CN109844406A - 透明显示器和方法 - Google Patents

透明显示器和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109844406A
CN109844406A CN201780062057.6A CN201780062057A CN109844406A CN 109844406 A CN109844406 A CN 109844406A CN 201780062057 A CN201780062057 A CN 201780062057A CN 109844406 A CN109844406 A CN 109844406A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
transparent
view
light guide
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.)
Granted
Application number
CN201780062057.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109844406B (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.)
Hewlett Packard Development Co LP
Original Assignee
Hewlett Packard Development Co LP
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 Hewlett Packard Development Co LP filed Critical Hewlett Packard Development Co LP
Publication of CN109844406A publication Critical patent/CN109844406A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109844406B publication Critical patent/CN109844406B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4233—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive element [DOE] contributing to a non-imaging application
    • G02B27/425—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive element [DOE] contributing to a non-imaging application in illumination systems
    • 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
    • G02B6/0066—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 characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour 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
    • G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • 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
    • 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
    • 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
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • 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
    • 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
    • G02B6/0066—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 characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133504—Diffusing, scattering, diffracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133606—Direct backlight including a specially adapted diffusing, scattering or light controlling members
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/165—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field
    • G02F1/166—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect
    • G02F1/167—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on translational movement of particles in a fluid under the influence of an applied field characterised by the electro-optical or magneto-optical effect by electrophoresis

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

透明显示器和透明多视图显示器，同时使得背景场景能够通过显示器可见。透明显示器包括：光导，具有散射特征；和光阀的阵列，被配置为调制从光导散射的发射光以提供表示所显示图像的调制的发射光。光导和光阀的阵列的组合的透明度被配置为使得背景场景能够通过透明显示器可见。透明多视图显示器包括光导和多个多波束元件，多个多波束元件被配置为散射来自光导的被引导光作为多个定向光束。透明多视图显示器还包括光阀的阵列，用于调制定向光束以提供显示图像作为多视图图像。

Description

透明显示器和方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年10月5日提交的序列号为62/404,747的美国临时专利申请的优先权，通过引用将其全文并入于此。
关于联邦政府资助的研究或开发的声明
N/A
背景技术
电子显示器是用于向各种设备和产品的用户传达信息的几乎无处不在的介质。最常采用的电子显示器包括阴极射线管(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，数字微镜设备、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，调制另一源提供的光的显示器)。有源显示器的最常见的示例是CRT、PDP和OLED/AMOLED。在考虑发射的光时通常被分类为无源的显示器是LCD和EP显示器。无源显示器虽然通常展示出包括但不限于固有的低功耗的有吸引力的性能特征，但是考虑到缺乏发光能力，在许多实际应用中可能会发现其使用有限。
为了克服无源显示器与发射光相关联的限制，许多无源显示器被耦合到外部光源。耦合光源可以允许这些原本的无源显示器发光并且基本上用作有源显示器。这种耦合光源的示例是背光体(backlight)。背光体可以用作光的来源(通常是面板背光体)，其被放置在原本的无源显示器的后面以照亮无源显示器。例如，背光体可以耦合到LCD或EP显示器。背光体发射通过LCD或EP显示器的光。所发射的光由LCD或EP显示器调制，并且调制的光然后进而从LCD或EP显示器发射。通常背光体被配置为发射白光。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，滤光器可以被放置在LCD或EP显示器的输出端(较不常用)或背光体与LCD或EP显示器之间。
附图说明
根据在本文中描述的原理的示例和实施例的各种特征可以通过参考以下结合附图的详细描述而更容易理解，其中相同的附图标记表示相同的结构元件，并且其中：
图1A示出了根据与在本文中描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示出了根据与在本文中描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示出了根据与在本文中描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3A示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明多视图显示器的横截面图。
图3B示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明多视图显示器的平面图。
图3C示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明多视图显示器的透视图。
图3D示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明多视图显示器的另一透视图。
图4A示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的、包括多波束元件的透明多视图显示器的一部分的横截面图。
图4B示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的、包括多波束元件的透明多视图显示器的一部分的横截面图。
图5A示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的、包括多个子光栅的衍射光栅的横截面图。
图5B示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的、在图5A中示出的衍射光栅的平面图。
