CN108028916B - 具有改善的角分辨率的超采样3d显示器 - Google Patents

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Abstract

在超采样技术中，基于角组合来驱动三维(3D)电子显示器中的一对相邻像素。具体地，该对像素中的像素由3D图像的3D视图中的像素和中间3D视图中的像素与关联的权重的至少一个乘积的角组合来驱动。此外，应用于该对的3D视图具有与不同的主角方向关联的不同的角范围，并且所述中间3D视图具有与在主角方向之间的中间主角方向关联的中间角范围。当沿着所述3D视图的主方向中的一主角方向观看所述3D电子显示器时，观看者看到所述3D视图，并且当沿着所述中间主角方向观看所述3D电子显示器时，观看者看到所述中间3D视图。

Description

具有改善的角分辨率的超采样3D显示器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年9月5日提交的美国临时专利申请序列号62/214,971的全部内容的优先权，并且通过引用并入所述专利申请的全部内容。
关于联邦资助的研究或开发的声明
无
背景技术
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)，但由于缺乏发光的能力，可能在许多实际应用中发现某种程度上有限的使用。
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体。背光体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，背光体可以耦合到LCD或EP显示器。背光体发射穿过LCD或EP显示器的光。由背光体发射的光由LCD或EP显示器调制，然后经调制的光继而从LCD或EP显示器发射。通常，背光体被配置为发射白光。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)、或者放置在背光体与LCD或EP显示器之间。替代地，可以通过使用不同颜色(诸如原色)的显示器的场序照明来实施各种颜色。
附图说明
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的详细描述而更容易地理解，其中相同的附图标记表示相同的结构元件，并且其中：
图1示出了根据本文所述原理的示例的、具有特定主角方向的光束的角分量
Figure GDA0001587986070000021
的图形视图。
图2示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中3D电子显示器的发射图案的图。
图3A示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中沿着一方向的3D电子显示器的3D视图中的像素的图。
图3B示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中沿着一方向的3D电子显示器的3D视图中的像素的图。
图4示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中具有超采样的3D电子显示器的发射图案的图。
图5示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中具有超采样的3D电子显示器的发射图案的图。
图6示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中三维(3D)电子显示器的框图。
图7A示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中背光体的横截面视图。
图7B示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中准直器的输出孔径与板光导的输入孔径之间的对准的横截面视图。
图8A示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、背光体的具有多束衍射光栅的部分的横截面视图。
图8B示出了根据与本文所述原理一致的另一个实施例的、背光体的具有多束衍射光栅的部分的横截面视图。
图8C示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中图8A或图8B中的包括多束衍射光栅的背光体部分的透视图。
图9A示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中包括3D电子显示器的电子设备的框图。
图9B示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中包括3D电子显示器的电子设备的框图。
图10示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中提供超采样的方法的流程图。
某些示例和实施例具有除了以上参考的附图中所示的特征之外的以及代替所述特征的其他特征。下面参考以上所引的附图来详细描述这些和其他特征。
具体实施方式
根据本文所述原理的实施例和示例提供了通过基于角组合来驱动三维(3D)电子显示器中的一对相邻像素进行的超采样。具体地，通过3D图像的3D视图中的像素与中间3D视图中的像素和关联的权重的至少一个乘积的角组合中的一角组合来驱动该对像素中的像素。此外，应用于该对像素的3D视图具有与不同的主角方向关联的不同的角范围，并且中间3D视图具有与主角方向之间的中间主角方向关联的中间角范围。当沿着3D视图的主方向中的一主角方向观看3D电子显示器时，观看者看到3D视图，并且当沿着中间主角方向观看3D电子显示器时，观看者看到中间3D视图。因此，通过包含中间3D视图，与3D视图关联的角采样增加了，从而增加3D电子显示器的角分辨率，并且使由3D电子显示器提供的3D图像的3D视图之间的过渡平滑。
此外，在一些实施例中，所述3D电子显示器用来显示3D信息，例如，自动立体(autostereoscopic)或“免眼镜”的3D电子显示器。
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体。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。耦合出的光束可以具有彼此不同的主角方向(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，由于主角方向的数量有限，能够通过利用3D视图和加权中间3D视图的角组合来驱动相邻的3D像素，来增加3D电子显示器的角分辨率。由于人类视觉系统的对数尺度非线性，当沿着主角方向中的特定主角方向被观看时，中间3D视图不具有可感知的效果(即，观看者看到3D图像的具有主角方向的3D视图，其具有最大强度)。然而，随着观看角度改变(并且穿过与3D视图关联的角范围的边界)，并且观看者在与3D图像的相邻3D视图关联的主角方向之间，观看者将看到或感知到中间3D视图。这些过渡可以平滑地发生，从3D图像的具有主角方向的3D视图过渡到3D图像的具有中间主角方向的中间3D视图，然后过渡到3D图像的具有另一主角方向的另一3D视图。因此，超采样技术可以使由3D电子显示器提供的3D图像的3D视图之间过渡平滑。
注意，可以有3D图像的六十四(64)个3D视图，并且通过利用包括中间3D视图的角组合来驱动相邻像素对，3D电子显示器的角分辨率能够增加
Figure GDA0001587986070000041
倍，以便有效地存在3D图像的一百二十八(128)个3D视图。例如，中间3D视图可以沿着3D电子显示器的对角线方向，并且中间3D视图可以被包含在对3D电子显示器中的一组四个相邻像素对驱动的角组合中。在这些实施例中，在像素对中使用的权重是四分之一。
可选地，可以存在图像的六十四(64)个3D视图，并且通过利用包括中间3D视图的角组合来驱动相邻像素对，3D电子显示器的角分辨率能够增加两(2)倍，以便有效地存在3D图像的二百五十六(256)个3D视图。例如，中间3D视图可以沿着3D电子显示器的水平或者垂直方向，并且中间3D视图可以被包含在3D电子显示器中的相邻像素对上被驱动的角组合中。此外，中间3D视图可以沿着3D电子显示器的对角线方向，并且中间3D视图可以被包括对3D电子显示器中的一对相邻像素驱动的角组合中。在这些实施例中，在像素对中使用的权重是二分之一(0.5)(沿着水平或垂直方向)，以及四分之一(0.25)(沿着对角线方向)。
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。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。
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“厚板”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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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
Figure GDA0001587986070000061
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从特定点被发射或出射(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。使用指向原点O的粗箭头12在图1中图示入射光的示例传播方向。
根据各个实施例，可以使用多束衍射光栅及其特征(即，衍射特征)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。
进一步根据本文描述的各种实施例，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角方向的光束的光导可以是电子显示器的背光体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。
