CN113711111A - 具有对角视差的静态多视图显示器和方法 - Google Patents

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Abstract

一种静态多视图显示器和静态多视图显示器的操作方法，其使用衍射光栅从具有不同径向方向的被引导光束衍射散射光，来提供静态多视图图像。静态多视图显示器包括配置为引导多个被引导光束的光导和配置为提供具有不同径向方向的多个被引导光束的光源。静态多视图显示器还包括多个衍射光栅，多个衍射光栅被配置为从被引导光束的一部分提供具有与静态多视图图像的视图像素相对应的强度和主角方向的定向光束。静态多视图图像具有被配置为提供对角视差的视图布置，其可以有助于从相对于静态多视图显示器的对角线方向观看。

Description

具有对角视差的静态多视图显示器和方法
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
显示器，尤其是“电子”显示器，是用于向各种各样的设备和产品的用户传达信息的几乎无处不在的介质。例如，电子显示器可以在包括但不限于移动电话(例如，智能手机)、手表、平板电脑、移动计算机(例如，笔记本电脑)、个人计算机和计算机监视器、汽车显示控制台、照相机显示器，以及其他各种可移动的和基本上非移动的显示应用和设备中找到。电子显示器通常采用像素强度的差异图案来表示或显示正在传达的图像或类似信息。像素强度差异图案可以通过反射入射到显示器上的光来提供，例如无源电子显示器的情况。或者，电子显示器可提供或发射光以提供像素强度差异图案。发光的电子显示器通常称为有源显示器。
附图说明
参考以下结合附图的详细描述，可以更容易地理解根据本文描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素，并且其中：
图1A示出了根据与本文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示出了根据与本文描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相对应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示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器的平面图。
图3B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器的一部分的横截面图。
图3C示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器的透视图。
图4示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的包括杂散反射减轻的静态多视图显示器的平面图。
图5A示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的衍射光栅的平面图。
图5B示出了根据与本文描述的原理一致的另一实施例的示例中的被组织成多视图像素的一组衍射光栅的平面图。
图6示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器的框图。
图7示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器的操作方法的流程图。
某些示例和实施例具有作为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
根据本文所述原理的示例和实施例提供了一种静态多视图显示器，其可用于提供或显示具有对角视差的静态多视图图像。具体地，与本文描述的原理一致的实施例提供了一种静态多视图显示器，其被配置为使用多个定向光束提供静态多视图图像。多个定向光束中的定向光束的各个强度和方向依次对应于所显示的多视图图像的不同视图中的各种视图像素。根据各种实施例，定向光束的各个强度和在一些实施例中的定向光束的各个方向是预先确定的或“固定的”。因此，所显示的多视图图像可称为“静态”多视图图像。此外，根据各种实施例，所显示的多视图图像具有配置为提供对角视差的视图的布置。
如本文所述，配置为显示具有对角视差的静态多视图图像的静态多视图显示器包括光学连接到光导的衍射光栅，以提供具有各自定向光束强度和方向的定向光束。衍射光栅被配置为通过衍射耦合或散射来自光导内部被引导为多个被引导光束的光来发射或提供定向光束。此外，多个被引导光束中的被引导光束在光导内以彼此不同的径向方向被引导。因此，多个衍射光栅中的衍射光栅包括与入射到该衍射光栅上的被引导光束的特定径向方向对应的或者成函数关系的光栅特性。具体而言，该光栅特性可以是衍射光栅与配置为提供引导光束的光源之间的相对位置的函数。根据各种实施例，光栅特性被配置为决定被引导光束的径向方向，以确保由衍射光栅提供的发射定向光束与正在显示的静态多视图图像的各种视图中的相关视图像素之间的对应关系。
此外，根据各种实施例，静态多视图图像的视图布置沿显示器的对角线对齐或分布，以提供对角视差。对角视差可有助于以倾斜角度观看静态多视图显示器。由此，静态多视图显示器可以在例如由于用户位置相对于静态多视图显示器的固定位置导致观看受限的情况中找到应用(例如，作为与汽车中央控制台或换档旋钮相关联的显示器)。
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。“静态多视图显示器”被定义为配置成显示预定或固定(即静态)的多视图图像的多视图显示器，尽管作为多个不同的视图。
图1A示出了根据与本文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上的衍射光栅，该衍射光栅被配置为显示多视图图像16的视图14(或相当于多视图显示器10的视图14)中的视图像素。屏幕12可以是汽车、电话(例如，移动电话、智能电话等)、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑的计算机监视器、相机显示器或基本上任何其他设备的电子显示器的显示屏。
多视图显示器10在相对于屏幕12的不同视图方向18(即，在不同的主角方向)上提供多视图图像16的不同视图14。视图方向18被图示为从屏幕12上以各种不同的主角方向延伸的箭头。不同视图14被示为箭头(即，描绘视图方向18)末端的阴影多边形框。因此，当多视图显示器10(例如，如图1A所示)绕y轴旋转时，观看者看到不同的视图14。另一方面(如图所示)，当图1A中的多视图显示器10绕x轴旋转时，观看到的图像保持不变，直到没有光线到达观看者的眼睛(如图所示)。
注意，虽然不同视图14被图示为在屏幕12上方，但当多视图图像16被显示在多视图显示器10上并被观看者观看时，视图14实际上出现在屏幕12上或在其附近。如图1A所示，在屏幕12上方描绘多视图图像16的视图14仅为简化说明，并且是为了表示从对应于特定视图14的相应的视图方向18观看多视图显示器10。此外，在图1A中，仅示出了三个视图14和三个视图方向18，均为示例而非限制。
视图方向或具有与多视图显示器的视图方向相对应的方向的光束通常具有由本文定义的角度分量{θ,φ}给出的主角方向。此处，角度分量θ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(比如垂直于多视图显示器屏幕的平面)内的角度，而方位角φ是水平平面(比如平行于多视图显示器屏幕的平面)内的角度。
图1B示出了光束20的角度分量{θ,φ}的图形化描述，该光束20具有与根据本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的视图方向(例如，图1A中的视图方向18)相对应的特定主角方向。此外，根据本文的定义，光束20从特定点发射或散发。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还示出了光束(或视图方向)的原点O。
