CN110140010A - 静态多视图显示器和方法 - Google Patents

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CN110140010A CN201780082099.6A CN201780082099A CN110140010A CN 110140010 A CN110140010 A CN 110140010A CN 201780082099 A CN201780082099 A CN 201780082099A CN 110140010 A CN110140010 A CN 110140010A
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Abstract

静态多视图显示器和静态多视图显示器操作的方法使用衍射光栅从具有不同径向方向的被引导光束衍射地散射光，以提供静态多视图图像。静态多视图显示器包含：光导，被配置为引导多个被引导光束；以及光源，被配置为提供具有不同径向方向的多个被引导光束。静态多视图显示器还包含多个衍射光栅，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对应的强度和主角方向的定向光束。

Description

静态多视图显示器和方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年1月6日提交的美国临时专利申请序列号为62/442,982的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
关于联邦赞助研究或开发的声明
无
背景技术
显示器、并且更具体地“电子”显示器是用于向各种设备和产品的用户传递信息的几乎无处不在的介质。例如，可以在各种设备和应用中找到电子显示器，包含但不限于移动电话(例如，智能电话)、手表、平板计算机、移动计算机(例如，膝上型计算机)、个人计算机和计算机监视器、汽车显示控制台、摄像机显示器和各种其他移动以及基本上非移动的显示应用和设备。电子显示器通常采用像素强度的不同图案(pattern)来表示或显示正在传递的图像或类似信息。如在无源电子显示器的情况下，可以通过反射入射在显示器上的光来提供不同像素强度图案。或者，电子显示器可提供或发射光以提供不同像素强度图案。发光的电子显示器通常被称为有源显示器。
附图说明
参照结合附图的以下详细描述，可更容易理解根据这里描述的原理的示例和实施例的各种特征，其中相同的参考标记表示相同的结构元件，并且其中：
图1A示出了根据与这里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示出了根据与这里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示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅的横截面视图。
图3A示出了根据与这里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视图。
图3B示出了根据与这里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视图。
图3C示出了根据与这里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示出了根据与这里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视图。
图5A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的包含寄生反射减轻的静态多视图显示器的平面视图。
图5B示出了根据与这里描述的原理一致的另一实施例的示例中的包含寄生反射减轻的静态多视图显示器的平面视图。
图6A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的平面视图。
图6B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的另一示例中的图6A的静态多视图显示器的平面视图。
图7A示出了根据与这里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视图。
图7B示出了根据与这里描述的原理一致的另一实施例的示例中的被组织为多视图像素的一组衍射光栅的平面视图。
图8示出了根据与这里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9示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器操作的方法的流程图。
一些示例和实施例具有作为上述引用的附图中所示特征的补充和替代之一的其他特征。下面参考上面引用的图详细说明这些和其他特征。
具体实施方式
根据这里描述的原理的示例和实施例提供静态或准静态三维(3D)或多视图图像的显示。具体地，与所描述的原理一致的实施例使用多个定向光束来显示静态或准静态多视图图像。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正在显示的多视图图像的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以及在一些实施例中、定向光束的各个方向是预定的或“固定的”。这样，所显示的多视图图像可以被称为静态或准静态多视图图像。
根据各种实施例，被配置为显示静态或准静态多视图图像的静态多视图显示器包括光学地连接到光导的衍射光栅，以提供具有各个定向光束强度和方向的定向光束。衍射光栅被配置为通过或根据衍射耦合或散射出从光导内被引导的光来发射或提供定向光束，所述光被引导作为多个被引导光束。此外，多个被引导光束中的被引导光束在彼此不同的径向(radial)方向上在光导内被引导。这样，多个衍射光栅中的衍射光栅包括考虑入射在衍射光栅上的被引导光束的特定径向方向的光栅特性，或者包括作为入射在衍射光栅上的被引导光束的特定径向方向的函数的光栅特性。具体地，光栅特性可以是衍射光栅与被配置为提供被引导光束的光源的相对位置的函数。根据各种实施例，光栅特性被配置为考虑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或准静态多视图图像的各种视图中的相关联的视图像素之间的对应关系。
这里，“多视图显示器”被定义为配置为在不同的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***。“静态多视图显示器”被定义为被配置为显示预定或固定(即静态)的多视图图像——尽管是作为多个不同视图——的多视图显示器。这里“准静态多视图显示器”被定义为通常作为时间函数可以在不同的固定多视图图像之间或在多个多视图图像状态之间切换的静态多视图显示器。例如，在不同的固定多视图图像或多视图图像状态之间切换可以提供一种初步的动画形式。此外，如这里所定义的，准静态多视图显示器是静态多视图显示器的一种类型。这样，纯静态多视图显示器或图像与准静态多视图显示器或图像之间没有区别，除非这样的区别是为了正确理解所需要的。