此外，“准直器”被定义为对进入准直器的光进行转换并且在准直器的输出处转换为具有一定程度的准直的准直光的结构。具体地，准直器可以将输入光沿特定方向反射、折射、或反射且折射成准直的输出光束。在一些实施例中，准直器可以被配置为在对应于垂直方向的垂直平面中、或等同地相对于水平面提供具有预定的非零传播角的准直光。根据一些实施例，光源可以包括提供不同颜色的光的不同的光学源(诸如不同的LED)，并且准直器可以被配置为以对应于每个不同颜色光的不同的、颜色特定的非零传播角提供准直光。
在本文中，“光源”被定义为光的源(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)。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。
此外，3D视图或3D图像中的“像素”可以被定义为3D视图或3D图像中的微小(minute)区域。因此，3D图像可以包括多个像素。替代地，3D电子显示器中的“像素”可以被定义为3D电子显示器中的微小照明区域，诸如液晶显示器中的单元。
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。
由3D电子显示器提供的调制光束中的3D图像的3D视图具有不同的主角方向。调制光束中的3D视图能够通过调制光束在kx-ky平面中的波数(k)分量或空间频率来指定。这在图2中示出，其示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中3D电子显示器的发射图案200的图。在图2中，3D电子显示器被图示为具有但不限于六十四(64)个3D视图210，其具有不同的主角方向226和关联的角范围212(诸如角空间中的径向距离，3D视图的强度在越过该径向距离后减少了三分之二，这由图2中的大圆圈示出)。(注意，为了清楚起见，并未在图2中标出了所有角范围212或主角方向226)。通常，由3D电子显示器提供的3D视图的数量表示在3D电子显示器的复杂度(诸如背光体的复杂度)(和成本)与3D电子显示器的角分辨率之间的权衡。
此外，3D电子显示器可以控制主角方向226和角范围212(例如，经由多束衍射光栅)，使得调制光束中的光的径向分布排除角混叠(aliasing)。这在图3A中示出，其示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中沿着方向308的对3D电子显示器的3D视图314和316(其可以是前述的3D视图的示例)作出贡献的像素310和312的图。例如，方向308可以是对应于发射图案200中的波数的、3D电子显示器的水平方向214、垂直方向216或对角线方向218。在图3A中，3D视图314和316具有高斯轮廓(Gaussian profiles)，使得3D视图314的强度在3D视图316的主角方向320处为零，并且3D视图316的强度在3D视图314的主角方向318处为零。(注意主角方向318和320可以是前述的主角方向226的示例)。然而，与一些现有的3D电子显示器相反，由3D电子显示器提供的3D视图314和316对于主角方向318和320之间的角方向重叠。该重叠有助于确保随着观看者的观看角度沿着方向308从主角方向318移动到主角方向320(反之亦然)，从3D视图314到3D视图316的平滑过渡(没有不连续的跳跃)。
返回参考图2，观看者以角方向226-3可以看见或感知3D视图210-1。此外，观看者以角方向222可以看到或感知3D视图210-1和210-2的衰减混合(attenuated blend)。此外，观看者以角方向224可以看到或感知3D视图210-1、210-2、210-3和210-4的衰减混合。
由3D电子显示器提供的对主角方向226和角范围212的控制、以及3D视图210的重叠可以允许3D电子显示器的角分辨率增加，而不会增加3D电子显示器的复杂性(和成本)。具体地，可以通过使用超采样来增加角分辨率。
例如，如图3A所示，3D视图314中的像素可以被应用到3D电子显示器中的像素310(即，3D视图314中的像素可以被应用到3D电子显示器中的包括像素310的像素的子集)，并且3D视图316中的像素可以被应用到3D电子显示器中的像素312(即，3D视图316中的像素可以被应用到3D电子显示器中的包括像素312的像素的另一个子集)。由于人类视觉系统的对数尺度非线性，即使以主角方向318与320之间的任意中间角方向，观看者也看到或感知3D视图314或3D视图316。通过将角组合驱动至或应用于3D电子显示器中的一对相邻(最近邻)像素(诸如像素310和312)，可以增加3D电子显示器的角分辨率。如图3B所示，其示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中沿着方向308的、3D电子显示器中的像素310和312的图，可以利用3D视图314的像素和权重与3D图像的中间3D视图322的像素的至少一个乘积相组合、或者将3D视图314的像素加到所述至少一个乘积，来驱动像素310，该中间3D视图322在3D视图314与3D视图316之间(即，中间3D视图322可以具有与在中间主角方向324关联的中间角范围，该中间主角方向324在主角方向318与320之间)。(尽管中间3D视图322的中间角范围使得在主角方向318和320处存在非零强度，但是在其他实施例中，中间3D视图322在主角方向318和320处的强度为零)。此外，可以利用3D视图316的像素和权重与中间3D视图322中的像素的至少一个乘积相组合、或者将3D视图316的像素加到所述至少一个乘积，来驱动像素312。注意，如果方向308是水平的方向214或垂直方向216，则权重可以是二分之一(0.5)。替代地，如果方向308是对角线方向218，则权重可以是四分之一(0.25)。
