JP2018533165A - 時間多重化バックライトおよびこれを使用するマルチビューディスプレイ - Google Patents

Abstract

時間多重化背面照明は、時間多重化光源を含み、これによって、第１の時間間隔中の第１の非ゼロ伝播角度と、第２の時間間隔中の第２の非ゼロ伝播角度とを有する光ビームをもたらす。時間多重化バックライトは、光ビームを導波するように構成されたライトガイドと、導波光ビームの一部分を、第１の時間間隔および第２の時間間隔の各々において異なる主要角度方向に結合出力するように構成された回折格子とを含む。マルチビューディスプレイは、時間多重化光源と、結合出力された光ビームを第１および第２の時間間隔の各々中にもたらすマルチビームバックライトであって、結合出力された光ビームの主要角度方向は、マルチビューディスプレイの異なる視野方向に対応する、マルチビームバックライトとを含む。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年９月５日出願の米国仮特許出願第６２／２１４，９７７号明細書に対する優先権を主張し、その全体的内容は、参照によって本明細書に組み込まれる。

連邦政府資金による研究開発の記載
該当無し

電子ディスプレイは、情報を多様なデバイスおよび製品のユーザに送るためのほとんど至るところに存在する媒体である。最もよく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）、電界発光ディスプレイ（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）および電気機械式または電気流体式光変調を使用するさまざまなディスプレイ（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）がある。通常、電子ディスプレイは、能動ディスプレイ（すなわち光を出射するディスプレイ）または受動ディスプレイ（すなわち、別の供給源によってもたらされた光を変調するディスプレイ）として分類され得る。能動ディスプレイの最も明らかな例の中には、ＣＲＴ、ＰＤＰおよびＯＬＥＤ／ＡＭＯＬＥＤがある。出射される光を考えるとき、通常、受動であると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。受動ディスプレイは、それだけに限定されないが、本質的に低い電力消費を含む魅力的な性能特性を有することが多いながらも、光を出射する能力が欠如していることを考えると、多くの実用的用途において幾分使用が限定され得る。

出射される光に関連する受動ディスプレイの限定事項に打ち勝つために、多くの受動ディスプレイは、外部光源に結合される。結合された光源は、他の点では受動であるこれらのディスプレイが光を出射し、能動ディスプレイとして実質的に機能することを可能にすることができる。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、他の点では受動であるディスプレイの後方に置かれて受動ディスプレイを照明する光源（しばしばパネルバックライト）として働くことができる。たとえば、バックライトは、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイに結合され得る。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出射する。出射された光は、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイによって変調され、変調された光はその後、今度はＬＣＤまたはＥＰディスプレイから出射される。しばしばバックライトは、白色光を出射するように構成される。次いで、色フィルタが使用されて白色光をディスプレイ内に使用されるさまざまな色に変換する。色フィルタは、たとえば、ＬＣＤまたはＥＰディスプレイの出力部に（あまり一般的ではないが）、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置かれ得る。

本明細書において説明する原理による例および実施形態のさまざまな特徴を、添付の図を併用して以下の詳細な説明を参照してより容易に理解することができ、図において同じ参照番号は、同じ構造要素を示す。

［図１Ａ］本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とするマルチビューディスプレイの斜視図である。［図１Ｂ］本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とするマルチビューディスプレイの視野方向に対応する特定の主要角度方向を有する光ビームの角度成分のグラフである。 本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とする回折格子の断面図である。 本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とする時間多重化バックライトの断面図である。 ［図３Ｂ］本明細書において説明する原理と一致する別の実施形態による、一例とする時間多重化バックライトの一部分の断面図である。［図３Ｃ］本明細書において説明する原理と一致する別の実施形態による、一例とする時間多重化バックライトの別の部分の断面図である。 ［図４Ａ］本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とする時間多重化光源の概略図である。［図４Ｂ］本明細書において説明する原理と一致する別の実施形態による、一例とする時間多重化光源の概略図である。 ［図５Ａ］本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とするマルチビーム回折格子の断面図である。［図５Ｂ］本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とするマルチビーム回折格子の斜視図である。 本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とするマルチビューディスプレイのブロック図である。 本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とする時間多重化バックライト作動の方法の流れ図である。

特定の例および特徴は、上記で参照した図に示す特徴に加えた、およびこれに代わるものである他の特徴を有することができる。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に詳述される。

本明細書において説明する原理による実施形態は、時間多重化ディスプレイ背面照明をもたらす。特に、ディスプレイの（たとえば電子ディスプレイの）背面照明は、時間多重化光源を使用して、異なる時間の間隔中、異なる伝播角度を有する光ビームをもたらす。光ビームの光は、ディスプレイの視野方向に向けられる出射されたまたは結合出力された（coupled-out）光ビームとして、バックライトから結合出力され得る。さまざまな実施形態によれば、結合出力された光ビームは、光ビーム伝播角度に対応する、またはこれによって決定される主要角度方向を有することができる。したがって、結合出力された光ビームは、さまざまな実施形態によれば、異なる時間間隔において異なるが所定の、主要角度方向を有することができる。時間多重化は、たとえば、時間に応じて異なる主要角度方向間の切り替えを可能にすることができる。

本明細書に説明する原理の一部の実施形態によれば、複数の結合出力された光ビームは、時間多重化光源の光ビームからバックライトによってもたらされ得る。複数の結合出力された光ビームは、互いに異なる主要角度方向を有することができる。（「異なって向けられた光ビーム」とも称される）異なる主要角度方向を有する結合出力された光ビームは、三次元（３Ｄ）またはマルチビュー情報を含む情報を表示するために使用され得る。特に、複数の結合出力された光ビームの異なる主要角度方向は、３Ｄまたはマルチビューディスプレイ（たとえば、「めがね不要（glasses free）」またはオートステレオスコピック（autostroscopic）電子ディスプレイ）の異なる視野のさまざまな視野方向に対応することができる。さらに、異なって向けられた結合出力された光ビームは、変調され、マルチビューディスプレイの異なる視野の画素として働くことができる。

さらに、複数の結合出力された光ビームおよびこれに対応する、時間多重化光源の光ビームからもたらされた異なる視野は、異なる時間間隔において異なる方向を有することができる。特に、複数の結合出力された光ビームのセット、および光源の時間多重化による異なる時間間隔中にもたらされた異なる視野の対応するセットは、一部の実施形態では、角度を付けて互いに交互配置され得る。結合出力された光ビームおよびそのセットの異なる視野の角度交互配置は、さまざまな実施形態によれば、ディスプレイの画素解像度および視野解像度の一方または両方を効果的に増大することができる。

本明細書では、３Ｄまたはマルチビューディスプレイは、マルチビュー画像の異なる視野を異なる視野方向にもたらす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、本明細書において説明する原理と一致する例による、マルチビューディスプレイ１０の斜視図を示す。図１Ａに示すように、マルチビューディスプレイ１０は、３Ｄまたはマルチビュー画像を見るために見られるスクリーン１２を備える。マルチビューディスプレイ１０は、マルチビュー画像の異なる視野１４をスクリーン１２に対して異なる視野方向１６にもたらす。視野方向１６は、スクリーン１２からさまざまな異なる主要角度方向に延びる矢印として示され、異なる視野１４は、矢印１６の末端部にある影が付けられた多角形箱として示され、４つの視野１４および４つの視野方向１６のみが、限定的ではなくすべて例として示される。異なる視野１４は、スクリーンの上方にあるものとして図１Ａでは示されているが、視野１４は、実際には、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ１０上に表示されるとき、スクリーン１２上またはその近傍に現れることに留意されたい。視野１４をスクリーン１２の上方に示しているのは、例示を簡単にするために、特定の視野１４に対応する視野方向１６のそれぞれ１つ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にすぎない。

視野方向、または等価的にはマルチビューディスプレイ全体の視野方向に対応する方向を有する光ビームは、本明細書における定義により、角度成分｛θ，φ｝によって与えられた主要角度方向を有する。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（たとえば、マルチビューディスプレイスクリーンの平面に対して垂直）内の角度であり、方位角φは、水平面（たとえば、マルチビューディスプレイ平面に対して平行）内の角度である。図１Ｂは、本明細書において説明する原理の例による、マルチビューディスプレイの視野方向に対応する特定の主要角度方向を有する光ビーム２０の角度成分｛θ，φ｝のグラフを示す。加えて、光ビーム２０は、本明細書の定義により、特定の点から出射されるか、または発散する。すなわち、定義により、光ビーム２０は、マルチビューディスプレイ内の原点の特定の点に関連する中心光線を有する。図１Ｂは、原点Ｏの光ビーム（または視野方向）も示す。

図１Ａを再度参照すれば、対応する方向１６’を有する他の視野１４’（たとえば視野の第２のセット）も示される。他の視野１４’は、最初に述べた視野１４からさらに区別するために、点線の対応する視野方向１６’の矢印の端部において一点短鎖点の影付きで影が付けられた多角形箱とする。たとえば、他の視野１４’は、第２の時間間隔中にもたらされたマルチビューディスプレイの視野であってよく、一方で視野１４（たとえば視野の第１のセット）は、第１の時間間隔中にもたらされたマルチビューディスプレイの視野であってよい。さらに、図示するように、他の視野１４’および他の視野方向１６’は、視野１４および対応する視野方向１６と角度を付けて交互配置される。図１Ａでは、視野１４および視野方向１６を示す実線は、第１の時間間隔中のこれらの要素を表し、他の視野１４’の点線および他の視野方向１６’は、第２の時間間隔中のこれらの要素を表すことに留意されたい。本明細書では、「第１の」時間間隔および「第２の」時間間隔に参照がなされるが、通常、任意の数の時間間隔が使用されてよい。したがって、第３の時間間隔、第４の時間間隔などがあってもよい。本明細書では、限定的ではなく論議を容易にするために、参照は、「第１」および「第２」に限られる。

本明細書では、用語「マルチビュー画像」および「マルチビューディスプレイ」に使用される「マルチビュー」は、異なる遠近を表し、または複数の視野の視野間の角度差を含む複数の視野として定義される。さらに、定義による用語「マルチビュー」は、３つ以上の異なる図（すなわち、最少で３つ、通常は４つ以上）を明示的に含む。したがって、本明細書において使用する「マルチビュー」は、場面を表すのに２つの異なる視野しか含まない立体画像とは明示的に区別される。しかし、マルチビュー画像およびマルチビューディスプレイは、本明細書における定義により、３つ以上の視野を含むが、マルチビュー画像は、マルチビュー視野の２つのみを選択して一度に見る（たとえば片方の眼につき１つの視野）ことによって画像の立体対として（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を留意されたい。

本明細書では、「ライトガイド」は、全内部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むことができる。さまざまな例では、「ライトガイド」という用語は、通常、内部全反射を使用して、ライトガイドの誘電体材料と、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誘電光学導波路を指す。定義により、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。一部の実施形態では、ライトガイドは、全内部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むことができる。コーティングは、たとえば反射コーティングであってよい。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であってよい。

