JP2024519217A - 多軸照明を有するマルチビューバックライト、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は、第１の方向及び異なる第２の方向を有する導波光として光をライトガイド内で導くためのライトガイドを含む。マルチビューバックライトは、マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する指向性光ビームとして導波光の一部を散乱させるように構成された複数の散乱サブ要素をそれぞれ含む、マルチビーム要素アレイの複数の離間したマルチビーム要素を有するマルチビーム要素アレイを含む。複数の散乱サブ要素のうちの第１の散乱サブ要素は、第１の方向を有する導波光の一部を選択的に散乱させるように構成され、複数の散乱サブ要素のうちの第２の散乱サブ要素は、第２の方向を有する導波光の少なくとも一部を選択的に散乱させるように構成される。

Description

関連出願の相互参照
Ｎ／Ａ

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
Ｎ／Ａ

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）、なら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最も分かりやすい例の中には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、及びＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。放射光を考慮したときに通常パッシブとして分類されるディスプレイは、ＬＣＤ及びＥＰディスプレイである。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実施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る。ここで、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角度方向を有する光ビームの角度成分の視覚的表現を示す。

本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例における回折格子の断面図を示す。

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、一例におけるバックライトの上面図を示す。

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別の実施形態による、一例における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マルチビューバックライト動作の方法を示す。

特定の例及び実施形態は、上記の図に示された特徴に加えて及びその代わりのいずれかである他の特徴を有する。これらの特徴及び他の特徴は、上記の参照図を参照して以下に詳述される。

本明細書に記載の原理による例及び実施形態は、マルチビュー又は３次元（３Ｄ）ディスプレイ、及びマルチビューディスプレイに適用され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、複数の異なる主角度方向を有する光ビームを提供するように構成されたマルチビュー要素の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。様々な実施形態によれば、マルチビーム要素のそれぞれは、マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する指向性光ビームとしてライトガイドから光を散乱させるように構成された１つ又はそれ以上の散乱サブ要素を含む。さらに、様々な実施形態によれば、散乱サブ要素は、ライトガイド内の光の少なくとも一部を選択的に散乱させるように構成され、ライトガイド内の光の伝播方向に応じて散乱選択性を有する。様々な実施形態によれば、マルチビーム要素の散乱サブ要素の散乱選択性と併せてライトガイド内で異なる方向に伝播する光を使用することにより、マルチビューバックライト又は同等に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輝度を高めることができる。

様々な実施形態では、マルチビーム要素は、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してサイズが決められ、また、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルの間隔に対応する方法で互いに離間していてもよい。さらに、様々な実施形態によれば、マルチビューバックライトのマルチビーム要素によって提供される光ビームの異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイの様々な異なるビューの異なる方向に対応する。本明細書に記載のマルチビューバックライト及びマルチビューディスプレイの使用には、これらに限定されないが、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、ならびに様々な他のモバイルなら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が含まれる。

本明細書において、「マルチビューディスプレイ」は、マルチビュー画像の異なるビューを異なるビュー方向に生成するように構成された電子ディスプレイ又はディスプレイシステムと定義される。図１Ａは、本明細書に記載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を含む。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１Ａでは異なるビュー１４がスクリーン１２の上にあるように示されているが、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、ビュー１４は実際にはスクリーン１２上又はそ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。

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、一般に、本明細書の定義により、角度成分｛θ，φ｝によって与えられた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「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１Ｂ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１Ａの例におけるビュー方向１６の１つ）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｝を視覚的に表す図である。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、又は発出するものである。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１Ｂは、光ビーム（又はビュー方向）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」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、様々な視点を表す、又は複数のビューのうちのビュー間における角度のばらつきを含む、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、本明細書における定義により、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、明確に区別される。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複数の異なるビューの各ビュー内の「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におけるビューピクセルに対応する、又はマルチビュー画像の様々なビューのそれぞれにおけるビューピクセルを表す、個々のサブピクセルを有し得る。さらに、マルチビューピクセルのサブピクセルは、本明細書の定義により、サブピクセルのそれぞれが、異なるビューのうちの１つ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「方向ピクセル」である。さらに、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又は少なくとも実質的に同様の位置又は座標を有してもよい。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｛ｘ_１，ｙ_１｝に位置するビューピクセルに対応する個々のサブピクセルを有してもよく、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ける｛ｘ_２，ｙ_２｝に位置するビューピクセルに対応する個々のサブピクセルを有してもよい。

いくつかの実施形態では、マルチビューピクセル内のサブピクセルの数は、マルチビューディスプレイの異なる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のビューのアレイ（すなわち、３２個のビュー）を提供し、マルチビューピクセルは３２個のサブピクセル（すなわち、各ビューに１つずつ）を含み得る。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、光ビームの主角度方向）を有してもよい。さらに、いくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイのマルチビューピクセルの数は、マルチビューディスプレイビューにおける「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、ビューが６４０×４８０個のビューピクセル（すなわち、６４０×４８０ビュー解像度）を含む場合には、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し得る。別の実施例では、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１万（すなわち、１００×１００＝１０，０００）個のマルチビューピクセルを含むことができる。

本明細書において、「ライトガイド」は、全内部反射を利用して構造体内で光を導く構造体と定義される。特に、ライトガイドは、ライトガイドの動作波長において実質的に透明であるコアを含んでもよい。様々な例において、「ライトガイド」という用語は一般に、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又は媒体との間の境界面において光を導くために全内部反射を利用する誘電体光導波路を指す。定義上、全内部反射の条件は、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の媒体の屈折率より大きいことである。いくつかの実施形態では、ライトガイドは全内部反射をさらに促進するために、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んでもよい。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。ライトガイドは、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かであってもよい。

さらに、本明細書では、「プレートライトガイド」などライトガイドに用いられるときの「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面状の層又はシートとして定義される。特に、プレートライトガイドは、ライトガイドの上面と下面と（すなわち、対向する表面）により境界を画された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ライトガイドと定義される。さらに、本明細書の定義により、上面及び底面は両方とも互いに分離されており、少なくとも異なる意味で互いに実質的に平行であってもよい。すなわち、プレートライトガイドのいかなる差別的かつ小さな区画内においても、上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において、プレートライトガイドは、実質的に平坦であってもよく（すなわち、平面に限定されてもよく）、したがって、プレートライトガイドは平面状のライトガイドである。他の実施形態では、プレートライトガイドは、１つ又は２つの直交する次元で湾曲していてもよい。例えば、プレートライトガイドは、円筒形のプレートライトガイドを形成するために一次元で湾曲されてもよい。しかしながら、どんな曲率であれ、光を導くためにライトガイド内で全内部反射が維持されることが確実となるように、十分に大きい曲率半径を有する。

本明細書において、「角度保持散乱特徴部」又は同等に「角度保持散乱体」は、特徴部又は散乱体に入射する光の角度の広がりを散乱光で実質的に保持するように光を散乱するように構成された任意の特徴部又は散乱体である。特に、定義により、角度保持散乱特徴部によって散乱された光の角度広がりσ_ｓは、入射光の角度広がりσの関数である（すなわち、σ_ｓ＝ｆ（σ））。いくつかの実施形態では、散乱光の角度広がりσ_ｓは、入射光の角度広がり又はコリメーション係数σの一次関数である（例えば、σ_ｓ＝ａ・σであり、式中、ａは整数である）。すなわち、角度保持散乱特徴部によって散乱された光の角度広がりσ_ｓは、入射光の角度広がり又はコリメーション係数σに実質的に比例し得る。例えば、散乱光の角度広がりσ_ｓは、入射光の角度広がりσと実質的に等しくてもよい（例えば、σ_ｓ≒σである）。均一な回折格子（すなわち、実質的に均一又は一定の回折特徴部間隔又は格子ピッチを有する回折格子）は、角度保存散乱特徴部の一例である。

本明細書において、「偏光保持散乱特徴部」又は同等に「偏光保持散乱体」は、特徴部又は散乱体に入射する光の偏光又は少なくともある程度の偏光を散乱光に実質的に保持する方法で光を散乱させるように構成された任意の特徴部又は散乱体である。したがって、「偏光保持散乱特徴部」は、特徴部又は散乱体に入射する光の偏光度が散乱光の偏光度に実質的に等しい任意の特徴部又は散乱体である。さらに、定義により、「偏光保持散乱」は、散乱される光の所定の偏光を保持するか、又は実質的に保持する（例えば、導波光の）散乱である。散乱される光は、例えば、偏光光源によって提供される偏光であり得る。

