双向准直器
阅读：990发布：2020-05-12
专利汇可以提供双向准直器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且双向 准直 以及一种以非零传播 角 提供双向准直光的双向光学 准直器 。所述双向准直器包括被配置为在垂直方向上对光进行准直的垂直准直器和被配置为在 水 平方向上对垂直准直光进行准直的水平准直器。水平准直器位于垂直准直器的输出处。三维(3D)显示器包括所述双向准直器、板光导和在板光导的表面处的多束衍射光栅的阵列，所述多束衍射光栅的阵列用以耦合出在所述板光导中被引导的双向准直光，作为对应于3D 电子 显示器的不同3D视图的多个光束。，下面是双向准直器专利的具体信息内容。
1.一种双向光学准直器，包括：
垂直准直器，被配置为在垂直方向上对光进行准直；以及
水平准直器，被配置为在与垂直方向基本正交的水平方向上对光进行准直，所述水平准直器被定位为与所述垂直准直器的输出相邻，以对来自所述垂直准直器的垂直准直光水平地进行准直，以在所述双向光学准直器的输出处提供双向准直光，
其中，所述双向光学准直器被配置为以相对于对应于水平方向的水平面的非零传播角提供所述双向准直光。
2.根据权利要求1所述的双向光学准直器，其中，所述垂直准直器包括具有抛物形状和倾斜角的光学反射器，所述倾斜角被配置为提供所述双向准直光的非零传播角。
3.根据权利要求1所述的双向光学准直器，其中，所述水平准直器包括具有抛物形状的光学反射器，所述光学反射器被配置为基本上跨越所述双向光学准直器的输出孔径，所述双向准直光在输出孔径上具有基本上均匀的分布。
4.根据权利要求1所述的双向光学准直器，其中，所述水平准直器包括具有多个子反射器的光学反射器，所述多个子反射器被组合地配置为基本上跨越所述双向光学准直器的输出孔径，每个子反射器包括抛物形状的反射表面。
5.根据权利要求4所述的双向光学准直器，其中，所述光学反射器是菲涅耳反射器。
6.根据权利要求4所述的双向光学准直器，其中，所述水平准直器的多个子反射器中的第一子反射器被配置为接收来自位于所述水平准直器的第一边缘处的第一垂直准直器的垂直准直光，所述水平准直器的多个子反射器中的第二子反射器被配置为接收来自位于所述水平准直器的第二边缘处的第二垂直准直器的垂直准直光，所述第二边缘与所述第一边缘在对应于水平方向的水平面中相对。
7.根据权利要求1所述的双向光学准直器，其中，所述垂直准直器与所述水平准直器成一体并且包括所述水平准直器的材料。
8.一种背光件，包括根据权利要求1所述的双向光学准直器，所述背光件还包括：
耦合到所述双向光学准直器的输出的板光导，所述板光导被配置为接收并且以所述非零传播角引导所述双向准直光，
其中，所述板光导还被配置为从所述板光导的表面发出被引导的双向准直光的一部分。
9.根据权利要求8所述的背光件，还包括光源，所述光源被配置为向所述双向光学准直器提供光，所述光源被定位为与所述垂直准直器相邻并且被配置为向所述垂直准直器的输入提供光。
10.根据权利要求9所述的背光件，其中，所述光源包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同的光学来源，所述不同的光学来源彼此偏移，其中，所述不同的光学来源的偏移被配置为提供所述双向准直光的对应于每个不同颜色的光的不同的、颜色特定的非零传播角。
11.根据权利要求8所述的背光件，还包括在所述板光导的表面处的多束衍射光栅，所述多束衍射光栅被配置为衍射地从所述板光导耦合出被引导的双向准直光的一部分，作为从所述板光导表面发出的多个光束，所述多个光束中的一个光束具有与所述多个光束中的其它光束的主要角方向不同的主要角方向。
12.一种三维(3D)电子显示器，包括根据权利要求11所述的背光件，所述3D电子显示器还包括：
光阀，用于调制所述多个光束中的光束，所述光阀与所述多束衍射光栅相邻，其中，所述光束的主要角方向对应于所述3D电子显示器的视向，经调制的光束表示所述3D电子显示器在所述视向上的像素。
13.一种三维(3D)电子显示器，包括：
双向光学准直器，包括垂直准直器和被定位为与所述垂直准直器的输出相邻的水平准直器，所述双向光学准直器被配置为以相对于水平面的非零传播角提供具有垂直准直和水平准直的双向准直光；
板光导，被配置为以所述非零传播角引导所述双向准直光，作为被引导的光束；以及在所述板光导的表面处的多束衍射光栅的阵列，所述阵列的多束衍射光栅被配置为衍射地耦合出所述被引导的光束的一部分，作为具有对应于3D电子显示器的不同3D视图的方向的不同主要角方向的多个耦合出的光束。
14.根据权利要求13所述的3D电子显示器，其中，所述垂直准直器包括具有抛物形状和倾斜角的光学反射器，所述倾斜角被配置为确定所述双向准直光在所述双向光学准直器的输出处的非零传播角。
15.根据权利要求13所述的3D电子显示器，其中，所述水平准直器包括具有抛物形状的光学反射器，所述水平准直器的光学反射器被配置为基本上跨越所述双向光学准直器的输出孔径并且提供在输出孔径上具有基本上均匀的分布的双向准直光。
16.根据权利要求13所述的3D电子显示器，其中，所述水平准直器具有第一边缘和与所述第一边缘相对的第二边缘，所述水平准直器包括光学反射器，所述光学反射器包括多个子反射器，所述多个子反射器被组合地配置为基本上跨越所述双向光学准直器的输出孔径，所述多个子反射器中的第一子反射器被配置为接收来自所述水平准直器的第一边缘处的第一垂直准直器的垂直准直光，所述多个子反射器中的第二子反射器被配置为接收来自所述水平光学准直器的第二边缘处的第二垂直准直器的垂直准直光。
17.根据权利要求13所述的3D电子显示器，其中，所述多束衍射光栅的阵列包括具有弯曲的衍射特征的啁啾衍射光栅。
18.根据权利要求17所述的3D电子显示器，其中，所述啁啾衍射光栅是线性啁啾衍射光栅。
19.根据权利要求13所述的3D电子显示器，还包括：
光源，被配置为向所述双向光学准直器的输入提供光；以及
光阀阵列，被配置为将所述多个耦合出的光束选择性地调制为对应于所述3D电子显示器的不同3D视图的3D像素。
20.根据权利要求19所述的3D电子显示器，其中，所述光阀阵列包括多个液晶光阀。
21.根据权利要求19所述的3D电子显示器，其中，所述光源包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同的发光二极管(LED)，所述不同的LED彼此偏移，其中，所述不同的LED的偏移被配置为提供所述双向准直光的不同的、颜色特定的非零传播角，一个不同的、颜色特定的非零传播角对应于每个不同颜色的光。
22.一种双向光准直的方法，所述方法包括：
使用垂直准直器在垂直方向上对光进行准直，以提供垂直准直光；
进一步使用被定位为与所述垂直准直器的输出相邻的水平准直器来在水平方向上对所述垂直准直光进行准直，以产生既垂直准直又水平准直的双向准直光；以及在所述双向准直光中创建非零传播角，所述非零传播角处于对应于垂直方向的垂直平面中。
23.根据权利要求22所述的双向光准直的方法，其中，所述垂直准直器包括具有抛物形状和倾斜角的光学反射器，所述倾斜角提供所述双向准直光的非零传播角，并且其中，所述水平准直器包括具有另一抛物形状的另一光学反射器，所述水平准直器的光学反射器基本上跨越所述水平准直器的输出孔径，以产生所述双向准直光在所述输出孔径上的基本上均匀的分布。
24.一种三维(3D)电子显示器操作的方法，包括根据权利要求22所述的双向光准直的方法，所述3D电子显示器操作的方法还包括：
在板光导中以所述非零传播角引导所述双向准直光；
使用在所述板光导的表面处的多束衍射光栅衍射地耦合出被引导的双向准直光的一部分，以产生在对应于3D电子显示器的不同3D视图的方向的多个不同的主要角方向上被导引远离所述板光导的多个光束；以及
使用光阀阵列调制所述多个光束中的光束，经调制的光束形成3D电子显示器在所述3D视向上的3D像素。
双向准直器
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 无
[0004] 无
背景技术
[0005] 电子显示器是用于向各种各样的设备和产品的用户传递信息的几乎无处不在的媒介。最常见的电子显示器是阴极射线管(CRT)、等离子显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、
电致发光显示器(EL)、有机发光二极管(OLED)和主动式矩阵OLED(AMOLED)显示器、电泳显
示器(EP)和采用了机电或电流体光调制的各种显示器(例如，数字微镜器件、电润湿显示器
等)等。通常，电子显示器可以被分类为主动式显示器(即，发光的显示器)或被动式显示器
(即，对由另一个源提供的光进行调制的显示器)。主动式显示器的最明显的示例是CRT、PDP
和OLED/AMOLED等。在考虑发光时通常被归类为被动式的显示器是LCD和EP显示器。被动式
显示器尽管经常表现出有吸引力的性能特性(包括但不限于固有的低功耗)，但由于缺乏发
光能力，可能在许多实际应用中发现某种程度上有限的使用。
电致发光显示器(EL)、有机发光二极管(OLED)和主动式矩阵OLED(AMOLED)显示器、电泳显
示器(EP)和采用了机电或电流体光调制的各种显示器(例如，数字微镜器件、电润湿显示器
等)等。通常，电子显示器可以被分类为主动式显示器(即，发光的显示器)或被动式显示器
(即，对由另一个源提供的光进行调制的显示器)。主动式显示器的最明显的示例是CRT、PDP
和OLED/AMOLED等。在考虑发光时通常被归类为被动式的显示器是LCD和EP显示器。被动式
显示器尽管经常表现出有吸引力的性能特性(包括但不限于固有的低功耗)，但由于缺乏发
光能力，可能在许多实际应用中发现某种程度上有限的使用。
[0006] 为了克服被动式显示器的与发光相关联的适用性限制，将许多被动式显示器耦合到外部光源。耦合的光源可以允许这些否则为被动式的显示器发光并且基本上用作主动式
显示器。这样的耦合的光源的示例是背光件。背光件是被放置在否则为被动式的显示器后
面以对被动式显示器进行照明的光源(通常所谓的“板”光源)。例如，背光件可以耦合到LCD
或EP显示器。背光件发出穿过LCD或EP显示器的光。由背光件发出的光由LCD或EP显示器调
制，然后经调制的光继而从LCD或EP显示器发出。通常，背光件被配置为发出白光。然后，使
用彩色滤光片(Color filter)将白光变换为显示器中使用的各种颜色。例如，彩色滤光片
可以被放置在LCD或EP显示器的输出处(较不常见)、或者放置在背光件与LCD或EP显示器之
间。
附图说明
显示器。这样的耦合的光源的示例是背光件。背光件是被放置在否则为被动式的显示器后
面以对被动式显示器进行照明的光源(通常所谓的“板”光源)。例如，背光件可以耦合到LCD
或EP显示器。背光件发出穿过LCD或EP显示器的光。由背光件发出的光由LCD或EP显示器调
制，然后经调制的光继而从LCD或EP显示器发出。通常，背光件被配置为发出白光。然后，使
用彩色滤光片(Color filter)将白光变换为显示器中使用的各种颜色。例如，彩色滤光片
可以被放置在LCD或EP显示器的输出处(较不常见)、或者放置在背光件与LCD或EP显示器之
间。
附图说明
[0007] 根据本文所述原理的示例和实施例的各种特征可以参考以下结合附图进行的详细描述而更容易理解，其中相同的附图标记表示相同的结构元素，并且其中：
[0008] 图1图示根据本文所述原理的示例的、具有特定主要(principle)角方向的光束的角分量{θ,φ}的图形视图。
[0009] 图2A图示根据本文所述原理的实施例的、示例中的双向光学准直器的透视图。
[0010] 图2B图示根据本文所述原理的实施例的、示例中的双向光学准直器的顶视图。
[0011] 图2C图示根据本文所述原理的实施例的、图2B中所示的双向光学准直器的横截面视图。
[0012] 图3图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的具有倾斜的光学反射器的示意图。
[0013] 图4A图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的双向光学准直器的顶视图。
