特許 6893991 反射支持構造を有するマルチビューディスプレイ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6893991

(24)【登録日】2021年6月4日

(45)【発行日】2021年6月23日

(54)【発明の名称】反射支持構造を有するマルチビューディスプレイ

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/13357 20060101AFI20210614BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20210614BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/13357

   F21S2/00 433

【請求項の数】19

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2019-535262(P2019-535262)

(86)(22)【出願日】2016年12月28日

(65)【公表番号】特表2020-514791(P2020-514791A)

(43)【公表日】2020年5月21日

(86)【国際出願番号】US2016068935

(87)【国際公開番号】WO2018125091

(87)【国際公開日】20180705

【審査請求日】2019年7月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】514274546

【氏名又は名称】レイア、インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＥＩＡ ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100093676

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 純子

(74)【代理人】

【識別番号】100120134

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 規雄

(74)【代理人】

【識別番号】100126354

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100104282

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 康仁

(72)【発明者】

【氏名】マ，ミン

(72)【発明者】

【氏名】ファタル，デイヴィッド エー．

【審査官】 磯崎 忠昭

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／１０６９８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１７５３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１８−５０６７３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／１３３５７

Ｇ０２Ｆ １／１３３３

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｇ０２Ｂ ３０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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の複数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、各マルチビュー画素は、複数の光ビームを変調するように構成された複数のライトバルブを含む、マルチビュー画素のアレイと、
光を導くように構成され、マルチビーム素子のアレイを有する導光板であって、前記アレイの各マルチビーム素子は、前記導かれた光の一部を前記複数の光ビームとして結合して出射し、前記複数の光ビームを対応するマルチビュー画素に提供するように構成され、前記複数の光ビームのそれぞれは、前記マルチビューディスプレイの前記異なるビューの異なるビュー方向に対応して互いに異なる主角度方向を有する、導光板と、
前記マルチビュー画素のアレイを前記導光板から隔てるために、前記マルチビュー画素のアレイと前記導光板との間に配置される反射支持構造であって、前記反射支持構造は反射材料を含み、前記導光板から入射する光を、前記反射支持構造に当接する前記導光板の面の一部に反射して前記導光板に戻すように構成された、反射支持構造とを備え、
前記マルチビーム素子アレイの各マルチビーム素子のサイズは、前記複数のライトバルブの各ライトバルブのサイズの半分よりも大きく、前記ライトバルブの前記サイズの２倍よりも小さく、前記マルチビーム素子アレイの隣接するマルチビーム素子間の素子間距離は、前記マルチビュー画素アレイの隣接するマルチビュー画素間の画素間距離に対応する、
マルチビューディスプレイ。

【請求項2】

前記マルチビーム素子間の前記素子間距離は、前記マルチビュー画素間の前記画素間距離と実質的に等しい、請求項１に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項3】

前記導光板に光学的に結合され、前記導かれた光として前記導光板に光を提供するように構成された光源をさらに備える、請求項１または２に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項4】

前記光源は、ゼロではない伝播角度で前記導光板に前記光を提供するようにさらに構成され、コリメーション係数に従って、前記導光板内で前記導かれた光が所定の角度の広がりに収まるようにコリメートされる、請求項３に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項5】

前記マルチビーム素子は、前記導光板に光学的に結合されて、前記導かれた光の前記一部を結合して出射する、回折格子、微小反射素子、および微小屈折素子のうちの１つを備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項6】

前記反射支持構造は、
前記導光板の縁部に隣接する面に配置された前記反射材料の反射層と、
前記反射層と前記マルチビュー画素アレイの前記複数のライトバルブとの間に配置された支持層であって、前記支持層は、前記複数のライトバルブを前記反射層に接着するように構成された、支持層と
を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項7】

前記反射支持構造の前記反射材料は、銀およびアルミニウムのうちの１つまたは複数を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項8】

前記マルチビュー画素のアレイの前記複数のライトバルブは、マルチビュー画像を作成するために前記複数の光ビームを変調するように構成されている、請求項１から７のいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項9】

前記ライトバルブは液晶ライトバルブを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項10】

マルチビューディスプレイを動作させる方法であって、前記方法が、
光源によって生成された光を導光板に光学的に結合することであって、前記導光板は、前記導光板の長さにわたって伝播方向に、かつ前記導光板内で前記光を導く、結合することと、
前記マルチビューディスプレイのそれぞれの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結合されて出射された光ビームを提供するために、マルチビーム素子のアレイを用いて、前記導かれた光の一部を結合して前記導光板から出射することと、
反射支持構造を用いて、反射支持構造に当接する前記導光板の面の一部に入射する導かれた光を反射して前記導光板に戻すことと、
前記マルチビューディスプレイの前記異なるビュー方向に対応するマルチビュー画像の異なるビューを提供するために、前記マルチビューディスプレイのマルチビュー画素のライトバルブのアレイを用いて、前記結合されて出射された光ビームを変調することとを含む方法であって、
前記マルチビーム素子のアレイの各マルチビーム素子のサイズは、前記マルチビュー画素の前記ライトバルブアレイの各ライトバルブのサイズの半分よりも大きく、前記ライトバルブの前記サイズの２倍よりも小さく、前記マルチビーム素子アレイの隣接するマルチビーム素子間の素子間距離は、前記マルチビュー画素アレイの隣接するマルチビュー画素間の画素間距離に対応する、
方法。

【請求項11】

前記マルチビーム素子は、前記導光板に光学的に結合されて、前記導かれた光の前記一部を回折的に結合して出射する回折格子を備える、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記反射支持構造は、
前記導光板の前記面の縁部に隣接して配置された反射層であって、前記反射層は、反射材料を含む、反射層と、
前記反射層と前記ライトバルブのアレイとの間に配置された支持層であって、前記支持層は、前記ライトバルブアレイを前記反射層に接着する、支持層と
を備える、請求項１０または１１に記載の方法。

【請求項13】

前記反射支持構造は、接着剤と反射材料とを含む、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

マルチビューディスプレイであって、
複数のライトバルブを備えるスクリーンと、
導光板および前記導光板に光学的に結合されたマルチビーム素子のアレイを備えるバックライトと、
前記スクリーンと前記導光板との間の前記導光板の面に配置された反射支持構造であって、前記反射支持構造は、前記導光板から入射した光を前記面において前記反射支持構造上で反射し、前記導光板へと戻すように構成された反射材料を含む、反射支持構造とを備え、
前記アレイのマルチビーム素子のサイズは、前記複数のライトバルブの各ライトバルブのサイズの半分よりも大きく、前記ライトバルブの前記サイズの２倍よりも小さく、前記マルチビーム素子アレイの隣接するマルチビーム素子間の素子間距離は隣接するマルチビュー画素間の画素間距離に対応する、
マルチビューディスプレイ。

