JP2022512856A - マルチビューディスプレイおよび方法 - Google Patents

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Abstract

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は、繰り返しの複数のカラーサブピクセルを有するライトバルブのアレイ、および指向性光ビームを提供するマルチビームエミッタのアレイを使用する。繰り返しの複数のカラーサブピクセルを有するライトバルブのアレイは、マルチビュー画像のビューのカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成される。マルチビーム・エミッタ・アレイの第1のマルチビームエミッタと第2のマルチビームエミッタは、ライトバルブのアレイに対して互いにオフセットされている。オフセットは、互いに対して等しい角度方向を有する第1のマルチビームエミッタおよび第2のマルチビームエミッタの各々からの変調された指向性光ビームをマルチビュー画像のカラーピクセルに向けるように構成される。等しい角度方向によりカラーピクセル内のカラーフリンジを軽減することができる。

Description

関連出願の相互参照
該当なし
連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
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ユーザに情報を伝達するためのほぼどこにでもある媒体である。最も一般的に利用されている電子ディスプレイには、陰極線管(CRT)、プラズマ・ディスプレイ・パネル(PDP)、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネセンス表示(EL)、有機発光ダイオード(OLED)およびアクティブマトリクスOLED(AMOLED)ディスプレイ、電気泳動表示(EP)、ならびに電気機械的または電気流体的光変調を利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(すなわち、光を発するディスプレイ)またはパッシブディスプレイ(すなわち、別の光源によって供給された光を変調するディスプレイ)のいずれかに分類することができる。アクティブディスプレイの最も明らかな例は、CRT、PDPおよびOLED/AMOLEDである。放出される光を考慮したとき通常パッシブとして分類されるディスプレイは、LCDおよび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それに限定されない魅力的な性能特性を示すことが多いが、発光能力がないことを考慮すると、多くの実際的な応用ではある程度使用が制限され得る。
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、添付図面では、同じ参照番号は同じ構造要素を表す。
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、一例における特定の主角度方向がマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する光ビームの角度成分の図表示を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの断面図を示す。
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、一例における図2Bのマルチビューディスプレイの一部の平面図を示す。
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ディスプレイ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一部の平面図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、別の例におけるマルチビューディスプレイの一部の平面図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、別の例におけるマルチビューディスプレイの一部の平面図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、さらに別の例におけるマルチビューディスプレイの一部の平面図を示す。
本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、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、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、上記の図に示された特徴に加えてまたはその代わりに他の特徴を有する。これらの特徴および他の特徴を上記の図を参照して以下に詳述する。
本明細書に記載の原理による例および実施形態は、電子ディスプレイへの適用で互いにオフセットされたマルチビームエミッタのアレイを使用したバックライトを提供する。本明細書の原理と一致する様々な実施形態では、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、繰り返しの複数のカラーサブピクセルを有するライトバルブのアレイを備える。このディスプレイは、ライトバルブのアレイに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エミッタのアレイをさらに備える。このマルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタは、ライト・バルブ・アレイに対して互いにオフセットされている。いくつかの実施形態および例によれば、このオフセットにより、マルチビュー画像内のカラーフリンジを軽減することができる。
本明細書では、「二次元ディスプレイ」または「2Dディスプレイ」は、画像が見られる方向にかかわらず(すなわち、2Dディスプレイの既定の視野角または視野範囲内で)実質的に同じ画像のビューを提供するように構成されたディスプレイとして定義される。多くのスマートフォンおよびコンピュータのモニタに見られる液晶表示装置(LCD)は、2Dディスプレイの例である。それとは対照的に、本明細書では、「マルチビューディスプレイ」は、異なるビュー方向で、または異なるビュー方向から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。とりわけ、これらの異なるビューは、マルチビュー画像のシーンまたは物体の様々な斜視図を表すことができる。場合によっては、マルチビューディスプレイは、例えば、マルチビュー画像の2つの別のビューを同時に見ることで、三次元画像(3D画像)を見るという知覚が提供される場合、三次元(3D)ディスプレイと呼ばれることもある。
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、見る対象のマルチビュー画像を表示するためのスクリーン12を備える。マルチビューディスプレイ10は、スクリーン12に対する様々なビュー方向16のマルチビュー画像の様々なビュー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角度方向に延びる矢印として示され、様々なビュー14は、矢印(すなわちビュー方向16を示す)の終端で影付きの多角形ボックスとして示され、いずれも限定ではなく例として、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。様々なビュー14が図1Aではスクリーンの上方にあるように示されているが、ビュー14は、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ10上に表示される場合、実際にはスクリーン12上またはそ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を示すのは、説明を簡単にするためだけであり、ビュー方向16のうちの特定のビュー14に対応する各ビュー方向からマルチビューディスプレイ10を見ていることを表すということを意図している。
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、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角度方向を有する。角度成分θは、本明細書では光ビームの「高度成分」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(例えば、マルチビューディスプレイのスクリーン面に垂直な)内の角度であり、方位角φは水平面(例えば、マルチビューディスプレイのスクリーン面に平行な)内の角度である。