[0014] 图4B图示根据与本文所述原理一致的另一个实施例的、示例中的双向光学准直器的顶视图。
[0015] 图4C图示根据与本文所述原理一致的又一个实施例的、示例中的双向光学准直器的顶视图。
[0016] 图5A图示根据与本文所述原理的原理一致的实施例的、示例中的背光件的顶视图。
[0017] 图5B图示根据与本文所述原理的原理一致的实施例的、示例中的背光件的横截面视图。
[0018] 图6A图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的背光件的具有多束衍射光栅的部分的横截面视图。
[0019] 图6B图示根据与本文所述原理一致的另一个实施例的、示例中的背光件的具有多束衍射光栅的部分的横截面视图。
[0020] 图6C图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的图6A或图6B的包括多束衍射光栅的背光件部分的透视图。
[0021] 图7图示根据本文所述原理的实施例的、示例中的三维(3D)电子显示器的框图。
[0022] 图8图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的双向光准直的方法的流程图。
[0023] 图9图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的三维(3D)电子显示器操作的方法的流程图。
[0024] 某些示例具有除了以上参考的附图中示出的特征之外的其它特征、或替代以上参考的附图中示出的特征的其它特征。下面参考上面参考的附图详细描述这些和其它特征。
具体实施方式
[0025] 根据本文所述原理的实施例和示例提供了双向准直和使用双向准直的显示器背光件。具体地，本文所述原理的实施例提供了双向光准直，其包括在垂直方向和水平方向上
单独地对光进行准直。而且，在一些实施例中，光可以在垂直方向上被准直，随后该被垂直
地准直的光在水平方向上被单独地准直。另外，本文所述的双向准直提供了在对应于垂直
方向的垂直平面中具有预定的非零传播角的双向准直的光。
单独地对光进行准直。而且，在一些实施例中，光可以在垂直方向上被准直，随后该被垂直
地准直的光在水平方向上被单独地准直。另外，本文所述的双向准直提供了在对应于垂直
方向的垂直平面中具有预定的非零传播角的双向准直的光。
[0026] 根据各个实施例，该双向准直由双向准直器提供，所述双向准直器包括在输出处耦合到水平准直器(例如，水平准直反射器)的垂直准直器(例如，垂直准直反射器)。来自光
源(例如，多个LED)的光可以被耦合到双向准直器中以用于双向准直。根据一些实施例，来
自双向准直器的双向准直的光可以耦合到电子显示器中使用的背光件的光导(例如，板光
导)中。例如，背光件可以是基于光栅的背光件，其包括但不限于具有多束(multibeam)衍射
光栅的基于光栅的背光件。在一些实施例中，电子显示器可以是用于显示3D信息的三维
(3D)电子显示器，例如，自动立体或“免眼镜”3D电子显示器。
源(例如，多个LED)的光可以被耦合到双向准直器中以用于双向准直。根据一些实施例，来
自双向准直器的双向准直的光可以耦合到电子显示器中使用的背光件的光导(例如，板光
导)中。例如，背光件可以是基于光栅的背光件，其包括但不限于具有多束(multibeam)衍射
光栅的基于光栅的背光件。在一些实施例中，电子显示器可以是用于显示3D信息的三维
(3D)电子显示器，例如，自动立体或“免眼镜”3D电子显示器。
[0027] 具体地，3D电子显示器可以采用具有多束衍射光栅阵列的基于光栅的背光件。多束衍射光栅可以用于从光导耦合出光，并且提供对应于3D电子显示器的像素的耦合出的光
束。例如，耦合出的光束可以具有彼此不同的主要角方向(也被称为“不同定向(direct)的
光束”)。根据一些实施例，这些由多束衍射光栅产生的不同定向的光束可以被调制，并用作
与“免眼镜”3D电子显示器的3D视图对应的3D像素以显示3D信息。在这些实施例中，由双向
准直器提供的双向准直可以用于产生在光导内基本上均匀(uniform)(即，没有条纹)的输
出双向准直光。继而，根据本文所述原理，可以提供多束衍射光栅的均匀照明。
束。例如，耦合出的光束可以具有彼此不同的主要角方向(也被称为“不同定向(direct)的
光束”)。根据一些实施例，这些由多束衍射光栅产生的不同定向的光束可以被调制，并用作
与“免眼镜”3D电子显示器的3D视图对应的3D像素以显示3D信息。在这些实施例中，由双向
准直器提供的双向准直可以用于产生在光导内基本上均匀(uniform)(即，没有条纹)的输
出双向准直光。继而，根据本文所述原理，可以提供多束衍射光栅的均匀照明。
[0028] 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，光导可以包括在光导的工作波长处基本上透明的芯。在各个示例中，术语“光导”通常是指介电光学波
导，介电光学波导采用全内反射来在光导的介电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围
绕介质的折射率。在一些实施例中，除了上述折射率差之外或者替代上述折射率差，光导还
可以包括覆层以进一步便于全内反射。例如，覆层可以是反射覆层。光导可以是以下几个光
导中的任何光导，包括但不限于：板导向件(plate guide)或厚板导向件(slab guide)、以
及条导向件(strip guide)中的一个或两者。
导，介电光学波导采用全内反射来在光导的介电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围
绕介质的折射率。在一些实施例中，除了上述折射率差之外或者替代上述折射率差，光导还
可以包括覆层以进一步便于全内反射。例如，覆层可以是反射覆层。光导可以是以下几个光
导中的任何光导，包括但不限于：板导向件(plate guide)或厚板导向件(slab guide)、以
及条导向件(strip guide)中的一个或两者。
[0029] 此外，在本文中，术语“板”在应用于如在“板光导”中的光导时被定义为分段式的(piece-wise)或不同地为平面层或薄片，其有时被称为“平板”导向件。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，相对的表面)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，顶表面和底表面都是彼此分离的，并且可以至少在
差异的意义上彼此基本上平行。也就是说，在板光导的任何不同的小区域内，顶表面和底表
面基本上平行或共面。
义为被配置为在由光导的顶表面和底表面(即，相对的表面)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，顶表面和底表面都是彼此分离的，并且可以至少在
差异的意义上彼此基本上平行。也就是说，在板光导的任何不同的小区域内，顶表面和底表
面基本上平行或共面。
[0030] 在一些实施例中，板光导可以是基本上平坦的(即，限于平面)，并且因此板光导是平面光导。在其它实施例中，板光导可以在一个或两者正交维度上弯曲(curved)。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，任何曲率都具有足够大以确保在
板光导内保持全内反射以对光进行引导的曲率半径。
光导可以在单个维度上弯曲以形成圆柱形板光导。然而，任何曲率都具有足够大以确保在
板光导内保持全内反射以对光进行引导的曲率半径。
[0031] 根据本文所述的各个实施例，衍射光栅(例如，多束衍射光栅)可以被采用来将光从光导(例如，板光导)散射或耦合出以作为光束。在本文中，“衍射光栅”通常被定义为被布
置为提供对入射在衍射光栅上的光进行衍射的多个特征(即，衍射特征)。在一些示例中，可
以以周期性或准周期性的方式来布置多个特征。例如，衍射光栅的多个特征(例如，材料表
面中的多个凹槽)可以以一维(1-D)阵列布置。在其它示例中，衍射光栅可以是二维(2-D)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2-D阵列。
置为提供对入射在衍射光栅上的光进行衍射的多个特征(即，衍射特征)。在一些示例中，可
以以周期性或准周期性的方式来布置多个特征。例如，衍射光栅的多个特征(例如，材料表
面中的多个凹槽)可以以一维(1-D)阵列布置。在其它示例中，衍射光栅可以是二维(2-D)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2-D阵列。
[0032] 如此，且根据本文的定义，“衍射光栅”是提供对入射在衍射光栅上的光进行衍射的结构。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“衍射耦
合”且因此被称为“衍射耦合”，这是因为衍射光栅可以通过衍射将光从光导耦合出。衍射光
栅也通过衍射(即，以衍射角)重定向或改变光的角度。具体地，作为衍射的结果，离开衍射
光栅的光(即，衍射光)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。通过衍射对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，其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将光从光导耦合出。
合”且因此被称为“衍射耦合”，这是因为衍射光栅可以通过衍射将光从光导耦合出。衍射光
栅也通过衍射(即，以衍射角)重定向或改变光的角度。具体地，作为衍射的结果，离开衍射
光栅的光(即，衍射光)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。通过衍射对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，其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将光从光导耦合出。
[0033] 此外，根据本文的定义，衍射光栅的特征被称为“衍射特征”，并且可以是在表面处、在表面中和在表面上的一个或多个(即，其中“表面”是指两种材料之间的边界)。该表面
可以是板光导的表面。衍射特征可以包括衍射光的各种结构中的任何一种，其包括但不限
于凹槽、脊(ridge)、孔和凸起中的一个或多个，并且这些结构可以是在表面处、在表面中和
在表面上的一个或多个。例如，衍射光栅可以包括在材料表面中的多个平行凹槽。在另一个
示例中，衍射光栅可以包括从材料表面上升起的多个平行的脊。衍射特征(无论凹槽、脊、
孔、凸起等)可以具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓(profile)中的任何一种，其包括
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)。
可以是板光导的表面。衍射特征可以包括衍射光的各种结构中的任何一种，其包括但不限
于凹槽、脊(ridge)、孔和凸起中的一个或多个，并且这些结构可以是在表面处、在表面中和
在表面上的一个或多个。例如，衍射光栅可以包括在材料表面中的多个平行凹槽。在另一个
示例中，衍射光栅可以包括从材料表面上升起的多个平行的脊。衍射特征(无论凹槽、脊、
孔、凸起等)可以具有提供衍射的各种横截面形状或轮廓(profile)中的任何一种，其包括
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)。
[0034] 根据本文的定义，“多束衍射光栅”是产生耦合出的光的衍射光栅，该耦合出的光包括多个光束。此外，根据本文的定义，由多束衍射光栅产生的多个光束中的光束具有彼此
不同的主要角方向。具体地，根据定义，由于由多束衍射光栅对入射光的衍射耦合和衍射重
