CN108351512B - 具有头部跟踪的基于多束衍射光栅的显示器 - Google Patents

具有头部跟踪的基于多束衍射光栅的显示器 Download PDF

Info

Publication number
CN108351512B
CN108351512B CN201680060465.3A CN201680060465A CN108351512B CN 108351512 B CN108351512 B CN 108351512B CN 201680060465 A CN201680060465 A CN 201680060465A CN 108351512 B CN108351512 B CN 108351512B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
view
head
views
multiview display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680060465.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108351512A (zh
Inventor
D.A.法塔尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Radium Asia Electronics (Suzhou) Co., Ltd
Leia Inc
Original Assignee
Radium Asia Electronics Suzhou Co ltd
Leia Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Radium Asia Electronics Suzhou Co ltd, Leia Inc filed Critical Radium Asia Electronics Suzhou Co ltd
Publication of CN108351512A publication Critical patent/CN108351512A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108351512B publication Critical patent/CN108351512B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/33—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving directional light or back-light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0093—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G02B5/1814—Diffraction gratings structurally combined with one or more further optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms or other diffraction gratings
    • G02B5/1819—Plural gratings positioned on the same surface, e.g. array of gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/349—Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking
    • H04N13/351—Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking for displaying simultaneously
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
    • H04N13/376—Image reproducers using viewer tracking for tracking left-right translational head movements, i.e. lateral movements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0123—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the field of view
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0127—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the depth of field

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Fittings On The Vehicle Exterior For Carrying Loads, And Devices For Holding Or Mounting Articles (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

一种头部跟踪多视图显示器和系统提供场景的多个视图作为多视图图像。多个视图包括场景的一级视图集合和二级视图，所述二级视图表示角度上邻近一级视图集合的场景的透视图。显示器和系统是基于多束衍射光栅的，并且配置成基于用户或用户头部的跟踪位置选择性地提供一级视图集合和扩增视图集合，所述扩增视图集合包括二级视图和一级视图集合的视图的子集。在第一位置处，显示器配置成提供一级视图集合，并且在第二位置处，显示器配置成提供扩增视图集合。