さらに本明細書では、用語「平板」は、「平板ライトガイド」としてライトガイドに適用されるとき、時に「スラブ」ガイドと称される、区分ごとのまたは別個の平面層またはシートとして定義される。特に、平板ライトガイドは、ライトガイドの上面および底面（すなわち、対向する表面）によって境界付けられた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により、上面および底面は、いずれも互いに分離され、少なくとも個別的な意味で互いから実質的に平行であってよい。すなわち、平板ライトガイドの任意の別個の小さいセクション内では、上面および底面は、実質的に平行であるか、または同一平面上にある。

一部の実施形態では、平板ライトガイドは、実質的に平坦で（すなわち平面に限られて）よく、したがって、平板ライトガイドは、平面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つの直交次元で湾曲され得る。たとえば、平板ライトガイドは、円筒形状平板ライトガイドを形成するように単一次元で湾曲されよい。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に全内部反射が維持されることを確実にするのに十分な大きさの曲率半径を有する。

本明細書では、「回折格子」は、通常、回折格子上に入射する光の回折をもたらすように配置された複数の特徴部（すなわち回折特徴部）として定義される。一部の例では、複数の特徴部は、周期的または準周期的に配置され得る。たとえば、回折格子は、１次元（１Ｄ）配列で配置された複数の特徴部（たとえば、材料表面内の複数の溝または隆起部）を含むことができる。他の例では、回折格子は、特徴部の２次元（２Ｄ）配列であってよい。回折格子は、たとえば、材料表面上の突起部または材料表面内の穴の２Ｄ配列であってよい。

したがって、本明細書における定義により、「回折格子」は、回折格子上に入射する光の回折をもたらす構造体である。光がライトガイドから回折格子上に入射する場合、もたらされた回折または回折散乱の結果、回折格子が光をライトガイドから回折によって結合出力することができる、「回折結合（diffractive coupling）」と称され得るものを生じさせることができる。回折格子はまた、回折によって光の角度を（すなわち回折角度で）向け直す、または変更する。特に、回折の結果、回折格子を離れる光は、通常、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の変更は、本明細書では「回折リダイレクション（diffractive redirection）」と称される。故に、回折格子は、回折格子上に入射する光を回折により向け直す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、回折格子は、光をライトガイドから回折により結合出力することもできる。

さらに、本明細書における定義により、回折格子の特徴部は、「回折特徴部」と称され、材料表面（すなわち２つの材料間の境界面）のところに、その中に、およびその上にのうちの１つまたは複数であることができる。表面は、たとえばライトガイドの表面であってよい。回折特徴部は、それだけに限定されないが、溝、隆起部、穴および突起部の１つまたは複数を、表面に、表面内に、または表面上に含む、光を回折する多様な構造体の任意のものを含むことができる。たとえば、回折格子は、材料表面内に複数の実質的に平行な溝を含むことができる。別の例では、回折格子は、材料表面から隆起する複数の平行な隆起部を含むことができる。回折特徴部（たとえば、溝、隆起部、穴、突起部など）は、それだけに限定されないが、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）、三角形プロファイル、および鋸歯プロファイル（たとえば、ブレーズド格子）の１つまたは複数を含む、回折をもたらす多様な断面形状またはプロファイル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により、「マルチビーム回折格子」は、複数の光ビームを含む、回折により向け直された光（たとえば、回折により結合出力された光）を生み出す回折格子である。マルチビーム回折格子によって生み出された複数の光ビームは、本明細書における定義により、互いに異なる主要角度方向を有する。特に、定義により、複数の光ビームは、所定の主要角度方向を有し、この主要角度方向は、マルチビーム回折格子による入射光の回折結合および回折リダイレクションの結果、その複数の光ビームの別の光ビームとは異なる。この複数の光ビームは、ライトフィールドを表すことができる。たとえば、複数の光ビームは、８つの異なる主要角度方向を有する８つの光ビームを含むことができる。８つの光ビームは、組み合わせて（すなわち複数の光ビームとして）、たとえば、ライトフィールドを表すことができる。さまざまな実施形態によれば、さまざまな光ビームの異なる主要角度方向は、格子ピッチまたはスペーシングと、マルチビーム回折格子上に入射する光の伝播方向または角度に対する、それぞれの光ビームの原点におけるマルチビーム回折格子の格子特徴部の配向または回転との組み合わせによって決定される。

本明細書において説明するさまざまな実施形態によれば、回折格子（たとえば、マルチビーム回折格子）は、電子ディスプレイ、または簡単には「ディスプレイ」の画素を表す、結合出力された光を生み出すために使用される。特に、異なる主要角度方向を有する複数の光ビームを生み出すためのマルチビーム回折格子を有するライトガイドは、それだけに限定されないが「めがね不要」マルチビューディスプレイ（時に「ホログラフィック」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称される）などのディスプレイのバックライトの一部であってよく、またはこのディスプレイと併用されてよい。したがって、マルチビーム回折格子を使用して導波光をライトガイドから結合出力することによって生み出された、異なって向けられた光ビームは、マルチビューディスプレイの「画素」とすることができ、またはこれを表すことができる。さらに、上記で説明したように、異なって向けられた光ビームは、マルチビューディスプレイの視野方向に対応する方向を含むライトフィールドを形成することができる。

本明細書において説明するさまざまな例によれば、回折格子（たとえば、マルチビーム回折格子）を使用して、光をライトガイド（たとえば平板ライトガイド）から光ビームとして回折により散乱または結合出力することができる。特に、局所的に周期的な回折格子の、またはこの回折格子によってもたらされた回折角度θ_ｍは、以下の方程式（１）によって与えられ得る：

式中、λは光の波長であり、ｍは回折次数であり、ｎはライトガイドの回折指数であり、ｄは回折格子の特徴部間の距離であり、θ_ｉは、回折格子上の光の入射角度である。簡単にするために、方程式（１）は、回折格子がライトガイドの表面に隣接し、ライトガイドの外側の材料の屈折率が１（すなわち、ｎ_ｏｕｔ＝１）であると想定する。通常、回折次数ｍは、整数によって与えられる。さまざまな例によれば、回折格子によって生み出された光ビームの回折角度θ_ｍは、方程式（１）によって与えられてよく、この場合、回折次数は正である（たとえばｍ＞０）。たとえば、１次回折は、回折次数ｍが１と等しい場合（すなわちｍ＝１）に提供される。

図２は、本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とする回折格子３０の断面図を示す。たとえば、回折格子３０は、ライトガイド４０の表面上に配置され得る。加えて、図２は、入射角度θ_ｉにおいて回折格子３０上に入射する光ビーム２０を示す。光ビーム２０は、ライトガイド４０内の導波された時間多重化光ビームである。また、入射光ビーム２０の結果として回折格子３０によって回折により生み出され、結合出力された、結合出力された光ビーム５０が図２に示される。結合出力された光ビーム５０は、方程式（１）によって与えられた回折角度θ_ｍ（または主要角度方向）を有する。結合出力された光ビーム５０は、たとえば、回折格子３０の回折次数「ｍ」に対応することができる。

本明細書では、「コリメータ」は、実質的には、光を平行化する（collimate）ように構成された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、コリメータは、それだけに限定されないが、平行化鏡または反射器、平行化レンズ、およびそれらのさまざまな組み合わせを含むことができる。一部の実施形態では、平行化反射器を備えるコリメータは、放物曲線または形状によって特徴付けられた反射面を有することができる。別の例では、平行化反射器は、成形された放物面反射器を備えることができる。「成形された放物面」とは、成形された放物面反射器の湾曲した反射表面が、所定の反射特性（たとえば平行化の程度）を達成するために決定された方法で、「真」の放物曲線から逸脱することを意味する。同様に、平行化レンズは、球形状に成形された表面（たとえば、両凸球状レンズ）を含むことができる。

一部の実施形態では、コリメータは、連続反射器または連続レンズ（すなわち、実質的に平滑な連続表面を有する反射器またはレンズ）であってよい。他の実施形態では、平行化反射器または平行化レンズは、それだけに限定されないが、光の平行化をもたらすフレネル反射器またはフレネルレンズなどの実質的に不連続の表面を含むことができる。さまざまな実施形態によれば、コリメータによってもたらされる平行化の量は、実施形態ごとに所定の角度または量が変動し得る。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おける平行化をもたらすように構成され得る。すなわち、コリメータは、一部の実施形態によれば、光平行化をもたらす２つの直交方向の一方または両方に、ある形状または成形された表面を含むことができる。

本明細書では、「光源」は、光の供給源として定義される（たとえば、光を生み出し、出射するように構成された光学エミッタ）。たとえば、光源は、起動されたまたはオンにされたときに光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの光学エミッタを備えることができる。特に、本明細書では、光源は、実質的には光の任意の供給源とすることができ、または実質的には、それだけに限定されないが、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、プラズマベース光学エミッタ、蛍光灯、白熱灯、および事実上任意の他の光の供給源の１つまたは複数を含む、任意の光学エミッタを含むことができる。光源によって生み出された光は、色を有することができ（すなわち、光の特定の波長を含むことができ）、またはある波長範囲（たとえば白色光）であってよい。一部の実施形態では、光源は、複数の光学エミッタを備えることができる。たとえば、光源は、光学エミッタのセットまたはグループを含むことができ、この中で、光学エミッタの少なくとも１つは、そのセットまたはグループの少なくとも１つの他の光学エミッタによって生み出された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み出す。異なる色は、たとえば原色（たとえば赤色、緑色、青色）を含むことができる。

さらに、本明細書では、冠詞「１つ」は、特許技術分野におけるその通常の意味、すなわち「１つまたは複数」を有するよう意図される。たとえば、「格子」は、１つまたは複数の格子を意味し、したがって、「格子」は、本明細書では「格子（複数可）」を意味する。また、本明細書における「上部」、「底部」、「上側」、「下側」、「上」、「下」、「前部」、「後部」、「第１」、「第２」、「左」または「右」へのすべての参照は、本明細書において限定するようには意図されない。本明細書では、用語「約」は、値に適用されたとき、通常、値を生み出すために使用される装置の許容範囲内を意味し、別途明示的に指定されない限り、プラスもしくはマイナス１０％、またはプラスもしくはマイナス５％、またはプラスもしくはマイナス１％を意味することができる。さらに、本明細書において使用する用語「実質的に」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％の範囲内である量を意味する。さらに、本明細書における例は、例示的であることを意図するにすぎず、限定的ではなく論議目的で提示される。

本明細書において説明する原理の一部の実施形態によると、時間多重化バックライトが、提供される。図３Ａは、本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とする時間多重化バックライト１００の断面図を示す。図３Ｂは、本明細書において説明する原理と一致する別の実施形態による、一例とする時間多重化バックライト１００の一部分の断面図を示す。図３Ｃは、本明細書において説明する原理と一致する別の実施形態による、一例とする時間多重化バックライト１００の別の部分の断面図を示す。

さまざまな実施形態によれば、時間多重化バックライト１００から結合出力された光は、時間多重化バックライト１００の表面から離れるように向けられた、出射されたまたは「結合出力された」光ビーム１０２を形成するか、またはもたらすことができる。さらに、結合出力された光ビーム１０２は、異なる時間間隔中、表面から離れるように、異なる主要角度方向に向けられ得る。たとえば、結合出力された光ビーム１０２は、第１の時間間隔においてまたはその間、第１の主要角度方向を有し、第２の時間間隔中、第２の主要角度方向を有するように時間多重化され得る。特に、結合出力された光ビーム１０２の主要角度方向は、さまざまな実施形態により、時間多重化される。