【請求項15】

前記アレイのマルチビーム素子は、前記マルチビューディスプレイの異なるビューの異なるビュー方向に対応する互いに異なる主角度方向を有する複数の光ビームとして、前記導光板によって導かれる光の一部を結合して出射するように構成されている、請求項１４に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項16】

前記複数のライトバルブのうちの１組のライトバルブがマルチビーム素子に対応し、前記１組のライトバルブは前記マルチビューディスプレイのマルチビュー画素を表す、請求項１４または１５に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項17】

前記マルチビーム素子は、前記導光板に光学的に結合されて、前記導光板によって導かれた光の一部を結合して出射する、回折格子、微小反射素子、および微小屈折素子のうちの１つ以上を備える、請求項１４から１６のいずれか一項に記載のマルチビューディスプレイ。

【請求項18】

前記導光板に光学的に結合され、ゼロではない伝播角度で導かれた光として前記導光板に光を提供するように構成され、コリメーション係数、前記ゼロではない伝播角度、およびコリメーションに従って、前記導光板内で前記導かれた光が所定の角度の広がりに収まるようにコリメートされる光源をさらに備える、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。

【請求項19】

前記反射支持構造は、
前記導光板の縁部に隣接する前記導光板の面に配置された前記反射材料の反射層と、
前記反射層と前記スクリーンとの間に配置された支持層であって、前記支持層は、前記スクリーンを前記導光板に固定するように構成された、支持層と
を備える、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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
該当せず

【0002】

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
該当せず

【背景技術】

【0003】

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、もはやほぼどこにでもあると言えるような媒体である。最も広く使用されている電子ディスプレイとしては、陰極線管（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセントディスプレイ（ＥＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、およびアクティブマトリックス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利用する各種ディスプレイ（例えば、デジタルマイクロミラーデバイス、エレクトロウェッティングディスプレイなど）が挙げられる。一般に、電子ディスプレイは、アクティブディスプレイ（すなわち、発光するディスプレイ）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代表例には、ＣＲＴ、ＰＤＰ、およびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。放出された光を利用することから一般的にパッシブとして分類されるディスプレイには、ＬＣＤおよびＥＰディスプレイがある。パッシブディスプレイは、本質的に消費電力が低いといった魅力的な性能特性を示すことが一般的だが、自己発光不能であることで、多くの実用的な用途における使用がある程度限定され得る。

【0004】

放出された光に関連する制限を解消するために、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。この結合された光源によって、元々はパッシブなディスプレイを発光させ、実質的にアクティブディスプレイとして機能させることが可能となり得る。そのような結合された光源の例として、バックライトが挙げられる。バックライトは、本来パッシブなディスプレイの後ろに配置されて、当該パッシブディスプレイを照射する光源（パネルバックライトである場合が多い）として機能し得る。例えば、バックライトをＬＣＤまたはＥＰディスプレイに結合してもよい。バックライトは、このＬＣＤまたはＥＰディスプレイを透過する光を放出する。放出された光は、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイによって変調され、次いでＬＣＤまたはＥＰディスプレイからこの変調された光が放出される。多くの場合、バックライトは白色光を放出するように構成される。次に、カラーフィルタを使用して、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。カラーフィルタは、例えば、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイの出力に（あまり一般的ではない）、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てもよい。