本明細書では、「片側散乱要素」における用語「片側」とは、第２の側面に相当する別の方向に対向する、第１の側面に相当する「片方」又は「優先的に一方向」を意味すると定義される。特に、「片側方向」に光を提供又は放射するように構成されたバックライトは、第１の側面から光を放射するが、第１の側面に対向する第２の側面からは光を放射しないバックライトとして定義される。例えば、バックライト光によって提供される、又はバックライト光から散乱される放射光の片側方向は、第１の（例えば、正の）半空間に優先的に向けられるが、対応する第２の（例えば、負の）半空間には向けられない光に対応し得る。第１の半空間はバックライトの上方であり得、第２の半空間はバックライトの下方であり得る。したがって、バックライトは、例えば、バックライトの上方にある領域又は方向に光を放射し、バックライトの下方にある別の領域又は別の方向には、ほとんど又は全く光を放射し得ない。同様に、本明細書の定義により、これに限定されない、片側散乱要素などの「片側」方向の散乱体は、第１の表面に向かって、及び第１の表面から光を散乱するが、第１の表面に対向する第２の表面に向かって、及び第２の表面からは光を散乱しないように構成される。

本明細書では、「回折格子」は、回折格子に入射する光の回折をもたらすように配置された複数の特徴部（すなわち、回折特徴部）として広義に定義される。いくつかの例では、複数の特徴部は、周期的又は準周期的な方法で配置されてもよい。他の例では、回折格子は、複数の回折格子を含む混合周期回折格子であってもよく、複数の回折格子の各回折格子は、周期的に異なる特徴部の配置を有する。さらに、回折格子には、一次元（１Ｄ）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又は隆起部）を含んでもよい。或いは、回折格子には、特徴部の二次元（２Ｄ）アレイ、又は二次元で定義される特徴部のアレイを含んでもよい。回折格子は、例えば、材料表面上の突起又は材料表面内の穴の２Ｄアレイであってもよい。いくつかの例では、回折格子は、第１の方向又は次元において実質的に周期的であり、回折格子を横切る又は回折格子に沿った別の方向において、実質的に非周期的であってもよい（例えば、一定、ランダムなど）。回折特徴部間のピッチ又は間隔は、一定であっても可変であってもよい。例えば、特徴部間の間隔は、ライトガイドの縁部に向かって光源に近いほど大きくてもよく、ライトガイドの中央部に向かって光源から遠いほど小さくてもよい。

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もたらす構造体である。光がライトガイドから回折格子に入射すると、回折格子は、回折により光をライトガイドの外に取り出すことができるので、実現される回折又は回折散乱は、「回折カップリング」を起こすことができ、したがって、そのように呼ばれる。回折格子はまた、回折によって（すなわち、回折角において）、光の角度を方向転換又は変化させる。特に、回折の結果として、回折格子を出る光は、一般に、回折格子に入射した光（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を、本明細書では、「回折的方向転換」と呼ぶ。したがって、回折格子は、回折格子に入射した光を回折的に方向転換させる回折特徴部を含む構造体であると理解することができ、光がライトガイドから入射した場合に、回折格子は、ライトガイドからの光を回折的にアウトカップリングすることもできる。

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、材料表面内、及び材料表面上（すなわち、２つの材料間の境界）にある１つ又はそれ以上であってもよい。表面は、例えば、ライトガイドの表面であってもよい。回折特徴部は、材料表面で、材料表面内で、又は材料表面上に設けられ得る、溝、隆起、穴、及び突起のうちの１又はそれ以上を含むがこれらに限定されない、光を回折する種々の構造体の任意のものを含んでもよい。例えば、回折格子は、材料表面内で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、材料表面から立ち上がっている複数の平行な隆起部を含んでもよい。回折特徴部（例えば、溝、隆起、穴、突起など）は、正弦波形プロファイル、方形プロファイル（例えば、バイナリ回折格子）、三角形プロファイル、及び鋸歯形プロファイル（例えば、ブレーズド回折格子）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、回折をもたらす様々な断面形状又はプロファイルのうちのいずれかを有してもよい。他の例では、回折格子は、ライトガイドを含む材料の内部又は表面間に設けられてもよい。

本明細書で説明される様々な例によれば、回折格子（例えば、以下で述べるような、回折マルチビーム要素の回折格子）は、ライトガイド（例えば、プレートライトガイド）から光を光ビームとして回折的に散乱させ又はアウトカップリングするために使用されてもよい。具体的には、局所的に周期的な回折格子の回折角θ_ｍ、又はこれによってもたらされる回折角θ_ｍは、式（１）で次のように与えられ得る。
ここで、λは光の波長であり、ｍは回折次数であり、ｎはライトガイドの屈折率であり、ｄは回折格子の特徴部間の距離又は間隔であり、θ_ｉは回折格子に対する光の入射角である。簡潔にするために、式（１）では、回折格子がライトガイドの表面に隣接しており、ライトガイド外面の材料の屈折率が１に等しい（すなわち、ｎ_ｏｕｔ＝１）と仮定する。一般に、回折次数ｍは、整数（すなわち、ｍ＝±１、±２、｛＿＞…＜＿｝）で与えられる。回折格子によって生成される光ビームの回折角θ_ｍは、式（１）で与えられ得る。一次回折、又はより具体的には一次回折角θ_ｍは、回折次数ｍが１に等しい（すなわち、ｍ＝１）ときに提供される。

図２は、本明細書に記載の原理による実施形態による、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、ライトガイド４０の表面に配置されてもよい。さらに、図２は、入射角θ_ｉで回折格子３０に入射する光ビーム２０を示している。光ビーム２０は、ライトガイド４０内の導波光ビームである。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アウトカップリングされるアウトカップリング光ビーム５０が示されている。アウトカップリングされて外に出た光ビーム５０は、式（１）で与えられる回折角θ_ｍ（又は本明細書では「主角度方向」）を有する。アウトカップリングされて外に出た光ビーム５０は、例えば、回折格子３０の回折次数「ｍ」に対応してもよい。

さらに、いくつかの実施形態によれば、回折特徴部は、湾曲していてもよく、また、光の伝播方向に対して所定の配向（例えば、傾斜又は回転）を有してもよい。回折特徴部の曲線及び回折特徴部の配向の一方又は両方は、例えば、回折格子によってアウトカップリングされた光の方向を制御するように構成されてもよい。例えば、アウトカップリングされた光の主角度方向は、入射光の伝播方向に対して光が回折格子に入射する点における回折特徴部の角度の関数であり得る。

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又はディスプレイの構造体又は要素である。「回折」マルチビーム要素は、定義によれば、回折カップリングによって、又は回折カップリングを使用して、複数の光ビームを生成するマルチビーム要素である。「反射」マルチビーム要素は、定義によれば、反射によって、又は反射を使用して、複数の光ビームを生成するマルチビーム要素である。「屈折」マルチビーム要素は、定義によれば、屈折によって、又は屈折を使用して、複数の光ビームを生成するマルチビーム要素である。一例では、特定のマルチビーム要素は、ライトガイドから光をアウトカップリングし又は散乱させるように構成された反射、屈折、及び屈折の特徴部又は要素のうちの１つ又はそれ以上を含んでもよい。

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散乱させ又はアウトカップリングすることによって、複数の光ビームを提供してもよい。さらに、本明細書の定義により、マルチビーム素子は、マルチビーム素子の境界又はマルチビーム素子の範囲内に複数の特徴部又は散乱体を含む。散乱体は、回折散乱を使用して導かれた光を散乱させるように構成された回折サブ要素、反射散乱を使用して導かれた光を散乱させるように構成されたマイクロ反射サブ要素、及び屈折散乱を使用して導かれた光を散乱させるように構成されたマイクロ屈折サブ要素のうちの１つ又はそれ以上を含んでもよいが、これらに限定されない。マルチビーム要素によって生成された複数の光ビーム（すなわち、「複数の光ビーム」）の各光ビームは、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、複数の光ビーム内のある光ビームは、複数の光ビーム内の別の光ビームとは異なる、所定の主角度方向を有する。様々な実施形態によれば、回折マルチビーム要素の散乱体又は特徴部の間隔又は格子ピッチは、サブ波長（すなわち、導波光の波長未満）の寸法であってもよい。

特定の実施形態では、回折マルチビーム要素は、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回折的にアウトカップリングすることによって、複数の光ビームを提供してもよい。さらに、本明細書の定義により、回折マルチビーム要素は、マルチビーム要素の境界又は範囲内に複数の回折格子を含む。様々な実施形態によれば、回折マルチビーム要素の回折格子内における回折特徴部の間隔又は格子ピッチは、サブ波長（すなわち、導波光の波長未満）の寸法であってもよい。

様々な実施形態によれば、複数の光ビームは、ライトフィールドを表してもよい。例えば、複数の光ビームは、実質的に円錐形の空間領域に閉じ込められてもよく、又は複数の光ビームにおける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、組み合わせた光ビーム（すなわち、複数の光ビーム）の所定の角度広がりがライトフィールドを表してもよい。

様々な実施形態によれば、複数の光ビームにおける様々な光ビームの異なる主角度方向は、「ピッチ」又は特徴部間隔、及びマルチビーム要素内の特徴部の配向と共に、マルチビーム要素のサイズ（例えば、長さ、幅、面積などのうちの１つ又はそれ以上）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、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散された、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｝によって与えられる主角度方向を有する。

