JP6793261B2 - カラー調整された発光パターンを有するマルチビューバックライト - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
該当なし
連邦政府が後援する研究開発に関する声明
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ユビキタスな媒体である。最も一般的に適用される電子ディスプレイは、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トディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）およびアクティブマトリクスＯＬＥＤ（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ、電気泳動ディスプレイ（ＥＰ）、および、電気機械的または電気流体的光変調を適用する様々なディスプレイ（たとえば、デジタルマイクロミラーデバイス、エレクトロウェッティングディスプレイなど）を含む。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、他の光源によって提供される光を変調するディスプレイ）のいずれかに分類され得る。アクティブディスプレイの最も明白な例には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、およびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。発光を考慮するときに典型的にはパッシブとして分類されるディスプレイは、ＬＣＤディスプレイおよび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こ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、光を発する能力の欠如を考えると、多くの実用的用途において幾分限られた用途しか見い出せない。

発光に関連付けられたパッシブディスプレイの制限を克服するために、多くのパッシブディスプレイは外部光源に結合されている。結合された光源は、そうでなければパッシブなディスプレイが光を発し、実質的にアクティブディスプレイとして作用することを可能にし得る。そのような結合された光源の例はバックライトである。バックライトは、パッシブディスプレイを照明するために、そうでなければパッシブなディスプレイの背後に配置される光源（多くの場合、パネルバックライト）として機能することができる。たとえば、バックライトをＬＣＤまたはＥＰディスプレイに結合することができる。バックライトは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイを通過する光を発する。発せられた光は、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイによって変調され、変調された光が、その後、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイから発せられる。多くの場合、バックライトは白色光を発するように構成されている。次に、白色光をディスプレイで使用される様々な色に変換するために、カラーフィルタが使用される。カラーフィルタは、たとえば、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイの出力（あまり一般的ではない）に、またはバックライトとＬＣＤまたはＥＰディスプレイとの間に配置され得る。代替として、様々な色は、原色などの異なる色を使用してディスプレイのフィールドシーケンシャル照明によって実施され得る。

本開示は、以下の［１］から［２５］を含む。
［１］マルチビューバックライトであって、
光を導波光として誘導するように構成された導光体と、
上記導波光から、カラー調整された発光パターンを有する発光を提供するように構成されたカラー調整されたマルチビーム要素であって、上記発光は、マルチビューディスプレイのそれぞれ異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを含む、カラー調整されたマルチビーム要素とを備え、
上記カラー調整された発光パターンは、上記マルチビューディスプレイにおけるビュー画素のカラーサブ画素の配置に対応する、
マルチビューバックライト。
［２］上記カラー調整されたマルチビーム要素は、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素として上記発光を提供するように構成され、各仮想サブ要素は、上記複数の仮想サブ要素のうちの別の仮想サブ要素とは異なる色を有し、上記複数の仮想サブ要素は、上記異なる色にしたがって、上記カラー調整された発光パターンを提供するように配置される、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［３］上記複合仮想拡張光源の上記複数の仮想サブ要素は、赤色を有する第１の仮想サブ要素、緑色を有する第２の仮想サブ要素、および青色を有する第３の仮想サブ要素を備え、上記第１の仮想サブ要素は、上記ビュー画素の赤色サブ画素の位置に対応して配置され、上記第２の仮想サブ要素は、上記ビュー画素の緑色サブ画素の位置に対応して配置され、上記第３の仮想サブ要素は、上記ビュー画素の青色サブ画素の位置に対応して配置される、上記［２］に記載のマルチビューバックライト。
［４］上記複数の仮想サブ要素のうちの上記仮想サブ要素は、上記ビュー画素の隣接するカラーサブ画素間の距離に相応する距離によって、互いに空間的にオフセットされ、仮想サブ要素のサイズは、上記ビュー画素のサイズと同程度である、上記［２］に記載のマルチビューバックライト。
［５］上記仮想サブ要素のサイズは、上記ビュー画素のサイズの５０パーセントから２００パーセントの間である、上記［４］に記載のマルチビューバックライト。
［６］カラー調整されたマルチビーム要素は、上記複合仮想拡張光源の上記複数の仮想サブ要素を提供するように構成された回折格子を含む、上記［２］に記載のマルチビューバックライト。
［７］上記回折格子は、上記カラー調整されたマルチビーム要素から所定の距離において、上記仮想サブ要素を提供するように構成され、上記所定の距離は、上記導波光のコリメーション係数を乗じられた上記回折格子の焦点距離ｆにほぼ等しい、上記［６］に記載のマルチビューバックライト。
［８］上記カラー調整されたマルチビーム要素は、上記導光体の第１の表面に対向する第２の表面に隣接して位置する回折格子を備え、上記回折格子は、回折カップリングにしたがって、上記導光体の上記第１の表面を通って上記発光を提供するように構成された、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［９］上記回折格子は、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素として上記発光を提供するように構成された回折特徴チャープを有するチャープ回折格子を備え、上記複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素は、互いに異なる色を有する、上記［８］に記載のマルチビューバックライト。
［１０］上記カラー調整されたマルチビーム要素はさらに、上記導光体の第１の表面に面する側に対向する上記回折格子側を覆うように構成された反射層を備え、上記反射層は、上記第１の表面から離れる方向に向けられた上記発光の一部を反射させ、上記反射された発光の一部を、上記導光体の上記第１の表面に向けてリダイレクトさせるように構成された、上記［８］に記載のマルチビューバックライト。
［１１］上記導光体の入力に光学的に結合された光源をさらに備え、上記光源は、上記導光体の内部に誘導される光を、上記導波光として提供するように構成された、上記［１］に記載のマルチビューバックライト。
［１２］上記光源は、白色光を提供するように構成され、上記提供された白色光は、所定のコリメーション係数を有する、上記［１１］に記載のマルチビューバックライト。
［１３］上記［１］に記載のマルチビューバックライトを備えるマルチビューディスプレイであって、上記マルチビューディスプレイはさらに、上記複数の指向性光ビームの光ビームを変調するように構成されたライトバルブのアレイを備え、上記アレイのライトバルブは、ビュー画素に対応し、上記カラーサブ画素を含む、マルチビューディスプレイ。
［１４］マルチビューディスプレイであって、
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マルチビュー画素のアレイであって、マルチビュー画素は、上記異なるビューのビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する対応する複数の指向性光ビームを変調するように構成された複数のビュー画素を含む、マルチビュー画素のアレイと、
光を導波光として誘導するように構成された導光体と、
カラー調整されたマルチビーム要素のアレイであって、上記要素のアレイのカラー調整されたマルチビーム要素は、上記導波光から発せられた光を提供するように構成され、上記発せられた光は、カラー調整された発光パターンを有し、上記複数の指向性光ビームを含む、カラー調整されたマルチビーム要素のアレイとを備え、
上記カラー調整された発光パターンは、上記複数のビュー画素におけるビュー画素のカラーサブ画素の配置に対応する、
マルチビューディスプレイ。
［１５］上記カラー調整されたマルチビーム要素は、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素を提供するように構成され、上記複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素の別の１つは、互いに異なる色を有し、上記複数の仮想サブ要素は、上記異なる色にしたがって、上記カラー調整された発光パターンを提供するように配置された、上記［１４］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１６］上記複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素のサイズは、上記複数のビュー画素のうちのビュー画素のサイズと同程度であり、上記複数の仮想サブ要素のうちの上記仮想サブ要素は、上記ビュー画素の隣接するカラーサブ画素間の距離に相応する距離によって、互いに空間的にオフセットされた、上記［１５］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１７］上記仮想サブ要素の上記同程度のサイズは、上記ビュー画素のサイズの２分の１より大きく、上記ビュー画素のサイズの２倍より小さい、上記［１６］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１８］上記カラー調整されたマルチビーム要素は、上記導光体からの上記導波光の一部の回折カップリングによって、上記発光を提供するように構成された回折格子を含む、上記［１４］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１９］上記光を、上記導波光として上記導光体に提供するように構成された光源をさらに備える、上記［１４］に記載のマルチビューディスプレイ。
［２０］上記マルチビュー画素のアレイの上記マルチビュー画素は、ライトバルブのセットを備え、上記マルチビュー画素のビュー画素は、上記ビュー画素の上記カラーサブ画素に対応する上記セットの複数のライトバルブを備える、上記［１４］に記載のマルチビューディスプレイ。
［２１］マルチビューバックライト動作の方法であって、上記方法は、
導光体の長さに沿って光を誘導するステップと、
カラー調整されたマルチビーム要素のアレイを使用して、上記導波光から光を発するステップであって、上記発せられた光は、カラー調整された発光パターンを有し、マルチビューディスプレイのそれぞれ異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを含む、ステップとを含み、
上記カラー調整された発光パターンは、上記マルチビューディスプレイにおけるビュー画素のカラーサブ画素の配置に対応する、
マルチビューバックライト動作の方法。
［２２］上記カラー調整されたマルチビーム要素のアレイを使用して光を発するステップは、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素として発光を提供し、各仮想サブ要素は、上記複数の仮想サブ要素のうちの別の仮想サブ要素と異なる色を有し、上記複数の仮想サブ要素は、上記異なる色にしたがって、上記カラー調整された発光パターンを提供するように配置された、上記［２１］に記載のマルチビューバックライト動作の方法。
［２３］上記複数の仮想サブ要素のうちの上記仮想サブ要素は、上記ビュー画素の隣接するカラーサブ画素間の距離に相応する距離によって、互いに空間的にオフセットされ、仮想サブ要素のサイズは、上記ビュー画素のサイズと同程度である、上記［２２］に記載のマルチビューバックライト動作の方法。
［２４］光源を使用して上記導光体に光を提供するステップをさらに含み、上記提供された光は、上記導波光として上記導光体内に誘導される、所定のコリメーション係数を有する白色光を含む、上記［２１］に記載のマルチビューバックライト動作の方法。
［２５］上記マルチビューディスプレイのマルチビュー画素として構成された複数のライトバルブを使用して、上記発光の上記複数の指向性光ビームを変調するステップをさらに含み、上記複数のライトバルブのうちの１つのライトバルブは、上記マルチビュー画素内のビュー画素の上記カラーサブ画素に対応する、上記［２１］に記載のマルチビューバックライト動作の方法。
本明細書に記載された原理にしたがう例および実施形態の様々な特徴は、同じ参照番号が同じ構造要素を示す、添付の図面と併せて以下の詳細な記載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よう。

本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューディスプレイの斜視図を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する特定の主角度方向を有する光ビームの角度成分のグラフ表示を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例における回折格子の断面図を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライトの断面図を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライトの平面図を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライトの斜視図を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例における色割れを示すマルチビューバックライトの一部の断面図を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例における色割れのグラフィック表現を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、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を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、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を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する別の実施形態にしたがう、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を例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、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例示する。 本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライト動作の方法のフローチャートを例示する。

特定の例および実施形態は、上で参照された図に例示された特徴に加えて、およびその代わりのうちの１つである他の特徴を有する。これらおよび他の特徴は、上で参照された図を参照して以下に詳述される。

