本公開總體上涉及一種時(shí)間多路復(fù)用自動立體顯示設(shè)備，該設(shè)備具有被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作模式和縱向操作模式的傾斜觀察窗。

背景技術(shù)：
空間多路復(fù)用自動立體顯示器通常使視差組件(諸如雙凸透鏡狀屏幕或視差屏障)與圖像陣列對準(zhǔn)，該圖像陣列被布置成空間光調(diào)制器(例如，LCD)上的至少第一組像素和第二組像素。視差組件將來自這些像素組中每一組的光導(dǎo)向至相應(yīng)的不同方向以在顯示器前面提供第一觀察窗和第二觀察窗。眼睛置于第一觀察窗中的觀察者可用來自第一組像素的光看到第一圖像；而眼睛置于第二觀察窗中的觀察者可用來自第二組像素的光看到第二圖像。與空間光調(diào)制器的原始分辨率相比，此類顯示器具有降低的空間分辨率，并且另外，觀察窗的結(jié)構(gòu)由像素孔形狀和視差組件成像功能決定。像素之間的間隙(例如對于電極而言)通常產(chǎn)生不均勻的觀察窗。不期望的是，當(dāng)觀察者相對于顯示器橫向移動時(shí)，此類顯示器呈現(xiàn)圖像閃爍，因此限制了顯示器的觀察自由度。此類閃爍可通過使光學(xué)元件散焦而減少；然而，此類散焦會導(dǎo)致增加的圖像串?dāng)_水平并且增加觀察者的視覺疲勞。此類閃爍可通過調(diào)整像素孔的形狀而減少，然而，此類改變可降低顯示器亮度并且可包括對空間光調(diào)制器中的電子設(shè)備進(jìn)行額外尋址。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
顯示器背光源一般采用波導(dǎo)和邊緣發(fā)光源。某些成像定向背光源具有將照明導(dǎo)向穿過顯示器面板進(jìn)入觀察窗的額外能力。成像系統(tǒng)可在多個(gè)光源與相應(yīng)窗圖像之間形成。成像定向背光源的一個(gè)例子是可采用折疊式光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)閥，因此也可以是折疊式成像定向背光源的例子。光可在基本上無損耗的情況下在一個(gè)方向上傳播穿過光學(xué)閥，同時(shí)反向傳播光可通過反射離開傾斜小平面而被提取，如共同擁有的專利申請序列號13/300,293中所述，所述專利申請全文以引用方式并入本文。根據(jù)本公開的第一方面，提供一種自動立體顯示設(shè)備，其包括：顯示裝置、傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其中，顯示裝置包括被布置在形狀為具有兩條鏡面對稱垂直軸線的孔中的像素陣列，并且可控制顯示裝置來將所有這些像素上顯示的圖像導(dǎo)向進(jìn)入多個(gè)觀察窗中的可選擇的一個(gè)，而且這些多個(gè)觀察窗具有不同位置并且以相對于該孔的形狀的其中一條軸線在25度到65度的范圍內(nèi)的角度延伸；傳感器系統(tǒng)被布置用于跨顯示裝置檢測觀察者在兩個(gè)維度上的位置以及觀察者的觀察取向；控制系統(tǒng)被布置用于依賴于所檢測到的觀察者位置和所檢測到的觀察取向來控制顯示裝置以顯示時(shí)間上多路復(fù)用的左圖像和右圖像，并且同步地將所顯示的圖像導(dǎo)向進(jìn)入在與觀察者的左眼和右眼對應(yīng)的位置的觀察窗中。本公開受益于對這樣的角度的選擇，觀察窗在該角度上相對于其中布置有像素的孔的形狀的軸線延伸。顯示裝置最通常地以對稱軸線中的接近于水平的一條軸線來觀察，也即在矩形孔的情況下以橫向或縱向取向來觀察。在觀察窗沿著或接近于對稱軸線延伸的情況下，僅當(dāng)在該對稱軸線為垂直的情況下觀察顯示裝置時(shí)才提供圖像的自動立體顯示，而當(dāng)顯示裝置被旋轉(zhuǎn)90度以使得另一對稱軸線為垂直時(shí)不提供圖像的自動立體顯示，因?yàn)榇藭r(shí)單個(gè)觀察窗跨觀察者的雙眼延伸。相比之下，在本公開中，這些觀察窗以45度左右范圍內(nèi)的角度延伸，例如從25度至65度、更優(yōu)選地30度至60度、35度至55度、或40度至50度。當(dāng)依賴于所檢測到的觀察者位置和所檢測到的觀察取向來控制時(shí)，此類成角度的觀察窗可用于在顯示裝置的各種取向下提供圖像的自動立體顯示。具體地講，由于成角度的窗沿兩條軸線分開，所以當(dāng)以任一軸線處于垂直方向上或垂直方向附近的取向觀察顯示裝置時(shí)，可將左圖像和右圖像導(dǎo)向?yàn)樵谠谂c觀察者的左眼和右眼對應(yīng)的位置的觀察窗中的顯示圖像。在一些實(shí)施例中，本公開可應(yīng)用于一種顯示裝置，其包括波導(dǎo)和光源陣列。其中，波導(dǎo)在用于接收輸入光的輸入端與用于將輸入光反射回穿過波導(dǎo)的反射端之間延伸，波導(dǎo)具有用于沿著波導(dǎo)來回引導(dǎo)光的相對的第一引導(dǎo)表面和第二引導(dǎo)表面，其中第二引導(dǎo)表面具有多個(gè)光提取特征，這些光提取特征面向反射表面并且傾斜以在允許穿過第一引導(dǎo)表面離開的方向上將從反射端穿過波導(dǎo)引導(dǎo)回的光反射；并且光源陣列位于跨波導(dǎo)的輸入端的不同位置處，波導(dǎo)的光提取特征被布置用于在取決于輸入位置的方向上從跨輸入端的不同輸入位置導(dǎo)向輸入光。自動立體觀察窗可被布置為使得可在橫向操作模式和縱向操作模式中向觀察者提供自動立體圖像。觀察窗可以一定角度向橫向取向軸線和縱向取向軸線兩者(例如，顯示器的主軸)傾斜。觀察者跟蹤系統(tǒng)可被布置用于將光導(dǎo)向到觀察者的左眼和右眼，以實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)取向上的水平移動和垂直移動。跟蹤系統(tǒng)可被布置用于將恰當(dāng)?shù)挠^察窗導(dǎo)向到至少一個(gè)觀察者的相應(yīng)眼睛并且向該觀察窗提供用于該相應(yīng)眼睛的觀察數(shù)據(jù)?？上蚨鄠€(gè)觀察者呈現(xiàn)單獨(dú)的觀察窗。根據(jù)本公開的第二方面，提供一種顯示裝置，其包括：透射空間光調(diào)制器、波導(dǎo)和聚焦元件陣列。其中，透射空間光調(diào)制器包括被布置用于調(diào)制穿過其的光的像素陣列；波導(dǎo)具有輸入端以及用于沿著波導(dǎo)引導(dǎo)光的相對的第一引導(dǎo)表面和第二引導(dǎo)表面，這些引導(dǎo)表面跨空間光調(diào)制器從輸入端延伸，其中第一引導(dǎo)表面被布置用于通過全內(nèi)反射引導(dǎo)光，并且第二引導(dǎo)表面具有多個(gè)光提取特征，這些光提取特征傾斜以在允許穿過第一引導(dǎo)表面離開的方向上將被引導(dǎo)穿過波導(dǎo)的光作為輸出光反射以用于供應(yīng)穿過空間光調(diào)制器，波導(dǎo)被布置用于在取決于輸入位置的輸出方向上，相對于第一引導(dǎo)表面的法線導(dǎo)向來自跨輸入端的不同輸入位置的輸入光；聚焦元件陣列被布置在波導(dǎo)與空間光調(diào)制器之間，與相應(yīng)光提取特征對準(zhǔn)，所述聚焦元件各自在跨光提取特征延伸的相應(yīng)第一子午線中具有正光焦度，在垂直于第一子午線的相應(yīng)第二子午線中沒有光焦度，所述聚焦元件被布置為焦點(diǎn)位于相應(yīng)光提取特征上。聚焦元件陣列提供的優(yōu)點(diǎn)在于允許控制由顯示裝置形成的窗的高度。本公開的實(shí)施例可用于多種光學(xué)系統(tǒng)中。實(shí)施例可包括或利用各種投影儀、投影系統(tǒng)、光學(xué)組件、顯示器、微型顯示器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、處理器、獨(dú)立成套的投影儀系統(tǒng)、視覺和/或視聽系統(tǒng)以及電和/或光學(xué)裝置。實(shí)際上，本公開的方面可以跟與光學(xué)和電氣裝置、光學(xué)系統(tǒng)、演示系統(tǒng)有關(guān)的任何設(shè)備，或者可包含任何類型的光學(xué)系統(tǒng)的任何設(shè)備一起使用。因此，本公開的實(shí)施例可用于光學(xué)系統(tǒng)、視覺和/或光學(xué)演示中使用的裝置、視覺外圍設(shè)備等中，并且可用于多種計(jì)算環(huán)境中。在詳細(xì)描述所公開的實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本公開并不將其應(yīng)用或構(gòu)建限于所示的特定布置的細(xì)節(jié)，因?yàn)楸竟_能夠采用其他實(shí)施例。此外，可以不同的組合和布置來闡述本公開的各個(gè)方面，以限定實(shí)施例在其本身權(quán)利內(nèi)的獨(dú)特性。另外，本文使用的術(shù)語是為了說明的目的，而非限制。定向背光源提供對基本上從其整個(gè)輸出表面發(fā)出的照明的控制，此類控制通常通過調(diào)制布置在光學(xué)波導(dǎo)的輸入孔側(cè)的獨(dú)立LED光源來實(shí)現(xiàn)。控制發(fā)射光的定向分布可實(shí)現(xiàn)：針對安全性(防窺)功能的單人觀察，其中顯示器可僅由單個(gè)觀察者從有限角度范圍看到；高電效率，其中僅在小角度定向分布上提供照明；針對時(shí)序立體顯示器和自動立體顯示器進(jìn)行左右眼交替觀察；以及低成本。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本公開內(nèi)容全文后，本公開的這些和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得顯而易見。附圖說明實(shí)施例通過舉例的方式在附圖中示出，其中類似的附圖標(biāo)號表示類似的部件，并且其中：圖1A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了光學(xué)閥設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中的光傳播的正視圖；圖1B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了圖1A的光學(xué)閥設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中的光傳播的側(cè)視圖；圖2A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了光學(xué)閥設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施例中的光傳播的頂視圖；圖2B是根據(jù)本公開的示意圖，其以正視圖示出了圖2A的光學(xué)閥設(shè)備的光傳播；圖2C是根據(jù)本公開的示意圖，其以側(cè)視圖示出了圖2A的光學(xué)閥設(shè)備的光傳播；圖3是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了光學(xué)閥設(shè)備的側(cè)視圖；圖4A是根據(jù)本公開的示意圖，其以正視圖示出了位于光學(xué)閥設(shè)備中并且包括彎曲光提取特征的觀察窗的生成；圖4B是根據(jù)本公開的示意圖，其以正視圖示出了位于光學(xué)閥設(shè)備中并且包括彎曲光提取特征的第一觀察窗和第二觀察窗的生成；圖5是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了包括線性光提取特征的光學(xué)閥設(shè)備中的第一觀察窗的生成；圖6A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了時(shí)間多路復(fù)用成像定向背光源設(shè)備中的第一觀察窗的生成的一個(gè)實(shí)施例；圖6B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了在第二時(shí)隙中時(shí)間多路復(fù)用光學(xué)閥設(shè)備中的第二觀察窗的生成的另一個(gè)實(shí)施例；圖6C是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了在時(shí)間多路復(fù)用光學(xué)閥設(shè)備中的第一觀察窗和第二觀察窗的生成的另一個(gè)實(shí)施例；圖7是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了包括時(shí)間多路復(fù)用光學(xué)閥設(shè)備的觀察者跟蹤自動立體顯示設(shè)備；圖8是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了包括時(shí)間多路復(fù)用光學(xué)閥設(shè)備的多觀察者顯示設(shè)備；圖9是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了包括光學(xué)閥設(shè)備的防窺顯示設(shè)備；圖10是根據(jù)本公開的示意圖，其以側(cè)視圖示出了時(shí)間多路復(fù)用光學(xué)閥設(shè)備的結(jié)構(gòu)；圖11是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了能夠在水平方向和垂直方向上提供觀察者跟蹤并且包括定向背光源和透射空間光調(diào)制器的觀察者跟蹤自動立體顯示器的側(cè)視圖；圖12是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了在橫向操作過程中自動立體顯示器的觀察窗陣列的正視圖；圖13是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了在縱向操作過程中自動立體顯示器的觀察窗陣列的正視圖；圖14A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的觀察窗陣列的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括用于橫向操作的兩組能夠獨(dú)立切換的觀察窗；圖14B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的觀察窗陣列的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括用于縱向操作的兩組能夠獨(dú)立切換的觀察窗；圖15A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的觀察窗陣列的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括用于橫向操作的二維窗陣列；圖15B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的觀察窗陣列的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括用于縱向操作的二維窗陣列；圖16A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