定向，多个光束中的一个光束具有与多个光束中的另一个光束不同的预定主要角方向。多
个光束可以表示光场。例如，多个光束可以包括具有八个不同的主要角方向的八个光束。例
如，组合的八个光束(即，多个光束)可以表示光场。根据各个实施例，各个光束的不同主要
角方向是由光栅节距或间隔、和多束衍射光栅的衍射特征在各个光束的原点处相对于入射
在多束衍射光栅上的光的传播方向的取向(orientation)或旋转的组合来确定的。
不同的主要角方向。具体地，根据定义，由于由多束衍射光栅对入射光的衍射耦合和衍射重
定向，多个光束中的一个光束具有与多个光束中的另一个光束不同的预定主要角方向。多
个光束可以表示光场。例如，多个光束可以包括具有八个不同的主要角方向的八个光束。例
如，组合的八个光束(即，多个光束)可以表示光场。根据各个实施例，各个光束的不同主要
角方向是由光栅节距或间隔、和多束衍射光栅的衍射特征在各个光束的原点处相对于入射
在多束衍射光栅上的光的传播方向的取向(orientation)或旋转的组合来确定的。
[0035] 具体地，根据本文的定义，由多束衍射光栅产生的光束具有由角分量{θ,φ}给出的主要角方向。角分量θ在本文中被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。在本文中，角分量φ
被称为光束的“方位角分量”或“方位角”。根据定义，仰角θ是垂直平面(例如，垂直于多束衍射光栅的平面)内的角，而方位角 是水平面(例如，平行于多束衍射光栅平面)内的角。图1
图示根据本文所述原理的示例的、具有特定主要角方向的光束10的角分量{θ,φ}。此外，根
据本文的定义，光束10从特定点被发出或出射(emanate)。也就是说，根据定义，光束10具有
与多束衍射光栅内的特定原点相关联的中心射线。图1还图示光束原点O。使用粗箭头12在
图1中图示入射光的示例传播方向。
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，垂直于多束衍射光栅的平面)内的角，而方位角 是水平面(例如，平行于多束衍射光栅平面)内的角。图1
图示根据本文所述原理的示例的、具有特定主要角方向的光束10的角分量{θ,φ}。此外，根
据本文的定义，光束10从特定点被发出或出射(emanate)。也就是说，根据定义，光束10具有
与多束衍射光栅内的特定原点相关联的中心射线。图1还图示光束原点O。使用粗箭头12在
图1中图示入射光的示例传播方向。
[0036] 根据各个实施例，可以使用多束衍射光栅及其特征的特性来控制光束的角方向性(directionality)和多束衍射光栅关于一个或多个光束的波长或颜色选择性中的一个或
二者。可以用来控制角方向性和波长选择性的特性包括但不限于光栅长度、光栅节距(特征
间隔)、特征的形状、特征的尺寸(例如，凹槽或脊的宽度)以及光栅的取向中的一个或多个。
在一些示例中，用于控制的各种特性可以是在光束的原点附近的局部特性。
二者。可以用来控制角方向性和波长选择性的特性包括但不限于光栅长度、光栅节距(特征
间隔)、特征的形状、特征的尺寸(例如，凹槽或脊的宽度)以及光栅的取向中的一个或多个。
在一些示例中，用于控制的各种特性可以是在光束的原点附近的局部特性。
[0037] 根据本文所述的各个实施例，由衍射光栅(例如，多束衍射光栅)耦合出光导的光表示电子显示器的像素。具体地，具有多束衍射光栅以产生多个具有不同的主要角方向的
光束的光导可以是电子显示器的背光件的一部分或者与电子显示器结合使用，所述电子显
示诸如但不限于“免眼镜”三维(3D)电子显示器(也被称为多视图或“全息”电子显示器或自
动立体显示器)。如此，通过使用多束衍射光栅从光导耦合出被引导的光而产生的不同定向
的光束可以是或表示3D电子显示器的“3D像素”。此外，3D像素对应于3D电子显示器的不同
3D视图或3D视角。
光束的光导可以是电子显示器的背光件的一部分或者与电子显示器结合使用，所述电子显
示诸如但不限于“免眼镜”三维(3D)电子显示器(也被称为多视图或“全息”电子显示器或自
动立体显示器)。如此，通过使用多束衍射光栅从光导耦合出被引导的光而产生的不同定向
的光束可以是或表示3D电子显示器的“3D像素”。此外，3D像素对应于3D电子显示器的不同
3D视图或3D视角。
[0038] 在本文中，“准直”反射器被定义为具有弯曲形状的反射器，其被配置为对由准直反射器(例如，准直镜)反射的光进行准直。例如，准直反射器可以具有由抛物曲线或形状表
征的反射表面。在另一个示例中，准直反射器可以包括成形的抛物面反射器。通过“成形的
抛物面”，意味着成形的抛物面反射器的弯曲的反射表面以确定为实现预定反射特性(例
如，准直度)的方式偏离“真正的”抛物曲线。在一些实施例中，准直反射器可以是连续反射
器(即，具有基本光滑的连续反射表面)，而在其它实施例中，准直反射器可以包括提供光学
准直的菲涅耳反射器或菲涅耳镜。根据各个实施例，由准直反射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而变化。此外，准直反射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)中的一个或两者上提供准直。也就是说，根据一些实
施例，准直反射器可以包括在两个正交方向中的一个或两者上的抛物形状。
征的反射表面。在另一个示例中，准直反射器可以包括成形的抛物面反射器。通过“成形的
抛物面”，意味着成形的抛物面反射器的弯曲的反射表面以确定为实现预定反射特性(例
如，准直度)的方式偏离“真正的”抛物曲线。在一些实施例中，准直反射器可以是连续反射
器(即，具有基本光滑的连续反射表面)，而在其它实施例中，准直反射器可以包括提供光学
准直的菲涅耳反射器或菲涅耳镜。根据各个实施例，由准直反射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而变化。此外，准直反射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)中的一个或两者上提供准直。也就是说，根据一些实
施例，准直反射器可以包括在两个正交方向中的一个或两者上的抛物形状。
[0039] 在本文中，“光源”被定义为光的来源(例如，发光的装置或设备)。例如，光源可以是当被激活时发光的发光二极管(LED)。在本文中，光源基本上可以是任何光源或光发射
器，其包括但不限于发光二极管(LED)、激光器、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极
管、基于等离子体的光发射器、荧光灯、白炽灯以及几乎任何其它光源中的一个或多个。由
光源产生的光可以具有颜色、或者可以包括特定波长的光。如此，“多个不同颜色的光源”在
本文中明确地定义为如下这样的光源的集合或组：其中至少一个光源产生具有与由多个光
源中的至少一个其它光源产生的光的颜色或波长不同的颜色或等同地波长的光。而且，只
要多个光源中的至少两个光源是不同颜色的光源(即，产生在至少两个光源之间不同颜色
的光)，“多个不同颜色的光源”就可以包括多于一个相同或基本相似的颜色的光源。因此，
根据本文的定义，多个不同颜色的光源可以包括产生第一颜色的光的第一光源和产生第二
颜色的光的第二光源，其中第二颜色不同于第一颜色。
器，其包括但不限于发光二极管(LED)、激光器、有机发光二极管(OLED)、聚合物发光二极
管、基于等离子体的光发射器、荧光灯、白炽灯以及几乎任何其它光源中的一个或多个。由
光源产生的光可以具有颜色、或者可以包括特定波长的光。如此，“多个不同颜色的光源”在
本文中明确地定义为如下这样的光源的集合或组：其中至少一个光源产生具有与由多个光
源中的至少一个其它光源产生的光的颜色或波长不同的颜色或等同地波长的光。而且，只
要多个光源中的至少两个光源是不同颜色的光源(即，产生在至少两个光源之间不同颜色
的光)，“多个不同颜色的光源”就可以包括多于一个相同或基本相似的颜色的光源。因此，
根据本文的定义，多个不同颜色的光源可以包括产生第一颜色的光的第一光源和产生第二
颜色的光的第二光源，其中第二颜色不同于第一颜色。
[0040] 此外，如本文所使用的，冠词“a”旨在具有其在专利领域中的普通含义，即，“一个或多个”。例如，“光栅”意味着一个或多个光栅，因此，“光栅”在本文中意味着“一个或多个光栅”。此外，本文中对“顶部”、“底部”、“上部”、“下部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何引用在本文中并不旨在限制。在本文中，术语“约”在应用于值时通常意味着在用于产生该值的设施的公差范围内，或者可以意味着加或减10％、或加或减
5％、或加或减1％，除非另有明确说明。此外，如本文所使用的术语“基本上”意味着大部分、
或几乎全部、或全部、或在约51％至约100％的范围内的量。而且，本文中的示例旨在仅仅是
说明性的，并且是为了讨论的目的而不是以限制方式而被呈现。
5％、或加或减1％，除非另有明确说明。此外，如本文所使用的术语“基本上”意味着大部分、
或几乎全部、或全部、或在约51％至约100％的范围内的量。而且，本文中的示例旨在仅仅是
说明性的，并且是为了讨论的目的而不是以限制方式而被呈现。
[0041] 根据一些实施例，提供了双向光学准直器。图2A图示根据本文所述原理的实施例的、示例中的双向光学准直器100的透视图。图2B图示根据本文所述原理的实施例的、示例
中的双向光学准直器100的顶视图。图2C图示根据本文所述原理的实施例的、图2B中所示的
双向光学准直器100的一部分的横截面视图。具体地，图2C中所示的横截面在图2B中指示。
根据各个实施例，双向光学准直器100被配置为在至少两个不同的方向上或者关于至少两
个不同的方向对接收的光进行准直。
中的双向光学准直器100的顶视图。图2C图示根据本文所述原理的实施例的、图2B中所示的
双向光学准直器100的一部分的横截面视图。具体地，图2C中所示的横截面在图2B中指示。
根据各个实施例，双向光学准直器100被配置为在至少两个不同的方向上或者关于至少两
个不同的方向对接收的光进行准直。
[0042] 具体地，如图2A和图2C所示，双向光学准直器100被配置为接收光102。在一些示例中，由双向光学准直器100接收的光102可以是基本上未准直的光。例如，光102可以由基本
上未准直的光源(未示出)提供并且由此从该基本上未准直的光源接收。在另一示例中，所
接收的光102可以是部分准直的光(例如，由包括透镜的光源提供、或者使用一些其它部分
准直部件提供)。
上未准直的光源(未示出)提供并且由此从该基本上未准直的光源接收。在另一示例中，所
接收的光102可以是部分准直的光(例如，由包括透镜的光源提供、或者使用一些其它部分
准直部件提供)。
[0043] 图2A-2C中所示的双向光学准直器100被配置为对所接收的光102进行准直，并在双向光学准直器100的输出(例如，输出端口、输出平面、输出表面等)处提供准直光104。根
据各个实施例，在双向光学准直器输出处提供的准直光104在至少两个方向上是准直的、或
者是至少基本准直的。如此，准直光104可以被称为“双向”准直光104。
据各个实施例，在双向光学准直器输出处提供的准直光104在至少两个方向上是准直的、或
者是至少基本准直的。如此，准直光104可以被称为“双向”准直光104。
[0044] 具体地，根据本文的定义，双向准直光104在通常与双向准直光104的传播方向正交的两个方向上被准直。另外，根据定义，两个准直方向彼此相互正交。例如，双向准直光
104可以在水平方向上或关于水平方向(例如，在x-y平面中)、以及在垂直方向上或关于垂
直方向(例如，z方向)被准直。在本文中，通过示例的方式而不是限制的(即，例如，可以相对
于任意参考系确定水平和垂直方向)，由双向光学准直器100提供的双向准直光104被称为
是水平准直且垂直准直的、或者等效地在水平方向和垂直方向上准直的。
104可以在水平方向上或关于水平方向(例如，在x-y平面中)、以及在垂直方向上或关于垂
直方向(例如，z方向)被准直。在本文中，通过示例的方式而不是限制的(即，例如，可以相对