此外，在本文中，术语“多视图图像”和“多视图显示”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。此外，根据本文的定义，术语“多视图”明确包括两个以上的不同视图(即，至少三个视图，通常三个以上视图)。因此，本文所采用的“多视图显示”明确区别于仅包括两个不同视图来描绘场景或图像的立体显示。然而，应该注意到，尽管多视图图像和多视图显示器可以包括两个以上的视图，但根据本文的定义，多视图图像可以通过一次仅选择要查看的多视图中的两个视图(例如，每只眼睛一个视图)作为立体图像对(a stereoscopic pair of images)来观看(例如，在多视图显示器上)。
在多视图显示器中，“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中的每一个视图的像素的集合或多个视图像素。等效地，多视图像素可以具有单独视图像素，此单独视图像素对应于或代表着由多视图显示器显示的多视图图像的每个不同视图中的像素。此外，根据本文的定义，多视图像素中的视图像素是所谓的“定向像素”(directional pixels)，因为每个视图像素与不同视图中的对应视图的预定视图方向相关联。此外，根据各种示例和实施例，由多视图像素中的视图像素表示的不同视图像素在每个不同视图中可具有等效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与位于多视图图像的每个不同视图中的{x1，y1}处的视图像素相对应的单独视图像素，而第二多视图像素可以具有与位于每个不同视图中的{x2，y2}处的视图像素相对应的单独视图像素，依此类推。
在一些实施例中，多视图像素中的视图像素数量可以等于多视图显示器的视图数量。例如，多视图像素可以提供与具有8个不同视图的多视图显示器相关联的八(8)个视图像素。或者，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，多视图显示器可提供八乘四的视图阵列(即，32个视图)，而多视图像素可包括32个视图像素(即，每个视图对应一个)。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构成多视图显示器的一个选定视图的像素的数量。
在本文中，“光导”被定义为使用全内反射来在结构内引导光的结构。具体地，光导可以包含在光导的工作波长处基本上透明的芯。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与光导材料表面相邻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，光导可以包括涂层，以进一步促成全内反射。例如，涂层可以是反射涂层。光导可以是几种光导中的任一种，包括但不限于板(plate)或片(slab)光导以及条带(strip)光导中的一个或两个。
此外，在本文中，术语“板”在应用于如在“板光导”中的光导时被定义为分段或不同平面的层或薄片，其有时被称为“片”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，顶表面和底表面二者彼此分离并且可以在至少差异意义上基本上相互平行。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(即局限于平面)，并且因此，板光导是平面光导。在其他实施例中，板光导可以在以一个或两个正交的维度上弯曲。例如，板光导可以在单个维度上弯曲以形成圆柱形的板光导。然而，任何曲率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，“衍射光栅”通常被定义为被布置以提供入射到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，多个特征可以以周期性或准周期性的方式布置，在特征对之间有一个或多个光栅间距。例如，衍射光栅可以包含布置在一维(1D)阵列中的多个特征(例如，材料表面中的多个凹槽或脊)。在其它示例中，衍射光栅可以是二维(2D)特征阵列。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。根据各种实施例和示例，衍射光栅可以是亚波长光栅，其相邻衍射特征之间的光栅间距或距离小于将被衍射光栅衍射的光的波长。
由此，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。如果光从光导入射到衍射光栅上，则可引起所提供的衍射或衍射性散射，并因此被称为“衍射耦合”，其中衍射光栅可通过衍射将光耦合出光导。衍射光栅也通过衍射重新定向或改变光的角度(即，在衍射角上)。具体地，由于衍射，离开衍射光栅的光通常具有不同于入射到光栅上的光(即，入射光)的传播方向的传播方向。通过衍射在光传播方向上的改变在本文中被称为“衍射重定向”。因此，可以将衍射光栅理解为包含衍射地重定向入射在衍射光栅上的光的衍射特征的结构，并且如果光是从光导入射的，则衍射光栅也可将光从光导衍射耦合出来。
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处、材料表面中或材料表面上(即，两种材料之间的边界)的一个或多个。例如，该表面可以是光导的表面。衍射特征可包含衍射光的各种结构中的任何一个，包括但不限于在表面处、表面中或表面上的凹槽、脊、孔和凸起的一个或多个。例如，衍射光栅可包含多个在材料表面中基本平行的凹槽。在另一示例中，衍射光栅可包含在材料表面升起的多个平行的脊。衍射特征(例如，凹槽、脊、孔、凸起等)可具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓中的任何一个，包括但不限于正弦曲线轮廓、矩形轮廓(例如，二元衍射光栅)、三角形轮廓以及锯齿形轮廓(例如，闪耀光栅)中的一个或多个。
如下文所述，本文中的衍射光栅可具有包括一个或多个特征间距或节距、取向和尺寸(例如衍射光栅的宽度或长度)等光栅特性。此外，光栅特性可选择或挑选为与光束在衍射光栅上的入射角或衍射光栅与光源的距离或两者成函数关系。具体而言，根据一些实施例，衍射光栅的光栅特性可选择为取决于光源以及衍射光栅的位置之间的相对位置。通过适当改变衍射光栅的光栅特性，衍射光栅衍射(例如，从光导衍射耦合出)的光束(即，“定向光束”)的强度和主角方向对应于多视图图像的视图像素的强度和视图方向。
根据在本文中描述的各种示例，衍射光栅(例如，如下所述的多视图像素的衍射光栅，如下文所述)可被用于将光作为光束衍射散射或耦合出光导(例如，板光导)。具体地，局部周期性衍射光栅的衍射角θm或由其提供的衍射角θm可以由等式(1)给出：
Figure BDA0003306309580000071
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。简单起见，等式(1)假定衍射光栅与光导的表面相邻，并且光导外的材料的折射率等于1(即，nout＝1)。通常地，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可以由等式(1)给出，其中衍射级数为正(例如，m>0)。例如，当衍射级数m等于1时(即，m＝1)，提供一级衍射。
图2示出了根据与本文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。此外，图2示出了以入射角θi入射在衍射光栅30上的光束(或光束集合)50。光束50是光导40内的被引导光束。图2中还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20的衍射结果的耦合出光束(或光束集合)60。耦合出光束60具有如等式(1)所示的衍射角θm(或本文中的“主角方向”)。例如，耦合出光束60可以对应于衍射光栅30的衍射级数“m”。
根据各种实施例，各个光束的主角方向由光栅特性确定，光栅特性包括但不限于衍射光栅尺寸(例如，长度、宽度、面积等)、取向和特征间距中的一个或多个。此外，根据本文的定义，并如上文有关图1B的描述，由衍射光栅产生的光束具有由角分量{θ,φ}给出的主角方向。
在本文中，“准直光”或“准直光束”通常被定义为光束的光线在光束(例如，光导中的被引导光束)内彼此基本平行的光束。此外，根据本文的定义，从准直光束发散或散射的光线不被视为准直光束的一部分。此外，本文中“准直器”被定义为配置为准直光的基本上任何光学设备或装置。
在本文中，“准直因子”被定义为光被准直的度数。具体地，根据本文中的定义，准直因子定义了光线在准直的光束内的角展度。例如，准直因子σ可以指定准直光的光束中的大部分光线在特定的角展度内(例如，关于准直光束的中心或主角方向的+/-σ度)。根据一些示例，准直光束的光线在角度上可以具有高斯分布，并且角展度是在准直光束的峰值强度的二分之一上确定的角度。
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发射器)。例如，光源可以包括诸如当激活或打开时发射光的发光二极管(LED)的光发射器。具体地，在本文中，光源可以基本上是任何光的来源或基本上包括任何光发射器，光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、基于等离子体的光发射器、荧光灯、白炽灯以及几乎任何其他光源中的一个或多个。由光源产生的光可以具有色彩(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，其中至少一个光发射器产生具有与由该套或该组中的至少一个其他光发射器产生的光的色彩或波长不同的色彩或等效波长的光。例如，不同的色彩可以包括原色(例如，红、绿、蓝)。
在本文中，“对角视差”被定义为当从对角方向观看多视图显示器时提供最大运动视差的多视图显示器的特性。具体地，当视图沿着相对于多视图显示器的对角线方向布置时，多视图显示器的视图布置可以提供对角视差。在本文中，多视图显示器或等效地由多视图显示器显示的多视图图像的“视差轴”是垂直于观看方向的对角线轴，该观看方向是在多视图显示器上观看多视图图像时提供最大或基本上最大的运动视差的方向。在一些实施例中，多视图图像的不同视图可沿视差轴或在与视差轴相对应的方向上布置，以提供如本文所定义的对角视差。
此外，如本文中所用的，冠词“一”意欲具有其在专利文献中的普通的含义，即“一个或多个”。例如，“一个衍射光栅”表示一个或多个衍射光栅，同样，“所述衍射光栅”在本文中表示“(一个或多个)衍射光栅”。此外，本文中对“顶”、“底”、“上面”、“下面”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何提及在本文中无意成为限制。在本文中，术语“大约”在被应用于值时，通常表示在用于产生该值的设备的容差范围之内，或者表示正负10％、或正负5％、或正负1％，除非另有明确规定。此外，如本文中所用的，术语“基本”意味着大部分、或几乎全部、或全部、或在约51％至约100％的范围内的量。此外，在本文中的示例意图仅是说明性的，并且是为了讨论的目的而呈现的，而不是当作限制。
根据与本文描述的原理一致的一些实施例，提供了一种配置为提供静态多视图图像，更具体地说，提供带有、具有或显示对角视差的静态多视图图像的多视图显示器(即，静态多视图显示器)。图3A示出了根据与本文所描述的原理一致的实施例的示例中静态多视图显示器100的平面图。图3B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器的一部分的横截面图。具体而言，图3B可以示出通过图3A的静态多视图显示器100的一部分的横截面，该横截面在x-z平面上。图3C示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器的透视图。根据各种实施例，所示的静态多视图显示器100被配置为提供静态多视图图像。此外，根据各种实施例，静态多视图图像包括配置为提供对角视差的视图的布置。
图3A-3C所示的静态多视图显示器100被配置为提供多个定向光束102，多个定向光束中的每个定向光束102具有强度和主角方向。多个定向光束102一起表示配置静态多视图显示器100来提供或显示的多视图图像的一组视图的各种视图像素。在一些实施例中，视图像素可以被组织成多视图像素，以表示多视图图像的各种不同视图。此外，该组视图沿静态多视图显示器的对角线105或与之一致的方向布置，以提供对角视差。在图3A和3C中，对角线105被表示为相对静态多视图显示器100的一边(例如，侧面114)成角度的虚线。
在一些实施例中，例如，当从基本上垂直于对角线105的方向观看静态多视图显示器100时，静态多视图显示器100的用户可以感知静态多视图图像的最大运动视差。因此，对角线105对应于或表示静态多视图显示器100的视差轴。
如图所示，静态多视图显示器100包括光导110。例如，光导可以是板光导(如图所示)。光导110被配置为沿光导110的长度引导光作为被引导光，或者更具体地作为被引导光束112。例如，光导110可以包括被配置为光波导的电介质材料。电介质材料可以具有大于围绕电介质光波导的介质的第二折射率的第一折射率。例如，折射率的差被配置为根据光导110的一个或多个被引导模式促进被引导光束112的全内反射。
在一些实施例中，光导110可以是包括延伸的、基本上是平坦的光学透明电介质材料片的板或片光波导。基本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束112。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种，或者由各种电介质材料中的任何一种构成，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)、以及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还可以在光导110的表面的至少一部分处(例如，顶面和底面中的一个或两个)包括涂覆层(未示出)。根据一些实施例，涂覆层可用于进一步促进全内反射。
根据各种实施例，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束112。具体地，被引导光束112通过以非零传播角在光导110的第一表面110’和第二表面110”之间反射或“反弹”来传播。应当注意的是，为了简化说明，图3B中未示出非零传播角。然而，图3B中确实示出了指向图示平面的箭头，用以描述被引导光束112沿光导长度的一般传播方向103。
如本文中所定义的，“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”)的角度。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，被引导光束112的非零传播角可以在大约十(10)度到大约五十(50)度之间，或者在一些示例中，在大约二十(20)度到大约四十(40)度之间，或者在大约二十五(25)度到大约三十五(35)度之间。例如，非零传播角可以是大约三十(30)度。在其他示例中，非零传播角可以是大约20度，或大约25度，或大约35度。此外，只要选择特定的非零传播角小于光导110内的全内反射的临界角，则可以为特定的实现选择(例如，任意地)特定的非零传播角。
