JP2020523764A - マルチビューバックライト、マルチビューディスプレイおよびオフセットマルチビーム要素の採用方法 - Google Patents

マルチビューバックライト、マルチビューディスプレイおよびオフセットマルチビーム要素の採用方法 Download PDF

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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は、ビューゾーン内の複数のビューのビュー方向に対応する異なる主要な角度方向を有する傾斜した複数の指向性光ビームを提供するように構成されたマルチビーム要素を採用する。マルチビューバックライトは、光を導波光として誘導するように構成された光ガイドと、導波光の一部を傾斜した複数の指向性光ビームとして結合出力するように構成されたマルチビーム要素を含む。複数の傾斜した指向性光ビームの傾斜角は、マルチビーム要素と対応するマルチビューピクセルのオフセットによって提供される。マルチビューディスプレイには、マルチビーム要素のアレイとマルチビューピクセルのアレイが含まれる。

Description

関連出願の相互参照
なし
連邦政府により資金提供された研究または開発に関する声明
なし
電子ディスプレイは、様々なデバイスや製品のユーザーに情報を伝達するためのほぼ至る所にある媒体である。最も一般的に採用されている電子ディスプレイには、ブラウン管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネ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）および電気機械式または電気流体式の光変調を使用する様々なディスプレイ（例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。一般に、電子ディスプレイは、アクティブディスプレイ（つまり、光を発するディスプレイ）またはパッシブディスプレイ（つまり、別の光源から提供される光を変調するディスプレイ）に分類できる。アクティブディスプレイの最も明白な例には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、ＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。放射された光を考慮するときに一般的にパッシブとして分類されるディスプレイは、ＬＣＤとＥＰディスプレイである。パッシブディスプレイは、本質的に低消費電力を含むがこれに限定されない魅力的なパフォーマンス特性を示すことがよくあるが、光を発する能力がないことを考えると、多くの実際の適用で、使用が幾分制限される。
放出光に関連するパッシブディスプレイの制限を克服するために、多くのパッシブディスプレイが外部光源に結合されている。結合された光源は、それらの結合しなければパッシブなディスプレイが光を発し、実質的にアクティブなディスプレイとして機能することを可能にし得る。そのような結合される光源の例は、バックライトである。バックライトは、パッシブディスプレイを照らすために、結合しなければパッシブなディスプレイの背後に配置される光源（多くの場合、パネルバックライト）として機能できる。例えば、バックライトはＬＣＤまたはＥＰディスプレイに接続できる。バックライトは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイを通過する光を発する。放射された光は、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイによって変調され、変調された光は次にＬＣＤまたはＥＰディスプレイから放射される。多くの場合、バックライトは白色光を発するように構成されている。次に、カラーフィルターを使用して、白色光をディスプレイで使用される様々な色に変換する。カラーフィルターは、例えば、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイの出力（あまり一般的ではない）、またはバックライトとＬＣＤまたはＥＰディスプレイの間に配置することができる。あるいは、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の順次の照明により、様々な色を実装してもよい。
本明細書に記載の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により、より容易に理解することができ、類似の参照番号は類似の構造要素を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの斜視図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、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要な角度方向を有する光ビームの角度成分のグラフ表示を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例における回折格子の断面図を示す。
本明細書に記載の原理に一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライトの断面図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライトの断面図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライトの平面図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライトの斜視図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビーム要素を含むマルチビューバックライトの一部の断面図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビーム要素を含むマルチビューバックライトの一部の断面図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビーム要素を含むマルチビューバックライトの一部の断面図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのブロック図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの動作の方法のフローチャートを示す。
特定の例および実施形態は、上記で参照された図に示された特徴に加えて、およびその代わりの１つである他の特徴を有する。これらの機能およびその他の機能については、上記で参照した図を参照して以下で詳しく説明する。
本明細書に記載の原理による例および実施形態は、オフセットマルチビーム要素を有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、１つまたはそれ以上のビューゾーンを備えた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、本明細書に記載の原理と一致する実施形態は、マルチビューディスプレイのビューゾーンに向かって所定の傾斜角を有する傾斜した複数の指向性光ビームを提供するように構成されるオフセットマルチビーム要素を採用するマルチビューバックライトを提供する。例えば、マルチビーム要素は、マルチビューピクセルの中心線からオフセットされてもよく、このオフセットは、傾斜した複数の指向性光ビームの所定の傾斜角を提供し得る。さらに、オフセットのマルチビュー要素によって提供される傾斜した複数の指向性光ビームは、所定の傾斜角に関してまたは所定の傾斜角に対して複数の異なる主要な角度方向を有してもよい。様々な実施形態によれば、異なる主要な角度方向を有する傾斜した複数の指向性光ビームは、マルチビューディスプレイのビューゾーン内の（マルチビュー画像のビューのセット内の）異なるビュー方向に対応し得る。本明細書に記載のマルチビューバックライトを採用するマルチビューディスプレイの使用には、携帯電話（スマートフォンなど）、時計、タブレットコンピュータ、モバイルコンピュータ（ラップトップコンピュータなど）、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、カメラのディスプレイ、その他の様々なモバイル、および実質的に非モバイルのディスプレイアプリケーションとデバイスが含まれるが、これらに限定されない。
様々な実施形態によれば、オフセットマルチビーム要素を使用するマルチビューディスプレイは、互いに空間的に分離された複数のビューゾーンを提供するように構成され得る。例えば、マルチビューディスプレイは、ビューゾーンのペアを提供し得る。ビューゾーンのペアは、例えば自動車の運転手と乗客に異なるビューを提供するように構成されてもよい。特に、第１の傾斜角を有する第１の複数の傾斜指向性光ビームのセットは、第１のビューゾーンに第１の画像を提供でき、一方で第２の傾斜角を有する第２の複数の傾斜指向性光ビームのセットは、第２のビューゾーンに第２の画像を提供することができる。第１のビューゾーンは、例えば、運転者に見えるビューゾーンに対応してもよく、第２のビューゾーンは、例えば乗客のビューゾーンまたは乗客に見えるものでもよい。さらに、所与のビューゾーン内またはそれに対応する傾斜した複数の指向性光ビームの中の光ビームは、互いに異なる主要な角度方向を有し得る。いくつかの実施形態では、傾斜した複数の指向性光ビームの異なる主要な角度方向は、それぞれの第１および第２のビューゾーンに表示されるマルチビュー画像のビューのセットの異なるビュー方向に対応し得る。
本明細書において、「マルチビューディスプレイ」は、異なるビュー方向でマルチビュー画像の異なるビューを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して定義される。図１Ａは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、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、見られるマルチビュー画像を表示するスクリーン１２を含む。スクリーン１２は、電話（例えば、携帯電話、スマートフォンなど）、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、カメラのディスプレイ、または実質的に他の任意のデバイスの電子ディスプレイのディスプレイスクリーンなどであってもよい。マルチビューディスプレイ１０は、スクリーン１２に対して異なるビュー方向１６で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、スクリーン１２から様々な異なる主要な角度方向に延びる矢印として示されている。異なるビュー１４は、矢印の終端に、影付きの多角形のボックスとして示されている（すなわち、ビュー方向１６を描いている）。また、４つのビュー１４および４つのビュー方向１６のみが示されており、これらはすべて例示であって限定するものではない。図１Ａではスクリーンの上方に異なるビュー１４が示されているが、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ１０に表示されるとき、ビュー１４は実際にスクリーン１２上またはスクリーン１２の近くに現れることに留意されたい。スクリーン１２の上方にビュー１４を描いているのは、説明を簡単にするためだけでのことであり、特定のビュー１４に対応するビュー方向１６のそれぞれ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図している。