当沿着主角方向318或320观看3D电子显示器时，观看者分别看到或感知3D视图314或3D视图316，并且当沿着中间主角方向324观看3D电子显示器时，观看者看到中间3D视图322。这是因为沿着主角方向318或320，3D视图314或3D视图316各自的强度因使用权重而相对中间3D视图322占优势(dominate)。然而，由于3D视图314和316的高斯轮廓的重叠以及中间3D视图322中像素的线性叠加，以中间主角方向324，观看者看到或感知中间3D视图322(而不是3D视图314或316)。因此，通过当驱动3D电子显示器中的像素310和312时包括中间3D视图322中的像素，与3D图像的3D视图关联的角采样增加(即，增加3D视图的有效数量)，由此增加3D电子显示器的角分辨率，并且进一步使由3D电子显示器提供的3D图像的3D视图之间的过渡平滑。
在一些实施例中，通过使用超采样，3D电子显示器的角分辨率能够增加
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倍，以便有效地存在3D图像的一百二十八(128)个3D视图。这在图4中示出，其示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中具有超采样的3D电子显示器的发射图案400的图。具体地，可以有四十九(49)个加权中间3D视图410(由图4中的小菱形示出，然而中间3D视图410的角范围可以与3D视图210的角范围相同或不同)，其与3D视图210组合并用来驱动3D电子显示器中的像素。
如图4所示，中间3D视图410-1可以沿着3D电子显示器的对角线方向218，并且加权中间3D视图410-1可以被包含与3D视图210-1、210-2、210-3和210-4的角组合中，所述角组合是对电子显示器中的四个相邻像素的组驱动的。替代地，可以利用3D视图210-1中的像素与中间视图410-1、410-2、410-3和410-4中的加权像素，来驱动3D电子显示器中的对应于角方向226-3的像素。具体地，3D电子显示器中的对应于角方向226-3的像素可以用以下公式来驱动
Figure GDA0001587986070000111
其中P是3D视图210-1中的像素，αi是权重，以及Qi是中间3D视图410中的对应像素。(更一般地，除了在3D电子显示器的边缘处之外，3D电子显示器中的该组相邻像素中可以有四(4)个像素，其中该组相邻像素中存在来自中间3D视图的一个(1)或两个(2)像素)。在这些实施例中，在角组合中使用的中间3D视图的权重每个都是四分之一(0.25)。
当沿着主角方向226-3观看时，观看者看见或感知到3D视图210-1(加上中间视图410-1、410-2、410-3和410-4的一小部分)。此外，以角方向222，观看者可以看到或感知3D视图210-1和210-2以及中间3D视图410-1和410-4的衰减混合。此外，以角方向224，观看者可以看见或感知中间3D视图410-1(加上3D视图210-1、210-2、210-3和210-4的一小部分)。
在一些实施例中，通过使用超采样，3D电子显示器的角分辨率能够增加两(2)倍，以便有效地存在3D图像的二百五十六(256)个3D视图。这在图5中示出，其示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中具有超采样的3D电子显示器的发射图案500的图。具体地，可以有一百六十一(161)个加权中间3D视图510，其与3D视图210组合并用来驱动3D电子显示器中的像素。
如图5所示，中间3D视图510-1可以沿着3D电子显示器的水平方向214，并且加权中间3D视图510-1可以被包含在与3D视图210-1和210-2的角组合中，所述角组合是对电子显示器中的一对相邻像素驱动的。类似地，中间3D视图510-3可以沿着3D电子显示器的垂直方向216，并且加权中间3D视图510-3可以被包含在与3D视图210-1和210-4的角组合中，所述角组合是对电子显示器中的一对相邻像素驱动的。此外，中间3D视图510-2可以沿着3D电子显示器的对角线方向，并且加权中间3D视图510-2可以被包含与3D视图210-1、210-2、210-3和210-4的角组合中，所述角组合是对电子显示器中的四个相邻像素的组驱动的。换言之，可以利用3D视图210-1中的像素和中间视图510-1、510-2、510-3、510-3、510-4、510-5、510-6、510-7和510-8中的加权像素，来驱动3D电子显示器中的对应于角方向226-3的像素。具体地，3D电子显示器中的对应于角方向226-3的像素可以用以下公式来驱动