Description

具有头部跟踪的基于多束衍射光栅的显示器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年9月5日提交的美国临时专利申请序列号62/214,979的优先权，其全部内容通过引用合并入本文。
关于联邦资助研究或开发的声明
不适用
背景技术
电子显示器是用于将信息传达给各种各样的装置和产品的用户的几乎无处不在的介质。最常见的电子显示器是阴极射线管(CRT)，等离子显示面板(PDP)，液晶显示器(LCD)，电致发光显示器(EL)，有机发光二极管(OLED)和有源矩阵OLED(AMOLED)显示器，电泳显示器(EP)和采用机电或电流体光调制的各种显示器(例如，数字微镜装置，电润湿显示器等)。通常，电子显示器可以被分类为有源显示器(即，发光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一源提供的光的显示器)。有源显示器的最明显示例是CRT，PDP和OLED/AMOLED。在考虑发射光时典型地分类为无源的显示器是LCD和EP显示器。无源显示器尽管常常表现出有吸引力的性能特性，包括但不限于固有的低功耗，但由于缺乏发光的能力，在许多实际应用中具有稍微有限的使用。
为了克服与发射光关联的无源显示器的限制，许多无源显示器耦合到外部光源。耦合光源可以允许这些另外的无源显示器发射光并且基本上用作有源显示器。这样的耦合光源的示例是背光源。背光源是放置在另外的无源显示器后面以照射无源显示器的光源(通常是面板背光源)。例如，背光源可以耦合到LCD或EP显示器。背光源发射通过LCD或EP显示器的光。发射的光由LCD或EP显示器调制，然后调制的光又从LCD或EP显示器发射。通常背光源配置成发射白光。然后使用滤色器将白光转换成显示器中使用的各种颜色。例如，滤色器可以放置在LCD或EP显示器的输出处(不常见)或背光源与LCD或EP显示器之间。
附图说明
参考结合附图进行的以下详细描述可以更容易地理解根据本文中所述的原理的示例和实施例的各种特征，其中相似的附图标记表示相似的结构元件，并且其中：
图1A示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的透视图。
图1B示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的具有对应于多视图显示器的视图方向的特定主角方向的光束的角分量的图形表示。
图2示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅的横截面图。
图3示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的头部跟踪多视图显示器的横截面图。
图4A示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的头部跟踪多视图显示器的横截面图。
图4B示出根据与本文中所述的原理一致的实施例的另一示例中的图4A的头部跟踪多视图显示器的横截面图。
图5示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的包括基于多束衍射光栅的背光源的头部跟踪多视图显示器的横截面图。
图6A示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的具有多束衍射光栅的基于多束衍射光栅的背光源的一部分的横截面图。
图6B示出了根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的示例中的具有多束衍射光栅的基于多束衍射光栅的背光源的一部分的横截面图。
图6C示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的包括多束衍射光栅的图6A或图6B的基于多束衍射光栅的背光源部分的透视图。
图7A示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的头部跟踪多视图显示器的横截面图。
图7B示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的另一示例中的图7A的头部跟踪多视图显示器的横截面图。
图8示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的头部跟踪多视图显示系统的框图。
图9示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的采用头部跟踪的多视图显示操作的方法的流程图。
某些示例和实施例具有作为以上参考的附图中示出的特征的附加和替代之一的其他特征。下面参考以上参考的附图详细描述这些和其他特征。
具体实施方式
根据本文中所述的原理的示例和实施例提供了采用用户定位或“头部跟踪”的多视图或三维(3D)图像显示器。与本文中所述的原理一致的实施例可以采用多视图显示器以根据用户的位置提供由多视图图像表示的场景的不同视图集合。特别地，当用户位于第一位置时可以提供一级视图集合。一级视图集合配置成在视角的范围内向用户提供多视图图像。此外，当用户移动到或位于第二位置时可以提供扩增视图集合。扩增视图集合包括一级视图的子集和二级视图。二级视图表示角度上邻近但实质上超出一级视图集合的角范围的场景的透视或视图方向。提供对应于用户的不同位置的不同视图集合可以增加正在显示的多视图图像的有效角视场(FOV)。例如，增加的角FOV可以减小或减轻在以斜角观看多视图图像时可能发生的多视图或三维(3D)图像感知的所谓的“跳跃”或“反转视图”。
在各种实施例中，头部跟踪可以将用户的位置或定位提供给多视图显示器。也就是说，可以通过跟踪用户头部的位置来确定或推断用户位置。因而，为了便于讨论而不是作为限制，例如，本文中所述的实施例可以被称为采用头部跟踪的“头部跟踪”多视图显示器，系统和方法。
在本文中，“多视图显示器”被定义为配置成在不同视图方向上提供多视图图像的不同视图的电子显示器或显示系统。图1A示出根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器10的透视图。如图1A中所示，多视图显示器10包括屏幕12以显示待观看的多视图图像。多视图显示器10在相对于屏幕12的不同视图方向16上提供多视图图像的不同视图14。视图方向16示出为在各种不同的主角方向上从屏幕12延伸的箭头；不同的视图14示出为在箭头的终点处的阴影多边形框(即，描绘视图方向16)。仅示出了四个视图14和四个视图方向16，全部作为示例而非限制。应当注意，尽管不同视图14在图1A中示出为在屏幕上方，但是当在多视图显示器10上显示多视图图像时，视图14实际上出现在屏幕12上或附近。在屏幕12上方描绘视图14仅用于图示的简化并且意在表示从对应于特定视图14的视图方向16中的相应的一个观看多视图显示器10。图1A也示出了“二级”视图14'。示出的二级视图14'表示场景的透视，或者等效地具有二级视图方向16'，其角度上邻近但实质上超出视图14(即，一级视图14的集合)的角范围。
根据本文中的定义，视图方向或等效地具有与多视图显示器的视图方向对应的方向的光束大体上具有由角分量
Figure BDA0001629569090000041
给出的主角方向。角分量θ在本文中被称为光束的“高度分量”或“高度角”。角分量
Figure BDA0001629569090000042
被称为光束的“方位分量”或“方位角”。根据定义，高度角θ是竖直平面(例如，垂直于多视图显示屏幕的平面)中的角，而方位角
Figure BDA0001629569090000043
是水平面(例如，平行于多视图显示屏幕平面)中的角。图1B示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的具有与多视图显示器的视图方向(例如，图1A中的视图方向16)对应的特定主角方向的光束20的角分量
Figure BDA0001629569090000044
的图形表示。另外，根据本文中的定义，光束20从特定点发射或发出。也就是说，根据定义，光束20具有与多视图显示器内的特定原点关联的中心光线。图1B也示出了光束(或视图方向)原点O。
进一步在本文中，在术语“多视图图像”和“多视图显示器”中使用的术语“多视图”被定义为表示不同透视或包括多个视图的视图之间的角度差异的多个视图。另外，根据本文中的定义，在本文中术语“多视图”明确地包括两个以上的不同视图(即，最少三个视图并且通常三个以上视图)。因而，本文中采用的“多视图显示器”明确区别于仅包括两个不同视图以表示场景或图像的立体显示器。然而应当注意，尽管多视图图像和多视图显示器包括两个以上的视图，但是根据本文中的定义，通过一次选择观看多视图视图中的两个(即，每只眼睛一个视图)可以将多视图图像(即，在多视图显示器上)视为一对立体图像。
“多视图像素”在本文中被定义为表示多视图显示器的相似的多个不同视图的每一个中的“视图”像素的子像素的集合。特别地，多视图像素可以具有对应或表示多视图图像的不同视图的每一个中的视图像素的单独的子像素。而且，根据本文中的定义，多视图像素的子像素是所谓的“方向像素”，原因在于子像素的每一个与不同视图中的对应的一个的预定视图方向关联。此外，根据各种示例和实施例，由多视图像素的子像素表示的不同视图像素可以在不同视图的每一个中具有等效的或至少基本相似的位置或坐标。例如，第一多视图像素可以在多视图图像的不同视图中的每一个中具有对应于位于{x1,y1}处的视图像素的单独的子像素，而第二多视图像素可以在不同视图的每一个中具有对应于位于{x2,y2}处的视图像素的单独的子像素，等等。
在一些实施例中，多视图像素中的子像素的数量可以等于多视图显示器的视图的数量。例如，多视图像素可以提供与具有64个不同视图的多视图显示器关联的六十四(64)个子像素。在另一示例中，多视图显示器可以提供视图的八乘四阵列(即，三十二(32)个视图)，并且多视图像素可以包括三十二32个子像素(即，每个视图一个)。另外，每个不同的子像素可以具有对应于视图方向(例如，在以上示例中，对应于64个不同视图或对应于32个不同视图)中的不同的一个的关联方向(即，光束主角方向)。此外，根据一些实施例，多视图显示器中的多视图像素的数量可以基本上等于多视图显示器视图中的“视图”像素(即，组成选定视图的像素)的数量。例如，如果视图包括六百四十乘四百八十个视图像素(即，640×480视图分辨率)，则多视图显示器可以具有三十万七千二百(307,200)个多视图像素。在另一示例中，当视图包括一百乘一百个视图像素时，多视图显示器可以包括总共一万(即，100×100＝10,000)个多视图像素。
在本文中，“光导”被定义为使用全内反射在结构内引导光的结构。特别地，光导可以包括在光导的工作波长处基本上透明的芯。术语“光导”通常是指采用全内反射在光导的介电材料与围绕该光导的材料或介质之间的界面处引导光的介电光波导。根据定义，全内反射的条件是光导的折射率大于邻近光导材料的表面的周围介质的折射率。在一些实施例中，光导可以包括作为上述折射率差异的附加或替代的涂层以进一步促进全内反射。例如，涂层可以是反射涂层。光导可以是若干光导中的任何一个，包括但不限于板或片光导和条光导之一或两者。
进一步在本文中，如在“板光导”中应用于光导时术语“板”被定义为分段或不同平面的层或片，其有时被称为“片”光导。特别地，板光导被定义为配置成在由光导的顶表面和底表面(即，相对的表面)界定的两个基本正交的方向上引导光的光导。此外，根据本文中的定义，顶表面和底表面都是彼此分离的，并且可以至少在微分意义上基本上彼此平行。也就是说，在板光导的任何微分小部段内，顶表面和底表面基本上平行或共面。
在一些实施例中，板光导可以是基本上平坦的(即，限制于平面)，并且因此，板光导是平面光导。在其他实施例中，板光导可以在一个或两个正交维度上弯曲。例如，板光导可以在单个维度上弯曲以形成圆柱形板光导。然而，任何曲率具有足够大的曲率半径以确保在板光导内保持全内反射以引导光。
在本文中，“衍射光栅”通常被定义为布置成提供入射在衍射光栅上的光的衍射的多个特征(即，衍射特征)。在一些示例中，可以以周期性或准周期性的方式布置多个特征。例如，衍射光栅可以包括布置成一维(ID)阵列的多个特征(例如，材料表面中的多个凹槽或脊)。在其他示例中，衍射光栅可以是特征的二维(2D)阵列。例如，衍射光栅可以是材料表面上的凸起或材料表面中的孔的2D阵列。
因而，并且根据本文中的定义，“衍射光栅”是提供入射在衍射光栅上的光的衍射的结构。如果光从光导入射在衍射光栅上，则提供的衍射或衍射散射可以导致并且因此被称为“衍射耦合”，因为衍射光栅可以通过衍射将光从光导耦合输出。衍射光栅也通过衍射(即，以衍射角)重定向或改变光的角。特别地，由于衍射，离开衍射光栅的光通常具有与入射在衍射光栅上的光(即，入射光)的传播方向不同的传播方向。通过衍射改变光的传播方向在本文中被称为“衍射重定向”。因此，衍射光栅可以理解为包括衍射特征的结构，其重定向入射在衍射光栅上的光，并且如果光从光导入射，则衍射光栅也可以衍射地将光从光导耦合输出。