図３Ａおよび３Ｂは、第１の時間間隔中の結合出力された光ビーム１０２を、実線矢印を使用して示し、点線の矢印は、第２の時間間隔中の結合出力された光ビーム１０２を示す。特に、図３Ａは、複数の結合出力された光ビーム１０２を示し、第１の時間間隔における結合出力された光ビーム１０２は、第２の時間間隔における結合出力された光ビーム１０２と角度を付けて交互配置される。図３Ｂは、第１の時間間隔および第２の時間間隔の各々において異なる主要角度方向を有する単一の、結合出力された光ビーム１０２を示す。

上記で「第１の」非時間間隔および「第２の」時間間隔に具体的に参照がなされたが、通常、複数の時間間隔と、複数の異なる時間間隔における、対応する異なる結合出力された光ビーム１０２とが存在し得ることに留意されたい。したがって、たとえば、対応する結合出力された光ビーム１０２を伴って第３の時間間隔、第４の時間間隔なども存在し得る。本明細書では、限定的ではなく論議を容易にするために、参照は「第１」および「第２」に限られる。

（以下に説明するように）一部の実施形態では、時間多重化バックライト１００は、格子ベースのバックライトであってよい。たとえば、回折は、時間多重化バックライト１００からの光の回折結合をもたらすことができる。すなわち、回折格子は、光を、結合出力された光ビーム１０２として結合出力するために使用され得る。他の実施形態では、光は、それだけに限定されないが、反射散乱を含む別の方法で、結合出力された光ビーム１０２として結合出力または散乱され得る。

さらに、複数の結合出力された光ビーム１０２の主要角度方向は、時間多重化され得る（すなわち、異なる時間間隔において異なることができる）。特に、マルチビームバックライト１００に関して、より具体的にはマルチビーム回折格子に関して以下により詳細に説明する一部の実施形態では、複数の結合出力された光ビーム１０２は、ライトフィールドを形成するように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、ライトフィールドは、時間多重化に応じて、または時間多重化によってもたらされるような異なる時間間隔中、異なる特性または異なる角度成分を有することができる。たとえば、主要角度方向の対応する異なるセットを有する結合出力された光ビーム１０２の異なるセットが、時間多重化の結果として、マルチビームバックライト１００によって異なる時間間隔においてもたらされ得る。

さまざまな実施形態によれば、結合出力された光ビーム１０２の結合出力された光は、時間多重化バックライト１００内に光１０４の一部分を含む。特に、光１０４は、時間多重化バックライト１００内の（たとえば以下に説明するようなライトガイドにおける）導波光１０４とすることができる。図３Ａ〜３Ｃに示すように、導波光１０４の通常の伝播方向は、限定的ではなく例示を容易にするために、水平の太線矢印１０３として示される。さらに、結合出力された光ビーム１０２の主要角度方向の時間多重化は、以下により詳細に説明するように、導波光１０４の非ゼロ伝播角度の時間多重化によってもたらされ得る。

一部の実施形態では、時間多重化バックライト１００は、ディスプレイ（たとえば、電子ディスプレイ）の光の供給源または「バックライト」であってよい。特に、ライトフィールドが複数の結合出力された光ビーム１０２によって生み出される一部の実施形態によれば、電子ディスプレイは、いわゆる「めがね不要」マルチビュー電子ディスプレイ（たとえば、３Ｄ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）とすることができ、この場合、結合出力されたさまざまな光ビーム１０２は、マルチビューディスプレイの異なる「視野」に関連する画素に対応するか、またはこれを表す。さらに、一部の実施形態では、結合出力された光ビーム１０２は、（たとえば、以下に説明するような光弁によって）変調され得る。たとえば、光弁は、結合出力された光ビーム１０２を変調するために使用されてよい。時間多重化バックライト１００から離れるように異なる角度方向に向けられた結合出力された光ビーム１０２の異なるセットの変調は、ダイナミックマルチビュー電子ディスプレイ用途に特に有用になり得る。すなわち、特定の視野方向に向けられた変調された、結合出力された光ビーム１０２の異なるセットは、その特定の視野方向に対応するマルチビュー電子ディスプレイのダイナミック画素を表すことができる。

図３Ａ〜３Ｃに示す時間多重化バックライト１００は、ライトガイド１１０を備える。一部の実施形態では、ライトガイド１１０は、平板ライトガイド１１０であってよい。ライトガイド１１０は、光を、光の導波されたビーム（すなわち導波光ビーム１０４）として導波するように構成される。たとえば、ライトガイド１１０は、光学導波路として構成された誘電材料を含むことができる。誘電材料は、誘電光学導波路を取り囲む媒体の第２の屈折率より大きい第１の屈折率を有することができる。屈折率の相違は、たとえば、ライトガイド１１０の１つまたは複数の導波モードによる導波光の全内部反射を容易にするように構成される。一部の実施形態では、導波光ビーム１０４は、平行化され得る（すなわち、平行化された、導波光ビーム１０４）。

さまざまな実施形態によれば、光１０４は、ライトガイド１１０によって、かつその長さに沿って導波される（たとえば、図３Ａでは太線矢印１０３によって示す全体的な方向）。さらに、ライトガイド１１０は、全内部反射を使用して、導波光ビーム１０４を非ゼロの伝播角度で、ライトガイド１１０の第１の表面１１０’（たとえば「前部」の表面または側面）と、第２の表面１１０”（たとえば、「後部」の表面または側面）との間で導波するように構成される。特に、導波光ビーム１０４は、ライトガイド１１０の第１の表面１１０’と、第２の表面１１０”との間で、非ゼロ伝播角度で反射または「跳ね返る」ことによって伝播する。

本明細書で定義するように、「非ゼロ伝播角度」は、ライトガイド１１０の表面（たとえば、第１の表面１１０’または第２の表面１１０”）に対する角度である。さらに、ライトガイド１１０によって導波される光（たとえば導波光ビーム１０４）を参照するとき、非ゼロ伝播角度は、本明細書における定義により、ゼロを上回り、かつライトガイド１１０内の全内部反射の臨界角未満である。さらに、特有の非ゼロ伝播角度は、これが、ライトガイド１１０内の全内部反射の臨界角未満であるように選択される限り、個々の実施に合わせて（たとえば任意で）選択されてよい。

一部の例では、ライトガイド１１０（たとえば、平板ライトガイド１１０）は、光学的に透明な誘電材料の延長された、実質的に平面のシートを備える、スラブまたは平板光学導波路であってよい。誘電材料の実質的に平面のシートは、導波光ビーム１０４を全内部反射を使用して導波するように構成される。さまざまな例によれば、ライトガイド１１０の光学的に透明な材料は、それだけに限定されないが、さまざまなタイプのガラス（たとえば、シリカガラス、アルミノけい酸アルカリガラス、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（メタクリル酸メチル）または「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）の１つまたは複数を含む、多様な誘電材料の任意のものを含むことができ、または任意のものから構成されてよい。一部の例では、ライトガイド１１０は、さらに、ライトガイド１１０の表面の少なくとも一部分（たとえば、上面および底面の一方または両方）上にクラッド層（図示せず）を含むことができる。クラッド層は、一部の実施形態によれば、全内部反射をさらに容易にするために使用され得る。

さまざまな実施形態によれば、ライトガイド１１０内の導波光ビーム１０４の光は、非ゼロ伝播角度でライトガイド１１０内に導入または結合され得る。レンズ、鏡、または類似の反射器（たとえば傾斜した平行化反射器）、およびプリズム（図示せず）の１つまたは複数は、たとえば、光を光ビーム１０４として非ゼロ伝播角度でライトガイド１１０の入力端部に結合することを容易にすることができる。ライトガイド１１０内に結合した後、導波光ビーム１０４は、ライトガイド１１０に沿って、入力端部から全体的に離れる方向に伝播する（たとえば、図３Ａ〜３Ｃ内のｘ軸に沿って指す太線矢印１０３によって示す）。

さらに、光をライトガイド１１０に結合することによって生み出された、導波光ビーム１０４は、さまざまな実施形態によれば、平行化された光ビームであってよい。本明細書では、「平行化された光」または「平行化された光ビーム」は、光ビームの光線が、光ビーム（たとえば、導波光ビーム１０４）内で互いに実質的に平行である、光のビームとして定義される。さらに、平行化された光ビームから分岐するか、または散乱する光の光線は、本明細書の定義により、平行化された光ビームの一部であるようには考えられない。平行化された、導波光ビーム１０４を生み出すための光の平行化は、それだけに限定されないが、レンズまたは鏡（たとえば傾斜した平行化反射器など）を含むコリメータによってもたらされ得る。

図３Ａおよび３Ｃに示すように、時間多重化バックライト１００は、さらに、時間多重化光源１２０を備える。時間多重化光源１２０は、光を光ビームとしてライトガイド１１０にもたらすように構成される。たとえば、時間多重化光源１２０は、ライトガイド１１０の入力端部に光学的に結合されてよく、それにより、もたらされた光は、入力端部を通してライトガイド１１０に送られる。さらに、時間多重化光源１２０は、光を導波光ビーム１０４（それぞれ光ビーム１０４’および１０４”）として、第１の時間間隔中、第１の非ゼロ伝播角度で、第２の時間間隔中、第２の非ゼロ伝播角度でライトガイド１１０にもたらすように構成され、ここで第１の非ゼロ伝播角度および第２の非ゼロ伝播角度は、互いに異なる。

本明細書において、第１の時間間隔および第２の時間間隔それぞれに対応する、「第１の」非ゼロ伝播角度および「第２の」非ゼロ伝播角度に具体的に参照がなされるが、通常、複数の異なる非ゼロ伝播角度が存在し得ることに留意されたい。特に、時間多重化光源１２０は、導波光ビーム１０４を、複数の時間間隔のそれぞれの異なる時間間隔に対応する複数の異なる非ゼロ伝播角度でもたらすように構成され得る。

特に、図３Ｃでは、第１の時間間隔中、時間多重化光源１２０によってもたらされた、導波光ビーム１０４’は、実線の延長矢印を使用して示される。同様に、第２の時間間隔中、時間多重化光源１２０によってもたらされた、導波光ビーム１０４”は、点線の延長矢印によって示される。さらに、図３Ｂ〜３Ｃは、時間多重化光源１２０によって第１および第２の時間間隔の各々においてそれぞれもたらされた、導波光ビーム１０４’、１０４”の第１の非ゼロ伝播角度γ’および第２の非ゼロ伝播角度γ”を示す。