图6示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的多波束元件对的平面图。
图7A示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的、包括多波束元件的透明多视图显示器的一部分的横截面图。
图7B示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的、包括多波束元件的透明多视图显示器的一部分的横截面图。
图8示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的、包括多波束元件的透明多视图显示器的一部分的横截面图。
图9示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明显示器的框图。
图10示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明显示器操作的方法的流程图。
一些示例和实施例具有除了以上参考的附图中所示的特征之外和代替以上参考的附图中所示的特征中的一个的其它特征。下面参照上面参考的附图详细描述这些和其它特征。
具体实施方式
根据在本文中描述的原理的示例和实施例提供了使得能够通过透明显示器观看背景场景的透明显示器。具体地，与在本文中描述的原理一致的一些实施例提供了采用具有角度保持散射的光导作为背光体以照亮透明显示器的透明显示器。在一些实施例中，角度保持散射提供定向光束以产生多视图图像，并且透明显示器是透明多视图显示器。具体地，在角度保持散射中使用的多波束元件被配置为通过散射在背光体的光导中引导的光来提供具有多个不同主角方向的定向光束。根据各种实施例，由透明多视图显示器的多波束元件提供的光束的不同主角方向对应于多视图图像的各种不同视图的不同方向。本文描述的透明显示器的使用包括各种显示器应用，诸如但不限于增强现实显示器。
在本文中，“二维显示器”或“2D显示器”被定义为这样的显示器：其被配置为不管从哪个方向观看图像(即，在2D显示器的预定观看角度或范围内)，都提供基本相同的图像的视图。可以在智能电话和计算机监视器中找到的传统液晶显示器(LCD)是2D显示器的示例。与此相反，“多视图显示器”被定义为被配置为在不同视图方向中或从不同视图方向提供多视图图像的不同视图的电子显示器或显示系统。具体地，不同视图可以表示多视图图像的场景或对象的不同透视图。
图1A示出了根据与在本文中描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所示，多视图显示器10包括屏幕12以显示要被观看的多视图图像。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被示出为从屏幕12以各种不同的主角方向延伸的箭头；不同的视图14在箭头(即，描绘视图方向16)的终点处被示出为阴影的多边形框；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，全部都是以示例的方式而非限制。注意，尽管在图1A中将不同视图14示出为位于屏幕上方，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上或屏幕12附近。描绘屏幕12上方的视图14仅用于简单说明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。
根据在本文中的定义，具有对应于多视图显示器的视图方向的方向的视图方向或等效光束通常具有由角分量{θ，φ}给出的主角方向。角分量θ在本文中被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角分量φ被称为光束的“方位角分量”或“方位角”。根据定义，仰角θ是垂直平面中的角度(例如，垂直于多视图显示器屏幕的平面)，而方位角φ是水平平面中的角度(例如，平行于多视图显示器屏幕的平面)。
图1B示出了根据与在本文中描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(例如，图1A中的视图方向16)的特定主角方向或简言之“方向”的光束20的角分量{θ，φ}的图形表示。此外，根据在本文中的定义，光束20从特定点发射或放射。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相关联的中心光线。图1B还示出了原点O的光束(或视图方向)点。
此外，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”被定义为表示不同视角或包括多个视图的视图之间的角度差异的多个视图。另外，根据在本文中的定义，在本文中术语“多视图”明确地包括多于两个的不同视图(即，最少三个视图并且通常多于三个视图)。这样，在本文中采用的“多视图显示器”明确区别于仅包括两个不同视图来表示场景或图像的立体显示器。然而注意，虽然多视图图像和多视图显示器可以包括多于两个视图，但是根据在本文中的定义，通过仅选择多视图视图中的两个来同时观看(例如，每只眼睛一个视图)，多视图图像可以被观看(例如，在多视图显示器上)为立体图像对。
“多视图像素”在本文中被定义为多视图显示器的类似的多个不同视图中的每一个中的“视图”像素或一组子像素。具体地，多视图像素可以具有与多视图图像的每个不同视图中的视图像素对应或表示多视图图像的每个不同视图中的视图像素的各个视图像素。此外，根据在本文中的定义，多视图像素的视图像素是所谓的“定向像素”，其中每个视图像素与不同视图中的对应的一个的预定视图方向相关联。此外，根据各种示例和实施例，多视图像素的不同视图像素可以在每个不同视图中具有等效的或至少基本类似的位置或坐标。例如，第一多视图像素在多视图图像的不同视图中的每一个中可具有位于{x1，y1}处的各个视图像素，而第二多视图像素在不同视图中的每一个中可具有位于{x2，y2}处的各个视图像素，等等。
在一些实施例中，多视图像素中的视图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相关联的六十四(64)个视图像素。在另一示例中，多视图显示器可以提供八乘四视图阵列(即，32个视图)，并且多视图像素可以包括三十二(32)个视图像素(即，对于每个视图一个)。另外，例如，每个不同的视图像素可具有对应于与64个不同视图对应的视图方向中的不同的一个的相关联的方向(例如，光束方向)。此外，根据一些实施例，多视图显示器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像素(即，组成所选视图的像素)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或“TIR”在结构内引导光的结构。具体地，光导可以包括在光导的工作波长上基本上透明的芯。在各种示例中，术语“光导”通常指采用全内反射来在光导的电介质材料与围绕该光导的材料或介质之间的界面处引导光的电介质光波导。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，除了或代替上述折射率差以进一步促进全内反射，光导可以包括涂层。例如，涂层可以是反射涂层。光导可以是几个光导中的任何一个，包括但不限于板或平板光导和条状光导中的一个或两个。
此外，在本文中，当术语“板”应用于如在“板光导”中的光导时，被定义为分段或不同平面的层或片，其有时被称为“平板”光导。具体地，板光导被定义为被配置为在由光导的顶表面和底表面(即，相对表面)界定的两个基本正交的方向上引导光的光导。此外，根据在本文中的定义，顶表面和底表面都彼此分离并且可以至少在差量意义上基本彼此平行。也就是说，在板光导的任何不同的小部分内，顶表面和底表面基本平行或共平面。
在一些实施例中，板光导可以是基本平坦的(即，局限于平面)，并且因此板光导是平面光导。在其它实施例中，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弯曲以形成圆柱形板光导。然而，任何弯曲都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，“角度保持散射特征”或等效地“角度保持散射体”是被配置为以在散射光中基本上保持入射在特征或散射体上的光的角展度的方式散射光的任何特征或散射体。具体地，根据定义，由角度保持散射特征散射的光的角展度σS是入射光的角展度σ的函数(即，σS＝f(σ))。在一些实施例中，散射光的角展度σS是入射光的角展度或准直因子σ的线性函数(例如，σS＝α·σ，其中α是整数)。也就是说，由角度保持散射特征散射的光的角展度σS可以基本上与入射光的角展度或准直因子σ成比例。例如，散射光的角展度σS可以基本上等于入射光角展度σ(例如，σS≈σ)。均匀衍射光栅(即，具有基本均匀或恒定的衍射特征间隔或光栅间距的衍射光栅)是角度保持散射特征的一个示例。与此相反，根据在本文中的定义，朗伯散射体(Lambertian scatterer)或朗伯反射器(Lambertian reflector)以及普通漫射器(例如，具有朗伯散射或接近朗伯散射)不是角度保持散射体。
在本文中，“偏振保持散射特征”或等效地“偏振保持散射体”是被配置为以在散射光中基本上保持入射在特征或散射体上的光的偏振或至少偏振度的方式散射光的任何特征或散射体。因此，“偏振保持散射特征”是其中入射在特征或散射体上的光的偏振度基本上等于散射光的偏振度的任何特征或散射体。此外，根据定义，“偏振保持散射”是保持或基本上保持被散射的光的预定偏振的散射(例如，被引导光的)。被散射的光可以是例如由偏振光源提供的偏振光。
在本文中，“衍射光栅”通常被定义为被布置为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来布置多个特征。例如，衍射光栅可以包括以一维(1D)阵列布置的多个特征(例如，材料表面上的多个槽或脊)。在其它示例中，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突起或材料表面中的孔的2D阵列。
这样，并且根据在本文中的定义，“衍射光栅”是提供入射在衍射光栅上的光的衍射的结构。如果光从光导入射到衍射光栅上，则可以导致所提供的衍射或衍射散射，并因此被称为“衍射耦合”，其中衍射光栅可以通过衍射将光耦合出光导。衍射光栅还通过衍射(即，以衍射角)重定向或改变光的角度。具体地，作为衍射的结果，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，衍射光栅可被理解为包括衍射特征的结构，该衍射特征衍射地重定向入射在衍射光栅上的光，并且如果光从光导入射，则衍射光栅还可将光从光导衍射地耦合出来。
