(57)【要約】  反射型または透過型のホログラムが、導波体からの光を抽出するために使用される。ホログラムは、ホログラム媒体の複数の領域のそれぞれを、ホログラムの全体にわたってランダムにまたは擬似的にランダムに変化する属性(例えば照光角)を有する物体波および/または参照波で、別々に照射することによって形成される。その領域は隣接していてもよく(例えばタイル状パターン)、重なり合っていてもよい。いくつかの実施形態では、回折格子の間隔および/または方向は、領域によって変化する。例えば、回折格子の間隔および/または方向は、領域によってランダムにまたは擬似的にランダムに変化する。ホログラムの一部は、意図的に、導波体からの光の抽出に関して、相対的により効率的にまたは相対的により非効率にされる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つの参照波をホログラム記録材料に向けるステップと、
前記ホログラム記録材料の表面の垂線に対して第1〜第Nの照光角で、前記ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域を物体波で照光するステップと
を含むホログラムを形成する方法であって、
前記照光するステップが、前記ホログラム記録材料の前記第1〜第Mの領域にわたって前記第1〜第Nの照光角のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップを含む、方法。
【請求項２】
前記ホログラム記録材料の低効率の光抽出領域を判定するステップをさらに含み、前記照光するステップが、前記ホログラム記録材料の前記低効率の光抽出領域において集束しない回折格子を形成するステップを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記照光するステップが、前記ホログラム記録材料の前記第1〜第Mの領域にわたって、回折格子の間隔のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップをさらに含む、請求項1または請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記照光するステップが、前記ホログラム記録材料の前記第1〜第Mの領域にわたって、回折格子の角度のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップをさらに含み、前記回折格子の角度が、第1の領域の第1の回折格子に平行な第1の軸から、隣接する領域の第2の回折格子に平行な第2の軸に向かって測定される、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第1〜第Mの領域が、前記ホログラム記録材料の隣接する領域である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記第1〜第Mの領域が、前記ホログラム記録材料の隣接しない領域である、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記第1〜第Mの領域が、前記ホログラム記録材料の重なり合う領域である、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第1〜第Nの照光角が、前記垂線に対して-6〜6度の範囲にある、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第1〜第Nの照光角が、前記垂線に対して-12〜12度の範囲にある、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第1〜第Nの照光角が、前記垂線に対して-25〜25度の範囲にある、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも1つの参照波をホログラム記録材料に向けるステップが、複数の参照波を前記ホログラム記録材料に向けるステップを含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の参照波のそれぞれが、前記垂線に対して55〜75度の範囲に向けられる、請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
照光デバイスを製造するための方法であって、
光結合部および隣接する光転向部を有する実質的に平面的な導光体を形成するステップを含み、前記光結合部が、光源から光を受けると共に、前記導光体を通る光を前記光転向部に伝播させるように構成され、前記光転向部が、前記導光体から出てくる前記光結合部からの光を方向付けるように構成され、
前記光転向部を形成するステップが、
少なくとも1つの参照波をホログラム記録材料に向けるステップと、
前記ホログラム記録材料の表面の垂線に対して第1〜第Nの照光角で、前記ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域を物体波で照光するステップと、を含み、前記照光するステップが、前記ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域にわたって、前記第1〜第Nの照光角のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップを含む、方法。
【請求項１４】
前記光結合部が、前記導光体の前面または背面を通して光を受けるように構成される、請求項13に記載の方法。
【請求項１５】
前記光結合部が、前記導光体の側面を通して光を受けるように構成される、請求項13または請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記照光するステップが、前記ホログラム記録材料の低効率の光抽出領域を形成するステップを含む、請求項13から15のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記照光するステップが、前記ホログラム記録材料の前記第1〜第Mの領域にわたって、回折格子の間隔のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップをさらに含む、請求項13から16のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記照光するステップが、前記ホログラム記録材料の前記第1〜第Mの領域にわたって、回折格子の角度のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップをさらに含み、前記回折格子の角度が、第1の領域の第1の回折格子に平行な第1の軸から、隣接する領域の第2の回折格子に平行な第2の軸に向かって測定される、請求項13から17のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第1〜第Mの領域が、前記ホログラム記録材料の隣接する領域である、請求項13から18のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記第1〜第Mの領域が、前記ホログラム記録材料の重なり合う領域である、請求項13から19のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記第1〜第Mの領域が、前記ホログラム記録材料の隣接しない領域である、請求項13から20のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
導光体と、
光を前記導光体に与えるように構成された少なくとも1つの光源と、
前記導光体と実質的に平行に配置されたディスプレイと、
前記導光体からの光を抽出して光を前記ディスプレイに提供するように構成されたホログラムと、
を含む装置であって、前記ホログラムが複数の領域を含み、各領域が、光を所定の角度で前記ディスプレイに提供するように構成された回折格子を有し、前記所定の角度が、前記複数の領域にわたってランダムまたは擬似的にランダムに分布する、装置。
【請求項２３】
各領域の前記回折格子が、隣接する領域の前記回折格子に対して角度方向を有し、前記角度方向が、前記複数の領域にわたってランダムにまたは擬似的にランダムに分布する、請求項22に記載の装置。
【請求項２４】
選択領域にある前記回折格子が集束しない、請求項22または請求項23に記載の装置。
【請求項２５】
前記ホログラムの選択領域にある前記回折格子が、前記ホログラムの別の領域の前記回折格子よりも、光抽出が非効率であるように形成される、請求項22から24のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記ディスプレイが複数の反射型の干渉変調器を含む、請求項22から25のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
前記ホログラムが反射型ホログラムである、請求項22から26のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記ホログラムが透過型ホログラムである、請求項22から27のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２９】
前記ホログラムが、体積位相ホログラム回折格子を含む、請求項22から28のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記ディスプレイと通信し、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成された記憶デバイスと、
をさらに含む、請求項22から29のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３１】
前記ホログラムの前記選択領域が、少なくとも1つの光源に近接する、請求項25に記載の装置。
【請求項３２】
前記選択領域が、前記ディスプレイの実質的に均一な照光を実現するように選択された、請求項25に記載の装置。
【請求項３３】
少なくとも1つの信号を前記ディスプレイに送信するように構成された駆動回路をさらに含む、請求項30に記載の装置。
【請求項３４】
前記画像データを前記プロセッサに送信するように構成された画像ソースモジュールをさらに含む、請求項30に記載の装置。
【請求項３５】
前記画像データの少なくとも一部を前記駆動回路に送信するように構成されたコントローラをさらに含む、請求項33に記載の装置。
【請求項３６】
前記画像ソースモジュールが、受信機、送受信機、または送信機のうちの少なくとも1つを含む、請求項34に記載の装置。
【請求項３７】
光を導く手段と、
前記導光手段に光を与えるように構成された光源手段と、
前記導光手段と実質的に平行に配置されたディスプレイ手段と、
前記導光体からの光を抽出して光を前記ディスプレイに提供する手段と
を含む装置であって、前記光抽出手段が複数の領域を含み、各領域が、光を所定の角度で前記ディスプレイに提供するように構成された回折格子を有し、前記所定の角度が、前記複数の領域にわたってランダムまたは擬似的にランダムに分布する、装置。
【請求項３８】
各領域の前記回折格子が、隣接する領域の前記回折格子に対して角度方向を有し、前記角度方向が、前記複数の領域にわたってランダムにまたは擬似的にランダムに分布する、請求項37に記載の装置。