此外，根据本文中的定义，衍射光栅的特征被称为“衍射特征”，并且可以是材料表面(即，两种材料之间的边界)处、材料表面中和材料表面上的一个或多个。例如，表面可以是光导的表面。衍射特征可以包括衍射光的各种结构中的任何一种，包括但不限于表面处、表面中或表面上的凹槽，脊，孔和凸起中的一个或多个。例如，衍射光栅可以包括在材料表面中的多个基本平行的凹槽。在另一示例中，衍射光栅可以包括从材料表面升起的多个平行脊。衍射特征(例如，凹槽，脊，孔，凸起等)可以具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓中的任何一种，包括但不限于正弦轮廓，矩形轮廓(例如，二元衍射光栅)，三角形轮廓和锯齿轮廓(例如，闪耀光栅)。
根据本文所述的各种示例，可以采用衍射光栅(例如，多束衍射光栅的衍射光栅，如下所述)将光衍射地散射或耦合输出光导(例如，板光导)作为光束。特别地，由局部周期性衍射光栅提供的衍射角θm可以由如下方程(1)给出：
Figure BDA0001629569090000071
其中λ是光的波长，m是衍射级，n是光导的折射率，d是衍射光栅的特征之间的距离或间隔，θi是衍射光栅上的光的入射角。为了简单起见，方程(1)假定衍射光栅邻近光导的表面并且光导外部的材料的折射率等于一(即，nout＝1)。通常，衍射级m由整数给出。由衍射光栅产生的光束的衍射角θm可以由方程(1)给出，其中衍射级为正(例如，m>0)。例如，当衍射级m等于一(即，m＝1)时提供一级衍射。
图2示出根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅30的横截面图。例如，衍射光栅30可以位于光导40的表面上。另外，图2示出了以入射角θi入射在衍射光栅30上的光束20。光束20是光导40内的被引导光(例如，被引导光束)。在图2中也示出了由于入射光束20的衍射由衍射光栅30衍射产生并耦合输出的耦合输出光束50。耦合输出光束50具有由方程(1)给出的衍射角θm(或本文中的“主角方向”)。例如，衍射角θm可以对应于衍射光栅30的衍射级“m”。
根据本文中的定义，“多束衍射光栅”是产生包括多个光束的耦合输出光的衍射光栅。此外，根据本文中的定义，由多束衍射光栅产生的多个光束具有彼此不同的主角方向。特别地，根据定义，多个光束中的一个光束具有与多个光束中的另一个光束不同的预定主角方向。此外，多个光束可以表示光场。例如，多个光束可以被限制在基本上圆锥形的空间区域中或者具有包括多个光束中的光束的不同主角方向的预定角分散。因而，组合光束(即，多个光束)的预定角分散可以表示光场。
根据各种实施例，多个光束中的各种光束的不同主角方向由光栅节距或间隔与相应光束的原点处的多束衍射光栅的衍射特征相对于入射在多束衍射光栅上的光的传播方向的取向或旋转的组合确定。此外，根据本文中的定义，并且如上面关于图1B所述，由多束衍射光栅产生的光束具有由角分量
Figure BDA0001629569090000072
给出的主角方向。
在本文中“准直器”被定义为配置成准直光的基本上任何光学器件或装置。例如，准直器可以包括但不限于准直镜或反射器，准直透镜，及其各种组合。在一些实施例中，包括准直反射器的准直器可以具有由抛物曲线或形状表征的反射表面。在另一示例中，准直反射器可以包括成形抛物面反射器。“成形抛物面”意味着成形抛物面反射器的弯曲反射表面以确定为实现预定反射特性(例如，准直度)的方式偏离“真实”抛物曲线。类似地，准直透镜可以包括球形表面(例如，双凸球面透镜)。
根据各种实施例，由准直器提供的准直量可以从一个实施例到另一实施例以预定程度或量变化。此外，准直器可以配置成在两个正交方向(例如，竖直方向和水平方向)中的一个或两个方向上提供准直。也就是说，根据一些实施例，准直器可以包括提供光准直的两个正交方向中的一个或两个方向上的形状。
在本文中，“光源”被定义为光源(例如，配置成产生和发射光的光发射器)。例如，光源可以包括激活或开启时发光的光发射器，如发光二极管(LED)。特别地，在本文中光源可以是基本上任何光源或包括基本上任何光发射器，包括但不限于以下的一种或多种：发光二极管(LED)，激光器，有机发光二极管(OLED)，聚合物发光二极管，基于等离子体的光发射器，荧光灯，白炽灯，以及实际上任何其他光源。由光源产生的光可以具有颜色(即，可以包括光的特定波长)，或者可以是波长的范围(例如，白光)。在一些实施例中，光源可以包括多个光发射器。例如，光源可以包括一套或一组光发射器，其中光发射器中的至少一个产生的光具有的颜色或等效波长不同于由所述一套或一组中的至少一个其他光发射器产生的光的颜色或波长。例如，不同颜色可以包括原色(例如，红色，绿色，蓝色)。
此外，如本文中所使用的，冠词“一”旨在具有其在专利领域中的普通含义，即“一个或多个”。例如，“一光栅”是指一个或多个光栅，并且因此，“光栅”在本文中表示“(一个或多个)光栅”。而且，本文中对“顶”，“底”，“上部”，“下部”，“上”，“下”，“前”，“后”，“第一”，“第二”，“左”或“右”的引用并非旨在本文中限制。在本文中，术语“约”在应用于某个值时通常表示在用于产生该值的设备的公差范围内，或者可以表示加或减10％，或加或减5％，或加或减1％，除非另有明确规定。此外，如本文中所使用的术语“基本上”表示大部分，或几乎全部，或全部，或约51％至约100％的范围内的量。而且，本文中的示例旨在仅仅是示例性的，并且是为了讨论的目的而不是作为限制被提供。
根据本文中所述的原理的一些实施例，提供了一种头部跟踪多视图显示器。图3示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的头部跟踪多视图显示器100的横截面图。头部跟踪多视图显示器100配置成提供场景的多个视图作为多视图图像，即显示的多视图图像。特别地，通过头部跟踪多视图显示器100在对应的多个视图方向上提供多个视图。在图3中，视图方向或等效地多个视图中的视图被描绘为指向不同角方向的箭头102，其从头部跟踪多视图显示器100延伸。
根据各种实施例，由头部跟踪多视图显示器100提供的多个视图包括一级视图的集合。例如，图3中的实线箭头102'可以表示一级视图的集合或等效地表示一级视图的方向的集合。由头部跟踪多视图显示器100提供的多个视图还包括二级视图方向上的二级视图。例如，图3中的虚线箭头102″可以表示二级视图或二级视图方向。根据各种实施例并且根据本文中的定义，二级视图表示角度上邻近但实质上超出一级视图集合的角范围的场景的透视或视图方向。特别地，二级视图对应于具有这样的视角的视图方向，所述视角在由本文中的定义设定的一级视图所对的角范围(例如，图3中的实线箭头102'所对的角范围)之外。在一些实施例中，头部跟踪多视图显示器100可以提供多个二级视图。根据各种实施例，头部跟踪多视图显示器100配置成选择性地提供一级视图集合或扩增视图集合。扩增视图集合包括二级视图和一级视图集合的视图的子集。
参考图3，所示的头部跟踪多视图显示器100包括基于多束衍射光栅的背光源110。基于多束衍射光栅的背光源110配置成提供具有不同主角方向的多个光束112。特别地，光束112可以具有与头部跟踪多视图显示器100或等效地将由头部跟踪多视图显示器100显示的多视图图像的不同视图方向对应的不同主角方向。例如，图3中的箭头102也可以表示由基于多束衍射光栅的背光源110提供的光束112或等效地表示对应于不同视图方向的光束112的不同主角方向。
此外，如图3中所示，多个光束112包括第一组光束112'和第二组光束112″。在图3中，使用实线箭头(即，实线箭头102')描绘第一组光束112'并且使用虚线箭头(即，虚线箭头102″)描绘第二组光束112″。第一组光束112'表示具有对应于一级视图集合的视图方向的主角方向的多个光束的光束112。例如，第二组光束112″表示具有对应于头部跟踪多视图显示器100的各种二级视图方向的主角方向的多个光束的光束112。
图3中所示的头部跟踪多视图显示器100还包括光阀阵列120。在各种实施例中，可以采用多种不同类型的光阀中的任何一种作为光阀阵列120的光阀，包括但不限于液晶光阀，电泳光阀和基于电润湿的光阀中的一种或多种。
光阀阵列120配置成调制多个光束112以提供场景的视图作为多视图图像。特别地，光阀阵列120配置成调制光束112并且选择性地提供一级视图集合和包括二级视图的扩增视图集合。根据各种实施例，在提供一级视图集合和扩增视图集合之间的选择基于头部跟踪多视图显示器100的用户或观看者的位置。例如，视图集合的选择可以基于用户的头部相对于头部跟踪多视图显示器100的位置。例如，视图集合的选择可以在处理器(例如，图形处理器单元)或类似电路的指导下由光阀阵列120的驱动器(例如，驱动器电路)控制。
图4A示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的头部跟踪多视图显示器100的横截面图。图4B示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的另一示例中的图4A的头部跟踪多视图显示器100的横截面图。图4A和4B中所示的头部跟踪多视图显示器100包括基于多束衍射光栅的背光源110和光阀阵列120，例如，如上面针对图3所述。特别地，图4A示出了配置成选择性地提供一级视图集合102a的头部跟踪多视图显示器100。图4B示出了配置成选择性地提供扩增视图集合102b的头部跟踪多视图显示器100。图4A也示出了处于第一位置A的用户(或用户的头部)，并且图4B也示出了相对于头部跟踪多视图显示器100处于第二位置B的用户或用户的头部。用户的定位或位置(或用户的头部)可跟踪或被跟踪，例如，如本文中进一步所述。
如上面关于图3所述，一级视图集合102a和扩增视图集合102b两者的各种视图或等效视图方向由箭头102表示。特别地，具体地在图4A和4B中，实线箭头102'表示一级视图集合102a的视图或等效视图方向，并且虚线箭头102″表示例如在扩增视图集合102b内的二级视图或等效二级视图方向。另外，在图4A-4B中，各种视图或视图方向由从左向右依次增加的字母标识，其中字母“a”表示第一视图，字母“b”表示第二视图，等等。如图所示，一级视图集合102a包括在图4A中标记为“a”到“h”的八(8)个视图。二级视图表示场景的第九视图并且在图4B中标记为“i”。
如图4A所示，当用户处于第一位置A时头部跟踪多视图显示器100可以选择性地显示一级视图集合102a(即，标记为“a”到“h”的实线箭头102')。例如，第一位置A可以是基本在头部跟踪多视图显示器100前面的区域。例如，当用户处于第一位置A时，用户可以看到由头部跟踪多视图显示器100显示的场景的“正常”多视图图像(例如，“3D图像”)。特别地，“正常”或“正面”多视图图像被定义为包括一级视图集合102a，其又包括标记为“a”到“h”的视图，如图4A中所示。
如图4B所示，当用户位于第二位置B中时头部跟踪多视图显示器100可以选择性地显示扩增视图集合102b。特别地，图4B示出了已移动到或正位于第二位置B的用户。例如，第二位置“B”可以基本上偏移到头部跟踪多视图显示器100的一侧(即，“偏移侧”)，如图4B中所示。如图所示，扩增视图集合102b包括一级视图集合102a的视图中的七(7)个的子集(即，实线箭头102'“b”-“h”)和用户的偏移侧位置的方向上的二级视图“i”(即，标记为“i”的虚线箭头102″)。扩增视图集合102b包括一级视图的子集(即，排除“a”的子集)和二级视图i以便于从相对于头部跟踪多视图显示器100的偏移侧用户位置观看多视图图像。
特别地，当处于第二位置B时，由于二级视图(即，在位置B的方向上的“b”到“i”)包括在扩增视图集合102b中，根据本文中所述的原理的头部跟踪多视图显示器100向用户提供从不同于一级视图集合102a(位置A)中存在的透视的透视(即，由二级视图表示的透视)看到多视图图像中的场景的一部分的能力。而且，例如，由根据本文中所述的原理的头部跟踪多视图显示器100提供的二级视图的包括可以减少或甚至基本消除当用户从基本超出头部跟踪多视图显示器100的“正常”或正面视角的角度观看多视图图像时可能发生的所谓的“跳跃”。应当注意，尽管在本文中关于第一位置和第二位置描述了用户的位置，但是本文中所述的原理的范围不限于用户(或等效地，用户的头部)的仅仅两个位置。本文中的原理的范围旨在包括头部跟踪多视图显示器100的用户的任何数量的不同位置。
根据本文中所述的原理的各种实施例，头部跟踪多视图显示器100可以包括基本上任何基于多束衍射光栅的背光源。特别地，根据各种实施例，可以使用具有多束衍射光栅的任何背光源，所述多束衍射光栅配置成提供具有对应于多视图图像的不同视图方向的不同主角方向的多个光束112。例如，头部跟踪多视图显示器100可以包括基于多束衍射光栅的背光源110，其包括光导和多个多束衍射光栅，如下所述。