于任意参考系确定水平和垂直方向)，由双向光学准直器100提供的双向准直光104被称为
是水平准直且垂直准直的、或者等效地在水平方向和垂直方向上准直的。
[0045] 此外，根据各个实施例，双向光学准直器100被配置为在双向光学准直器输出处以非零传播角提供双向准直光104。例如，非零传播角可以是相对于双向光学准直器100的水
平面的角、或关于双向光学准直器100的水平面定义的角。如本文所定义的，“非零传播角”
是相对于平面(例如，水平面或x-y平面)或等效地相对于光导的表面的角，如本文所述。在
一些示例中，双向准直光104的非零传播角可以在约十(10)度和约五十(50)度之间、或者在
一些示例中在约二十(20)度和约四十(40)度之间、或在约二十五(25)度和约三十五(35)度
之间。例如，非零传播角可以是约三十(30)度。在其它示例中，非零传播角可以是约20度、或
者约25度、或者约35度。此外，根据一些实施例，如下所述，非零传播角大于零且小于光导内
的全内反射的临界角。
平面的角、或关于双向光学准直器100的水平面定义的角。如本文所定义的，“非零传播角”
是相对于平面(例如，水平面或x-y平面)或等效地相对于光导的表面的角，如本文所述。在
一些示例中，双向准直光104的非零传播角可以在约十(10)度和约五十(50)度之间、或者在
一些示例中在约二十(20)度和约四十(40)度之间、或在约二十五(25)度和约三十五(35)度
之间。例如，非零传播角可以是约三十(30)度。在其它示例中，非零传播角可以是约20度、或
者约25度、或者约35度。此外，根据一些实施例，如下所述，非零传播角大于零且小于光导内
的全内反射的临界角。
[0046] 如图2A-2C所示，双向光学准直器100包括垂直准直器110。垂直准直器110被配置为在垂直方向上(即，在z方向上)对光进行准直。图2C图示根据本文原理的实施例的示例中
的垂直准直器110的横截面视图。另外，图2C将所接收的光102图示为例如在垂直准直器110
的输入处进入垂直准直器110的箭头。于在垂直方向上被准直之后作为“垂直”准直光104’
而离开垂直准直器110的光也在图2C中被图示为另一个箭头(即，图2B-2C中的点划线箭
头)。根据各个实施例，垂直准直器110可以包括各种各样的准直器类型中的任何一种，其包
括但不限于准直光学反射器、准直透镜和被配置为提供准直的衍射光栅。
的垂直准直器110的横截面视图。另外，图2C将所接收的光102图示为例如在垂直准直器110
的输入处进入垂直准直器110的箭头。于在垂直方向上被准直之后作为“垂直”准直光104’
而离开垂直准直器110的光也在图2C中被图示为另一个箭头(即，图2B-2C中的点划线箭
头)。根据各个实施例，垂直准直器110可以包括各种各样的准直器类型中的任何一种，其包
括但不限于准直光学反射器、准直透镜和被配置为提供准直的衍射光栅。
[0047] 具体地，如图2C所示，垂直准直器110可以包括具有抛物形状的光学反射器112。光学反射器112的抛物形状被配置为提供垂直方向准直。在一些实施例中，光学反射器112的
抛物形状可以具有所谓的“纯粹的”抛物形状。在其它实施例中，光学反射器112的抛物形状
可被调节、优化或另外“成形”以增强或调节光学反射器112的准直特性。例如，光学反射器
112的抛物形状可被调节为成形的抛物面反射器，以对从光源接收的光102的、包括一些定
向失真或部分(尽管非理想或不期望的)准直的垂直准直进行优化。如此，光学反射器112可
以被称为“成形的”抛物面反射器112。此外，成形的抛物面反射器112可以在垂直方向(例
如，以控制或优化垂直准直)和水平方向上成形或进行形状优化。例如，除了在垂直方向上
成形之外，成形的抛物面反射器112可以在水平方向上进行形状优化，以确定或提供对垂直
准直光104在水平方向上的分布(例如，宽度或展宽(spread))的控制。尽管如此，为了便于
在本文中进行讨论，除非为了正确理解而需要明确区分，无论光学反射器112是纯粹抛物形
状、还是成形的抛物面反射器112，垂直准直器110的光学反射器112都通常称为具有“抛物
形状”。
抛物形状可以具有所谓的“纯粹的”抛物形状。在其它实施例中，光学反射器112的抛物形状
可被调节、优化或另外“成形”以增强或调节光学反射器112的准直特性。例如，光学反射器
112的抛物形状可被调节为成形的抛物面反射器，以对从光源接收的光102的、包括一些定
向失真或部分(尽管非理想或不期望的)准直的垂直准直进行优化。如此，光学反射器112可
以被称为“成形的”抛物面反射器112。此外，成形的抛物面反射器112可以在垂直方向(例
如，以控制或优化垂直准直)和水平方向上成形或进行形状优化。例如，除了在垂直方向上
成形之外，成形的抛物面反射器112可以在水平方向上进行形状优化，以确定或提供对垂直
准直光104在水平方向上的分布(例如，宽度或展宽(spread))的控制。尽管如此，为了便于
在本文中进行讨论，除非为了正确理解而需要明确区分，无论光学反射器112是纯粹抛物形
状、还是成形的抛物面反射器112，垂直准直器110的光学反射器112都通常称为具有“抛物
形状”。
[0048] 此外，在一些实施例中(例如，如图2C所示)，垂直准直器110的光学反射器112可以包括倾斜角(即，光学反射器112可以以该倾斜角倾斜)。倾斜角可以被配置为提供垂直准直
光104’的非零传播角，并且通过扩展来提供双向准直光104的非零传播角(或其至少一部
分)。换句话说，光反射器112本身可以是倾斜的。在一些示例中，替代光学反射器112本身的
实际或物理倾斜、或除了光学反射器112本身的实际或物理倾斜之外，可以通过对成形的抛
物面反射器112的“成形”来提供倾斜角。在又一示例中，倾斜角可以通过提供接收光102的
光源相对于光学反射器112的抛物面的焦点的位置的位移来提供。另外，根据各个实施例，
当采用另一类型的准直器(例如，准直透镜或衍射光栅)时，该另一个准直器类型可以被“倾
斜”以提供倾斜角。
光104’的非零传播角，并且通过扩展来提供双向准直光104的非零传播角(或其至少一部
分)。换句话说，光反射器112本身可以是倾斜的。在一些示例中，替代光学反射器112本身的
实际或物理倾斜、或除了光学反射器112本身的实际或物理倾斜之外，可以通过对成形的抛
物面反射器112的“成形”来提供倾斜角。在又一示例中，倾斜角可以通过提供接收光102的
光源相对于光学反射器112的抛物面的焦点的位置的位移来提供。另外，根据各个实施例，
当采用另一类型的准直器(例如，准直透镜或衍射光栅)时，该另一个准直器类型可以被“倾
斜”以提供倾斜角。
[0049] 图3图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的具有倾斜的光学反射器的示意图。具体地，如图3所示，光学反射器112以对应于或被配置为提供具有非零传播角θ’
的垂直准直光104’的倾斜角而向下倾斜。图3还图示表示定义了非零传播角θ’的水平面H的
虚线。此外，图3使用另一(例如，粗体)虚线图示未倾斜的示例光学反射器112’，以示出倾斜
的光学反射器112的倾斜角θ’。注意，如所示的，通过示例而非限制地，倾斜的光学反射器
112的倾斜角θ’和非零传播角θ’彼此相等。从在光学反射器112的焦点F附近的光源接收的
光102在图3中被图示为入射在光学反射器112上的一对发散光线(即，实线箭头)。类似地，
离开光学反射器112的垂直准直光104’被图示为基本上彼此平行的一对光线(即，点划线箭
头)。此外，垂直准直光线104’被图示为具有由光学反射器倾斜角提供的非零传播角θ’。
的垂直准直光104’的倾斜角而向下倾斜。图3还图示表示定义了非零传播角θ’的水平面H的
虚线。此外，图3使用另一(例如，粗体)虚线图示未倾斜的示例光学反射器112’，以示出倾斜
的光学反射器112的倾斜角θ’。注意，如所示的，通过示例而非限制地，倾斜的光学反射器
112的倾斜角θ’和非零传播角θ’彼此相等。从在光学反射器112的焦点F附近的光源接收的
光102在图3中被图示为入射在光学反射器112上的一对发散光线(即，实线箭头)。类似地，
离开光学反射器112的垂直准直光104’被图示为基本上彼此平行的一对光线(即，点划线箭
头)。此外，垂直准直光线104’被图示为具有由光学反射器倾斜角提供的非零传播角θ’。
[0050] 再次参考图2A-2B，双向光学准直器100还包括水平准直器120。水平准直器120被配置为在基本正交于垂直方向(即，如所示的z方向)的水平方向上(即，如所示的在x-y平面
中的)对光进行准直。根据各个实施例，水平准直器120被定位为接收来自垂直准直器110的
垂直准直光104’。具体地，如图2A-2B所示，水平准直器120被定位为与垂直准直器110的输
出相邻。水平准直器120被配置为对来自垂直准直器110的垂直准直光104’进行水平准直，
以在双向光学准直器100的输出处提供双向准直光104。
中的)对光进行准直。根据各个实施例，水平准直器120被定位为接收来自垂直准直器110的
垂直准直光104’。具体地，如图2A-2B所示，水平准直器120被定位为与垂直准直器110的输
出相邻。水平准直器120被配置为对来自垂直准直器110的垂直准直光104’进行水平准直，
以在双向光学准直器100的输出处提供双向准直光104。
[0051] 图2B图示水平准直器120的顶视图，其将垂直准直光104’描绘为离开垂直准直器110并入射在水平准直器120上的光线(即，点划线箭头)。作为双向准直光104(即，水平且垂
直准直的)离开水平准直器的光被图示为从水平准直器120离开而传播的多个基本上平行
的光线。根据各个实施例，水平准直器120可以包括各种各样的准直器类型中的任何一种，
包括但不限于准直光学反射器、准直透镜和被配置为提供准直的衍射光栅。
直准直的)离开水平准直器的光被图示为从水平准直器120离开而传播的多个基本上平行
的光线。根据各个实施例，水平准直器120可以包括各种各样的准直器类型中的任何一种，
包括但不限于准直光学反射器、准直透镜和被配置为提供准直的衍射光栅。
[0052] 具体地，如图2A和2B所示，水平准直器120可以包括具有抛物形状的光学反射器122。光学反射器122的抛物形状被配置为提供水平方向准直。与垂直准直器110的光学反射
器112一样，在一些实施例中，水平准直器120的光学反射器122的抛物形状可以具有所谓的
“纯粹”抛物形状。在其它实施例中，抛物形状可被调节、优化或另外“成形”以增强或调节光
学反射器122的准直特性。例如，光学反射器122的抛物形状可被调节为成形的抛物面反射
器，以对从垂直准直器110接收的垂直准直光104’的水平准直进行优化。具体地，经调节的
成形的抛物面光学反射器122可被优化以水平地准直垂直准直光104’中的一些定向失真或
其它非理想或不期望的准直伪像(artifact)。如此，水平准直器120的光学反射器122可以
被称为“成形的”抛物面反射器122。为了便于在本文中进行讨论，除非为了正确理解而需要
明确区分，无论光学反射器122具有纯粹抛物形状、还是成形的抛物面反射器112，水平准直
器120的光学反射器122都通常称为具有“抛物形状”，。
器112一样，在一些实施例中，水平准直器120的光学反射器122的抛物形状可以具有所谓的
“纯粹”抛物形状。在其它实施例中，抛物形状可被调节、优化或另外“成形”以增强或调节光
学反射器122的准直特性。例如，光学反射器122的抛物形状可被调节为成形的抛物面反射
器，以对从垂直准直器110接收的垂直准直光104’的水平准直进行优化。具体地，经调节的
成形的抛物面光学反射器122可被优化以水平地准直垂直准直光104’中的一些定向失真或
其它非理想或不期望的准直伪像(artifact)。如此，水平准直器120的光学反射器122可以
被称为“成形的”抛物面反射器122。为了便于在本文中进行讨论，除非为了正确理解而需要
明确区分，无论光学反射器122具有纯粹抛物形状、还是成形的抛物面反射器112，水平准直
器120的光学反射器122都通常称为具有“抛物形状”，。