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ビュー方向または同等の光ビーム（すなわち、指向性光ビーム）は、一般に、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要な角度方向を有する。本明細書では、角度成分θは、光ビームの「仰角成分」または「仰角」と呼ばれる。角度成分φは、光ビームの「方位角成分」または「方位角」と呼ばれる。定義により、仰角θは垂直面の角度（例えば、マルチビューディスプレイ画面の平面に垂直）であり、一方で方位角φは水平面の角度（例えば、マルチビューディスプレイ画面の平面に平行）である。図１Ｂは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイのビュー方向（例えば、図１Ａのビュー方向１６）に対応する特定の主要な角度方向を有する光ビーム２０の角度成分｛θ，φ｝のグラフ表示を示す。加えて、光ビーム２０は、本明細書の定義により、特定の点から放出または発散する。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付けられた中心光ビームを有する。図１Ｂは、光ビーム（またはビュー方向）の原点Ｏも示している。
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、異なる視点を表す、または複数のビューのうちのビュー同士の間の角度の差を含む、複数のビューとして定義される。さらに、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、明示的に２つ以上の異なるビュー（すなわち、最低３つのビューおよび一般に４つ以上のビュー）を含む。したがって、本明細書で使用される「マルチビューディスプレイ」は、シーン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確に区別される。ただし、マルチビュー画像およびマルチビューディスプレイには３つ以上のビューが含まれるが、本明細書での定義により、マルチビュー画像は、マルチビューのビューのうち２つだけを選択して一度に見る（例えば、片目に１つのビュー）ことによって、立体画像のペアとして見る（例えば、マルチビューディスプレイで）ことができることに留意されたい。
「マルチビューピクセル」は、本明細書では、マルチビューディスプレイの同様の複数の異なるビューのそれぞれにおける「ビュー」ピクセルを表すサブピクセルのセットとして定義される。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のビューピクセルに対応する、またはビューピクセル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、各サブピクセルが異なるビューの対応するビューの所定のビュー方向に関連付けられているという点で、いわゆる「方向性ピクセル」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いて同等または少なくとも実質的に同様の位置または座標を有し得る。例えば、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の｛ｘ１，ｙ１｝にあるビューピクセルに対応する個別のサブピクセルを有することができ、一方で第２のマルチビューピクセルは、異なるビューのそれぞれの｛ｘ２，ｙ２｝にあるビューピクセルに対応する個別のサブピクセルを有することができる、などである。
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てもよい。例えば、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付けられた６４個のサブピクセルを提供し得る。別の例では、マルチビューディスプレイは８×４のビューの配列（すなわち３２のビュー）を提供でき、マルチビューピクセルは３２のサブピクセル（すなわち各ビューに１つ）を含むことができる。加えて、それぞれの異なるサブピクセルは、例えば、６４個の異なるビューに対応するビュー方向の異なる１つに対応する関連する方向（例えば、光ビームの主要な角度方向）を有し得る。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のビューの「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）の数と実質的に等しくてもよい。例えば、ビューに６４０×４８０のビューピクセル（つまり、６４０×４８０のビューの解像度）が含まれる場合、マルチビューディスプレイには３０７，２００のマルチビューピクセルがある。別の例では、ビューが１００×１００ピクセルを含む場合、マルチビューディスプレイは合計１万（つまり１００×１００＝１０，０００）のマルチビューピクセルを含むことがあり得る。
本明細書では、「光ガイド」は、全内面反射を使用して構造内で光を導く構造として定義される。特に、光ガイドは、光ガイドの動作波長で実質的に透明なコアを含んでもよい。様々な例では、「光ガイド」という用語は一般に、全内面反射を使用して、光ガイドの誘電材料と、その光ガイドを囲む材料または媒体との間の界面で、光を導く誘電体光導波路を指す。定義により、全内面反射の条件は、光ガイドの屈折率が、光ガイド材料の表面に隣接する周囲の媒体の屈折率よりも大きいことである。いくつかの実施形態では、光ガイドは、前述の屈折率差に加えて、またはその代わりにコーティングを含んで、全内面反射をさらに促進してもよい。コーティングは、例えば反射コーティングであってもよい。光ガイドは、いくつかの光ガイドのいずれかであり得、プレート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がこれらに限定されない。
さらに本明細書において、「プレート状光ガイド」のように光ガイドに適用される場合の「プレート」という用語は、「スラブ」ガイドと呼ばれることもある、区分的または差別的に平面の層またはシートとして定義される。特に、プレート状光ガイドは、光ガイドの上面および底面（すなわち、反対側の面）によって境界を定められた実質的に直交する２つの方向に光を導くように構成された光ガイドとして定義される。さらに、本明細書の定義により、上面および底面は両方とも互いに分離されており、少なくとも差動的な意味で互いに実質的に平行であってもよい。すなわち、プレート状光ガイドの任意の異なる小さなセクション内では、上面と底面は実質的に平行または同一平面上にある。
いくつかの実施形態では、プレート状光ガイドは実質的に平坦（すなわち、平面に限定）であり得、したがって、プレート状光ガイドは平面光ガイドである。他の実施形態では、プレート状光ガイドは、１つまたは２つの直交する次元で湾曲していてもよい。例えば、プレート状光ガイドは、円柱状のプレート状光ガイドを形成するために一次元で湾曲していてもよい。しかし、任意の曲率は、光を導くためのプレート状光ガイド内で全内面反射が維持されるのを確実にするのに十分に大きい曲率半径を備える。
本明細書において、「回折格子」は一般に、回折格子に入射する光の回折を提供するように配置された複数の特徴部（すなわち、回折特徴部）として定義される。いくつかの例では、複数の特徴部は、特徴部のペア間に１つまたはそれ以上の格子の間隔を有する周期的または準周期的な様式に配置されてもよい。例えば、回折格子は、一次元（１Ｄ）のアレイに配置された複数の特徴部（例えば、材料表面の複数の溝または隆起）を含み得る。他の例では、回折格子は、特徴部の二次元（２Ｄ）のアレイであってもよい。回折格子は、例えば、材料表面上のバンプまたは穴の２Ｄアレイであってもよい。
したがって、本明細書の定義により、「回折格子」は、回折格子に入射する光の回折を提供する構造である。光が光ガイドから回折格子に入射する場合、提供された回折または回折散乱は、回折格子が回折によって光ガイドから光を結合出力（couple out）できるという点で、「回折結合」に至り、そのため「回折結合」と呼ばれることがある。回折格子はまた、回折により（すなわち、回折角で）光の角度を変更または変更する。特に、回折の結果として、回折格子を出る光は一般に、回折格子に入射する光（すなわち、入射光）の伝播方向とは異なる伝播方向を有する。回折による光の伝播方向の変化は、本明細書では「回折方向転換」と呼ばれる。したがって、回折格子は、回折格子に入射する光を回折的に方向転換する回折特徴部を含む構造であると理解することができ、光が光ガイドから入射する場合、回折格子はまた、光ガイドからの光を回折的に結合出力し得る。
さらに、本明細書の定義により、回折格子の特徴部は「回折特徴部」と呼ばれ、材料表面（すなわち、２つの材料間の境界）の１つまたはそれ以上であり得る。表面は、例えば、光ガイドの表面であり得る。回折特徴部は、表面、表面内、または表面上の溝、隆起、穴、およびバンプのうちの１つまたはそれ以上を含むがこれらに限定されない、光を回折する様々な構造のいずれかを含んでもよい。例えば、回折格子は、材料表面に複数の実質的に平行な溝を含んでもよい。別の例では、回折格子は、材料表面から立った状態の複数の平行な隆起を含んでもよい。回折特徴部（例えば、溝、隆起、穴、バンプなど）は、１つまたはそれ以上の正弦波プロファイル、長方形のプロファイル（例えば、バイナリ回折格子）、三角形のプロファイルおよび鋸歯状のプロファイル（例えば、ブレーズド（blazed）格子）を含むがこれらに限定されない回折を提供する様々な断面形状またはプロファイルのいずれかを有してもよい。
本明細書に記載の様々な例によれば、回折格子（例えば、以下で説明するマルチビーム要素の回折格子）を使用して、光ガイド（例えば、プレート状光ガイド）からの光を光ビームとして回折的に散乱または結合することができる。特に、局所的な周期回折格子の回折角、またはそれによって提供される回折角であるθｍは、式（１）によって次のように与えられる。
Figure 2020523764
 式中、λは光の波長、ｍは回折次数、ｎは光ガイドの屈折率、ｄは回折格子の特徴部間の距離または間隔、θｉは光の回折格子に対する入射角である。簡単にするために、式（１）は、回折格子が光ガイドの表面に隣接し、光ガイドの外側の材料の屈折率が１に等しい（つまり、ｎｏｕｔ＝１）と仮定している。一般に、回折次数ｍは整数で得られる。回折格子によって生成される光ビームの回折角θｍは、回折次数が正である（例えば、ｍ＞０）式（１）によって得ることができる。例えば、回折次数ｍが１に等しい場合（つまり、ｍ＝１）、１次回折が提供される。
図２は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例における回折格子３０の断面図を示す。例えば、回折格子３０は、光ガイド４０の表面に配置されてもよい。加えて、図２は、入射角θｉで回折格子３０に入射する光ビーム５０を示している。光ビーム５０は、光ガイド４０内の誘導された光ビームである。また、図２には、入射光ビーム２０の回折の結果として、回折格子３０によって回折的に生成されて結合出力される結合出力光ビーム６０が示されている。結合出力光ビーム６０は、式（１）によって得られるような回折角θｍ（または本明細書では「主要な角度方向」）を有する。結合出力光ビーム６０は、例えば、回折格子３０の回折次数「ｍ」に対応し得る。
本明細書の定義により、「マルチビーム要素」は、複数の光ビームを含む光を生成する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。いくつかの実施形態において、マルチビーム要素は、バックライトの光ガイドに光学的に結合されて、光ガイド内で誘導される光の一部を結合出力することにより、光ビームを提供し得る。さらに、マルチビーム要素によって生成される複数の光ビームのうちの光ビームは、本明細書の定義により、互いに異なる主要な角度方向を有する。特に、定義により、複数の光ビームは、複数の光ビームの他の光ビームとは異なる所定の主要な角度方向を有する。したがって、複数の光ビームのうちの光ビームは「指向性光ビーム」と呼ばれ、複数の光ビームは複数の「指向性」光ビームと呼ばれることがある。