此外，根据在本文中的定义，衍射光栅的特征被称为“衍射特征”，并且可以是在材料表面(即，两种材料之间的边界)处、材料表面中和材料表面上中的一个或多个。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、表面中或表面上的槽、脊、孔和突起中的一个或多个。例如，衍射光栅可以包括在材料表面中多个基本平行的槽。在另一示例中，衍射光栅可以包括从材料表面上升起的多个平行脊。衍射特征(例如，槽、脊、孔、突起等)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，包括但不限于正弦曲线轮廓、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)中的一个或多个。
根据在本文中所述的各种示例，可以采用衍射光栅(例如，如下所述的多波束元件的衍射光栅)来将光衍射地散射或耦合出光导(例如，板光导)作为光束。具体地，局部周期性衍射光栅的衍射角θm或者由局部周期性衍射光栅提供的衍射角θm可以由等式(1)给出：
其中λ是光的波长，m是衍射级数，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。为简单起见，等式(1)假定衍射光栅与光导的表面邻近，并且光导外部的材料的折射率等于1(即，nout＝1)。通常，衍射级数m由整数给出。由衍射光栅产生的光束的衍射角θm可以由衍射级数为正(例如，m>0)的等式(1)给出。例如，当衍射级数m等于1(即，m＝1)时提供一级衍射。
图2示出了根据与在本文中描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示出以入射角θi入射在衍射光栅30上的光束50。入射光束50可以是光导40内的被引导光的光束(即，被引导光束)。图2中还示出了由衍射光栅30衍射地产生并耦合出作为入射光束50的衍射结果的定向光束60。定向光束60具有由等式(1)给出的衍射角θm(或者本文中的“主角方向”)。衍射角θm可以对应于衍射光栅30的衍射级数“m”，例如，衍射级数m＝1(即，第一衍射级数)。
根据在本文中的定义，“多波束元件”是产生包括多个光束的光的背光体或显示器的结构或元件。在一些实施例中，多波束元件可以光学地耦合到背光体的光导，以通过耦合或散射出在光导中引导的光的一部分来提供多个光束。此外，根据在本文中的定义，由多波束元件产生的多个光束的光束彼此具有不同的主角方向。具体地，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光束不同的预定主角方向。因此，根据在本文中的定义，光束被称为“定向光束”并且多个光束可以被称为“多个定向光束”。
此外，多个定向光束可以表示光场。例如，多个定向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展度。这样，组合光束(即，多个光束)的预定角展度可以表示光场。
根据各种实施例，多个各种定向光束的不同主角方向由包括但不限于多波束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)的特性确定。在一些实施例中，根据在本文中的定义，多波束元件可以被认为是“扩展的点光源”，即，跨越多波束元件的范围分布的多个点光源。此外，根据在本文中的定义，并且如上面关于图1B所描述的，由多波束元件产生的定向光束具有由角分量{θ，φ}给定的主角方向
在本文中，“准直器”被定义为被配置为准直光的基本上任何光学设备或装置。例如，准直器可以包括但不限于准直镜或反射器、准直透镜、衍射光栅、锥形光导及其各种组合。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，准直器可以被配置为在两个正交方向(例如，垂直方向和水平方向)中的一个或两个上提供准直。也就是说，根据一些实施例，准直器可以包括在提供光准直的两个正交方向中的一个或两个上的形状或类似的准直特性。
在本文中，“准直因子”被定义为光被准直的程度。具体地，根据在本文中的定义，准直因子定义准直光束内的光线的角展度。例如，准直因子σ可以指定准直光束中的大部分光线在特定角展度内(例如，关于准直光束的中心或特定主角方向的+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光线就角度而言可以具有高斯分布，并且角展度可以是由准直光束的峰值强度的一半处确定的角度。
在本文中，“光源”被定义为光的来源(例如，被配置为产生和发射光的光学发射器)。例如，光源可以包括光学发射器，诸如当被激活或开启时发光的发光二极管(LED)。具体地，在本文中光源可以是基本上任何光源，或者包括基本上任何光学发射器，包括但不限于发光二极管(LED)、激光器、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管、基于等离子体的光学发射器、荧光灯、白炽灯以及几乎任何其它光源中的一个或多个。由光源产生的光可以具有颜色(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是一定波长范围(例如，白光)。在一些实施例中，光源可以包括多个光学发射器。例如，光源可以包括一套或一组光发射器，其中至少一个光学发射器产生具有与由该套或该组中的至少一个其它光学发射器产生的光的颜色或波长不同的颜色或等效波长的光。例如，不同的颜色可以包括原色(例如红、绿、蓝)。“偏振”光源在本文中被定义为产生或提供具有预定偏振的光的基本上任何光源。例如，偏振光源可以包括在光源的光学发射器的输出处的偏振器。
此外，如在本文中所使用的，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，“多波束元件”指一个或多个多波束元件，并且这样“多波束元件”在本文中是指“(一个或多个)多波束元件”。此外，在本文中对“顶”、“底”、“上方”、“下方”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何提及并非旨在成为在本文中的限制。在本文中，术语“约”在应用于值时通常指在用于产生该值的设备的公差范围内，或者可以指正或负10％、或正或负5％、或正或负1％，除非另有明确规定。此外，在本文中所用的术语“基本上”指大部分、或几乎全部、或全部、或约51％至约100％范围内的量。此外，在本文中的示例仅旨在说明并且出于讨论的目的而不是作为限制。
根据在本文中描述的原理的一些实施例，提供了透明多视图显示器。图3A示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明多视图显示器100的横截面图。图3B示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明多视图显示器100的平面图。图3C示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明多视图显示器100的透视图。图3D示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明多视图显示器100的另一透视图。图3C中的透视图用部分切开来示出，仅以便在本文中讨论。
图3A-3D中所示的透明多视图显示器100被配置为提供具有彼此不同的主角方向的多个耦合出或衍射出的定向光束102(例如，作为光场)。具体地，根据各种实施例，所提供的多个定向光束102在与多视图图像的相应视图方向对应的不同主角方向上被引导远离透明多视图显示器100。此外，定向光束102被调制(例如，如下所述，使用光阀)以在透明多视图显示器100上或由透明多视图显示器100提供或显示多视图图像。在一些实施例中，多视图图像可以包括三维(3D)内容(例如，在用户观看时表现为3D对象的不同透视图中表示的虚拟对象)。
此外，如图3D所示，透明多视图显示器100被配置为使得背景场景101能够通过透明多视图显示器100可见。也就是说，透明多视图显示器100可以使得用户能够同时观看所显示的多视图图像和背景场景101。此外，当通过透明多视图显示器100观看背景场景101时，可以提供所显示的多视图图像，或者可以对用户来说看起来像叠加在背景场景101上或者“在背景场景101中”。因此，根据一些实施例，透明多视图显示器100可以向用户提供增强现实(AR)体验，其中3D虚拟对象看起来像在背景场景101中。如图3D所示，用户可以从位置或区域A观看透明多视图显示器100，并且背景场景101可以位于透明多视图显示器100的与位置A的相对侧，例如，区域B。例如，用户可以在由粗箭头和虚线指示的方向上从区域A观看透明多视图显示器100的前侧，而背景场景位于区域B中的透明多视图显示器100的后面。
如图3A-3D所示，透明多视图显示器100包括光导110。根据一些实施例，光导110可以是板光导。光导110被配置为沿着光导110的长度引导光作为被引导光104。例如，光导110可以包括被配置为光波导的电介质材料。电介质材料可具有大于电介质光波导周围介质的第二折射率的第一折射率。例如，根据光导110的一个或多个被引导模式，折射率的差异被配置为促进被引导光104的全内反射。
具体地，光导110可以是平板或板光波导，其包括扩展的、基本平坦的光学透明片的电介质材料。基本上平坦的电介质材料片被配置为使用全内反射来引导被引导光104。根据各种示例，光导110的光学透明材料可以包括各种电介质材料中的任何一个或由各种电介质材料中的任何一个构成，该电介质材料包括但不限于各种类型的玻璃(例如，石英玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、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。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个)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110被配置为根据全内反射在光导110的第一表面110'(例如，“前”表面或前侧)和第二表面110”(例如，“后”表面或后侧)之间以非零传播角引导被引导光104。具体地，被引导光104以非零传播角通过在光导110的第一表面110'和第二表面110”之间反射或“反弹”来传播。在一些实施例中，被引导光104包括不同颜色的光的多个被引导光束。多个被引导光束的光束可以由光导110以不同颜色特定的、非零传播角中的相应的一个来引导。注意，为了简化说明，未示出非零传播角。然而，在图3A中描绘传播方向103的粗体箭头示出了沿着光导长度的被引导光104的一般传播方向。
如在本文中所定义的，“非零传播角”是相对于光导110的表面(例如，第一表面110'或第二表面110”)的角。此外，根据各种实施例，非零传播角大于零且小于光导110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大约十(10)度和大约五十(50)度之间，或者在一些示例中，在大约二十(20)度和大约四十(40)度之间，或者在大约二十五(25)度和大约三十五(35)度之间。例如，非零传播角可以是大约三十(30)度。在其它示例中，非零传播角可以是大约20度、或者大约25度、或者大约35度。此外，只要特定的非零传播角被选择为小于光导110内的全内反射的临界角，那么特定的非零传播角可以被选择(例如，任意地)用于特定实现。
光导110中的被引导光104可以以非零传播角(例如，大约30-35度)被引入或耦合到光导110中。例如，透镜、反射镜或类似的反射器(例如，倾斜的准直反射器)、衍射光栅和棱镜(未示出)中的一个或多个可以促进将光以非零传播角耦合到光导110的输入端中作为被引导光104。一旦耦合到光导110中，则被引导光104以通常可以远离输入端的方向沿着光导110传播(例如，在图3A由指向沿着x轴的粗体箭头示出)。
此外，根据各种实施例，通过将光耦合到光导110中而产生的被引导光104或等效地被引导光104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(例如，被引导光束104)内基本上彼此平行的光束。此外，根据在本文中的定义，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，透明多视图显示器100可以包括准直器，诸如但不限于透镜、反射器或镜子、衍射光栅或锥形光导，被配置为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110的准直光是准直的被引导光104。在各种实施例中，被引导光104可根据准直因子σ或具有准直因子σ被准直。
在一些实施例中，光导110可以被配置为“回收”被引导光104。具体地，已沿着光导长度被引导的被引导光104可以在不同于传播方向103的另一传播方向103'上沿该长度被重新引导回。例如，光导110可在与邻近光源的输入端相对的光导110的端处包括反射器(未示出)。反射器可以被配置为将被引导光104朝输入端反射回作为回收被引导光。以这种方式回收被引导光104可以通过使被引导光对于例如如下所述的多波束元件不止一次可用来增加透明多视图显示器100的亮度(例如，定向光束102的强度)。
在图3A中，指示回收被引导光(例如，在负x方向被指引)的传播方向103'的粗体箭头示出了回收被引导光在光导110内的通常传播方向。可替代地(例如，与回收被引导光相反)，可以通过将光以另一传播方向103'(例如，除了具有传播方向103的被引导光104)引入到光导110中来提供在另一传播方向103'上传播的被引导光104。
如图3A-3C所示，透明多视图显示器100还包括沿着光导长度彼此间隔开的多个多波束元件120。具体地，多个多波束元件120通过有限空间彼此分开并且表示沿着光导长度的各个的、不同的元件。也就是说，根据在本文中的定义，多个多波束元件120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，根据一些实施例，多个多波束元件120通常彼此不相交、重叠或以其它方式接触。也就是说，多个多波束元件120中的每个通常是不同的并且与其它多波束元件120分开。
根据一些实施例，多个多波束元件120可以以一维(1D)阵列或二维(2D)阵列布置。例如，多个多波束元件120可以被布置为线性1D阵列。在另一示例中，多个多波束元件120可以被布置为矩形2D阵列或圆形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。具体地，多波束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心距离或间隔)可以跨越阵列基本均匀或恒定。在其它示例中，多波束元件120之间的元件间距离可以在跨越阵列和沿着光导110的长度中的一个或两个变化。
根据各种实施例，多个多波束元件120被配置为耦合出或散射出被引导光104的一部分作为多个定向光束102。具体地，图3A和3C将定向光束102示出为被描绘为被指引远离光导110的第一(或前)表面110'的多个发散箭头。此外，根据各种实施例，多波束元件120的尺寸与透明多视图显示器100的多视图像素106中的视图像素106'的尺寸(或等效地，如下所述的光阀130的尺寸)是相当(comparable)的。
在本文中，“尺寸”可以以多种方式中的任何一种来定义，以包括但不限于长度、宽度或面积。例如，视图像素106'的尺寸可以是其长度，并且多波束元件120的相当尺寸也可以是多波束元件120的长度。在另一示例中，尺寸可以指面积，使得多波束元件120的面积与视图像素106'的面积可以是相当的。
在一些实施例中，多波束元件120的尺寸与视图像素尺寸是相当的，使得多波束元件尺寸在视图像素尺寸的大约百分之五十(50％)和大约百分之二百(200％)之间。例如，如果多波束元件尺寸被表示为“s”并且视图像素尺寸被表示为“S”(例如，如图3A所示)，则多波束元件尺寸s可以由等式(1)给出为
在其它示例中，多波束元件尺寸大于视图像素尺寸的大约百分之六十(60％)，或视图像素尺寸的大约百分之七十(70％)，或大于视图像素尺寸的大约百分之八十(80％)，或大于视图像素尺寸的大约百分之九十(90％)，并且多波束元件小于视图像素尺寸的大约百分之一百八十(180％)，或小于视图像素尺寸的大约百分之一百六十(160％)，或小于视图像素尺寸的大约百分之一百四十(140％)，或小于视图像素尺寸的大约百分之一百二十(120％)。例如，通过“相当尺寸”，多波束元件尺寸可以在视图像素尺寸的大约百分之七十五(75％)和大约百分之一百五十(150％)之间。在另一示例中，多波束元件120在尺寸上与视图像素106'可以是相当的，其中多波束元件尺寸在视图像素尺寸的大约百分之一百二十五(125％)和大约百分之八十五(85％)之间。根据一些实施例，可以选择多波束元件120和视图像素106'的相当尺寸以减少或者在一些示例中最小化多视图显示器的视图之间的暗区，同时减少或者在一些示例中最小化多视图显示器的视图之间的重叠。
如图3A-3D所示，透明多视图显示器100还包括光阀130的阵列。光阀130的阵列被配置为调制多个定向光束中的定向光束102。具体地，光阀阵列108可以被配置为将定向光束102调制为或者提供由透明多视图显示器100显示的图像，诸如多视图图像。在图3C中，光阀130的阵列被部分切掉以允许可以看到光阀阵列下面的光导110和多波束元件120。
此外，具有不同主角方向的定向光束102中的不同定向光束102被配置为穿过光阀阵列中的光阀130中的不同光阀并因此由其调制。此外，如图所示，阵列的光阀130对应于视图像素106'，而光阀阵列的一组光阀130对应于透明多视图显示器100的多视图像素106。具体地，光阀阵列的不同组光阀130被配置为接收并调制来自多波束元件120中的不同的多波束元件的定向光束102。因此，如图所示，对于每个多波束元件120存在一组唯一的光阀130。在各种实施例中，各种不同类型的光阀中的任何一个可以用作光阀阵列的光阀130，包括但不限于液晶光阀、电泳光阀和基于或采用电润湿的光阀中的一个或多个。
如图所示，图3A示出了被配置为接收和调制来自第一多波束元件120a的定向光束102第一光阀组130a，而第二光阀组130b被配置为接收和调制来自第二多波束元件120b的定向光束102。因此，如图3A所示，光阀阵列中的每个光阀组(例如，第一和第二光阀组130a、130b)分别地对应于不同的多视图像素106，其中光阀组的各个光阀130对应于相应多视图像素106的视图像素106'。
注意，在图3A中，视图像素106'的尺寸可对应于光阀阵列中的光阀130的实际尺寸。在其它示例中，视图像素尺寸或等效地光阀尺寸可以被定义为光阀阵列的相邻光阀130之间的距离(例如，中心到中心距离)。例如，光阀130可以小于光阀阵列中的光阀130之间的中心到中心距离。例如，视图像素或光阀尺寸可以被定义为光阀130的尺寸或者与光阀130之间的中心到中心距离相对应的尺寸。
在一些实施例中，多个多波束元件120和对应的多视图像素106(例如，光阀130的组)之间的关系可以是一对一关系。也就是说，可以有相等数量的多视图像素106和多波束元件120。图3B通过示例明确地示出了其中包括不同组光阀130的每个多视图像素106被示为用虚线包围的一对一关系。在其它实施例中(未示出)，多视图像素106和多波束元件120的数量可以彼此不同。
在一些实施例中，多个多波束元件120中的一对相邻多波束元件120之间的元件间距离(例如，中心到中心距离)可以等于例如由光阀组表示的对应的相邻的一对多视图像素106之间的像素间距离(例如，中心到中心距离)。例如，如图所示，在图3A中，第一多波束元件120a和第二多波束元件120b之间的中心到中心的距离d基本上等于第一光阀组130a和第二光阀组130b之间的中心到中心的距离D。在其它实施例中(未示出)，多波束元件120的对和对应光阀组的相对中心到中心距离可以不同，例如，多波束元件120可以具有大于或小于表示多视图像素106的光阀组之间的间隔(即，中心到中心距离D)中的一个的元件间间隔(即，中心到中心距离d)。
在一些实施例中，多波束元件120的形状可以类似于多视图像素106的形状或者等效于与多视图像素106对应的光阀130的组(或“子阵列”)的形状。例如，多波束元件120可以具有正方形形状并且多视图像素106(或者对应的一组光阀130的布置)可以基本上是正方形的。在另一示例中，多波束元件120可以具有矩形形状，即，可以具有大于宽度或横向维度的长度或纵向维度。在该示例中，与多波束元件120相对应的多视图像素106(或者等效地，一组光阀130的布置)可以具有类似矩形的形状。图3B示出了正方形形状的多波束元件120和包括正方形光阀130的组的对应方形形状的多视图像素106的俯视图或平面图。在又一其它示例中(未示出)，多波束元件120和对应的多视图像素106具有各种形状，包括或者至少近似于但不限于三角形、六边形和圆形。
此外(例如，如图3A所示)，根据一些实施例，每个多波束元件120被配置为向一个且仅向一个多视图像素106提供定向光束102。具体地，对于多波束元件120中给定的一个，具有与多视图显示器的不同视图对应的不同主角方向的定向光束102基本上被限制为单个对应多视图像素106，以及其视图像素106'，即对应于多波束元件120的单组光阀130(例如，如图3A所示)。这样，透明多视图显示器100的每个多波束元件120提供对应的一组定向光束102，该组定向光束102具有与多视图显示器的不同视图对应的一组不同主角方向(即，一组定向光束102包含具有与不同视图方向中的每一个对应的方向的光束)。