[0053] 此外，在一些实施例(未示出)中，水平准直器120的光学反射器122可以包括倾斜角。在一些实施例中，倾斜角可以被配置为提供双向准直光104的非零传播角。在其它实施
例中，倾斜角可以被配置为提供非零传播角的一部分以加强由垂直准直器110提供的非零
传播角的一部分。换句话说，光学反射体122本身或等效的光学反射器122的抛物形状可以
倾斜。在一些示例中，替代光学反射器122的实际或物理倾斜、或除了光学反射器122的实际
或物理倾斜之外，可以通过对成形的抛物面反射器122的“成形”来提供倾斜角。在又一示例
中，倾斜角可以由垂直准直器110相对于水平准直器120的光学反射器122的抛物面的焦点
的位置的位移来提供。另外，根据各个实施例，当采用另一种类型的准直器(例如，准直透镜
或衍射光栅)时，该另一准直器类型可被“倾斜”以提供倾斜角。
例中，倾斜角可以被配置为提供非零传播角的一部分以加强由垂直准直器110提供的非零
传播角的一部分。换句话说，光学反射体122本身或等效的光学反射器122的抛物形状可以
倾斜。在一些示例中，替代光学反射器122的实际或物理倾斜、或除了光学反射器122的实际
或物理倾斜之外，可以通过对成形的抛物面反射器122的“成形”来提供倾斜角。在又一示例
中，倾斜角可以由垂直准直器110相对于水平准直器120的光学反射器122的抛物面的焦点
的位置的位移来提供。另外，根据各个实施例，当采用另一种类型的准直器(例如，准直透镜
或衍射光栅)时，该另一准直器类型可被“倾斜”以提供倾斜角。
[0054] 如图2A和2B所示，水平准直器120的光学反射器122可以被配置为基本上跨越双向光学准直器100的输出孔径(aperture)。在一些实施例中，水平准直器120被配置为提供在
输出孔径上具有基本均匀的分布的双向准直光104。具体地，光学反射器122可以跨越输出
孔径以提供双向准直光104的基本均匀的分布。
输出孔径上具有基本均匀的分布的双向准直光104。具体地，光学反射器122可以跨越输出
孔径以提供双向准直光104的基本均匀的分布。
[0055] 在一些实施例中，水平准直器120的光学反射器122可以包括多个子反射器122’。具体地，子反射器122’可以被组合地配置为基本上跨越双向光学准直器100的输出孔径。根
据各个实施例，每个子反射器122’可以包括抛物形状的反射表面。例如，光学反射器122可
以是菲涅耳反射器。
据各个实施例，每个子反射器122’可以包括抛物形状的反射表面。例如，光学反射器122可
以是菲涅耳反射器。
[0056] 图4A图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的双向光学准直器100的顶视图。具体地，图4A将水平准直器120的光学反射器122图示为具有多个子反射器122’的
菲涅耳反射器。图4A中图示垂直准直器110以及双向准直光104。
菲涅耳反射器。图4A中图示垂直准直器110以及双向准直光104。
[0057] 图4B图示根据与本文所述原理一致的另一个实施例的、示例中的双向光学准直器100的顶视图。具体地，图4B图示双向光学准直器100，其包括具有多个子反射器122’的水平
准直器120以及多个垂直准直器110。如图4B所示，水平准直器的多个子反射器中的第一子
反射器122’a被配置为从多个垂直准直器中位于水平准直器120的第一边缘120a处的第一
垂直准直器110a接收垂直准直光104’。此外，水平准直器的多个子反射器中的第二子反射
器122’b被配置为从多个垂直准直器中位于水平准直器120的第二边缘120b处的第二垂直
准直器110b接收垂直准直光104’。如所示的，第二边缘120b与第一边缘120a在与水平方向
对应的水平面中相对。同样在图4B中所示，图示了从双向光学准直器100的输出孔径离开的
双向准直光104的示例射线。
准直器120以及多个垂直准直器110。如图4B所示，水平准直器的多个子反射器中的第一子
反射器122’a被配置为从多个垂直准直器中位于水平准直器120的第一边缘120a处的第一
垂直准直器110a接收垂直准直光104’。此外，水平准直器的多个子反射器中的第二子反射
器122’b被配置为从多个垂直准直器中位于水平准直器120的第二边缘120b处的第二垂直
准直器110b接收垂直准直光104’。如所示的，第二边缘120b与第一边缘120a在与水平方向
对应的水平面中相对。同样在图4B中所示，图示了从双向光学准直器100的输出孔径离开的
双向准直光104的示例射线。
[0058] 图4C图示根据与本文所述原理一致的又一个实施例的、示例中的双向光学准直器100的顶视图。具体地，图4C图示双向光学准直器100，其包括具有多个子反射器122’的水平
准直器120以及多个垂直准直器110。如图4C所示，多个子反射器中的第一子反射器122’a被
配置为从多个垂直准直器中的第一垂直准直器110b接收垂直准直光104’，该第一垂直准直
器110b位于水平准直器120的与第一子反射器122’a相对的第二边缘120b处。此外，多个子
反射器中的第二子反射器122’b被配置为从多个垂直准直器中的第二垂直准直器110a接收
垂直准直光104’，该第二垂直准直器110a位于与第二子反射器122’b相对的第一边缘120a
处，如图4C所示。换句话说，与图4B中所示的双向光学准直器100相比，图4C中的子反射器
122’a、122’b被配置为接收来自水平准直器120的各个相对边缘的垂直准直光104’。而且，
图4C的双向光学准直器100被配置为将双准直光104提供到双向光学准直器100的输出孔
径，如图4C中进一步所示的。
准直器120以及多个垂直准直器110。如图4C所示，多个子反射器中的第一子反射器122’a被
配置为从多个垂直准直器中的第一垂直准直器110b接收垂直准直光104’，该第一垂直准直
器110b位于水平准直器120的与第一子反射器122’a相对的第二边缘120b处。此外，多个子
反射器中的第二子反射器122’b被配置为从多个垂直准直器中的第二垂直准直器110a接收
垂直准直光104’，该第二垂直准直器110a位于与第二子反射器122’b相对的第一边缘120a
处，如图4C所示。换句话说，与图4B中所示的双向光学准直器100相比，图4C中的子反射器
122’a、122’b被配置为接收来自水平准直器120的各个相对边缘的垂直准直光104’。而且，
图4C的双向光学准直器100被配置为将双准直光104提供到双向光学准直器100的输出孔
径，如图4C中进一步所示的。
[0059] 虽然没有明确图示，但双向光学准直器100可以包括具有多于两个子反射器122’的多个子反射器。类似地，垂直准直器110可以包括多个垂直准直器110，其包括多于两个单
独的垂直准直器110。例如，图4A-4C的两个子反射器122’、122’a、122’b中的每个可以被进
一步分成两个或更多个子反射器(例如，多个子子反射器)。此外，包括多于两个单独的垂直
准直器110的多个垂直准直器110可以用于向多于两个子反射器提供垂直准直光104’(例
如，对于每个子子反射器而言，一个垂直准直器)。而且，不同的垂直准直器110可以被用于
不同颜色的接收光102，以向水平准直器120的光学反射器122(即，包括子反射器122’)提供
不同颜色的垂直准直光104’。
独的垂直准直器110。例如，图4A-4C的两个子反射器122’、122’a、122’b中的每个可以被进
一步分成两个或更多个子反射器(例如，多个子子反射器)。此外，包括多于两个单独的垂直
准直器110的多个垂直准直器110可以用于向多于两个子反射器提供垂直准直光104’(例
如，对于每个子子反射器而言，一个垂直准直器)。而且，不同的垂直准直器110可以被用于
不同颜色的接收光102，以向水平准直器120的光学反射器122(即，包括子反射器122’)提供
不同颜色的垂直准直光104’。
[0060] 具体地，可以采用多个不同的子反射器/垂直准直器配置中的任何一个，而不背离本文所述原理的范围。此外，根据一些实施例，使用各个不同的子反射器/垂直准直器配置
可以便于在输出孔径上扫描双向准直光104，并且可以提供双向准直光104的增加的亮度
(例如，使用多个光源)。
可以便于在输出孔径上扫描双向准直光104，并且可以提供双向准直光104的增加的亮度
(例如，使用多个光源)。
[0061] 在一些实施例中，垂直准直器110和水平准直器120中的一个或两者可以包括基本上光学透明的材料。另外，在一些实施例中，双向光学准直器100的在垂直准直器110与水平
准直器120之间以及在水平准直器120与双向光学准直器100的输出孔径之间的部分可以包
括基本上光学透明的材料。光学透明的材料可以包括各种各样的介电材料中的任一种或由
各种各样的介电材料中的任一种制成，所述介电材料包括但不限于：各种类型的玻璃(例
如，硅玻璃、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)中的一个或多个。例如，垂直准直器110
和水平准直器120中的一个或两者可以包括形成为具有抛物形状表面的光学透明的材料。
抛物形状表面继而可以被金属化或另外涂覆有反射材料以提供例如光学反射器112、122。
例如，用于涂覆抛物形状表面的反射材料可以包括但不限于：铝、铬、镍、银和金。此外，根据
一些实施例，垂直准直器110可以与水平准直器120成一体并且包括水平准直器120的材料。
图2A通过示例而非限制地图示了具有从共同的光学透明材料形成的成一体的垂直和水平
准直器110、120的双向光学准直器100。
准直器120之间以及在水平准直器120与双向光学准直器100的输出孔径之间的部分可以包
括基本上光学透明的材料。光学透明的材料可以包括各种各样的介电材料中的任一种或由
各种各样的介电材料中的任一种制成，所述介电材料包括但不限于：各种类型的玻璃(例
如，硅玻璃、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)中的一个或多个。例如，垂直准直器110
和水平准直器120中的一个或两者可以包括形成为具有抛物形状表面的光学透明的材料。
抛物形状表面继而可以被金属化或另外涂覆有反射材料以提供例如光学反射器112、122。
例如，用于涂覆抛物形状表面的反射材料可以包括但不限于：铝、铬、镍、银和金。此外，根据
一些实施例，垂直准直器110可以与水平准直器120成一体并且包括水平准直器120的材料。
图2A通过示例而非限制地图示了具有从共同的光学透明材料形成的成一体的垂直和水平
准直器110、120的双向光学准直器100。
[0062] 在一些实施例中，双向光学准直器100的材料可以用作通过全内反射来引导光的光导。根据一些实施例，光导可以在垂直准直器110与水平准直器120之间引导光。图2C图示
了
了
[0063] 在双向光学准直器100的与垂直准直器110相邻的材料与该材料外部的另一材料(例如，空气)之间的界面处使用全内反射反射的垂直准直光104’。所示的反射表示：在图2C
所示的双向光学准直器100的一部分内在朝向水平准直器120(图2C中未示出)的方向上从
垂直准直器110的光学反射器112引导垂直准直光104’。在一些实施例中(例如，如图2A所
示)，该材料也可以从水平准直器120(例如，光学反射器122)延伸到输出孔径。该材料被配
置为光导，以将垂直准直光104’和双向准直光104引导到输出孔径。
所示的双向光学准直器100的一部分内在朝向水平准直器120(图2C中未示出)的方向上从
垂直准直器110的光学反射器112引导垂直准直光104’。在一些实施例中(例如，如图2A所
示)，该材料也可以从水平准直器120(例如，光学反射器122)延伸到输出孔径。该材料被配
置为光导，以将垂直准直光104’和双向准直光104引导到输出孔径。
[0064] 根据本文所述原理的一些实施例，提供采用了双向准直的背光件。图5A图示根据与本文所述原理的原理一致的实施例的、示例中的背光件200的顶视图。图5B图示根据与本
文所述原理的原理一致的实施例的、示例中的背光件200的横截面视图。如图5A-5B所示，背
光件200包括双向光学准直器210。