【発明の概要】

【0005】

本開示は以下の［１］から［２１］を含む。
［１］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の複数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、各マルチビュー画素は、複数の光ビームを変調するように構成された複数のライトバルブを含む、マルチビュー画素のアレイと、
光を導くように構成され、マルチビーム素子のアレイを有する導光板であって、上記アレイの各マルチビーム素子は、上記導かれた光の一部を上記複数の光ビームとして結合して出射し、上記複数の光ビームを対応するマルチビュー画素に提供するように構成され、上記複数の光ビームのそれぞれは、上記マルチビューディスプレイの上記異なるビューの異なるビュー方向に対応して互いに異なる主角度方向を有する、導光板と、
上記マルチビュー画素のアレイを上記導光板から隔てるために、上記マルチビュー画素のアレイと上記導光板との間に配置される反射支持構造であって、上記反射支持構造は反射材料を含み、上記導光板から入射する光を、上記反射支持構造に当接する上記導光板の面の一部に反射して上記導光板に戻すように構成された、反射支持構造とを備え、
上記マルチビーム素子アレイの各マルチビーム素子のサイズは、上記複数のライトバルブの各ライトバルブのサイズと同程度であり、上記マルチビーム素子アレイの隣接するマルチビーム素子間の素子間距離は、上記マルチビュー画素アレイの隣接するマルチビュー画素間の画素間距離に対応する、
マルチビューディスプレイ。
［２］上記マルチビーム素子間の上記素子間距離は、上記マルチビュー画素間の上記画素間距離と実質的に等しい、上記［１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［３］上記マルチビーム素子の上記サイズは、上記ライトバルブの上記サイズの半分よりも大きく、上記ライトバルブの上記サイズの２倍よりも小さい、上記［１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［４］上記導光板に光学的に結合され、上記導かれた光として上記導光板に光を提供するように構成された光源をさらに備える、上記［１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［５］上記光源は、ゼロではない伝播角度で上記導光板に上記光を提供するようにさらに構成され、コリメーション係数に従って、上記導光板内で上記導かれた光が所定の角度の広がりに収まるようにコリメートされる、上記［４］に記載のマルチビューディスプレイ。
［６］上記マルチビーム素子は、上記導光板に光学的に結合されて、上記導かれた光の上記一部を結合して出射する、回折格子、微小反射素子、および微小屈折素子のうちの１つを備える、上記［１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［７］上記反射支持構造は、
上記導光板の縁部に隣接する面に配置された上記反射材料の反射層と、
上記反射層と上記マルチビュー画素アレイの上記複数のライトバルブとの間に配置された支持層であって、上記支持層は、上記複数のライトバルブを上記反射層に接着するように構成された、支持層と
を備える、上記［１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［８］上記反射支持構造の上記反射材料は、銀およびアルミニウムのうちの１つまたは複数を含む、上記［１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［９］上記マルチビュー画素のアレイの上記複数のライトバルブは、マルチビュー画像を作成するために上記複数の光ビームを変調するように構成されている、上記［１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１０］上記ライトバルブは液晶ライトバルブを含む、上記［１］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１１］マルチビューディスプレイを動作させる方法であって、上記方法が、
光源によって生成された光を導光板に光学的に結合することであって、上記導光板は、上記導光板の長さにわたって伝播方向に、かつ上記導光板内で上記光を導く、結合することと、
上記マルチビューディスプレイのそれぞれの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結合されて出射された光ビームを提供するために、マルチビーム素子を用いて、上記導かれた光の一部を結合して上記導光板から出射することと、
反射支持構造を用いて、反射支持構造に当接する上記導光板の面の一部に入射する導かれた光を反射して上記導光板に戻すことと、
上記マルチビューディスプレイの上記異なるビュー方向に対応するマルチビュー画像の異なるビューを提供するために、上記マルチビューディスプレイのマルチビュー画素のライトバルブのアレイを用いて、上記結合されて出射された光ビームを変調することとを含む方法であって、
上記マルチビーム素子のサイズは、上記マルチビュー画素の上記ライトバルブアレイの各ライトバルブのサイズと同程度である、
方法。
［１２］上記マルチビーム素子は、上記導光板に光学的に結合されて、上記導かれた光の上記一部を回折的に結合して出射する回折格子を備える、上記［１１］に記載の方法。
［１３］上記反射支持構造は、
上記導光板の上記面の縁部に隣接して配置された反射層であって、上記反射層は、反射材料を含む、反射層と、
上記反射層と上記ライトバルブのアレイとの間に配置された支持層であって、上記支持層は、上記ライトバルブアレイを上記反射層に接着する、支持層と
を備える、上記［１１］に記載の方法。
［１４］上記反射支持構造は、接着剤と反射材料とを含む、上記［１１］に記載の方法。
［１５］マルチビューディスプレイであって、
複数のライトバルブを備えるスクリーンと、
導光板および上記導光板に光学的に結合されたマルチビーム素子のアレイを備えるバックライトと、
上記スクリーンと上記導光板との間の上記導光板の面に配置された反射支持構造であって、上記反射支持構造は、上記導光板から入射した光を上記面において上記反射支持構造上で反射し、上記導光板へと戻すように構成された反射材料を含む、反射支持構造とを備え、
上記アレイのマルチビーム素子のサイズは、上記複数のライトバルブの各ライトバルブのサイズと同程度である、
マルチビューディスプレイ。
［１６］上記アレイのマルチビーム素子は、上記マルチビューディスプレイの異なるビューの異なるビュー方向に対応する互いに異なる主角度方向を有する複数の光ビームとして、上記導光板によって導かれる光の一部を結合して出射するように構成されている、上記［１５］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１７］上記複数のライトバルブのうちの１組のライトバルブがマルチビーム素子に対応し、上記１組のライトバルブは上記マルチビューディスプレイのマルチビュー画素を表し、上記マルチビーム素子アレイの隣接するマルチビーム素子間の素子間距離は隣接するマルチビュー画素間の画素間距離に対応する、上記［１５］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１８］上記マルチビーム素子のサイズは、上記ライトバルブの上記サイズの半分よりも大きく、上記ライトバルブの上記サイズの２倍よりも小さい、上記［１５］に記載のマルチビューディスプレイ。
［１９］上記マルチビーム素子は、上記導光板に光学的に結合されて、上記導光板によって導かれた光の一部を結合して出射する、回折格子、微小反射素子、および微小屈折素子のうちの１つ以上を備える、上記［１５］に記載のマルチビューディスプレイ。
［２０］上記導光板に光学的に結合され、ゼロではない伝播角度で導かれた光として上記導光板に光を提供するように構成され、コリメーション係数、上記ゼロではない伝播角度、およびコリメーションに従って、上記導光板内で上記導かれた光が所定の角度の広がりに収まるようにコリメートされる光源をさらに備える、上記［１５］に記載のマルチビューディスプレイ。
［２１］上記反射支持構造は、
上記導光板の縁部に隣接する上記導光板の面に配置された上記反射材料の反射層と、
上記反射層と上記スクリーンとの間に配置された支持層であって、上記支持層は、上記スクリーンを上記導光板に固定するように構成された、支持層と
を備える、上記［１５］に記載のマルチビューディスプレイ。
本明細書に記載の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詳細な説明を参照することによって、より容易に理解することができよう。図面において、同様の参照符号は同様の構成要素を示す。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1A】例示的なマルチビューディスプレイによって生成されたマルチビュー画像の斜視図を示す。

【図1B】マルチビューディスプレイの一点から発する光ビームの角度成分のグラフ表示を示す。

【図2A】例示的なマルチビューディスプレイの等角図を示す。

【図2B】図２Ａに示すマルチビューディスプレイの断面図を示す。

【図2C】図２Ａに示すマルチビューディスプレイの分解等角図を示す。

【図3】マルチビューディスプレイの導光板に結合された光の断面図を示す。

【図4】導光板の表面における全内部反射を示す。

【図5】支持層、反射層、および導光板の断面図を示す。

【図6A】分割された反射層で構成された例示的なマルチビューディスプレイの分解等角図を示す。

【図6B】分割された反射層で構成された例示的なマルチビューディスプレイの分解等角図を示す。

【図7】反射支持層で構成された例示的なマルチビューディスプレイの断面図を示す。

【図8A】透過型回折格子として構成された導光板の例示的なマルチビーム素子の断面図を示す。

【図8B】反射型回折格子として構成された導光板の例示的なマルチビーム素子の断面図を示す。

【図9】微小屈折素子として構成された導光板の例示的なマルチビーム素子の断面図を示す。

【図10A】プリズム形状の微小反射素子として構成された導光板の例示的なマルチビーム素子の断面図を示す。

【図10B】半球状の微小屈折素子として構成された導光板の例示的なマルチビーム素子の断面図を示す。

【図11】マルチビュー画像を表示する方法のフロー図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0007】

ある例および実施形態では、上述の図面に示された特徴に加えて、またはそれらの代わりに、その他の特徴を有してもよい。これらの特徴やその他の特徴を、上述の図面を参照して以下に説明する。

【0008】

本明細書に記載の原理による例および実施形態は、バックライトとスクリーンとの間に配置された反射支持構造を備えるマルチビューディスプレイを提供する。反射支持構造は、スクリーンとバックライトとの間に実質的に均一な分離距離を維持し、スクリーンをバックライトに接着または固定するように構成される。さらに、いくつかの実施形態によれば、反射支持構造の反射特性によって、バックライト内を伝播する光が「再利用」されてもよい。特に、反射支持構造は、当該反射支持構造に入射した光を実質的に反射して導光板に戻すことによって光を再利用してもよい。以下に説明するような各種実施形態によれば、このようにして光を再利用することによって、導光板からの光の漏れや望ましくない透過を防止し得る。