如图3A和3C所示，静态多视图显示器100还包括光源120，该光源120位于光导110的角116处。在其他实施例(未示出)中，光源120可位于光导110的边缘或侧面114附近或沿着边缘或侧面114。光源120被配置为在光导110内提供作为多个被引导光束112的光。此外，光源120提供的光使得多个被引导光束中的各个被引导光束112具有彼此不同的径向方向118。例如，位于光导的角116处的光源120可配置为提供具有不同径向方向的从光导110的角116辐射的被引导光束。
具体而言，图3A和3C中光源120发射的光被配置为进入光导110，并作为多个被引导光束112以径向模式远离角116穿过或沿着光导110的范围传播。此外，由于远离角116的径向传播模式，多个被引导光束中的各个被引导光束112具有彼此不同的径向方向。例如，光源120可以对接耦合到光导110的角处的边缘表面。例如，对接耦合的光源120可以有助于以扇形模式引入光，从而提供单个被引导光束112的不同径向方向。根据一些实施例，光源120可以是或至少近似于位于角116处的“点”光源，从而使得被引导光束112沿不同径向方向118传播(即，作为多个被引导光束112)。
在一些实施例中，静态多视图显示器100的视差轴(例如，如对角线105所示)垂直于多个被引导光束的被引导光束112的径向方向118，以提供对角视差。特别地，在一些实施例中，视差轴可垂直于多个被引导光束中的中心被引导光束112的径向方向。而视图的布置则可以沿着与静态多视图显示器100的视差轴相对应的对角线方向布置。例如，静态多视图图像可以包括沿对应于对角线105的视差轴分布的不同视图的一维阵列，以提供对角视差。在另一示例中，静态多视图图像可以包括不同视图的二维阵列，该阵列中的行沿着对应于对角线105的视差轴分布以提供对角视差。
在各种实施例中，光源120可以包括基本上任何光源(例如，光发射器)，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120可以包括被配置为产生具有由特定色彩表示的窄带光谱的基本单色光的光发射器。具体地，单色光的色彩可以是特定色彩空间或色彩模型(例如，RGB色彩模型)的原色。在其他示例中，光源120可以是被配置为提供基本宽带或多色光的基本宽带光源。例如，光源120可以提供白光。在一些实施例中，光源120可以包括多个不同的光发射器，其被配置为提供不同色彩的光。不同的光发射器可以配置为提供具有不同的、色彩特定的、与不同色彩的光的每一个相对应的被引导光的非零传播角的光。
在一些实施例中，通过将来自光源120的光耦合到光导110中而产生的被引导光束112可以是未准直的或至少基本上未准直的。在其他实施例中，被引导光束112可以被准直(即，被引导光束112可以是准直光束)。因此，在一些实施例中，静态多视图显示器100可以包括在光源120和光导110之间的准直器(未示出)。或者，光源120还可以包括准直器。准直器被配置为在光导110内提供被准直的被引导光束112。具体而言，准直器被配置为从光源120的一个或多个光发射器接收基本上未准直的光，并将基本上未准直的光转换为准直光。在一些示例中，准直器可配置为在基本上垂直于被引导光束112的传播方向的平面(例如，“垂直”平面)中提供准直。也就是说，例如，准直可在垂直于光导110的表面(例如，第一或第二表面110’、110”)的平面内提供具有相对窄的角展度的准直被引导光束112。根据各种实施例，准直器可包括各种准直器中的任何一种，包括但不限于透镜、反射器或反射镜(例如，倾斜准直反射器)、或衍射光栅(例如，基于衍射光栅的筒形准直器)，其被配置为准直例如来自光源120的光。
此外，在一些实施例中，准直器可提供具有非零传播角或根据预定准直因子准直，或两者同时具备的准直光。此外，当使用不同色彩的光发射器时，准直器可以被配置为提供具有不同的色彩特定的非零传播角和具有不同的色彩特定的准直因子中的一个或两个的准直光。在一些实施例中，准直器还被配置为将准直光束传送到光导110，以作为如上所述的被引导光束112进行传播。
在一些实施例中，准直或非准直光的使用可能会影响静态多视图显示器100可以提供的多视图图像。例如，如果被引导光束112在光导110内被准直，则发射的定向光束102可在至少两个正交方向上具有相对狭窄或受限的角展度。因此，静态多视图显示器100可以提供在具有两个不同方向(例如，平行于对角线105和垂直于对角线105)的阵列中具有多个不同视图的多视图图像。然而，如果被引导光束112基本上未准直，则多视图图像可提供视差(例如，沿对角线104)，但不能提供不同视图的完整二维阵列。
图3A-3C中所示的静态多视图显示器100还包括多个衍射光栅130，其配置为发射多个定向光束中的定向光束102。如上所述并根据各种实施例，由多个衍射光栅130发射的定向光束102可以表示多视图图像。具体地，由多个衍射光栅130发射的定向光束102可以被配置为创建多视图图像以显示信息，例如，具有3D内容的信息。此外，如下文进一步描述的，当光源120从侧面114照明光导110时，衍射光栅130可发射定向光束102。
根据各种实施例，多个衍射光栅中的衍射光栅130被配置为从多个被引导光束中的被引导光束112的一部分提供多个定向光束中的定向光束102。此外，衍射光栅130被配置为提供具有与多视图图像的视图像素的强度和视图方向对应的强度和主角方向的定向光束102。在一些实施例中，根据一些实施例，多个衍射光栅的衍射光栅130通常不相交、重叠或以其他方式彼此接触。也就是说，根据各种实施例，多个衍射光栅中的每个衍射光栅130通常不同于衍射光栅130中的其他衍射光栅并与之分离。
如图3B所示，定向光束102可以至少部分地沿与光导110内的被引导光束112的平均或一般传播方向103不同的方向传播，甚至在一些实施例中是与之正交的方向传播。例如，如图3B所示，根据一些实施例，来自衍射光栅130的定向光束102可以基本上限制在x-z平面。
根据各种实施例，多个衍射光栅的每个衍射光栅130具有关联的光栅特性。每个衍射光栅的关联光栅特性取决于从光源120入射到衍射光栅上的被引导光束112的径向方向118，由其来定义或是其函数。此外，在一些实施例中，关联光栅特性还通过衍射光栅130和光源120所在的光导110的角116(即光源位置)之间的距离来进一步确定或定义。例如，如图3A所示，关联特性可以是衍射光栅130a和角116之间的距离以及入射到衍射光栅130a上的被引导光束112的径向方向118a的函数。换句话说，多个衍射光栅130中的衍射光栅130的关联光栅特性取决于光源位置(即，角116)和衍射光栅130在光导110的表面上相对于光源位置的特定位置。
图3A示出了两个具有不同的空间坐标(x1,y1)和(x2,y2)的不同的衍射光栅130a和130b，其还具有不同的光栅特性，以补偿或说明从光源120入射到衍射光栅130上的多个被引导光束112的不同径向方向118a和118b。类似地，两个不同衍射光栅130a和130b的不同光栅特性说明了各自的衍射光栅130a、130b与光导110的角116之间由不同空间坐标(x1,y1)和(x2,y2)确定的不同距离。
图3C示出了可由静态多视图显示器100提供的多个定向光束102的示例。具体地，如图所示，多个衍射光栅的不同组衍射光栅130被示为发射彼此具有不同主角方向的定向光束102。根据各种实施例，不同的主角方向可对应于静态多视图显示器100的不同视图方向。例如，第一组衍射光栅130可衍射耦合出入射被引导光束112的部分(如虚线所示)，以提供具有与静态多视图显示器100的第一视图方向(或第一视图)对应的第一主角方向的第一组定向光束102'。类似地，如图所示，具有与静态多视图显示器100的第二视图方向(或第二视图)和第三视图方向(或第三视图)相对应的主角方向的第二组定向光束102”和第三组定向光束102”'可通过各自的第二组、第三组衍射光栅130等从入射被引导光束112的部分进行衍射耦合出来提供。