图5示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的包括基于多束衍射光栅的背光源110的头部跟踪多视图显示器100的横截面图。图5中所示的基于多束衍射光栅的背光源110配置成提供具有彼此不同主角方向的多个耦合输出光束112(例如，作为光场)。特别地，如图所示，根据各种实施例，提供的多个耦合输出光束112在与头部跟踪多视图显示器100的相应视图方向对应的不同主角方向上远离基于多束衍射光栅的背光源110定向。此外，如上所述，可以使用光阀阵列120(也示出)的光阀来调制耦合输出光束112，如上所述，以便于将具有3D内容的信息显示为多视图图像。
如图5中所示，基于多束衍射光栅的背光源110包括光导114。根据一些实施例，光导114可以是板光导。光导114配置成沿着光导114的长度引导光作为例如具有由粗箭头103指示的方向的被引导光104。例如，光导114可以包括配置为光波导的介电材料。介电材料可以具有大于介电光波导周围介质的第二折射率的第一折射率。折射率的差异配置成根据光导114的一个或多个引导模式便于被引导光104的全内反射。
在一些实施例中，光导114可以是片或板光波导，其包括延伸的、基本平面的光学透明介电材料片。根据各种示例，光导114的光学透明材料可以包括或由任何各种介电材料中的任何一种组成，包括但不限于各种类型的玻璃(例如，二氧化硅玻璃，碱金属铝硅酸盐玻璃，硼硅酸盐玻璃等)和基本上光学透明的塑料或聚合物(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)或“丙烯酸玻璃”，聚碳酸酯等)中的一种或多种或其组合。在一些示例中，光导110还可以包括在光导110的表面(例如，顶表面和底表面中的一个或两者)的至少一部分上的覆层(未示出)。根据一些示例，覆层可以用于进一步促进全内反射。
此外，根据一些实施例，光导114配置成在光导114的第一表面114'(例如，“前”表面或侧)和第二表面114″(例如，“后”表面或侧)之间以非零传播角引导被引导光104。被引导光104可以通过以非零传播角在光导114的第一表面114'和第二表面114″之间反射或“跳动”进行传播(尽管在由粗箭头103指示的传播方向上)。在一些实施例中，包括不同颜色的光的被引导光104的多个光束可以由光导114以不同颜色特定的、非零传播角中的相应一个引导。应当注意，为了简化图示，在图5中未示出非零传播角。
如本文中所定义的，“非零传播角”是相对于光导114的表面(例如，第一表面114'或第二表面114″)的角γ。此外，根据本文中所述的原理，非零传播角大于零且小于光导114内的全内反射的临界角。例如，被引导光104的非零传播角可以在约十(10)度至约五十(50)度之间，或者在一些示例中，在约二十(20)度至约四十(40)度之间，或在约二十五(25)度至约三十五(35)度之间。例如，非零传播角可以为约三十(30)度；在其他示例中，非零传播角可以为约20度，或约25度，或约35度；而且，特定非零传播角可以被选择(例如，任意)用于特定实现方式，只要特定非零传播角被选择为小于光导114内的全内反射的临界角。
光导114中的被引导光104可以以非零传播角(例如，约30-35度)引入或耦合到光导114中。例如，透镜，反射镜或类似反射器(例如，倾斜准直反射器)和棱镜(未示出)中的一个或多个可以便于以非零传播角将光作为被引导光104耦合到光导114的输入端中。一旦耦合到光导114中，被引导光104沿着光导114在可以大致远离输入端的方向上传播(例如，由沿着图5中的x轴指向的粗箭头103示出)。
此外，根据一些实施例，通过将光耦合到光导114中而产生的被引导光104或等效的被引导光束可以是准直光束。在本文中，“准直光”或“准直光束”通常被定义为其中光束的光线在光束内基本上彼此平行的光束(例如，被引导光104的光束)。此外，根据本文中的定义，从准直光束发散或散射的光线不被认为是准直光束的一部分。在一些实施例中，基于多束衍射光栅的背光源110可以包括如上所述的准直器(例如透镜，反射器或反射镜)(例如，倾斜准直反射器)以准直例如来自光源的光。在一些实施例中，光源包括准直器。提供给光导114的准直光是待引导的准直光束。
如图5中所示，基于多束衍射光栅的背光源110还包括沿光导长度彼此间隔开的多个多束衍射光栅116。特别地，多个多束衍射光栅116通过有限空间彼此分离并且表示沿着光导长度的单独的不同元件。也就是说，根据本文中的定义，多个多束衍射光栅116根据有限(即，非零)元件间距离(例如，有限的中心到中心距离)彼此间隔开。此外，多个多束衍射光栅116通常不相交，重叠或以其他方式彼此接触。也就是说，多个多束衍射光栅116的每一个通常是不同的并且与其他多束衍射光栅116分离。
根据一些实施例，多个多束衍射光栅116可以以一维(ID)阵列或二维(2D)阵列布置。例如，多个多束衍射光栅116可以布置为线性1D阵列。在另一示例中，多个多束衍射光栅116可以布置为矩形2D阵列或布置为圆形2D阵列。此外，在一些示例中，阵列(即，1D或2D阵列)可以是规则的或均匀的阵列。特别地，多束衍射光栅116之间的元件间距离(例如，中心到中心距离或间隔)可以在阵列上基本均匀或恒定。在其他示例中，多束衍射光栅116之间的元件间距离可以在阵列上和/或沿着光导114的长度变化。
根据本文中所述的原理，多个多束衍射光栅116配置成耦合输出被引导光104的一部分作为多个耦合输出光束112。特别地，图5将耦合输出光束112示出为描绘为远离光导114的第一(或前)表面114'定向的多个发散箭头。
如图5中所示，在一些实施例中，基于多束衍射光栅的背光源110还可以包括光源118。光源118配置成以非零传播角提供将在光导114内被引导的光。特别地，光源118可以位于光导114的入口表面或端部(输入端)附近。在各种实施例中，光源118可以包括基本上任何光源(例如，光发射器)，例如，如上所述包括但不限于一个或多个发光二极管(LED)或激光器(例如，激光二极管)。在一些实施例中，光源118可以包括配置成产生具有由特定颜色表示的窄带谱的基本单色光的光发射器。特别地，单色光的颜色可以是特定颜色空间或颜色模型(例如，红-绿-蓝(RGB)颜色模型)的原色。在其他实施例中，光源118可以是配置成提供基本宽带或多色光的基本宽带光源。例如，光源118可以提供白光。在一些实施例中，光源118可以包括配置成提供不同颜色的光的多个不同的光发射器。不同的光发射器可以配置成提供具有与不同颜色的光中的每一个对应的被引导光104的不同的、颜色特定的、非零传播角的光。
在一些实施例中，光源118还可以包括准直器。准直器可以配置成从光源118的一个或多个光发射器接收基本未准直的光。准直器还配置成将基本未准直的光转换为准直的光。特别地，根据一些实施例，准直器可以提供具有非零传播角并且根据预定准直因数被准直的准直光。而且，当采用不同颜色的光发射器时，准直器可以配置成提供具有不同的、颜色特定的、非零传播角和/或具有不同颜色特定准直因数的准直光。准直器还配置成将准直光束传递到光导114以作为被引导光104传播，如上所述。
图6A示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的具有多束衍射光栅116的基于多束衍射光栅的背光源110的一部分的横截面图。图6B示出了根据与本文中所述的原理一致的另一实施例的示例中的具有多束衍射光栅116的基于多束衍射光栅的背光源110的一部分的横截面图。图6C示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的包括多束衍射光栅116的图6A或图6B的基于多束衍射光栅的背光源部分的透视图。作为示例而非限制，图6A中所示的多束衍射光栅116包括光导114的表面中的凹槽。图6B示出了包括从光导表面突出的脊的多束衍射光栅116。在图6A-6C中也不同地示出了在由粗箭头103指示的方向上传播的多个光束112(即，衍射耦合输出光束)和被引导光104。
如图6A-6C中所示，多束衍射光栅116是啁啾衍射光栅。特别地，如图6A-6B中所示，衍射特征116a在多束衍射光栅116的第一端部116'处比在第二端部116″处更靠近在一起。此外，示出的衍射特征116a的衍射间隔d从第一端部116'到第二端部116″变化。在一些示例中，多束衍射光栅116的啁啾衍射光栅可以具有或表现出随距离线性变化的衍射间隔d的啁啾。因而，多束衍射光栅116的啁啾衍射光栅可以被称为“线性啁啾”衍射光栅。
在另一示例(未示出)中，多束衍射光栅116的啁啾衍射光栅可以表现出衍射间隔d的非线性啁啾。可以用于实现啁啾衍射光栅的各种非线性啁啾包括但不限于指数啁啾，对数啁啾或以另一种、基本上不均匀或随机但仍然单调的方式变化的啁啾。也可以采用非单调啁啾，例如但不限于正弦啁啾或三角或锯齿啁啾。这些类型的啁啾中的任何一种的组合也可以用于多束衍射光栅116中。
如图6C中作为示例所示，多束衍射光栅116包括在光导114的表面中、表面处或表面上的衍射特征116a(例如，凹槽或脊)，其是啁啾的和弯曲的(即，多束衍射光栅116是弯曲、啁啾衍射光栅，如图所示)。在光导114中引导的被引导光具有相对于多束衍射光栅116和光导114的入射方向，如图6C中(也在图6A和6B中)的粗箭头103所示。也示出了在光导114的表面处远离多束衍射光栅116指向的多个耦合输出或发射光束112。示出的光束112在多个不同的预定主角方向上发射。特别地，发射光束112的不同预定主角方向在方位和高度上都不同(例如，以形成光场)，如图所示。
根据各种实施例，衍射特征116a的预定义啁啾和衍射特征116a的弯曲中的一个或两者可以负责发射光束112的相应多个不同的预定主角方向。例如，由于衍射特征弯曲，多束衍射光栅116内的衍射特征116a可以具有相对于在光导114中引导的被引导光104的入射方向变化的取向。特别地，在多束衍射光栅116内的第一点或位置处的衍射特征116a的取向可以与在另一点或位置处的衍射特征116a相对于被引导光入射方向的取向不同。关于耦合输出或发射的光束112，根据一些实施例，光束112的主角方向
Figure BDA0001629569090000161
的方位分量
Figure BDA0001629569090000162
可以由光束112的原点处(即，被引导光104耦合输出的点处)的衍射特征116a的方位取向角
Figure BDA0001629569090000164
确定或与其对应。因而，至少在其相应的方位分量
Figure BDA0001629569090000163
方面，多束衍射光栅116内的衍射特征116a的变化取向产生具有不同的主角方向
Figure BDA0001629569090000165
的不同光束112。
特别地，在沿着衍射特征116a的弯曲的不同点处，与弯曲衍射特征116a关联的多束衍射光栅116的“下面的衍射光栅”具有不同的方位角取向角
Figure BDA0001629569090000166
“下面的衍射光栅”表示多个非弯曲衍射光栅的衍射光栅，其在叠加时产生多束衍射光栅116的弯曲衍射特征116a。因此，在沿着弯曲衍射特征116的给定点处，弯曲具有特定的方位取向角
Figure BDA0001629569090000167
其大体上不同于沿着弯曲衍射特征116a的另一点处的方位取向角
Figure BDA0001629569090000168
此外，特定的方位取向角
Figure BDA0001629569090000169
导致从给定点发射的光束112的主角方向
Figure BDA00016295690900001610
的相应方位分量
Figure BDA00016295690900001611
在一些示例中，衍射特征116a(例如凹槽，脊等)的弯曲可以表示圆的一部分。该圆可以与光导表面共面。在其他示例中，弯曲可以表示椭圆的一部分或例如与光导表面共面的另一弯曲形状。
在其他示例(未示出)中，多束衍射光栅116可以包括“分段”弯曲的衍射特征116。特别地，尽管衍射特征116a本身可能不描述沿着多束衍射光栅116内的衍射特征116a的不同点处的基本上平滑或连续弯曲，但是衍射特征116仍然可以相对于被引导光104的入射方向以不同角定向。例如，衍射特征116a可以是包括多个基本笔直段的凹槽，每个段具有与相邻段不同的取向。根据各种实施例，段的不同角可以一起近似弯曲(例如，圆的一部分)。在另外的其他示例中，衍射特征116a可以仅具有相对于多束衍射光栅116内的不同位置处的被引导光的入射方向的不同取向，而不近似特定弯曲(例如，圆，椭圆，或具有双曲线形状的曲线)。
在一些实施例中，被引导光的非零传播角可以配置成调节头部跟踪多视图显示器100中的多个光束112的发射图案。特别地，非零传播角可以配置成朝着用户倾斜(或选择性地引导)发射图案。例如，第一非零传播角可以配置成提供基本朝着处于第一位置A的用户引导的光束112的发射图案，并且第二非零传播角可以配置成朝着处于第二位置B的用户引导发射图案，例如，如上面关于图4A-4B所述。图7A-7B提供了头部跟踪发射图案的另一示例。
图7A示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的头部跟踪多视图显示器100的横截面图。图7B示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的另一示例中的图7A的头部跟踪多视图显示器100的横截面图。图7A和7B示出了基于多束背光源的光导内的被引导光的不同非零传播角的耦合输出光束112的不同发射图案的示例。在图7A-7B中，头部跟踪多视图显示器100包括基于多束衍射光栅的背光源110和光阀阵列120。在一些实施例中，头部跟踪多视图显示器100基本上类似于上面关于图5所述的头部跟踪多视图显示器100。例如，基于多束衍射光栅的背光源110配置成向光阀阵列120提供具有由虚线描绘的发射图案的多个光束112，如图7A-7B中所示。
在图7A中，用户位于第一位置A处，其基本上在光阀阵列120或头部跟踪多视图显示器的中心的前方(即，相对于光阀阵列的中心位于中心)。来自头部跟踪多视图显示器100的发射图案配置成基本朝着处于第一位置A的用户指向(例如，没有倾斜)。例如，基于多束衍射光栅的背光源110的光导114中的被引导光104可以以第一非零传播角γ1传播以使发射图案朝着第一位置A指向或定向，如图7A中所示。
在图9B中，用户已移动到或位于第二位置B，其与位置A相比基本上偏移到光阀阵列120或头部跟踪多视图显示器100的中心的一侧(即，相对于光阀阵列的中心不位于中心)(例如，成倾斜角)。图9B中所示的多个光束112的发射图案相对于第一位置A的发射图案倾斜，并且因此配置成基本朝着第二位置B处的用户指向。在该示例中，光导114中的被引导光104可以以第二非零传播角γ2传播以使发射图案朝着第二位置B倾斜，如图7B中所示。
在各种实施例中，朝着第一位置A定向的发射图案包括对应于一级视图集合的第一组光束112'(即，由被引导光的第一非零传播角γ1提供)。而且，朝着第二位置B倾斜的倾斜发射图案可以包括对应于一级视图集合的第一组光束112'的子集和对应于二级视图的光束112″，(即，由被引导光的第二非零传播角γ2提供)。倾斜发射图案可以表示上述的扩增视图集合。
在一些实施例中，基于多束衍射光栅的背光源110配置成在通过光导114正交于被引导光104的传播方向(即，粗箭头103)的方向上对光基本透明。特别地，在一些实施例中，光导114和间隔开的多个多束衍射光栅116允许光穿过光导114并且具体地穿过第一表面114'和第二表面114″(例如，参见图5)。至少部分地由于多束衍射光栅116的相对较小的尺寸和多束衍射光栅116的相对较大的元件间间隔而可以促进透明性。
根据本文中所述的原理的一些实施例，提供了一种头部跟踪多视图显示系统。头部跟踪多视图显示系统配置成提供或“显示”表示场景的3D或多视图图像。特别地，多视图图像被提供作为与多视图图像关联的多个不同“视图”。例如，不同的视图可以提供正在显示的多视图图像中的信息的“裸眼”(例如，自动立体)表示。而且，根据各种实施例，可以针对头部跟踪多视图显示系统的用户的不同定位或位置(例如，头部位置)提供不同的视图集合。
图8示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的头部跟踪多视图显示系统200的框图。头部跟踪多视图显示系统200配置成根据不同视图方向上的不同视图显示多视图图像。特别地，由头部跟踪多视图显示系统200发射的光束用于显示多视图图像，并且可以对应于不同视图的像素(即，视图像素)。不同视图或等效的不同视图方向在图8中示出为从头部跟踪多视图显示系统200发出的箭头202。如下所述，箭头202也表示由头部跟踪多视图显示系统200发射的光束。
图8中所示的头部跟踪多视图显示系统200包括基于多束衍射光栅的多视图显示器210。基于多束衍射光栅的多视图显示器210配置成提供场景的多个视图(例如，箭头202)作为多视图图像。根据各种实施例，多个视图包括场景的一级视图集合和二级视图，所述二级视图表示角度上邻近一级视图集合的场景透视。二级视图(或在一些实施例中，多个二级视图)可以与一级视图集合的视图的子集组合以提供扩增视图集合，如本文中所述。另外，根据一些实施例，头部跟踪多视图显示系统200的一级视图集合，二级视图和扩增视图集合可以基本上类似于上面关于上述头部跟踪多视图显示器100描述的对应视图集合和视图。在图8中，一级视图由实线箭头202'表示，并且二级视图由虚线箭头202″表示。
在一些实施例中，根据一些实施例，基于多束衍射光栅的多视图显示器210可以基本上类似于上述的头部跟踪多视图显示器100。例如，基于多束衍射光栅的多视图显示器210可以包括基于多束衍射光栅的背光源，其配置成提供具有对应于多个视图的不同视图方向的不同主角方向的多个发射或衍射耦合输出光束。例如，基于多束衍射光栅的多视图显示器210还可以包括配置成调制多个耦合输出光束以提供多个视图的光阀阵列。而且，基于多束衍射光栅的多视图显示器210还可以包括光源，例如上面关于头部跟踪多视图显示器100描述的光源118。
根据这些实施例中的一些，头部跟踪多视图显示系统200的基于多束衍射光栅的多光束背光源可以是上述的基本类似的基于多束衍射光栅的背光源110。例如，基于多束衍射光栅的背光源可以包括配置成沿着光导的长度在传播方向上引导光的光导，并且还包括沿着光导长度彼此间隔开的多束衍射光栅的阵列。多束衍射光栅阵列的多束衍射光栅可以配置成从光导衍射地耦合输出被引导光的一部分作为具有不同主角方向的多个耦合输出光束。例如，多束衍射光栅阵列的多束衍射光栅可以基本类似于多束衍射光栅116，并且光导可以基本类似于光导114。
再次参考图8，头部跟踪多视图显示系统200还包括头部跟踪器220。头部跟踪器220配置成确定用户相对于基于多束衍射光栅的多视图显示器210的位置。在第一确定位置处，基于多束衍射光栅的多视图显示器210配置成提供一级视图集合。此外，在第二确定位置处，基于多束衍射光栅的多视图显示器210配置成提供包括二级视图和一级视图集合的视图的子集的扩增视图集合。如图8中所示，头部跟踪器220可以配置成跟踪由点划线描绘的基于多束衍射光栅的多视图显示器210前方的区域222中的用户的(例如，用户的头部的)位置。“前方”表示与基于多束衍射光栅的多视图显示器210的发光表面或图像观看屏幕相邻。
根据各种实施例，可以采用提供头部跟踪(或等效地用户的位置的跟踪)的各种装置，系统和电路中的任何一个作为头部跟踪多视图显示系统200的头部跟踪器220。例如，在一些实施例中，头部跟踪器220可以包括配置成相对于基于多束衍射光栅的多视图显示器210的观看屏幕捕捉用户的图像的相机。此外，头部跟踪器220可以包括图像处理器(或编程为图像处理器的通用计算机)，其配置成相对于基于多束衍射光栅的多视图显示器210的观看屏幕确定捕捉图像内的用户的位置。例如，确定的位置可以对应于上述的第一确定位置A和第二确定位置B中的一个。例如，用户相对于基于多束衍射光栅的多视图显示器210的观看屏幕的位置可以由图像处理器使用包括但不限于图像识别或图案匹配的各种技术从捕捉的图像确定。头部跟踪器220的输出可以用于修改基于多束衍射光栅的多视图显示器210的操作(例如，由光阀阵列对光束的调制)。例如，用户的确定位置可以提供给基于多束衍射光栅的多视图显示器210的处理器和光阀驱动器(例如，驱动电路)中的一个或两者以调节来自基于多束衍射光栅的多视图显示器210的发射图案以对应于用户的位置。头部跟踪器220实现方式的其他示例可以包括各种二维(2D)和三维(3D)物体跟踪系统中的任何一种，例如但不限于
Figure BDA0001629569090000201
物体跟踪系统。
Figure BDA0001629569090000202
是华盛顿州雷蒙德市微软公司的注册商标。
如上所述，在一些实施例中，头部跟踪多视图显示系统200的基于多束衍射光栅的多视图显示器210还可以包括光源。光源配置成用作基于多束衍射光栅的多视图显示器210的光源。特别地，在这些实施例中的一些(在图8中未示出)中，例如，光源可以配置成以非零传播角将光提供给光导。在一些实施例中，光源还可以配置成响应于来自头部跟踪器220的输入将由基于多束衍射光栅的多视图显示器210发射的光的发射图案朝着用户倾斜。在这些实施例中发射图案倾斜或等效的发射光的“倾斜角”对应于由头部跟踪器220确定的用户的位置。例如，光源可以是用于照射基于多束衍射光栅的背光源的光导的光源。由光源提供的在光导内传播的光的角可以进而确定由基于多束衍射光栅的背光发射的光束的倾斜角。根据一些实施例，发射角倾斜可以促进或增强二级视图的产生。
根据本文中所述的原理的其他实施例，提供了一种采用头部跟踪的多视图显示操作的方法。图9示出了根据与本文中所述的原理一致的实施例的示例中的采用头部跟踪的多视图显示操作的方法300的流程图。如图9中所示，采用头部跟踪的多视图显示操作的方法300包括使用多视图显示器提供310场景的多个视图。根据各种实施例，多个视图包括场景的一级视图集合和表示角度上邻近一级视图集合的场景透视的二级视图。
用于提供310多个视图的多视图显示器包括光耦合到光导的多束衍射光栅阵列。在一些实施例中，多视图显示器可以基本类似于上面关于头部跟踪多视图显示系统200在一些实施例中描述的基于多束衍射光栅的多视图显示器210。而且，在一些实施例中，多束衍射光栅阵列的多束衍射光栅可以基本类似于上面关于头部跟踪多视图显示器100描述的多束衍射光栅116。例如，多束衍射光栅可以包括啁啾衍射光栅。例如，多束衍射光栅也可以具有弯曲衍射特征。
在一些实施例中，多视图显示器还包括光导。在这些实施例中，提供310多个视图可以包括沿着光导的长度在传播方向上引导光。例如，光导可以是板光导。在这些实施例中，多束衍射光栅阵列光耦合到光导。提供310多个视图还包括使用多束衍射光栅将被引导光的一部分衍射地耦合出光导以提供具有与多视图显示器的相应的不同视图方向对应的不同主角方向的多个耦合输出光束。
在一些实施例中，提供310多个视图还包括使用多个光阀来调制耦合输出光束以提供场景的多个视图作为多视图图像。例如，多视图显示器还可以包括多个光阀。例如，光阀可以以阵列邻近具有多束衍射光栅阵列的光导的表面布置。在一些实施例中，光阀可以基本类似于上述的头部跟踪多视图显示器100的光阀阵列120的光阀。在一些实施例中，例如，多个光阀可以包括液晶光阀。
如图9中所示，采用头部跟踪的多视图显示操作的方法300还包括确定320用户相对于多视图显示器的位置，并且根据确定的用户位置选择视图集合以显示或提供给用户。根据各种实施例，针对确定的用户的第一位置选择一级视图集合，并且针对确定的用户的第二位置选择扩增视图集合。根据本文中的定义，扩增视图集合包括二级视图和一级视图集合的视图的子集。根据采用头部跟踪的多视图显示操作的方法300，多视图显示器根据确定的位置和视图选择来提供一级视图集合和扩增视图集合。
换句话说，多视图显示操作的方法300确定320用户相对于多视图显示器(或相对于多视图显示器的屏幕或提供的视图)的位置。多视图显示操作的方法300根据确定320用户是处于第一位置还是第二位置而选择性地提供一级视图集合或扩增视图集合。特别地，当确定用户处于第一位置(例如，在多视图显示器的前方)时，多视图显示器提供一级视图集合。而且，当确定320用户处于第二位置(例如，基本上偏移到多视图显示器的一侧)时，多视图显示器提供包括二级视图的扩增视图集合。因而，多视图显示器根据确定320的用户位置来适应或调节提供310的多个视图以包括一级视图集合或扩增视图集合。
在一些实施例中，确定320用户的位置包括使用头部跟踪器。在这些实施例的一些中，头部跟踪器可以基本类似于头部跟踪多视图显示系统200的头部跟踪器220。例如，头部跟踪器可以包括相机和图像处理器。在该示例中，确定320用户的位置可以包括使用相机捕捉用户的图像；并且使用图像处理器确立捕捉图像内的用户的位置。根据各种实施例，确立的位置是确定320的位置。例如，确立的位置可以对应于确定的第一位置和确定的第二位置中的一个。
在一些实施例(未示出)中，多视图显示操作的方法300还包括倾斜(或选择性地引导)由多视图显示器发射的光的发射图案以对应于确定的用户的位置。发射模式可以包括对应于特定视图集合(例如，一级视图集合或扩增视图集合)的光束。发射图案可以被倾斜以基本上朝着处于确定的第一位置的用户或基本上朝着处于确定的第二位置的用户指向。在一些实施例中，可以通过选择性地控制多视图显示器的光导内的光的非零传播角来提供倾斜发射图案。例如，第一非零传播角可以提供基本上朝着处于第一位置的用户定向的光束的发射图案，并且第二非零传播角可以提供基本上朝着处于第二位置的用户定向的发射图案。如上所述，可以确定320用户位置，并且因此例如可以使用头部跟踪器的输出来提供非零传播角的控制或选择。而且，在一些实施例中，倾斜由多视图显示器发射的光的发射图案包括使用光源和准直器中的一个或两者以相应的非零传播角向光导提供光作为被引导光。在一些示例中，光源基本类似于上面关于头部跟踪多视图显示器100描述的光源118。
因此，已描述了采用基于多束衍射光栅的显示器向用户提供一级视图集合和扩增视图集合两者的头部跟踪多视图显示器，头部跟踪多视图显示系统和采用头部跟踪的多视图显示操作的方法的示例和实施例。应当理解的是，上述示例仅仅是说明表示本文中所述的原理的许多具体示例中的一些示例。显然，本领域的技术人员可以容易地设计许多其他布置而不脱离由以下权利要求限定的范围。

Claims (20)

1.一种头部跟踪多视图显示器，其包括：
基于多束衍射光栅的背光源，其配置成提供具有与一个多视图图像的不同视图方向对应的不同主角方向的多个光束；以及
光阀阵列，其配置成调制所述多个光束以提供场景的多个视图作为所述多视图图像，所述多个视图包括一级视图集合和二级视图，所述二级视图表示角度上邻近所述一级视图集合的场景的透视图，
其中所述头部跟踪多视图显示器配置成根据用户的跟踪位置选择性地提供所述一级视图集合或扩增视图集合，所述扩增视图集合包括所述二级视图和所述一级视图集合的视图的子集。
2.根据权利要求1所述的头部跟踪多视图显示器，其中所述基于多束衍射光栅的背光源包括：
配置成引导光的光导；以及
在所述光导的表面处彼此间隔开的多个多束衍射光栅，所述多个光栅的多束衍射光栅配置成从所述光导衍射地耦合输出被引导光的一部分作为所述具有不同主角方向的多个光束。
3.根据权利要求2所述的头部跟踪多视图显示器，其中所述多束衍射光栅包括啁啾衍射光栅。
4.根据权利要求3所述的头部跟踪多视图显示器，其中所述啁啾衍射光栅具有线性啁啾。
5.根据权利要求2所述的头部跟踪多视图显示器，其中所述多束衍射光栅包括邻近所述光导的表面的弯曲衍射特征，所述弯曲衍射特征包括在所述光导表面处彼此间隔开的凹槽和脊中的一种。
6.根据权利要求1所述的头部跟踪多视图显示器，其还包括光源，所述光源光耦合到所述基于多束衍射光栅的背光源的输入，所述光源配置成提供将在所述基于多束衍射光栅的背光源中引导的光作为具有非零传播角的准直光。
7.根据权利要求6所述的头部跟踪多视图显示器，其中所述非零传播角配置成以朝着所述用户倾斜所述多个光束的发射图案。
8.一种头部跟踪多视图显示系统，其包括根据权利要求1所述的头部跟踪多视图显示器，所述头部跟踪多视图显示系统还包括头部跟踪器，所述头部跟踪器配置成确定用户的头部相对于所述多视图显示器的位置，在确定的第一位置处，所述头部跟踪多视图显示器配置成选择性地提供所述一级视图集合，并且在确定的第二位置处，所述头部跟踪多视图显示器配置成提供所述扩增视图集合。
9.根据权利要求8所述的头部跟踪多视图显示系统，其中所述头部跟踪器包括：
配置成捕捉用户的图像的相机；以及
配置成确定被捕捉图像内的用户的位置的图像处理器。
10.一种头部跟踪多视图显示系统，其包括：
基于多束衍射光栅的多视图显示器，其配置成提供场景的多个视图作为一个多视图图像，所述多个视图包括场景的一级视图集合和二级视图，所述二级视图表示角度上邻近所述一级视图集合的场景透视；以及
头部跟踪器，其配置成确定用户的头部相对于所述基于多束衍射光栅的多视图显示器的位置，在确定的第一位置处，所述多视图显示器配置成提供所述一级视图集合，并且在确定的第二位置处，所述多视图显示器配置成提供扩增视图集合，所述扩增视图集合包括所述二级视图和所述一级视图集合的视图的子集。
11.根据权利要求10所述的头部跟踪多视图显示系统，其中所述基于多束衍射光栅的多视图显示器包括：
光导，其配置成沿着所述光导的长度在传播方向上引导光；
沿着所述光导长度彼此间隔开的多束衍射光栅的阵列，所述阵列的多束衍射光栅配置成从所述光导衍射地耦合输出被引导光的一部分作为具有彼此不同主角方向的多个耦合输出光束；以及
光阀阵列，其配置成调制所述多个耦合输出光束以提供所述多个视图。
12.根据权利要求11所述的头部跟踪多视图显示系统，其中所述多束衍射光栅的阵列的多束衍射光栅包括具有弯曲衍射特征的啁啾衍射光栅。
13.根据权利要求11所述的头部跟踪多视图显示系统，其还包括光耦合到所述光导的输入的光源，所述光源配置成提供所述被引导光作为具有非零传播角的准直光。
14.根据权利要求13所述的头部跟踪多视图显示系统，其中所述非零传播角配置成朝着由所述头部跟踪器提供的用户的确定位置选择性地倾斜所述多个耦合输出光束。
15.根据权利要求10所述的头部跟踪多视图显示系统，其中所述头部跟踪器包括：
配置成捕捉用户的图像的相机；以及
配置成确定被捕捉图像内的用户的位置的图像处理器，
其中确定的位置对应于所述第一位置和所述第二位置中的一个。
16.一种采用头部跟踪的多视图显示操作的方法，所述方法包括：
使用包括多束衍射光栅的阵列的多视图显示器提供场景的多个视图作为一个多视图图像，所述多个视图包括场景的一级视图集合和二级视图，所述二级视图表示角度上邻近所述一级视图集合的场景透视；以及
确定用户相对于所述多视图显示器的位置，所述多视图显示器在用户被确定为处于第一位置时提供所述一级视图集合，并且在用户被确定为处于第二位置时提供扩增视图集合，
其中所述扩增视图集合包括所述二级视图和所述一级视图集合的视图的子集。
17.根据权利要求16所述的多视图显示操作的方法，其中提供多个视图包括：
沿着光导的长度在传播方向上引导光；以及
使用所述多束衍射光栅阵列的多束衍射光栅将被引导光的一部分衍射地耦合输出所述光导以提供多个耦合输出光束，所述多个耦合输出光束具有与所述多视图显示器的相应的不同视图方向对应的不同主角方向；以及
使用多个光阀调制所述耦合输出光束以提供场景的所述多个视图作为所述多视图图像。
18.根据权利要求16所述的多视图显示操作的方法，其中所述阵列的多束衍射光栅包括具有弯曲衍射特征的啁啾衍射光栅。
19.根据权利要求16所述的多视图显示操作的方法，其中确定用户的位置包括：
使用相机捕捉用户的图像；以及
使用图像处理器确定被捕捉图像内的用户的位置，确定的位置对应于第一位置和第二位置中的一个。
20.根据权利要求16所述的多视图显示操作的方法，其还包括倾斜由所述多视图显示器发射的光的发射图案以对应于用户的确定位置。
CN201680060465.3A 2015-09-05 2016-09-04 具有头部跟踪的基于多束衍射光栅的显示器 Active CN108351512B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562214979P 2015-09-05 2015-09-05
US62/214,979 2015-09-05
PCT/US2016/050320 WO2017041072A1 (en) 2015-09-05 2016-09-04 Multibeam diffraction grating-based display with head tracking

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108351512A CN108351512A (zh) 2018-07-31
CN108351512B true CN108351512B (zh) 2021-01-26

Family

ID=58188667

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680051161.0A Active CN107950024B (zh) 2015-09-05 2016-09-04 具有头部追踪的多视图显示器
CN201680060465.3A Active CN108351512B (zh) 2015-09-05 2016-09-04 具有头部跟踪的基于多束衍射光栅的显示器

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680051161.0A Active CN107950024B (zh) 2015-09-05 2016-09-04 具有头部追踪的多视图显示器

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10551546B2 (zh)
EP (2) EP3345390B1 (zh)
JP (3) JP6851369B2 (zh)
KR (2) KR102274752B1 (zh)
CN (2) CN107950024B (zh)
CA (2) CA2996967C (zh)
ES (2) ES2907502T3 (zh)
HK (1) HK1250191A1 (zh)
PT (1) PT3345036T (zh)
TW (2) TWI652524B (zh)
WO (2) WO2017041072A1 (zh)

Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10798371B2 (en) 2015-09-05 2020-10-06 Leia Inc. Multiview display with head tracking
EP3345390B1 (en) * 2015-09-05 2023-06-07 LEIA Inc. Multiview display with head tracking
FR3046850B1 (fr) 2016-01-15 2018-01-26 Universite De Strasbourg Guide optique ameliore et systeme optique comportant un tel guide optique
KR102367308B1 (ko) 2016-01-30 2022-02-24 레이아 인코포레이티드 수렴 시점들을 갖는 다중 빔 요소-기반 역광 조명
PT3563082T (pt) 2016-12-28 2021-08-10 Leia Inc Retroiluminação de múltiplas visualizações através de elementos de múltiplos feixes fluorescente
WO2018125091A1 (en) 2016-12-28 2018-07-05 Leia Inc. Multiview displays having a reflective support structure
KR102664384B1 (ko) * 2017-01-02 2024-05-08 삼성전자주식회사 지향성 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 영상 표시 장치
CN110192132B (zh) 2017-01-30 2021-09-10 镭亚股份有限公司 采用等离子体多束元件的多视图背光照明
ES2952073T3 (es) 2017-02-28 2023-10-26 Leia Inc Retroiluminación multivista que tiene un patrón de emisión a la medida del color
US10244230B2 (en) 2017-03-01 2019-03-26 Avalon Holographics Inc. Directional pixel for multiple view display
KR102262227B1 (ko) 2017-03-25 2021-06-09 레이아 인코포레이티드 지향성 백라이트, 백라이트 디스플레이 및 방법
CN110462285A (zh) * 2017-03-25 2019-11-15 镭亚股份有限公司 模式可切换的背光体、隐私显示器及方法
WO2018182743A1 (en) 2017-03-31 2018-10-04 Leia Inc. Backlight, multiview display and method employing tapered collimator
WO2018187019A1 (en) 2017-04-02 2018-10-11 Leia Inc. Dual view zone backlight, dual-mode display, and method
JP6986568B2 (ja) * 2017-04-04 2021-12-22 レイア、インコーポレイテッドLeia Inc. 片側バックライト、マルチビューディスプレイ、および傾斜回折格子を使用する方法
CN110463198B (zh) * 2017-04-08 2022-12-23 镭亚股份有限公司 一种模式可切换背光体、2d/3d模式可切换显示器以及2d/3d模式可切换背光体的操作方法
EP3622340B1 (en) 2017-05-11 2023-12-13 LEIA Inc. Microstructured multibeam element backlighting
CN110621932B (zh) 2017-05-14 2021-06-29 镭亚股份有限公司 使用有源发射器阵列的多视图背光体、显示器和方法
CA3064378C (en) * 2017-06-08 2023-02-28 Leia Inc. Light source and multiview backlight using the same
KR102370247B1 (ko) * 2017-06-16 2022-03-04 레이아 인코포레이티드 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 오프셋 멀티빔 소자들을 이용하는 방법
JP6894014B2 (ja) 2017-06-21 2021-06-23 レイア、インコーポレイテッドＬｅｉａ Ｉｎｃ． マイクロプリズムマルチビーム要素のバックライトおよびそれを使用するマルチビューディスプレイ
JP6922067B2 (ja) * 2017-07-21 2021-08-18 レイア、インコーポレイテッドＬｅｉａ Ｉｎｃ． マイクロレンズを備えるマルチビーム要素ベースのバックライトおよびそれを使用したディスプレイ
JP7061186B2 (ja) * 2017-09-28 2022-04-27 レイア、インコーポレイテッド 格子結合光導波路、ディスプレイシステム、および集光を利用する方法
KR102309395B1 (ko) * 2017-10-02 2021-10-06 레이아 인코포레이티드 공유 카메라를 구비하는 카메라 서브-어레이들을 갖는 멀티뷰 카메라 어레이, 멀티뷰 시스템, 및 방법
EP3701183A4 (en) * 2017-10-27 2021-06-09 LEIA Inc. BACKLIT TRANSPARENT DISPLAY, TRANSPARENT DISPLAY SYSTEM AND PROCEDURE
EP3710746B1 (en) * 2017-11-18 2024-04-03 LEIA Inc. Bar collimator, backlight system and method
KR20200081512A (ko) * 2017-12-18 2020-07-07 레이아 인코포레이티드 멀티빔 소자 기반 근안 디스플레이, 시스템 및 방법
CA3084793C (en) 2017-12-18 2022-08-30 Leia Inc. Mode-switchable backlight, display, and method
WO2019125793A1 (en) * 2017-12-20 2019-06-27 Leia Inc. Cross-render multiview camera, system, and method
WO2019125479A1 (en) 2017-12-21 2019-06-27 Leia Inc. Mode-selectable backlight, privacy display, and method
FI128882B (en) * 2017-12-22 2021-02-15 Dispelix Oy Optical waveguide and diffractive waveguide display
KR102440643B1 (ko) 2018-01-27 2022-09-06 레이아 인코포레이티드 서브파장 격자들을 이용하는 편광 재순환 백라이트, 방법 및 멀티뷰 디스플레이
JP7256830B2 (ja) * 2018-06-29 2023-04-12 レイア、インコーポレイテッド 動的に再構成可能なマルチビューピクセルを用いるマルチビューディスプレイおよび方法
JP2021536588A (ja) * 2018-08-26 2021-12-27 レイア、インコーポレイテッドLeia Inc. ユーザ追跡を使用したマルチビューディスプレイ、システム、および方法
WO2020069400A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 Magic Leap, Inc. Projector integrated with a scanning mirror
CA3109757A1 (en) 2018-10-01 2020-04-09 Leia Inc. Holographic reality system, multiview display, and method
JP7177920B2 (ja) * 2018-10-01 2022-11-24 レイア、インコーポレイテッド マルチビームエミッタ及びマルチビューピクセルのオフセット行を備えたマルチビューディスプレイ並びに方法
JP7308275B2 (ja) * 2018-10-31 2023-07-13 レイア、インコーポレイテッド 光マスク素子を有する、マルチビューバックライト、マルチビューディスプレイ、及びその方法
EP3874322A4 (en) * 2018-11-01 2022-07-20 LEIA Inc. CONTEXTUAL FIELD DISPLAY SYSTEM, MULTI-VIEW DISPLAY AND METHOD
EP3899648A4 (en) * 2018-12-20 2022-11-30 LEIA Inc. MULTIPLE VIEW DISPLAY, SYSTEM AND METHOD WITH SLIDING PLANE OF CONVERGENCE
KR102642697B1 (ko) * 2018-12-21 2024-03-04 레이아 인코포레이티드 뷰-말단 표시자를 갖는 멀티뷰 디스플레이 시스템, 멀티뷰 디스플레이 및 방법
EP3903147A4 (en) 2018-12-27 2022-08-24 LEIA Inc. MULTI-VIEW DISPLAY, SYSTEM AND METHOD HAVING DYNAMIC COLOR SUB-PIXEL REMAPPING
KR20200081626A (ko) 2018-12-27 2020-07-08 삼성디스플레이 주식회사 디스플레이 장치
CA3125202A1 (en) 2019-01-25 2020-07-30 Leia Inc. Multi-directional backlight, multi-user multiview display, and method
CA3130745A1 (en) 2019-03-14 2020-09-17 Leia Inc. Mode-switchable backlight, privacy display, and method employing emitter arrays
JP7373582B2 (ja) 2019-03-17 2023-11-02 レイア、インコーポレイテッド デュアルビューゾーンバックライト、デュアルモードディスプレイ、及び指向性エミッタを使用する方法
JP7213370B2 (ja) * 2019-04-02 2023-01-26 レイア、インコーポレイテッド マルチビューディスプレイ位置合わせ方法及びシステム
EP3959561A4 (en) * 2019-04-22 2023-01-25 LEIA Inc. MULTI-ZONE BACKLIGHT, MULTI-AREA DISPLAY AND PROCEDURE
JP7245931B2 (ja) * 2019-04-29 2023-03-24 レイア、インコーポレイテッド シフトされたカラーサブピクセルを有するマルチビューディスプレイおよび方法
CN113785238A (zh) * 2019-04-30 2021-12-10 镭亚股份有限公司 具有分叉发射模式的光源、多视图背光体和方法
CN110012286B (zh) * 2019-05-07 2023-04-25 成都工业学院 一种高视点密度的人眼追踪立体显示装置
US11137534B2 (en) 2019-06-26 2021-10-05 Synaptics Incorporated Systems and methods for optical imaging based on diffraction gratings
JP7245955B2 (ja) 2019-08-01 2023-03-24 レイア、インコーポレイテッド 吸収コリメータを採用した、コリメートバックライト、電子ディスプレイ、および方法
CA3148748C (en) * 2019-08-27 2023-09-19 Leia Inc. Multiview backlight, display, and method employing an optical diffuser
CA3153716A1 (en) 2019-10-15 2021-04-22 Leia Inc. Privacy-mode backlight, privacy display, and method
JP7407281B2 (ja) * 2019-10-22 2023-12-28 レイア、インコーポレイテッド マイクロスリットマルチビーム要素を有するマルチビューバックライト、マルチビューディスプレイ、及び方法
JPWO2021124916A1 (zh) * 2019-12-18 2021-06-24
EP4094122A4 (en) * 2020-01-20 2024-01-31 Leia Inc BACKLIGHT BASED ON MICRO-SLIT DIFFUSION ELEMENT, MULTI-VIEW DISPLAY AND METHOD FOR PRODUCING A LIGHT EXCLUSION ZONE
CA3167220A1 (en) * 2020-01-20 2021-07-29 Leia Inc. Multi-user multiview display, system, and method
JP7479491B2 (ja) * 2020-03-02 2024-05-08 レイア、インコーポレイテッド 動画化スタティックマルチビューディスプレイおよび方法
KR20230082435A (ko) * 2021-12-01 2023-06-08 삼성전자주식회사 도파관형 디스플레이 장치
KR102455805B1 (ko) * 2022-04-28 2022-10-18 정현인 펜타일 방식 입체표시장치 및 시스템
CN115308922A (zh) * 2022-10-11 2022-11-08 深圳臻像科技有限公司 一种静态三维光场显示装置
CN117293551B (zh) * 2023-11-24 2024-01-23 壹新信通科技(成都)有限公司 一种太赫兹多波束介质天线

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2802148A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-12 ETH Zurich Display device for time-sequential multi-view content
CN104508353A (zh) * 2013-07-30 2015-04-08 镭亚股份有限公司 基于多束衍射光栅的背光照明
CN104880831A (zh) * 2015-06-19 2015-09-02 京东方科技集团股份有限公司 三维显示设备和三维显示设备的控制方法

Family Cites Families (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4711512A (en) 1985-07-12 1987-12-08 Environmental Research Institute Of Michigan Compact head-up display
JPH0583746A (ja) * 1991-09-19 1993-04-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> ３次元表示装置
US20040108971A1 (en) * 1998-04-09 2004-06-10 Digilens, Inc. Method of and apparatus for viewing an image
KR20020041400A (ko) * 2000-05-04 2002-06-01 요트.게.아. 롤페즈 다색의 반사 액정 디스플레이를 갖는 장치를 위한 조명 유닛
JP2004537933A (ja) * 2001-07-27 2004-12-16 コーニンクレッカ　フィリップス　エレクトロニクス　エヌ　ヴィ 看取者追跡システムを備える自動立体画像表示システム
GB0322682D0 (en) 2003-09-27 2003-10-29 Koninkl Philips Electronics Nv Backlight for 3D display device
US8154686B2 (en) * 2004-01-20 2012-04-10 Sharp Kabushiki Kaisha Directional backlight, a multiple view display and a multi-direction display
US7499216B2 (en) * 2004-07-23 2009-03-03 Mirage Innovations Ltd. Wide field-of-view binocular device
JP4752309B2 (ja) 2005-04-07 2011-08-17 ソニー株式会社 画像表示装置および方法
KR101255210B1 (ko) 2006-05-04 2013-04-23 삼성전자주식회사 다시점 입체 영상 디스플레이 장치
US8456516B2 (en) * 2008-07-01 2013-06-04 Barco N.V. Methods and systems for stereoscopic imaging
WO2010010749A1 (ja) * 2008-07-22 2010-01-28 シャープ株式会社 バックライトユニットおよび液晶表示装置
WO2010014624A2 (en) 2008-07-28 2010-02-04 Pixel Qi Corporation Diffractive liquid crystal display
JP2010237416A (ja) 2009-03-31 2010-10-21 Sharp Corp 立体表示装置
KR101615111B1 (ko) * 2009-06-16 2016-04-25 삼성전자주식회사 다시점 영상 표시 장치 및 방법
JP5045826B2 (ja) 2010-03-31 2012-10-10 ソニー株式会社 光源デバイスおよび立体表示装置
US9319663B2 (en) * 2010-05-21 2016-04-19 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E. V. Image display using matrix screen and periodic grating having a fixed period
US9225975B2 (en) * 2010-06-21 2015-12-29 Microsoft Technology Licensing, Llc Optimization of a multi-view display
WO2012038856A1 (en) 2010-09-21 2012-03-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-view display device
EP2659680B1 (en) * 2010-12-29 2020-08-12 InterDigital Madison Patent Holdings Method and apparatus for providing mono-vision in multi-view system
JP5641337B2 (ja) 2011-02-08 2014-12-17 ソニー株式会社 表示装置および液晶素子
JP5732888B2 (ja) 2011-02-14 2015-06-10 ソニー株式会社 表示装置及び表示方法
JP2012194257A (ja) 2011-03-15 2012-10-11 Japan Display West Co Ltd 表示装置および光バリア素子
WO2013028944A1 (en) * 2011-08-24 2013-02-28 Reald Inc. Autostereoscopic display with a passive cycloidal diffractive waveplate
US20130077154A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Milan Momcilo Popovich Autostereoscopic display
JP5662290B2 (ja) * 2011-09-29 2015-01-28 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
KR20140112059A (ko) * 2012-01-11 2014-09-22 시리얼 테크놀로지즈 에스.에이. 화소 매트릭스 및／또는 디스플레이용 제어가능한 공간 광 변조기를 조명하기 위한 광학 장치
US9389415B2 (en) 2012-04-27 2016-07-12 Leia Inc. Directional pixel for use in a display screen
CN104487877A (zh) * 2012-05-18 2015-04-01 瑞尔D股份有限公司 定向显示设备
US20130335821A1 (en) * 2012-05-18 2013-12-19 Reald Inc. Source conditioning for imaging directional backlights
JP6308630B2 (ja) 2012-05-18 2018-04-11 リアルディー スパーク エルエルシー 指向性照明導波路配置
US9459461B2 (en) * 2012-05-31 2016-10-04 Leia Inc. Directional backlight
US9201270B2 (en) * 2012-06-01 2015-12-01 Leia Inc. Directional backlight with a modulation layer
US9671566B2 (en) 2012-06-11 2017-06-06 Magic Leap, Inc. Planar waveguide apparatus with diffraction element(s) and system employing same
US9019615B2 (en) * 2012-06-12 2015-04-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Wide field-of-view virtual image projector
US10025089B2 (en) * 2012-10-05 2018-07-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Backlight for viewing three-dimensional images from a display from variable viewing angles
KR101978790B1 (ko) * 2012-12-07 2019-05-15 엘지디스플레이 주식회사 멀티뷰 디스플레이 장치와 그 구동 방법
US20150355403A1 (en) 2013-01-30 2015-12-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Directional grating-based backlighting
US9298168B2 (en) 2013-01-31 2016-03-29 Leia Inc. Multiview 3D wrist watch
JP5917783B1 (ja) * 2013-01-31 2016-05-18 レイア、インコーポレイテッドＬｅｉａ Ｉｎｃ． 多視点３ｄ腕時計
JP6123342B2 (ja) 2013-02-20 2017-05-10 ソニー株式会社 表示装置
KR101856568B1 (ko) * 2013-09-16 2018-06-19 삼성전자주식회사 다시점 영상 디스플레이 장치 및 제어 방법
JP6443654B2 (ja) * 2013-09-26 2018-12-26 Ｔｉａｎｍａ Ｊａｐａｎ株式会社 立体画像表示装置、端末装置、立体画像表示方法、及びそのプログラム
KR102071693B1 (ko) 2014-02-07 2020-01-30 엘지전자 주식회사 헤드 업 디스플레이 장치
US9557466B2 (en) 2014-07-30 2017-01-31 Leia, Inc Multibeam diffraction grating-based color backlighting
CN104460115B (zh) 2014-12-31 2017-09-01 苏州大学 一种多视角像素指向型背光模组及裸眼3d显示装置
KR102243288B1 (ko) * 2015-01-28 2021-04-22 레이아 인코포레이티드 3차원(3d) 전자 디스플레이
US9535253B2 (en) * 2015-02-09 2017-01-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Display system
EP3345390B1 (en) * 2015-09-05 2023-06-07 LEIA Inc. Multiview display with head tracking

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2802148A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-12 ETH Zurich Display device for time-sequential multi-view content
CN104508353A (zh) * 2013-07-30 2015-04-08 镭亚股份有限公司 基于多束衍射光栅的背光照明
CN104880831A (zh) * 2015-06-19 2015-09-02 京东方科技集团股份有限公司 三维显示设备和三维显示设备的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108351512A (zh) 2018-07-31
CN107950024A (zh) 2018-04-20
TW201812389A (zh) 2018-04-01
JP6851369B2 (ja) 2021-03-31
PT3345036T (pt) 2022-03-22
EP3345036A1 (en) 2018-07-11
ES2907502T3 (es) 2022-04-25
US10551546B2 (en) 2020-02-04
EP3345390A4 (en) 2019-03-13
JP2018533262A (ja) 2018-11-08
CA2996967A1 (en) 2017-03-09
JP7126939B2 (ja) 2022-08-29
KR102274752B1 (ko) 2021-07-08
JP2018533047A (ja) 2018-11-08
EP3345036A4 (en) 2019-03-13
TWI652524B (zh) 2019-03-01
CA2992307C (en) 2021-12-28
EP3345036B1 (en) 2021-12-15
EP3345390B1 (en) 2023-06-07
KR20180039051A (ko) 2018-04-17
EP3345390A1 (en) 2018-07-11
US20180188441A1 (en) 2018-07-05
CA2996967C (en) 2022-05-31
WO2017041072A1 (en) 2017-03-09
JP2021170789A (ja) 2021-10-28
HK1250191A1 (zh) 2018-11-30
KR102221449B1 (ko) 2021-02-26
TWI639854B (zh) 2018-11-01
KR20180039159A (ko) 2018-04-17
EP3345390C0 (en) 2023-06-07
WO2017041073A1 (en) 2017-03-09
CA2992307A1 (en) 2017-03-09
TW201812400A (zh) 2018-04-01
CN107950024B (zh) 2021-06-01
ES2952094T3 (es) 2023-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108351512B (zh) 具有头部跟踪的基于多束衍射光栅的显示器
US10798371B2 (en) Multiview display with head tracking
EP3408699B1 (en) Multibeam element-based backlighting having converging views
CN110214287B (zh) 具有颜色定制发射图案的多视图背光照明
CA3053760C (en) Backlight, multiview display and method employing tapered collimator
TWI656384B (zh) 透明顯示器及其操作方法
KR102370247B1 (ko) 멀티뷰 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 오프셋 멀티빔 소자들을 이용하는 방법
TWI721519B (zh) 具有使用者追蹤功能的多視像顯示器、系統和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1254584

Country of ref document: HK

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200330

Address after: California, USA

Applicant after: LEIA Inc.

Applicant after: Radium Asia Electronics (Suzhou) Co., Ltd

Address before: California, USA

Applicant before: LEIA Inc.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant