具体实施方式
根据本文描述的原理的示例和实施例提供了多视图或三维(3D)显示器和应用于多视图显示器的多视图背光体。特别地，与本文描述的原理一致的实施例提供了一种采用多波束元件阵列的多视图背光体，该多波束元件阵列被配置为提供具有与多视图显示器的视图方向相对应的多个不同主角方向的定向光束。根据各种实施例，多波束元件阵列中的每个多波束元件可以包括一个或多个散射元件，该一个或多个散射元件被配置为根据被引导光的传播方向选择性地将被引导光散射出光导作为定向光束。根据各种实施例，结合多波束元件的散射元件的散射选择性，使用在光导内沿不同方向传播的光的时间复用可以提供多视图背光体或等效地采用多视图背光体的多视图显示器的增强的空间分辨率或增强的角分辨率。
根据各种实施例，多波束元件相对于多视图像素的子像素或等效地多视图显示器中的多组光阀(sets of light valve)的光阀的子像素来确定尺寸。多波束元件还可以以与多视图显示器中的多视图像素或多组光阀的间隔相对应的方式彼此间隔开。根据各种实施例，由多视图背光体的多波束元件提供的光束的不同主角方向对应于多视图显示器的各种不同视图的不同方向或“视图方向”。本文描述的多视图背光体和多视图显示器的使用包括但不限于移动电话(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、相机显示器以及各种其他移动以及基本上非移动的显示应用和设备。
如上所述，当与多视图显示器的原始分辨率相比时，本文描述的采用时间复用的实施例可以提供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增强或增加的空间分辨率。在本文中，“空间分辨率”被定义为包括多视图图像的一部分或视图的特定图像的像素分辨率。例如，空间分辨率可以以每英寸的像素(例如，视图像素)或每视图图像的像素来表示。根据各种实施例，通过时间复用和选择性散射提供的交织视图像素可以提供多视图图像的增强的空间分辨率。
同样如上所述，当与多视图显示器的原始分辨率相比时，本文描述的实施例可以提供多视图显示器的增强或增加的角分辨率，或者等效地提供由多视图显示器显示的多视图图像的增强或增加的角分辨率。通常，“角分辨率”是指角区域或空间(例如，显示表面上方的半空间)中的多视图图像的多个不同视图。角分辨率可以用每个角区域的视图数量或由多视图显示器提供的唯一视图的总数来表示。根据各种实施例，时间复用结合选择性散射可以提供交织视图以增强或增加多视图图像的角分辨率。
根据本文描述的原理的实施例提供时间复用的多视图背光，并且还可以提供应用于时间复用的多视图显示器的模式切换背光及其操作方法。特别地，时间复用的多视图背光体可以可选地在二维(2D)模式期间提供宽角发射光，并且在多视图模式期间提供包括定向光束的定向发射光。例如，宽角发射光可以支持二维(2D)信息(例如，2D图像或文本)的显示，而定向发射光的定向光束可以支持多视图或三维(3D)信息(例如，多视图图像)的显示。此外，在各种实施例中，时间复用的多视图背光体的2D模式和多视图模式也可以是时间复用或时间交织的，以分别在第一时间间隔中提供宽角发射光并且在第二时间间隔中提供定向发射光。根据时间复用或时间交织，包括时间复用的多视图背光体的时间复用的多视图显示器可以提供包括2D内容和多视图或3D内容两者的合成图像，诸如在PCT公开WO 2020/219400(PCT/US2020/029017)中进一步描述的。
在本文中，“多视图显示器”被定义为被配置为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。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以显示要观看的多视图图像。多视图显示器10在相对于屏幕12的不同视图方向16上提供多视图图像的不同视图14。视图方向16被示出为在各种不同的主角方向上从屏幕12延伸的箭头；不同的视图14被示出为在箭头终止处的阴影多边形框(即，描绘视图方向16)；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，所有这些都是作为示例而非限制。注意，虽然不同的视图14在图1A中被示出为在屏幕12上方，但是当在多视图显示器10上显示多视图图像时，视图14实际上出现在屏幕12上或附近。在屏幕12上方描绘视图14仅是为了简化说明，并且旨在表示从对应于特定视图的视图方向16中的相应一者观看多视图显示器10。
多视图图像可以部分地由其角分辨率或所提供的视图数量来表征。例如，多视图图像的角分辨率可以指代提供给观看者的独特视图14的数量。此外，多视图图像的每个视图14可以部分地由其空间分辨率表征。特定视图的空间分辨率可以指构成每个视图的像素的数量或布置。在示例中，特定多视图图像可以包括具有不同空间分辨率特性的相应视图14。在一些示例中，可以对多视图图像的角分辨率进行加权以在不同方向上提供不同数量的视图14。
根据本文的定义，视图方向或等效地具有与多视图显示器的视图方向相对应的方向的光束通常具有由角分量给出的主角方向。角分量θ在本文中被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角分量被称为光束的“方位角分量”或“方位角”。根据定义，仰角θ是垂直平面(例如，垂直于多视图显示屏的平面)中的角度，而方位角是水平平面(例如，平行于多视图显示屏平面)中的角度。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对应于多视图显示器的视图方向(例如，来自图1A的示例的视图方向16之一)的特定主角方向的光束20的角分量的图形表示。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)原点O。
此外，在本文中，如在术语“多视图图像(multiview image)”和“多视图显示器(multiview display)”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中的视图之间的角度视差的多个视图。另外，在本文中，根据本文的定义，术语“多视图”明确地包括多于两个不同的视图(即，最少三个视图并且通常多于三个视图)。因此，如本文所采用的“多视图显示器”明确地区别于仅包括两个不同视图以表示场景或图像的立体显示器。然而，注意，虽然多视图图像和多视图显示器包括多于两个视图，但是根据本文的定义，通过一次仅选择多视图视图中的两个来观看(例如，每只眼睛一个视图)，多视图图像可以作为立体图像对被观看(例如，在多视图显示器上)。
“多视图像素(multiview pixel)”在本文中被定义为表示多视图显示器的多个不同视图的每个视图中的“视图”像素的子像素的组(set)(或群(group))。特别地，多视图像素可以具有对应于或表示多视图图像的每个不同视图中的视图像素的单独子像素。此外，多视图像素的子像素是所谓的“定向像素”，因为子像素中的每一个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，由多视图像素的子像素表示的不同视图像素可以在每个不同视图中具有等同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不同视图中的每一个中的{x1,y1}处的视图像素相对应的单独子像素，而第二多视图像素可以具有与位于不同视图中的每一个中的{x2,y2}处的视图像素相对应的单独子像素，以此类推。此外，根据本文的定义，多视图像素可以被认为等同于光阀阵列的一组光阀或由其表示，而子像素可以等同于光阀阵列的光阀或由其表示。