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角度方向を有する光ビーム20の角度成分{θ、φ}の図表示を示す。さらに、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付けられた中心光線を有する。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、用語「マルチビュー画像」および「マルチビューディスプレイ」で使用される用語「マルチビュー」は、異なる視点を表す、または複数のビューのビュー間の角度視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、用語「マルチビュー」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、最低3つのビューで、通常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。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は、3つ以上のビューを含むが、マルチビューのビューのうちの2つのみを選択して一度に見る(例えば、片目で1つのビュー)ことにより、立体的な画像のペアとして(例えば、マルチビューディスプレイ上で)マルチビュー画像を見る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、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の「ビュー」ピクセルを表すピクセルのセットとして本明細書では定義される。とりわけ、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それを表す個々のピクセルまたはピクセルのセットを有することができる。したがって、本明細書の定義によれば、「ビューピクセル」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ビューに対応するピクセルまたはピクセルのセットである。いくつかの実施形態では、ビューピクセルは、1つまたは複数のカラーサブピクセルを含むことができる。さらに、マルチビューピクセルのビューピクセルは、本明細書の定義によれば、ビューピクセルのそれぞれが異なるビューのうち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「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することができる。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において{x1、y1}に位置する個々のビューピクセルを有してもよく、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いて{x2、y2}に位置する個々のビューピクセルを有してもよく、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する64個のビューピクセルを設けることができる。別の例では、マルチビューディスプレイは、8×4のビューのアレイ(すなわち、32個のビュー)を設けることができ、マルチビューピクセルは、32個のビューピクセル(すなわち、各ビューに対して1つ)を含むことができる。さらに、それぞれの異なるビューピクセルは、例えば、64個の異なるビューに対応するビュー方向のうちの異なる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の各ビューでマルチビューディスプレイの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)の数に実質的に等しくてよい。例えば、ビューが640×480個のビューピクセル(すなわち、640×480のビュー解像度)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、ビューが100×100個のピクセルを含む場合、マルチビューディスプレイは合計10,000(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。
本明細書の定義によれば、「マルチビームエミッタ」は、複数の光ビームを含む光を生成するバックライトもしく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では、マルチビームエミッタは、バックライトのライトガイドに光学的に結合されてライトガイド内で導かれた光の一部を出力結合することによって光ビームを提供することができる。そのような実施形態では、マルチビームエミッタは「マルチビーム要素」を含むことができる。他の実施形態では、マルチビームエミッタは、光ビームとして放出される光を生成することができる(すなわち、光源を備えていてもよい)。さらに、本明細書の定義により、マルチビームエミッタによって生成された複数の光ビームの各光ビームは、互いに異なる主角度方向を有する。とりわけ、定義により、複数の光ビームのうちの1つの光ビームは、その複数の光ビームのうちの別の光ビームと異なる所定の主角度方向を有する。さらに、複数の光ビームは、光照射野を表すことができる。例えば、複数の光ビームは、実質的に円錐形の空間領域に限定されてもよく、あるいは複数の光ビームにおいて光ビームの異なる主角度方向を含む所定の角度広がりを有してもよい。したがって、組み合わされた光ビーム(すなわち、複数の光ビーム)の所定の角度広がりは、光照射野を表すことができる。様々な実施形態によれば、様々な光ビームの異なる主角度方向は、マルチビームエミッタのサイズ(例えば、長さ、幅、面積など)を含むがこれ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、本明細書の定義により、マルチビームエミッタは、「拡張点光源」、すなわちマルチビームエミッタの範囲にわたって分布した複数の点光源と考えることができる。さらに、マルチビームエミッタによって生成された光ビームは、本明細書の定義により、また図1Bに関して上述したように、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、「ライトガイド」は、内部全反射を使用してその構造内で光を導く構造として定義される。とりわけ、ライトガイドは、ライトガイドの動作波長で実質的に透明なコアを含むことができる。用語「ライトガイド」は、一般に、内部全反射を利用してライトガイドの誘電体材料とそのライトガイドを取り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、内部全反射の条件は、ライトガイドの屈折率がライトガイド材料の表面に隣接する周囲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、ライトガイドは、内部全反射をさらに促進するために、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もよい。コーティングは、例えば、反射コーティングでもよい。ライトガイドは、プレートガイド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いくつかのライトガイドのいずれでもよい。
本明細書では、「コリメーション係数」は、光がコリメートされる程度として定義される。とりわけ、本明細書の定義により、コリメーション係数は、コリメートされた光ビーム内の光線の角度広がりを定義する。例えば、コリメーション係数σは、平行光のビーム内の光線の大部分が特定の角度広がり(例えば、平行光ビームの中心方向すなわち主角度方向の周りに+/-σ度)内にあることを指定することができる。いくつかの例によれば、平行光ビームの光線は、角度に関してガウス分布を有してもよく、角度広がりは、平行光ビームのピーク強度の半分で決定される角度でもよい。
本明細書では、「光源」は、光の発生源(例えば、光を生成して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、光エミッタ例えば起動またはオンされると光を発する発光ダイオード(LED)を備えてもよい。とりわけ、本明細書では、光源は、発光ダイオード(LED)、レーザ、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、およびほぼ任意の他の光源のうちの1つまたは複数を含むがこれらに限定されない、実質的に任意の光の発生源でよく、またはそうした実質的に任意の光エミッタを備えてもよい。光源によって生成された光は、色を有してもよく(すなわち、特定の波長の光を含んでもよく)、あるいはある範囲の波長(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、光エミッタのセットまたはグループを含むことができ、そこで光エミッタの少なくとも1つは、1つの色すなわち1つの波長を有する光を生成するが、それは先のセットまたはグループのうちの少なくとも1つの他の光エミッタによって生成される光の色すなわち波長とは異なる。これらの異なる色は、例えば原色(例えば、赤、緑、青)を含むことができる。
さらに、本明細書で使用する、冠詞「a」は、特許分野におけるその通常の意味、すなわち「1つまたは複数」を有すると意図されている。例えば、本明細書では、「1つのカラーサブピクセル(a color sub-pixel)」は1つまたは複数のカラーサブピクセルを意味し、したがって、「そのカラーサブピクセル(the color sub-pixel)」は「(1つまたは複数の)カラーサブピクセル」を意味する。また、本明細書における「頂部」、「底部」、「上側」、「下側」、「上」、「下」、「前」、「後」、「第1」、「第2」、「左」または「右」への言及はいずれも、本明細書では限定を意図するものではない。本明細書では、用語「約」が、ある値に適用される場合、一般に、その値をもたらすために使用される機器の許容範囲内にあることを意味するか、あるいは特に明記しない限り、プラスまたはマイナス10%、プラスまたはマイナス5%、もしくはプラスまたはマイナス1%を意味することができる。さらに、本明細書で使用される用語「実質的に」は、大部分、またはほとんどすべて、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、例示のみを意図しており、限定としてではなく説明の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、マルチビューディスプレイが提供される。図2A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100の断面図を示す。図2B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100の平面図を示す。図2Cは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例における図2Bのマルチビューディスプレイ100の一部の平面図を示す。様々な実施形態によれば、図2A~図2Cに示すマルチビューディスプレイ100は、マルチビューディスプレイ100によりまたはそれ上に表示されるマルチビュー画像内のまたはそれに関連するカラーフリンジを軽減することができる。