さらに、複数の指向性光ビームは光照射野を表し得る。例えば、複数の指向性光ビームは、実質的に円錐形の空間領域に限定されるか、複数の指向性光ビーム内の光ビームの主要な角度方向を含む所定の角度の広がりを有し得る。そのようなものとして、組み合わされた光ビームの所定の角度の広がり（すなわち、複数の指向性光ビーム）は、光照射野を表せる。様々な実施形態によれば、様々な光ビームの主な角度方向は、マルチビーム要素のサイズ（例えば、長さ、幅、面積など）を含むがこれらに限定されない特性によって決定される。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、本明細書の定義により、「拡張した点光源」、すなわちマルチビーム要素の範囲全体に分布する複数の点光源と見なされ得る。さらに、マルチビーム要素によって生成される指向性光ビームは、本明細書の定義により、図１Ｂに関して上述したように、角度成分｛θ，φ｝により与えられる主要な角度方向を有する。
本明細書では、「コリメータ」は、光をコリメートするように構成された実質的に任意の光学デバイスまたは装置として定義される。例えば、コリメータは、コリメーティングミラーまたはリフレクタ、コリメーティングレンズ、およびそれらの様々な組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、コリメーティングリフレクタを備えるコリメータは、放物状の曲線または形状によって特徴付けられる反射面を有してもよい。別の例では、コリメーティングリフレクタは、成形された放物面リフレクタを備えてもよい。「成形された放物面」とは、成形された放物面反射鏡の湾曲した反射面が、所定の反射特性（コリメーションの度合いなど）を達成するために、決定された方法で、「真の」放物線の湾曲から逸脱することを意味する。同様に、コリメーティングレンズは、球面形状の表面（例えば、両凸球面レンズ）を備えてもよい。
いくつかの実施形態では、コリメータは、連続リフレクタまたは連続レンズ（すなわち、実質的に滑らかな途切れのない表面を有するリフレクタまたはレンズ）であり得る。他の実施形態では、コリメーティングリフレクタまたはコリメーティングレンズは、フレネルリフレクタまたは光のコリメーションを提供するフレネルレンズなどであるがこれらに限定されない、実質的に不連続な表面を備えてもよい。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コリメーションの量は、所定の程度または量で実施形態ごとに変動してもよい。さらに、コリメータは、２つの直交する方向（例えば、垂直方向および水平方向）の一方または両方でコリメーションを提供するように構成されてもよい。すなわち、いくつかの実施形態によれば、コリメータは、光コリメーションを提供する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、「コリメーション係数」は、光がコリメーションされる度合いとして定義される。特に、コリメーション係数は、本明細書の定義により、コリメート光ビーム内の光線の角度の広がりを定義する。例えば、コリメーション係数σは、コリメート光のビーム内の光線の大部分が特定の角度の広がり内にあることを指定する場合がある（例えば、コリメート光ビームの中心または主要な角度方向を中心として＋／−σ度）。いくつかの例によれば、コリメート光ビームの光線は角度に関してガウス分布を有し、角度の広がりはコリメート光ビームのピーク強度の半分によって決定される角度であり得る。
本明細書において、「光源」は、光源（例えば、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。例えば、光源は、活性化またはオンにされると光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光エミッタを備えてもよい。特に、本明細書では、光源は、実質的に任意の光源であるか、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード、プラズマベースの光エミッタ、蛍光灯、白熱灯、および実質的に任意の他の光源のうちの１つまたはそれ以上を含むがこれらに限定されない実質的に任意の光エミッタを含むことができる。光源によって生成された光は、色を有していても（つまり、特定の波長の光を含んでも）、ある範囲の波長（例えば白色光）であってもよい。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てもよい。例えば、光源は、少なくとも１つの光エミッタが、セットまたはグループの少なくとも１つの他の光エミッタによって生成される光の色または波長とは異なる色または同等の波長を有する光を生成する光エミッタのセットまたはグループを含むことができる。異なる色には、例えば原色（例えば、赤、緑、青）が含まれる場合がある。
さらに、本明細書で使用される場合、冠詞「ａ」は、特許技術におけるその通常の意味、すなわち「１つまたはそれ以上の」という意味を有することを意図している。例えば、「ａ ｍｕｌｔｉｂｅａｍ ｅｌｅｍｅｎｔ」とは、１つまたはそれ以上のマルチビーム要素を意味し、そのため、本明細書では「ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｂｅａｍ ｅｌｅｍｅｎｔ」は「ｔｈｅ ｍｕｌｔｉｂｅａｍ ｅｌｅｍｅｎｔ（ｓ）」を意味している。また、「上（top）」、「下（bottom）」、「上（upper）」、「下（lower）」、「上（up）」、「下（down）」、「前（front）」、「後ろ（back）」、「第１（first）」、「第２（second）」、「左（left）」または「右（right）」は、本明細書では制限を意図するものではない。本明細書において、「約」という用語は、他に明示的に明記しない限り、値に適用される場合、通常、値を生じるために使用される機器の許容範囲内であることを意味し、または、プラスまたはマイナス１０％、プラスまたはマイナス５％、またはプラスまたはマイナス１％を意味する場合がある。さらに、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、過半数、またはほぼすべて、またはすべて、または約５１％から約１００％の範囲内の量を意味する。さらに、本明細書の例は、例示のみを目的とするものであり、限定目的ではなく、論じる目的で提示されている。
本明細書に記載の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３は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト１００の断面図を示す。図４Ａは、本明細書に記載の原理に一致する実施形態による、別の例におけるマルチビューバックライト１００の断面図を示す。図４Ｂは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、マルチビューバックライト１００の平面図を示す。図４Ｃは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、マルチビューバックライト１００の斜視図を示す。図４Ｃの斜視図は、本明細書での議論を容易にするために部分的に切欠いた状態で示されている。
図示されるように、マルチビューバックライト１００は、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２を提供するように構成され、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２は、互いに異なる主要な角度方向を有する（例えば、光照射野として）。特に、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２が提供されると、マルチビューバックライト１００から離れるように向けられる。いくつかの実施形態では、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２を変調して（例えば、後述するライトバルブを使用して）、３Ｄまたはマルチビューコンテンツ、例えばマルチビュー画像を含むがこれに限定されない情報の表示を容易にすることができる。
さらに、様々な実施形態によれば、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２は、ビューゾーン、例えば、マルチビューバックライト１００を使用するマルチビューディスプレイのビューゾーンまたは領域に向かって傾斜している。傾斜は、マルチビューバックライト１００の表面に垂直な方向（すなわち、法線の表面）に対して、またはそれから離れる複数の傾斜した指向性光ビームの傾斜角φに関して、定義される、または特徴付けられる。例えば、傾斜、したがって傾斜角φは、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の中心軸に対して定義されてもよい。図３において、傾斜角φを有する破線は、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の中心軸を表す。ビューゾーン１２４も図３に示されている。
図３および図４Ａ〜図４Ｃに示されるように、マルチビューバックライト１００は、光ガイド１１０を含む。いくつかの実施形態によれば、光ガイド１１０はプレート状光ガイドであってもよい。光ガイド１１０は、光を導波光１０４として光ガイド１１０の長さに沿って導くように構成される。例えば、光ガイド１１０は、光導波路として構成された誘電材料を含むことができる。誘電材料は、誘電光導波路を取り囲む媒体の第２の屈折率よりも大きい第１の屈折率を有してもよい。屈折率の差は、例えば、光ガイド１１０の１つまたはそれ以上のガイドモードに従って導波光１０４の全内面反射を促進するように構成される。
いくつかの実施形態では、光ガイド１１０は、光学的に透明な誘電材料の延長された実質的に平面のシートを含むスラブまたはプレート光導波路（すなわち、プレート状光ガイド）であり得る。誘電材料の実質的に平面のシートは、全内面反射を使用して、導波光１０４を（例えば、導波光ビームとして）誘導するように構成される。様々な例によれば、光ガイド１１０の光学的に透明な材料は、１つまたはそれ以上の様々なタイプのガラス（例えば、シリカガラス、アルカリ−アルミノケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラスなど）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）を含むが、これらに限定されない様々な誘電材料のいずれかを含むか、それらから構成されてもよい。いくつかの例では、光ガイド１１０は、光ガイド１１０の表面（例えば、上面および底面の一方または両方）の少なくとも一部にクラッド層（図示せず）をさらに含むことができる。クラッド層は、いくつかの例によれば、全内面反射をさらに促進するために使用されてもよい。
さらに、いくつかの実施形態によれば、光ガイド１１０は、光ガイド１１０の第１の表面１１０’（例えば、「前側の」表面または面）と第２の表面１１０’’（例えば、「後ろ側の」面または面）との間のゼロでない伝播角での全内面反射に従って導波光１０４を導くように構成される。特に、導波光１０４は、光ガイド１１０の第１の表面１１０’と第２の表面１１０’’との間をゼロでない伝播角で反射または「跳ね返る」ことにより伝播する。わかりやすくするために、図３、図４Ａ〜図４Ｃにはゼロでない伝播角は示されていないことに留意されたい。しかし、図３および図４Ａにおいて、伝播方向１０３を示す太い矢印は、光ガイドの長さに沿った導波光１０４の一般的な伝播方向を示している。
本明細書で定義されるように、「ゼロでない伝播角」は、光ガイド１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’または第２の表面１１０’’）に対する角度である。さらに、様々な実施形態によれば、ゼロでない伝播角は、ゼロより大きく、かつ光ガイド１１０内の全内面反射の臨界角より小さい。例えば、導波光１０４のゼロでない伝播角は、約１０度から約５０度の間、またはいくつかの例では、約２０度から約４０度の間、または約２５度から約３５度の間であり得る。例えば、ゼロでない伝播角は約３０度である。他の例では、ゼロでない伝播角は約２０度、または約２５度、または約３５度であり得る。さらに、特定のゼロでない伝播角が、光ガイド１１０内の全内面反射の臨界角よりも小さくなるように選択される限り、特定の実装に対して特定のゼロでない伝播角が選択されてもよい（例えば、任意に）。
光ガイド１１０内の導波光１０４は、ゼロでない伝播角（例えば、約３０〜３５度）で光ガイド１１０に導入または結合され得る。レンズ、ミラーまたは同様のリフレクタ（例えば、傾斜リフレクタ）、回折格子、およびプリズム（図示せず）のうちの１つまたはそれ以上は、様々な例によるゼロでない伝搬角度で導波光１０４として、光ガイド１１０の入口端部に入る光の結合を促進し得る。光ガイド１１０へと結合されると、導波光１０４は、光ガイド１１０に沿って、入口端部から概ね離れ得る方向に伝播する（例えば、図３および図４Ａのｘ軸に沿って指す太い矢印で示される）。
さらに、様々な実施形態によれば、光を光ガイド１１０に結合することにより生成される導波光１０４または同等の導波光１０４は、コリメート光ビームであってもよい。本明細書において、「コリメート光」または「コリメート光ビーム」は、一般に、光ビームの光線が光ビーム（例えば、導波光１０４）内で互いに実質的に平行である光ビームとして定義される。さらに、コリメート光ビームから発散または散乱される光線は、本明細書の定義により、コリメート光ビームの一部とは見なされない。いくつかの実施形態では、マルチビューバックライト１００は、例えば光源からの光をコリメートするために、上述のレンズ、リフレクタまたはミラーなどのコリメータ（例えば、傾斜コリメートリフレクタ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、光源はコリメータを含む。光ガイド１１０に提供されるコリメート光は、コリメート導波光１０４またはコリメート導波光ビームである。いくつかの実施形態では、導波光１０４は、コリメーション係数σに従って、またはコリメーション係数σを有してコリメーションされてもよい。
いくつかの実施形態では、光ガイド１１０は、導波光１０４を「再利用」するように構成されてもよい。特に、光ガイドの長さに沿ってガイドされた導波光１０４は、伝播方向１０３とは異なる別の伝播方向１０３’でその長さに沿って方向転換することができる。例えば、光ガイド１１０は、光源に隣接する入口端部の反対側の光ガイド１１０の端部に、リフレクタ（図示せず）を含むことができる。リフレクタは、導波光１０４を再利用導波光として入口端部に向かって反射して戻すように構成することができる。このように導波光１０４を再利用すると、導波光を、例えば以下で説明するマルチビーム要素に複数回利用可能にすることにより、マルチビューバックライト１００の輝度（例えば、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の強度）を増加させることができる。
図３では、再利用された導波光の伝播方向１０３’を示す太い矢印（例えば、負のｘ方向に向けられている）は、光ガイド１１０内の再利用された導波光の一般的な伝播方向を示している。代替的に（例えば、導波光の再利用とは対照的に）、他の伝播方向１０３’で伝播する導波光１０４を、（例えば、伝播方向１０３を有する導波光１０４に加えて）他の伝播方向１０３’で光ガイド１１０に光を導入することにより、提供することができる。
再び図３および図４Ａ〜図４Ｃを参照すると、マルチビューバックライト１００は、マルチビーム要素１２０をさらに備える。様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１２０は、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２として導波光１０４の一部を結合出力するように構成される。特に、図３、図４Ａおよび図４Ｃは、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２を、光ガイド１１０の第１（または前側）の表面１１０’から向けられた複数の分岐する矢印として示している。
様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１２０は、対応するマルチビューピクセル１０６の中心線１０６ａからの物理的変位またはオフセット１２６を有する。オフセット１２６は、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の傾斜または傾斜角φを提供するように構成される。さらに、傾斜角φは、マルチビューディスプレイのビューゾーン１２４の方向に対応し、ビューゾーン１２４内の異なる主要な角度方向は、そのビューゾーン１２４内のマルチビューディスプレイのビューのセットに対応する。様々な実施形態によれば、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２は、マルチビューピクセル１０６内のライトバルブ１０８の異なるものを通過し、それらによって変調され得る。
異なる実施形態によれば、様々な異なるビューゾーン１２４内のマルチビューのビューまたはマルチビューの画像は、同じまたは異なる画像コンテンツに対応し得ることに留意されたい。特に、ビューゾーン１２４のマルチビューディスプレイによって提供されるマルチビューの画像は、別のビューゾーンのマルチビューディスプレイによって提供されるマルチビュー画像のコンテンツとは異なるコンテンツを含むことがある。他の例では、コンテンツは異なるビューゾーン間で類似していても同一でさえあってもよい。
いくつかの実施形態において、マルチビューバックライト１００は、例えば図４Ａ〜図４Ｃに示されるように、複数のマルチビーム要素１２０を含む。複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素１２０は、様々な実施形態に従って、光ガイドの長さに沿って互いに間隔を空けている。特に、マルチビーム要素１２０は、互いに分離されており、光ガイドの長さに沿った個々の別個の要素を表している。さらに、本明細書の定義により、マルチビーム要素１２０は、有限（すなわち、非ゼロ）要素間距離（例えば、有限の中心間距離）に従って互いに間隔を空けられている。さらに、本明細書の定義により、複数のマルチビーム要素のマルチビーム要素１２０は、一般に、互いに交差することも、重なり合うことも、また接触することもない。すなわち、各マルチビーム要素１２０は、一般的に別個であり、複数のマルチビーム要素の中のマルチビーム要素１２０の他のものから分離されている。
様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１２０のサイズは、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセル内のサブピクセルのサイズに匹敵し得る。この構成は、マルチビューディスプレイで使用される様々な指向性の傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の最適またはほぼ最適なビーム幅またはビームオーバーラップを提供し得る。説明のために、図３は、マルチビューバックライト１００とともにサブピクセル（またはライトバルブ１０８）を含むマルチビューピクセル１０６を示している。図４Ａ〜図４Ｃは、複数のマルチビューピクセル１０６、ならびにサブピクセル１０６’およびライトバルブ１０８を示している。
マルチビーム要素１２０の「サイズ」は、長さ、幅または面積を含むがこれらに限定されない様々な方法のいずれかで定義されてもよい。例えば、サブピクセル１０６’のサイズはその長さであってもよく、マルチビーム要素１２０の匹敵するサイズもマルチビーム要素１２０の長さであってもよい。別の例では、サイズは、マルチビーム要素１２０の面積がサブピクセル１０６’の面積（または同等にライトバルブ１０８の面積）に匹敵できるような面積を指し得る。
いくつかの実施形態では、マルチビーム要素１２０のサイズは、サブピクセルのサイズに匹敵しており、その結果マルチビーム要素のサイズがサブピクセルのサイズの約５０パーセント（５０％）から約２００パーセント（２００％）になる。例えば、マルチビーム要素サイズが「ｓ」で示され、サブピクセルのサイズが「Ｓ」で示される場合（例えば、図４Ａに示すように）、マルチビーム要素サイズｓは式（２）で求められる。
Figure 2020523764
 他の例では、マルチビーム要素のサイズは、サブピクセルのサイズの約６０％、またはサブピクセルのサイズの約７０％より大きい、またはサブピクセルのサイズの約８０％より大きい、またはサブピクセルのサイズの約９０％より大きい、またマルチビーム要素がサブピクセルのサイズの約１８０％未満である、またはサブピクセルのサイズの約１６０％である、またはサブピクセルのサイズの約１４０％未満である、またはサブピクセルのサイズの約１２０％未満である。例えば、「匹敵するサイズ」では、マルチビーム要素のサイズは、サブピクセルのサイズの約７５パーセント（７５％）から約１５０パーセント（１５０％）の間である。別の例では、マルチビーム要素１２０は、マルチビーム要素のサイズがサブピクセルのサイズの約１２５パーセント（１２５％）から約８５パーセント（８５％）の間で、サブピクセル１０６’とサイズが匹敵していてもよい。いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素１２０およびサブピクセル１０６’の匹敵するサイズは、マルチビューディスプレイのビュー間の暗いゾーンを減少させるか、いくつかの例では最小化するよう選択され得るが、同時に、マルチビューディスプレイのビュー間のオーバーラップを減少させるか、いくつかの例では、最小化するよう選択することができる。
図３および図４Ａ〜図４Ｃは、マルチビューバックライト１００とともに、アレイ（すなわち、ライトバルブアレイ）として配置された複数のライトバルブ１０８をさらに示している。図示されるように、ライトバルブアレイのライトバルブ１０８は、複数の傾斜した指向性光ビームの指向性光ビーム１０２を変調するように構成される。ライトバルブアレイは、例えば、マルチビューバックライトを使用するマルチビューディスプレイの一部であってもよい。様々な実施形態では、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つまたはそれ以上を含むがこれらに限定されない、ライトバルブアレイのライトバルブ１０８として、異なるタイプのライトバルブを使用することができる。
図３および図４Ａ〜図４Ｃに示すように、マルチビューディスプレイの法線表面に対して、ならびに異なる主要な角度方向に対して、傾斜角（例えば、図３に示す傾斜角φなど）を集合的に有する複数の傾斜光ビームの指向性光ビーム１０２は、ライトバルブアレイのライトバルブ１０８の異なるものを通過し、またそれによって変調されてもよい。マルチビーム要素１２０は、それぞれのまたは対応するマルチビューピクセル１０６の中心線（例えば、中心線１０６ａ）からのオフセット１２６を有することに留意されたい。オフセット１２６は、様々な実施形態に従って、傾斜を提供するか、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の傾斜角φを決定するように構成される。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、ライトバルブ１０８のセットは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ライトバルブ１０８の異なるセットは、マルチビーム要素１２０の異なるものからの傾斜した複数の指向性光ビーム１０２を受け取るおよび変調するように構成されている。つまり、図示のように、各マルチビーム要素１２０に対してライトバルブ１０８の１つの独特なセットがある。