【0009】

マルチビューディスプレイは、マルチビュー画像の複数または多数の異なるビューを異なるビュー方向に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である。用語「マルチビュー画像」に用いられる用語「マルチビュー」は、異なる透視図を表す、または多くの異なるビュー間の角度差を含む、複数または多数のビューを指す。さらに、「マルチビュー」という用語は、３つ以上の異なるビュー（すなわち、最低３つのビュー、一般的には４つ以上のビュー）を含む。そのため、「マルチビューディスプレイ」は、立体ディスプレイとは区別される。立体ディスプレイは、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表示する。しかしながら、マルチビュー画像およびマルチビューディスプレイは３つ以上のビューを含むものの、マルチビュー画像は、一度に見るためのマルチビューの２つのみのビュー（例えば、片目に１つのビュー）を選択することによって、一対の立体画像として（例えば、マルチビューディスプレイ上で）見られてもよい。

【0010】

マルチビューディスプレイは、複数のマルチビュー画素を有するスクリーンを備える。各マルチビュー画素は、複数組のライトバルブを備える。マルチビューディスプレイは、複数のマルチビーム素子で構成されている導光板に光学的に結合された光源を備えるバックライトを含む。各マルチビーム素子は、一組のライトバルブに対応している。さらに、各マルチビーム素子は、対応する各組のライトバルブの中心に対して、マルチビュー画素の中心に向かって、空間的にオフセットされている。それぞれの組のライトバルブは、対応するマルチビーム素子から回折的に結合されて出射された光を変調する。マルチビーム素子が空間的にオフセットされていることにより、それぞれの組のライトバルブから出射される変調された光ビームに角度オフセットが生じる。各マルチビュー画素に関連する組のライトバルブから出射される変調された光ビームは、スクリーンから見える距離にマルチビュー画像を作成するためにインターリーブする。

【0011】

図１Ａは、例示的なマルチビューディスプレイ１００によって生成されたマルチビュー画像の斜視図を示す。図１Ａに示すように、マルチビューディスプレイ１００は、同時に複数の画像を表示してもよい。各画像は、異なるビュー方向からのシーンまたはオブジェクトの異なるビューを提供する。図１Ａでは、マルチビューディスプレイ１００から様々な異なる主角度方向に延びる矢印として、ビュー方向が示されている。異なるビューは、矢印の末端に斜線付きの多角形パネルとして示されている。例えば、図１Ａでは、４つの多角形パネル１０２〜１０５が、対応する異なるビュー方向１０６〜１０９からのマルチビュー画像の４つの異なるビューを表す。ここで、マルチビューディスプレイ１００が、オブジェクト（例えば、あるシーン内の３次元オブジェクト）のマルチビュー画像を表示するために使用されると仮定する。観察者が方向１０６からマルチビューディスプレイ１００を見ると、観察者はオブジェクトのビュー１０２を目にする。しかしながら、観察者がビュー方向１０９からマルチビューディスプレイ１００を見ると、観察者は同じオブジェクトの異なるビュー１０５を目にする。説明を簡単にするために、図１Ａでは異なるビューがマルチビューディスプレイ１００の上部にあるものとして示されていることに留意されたい。実際には、マルチビューディスプレイ１００のスクリーン上に異なるビューが実際に同時に表示され、観察者がマルチビューディスプレイ１００のビュー方向を変更するだけで、異なるビュー方向からオブジェクトまたはシーンを見ることを可能にする。

【0012】

ビュー方向、すなわちマルチビューディスプレイのビュー方向に対応する方向を有する光ビームは、一般的に、角度成分（α，β）によって定められる主角度方向を有する。角度成分αは、光ビームの「仰角成分」または「仰角」と呼ばれる。角度成分βは、光ビームの「方位角成分」または「方位角」と呼ばれる。仰角αは垂直面内（例えばマルチビューディスプレイのスクリーン面に垂直）の角度であり、方位角βは水平面内の（例えばマルチビューディスプレイのスクリーン面に平行な）角度である。

【0013】

図１Ｂは、図１Ａのビュー方向１０８のようなビュー方向に対応する特定の主角度方向を有するマルチビューディスプレイ１００の点から放出された、または発する光ビーム１１０の角度成分（α，β）のグラフ表示を示す。光ビーム１１０は、マルチビューディスプレイ１００内の特定の原点「Ｏ」に対応付けられた中心光線を有する。

【0014】

マルチビューディスプレイのバックライトは、導光板のマルチビーム素子を通して導光板内を伝播する光を回折的に結合する導光板で構成される。バックライトとスクリーンとの間に配置された反射支持構造は、導光板の面の一部に当接し、マルチビーム素子によって回折的に結合されて出射された光の透過を可能にするように構成される。反射支持構造は、反射支持構造に当接する面の一部に入射した光を反射して導光板に戻すことによって、導光板内を伝播する光を再利用するように構成される。

【0015】

図２Ａは、例示的なマルチビューディスプレイ２００の等角図を示す。図２Ｂは、図２Ａの線Ｉ−Ｉに沿ったマルチビューディスプレイ２００の断面図を示す。図２Ｃは、マルチビューディスプレイ２００の分解等角図を示す。図２Ａ〜図２Ｃに示すように、マルチビューディスプレイ２００は、マルチビューバックライト２０２と、反射層２０４と、支持層２０６と、スクリーン２０８とを備える。マルチビューバックライト２０２は、導光板２１０と、導光板２１０の縁部に光学的に結合された光源２１２とを備える。導光板２１０は、導光板２１０の第１の面２１４と第２の面２１６との間に、光源２１２によって生成された光を導くように構成される。

【0016】

図２Ｂおよび図２Ｃにおいて、導光板２１０は、実質的に平面であり、平行に配置された第１および第２の面２１４、２１６を有する光導波路板であってもよい。導光板２１０の第１の面２１４は、多数のマルチビーム素子２２０で構成されてもよい。図２Ｂおよび図２Ｃにおいて、反射層２０４は、開口部２２２を有する矩形形状を有する。図２Ｃにおいて、支持層２０６も開口部２２４を有する矩形形状を有する。図２Ｂにおいて、支持層２０６は反射層２０４の表面に配置されている。反射層２０４の直線部分の幅は、Ｗ_ｒで示され、支持層２０６の直線部分の幅よりも大きい。別の実施形態では、反射層２０４の直線部分の幅は、支持層２０６の直線部分の幅とほぼ等しくてもよい。

【0017】

図２Ａ〜図２Ｃにおいて、スクリーン２０８は、スクリーン境界２２８によって囲まれたライトバルブアレイ２２６を備える。ライトバルブアレイ２２６は、不透明から透明に選択的に切り替えられる区分された、個別に動作可能なライトバルブ２３０を含む。ライトバルブ２３０は、液晶ライトバルブ、電気泳動ライトバルブ、およびエレクトロウェッティングに基づくライトバルブであってもよい。各ライトバルブ２３０は、ライトバルブアレイ２２６上に画像を表示するために別々に変調されてもよい。図２Ｂに示されるように、スクリーン境界２２８は支持層２０６上に配置されてこれに当接する。支持層２０６および反射層２０４は、導光板２１０から実質的に均一な距離Ｄだけスクリーンを隔てる反射支持構造を形成する。支持層２０６は厚さＴ_ｓを有し、反射層２０４は厚さＴ_ｒを有するように構成されてもよい。これらによって、導光板２１０の第１の面２１４から距離Ｄ＝Ｔ_ｓ＋Ｔ_ｒだけスクリーン２０８を隔てる。支持層２０６および反射層２０４は、スクリーンを導光板２１０に接着（固着）する接着剤を含んでもよい。反射層および支持層２０４、２０６のそれぞれの開口部２２２および２２４は、スクリーン２０８のライトバルブアレイ２２６と導光板２１０の第１の面２１４のマルチビーム素子２２０との間に遮るもののない空間を形成する。言い換えれば、開口部２２２および２２４は、導光板２１０から回折的に結合されてライトバルブアレイ２２６に向かって出射された光を阻んだり、遮ったりしないように形成される。

【0018】

導光板２１０は、多数の異なる光学的に透明な材料のうちの任意の１つを含んでもよいし、またはシリカガラス、アルカリアルミノシリケート、ホウケイ酸ガラスなどの各種ガラスの１種または複数種、ならびに例えばポリ（メチルメタクリレート）またはアクリルガラス、およびポリカーボネートなどの実質的に光学的に透明なプラスチックやポリマーを含むがこれらに限定されない、各種誘電材料のうちのいずれかを含んでもよい。いくつかの実施形態では、導光板２１０は、全内部反射（ＴＩＲ）を容易にするために、導光板２１０の表面の少なくとも一部（図示せず）上にクラッド層を含んでもよい。

【0019】

光源２１２は、１つ以上の発光体を備えてもよい。発光体は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、ポリマー発光ダイオード、プラズマ発光体、蛍光灯、白熱電球、およびその他の光源であってもよい。光源２１２によって生成された光は、特定の波長のもの（すなわち特定の色のもの）であってもよく、またはある範囲の波長にわたるもの（例えば白色光）であってもよい。いくつかの実施形態では、光源２１２は、各組の発光体が、他の組の発光体が生成する波長または波長範囲とは異なる特定の波長または波長範囲の光を生成する、複数組の発光体を含んでもよい。例えば、光源２１２は、１つ以上の発光体の各組が原色（例えば、赤、緑、および青）のうちの１つを生成する、複数組の発光体を備えてもよい。

【0020】

図２Ａ〜図２Ｃに示すように、ライトバルブアレイ２２６は、ライトバルブアレイ上に画像を表示するように変調することができる区分されたライトバルブ２３０を備える。１つのマルチビュー画素は、２つ以上のライトバルブのアレイを備える。図２Ａ〜図２Ｃでは、ライトバルブアレイ２２６のライトバルブは、８つのマルチビュー画素を作成するように分割されている。各マルチビュー画素は、７×７のライトバルブ２３０のアレイを備える。マルチビュー画素を形成する各７×７のライトバルブのアレイは、破線の正方形で区画されている。例えば、ライトバルブ２３０は、図２Ａおよび図２Ｃにおいて区画されているマルチビュー画素２３２の４９個のライトバルブのうちの１つである。マルチビュー画素とは、マルチビューディスプレイの同様の数の異なるビューのそれぞれにおける「ビュー」画素を表す一組のライトバルブである。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それぞれにおけるビュー画素に対応する、またはこのビュー画素を表す個々のライトバルブを有してもよい。さらに、マルチビュー画素のライトバルブは、各ライトバルブが異なるビューのうちの１つの所定のビュー方向に関連付けられるという点で「指向性画素」とも呼ばれる。さらに、様々な例および実施形態によれば、マルチビュー画素のライトバルブによって表される異なるビュー画素は、異なるビューのそれぞれにおいて同等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てもよい。例えば、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それぞれにおいて｛ｘ_１，ｙ_１｝に位置するビュー画素に対応する個別のライトバルブを有してもよく、第２のマルチビュー画素は、異なるビューのそれぞれにおいて｛ｘ_２，ｙ_２｝に位置するビュー画素に対応する個別のライトバルブを有してもよく、以下同様となる。

【0021】

いくつかの実施形態では、マルチビュー画素内のライトバルブの数は、マルチビューディスプレイのビューの数に等しくてもよい。例えば、マルチビュー画素は、６４の異なるビューを有するマルチビューディスプレイを作成するために使用され得る、６４個のライトバルブのアレイを備えてもよい。別の例では、マルチビューディスプレイは８×４のビュー（すなわち３２ビュー）のアレイを提供してもよく、マルチビュー画素は３２個のライトバルブ（すなわち各ビューにつき１つ）を含んでもよい。例えば、異なるライトバルブのそれぞれは、６４の異なるビューに対応するビュー方向のうちの異なる１つに対応する関連する方向（例えば、光ビームの主角度方向）を有することができる。さらに、いくつかの実施形態によれば、マルチビューディスプレイのマルチビュー画素の数は、マルチビューディスプレイビューにおける「ビュー」画素の数（すなわち、選択されたビューを構成する画素）と実質的に等しくてもよい。例えば、ビューが６４０×４８０のビュー画素（すなわち、６４０×４８０ビュー解像度）を含む場合、マルチビューディスプレイは、３０７，２００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画素を含むとき、マルチビューディスプレイは、合計１０，０００（すなわち、１００×１００＝１０，０００）のマルチビュー画素を含み得る。

【0022】

いくつかの実施形態によれば、マルチビーム素子２２０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てもよい。例えば、マルチビーム素子２２０は、線形１Ｄアレイとして配置されてもよい。別の例では、マルチビーム素子２２０は、図２Ｃに示すように矩形の２Ｄアレイとして配置されてもよい。他の例では、マルチビーム素子は、円形または楕円形の２Ｄアレイに配置されてもよい。他の例では、マルチビーム素子のアレイ（すなわち、１Ｄまたは２Ｄアレイ）は、規則的または均一に間隔をあけられたマルチビーム素子であってもよい。特に、マルチビーム素子２２０間の素子間距離（例えば、中心間距離または間隔）は、マルチビーム素子のアレイにわたって実質的に均一または一定であってもよい。さらに他の例では、マルチビーム素子２２０間の素子間距離は、ｘ方向およびｙ方向の一方または両方において変化してもよい。