本明細書に記載された原理にしたがう例および実施形態は、カラー調整された発光パターンを有するマルチビューバックライトを提供する。特に、本明細書に記載されたマルチビューバックライトの実施形態は、カラー調整されたマルチビーム要素を適用して、カラー調整された発光パターンを有する発光を提供する。様々な実施形態にしたがって、カラー調整されたマルチビーム要素は、複数の異なる主角度方向を有する光ビームを備えた発光を提供するように構成される。光ビームの異なる主角度方向は、たとえばマルチビューディスプレイの様々な異なるビューの方向に対応し得る。さらに、カラー調整されたマルチビーム要素によって発せられた光は、カラー調整された発光パターンを有するので、様々な実施形態にしたがって、光ビームは、その発光パターンに一致する異なる色の光を含む。このように、カラー調整されたマルチビーム要素を適用するマルチビューバックライトは、カラーマルチビューディスプレイへの特定の用途でカラーバックライトを提供するように構成され得る。カラー調整された発光パターンを有するマルチビューバックライトを適用するカラーマルチビューディスプレイの使用は、モバイル電話（たとえば、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（たとえば、ラップトップコンピュータ）、パーソナルコンピュータおよびコンピュータモニタ、自動車ディスプレイコンソール、カメラディスプレイ、および他の様々なモバイルならびに実質的に非モバイルなディスプレイ用途およびデバイスを含が、これらに限定されない。

本明細書に記載された原理と一致する実施形態は、カラー調整されたマルチビーム要素（たとえば、複数またはアレイ状のカラー調整されたマルチビーム要素）を含む（たとえば、マルチビューディスプレイの）マルチビューバックライトを提供する。様々な実施形態にしたがって、カラー調整されたマルチビーム要素は、複数の光ビームのうちの他の光ビームとは異なる主角度方向を有する複数の光ビームを提供するように構成される。このように、複数の光ビームのうちの光ビームは、複数の指向性光ビームのうちの「指向性」光ビームと称され得る。いくつかの実施形態にしたがって、指向性光ビームの異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイのマルチビュー画素における画素、すなわち「ビュー画素」の空間的配置に関連付けられた角度方向に対応し得る。

さらに、マルチビューバックライトのカラー調整されたマルチビーム要素は、複数の異なる色の光を有する、含む、または表す光ビームを備えた発光を提供するように構成される。たとえば、複数の光ビームは、限定しないが、ＲＧＢカラーモデルの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）のような異なる色を表す光ビームを含み得る。カラー調整されたマルチビーム要素のカラー調整された発光パターンは、実質的に同様の主角度方向を有する異なる色の光ビームのセットを提供するように構成される。たとえば、カラー調整されたマルチビーム要素のカラー調整された発光パターンは、すべてが実質的に同じ主角度方向を有し、マルチビューディスプレイのビュー画素のうちの１つの方向に対応している、いくつかの異なる色（たとえば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の光ビームを含む、光ビームのセットを提供し得る。カラー調整されたマルチビーム要素のカラー調整された発光パターンによって提供される異なる色の光ビームの別のセット（たとえば、Ｒ、Ｇ、Ｂの光ビームも含む）は、ビュー画素のうちの異なるビュー画素の方向に対応する実質的に同様の主角度方向を有する。このように、様々な実施形態にしたがって、カラー調整されたマルチビーム要素のカラー調整された発光パターンは、マルチビュー画素のビュー画素の各々を、異なる色（たとえば、赤、緑、および青）の光のセットで提供または照明することを容易にし得る。さらに、以下により詳細に記載されるように、カラー調整されたマルチビーム要素のカラー調整された発光パターンは、たとえば、カラー調整されたマルチビーム要素の有限サイズに関連付けられ得る色割れのような様々な効果を軽減、または、実質的に補償さえもするように構成され得る。

いくつかの実施形態にしたがって、カラー調整されたマルチビーム要素は、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素として、または、それを表す発光を提供するように構成される。特に、カラー調整された発光の発光パターンは、異なる色の光を含むかまたは表す、異なるゾーンに分割され得る。異なるゾーンは、複数の仮想サブ要素を表し得、各仮想サブ要素は、複数の仮想サブ要素のうちの別の仮想サブ要素とは異なる色を有する。仮想サブ要素はともに、複合仮想拡張光源として機能または作用する。さらに、複合仮想拡張光源内の仮想サブ要素の分布が、互いに空間的にオフセットされ、異なる色にしたがってカラー調整された発光パターンを提供することができる。いくつかの実施形態において、仮想サブ要素の空間的配置は、マルチビューディスプレイのマルチビュー画素内のビュー画素の、カラーサブ部分または「カラーサブ画素」の空間的配置または間隔に対応し得る。

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、マルチビュー画像の異なるビューを提供するように構成された電子ディスプレイまたはディスプレイシステムとして定義される。図１Ａは、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、例におけるマルチビューディスプレイ１０の斜視図を例示する。図１Ａに例示されるように、マルチビューディスプレイ１０は、見られるべき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、たとえば、電話（たとえば、モバイル電話、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のディスプレイスクリーン、デスクトップコンピュータのコンピュータモニタ、カメラディスプレイ、または実質的に任意の他のデバイスの電子ディスプレイであり得る。マルチビューディスプレイ１０は、スクリーン１２に対して異なるビュー方向１６にマルチビュー画像の異なるビュー１４を提供する。ビュー方向１６は、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例示されており、異なるビュー１４は、矢印（すなわち、ビュー方向１６を描写する）の終端に陰影を付けた多角形ボックスとして例示されており、４つのビュー１４および４つのビュー方向１６のみが示されているが、これらはすべて一例であり、限定ではない。図１Ａでは、異なるビュー１４が、スクリーンの上方にあるように例示されているが、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ１０に表示されるとき、ビュー１４は実際にはスクリーン１２の上または近傍に表れることに留意されたい。スクリーン１２の上方にビュー１４を描写することは、例示の簡略のみのためであり、特定のビュー１４に対応するビュー方向１６のそれぞれのビュー方向からマルチビューディスプレイ１０を見ることを表すことを意味する。

マルチビューディスプレイのビュー方向に対応する方向を有する「ビュー方向」または等価な光ビーム（すなわち、指向性光ビーム）は、一般に、本明細書における定義により、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「仰角成分」または「仰角」と称される。角度成分φは、光ビームの「方位角成分」または「方位角」と称される。定義により、仰角θは垂直面内の角度（たとえば、マルチビューディスプレイのスクリーンの面に垂直）であり、方位角φは水平面内の角度（たとえば、マルチビューディスプレイのスクリーン面に平行）である。

図１Ｂは、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューディスプレイのビュー方向（たとえば、図１Ａのビュー方向１６）に対応する特定の主角度方向を有する光ビーム１８の角度成分｛θ、φ｝のグラフ表示を例示する。それに加えて、本明細書における定義により、光ビーム１８は、特定の点から発せられるか、または発する。すなわち、定義により、光ビーム１８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、原点Ｏの光ビーム（または、ビュー方向）をも例示している。光ビーム１８はまた、本明細書では、指向性光ビームをも表す。

さらに本明細書では、「マルチビュー画像」および「マルチビューディスプレイ」という用語で使用される「マルチビュー」という用語は、異なる視点を表すか、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（たとえば、画像）として定義される。それに加えて、「マルチビュー」という用語は、本明細書におけるいくつかの定義により、複数の異なるビュー（すなわち、最小３つのビュー、一般に３つより多くのビュー）を明示的に含む。このように、本明細書で適用されるような「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視ディスプレイとは明確に区別され得る。マルチビュー画像およびマルチビューディスプレイは複数のビューを含むが、本明細書における定義により、マルチビュー画像は、一度に（たとえば、１つの目につき１つのビュー）見るために、２つのマルチビュービューのみを選択することによって、画像の立体視ペアとして（たとえば、マルチビューディスプレイ上で）見ることができることに留意されたい。

「マルチビュー画素」は、本明細書では、マルチビューディスプレイの同様の複数の異なるビューの各々における画像画素を表す画素または「ビュー画素」のセットとして定義される。特に、マルチビュー画素は、マルチビュー画像の異なるビューの各々における画像画素に対応するかまたはそれを表す個々のビュー画素を有する。さらに、マルチビュー画素のビュー画素は、本明細書における定義により、ビュー画素の各々が、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るという点で、いわゆる「指向性画素」である。さらに、様々な例および実施形態にしたがって、マルチビュー画素のビュー画素によって表される異なるビュー画素は、異なるビューの各々において等価な、または、少なくとも実質的に同様の位置または座標を有し得る。たとえば、第１のマルチビュー画素は、マルチビュー画像の異なるビューの各々において｛ｘ_１，ｙ_１｝に位置する画像画素に対応する個々のビュー画素を有し得る一方、第２のマルチビュー画素は、異なるビューの各々において｛ｘ_２，ｙ_２｝に位置する画像画素に対応する個々のビュー画素を有し得るという具合である。

いくつかの実施形態において、マルチビュー画素内のビュー画素の数は、マルチビューディスプレイのビューの数と等しくてもよい。たとえば、マルチビュー画素は、６４個の異なるビューを有するマルチビューディスプレイに関連付けられた６４個のビュー画素を提供し得る。別の例では、マルチビューディスプレイは、８×４アレイのビュー（すなわち、３２個のビュー）を提供し得、マルチビュー画素は、３２個のビュー画素（すなわち、各ビューにつき１つのビュー画素）を含み得る。さらに他の例では、マルチビューディスプレイのビューの数は、２つ以上のビューから実質的に任意の範囲であり得、実質的に任意の配置（たとえば、長方形、円形など）で配置され得る。このように、いくつかの実施形態にしたがって、マルチビュー画素内のビュー画素は、マルチビューディスプレイのビューの数および配置と同様の数および同様の配置の両方を有し得る。加えて、各異なるビュー画素は、一般に、異なるビュー（たとえば、６４個の異なるビュー）に対応するビュー方向のうちの異なるビュー方向に対応する関連付けられた方向（たとえば、光ビーム主角度方向）を有する。

さらに、いくつかの実施形態にしたがって、マルチビューディスプレイのマルチビュー画素の数は、マルチビューディスプレイの様々な個々のビューにおける画素（すなわち、選択されたビューを構成する画素）の数に実質的に等しくあり得る。たとえば、ビューが６４０×４８０個の画素を含む（すなわち、ビューが６４０×４８０個のビュー解像度を有する）場合、マルチビューディスプレイは、３０７，２００個のマルチビュー画素を有し得る。別の例では、ビューが１００×１００個の画素を含むとき、マルチビューディスプレイは、合計１万（すなわち、１００×１００＝１０，０００）個のマルチビュー画素を含み得る。

