JP2022547569A - 反射性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、マルチビューディスプレイ、及び方法 - Google Patents

Abstract

マルチビューバックライト、マルチビューディスプレイ、及びマルチビューバックライトの動作方法は、マルチビュー画像のビュー方向に対応する方向を伴う指向性光ビームを有する、放射光を提供するように構成された反射性マルチビーム要素を含む。マルチビューバックライトは、光を導くように構成された導光体、及び反射性マルチビーム要素のアレイを含み、各反射性マルチビーム要素は、複数の反射性サブ要素を含み、導波光の一部を放射光として反射的に散乱出力させるように構成される。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、及びマルチビュー画像を提供するために指向性光ビームを変調するライトバルブのアレイを含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年９月１２日出願の米国仮特許出願第６２／８９９，６９９号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

連邦政府による資金提供を受けた研究開発に関する記載
なし

電子ディスプレイは、多種多様なデバイス及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る電子ディスプレイとしては、陰極線管（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スディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）及びアクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）、並びに電気機械的又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）が挙げられる。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、光を放射するディスプレイ）、又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る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例には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、及びＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。パッシブディスプレイの例には、ＬＣＤ及びＥＰディスプレイがある。パッシブディスプレイは、限定するものではないが本質的に低消費電力であることを含め、魅力的な性能特性を示すことが多いが、発光する能力がないために、多くの実用的なアプリケーションにおいて、いくらか使用が限られるように感じられることがある。

本明細書に記載の原理による例及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って、より容易に理解することができ、図面では、同様の参照番号は同様の構造要素を示す。

本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューディスプレイの斜視図を示す。

本明細書に記載の原理による一実施形態による、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、図表的表現を示す。

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の一実施形態による、一例におけるマルチビューバックライトの一部の断面図である。

本明細書に記載の原理の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一部の断面図である。

本明細書に記載の原理の一実施形態による、一例における反射性サブ要素の断面図である。

本明細書に記載の原理の別の実施形態による、一例における反射性サブ要素の断面図である。

本明細書に記載の原理の実施形態による、一例における反射性サブ要素の断面図である。

本明細書に記載の原理の別の実施形態による、一例における反射性サブ要素の断面図である。

本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例における一対の反射性マルチビーム要素の斜視図を示す。

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バックライトの動作方法のフロー図を示す。

特定の例及び実施形態は、上記の参照図面に示したある特徴に加えて、又はその代わりとなる他の特徴を有する。これらの特徴及び他の特徴については、上記の図を参照しながら以下で詳述する。

本明細書に記載の原理による例及び実施形態は、マルチビューディスプレイ又は三次元（３Ｄ）ディスプレイへ応用することのできる、マルチビューバックライトを提供する。特に、本明細書に記載の原理と一致する実施形態は、放射光を提供するように構成された反射性マルチビーム要素アレイを使用する、マルチビューバックライトを提供する。この放射光は、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方向を有する、指向性光ビームを含む。様々な実施形態によれば、反射性マルチビーム要素アレイの各反射性マルチビーム要素は、放射光として導光体から光を反射的に散乱出力させるように構成された、複数の反射性サブ要素を含む。反射性マルチビーム要素内に複数の反射性サブ要素が存在することで、放射光の反射散乱特性の粒度制御が容易になり得る。例えば、反射性サブ要素は、様々な反射性マルチビーム要素に関連する散乱方向、大きさ、及びモアレ軽減の粒度制御を実現することができる。本明細書に記載の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用途には、携帯電話（例えば、スマートフォン）、時計、タブレットコンピュータ、モバイルコンピュータ（例えば、ラップトップコンピュータ）、パーソナルコンピュータ及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、及び様々な他のモバイル並びに実質的に非モバイルのディスプレイアプリケーションやデバイスが含まれるが、これらに限定されない。

本明細書では、「二次元ディスプレイ」又は「２Ｄディスプレイ」は、画像が見られる方向に関わらず（すなわち、２Ｄディスプレイの所定の視野角又は範囲内で）、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及びコンピュータモニタに見られる従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が、２Ｄディスプレイの例である。ここで対照的に「マルチビューディスプレイ」は、様々なビュー方向で、又は様々なビュー方向からマルチビュー画像の様々なビューを提供するように構成された、電子ディスプレイ又は電子ディスプレイシステムとして定義される。具体的には、いくつかの実施形態によれば、様々なビューは、マルチビュー画像のシーン又はオブジェクトの様々な斜視図を表すものである。

図１は、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、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１に示すように、マルチビューディスプレイ１０は、見られることになる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。スクリーン１２は、例えば、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、又は実質的に他の任意のデバイスの電子ディスプレイの、表示画面とすることができる。マルチビューディスプレイ１０は、スクリーン１２に対して様々なビュー方向１６に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ている。様々なビュー１４は、それらの矢印（すなわち、ビュー方向１６を示す矢印）の終端において、影付きの多角形のボックスとして示されている。４つのビュー１４及び４つのビュー方向１６のみが示されているが、すべて例示を目的としたものであり、限定を目的としたものではない。図１では様々なビュー１４がスクリーンの上方にあるものとして示されているが、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、これらのビュー１４は、実際にはスクリーン１２上、又はスクリーン１２の近傍に現れることに留意されたい。ビュー１４をスクリーン１２の上方に示しているのは、単に説明を簡略にするためであり、ビュー方向１６のうち、特定のビュー１４に対応する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を見ていることを表すためである。２Ｄディスプレイは、マルチビューディスプレイ１０によって提供されるマルチビュー画像の様々なビュー１４とは対照的に、通常、２Ｄディスプレイでは表示画像の単一のビュー（例えば、ビュー１４と同様の１つのビュー）を提供するように構成されることを除いて、マルチビューディスプレイ１０と実質的に同様であり得る。

本明細書の定義によれば、ビュー方向、又は同等に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、通常、角度成分｛θ，φ｝で与えられる主角度方向、又は単に「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」又は「仰角」と呼ばれる。角度成分φは、光ビームの「方位角成分」又は「方位角」と呼ばれる。定義によれば、仰角θは、垂直面（例えば、マルチビューディスプレイスクリーンの平面に対して直交する面）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スクリーンの平面に対して平行な面）内の角度である。

図２は、本明細書で説明される原理による実施形態による、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１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｝の図表的表現である。加えて、本明細書の定義によれば、光ビーム２０は特定の点から放射される、又は発散するものである。つまり、定義によれば、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２はまた、光ビーム（又はビュー方向）の原点Ｏも示している。

本明細書では、「マルチビュー画像」及び「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、様々な遠近を表す、又は複数のビューのビュー間における角度視差を含む、複数のビューとして定義される。加えて、本明細書では、「マルチビュー」という用語は、２つを超える異なるビュー（すなわち、少なくとも３つのビューであり、一般的には３つを超えるビュー）を明示的に含む。そのため、本明細書で用いる「マルチビューディスプレイ」は、シーン又は画像を表すために２つの異なるビューしか含まない立体視ディスプレイとは、明示的に区別される。ただし、マルチビュー画像及びマルチビューディスプレイは、本明細書の定義によれば、２つを超えるビューを含むが、マルチビュー画像は、マルチビューのビューのうち２つのみ（例えば、各眼あたり１つのビュー）を一度に見るように選択することにより、（例えば、マルチビューディスプレイ上で）画像の立体視対として見る場合があ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様々なビューの、複数の同様なビューのそれぞれにある、「ビュー」ピクセルを表す、ピクセルのセットとして定義される。具体的には、マルチビューピクセルは、マルチビュー画像の様々なビューの、それぞれのビューピクセルに対応する、又はビューピクセルを表す、個々のピクセル又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、ピクセル又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つ又はそれ以上のカラーサブピクセルを含むことができる。更に、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、様々な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るという点で、いわゆる「指向性ピクセル」である。更に、様々な例及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、同等又は少なくとも実質的に同様の位置、又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ける｛ｘ１，ｙ１｝に位置する個々のビュー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｛ｘ２，ｙ２｝に位置する個々のビューピクセルを有することができ、以下同様である。

