CN112639680A - 具有用户追踪的多视图显示器、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

用户追踪多视图显示器和用户追踪多视图显示系统根据通过用户追踪多视图显示器的相对运动以及周期性用户位置测量二者确定的用户的位置，选择性地提供主要视图集合和次要视图。用户追踪多视图显示器包括多光束背光，配置为提供对应多视图图像的不同视图方向的方向性光束，以及光阀阵列，配置为调节方向性光束提供包括主要视图集合和次要视图的多个视图。用户追踪多视图显示系统还包括用户追踪器，配置为使用周期性用户位置测量和用户追踪多视图显示系统的相对运动二者，确定用户的位置。

Description

具有用户追踪的多视图显示器、系统和方法
相关申请的交叉引用
N/A
关于联邦资助研究或开发的声明
N/A
背景技术
对于种类广泛的设备及产品的用户而言，电子显示器是一个几乎无处不在的媒介，用于传递信息给用户。最常采用的电子显示器包含阴极射线管(CRT)、等离子体显示面板(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)，以及各种采用机电或电流体光调制(例如，数字微镜设备、电润湿显示器等等)的显示器。在一般情况下，电子显示器可以分为有源显示器(即，会发光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一个光源提供的光的显示器)的其中一个。在有源显示器的分类中，最明显的示例是CRT、PDP、及OLED/AMOLED。在以射出光进行考虑的情况下，LCD及EP显示器一般是被归类在无源显示器中。无源显示器虽然经常表现出包含但不限于如固有的低功率消耗等具有吸引力的性能特征，但由于其缺乏发光的能力，在许多实际应用中无源显示器可能有使用上的限制。
为了克服无源显示器的与发光相关的限制，许多无源显示器会耦合到外部光源。耦合的光源可使这些无源显示器发光，并使这些无源显示器基本上发挥有源显示器的功能。这种耦合光源的示例是背光。背光是放在无源显示器后面以照亮无源显示器的光源(通常是面板背光)。例如，背光可以与LCD显示器或EP显示器耦合。背光会发出可以穿过LCD显示器或EP显示器的光。发出的光会由LCD或EP显示器调节，且经调节后的光会随后依序地从LCD显示器或EP显示器射出。通常背光配置为发出白色光。彩色滤光片接着会将白光转化成显示器中使用的各种颜色的光。例如，彩色滤光片可以被设置在LCD显示器或EP显示器的输出处(不太常见的配置)，或者可以被设置在背光和LCD显示器或EP显示器之间。
附图说明
根据在此描述的原理的示例和实施例的各种特征可以参考以下结合附图的详细描述而更容易地理解，其中相同的附图标记表示相同的结构组件，并且其中：
图1A是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的多视图显示器的透视图。
图1B是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的具有与多视图显示器的视图方向相对应的特定主角方向的光束的角度分量的示意图。
图2是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的衍射光栅的剖面图。
图3是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的用户追踪多视图显示器的剖面图。
图4A是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的用户追踪多视图显示器的剖面图。
图4B是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示在另一示例中的图4A的用户追踪多视图显示器的剖面图。
图4C是根据与本发明所描述的原理一致的另一实施例，显示示例中的图4A的用户追踪多视图显示器的剖面图。
图5A是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的包括多光束背光的用户追踪多视图显示器的剖面图。
图5B是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的包括多光束背光的用户追踪多视图显示器的平面图。
图5C是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的包括多光束背光的用户追踪多视图显示器的透视图。
图6A是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中包括多光束组件的多光束背光的一部分的剖面图。
图6B是根据与本发明所描述的原理一致的另一实施例，显示示例中包括多光束组件的多光束背光的一部分的剖面图。
图7A是根据与本发明所描述的原理一致的另一实施例，显示示例中包括多光束组件的多光束背光的一部分的剖面图。
图7B是根据与本发明所描述的原理一致的另一实施例，显示示例中包括多光束组件的多光束背光的一部分的剖面图。
图8是根据与本发明所描述的原理一致的另一实施例，显示示例中包括多光束组件的多光束背光的一部分的剖面图。
图9是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的用户追踪多视图显示系统的框图。
图10是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中使用用户追踪的多视图显示器的操作方法的流程图。
一些示例和实施例具有除了上述参考附图中所示的特征之外的其他特征，或代替以上参考附图中所示的特征的其他特征。下面将参考上述附图详细描述这些和其他特征。
具体实施方式
根据与本发明所描述的原理一致的示例和实施例，提供了使用用户位置或“用户追踪”的多视图图像显示器。与本发明所描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相对于多视图显示器的位置，提供通过多视图图像表示的场景(scene)的不同集合的视图(view)。具体来说，当用户位于第一位置时，可以提供主要视图集合(a set ofprimary view)。主要视图集合配置为在视角范围内向用户提供多视图图像。此外，当用户移动到第二位置或位于第二位置时，例如超出了主要视图集合的视角范围，可以提供增强视图集合(augmented set of views)。根据本发明的各个实施例，增强视图集合包含次要视图以及主要视图子集合(a subset of the primary views)。例如，次要视图在角度上邻近于(但基本上超出)主要视图集合的角度范围，并且可以表示主要视图集合的终端视图或主要视图集合中未表示的场景的透视图。提供与用户的不同位置相对应的不同视图集合，可以增加所显示的多视图图像的有效的角度的视野(field-of-view，FOV)。例如，增加的角度的FOV可以减少或减轻多视图图像感觉的所谓“跳动”或“倒转视图”，这种现象可能会在以倾斜角度观看多视图图像时发生的。
在本发明的各个实施例中，用户追踪可以使用周期性用户位置测量和多视图显示器的相对运动的组合，以提供用户相对于多视图显示器的方位或位置。例如，用户位置可以通过周期性测量用户头部的位置来确定或推断。此外，在周期性用户位置测量之间的时间间隔期间，多视图显示器的相对运动可以用于推断或估计用户位置。
在本发明中，“二维显示器”或“2D显示器”被定义为配置以提供图像的显示器，而不论该图像是从什么方向观看的(即，在预定视角内或在2D显示器的预定范围内)，该图像的视图基本上是相同的。智能手机和计算机监视器中可能会有的液晶显示器(LCD)是2D显示器的示例。与此相反，“多视图显示器”定义为配置以在不同的视图方向(viewdirection)上或从不同的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。具体来说，不同视图可以表示多视图图像的场景或物体的不同透视图。在一些情况下，多视图显示器也可以称为三维(3D)显示器，例如，在同时观看多视图图像的两个不同视图时，提供观看三维图像的感觉。
图1A是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的多视图显示器10的透视图。如图1A中所示的，多视图显示器10包括屏幕12，其用于显示或提供要被观看的多视图图像。多视图显示器10在相对于屏幕12的不同的视图方向16上提供多视图图像的不同视图14。视图方向16是用从屏幕12沿着各个不同的主角方向上延伸的箭头来表示；不同视图14在箭头(即，表示视图方向16的箭头)的终止处以多个多边形框来显示；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，这全都是作为示例而非限制。应注意，虽然不同的视图14在图1A中被显示为在屏幕上方，但是当多视图图像被显示在多视图显示器10上时，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仅是为了简化说明，并且意图表示从对应于特定视图14的相应的一个视图方向16观看多视图显示器10。图1A还显示了“次要”视图14’。所显示的次要视图14’表示场景的透视图，或者等效地具有次要视图方向16’，其在角度上邻近于(但基本上超出)视图14的角度范围(即，主要视图集合14)。
根据本发明的定义，视图方向或等效地具有与多视图显示器的视图方向对应方向的光束，通常具有由角度分量{θ,φ}给出的主角方向。角度分量θ在本发明中被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角度分量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的屏幕平面)，而方位角φ是水平平面内的角度(例如，平行于多视图显示器的屏幕平面)。