根据各种实施例，多波束元件120可以包括被配置为耦合出被引导光104的一部分的多个不同结构中的任何结构。例如，不同结构可以包括但不限于衍射光栅、微反射元件、微折射元件或其各种组合。在一些实施例中，包括衍射光栅的多波束元件120被配置为衍射地耦合出被引导光部分，作为具有不同主角方向的多个定向光束102。在其它实施例中，包括微反射元件的多波束元件120被配置为反射地耦合出被引导光部分，作为多个定向光束102，或者包括微折射元件的多波束元件120被配置为通过折射或使用折射(即，折射地耦合出被引导光部分)耦合出被引导光部分，作为多个定向光束102。
图4A示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的包括多波束元件120的透明多视图显示器100的一部分的横截面图。图4B示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多波束元件120的透明多视图显示器100的一部分的横截面图。具体地，图4A-4B示出了包括衍射光栅122的透明多视图显示器100的多波束元件120。衍射光栅122被配置为衍射地耦合出被引导光104的一部分作为多个定向光束102。衍射光栅122包括通过被配置为提供衍射耦合出被引导光部分的衍射特征间隔或者衍射特征或光栅间距彼此间隔开的多个衍射特征。根据各种实施例，衍射光栅122中的衍射特征的间隔或光栅间距可以是子波长(即，小于被引导光的波长)。
在一些实施例中，多波束元件120的衍射光栅122可以位于光导110的表面或与光导110的表面的相邻。例如，衍射光栅122可以位于光导110的第一表面110'或与光导110的第一表面110'相邻，如图4A所示。在光导第一表面110'处的衍射光栅122可以是透射式衍射光栅，其被配置为通过第一表面110'衍射地耦合出的被引导光部分作为定向光束102。在另一示例中，如图4B所示，衍射光栅122可以位于光导110的第二表面110”或与光导110的第二表面110”相邻。当位于第二表面110”时，衍射光栅122可以是反射式衍射光栅。作为反射式衍射光栅，衍射光栅122被配置为衍射被引导光部分并且将衍射的被引导光部分朝向第一表面110'反射，以通过第一表面110'离开作为衍射地定向光束102。在其它实施例中(未示出)，衍射光栅可以位于光导110的表面之间，例如作为透射式衍射光栅和反射式衍射光栅中的一个或两个。注意，在本文中描述的一些实施例中，由于定向光束102在光导表面处离开光导110，所以定向光束102的主角方向可以包括折射效应。例如，作为示例而非限制，图4B示出了当定向光束102穿过第一表面110'时由于折射率的变化而引起的定向光束102的折射(即，弯曲)。也参见下面描述的图7A和7B。
根据一些实施例，衍射光栅122的衍射特征可以包括彼此间隔开的槽和脊中的一个或两个。槽或脊可以包括光导110的材料，例如，可以被形成在光导110的表面中。在另一示例中，槽或脊可以由除了光导材料之外的材料形成，例如在光导110的表面上的另一种材料的膜或层。
在一些实施例中，多波束元件120的衍射光栅122是均匀衍射光栅，其中衍射特征间隔在整个衍射光栅122中基本恒定或不变。在其它实施例中，衍射光栅122可以是啁啾衍射光栅。根据定义，“啁啾”衍射光栅是展现或具有跨越啁啾衍射光栅的范围或长度上变化的衍射特征(即，光栅间距)的衍射间隔的衍射光栅。在一些实施例中，啁啾衍射光栅可以具有或展现随距离线性变化的衍射特征间隔的“啁啾”或变化。这样，根据定义，啁啾衍射光栅是“线性啁啾”衍射光栅。在其它实施例中，多波束元件120的啁啾衍射光栅可以展现衍射特征间隔的非线性啁啾。可以使用各种非线性啁啾，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，诸如但不限于正弦啁啾或三角形或锯齿啁啾。也可以采用任何这些类型的啁啾的组合。
在一些实施例中，衍射光栅122可包括多个衍射光栅或等效地多个子光栅。图5A示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的、包括多个子光栅的衍射光栅122的横截面图。图5B示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的、示出在图5A中的衍射光栅122的平面图。例如，图5A中的横截面图可以表示从左到右穿过图5B中所示的衍射光栅122的底部行子光栅的横截面。如图5A和5B所示，多个子光栅包括在光导110的表面(例如，如图所示，第二表面110”)上的多波束元件120的衍射光栅122内的第一子光栅122a和第二子光栅122b。多波束元件120的尺寸s在图5A和5B中示出，而多波束元件120的边界在图5B中使用虚线示出。
根据一些实施例，多个多波束元件中的不同多波束元件120之间的衍射光栅122内的子光栅的差分密度可以被配置为控制由相应的不同多波束元件120衍射地散射出的多个定向光束102的相对强度。换句话说，多波束元件120可以在其中具有不同密度的衍射光栅122，并且不同的密度(即，子光栅的差分密度)可以被配置为控制多个定向光束102的相对强度。具体地，在衍射光栅122内具有更少子光栅的多波束元件120与具有相对更多子光栅的另一多波束元件120相比，可以产生具有更低强度(或光束密度)的多个定向光束102。例如，可以使用诸如图5B中所示的在多波束元件120内缺少或没有子光栅的位置122'的位置来提供子光栅的差分密度。
图6示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的多波束元件120对的平面图。如图所示，该对中的第一多波束元件120a与在该对中的第二多波束元件120b中存在的子光栅相比，在衍射光栅122内具有更高密度的子光栅。特别地，与第一多波束元件120a相比，第二多波束元件120b具有衍射光栅122，其具有更少的子光栅和更多的没有子光栅的位置122'。在一些实施例中，第一多波束元件120a中的更高密度的子光栅可以提供具有比由第二多波束元件120b提供的多个定向光束的强度更高的强度的多个定向光束。根据一些实施例，由图6中所示的差分子光栅密度提供的各个多个定向光束的更高和更低强度可用于补偿光导内的被引导光的光强度作为传播距离的函数的变化。作为示例而非限制，图6还示出了具有带有弯曲的衍射特征的子光栅的衍射光栅122。
图7A示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的、包括多波束元件120的透明多视图显示器100的一部分的横截面图。图7B示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的、包括多波束元件120的透明多视图显示器100的一部分的横截面图。具体地，图7A和7B示出了包括微反射元件的多波束元件120的各种实施例。用作多波束元件120或在多波束元件120中使用的微反射元件可以包括但不限于采用反射材料或其层(例如，反射金属)的反射器或基于全内反射(TIR)的反射器。根据一些实施例(例如，如图7A-7B所示)，包括微反射元件的多波束元件120可位于光导110的表面(例如，第二表面110”)或与光导110的表面相邻。在其它实施例中(未示出)，微反射元件可以位于光导110内，在第一和第二表面110'、110”之间。
例如，图7A示出了包括具有位于与光导110的第二表面110”相邻的反射面(例如，“棱镜”微反射元件)的微反射元件124的多波束元件120。所示出的棱镜微反射元件124的面被配置为将被引导光104的一部分反射(即，反射地散射)出光导110作为定向光束102。例如，面可以相对于被引导光104的传播方向歪斜或倾斜(即，具有倾斜角)，以将被引导光部分反射出光导110。根据各种实施例，面可以通过使用光导110内的反射材料形成(例如，如图7A所示)，或者可以是第二表面110”中的棱镜腔体的表面。当采用棱镜腔体时，在一些实施例中，腔体表面处的折射率变化可以提供反射(例如，TIR反射)，或者形成该面的腔体表面可以被反射材料涂覆以提供反射。
在另一示例中，图7B示出了包括具有诸如但不限于半球形微反射元件124的基本光滑的、弯曲表面的微反射元件124的多波束元件120。例如，微反射元件124的特定表面曲线可以被配置为根据被引导光104与其接触的弯曲表面上的入射点而在不同方向上反射被引导光部分。如图7A和图7B所示，作为示例而非限制，从光导110反射地散射出的被引导光部分离开第一表面110'或从第一表面110'发射。与图7A中的棱镜微反射元件124一样，图7B中的微反射元件124可以是光导110内的反射材料或形成在第二表面110”中的腔体(例如，半圆形腔体)，如图7B中作为示例而非限制所示的那样。作为示例而非限制，图7A和7B还示出了具有两个传播方向103、103'(即，以粗箭头所示)的被引导光104。例如，使用两个传播方向103、103'可以促进提供具有对称主角方向的多个定向光束102。
图8示出了根据与在本文中描述的原理一致的另一实施例的示例中的包括多波束元件120的透明多视图显示器100的一部分的横截面图。具体地，图8示出了包括微折射元件126的多波束元件120。根据各种实施例，微折射元件126被配置为从光导110中折射地耦合或散射出被引导光104的一部分。也就是说，如图8所示，微折射元件126被配置为采用折射(例如，与衍射或反射相反)以从光导110中耦合出或散射出被引导光部分作为定向光束102。微折射元件126可以具有各种形状，包括但不限于半球形、矩形或棱形(即，具有倾斜面的形状)。根据各种实施例，如图所示，微折射元件126可以从光导110的表面(例如，第一表面110')延伸或突出，或者可以是表面中的腔体(未示出)。此外，在一些实施例中，微折射元件126可以包括光导110的材料。在其它实施例中，微折射元件126可以包括与光导表面相邻并且在一些示例中与光导表面接触的另一种材料。
再次参照图3A，透明多视图显示器100还可以包括光源140。根据各种实施例，光源140被配置为提供要在光导110内被引导的光。具体地，光源140可以位于邻近光导110的入口表面或端部(输入端)。在各种实施例中，光源140可以包括基本上任何光的来源(例如，光学发射器)，包括但不限于一个或多个的发光二极管(LED)或激光器(例如，激光二极管)。在一些实施例中，光源140可以包括被配置为产生具有由特定颜色表示的窄带光谱的基本单色光的光学发射器。具体地，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。在其它示例中，光源140可以是被配置为提供基本上宽带或多色光的基本上宽带的光源。例如，光源140可以提供白光。在一些实施例中，光源140可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同的光学发射器。不同的光学发射器可以被配置为提供具有与不同颜色的光中的每一个对应的被引导光的不同的、颜色特定的、非零传播角的光。