様々な実施形態によれば、光をライトガイドにインカップリングすることによって生成される、導波光又は同等に導かれた「光ビーム」は、コリメート光ビームであってもよい。本明細書では、「コリメート光」又は「コリメート光ビーム」は、通常、光ビームの各光線が、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。さらに、本明細書の定義により、コリメート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。

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、本明細書の定義によれば、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画定する。例えば、コリメーション係数σにより、コリメート光のビーム中の光線の大部分が、特定の角拡散内（例えば、コリメート光ビームの中心又は主角度方向を中心に±σ度）であることが規定される。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てもよく、角度広がりは、コリメート光ビームのピーク強度の半分において決定された角度であってもよい。

さらに、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。例えば、コリメータには、コリメートミラー又はリフレクタ、コリメートレンズ、回折格子、テーパー状ライトガイド、及びそれらの様々な組み合わせを含んでもよいが、これらに限定されない。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、実施形態ごとに所定の程度又は量で変動し得る。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もたらす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又は両方に、形状又は同様のコリメーション特性を含んでもよい。

本明細書では、「光源」は、光の供給源（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、光源は、作動させると、又は電源を入れると光を放射する光エミッタ、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を含んでもよい。特に、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、及び実質的にその他の光源のうちの１つ又はそれ以上が含まれるが、これらに限定されない、実質的に任意の光源であるか、又は実質的に任意の光エミッタであってもよい。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、波長範囲（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含んでもよい。例えば、光源は、光エミッタのうちの少なくとも１つが、セット又はグループの少なくとも１つの別の光エミッタによって生成された光の色又は同等に波長とは異なる、色、同等に波長を有する光を生成する、光エミッタのセット又はグループを含んでもよい。これらの異なる色は、例えば原色（例えば、赤、緑、青）を含んでもよい。

さらに、本明細書において使用されるとき、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」の意味を有することが意図される。例えば、「要素」は１つ又はそれ以上の要素を意味し、したがって、本明細書では「要素」は「要素（複数可）」を意味する。また、本明細書における「上部(top)」、「下部(bottom)」、「上側(upper)」、「下側(lower)」、「上向き(up)」、「下向き(down)」、「正面(front)」、「背面(back)」、「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。本明細書において、「約」という用語は、値に適用されたとき、一般に、値を生成するために使用された機器の許容範囲内を意味し、又は、特に明示的に指定されていない限り、±１０％もしくは±５％もしくは±１％を意味し得る。さらに、本明細書で使用される「実質的に」という用語は、大部分、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。さらに、本明細書の例は、例示のみを意図したものであり、説明の目的で提示されたものであって限定するためのものではない。

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、一例におけるマルチビューバックライト１００の平面図を示す。図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、本明細書での説明のみを容易にするために、一部を切り取って図示したものである。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示すマルチビューバックライト１００は、（例えば、ライトフィールドとして）互いに異なる主角度方向を有する、複数のアウトカップリング光ビーム１０２を提供するように構成される。特に、様々な実施形態によれば、提供される複数のアウトカップリング光ビーム１０２は、マルチビューディスプレイのそれぞれのビュー方向に対応する異なる主角度方向に、マルチビューバックライト１００からアウトカップリングされ、そこから離れるように向けられる。いくつかの実施形態では、アウトカップリング光ビーム１０２を変調して（例えば、以下に説明するようにライトバルブを使用して）、３Ｄコンテンツを有する情報の表示を促進してもよい。図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃはまた、以下でさらに詳細に説明されるサブピクセル１０６’などのサブピクセルを含むマルチビューピクセル１０６及びライトバルブアレイ１０８を示す。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、マルチビューバックライト１００はライトガイド１１０を含む。ライトガイド１１０は、そのライトガイド１１０の長さに沿って、導波光（すなわち、導波光１０４）として光を導くように構成される。例えば、ライトガイド１１０は、光導波路として構成された誘電体材料を含んでもよい。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の屈折率を有していてもよい。屈折率の差は、例えば、ライトガイド１１０の１つ又はそれ以上の導波モードに従って、導波光１０４の全内部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１１０は、光学的に透明な誘電体材料の広がった実質的に平面状のシートを含む、スラブ又はプレート光導波路（すなわち、プレートライトガイド）であってもよい。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。様々な実施例によれば、ライトガイド１１０の光学的に透明な材料は、様々な種類のガラス（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）のうちの１つ又はそれ以上、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）を含むが、これらに限定されない、様々な誘電体材料のうちのいずれかを含む、又はいずれかで構成されてもよい。いくつかの例では、ライトガイド１１０は、ライトガイド１１０の表面（例えば、上面及び下面の一方又は両方）の少なくとも一部の上にクラッド層（図示せず）をさらに含んでもよい。いくつかの例によれば、クラッディング層を使用して、全内部反射をさらに促進してもよい。

さらに、いくつかの実施形態によれば、ライトガイド１１０は、ライトガイド１１０の第１の表面１１０’（例えば、「前」面又は側面）と第２の表面１１０”（例えば、「背」面又は側面）との間の非ゼロ伝播角度での全内部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、ライトガイド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「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、異なる色の光を含む複数の導波光ビーム（例えば、導波光１０４の複数の例を含む）は、異なる色固有の非ゼロ伝播角度のそれぞれで、ライトガイド１１０によって導かれてもよい。説明を簡単にするために、非ゼロ伝播角度は図には示していないことに留意されたい。しかしながら、第１の伝播方向１０３を示す太矢印は、図３Ａのライトガイド１１０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、導波光１０４の「非ゼロ伝播角度」は、ライトガイド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。さらに、本明細書では、非ゼロ伝播角度は、ゼロよりも大きく、かつライトガイド１１０内の全内部反射の臨界角よりも小さい。さらに、特定の非ゼロ伝播角度がライトガイド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が（例えば、任意に）選択されてもよい。様々な実施形態では、導波光１０４の非ゼロ伝播角度で、光をライトガイド１１０に導入又はインカップリングされ得る。

特に、ライトガイド１１０内の導波光１０４は、非ゼロ伝播角度（例えば、約３０～３５度）でライトガイド１１０に導入又はインカップリングされ得る。いくつかの例では、レンズ、ミラー、又は類似のリフレクタ（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）、ならびにそれらの様々な組み合わせなどの、ただしこれらに限定されない結合構造体は、非ゼロ伝播角度で導波光１０４としてライトガイド１１０の入力端に光をインカップリングすることを促進してもよい。他の例では、結合構造体を使用せずに、又は実質的に使用せずに、光をライトガイド１１０の第１の端部又は第１の側面又は第１の縁部に直接導入してもよい（すなわち、直接又は「突き合わせ」結合を使用してもよい）。ライトガイド１１０にインカップリングされると、導波光１０４は、ライトガイド１１０に沿って、概して第１の縁部から離れ得る第１の伝播方向１０３に伝播するように構成される（例えば、図３Ａのｘ軸に沿って指す太字の矢印で示されている）。

様々な実施形態によれば、マルチビューバックライト１００は、第１の光源１３０を含むなど、１つ又はそれ以上の光源をさらに含んでもよい。様々な実施形態によれば、第１の光源１３０は、ライトガイド１１０内で導かれる光を提供するように構成される。具体的には、ライトガイド１１０の入射面又は端部（第１の入力端）に隣接して第１の光源１３０を配置してもよい。様々な実施形態では、第１の光源１３０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザ（例えば、レーザダイオード）、又はそれらの組み合わせ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）を含んでもよい。いくつかの実施形態では、第１の光源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含んでもよい。特に、この単色光の色は、特定の色空間又は色モデル（例えば、赤－緑－青（ＲＧＢ）色モデル）の原色であってもよい。他の例では、第１の光源１３０は、実質的に広帯域又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ってもよい。例えば、第１の光源１３０は白色光を提供してもよい。いくつかの実施形態では、第１の光源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含んでもよい。異なる光エミッタは、異なる色の光のそれぞれに対応する、導波光の色固有の異なる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、第１の光源１３０はコリメータ（図示せず）をさらに含んでもよい。コリメータは、第１の光源１３０の光エミッタのうち１つ又はそれ以上から、実質的にコリメートされていない光を受光す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もよい。特に、いくつかの実施形態によれば、コリメータは、非ゼロ伝播角度を有し、所定のコリメーション係数に従ってコリメートされたコリメート光を提供してもよい。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、色固有の異なる非ゼロ伝播角度と、色固有の異なるコリメーション係数の一方又は両方を有するコリメート光を提供するように構成されてもよい。コリメータはさらに、コリメートされた光ビームをライトガイド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。

