JP6865212B2 - 向上した角度分解能を有するスーパーサンプリングされた３ｄディスプレイ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１６年９月５日に出願された米国仮特許出願第６２／２１４，９７１号の優先権を主張し、その全内容は参照により本願に組み込まれている。

連邦政府資金による研究開発の記載
該当なし

電子ディスプレイは、多種多様なデバイスおよび製品のユーザに情報を伝達するためのほぼ至る所にある媒体である。最も一般的に見られる電子ディスプレイには、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、電子発光ディスプレイ（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）、ならびに電気機械または電気流体光変調（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）を使用した様々なディスプレイがある。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）またはパッシブディスプレイ（すなわち、別の発生源により提供された光を変調するディスプレイ）に分類することができる。アクティブディスプレイの最も明らかな例には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、およびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。放射される光を考慮したときにパッシブとして通常分類されるディスプレイは、ＬＣＤおよびＥＰディスプレイである。パッシブディスプレイは、多くの場合、本質的に消費電力が低いことを含めて、これだけに限らず魅力的な性能特性を呈するが、光を放射する能力がないことを考えれば、多くの実用的な用途においていくらか使用が制限される場合がある。

光の放射に関連するパッシブディスプレイの利用可能性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連結される。連結された光源は、通常ならばパッシブ型のこれらのディスプレイが光を放射し、実質的にアクティブディスプレイとして機能することを可能にし得る。このような連結された光源の例は、バックライトである。バックライトは、通常ならばパッシブ型のディスプレイの裏側に、このパッシブディスプレイを照射するように配置された光源（多くの場合、いわゆる「パネル」光源）である。例えば、バックライトはＬＣＤまたはＥＰディスプレイに連結されてもよい。バックライトは光を放射し、この光がＬＣＤまたはＥＰディスプレイを通過する。バックライトによって放射された光は、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイにより変調され、変調された光はその後、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイから放射される。多くの場合、バックライトは白色光を放射するように構成される。その場合、白色光を、ディスプレイで用いられる様々な色に変換するために、カラーフィルタが用いられる。例えばカラーフィルタは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイの出力部に配置されてもよく（あまり一般的ではない）、またはバックライトと、ＬＣＤもしくはＥＰディスプレイとの間に配置されてもよい。あるいは様々な色は、原色などの異なる色を用いて、ディスプレイをフィールドシーケンシャル式に照射することによって実現されてもよい。

本開示は、以下の［１］から［２１］を含む。
［１］ドライバ回路を備えるディスプレイドライバ装置であって、
上記ドライバ回路が、３次元（３Ｄ）電子ディスプレイ内の隣接した画素（pixels）の対を、角度組合せ（combinations）に基づいて駆動するように構成され、上記画素の対のうちの１つの画素（pixel）が、３Ｄ画像（image）の３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と、中間３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と関連重み（weight）との少なくとも１つの積（product）、との上記角度組合せ（combinations）のうちの１つの角度組合せ（combination）によって駆動され、
上記画素の対に適用される３Ｄビュー（views）が、異なる主角度方向（directions）を有する異なる関連角度範囲（ranges）を有しており、
上記中間３Ｄビュー（view）が、上記主角度方向（directions）の間にある中間主角度方向（direction）を有する関連中間角度範囲（range）を有しており、
上記３Ｄビュー（view）の上記主角度方向（directions）における主角度方向（direction）に沿って上記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は上記３Ｄビュー（view）を見、上記中間主角度方向（direction）に沿って上記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は上記中間３Ｄビュー（view）を見る、ディスプレイドライバ装置。
［２］上記角度組合せ（combinations）によって、上記３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能が増大する、上記［１］に記載のディスプレイドライバ装置。
［３］上記３Ｄビュー（view）が、上記３Ｄ画像の６４個の３Ｄビュー（views）に含まれ、上記３Ｄ電子ディスプレイの上記角度分解能が、上記３Ｄ画像の１２８個の３Ｄビュー（views）、および上記３Ｄ画像の２５６個の３Ｄビュー（views）のうちの一方に対応している、上記［２］に記載のディスプレイドライバ装置。
［４］上記重み（weights）は、上記画素の対が上記３Ｄ電子ディスプレイの水平方向に沿っている場合、２分の１を含み、上記画素の対が上記３Ｄ電子ディスプレイの垂直方向に沿っている場合、２分の１を含み、上記画素の対が上記３Ｄ電子ディスプレイの対角方向に沿っている場合、４分の１を含む、上記［１］に記載のディスプレイドライバ装置。
［５］上記中間３Ｄビュー（view）が、上記３Ｄ電子ディスプレイの対角方向に沿っており、
上記中間３Ｄビュー（view）が、上記画素（pixels）の対を含む上記３Ｄ電子ディスプレイ内の４つの隣接した画素（pixels）のグループ上で駆動される上記角度組合せ（combinations）に含まれる、上記［１］に記載のディスプレイドライバ装置。
［６］上記中間３Ｄビュー（view）が、上記画素（pixels）の対を含む上記３Ｄ電子ディスプレイ内の隣接した画素（pixels）のグループ上で駆動される上記角度組合せ（combinations）に含まれ、
上記画素のグループ上で駆動される上記角度組合せ（combinations）が、上記３Ｄ電子ディスプレイの水平方向、上記３Ｄ電子ディスプレイの垂直方向、および上記３Ｄ電子ディスプレイの対角方向に沿って隣接した画素上で駆動される上記３Ｄビュー（views）間にある中間３Ｄビュー（views）を含む、上記［１］に記載のディスプレイドライバ装置。
［７］上記ディスプレイドライバに電気的に結合されたグラフィックスプロセッサをさらに備える上記［１］に記載のディスプレイドライバ装置であって、上記グラフィックプロセッサが、上記３Ｄ画像に基づき、第１の３Ｄビュー（view）および第２の３Ｄビュー（view）を生成し、上記第１の３Ｄビューおよび上記第２の３Ｄビューに基づき、上記中間３Ｄビュー（view）を決定するように構成されている、上記［１］に記載のディスプレイドライバ装置。
［８］上記ドライバ回路が、
上記３Ｄ画像に基づき、第１の３Ｄビュー（view）および第２の３Ｄビュー（view）を生成し、
上記第１の３Ｄビューおよび上記第２の３Ｄビューに基づき、上記中間３Ｄビュー（view）を決定し、
上記画素の対の第１の画素（pixel）および第２の画素（pixel）を駆動するように構成されたグラフィックスプロセッサを含む、上記［１］に記載のディスプレイドライバ装置。
［９］上記［１］に記載の上記ディスプレイドライバ装置を備えるバックライトであって、
実質的にコリメートされた光を非ゼロの伝播角度で導波するように構成された平板ライトガイドであって、上記導波されるコリメートされた光の一部分を、上記平板ライトガイドの表面から放射するようにさらに構成された、平板ライトガイドと、
上記平板ライトガイド表面にあるマルチビーム回折格子であって、上記コリメートされた光の一部分を回折によりカップリングして、上記平板ライトガイドから放射される複数の光ビームとして上記平板ライトガイドから外へ出すように構成されたマルチビーム回折格子と、
をさらに備え、
上記複数の光ビーム（beams）のうちの１つの光ビーム（beam）が、上記複数の光ビームのうちの他の光ビームの主角度方向（directions）とは異なる主角度方向（direction）を有し、
上記光ビームの上記主角度方向が、上記３Ｄ電子ディスプレイの３Ｄビュー方向（direction）に対応しており、
上記光ビーム（beam）が、上記３Ｄビュー方向における上記３Ｄ電子ディスプレイの画素（pixels）のうちの１つを表す、バックライト。
［１０］上記平板ライトガイドに光を提供するように構成された、上記平板ライトガイドに光学的にカップリングされた光源をさらに備える、上記［９］に記載のバックライト。
［１１］上記光源が、異なる光色を、上記異なる光色の各々に対応した上記コリメートされた光の異なる色固有の非ゼロの伝播角度（angles）で提供するように構成された複数の異なる光学源を備える、上記［１０］に記載のバックライト。
［１２］上記［９］に記載の上記バックライトを備える上記３Ｄ電子ディスプレイであって、
上記複数の光ビームのうちの上記光ビーム（beam）を変調するためのライトバルブ（valve）をさらに備え、上記ライトバルブが上記マルチビーム回折格子（grating）に隣接している、上記３Ｄ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、
上記３Ｄ電子ディスプレイの画素（pixels）を、３Ｄ画像の異なる３Ｄビュー（views）と、上記３Ｄ画像の中間３Ｄビュー（views）と関連重み（weights）との積（products）、との角度組合せ（combinations）を用いて、駆動するように構成されたドライバであって、
上記異なる３Ｄビュー（views）のうちの１つの３Ｄビュー（view）に関連付けられた主角度方向（direction）に沿って上記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は上記１つの３Ｄビュー（view）を見、上記中間３Ｄビュー（views）のうちの１つの中間３Ｄビュー（view）に関連付けられた中間主角度方向（direction）に沿って上記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、上記目視者は、上記１つの中間３Ｄビュー（view）を見る、ドライバと、
コリメートされた光を非ゼロの伝播角度で導波光ビームとして導波するように構成された平板ライトガイドと、
上記平板ライトガイドの表面にあるマルチビーム回折格子（gratins）のアレイ（array）であって、上記アレイの１つのマルチビーム回折格子（grating）が、上記導波光ビーム（beam）の一部分を回折によりカップリングして、上記３Ｄ電子ディスプレイの上記異なる３Ｄビュー（views）の方向に対応した異なる主角度方向（directions）を有する複数のカップリングして外へ出される光ビーム（beams）として、外へ出すように構成された、アレイと
を備える、３Ｄ電子ディスプレイ。
［１４］上記ドライバに電気的に結合されたグラフィックスプロセッサであって、
上記３Ｄ画像に基づいて上記３Ｄビュー（views）を生成し、
上記３Ｄビューに基づいて上記中間３Ｄビュー（views）を決定するように構成されたグラフィックスプロセッサをさらに備える、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アレイが、曲線状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］上記マルチビーム回折格子のアレイが、線形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。
［１７］上記カップリングして外へ出された光ビームを、上記３Ｄ電子ディスプレイの上記異なる３Ｄビュー（views）に対応した３Ｄ画素（pixels）として、選択的に変調するように構成されたライトバルブアレイをさらに備える、上記［１３］に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
［１８］スーパーサンプリングを提供するための方法であって、
３次元（３Ｄ）電子ディスプレイ内の隣接した画素（pixels）の対を、角度組合せ（combinations）に基づいて駆動するステップであって、上記画素の対のうちの１つの画素（pixel）は、３Ｄ画像の３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と、中間３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と関連重み（weight）との少なくとも１つの積（product）、との上記角度組合せ（combinations）のうちの１つの角度組合せ（combination）によって駆動される、ステップを備え、
上記画素（pixels）の対に適用される３Ｄビュー（views）は、異なる主角度方向（directions）を有する異なる関連角度範囲（ranges）を有し、
上記中間３Ｄビュー（view）が、上記主角度方向（directions）の間にある中間主角度方向（direction）を有する関連中間角度範囲（range）を有し、
上記３Ｄビュー（view）の上記主角度方向（directions）における主角度方向（direction）に沿って上記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は上記３Ｄビュー（view）を見、上記中間主角度方向（direction）に沿って上記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、上記目視者は上記中間３Ｄビュー（view）を見る、方法。
［１９］上記３Ｄ画像に基づいて第１の３Ｄビュー（view）および第２の３Ｄビュー（view）を生成するステップと、
上記第１の３Ｄビューおよび上記第２の３Ｄビューに基づいて、上記中間３Ｄビュー（view）を決定するステップと
をさらに備える、上記［１８］に記載の方法。
［２０］上記角度組合せ（combinations）によって、上記３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能が増大する、上記［１８］に記載の方法。
［２１］ドライバ回路と併せて用いるためのコンピュータプログラム製品であって、上記コンピュータプログラム製品が、スーパー分解能を提供するために、非一時的なコンピュータ読取り可能記憶媒体と、それに埋め込まれたコンピュータプログラム機構とを備え、上記コンピュータプログラム機構が、
３次元（３Ｄ）電子ディスプレイ内の隣接した画素（pixels）の対を、角度組合せ（angular combinations）に基づいて駆動するための命令であって、上記画素の対のうちの１つの画素（pixel）が、３Ｄ画像の３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と、中間３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と関連重み（weight）との少なくとも１つの積（product）、との上記角度組合せ（combinations）のうちの１つの角度組合せ（combination）によって駆動される、命令を含み、
上記画素の対に適用される３Ｄビュー（views）が、異なる主角度方向（directions）を有する異なる関連角度範囲（ranges）を有しており、
上記中間３Ｄビュー（view）が、上記主角度方向（directions）の間にある中間主角度方向（direction）を有する関連中間角度範囲（range）を有し、
上記３Ｄビュー（view）の主角度方向（directions）における主角度方向（direction）に沿って上記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は上記３Ｄビュー（view）を見、上記中間主角度方向（direction）に沿って上記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、上記目視者は上記中間３Ｄビュー（view）を見る、コンピュータプログラム製品。
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、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、図面では同様の参照番号が同様の構造要素を指す。