了當(dāng)在橫向模式下使用時(shí)用于通過自動立體顯示設(shè)備提供橫向操作和縱向操作的觀察窗陣列的正視圖；圖16B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了橫向模式中的來自自動立體顯示設(shè)備的圖像的正視圖；圖17A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了當(dāng)在縱向模式下使用時(shí)用于通過自動立體顯示設(shè)備提供橫向操作和縱向操作的觀察窗陣列的正視圖；圖17B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了在縱向模式時(shí)來自自動立體顯示設(shè)備的圖像的正視圖；圖18是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了用于橫向和縱向操作的觀察窗陣列的正視圖，其中示意性地示出了對面板旋轉(zhuǎn)角度的限制；圖19A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了時(shí)序自動立體顯示器的側(cè)視圖，該時(shí)序自動立體顯示器被布置用于實(shí)現(xiàn)以45度布置的觀察窗，以用于橫向操作模式和縱向操作模式；圖19B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了時(shí)序自動立體顯示器的結(jié)構(gòu)的正視圖，該時(shí)序自動立體顯示器被布置用于實(shí)現(xiàn)以45度布置的觀察窗，以用于橫向操作模式和縱向操作模式；圖19C是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了時(shí)序自動立體顯示器的側(cè)視圖，該時(shí)序自動立體顯示器被布置用于實(shí)現(xiàn)以45度布置的觀察窗，以用于橫向操作模式和縱向操作模式；圖19D是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了時(shí)序自動立體顯示器的結(jié)構(gòu)的正視圖，該時(shí)序自動立體顯示器被布置用于實(shí)現(xiàn)以45度布置的觀察窗，以用于橫向操作模式和縱向操作模式；圖19E是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了時(shí)序自動立體顯示器的側(cè)視圖；圖19F是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了時(shí)序自動立體顯示器的結(jié)構(gòu)的正視圖，該時(shí)序自動立體顯示器被布置用于實(shí)現(xiàn)以45度布置的兩個(gè)觀察窗，以用于橫向操作模式和縱向操作模式；圖20是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示器的正視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源；圖21是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示器的正視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源；圖22是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示器的正視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源；圖23是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了圖22的設(shè)備對觀察窗的處理的正視圖；圖24是根據(jù)本公開的示意圖，其進(jìn)一步示出了圖22的設(shè)備對觀察窗的處理的正視圖；圖25是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件；圖26A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了具有發(fā)光元件陣列的第一位置的圖25的自動立體顯示設(shè)備的正視圖；圖26B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了具有發(fā)光元件陣列的第二位置的圖25的自動立體顯示設(shè)備的正視圖；圖26C是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了圖25的自動立體顯示設(shè)備的一部分的側(cè)視圖；圖26D是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了橫向模式中的觀察窗陣列的正視圖；圖26E是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了縱向模式中的觀察窗陣列的正視圖；圖26F是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了光線入射到圖25的元件460上的頂視圖；圖27是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件；圖28是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了圖27的自動立體顯示設(shè)備的正視圖；圖29是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件；圖30是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了圖29的自動立體顯示設(shè)備的正視圖；圖31是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件；圖32A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了圖31的自動立體顯示設(shè)備的正視圖；圖32B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件；圖32C是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件；圖33是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件；圖34是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了圖33的自動立體顯示設(shè)備的正視圖；圖35是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件；圖36是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了圖35的自動立體顯示設(shè)備的正視圖；圖37是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件；圖38是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件；圖39是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源；圖40是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源；圖41是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源；圖42是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了光偏轉(zhuǎn)膜的側(cè)視圖；圖43是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源；圖44是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源；圖45是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源；圖46是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和伽柏超透鏡；圖47是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和伽柏超透鏡；圖48A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了伽柏超透鏡的側(cè)視圖；圖48B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了伽柏超透鏡的側(cè)視圖；圖49是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了伽柏超透鏡的側(cè)視圖；圖50是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了被布置用于在包括伽柏超透鏡的自動立體顯示器中補(bǔ)償漸暈效應(yīng)的控制系統(tǒng)；圖51是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了被布置用于在包括伽柏超透鏡的自動立體顯示器中補(bǔ)償漸暈效應(yīng)的離軸補(bǔ)償光源的操作；圖52是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了伽柏超透鏡的操作；圖53是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了伽柏超透鏡的操作；圖54是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直透鏡陣列；圖55是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直透鏡陣列；圖56是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直透鏡陣列；圖57是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直透鏡陣列；圖58是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直反射鏡陣列；圖59A是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直反射鏡陣列；圖59B是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了定向顯示設(shè)備的正視圖，該定向顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)高亮度操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直反射鏡陣列；圖59C是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了定向顯示設(shè)備的正視圖，該定向顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)傾斜觀察窗的高亮度操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直反射鏡陣列；圖59D是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了定向顯示設(shè)備的正視圖，該定向顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)傾斜觀察窗的高亮度操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直反射鏡陣列；圖60是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了包括楔形定向背光源的自動立體顯示設(shè)備的正視圖；圖61是根據(jù)本公開的示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的楔形定向背光源。具體實(shí)施方式現(xiàn)將描述各種顯示設(shè)備及其組件。這些替代性設(shè)備通常具有相同構(gòu)造并且以相同方式操作。因此，這些設(shè)備和部件的各種特征可被組合在一起。為簡潔起見，在以下描述中，為共同的元件使用相同的參考標(biāo)號，并且不再重復(fù)描述。時(shí)間多路復(fù)用自動立體顯示器可通過顯示時(shí)間上多路復(fù)用的左圖像和右圖像并且同步地將顯示圖像導(dǎo)向進(jìn)入在與觀察者的左眼和右眼對應(yīng)的位置中的觀察窗，來有利地改善自動立體顯示器的空間分辨率。也就是說，在第一時(shí)隙中將光從空間光調(diào)制器的所有像素導(dǎo)向至第一觀察窗，并且在第二時(shí)隙中將光從所有像素導(dǎo)向至第二觀察窗。因此，眼睛被布置用于接收第一觀察窗和第二觀察窗中的光的觀察者將通過多個(gè)時(shí)隙看到跨整個(gè)顯示器的全分辨率圖像。時(shí)間多路復(fù)用顯示器可有利地通過使用定向光學(xué)元件將照明器陣列引導(dǎo)穿過基本上透明的時(shí)間多路復(fù)用空間光調(diào)制器，來實(shí)現(xiàn)定向照明，其中定向光學(xué)元件在窗平面中基本上形成照明器陣列的圖像。觀察窗的均勻度可有利地與空間光調(diào)制器中像素的布置無關(guān)。有利的是，此類顯示器可提供具有低閃爍的觀察者跟蹤顯示器，且對于移動觀察者的串?dāng)_水平較低。為了在窗平面中實(shí)現(xiàn)高均勻度，期望提供具有高空間均勻度的照明元件陣列?？衫缤ㄟ^空間光調(diào)制器的尺寸為大約100微米的像素與透鏡陣列的組合，提供時(shí)序照明系統(tǒng)的照明器元件。然而，此類像素會遭受對于空間多路復(fù)用顯示器而言的類似的困難。另外，此類裝置可具有較低效率和較高成本，需要額外的顯示組件?？煞奖愕赜煤暧^照明器例如LED陣列與通常具有1mm或更大尺寸的均勻化和漫射光學(xué)元件的組合，實(shí)現(xiàn)高窗平面均勻度。然而，照明器元件的尺寸增加意味著定向光學(xué)元件的尺寸成比例地增加。例如，成像到65mm寬觀察窗的16mm寬照明器可采用200mm的后工作距離。因此，光學(xué)元件的厚度增加可妨礙有效應(yīng)用于例如移動顯示器或大面積顯示器。為解決上述缺點(diǎn)，如共同擁有的美國專利申請No.13/300,293所述的光學(xué)閥有利地可與快速切換透射空間光調(diào)制器組合布置，以在薄型封裝中實(shí)現(xiàn)時(shí)間多路復(fù)用自動立體照明，同時(shí)提供高分辨率圖像及無閃爍觀察者跟蹤和低串?dāng)_水平。描述了觀察位置或窗的一維陣列，其可在第一(通常水平)方向上顯示不同圖像，但在第二(通常垂直)方向上移動時(shí)包含相同圖像。如本文所用，光學(xué)閥是一光學(xué)結(jié)構(gòu)，該光學(xué)結(jié)構(gòu)可以是稱為例如光閥、光學(xué)閥定向背光源和閥定向背光源(“v-DBL”)的波導(dǎo)或裝置的一種類型。如本文僅出于討論目的而非限制的目的所用，成像定向背光源的例子包括階梯式成像定向背光源、折疊式成像定向背光源、楔型定向背光源、光學(xué)閥或光學(xué)直列式定向背光源。另外，如本文僅出于討論目的而非限制的目的所用，階梯式成像定向背光源可為光學(xué)閥或光學(xué)直列式定向背光源中的至少一個(gè)。此外，如本文僅出于討論目的而非限制的目的所用，折疊式成像定向背光源可為楔型定向背光源或光學(xué)閥中的至少一個(gè)。在操作中，光可在示例性光學(xué)閥內(nèi)在第一方向上從用于接收輸入光的輸入端傳播到反射端并且可在基本上無損耗的情況下傳輸。光可在反射端反射并且在與第一方向基本上相反的第二方向上傳播。當(dāng)光在第二方向上傳播時(shí)，光可入射到光提取特征上，所述光提取特征可操作以將光重新導(dǎo)向到光學(xué)閥之外。換句話說，光學(xué)閥一般允許光在第一方向上傳播并且可允許光在第二方向上傳播時(shí)被提取。光提取特征被布置用于在取決于輸入位置的方向上導(dǎo)向來自跨輸入端的不同輸入位置的輸入光。光學(xué)閥可實(shí)現(xiàn)大顯示面積的時(shí)序定向照明。另外，可采用比光學(xué)元件后工作距離更薄的光學(xué)元件將來自宏觀照明器的光導(dǎo)向到窗平面。此類顯示器可使用光提取特征陣列，所述光提取特征被布置用于提取沿基本上平行的波導(dǎo)反向傳播的光。用于與LCD一起使用的薄型定向背光源具體實(shí)施已經(jīng)由下述公司提議并示范：3M，例如美國專利No.7,528,893；Microsoft，例如美國專利No.7,970,246，其可在本文中被稱為“楔型定向背光源”；RealD，例如美國專利申請No.13/300,293，其可在本文中被稱為“光學(xué)閥”或“光學(xué)閥定向背光源”；RealD，例如美國專利申請No.US20120127573，與本專利申請同時(shí)提交，其可在本文中被稱為“光學(xué)直列式定向背光源”，所有這些專利均以引用方式全文并入本文中。邊緣照明式波導(dǎo)背光源照明結(jié)構(gòu)可用于液晶顯示系統(tǒng)，諸如2D筆記本電腦、監(jiān)視器和電視中看到的那些。光從可包括稀疏特征的有損耗波導(dǎo)的邊緣傳播；通常為引導(dǎo)件的表面中的局部壓痕，不論光的傳播方向如何，這些局部壓痕都會引起光損耗。本公開提供階梯式成像定向背光源，其中光可在例如階梯式波導(dǎo)的內(nèi)面之間來回反射，該階梯式波導(dǎo)可包括用于沿著波導(dǎo)來回引導(dǎo)光的相對的第一引導(dǎo)表面和第二引導(dǎo)表面，所述第二引導(dǎo)表面具有多個(gè)光提取特征。當(dāng)光沿著階梯式波導(dǎo)的長度傳播時(shí)，光可不基本上改變相對于引導(dǎo)表面的入射角，并且因此可不在這些內(nèi)面處達(dá)到介質(zhì)的臨界角?？赏ㄟ^光提取特征有利地實(shí)現(xiàn)光提取，這些光提取特征可為向第二引導(dǎo)表面(階梯“踏板”)傾斜的表面(階梯“立板”)。應(yīng)當(dāng)注意，光提取特征可不為階梯式波導(dǎo)的光引導(dǎo)操作的部分，但可被布置用于通過該結(jié)構(gòu)提供光提取。相比之下，楔型定向背光源可允許在具有連續(xù)內(nèi)表面的楔形輪廓波導(dǎo)內(nèi)引導(dǎo)光。因此，光學(xué)閥不是楔型定向背光源。圖1A是示意圖，其示出了光學(xué)閥結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例中的光傳播的正視圖，并且圖1B是示意圖，其示出了圖1A的光學(xué)閥結(jié)構(gòu)中的光傳播的側(cè)視圖。圖1A示出了在光學(xué)閥的xy平面中的正視圖，并且包括可用于照明階梯式波導(dǎo)1的照明器陣列15。照明器陣列15包括作為光源操作的照明器元件15a至照明器元件15n(其中n是大于或等于2的整數(shù))。在一個(gè)例子中，圖1A的階梯式波導(dǎo)1可為階梯式的、顯示器大小的波導(dǎo)1。照明器元件15a至15n可為發(fā)光二極管(LED)。雖然LED在本文中作為照明器元件15a至15n討論，但可使用其他光源，諸如但不限于二極管光源、半導(dǎo)體光源、激光源、局域場致發(fā)射光源、有機(jī)發(fā)光體陣列等。另外，圖1B示出了xz平面中的波導(dǎo)1和空間光調(diào)制器(SLM)48的側(cè)視圖。圖1B中提供的側(cè)視圖為圖1A中所示正視圖的替代視圖。因此，圖1A和圖1B的照明器陣列15彼此對應(yīng)，并且圖1A和圖1B的階梯式波導(dǎo)1可彼此對應(yīng)。另外，在圖1B中，階梯式波導(dǎo)1可具有為薄端的輸入端2和為厚端的反射端4。照明器元件15a至15n被布置在光源陣列中跨波導(dǎo)1的薄端2的不同位置處。波導(dǎo)1具有用于通過全內(nèi)反射沿著波導(dǎo)來回引導(dǎo)光的相對的第一引導(dǎo)表面和第二引導(dǎo)表面。第一引導(dǎo)表面(在圖1中最上方)是基本上平坦的。第二引導(dǎo)表面由交替布置的引導(dǎo)表面10和提取表面12形成。引導(dǎo)表面10是第二引導(dǎo)表面的位于提取特征12之間的區(qū)域，并且是基本上平坦的。提取特征12是面向反射端4并且傾斜以在破壞第一引導(dǎo)表面處的全內(nèi)反射并且允許穿過第一引導(dǎo)表面(例如在圖1B中向上)離開的方向上反射從反射端4穿過波導(dǎo)1引導(dǎo)回的光。SLM48作為透射空間光調(diào)制器操作，并且跨波導(dǎo)1的第一引導(dǎo)表面延伸以用于調(diào)制穿過其離開的光。雖然SLM48可為液晶顯示器(LCD)，但這僅僅作為例子，并且可使用其他空間光調(diào)制器或顯示器，包括LCOS、DLP等，因?yàn)樵撜彰髌骺梢苑瓷浞绞焦ぷ?。提取特?2被布置用于在取決于輸入位置的不同方向上導(dǎo)向來自跨輸入端2的不同輸入位置的輸入光。由于照明元件15a至15n被布置在不同輸入位置處，因此來自相應(yīng)照明元件15a至15n的光在這些不同方向上反射。在控制系統(tǒng)的控制下，照明器元件15a至15n可被選擇性地操作以將光導(dǎo)向進(jìn)入可單獨(dú)或成組用作觀察窗的光學(xué)窗中的可選擇的一個(gè)。因而，圖1A中以正視圖示出了光學(xué)閥的操作，該光學(xué)閥可將光導(dǎo)向進(jìn)入具有不同位置的多個(gè)光學(xué)窗中的一個(gè)，從而提供一維觀察窗陣列，其中光學(xué)閥的側(cè)面輪廓在圖1B中示出。在操作中，在圖1A和圖1B中，光可從照明器陣列15發(fā)出，諸如照明器元件15a至15n的陣列，所述照明器元件沿著階梯式波導(dǎo)1的輸入端2的表面x＝0位于不同位置y處。光可在階梯式波導(dǎo)1內(nèi)在第一方向上沿著+x傳播，與此同時(shí)，光可在xy平面中成扇形射出并且在到達(dá)遠(yuǎn)彎曲反射端4時(shí)可基本上或完全填充彎曲反射端4。在傳播時(shí)，光可在xz平面中展開成一組角度，該組角度最大至但不超過引導(dǎo)材料的臨界角。連接階梯式波導(dǎo)1的第二引導(dǎo)表面的引導(dǎo)表面10的提取特征12可具有大于臨界角的傾斜角，并因此在第一方向上沿著+x傳播的基本上所有光都可能錯(cuò)過該提取特征12，確保了基本上無損耗的前向傳播。繼續(xù)討論圖1A和圖1B，階梯式波導(dǎo)1的彎曲反射端4可制成反射性的，通常通過用反射性材料例如銀涂布而實(shí)現(xiàn)，但可采用其他反射技術(shù)。光因此可在第二方向上重新導(dǎo)向，順著波導(dǎo)1在–x方向上返回并且可在xy或顯示平面中基本上準(zhǔn)直。角展度可在主要傳播方向相關(guān)的xz平面中基本上保持，這可允許光射在立板邊緣上并反射出引導(dǎo)件。在具有大約45°傾斜的提取特征12的實(shí)施例中，可將光有效地導(dǎo)向成大約垂直于xy顯示平面，且xz角展度相對于傳播方向基本上得到保持。當(dāng)光通過折射離開階梯式波導(dǎo)1時(shí)該角展度可增加，但根據(jù)提取特征12的反射特性，該角展度可一定程度地減小。在具有未帶涂層的提取特征12的一些實(shí)施例中，當(dāng)全內(nèi)反射(TIR)失效時(shí)反射可減少，從而壓縮xy角輪廓并偏離法線。然而，在具有帶銀涂層或金屬化的提取特征的其他實(shí)施例中，增大的角展度和中心法線方向可保持。繼續(xù)描述具有帶銀涂層的提取特征的實(shí)施例，在xz平面中，光可大約準(zhǔn)直地離開階梯式波導(dǎo)1，并且可與照明器陣列15中的相應(yīng)照明器元件15a至15n離輸入邊緣中心的y位置成比例地導(dǎo)向偏離法線。沿著輸入端2具有獨(dú)立的照明器元件15a至15n，于是使光能夠從整個(gè)第一引導(dǎo)表面6離開并以不同外角傳播，如圖1A中所示。用此類裝置照明SLM48(諸如快速LCD面板)可實(shí)現(xiàn)自動立體3D，如圖2A中的頂視圖或從照明器陣列15末端觀察的yz平面、圖2B中的正視圖以及圖2C中的側(cè)視圖所示。圖2A是以頂視圖示出光在光學(xué)閥系統(tǒng)中的傳播的示意圖，圖2B是以正視圖示出光在光學(xué)閥系統(tǒng)中的傳播的示意圖，圖2C是以側(cè)視圖示出光在光學(xué)閥系統(tǒng)中的傳播的示意圖。如下所述，在控制系統(tǒng)的控制下，致使SLM48顯示時(shí)間上多路復(fù)用的左眼圖像和右眼圖像，并且同步地操作照明器元件15a至15n，以將光導(dǎo)向進(jìn)入觀察窗(包括一個(gè)或多個(gè)光學(xué)窗)中與觀察者的左眼和右眼對應(yīng)的位置。如圖2A、圖2B和圖2C所示，階梯式波導(dǎo)1可位于顯示順序右眼圖像和左眼圖像的快速(例如，大于100Hz)LCD面板SLM48的后方。在同步中，可選擇性地打開和關(guān)閉照明器陣列15的具體照明器元件15a至15n，從而借助系統(tǒng)的方向性提供基本上獨(dú)立地進(jìn)入右眼和左眼的照明光。在最簡單的情況下，一起打開照明器陣列15的各組照明器元件，從而提供在水平方向上具有有限寬度但在垂直方向上延伸的一維觀察窗26或光瞳，其中水平分開的兩只眼均可觀察到左眼圖像；并提供另一個(gè)觀察窗44，其中兩只眼均可主要觀察到右眼圖像；并提供中心位置，其中兩只眼均可觀察到不同圖像。這樣，當(dāng)觀察者的頭部大約居中對準(zhǔn)時(shí)可觀看到3D圖像。遠(yuǎn)離中心位置朝側(cè)面移動可導(dǎo)致場景塌縮在2D圖像上。圖3是示意圖，其以側(cè)視圖示出了光學(xué)閥。此外，圖3示出了可為透明材料的階梯式波導(dǎo)1的操作的側(cè)視圖的額外細(xì)節(jié)。階梯式波導(dǎo)1可包括照明器輸入端2、反射端4、可基本上平坦的第一光導(dǎo)向側(cè)面6、以及包括引導(dǎo)表面10和光提取特征12的第二光導(dǎo)向側(cè)面8。在操作中，來自可例如為可尋址LED陣列的照明器陣列15(圖3中未示出)的照明器元件15c的光線16，可通過第一光導(dǎo)向側(cè)面6的全內(nèi)反射和引導(dǎo)特征10的全內(nèi)反射，在階梯式波導(dǎo)1中引導(dǎo)至可為鏡面的反射端4。雖然反射端4可為鏡面并且可反射光，但在一些實(shí)施例中光也可穿過反射端4。繼續(xù)討論圖3，反射端4所反射的光線18可進(jìn)一步通過反射端4處的全內(nèi)反射在階梯式波導(dǎo)1中引導(dǎo)，并且可被提取特征12反射。入射在提取特征12上的光線18可基本上遠(yuǎn)離階梯式波導(dǎo)1的引導(dǎo)模式偏轉(zhuǎn)并且可如光線20所示導(dǎo)向穿過側(cè)面6到達(dá)可形成自動立體顯示器的觀察窗26的光瞳。觀察窗26的寬度可至少由照明器的尺寸、端部4和提取特征12中的輸出設(shè)計(jì)距離和光焦度確定。觀察窗的高度可主要由提取特征12的反射錐角和輸入端2處輸入的照明錐角確定。圖4A是以正視圖示出光學(xué)閥的示意圖，該光學(xué)閥可由第一照明器元件照明并且包括彎曲的光提取特征。此外，圖4A以正視圖示出了來自照明器陣列15的照明器元件15c的光線在階梯式波導(dǎo)1中的進(jìn)一步引導(dǎo)。每條輸出光線從各自照明器14朝相同觀察窗26導(dǎo)向。因此，光線30可與光線20相交于窗26中，或在窗中可具有不同高度，如光線32所示。另外，在各種實(shí)施例中，光學(xué)閥的側(cè)面22、24可為透明表面、鏡面或涂黑表面。繼續(xù)討論圖4A，光提取特征12可為細(xì)長的，并且光提取特征12在光導(dǎo)向側(cè)面8(光導(dǎo)向側(cè)面8在圖3中示出，但在圖4A未中示出)的第一區(qū)域34中的取向可不同于光提取特征12在光導(dǎo)向側(cè)面8的第二區(qū)域36中的取向。圖4B是以正視圖示出光學(xué)閥的示意圖，該光學(xué)閥可由第二照明器元件照明。此外，圖4B示出了來自照明器陣列15的第二照明器元件15h的光線40、42。端部4和光提取特征12上的反射表面的曲率可與來自照明器元件15h的光線配合形成與觀察窗26橫向分開的第二觀察窗44。有利的是，圖4B中所示的布置可在觀察窗26處提供照明器元件15c的實(shí)像，其中反射端4中的光焦度和可由細(xì)長光提取特征12在區(qū)域34與36之間的不同取向所引起的光焦度配合形成實(shí)像，如圖4A所示。圖4B的布置可實(shí)現(xiàn)照明器元件15c至觀察窗26中橫向位置的成像的改善像差。改善的像差可實(shí)現(xiàn)自動立體顯示器的擴(kuò)展觀看自由度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)低串?dāng)_水平。圖5是以正視圖示出光學(xué)閥的實(shí)施例的示意圖，該光學(xué)閥具有基本上線性的光提取特征。另外，圖5示出了與圖1類似的組件布置(其中對應(yīng)的元件是類似的)，其中一個(gè)差別是光提取特征12為基本上線性的且彼此平行。有利的是，此類布置可在整個(gè)顯示表面上提供基本上均勻的照明，并且與圖4A和圖4B的彎曲提取特征相比可更便于制造。圖6A是示意圖，其示出了在第一時(shí)隙中時(shí)間多路復(fù)用成像定向背光源設(shè)備(即，光學(xué)閥設(shè)備)中的第一觀察窗的生成的一個(gè)實(shí)施例；圖6B是示意圖，其示出了在第二時(shí)隙中時(shí)間多路復(fù)用成像定向背光源設(shè)備中的第二觀察窗的生成的另一個(gè)實(shí)施例；圖6C是示意圖，其示出了時(shí)間多路復(fù)用成像定向背光源設(shè)備中的第一觀察窗和第二觀察窗的生成的另一個(gè)實(shí)施例。此外，圖6A示意性地示出了通過階梯式波導(dǎo)1生成照明窗26。照明器陣列15中的照明器元件15c可提供朝向觀察窗26的光錐17。圖6B示意性地示出了照明窗44的生成。