いくつかの実施形態において、マルチビュー画素内またはマルチビュー画素のビュー画素は、異なる色に対応する一部またはサブ部分を含み得る。たとえば、マルチビュー画素内のビュー画素は、本明細書における定義により、異なる色に対応する、または異なる色を提供するように構成された、異なる色のサブ部分または等価的に「カラーサブ画素」を含み得る。カラーサブ画素は、たとえば、特定のカラーフィルタを有するライトバルブ（たとえば、液晶セル）であり得る。一般に、マルチビュー画素内のカラーサブ画素の数は、ビュー画素の数よりも大きいか、または、マルチビューディスプレイのビューの数と等価である。特に、個々のビュー画素は、ビュー画素に対応するかまたはそれを表し、関連付けられた共通の方向を有する複数のカラーサブ画素を含み得る。すなわち、複数のカラーサブ画素は、集合的にビュー画素を表し、そしてビュー画素は、マルチビュー画像または等価的にはマルチビューディスプレイの特定のビューのビュー方向に対応する方向（たとえば、主角度方向）を有する。本明細書では、ビュー画素のサイズＳは、隣接するビュー画素間の中心間間隔（または、等価的にエッジ間距離）として定義される（たとえば、後述の図３Ａ、図４、および図６を参照）。また、定義により、ビュー画素のまたはビュー画素内のカラーサブ画素のサイズは、ビュー画素のサイズＳよりも小さく、たとえば、カラーサブ画素は、サイズＳのビュー画素に３つのカラーサブ画素がある場合、サイズＳ／３を有し得る。ここで、カラーサブ画素は、ビュー画素内の隣接するカラーサブ画素間の中心間距離またはエッジ間距離のいずれかによって定義されるサイズを有し得る。

さらに、カラーサブ画素は、マルチビュー画像の色またはその中の色に関連付けられた波長または等価的な色を有する変調光を提供するように構成され得る。たとえば、複数のカラーサブ画素のうちの第１のカラーサブ画素は、第１の原色（たとえば、赤）に対応する波長を有する変調光を提供するように構成され得る。さらに、複数のカラーサブ画素のうちの第２のカラーサブ画素は、第２の原色（たとえば、緑）に対応する変調光を提供するように構成され得、複数のカラーサブ画素のうちの第３のカラーサブ画素は、第３の原色（たとえば、青）に対応する変調光を提供するように構成され得る。本明細書に記載された原理と一致する実施形態にしたがって、本議論では、赤−青−緑（ＲＧＢ）カラーモデルが例示として使用されているが、他のカラーモデルが使用され得ることに留意されたい。また、本明細書における定義により、マルチビュー画素のビュー画素は、ビュー画素よりも小さいサイズを有するか、または小さい空間的範囲を有する、多数のカラーサブ画素を含み得る。

本明細書では、「導光体」は、全内部反射すなわち「ＴＩＲ」を使用して、構造内の光を誘導する（guide）構造として定義される。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み得る。様々な例では、「導光体」という用語は、一般に、導光体の誘電材料とその導光体を取り囲む材料または媒体との間の界面において光を誘導するために全内部反射を適用する誘電光導波管を指す。定義により、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において、導光体は、全内部反射をさらに促進するために、上述した屈折率差に加えて、またはその代わりに、コーティングを含むことができる。コーティングは、たとえば反射性コーティングであり得る。導光体は、限定しないが、プレートまたはスラブガイドおよびストリップガイドのうちのいずれかまたは両方を含むいくつかの導光体のいずれでもよい。

さらに本明細書では、「プレート導光体」におけるように、導光体に適用される場合、「プレート」という用語は、「スラブ」ガイドと称され得る区分的または区別的な平面状の層またはシートとして定義される。特に、プレート導光体は、導光体の上面と下面（すなわち、対向する面）と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誘導するように構成された導光体として定義される。さらに、本明細書における定義によれば、上面および下面は両方とも互いに離されており、少なくとも区別的な意味で、互いに実質的に平行であり得る。すなわち、プレート導光体の任意の区別的な小さな区分内では、上面および下面は実質的に平行または同一平面上にある。

いくつかの実施形態において、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）であってもよく、したがって、プレート導光体は平面状の導光体である。他の実施形態において、プレート導光体は、１つまたは２つの直交する寸法において湾曲していてもよい。たとえば、プレート導光体を、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、いかなる曲率も、光を誘導するために、全内部反射がプレート導光体内で維持されることを確実にするように、十分大きな曲率の半径を有する。

本明細書における定義により、「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ように構成されたバックライトまたはディスプレイの構造または要素である。いくつかの実施形態において、マルチビーム要素をバックライトの導光体に光学的に結合して、導光体内に導光された光の一部をカップリングまたは散乱させることによって光ビームを提供することができる。さらに、マルチビーム要素によって生成された複数の光ビームのうちの光ビームは、本明細書における定義により、互いに異なる主角度方向を有する。特に、定義により、複数の光ビームは、複数の光ビームのうちの別の光ビームとは異なる所定の主角度方向を有する。

本明細書における定義により、「カラー調整されたマルチビーム要素」は、カラー調整された発光パターンを有する光をカップルアウトする、散乱する、または発するように構成されたマルチビーム要素であり、発光は、異なる主角度方向を有する光ビームを備える。特に、上述したように、カラー調整されたマルチビーム要素は、導波光の一部を発光として、相互作用および散乱させるように構成される。さらに、散乱した光は、様々な実施形態にしたがって、カラー調整された発光パターンにしたがって発せられる。

さらに、上述したように、カラー調整されたマルチビーム要素によって生成された複数の光ビームのうちの光ビームは、マルチビューディスプレイのマルチビュー画素におけるビュー画素のカラーサブ画素の空間的配置に対応する異なる色について同じまたは実質的に同じ主角度方向を有し得る。マルチビーム要素によって提供されるこれらの光ビームは、「カラー調整された発光パターン」を有する発光と称される。さらに、複数の光ビームは、光照射野を表し得る。たとえば、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得、または複数の光ビームにおける光ビームの主角度方向を含む所定の角度広がりを有し得る。このように、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、光照射野を表し得る。さらに、光照射野は、「カラー」の光照射野を表してもよく、異なる色が、実質的に同じ所定の角度広がりを有する円錐形の空間領域のセット内に表される。

様々な実施形態にしたがって、様々な光ビームの主角度方向は、マルチビーム要素のサイズ（たとえば、長さ、幅、面積など）を含むがこれらに限定されない特性によって決定される。いくつかの実施形態において、マルチビーム要素は、本明細書における定義により、「拡張光源」、すなわちマルチビーム要素の範囲にわたって分散した複数の点光源と考慮され得る。さらに、マルチビーム要素によって生成された光ビームは、本明細書における定義により、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。様々な実施形態にしたがって、様々な光ビームの色は、カラー調整された発光パターンと、様々なビュー画素のカラーサブ画素の分布との両方によって決定され得る。

本明細書において、「回折格子」は、回折格子に入射する光の回折を提供するように配置された複数の特徴（すなわち、回折特徴）として広く定義される。いくつかの例において、複数の特徴は、周期的または準周期的に配置され得る。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、異なる周期的な特徴の配置を有する。さらに、回折格子は、一次元（１Ｄ）アレイに配置された複数の特徴（たとえば、材料表面の複数の溝または隆起部）を含み得る。あるいは、回折格子は、特徴の二次元（２Ｄ）アレイ、または二次元で定義される特徴のアレイを備え得る。回折格子は、たとえば、材料表面上のバンプまたは材料表面内の穴の２Ｄアレイであり得る。いくつかの例では、回折格子は、第１の方向または寸法において実質的に周期的であり得るか、または、回折格子を横切ってまたは回折格子に沿って別の方向において実質的に非周期的（たとえば、一定、ランダムなど）であり得る。

このように、そして本明細書における定義により、「回折格子」は回折格子に入射する光の回折を提供する構造である。光が導光体から回折格子に入射する場合、提供される回折または回折散乱は、回折格子が、回折による導光体の光をカップルアウトし得るという点で、「回折カップリング」となることがあり、すなわち、「回折カップリング」と称され得る。回折格子はまた、回折によって（すなわち、回折角度において）光の角度をリダイレクトまたは変化させる。特に、回折の結果として、回折格子を出る光は、一般に、回折格子に入射する光（すなわち、入射光）の伝播方向とは異なる伝播方向を有する。回折による光の伝播方向における変化は、本明細書では「回折リダイレクション」と称される。したがって、回折格子は、回折格子に入射する光を回折的にリダイレクトする回折特徴を含む構造であると理解され得、光が導光体から入射する場合、回折格子はまた、導光体からの光も回折的にカップルアウトし得る。

さらに、本明細書における定義により、回折格子の特徴は「回折特徴」と称され、材料表面（すなわち、２つの材料間の境界）、その中、およびその上のうちの１つまたは複数であり得る。表面は、たとえば導光体の表面であり得る。回折特徴は、限定しないが、表面、その中、またはその上における溝、隆起部、穴、およびバンプのうちの１つまたは複数を含む、光を回折する任意の様々な構造を含み得る。たとえば、回折格子は、材料表面に複数の実質的に平行な溝を含み得る。別の例では、回折格子は、材料表面から立ち上がる複数の平行な隆起部を含み得る。回折特徴（たとえば、溝、隆起部、穴、バンプなど）は、限定しないが、正弦波プロファイル、矩形プロファイル（たとえば、バイナリ回折格子）、三角プロファイル、および鋸歯プロファイル（たとえば、ブレーズド回折格子）のうちの１または複数を含む、回折をもたらす任意の様々な断面形状またはプロファイルを有し得る。

本明細書に記載された様々な例にしたがって、回折格子（たとえば、後述するように、回折マルチビーム要素の回折格子）を適用して、導光体（たとえば、プレート導光体）からの光を、光ビームとして、回折的に散乱またはカップルアウトし得る。特に、局所的に周期的な回折格子の、または、それによって提供される回折角θ_ｍは、式（１）によって次のように与えられ得る。
ここで、λは光の波長、ｍは回折次数、ｎは導光体の屈折率、ｄは回折格子の特徴間の距離または間隔、θ_ｉは回折格子に対する光の入射角である。簡略のために、式（１）は、回折格子が導光体の表面に隣接し、導光体の外側の材料の屈折率が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、整数によって与えられる（すなわち、ｍ＝±１、±２、…）。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）によって与えられ得る。回折次数ｍが１に等しい（すなわち、ｍ＝１）とき、一次回折、または、より具体的には、一次回折角θ_ｍが提供される。

図２は、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例における回折格子３０の断面図を例示する。たとえば、回折格子３０は、導光体４０の表面上に位置し得る。それに加えて、図２は、入射角θ_ｉで回折格子３０に入射する光ビーム２０を例示する。光ビーム２０は、導光体４０内の導波光ビームである。図２にはまた、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カップルアウトされたカップルアウトされた光ビーム５０が例示されている。カップルアウトされた光ビーム５０は、式（１）によって与えられるように回折角θ_ｍ（またはここでは「主角度方向」）を有する。カップルアウトされた光ビーム５０は、たとえば、回折格子３０の回折次数「ｍ」に対応し得る。

さらに、いくつかの実施形態にしたがって、回折特徴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向き（たとえば、傾斜または回転）を有していてもよい。回折特徴の湾曲および回折特徴の向きのうちの一方または両方は、たとえば、回折格子によってカップルアウトされる光の方向を制御するように構成され得る。たとえば、カップルアウトされる光の主角度方向は、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の角度の関数であり得る。

