JP6698822B2 - 二方向コリメータ - Google Patents
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Description
該当なし
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[1]二方向光学コリメータであって、
光を垂直方向にコリメートするように構成された垂直コリメータと、
上記垂直方向に実質的に直交する水平方向に光をコリメートするように構成された水平コリメータであって、上記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられて、上記垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を水平方向にコリメートして、上記二方向光学コリメータの出力部において二方向にコリメートされた光を提供する水平コリメータとを備え、
上記二方向にコリメートされた光を、上記水平方向に対応した水平平面に対して非ゼロの伝播角度で提供するように構成された、二方向光学コリメータ。
[2]上記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、上記傾斜角度が、上記二方向にコリメートされた光の上記非ゼロの伝播角度を提供するように構成された、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[3]上記水平コリメータが、放物形状を有する光学反射体を備え、上記光学反射体が、上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成され、上記二方向にコリメートされた光が、上記出力アパーチャにわたって実質的に均一な分布を有するように構成された、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[4]上記水平コリメータが、組み合わされた状態で上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成された複数のサブ反射体であって、それぞれのサブ反射体が放物形状の反射面を備える複数のサブ反射体を有する光学反射体を備える、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[5]上記光学反射体がフレネル反射体である、上記[4]に記載の二方向光学コリメータ。
[6]上記水平コリメータの複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体が、上記水平コリメータの第1の縁部に位置付けられた第1の垂直コリメータからの上記垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、上記水平コリメータの複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体が、上記水平コリメータの第2の縁部に位置付けられた第2の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、上記第2の縁部が、上記水平方向に対応した上記水平平面において上記第1の縁部の反対側にある、上記[4]に記載の二方向光学コリメータ。
[7]上記垂直コリメータが、上記水平コリメータと一体であり上記水平コリメータの材料を備える、上記[1]に記載の二方向光学コリメータ。
[8]上記[1]に記載の上記二方向光学コリメータを備えるバックライトであって、
上記二方向光学コリメータの上記出力部にカップリングされた平板ライトガイドであって、上記二方向にコリメートされた光を上記非ゼロの伝播角度で受け、導波するように構成された平板ライトガイドをさらに備え、
上記平板ライトガイドが、上記導波される二方向に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、バックライト。
[9]上記二方向光学コリメータに光を提供するように構成された光源をさらに備え、上記光源が、上記垂直コリメータに隣接して位置付けられ、上記垂直コリメータの入力部に上記光を提供するように構成された、上記[8]に記載のバックライト。
[10]上記光源が、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、上記異なる光学源が互いにずれており、上記異なる光学源の上記ずれが、上記異なる光色のそれぞれに対応した、上記二方向に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た、上記[9]に記載のバックライト。
[11]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をさらに備え、上記マルチビーム回折格子が、上記導波される二方向に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表面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、上記複数の光ビームのうちの1つの光ビームが、上記複数の光ビームのうちの他の光ビームの主極大角度方向とは異なる主極大角度方向を有する、上記[8]に記載のバックライト。
[12]上記[11]に記載の上記バックライトを備える3次元(3D)電子ディスプレイであって、上記3D電子ディスプレイが、
上記複数の光ビームのうちの1つの光ビームを変調するためのライトバルブであって、上記マルチビーム回折格子に隣接しているライトバルブをさらに備え、
上記光ビームの上記主極大角度方向が、上記3D電子ディスプレイの視認方向に対応しており、上記変調された光ビームが、上記視認方向における上記3D電子ディスプレイの画素を表す、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、
垂直コリメータ、および上記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられた水平コリメータを備える二方向光学コリメータであって、垂直コリメーションと水平コリメーションの両方を有する二方向にコリメートされた光を、水平平面に対して非ゼロの伝播角度で提供するように構成された二方向光学コリメータと、