照明器陣列15中的照明器元件15h可提供朝向觀察窗44的光錐19。在與時(shí)間多路復(fù)用顯示器的配合中，窗26和44可按順序提供，如圖6C所示。如果對應(yīng)于光方向輸出來調(diào)整空間光調(diào)制器48(圖6A、圖6B、圖6C中未示出)上的圖像，則對于處于適當(dāng)位置的觀察者而言可實(shí)現(xiàn)自動立體圖像?？捎盟谐上窆鈱W(xué)閥系統(tǒng)或成像定向背光源實(shí)現(xiàn)類似操作。圖7是示意圖，其示出了包括時(shí)間多路復(fù)用光學(xué)閥設(shè)備的觀察者跟蹤自動立體顯示設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。如圖7所示，沿著軸線29選擇性地打開和關(guān)閉照明器元件15a至15n提供了觀察窗的定向控制。頭部45的位置可用傳感器系統(tǒng)監(jiān)測，該傳感器系統(tǒng)包括被布置用于檢測觀察者相對于顯示裝置的位置的相機(jī)、運(yùn)動傳感器、運(yùn)動檢測器或任何其他適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)、機(jī)械或電氣裝置?？刂葡到y(tǒng)控制照明器陣列15的適當(dāng)照明器元件，以依賴于所檢測到的觀察者位置將顯示圖像導(dǎo)向進(jìn)入在與觀察者的左眼和右眼對應(yīng)的位置的觀察窗中，從而向每只眼睛提供基本上獨(dú)立的圖像，而不管頭部45的位置如何。傳感器系統(tǒng)可為頭部跟蹤系統(tǒng)(或第二頭部跟蹤系統(tǒng))，可提供對不止一個(gè)頭部45、47(頭部47在圖7中未示出)的監(jiān)測，并且可向每個(gè)觀察者的左眼和右眼提供相同的左眼圖像和右眼圖像，從而為所有觀察者提供3D圖像。同樣，可用所有成像光學(xué)閥系統(tǒng)或成像定向背光源實(shí)現(xiàn)類似操作。圖8是示意圖，其示出了多觀察者顯示設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例，該多觀察者顯示設(shè)備包括作為成像定向背光源的例子的時(shí)間多路復(fù)用光學(xué)閥設(shè)備。如圖8所示，至少兩個(gè)2D圖像可朝一對觀察者45、47導(dǎo)向，使得每個(gè)觀察者可觀看空間光調(diào)制器48上的不同圖像。圖8的這兩個(gè)2D圖像可與相對于圖7所述的類似方式生成，因?yàn)檫@兩個(gè)圖像可按順序且與光源同步顯示，所述光源的光朝這兩個(gè)觀察者導(dǎo)向。一幅圖像在第一階段中呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器48上，并且第二圖像在不同于第一階段的第二階段中呈現(xiàn)于空間光調(diào)制器48上。對應(yīng)于第一和第二階段調(diào)整輸出照明以分別提供第一觀察窗26和第二觀察窗44。兩只眼處于窗26中的觀察者將感知到第一圖像，而兩只眼處于窗44中的觀察者將感知到第二圖像。圖9是示意圖，其示出了包括成像定向背光源設(shè)備以及如圖所示光學(xué)閥的防窺顯示設(shè)備。2D顯示系統(tǒng)也可為了安全和效率而利用定向背光源，其中光可主要導(dǎo)向于第一觀察者45的眼睛，如圖9所示。另外，如圖9所示，雖然第一觀察者45可能能夠觀察到裝置50上的圖像，但光不朝第二觀察者47導(dǎo)向。這樣就防止了第二觀察者47觀察到裝置50上的圖像。本公開的每個(gè)實(shí)施例可有利地提供自動立體、雙重圖像或防窺顯示功能。圖10是示意圖，其以側(cè)視圖示出了作為成像定向背光源的例子的時(shí)間多路復(fù)用光學(xué)閥設(shè)備的結(jié)構(gòu)。此外，圖10以側(cè)視圖示出了自動立體顯示器，其可包括階梯式波導(dǎo)1和菲涅耳透鏡62，它們被布置用于為跨階梯式波導(dǎo)1輸出表面的基本上準(zhǔn)直的輸出提供觀察窗26。垂直漫射體68可被布置為進(jìn)一步延伸窗26的高度。然后可通過空間光調(diào)制器48對光成像。照明器陣列15可包括發(fā)光二極管(LED)，其可例如為磷光體轉(zhuǎn)換的藍(lán)色LED，或可為單獨(dú)的RGBLED。作為另外一種選擇，照明器陣列15中的照明器元件可包括被布置用于提供單獨(dú)照明區(qū)域的均勻光源和空間光調(diào)制器。作為另外一種選擇，照明器元件可包括一個(gè)或多個(gè)激光源。激光輸出可通過掃描(例如使用振鏡掃描器或MEMS掃描器)導(dǎo)向到漫射體上。在一個(gè)例子中，激光可因此用于提供照明器陣列15中的適當(dāng)照明器元件以有利地提供具有適當(dāng)輸出角度的基本上均勻的光源，并且還減少散斑?；蛘撸彰髌麝嚵?5可為激光發(fā)射元件的陣列。另外，在一個(gè)例子中，漫射體可為波長轉(zhuǎn)換磷光體，使得可在不同于可見輸出光的波長處照明。圖11是示意圖，其示出了觀察者跟蹤時(shí)間多路復(fù)用自動立體顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備用于相對于該顯示設(shè)備的背照式自動立體顯示器在水平方向202和垂直方向204上移動的觀察者12。還可期望在可與窗平面中的窗的范圍正交的單個(gè)方向205上跟蹤觀察者，即使對于傾斜觀察窗也是這樣，例如方向205可與水平方向202和垂直方向204成45度。該顯示設(shè)備包括具有階梯式波導(dǎo)1、照明器陣列15和透射空間光調(diào)制器48(諸如LCD)的顯示裝置。該顯示設(shè)備還包括如下的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)的布置和操作可視情況應(yīng)用于本文所公開的每個(gè)顯示裝置。取向傳感器79可用于檢測觀察者的觀察的取向并且因此確定LCD48的橫向或縱向操作，并且包括傳感器(諸如相機(jī))的觀察者跟蹤系統(tǒng)74與計(jì)算機(jī)視覺處理系統(tǒng)配合，可用于在標(biāo)稱觀察平面200附近跨顯示裝置檢測觀察者在兩個(gè)維度上的位置。因此，觀察者跟蹤系統(tǒng)74和取向傳感器79一起形成控制系統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)，該傳感器系統(tǒng)跨顯示裝置檢測觀察者在兩個(gè)維度上的位置以及觀察者的觀察取向?？商娲靥峁┢渌愋偷膫鞲衅飨到y(tǒng)來獲得這些信息。例如，觀察者跟蹤系統(tǒng)74可確定位置和取向兩者。在此情況下，可直接指示取向，或通過指示觀察者的雙眼的位置來指示取向?？刂葡到y(tǒng)的系統(tǒng)控制設(shè)備75用于借助圖像控制器76確定待呈現(xiàn)的圖像并且借助照明控制器77確定來自發(fā)光元件陣列15的照明。此類顯示器在標(biāo)稱觀察平面200處提供觀察窗陣列250?？刂葡到y(tǒng)和顯示設(shè)備可因此在橫向操作模式和縱向操作模式兩者中針對在水平方向202和垂直方向204上的移動使所需照明和圖像數(shù)據(jù)到達(dá)觀察者的相應(yīng)左眼和右眼。另外，此類顯示器能夠在橫向操作和縱向操作中以2D模式和3D模式進(jìn)行觀察。如將公開的，借助通常向LCD48的水平軸線和垂直軸線傾斜45度的觀察窗陣列250來實(shí)現(xiàn)此類橫向/縱向操作。因此，控制系統(tǒng)依賴于所檢測到的觀察者位置和所檢測到的觀察取向來控制顯示裝置顯示時(shí)間上多路復(fù)用的左圖像和右圖像并且同步地將顯示圖像導(dǎo)向進(jìn)入在與觀察者的左眼和右眼對應(yīng)的位置的觀察窗中。圖12是示出了光學(xué)窗陣列206的正視圖的示意圖，其中光學(xué)窗陣列206包括用于在橫向模式中觀察顯示器的垂直光學(xué)窗取向。SLM48的像素陣列被布置在具有矩形形狀的孔中。這些窗被布置成包括左眼圖像數(shù)據(jù)和右眼圖像數(shù)據(jù)。具有右眼位置220的觀察者210將看到由復(fù)合窗(包括子窗組)26、44形成的無畸變3D圖像。通過控制陣列206的子窗的切換時(shí)間(相位)和強(qiáng)度來調(diào)整復(fù)合窗26、44的位置，可實(shí)現(xiàn)觀察者在水平方向上的移動。在垂直方向上移動的觀察者可在不調(diào)整復(fù)合窗的位置或圖像內(nèi)容的情況下保持無畸變圖像?？善谕诳膳c窗平面中的窗的范圍正交的單個(gè)方向205(如圖11所示)上跟蹤觀察者，即使針對傾斜觀察窗，例如方向205可與水平方向202和垂直方向204成45度。還可期望在兩個(gè)維度上(例如，水平方向202和垂直方向204)或在與窗平面中的窗的范圍正交的方向205和縱向方向203上跟蹤觀察者。還可期望在三個(gè)維度上分別針對縱向方向203、水平方向202和垂直方向204跟蹤觀察者。圖13是示出了光學(xué)窗陣列206的正視圖的示意圖，其中光學(xué)窗陣列206包括用于在縱向模式中觀察顯示器的水平光學(xué)窗取向。因此，光學(xué)窗陣列206已經(jīng)連同顯示器一起水平地旋轉(zhuǎn)，例如在用于橫向操作和縱向操作的移動顯示器中。觀察者220的雙眼在同一水平延伸的窗中，并且不會感知到自動立體圖像，而是看到單個(gè)2D視圖?？善谕峁┛稍?D操作的橫向模式和縱向模式中使用的顯示系統(tǒng)，尤其是針對例如移動顯示平臺以及可旋轉(zhuǎn)的臺式顯示器和廣告顯示器。圖14A是示意圖，其示出了來自自動立體顯示器的觀察窗陣列的正視圖，該顯示器包括兩組能夠獨(dú)立切換的光學(xué)窗238和242，所述光學(xué)窗被控制為提供橫向操作，但其他方面類似于先前討論的顯示器。此類顯示器可包括例如一對自動立體顯示器，其輸出借助于如本領(lǐng)域中已知的組束半反射鏡來組合。因此，觀察者220看到來自窗陣列238的光而很少看到或看不到來自窗陣列242的光。如上所述，這樣的觀察者可被跟蹤。類似地，圖14B是示意圖，其示出了自動立體顯示器的觀察窗陣列的正視圖，該觀察窗陣列包括被控制為提供縱向操作的兩組能夠獨(dú)立切換的光學(xué)窗238和242。因此，觀察者220看到來自窗陣列242的光而很少看到或看不到來自窗陣列238的光。這樣，兩個(gè)定向背光源可實(shí)現(xiàn)用于橫向操作和縱向操作的兩個(gè)獨(dú)立跟蹤的窗陣列238、242。不利的是，與單個(gè)階梯式波導(dǎo)布置相比，此類系統(tǒng)具有增大的成本、厚度和光損耗。圖15A是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的觀察窗陣列的正視圖，該觀察窗陣列包括被控制為向觀察者220提供橫向操作的二維光學(xué)窗陣列，并且圖15B是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的觀察窗陣列的正視圖，該觀察窗陣列包括被控制為向觀察者220提供縱向操作的二維光學(xué)窗陣列。窗陣列246可包括在橫向模式和縱向模式兩者中用于水平和垂直觀察者位置移動的獨(dú)立控制的窗?？衫美缫惑w式成像顯示器來提供此類顯示器，該一體式成像顯示器包括與如本領(lǐng)域中已知的空間光調(diào)制器對準(zhǔn)的微透鏡陣列。不利的是，這樣的布置具有分辨率降低的3D圖像?，F(xiàn)在描述一種自動立體顯示設(shè)備，其中SLM48的像素陣列被布置在具有矩形形狀的孔中，但能夠提供橫向操作和縱向操作。圖16A是示意圖，其示出了當(dāng)在橫向模式中使用時(shí)自動立體顯示設(shè)備的光學(xué)窗250陣列的正視圖，并且圖16B是示意圖，其示出了橫向模式中的來自自動立體顯示設(shè)備的圖像的正視圖。因此，光學(xué)窗250以與孔的矩形形狀的鏡面對稱軸線(此例中，為鏡面對稱短軸253)成在45度左右范圍內(nèi)的角度251傾斜，當(dāng)然，這也是傾斜于鏡面對稱主軸的角度。該范圍可為從25度至65度，優(yōu)選地從30度至60度，更優(yōu)選地從35度至55度，并且更優(yōu)選地在40度與50度之間，并且最優(yōu)選地處于45度。對于橫向觀察，觀察者雙眼之間的線因此基本上正交于面板軸線，而對于縱向觀察則平行于面板軸線。在橫向模式中，觀察者的一只眼睛看到面板264上的圖像266?？刂葡到y(tǒng)可控制成角度的觀察窗在顯示裝置的各種取向下提供圖像的自動立體顯示，這通過依賴于所檢測到的觀察者位置和所檢測到的觀察取向來控制顯示器而實(shí)現(xiàn)。具體地講，由于成角度的窗沿著兩個(gè)鏡面對稱軸線都被分開，所以當(dāng)以任一軸線處于垂直方向上或垂直方向附近的取向觀察顯示裝置時(shí)，可將左圖像和右圖像導(dǎo)向?yàn)樵谠谂c觀察者的左眼和右眼對應(yīng)的位置的觀察窗中的顯示圖像，如下所述。圖16A和16B示出在所檢測到的取向是橫向觀察時(shí)(例如，在鏡面對稱軸線253是垂直的時(shí)候)的操作。對于相對于顯示器位于已知的水平和垂直位置處的觀察者220，子窗252(以及相鄰的子窗)可包括左眼圖像數(shù)據(jù)，并且子窗254可包括右眼圖像數(shù)據(jù)。如果觀察者橫向移動至位置260，則可用左眼數(shù)據(jù)尋址子窗256并且子窗258可包括右眼數(shù)據(jù)。如果觀察者在45度方向上進(jìn)一步垂直且水平地移動至位置262，則窗數(shù)據(jù)可保持不變，盡管已經(jīng)存在橫向移動分量。因此，觀察者跟蹤系統(tǒng)必須在兩個(gè)方向上確定觀察者位置，并且相應(yīng)地更新顯示器。另外，如果縱向位置已知，則可在一些視圖片段上更新顯示內(nèi)容以增加觀察自由度。圖17A和17B示出了在所檢測到的取向是縱向觀察時(shí)(例如，在鏡面對稱短軸253是水平的時(shí)候)的操作。圖17A是示意圖，其示出了當(dāng)在縱向模式中使用時(shí)用于通過自動立體顯示設(shè)備提供橫向操作和縱向操作的光學(xué)窗陣列250的正視圖。圖17B是示意圖，其示出了縱向模式中的來自自動立體顯示設(shè)備的圖像的正視圖。在該實(shí)施例中，子窗268可用左眼圖像數(shù)據(jù)尋址，而子窗270可用右眼圖像數(shù)據(jù)尋址?？v向圖像可例如包括立體圖像數(shù)據(jù)272和2D圖像數(shù)據(jù)274。這樣，有利的是，當(dāng)與觀察者跟蹤系統(tǒng)配合使用時(shí)單個(gè)視差光學(xué)系統(tǒng)的單個(gè)一維(例如，在45度方向上延伸的)窗組可被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作。與能夠?qū)崿F(xiàn)二維窗陣列的系統(tǒng)相比，這種布置可提高效率并降低成本。圖18是示意圖，其示出了用于橫向操作和縱向操作的光學(xué)窗250陣列的正視圖，其中示意性示出對面板旋轉(zhuǎn)角度的限制。因此，可向觀察者220、221、276呈現(xiàn)受到良好控制的立體圖像。對于在角度范圍282中以及由觀察者位置278、280限定的觀察者，則很難看到或者看不到立體圖像。對于這些觀察者取向，控制系統(tǒng)可被布置用于用2D數(shù)據(jù)對面板進(jìn)行尋址以避免由于圖像串?dāng)_引起的保真度損失。