【請求項３９】
前記光抽出手段の選択領域にある前記回折格子が、前記光抽出手段の別の領域の前記回折格子よりも、光抽出が非効率であるように形成される、請求項37または請求項38に記載の装置。
【請求項４０】
前記ディスプレイ手段が複数の反射型の干渉変調器を含む、請求項37から39のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４１】
前記光抽出手段が、反射型ホログラム、透過型ホログラム、または体積位相ホログラムのうちの少なくとも1つを含む、請求項37から40のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４２】
前記ディスプレイ手段と通信し、画像データを処理するように構成された論理システムをさらに含む、請求項37から41のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４３】
前記画像データを前記論理システムに送信するように構成された画像ソースモジュールをさらに含む、請求項42に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[優先権の主張]
本出願は、全体が参照によってあらゆる目的で本明細書に組み込まれる、2009年3月23日に出願した「Dithered Holographic Frontlight」という名称の米国特許出願第12/409289号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、全般的にディスプレイ技術に関し、より具体的には、ディスプレイの照光に関する。
【背景技術】
【０００３】
ディスプレイの照光のための、様々なデバイスが存在する。いくつかの「フロントライト」ディスプレイの照光デバイスは、導波体（waveguide）に光を与え、導波体の面から光を抽出し、導波体と実質的に平行なディスプレイを照光する。プリズムフィルム、ホログラムなどのような、様々な光抽出素子が、導波体の面から光を抽出するのに使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第7,483,197号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、副作用を伴わずにディスプレイを均一に照光することは、困難であることがわかっている。したがって、改善されたフロントライト照光デバイスを提供することが、望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ディスプレイ照光のために、改善された方法およびデバイスが提供される。そのようなデバイスのいくつかは、反射型または透過型ホログラムを用いて、導波体の表面とほぼ垂直な角度で導波体から光を抽出する。例えば、このような光は、干渉変調器(IMOD)などの微小電気機械システム(MEMS)デバイスを照光するのに使用することができる。ホログラムは、ホログラム記録媒体(本明細書では「ホログラム記録材料」などとも呼ばれる)の複数の領域のそれぞれを、ホログラムの少なくとも一部にわたってランダムにまたは擬似的にランダムに変化する属性(例えば照光角)を有する物体波および/または参照波で、別々に照射することによって形成される。その領域は隣接していてもよく(例えばタイル状パターン)、重なり合っていてもよく、および/または回折格子のない空間により分離されていてもよい。いくつかの実施形態では、回折格子の間隔および/または方向（orientation）は、領域によって変化し得る。例えば、回折格子の間隔および/または方向、さらに領域の属性(領域の大きさ、領域の重なりなど)は、ホログラムの少なくとも一部にわたって、ランダムにまたは擬似的にランダムに変化し得る。
【０００７】
本明細書で使用される場合、用語「擬似ランダム」、「擬似的にランダムに」などは、ランダムであるように見えるがランダムではないプロセスおよび分布を含むように、広く使用される。擬似ランダム分布は、完全に決定論的なプロセスで生成されるが、少なくとも一定の統計的なランダム性を示し得る。例えば、ビームの属性、領域の属性などは、乱数生成器(RNG)または擬似乱数生成器(PRNG)によって計算される通りに変化し得るが、それでも限定的な範囲に制限される。
【０００８】
ディスプレイのより均一な照光を実現するために、ホログラムのいくつかの部分を、導波体からの光の抽出に関して、相対的により効率的にまたは相対的により非効率にすることができる。例えば、ホログラム記録材料の低効率の光抽出領域は、光源に比較的近いホログラムの部分に形成することができ、それによってさらなる光を光源からより遠くで使用できるようにする。いくつかの実装形態では、「非集束の」（unfocused）回折格子が、ホログラム記録材料の低効率の光抽出領域で、形成される。
【０００９】
ホログラムを形成する様々な方法が、本明細書で説明される。そのような方法のいくつかは、少なくとも1つの参照波（reference beam）をホログラム記録材料に向けるステップと、ホログラム記録材料の表面の垂線に対して第1〜第Nの照光角（illumination angle）で、ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域を物体波（object beam）で照光するステップとを含む。照光プロセスは、ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域にわたって第1〜第Nの照光角のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップを含んでもよい。そのような方法のいくつかは、複数の参照波をホログラム記録材料に向けるステップを含んでもよい。
【００１０】
方法は、ホログラム記録材料の低効率の光抽出領域を判定するステップを含んでもよい。照光プロセスは、ホログラム記録材料の低効率の光抽出領域において「集束しない」回折格子を形成するステップを含んでもよい。照光プロセスは、ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域にわたって、回折格子の間隔のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップを含んでもよい。照光プロセスは、ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域にわたって、回折格子の角度のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップを含んでもよい。回折格子の角度は、第1の領域の第1の回折格子に平行な第1の軸から、隣接する領域の第2の回折格子に平行な第2の軸に向かって測定される。
【００１１】
第1〜第Mの領域は、ホログラム記録材料の隣接する領域でも隣接しない領域でもよい。代替として、第1〜第Mの領域は、ホログラム記録材料の重なり合う領域でもよい。
【００１２】
第1〜第Nの照光角は、所定の範囲、例えば垂線に対して-6〜6度の範囲、垂線に対して-12〜12度の範囲、垂線に対して-25〜25度の範囲などで、変化し得る。同様に、複数の参照波のそれぞれは、垂線に対して特定の角度の範囲内に向けられてもよい。例えば、複数の参照波のそれぞれは、垂線に対して55〜75度の範囲に向けられてもよい。
【００１３】
照光デバイスを製造する方法も、本明細書で提供される。そのような方法のいくつかは、光結合部および隣接する光転向部（light turning section）を有する実質的に平面的な導光体（light guide）を形成するステップを含んでもよい。光結合部は、光源から光を受けると共に、導光体を通る光を光転向部に伝播させるように構成することができる。光転向部は、導光体から出てくる光結合部からの光を方向付けるように構成することができる。
【００１４】
光転向部を形成するプロセスは、少なくとも1つの参照波をホログラム記録材料に向けるステップと、ホログラム記録材料の表面の垂線に対して第1〜第Nの照光角で、ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域を物体波で照光するステップを含んでもよい。照光プロセスは、ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域にわたって、第1〜第Nの照光角のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップを含んでもよい。光結合部は、導光体の前面、背面または側面を通して光を受けるように構成することができる。
【００１５】
照光ステップは、ホログラム記録材料の低効率の光抽出領域（low efficiency light extraction areas）を形成するステップを含んでもよい。照光ステップは、ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域にわたって、回折格子の間隔のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップを含んでもよい。照光ステップは、ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域にわたって、回折格子の角度のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップをさらに含んでもよい。回折格子の角度は、第1の領域の第1の回折格子に平行な第1の軸から、隣接する領域の第2の回折格子に平行な第2の軸に向かって測定される。
【００１６】
第1〜第Mの領域は、ホログラム記録材料の隣接する領域でも隣接しない領域でもよい。代替として、第1〜第Mの領域は、ホログラム記録材料の重なり合う領域でもよい。
【００１７】
様々なデバイスが、本明細書で提供される。そのようなデバイスのいくつかは、以下の要素、すなわち、導光体と、光を導光体に与えるように構成された少なくとも1つの光源と、導光体と実質的に平行に配置されたディスプレイと、導光体からの光を抽出（extract）して光をディスプレイに提供するように構成されたホログラムと、を含む。ホログラムは複数の領域を含んでもよく、各領域は、光を所定の角度でディスプレイに提供するように構成された回折格子を有する。所定の角度は、複数の領域にわたってランダムまたは擬似的にランダムに分布していてもよい。ディスプレイは、複数の反射型の干渉変調器を含んでもよい。ホログラムは反射型ホログラムであっても、透過型ホログラムであっても、または体積位相ホログラムであってもよい。
【００１８】
各領域の回折格子は、隣接する領域の回折格子に対して角度方向を有していてもよい。角度方向は、複数の領域にわたってランダムまたは擬似的にランダムに分布していてもよい。回折格子は、集束しても集束しなくてもよい。
【００１９】
例えば、ホログラムの選択領域にある回折格子は、ホログラムの別の領域の回折格子よりも、光抽出が非効率であるように形成されてもよい。例えば、ホログラムの選択領域は、少なくとも1つの光源に近接していてもよい。選択領域は、ディスプレイの実質的に均一な照光を実現するように選択されてもよい。
【００２０】