上記二方向にコリメートされた光を導波光ビームとして上記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のアレイであって、上記アレイのマルチビーム回折格子が、上記導波光ビーム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異なる3D視像の方向に対応した異なる主極大角度方向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]上記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、上記傾斜角度が、上記二方向光学コリメータの出力部における上記二方向にコリメートされた光の上記非ゼロの伝播角度を決定するように構成された、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[15]上記水平コリメータが、放物形状を有する光学反射体を備え、上記水平コリメータの上記光学反射体が、上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがり、上記出力アパーチャにわたって実質的に均一に分布した上記二方向にコリメートされた光を提供するように構成された、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[16]上記水平コリメータが、第1の縁部、および上記第1の縁部の反対側の第2の縁部を有し、上記水平コリメータが、組み合わされた状態で上記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成された複数のサブ反射体を備える光学反射体を備え、上記複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体が、上記水平コリメータの上記第1の縁部にある第1の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、上記複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体が、上記水平光学コリメータの上記第2の縁部にある第2の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成された、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[17]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。
[18]上記チャープ回折格子が、線形チャープ回折格子である、上記[17]に記載の3D電子ディスプレイ。
[19]上記二方向光学コリメータの入力部に光を提供するように構成された光源と、
上記複数の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視像に対応した3D画素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とをさらに備える、上記[13]に記載の3D電子ディスプレイ。
[20]上記ライトバルブアレイが、複数の液晶ライトバルブを備える、上記[19]に記載の3D電子ディスプレイ。
[21]上記光源が、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)を備え、上記異なるLEDが互いにずれており、上記異なるLEDの上記ずれが、上記二方向に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、異なる色固有の非ゼロの伝播角度が、上記異なる光色のそれぞれに対応している、上記[19]に記載の3D電子ディスプレイ。
[22]垂直方向にコリメートされた光を提供するために、垂直コリメータを用いて光を垂直方向にコリメートするステップと、
垂直方向にコリメートされかつ水平方向にコリメートされた二方向にコリメートされた光を生成するために、上記垂直方向にコリメートされた光を、上記垂直コリメータの出力部に隣接して位置付けられた水平コリメータを用いて、水平方向にさらにコリメートするステップと、
上記二方向にコリメートされた光において非ゼロの伝播角度を作り出すステップであって、上記非ゼロの伝播角度が、上記垂直方向に対応した垂直平面における角度である、作り出すステップとを備える、二方向光コリメーションの方法。
[23]上記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、上記傾斜角度が、上記二方向にコリメートされた光の上記非ゼロの伝播角度を提供し、上記水平コリメータが、別の放物形状を有する別の光学反射体を備え、上記水平コリメータの光学反射体が、上記出力アパーチャにわたって上記二方向にコリメートされた光の実質的に均一な分布を生成するために、上記水平コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがっている、上記[22]に記載の二方向光コリメーションの方法。
[24]上記[22]に記載の二方向光コリメーションの方法を備える3次元(3D)電子ディスプレイの動作方法であって、
上記二方向にコリメートされた光を、上記非ゼロの伝播角度で平板ライトガイド内で導波するステップと、
3D電子ディスプレイの異なる3D視像の方向に対応した複数の異なる主極大角度方向に、上記平板ライトガイドから離れるように方向付けられた複数の光ビームを生成するために、上記導波される二方向に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にあるマルチビーム回折格子を用いて回折によりカップリングして外へ出すステップと、
上記複数の光ビームのうちの光ビームを、ライトバルブのアレイを用いて変調するステップであって、上記変調された光ビームが、上記3D視像方向において上記3D電子ディスプレイの3D画素を形成する、変調するステップとをさらに備える、3D電子ディスプレイの動作方法。
本明細書で説明する原理による例および実施形態の様々な特徴は、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。
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。
a(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240は曲線状のチャープ回折格子である)。平板ライトガイド220内を導波される導波光ビーム204は、図6A〜図6C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240および平板ライトガイド220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220の表面でマルチビーム回折格子240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206も示される。示される光ビーム206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206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。