図2A~図2Cに示すマルチビューディスプレイ100は、ライトバルブ110のアレイを備える。図2Aおよび図2Bはまた、図2Bの破線で囲まれた複数のマルチビューピクセル120として配置されたライト・バルブ・アレイのライトバルブ110を示している。様々な実施形態によれば、ライト・バルブ・アレイは、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を含むがこれらに限定されない様々な異なるタイプのライトバルブのいずれも含むことができる。
図2Bおよび図2Cに示すように、ライトバルブ110のアレイは、マルチビューディスプレイ100上またはそれによって表示されるマルチビュー画像の異なるビューのカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成された繰り返しの複数のカラーサブピクセル112を備える。とりわけ、ライト・バルブ・アレイの各ライトバルブ110は、複数のカラーサブピクセル112を含む。したがって、ライト・バルブ・アレイにわたって、複数のカラーサブピクセル112は、繰り返しの複数のカラーサブピクセルとして、1つのライトバルブ110から隣接するライトバルブ110まで繰り返す。
いくつかの実施形態では、図2Cに示すように、ライトバルブ110のアレイの1つのライトバルブ110は、第1のカラーサブピクセル112-1、第2のカラーサブピクセル112-2、および第3のカラーサブピクセル112-3を有する複数のカラーサブピクセル112を備えることができる。さらに、図2Cに示すように、複数のカラーサブピクセル112は、ライト・バルブ・アレイの各ライトバルブ110で同じでよい。結果として、様々な実施形態によれば、第1、第2、および第3のカラーサブピクセル112-1、112-2、112-3を有する複数のカラーサブピクセルは、ライト・バルブ・アレイにわたって(例えば、行方向に)繰り返すことができる。
いくつかの実施形態では、繰り返しの複数のカラーサブピクセルのうちの1つのカラーサブピクセル112は、繰り返しの複数のカラーサブピクセルのうちの別の1つのカラーサブピクセルとは異なる色を有するかまたは表すことができる(例えば、各カラーサブピクセル112は、異なる色を表す異なるカラーフィルタを含むことができる)。例えば、図2Cに示すように、第1のカラーサブピクセル112-1は赤カラーサブピクセル(R)でよく、第2のカラーサブピクセル112-2は緑カラーサブピクセル(G)でよく、第3のカラーサブピクセル112-3は青カラーサブピクセル(B)でよい。限定ではなく例として図2Cに示すように、複数のカラーサブピクセルは、ライトバルブ110のアレイの行に沿って繰り返すため、繰り返しの複数のカラーサブピクセルは、赤(R)、緑(G)、および青(B)のカラーサブピクセル112の繰り返しのセットを備える。いくつかの実施形態によれば、赤(R)、緑(G)、および青(B)のカラーサブピクセル112の繰り返しのセットは、マルチビューディスプレイ100でカラーマルチビュー画像を表示するために使用される赤-緑-青(RGB)カラーモデルと一致させてもよい。他の非限定的な例および実施形態(図示せず)では、繰り返しの複数のカラーサブピクセル112は、赤、緑、青、および黄のカラーサブピクセル112を含む繰り返しのセット、ならびに赤、緑、青、および白のカラーサブピクセル112を含む繰り返しのセットを含むことができるがこれらに限定されない。
再び図2Aおよび図2Bを参照すると、図示のマルチビューディスプレイ100は、マルチビームエミッタ130のアレイをさらに備える。マルチビームエミッタ130は、ライト・バルブ・アレイの複数のカラーサブピクセル112によって変調される指向性光ビーム102を提供するように構成される。指向性光ビーム102は、マルチビューディスプレイ100の異なるビュー、すなわちマルチビューディスプレイ100上またはそれによって表示されるマルチビュー画像の異なるビューのそれぞれのビュー方向に対応する主角度方向を有することができる。とりわけ、図2Aでは、指向性光ビーム102がマルチビームエミッタ130からライト・バルブ・アレイに向かう方向で示された複数の分岐した矢印として示されている。
様々な実施形態によれば、マルチビームエミッタ130のアレイの第1のマルチビームエミッタ130-1と第2のマルチビームエミッタ130-2は、ライト・バルブ・アレイに対して互いにオフセットされている。とりわけ、第1のマルチビームエミッタ130-1と第2のマルチビームエミッタ130-2は、ライト・バルブ・アレイに対して行方向にオフセット距離Δだけ互いにオフセットされてもよい。他の実施形態では、マルチビームエミッタは、例えば、そのオフセットがまたオフセット距離Δでよい列方向にオフセットされてもよい。いくつかの実施形態によれば、オフセット距離Δは、カラーサブピクセル112の幅に等しいか、または実質的に等しくてもよい。カラーサブピクセル幅は、例えば、図2Bに示すように、ライトバルブ110のアレイの行方向でもよい。
いくつかの実施形態、例えば図2Bでは、第1のマルチビームエミッタ130-1は、マルチビーム・エミッタ・アレイの第1の行Iの構成要素(member)でよく、第2のマルチビームエミッタ130-2は、マルチビーム・エミッタ・アレイの第2の行IIの構成要素でもよい。さらに、マルチビーム・エミッタ・アレイの第2の行IIは、図示のように、例えばオフセット距離Δだけ、ライト・バルブ・アレイに対してマルチビーム・エミッタ・アレイの第1の行Iからオフセットされてもよい。いくつかの実施形態では、マルチビームエミッタ130の第1の行Iとマルチビームエミッタ130の第2の行IIとは互いに隣接していてもよい。
様々な実施形態によれば、オフセットまたはオフセット距離Δは、互いに対して等しい角度方向を有する第1のマルチビームエミッタおよび第2のマルチビームエミッタの各々からの変調された指向性光ビームをマルチビュー画像のカラーピクセルに向けるように構成される。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ディスプレイ100の一部の断面図を示す。とりわけ、図3に示すマルチビューディスプレイ100の一部は、ライトバルブ110のアレイの一部、ならびにライト・バルブ・アレイ内の3つの異なるマルチビューピクセル120-1、120-2、および120-3の一部を含む。さらに、3つの異なるマルチビューピクセル120-1、120-2、および120-3は、3つの異なるマルチビームエミッタ130-1、130-2、および130-3に対応する(例えば、第1および第2のマルチビームエミッタ130-1、130-2、ならびに第3のマルチビームエミッタ130-3に対応する)。図示のように、3つの異なるマルチビームエミッタ130-1、130-2、および130-3は、例えば、マルチビーム・エミッタ・アレイの3つの隣接する行I、II、IIIにあってもよい。図3では、3つの異なるマルチビームエミッタ130-1、130-2、および130-3が、オフセットまたはオフセット距離Δだけ互いにオフセットされて示されている。図示のオフセットまたはオフセット距離Δは、カラーサブピクセル112の幅Wに等しい。図3はまた、ライト・バルブ・アレイのライトバルブ110の各々を、繰り返しの複数のカラーサブピクセル112を有するものとして示している。
図3では、3つの異なるマルチビームエミッタ130-1、130-2、および130-3のそれぞれについて、マルチビームエミッタ130-1、130-2、および130-3の個々の1つによって放出された指向性光ビーム102は、ライトバルブ110によって、またはより具体的にはライトバルブ110の対応するカラーサブピクセル112によって変調される。図示の指向性光ビーム102は、図示のように、仰角θで示される同じ角度方向を有する。しかし、マルチビームエミッタ間のオフセットのために、光ビームは異なる色を有するカラーサブピクセル112によって変調される。とりわけ、図3では、図示のように、第1の指向性光ビーム102-1は、赤(R)カラーサブピクセル112-1によって変調され、第2の指向性光ビーム102-2は、緑(G)カラーサブピクセル112-2によって変調され、第3の指向性光ビーム102-3は、青カラーサブピクセル112-3によって変調される。したがって、オフセットのオフセット距離Δは、各々が同じ角度方向θを有する変調された指向性光ビーム102-1、102-2、および102-3をマルチビュー画像のカラーピクセルに向けるように構成される。
第1、第2、および第3のマルチビームエミッタ130-1、130-2、および130-3からの変調された指向性光ビーム102は、マルチビュー画像のカラーピクセル内のそれぞれの異なる色を表す。したがって、指向性光ビーム102-1は赤色を有し、指向性光ビーム102-2は緑色を有し、指向性光ビーム102-3は青色を有し、指向性光ビーム102の各色は、指向性光ビーム102を変調したライトバルブ110のカラーサブピクセル112の色に対応する。
様々な実施形態によれば、指向性光ビーム102の等しい角度方向θは、マルチビュー画像のカラーピクセルに関連するカラーフリンジを軽減するように構成される。とりわけ、指向性光ビームの角度方向θが等しいことにより、マルチビュー画像が見られる方向に応じてマルチビュー画像のカラーピクセルの特定の色を他のカラーピクセルよりも強調し得る異なる色の指向性光ビーム102間の不均一な重なりが最小限に抑えられる。例えば、マルチビュー画像に白色ピクセルを生成するために3つの異なるカラーサブピクセル112-1、112-2、112-3のすべてがアクティブであるカラーピクセルでは、角度方向θが等しいことにより、異なるカラーサブピクセル112-1、112-2、112-3によって変調された異なる色の指向性光ビーム102-1、102-2、および102-3は、均一に混じり合って白色光を生成することが確保される。