在一些实施例中，多视图像素中的子像素的数量可以等于多视图显示器的不同视图的数量。例如，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)个子像素。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括三十二(32)个子像素(即，每个视图一个子像素)。另外，例如，每个不同的子像素可以具有与对应于64个不同视图的视图方向中的不同视图方向相对应的相关联的方向(例如，光束主角方向)。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多视图显示器视图中的视图像素(即，构成所选视图的像素)的数量。
在本文中，“光导(light guide)”被定义为使用全内反射在结构内引导光的结构。特别地，光导可以包括在光导的操作波长处基本上透明的芯。在各种示例中，术语“光导”通常是指电介质光波导，其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。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的表面相邻的周围介质的折射率。在一些实施例中，除了上述折射率差之外或代替上述折射率差，光导可以包括涂层，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个，包括但不限于板或平板光导和条带光导中的一者或两者。
此外，在本文中，当应用于光导时，如在“板光导(plate light guide)”中，术语“板”被定义为分段或差分平面的层或片(sheet)，其有时被称为“平板(slab)”光导。特别地，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，根据本文的定义，顶表面和底表面都彼此分离，并且可以在至少差分意义上基本上彼此平行。也就是说，在板光导的任何不同的小区段(section)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，限于平面)，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板光导。然而，可以使用曲率半径足够大以确保在板光导内保持全内反射以引导光的任何曲率。
在本文中，“角度保持散射特征(angle-preserving scattering feature)”或等效地“角度保持散射体”是被配置为以在散射光中基本上保持入射在特征或散射体上的光的角展度(angular spread)的方式散射光的任何特征或散射体。特别地，根据定义，由角度保持散射特征散射的光的角展度σs是入射光的角展度σ的函数(即，σs＝f(σ))。在一些实施例中，散射光的角展度σs是入射光的角展度或准直因子σ的线性函数(例如，σs＝α·σ，其中α是整数)。也就是说，由角度保持散射特征散射的光的角展度σs可以基本上与入射光的角展度或准直因子σ成比例。例如，散射光的角展度σs可以基本上等于入射光角展度σ(例如，σs≈σ)。均匀衍射光栅(即，具有基本上均匀或恒定的衍射特征间隔或光栅间距的衍射光栅)是角度保持散射特征的示例。
在本文中，“偏振保持散射特征(polarization-preserving scatteringfeature)”或等效地“偏振保持散射体”是被配置为以在散射光中基本上保持入射在特征或散射体上的光的偏振或至少一定程度的偏振的方式散射光的任何特征或散射体。因此，“偏振保持散射特征”是其中入射在特征或散射体上的光的偏振度基本上等于散射光的偏振度的任何特征或散射体。此外，根据定义，“偏振保持散射”是(例如，引导光的)散射，其保持或基本上保持被散射的光的预定偏振。例如，被散射的光可以是由偏振光源提供的偏振光。
在本文中，如在“单侧散射元件(unilateral scattering element)”中的术语“单侧”被定义为意指与对应于第二侧的另一方向相对的对应于第一侧的“单侧”或“优先地在一个方向上”。特别地，被配置为在“单侧方向”上提供或发射光的背光源背光体被定义为从第一侧而不是从与第一侧相对的第二侧发射光的背光体。例如，由背光体提供或从背光体散射的发射光的单侧方向可以对应于优先被引导到第一(例如，正)半空间中但不被引导到对应的第二(例如，负)半空间中的光。第一半空间可以在背光体上方，并且第二半空间可以在背光体下方。这样，例如，背光体可以将光发射到背光体上方的区域中或朝向背光体上方的方向发射，并且将很少的光或不将光发射到背光体下方的另一区域中或朝向背光体下方的另一方向发射。类似地，根据本文的定义，“单侧”定向散射体(诸如但不限于单侧散射元件)被配置为将光朝向和散射出第一表面，但不是与第一表面相对的第二表面。
在本文中，“衍射光栅(diffraction grating)”被广义地定义为被布置为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，多个特征可以以周期性方式或准周期性方式布置。在其他示例中，衍射光栅可以是混合周期衍射光栅，其包括多个衍射光栅，多个衍射光栅中的每个衍射光栅具有不同的周期性特征布置。此外，衍射光栅可以包括以一维(1D)阵列布置的多个特征(例如，材料表面中的多个凹槽或脊)。可替代地，衍射光栅可以包括特征的二维(2D)阵列或在两个维度上限定的特征的阵列。例如，衍射光栅可以是材料表面上的凸块或材料表面中的孔的2D阵列。在一些示例中，衍射光栅可以在第一方向或维度上是基本上周期性的，并且在跨越或沿着衍射光栅的另一方向上是基本上非周期性的(例如，恒定的、随机的等)。衍射特征之间的间距或间隔可以是恒定的或可变的。例如，特征之间的间隔可以朝向光导的边缘并且在光源近侧更大，并且特征之间的间隔可以朝向光导的中心部分并且在光源远侧更小。
因此，并且根据本文的定义，衍射光栅是提供入射在衍射光栅上的光的衍射的结构。如果光从光导入射在衍射光栅上，则所提供的衍射或衍射散射可以导致并且因此被称为“衍射耦合”或“衍射散射”，因为衍射光栅可以通过衍射将光耦合出光导。衍射光栅还通过衍射(即，以衍射角)重定向或改变光的角度。特别地，作为衍射的结果，离开衍射光栅的光通常具有与入射在衍射光栅上的光(即，入射光)的传播方向不同的传播方向。通过衍射的光的传播方向的改变在本文中被称为“衍射重定向”。因此，衍射光栅可以被理解为包括衍射特征的结构，该衍射特征衍射地重定向入射在衍射光栅上的光，并且如果光从光导入射，则衍射光栅也可以衍射地耦合出来自光导的光。
此外，根据本文的定义，衍射光栅的特征被称为“衍射特征”，并且可以是在材料表面(即，两种材料之间的边界)处、材料表面中和材料表面上的一者或多者。例如，表面可以是光导的表面。衍射特征可以包括衍射光的各种结构中的任何一种，包括但不限于凹槽、脊、孔和凸块中的一者或多者，其中任何一个可以设置在材料表面处、材料表面中或材料表面上。例如，衍射光栅可以包括材料表面中的多个基本平行的凹槽。在另一示例中，衍射光栅可以包括从材料表面上升出的多个平行脊。衍射特征(例如，凹槽、脊、孔、凸块等)可以具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓中的任何一种，包括但不限于正弦曲线轮廓、矩形轮廓(例如，二元衍射光栅)、三角形轮廓和锯齿轮廓(例如，闪耀光栅)中的一者或多者。在其他示例中，可以在包括光导的材料的内部或表面之间提供衍射光栅或另一衍射特征。
根据本文描述的各种示例，衍射光栅(例如，如下所述的衍射多波束元件的衍射光栅)可以用于将光衍射地散射或耦合出光导(例如，板光导)作为光束。特别地，局部周期性衍射光栅的衍射角θm或由局部周期性衍射光栅提供的衍射角θm可以由等式(1)给出为：
其中λ是光的波长，m是衍射级(diffraction order)，n是光导的折射率，d是所述衍射光栅的特征之间的距离或间隔，并且θi是所述衍射光栅上的光的入射角。为了简单起见，等式(1)假设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m由整数给出(即，m＝±1，±2，...)。由衍射光栅产生的光束的衍射角θm可以由等式(1)给出。当衍射级m等于1(即m＝1)时，提供一级衍射或更具体地提供一级衍射角θm。
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的截面图。例如，衍射光栅30可以位于光导40的表面上。另外，图2示出了以入射角θi入射到衍射光栅30上的光束20。光束20是光导40内的被引导光束。图2中还示出了由于入射光束20的衍射而由衍射光栅30衍射地产生和耦合出的耦合出或散射出的光束50。耦合输出光束50具有由等式(1)给出的衍射角θm(或本文的主角方向)。例如，耦合出光束50可以对应于衍射光栅30的衍射级“m”。
此外，根据一些实施例，衍射特征可以是弯曲的，并且还可以具有相对于光的传播方向的预定取向(例如，倾斜或旋转)。例如，衍射特征的曲线和衍射特征的取向中的一者或两者可以被配置为控制由衍射光栅耦合出的光的方向。例如，耦合出光的主角方向可以是衍射特征在光入射在衍射光栅上的点处相对于入射光的传播方向的角度的函数。
根据本文的定义，“多波束元件(multibeam element)”是提供包括多个定向光束的光的背光体或显示器的结构或元件。根据定义，“衍射”多波束元件是通过或使用衍射散射产生多个定向光束的多波束元件。根据定义，“反射”多波束元件是通过或使用反射产生多个定向光束的多波束元件。根据定义，“折射”多波束元件是通过或使用折射或折射散射产生多个定向光束的多波束元件。在示例中，特定多波束元件可以包括被配置为将光耦合或散射出光导作为定向光束的反射、折射和折射特征或元件中的一者或多者。
在一些实施例中，多波束元件可以光学耦合到背光体的光导，以通过散射或耦合出在光导中引导的光的一部分来提供多个定向光束。此外，根据本文的定义，多波束元件包括被配置为将光散射出光导的散射器。根据各种实施例，散射体可以包括但不限于被配置为使用衍射散射散射出被引导光的衍射光栅、被配置为使用反射散射散射出被引导光的微反射元件、以及被配置为使用折射散射散射出被引导光的微折射元件中的一者或多者。在一些实施例中，多波束元件可以包括在多波束元件的边界内的多个散射子元件(例如，衍射光栅、微反射子元件和微折射子元件中的一者或多者中的多个)。
根据本文的定义，由多波束元件产生的多个定向光束中的定向光束具有彼此不同的主角方向。特别地，根据定义，多个光束中的定向光束具有与多个定向光束中的另一光束不同的预定主角方向。在一些实施例中，可以提供反射器或反射岛以帮助引导和增强来自多波束元件的光输出。反射器可以被配置为将由多波束元件散射的光朝向与多波束元件耦合的光导的发射表面反射。在包括围绕光导分布的多波束元件并且在元件之间具有空间的实施例中，可以提供反射器作为反射岛，反射岛对应地围绕光导分布以反射来自或穿过多波束元件的光。
根据各种实施例，多个定向光束可以表示光场。例如，多个定向光束可以被限制在基本上锥形的空间区域，或者具有包括多个光束中的光束的不同主角方向的预定角展度。这样，组合的定向光束(即，多个光束)的预定角展度可以表示光场。
根据各种实施例，多个光束中的各种光束的不同主角方向由包括但不限于多波束元件的尺寸(例如，长度、宽度、面积等中的一者或多者)的特性确定。在一些实施例中，根据本文的定义，多波束元件可以被认为是扩展点光源，即，跨多波束元件的范围分布的多个点光源。此外，根据本文的定义，并且如上面关于图1B所述，由多波束元件产生的光束具有由角分量给出的主角方向。
根据各种实施例，通过将光耦合到光导中而产生的被引导光或等效地被引导“光束”可以是准直光束。在本文中，“准直光”或“准直光束”通常被定义为其中光束的光线在光束内基本上彼此平行的光束。此外，根据本文的定义，从准直光束发散或散射的光线不被认为是准直光束的一部分。
在本文中，“准直因子(collimation factor)”被定义为光被准直的程度。特别地，根据本文的定义，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部分光线在特定角展度内(例如，围绕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。
此外，在本文中，“准直器(collimator)”被定义为被配置为准直光的基本上任何光学设备或装置。例如，准直器可以包括但不限于准直镜或反射器、准直透镜、衍射光栅、锥形光导及其各种组合。根据各种实施例，由准直器提供的准直量可以从一个实施例到另一个实施例以预定程度或量变化。此外，准直器可以被配置为在两个正交方向(例如，垂直方向和水平方向)中的一个或两个方向上提供准直。也就是说，根据一些实施例，准直器可以在提供光准直的两个正交方向中的一个或两个方向上包括形状或类似的准直特性。
在本文中，“光源”被定义为光的源(例如，被配置为产生和发射光的光发射器)。例如，光源可以包括光发射器，诸如在被激活或接通时发射光的发光二极管(LED)。特别地，在本文中，光源可以是基本上任何光源或包括基本上任何光学发射器，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、基于等离子体的光学发射器、荧光灯、白炽灯和几乎任何其他光源中的一者或多者。由光源产生的光可以具有颜色(即，可以包括特定波长的光)，或者可以是波长范围(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，光源可以包括一组或一群光学发射器，其中光学发射器中的至少一个产生具有与由该组或群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地波长的光。例如，不同的颜色可以包括原色(例如，红色、绿色、蓝色)。
进一步通过本文的定义，如在“宽角发射光(broad-angle emitted light)”中的术语“宽角”被定义为具有比多视图图像或多视图显示器的视图的锥角更大的锥角的光。特别地，在一些实施例中，宽角发射光可以具有大于约六十度(60°)的锥角。在其他实施例中，宽角发射光锥角可以大于约五十度(50°)，或大于约四十度(40°)。例如，宽角发射光的锥角可以是约一百二十度(100°)。可替代地，宽角发射光可以具有相对于显示器的法线方向大于正负45度(例如，>±45°)的角度范围。在其他实施例中，宽角发射光角度范围可以大于正负五十度(例如，>±50°)，或大于正负六十度(例如，>±60°)，或大于正负六十五度(例如，>±65°)。例如，宽角发射光的角度范围可以在显示器的法线方向的任一侧上大于约70度(例如，>±70°)。根据本文的定义，“宽角背光体(broad-angle backlight)”是被配置为提供宽角发射光的背光体。
在一些实施例中，宽角发射光锥角可以被定义为与LCD计算机监视器、LCD平板、LCD电视或用于宽角观看的类似数字显示设备的观看角度大致相同(例如，约±40-65°)。在其他实施例中，宽角发射光还可以被表征或描述为漫射光、基本上漫射光、非定向光(即，缺少任何特定或限定的方向性)，或者被表征或描述为具有单个或基本上均匀方向的光。
此外，如本文所使用的，冠词“一”旨在具有其在专利领域中的普通含义，即“一个或多个”。例如，“一元件”是指一个或多个元件，因此，“该元件”在本文中是指“该元件”。此外，本文中对“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“上部”、“下部”、“前部”、“后部”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何引用并不旨在是本文中的限制。在本文中，当应用于值时，术语“约”通常意指在用于产生该值的设备的公差范围内，或者可以意指加或减10％，或加或减5％，或加或减1％，除非另有明确说明。此外，如本文所用的术语“基本上”是指约51％至约100％范围内的大部分、或几乎全部、或全部或量。此外，本文中的示例旨在仅是说明性的，并且出于讨论目的而不是通过限制的方式呈现。
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种时间复用的多视图背光体。在一些实施例中，时间复用的多视图背光体被配置为使用时间复用来提供增强的空间分辨率。在其他实施例中，时间复用的多视图背光体被配置为使用时间复用来提供增强的角分辨率。
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时间复用的多视图背光体300的侧视图。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时间复用的多视图背光体300的平面图。图3C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时间复用的多视图背光体300的平面图。如图3A至图3C所示，根据各种实施例，时间复用的多视图背光体300可以提供发射的定向光束的增强的空间分辨率。此外，例如，图3B中所示的时间复用的多视图背光体300可以与被配置为提供水平和垂直视差的多视图显示器结合使用，而图3C的时间复用的多视图背光体300可以与所谓的仅水平视差(HPO)多视图显示器结合使用。
时间复用的多视图背光体300被配置为提供具有彼此不同的主角方向的多个定向光束302(例如，作为光场)。特别地，根据各种实施例，所提供的多个定向光束302在与多视图显示器或多视图图像的相应不同视图方向相对应的不同主角方向上从时间复用的多视图背光体300散射或耦合出并被引导远离时间复用的多视图背光体300。在一些实施例中，可以调制定向光束302(例如，使用光阀，如下所述)以促进具有三维(3D)内容的信息的显示，例如，在采用时间复用的多视图背光体300的多视图显示器中。
图3A通过示例而非限制的方式进一步示出了光阀308的阵列。例如，光阀308的阵列可以是采用时间复用的多视图背光体300的多视图显示器的一部分。在各种实施例中，可以采用不同类型的光阀作为光阀阵列中的光阀308，包括但不限于液晶光阀、电泳光阀和基于电润湿的光阀中的一者或多者。光阀308的阵列被配置为调制定向光束302以在多视图图像的各种视图中提供视图像素。与定向光束302一样，根据各种实施例，由于时间复用的多视图背光体300的操作和光阀阵列的操作之间的协调，通过调制定向光束302提供的多视图图像可以具有增强的空间分辨率。
如图3A至图3C所示，时间复用的多视图背光体300包括光导310(例如，板光导)。光导310被配置为沿着光导310的范围引导光作为被引导光，并且更具体地作为时间复用的被引导光304。根据各种实施例，时间复用的被引导光304在第一时间间隔期间具有第一方向304a，并且在第二时间间隔期间具有第二方向304b。在各种实施例中，光导310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第一折射率，该第一折射率大于围绕电介质光波导的介质的第二折射率。例如，折射率的差异被配置为根据光导310的一个或多个引导模式促进时间复用的被引导光304的全内反射。
在一些实施例中，光导310可以是平板或板光波导(即，板光导)，其包括延伸的、基本上平面的光学透明介电材料片。基本上平面的电介质材料片被配置为使用全内反射来引导时间复用的被引导光304。根据各种示例，光导310的光学透明材料可以包括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，包括但不限于各种类型的玻璃(例如，二氧化硅玻璃、碱性铝硅酸盐玻璃、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310还可以包括在光导310的表面(例如，顶表面和底表面中的一者或两者)的至少一部分上的包覆层(未示出)。根据一些示例，包覆层可以用于进一步促进全内反射。
此外，根据一些实施例，光导310被配置为根据全内反射在光导310的第一表面310’(例如，“前”或“发射”表面或侧)和第二表面310”(例如，“后”或相对表面或侧)之间以非零传播角引导时间复用的被引导光304。特别地，时间复用的被引导光304可以通过以非零传播角在光导310的第一表面310’和第二表面310”之间反射或“反弹”来传播。如本文所定义的，“非零传播角”是相对于光导310的表面(例如，第一表面310’或第二表面310”)的角度。此外，根据各种实施例，非零传播角既大于零又小于光导310内的全内反射的临界角。根据一些实施例，可以针对特定实施方式(例如，任意地)选择特定非零传播角，只要特定非零传播角被选择为小于光导310内的全内反射的临界角即可。
图3A至图3C中所示的时间复用的多视图背光体300还包括多波束元件320的阵列。多波束元件320被配置为将时间复用的被引导光304散射出光导310作为具有与多视图显示器的不同视图方向相对应的不同方向的定向光束302。如图所示，多波束元件阵列的多波束元件320沿着光导310的长度彼此间隔开。特别地，多波束元件阵列的多波束元件320彼此分开有限空间，并且表示沿着光导长度的单独的不同元件(或不同元件或子元件的群)。也就是说，多波束元件320根据有限(即，非零)元件间距离(例如，有限中心到中心距离)彼此间隔开。在一些实施例中(例如，如图3A至图3C所示)，多波束元件320通常不相交、重叠或以其他方式彼此接触。也就是说，根据一些实施例，多波束元件阵列的每个多波束元件320可以与多波束元件320的阵列的其他多波束元件320不同并且分离。
根据各种实施例，多波束元件阵列的不同组多波束元件320可以被配置为选择性地响应于在光导310内具有不同传播方向的时间复用的被引导光304的相应部分。特别地，多波束元件阵列的第一组多波束元件320a可以被配置为选择性地散射具有第一方向304a的时间复用的被引导光304，以在第一时间间隔期间提供定向光束302。此外，第一组的多波束元件320a可以是基本上透明的或不响应于在光导310内在其他方向(例如，第二方向304b)上传播的时间复用的光304。类似地，多波束元件阵列的第二组多波束元件320b可以被配置为选择性地散射具有第二方向304b的时间复用的被引导光304，以在第二时间间隔期间提供定向光束302，同时基本上透明或不响应于在光导310内在其他方向(例如，第一方向304a)上传播的时间复用的光304。在图3A中，使用实线箭头示出在第一时间间隔期间由第一组多波束元件320a提供的定向光束302，并且使用虚线箭头示出在第二时间间隔期间由第二组多波束元件320b提供的定向光束302。
根据各种实施例，属于特定组(例如，第一组多波束元件320a或第二组多波束元件320b)的多波束元件320间隔开(例如，在光导310的第一轴向方向上)距离d。例如，属于第一组的多波束元件320、320a被示出为间隔开距离d。类似地，虽然未示出，但是第二组的多波束元件320、320b也可以彼此间隔开距离d。在一些实施例中，具有特定方向选择性的多波束元件320可以位于具有不同方向选择性的多波束元件320之间并与具有不同方向选择性的多波束元件320交替。例如，图3A至图3C示出了与第一组的多波束元件320a交错或交替的第二组的多波束元件320b。在一些实施例中，第二组的多波束元件320、320b可以在第一组的相邻多波束元件320、320a之间的大约一半处。特别地，第一组和第二组中的相邻多波束元件320、320a、320b之间的间隔可以是大约一半d(即，d/2)。
分别由具有共同或对应方向的交错的第一组多波束元件320a和第二组多波束元件320b提供的定向光束302类似地彼此交错，如图3A所示。然而，当与第二组定向光束302中的定向光束302相比时，第一组定向光束302a中的定向光束302相对于光阀阵列在横向方向上偏移。结果，作为时间复用的结果，第一和第二组定向光束的组合在每个视图方向上提供增强的分辨率或数量的定向光束302。换句话说，当时间复用的被引导光304在相应的第一和第二时间间隔期间在第一方向304a和第二方向304b之间顺序地交替时，可以由时间复用的多视图背光体300提供定向光束302的两个偏移组。
根据一些实施例，时间复用的多视图背光体300可以用在被配置为提供多视图图像的视图像素的多视图显示器中。根据时间复用，第一组多波束元件320、320a可以被配置为在第一时间间隔期间提供与多视图图像的第一组视图像素相对应的第一组定向光束302。类似地，第二组多波束元件320、320b可以被配置为在第二时间间隔期间提供相同多视图图像的视图像素。此外，在第二时间间隔期间提供的视图像素交错或位于在第一时间间隔期间提供的视图像素之间。根据一些实施例，以这种时间复用方式提供的视图像素可以增强多视图图像中的视图的空间分辨率或多视图图像中的视图内的空间分辨率。换句话说，第一组的多波束元件320、320b可以发射定向光束302以在第一时间间隔期间形成多视图图像的第一组视图像素，而第二组的多波束元件320、320b可以发射定向光束以在第二时间间隔期间形成相同多视图图像的第二组视图像素。例如，以交替或棋盘配置，第一组视图像素可以表示多视图图像的视图像素的前半部分，并且第二组视图像素可以表示多视图图像的视图像素的后半部分。在第一时间间隔和第二时间间隔之间顺序地交替可以提供包括所有视图像素(即，第一半部分与第二半部分组合)的完整多视图图像。
在一些实施例中，对应于第一时间间隔和第二时间间隔的时间间隔通常可以各自小于约50毫秒(即，对应于约20Hz，或约20帧每秒)，或者优选地各自小于约17毫秒(即，对应于约60Hz，或每个视图方向60帧每秒)，或者取决于例如显示器的期望分辨率、数据或处理带宽或观看者偏好的其他持续时间。例如，由于人类视觉系统内的视觉集成，当第一时间间隔和第二时间间隔之间的切换超过约60Hz时，多视图显示器的观看者可能不会感知到闪烁或相关的图像劣化。然而，在一些实施例中，较慢的切换速率仍然可以提供可接受的观看体验。
如图3A所示，具有不同主角方向的定向光束302中的不同光束通过光阀阵列中的不同光阀308并且可以由光阀阵列中的不同光阀308调制。根据各种实施例，调制的定向光束302表示多视图图像的视图的视图像素。此外，阵列的特定光阀308可以对应于多视图像素的子像素，并且一组多个光阀308可以对应于多视图显示器的多视图像素。
此外，在图3A中，光阀阵列包括多组光阀308，该多组光阀308表示与多波束元件320的阵列的各种多波束元件320相对应的多视图像素。例如，第一组光阀308a对应于第一组多波束元件320、320a中的第一多波束元件320，第二组光阀308b对应于第二组多波束元件320、320b，并且第三组光阀308c对应于第一组多波束元件320、320a中的第三多波束元件320，以此类推，以重复方式交替。根据图3A的实施例，第一组光阀308a与第二组光阀308b重叠，使得相同光阀308或每组中的至少一个被配置为在第一和第二时间间隔中的每一个期间调制定向光束302。例如，用于调制在第一时间间隔期间从第一多波束元件320接收的定向光束302的特定光阀308可以用于调制在第二时间间隔期间从第二多波束元件320接收的另一定向光束302，以向多视图图像提供两个不同的视图像素。
如图3A中进一步所示，使用指示特定原点或源多波束元件320的数字索引(例如，1、2、3、4)以及指示特定视图方向的字母字符索引(例如，a、b、c、d)来指定各种调制的定向光束(或等效地多视图图像的视图像素)。例如，与图3A所示的第一多波束元件320相对应的调制的定向光束包括与第一视图方向上的第一视图像素相对应的调制的定向光束1a、与第二视图方向上的第一视图像素相对应的调制的定向光束1b、与第三视图方向上的第一视图像素相对应的调制的定向光束1c、以及与第四视图方向上的第一视图像素相对应的调制的定向光束1d。以类似的方式，与图3A所示的第二多波束元件320相对应的调制的定向光束包括与第一视图方向上的第二视图像素相对应的调制的定向光束2a、与第二视图方向上的第二视图像素相对应的调制的定向光束2b、与第三视图方向上的第二视图像素相对应的调制的定向光束2c、以及与第四视图方向上的第二视图像素相对应的调制的定向光束2d。另外，如图所示，在第一时间间隔期间提供调制的定向光束1a-1d，而在第二时间间隔期间提供调制的定向光束2a-2d。图3A还示出了来自第三、第四和第五多波束元件320(编号为3a、3b、3c、3d；4a、4b、4c、4d；和5a、5b、5c、5d；分别地，其中在第一时间间隔期间提供调制的定向光束3a-3d和5a-5d，并且在第二时间间隔期间提供调制的定向光束4a-4d，如图所示。注意，为了说明的目的，在图3A中仅示出了四个不同视图方向上的四个不同的调制的定向光束。然而，根据各种实施例，可以使用附加或更少的调制的定向光束和对应的视图像素和视图方向。
根据各种实施例，时间复用的多视图背光体300的时间复用以及光阀阵列的协调操作可以提供包括多视图图像的第一半和第二半的视图像素。此外，借助于第一组的多波束元件320、320a和第二组的多波束元件320、320b的交错或交替图案，第一半的视图像素与第二半的视图像素交错或交替。例如，图3A示出了在第一时间间隔期间在第一视图方向上提供的调制的定向光束1a、3b、5a，其与在第二时间间隔期间在第一视图方向上提供的调制的定向光束2a、4a交错或交替。这些调制的定向光束表示第一视图方向上的视图像素或多视图像素的第一视图的视图像素，其中在第一时间间隔期间提供第一、第三和第五视图像素，并且在第二时间间隔期间提供第二和第四视图像素。这样，与单独的第一时间间隔或第二时间间隔中的任一者中的空间分辨率相比，视图像素的空间分辨率通过时间复用来增强。根据各种实施例，由于对时间复用的多视图背光体300进行时间复用，多视图图像又将具有增强的空间分辨率。
图3B示出了跨光导310以矩形二维(2D)图案布置的第一组和第二组的多波束元件320、320a、320b的阵列。如图所示，第二组多波束元件320b中的多波束元件320b与第一组多波束元件320a交替或交错在第一组多波束元件320a之间。根据各种实施例，图3B的多波束元件布置可以适用于在两个正交方向上提供显示视差(例如，水平和垂直视差)的多视图显示器。
图3C示出了第一组和第二组的多波束元件320、320a、320b的阵列，其被布置为跨光导310的多列多波束元件320。特别地，列被示出为倾斜的多波束元件列。此外，在图3C的左侧，示出了倾斜的多波束元件列，其包括沿着列在垂直方向上定向的单独的多波束元件320。在图3C的右侧，倾斜的多波束元件列被示出为基本上连续的列状多波束元件320。在一些实施例中，这些基本上连续的列状多波束元件320可以通过沿着列分布单独的多波束元件320并旋转单独的多波束元件320以与列对准来近似。图3C的多波束元件布置可以适用于提供仅水平视差(HPO)多视图图像的多视图显示器。如本文所使用的，“HPO”是指并被定义为在不同视图方向上和在单个平面中(例如，在水平平面中)提供多视图图像的不同视图的多视图显示器。
图4A示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的时间复用的多视图背光体400的侧视图。图4B示出了根据与本文描述的原理一致的实施例的示例中的时间复用的多视图背光体400的平面图。图4C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时间复用的多视图背光体400的平面图。此外，例如，图4B中所示的时间复用的多视图背光体400可以与被配置为提供水平和垂直视差的多视图显示器结合使用，而图4C的时间复用的多视图背光体400可以与所谓的仅水平视差(HPO)多视图显示器结合使用。
图4A至图4C中所示的时间复用的多视图背光体400被配置为提供具有彼此不同的主角方向的多个定向光束402(例如，作为光场)。在一些实施例中，多个定向光束402可以基本上类似于上面关于时间复用的多视图背光体400描述的多个定向光束302。特别地，根据各种实施例，所提供的多个定向光束402在与多视图显示器或多视图图像的相应不同视图方向相对应的不同主角方向上从时间复用的多视图背光体400散射或耦合出并被引导远离时间复用的多视图背光体400。然而，与上述时间复用的多视图背光体300不同，图4A至图4C的时间复用的多视图背光体400被配置为采用时间复用来提供可以支持的视图方向的增强的角分辨率。此外，在一些实施例中，可以调制定向光束402(例如，使用光阀，如下所述)以促进具有三维(3D)内容的信息的显示，例如，在采用时间复用的多视图背光体400的多视图显示器中。
图4A通过示例而非限制的方式进一步示出了光阀408的阵列。在一些实施例中，光阀408可以基本上类似于上述时间复用的多视图背光体300的光阀308。特别地，光阀408的阵列被配置为调制定向光束402以在多视图图像的各种视图中提供视图像素。与定向光束402一样，根据各种实施例，通过调制定向光束402提供的多视图图像可以具有增强的角分辨率。特别地，根据各种实施例，可以通过与光阀阵列的操作相协调地对时间复用的多视图背光体300进行时间复用来提供增强的角分辨率。
如图4A至图4C所示，时间复用的多视图背光体400包括光导410。在各种实施例中，光导410可以基本上类似于上述时间复用的多视图背光体300的光导310。特别地，光导410被配置为沿着光导410的范围引导光作为被引导光，并且更特别地作为在第一时间间隔期间具有第一方向404a并且在第二时间间隔期间具有第二方向404b的时间复用的被引导光404。图4A还示出了光导410的第一表面410’(例如，“前”或“发射”表面或侧)和第二表面410”(例如，“后”或相对表面或侧)。在一些实施例中，时间复用的多视图背光体400的光导410可以基本上类似于上述时间复用的多视图背光体300的光导310。
图4A至图4C中所示的时间复用的多视图背光体300还包括多波束元件420的阵列。多波束元件420被配置为将时间复用的被引导光304散射出光导410作为具有与多视图显示器的不同视图方向相对应的不同方向的定向光束402。在各个方面，多波束元件阵列的多波束元件420可以基本上类似于上述时间复用的多视图背光体300的多波束元件320。特别地，多波束元件420被配置为根据时间复用的被引导光404的传播方向选择性地散射或耦合时间复用的被引导光404。此外，多波束元件420包括第一组多波束元件420a和第二组多波束元件420b，第一组被配置为选择性地散射在第一方向404a上传播的时间复用的被引导光404，并且第二组被配置为选择性地散射在第二方向404b上传播的时间复用的被引导光404。
以类似于上述多组多波束元件320a、320b的方式，图4A至图4C中所示的多波束元件阵列的不同组的多波束元件420可以被配置为选择性地响应于在光导410内具有不同传播方向的时间复用的被引导光404的相应部分。例如，如图4A所示，多波束元件阵列的第一组多波束元件420a被配置为选择性地散射具有第一方向404a的时间复用的被引导光404，以在第一时间间隔期间提供定向光束402，同时基本上透明或不响应于在光导410内在其他方向(例如，第二方向404b)上传播的时间复用的光404。类似地，多波束元件阵列的第二组多波束元件420b被配置为选择性地散射具有第二方向404b的时间复用的被引导光404，以在第二时间间隔期间提供定向光束402，同时基本上透明或不响应于在光导410内在其他方向(例如，第一方向404a)上传播的时间复用的光404。此外，如图3A所示，实线箭头用于示出在第一时间间隔期间由第一组多波束元件420a提供的定向光束402，而虚线箭头描绘了在第二时间间隔期间由第二组多波束元件420b提供的定向光束402。
然而，与上面描述为彼此间隔开的多组多波束元件320、320a、320b相反，第二组多波束元件420b的多波束元件420与第一组多波束元件420a的多波束元件420并置并且相对于第一组多波束元件420a的多波束元件420具有横向偏移。另外，根据各种实施例，由第二组多波束元件420b散射出的第二组定向光束402的散发点从由第一组多波束元件420a散射出的第一组定向光束402的散发点偏移横向偏移。本文中，一组定向光束402的“散发点(emanation point)”被定义为空间中的表观点(apparent point)，第一组或第二组的定向光束402看起来源自该表观点。可替代地，“散发点”可以被定义为从其发射该组定向光束402的多波束元件420的中心或有效中心。
在一些实施例中，横向偏移可以是多波束元件420的尺寸(例如，横向方向上的宽度)的大约一半。在一些实施例中，横向偏移可以是相对于第一组多波束元件420a和第二组多波束元件420b的多波束元件420的组合的中心的偏移。例如，如图4A所示，多波束元件420、420a、420b的组合具有尺寸s并且以一组光阀308a为中心。此外，在图4A中，第一组多波束元件420a中的多波束元件420的横向移位是到多波束元件组合的中心的左侧，而第二组多波束元件420b中的多波束元件420的横向移位是到中心的右侧。此外，如图所示，到中心任一侧的横向偏移各自约为多波束元件420的尺寸s的一半(s/2)。
横向移位的效果是相对于由第二组多波束元件420b提供或从第二组多波束元件420b散发的定向光束402在角度空间中偏移由第一组多波束元件420a提供或从第一组多波束元件420a散发的定向光束402。结果，与第二组多波束元件420b的定向光束402相关联的视图方向可以与第一组多波束元件420a的定向光束402交错或分布在第一组多波束元件420a的定向光束402之间。当横向偏移约为多波束元件420的尺寸的一半时，来自第二组多波束元件420b的定向光束402的视图方向可以在角度意义或空间上在来自第一组多波束元件420b的定向光束402的视图方向之间的一半。
图4A示出了具有使用字母字符索引(例如，a、b、c、d、e、f、g、h)指定的视图方向的各种调制的定向光束，以指示与调制的定向光束中的每一个相对应的特定视图方向。例如，调制的定向光束a具有与第一视图方向相对应的方向，调制的定向光束b具有与第二视图方向相对应的方向，调制的定向光束c具有与第三视图方向相对应的方向，调制的定向光束d具有与第四视图方向相对应的方向，以此类推，如图4A所示。
根据时间复用，第一组多波束元件420、420a可以被配置为在第一时间间隔期间提供与多视图图像的第一组视图相对应的第一组定向光束402。类似地，第二组多波束元件420、420b可以被配置为在第二时间间隔期间提供相同多视图图像的视图。此外，在第二时间间隔期间提供的视图交错或位于在第一时间间隔期间提供的视图像素之间。图4A示出了在第二时间间隔期间由从第二组多波束元件402b散发的定向光束402提供的调制的定向光束b、d、f、h，其分布在由从第一组多波束元件402a散发的定向光束402提供的调制的定向光束a、c、e、f之间或与其交错。通过对时间复用的多视图背光体400的输出进行时间复用，可以提供与完整的一组视图相对应的完整的一组调制的定向光束(例如，a、b、c、d、e、f、g、h)。此外，当与在第一时间间隔或第二时间间隔中提供的角分辨率相比时，时间复用输出的角分辨率被增强(例如，两倍)。
如上所述，时间复用可以涉及以顺序方式在第一时间间隔和第二时间间隔之间进行切换。在各种实施例中，切换速率通常可以在约20Hz和约60Hz之间。在一些实施例中，可以采用大于60Hz的切换速率。例如，由于人类视觉系统内的视觉集成，当切换速率为或超过约60Hz时，观看者可能不会感知到多视图图像中从一个视图到下一个视图的闪烁或相关图像劣化。然而，在一些实施例中，较慢的切换速率仍然可以提供可接受的观看体验。
图4B示出了时间复用的多视图背光体400的光导410和多波束元件阵列。如图所示，多波束元件阵列包括与第二组多波束元件420b并置的第一组多波束元件420a。另外，并置的第一组多波束元件420a和第二组多波束元件420b以二维(2D)阵列布置，该2D阵列可以适合于提供具有2D视差的多视图图像。
图4C还示出了时间复用的多视图背光体400的光导410和多波束元件阵列。然而，在图4C中，多波束元件420被布置为离散多波束元件420的列或者包括连续的列状多波束元件420。如图所示，多波束元件阵列包括在每列内与第二组多波束元件420b并置的第一组多波束元件420a。图4C还示出了倾斜的多波束元件列，其包括在左侧沿着列在垂直方向上定向的单独的多波束元件420，而在图4C的右侧，倾斜的多波束元件列被示出为基本上连续的列状多波束元件420。如上面关于图3C所讨论的，图4C的多波束元件布置可以适用于例如提供仅水平视差(HPO)多视图图像的多视图显示器。
在时间复用的多视图背光体400的一些实施例中，可以使用多波束元件420a、420b的并排布置来提供多波束元件阵列内的第一组的多波束元件420a和第二组的多波束元件420b的并置。例如，图4A至图4C示出了多波束元件阵列中的多波束元件420a、420b的并排布置。在其他实施例(未示出)中，可以通过将第一组的多波束元件420a的一部分与第二组的多波束元件420b的一部分重叠来提供并置。在其他实施例(未示出)中，第一组和第二组的多波束元件420a、420b可以沿着边界彼此融合(blend)或以其他方式组合以提供并置。
根据各种实施例，多波束元件阵列的多波束元件320、420的尺寸与光阀阵列的光阀的尺寸相当，或者等同于多视图像素的子像素的尺寸。在本文中，“尺寸(size)”可以以各种方式中的任何一种来定义，以包括但不限于长度、宽度或面积。例如，光阀中的每一个的尺寸可以是其长度，并且每个多波束元件320、420的相当尺寸可以是其长度。在另一示例中，尺寸可以指代使得多波束元件320、420的面积可以与光阀或子像素的面积相当的面积。
在一些实施例中，多波束元件阵列的特定多波束元件320、420的尺寸在光阀尺寸的约百分之二十五(25％)和约百分之二百(200％)之间。例如，如果多波束元件尺寸表示为“s”并且光阀尺寸表示为“S”(例如，如图3A、4A所示)，则多波束元件尺寸s可以由等式(2)给出为
在其他示例中，多波束元件尺寸在大于光阀尺寸的约百分之五十(50％)，或大于光阀尺寸的约百分之六十(60％)，或大于光阀尺寸的约百分之七十(70％)，或大于光阀尺寸的约百分之八十(80％)，或大于光阀尺寸的约百分之九十(90％)，并且小于光阀尺寸的约百分之一百八十(180％)的范围内。或小于光阀尺寸的约百分之一百六十(160％)，或小于光阀尺寸的约百分之一百四十(140％)，或小于光阀尺寸的约百分之一百二十(120％)。例如，通过“相当尺寸”，多波束元件尺寸可以在光阀尺寸的约百分之七十五(75％)和约一百五十(150％)之间。根据一些实施例，可以选择多波束元件和光阀的相当尺寸以减少或在一些示例中最小化多视图显示器的视图之间的暗区。此外，可以选择多波束元件和光阀的相当尺寸以减少并且在一些示例中最小化多视图显示器的视图(或视图像素)之间的重叠。
根据各种实施例，时间复用的多视图背光体300、400还可以包括多个光源330、430。光源330、430可以被配置为提供具有不同传播方向304a、304b、404a、404b的时间复用的被引导光304、404。图3A至图3C示出了与光导310的第一边缘相邻的第一光源330a。图3B和图3C进一步示出了与光导310的第二边缘相邻的第二光源330b。图4A至图4C示出了与光导410的第一边缘相邻的第一光源430a。图4B和图4C进一步示出了与光导410的第二边缘相邻的第二光源430b。如图所示，第一光源330a、430a被配置为在第一时间间隔期间提供具有第一方向304a、404a的时间复用的被引导光304、404，而第二光源330b、430b被配置为在第二时间间隔期间提供具有第二方向304b、404b的时间复用的被引导光304、404。可以通过以顺序方式激活(打开)和去激活(关闭)第一和第二光源330a、430a、330b、430b来提供时间复用的多视图背光体300、400的时间复用。也就是说，在第一时间间隔期间，可以激活第一光源330a、430a并且停用第二光源330b、430b。然后，在第二时间间隔期间，可以激活第二光源330b、430b，同时停用第一光源330a、430a。如上所述，可以通过第一时间间隔和第二时间间隔的顺序布置来提供时间复用。
在各种实施例中，包括第一光源330a、430a和第二光源330b、430b的光源330、430可以包括基本上任何光源(例如，光发射器)，包括但不限于发光二极管(LED)、激光器(例如，激光二极管)或其组合。在一些实施例中，光源330、430可以包括光发射器，该光发射器被配置为产生具有由特定颜色表示的窄带光谱的基本上单色光。特别地，单色光的颜色可以是特定颜色空间或颜色模型(例如，红-绿-蓝(RGB)颜色模型)的原色。在其它实例中，光源330中的一者或多者可为被配置为提供基本上宽带或多色光的基本上宽带光源。例如，第一光源330a和第二光源430a、330b、430b可以被配置为提供白光。在一些实施例中，光源330、430可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同的光发射器。
在一些实施例中，光源330、430还可以包括准直器(未示出)。准直器可以被配置为从例如第一光源330a、430a或第二光源330b、430b的一个或多个光学发射器接收基本上未准直的光，然后将基本上未准直的光转换为准直光。特别地，根据一些实施例，准直器可以提供具有非零传播角并且根据预定准直因子σ准直的准直光。因此，根据各种实施例，通过将光从光源330、430耦合到光导310、410中而产生的时间复用的被引导光304、404可以是准直光束。
如上所述，第一光源330a、430a可以提供光作为在第一方向304a、404a上传播的时间复用的被引导光304、404，并且第二光源330a、430b可以提供光作为在第二方向304b、404b上传播的时间复用的被引导光304、404。在一些实施例中，第一和第二方向304a、404a、304b、404b可以是正交的或基本上正交的(例如，在图3B、图3C、图4B和图4C中示出的)。可以使用第一和第二方向304a、404a、304b、404b之间的其他非平行和非正交关系，诸如当光导310、410具有除矩形之外的形状时。
根据各种实施例，时间复用的多视图背光体300、400中的多波束元件阵列的多波束元件320、420可以包括被配置为衍射地散射出时间复用的被引导光304、404的衍射光栅、被配置为反射地散射出时间复用的被引导光304、404的微反射元件、以及被配置为折射地散射出时间复用的被引导光304、404的微折射元件中的一者或多者。在一些实施例中，多波束元件阵列的多波束元件320、420可以包括反射岛，该反射岛被配置为将由多波束元件320、420散射的光朝向光导310、410的发射表面反射。在一些实施例中，多波束元件阵列的多波束元件320、420可以包括多个散射子元件，每个散射子元件被配置为分别散射出时间复用的被引导光304、404的一部分。
在一些实施例中，多波束元件阵列的多波束元件320、420可以位于时间复用的多视图背光体300、400的光导310、410的发射表面处或附近。例如，图3A和图4A示出了设置在光导310、410的发射表面(例如，第一表面310’、410’)处的多波束元件320、420。在其他实施例(未示出)中，多波束元件320、420可以位于光导310、410的与发射表面相对的表面(例如，第二表面310”、410”)处或附近。在其他实施例(未示出)中，多波束元件320、420可以位于光导310、410内的表面之间。
在一些实施例中，时间复用的多视图背光体300、400还可以包括与时间复用的多视图背光体300、400的光导310、410相邻的宽角背光体。在这些实施例中，宽角背光体可以被配置为在二维(2D)模式期间提供宽角发射光，而时间复用的多视图背光体300、400被配置为在多视图模式期间提供定向光束302、402。
图5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宽角背光体的时间复用的多视图背光体300的侧视图。特别地，图5示出了与光导310的第二表面310”相邻的宽角背光体340，第二表面310”与发射定向光束302的发射表面(例如，第一表面310’)相对。图5还示出了与光导310的发射表面相邻的光阀308的阵列。注意，虽然图5示出了时间复用的多视图背光体300，但是根据一些实施例，时间复用的多视图背光体400还可以包括类似布置的宽角背光体。
如图5的左侧所示，可以在多视图模式(多视图)期间使用时间复用的多视图背光体300来提供支持显示时间复用的多视图图像的定向光束302。可替代地，如图5的右侧所示，可以通过激活宽角背光体340以向光阀308的阵列提供宽角发射光342来提供支持2D图像显示的二维(2D)模式。为了便于说明而不是作为限制，图5中省略了多波束元件320和光源330。
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种多视图显示器。图6示出了根据本文描述的原理的实施例的示例中的时间复用的多视图显示器500的框图。如图所示，时间复用的多视图显示器500包括时间复用的多视图背光体510，时间复用的多视图背光体510包括光导和多波束元件阵列。根据各种实施例，多波束元件阵列的多波束元件被配置为从光导散射出时间复用的被引导光作为定向光束502，定向光束502具有与时间复用的多视图显示器500的不同视图方向相对应的方向。根据一些实施例，时间复用的多视图背光体510可以基本上类似于上述时间复用的多视图背光体300或时间复用的多视图背光体400。特别地，时间复用的多视图背光体510包括第一组多波束元件512，其被配置为选择性地散射具有第一方向的时间复用的被引导光，并且第二组多波束元件514被配置为选择性地散射出具有第二方向的时间复用的被引导光。
图6所示的时间复用的多视图显示器500还包括光阀520的阵列。光阀520的阵列被配置为将定向光束502调制为在不同视图方向上具有不同视图的多视图图像的视图像素。根据一些实施例，时间复用可以提供多视图图像的增强的空间分辨率或增强的角分辨率。
特别地，在时间复用的多视图显示器500的一些实施例中，第二组多波束元件514中的多波束元件位于第一组多波束元件512中的多波束元件之间并与第一组多波束元件512中的多波束元件交替。在这些实施例中，在时间复用的被引导光具有第二方向时的第二时间间隔期间提供的视图像素散布(intersperse)在时间复用的被引导光具有第一方向时的第一时间间隔期间提供的视图像素之间。结果，当与不采用本文描述的时间复用的多视图显示器相比时，时间复用的多视图显示器500的时间复用可以提供多视图图像内的视图像素的增强的空间分辨率。例如，时间复用的多视图显示器500可以被配置为使用在第一时间间隔期间提供的视图像素来提供多视图图像的第一部分(例如，总视图像素的第一半)，并且使用在第二时间间隔期间提供的视图像素来提供多视图图像的第二部分(例如，与第一半交错的总视图像素的第二半)。因此，根据一些实施例，多视图图像的第一部分和第二部分的顺序时间复用可以被配置为提供具有第一部分或第二部分中的任一者的空间分辨率的两倍的多视图图像。
在其他实施例中，第二组多波束元件514中的多波束元件可以与第一组多波束元件512中的多波束元件并置并且相对于第一组多波束元件512中的多波束元件具有横向偏移。在这些实施例中，在时间复用的被引导光具有第二方向时的第二时间间隔期间的多视图图像的视图可以与在时间复用的被引导光具有第一方向时的第一时间间隔期间的多视图图像的视图交错。结果，当与不采用本文描述的时间复用的多视图显示器相比时，时间复用的多视图显示器500的时间复用可以提供多视图图像的增强的角分辨率。例如，时间复用的多视图显示器500可以被配置为使用在第一时间间隔期间提供的视图像素来提供多视图图像的第一部分，并且使用在第二时间间隔期间提供的视图像素来提供多视图图像的第二部分。也就是说，第一部分包括多视图图像的第一组视图，并且第二部分包括多视图图像的第二组视图，使得第一组视图和第二组视图根据时间复用进行组合以提供完整的多视图图像。因此，根据一些实施例，多视图图像的第一部分和第二部分的顺序时间复用可以被配置为提供具有第一部分或第二部分中的任一者的角分辨率的两倍的多视图图像。
在一些实施例中，多波束元件阵列的多波束元件的尺寸在时间复用的多视图显示器500的光阀阵列中的光阀的尺寸的百分之二十五和百分之二百之间。在一些实施例中，多波束元件阵列的多波束元件包括被配置为衍射地散射出时间复用的被引导光的衍射光栅、被配置为反射地散射出时间复用的被引导光的微反射元件、以及被配置为折射地散射出时间复用的被引导光的微折射元件中的一者或多者。
根据本文描述的原理的其他实施例，提供了一种时间复用的多视图背光体操作的方法。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的时间复用的多视图背光体操作的方法600的流程图。
如图7所示，时间复用的多视图背光体操作的方法600包括在光导中引导610光作为在第一时间间隔期间具有第一方向并且在第二时间间隔期间具有第二方向的时间复用的被引导光。在一些实施例中，光导和时间复用的被引导光可以分别基本上类似于上面关于时间复用的多视图背光体300、400描述的光导310、410和时间复用的被引导光304、404。例如，在一些实施例中，时间复用的被引导光的第一方向可以与第二方向不同或甚至基本上正交。此外，根据一些实施例，可以根据预定的准直因子来准直时间复用的被引导光。
图7中所示的时间复用的多视图背光体操作的方法600还包括使用多波束元件阵列散射出620时间复用的被引导光作为定向光束。根据各种实施例，定向光束具有与多视图显示器的不同视图方向相对应的不同方向。在一些实施例中，多波束元件阵列可以基本上类似于上述时间复用的多视图背光体300、400的多波束元件320、420的阵列。特别地，多波束元件阵列的第一组多波束元件可以在第一时间间隔期间选择性地散射出620时间复用的被引导光，并且多波束元件阵列的第二组多波束元件可以在第二时间间隔期间选择性地散射出620时间复用的被引导光。
在一些实施例中，第二组多波束元件中的多波束元件位于第一组多波束元件中的多波束元件之间并与第一组多波束元件中的多波束元件交替。在这些实施例中，在第二时间间隔期间由第二组多波束元件选择性地散射出620的定向光束可以位于在第一时间间隔期间由第一组多波束元件选择性地散射出620的对应定向光束之间。在其他实施例中，第二组多波束元件中的多波束元件与第一组多波束元件中的多波束元件并置并且相对于第一组多波束元件中的多波束元件具有横向偏移。在这些实施例中，在第一时间间隔和第二时间间隔期间，由第一组多波束元件和第二组多波束元件散射出的定向光束具有与多视图显示器的不同组视图方向相对应的方向。特别地，根据一些实施例，在第二时间间隔期间的多组视图方向可以与在第一时间间隔期间的多组视图方向交错。
在图7中，时间复用的多视图背光体操作的方法600还包括使用光阀阵列调制630定向光束，以提供在不同视图方向上具有不同视图的多视图图像的视图像素。在一些实施例中，光阀阵列可以基本上类似于上面关于时间复用的多视图背光体300、400描述的光阀308、408的阵列。特别地，使用光阀阵列调制定向光束可以增强多视图图像的空间分辨率和角分辨率中的一者或两者，如上面关于时间复用的多视图显示器500所描述的。
因此，已经描述了时间复用的多视图背光体、时间复用的多视图显示器和时间复用的多视图背光体操作的方法的示例和实施例，其可以使用时间复用来提供增强的空间分辨率和增强的角分辨率中的一者或两者。应当理解，上述示例仅仅是表示本文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。