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ている実質的に任意の光学デバイスまたは装置として定義される。たとえば、定義されるコリメータは、限定しないが、コリメートミラーまたはリフレクタ（すなわち、反射コリメータ）、コリメートレンズ、プリズムフィルム、または同様の屈折構造（すなわち、屈折コリメータ）、または回折格子（すなわち、回折コリメータ）、ならびにそれらの様々な組合せを含み得る。コリメータは、連続リフレクタまたは連続レンズ（すなわち、実質的に滑らかな連続表面を有するリフレクタまたはレンズ）のような連続構造を備え得る。他の実施形態において、コリメータは、限定しないが、光コリメーションを提供するフレネルリフレクタ、フレネルレンズなどのような、実質的に不連続な構造または表面を備え得る。様々な実施形態にしたがって、コリメータによって提供されるコリメーションの量は、一実施形態から別の実施形態へと、所定の程度または量、変化し得る。さらに、コリメータは、２つの直交方向（たとえば、垂直方向および水平方向）の一方または両方にコリメーションを提供するように構成され得る。すなわち、コリメータは、いくつかの実施形態にしたがって、光コリメーションを提供する２つの直交方向の一方または両方における形状または特性を含み得る。

本明細書では、「コリメーション係数」は、たとえばコリメータによって光がコリメートされる程度として定義される。特に、コリメーション係数は、本明細書における定義により、コリメートされた光のビーム内の光線の角度広がりを定義する。たとえば、コリメーション係数σは、コリメートされた光のビーム内の光線の大部分が、特定の角度広がり（たとえば、コリメートされた光ビームの中心または主角度方向の周りに＋／−σ度）内にあることを明記し得る。いくつかの例にしたがって、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してもよく、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２分の１で決定される角度であってもよい。

本明細書では、「光源」は光の源（たとえば、光を生成および発するように構成された発光体）として定義される。たとえば、光源は、活性化されたときまたはオンにされたときに発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光体を備え得る。特に、本明細書では、光源は、実質的に任意の光源であり得るか、または、限定しないが、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、プラズマベースの発光体、蛍光灯、白熱灯、および事実上他のあらゆる光源のうちの１つまたは複数を含む実質的に任意の発光体を備え得る。光源によって生成された光は、色を有していてもよく（すなわち、特定の波長の光を含んでいてもよく）、またはある範囲の波長であってもよい（たとえば、多色光または白色光）。いくつかの実施形態において、光源は、複数の発光体を備え得る。たとえば、光源は、発光体のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの他の発光体のセットまたはグループによって生成される光の色または波長とは異なる色、または等価的には波長を有する光を生成する発光体のセットまたはグループを含み得る。異なる色は、たとえば原色（たとえば、赤、緑、青）を含み得る。

本明細書で使用されるとき、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」を有することが意図されている。たとえば、「（単数形の）マルチビーム要素」は、１つまたは複数のマルチビーム要素を意味し、したがって、「（単数形の）マルチビーム要素」は、本明細書では「（複数形の）マルチビーム要素」を意味する。また、本明細書における「上」、「下」、「上側」、「下側」、「上へ」、「下へ」、「前」、「後」、「第１」、「第２」、「左」または「右」は、本明細書において限定であると意図されない。本明細書において、「約」という用語は、ある値に適用される場合、その値を生成するために使用される機器の許容範囲内であることを一般に意味するか、または特に明記しない限り±１０％、または±５％、または±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、またはほとんどすべて、またはすべて、または約５１％から約１００％の範囲内の量を意味する。さらに、本明細書の例は、例示的のみであることが意図されており、限定のためではなく、説明目的のために提示されている。

本明細書に記載された原理のいくつかの実施形態にしたがって、マルチビューバックライトが提供される。図３Ａは、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライト１００の断面図を例示する。図３Ｂは、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライト１００の平面図を例示する。図３Ｃは、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライト１００の斜視図を例示する。図３Ｃにおける斜視図は、本明細書において単に説明を容易にするために、部分的に切り欠いて例示されている。

図３Ａ〜図３Ｃに例示される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複数のカップルアウトされたまたは指向性光ビーム１０２を（たとえば、光照射野として）提供するように構成される。特に、提供された複数の指向性光ビーム１０２は、様々な実施形態にしたがって、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おいて、マルチビューバックライト１００からカップルアウトまたは発光され、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において、指向性光ビーム１０２は、３Ｄコンテンツを有する情報の表示を容易にするために（たとえば、後述のようにライトバルブを使用して）変調され得る。

図３Ａ〜図３Ｃに例示されるように、マルチビューバックライト１００は、導光体１１０を備える。いくつかの実施形態にしたがって、導光体１１０はプレート導光体１１０であり得る。導光体１１０は、導光体１１０の長さに沿って、導波光１０４として、光を誘導するように構成される。たとえば、導光体１１０は、光導波管として構成された誘電材料を含み得る。誘電材料は、誘電光導波管を囲む媒体の第２の屈折率よりも大きい第１の屈折率を有し得る。屈折率における差は、たとえば、導光体１１０の１つまたは複数の導波モードにしたがって導波光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において、導光体１１０は、光学的に透明な誘電材料の延在した実質的に平面状のシートを備えるスラブまたはプレートの光導波管であり得る。実質的に平面状の誘電材料のシートは、全内部反射を使用して、導波光１０４を誘導するように構成されている。様々な例にしたがって、導光体１１０の材料は、限定しないが、様々なタイプのガラス（たとえば、シリカガラス、アルカリアルミノケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、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（たとえば、ポリ（メチルメタクリレート）または「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）のうちの１つまたは複数を含む様々な誘電材料のいずれかを含み得るか、またはそれで構成され得る。いくつかの例において、導光体１１０はさらに、導光体１１０の表面（たとえば、上面および下面の一方または両方）の少なくとも一部にクラッド層（例示せず）を含み得る。いくつかの例にしたがって、クラッド層は、全内部反射をさらに促進するために使用され得る。

さらに、いくつかの実施形態にしたがって、導光体１１０は、導光体１１０の第１の表面１１０’（たとえば、「正」面または横）と第２の表面１１０’’（たとえば「裏」面または横）との間の非ゼロ伝播角度での全内部反射にしたがって導波光１０４を誘導するように構成される。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または「跳ね返る」ことによって伝播する。

図３Ａ〜図３Ｃに例示されるように、マルチビューバックライト１００はさらに、カラー調整されたマルチビーム要素１２０を備える。特に、図３Ａ〜図３Ｃのマルチビューバックライト１００は、導光体の長さに沿って互いに間隔を置いて配置された複数のカラー調整されたマルチビーム要素１２０を備える。例示されるように、複数のカラー調整されたマルチビーム要素１２０は、有限空間によって互いに離され、導光体の長さに沿って個々の別個の要素を表している。すなわち、本明細書における定義により、複数のカラー調整されたマルチビーム要素１２０は、有限（すなわち、非ゼロ）の要素間距離（たとえば、有限の中心間距離）にしたがって互いに離間している。さらに、いくつかの実施形態にしたがって、複数のカラー調整されたマルチビーム要素１２０は、一般に、交差したり、重なったり、あるいは互いに接触したりしない。このように、複数のカラー調整された各マルチビーム要素１２０は、一般に区別され、たとえば、例示されるように、別のカラー調整されたマルチビーム要素１２０と離される。

いくつかの実施形態にしたがって、複数のカラー調整されたマルチビーム要素１２０は、一次元（１Ｄ）アレイまたは二次元（２Ｄ）アレイのいずれかに配置され得る。たとえば、複数のカラー調整されたマルチビーム要素１２０は、線形１Ｄアレイとして配置され得る。別の例では、複数のカラー調整されたマルチビーム要素１２０は、長方形の２Ｄアレイまたは円形の２Ｄアレイとして配置され得る。さらに、いくつかの例において、アレイ（すなわち、１Ｄまたは２Ｄアレイ）は、規則的または均一なアレイであり得る。特に、カラー調整されたマルチビーム要素１２０間の要素間距離（たとえば、中心間距離または間隔）は、アレイにわたって実質的に均一または一定であり得る。他の例において、カラー調整されたマルチビーム要素１２０間の要素間距離は、アレイ全体にわたって、および導光体１１０の長さに沿って、のうちの一方または両方で変化され得る。

様々な実施形態にしたがって、複数のカラー調整されたマルチビーム要素１２０は、導波光１０４の一部を、導光体１１０の内部からカップルアウトすることによって、カラー調整された発光パターンを有する発光を提供するように構成される。たとえば、カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、以下に説明するように回折格子を備えることができ、したがって、回折カップリングを適用して、導波光の一部を、発光としてカップルアウトすることができる。様々な実施形態にしたがって、カラー調整されたマルチビーム要素１２０によって提供される発光の、カラー調整された発光パターンは、マルチビューディスプレイ内のビュー画素のカラーサブ画素の配置に対応する。さらに、発光は、互いに異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビーム１０２を備える。様々な実施形態において、指向性光ビーム１０２の異なる主角度方向は、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。

図３Ａおよび図３Ｃは、発光の指向性光ビーム１０２を、導光体１１０の第１の（または、正）表面１１０’から向かう道として描写されている複数の分岐矢印として例示している。図３Ａ〜図３Ｃはさらに、カップルアウトされた複数の光ビームのうちの指向性光ビーム１０２を変調するように構成されたライトバルブ１０８のアレイを例示する。ライトバルブアレイは、たとえばマルチビューバックライトを適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、本明細書における説明を容易にする目的のために、マルチビューバックライト１００とともに図３Ａ〜図３Ｃに例示されている。図３Ｃでは、ライトバルブ１０８のアレイは、導光体１１０、およびライトバルブアレイの下にあるカラー調整されたマルチビーム要素１２０の視覚化を可能にするために部分的に切り欠かれている。

図３Ａ〜図３Ｃに例示されるように、異なる主角度方向を有する指向性光ビーム１０２のうちの異なる指向性光ビーム１０２が、ライトバルブアレイ内のライトバルブ１０８のうちの異なるライトバルブ１０８を通過し、そしてライトバルブ１０８によって変調され得る。さらに、例示されるように、アレイのライトバルブ１０８はビュー画素１０６’に対応し、ライトバルブ１０８のセットは、マルチビューディスプレイのマルチビュー画素１０６に対応する。特に、ライトバルブアレイのライトバルブ１０８の異なるセットは、カラー調整されたマルチビーム要素１２０のうちの異なるマルチビーム要素１２０からの指向性光ビーム１０２を受光し変調するように構成されており、すなわち、例示されているように、各カラー調整されたマルチビーム要素１２０のために、ライトバルブ１０８の１つのユニークなセットが存在する。様々な実施形態において、異なるタイプのライトバルブは、限定しないが、液晶ライトバルブと、電気泳動ライトバルブと、エレクトロウェッティングに基づくライトバルブとのうちの１つまたは複数を含むライトバルブアレイのライトバルブ１０８として適用され得る。