ライト・バルブ・アレイの繰り返しの複数のカラーサブピクセルのうちのカラーサブピクセル112の異なるサブセットは、マルチビーム・エミッタ・アレイの各マルチビームエミッタ130に対応する。さらに、この異なるサブセットのそれぞれは、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセル120を表す。したがって、マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタ130と対応するマルチビューピクセル120(例えば、ライトバルブ110のセット)との間の関係は、1対1の関係でよい。すなわち、マルチビューピクセル120とマルチビームエミッタ130は同数あってよい。ライトバルブ110の異なるセットを備えた各マルチビューピクセル120が太い線で囲まれるように示した図2Bおよび図3は、1対1の関係を例として明示的に示している。
再び図2Bを参照すると、繰り返しの複数のカラーサブピクセルのカラーサブピクセル112は、ライト・バルブ・アレイの行に沿って配置される。例えば、カラーサブピクセル112-1を備えた行は、ライトバルブ110を備えたライトバルブ110の行に揃えられている。また、マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタ130は、ライト・バルブ・アレイの行の行方向に対応する行方向を有する行に配置されている。したがって、いくつかの実施形態によれば、マルチビームエミッタ130-1を備えたマルチビームエミッタ130の行は、ライトバルブ110を備えたライトバルブ110の行と同じ行方向を有する。
様々な実施形態によれば、マルチビームエミッタ130間(例えば、第1のマルチビームエミッタ130-1と第2のマルチビームエミッタ130-2との間)のオフセットのオフセット距離Δは、行の行方向に(または代替的に列の列方向に)反復する複数のカラーサブピクセル112の隣接するカラーサブピクセル112間(例えば、第1のカラーサブピクセル112-1と第2のカラーサブピクセル112-1との間)の距離の整数倍である。上述のように、図2Bは、第1のマルチビームエミッタ130-1と第2のマルチビームエミッタ130-2との間のオフセットを示し、そのオフセット距離Δはカラーサブピクセル112の幅に等しく、すなわち、行に沿って隣接するカラーサブピクセル112間の距離に等しい。他の実施形態では、オフセットのオフセット距離Δは、カラーサブピクセル112の幅の2倍に等しくてもよく、すなわち、行内の隣接するカラーサブピクセル112間の距離の2倍に等しくてもよい。さらに他の実施形態では、オフセットのオフセット距離Δは、カラーサブピクセル112の幅の3倍、4倍などでよく、すなわち、行内の隣接するカラーサブピクセル112間の距離の3倍、4倍などに等しくてもよい。
上述のように、第1および第2のマルチビームエミッタ130-1、130-2は、マルチビーム・エミッタ・アレイの異なる行の構成要素である。他の実施形態では、第1のマルチビームエミッタと第2のマルチビームエミッタは共に、マルチビーム・エミッタ・アレイの単一の(すなわち、同じ)行または列の構成要素でもよい。さらに、これらの実施形態では、オフセットは、単一の行または列に沿って正方向または負方向のいずれでもよい。すなわち、オフセットは、行または列に沿った正のオフセット距離Δまたは負のオフセット距離-Δでよい。
図4A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100の一部の平面図を示す。とりわけ、図4Aに示すマルチビューディスプレイ100は、マルチビュー画像のカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成された繰り返しの複数の赤(R)、緑(G)、および青(B)カラーサブピクセル112を有するライトバルブ110のアレイを備える。さらに、図示のように、マルチビューディスプレイ100は、ライト・バルブ・アレイに対して互いにオフセットされた、第1のマルチビームエミッタ130-1および第2のマルチビームエミッタ130-2を備えたマルチビームエミッタ130のアレイをさらに備える。図2B~図2Cのマルチビューディスプレイ100と同様に、繰り返しの複数のカラーサブピクセルのカラーサブピクセル112は、ライト・バルブ・アレイの行に沿って配置され、マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタ130は、ライト・バルブ・アレイの行の行方向に対応する行方向を有する行に配置される。
図4Aに示すように、第1のマルチビームエミッタ130-1および第2のマルチビームエミッタ130-2は、正のオフセット距離Δだけライト・バルブ・アレイに対して互いにオフセットされている。しかし、図2Bのマルチビューディスプレイ100とは異なり、第1のマルチビームエミッタ130-1および第2のマルチビームエミッタ130-2は、マルチビームエミッタ130の同じ行上にある。カラーサブピクセル112の異なるサブセット、すなわちマルチビューピクセル120が、各マルチビームエミッタ130に対応するため、第1のマルチビームエミッタ130-1および第2のマルチビームエミッタ130-2にそれぞれ対応する第1のマルチビューピクセル120-1および第2のマルチビューピクセル120-2もまた、図示のように、ライト・バルブ・アレイに対して同じ行に沿って互いにオフセットされる。
図4Aに示す、第1のマルチビームエミッタ130-1と第2のマルチビームエミッタ130-2との間の正のオフセット距離Δは、前述のカラーサブピクセル間の距離を表すカラーサブピクセル幅Wにマルチビューピクセル120の幅を加えたものに等しい。すなわち、第2のマルチビームエミッタ130-2は、第2のマルチビューピクセル120-2と共に、シフトのない位置に対して正のオフセット方向にΔいずれもシフトされる。したがって、対応する第1および第2のマルチビューピクセル120-1、120-2は、マルチビューピクセル120の同じ行の構成要素であるカラーサブピクセル112の1列で分離されている。上記のように、いくつかの実施形態によれば、正のオフセット距離Δは、2個のカラーサブピクセル幅または3個のカラーサブピクセル幅などに等しくてもよい。また、上記のように、オフセットは、マルチビュー画像のカラーピクセルに関連するカラーフリンジを軽減するように構成される。
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、別の例におけるマルチビューディスプレイ100の一部の平面図を示す。ここで、図4Aのように、オフセットは、マルチビームエミッタ130の同じ行上の第1と第2のマルチビームエミッタ130-1、130-2(したがって、マルチビューピクセル120-1、120-2)の間に存在する。しかし、第1のマルチビームエミッタ130-1と第2のマルチビームエミッタ130-2は、それらが互いから離れてオフセットされていた図4Aとは異なり、同じ行上で互いに向かってオフセットされている。したがって、オフセットは、第1のマルチビームエミッタ130-1と第2のマルチビームエミッタ130-2との間で負のオフセット距離-Δを有するが、繰り返しの複数のカラーサブピクセル112の第1のカラーサブピクセル112と第2のカラーサブピクセル112との間の距離の整数倍のままである。
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、別の例におけるマルチビューディスプレイ100の一部の平面図を示す。図5Bは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、さらに別の例におけるマルチビューディスプレイ100の一部の平面図を示す。図5Aに示すように、マルチビューディスプレイ100は、4×3ディスプレイである(すなわち、全視差モードで12個のビューを提供する)が、図5Bに示すマルチビューディスプレイ100は、限定ではなく例として、4×4ディスプレイである(すなわち、全視差モードで16個のビューを提供する)。さらに、図5Aおよび図5Bの図示したマルチビューディスプレイ100は、カラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成された繰り返しの複数のカラーサブピクセル112と、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エミッタ130のアレイとを備える。繰り返しの複数のカラーサブピクセル112は、赤(R)カラーサブピクセル112、緑(G)カラーサブピクセル112、および青(B)カラーサブピクセル112を備える。しかし、図2Bおよび図4A~図4Bのマルチビューディスプレイ100とは異なり、所与のビュー(すなわち、ビュー1、2、3などに対してそれぞれ「1」、「2」、「3」などとラベル付けされている)に対する2つのカラーサブピクセル112がマルチビューピクセル120の各々に含まれている。例えば、第1のマルチビューピクセル120-1の第1のビュー(ビュー1)は、赤(R)カラーサブピクセル112、および隣接する緑(G)カラーサブピクセル112を備えることができる。また、第1のビュー(ビュー1)の場合、第2のマルチビューピクセル120-2は、青(B)のカラーサブピクセル112および赤(R)のカラーサブピクセル112を備えることができ、第3のマルチビューピクセル120-3は、緑(G)のカラーサブピクセル112および青(B)のカラーサブピクセル112を備えることができる。第1、第2、および第3のマルチビューピクセル120-1、120-2、120-3は、共に結合して、赤、緑、および青の変調された指向性光ビームのそれぞれをマルチビュー画像の第1のビュー(ビュー1)に提供する。さらに、第1、第2、および第3のマルチビューピクセル120-1、120-2、120-3のそれぞれに対応するマルチビームエミッタ130は、ライト・バルブ・アレイに対して互いにオフセットされているため、第1のビュー(ビュー1)に提供される変調された指向性光ビームはそれぞれ、互いに対して等しい角度方向を有し、したがってカラーフリンジを軽減する。