デバイスはまた、以下の要素、すなわち、ディスプレイと通信するように構成され画像データを処理するように構成されたプロセッサと、プロセッサと通信するように構成された記憶デバイスと、を含んでもよい。デバイスは、少なくとも1つの信号をディスプレイに送信するように構成された駆動回路を含んでもよい。デバイスは、画像データをプロセッサに送信するように構成された画像ソースモジュールを含んでもよい。デバイスは、画像データの少なくとも一部を駆動回路に送信するように構成されたコントローラを含んでもよい。画像ソースモジュールは、受信機、送受信機、または送信機のうちの少なくとも1つを含んでもよい。
【００２１】
本発明のこれらの方法および別の方法は、様々なタイプのハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアなどで実装することができる。例えば、本発明のいくつかの特徴は、機械可読媒体に具現化されたコンピュータプログラムによって、少なくとも一部は実装することができる。例えば、コンピュータプログラムは、ホログラム記録材料の複数の領域のそれぞれを、ホログラム全体にわたってランダムにまたは擬似的にランダムに変化する方向を有する物体波および/または参照波で、照射するための命令を含んでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本明細書で提供されるような、ディザリングされたホログラフィックフロントライトを含み得るディスプレイデバイスの、簡略図である。
【図２】図1のディスプレイデバイスの構成要素のいくつかの実施形態を示す、ブロック図である。
【図３】導光体の端部に結合された光源を有する、ディスプレイ用フロントライトの実施形態を示す図である。
【図４】導光体の底部に結合された光源を有する、ディスプレイ用フロントライトの別の実施形態を示す図である。
【図５】導光体の上部に結合された光源を有する、ディスプレイ用フロントライトの別の実施形態を示す図である。
【図６】ホログラム媒体の実質的に全体の領域を複数回照射するプロセスを示す図である。
【図７】ホログラム記録媒体の複数の領域のそれぞれを別々に照射するプロセスを示す図である。
【図８】物体波、参照波とホログラム媒体の表面の垂線との間の角度の関係の例を示す図である。
【図９】物体波、参照波とホログラム媒体の表面に沿った線との間の角度の関係の例を示す図である。
【図１０Ａ】本明細書で提供されるいくつかの実装形態による、図7で示されるプロセスのステップの概要を示す、フローチャートである。
【図１０Ｂ】本明細書で説明されるいくつかの実装形態による、ホログラムを生成するシステムのいくつかの要素を示す図である。
【図１０Ｃ】図10Bのシステムのようなシステムの一例をより詳細に示す図である。
【図１０Ｄ】本明細書で説明されるいくつかの実装形態による、ホログラムを生成する自動化システムの要素を示す、ブロック図である。
【図１１】異なる格子の方向および/または間隔を有する領域を含むホログラムを示す図である。
【図１２】導波体からの光の抽出を、ホログラムのいくつかの部分で相対的に効率的にして、ホログラムの別の部分で相対的に非効率にするプロセスのステップの概要を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は少数の特定の実施形態に言及して説明されるが、その説明および特定の実施形態は単に本発明を例示するものであり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。添付の特許請求の範囲で定義される本発明の真の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更を説明される実施形態に加えることができる。例えば、本明細書で示され説明される方法のステップは、示された順序では実行される必要はない。本発明の方法は、示されるステップよりも多くのステップまたは少ないステップを含んでもよいことも、理解されたい。いくつかの実装形態では、本明細書で別々のステップとして説明されるステップが、組み合わされてもよい。逆に、本明細書で単一のステップとして説明されるステップが、複数のステップで実施されてもよい。
【００２４】
同様に、デバイスの機能は、任意の都合の良い方法で役割をグループ化または分けることによって、分割されてもよい。例えば、本明細書でステップが単一のデバイス(例えば単一の論理デバイス)で実行されるものとして説明される場合、代替的に、ステップは複数のデバイスで実行されてもよく、その逆もまた可能である。
【００２５】
本発明の例示的な実施形態および用途が本明細書で示され説明されるが、本発明の概念、範囲、および趣旨の中にとどまる多くの変更および修正が可能であり、これらの変更は本出願を熟読した後に明らかになろう。したがって、本実施形態は例示的であって限定的ではないと考えられるべきであり、本発明は本明細書で与えられる詳細に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲の範囲および等価物の中で修正される。
【００２６】
図1および図2は、ディスプレイデバイス40の実施形態を示す、システムブロック図である。例えば、ディスプレイデバイス40は、セル式携帯電話または携帯電話のようなポータブルデバイスであってよい。しかし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素またはそれをわずかに変更したものもまた、テレビおよびポータブルメディアプレーヤーのような、様々なタイプのディスプレイデバイスを例示するものである。
【００２７】
ディスプレイデバイス40のこの例は、筐体41、ディスプレイ30、アンテナ43、スピーカー45、入力システム48、およびマイクロフォン46を含む。一般的に、筐体41は、射出成形および真空成形を含む、当業者によく知られている任意の種類の製造プロセスで形成される。加えて、筐体41は、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含むが限定はされない、任意の種類の材料で作られてもよい。一実施形態では、筐体41は取り外し可能部分(図示せず)を含み、取り外し可能部分は、別の色の、または別のロゴ、絵柄、または記号を含む、別の取り外し可能部分と交換することができる。
【００２８】
ディスプレイデバイス40のこの例におけるディスプレイ30は、任意の種類のデバイスであってよい。例えば、ディスプレイ30は、プラズマディスプレイ、エレクトロルミネセント(EL)ディスプレイ、発光ダイオード(LED) (例えば有機発光ダイオード(OLED))ディスプレイ、液晶ディスプレイ(LCD)、双安定性ディスプレイ(bi-stable display)などのような、平面パネルディスプレイを含んでもよい。代替として、ディスプレイ30は、当業者によく知られている、陰極線管(CRT)または別の管型デバイスのような、非平面パネルディスプレイを含んでもよい。
【００２９】
しかし、本実施形態を説明するために、ディスプレイ30は干渉変調器を含み、干渉変調器は本明細書では干渉光変調器または「IMOD」と呼ばれることもある。干渉変調器は、光干渉の原理を用いて、光を選択的に吸収および/または反射するように構成することができる。いくつかの実施形態では、干渉変調器は一対の導電板を含んでもよく、一対の導電板の1つまたは両方は、全体または一部が透過性および/または反射性であってよく、適切な電気信号の印加によって相対的な動きが可能でもよい。特定の実施形態では、1つの板は基板に堆積された固定層を含んでもよく、もう一方の板は空隙によって固定層から分離された金属膜を含んでもよい。別の板に対する1つの板の位置によって、干渉変調器に入射する光の光干渉が変化し得る。干渉変調器の例は、参照によって本明細書に組み込まれる、2006年3月28日に出願した「Photonic MEMS and Structures」という名称の米国特許第7,483,197号明細書を含む、様々な特許および特許出願で説明されている。
【００３０】
ディスプレイデバイス40のこの例における1つの実施形態の構成要素が、図2に概略的に示されている。図示されるディスプレイデバイス40は筐体41を含み、筐体41に少なくとも一部収容される追加の構成要素を含んでもよい。例えば、一実施形態では、ディスプレイデバイス40は、アンテナ43を含むネットワークインターフェイス27を含み、アンテナ43は送受信機47に結合される。送受信機47はプロセッサ21と接続され、プロセッサ21は調整ハードウェア52と接続される。調整ハードウェア52は、信号を調整する(例えば信号をフィルタリングする)ように構成される。調整ハードウェア52は、スピーカー45およびマイクロフォン46に接続される。プロセッサ21は、入力システム48およびドライバコントローラ29にも接続される。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28およびアレイドライバ22と結合され、次いでアレイドライバ22は、ディスプレイアレイ30に結合される。電源50は、特定のディスプレイデバイス40の設計により要求されるだけの電力を、全ての構成要素に供給する。
【００３１】
ネットワークインターフェイス27はアンテナ43および送受信機47を含むので、ディスプレイデバイス40はネットワークを介して1つまたは複数のデバイスと通信することができる。いくつかの実施形態では、ネットワークインターフェイス27は一定の処理能力も有し、プロセッサ21の要求を緩和することができる。アンテナ43は、信号を送信および受信するための、当業者に知られている任意のアンテナであってよい。一実施形態では、アンテナは、米国電気電子学会(IEEE)802.11規格、例えばIEEE802.11(a)、(b)、または(g)にしたがって、RF信号を送信および受信するように構成される。別の実施形態では、アンテナはBLUETOOTH規格にしたがって、RF信号を送信および受信するように構成される。携帯電話の場合、アンテナはCDMA、GSM（登録商標）、AMPS、または無線携帯電話ネットワーク内で通信するために用いられる別の既知の信号を受信するように設計される。送受信機47は、信号がプロセッサ21によって受信され、さらに操作されるように、アンテナ43から受信した信号を前処理することができる。送受信機47は、信号がアンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信されるように、プロセッサ21から受信した信号を処理することもできる。
【００３２】
ある代替的な実施形態では、送受信機47を受信機および/または送信機に置き換えてもよい。さらに別の代替的な実施形態では、ネットワークインターフェイス27を画像ソースで置き換えてもよく、画像ソースはプロセッサ21に送信すべきデータを記録および/または生成することができる。例えば、画像ソースは画像データを含むデジタルビデオディスク(DVD)またはハードディスクドライブ、または画像データを生成するソフトウェアモジュールであってよい。そのような画像ソース、送受信機47、送信機および/または受信機は、「画像ソースモジュール」などと呼ばれる。
【００３３】
プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の全体的な動作を制御するように構成される。プロセッサ21は、ネットワークインターフェイス27または画像ソースからの圧縮された画像データなどのデータを受信し、データを処理して生の画像データに、または生の画像データへ容易に処理されるフォーマットにすることができる。次いでプロセッサ21は、処理されたデータを記録させるためにドライバコントローラ29に、またはフレームバッファ28に送信することができる。通常、生のデータは、画像内の各位置で画像特性を識別する情報を指す。例えば、そのような画像特性は、色、彩度、およびグレースケールのレベルを含んでもよい。
【００３４】
一実施形態では、プロセッサ21は、マイクロコントローラ、CPU、または論理ユニットを含み、ディスプレイデバイス40の動作を制御することができる。一般に、調整ハードウェア52は、信号をスピーカー45に送信しマイクロフォン46からの信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含む。調整ハードウェア52は、ディスプレイデバイス40内の個別の構成要素でもよく、またはプロセッサ21または別の構成要素に組み込まれていてもよい。プロセッサ21、ドライバコントローラ29、調整ハードウェア52およびデータ処理と関係する別の構成要素は、本明細書では「論理システム」などの一部と呼ばれることがある。
【００３５】
ドライバコントローラ29は、プロセッサ21および/またはフレームバッファ28から直接、プロセッサ21が生成した生の画像データを取得し、アレイドライバ22への高速送信のために生の画像データを適切に再フォーマットするように構成される。特に、ドライバコントローラ29は、ラスターのようなフォーマットを有するデータフローへ、生の画像データを再フォーマットするように構成することができるので、ドライバコントローラ29は、ディスプレイアレイ30にわたって走査するのに適切な時間のオーダーを有する。次いで、ドライバコントローラ29は、フォーマットされた情報をアレイドライバ22に送信することができる。LCDコントローラのようなドライバコントローラ29は、独立した集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21と関連していることが多いが、そのようなコントローラは多くの方法で実装される。例えば、コントローラはハードウェアとしてプロセッサ21内に具現化されてもよく、ソフトウェアとしてプロセッサ21内に具現化されてもよく、またはハードウェアの形でアレイドライバ22に完全に統合されてもよい。いくつかのタイプの回路で実装されるアレイドライバ22は、「ドライバ回路」などと本明細書で呼ばれる。
【００３６】
アレイドライバ22は、フォーマットされた情報をドライバコントローラ29から受け取り、ディスプレイ内のピクセルのx-y行列からの複数の配線に対して1秒に多くの回数印加される波形の並列セットへ、映像データを再フォーマットするように構成することができる。これらの配線の数は、実施形態によっては、100、1000またはそれを超えることもある。
【００３７】
いくつかの実施形態では、ドライバコントローラ29、アレイドライバ22、およびディスプレイアレイ30は、本明細書で説明される任意のタイプのディスプレイに適切である。例えば、一実施形態では、ドライバコントローラ29は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定性のディスプレイコントローラ(例えば干渉変調器コントローラ)であってよい。別の実施形態では、アレイドライバ22は従来のドライバまたは双安定性のディスプレイドライバ(例えば干渉変調器ディスプレイ)であってよい。いくつかの実施形態では、ドライバコントローラ29はアレイドライバ22に統合されてもよい。そのような実施形態は、携帯電話、時計、および小型のディスプレイを有する他のデバイスのように高度に集積されたシステムに適切である。さらに別の実施形態では、ディスプレイアレイ30は、双安定性ディスプレイアレイ(例えば干渉変調器のアレイを含むディスプレイ)のようなディスプレイアレイを含んでもよい。
【００３８】
入力システム48は、ユーザーがディスプレイデバイス40の動作を制御できるようにする。いくつかの実施形態では、入力システム48は、QWERTYキーボードまたは電話型キーパッドのようなキーパッド、ボタン、スイッチ、タッチ感知式スクリーン、圧力感知式の膜または熱感知式の膜を含む。一実施形態では、マイクロフォン46は、ディスプレイデバイス40向けの入力システムの少なくとも一部を含んでもよい。マイクロフォン46がデバイスへのデータ入力に使用される場合、ディスプレイデバイス40の動作を制御するために、音声命令がユーザーによって与えられ得る。
【００３９】
電源50は、様々なエネルギー蓄積デバイスを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、電源50は、ニッケルカドミウム電池またはリチウムイオン電池のような、再充電可能な電池を含んでもよい。別の実施形態では、電源50は再生可能なエネルギー源、キャパシタ、またはプラスチック太陽電池もしくは太陽電池塗装のような太陽電池を含んでもよい。いくつかの実施形態では、電源50は壁のコンセントから電力を受け取るように構成されてもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態では、上述のように、制御プログラム機能が、電子ディスプレイシステムのいくつかの箇所に位置し得る、ドライバコントローラに存在する。いくつかの実施形態では、制御プログラム機能は、アレイドライバ22に存在する。
【００４１】
干渉変調器は、ディスプレイからの情報を伝えるために周囲の光を使用する、多くのタイプの反射型ディスプレイに構成される。周囲の光が少ない条件では、照光装置が、反射型の干渉変調器ディスプレイまたは他のタイプのディスプレイを照光するために使用される。
【００４２】
例えば、図3は前面照光デバイス80(本明細書では「フロントライト」などとも呼ばれる)の一実施形態を示す。前面照光デバイス80は、反射型の干渉変調器ディスプレイ84または他のタイプのディスプレイを照光するために使用される。前面照光デバイス80は、光源82および前面照光器81と、例えば1つまたは複数のフィルム、フィルムのスタック、シート、および/または平板状の構成要素を含む導光体とを含んでもよい。前面照光器81は、導光体中を伝播する光を干渉変調器ディスプレイ84に向ける、転向機構（turning features）85を含んでもよい。
【００４３】
転向機構85は、図3〜図5においてプリズム的な機構として示されているが、本明細書で説明される様々な実施形態では、転向機構85はホログラム要素を含む。そのようなホログラム要素の例は、以下により詳細に説明される。さらに、転向機構85は図3〜図5ではディスプレイ84に対して前面照光器81の遠位側にあるものとして示されているが、代替的な実施形態では、転向機構85はディスプレイ84に対して前面照光器81の近位側に形成されてもよい。
【００４４】
したがって、転向機構85がホログラム要素を含む実装形態では、ホログラム要素は反射型、透過型、または体積ホログラム要素であってよい。反射型のホログラム要素を含む転向機構85は、一般に、前面照光器81の遠位側に形成され、一方透過型のホログラム要素を含む転向機構85は、一般に、前面照光器81の近位側に形成される。そのような実装形態のいくつかでは、ホログラム転向機構85は、前面照光器81の遠位側または近位側に積層される。ホログラム転向機構85が体積ホログラム要素を含む代替的な実施形態では、ホログラム転向機構85は前面照光器81内に形成される。
【００４５】
いくつかの実装形態では、前面照光器81はディスプレイの「前面ガラス」を含んでもよく、それを通して利用者はディスプレイを見る。前面ガラスは実際にはガラスで形成されていてもされていなくてもよく、代わりに、例えばポリカーボネートのような任意の適切な透過性の材料で形成される。そのような実装形態のいくつかでは、ホログラム転向機構85は、前面ガラスの遠位側または近位側に積層される。そのような実装形態のいくつかでは、追加の層が前面ガラスに積層され、例えば導波体としての性能を向上させることができる。例えば、いくつかの実装形態では、前面ガラスよりも屈折率が低い1つまたは複数の薄いフィルム層が、前面ガラスに形成されてもよい。
【００４６】
光源82は、導光体81の端部83に結合され(「端部結合され」)、反射型ディスプレイ84の中に構成される干渉変調器に光を供給することができる。光源82が放出する光の一部は導光体81の端部83に入り、全反射の現象を利用して導光体81の全体を伝播する。上述のように、導光体81は、ディスプレイ84に向かってフィルムを伝播する光の一部を再び方向付ける、転向機構85を含んでもよい。この例では、前面照光器/導光体81は比較的厚く、光源82からの光を受信および結合するのに十分に大きな端部83を提供する。したがって、この構成は、導光体81を収容するために照光デバイス80を比較的厚くする。
【００４７】
市場動向は、さらに薄いディスプレイモジュールの提供を要求する。端部結合された前面照光デバイス80の厚さを低減するには、光源82の厚さの低減が必要になる。前面照光器/導光体81はより薄くすることができるが、光源をどの程度薄くできるかに関しては現実には制限がある。一実施形態では、LEDの厚さは0.2〜0.3mmであり、この厚さにLEDのパッケージがさらに加わる。端部結合される実施形態では、導光体81の厚さを光源82の厚さよりも低減することで、放出される光の全てが導光体81に達することはできなくなるため、光源の導光体との光結合が非効率になる。これは、そのような構成における光源82の放出の開口と導光体81の入力の開口(端面83)との間の、物理的なサイズの不一致によるものである。したがって、端部結合される実施形態では、導光体81の厚さを低減することは、適切に薄型な導光体、例えば薄型フィルムまたはフィルムのスタックを有することと、光の注入が効率的であることとの間にトレードオフをもたらす。
【００４８】
図4は、表面結合部分と、端部結合される実施形態の上記の問題を解決する光転向部との両方を有する、照光デバイスの例を示す。この実施形態は、様々な手段の光結合(特定の例が後述される)を含み、光を伝播させる前面照光デバイスの表面を介して、光源を反射型の干渉変調器ディスプレイ(または別のタイプの反射型ディスプレイ)に結合することができる。図4の実施形態は、導光体91が干渉ディスプレイ84とディスプレイを照光する周囲の光との間にあるように、干渉変調器ディスプレイ84の「上」に位置する導光体91を有する前面照光デバイス90を含む。導光体91は、1つまたは複数のフィルム、フィルムのスタック、シート、または平板状の構成要素を含み得る、実質的に平面的な構造であってよい。本明細書では、導光体は実質的に「平面的」であるものとして説明されるが、導光体、または導光体の一部は、光を反射し、光を回折させ、光を屈折させ、光を散乱し、および/または発光材料を用いて光を供給するための表面形状を有してもよいので、導光体の表面は平坦でも平坦ではなくてもよい。
【００４９】
この例では、前面照光デバイス90は、導光体91の一部を含む光転向部94を含む。光転向部94は、本明細書では「照光部分」または「照光領域」と呼ばれることもあり、反射型ディスプレイ84にわたって照光または光を分布させるように動作する。光転向部94は、任意の周囲の光に向かって外側に面する「前」面と、反射型ディスプレイ84に向かって内側に面する「背」面を有する。