図３Ａに例示されるように、第１のライトバルブセット１０８ａは、第１のカラー調整されたマルチビーム要素１２０ａからの指向性光ビーム１０２を受光し変調するように構成される一方、第２のライトバルブセット１０８ｂは、第２のカラー調整されたマルチビーム要素１２０ｂからの指向性光ビーム１０２を受光し変調するように構成される。したがって、ライトバルブアレイ内のライトバルブセットの各々（たとえば、第１および第２のライトバルブセット１０８ａ、１０８ｂ）は、図３Ａに例示されるように、それぞれ異なるマルチビュー画素１０６に対応し、ライトバルブセットの個々のライトバルブ１０８は、それぞれのマルチビュー画素１０６のビュー画素１０６’に対応する。さらに、上述したように、いくつかの実施形態において、ライトバルブアレイ内のライトバルブセットの各々（たとえば、第１および第２のライトバルブセット１０８ａ、１０８ｂ）は、ライトバルブセット内のライトバルブの異なるカラーサブ画素に対応する異なる色の光を受光し得るか、または、少なくとも変調するように構成され得る。したがって、様々な実施形態において、ビュー画素１０６’は、カラーサブ画素を含む。

いくつかの実施形態において、複数のカラー調整されたマルチビーム要素１２０と、対応するマルチビュー画素１０６（たとえば、ライトバルブ１０８のセット）との間の関係は、１対１の関係であり得る。すなわち、同数のマルチビュー画素１０６およびカラー調整されたマルチビーム要素１２０が存在し得る。図３Ｂは、例として、異なるセットのライトバルブ１０８を備えた各マルチビュー画素１０６が、破線で囲まれているように例示されている１対１の関係を明示的に例示している。他の実施形態（例示せず）において、マルチビュー画素１０６およびカラー調整されたマルチビーム要素１２０の数は、互いに異なり得る。

いくつかの実施形態において、複数の隣接するカラー調整されたマルチビーム要素１２０のペア間の要素間距離（たとえば、中心間距離）は、たとえば、ライトバルブセットによって表される、マルチビュー画素１０６の対応する隣接するペア間の画素間距離（たとえば、中心間距離）に等しくてもよい。たとえば、図３Ａに示されるように、第１のカラー調整されたマルチビーム要素１２０ａと第２のカラー調整されたマルチビーム要素１２０ｂとの間の中心間距離ｄは、第１のライトバルブセット１０８ａと第２のライトバルブセット１０８ｂとの間の中心間距離Ｄと実質的に等しい。他の実施形態（例示せず）において、カラー調整されたマルチビーム要素１２０のペアの相対的な中心間距離と、対応するライトバルブセットの相対的な中心間距離とは異なっていてもよく、たとえば、カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、マルチビュー画素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）よりも大きいか小さいかの１つである要素間距離（すなわち、中心間距離ｄ）を有し得る。図３Ａはまた、ビュー画素１０６’のサイズＳを示す。

いくつかの実施形態にしたがって（たとえば、図３Ａに示されるように）、各カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、１つだけのマルチビュー画素１０６に指向性光ビーム１０２を提供するように構成され得る。特に、カラー調整されたマルチビーム要素１２０のうちの所与の１つに対して、マルチビューディスプレイのビュー内の異なる色に対応する主角度方向を有する指向性光ビーム１０２は、単一の対応するマルチビュー画素１０６およびそのビュー画素１０６’、すなわち、図３Ａに示されるように、カラー調整されたマルチビーム要素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制限される。このように、マルチビューバックライト１００の各カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、主角度方向を有し、マルチビューディスプレイの異なるビューのうちの１つにおいて異なる色を含む、対応する指向性光ビーム１０２のセットを提供し得る。すなわち、指向性光ビーム１０２のセットは、共通の方向を有し、異なるビュー方向のうちの１つにおける異なる色の各々に対応する光ビームを含む。共通の方向は、カラー調整されたマルチビーム要素１２０のカラー調整された発光パターンによって提供される。共通の方向は、色割れを軽減し、いくつかの例では実質的になくすことができる。

色割れは、ある点から発する指向性光ビーム１０２が、互いに空間的に変位されているか、または、オフセットされている複数のカラーサブ画素を備えたビュー画素１０６’を通過するときに起こり得るカラーマルチビューディスプレイの画像アーティファクトである。カラーサブ画素の空間的オフセットによって、指向性光ビーム１０２は、カラーサブ画素の各々を、効果的に、わずかに異なる角度で通過させ得る。したがって、指向性光ビーム１０２は、互いにわずかに異なる方向を有する複数のカラー指向性光ビームとしてカラーサブ画素を出る。様々なカラーサブ画素を出るカラー指向性光ビームのわずかに異なる方向は、ビュー画素１０６’によって定義される画像画素内に異なる色の付随する差分変位または分離を生成する。異なる色の区別的な分離は、色割れとして知られている。

図４は、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例において色割れを示すマルチビューバックライト１００’の一部の断面図を例示する。特に、図４は、指向性光ビーム１０２でビュー画素１０６’を照明するように構成されたマルチビーム要素１２０’を含む例示的なマルチビューバックライト１００’の一部を例示する。図４のマルチビーム要素１２０’は、カラー調整された発光パターンを有していない（すなわち、上述したように、カラー調整されたマルチビーム要素１２０ではない）。図４はまた、複数のカラーサブ画素１０７を備えたビュー画素１０６’を例示する。マルチビーム要素１２０’およびビュー画素１０６’は各々同程度のサイズＳを有し、すなわち、マルチビーム要素１２０’のサイズｓは、ビュー画素１０６’のサイズＳにほぼ等しい（ｓ≒Ｓ）。さらに、例示されるように、カラーサブ画素１０７は、ビュー画素１０６’内に等間隔に配置される。したがって、複数のカラーサブ画素１０７の中に３つのカラーサブ画素１０７があるので、例示されるように、カラーサブ画素１０７間の間隔または距離（たとえば、中心間間隔）は、ビュー画素のサイズＳの約１／３（Ｓ／３）である。図４に例示される３色のカラーサブ画素１０７は、たとえば３原色（たとえば、ＲＧＢカラーモデルの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ））を表し得る。

図４では、マルチビーム要素１２０’は、ビュー画素１０６’のカラーサブ画素１０７を照明するために使用される拡張点光源として振る舞うかまたは機能し、たとえば、カラーサブ画素１０７は、ビュー画素１０６’として機能するライトバルブのカラーサブ画素であり得る。マルチビーム要素１２０’によって発せられる指向性光ビーム１０２は、マルチビーム要素１２０’の中心からビュー画素１０６’を通って、または、より正確には、ビュー画素１０６’のカラーサブ画素１０７を通って延びる矢印として例示されている。カラーサブ画素１０７間の距離に起因して、指向性光ビーム１０２は、わずかに異なる主角度方向を有する複数の異なるカラー指向性光ビームを効果的に備えている。３つの矢印で表され、３つの異なるカラーサブ画素１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃの各々に対応する３つの異なるカラー指向性光ビーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが、たとえば図４に例示されている。ビュー画素１０６’が見られるとき、カラーサブ画素１０７の異なる色を表す異なるカラー指向性光ビーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃのわずかに異なる主角度方向は、互いに対して様々な色のシフトをもたらす。すなわち、ビュー画素１０６’内の異なる色は、互いに対して視覚的にシフトされているように表れ、色割れをもたらす可能性がある。

[図５]本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例における色
割れのグラフィック表現を例示する。図５に例示されるように、ビュー画素１０６’の出力における光の典型的な放射強度（Ｉ）パターンが、選択されたビュー方向（たとえば、θ_１）に対する角度θの関数としてプロットされている。図５における曲線１０９ａ、１０９ｂ、および１０９ｃは、図４に例示されるマルチビーム要素１２０’によって照明された３つの例示的なカラーサブ画素１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃの各々の、それぞれからの光に対応する異なる色の光を表す。たとえば、曲線１０９ａは赤色サブ画素１０７ａからの赤（Ｒ）の光を表し、曲線１０９ｂは緑色サブ画素１０７ｂからの緑（Ｇ）の光を表し、曲線１０９ｃは青色サブ画素１０７ｃからの青（Ｂ）の光を表す。図４における３つの例示的なカラーサブ画素１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを照明する指向性光ビーム１０２の主角度方向は互いに異なることに留意されたい。したがって、異なる色（たとえば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対する光の放射強度（Ｉ）パターンも、（たとえば、曲線１０９ａ、１０９ｂ、および１０９ｃの角度シフトを例示するように）互いに対して角度的にシフトしており、色割れをもたらす。

カラー調整された発光パターンを有するカラー調整されたマルチビーム要素１２０は、様々な実施形態にしたがって、ビュー画素１０６’の異なるカラーサブ画素１０７を通過する指向性光ビーム１０２のわずかに異なる主角度方向を実質的に排除することによって色割れを補正することができる。特に、カラー調整されたマルチビーム要素１２０のカラー調整された発光パターンは、異なる色の指向性光ビーム１０２を、カラーサブ画素１０７の各々に提供するように構成されてもよく、異なる色の指向性光ビーム１０２は、カラー調整された発光パターンによって、互いに実質的に平行である。

いくつかの実施形態にしたがって、カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素として発光を提供するように構成され得る。さらに、各仮想サブ要素は、複数のサブ要素の仮想サブ要素のうちの、別の仮想サブ要素とは異なる色を有し得る。さらにまた、仮想サブ要素は、異なる色にしたがって、カラー調整された発光パターンを提供するように配置され得る。

たとえば、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素は、赤色を有する第１の仮想サブ要素、緑色を有する第２の仮想サブ要素、および青色を有する第３の仮想サブ要素を備え得る。さらに、第１の仮想サブ要素は、ビュー画素の赤色サブ画素の位置に対応して配置され、第２の仮想サブ要素は、ビュー画素の緑色サブ画素の位置に対応して配置され、第３の仮想サブ要素は、ビュー画素の青色サブ画素の位置に対応して配置され得る。

いくつかの実施形態において、仮想サブ要素は、カラー調整された発光パターンを提供するために互いに空間的にオフセットされ得る。たとえば、複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素は、ビュー画素の隣接するカラーサブ画素間の距離に相応する距離によって、互いに空間的にオフセットされ得る。それに加えて、いくつかの実施形態にしたがって、仮想サブ要素のサイズは、ビュー画素のサイズと同程度であり得る。たとえば、仮想サブ要素のサイズは、ビュー画素のサイズの５０パーセントから２００パーセントの間であり得る。

図６は、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライト１００の一部の断面図を例示する。例示されるように、カラー調整されたマルチビーム要素（たとえば、図３Ａ〜図３Ｃに例示されるようなカラー調整されたマルチビーム要素１２０）は、複数の仮想サブ要素１２２を提供するように構成される。複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素１２２はともに、複合仮想拡張光源１２４を形成するか、または、複合仮想拡張光源１２４として機能する。さらに、図６における複数の仮想サブ要素１２２は、第１の仮想サブ要素１２２ａ、第２の仮想サブ要素１２２ｂ、および第３の仮想サブ要素１２２ｃを備える。第１の仮想サブ要素１２２ａは、赤色を提供または有するように構成される。第２の仮想サブ要素１２２ｂは、緑色を提供または有するように構成される。第３の仮想サブ要素１２２ｃは、青色を提供または有するように構成される。

図６には、複数のカラーサブ画素１０７を備えたビュー画素１０６’も例示される。例示されているビュー画素１０６’はサイズＳを有し、カラーサブ画素１０７は、例示されるように、ビュー画素のサイズＳの約３分の１（すなわちＳ／３）の距離だけ互いに離されている。例示された仮想サブ要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、カラーサブ画素１０７の配置に対応して配置される。このように、赤色を有する第１すなわち赤の仮想サブ要素１２２ａは、ビュー画素１０６’の第１すなわち赤（Ｒ）色のサブ画素１０７ａの位置に対応して配置される。同様に、第２すなわち緑の仮想サブ要素１２２ｂは、ビュー画素１０６’の第２すなわち緑（Ｇ）色のサブ画素１０７ｂに対応して配置され、第３すなわち青の仮想サブ要素１２２ｃは、ビュー画素１０６’の第３すなわち青（Ｂ）色のサブ画素１０７ｃの位置に対応して配置される。

さらに、図６では、カラー調整されたマルチビーム要素によって提供される仮想サブ要素１２２は、ビュー画素１０６’の隣接するカラーサブ画素１０７間の距離に相応する距離（たとえば、約Ｓ／３）によって、互いに空間的にオフセットされている。このように、仮想サブ要素１２２の配置（すなわち、色Ｒ、Ｇ、Ｂの配置の観点と、仮想サブ要素１２２間の距離Ｓ／３の観点との両方において）、ならびに、カラー調整されたマルチビーム要素のカラー調整された発光パターンは、図６に例示されるように、ビュー画素１０６’のカラーサブ画素１０７の配置（すなわち、色Ｒ、Ｇ、Ｂおよびカラーサブ画素間隔Ｓ／３）に対応する。また図６において、仮想サブ要素１２２は、例示されるように、ビュー画素のサイズＳにほぼ等しいサイズｓ（すなわち、ｓ≒Ｓ）を有する。

図６はさらに、３つの異なる矢印によって表され、３つの異なる仮想サブ要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの各々によって発せられる光ビームに対応する複数の異なるカラー指向性光ビーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃをそれぞれ備える指向性光ビーム１０２を例示する。例示されるように、複数の仮想サブ要素１２２によって発せられ、赤（Ｒ）色の指向性光ビーム１０２ａ、緑（Ｇ）色の指向性光ビーム１０２ｂ、および青（Ｂ）色の指向性光ビーム１０２ｃをそれぞれ表す３つの異なる矢印は各々、対応するカラーサブ画素１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを通って導かれる。仮想サブ要素１２２の各々のおおよその中心または放射は、ビュー画素１０６’内のカラーサブ画素１０７の間隔（たとえば、Ｓ／３）に対応するように間隔があけられている。その結果、カラー調整されたマルチビーム要素のカラー調整された発光パターンにしたがう異なる色の発光（すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の各々に対する異なるカラー指向性光ビーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、実質的に、互いに平行である（すなわち、実質的に同じ主角度方向を有する）。カラー調整されたマルチビーム要素のカラー調整された発光パターンによって提供される異なるカラー指向性光ビーム１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃは、実質的に同じ主角度方向を有するので、ビュー画素１０６’は、様々な実施形態したがって、色割れがないことがある。

いくつかの実施形態において、カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、複合仮想拡張光源１２４の複数の仮想サブ要素１２２を提供するように構成された回折格子を備える。特に、回折格子は、カラー調整されたマルチビーム要素１２０から所定の距離において、複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素１２２（および複合仮想拡張光源１２４）を提供するように構成され得る。所定の距離は、たとえば、導波光のコリメーション係数を乗じられた回折格子の焦点距離ｆにほぼ等しくなり得る。いくつかの実施形態において、回折格子は、複合仮想拡張光源１２４の複数の仮想サブ要素１２２として発光を提供するように構成された回折特徴チャープを有するチャープ回折格子を備え得る。

定義により、「チャープ」回折格子は、チャープ回折格子の範囲または長さにわたって変化する回折特徴の回折間隔（すなわち、格子ピッチ）を示すかまたは有する回折格子である。いくつかの実施形態において、チャープ回折格子は、距離とともに線形的に変化する回折特徴間隔のチャープを有するかまたは示すことができる。このように、チャープ回折格子は、定義により、「線形チャープ」回折格子である。他の実施形態において、チャープ回折格子は、回折特徴間隔の非線形チャープを示してもよい。指数チャープ、対数チャープ、または実質的に不均一またはランダムではあるが依然として単調であるチャープを含むがこれらに限定されない、様々な非線形チャープを使用することができる。正弦波チャープまたは三角または鋸波チャープなどであるがこれらに限定されない非単調チャープもまた適用され得る。これらのタイプのチャープのいずれかの組合せもまた適用され得る。

図７Ａは、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライト１００の一部の断面図を例示する。例示されるように、マルチビューバックライト１００の一部は、導光体１１０と、カラー調整されたマルチビーム要素１２０とを備える。カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、図７Ａにおける回折格子１２６を備える。特に、回折格子１２６は、例示されるように、導光体１１０の第１の表面１１０’に隣接して位置している。回折格子１２６は、たとえば、チャープ回折格子（明示的には例示されず）であり得る。図７Ａにはまた、導光体１１０内からの回折格子１２６による導波光１０４の回折カップリングによって提供される複数の仮想サブ要素１２２が例示されている。仮想サブ要素１２２は、複合仮想拡張光源１２４を形成する。例示されるように、複数の仮想サブ要素１２２は、回折格子の焦点距離ｆと、導光体１１０内の導波光１０４のコリメーション係数σとの積に対応するカラー調整されたマルチビーム要素１２０から所定の距離Δに位置している（たとえば、Δ＝ｆ・σ）。さらに、複数の仮想サブ要素１２２は、例示されるように、複合仮想拡張光源１２４を構成する異なる光の色（たとえば、赤、緑、および青）に対応する個々の仮想サブ要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを備える。また図７Ａでは、導光体１１０から回折的にカップルアウトされた異なる色の光が、異なる破線形式を有する矢印を使用して例示されている。

いくつかの実施形態において、カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、第１の表面１１０’に対向する導光体１１０の第２の表面１１０’’に隣接して位置し得る。たとえば、カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、導光体１１０の第２の表面１１０’’上に位置する、またはその中に形成された回折格子を備え得る。カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、複数の指向性光ビーム１０２を備え、かつ導光体１１０の第１の表面１１０’を通してカラー調整された発光パターンを有する発光を提供するように構成され得る。いくつかの実施形態において、カラー調整されたマルチビーム要素１２０はさらに、導光体の第１の表面１１０’に面する側に対向する側に隣接する反射層を備える。反射層は、たとえば、第１の表面１１０’から離れる方向に向けられた発光の一部を反射させ、反射された発光の一部を、導光体１１０の第１の表面１１０’に向けてリダイレクトさせるように構成され得る。

図７Ｂは、本明細書に記載された原理と一致する別の実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライト１００の一部の断面図を例示する。例示されるように、マルチビューバックライト１００の一部は、導光体１１０と、第１の表面１１０’に対向する導光体１１０の第２の表面１１０’’に隣接するカラー調整されたマルチビーム要素１２０とを備える。例示されたカラー調整されたマルチビーム要素１２０は、導波光１０４によって照明されたときにカラー調整された発光パターンを有する発光を、複数の仮想サブ要素１２２（たとえば、仮想サブ要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）として提供するように構成される。さらに、カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、例示されるように、回折格子１２６を備える。図７Ｂに例示される回折格子１２６は、（すなわち、透過モード回折格子である図７Ａの回折格子１２６とは対照的に）反射モード回折格子である。

図７Ｂはまた、カラー調整されたマルチビーム要素１２０の回折格子１２６を覆うように構成された反射層１２８を例示している。反射層１２８は、反射性金属（たとえば、銀、金、ニッケル、アルミニウムなど）および強化鏡面リフレクタ（ＥＳＲ）フィルムを含むがこれらに限定されない実質的に任意の反射材料を備え得る。たとえば、反射層１２８は、米国ミネソタ州セントポールの３Ｍ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎによって製造されているＶｉｋｕｉｔｉ ＥＳＲフィルムとすることができる。

カラーサブ画素配置に対応する仮想サブ要素１２２の様々な配置のうちの任意のものを使用することができ、矩形配置および三角形配置を含むがこれらに限定されない。また、カラーサブ画素および対応する仮想サブ要素１２２（たとえば、仮想サブ要素１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）の両方の色順は、本明細書では一般に赤（Ｒ）から緑（Ｇ）から青（Ｂ）として説明されている一方、この特定の色順配置は、説明の目的のみのために使用されていることに留意されたい。一般に、実質的に任意の色順配置、そしてそれに関し、任意の色のセットも使用することができ、それもまた本明細書に記載の範囲内である。たとえば（例示されていないが）、カラーサブ画素の色順配置および対応する仮想サブ要素の色順配置は、ＲＧＢカラーモデルに基づく原色を適用する場合、緑（Ｇ）から青（Ｂ）から赤（Ｒ）、または、青（Ｂ）から緑（Ｇ）から赤（Ｒ）などであり得る。また、本明細書では回折格子を含むものとして記載されているが、カラー調整されたマルチビーム要素１２０は、蛍光材料を使用すること、および、本明細書に記載された範囲から逸脱することなく、カラー調整された発光パターンにしたがって光を散乱するように構成されたプラズモニック材料を使用することを含むが、これらに限定されない他の多くの手法で実現され得る。

図３Ａを再び参照すると、マルチビューバックライト１００はさらに、光源１３０を備え得る。様々な実施形態にしたがって、光源１３０は、光を導光体１１０内に誘導するように提供するように構成される。特に、光源１３０は、導光体１１０の入射面または端部（入力端部）に隣接して位置し得る。様々な実施形態において、光源１３０は、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）またはレーザ（たとえば、レーザダイオード）を含むがこれらに限定されない実質的に任意の光源（たとえば、発光体）を備え得る。いくつかの実施形態において、光源１３０は、実質的に白色光などの実質的に多色光を生成するように構成された１つの発光体または複数の発光体を備え得る。

いくつかの実施形態において、光源１３０はさらに、光を導光体１１０に結合するように構成されたコリメータを備え得る。コリメータは、光源１３０の発光体のうちの１つまたは複数から、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得る。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、コリメートされた光に変換するように構成される。特に、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（たとえば、コリメーション係数σ）にしたがってコリメートされた、コリメートされた光を提供し得る。コリメータはさらに、上述したように、コリメートされた光ビームを導光体１１０に伝達して、導波光１０４として伝播するように構成される。他の実施形態において、実質的にコリメートされていない光が、光源１３０によって提供されてもよく、コリメータは省略されてもよい。

いくつかの実施形態において、マルチビューバックライト１００は、導波光１０４の伝播方向１０３、１０３’に直交する導光体１１０を通る方向の光に対して実質的に透明であるように構成される。特に、いくつかの実施形態において、導光体１１０および間隔をあけて配置された複数のカラー調整されたマルチビーム要素１２０は、光が第１の表面１１０’および第２の表面１１０’’の両方を通って導光体１１０を通過することを可能にする。透明度は、少なくとも部分的には、カラー調整されたマルチビーム要素１２０の比較的小さいサイズと、カラー調整されたマルチビーム要素１２０の比較的大きい要素間間隔（たとえば、マルチビュー画素１０６との１対１の対応）との両方によって促進され得る。

いくつかの実施形態において、マルチビューバックライト１００は、導光体１１０の長さに沿った距離の関数として変化する光を（たとえば、複数の指向性光ビーム１０２として）発するように構成される。特に、導光体１１０に沿ったカラー調整されたマルチビーム要素１２０（または、仮想サブ要素１２２のマルチビーム要素１２０）は、１つのカラー調整されたマルチビーム要素１２０から別のカラー調整されたマルチビーム要素１２０への導波光１０４の伝播方向１０３、１０３’における導光体に沿った距離の関数として変化する強度を有する発光を提供するように構成され得る。発光の強度を変化させることは、たとえば伝播中の導波光１０４の増分吸収により、導光体１１０の長さに沿った導波光１０４の強度の変化（たとえば、減少）を補償または緩和し得る。

本明細書に記載された原理のいくつかの実施形態にしたがって、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、マルチビューディスプレイの画素として、変調された光ビームを発するように構成される。さらに、発せられた変調された光ビームは、複数の異なる色（たとえば、ＲＧＢカラーモデルの赤、緑、青）を表す光ビームを備え得る。様々な実施形態にしたがって、たとえば異なる色を含む発せられた変調された光ビームは、マルチビューディスプレイの複数のビュー方向に優先的に向けられ得る。いくつかの例において、マルチビューディスプレイは、３Ｄ画像またはマルチビュー画像を提供または「表示」するように構成される。また、マルチビュー画像は、カラーマルチビュー画像であり得る。たとえば、マルチビュー画像は、限定しないが、モバイル電話、タブレットコンピュータなどのようなモバイルデバイスに表示される３Ｄシーンをカラーで表すことができる。様々な例にしたがって、変調された異なる色と、そして異なる方向に向けられた光ビームとのうちの別のものは、マルチビュー画像に関連付けられた異なる「ビュー」の個々の画素に対応し得る。異なるビューは、たとえば、マルチビューディスプレイによって表示されているカラーマルチビュー画像内の情報の「眼鏡なし」（たとえば、「自動マルチビュー」）表現を提供し得る。

図８は、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューディスプレイ２００のブロック図を例示する。マルチビューディスプレイ２００は、対応する異なるビュー方向における異なるビューにしたがってマルチビュー画像（たとえば、カラーマルチビュー画像）を表示するように構成される。特に、マルチビューディスプレイ２００によって発せられた変調された指向性光ビーム２０２は、マルチビュー画像を表示するために使用され、異なる色に関連付けられた異なるビューの各々におけるカラーサブ画素を含む、異なるビューの画素（すなわち、ビュー画素）に対応し得る。変調された指向性光ビーム２０２は、図８におけるマルチビュー画素２１０から出る矢印として例示されている。例によって限定ではなく、変調を強調するために、マルチビューディスプレイ２００によって発せられた変調された指向性光ビーム２０２を示す矢印のために、破線が使用されている。

図８に例示されるマルチビューディスプレイ２００は、マルチビュー画素２１０のアレイを備える。アレイのマルチビュー画素２１０は、マルチビューディスプレイ２００の複数の異なるビューを提供するように構成される。様々な実施形態にしたがって、アレイのマルチビュー画素２１０は、複数の指向性光ビーム２０４を変調し、変調された指向性光ビーム２０２を生成するように構成された複数のビュー画素を備える。いくつかの実施形態において、マルチビュー画素２１０は、マルチビューバックライト１００に関して上述したライトバルブ１０８のアレイのライトバルブ１０８のセットと実質的に同様である。特に、マルチビュー画素２１０のビュー画素は、上述したライトバルブ１０８と実質的に同様であり得る。すなわち、マルチビューディスプレイ２００のマルチビュー画素２１０は、ライトバルブのセット（たとえば、ライトバルブ１０８のセット）を備え、マルチビュー画素２１０のビュー画素は、そのセットの複数のライトバルブを備え得る。さらに、ビュー画素は、カラーサブ画素を備え得、各カラーサブ画素は、たとえば、ライトバルブのセットのうちのライトバルブ（たとえば、単一のライトバルブ１０８）を表す。

図８に例示されるマルチビューディスプレイ２００は、光を誘導するように構成された導光体２２０をさらに備える。導光体２２０内の導波光は、たとえば白色光を備え得る。いくつかの実施形態において、マルチビューディスプレイ２００の導光体２２０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り得る。

図８に例示されるように、マルチビューディスプレイ２００は、カラー調整されたマルチビーム要素２３０のアレイをさらに備える。要素アレイのカラー調整されたマルチビーム要素２３０は、導光体２２０内の導波光から発光を提供するように構成される。様々な実施形態にしたがって、発光は、カラー調整された発光パターンを有し、複数の指向性光ビーム２０４を備える。いくつかの実施形態において、要素アレイのカラー調整されたマルチビーム要素２３０は、上述したマルチビューバックライト１００のカラー調整されたマルチビーム要素１２０と実質的に同様であり得る。特に、カラー調整された発光パターンは、マルチビュー画素２１０の複数のビュー画素のうちのビュー画素のカラーサブ画素の配置に対応し得る。

さらに、要素アレイのカラー調整されたマルチビーム要素２３０は、複数の指向性光ビーム２０４を、対応するマルチビュー画素２１０に提供するように構成される。様々な実施形態にしたがって、複数の指向性光ビーム２０４のうちの光ビーム２０４は、互いに異なる主角度方向を有する。特に、指向性光ビーム２０４の異なる主角度方向は、マルチビューディスプレイ２００の異なるビューの異なるビュー方向に対応し、ビュー方向の各々は、対応する主角度方向に沿って異なる色の光を含む。さらに、カラー調整された発光パターンのために、様々な実施形態にしたがって、共通のビュー方向に対応する異なる色の指向性光ビーム２０４は、互いに実質的に平行であり得る。

いくつかの実施形態にしたがって、カラー調整されたマルチビーム要素２３０は、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素を提供するように構成され得る。複数の仮想サブ要素は、上述したカラー調整されたマルチビーム要素１２０に関連付けられた複数の仮想サブ要素１２２と実質的に同様であり得る。特に、カラー調整されたマルチビーム要素２３０は、複数の仮想サブ要素（図８には個別に例示されていない）を提供することができ、仮想サブ要素のうちの異なる仮想サブ要素は、互いに異なる色を有し、ともに複合仮想拡張光源を形成する。さらに、複数の仮想サブ要素は、異なる色にしたがってカラー調整された発光パターンを提供するように配置され得る。

いくつかの実施形態にしたがって、仮想サブ要素のサイズは、複数のビュー画素のうちのビュー画素のサイズと同程度であり得る。仮想サブ要素の同程度のサイズは、たとえば、ビュー画素のサイズの２分の１より大きく、ビュー画素のサイズの２倍未満であり得る。さらに、いくつかの実施形態にしたがって、仮想サブ要素は、ビュー画素の隣接するカラーサブ画素間の距離に相応する（たとえば、ほぼ等しい）距離によって、互いに空間的にオフセットされ得る。

いくつかの実施形態において、カラー調整されたマルチビーム要素２３０によって提供される複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素間の、要素間または中心間距離は、マルチビュー画素２１０におけるビュー画素のカラーサブ画素間の画素間距離に対応し得る。たとえば、仮想サブ要素間の要素間距離は、カラーサブ画素間の画素間距離と実質的に等しくてもよい。さらに、マルチビュー画素のアレイのマルチビュー画素２１０と、要素アレイのカラー調整されたマルチビーム要素２３０との間に１対１の対応が存在し得る。特に、いくつかの実施形態において、カラー調整されたマルチビーム要素２３０間の要素間距離（たとえば、中心間）は、マルチビュー画素２１０間の画素間距離（たとえば、中心間）に実質的に等しくてもよい。このように、マルチビュー画素２１０内の各ビュー画素は、対応するカラー調整されたマルチビーム要素２３０によって提供される複数の光ビームのうちの指向性光ビーム２０４のうちの別の指向性光ビームを変調するように構成され得る。さらに、各マルチビュー画素２１０は、様々な実施形態にしたがって、１つだけのカラー調整されたマルチビーム要素２３０から指向性光ビーム２０４を受光し変調するように構成され得る。

上述したように、複数の指向性光ビーム２０４は、異なる色を含むことができ、カラー調整されたマルチビーム要素２３０は、複数の指向性光ビーム２０４を含むカラー調整された発光パターンを、マルチビュー画素２１０におけるビュー画素の対応するカラーサブ画素に向けることができる。さらに、様々な実施形態にしたがって、マルチビューディスプレイ２００の特定のビュー方向における異なる色の主角度方向は、整列され（すなわち、同じであり）、空間色分離または色割れを排除または実質的に排除し得る。

いくつかの実施形態において、カラー調整されたマルチビーム要素２３０は、導光体２２０からの導波光の一部の回折カップリングによって発光を提供するように構成された回折格子を備え得る。回折格子は、たとえば、チャープ回折格子であり得る。

いくつかの実施形態（図８には例示されず）において、マルチビューディスプレイ２００はさらに、光源を備え得る。光源は、光を導光体に提供するように構成され得る。いくつかの実施形態にしたがって、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り得る。たとえば、光源によって提供される光は、白色光を備え得る。

本明細書に記載された原理の他の実施形態にしたがって、マルチビューバックライト動作の方法が提供される。図９は、本明細書に記載された原理と一致する一実施形態にしたがう、一例におけるマルチビューバックライト動作の方法３００のフローチャートを例示する。図９に例示されるように、マルチビューバックライト動作の方法３００は、導光体の長さに沿って光を誘導すること（３１０）を備える。いくつかの実施形態にしたがって、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り得る。いくつかの例において、導波光は、所定のコリメーション係数σにしたがってコリメートされ得る。

図９に例示されるように、マルチビューバックライト動作の方法３００はさらに、カラー調整されたマルチビーム要素のアレイを使用して、導波光から光を発すること（３２０）を備える。様々な実施形態にしたがって、発光は、マルチビューディスプレイのそれぞれ異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを備える。さらに、指向性光ビームは、異なる色（たとえば、赤、緑、青）の光を有するかまたは表す。いくつかの実施形態において、カラー調整されたマルチビーム要素は、上述したマルチビューバックライト１００のカラー調整されたマルチビーム要素１２０と実質的に同様であり得る。カラー調整された発光パターンは、たとえば、マルチビューディスプレイ内のビュー画素のカラーサブ画素の配置に対応し得る。いくつかの実施形態において、アレイのカラー調整されたマルチビーム要素は各々、回折格子を備えることができ、光を発すること（３２０）は、発光として導光体内から導波光の一部を回折的にカップルアウトすることを備え得る。