【0023】

図２Ｂに示すように、マルチビーム素子２２０のサイズ（ｓで示す）は、ライトバルブアレイ２２６のライトバルブ２３０のサイズ（Ｓで示す）と同程度である。ここで、「サイズ」は、ライトバルブの長さ、幅、または面積であってもよいが、これらに限定されない。例えば、ライトバルブ２３０のサイズは、ライトバルブの長さであってもよく、これと同程度のマルチビーム素子２２０のサイズはまた、マルチビーム素子２２０の長さであってもよい。別の例では、サイズは、ライトバルブ２３０の面積と同程度の、マルチビーム素子２２０の面積などの面積を指してもよい。

【0024】

いくつかの実施形態では、マルチビーム素子２２０のサイズは、マルチビーム素子のサイズがライトバルブのサイズの約５０％から約２００％の間であるように、ライトバルブのサイズと同程度である。例えば、マルチビーム素子のサイズｓは、以下の条件を満たす。

【数1】

他の例では、マルチビーム素子のサイズは、ライトバルブのサイズの約６０％より大きい、またはライトバルブのサイズの約７０％より大きい、またはライトバルブのサイズの約８０％より大きい、またはライトバルブのサイズの約９０％より大きく、かつ、マルチビーム素子は、ライトバルブのサイズの約１８０％未満、またはライトバルブのサイズの約１６０％未満、またはライトバルブのサイズの約１４０％未満、またはライトバルブのサイズの約１２０％未満である。例えば、「同程度のサイズ」として、マルチビーム素子のサイズは、ライトバルブのサイズの約７５％から約１５０％の間であってもよい。別の例では、マルチビーム素子２２０は、マルチビーム素子のサイズがライトバルブのサイズの約１２５％から約８５％の間であるように、ライトバルブ２３０のサイズと同程度であってもよい。いくつかの実施形態によれば、マルチビーム素子２２０およびライトバルブ２３０の同程度のサイズは、マルチビューディスプレイ２００のビュー間の暗帯を少なくし、またはいくつかの例では最小化し、同時に、いくつかの例は、マルチビューディスプレイ２００のビュー間のオーバーラップを少なくし、またはいくつかの例では最小化するように選択されてもよい。

【0025】

図３は、光源２１２によって生成された光が、光３０２として導光板２１０に入力される、または導光板２１０に結合される、マルチビューディスプレイ２００の断面図を示す。光３０２は、導光板２１０の第１の面２１４および第２の面２１６に対してゼロではない伝播角度（例えば、約３０〜３５度）で導光板２１０に結合される。１つまたは複数のレンズ、プリズム、ミラー、または同様の反射体（例えば、傾斜コリメート反射体）（図示せず）を使用して、光源２１２によって生成された光をゼロではない伝播角度で導光板２１０に結合してもよい。光３０２は、コリメート光として導光板２１０に入力されてもよい。光３０２がコリメートされる程度は、コリメーション係数（σで示す）によって表される。コリメーション係数は、コリメート光内の光線の角度の広がりを定義する。例えば、コリメーション係数σは、コリメート光３０２の光線の大部分が特定の角度の広がり（例えば、コリメート光の中心角方向または主角度方向を中心に±σ度）内に収まることを示してもよい。コリメート光３０２の光線は、角度に関してガウス分布を有してもよく、角度の広がりは、コリメート光のピーク強度の半分で決定される角度であってもよい。

【0026】

図３では、導光板２１０は、導光板２１０の第１の面２１４と第２の面２１６との間のゼロではない伝播角度で、ＴＩＲに基づいて光３０２を導く。図４は、導光板２１０内を伝播し、導光板２１０の面４０２（例えば、第１の面２１４または第２の面２１６）の同じ点に入射する２つの光線の軌跡を示している。面４０２は、導光板２１０と空気４０４との間の境界であり、導光板２１０よりも低い屈折率を有する。一点鎖線４０６は法線を表し、θ_ｃはこの法線に対する臨界角を表す。入射角は法線に対して測定される。臨界角θ_ｃよりも大きな角度で面４０２に入射する光は、ＴＩＲを受ける。例えば、方向矢印４０８が表す光は、臨界角θ_ｃよりも大きな角度で面４０２に入射するため、この光は方向矢印４１０が表すように内部反射される。方向矢印４１２が表すように、臨界角θ_ｃよりも小さな角度で面４０２に入射する光は、方向矢印４１４が表すように透過される。

【0027】

反射層２０４は、導光板２１０の第１の面２１４に配置された、銀やアルミニウムなど（これらに限定されない）の反射材料を含む。反射層２０４は、第１の面２１４の境界周辺に膜または反射テープとして予め形成、堆積されてもよい。あるいは、反射層２０４は、まず化学蒸着または物理蒸着によって反射材料を第１の面２１４に堆積し、続いてウェットエッチング、イオンミリング、フォトリソグラフィ、異方性エッチング、およびプラズマエッチングのうちの１つ以上によって開口部２２２を形成することにより形成されてもよい。反射層２０４は、導光板２１０内を伝播し、反射層２０４の下の第１の面２１４に入射した光を反射して、導光板２１０に戻す。

【0028】

図５は、支持層２０６、反射層２０４、および導光板２１０の一部の断面図を示す。一点鎖線５０２は、導光板２１０の第１の面２１４に対する法線を表す。方向矢印５０４は、反射層２０４に隣接する第１の面２１４に入射する光を表す。反射層２０４は、方向矢印５０６が表すように、光を反射して導光板１１０に戻す。いくつかの実施形態によれば、反射層２０４は、反射層２０４に当接する第１の面２１４の任意の部分に入射する光を反射して導光板２１０に戻すことによって、ほぼ完全な鏡面反射体として機能してもよい。反射されて導光板２１０に戻ってきた光は、導光板２１０の他方の面からのＴＩＲによって再利用されてもよい。

【0029】

反射層２０４の反射特性によって、支持層２０６に隣接する第１の面２１４に入射する光が支持層２０６へと漏出するのを防ぐ。例えば、上記のように構成されているマルチビューディスプレイが反射層２０４を有していない場合、そのようなマルチビューディスプレイは、導光板２１０の第１の面２１４に直接当接するように配置された支持層２０６を有するであろう。その結果、支持層２０６に隣接する第１の面２１４に入射する光の少なくとも一部は支持層２０６内へと漏出し、支持層２０６内に光を損失する光学的ドレインが形成されてしまう。

【0030】

図３に戻ると、各マルチビーム素子２２０は、光の一部を結合されて出射された光として、対応するマルチビュー画素２３２に結合して出射するように構成される。例えば、図３において、マルチビーム素子２２０に入射する光３０２の一部によって、マルチビュー画素２３２のライトバルブを通過する、発散方向矢印２３８が表す、結合されて出射された光が生成される。導光板２１０は、光が導光板２１０に入力される縁部とは反対側の導光板２１０の端部に反射体（図示せず）を含んでもよい。この反射体は、図３において矢印３０６が表すように、光３０２を反射して導光板２１０に戻す。このようにして光を再利用することにより、光を複数回利用可能にすることによってマルチビューバックライト２０２の明るさ（例えば、結合されて出射された光の強度）が増し得る。

【0031】

図２Ｂ、図２Ｃに示される例では、上述のマルチビューディスプレイ２００の反射層２０４は、導光板２１０の第１の面２１４に配置された連続的な矩形の物体である。他の実施形態では、マルチビューディスプレイ２００の反射層は、導光板２１０の第１の面２１４に配置された反射分割部を備えてもよい。

【0032】

図６Ａは、マルチビューディスプレイ２００と同様であるが、マルチビューディスプレイ２００の反射層２０４および支持層２０６が分割された反射層６０２および分割された支持層６０４に置き換えられたディスプレイ６００の分解等角図を示す。図６に示されるように、ディスプレイ６００は、図２Ａ〜図２Ｃを参照して上述したマルチビューバックライト２０２およびスクリーン２０８を含む。反射層６０２は、直線反射分割部６０６〜６０９を含む。支持層６０４は、直線状支持分割部６１０〜６１３を含む。ディスプレイ６００を組み立てる際に、反射分割部６０６〜６０９は第１の面２１４の縁部付近に配置され、支持分割部６１０〜６１３は対応する反射分割部６０６〜６０９に配置される。分割された反射層６０２および分割された支持層６０４は、スクリーン２０８を導光板２１０から隔てる反射支持構造を形成する。

【0033】

図６Ｂは、マルチビューディスプレイ２００と同様であるが、マルチビューディスプレイ２００の反射層２０４および支持層２０６が分割された反射層６２２および分割された支持層６２４に置き換えられたディスプレイ６２０の分解等角図を示す。図６Ｂに示されるように、ディスプレイ６２０は、図２Ａ〜図２Ｃを参照して上述したマルチビューバックライト２０２およびスクリーン２０８を含む。反射層６２２は、屈曲反射分割部６２６〜６２９を含む。支持層６２４は、屈曲支持分割部６３０〜６３３を含む。ディスプレイ６２０を組み立てる際に、屈曲反射分割部６２６〜６２９は第１の面２１４の隅部付近に配置され、支持分割部は対応する屈曲反射分割部６０６〜６０９に配置される。分割された反射層６２２および分割された支持層６２４は、スクリーン２０８を導光板２１０から隔てる反射支持構造を形成する。

【0034】

他の実施形態では、スクリーン２０８を導光板２１０から隔てる反射支持構造は、反射材料で構成してもよい。図７は、マルチビューディスプレイ２００の反射支持構造（すなわち、反射層２０４および支持層２０６）が、スクリーン２０８を導光板２１０の第１の面２１４から距離Ｄだけ隔てている反射支持構造７０２に置き換えられていることを除いては、マルチビューディスプレイ２００と同様の例示的ディスプレイ７００の断面図を示す。反射支持構造７０２は、導光板２１０の第１の面２１４の縁部の近くに配置されている。反射支持構造７０２は、スクリーン２０８を導光板２１０に接着して固定する接着剤であってもよく、銀やアルミニウムなどの反射材料をさらに含む。反射支持構造７０２は、回折格子からの回折的に結合されて出射された光が遮断されずにライトバルブアレイ２２６に伝播することを可能にする開口部７０４を有する連続的な矩形形状を有してもよい。他の実施形態では、反射支持構造７０２は、第１の面２１４の縁部および角部付近に分割部が配置された分割された反射支持構造であり得る。反射支持構造７０２は、図５を参照して上述した反射層２０４と同様に、反射支持構造７０２に当接する第１の面２１４の任意の部分に入射する光を反射して導光板２１０に戻すことによって、ほぼ完全な鏡面反射体として機能する。

【0035】

様々な実施形態によれば、マルチビーム素子２２０は、光３０２の一部を結合して出射するように構成された、多数の異なる構造のうちのいずれかを備えてもよい。例えば、これらの異なる構造としては、回折格子、微小反射素子、微小屈折素子、またはそれらの様々な組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態によれば、回折格子の回折機構は、互いに離間している溝および隆起部の一方または両方を備えてもよい。溝または隆起部は、導光板２１０の材料を含んでもよく、例えば、溝および隆起部を導光板２１０の表面に形成することができる。別の例では、溝または隆起部は、導光板材料以外の材料、例えば導光板２１０の表面上の他の材料からなる膜または層から形成されてもよい。

【0036】

図８Ａは、導光板２１０の第１の面２１４に回折格子８０２として構成された導光板２１０のマルチビーム素子２２０の断面図を示す。回折格子８０２は、光３０２の１つまたは複数の波長よりも広い回折機構間の間隔（ｄで示す）を有する回折機構を備える。回折格子８０２と相互作用する特定の波長λの光を考える。この光は、回折機構によって異なる方向に透過および散乱される。光の波は、異なる位相で回折格子８０２から出射される。結果として、この波は建設的におよび相殺的に干渉して、波が建設的に干渉するところで光ビームを作り出す。例えば、隣接する回折機構から出射される光の波の間の光路差が波長の半分（すなわちλ／２）である場合、波は位相がずれて出射され、相殺的干渉によって相殺されることがある。他方、隣接する回折機構から出射される波の間の光路差が波長λに等しい場合、波は建設的に干渉して最大強度の光が生成される。回折格子から最大強度で出射される光ビームは方向矢印８０４で表され、第１の面２１４に対する法線８０６に対して光が回折格子８０２から出射される回折角は、回折式に従って以下のように計算されてもよい。

【数2】

式中、
ｍは回折次数であり（すなわち、ｍ＝…，−２，−１，０，１，２，…）、
ｎは導光板２１０の屈折率であり、
θ_ｉは法線８０６に対する光３０２の入射角であり、
θ_ｍは、導光板２１０から回折的に結合されて出射されたｍ番目の光ビームの法線８０６に対する回折角である。