本明細書で説明する原理の一例による、特定の主角度方向を有する光ビームの角度成分｛θ，φ｝のグラフィック図である。 本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例における３Ｄ電子ディスプレイの放射パターンの図である。 ［図３Ａ］本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例における一方向に沿った３Ｄ電子ディスプレイの３Ｄビュー内の画素の図である。［図３Ｂ］本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例における一方向に沿った３Ｄ電子ディスプレイの３Ｄビュー内の画素の図である。 本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例におけるスーパーサンプリングのある３Ｄ電子ディスプレイの放射パターンの図である。 本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例におけるスーパーサンプリングのある３Ｄ電子ディスプレイの放射パターンの図である。 本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例における３次元（３Ｄ）電子ディスプレイのブロック図である。 ［図７Ａ］本明細書で説明する原理と一致した一実施形態による、一例におけるバックライトの断面図である。［図７Ｂ］本明細書で説明する原理と一致した一実施形態による、一例におけるコリメータの出力アパーチャと平板ライトガイドの入力アパーチャとの位置合わせを示す断面図である。 ［図８Ａ］本明細書で説明する原理と一致した一実施形態による、一例におけるマルチビーム回折格子を有するバックライトの一部分の断面図である。［図８Ｂ］本明細書で説明する原理と一致した別の実施形態による、一例におけるマルチビーム回折格子を有するバックライトの一部分の断面図である。 本明細書で説明する原理と一致した一実施形態による、一例におけるマルチビーム回折格子を含む図８Ａまたは図８Ｂのいずれかのバックライト部分の斜視図である。 ［図９Ａ］本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例における３Ｄ電子ディスプレイを含む電子デバイスのブロック図である。［図９Ｂ］本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例における３Ｄ電子ディスプレイを含む電子デバイスのブロック図である。 本明細書で説明する原理と一致した一実施形態による、一例におけるスーパーサンプリングを提供する方法のフローチャートである。

いくつかの例および実施形態は、上記で参照した図に示される特徴に対する追加および代替のうちの１つである他の特徴を有する。これらおよび他の特徴は、上記で参照した図を参照して以下で詳述される。

本明細書で説明する原理による実施形態および例では、３次元（３Ｄ）電子ディスプレイ内の隣接した画素の対を角度組合せに基づいて駆動することによって、スーパーサンプリングが提供される。特に画素の対のうちの１つの画素は、３Ｄ画像の３Ｄビュー内の画素と、中間３Ｄビュー内の画素に関連重みをかけた少なくとも１つの積との角度組合せのうちの１つの角度組合せによって駆動される。さらに、画素の対に適用される３Ｄビューは、異なる主角度方向を有する異なる関連角度範囲を有し、中間３Ｄビューは、主角度方向の間にある中間主角度方向を有する関連中間角度範囲を有する。３Ｄビューの主角度方向（principal angular directions）における主角度方向（a principal angular direction）に沿って３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は３Ｄビューを見、中間主角度方向に沿って３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は中間３Ｄビューを見る。したがって、中間３Ｄビューを含めることによって、３Ｄビューに関連付けられた角度サンプリングが多くなり、それにより３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能が増大し、３Ｄ電子ディスプレイによって提供される３Ｄ画像の３Ｄビュー間での遷移が滑らかになる。

さらに、いくつかの実施形態では、３Ｄ電子ディスプレイ、例えばオートステレオスコピックなまたは「裸眼」の３Ｄ電子ディスプレイは、３Ｄ情報を表示するために用いられる。

特に３Ｄ電子ディスプレイは、マルチビーム回折格子のアレイを有する格子ベースのバックライトを使用してもよい。マルチビーム回折格子を用いて、ライトガイドからの光をカップリングし、３Ｄ電子ディスプレイの画素に対応した、カップリングして外へ出される光ビームを提供することができる。カップリングして外へ出される光ビームは、互いに異なる主角度方向を有してもよい（「異なる方向に向けられた光ビーム」とも呼ばれる）。いくつかの実施形態によれば、マルチビーム回折格子によって生成されたこれらの異なる方向に向けられた光ビームは、変調され、３Ｄ情報を表示するための「裸眼」の３Ｄ電子ディスプレイの３Ｄビューに対応した３Ｄ画素として機能してもよい。

これらの実施形態では、主角度方向の数に限りがあることから、３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能は、３Ｄビューと重み付けされた中間３Ｄビューとの角度組合せを用いて隣接した３Ｄ画素を駆動することによって、増大させることができる。人間の視覚系は対数スケール的な非線形性のものであることから、主角度方向における特定の主角度方向に沿って見るとき、中間３Ｄビューは認識可能な効果を有さない（すなわち、目視者は、最大強度をもつ主角度方向を有する３Ｄ画像の３Ｄビューを見ている）。しかし視認角度が変わり（かつ、その３Ｄビューに関連付けられた角度範囲の境界を越え）、３Ｄ画像の隣接した３Ｄビューに関連付けられた主角度方向の間に目視者がいるとき、目視者は中間３Ｄビューを見るまたは知覚することになる。これらの遷移は滑らかに生じてもよく、主角度方向を有する３Ｄ画像の３Ｄビューから、次いで中間主角度方向を有する３Ｄ画像の中間３Ｄビューへ、次いで別の主角度方向を有する３Ｄ画像の別の３Ｄビューへと遷移する。その結果、スーパーサンプリング技法は、３Ｄ電子ディスプレイによって提供される３Ｄ画像の３Ｄビュー間の遷移を滑らかにすることができる。

３Ｄ画像の３Ｄビューは６４個あってもよく、隣接した画素の対を、中間３Ｄビューを含む角度組合せで駆動することによって、３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能を

倍に増大させることができ、それにより３Ｄ画像の３Ｄビューが事実上１２８個存在するようになることに留意すべきである。例えば中間３Ｄビューは、３Ｄ電子ディスプレイの対角方向に沿っていてもよく、中間３Ｄビューは、３Ｄ電子ディスプレイ内の４つの隣接した画素の対のグループ上で駆動される角度組合せに含まれ得る。これらの実施形態では、画素の対に用いられる重みは４分の１である。

あるいは、画像の３Ｄビューは６４個あってもよく、隣接した画素の対を、中間３Ｄビューを含む角度組合せで駆動することによって、３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能を２倍に増大させることができ、それにより３Ｄ画像の３Ｄビューが事実上２５６個存在するようになる。例えば中間３Ｄビューは、３Ｄ電子ディスプレイの水平または垂直方向に沿っていてもよく、中間３Ｄビューは、３Ｄ電子ディスプレイ内の隣接した画素の対上で駆動される角度組合せに含まれ得る。さらに中間３Ｄビューは、３Ｄ電子ディスプレイの対角方向に沿っていてもよく、中間３Ｄビューは、３Ｄ電子ディスプレイ内の４つの隣接した画素の対のグループ上で駆動される角度組合せに含まれ得る。これらの実施形態では、画素の対に用いられる重みは、水平または垂直方向に沿って２分の１（０．５）、および対角方向に沿って４分の１（０．２５）である。

本明細書において「ライトガイド」は、内部全反射を用いて構造体内で光を導波する構造体として定義される。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。「ライトガイド」という用語は全般的に、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または媒体との間の境界面において光を導波するために内部全反射を使用する誘電体光導波路を指す。定義上、内部全反射のための条件は、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、内部全反射をさらに容易にするために、上述の屈折率差に加えてまたはその代わりにコーティングを含んでもよい。コーティングは、例えば反射コーティングであってもよい。ライトガイドは、平板またはスラブガイド、およびストリップガイドのうちの一方または両方を含むがこれらに限定されないいくつかのライトガイドのうちの任意のものとすることができる。

さらに本明細書において、「平板」という用語は、「平板ライトガイド」のようにライトガイドに適用される場合は、区分的または個別的に平面状の層またはシートとして定義され、それらはときに「スラブ」ガイドと呼ばれる。特に、平板ライトガイドは、ライトガイドの上面と下面（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波するように構成されたライトガイドとして定義される。さらに、本明細書における定義上、上面および下面はともに互いに隔てられ、少なくとも個別的な意味で互いに実質的に平行であってもよい。すなわち、平板ライトガイドのいずれの個別的に小さな領域内でも、上面および下面は実質的に平行であるかまたは同一平面上にある。

いくつかの実施形態では、平板ライトガイドは、実質的に平坦（例えば平面に制限される）であってよく、したがって平板ライトガイドは平面状ライトガイドである。他の実施形態では、平板ライトガイドは、１つまたは２つの直交する次元において曲線状であってもよい。例えば、平板ライトガイドは、円筒形状の平板ライトガイドを形成するように、単一の次元において曲線状であってもよい。しかし、いずれの曲率も、光を導波するために平板ライトガイド内での内部全反射が維持されることを確実にするように、十分大きな曲率半径を有する。