图1A示出了根据与这里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，屏幕12被配置为显示多视图图像16内的视图14(或等效地，多视图显示器10的视图14)或者多视图图像16的视图14中的视图像素。例如，屏幕12可以是汽车、电话(例如，移动电话、智能电话等)、平板计算机，膝上型计算机，台式计算机的计算机监视器、摄像机显示器或基本上任何其他设备的电子显示器的显示屏幕。
多视图显示器10在相对于屏幕12的不同的视图方向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被示为从屏幕12以各种不同的主角方向延伸的箭头。不同视图14被示为在箭头(即，描绘视图方向18)的末端处的阴影多边形框。因此，当多视图显示器10(例如，如图1A中所示)关于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关于x轴旋转时，所观看的图像不变，直到没有光线到达观看者的眼睛(如图所示)为止。
注意，虽然不同视图14被示出为在屏幕12上方，但是当多视图图像16被显示在多视图显示器10上并且由观看者观看时，视图14实际上出现在屏幕12上或附近。如图1A中所示的在屏幕12上方描绘多视图图像16的视图14仅仅是为了简化说明，并且意欲表示从与特定视图14对应的视图方向18中的相应一个观看多视图显示器10。此外，在图1A中，仅示出了三个视图14和三个视图方向18，均作为示例而非限制。
通过这里的定义，视图方向或等效地具有与多视图显示器的视图方向对应的方向的光束通常具有由角分量{θ，φ}给出的主角方向。这里，角分量θ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”。通过定义，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示出了根据与这里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(例如，图1A中的视图方向18)对应的特定主角方向的光束20的角分量{θ，φ}的图形表示。另外，通过这里的定义，光束20从特定点发射或发出。也就是说，通过定义，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)原点O。
此外这里，当在术语“多视图图像”和“多视图显示器”中使用时，术语“多视图”被定义为表示多个不同视图的不同透视图或包含多个不同视图中的视图之间的角度差的多个视图。另外，通过这里定义，术语“多视图”明确地包含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，当在这里采用时，“多视图显示器”可以明确区别于仅包含用来表示场景或图像的两个不同视图的立体显示器。然而，注意，通过这里定义，虽然多视图图像和多视图显示器可以包含多于两个的视图，但是通过一次仅选择观看多视图视图中的两个(例如，每只眼睛一个视图)，可以作为立体图像对来观看(例如，在多视图显示器上)多视图图像。
在多视图显示器中，“多视图像素”这里被定义为表示多视图显示器的类似的多个不同视图的每个中的像素的一组或多个视图像素。等效地，多视图像素可以具有对应于或表示将由多视图显示器显示的多视图图像的不同视图的每个中的像素的单独的视图像素。而且，通过这里的定义，多视图像素的视图像素是所谓的“定向像素”，因为视图像素中的每个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，由多视图像素的视图像素表示的不同视图像素在不同视图的每个中可以具有等效的或至少基本上类似的位置或坐标。例如，第一多视图像素在多视图图像的不同视图的每个中可以具有与位于{x1，y1}的视图像素对应的单独的视图像素，而第二多视图像素在不同视图的每个中可以具有与位于{x2，y2}的视图像素对应的单独的视图像素，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，多视图显示器可以提供八乘四的视图阵列(即，32个视图)，并且多视图像素可以包含三十二(32)个视图像素(即，每个视图一个)。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所选择的视图的像素的数量。
这里，“光导”被定义为使用全内反射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”通常是指介电光波导，其采用全内反射来在光导的介电材料和围绕该光导的材料或介质之间的界面处引导光。通过定义，全内反射的条件是光导的折射率大于与光导材料的表面相邻的周围介质的折射率。在一些实施例中，除了前述折射率差之外或取而代之，光导可以包含涂层，以进一步促进全内反射。例如，涂层可以是反射涂层。光导可以是若干光导中的任何一种，包含但不限于板光导或片光导和带状光导中的一个或两个。
此外这里，术语“板”当被应用于光导作为“板光导”时，被定义为逐段或差分地平坦的层或薄片，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，通过这里的定义，顶表面和底表面两者彼此分开，并且可以至少在微分意义上彼此基本平行。也就是说，在板光导的任何微分小的区域内，顶表面和底表面基本平行或共面。
在一些实施例中，板光导可以基本上是平坦的(即，约束在平面内)，并且因此，板光导是平面光导。在其他实施例中，板光导可以在一个或两个正交的维度中弯曲。例如，板光导可以在单个维度中弯曲以形成圆柱形的板光导。然而，任何弯曲都有足够大的曲率半径以确保在板光导内维持全内反射以引导光。
这里，“衍射光栅”通常被定义为被布置以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，可以按在特征对之间具有一个或多个光栅间隔的周期性方式或准周期性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，材料表面中的多个沟槽或背脊)。在其他示例中，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，其在相邻衍射特征之间具有小于大约将被衍射光栅衍射的光的波长的光栅间隔或距离。
这样，并且通过这里的定义，“衍射光栅”是提供入射到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，则所提供的衍射或衍射散射可以导致、并因此被称作“衍射耦合”，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(redirection)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到衍射光栅上的光(即，入射光)的传播方向不同的传播方向。这里，通过衍射的光的传播方向的改变被称为“衍射重定向”。因此，衍射光栅可以被理解为包括衍射地重定向入射到衍射光栅上的光的衍射特征的结构，并且，如果光从光导入射，则衍射光栅也可以将光从光导衍射地耦合出。
此外，通过这里的定义，衍射光栅的特征被称作“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。衍射特征可以包含衍射光的各种结构中的任何一种，包含但不限于在表面处、表面中和表面上的沟槽、背脊、孔和凸起中的一个或多个。例如，衍射光栅可以包含在材料表面中的多个基本平行的沟槽。在另一个示例中，衍射光栅可以包含从材料表面升出的多个平行的背脊。衍射特征(例如，沟槽、背脊、孔、凸起等)可以具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓的任何一种，包含但不限于正弦曲线轮廓、矩形轮廓(例如，二元衍射光栅)、三角形轮廓和锯齿形轮廓(例如，闪耀光栅)中的一个或多个。
