TW202401092A - 二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器、系統和方法 - Google Patents

二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器、系統和方法 Download PDF

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Abstract

本發明關於一種二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的顯示面板，其可以提供包含多視像影像和2D影像的合成影像的像素。2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的可切換扁豆狀透鏡陣列可以從像素形成合成影像。可切換扁豆狀透鏡陣列的每個可切換扁豆狀透鏡可以在開啟與關閉狀態之間切換。可以藉由使用時間性混合或區域性混合以提供合成影像。時間性混合可以包含時間多工處理可切換扁豆狀透鏡陣列的可切換扁豆狀透鏡的開啟狀態和關閉狀態。區域性混合可以包含在對應於合成影像的不同的區域的可切換扁豆狀透鏡的不同的子集合，將其切換到開啟狀態以提供多視像影像或者切換到關閉狀態以提供2D影像。

Description

二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器、系統和方法
本發明關於多視像顯示器之技術領域，特別是二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器、系統和方法。
電子顯示器是向各種裝置和產品的使用者傳達資訊的幾乎無所不在的媒介。最常用的電子顯示器包含陰極射線管（cathode ray tube, CRT）、電漿顯示面板（plasma display panels, PDP）、液晶顯示器（liquid crystal displays, LCD）、電致發光顯示器（electroluminescent displays, EL）、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）和主動式矩陣有機發光二極體（active matrix OLEDs, AMOLED）顯示器、電泳顯示器（electrophoretic displays, EP），以及各種採用機電或電流體光調變（例如，數位微鏡裝置、電潤濕顯示器等等）的顯示器。一般而言，電子顯示器可以分為主動顯示器（即，會發光的顯示器）或被動顯示器（即，調變由另一個光源提供的光的顯示器）的其中一者。主動顯示器的示例包含CRT、PDP和OLED／AMOLED。在上述以發射光進行分類的情況下，LCD顯示器及EP顯示器一般是歸類為被動顯示器。被動顯示器雖然經常表現出包括但不限於固有低功率消耗等具有吸引力的性能特徵，但由於其缺乏發光的能力，在許多實際應用中被動顯示器可能有使用上的限制。
為了實現這些與其他優點並且根據本發明的目的，如本文所體現和廣泛描述的，提供有一種二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，包括：一顯示面板，其配置為提供一合成影像的像素，該合成影像包括一多視像影像內容和一二維（2D）影像內容兩者；以及一可切換扁豆狀透鏡陣列，其配置為從該等像素形成該合成影像，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列具有可切換扁豆狀透鏡，其可在一開啟狀態與一關閉狀態之間切換，以在該開啟狀態從該合成影像的對應像素提供該多視像影像內容，並且在該關閉狀態從該合成影像的對應像素提供該2D影像內容，以及其中，藉由將表示該合成影像中的該多視像影像內容和該2D影像內容的像素的時間性混合或區域性混合，使用可切換的該開啟狀態和該關閉狀態以提供該合成影像。
根據本發明一實施例，該時間性混合包括時間多工處理該可切換扁豆狀透鏡陣列中的該等可切換扁豆狀透鏡的該開啟狀態和該關閉狀態，以時間多工處理該合成影像中的該多視像影像內容和該2D影像內容。
根據本發明一實施例，該區域性混合包括在對應於該合成影像的不同的區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的不同的部位中切換該等可切換扁豆狀透鏡的不同的子集合，將其切換到該開啟狀態以提供該多視像影像內容並且切換到該關閉狀態以提供該2D影像內容。
根據本發明一實施例，在該區域性混合中：該合成影像的該等像素分組成互斥的像素的子集合，每個像素的子集合對應於該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一各別的可切換扁豆狀透鏡，以及該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡配置為當該可切換扁豆狀透鏡處於該開啟狀態時，將來自對應的像素的子集合的光引導進入該多視像影像內容的各別的視像方向，以作為該多視像影像內容的不同的視像的一視像像素。
根據本發明一實施例，該顯示面板包含：一背光件，其配置為發射光；以及一光閥陣列，其配置為調變由該背光件發射的光以提供該等像素。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括：一第一材料層，其具有一固定的折射率並且包括該可切換扁豆狀透鏡陣列的固定的透鏡；以及一第二材料層，其具有一可電控的折射率，該第二材料層接觸該第一材料層，並且填充該可切換扁豆狀透鏡陣列的該等固定的透鏡的形狀，該可電控的折射率具有與該固定的折射率匹配的一第一可控狀態以及不同於該固定的折射率的一第二可控狀態。
根據本發明一實施例，該第一材料層設置於該第二材料層與該顯示面板之間，以及該第一材料層的一固定的透鏡是一正型透鏡。
根據本發明一實施例，該第二材料層設置於該第一材料層與該顯示面板之間，以及該第一材料層的一固定的透鏡是一負型透鏡。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包含電極，其配置為傳送一電壓和一電流的至少其中之一，以切換該可切換扁豆狀透鏡陣列中的可切換扁豆狀透鏡，而獨立於該可切換扁豆狀透鏡陣列中的其他可切換扁豆狀透鏡。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包含電極，其配置為傳送一電壓和一電流的至少其中之一，以切換對應於該合成影像的一區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的一部位中的可切換扁豆狀透鏡，而獨立於對應於該合成影像的其他區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的部位中的可切換扁豆狀透鏡。
根據本發明一實施例，二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，進一步包括一透鏡控制器，其配置為：控制該第二材料層的該可電控的折射率，以具有不同於該固定的折射率的折射率，以提供該開啟狀態；以及控制該第二材料層的該可電控的折射率，以具有與該固定的折射率匹配的折射率，以提供該關閉狀態。
根據本發明一實施例，對於該區域性混合，該透鏡控制器配置為將該合成影像的一區域的該等可切換扁豆狀透鏡在提供該多視像影像內容的該開啟狀態與提供該2D影像內容的該關閉狀態之間一起切換。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括互相平行排列的圓柱形透鏡的一一維陣列，該等圓柱形透鏡在垂直方向上延伸，並且配置為將光引導進入該多視像影像內容的複數個視像中，以及該等視像彼此水平地相鄰。
根據本發明一實施例，處於該開啟狀態的該圓柱形透鏡具有一焦距，其被選擇以使得在指定的一觀看平面處，該等視像具有對應於人的一平均瞳距的一中心至中心間隔。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括一二維透鏡陣列。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡是一旋轉對稱透鏡。