文所述原理的原理一致的实施例的、示例中的背光件200的横截面视图。如图5A-5B所示，背
光件200包括双向光学准直器210。
[0065] 在一些实施例中，双向光学准直器210可以基本上类似于上述的双向光学准直器100。具体地，双向光学准直器210包括垂直准直器212和水平准直器214，其每个可以基本上
类似于双向光学准直器100的垂直准直器110和水平准直器120中的相应一个。例如，与图5A
中的双向光学准直器210相关联的虚线轮廓可以相似于图4B中所示的双向光学准直器100。
根据各个实施例，双向光学准直器210被配置为接收图5B中所示的光202(例如，来自下面所
述的光源230)，并且在双向光学准直器210的输出处提供双向准直光204。此外，双向准直光
204被提供为相对于水平x-y平面具有非零传播角。
类似于双向光学准直器100的垂直准直器110和水平准直器120中的相应一个。例如，与图5A
中的双向光学准直器210相关联的虚线轮廓可以相似于图4B中所示的双向光学准直器100。
根据各个实施例，双向光学准直器210被配置为接收图5B中所示的光202(例如，来自下面所
述的光源230)，并且在双向光学准直器210的输出处提供双向准直光204。此外，双向准直光
204被提供为相对于水平x-y平面具有非零传播角。
[0066] 如图5A-5B所示，背光件200还包括耦合(例如，光学耦合)到双向光学准直器210的输出的板光导220。板光导220被配置为接收并且以非零传播角引导双向准直光204，如图5B
所示。根据各个实施例，板光导220还被配置为从板光导220的表面发出所引导的双向准直
光204的一部分。在图5B中，发出的光206被图示为远离板光导表面延伸的多个光线(箭头)。
所示。根据各个实施例，板光导220还被配置为从板光导220的表面发出所引导的双向准直
光204的一部分。在图5B中，发出的光206被图示为远离板光导表面延伸的多个光线(箭头)。
[0067] 在一些实施例中，板光导220可以是厚板或板光学波导，其包括基本上光学透明的介电材料的延伸的平面薄片。介电材料的平面薄片被配置为使用全内反射来引导来自双向
光学准直器210的双向准直光204作为所引导光束204。介电材料可以具有比围绕介电光学
波导的介质的第二折射率大的第一折射率。例如，根据板光导220的一个或多个引导模式，
折射率的差异被配置为便于所引导光束204的全内反射。
光学准直器210的双向准直光204作为所引导光束204。介电材料可以具有比围绕介电光学
波导的介质的第二折射率大的第一折射率。例如，根据板光导220的一个或多个引导模式，
折射率的差异被配置为便于所引导光束204的全内反射。
[0068] 根据各个示例，板光导220的基本上光学透明的材料可以包括各种各样的介电材料中的任一种或由各种各样的介电材料中的任一种制成，所述介电材料包括但不限于：各
种类型的玻璃(例如，硅玻璃、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)中的一个或多个。在一
些示例中，板光导220还可以包括在板光导210的表面(例如，顶表面和底表面中的一个或两
者)的至少一部分上的覆层(未示出)。根据一些示例，覆层可以用于进一步便于全内反射。
种类型的玻璃(例如，硅玻璃、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)中的一个或多个。在一
些示例中，板光导220还可以包括在板光导210的表面(例如，顶表面和底表面中的一个或两
者)的至少一部分上的覆层(未示出)。根据一些示例，覆层可以用于进一步便于全内反射。
[0069] 在一些实施例中(例如，如图5A所示)，板光导220可以与双向光学准直器210成一体。具体地，板光导220和双向光学准直器210可以由相同的材料形成，并且因此包括相同的
材料。例如，板光导220可以是延伸或连接在双向光学准直器210的水平准直器与输出孔径
之间的光导的延伸。在其它实施例中(例如，如图5B所示)，双向光学准直器210和板光导220
是分离的，并且其耦合(例如，光学耦合和机械耦合中的一个或两者)由在输出孔径与板光
导220的输入之间的胶或粘合层、另一界面材料或甚至空气来提供。例如，双向光学准直器
210可以包括聚合物或塑料材料，并且板光导220可以包括玻璃。双向光学准直器210和板光
导220可以使用合适的粘合层222(例如，光学匹配的胶)彼此固定，例如如图5B所示。
材料。例如，板光导220可以是延伸或连接在双向光学准直器210的水平准直器与输出孔径
之间的光导的延伸。在其它实施例中(例如，如图5B所示)，双向光学准直器210和板光导220
是分离的，并且其耦合(例如，光学耦合和机械耦合中的一个或两者)由在输出孔径与板光
导220的输入之间的胶或粘合层、另一界面材料或甚至空气来提供。例如，双向光学准直器
210可以包括聚合物或塑料材料，并且板光导220可以包括玻璃。双向光学准直器210和板光
导220可以使用合适的粘合层222(例如，光学匹配的胶)彼此固定，例如如图5B所示。
[0070] 根据一些实施例，背光件200还可以包括光源230。光源230被配置为向双向光学准直器210提供光。具体地，光源230被定位为与双向光学准直器210的垂直准直器212相邻(例
如，在其下方，如图5B所示)，并且被配置为将光202提供到垂直准直器212的输入以作为所
接收的光202。在各个实施例中，光源230可以包括基本上任何光源，包括但不限于一个或多
个发光二极管(LED)。在一些示例中，光源230可以包括被配置为产生具有由特定颜色表示
的窄带谱的基本上单色光的光学发光器。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，红-绿-蓝(RGB)颜色模型)的原色。
如，在其下方，如图5B所示)，并且被配置为将光202提供到垂直准直器212的输入以作为所
接收的光202。在各个实施例中，光源230可以包括基本上任何光源，包括但不限于一个或多
个发光二极管(LED)。在一些示例中，光源230可以包括被配置为产生具有由特定颜色表示
的窄带谱的基本上单色光的光学发光器。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，红-绿-蓝(RGB)颜色模型)的原色。
[0071] 在一些实施例中，光源230可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同光学来源(optical sources)(即，“不同颜色”的光学来源)。例如，不同的光学来源可以彼此偏
移。根据一些实施例，不同光学来源的偏移可以被配置为提供双向准直光204的对应于每种
不同颜色的光的不同的、颜色特定的非零传播角。具体地，例如，偏移可以将附加的非零传
播角分量添加到由双向准直器210提供的非零传播角。
移。根据一些实施例，不同光学来源的偏移可以被配置为提供双向准直光204的对应于每种
不同颜色的光的不同的、颜色特定的非零传播角。具体地，例如，偏移可以将附加的非零传
播角分量添加到由双向准直器210提供的非零传播角。
[0072] 图5C图示根据与本文所述原理的原理一致的实施例的、示例中的背光件200的一部分的横截面视图。例如，图5C中所示的背光件200的部分可以基本上类似于图2C中所示的
双向准直器部分。具体地，图5C图示背光件200的一部分，其包括垂直准直器214以及包括多
个不同光学来源的光源230。如图5C所示，光源230的多个不同光学来源包括被配置为提供
第一颜色的光(例如，红光)的第一光学来源232、被配置为提供第二颜色(例如，绿色)的光
的第二光学来源234、以及被配置为提供第三颜色(例如，蓝色)的光的第三光学来源236。例
如，光源230的第一、第二和第三光源232、234、236可以分别包括红色LED、绿色LED和蓝色
LED。如所示的，光源230的每个不同的光学来源232、234和236彼此偏移。
双向准直器部分。具体地，图5C图示背光件200的一部分，其包括垂直准直器214以及包括多
个不同光学来源的光源230。如图5C所示，光源230的多个不同光学来源包括被配置为提供
第一颜色的光(例如，红光)的第一光学来源232、被配置为提供第二颜色(例如，绿色)的光
的第二光学来源234、以及被配置为提供第三颜色(例如，蓝色)的光的第三光学来源236。例
如，光源230的第一、第二和第三光源232、234、236可以分别包括红色LED、绿色LED和蓝色
LED。如所示的，光源230的每个不同的光学来源232、234和236彼此偏移。
[0073] 具体地，不同的光学来源232、234和236在图5C中被图示为在垂直准直光204’的传播方向上彼此横向偏移。偏移继而导致由不同的光学来源232、234和236产生的光202在作
为垂直准直光204’离开垂直准直器214时具有不同的非零传播角。由于所示的光学来源
232、234和236中的每个产生不同颜色的光，所以垂直准直光204’包括三个不同的光束，每
个光束具有不同的、颜色特定的非零传播角，如图5C所示。注意，在图5C中，不同的线型(例
如虚线、实线等)指示不同颜色的光202、204’。
为垂直准直光204’离开垂直准直器214时具有不同的非零传播角。由于所示的光学来源
232、234和236中的每个产生不同颜色的光，所以垂直准直光204’包括三个不同的光束，每
个光束具有不同的、颜色特定的非零传播角，如图5C所示。注意，在图5C中，不同的线型(例
如虚线、实线等)指示不同颜色的光202、204’。
[0074] 根据一些实施例(例如，如图5B所示)，背光件200还可以包括在板光导220的表面处的多束衍射光栅240。多束衍射光栅240被配置为从板光导220衍射地耦合出所引导的双
向准直光204的一部分作为多个光束206。多个光束206(即，图5B所示的多个光线(箭头))表
示所发出的光206。在各个实施例中，多个光束中的光束206具有与多个光束中的其它光束
206的主要角方向不同的主要角方向。
向准直光204的一部分作为多个光束206。多个光束206(即，图5B所示的多个光线(箭头))表
示所发出的光206。在各个实施例中，多个光束中的光束206具有与多个光束中的其它光束
206的主要角方向不同的主要角方向。
[0075] 在一些实施例中，多束衍射光栅240是多束衍射光栅240的构件、或布置在多束衍射光栅240的阵列中。在一些实施例中，背光件200是三维(3D)电子显示器的背光件，并且光
束206的主要角方向对应于3D电子显示器的视向(view direction)。
束206的主要角方向对应于3D电子显示器的视向(view direction)。
[0076] 图6A图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的背光件200的具有多束衍射光栅240的部分的横截面视图。图6B图示根据与本文所述原理一致的另一个实施例的、
示例中的背光件200的具有多束衍射光栅240的部分的横截面视图。图6C图示根据与本文所
述原理一致的实施例的、示例中的图6A或图6B中包括多束衍射光栅240的背光件部分的透
视图。通过示例而非限制地，图6A所示的多束衍射光栅240包括在板光导220的表面中的凹
槽。图6B图示包括从板光导表面突出的脊(ridge)的多束衍射光栅240。
示例中的背光件200的具有多束衍射光栅240的部分的横截面视图。图6C图示根据与本文所
述原理一致的实施例的、示例中的图6A或图6B中包括多束衍射光栅240的背光件部分的透
视图。通过示例而非限制地，图6A所示的多束衍射光栅240包括在板光导220的表面中的凹
槽。图6B图示包括从板光导表面突出的脊(ridge)的多束衍射光栅240。
[0077] 如图6A-6B所示，多束衍射光栅240是啁啾(chirp)衍射光栅。具体地，衍射特征240a在多束衍射光栅240的第二端240”处比在第一端240’处更靠近在一起。此外，所示的衍
射特征240a的衍射间隔d从第一端240’到第二端240”变化。在一些实施例中，多束衍射光栅
240的啁啾衍射光栅可以具有或表现出衍射间隔d的随距离线性变化的啁啾。如此，多束衍