在一些实施例中，光源140还可以包括准直器(未示出)。准直器可以被配置为从光源140的一个或多个光学发射器接收基本未准直的光。准直器还被配置为将基本未准直的光转换为准直光。具体地，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子被准直的准直光。此外，当采用不同颜色的光学发射器时，准直器可以被配置为提供具有不同的、颜色特定的、非零传播角或具有不同的颜色特定的准直因子的准直光，或者具有不同的、颜色特定的、非零传播角且具有不同的颜色特定的准直因子的准直光。如上所述，准直器还被配置为将准直光束传输到光导110以作为被引导光104传播。
在各种实施例中，透明多视图显示器100被配置为在通过光导110、与被引导光104的传播方向103、103'正交的方向上对光基本上透明。具体地，光导110和间隔开的多个多波束元件120允许光通过第一表面110'和第二表面110”穿过光导110。由于多波束元件120的相对小的尺寸和多波束元件120的相对大的元件间间距(例如，与多视图像素106的一一对应)二者，可以至少部分地促进透明度。此外，特别是当多波束元件120包括衍射光栅时，在一些实施例中，多波束元件120对于与光导表面110'、110”正交传播的光也可以基本上是透明的。此外，至少在某些情况下(例如，当光阀被设置为透明或“白光”状态时)，光阀阵列130被配置为对于正交传播的光也是透明的。因此，根据各种实施例，例如，来自背景场景101的光可以通过多个多波束元件在正交方向上通过光导110，并且还通过光阀阵列的至少一些光阀130，以促进通过透明多视图显示器100观看背景场景101。
根据在本文中描述的原理的一些实施例，提供了透明显示器。透明显示器被配置为发射调制光作为在透明显示器上或由透明显示器显示的图像的像素。此外，根据各种实施例，透明显示器被配置为使得背景场景能够通过透明显示器可见。
在一些实施例中，透明显示器可以是二维的(2D)透明显示器，其被配置为发射具有相对宽但基本上非定向视角的调制光。也就是说，2D透明显示器可以发射调制光作为所显示图像的像素，例如，作为“2D”图像。此外，作为2D图像，所显示图像被配置为基本上在宽视角内的任何地方向观看者提供所显示图像的视图。根据各种实施例，由透明显示器提供的所显示图像可以看起来像叠加在背景场景上或者在背景场景中。
在其他实施例中，透明显示器可以是透明多视图显示器，其中发射的调制光包括发射的调制定向光束，其优选地朝向透明多视图显示器的多个观看方向。关于透明多视图显示器实施例，所显示图像可以是三维(3D)或多视图图像，其包括具有与调制的定向光束的方向对应的方向的定向像素。具体地，发射的调制定向光束中的不同的一个可以对应于与多视图图像相关联的不同“视图”的各个定向像素。例如，不同视图可以提供由透明多视图显示器显示的多视图图像中的信息表示的“无眼镜”(例如，自动立体)观看体验。此外，根据各种实施例，由透明多视图显示器提供的多视图图像可以看起来像叠加在背景场景上或者在背景场景中。
图9示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明显示器200的框图。根据各种实施例，透明显示器200被配置为显示对观看者来说看起来像要叠加在背景场景201上的图像(即，在透明显示器200后面或通过透明显示器200观看的场景)。在一些实施例中，所显示图像可以是在不同视图方向上具有不同视图的多视图图像。具体地，由透明显示器200提供的调制的发射光202对应于所显示图像的像素。在一些实施例中，来自透明显示器200的调制的发射光202可以是调制的定向光束，并且可对应于显示的多视图图像的不同视图的定向像素。在图9中调制的发射光202被示为发出透明显示器200的箭头。作为示例而非限制，虚线用于调制的发射光202的箭头以强调其调制。
图9中所示的透明显示器200包括具有散射特征220的光导210。在一些实施例中，散射特征220或者是角度保持散射特征，或者包括角度保持散射体。光导被配置为沿着光导210的长度引导光作为被引导光，并且散射特征被配置为将被引导光的一部分散射出光导作为发射光204。例如，散射特征220可以包括角度保持散射体，其被配置为根据被引导光的准直因子提供角度保持散射。在一些实施例中，光导210可以基本上类似于上面关于透明多视图显示器100描述的光导110。
图9中所示的透明显示器200还包括光阀230的阵列。光阀230的阵列被配置为调制发射光204以提供表示显示图像(即，所显示图像的像素)的调制的发射光202。在一些实施例中，光阀230的阵列可基本上类似于上述透明多视图显示器100的光阀130的阵列。具体地，根据各种实施例，光导210与散射特征220和光阀230的阵列的组合的透明度被配置为使得背景场景能够通过透明显示器可见。
如图所示，透明显示器200还包括光源240。光源240耦合到光导210的边缘。光源240被配置为提供要被引导的光作为光导210内的被引导光。在一些实施例中，光源240可以基本上类似于上述透明多视图显示器100的光源140。例如，光源240可以被配置为提供具有非零传播角或根据预定准直因子被准直中的被引导光，或者具有非零传播角且根据预定准直因子被准直中的被引导光。例如，光源240可以包括准直器，该准直器被配置为将被引导光提供为具有预定准直因子的准直的被引导光。
在一些实施例中，光阀230的阵列可以与光导210的第一表面相邻，该第一表面与相邻于背景场景201的第二表面相对。散射特征220还可以被配置为通过第二表面将被引导光的另一部分散射出光导。例如，由散射特征220散射出的引导光的其他部分可用于照亮(或用作背景场景201的照明源)背景场景201。图9示出了散射特征220从被引导光的另一部分提供的散射出光206，如指向背景场景201的箭头。
在一些实施例中，光源240可以被配置为提供具有预定偏振的光。例如，光源240可包括偏振器或偏振光学发射器。在这些实施例中，例如，散射特征220可以被配置为提供偏振保持散射，并且发射光204可以具有被配置为匹配光阀230的阵列的输入偏振的偏振。在一些实施例中，散射特征220可以是角度保持散射特征和偏振保持散射特征两者。
在一些实施例中，散射特征220可包括沿光导210的长度彼此间隔开的多个多波束元件。多个多波束元件中的多波束元件可以被配置为从光导中散射出被引导光的一部分作为具有彼此不同的主角方向的多个定向光束。此外，定向光束的不同主角方向可以对应于多视图图像的不同视图的相应的不同视图方向。因此，根据一些实施例，所显示图像可以是多视图图像，并且透明显示器200可以是透明多视图显示器。
在一些实施例中，散射特征220的多个多波束元件可以基本上类似于上面关于透明多视图显示器100描述的多个多波束元件120。例如，散射特征220的多个多波束元件的多波束元件的尺寸可以是光阀230的阵列的光阀230的尺寸的百分之五十和百分之二百之间。此外，在一些实施例中，多波束元件可包括光学地连接到光导的衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一个或多个，以散射出被引导光的一部分。
例如，多波束元件可以包括基本上类似于上面关于多波束元件120描述的、例如并且在图4A-4B中示出的衍射光栅122。在另一示例中，相对于多波束元件120，多波束元件可以包括基本上类似于上面关于多波束元件120描述、例如并且在图7A-7B中示出的微反射元件124的微反射元件。在又一示例中，多波束元件可以包括微折射元件。微折射元件可以基本上类似于上面关于多波束元件120描述、例如并且在图8中示出的微折射元件126。
根据在本文中描述的原理的其它实施例，提供了透明显示器操作的方法。图10示出了根据与在本文中描述的原理一致的实施例的示例中的透明显示器操作的方法300的流程图。如图10所示，透明显示器操作的方法300包括沿着光导的长度引导310光作为被引导光。在一些实施例中，可以以非零传播角引导310光。此外，可以根据预定的准直因子来对被引导光进行准直。根据一些实施例，光导可以基本上类似于上述相对于透明多视图显示器100的光导110。
如图10所示，透明显示器操作的方法300还包括使用光导的散射特征将被引导光的一部分散射出320光导作为发射光。在一些实施例中，散射特征基本上类似于上面关于透明显示器200描述的散射特征220。例如，散射特征可以提供根据被引导光的准直因子的角度保持散射和偏振保持散射中的一个或两个。
图10中所示的透明显示器操作的方法300还包括使用透明的光阀阵列调制330发射光。透明的光阀的阵列被配置为将发射光调制为所显示图像。根据各种实施例，透明显示器的光导与散射特征和透明光阀阵列的组合使得背景场景能够通过透明显示器可见。在一些实施例中，透明的光阀的阵列可基本上类似于上述透明多视图显示器100的光阀130的阵列。
在一些实施例中，散射320中使用的散射特征包括多个多波束元件。此外，发射光包括多个定向光束，所述多个定向光束具有与多视图图像的相应的不同视图方向对应的不同主角方向。在一些实施例中，多个多波束元件可以基本上类似于上述透明多视图显示器100的多个多波束元件120。例如，多个多波束元件可包括光学地连接到光导的衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一个或多个。此外，所显示图像可以是多视图图像，并且定向光束可以具有与多视图图像的视图方向对应的方向，即，一旦被调制330，则定向光束可以表示多视图图像的视图像素。在一些实施例中，多波束元件的尺寸与视图像素的尺寸或等效地透明光阀阵列的光阀的尺寸是相当的。例如，多波束元件可以大于光阀尺寸的一半并且小于光阀尺寸的两倍。
在一些实施例(未示出)中，透明显示器操作的方法300还包括使用光源向光导提供光。所提供的光可以是被引导光，被引导光在光导内具有非零传播角或根据准直因子在光导内被准直，或者被引导光在光导内具有非零传播角且根据准直因子在光导内被准直，以在光导内提供被引导光的预定角展度。在一些实施例中，光源可以基本上类似于上述透明多视图显示器100的光源140。
在一些实施例(未示出)中，透明显示器操作的方法300还可以包括在一方向上散射被引导光的另一部分以向背景场景提供照明。具体地，在一些实施例中，如上所述，散射特征可以被配置为朝向透明光阀阵列和朝向背景场景两者散射光。
因此，已经描述了透明多视图显示器、透明多视图显示器操作的方法和使得背景场景能够通过透明显示器可见的透明显示器的示例和实施例。应该理解的是，上述示例仅仅是说明表示在本文中描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出许多其它布置而不偏离由以下权利要求限定的范围。