例えば、図４Ａに示すように、第１のライトバルブセット１０８ａは、第１のマルチビーム要素１２０ａからの傾斜した複数の指向性光ビーム１０２を受け取り変調するように構成され、一方で第２のライトバルブセット１０８ｂは、第２のマルチビーム要素１２０ｂからの傾斜した複数の指向性光ビーム１０２を受け取り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の各ライトバルブセット（例えば、第１および第２のライトバルブセット１０８ａ、１０８ｂ）は、それぞれ異なるマルチビューピクセル１０６に対応し、ライトバルブセットの個々のライトバルブ１０８は、図４Ａに示すように、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。
図示されるように、第１のマルチビーム要素１２０ａは、マルチビーム要素アレイの第１のマルチビーム要素のセットのメンバーであり得る。いくつかの実施形態では、第２のマルチビーム要素１２０ｂは、マルチビーム要素アレイの第２のマルチビーム要素のセットのメンバーであり得る。同様に、第１のライトバルブセット１０８ａは、第１のマルチビーム要素のセットに対応または関連する第１のマルチビューピクセルのセットのメンバーであり得、一方で第２のライトバルブセット１０８ｂは、例えば、第２のマルチビーム要素のセットに対応する第２のマルチビューピクセルのセットのメンバーであり得る。
図４Ａ〜図４Ｂに示すように、サブピクセル１０６’のサイズ（すなわち、「ｓ」とラベル付け）は、ライトバルブアレイのライトバルブ１０８のサイズ（すなわち、「Ｓ」とラベル付け）に対応し得ることに留意されたい。他の例では、サブピクセルのサイズは、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（例えば、中心間距離）として定義されてもよい。例えば、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間の中心間の距離より小さくてもよい。サブピクセルのサイズは、例えば、ライトバルブ１０８のサイズ、またはライトバルブ１０８間の中心間の距離に対応するサイズのいずれかとして定義され得る。
図４Ｂに示すように、ライトバルブ１０８の異なるセットを含む各マルチビューピクセル１０６は、マルチビーム要素１２０（マルチビューピクセル１０６の周りの破線で示されている）の対応するものと関連付けられ得る。図４Ａでは、オフセット１２６により、各マルチビーム要素１２０からの傾斜した複数の指向性光ビームが、隣接するマルチビューピクセル１０６によって変調されることになる。さらに、図３および図４Ａに示すように、マルチビーム要素１２０のそれぞれからの傾斜した複数の指向性光ビーム１０２は、マルチビューディスプレイの対応するビューゾーンに向けられ得る（すなわち、傾斜角φを有し得る）。さらに、図４Ａに示すように、交互マルチビーム要素１２０からの傾斜した複数の指向性光ビーム１０２は、交互マルチビューピクセル１０６に同様に向けることができる（すなわち、マルチビーム要素１２０と、異なるビューゾーンに関連する対応するマルチビューピクセルをインターリーブすることができる）。
いくつかの実施形態では、マルチビーム要素１２０の形状は、マルチビューピクセル１０６の形状、または同等に、マルチビューピクセル１０６に対応するライトバルブ１０８のセット（または「サブアレイ」）の形状に類似している。例えば、マルチビーム要素１２０は正方形の形状を有してもよく、マルチビューピクセル１０６（または対応するライトバルブ１０８のセットの配置）は実質的に正方形であってもよい。別の例では、マルチビーム要素１２０は、長方形の形状を有してもよい、すなわち、幅または横方向の寸法よりも長さまたは縦方向の寸法の方が長くてもよい。この例では、マルチビーム要素１２０に対応するマルチビューピクセル１０６（または同等にライトバルブ１０８のセットの配置）は、類似の矩形形状を有することができる。図４Ｂは、正方形のマルチビーム要素１２０およびライトバルブ１０８の正方形のセットを含む対応する正方形のマルチビューピクセル１０６の上面図または平面図を示す。さらに他の例（図示せず）では、マルチビーム要素１２０および対応するマルチビューピクセル１０６は、三角形、六角形、および円形を含むか、または少なくともこれらに近似しているが、これらに限定されない様々な形状を有する。
さらに（例えば、図４Ａに示すように）、いくつかの実施形態によれば、各マルチビーム要素１２０は、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２を、ただ１つのマルチビューピクセル１０６に提供するように構成される。特に、マルチビーム要素１２０の所与の１つについて、マルチビューディスプレイのビュー方向に主要な角度方向を有する傾斜した複数の指向性光ビーム１０２は、その単一の対応するマルチビューピクセル１０６およびサブピクセル１０６’、すなわち、図４Ａに示すように、マルチビーム要素１２０に対応する単一のセットのライトバルブ１０８に限定される。したがって、マルチビューバックライト１００の各マルチビーム要素１２０は、マルチビューディスプレイの異なるビューの１つに主要な角度方向を有する傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の対応するセットを提供し得る。
複数の傾斜した指向性光ビームは、共通の大きさと反対の符号を持つ傾斜角を有するものとして図４Ａに示されているが、他の実施形態では、傾斜角の大きさと符号の一方または両方が互いに異なっていてもよいことに留意されたい。特に、マルチビーム要素１２０のペアは、対応する傾斜した複数の指向性光ビーム１０２を隣接するマルチビューピクセル１０６に提供し得る。しかし、いくつかの実施形態によれば、マルチビューピクセル１０６の中心線に対するマルチビーム要素１２０ａ、１２０ｂの異なるオフセット１２６ａ、１２６ｂは、互いに異なる傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の傾斜角をもたらし得る。異なる傾斜角は、例えば、ビューゾーンの位置の違いに対応する場合がある。
さらに、いくつかの実施形態では、マルチビューピクセルの中心線に対するマルチビーム要素１２０のオフセット１２６は、光ガイド１１０の長さに沿って変化してもよい。したがって、連続的または連鎖的な変動、または異なるオフセットの大きさ、ならびにマルチビーム要素１２０の符号は、マルチビューディスプレイの異なるビューゾーンに位置する異なるビューまたはビュー方向に対して傾斜角を有する傾斜した複数の指向性光ビーム１０２を提供し得る。いくつかの実施形態では、例えば、マルチビューディスプレイから有限距離で傾斜した複数の指向性光ビーム１０２を集束または収束させるために、オフセット１２６を光ガイド１１０の長さに沿って変化させることができる。
上述のように、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の傾斜角φは、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の中心線１０６ａとの間のオフセットによって提供される。さらに、いくつかの実施形態では、マルチビーム要素１２０自体も、傾斜した放射パターンを提供し得る。特に、マルチビーム要素１２０は、いくつかの実施形態によれば、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の傾斜角φに対応する、またはそれに相当する、傾斜した放射パターンを提供するように構成され得る。例えば、図３、図４Ａ、および図４Ｃは、マルチビーム要素１２０の傾斜した放射パターンと、マルチビーム要素のオフセット１２６、１２６ａ、１２６ｂから生じる複数の傾斜した指向性光ビームの傾斜の両方を示し得る。様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１２０の特性は、マルチビーム要素１２０の傾斜した放射パターンを提供するように構成され得る。様々な実施形態によれば、特性は、マルチビーム要素１２０の特定の構造またはタイプに依存し得る。
特に、マルチビーム要素１２０は、導波光１０４の一部を結合出力または散乱するように構成されたいくつかの異なる構造またはタイプのいずれかを含むことができる。例えば、異なる構造には、回折格子、マイクロ反射要素、マイクロ屈折要素、またはそれらの様々な組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。さらに、回折格子が採用される場合、マルチビーム要素１２０は、傾斜した放射パターンを有する傾斜した複数の指向性光ビーム１０２として導波光部分を回折的に結合出力するように構成され得る。同様に、マルチビーム要素１２０がマイクロ反射要素を含む実施形態では、マイクロ反射要素は、傾斜放射パターンを有する傾斜した複数の指向性光ビーム１０２として導波光部分を反射的に結合出力するように構成され得る。最後に、マルチビーム要素１２０がマイクロ屈折要素を含む実施形態では、放射によるまたは放射を用いた傾斜した放射パターンを有する傾斜した複数の指向性光ビーム１０２として、導波光部分を結合または散乱させ得る（すなわち、導波光部分を、反射するように結合出力する）。
図５Ａは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビーム要素１２０を含むマルチビューバックライト１００の一部の断面図を示す。図５Ｂは、本明細書に記載の原理と一致する別の実施形態による、一例におけるマルチビーム要素１２０を含むマルチビューバックライト１００の一部の断面図を示す。特に、図５Ａ〜図５Ｂは、回折格子１２２を含むマルチビューバックライト１００のマルチビーム要素１２０を示している。回折格子１２２は、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２として導波光１０４の一部を回折的に結合出力（または同等に回折的に散乱）するように構成される。回折格子１２２は、回折特徴部間隔（「格子間隔」と呼ばれることもある）または導波光部分の回折結合出力を提供するように構成された回折格子ピッチによって互いに離れた複数の回折特徴部を含む。
様々な実施形態によれば、回折格子１２２内の回折特徴部の間隔または格子ピッチは、サブ波長（すなわち、導波光１０４の波長未満）であり得る。図５Ａ〜図５Ｂは、限定ではなく例示を簡単にするために、単一の格子間隔（すなわち、一定の格子ピッチ）を有する回折格子１２２を示していることに留意されたい。しかし、様々な実施形態では、以下で説明するように、回折格子１２２は、複数の異なる格子間隔（例えば、２つまたはそれ以上の格子間隔）または可変格子間隔またはピッチを含み、図５Ａ〜図５Ｂに示す傾斜した放射パターンを提供できる。
いくつかの実施形態では、マルチビーム要素１２０の回折格子１２２は、光ガイド１１０の表面に、またはそれに隣接して配置されてもよい。例えば、回折格子１２２は、図５Ａに示されるように、光ガイド１１０の第１の表面１１０’にあっても、それに隣接していてもよい。光ガイドの第１の表面１１０’における回折格子１２２は、例えば、対応するマルチビューピクセルの中心線に対するマルチビーム要素１２０のオフセットに基づいて、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２として第１の表面１１０’を通して導波光部分を回折的に結合出力するように構成される透過モード回折格子であってもよい。別の例では、図５Ｂに示されるように、マルチビーム要素１２０の回折格子１２２は、光ガイド１１０の第２の表面１１０’’にまたはそれに隣接して配置され得る。第２の表面１１０’’に位置する場合、回折格子１２２は反射モード回折格子であり得る。反射モード回折格子として、回折格子１２２は、導波光部分を回折し、回折された導波光部分を第１の表面１１０’に向けて反射し、例えば対応するマルチビューピクセルに対するマルチビーム要素１２０のオフセットに基づき、回折的に傾斜した複数の指向性光ビーム１０２として、第１の表面１１０’から出るように構成される。
他の実施形態（図示せず）では、回折格子は、例えば、透過モード回折格子および反射モード回折格子の一方または両方として、光ガイド１１０の表面間に配置されてもよい。本明細書に記載のいくつかの実施形態では、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の主要な角度方向は、光ガイド表面で光ガイド１１０を出る傾斜した複数の指向性光ビーム１０２による屈折の効果を含み得ることに留意されたい。例えば、図５Ｂは、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２が第１の表面１１０’を横切るときの屈折率の変化による傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の屈折（すなわち曲げ）を、例として、限定することなく示す。
いくつかの実施形態によれば、回折格子１２２の回折特徴部は、互いに離間した溝および隆起の一方または両方を備えてもよい。溝または隆起は、光ガイド１１０の材料を含んでもよく、例えば、光ガイド１１０の表面に形成されてもよい。別の例では、溝または隆起は、光ガイド材料以外の材料、例えば、光ガイド１１０の表面上の別の材料のフィルムまたは層から形成されてもよい。定義により、回折格子（例えば、回折格子１２２）を含むマルチビーム要素１２０の散乱特性は、回折格子から、回折格子による、または回折格子を通る回折（例えば、回折結合または回折散乱）を含む。例えば、位相関数（例えば、格子ピッチまたは回折特徴部間隔）は、ビューゾーンの中心に向かって回折結合することにより、光の放射パターンを操縦または傾斜するように構成または調整されてもよい。言い換えれば、傾斜した複数の指向性光ビーム１０２の傾斜は、回折格子１２２の適切な回折散乱特性を選択することにより提供（または制御）することができる。図５Ａ〜図５Ｂは、回折格子１２２を含むマルチビーム要素１２０の散乱特性（例えば、回折散乱）によって提供される傾斜の例を示している。
いくつかの実施形態では、回折格子１２２は、傾斜した放射パターンを提供するように構成された可変またはチャープ回折格子であるか、それを含むことができる。定義により、「チャープ」回折格子は、チャープ回折格子の範囲または長さにわたって変化する回折特徴部の回折間隔（すなわち、格子ピッチ）を示す、または有する回折格子である。さらに、いくつかの実施形態では、チャープ回折格子は、距離とともに直線的に変化する回折特徴部間隔のチャープを有するか、示すことがある。したがって、チャープ回折格子は、定義により「線形チャープ」回折格子である。他の実施形態では、マルチビーム要素１２０のチャープ回折格子は、回折特徴部間隔の非線形チャープを示し得る。指数チャープ、対数チャープ、または別の、実質的に不均一またはランダムであるが依然として単調な方法で変化するチャープを含むが、これらに限定されない様々な非線形チャープを使用することができる。正弦波チャープまたは三角形または鋸歯状チャープなどの非単調チャープも使用できるが、これらに限定されない。これらのタイプのチャープのいずれかの組み合わせも使用できる。他の実施形態（図示せず）では、傾斜した放射パターンを提供するように構成されたマルチビーム要素１２０の回折格子は、複数の回折格子であるか、それを含む。いくつかの実施形態では、複数の回折格子の個々の回折格子は、互いに重ね合わされてもよい。他の実施形態では、回折格子は、例えばアレイとして互いに隣接して配置された別個の回折格子であってもよい。
図６は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビーム要素１２０を含むマルチビューバックライト１００の一部の断面図を示す。特に、図６は、マイクロ反射要素１２８を含むマルチビーム要素１２０を示している。マルチビーム要素１２０として、またはマルチビーム要素１２０で使用されるマイクロ反射要素１２８は、反射材料またはその層（例えば、反射金属）を使用するリフレクタ、または全内面反射（ＴＩＲ）に基づくリフレクタを含み得るが、これらに限定されない。いくつかの実施形態によれば（例えば、図６に示すように）、マイクロ反射要素１２８を含むマルチビーム要素１２０は、光ガイド１１０の表面（例えば、第２の表面１１０’’）に、またはそれに隣接して配置されてもよい。他の実施形態（図示せず）では、マイクロ反射要素は、第１の表面１１０’と第２の表面１１０’’との間の光ガイド１１０内に配置されてもよい。
特に、図６は、反射ファセット（facet）を有するマイクロ反射要素１２８（例えば、「プリズム」マイクロ反射要素）を含むマルチビーム要素１２０を示している。図示されたプリズム状マイクロ反射要素１２８のファセットは、光ガイド１１０から導波光１０４の一部を反射する（すなわち、反射的に結合出力する）ように構成される。ファセットは、例えば、導波光１０４の伝播方向に対して勾配または傾斜（すなわち、傾斜角を有する）して、導波光部分を光ガイド１１０から反射させることができる。ファセットは、様々な実施形態に従って、光ガイド１１０内の反射材料を使用して形成されてもよく（例えば、図６に示されるように）、または第２の表面１１０’’のプリズムキャビティの表面であってもよい。いくつかの実施形態では、プリズムキャビティが使用される場合、キャビティ表面での屈折率の変化が反射を提供するか（ＴＩＲ反射など）、ファセットを形成するキャビティ表面が反射材料でコーティングされて反射を提供する。さらに図６では、非対称ファセットを有するマルチビーム要素１２０のマイクロ反射要素１２８が示されている。非対称ファセットは、様々な実施形態に従って、傾斜した放射パターンを提供するように構成される。
マルチビューバックライト１００は、光源１３０をさらに備えてもよい。様々な実施形態によれば、光源１３０は、光ガイド１１０内に誘導される光を提供するように構成される。特に、光源１３０は、例えば図３および図４Ａ〜図４Ｃに示すように、光ガイド１１０の入射面または端部（入口端部）に隣接して配置することができる。様々な実施形態において、光源１３０は、１つまたはそれ以上の発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザー（例えば、レーザーダイオード）を含むがこれらに限定されない実質的に任意の光源（例えば、光エミッタ）を備えてもよい。いくつかの実施形態では、光源１３０は、特定の色で示される狭帯域スペクトルを有する実質的に単色の光を生成するように構成された光エミッタを備えてもよい。特に、単色光の色は、特定の色の空間または色のモデル（例えば、ＲＧＢ色モデル）の原色である場合がある。他の例では、光源１３０は、実質的に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的に広帯域の光源であり得る。例えば、光源１３０は、白色光または実質的に白色の光を提供し得る。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てもよい。異なる光エミッタは、光の異なる色のそれぞれに対応する導波光の、異なる、色固有の、ゼロでない伝播角を有する光を提供するように構成されてもよい。同様に、いくつかの実施形態では、色固有のコリメーション係数が光源１３０によって提供されてもよい。
いくつかの実施形態では、光源１３０は、光を光ガイド１１０に効率的に結合するコリメータをさらに備えてもよい。コリメータは、光源１３０の１つまたはそれ以上の光エミッタから実質的にコリメートされていない光を受け取るように構成されてもよい。コリメータはさらに、実質的にコリメートされていない光をコリメート光に変換するように構成されている。特に、いくつかの実施形態によれば、コリメータは、ゼロでない伝播角を有し、所定のコリメーション係数σに従ってコリメートされるコリメート光を提供することができる。さらに、異なる色の光エミッタが使用される場合、コリメータは、異なる、色固有の、ゼロでない伝播角の一方または両方を有し、異なる、色固有のコリメーション係数を有するコリメート光を提供するように構成され得る。コリメータはさらに、コリメート光ビームを光ガイド１１０に伝達して、上述の導波光１０４として伝播するように構成される。
いくつかの実施形態では、マルチビューバックライト１００は、導波光１０４の伝播方向１０３、１０３’に直交する光ガイド１１０を通る方向の光に対して実質的に透明になるように構成される。特に、いくつかの実施形態では、光ガイド１１０および離間した複数のマルチビーム要素１２０により、光が第１の表面１１０’および第２の表面１１０’’の両方を通って光ガイド１１０を通過することができる。マルチビーム要素１２０のサイズが比較的小さいことと、マルチビーム要素１２０の要素間の間隔が比較的大きいこと（例えば、マルチビューピクセル１０６と１対１の対応）の両方により、少なくとも部分的に透明性が促進され得る。さらにまた、特にマルチビーム要素１２０が回折格子を含む場合、いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素１２０は、光ガイド表面１１０’、１１０’’に直交して伝播する光に対して実質的に透明であってもよい。
本明細書に記載の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。特に、マルチビューディスプレイは、互いに空間的に分離された複数の異なるビューゾーンにマルチビュー画像を提供するように構成されてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイは、異なるビューゾーンにマルチビュー画像を同時に提供してもよい。したがって、様々な実施形態によれば、マルチビューディスプレイは「マルチゾーン」マルチビューディスプレイと呼ばれることがある。例えば、２つのマルチビュー画像を２つの異なる空間的に分離されたビューゾーンに提供するようにマルチビューディスプレイが構成されている場合、マルチビューディスプレイは「デュアルビュー」または「デュアルゾーン」マルチビューディスプレイと呼ばれることがある。
様々な実施形態によれば、マルチビューディスプレイは、マルチビューディスプレイのピクセルとして変調される傾斜した複数の指向性光ビームを放出するように構成される。さらに、放射された傾斜した複数の指向性光ビームは、複数の傾斜した指向性光ビームの傾斜角に基づいて、複数の傾斜した指向性光ビームをマルチビューディスプレイのビューゾーンに優先的に向けるように構成された傾斜または傾斜角を有する。上述のように、マルチビューディスプレイは、複数のビューゾーンを提供するように構成されてもよい。したがって、様々な実施形態によれば、傾斜した複数の指向性光ビームは、複数のビューゾーンのうちの所定の１つに優先的に向けられ得る。
様々な実施形態において、複数の指向性光ビームの傾斜は、マルチビーム要素とマルチビューディスプレイ内の対応するマルチビューピクセルとの間のオフセットによって提供され得る。さらに、マルチビーム要素は、傾斜した複数の指向性光ビームの中心の光ビームまたは方向に関してまたはそれに対して、互いに異なる主要な角度方向を有する複数の指向性光ビームの指向性光ビームを生成するように構成される。様々な実施形態において、指向性光ビームの異なる主要な角度方向は、特定のビューゾーン内のマルチビューディスプレイのビューのセット内の異なるビューの異なるビュー方向に対応する。
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様々なビューゾーン（１または複数）に提供または「表示」するように構成されている。様々な例によれば、変調された異なる方向の光ビームの異なるものは、マルチビュー画像に関連付けられた異なる「ビュー」の個々のピクセルに対応してもよい。異なるビューは、例えば、マルチビューディスプレイによって表示されているマルチビュー画像内の情報の「眼鏡不要」（例えば、自動立体視）表現を提供し得る。