Figure GDA0001587986070000121
其中P是3D视图210-1中的像素，αi是权重，而Qi是中间3D视图510中的对应像素。(更一般地，除了在3D电子显示器的边缘处之外，在3D电子显示器中的该组相邻像素中可以有八(8)个像素，其中在该组相邻像素中存在来自中间3D视图510的三(3)个或五(5)个像素)。在这些实施例中，在角组合中使用的中间3D视图510的权重对于沿着水平方向214或垂直方向216的中间3D视图510是二分之一(0.5)，以及对于沿着垂直方向216的中间3D视图510是四分之一(0.25)。
虽然超采样技术可以与3D电子设备的不同实施例一起使用，但是在下面的讨论中，使用包括多束衍射光栅的3D电子设备作为说明性示例。
根据本文所述原理的一些实施例，提供一种3D电子显示器。图6示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中3D电子显示器600的框图。3D电子显示器600被配置为产生包括具有不同主角方向的光束的定向光，并且在一些实施例中，所述光束还具有多种不同的颜色。例如，3D电子显示器600可以提供或生成在不同的预定主角方向上被引导出且远离3D电子显示器600的多个不同光束606(例如，作为光场)。此外，不同的光束606可以包括是或者具有不同颜色的光的光束606。进而，根据一些实施例，多个光束606可被调制为经调制光束606’，以便于显示包括颜色信息(例如，当光束606是彩色光束时)的信息。
具体地，具有不同的预定主角方向的经调制光束606’可以形成3D电子显示器600的多个像素660。在一些示例中，3D电子显示器600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)，其中光束606’对应于与3D电子显示器600的不同“视图”相关联的像素660。经调制光束606’在图6中使用虚线箭头图示，而调制之前的不同光束606例如被图示为实线箭头。
如图6所示，3D电子显示器600还包括板光导620。板光导620被配置为以非零传播角引导准直光作为被引导的光束。具体地，可以以相对于板光导620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。
根据各个实施例并且如图6所示，3D电子显示器600还包括位于板光导620的表面处的多束衍射光栅630的阵列。具体地，该阵列的多束衍射光栅被配置为衍射地耦合出被引导光束的一部分，作为具有不同的主角方向并表示图6中的光束606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630耦合出的光束606的不同主角方向对应于3D电子显示器600的不同3D视图。在一些实施例中，该阵列的多束衍射光栅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。
在一些实施例中，3D电子显示器600(例如，如图6所示)还包括光源640，其被配置为向板光导620的输入提供光。具体地，光源640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准直器(Coll.)610的准直光的不同的、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640提供的不同颜色的光中的每一种。
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620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非零传播角来引导，第二引导彩色光束(例如，绿光束)可以以第二依赖于颜色的非零传播角来引导，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非零传播角来引导。注意，“彩色光束”可以包括对应于特定颜色(诸如红色、蓝色或绿色)的光的波长。
如图6所示，3D电子显示器600还可以包括光阀阵列650。根据各个实施例，光阀阵列650被配置为将多个光束中的耦合出的光束606调制为经调制光束606’，以形成或用作对应于3D电子显示器600的不同3D视图的3D像素。在一些实施例中，光阀阵列650包括多个液晶光阀。在其它实施例中，例如，光阀阵列650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。注意，这些光阀有时在3D电子显示器600中被称为“单元”或“像素”(诸如像素660)。