本明細書では、「導光体」は、全内部反射を用いて構造内で光を導く構造体として定義される。特に、導光体は、導光体の動作波長において実質的に透明なコアを含むことができる。「導光体」という用語は、通常、全内部反射を利用して、導光体の誘電体材料と、その導光体を取り囲む材料又は媒質との間の界面で、光を導く誘電体光導波路を指す。定義によれば、全内部反射のための条件は、導光体の屈折率が、導光体材料の表面に隣接する周囲の媒質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、全内部反射を更に促進するために、前述の屈折率差に加えて、又はその代わりに、コーティングを含むことができる。このコーティングは、例えば、反射性コーティングでもよい。導光体には、プレート又はスラブガイド、及びストリップガイドの一方又は両方が含まれるが、これらに限定されない、いくつかの導光体の任意のものにすることができる。

更に本明細書では、「プレート導光体」のように導光体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、区分的又は微分的に平坦な層又はシートとして定義される。特に、プレート導光体は、導光体の頂面及び底面（すなわち、対向面）によって境界を定められた、２つの実質的に直交する方向に光を導くように構成された導光体として定義される。更に、本明細書の定義によれば、頂面及び底面は互いに分離されており、少なくとも微分的な意味で、互いに実質的に平行にすることができる。すなわち、プレート導光体の任意の微分的に小さな区画内で、頂面及び底面は実質的に平行又は同一平面上にある。いくつかの実施形態では、プレート導光体は実質的に平坦（すなわち、平面に限定される）であり、したがって、プレート導光体は平面導光体である。他の実施形態では、プレート導光体は、１つの次元、又は２つの直交する次元で湾曲していてもよい。例えば、プレート導光体は、一次元に湾曲させて、円筒形状のプレート導光体を形成することができる。しかしながら、任意の曲率が、光を導くためにプレート導光体内で全内部反射が維持されることを確実にするように、十分に大きい曲率半径を有する。

本明細書の定義によれば、「マルチビーム要素」は、複数の指向性光ビームを含む放射光を生成する、バックライト又はディスプレイの構成物又は要素である。いくつかの実施形態では、マルチビーム要素は、バックライトの導光体に光学的に結合されて、導光体内で導かれた光の一部を結合出力又は散乱出力させることによって、複数の光ビームを提供することができる。他の実施形態では、マルチビーム要素は、指向性光ビームとして放射される光を生成することができる（例えば、光源を備えていてもよい）。更に、マルチビーム要素によって生成された複数の指向性光ビームの各指向性光ビームは、本明細書の定義によれば、互いに異なる主角度方向を有する。特に、定義によれば、複数の指向性光ビーム内のある指向性光ビームは、複数の指向性光ビーム内の別の指向性光ビームとは異なる、所定の主角度方向を有する。更に、複数の指向性光ビームは、ライトフィールドを表すことができる。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てもよく、又は複数の光ビームにおける指向性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。このように、組み合わされた指向性光ビーム（すなわち、複数の光ビーム）の所定の角度広がりは、ライトフィールドを表すことができる。

様々な実施形態によれば、様々な複数の指向性光ビームの異なる主角度方向は、限定するものではないが、マルチビーム要素のサイズ（例えば、長さ、幅、面積など）、及び向き又は回転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れば、「拡張された点光源」、すなわち、マルチビーム要素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。更に、マルチビーム要素によって生成された指向性光ビームは、本明細書の定義によれば、図２に関して上述したように、角度成分｛θ，φ｝で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又は装置として定義される。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コリメーションの量は、実施形態ごとに所定の程度又は量で変動し得る。更に、コリメータは、２つの直交する方向（例えば、垂直方向及び水平方向）の、一方又は両方においてコリメーション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、光コリメーションを提供する２つの直交方向の一方又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、光がコリメートされる程度として定義される。具体的には、コリメーション係数は、本明細書の定義によれば、コリメートされた光ビーム内の光線の角度広がりを画定する。例えば、コリメーション係数σは、コリメートされた光ビーム内の光線の大部分が、特定の角度広がり（例えば、コリメートされた光ビームの中心角又は主角度方向の周りの±σ度）内にあることを規定することができる。いくつかの例によれば、コリメート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、その角度広がりは、コリメートされた光ビームのピーク強度の半分で決定される角度とすることができる。

本明細書では、「光源」は、光の源（例えば、光を生成して放射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、光源には、起動時又はオン時に光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光エミッタを含むことができる。特に、本明細書では、光源には、実質的に任意の光源であるか、又は発光ダイオード（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、及び実質的に任意であるその他光源のうちの１つ又はそれ以上が含まれるが、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る光は、色を有してもよい（すなわち、特定の波長の光を含んでもよい）し、様々な波長（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ることができる。例えば、光源は、光エミッタのセット又はグループを含むことができ、そのうちの少なくとも１つの光エミッタが、そのうちの少なくとも１つの他の光エミッタが生成する光の色又は波長とは異なる、色、すなわち波長を有する光を生成する。これらの異なる色には、例えば原色（例えば、赤、緑、青）を含むことができる。

更に、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つ又はそれ以上の」を有することが意図されている。例えば、「反射性マルチビーム要素」は１つ又はそれ以上の反射性マルチビーム要素を意味し、したがって、本明細書では「反射性マルチビーム要素」は「反射性マルチビーム要素（複数可）」を意味する。また、本明細書における「頂部」、「底部」、「上側」、「下側」、「上向き」、「下向き」、「正面」、「背面」、「第１の」、「第２の」、「左」、又は「右」に対するいかなる言及も、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、「約」という用語は、特に明記しない限り、値に適用されたときは通常その値を生成するために用いられる機器の許容範囲内を意味するか、若しくは±１０％、又は±５％、又は±１％を意味する。更に、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、大多数、又はほとんどすべて、又はすべて、又は約５１％～約１００％の範囲内の量を意味する。更に、本明細書における例は、例示にすぎず、説明の目的で提示されたものであり、限定のためのものではないことが意図される。

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３Ａは、本明細書に記載の原理と一致する一実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト１００の断面図を示す。図３Ｂは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一実施おけるマルチビューバックライト１００の平面図を示す。図３Ｃ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の斜視図を示す。図３Ｃの斜視図は、本明細書における説明を容易にするためのみに、部分的に切り欠いて示してある。

図３Ａ～図３Ｃ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（例えばライトフィールドとして、又はライトフィールドを表す）を含む、放射光１０２を提供するように構成される。特に、放射光１０２の各指向性光ビームは、マルチビューバックライト１００から反射的に散乱出力され、マルチビューディスプレイのそれぞれのビュー方向、又は同等に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様々なビュー方向に対応する様々な方向に、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、放射光１０２の各指向性光ビームは、マルチビューコンテンツ、例えばマルチビュー画像を有する情報の表示を容易にするために（例えば、以下で説明するようにライトバルブを使用して）、変調することができる。マルチビュー画像は、例えば、三次元（３Ｄ）コンテンツを表すか、又は含むことができる。図３Ａ～図３Ｃはまた、ライトバルブ１０８のアレイを含むマルチビューピクセル１０６を示す。そこから放射光１０２の各指向性光ビームが反射的に散乱され、ライトバルブ１０８に向かう、マルチビューバックライト１００の表面は、マルチビューバックライト１００の「放射面」と呼ばれることがある。

図３Ａ～図３Ｃ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。導光体１１０は、所定のコリメーション係数σを有するか、又はそれに従った導波光１０４として、第１の伝播方向１０３に光を導くように構成されている。例えば、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。この屈折率の差は、導波光１０４の１つ又は複数の導波モードにしたがって、導光体１１０の全内部反射を促進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、導光体１１０は、光学的に透明な誘電体材料が延展された実質的に平面のシートを含む、スラブ又はプレート光導波路（すなわち、プレート導光体）とすることができる。誘電体材料の実質的に平坦なシートは、全内部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、導光体１１０の光学的に透明な材料には、これらに限定されないが、様々なタイプのガラス（例えばシリカガラス、アルミノケイ酸アルカリガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、及び実質的に光学的に透明なプラスチック又はポリマー（例えば、ポリ（メタクリル酸メチル）又は「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）のうちの１つ又はそれ以上を含む、様々な誘電体材料のいずれかを含む、又はいずれかで作ることができる。いくつかの例では、導光体１１０は、導光体１１０の表面（例えば頂面及び底面の一方又は両方）の少なくとも一部に、クラッディング層（図示せず）を更に含むことができる。いくつかの例によれば、このクラッディング層を使用して、全内部反射を更に促進することができる。特に、クラッディングは、導光体材料の屈折率よりも大きい屈折率を有する材料を含むことができる。

更に、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’（例えば、「前」面、「頂」面、又は側面）と第２の表面１１０’’（例えば、「後」面、「底」面、又は側面）との間で、非ゼロ伝播角度で全内部反射によって導波光１０４を導くように構成される。特に、導波光１０４は、導光体１１０の第１の表面１１０’と第２の表面１１０’’との間で、非ゼロ伝播角度で反射又は「バウンド」することによって、導波光ビームとして伝播する。いくつかの実施形態では、導波光１０４は、様々な色の光を表す、複数の導波光ビームを含むことができる。様々な色の光は、様々な色固有の非ゼロ伝播角度のそれぞれで、導光体１１０によって導くことができる。説明を簡略にするために、非ゼロ伝播角度は、図３Ａ～図３Ｃには示していないことに留意されたい。ただし、第１の伝播方向１０３を示す太矢印は、図３Ａの導光体の長さに沿った、導波光１０４の伝播方向の概略を示すものである。

本明細書で定義されるように、「非ゼロ伝播角度」は、導光体１１０の表面（例えば、第１の表面１１０’、又は第２の表面１１０’’）に対する角度である。更に、様々な実施形態によれば、非ゼロ伝播角度は、ゼロよりも大きく、かつ導光体１１０内の全内部反射の臨界角よりも小さい。例えば、導波光１０４の非ゼロ伝播角度は、約１０度（１０°）～約５０度（５０°）の間、又はいくつかの例では、約２０度（２０°）～約４０度（４０°）の間、又は約２５度（２５°）～約３５度（３５°）の間であり得る。例えば、非ゼロ伝播角度は約３０度（３０°）であってもよい。他の例では、非ゼロ伝播角度は約２０°、又は約２５°、又は約３５°であってもよい。更に、特定の非ゼロ伝播角度が、導光体１１０内の全内部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非ゼロ伝播角度を（例えば、任意に）選択することができる。

導光体１１０内の導波光１０４は、非ゼロ伝播角度（例えば約３０～３５度）で導光体１１０に導入する、又は誘導することができる。いくつかの実施形態では、これらに限定されないが、レンズ、ミラー又は同様のリフレクタ（例えば、傾斜コリメートリフレクタ）、回折格子、及びプリズム（図示せず）、並びにそれらの様々な組み合わせなどの構造体を使用して、光を導波光１０４として導光体１１０に導入することができる。他の例では、構造体を使用せずに、又は実質的に使用せずに、（すなわち、直接又は「突き合わせ」結合を使用して）導光体１１０の入力端部に光を直接導入することができる。導波光１０４は、導光体１１０内に導かれると、導光体１１０に沿って、通常は入力端部から離れる第１の伝播方向１０３に伝播するように構成される。

更に、所定のコリメーション係数σを有する導波光１０４は、「コリメート光ビーム」又は「コリメート導波光」と呼ばれることがある。本明細書では、「コリメート光」又は「コリメート光ビーム」は、コリメーション係数σによって許容される場合を除いて、通常、光ビームの光線が光ビーム（例えば、導波光ビーム）内で、互いに実質的に平行である光のビームとして定義される。更に、本明細書での定義によれば、コリメートされた光ビームから発散する、又は散乱される光線は、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、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、第１の伝播方向１０３で導光体の長さに沿って導かれた導波光１０４は、第１の伝播方向１０３とは異なる別の伝播方向、すなわち第２の伝播方向１０３’に、その長さに沿って方向変更されることがある。例えば、導光体１１０は、光源に隣接する入力端部とは反対側の、導光体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をリサイクルされた導波光１０４として反射して、入力端部に向かって戻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、（例えばリフレクタを用いた）光リサイクルの代わりに、又はこれに加えて、別の光源が、他の伝播方向すなわち第２の伝播方向１０３’の導波光１０４を提供することもできる。導波光１０４を再利用すること及び別の光源を使用することの、一方又は両方によって、第２の伝播方向１０３’を有する導波光１０４を提供することで、導波光１０４を複数回又は複数の方向から、例えば、後述する反射性マルチビーム要素に利用可能にすることによって、マルチビューバックライト１００の輝度を増加させる（例えば、放射光１０２の各指向性光ビームの強度を増加させる）ことができる。いくつかの実施形態によれば、第１の伝播方向１０３及び第２の伝播方向１０３’のそれぞれに伝播する導波光１０４（例えば、コリメートされた導波光ビーム）は、同じ所定のコリメーション係数σを有するか、又はそれにしたがってコリメートされてもよい。他の実施形態では、第２の伝播方向１０３’に伝播する導波光１０４は、第１の伝播方向１０３に伝播する導波光１０４の所定のコリメーション係数σとは、異なる所定のコリメーション係数を有することができる。図３Ａでは、導波光１０４の第２の伝播方向１０３’（例えば、負のｘ方向に向けられる）を表す太矢印が示されている。

図３Ａ～図３Ｃに示すように、マルチビューバックライト１００は、導光体１１０にわたって互いに離間した、反射性マルチビーム要素１２０のアレイを更に備える。特に、アレイの反射性マルチビーム要素１２０は、有限の間隔で互いに分離され、導光体１１０の長さに沿った、独立した別個の要素である。すなわち、本明細書の定義では、アレイの反射性マルチビーム要素１２０は、有限（すなわち、非ゼロ）の要素間距離（例えば、有限の中心間距離）にしたがって互いに離間している。更に、いくつかの実施形態によれば、アレイの反射性マルチビーム要素１２０は、通常、交差したり重なり合ったりするなどして、互いに接触することはない。すなわち、アレイの反射性マルチビーム要素１２０は、概して別個のものであり、他の反射性マルチビーム要素１２０から分離されている。いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素１２０は、反射性マルチビーム要素１２０の個々のサイズよりも、大きい距離だけ離間していてもよい。

いくつかの実施形態によれば、アレイの反射性マルチビーム要素１２０は、一次元（１Ｄ）アレイ又は二次元（２Ｄ）アレイのいずれかとして構成することができる。例えば、反射性マルチビーム要素１２０は、線形１Ｄアレイ（例えば、反射性マルチビーム要素１２０の千鳥状のラインを構成する複数のライン）として配置することができる。別の例では、反射性マルチビーム要素１２０は、長方形の２Ｄアレイ又は円形の２Ｄアレイとして配置することができる。更に、このアレイ（すなわち、１Ｄ又は２Ｄアレイ）は、いくつかの例では、規則的又は一様なアレイとすることができる。具体的には、反射性マルチビーム要素１２０間の要素間距離（例えば、中心間距離又は間隔）は、このアレイにわたって、実質的に均一又は一定とすることができる。他の例では、反射性マルチビーム要素１２０間の要素間距離を、このアレイにわたって導光体１１０の長さに沿って、あるいは導光体１１０にわたって、一方又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、反射性マルチビーム要素アレイの各反射性マルチビーム要素１２０は、複数の反射性サブ要素１２２を含む。更に、反射性マルチビーム要素アレイの各反射性マルチビーム要素１２０は、導波光１０４の一部を、指向性光ビームを含む放射光１０２として、反射的に散乱出力させるように構成される。特に、様々な実施形態によれば、導波光の一部は、反射又は反射散乱を使用して、反射性マルチビーム要素１２０の反射性サブ要素によって、集合的に、反射的に散乱出力される。図３Ａ及び図３Ｃは、放射光１０２の各指向性光ビームを、導光体１１０の第１の表面１１０’（すなわち、放射面）から方向付けられた、複数の発散矢印として示している。

様々な実施形態によれば、そのサイズ内に複数の反射性サブ要素を含む各反射性マルチビーム要素１２０のサイズ（例えば、図３Ａの下側の「ｓ」で示す）は、マルチビューディスプレイのライトバルブ１０８のサイズ（例えば、図３Ａの上側の「Ｓ」で示す）に相当する。本明細書では、「サイズ」は、長さ、幅、又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することができる。例えば、ライトバルブ１０８のサイズをその長さとすることができ、反射性マルチビーム要素１２０の相当するサイズも、反射性マルチビーム要素１２０の長さとすることができる。別の例では、サイズとは、反射性マルチビーム要素１２０の面積がライトバルブ１０８の面積に相当するような、面積を指すこともある。

いくつかの実施形態では、各反射性マルチビーム要素１２０のサイズは、マルチビューディスプレイのライトバルブアレイ内にある、ライトバルブ１０８のサイズの約２５パーセント（２５％）～約２００パーセント（２００％）である。他の例では、反射性マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブのサイズの約５０パーセント（５０％）超、又はライトバルブサイズの約６０パーセント（６０％）超、又はライトバルブサイズの約７０パーセント（７０％）超、又はライトバルブサイズの約７５パーセント（７５％）超、又はライトバルブサイズの約８０パーセント（８０％）超、又はライトバルブサイズの約８５パーセント（８５％）超、又はライトバルブサイズの約９０パーセント（９０％）超である。他の例では、反射性マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブのサイズの約１８０パーセント（１８０％）未満、又はライトバルブサイズの約１６０パーセント（１６０％）未満、又はライトバルブサイズの約１４０％（１４０％）未満、又はライトバルブサイズの約１２０パーセント（１２０％）未満である。いくつかの実施形態によれば、反射性マルチビーム要素１２０及びライトバルブ１０８の相当するサイズは、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らす、又はいくつかの例では最小化するように、選択することができる。更に、反射性マルチビーム要素１２０及びライトバルブ１０８の相当するサイズは、マルチビューディスプレイのビュー（又はビューピクセル）間の重なりを低減し、かついくつかの例では最小化するように、選択することができる。図３Ａ～図３Ｃは、放射光１０２の各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１０８のアレイを示す。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１００を使用する、マルチビューディスプレイの一部とすることができる。説明を容易にするために、ライトバルブ１０８のアレイはマルチビューバックライト１００とともに、図３Ａ～図３Ｃに示してある。

図３Ａ～図３Ｃに示すように、様々な主角度方向を有する放射光１０２の指向性光ビームの個々の１つが、ライトバルブアレイ内にあるライトバルブ１０８の個々の１つを通過し、それによって変調することができる。更に、図示のように、ライトバルブ１０８のアレイはマルチビューピクセル１０６のサブピクセルに対応し、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、いくつかの実施形態では、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、反射性マルチビーム要素１２０の対応する１つによって、又はそこから供給される放射光１０２の各指向性光ビームを受信し、変調するように構成される。すなわち、図示のように、各反射性マルチビーム要素１２０に対して、ライトバルブ１０８の１つの固有のセットがある。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、及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つ又はそれ以上を含むが、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１０８として使用することができる。

図３Ａに示すように、マルチビューピクセル１０６のサブピクセルのサイズは、ライトバルブアレイ内のライトバルブ１０８のサイズに相当し得ることに留意されたい。他の例では、ライトバルブのサイズは、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）として定義することができる。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間の中心間距離よりも小さくてもよい。ライトバルブのサイズは、例えば、ライトバルブ１０８のサイズ、又はライトバルブ１０８間の中心間距離に相当するサイズの、いずれかとして定義することができる。

いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素１２０と、対応するマルチビューピクセル１０６（すなわち、サブピクセル１０６’のセット及び対応するライトバルブ１０８のセット）との間の関係は、一対一の関係とすることができる。すなわち、マルチビューピクセル１０６と反射性マルチビーム要素１２０とが、同数ずつ存在することがある。図３Ｂは、例示を目的として一対一の関係を明示的に示すが、そこでは、ライトバルブ１０８の個別のセットを含む各マルチビューピクセル１０６を、破線で囲んで示してある。他の実施形態（図示せず）では、マルチビューピクセル１０６の数及び反射性マルチビーム要素１２０の数は、互いに異なることもある。

いくつかの実施形態では、複数の反射性マルチビーム要素１２０の対間の要素間距離（例えば中心間距離）は、例えば、ライトバルブセットによって表される、対応するマルチビューピクセル１０６の対間のピクセル間距離（例えば中心間距離）に等しくすることができる。例えば、図３Ａに示すように、第１の反射性マルチビーム要素１２０ａと第２の反射性マルチビーム要素１２０ｂとの間の中心間距離は、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に実質的に等しい。他の実施形態（図示せず）では、反射性マルチビーム要素１２０の対と、対応するライトバルブセットとの相対的な中心間距離は異なっていてもよく、例えば、反射性マルチビーム要素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よりも大きい、又は小さい要素間の間隔を有することがある。

いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素１２０の形状は、マルチビューピクセル１０６の形状に類似しているか、又は同等に、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（又は「サブアレイ」）の形状に類似している。例えば、反射性マルチビーム要素１２０は正方形の形状を有し、マルチビューピクセル１０６（又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ることがある。別の例では、反射性マルチビーム要素１２０は、長方形の形状を有する、すなわち、幅又は横方向寸法よりも大きい、長さ又は長手方向寸法を有することができる。この例では、反射性マルチビーム要素１２０に対応するマルチビューピクセル１０６（又は同等にライトバルブ１０８のセットの配置）は、類似した長方形の形状を有することができる。図３Ｂは、正方形の反射性マルチビーム要素１２０、並びにライトバルブ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、上面図又は平面図を示す。更に他の例（図示せず）では、反射性マルチビーム要素１２０及び対応するマルチビューピクセル１０６は、限定するものではないが、三角形、六角形、及び円形を含むか、少なくともこれらに近似する様々な形状を有する。

更に（例えば、図３Ａに示すように）、いくつかの実施形態によれば、各反射性マルチビーム要素１２０は、放射光１０２の指向性光ビームを、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、反射性マルチビーム要素１２０の所与の一つについて、マルチビューディスプレイの様々なビューに対応する様々な主角度方向を有する指向性光ビームは、図３Ａに示すように、単一の対応するマルチビューピクセル１０６及びそのサブピクセル、すなわち、反射性マルチビーム要素１２０に対応するライトバルブ１０８の単一のセットに実質的に限定される。したがって、マルチビューバックライト１００の各反射性マルチビーム要素１２０は、マルチビューディスプレイの様々なビューに対応する、様々な主角度方向のセットを有する放射光１０２の対応する指向性光ビームのセットを提供する（すなわち、指向性光ビームのセットは、様々なビュー方向のそれぞれに対応する方向を有する光ビームを含む）。

具体的には、図３Ａに示すように、第１のライトバルブセット１０８ａは、第１の反射性マルチビーム要素１２０ａからの放射光１０２の各指向性光ビームを受光し、変調するように構成される。更に、第２のライトバルブセット１０８ｂは、第２の反射性マルチビーム要素１２０ｂからの放射光１０２の各指向性光ビームを受光し、変調するように構成される。結果として、ライトバルブアレイ内のライトバルブセット（例えば、第１のライトバルブセット１０８ａ及び第２のライトバルブセット１０８ｂ）のそれぞれは、異なる反射性マルチビーム要素１２０（例えば、要素１２０ａ、１２０ｂ）と、異なるマルチビューピクセル１０６の両方にそれぞれ対応し、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のサブピクセルに対応する。

いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素アレイの反射性マルチビーム要素１２０は、導光体１１０の表面上、又は表面に配置することができる。例えば、反射性マルチビーム要素１２０は、導光体１１０の放射面（例えば、第１の表面１１０’）とは反対側の、第２の表面１１０’’上に配置することができる。これらの実施形態のいくつかでは、複数の反射性サブ要素の反射性サブ要素１２２は、導光体１１０の内部に延在してもよい。反射性マルチビーム要素１２０が導光体の表面上に配置される他の実施形態では、反射性サブ要素１２２は導光体の表面から突出し、導光体１１０の内部から離れてもよい。いくつかの実施形態では、例えば反射性サブ要素１２２が導光体の表面から突出する場合、反射性サブ要素１２２は導光体１１０の材料を含むことができる。他の実施形態では、反射性サブ要素１２２は、別の材料、例えば誘電体材料を含んでもよい。これらの実施形態のいくつかでは、他の材料は、導光体１１０と反射性サブ要素１２２との間の界面での、光の反射を低減又は実質的に最小化するために、導光体の材料の屈折率と屈折率整合させることができる。別の実施形態では、他の材料は、導光体の材料の屈折率よりも高い屈折率を有してもよい。例えば、そのような屈折率のより高い材料又は材料層を使用して、放射光１０２の輝度を改善することができる。他の実施形態（図示せず）では、反射性マルチビーム要素１２０は、導光体１１０内に配置することができる。特に、これらの実施形態では、複数の反射性マルチビーム要素１２０の反射性サブ要素は、導光体１１０の第１の表面１１０’と第２の表面１１０’’の両方の間にあり、両表面から離間していてもよい。

図４Ａは、本明細書に記載の原理の一実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト１００の一部分を示す断面図である。図４Ａ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、導光体１１０は、導光体１１０の第２の表面１１０’’に配置された反射性マルチビーム要素１２０を有する。図４Ａに示す反射性マルチビーム要素１２０は、導光体１１０の内部に延在する反射性サブ要素を有する、複数の反射性サブ要素を備える。導波光１０４は、反射性サブ要素１２２によって反射され、指向性光ビームを含む放射光１０２として導光体１１０の放射面（第１の表面１１０’）を出る。

図４Ｂは、本明細書に記載の原理の別の一実施形態による、一例におけるマルチビューバックライト１００の一部分を示す断面図である。図４Ｂに示すように、このマルチビューバックライト１００も導光体１１０を備え、導光体１１０は、第２の表面１１０’’に配置された反射性マルチビーム要素１２０を有する。ただし、図４Ｂでは、反射性マルチビーム要素１２０は、導光体１１０の内部から離れるように導光体の表面から突出する反射性サブ要素を有する、複数の反射性サブ要素を備える。図４Ａと同様に、導波光１０４は、反射性サブ要素１２２によって反射され、指向性光ビームを含む放射光１０２として導光体１１０の放射面（第１の表面１１０’）を出るものとして、図４Ｂに示されている。

図４Ａ及び図４Ｂに示す反射性マルチビーム要素１２０の各反射性サブ要素１２２は、すべて互いに類似しているように示されているが、いくつかの実施形態（図示せず）では、複数の反射性サブ要素の各反射性サブ要素１２２は、互いに異なっていてもよいことに留意されたい。例えば、反射性サブ要素１２２は、反射性マルチビーム要素１２０内、及び反射性マルチビーム要素にわたって、異なるサイズ、異なる断面プロファイル、更には異なる向き（例えば、導波光伝播方向に対する回転）のうちの、１つ又はそれ以上を有することができる。別の例では、第１の反射性サブ要素１２２が、導光体内部に延在し、第２の反射性サブ要素１２２が、反射性マルチビーム要素１２０内で導光体の表面から離れて突出してもよい。特に、いくつかの実施形態によれば、複数の反射性サブ要素のうち、少なくとも２つの反射性サブ要素１２２は、放射光１０２内で互いに異なる反射散乱プロファイルを有することができる。

いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素アレイの反射性マルチビーム要素１２０は、複数の反射性サブ要素１２２の反射面に隣接して、これをコーティングする反射性材料を更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、反射性材料の範囲は、反射性アイランドを形成するために、反射性マルチビーム要素１２０の範囲又は境界に限定されるか、又は実質的に限定される。

図４Ａは、限定ではなく例として、複数の反射性サブ要素の各反射性サブ要素１２２を充填する、反射性材料層として反射性材料１２４を示す。更に、この反射性材料層は、図示のように、反射性マルチビーム要素１２０の範囲に限定される範囲を有し、反射性アイランドを形成する。他の実施形態（図示せず）では、反射性材料層は、導光体内部に延在する反射性サブ要素１２２の反射面をコーティングするが、それを充填しない、又は実質的に充填しないように構成することができる。

図４Ｂは、複数の反射性サブ要素の、図示された反射性サブ要素１２２の反射面をコーティングするように構成された、反射性材料層として反射性材料１２４を示す。他の実施形態（図示せず）では、反射性材料層は、図４Ａに示すものと同様の方法で、導光体の表面から離れるように突出する反射性サブ要素１２２の周りに、反射性アイランドを形成することができる。

様々な実施形態では、これらに限定されないが、反射性金属（例えば、アルミニウム、ニッケル、銀、金など）及び様々な反射性金属ポリマー（例えば、ポリマーアルミニウム）など、多数の反射性材料のいずれかを、反射性材料１２４として使用することができる。反射性材料１２４の反射性材料層は、例えば、スピンコーティング、蒸着、及びスパッタリングを含むが、これらに限定されない様々な方法によって付着させることができる。いくつかの実施形態によれば、フォトリソグラフィ又は同様のリソグラフィ方法を使用して、堆積後の反射性材料層の範囲を画定して、反射性材料１２４を反射性マルチビーム要素１２０の範囲に限定し、反射性アイランドを形成することができる。

上述したように、反射性マルチビーム要素１２０の、複数の反射性サブ要素の各反射性サブ要素１２２は、様々な断面プロファイルを有することができる。具体的には、断面プロファイルは、反射性マルチビーム要素１２０の放射パターンを制御するために、様々な傾斜角及び様々な表面曲率の一方又は両方を有する、様々な反射散乱面を呈するすことができる。例えば、いくつかの実施形態では、複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素１２２は、放射光１０２内の指向性光ビームの放射パターンを制御するように構成された傾斜角を有する、反射ファセットを備えることができる。この傾斜角は、例えば、導光体の表面に対して約１０度（１０°）～約５０度（５０°）、又は約２５度（２５°）～約４５度（４５°）であり得る。別の例では、複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素１２２は、湾曲した反射面を有することができる。これらの実施形態では、反射性サブ要素１２２の断面プロファイルにおける湾曲反射面の曲率又は曲線半径は、指向性光ビームの放射パターンを制御するように構成することができる。

図５Ａは、本明細書に記載の原理の一実施形態による、一例における反射性サブ要素１２２の斜視図を示す。図５Ｂは、本明細書に記載の原理の別の実施形態による、一例における反射性サブ要素１２２の斜視図を示す。図５Ａでは、反射性サブ要素１２２は導光体１１０の内部に延在し、図５Ｂでは、導光体の表面から突出して導光体内部から離れる反射性サブ要素１２２を示す。図５Ａ～図５Ｂに示すように、反射性サブ要素１２２は、導光体の表面に対して約３５度（３５°）の傾斜角を有する、反射ファセット１２６を備える。図５Ａ及び図５Ｂのそれぞれの反射ファセット１２６は、上述したように、所定のコリメーション係数σを有する導波光１０４を反射するように構成される。

図５Ｃは、本明細書に記載の原理の実施形態による、一例における反射性サブ要素１２２の断面図を示す。図５Ｄは、本明細書に記載の原理の別の実施形態による、一例における反射性サブ要素１２２の断面図を示す。図５Ｃは、導光体１１０の内部に延在する反射性サブ要素１２２を示し、一方、図５Ｄは、導光体の表面から突出して導光体内部から離れる反射性サブ要素１２２を示す。図５Ｃ及び図５Ｄのそれぞれにおいて、反射性サブ要素１２２は、湾曲した反射面１２８を備える。この湾曲した反射面１２８の曲率は、上述したように、所定のコリメーション係数σを有する、導波光１０４を反射するように構成される。特に、その曲率は、様々な実施形態によれば、指向性光ビームの角度広がりを集中させるか、又は広げることによって、放射光１０２の各指向性光ビームの放射パターンを制御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、反射性マルチビーム要素アレイの各反射性マルチビーム要素１２０内にある、複数の反射性サブ要素の各反射性サブ要素１２２の密度は、放射光１０２の相対発光強度を決定する、又は制御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、反射性サブ要素１２２の密度は、導光体１１０の長さに沿った反射性マルチビーム要素１２０の位置の関数であり得る。例えば、反射性サブ要素１２２の密度は、導光体１１０に沿った導波光の強度の全体的な損失を補償するために、光源からの距離の関数として増加することができる。いくつかの実施形態では、距離の関数としての、導波光の強度の損失又は減少を補償することにより、導光体１１０にわたって、放射光に均一又は実質的に均一な強度をもたらすことができる。

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、一例における一対の反射性マルチビーム要素１２０の斜視図を示す。特に、図６に示す一対の反射性マルチビーム要素１２０は、太い矢印で表されるように、導光体１１０に沿った距離の関数として異なる密度を有する反射性サブ要素１２２を含む。図６では、反射性サブ要素１２２の異なる密度は、２つの反射性マルチビーム要素１２０のそれぞれで、複数の反射性サブ要素の、各反射性サブ要素１２２の配置に有無を設ける（すなわち、密度を増加又は減少させる）ことによって実現される。例えば、図６に示す第１の反射性マルチビーム要素１２０ａは、第２の反射性マルチビーム要素１２０ｂよりも多数の反射性サブ要素１２２を有する。いくつかの実施形態によれば、反射性サブ要素１２２が省略される位置１２２’は、導光体１１０の表面に置き換えることができる。

いくつかの実施形態では、マルチビューバックライト１００の導光体１１０は、第１の伝播方向１０３とは反対側の、第２の伝播方向１０３’に光を導くように、更に構成される。これらの実施形態のいくつかでは、複数の反射性サブ要素の各反射性サブ要素１２２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方向を有する指向性光ビームを含む、放射光１０２として、第２の伝播方向を有する導波光１０４の一部を反射的に散乱出力させるように構成される。特に、第２の伝播方向１０３’を有する導波光１０４からの反射的に散乱出力された導波光の一部は、反射性サブ要素１２２によって散乱出力された、第１の伝播方向１０３を有する導波光１０４から反射的に散乱出力された導波光の一部と、組み合わされ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、反射的に散乱出力された光を組み合わせることで、放射光１０２の強度をより大きくすること、及び放射光１０２内の指向性光ビームの対称的な散乱プロファイルを形成することの、一方又は両方を実現することができる。図４Ａ～図４Ｂは、２つの伝播方向（例えば、図３Ａに示す第１の伝播方向１０３及び第２の伝播方向１０３’の両方）を有する導波光１０４、並びに、導波光の一部の両方の伝播方向について、反射的に散乱出力させるように構成された、図示の反射性マルチビーム要素１２０内の反射性サブ要素１２２を示す。

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。マルチビューディスプレイは、マルチビュー画像を提供するために、マルチビューディスプレイのビューピクセルとして、変調光ビームを放射するように構成される。放射された変調光ビームは、互いに異なる主角度方向を有する。更に、放射された変調光ビームは、マルチビューディスプレイ又はマルチビュー画像の同等物の、複数のビュー方向又はビューに、選択的に向けることができる。非限定的な例では、マルチビュー画像は、対応するビュー方向の数に伴う、１×４（１×４）、１×８（１×８）、２×２（２×２）、４×８（４×８）、又は８×８（８×８）のビューを含むことができる。１方向のみで別の方向にはない複数のビュー（例えば、１×４及び１×８のビュー）を含むマルチビューディスプレイは、これらの構成が、１方向（例えば、水平視差としての水平方向）では異なるビュー又はシーンの視差を表すビューを提供することができるが、直交方向ではできない（例えば、垂直方向では視差がない）という点で、「水平視差単独」マルチビューディスプレイと呼ぶことができる。直交する２つの方向に２つ以上のシーンを含むマルチビューディスプレイは、そのビュー又はシーンの視差が、直交する両方の方向（例えば、水平視差と垂直視差の両方）で変化し得るという点で、完全視差マルチビューディスプレイと呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイは、三次元（３Ｄ）コンテンツ又は情報を有するマルチビュー表示を提供するように構成される。マルチビューディスプレイ又はマルチビュー画像の異なるビューは、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について、「眼鏡なし」（例えば、自動立体視）表現を提供することができる。

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、様々なビュー方向の異なるビューにしたがって、マルチビュー画像を表示するように構成される。具体的には、マルチビューディスプレイ２００によって放出された放射光２０２の各変調指向性光ビームは、マルチビュー画像を表示するために使用することができ、様々なビューのピクセル（すなわち、ビューピクセル）に対応することができる。図７では、限定ではなく例として、破線付き矢印を使用して、放射光２０２の各変調指向性光ビームを表してある。

図７に示すように、マルチビューディスプレイ２００は、導光体２１０を備える。導光体２１０は、導波光として第１の伝播方向に光を導くように構成される。様々な実施形態において、この光は、全内部反射にしたがって、例えば導波光ビームとして導くことができる。例えば、導光体２１０は、その入光縁部からの光を導波光ビームとして導くように構成された、プレート導光体であってもよい。いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ２００の導光体２１０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と実質的に同様であってもよい。

図７に示すマルチビューディスプレイ２００は、反射性マルチビーム要素２２０のアレイを更に備える。様々な実施形態によれば、反射性マルチビーム要素アレイの反射性マルチビーム要素２２０は、導光体１１０にわたって互いに離間している。反射性マルチビーム要素アレイの各反射性マルチビーム要素２２０は、複数の反射性サブ要素を含む。更に、反射性マルチビーム要素２２０は、マルチビューディスプレイ２００によって表示されるマルチビュー画像のそれぞれのビュー方向に対応する方向を有する指向性光ビームを含む、放射光２０２として、導波光を反射的に散乱出力させるように構成される。放射光２０２の各指向性光ビームは、互いに異なる主角度方向を有する。特に、様々な実施形態によれば、指向性光ビームの様々な主角度方向は、マルチビュー画像の様々なビューのそれぞれの、異なるビュー方向に対応する。いくつかの実施形態では、マルチビューディスプレイ２００の反射性サブ要素を含む反射性マルチビーム要素２２０は、上述したマルチビューバックライト１００の反射性マルチビーム要素１２０及び反射性サブ要素１２２と、それぞれ実質的に同様であってもよい。

図７に示すように、マルチビューディスプレイ２００は、ライトバルブ２３０のアレイを更に備える。ライトバルブ２３０のアレイは、放射光２０２の各指向性光ビームを変調して、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、ライトバルブ２３０のアレイは、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。いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素のサイズは、ライトバルブアレイ内にあるライトバルブ２３０のサイズの、約２５パーセント（２５％）～約２００パーセント（２００％）である。他の実施形態では、反射性マルチビーム要素１２０及びライトバルブ１０８に関して上述したように、反射性マルチビーム要素２２０及びライトバルブ２３０には、他の相対サイズを使用することができる。

いくつかの実施形態では、導波光は、所定のコリメーション係数にしたがってコリメートすることができる。いくつかの実施形態では、放射光の放射パターンは、導波光の所定のコリメーション係数の関数である。例えば、所定のコリメーション係数は、マルチビューバックライト１００に関して上述した、所定のコリメーション係数σと実質的に同様であってもよい。

いくつかの実施形態では、各反射性マルチビーム要素２２０の、複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素は、導光体２１０の表面上に配置される。例えば、この表面は、マルチビューバックライト１００に関して上述したように、導光体２１０の放射面とは反対側の、導光体２１０の表面であってもよい。いくつかの実施形態では、反射性サブ要素は、導光体の内部に延在してもよい。他の実施形態では、反射性サブ要素は、導光体の表面から突出してもよい。

いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素アレイの反射性マルチビーム要素２２０は、複数の反射性サブ要素の反射面に隣接して、これをコーティングする反射性材料（例えば、これらに限定されないが、反射性金属又は金属ポリマー）を更に含む。いくつかの実施形態では、この反射性材料は、反射性マルチビーム要素２２０及び境界を限定された反射性材料を含む、反射性アイランドを形成するために、反射性マルチビーム要素２２０の境界内に限定される。この反射性材料は、上述した、反射性マルチビーム要素１２０の反射性材料１２４と実質的に同様であってもよい。

いくつかの実施形態では、複数の反射性サブ要素の反射性サブ要素は、放射光２０２の各指向性光ビームの放射パターンを制御するように構成された傾斜角を有する、反射ファセットを含む。いくつかの実施形態では、複数の反射性サブ要素の、各反射性サブ要素の傾斜角は、放射光２０２の各指向性光ビームが集合する方向を決定するように構成される。他の実施形態では、反射性サブ要素は、湾曲した反射面を含む。この湾曲した反射面は、例えば、実質的に滑らかな曲率を有する、湾曲した断面プロファイルを有することができる。

いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素２２０内にある複数の反射性サブ要素の、各反射性サブ要素の密度は、放射光の相対発光強度を決定するように構成される。いくつかの実施形態では、複数の反射性サブ要素の反射性サブ要素は、複数の反射性サブ要素の、別の反射性サブ要素の反射散乱プロファイルとは、異なる反射散乱プロファイルを有する。

いくつかの実施形態では、ライトバルブアレイのライトバルブ２３０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を表すセットに配置される。いくつかの実施形態では、このライトバルブは、マルチビューピクセルのサブピクセルを表す。いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素アレイの各反射性マルチビーム要素２２０と、マルチビューディスプレイ２００の各マルチビューピクセルは、一対一の対応関係である。

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、光源を更に備えることができる。この光源は、非ゼロ伝播角度で導光体２１０に光を提供するように構成することができ、いくつかの実施形態では、導光体２１０内に、ある導波光の所定の角度広がりを提供するために、所定のコリメーション係数にしたがってコリメートされる。いくつかの実施形態では、この光源は、マルチビューバックライト１００に関して上述した、光源１３０と実質的に同様であってもよい。いくつかの実施形態では、複数の光源を使用することができる。例えば、一対の光源を、導光体２１０の２つの異なる縁部又は端部（例えば、対向する端部）で使用して、２つの異なる伝播方向を有する導波光として、光を導光体２１０に提供することができる。

本明細書に記載の原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビューバックライト動作方法が提供される。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バックライトの動作方法３００のフロー図を示す。図８に示すように、マルチビューバックライトの動作方法３００は、導波光として導光体の長さに沿った伝播方向に光を導くステップ３１０を含む。いくつかの実施形態では、ステップ３１０では非ゼロ伝播角度で光を導くことができる。更に、この導波光はコリメートされてもよく、例えば、所定のコリメーション係数にしたがってコリメートすることができる。いくつかの実施形態によれば、この導光体は、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と実質的に同様であってもよい。特に、様々な実施形態によれば、この光は、導光体内で全内部反射にしたがって導かれてもよい。

図８に示すように、マルチビューバックライトの動作方法３００は、マルチビューディスプレイの様々なビュー方向のそれぞれに対応する、様々な方向を有する指向性光ビームを含む放射光を提供するために、反射性マルチビーム要素のアレイを使用して、導波光の一部を導光体から反射するステップ３２０を更に含む。様々な実施形態では、指向性光ビームの様々な方向は、マルチビューディスプレイのビュー方向のそれぞれに対応する。様々な実施形態では、反射性マルチビーム要素アレイの反射性マルチビーム要素は、複数の反射性サブ要素を含む。いくつかの実施形態では、各反射性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ライトバルブのアレイ内にある、ライトバルブのサイズの２５％～２００％である。

いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素は、上述のマルチビューバックライト１００の反射性マルチビーム要素１２０と、実質的に同様である。特に、反射性マルチビーム要素の複数の反射性サブ要素は、上述の複数の反射性サブ要素１２２と、実質的に同様であってもよい。

いくつかの実施形態では、複数の反射性サブ要素の反射性サブ要素は、導光体の表面上に配置される。いくつかの実施形態では、反射性サブ要素のあるものは、導光体の内部に延在し、あるものは導光体の表面から突出する。様々な実施形態では、放射光の放射パターンは、導波光の所定のコリメーション係数の関数とすることができる。

いくつかの実施形態では、反射性マルチビーム要素アレイの反射性マルチビーム要素は、複数の反射性サブ要素の反射面に隣接してこれをコーティングする、反射性材料を更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、この反射性材料は、反射性マルチビーム要素の境界内に限定される。この反射性材料は、上述した反射性マルチビーム要素１２０の反射性材料１２４と実質的に同様であってもよい。

いくつかの実施形態（図示せず）では、マルチビューバックライトの動作方法は、光源を使用して導光体に光を供給することを更に含む。提供された光は、導光体内で非ゼロ伝播角度を有することができ、かつ／又はコリメーション係数にしたがって導光体内でコリメートされて、導光体内で導波光の所定の角度広がりの一方又は両方を提供することができる。いくつかの実施形態では、この光源は、上述した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。

いくつかの実施形態（例えば、図８に示すように）では、マルチビューバックライトの動作方法３００は、マルチビュー画像を提供するために、反射性マルチビーム要素によって反射的に散乱出力された放射光の指向性光ビームを、ライトバルブを使用して変調するステップ３３０を更に含む。いくつかの実施形態によれば、複数のライトバルブ又はライトバルブのアレイは、マルチビューピクセルのサブピクセルに対応し、ライトバルブアレイのライトバルブのセットは、マルチビューディスプレイの各マルチビューピクセルに対応するか、又は各マルチビューピクセルとして配置される。すなわち、ライトバルブは、例えば、マルチビューピクセルのサブピクセルのサイズに相当するサイズ、又はサブピクセル間の中心間間隔に相当する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、上述したように、マルチビューバックライト１００の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、ライトバルブの異なるセットは、第１のライトバルブセット１０８ａ及び第２のライトバルブセット１０８ｂが、異なるマルチビューピクセル１０６へ対応するのと同様の方法で、異なるマルチビューピクセルに対応することができる。更に、ライトバルブアレイの個々のライトバルブは、上述のライトバルブ１０８が上記参照の説明においてサブピクセルに対応するように、マルチビューピクセルのサブピクセルに対応することができる。

このように、マルチビュー画像の様々な指向性ビューに対応する方向を有する指向性光ビームを含む、放射光を提供するために、反射性サブ要素を含む反射性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、マルチビューバックライトの動作方法、及びマルチビューディスプレイの例及び実施形態を説明してきた。上述の例は、本明細書に記載の原理を表す多くの具体的な例の、いくつかの例示にすぎない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。

１０ マルチビューディスプレイ
１２ スクリーン
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 放射光
１０３ 第１の伝播方向
１０３’ 第２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
１１０’ 導光体１１０の第１の表面
１１０’’ 導光体１１０の第２の表面
１２０ 反射性マルチビーム要素
１２０ａ 第１の反射性マルチビーム要素
１２０ｂ 第２の反射性マルチビーム要素
１２２ 反射性サブ要素
１２２’ 反射性サブ要素１２２が省略される位置
１２４ 反射性材料
１２６ 反射ファセット
１２８ 湾曲した反射面
１３０ 光源
２００ マルチビューディスプレイ
２０２ 放射光
２１０ 導光体
２２０ 反射性マルチビーム要素／反射性サブ要素を有する反射性マルチビーム要素のアレイ
２３０ ライトバルブ／ライトバルブアレイ
３００ マルチビューバックライトの動作方法

Claims (21)

1. マルチビューバックライトであって、
   所定のコリメーション係数を有する導波光として、第１の伝播方向に光を導くように構成された導光体と、
   前記導光体にわたって互いに離間した反射性マルチビーム要素アレイであって、前記反射性マルチビーム要素アレイの各反射性マルチビーム要素が複数の反射性サブ要素を含み、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方向を有する指向性光ビームを含む放射光として、前記導波光の一部を反射的に散乱出力するように構成された反射性マルチビーム要素アレイと、を備え、
   前記各反射性マルチビーム要素のサイズは、前記マルチビューディスプレイのライトバルブのアレイ内にある、ライトバルブのサイズの２５％～２００％である、マルチビューバックライト。
2. 前記反射性マルチビーム要素が、前記導光体の表面上に配置され、前記複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素が、前記導光体の内部に延在する、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
3. 前記反射性マルチビーム要素が前記導光体の表面に配置され、前記複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素が、前記導光体の内部から離れて前記導光体の前記表面から突出して、前記導光体の材料を含む、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
4. 前記反射性マルチビーム要素アレイの反射性マルチビーム要素が、前記複数の反射性サブ要素の反射面に隣接して、前記複数の反射性サブ要素の反射面をコーティングする反射性材料を更に含み、前記反射性材料の範囲が前記反射性マルチビーム要素の範囲に限定され、反射性アイランドを形成する、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
5. 前記複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素が、前記指向性光ビームの放射パターンを制御するように構成された傾斜角を有する、反射ファセットを含む、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
6. 前記反射ファセットの前記傾斜角が、前記導光体の表面に対して２５度～４５度である、請求項５に記載のマルチビューバックライト。
7. 前記複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素が、湾曲した反射面を備え、前記湾曲した反射面の曲率が、前記指向性光ビームの放射パターンを制御するように構成されている、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
8. 前記反射性マルチビーム要素アレイの各反射性マルチビーム要素内にある、前記複数の反射性サブ要素のうちの各反射性サブ要素の密度が、前記放射光の相対発光強度を決定するように構成され、前記密度は、前記導光体の長さに沿った前記反射性マルチビーム要素の位置の関数である、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
9. 前記複数の反射性サブ要素のうちの少なくとも２つの反射性サブ要素が、前記放射光内で異なる反射散乱プロファイルを有する、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
10. 前記導光体が、前記第１の伝播方向とは反対の第２の伝播方向に光を導くように更に構成され、前記複数の反射性サブ要素のうちの各反射性サブ要素は、前記マルチビューディスプレイの前記それぞれのビュー方向に対応する前記方向を有する指向性光ビームを含む放射光として、前記第２の伝播方向を有する前記導波光の一部を反射的に散乱させ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含む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は、前記マルチビューディスプレイの前記それぞれのビュー方向に対応する指向性ビューを有するマルチビュー画像を提供するために、前記指向性光ビームを変調するように構成された前記ライトバルブのアレイを更に含む、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、
    導波光として第１の伝播方向に光を導くように構成された導光体と、
    前記導光体にわたって互いに離間した反射性マルチビーム要素アレイであって、前記反射性マルチビーム要素アレイの各反射性マルチビーム要素のそれぞれが複数の反射性サブ要素を含み、マルチビュー画像のそれぞれのビュー方向に対応する方向を有する指向性光ビームを含む放射光として、前記導波光の一部を反射的に散乱出力するように構成された反射性マルチビーム要素アレイと、
    前記マルチビュー画像を提供するために、前記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と、を備え、
    前記各反射性マルチビーム要素のサイズは、前記ライトバルブのアレイ内にあるライトバルブのサイズの２５％～２００％である、マルチビューディスプレイ。
13. 前記導波光は、所定のコリメーション係数にしたがってコリメートされ、前記放射光の放射パターンは、前記導波光の前記所定のコリメーション係数の関数である、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
14. 前記複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素が、前記導光体の表面上に配置され、前記反射性サブ要素のあるものは前記導光体の内部に延在しており、前記反射性サブ要素のあるものは前記導光体の表面から突出している、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
15. 前記反射性マルチビーム要素アレイの反射性マルチビーム要素が、前記複数の反射性サブ要素の反射面に隣接して、前記複数の反射性サブ要素の反射面をコーティングする反射性材料を更に含み、前記反射性材料は前記反射性マルチビーム要素の境界内に限定されている、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
16. 前記複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素が、前記放射光の前記指向性光ビームの放射パターンを制御するように構成された傾斜角を有する反射ファセットを備え、前記傾斜角は、前記放射光の前記指向性光ビームが集合する方向を決定するように構成されている、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
17. 前記反射性マルチビーム要素内の、前記複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素の密度が、前記放射光の相対発光強度を決定するように構成され、前記複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素が、前記複数の反射性サブ要素のうちの別の反射性サブ要素の反射散乱プロファイルとは異なる反射散乱プロファイルを有する、一方又は両方である、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
18. 前記ライトバルブのアレイの各ライトバルブは、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を表すセットに配置され、前記ライトバルブは、前記マルチビューピクセルのサブピクセルを表し、前記反射性マルチビーム要素アレイの各反射性マルチビーム要素は、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と一対一の対応関係である、請求項１２に記載のマルチビューディスプレイ。
19. マルチビューバックライトの動作方法であって、
    所定のコリメーション係数を有する導波光として、導光体の長さに沿った伝播方向に光を導くステップと、
    マルチビューディスプレイの様々なビュー方向のそれぞれに対応する、様々な方向を有する指向性光ビームを含む放射光を提供するために、反射性マルチビーム要素のアレイを使用して前記導波光の一部を前記導光体から反射するステップであって、前記反射性マルチビーム要素アレイの反射性マルチビーム要素が複数の反射性サブ要素を含んでいるステップとを含み、
    前記各反射性マルチビーム要素のサイズは、前記マルチビューディスプレイのライトバルブのアレイ内にある、ライトバルブのサイズの２５％～２００％である、マルチビューバックライトの動作方法。
20. 前記複数の反射性サブ要素のうちの反射性サブ要素が、前記導光体の表面上に配置され、前記反射性サブ要素のあるものは前記導光体の内部に延在しており、前記反射性サブ要素のあるものは前記導光体の表面から突出しており、前記放射光の放射パターンは、前記導波光の前記所定のコリメーション係数の関数である、請求項１９に記載のマルチビューバックライトの動作方法。
21. 前記反射性マルチビーム要素アレイの反射性マルチビーム要素が、前記複数の反射性サブ要素の反射面に隣接して、前記複数の反射性サブ要素の反射面をコーティングする反射性材料を更に含み、前記反射性材料は前記反射性マルチビーム要素の境界内に限定されている、請求項１９に記載のマルチビューバックライトの動作方法。
    

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