JP6824171B2 - 制御された回折カップリング効率を有する回折格子ベースの背面照明 - Google Patents
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Description
該当なし
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[1]制御された回折カップリング効率を有する回折格子ベースのバックライトであって、
光を光のビームとして非ゼロの伝播角度で導波するように構成されたライトガイドと、
上記ライトガイドの表面に、上記表面に沿って配置される複数の回折格子であって、上記複数の回折格子のうちの1つの回折格子は、上記表面を通して上記導波光の一部分を回折によりカップリングして外へ出し、これを所定の主角度方向で上記ライトガイドの表面から離れるように方向付けられた、カップリングして外へ出された光ビームとするように構成された、複数の回折格子とを備え、
上記複数の回折格子は、上記ライトガイド表面に沿った距離の関数として、上記回折格子の回折カップリング効率を選択的に制御するように構成された、回折特徴部変調を有する回折特徴部を備える、
回折格子ベースのバックライト。
[2]上記回折特徴部変調は、回折特徴部振幅の変調を含む、上記[1]に記載の回折格子ベースのバックライト。
[3]上記回折特徴部変調は、上記回折格子の上記回折特徴部のデューティサイクルの変調を含む、上記[1]に記載の回折格子ベースのバックライト。
[4]上記複数の回折格子は、実質的に等しいサイズの回折格子を含む、上記[1]に記載の回折格子ベースのバックライト。
[5]上記回折特徴部変調は、上記回折特徴部内のサブ波長ギャップを含み、上記サブ波長ギャップは、上記回折特徴部の有効局所回折カップリング強度を変調するように構成される、上記[1]に記載の回折格子ベースのバックライト。
[6]上記回折特徴部変調は、上記ライトガイド表面の長さに沿って実質的に均一である、上記[1]に記載の回折格子ベースのバックライト。
[7]上記回折特徴部変調は、上記導波光ビーム部分からの上記回折カップリングによる、上記導波光ビームの強度の指数関数的減少を補償するように構成され、上記補償は、上記ライトガイド表面に沿った距離の関数として、上記複数の回折格子による回折によってカップリングして外へ出された光ビームの実質的に均一な強度を提供するものである、上記[1]に記載の回折格子ベースのバックライト。
[8]上記複数の回折格子は、カップリングして外へ出された複数の光ビームとして、上記導波光ビームの上記一部分をカップリングして外へ出すように構成されたマルチビーム回折格子を含み、上記複数のカップリングして外へ出された光ビームのうち1つの光ビームが、上記複数のカップリングして外へ出された他の光ビームとは異なる主角度方向を有する、上記[1]に記載の回折格子ベースのバックライト。
[9]上記マルチビーム回折格子は、曲線状の回折特徴部を有する線形チャープ回折格子である、上記[8]に記載の回折格子ベースのバックライト。
[10]異なる主角度方向を有する上記複数のカップリングして外へ出された光ビームは、3次元(3D)電子ディスプレイの異なる視像に対応する画素を形成するように構成される、上記[8]に記載の回折格子ベースのバックライト。
[11]上記[1]に記載の回折格子ベースのバックライトを備える電子ディスプレイであって、上記カップリングして外へ出される光ビームは、上記電子ディスプレイの画素に対応する、電子ディスプレイ。
[12]上記カップリングして外へ出された光ビームを変調するライトバルブをさらに備え、上記回折格子は、上記ライトバルブに隣接する上記ライトガイドの表面にある、上記
[11]に記載の電子ディスプレイ。
[13]3次元(3D)電子ディスプレイであって、
光を導波する平板ライトガイドと、
アレイに沿った距離の関数として、マルチビーム回折格子の回折カップリング効率を選択的に制御するように構成された、回折特徴部変調を有するマルチビーム回折格子のアレイであって、上記アレイの各マルチビーム回折格子が、上記制御された回折カップリング効率に従って複数の光ビームとして、上記平板ライトガイドによって導波される上記光の一部分をカップリングして外へ出すように構成され、上記光ビームを、対応する複数の異なる主角度方向に向けるように構成された、マルチビーム回折格子のアレイと、
上記異なる主角度方向を有する上記光ビームを変調して、上記3D電子ディスプレイの異なる視像に対応する画素を表すように構成されたライトバルブアレイとを備える、
3D電子ディスプレイ。