图3C中还示出了静态多视图显示器100提供的多视图图像16的第一视图14'，第二视图14”和第三视图14”'。图示的第一视图、第二视图和第三视图14'，14”，14”'代表着对象的不同透视图，合起来是被显示的多视图图像16(例如，相当于图1A中图示的多视图图像16)。此外，如图所示，所示的第一视图、第二视图和第三视图14'，14”，14”'沿对角线105或静态多视图显示器100的对角线方向布置。第一视图、第二视图和第三视图14'，14”，14”'可以表示静态多视图显示器100的一维视图阵列，或者例如可以是从二维视图阵列中选择的视图。
一般而言，衍射光栅130的光栅特性可以包括衍射光栅的衍射特征间隔或间距、光栅取向和光栅尺寸(或范围)中的一个或多个。此外，在一些实施例中，衍射光栅的耦合效率(例如衍射光栅面积、凹槽深度或脊高度等)可以是从角116(或光源位置)到衍射光栅的距离的函数。例如，衍射光栅耦合效率可被配置为作为距离的函数而增加，以部分地校正或补偿与径向扩展和其他损耗因子相关联的被引导光束112的强度的一般降低。因此，根据一些实施例，定向光束102的强度可由衍射光栅130提供，并且对应于可部分地通过衍射光栅130的衍射耦合效率来确定的对应视图像素的强度。
再次参考图3B，如图所示，多个衍射光栅130可位于或邻近光导110的第一表面110'，该第一表面110'是光导110的光束发射表面。例如，衍射光栅130可以是被配置为通过第一表面110'衍射耦合出被引导光的一部分作为定向光束102的透射模式衍射光栅。或者，多个衍射光栅130可位于或邻近与光导110的光束发射表面(即，第一表面110')相对的第二表面110”。具体地说，衍射光栅130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130被配置为对被引导光的一部分进行衍射，并向第一表面110'反射衍射的被引导光的一部分，并通过第一表面110'出射作为衍射散射或耦合出定向光束102。在其他实施例(未示出)中，衍射光栅130可位于光导110的表面之间，例如，作为透射模式衍射光栅或反射模式衍射光栅或同时具备二者。
在本文所描述的一些实施例中，定向光束102的主角方向可包括由于定向光束102在光导表面离开光导110而产生的折射效应。作为示例而非限制，例如，当衍射光栅130位于或邻近第二表面110”处，定向光束102穿过第一表面110'时，由于折射率的变化，定向光束102可被折射(即弯曲)。
在一些实施例中，可采取措施以减轻、在某些情况下甚至基本上消除静态多视图显示器100内的被引导光的各种杂散反射源，尤其是当这些杂散反射源可能导致非预期方向光束的发射，从而引起静态多视图显示器100生成非预期图像时。各种潜在杂散反射源的示例包括但不限于可产生被引导光的二次反射的光导110的侧壁。来自静态多视图显示器100内的各种杂散反射源的反射可以通过包括但不限于杂散反射的吸收和受控重定向在内的多种方法中的任何一种来减轻。
图4示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的包括杂散反射减轻的静态多视图显示器100的平面图。具体而言，图4示出了静态多视图显示器100，其包括光导110、位于光导110的角116处的光源120和多个衍射光栅130。还示出了多个被引导光束112，该多个被引导光束中的至少一个被引导光束112入射到光导110的侧壁114a、114b上。侧壁114a、114b对被引导光束112的潜在杂散反射由表示反射被引导光束112'的虚线箭头示出。
在图4中，静态多视图显示器100还包括位于光导110的侧壁114a、114b处的吸收层119。吸收层119被配置为吸收来自被引导光束112的入射光。吸收层可包括基本上任何光学吸收体，包括但不限于例如应用于侧壁114a、114b上的黑色涂料。作为示例而非限制，如图4所示，吸收层119应用于侧壁114b上，而侧壁114a上则没有应用吸收层119。吸收层119拦截并吸收入射被引导光束112，有效防止或减轻来自侧壁114b的潜在杂散反射的产生。另一方面，通过示例而非限制的方式示出了入射到侧壁114a上的被引导光束112发生反射，从而产生反射被引导光束112'。
在其他实施例(未示出)中，可使用反射角来控制杂散反射减轻。具体地说，侧壁可以是成角度或倾斜的，以便优先地将反射光束从静态多视图显示器100中包含多个衍射光栅的部分或区域引开。由此，反射的被引导光束不会作为非预期的定向光束被衍射散射出去。
根据各种实施例，如上面关于图3A-3C所描述，静态多视图显示器100的定向光束102是通过衍射(例如，通过衍射散射或衍射耦合)来发射。在一些实施例中，多个衍射光栅130可以被组织为多视图像素，每个多视图像素包括一组衍射光栅130，该组衍射光栅130包括来自多个衍射光栅的一个或多个衍射光栅130。此外，如上面所述，衍射光栅130具有衍射特性，该衍射特性是光栅在光导110上的径向位置的函数，也是由衍射光栅130发射的定向光束102的强度和方向的函数。
图5A示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的衍射光栅130的平面图。图5B示出了根据与本文描述的原理一致的另一实施例的示例中的被组织成多视图像素140的一组衍射光栅130的平面图。如图5A和5B所示，每个衍射光栅130包括根据衍射特征间隔(有时称为“光栅间隔”)或光栅栅距彼此隔开的多个衍射特征。衍射特征间隔或光栅间距被配置为从光导内衍射耦合出或散射引导光的一部分。在图5A-5B中，衍射光栅130位于多视图显示器(例如，图3A-3C中所示的静态多视图显示器100)的光导110的表面上。
根据各种实施例，衍射光栅130中衍射特征的间距或光栅栅距可以是亚波长(即，小于被引导光束112的波长)。应当注意的是，图5A和5B示出了具有单一或均匀光栅间距(即，恒定光栅栅距)的衍射光栅130，以便于说明。然而，在各种实施例中，如下文所述，衍射光栅130可包括多个不同的光栅间距(例如，两个或多个光栅间距)或可变的衍射特征间隔或栅距，来提供例如图3A-6B中所示的定向光束102。因此，图5A和5B并不意味着单一光栅间距是衍射光栅130的专有实施例。
根据一些实施例，衍射光栅130的衍射特征可以包括彼此间隔的凹槽和脊中的一个或两者。凹槽或脊可以包括光导110的材料，例如，凹槽或脊可以形成在光导110的表面中。在另一示例中，凹槽或脊可以由光导材料之外的材料形成，例如，在光导110的表面上的另一材料的膜或层。
如前所讨论和图5A所示，衍射特征的配置包括衍射光栅130的光栅特性。例如，衍射光栅的光栅深度可配置为确定由衍射光栅130提供的定向光束102的强度。可选地或者进一步地，如前面讨论并在图5A-5B中所示，光栅特性包括衍射光栅130的光栅间距和光栅取向(例如，图5A中所示的光栅取向γ)中的一个或两个。结合被引导光束的入射角，这些光栅特性确定了由衍射光栅130提供的定向光束102的主角方向。
在一些实施例(未示出)中，被配置为提供定向光束的衍射光栅130包括可变或啁啾衍射光栅作为光栅特性。根据定义，“啁啾”衍射光栅是呈现或具有在啁啾衍射光栅的范围或长度上变化的衍射特征的衍射间隔(即光栅栅距)的衍射光栅。在一些实施例中，啁啾衍射光栅可以具有或呈现随距离线性变化的衍射特征间隔的啁啾。因此，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，多视图像素的啁啾衍射光栅可呈现衍射特征间隔的非线性啁啾。可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非均匀或随机但仍然单调的方式变化的啁啾。也可以使用非单调啁啾，例如但不限于正弦啁啾、三角形或锯齿啁啾。也可以采用任何此类啁啾的组合。
在其他实施例中，被配置为提供定向光束102的衍射光栅130是或包括多个衍射光栅(例如，子光栅)。例如，衍射光栅130的多个衍射光栅可包括被配置为提供定向光束102的红色部分的第一衍射光栅。此外，衍射光栅130的多个衍射光栅可以包括被配置为提供定向光束102的绿色部分的第二衍射光栅。此外，衍射光栅130的多个衍射光栅可以包括被配置为提供定向光束102的蓝色部分的第三衍射光栅。在一些实施例中，多个衍射光栅中的各个衍射光栅可以彼此叠加。在其他实施例中，衍射光栅可以是彼此相邻布置的单独衍射光栅，例如作为阵列。
更一般地，静态多视图显示器100可以包括多视图像素140的一个或多个实例，每个实例包括来自多个衍射光栅130的多组衍射光栅130。如图5B所示，组成多视图像素140的该组衍射光栅130可以具有不同的光栅特性。例如，多视图像素的衍射光栅130可以具有不同的光栅取向。具体地，多视图像素140的衍射光栅130可以具有由多视图图像的对应视图组确定或指示的不同光栅特性。例如，多视图像素140可包括一组八(8)个衍射光栅130，其依次对应于静态多视图显示器100的8个不同视图。此外，静态多视图显示器100可以包括多个多视图像素140。例如，可以存在多个具有多组衍射光栅130的多视图像素140，每个多视图像素140对应于8个不同视图中的每个视图的2048x 1024像素中的不同的一个。
在一些实施例中，静态多视图显示器100可以是透明的或基本上透明的。具体而言，在一些实施例中，光导110和间隔开的多个衍射光栅130可允许光在与第一表面110'和第二表面110”两者正交的方向上通过光导110。因此，光导110和更一般地静态多视图显示器100对在与多个被引导光束112的被引导光束112的一般传播方向103正交的方向上传播的光透明。此外，该透明度至少部分地可以由衍射光栅130的基本透明度来促进。
根据本文所描述的原理的一些实施例，提供了一种多视图显示器。该多视图显示器被配置为发射由多视图显示器提供的多个定向光束。此外，发射的定向光束可以基于多视图显示器中的一个或多个多视图像素中包括的多个衍射光栅的光栅特性，优先指向多视图显示器的多个视图区域。此外，衍射光栅可在定向光束中产生不同的主角方向，这些主角方向对应于多视图显示器的多视图图像的一组视图中的不同视图的不同观看方向。在一些示例中，多视图显示器被配置为提供或“显示”3D或多视图图像。根据各种示例，定向光束中的不同光束可对应于与多视图图像相关联的不同“视图”的各个视图像素。例如，不同视图可提供由多视图显示器显示的多视图图像中的信息的“无眼镜”(例如，自动立体)表示。
图6示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器200的框图。根据各种实施例，静态多视图显示器200被配置为根据不同视图方向上的不同视图来显示多视图图像。具体地，由静态多视图显示器200发射的多个定向光束202被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6中，定向光束202被示为从一个或多个多视图像素210发射的箭头。图6中还示出了可由静态多视图显示器200提供的多视图图像16的第一视图14'，第二视图14”和第三视图14”'。
注意，与多视图像素210之一相关联的定向光束202是静态的(即，非主动调制)。替代地，多视图像素210或者在被照亮时提供定向光束202，或者在未被照亮时不提供定向光束202。此外，根据各种实施例，所提供的定向光束202的强度以及这些定向光束202的方向定义了由静态多视图显示器200显示的多视图图像16的像素。此外，根据各种实施例，多视图图像16中被显示的视图14'，14”，14”'是静态的。
图6所示的静态多视图显示器200包括多视图像素210的阵列。阵列中的多视图像素210被配置为提供静态多视图显示器200的或由静态多视图显示器200显示的静态多视图图像的多个不同视图。此外，静态多视图显示器200的静态多视图图像具有配置为提供对角视差的多个不同视图的视图布置。根据各种实施例，阵列的多视图像素210包括被配置为衍射耦合出或发射多个定向光束202的多个衍射光栅212。多个定向光束202可以具有主角方向，其对应于静态多视图显示器200的一组视图中不同视图的不同视图方向。此外，可以基于入射到衍射光栅212的入射光束的径向方向、衍射光栅到提供入射光束的光源的距离或两者来改变或选择衍射光栅212的光栅特性。在一些实施例中，衍射光栅212和多视图像素210可分别与上述静态多视图显示器100的衍射光栅130和多视图像素140基本相似。
如图6所示，静态多视图显示器200还包括配置为引导光的光导220。在一些实施例中，光导220可以基本上类似于上述关于静态多视图显示器100的光导110。根据各种实施例，多视图像素210，或者更具体地说，多视图像素210的衍射光栅212被配置为从光导220散射或耦合出一部分被引导光(或等效地“被引导光束204”，如图所示)作为多个定向光束202(即，被引导光可以是上面讨论的入射光束)。具体而言，多视图像素210光学连接到光导220，以通过衍射散射或衍射耦合来散射或耦合出被引导光的一部分(即，被引导光束204)。
在各种实施例中，衍射光栅212的光栅特性基于或作为入射到衍射光栅212的被引导光束204的径向方向、衍射光栅与提供入射光束的光源的距离或两者的函数而变化。这样，多视图像素中来自不同衍射光栅212的定向光束202可对应于由静态多视图显示器200提供的多视图图像的视图像素。
图6所示的静态多视图显示器200还包括光源230。光源230被配置为将光提供给光导220，作为具有不同径向方向的多个被引导光束204。此外，多个被引导光束中的被引导光束204具有起源于光导220的一角并从该角辐射的不同的径向方向。
具体而言，根据各种实施例，所提供的光(例如，图6中由光源230发射的箭头所示)由光导110引导，作为光导220内彼此具有不同径向方向的多个被引导光束204。在一些实施例中，被引导光束204具有非零传播角，并且在一些实施例中，其具有准直因子以例如在光导220内提供被引导光束204的预定角展度。根据一些实施例，光源230可以基本上类似于上述静态多视图显示器100的光源120之一。例如，光源230可位于光导220的一角。此外，光源230对接耦合到光导220的边缘(例如，在一角)。根据各种实施例，光源230可以以扇形或径向模式辐射远离该角的光，以提供具有不同径向方向的多个被引导光束204。
在一些实施例中，静态多视图图像的视图布置可以包括多个不同视图的不同视图的一维(1D)阵列。在一些实施例中，不同视图的一维阵列可沿与静态多视图显示器200的视差轴相对应的对角线方向布置，该视差轴垂直于多个被引导光束中的被引导光束204的径向方向，以提供对角视差。在其他实施例中，静态多视图图像的视图布置可以包括不同视图的二维(2D)阵列。在一些实施例中，2D阵列的一行不同视图可沿与静态多视图显示器200的视差轴相对应的对角线方向布置，该视差轴垂直于多个被引导光束中的被引导光束204的径向方向，以提供对角视差。
根据本文描述的原理的其他实施例，提供了静态多视图显示器的操作方法。图7示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中静态多视图显示器的操作方法300的流程图。根据各种实施例，静态多视图显示器的操作方法300可用于显示静态多视图图像。
如图7所示，静态多视图显示器的操作方法300包括沿着光导引导310光，作为具有不同径向方向并从光导一角辐射的多个被引导光束。具体而言，根据定义，所述多个被引导光束中的被引导光束具有与所述多个被引导光束的另一被引导光束不同的径向传播方向。此外，根据定义，多个被引导光束中的每个被引导光束具有一个公共原点。在一些实施例中，原点可以是虚拟原点(例如，被引导光束的实际原点以外的点)。例如，原点可能在光导之外，因此是虚拟原点。此外，根据各种实施例，公共原点以及由此提供被引导光束的光源位于光导的一角。在一些实施例中，结合上文所描述的静态多视图显示器100，沿着其引导310光的光导以及被引导的被引导光束可分别基本上类似于光导110和被引导光束112。此外，提供被引导光束的光源可以基本上类似于上述静态多视图显示器100的光源120。
图7所示的静态多视图显示器的操作方法300还包括发射320表示静态多视图图像的多个定向光束，该静态多视图图像具有配置为使用多个衍射光栅提供对角视差的视图布置。根据各种实施例，多个衍射光栅中的衍射光栅从多个被引导光束中衍射耦合或散射出光，作为多个定向光束中的定向光束。此外，耦合或散射出的定向光束具有多视图图像的对应视图像素的强度和主角方向。具体地，由发射320产生的多个定向光束可以具有与多视图图像的一组视图中的不同视图像素相对应的主角方向。此外，多个定向光束中的定向光束的强度可对应于多视图图像的各个视图像素的强度。在一些实施例中，每个衍射光栅在单个主角方向上产生单个定向光束，并且具有对应于多视图图像的一个视图中的特定视图像素的单个强度。在一些实施例中，衍射光栅包括多个衍射光栅(例如，子光栅)。此外，在一些实施例中，可以将一组衍射光栅布置为静态多视图显示器的多视图像素。
在各种实施例中，发射320的定向光束的强度和主角方向由衍射光栅基于(即，与之成函数关系)衍射光栅相对于光导的角的位置，或等价地相对于被引导光束的公共原点的位置的光栅特性来控制。具体而言，多个衍射光栅的光栅特性可以基于衍射光栅处入射的被引导光束的径向方向、从衍射光栅到提供被引导光束的光导角处的光源的距离或者这两者变化，或者等效地可以是该径向方向或距离或两者的函数。
根据一些实施例，多个衍射光栅基本上类似于上述静态多视图显示器100的多个衍射光栅130。此外，在一些实施例中，发射320的多个定向光束可以基本上类似于如上所述的多个定向光束102。例如，控制主角方向的光栅特性可以包括衍射光栅的光栅栅距和光栅取向中的一个或两者。此外，由该衍射光栅提供并且对应于相应视图像素的强度的定向光束的强度可以通过衍射光栅的衍射耦合效率来确定。即，在一些示例中，控制强度的光栅特性可包括衍射光栅的光栅深度、光栅的尺寸等。
如图所示，静态多视图显示器的操作方法300还包括使用光源提供330要被引导为多个被引导光束的光。具体地，使用光源将光作为具有多个不同径向传播方向的被引导光束提供给光导。根据各种实施例，用于提供330光的光源位于光导的一角，光源位置是多个被引导光束的共同原点。在一些实施例中，光源可以基本上类似于上文描述的静态多视图显示器100的光源120。具体地说，光源可以在一角对接耦合到光导的边缘或侧面。此外，在一些实施例中，光源可以近似于表示公共原点的点光源。
在一些实施例中，提供330的光基本上未经准直的。在其他实施例中，所提供330的光可以被准直的(例如，光源可以包括准直器)。在各种实施例中，所提供330的光可以是在光导表面之间的光导内部以非零传播角传播的具有不同径向方向的引导光。当在光导内准直时，所提供330的光可根据准直因子准直，以在光导内建立被引导光的预定角展度。在一些实施例中，静态多视图图像的视图布置的视差轴可以垂直于多个被引导光束的中的被引导光束的径向方向。在一些实施例中，静态多视图图像包括沿与所提供的对角视差的视差轴相对应的对角线方向布置的不同视图的一维(1D)阵列。在其他实施例中，静态多视图图像包括不同视图的二维(2D)阵列，其可能具有沿对角线方向布置的行。
因此，已经描述了具有被配置为提供表示具有对角视差的静态多视图图像的多个定向光束的衍射光栅的静态多视图显示器和静态多视图显示器的操作方法的示例和实施例。应当理解的是，上述示例仅仅说明了本文所述原理的许多具体示例中的一些示例。显然，本领域技术人员可以在不脱离以下权利要求所限定的范围的情况下容易地设计许多其他布置。

Claims (20)

1.一种静态多视图显示器，包括：
光导，被配置为引导光束；
光源，位于所述光导的一角，所述光源被配置为在所述光导内提供彼此具有不同径向方向的多个被引导光束；以及
多个衍射光栅，其被配置为发射表示静态多视图图像的定向光束，所述静态多视图图像具有被配置为提供对角视差的视图布置，每个衍射光栅被配置为从所述多个被引导光束中的一部分被引导光束提供定向光束，所述定向光束具有与所述静态多视图图像的视图像素的强度和视图方向相对应的强度和主角方向。
2.根据权利要求1所述的静态多视图显示器，其中所述静态多视图显示器的视差轴垂直于所述多个被引导光束中的被引导光束的径向方向，以提供所述对角视差。
3.根据权利要求1所述的静态多视图显示器，其中所述衍射光栅的光栅特性被配置为确定所述强度和所述主角方向，所述光栅特性是所述衍射光栅相对于所述光源所在的所述光导的角的位置的函数。
4.根据权利要求3所述的静态多视图显示器，其中所述光栅特性包括所述衍射光栅的光栅栅距和所述衍射光栅的光栅取向中的一个或两个，所述光栅特性被配置为确定由所述衍射光栅提供的所述定向光束的主角方向。
5.根据权利要求3所述的静态多视图显示器，其中所述光栅特性包括光栅深度，所述光栅深度被配置为确定由所述衍射光栅提供的所述定向光束的强度。
6.根据权利要求1所述的静态多视图显示器，其中所述多个衍射光栅位于与所述光导的光束发射表面相对的所述光导的表面上。
7.根据权利要求1所述的静态多视图显示器，还包括所述光源和所述光导之间的准直器，所述准直器被配置为准直由所述光源发射的光，所述多个被引导光束包括准直光束。
8.根据权利要求1所述的静态多视图显示器，还包括位于与所述角相邻并从所述角延伸的光导的侧壁处的吸收层。
9.根据权利要求1所述的静态多视图显示器，其中所述光导对于在与所述光导内的所述多个被引导光束中的被引导光束的传播方向正交的方向中传播的光是透明的。
10.根据权利要求1所述的静态多视图显示器，其中所述静态多视图图像视图布置包括所述静态多视图图像的不同视图的二维阵列，所述二维阵列中的行沿着与所述静态多视图显示器的视差轴相对应的对角线方向布置。
11.一种静态多视图显示器，包括：
光导；
光源，其被配置为提供具有不同径向方向的多个被引导光束，所述多个被引导光束源自所述光导的一角并从所述角辐射；以及
多视图像素阵列，其被配置为提供静态多视图图像的多个不同视图，所述静态多视图图像具有被配置为提供对角视差的视图布置，多视图像素包括多个衍射光栅，所述多个衍射光栅被配置为从所述多个被引导光束衍射散射出光，以提供表示所述多视图像素的视图像素的定向光束，
其中，所述多视图像素的衍射光栅的光栅特性是所述衍射光栅和所述光源的相对位置的函数。
12.根据权利要求11所述的静态多视图显示器，其中所述光栅特性包括所述衍射光栅的光栅栅距和光栅取向中的一个或两个。
13.根据权利要求11所述的静态多视图显示器，其中由所述衍射光栅提供并且对应于相应视图像素的强度的所述定向光束的强度由所述衍射光栅的衍射耦合效率确定。
14.根据权利要求11所述的静态多视图显示器，其中，所述光导在与所述光导内的所述多个被引导光束中的被引导光束的传播方向正交的方向上是透明的。
15.根据权利要求11所述的静态多视图显示器，其中，所述静态多视图图像视图布置包括沿着与所述静态多视图显示器的视差轴相对应的对角线方向布置的多个不同视图中的不同视图的一维阵列，所述视差轴垂直于所述多个被引导光束中的被引导光束的径向方向，以提供所述对角视差。
16.一种静态多视图显示器的操作方法，所述方法包括：
在光导中引导具有不同径向方向且从所述光导的一角辐射的多个被引导光束；以及
发射表示静态多视图图像的定向光束，所述静态多视图图像具有被配置为使用多个衍射光栅提供对角视差的视图布置，所述多个衍射光栅中的衍射光栅从所述多个被引导光束中衍射散射出光，作为具有所述静态多视图图像的对应视图像素的强度和主角方向的多个定向光束中的定向光束，
其中，发射的所述定向光束的强度和主角方向由所述衍射光栅的光栅特性控制，所述光栅特性是所述衍射光栅相对于所述角的位置的函数。
17.根据权利要求16所述的静态多视图显示器的操作方法，其中所述静态多视图图像的视图布置的视差轴垂直于所述多个被引导光束中的被引导光束的径向方向。
18.根据权利要求16所述的静态多视图显示器的操作方法，其中控制所述主角方向的光栅特性包括所述衍射光栅的光栅栅距和光栅取向中的一个或两个。
19.根据权利要求16所述的静态多视图显示器的操作方法，其中控制所述强度的所述光栅特性包括所述衍射光栅的光栅深度。
20.根据权利要求16所述的静态多视图显示器的操作方法，其中所述静态多视图图像包括沿着与所提供的对角视差的视差轴相对应的对角线方向布置的不同视图的一维阵列。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09289655A (ja) * 1996-04-22 1997-11-04 Fujitsu Ltd 立体画像表示方法及び多視画像入力方法及び多視画像処理方法及び立体画像表示装置及び多視画像入力装置及び多視画像処理装置
CN1847927A (zh) * 2005-04-04 2006-10-18 三星电子株式会社 使用偏振光栅屏幕在2维/3维图像间切换的立体显示器
KR100818280B1 (ko) * 2006-10-25 2008-04-01 삼성전자주식회사 면발광장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치
US20120169730A1 (en) * 2009-09-28 2012-07-05 Panasonic Corporation 3d image display device and 3d image display method
CN103369332A (zh) * 2012-03-29 2013-10-23 株式会社东芝 图像处理装置、自动立体显示装置以及图像处理方法
US20150043066A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-12 Lighthouse Technologies (Huizhou) Limited Three-dimensional television display
WO2018128657A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 Leia Inc. Static multiview display and method
WO2018182917A1 (en) * 2017-03-25 2018-10-04 Leia Inc. Directional backlight, backlit display and method

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001035222A (ja) * 1999-07-23 2001-02-09 Minebea Co Ltd 面状照明装置
KR100490416B1 (ko) * 2002-11-23 2005-05-17 삼성전자주식회사 2차원 영상 및 3차원 영상의 선택적 디스플레이 가능한 디스플레이장치
KR100624408B1 (ko) * 2003-01-07 2006-09-18 삼성전자주식회사 백라이트 유닛
IL155525A0 (en) * 2003-04-21 2009-02-11 Yaron Mayer System and method for 3d photography and/or analysis of 3d images and/or display of 3d images
EP1628490A1 (en) * 2003-05-27 2006-02-22 Sanyo Electric Co., Ltd. Image display device and program
KR100753517B1 (ko) * 2005-10-12 2007-08-31 엘지전자 주식회사 입체 영상 디스플레이 기능을 갖는 이동통신 단말기 및이를 이용한 입체 영상 디스플레이 방법
US8434909B2 (en) * 2007-10-09 2013-05-07 Flex Lighting Ii, Llc Light emitting display with light mixing within a film
TWI421596B (zh) 2010-12-31 2014-01-01 Au Optronics Corp 三維顯示裝置及其背光模組
US9298168B2 (en) * 2013-01-31 2016-03-29 Leia Inc. Multiview 3D wrist watch
JP5861797B1 (ja) 2014-10-06 2016-02-16 オムロン株式会社 光デバイス
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
JP6804523B2 (ja) 2015-09-05 2020-12-23 レイア、インコーポレイテッドＬｅｉａ Ｉｎｃ． シフトマルチビーム回折格子を使用した角度サブピクセルレンダリングマルチビューディスプレイ
KR20180084749A (ko) * 2015-09-17 2018-07-25 루미, 인코퍼레이티드 멀티뷰 디스플레이 및 관련 시스템과 방법
CA3055533C (en) * 2017-04-04 2022-08-30 Leia Inc. Unilateral backlight, multiview display, and method employing slanted diffraction gratings
EP3607244B1 (en) * 2017-04-04 2023-12-13 LEIA Inc. Multilayer multiview display and method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09289655A (ja) * 1996-04-22 1997-11-04 Fujitsu Ltd 立体画像表示方法及び多視画像入力方法及び多視画像処理方法及び立体画像表示装置及び多視画像入力装置及び多視画像処理装置
CN1847927A (zh) * 2005-04-04 2006-10-18 三星电子株式会社 使用偏振光栅屏幕在2维/3维图像间切换的立体显示器
KR100818280B1 (ko) * 2006-10-25 2008-04-01 삼성전자주식회사 면발광장치 및 이를 채용한 디스플레이 장치
US20120169730A1 (en) * 2009-09-28 2012-07-05 Panasonic Corporation 3d image display device and 3d image display method
CN103369332A (zh) * 2012-03-29 2013-10-23 株式会社东芝 图像处理装置、自动立体显示装置以及图像处理方法
US20150043066A1 (en) * 2013-08-12 2015-02-12 Lighthouse Technologies (Huizhou) Limited Three-dimensional television display
WO2018128657A1 (en) * 2017-01-06 2018-07-12 Leia Inc. Static multiview display and method
WO2018182917A1 (en) * 2017-03-25 2018-10-04 Leia Inc. Directional backlight, backlit display and method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

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