一部の実施形態では、第１および第２の時間間隔は、時間の重複しない間隔であってよい。すなわち、それぞれの導波光ビーム１０４は、いずれの時点においても、第１の非ゼロ伝播角度または第２の非ゼロ伝播角度の両方ではなく、いずれかを有することができる。他の実施形態では、第１および第２の時間間隔は、時間間隔の重複に対応する時間の間、両方の伝播角度がライトガイド１１０内に同時に存在するように重複することができる。図３Ｂは、限定的ではなく例示を容易にするために、回折格子１３０上に同時に入射する第１の非ゼロ伝播角度γ’および第２の非ゼロ伝播角度γ”の両方を有する、導波光ビーム１０４’，１０４”を示すことに留意されたい。

時間多重化光源１２０は、さまざまな実施形態によれば、多様な異なる構成の任意のものを使用して実現され得る。たとえば、時間多重化光源１２０は、光を異なる角度でライトガイド１１０にもたらすように構成された場所または位置を有する複数の光学エミッタを含むことができる。一部の実施形態によれば、複数の光学エミッタのオンオフを選択に切り替えることにより、導波光ビームの非ゼロ伝播角度の時間多重化をもたらすことができる。他の例では、それだけに限定されないが、傾斜した反射器またはコリメータ（たとえば、平行化反射器または平行化レンズ）などの時間多重化光源１２０の光学要素は、非ゼロ伝播角度の時間多重化をもたらすために、光学エミッタからの光の角度を時間に応じて選択的に変更するように構成され得る。さらに他の例では、時間多重化光源１２０は、選択的に移動可能であるか、またはライトガイド１１０の入力部において光の異なる角度をもたらすように選択的に傾斜され得る光学エミッタを含むことができる。たとえば、光学エミッタの装着構造を、ライトガイド１１０の入力端部に対して機械的にシフトするか、または移動させることができる。別の例では、光学エミッタは、ジンバル装着されて、光学エミッタの選択的傾斜が、導波光ビーム１０４の非ゼロ伝播角度の時間多重化をもたらすことを可能にすることができる。

図４Ａは、本明細書において説明する原理と一致する実施形態による、一例とする時間多重化光源１２０を示す。図４Ａに示すように、時間多重化光源１２０は、時間多重化光学エミッタ１２２’、１２２”の対を備える。この対の第１の光学エミッタ１２２’は、導波光ビーム１０４’を第１の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成され、この対の第２の光学エミッタ１２２”は、導波光ビーム１０４”を第２の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成される。導波光ビーム１０４’、１０４”の異なる伝播角度は、たとえば図示するように、傾斜した反射器１２４に対する、第１および第２の光学エミッタ１２２’、１２２”の相対場所における相違に起因し得る。傾斜した反射器１２４は、たとえば、傾斜した平行化反射器であってよい。第１の光学エミッタ１２２’と第２の光学エミッタ１２２”との間を時間に応じて切り替える（すなわち、選択的にオンオフする）ことは、さまざまな実施形態によれば、それぞれの第１および第２の時間間隔中、導波光ビーム１０４’，１０４”をもたらすように構成され得る。図４Ａに示すように、実線は、例として、第１の光学エミッタ１２２’からの、第１の時間間隔中の導波光ビーム１０４’を表し、点線は、第２の光学エミッタ１２２”からの、第２の時間間隔中の導波光ビーム１０４”を表す。

一部の実施形態では、時間多重化光源１２０の光学エミッタ１２２は、それだけに限定されないが、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザを含むことができる。たとえば、第１および第２の光学エミッタ１２２’、１２２”は、単色光をもたらすために特定の色（たとえば、赤色、緑色、および青色）のＬＥＤを含むことができる。一部の実施形態では、この対の光学エミッタ１２２は、複数の異なる色の光をもたらすように構成された複数の光学エミッタを備えることができる。たとえば、光学エミッタ１２２は、赤色光をもたらすように構成された第１のＬＥＤと、緑色光をもたらすように構成された第２のＬＥＤと、青色光をもたらすように構成された第３のＬＥＤとを備えることができる。時間多重化光源１２０の光学エミッタ１２２によって異なる色の光がもたらされる一部の実施形態によれば、ライトガイド１１０は、異なる色の光を表す光ビームを、（たとえば、時間多重化に関連する第１および第２の非ゼロ伝播角度に加えて）異なる、色特有の非ゼロ伝播角度で導波するようにさらに構成され得る。たとえば、時間多重化光源１２０が、赤色光、緑色光、および青色光をもたらすように構成されたとき、赤色光、緑色光、および青色光の各々は、異なる色の、平行化された光ビームとしてもたされてよい。さらに、ライトガイド１１０は、異なる色の平行化された光ビームの各々を、それぞれの異なる、色特有の非ゼロ伝播角度で導波するように構成され得る。他の実施形態では、時間多重化光源１２０は、それだけに限定されないが、蛍光色および白色ＬＥＤ、またはより全般的に広帯域光（たとえば白色または多色光）をもたらすように構成された多色ＬＥＤなどの広帯域光源であってよい。

図４Ｂは、本明細書において説明する原理と一致する別の実施形態による、一例とする時間多重化光源１２０を示す。特に、図４Ｂに示すように、時間多重化光源１２０は、光を出射するように構成された光学エミッタ１２２を備える。図４Ｂの時間多重化光源１２０は、さらに、時間多重化コリメータ１２６を備える。時間多重化コリメータ１２６は、出射された光を平行化し、平行化された、出射された光を、導波光ビーム１０４としてもたらすように構成される。さまざまな実施形態によれば、時間多重化コリメータ１２６は、平行化され、出射された光を、第１の時間間隔中、第１の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成された第１の平行化状態を有する。さらに、時間多重化コリメータ１２６は、平行化され、出射された光を、第２の時間間隔中、第２の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成された第２の平行化状態を有する。第１および第２の平行化状態は、一部の実施形態によれば、時間多重化コリメータ１２６の機械的動作によってもたらされ得る。たとえば、時間多重化コリメータ１２６は、傾斜した平行化反射器（たとえば、図４Ｂに示すように）を備えることができ、この反射器は、第１および第２の平行化状態をもたらすように可変である傾斜角度を有する。

図３Ａおよび３Ｂを再度参照すれば、時間多重化バックライト１００は、さらに、回折格子１３０を備える。回折格子１３０は、たとえば、図３Ａに示すように、光ビーム１０４の伝播方向（太線矢印１０３）に互いに離間された複数の回折格子１３０または回折格子１３０の配列の部材であってよい。回折格子１３０は、導波光ビーム１０４の一部分を、結合出力された光ビーム１０２として回折により結合出力するように構成される。さまざまな実施形態によれば、結合出力された光ビーム１０２は、第１の時間間隔および第２の時間間隔の各々において異なる主要角度方向を有する。さらに、第１の時間間隔および第２の時間間隔における結合出力された光ビーム１０２の時間間隔ベースの異なる主要角度方向は、たとえば上記の方程式（１）によれば、導波光ビーム１０４の第１の非ゼロ伝播角度および第２の非ゼロ伝播角度のそれぞれ１つに対応する。

さらに、回折格子１３０（または複数の回折格子１３０）は、ライトガイド１１０に光学的に結合される。特に、定義により、回折格子１３０は、ライトガイド１１０内の導波光ビーム１０４の光場内に配置されて、導波光ビーム部分の回折による結合出力を可能にする。一部の実施形態により、回折格子１３０は、ライトガイド１１０の表面（たとえば表面上、表面内、または別の形で表面に隣接して）配置され得る。この表面において、回折格子１３０は、回折による結合出力を可能にする、導波光ビーム１０４の光場の一過性の部分内にある。たとえば、回折格子１３０は、図３Ａに示すように、ライトガイド１１０の第１の表面１１０’上に配置されてよい。別の例（図示せず）では、回折格子１３０は、ライトガイド１１０の第２の表面１１０”に隣接してよい。他の実施形態（これもまた図示せず）では、回折格子１３０は、ライトガイド１１０内に配置されてよく、すなわち、回折格子１３０は、ライトガイドの第１と第２の表面１１０’、１１０”との間に配置されて、導波された、時間多重化光ビーム部分の回折による結合出力をもたらすことができる。

図３Ｂを参照すれば、延長矢印（実線）は、第１の時間間隔中、ライトガイド１１０内に伝播する、導波光ビーム１０４’を示すか、または表す。図３Ｂの別の延長矢印（点線）は、第２の時間間隔中、ライトガイド１１０内に伝播する、導波光ビーム１０４”を示す。第１の時間間隔中、導波光ビーム１０４’は、第１の非ゼロ伝播角度γ’を有するものとして示され、第２の時間間隔中、導波光ビーム１０４”は、第２の非ゼロ伝播角度γ”を有するものとして示される。さらに、第１および第２の時間間隔の導波光ビーム１０４’、１０４”の両方が、そのそれぞれの異なる伝播角度γ’、γ”から回折格子１３０上に入射するように示される。また、第１の時間間隔中の導波光ビーム１０４’に対応する第１の結合出力された光ビーム１０２’（実線）および第２の時間間隔における、導波光ビーム１０４”に対応する第２の結合出力された光ビーム１０２”（点線）もまた、図３Ｂに示される。第１の結合出力された光ビーム１０２’は、図示するように、第２の結合出力された光ビーム１０２”の主要角度方向とは異なる主要角度方向を有する。

一部の実施形態によれば、回折格子１３０は、マルチビーム回折格子１３０を含むことができる。マルチビーム回折格子１３０は、導波光ビーム１０４の部分を、複数の結合出力された光ビーム１０２として（たとえば図３Ａに示すように）、回折により結合出力するように構成され得る。さらに、マルチビーム回折格子１３０によって回折により結合出力された、結合出力された光ビーム１０２は、（たとえば、これもまた図３Ａに示すように）さまざまな実施形態によれば、互いに異なる主要角度方向を有する。特に、マルチビーム回折格子１３０は、第１の時間間隔中、異なる主要角度方向の第１のセットを有する、第１の複数の結合出力された光ビーム１０２をもたらすように構成され得る。さらに、マルチビーム回折格子１３０は、第２の時間間隔中、異なる主要角度方向の第２のセットを有する、第２の複数の結合出力された光ビーム１０２をもたらすように構成される。

図３Ａは、マルチビーム回折格子１３０によってもたらされた、第１の時間間隔中の第１の複数の結合出力された光ビーム１０２’（実線）、および第２の時間間隔中の第２の複数の結合出力された光ビーム１０２”（点線）を示す。さらに、図３Ａに示すように、第１および第２の複数の結合出力された光ビーム１０２’、１０２”は、限定的ではなく例として、角度を付けて互いに交互配置される。異なる主要角度方向の第１および第２のセットは、さまざまな実施形態によれば、対応する導波光ビーム１０４’および１０４”の第１および第２の非ゼロ伝播角度のそれぞれの関数である。

図５Ａは、本明細書に説明する原理と一致する実施形態による、一例とするマルチビーム回折格子２００の断面図を示す。図５Ｂは、本明細書に説明する原理と一致する実施形態による、一例とするマルチビーム回折格子２００の斜視図を示す。図５Ａ〜５Ｂに示すマルチビーム回折格子２００は、たとえば、図３Ａおよび３Ｂの回折格子１３０に相当することができる。特に、図示したマルチビーム回折格子２００は、図示するように、入射した、導波された時間多重化光ビーム２０４によってライトガイド２１０に光学的に結合され得る。ライトガイド２１０および入射した、導波された時間多重化光ビーム２０４は、たとえば、ライトガイド１１０および導波光ビーム１０４に実質的に類似し得る。