さらに、いくつかの実施形態において、カラー調整されたマルチビーム要素を使用して光を発すること（３２０）は、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素を提供し得る。複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素は、隣接するカラーサブ画素間の距離に対応する距離によって、互いに空間的にオフセットされ得る。仮想サブ要素は、カラー調整されたマルチビーム要素によって提供される他の仮想サブ要素からの異なる色の光であるかまたはそれを表してもよく、その結果、カラー調整された発光パターンとなる。さらに、仮想サブ要素のサイズは、ビュー画素のサイズと同程度であり得る。

いくつかの実施形態（例示されず）において、マルチビューバックライト動作の方法３００はさらに、光源を使用して光を導光体に提供することを備える。提供された光は、導光体内の導波光の所定の角度広がりを提供するために、コリメーション係数にしたがってコリメートされ得る。いくつかの実施形態において、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り得る。たとえば、提供される光は、白色光を備え得る。

いくつかの実施形態において（たとえば、図９に示されるように）、マルチビューバックライト動作の方法３００はさらに、マルチビューディスプレイのマルチビュー画素として構成されたライトバルブを使用して、発光を任意に変調すること（３３０）を備える。様々な実施形態において、発光は、上述したように複数の指向性光ビームを備える。このように、変調すること（３３０）はまた、複数の指向性光ビームを変調する。いくつかの実施形態にしたがって、複数のまたはアレイ状のライトバルブのうちのライトバルブは、マルチビュー画素内のビュー画素のカラーサブ画素に対応する。

以上、カラー調整された発光パターンを有するカラー調整された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指向性光ビームを提供する、マルチビューバックライト、マルチビューバックライト動作の方法、およびマルチビューディスプレイの例および実施形態が記載された。上記の例は、本明細書に記載された原理を表す多くの特定の例のうち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、添付の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく、他の多数の構成を容易に考案することができる。

Claims (25)

1. マルチビューバックライトであって、
   光を導波光として誘導するように構成された導光体と、
   前記導波光から、カラー調整された発光パターンを有する発光を提供するように構成されたカラー調整されたマルチビーム要素であって、前記発光は、マルチビューディスプレイのそれぞれ異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを含む、カラー調整されたマルチビーム要素とを備え、
   前記カラー調整された発光パターンは、前記マルチビューディスプレイにおけるビュー画素（a view pixel）のカラーサブ画素（color sub-pixels）の配置に対応し、
   前記ビュー画素は、前記カラーサブ画素に対応するように前記指向性光ビームを変調するように構成されている、
   マルチビューバックライト。
2. 前記カラー調整されたマルチビーム要素は、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素として前記発光を提供するように構成され、各仮想サブ要素は、前記複数の仮想サブ要素のうちの別の仮想サブ要素とは異なる色を有し、前記複数の仮想サブ要素は、前記異なる色にしたがって、前記カラー調整された発光パターンを提供するように配置される、請求項１に記載のマルチビューバックライト。
3. 前記複合仮想拡張光源の前記複数の仮想サブ要素は、赤色を有する第１の仮想サブ要素、緑色を有する第２の仮想サブ要素、および青色を有する第３の仮想サブ要素を備え、前記第１の仮想サブ要素は、前記ビュー画素の赤色サブ画素の位置に対応して配置され、前記第２の仮想サブ要素は、前記ビュー画素の緑色サブ画素の位置に対応して配置され、前記第３の仮想サブ要素は、前記ビュー画素の青色サブ画素の位置に対応して配置される、請求項２に記載のマルチビューバックライト。
4. 前記複数の仮想サブ要素のうちの前記仮想サブ要素は、前記ビュー画素の隣接するカラーサブ画素間の距離に相応する距離によって、互いに空間的にオフセットされ、仮想サブ要素のサイズは、前記ビュー画素のサイズと同程度である、請求項２または３に記載のマルチビューバックライト。
5. 前記仮想サブ要素のサイズは、前記ビュー画素のサイズの５０パーセントから２００パーセントの間である、請求項４に記載のマルチビューバックライト。
6. カラー調整されたマルチビーム要素は、前記複合仮想拡張光源の前記複数の仮想サブ要素を提供するように構成された回折格子を備える、請求項２から５のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト。
7. 前記回折格子は、前記カラー調整されたマルチビーム要素から所定の距離において、前記仮想サブ要素を提供するように構成され、前記所定の距離は、前記導波光のコリメーション係数を乗じられた前記回折格子の焦点距離ｆにほぼ等しい、請求項６に記載のマルチビューバックライト。
8. 前記カラー調整されたマルチビーム要素は、前記導光体の第１の表面に対向する第２の表面に隣接して位置する回折格子を備え、前記回折格子は、回折カップリングにしたがって、前記導光体の前記第１の表面を通って前記発光を提供するように構成された、請求項１から７のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト。
9. 前記回折格子は、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素として前記発光を提供するように構成された回折特徴チャープを有するチャープ回折格子を備え、前記複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素は、互いに異なる色を有する、請求項８に記載のマルチビューバックライト。
10. 前記カラー調整されたマルチビーム要素はさらに、前記導光体の第１の表面に面する側に対向する前記回折格子側を覆うように構成された反射層を備え、前記反射層は、前記第１の表面から離れる方向に向けられた前記発光の一部を反射させ、前記反射された発光の一部を、前記導光体の前記第１の表面に向けてリダイレクトさせるように構成された、請求項８または９に記載のマルチビューバックライト。
11. 前記導光体の入力に光学的に結合された光源をさらに備え、前記光源は、前記導光体の内部に誘導される光を、前記導波光として提供するように構成された、請求項１から１０のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト。
12. 前記光源は、白色光を提供するように構成され、前記提供された白色光は、所定のコリメーション係数を有する、請求項１１に記載のマルチビューバックライト。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載のマルチビューバックライトを備えるマルチビューディスプレイであって、前記マルチビューディスプレイはさらに、前記複数の指向性光ビームの光ビームを変調するように構成されたライトバルブのアレイを備え、前記アレイのライトバルブは、ビュー画素に対応し、前記カラーサブ画素を含む、マルチビューディスプレイ。
14. マルチビューディスプレイであって、
    マルチビュー画像の異なるビュー（different views）を提供するように構成されたマルチビュー画素のアレイであって、マルチビュー画素は、前記異なるビューのビュー方向（view directions）に対応する異なる主角度方向を有する対応する複数の指向性光ビームを変調するように構成された複数のビュー画素を含む、マルチビュー画素のアレイと、
    光を導波光として誘導するように構成された導光体と、
    カラー調整されたマルチビーム要素のアレイであって、前記要素のアレイのカラー調整されたマルチビーム要素は、前記導波光から発せられた光を提供するように構成され、前記発せられた光は、カラー調整された発光パターンを有し、前記複数の指向性光ビームを含む、カラー調整されたマルチビーム要素のアレイとを備え、
    前記カラー調整された発光パターンは、前記複数のビュー画素におけるビュー画素（a view pixel）のカラーサブ画素（color sub-pixels）の配置に対応する、
    マルチビューディスプレイ。
15. 前記カラー調整されたマルチビーム要素は、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素を提供するように構成され、前記複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素（the virtual sub-elements）の異なる要素（different ones）は、互いに異なる色（different colors）を有し、前記複数の仮想サブ要素は、前記異なる色にしたがって、前記カラー調整された発光パターンを提供するように配置された、請求項１４に記載のマルチビューディスプレイ。
16. 前記複数の仮想サブ要素のうちの仮想サブ要素（a virtual sub-element）のサイズは、前記複数のビュー画素のうちのビュー画素（a view pixel）のサイズと同程度であり、前記複数の仮想サブ要素のうちの前記仮想サブ要素（the virtual sub-elements）は、前記ビュー画素の隣接するカラーサブ画素（adjacent color sub-pixels）間の距離に相応する距離によって、互いに空間的にオフセットされた、請求項１５に記載のマルチビューディスプレイ。
17. 前記仮想サブ要素の前記同程度のサイズは、前記ビュー画素のサイズの２分の１より大きく、前記ビュー画素のサイズの２倍より小さい、請求項１６に記載のマルチビューディスプレイ。
18. 前記カラー調整されたマルチビーム要素は、前記導光体からの前記導波光の一部の回折カップリングによって、前記発光を提供するように構成された回折格子を備える、請求項１４から１７のいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。
19. 前記光を、前記導波光として前記導光体に提供するように構成された光源をさらに備える、請求項１４から１８のいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。
20. 前記マルチビュー画素のアレイの前記マルチビュー画素は、ライトバルブ（light valves）のセットを含み、前記マルチビュー画素のビュー画素は、前記ビュー画素の前記カラーサブ画素に対応する前記セットの複数のライトバルブを含む、請求項１４から１９のいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。
21. マルチビューバックライト動作の方法であって、前記方法は、
    導光体の長さに沿って光を誘導するステップと、
    カラー調整されたマルチビーム要素のアレイを使用して、前記導波光から光を発するステップであって、前記発せられた光は、カラー調整された発光パターンを有し、マルチビューディスプレイのそれぞれ異なるビュー方向に対応する異なる主角度方向を有する複数の指向性光ビームを含む、ステップとを備え、
    前記カラー調整された発光パターンは、前記マルチビューディスプレイにおけるビュー画素（a view pixel）のカラーサブ画素（color sub-pixels）の配置に対応し、
    前記ビュー画素は、前記カラーサブ画素に対応するように前記指向性光ビームを変調するように構成されている、
    マルチビューバックライト動作の方法。
22. 前記カラー調整されたマルチビーム要素のアレイを使用して光を発するステップは、複合仮想拡張光源の複数の仮想サブ要素として発光を提供し、各仮想サブ要素は、前記複数の仮想サブ要素のうちの別の仮想サブ要素と異なる色を有し、前記複数の仮想サブ要素は、前記異なる色にしたがって、前記カラー調整された発光パターンを提供するように配置された、請求項２１に記載のマルチビューバックライト動作の方法。
23. 前記複数の仮想サブ要素のうちの前記仮想サブ要素（the virtual sub-elements）は、前記ビュー画素の隣接するカラーサブ画素（adjacent color sub-pixels）間の距離に相応する距離によって、互いに空間的にオフセットされ、仮想サブ要素のサイズは、前記ビュー画素のサイズと同程度である、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. 光源を使用して前記導光体に光を提供するステップをさらに含み、前記提供された光は、前記導波光として前記導光体内に誘導される、所定のコリメーション係数を有する白色光を含む、請求項２１から２３のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト動作の方法。
25. 前記マルチビューディスプレイのマルチビュー画素として構成された複数のライトバルブを使用して、前記発光の前記複数の指向性光ビームを変調するステップをさらに含み、前記複数のライトバルブのうちの１つのライトバルブは、前記マルチビュー画素内のビュー画素の前記カラーサブ画素に対応する、請求項２１から２４のいずれか一項に記載のマルチビューバックライト動作の方法。