图1B是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，说明在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)相对应的特定主角方向的光束20的角度分量{θ,φ}的示意图。此外，根据本发明的定义，光束20从特定点被发射或发出。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相关联的中心射线。图1B还显示了原点O的光束(或视图方向)。
此外在本发明中，在术语“多视图图像”和“多视图显示器”中使用的术语“多视图(multiview)”定义为在多个视图之中的视图之间表示不同视图或包含视图的角度差异的多个视图。另外，根据本发明的定义，本发明中术语“多视图”明确地包含多于两个不同视图(即，最少三个视图并且通常多于三个视图)。如此一来，本发明中所使用的“多视图显示器”一词明确地与仅包含表示场景或图像的两个不同视图的立体显示器区分开。然而应注意的是，虽然多视图图像和多视图显示器包含多于两个视图，但是根据本发明的定义，每次可以通过仅选择所述多视图图像中的两个视图观看(即，在多视图显示器上)作为立体图像对(即，每只眼睛一个视图)。
根据本发明的定义，“多视图像素”定义为在多视图显示器的类似的多个不同视图的每一个视图之中的子像素的集合或“视图”像素的集合。具体来说，多视图像素可具有对应或表示多视图图像中的所述不同视图的每一个中的视图像素的个别视图像素。此外，根据本发明的定义，多视图像素的视图像素是所谓的“方向性(directional)像素”，因为每个视图像素与不同视图中相应的一个的预定观看方向相关联。此外，根据本发明的各个示例和实施例，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同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具有个别视图像素，其位于多视图图像的每个不同视图中的{x1,y1}处；而第二多视图像素可以具有个别视图像素，其位于多视图图像的每个不同视图中的{x2,y2}处，依此类推。
在本发明的一些实施例中，多视图像素中的多个子像素的数量可等于多视图显示器的多个视图的数量。例如，多视图像素可以提供与具有六十四(64)个不同视图的多视图显示器相关联的64个子像素。在另一示例中，多视图显示器可提供四乘八的多个视图的阵列(即，三十二(32)个视图)，且多视图像素可包含32个子像素(即，每个视图一个)。另外，在上述示例中，每个不同的子像素可具有对应于视图方向之中不同方向的关联方向(即，光束的主角方向)，例如，对应于64个不同视图或对应于32个不同视图。进一步地，根据本发明的一些实施例，多视图显示器的多视图像素的数量，大致上可等于多视图显示器的“视图”像素的数量(即，构成所选视图的像素)。例如，如果视图包含640乘480的视图像素(即，640x480的视图分辨率)，多视图显示器可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100乘100的视图像素，多视图显示器可包括总数为一万(即，100x 100＝10,000)的多视图像素。
在本发明中，“光导”被定义为使用全内反射在结构内引导光的结构。具体来说，光导可以包括在光导的工作波长处基本上透明的核心。术语“光导”一般指的是介电质的光波导，其利用全内反射在光导的介电材料和围绕光导的物质或介质之间的界面引导光。根据定义，全内反射的条件是光导的折射系数大于与光导材料的表面邻接的周围介质的折射系数。在本发明的一些实施例中，光导可以在利用上述的折射系数差之外另外包含涂层，或者利用涂层取代前述的折射系数差，以进一步促成内全反射。例如，该涂层可以是反射涂层。光导可以是数种光导中的任何一种，包含但不限于平板或厚平板光导和条状光导其中之一或二者。
此外，在本发明中，术语“平板(plate)”在应用于光导时如“平板光导”被定义为片段线性的或微分地平面(differentially planar)的层或片，其有时被称为“厚平板(slab)”光导。具体来说，平板光导被定义为光导，配置为在由光导的顶部表面和底部表面(即，相对的表面)界定的两个基本正交的方向上引导光。此外，根据本发明的定义，顶部表面和底部表面都是彼此分离的，并且可以至少在微分的意义上基本上相互平行。也就是说，在光导的任何微分地小的部分内，顶部表面和底部表面基本平行或共平面。
在本发明的一些实施例中，平板光导可以是基本上平坦的(即，局限为平面)，并且因此平板光导是平面光导。在其他实施例中，平板光导可以在一个或二个正交维度上弯曲。例如，平板光导可以以单个维度弯曲以形成圆柱型的平板光导。然而，任何曲率都需具有足够大的曲率半径，以确保光导中能保持全内反射来引导光。
在本发明中，“角度保持散射特征”或等同的“角度保持散射器”是配置为以一种方式散射光的任一特征或散射器，所述的方式在散射光中基本上保留入射在特征或散射体上的光的角展度。更具体来说，根据定义，通过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))。在本发明的一些实施例中，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＝a·σ，其中a是整数)。即，通过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的角展度σ(例如，σs≈σ)。均匀衍射光栅(即，具有大致均匀或恒定的衍射结构特征间距或光栅间距的衍射光栅)是角度保持散射特征的一个示例。相反地，根据本发明的定义，朗伯散射器(Lambertian scatterer)或朗伯反射器(Lambertian reflector)以及一般漫射器(例如，具有或接近朗伯散射)不是角度保持的散射体。
本文中，“偏振保持散射特征(polarization-preserving scattering feature)”或等同的“偏振保持散射器(polarization-preserving scatterer)”是配置为以一种方式散射光的任一特征或任一散射器，所述的方式在散射光中基本上保留入射在特征或散射体上的光的偏振或至少偏振度。因此，“偏振保持散射特征”是任一特征或任一散射体，其中，入射在特征或散射体上的光的偏振度大致上等同于该散射光的该偏振度。此外，根据定义，“偏振保持散射”是一种保持或基本上保持被散射的光的预定偏振的散射(例如，被引导的光(guided light)的散射)。例如，被散射的光可以是由偏振光源提供的偏振光。
本文中，“衍射光栅”通常被定义为设置成提供入射在衍射光栅上的光的衍射的多个结构特征(即，衍射结构特征)。在一些示例中，多个结构特征可以以周期性或准周期性的方式布置。例如，衍射光栅可以包含布置在一维(1D)阵列中的多个结构特征(例如，在材料表面中的多个凹槽或脊部)。在其他示例中，衍射光栅可以是结构特征的二维(2D)阵列。例如，衍射光栅可以是材料表面上的凸部或材料表面中的孔洞的二维阵列。
如此，根据本发明的定义，“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，则所提供的衍射或衍射地散射可以导致并且因此被称为“衍射地耦合”，因为衍射光栅可以通过衍射将光耦合出光导。衍射光栅也通过衍射(即，以衍射角)重定向或改变光的角度。具体来说，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。通过衍射产生之光的传播方向上的变化于本发明中被称为“衍射重定向”。因此，衍射光栅可被理解为包含衍射结构特征的结构，其经由衍射方式将入射在衍射光栅上的光重新定向，以及，如果光是由光导射出，则衍射光栅也可将来自光导的光衍射地耦合出。
此外，根据本发明的定义，衍射光栅的结构特征被称为“衍射结构特征”，并且可以是在材料表面(即，两种材料之间的边界)处、之中、和之上的其中的一个以上。例如，所述表面可以是光导的表面。衍射结构特征可以包含衍射光的各种结构特征中的任何一种，包含但不限于在表面处、表面中、或表面上的凹槽、脊部、孔洞、和凸部其中的一个以上。例如，衍射光栅可以在材料表面中包括多个基本上平行的凹槽。在另一个示例中，衍射光栅可以包含从材料表面上突出的多个平行的凸脊。衍射特征(例如：凹槽、凸脊、孔洞、凸部等等)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，包含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、和锯齿轮廓其中的一个以上(例如，炫耀光栅(blazed grating))。
根据本发明所述的各个示例，可以采用衍射光栅(例如，如下所述的多光束组件的衍射光栅)来将光从光导(例如，平板光导)衍射地散射出或耦合出以作为光束。具体来说，局部周期性衍射光栅的衍射角θm或由局部周期性衍射光栅提供的衍射角θm可通过方程式(1)给定：
Figure BDA0002948837380000081
其中，λ是光的波长，m是衍射阶数，n是光导的折射系数，d是衍射光栅的结构特征之间的距离或间隔，θi是衍射光栅上的光入射角。为了简单起见，方程式(1)假设衍射光栅与光导的表面邻接并且光导外部的材料的折射系数等于1(即，nout＝1)。通常，衍射阶数m给定为整数。由衍射光栅产生的光束的衍射角θm可以由衍射阶数为正(例如，m>0)的方程式(1)给定。例如，当衍射阶数m等于1(即，m＝1)时提供第一阶衍射。