さらに、図示するように、マルチビーム回折格子２００は、時間多重化光源（たとえば、時間多重化光源１２０）によってもたらされた、導波光ビーム２０４の一部分を、図５Ａ〜５Ｂに示すように、マルチビーム回折格子２００から離れるように向けられた複数の結合出力されたビーム２０２として、回折によって結合出力するように構成され得る。複数の結合出力された光ビーム２０２は、たとえば上記で説明した、複数の結合出力された光ビーム１０２に実質的に類似し得る。特に、この複数の結合出力された光ビーム２０２は、複数の他の結合出力された光ビーム２０２の主要角度方向とは異なる主要角度方向を有することができる。

さまざまな実施形態によれば、図５Ａ〜５Ｂに示すマルチビーム回折格子２００は、たとえば、互いから離間された溝および隆起部の一方または両方を表すことができる複数の回折特徴部２２０を含む。さらに、複数の結合出力された光ビーム２０２の各々は、さまざまな実施形態によれば、マルチビーム回折格子２００の回折特徴部２２０の特性によって決定された異なる主要角度方向を有することができる。さらに、さまざまな実施形態によれば、結合出力された光ビーム２０２の異なる主要角度方向は、たとえば、マルチビューディスプレイの異なる視野方向に対応することができる。

特に、マルチビーム回折格子２００の回折特徴部２２０は、回折をもたらすように構成される。もたらされた回折は、ライトガイド２１０からの、導波された時間多重化光ビーム２０４の部分の回折的な結合出力に関与する。一部の実施形態によれば、マルチビーム回折格子２００は、チャープ型回折格子であってよく、またはこれを含むことができる。定義により、「チャープ型」回折格子は、たとえば図５Ａ〜５Ｂに（たとえば、図３Ａにも）示すように、チャープ型回折格子の横幅または長さにわたって可変となる回折特徴部の、またはその間の回折間隔ｄ（すなわち回折ピッチ）を呈する、または有する回折格子である。本明細書では、可変の回折間隔ｄは、「チャープ」として定義され参照される。チャープの結果として、回折により結合出力された導波された時間多重化光ビームの部分は、チャープ型回折格子から離れるように、マルチビーム回折格子２００のチャープ型回折格子にわたる異なる原点に対応する異なる回折角度で伝播する。所定のチャープにより、チャープ型回折格子は、複数の光ビームの結合出力された光ビーム２０２の所定の異なる主要角度方向に関与する。

一部の例では、マルチビーム回折格子２００のチャープ型回折格子は、距離に伴って線形に変動する回折間隔ｄのチャープを有し、または呈することができる。したがって、チャープ型回折格子は、定義により、「線形チャープ型」回折格子である。図５Ａ〜５Ｂは、限定的ではなく例として、マルチビーム回折格子２００を線形のチャープ型回折格子として示す。特に、ここで示すように、回折特徴部２２０は、マルチビーム回折格子２００の第１の端部のところの方が、第２の端部のところより互いに近づく。さらに、示した回折特徴部２２０の回折間隔ｄは、ここに図示するように、第１の端部から第２の端部に線形に変動する。

別の例（図示せず）では、マルチビーム回折格子２００のチャープ型回折格子は、回折間隔の非線形チャープを呈することができる。マルチビーム回折格子２００を実現するために使用され得るさまざまな非線形チャープは、それだけに限定されないが、指数チャープ、対数チャープ、または別の実質的に非均一、またはランダムではあるが単調な形で変動するチャープを含む。それだけに限定されないが、正弦チャープまたは三角形もしくは鋸歯チャープなどの非単調チャープもまた、使用されてよい。これらのタイプのチャープの任意の組み合わせが使用されてもよい。

一部の実施形態によれば、マルチビーム回折格子２００は、湾曲およびチャープの一方または両方である回折特徴部２２０を含むことができる。たとえば、図５Ｂに示すように、マルチビーム回折格子２００は、湾曲およびチャープ両方の回折特徴部２２０を含む（すなわち、図５Ｂのマルチビーム回折格子２００は、湾曲し、チャープした回折格子である）。図５Ｂにさらに示すように、導波された時間多重化光ビーム２０４は、マルチビーム回折格子２００の第１の端部におけるマルチビーム回折格子２００に対する入射方向を指す太線矢印によって表される。また、マルチビーム回折格子２００の光入射側から外方を指す矢印によって表された複数の結合出力された光ビーム２０２が、示される。結合出力された光ビーム２０２は、マルチビーム回折格子２００から離れるように、複数の異なる所定の主要角度方向に伝播する。特に、結合出力された光ビーム２０２の所定の異なる主要角度方向は、ここに示すように、方位角および仰角の両方において互いに異なる。さまざまな例によれば、回折特徴部２２０の所定のチャープおよび回折特徴部２２０の湾曲の両方が、結合出力された光ビーム２０２の異なる所定の主要角度方向に関与し得る。

本明細書に説明する原理の一部の実施形態によれば、ディスプレイ（たとえば、電子ディスプレイ）が提供される。さまざまな実施形態では、ディスプレイは、変調された光ビームをディスプレイの画素として出射するように構成される。複数の画素は、次に、ディスプレイの視野を表すか、またはもたらすことができる。さらに、さまざまな例では、出射された、変調された光ビームは、優先的に、ディスプレイの視野方向に向けられ得る。一部の実施形態では、ディスプレイは、マルチビュー電子ディスプレイである。変調された、異なって向けられた光ビームの異なるものは、さまざまな例によれば、マルチビュー電子ディスプレイに関連する異なる「視野」に対応することができる。異なる視野は、たとえば、情報がマルチビュー電子ディスプレイによって表示されている「めがね不要」（たとえば、オートステレオスコピック）の描写提供することができる。

図６は、本明細書に説明する原理と一致する実施形態による、一例とするマルチビューディスプレイ３００のブロック図を示す。さまざまな実施形態では、マルチビューディスプレイ３００は、マルチビュー電子ディスプレイとも称され得る。図示するように、マルチビューディスプレイ３００は、マルチビューディスプレイ３００の異なる視野方向に関連する異なる視野に対応する画素を表す光ビーム３０２を出射するように構成される。さらに、複数の出射される光ビーム３０２は、対応する複数の異なる時間間隔中、出射され得る。特に、さまざまな実施形態によれば、第１の出射された光ビーム３０２’は、第１の時間間隔中、出射されてよく、第２の出射された光ビーム３０２”は、第２の時間間隔中、出射されてよい。一部の実施形態では、出射された光ビーム３０２は、たとえば、以下に説明するように、変調された、出射された光ビーム３０２であってよい。

図６に示すように、マルチビューディスプレイ３００は、時間多重化光源３１０を備える。時間多重化光源３１０は、第１の時間間隔中に第１の非ゼロ伝播角度を有し、第２の時間間隔中に第２の非ゼロ伝播角度を有する光ビームを提供するように構成される。第１の非ゼロ伝播角度は、さまざまな実施形態によれば、第２の非ゼロ伝播角度とは異なる。時間多重化光源３１０は、一部の実施形態では、時間多重化バックライト１００に関して上記で説明した時間多重化光源１２０に実質的に類似し得る。

たとえば、時間多重化光源３１０は、時間多重化光学エミッタの対を備えることができる。この対の第１の光学エミッタは、第１の時間間隔中、第１の非ゼロ伝播角度で（実線矢印３０４として示す）光ビーム３０４をもたらすように構成されてよく、この対の第２の光学エミッタは、第２の時間間隔中、第２の非ゼロ伝播角度で（点線矢印３０４として示す）光ビーム３０４をもたらすように構成される。時間多重化光源３１０は、たとえば、上記で説明した図４Ａに示す時間多重化光源１２０に実質的に類似し得る。

別の例では、時間多重化光源３１０は、光ビームを平行化された光ビームとしてもたらすように構成された時間多重化コリメータを備えることができる。時間多重化コリメータは、平行化された光ビームを第１の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成された第１の平行化状態と、コリメータ光ビームを第２の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成された第２の平行化状態とを有する。たとえば、時間多重化光源３１０は、上記で説明した、図４Ｂに示す時間多重化光源１２０に実質的に類似し得る。

さまざまな実施形態によれば、図６に示すマルチビューディスプレイ３００は、さらに、マルチビームバックライト３２０を備える。マルチビームバックライト３２０は、時間多重化光源３１０からの光ビーム３０４の一部分を、それぞれ、第１の時間間隔中は第１の複数の結合出力された光ビーム３０２（たとえば、実線矢印３０２）として、第２の時間間隔中は第２の複数の結合出力された光ビーム３０２（たとえば、点線矢印３０２）として出射するように構成される。さらに、さまざまな実施形態によれば、第１および第２の複数の結合出力された光ビームは、時間多重化光源３１０からの光ビームの第１および第２の非ゼロ伝播角度それぞれによって決定された主要角度方向の対応する、第１および第２のセットを有する。主要角度方向は、さまざまな実施形態によれば、マルチビューディスプレイの異なる視野の視野方向であり、およびまたは視野方向に対応する。一部の実施形態（たとえば、図６に示すように）では、結合出力された光ビームの第１および第２の複数の結合出力された光ビーム３０２は、角度を付けて互いに交互配置される。同様に、第１および第２の時間間隔の各々におけるマルチビューディスプレイ３００の異なる視野は、一部の実施形態では、角度を付けて交互配置され得る。

一部の実施形態では、マルチビームバックライト３２０は、光ビーム３０４を時間多重化光源３１０から導波するように構成された平板ライトガイドを備えることができる。特に、光ビーム３０４は、第１の時間間隔中は第１の非ゼロ伝播角度で、第２の時間間隔中は第２の非ゼロ伝播角度で導波され得る。さらに、時間多重化光源３１０は、さまざまな実施形態によれば、平板ライトガイドの入力部に光学的に結合され得る。一部の実施形態によれば、平板ライトガイドは、上記で説明した、時間多重化バックライト１００のライトガイド１１０に実質的に類似し得る。

たとえば、平板ライトガイドは、全内部反射によって光を導波するように構成された誘電材料の平面シートであるスラブ光学導波路であってよい。導波光ビーム３０４は、光のビームとして、第１または第２のいずれかの非ゼロ伝播角度で導波され得る。したがって、平板ライトガイドによって導波された、導波光ビーム３０４は、時間多重化バックライト１００の導波光ビーム１０４に実質的に類似し得る。たとえば、導波光ビーム３０４は、一部の実施形態によれば、平行化された光ビームであってよい。