【0037】

別の例では、図８Ｂに示されるように、マルチビーム素子２２０は、導光板２１０の第２の面２１６に配置された、または第２の面２１６に隣接して配置された回折格子８１０である。マルチビーム素子は、反射型回折格子を形成するために回折格子８１０の回折機構に充填された反射コーティング８１２を含む。反射コーティング８１２は、回折された光を第１の面２１４に向かって反射し、この光は、回折的に結合されて出射された光８１４として第１の面２１４を抜け出る。第１の面２１４に沿って導光板２１０から出射される回折的に結合されて出射された光８１４は、導光板２１０のより高い屈折率の材料からより低い屈折率の空気中へと進行した結果として屈折し、これによって回折的に結合されて出射された光８１４は広がる。回折格子８１０の回折機構の間隔は、導光板２１０から出射された光の広がりを考慮して選択されてもよい。

【0038】

他の実施形態（図示せず）では、マルチビーム素子２２０は、導光板２１０の第１および第２の面２１４、２１６の間に配置された回折格子であってもよい。なお、いくつかの実施形態では、マルチビーム素子２２０によって生成される結合されて出射された光の主角度方向は、導光板２１０から空気中に出射される結合されて出射された光による屈折の影響が考慮されていてもよい。

【0039】

いくつかの実施形態では、マルチビーム素子の回折格子は、回折機構の間隔が回折格子全体にわたって実質的に一定または不変である一様な回折格子であってもよい。他の実施形態では、マルチビーム素子はチャープ回折格子であってもよい。チャープ回折格子の回折機構の間隔は、チャープ回折格子の範囲または長さにわたって変化している。いくつかの実施形態では、チャープ回折格子は、回折機構の間隔について、距離と共に直線的に変化するチャープを有しても、または示してもよい。このように、チャープ回折格子は「線形チャープ」回折格子である。他の実施形態では、チャープ回折格子は、回折機構の間隔について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単調な別の形で変化するチャープを含むがこれらに限定されない各種非線形チャープを使用してもよい。正弦波チャープ、三角チャープ、またはのこぎり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を使用してもよい。さらに、任意の非線形チャープの組み合わせを使用してもよい。

【0040】

他の実施形態では、マルチビーム素子２２０は、結合されて出射された光として、光３０２の一部を屈折的に結合して出射するように構成された微小屈折素子を備えてもよい。図９は、マルチビーム素子２２０が微小屈折素子９０２を備える導光板２１０の断面図を示す。様々な実施形態によれば、微小屈折素子９０２は、結合されて出射された光９０４として、導光板２１０からの光３０２の一部を屈折的に結合して出射するように構成される。微小屈折素子９０２は、半球形状、矩形形状、またはプリズム形状（すなわち傾斜したファセットを有する形状）を含むがこれらに限定されない様々な形状を有してもよい。様々な実施形態によれば、微小屈折素子９０２は、図示のように導光板２１０の第１の面２１４から延出または突出してもよく、あるいは第１の面２１４のキャビティまたは凹部（図示せず）であってもよい。いくつかの実施形態では、微小屈折素子９０２は導光板２１０の材料を含んでもよい。他の実施形態では、微小屈折素子９０２は、第１の面２１４に隣接し、あるいはいくつかの例では第１の面２１４に接触している、別の材料を含んでもよい。

【0041】

他の実施形態では、マルチビーム素子２２０は、結合されて出射された光として、光３０２の一部を反射的に結合して出射するように構成された微小反射素子を備えてもよい。図１０Ａは、マルチビーム素子２２０が第２の面２１６に沿って配置されたプリズム形状の微小反射素子１００２を備える導光板２１０の断面図を示す。図１０Ｂは、マルチビーム素子２２０が第２の面２１６に沿って配置された半球状の微小屈折素子１００４を備える導光板２１０の断面図を示す。微小反射素子１００２および１００４としては、反射材料またはその層（例えば、反射金属）を用いた反射体、またはＴＩＲに基づく反射体が挙げられるが、これらに限定されない。他の実施形態（図示せず）では、微小反射素子は、第１および第２の面２１４、２１６の間の導光板２１０内に配置されてもよい。図１０Ａにおいて、プリズム形状の微小反射素子１００２は、導光板２１０の第２の面２１６に隣接して配置された反射ファセットを有する。プリズム形状の微小反射素子１００２のファセットは、光３０２の一部を導光板２１０から反射（すなわち反射的に結合）させて出射するように構成されている。例えば、光３０２の一部を反射して導光板２１０から出射するために、この光の伝播方向に対してファセットは傾けられ、または傾斜していてもよい（すなわち傾斜角を有している）。ファセットは、（例えば、図１０Ａに示されるように）導光板２１０内に反射材料を用いて形成されてもよく、または様々な実施形態においては第２の面２１６に設けられたプリズム形状のキャビティの面であってもよい。プリズム形状のキャビティを用いる場合、いくつかの実施形態では、キャビティの面における屈折率変化によって反射（例えば、ＴＩＲ）が実現されるか、ファセットを形成するキャビティの面が反射材料でコーティングされて反射が実現されるかのいずれかである。図１０Ｂにおいて、半球状の微小反射素子１００４は、実質的に滑らかな曲面を有する。半球状の微小反射素子１００４の表面曲率によって、光３０２が曲面となす入射点に応じて光３０２の一部が反射される。図１０Ｂの半球状の微小反射素子１００４は、導光板２１０内の反射材料であっても、または図１０Ｂに示すように、第２の面２１６に形成されたキャビティ（例えば、半円状のキャビティ）のいずれかであってもよい。図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて、結合されて出射された光１００６および１００８が第１の面２１４を横切って空気中へと抜ける際に屈折率の変化により、当該結合されて出射された光１００６および１００８の主角度方向が屈折することに留意されたい。

【0042】

図１１は、マルチビューディスプレイを動作させる方法のフロー図を示す。ブロック１１０１において、図２Ａ〜図２Ｃを参照して上述したように、光源によって生成された光は、導光板に光学的に結合されて導光板内を伝播する光を生成する。ブロック１１０２において、図３を参照して上述したように、光の一部が導光板から結合されてマルチビーム素子を介して出射される。ブロック１１０３において、図５を参照して上述したように、反射支持構造に当接する面の一部に入射する光が反射されて導光板に戻る。この反射支持構造は、マルチビーム素子から結合されて出射された光の透過を可能にするように構成される。ブロック１１０４では、反射支持構造に配置されたライトバルブアレイのマルチビュー画素を用いて、結合されて出射された光を変調し、画像を作成する。

【0043】

開示された実施形態の上述の説明は、当業者が本開示を製造または使用することを可能にするために提供されていることを理解されたい。これらの実施形態に対する様々な変形が当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義された一般的な原理は、本開示の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書に例示された実施形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示された原理および新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲を与えられるべきである。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】