【００５０】
光転向部94は、1つまたは複数の光転向機構85を含んでもよい。図4に示される光転向機構85は、プリズムの機能（prismatic features）を含む。しかし、別の実施形態では、反射型、回折型(表面および体積ホログラム回折格子を含む)、および/または別のタイプの光を再び方向付ける別の構造が用いられてもよい。光転向機構85は、一定のもしくは変化する間隔および/または周期性を有するように構成することができ、図4で示される大きさおよび形状とは相対的に異なっていてもよい。さらに、図4で示される要素は、本明細書で示される別の図面と同様に、必ずしも縮尺にしたがって描かれてはいない。例えば、図4で示されるデバイスの全体の大きさに対して、通常、光転向機構85は肉眼では見ることができない。光転向部94の光転向機構は、光転向ガイド94の前面または背面に接して、またその近くに配置される(例えば表面の近くの光転向部94の内部に配置される)。光転向部94は、光転向機構85がディスプレイ84の中の干渉変調器のピクセルに光を向けることができるように、ディスプレイ84の上に配置される。
【００５１】
照光デバイス90は、光結合部92および光源82も含む。光結合部92は、光源82から光エネルギー(本明細書では一般に「光」と呼ばれる)を受ける導光体91の一部を含む。本明細書で説明されるいくつかの例では、光源からの放射は可視光のスペクトル内にあることがあり、別の場合には、可視光以外のスペクトル(例えば紫外線(UV))にあることもある。したがって、光源放射(例えば「光エネルギー」または「光」)への言及は、可視光のスペクトル内にあるものに限定することを意図していない。光源82は、光を光結合部92に供給するように配置される。具体的には、光源82の構成および/または配置、および光結合部92の構成により、光結合部92の導光体91の表面に光が入射できるようになる。この例では、光が入射できるようにする表面は、導光体91の端部以外の表面であり、または、導光体91の端部に追加の表面である。
【００５２】
いくつかの実施形態では、図4に示されるように、放出された光を受ける導光体91の表面はディスプレイ84に近位の表面である。いくつかの実施形態では、光源82は、ディスプレイ84から遠位の導光体91の表面に光を放出するように、配置される。本明細書で使用される場合、導光体91の近位の表面は、ディスプレイ84に隣接する背面を指し、遠位の表面は、ディスプレイ84から離れて配置される導光体91の表面、つまり、周囲の光を垂直に受ける導光体91の表面を指す。
【００５３】
いくつかの実施形態では、例えば図5に示されるように、光源82は光結合部92の反対側に配置される。しかし、そのような実施形態ではディスプレイが厚くなる。ある実施形態(例えば図4に示されるような例)では、光源82から光を受ける表面は、ディスプレイ84と(実質的に)平行であり、ディスプレイ84の表示領域の外側に位置する。光結合部92は様々な結合手段を含み、光源82からの光を受けると共に、照光器91の光転向部94に向かって伝播するように光を方向付けることができる。導光体91に入る光は、導光体91の結合領域92に組み込まれた光学機構、表面体積構造および/または構築されたコーティングによって、回折させられ、反射され、散乱され、ならびに/または吸収および再放出されてもよい。そのような機構、表面体積構造および構造的なコーティングは、光結合部92の内部、またはその表面に配置される。少なくとも、結合された光の一部が、全反射によって導光体91の全体を伝播する。光が導光体91を伝播すると、光の一部が導光体91中の光転向機構85の1つまたは複数に反射して、ディスプレイ84に伝播する。ディスプレイ84は干渉ディスプレイ要素を含んでもよく、干渉ディスプレイ要素は、その干渉状態に応じて光を反射または吸収する。
【００５４】
光源82は、1つまたは複数の発光要素、例えば、LED、光バー（light bar）、および/または冷陰極蛍光管(CCFL)を含んでもよい。いくつかの実施形態では単一のLEDが用いられるが、別の実施形態では複数のLED(例えば5つ以上)が用いられる。いくつかの実施形態では、光源82は、光結合部92に直接光を放出する。いくつかの実施形態では、光源82は、発光要素と、1または複数の発光要素(例えばLED)から光を受ける光拡散要素(例えば光バー)を含む。そのような実施形態のいくつかでは、発光要素は実質的に点光源であるが、光源82は実質的に線光源として光結合部92に光を供給する。このような線光源「光バー」のいくつかは、フロントライトの幅と同じ長さに形成されたOLEDを含んでもよい。
【００５５】
次いで、光は光結合部92によって受けられ、導光体91を通って伝導する。したがって、ディスプレイ84にわたって十分に均一な照光を提供するために、光は線光源から分散した面光源に変換される。単一の発光要素を用いることで、消費電力を低減できる。別の実施形態では、複数の色付きのLEDを光源82で使用し、組み合わせて白色光を形成することができる。光拡散要素は、拡散材料(例えば粒子、色素などを含む体積拡散体)および、受けた点光源の光または多数の点光源を線光源に変換しやすくする光配向構造を含んでもよい。いくつかの実施形態では、光源からの光が導光体91に入る前に拡散材料および光配向構造と相互作用するように、光結合部92は拡散材料および光配向構造を含む。
【００５６】
いくつかの実施形態は、部分的に光結合部92および光源82の周囲に位置する反射材93を含む。図4の背面図から示されるように、反射材93は、例えばU字型または長方形の構造として構成される。反射材93は、この例では光結合部92のディスプレイの一端に沿って延在する光源82の、一部または全体の長さ方向に沿って位置していてもよい。いくつかの実施形態では、反射材93の遠位端は閉じられており、結合部92から出射された光を光結合部92に反射し戻す。その実装形態によれば、反射材は様々な場所ならびに光結合部92および光源82の近傍に配置することができる。いくつかの実施形態では、反射材は光結合部92および光源82の表面とよく一致する。反射材93は、好適な反射性の金属材料、例えばアルミニウムまたは銀を含んでもよく、または反射材93は非金属の反射性の材料、フィルム、もしくは構造を含んでもよい。
【００５７】
反射材93は、光結合部92からの伝播する光を、結合微小構造との更なる相互作用のために光結合部92に戻る方向に再び方向付けることによって、結合効率を向上させることができる。一例では、光源82からの光は光結合部92に入り、光結合部92の中に、またはそれに隣接して位置する回折格子に向かって伝播する。光の一部は右(ディスプレイ84に向かって)に回折され、光の別の一部は図4に示されるように反射材93に向かって左に回折される。光のある一部分は、光結合部92の中を通ってそこから出射する。図4で左に(ディスプレイから離れて)回折された光は、導光体91の内部で反射されるので導光体91の中にとどまるが、一部の光は導光体91から出射する。反射材93は、光結合部から出射された光の少なくとも一部が、光結合部92に向かって反射するように配置することができるので、光は導光体91に再び入りディスプレイ84に向かって伝播する。反射材93は、導光体91に向かって反射し戻される光の量を最大化するように形成される。例えば、反射材93は、U字型またはパラボラ型であってもよい。反射材93は、光結合効率を向上させるために、本明細書で説明されるいかなる実施形態でも用いることができる。例えば、図3に示されるような端部結合された実施形態も、部分的に光源82の周囲に配置される反射材93を含んでもよい。ある実施形態では、反射材93の表面は鏡面反射鏡である。別の実施形態では、反射材93は拡散反射する表面を含む。
【００５８】
例示的な表面結合の実施形態が説明され、この実施形態は、反射性または透過性の表面回折格子、体積回折格子、プリズム性デバイス、光散乱および/または光吸収ならびに再放出に基づくデバイスを含んでもよい。そのような実施形態は、光が主に導光体91の上面または底面を通じて結合され、図3に示されるような導光体の端部83を通じては結合されないため、または、図4および図5に示されるような反射材の存在下で端部83を通じては最小限の結合しかなされないため、本明細書では「表面結合器」と呼ばれる。薄型の導光体の表面を通じた光の結合を示す様々な例示的な実施形態は、表面回折微小構造、表面回折反射材、体積回折ホログラム記録、プリズム性微小構造、光散乱および/または放出に基づく要素を使用することを含んでもよく、光源82からの光を照光導光体91に結合し、反射性のディスプレイにフロントライトを提供することができる。そのような実施形態では、光結合部92は、ディスプレイの可視領域の外側に存在してもよい。前面照光導光体91は、光結合部92と光転向部94の両方が同じステップ、例えばプラスチックフィルムをエンボス加工することによって生成されるように、製造される。
【００５９】
上記のように、いくつかの実施形態では、転向機構85はホログラム要素を含む。これらのホログラム要素を形成する様々な方法が、本明細書で説明される。
【００６０】
従来のホログラムでは、物体または物体の組が散乱し、反射し、透過させた光の一部が、ホログラム記録媒体に向けられる。この光の源は、「物体波」などと呼ばれることが多い。「参照波」と呼ばれることが多い第2の光ビームも記録媒体を照光するので、2つの光ビームからの光の間で干渉が発生する。例えば、物体波および参照波は、ビームスプリッタで分割されたコヒーレント光(例えばレーザー光)の単一の光で形成される。ホログラムに入射する、結果として生じる光照射野は、ホログラム材料中で強度が変化する回折パターン(本明細書で回折格子とも呼ばれる)を生成する。
【００６１】
光波は、複素数Uによって数学的に表すことができ、複素数Uは、光波の電界および磁界を表す。光の振幅および位相は、複素数の絶対値および角度によって表される。ホログラムシステムの任意の点における物体波および参照波は、UOおよびURによって与えられる。結合された波は、UOおよびURの和である。結合された波のエネルギーは、電気的な波の大きさの2乗に比例し、
【００６２】
【数１】
2012521582.tif 000002
【００６３】
である。
【００６４】
ホログラム媒体が物体波および参照波で照射される場合、結果として生じる回折パターンの透過率Tは、ホログラム媒体に入射した光エネルギーに比例する。結果として生じるホログラムの透過率Tは、以下の式により表すことができる。
【００６５】
【数２】
2012521582.tif 000003
【００６６】
ホログラムが元の参照波で照光される場合、光照射野は、物体または複数の物体で散乱された光照射野と実質的に(ホログラム媒体の品質によって可能な程度に)同一の参照波によって回折される。ホログラムを観察すると、物体が3次元で表されたものを見ているように感じられる。ホログラムが参照波で照光される場合、ホログラムを透過する光UHは、以下のように表すことができる。
【００６７】
【数３】
2012521582.tif 000004
【００６８】