Claims (21)

1.一种透明多视图显示器，包括：
光导，被配置为沿着光导的长度引导光作为被引导光；
多个多波束元件，沿着光导长度彼此间隔开，所述多个多波束元件中的多波束元件被配置为散射出被引导光的一部分作为具有不同主角方向的多个定向光束，所述不同主角方向对应于多视图图像的各个不同视图方向；以及
光阀的阵列，被配置为将多个定向光束调制为多视图图像，
其中，所述透明多视图显示器被配置为使得背景场景能够通过透明多视图显示器可见。
2.根据权利要求1所述的透明多视图显示器，其中，所述多个多波束元件中的多波束元件的尺寸在所述光阀的阵列中的光阀的尺寸的百分之五十和百分之二百之间。
3.根据权利要求1所述的透明多视图显示器，其中，所述多波束元件包括衍射光栅，所述衍射光栅被配置为衍射地散射出所述被引导光的所述部分作为所述多个定向光束。
4.根据权利要求3所述的透明多视图显示器，其中，所述衍射光栅包括多个子光栅。
5.根据权利要求1所述的透明多视图显示器，其中，所述多波束元件包括微反射元件和微折射元件中的一个或二者，所述微反射元件被配置为反射地散射出所述被引导光的一部分，所述微折射元件被配置为折射地散射出所述被引导光的一部分。
6.根据权利要求1所述的透明多视图显示器，其中，所述多波束元件位于所述光导的第一表面处和第二表面处中的一个，所述多波束元件被配置为散射出被引导光部分通过所述第一表面。
7.根据权利要求1所述的透明多视图显示器，还包括光学地耦合到所述光导的输入的光源，所述光源被配置为提供具有非零传播角或根据预定准直因子被准直的被引导光或者具有非零传播角且根据预定准直因子被准直的被引导光。
8.根据权利要求1所述的透明多视图显示器，其中，所述多个多波束元件还被配置为在所述背景场景的方向上发射光，所述发射光被配置为照亮所述背景场景。
9.根据权利要求1所述的透明多视图显示器，其中，所述光阀的阵列包括液晶光阀。
10.一种透明显示器，包括：
光导，具有散射特征，所述光导被配置为沿着所述光导来引导光作为被引导光，并且所述散射特征被配置为将所述被引导光的一部分散射出所述光导作为发射光；
光阀的阵列，被配置为调制发射光，以提供表示所显示图像的调制的发射光；
光源，光学地耦合到所述光导的边缘，并且被配置为提供要被引导的光作为被引导光，
其中，光导和光阀的阵列的组合的透明度被配置为使得背景场景能够通过透明显示器可见。
11.根据权利要求10所述的透明显示器，其中，所述光阀的阵列与所述光导的第一表面相邻，所述第一表面与邻近于所述背景场景的第二表面相对，所述散射特征被配置为通过第二表面将被引导光的另一部分散射出光导，以照亮背景场景。
12.根据权利要求10所述的透明显示器，其中，所述光源被配置为提供具有预定偏振的光，所述散射特征被配置为提供偏振保持散射，并且所述发射光具有被配置为匹配所述光阀的阵列的输入偏振的偏振。
13.根据权利要求10所述的透明显示器，其中，所述光源还包括准直器，所述准直器被配置为将所述被引导光提供为具有预定准直因子的准直被引导光，所述散射特征包括被配置为提供根据所述准直因子的角度保持散射的角度保持散射体。
14.根据权利要求10所述的透明显示器，其中，所述散射特征包括沿着所述光导的长度彼此间隔开的多个多波束元件，所述多个多波束元件中的多波束元件被配置为从所述光导散射出被引导光的一部分作为多个定向光束，所述多个定向光束具有彼此不同的主角方向并且对应于多视图图像的不同视图的相应不同视图方向，所显示图像是多视图图像，并且所述透明显示器是透明多视图显示器。
15.根据权利要求14所述的透明显示器，其中，所述多波束元件的尺寸在所述光阀的阵列中的光阀的尺寸的百分之五十和百分之二百之间。
16.根据权利要求14所述的多视图显示器，其中，所述多波束元件包括光学地连接到所述光导的衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一个或多个，以散射出所述被引导光的所述部分。
17.一种透明显示器操作的方法，所述方法包括：
沿着光导的长度引导光作为被引导光；
使用光导的散射特征将被引导光的一部分散射出光导作为发射光；
使用透明的光阀的阵列来调制发射光，所述透明的光阀的阵列被配置为将发射光调制为所显示图像，
其中，透明显示器的光导与散射特征和透明光阀阵列的组合使得背景场景能够通过透明显示器可见。
18.根据权利要求17所述的透明显示器操作的方法，其中，散射特征包括多个多波束元件，所显示图像是多视图图像，并且所述发射光包括多个定向光束，所述多个定向光束具有与多视图图像的相应不同视图方向对应的不同主角方向。
19.根据权利要求18所述的透明显示器操作的方法，其中，所述多个多波束元件包括光学地连接到光导的衍射光栅、微反射元件和微折射元件中的一个或多个。
20.根据权利要求19所述的透明显示器的方法，还包括使用光源向所述光导提供光，所提供的光是被引导光，所述被引导光在光导内具有非零传播角或根据准直因子被准直、或者在光导内具有非零传播角且根据准直因子被准直，以提供被引导光的预定角展度。
21.根据权利要求19所述的透明显示器操作的方法，还包括在一方向上散射被引导光的另一部分以向背景场景提供照明。
CN201780062057.6A 2016-10-05 2017-10-04 透明显示器和方法 Active CN109844406B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662404747P 2016-10-05 2016-10-05
US62/404,747 2016-10-05
PCT/US2017/055178 WO2018067725A1 (en) 2016-10-05 2017-10-04 Transparent display and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109844406A true CN109844406A (zh) 2019-06-04
CN109844406B CN109844406B (zh) 2022-12-30

Family

ID=61831589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780062057.6A Active CN109844406B (zh) 2016-10-05 2017-10-04 透明显示器和方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11314099B2 (zh)
EP (1) EP3523575A4 (zh)
JP (1) JP7066693B2 (zh)
KR (1) KR20190051992A (zh)
CN (1) CN109844406B (zh)
CA (1) CA3035799C (zh)
TW (1) TWI656384B (zh)
WO (1) WO2018067725A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114207353A (zh) * 2019-08-01 2022-03-18 镭亚股份有限公司 采用吸收准直器的准直背光、电子显示器和方法
CN114341550A (zh) * 2019-08-27 2022-04-12 镭亚股份有限公司 采用光学扩散器的多视图背光体，显示器和方法
CN114556017A (zh) * 2019-10-15 2022-05-27 镭亚股份有限公司 多束背光、多视图显示和具有衍射光栅填充率的方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3046850B1 (fr) 2016-01-15 2018-01-26 Universite De Strasbourg Guide optique ameliore et systeme optique comportant un tel guide optique
KR102322331B1 (ko) 2017-03-31 2021-11-05 레이아 인코포레이티드 테이퍼된 콜리메이터를 채용한 백라이트, 멀티뷰 디스플레이 및 방법
JP7128354B2 (ja) * 2018-10-15 2022-08-30 レイア、インコーポレイテッド 格子スプレッダを有するバックライト、マルチビューディスプレイ、および方法
CN109410769B (zh) * 2018-12-28 2021-03-30 厦门天马微电子有限公司 透明显示面板及其控制方法、显示装置
TW202144856A (zh) * 2020-05-19 2021-12-01 雅得近顯股份有限公司 近眼顯示裝置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120008067A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Backlight unit and display device including the same
CN102537785A (zh) * 2010-12-23 2012-07-04 微软公司 透明显示背光部件
CN103645540A (zh) * 2013-11-27 2014-03-19 中国科学院半导体研究所 一种刻蚀衍射光栅型波分复用/解复用器
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
CN105074322A (zh) * 2013-03-13 2015-11-18 惠普发展公司，有限责任合伙企业 具有准直反射器的背光源
WO2016111706A1 (en) * 2015-01-10 2016-07-14 Leia Inc. Polarization-mixing light guide and multibeam grating-based backlighting using same

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5751388A (en) * 1995-04-07 1998-05-12 Honeywell Inc. High efficiency polarized display
TW573170B (en) * 2002-10-11 2004-01-21 Toppoly Optoelectronics Corp Dual-sided display liquid crystal panel
JP2006350338A (ja) 2005-06-13 2006-12-28 Samsung Electronics Co Ltd バックライトアセンブリとこれを有する表示装置及びその輝度調節方法