在图6中，该阵列的多束衍射光栅衍射耦合出的光束606具有不同的主角方向670。这些光束606由光阀650中的像素660调制以产生经调制光束606’。使用具有扭曲向列型液晶的3D电子显示器600作为示例，可以通过将像素驱动信号施加到光阀650来产生经调制光束606’。例如，这些像素驱动信号可以是六(6)或八(8)位数字值，这导致了施加到光阀650中的单元或像素660的离散或步进模拟信号(例如，来自驱动器电路，其可被包括在“驱动器”或“显示驱动器”中)。然而，应当理解，更一般地，像素驱动信号可以是模拟信号或数字信号。离散模拟信号可以包括对扭曲向列型液晶中的分子进行取向的电压，使得扭曲向列型液晶的双折射在光束606穿过像素660时产生所述光束606的期望的旋转或相位改变。变化的相位改变可以导致由像素660中的交叉偏振器传递的光的不同强度(并且因此导致经调制光束606’的不同强度)。以这种方式，能够在3D电子显示器600上产生期望的亮度和对比度。另外，通过将不同的电压施加到与不同颜色关联的像素660的子集(在使用滤色器的实施例中)、或者通过在不同的时间对像素660施加不同的电压(在光束606的颜色作为时间的函数而在不同颜色之间顺序地变化，即，光束是场序颜色系统中的彩色光束的实施例中)，能够获得颜色空间中的位置。具体地，人类视觉系统可以对于不同像素660整合不同颜色的不同强度以感知颜色空间中的位置。
此外，可以使用包括角组合的像素驱动信号来驱动像素660。例如，可以通过3D图像的3D视图中的像素和中间3D视图中的像素与关联的权重的至少一个乘积的角组合，来驱动一对相邻像素中的像素，并且应用于该对像素的3D视图可以具有与不同的主角方向670关联的不同的角范围。此外，中间3D视图可以具有与在主角方向670之间的中间主角方向关联的中间角范围。当沿着3D视图的主角方向670中的一主角方向观看3D电子显示器600时，观看者看到3D视图，而当沿着中间主角方向观看3D电子显示器时，观看者看到中间3D视图。以这种方式，3D电子显示器600的空间分辨率可以电子方式地增加。
图7A示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中基于多束衍射光栅的显示器700的横截面视图。图7B示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中基于多束衍射光栅的显示器700的透视图。如图7A所示，板光导720被配置为接收并且以非零传播角引导双向准直光704。具体地，板光导720可以在板光导720的输入端或者等同的板光导720的输入孔径处接收准直光704。根据各个实施例，板光导720还被配置为从板光导720的表面发出所引导的准直光704的一部分。在图7A中，发出的光706被图示为远离板光导表面延伸的多个光线(箭头)。
在一些实施例中，板光导720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光学准直器710的准直光704作为所引导光束704。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720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704的全内反射。
根据各个示例，板光导720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720还可以包括在板光导720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。
根据一些实施例，基于多束衍射光栅的显示器700可以还包括光源730。所述光源730被配置为向准直器710提供光702。具体地，光源730被配置为提供光702作为准直光704(或准直光束)。在各种实施例中，光源730可以包括基本上任何光源，其包括但不限于一个或多个发光二极管(LED)。在一些实施例中，光源730可以包括被配置为产生基本上单色光的光学发射器，所述基本单色光具有由特定颜色表示的窄带光谱。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。在一些实施例中，光源730可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同的光学源。例如，不同的光源可以彼此偏移。根据一些实施例，不同光源的偏移可以被配置为提供准直光704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，该偏移可以将附加的非零传播角分量添加到由准直器710提供的非零传播角。
根据一些实施例(例如，如图7A所示)，基于多束衍射光栅的显示器700可以还包括在板光导720的表面处的多束衍射光栅740。该多束衍射光栅740被配置为从板光导720衍射地耦合出所引导的准直光704的一部分作为多个光束706。多个光束706(即，图7A中所示的多个光线(箭头))表示发射的光706。在各种实施例中，多个光束的光束706具有与多个光束中的其他光束706的主角方向不同的主角方向。
在一些实施例中，多束衍射光栅740是多束衍射光栅740阵列的构件或被布置于多束衍射光栅740的阵列中。在一些实施例中，基于多束衍射光栅的显示器700是3D电子显示器，并且光束706的主角方向对应于3D电子显示器的视向(view direction)。
图8A示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中基于多束衍射光栅的显示器740的具有多束衍射光栅740的部分的横截面视图。图8B示出了根据与本文所述原理一致的另一实施例的、示例中基于多束衍射光栅的显示器700的具有多束衍射光栅740的部分的横截面视图。图8C示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中图8A或图8B的包括多束衍射光栅740的部分的透视图。作为示例而非限制，图8A中所示的多束衍射光栅740包括在板光导720的表面中的凹槽。图8B示出了包括从板光导表面突出的脊的多束衍射光栅740。
如图8A和8B所示，多束衍射光栅740是啁啾衍射光栅。具体地，衍射特征740a在多束衍射光栅740的第二端740”处比在第一端740’处更靠近在一起。此外，所示出的衍射特征740a的衍射间隔d从第一端740’到第二端740”变化。在一些实施例中，多束衍射光栅740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740的啁啾衍射光栅可以被称为“线性啁啾”衍射光栅。
在另一个实施例中，多束衍射光栅740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、或以另一种基本上非均匀或随机但仍然单调的方式变化的啁啾。也可以采用非单调的啁啾，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在多束衍射光栅740中使用。
如图8C所示，多束衍射光栅740包括在板光导720的表面中、表面处或表面上的啁啾且弯曲的衍射特征740a(例如，凹槽或脊)(即，如图所示，多束衍射光栅740是弯曲的啁啾衍射光栅)。在板光导720中引导的被引导的光束704具有相对于多束衍射光栅740和板光导720的入射方向，如图8A-8C中的粗体箭头所示。还示出了在板光导720的表面处指向远离多束衍射光栅740的多个耦合出或发射的光束706。所示出的光束706在多个不同的预定主角方向上发射。具体地，发射的光束706的不同的预定主角方向在方位角和仰角方面都不相同(例如，形成光场)。
根据各种示例，衍射特征740a的预定啁啾和衍射特征740a的曲线均可以负责所发射的光束706的相应的多个不同的预定主角方向。例如，由于衍射特征曲线，多束衍射光栅740内的衍射特征740a可具有相对于板光导720内的被引导的光束704的入射方向变化的取向。具体地，相对于被引导的光束入射方向，衍射特征740a在多束衍射光栅740内的第一点或位置处的取向可以不同于衍射特征740a在另一点或位置处的取向。关于耦合出或发射的光束706，光束706的主角方向
Figure GDA0001587986070000171
的方位角分量
Figure GDA0001587986070000172
可以由衍射特征740a在光束706的原点处(即，入射的引导光束704被耦合出的点处)的方位取向角
Figure GDA0001587986070000173
确定，或对应于所述方位取向角
Figure GDA0001587986070000174
如此，多束衍射光栅740内的衍射特征740a的变化的取向至少鉴于其各自的方位角分量
Figure GDA0001587986070000175
而产生具有不同的主角方向
Figure GDA0001587986070000176
的不同光束706。
具体地，在沿着衍射特征740a的曲线的不同点处，多束衍射光栅740的与弯曲的衍射特征740a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740的弯曲的衍射特征740a。因此，在沿着弯曲的衍射特征740a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740a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706的主角方向{θ,φ}的对应的方位角分量φ。在一些示例中，衍射特征740a(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。
在其他实施例中，多束衍射光栅740可以包括“分段式”弯曲的衍射特征740a。具体地，尽管衍射特征740a本身可能不描述沿着多束衍射光栅740内的衍射特征740a的不同点处的基本上光滑或连续的曲线，但是衍射特征740a仍然可以相对于被引导光束704的入射方向以不同角取向。例如，衍射特征740a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740a可以仅在多束衍射光栅740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)。
在一些实施例中，形成衍射特征740a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740的材料可以包括板光导720的材料。如图8B所示，例如，多束衍射光栅740包括从板光导720的表面突出的脊，其中这些脊可以基本上彼此平行。在图8A(和图7A)中，多束衍射光栅740包括穿透板光导720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740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740提供的在不同主角方向上的多个光束706被配置为在电子显示器的观看方向上形成光场。具体地，采用准直的基于多束衍射光栅的显示器700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。