UHには、4つの項がある。これらのうちの第1はkUOであり、kUOは再構成された物体波を表す。第2の項は参照波を表し、その振幅はUR2によって調整されている。第3の項も参照波を表し、その振幅はUO2によって調整されている。この調整は、参照波がその中央方向の周囲で回折されることに対応する。第4の項は、「共役参照波」と呼ばれることがある。共役参照波は、参照波自体と比較すると逆の湾曲を有する。共役参照波は、ホログラムの向こう側の空間に、物体の真の像を形成する。
【００６９】
ホログラム要素のような転向機構85を形成するいくつかの方法は、物体に光を向けて物体波を形成することを含まない。そのような方法のいくつかによれば、「物体波」は、ディスプレイを照光するために所望の方向を有する1つまたは複数の光ビームであってよい。そのような方法を、鏡のホログラムを生成する方法と類似するものとして考案することができる。
【００７０】
ホログラム要素のような転向機構85を形成するいくつかの方法は、満足のいかない結果をもたらしてきた。例えば、そのような方法のいくつかは、光源82が使用されている時にホログラム転向機構85に「レインボー」効果を発生させてきた。これらのレインボー効果は、光の分散の結果である。
【００７１】
光分散の問題に対処するいくつかの方法は、ホログラムの領域全体にわたって、異なる格子間隔の複数の回折格子に照射することを含む。照射のそれぞれによって、レインボー効果は低減する。
【００７２】
そのような方法の1つが、図6に示されている。この例では、参照波605および物体波610aが、ホログラム媒体615の実質的に全てを照光し、ホログラム媒体615に第1の回折パターンを形成する。物体波610aは、結果として生じるホログラムを有するディスプレイをほぼ所望の照光角で、例えば、ホログラム媒体615の表面にほぼ垂直な角度で、ホログラム媒体615を照光することができる。例えば、物体波610aは、ホログラム媒体615の表面の垂線から1〜6度の間の角度で、ホログラム媒体615を照光することができる。
【００７３】
様々なタイプのホログラム媒体および光源が使用される。ホログラム媒体615に適した材料のいくつかの例には、重クロム酸ゼラチン、写真乳剤、フォトポリマー、液晶および漂白されたフォトレジストが含まれる。好適な光源には、レーザー光(例えばビームエクスパンダを通過したレーザー光)、少数の密な放射ピークを放出するハロゲン光源などが含まれる。
【００７４】
次に、参照波605および物体波610bが、ホログラム媒体615の実質的に全てを照光し、第2の回折パターンを形成する。図6に示されるように、物体波610bは、物体波610aとは異なる角度でホログラム615を照光する。いくつかの実装形態では、続く回折パターンを形成する時に、参照波605も、異なる角度でホログラム媒体615を照光してもよい。物体波および参照波に適した角度についてのさらなる詳細が、以下で与えられる。したがって、物体波610bおよび参照波605よって形成される第2の回折パターンは、物体波610aおよび参照波605によって形成される第1の回折パターンとはいくらか異なっている。
【００７５】
次いで、第3の回折パターンが、参照波605および物体波610cによって、ホログラム媒体615の実質的に全体に形成される。例えば、物体波610cの角度は、物体波610aおよび物体波610bの角度とは所定の量だけ異なっていてもよい。あるいは、または加えて、物体波610cの角度は、物体波610aおよび物体波610bの角度とは、所定の角度の範囲内で少なくとも閾値の量だけ異なっていてもよい。
【００７６】
3つの回折パターンが上記のプロセスで形成されるが、代替的な方法ではより多くの、またはより少ない回折パターンを形成するステップを含んでもよい。さらに、上述のプロセスは回折パターンを順次形成するプロセスとして説明されたが、代替的な方法は、少なくとも2つの、場合によっては全ての回折パターンを同時に形成するステップを含む。
【００７７】
ホログラム媒体615の実質的に全体に対して、複数の、かつわずかに異なる回折パターンを形成することで、「レインボー」効果を改善しやすくなる。すなわち、色がディスプレイにわたってより均一に分布しやすくなる。十分に多数のそのような回折パターンがホログラム媒体615の実質的に全体に形成されれば、レインボー効果はほとんどの観察者には検知できなくなるだろう。しかし、これまで発明者らが使用したホログラム材料のダイナミックレンジは、レインボー効果を除去するのに十分な照射が行われる前に、使い果たされている。適切なダイナミックレンジのホログラム材料が現在存在する可能性があり、また将来開発される可能性もあるが、代替的な方法が、いくつかのホログラム材料のダイナミックレンジに関する制限を解決するために、本明細書で提供される。
【００７８】
そのような方法の1つが、図7で示される。この例では、参照波605と物体波610の1つとの干渉によって、回折格子がM個の領域705のそれぞれで形成される。例えば、回折格子は、参照波605と物体波710Aとの干渉によって、領域705Aで形成される。別の回折格子は、参照波605と物体波710Bとの干渉によって、領域705Bで形成され、同様に回折格子が参照波605と物体波710Mとの干渉によって、領域705Mで形成されるまで続く。いくつかの実装形態は、領域705のそれぞれで順次回折格子を形成するステップを含み、別の実装形態は、領域705の少なくとも一部で同時に回折格子を形成するステップを含んでもよい。
【００７９】
いくつかの領域705だけが図7で示されているが、この例では領域705は、ホログラム媒体615の実質的に全体に形成される。Mの値は、実装によって異なる。したがって、いくつかの実装形態は、数十の領域705で回折格子を形成するステップを含んでもよく、別の実装形態は、数百の領域705で回折格子を形成するステップを含んでもよく、さらに別の実装形態は、数千の領域705で回折格子を形成するステップを含んでもよい。代替的な実装形態は、より多くの、またはより少ない領域705で回折格子を形成するステップを含んでもよい。
【００８０】
いくつかの実装形態では、領域705は実質的に隣接するように、例えば、「タイル状」パターンであるようになされる。いくつかの例は、本明細書の別の箇所で説明および例示される。代替的な実装形態では、領域705の少なくとも一部が、意図的に重なり合うようになされる。別の実装形態では、2つ以上の回折パターンが、各領域705の全体、または実質的に全体に生成される。例えば、ホログラム媒体のダイナミックレンジが適切であれば、2つまたは3つの異なる回折パターンが、領域705の少なくとも一部に形成される。しかし、以下で説明するいくつかの実装形態では、領域705の少なくとも一部は隣接しておらず、また重なり合っていなくてもよいが、その代わり回折パターンのない空間によって意図的に分離されてもよい。
【００８１】
いくつかの実装形態は、物体波の属性および/または参照波の属性のランダム分布または擬似ランダム分布にしたがって、領域705で回折パターンを形成するステップを含む。例えば、いくつかの実装形態は、ホログラム記録材料の第1〜第Mの領域にわたって、第1〜第Nの物体波の照光角のランダム分布または擬似ランダム分布を形成するステップを含む。別の実装形態は、別の物体波の属性、例えば物体波の偏光角のランダム分布または擬似ランダム分布を含んでもよい。
【００８２】
さらに、いくつかの実装形態では、参照波605の1つまたは複数の属性が変化してもよい。例えば、参照波605の照光角および/または偏光角が変化してもよい。参照波605は、ホログラム媒体615の比較的大きな領域を照光するものとして図7で示されているが、代替的な実装形態は、ホログラム媒体615のより小さな部分に参照波605を向けるステップを含んでもよい。例えば、いくつかの実装形態で領域705が同時ではなく順次照射される場合、参照波605は、物体波710で照射されているそれぞれの領域705の近傍に向けられ得る。したがって、そのような方法のいくつかは、複数の参照波605を、同時にまたは順次、ホログラム記録材料に向けるステップを含んでもよい。
【００８３】
物体波710および参照波605の角度の範囲のいくつかの例が、図8および図9を参照して、ここで説明される。まず図8を参照すると、ホログラム媒体615の側面図が示される。垂線805は、ホログラム媒体615の表面810に垂直である。いくつかの実装形態では、物体波710の全て(または実質的に全て)が、垂線805に対して所定の角度815の中で、ホログラム媒体615に向けられる。例えば、いくつかの実装形態では、物体波710の全てが、垂線805に対して-6〜6度の範囲にある。代替的な実装形態では、物体波710の全てが、垂線805に対して-12〜12度の範囲にある。別の実装形態では、物体波710の全てが、垂線805に対して-25〜25度の範囲にある。
【００８４】
いくつかの実装形態によれば、参照波605の全て(または実質的に全て)が、垂線805に対して所定の角度820で、または垂線805に対して所定の角度の範囲で、ホログラム媒体615に向けられる。例えば、そのような実装形態のいくつかでは、参照波605は、垂線805に対して55〜75度の範囲でホログラム媒体615に向けられる。しかし、物体波および参照波の前述の角度および角度の範囲は、単に例として挙げられている。
【００８５】
図9は、ホログラム媒体615の上面図を示す。軸905は、ホログラム媒体615の上面810に沿って伸びる。図8の垂線805のように、軸905は物理的な構造物ではない。軸905は、角度の関係を図示または説明することができる参照物を単に提供するために、示されている。図9では、物体波710および参照波605が、ホログラム媒体615の領域705を同時に照光する様子が示されている。
【００８６】
図9の1つの目的は、表面810の垂線に対する角度の関係を有することに加えて、物体波710および/または参照波605が軸905の平面内にある、または平面内にないことを示すことである。ここで、物体波710は軸905に対して角度910で領域705を照光し、参照波605は軸905に対して角度915で領域705を照光する。いくつかの実装形態では、これらの角度の関係は制約される。例えば、いくつかの実装形態では、角度915および/または角度910は固定されてもよく、一方角度815および/または角度820(図8参照)は、ある領域705と別の領域とで、ランダムなまたは擬似的にランダムな方式で変化してもよい。代替的な実装形態では、角度915および/または角度910は、変化してもよい。そのような実装形態のいくつかによれば、角度915および/または角度910も、領域705と別の領域とで、ランダムなまたは擬似的にランダムな方式で変化してもよい。いくつかの実装形態では、角度915および/または角度910は、所定の範囲の中だけで変化してもよい。いくつかの実装形態では、領域705の大きさおよび/または重なり合いの度合いは、ランダムなまたは擬似的にランダムな方式で変化してもよいが、変化の度合いも、所定の範囲に制限される。
【００８７】
図10Aは、本明細書で提供されるいくつかの実装形態による、ホログラムを作成するステップの概要を示すフローチャートである。例えば、そのようなホログラムのいくつかは、導光体を伝播する光をディスプレイ上、例えば干渉変調器ディスプレイ上に抽出するのに適した性質を有してもよい。これらのホログラムは、ホログラム媒体の領域で回折格子を形成する際に、物体波の属性および/または参照波の属性をランダムまたは擬似的にランダムに変化させることによって、形成される。
【００８８】
したがって、方法1000は、ランダムまたは擬似的にランダムに変化させる物体波の属性の数を決定するプロセスから始まる。この例では、変化させる物体波の属性は物体波の照光角を含むが、必ずしもそれには限定されない。物体波の照光角は、任意の適当な参照物に対して測定されるが、この例では、物体波の角度はホログラム媒体の表面からの垂線に対して測定される。ステップ1005で、そのような角度の数Nが決定される。
【００８９】
次いで、N個の角度のそれぞれの値が決定される(ステップ1010)。例えば、N個の角度のそれぞれの値は、上述の角度の範囲から選択される。いくつかの実装形態では、第1〜第Nの物体波の照光角は全て、垂線に対して-6〜6度の範囲にあってよい。例えば、Nがステップ1005で5に設定された場合、角度は、-5、-2、1、4、および6度であってよい。別の実装形態では、第1〜第Nの物体波の照光角は全て、垂線に対して-12〜12度の範囲にあってよい。Nがステップ1005で7に設定された場合、角度は、-11、-7、-3、1、5、9、および12度であってよい。さらに別の実装形態では、第1〜第Nの物体波の照光角は全て、垂線に対して-25〜25度の範囲にあってよい。Nがステップ1005で9に設定された場合、角度は、-24、-18、-12、-6、1、7、13、19および25度であってよい。しかし、角度の数およびこれらの角度の値は、単なる例である。これらの例では奇数値のNが与えられるが、偶数値も用いることができる。
【００９０】
ステップ1015において、参照波の照光角も変化するかどうかが決定される。もし変化する場合、ステップ1020で参照波の照光角の数Rを決定することができる。ステップ1025で、参照波の照光角の値を選択することができる。例えば、R個の参照波のそれぞれが、垂線に対して55〜75度の範囲から選択される照光角を有してもよい。例えば、ステップ1020でRが4と決定された場合、照光角は60、65、70、および75度であってよい。
【００９１】
ステップ1030で、ホログラム媒体の1つまたは複数の領域が、照光のために選択される。いくつかの実装形態では、各領域、例えばある列の隣接する各領域が、ある行の隣接する各領域が、または別の任意の適当な方法で、順番に照光される。代替的な実装形態では、2つ以上の領域が、一度に照光されてもよい。例えば、ホログラム媒体の領域は、列ごとに、行ごとに、または別の任意の適当な方法で、照光されてもよい。
【００９２】
ステップ1035で、物体波および/または参照波の照光角は、ランダムまたは擬似的にランダムに選択される。例えば、RNGまたはPRNGが、N個の物体波の照光角の1つに対応する数を生成してもよい。そのような実装形態の1つでは、RNGまたはPRNGは数字、例えば1と1000の間の数字を選択してもよい。例えば、Nが4に選択された場合、これらの数のうちの250個が4つの角度の1つに対応することができ、別の250個の数が4つの角度の別の1つに対応することができ、以下同様である。参照波の角度も変化させる場合、同様のプロセスが、R個の参照波の照光角の1つを選択するために適用される。
【００９３】
別の実装形態では、ステップ1035は、ランダム性を模擬する別の方法を含んでもよい。例えば、別の実装形態は、線形合同生成器、ラグ付フィボナッチ生成器、線形帰還シフトレジスタ、汎用帰還シフトレジスタ、Blum Blum Shubアルゴリズム、Fortunaのアルゴリズム群のうちの1つ、メルセンヌツイスタのアルゴリズム、モンテカルロ法などのPRNGアルゴリズムを含んでもよい。
【００９４】
いくつかの実装形態は、非ランダムなプロセスと、ランダムまたは擬似的にランダムなプロセスの組合せを含んでもよい。例えば、いくつかの実装形態では、角度および/または領域の属性の一部は、ある量の「ノイズ」が与えられたパターン、例えば、ディザリングアルゴリズム、色網点による方法などにしたがって、適用されてもよい。
【００９５】
ステップ1040で、ホログラム媒体の選択領域が、物体波および参照波で照光される。物体波の照光角は、ステップ1035で決定された値に設定される。参照波の照光角も変化する場合は、参照波の照光角も、ステップ1035で決定された値に設定することができる。
【００９６】
ステップ1045で、ホログラム媒体の全ての領域が、照光されたかどうかが決定される。全ての領域が照光された場合は、プロセスは終了する(ステップ1049)。全ての領域が照光されていない場合は、別の領域が照光のために選択される(ステップ1030)。いくつかの実装形態では、各領域は2回以上、照光されてもよい。その場合、ステップ1045は、全ての領域が所定の回数、照光されたかどうかを判定することを含んでもよい。
【００９７】
いくつかの実装形態は、純粋に数学的な決定、例えば、どの照光角を使用するか、どれだけ使用するか、どのように照光角を変化させるか、どのように領域の属性を変化させるか、などの決定を含んでもよい。しかし、別の実装形態は、1つまたは複数のこれらのパラメータを決定するために、反復プロセスを含んでもよい。反復プロセスは、例えば、仮の解を決定するための数学的な方法(この方法は、モンテカルロ法または他のシミュレーションなど、関連する光学の基礎となる計算を含んでもよい)を用いるステップ、数学的な方法を適用してホログラムを形成するステップ、およびホログラムの実際の性能を評価するステップを含んでもよい。評価は、機械および/または人間による検査を含んでもよく、依然として検知可能な「レインボー」効果があるかどうか、特定の色がディスプレイの1つまたは複数の領域で特に目立っているかどうか、および/または別の事象についての決定を含んでもよい。検査の結果は、別のホログラムを作成するために用いられるパラメータを調整するために、用いることができる。このプロセスは、許容可能な特性を有するホログラムが作成されるまで、続けられてもよい。許容可能なホログラムに使われるパラメータは、大量生産において適用することができる。
【００９８】
図10Bは、本明細書で説明するいくつかの実装形態にしたがって、例えば、方法1000のプロセスのようなプロセスにしたがって、ホログラムを作成するのに使用することができるシステムの一実施形態を示す。この例では、ホログラム製作システム1050は、参照波システム1051および物体波システム1061を含む。そのような実施形態のいくつかでは、参照波システム1051および物体波システム1061の構成要素、さらにはシステム1050の別の構成要素は、図10Dを参照して以下で説明されるような論理システムの制御の下で、動作する。
【００９９】
参照波システム1051は、参照レーザーアセンブリ1053を含み、参照レーザーアセンブリ1053は、適切な参照波605を提供するように構成される。参照レーザーアセンブリ1053は、レーザーならびに、フィルタおよび/またはレンズのような適切な光学部品を含んでもよく、その例は物体波レーザーアセンブリ1063を参照して以下で説明される。参照波システム1051は、参照レーザーアセンブリ1053の正確な配置のためのデバイスも含む。この例では、これらのデバイスは、移動ステージ1055a、ゴニオメーター1057aおよび回転ステージ1059aを含む。移動ステージ1055aは、レーザーアセンブリ1053を軸1056に沿って移動するように構成され、ゴニオメーター1057aは、レーザーアセンブリ1053を軸1056に対して所望の傾き角で配置するように構成され、回転ステージ1059aは、レーザーアセンブリ1053を軸1058に対して所望の角度で配置するように構成される。
【０１００】
そのようないくつかの実施形態では、図10Dに示される論理システム1080のような制御システムが、参照レーザーアセンブリ1051を自動的に制御して、ホログラム媒体615の適切な領域705に参照波605を配置する。参照波605は、図10Bで示される例では、ホログラム媒体615の上面に入射するが、代替的な実施形態では、参照レーザーアセンブリ1051は、ホログラム媒体615の反対側に参照波605を向けるように構成されてもよい。ホログラム媒体615はステージなど(図示せず)で支持されてもよく、いくつかの実施形態では、ステージは制御システムからの命令にしたがって、移動または回転されてもよい。
【０１０１】
物体波システム1061は物体レーザーアセンブリ1063を含み、物体レーザーアセンブリ1063は、適切な物体波710を提供するように構成される。この例では、物体レーザーアセンブリ1063は、レーザー1065および光学アセンブリ1067を含み、光学アセンブリ1067は、フィルタおよび/またはレンズを含んでもよい。例えば、光学アセンブリ1067は、レーザー1065から放射されるレーザービームを広げるように構成されるコリメーティングレンズを含んでもよい。光学アセンブリ1067は、1つまたは複数のフィルタ、例えば、物体波710を成形するための空間フィルタも含んでよい。いくつかの例が、図10Cを参照して以下で説明される。
【０１０２】
物体波システム1061は、物体レーザーアセンブリ1063の正確な配置のためのデバイスも含んでもよい。この例では、これらのデバイスは、移動ステージ1055bおよび移動ステージ1055cを含む。移動ステージ1055bは、レーザー1065を上または下に移動するように構成され、一方移動ステージ1055cは、レーザー1065を横に移動するように構成される。
【０１０３】
鏡1071に加えて、鏡アセンブリ1070は、鏡1071を横に動かすための移動ステージ1055dおよび1055e、さらには、鏡1071を軸1072および1074の周りでそれぞれ所望の位置に回転させるためのゴニオメーター1057bおよび1057cを含む。そのような実施形態のいくつかでは、図10Dに示される論理システム1080のような制御システムは、物体レーザーアセンブリ1063および鏡アセンブリ1070を自動的に制御し、物体波710をホログラム媒体615の適切な領域705に配置する。
【０１０４】
図10Bに示されるホログラム製作システム1050は、単に例示的なものである。別の多くの変形および置換が、発明者らによって考慮されている。例えば、ホログラム製作システム1050は、図10Bに示されているものより多くの、またはより少ない機構を含んでもよい。そのような機構は、限定はされないが、レンズ、マスク、フィルタなどを含んでもよい。例えば、いくつかの実装形態は、物体波710および/または参照波605の経路に、減光フィルタを含んでもよい。物体波710および/または参照波605の大きさおよび/または形状を制御するために、空間フィルタを用いてもよい。物体波710および/または参照波605のコヒーレンスを変化させるために、位相変更フィルタ、スペックルフィルタなどの、コヒーレンスを調整するフィルタを用いてもよい。そのような要素は、所望の効果、例えば、図11および図12を参照して以下で説明されるような効果を得るために、波の経路中の様々な箇所に導入することができる。
【０１０５】
そのような追加の機構のいくつかが、図10Cに示されている。この例では、物体レーザーアセンブリ1063の光学アセンブリ1067は、レーザー1065からのビームを広げるコリメータ光学素子を含む。光学アセンブリ1067は、物体波710を生成する空間フィルタ1069も含む。空間フィルタは、空間フィルタ1069を含むがそれには限定されず、個々の回折パターンが形成される領域705の形状および/または大きさを制御するために使用される。例えば、長方形の領域を照射したい場合は、空間フィルタを使用して断面が実質的に長方形のビームを生成することができる。
【０１０６】
そのような例の1つが、図10Cで示される。ここでは、断面積が小さなレーザービームがレーザー1065によって放射される。コリメータ1067は、ビームを所望の断面積の寸法に、例えば、直径0.5インチ、直径1インチ、直径2インチ、または特定の実装形態に適切と考えられる任意の寸法に広げる。次いで、平行ビームが空間フィルタ1068の開口1069を通過し、これによって実質的に長方形の物体波710aが生成する。ここで、移動ステージ1055kおよび1055lは、空間フィルタ1068の方向、したがって開口1069の方向を制御するように構成される。
【０１０７】
ビームに空間フィルタ1068を通過させることで、回折を発生させることができる。したがって、この例では、物体波710aは別の空間フィルタ1075を通過し、空間フィルタ1075は、結果として生じる回折次数を完全に隠すために、別の長方形の開口1079を含む。開口1079の大きさは、何もしなければ物体波710aが開口1079を通過する時に生じる、追加の回折を最小化または除去するように選択することが望ましい。例えば、開口1079の大きさは、物体波710aが回折することなく開口1079を通過できるようにするのに十分に大きく、しかし、空間フィルタ1069が生成する0次の回折次数だけが通過できるようにするのに十分小さくすることができる。この例では、移動ステージ1055fおよび移動ステージ1055gは、空間フィルタ1075の方向、したがって開口1079の方向を制御することができる。
【０１０８】
この例では、物体波システム1061はフィルタ1077を含み、フィルタ1077の位置は、移動ステージ1055hおよび移動ステージ1055iによって制御される。例えば、フィルタ1077は、減光フィルタ、またはコヒーレンスを調整するフィルタ、例えば、物体波710のコヒーレンスを変化させるために使用される位相変更フィルタまたはスペックルフィルタを含んでもよい。そのような実装形態のいくつかでは、移動ステージ1055h、移動ステージ1055i、ゴニオメーター、回転ステージ、または別のそのようなデバイスが、物体波710または参照波605の経路に選択的にフィルタ1077を導入するために、またはその経路から選択的にフィルタ1077を除去するために使用することができる。そのような実装形態は、比較的低効率の光抽出領域、または比較的高効率の光抽出領域をホログラム媒体615に生成するために、例えば、図12を参照して後述されるように、使用することができる。
【０１０９】
図10Dは、いくつかの実施形態による、ホログラム製作システム1050の様々な構成要素を示すブロック図である。参照波システムおよび物体波システムは、実質的に、本明細書の別の箇所で説明されたものであってよく、また、より多くの構成要素またはより少ない構成要素、異なる配置などを有していてもよい。論理システム1080は、1つまたは複数の論理デバイスを含み、論理デバイスは、プロセッサ、プログラム可能な論理デバイスなどであってよい。本発明のいくつかの方法を、少なくとも部分的に、機械可読媒体内で具現化される1つまたは複数のコンピュータプログラムによって実装し、論理システム1080によって実行することができる。例えば、コンピュータプログラムは、ホログラム記録材料の複数の領域のそれぞれを、ランダムまたは擬似的にランダムに変化する方向を有する物体波および/または参照波で照射するための命令を含む。
【０１１０】
いくつかの実施形態では、論理システム1080の論理デバイスは、参照波システム1051の1つまたは複数のデバイスの制御、物体波システム1061の1つまたは複数のデバイスの制御、本明細書で示されない補助的な光学素子1082、インターフェイスシステム1084などの、専用の機能を有してもよい。いくつかの実装形態では、論理システム1080は単一の装置の論理デバイスを含んでもよく、一方、別の実装形態では、論理システム1080は、2つ以上の装置の論理デバイスを含んでもよい。
【０１１１】
インターフェイスシステム1084は、1つまたは複数のユーザーインターフェイス、例えばキーボード、タッチスクリーン、マウス、ジョイスティック、サムパッドなどを含んでもよい。さらに、インターフェイスシステム1084は、例えば、論理システム1080と別のデバイスの間の、ローカルエリアネットワークまたはワイドエリアネットワークを介した通信のために構成される、ネットワークインターフェイスを含んでもよい。インターフェイスシステム1084は、Bluetooth（登録商標）、1つまたは複数の米国電気電子学会(「IEEE」)802.11プロトコル、1つまたは複数の赤外線データ通信協会(「IrDA」)プロトコルなどを介した通信のための、有線および/または無線インターフェイスを含んでもよい。例えば、論理システムは、参照波システム1051、物体波システム1061、補助的な光学素子1082の構成要素などを、そのような有線または無線のインターフェイスを介した通信によって制御することができる。
【０１１２】
図11は、本明細書で提供されるいくつかの実装形態による、ホログラム媒体の領域705に形成された回折格子を示す。この例では、回折格子の方向と回折格子の間隔の両方が、ある領域と隣の領域とで変化している。これらの方向は、図11に示されるx軸およびy軸を参照して説明される。
【０１１３】
この例では、6種類の回折格子がある。領域705aに形成されるタイプ1105は、タイプ1110(領域705b参照)と方向が同じである。しかし、タイプ1105は、タイプ1110よりも回折格子の間隔が比較的広い。同様に、タイプ1125(領域705k参照)およびタイプ1130(領域705n参照)は、方向が同じである。しかし、タイプ1125は、タイプ1130よりも回折格子の間隔が比較的広い。
【０１１４】
タイプ1115(領域705c参照)は、タイプ1105およびタイプ1110とは方向が異なっている。この例では、タイプ1115は、x軸に平行であるとして示されている回折格子を有し、一方、タイプ1105およびタイプ1110で示されている回折格子は-1の傾きを有する。さらに、タイプ1115は、タイプ1105またはタイプ1110のどちらかとは、回折格子の間隔が異なる。タイプ1120はタイプ1115と方向が同じだが、より強く集束しているものとして示されている。したがって、タイプ1120は、タイプ1115よりもより効率的に光を抽出できる。
【０１１５】
本明細書で提供されるいくつかの実装形態は、そのような光の抽出効率の変化を利用する。ディスプレイにより均一な照光を与えるために、例えば、導波体から光を抽出するのに用いられるホログラムの一部が、光の抽出に関してより効率的に、またはより非効率にされてもよい。例えば、光の抽出が比較的低効率な領域(本明細書では低効率の抽出領域とも呼ばれる)は、光源に比較的近く配置されるホログラムの一部に形成することができ、そのことによって、追加の光を光源からより遠くでも利用可能にする。いくつかの実装形態では、低効率の光抽出領域は、ホログラム記録材料に形成される、集束しない回折格子を含んでもよい。
【０１１６】
ここで、1つの関連する方法1220が、図12を参照して説明される。ここでは、図10Aを参照して説明された方法1000のプロセスと同様のプロセスの一部が、既に行われていてもよい。物体波および/または参照波の属性は、既に選択されていてもよい。例えば、方法1000のステップ1015または1025までのステップは、既に実行されていてもよい。
【０１１７】
ステップ1230で、照光のために領域が選択される。ステップ1235で、物体波および/または参照波の事前に決定された属性から、ランダムまたは擬似的にランダムな選択を行うことができる。例えば、物体波および/または参照波の照光角、方向などを、所定の数の選択肢から、ランダムまたは擬似的にランダムに選択することができる。
【０１１８】
ステップ1240で、照光される領域が、低効率の光抽出領域となるかどうかが決定される。例えば、この決定は、領域705のデータ構造およびこれらの領域の対応する所望の特性を参照することによって行うことができる。いくつかの実装形態では、照光される領域が低効率の光抽出領域であると決定された場合は、図10Cのフィルタ1077のようなフィルタを、物体波の経路および/または参照波の経路に導入することができる(ステップ1245)。上記のように、フィルタは、減光フィルタ、位相変更フィルタ、またはスペックルフィルタのようなコヒーレンスを調整するフィルタを含んでもよい。あるいは、または加えて、光源の強度および/または照射時間を低減して、比較的低効率の光抽出領域を形成してもよい。
【０１１９】
いくつかの実装形態では、比較的低効率の光抽出領域は、少なくとも一部、照射領域705の大きさを低減することで形成することができる。例えば、より小さな領域705を照射するために、開口1079および/または開口1069の大きさを低減することができる。そのような実装形態のいくつかでは、結果として生じるホログラムは、複数の領域705の間で照射されていない領域を含んでもよい。図11では、領域705は実質的に隣接する「タイル」などとして示されているが、いくつかのそのような実装形態では、「タイル」の間に空間があってもよい。したがって、そのような実装形態は、ホログラム媒体615の中で少なくともいくつかの隣接しない領域705を形成することを含む。そのような実施形態のいくつかでは、別の要因(例えば光強度、照射時間、ビームのコヒーレンスなど)も変化させられ、そのような領域の光抽出効率をさらに低減することができる。
【０１２０】
そのような領域が照射されると(ステップ1250)、導波体からの光の抽出の効率が比較的低いホログラムの領域が形成される。ステップ1255で、照光されるべき領域の全てが所定の回数照光されたものと判定されるまで、プロセスは継続することができる。そして、プロセスは終了する。
【０１２１】
本発明の例示的な実施形態および応用が、本明細書で示され説明されるが、本発明の概念、範囲、および趣旨にとどまる多くの変形および修正が可能であり、これらの変形は本出願を熟読した後に明らかになるであろう。したがって、本実施形態は限定的ではなく例示的であると考えられるべきであって、本発明は本明細書で与えられる詳細に限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲で修正される。
【符号の説明】
【０１２２】
21  プロセッサ
22  アレイドライバ
27  ネットワークインターフェイス
28  フレームバッファ
29  ドライバコントローラ
30  ディスプレイアレイ
40  ディスプレイデバイス
41  筐体
43  アンテナ
45  スピーカー
46  マイクロフォン
47  送受信機
48  入力システム
50  電源
52  調整ハードウェア
80  前面照光デバイス
81  前面照光器
82  光源
84  干渉変調器ディスプレイ
85  転向機構
90  前面照光デバイス
91  導光体
92  光結合部
93  反射材
94  光転向部
605  参照波
610a  物体波
615  ホログラム媒体
805  垂線
905  軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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