如下面进一步描述的，这里的衍射光栅可以具有光栅特性，包含特征间隔或间距、取向和尺寸(诸如衍射光栅的宽度或长度)中的一个或多个。此外，可以选择或选取光栅特性作为光束在衍射光栅上的入射角的函数、衍射光栅距光源的距离的函数或两者的函数。具体地，根据一些实施例，可以选取衍射光栅的光栅特性以依赖于光源与衍射光栅的位置的相对位置。通过适当地改变衍射光栅的光栅特性，由衍射光栅衍射(例如，从光导衍射地耦合出)的光束(即，“定向光束”)的强度和主角方向两者与多视图图像的视图像素的强度和视图方向对应。
根据这里描述的各种示例，可以采用衍射光栅(例如，多视图像素的衍射光栅，如下所述)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或由其提供的衍射角θm可由等式(1)给出：
其中，λ是光的波长，m是衍射级次，n是光导的折射率，d是衍射光栅特征之间的距离或间隔，θi是光在光栅上的入射角。为了简化，等式(1)假定衍射光栅与光导的表面相邻并且光导外部的材料的折射率等于1(即，nout＝1)。通常，衍射级次m被给出为整数。衍射光栅产生的光束的衍射角θm可以由等式(1)给出，其中衍射级次为正数(例如，m＞0)。例如，当衍射级次等于一(即，m＝1)时，提供第一级衍射。
图2示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的衍射光栅30的横截面视图。例如，衍射光栅30可位于光导40的表面上。另外，图2示出了以入射角θi入射到衍射光栅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还示出了作为入射光束20的衍射结果的、由衍射光栅30衍射产生并耦合出的耦合出的光束(或光束集合)60。耦合出的光束60具有由等式(1)给出的衍射角θm(或这里的“主角方向”)。例如，耦合出的光束60可以对应于衍射光栅30的衍射级次“m”。
根据各种实施例，各种光束的主角方向由光栅特性确定，光栅特性包含但不限于衍射光栅的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)、取向和特征间隔中的一个或多个。此外，通过这里的定义，并且如上面关于图1B所述，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。
这里，“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，光导中的被引导光束)内基本上彼此平行的光束。此外，通过这里的定义，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。而且，这里“准直器”被定义为被配置为将光准直的基本上任何光学设备或装置。
这里，“准直因子”被定义为光被准直的程度。具体地，通过这里的定义，准直因子定义了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多数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+/-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，并且角展度可以是在准直光束的峰值强度的一半处确定的角度。
这里，“光源”被定义为光的来源(例如，被配置为产生并发射光的光学发射器)。例如，光源可以包括光学发射器，例如在被激活或开启时发射光的发光二极管(LED)。具体地，这里，光源可以基本上是任何光源或者基本上包括任何光学发射器，包含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他光源中的一个或多个。光源产生的光可以具有颜色(即，可以包含特定波长的光)，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，光源可以包含一套或一组光学发射器，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他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，不同的颜色可以包含原色(例如，红、绿、蓝)。
此外，如这里所用的，冠词“一”意为具有其在专利领域中的通常含义，即“一个或多个”。例如，“一个光栅”意为一个或多个光栅，并且这样，“所述光栅”这里意为“所述光栅(或多个)”。同样，这里对“顶”、“底”、“上面”、“下面”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何提及这里无意成为限制。这里，术语“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，或者可以表示正负10％、或正负5％、或正负1％，除非另有明确规定。此外，如这里所用的，术语“基本”意为大部分、或几乎全部、或全部、或在约51％至约100％的范围内的量。而且，这里的示例意图仅是说明性的，并且是为了讨论的目的而呈现，而非作为限制。
根据这里描述的原理的一些实施例，提供了被配置为提供多视图图像并且更具体地说是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示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器100的平面视图。图3B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器100的一部分的横截面视图。具体地，图3B可以示出穿过图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平面中。图3C示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器100的透视图。根据一些实施例，所示的静态多视图显示器100被配置为纯粹提供静态多视图图像，而在其他实施例中，静态多视图显示器100可以被配置为提供多个多视图图像，并且因此用作(或者是)准静态多视图显示器100。例如，静态多视图显示器100可以是在不同的固定多视图图像之间或者等效地在多个多视图图像状态之间可切换，如下所述。
图3A-3C中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102中的每个定向光束102具有强度和主角方向。多个定向光束102一起表示静态多视图显示器100被配置为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。