在本發明之另一態樣中，提供有一種二維／多視像可切換扁豆狀透鏡系統，包括：一可切換扁豆狀透鏡顯示器，其配置為提供包括一多視像影像內容和一二維（2D）影像內容兩者的一合成影像，該可切換扁豆狀透鏡顯示器包含具有可切換扁豆狀透鏡的一可切換扁豆狀透鏡陣列，該等可切換扁豆狀透鏡可在一開啟狀態與一關閉狀態之間切換；以及一透鏡控制器，其配置為使用該多視像影像內容和該2D影像內容的時間性混合或區域性混合以提供該合成影像，其中，該時間性混合包括時間多工處理該等可切換扁豆狀透鏡的該開啟狀態和該關閉狀態，以將該合成影像中的該多視像影像內容和該2D影像內容疊加，以及其中，該區域性混合包括選擇性開啟該合成影像的一第一區域中的可切換扁豆狀透鏡以在該第一區域中提供該多視像影像內容，以及選擇性關閉該合成影像的一第二區域中的可切換扁豆狀透鏡以在該第二區域中提供該2D影像內容。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括：一第一材料層，其具有一固定的折射率並且包括該可切換扁豆狀透鏡陣列的固定的透鏡；以及一第二材料層，其具有一可電控的折射率，該第二材料層接觸該第一材料層，並且填充該可切換扁豆狀透鏡陣列的該等固定的透鏡的形狀，該可電控的折射率具有與該固定的折射率匹配的一第一可控狀態以及不同於該固定的折射率的一第二可控狀態。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包含電極，其配置為傳送一電壓和一電流的至少其中之一，以切換該可切換扁豆狀透鏡陣列中的可切換扁豆狀透鏡，而獨立於該可切換扁豆狀透鏡陣列中的其他可切換扁豆狀透鏡。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包含電極，其配置為傳送一電壓和一電流的至少其中之一，以切換對應於該合成影像的一區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的一部位中的可切換扁豆狀透鏡，而獨立於對應於該合成影像的其他區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的部位中的可切換扁豆狀透鏡。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡是一圓柱形透鏡，該圓柱形透鏡在垂直方向上延伸，並且配置為在對應於該多視像影像內容的複數個視像的方向上引導光，該等視像彼此水平地相鄰。
根據本發明一實施例，處於該開啟狀態的該圓柱形透鏡具有一焦距，其被選擇以使得在指定的一觀看平面處，該等視像具有對應於人的一平均瞳距的一中心至中心間隔。
在本發明之另一態樣中，提供有一種操作二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的方法，該方法包括：使用一顯示面板提供一合成影像的像素，該合成影像包括一多視像影像內容和一二維（2D）影像內容兩者；以及使用一可切換扁豆狀透鏡陣列以從該等像素形成該合成影像，該可切換扁豆狀透鏡陣列中的可切換扁豆狀透鏡可在一開啟狀態與一關閉狀態之間切換，以在該開啟狀態從該合成影像的對應像素提供該多視像影像內容，並且在該關閉狀態從該合成影像的對應像素提供該2D影像內容，其中，藉由將表示該合成影像中的該多視像影像內容和該2D影像內容的像素的時間性混合或區域性混合以提供該合成影像。
根據本發明一實施例，該時間性混合包括時間多工處理該可切換扁豆狀透鏡陣列中的該等可切換扁豆狀透鏡的該開啟狀態和該關閉狀態，以時間多工處理該合成影像中的該多視像影像內容和該2D影像內容，以及該區域性混合包括在對應於該合成影像的不同的區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的不同的部位中切換該等可切換扁豆狀透鏡的不同的子集合，將其切換到該開啟狀態以提供該多視像影像內容並且切換到該關閉狀態以提供該2D影像內容。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括：一第一材料層，其具有一固定的折射率並且包括該可切換扁豆狀透鏡陣列的固定的透鏡；以及一第二材料層，其具有一可電控的折射率，該第二材料層接觸該第一材料層，並且填充該可切換扁豆狀透鏡陣列的該等固定的透鏡的形狀，將該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡切換到該開啟狀態包括控制該第二材料層的該可電控的折射率，以具有不同於該固定的折射率的折射率，以及將該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡切換到該關閉狀態包括控制該第二材料層的該可電控的折射率，以具有與該固定的折射率匹配的折射率。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括互相平行排列的圓柱形透鏡的一一維陣列，該等圓柱形透鏡在垂直方向上延伸，並且配置為將光引導進入彼此水平地相鄰的該多視像影像內容的複數個視像中。
根據本發明一實施例，處於該開啟狀態的該圓柱形透鏡具有一焦距，其被選擇以使得在指定的一觀看平面處，該等視像具有對應於人的一平均瞳距的一中心至中心間隔。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括一二維透鏡陣列。
根據本發明一實施例，該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡是一旋轉對稱透鏡。
根據本發明所述原理的示例和實施例，本發明提供了一種二維（2D）／三維（3D）可切換扁豆狀透鏡顯示器，其適用於顯示2D影像、多視像或3D影像、以及混合內容2D（mixed-content 2D）／多視像的混合影像（multiview hybrid images）。具體來說，根據本發明所述的原理，扁豆狀透鏡顯示器（lenticular display）可以採用可切換介質，其圍繞扁豆狀透鏡顯示器的扁豆狀透鏡陣列中的透鏡。可切換介質（例如，雙折射液晶介質）用於有效地開關扁豆狀透鏡顯示器的扁豆狀透鏡陣列的多個透鏡。藉由開關多個透鏡，可以提供僅具有2D內容、僅具有多視像內容或其組合或2D／多視像混合內容的影像。根據各種實施例，2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器包括背光件、光閥陣列（例如，液晶面板）和可切換扁豆狀透鏡陣列。2D／多視像可切換顯示器可以由各種模式操作，包含：2D模式，其配置為提供2D影像；多視像模式，其配置為提供多視像影像；以及2D／多視像混合模式，其配置為提供2D／3D混合影像。此外，根據各種實施例，2D／多視像模式可以包含區域性混合（zonal mixing）和時間性混合（temporal mixing）其中之一或之二以提供2D／多視像混合影像。
本發明中，「二維顯示器」或「2D顯示器」定義為配置以提供影像的視像的顯示器，而不論該影像是從甚麼方向觀看的（亦即，在2D顯示器的預定視角內或預定範圍內），該影像的視像基本上是相同的。很多智慧型手機和電腦螢幕中會有的傳統液晶顯示器（LCD）是2D顯示器的示例。與此相反，「多視像顯示器」或3D顯示器定義為配置以在不同的視像方向（view direction）上或從不同的視像方向提供多視像影像（multiview image）的不同的視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。具體來說，不同的視像可以表示多視像影像的場景或物體的不同的立體圖。本發明所述的單側背光件以及單側多視像顯示器的用途，包含但不限於，行動電話（例如，智慧型手機）、手錶、平板電腦，行動電腦（例如，膝上型電腦）、個人電腦和電腦螢幕、汽車顯示控制台、攝影機顯示器以及其他各種行動顯示器以及基本上非行動顯示器的應用和裝置。
圖1是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器10的立體圖。如圖1中所示的，多視像顯示器10包括螢幕12，其用於顯示要被觀看的多視像影像。多視像顯示器10在相對於螢幕12的不同的視像方向16上提供多視像影像的不同的視像14。視像方向16如箭頭所示，從螢幕12以各種不同的主要角度方向延伸。不同的視像14在箭頭（亦即，表示視像方向16）的終點處被顯示為陰影多邊形框。僅顯示四個視像14和四個視像方向16，其皆為示例而非限制。應注意，雖然不同的視像14在圖1中顯示為在螢幕上方，但是當多視像影像被顯示在多視像顯示器10上時，視像14實際上出現在螢幕12上或附近。在螢幕12上方描繪視像14僅是為了簡化說明，並且意圖表示從對應於特定視像14的相應的一個視像方向16觀看多視像顯示器10。
根據本發明定義，具有與多視像顯示器的視像方向對應的方向的視像方向或等效的光束，通常具有由角度分量｛θ, ϕ｝給出的主要角度方向。角度分量θ在本發明中稱為光束的「仰角分量」或「仰角」。角度分量ϕ稱為光束的「方位角分量」或「方位角」。根據定義，仰角θ為在垂直面（例如，垂直於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度，而方位角ϕ為在水平面（例如，平行於多視像顯示器螢幕的平面）內的角度。圖2是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中具有與多視像顯示器的視像方向（例如，圖1中的視像方向16）相對應的特定主要角度方向的光束20的角度分量｛θ, ϕ｝的示意圖。此外，根據本發明定義，光束20從特定點發射或射出。亦即，根據定義，光束20具有與多視像顯示器內的特定原點相關聯的中心射線。圖2進一步顯示了原點O的光束（或視像方向）。
此外本發明中，在術語「多視像影像」和「多視像顯示器」中所使用的術語「多視像（multiview）」定義為複數個視像（view），其表示複數個視像之中的視像之間不同的立體圖或包含視像的角度視差。另外，根據本發明定義，本發明中術語「多視像」明確包含兩個以上不同的視像（亦即，最少三個視像並且通常多於三個視像）。如此一來，本發明中所使用的「多視像顯示器」一詞與僅包含表示場景或影像的兩個不同的視像的立體顯示器明確區分。然而應注意的是，雖然多視像影像和多視像顯示器包含兩個以上的視像，但是根據本發明定義，可以藉由同時選擇觀看該些多視像影像中僅兩個影像（例如，每個眼球各一個視像），以將多視像影像觀看為立體影像對（a stereoscopic pair of images）（例如，在多視像顯示器上觀看）。
在本發明中，「多視像像素」定義為子像素的集合，其表示在多視像顯示器的類似的複數個不同的視像其中每一個視像中的「視像」像素。具體來說，多視像像素可以具有單獨子像素，其對應或表示多視像影像的每個不同的視像中的視像像素。此外，根據本發明定義，多視像像素的子像素是所謂的「方向性（directional）像素」，其中每個子像素與不同的視像中相應的一視像的預定視像方向相關聯。此外，根據各種示例與實施例，由多視像像素的子像素表示的不同的視像像素在每個不同的視像中可以相同的或至少基本上相似的位置或座標。例如，第一多視像像素可以具有個別子像素，其對應位於多視像影像的每個不同的視像中的{x 1, y 1}處的視像像素；而第二多視像像素可以具有個別子像素，其對應位於每個不同的視像中的{x 2, y 2}處的視像像素，依此類推。
在本發明中，「導光體」定義為使用全內反射在結構內引導光的結構。具體來說，導光體可以包含在導光體的工作波長下基本上為透明的核心。在各種示例中，術語「導光體」一般指的是介電材料的光波導，其利用全內反射在導光體的介電材料和圍繞導光體的物質或介質之間的界面引導光。根據定義，全內反射的條件是導光體的折射率大於與導光體材料的表面鄰接的周圍介質的折射率。在一些實施例中，導光體可以在利用上述的折射率差異之外額外包含塗層，或者利用塗層取代上述的折射率差異，藉此進一步促成全內反射。舉例而言，該塗層可以是反射塗層。導光體可以是數種導光體中的任何一種，包含但不限於平板或厚平板導光體和條狀導光體其中之一或之二。
此外，本發明中，當術語「平板（plate）」應用於導光體時（如「平板導光體」），定義為片段地（piece-wise）或微分地（differentially）平坦的層或片，有時也稱為「厚平板（slab）」導光體。具體來說，平板導光體定義為導光體，導光體配置以在由導光體的頂部表面和底部表面（亦即，相對的表面）界定的兩個基本正交的方向上引導光。此外，根據本發明定義，頂部表面和底部表面都互相分開，並且至少在微分的意義上可以基本互相平行。亦即，在平板導光體的任何微分的小部分內，頂部表面和底部表面大致上為平行或共平面的。
在一些實施例中，平板導光體可以是基本上平坦的（亦即，限制為平面），並且因此平板導光體是平面導光體。在其他實施例中，平板導光體可以在一個或兩個正交維度上彎曲。舉例而言，平板導光體可以由單一維度彎曲以形成圓圓柱形的平板導光體。然而，任何曲率都具有足夠大的曲率半徑，以確保在平板導光體內保持全內反射以引導光。
在本發明中，「準直器」定義為基本上配置以準直光的任何光學裝置或元件。舉例來說，準直器可以包含但不限於，準直鏡或反射器、準直透鏡、繞射光柵和上述各種準直器的組合。在一些實施例中，準直器包括準直反射器，其可以具有以拋物線曲線或拋物線形狀為特徵的反射表面。在另一示例中，準直反射器可以包括類拋物面（shaped parabolic）反射器。「類拋物面」是指類拋物面反射器的反射曲面與「真正」的拋物曲線有所偏離，藉以達到預定的反射特性（例如，準直度）。同樣地，準直透鏡可以包括球形表面（例如，雙凸球面透鏡）。
在一些實施例中，準直器可以是連續反射器或連續透鏡（亦即，具有基本平滑、連續表面的反射器或透鏡）。在其他實施例中，準直反射器或準直透鏡可以包括基本上不連續的表面，其例如但不限於，提供光準直的菲涅耳反射器（Fresnel reflector）或菲涅耳透鏡。根據各種實施例，由準直器提供的準直量可以在實施例之間以預定程度或預定幅度改變。進一步地，準直器可以配置為在兩個正交方向（例如垂直方向和水平方向）其中之一或之二上提供準直。亦即，根據一些實施例，準直器可以包含在兩個正交方向其中之一或之二的形狀，其提供光準直。
在本發明中，「準直因子」定義為光的準直程度。具體來說，根據本發明定義，準直因子定義準直光束中的光線的角展度。例如，準直因子σ可以指定一束準直光中的大部分光線在特定的角展度內（例如，相對於準直光束的中心或主要角度方向的+/−σ度）。根據一些示例，準直光束的光線在角度方面具有高斯分布（Gaussian distribution），並且角展度可以是由準直光束的峰值強度的一半所決定的角度。
在本發明中，「光源」定義為光的來源（例如，配置以產生光和發射光的光學發射器）。舉例而言，光源可以包括光學發射器（諸如發光二極體（light emitting diode, LED）），其會在啟動時或開啟時發光。具體來說，在本發明中光源基本上可以為任何一種光源或者可以包括基本上任何光學發射器，其包含但不限於，LED、雷射、有機發光二極體（organic light emitting diode, OLED）、聚合物發光二極體、電漿光學發射器、日光燈、白熾燈，以及實質上任何的光源其中一種或多種。由光源所產生的光可以具有一顏色（亦即可以包含特定波長的光），或者可以具有一定範圍的波長（例如白光）。在一些實施例中，光源可以包括複數個光學發射器。舉例而言，光源可以包含光學發射器的集合或群組，其中該光學發射器的集合或群組中至少一個光學發射器產生的光，其顏色或等效波長不同於該光學發射器的集合或群組中至少一個其他光學發射器產生的光的顏色或波長。舉例而言，該些不同的顏色可以包含原色（例如，紅、綠、藍）。
在本發明中，「多視像影像」定義為複數個影像（亦即大於三個影像），其中複數個影像之中每一個影像表示與多視像影像的不同的視像方向相對應的不同的視像。因此，舉例而言，多視像影像是影像的集合（例如，二維影像），當在多視像顯示器上顯示時可以增強景深感（perception of depth），因此觀看者會覺得多視像影像看起來像3D場景的影像。提供多對視像的多視像影像表示與觀看者的觀看一致的3D場景的不同的但相關的視像，所述多視像影像定義為3D影像。
根據定義，「廣角」發射光定義為具有錐角的光，並且廣角發射光的錐角大於多視像影像或多視像顯示器的視像的錐角。具體來說，在一些實施例中，廣角發射光可以具有大於大約二十度（例如，＞±20°）的錐角。在其他實施例中，廣角發射光的錐角可以大於大約三十度（例如，＞±30°），或者大於大約四十度（例如，＞±40°），或者大於大約五十度（例如，＞±50°）。例如，廣角發射光的錐角可以大約大於六十度（例如，＞±60°）。
在一些實施例中，廣角發射光錐角可以定義為與LCD電腦螢幕、LCD平板電腦、LCD電視或類似的用於廣角觀看的數位顯示裝置的視角大約相同（例如，大約±40~65°）。在其他實施例中，廣角發射光還可以特徵在於或描述為漫射光、基本上漫射的光、無方向性的光（亦即，缺乏任何特定的或界定的方向性）或具有單個或基本上均勻的方向的光。
與本發明所述原理一致的實施例可以使用各種裝置和電路以實現，其包含但不限於積體電路（integrated circuits, ICs）、超大型積體電路（very large scale integrated, VLSI）、特殊應用積體電路（application specific integrated circuits, ASIC）、現場可程式邏輯閘陣列（field programmable gate arrays, FPGAs）、數位信號處理器（digital signal processors, DSPs）、圖形處理單元（graphical processor unit, GPU）等等、韌體、軟體（例如，程式模組或指令集）之中一個或多個、以及上述兩個或多個的組合。舉例而言，實施例或其元件可以實施為ASIC或VLSI電路內的電路元件。採用ASIC或VLSI電路的實施是硬體電路的實施的示例。
在另一示例中，實施例可以使用在操作環境或基於軟體的建模環境（modeling environment）（例如，MATLAB®、MathWorks、Inc.、Natick、MA）中執行的計算機程式語言（例如，C/C++）實施為軟體，其進一步藉由電腦執行（例如，儲存在記憶體中並由通用電腦的處理器或圖形處理器執行）。應注意，電腦程式或軟體其中一個或多個可以構成電腦程式結構，並且程式語言可以被編譯（compiled）或被直譯（interpreted），例如，可配置或被配置（在本討論中可以互換使用）以由電腦的處理器或圖形處理器執行。
在又一示例中，可以使用實際電路或實體電路（例如作為IC或ASIC）以實施本發明所述的裝置、設備或系統（例如影像處理器、攝影機）的區塊、模組或元件，而另一區塊、另一模組或另一元件可以實施為軟體或韌體。具體來說，根據本發明定義，舉例而言，一些實施例可以使用基本上是硬體電路的方法或裝置（例如ICs、VLSI、ASIC、FPGA、DSP、韌體等）以實施，而其他實施例也可以使用電腦處理器或圖形處理器執行軟體以實施為軟體或韌體，或者實施為軟體或韌體與硬體電路的組合。
此外，如本發明所使用的，冠詞「一」旨在具有其在專利領域中的通常含義，亦即「一個或多個」。例如，在本發明中「一透鏡」意指一個或多個透鏡，並因此「該透鏡」意指「該（些）透鏡」。此外，本發明所述的任何「頂部」、「底部」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「前」、「後」、「第一」、「第二」、「左」、或「右」皆並非意使其成為任何限制。本發明中，當「大約（about）」一詞應用在一數值時，除非另有明確說明，其意思大體上為該數值在產生該數值的設備的公差範圍內，或者可以表示正負10％或正負5％或正負1％。此外，本發明所使用「基本上（substantially）」一詞是指大部分、或幾乎全部、或全部、或在大約51％至大約100％的範圍內的數量。再者，本發明的示例僅為說明性示例，並且提出該示例的目的是為了討論而非限制。
圖3是根據本發明所述原理的一些實施例，顯示示例中的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100的側視圖。2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100包括顯示面板102。在一些實施例中，顯示面板102可以包含：背光件104，其配置為發射光；以及光閥陣列106，其配置為調變由背光件104發射的光以提供影像的像素，例如，合成影像的像素，如下所述。在其他實施例中，其他合適的配置也可以用作顯示面板102，例如直接照明顯示器，例如但不限於有機液晶二極體（OLED）顯示器。
在採用背光件的實施例中，背光件104可以配置為將光（例如白光）發射到傳播角度的範圍內。在一些實施例中，傳播角度的範圍可以包含傳播角度的連續範圍，其延伸過涵蓋顯示面板102的角度觀看範圍的角度範圍。根據各種實施例，背光件104可以包含光源，例如一個或多個發光二極體，其可產生白光或具有特定光譜分佈的光。在一些實施例中，背光件104可以包含導光體，其可以配置為將光遠離光源地傳播。導光體可以在導光體的發射表面的指定表面區域將光引導出導光體。
如圖3所示，2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100進一步包括光閥陣列106。光閥陣列106配置為調變來自背光件104的光以提供影像。在各種實施例中，光閥陣列106可以包括，但不限於，液晶光閥、電泳光閥、基於電潤濕的光閥，或用於調變光的其他合適機構。在一些實施例中，光閥陣列106可以包括排列在基板上的獨立可控光閥。
根據各種實施例，顯示面板102可以配置為提供合成影像的像素。在各種實施例中，合成影像可以包含多視像影像內容和二維（2D）影像內容兩者。在同一顯示面板102上組合多視像影像內容和2D影像內容可以允許以比多視像影像內容更高的解析度來表示2D影像內容。例如，對於產生多視像影像內容的四個視像的顯示面板102的實施例，多視像影像內容的解析度可以是2D影像內容的解析度的四分之一。作為具體示例，合成影像可以包含人的影像和包含文字的說明。在此示例中，多視像影像內容可以包含人的影像，以便隨著觀看者在顯示面板102的視野中移動，觀看者可以觀察到人的多個不同的視像。在此示例中，2D影像內容可以包含具有文字的說明，當觀看者在顯示面板102的視野中移動時，說明可以保持不變（例如，僅具有單一視像）。在上述給出的示例中，顯示面板102可以由比人的影像更高的解析度來表示說明，其可以提升說明文字的可讀性。
圖3所示的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100進一步包括可切換扁豆狀透鏡陣列108。根據各種實施例，可切換扁豆狀透鏡陣列108可以用於從像素形成合成影像。如圖所示，可切換扁豆狀透鏡陣列108可以包括可切換扁豆狀透鏡110A、可切換扁豆狀透鏡110B、可切換扁豆狀透鏡110C，在本發明中統稱為可切換扁豆狀透鏡110。可切換扁豆狀透鏡110可在開啟狀態與關閉狀態之間切換。在開啟狀態下，可切換扁豆狀透鏡110配置為從合成影像的對應像素提供多視像影像內容。在關閉狀態下，可切換扁豆狀透鏡110配置為從合成影像的對應像素提供2D影像內容。例如，在關閉狀態下，可切換扁豆狀透鏡110可以有效地成為缺乏或基本上缺乏光學倍率（focal power）的透明光學元件。亦即，處於關閉狀態的可切換扁豆狀透鏡110會讓沒有或只具有最小程度的光學效應的光通過。在配置為顯示2D影像內容的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100的一個或多個區域中，可切換扁豆狀透鏡110可以設置在關閉狀態，並且因此可以不影響離開顯示面板102的光線的傳播方向。因此，這些區域中的顯示面板102的像素可以從視像方向的連續範圍被觀察到，亦即，在此區域中的2D影像或作為此區域中的2D影像。
另外，當可切換扁豆狀透鏡110設置為開啟狀態時，可切換透鏡110具有光學倍率，並且配置為影響來自顯示面板102的各種光線（其穿過並離開可切換透鏡110）的傳播方向。具體來說，在2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100的一個或多個區域中，其中可切換透鏡110在開啟狀態，來自顯示面板102的光線以對應於多視像影像的各種視像方向離開可切換扁豆狀透鏡110，以在這些一個或多個區域中提供多視像影像內容。
根據一些實施例，可切換扁豆狀透鏡陣列108可以包括具有固定的折射率的第一材料層112。第一材料層112可以包含可切換扁豆狀透鏡陣列108的固定的透鏡。可切換扁豆狀透鏡陣列108可以包含具有可電控的折射率的第二材料層114。例如，第二材料層114可以包括雙折射液晶，其在第一可控狀態下具有或表現出第一可電控的折射率，並且在第二可控狀態下具有或表現出第二可電控的折射率。例如，第一可控狀態的第一可電控的折射率可以配置為匹配或基本上匹配第一材料層112的固定的折射率，並且第二可控狀態的第二可電控的折射率可以不同於第一材料層112的固定的折射率。在一些實施例中，第二材料層114可以接觸第一材料層112，例如沿著以彎曲部分成形的邊界，該彎曲部分可以確定可切換扁豆狀透鏡110位於可切換扁豆狀透鏡陣列108中的位置。第二材料層114可以填充或基本上填充可切換扁豆狀透鏡陣列108的固定的透鏡的形狀，例如，如圖3所示。在一些實施例中，第一材料層112可設置於第二材料層114與顯示面板102之間。在這些實施例中，第一材料層112的固定的透鏡可以是正型透鏡（positive lens）。在其他實施例中，第二材料層114可以設置於第一材料層112與顯示面板102之間。在這些實施例中，第一材料層112的固定的透鏡可以是負型透鏡（negative lens）。在圖3的示例中，第一材料層112位於光閥陣列106和第二材料層114之間，其為示例而非限制。
在其他實施例中（圖中未顯示），第二材料層114可位於光閥陣列106與第一材料層112之間。在圖3的示例中，第一材料層112和第二材料層114之間的邊界成形為具有對應於可切換扁豆狀透鏡陣列108中的每個可切換扁豆狀透鏡110的彎曲部分。在圖3的示例中，彎曲部分的中心與光閥陣列106相距第一距離，彎曲部分的邊緣與光閥陣列106相距第二距離，並且第二距離是小於第一距離。替代地，第二距離可以大於第一距離。對於所有這些配置，可以選擇層邊界的曲率和第一材料層112和第二材料層114的折射率，以使可切換扁豆狀透鏡110具有正光學倍率。
在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列108可以包括互相平行排列的圓柱形透鏡的一維（1D）陣列。圓柱形透鏡可以在垂直方向上（例如沿著圖3中的X方向）延伸，並且可以將光引導進入多視像影像的複數個視像116中。視像116可以彼此水平地相鄰（例如具有沿著圖3中的Y方向相鄰的位置）。在一些實施例中，處於開啟狀態的圓柱形透鏡可以具有焦距，其被選擇以使得在指定的觀看平面118處，視像116可以具有對應於人的平均瞳距的中心至中心間隔120。
在其他實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列108可以包括二維透鏡陣列。在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列108中的可切換扁豆狀透鏡110可以是旋轉對稱透鏡，例如以透鏡的縱軸對稱的透鏡。在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列108中的可切換扁豆狀透鏡110可以是旋轉非對稱透鏡，例如變形透鏡。變形透鏡可以具有沿著第一方向（例如沿圖3中的X方向）的第一焦距，以及沿著與第一方向正交的第二方向（例如沿著圖3中的Y方向）的第二焦距。
在一些配置中，可切換扁豆狀透鏡陣列108可以包含電極122，其配置為傳送電壓和電流的至少其中之一以切換可切換扁豆狀透鏡陣列108的可切換扁豆狀透鏡110，而獨立於可切換扁豆狀透鏡陣列108的其他可切換扁豆狀透鏡110。例如，電極122可以配置為切換每個可切換扁豆狀透鏡110，而獨立於每個其他可切換扁豆狀透鏡。電極122可以包含第一電極和第二電極，其配置為在第二材料層114的區域施加電壓或輸送電流。該區域可以對應於單一可切換扁豆狀透鏡110或可切換扁豆狀透鏡110的群組。在一些實施例中，第一電極或第二電極可在第二材料層114的一部分或全部延伸，而第二電極或第一電極可在對應於單一可切換扁豆狀透鏡的區域延伸。根據各種實施例，電極122可以是透明的或基本上透明的，例如，電極122可以包括氧化銦錫或類似的光學透明電極材料。
在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列108可以包含電極122，其配置為切換對應於合成影像的區域的可切換扁豆狀透鏡陣列108的部位中的可切換扁豆狀透鏡110，而獨立於對應於合成影像的其他區域的可切換扁豆狀透鏡陣列108的部位中的可切換扁豆狀透鏡110。對於實施例，電極122可以配置為一起切換可切換扁豆狀透鏡110的群組，而獨立於可切換扁豆狀透鏡陣列108中的其他可切換扁豆狀透鏡110。電極122可以包含第一電極和第二電極，其配置為在第二材料層114的區域施加電壓或輸送電流。該區域可以對應於可切換扁豆狀透鏡110的群組。在一些實施例中，其中一個電極122可以在第二材料層114的一部分或全部延伸，而相對的電極122可以在對應於多個可切換扁豆狀透鏡110的區域延伸，例如在合成影像的指定區域中。
在一些實施例中（如圖3所示），2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100進一步包括透鏡控制器124。透鏡控制器124可以配置為控制第二材料層114的可電控的折射率，以具有不同於固定的折射率的折射率，以提供開啟狀態。透鏡控制器124可以進一步控制第二材料層114的可電控的折射率，以具有與固定的折射率匹配的折射率，以提供關閉狀態。例如，透鏡控制器124可以選擇性地向電極122的特定電極對提供電壓和電流的至少其中之一，其隨後配置為在可切換扁豆狀透鏡陣列108的合適區域上分佈電壓和電流中至少一個。對於區域性混合，透鏡控制器124可以將合成影像的區域的可切換扁豆狀透鏡110在提供多視像影像的開啟狀態和提供2D影像的關閉狀態之間一起切換。在圖3的示例中，透鏡控制器124是顯示面板102的一部分。在其他實施例中，透鏡控制器124可以不是顯示面板102的一部分。
在一些實施例中，2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100可以進一步包括控制器130。在各種實施例中，控制器130可以配置為向光閥陣列106提供視訊影像訊號或靜態影像訊號。視訊影像訊號或靜態影像訊號可以包含對應於可顯示在2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100上的視訊影像或靜態影像的資料。控制器130可以藉由無線或有線連接以從伺服器或網路接收視訊影像訊號或靜態影像訊號。在一些實施例中，控制器130可以配置為對2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100的每個視像方向，提供分別的視訊影像訊號或分別的靜態影像訊號。在一些實施例中，控制器130可進一步控制透鏡控制器124或背光件104中的光源。可選的眼部追蹤器126可以確定使用者的眼睛128的位置並且可以向控制器130提供表示眼睛位置的資料。在圖3的示例中，控制器130不是顯示面板102的一部分；在其他配置中，控制器130可以是顯示面板102的一部分。
根據各種實施例，2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100的顯示面板102可以配置為藉由將表示合成影像中的多視像影像內容和2D影像內容的像素的時間性混合或區域性混合，以提供合成影像的像素。
時間性混合可以包括將可切換扁豆狀透鏡陣列108的可切換扁豆狀透鏡110的開啟和關閉狀態做時間多工處理（time-multiplexing），以將合成影像中的多視像影像內容和2D影像內容做時間多工處理。例如，對於合成影像的特定區域，顯示面板102可以在顯示多視像影像內容（並將可切換扁豆狀透鏡110設置為開啟狀態）以及顯示2D影像內容（並將可切換扁豆狀透鏡110設置為關閉狀態）之間做時間上的交替。時間上的交替可以在每個視訊畫面發生，或者以另一個合適的時間多工率（time-multiplexing rate）發生。對於高於人眼響應率的時間多工率，時間性混合可以感知為疊加在多視像影像上的2D影像。當觀看者在顯示面板102的視野中移動時，多視像影像可以隨著視像到視像而改變，而2D影像保持不變。
區域性混合可以包括在對應於合成影像的不同的區域的可切換扁豆狀透鏡陣列108的不同的區域中切換可切換扁豆狀透鏡110的不同的子集合，將其切換到開啟狀態以提供多視像影像內容並且切換到關閉狀態以提供2D影像內容。例如，顯示面板102的第一區域可以配置為提供多視像影像內容，並且顯示面板102的第二區域可以配置為提供2D影像內容。在一些實施例中，可以同時提供多視像影像內容和2D影像內容。當觀看者在顯示面板102的視野中移動時，在第一區域中多視像影像可以隨著視像到視像而改變，而在第二區域中2D影像保持不變。
在區域性混合的示例中，合成影像的像素可以分組成互斥的（mutually exclusive）像素的子集合。每個像素的子集合可以對應於可切換扁豆狀透鏡陣列108中的各別的可切換扁豆狀透鏡110。可切換扁豆狀透鏡陣列108的可切換扁豆狀透鏡110配置為當可切換扁豆狀透鏡110處於開啟狀態時，將來自對應像素的子集合的光引導進入多視像影像的各別的視像方向上，以作為多視像影像的不同的視像的視像像素。
在圖3的示例中，可切換扁豆狀透鏡陣列108包含三個可切換扁豆狀透鏡（110A、110B、110C）。可切換扁豆狀透鏡110A、可切換扁豆狀透鏡110B、可切換扁豆狀透鏡110C之中每一個與光閥陣列106中的六個光閥106相關聯。最左邊的可切換扁豆狀透鏡110A與最左邊的光閥群組132相關聯。最右邊的可切換扁豆狀透鏡110C與最右邊的光閥群組134相關聯。中央的可切換扁豆狀透鏡110B與中央的光閥群組136相關聯。三個光閥群組之中每一個對應於各別的合成影像的區域。圖3顯示最左側的可切換扁豆狀透鏡處於關閉狀態（如虛線所示），而中央和最右側的可切換扁豆狀透鏡處於開啟狀態。結果，合成影像的最左側區域以2D顯示，而合成影像的中心和最右側區域以多視像形式顯示。
圖4是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡系統400的方塊圖。如圖所示，2D／多視像可切換扁豆狀透鏡系統400包括可切換扁豆狀透鏡顯示器402，其配置為提供包括多視像影像內容和二維（2D）影像內容的合成影像。可切換扁豆狀透鏡顯示器402可以包含具有可切換扁豆狀透鏡的可切換扁豆狀透鏡陣列404，所述可切換扁豆狀透鏡可在開啟狀態與關閉狀態之間切換。在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列404可以基本上類似於上文描述的可切換扁豆狀透鏡陣列108。
圖4所示的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡系統400進一步包括透鏡控制器406。透鏡控制器406配置為使用多視像影像內容和2D影像內容的時間性混合或區域性混合以提供合成影像。時間性混合可以包含將可切換扁豆狀透鏡陣列404的可切換扁豆狀透鏡的開啟狀態和關閉狀態做時間多工處理，以將合成影像中的多視像影像內容和2D影像內容疊加。時間多工處理可以包含佔空比，其可以可選地被控製或改變，以控制或改變合成影像內的多視像影像內容和2D影像內容的相對強度。區域性混合可以包含：選擇性開啟合成影像的第一區域420中的可切換扁豆狀透鏡以在第一區域420中提供多視像影像內容；以及選擇性關閉合成影像的第二區域422中的可切換扁豆狀透鏡以在第二區域422中提供2D影像內容。在一些實施例中，如上文所述，透鏡控制器406可以基本上類似上述透鏡控制器124。
在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列404可以包含具有固定的折射率的第一材料層。第一材料層可以包含可切換扁豆狀透鏡陣列404的固定的透鏡。在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列404的第一材料層可以基本上類似於上文描述的第一材料層112。
可切換扁豆狀透鏡陣列404可以包含具有可電控的折射率的第二材料層。可切換扁豆狀透鏡陣列404的第二材料層可以與第一材料層接觸，並且可以填充或基本上填充可切換扁豆狀透鏡陣列404的固定的透鏡的形狀。可電控的折射率可以具有與第一材料層的固定的折射率匹配的第一可控狀態以及不同於固定的折射率的第二可控狀態。在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列404的第二材料層可以基本上類似於上文描述的第二材料層114。
在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列404可以包含電極，其配置為選擇性提供電流或電壓，以切換可切換扁豆狀透鏡陣列404的可切換扁豆狀透鏡，而獨立於可切換扁豆狀透鏡陣列的其他可切換扁豆狀透鏡。在一些實施例中，電極可以基本上類似上述的電極122。
在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列404可以包含電極，其配置為選擇性提供電流或電壓，以切換對應於合成影像的區域的可切換扁豆狀透鏡陣列404的部位中的可切換扁豆狀透鏡，而獨立於對應於合成影像的其他區域的可切換扁豆狀透鏡陣列404的部位中的可切換扁豆狀透鏡。在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列404的電極可以基本上類似於上文描述的電極122。
在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列404中的可切換扁豆狀透鏡可以是圓柱形透鏡（cylindrical lens）。圓柱形透鏡可以在垂直方向上延伸，並且配置為在對應於多視像影像的複數個視像的方向上引導光。所述視像可以彼此水平地相鄰。在一些實施例中，處於開啟狀態的圓柱形透鏡可以具有焦距，其被選擇以使在指定的觀看平面，視像可以具有對應於人的平均瞳距的中心至中心間隔。在一些實施例中（例如，如圖4所示），2D／多視像可切換扁豆狀透鏡系統400可以可選地包括基本上類似於上述背光件104的背光件408。在一些實施例中（例如，如圖4所示），2D／多視像可切換扁豆狀透鏡系統400可以可選地包括基本上類似於上述光閥陣列106的光閥陣列410。
圖5是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的合成影像500的平面圖。例如，所示合成影像500可以表示由圖3的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100和圖4的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡系統400其中之一或之二提供的合成影像。多視像影像內容502或2D影像內容504可以可選地包含不連續的區域。在圖5的示例中，合成影像500包含多視像影像內容502的中心區域，其相對側被2D影像內容504的區域包圍。在一些實施例中，例如圖5的示例，多視像影像內容502和2D影像內容504之間的一個或多個邊界可以平行於合成影像500的邊緣。在一些實施例中，例如圖5的示例，多視像影像內容502和2D影像內容504之間的一個或多個邊界可以沿著合成影像500的整個範圍延伸。
圖6是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示另一示例中的合成影像600的平面圖。例如，所示合成影像600可以表示由圖3的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100和圖4的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡系統400其中之一或之二提供的合成影像。多視像影像內容602或2D影像內容604可以可選地包含不連續的區域。在圖6的示例中，合成影像600包含多視像影像內容602的區域，其圍繞至少一個2D影像內容604的區域。在另一示例中（圖中未顯示），2D內容區域可以圍繞多視像內容的一個或多個區域。應當理解，圖5和圖6的示例只是多視像影像內容和2D影像內容如何位於合成影像內的具體示例，並不意味著限制多視像內容和2D影像內容區域的配置和位置。
圖7是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中操作2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的方法700的流程圖。方法700可由2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100、2D／多視像可切換扁豆狀透鏡系統400或另一個合適的系統執行。方法700只是操作2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的方法的一個示例。也可以使用其他合適的方法。如圖7中所示，操作2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的方法700包括使用顯示面板提供合成影像的像素（步驟702）。根據各種實施例，合成影像包括多視像影像內容和二維（2D）影像內容。在一些實施例中，顯示面板可以基本上類似於上文關於2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100所描述的顯示面板102。
操作2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的方法700進一步包括使用可切換扁豆狀透鏡陣列從像素形成合成影像（步驟704）。根據各種實施例，可切換扁豆狀透鏡陣列的可切換扁豆狀透鏡可在開啟狀態和關閉狀態之間切換，以在開啟狀態從合成影像的對應像素提供多視像影像，並在關閉狀態從合成影像的對應像素提供2D影像。在各種實施例中，可以藉由將表示合成影像內的多視像影像內容和2D影像內容的像素的時間性混合或區域性混合以提供合成影像。
在一些實施例中，時間性混合可以包括將可切換扁豆狀透鏡陣列的可切換扁豆狀透鏡的開啟和關閉狀態做時間多工處理，以將合成影像中的多視像影像內容和2D影像內容做時間多工處理。在一些實施例中，區域性混合可以包括在對應於合成影像的不同的區域的可切換扁豆狀透鏡陣列的不同的部位中切換可切換扁豆狀透鏡的不同的子集合，將其切換到開啟狀態以提供多視像影像內容並且切換到關閉狀態以提供2D影像內容。
在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列可以基本上類似於上文描述的可切換2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器100的可切換扁豆狀透鏡陣列108。具體來說，在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列可以包含具有固定的折射率的第一材料層。第一材料層可以包含可切換扁豆狀透鏡陣列的固定的透鏡。在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列可以包含具有可電控的折射率的第二材料層。第二材料層可以接觸第一材料層，並且可以填充可切換扁豆狀透鏡陣列的固定的透鏡的形狀。
在一些實施例中，將可切換扁豆狀透鏡陣列的可切換扁豆狀透鏡切換到開啟狀態可以包括控制第二材料層的可電控的折射率，以具有不同於固定的折射率的折射率。在一些實施例中，將可切換扁豆狀透鏡陣列的可切換扁豆狀透鏡切換到關閉狀態可以包含控制第二材料層的可電控的折射率，以具有匹配固定的折射率的折射率。
在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列可以包含互相平行排列的圓柱形透鏡的一維陣列。圓柱形透鏡可以在垂直方向上延伸。圓柱形透鏡可以將光引導進入多視像影像的複數個視像中。所述視像可以彼此水平地相鄰。在一些實施例中，處於開啟狀態的圓柱形透鏡可以具有焦距，其被選擇以使在指定的觀看平面，視像具有對應於人的平均瞳距的中心至中心間隔。在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列可以包含二維透鏡陣列。在一些實施例中，可切換扁豆狀透鏡陣列中的可切換扁豆狀透鏡可以是旋轉對稱透鏡。
因此，本發明已經描述了一種多視像顯示器的示例和實施例，其包含照亮光閥陣列的有限尺寸的虛擬光源。應該理解的是，上述示例僅是說明本發明所述的原理的多個具體示例的其中一些示例。很明顯的，所屬技術領域中具有通常知識者可以輕易設計出多種其他配置，但這些配置不會超出本發明申請專利範圍所界定的範疇 。
本申請案主張於2022年7月30日提交的第 PCT/US22/38972號國際專利申請的優先權，該申請案請求於2022年3月7日提交的第63/317,392號美國臨時申請案的優先權，本發明引用上述兩篇全文且併入本發明。
10:多視像顯示器 12:螢幕 14:視像 16:視像方向 20:光束 100:2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器 102:顯示面板 104:背光件 106:光閥陣列、光閥 108:可切換扁豆狀透鏡陣列 110:可切換扁豆狀透鏡 110A:可切換扁豆狀透鏡 110B:可切換扁豆狀透鏡 110C:可切換扁豆狀透鏡 112:第一材料層 114:第二材料層 116:視像 118:觀看平面 120:中心至中心間隔 122:電極 124:透鏡控制器 126:眼部追蹤器 128:眼睛 130:控制器 132:光閥群組 134:光閥群組 136:光閥群組 400:2D／多視像可切換扁豆狀透鏡系統 402:可切換扁豆狀透鏡顯示器 404:可切換扁豆狀透鏡陣列 406:透鏡控制器 408:背光件 410:光閥陣列 420:第一區域 422:第二區域 500:合成影像 502:多視像影像內容 504:2D影像內容 600:合成影像 602:多視像影像內容 604:2D影像內容 700:方法 702:步驟 704:步驟 O:原點 θ:仰角分量、角度分量、仰角 σ:準直因子 ϕ:方位角分量、角度分量、方位角
根據在本發明所述的原理的示例和實施例的各種特徵可以參考以下結合附圖的詳細描述而更容易地理解，其中相同的元件符號表示相同的結構元件，並且其中： 圖1是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多視像顯示器的立體圖。 圖2是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的具有與多視像顯示器的視像方向相對應的特定主要角度方向的光束的角度分量的示意圖。 圖3是根據本發明所述原理的一些實施例，顯示示例中的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的側視圖。 圖4是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的2D／多視像可切換扁豆狀透鏡系統的方塊圖。 圖5是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的合成影像的平面圖。 圖6是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示另一示例中的合成影像的平面圖。 圖7是根據本發明所述原理的一些實施例，顯示示例中操作2D／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的方法的示意圖。 特定示例和實施例具有上述參考附圖所示的特徵之外的其他特徵，或者具有代替上述參考附圖中所示的特徵的其他特徵。下文將參照上述參考附圖，詳細描述這些特徵和其他特徵。
400:2D/多視像可切換扁豆狀透鏡系統
402:可切換扁豆狀透鏡顯示器
404:可切換扁豆狀透鏡陣列
406:透鏡控制器
408:背光件
410:光閥陣列
420:第一區域
422:第二區域

Claims (29)

  1. 一種二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，包括： 一顯示面板，其配置為提供一合成影像的像素，該合成影像包括一多視像影像內容和一二維（2D）影像內容兩者；以及 一可切換扁豆狀透鏡陣列，其配置為從該等像素形成該合成影像， 其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列具有可切換扁豆狀透鏡，其可在一開啟狀態與一關閉狀態之間切換，以在該開啟狀態從該合成影像的對應像素提供該多視像影像內容，並且在該關閉狀態從該合成影像的對應像素提供該2D影像內容，以及 其中，藉由將表示該合成影像中的該多視像影像內容和該2D影像內容的像素的時間性混合或區域性混合，使用可切換的該開啟狀態和該關閉狀態以提供該合成影像。
  2. 如請求項1之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中，該時間性混合包括時間多工處理該可切換扁豆狀透鏡陣列中的該等可切換扁豆狀透鏡的該開啟狀態和該關閉狀態，以時間多工處理該合成影像中的該多視像影像內容和該2D影像內容。
  3. 如請求項1之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中，該區域性混合包括在對應於該合成影像的不同的區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的不同的部位中切換該等可切換扁豆狀透鏡的不同的子集合，將其切換到該開啟狀態以提供該多視像影像內容並且切換到該關閉狀態以提供該2D影像內容。
  4. 如請求項1之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中，在該區域性混合中： 該合成影像的該等像素分組成互斥的像素的子集合， 每個像素的子集合對應於該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一各別的可切換扁豆狀透鏡，以及 該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡配置為當該可切換扁豆狀透鏡處於該開啟狀態時，將來自對應的像素的子集合的光引導進入該多視像影像內容的各別的視像方向，以作為該多視像影像內容的不同的視像的一視像像素。
  5. 如請求項1之2D／多視像可切換扁豆狀顯示器，其中，該顯示面板包含：一背光件，其配置為發射光；以及一光閥陣列，其配置為調變由該背光件發射的光以提供該等像素。
  6. 如請求項1之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括： 一第一材料層，其具有一固定的折射率並且包括該可切換扁豆狀透鏡陣列的固定的透鏡；以及 一第二材料層，其具有一可電控的折射率，該第二材料層接觸該第一材料層，並且填充該可切換扁豆狀透鏡陣列的該等固定的透鏡的形狀，該可電控的折射率具有與該固定的折射率匹配的一第一可控狀態以及不同於該固定的折射率的一第二可控狀態。
  7. 如請求項6之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中： 該第一材料層設置於該第二材料層與該顯示面板之間，以及 該第一材料層的一固定的透鏡是一正型透鏡。
  8. 如請求項6之二維／多視像可切換扁豆狀顯示器，其中： 該第二材料層設置於該第一材料層與該顯示面板之間，以及 該第一材料層的一固定的透鏡是一負型透鏡。
  9. 如請求項6之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列包含電極，其配置為傳送一電壓和一電流的至少其中之一，以切換該可切換扁豆狀透鏡陣列中的可切換扁豆狀透鏡，而獨立於該可切換扁豆狀透鏡陣列中的其他可切換扁豆狀透鏡。
  10. 如請求項6之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列包含電極，其配置為傳送一電壓和一電流的至少其中之一，以切換對應於該合成影像的一區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的一部位中的該等可切換扁豆狀透鏡，而獨立於對應於該合成影像的其他區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的部位中的可切換扁豆狀透鏡。
  11. 如請求項6之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，進一步包括一透鏡控制器，其配置為： 控制該第二材料層的該可電控的折射率，以具有不同於該固定的折射率的折射率，以提供該開啟狀態；以及 控制該第二材料層的該可電控的折射率，以具有與該固定的折射率匹配的折射率，以提供該關閉狀態。
  12. 如請求項11之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中，對於該區域性混合，該透鏡控制器配置為將該合成影像的一區域的該等可切換扁豆狀透鏡在提供該多視像影像內容的該開啟狀態與提供該2D影像內容的該關閉狀態之間一起切換。
  13. 如請求項1之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中： 該可切換扁豆狀透鏡陣列包括互相平行排列的圓柱形透鏡的一一維陣列， 該等圓柱形透鏡在垂直方向上延伸，並且配置為將光引導進入該多視像影像內容的複數個視像中，以及 該等視像彼此水平地相鄰。
  14. 如請求項13之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中，處於該開啟狀態的該圓柱形透鏡具有一焦距，其被選擇以使得在指定的一觀看平面處，該等視像具有對應於人的一平均瞳距的一中心至中心間隔。
  15. 如請求項1之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括一二維透鏡陣列。
  16. 如請求項15之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡是一旋轉對稱透鏡。
  17. 一種二維／多視像可切換扁豆狀透鏡系統，包括： 一可切換扁豆狀透鏡顯示器，其配置為提供包括一多視像影像內容和一二維（2D）影像內容兩者的一合成影像，該可切換扁豆狀透鏡顯示器包含具有可切換扁豆狀透鏡的一可切換扁豆狀透鏡陣列，該等可切換扁豆狀透鏡可在一開啟狀態與一關閉狀態之間切換；以及 一透鏡控制器，其配置為使用該多視像影像內容和該2D影像內容的時間性混合或區域性混合以提供該合成影像， 其中，該時間性混合包括時間多工處理該等可切換扁豆狀透鏡的該開啟狀態和該關閉狀態，以將該合成影像中的該多視像影像內容和該2D影像內容疊加，以及 其中，該區域性混合包括選擇性開啟該合成影像的一第一區域中的可切換扁豆狀透鏡以在該第一區域中提供該多視像影像內容，以及選擇性關閉該合成影像的一第二區域中的可切換扁豆狀透鏡以在該第二區域中提供該2D影像內容。
  18. 如請求項17之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡系統，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括： 一第一材料層，其具有一固定的折射率並且包括該可切換扁豆狀透鏡陣列的固定的透鏡；以及 一第二材料層，其具有一可電控的折射率，該第二材料層接觸該第一材料層，並且填充該可切換扁豆狀透鏡陣列的該等固定的透鏡的形狀，該可電控的折射率具有與該固定的折射率匹配的一第一可控狀態以及不同於該固定的折射率的一第二可控狀態。
  19. 如請求項18之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡系統，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列包含電極，其配置為傳送一電壓和一電流的至少其中之一，以切換該可切換扁豆狀透鏡陣列中的可切換扁豆狀透鏡，而獨立於該可切換扁豆狀透鏡陣列中的其他可切換扁豆狀透鏡。
  20. 如請求項18之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡系統，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列包含電極，其配置為傳送一電壓和一電流的至少其中之一，以切換對應於該合成影像的一區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的一部位中的該等可切換扁豆狀透鏡，而獨立於對應於該合成影像的其他區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的部位中的該等可切換扁豆狀透鏡。
  21. 如請求項18之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡系統，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡是一圓柱形透鏡，該圓柱形透鏡在垂直方向上延伸，並且配置為在對應於該多視像影像內容的複數個視像的方向上引導光，該等視像彼此水平地相鄰。
  22. 如請求項21之二維／多視像可切換扁豆狀透鏡系統，其中，處於該開啟狀態的該圓柱形透鏡具有一焦距，其被選擇以使得在指定的一觀看平面處，該等視像具有對應於人的一平均瞳距的一中心至中心間隔。
  23. 一種操作二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的方法，該方法包括： 使用一顯示面板提供一合成影像的像素，該合成影像包括一多視像影像內容和一二維（2D）影像內容兩者；以及 使用一可切換扁豆狀透鏡陣列以從該等像素形成該合成影像，該可切換扁豆狀透鏡陣列中的可切換扁豆狀透鏡可在一開啟狀態與一關閉狀態之間切換，以在該開啟狀態從該合成影像的對應像素提供該多視像影像內容，並且在該關閉狀態從該合成影像的對應像素提供該2D影像內容， 其中，藉由將表示該合成影像中的該多視像影像內容和該2D影像內容的像素的時間性混合或區域性混合以提供該合成影像。
  24. 如請求項23之操作二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的方法，其中： 該時間性混合包括時間多工處理該可切換扁豆狀透鏡陣列中的該等可切換扁豆狀透鏡的該開啟狀態和該關閉狀態，以時間多工處理該合成影像中的該多視像影像內容和該2D影像內容，以及 該區域性混合包括在對應於該合成影像的不同的區域的該可切換扁豆狀透鏡陣列的不同的部位中切換該等可切換扁豆狀透鏡的不同的子集合，將其切換到該開啟狀態以提供該多視像影像內容並且切換到該關閉狀態以提供該2D影像內容。
  25. 如請求項23之操作二維／多視像可切換扁豆狀顯示器的方法，其中： 該可切換扁豆狀透鏡陣列包括： 一第一材料層，其具有一固定的折射率並且包括該可切換扁豆狀透鏡陣列的固定的透鏡；以及 一第二材料層，其具有一可電控的折射率，該第二材料層接觸該第一材料層，並且填充該可切換扁豆狀透鏡陣列的該等固定的透鏡的形狀， 將該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡切換到該開啟狀態包括控制該第二材料層的該可電控的折射率，以具有不同於該固定的折射率的折射率，以及 將該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡切換到該關閉狀態包括控制該第二材料層的該可電控的折射率，以具有與該固定的折射率匹配的折射率。
  26. 如請求項23之操作二維／多視像可切換扁豆狀透鏡顯示器的方法，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括互相平行排列的圓柱形透鏡的一一維陣列，該等圓柱形透鏡在垂直方向上延伸，並且配置為將光引導進入彼此水平地相鄰的該多視像影像內容的複數個視像中。
  27. 如請求項26之操作二維／多視像可切換扁豆狀顯示器的方法，其中，處於該開啟狀態的該圓柱形透鏡具有一焦距，其被選擇以使得在指定的一觀看平面處，該等視像具有對應於人的一平均瞳距的一中心至中心間隔。
  28. 如請求項23之操作二維／多視像可切換扁豆狀顯示器的方法，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列包括一二維透鏡陣列。
  29. 如請求項28之操作二維／多視像可切換扁豆狀顯示器的方法，其中，該可切換扁豆狀透鏡陣列中的一可切換扁豆狀透鏡是一旋轉對稱透鏡。
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