したがって、様々な実施形態によれば、ライトガイド１１０に光をインカップリングすることによって生成された導波光１０４は、コリメート光ビームであってもよい。本明細書では、「コリメート光」又は「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）内で実質的に平行な光のビームとして定義される。さらに、本明細書の定義により、コリメート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、マルチビューバックライト１００は、例えば第１の光源１３０のような光源からの光をコリメートするために、上述のレンズ、リフレクタ又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）を含んでもよい。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、マルチビューバックライト１００は、ライトガイド１１０の長さに沿って互いに間隔を空けた複数のマルチビーム要素１２０をさらに含む。特に、複数のマルチビーム要素１２０は、有限空間によって互いに分離されており、ライトガイド長に沿った個々の別個の要素を表す。すなわち、本明細書での定義により、複数のマルチビーム要素１２０は、有限の（すなわち、非ゼロの）要素間距離（例えば、有限の中心間距離）に従って、互いに離間して配置される。さらに、いくつかの実施形態によれば、複数のマルチビーム要素１２０は一般に、互いに交差したり、重なり合ったり、さもなければ互いに接触したりしない。すなわち、複数のマルチビーム要素１２０の各要素は、一般的に別個であり、他のマルチビーム要素１２０から分離される。

一部の実施形態では、複数のマルチビーム要素１２０は、一次元（１Ｄ）アレイ又は二次元（２Ｄ）アレイのいずれかに配置されてもよい。例えば、マルチビーム要素１２０は、線形１Ｄアレイとして配置されてもよい。別の例では、マルチビーム要素１２０は、長方形の２Ｄアレイ又は円形の２Ｄアレイとして配置されてもよい。

さらに、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であってもよい。特に、マルチビーム要素１２０間の要素間距離（例えば、中心間距離又は中心間の間隔）は、アレイ全体で実質的に均一又は一定であってもよい。他の例では、回折マルチビーム要素１２０間の要素間距離は、アレイ全体にわたるか、ライトガイド１１０の長さに沿うかの一方又は両方で変更してもよい。

様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１２０のうちのマルチビーム要素１２０は、導波光１０４の一部を複数のアウトカップリング光ビーム１０２として散乱させ又はアウトカップリングするように構成された複数の散乱サブ要素を含む。特定の例では、導波光の一部は、回折特徴部、反射特徴部又は屈折特徴部などの複数の特徴部によって散乱され又はアウトカップリングされる。図３Ａ及び図３Ｃは、ライトガイド１１０の第１の表面１１０’から離れて方向付けられるように描かれた複数の発散矢印としてのアウトカップリング光ビーム１０２を示している。

散乱サブ要素は、様々な実施形態によれば、一次元又は二次元アレイに配置されてもよい。サブ要素は、ライトガイド内の特定の光伝播方向に選択的に応答してもよい。一例では、特定のアレイの散乱サブ要素（例えば、１次元アレイ又は２次元アレイ）は、特定の方向に伝播する光に応答するように同様に構成され得る。したがって、複数のアレイを使用したディスプレイは、どのアレイ（又は両方）を用いるかに応じて、全視差表示モード及び水平のみの視差表示モードに構成されてもよい。

様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１２０のうちのマルチビーム要素のサイズは、上記で定義され、以下でさらに説明されるマルチビューディスプレイのマルチビューピクセル１０６内のサブピクセル１０６’などのサブピクセルのうちの１つのサイズに相当する。説明を容易にする目的で、マルチビューピクセルの様々な例が図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃにマルチビューバックライト１００と共に示されている。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され得る。例えば、サブピクセルのそれぞれ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のそれぞれの相当するサイズはその長さであってもよい。別の例では、サイズは、マルチビーム要素の面積がサブピクセルの面積に相当するような面積を指してもよい。

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素１２０のうちの特定の要素のサイズは、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２５パーセント（２５％）から約２００パーセント（２００％）の間となるように、サブピクセルのサイズに相当する。例えば、特定のマルチビームの要素サイズが「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３Ａに示すように）、回折マルチビーム要素のサイズｓは、式（２）で次のように与えられ得る。
別の例では、特定の要素のサイズは、サブピクセルサイズの約５０パーセント（５０％）超、又はサブピクセルサイズの約６０パーセント（６０％）超、又はサブピクセルサイズの約７０パーセント（７０％）超、又はサブピクセルサイズの約８０パーセント（８０％）超、又はサブピクセルサイズの約９０パーセント（９０％）超であり、マルチビーム素子サイズは、サブピクセルサイズの約１８０パーセント（１８０％）未満、又はサブピクセルサイズの約１６０パーセント（１６０％）未満、又はサブピクセルサイズの約１４０パーセント（１４０％）未満、又はサブピクセルサイズの約１２０パーセント（１２０％）未満の範囲内である。例えば、「相当するサイズ」という場合、マルチビーム要素のサイズは、サブピクセルサイズの約７５パーセント（７５％）から約１５０パーセント（１５０％）であってもよい。別の例では、マルチビーム要素のサイズは、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％）の間となるように、サブピクセル１０６’のサイズに相当してもよい。いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素及びサブピクセル１０６’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少させるか、いくつかの例では最小化するよう選択してもよい。さらに、マルチビーム要素及びサブピクセル１０６’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）間のオーバーラップを低減し、いくつかの例では最小化するように選択してもよい。

図３Ａ、図３Ｂ及び図３Ｃは、複数のアウトカップリング光ビームのうちのアウトカップリング光ビーム１０２を変調するように構成されたライトバルブアレイ１０８をさらに示す。ライトバルブアレイ１０８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であってもよく、本明細書での説明を容易にする目的でマルチビューバックライト１００と共に図３Ａ～図３Ｃに示されている。図３Ｃでは、ライトバルブアレイ１０８は、ライトバルブアレイ１０８の下にあるライトガイド１１０及びマルチビーム要素１２０の特定の１つの視覚化を可能にするために、説明の目的のみのために部分的に切り取られている。

図３Ａ～３Ｃに示すように、異なる主角度方向を有するアウトカップリング光ビーム１０２のうちの異なる光ビームが通過して、ライトバルブアレイ１０８内のライトバルブのうちの異なるバルブによって変調されてもよい。さらに、図示されるように、アレイの特定のライトバルブ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１０８の異なるライトバルブのセットは、マルチビーム要素１２０のうちの対応する１つからのアウトカップリング光ビーム１０２を受光して変調するように構成される。すなわち、図示のように、マルチビーム要素１２０のうちの各マルチビーム要素に対して１つの固有のライトバルブのセットが存在する。様々な実施形態において、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ライトバルブアレイ１０８内のバルブとして、異なるタイプのライトバルブが使用されてもよい。

図３Ａに示すように、第１のライトバルブセット１０８ａは、第１のマルチビーム要素１２０ａからのアウトカップリング光ビーム１０２を受光して変調するように構成される。さらに、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からのアウトカップリング光ビーム１０２を受光して変調するように構成される。したがって、ライトバルブアレイ１０８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、マルチビーム要素１２０のうちの異なるもの（例えば、要素１２０ａ、１２０ｂ）と、マルチビューピクセル１０６の異なるもの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。

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１０６’などのサブピクセルのサイズは、ライトバルブアレイ１０８内の特定のライトバルブのサイズに相当し得ることに留意されたい。別の例では、サブピクセルサイズは、ライトバルブアレイ１０８の隣接するライトバルブ間の距離（例えば、中心間距離）として定義されてもよい。例えば、ライトバルブは、ライトバルブアレイ１０８内のライトバルブ間の中心間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、ライトバルブのサイズ、又はライトバルブ間の中心間距離に対応するサイズの、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、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、サブピクセルのセットと対応するライトバルブのセット）との関係は、一対一の関係であってもよい。すなわち、マルチビューピクセル１０６及びマルチビーム要素１２０が同数存在してもよい。図３Ｂは、例として、ライトバルブ１０８（及び対応するサブピクセル１０６’）の異なるセットを含む各マルチビューピクセル１０６が破線で囲まれて示されている、一対一の関係を明確に示している。別の実施形態（図示せず）では、マルチビューピクセル１０６の数及びマルチビーム要素１２０の数は互いに異なってもよい。

いくつかの実施形態では、複数のうちのマルチビーム要素１２０のペア間の要素間距離（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、マルチビューピクセル１０６の対応するペア間のピクセル間距離（例えば、中心間距離）と等しくてもよい。例えば、図３Ａに示すように、第１のマルチビーム要素１２０ａと第２のマルチビーム要素１２０ｂとの間の中心間距離ｄは、第１のライトバルブセット１０８ａと第２のライトバルブセット１０８ｂとの間の中心間距離Ｄに実質的に等しい。別の実施形態（図示せず）では、マルチビーム要素１２０のペア及び対応するライトバルブセットの相対的な中心間距離は異なってもよく、例えば、マルチビーム要素１２０は、マルチビューピクセル１０６を表すライトバルブセット間の間隔（すなわち、中心間距離Ｄ）よりも大きいか又は小さい要素間間隔（すなわち、中心間距離ｄ）を有してもよい。