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被配置为沿着光导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可以包含被配置为光波导的介电材料。介电材料可以具有大于围绕介电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可以是片光波导或板光波导，包括延伸的、基本上平坦的光学透明介电材料薄片。基本上平坦的介电材料薄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的光学透明的材料可以包含各种介电材料中的任何一种或由各种介电材料中的任何一种构成，包含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还可以包含在光导110的表面的至少一部分(例如，顶表面和底表面中的一个或两个)上的涂覆层(未示出)。根据一些示例，涂覆层可以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)和第二表面110”(例如，“后”表面或“底”表面)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。注意，为了简化说明，在图3B中没有明确地描绘非零传播角。然而，图3B确实示出了指向图示平面的箭头，该箭头描绘了被引导光束112沿着光导长度的一般传播方向103。
如这里定义的，“非零传播角”是相对于光导110的表面(例如，第一表面110'和第二表面110”)的角度。此外，根据各种实施例，非零转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。而且，只要选取特定非零传播角小于光导110内的全内反射的临界角，则可以为特定实施方式选择(例如，任意地)特定非零传播角。
如图3A和图3C所示，静态多视图显示器100还包括光源120。光源120位于光导110上的输入位置116处。例如，光源120可以位于光导110的边缘或侧面114附近，如图所示。光源120被配置为在光导110内提供光作为多个被引导光束112。此外，光源120提供光，使得多个被引导光束的各个被引导光束112具有彼此不同的径向方向118。
具体地，由光源120发射的光被配置为进入光导110，并且以离开输入位置116的径向图案且跨越或沿着光导110的长度作为多个被引导光束112传播。此外，由于离开输入位置116的径向传播图案，多个被引导光束的各个被引导光束112具有彼此不同的径向方向。例如，光源120可以对接耦合(butt-couple)到侧面114。例如，对接耦合的光源120可以促进以扇形图案引入光，以提供各个被引导光束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输入位置116处的“点”光源，使得被引导光束112沿着不同的径向方向118传播(即，作为多个被引导光束112)。
在一些实施例中，光源120的输入位置116在光导110的侧面114上靠近或约在侧面114的中心或中间。具体地，在图3A和图3C中，在近似位于光导110的侧面114(即，“输入侧”)的中心(例如，在其中间)的输入位置116处示出光源120。替代地(未示出)，输入位置116可以远离光导110的侧面114的中间。例如，输入位置116可以位于光导110的角落处。例如，光导110可以具有矩形形状(例如，如图所示)，并且光源120的输入位置116可以位于矩形形状的光导110的角落处(例如，输入侧114的角落)。
在各种实施例中，光源120可以包括基本上任何光源(例如，光学发射器)，包含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，RGB颜色模型)的原色。在其他示例中，光源120可以是基本上宽带的光源，被配置为提供基本上宽带的或多色光。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个相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，通过将光从光源120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可以是准直的(即，被引导光束112可以是准直光束)。这样，在一些实施例中，静态多视图显示器100可以包含光源120和光导110之间的准直器(未示出)。替代地，光源120还可以包括准直器。准直器被配置为在光导110内提供准直的被引导光束112。具体地，准直器被配置为从光源120的一个或多个光学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成准直光。在一些示例中，准直器可以被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，准直可以在垂直于光导110的表面(例如，第一或第二表面110'、110”)的平面中提供具有相对窄的角展度的准直的被引导光束112。根据各种实施例，准直器可包括多种准直器中的任何一种，包含但不限于被配置为将例如来自光源120的光准直的透镜、反射器或镜子(例如，倾斜的准直反射器)、或衍射光栅(例如，基于衍射光栅的筒形准直器)。
此外，在一些实施例中，准直器可以提供准直光，准直光具有非零传播角或者根据预定的准直因子被准直，或者具有非零传播角且根据预定的准直因子被准直。而且，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和具有不同的颜色特定的准直因子中的一个或两者的准直光。在一些实施例中，准直器还被配置为将准直光传递到光导110以作为被引导光束112传播。
在一些实施例中，使用准直光或未准直光可以影响可以由静态多视图显示器100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，则所发射的定向光束102可以在至少两个正交方向上具有相对窄或受约束的角展度。因此，静态多视图显示器100可以在具有两个不同方向(例如，x方向和y方向)的阵列中提供具有多个不同视图的多视图图像。然而，如果被引导光束112基本上未被准直，则多视图图像可以提供视图视差，但是可能不提供不同视图的完整的二维阵列。具体地，如果被引导光束112未被准直(例如，沿着z轴)，则多视图图像可以提供当关于y轴旋转时展现“视差3D”的不同多视图图像(例如，如图1A中所示)。另一方面，例如，如果静态多视图显示器100围绕x轴旋转，则多视图图像及其视图可保持基本不变或相同，因为多个定向光束的定向光束102在y-z平面内具有较宽的角度范围。因此，所提供的多视图图像可以是仅在一个方向而不是两个方向上提供视图阵列的“仅视差(parallax only)”。
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，被配置为发射多个定向光束的定向光束102。如上所述并且根据各种实施例，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，当光源120从侧面114照射光导110时，衍射光栅130可以发射定向光束102，如下面进一步描述的。
根据各种实施例，多个衍射光栅的衍射光栅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二者的定向光束102。在一些实施例中，多个衍射光栅中的衍射光栅130通常不相交、重叠或根据一些实施例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与衍射光栅130中的其他衍射光栅通常是有区别的并且分开。
如图3B所示，定向光束102可以至少部分地以与被引导光束112在光导110内的平均或一般传播方向103不同的方向、并且在一些实施例中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可以被基本上被约束在x-z平面。