本明細書で説明する様々な実施形態によれば、光をライトガイド（例えば平板ライトガイド）から光ビームとして散乱させるまたはカップリングして外へ出すために回折格子（例えばマルチビーム回折格子）が使用され得る。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実現するように配置された複数の特徴部（すなわち、回折特徴部）として全般的に定義される。いくつかの例では、複数の特徴部は、周期的にまたは準周期的に配置されてもよい。例えば、回折格子の複数の特徴部（例えば材料表面の複数の溝）は、１次元（１Ｄ）アレイに配置されてもよい。他の例では、回折格子は、特徴部の２次元（２Ｄ）アレイであってもよい。例えば、回折格子は、材料表面の突起または穴の２Ｄアレイであってもよい。

このように、また本明細書における定義上、「回折格子」は、回折格子に入射する光の回折を実現する構造体である。光がライトガイドから回折格子に入射すると、そこで実現される回折または回折散乱は回折カップリングを生じ得、したがってそれは「回折カップリング」と呼ばれるが、それは回折格子が回折によりライトガイドから光をカップリングして外へ出すことができるからである。回折格子はまた、回折により光の角度を（すなわち回折角度で）方向変更する、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（すなわち、回折された光）は、概して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。本明細書では、回折による光の伝播方向の変化は、「回折方向変更」と呼ばれる。したがって、回折格子は、回折格子に入射する光を回折により方向変更す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する場合には、回折格子はライトガイドからの光を回折によりカップリングして外へ出すこともできる。

さらに、本明細書における定義上、回折格子の特徴部は、「回折特徴部」と呼ばれ、表面、表面内、および表面上のうちの１つまたは複数にあるものとすることができる（すなわち「表面」は、２つの材料間の境界を指す）。表面は、平板ライトガイドの表面とすることができる。回折特徴部は、溝、隆線、穴、および突起のうちの１つまたは複数を含むがこれらに限定されない、光を回折する様々な構造体のうちの任意のものを含むことができ、これらの特徴部は、表面、表面内、または表面上のうちの１つまたは複数にあるものとすることができる。例えば回折格子は、材料表面内の複数の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た複数の平行な隆線を含んでもよい。（溝、隆線、穴、突起などのいずれであろうと）回折特徴部は、正弦波輪郭、長方形輪郭（例えば、バイナリ回折格子）、三角形輪郭、および鋸歯状輪郭（例えば、ブレーズ化格子）のうちの１つまたは複数を含むがこれらに限定されない、回折を実現する様々な断面形状または輪郭のうちの任意のものを有することができる。

本明細書における定義上、「マルチビーム回折格子」は、複数の光ビームを含むカップリングして外へ出される光を生成する回折格子である。さらに、マルチビーム回折格子により生成される複数の光ビームは、本明細書における定義上、互いに異なる主角度方向を有する。特に、定義上、マルチビーム回折格子による入射光の回折カップリングおよび回折方向変更の結果として、複数の光ビームのうちの１つの光ビームは、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。複数の光ビームは、光照射野を表すことができる。例えば、複数の光ビームは、８つの異なる主角度方向を有する８つの光ビームを含んでもよい。例えば、組み合わされた８つの光ビーム（すなわち、複数の光ビーム）が、光照射野を表してもよい。様々な実施形態によれば、様々な光ビームの異なる主角度方向は、それぞれの光ビームの原点でマルチビーム回折格子の回折特徴部の格子ピッチまたは間隔と、配向または回転とを組み合わせることによって、マルチビーム回折格子に入射する光の伝播方向に対して決定される。

特に、マルチビーム回折格子によって生成される光ビームは、本明細書における定義上、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、本明細書において、光ビームの「仰角成分」または「仰角」と呼ばれる。角度成分φは、光ビームの「方位角成分」または「方位角」と呼ばれる。定義上、仰角θは、（例えばマルチビーム回折格子の平面に垂直な）垂直平面における角度であり、方位角φは、（例えばマルチビーム回折格子の平面に平行な）水平平面における角度である。図１は、本明細書で説明する原理の一例による、特定の主角度方向を有する光ビーム１０の角度成分｛θ，φ｝を示す。加えて、本明細書における定義上、光ビーム１０は特定の点から放射または発散される。すなわち定義上、光ビーム１０は、マルチビーム回折格子内の特定の原点に関連付けられた中心光線を有する。図１は、光ビームの原点Ｏも示す。入射光の例示的な伝播方向は、図１において原点Ｏに向かって方向付けられた太線の矢印１２を用いて示される。

様々な実施形態によれば、マルチビーム回折格子の特性、およびその特徴（すなわち回折特徴部）は、光ビームの角度指向性、および光ビームのうちの１つもしくは複数に対するマルチビーム回折格子の波長もしくは色選択性のうちの一方または両方を制御するために用いられてもよい。角度指向性および波長選択性を制御するために用いられ得る特性は、格子長さ、格子ピッチ（特徴部の間隔）、特徴部の形状、特徴部のサイズ（例えば溝幅もしくは隆線幅）、および格子の配向のうちの１つまたは複数を含むが、これらに限定されない。いくつかの例では、制御のために用いられる様々な特性は、光ビームの原点の近傍に対して局所的な特性であってもよい。

さらに本明細書で説明する様々な実施形態によれば、回折格子（例えばマルチビーム回折格子）によりライトガイドからカップリングして外へ出される光は、電子ディスプレイの画素を表す。特に、異なる主角度方向を有する複数の光ビームを生成するためのマルチビーム回折格子を有するライトガイドは、「裸眼」３次元（３Ｄ）電子ディスプレイ（マルチビューもしくは「ホログラフィック」電子ディスプレイ、またはオートステレオスコピックディスプレイとも呼ばれる）などであるがこれらに限定されない電子ディスプレイのバックライト、またはそれらの電子ディスプレイと併せて用いられるバックライトの一部とすることができる。したがって、マルチビーム回折格子を用いてライトガイドから導波光をカップリングして外へ出すことにより生成される異なる方向に向けられた光ビームは、３Ｄ電子ディスプレイの「３Ｄ画素」とすることができる、または「３Ｄ画素」を表すことができる。さらに３Ｄ画素は、３Ｄ電子ディスプレイの異なる３Ｄビューまたは３Ｄビュー角度に対応する。

さらに「コリメータ」は、コリメータに入る光を、コリメーションの程度を有するコリメータの出力部においてコリメートされた光に変換する構造体として定義される。特にコリメータは、入力光を反射、屈折、または反射および屈折させて、特定の方向に沿ってコリメートされた出力ビームにする。いくつかの実施形態では、コリメータは、垂直方向に対応した垂直平面において、または同じことであるが水平平面に対して所定の非ゼロの伝播角度を有するコリメートされた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によれば、光源は、異なる光色を提供する異なる光学源（異なるＬＥＤなど）を含んでもよく、コリメータは、コリメートされた光を、異なる光色のそれぞれに対応した異なる色固有の非ゼロの伝播角度で提供するように構成されてもよい。

本明細書において「光源」は、光の発生源（例えば光を放射する装置またはデバイス）として定義される。例えば光源は、作動されたときに光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることができる。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、プラズマに基づく光学エミッタ、蛍光ランプ、白熱ランプ、および事実上任意の他の光の発生源のうちの１つまたは複数を含むが、これらに限定されない実質的に任意の光の発生源、または光学エミッタとすることができる。光源によって生成される光は色を有してもよく、または特定の光の波長を含んでもよい。したがって、「異なる色の複数の光源」は、本明細書において明示的に、光源のうちの少なくとも１つが、複数の光源のうちの少なくとも１つの他の光源によって生成される光の色または波長とは異なる色、または同じことであるが波長を有する光を生成する光源のセットまたはグループとして定義される。さらに、「異なる色の複数の光源」は、複数の光源のうちの少なくとも２つの光源が異なる色の光源でありさえすれば（すなわち、少なくとも２つの光源間で異なる光色を生成しさえすれば）、同じまたは実質的に同様の色の２つ以上の光源を含んでもよい。したがって本明細書による定義上、異なる色の複数の光源は、第１の光色を生成する第１の光源と、第２の光色を生成する第２の光源とを含んでもよく、第２の色は第１の色とは異なる。

さらに、３Ｄビューまたは３Ｄ画像内の「画素」は、３Ｄビューまたは３Ｄ画像内の微小面積として定義される。したがって、３Ｄ画像は多数の画素を含み得る。あるいは、３Ｄ電子ディスプレイ内の「画素」は、液晶ディスプレイ内のセルなどの、３Ｄ電子ディスプレイ内で照射される微小面積として定義されてもよい。

さらに、本明細書で用いられるとき、冠詞「ａ（１つ）」は、特許技術における通常の意味、すなわち、「１つまたは複数（one or more）」を有することを意図するものである。本明細書では例えば、「（１つの）格子（a grating）」は１つまたは複数の格子を意味し、したがって「その（１つの）格子（the grating）」は「その１つまたは複数の格子（the grating(s)）」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）」、「前面（front）」、「背面（back）」、「第１の」、「第２の」、「左」、または「右」に対するいずれの参照も、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、値に適用されたときは全般的にその値を生成するために用いられる機器の許容差範囲内を意味し、または他に明示的に指定されない限り、±１０％、または±５％、または±１％を意味し得る。さらに、本明細書で用いられるとき「実質的に」という用語は、大多数、またはほとんどすべて、またはすべて、または例えば約５１％〜約１００％の範囲内の量を意味する。さらに本明細書における例は、例示的にすぎず、考察の目的で示され、限定のためのものではないことが意図される。

３Ｄ電子ディスプレイによって提供される変調された光ビームにおける３Ｄ画像の３Ｄビューは、異なる主角度方向を有する。変調された光ビームにおける３Ｄビューは、ｋ_ｘ−ｋ_ｙ平面内の変調された光ビームの波数（ｋ）または空間周波数の成分によって特定することができる。このことは図２に示されており、図２は、本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例における３Ｄ電子ディスプレイの放射パターン２００の図を示す。図２では、３Ｄ電子ディスプレイは、これに限定されないが６４個の３Ｄビュー２１０を有するものとして示され、異なる主角度方向２２６および関連角度範囲２１２（３Ｄビューの強度が３分の２低減する角度空間における径方向距離などであり、図２では大きな円によって示される）を伴う。（わかりやすくするために、図２では、角度範囲２１２または主角度方向２２６のすべてが符号付けされているわけではないことに留意すべきである。）概して、３Ｄ電子ディスプレイによって提供される３Ｄビューの数は、（バックライトの複雑さなどの）３Ｄ電子ディスプレイの複雑さ（およびコスト）と、３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能との妥協点を表している。