图2是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的衍射光栅30的剖面图。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内的被引导的光束。图2中还示出了由于入射光束20的衍射，衍射光栅30衍射地产生散射出的光束50，并将其散射出。散射出的光束50具有如方程式(1)所示的衍射角度θm(或者，在本发明中，“主角方向(principal angulardirection)”)。例如，衍射角θm可以对应于衍射光栅30的衍射阶数“m”。
根据本发明的定义，“多光束组件(multibeam element)”为产生包含多条光束或多条方向性光束的光的背光或显示器的结构或组件。在本发明的一些实施例中，所述多光束组件可光学地耦合至背光的光导，以通过耦合出在所述光导中的被引导的光的一部分而提供该多条光束。在其他实施例中，多光束组件可产生被发射为方向性光束(例如，可以包括光源)。进一步地，根据本发明的定义，由多光束组件所产生的多条方向性光束中的方向性光束具有彼此互相不同的主角方向。具体来说，根据定义，方向性光束具有与多条光束中的另一条方向性光束不同的预定主角方向。再者，多条光束可表示光场。例如，多条光束可被限制在基本上为圆锥形的空间区域中，或者具有预定角展度，其包含所述多条光束中的光束的不同的主角方向。因此，方向性光束的预定角展度在组合(即，多条光束)上可以表示光场。
根据本发明的各个实施例，各个光束的不同的主角方向是根据特性来确定，所述特性可包括但不限于，多光束组件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)。在本发明的一些实施例中，根据本发明的定义，多光束组件可被视为“扩展点光源”，即，多个点光源分布在多光束组件的一个范围上。此外，由多光束组件产生的光束具有由角度分量{θ,φ}给出的主角方向，根据本发明的定义，并且如上文关于图1B所述。
在本发明中，“准直器”被定义为基本上配置为用于准直光的任何光学装置或组件。例如，准直器可以包括但不限于，准直镜或反射器、准直透镜、或上述各种准直器的组合。在本发明的一些实施例中，准直器包括准直反射器，该准直反射器的反射表面特征在于抛物线曲线或形状。在另一示例中，准直反射器可以包括类抛物面(shaped parabolic)反射器。“类抛物面”指类抛物面反射器的反射曲面与“真正”的抛物曲线有所偏离，以达到预定的反射特性(例如，准直度)。准直透镜可包括球形的表面(例如，双凸球面透镜)。
根据本发明的各个实施例，由准直器提供的准直量可以从一个实施例到另一个实施例以预定的角度或数量做变化。进一步地，准直器可用以在两个正交方向(例如，垂直方向以及水平方向)其中之一或二者上提供准直。也就是说，根据本发明的一些实施例，准直器可包含用于提供光准直的两个正交方向其中之一或二者的形状。
本文中，“准直因子”被定义为光被准直的程度。具体来说，根据本发明的定义，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可以指定一束准直光中的大部分光线在特定的角展度内(例如，相对于准直光束的中心或主角方向的+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光线可以在角度方面具有高斯分布，并且角展度可以是由准直光束的峰值强度的一半所确定的角度。
在本发明中，“光源”被定义为光的源头(例如，配置以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，例如，发光二极管(LED)，其在被启动或开启时发光。更具体来说，在本发明中光源基本上可为任何一种来源的光或光学发射器，其包含但不限于，一个以上的LED、激光器、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极管、电浆光学发射器、日光灯、白炽灯，以及任何其他视觉可见的灯光来源。由光源所产生的光线可以具有颜色(即，可包含特定波长的光)，或者可以具有一定范围的波长(例如，白光)。在本发明的一些实施例中，光源可以包括多个光学发射器。例如，光源可以包括一组或一群光学发射器，其中至少一个光学发射器产生具有颜色或等同波长的光，所述颜色或等同波长不同于由该组或该群的至少一个其它光学发射器产生的光所具有的颜色或波长。不同颜色可以包含例如原色(例如，红色、绿色、蓝色)。“偏振”光源在本文中定义为，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光器。
此外，如本文所使用的，冠词“一”旨在具有其在专利领域中的通常含义，即“一个或更多”。例如，本文中“多光束组件”指一个或更多多光束组件，更确切来说，“多光束组件”在此意指“该(多个)多光束组件”。此外，本发明中，任何“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”、或“右”都并不意味着在作为限制。本文中，当应用到一个值时，除非有另外特别说明，“大约(about)”一词在应用于某个值时通常意味着在用于产生该值的设备的公差范围内，或者可以表示加减10％、或加减5％、或加减1％。此外，本发明所使用的术语“基本上(substantially)”是指大部分、或几乎全部、或全部、或在约51％至约100％的范围内的量。再者，本发明中的示例仅仅是说明性的，并且是为了讨论的目的而不是为了限制。
根据与本发明所描述的原理的一些实施例，提供一种用户追踪多视图显示器。图3是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的用户追踪多视图显示器100的剖面图。用户追踪多视图显示器100配置为提供场景或物体的多个视图作为多视图图像，即，所显示的多视图图像。具体来说，由用户追踪多视图显示器100在对应的多个视图方向上提供多个视图。在图3中，视图方向或等效的多个视图中的所述视图被描绘为指向从用户追踪多视图显示器100延伸的不同角度方向的箭头102。
根据本发明的各个实施例，由用户追踪多视图显示器100提供的多个视图，或更一般而言，多视图图像包括主要视图集合(a set of primary view)。例如，图3中的实线箭头102’可以表示主要视图集合或等同的表示主要视图集合的方向集合。用户追踪多视图显示器100提供的多个视图进一步包括沿着次要视图方向的次要视图(secondary view)。次要视图在角度上邻近于主要视图集合的终端视图(terminal view)。例如，图3中的虚线箭头102”可以代表次要视图或次要视图方向。如图所示，由虚线箭头102”表示的次要视图位于主要视图集合(即，实线箭头102’)的右边缘和左边缘的每个视图的旁边。根据本发明的定义，与主要视图集合的边缘相邻的主要视图集合的视图为或表示为终端视图。在图3中，由实线箭头102’表示的主要视图集合具有两个终端视图，其中一个在左边缘并且其中一个在右边缘。
根据本发明的一些实施例，次要视图可以表示场景或物体的透视图或视图方向，其在角度上邻近于(但基本超出)主要视图集合的角度范围。具体来说，次要视图可以对应于具有如本发明所定义的主要视图集合所对向的角度范围之外的视图的视图方向，例如，图3中的实线箭头102’对向的角度范围。在其他实施例中，次要视图可以包括终端视图，如下文更详细地所描述的。根据本发明的各个实施例，用户追踪多视图显示器100配置为选择性地提供主要视图集合或增强视图集合(augmented set of views)。增强视图集合包括次要视图，并且可以进一步包括主要视图集合的视图子集合。
参照图3，所示的用户追踪多视图显示器100包括多光束背光110。多光束背光110配置为提供具有不同的主角方向的多条方向性光束112。具体来说，由多光束背光110提供的方向性光束112具有与用户追踪多视图显示器100的不同的视图方向(或等效于将由用户追踪多视图显示器100显示的多视图图像)相对应的不同的主角方向。例如，图3中的箭头102也可以表示由多光束背光110提供的方向性光束112，或者等效地表示与不同的视图方向相对应的方向性光束112的不同的主角方向。
另外，如图3所示，方向性光束112包含方向性光束第一集合112’和方向性光束第二集合112”。在图3中，使用实线箭头102’描绘了方向性光束第一集合112’，并且使用虚线箭头102”描绘了方向性光束第二集合112”。方向性光束第一集合112’表示具有与所述主要视图集合的视图方向相对应的主角方向的方向性光束112。方向性光束第二集合112”表示具有对应于各种次要视图方向的主角方向的方向性光束112。
图3所示的用户追踪多视图显示器100进一步包括光阀阵列120。在本发明的各个实施例中，不同种类的光阀中的任何一种可被用作所述光阀阵列120的多个光阀，其种类包含但不限于，多个液晶光阀、多个电泳光阀、以及基于电润湿的多个光阀的其中一个或多个。
光阀阵列120配置为调节方向性光束112以提供多视图图像的各种视图。具体来说，光阀阵列120配置为调节方向性光束112并且选择性地提供主要视图集合和包含次要视图的增强视图集合。根据本发明的各个实施例，在提供主要视图集合和增强视图集合之间的选择是基于用户追踪多视图显示器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头部相对于用户追踪多视图显示器100的位置。例如，视图集合的选择可以由光阀阵列120的驱动器(例如，驱动器电路)在处理器(例如，图形处理器单元)或类似电路的指示下进行控制。根据本发明的各个实施例，用户的位置(例如，用户的头部)的位置取决于用户追踪多视图显示器的相对运动以及周期性用户位置测量。
图4A是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的用户追踪多视图显示器100的剖面图。图4B是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示在另一示例中的图4A的用户追踪多视图显示器100的剖面图。图4C是根据与本发明所描述的原理一致的另一实施例，显示示例中的图4A的用户追踪多视图显示器100的剖面图。具体来说，如图4A至4C所示，用户追踪多视图显示器100包含多光束背光110和光阀阵列120，例如，如上文对于图3所描述。此外，图4A显示了用户追踪多视图显示器100，配置为选择性地提供主要视图集合102a。图4B和图4C显示了用户追踪多视图显示器100，配置为选择性地提供增强视图集合102b。图4A还显示了处于第一位置A的用户(或用户的头部)，而图4B至4C显示了相对于用户追踪多视图显示器100处于第二位置B的用户(或用户的头部)。如本发明中进一步描述的，可以使用用户追踪多视图显示器100的相对运动以及周期性用户位置测量，让用户(或用户的头部)的方位或位置为可跟踪的或被跟踪。
如上文对于图3所描述，主要视图集合102a和增强视图集合102b的各个视图或等效的视图方向通过箭头102表示。具体来说在图4A至4C中，实线箭头102’代表主要视图集合102a的视图或等效的视图方向，而虚线箭头102”代表次要视图或等效的次要视图方向，例如在增强视图集合102b中。此外，在图4A至4C中，各种视图或视图方向由从左到右依序增加的字母标示，其中，字母“a”代表第一视图、字母“b”代表第二视图，依此类推。如图所示，主要视图集合102a包括在图4A中标记为“a”至“h”的八(8)个视图。图4B中所显示的次要视图代表表示场景的不同透视图的第九视图，并且在图4B中被标记为“i”。替代地，次要视图是终端视图h(即，次要视图不是第九视图)，如图4C所示。
如图4A所示，当用户位于第一位置A时，用户追踪多视图显示器100可以选择性地显示主要视图集合102a(即，标记为“a”至“h”的实线箭头102’)。例如，第一位置A可以是大致上在用户追踪多视图显示器100前面的区域。例如，当用户位于第一位置A时，用户可能会看到由用户追踪多视图显示器100显示的场景的“垂直的(normal)”多视图图像(例如“3D图像”)。具体来说，如图4A所示，“垂直的”或面向前方的(front-facing)多视图图像定义为包括主要视图集合102a，其依次包含标记为“a”至“h”的视图。
如图4B至4C所示，当用户位于第二位置B时，用户追踪多视图显示器100可以选择性地显示增强视图集合102b。具体来说，图4B至4C显示了用户已经移动到或位于第二位置B中。第二位置“B”可以基本上偏向用户追踪多视图显示器100的一侧(即，“偏离的(off-side)”)，例如，如图4B所示。换句话说，第二位置“B”可以在由主要视图集合表示的角度范围之外。
如图4B所示，增强视图集合102b包括主要视图集合102a的七(7)个视图的子集合(即，实线箭头102’“b”至“h”)以及沿着用户偏离的位置的方向的次要视图“i”(即，标记为“i”的虚线箭头102”)。增强视图集合102b包括主要视图子集合(即，不包括“a”的子集合)和次要视图i，以利于从偏离的用户位置观看多视图图像。具体来说，当用户在第二位置B中时，由于次要视图(即，B方向上的“i”)包含在增强视图集合102b中，用户追踪多视图显示器100可以向用户提供从透视图(即，次要视图表示的透视图)看见多视图图像中的场景或物体除了在主要视图集合102a(位置A)中表示的透视图之外的一部分的能力。
图4C显示了其中次要视图是终端视图的实施例。具体来说，如图4C所示，增强视图集合102b包括图4A所示的主要视图集合102a的八(8)个视图，即，标记为“a”至“h”的视图。然而，这些视图在图4C中已进行了移动，以使主要视图集合102a的终端视图“h”作为增强视图集合102b的次要视图呈现给用户。此外，增强视图集合102b内的主要视图子集合包括其他视图“a”至“g”。因此，如图4C所示，用户追踪多视图显示器100，由于在增强视图集合102b中包含了次要视图(即，位置B方向上的“h”)以及其他视图“a”至“g”之间的位移，可以向在第二位置B的用户提供在主要视图集合102a(位置A)中表示的相同的视图以及相同的透视图。
例如，在两个实施例中(即，图4B和4C)，包括由用户追踪多视图显示器100提供的次要视图，其可以减少或甚至大致上消除当用户从大致上超过用户追踪多视图显示器100的“垂直的”或面向前方的角度观看多视图图像时可能发生的所谓的“跳动(jumps)”。应注意的是，尽管在本发明中用户的位置相对于第一位置和第二位置而描述，但是本发明所描述的原理的范畴不仅限于用户(或等效地，用户的头部)的两个位置。本发明所述的原理的范围旨在包括用户追踪多视图显示器100的用户的任何数量的不同位置。
根据本发明所述的原理的各个实施例，用户追踪多视图显示器100可以包括基本上任何多光束背光。具体来说，根据本发明的各个实施例，可以使用配置以提供具有与多视图图像的不同的视图方向相对应的不同的主角方向的方向性光束112的任何背光。例如，在本发明的一些实施例中，多光束背光110可以基于多光束衍射光栅。在其他实施例中，用户追踪多视图显示器100的多光束背光110包括多光束组件。如下所述，多光束背光110可以包括光导和多个多光束组件。
图5A是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的包括多光束背光110的用户追踪多视图显示器100的剖面图。图5B是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的包括多光束背光110的用户追踪多视图显示器100的平面图。图5C是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的包括多光束背光110的用户追踪多视图显示器100的透视图。图5C中的透视图被图示为部分切除，以仅便于在本文中讨论。图5A至5C还显示了位于多光束背光110上方的光阀阵列120，如下文进一步描述的。
图5A至5C显示的多光束背光110配置为提供具有彼此不同的主角方向的方向性光束112(例如，成为光场)。具体来说，根据本发明的各个实施例，如图5A和5C所示，所提供方向性光束112在与用户追踪多视图显示器100的各个观看方向相对应的不同的主角方向上被引导远离多光束背光110。此外，可以对方向性光束112进行调节(例如，如本文所述，使用光阀阵列120的光阀)，以促进通过用户追踪多视图显示器100显示多视图图像的信息。
如图5A至5C所示，多光束背光110包括光导114。根据本发明的一些实施例，光导114可以为平板光导。光导114配置为沿着光导114的长度将光引导为被引导的光(guidedlight)104，例如，具有由粗箭头103指示的方向。例如，光导114可以包含配置为光波导的介电材料。介电材料可以具有比围绕介电质的光波导的介质的第二折射系数大的第一折射系数。根据光导114的一个以上引导模式，折射系数的差异配置以促成被引导的光104的全内反射。
在本发明的一些实施例中，光导114可以是厚平板或平板光波导，其包括延伸的、基本上平坦的光学透明介电材料片。根据本发明的各个示例，光导114中的光学透明材料可包含各种任何的介电材料，其可包含但不限于，各种形式的玻璃中的一种或多种玻璃(例如，石英玻璃(silica glass)，碱-铝硅酸盐玻璃(alkali-aluminosilicate glass)，硼硅酸盐玻璃(borosilicate glass)等)以及一个以上的基本上光学透明的塑料或聚合物(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate))或“丙烯酸玻璃(acrylicglass)”，聚碳酸酯(polycarbonate)等)或其组合。在一些示例中，光导114可以在光导114的表面(例如，顶部表面和底部表面其中之一或二者)的至少一部分上进一步包含包覆层(图中未显示)。包覆层可以用于进一步促进全内反射。
此外，根据本发明的一些实施例，光导114配置以在光导114的第一表面114’(例如，“后”表面或侧面)和第二表面114”(例如，“前”表面或侧面)之间的非零传播角度(non-zero propagation angle)来引导被引导的光104。被引导的光104可以通过以非零传播角度(尽管在由粗箭头103指示的传播方向上)在光导114的第一表面114’和第二表面114”之间反射或“反弹(bouncing)”来传播。在本发明的一些实施例中，被引导的光104中的多个光束包括数种不同颜色的光，其可于多个不同的颜色特定的非零传播角度中相应的一个被光导114引导。应注意的是，为了简化说明，非零传播角度并未于图5A至5C中示出。
如本文所定义，“非零传播角度”是相对于光导114的表面(例如，第一表面114’或第二表面114”)的角度。此外，根据本发明所述的原理，非零传播角度均大于零且小于光导114内的内全反射的临界角度。例如，被引导的光104的非零传播角度可以在大约十(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，或者约二十五(25)度和约三十五(35)度之间。例如，非零传播角度可以是大约三十(30)度。在其他示例中，非零传播角度可以是大约20度、或者大约25度、或者大约35度。此外，对于特定的实现，可以选择(例如任意)特定的非零传播角度，只要特定的非零传播角度被选择为小于光导114内的内全反射的临界角度即可。