12 矢印
100 二方向光学コリメータ
102 光
104 光
104’ 光
110 垂直コリメータ
110a 垂直コリメータ
110b 垂直コリメータ
112 光学反射体
112’ 光学反射体
120 水平コリメータ
120a 第1の縁部
120b 第2の縁部
122 反射体
122’ サブ反射体
122’a サブ反射体
122’b サブ反射体
200 バックライト
202 光
204 コリメートされた光
204’ コリメートされた光
206 光ビーム
210 二方向光学コリメータ
212 垂直コリメータ
214 垂直コリメータ
220 平板ライトガイド
222 接着層
224 入力アパーチャ
230 光源
232 光学源
234 光学源
236 光学源
240 マルチビーム回折格子
240’ 第1の端部
240’’ 第2の端部
240a 回折特徴部
300 3D電子ディスプレイ
306 光ビーム
306’ 変調された光ビーム
310 二方向光学コリメータ
320 平板ライトガイド
330 マルチビーム回折格子
340 光源
350 ライトバルブアレイ
Claims (24)
- 平板ライトガイドに二方向にコリメートされた光を提供するための二方向光学コリメータであって、
放物形状を有する光学反射体を備え、光を垂直方向にコリメートするように構成された垂直コリメータと、
放物形状を有する光学反射体を備え、前記垂直方向に実質的に直交する水平方向に光をコリメートするように構成された水平コリメータであって、前記水平コリメータの入力部が前記垂直コリメータの出力部に光学的カップリングが可能なように隣接して位置付けられて、前記垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を水平方向にコリメートして、前記二方向光学コリメータの出力部において二方向にコリメートされた光を提供する水平コリメータとを備え、
前記二方向にコリメートされた光を、前記水平方向に対応した水平平面に対して非ゼロの伝播角度で提供するように構成され、前記平板ライトガイドの表面が前記水平平面に平行である、二方向光学コリメータ。 - 前記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、前記傾斜角度が、前記二方向にコリメートされた光の前記非ゼロの伝播角度を提供するように構成された、請求項1に記載の二方向光学コリメータ。
- 前記光学反射体が、前記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成され、前記二方向にコリメートされた光が、前記出力アパーチャにわたって実質的に均一な分布を有するように構成された、請求項1に記載の二方向光学コリメータ。
- 前記水平コリメータが、組み合わされた状態で前記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成された複数のサブ反射体であって、それぞれのサブ反射体が放物形状の反射面を備える複数のサブ反射体を有する光学反射体を備える、請求項1に記載の二方向光学コリメータ。
- 前記光学反射体がフレネル反射体である、請求項4に記載の二方向光学コリメータ。
- 前記複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体が、前記水平コリメータの第1の縁部に位置付けられた第1の垂直コリメータからの前記垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、前記複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体が、前記水平コリメータの第2の縁部に位置付けられた第2の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、前記第2の縁部が、前記水平方向に対応した前記水平平面において前記第1の縁部の反対側にある、請求項4に記載の二方向光学コリメータ。
- 前記垂直コリメータが、前記水平コリメータと一体であり前記水平コリメータの材料を備える、請求項1に記載の二方向光学コリメータ。
- 請求項1に記載の前記二方向光学コリメータを備えるバックライトであって、
前記二方向光学コリメータの前記出力部にカップリングされた平板ライトガイドであって、前記二方向にコリメートされた光を前記非ゼロの伝播角度で受け、導波するように構成された平板ライトガイドをさらに備え、
前記平板ライトガイドが、前記導波される二方向に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、バックライト。 - 前記二方向光学コリメータに光を提供するように構成された光源をさらに備え、前記光源が、前記垂直コリメータに隣接して位置付けられ、前記垂直コリメータの入力部に前記光を提供するように構成された、請求項8に記載のバックライト。
- 前記光源が、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、前記異なる光学源が互いにずれており、前記異なる光学源の前記ずれが、前記異なる光色のそれぞれに対応した、前記二方向に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た、請求項9に記載のバックライト。
- 前記導波される二方向に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表面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をさらに備え、前記複数の光ビームのうちの1つの光ビームが、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とは異なる主角度方向を有する、請求項8に記載のバックライト。
- 請求項11に記載の前記バックライトを備える3次元(3D)電子ディスプレイであって、前記3D電子ディスプレイが、
前記複数の光ビームのうちの1つの光ビームを変調するためのライトバルブであって、前記マルチビーム回折格子に隣接しているライトバルブをさらに備え、
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視認方向に対応しており、前記変調された光ビームが、前記視認方向における前記3D電子ディスプレイの画素を表す、3D電子ディスプレイ。 - 3次元(3D)電子ディスプレイであって、