時(shí)間多路復(fù)用自動立體顯示器有利地在2D模式和3D模式中實(shí)現(xiàn)高分辨率圖像?？善谕峁┻@樣一種時(shí)間多路復(fù)用自動立體顯示設(shè)備，該時(shí)間多路復(fù)用自動立體顯示設(shè)備可由提供一維觀察窗陣列的單個(gè)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)橫向操作模式和縱向操作模式，因而降低了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本。現(xiàn)將描述可在其中應(yīng)用上述操作的一些特定顯示設(shè)備。圖19A是示意圖，其示出了包括SLM48的時(shí)序自動立體顯示器的側(cè)視圖，其中SLM48包括布置在具有矩形形狀的孔中的像素陣列(如下文進(jìn)一步描述)。該顯示器被配置為提供布置在45度左右范圍內(nèi)以用于橫向操作模式和縱向操作模式的觀察窗。光源陣列可包括至少兩個(gè)布置在菲涅耳透鏡305的后工作距離處的發(fā)光元件301、303，菲涅耳透鏡305被布置用于通過LCD48將相應(yīng)元件301、303成像到觀察窗307、309，以供觀察者12觀察。圖19B是示意圖，其示出了同一時(shí)序自動立體顯示器的結(jié)構(gòu)的正視圖。光學(xué)窗307、309向孔的矩形形狀的鏡面對稱軸線以在45度左右范圍內(nèi)的角度傾斜，該范圍如上所述。這由相對于孔的矩形形狀的鏡面對稱軸線以角度251布置的光源陣列300來實(shí)現(xiàn)。圖19C是示意圖，其示出了時(shí)序自動立體顯示器的側(cè)視圖，該時(shí)序自動立體顯示器被布置用于實(shí)現(xiàn)以45度布置以用于橫向操作模式和縱向操作模式的觀察窗。光學(xué)窗307、309向孔的矩形形狀的鏡面對稱軸線以在45度左右范圍內(nèi)的角度傾斜，該范圍如上所述。該顯示器可包括向透鏡陣列315傾斜45度的光源陣列300。光源陣列300可包括背光源311和空間光調(diào)制器301，空間光調(diào)制器301可包括(例如)液晶顯示器。圖19D是示意圖，其示出了同一時(shí)序自動立體顯示器的結(jié)構(gòu)的正視圖，該時(shí)序自動立體顯示器被布置用于實(shí)現(xiàn)以45度布置以用于橫向操作模式和縱向操作模式的觀察窗。陣列300和透鏡陣列315兩者通常在45度左右范圍內(nèi)傾斜，以實(shí)現(xiàn)傾斜觀察窗307、309。有利的是，與圖19A的布置相比，本實(shí)施例縮短了后工作距離。圖19A至19D中的每個(gè)顯示器由控制系統(tǒng)使用圖11所示的傳感器系統(tǒng)以上述方式控制，以提供橫向操作模式和縱向操作模式。圖19E是示意圖，其示出了時(shí)序自動立體顯示器的側(cè)視圖，該時(shí)序自動立體顯示器被布置用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)如Nelson等人的美國專利No.7,750,982中所討論的觀察窗，該美國專利以引用方式并入本文中。左照明元件1205a和右照明元件1205b被布置用于照明包括提取特征1240的波導(dǎo)1210，這些提取特征被布置用于與光導(dǎo)向元件1230配合穿過空間光調(diào)制器1220實(shí)現(xiàn)左窗和右窗。在本實(shí)施例中，此類顯示器可被修改，使得其可被布置為光學(xué)窗布置在45度左右范圍內(nèi)，以用于橫向操作模式和縱向操作模式。圖19F是示意圖，其示出了時(shí)序自動立體顯示器的結(jié)構(gòu)的正視圖，該時(shí)序自動立體顯示器被布置用于實(shí)現(xiàn)布置在45度左右范圍內(nèi)以用于橫向操作模式和縱向操作模式的兩個(gè)觀察窗，如圖19E所示。特征包括提取特征1240和元件1230的特征1254可相對于空間光調(diào)制器1220的主軸以一定角度對準(zhǔn)。有利的是，此類結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相對較薄的光學(xué)結(jié)構(gòu)。觀察窗可布置在與面板主軸成45度左右的范圍內(nèi)，以相對于窗位置針對觀察者的給定垂直高度實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作。還可期望提供一種階梯式波導(dǎo)自動立體顯示設(shè)備，其使用一維光源陣列和單個(gè)階梯式波導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)橫向操作模式和縱向操作模式。因此可期望提供一種階梯式波導(dǎo)設(shè)備，其可實(shí)現(xiàn)與來自LCD48的圖像的主軸成45度取向的觀察窗。以下顯示裝置基于并包括圖1至10的結(jié)構(gòu)。因此，除了現(xiàn)在將描述的修改形式和/或額外特征以外，上述描述還適用于以下設(shè)備，但為了簡單起見，將不再重復(fù)。以下顯示器包含階梯式波導(dǎo)1，并且階梯式波導(dǎo)1如上文所描述，但具有以下修改，以提供向孔的矩形形狀的鏡面對稱軸線以在45度左右范圍內(nèi)的角度傾斜的觀察窗，該范圍如上文所描述。在每種情況下，波導(dǎo)1的光軸從輸入端2延伸到反射端4。該光軸由光路中的光學(xué)元件(例如，反射端4(如果所述反射端為曲面鏡)、提取特征(如果所述提取特征為彎曲的)或如下所述的具有光焦度的其他部件)界定。在大多數(shù)情況下，波導(dǎo)的光軸垂直于輸入端2。在許多情況下，該光軸在波導(dǎo)的中心，但在一些情況下，該光軸被如下所述地偏移。以下每個(gè)顯示器由控制系統(tǒng)使用圖11所示的傳感器系統(tǒng)以上述方式控制，以提供橫向操作模式和縱向操作模式。圖20是示意圖，其示出了向LCD在45度左右范圍內(nèi)對準(zhǔn)以用于橫向觀察和縱向觀察的階梯式波導(dǎo)1的正視圖。因此，階梯式波導(dǎo)1與不對稱漫射體412配合實(shí)現(xiàn)與光提取特征12的方向正交地延伸的觀察窗。該觀察窗與LCD48的垂直軸線成在45度左右范圍內(nèi)的角度251，使得可實(shí)現(xiàn)橫向取向和縱向取向的觀察者跟蹤。因此，波導(dǎo)1相對于SLM48取向?yàn)椋▽?dǎo)的光軸相對于SLM48的孔的形狀的對稱軸線以與觀察窗的范圍相同的角度延伸。此類布置具有大斜面尺寸。圖21是示意圖，其示出了布置有傾斜光提取特征12以用于橫向觀察和縱向觀察的階梯式波導(dǎo)的正視圖。為了進(jìn)行示意性的說明，圖中省略了漫射體412。此類布置可通過將陣列407、409中的發(fā)光元件結(jié)合在階梯式波導(dǎo)的兩個(gè)邊緣上并且相應(yīng)地在其他邊緣上結(jié)合具有光焦度的兩個(gè)反射側(cè)面411、413來實(shí)現(xiàn)較小斜面尺寸。因此，波導(dǎo)1再次相對于SLM48取向?yàn)椋▽?dǎo)的光軸相對于SLM48的孔的形狀的對稱軸線以與觀察窗的范圍相同的角度延伸。特征可向垂直方向例如以22.5度取向，以實(shí)現(xiàn)具有45度的角度251的觀察窗250。然而，此類布置可遭受未準(zhǔn)確對準(zhǔn)的多組觀察窗以及其他光學(xué)偽影?？善谕贾秒A梯式波導(dǎo)，從而以與LCD48對準(zhǔn)的形狀因數(shù)、高圖像質(zhì)量、薄封裝和低成本實(shí)現(xiàn)45度窗取向。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，在以下顯示器中，波導(dǎo)1相對于SLM48取向?yàn)椴▽?dǎo)1的光軸平行于或垂直于孔的形狀的對稱軸線延伸，并且為了實(shí)現(xiàn)所需的觀察窗角度，顯示器的一個(gè)或多個(gè)光學(xué)元件被布置成圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)觀察窗。圖22是示意圖，其示出了自動立體顯示器的正視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源；所述階梯式成像定向背光源不包括反射光學(xué)元件460。在這個(gè)顯示器中，波導(dǎo)1的光軸平行于孔的形狀的短軸延伸。階梯式波導(dǎo)1包括光提取特征12，該光提取特征取向?yàn)橄鄬τ谒捷S線以非零的角度400延伸。此外，光提取特征12在包含SLM48的法線并且與波導(dǎo)1的光軸成非零角度的平面中相對于波導(dǎo)1的光軸傾斜。本文中，對光提取特征12(或其他特征)“在平面中”傾斜的提及具有其普通意義，即當(dāng)在該平面中觀察時(shí)光提取特征12(或其他特征)是傾斜的，理論上就好像是通過將光提取特征12(或其他特征)圍繞該平面的法線從非傾斜狀態(tài)旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)傾斜。作為在光提取特征12處發(fā)生的反射的結(jié)果，光學(xué)窗圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)。從提取特征12導(dǎo)向的光實(shí)現(xiàn)相對于水平軸線的45度窗取向。然而，傾斜還造成由光提取特征12反射的光遠(yuǎn)離SLM48的法線偏轉(zhuǎn)相同角度。因此，可在波導(dǎo)1前方提供不對稱漫射體412作為校正元件，該校正元件被布置用于將已經(jīng)離開波導(dǎo)1的光朝向SLM48的法線偏轉(zhuǎn)回，并且從而對該偏轉(zhuǎn)做出補(bǔ)償。不對稱漫射體412傾斜為與長漫射軸線414成45度的角度，以便實(shí)現(xiàn)適合于橫向操作和縱向操作的在45度左右范圍內(nèi)的延伸窗陣列。因此，光線420沿著45度軸線414漫射。菲涅耳透鏡410可用于收集來自特征12的光并且將光導(dǎo)向至窗陣列250。代替不對稱漫射體412，可使用一不同校正元件將光朝向SLM48的法線偏轉(zhuǎn)回并且從而補(bǔ)償光提取窗處的光學(xué)窗的偏轉(zhuǎn)，例如從光軸偏移的棱鏡陣列或菲涅耳透鏡。另一種可能性是光提取特征為凹面的并且其光軸從波導(dǎo)1的光軸偏移的量能夠補(bǔ)償由光提取特征12反射的光遠(yuǎn)離SLM48的法線的偏轉(zhuǎn)。圖23是示意圖，其示出了通過圖22的結(jié)構(gòu)處理觀察窗的正視圖。假如圖22中的角度400被設(shè)定為0度角度，則可實(shí)現(xiàn)垂直子窗426。然而，本實(shí)施例的已旋轉(zhuǎn)并傾斜的特征12將相應(yīng)窗426旋轉(zhuǎn)并平移到窗平面中窗430的位置。因此，子窗的照明功率中心是離軸的，這對于顯示器的基本軸上觀察是不合需要的?？商峁├绨ň哂杏蛇吘?04示出的取向的細(xì)長棱鏡的另一個(gè)射束偏轉(zhuǎn)元件402，該射束偏轉(zhuǎn)元件產(chǎn)生傾斜窗在方向406中的水平偏轉(zhuǎn)。因此，在操作中，垂直窗426被旋轉(zhuǎn)45度，平移428相對于位置430處的窗高度而變化。射束偏轉(zhuǎn)器元件402在方向432上將窗430移位到窗位置434。有利的是，此類布置實(shí)現(xiàn)適合于橫向操作模式和縱向操作模式的在45度左右范圍內(nèi)傾斜的軸上窗。圖24是示意圖，其示出了由圖20的設(shè)備實(shí)現(xiàn)的用于橫向操作和縱向操作的觀察窗陣列的正視圖。額外的離軸漫射元件416(未示出)可例如包括來自住友化學(xué)有限公司(SumitomoChemicalCo.Ltd.)的LumistyTM，使得軸上光被透射而離軸光被漫射。這樣，中心窗區(qū)422可被提供用于軸上自動立體觀察，而離軸2D區(qū)424可被提供用于2D觀察。因此，可實(shí)現(xiàn)具有位置220、221的觀察者，從而提供軸上橫向模式和縱向模式以及離軸2D模式。有利的是，此類布置使用單個(gè)階梯式波導(dǎo)成像定向背光源，具有低成本和小斜面。圖25為示意圖，其示出了自動立體顯示器的側(cè)視圖，該自動立體顯示器包括具有反射元件的階梯式成像定向背光源，該反射元件被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作。圖26A是示意圖，其示出了圖25的自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括階梯式成像定向背光源，該階梯式成像定向背光源被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作并且被示出為具有位于波導(dǎo)1的長側(cè)上的發(fā)光元件陣列15。這種布置相比圖22的實(shí)施例更有優(yōu)勢，其中元件402具有透射性，因此可具有有限的光焦度、來自菲涅耳反射的光損失，并且可由于材料色散而提供窗偏移的色彩分布。階梯式波導(dǎo)1取向?yàn)樘卣?2布置在平坦側(cè)面6與LCD48之間。因此，來自特征12的光線454被遠(yuǎn)離面板導(dǎo)向并且入射在反射光學(xué)元件460上，反射光學(xué)元件460被布置用于使離開第一引導(dǎo)表面的光穿過波導(dǎo)1反射回。因此，這個(gè)反射光接著穿過第二引導(dǎo)表面離開波導(dǎo)1。因此，波導(dǎo)1以與美國專利申請序列No.13/300,293中所示的取向相反的取向在顯示裝置中使用，使得第二引導(dǎo)表面面向前，而不是面向后。因此，SLM48跨波導(dǎo)1的第二引導(dǎo)表面延伸，以調(diào)制穿過其離開的光。在這種情況下，光提取特征12在包含波導(dǎo)的光軸和SLM48的法線的平面中相對于波導(dǎo)的光軸傾斜，并且因此不圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)光學(xué)窗。因此，需要通過額外的光學(xué)元件來提供該旋轉(zhuǎn)，具體地講，在這個(gè)例子中是通過如下布置的反射元件460來提供該旋轉(zhuǎn)。反射元件460是包括多對反射拐角小平面452、453的線性陣列的棱鏡陣列。每個(gè)對中的反射拐角小平面452、453在包含SLM48的法線并且與波導(dǎo)1的光軸成非零角度且與波導(dǎo)1的光軸的垂線成非零角度的平面中，在相反方向上相對于SLM48的法線傾斜。因此，在沿著SLM48的法線觀察時(shí)，拐角小平面452、453相對于波導(dǎo)的光軸以非零角度延伸，通常相對于光軸具有22.5度的取向，以實(shí)現(xiàn)光學(xué)窗的45度旋轉(zhuǎn)。拐角小平面452、453在該平面中的傾斜角度被選擇為通常使用45度的傾斜角度通過雙反射來反轉(zhuǎn)光。光學(xué)窗250通過拐角小平面452、453處的雙反射來圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)，這歸因于這些拐角小平面相對于波導(dǎo)1的光軸以非零角度延伸。由于雙反射，該旋轉(zhuǎn)在不遠(yuǎn)離SLM48的法線進(jìn)行任何偏轉(zhuǎn)的情況下實(shí)現(xiàn)。