[14]上記回折特徴部変調は、上記マルチビーム回折格子の回折特徴部の振幅の変調、上記マルチビーム回折格子の上記回折特徴部のデューティサイクルの変調、および上記回折特徴部の有効密度の変調のうちの1つまたは複数を含む、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[15]上記マルチビーム回折格子の上記アレイのマルチビーム回折格子が、曲線状の回折特徴部を有するチャープ回折格子を備える、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[16]上記ライトバルブアレイが、複数の液晶ライトバルブを備える、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[17]光源をさらに備え、上記平板ライトガイドによって導波される上記光は、上記光源からの光であって、上記平板ライトガイドの縁部にカップリングされ、上記平板ライトガイド内の実質的にコリメートされた光ビームとして非ゼロの伝播角度で導波される、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[18]電子ディスプレイの動作の方法であって、
ライトガイド内で光を導波することと、
上記ライトガイドの表面における複数の回折格子の回折特徴部を変調することによって、上記回折格子の制御された回折カップリング効率を提供することと、
上記制御された回折カップリング効率に従って上記複数の回折格子を用いて、上記導波光の一部分を回折によりカップリングして外へ出して、所定の主角度方向で上記ライトガイド表面から離れるように方向付けられた複数の光ビームを生成することと、
を含み、
上記複数の光ビームは上記電子ディスプレイの画素に対応する、方法。
[19]上記回折特徴部を変調することは、回折特徴部の振幅を変調すること、回折特徴部のデューティサイクルを変調すること、および回折特徴部の有効密度を変調することのうちの1つまたは複数を含む、上記[18]に記載の電子ディスプレイの動作の方法。
[20]対応する複数のライトバルブを用いて上記複数の光ビームを変調することをさらに含み、上記回折格子はマルチビーム回折格子であり、上記変調された複数の光ビームは、3次元(3D)電子ディスプレイの異なる視像の画素を形成する、上記[19]に記載の電子ディスプレイの動作の方法。
本明細書で説明する原理による例および実施形態の様々な特徴は、同様の参照番号が同様の構造要素を表す添付の図面と併せて以下の発明を実施するための形態を参照することにより、より容易に理解することができる。
とができる。いくつかの実施形態によれば、回折格子ベースのバックライト100によりもたらされる複数の光ビーム102のうち1つの(また光照射野内の)光ビーム102は、複数の光ビームのうちの他の光ビーム102とは異なる主角度方向を有するように構成することができる。さらに、その1つの光ビーム102は、所定の方向(主角度方向)と、光照射野内における比較的狭い角度拡がりの両方を有することができる。光ビーム102の主角度方向は、例えば、3D電子ディスプレイの特定の視野の角度方向に対応することができる。そのため、いくつかの実施形態によれば、光ビーム102は、3D電子ディスプレイの画素を表すかまたはそれに対応することができる。
は光照射野を表すことができる。他の例によれば、複数の光ビームのうちの光ビーム102はそれぞれ、実質的に同じ主角度方向を有することができ、異なる主角度方向を有する光ビームを有する複数の光ビームによって表される光照射野とは対照的に、複数の光ビームは実質的に一方向の光を表すことができる。
れて外へ出された複数の光ビーム102は、光照射野を形成する。
隆線)を含んでいる(すなわち、マルチビーム回折格子120は、曲線状のチャープされた回折格子である)。導波光ビーム104は、図4Bで104と名付けた太線の矢印によって示されるような、マルチビーム回折格子120およびライトガイド110に対する入射方向を有する。また、ライトガイド110の表面でマルチビーム回折格子120から離れるように向いた、複数のカップリングして外へ出されるかまたは放射された光ビーム102が示される。示された光ビーム102は、複数の所定の異なる主角度方向に放射される。特に、放射された光ビーム102の所定の異なる主角度方向は、示されるように、(例えば、光照射野を形成するために)方位角および仰角の両方において異なる。様々な例によれば、回折特徴部122の所定のチャープと回折特徴部122の曲線との両方によって、放射される光ビーム102の所定の異なる主角度方向がもたらされ得る。
102 光ビーム
104 導波光ビーム
110 ライトガイド
120 回折格子
122 回折特徴部
124 サブ波長ギャップ
200 電子ディスプレイ
202 光ビーム
204 光ビーム
210 平板ライトガイド
220 マルチビーム回折格子
230 ライトバルブアレイ