一部の実施形態では、マルチビューバックライト３２０は、さらに、平板ライトガイドに光学的に結合されたマルチビーム回折格子の配列を含むことができる。さまざまな実施形態によれば、この配列のマルチビーム回折格子は、導波光ビーム３０４の一部分を、第１の時間間隔中は第１の複数の結合出力された光ビーム３０２（たとえば、実線矢印３０２）として、第２の時間間隔中は第２の複数の結合出力された光ビーム３０２（たとえば、点線矢印３０２）として回折により結合出力するように構成され得る。一部の実施形態によれば、この配列のマルチビーム回折格子は、上記で説明した、時間多重化バックライト１００のマルチビーム回折格子１３０、ならびにマルチビーム回折格子２００（図５Ａ〜５Ｂ）に実質的に類似し得る。たとえば、マルチビーム回折格子の配列のマルチビーム回折格子は、チャープ型回折格子または湾曲した回折特徴部を有するチャープ型回折格子を含むことができる。

（たとえば図６に示すような）一部の実施形態によれば、マルチビューディスプレイ３００は、さらに、光弁配列３３０を備えることができる。光弁配列３３０は、第１および第２の複数の結合出力された光ビーム３０２を変調して、それぞれの変調された、結合出力された光ビーム３０２’、３０２”を生み出すように構成される。さまざまな実施形態によれば、変調された、結合出力された光ビーム３０２は、マルチビューディスプレイ３００の異なる視野の画素を表す。一部の実施形態では、異なる視野は、第１の時間間隔に対応する視野の第１のセットおよび第２の時間間隔に対応する視野の第２のセットに分割される。さらに、一部の実施形態によれば、視野の第１および第２のセットの視野方向は、角度を付けて互いに交互配置され得る。さまざまな例では、それだけに限定されないが、液晶（ＬＣ）光弁、エレクトロウェッティング光弁、および電気泳動光弁の１つまたは複数を含む、光弁配列３３０内の異なるタイプの光弁が、使用されてよい。図６では、点線を有する変調された光ビーム３０２に関連する矢印は、第２の複数の変調された、結合出力された光ビーム３０２”を示し、実線を有する変調された光ビーム３０２に関連する矢印は、第１の複数の変調された、結合出力された光ビーム３０２’を表す。

一部の実施形態では、第１および第２の複数の一部の結合出力された光ビーム３０２は、光弁配列３３０の同じ光弁（図示せず）を通過するように構成され得る。たとえば、第１の複数の結合出力された光ビーム３０２および第２の複数の別の結合出力された光ビーム３０２は、結合出力された光ビーム３０２が異なる主要角度方向を有する場合であっても、同じ光弁を通過するか、または「共有する」ように構成され得る。そのような実施形態では、光弁は、第１の複数の結合出力された光ビーム３０２を、第１の時間間隔中、第２の複数の結合出力された光ビーム３０２とは異なって変調することができる。そのような時間間隔に基づく変調は、たとえば、マルチビューディスプレイ３００の異なる視野の時間多重化描写を容易にすることができる。さらに、第１と第２の複数の結合出力された光ビーム３０２間で共有する光弁は、一部の実施形態によれば、所与の光弁解像度に対してマルチビューディスプレイ３００の解像度を増大（たとえば実質的に２倍に）することができる。

本明細書に説明する原理の一部の実施形態によれば、時間多重化バックライト作動の方法が、提供される。図７は、本明細書に説明する原理と一致する実施形態による、一例とする時間多重化バックライト作動の方法４００の流れ図を示す。図７に示すように、時間多重化バックライト作動の方法４００は、時間多重化光ビームをバックライトのライトガイド内にもたらすステップ４１０を含み、このライトガイド内で、もたらされた４１０ビームは、導波される。時間多重化光ビームをもたらすステップ４１０は、第１の光ビームを時間多重化光源を使用してライトガイド内に導入して、第１の時間間隔中、第１の非ゼロ伝播角度で伝播することと、第２の光ビームを時間多重化光源を使用してライトガイドに導入して、第２の時間間隔中、第２の非ゼロ伝播角度で伝播することとを含む。第１および第２の時間間隔は、互いに異なる。さらに、第１および第２の非ゼロ伝播角度は、互いに異なる。

一部の実施形態では、時間多重化光ビームは、一部の実施形態によれば、時間多重化バックライト１００に関して上記で説明した時間多重化光源１２０に実質的に類似する時間多重化光源を使用してもたらされ得る４１０。たとえば、時間多重化光源は、図４Ａに示すような時間多重化光学エミッタを使用して、または図４Ｂに示すような時間多重化コリメータによって実施され得る。さらに、ライトガイドおよび導波された時間多重化光ビームは、時間多重化バックライト１００に関して上記で説明した、ライトガイド１１０および導波光ビーム１０４に実質的に類似し得る。特に、一部の実施形態では、ライトガイドは、導波光を（たとえば、光の平行化されたビームとして）全内部反射によって導波することができる。さらに、もたらされた４１０光ビームは、ライトガイドの第１の表面と第２の表面との間で、第１および第２の非ゼロ伝播角度で導波され得る。ライトガイドは、一部の実施形態では、実質的に平面な誘電光学導波路（たとえば平板ライトガイド）であってよい。

時間多重化バックライト作動の方法４００は、さらに、導波された時間多重化光ビームの一部分を、回折格子を使用して、結合出力された光ビームとして回折により結合出力するステップ４２０を含む。特に、この部分は、回折格子を使用して、第１の時間間隔および第２の時間間隔中、回折により結合出力される４２０。さまざまな実施形態によれば、結合出力された光ビームは、ライトガイドの表面から離れるように、時間間隔ベースの異なる所定の主要角度方向に向けられる。さらに、第１の時間間隔および第２の時間間隔の各々における所定の主要角度方向は、さまざまな実施形態によれば、導波された時間多重化光ビームの第１の非ゼロ伝播角度および第２の非ゼロ伝播角度のそれぞれ１つに対応する。

一部の実施形態では、導波された時間多重化光ビームの一部分を回折により結合出力するステップ４２０は、回折格子、たとえば、時間多重化バックライト１００に関して上記で説明した回折格子１３０に実質的に類似する回折格子を使用することを含む。さらに、結合出力された光ビームは、これもまた上記で説明した結合出力された光ビーム１０２（すなわち、光ビーム１０２’、１０２”）に実質的に類似し得る。一部の実施形態では、回折格子は、マルチビーム回折格子を含むことができる。マルチビーム回折格子は、上記で説明したマルチビーム回折格子２００に実質的に類似し得る。特に、マルチビーム回折格子は、導波された時間多重化光ビームの一部分を、複数の結合出力された光ビームとして回折により結合出力する４２０ように構成され得る。複数の結合出力された光ビームの結合出力された光ビームは、さまざまな実施形態によれば、互いに異なる主要角度方向を有することができる。また、第１の時間間隔において結合出力された光ビームは、通常、第２の時間間隔中に結合出力された光ビームとは異なる主要角度方向を有する。さらに、結合出力された光ビームの異なる主要角度方向は、一部の実施形態では、マルチビュー電子ディスプレイの異なる視野のそれぞれの視野方向に対応することができる。

（たとえば、図７に示すように）一部の実施形態では、時間多重化バックライト作動の方法４００は、さらに、光弁を使用して結合出力された光ビームを変調するステップ４３０を含む。変調された４３０、結合出力された光ビームは、さまざまな実施形態によれば、電子ディスプレイの画素を形成することができる。（たとえば、マルチビーム回折格子が使用される）一部の実施形態では、結合出力された光ビームを変調するステップ４３０は、複数の光弁を使用して、複数の異なって向けられた、結合出力された光ビームの変調をもたらすことができる。さらに、変調された４３０、異なって向けられた結合出力された光ビームは、たとえば、マルチビュー電子ディスプレイのさまざまな視野方向の異なる１つに向けられてよい。さらに、異なる視野は、一部の実施形態によれば、第１の時間間隔中の視野の第１のセットと、第２の時間間隔における視野の第２のセットとを含むことができる。加えて、視野の第１のセットは、一部の実施形態では、角度を付けて視野の第２のセットと交互配置され得る。

結合出力された光ビームを変調するステップ４３０に使用される光弁は、一部の実施形態によれば、光弁配列３３０の光弁に実質的に類似し得る。たとえば、光弁は、液晶光弁を含むことができる。別の例では、光弁は、それだけに限定されないが、エレクトロウェッティング光弁および電気泳動光弁の一方もしくは両方、または液晶光弁または他の光弁タイプとの組み合わせを含む、別のタイプの光弁であってよい。

こうして、時間間隔ベースの光を異なる非ゼロ伝播角度で時間多重化光源から使用する時間多重化ベースのバックライト、マルチビューディスプレイ、および時間多重化バックライト作動の方法の例を説明してきた。上記で説明した例は、本明細書において説明する原理を表す多くの特有の例および実施形態の一部を例示するにすぎないことを理解されたい。明確なことに、当業者は、以下の特許請求の範囲によって定義された範囲から逸脱することなく、数多くの他の配置を容易に企図することができる。

１０ マルチビューディスプレイ
１２ スクリーン
１４、１４’ 視野
１６、１６’ 視野方向
２０ 光ビーム
３０ 回折格子
４０ ライトガイド
５０ 結合出力された光ビーム
１００ 時間多重化バックライト
１０２ 結合出力された光ビーム
１０２’ 第１の結合出力された光ビーム
１０２” 第２の結合出力された光ビーム
１０３ 水平の太線矢印
１０４、１０４’、１０４” 導波光ビーム
１１０ ライトガイド
１１０’ 第１の表面
１１０” 第２の表面
１２０ 時間多重化光源
１３０ 回折格子
１２２ 光学エミッタ
１２２’ 第１の光学エミッタ
１２２” 第２の光学エミッタ
１２４ 傾斜した反射器
１２６ 時間多重化コリメータ
１３０ 回折格子
２００ マルチビーム回折格子
２０２ 結合出力された光ビーム
２０４ 入射した、導波光ビーム、時間多重化光ビーム
２１０ ライトガイド
２２０ 回折特徴部
３００ マルチビューディスプレイ
３０２ 光ビーム、導波光ビーム
３０２’ 第１の出射された光ビーム
３０２” 第２の出射された光ビーム
３０４ 光ビーム
３１０ 時間多重化光源
３２０ マルチビューバックライト
３３０ 光弁配列
４００ 方法
４１０、４２０、４３０ ステップ
Ｏ 原点
ｄ 回折格子の特徴部間の距離、回折間隔
ｍ 回折次数
ｎ ライトガイドの回折指数
ｎ_ｏｕｔ ライトガイドの外側の材料の屈折率
θ 角度成分、仰角
θ_ｍ 回折角度
θ_ｉ 入射角度
φ 角度成分、方位角
λ 光の波長
γ’ 第１の非ゼロ伝播角度
γ” 第２の非ゼロ伝播角度

本明細書では、３Ｄまたはマルチビューディスプレイは、マルチビュー画像の異なる視野を異なる視野方向にもたらす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、本明細書において説明する原理と一致する例による、マルチビューディスプレイ１０の斜視図を示す。図１Ａに示すように、マルチビューディスプレイ１０は、３Ｄまたはマルチビュー画像を見るために見られるスクリーン１２を備える。マルチビューディスプレイ１０は、マルチビュー画像の異なる視野１４をスクリーン１２に対して異なる視野方向１６にもたらす。視野方向１６は、スクリーン１２からさまざまな異なる主要角度方向に延びる矢印として示され、異なる視野１４は、矢印（すなわち、視野方向１６を示す）の末端部にある影が付けられた多角形箱として示され、４つの視野１４および４つの視野方向１６のみが、限定的ではなくすべて例として示される。異なる視野１４は、スクリーンの上方にあるものとして図１Ａでは示されているが、視野１４は、実際には、マルチビュー画像がマルチビューディスプレイ１０上に表示されるとき、スクリーン１２上またはその近傍に現れることに留意されたい。視野１４をスクリーン１２の上方に示しているのは、例示を簡単にするために、特定の視野１４に対応する視野方向１６のそれぞれ１つ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にすぎない。

さらに、複数の結合出力された光ビーム１０２の主要角度方向は、時間多重化され得る（すなわち、異なる時間間隔において異なることができる）。特に、マルチビームバックライトとして構成された時間多重化バックライト１００に関して、より具体的にはマルチビーム回折格子に関して以下により詳細に説明する一部の実施形態では、複数の結合出力された光ビーム１０２は、ライトフィールドを形成するように構成され得る。さまざまな実施形態によれば、ライトフィールドは、時間多重化に応じて、または時間多重化によってもたらされるような異なる時間間隔中、異なる特性または異なる角度成分を有することができる。たとえば、主要角度方向の対応する異なるセットを有する結合出力された光ビーム１０２の異なるセットが、時間多重化の結果として、時間多重化バックライト１００によって異なる時間間隔においてもたらされ得る。

さまざまな実施形態によれば、結合出力された光ビーム１０２の結合出力された光は、時間多重化バックライト１００内に光の一部分を含む。特に、光は、時間多重化バックライト１００内の（たとえば以下に説明するようなライトガイドにおける）導波光または等価的に導波光ビーム１０４とすることができる。図３Ａ〜３Ｃに示すように、導波光ビーム１０４の通常の伝播方向は、限定的ではなく例示を容易にするために、水平の太線矢印１０３として示される。さらに、結合出力された光ビーム１０２の主要角度方向の時間多重化は、以下により詳細に説明するように、導波光ビーム１０４の非ゼロ伝播角度の時間多重化によってもたらされ得る。

図３Ａ〜３Ｃに示す時間多重化バックライト１００は、ライトガイドを備える。一部の実施形態では、ライトガイド１１０は、平板ライトガイド１１０であってよい。ライトガイド１１０は、光を、光の導波されたビーム（すなわち導波光ビーム１０４）として導波するように構成される。たとえば、ライトガイド１１０は、光学導波路として構成された誘電材料を含むことができる。誘電材料は、誘電光学導波路を取り囲む媒体の第２の屈折率より大きい第１の屈折率を有することができる。屈折率の相違は、たとえば、ライトガイド１１０の１つまたは複数の導波モードによる導波光の全内部反射を容易にするように構成される。一部の実施形態では、導波光ビーム１０４は、平行化され得る（すなわち、平行化された、導波光ビーム１０４）。

さまざまな実施形態によれば、導波光ビーム１０４は、ライトガイド１１０によって、かつその長さに沿って導波される（たとえば、図３Ａでは太線矢印１０３によって示す全体的な方向）。さらに、ライトガイド１１０は、全内部反射を使用して、導波光ビーム１０４を非ゼロの伝播角度で、ライトガイド１１０の第１の表面１１０’（たとえば「前部」の表面または側面）と、第２の表面１１０”（たとえば、「後部」の表面または側面）との間で導波するように構成される。特に、導波光ビーム１０４は、ライトガイド１１０の第１の表面１１０’と、第２の表面１１０”との間で、非ゼロ伝播角度で反射または「跳ね返る」ことによって伝播する。

一部の例では、ライトガイド１１０（たとえば、平板ライトガイド）は、光学的に透明な誘電材料の延長された、実質的に平面のシートを備える、スラブまたは平板光学導波路であってよい。誘電材料の実質的に平面のシートは、導波光ビーム１０４を全内部反射を使用して導波するように構成される。さまざまな例によれば、ライトガイド１１０の光学的に透明な材料は、それだけに限定されないが、さまざまなタイプのガラス（たとえば、シリカガラス、アルミノけい酸アルカリガラス、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（メタクリル酸メチル）または「アクリルガラス」、ポリカーボネートなど）の１つまたは複数を含む、多様な誘電材料の任意のものを含むことができ、または任意のものから構成されてよい。一部の例では、ライトガイド１１０は、さらに、ライトガイド１１０の表面の少なくとも一部分（たとえば、上面および底面の一方または両方）上にクラッド層（図示せず）を含むことができる。クラッド層は、一部の実施形態によれば、全内部反射をさらに容易にするために使用され得る。

さまざまな実施形態によれば、ライトガイド１１０内の導波光ビーム１０４の光は、非ゼロ伝播角度でライトガイド１１０内に導入または結合され得る。レンズ、鏡、または類似の反射器（たとえば傾斜した平行化反射器）、およびプリズム（図示せず）の１つまたは複数は、たとえば、光を導波光ビーム１０４として非ゼロ伝播角度でライトガイド１１０の入力端部に結合することを容易にすることができる。ライトガイド１１０内に結合した後、導波光ビーム１０４は、ライトガイド１１０に沿って、入力端部から全体的に離れる方向に伝播する（たとえば、図３Ａ〜３Ｃ内のｘ軸に沿って指す太線矢印１０３によって示す）。

図３Ａおよび３Ｂを再度参照すれば、時間多重化バックライト１００は、さらに、回折格子１３０を備える。回折格子１３０は、たとえば、図３Ａに示すように、導波光ビーム１０４の伝播方向（太線矢印１０３）に互いに離間された複数の回折格子１３０または回折格子１３０の配列の部材であってよい。回折格子１３０は、導波光ビーム１０４の一部分を、結合出力された光ビーム１０２として回折により結合出力するように構成される。さまざまな実施形態によれば、結合出力された光ビーム１０２は、第１の時間間隔および第２の時間間隔の各々において異なる主要角度方向を有する。さらに、第１の時間間隔および第２の時間間隔における結合出力された光ビーム１０２の時間間隔ベースの異なる主要角度方向は、たとえば上記の方程式（１）によれば、導波光ビーム１０４の第１の非ゼロ伝播角度および第２の非ゼロ伝播角度のそれぞれ１つに対応する。

図３Ａは、マルチビーム回折格子１３０によってもたらされた、第１の時間間隔中の第１の結合出力された光ビーム１０２’（実線）を含む第１の複数の結合出力された光ビーム１０２、および第２の時間間隔中の第２の結合出力された光ビーム１０２”（点線）を含む第２の複数の結合出力された光ビーム１０２を示す。さらに、図３Ａに示すように、第１および第２の複数の結合出力された光ビーム１０２’、１０２”は、限定的ではなく例として、角度を付けて互いに交互配置される。異なる主要角度方向の第１および第２のセットは、さまざまな実施形態によれば、対応する導波光ビーム１０４’および１０４”の第１および第２の非ゼロ伝播角度のそれぞれの関数である。

さらに、図示するように、マルチビーム回折格子２００は、時間多重化光源（たとえば、時間多重化光源１２０）によってもたらされた、導波された時間多重化光ビーム２０４の一部分を、図５Ａ〜５Ｂに示すように、マルチビーム回折格子２００から離れるように向けられた複数の結合出力されたビーム２０２として、回折によって結合出力するように構成され得る。複数の結合出力された光ビーム２０２は、たとえば上記で説明した、複数の結合出力された光ビーム１０２に実質的に類似し得る。特に、この複数の結合出力された光ビーム２０２は、複数の他の結合出力された光ビーム２０２の主要角度方向とは異なる主要角度方向を有することができる。

図６は、本明細書に説明する原理と一致する実施形態による、一例とするマルチビューディスプレイ３００のブロック図を示す。さまざまな実施形態では、マルチビューディスプレイ３００は、マルチビュー電子ディスプレイとも称され得る。図示するように、マルチビューディスプレイ３００は、マルチビューディスプレイ３００の異なる視野方向に関連する異なる視野に対応する画素を表す光ビーム３０２を出射するように構成される。さらに、複数の出射または「結合出力される」光ビーム３０２は、対応する複数の異なる時間間隔中、出射され得る。特に、さまざまな実施形態によれば、第１の出射または結合出力された光ビーム３０２’は、第１の時間間隔中、出射されてよく、第２の出射または結合出力された光ビーム３０２”は、第２の時間間隔中、出射されてよい。一部の実施形態では、出射または結合出力された光ビーム３０２は、たとえば、以下に説明するように、変調された、出射または結合出力された光ビーム３０２であってよい。

たとえば、時間多重化光源３１０は、時間多重化光学エミッタの対を備えることができる。この対の第１の光学エミッタは、第１の時間間隔中、第１の非ゼロ伝播角度で（実線矢印として示す）光ビーム３０４をもたらすように構成されてよく、この対の第２の光学エミッタは、第２の時間間隔中、第２の非ゼロ伝播角度で（点線矢印として示す）光ビーム３０４をもたらすように構成される。時間多重化光源３１０は、たとえば、上記で説明した図４Ａに示す時間多重化光源１２０に実質的に類似し得る。

さまざまな実施形態によれば、図６に示すマルチビューディスプレイ３００は、さらに、マルチビームバックライト３２０を備える。マルチビームバックライト３２０は、時間多重化光源３１０からの光ビーム３０４の一部分を、それぞれ、第１の時間間隔中は第１の複数の結合出力された光ビーム３０２（たとえば、実線矢印３０２）として、第２の時間間隔中は第２の複数の結合出力された光ビーム３０２（たとえば、点線矢印）として出射するように構成される。さらに、さまざまな実施形態によれば、第１および第２の複数の結合出力された光ビームは、時間多重化光源３１０からの光ビームの第１および第２の非ゼロ伝播角度それぞれによって決定された主要角度方向の対応する、第１および第２のセットを有する。主要角度方向は、さまざまな実施形態によれば、マルチビューディスプレイの異なる視野の視野方向であり、およびまたは視野方向に対応する。一部の実施形態（たとえば、図６に示すように）では、結合出力された光ビームの第１および第２の複数の結合出力された光ビーム３０２は、角度を付けて互いに交互配置される。同様に、第１および第２の時間間隔の各々におけるマルチビューディスプレイ３００の異なる視野は、一部の実施形態では、角度を付けて交互配置され得る。

一部の実施形態では、マルチビームバックライト３２０は、さらに、平板ライトガイドに光学的に結合されたマルチビーム回折格子の配列を含むことができる。さまざまな実施形態によれば、この配列のマルチビーム回折格子は、導波光ビーム３０４の一部分を、第１の時間間隔中は第１の複数の結合出力された光ビーム３０２（たとえば、実線矢印）として、第２の時間間隔中は第２の複数の結合出力された光ビーム３０２（たとえば、点線矢印）として回折により結合出力するように構成され得る。一部の実施形態によれば、この配列のマルチビーム回折格子は、上記で説明した、時間多重化バックライト１００のマルチビーム回折格子１３０、ならびにマルチビーム回折格子２００（図５Ａ〜５Ｂ）に実質的に類似し得る。たとえば、マルチビーム回折格子の配列のマルチビーム回折格子は、チャープ型回折格子または湾曲した回折特徴部を有するチャープ型回折格子を含むことができる。