接著使反射光以軸線方向414穿過波導(dǎo)1透射到漫射體412。提取特征12可包括彎曲元件，并且菲涅耳鏡可被布置在反射端4上，以提供階梯式波導(dǎo)1內(nèi)的光準(zhǔn)直。有利的是，本實(shí)施例從單個(gè)反射層實(shí)現(xiàn)具有45度取向的窗陣列，并且因此降低了色差效應(yīng)。可以低成本實(shí)現(xiàn)具有小斜面尺寸的薄封裝。另外，有利的是，該階梯式波導(dǎo)可具有基本上在僅橫向具體實(shí)施中使用的提取特征。圖26B是示意圖，其示出了圖25的自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括階梯式成像定向背光源，該階梯式成像定向背光源被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作并且被示出為具有位于波導(dǎo)1的短側(cè)上的發(fā)光元件陣列15。在這個(gè)顯示器中，波導(dǎo)1的光軸平行于孔的形狀的主軸延伸。與圖26A相比，本實(shí)施例的有利之處在于，在波導(dǎo)1的長邊緣的任一側(cè)上實(shí)現(xiàn)窄斜面寬度。此類布置可更便利地布置在移動顯示平臺的封裝內(nèi)部，卻不會增大移動顯示平臺的寬度。另外，增加了包括光動力反射器的端部4與陣列15的間距。有利的是，與圖26A的實(shí)施例相比，降低了系統(tǒng)的放大率，因此針對給定觀察距離，陣列15需要有更大節(jié)距的LED才能實(shí)現(xiàn)無閃爍的觀察者跟蹤。有利的是，更大節(jié)距的LED的制作更便宜，封裝也更便利。另外，可縮小光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，從而改善成像系統(tǒng)的像差，因此提高觀察自由度。圖26C是示意圖，其示出了圖25的自動立體顯示設(shè)備的正視圖。輸入光線491入射在光提取特征12上并且被朝向波導(dǎo)1的側(cè)面6導(dǎo)向。光線492穿過氣隙490，在氣隙490上光線492在結(jié)構(gòu)460的棱鏡側(cè)面處反射，然后朝向觀察者平面透射穿過波導(dǎo)1，以在窗平面處實(shí)現(xiàn)傾斜窗陣列250。然而，在側(cè)面6處，光線496在波導(dǎo)的空氣界面處反射，并且朝向沒有任何旋轉(zhuǎn)的窗平面重新導(dǎo)向。因此，可形成低強(qiáng)度的雜散窗，這些雜散窗未向面板取向在45度左右范圍內(nèi)傾斜。有利的是，側(cè)面6可設(shè)有抗反射涂層，以減小此效應(yīng)。圖26D是示意圖，其示出了觀察窗陣列的正視圖，該觀察窗陣列因例如在橫向操作模式中如圖26C所示的側(cè)面6處的雜散光反射而產(chǎn)生。圖26E是示意圖，其示出了觀察窗陣列的正視圖，該觀察窗陣列因例如在縱向操作模式中如圖26C所示的側(cè)面6處的雜散光反射而產(chǎn)生。這樣，窗陣列249覆蓋在窗陣列250上方，從而在左眼數(shù)據(jù)在右眼數(shù)據(jù)的所需位置中成像時(shí)形成串?dāng)_增大的區(qū)域?？上鄬τ谶@個(gè)窗陣列測量觀察者的水平位置和垂直位置。有利的是，可提供基礎(chǔ)圖像的實(shí)時(shí)串?dāng)_校正以補(bǔ)償與觀察位置的串?dāng)_的變化，使得根據(jù)觀察位置修改左眼數(shù)據(jù)，以降低右眼串?dāng)_的可見性。圖26F是示意圖，其示出了光線入射到圖25的元件460上的頂視圖。形成元件460的基本上平坦的反射小平面247、249的邊緣的低谷231和高峰233，向垂直方向以角度456(通常為22.5度)取向。此類小平面247、249被布置為使得被布置用于從階梯式波導(dǎo)1提供垂直入射照明窗237的法向入射光線入射到其上。窗237因此包括入射到位置239處的光線。當(dāng)在元件460的傾斜反射表面247上反射時(shí)，光線位置被導(dǎo)向至元件460的相應(yīng)相反傾斜表面249上的位置241，其中平移243正交于低谷231。這樣，輸出光線以角度251傾斜并且實(shí)現(xiàn)對于橫向取向和縱向取向有利地合意的輸出窗245取向。在所述實(shí)施例中，入射到旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件(例如，元件460)上的照明可在準(zhǔn)直空間中(例如，在聚焦元件諸如菲涅耳透鏡410之前)或可在成像空間中(例如，在聚焦元件諸如彎曲光提取特征12之后)。圖27是示意圖，其示出了自動立體顯示器的側(cè)視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。圖28是示意圖，其示出了圖27的自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。階梯式成像波導(dǎo)1包括彎曲光提取特征12，其被布置有傾斜軸線464，傾斜軸線464被布置用于在窗平面中實(shí)現(xiàn)觀察窗250的旋轉(zhuǎn)。在該示例中，光提取特征12也是凹面的，在包含SLM48的法線并且與波導(dǎo)1的光軸成非零角度的平面中相對于波導(dǎo)1的光軸傾斜，類似于圖22的顯示器。作為在光提取特征12處發(fā)生的反射的結(jié)果，光學(xué)窗圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，反射元件460被布置用于補(bǔ)償由光提取特征12反射的光遠(yuǎn)離SLM48的法線的偏轉(zhuǎn)。具體地講，反射元件460包括反射小平面462的線性陣列，反射小平面462在包含SLM48的法線并且垂直于波導(dǎo)的光軸的平面中相對于SLM48的法線傾斜，使得反射小平面462本身平行于波導(dǎo)1的光軸延伸(在圖28中為垂直的)。在該平面內(nèi)的傾斜角度被選為提供所需偏轉(zhuǎn)以進(jìn)行補(bǔ)償。有利的是，此類顯示器能夠以薄形狀因數(shù)實(shí)現(xiàn)橫向-縱向操作。圖29是示意圖，其示出了自動立體顯示器的側(cè)視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。圖30是示意圖，其示出了圖29的自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。在該示例中，光提取特征12在包含SLM48的法線并且與波導(dǎo)1的光軸成非零角度的平面中相對于波導(dǎo)1的光軸傾斜，類似于圖22的顯示器，通常與水平線成22.5度的角度473使得窗250被旋轉(zhuǎn)45度。反射光學(xué)元件460具有圖29中的相同構(gòu)造，以用于補(bǔ)償因提取特征12處的反射引起的窗偏轉(zhuǎn)。有利的是，本實(shí)施例能夠通過單個(gè)波導(dǎo)1以薄封裝針對縱向操作實(shí)現(xiàn)中心45度傾斜的無色觀察窗，因此降低了成本并且提高了性能。圖31是示意圖，其示出了自動立體顯示器的側(cè)視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。圖32A是示意圖，其示出了圖31的自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源。這在操作上類似于圖29和圖30的布置，然而，菲涅耳透鏡62定位在離LCD48的較遠(yuǎn)距離處，從而有利地減少透鏡與面板之間的云紋條紋。圖32B是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。在這種情況下，光提取特征12在包含波導(dǎo)的光軸和SLM48的法線的平面中相對于波導(dǎo)的光軸傾斜(在圖32B中水平地)，并且因此不圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)光學(xué)窗。因此，需要通過額外的光學(xué)元件來提供該旋轉(zhuǎn)，具體地講，在這個(gè)例子中是通過如下布置的反射元件460來提供該旋轉(zhuǎn)。具體地講，反射元件460包括反射小平面462的線性陣列，反射小平面462在包含SLM48的法線并且與波導(dǎo)1的光軸的垂線成非零角度的平面中相對于SLM48的法線傾斜，使得反射小平面462本身相對于波導(dǎo)1的光軸以非零角度延伸。作為在反射小平面462處發(fā)生的反射的結(jié)果，光學(xué)窗圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)。光學(xué)窗的旋轉(zhuǎn)度可通常取決于平面的傾斜角度和取向，所以具有不同于22.5度的取向的反射小平面462可用于實(shí)現(xiàn)45度光學(xué)窗旋轉(zhuǎn)。然而，傾斜還致使由反射小平面462反射的光遠(yuǎn)離SLM48的法線偏轉(zhuǎn)相同角度。因此，菲涅耳透鏡62的光軸與該光軸具有偏移477，使得菲涅耳透鏡62充當(dāng)校正元件，被布置用于將已經(jīng)離開波導(dǎo)1的光朝向SLM48的法線偏轉(zhuǎn)回并且從而對偏轉(zhuǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。有利的是，來自波導(dǎo)1的光學(xué)窗可具有由于特征12與引導(dǎo)表面6之間的波導(dǎo)的減小厚度而引起的減小像差。圖32C是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。在這種情況下，光提取特征12在包含波導(dǎo)的光軸和SLM48的法線的平面中相對于波導(dǎo)的光軸傾斜(在圖32B中水平地)，并且因此不圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)光學(xué)窗。因此，需要通過額外光學(xué)元件來提供該旋轉(zhuǎn)，具體地講，在這個(gè)例子中是通過如下布置的反射元件475。反射元件475如下實(shí)現(xiàn)光學(xué)窗250的旋轉(zhuǎn)。反射元件475包括反射小平面462的線性陣列，反射小平面462在包含SLM48的法線并且與波導(dǎo)1的光軸的垂線成非零角度的平面中相對于SLM48的法線傾斜，使得反射小平面462本身相對于波導(dǎo)1的光軸以非零角度延伸。作為在反射小平面462處發(fā)生的反射的結(jié)果，光學(xué)窗圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)。為了避免由反射小平面462反射的光遠(yuǎn)離SLM48的法線偏轉(zhuǎn)相同角度，反射小平面一維菲涅耳鏡的具有從波導(dǎo)1的光軸偏移的光軸的部分，從而補(bǔ)償原本可能發(fā)生的由反射特征反射的光遠(yuǎn)離空間光調(diào)制器的法線的偏轉(zhuǎn)。菲涅耳鏡的光學(xué)中心可與軸向位置具有偏移477，如出于參考目的示出的有效下垂輪廓469所示出。有利的是，本例子降低了光學(xué)窗偏轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)的色差，并且減少了組件數(shù)量、降低了成本和復(fù)雜性。圖33是示意圖，其示出了自動立體顯示器的側(cè)視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。圖34是示意圖，其示出了圖33的自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。在該示例中，光提取特征12在包含SLM48的法線并且與波導(dǎo)1的光軸成非零角度的平面中相對于波導(dǎo)1的光軸傾斜，類似于圖22的顯示器。為了補(bǔ)償光學(xué)窗在旋轉(zhuǎn)之后的偏轉(zhuǎn)，反射元件460是具有菲涅耳鏡表面476的菲涅耳鏡，該菲涅耳鏡表面具有與波導(dǎo)1的光軸的橫向偏移使得該反射元件在離軸位置中操作。有利的是，此類布置可減少組件數(shù)量，同時(shí)在波導(dǎo)中使用了制作起來可更便利的傾斜線性特征12。圖35是示意圖，其示出了自動立體顯示器的側(cè)視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。圖36是示意圖，其示出了圖35的自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。菲涅耳鏡表面476由線性棱鏡表面474取代以提供窗偏移，并且使用軸線477向垂直方向以22.5度的角度479傾斜的彎曲且傾斜的光提取特征12來實(shí)現(xiàn)窗傾斜。有利的是，該實(shí)施例可進(jìn)一步減少系統(tǒng)中所使用的組件的數(shù)量和復(fù)雜性，從而降低成本。圖37是示意圖，其示出了自動立體顯示器的側(cè)視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。在該實(shí)施例中，可在反射元件460與波導(dǎo)的側(cè)面6之間插入折射率為1.42或更低的低折射率材料480，諸如氟化材料或硅酮材料，從而使得能夠在波導(dǎo)(例如，由典型折射率為1.49至1.56的聚合物材料形成)內(nèi)的所需錐角內(nèi)進(jìn)行引導(dǎo)，同時(shí)有利地減小厚度和系統(tǒng)的輸出路徑中的光損失?？衫缤ㄟ^金屬化來使側(cè)面478具有反射性。圖38是示意圖，其示出了自動立體顯示器的側(cè)視圖，該自動立體顯示器包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和反射光學(xué)元件。在該實(shí)施例中，使用低折射率材料480來形成反射元件460，并在波導(dǎo)的側(cè)面6上涂敷并形成外部反射涂層，從而使得能夠在波導(dǎo)內(nèi)的所需錐角內(nèi)進(jìn)行引導(dǎo)，同時(shí)有利地減小厚度和系統(tǒng)的輸出路徑中的光損失。有利的是，這可進(jìn)一步減少處理步驟數(shù)并且降低裝置成本。圖39是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括階梯式成像定向背光源，被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作。光提取特征12被布置用于將觀察窗旋轉(zhuǎn)45度。對于線性特征12，菲涅耳透鏡62被布置用于與漫射體412配合實(shí)現(xiàn)傾斜觀察窗250(未示出)。為了補(bǔ)償窗位移428，發(fā)光元件陣列15可從階梯式波導(dǎo)1的中心軸線417偏移位移415。菲涅耳透鏡軸線419可居中。與例如圖25相比，這里沒有使用反射元件。反射元件(諸如元件460)可由于涂層(諸如鋁涂層)的非理想反射率而在其表面處具有吸收性，因此會減少光透射。因此，本設(shè)備可通過具有增大光輸出的單個(gè)階梯式波導(dǎo)實(shí)現(xiàn)用于橫向操作和縱向操作的觀察窗。圖40是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源。與圖39相比，可使陣列15居中，同時(shí)透鏡62可具有相對于中心軸線419的軸向位移421，從而再次實(shí)現(xiàn)用于橫向操作和縱向操作的觀察窗。有利的是，來自發(fā)光元件陣列15的光錐可被更均勻地導(dǎo)向至波導(dǎo)1中，從而實(shí)現(xiàn)比圖39的實(shí)施例更高的均勻性。在另一個(gè)實(shí)施例(未示出)中，可借助于發(fā)光元件陣列15的位移415和菲涅耳透鏡62的位移421實(shí)現(xiàn)窗位移校正。有利的是，可增大所提供的偏移，并且在陣列15的位移415與透鏡62的位移417的偽影之間均分成像性能退化。圖41是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備和光偏轉(zhuǎn)膜的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源。圖42是示意圖，其示出了光偏轉(zhuǎn)膜的側(cè)視圖。陣列15和透鏡62均被布置為相對于軸線417、419居中。包括棱鏡元件425的額外光偏轉(zhuǎn)膜423被布置用于水平地偏轉(zhuǎn)這些窗，以在從特征12偏轉(zhuǎn)之后的旋轉(zhuǎn)期間補(bǔ)償窗位移428。有利的是，此類布置可實(shí)現(xiàn)來自波導(dǎo)1和菲涅耳透鏡62的軸上操作，從而改善觀察窗的像差并且擴(kuò)展觀察自由度。圖43是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源。在該實(shí)施例中，特征12水平布置，陣列15偏移位移415。窗的旋轉(zhuǎn)由膜423中的傾斜棱鏡元件425實(shí)現(xiàn)，其中由相對于菲涅耳透鏡偏移的陣列15實(shí)現(xiàn)窗位置校正。有利的是，可在膜423中實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)控制，從而降低波導(dǎo)1的制作復(fù)雜性。圖44是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源。與圖43相比，陣列15的元件的光耦合可在整個(gè)發(fā)光元件陣列上更均勻。圖45是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的正視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源。波導(dǎo)1可包括彎曲光提取特征12，以提供窗成像功能。彎曲特征12的軸線477可傾斜并且還可偏移以提供窗旋轉(zhuǎn)和某個(gè)窗位移。還可使陣列15偏移以實(shí)現(xiàn)窗位移。此類實(shí)施例可用少量組件實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作，因此降低了成本和復(fù)雜性以及厚度。另外，還可包含棱鏡膜423(未示出)以提供進(jìn)一步的窗位移。圖46是示意圖，其示出了自動立體顯示裝置的側(cè)視圖，該自動立體顯示裝置包括被布置用于圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)觀察窗以便實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和伽柏超透鏡500。伽柏超透鏡500包括第一圓柱形透鏡陣列502和第二圓柱形透鏡陣列504，這些透鏡陣列是基本上共焦的，如將描述。透鏡陣列502和504各自包括透鏡的陣列，其中每個(gè)透鏡各自在相應(yīng)第一子午線中具有正光焦度而在垂直于第一子午線的相應(yīng)第二子午線中沒有光焦度。因此，這些透鏡是圓柱形透鏡，但第一子午線中的透鏡表面的輪廓可具有圓形或非圓形的形狀，所以“圓柱形”一詞本上下文中并不意味著數(shù)學(xué)上對圓柱形形狀的嚴(yán)格限制。透鏡陣列502和504各自的透鏡的第二子午線彼此平行延伸。如下文描述，兩個(gè)透鏡陣列502和504的節(jié)距可相同，也可不同，但透鏡陣列502和504的相應(yīng)透鏡彼此對準(zhǔn)。伽柏超透鏡500被取向?yàn)槭沟玫诙游缇€相對于波導(dǎo)1的光軸以非零銳角延伸。這個(gè)角度用于實(shí)現(xiàn)所需的窗旋轉(zhuǎn)，如下文描述。另外，可制作旁瓣窗507、509，如下文將描述。第一透鏡陣列502和第二透鏡陣列504被進(jìn)一步布置為具有垂直于SLM48的法線延伸的重合焦平面。第一透鏡陣列502和第二透鏡陣列504采用共用材料片通過對該材料的外表面進(jìn)行成形來形成，重合焦平面設(shè)置在該共用材料片內(nèi)。伽柏超透鏡500布置在波導(dǎo)1與菲涅耳透鏡62之間并且因此位于波導(dǎo)1與SLM48之間。來自陣列15的光線501被導(dǎo)向穿過超透鏡500并且被導(dǎo)向至觀察窗250。圖47是示意圖，其示出了自動立體顯示裝置的正視圖，該自動立體顯示裝置包括階梯式成像定向背光源和伽柏超透鏡500，所述階梯式成像定向背光源和伽柏超透鏡如上文參考圖46所述進(jìn)行布置以實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作。有利的是，本實(shí)施例可用單個(gè)薄光學(xué)組件來實(shí)現(xiàn)橫向取向和縱向取向。觀察窗可相對于系統(tǒng)光軸居中。旁瓣507、509可用于實(shí)現(xiàn)增大寬度的觀察自由度。現(xiàn)將描述可在圖46和圖47的顯示裝置中應(yīng)用的伽柏超透鏡500的一些可能構(gòu)造。圖48A是示意圖，其示出了伽柏超透鏡500的側(cè)視圖。軸上入射到超透鏡500的射束508入射到透鏡陣列508處并且通過光學(xué)系統(tǒng)510成像，以產(chǎn)生輸出準(zhǔn)直射束510，而基本上沒有幾何光損失。圓柱形透鏡陣列502、504具有位于平面506處的通常重合的焦點(diǎn)，該焦點(diǎn)可為軸上點(diǎn)的最佳焦點(diǎn)，或有利的是，可為表示窗平面中的32mm至130mm的離軸位置的軸上點(diǎn)的最佳焦點(diǎn)。通常，在平面506處沒有漫射表面，這將導(dǎo)致光在超透鏡內(nèi)的方向性削弱。來自給定光源的相對于透鏡502的光軸516以角度514入射的離軸光束512，將由超透鏡500分為射束518、520，而總射束偏轉(zhuǎn)角度517是角度514的兩倍。如將示出，此類角度加倍有利地實(shí)現(xiàn)向來自波導(dǎo)1的入射觀察窗以一定角度傾斜的伽柏超透鏡500的窗旋轉(zhuǎn)。因此，射束520可實(shí)現(xiàn)觀察窗509，而射束518可實(shí)現(xiàn)窗250。這樣可有效地形成上述的旁瓣507和509。也就是說，在操作給定光源以便將光導(dǎo)向進(jìn)入與射束518和520中的一個(gè)對應(yīng)的給定觀察窗的情況下，光束的分光致使還將光導(dǎo)向進(jìn)入與射束518和520中的另一個(gè)對應(yīng)的另一個(gè)觀察窗?？紤]到給定觀察窗的亮度，這表示進(jìn)入旁瓣507和509的光的可能不合需要的損失。此類損失可由如下的伽柏超透鏡500的設(shè)計(jì)來減少，或可在如下所述的控制下得到補(bǔ)償。然而，旁瓣507和509，例如通過提供可用于顯示圖像的額外觀察窗，在其他環(huán)境中可能是有利的。透鏡陣列502、504的透鏡可具有彼此基本上相同的節(jié)距?；蛘?，透鏡陣列502、504可具有不同節(jié)距，以有利地實(shí)現(xiàn)跨空間光調(diào)制器的寬度的所得射束的光學(xué)聚焦特性。在相應(yīng)陣列502、504中的每一個(gè)內(nèi)，透鏡可通常跨相應(yīng)陣列502、504具有恒定節(jié)距。現(xiàn)將描述對伽柏超透鏡500的一些修改。這些修改可按任何組合來應(yīng)用。圖48B是示意圖，其示出了為減少旁瓣形成而有所修改的伽柏超透鏡500的側(cè)視圖。在修改形式中，伽柏超透鏡500包括第三透鏡陣列515，該第三透鏡陣列設(shè)置在第一透鏡陣列502與第二透鏡陣列504之間。第三透鏡陣列515的透鏡各自在相應(yīng)第一子午線中具有正光焦度而在垂直于第一子午線的相應(yīng)第二子午線中沒有光焦度。第三透鏡陣列515的透鏡被布置用于將最靠近波導(dǎo)1的第一陣列502的每個(gè)透鏡的孔成像到第二陣列504的相應(yīng)對準(zhǔn)透鏡的孔上。這就具有第三透鏡陣列515可將入射光束512更完全地重新導(dǎo)向至輸出射束519中的效果。有利的是，這減少了進(jìn)入旁瓣射束520中的光的損失。通常，此類物鏡陣列515可具有高焦度，并且因此降低可由陣列502、504提供的光焦度，從而增加成本和厚度。第三透鏡陣列515的透鏡與第一陣列502由氣隙511分離，以提供所需的正光焦度。另外，此類透鏡可進(jìn)一步增大光學(xué)系統(tǒng)中的像差和散射?？善谕跊]有物鏡515的情況下減少形成旁瓣射束520的漸暈。圖49是示意圖，其示出了執(zhí)行了另一種修改的伽柏超透鏡的側(cè)視圖。在該修改形式中，伽柏超透鏡500被布置為使得第一透鏡陣列502的透鏡的焦距521大于第二透鏡陣列504的透鏡的焦距523。因此，軸上射束508再次被有效地導(dǎo)向穿過超透鏡500。然而，具有角度527的射束531繼續(xù)完整地在透鏡陣列504的孔內(nèi)導(dǎo)向，使得不生成射束520并且不存在旁瓣507、509。在本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)45度旋轉(zhuǎn)，超透鏡500的旋轉(zhuǎn)角度通常不同于22.5度，具體取決于焦距比。此類布置的有利之處在于可實(shí)現(xiàn)防窺操作模式和高效操作模式，而不會對離軸觀察位置形成旁束，也不會造成顯示強(qiáng)度降低。在另選的實(shí)施例(未示出)中，透鏡陣列502的焦距521可小于透鏡陣列504的焦距523。有利的是，此類布置可針對給定窗間距實(shí)現(xiàn)陣列15的發(fā)光元件的較大節(jié)距。有利的是，此類實(shí)施例可針對給定LED尺寸實(shí)現(xiàn)減小的窗節(jié)距并且因此針對所跟蹤的移動觀察者減少圖像閃爍。另外，此類布置可使得能夠針對給定光源尺寸縮小顯示尺寸，而不增加窗尺寸，從而減少顯示器閃爍。另選地，被布置用于從波導(dǎo)接收光的第一透鏡陣列的透鏡的焦距小于第二陣列的透鏡的焦距。圖50是示意圖，其示出了被布置用于在包括伽柏超透鏡的自動立體顯示器中補(bǔ)償漸暈效應(yīng)的控制系統(tǒng)。這個(gè)控制系統(tǒng)是上文描述的圖11示出的控制系統(tǒng)的修改形式。因此，除了這些修改之外，以上描述是適用的并且為了簡潔起見不再重復(fù)。由傳感器706諸如相機(jī)觀察觀察者708，并且由系統(tǒng)704諸如圖像處理系統(tǒng)確定頭部位置。光源控制器702確定驅(qū)動哪個(gè)光源并且相應(yīng)地指示光源陣列15驅(qū)動器700。圖51是示意圖，其示出了被布置用于在包括伽柏超透鏡的自動立體顯示器中補(bǔ)償漸暈效應(yīng)的離軸補(bǔ)償光源的操作。在針對軸上光的操作中，操作單個(gè)驅(qū)動線714以實(shí)現(xiàn)觀察窗710的照明。這是可能的，因?yàn)檩S上光不被分光，如圖48所示以及上文所述。針對離軸照明角度514，操作驅(qū)動線715以操作提供給定相鄰觀察窗711的給定光源，然而，分光會致使還將光導(dǎo)向進(jìn)入另一個(gè)觀察窗，并且因此給定觀察窗的強(qiáng)度因?yàn)闈u暈而降低。可通過降低驅(qū)動線714上的功率來補(bǔ)償顯示器的強(qiáng)度，然而這可能導(dǎo)致顯示器亮度降低?？筛臑閳?zhí)行以下控制操作以操作另一個(gè)分開的光源，從而將補(bǔ)償光導(dǎo)向進(jìn)入給定觀察窗。具體地講，操作驅(qū)動線716以操作另一個(gè)分開的光源，該光源將光主要導(dǎo)向進(jìn)入高角度瓣窗712，但還具有對應(yīng)于給定觀察窗710的旁瓣，該旁瓣可用于增大該觀察窗710中的強(qiáng)度，如圖51所示。因此，射束512在所需方向上實(shí)現(xiàn)輸出錐518并且讓不需要的光進(jìn)入錐520中。然而，如果超透鏡500由光束718照明，則在與射束518相同的方向上生成輸出射束720。因此，通過驅(qū)動線716，可增加主要中心瓣的強(qiáng)度損失。另外，這種技術(shù)可用于增大顯示器的橫向觀察自由度并且減少光源的數(shù)量，從而降低成本和復(fù)雜性。圖52是示意圖，其示出了與菲涅耳透鏡62對準(zhǔn)并且軸線平行于垂直延伸的光源528的伽柏超透鏡524的操作。此類布置用于闡釋旋轉(zhuǎn)的伽柏超透鏡的操作。因此，超透鏡524被提供有在第一(水平)方向上基本上準(zhǔn)直的光束。因此，超透鏡將光導(dǎo)向進(jìn)入中心觀察窗542，并且一些光將因?yàn)楣庠?28的寬度有限而落到旁瓣觀察窗543中。如預(yù)期的一樣，觀察窗是垂直的(平行于透鏡軸線)。圖53是示意圖，其示出了用于圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)觀察窗的伽柏超透鏡524的操作，其中SLM48的法線與伽柏超透鏡524的光軸對準(zhǔn)。該旋轉(zhuǎn)通過考慮觀察窗528中的兩個(gè)點(diǎn)552和557來示出。在圖53中，伽柏超透鏡524的透鏡陣列502、504的幾何軸線(第一子午線)平行于向波導(dǎo)的光軸(在圖53中為垂直的)以角度551(如果焦距相等的話，其可為22.5度)傾斜的方向526延伸。照明器處的點(diǎn)555與伽柏超透鏡524的光軸對準(zhǔn)，并且因此被導(dǎo)向至窗平面中的點(diǎn)550，該點(diǎn)也與伽柏超透鏡524的光軸對準(zhǔn)使得不發(fā)生任何橫向偏轉(zhuǎn)。點(diǎn)557在窗中位于點(diǎn)555的垂直下方，并且因此向伽柏超透鏡524的幾何軸線(第一子午線)以橫向角度554傾斜。在平行于幾何軸線(第一子午線)的方向526上解析時(shí)，不存在點(diǎn)557的偏轉(zhuǎn)，因?yàn)橘ぐ爻哥R524在該方向上沒有光焦度。在平行于第二子午線的方向527上解析時(shí)，點(diǎn)557的偏轉(zhuǎn)是橫向角度554的兩倍。這等效于圖48A所示的離軸光束512相對于伽柏超透鏡524的光軸516的偏轉(zhuǎn)，該偏轉(zhuǎn)是角度514的兩倍。因此，該橫向偏轉(zhuǎn)是角度554的兩倍。另外，菲涅耳透鏡62翻轉(zhuǎn)透鏡的垂直取向，使得點(diǎn)557被成像到點(diǎn)552。因此，在這個(gè)例子中，點(diǎn)557的總橫向偏轉(zhuǎn)是透鏡的傾斜角度551的兩倍，其中伽柏超透鏡524的透鏡陣列具有相等的焦距。如從圖53可見，點(diǎn)552圍繞伽柏超透鏡524的光軸旋轉(zhuǎn)并且因此還圍繞SLM48的法線旋轉(zhuǎn)。觀察窗528中的每個(gè)點(diǎn)都發(fā)生類似旋轉(zhuǎn)，結(jié)果是整個(gè)觀察窗528被旋轉(zhuǎn)。如果陣列502、504的焦距不同，則窗528的旋轉(zhuǎn)角度將不同于角度551的兩倍。圖54是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括具有被布置用于實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直透鏡陣列的顯示裝置。顯示裝置包括波導(dǎo)1和SLM48，其中SLM48跨波導(dǎo)1的第一引導(dǎo)表面延伸，如上所述。另外，顯示裝置包括布置在波導(dǎo)1與SLM48之間的透鏡元件600。透鏡元件600包括圓柱形透鏡的聚焦透鏡陣列602，這些圓柱形透鏡各自在跨光提取特征延伸的相應(yīng)第一子午線中具有正光焦度并且在垂直于第一子午線的相應(yīng)第二子午線中沒有光焦度。因此，這些透鏡是圓柱形透鏡，但第一子午線中的透鏡表面的輪廓可具有圓形或非圓形的形狀，所以“圓柱形”一詞在本上下文中并不意味著數(shù)學(xué)上對圓柱形形狀的嚴(yán)格限制。透鏡元件600的透鏡與波導(dǎo)1的相應(yīng)光提取特征12對準(zhǔn)并且被布置為焦點(diǎn)位于相應(yīng)光提取特征12上。透鏡元件具有楔形形狀，使得圓柱形透鏡602與特征12的間距603跨顯示區(qū)域基本上相等。透鏡元件600的透鏡可具有跟與之對準(zhǔn)的光提取特征12相同的節(jié)距，也可具有不同節(jié)距。陣列600的透鏡被布置為標(biāo)稱焦距(例如通過使在透鏡陣列的每個(gè)透鏡的孔和視場上的光線相交曲線最小化來確定)基本上與間距603相同。來自特征12的提取光線604因此由透鏡陣列600基本上準(zhǔn)直，使得輸出光線604具有因小尺寸的特征12產(chǎn)生的小發(fā)散度。因此，由光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生小垂直范圍的窗606。有利的是，這可增大顯示裝置的亮度。圖55是示意圖，其示出了圖54的自動立體顯示設(shè)備的正視圖，示出了透鏡602平行于光提取特征12延伸。如果菲涅耳透鏡62被省略并且由彎曲特征12取代，則可按與特征12相同的形式布置圓柱形透鏡，使得所述透鏡繼續(xù)使輸出光線604準(zhǔn)直。因此，產(chǎn)生觀察窗606的陣列，這些觀察窗各自具有小橫向高度和垂直高度。如將示出，可接著提供方向414上的漫射，以實(shí)現(xiàn)相對于顯示器成45度的觀察窗，以便有利地實(shí)現(xiàn)橫向操作模式和縱向操作模式。圖56是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直透鏡陣列。圖57是示意圖，其示出了相同自動立體顯示設(shè)備的正視圖。該自動立體顯示設(shè)備與圖54所示的自動立體顯示設(shè)備相同，只不過添加了設(shè)置在聚焦元件陣列與SLM48之間的不對稱漫射體412。不對稱漫射體412具有軸線414，該不對稱漫射體被布置用于沿著該軸線漫射相對于波導(dǎo)1的光軸以非零銳角延伸的光。不對稱漫射體412沿著這個(gè)軸線414漫射光，以形成以相同角度延伸的觀察窗606，從而實(shí)現(xiàn)觀察窗250。這個(gè)角度被選擇為處于上述范圍內(nèi)。該顯示設(shè)備具有如上所述的控制系統(tǒng)和操作。此類系統(tǒng)有利地以薄型低成本封裝實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作。圖58是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖；圖59A是示意圖，其示出了相同自動立體顯示設(shè)備的正視圖。該顯示設(shè)備與圖56的顯示設(shè)備相同，但具有以下修改。在反轉(zhuǎn)模式中操作波導(dǎo)1，其中SLM48跨波導(dǎo)的第二引導(dǎo)表面延伸，使得在第一程中遠(yuǎn)離SLM48輸出光并且將光導(dǎo)向至包括凹面鏡陣列的反射元件610上。反射元件610將離開波導(dǎo)1的第一引導(dǎo)表面的光反射回穿過第一引導(dǎo)表面，以穿過第二引導(dǎo)表面離開波導(dǎo)1。凹面鏡各自在跨光提取特征延伸的相應(yīng)第一子午線中具有正光焦度并且在垂直于第一子午線的相應(yīng)第二子午線中沒有光焦度。因此，這些凹面鏡為圓柱形鏡，但第一子午線中的鏡表面的輪廓可具有圓形或非圓形的形狀，所以“圓柱形”一詞在本上下文中并不意味著數(shù)學(xué)上對圓柱形形狀的嚴(yán)格限制。反射元件610的凹面鏡與波導(dǎo)1的相應(yīng)光提取特征12對準(zhǔn)，并且被布置為焦點(diǎn)位于相應(yīng)光提取特征12上。因此，反射元件610具有與透鏡元件61相同的功能和操作，如上文所述。如先前所述，與軸線方向414成45度的不對稱漫射體412可用于漫射輸出，以實(shí)現(xiàn)用于橫向操作和縱向操作的觀察窗250。有利的是，反射元件610可實(shí)現(xiàn)觀察窗250的低色散，并且可在較高數(shù)值孔徑處操作，因此與圖56的透射性實(shí)施例相比可收集更多光并且具有更少的像差。圖59B是示意圖，其示出了定向顯示設(shè)備的正視圖，該定向顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)高亮度操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直鏡陣列。這個(gè)實(shí)施例在結(jié)構(gòu)上類似于圖59A，然而，不對稱漫射體412具有主軸漫射展度447以及短軸漫射展度449，該主軸漫射展度和該短軸漫射展度可分別在主軸和短軸中實(shí)現(xiàn)不同角展度。因此，當(dāng)不存在漫射體時(shí)，針對圖55所示的對應(yīng)窗606產(chǎn)生具有標(biāo)稱垂直高度453的輸出觀察窗陣列451。高度453基本上由特征12的尺寸和陣列610的凹面鏡612的焦距確定。另外，由于鏡陣列的鏡的孔的過度填充，可在垂直方向上產(chǎn)生窗瓣455、457。這樣，波導(dǎo)1的輸出的亮度被導(dǎo)向至具有高度453的小范圍的垂直觀察角度。此類顯示器可有利地從LED陣列15實(shí)現(xiàn)非常高的亮度。有利的是，可在明亮的室外光照條件下以低功率消耗使用此類顯示器，并且此類顯示器可針對室內(nèi)操作所需要的屏幕亮度實(shí)現(xiàn)降低的功率消耗。觀察者跟蹤可用于將適當(dāng)?shù)挠^察窗導(dǎo)向至觀察者12，以進(jìn)一步降低功率消耗。此類顯示器可用于自動立體顯示設(shè)備或非常高亮度的2D顯示設(shè)備。圖59C是示意圖，其示出了定向顯示設(shè)備的正視圖，該定向顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)傾斜觀察窗的高亮度操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直鏡陣列。提取特征12和鏡615可向水平線傾斜，以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的觀察窗250，例如其方式類似于圖41所示的方式。有利的是，瓣455、457可在與窗451相同的取向上成像，使得與圖59A的布置相比，降低了顯示器的串?dāng)_。圖59D是示意圖，其示出了定向顯示設(shè)備的正視圖，該定向顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)傾斜觀察窗的高亮度操作的階梯式成像定向背光源和準(zhǔn)直鏡陣列。透鏡62被移除，彎曲提取特征12被布置為軸向傾斜以實(shí)現(xiàn)傾斜觀察窗250。鏡元件615可進(jìn)一步被彎曲和傾斜。有利的是，該裝置可具有比圖59C的布置更小的厚度。圖60是示意圖，其示出了包括楔形定向背光源的自動立體顯示設(shè)備的正視圖。圖61是示意圖，其示出了自動立體顯示設(shè)備的側(cè)視圖，該自動立體顯示設(shè)備包括被布置用于實(shí)現(xiàn)橫向操作和縱向操作的楔形定向背光源。楔形定向背光源在美國專利No.7,660,047中有所描述，該申請以引用方式并入本文。光楔1104為波導(dǎo)，其具有輸入端以及相對的第一引導(dǎo)表面和第二引導(dǎo)表面1106以用于沿光楔1104引導(dǎo)光，所述引導(dǎo)表面均為平坦的。光楔1104由光源陣列1101照明并且光通過引導(dǎo)表面1106處的全內(nèi)反射在楔的介質(zhì)1104中傳播。光楔1104具有由面向輸入端的波紋反射鏡形成的反射端1102以用于將光從輸入端穿過光楔1104反射回。第二引導(dǎo)表面傾斜成一定角度以將光在反射端1102處反射之后在破壞第一引導(dǎo)表面內(nèi)的全內(nèi)反射的方向上反射，使得光通過光的折射在第一引導(dǎo)表面處輸出。通過與階梯式成像定向背光源進(jìn)行比較，未提供光提取特征。然而，該操作類似于光楔1104將來自跨輸入端的不同輸入位置處的光源陣列1101的光源的輸入光相對于第一引導(dǎo)表面的法線在輸出方向上導(dǎo)向，所述輸出方向取決于那些輸入位置。如上文參考圖11所述的控制系統(tǒng)被布置用于選擇性地操作光源以將光導(dǎo)向進(jìn)入在與觀察者的左眼和右眼對應(yīng)的位置的觀察窗中。光楔1104跨透射空間光調(diào)制器1110延伸，對該透射空間調(diào)制器提供輸出光?？臻g光調(diào)制器1110包括調(diào)節(jié)光的像素陣列，其被布置在孔中并具有包括兩條鏡面對稱的垂直軸線的形狀。因?yàn)楣鈴墓庑?104以高折射角輸出，所以跨光楔1104的第一引導(dǎo)表面延伸的棱鏡元件1108充當(dāng)偏轉(zhuǎn)元件以使光朝空間光調(diào)制器1110的法線偏轉(zhuǎn)。伽柏超透鏡500被布置在棱鏡元件1108與空間光調(diào)制器1110之間。由光學(xué)楔形件1104輸出的光由棱鏡元件1108偏轉(zhuǎn)并且入射在超透鏡500上并穿過空間光調(diào)制器1110。光學(xué)楔形件1104相對于空間光調(diào)制器1110取向?yàn)楣鈱W(xué)楔形件1104的光軸平行于或垂直于孔的形狀的對稱軸線延伸，并且以便實(shí)現(xiàn)所需的觀察窗角度。伽柏超透鏡500的構(gòu)造和操作與先前所述相同，使得圍繞空間光調(diào)制器1110的法線將垂直觀察窗旋轉(zhuǎn)通過一定角度，以實(shí)現(xiàn)能夠被布置用于有利地實(shí)現(xiàn)橫向操作模式和縱向操作模式的傾斜觀察窗。以上描述的顯示裝置采用像素被布置在具有矩形形狀的孔中的SLM48。然而，該形狀僅僅是例子，并且一般來說，該形狀可為具有兩個(gè)鏡面對稱的垂直軸線的任何形狀，包括但不限于具有圓角的矩形或者圓或橢圓。例如，可能在用于手表的顯示器中使用圓形或橢圓形狀。針對在不同取向下觀察的類似考慮因素，適用于任何此類形狀。如本文可能所用，術(shù)語“基本上”和“大約”為其相應(yīng)的術(shù)語和/或術(shù)語之間的相關(guān)性提供了行業(yè)認(rèn)可的容差。此類行業(yè)認(rèn)可的容差在0％至10％的范圍內(nèi)，并且對應(yīng)于但不限于分量值、角度等等。各項(xiàng)之間的此類相關(guān)性在大約0％至10％的范圍內(nèi)。雖然上文描述了根據(jù)本文所公開的原理的多個(gè)實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，它們僅以舉例的方式示出，而并非限制。因此，本公開的廣度和范圍不應(yīng)受到任何上述示例性實(shí)施例的限制，而應(yīng)該僅根據(jù)產(chǎn)生于本公開的任何權(quán)利要求及其等同物來限定。另外，所描述的實(shí)施例中提供了上述優(yōu)點(diǎn)和特征，但不應(yīng)將此類公開的權(quán)利要求的應(yīng)用限于實(shí)現(xiàn)任何或全部上述優(yōu)點(diǎn)的方法和結(jié)構(gòu)。應(yīng)該指出的是，本公開的實(shí)施例可用于多種光學(xué)系統(tǒng)和顯示系統(tǒng)中。該實(shí)施例可包括多種顯示系統(tǒng)、光學(xué)組件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、手持式裝置、視覺和/或視聽系統(tǒng)以及電子和/或光學(xué)裝置，或與它們一起工作。實(shí)際上，本公開的方面可以跟與光學(xué)和電氣裝置、光學(xué)系統(tǒng)、演示系統(tǒng)有關(guān)的任何設(shè)備，或者可包括任何類型的光學(xué)顯示系統(tǒng)的任何設(shè)備一起使用。應(yīng)當(dāng)理解，本公開并不將其應(yīng)用或構(gòu)建限于所示的具體布置的細(xì)節(jié)，因?yàn)楸竟_能夠采用其他實(shí)施例。此外，可以不同的組合和布置來闡述本公開的各個(gè)方面，以限定實(shí)施例在其本身權(quán)利內(nèi)的獨(dú)特性。另外，本文使用的術(shù)語是為了說明的目的，而非限制。雖然上文描述了根據(jù)本文所公開的原理的多個(gè)實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，它們僅以舉例的方式示出，而并非限制。因此，本公開的廣度和范圍不應(yīng)受到任何上述示例性實(shí)施例的限制，而應(yīng)該僅根據(jù)產(chǎn)生于本公開的任何權(quán)利要求及其等同物來限定。另外，所描述的實(shí)施例中提供了上述優(yōu)點(diǎn)和特征，但不應(yīng)將此類公開的權(quán)利要求的應(yīng)用限于實(shí)現(xiàn)任何或全部上述優(yōu)點(diǎn)的方法和結(jié)構(gòu)。另外，本文的章節(jié)標(biāo)題是為了符合37CFR1.77下的建議或者提供組織線索。這些標(biāo)題不應(yīng)限制或表征可產(chǎn)生于本公開的任何權(quán)利要求中所列出的實(shí)施例。具體地和以舉例的方式，雖然標(biāo)題是指“技術(shù)領(lǐng)域”，但權(quán)利要求不應(yīng)受到在該標(biāo)題下選擇用于描述所謂的領(lǐng)域的語言的限制。另外，“背景技術(shù)”中對技術(shù)的描述不應(yīng)被理解為承認(rèn)某些技術(shù)對本公開中的任何實(shí)施例而言是現(xiàn)有技術(shù)。“發(fā)明內(nèi)容”也并非要被視為公開的權(quán)利要求中所述的實(shí)施例的表征。此外，本公開中對單數(shù)形式的“發(fā)明”的任何引用不應(yīng)被用于辯稱在該公開中僅有一個(gè)新穎點(diǎn)?？梢愿鶕?jù)產(chǎn)生于本公開的多項(xiàng)權(quán)利要求來提出多個(gè)實(shí)施例，并且此類權(quán)利要求因此限定由其保護(hù)的實(shí)施例和它們的等同物。在所有情況下，應(yīng)根據(jù)本公開基于權(quán)利要求書本身來考慮其范圍，而不應(yīng)受本文給出的標(biāo)題的約束。