WO2010009908A1 (en) 2008-07-21 2010-01-28 Seereal Technologies S.A. Light modulating device
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
KR101290205B1 (ko) 2008-07-28 2013-07-30 픽셀 키 코포레이션 회절 액정 디스플레이
WO2010052366A1 (en) 2008-11-10 2010-05-14 Nokia Corporation Diffractive backlight structure
JP4719283B2 (ja) 2009-03-27 2011-07-06 ソニー・エリクソン・モバイルコミュニケーションズ株式会社 表示装置及び携帯端末
KR101607964B1 (ko) 2009-07-15 2016-04-01 엘지디스플레이 주식회사 투명 디스플레이 장치
US20120212486A1 (en) 2009-11-03 2012-08-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Autostereoscopic display device
WO2012038856A1 (en) 2010-09-21 2012-03-29 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multi-view display device
JP5674023B2 (ja) * 2011-01-27 2015-02-18 ソニー株式会社 光源デバイスおよび表示装置
JP2012226199A (ja) 2011-04-21 2012-11-15 Sony Corp 光源デバイスおよび表示装置
US8525829B2 (en) * 2011-09-19 2013-09-03 Disney Enterprises, Inc. Transparent multi-view mask for 3D display systems
US9019240B2 (en) 2011-09-29 2015-04-28 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Optical touch device with pixilated light-turning features
US9389415B2 (en) 2012-04-27 2016-07-12 Leia Inc. Directional pixel for use in a display screen
WO2013180725A1 (en) 2012-05-31 2013-12-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Directional backlight
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
US9019615B2 (en) 2012-06-12 2015-04-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Wide field-of-view virtual image projector
US8834004B2 (en) * 2012-08-13 2014-09-16 3M Innovative Properties Company Lighting devices with patterned printing of diffractive extraction features
US8857994B2 (en) * 2012-10-30 2014-10-14 Disney Enterprises, Inc. Transparent display with dynamic mask
WO2014120160A1 (en) * 2013-01-30 2014-08-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Directional grating-based backlighting
US9298168B2 (en) 2013-01-31 2016-03-29 Leia Inc. Multiview 3D wrist watch
US8915635B2 (en) 2013-03-13 2014-12-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Backlight having dual collimating reflectors
WO2015095737A2 (en) 2013-12-19 2015-06-25 The University Of North Carolina At Chapel Hill Optical see-through near-eye display using point light source backlight
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
EP3250960B1 (en) 2015-01-28 2023-06-07 LEIA Inc. Three-dimensional (3d) electronic display
CA3007486C (en) 2016-01-30 2020-07-28 Leia Inc. Multibeam element-based backlight and display using same
JP6887447B2 (ja) 2016-05-23 2021-06-16 レイア、インコーポレイテッドＬｅｉａ Ｉｎｃ． 回折マルチビーム要素型バックライト

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120008067A1 (en) * 2010-07-09 2012-01-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Backlight unit and display device including the same
CN102537785A (zh) * 2010-12-23 2012-07-04 微软公司 透明显示背光部件
CN105074322A (zh) * 2013-03-13 2015-11-18 惠普发展公司，有限责任合伙企业 具有准直反射器的背光源
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
CN103645540A (zh) * 2013-11-27 2014-03-19 中国科学院半导体研究所 一种刻蚀衍射光栅型波分复用/解复用器
WO2016111706A1 (en) * 2015-01-10 2016-07-14 Leia Inc. Polarization-mixing light guide and multibeam grating-based backlighting using same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114207353A (zh) * 2019-08-01 2022-03-18 镭亚股份有限公司 采用吸收准直器的准直背光、电子显示器和方法
CN114341550A (zh) * 2019-08-27 2022-04-12 镭亚股份有限公司 采用光学扩散器的多视图背光体，显示器和方法
CN114556017A (zh) * 2019-10-15 2022-05-27 镭亚股份有限公司 多束背光、多视图显示和具有衍射光栅填充率的方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201915559A (zh) 2019-04-16
TWI656384B (zh) 2019-04-11
JP7066693B2 (ja) 2022-05-13
CA3035799C (en) 2022-07-19
US11314099B2 (en) 2022-04-26
JP2019533196A (ja) 2019-11-14
US20190227335A1 (en) 2019-07-25
CN109844406B (zh) 2022-12-30
KR20190051992A (ko) 2019-05-15
EP3523575A4 (en) 2020-06-17
EP3523575A1 (en) 2019-08-14
CA3035799A1 (en) 2018-04-12
WO2018067725A1 (en) 2018-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7042258B2 (ja) 指向性散乱機構を使用するモード選択可能なバックライト、方法、及びディスプレイ
KR102214346B1 (ko) 회절성 멀티빔 소자 기반의 백라이팅
CN110462287A (zh) 单侧背光体、多视图显示以及采用倾斜衍射光栅的方法
KR102456978B1 (ko) 색-맞춤 방출 패턴을 갖는 멀티뷰 백라이팅
CN109844406A (zh) 透明显示器和方法
CN108604019A (zh) 基于多波束元件的背光和使用该背光的显示器
CN110476012A (zh) 双视区背光体、双模式显示器和方法
EP3345390A1 (en) Multiview display with head tracking
US11635619B2 (en) Backlit transparent display, transparent display system, and method
CN110462477A (zh) 背光体、多视图显示器和使用锥形准直器的方法
JP2021536588A (ja) 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
JP7256830B2 (ja) 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

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: 40003512

Country of ref document: HK

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant