TW202238217A - 多使用者多視像顯示器、系統、及方法 - Google Patents

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Abstract

一種多使用者多視像顯示器、系統、及方法，其當使用者群組在預定觀看區域之內時選擇性地提供多視像影像，或者當使用者群組在預定觀看區域之外時選擇性地提供二維影像。多使用者多視像顯示器包含：廣角背光件，配置為提供廣角發射光；以及多視像背光件，配置為提供方向性發射光。多使用者多視像顯示器進一步包含：光閥陣列，配置為調變廣角發射光以提供二維影像，並且調變方向性發射光以在預定觀看區域內提供多視像影像。可以採用頭部追蹤器來追蹤使用者群組的使用者，以根據使用者群組的位置判斷是否提供多視像影像或二維影像。

Description

多使用者多視像顯示器、系統、及方法
本發明涉及一種多視像顯示器，更具體地，涉及多使用者多視像顯示器、多使用者多視像顯示系統與其方法。
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。其中最常見的電子顯示器為陰極射線管（cathode ray tube, CRT）、電漿顯示面板（plasma display panel, PDP）、液晶顯示器（liquid crystal display, LCD）、電致發光（electroluminescent, EL）顯示器、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 OLED, AMOLED）顯示器、電泳（electrophoretic, EP）顯示器、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）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。在主動顯示器的分類中，最明顯的示例是CRT、PDP及OLED/AMOLED。在上述以發射光進行分類的情況下，LCD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，提供一種多使用者多視像顯示器，包括：一廣角背光件，配置為提供廣角發射光；一多視像背光件，配置為提供包括複數個方向性光束的方向性發射光，該等方向性光束的方向對應至一多視像影像的不同視像方向；以及一光閥陣列，配置為調變該廣角發射光以提供一二維影像，並且調變該方向性發射光以在該多使用者多視像顯示器的一預定觀看區域內提供該多視像影像，其中，該多使用者多視像顯示器配置為當一使用者群組在該預定觀看區域之內時選擇性地提供該多視像影像、或者當該使用者群組在該預定觀看區域之外時選擇性地提供該二維影像。
根據本發明一實施例，該多視像背光件設置在該廣角背光件與該光閥陣列之間，該多視像背光件對於該廣角發射光為光學透明的。
根據本發明一實施例，該多視像背光件包括：一導光件，配置為將光引導為具有一預定準直因子的引導光；以及一多光束元件陣列，在該導光件上彼此間隔開，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為從該導光件散射出該引導光的一部分，以作為該方向性發射光的該等方向性光束，其中，該多光束元件陣列中的多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五到百分之二百之間。
根據本發明一實施例，該多光束元件陣列中的多光束元件包括配置為繞射地散射出該引導光的一繞射光柵、配置為反射地散射出該引導光的一微反射元件、以及配置為折射地散射出該引導光的一微折射元件其中的一個或多個。
根據本發明一實施例，該多光束元件的該繞射光柵、該微反射元件和該微折射元件其中的一個或多個，包括布置在該多光束元件的邊界內的複數個子元件。
根據本發明一實施例，該預定觀看區域配置為藉由改變該光閥陣列的一多視像像素相對於該多光束元件陣列中對應的多光束元件位置的位置以動態地調整，該預定觀看區域被動態地調整以使該使用者群組保持在該預定觀看區域內。
根據本發明一實施例，只有在該使用者群組超出該預定觀看區域的一調整範圍時，才會提供該二維影像。
根據本發明一實施例，多使用者多視像顯示器進一步包括：一頭部追蹤器，配置為判斷該使用者群組中的複數個使用者相對於該多使用者多視像顯示器的該預定觀看區域的位置，並且根據所判斷的位置選擇性地啟動該廣角背光件或者該多視像背光件其中一個，當判斷該使用者群組在該預定觀看區域之內時，該頭部追蹤器啟動該多視像背光件，並且提供該多視像影像，並且當判斷該使用者群組在該預定觀看區域之外時，該頭部追蹤器啟動該廣角背光件，並且提供該二維影像。
根據本發明一實施例，該頭部追蹤器包括：一攝影機，配置為週期性地擷取該使用者群組的影像；以及一影像處理器，配置為判斷週期性擷取的該影像內的該使用者群組的位置，以提供該使用者群組相對於該多使用者多視像顯示器的該預定觀看區域的一週期性位置測量。
根據本發明一實施例，該頭部追蹤器進一步包括：一運動感測器，配置為在該週期性位置測量之間追蹤該多使用者多視像顯示器的一相對運動，以判斷該多使用者多視像顯示器的該相對運動，其中，該相對運動用於提供該週期性位置測量之間的該使用者群組的該位置的一估計值。
在本發明之另一態樣中，提供一種多使用者多視像顯示系統，包括：一廣角背光件，配置為提供廣角發射光；一多視像背光件，包括一多光束元件陣列，該多光束元件陣列配置為提供包括複數個方向性光束的方向性發射光，該方向性光束的方向對應至一多視像影像的不同視像方向；一光閥陣列，配置為調變該廣角發射光以提供一二維影像，並且調變該方向性發射光以提供該多視像影像；以及一顯示控制器，配置為當該多使用者多視像顯示系統的一使用者群組的位置被判斷在該多使用者多視像顯示系統的一預定觀看區域內時，控制該多使用者多視像顯示系統以提供該多視像影像，否則提供該二維影像。
根據本發明一實施例，該多視像背光件進一步包括：一導光件，配置為將光引導為引導光，其中，該多光束元件陣列在該導光件上彼此間隔開，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為從該導光件散射出該引導光的一部分，以作為該等方向性光束。
根據本發明一實施例，該導光件配置為根據一準直因子引導該引導光以作為準直引導光，並且其中，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的四分之一至兩倍之間。
根據本發明一實施例，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件包括配置為繞射地散射出該引導光的一繞射光柵、配置為反射地散射出該引導光的一微反射元件、以及配置為折射地散射出該引導光的一微折射元件其中的一個或多個。
根據本發明一實施例，該顯示控制器包括一頭部追蹤器，配置為判斷該使用者群組中的複數個使用者的位置，該顯示控制器進一步配置以：在判斷該等使用者的該位置在該預定觀看區域之內時，啟動該多視像背光件的一光源以提供該等方向性光束，並且控制該光閥陣列以提供該多視像影像；以及相對的，在判斷該等使用者的該位置在該預定觀看區域之外時，啟動該廣角背光件的一光源以提供該廣角發射光，並且控制該光閥陣列以提供該二維影像。
根據本發明一實施例，該顯示控制器進一步配置為藉由改變該光閥陣列的一多視像像素相對於該多光束元件陣列中對應的多光束元件位置的位置來動態地調整該預定觀看區域，該顯示控制器動態地調整該預定觀看區域，以使該使用者群組保持在該預定觀看區域內，只有在該使用者群組超出該預定觀看區域的一調整範圍時，才會提供該二維影像。
根據本發明一實施例，該頭部追蹤器包括一光學雷達感測器、一飛時測距感測器和一攝影機其中的一個或多個，且配置為判斷該使用者群組中的該等使用者的該位置。
在本發明之另一態樣中，提供一種多使用者多視像顯示器的操作方法，該方法包括：使用一頭部追蹤器判斷該多使用者多視像顯示器的一使用者群組中的複數個使用者的位置；當該使用者群組中的該等使用者的該位置判斷為在該多使用者多視像顯示器的一預定觀看區域內時，提供一多視像影像，該多視像影像係藉由使用一光閥陣列調變來自一多視像背光件的方向性發射光而提供；以及當該使用者群組中的該等使用者的該位置在該預定觀看區域之外時，提供一二維影像，該二維影像係藉由使用該光閥陣列調變來自一廣角背光件的廣角發射光而提供。
根據本發明一實施例，其中，判斷該使用者群組中的該等使用者的該位置包括：使用該頭部追蹤器追蹤該等使用者中的每一個的位置；以及將該使用者群組中的該等使用者的每一個的該位置與該預定觀看區域比較，以判斷該等使用者是集體地在該預定觀看區域之內或者在該預定觀看區域之外。
根據本發明一實施例，該頭部追蹤器包括一光學雷達感測器、一飛時測距感測器和一攝影機其中的一個或多個，且配置為判斷該使用者群組中的該等使用者的該位置。
根據本發明一實施例，該多視像背光件包括：一導光件，配置為將光引導為具有一預定準直因子的引導光；以及一多光束元件陣列，在該導光件上彼此間隔開，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為從該導光件散射出該引導光的一部分，以作為該方向性發射光的複數個方向性光束，其中，該多光束元件陣列中的多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五到百分之二百之間。
根據本發明一實施例，該方法進一步包括：藉由將來自該多視像背光件的該方向性發射光朝向該使用者群組傾斜，以動態地調整該預定觀看區域，該預定觀看區域被動態地調整，以使該使用者群組中的該等使用者保持在該預定觀看區域內，其中，只有在該使用者群組超出該預定觀看區域的一調整範圍時，才會提供該二維影像。
根據本發明一實施例，該多視像背光件包括一多光束元件陣列，以及其中，該方向性發射光的該傾斜包括改變該光閥陣列的一多視像像素相對於該多光束元件陣列中對應的多光束元件位置的位置。
根據本發明所述的原理的示例和實施例，本發明向多個使用者提供以多視像的方式顯示的資訊以及其操作方法。具體來說，根據本發明所述的原理，多使用者多視像顯示器配置為當使用者群組在多使用者多視像顯示器的預定觀看區域內時，選擇性地提供多視像影像。相反的，當使用者群組在預定觀看區域之外時，多使用者多視像顯示器可以提供二維（2D）影像。根據各個實施例，藉由基於使用者群組是否在預定觀看區域內選擇性地提供多視像影像或二維影像，可以確保對多使用者多視像顯示器的使用者提供舒適的觀看體驗，其在多視像影像的角度觀看範圍內基本上沒有跳動（jumps）和壞點（bad spot）。本發明所述的多使用者多視像顯示器和顯示系統的用途，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、相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程序和裝置。
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液晶顯示器（LCD）是2D顯示器的示例。與此相反，「多視像顯示器」定義為配置以在不同視像方向（view direction）上或從不同視像方向提供多視像影像（multiview image）的不同視像（different views）的電子顯示器或顯示系統。具體來說，不同視像可以表示多視像影像的場景或物體的不同立體圖。在一些情況下，多視像顯示器也可以稱為三維（3D）顯示器，例如，在同時觀看多視像影像的兩個不同的視像時，提供觀看三維影像的感覺。舉例而言，多使用者多視像顯示器可以提供所謂「裸眼（glasses-free）」或裸視立體（autostereoscopic）的多視像影像。
圖1A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1A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的箭頭）的終止處顯示為較暗的複數個多邊形框；並且僅示出了四個視像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1A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，視像方向或等效地具有與多視像顯示器的視像方向對應方向的光束，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1B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1A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1B進一步顯示了原點O的光束（或視像方向）。
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差異。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」一詞明確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區分開。然而應注意的是，雖然多視像影像和多視像顯示器可以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」定義為在多視像顯示器的類似的複數個不同視像的每一個視像之中的子像素的集合或「視像」像素的集合。具體來說，多視像像素可具有個別視像像素，其對應於或表示多視像影像的每一個不同視像中的視像像素。此外，根據本發明定義，多視像像素的視像像素是所謂的「方向性（directional）像素」，其中每個視像像素與不同視像中相應的一視像的預定視像方向相關聯。此外，根據各個示例與實施例，多視像像素的不同視像像素在每個不同視像中可以相同的或至少基本上相似的位置或座標。舉例而言，第一多視像像素可以具有個別視像像素，其位於多視像影像的每個不同視像中的｛x 1, y 1｝處；而第二多視像像素可以具有個別視像像素，其位於多視像影像的每個不同視像中的｛x 2, y 2｝處，依此類推。在一些實施例中，多視像像素中的視像像素的數量可以等於多視像顯示器的視像的數量。
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視像方向相對應的不同視像。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。
此外在本發明中，顯示器的「使用者」定義為正在或可能正在使用或觀看該顯示器的人。因此，根據定義，多視像顯示器的使用者是多視像顯示器的觀看者，舉例來說，觀看者可以正在觀看多視像顯示器上或由多視像顯示器顯示的多視像影像。此外，術語「使用者」和「觀看者」在本發明中可以可互換地使用，以意指為顯示器的使用者。此外，本發明的「使用者群組」明確地定義為一個或多個使用者。
根據各個實施例，多視像顯示器可以具有角度觀看範圍，其限制在多視像顯示器上方的半空間的子區域。與此角度觀看範圍對應的子區域在本發明中定義為「預定觀看區域I」，並表示半空間的子區域，其中，使用者可以觀看由多視像顯示器顯示的多視像影像，而基本上不會體驗到或遭遇到與在多視像顯示器上顯示或由多視像顯示器顯示的多視像影像相關的影像跳動或所謂的「壞點」。
在本發明中，「導光件」定義為使用全內反射（total internal reflection, TIR）在結構內引導光的結構。具體來說，導光件可以包含在導光件的工作波長下基本上為透明的核心。在各個示例中，術語「導光件」一般指的是介電材料的光波導，其利用全內反射在導光件的介電材料和圍繞導光件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件的折射係數大於與導光件材料的表面鄰接的周圍介質的折射係數。在一些實施例中，導光件可以在利用上述的折射係數差異之外額外包含塗層，或者利用塗層取代上述的折射係數差異，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。導光件可以是數種導光件中的任何一種，包含但不限於平板或厚平板導光件和條狀導光件其中之一或之二。
本發明中，術語「平板（plate）」（如在「平板導光件」中一樣）應用於導光件時，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）」導光件。具體來說，平板導光件定義為導光件，導光件配置以在由導光件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，在平板導光件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，平板導光件可以是基本上平坦的（亦即，限制為平面），並且因此平板導光件是平面導光件。在其他實施例中，平板導光件可以在一個或兩個正交維度上彎曲。舉例而言，平板導光件可以由單一維度彎曲以形成圓柱狀的平板導光件。然而，任何曲率都具有足夠大的曲率半徑，以確保在平板導光件內保持全內反射以引導光。
如本發明所定義，引導光的「非零值傳播角度」是相對於導光件的引導表面的角度。此外，根據本發明定義，非零值傳播角度均大於零且小於導光件內的全內反射的臨界角度。此外，只要非零值傳播角度為小於導光件內的全內反射的臨界角，特定實施例可以選擇（例如任意選擇）任何非零值傳播角度。在各個實施例中，光可以由引導光的非零值傳播角度引入或耦合到導光件122中。
根據各個實施例，藉由將光耦合至導光件中所生成的引導光或等效的引導「光束」可為準直光束。在本發明中，「準直光」或「準直光束」通常定義為一束光，其中，數道光束在光束內基本上互相平行。此外，根據本發明定義，從準直光束發散或散射的光線不被認為是準直光束的一部分。
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（angular spread）。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，準直光束的光線可以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。
此外在本發明中，「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、錐形導光件和上述各種準直器的組合。根據各個實施例，由準直器提供的準直量可以在實施例間以預定程度或預定大小變化。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，準直器可以包含一形狀或類似的一準直特性，其提供兩個正交方向其中之一或之二上的光準直。