射光栅240的啁啾衍射光栅可以被称为“线性啁啾”衍射光栅。
射特征240a的衍射间隔d从第一端240’到第二端240”变化。在一些实施例中，多束衍射光栅
240的啁啾衍射光栅可以具有或表现出衍射间隔d的随距离线性变化的啁啾。如此，多束衍
射光栅240的啁啾衍射光栅可以被称为“线性啁啾”衍射光栅。
[0078] 在另一个实施例中，多束衍射光栅240的啁啾衍射光栅可以表现出衍射间隔d的非线性啁啾。可用于实现啁啾衍射光栅的各种非线性啁啾包括但不限于：指数啁啾、对数啁
啾、或以另一种基本上不均匀或随机的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。这些类型的啁啾中的任何一种的组
合也可以用在多束衍射光栅240中。
啾、或以另一种基本上不均匀或随机的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。这些类型的啁啾中的任何一种的组
合也可以用在多束衍射光栅240中。
[0079] 如图6C所示，多束衍射光栅240包括在板光导220的表面中、表面处或表面上的啁啾且弯曲的衍射特征240a(例如，凹槽或脊)(即，多束衍射光栅240是如所示的弯曲的啁啾
衍射光栅)。在板光导220中引导的被引导光束204具有相对于多束衍射光栅240和板光导
220的入射方向，如图6A-6C中由粗体箭头所示。还示出了在板光导220的表面处指向远离多
束衍射光栅240的多个耦合出或发出的光束206。所示光束206以多个不同的预定主要角方
向发出。具体地，所发出的光束206的不同的预定主要角方向在方位角和仰角方面都不同
(例如，以形成光场)。
衍射光栅)。在板光导220中引导的被引导光束204具有相对于多束衍射光栅240和板光导
220的入射方向，如图6A-6C中由粗体箭头所示。还示出了在板光导220的表面处指向远离多
束衍射光栅240的多个耦合出或发出的光束206。所示光束206以多个不同的预定主要角方
向发出。具体地，所发出的光束206的不同的预定主要角方向在方位角和仰角方面都不同
(例如，以形成光场)。
[0080] 根据各个示例，衍射特征240a的预定义啁啾和衍射特征240a的曲线(curve)都可以负责所发出的光束206的相应多个不同的预定主要角方向。例如，由于衍射特征曲线，多
束衍射光栅240内的衍射特征240a可以具有相对于板光导220内的被引导光束204的入射方
向的变化的取向。具体地，相对于被引导光束入射方向，衍射特征240a在多束衍射光栅240
内的第一点或位置处的取向可以不同于衍射特征240a在另一点或位置处的取向。关于耦合
出或发出的光束206，光束206的主要角方向{θ,φ}的方位角分量φ可以由衍射特征240a在
光束206的原点处(即，在入射的被引导光束204被耦合出的点处)的方位取向角φf确定、或
对应于衍射特征240a在光束206的原点处的方位取向角φf。如此，多束衍射光栅240内的衍
射特征240a的变化的取向至少鉴于其各自的方位角分量φ而产生具有不同的主要角方向
{θ,φ}的不同的光束206。
束衍射光栅240内的衍射特征240a可以具有相对于板光导220内的被引导光束204的入射方
向的变化的取向。具体地，相对于被引导光束入射方向，衍射特征240a在多束衍射光栅240
内的第一点或位置处的取向可以不同于衍射特征240a在另一点或位置处的取向。关于耦合
出或发出的光束206，光束206的主要角方向{θ,φ}的方位角分量φ可以由衍射特征240a在
光束206的原点处(即，在入射的被引导光束204被耦合出的点处)的方位取向角φf确定、或
对应于衍射特征240a在光束206的原点处的方位取向角φf。如此，多束衍射光栅240内的衍
射特征240a的变化的取向至少鉴于其各自的方位角分量φ而产生具有不同的主要角方向
{θ,φ}的不同的光束206。
[0081] 具体地，在沿着衍射特征240a的曲线的不同点处，多束衍射光栅240的与弯曲的衍射特征240a相关联的“潜在(underlying)衍射光栅”具有不同的方位取向角φf。通过“潜在
衍射光栅”，意味着多个非弯曲的衍射光栅中的衍射光栅叠加产生多束衍射光栅240的弯曲
的衍射特征240a。因此，在沿着弯曲的衍射特征240a的给定点处，该曲线具有特定的方位取
向角φf，该特定的方位取向角φf通常不同于沿着弯曲的衍射特征240a的另一点处的方位
取向角φf。此外，特定方位取向角φf导致了从该给定点发出的光束206的主要角方向{θ,
φ}的对应的方位角分量φ。在一些示例中，衍射特征240a(例如，凹槽、脊等)的曲线可以表
示圆的一段。该圆可以与光导表面共面。在其它示例中，该曲线可以表示例如与板光导表面
共面的椭圆的一段或另一弯曲形状。
衍射光栅”，意味着多个非弯曲的衍射光栅中的衍射光栅叠加产生多束衍射光栅240的弯曲
的衍射特征240a。因此，在沿着弯曲的衍射特征240a的给定点处，该曲线具有特定的方位取
向角φf，该特定的方位取向角φf通常不同于沿着弯曲的衍射特征240a的另一点处的方位
取向角φf。此外，特定方位取向角φf导致了从该给定点发出的光束206的主要角方向{θ,
φ}的对应的方位角分量φ。在一些示例中，衍射特征240a(例如，凹槽、脊等)的曲线可以表
示圆的一段。该圆可以与光导表面共面。在其它示例中，该曲线可以表示例如与板光导表面
共面的椭圆的一段或另一弯曲形状。
[0082] 在其他实施例中，多束衍射光栅240可以包括“分段式”弯曲的衍射特征240a。具体地，尽管衍射特征240a本身可能不描述沿着多束衍射光栅240内的衍射特征240a的不同点
处的基本上光滑或连续的曲线，但是衍射特征240a仍然可以相对于被引导光束204的入射
方向以不同角取向。例如，衍射特征240a可以是包括多个基本上笔直段的凹槽，每一段具有
与相邻段不同的取向。根据各个实施例，各段的不同角一起可以近似于一条曲线(例如，圆
的一段)。在又一些示例中，衍射特征240a可以仅在多束衍射光栅240内的不同位置处相对
于被引导光的入射方向具有不同的取向，而不近似于特定曲线(例如，圆或椭圆)。
处的基本上光滑或连续的曲线，但是衍射特征240a仍然可以相对于被引导光束204的入射
方向以不同角取向。例如，衍射特征240a可以是包括多个基本上笔直段的凹槽，每一段具有
与相邻段不同的取向。根据各个实施例，各段的不同角一起可以近似于一条曲线(例如，圆
的一段)。在又一些示例中，衍射特征240a可以仅在多束衍射光栅240内的不同位置处相对
于被引导光的入射方向具有不同的取向，而不近似于特定曲线(例如，圆或椭圆)。
[0083] 在一些实施例中，形成衍射特征240a的凹槽或脊可以被蚀刻、铣削或模制到板光导表面中。如此，多束衍射光栅240的材料可以包括板光导220的材料。如图6B所示，例如，多
束衍射光栅240包括从板光导220的表面突出的脊，其中这些脊可以基本上彼此平行。在图
6A(和图5B)中，多束衍射光栅240包括穿透板光导220的表面的凹槽，其中这些凹槽可以基
本上彼此平行。在其它示例(未示出)中，多束衍射光栅240可以包括施加或附着到光导表面
的膜或层。由多束衍射光栅240提供的在不同主要角方向上的多个光束206被配置为在电子
显示器的观看方向上形成光场。具体地，采用双向准直的背光件200被配置为提供与电子显
示器的像素对应的信息，例如3D信息。
束衍射光栅240包括从板光导220的表面突出的脊，其中这些脊可以基本上彼此平行。在图
6A(和图5B)中，多束衍射光栅240包括穿透板光导220的表面的凹槽，其中这些凹槽可以基
本上彼此平行。在其它示例(未示出)中，多束衍射光栅240可以包括施加或附着到光导表面
的膜或层。由多束衍射光栅240提供的在不同主要角方向上的多个光束206被配置为在电子
显示器的观看方向上形成光场。具体地，采用双向准直的背光件200被配置为提供与电子显
示器的像素对应的信息，例如3D信息。
[0084] 根据本文所述原理的一些实施例，提供了三维(3D)电子显示器。图7图示根据本文所述原理的实施例的、示例中的三维(3D)电子显示器300的框图。根据各个实施例，3D电子
显示器300被配置为产生经调制的定向光，其包括具有不同的主要角方向、并且在一些实施
例中还具有多种不同的颜色的光束。例如，3D电子显示器300可以在不同的预定主要角方向
上提供或生成从3D电子显示器300导引(direct)出并且远离3D电子显示器300的多个不同
的光束306(例如，作为光场)。此外，不同的光束306可以包括是不同颜色的光或具有不同颜
色的光的光束306。继而，多个光束306可以被调制为经调制光束306’，以便于显示包括颜色
信息(例如，当光束306是彩色光束时)的信息。
显示器300被配置为产生经调制的定向光，其包括具有不同的主要角方向、并且在一些实施
例中还具有多种不同的颜色的光束。例如，3D电子显示器300可以在不同的预定主要角方向
上提供或生成从3D电子显示器300导引(direct)出并且远离3D电子显示器300的多个不同
的光束306(例如，作为光场)。此外，不同的光束306可以包括是不同颜色的光或具有不同颜
色的光的光束306。继而，多个光束306可以被调制为经调制光束306’，以便于显示包括颜色
信息(例如，当光束306是彩色光束时)的信息。
[0085] 在一些实施例中，具有不同的预定主要角方向的经调制光束306’形成3D电子显示器300的多个像素。在一些示例中，3D电子显示器300可以是所谓的“免眼镜”3D彩色电子显
示器(例如，多视图、“全息”或自动立体显示器)，其中经调制光束306’对应于与3D电子显示
器300的不同“视图”相关联的像素。经调制光束306’在图7中使用虚线箭头306’图示，而调
制之前的不同光束306例如被图示为实线箭头306。
示器(例如，多视图、“全息”或自动立体显示器)，其中经调制光束306’对应于与3D电子显示
器300的不同“视图”相关联的像素。经调制光束306’在图7中使用虚线箭头306’图示，而调
制之前的不同光束306例如被图示为实线箭头306。
[0086] 图7所示的3D电子显示器300包括双向光学准直器310(在图7中缩写为“Dual-Dir.Coll”)。双向光学准直器310被配置为提供具有垂直准直和水平准直两者的双向准直
光。具体地，垂直和水平准直是关于双向光学准直器310的垂直方向(例如，z方向)或垂直平
面(例如，y-z平面)和水平方向(例如，x方向)或水平面(x-y平面)。此外，双向光学准直器
310被配置为以相对于双向准直器310的水平面的非零传播角提供双向准直光。
光。具体地，垂直和水平准直是关于双向光学准直器310的垂直方向(例如，z方向)或垂直平
面(例如，y-z平面)和水平方向(例如，x方向)或水平面(x-y平面)。此外，双向光学准直器
310被配置为以相对于双向准直器310的水平面的非零传播角提供双向准直光。
[0087] 在一些实施例中，双向光学准直器310基本上类似于上述双向光学准直器100。具体地，双向准直器310包括垂直准直器和水平准直器。水平准直器被定位为与垂直准直器的
输出相邻。此外，根据一些实施例，垂直准直器可以基本上类似于关于双向光学准直器100
所描述的垂直准直器110，并且水平准直器可以基本上类似于关于双向光学准直器100所描
述的水平准直器120。
输出相邻。此外，根据一些实施例，垂直准直器可以基本上类似于关于双向光学准直器100
所描述的垂直准直器110，并且水平准直器可以基本上类似于关于双向光学准直器100所描
述的水平准直器120。
[0088] 例如，双向准直器310的垂直准直器可以包括具有抛物形状和倾斜角的光学反射器。倾斜角可以被配置为确定双向准直光在双向光学准直器的输出处的非零传播角。此外，
例如，双向准直器310的水平准直器可以包括具有抛物形状的光学反射器。例如，水平准直
器的光学反射器可以被配置为基本上跨越双向光学准直器的输出孔径，并且提供在输出孔
径上具有基本上均匀的分布的双向准直光束。另外，双向准直器310可以包括以包括子反射
器和多个垂直准直器的各种其它配置布置的垂直和水平准直器，例如，如上面关于双向准
直器100的垂直准直器110和水平准直器120所描述的。