根据各种实施例，多个衍射光栅中的每个衍射光栅130具有相关联的光栅特性。每个衍射光栅的相关联的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、由径向方向118定义、或者是径向方向118的函数。此外，在一些实施例中，相关联的光栅特性进一步由衍射光栅130和光源120的输入位置116之间的距离确定或限定。例如，相关联的特性可以是衍射光栅130a与输入位置116之间的距离D和入射到衍射光栅130a上的被引导光束112的径向方向118a的函数，如图3A所示。换句话说，多个衍射光栅130中的衍射光栅130的相关联的光栅特性取决于光源的输入位置116和衍射光栅130在光导110的表面上相对于输入位置116的特定位置。
图3A示出了具有不同空间坐标(x1，y1)和(x2，y2)的两个不同衍射光栅130a和130b，其进一步具有不同的光栅特性以补偿或考虑来自光源120的入射在衍射光栅130上的多个被引导光束112的不同径向118a和118b。类似地，两个不同的衍射光栅130a和130b的不同光栅特性考虑了通过不同的空间坐标(x1，y1)和(x2，y2)确定的、相应衍射光栅130a、130b距光源输入位置116的不同距离。
图3C示出了可以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被示出为发射具有彼此不同的主角方向的定向光束102。根据各种实施例，不同的主角方向可以与静态多视图显示器100的不同视图方向对应。例如，第一组衍射光栅130可以将入射的被引导光束112(如虚线所示)的一部分衍射地耦合出，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，可以通过相应的第二、第三组衍射光栅130将入射的被引导光束112的一部分衍射耦合出来提供分别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)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”'，等等，如图所示。图3C中还示出了可以由多视图显示器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”'。所示的第一、第二和第三视图14'、14”、14”'表示对象的不同透视图，并且共同地是所显示的多视图图像16(例如，等价于图1A中所示的多视图图像16)。
通常，衍射光栅130的光栅特性可以包含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，衍射光栅耦合效率(诸如衍射光栅面积、沟槽深度或背脊高度等)可以是从输入位置116到衍射光栅的距离的函数。例如，衍射光栅耦合效率可以被配置为作为距离的函数而增加，部分地用以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的强度的一般性降低。因此，根据一些实施例，由衍射光栅130提供并且与对应视图像素的强度对应的定向光束102的强度可以部分地由衍射光栅130的衍射耦合效率确定。
图4示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器100的平面视图。在图4中，示出了角空间中的照明量134，该角空间距光导110的侧面114处的光源120的输入位置116的距离为D。注意，当多个光束112的传播的径向方向以远离y轴并朝向x轴的角度改变时，照明量具有更宽的角度尺寸。例如，照明量134b比照明量134a宽，如图所示。
再次参照图3B，多个衍射光栅130可以位于光导110的第一表面110'处或附近，第一表面110'是光导110的光束发射表面，如图所示。例如，衍射光栅130可以是透射模式衍射光栅，被配置为通过第一表面110'衍射地耦合出被引导光部分作为定向光束102。替代地，多个衍射光栅130可以位于与光导110的光束发射表面(即第一表面110')相对的第二表面110”处或附近。具体地，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，作为衍射地散射或耦合出的定向光束102。在其他实施例中(未示出)，衍射光栅130可以位于光导110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一个或两者。
在这里描述的一些实施例中，定向光束102的主角方向可以包含由于定向光束102在光导表面处离开光导110而导致的折射效应。例如，作为示例而非限制，当衍射光栅130位于第二表面110”处或附近时，当定向光束102穿越第一表面110'时，由于折射率的变化，定向光束102可以被折射(即，弯曲)。
在一些实施例中，可以进行防备以减轻并且在一些情形下甚至基本消除静态多视图显示器100内的被引导光112的各种寄生反射(spurious reflection)源，特别是当那些寄生反射源可能导致发射非预期的定向光束、并且继而导致产生静态多视图显示器100非预期的图像时。各种潜在的寄生反射源的示例包含但不限于可以产生被引导光112的二次反射的光导110的侧壁。来自静态多视图显示器100内的各种寄生反射源的反射可以通过许多方法中的任何一种来减轻，包含但不限于寄生反射的吸收和受控重定向。
图5A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的包含寄生反射减轻的静态多视图显示器100的平面视图。图5B示出了根据与这里描述的原理一致的另一实施例的示例中的包含寄生反射减轻的静态多视图显示器100的平面视图。具体地，图5A和图5B示出了包括光导110、光源120和多个衍射光栅130的静态多视图显示器100。也示出多个被引导光束112，多个被引导光束112中的至少一个被引导光束112入射在光导110的侧壁114a、114b上。通过侧壁114a、114b的被引导光束112的潜在寄生反射由表示反射的被引导光束112'的虚线箭头示出。
在图5A中，静态多视图显示器100还包括在光导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。吸收层可以包括基本上任何光学吸收剂，包含但不限于例如施加到侧壁114a、114b上的黑色涂料。如图5A所示，作为示例而非限制，吸收层119被施加到侧壁114b，而侧壁114a缺少吸收层119。吸收层119拦截并吸收入射的被引导光束112，有效地防止或减轻了从侧壁114b产生潜在寄生反射。另一方面，作为示例而非限制示出，入射在侧壁114a上的被引导光束112反射，导致产生反射的被引导光束112'。
图5B示出了使用受控反射角的寄生反射减轻。具体地，图5B中所示的静态多视图显示器110的光导110包括倾斜侧壁114a、114b。倾斜侧壁具有被配置为优选地将反射的被引导光束112'定向为基本离开衍射光栅130的倾斜角。这样，反射的被引导光束112'不会被衍射地耦合出光导110作为非预期的定向光束。如图所示，侧壁114a、114b的倾斜角可以在x-y平面内。在其他示例(未示出)中，侧壁114a、114b的倾斜角可以在另一个平面中，例如，x-z平面，以将反射的被引导光束112'从光导110的顶表面或底表面定向出来。注意，作为示例而非限制，图5B示出了侧壁114a、114b包含仅沿其一部分的倾斜。
根据一些实施例，静态多视图显示器100可以包括彼此横向偏移的多个光源120。多个光源中的光源120的横向偏移可以在各个衍射光栅130处或之间提供各种被引导光束102的径向方向上的差异。根据一些实施例，该差异进而可以促进提供所显示的多视图图像的动画(animation)。因此，在一些实施例中，静态多视图显示器100可以是准静态多视图显示器100。
图6A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器100的平面视图。图6B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的另一示例中的图6A的静态多视图显示器100的平面视图。图6A和图6B中所示的静态多视图显示器100包括光导110以及多个衍射光栅130。另外，静态多视图显示器100还包括多个光源120，这些光源彼此横向偏移并且被配置为分别提供具有彼此不同的径向方向118的被引导光束112，如图所示。
具体地，图6A和图6B示出了在光导110的侧面114上的第一输入位置116a处的第一光源120a和第二输入位置116b处的第二光源120b。第一和第二输入位置116a、116b沿侧面114(即，沿x方向)彼此横向偏移或移位，以提供相应的第一和第二光源120a、120b的横向偏移。另外，多个光源120中的第一和第二光源120a、120b中的每个提供具有彼此各自不同的径向方向的不同的多个被引导光束112。例如，第一光源120a可以提供具有第一组不同径向方向118a的第一多个被引导光束112a，且第二光源120b可以提供具有第二组不同径向方向118b的第二多个被引导光束112b，分别如图6A和图6B所示。此外，第一和第二多个被引导光束112a、112b通常具有不同的径向方向组118a、118b，不同的径向方向组118a、118b由于第一和第二光源120a、120b的横向偏移也按组彼此不同，如同所示。
因此，多个衍射光栅130发射表示在视图空间中彼此移位(例如，在视图空间中有角度地移位)的不同多视图图像的定向光束。因此，通过在第一和第二光源120a、120b之间切换，静态多视图显示器100可以提供多视图图像的“动画”，例如时间顺序动画。具体地，例如，通过在不同的顺序时间间隔或时段期间顺序地照射第一和第二光源120a、120b，静态多视图显示器100可以被配置为在不同的时间段期间移动多视图图像的表观位置(apparentlocation)。根据一些实施例，由动画提供的表观位置的这种移位可以表示并且是将静态多视图显示器100操作为准静态多视图显示器100以提供多个多视图图像状态的例子。
根据各种实施例，如上面关于图3A-3C所述，使用衍射(例如，通过衍射散射或衍射耦合)发射静态多视图显示器100的定向光束102。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，每个多视图像素包含包括来自多个衍射光栅的一个或多个衍射光栅130的一组衍射光栅130。此外，如上面已经讨论的，衍射光栅(或多个)130具有衍射特性，该衍射特性是光导110上的径向位置的函数以及由衍射光栅(或多个)130发射的定向光束102的强度和方向的函数。
图7A示出了根据与这里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的平面视图。图7B示出了根据与这里描述的原理一致的另一实施例的示例中的被组织为多视图像素140的一组衍射光栅130的平面视图。如图7A和图7B所示，衍射光栅130中的每个包括根据衍射特征间隔(有时称为“光栅间隔”)或光栅间距彼此间隔开的多个衍射特征。衍射特征间隔或光栅间距被配置为提供从光导内衍射耦合出或散射被引导光部分。在图7A-7B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中的衍射特征的间隔或光栅间距可以是亚波长(即，小于被引导光束112的波长)。注意，尽管图7A和图7B示出了具有单个或均匀光栅间隔(即，恒定光栅间距)的衍射光栅130，但这仅为了简化说明。在各种实施例中，如下所述，衍射光栅130可以包括多个不同的光栅间隔(例如，两个或更多个光栅间隔)或者可变衍射特征间隔或光栅间距，以提供定向光束102，例如，如在图3A-6B中以各种方式示出的。因此，图7A和图7B并不意欲暗示着单个光栅间距是衍射光栅130的排他实施例。
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开的沟槽和背脊中的一个或两个。沟槽或背脊可以包括光导110的材料，例如，沟槽或背脊可以形成在光导110的表面中。在另一示例中，沟槽或背脊可以由除了光导材料之外的材料形成，例如，光导110的表面上的另一种材料的膜或层。
如前面讨论的并且如图7A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以被配置为确定由衍射光栅130提供的定向光束102的强度。替代地或另外地，如前面讨论并且在图7A-7B中示出的，光栅特性包括衍射光栅130的光栅间距和光栅取向(例如，图7A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(chirped)衍射光栅作为光栅特性。通过定义，“啁啾”衍射光栅是展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，光栅间距)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。这样，通过定义，啁啾衍射光栅是“线性啁啾”衍射光栅。在其他实施例中，多视图像素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，包含但不限于指数啁啾、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中的多个衍射光栅可以包括第一衍射光栅，被配置为提供定向光束102的红色部分。此外，衍射光栅130中的多个衍射光栅可以包括第二衍射光栅，被配置为提供定向光束102的绿色部分。更进一步，衍射光栅130中的多个衍射光栅可以包括第三衍射光栅，被配置为提供定向光束102的蓝色部分。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依次布置的分开的衍射光栅，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7B所示，组成多视图像素140的该组的衍射光栅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一组视图确定或指示的不同的光栅特性。例如，多视图像素140可以包含一组八(8)个衍射光栅130，其进而对应于静态多视图显示器100的8个不同视图。而且，静态多视图显示器100可以包含多个多视图像素140。例如，可以存在带有多组衍射光栅130的多个多视图像素140，每个多视图像素140与8个不同视图中的每个中的2048×1024个像素中的不同的一个对应。
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透明的。具体地，在一些实施例中，光导110和间隔开的多个衍射光栅130可以允许光在与第一表面110'和第二表面110”两者正交的方向上穿过光导110。因此，光导110、并且更一般地静态多视图显示器100对于在与多个被引导光束中的被引导光束112的一般传播方向103正交的方向上传播的光是透明的。此外，至少部分地通过衍射光栅130的基本透明性，可以促进透明性。