さらに、３Ｄ電子ディスプレイは、主角度方向２２６および角度範囲２１２を（例えばマルチビーム回折格子を介して）制御することができ、それにより、変調された光ビームにおける光の径方向の分散が、角度エイリアシングを排除する。このことは図３Ａに示されており、図３Ａは、本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例における一方向３０８に沿った３Ｄ電子ディスプレイの３Ｄビュー３１４および３１６をもたらす画素３１０および３１２の図を示す（前述した３Ｄビューの例であってもよい）。例えば方向３０８は、放射パターン２００の波数に対応した３Ｄ電子ディスプレイの水平方向２１４、垂直方向２１６、または対角方向２１８とすることができる。図３Ａでは、３Ｄビュー１３４および３１６はガウス分布を有しており、それにより３Ｄビュー３１４の強度は、３Ｄビュー３１６の主角度方向３２０においてゼロであり、３Ｄビュー３１６の強度は、３Ｄビュー３１４の主角度方向３１８においてゼロである（主角度方向３１８および３２０は、前述した主角度方向２２６の例であってもよいことに留意すべきである）。それにもかかわらず、一部の既存の３Ｄ電子ディスプレイとは対照的に、３Ｄ電子ディスプレイによって提供される３Ｄビュー３１４および３１６は、主角度方向３１８と３２０の間で角度方向が重なる。この重なりは、目視者の視認角度が主角度方向３１８から方向３０８に沿って主角度方向３２０に向かって（およびその逆に）移動するときに、３Ｄビュー３１４から３Ｄビュー３１６まで（断続的な飛び越しなく）滑らかに遷移することを確実にするのに役立つ。

図２を再び参照すると、角度方向２２６−３では、目視者は３Ｄビュー２１０−１を見るまたは知覚することができる。さらに角度方向２２２では、目視者は、３Ｄビュー２１０−１と２１０−２との減衰した混合部分を見るまたは知覚することができる。さらに角度方向２２４では、目視者は、３Ｄビュー２１０−１と２１０−２と２１０−３と２１０−４の減衰した混合部分を見るまたは知覚することができる。

３Ｄ電子ディスプレイによって提供される主角度方向２２６および角度範囲２１２、ならびに３Ｄビュー２１０の重なりを制御することによって、３Ｄ電子ディスプレイの複雑さ（およびコスト）を増大させることなく、３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能を増大させることが可能になり得る。特に角度分解能は、スーパーサンプリングを用いることによって増大させることができる。

例えば図３Ａに示されるように、３Ｄビュー３１４内の１つの画素は、３Ｄ電子ディスプレイ内の画素３１０に適用されてもよく（すなわち、３Ｄビュー３１４内の複数の画素は、画素３１０を含む３Ｄ電子ディスプレイ内の画素のサブセットに適用されてもよく）、３Ｄビュー３１６内の１つの画素は、３Ｄ電子ディスプレイ内の画素３１２に適用されてもよい（すなわち、３Ｄビュー３１６内の複数の画素は、画素３１２を含む３Ｄ電子ディスプレイ内の画素の別のサブセットに適用されてもよい）。人間の視覚系は対数スケール的な非線形性のものであることから、主角度方向３１８と３２０との間の任意の中間角度方向においても、目視者は、３Ｄビュー３１４または３Ｄビュー３１６のいずれかを見るまたは知覚する。３Ｄ電子ディスプレイ内の隣接した（最も近くで隣り合う）画素の対（画素３１０および３１２など）に対して角度組合せを駆動または適用することによって、３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能を増大させることができる。本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例における一方向３０８に沿った３Ｄ電子ディスプレイ内の画素３１０および３１２の図を示す図３Ｂに示されるように、画素３１０は、３Ｄビュー３１４と３Ｄビュー３１６との間にある３Ｄ画像の中間３Ｄビュー３２２内の１つの画素に重みをかけた少なくとも１つの積に組み合わされた、またはそれに加えられた３Ｄビュー３１４の画素を用いて駆動される（すなわち、中間３Ｄビュー３２２は、主角度方向３１８と３２０の間にある中間主角度方向３２４を有する関連中間角度範囲を有することができる）。（中間３Ｄビュー３２２の中間角度範囲は、主角度方向３１８および３２０において非ゼロの強度が存在するものであるが、他の実施形態では、主角度方向３１８および３２０における中間３Ｄビュー３２２の強度はゼロである。）さらに画素３１２は、重みを中間３Ｄビュー３２２内の画素にかけた少なくとも１つの積に組み合わされた、またはそれに加えられた３Ｄビュー３１６の画素で駆動されてもよい。方向３０８が水平方向２１４または垂直方向２１６である場合には、重みは２分の１（０．５）であり得ることに留意すべきである。あるいは、方向３０８が対角方向２１８である場合には、重みは４分の１（０．２５）であり得る。

３Ｄ電子ディスプレイを主角度方向３１８または３２０に沿って見るとき、目視者は、それぞれ３Ｄビュー３１４または３Ｄビュー３１６を見るまたは知覚し、３Ｄ電子ディスプレイを中間主角度方向３２４に沿って見るとき、目視者は、中間３Ｄビュー３２２を見る。これは、主角度方向３１８または３２０に沿って、それぞれ３Ｄビュー３１４または３Ｄビュー３１６の強度が、重みの使用に起因して中間３Ｄビュー３２２に勝るからである。しかし３Ｄビュー３１４および３１６のガウス分布と、中間３Ｄビュー３２２内の画素の線形重畳との重なりがあることから、中間主角度方向３２４においては、目視者は（３Ｄビュー３１４または３１６ではなく）中間３Ｄビュー３２２を見るまたは知覚する。したがって、３Ｄ電子ディスプレイ内の画素３１０および３１２を駆動するとき、中間３Ｄビュー３２２内の画素を含めることによって、３Ｄ画像の３Ｄビューに関連付けられた角度サンプリングが増え（すなわち、３Ｄビューの有効数が増え）、それにより３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能が増大し、さらに３Ｄ電子ディスプレイによって提供される３Ｄ画像の３Ｄビュー間での遷移がさらに滑らかになる。

いくつかの実施形態では、スーパーサンプリングを用いることによって、３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能を、

倍に増大させることができ、それによりそれにより３Ｄ画像の３Ｄビューが事実上１２８個存在するようになる。このことは図４に示されており、図４は、本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例におけるスーパーサンプリングのある３Ｄ電子ディスプレイの放射パターン４００の図を示す。特に、３Ｄビュー２１０に組み合わされ３Ｄ電子ディスプレイ内の画素を駆動するために用いられる重み付けされた中間３Ｄビュー４１０が、４９個存在し得る（図４では小さなひし形によって示されるが、中間３Ｄビュー４１０の角度範囲は、３Ｄビュー２１０の角度範囲と同じであっても異なってもよい）。

図４に示されるように、中間３Ｄビュー４１０−１は、３Ｄ電子ディスプレイの対角方向２１８に沿っていてもよく、重み付けされた中間３Ｄビュー４１０−１は、３Ｄ電子ディスプレイ内の４つの隣接した画素の対のグループ上で駆動される３Ｄビュー２１０−１、２１０−２、２１０−３、および２１０−４を有する角度組合せに含まれてもよい。あるいは、角度方向２２６−３に対応した３Ｄ電子ディスプレイ内の画素は、３Ｄビュー２１０−１内の画素および中間ビュー４１０−１、４１０−２、４１０−３、および４１０−４内の重み付けされた画素で駆動されてもよい。特に角度方向２２６−３に対応した３Ｄ電子ディスプレイ内の画素は、

で駆動されてもよく、ここでＰは、３Ｄビュー２１０−１内の画素であり、αｉは重みであり、Ｑｉは中間３Ｄビュー４１０内の対応した画素である。（より全般的には、３Ｄ電子ディスプレイの縁部を除き３Ｄ電子ディスプレイ内の隣接した画素のグループには４個の画素があり得、ここで隣接した画素のグループにおける中間３Ｄビューからの画素は１個または２個存在する。）これらの実施形態では、角度組合せに用いられる中間３Ｄビューの重みは、それぞれ４分の１（０．２５）である。

主角度方向２２６−３に沿って見るとき、目視者は、３Ｄビュー２１０−１（それに加えて、中間ビュー４１０−１、４１０−２、４１０−３、および４１０−４の小部分）を見るまたは知覚する。さらに角度方向２２２では、目視者は、３Ｄビュー２１０−１と２１０−２の減衰した混合部分、ならびに中間３Ｄビュー４１０−１および４１０−４を見るまたは知覚することができる。さらに、角度方向２２４においては、目視者は、中間３Ｄビュー４１０−１（それに加えて、３Ｄビュー２１０−１、２１０−２、２１０−３、および２１０−４の小部分）を見るまたは知覚することができる。

いくつかの実施形態では、スーパーサンプリングを用いることによって、３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能を２倍に増大させることができ、それにより３Ｄ画像の３Ｄビューが事実上２５６個存在するようになる。このことは図５に示されており、図５は、本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例におけるスーパーサンプリングのある３Ｄ電子ディスプレイの放射パターン５００の図を示す。特に３Ｄビュー２１０に組み合わされ３Ｄ電子ディスプレイ内の画素を駆動するために用いられる重み付けされた中間３Ｄビュー５１０は、１６１個存在し得る。

図５に示されるように、中間３Ｄビュー５１０−１は、３Ｄ電子ディスプレイの水平方向２１４に沿っていてもよく、重み付けされた中間３Ｄビュー５１０−１は、３Ｄ電子ディスプレイ内の隣接した画素の対上で駆動される３Ｄビュー２１０−１および２１０−２を有する角度組合せに含まれ得る。同様に、中間３Ｄビュー５１０−３は、３Ｄ電子ディスプレイの垂直方向２１６に沿っていてもよく、重み付けされた中間３Ｄビュー５１０−３は、３Ｄ電子ディスプレイ内の隣接した画素の対上で駆動される３Ｄビュー２１０−１および２１０−４を有する角度組合せに含まれ得る。さらに中間３Ｄビュー５１０−２は、３Ｄ電子ディスプレイの対角方向に沿っていてもよく、重み付けされた中間３Ｄビュー５１０−２は、３Ｄ電子ディスプレイ内の４つの隣接した画素の対のグループ上で駆動される３Ｄビュー２１０−１、２１０−２、２１０−３、および２１０−４を有する角度組合せに含まれ得る。別の言い方をすれば、角度方向２２６−３に対応した３Ｄ電子ディスプレイ内の画素は、３Ｄビュー２１０−１内の画素、ならびに中間ビュー５１０−１、５１０−２、５１０−３、５１０−４、５１０−５、５１０−６、５１０−７、および５１０−８内の重み付けされた画素で駆動されてもよい。特に、角度方向２２６−３に対応した３Ｄ電子ディスプレイ内の画素は、

で駆動されてもよく、ここでＰは、３Ｄビュー２１０−１内の画素であり、αｉは重みであり、Ｑｉは、中間３Ｄビュー５１０内の対応した画素である。（より全般的には、３Ｄ電子ディスプレイの縁部を除き３Ｄ電子ディスプレイ内の隣接した画素のグループには８個の画素があり得、ここで隣接した画素のグループにおける中間３Ｄビュー５１０からの画素は３個または５個存在する。）これらの実施形態では、角度組合せで用いられる中間３Ｄビュー５１０の重みは、水平方向２１４または垂直方向２１６に沿った中間３Ｄビュー５１０に関しては２分の１（０．５）であり、垂直方向２１６に沿った中間３Ｄビュー５１０に関しては４分の１（０．２５）である。

スーパーサンプリング技法は、３Ｄ電子デバイスの異なる実施形態で用いることができる一方で、以下の考察では、マルチビーム回折格子を含む３Ｄ電子デバイスが、説明的な例として用いられる。