図７は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、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従っ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によって発せられた傾斜の変調された複数の指向性光ビーム２０２は、マルチビュー画像を表示するために使用でき、異なるビューのピクセル（すなわちビューピクセル）に対応し得る。傾斜の変調された複数の指向性光ビーム２０２は、図７のマルチビューピクセル２１０から発する矢印として示されている。破線は、限定ではなく例としてその変調を強調するために、傾斜の変調された複数の指向性光ビーム２０２の矢印に使用される。
限定ではなく例として、ビューゾーン２０６のペアがさらに示されている。特に、図７は、第１のビューゾーン２０６ａおよび第２のビューゾーン２０６ｂを示している。したがって、図７に示されたマルチビューディスプレイ２００は、デュアルビューマルチビューディスプレイとして機能し得る。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、各ビューゾーン２０６、例えば第１および第２のビューゾーン２０６ａ、２０６ｂのそれぞれにマルチビュー画像を提供するように構成される。いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ２００によって第１のビューゾーン２０６ａに提供されるマルチビュー画像は、第２のビューゾーン２０６ｂに提供されるマルチビュー画像とは異なり得る。例えば、第１のビューゾーン２０６ａに提供される第１のマルチビュー画像は、自動車の運転者による視認および使用を目的としたデータ（例えば、位置データ、グラフィック性能データなど）を含み得る。第２のビューゾーン２０６ｂに提供される第２のマルチビュー画像は、例えば自動車の乗客が見ることを意図した娯楽コンテンツ（例えば映画、ビデオゲームなど）を含むことができる。他の実施形態では、ビューゾーン２０６のそれぞれのマルチビュー画像は実質的に類似していてもよい。さらに、第１の傾斜の変調された複数の指向性光ビーム２０２ａは、それぞれの傾斜によって第１のビューゾーン２０６ａに対応するか、それに向けられ得る。同様に、第２の傾斜の変調された複数の指向性光ビーム２０２ｂは、それぞれの傾斜によって、第２のビューゾーン２０６ｂに対応するか、それに向けられ得る。第１および第２の傾斜の変調された複数の指向性光ビーム２０２ａ、２０２ｂは、様々な実施形態に従って、傾斜の変調された指向性光ビーム２０２のサブセットであり得る。
図７に示される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のアレイを含む。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、複数のサブピクセルまたは同等に複数のライトバルブを含み、複数の傾斜した指向性光ビーム２０４を変調し、マルチビューディスプレイ２００によって放出される傾斜の変調した複数の指向性光ビーム２０２を生成するように構成される。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のアレイのライトバルブ１０８のセットと実質的に同様である。特に、マルチビューピクセル２１０のサブピクセルまたはライトバルブは、上述のライトバルブ１０８と実質的に同様であってもよい。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、ライトバルブのセット（例えば、ライトバルブ１０８のセット）を備えてもよく、マルチビューピクセル２１０のサブピクセルは、ライトバルブのセット（例えば、単一のライトバルブ１０８）を含み得る。
様々な実施形態によれば、図７に示すマルチビューディスプレイ２００は、マルチビーム要素２２０のアレイをさらに含む。アレイの各マルチビーム要素２２０は、傾斜した複数の指向性光ビーム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。特に、各マルチビーム要素２２０は、対応するマルチビューピクセル２１０の中心線からオフセットされ、これにより、傾斜した複数の指向性光ビーム２０４の傾斜角が生じる。すなわち、複数の傾斜した指向性光ビームの傾斜角は、マルチビーム要素と対応するマルチビューピクセルとの間のオフセットによって決定される。さらに、傾斜した複数の指向性光ビーム２０４の指向性光ビームは、傾斜角に関して互いに異なる主要な角度方向を有し得る。さらに、様々な実施形態によれば、異なる主要な角度方向は、ビューゾーン２０６内のマルチビューディスプレイのビューのセットにおける異なるビューの異なるビュー方向に対応する。
さらに、いくつかの実施形態では、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素２２０のサイズは、複数のサブピクセルまたはマルチビューピクセルのサブピクセル（またはライトバルブ）のサイズに匹敵する。例えば、いくつかの実施形態では、マルチビーム要素２２０のサイズは、サブピクセルのサイズの半分より大きく、サブピクセルのサイズの２倍より小さくてもよい。いくつかの実施形態では、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とマルチビーム要素アレイのマルチビーム要素２２０との間に１対１の対応があってもよい。したがって、マルチビューピクセル２１０の各サブピクセルは、対応するマルチビーム要素２２０によって提供される傾斜した複数の指向性光ビーム２０４の異なる１つを変調するように構成されてもよい。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、またたった１つのマルチビーム要素２２０から傾斜した複数の指向性光ビーム２０４を受けて変調するように構成され得る。
いくつかの実施形態では、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素２２０は、上述のマルチビューバックライト１００のマルチビーム要素１２０と実質的に同様であってもよい。例えば、マルチビーム要素２２０は、マルチビーム要素１２０に関して上述され、例えば図５Ａ〜図５Ｂに示された回折格子１２２と実質的に同様の回折格子を含むことができる。別の例では、マルチビーム要素２２０は、マイクロ反射要素を備えてもよい。さらに別の例では、マルチビーム要素２２０は、マイクロ屈折要素を備えてもよい。
図７に示すように、マルチビューディスプレイ２００は、光を導くように構成された光ガイド２３０をさらに含む。様々な実施形態によれば、要素アレイのマルチビーム要素２２０は、ピクセルアレイの対応するマルチビューピクセル２１０に提供される傾斜した複数の指向性光ビーム２０４として、光ガイド２３０からの導波光の一部を結合出力するように構成される。特に、マルチビーム要素２２０は光ガイド２３０に光学的に接続され、導波光の一部を結合出力する。いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ２００の光ガイドは、マルチビューバックライト１００に関して上述した光ガイド１１０と実質的に同様であってもよい。さらに、光ガイド２３０と組み合わせたマルチビーム要素２２０は、マルチビューバックライト１００と実質的に同様であってもよい。
これらの実施形態のいくつか（図７には図示せず）では、マルチビューディスプレイ２００は光源をさらに備えてもよい。光源は、光をゼロでない伝播角で光ガイドに提供するように構成されてもよく、いくつかの実施形態では、例えば、光ガイド内の導波光の所定の角度の広がりを提供するコリメーション係数（例えばコリメーション係数σ）に従いコリメーションされる。いくつかの実施形態によれば、光源は、上述のマルチビューバックライト１００の光源１３０と実質的に同様であってもよい。
本明細書に記載の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の動作の方法が提供される。図８は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの動作の方法３００のフローチャートを示す。図８に示すように、マルチビューディスプレイの動作の方法３００は、光ガイドの長さに沿って光を誘導すること３１０を含む。いくつかの実施形態では、光は、ゼロでない伝播角で誘導３１０されてもよい。さらに、導波光は、所定のコリメーション係数に従ってコリメーションされてもよい。いくつかの実施形態によれば、光ガイドは、マルチビューバックライト１００に関して上述した光ガイド１１０と実質的に同様であってもよい。
図８に示されるように、マルチビューディスプレイの動作の方法３００は、傾斜した複数の指向性光ビームを提供するマルチビーム要素を使用して、光ガイドから誘導された光の一部を結合出力すること３２０をさらに含む。様々な実施形態では、マルチビューバックライトのマルチビーム要素は、マルチビューディスプレイの対応するマルチビューピクセルの中心線からオフセットされている。すなわち、複数の傾斜光ビームを結合出力すること３２０は、オフセットマルチビーム要素を使用し、傾斜角はオフセットによって決定されるか、オフセットに対応する。複数の傾斜した指向性光ビームの主要な角度方向は、マルチビューディスプレイの異なるビューの異なるビュー方向に対応してもよいことに留意されたい。さらに、異なるビュー方向は、マルチビューディスプレイのビューゾーン内にあってもよい。様々な実施形態によれば、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のマルチビューピクセル内のサブピクセルのサイズに匹敵する。例えば、マルチビーム要素は、サブピクセルのサイズの半分より大きく、サブピクセルのサイズの２倍より小さい場合がある。
いくつかの実施形態では、マルチビーム要素およびマルチビューピクセルに対するそのオフセットは、マルチビューバックライト１００に関して上述したマルチビーム要素１２０およびオフセットと実質的に同様である。例えば、マルチビーム要素は、マルチビーム要素の複数またはアレイのメンバーであってもよい。さらに、いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素のうちの１つまたはそれ以上を備えてもよい。さらにまた、いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素は、傾斜した放射パターンを提供してもよい。
具体的には、導波光の結合出力３２０で使用されるマルチビーム要素は、光ガイドに光学的に結合された回折格子を含み、マルチビューディスプレイのより多くのビューゾーンの１つに対応する１つまたはそれ以上の傾斜角を有する傾斜した複数の指向性光ビームとして導波光部分を回折的に結合出力する３２０。回折格子によって生成された傾斜した複数の指向性光ビームの指向性光ビームは、ビューゾーン内のビューのセット内の異なるビューに対応する互いに異なる主要な角度方向を有し得る。回折格子は、例えば、マルチビーム要素１２０の回折格子１２２と実質的に同様であってもよい。別の例では、マルチビーム要素は、光ガイドに光学的に結合されたマイクロ反射要素を備え、傾斜した複数の指向性光ビームを反射的に結合出力する３２０。さらに別の実施形態では、マルチビーム要素は、光ガイドに光学的に結合されたマイクロ屈折要素を備え、傾斜した複数の指向性光ビームを屈折的に結合出力３２０し得る。
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の動作の方法３００は、光源を使用して光ガイドに光を提供することをさらに含む。提供される光は、一方または両方が光ガイド内でゼロでない伝播角を持ち、コリメート係数に従って光ガイド内でコリメートされ、光ガイド内で導波光の所定の角度の広がりを提供する導波光であり得る。いくつかの実施形態では、光源は、上述のマルチビューバックライト１００の光源１３０と実質的に同様であってもよい。
図８に示すように、マルチビューディスプレイの動作の方法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、傾斜した複数の指向性光ビームを任意に変調すること３３０をさらに含む。いくつかの実施形態によれば、複数のライトバルブまたはアレイのライトバルブは、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、マルチビーム要素は、例えば、１つまたはそれ以上のサブピクセルのグループについて、ライトバルブのサイズ、または複数のライトバルブ間の中心間の間隔に匹敵するサイズを有し得る。
いくつかの実施形態によれば、複数のライトバルブは、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のアレイと実質的に同様であってもよい。特に、上述したように、第１および第２のライトバルブセット１０８ａ、１０８ｂの異なるマルチビューピクセル１０６への対応と同様の方法で、ライトバルブの異なるセットは異なるマルチビューピクセルに対応し得る。さらに、ライトバルブアレイの個々のライトバルブは、ライトバルブ１０８が図４Ａ〜図４Ｃの上記の参照の考察におけるサブピクセル１０６’に対応するので、マルチビューピクセルの１つまたはそれ以上のサブピクセルのグループに対応してもよい。
したがって、オフセットマルチビーム要素を使用して、傾斜した複数の指向性光ビームを提供するマルチビューバックライト、マルチビューディスプレイ、およびマルチビューディスプレイの動作の方法の例および実施形態を説明した。上記の例は、本明細書に記載の原理を表す多くの特定の例の一部を単に例示するものであることを理解されたい。明らかに、当業者は、添付の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく、多数の他の構成を容易に考案することができる。

Claims (20)

  1. マルチビューバックライトであって、
    光を導波光として誘導するように構成された光ガイドと、
    マルチビューディスプレイのビューゾーン内の複数のビューのビュー方向に対応する異なる主要な角度方向を有する傾斜した複数の指向性光ビームとして前記導波光の一部を結合出力するように構成されたマルチビーム要素であって、前記傾斜した複数の指向性光ビームの傾斜角が前記マルチビューディスプレイの対応するマルチビューピクセルの中心線からの前記マルチビーム要素のオフセットによって提供されるマルチビーム要素と
    を含み、
    前記傾斜角は、前記マルチビューディスプレイの前記ビューゾーンに前記複数のビューを提供するように構成されている、マルチビューバックライト。
  2. 前記マルチビーム要素のサイズが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のサブピクセルのサイズに匹敵し、前記マルチビーム要素は、前記サブピクセルのサイズの５０パーセントから２００パーセントの間である、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
  3. 前記マルチビーム要素は、前記オフセットに従って前記傾斜した複数の指向性光ビームとして前記導波光の前記一部を回折的に結合出力するように構成された回折格子を備える、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
  4. 前記マルチビーム要素は、マイクロ反射要素およびマイクロ屈折要素の一方または両方を備え、前記マイクロ反射要素は、前記導波光の一部を、前記傾斜した複数の指向性光ビームとして反射的に結合出力するように構成され、前記マイクロ屈折要素は、前記傾斜した複数の指向性光ビームとして前記導波光の一部を屈折的に結合出力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。
  5. 前記マルチビーム要素は、傾斜した放射パターンを提供するようにさらに構成され、前記傾斜した放射パターンは、前記傾斜した複数の指向性光ビームの傾斜角に対応する前記傾斜角を有する、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
  6. マルチビューディスプレイの他のビューゾーン内の他の複数のビューのビュー方向に対応する異なる主要な角度方向を有する他の傾斜した複数の指向性光ビームとして前記導波光の他の部分を前記光ガイドから結合出力するように構成された他のマルチビーム要素であって、前記他の傾斜した複数の指向性光ビームの傾斜角が前記他のマルチビーム要素に対応するマルチビューピクセルの中心線からの前記他のマルチビーム要素のオフセットによって提供されるマルチビーム要素
    をさらに含み、
    前記他の傾斜した複数の指向性光ビームの前記傾斜角は、前記マルチビューディスプレイの前記他のビューゾーンに前記他の複数のビューを提供するように構成され、前記ビューゾーンは互いに空間的にずらされている、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
  7. 前記ビューゾーンの前記マルチビューディスプレイにより提供されるマルチビュー画像は、前記他のビューゾーンの前記マルチビューディスプレイにより提供されるマルチビュー画像のコンテンツとは異なるコンテンツを含む、請求項６に記載のマルチビューバックライト。
  8. 前記マルチビーム要素および前記他のマルチビーム要素のそれぞれのオフセットは、互いに反対の符号を有する、請求項６に記載のマルチビューバックライト。
  9. 前記光ガイド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、前記導波光として誘導される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。
  10. 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、前記マルチビューディスプレイが前記傾斜した複数の指向性光ビームの指向性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、前記マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルのサブピクセルに対応し、前記アレイのライトバルブのセットが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。
  11. 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ビューゾーンに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って、前記マルチビューピクセルアレイ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要な角度方向を有する傾斜した複数の指向性光ビームを変調するように構成される複数のライトバルブを含むマルチビューピクセルのアレイと、
    光を導波光として誘導するように構成された光ガイドと、
    前記光ガイドに光学的に結合されたマルチビーム要素のアレイであって、前記マルチビーム要素アレイの各マルチビーム要素は、対応するマルチビューピクセルに前記複数の傾斜した指向性光ビームを提供するように構成されるマルチビーム要素のアレイと
    を含み、
    前記複数の傾斜した指向性光ビームの傾斜角は、前記マルチビーム要素と前記対応するマルチビューピクセルとの間のオフセットによって決定される、マルチビューディスプレイ。
  12. 前記マルチビューディスプレイは、第１のビューゾーンと、前記第１のビューゾーンから空間的にオフセットされた第２のビューゾーンと、前記第１のビューゾーンに第１の異なるビューのセットを提供する前記マルチビーム要素アレイの第１のマルチビーム要素のセットおよび対応する第１のマルチビューピクセルのセットと、第２の異なるビューのセットを前記第２のビューゾーンに提供するように構成された前記マルチビーム要素アレイの第２のマルチビーム要素のセットおよび対応する第２のマルチビューピクセルのセットとを有するマルチゾーンマルチビューディスプレイである、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
  13. 前記第１のビューゾーンの前記マルチビューディスプレイにより提供されるマルチビュー画像は、前記第２のビューゾーンの前記マルチビューディスプレイにより提供されるマルチビュー画像のコンテンツとは異なるコンテンツを含む、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
  14. 前記マルチゾーンマルチビューディスプレイの前記第１のビューゾーンは、自動車の運転者が見ることができるように構成され、前記マルチゾーンマルチビューディスプレイの前記第２のビューゾーンは、前記自動車の乗客が見ることができ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。
  15. 前記マルチビーム要素のサイズは、前記マルチビューピクセルのライトバルブのサイズに匹敵し、前記マルチビーム要素は、前記ライトバルブのサイズの５０パーセントから２００パーセントの間である、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
  16. 前記マルチビーム要素アレイのマルチビュー要素は、前記傾斜した複数の指向性光ビームとして前記導波光の一部を結合出力するように構成された回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素のうちの１つを含む、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
  17. 各マルチビーム要素は、傾斜した放射パターンを提供するようにさらに構成され、前記傾斜した放射パターンの傾斜は、前記それぞれの傾斜した複数の指向性光ビームの前記傾斜角に対応する、請求項１１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の動作の方法であって、
    光を光ガイドの長さに沿って伝播方向に光を誘導するステップと、
    マルチビューディスプレイの複数の異なるビューのそれぞれ異なるビュー方向に対応する異なる主要な角度方向を有する傾斜した複数の指向性光ビームを提供するマルチビーム要素を使用して、前記光ガイドから前記導波光の一部を結合出力するステップであって、前記傾斜した複数の指向性光ビームが、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の中心線からの前記マルチビーム要素のオフセットに対応する傾斜角を有する結合出力するステップと
    を含み、
    前記複数の異なるビューは、前記マルチビューディスプレイのビューゾーンに提供される、方法。
  19. ライトバルブのアレイを使用して前記傾斜した複数の指向性光ビームの光ビームを変調して、前記異なるビューをマルチビュー画像として提供するステップをさらに含む、請求項１８に記載のマルチビューディスプレイの動作の方法。
  20. 前記マルチビューディスプレイは、複数のビューゾーンを提供し、第１のビューゾーンに第１のマルチビュー画像を表示し、第２のビューゾーンに第２のマルチビュー画像を表示するステップをさらに含み、前記第１のビューゾーンが前記第２のビューゾーンから空間的に分離されている、請求項１８に記載のマルチビューディスプレイの動作の方法。
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