根据这里描述的原理的一些实施例，提供了多视图显示器。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，基于在多视图显示器中的一个或多个多视图像素中包含的多个衍射光栅的光栅特性，发射的定向光束可以被优选地指向多视图显示器的多个视图区域。而且，衍射光栅可以在定向光束中产生不同的主角方向，不同的主角方向与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对应。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，定向光束中的不同定向光束可以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，不同视图可以在由多视图显示器显示的多视图图像中提供信息的“无眼镜”(例如，自动立体)表示。
图8示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示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)。定向光束202在图8中被示为从一个或多个多视图像素210发出的箭头。图8中还示出了可以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是静态的或准静态的(即，不被主动调制)。相反，多视图像素210或者在它们被照射时提供定向光束202，或者在它们未被照射时不提供定向光束202。此外，根据各种实施例，所提供的定向光束202的强度连同那些定向光束202的方向定义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内的显示视图14'、14”、14”'是静态的或准静态的。
图8中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的多个不同视图。根据各种实施例，阵列中的多视图像素210包括被配置为衍射地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，其与静态多视图显示器200的一组视图中的不同视图的不同视图方向对应。而且，可以基于入射光束对于衍射光栅212的径向方向、距提供入射光束的光源的距离、或者基于这两者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可以分别基本上类似于上述静态多视图显示器100的衍射光栅130和多视图像素140。
如图8所示，静态多视图显示器200还包括被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面关于静态多视图显示器100描述的光导110。根据各种实施例，多视图像素210，或者更具体地，各种多视图像素210的衍射光栅212被配置为从光导220散射或耦合出被引导光(或等效地“被引导光束204”，如图所示)的一部分，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)。具体地，多视图像素210光学地连接到光导220，以通过衍射散射或衍射耦合来散射或耦合出被引导光(即，被引导光束204)的一部分。
在各种实施例中，衍射光栅212的光栅特性基于在衍射光栅212处的入射被引导光束204的径向方向、与提供被引导光束204的光源之间的距离或这两者而变化，或者作为在衍射光栅212处的入射被引导光束204的径向方向、与提供被引导光束204的光源之间的距离或这两者的函数而变化。以这种方式，来自多视图像素中的不同衍射光栅212的定向光束202可以与由静态多视图显示器200提供的多视图图像的视图的像素对应。
图8中示出的静态多视图显示器200还包括光源230。光源230可以被配置为将光提供给光导110。具体地，所提供的光(例如，在图8中由从光源发出的箭头示出)由光导110引导作为多个被引导光束204。根据各种实施例，多个被引导光束中的被引导光束204在光导220内具有彼此不同的径向方向。在一些实施例中，例如，被引导光束204被提供有非零传播角，并且在一些实施例中，具有准直因子以提供被引导光束204在光导220内的预定角展度。根据一些实施例，光源230可以基本上类似于上面描述的静态多视图显示器100的光源(或多个)120之一。例如，光源230可以对接耦合到光导220的输入边缘。光源230可以以扇形或放射状图案辐射光，以提供具有不同径向方向的多个被引导光束204。
根据这里描述的原理的其他实施例，提供了一种静态多视图显示器操作的方法。图9示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的静态多视图显示器操作的方法300的流程图。根据各种实施例，静态多视图显示器操作的方法300可以用于提供静态多视图图像的显示和准静态多视图图像的显示中的一个或两者。
如图9所示，静态多视图显示器操作的方法300包括沿着光导引导310光作为具有公共原点和彼此不同的径向方向的多个被引导光束。具体地，通过定义，多个被引导光束中的被引导光束具有与多个被引导光束中的另一个被引导光束不同的径向传播方向。此外，通过定义，多个被引导光束中的每个被引导光束具有公共原点。在一些实施例中，原点可以是虚拟原点(例如，在被引导光束的实际原点之后的点)。例如，原点可以在光导之外，并且因此是虚拟原点。根据一些实施例，光沿其被引导310的光导以及其中被引导的被引导光束可以分别基本上类似于上面参照静态多视图显示器100描述的光导110和被引导光束112。
图9中所示的静态多视图显示器操作的方法300还包括使用多个衍射光栅发射320表示多视图图像的多个定向光束。根据各种实施例，多个衍射光栅中的衍射光栅将光从多个被引导光束中衍射地耦合或散射出，作为多个定向光束中的定向光束。此外，被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两者。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。而且，多个定向光束中的定向光束的强度可以与多视图图像的各种视图像素的强度对应。在一些实施例中，衍射光栅中的每个产生与多视图图像的一个视图中的特定视图像素对应的、单个主角方向上且具有单个强度的单个定向光束。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，一组衍射光栅可以被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的光栅特性控制，光栅特性基于(即，是其函数)衍射光栅相对于公共原点的位置。具体地，多个衍射光栅的光栅特性可以基于在衍射光栅处的入射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源的距离或这两者而变化，或者等效地可以是在衍射光栅处的入射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源的距离或这两者的函数。
根据一些实施例，多个衍射光栅可以基本上类似于上面描述的静态多视图显示器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也在上面描述的多个定向光束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间距和光栅取向中的一个或两个。此外，衍射光栅提供的、并且与对应的视图像素的强度对应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。也就是说，在一些示例中，控制强度的光栅特性可以包括衍射光栅的光栅深度、光栅的尺寸等。