240 光源
Claims (19)
- 制御された回折カップリング効率を有する回折格子ベースのバックライトであって、
光を導波光ビームとして非ゼロの伝播角度で導波するように構成されたライトガイドであって、前記導波光ビームがコリメートされている、ライトガイドと、
前記ライトガイドの表面に沿って互いに間隔をおいて配置された複数の回折格子であって、前記複数の回折格子の1つの回折格子(a diffraction grating)は、前記ライトガイドの表面から離れるように方向付けられたカップリングして外へ出された光ビームとして、複数のカップリングして外へ出された光ビームにより形成される光照射野内で、3次元(3D)電子ディスプレイの視像の視認方向に対応する所定の主角度方向で、前記表面を通して前記導波された光の一部分を回折によりカップリングして外へ出すように構成されている、複数の回折格子とを備え、
前記複数の回折格子の前記回折格子(the diffraction gratings)は、前記ライトガイド表面に沿った距離の関数として、前記間隔をおいた回折格子(diffraction gratings)の回折カップリング効率を選択的に制御するように構成された回折特徴部変調を有する回折特徴部(diffractive features)を備える、
回折格子ベースのバックライト。 - 前記回折特徴部変調は、回折特徴部振幅の変調を含む、請求項1に記載の回折格子ベースのバックライト。
- 前記回折特徴部変調は、前記回折格子(diffraction gratings)の前記回折特徴部(diffractive features)のデューティサイクルの変調を含む、請求項1に記載の回折格子ベースのバックライト。
- 前記複数の回折格子は、実質的に等しいサイズの回折格子(diffractive gratings)を含む、請求項1に記載の回折格子ベースのバックライト。
- 前記回折特徴部変調は、前記回折特徴部(the diffractive features)内のサブ波長ギャップ(subwavelength gaps)を含み、前記サブ波長ギャップは、前記回折特徴部の有効局所回折カップリング強度を変調するように構成される、請求項1に記載の回折格子ベースのバックライト。
- 前記回折特徴部変調は、前記ライトガイド表面の長さに沿って実質的に均一であるように変化するように構成されている、請求項1に記載の回折格子ベースのバックライト。
- 前記回折特徴部変調は、前記導波光ビームの一部分が前記回折カップリングにより外へ出ることによる、前記導波光ビームの強度の指数関数的減少を補償するように構成され、前記補償は、前記ライトガイド表面に沿った距離の関数として、前記複数の回折格子による回折によってカップリングして外へ出された光ビームの実質的に均一な強度を提供するものである、請求項1に記載の回折格子ベースのバックライト。
- 前記複数の回折格子は、カップリングして外へ出された前記複数の光ビームとして、前記導波光ビームの前記一部分をカップリングして外へ出すように構成されたマルチビーム回折格子を含み、前記複数のカップリングして外へ出された光ビームの1つの光ビーム(a light beam)が、前記複数のカップリングして外へ出された光ビームの他の光ビーム(other light beams)とは異なる主角度方向を有し、前記複数のカップリングして外へ出された光ビームが前記光照射野を形成するように構成されている、請求項1に記載の回折格子ベースのバックライト。
- 前記マルチビーム回折格子は、曲線状の回折特徴部(diffractive features)を有する線形チャープ回折格子である、請求項8に記載の回折格子ベースのバックライト。
- 異なる主角度方向(different principal angular directions)を有する前記複数のカップリングして外へ出された光ビームは、3D電子ディスプレイの異なる視像(views)に対応する画素(pixels)を形成するように構成される、請求項8に記載の回折格子ベースのバックライト。
- 前記カップリングして外へ出された光ビームを変調するように構成されたライトバルブをさらに備え、前記回折格子は、前記ライトバルブに隣接する前記ライトガイドの表面にある、請求項1に記載の回折格子ベースのバックライトを備える3D電子ディスプレイ。
- 3次元(3D)電子ディスプレイであって、
導波光として光を導波する平板ライトガイドと、
アレイに沿った距離の関数として、マルチビーム回折格子の回折カップリング効率を選択的に制御するように構成された、回折特徴部変調を有するマルチビーム回折格子(multibeam diffraction gratings)のアレイであって、前記アレイのマルチビーム回折格子の各々が、前記制御された回折カップリング効率に従って複数の光ビームとして前記導波光の一部分をカップリングして外へ出すように構成され、光照射野を形成するように構成された各々対応する複数の異なる主角度方向を有する、マルチビーム回折格子のアレイと、