放物形状を有する光学反射体を備える垂直コリメータ、および前記垂直コリメータの出力部にその入力部が光学的カップリングが可能なように隣接して位置付けられた、放物形状を有する光学反射体を備える水平コリメータを備える二方向光学コリメータであって、垂直コリメーションと水平コリメーションの両方を有する二方向にコリメートされた光を、水平平面に対して非ゼロの伝播角度で提供するように構成された二方向光学コリメータと、
前記二方向にコリメートされた光を導波光ビームとして前記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、前記水平平面が、前記平板ライトガイドの水平平面に対応する、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のアレイであって、前記アレイのマルチビーム回折格子が、前記導波光ビーム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異なる3D視像の方向に対応した異なる主角度方向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。 - 前記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、前記傾斜角度が、前記二方向光学コリメータの出力部における前記二方向にコリメートされた光の前記非ゼロの伝播角度を決定するように構成された、請求項13に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記水平コリメータの前記光学反射体が、前記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがり、前記出力アパーチャにわたって実質的に均一に分布した前記二方向にコリメートされた光を提供するように構成された、請求項13に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記水平コリメータが、第1の縁部、および前記第1の縁部の反対側の第2の縁部を有し、前記水平コリメータが、組み合わされた状態で前記二方向光学コリメータの出力アパーチャに実質的にまたがるように構成された複数のサブ反射体を備える光学反射体を備え、前記複数のサブ反射体のうちの第1のサブ反射体が、前記水平コリメータの前記第1の縁部にある第1の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成され、前記複数のサブ反射体のうちの第2のサブ反射体が、前記水平コリメータの前記第2の縁部にある第2の垂直コリメータからの垂直方向にコリメートされた光を受けるように構成された、請求項13に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記マルチビーム回折格子のアレイが、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。
- 前記チャープ回折格子が、線形チャープ回折格子である、請求項17に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記二方向光学コリメータの入力部に光を提供するように構成された光源と、
前記複数の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視像に対応した3D画素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とをさらに備える、請求項13に記載の3D電子ディスプレイ。 - 前記ライトバルブアレイが、複数の液晶ライトバルブを備える、請求項19に記載の3D電子ディスプレイ。
- 前記光源が、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)を備え、前記異なるLEDが互いにずれており、前記異なるLEDの前記ずれが、前記二方向に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、異なる色固有の非ゼロの伝播角度が、前記異なる光色のそれぞれに対応している、請求項19に記載の3D電子ディスプレイ。
- 平板ライトガイドに二方向にコリメートされた光を提供するための、二方向コリメーションの方法であって、
垂直方向にコリメートされた光を提供するために、放物形状を有する光学反射体を備える垂直コリメータを用いて光を垂直方向にコリメートするステップと、
放物形状を有する光学反射体を備える水平コリメータを用いて、前記垂直方向にコリメートされた光を水平方向にさらにコリメートするステップであって、前記水平コリメータの入力部が前記垂直コリメータの出力部に光学的カップリングが可能なように隣接して位置付けられ、垂直方向にコリメートされかつ水平方向にコリメートされた二方向にコリメートされた光を生成する、ステップと、
前記二方向にコリメートされた光において非ゼロの伝播角度を作り出すステップであって、前記非ゼロの伝播角度が、前記水平方向に対応した前記平板ライトガイドの水平平面に対する角度である、作り出すステップとを備える、二方向光コリメーションの方法。 - 前記垂直コリメータが、放物形状および傾斜角度を有する光学反射体を備え、前記傾斜角度が、前記二方向にコリメートされた光の前記非ゼロの伝播角度を提供し、前記水平コリメータが、別の放物形状を有し、前記水平コリメータの出力アパーチャにまたがっている別の光学反射体を備え、前記出力アパーチャにわたって前記二方向にコリメートされた光の均一な分布を生成する、請求項22に記載の二方向光コリメーションの方法。
- 請求項22に記載の二方向光コリメーションの方法を備える3次元(3D)電子ディスプレイの動作方法であって、
前記二方向にコリメートされた光を、前記非ゼロの伝播角度で前記平板ライトガイド内で導波するステップと、
3D電子ディスプレイの異なる3D視像の方向に対応した複数の異なる主角度方向に、前記平板ライトガイドから離れるように方向付けられた複数の光ビームを生成するために、前記導波される二方向に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にあるマルチビーム回折格子を用いて回折によりカップリングして外へ出すステップと、
前記複数の光ビームのうちの光ビームを、ライトバルブのアレイを用いて変調するステップであって、前記変調された光ビームが、前記3D視像方向において前記3D電子ディスプレイの3D画素を形成する、変調するステップとをさらに備える、3D電子ディスプレイの動作方法。
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