如图所示，静态多视图显示器操作的方法300还包括使用光源提供330将被引导作为多个被引导光束的光。具体地，使用光源将光提供给光导，作为具有多个不同径向传播方向的被引导光束。根据各种实施例，用于提供330光的光源位于光导的侧面，光源位置是多个被引导光束的公共原点。在一些实施例中，光源可以基本上类似于上面描述的静态多视图显示器100的光源(或多个)120。具体地，光源可以对接耦合到光导的边缘或侧面。此外，在一些实施例中，光源可以近似为表示公共原点的点源。
在一些实施例(未示出)中，静态多视图显示器操作的方法还包括通过在第一时间段期间引导第一多个被引导光束并且在第二时段期间在第二时间段期间引导第二多个被引导光束来使多视图图像动画化。第一多个被引导光束可以具有与第二多个被引导光束的公共原点不同的公共原点。例如，光源可以包括多个横向偏移的光源，例如，被配置为提供动画，如上所述。根据一些实施例，动画可以包括在第一和第二时间段期间多视图图像的表观位置的移位。
在一些实施例中，所提供330的光基本上是未准直的。在其他实施例中，所提供330的光可以是准直的(例如，光源可以包括准直器)。在各种实施例中，所提供330的光可以在光导内在光导的表面之间以非零传播角被引导具有不同的径向方向。当在光导内被准直时，可以根据准直因子对所提供330的光进行准直，以在光导内建立被引导光的预定角展度。
因此，已经描述了具有衍射光栅的静态多视图显示器和静态多视图显示器操作的方法的示例和实施例，衍射光栅被配置为从具有彼此不同的径向方向的被引导光束提供表示静态或准静态多视图图像的多个定向光束。应当理解，上述示例仅仅是对表示这里描述的原理的许多具体示例中的一些示例的说明。显然，本领域技术人员可以在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下容易地设计出许多其他布置。

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，在所述光导上的输入位置处，所述光源被配置为在所述光导内提供具有彼此不同的径向方向的多个被引导光束；和
多个衍射光栅，被配置为发射表示静态多视图图像的定向光束，每个衍射光栅被配置为从所述多个被引导光束中的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的强度和视图方向对应的强度和主角方向的定向光束。
2.如权利要求1所述的静态多视图显示器，其中，所述光源的输入位置在所述光导的侧面上、在所述侧面的中点附近处。
3.如权利要求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主角方向，所述光栅特性是所述衍射光栅在所述光导的表面上的位置和所述光源在所述光导的侧面上的输入位置二者的函数。
4.如权利要求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间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.如权利要求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.如权利要求1所述的静态多视图显示器，其中，所述多个定向光束中的定向光束的发射图案在平行于所述多个被引导光束的传播方向的方向上比在垂直于所述多个被引导光束的传播方向的方向上更宽。
7.如权利要求1所述的静态多视图显示器，其中，所述多个衍射光栅位于所述光导的与所述光导的光束发射表面相对的表面上。
8.如权利要求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将由所述光源发射的光准直，所述多个被引导光束包括准直光束。
9.如权利要求1所述的静态多视图显示器，还包括在所述光导上的另一个横向偏移的输入位置处的另一个光源，所述另一个光源被配置为提供另一多个被引导光束，其中所述多个被引导光束和所述另一多个被引导光束具有彼此不同的径向方向，并且其中在所述光源和所述另一个光源之间的切换被配置为使所述静态多视图图像动画化，所述静态多视图显示器是准静态多视图显示器。
10.如权利要求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传播的光是透明的。
11.一种静态多视图显示器，包括：
板光导；
光源，被配置为在所述板光导内提供具有彼此不同的径向方向的多个被引导光束；和
多视图像素阵列，被配置为提供静态多视图图像的多个不同视图，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将光从所述多个被引导光束衍射地耦合出，以提供表示所述多视图像素的视图像素的定向光束，
其中，由所述多个衍射光栅中的衍射光栅提供的定向光束的主角方向是光栅特性的函数，所述光栅特性是所述衍射光栅与所述光源的相对位置的函数。
12.如权利要求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间距和光栅取向中的一个或两个。
13.如权利要求11所述的静态多视图显示器，其中，由所述衍射光栅提供的并且与对应视图像素的强度对应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.如权利要求11所述的静态多视图显示器，其中，所述光源包括沿着所述光导的侧面从第二光学发射器横向偏移的第一光学发射器，所述第一光学发射器被配置为提供第一多个被引导光束，并且所述第二光学发射器被配置为提供第二多个被引导光束。
15.如权利要求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。
16.一种静态多视图显示器操作的方法，所述方法包括：
在光导中引导具有公共原点和彼此不同的径向方向的多个被引导光束；和
使用多个衍射光栅发射表示静态多视图图像的多个定向光束，所述多个衍射光栅中的衍射光栅将光从所述多个被引导光束中衍射地耦合出，作为具有静态多视图图像的对应视图像素的强度和主角方向的所述多个定向光束中的定向光束，
其中，所发射的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，所述衍射特性基于所述衍射光栅相对于所述公共原点的位置。
17.如权利要求16所述的静态多视图显示器操作的方法，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间距和光栅取向中的一个或两个。
18.如权利要求16所述的静态多视图显示器操作的方法，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。
19.如权利要求16所述的静态多视图显示器操作的方法，还包括使用光源提供将被引导作为所述多个被引导光束的光，所述光源位于所述光导的侧面，其中，所述光源位置是所述多个被引导光束的公共原点。
20.如权利要求16所述的静态多视图显示器操作的方法，还包括通过在第一时间段期间引导第一多个被引导光束并且在第二时段期间在第二时间段期间引导第二多个被引导光束来使所述静态多视图图像动画化，所述第一多个被引导光束具有与所述第二多个被引导光束的公共原点不同的公共原点，其中，动画化包括在所述第一时间段和第二时间段期间所述静态多视图图像的表观位置的移位。
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