前記異なる主角度方向(the different principle angular directions)を有する前記光ビーム(the light beams)を変調して、前記3D電子ディスプレイの異なる視像(different views)に対応する画素(pixels)を表すように構成されたライトバルブアレイであって、前記光ビーム(the light beams)の前記異なる主角度方向(the different principal angular directions)が、前記異なる視像(the different views)の視認方向(view directions)に対応する前記光照射野を形成する、ライトバルブアレイとを備える、
3D電子ディスプレイ。 - 前記回折特徴部変調は、前記マルチビーム回折格子(the multibeam diffraction gratings)の回折特徴部(diffractive features)の振幅の変調、前記マルチビーム回折格子(the multibeam diffraction gratings)の前記回折特徴部(the diffractive features)のデューティサイクルの変調、および前記回折特徴部(the diffractive features)の有効密度の変調のうちの1つまたは複数を含む、請求項12に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記マルチビーム回折格子(multibeam diffraction gratings)の前記アレイの1つのマルチビーム回折格子(a multibeam diffraction grating)が、曲線状の回折特徴部(curved diffractive features)を有するチャープ回折格子(a chirped diffraction grating)を備える、請求項12に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記ライトバルブアレイが、複数の液晶ライトバルブを備える、請求項12に記載の3D電子ディスプレイ。
- 光源をさらに備え、前記導波光は、前記光源からの光であって、前記平板ライトガイドの縁部にカップリングされ、前記平板ライトガイド内の実質的にコリメートされた導波光ビームとして非ゼロの伝播角度で導波される、請求項12に記載の3D電子ディスプレイ。
- 3次元(3D)電子ディスプレイの動作の方法であって、
ライトガイド内で光を導波するステップと、
前記ライトガイドの表面に沿って互いに間隔をおいて配置された複数の回折格子の回折特徴部(diffractive features)を変調することによって、前記複数の回折格子の制御された回折カップリング効率を提供するステップと、
前記制御された回折カップリング効率に従って前記複数の回折格子を用いて、前記導波された光の一部分を回折によりカップリングして外へ出し、所定の主角度方向(principal angular directions)で前記ライトガイド表面から離れるように方向付けられた複数の光ビームを生成して、光照射野を形成するステップと、を含み、
前記複数の光ビームの前記光ビーム(the light beams)は前記3D電子ディスプレイの画素(pixels)に対応し、前記光ビーム(the light beams)の前記所定の主角度方向(principal angular directions)は前記3D電子ディスプレイの異なる視像(views)の異なる視認方向(view directions)に対応する、方法。 - 前記回折特徴部(the diffractive features)を変調することは、回折特徴部(diffractive features)の振幅を変調すること、前記回折特徴部(the diffractive features)のデューティサイクルを変調すること、および前記回折特徴部(the diffractive features)の有効密度を変調することのうちの1つまたは複数を含む、請求項17に記載の電子ディスプレイの動作の方法。
- 対応する複数のライトバルブを用いて前記複数の光ビームを変調することをさらに含み、前記回折格子(the diffraction gratings)はマルチビーム回折格子(multibeam diffraction gratings)である、請求項18に記載の電子ディスプレイの動作の方法。
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