光导114中的被引导的光104可以非零传播角度被引入或被耦合到光导114中(例如，大约30至35度)。例如，透镜、镜子、或类似的反射器(例如，一倾斜的准直反射器)、衍射光栅耦合器、以及棱镜(图中未显示)其中的一个以上可以促使光以非零传播角度耦合进光导114的输入端以成为被引导的光104。一旦耦合进光导114，被引导的光104以可以一般远离该输入端的方向沿着光导114传播(例如，图5A中以指向x轴的粗箭头103示出)。
此外，根据本发明所描述的原理，通过将光耦合到光导114中产生的被引导的光104或等效的被引导的光束，是根据本发明所述原理的准直光束。在本发明中，“准直光”或“准直光束”通常定义为一束光，其中，数道光束在光束内(例如，被引导的光104内)基本上互相平行。此外，根据本发明的定义，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。在本发明的一些实施例中，多光束背光110可包含准直器，例如透镜、反射器、或镜子，如上文所述(例如，倾斜准直反射器)，以准直该光，例如，准直来自光源的光。在本发明的一些实施例中，光源包括准直器。提供给光导114的准直光是要被引导的准直光束。在本发明的各个实施例中，被引导的光104可以根据准直因子σ以准直，或者被引导的光104俱有准直因子σ。
在本发明的一些实施例中，光导114可用以“回收(recycle)”被引导的光104。具体来说，沿着光导长度引导的被引导的光104，可以沿粗箭头103’指示的另一个不同的传播方向沿着所述光导长度重定向回去。例如，光导114可以包含反射器(图中未显示)，其位于光导114的端部，所述的端部相对于与光源相邻的输入端。反射器可用以将被引导的光104反射回的输入端以作为回收的被引导的光。通过使被引导的光104不只一次地提供，例如，至多光束组件，以此方式回收的被引导的光可以增加多光束背光110的亮度(例如，散射出的方向性光束112的强度)，如下文所述。
在图5A中，指示回收的被引导的光的另传播方向的粗箭头103’，显示了从上述输入端引入到光导114中的在光导114内的回收的被引导的光的总体传播方向。替代地(例如，相对于回收的被引导的光)或除了回收的被引导的光之外，在本发明的一些实施例中，可以在与具有其他传播方向(即，沿负x方向指向的粗箭头103’)的上述输入端相对的端处将光引入光导114中，例如，除了来自上述输入端的被引导的光104外，其传播方向由粗箭头103指示。
如图5A至5C所示，多光束背光110进一步包括沿着光导长度(x方向)互相间隔开的多个多光束组件116。具体来说，多个多光束组件中的多光束组件116通过有限空间互相隔开，并且沿着光导长度表示单独的、不同的组件。因此，根据本发明的定义，多个多光束组件中的多光束组件116根据有限(即，非零)的组件间距离(例如，有限的中心至中心的距离)以互相隔开。此外，根据本发明的一些实施例，多个多光束组件中的多光束组件116通常不相交、重迭或彼此接触。因此，多个多光束组件中的每一个多光束组件116通常是不同的且与多个多光束组件116中的其他多光束组件分离。
根据本发明的一些实施例，多个多光束组件116可以排列成一维阵列或二维阵列。例如，多个多光束组件116可以排列为线性1D阵列。在另一示例中，多个多光束组件116可以被排列成矩形2D阵列或圆形2D阵列。进一步地，在一些示例中，阵列(即，1D或2D阵列)可以是正规或均匀的阵列。具体来说，多个多光束组件116之间的组件间距离(例如，中心至中心的距离或间隔)可以在整个阵列上基本均匀或恒定。在其他示例中，多个多光束组件116之间的组件间距离可以变化为横跨阵列(y方向)及沿着光导114的长度(x方向)的其中之一或二者。
根据本发明的各个实施例，多个组件中的多光束组件116配置为将被引导的光104的一部分散射为方向性光束112。具体来说，图5A和5C将散射出的方向性光束112显示为多个发散箭头，其被描绘为从光导114的第一表面(或前表面)114’定向。此外，根据本发明的各个实施例，多光束组件116的尺寸与多视图像素中的“子像素”的尺寸相当，或等效地，与光阀阵列120中的光阀的尺寸相当。在本文中，该“尺寸”可以以包含但不限于，长度、宽度、或面积的各种方式中的任何一种来定义。例如，光阀(或“子像素”)的尺寸可以是其长度，并且多光束组件116的相当尺寸也可以是多光束组件116的长度。在另一示例中，尺寸可被称为区域，使得多光束组件116的区域可以与光阀(或“子像素”)的面积相当。
在本发明的一些实施例中，多光束组件116的尺寸可以与光阀的尺寸相当(comparable)，且多光束组件的尺寸介于光阀的尺寸的百分之五十(50％)至百分之两百(200％)之间。在本发明的一些实施例中，如果多光束组件尺寸标示为“s”及光阀尺寸标示为“S”(如图5A中所示)，那么多光束组件尺寸s可用方程式(2)来给定，方程式(2)为：
Figure BDA0002948837380000191
在本发明的一些示例中，多光束组件的尺寸等于或大于光阀尺寸的百分之六十(60％)、或等于或大于光阀尺寸的百分之七十(70％)、或等于或大于光阀尺寸的百分之八十(80％)、或等于或大于光阀尺寸的百分之九十(90％)。在本发明的一些示例中，多光束组件等于或小于光阀尺寸的百分之一百八十(180％)，或等于或小于光阀尺寸的百分之一百六十(160％)，或等于或小于光阀尺寸的百分之一百四十(140％)，或等于或小于光阀尺寸的百分之一百二十(120％)。在本发明的一些实施例中，通过“相当尺寸”，多光束组件尺寸可在光阀尺寸的约百分之七十五(75％)及约百分之一百五十(150％)之间。在本发明的一些实施例中，多光束组件116在尺寸上可以与光阀相当，其中，多光束组件尺寸在光阀尺寸的约百分之一百二十五(125％)至百分之八十五(85％)之间。根据本发明的一些实施例，可以将减少或者在一些实施例中将多视图显示器的视图之间的暗区域最小化为目的，来选择多光束组件116及光阀的相当尺寸，同时，可以减少多视图显示器的多个视图之间的重叠，或在一些实施例中将其最小化。
如上文所述，图5A至5C进一步显示了位于多光束背光110上方的光阀阵列120。如此定位的光阀阵列120配置为调节多个散射出的方向性光束112。在图5C中，光阀阵列120被部分地切除以允许光导114以及光阀阵列120下方的多光束组件116的可视化。
如图5A至5C所示的，具有多个不同的主角方向穿过的多个散射出的方向性光束112中不同的光束可通过光阀阵列120中不同的多个光阀来调节。此外，光阀阵列120中的光阀对应于子像素，并且光阀集合对应于用户追踪多视图显示器100的多视图像素。具体来说，光阀阵列120中不同集合的光阀配置成用以接收及调节来自不同的多光束组件116的散射出的方向性光束112，即，如图5A至5C所示，每一个多光束组件116具有一个独特的光阀集合。
如图5A所示，第一光阀集合120a配置为接收和调节从第一多光束组件116a散射出的方向性光束112，第二光阀集合120b配置为接收和调节从第二多光束组件116b散射出的方向性光束112。此外，如图5A至5C所示，光阀阵列120中的每个光阀集合(例如，第一光阀集合120a与第二光阀集合120b)分别对应不同的多视图像素108(参见图5B)，其中光阀集合120a、120b中的各个光阀对应于各个不同的多视图像素108的子像素。
在本发明的一些实施例中，多光束组件116和对应的多视图像素108(例如，光阀集合120a、120b)之间的关系可以是一对一的关系。即，可以存在相同数量的多视图像素108和多光束组件116。在图5B中，以示例的方式显示了所述的一对一的关系，其中，每个多视图像素108(包括不同集合的光阀)以被虚线包围而显示。在其他实施例中(图中未显示)，多视图像素与多个多光束组件的数量可以彼此不同。
在本发明的一些实施例中，多光束组件116中相邻的一对多光束组件之间的组件间距离(例如，中心至中心的距离)可等于对应的多个多视图像素中相邻的一对多视图像素108之间的像素间距离(例如，中心至中心的距离)，例如，由光阀集合表示。例如，如图5A所示，第一多光束组件116a及第二多光束组件116b之间的中心至中心的距离d基本上等同于第一光阀集合120a及第二光阀集合120b之间的中心至中心的距离D。在另一实施例中(图中未显示)，该对多光束组件116及对应光阀集合的相对中心至中心的距离可不同，例如，多光束组件116可具有大于或小于表示多视图像素的多个光阀集合之间的间距(例如，中心至中心的距离D)的组件间间距(即，中心至中心的距离d)。
在本发明的一些实施例中，多光束组件116的形状类似于多视图像素108的形状，或者等效地，对应于多视图像素108的光阀阵列120中的光阀集合的形状(或“子阵列”)。例如，多光束组件116可以具有大致上为正方形的形状，并且多视图像素108(或对应的光阀集合的布置)可以基本上是正方形的。在另一示例中，多光束组件116可具有大致上为长方形的形状，即，可具有大于宽度或横向(transverse)尺寸的长度或纵向(longitudinal)尺寸。在该示例中，对应于多光束组件116的多视图像素108可以具有大致上类似矩形的形状。图5B显示正方形多光束组件116和对应的正方形多视图像素的俯视图或平面图，该多视图像素包括正方形的光阀集合，例如，以虚线画出轮廓。在进一步的其他示例中(图中未显示)中，多光束组件116和对应的多视图像素具有各种形状，包含或至少近似，但不限于，三角形、六角形、和圆形。
根据本发明的各个实施例，多光束组件116可包括配置以散射出被引导的光104的一部分的多个不同结构中的任何一种。例如，不同结构可以包含但不限于衍射光栅、微反射组件、微折射组件、或其各种组合。在本发明的一些实施例中，多光束组件116包括衍射光栅，其配置以将被引导的光104的一部分衍射地散射出光导114以成为具有不同的主角方向的多条方向性光束112。在另一个实施例中，包括微反射组件的多光束组件116被配置为将被引导的光的一部分散射出光导114以作为方向性光束112。在其他实施例中，包括微折射组件的多光束组件116被配置为通过或使用折射将被引导的光的一部分散射出光导114以作为方向性光束112(即，折射地散射出被引导的光部分)。
图6A是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中包含多光束组件116的多光束背光110的一部分的剖面图。图6B是根据与本发明所描述的原理一致的另一实施例，显示示例中包含多光束组件116的多光束背光110的一部分的剖面图。具体来说，图6A至6B显示了多光束背光110的多光束组件116，其在光导114内包括衍射光栅。衍射光栅配置为将被引导的光104的一部分从光导114衍射地散射出以作为方向性光束112。衍射光栅包括以衍射结构特征间距或衍射结构特征或光栅间距互相隔开的多个衍射结构特征(即，衍射光栅中衍射结构特征的间距或间隔)。间距或间隔配置以衍射地耦合出被引导的光的一部分。根据本发明的各个实施例，衍射光栅中的衍射特征的间距或光栅间距可为子波长(即，小于被引导的光104的波长)。
在本发明的一些实施例中，多光束组件116的衍射光栅可被定位在或相邻于光导114的表面。例如，如图6A所示，衍射光栅可以位在光导114的第一表面114’处或位在光导114的第一表面114’的附近。位于光导第一表面114’处上的衍射光栅可以是透射模式衍射光栅，配置为通过第一表面114’衍射地散射出被引导的光的一部分以作为方向性光束112。在另一示例中，如图6B所示，衍射光栅可被定位在或相邻于光导114的第二表面114”。当位于第二表面114”时，衍射光栅可以是反射模式衍射光栅。作为反射模式衍射光栅，衍射光栅配置以衍射部分被引导的光并且反射部分被引导的光，使其朝向第一表面114’以通过第一表面114’离开作为衍射地散射出的方向性光束112。在其他实施例(图中未显示)中，衍射光栅可以位于光导114的表面之间，例如作为透射模式衍射光栅和反射模式衍射光栅中的其中之一或二者。应注意，在本发明所描述的一些实施例中，方向性光束112的主角方向可以包含由于方向性光束112在光导表面处离开光导114而产生的折射效应。例如，作为示例而非限制，图6B示出了当方向性光束112通过第一表面114’离开时由于折射系数的变化而导致方向性光束112的折射(即，弯曲)。也参见图7A及图7B，如下文所描述的。
根据本发明的一些实施例，衍射光栅的衍射特征可以包括互相隔开的凹槽和凸脊其中之一或二者。凹槽或凸脊可以包括光导114的材料，例如，可以形成在光导114的表面中。在另一个示例中，凹槽或凸脊可以由除了导光材料以外的材料形成，例如在光导114的表面上的另一种材料的膜或层。
在本发明的一些实施例中，多光束组件116的衍射光栅是均匀的衍射光栅，其中，衍射结构特征间距在整个衍射光栅中是大致上恒定或不变的。在其他实施例中，衍射光栅是啁啾式(chirped)衍射光栅。根据定义，“啁啾式”衍射光栅是一种衍射光栅，其表现出或具有随着啁啾式衍射光栅的范围或长度而变化的衍射结构特征的衍射间距(即，光栅间距)。在本发明的一些实施例中，啁啾式衍射光栅可以具有或表现出随距离线性变化的衍射结构特征间距的啁啾。因此，根据定义，啁啾式衍射光栅为“线性啁啾式”衍射光栅。在其他实施例中，多光束组件116的啁啾式衍射光栅可表现出衍射结构特征间距的非线性啁啾。可以使用各种非线性啁啾，包含但不限于指数啁啾、对数啁啾、或基本上不均匀或随机但仍然单调的方式变化的啁啾。也可以使用非单调的啁啾，例如但不限于正弦啁啾、或三角形、或锯齿啁啾。本发明中也可以使用上述任何这些种类之啁啾的组合。
图7A是根据与本发明所描述的原理一致的另一实施例，显示示例中包含多光束组件116的多光束背光110的一部分的剖面图。图7B是根据与本发明所描述的原理一致的另一实施例，显示示例中包含多光束组件116的多光束背光110的一部分的剖面图。具体来说，图7A及图7B示出包括微反射组件的多光束组件116的各个实施例。用作或在多光束组件116中的多个微反射组件可包含但不限于，采用反射材料或其膜的反射器(例如，反射金属)或内全反射式(total internal reflection,TIR)的反射器。根据本发明的一些实施例(例如，如图7A至7B中的示例所示)，包括微反射组件的多光束组件116可以位于光导114的表面(例如，第二表面114”)或位于光导114的附近。在其他实施例中(图中未显示)，微反射组件可被定位在第一表面114’及第二表面114”之间的光导114内。
例如，图7A示出了包括具有反射多面结构的微反射组件的多光束组件116，例如，其可能类似于位于光导114的第二表面114”附近的棱镜(例如，“棱镜式(prismatic)”微反射组件)的多面结构。所示的棱镜式微反射组件的多面结构配置以将被引导的光104的一部分反射(即，反射地散射器)出光导114。例如，多面结构可以相对于被引导的光104的传播方向倾斜或偏斜(即，具有倾斜角度)，以将被引导的光的一部分反射出光导114。根据本发明的各个实施例，多面结构可以利用光导114内的反射材料(例如，如图7A所示)而形成，或者可以是第二表面114”中的棱柱形空腔的多个表面。在本发明的一些实施例中，当采用棱柱形空腔时，空腔表面处的折射系数变化可以提供反射(例如，TIR反射)，或者形成面的空腔表面可以被反射材料涂覆以提供反射。
在另一示例中，图7B显示了包括具有弯曲表面的微反射组件的多光束组件116，例如但不限于半球形的微反射组件。在一些示例中，微反射组件的弯曲表面可以大致上为光滑的。例如，微反射组件的特定表面曲线可以配置以在不同的方向上反射被引导的光的一部分，其方向取决于在与被引导的光104接触的弯曲表面上的入射点。如图7A及图7B中所示出的，从光导114反射地散射出来的被引导的光的一部分从第一表面114’射出或离开。如同图7A中的棱镜式微反射组件，图7B中的微反射组件可以是光导114内的反射材料或形成在第二表面114”中的凹腔(例如，半圆形凹腔)，如同图7B中作为示例而非限制所示出的。做为示例而非限制的，图7A和图7B还示出了具有由粗箭头103、103’指示的两个传播方向的被引导的光104。例如，使用被引导的光104的两个传播方向可以促进方向性光束112提供主角方向的大致上对称分布。
图8是根据与本发明所描述的原理一致的另一实施例，显示示例中包含多光束组件116的多光束背光110的一部分的剖面图。具体来说，图8示出了包括微折射组件的多光束组件116。根据本发明的各个实施例，微折射组件配置以从光导114折射地散射出被引导的光104的一部分。即，如图8所示，微折射组件配置以利用折射(例如，相对于衍射或反射)将一部分的被引导的光从光导114散射出以作为方向性光束112。微折射组件可具有各种形状，其包含但不限于，半圆形形状、矩形形状、或棱柱形状(即，具有倾斜面的形状)。根据本发明的各个实施例，微折射组件可从光导114的表面(例如，第一表面114’)延伸或突出，例如，如图所示，或可为表面中的空腔(图中未显示)。此外，在本发明的一些实施例中，微折射组件可包括光导114的材料。在其他实施例中，微折射组件可包括相邻于光导表面的另一材料，以及在本发明的一些示例中，微折射组件可包括与光导表面接触的另一材料。
再次参考图5A和5C，在本发明的一些实施例中，多光束背光110可以进一步包括光源118。光源118配置为以非零传播角度提供在光导114内被引导的光。具体来说，光源118可以位在相邻于光导114的入口表面或入口端(输入端)。在本发明的各个实施例中，光源118可以包含大致任何种类的光源(例如，光学发射器)，例如，如上所述，所述光源包含一个以上的发光二极管或激光器(例如，激光二极管)，但其并不受限于此。在本发明的一些实施例中，光源118可以包括光学发射器，配置为产生代表特定颜色的具有窄频光谱的基本上为单色的光。具体来说，该单色光的颜色可为特定颜色空间或特定颜色模型的原色(例如，红-绿-蓝颜色模型)。在其他示例中，光源118可以是用以提供基本上宽带或多色光的基本宽带带光源。例如，光源118可提供白光。在本发明的一些实施例中，光源118可以包括多个不同的光学发射器，配置为提供不同颜色的光。不同的光学发射器可以配置以提供具有与不同光色中的每一个相对应的被引导的光104的不同的、颜色特定的、非零传播角度的光。
在本发明的一些实施例中，光源118可进一步包括准直器。准直器可以配置以接收来自光源118的一个以上的光学发射器的大致非准直光。准直器进一步配置为将大致非准直光转换为准直光。具体来说，根据本发明的一些实施例，准直器可提供具有非零传播角度并且依据预定准直因子σ以准直的准直光。而且，当采用不同颜色的光学发射器时，准直器可以配置以提供具有不同的、颜色特定的非零传播角度以及不同颜色特定的准直因子其中之一或二者的准直光。准直器进一步用以将准直光束传送到光导114，以将其传播为被引导的光104，如上文所述。
在本发明的一些实施例中，非零传播角度和被引导的光的准直因子其中之一或二者可以配置为调整用户追踪多视图显示器100中的方向性光束112的发射图案(emissionpattern)。具体来说，非零传播角度可以配置为朝向用户倾斜(或选择性地引导)发射图案。例如，第一非零传播角度可以配置为方向性光束112的发射图案，其提供大致上指向在第一位置A的用户、以及第二非零传播角度可以配置为在第二位置B将发射图案指向用户，例如，如上文关于图4A至4B所述。
在本发明的一些实施例中，多光束背光110配置为对一方向上的光基本透明，该方向通过光导114并与被引导的光104的传播方向(即，粗箭头103、103’)正交。具体来说，在本发明的一些实施例中，光导114和间隔开的多个多光束组件116允许光穿过光导114，特别是通过第一表面114’和第二表面114”。由于多光束组件116的相对小的尺寸和多光束组件116的相对大的组件间的间距(例如，与多视图像素一对一的对应)，使得透明度可以增强，至少增强部分的透明度。