本明細書で説明する原理のいくつかの実施形態によれば、３Ｄ電子ディスプレイが提供される。図６は、本発明で説明する原理の一実施形態による、一例における３Ｄ電子ディスプレイ６００のブロック図を示す。３Ｄ電子ディスプレイ６００は、異なる主角度方向、およびいくつかの実施形態では複数の異なる色も有する光ビームを備える指向性の光を生成するように構成される。例えば３Ｄ電子ディスプレイ６００は、異なる所定の主角度方向に（例えば光照射野として）３Ｄ電子ディスプレイ６００から出て行くように方向付けられた複数の異なる光ビーム６０６を提供または生成することができる。さらに異なる光ビーム６０６は、異なる光色のまたは異なる光色を有する光ビーム６０６を含んでもよい。次いで、いくつかの実施形態によれば、（例えば光ビーム６０６がカラー光ビームであるときに）色情報を含む情報の表示を促進するために、複数の光ビーム６０６は、変調された光ビーム６０６’として変調されてもよい。

特に異なる主角度方向を有する変調された光ビーム６０６’は、３Ｄ電子ディスプレイ６００の複数の画素６６０を形成してもよい。いくつかの実施形態では、３Ｄ電子ディスプレイ６００は、３Ｄ電子ディスプレイ６００の異なる「ビュー」に関連付けられた画素６６０に光ビーム６０６’が対応しているいわゆる「裸眼」の３Ｄカラー電子ディスプレイ（例えばマルチビュー、「ホログラフィック」、またはオートステレオスコピックディスプレイ）であってもよい。例として、変調された光ビーム６０６’は、図６において破線の矢印を用いて示され、変調前の異なる光ビーム６０６は、実線の矢印として示される。

図６に示されるように、３Ｄ電子ディスプレイ６００は、平板ライトガイド６２０をさらに備える。平板ライトガイド６２０は、コリメートされた光を、非ゼロの伝播角度で導波光ビームとして導波するように構成される。特に導波光ビームは、平板ライトガイド６２０の表面（例えば上面および下面の一方または両方）に対して非ゼロの伝播角度で導波されてもよい。いくつかの実施形態では、表面は水平平面に平行であってもよい。

様々な実施形態によれば、および図６に示されるように、３Ｄ電子ディスプレイ６００は、平板ライトガイド６２０の表面に位置付けられたマルチビーム回折格子６３０のアレイをさらに備える。特にアレイのマルチビーム回折格子は、導波光ビームの一部分を、異なる主角度方向を有し図６の光ビーム６０６を表すカップリングして外へ出される複数の光ビームとして、回折によりカップリングして外へ出すように構成される。さらに様々な実施形態によれば、マルチビーム回折格子６３０によってカップリングして外へ出された光ビーム６０６の異なる主角度方向は、３Ｄ電子ディスプレイ６００の異なる３Ｄビューに対応する。いくつかの実施形態では、アレイのマルチビーム回折格子は、曲線状回折特徴部を有するチャープ回折格子を備える。いくつかの実施形態では、チャープ回折格子のチャープは、線形チャープである。

いくつかの実施形態では、（例えば図６に示されるような）３Ｄ電子ディスプレイ６００は、平板ライトガイド６２０の入力部に光を提供するように構成された光源６４０をさらに備える。特に光源６４０は、異なる光色を提供するように構成された複数の異なる発光ダイオード（ＬＥＤ）（考察をわかりやすくするために「異なる色のＬＥＤ」と呼ばれる）を備えてもよい。いくつかの実施形態では、異なる色のＬＥＤは、互いにずれて（例えば横方向にずれて）いてもよい。異なる色のＬＥＤのずれは、コリメータ（Ｃｏｌｌ．）６１０からのコリメートされた光の異なる色固有の非ゼロの伝播角度を提供するように構成される。さらに、異なる色固有の非ゼロの伝播角度は、光源６４０によって提供される異なる光色のそれぞれに対応してもよい。

いくつかの実施形態では（図示せず）、異なる光色は、赤−緑−青（ＲＧＢ）色モデルの赤色、緑色、および青色を備えてもよい。さらに平板ライトガイド６２０は、平板ライトガイド６２０内で、異なる色依存性の非ゼロの伝播角度の光ビームとして、異なる色を導波するように構成されてもよい。いくつかの実施形態によれば、例えば第１の導波カラー光ビーム（例えば赤光ビーム）は、第１の色依存性の非ゼロの伝播角度で導波されてもよく、第２の導波カラー光ビーム（例えば緑光ビーム）は、第２の色依存性の非ゼロの伝播角度で導波されてもよく、第３の導波カラー光ビーム（例えば青光ビーム）は、第３の色依存性の非ゼロの伝播角度で導波されてもよい。「カラー光ビーム」は、特定の色（赤、青、または緑など）に対応した光の波長を含んでもよいことに留意すべきである。

図６に示されるように、３Ｄ電子ディスプレイ６００は、ライトバルブアレイ６５０をさらに備えてもよい。様々な実施形態によれば、ライトバルブアレイ６５０は、複数の光ビームのうちのカップリングして外へ出された光ビーム６０６を、３Ｄ電子ディスプレイ６００の異なる３Ｄビューに対応した３Ｄ画素を形成するまたはその３Ｄ画素として機能するための変調された光ビーム６０６’として変調するように構成される。いくつかの実施形態では、ライトバルブアレイ６５０は複数の液晶ライトバルブを備える。他の例では、例えばライトバルブアレイ６５０は、エレクトロウェッティングライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、それらの組合せ、または液晶ライトバルブと別のタイプのライトバルブとの組合せを含むがこれらに限定されない別のライトバルブを備えてもよい。これらのライトバルブは、３Ｄ電子ディスプレイ６００内の「セル」または「画素」（画素６６０など）と呼ばれるときがあることに留意すべきである。

図６では、アレイのマルチビーム回折格子から回折によりカップリングして外へ出された光ビーム６０６は、異なる主角度方向６７０を有する。これらの光ビーム６０６はライトバルブ６５０内の画素６６０によって変調されて、変調された光ビーム６０６’が生成される。ねじれネマチック液晶を有する３Ｄ電子ディスプレイ６００を例として用いると、変調された光ビーム６０６’は、画素駆動信号をライトバルブ６５０に適用することによって生成することができる。例えば、これらの画素駆動信号は、６または８ビットのデジタル値であってもよく、それらのデジタル値は、ライトバルブ６５０内のセルまたは画素６６０に適用される（例えば「ドライバ」または「ディスプレイドライバ」に含まれ得る駆動回路からの）離散的なまたは段階的なアナログ信号になる。しかしより全般的には、画素駆動信号は、アナログ信号であってもデジタル信号であってもよいことを理解すべきである。離散的なアナログ信号は、ねじれネマチック液晶の分子を配向した電圧を含み、それにより、光ビーム６０６が画素６６０を通過するときに、ねじれネマチック液晶の複屈折が光ビーム６０６の所望の回転または相変化を生成する。異なる相変化は、画素６６０の交差偏光子を通過した光の異なる強度（したがって変調された光ビーム６０６’の異なる強度）をもたらすことができる。こうして３Ｄ電子ディスプレイ６００にわたって所望の明るさおよびコントラストを生成することができる。さらに、色空間内の位置は、（色フィルターが用いられる実施形態では）異なる色に関連付けられた画素６６０のサブセットに異なる電圧を印加することによって得ることができ、または（光ビーム６０６の色が、異なる色の間で時間の関数として順次変化する、すなわち光ビームが、フィールドシーケンシャルカラーシステムのカラー光ビームである実施形態では）異なる時間に異なる電圧を画素６６０に印加することによって得ることができる。特に人間の視覚系は、異なる画素６６０に対する異なる色の異なる強さを統合して、色空間における位置を知覚することができる。

さらに画素６６０は、角度組合せを含む画素駆動信号を用いて駆動されてもよい。例えば隣接した画素の対のうちの１つの画素は、３Ｄ画像の３Ｄビュー内の画素と、中間３Ｄビュー内の画素に関連重みをかけた少なくとも１つの積との角度組合せによって駆動されてもよく、画素の対に適用された３Ｄビューは、異なる主角度方向６７０を有する異なる関連角度範囲を有してもよい。加えて、中間３Ｄビューは、主角度方向６７０の間にある中間主角度方向を有する関連中間角度範囲を有してもよい。３Ｄビューの主角度方向６７０における主角度方向に沿って３Ｄ電子ディスプレイ６００を見るとき、目視者は３Ｄビューを見、中間主角度方向に沿って３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は中間３Ｄビューを見る。このように３Ｄ電子ディスプレイ６００の空間分解能を電子的に増大させることができる。

図７Ａは、本明細書で説明する原理の原理と一致した一実施形態による、一例におけるマルチビーム回折格子ベースのディスプレイ７００の断面図を示す。図７Ｂは、本明細書で説明する原理と一致した一実施形態による、一例におけるマルチビーム回折格子ベースのディスプレイ７００の斜視図を示す。図７Ａに示されるように、平板ライトガイド７２０は、コリメートされた光７０４を受け、非ゼロの伝播角度でそれを導波するように構成される。特に平板ライトガイド７２０は、コリメートされた光７０４を、平板ライトガイド７２０の入力端部、または同じことであるが入力アパーチャにおいて受けることができる。様々な実施形態によれば、平板ライトガイド７２０は、導波されるコリメートされた光７０４の一部分を平板ライトガイド７２０の表面から放射するようにさらに構成される。図７Ａでは、放射される光７０６は、平板ライトガイド表面から離れるように伸びる複数の光線（矢印）として示される。

いくつかの実施形態では、平板ライトガイド７２０は、実質的に光学的に透明な誘電体材料の、長い平面状のシートを備えるスラブまたは平板の光導波路とすることができる。誘電体材料の平坦なシートは、コリメータ７１０からコリメートされた光７０４を、内部全反射を用いて導波光ビーム７０４として導波するように構成される。誘電体材料は、誘電体の光導波路を囲む媒体の第２の屈折率よりも大きい第１の屈折率を有し得る。屈折率の差は、平板ライトガイド７２０の１つまたは複数の導波モードに応じて、導波光ビーム７０４の内部全反射を促進するように構成される。

様々な例によれば、平板ライトガイド７２０の実質的に光学的に透明な材料は、様々なタイプのガラス（例えば石英ガラス、アルカリアルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラスなど）、および実質的に光学的に透明なプラスチックまたはポリマー（例えばポリ（メ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がこれらに限定されない様々な誘電体材料のうちの任意のものを含んでもよく、またはそれから構成されてもよい。いくつかの例では、平板ライトガイド７２０は、平板ライトガイド７２０の表面（例えば、上面および下面の一方または両方）の少なくとも一部分上にクラッド層（図示せず）をさらに含んでもよい。いくつかの例によれば、クラッド層は、内部全反射をさらに促進するために用いられ得る。

いくつかの実施形態によれば、マルチビーム回折格子ベースのディスプレイ７００は、光源７３０をさらに備えてもよい。光源７３０は、コリメータ７１０に光７０２を提供するように構成される。特に光源７３０は、コリメートされた光７０４（またはコリメートされた光ビーム）として光７０２を提供するように構成される。様々な実施形態では、光源７３０は、１つまたは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むがこれに限定されない実質的に任意の光の発生源を備えてもよい。いくつかの実施形態では、光源７３０は、特定の色により表される狭帯域の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学エミッタを備えてもよい。特に単色光の色は、特定の色空間または色モデル（例えば赤−緑−青（ＲＧＢ）色モデル）の原色とすることができる。いくつかの実施形態では、光源７３０は、異なる光色を提供するように構成された複数の異なる光学源を備えてもよい。異なる光学源は、例えば互いにずれていてもよい。いくつかの実施形態によれば、異なる光学源のずれは、異なる光色のそれぞれに対応したコリメートされた光７０４の、異なる色固有の非ゼロの伝播角度を提供するように構成されてもよい。特にずれによって、例えばコリメータ７１０によって提供される非ゼロの伝播角度に、さらなる非ゼロの伝播角度成分が加えられてもよい。

いくつかの実施形態によれば（例えば図７Ａに示されるように）、マルチビーム回折格子ベースのディスプレイ７００は、平板ライトガイド７２０の表面にマルチビーム回折格子７４０をさらに備えてもよい。マルチビーム回折格子７４０は、導波されるコリメートされた光７０４の一部分を回折によりカップリングして、複数の光ビーム７０６として平板ライトガイド７２０から外へ出すように構成される。複数の光ビーム７０６（すなわち図７Ａに示される複数の光線（矢印））は、放射される光７０６を表す。様々な実施形態では、複数の光ビームのうちの１つの光ビーム７０６は、複数の光ビームのうちの他の光ビーム７０６の主角度方向とは異なる主角度方向を有する。

いくつかの実施形態では、マルチビーム回折格子７４０は、マルチビーム回折格子７４０のアレイの要素である、またはそのアレイに配置されている。いくつかの実施形態では、マルチビーム回折格子ベースのディスプレイ７００は、３Ｄ電子ディスプレイであり、光ビーム７０６の主角度方向は、３Ｄ電子ディスプレイの視認方向に対応している。

図８Ａは本明細書で説明する原理と一致した一実施形態による、一例におけるマルチビーム回折格子７４０を有するマルチビーム回折格子ベースのディスプレイ７００の一部分の断面図を示す。図８Ｂは、本明細書で説明する原理と一致した別の実施形態による、一例におけるマルチビーム回折格子７４０を有するマルチビーム回折格子ベースのディスプレイ７００の一部分の断面図を示す。図８Ｃは、本明細書で説明する原理と一致した一実施形態による、一例におけるマルチビーム回折格子７４０を含む図８Ａまたは図８Ｂのいずれかの一部分の斜視図を示す。図８Ａに示されるマルチビーム回折格子７４０は、例として限定ではなく、平板ライトガイド７２０の表面に溝を備える。図８Ｂは、平板ライトガイド表面から突出した隆線を備えるマルチビーム回折格子７４０を示す。

図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、マルチビーム回折格子７４０はチャープ回折格子である。特に回折特徴部７４０ａは、マルチビーム回折格子７４０の第２の端部７４０”においては、第１の端部７４０’においてよりも互いに近くにある。さらに、示される回折特徴部７４０ａの回折間隔ｄは、第１の端部７４０’から第２の端部７４０”まで変化する。いくつかの実施形態では、マルチビーム回折格子７４０のチャープ回折格子は、距離に伴って線形に変化する回折間隔ｄのチャープを有してもよくまたはそれを呈してもよい。したがって、マルチビーム回折格子７４０のチャープ回折格子は、「線形チャープ」回折格子と呼ばれてもよい。

別の実施形態では、マルチビーム回折格子７４０のチャープ回折格子は、回折間隔ｄの非線形チャープを呈してもよい。チャープ回折格子を実現するために用いることができる様々な非線形チャープは、指数関数チャープ、対数チャープ、または別の実質的に不均一またはランダムであるが依然として単調に変化するチャープを含むが、これらに限定されない。正弦波チャープ、または三角形もしくは鋸歯状チャープなどであるが、これらに限定されない非単調なチャープも使用可能である。これらのタイプのチャープの任意の組合せを、マルチビーム回折格子７４０に用いることもできる。

図８Ｃに示されるように、マルチビーム回折格子７４０は、平板ライトガイド７２０の表面内に、表面に、または表面上にともに曲線状のかつチャープされた回折特徴部７４０ａ（例えば溝または隆線）を含む（すなわち、示されるように、マルチビーム回折格子７４０は曲線状のチャープ回折格子である）。平板ライトガイド７２０内を導波される導波光ビーム７０４は、図８Ａ〜図８Ｃに太線の矢印によって示されるように、マルチビーム回折格子７４０および平板ライトガイド７２０に対する入射方向を有する。また図には、平板ライトガイド７２０の表面でマルチビーム回折格子７４０から離れる方向を指すカップリングして外へ出されるまたは放射される複数の光ビーム７０６も示される。示される光ビーム７０６は、複数の異なる所定の主角度方向に放射される。特に、放射される光ビーム７０６の異なる所定の主角度方向は、（例えば光照射野を形成するように）方位角と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７４０ａの事前定義されたチャープと回折特徴部７４０ａの曲線との両方が、放射される光ビーム７０６のそれぞれの複数の異なる所定の主角度方向に寄与し得る。例えば、回折特徴部が曲線状であることによって、マルチビーム回折格子７４０内の回折特徴部７４０ａは、平板ライトガイド７２０内で導波される光ビーム７０４の入射方向に対して異なった配向を有することができる。特に、導波光ビームの入射方向に対する、マルチビーム回折格子７４０内の第１の点または位置における回折特徴部７４０ａの配向は、別の点または位置における回折特徴部７４０ａの配向とは異なり得る。カップリングして外へ出されるまたは放射される光ビーム７０６に関して、光ビーム７０６の主角度方向｛θ，φ｝の方位角成分φは、光ビーム７０６の原点における（すなわち入射する導波される光７０４がカップリングして外へ出される点における）回折特徴部７４０ａの方位配向角度（azimuthal orientation angle）φ_ｆによって決められ得る、またはそれに対応し得る。したがって、回折特徴部７４０ａの配向がマルチビーム回折格子７４０内で異なっていることによって、少なくとも光ビーム７０６のそれぞれの方位角成分φに関しては、異なる主角度方向（θ，φ）を有する異なる光ビーム７０６が生成される。

特に、回折特徴部７４０ａの曲線に沿った異なる点においては、曲線状回折特徴部７４０ａに関連するマルチビーム回折格子７４０の「下にある回折格子」が、異なる方位配向角度φ_ｆを有する。「下にある回折格子」とは、重なっている複数の非曲線状回折格子のうちの１つの回折格子が、マルチビーム回折格子７４０の曲線状回折特徴部７４０ａを生成することを意味する。したがって、曲線状回折特徴部７４０ａに沿った所与の点において、曲線は、曲線状回折特徴部７４０ａに沿った別の点における方位配向角度φ_ｆとは概して異なる特定の方位配向角度φ_ｆを有する。さらに、特定の方位配向角度φ_ｆは、所与の点から放射される光ビーム７０６の主角度方向｛θ，φ｝の対応する方位角成分φをもたらす。いくつかの例では、回折特徴部７４０ａ（例えば溝、隆線など）の曲線は、円の一区分を表してもよい。円は、ライトガイド表面と同一平面上にあってもよい。他の例では、曲線は、例えば平板ライトガイド表面と同一平面上にある楕円または別の曲線形状の一区分を表してもよい。

他の実施形態では、マルチビーム回折格子７４０は、「区分的に」曲線状の回折特徴部７４０ａを含んでもよい。特に、回折特徴部７４０ａは、マルチビーム回折格子７４０内の回折特徴部７４０ａに沿った異なる点において、実質的に滑らかなまたは連続した曲線それ自体を描かないかもしれないが、回折特徴部７４０ａはそれでもなお、導波される光ビーム７０４の入射方向に対して異なる角度で配向され得る。例えば、回折特徴部７４０ａは、複数の実質的に直線状の区分であって、それぞれの区分が、隣接する区分とは異なる配向を有する直線状の区分を含む溝であってもよい。様々な実施形態によれば、複数の区分の異なる角度を合わせると、曲線（円の一区分）に近似することができる。さらに他の例では、回折特徴部７４０ａは、特定の曲線（例えば円または楕円）を近似することなく、単に、マルチビーム回折格子７４０内の異なる位置において導波光の入射方向に対して異なる配向を有するだけであってもよい。

いくつかの実施形態では、回折特徴部７４０ａを形成する溝または隆線は、平板ライトガイド表面内にエッチング、ミリング、またはモールドされてもよい。したがって、マルチビーム回折格子７４０の材料は、平板ライトガイド７２０の材料を含み得る。例えば図８Ｂに示されるように、マルチビーム回折格子７４０は、平板ライトガイド７２０の表面から突出した隆線を含み、隆線は互いに実質的に平行であってもよい。図８Ａ（および図７Ａ）では、マルチビーム回折格子７４０は、平板ライトガイド７２０の表面に入り込んだ溝を含み、溝は互いに実質的に平行であってもよい。他の例では（図示せず）、マルチビーム回折格子７４０は、ライトガイド表面に塗布または付着されたフィルムまたは層を備えてもよい。マルチビーム回折格子７４０によって提供される異なる主角度方向の複数の光ビーム７０６は、電子ディスプレイの視認方向に光照射野を形成するように構成される。特にコリメーションを使用したマルチビーム回折格子ベースのディスプレイ７００は、電子ディスプレイの画素に対応した情報、例えば３Ｄ情報を提供するように構成される。

いくつかの実施形態によれば、スーパーサンプリング技法は、電子デバイスを用いて実装されてもよい。図９Ａは、本明細書で説明する原理の一実施形態による、一例における３Ｄ電子ディスプレイ６００を含む電子デバイス９００のブロック図を示す。図９Ａに示されるように、電子デバイス９００はグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）９１０を備える。グラフィックスプロセッシングユニット９１０は、３Ｄ画像に基づいて（前述した３Ｄビュー２１０などの）３Ｄビュー９１２を生成するように構成される。さらにグラフィックスプロセッシングユニット９１０は、３Ｄ画像に基づいて（前述した中間３Ｄビュー４１０または５１０などの）中間３Ｄビュー９１４、３Ｄビュー９１２、またはそれらの両方を決定または算出してもよい。例えば３Ｄビュー９１２は、主角度方向２２６に沿って３Ｄ画像を投射することによって生成することができる。さらに中間３Ｄビュー９１４は、中間主角度方向に沿って３Ｄ画像を投射すること、３Ｄビュー９１２間で補間を行なうこと、または３Ｄビュー９１２に回転演算子を適用することのうちの少なくとも１つによって生成することができる。次いでドライバ９１６（例えば「ディスプレイドライバ」と呼ばれるときもあるドライバ回路）は、３Ｄビュー９１２、中間３Ｄビュー９１４、および関連重みに基づいて、３Ｄ電子ディスプレイ６００内の画素６６０に画素駆動信号９１８を適用してもよい。これらの画素駆動信号は、３Ｄビュー９１２と、中間３Ｄビュー９１４に関連重みをかけた積との角度組合せを含んでもよい。