根據本發明的定義，「多光束元件」為產生包含複數條光束的光的背光件或顯示器的結構或元件。在一些實施例中，多光束元件可以光學耦合到背光件的導光件，以耦合出或散射出在導光件中引導的一部分光以提供複數個光束。此外，根據本發明的定義，由多光束元件產生的複數條光束中的光束具有彼此不同的主要角度方向。具體來說，根據定義，複數條光束中的光束具有不同於複數條光束中的另一光束的預定主要角度方向。因此，根據本發明的定義，光束稱為「方向性光束」，並且複數個光束可以稱為複數個方向性光束。
此外，複數條方向性光束可以表示光場。例如，複數條方向性光束可以限制在基本上為圓錐形的空間區域中，或者具有預定角展度，其包含複數條光束中的光束的不同主要角度方向。因此，光束的預定角展度的組合（亦即，複數條光束）可以表示光場。
根據各個實施例，複數條方向性光束中的各條方向性光束的不同主要角度方向根據包含但不限於多光束元件的尺寸（例如，長度、寬度、面積等）的特性以決定。在一些實施例中，根據本發明的定義，多光束元件可以視為「擴展點光源」，亦即，複數點光源分佈在多光束元件的範圍上。此外，由多光束元件產生的方向性光束具有由角度分量｛θ, ϕ｝給出的主要角度方向，根據本發明定義，並且如上文關於圖1B所述。
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光的來源或包括基本上任何光學發射器，其包含但不限於，發光二極體（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、以及實質上任何光源其中的一個或多個。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）。「偏振（polarized）」光源在本發明中定義為，產生或提供具有預定偏振的光的基本上任何光源。舉例而言，偏振光源可以包括在光源的光學發射器的輸出處的偏光器。
根據本發明定義，「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約大於三十度（例如，＞±30°），或者大約大於四十度（例如，＞±40°），或者大約大於五十度（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 circuit, IC）、超大型積體（very large scale integrated, VLSI）電路、特殊應用積體電路（application specific integrated circuit, ASIC）、現場可程式邏輯閘陣列（field programmable gate array, FPGA）、數位信號處理器（digital signal processor, DSP）、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現為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的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藉由軟體或韌體實施。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IC、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，本發明中「一多光束元件」指一個或多個多光束元件，並因此「多光束元件」在本發明意思是「該（些）多光束元件」。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、或在約51%至約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。
根據本發明所述原理的一些實施例，本發明提供一種多使用者多視像顯示器。圖2A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示器100的側視圖。圖2B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示另一示例中圖2A的多使用者多視像顯示器100的側視圖。如圖所示，多使用者多視像顯示器100配置為選擇性地提供多視像影像100a或2D影像100b，以便由使用者A、使用者B、使用者C的群組觀看。具體來說，如圖2A所示，多使用者多視像顯示器100配置為當使用者A、使用者B、使用者C的群組在多使用者多視像顯示器100的預定觀看區域I內時提供多視像影像100a。亦即，根據各個實施例，如果使用者A、使用者B、使用者C的位置對應於預定觀看區域I內，可以認為或判斷使用者A、使用者B、使用者C的群組在預定觀看區域I之內。
另外，如圖2B所示，當使用者A、使用者B、使用者C的群組在預定觀看區域I之外時，多使用者多視像顯示器100配置為提供2D影像100b。根據各個實施例，當使用者A、使用者B、使用者C中的一個或多個不在預定觀看區域I內時，可以判斷或認為使用者A、使用者B、使用者C的群組在預定觀看區域I之外，亦即，使用者A、使用者B、使用者C中的一個或多個的位置不對應於在預定觀看區域I內。圖2B以示例而非限制的方式，顯示使用者A、使用者B、使用者C的群組中的至少一部分的使用者A、使用者B、使用者C在預定觀看區域I之外。
圖3A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示器100的剖面圖。圖3B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示另一示例中的多使用者多視像顯示器100的剖面圖。圖3C是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示器100的立體圖。具體來說，圖3A顯示配置為提供或顯示2D影像的多使用者多視像顯示器100。圖3B和圖3C顯示配置為提供或顯示多視像影像的多使用者多視像顯示器100。根據各個實施例，如上文關於圖2A至圖2B的描述，圖3A至圖3C顯示的多使用者多視像顯示器100可以用於選擇地向多使用者多視像顯示器100的使用者群組（例如，使用者A、使用者B、使用者C的群組）提供2D影像或多視像影像。
如圖所示，多使用者多視像顯示器100配置為提供或發射光，以作為發射光102。隨後，發射光102用於照明多使用者多視像顯示器100的光閥（例如，下文所述的光閥130）的陣列。根據各個實施例，光閥陣列配置為將發射光102調變為或提供在多使用者多視像顯示器100上或由其顯示的影像。此外，多使用者多視像顯示器100配置為藉由調變發射光102選擇性地顯示2D影像或多視像影像。如上文所述，根據各個實施例，可以根據使用者A、使用者B、使用者C的群組相對於多使用者多視像顯示器100的位置選擇性地提供或顯示2D影像和多視像影像。
具體來說，由多使用者多視像顯示器100發射以作為發射光102的光，可以包括方向性或基本上非方向性的光，其取決於是否要顯示多視像影像或2D影像。例如，如下文更詳細的描述，多使用者多視像顯示器100配置為提供發射光102以作為廣角發射光102’，其被光閥陣列調變以提供2D影像。另外，多使用者多視像顯示器100配置為提供發射光102以作為方向性發射光102”，其被光閥陣列調變以提供多視像影像。
根據各個實施例，方向性發射光102”包括具有互相不同的主要角度方向的複數個方向性光束。此外，方向性發射光102”的方向性光束具有與多視像影像的不同視像方向相對應的方向。相反地，根據各個實施例，廣角發射光102’在大體上為非方向性的，並且其錐角通常大於與多使用者多視像顯示器100相關聯或由多使用者多視像顯示器100顯示的多視像影像的視像的錐角。
在圖3A中，為了便於顯示，廣角發射光102’顯示為虛線箭頭。然而，表示廣角發射光102’的虛線箭頭並非意圖暗示發射光102具有任何特定的方向，反之，其僅表示光的發射和傳輸，例如從多使用者多視像顯示器100發射和傳輸。同樣地，圖3B和圖3C將方向性發射光102”的方向性光束顯示為複數個發散箭頭。如上所述，方向性發射光102”的方向性光束的不同主要角度方向，對應於多視像影像或等效的多使用者多視像顯示器100的相應視像方向。此外，在各個實施例中，方向性光束可以是或表示光場。
如圖3A至圖3C所示，多使用者多視像顯示器100包括廣角背光件110。所示的廣角背光件110具有平面的或基本平面的發光表面110’，其配置以提供廣角發射光102’（例如，參見圖3A）。根據各個實施例，廣角背光件110可以基本上是具有配置為提供光以照亮顯示器的光閥陣列的發光表面110’的任何背光件。舉例而言，廣角背光件110可以是直接發射光或直接照明的平面背光板。直接發射光或直接照明的平面背光件，包含但不限於，背光面板採用冷陰極螢光燈（cold-cathode fluorescent lamp，CCFL）、霓虹燈或發光二極體（light emitting diode，LED）的平面陣列，其配置以直接照射平面的發光表面110’並提供廣角發射光102’。電致發光面板（electroluminescent panel, ELP）是直接發射光的平面背光件的另一個非限制性示例。在其他示例中，廣角背光件110可以包括採用間接光源的背光件。這種間接照明的背光件可以包含，但不限於各種形式的耦合到邊緣的背光件或所謂的「側光式（edge-lit）」背光件。
圖4是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的廣角背光件110的剖面圖。如圖4所示，廣角背光件110是側光式背光件，並且其包括耦合到廣角背光件110的邊緣的光源112。耦合到邊緣的光源112配置為在廣角背光件110內生成光。此外，如作為示例而非限制的方式所示，廣角背光件110包括具有基本上為矩形剖面的引導結構114（或導光件），其具有平行的相對表面（即，矩形引導結構）以及複數個提取特徵114a。作為示例而非限制，圖4所示的廣角背光件110在廣角背光件110的引導結構114的表面（亦即，頂部表面）處包括提取特徵114a。根據各個實施例，可以藉由提取特徵114a，將來自耦合到邊緣的光源112並且在矩形引導結構114內引導的光，從引導結構114重新引導出、散射出或者提取出以提供廣角發射光102’。舉例而言，圖4所示的廣角背光件110可以藉由開啟耦合到邊緣的光源112來啟動，例如，亦在圖3A中使用光源112的陰影線所示。
在一些實施例中，廣角背光件110，無論是直接發光式還是側光式（例如，如圖4所示），可以進一步包括一個或多個額外層或額外膜，其包含但不限於漫射器或漫射層、亮度增強膜（brightness enhancement film, BEF）、和偏振回收膜或偏振回收層。舉例而言，與僅由提取特徵114a提供廣角發射光102’相比，漫射器可以配置以使廣角發射光102’的發射角增大。在一些示例中，亮度增強膜可用於增加廣角發射光102’的整體亮度。舉例而言，亮度增強膜可以從明尼蘇達州聖保羅市的3M光學系統部門（3M Optical Systems Division）的Vikuiti™BEF II獲得，其為微複製增強膜，其利用稜鏡結構以提供高達60%的亮度增益。偏振回收層可以配置為選擇性地通過第一偏振，但使第二偏振反射回矩形引導結構114。例如，偏振回收層可以包括反射偏振膜或雙亮度增強膜（dual brightness enhancement film, DBEF）。DBEF膜的示例包含但不限於3M Vikuiti™雙亮度增強膜，其可從明尼蘇達州聖保羅的3M光學系統部獲得。在另一個示例中，可以採用高度偏振轉換膜（advanced polarization conversion film, APCF）或亮度增強膜和APCF膜的組合作為偏振回收層。
圖4顯示廣角背光件110，其進一步包括與引導結構114和廣角背光件110的平面的發光表面110’相鄰的漫射器116。此外，圖4中所示的是亮度增強膜117和偏振回收層118，兩者也與平面的發光表面110’相鄰。舉例來說，如圖4所示，在一些實施例中，廣角背光件110進一步包括鄰近引導結構114的表面的反射層119，其與平面的發光表面110’相對（亦即，在後表面上）。反射層119可以包括任何種類的反射膜，其包含但不限於反射金屬層或增強鏡面反射（enhanced specular reflector, ESR）膜。ESR膜的示例包括但不限於Vikuiti™增強鏡面反射膜，其可以從明尼蘇達州聖保羅的3M光學系統部獲得。
再次參考圖3A至圖3C所示，多使用者多視像顯示器100進一步包括多視像背光件120。如圖所示，多視像背光件120包括多光束元件124的陣列。根據各個實施例，多光束元件124的陣列中的多光束元件124在多視像背光件120上彼此間隔開。例如，在一些實施例中，多光束元件124可以布置成一維（1D）陣列。在其他實施例中，多光束元件124可以布置成2D陣列。此外，多視像背光件120中可以使用不同類型的多光束元件124，其包含但不限於主動發射器和各種散射元件。根據各個實施例，多光束元件124的陣列之中每一個多光束元件124配置為提供複數個方向性光束，其具有與多視像影像的不同視像方向相對應的方向。
在一些實施例中（例如，如圖所示），多視像背光件120進一步包括導光件122，其配置為將光引導為引導光104。在一些實施例中，導光件122可以為平板導光件。根據各個實施例，導光件122配置為根據全內反射沿著導光件122的一段長度引導引導光104。在圖3B中由粗箭頭顯示引導光104在導光件122內的大致的傳播方向103。在一些實施例中，如圖3B所示，引導光104可以由非零值傳播角度引導在傳播方向103上，並且引導光104可以包括具有預定準直因子σ的準直光（或者根據預定準直因子σ準直的準直光）。
在各個實施例中，導光件122可以包含配置為光波導的介電材料。介電材料可以具有第一折射係數，環繞介電材料的光波導的介質具有第二折射係數，其中，第一折射係數大於第二折射係數。例如，根據導光件122的一個或多個引導模式，折射係數差配置以增強引導光104的全內反射。在一些實施例中，導光件122可以是厚平板或平板光波導，其包含延伸的、基本上平坦的光學透明介電材料片。根據各個示例，導光件122中的光學透明材料可包含任何種類的介電材料，其可包含但不限於，各種玻璃（例如，石英玻璃（silica glass）、鹼性鋁矽酸鹽玻璃（alkali-aluminosilicate glass）、硼矽酸鹽玻璃（borosilicate glass）等）以及基本上光學透明的塑膠或聚合物（例如，聚（甲基丙烯酸甲酯）（poly(methyl methacrylate)）或「丙烯酸玻璃（acrylic glass）」、聚碳酸酯（polycarbonate）等）其中一種或多種。在一些示例中，導光件122可以進一步包含包覆層（圖中未顯示），其位於導光件122的表面的至少一部分上（例如，頂部表面和底部表面其中之一或之二）。根據一些示例，包覆層可以用於進一步增強全內反射。
如圖3B所示，在包含導光件122的實施例中，多光束元件124的陣列之中每一個多光束元件124可以配置為從導光件122內散射出引導光104的一部分，並且引導散射出的引導光104的一部分，使其遠離導光件122的第一表面122’或發射表面，或等效地，遠離多視像背光件120的第一表面，以提供方向性發射光102”。舉例而言，引導光的一部分可以被多光束元件124散射出第一表面122’。此外，根據各個實施例，如圖3A至圖3C所示，多視像背光件120的與第一表面相對的第二表面可以與廣角背光件110的平面發光表面110’相鄰。
應注意的是，如上文所述，如圖3B所示，方向性發射光102”的複數個方向性光束，是或表示具有不同主要角度方向的複數個方向性光束。亦即，根據各個實施例，方向性光束具有與方向性發射光102”中的其他方向性光束不同的主要角度方向。此外，多視像背光件120可以是基本上透明的，以允許來自廣角背光件110的廣角發射光102’穿過或透射過多視像背光件120的厚度，如圖3A中虛線箭頭所示，其始於廣角背光件110然後穿過多視像背光件120。換句話說，由廣角背光件110提供的廣角發射光102’配置為透射過多視像背光件120，例如，藉由多視像背光件的透明性而透射。
舉例而言，導光件122和間隔開的複數個多光束元件124可允許光穿過第一表面122’和第二表面122”兩者並且通過導光件122。由於多光束元件124的相對小的尺寸和多光束元件124的相對大的元件間的間隔，使得透明度可以增強，至少增強一部分的透明度。此外，特別是當多光束元件124包括如下文所述的繞射光柵時，在一些實施例中，多光束元件124對於與導光件122的第一表面122’、第二表面122”正交傳播的光也可以是基本上透明的。因此，舉例而言，根據各個實施例，來自廣角背光件110的光可以在正交方向上穿過具有多視像背光件120的多光束元件陣列的導光件122。
在一些實施例中（例如，如圖3A至圖3C所示），多視像背光件120可以進一步包括光源126。因此，舉例而言，多視像背光件120可以是側光式背光件。根據各個實施例，光源126配置以提供在導光件122內被引導的光。具體來說，光源126可以位在相鄰於導光件122的入口表面或入口端（輸入端）。在各個實施例中，光源126可以包括基本上任何光源（例如光學發射器），其包含但不限於，一個或多個發光二極體（light emitting diode, LED）或者雷射（例如雷射二極體）。在一些實施例中，光源126可以包括光學發射器，其配置以產生代表特定顏色之具有窄頻光譜的基本上為單色的光。具體來說，該單色光的顏色可為特定顏色空間或特定顏色模型的原色（例如，紅綠藍（red-green-blue, RGB）顏色模型）。在其他示例中，光源126可以是基本上寬頻帶的光源，其配置以提供基本上寬頻帶或多色的光。舉例而言，光源126可以提供白光。在一些實施例中，光源126可以包括複數個不同的光學發射器，其配置以提供不同光色。不同光學發射器可以配置以提供具有不同的、顏色特定的、非零值傳播角度的引導光的光，其對應於每個不同光色。如圖3B中使用陰影線所示，多視像背光件120的啟動可以包括啟動光源126。
在一些實施例中，光源126可進一步包括準直器（圖中未顯示）。準直器可以配置以接收來自光源126的一個或多個的光學發射器的大致非準直光。準直器進一步配置為將大致非準直光轉換為準直光。具體來說，根據一些實施例，準直器可提供具有非零值傳播角度並且依據預定準直因子以準直的準直光。此外，當採用不同顏色的光學發射器時，準直器可以配置以提供準直光，其具有不同的、顏色特定的非零值傳播角度以及不同顏色特定的準直因子其中之一或之二。
如圖3A至圖3C所示，多使用者多視像顯示器100進一步包括光閥130的陣列。在各個實施例中，可用任何種類的光閥作為光閥130的陣列中的光閥130，其包含但不限於，液晶光閥、電泳光閥、及基於電潤濕的複數光閥其中一種或多種。此外，如圖所示，對於多光束元件124的陣列之中每一個多光束元件124，可以存在唯一一個光閥130的集合。舉例而言，該唯一一個光閥130的集合可以對應於多使用者多視像顯示器100的多視像像素130’。隨後，光閥可以對應於或者可以為多視像像素130’的子像素。
如上所述，且根據各個實施例，多視像背光件120包括多光束元件124的陣列。根據一些實施例（例如，如圖3A至圖3C所示），多光束元件124的陣列中的多光束元件124可以位於導光件122的第一表面122’處（例如，與多視像背光件120的第一表面相鄰）。在其他實施例（圖中未顯示）中，多光束元件124可以位在導光件122的第二表面122”處或第二表面上（例如，鄰近多視像背光件120的第二表面）。在其他實施例（圖中未顯示）中，多光束元件124可以位於導光件122內、位於第一表面122’與第二表面122”之間、並且與第一表面122’與第二表面122”隔開。如圖3A至圖3C所示，如圖所示，由於發射光102通過第一表面122’表面發射，第一表面122’可以稱為發射表面。此外，多光束元件124的尺寸可以與多使用者多視像顯示器100的光閥130的尺寸相當。
在本發明中，「尺寸」可以由包含但不限於，長度、寬度、或面積的任何種類的方式以定義。舉例而言，光閥130的陣列中的光閥130的尺寸可以是其長度，並且多光束元件124的相當尺寸也可以是多光束元件124的長度。在另一示例中，尺寸可以代表面積，如此多光束元件124的面積可以與光閥130的面積相當。在一些實施例中，多光束元件124的尺寸可以與光閥的尺寸相當，並且多光束元件的尺寸介於光閥的尺寸的百分之二十五（25%）至百分之兩百（200%）之間。舉例而言，如果多光束元件尺寸標示為「s」並且光閥尺寸標示為「S」（如圖3B所示），那麼多光束元件尺寸s可以方程式（1）給定，方程式（1）如下：
Figure 02_image001
（1）
在其他示例中，多光束元件尺寸大於光閥尺寸的約百分之五十（50%）、或大於光閥尺寸的約百分之六十（60%）、或光閥尺寸的約百分之七十（70%）、或大於光閥尺寸的約百分之八十（80%）、或大於光閥尺寸的約百分之九十（90%），並且多光束元件尺寸小於光閥尺寸的約百分之一百八十（180%）、或小於光閥尺寸的約百分之一百六十（160%）、或小於光閥尺寸的約百分之一百四十（140%）、或小於光閥尺寸的約百分之一百二十（120%）。舉例而言，「相當尺寸」的意思為，多光束元件的尺寸可以介於光閥尺寸的大約百分之七十五（75%）到百分之一百五十（150%）之間。在另一示例中，多光束元件124可以與光閥尺寸相當，其中，多光束元件尺寸在光閥尺寸的約百分之一百二十五（125%）至百分之八十五（85%）之間。根據一些實施例，可以選擇多光束元件124和光閥的相當尺寸以減少多使用者多視像顯示器100的視像之間的暗區（或在一些示例中將其最小化），並且同時減少多使用者多視像顯示器100的視像或等效的多視像影像之間的重疊（或在一些示例中將其最小化）。
應注意，如圖3B所示，多光束元件124的尺寸（例如，寬度）可以對應於光閥130的陣列中的光閥130的尺寸（例如，寬度）。在其他示例中，多光束元件尺寸可以定義為光閥130的陣列中的相鄰光閥130之間的距離（例如，中心至中心的距離）。例如，光閥130可以小於光閥130的陣列中的光閥130之間的中心至中心的距離。此外，多光束元件陣列中的相鄰多光束元件之間的間隔可以與多使用者多視像顯示器100的相鄰多視像像素之間的間隔相對應。舉例而言，相鄰的一對多光束元件124之間的發射器間距離（例如，中心至中心的距離）可等於相對應的相鄰的一對多視像像素之間的像素間距離（例如，中心至中心的距離），例如，由光閥130的陣列中的光閥集合表示。因此，舉例而言，多光束元件的尺寸可以定義為光閥130本身的尺寸或與光閥130之間的中心至中心的距離相對應的尺寸。
在一些實施例中，複數個多光束元件124和對應的多視像像素130’之間的關係（例如，光閥130的集合）可以是一對一的關係。亦即，可以存在相同數量的多視像像素130’和多光束元件124。圖3C藉由示例的方式明確地顯示一對一關係，其中，包括不同的光閥130的集合的每一個多視像像素130’顯示為被虛線包圍。在其他實施例中（圖中未顯示），多視像像素130’與多光束元件124的數量可以彼此不同。
在一些實施例中，複數個相鄰多光束元件124中的一對多光束元件124之間的元件間距離（例如，中心至中心的距離）可等於對應之複數個相鄰多視像像素130’中的一對多視像像素130’之間的像素間距離（例如，中心至中心的距離），例如，由複數光閥集合表示。在另一實施例中（圖中未顯示），該對多光束元件124及對應光閥集合的中心至中心的相對距離可不同，例如，多光束元件124可具有大於或小於表示多視像像素130’的複數光閥集合之間的間距（例如，中心至中心的距離）的元件間間隔（亦即，中心至中心的距離）。
此外（例如，如圖3B所示），根據一些實施例，每一個多光束元件124可以配置以將方向性發射光102”提供至一個且只有一個多視像像素130’。具體來說，對於給定的多光束元件124，具有與多使用者多視像顯示器100的不同視像對應的不同主要角度方向的方向性發射光102”，其基本上限於單個對應的多視像像素130’與其光閥130，也就是，對應於多光束元件124的光閥130的一個集合，如圖3B所示。因此，廣角背光件110的每一個多光束元件124提供方向性發射光102”的對應的複數個方向性光束，其具有與多視像影像的不同視像相對應的不同的主要角度方向集合（亦即，方向性光束集合包含具有與每個不同觀看方向相對應的方向的光束）。
應注意的是，圖2A至圖2B也顯示由廣角背光件110、多視像背光件120和光閥130的陣列組成的多使用者多視像顯示器100。如圖2A所示，圖中使用陰影線顯示多視像背光件120的啟動，並且圖中顯示使用光閥130的陣列調變來自啟動的多視像背光件120的方向性發射光以提供多視像影像100a。圖2B中，圖中使用陰影線顯示廣角背光件110的啟動，並且圖中顯示使用光閥130的陣列調變來自啟動的廣角背光件110的廣角發射光以提供2D影像100b。再次參考圖3A至圖3C，在一些實施例中，多使用者多視像顯示器100可以進一步包括頭部追蹤器140。頭部追蹤器140配置為判斷使用者A、使用者B、使用者C的群組的使用者A、使用者B、使用者C相對於多使用者多視像顯示器100的預定觀看區域I的位置。頭部追蹤器140進一步配置為根據所判斷的使用者A、使用者B、使用者C的位置，選擇性地啟動廣角背光件110或多視像背光件120其中一個。圖3A中使用光源112的陰影線顯示廣角背光件110的選擇性啟動。圖3B中藉由光源126的陰影線顯示多視像背光件120的選擇性啟動。當頭部追蹤器140判斷使用者A、使用者B、使用者C的群組在預定觀看區域I內時，可以由頭部追蹤器140選擇性地啟動多視像背光件120，並且選擇性地提供多視像影像100a。另外，當使用者群組在預定觀看區域之外時，會啟動廣角背光件並且提供2D影像。例如，頭部追蹤器140可以是顯示控制器的一部分（圖2A至圖3C中沒有顯示）。具體來說，頭部追蹤器140或包括頭部追蹤器140的顯示控制器也可以控制光閥130的陣列，以根據啟動的廣角背光件110或多視像背光件120其中之一，來協調2D影像或多視像影像的顯示。
根據各個實施例，頭部追蹤器140可以包括光學雷達（light detection and ranging, LIDAR）感測器、飛時測距感測器、及攝影機其中的一個或多個，其配置為判斷使用者A、使用者B、使用者C的群組中的使用者A、使用者B、使用者C的位置。例如，頭部追蹤器140可以包括攝影機，其配置為週期性擷取使用者A、使用者B、使用者C的群組的影像。頭部追蹤器140可以進一步包括影像處理器，其配置為判斷週期性擷取的影像內的使用者A、使用者B、使用者C（或相當的使用者A、使用者B、使用者C的群組）的位置，以提供使用者A、使用者B、使用者C的群組相對於多使用者多視像顯示器100的預定觀看區域I的週期性位置測量。在一些實施例中，頭部追蹤器140可以進一步包括運動感測器，其配置為在週期性位置測量之間的時間間隔期間追蹤多使用者多視像顯示器100的相對運動，以判斷多使用者多視像顯示器100的相對運動。根據一些實施例，相對運動可以用於提供在週期性位置測量之間的時間間隔內對使用者A、使用者B、使用者C的群組的位置估計值。
在一些實施例中（圖中未顯示），預定觀看區域I可以配置為動態地調整或傾斜。藉由改變光閥130的陣列的多視像像素相對於多光束元件124陣列中對應的多光束元件124位置的位置，可以提供預定觀看區域I的動態地調整或傾斜。舉例而言，可以藉由改變光閥130的驅動方式以改變多視像像素的位置以提供多視像影像。根據一些實施例，可以動態地調整預定觀看區域I，以使使用者A、使用者B、使用者C的群組保持在預定觀看區域I內。具體來說，可以動態地將預定觀看區域調整向或傾斜向使用者A、使用者B、使用者C的群組所判斷的位置。在一些實施例中，只有在使用者A、使用者B、使用者C的群組超出預定觀看區域I的調整範圍時，才會提供或顯示2D影像。舉例而言，在多使用者多視像顯示器100的特定實施中，預定觀看區域I實際上可以具有最大調整範圍或者傾斜度。當超出最大調整範圍或傾斜度時，那麼當使用者A、使用者B、使用者C的群組所判斷的位置超出最大調整範圍或傾斜度時，可以提供或顯示2D影像。
圖5是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示器100的剖面圖。具體來說，圖5顯示圖3B的多使用者多視像顯示器100，其中，已經改變了光閥130的陣列中的多視像像素130’相對於對應的多光束元件124的相對位置，以傾斜方向性發射光102”並且同樣傾斜預定觀看區域I，舉例而言，該傾斜可以朝向使用者群組（圖中未顯示）。可以藉由頭部追蹤器140、或者藉由顯示控制器（圖中未顯示）、或者藉由另一個控制光閥陣列的控制機構（例如，藉由軟體），以改變多視像像素130’的相對位置以傾斜預定觀看區域I。因此，根據一些實施例，可以在不在實體上改變多使用者多視像顯示器100的情況下提供預定觀看區域I的傾斜。圖5中的粗箭頭顯示多視像像素130’的位置變化。
根據各個實施例，多視像背光件120的多光束元件124可以包括配置以散射出引導光104的一部分的複數個不同結構中的任何一種。舉例而言，不同的結構可以包含但不限於繞射光柵、微反射元件、微折射元件、或其各種組合。在一些實施例中，包括繞射光柵的多光束元件124配置以繞射地耦合出或繞射地散射出引導光的一部分，以作為包含具有不同主要角度方向的複數個方向性光束的方向性發射光102”。在其他一些實施例中，多光束元件124包括微反射元件，其配置為反射性耦合或散射出引導光的一部分以作為複數個方向性光束。在一些實施例中，多光束元件124包括微折射元件，其配置以藉由或使用折射以耦合出或散射出引導光的一部分（亦即，折射性散射出引導光的一部分）以作為複數個方向性光束。
在一些實施例中，多光束元件的繞射光柵、微反射元件和微折射元件其中的一個或多個，包括布置在多光束元件的邊界內的複數個子元件。例如，繞射光柵的子元件可以包括複數個繞射子光柵。同樣地，微反射元件的子元件可以包括複數個微反射子元件，並且微反射元件的子元件可以包括複數個微反射子元件。
根據本發明所述原理的一些實施例，本發明提供一種多使用者多視像顯示系統。多使用者多視像顯示系統配置為根據使用者群組中的使用者的位置，選擇性提供2D影像或多視像影像。具體來說，多使用者多視像顯示系統配置為發射調變光，其對應或表示包含2D資訊（例如，2D影像、文本等等）的2D影像的像素。多使用者多視像顯示系統進一步配置為發射調變方向性發射光，其對應於或表示多視像影像的不同視像（視像像素）的像素。是否提供2D影像或多視像影像，是根據使用者群組是在多使用者多視像顯示系統的預定觀看區域之外或之內以決定的。
例如，在顯示或提供多視像影像的時候，多使用者多視像顯示系統可以表示裸視立體或裸眼3D的電子顯示器。具體來說，根據各個示例，方向性發射光之中的調變後的不同方向的光束中的不同光束，可以對應與多視像資訊或多視像影像相關聯的不同「視像」。例如，不同的視像可以由多使用者多視像顯示系統提供資訊以「裸眼」的方式（例如，以裸視立體、全像等的方式）表示。
圖6是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示系統200的方塊圖。根據各個實施例，多使用者多視像顯示系統200可以用於將2D資訊和多視像資訊兩者（例如但不限於2D影像、文本、和多視像影像）呈現為合成影像。具體來說，例如，圖6所示的多使用者多視像顯示系統200配置為發射包括調變後的廣角發射光202’的調變光202，該調變後的廣角發射光202’提供2D影像（「二維」區域）。此外，在多視像模式（「多視像」區域）中，圖6中所示的多使用者多視像顯示系統200配置為發射包括調變後的方向性發射光202”的調變光202，該調變後的方向性發射光202”包含具有不同的表示方向性像素的主要角度方向的方向性光束，以提供多視像影像（「多視像」區域）。具體來說，不同的主要角度方向可以對應多使用者多視像顯示系統200顯示的多視像影像（「多視像」區域）的不同視像的不同視像方向。
如圖6所示，多使用者多視像顯示系統200包括廣角背光件210。廣角背光件210配置以提供廣角發射光204。當廣角發射光204被調變為調變後的廣角發射光202’的時候，可以在要顯示2D影像（「二維」區域）的時候提供。在一些實施例中，如上文所述，廣角背光件210可以基本上類似多使用者多視像顯示器100的廣角背光件110。舉例而言，廣角背光件可以包括具有光提取層的導光件，光提取層配置為從矩形導光件提取光並藉由漫射器將提取光重新引導為廣角發射光204。
圖6所示的多使用者多視像顯示系統200進一步包括多視像背光件220。如圖所示，多視像背光件220包括導光件222以及彼此間隔開的多光束元件224的陣列。多光束元件224的陣列配置為在要顯示多視像影像（「多視像」區域）的時候，將引導光從導光件222散射出以作為方向性發射光206。根據各個實施例，由多光束元件224的陣列中的個別的多光束元件224提供的方向性發射光206包括複數個方向性光束，其具有對應於由多使用者多視像顯示系統200顯示的多視像影像（「多視像」區域）的視像方向的不同主要角度方向。
在一些實施例中，多視像背光件220可以基本上類似於上文所述的多使用者多視像顯示器100的多視像背光件120。具體來說，導光件222和多光束元件224可以基本上分別類似於上文所述的導光件122和多光束元件124。例如，導光件222可以是平板導光件。此外，導光件222可以配置為將引導光引導為具有或根據準直係數準直的準直引導光。此外，根據各個實施例，多光束元件224的陣列中的多光束元件224可以包括光學地連接到導光件222以將引導光散射為方向性發射光206的繞射光柵、微反射元件和微折射元件其中的一個或多個。
如圖所示，多使用者多視像顯示系統200進一步包括光閥陣列230。光閥陣列230配置為調變廣角發射光204以提供2D影像（「二維」區域），並且調變方向性發射光206以提供多視像影像（「多視像」區域）。具體來說，光閥陣列230配置為接收並調變該廣角發射光204以提供調變後的廣角發射光202’。類似地，光閥陣列230配置為接收並調變該方向性發射光206以提供調變後的方向性發射光202”。在一些實施例中，光閥陣列230可以基本上類似於上文關於多使用者多視像顯示器100所描述的光閥130的陣列。舉例而言，光閥陣列中的光閥可以包括液晶光閥。此外，在一些實施例中，多光束元件224的陣列中的多光束元件224的尺寸可以與光閥陣列230的光閥尺寸相當（例如，在光閥尺寸的四分之一至兩倍之間）。
在各個實施例中，多視像背光件220位於廣角背光件210和光閥陣列230之間。多視像背光件220可以位於與廣角背光件210相鄰並且以窄間隙而分隔開的位置。此外，在一些實施例中，多視像背光件220與廣角背光件210堆疊，以使廣角背光件210的頂部表面與多視像背光件220的底部表面基本上為平行。如此，來自廣角背光件210的廣角發射光204可以從廣角背光件210的頂部表面射入並射穿多視像背光件220。根據各個實施例，多視像背光件220對於由廣角背光件210發射的廣角發射光204為透明的。
圖6所示的多使用者多視像顯示系統200進一步包括顯示控制器240。當多使用者多視像顯示系統200的使用者群組的位置判斷在多使用者多視像顯示系統200的預定觀看區域內時，顯示控制器240配置為控制多使用者多視像顯示系統200以提供多視像影像（「多視像」區域）。否則，顯示控制器240配置為控制多使用者多視像顯示系統200以提供2D影像（「二維」區域）。
在一些實施例中，顯示控制器240可以與上述包括多使用者多視像顯示器100的頭部追蹤器140的顯示控制器基本上相似。在這些實施例中，顯示控制器240包括頭部追蹤器，以判斷使用者群組中的使用者位置。顯示控制器240進一步配置為：在判斷使用者位置在預定觀看區域之內的時候，啟動多視像背光件220的光源以提供方向性發射光206的方向性光束，並且控制光閥陣列230以提供多視像影像（「多視像」區域）。此外，顯示控制器240配置為：相對的，在判斷使用者位置在預定觀看區域之外的時候，啟動廣角背光件210的光源以提供廣角發射光204；並且控制光閥陣列230以提供2D影像（「二維」區域）。
在一些實施例中，顯示控制器240進一步配置為藉由改變光閥陣列的多視像像素相對於多光束元件224陣列中對應的多光束元件224位置的位置來動態地調整預定觀看區域。在這些實施例中，顯示控制器240動態地調整預定觀看區域，以使使用者群組保持在預定觀看區域內。此外，根據這些實施例，只有在使用者群組超出預定觀看區域的調整範圍時，才會提供2D影像（「二維」區域）。
在一些實施例中，顯示控制器240的頭部追蹤器可以基本上類似於上文所述的多使用者多視像顯示器100的頭部追蹤器140。例如，頭部追蹤器可以包括光學雷達感測器、飛時測距感測器和攝影機其中的一個或多個，其配置為判斷使用者群組中的使用者位置。根據各個實施例，顯示控制器240可以使用硬體電路和軟體或韌體其中之一或之二來實施。具體來說，顯示控制器240可以實現為包含電路（例如，特殊應用積體電路（ASIC））的硬體和包含軟體或韌體的模組其中之一或之二，其藉由處理器或類似電路執行以實現顯示控制器240的各種操作特性。
根據本發明所述原理的其他實施例，本發明提供一種多使用者多視像顯示器的操作方法。圖7是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示器的操作方法300的流程圖。如圖7所示，多使用者多視像顯示器的操作方法300包括：步驟310，使用頭部追蹤器判斷多使用者多視像顯示器的使用者群組中的使用者位置。在一些實施例中，判斷使用者群組中的使用者位置的步驟310包括使用頭部追蹤器追蹤每個使用者位置，以及將使用者群組中每個使用者位置與預定的觀看區域進行比較，以判斷使用者群組中的每個使用者是集體在預定觀看區域之內還是之外。在一些實施例中，頭部追蹤器可以基本上類似於上文關於多使用者多視像顯示器100所描述的頭部追蹤器140。例如，頭部追蹤器可以包括光學雷達感測器、飛時測距感測器和攝影機其中的一個或多個，其配置為判斷使用者群組中的使用者位置。在其他實施例中，判斷使用者的位置的步驟310可以包括採用與上述多使用者多視像顯示系統200的顯示控制器240基本上相似的顯示控制器。
圖7中顯示的多使用者多視像顯示器的操作方法300進一步包括：步驟320，當判斷使用者群組中的使用者位置在多使用者多視像顯示器的預定觀看區域內時，提供多視像影像。在一些實施例中，預定觀看區域可以與圖2A至圖2B中顯示的多使用者多視像顯示器100的預定觀看區域I基本上相似。例如，多視像影像可以藉由使用光閥陣列對來自多視像背光件的方向性發射光進行調變來提供。在一些實施例中，多視像背光件和光閥陣列可以與上文關於多使用者多視像顯示器100所描述的多視像背光件120和光閥130的陣列基本相似。例如，多視像背光件可以包括導光件，其配置為將光引導為具有預定準直係數的引導光。多視像背光件可以進一步包括多光束元件陣列，其在導光件上彼此間隔開，多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為從導光件散射出引導光的一部分，以作為方向性發射光的方向性光束。此外，在一些實施例中，多光束元件陣列中的多光束元件的尺寸是介於光閥陣列中的光閥尺寸的百分之二十五到百分之二百之間。
多使用者多視像顯示器的操作方法300進一步包括：步驟330，當使用者群組中的使用者位置在預定觀看區域之外時，提供2D影像。根據各個實施例，提供2D影像的步驟330是藉由使用光閥陣列對來自廣角背光件的廣角發射光調變以提供2D影像。在一些實施例中，廣角背光件和廣角發射光可以與上文關於多使用者多視像顯示器100所述的廣角背光件110和廣角發射光102’基本相似。
在一些實施例中（圖中未顯示），多使用者多視像顯示器的操作方法300進一步包括藉由將來自多視像背光件的方向性發射光傾斜向使用者群組來動態地調整預定觀看區域。在這些實施例中，可以動態地調整預定觀看區域，以使使用者群組中的使用者保持在預定觀看區域內。此外，根據這些實施例，只有在使用者群組超出預定觀看區域的調整範圍時，才會提供2D影像。在一些實施例中，傾斜方向性發射光包括改變光閥陣列的多視像像素相對於多光束元件陣列中對應的多光束元件位置的位置。
因此，本發明已描述多使用者多視像顯示器、多使用者多視像顯示系統、及多使用者多視像顯示器的操作方法的示例和實施例，其在使用者群組在預定觀看區域之內時提供多視像影像，並且在使用者群組在預定觀看區域之外時提供2D影像。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與實施例的其中一些示例。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2021年1月18日提交的第PCT/US2021/013835號國際專利申請的優先權，本發明引用其全文並將其併入本發明。
10:多視像顯示器 12:螢幕 14:視像 16:視像方向 20:光束 100:多使用者多視像顯示器 100a:多視像影像 100b:二維影像 102:發射光 102’:廣角發射光 102”:方向性發射光 103:傳播方向 104:引導光 110:廣角背光件 110’:發光表面 112:光源 114:引導結構 114a:提取特徵 116:漫射器 117:增強膜 118:偏振回收層 119:反射層 120:多視像背光件 122:導光件 122’:第一表面 122”:第二表面 124:多光束元件 126:光源 130:光閥 130’:多視像像素 140:頭部追蹤器 200:多使用者多視像顯示系統 202:調變光 202’:調變後的廣角發射光 202”:調變後的方向性發射光 204:廣角發射光 206:方向性發射光 210:廣角背光件 220:多視像背光件 222:導光件 224:多光束元件 230:光閥陣列 240:顯示控制器 300:多使用者多視像顯示器的操作方法 310,320,330:步驟 A,B,C:使用者 I:預定觀看區域 O:原點 S:光閥尺寸 s:多光束元件尺寸 θ:角度分量、仰角分量、仰角 ϕ:角度分量、方位角分量、方位角 σ:準直因子
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1A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1B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的具有特定主要角度方向的光束的角度分量的示意圖； 圖2A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示器的側視圖； 圖2B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示另一示例中圖2A的多使用者多視像顯示器的側視圖； 圖3A是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示器的剖面圖； 圖3B是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示另一示例中的多使用者多視像顯示器的剖面圖； 圖3C是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示器的立體圖； 圖4是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的廣角背光件的剖面圖； 圖5是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示器的剖面圖； 圖6是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示系統的方塊圖；以及 圖7是根據與本發明所述原理一致的一實施例，顯示示例中的多使用者多視像顯示器的操作方法的流程圖。
特定示例和實施例可以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。
100:多使用者多視像顯示器
102:發射光
102’:廣角發射光
110:廣角背光件
110’:發光表面
112:光源
120:多視像背光件
122:導光件
122’:第一表面
122”:第二表面
124:多光束元件
126:光源
130:光閥
140:頭部追蹤器

Claims (23)

  1. 一種多使用者多視像顯示器，包括：  一廣角背光件，配置為提供廣角發射光； 一多視像背光件，配置為提供包括複數個方向性光束的方向性發射光，該等方向性光束的方向對應至一多視像影像的不同視像方向；以及 一光閥陣列，配置為調變該廣角發射光以提供一二維影像，並且調變該方向性發射光以在該多使用者多視像顯示器的一預定觀看區域內提供該多視像影像， 其中，該多使用者多視像顯示器配置為當一使用者群組在該預定觀看區域之內時選擇性地提供該多視像影像、或者當該使用者群組在該預定觀看區域之外時選擇性地提供該二維影像。
  2. 如請求項1之多使用者多視像顯示器，其中，該多視像背光件設置在該廣角背光件與該光閥陣列之間，該多視像背光件對於該廣角發射光為光學透明的。
  3. 如請求項1之多使用者多視像顯示器，其中，該多視像背光件包括： 一導光件，配置為將光引導為具有一預定準直因子的引導光；以及 一多光束元件陣列，在該導光件上彼此間隔開，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為從該導光件散射出該引導光的一部分，以作為該方向性發射光的該等方向性光束， 其中，該多光束元件陣列中的多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五到百分之二百之間。
  4. 如請求項3之多使用者多視像顯示器，其中，該多光束元件陣列中的多光束元件包括配置為繞射地散射出該引導光的一繞射光柵、配置為反射地散射出該引導光的一微反射元件、以及配置為折射地散射出該引導光的一微折射元件其中的一個或多個。
  5. 如請求項4之多使用者多視像顯示器，其中，該多光束元件的該繞射光柵、該微反射元件和該微折射元件其中的一個或多個，包括布置在該多光束元件的邊界內的複數個子元件。
  6. 如請求項3之多使用者多視像顯示器，其中，該預定觀看區域配置為藉由改變該光閥陣列的一多視像像素相對於該多光束元件陣列中對應的多光束元件位置的位置以動態地調整，該預定觀看區域被動態地調整以使該使用者群組保持在該預定觀看區域內。
  7. 如請求項6之多使用者多視像顯示器，其中，只有在該使用者群組超出該預定觀看區域的一調整範圍時，才會提供該二維影像。
  8. 如請求項1之多使用者多視像顯示器，進一步包括： 一頭部追蹤器，配置為判斷該使用者群組中的複數個使用者相對於該多使用者多視像顯示器的該預定觀看區域的位置，並且根據所判斷的位置選擇性地啟動該廣角背光件或者該多視像背光件其中一個，當判斷該使用者群組在該預定觀看區域之內時，該頭部追蹤器啟動該多視像背光件，並且提供該多視像影像，並且當判斷該使用者群組在該預定觀看區域之外時，該頭部追蹤器啟動該廣角背光件，並且提供該二維影像。