例如，双向准直器310的水平准直器可以包括具有抛物形状的光学反射器。例如，水平准直
器的光学反射器可以被配置为基本上跨越双向光学准直器的输出孔径，并且提供在输出孔
径上具有基本上均匀的分布的双向准直光束。另外，双向准直器310可以包括以包括子反射
器和多个垂直准直器的各种其它配置布置的垂直和水平准直器，例如，如上面关于双向准
直器100的垂直准直器110和水平准直器120所描述的。
[0089] 如图7所示，3D电子显示器300还包括板光导320。板光导320被配置为以非零传播角引导双向准直光作为被引导的光束。具体地，可以以相对于板光导320的表面(例如，顶表
面和底表面中的一个或两者)的非零传播角来引导被引导光束。在一些实施例中，该表面可
以平行于水平面。根据一些实施例，板光导320可以基本上类似于上面关于背光件200所描
述的板光导220。
面和底表面中的一个或两者)的非零传播角来引导被引导光束。在一些实施例中，该表面可
以平行于水平面。根据一些实施例，板光导320可以基本上类似于上面关于背光件200所描
述的板光导220。
[0090] 根据各个实施例并且如图7所示，3D电子显示器300还包括位于板光导320的表面处的多束衍射光栅330的阵列。根据一些实施例，阵列的多束衍射光栅330可以基本上类似
于上面关于背光件200描述的多束衍射光栅240。具体地，该阵列的多束衍射光栅330被配置
为衍射地耦合出被引导光束的一部分，作为具有不同的主要角方向并表示光束306的多个
耦合出的光束。此外，根据各个实施例，由多束衍射光栅330耦合出的光束306的不同主要角
方向对应于3D电子显示器300的不同3D视图。在一些实施例中，多束衍射光栅330包括具有
弯曲的衍射特征的啁啾衍射光栅。在一些实施例中，啁啾衍射光栅的啁啾是线性啁啾。
于上面关于背光件200描述的多束衍射光栅240。具体地，该阵列的多束衍射光栅330被配置
为衍射地耦合出被引导光束的一部分，作为具有不同的主要角方向并表示光束306的多个
耦合出的光束。此外，根据各个实施例，由多束衍射光栅330耦合出的光束306的不同主要角
方向对应于3D电子显示器300的不同3D视图。在一些实施例中，多束衍射光栅330包括具有
弯曲的衍射特征的啁啾衍射光栅。在一些实施例中，啁啾衍射光栅的啁啾是线性啁啾。
[0091] 在一些实施例中，3D电子显示器300(例如，如图7所示)还包括光源340，其被配置为向双向光学准直器310的输入提供光306。在一些实施例中，光源340可以基本上类似于上
述的背光件200的光源230。具体地，光源340可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不
同的发光二极管(LED)(为了简化讨论，被称为“不同颜色的LED”)。在一些实施例中，不同颜
色的LED可以彼此偏移(例如，横向偏移)。不同颜色的LED的偏移被配置为提供来自双向光
学准直器310的双向准直光的不同的、颜色特定的非零传播角。此外，不同的、颜色特定的非
零传播角可以对应于由光源340提供的不同颜色的光中的每一种。
述的背光件200的光源230。具体地，光源340可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不
同的发光二极管(LED)(为了简化讨论，被称为“不同颜色的LED”)。在一些实施例中，不同颜
色的LED可以彼此偏移(例如，横向偏移)。不同颜色的LED的偏移被配置为提供来自双向光
学准直器310的双向准直光的不同的、颜色特定的非零传播角。此外，不同的、颜色特定的非
零传播角可以对应于由光源340提供的不同颜色的光中的每一种。
[0092] 在一些实施例(未示出)中，不同颜色的光可以包括红-绿-蓝(RGB)颜色模型的红色、绿色和蓝色。此外，板光导320可以被配置为在板光导320内以不同的依赖于颜色的传播
角引导不同的颜色，作为光束。例如，根据一些实施例，第一引导彩色光束(例如，红光束)可
以以第一依赖于颜色的传播角来引导，第二引导彩色光束(例如，绿光束)可以以第二依赖
于颜色的传播角来引导，并且第三引导彩色光束(例如，蓝光束)可以以第三依赖于颜色的
传播角来引导。
角引导不同的颜色，作为光束。例如，根据一些实施例，第一引导彩色光束(例如，红光束)可
以以第一依赖于颜色的传播角来引导，第二引导彩色光束(例如，绿光束)可以以第二依赖
于颜色的传播角来引导，并且第三引导彩色光束(例如，蓝光束)可以以第三依赖于颜色的
传播角来引导。
[0093] 如图7所示，3D电子显示器300还可以包括光阀阵列350。根据各个实施例，光阀阵列350被配置为将多个光束中的耦合出的光束306调制为经调制光束306’，以形成或用作对
应于3D电子显示器300的不同3D视图的3D像素。在一些实施例中，光阀阵列350包括多个液
晶光阀。在其它实施例中，例如，光阀阵列350可以包括另一光阀或液晶光阀与另一光阀类
型的组合，所述另一光阀包括但不限于电润湿光阀、电泳光阀、其组合。
应于3D电子显示器300的不同3D视图的3D像素。在一些实施例中，光阀阵列350包括多个液
晶光阀。在其它实施例中，例如，光阀阵列350可以包括另一光阀或液晶光阀与另一光阀类
型的组合，所述另一光阀包括但不限于电润湿光阀、电泳光阀、其组合。
[0094] 根据本文所述原理的其它实施例，提供了双向光准直的方法。图8图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的双向光准直的方法400的流程图。如图8所示，双向光准
直的方法400包括使用垂直准直器在垂直方向上对光进行准直410，以提供垂直准直光。在
一些实施例中，垂直准直器基本上类似于上面关于双向光学准直器100所描述的垂直准直
器110。例如，用于对光进行准直410的垂直准直器可以包括具有抛物形状的光学反射器。
直的方法400包括使用垂直准直器在垂直方向上对光进行准直410，以提供垂直准直光。在
一些实施例中，垂直准直器基本上类似于上面关于双向光学准直器100所描述的垂直准直
器110。例如，用于对光进行准直410的垂直准直器可以包括具有抛物形状的光学反射器。
[0095] 双向光准直的方法400还包括使用被定位为与垂直准直器的输出相邻的水平准直器来在水平方向上对垂直准光进一步进行准直420，以产生既垂直准直又水平准直的双向
准直光。在一些实施例中，水平准直器基本上类似于上面关于双向光学准直器100所描述的
水平准直器120。例如，用于对垂直准直光进一步进行准直420的水平准直器可以包括具有
另一抛物形状的另一光学反射器。在一些实施例中，水平准直器光学反射器可以基本上跨
越水平准直器的输出孔径，以产生双向准直光在输出孔径上基本上均匀的分布。
准直光。在一些实施例中，水平准直器基本上类似于上面关于双向光学准直器100所描述的
水平准直器120。例如，用于对垂直准直光进一步进行准直420的水平准直器可以包括具有
另一抛物形状的另一光学反射器。在一些实施例中，水平准直器光学反射器可以基本上跨
越水平准直器的输出孔径，以产生双向准直光在输出孔径上基本上均匀的分布。
[0096] 图8所示的双向光准直的方法400还包括在双向准直光中创建430非零传播角，其中非零传播角处于对应于垂直方向的垂直平面中(或者等效地是相对于水平面的角)。例
如，非零传播角可以基本上类似于上面关于双向光学准直器100所描述的非零传播角。具体
地，在一些实施例中，非零传播角可以由垂直准直器和水平准直器中的一个或两者的光学
反射器的倾斜角来提供。
如，非零传播角可以基本上类似于上面关于双向光学准直器100所描述的非零传播角。具体
地，在一些实施例中，非零传播角可以由垂直准直器和水平准直器中的一个或两者的光学
反射器的倾斜角来提供。
[0097] 根据本文所述原理的其它实施例，提供了三维(3D)电子显示器操作的方法。图9图示根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中的3D电子显示器操作的方法500的流程图。
如图9所示，3D电子显示器操作的方法500包括提供510具有非零传播角的双向准直光。根据
各个实施例，可以使用双向准直器提供510双向准直光。双向准直器可以基本上类似于上述
的双向光学准直器100。在一些实施例中，根据上述的双向光准直的方法400，可以提供510
双向准直光。例如，提供510双向准直光可以采用垂直准直器，随后是在垂直准直器的输出
处的水平准直器。
如图9所示，3D电子显示器操作的方法500包括提供510具有非零传播角的双向准直光。根据
各个实施例，可以使用双向准直器提供510双向准直光。双向准直器可以基本上类似于上述
的双向光学准直器100。在一些实施例中，根据上述的双向光准直的方法400，可以提供510
双向准直光。例如，提供510双向准直光可以采用垂直准直器，随后是在垂直准直器的输出
处的水平准直器。
[0098] 3D电子显示器操作的方法500还包括在板光导中引导520双向准直光。具体地，在板光导内以非零传播角引导520双向准直光。根据一些实施例，如上所述，板光导可以基本
上类似于背光件200的板光导220。
上类似于背光件200的板光导220。
[0099] 图9的3D电子显示器操作的方法500还包括使用多束衍射光栅衍射地耦合出530所引导的双向准直光的一部分，以产生多个光束。根据一些实施例，多束衍射光栅位于板光导
的表面处。根据各个实施例，衍射地耦合出530所引导的双向准直光部分被配置为提供在多
个不同的主要角方向上被导引远离板光导的多个光束。具体地，多个不同的主要角方向对
应于3D电子显示器的不同3D视图的方向。根据一些实施例，多束衍射光栅基本上类似于多
光束衍射光栅240，并且多个光束中的衍射地耦合出530的光束对应于上面关于背光件200
所描述的光束206或者3D电子显示器300的光束306。
的表面处。根据各个实施例，衍射地耦合出530所引导的双向准直光部分被配置为提供在多
个不同的主要角方向上被导引远离板光导的多个光束。具体地，多个不同的主要角方向对
应于3D电子显示器的不同3D视图的方向。根据一些实施例，多束衍射光栅基本上类似于多
光束衍射光栅240，并且多个光束中的衍射地耦合出530的光束对应于上面关于背光件200
所描述的光束206或者3D电子显示器300的光束306。
[0100] 根据各个实施例，图9所示的3D电子显示器操作的方法500还包括使用光阀的阵列来调制540多个光束中的光束。根据各个实施例，经调制540的光束在3D视向上形成3D电子
显示器的3D像素。在一些实施例中，光阀的阵列可以基本上类似于上面关于3D电子显示器
300所描述的光阀阵列350。
显示器的3D像素。在一些实施例中，光阀的阵列可以基本上类似于上面关于3D电子显示器
300所描述的光阀阵列350。
[0101] 在一些实施例(未示出)中，3D电子显示器操作的方法500还包括提供要被双向准直的光。例如，光可以是提供给双向光学准直器(诸如，可用于提供510双向准直光的双向准
直器)的非准直光。例如，可以使用在垂直准直器的输入处的光源来提供光。此外，在一些实
施例中，光源可以基本上类似于上面关于背光件200所描述的光源230。
直器)的非准直光。例如，可以使用在垂直准直器的输入处的光源来提供光。此外，在一些实
施例中，光源可以基本上类似于上面关于背光件200所描述的光源230。
[0102] 因此，已经描述了双向光学准直器、背光件和采用双向光学准直器的3D电子显示器、双向准直的方法以及采用双向准直的3D电子显示器操作的方法的示例。应理解，上述示
例仅仅说明表示本文所述原理的许多具体示例中的一些。显然，本领域的技术人员可以容
易地设计许多其它布置，而不偏离由所附权利要求限定的范围。
例仅仅说明表示本文所述原理的许多具体示例中的一些。显然，本领域的技术人员可以容
易地设计许多其它布置，而不偏离由所附权利要求限定的范围。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
准直热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