図2Aを再び参照すると、いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ100は、例えば図示するように、ライトガイド140をさらに備えてもよい。ライトガイド140は、導波光104(すなわち、導波光ビーム104)としてライトガイドの長さに沿って光を導くように構成される。例えば、ライトガイド140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。誘電体材料は、誘電体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の屈折率を有することができる。屈折率の差は、例えば、ライトガイド140の1つまたは複数の導波モードに従って、導波光104の内部全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、ライトガイド140は、光学的に透明な誘電体材料の広がった実質的に平坦なシートを備えたスラブまたは平板光導波路(すなわち、プレート・ライト・ガイド)でよい。誘電材料の実質的に平坦なシートは、内部全反射を使用して導波光104を導くように構成される。様々な例によれば、ライトガイド140の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、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、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(メタクリル酸メチル)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いずれかを含むか、またはそれらから構成されてもよい。いくつかの例では、ライトガイド140は、ライトガイド140の表面(例えば、第1の表面および第2の表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。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促進することができる。
さらに、いくつかの実施形態によれば、ライトガイド140は、ライトガイド140の第1の表面140’(例えば、前もしくは上の面または側)と第2の表面140’’(例えば、背もしくは下の面または側)との間で非ゼロ伝播角度での内部全反射によって導波光104を導くように構成されている。とりわけ、導波光104は、ライトガイド140の第1の表面140’と第2の表面140’’との間で非ゼロ伝播角度で反射するまたは「跳ね返る」ことによって伝播する。いくつかの実施形態では、異なる色の光を備える複数の導波光ビーム104を、異なる特定色の非ゼロ伝播角度のそれぞれでライトガイド140によって導くことができる。例示を簡単にするために、非ゼロ伝播角度が図2Aでは示されていないことに留意されたい。しかし、伝播方向103を示す太い矢印は、図2Aのライトガイド長に沿った導波光104の概略の伝播方向を示す。
いくつかの実施形態によれば、アレイのマルチビームエミッタ130は、例えば、図2Aに示すように、ライトガイド140の第1の表面140’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、複数のマルチビームエミッタ140は、ライトガイド140の第2の表面140’’上に配置されてもよい。さらに他の実施形態(図示せず)では、複数のマルチビームエミッタ130は、第1の表面140’と第2の表面140’’との間のライトガイド140の内側に配置されてもよい。また、さらに他の実施形態(図示せず)では、ライトガイド140は、別の基板(例えば、非ライトガイド基板)に置き換えられてもよい。
いくつかの実施形態(例えば、図2Aのようにライトガイド140を使用するもの)では、マルチビューディスプレイ100のマルチビームエミッタ130は、マルチビーム要素130’を備えてもよい。マルチビューディスプレイ100のマルチビーム要素130’は、マルチビュー画像のビュー方向に対応する主角度方向を有する複数の指向性光ビームとしてライトガイド140から光を外に散乱させるように構成される。様々な実施形態によれば、マルチビーム要素130’は、導波光104の一部を外に散乱させるように構成されたいくつかの異なる構造のいずれも含むことができる。例えば、先の異なる構造は、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を含むことができるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、回折格子を備えるマルチビーム要素130’は、異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームとして導波光部分を回折的に外に散乱させるように構成される。他の実施形態では、マイクロ反射要素を備えるマルチビーム要素130’は、複数の指向性光ビームとして導波光部分を反射的に外に散乱させるように構成されるか、またはマイクロ屈折要素を備えるマルチビーム要素130’は、複数の指向性光ビームとして導波光部分を屈折によって、またはそれを使用して外に散乱させる(すなわち、導波光部分を屈折的に外に散乱させる)ように構成される。
さらに、ライトガイド140を使用する実施形態では、マルチビューディスプレイ100は、ライトガイド140内で導かれる光を提供するように構成された光源150をさらに備えてもよい。とりわけ、光源150は、ライトガイド140の入射面または端部(入力端)に隣接して配置されてよい。様々な実施形態では、光源150は、1つまたは複数の発光ダイオード(LED)またはレーザ(例えば、レーザダイオード)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)を備えることができる。いくつかの実施形態では、光源150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光を生成するように構成された光エミッタを備えることができる。とりわけ、単色光の色は、特定の色空間またはカラーモデル(例えば、赤-緑-青(RGB)カラーモデル)の原色でもよい。他の例では、光源150は、実質的に広帯域または多色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もよい。例えば、光源150は、白色光を提供することができる。いくつかの実施形態では、光源150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、異なる色の光の各々に対応する導波光の異なる特定色の非ゼロ伝播角度を有する光を提供するように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、導波光104はコリメートされていてもよく、すなわち平行光ビーム(例えば、以下で説明するように、コリメータによって提供される)でもよい。本明細書では、「平行光」または「平行光ビーム」は、一般に、光ビームの光線が光ビーム(例えば、導波光104)内の所定のまたは定められた角度広がりに実質的に限定される光のビームとして定義される。さらに、平行光ビームから分散したまたは散乱された光線は、本明細書の定義により、平行光ビームの一部とは見なされない。さらに、様々な実施形態において、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を有してコリメートされてもよい。
他の実施形態(図示せず)では、マルチビームエミッタ130は、限定はしないが、アクティブエミッタ例えばマイクロ発光ダイオードおよびマイクロ有機発光ダイオードを備えてもよい。これらの実施形態では、ライトガイドおよび光源は省略されてもよい。代わりに、ライトガイド140は、上述したように、マルチビームエミッタ130を支持し電力を供給するための基板に置き換えられてもよい。
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200が提供される。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、マルチビューディスプレイ200のブロック図を示す。図6に示すマルチビューディスプレイ200は、複数のカラーサブピクセルを有するライトバルブ212を備えるマルチビューピクセル210のアレイを備える。様々な実施形態によれば、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は、マルチビューピクセル210の行および列に配置されてもよい。マルチビューピクセル210のアレイでは、第1のマルチビューピクセル210は第1の色のカラーサブピクセルに対応してもよく、第2のマルチビューピクセル210は第2の色のカラーサブピクセルに対応してもよい。例えば、第1のマルチビューピクセル210は、赤(R)色を有するカラーサブピクセルすなわち「赤」カラーサブピクセルに対応してもよい。同様に、第2のマルチビューピクセル210は、緑(G)色を有するカラーサブピクセルすなわち「緑」カラーサブピクセルに対応してもよい。いくつかの実施形態では、第3のマルチビューピクセル210は、第3の色のカラーサブピクセル、例えば、青(B)色を有するカラーサブピクセルすなわち「青」カラーサブピクセルに対応してもよい。