  9. 如請求項8之多使用者多視像顯示器，其中，該頭部追蹤器包括： 一攝影機，配置為週期性地擷取該使用者群組的影像；以及 一影像處理器，配置為判斷週期性擷取的該影像內的該使用者群組的位置，以提供該使用者群組相對於該多使用者多視像顯示器的該預定觀看區域的一週期性位置測量。
  10. 如請求項9之多使用者多視像顯示器，其中，該頭部追蹤器進一步包括： 一運動感測器，配置為在該週期性位置測量之間追蹤該多使用者多視像顯示器的一相對運動，以判斷該多使用者多視像顯示器的該相對運動， 其中，該相對運動用於提供該週期性位置測量之間的該使用者群組的該位置的一估計值。
  11. 一種多使用者多視像顯示系統，包括： 一廣角背光件，配置為提供廣角發射光； 一多視像背光件，包括一多光束元件陣列，該多光束元件陣列配置為提供包括複數個方向性光束的方向性發射光，該方向性光束的方向對應至一多視像影像的不同視像方向； 一光閥陣列，配置為調變該廣角發射光以提供一二維影像，並且調變該方向性發射光以提供該多視像影像；以及 一顯示控制器，配置為當該多使用者多視像顯示系統的一使用者群組的位置被判斷在該多使用者多視像顯示系統的一預定觀看區域內時，控制該多使用者多視像顯示系統以提供該多視像影像，否則提供該二維影像。
  12. 如請求項11之多使用者多視像顯示系統，其中，該多視像背光件進一步包括： 一導光件，配置為將光引導為引導光， 其中，該多光束元件陣列在該導光件上彼此間隔開，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為從該導光件散射出該引導光的一部分，以作為該等方向性光束。
  13. 如請求項12之多使用者多視像顯示系統，其中，該導光件配置為根據一準直因子引導該引導光以作為準直引導光，並且其中，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的四分之一至兩倍之間。
  14. 如請求項12之多使用者多視像顯示系統，其中，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件包括配置為繞射地散射出該引導光的一繞射光柵、配置為反射地散射出該引導光的一微反射元件、以及配置為折射地散射出該引導光的一微折射元件其中的一個或多個。
  15. 如請求項11之多使用者多視像顯示系統，其中，該顯示控制器包括一頭部追蹤器，配置為判斷該使用者群組中的複數個使用者的位置，該顯示控制器進一步配置以： 在判斷該等使用者的該位置在該預定觀看區域之內時，啟動該多視像背光件的一光源以提供該等方向性光束，並且控制該光閥陣列以提供該多視像影像；以及 相對的，在判斷該等使用者的該位置在該預定觀看區域之外時，啟動該廣角背光件的一光源以提供該廣角發射光，並且控制該光閥陣列以提供該二維影像。
  16. 如請求項11之多使用者多視像顯示系統，其中，該顯示控制器進一步配置為藉由改變該光閥陣列的一多視像像素相對於該多光束元件陣列中對應的多光束元件位置的位置來動態地調整該預定觀看區域，該顯示控制器動態地調整該預定觀看區域，以使該使用者群組保持在該預定觀看區域內，只有在該使用者群組超出該預定觀看區域的一調整範圍時，才會提供該二維影像。
  17. 如請求項15之多使用者多視像顯示系統，其中，該頭部追蹤器包括一光學雷達感測器、一飛時測距感測器和一攝影機其中的一個或多個，且配置為判斷該使用者群組中的該等使用者的該位置。
  18. 一種多使用者多視像顯示器的操作方法，該方法包括： 使用一頭部追蹤器判斷該多使用者多視像顯示器的一使用者群組中的複數個使用者的位置； 當該使用者群組中的該等使用者的該位置判斷為在該多使用者多視像顯示器的一預定觀看區域內時，提供一多視像影像，該多視像影像係藉由使用一光閥陣列調變來自一多視像背光件的方向性發射光而提供；以及 當該使用者群組中的該等使用者的該位置在該預定觀看區域之外時，提供一二維影像，該二維影像係藉由使用該光閥陣列調變來自一廣角背光件的廣角發射光而提供。
  19. 如請求項18之多使用者多視像顯示器的操作方法，其中，判斷該使用者群組中的該等使用者的該位置包括： 使用該頭部追蹤器追蹤該等使用者中的每一個的位置；以及 將該使用者群組中的該等使用者的每一個的該位置與該預定觀看區域比較，以判斷該等使用者是集體地在該預定觀看區域之內或者在該預定觀看區域之外。
  20. 如請求項19之多使用者多視像顯示器的操作方法，其中，該頭部追蹤器包括一光學雷達（LIDAR）感測器、一飛時測距感測器和一攝影機其中的一個或多個，且配置為判斷該使用者群組中的該等使用者的該位置。
  21. 如請求項18之多使用者多視像顯示器的操作方法，其中，該多視像背光件包括： 一導光件，配置為將光引導為具有一預定準直因子的引導光；以及 一多光束元件陣列，在該導光件上彼此間隔開，該多光束元件陣列中的每一個多光束元件配置為從該導光件散射出該引導光的一部分，以作為該方向性發射光的複數個方向性光束， 其中，該多光束元件陣列中的多光束元件的尺寸介於該光閥陣列中的光閥的尺寸的百分之二十五到百分之二百之間。
  22. 如請求項18之多使用者多視像顯示器的操作方法，該方法進一步包括： 藉由將來自該多視像背光件的該方向性發射光朝向該使用者群組傾斜，以動態地調整該預定觀看區域，該預定觀看區域被動態地調整，以使該使用者群組中的該等使用者保持在該預定觀看區域內， 其中，只有在該使用者群組超出該預定觀看區域的一調整範圍時，才會提供該二維影像。
  23. 如請求項22之多使用者多視像顯示器的操作方法，其中，該多視像背光件包括一多光束元件陣列，以及其中，該方向性發射光的該傾斜包括改變該光閥陣列的一多視像像素相對於該多光束元件陣列中對應的多光束元件位置的位置。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023219638A1 (en) * 2022-05-10 2023-11-16 Leia Inc. Head-tracking multiview display and method

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5494284B2 (ja) 2010-06-24 2014-05-14 ソニー株式会社 立体表示装置及び立体表示装置の制御方法
US9648308B2 (en) * 2012-03-27 2017-05-09 Koninklijke Philips N.V. Multiple viewer 3D display
EP2842332A1 (en) 2012-04-24 2015-03-04 Koninklijke Philips N.V. Auto-stereoscopic display device and drive method
KR102059391B1 (ko) * 2012-05-18 2019-12-26 리얼디 스파크, 엘엘씨 지향성 디스플레이 장치
US20150355403A1 (en) * 2013-01-30 2015-12-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Directional grating-based backlighting
KR20150043875A (ko) * 2013-10-15 2015-04-23 엘지전자 주식회사 무안경 방식의 입체 영상 표시장치, 및 그 동작방법
KR20150093014A (ko) * 2014-02-06 2015-08-17 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 그 제어 방법
US10701349B2 (en) * 2015-01-20 2020-06-30 Misapplied Sciences, Inc. Method for calibrating a multi-view display
WO2016160048A1 (en) 2015-03-30 2016-10-06 Leia Inc. 2d/3d mode-switchable electronic display with dual layer backlight
US10798371B2 (en) * 2015-09-05 2020-10-06 Leia Inc. Multiview display with head tracking
WO2017041072A1 (en) * 2015-09-05 2017-03-09 Leia Inc. Multibeam diffraction grating-based display with head tracking
CN108603986B (zh) * 2016-01-30 2021-06-01 镭亚股份有限公司 具有转换视图的基于多波束元件的背光
JP7178415B2 (ja) * 2017-10-02 2022-11-25 レイア、インコーポレイテッド マルチビューカメラアレイ、マルチビューシステム、およびカメラサブアレイに共有カメラを備えさせる方法

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