画素駆動信号９１８は、６または８ビットのデジタル値であってもよく、それらのデジタル値は、３Ｄ電子ディスプレイ６００内のセルまたは画素６６０に適用される離散的なまたは段階的なアナログ信号になることに留意されたい。（しかし、より全般的には、画素駆動信号９１８は、アナログ信号であってもデジタル値であってもよい。）離散的なアナログ信号は、（ライトバルブ６５０の非限定的な例として用いた）ねじれネマチック液晶の分子を配向する電圧を含み、それにより、光ビーム６０６が画素６６０を通過するときに、ねじれネマチック液晶の複屈折が光ビーム６０６の所望の回転または相変化を生成する。異なる相変化は、画素６６０の交差偏光子を通過した光の異なる強度（したがって変調された光ビーム６０６’の異なる強度）をもたらすことができる。こうして３Ｄ電子ディスプレイ６００にわたって所望の明るさおよびコントラストを生成することができる。加えて、色空間内の位置は、（色フィルターが用いられる実施形態では）異なる色に関連付けられた画素６６０のサブセットに異なる電圧を印加することによって得ることができ、または（光ビーム６０６の色が、異なる色の間で時間の関数として順次変化する、すなわち光ビームが、フィールドシーケンシャルカラーシステムのカラー光ビームである実施形態では）異なる時間に異なる電圧を画素６６０に印加することによって得ることができる。特に人間の視覚系は、異なる画素６６０に対する異なる色の異なる強さを統合して、色空間における位置を知覚することができる。

別個のドライバ９１６の代わりに、いくつかの実施形態では、ドライバ９１６またはドライバ９１６の機能の少なくとも一部が、グラフィックスプロセッシングユニットに含まれる。このことは図９Ｂに示されており、図９Ｂは、本明細書で説明する原理の別の実施形態による、一例における３Ｄ電子ディスプレイ６００を含む電子デバイス９３０のブロック図を示す。特に図９Ｂでは、グラフィックスプロセッシングユニット９３２は、ドライバ９１６を含む。

先の考察において、ドライバ９１６、グラフィックスプロセッシングユニット９１０、またはグラフィックスプロセッシングユニット９３２は、「ディスプレイドライバ装置」と呼ばれるときもあることに留意すべきである。

図９Ａおよび図９Ｂは、３Ｄ電子ディスプレイ６００を含む電子デバイスにおけるスーパーサンプリング技法を示しているが、いくつかの実施形態では、スーパーサンプリング技法は、３Ｄ電子ディスプレイ６００内の１つまたは複数の構成要素などの、電子デバイス９００および９３０の一方の１つまたは複数の構成要素において実装され、それらの構成要素は、３Ｄ電子ディスプレイ６００または電子デバイス９００および９３０の一方の残りの部分とは別に提供されても、それらと併せて提供されてもよい。

本発明で説明する原理と一致した実施形態は、集積回路（ＩＣ）、超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）など、ファームウエア、ソフトウエア（プログラムモジュール、または命令のセットなど）、および前述したもののうちの２つ以上の組合せのうちの１つを含むが、これに限定されない様々なデバイスおよび回路を用いて実装されてもよい。例えば本明細書で説明する原理と一致した一実施形態の要素または「ブロック」は、すべてがＡＳＩＣまたはＶＬＳＩ回路内の回路要素として実装されてもよい。例えばＡＳＩＣまたはＶＬＳＩ回路を使用した実装は、ハードウエアベースの回路実装の例である。別の例では、実施形態は、コンピュータによって実行される（例えばメモリに記憶され、コンピュータのプロセッサまたはグラフィックプロセッサによって実行される）オペレーティング環境またはソフトウエアベースのモデリング環境（例えば、マサチューセッツ州ナティック、ＭａｔｈＷｏｒｋｓ社のＭａｔｌａｂ（登録商標））において実行されるコンピュータプログラミング言語（例えばＣ／Ｃ＋＋）を用いて、ソフトウエアとして実装されてもよい。１つまたは複数のコンピュータプログラムもしくはソフトウエアは、コンピュータプログラム機構を構成してもよく、プログラミング言語は、コンピュータのプロセッサまたはグラフィックスプロセッサによって実行されるように編集または解釈されてもよく、例えばそのように構成可能であってももしくは構成されてもよいことに留意されたい（これらは本考察において交換可能に用いられ得る）。さらに別の例では、ブロック、モジュール、または要素のうちのいくつかは、実際のまたは物理的な回路機構を用いて（例えばＩＣまたはＡＳＩＣとして）実装されてもよく、その一方で他のブロックは、ソフトウエアまたはファームウエアにおいて実装されてもよい。特に上記の定義によれば、例えば、本明細書で説明するいくつかの実施形態は、実質的にハードウエアベースの回路アプローチまたはデバイス（例えばＩＣ、ＶＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、ファームウエアなど）を用いて実装されてもよく、その一方で他の実施形態は、ソフトウエアを実行するコンピュータプロセッサもしくはグラフィックスプロセッサを用いるソフトウエアまたはファームウエアとして、あるいはソフトウエアもしくはファームウエアと、ハードウエアベースの回路機構との組合せとして、実装されてもよい。

電子デバイスは、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、サブノートブック／ノートブック、サーバ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、セルラー電話、スマートウォッチ、家庭用電子デバイス、ポータブルコンピューティングデバイス、集積回路、３Ｄ電子ディスプレイの一部分（３Ｄ電子ディスプレイ６００の一部分など）、または別の電子デバイスとすることができる（またはそれらに含まれることができる）。この電子デバイスは、電子デバイス９００または９３０の機能の一部または全部を含んでもよい。

集積回路は、電子デバイスの一部または全部の機能を実装してもよい。集積回路は、角度組合せを決定すること、画素駆動信号を生成すること、またはそれらの両方を行なうために用いられるハードウエア機構、ソフトウエア機構、またはそれらの両方を含んでもよい。いくつかの実施形態では、本明細書で説明する回路の１つまたは複数を含む集積回路または集積回路の一部分を設計するためのプロセスの出力は、コンピュータ読取り可能媒体、例えば磁気テープまたは光学もしくは磁気ディスクなどであってもよい。コンピュータ読取り可能媒体は、集積回路または集積回路の一部分として物理的にインスタンス化され得る回路機構を記述するデータ構造または他の情報で、符号化されてもよい。そのような符号化には様々なフォーマットが用いられてもよいが、これらのデータ構造は一般に、Ｃａｌｔｅｃｈ Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｆｏｒｍａｔ（ＣＩＦ）、Ｃａｌｍａ ＧＤＳ ＩＩ Ｓｔｒｅａｍ Ｆｏｒｍａｔ （ＧＤＳＩＩ）、またはＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ Ｆｏｒｍａｔ （ＥＤＩＦ）で書き込まれる。集積回路設計の当業者であれば、上に詳述したタイプの概略図およびそれに対応した記述から、そのようなデータ構造を開発し、コンピュータ読取り可能媒体上でデータ構造を符号化することができる。集積回路製造の当業者であれば、そのような符号化データを用いて、本明細書で説明した回路の１つまたは複数を含む集積回路を製造することができる。

本明細書で説明する原理の他の実施形態によれば、スーパーサンプリングを提供する方法が提供される。図１０は、本明細書で説明する原理と一致した一実施形態による、一例におけるスーパーサンプリングを提供するための方法１０００のフローチャートを示す。この方法は、電子デバイスの先の実施形態のうちの１つ、または電子デバイスの先の実施形態のうちの１つにおける構成要素などの電子デバイスによって実行されてもよい。スーパーサンプリングを提供する方法１０００は、３Ｄ電子ディスプレイ内の隣接した画素の対を、角度組合せに基づいて駆動するステップ（動作１０１４）を備え、画素の対のうちの１つの画素は、３Ｄ画像の３Ｄビュー内の画素と、中間３Ｄビュー内の画素に関連重みをかけた少なくとも１つの積との角度組合せのうちの１つの角度組合せによって駆動される。画素の対に適用される３Ｄビューは、異なる主角度方向を有する異なる関連角度範囲を有し、中間３Ｄビューは、主角度方向間にある中間主角度方向を有する関連中間角度範囲を有することに留意すべきである。さらに３Ｄビューの主角度方向（principal angular directions）における主角度方向（a principal angular direction）に沿って３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は３Ｄビューを見、中間主角度方向に沿って３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は中間３Ｄビューを見る。

いくつかの実施形態によれば、スーパーサンプリングを提供する方法１０００は、任意選択で、３Ｄ画像に基づいて、第１の３Ｄビューおよび第２の３Ｄビューを生成するステップ（動作１０１０）、および任意選択で、第１の３Ｄビューおよび第２の３Ｄビューに基づいて、中間３Ｄビュー（動作１０１２）を決定するステップをさらに備える。

いくつかの実施形態では、方法１０００の中間３Ｄビューは、動作１０１２において第１の３Ｄビューおよび第２の３Ｄビューに基づいて決定される代わりに、またはそれに加えて、３Ｄ画像に基づいて決定されてもよい。

このように、３Ｄ電子ディスプレイのコストまたは複雑さを増大させることなく、３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能を増大させるスーパーサンプリング技法の例が記述された。スーパーサンプリング技法は、３Ｄビューの画素と、重みを中間３Ｄビューにかけた１つまたは複数の積における対応した画素との角度組合せを、３Ｄ電子ディスプレイにおいて画素ごとに適用することによって実装されてもよい。上述した例は、本明細書で説明する原理を表す多数の特定の例のいくつかを単に例示するものであることが理解されるべきである。明らかに当業者は、以下の特許請求の範囲により定義されるような範囲から逸脱せずに数多くの他の構成を容易に考案することができる。

１０ 光ビーム
１２ 矢印
２１０ ３Ｄビュー
２１２ 角度範囲
２１４ 水平方向
２１６ 垂直方向
２１８ 対角方向
２２２ 角度方向
２２４ 角度方向
２２６ 角度方向
３０８ 方向
３１０ 画素
３１２ 画素
３１４ ３Ｄビュー
３１６ ３Ｄビュー
３１８ 主角度方向
３２０ 主角度方向
３２２ 中間３Ｄビュー
３２４ 中間主角度方向
４１０ 中間３Ｄビュー
５１０ 中間３Ｄビュー
６００ ３Ｄ電子ディスプレイ
６０６ 光ビーム
６０６’ 変調された光ビーム
６１０ コリメータ
６２０ 平板ライトガイド
６３０ マルチビーム回折格子
６４０ 光源
６５０ ライトバルブアレイ
６６０ 画素
７００ マルチビーム回折格子ベースのディスプレイ
７０４ コリメートされた光
７０６ 光ビーム
７１０ コリメータ
７２０ 平板ライトガイド
７３０ 光源
７４０ マルチビーム回折格子
７４０’ 第１の端部
７４０’’ 第２の端部
７４０ａ 回折特徴部
９００ 電子デバイス
９１０ グラフィックスプロセッシングユニット
９１２ ３Ｄビュー
９１４ 中間３Ｄビュー
９１６ ドライバ
９１８ 画素駆動信号
９３０ 電子デバイス
９３２ グラフィックスプロセッシングユニット