マルチビューピクセル210およびマルチビューピクセル210のライトバルブ212およびその対応するカラーサブピクセルは、マルチビューディスプレイ100に関して上述したマルチビューピクセル120、ライトバルブ110およびカラーサブピクセル112とそれぞれ実質的に同様であってよい。したがって、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がこれらに限定されない様々なタイプのライトバルブを、マルチビューディスプレイ200のライトバルブ212として使用することができる。さらに、ライトバルブ212は、RGBカラーモデルの赤(R)、緑(G)、および青(B)のカラーサブピクセルを含むがこれらに限定されないカラーサブピクセルのいくつかの異なる組み合わせのいずれも含むことができる。
図6に示すマルチビューディスプレイは、マルチビームエミッタ220のアレイをさらに備える。いくつかの実施形態では、マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタ220は、上述のマルチビューディスプレイ100のマルチビームエミッタ130と実質的に同様であってよい。様々な実施形態によれば、マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタ220は、マルチビューディスプレイ200のそれぞれのビュー方向すなわちマルチビューディスプレイ200を使用して表示されるマルチビュー画像のビュー方向に対応する角度方向を有する指向性光ビーム202でマルチビューピクセル210を照射するように構成される。様々な実施形態によれば、マルチビーム・エミッタ・アレイの各マルチビームエミッタは、マルチビューディスプレイ200の異なるマルチビューピクセル210を照射するように構成される。したがって、マルチビームエミッタ220のアレイのマルチビームエミッタ220とマルチビューピクセル210のアレイのマルチビューピクセル210との間には1対1の関係がある。
様々な実施形態によれば、第1のマルチビューピクセル210と第2のマルチビューピクセル210との間のオフセット差は、マルチビュー画像のカラーピクセルに、互いに異なる色と同等の角度方向の両方を有する一対の指向性光ビーム202を提供するように構成される。例えば、マルチビューディスプレイ200の一対のそうした指向性光ビーム202は、マルチビューディスプレイ100に関して図3で示したような指向性光ビーム102-1、102-2と実質的に同様であってよい。
様々な実施形態では、第1および第2のマルチビューピクセル210は、ライトバルブ212のアレイに対してオフセットされてもよい。とりわけ、オフセットは、ライト・バルブ・アレイの行方向またはライト・バルブ・アレイの列方向でよい。いくつかの実施形態では、第1のマルチビューピクセル210はマルチビュー・ピクセル・アレイの第1の行にあってよく、第2のマルチビューピクセル210はマルチビュー・ピクセル・アレイの第2の行にあってよく、第2の行は第1の行に隣接している。そうした実施形態では、マルチビュー・ピクセル・アレイの第1の行は、マルチビュー・ピクセル・アレイの第2の行に対してオフセットされてもよい。
いくつかの実施形態では、マルチビュー・ピクセル・アレイの第1のマルチビューピクセル210と第2のマルチビューピクセル210との間のオフセット差は、複数のカラーサブピクセルのうちの第1のカラーサブピクセルと第2のカラーサブピクセルとの間の距離の整数倍である。例えば、オフセット差は、カラーサブピクセルの幅と等しくてもよい。いくつかの実施形態では、オフセット差は、カラーサブピクセルの幅の2倍に等しくてもよい。いくつかの実施形態では、オフセット差は、例えば、カラーサブピクセルの幅の3倍でもよい。様々な実施形態によれば、第1のマルチビューピクセル210と第2のマルチビューピクセル210との間のオフセット差は、マルチビュー画像のカラーピクセルに関連するカラーフリンジを軽減するように構成される。
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とマルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタ220との間の1対1関係の結果として、第1のマルチビューピクセル210と第2のマルチビューピクセル210との間のオフセット差は、第1のマルチビームエミッタ220と第2のマルチビームエミッタ220との間のオフセット差でミラーリングされてもよい。例えば、第1のマルチビューピクセル210がマルチビューピクセル210の第1の行にあり、第2のマルチビューピクセル210がマルチビューピクセル210の第2の隣接行にある実施形態では、マルチビームエミッタ220の対応する第1の行は、マルチビームエミッタ220の対応する第2の隣接行からオフセットされてもよい。
いくつかの実施形態では、第1のマルチビューピクセル210と第2のマルチビューピクセル210は両方とも、マルチビュー・ピクセル・アレイの単一のまたは同じ行の構成要素である。そうした実施形態では、オフセット差は、マルチビューピクセル210の単一行に沿って存在してもよい。さらに、オフセット差は、行に沿って正方向または負方向のいずれでもよい。オフセット差が正の方向に存在する場合、第1および第2のマルチビューピクセル210は、複数のカラーサブピクセルのうちの少なくとも1つのカラーサブピクセルで分離されてもよい。負の方向では、第1および第2のマルチビューピクセル210は、オフセットの距離、例えばカラーサブピクセルの幅だけ重なってもよい。
いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ200は、ライトガイドをさらに備える。ライトガイドは、ライトガイドの長さに沿った伝播方向に光を導くように構成される。ライトガイドは、前述のマルチビューディスプレイ100のライトガイド140と実質的に同様でもよい。様々な実施形態によれば、ライトガイドは、内部全反射を使用して導波光を導くように構成されてもよい。さらに、導波光は、ライトガイドによってまたはライトガイド内で、非ゼロ伝播角度で導かれてもよい。いくつかの実施形態では、導波光はコリメートされてもよく、または平行光ビームであってもよい。とりわけ、様々な実施形態では、導波光は、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を有してコリメートされてもよい。
マルチビューディスプレイ200は、ライトガイドの長さに沿って互いに離れて配置されたマルチビーム要素のアレイをさらに備えてもよい。いくつかの実施形態では、アレイのマルチビーム要素は、上述のマルチビューディスプレイ100のマルチビーム要素130’と実質的に同様である。さらに、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素は、マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタ220に対応することができる。とりわけ、マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタ220は、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素を備えることができる。様々な実施形態によれば、マルチビーム要素は、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に関連付けられた指向性光ビーム202として導波光の一部を外に散乱させるように構成される。指向性光ビームは、マルチビューディスプレイ200のそれぞれの異なるビュー方向に対応する主角度方向を有する。
様々な実施形態によれば、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素は、ライトガイドの表面上または内部に配置されてもよい。さらに、様々な実施形態によれば、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素のサイズは、マルチビュー・ピクセル・アレイのライトバルブ212のサイズに匹敵する。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素のサイズがライトバルブサイズの約50パーセント(50%)~約200パーセント(200%)になるように、マルチビームエミッタのサイズはライトバルブサイズに匹敵している。さらに、マルチビーム要素の形状は、マルチビューピクセル210の形状に似てもよい。例えば、マルチビーム要素は正方形の形状を有してもよく、マルチビューピクセル210も実質的に正方形でもよい。別の例では、マルチビーム要素は長方形の形状を有してもよく、すなわち、幅または横方向の寸法よりも大きい長さまたは縦方向の寸法を有してもよく、マルチビューピクセル210は実質的に長方形でもよい。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素アレイ内の隣接するマルチビーム要素間の距離は、マルチビューディスプレイ200の隣接するマルチビューピクセル210間の距離と等しくてもよい。例えば、マルチビーム要素アレイの一対の隣接するマルチビーム要素間の要素間距離(例えば、中心間距離)は、対応するマルチビューピクセル210の隣接する1対間のピクセル間距離(例えば、中心間距離)に等しくてもよい。
いくつかの実施形態では、アレイのマルチビーム要素は、導波光の一部を外に散乱させるように構成されたいくつかの異なる構造のいずれも含むことができる。例えば、先の異なる構造は、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を含むことができるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、回折格子を備えるマルチビーム要素は、異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームとして導波光部分を回折的に外に散乱させるように構成される。他の実施形態では、マイクロ反射要素を備えるマルチビーム要素は、複数の指向性光ビームとして導波光部分を反射的に外に散乱させるように構成されるか、またはマイクロ屈折要素を備えるマルチビーム要素は、複数の指向性光ビームとして導波光部分を屈折によって、またはそれを使用して外に散乱させる(すなわち、導波光部分を屈折的に外に散乱させる)ように構成される。
他の実施形態では、マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタは、指向性光ビームとして光を放出するように構成されたアクティブ光エミッタを備える。アクティブ光エミッタは、起動またはオンされたときに別の光源から受光されない光を生成するように構成される。アクティブ光エミッタは、いくつかの例では、発光ダイオード(LED)、マイクロ発光ダイオード(μLED)、または有機発光ダイオード(OLED)を備えてもよい。前述のマルチビーム要素と同様に、1つまたは複数のアクティブ光エミッタは、マルチビュー・ピクセル・アレイのライトバルブのサイズに匹敵するサイズを有することができる。
本明細書に記載の原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイの動作の方法300が提供される。図7は、本明細書で記載の原理と一致する実施形態による、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。本方法は、マルチビームエミッタのアレイを使用して指向性光ビームを放出するステップ310を含む。いくつかの実施形態では、アレイのマルチビームエミッタは、前述のマルチビューディスプレイ100のマルチビームエミッタ130と実質的に同様でよい。とりわけ、アレイのマルチビームエミッタは、マルチビームエミッタの行および列に配置されてもよく、さらに、指向性光ビームは、マルチビューディスプレイすなわちその上に表示されるマルチビュー画像の異なるビュー方向に対応する方向を有する。様々な実施形態によれば、マルチビーム・エミッタ・アレイの第1のマルチビームエミッタと第2のマルチビームエミッタとは、互いにオフセットされている。第1のマルチビームエミッタと第2のマルチビームエミッタとの間のオフセットは、マルチビーム・エミッタ・アレイの行方向に沿っていてもよい。他の実施形態では、オフセットは、いくつかの実施形態に従って、マルチビーム・エミッタ・アレイの列方向に沿っていてもよい。
マルチビューディスプレイの動作の方法300は、繰り返しの複数のカラーサブピクセルを有するライトバルブのアレイを使用して指向性光ビームを変調するステップ320をさらに含む。様々な実施形態によれば、指向性光ビームを変調するステップ320により、マルチビュー画像、例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のビューのカラーピクセルが提供される。いくつかの実施形態では、ライトバルブのアレイは、上述のマルチビューディスプレイ100のライトバルブ110のアレイと実質的に同様でもよい。したがって、前述したように、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がこれらに限定されない、様々な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として使用することができる。さらに、繰り返しの複数のカラーサブピクセルのカラーサブピクセルは、ライト・バルブ・アレイの行に沿って(または列に沿って)配置されてもよい。本明細書では、定義により、マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタをオフセットすることができる行方向は、ライト・バルブ・アレイのライトバルブの行の行方向に対応する。同様に、マルチビームエミッタをオフセットすることができる列方向は、定義により、ライト・バルブ・アレイのライトバルブの列の列方向に対応する。
いくつかの実施形態によれば、繰り返しの複数のカラーサブピクセルの各カラーサブピクセルは、異なる色を有してもよい。例えば、繰り返しの複数のカラーサブピクセルは、ライトバルブのアレイの行ライトバルブに沿って赤(R)、緑(G)、および青(B)のカラーサブピクセル(例えば、RGBカラーモデルと一致する)の繰り返しのセットからこの順序で構成されてもよい。他の実施形態では、繰り返しの複数のカラーサブピクセルは、赤(R)、緑(G)、青(B)、および黄(Y)のカラーサブピクセルの繰り返しのセット、赤(R)、緑(G)、青(B)、および白(W)のカラーサブピクセルの繰り返しのセット、ならびにシアン(C)、黄(Y)、マゼンタ(M)、および黒(K)のカラーサブピクセルの繰り返しのセットを含むがこれらに限定されないカラーサブピクセルの別の繰り返しのセットを備えることができる。
様々な実施形態では、オフセットにより、等しい角度方向を有する第1のマルチビームエミッタおよび第2のマルチビームエミッタのそれぞれからの変調された指向性光ビームがマルチビュー画像のカラーピクセルに向けられる。同様に、オフセットにより、第1および第2のマルチビームエミッタからの指向性光ビームに対応する角度方向に等しい角度方向を有する第3のマルチビームエミッタからの変調された指向性光ビームもマルチビュー画像のカラーピクセルに向けられ得る。第1のマルチビームエミッタと第2のマルチビームエミッタとの間(または第1、第2、第3のマルチビームエミッタの間)のオフセットは、カラーピクセル内のカラーフリンジを軽減するように構成される。とりわけ、特定の視点に基づいて隣接する色よりも画素内の特定の色を強調する可能性のある異なる色の光ビーム間の不均一な重なりを最小限に抑えることによって、カラーフリンジを軽減することができる。
いくつかの実施形態では、マルチビーム・エミッタ・アレイの第1のマルチビームエミッタと第2のマルチビームエミッタとの間のオフセットは、行の行方向に繰り返しの複数のカラーサブピクセルの第1のカラーサブピクセルと第2のカラーサブピクセルとの間の距離の整数倍である。例えば、マルチビーム・エミッタ・アレイの第1のマルチビームエミッタと第2のマルチビームエミッタとの間のオフセットは、単一のカラーサブピクセルの幅でもよい。別の例では、オフセットは、例えば、2、3、またはそれ以上のカラーサブピクセル幅でもよい。
いくつかの実施形態では、マルチビーム・エミッタ・アレイの第1のマルチビームエミッタと第2のマルチビームエミッタとは、両方ともマルチビーム・エミッタ・アレイの単一の行の構成要素である。そうした実施形態では、第1のマルチビームエミッタと第2のマルチビームエミッタとの間のオフセットは、マルチビーム・エミッタ・アレイの単一の行に沿って存在してもよい。また、オフセットは、正方向または負方向のいずれでもよい。オフセットが正の方向に存在する場合、第1および第2のマルチビームエミッタは、複数のカラーサブピクセルのうちの少なくとも1つのカラーサブピクセルで分離されてもよい。負の方向では、第1および第2のマルチビームエミッタは、オフセットの距離だけ重なってもよい。
いくつかの実施形態では、マルチビームエミッタのアレイを使用して指向性光ビームを放出するステップ310は、導波光としてライトガイド内で光を導くステップを含む。いくつかの実施形態によれば、ライトガイドは、上述のマルチビューディスプレイ100のライトガイド140と実質的に同様でよい。いくつかの実施形態では、光は、ライトガイドの対向する内面間で非ゼロ伝播角度で導かれてもよい。
いくつかの実施形態では、マルチビームエミッタのアレイを使用して指向性光ビームを放出するステップ310は、指向性光ビームを提供するためにマルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素を使用して導波光の一部を外に散乱させるステップをさらに含む。これらの実施形態では、マルチビーム要素アレイはマルチビーム・エミッタ・アレイであり、マルチビーム要素アレイの各マルチビーム要素はマルチビーム・エミッタ・アレイの異なるマルチビームエミッタに対応する。いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素は、上述したマルチビューディスプレイ100のマルチビーム要素130と実質的に同様でよい。さらに、マルチビーム要素(または同様にマルチビームエミッタ)は、ライト・バルブ・アレイのライトバルブのサイズに匹敵するサイズを有することができる。例えば、マルチビーム要素のサイズがライトバルブサイズの約50パーセント(50%)~約200パーセント(200%)になるように、マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブサイズに匹敵してよい。
このように、繰り返しの複数のカラーサブピクセルを有するライトバルブのアレイおよびカラーフリンジを軽減するために互いにオフセットされたマルチビームエミッタのアレイを備えるマルチビューディスプレイの例および実施形態を説明した。上述の例は、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、以下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. マルチビュー画像のビューのカラーピクセルとして指向性光ビームを変調するように構成された繰り返しの複数のカラーサブピクセルを有するライトバルブのアレイと、
    前記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エミッタのアレイであって、前記マルチビーム・エミッタ・アレイの第1のマルチビームエミッタおよび第2のマルチビームエミッタが前記ライト・バルブ・アレイに対して互いにオフセットされているマルチビームエミッタのアレイと
    を備えるマルチビューディスプレイであって、
    前記オフセットが、互いに対して等しい角度方向を有する前記第1のマルチビームエミッタおよび前記第2のマルチビームエミッタの各々からの変調された指向性光ビームを前記マルチビュー画像のカラーピクセルに向けるように構成された、マルチビューディスプレイ。
  2. 前記ライト・バルブ・アレイの前記繰り返しの複数のカラーサブピクセルのうちのカラーサブピクセルの異なるサブセットが、前記マルチビーム・エミッタ・アレイの各マルチビームエミッタに対応し、前記異なるサブセットがマルチビューピクセルを表す、請求項1に記載のマルチビューディスプレイ。
  3. 前記繰り返しの複数のカラーサブピクセルの各カラーサブピクセルが異なる色を有し、前記第1および第2のマルチビームエミッタからの前記変調された指向性光ビームが前記マルチビュー画像の前記カラーピクセル内にそれぞれの異なる色を表し、前記等しい角度方向が前記マルチビュー画像の前記カラーピクセルに関連するカラーフリンジを軽減するように構成される、請求項1に記載のマルチビューディスプレイ。
  4. 前記繰り返しの複数のカラーサブピクセルのカラーサブピクセルが前記ライト・バルブ・アレイの行に沿って配置され、前記マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタが前記ライト・バルブ・アレイの前記行の行方向に対応する行方向を有する行に配置され、前記オフセットが前記行の前記行方向に前記繰り返しの複数のカラーサブピクセルのうちの第1のカラーサブピクセルと第2のカラーサブピクセルとの間の距離の整数倍である、請求項1に記載のマルチビューディスプレイ。
  5. 前記第1のマルチビームエミッタが前記マルチビーム・エミッタ・アレイの第1の行の構成要素であり、第2のマルチビームエミッタが前記マルチビーム・エミッタ・アレイの第2の行の構成要素であり、前記第1および第2の行が互いに隣接しており、前記オフセットが前記マルチビーム・エミッタ・アレイの前記隣接する第1と第2の行の間である、請求項4に記載のマルチビューディスプレイ。
  6. 前記第1のマルチビームエミッタと前記第2のマルチビームエミッタが共に前記マルチビーム・エミッタ・アレイの単一の行の構成要素であり、前記オフセットが前記単一の行に沿って正の方向または負の方向のいずれかである、請求項4に記載のマルチビューディスプレイ。
  7. ライトガイドであって、前記ライトガイドの長さに沿った伝播方向に光を導くように構成されたライトガイドと、
    前記ライトガイドの長さに沿って互いに離れて配置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マルチビーム要素が前記ライト・バルブ・アレイのライトバルブのサイズに匹敵するサイズを有し、前記導波光の一部を前記指向性光ビームとして前記ライトガイドから外に散乱させるように構成されているマルチビーム要素のアレイと
    をさらに備え、
    前記マルチビーム要素アレイが前記マルチビーム・エミッタ・アレイであり、前記マルチビーム要素アレイの各マルチビーム要素が前記マルチビーム・エミッタ・アレイの異なるマルチビームエミッタに対応する、請求項1に記載のマルチビューディスプレイ。
  8. 前記マルチビーム要素が、前記導波光の前記一部を外に散乱させるために前記ライトガイドに光学的に接続された回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素のうちの1つまたは複数を含む、請求項7に記載のマルチビューディスプレイ。
  9. 前記ライトガイドの入力に光学的に結合された光源をさらに備え、前記光源が非ゼロ伝播角度を有する、および所定のコリメーション係数に従ってコリメートされる一方または両方の導波光として前記ライトガイド内で導かれる光を提供するように構成される、請求項7に記載のマルチビューディスプレイ。
  10. 前記繰り返しの複数のカラーサブピクセルが、赤カラーサブピクセル、緑カラーサブピクセル、および青カラーサブピクセルを含む、請求項1に記載のマルチビューディスプレイ。
  11. 複数のカラーサブピクセルを有するライトバルブを備えるマルチビューピクセルのアレイであって、第1のマルチビューピクセルが第1の色のカラーサブピクセルに対応し、第2のマルチビューピクセルが第2の色のカラーサブピクセルに対応するマルチビューピクセルのアレイと、
    指向性光ビームで前記マルチビューピクセルを照射するように構成されたマルチビームエミッタのアレイであって、各マルチビームエミッタが前記マルチビュー・ピクセル・アレイの異なるマルチビューピクセルに揃えられ、前記マルチビュー・ピクセル・アレイの異なるマルチビューピクセルを照射するように構成されるマルチビームエミッタのアレイと
    を備えるマルチビューディスプレイであって、
    前記第1のマルチビューピクセルと前記第2のマルチビューピクセルとの間のオフセット差が、異なる色と互いに対して同等の角度方向の両方を有する一対の指向性光ビームをマルチビュー画像のカラーピクセルに提供するように構成される、マルチビューディスプレイ。
  12. 前記マルチビュー・ピクセル・アレイの前記マルチビューピクセルが行に配置され、前記第1のマルチビューピクセルが第1の行にあり、前記第2のマルチビューピクセルが前記第1の行に隣接する第2の行にある、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のマルチビューピクセルと前記第2のマルチビューピクセルが共に前記マルチビュー・ピクセル・アレイの単一行の構成要素であり、前記オフセット差が前記単一行に沿った正方向または負方向のいずれかである、請求項11に記載のマルチビューディスプレイ。
  14. ライトガイドであって、前記ライトガイドの長さに沿った伝播方向に光を導くように構成されたライトガイドと、
    前記ライトガイドの長さに沿って互いに離れて配置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マルチビーム要素が前記マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタに対応し、前記マルチビュー・ピクセル・アレイのライトバルブのサイズに匹敵するサイズを有し、前記導波光の一部を前記指向性光ビームとして前記ライトガイドから外に散乱させるように構成されている、マルチビーム要素のアレイと
    をさらに備える、請求項11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が、前記導波光の前記一部を外に散乱させるために前記ライトガイドに光学的に接続された回折格子、マイクロ反射要素、およびマイクロ屈折要素のうちの1つまたは複数を備える、請求項14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・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタが、前記指向性光ビームとして光を放出するように構成されたアクティブ光エミッタを備え、前記アクティブ光エミッタが、前記マルチビュー・ピクセル・アレイのライトバルブのサイズに匹敵するサイズを有する、請求項11に記載のマルチビューディスプレイ。
  17. マルチビューディスプレイの動作の方法であって、前記方法が
    マルチビームエミッタのアレイを使用して指向性光ビームを放出するステップであって、前記マルチビーム・エミッタ・アレイの第1のマルチビームエミッタおよび第2のマルチビームエミッタが互いにオフセットされているステップと、
    マルチビュー画像のビューのカラーピクセルを提供するために繰り返しの複数のカラーサブピクセルを有するライトバルブのアレイを使用して前記指向性光ビームを変調するステップと
    を含み、
    前記オフセットが、等しい角度方向を有する前記第1のマルチビームエミッタおよび前記第2のマルチビームエミッタの各々からの変調された指向性光ビームを前記マルチビュー画像のカラーピクセルに向け、前記カラーピクセル内のカラーフリンジを軽減する、方法。
  18. 前記繰り返しの複数のカラーサブピクセルのカラーサブピクセルが前記ライト・バルブ・アレイの行に沿って配置され、前記マルチビーム・エミッタ・アレイのマルチビームエミッタが前記ライト・バルブ・アレイの前記行の行方向に対応する行方向を有する行に配置され、前記オフセットが前記行の前記行方向の前記繰り返しの複数のカラーサブピクセルのうちの第1のカラーサブピクセルと第2のカラーサブピクセルとの間の距離の整数倍である、請求項17に記載のマルチビューディスプレイの動作の方法。
  19. 前記第1のマルチビームエミッタと前記第2のマルチビームエミッタが共に前記マルチビーム・エミッタ・アレイの単一の行の構成要素であり、前記オフセットが前記単一の行に沿った正方向または負方向のいずれかである、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。
  20. マルチビームエミッタのアレイを使用して指向性光ビームを放出するステップが、
    導波光としてライトガイド内で光を導くステップと、
    前記指向性光ビームを提供するためにマルチビーム要素のアレイのマルチビーム要素を使用して前記導波光の一部を外に散乱させるステップであって、前記マルチビーム要素のサイズが前記ライト・バルブ・アレイのライトバルブのサイズに匹敵するステップと
    を含み、
    前記マルチビーム要素アレイが前記マルチビーム・エミッタ・アレイであり、前記マルチビーム要素アレイの各マルチビーム要素が前記マルチビーム・エミッタ・アレイの異なるマルチビームエミッタに対応する、請求項17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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