（たとえば図６に示すような）一部の実施形態によれば、マルチビューディスプレイ３００は、さらに、光弁配列３３０を備えることができる。光弁配列３３０は、第１および第２の複数の結合出力された光ビーム３０２を変調して、それぞれの変調された、結合出力された光ビーム３０２’、３０２”を生み出すように構成される。さまざまな実施形態によれば、変調された、結合出力された光ビーム３０２は、マルチビューディスプレイ３００の異なる視野の画素を表す。一部の実施形態では、異なる視野は、第１の時間間隔に対応する視野の第１のセットおよび第２の時間間隔に対応する視野の第２のセットに分割される。さらに、一部の実施形態によれば、視野の第１および第２のセットの視野方向は、角度を付けて互いに交互配置され得る。さまざまな例では、それだけに限定されないが、液晶（ＬＣ）光弁、エレクトロウェッティング光弁、および電気泳動光弁の１つまたは複数を含む、光弁配列３３０内の異なるタイプの光弁が、使用されてよい。図６では、点線を有する変調された結合出力された光ビーム３０２に関連する矢印は、第２の複数の変調された、結合出力された光ビーム３０２”を示し、実線を有する変調された結合出力された光ビーム３０２に関連する矢印は、第１の複数の変調された、結合出力された光ビーム３０２’を表す。

Claims (22)

1. 時間多重化バックライトであって、
   光のビームを導波するように構成されたライトガイドと、
   前記ライトガイドに前記光ビームを、第１の時間間隔中は第１の非ゼロ伝播角度で、第２の時間間隔中は第２の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成された時間多重化光源と、
   前記導波光ビームの一部分を、前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔の各々において時間間隔ベースの異なる主要角度方向を有する結合出力された光ビーム（coupled-out light beam）として、前記ライトガイドから回折により結合出力する（couple out）ように構成された回折格子であって、前記時間間隔ベースの異なる主要角度方向は、前記導波光ビームの前記第１の非ゼロ伝播角度および前記第２の非ゼロ伝播角度のそれぞれ１つに対応する、回折格子とを備える、時間多重化バックライト。
2. 前記第１および第２の時間間隔が、時間の重複しない間隔である、請求項１に記載の時間多重化バックライト。
3. 前記時間多重化光源が、時間多重化光学エミッタの対を備え、前記対の第１の光学エミッタは、前記導波光ビームを前記第１の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成され、前記対の第２の光学エミッタは、前記導波光ビームを前記第２の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成され、前記第１の光学エミッタと前記第２の光学エミッタの間の時間に応じた切り替えは、それぞれの第１および第２の時間間隔中、前記導波光ビームをもたらすように構成される、請求項１に記載の時間多重化バックライト。
4. 前記時間多重化光源が、光を出射するように構成された光学エミッタと、前記出射された光を平行化し、前記平行化された、出射された光を前記導波光ビームとしてもたらすように構成された時間多重化コリメータとを備え、前記時間多重化コリメータは、前記平行化された、出射された光を、前記第１の時間間隔中、前記第１の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成された、第１の平行化状態と、前記平行化された、出射された光を、前記第２の時間間隔中、前記第２の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成された、第２の平行化状態とを有する、請求項１に記載の時間多重化バックライト。
5. 前記回折格子が、前記導波光ビームの前記一部分を、複数の結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成されたマルチビーム回折格子を含み、前記複数の結合出力された光ビームの前記結合出力された光ビームは、互いに異なる主要角度方向を有し、前記マルチビーム回折格子は、前記第１の時間間隔において異なる主要角度方向の第１のセットを有する第１の複数の結合出力された光ビームと、前記第２の時間間隔において異なる主要角度方向の第２のセットを有する第２の複数の結合出力された光ビームとを回折により結合出力するように構成され、前記第１のセットおよび前記第２のセットは異なる、請求項１に記載の時間多重化バックライト。
6. 前記導波光ビームの前記第１および第２の非ゼロ伝播角度が、前記第２の複数の光ビームの前記結合出力された光ビームと角度を付けて交互配置された前記第１の複数の光ビームの前記結合出力された光ビームをもたらすように構成される、請求項５に記載の時間多重化バックライト。
7. 前記マルチビーム回折格子が、チャープ型回折格子を含む、請求項５に記載の時間多重化バックライト。
8. 前記マルチビーム回折格子が、前記ライトガイドの表面に隣接する湾曲した回折特徴部を含み、前記湾曲した回折特徴部は、前記ライトガイド表面において互いから離間された溝および隆起部の１つを含む、請求項５に記載の時間多重化バックライト。
9. 前記それぞれの複数の光ビームの前記結合出力された光ビームの前記異なる主要角度方向が、マルチビュー電子ディスプレイの異なる視野のそれぞれの視野方向に対応する、請求項５に記載の時間多重化バックライト。
10. 請求項５に記載の時間多重化バックライトを備えるマルチビュー電子ディスプレイであって、前記複数の光ビームの結合出力された光ビームを変調するように構成された光弁をさらに備え、前記第１の複数の結合出力された光ビームの前記主要角度方向が、前記マルチビュー電子ディスプレイの視野方向の第１のセットに対応し、前記第２の複数の結合出力された光ビームの前記主要角度方向が、前記マルチビュー電子ディスプレイの視野方向の第２のセットに対応し、前記変調された光ビームは、前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔中、それぞれ視野方向の前記第１のセットおよび視野方向の前記第２のセットのうち１つの前記視野方向のマルチビュー電子ディスプレイの画素を表す、マルチビュー電子ディスプレイ。
11. マルチビューディスプレイであって、
    第１の時間間隔中は第１の非ゼロ伝播角度を、第２の時間間隔中は前記第１の非ゼロ伝播角度とは異なる第２の非ゼロ伝播角度を有する光ビームをもたらすように構成された時間多重化光源と、
    前記光ビームの一部分を、前記第１の時間間隔中、第１の複数の結合出力された光ビームとして、前記第２の時間間隔中、第２の複数の結合出力された光ビームとして出射するように構成されたマルチビームバックライトであって、前記第１の複数の結合出力された光ビームは、異なる主要角度方向の第１のセットを有し、前記第２の複数の結合出力された光ビームは、異なる主要角度方向の第２のセットを有し、前記第１のセットおよび第２のセットは、異なり、前記光ビームの前記異なる第１および第２の非ゼロ伝播角度それぞれによって決定される、マルチビームバックライトとを備え、
    前記主要角度方向は、前記マルチビューディスプレイの異なる視野の視野方向である、マルチビューディスプレイ。
12. 前記第１および前記第２の複数の結合出力された光ビームが、角度を付けて互いに交互配置される、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
13. 前記時間多重化光源が、時間多重化光学エミッタの対を備え、前記対の第１の光学エミッタは、前記光ビームを、前記第１の時間間隔中、前記第１の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成され、前記対の第２の光学エミッタは、前記光ビームを、前記第２の時間間隔中、前記第２の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成される、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
14. 前記時間多重化光源が、前記光ビームを平行化された光ビームとしてもたらすように構成された時間多重化コリメータであって、前記平行化された光ビームを前記第１の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成された第１の平行化状態を有し、前記平行化された光ビームを前記第２の非ゼロ伝播角度でもたらすように構成された第２の平行化状態を有する、時間多重化コリメータを備える、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
15. 前記マルチビームバックライトが、
    前記光ビームを、前記第１の時間間隔中は前記第１の非ゼロ伝播角度で、第２の時間間隔中は前記第２の非ゼロ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と、
    前記平板ライトガイドに光学的に結合されたマルチビーム回折格子の配列であって、前記配列のマルチビーム回折格子は、前記光ビームの前記一部分を、前記第１の時間間隔中は前記第１の複数の結合出力された光ビームとして、前記第２の時間間隔中は前記第２の複数の結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成される、マルチビーム回折格子の配列とを備え、
    前記時間多重化光源が、前記平板ライトガイドの入力部に光学的に結合される、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
16. マルチビーム回折格子の前記配列のマルチビーム回折格子が、湾曲した回折特徴部を有するチャープ型回折格子を含む、請求項１５に記載のマルチビューディスプレイ。
17. 前記第１および第２の複数の結合出力された光ビームの前記結合出力された光ビームを変調するように構成された光弁配列であって、前記変調された結合出力された光ビームは、前記マルチビューディスプレイの前記異なる視野の画素を表す、光弁配列をさらに備え、前記異なる視野は、前記第１の時間間隔に対応する視野の第１のセットと、前記第２の時間間隔に対応する視野の第２のセットとに分割され、視野の前記第１および第２のセットの視野方向は、角度を付けて互いに交互配置される、請求項１１に記載のマルチビューディスプレイ。
18. 時間多重化バックライト作動の方法であって、
    時間多重化光ビームを、時間多重化光源を使用して、第１の時間間隔中は第１の非ゼロ伝播角度で、第２の時間間隔中は第２の非ゼロ伝播角度でライトガイド内で導波するようにもたらすステップと、
    前記導波された時間多重化光ビームの一部分を、回折格子を使用して、前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔中、結合出力された光ビームとして回折により結合出力するステップであって、前記結合出力された光ビームは、前記ライトガイドの表面から離れるように、時間間隔ベースの異なる所定の主要角度方向に向けられる、結合出力するステップとを含み、
    前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔の各々における前記所定の主要角度方向が、前記導波された、時間多重化光ビームの前記第１の非ゼロ伝播角度および前記第２の非ゼロ伝播角度のそれぞれ１つに対応する、時間多重化バックライト作動の方法。
19. 前記第１および第２の時間間隔が、時間の別個の重複しない間隔である、請求項１８に記載の時間多重化バックライト作動の方法。
20. 前記回折格子が、前記導波された時間多重化光ビームの前記一部分を、前記第１および第２の時間間隔の各々中、複数の結合出力された光ビームとして回折により結合出力するように構成されたマルチビーム回折格子を含み、前記複数の結合出力された光ビームの前記結合出力された光ビームは、互いに異なる主要角度方向を有し、前記第１の時間間隔における前記複数の結合出力された光ビームは、前記第２の時間間隔における前記複数の結合出力された光ビームの異なる主要角度方向の前記セットとは異なる、異なる主要角度方向のセットを有する、請求項１９に記載の時間多重化バックライト作動の方法。
21. 前記それぞれの結合出力された光ビームの前記異なる主要角度方向が、マルチビュー電子ディスプレイの異なる視野のそれぞれの視野方向に対応し、前記異なる視野は、前記第１の時間間隔中の視野の第１のセットと、前記第２の時間間隔中の視野の第２のセットとを含む、請求項１８に記載の時間多重化バックライト作動の方法。
22. 前記結合出力された光ビームを、前記第１の時間間隔および前記第２の時間間隔中、光弁を使用して変調するステップをさらに含み、前記変調された結合出力された光ビームは、電子ディスプレイの画素を形成する、請求項１８に記載の時間多重化バックライト作動の方法。