Claims (21)

1. ドライバ回路を備えるディスプレイドライバ装置であって、
   前記ドライバ回路が、３次元（３Ｄ）電子ディスプレイ内の隣接した画素（pixels）の対を、角度組合せ（combinations）に基づいて駆動するように構成され、前記画素の対のうちの１つの画素（pixel）が、３Ｄ画像（image）の３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と、中間３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と関連重み（weight）との少なくとも１つの積（product）、との前記角度組合せ（combinations）のうちの１つの角度組合せ（combination）によって駆動され、
   前記画素の対に適用される３Ｄビュー（views）が、異なる主角度方向（directions）を有する異なる関連角度範囲（ranges）を有しており、
   前記中間３Ｄビュー（view）が、前記主角度方向（directions）の間にある中間主角度方向（direction）を有する関連中間角度範囲（range）を有しており、
   前記３Ｄビュー（view）の前記主角度方向（directions）における主角度方向（direction）に沿って前記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は前記３Ｄビュー（view）を見、前記中間主角度方向（direction）に沿って前記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は前記中間３Ｄビュー（view）を見る、ディスプレイドライバ装置。
2. 前記角度組合せ（combinations）によって、前記３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能が増大する、請求項１に記載のディスプレイドライバ装置。
3. 前記３Ｄビュー（view）が、前記３Ｄ画像の６４個の３Ｄビュー（views）に含まれ、前記３Ｄ電子ディスプレイの前記角度分解能が、前記３Ｄ画像の１２８個の３Ｄビュー（views）、および前記３Ｄ画像の２５６個の３Ｄビュー（views）のうちの一方に対応している、請求項２に記載のディスプレイドライバ装置。
4. 前記重み（weights）は、前記画素の対が前記３Ｄ電子ディスプレイの水平方向に沿っている場合、２分の１を含み、前記画素の対が前記３Ｄ電子ディスプレイの垂直方向に沿っている場合、２分の１を含み、前記画素の対が前記３Ｄ電子ディスプレイの対角方向に沿っている場合、４分の１を含む、請求項１に記載のディスプレイドライバ装置。
5. 前記中間３Ｄビュー（view）が、前記３Ｄ電子ディスプレイの対角方向に沿っており、
   前記中間３Ｄビュー（view）が、前記画素（pixels）の対を含む前記３Ｄ電子ディスプレイ内の４つの隣接した画素（pixels）のグループ上で駆動される前記角度組合せ（combinations）に含まれる、請求項１に記載のディスプレイドライバ装置。
6. 前記中間３Ｄビュー（view）が、前記画素（pixels）の対を含む前記３Ｄ電子ディスプレイ内の隣接した画素（pixels）のグループ上で駆動される前記角度組合せ（combinations）に含まれ、
   前記画素のグループ上で駆動される前記角度組合せ（combinations）が、前記３Ｄ電子ディスプレイの水平方向、前記３Ｄ電子ディスプレイの垂直方向、および前記３Ｄ電子ディスプレイの対角方向に沿って隣接した画素上で駆動される前記３Ｄビュー（views）間にある中間３Ｄビュー（views）を含む、請求項１に記載のディスプレイドライバ装置。
7. 前記ディスプレイドライバに電気的に結合されたグラフィックスプロセッサをさらに備える請求項１に記載のディスプレイドライバ装置であって、前記グラフィックプロセッサが、前記３Ｄ画像に基づき、第１の３Ｄビュー（view）および第２の３Ｄビュー（view）を生成し、前記第１の３Ｄビューおよび前記第２の３Ｄビューに基づき、前記中間３Ｄビュー（view）を決定するように構成されている、請求項１に記載のディスプレイドライバ装置。
8. 前記ドライバ回路が、
   前記３Ｄ画像に基づき、第１の３Ｄビュー（view）および第２の３Ｄビュー（view）を生成し、
   前記第１の３Ｄビューおよび前記第２の３Ｄビューに基づき、前記中間３Ｄビュー（view）を決定し、
   前記画素の対の第１の画素（pixel）および第２の画素（pixel）を駆動するように構成されたグラフィックスプロセッサを含む、請求項１に記載のディスプレイドライバ装置。
9. 請求項１に記載の前記ディスプレイドライバ装置を備えるバックライトであって、
   実質的にコリメートされた光を非ゼロの伝播角度で導波するように構成された平板ライトガイドであって、前記導波されるコリメートされた光の一部分を、前記平板ライトガイドの表面から放射するようにさらに構成された、平板ライトガイドと、
   前記平板ライトガイド表面にあるマルチビーム回折格子であって、前記コリメートされた光の一部分を回折によりカップリングして、前記平板ライトガイドから放射される複数の光ビームとして前記平板ライトガイドから外へ出すように構成されたマルチビーム回折格子と、
   をさらに備え、
   前記複数の光ビーム（beams）のうちの１つの光ビーム（beam）が、前記複数の光ビームのうちの他の光ビームの主角度方向（directions）とは異なる主角度方向（direction）を有し、
   前記光ビームの前記主角度方向が、前記３Ｄ電子ディスプレイの３Ｄビュー方向（direction）に対応しており、
   前記光ビーム（beam）が、前記３Ｄビュー方向における前記３Ｄ電子ディスプレイの画素（pixels）のうちの１つを表す、バックライト。
10. 前記平板ライトガイドに光を提供するように構成された、前記平板ライトガイドに光学的にカップリングされた光源をさらに備える、請求項９に記載のバックライト。
11. 前記光源が、異なる光色を、前記異なる光色の各々に対応した前記コリメートされた光の異なる色固有の非ゼロの伝播角度（angles）で提供するように構成された複数の異なる光学源を備える、請求項１０に記載のバックライト。
12. 請求項９に記載の前記バックライトを備える前記３Ｄ電子ディスプレイであって、
    前記複数の光ビームのうちの前記光ビーム（beam）を変調するためのライトバルブ（valve）をさらに備え、前記ライトバルブが前記マルチビーム回折格子（grating）に隣接している、前記３Ｄ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、
    前記３Ｄ電子ディスプレイの画素（pixels）を、３Ｄ画像の異なる３Ｄビュー（views）と、前記３Ｄ画像の中間３Ｄビュー（views）と関連重み（weights）との積（products）、との角度組合せ（combinations）を用いて、駆動するように構成されたドライバであって、
    前記異なる３Ｄビュー（views）のうちの１つの３Ｄビュー（view）に関連付けられた主角度方向（direction）に沿って前記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は前記１つの３Ｄビュー（view）を見、前記中間３Ｄビュー（views）のうちの１つの中間３Ｄビュー（view）に関連付けられた中間主角度方向（direction）に沿って前記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、前記目視者は、前記１つの中間３Ｄビュー（view）を見る、ドライバと、
    コリメートされた光を非ゼロの伝播角度で導波光ビームとして導波するように構成された平板ライトガイドと、
    前記平板ライトガイドの表面にあるマルチビーム回折格子（gratins）のアレイ（array）であって、前記アレイの１つのマルチビーム回折格子（grating）が、前記導波光ビーム（beam）の一部分を回折によりカップリングして、前記３Ｄ電子ディスプレイの前記異なる３Ｄビュー（views）の方向に対応した異なる主角度方向（directions）を有する複数のカップリングして外へ出される光ビーム（beams）として、外へ出すように構成された、アレイと
    を備える、３Ｄ電子ディスプレイ。
14. 前記ドライバに電気的に結合されたグラフィックスプロセッサであって、
    前記３Ｄ画像に基づいて前記３Ｄビュー（views）を生成し、
    前記３Ｄビューに基づいて前記中間３Ｄビュー（views）を決定するように構成されたグラフィックスプロセッサをさらに備える、請求項１３に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
15. 前記マルチビーム回折格子のアレイが、曲線状回折特徴部を有するチャープ回折格子を備える、請求項１３に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
16. 前記マルチビーム回折格子のアレイが、線形チャープ回折格子を備える、請求項１３に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
17. 前記カップリングして外へ出された光ビームを、前記３Ｄ電子ディスプレイの前記異なる３Ｄビュー（views）に対応した３Ｄ画素（pixels）として、選択的に変調するように構成されたライトバルブアレイをさらに備える、請求項１３に記載の３Ｄ電子ディスプレイ。
18. スーパーサンプリングを提供するための方法であって、
    ３次元（３Ｄ）電子ディスプレイ内の隣接した画素（pixels）の対を、角度組合せ（combinations）に基づいて駆動するステップであって、前記画素の対のうちの１つの画素（pixel）は、３Ｄ画像の３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と、中間３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と関連重み（weight）との少なくとも１つの積（product）、との前記角度組合せ（combinations）のうちの１つの角度組合せ（combination）によって駆動される、ステップを備え、
    前記画素（pixels）の対に適用される３Ｄビュー（views）は、異なる主角度方向（directions）を有する異なる関連角度範囲（ranges）を有し、
    前記中間３Ｄビュー（view）が、前記主角度方向（directions）の間にある中間主角度方向（direction）を有する関連中間角度範囲（range）を有し、
    前記３Ｄビュー（view）の前記主角度方向（directions）における主角度方向（direction）に沿って前記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は前記３Ｄビュー（view）を見、前記中間主角度方向（direction）に沿って前記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、前記目視者は前記中間３Ｄビュー（view）を見る、方法。
19. 前記３Ｄ画像に基づいて第１の３Ｄビュー（view）および第２の３Ｄビュー（view）を生成するステップと、
    前記第１の３Ｄビューおよび前記第２の３Ｄビューに基づいて、前記中間３Ｄビュー（view）を決定するステップと
    をさらに備える、請求項１８に記載の方法。
20. 前記角度組合せ（combinations）によって、前記３Ｄ電子ディスプレイの角度分解能が増大する、請求項１８に記載の方法。
21. ドライバ回路と併せて用いるためのコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラム製品が、スーパー分解能を提供するために、非一時的なコンピュータ読取り可能記憶媒体と、それに埋め込まれたコンピュータプログラム機構とを備え、前記コンピュータプログラム機構が、
    ３次元（３Ｄ）電子ディスプレイ内の隣接した画素（pixels）の対を、角度組合せ（angular combinations）に基づいて駆動するための命令であって、前記画素の対のうちの１つの画素（pixel）が、３Ｄ画像の３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と、中間３Ｄビュー（view）内の画素（pixel）と関連重み（weight）との少なくとも１つの積（product）、との前記角度組合せ（combinations）のうちの１つの角度組合せ（combination）によって駆動される、命令を含み、
    前記画素の対に適用される３Ｄビュー（views）が、異なる主角度方向（directions）を有する異なる関連角度範囲（ranges）を有しており、
    前記中間３Ｄビュー（view）が、前記主角度方向（directions）の間にある中間主角度方向（direction）を有する関連中間角度範囲（range）を有し、
    前記３Ｄビュー（view）の主角度方向（directions）における主角度方向（direction）に沿って前記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、目視者は前記３Ｄビュー（view）を見、前記中間主角度方向（direction）に沿って前記３Ｄ電子ディスプレイを見るとき、前記目視者は前記中間３Ｄビュー（view）を見る、コンピュータプログラム製品。
    

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