根据本发明所述的原理的一些实施例，提供了一种用户追踪多视图显示系统。例如，用户追踪多视图显示系统配置为提供或“显示”表示场景或物体的多视图图像。具体来说，多视图图像被提供为与多视图图像相关联的多个不同的“视图”。例如，在被显示的多视图图像中，多个不同视图可提供表示为“裸眼(glasses free)”(例如，裸视立体(autostereoscopic))的信息。此外，根据本发明的各个实施例，可以为用户追踪多视图显示系统的用户的不同方位或位置(例如，头部位置)提供不同的视图集合。
图9是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中的用户追踪多视图显示系统200的框图。用户追踪多视图显示系统200配置为根据不同的视图方向上的不同视图显示多视图图像。具体来说，用户追踪多视图显示系统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)。在图10中，不同视图或等效的不同的视图方向被显示为从用户追踪多视图显示系统200发出的箭头202。如下文所提供，箭头202也可以代表由用户追踪多视图显示系统200发射的光束。
图9所示的用户追踪多视图显示系统200包括多视图显示器210。多视图显示器210配置为提供包括多个视图(例如，箭头202)的多视图图像。根据本发明的各个实施例，多视图图像的多个视图包含主要视图集合以及次要视图，所述次要视图位于与主要视图的终端视图在角度上相邻的位置。如本发明所述，次要视图(或在本发明的一些实施例中，多个次要视图)可以与主要视图集合的视图的子集合结合以提供增强视图集合。另外，根据本发明的一些实施例，用户追踪多视图显示系统200的主要视图集合、次要视图集合和增强视图集合可以基本上类似于相对于上文关于用户追踪多视图显示器100所述的对应视图集合和视图。在图9中，主要视图由实线箭头202’表示，次要视图由虚线箭头202”表示。
用户追踪多视图显示系统200的多视图显示器210可以包含基本上可以配置为提供主要视图集合和一个以上的次要视图二者的各种不同多视图显示器中的任何一个。例如，多视图显示器210可以是，例如但不限于多光束衍射光栅式显示器或双凸透镜或透镜阵列式多视图显示器。在本发明中，根据定义，“多光束衍射光栅式的多视图显示器”是一种包括采用了多光束衍射光栅阵列的多光束衍射光栅式背光的多视图显示器。同样根据本发明的定义，双凸透镜或透镜阵列式的多视图显示器是包含透镜阵列的多视图显示器，以提供不同的视图方向的视图。
在其他实施例中，多视图显示器210可以是多光束组件式多视图显示器。具体来说，根据本发明的一些实施例，用户追踪多视图显示系统200的多视图显示器210可以基本上与上述的用户追踪多视图显示器100相似。例如，多视图显示器210可以包括配置为提供多个发射出的光束或散射出的光束的多光束背光，所述的发射出的光束或散射出的光束具有对应多个视图的不同的视图方向的不同的主角方向。例如，多视图显示器210可以进一步包括光阀阵列，配置为调节多个散开出的光束以提供多个视图。此外，多视图显示器210可以进一步包括光源，诸如以上文关于用户追踪多视图显示器100所述的光源118。
根据本发明的其中一些实施例，如上文所述，用户追踪多视图显示系统200的多光束背光可以与多光束背光110基本相似。例如，多光束背光可以包括配置为沿着光导的长度在传播方向上被引导的光的光导，并且进一步包括沿着光导长度互相隔开的多光束组件的阵列。多光束组件阵列中的多光束组件可以配置为将被引导的光的一部分耦合出或散射出光导，作为具有不同的主角方向的方向性光束。例如，多光束组件阵列中的多光束组件可以大致上与多光束组件116相似，并且光导可以大致上与光导114相似。
在本发明的一些实施例中，多光束组件的尺寸可以与光阀阵列中的光阀的尺寸相当。此外，光阀的尺寸可以基本上与显示器的多视图像素中的子像素相当。此外，多光束组件可以包括光学地连接至光导以耦合出被引导的光的该部分的衍射光栅、微反射组件、与微折射组件的其中一个以上。在本发明的一些实施例中，多光束组件阵列的相邻多光束组件之间的组件间距离对应于相邻多视图像素之间的像素间距离。此外，多视图像素表示光阀阵列内与单个多光束元素相对应的光阀集合。
再次参考图9，用户追踪多视图显示系统200进一步包含用户追踪器220。用户追踪器220配置为追踪用户相对于多视图显示器210的位置。具体来说，根据本发明的各个实施例，用户追踪器220采用周期性用户位置测量以及周期性地监视多视图显示器在周期性用户位置测量之间的相对运动的组合，以追踪用户的位置。在本发明的一些实施例中，多视图显示器210的相对运动在周期性用户位置测量之间的时间间隔期间提供了用户位置的估计。
在第一用户位置，多视图显示器210配置为提供主要视图集合。此外，在第二用户位置，多视图显示器210配置为提供增强视图集合，其包含次要视图集合以及主要视图集合的视图的子集合。如图9所示，用户追踪器220可以配置为追踪用户(例如，用户的头部的位置)在多视图显示器210前面的由点虚线所描绘的区域204中。“前面”是指邻近多视图显示器210的发光表面或图像视图屏幕。
根据本发明的各个实施例，通过测量用户的位置(或等效地，确定用户的位置)来追踪用户的各种装置、系统和电路中的任何一种可以被使用，可以被使用以向用户追踪多视图显示系统200的用户追踪器220提供周期性用户位置测量。例如，在本发明的一些实施例中(例如，如图9所示)，用户追踪器220可以包括配置为周期性地捕获用户相对于多视图显示器210的视图屏幕的图像的相机222。此外，用户追踪器220可以包括图像处理器224(或编程为图像处理器的一般计算机)，配置为测量用户在捕获图像中相对于多视图显示器210的视图屏幕的位置并提供周期性用户位置测量。可以由图像处理器224使用各种技术从捕获的图像确定用户相对于多视图显示器210的位置，例如，这些技术包括但不限于图像识别或图案匹配。用户追踪器220的其他示例可以包括各种二维(2D)和三维(3D)物体追踪系统中的任何一个，例如但不限于，
Figure BDA0002948837380000281
物体追踪系统以提供周期性用户位置测量。
Figure BDA0002948837380000282
是华盛顿州雷蒙德市的微软公司的注册商标。
根据本发明的各个实施例，可以以各种周期性间隔中的任何间隔执行周期性用户位置测量。例如，周期性用户位置测量可以每十分之一秒执行一次、或者每秒执行一次、或者每十秒钟执行一次、或者每分钟执行一次等等。例如，可以对用户位置进行周期性测量以减少功耗。
如上文所述，用户追踪器220还采用结合多视图显示器210的相对运动的周期性用户位置测量来确定用户的位置。根据本发明的各个实施例，用户追踪器220可以进一步包括运动传感器226，以提供所确定的用户位置。运动传感器226配置为在周期性用户位置测量之间的时间间隔期间追踪多视图显示器的相对运动，以确定多视图显示器的相对运动。运动传感器226可以包括各种运动传感器中的任何一个，包括但不限于陀螺仪和加速计其中之一或二者，以监视多视图显示器210的相对运动。
在操作过程中，如上文所述，例如，由周期性用户位置测量和多视图显示器的相对运动的组合提供的确定位置可以对应于第一用户位置A和第二用户位置B其中之一。用户追踪器220的输出可以用于修改多视图显示器210的操作(例如，通过光阀阵列调节光束)。例如，可以将确定的用户位置提供给多视图显示器210的处理器和光阀驱动器(例如，驱动电路)其中之一或二者，以将多视图显示器210的发射模式调整为与用户位置相对应。
在本发明的一些实施例(图中未显示)中，用户追踪多视图显示系统200的多视图显示器210可以进一步包括光源。光源配置为用作多视图显示器210的光源。具体来说，在这些实施例的其中一些实施例中，所述光源可配置以非零传播角度提供光至光导，以及，在本发明的一些实施例中，是根据准直因子进行准直，以在光导内提供被引导的光的预定角展度。
根据本发明所描述的原理的其它实施例，本发明提供了一种使用用户追踪多视图显示器操作的方法。图10是根据与本发明所描述的原理一致的实施例，显示示例中使用用户追踪的多视图显示器的操作方法300的流程图。如图10所示，多视图显示器的操作方法300包括使用多视图显示器提供310场景的多个视图。根据本发明的各个实施例，多个视图包括场景的主要视图集合和次要视图，所述的次要视图与主要视图集合的终端视图在角度上相邻。在本发明的一些实施例中，次要视图可以包括终端视图的主要集合。在本发明的其他实施例中，次要视图可以包括与第一视图集合的终端视图在角度上相邻的透视图。
根据本发明的各个实施例，提供310多个视图的多视图显示器可以是基本上任何能够同时提供主要视图和次要视图的集合的多视图显示器或多视图显示系统。例如，多视图显示器可以是，例如但不限于多光束组件式多视图显示器、多光束衍射光栅式显示器、或双凸透镜或透镜阵列式多视图显示器。在本发明的一些实施例中，多视图显示器可以基本上与上文所述的用户追踪多视图显示器100相似。
具体来说，在本发明的一些实施例中，多视图显示器可以包括光导、多光束组件和多个光阀。在本发明的这些实施例中，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，光导可以是平板光导。提供310多个视图可以进一步包括使用多光束组件将被引导的光的一部分从光导散射出去，以提供多条散射出的方向性光束，其具有与多视图显示器的各个不同的视图方向相对应的不同的主角方向。在本发明的一些实施例中，多光束组件可以包括光学地连接至光导以耦合出被引导的光的该部分的衍射光栅、微反射组件、与微折射组件的其中一个以上。例如，多光束组件可以是多光束组件阵列的构件。在这些实施例中，提供310多个视图进一步包括使用多个光阀调节多条散射出的方向性光束，以提供场景的多个视图以作为多视图图像。例如，可以将光阀布置成阵列，并与具有多光束组件阵列的光导的表面相邻。在本发明的一些实施例中，多光束组件的尺寸与光阀阵列中的光阀的尺寸相当。
如图10所示，使用多视图显示器的多视图显示器操作的方法300进一步包括：确定320用户相对于多视图显示器的位置；以及根据确定的用户位置，选择视图集合以显示或提供给用户。具体来说，确定320用户的位置使用周期性用户位置测量和多视图显示器的相对运动的组合。根据本发明的各个实施例，当确定用户处于第一位置时，多视图显示器会选择性地提供主要视图集合，并且当确定用户处于第二位置时，多视图显示器会选择性地提供包括次要视图的增强视图集合。根据定义，增强视图集合包括次要视图和主要视图集合的视图的子集合。
换句话说，多视图显示器的操作方法300使用周期性用户位置测量和多视图显示器的相对运动来确定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相对于多视域显示器提供的视图)的位置。多视图显示器的操作方法300会根据确定320用户是位于第一位置还是第二位置，以选择性地提供主要视图集合或增强视图集合。具体来说，当确定320用户位于第一位置时(例如，在多视图显示器的前面)，多视图显示器会提供主要视图集合。此外，当确定320用户位于第二位置(例如，大致上偏向多视图显示器的一侧)时，多视图显示器会提供包含次要视图的增强视图集合。如此，多视图显示器会根据确定的320用户的位置，以改动或调整所提供310的包含主要视图集合或增强视图集合的多个视图。
在本发明的一些实施例中，确定320用户位置包含使用用户追踪器。在这些实施例的其中一些实施例中，用户追踪器可以大致上与用户追踪多视图显示系统200的用户追踪器220相似。例如，用户追踪器可以包含相机、图像处理器、和运动传感器。在该示例中，确定320用户的位置可以包含使用相机周期性地捕获用户的图像；以及使用图像处理器在捕获的图像内建立用户的位置，以提供周期性用户位置测量。此外，确定320用户的位置包含监视多视图显示器的相对运动，以在周期性用户位置测量之间的时间间隔期间提供用户位置的估计。例如，相对运动可以由运动传感器以提供。根据本发明的各个实施例，确定320用户的位置可以对应于所确定的第一位置和所确定的第二位置中的一个。
因此，本发明已经描述了用户追踪多视图显示器、用户追踪多视图显示系统、以及使用用户追踪的多视图显示器并使用主要视图集合与包括次要视图和主要视图集合的视图的子集合的增强视图集合的操作方法的示例和实施例。应该理解的是，上述示例仅仅是说明代表本发明所描述的原理的许多具体示例中的一些示例。显然，所属技术领域中具有通常知识者可以很容易地设计出许多其他的配置，而不偏离本发明的申请专利范围所界定的范围。

Claims (20)

1.一种用户追踪多视图显示器，包括：
多光束背光，配置为提供方向性光束，所述方向性光束具有对应多视图图像的视图方向的方向；以及
光阀阵列，配置为调节所述方向性光束作为所述多视图图像，所述多视图图像包括主要视图集合和次要视图，所述次要视图在角度上邻接所述主要视图集合的终端视图，
其中，所述用户追踪多视图显示器配置为根据通过所述用户追踪多视图显示器的相对运动和周期性用户位置测量二者确定的用户位置，选择性地提供所述主要视图集合或增强视图集合，所述增强视图集合包括所述次要视图和所述主要视图集合中的视图子集合。
2.如权利要求1所述的用户追踪多视图显示器，其中，所述多光束背光包括：
光导，配置为在沿着所述光导的长度的传播方向上引导光；以及
多个多光束组件，沿着所述光导的长度互相隔开，所述多个多光束组件中的多光束组件配置为从所述光导中散射出所述被引导的光的一部分，作为所述方向性光束，
其中，所述多光束组件的尺寸相当于所述光阀阵列中的光阀的尺寸。
3.如权利要求2所述的用户追踪多视图显示器，其中，所述多光束组件的尺寸在所述光阀的尺寸的百分之五十和百分之二百之间。
4.如权利要求2所述的用户追踪多视图显示器，其中，所述多光束组件包括衍射光栅，配置为衍射地散射出所述被引导的光的所述部分，作为所述方向性光束。
5.如权利要求2所述的用户追踪多视图显示器，其中，所述多光束组件包括微反射组件及微折射组件中的一个或二者，所述微反射组件配置为反射地散射出所述被引导的光的一部分，所述微折射组件配置为折射地散射出所述被引导的光的一部分。
6.如权利要求2所述的用户追踪多视图显示器，进一步包括光源，所述光源光学地耦合至所述多光束背光的输入部，所述光源配置为提供在所述多光束背光中要被引导的光，作为具有非零传播角度的所述被引导的光和根据预定的准直因子被准直的所述被引导的光中的一个或二者。
7.如权利要求1所述的用户追踪多视图显示器，其中，所述次要视图包括所述终端视图。
8.如权利要求1所述的用户追踪多视图显示器，其中，所述次要视图包括透视图，在角度上邻接所述主要视图集合的所述终端视图。
9.一种用户追踪多视图显示系统，包括：如权利要求1所述的用户追踪多视图显示器，所述用户追踪多视图显示系统进一步包括用户追踪器，配置为通过在周期性用户位置测量之间的时间间隔期间，使用所述周期性用户位置测量和所述用户追踪多视图显示器的所述相对运动二者，以确定所述用户相对于所述多视图显示器的位置，其中，在确定的第一位置处，所述用户追踪多视图显示器配置为选择性地提供所述主要视图集合，以及在确定的第二位置处，所述用户追踪多视图显示器配置为提供包含所述次要视图的所述增强视图集合。
10.如权利要求9所述的用户追踪多视图显示系统，其中，所述用户追踪器包括：
用户位置测量系统，包括相机和图像处理器，所述相机配置为周期性地捕获所述用户的图像，所述图像处理器配置为确定所述用户在所述周期性地捕获的图像中的位置，以提供所述周期性用户位置测量；以及
运动传感器，配置为在所述周期性用户位置测量之间的所述时间间隔期间追踪所述多视图显示器的相对运动，以确定所述用户追踪多视图显示器的所述相对运动，
其中，所述相对运动配置为在所述周期性用户位置测量之间的所述时间间隔期间提供所述用户位置的估计。
11.一种用户追踪多视图显示系统，包括：
多视图显示器，配置为提供多视图图像，所述多视图图像的多个视图包括主要视图集合和次要视图，所述次要视图在角度上邻接所述主要视图集合的终端视图；以及
用户追踪器，配置为通过在周期性用户位置测量之间周期性地测量用户位置与监视所述多视图显示器的相对运动的组合以追踪相对于所述多视图显示器的用户位置，
其中，所述多视图显示器配置为在相对于所述多视图显示器的第一用户位置处提供所述主要视图集合，并且在相对于所述多视图显示器的第二用户位置处提供增强视图集合，所述增强视图集合包括所述次要视图。
12.如权利要求11所述的用户追踪多视图显示系统，其中，所述多视图显示器包括：
多光束背光，配置为提供多条方向性光束，所述多条方向性光束具有不同的主角方向，对应所述多个视图的不同的视图方向；以及
光阀阵列，配置为调节所述多条方向性光束以提供所述多个视图。
13.如权利要求12所述的用户追踪多视图显示系统，其中，所述多光束背光包括：
光导，配置为沿着所述光导的长度在传播方向上引导光；以及
多光束组件阵列，沿着所述光导的长度互相隔开，所述多光束组件阵列中的多光束组件配置为从所述光导散射出所述被引导的光的一部分，作为具有所述不同的主角方向的所述多条方向性光束，
其中，所述多光束组件的尺寸相当于所述光阀阵列中的光阀的尺寸。
14.如权利要求13所述的用户追踪多视图显示系统，其中，所述多光束组件包括衍射光栅、微反射组件、和微折射组件中的一个或多个，光学地连接到所述光导以散射出所述被引导的光的所述部分。
15.如权利要求11所述的用户追踪多视图显示系统，其中，所述次要视图包括所述终端视图和透视图中的一个，所述透视图在角度上邻接所述主要视图集合的所述终端视图。
16.如权利要求11所述的用户追踪多视图显示系统，其中，所述用户追踪器包括：
相机，配置为周期性地捕获所述用户的图像；
图像处理器，配置为测量所述用户在捕获的所述图像中的位置，以提供所述周期性用户位置测量；以及
运动传感器，包括陀螺仪和加速计中的一个或二者，以监视所述多视图显示器的所述相对运动，
其中，所述相对运动配置为在所述周期性用户位置测量之间的时间间隔期间提供所述用户位置的估计。
17.一种采用用户追踪的多视图显示器的操作方法，所述方法包括：
使用多视图显示器提供场景的多个视图，所述多个视图包括主要视图集合和次要视图，所述次要视图在角度上邻接所述主要视图集合的终端视图；以及
使用周期性用户位置测量与所述多视图显示器的相对运动的组合以确定相对于所述多视图显示器的用户位置，当确定用户位于第一位置时，所述多视图显示器选择性地提供所述主要视图集合，并且当确定用户位于第二位置时，所述多视图显示器选择性地提供增强视图集合，所述增强视图包括所述次要视图。
18.如权利要求17所述的多视图显示器的操作方法，其中，所述提供多个视图的步骤包括：
沿着光导的长度在传播方向上引导光；以及
使用多光束组件从所述光导散射出所述被引导的光的一部分，以提供多条散射出的方向性光束，所述多条散射出的方向性光束具有不同的主角方向，对应所述多视图显示器的分别不同的视图方向；以及
使用多个光阀调节所述多条散射出的方向性光束，以提供所述场景的所述多个视图，作为多视图图像，
其中，所述多光束组件的尺寸相当于所述多个光阀中的光阀的尺寸。
19.如权利要求17所述的多视图显示器的操作方法，其中，所述次要视图包括所述终端视图和透视图中的一个，所述透视图在角度上邻接所述主要视图集合的所述终端视图。
20.如权利要求17所述的多视图显示器的操作方法，其中，所述确定用户位置的步骤包括：
使用相机周期性地捕获所述用户的图像；
使用图像处理器在捕获的所述图像中建立所述用户的位置，建立的所述位置对应所述周期性用户位置测量；以及
监视所述多视图显示器的相对运动，以在所述周期性用户位置测量之间的时间间隔期间提供所述用户位置的估计。
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