いくつかの実施形態では、マルチビーム要素の形状は、マルチビューピクセルの形状、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アレイ１０８のライトバルブのセット（又は「サブアレイ」）の形状に類似している。例えば、第１のマルチビーム要素１２０ａは正方形の形状を有し、マルチビューピクセル１０６のうちの１つ（又はライトバルブアレイ１０８の対応するライトバルブのセットの配置）は実質的に正方形であってもよい。別の例では、第１のマルチビーム要素１２０ａは、長方形、すなわち、幅又は横寸法よりも長さ又は縦寸法が大きくてもよい。この例では、第１のマルチビーム要素１２０ａに対応するマルチビューピクセル１０６のうちの対応する１つ（又は同等にライトバルブアレイ１０８のライトバルブのセットの配置）は、類似した長方形の形状を有してもよい。図３Ｂは、正方形のマルチビーム要素１２０、及びライトバルブアレイ１０８の正方形のライトバルブ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。さらに別の例（図示せず）では、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、三角形、六角形、及び円形を含むか又は少なくともこれらに近似す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３Ａに示すように）、いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素１２０のそれぞれは、アウトカップリング光ビーム１０２をマルチビューピクセル１０６のうちのただ１つに提供するように構成されてもよい。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異なるビューに対応する異なる主角度方向を有するアウトカップリング光ビーム１０２は、図３Ａに示すように、マルチビューピクセル１０６の対応する単一のピクセル及びそのサブピクセル、すなわち、第１のマルチビーム要素１２０ａに対応するライトバルブアレイ１０８のライトバルブ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のマルチビーム要素１２０の各マルチビーム要素は、マルチビューディスプレイの異なるビューに対応する異なる主角度方向のセットを有する、アウトカップリング光ビーム１０２の対応するセットを提供する（すなわち、アウトカップリング光ビーム１０２のセットは、異なる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）。

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４は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるバックライト４００の断面図を示す。特に、図示のように、バックライト４００は上述のマルチビューバックライト１００を含む。図４において、同様の参照番号を有する構成要素又は特徴部は、図３Ａの例のものと同様であるが、必ずしも同一であるとは限らない。

図４に示すように、コリメータなどを介して、第１の光源１３０からコリメート光４０２が受光されてもよい。コリメート光４０２は、ライトガイド１１０の内部を主にｘ方向に移動してもよい。いくつかの実施形態では、コリメート光４０２は、第１の光源１３０の反対側のライトガイド１１０上に配置されたリフレクタ又はミラーを使用するなどして、方向転換又は反射されてもよい。

図４では、第１のマルチビーム要素４０４、第２のマルチビーム要素４０６、及び第３のマルチビーム要素４０８を含む。より少ない又は追加のマルチビーム要素が任意選択で使用されてもよいが、説明の目的でこの３つが示されている。一例では、本明細書の他の場所で同様に説明及び図示されるように、マルチビーム要素のアレイ（例えば、２次元アレイ）がライトガイド１１０の周囲に設けられてもよい。

本明細書に記載の原理の様々な実施形態によれば、マルチビーム要素１２０は、ライトガイド１１０からの導波光の一部を選択的に散乱させるように構成された１つ又はそれ以上の散乱サブ要素を含んでもよい。散乱された部分は、ライトガイド１１０の内側の特定の方向又は配向を有する光に対応してもよい。すなわち、散乱サブ要素は、ライトガイド１１０内の特定の方向に移動する光を優先的にアウトカップリングし又は散乱させるように構成されてもよく、同時に、同じ散乱サブ要素は、１つ又はそれ以上の他の方向に移動する光をアウトカップリング又は散乱させないように構成されてもよい。散乱サブ要素は、回折格子などの回折特徴部、ミラーなどの反射特徴部、又はプリズムや材料の変化などの屈折特徴部のうちの１つ又はそれ以上を含んでもよい。一例では、散乱サブ要素は、ライトガイド１１０の表面上に、表面に、又は表面に隣接して、又はライトガイド１１０の表面間に配置された特徴部を使用して、ライトガイド内の光の一部を散乱させるように構成されてもよい。

一実施形態によれば、第１のマルチビーム要素４０４及び第３のマルチビーム要素４０８は、それぞれ、ライトガイド１１０内をｘ方向に進行するコリメート光４０２を散乱させるように構成された１つ又はそれ以上の散乱サブ要素を含んでもよい。したがって、第１のマルチビーム要素４０４及び第３のマルチビーム要素４０８は、ライトガイド１１０からの光の一部を使用してそれぞれの光ビーム１０２を生成又は提供してもよい。光ビーム１０２は、図３Ａの説明で上述したように、ライトバルブアレイ１０８によって変調されてマルチビュー表示の一部を生成してもよい。

図４に示す第２のマルチビーム要素４０６は、ライトガイド１１０内をｘ方向以外（例えば、ｙ方向）に進行する光を散乱させるように構成された１つ又はそれ以上の散乱サブ要素を含んでもよい。図示のように、第３のマルチビーム要素４０８は、ｘ方向又は他の方向（例えば、ｙ方向）のいずれかに進行する光を散乱させるように構成された、１つ又はそれ以上の散乱サブ要素を含んでもよい。図４にはｘ方向に進行する光のみが示されているので、第２のマルチビーム要素４０６によって散乱される光は示されていないことに留意されたい。いくつかの実施形態（図４には図示せず）によれば、複数の異なる光源からの光は、ライトガイド１１０内を複数の方向に同時に進行してもよく、したがって、光ビームは、第１のマルチビーム要素４０４及び第３のマルチビーム要素４０８から放射される光ビーム１０２と同時に第２のマルチビーム要素４０６から放射されてもよい。例えば、ライトガイド１１０の直交する側の異なる光源からの光は、ｘ方向及びｙ方向のそれぞれに同時に進行又は伝播して、第１のマルチビーム要素４０４、第２のマルチビーム要素４０６及び第３のマルチビーム要素４０８のそれぞれから光ビーム１０２が同時に放射又は散乱されてもよい。

図５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５００の上面図を示す。図示のように、マルチビューバックライト５００はライトガイド５０２を含み、ライトガイド５０２は、ライトガイド内又は内部において１つ又はそれ以上の方向を有する導波光として光を導くように構成される。なお、図５にはマルチビューバックライト５００が長方形の形状で示されているが、他の形状も同様に使用されてもよい。

図５のマルチビューバックライト５００は、一実施形態によれば、ライトガイド５０２の第１の側面５０６に光を提供するように構成された第１の光源５１６ａを含む。第１の光源５１６ａからの光は、ライトガイド５０２によって受光され、導波光の一部として透過されてもよい。一実施形態によれば、マルチビューバックライト５００は、ライトガイド５０２の第２の側面５０８に光を提供するように構成された第２の光源５１８ａを含む。第２の光源５１８ａからの光は、ライトガイド５０２によって受光され、導波光の異なる一部として透過されてもよい。図５に示すように、第１の光源５１６ａからの光は、主にライトガイド５０２の第１の方向５２２又は第１の軸に沿って進行し又は導かれ、第２の光源５１８ａからの光は、ライトガイド５０２の第２の方向５２４に沿って進行し又は導かれる。さらに、図５に示すように、第１の方向５２２と第２の方向５２４とは直交している。ライトガイド５０２が長方形以外の形状を有する場合など、光方向間の他の非平行及び非直交の関係も同様に使用されてもよい。図５には示されていないが、様々な光源とライトガイド５０２との間などに、コリメータが任意選択的に設けられてもよい。したがって、導波光は、導波光の指向性を高めるなどのために、ライトガイド５０２内のコリメーション係数に従ったコリメート光であってもよい。

いくつかの実施形態では、マルチビューバックライト５００は、輝度をさらに高めるための追加の光源を含んでもよい。例えば、図５に示すマルチビューバックライト５００は、第３の光源５１６ｂ及び第４の光源５１８ｂをさらに含む。第３の光源５１６ｂは、ライトガイド５０２の第１の側面５０６とは反対側の第３の側面５１０に設けられ、第４の光源５１８ｂは、ライトガイド５０２の第２の側面５０８とは反対側の第４の側面５１２に設けられる。第３の光源５１６ｂからの光は、第１の方向５２２と平行な方向でライトガイド５０２に提供されてもよく、第４の光源５１８ｂからの光は、第２の方向５２４と平行な方向でライトガイド５０２に提供されてもよい。反対向きの光源のペアからの光を使用すると、ライトガイド５０２内又はライトガイド５０２上にある１つ又はそれ以上のマルチビーム要素を使用するなどによる散乱又はアウトカップリングのための、ライトガイド５０２で利用可能な光の量又は密度を増加させることができる。

図５は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例における二次元（２Ｄ）マルチビーム要素アレイ５０４を示す。マルチビーム要素アレイ５０４は、第１のマルチビーム要素５１４ａ、第２のマルチビーム要素５２０、及びライトガイド５０２内又はライトガイド５０２上に配置された他のマルチビーム要素を含む。一例では、マルチビーム要素アレイ５０４は、わずか２つのマルチビーム要素を含んでもよい。しかしながら、一般に、マルチビーム要素アレイ５０４内のマルチビーム要素の数は、ライトガイド５０２のピクセルサイズ及びサイズに基づいて決定されてもよい。マルチビーム要素アレイ５０４のマルチビーム要素は、例えば均一に又は固定されたピッチもしくは間隔で、ライトガイド５０２の周囲に分散されてもよく、又はアレイの異なる要素間の距離が変化してもよい。図５のマルチビューバックライト５００は、マルチビーム要素アレイ５０４内の９つのマルチビーム要素を示しているが、より少ない又は追加の要素を使用してもよい。

図５は、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、マルチビーム要素アレイ５０４の第１のマルチビーム要素５１４ａを示す。第１のマルチビーム要素５１４ａは、第１の散乱サブ要素５１４ｂ及び第２の散乱サブ要素５１４ｃを含む、複数の散乱サブ要素を含んでもよい。第１及び第２の散乱サブ要素５１４ｂ、５１４ｃは、ライトガイド５０２内の導波光の一部を、マルチビューディスプレイ１０などのマルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する指向性光ビームとして集合的に散乱させるように構成されてもよい。

一実施形態によれば、第１のマルチビーム要素５１４ａの第１の散乱サブ要素５１４ｂは、ライトガイド５０２からの導波光の少なくとも第１の部分を選択的に散乱させるように構成されてもよい。一例では、導波光の第１の部分は、第１の方向５２２内を進行する、又はそれに平行な光を含んでもよい。すなわち、第１の散乱サブ要素５１４ｂは、第１の光源５１６ａ及び第３の光源５１６ｂの少なくとも一方から受光したライトガイド５０２からの光を選択的に散乱させるように構成されてもよい。一例では、第１の散乱サブ要素５１４ｂは、第１の方向５２２に進行する光を優先的に散乱させ、第１の散乱サブ要素５１４ｂは、ライトガイド５０２内の他の方向に進行する光に対して実質的に透明又は非応答である。同様に、第２の散乱サブ要素５１４ｃは、ライトガイド５０２からの導波光の少なくとも第２の部分を選択的に散乱させるように構成されてもよい。導波光の第２の部分は、第２の方向５２４に進行する、又はそれに平行な光を含んでもよい。第２の散乱サブ要素５１４ｃは、第２の方向５２４以外の方向に進行する光に対して実質的に透明又は非応答であってもよい。特に、第２の散乱サブ要素５１４ｃは、第１の方向５２２に進行する、又はそれに平行な光に対して実質的に非応答であってもよい。

いくつかの実施形態によれば、マルチビーム要素の散乱サブ要素は、方向的に応答性又は方向的に選択性を有してもよく、色応答性を有してもよい。例えば、第１の散乱サブ要素５１４ｂは、第１の方向５２２に伝播する特定の第１の色の第１の光に優先的に応答するように構成されてもよく、他の光も第１の方向５２２に伝播する場合を含め、第１の色以外の他の光に対して実質的に透明であるように構成されてもよい。他の実施形態では、散乱は、方向的に応答性又は方向的に選択性を有するが、色応答性を有していない。

本明細書に記載の原理と一致する実施形態によれば、散乱サブ要素の例は、マルチビーム要素アレイ５０４の特定のマルチビーム要素を形成するために一緒にグループ化されてもよい。散乱サブ要素の例は、同様に又は異なって構成されてもよい。例えば、第１のマルチビーム要素は、特定の方向に進む光に優先的に応答する散乱サブ要素の単一の例を含んでもよく、第２のマルチビーム要素は、同じ特定の方向に進行する光に優先的に応答する散乱サブ要素の複数の例を含んでもよい。別の例では、第３のマルチビーム要素は、異なる例がそれぞれ異なる方向に進行する光に応答するように構成されるように、異なる構成の散乱サブ要素の少なくとも２つの例を含んでもよい。

図５では、第１のマルチビーム要素５１４ａは、異なる構成の一対の散乱サブ要素を含む。すなわち、一対の散乱サブ要素は、それぞれ異なる方向に進む光を選択的に散乱する、又はその光に応答するように構成される。図５のマルチビューバックライト５００は、４つの散乱サブ要素の例を含む第２のマルチビーム要素５２０を含み、散乱サブ要素のうちの３つは、第１の方向に進行する光に応答するように同様に構成され、第４のものは、第１の方向とは異なる第２の方向に進行する光に応答するように構成される。異なるタイプの散乱サブ要素のグループ化は、ライトガイド５０２の周りの異なるタイプのサブ要素の密度を変化又は変更するように選択されてもよい。例えば、第１の光の光源から遠い位置で第１の光に応答する特定の散乱サブ要素のより多くの例を提供することが望ましい場合がある。このようにして、バックライトによって提供される光の挙動又は均一性が、設計者によって指定され得る。

特定のマルチビーム要素を含む散乱サブ要素は、ライトガイド５０２からの光を散乱させるように構成された類似又は異なる特徴部を有してもよい。例えば、散乱サブ要素は、回折散乱を使用して導かれた光を散乱させるように構成された回折サブ要素、反射散乱を使用して導かれた光を散乱させるように構成されたマイクロ反射サブ要素、及び屈折散乱を使用して導かれた光を散乱させるように構成されたマイクロ屈折サブ要素のうちの１つ又はそれ以上を含んでもよい。様々な散乱サブ要素が、ライトガイド５０２内に、ライトガイド５０２上に、又はライトガイド５０２に結合されて設けられてもよい。様々な実施形態によれば、散乱サブ要素は、ライトガイド５０２の表面（例えば、側面、縁部、発光面又は出射面、受光面など）の間に、及び表面から離間されて配置されてもよい。一例では、散乱サブ要素は、介在する要素間空間又は他の介在する特徴部の有無にかかわらず、同一平面でありかつ／又は隣接してもよいという点で、同じ場所に配置されてもよい。一例では、２つ又はそれ以上の散乱サブ要素を積層（例えば、第１の方向５２２及び第２の方向５２４に直交する方向）又は重ねてもよい。

本明細書に記載の原理のいくつかの実施形態によれば、マルチビューバックライトは、マルチビーム要素を含む積層散乱サブ要素を含む。図６Ａは、本明細書に記載の原理と一致する実施形態による、一例におけるバックライト６００の一部の断面図を示している。図６Ｂ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、一例におけるバックライト６００の一部の断面図を示す。図６Ａ～図６Ｂに示すバックライト６００は、ライトガイド６０２内のマルチビーム要素アレイに設けられ得るような複数のマルチビーム要素を含んでもよい。ライトガイド６０２は、複数の伝播方向に光を導くように構成されてもよい。さらに、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素は、図６Ａに示す第１の積層マルチビーム要素６０４及び図６Ｂに示す第２の積層マルチビーム要素６０６の一方又は両方を含んでもよい。第１及び第２の積層マルチビーム要素６０４、６０６は、限定ではなく例示を容易にするために図６Ａ及び図６Ｂに別個に示されていることに留意されたい。

例示的な実施形態によれば、第１の積層マルチビーム要素６０４及び第２の積層マルチビーム要素６０６はそれぞれ、散乱サブ要素のそれぞれ異なる例を含んでもよく、各散乱サブ要素は、ライトガイド６０２からの導波光の一部を選択的に散乱させるように構成されてもよい。上述したのと同様に、異なる散乱サブ要素は、ライトガイド６０２内の特定の方向に進行する光に主に又は排他的に応答するように構成されてもよい。

図６Ａに示すように、第１の積層マルチビーム要素６０４は、第１の散乱サブ要素６１６、第２の散乱サブ要素６１８及び第３の散乱サブ要素６２０を含んでもよい。異なる散乱サブ要素は、ライトガイド６０２内を同じ又は異なる方向に伝播する光に応答するように、同様に又は異なるように構成されてもよい。例えば、第１の散乱サブ要素６１６は、ライトガイド６０２内を実質的に第１の方向に伝播する光に応答するように構成されてもよく、第２の散乱サブ要素６１８及び第３の散乱サブ要素６２０は、ライトガイド６０２内を異なる第２の方向に実質的に伝播する光に応答するように構成されてもよい。進行光の第１及び第２の方向は、直交していてもよいし、他の非平行な関係であってもよい。

図６Ｂに示すように、第２の積層マルチビーム要素６０６は、第１の散乱サブ要素６２２及び第２の散乱サブ要素６２４を含んでもよい。第１の散乱サブ要素６２２及び第２の散乱サブ要素６２４は、ライトガイド６０２内をそれぞれ異なる方向に伝播する光を散乱させるように構成されてもよい。

一例では、散乱サブ要素から出力される光をさらに誘導及び増強するのを助けるために、１つ又はそれ以上のリフレクタを設けてもよい。例えば、リフレクタ６０８は、第１の積層マルチビーム要素６０４に実質的に隣接又は近接して設けられてもよい。リフレクタ６０８は、第１の積層マルチビーム要素６０４を経由するかそれを通じるなどして、光をライトガイド６０２の発光面６２６に向けるように構成されてもよい。同様に、リフレクタ６１０は、第２の積層マルチビーム要素６０６に実質的に隣接又は近接して設けられてもよく、第２の積層マルチビーム要素６０６を経由するかそれを通じるなどして光を発光面６２６に向けるように構成されてもよい。リフレクタ６０８及びリフレクタ６１０は、それぞれのマルチビーム要素によって散乱された光を発光面６２６に向けて反射するように構成された反射アイランドであってもよい。すなわち、第１の積層マルチビーム要素６０４によって発光面６２６から離れる方向に散乱された光の一部は、リフレクタ６０８、６１０によって受光された後、発光面６２６に向かって反射されてもよい。

いくつかの実施形態（図示せず）によれば、マルチビーム要素の散乱サブ要素の１つ又はそれ以上は、金属格子などの反射材料を含んでもよい。例えば、積層マルチビーム要素内の最下部の散乱サブ要素は反射金属材料を含んでもよく、散乱サブ要素として、及び同じ積層マルチビーム要素内の他の散乱サブ要素から受光され得る他の光などの他の光に対するリフレクタとして機能するように構成されてもよい。

本明細書で説明される原理の他の実施形態によれば、マルチビューバックライト動作の方法が提供される。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バックライトの動作方法７００のフロー図を示す。図７に示すように、マルチビューバックライトの動作方法７００は、コリメート光をライトガイド内で導くステップ７０２を含む。いくつかの実施形態では、光は非ゼロ伝播角度で導かれる。さらに、導波光はコリメートされ、例えば所定のコリメーション係数に従ってコリメートされてもよい。いくつかの実施形態によれば、ライトガイドは、上述したようなライトガイド１１０、ライトガイド５０２又はライトガイド６０２のうちの１つ又はそれ以上と実質的に同様であってもよい。コリメート光を導くステップ７０２は、少なくとも非平行で互いに異なる第１の方向及び第２の方向など、ライトガイド内の複数の異なる方向に光を導くステップを含んでもよい。

図７に示すように、マルチビューバックライト動作方法７００は、マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素を使用して導波光を受光するステップ７０４をさらに含む。例えば、導波光を受光するステップ７０４は、マルチビーム要素アレイ５０４の特定のマルチビーム要素を使用するステップを含んでもよい。特定のマルチビーム要素は、ライトガイドからの導波光の一部を散乱させて、複数の異なる主角度方向を有する複数の散乱又はアウトカップリング光ビームを提供するように構成された１つ又はそれ以上の散乱サブ要素を含んでもよい。様々な実施形態では、アウトカップリング光ビームの主角度方向は、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。様々な実施形態によれば、特定の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相当する。例えば、特定のマルチビーム要素は、サブピクセルのサイズの４分の１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、方法７００は、マルチビーム要素の第１の散乱サブ要素によりライトガイドからの導波光の第１の部分を散乱させるステップ７０６をさらに含む。第１の部分を散乱させるステップ７０６は、ライトガイド内を第１の方向に伝播する導波光の一部を散乱させるステップを含んでもよい。さらに、様々な実施形態によれば、ライトガイド内を第１の方向以外の方向に伝播する光を実質的に散乱させることなく、散乱させるステップ７０６が提供されてもよい。第１の部分を散乱させるステップ７０６は、ステップ７０４で導波光を受光した特定のマルチビーム要素の第１の散乱サブ要素を使用するステップを含んでもよい。

方法７００は、ライトガイドからの導波光の第２の部分を散乱させるステップ７０８をさらに含む。第２の部分を散乱させるステップ７０８は、ライトガイド内を第２の方向に伝播する導波光の一部を散乱させるステップを含んでもよい。さらに、様々な実施形態によれば、ライトガイド内を他の方向に伝播する光を実質的に散乱させることなく、散乱させるステップ７０６が提供されてもよい。第２の部分を散乱させるステップ７０８は、ステップ７０４で導波光を受光した同じマルチビーム要素の第２の散乱サブ要素を使用するステップを含んでもよい。すなわち、第１の部分を散乱させるステップ７０６及び第２の部分を散乱させるステップ７０８は、同じマルチビーム要素の異なる散乱サブ要素を使用することを含んでもよく、異なる散乱サブ要素は、ライトガイド内での異なる方向（例えば、第１及び第２の方向）に伝播する光に応答するか、又は散乱させるように異なる構成がなされてもよい。

いくつかの実施形態では、方法７００は、ライトガイドからの散乱光を使用して、マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する方向を有する複数の指向性光ビームを提供するステップ７１０をさらに含む。散乱光を使用して複数の指向性光ビームを提供するステップ７１０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特定のマルチビーム要素からの光ビームを変調するステップを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ライトバルブは、本明細書で上述したライトバルブアレイ１０８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に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してもよい。さらに、ライトバルブアレイ１０８がサブピクセル１０６’に対応するため、個々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してもよい。

以上において、マルチビューバックライト、散乱サブ要素をそれぞれ含むマルチビーム要素のアレイ、マルチビューバックライトの動作方法、及びマルチビーム要素を使用してマルチビュー画像の複数の異なるビューに対応する光ビームを提供するマルチビューディスプレイの例及び実施形態を説明した。マルチビーム要素は、複数の散乱サブ要素を含み、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のサブピクセルのサイズに相当する。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いくつかの単なる例示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。

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、５０、１０２ 光ビーム
３０ 回折格子
４０、１１０、５０２、６０２ ライトガイド
１００ マルチビューバックライト
１０３ 第１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 ライトバルブアレイ
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’ 第１の表面
１１０” 第２の表面
１２０ マルチビーム要素
１２０ａ、４０４、５１４ａ 第１のマルチビーム要素
１２０ｂ、４０６、５２０ 第２のマルチビーム要素
１３０、５１６ａ 第１の光源
４００、５００、６００ バックライト
４０２ コリメート光
４０８ 第３のマルチビーム要素
５０４ マルチビーム要素アレイ
５０６ 第１の側面
５０８ 第２の側面
５１０ 第３の側面
５１２ 第４の側面
５１４ｂ、６１６、６２２ 第１の散乱サブ要素
５１４ｃ、６１８、６２４ 第２の散乱サブ要素
５１６ｂ 第３の光源
５１８ａ 第２の光源
５１８ｂ 第４の光源
５２２ 第１の方向
５２４ 第２の方向
６０４ 第１の積層マルチビーム要素
６０６ 第２の積層マルチビーム要素
６０８、６１０ リフレクタ
６２０ 第３の散乱サブ要素
６２６ 発光面

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又はディスプレイの構造体又は要素である。「回折」マルチビーム要素は、定義によれば、回折カップリングによって、又は回折カップリングを使用して、複数の光ビームを生成するマルチビーム要素である。「反射」マルチビーム要素は、定義によれば、反射によって、又は反射を使用して、複数の光ビームを生成するマルチビーム要素である。「屈折」マルチビーム要素は、定義によれば、屈折によって、又は屈折を使用して、複数の光ビームを生成するマルチビーム要素である。一例では、特定のマルチビーム要素は、ライトガイドから光をアウトカップリングし又は散乱させるように構成された回折、反射、及び屈折の特徴部又は要素のうちの１つ又はそれ以上を含んでもよい。

さらに、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であってもよい。特に、マルチビーム要素１２０間の要素間距離（例えば、中心間距離又は中心間の間隔）は、アレイ全体で実質的に均一又は一定であってもよい。他の例では、マルチビーム要素１２０間の要素間距離は、アレイ全体にわたるか、ライトガイド１１０の長さに沿うかの一方又は両方で変更してもよい。

一例では、散乱サブ要素から出力される光をさらに誘導及び増強するのを助けるために、１つ又はそれ以上のリフレクタを設けてもよい。例えば、リフレクタ６０８は、第１の積層マルチビーム要素６０４に実質的に隣接又は近接して設けられてもよい。リフレクタ６０８は、第１の積層マルチビーム要素６０４を経由するかそれを通じるなどして、光をライトガイド６０２の発光面６２６に向けるように構成されてもよい。同様に、リフレクタ６１０は、第２の積層マルチビーム要素６０６に実質的に隣接又は近接して設けられてもよく、第２の積層マルチビーム要素６０６を経由するかそれを通じるなどして光を発光面６２６に向けるように構成されてもよい。リフレクタ６０８及びリフレクタ６１０は、それぞれのマルチビーム要素によって散乱された光を発光面６２６に向けて反射するように構成された反射アイランドであってもよい。すなわち、第１の積層マルチビーム要素６０４、第２の積層マルチビーム要素６０６によって発光面６２６から離れる方向に散乱された光の一部は、それぞれ、リフレクタ６０８、６１０によって受光された後、発光面６２６に向かって反射されてもよい。

いくつかの実施形態では、方法７００は、マルチビーム要素の第１の散乱サブ要素を用いてライトガイドからの導波光の第１の部分を散乱させるステップ７０６をさらに含む。第１の部分を散乱させるステップ７０６は、ライトガイド内を第１の方向に伝播する導波光の一部を散乱させるステップを含んでもよい。さらに、様々な実施形態によれば、ライトガイド内を第１の方向以外の方向に伝播する光を実質的に散乱させることなく、第１の部分を散乱させるステップ７０６が提供されてもよい。第１の部分を散乱させるステップ７０６は、ステップ７０４で導波光を受光した特定のマルチビーム要素の第１の散乱サブ要素を使用するステップを含んでもよい。

方法７００は、ライトガイドからの導波光の第２の部分を散乱させるステップ７０８をさらに含む。第２の部分を散乱させるステップ７０８は、ライトガイド内を第２の方向に伝播する導波光の一部を散乱させるステップを含んでもよい。さらに、様々な実施形態によれば、ライトガイド内を他の方向に伝播する光を実質的に散乱させることなく、第２の部分を散乱させるステップ７０８が提供されてもよい。第２の部分を散乱させるステップ７０８は、ステップ７０４で導波光を受光した同じマルチビーム要素の第２の散乱サブ要素を使用するステップを含んでもよい。すなわち、第１の部分を散乱させるステップ７０６及び第２の部分を散乱させるステップ７０８は、同じマルチビーム要素の異なる散乱サブ要素を使用することを含んでもよく、異なる散乱サブ要素は、ライトガイド内での異なる方向（例えば、第１及び第２の方向）に伝播する光に応答するか、又は散乱させるように異なる構成がなされてもよい。

Claims (25)

1. 第１の方向及び第２の方向の両方を有する導波光として光をライトガイド内で導くように構成されたライトガイドであって、前記第１の方向及び前記第２の方向が互いに異なるライトガイドと、
   複数の離間したマルチビーム要素を含むマルチビーム要素アレイであって、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が、マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する指向性光ビームとして前記導波光の一部を散乱させるように構成された複数の散乱サブ要素を含むマルチビーム要素アレイとを含み、
   前記複数の散乱サブ要素のうちの第１の散乱サブ要素が、前記第１の方向を有する前記導波光の少なくとも一部を選択的に散乱させるように構成され、前記複数の散乱サブ要素のうちの第２の散乱サブ要素が、前記第２の方向を有する前記導波光の少なくとも一部を選択的に散乱させるように構成された、
   マルチビューバックライト。
2. 前記マルチビーム要素アレイの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ライトバルブのアレイ内のライトバルブのサイズの２５％～２００％である、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
3. 前記第１の方向及び前記第２の方向の一方又は両方を有する前記導波光が、コリメーション係数に従ってコリメートされる、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
4. 前記複数の散乱サブ要素のうちの散乱サブ要素が、回折散乱によって導波光を散乱させるように構成された回折サブ要素、反射散乱によって導波光を散乱させるように構成されたマイクロ反射サブ要素、及び屈折散乱によって導波光を散乱させるように構成されたマイクロ屈折サブ要素のうちの１つ又はそれ以上を含む、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
5. 前記第１のマルチビーム要素が、前記第１のマルチビーム要素によって散乱された光を前記ライトガイドの出射面に向かって反射するように構成されたリフレクタを含む反射アイランドを含む、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
6. 前記第１のマルチビーム要素からの光を前記ライトガイドの出射面に向けて反射するように構成されたリフレクタをさらに含む、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
7. 前記マルチビーム要素アレイが、前記マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素にそれぞれ対応する複数のリフレクタを含み、前記リフレクタが、前記ライトガイドの出射面に向かって光を反射するように構成された、請求項１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アレイのマルチビーム要素が、２次元（２Ｄ）アレイに配置される、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
9. 前記第１及び第２の散乱サブ要素が同一平面上にあり、互いに隣接する、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
10. 前記第１の散乱サブ要素及び前記第２の散乱サブ要素が、前記第１のマルチビーム要素内で積層される、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
11. 前記第１のマルチビーム要素が、前記ライトガイドの表面に隣接して配置される、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
12. 前記第１のマルチビーム要素が、前記ライトガイドの表面の間に、かつ表面から離間して配置される、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
13. 前記ライトガイドの第１の側で光を提供するように構成された第１の光源であって、前記第１の側の前記第１の光源によって提供された前記光が、前記第１の方向を有する前記導波光である第１の光源と、
    前記ライトガイドの第２の側で光を提供するように構成された第２の光源であって、前記第２の側の前記第２の光源によって提供された前記光が、前記第２の方向を有する前記導波光である第２の光源とをさらに含み、
    前記ライトガイドの前記第１の側及び前記第２の側が非平行である、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
14. 前記導波光の前記第１の方向が、前記導波光の前記第２の方向に直交する、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
15. 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が、前記指向性光ビームを変調して、前記マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する異なるビューを有するマルチビュー画像を提供するように構成されたライトバルブのアレイをさらに含む、マルチビューディスプレイ。
16. 前記ライトバルブアレイのライトバルブが複数のマルチビューピクセルを含み、前記マルチビーム要素アレイの各マルチビーム要素が、前記複数のマルチビューピクセルのうちの異なるマルチビューピクセルに指向性光ビームを提供するように構成された、請求項１５に記載のマルチビューディスプレイ。
17. 第１の伝播方向及び第２の伝播方向に光を導波光としてライトガイド内で導くように構成されたライトガイドであって、前記第１の伝播方向が前記第２の伝播方向とは異なるライトガイドと、
    マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する方向を有する指向性光ビームとして導波光の一部を散乱させるように構成されたマルチビーム要素アレイと、
    前記指向性光ビームを変調して、異なるビュー方向に異なるビューを有するマルチビュー画像を提供するように構成されたライトバルブアレイとを含み、
    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が、前記第１の伝播方向を有する前記導波光の一部を選択的に散乱させるように構成された第１の散乱サブ要素と、前記第２の伝播方向を有する前記導波光の一部を選択的に散乱させるように構成された第２の散乱サブ要素とを含む、
    マルチビューディスプレイ。
18. 前記第１の伝播方向を有する前記導波光及び前記第２の伝播方向を有する前記導波光の一方又は両方がコリメーション係数に従ってコリメートされる、請求項１７に記載のマルチビューディスプレイ。
19. 前記第１及び第２の散乱サブ要素のうちの少なくとも一方が、方向選択的回折散乱によって前記導波光の一部を散乱させるように構成されたもの、方向選択的反射散乱によって前記導波光の一部を散乱させるように構成されたもの、及び方向選択的屈折散乱によって前記導波光の一部を散乱させるように構成されたもののうちの１つ又はそれ以上である、請求項１７に記載のマルチビューディスプレイ。
20. 前記第１の散乱サブ要素及び前記第２の散乱サブ要素が、前記第１のマルチビーム要素内で互いに積層される、請求項１７に記載のマルチビューディスプレイ。
21. 前記第１の散乱サブ要素及び前記第２の散乱サブ要素が、前記第１のマルチビーム要素内で同一平面上にあって隣接している、請求項１７に記載のマルチビューディスプレイ。
22. マルチビューバックライト動作の方法であって、
    ライトガイド内の第１の方向及び第２の方向の両方に導波光として伝播するようにライトガイド内で光を導くステップであって、前記第１の方向及び前記第２の方向が互いに異なるステップと、
    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散乱させて、マルチビューディスプレイの異なるビュー方向に対応する方向を有する複数の指向性光ビームを提供するステップとを含み、
    前記マルチビーム要素のアレイの第１のマルチビーム要素が、前記第１の方向に伝播する導波光を優先的に散乱させる第１の散乱サブ要素と、前記第２の方向に伝播する導波光を優先的に散乱させる第２の散乱サブ要素とを含む、方法。
23. 前記ライトガイド内で光を導くステップが、コリメーション係数に従ってコリメートされたコリメート導波光を導くステップを含む、請求項２２に記載のマルチビューバックライト動作の方法。
24. 前記導波光の一部を散乱させるステップが、
    前記マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素を使用した回折散乱であって、前記第１及び第２の散乱サブ要素の一方又は両方が回折格子散乱要素である回折散乱と、
    前記マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素を使用した反射散乱であって、前記第１及び第２の散乱サブ要素の一方又は両方がマイクロ反射散乱要素である反射散乱と、
    前記マルチビーム要素アレイのマルチビーム要素を使用した屈折散乱であって、前記第１及び第２の散乱サブ要素の一方又は両方がマイクロ屈折散乱要素である屈折散乱のうちの１つ又はそれ以上を含む、請求項２２に記載のマルチビューバックライト動作の方法。
25. 前記第１の散乱サブ要素及び前記第２の散乱サブ要素が、前記第１のマルチビーム要素内で互いに積層される、請求項２２に記載のマルチビューディスプレイ。