素サイズが、ライトバルブのサイズと同等である、マルチビューディスプレイ。
13. 微細構造化されたマルチビーム要素が、前記微細構造化されたマルチビーム要素の出力アパーチャで前記指向性光ビーム群を提供するように構成され、前記出力アパーチャのサイズが、前記複数のライトバルブのうちの１つのライトバルブのサイズの２分の１〜２倍である、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
14. 前記導光体の第１の表面に隣接して、前記微細構造化されたマルチビーム要素のアレイを支持するように構成されたキャリアをさらに備え、前記第１の表面は、前記マルチビューピクセルのアレイに隣接しており、前記アレイの微細構造化されたマルチビーム要素は、前記導光体の前記第１の表面に隣接する前記キャリア表面上に位置する、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
15. 前記微細構造化されたマルチビーム要素のアレイは、前記導光体の第２の表面に隣接して外部に位置し、前記第２の表面は、前記マルチビューピクセルのアレイに隣接する前記導光体の第１の表面とは反対側である、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
16. 前記微細構造化されたマルチビーム要素は、前記微細構造の外面上に反射層をさらに備え、前記反射層は、前記微細構造の前記内面における反射を強化するように構成される、請求項１５に記載のマルチビューディスプレイ。
17. 前記導光体の入力に光学的に結合された光源をさらに備え、前記光源は、前記導光体へ前記導波光として光を提供するように構成される、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
18. マルチビューディスプレイ動作の方法であって、
    導光体の長さに沿って光を導波することと、
    前記導光体の外部に位置して前記導光体に光学的に接続された複数の微細構造化されたマルチビーム要素を使用して、前記導光体から前記導波光の一部分を出力結合することであり、前記導波光部分が、前記複数の微細構造化されたマルチビーム要素のうちの１つの微細構造化されたマルチビーム要素によって、マルチビューディスプレイの異なるビューのビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する指向性光ビーム群として放出される、出力結合することと、
    前記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルとして構成された複数のライトバルブを使用して、前記指向性光ビーム群の指向性光ビームを変調することとを含み、
    前記微細構造化されたマルチビーム要素は、前記導波光部分を受け取る微細構造を備え、前記微細構造は、前記受け取った導波光部分を前記指向性光ビーム群として反射する内面を有する、方法。
19. 前記微細構造化されたマルチビーム要素のサイズが、前記複数のライトバルブのうちの１つのライトバルブのサイズと同等である、請求項１８に記載のマルチビューディスプレイ動作の方法。
20. 前記複数の微細構造化されたマルチビーム要素は、前記複数のライトバルブに隣接する前記導光体の表面で前記導光体に光学的に接続され、光学的に接続されることは、前記微細構造化されたマルチビーム要素の前記微細構造と前記導光体表面との間の点接触を含む、請求項１８に記載のマルチビューディスプレイ動作の方法。