根据一些实施例，超采样技术可以使用电子设备来实施。图9A示出了根据本文所述原理的实施例的、示例中包括3D电子显示器600的电子设备900的框图。如图9A所示，电子设备900包括图形处理单元(GPU)910。图形处理单元910被配置为基于3D图像生成3D视图912(诸如前述的3D视图210)。此外，图形处理单元910可基于3D图像、3D视图912或两者来确定或计算中间3D视图914(诸如前述的中间3D视图410或510)。例如，可以通过沿着主角方向226投影3D图像来生成3D视图912。此外，可以通过以下中的至少一个来生成中间3D视图914：沿着中间主角方向投影3D图像、在3D视图912之间内插或将旋转算子应用于3D视图912。然后，驱动器916(例如，驱动器电路，其有时也被称为“显示驱动器”)可以基于3D视图912、中间3D视图914和关联的权重将像素驱动信号918施加到3D电子显示器600中的像素660。这些像素驱动信号可以包括3D视图912和中间3D视图914与关联的权重的乘积的角组合。
注意，像素驱动信号918可以是六(6)或八(8)位数字值，这导致施加到3D电子显示器600中的单元或像素660的离散或步进模拟信号。(然而，更一般地，像素驱动信号918可以是模拟信号或数字值。)离散模拟信号可以包括使扭曲向列型液晶(其用作光值650的非限制性示例)中的分子取向的电压，使得扭曲向列型液晶的双折射在光束606穿过像素660时产生所述光束606的期望的旋转或相位改变。变化的相位改变可导致由像素660中的正交偏振器传递的光的不同强度(并且因此导致经调制光束606’的不同强度)。以这种方式，能够在3D电子显示器600上产生期望的亮度和对比度。另外，通过将不同的电压施加到与不同颜色(在使用滤色器的实施例中)关联的像素660的子集、或者通过在不同的时间对像素660施加不同的电压(在光束606的颜色作为时间的函数而在不同颜色之间顺序地变化，即，光束是场序颜色系统中的彩色光束的实施例中)，能够获得颜色空间中的位置。具体地，人类视觉系统可以对于不同的像素660整合不同颜色的不同强度以感知颜色空间中的位置。
代替单独的驱动器916，在一些实施例中，驱动器916或驱动器916的至少一些功能被包括在图形处理单元中。这在图9B中示出，其示出了根据本文所述原理的另一个实施例的、示例中包括3D电子显示器600的电子设备930的框图。具体地，在图9B中，图形处理单元932包括驱动器916。
在前述讨论中，注意，驱动器916、图形处理单元910或图形处理单元932有时被称为“显示驱动器装置”。
虽然图9A和图9B示出了包括3D电子显示器600的电子设备中的超采样技术，但是在一些实施例中，超采样技术在电子设备900和930中的一个电子设备中的一个或多个组件中实施，诸如3D电子显示器600中的一个或多个组件，其可以与3D电子显示器600或者电子设备900和930中的一个的其余部分单独地或与其结合提供。
可以使用各种设备和电路来实施与本文所述原理一致的实施例，其包括但不限于集成电路(IC)、超大规模集成电路(VLSI)、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)等、固件、软件(诸如程序模块或一组指令)以及以上两个或多个的组合中之一。例如，与本文所述原理一致的实施例的元件或“块(block)”可以全部实施为ASIC或VLSI电路内的电路元件。例如，采用ASIC或VLSI电路的实施方案是基于硬件的电路实施方案的示例。在另一个示例中，实施例可以被实施为使用在操作环境或基于软件的建模环境(例如，
Figure GDA0001587986070000201
MathWorks公司、Natick、MA)中执行的计算机编程语言(例如，C/C++)的软件，所述操作环境或基于软件的建模环境由计算机执行(例如，存储于存储器中并由计算机的处理器或图形处理器执行)。注意，一个或多个计算机程序或软件可以构成计算机程序机制，并且编程语言可以被编译或解释，例如，可配置或配置(其在本讨论中可互换地使用)，由计算机的处理器或图形处理器执行。在又一示例中，可以使用实际或物理电路(例如，作为IC或ASIC)来实施块、模块或元件中的一些，而其他块可以用软件或固件来实施。具体地，根据以上定义，可以使用基本上基于硬件的电路方法或设备(例如，IC、VLSI、ASIC、FPGA、DSP、固件等)来实施本文描述的一些实施例，而其他实施例也可以被实施为例如软件或使用计算机处理器或图形处理器执行软件的固件、或软件或固件和基于硬件的电路的组合。
电子设备可以是(或可以被包含于)：台式计算机、膝上型计算机、小型笔记本/上网本、服务器、平板电脑、智能手机、蜂窝电话、智能手表、消费电子设备、便携式计算设备、集成电路、3D电子显示器的一部分(诸如3D电子显示器600的一部分)或另一电子设备。该电子设备可以包括电子设备900或930的一些或全部功能。
集成电路可以实施电子设备的一些或全部功能。集成电路可以包括用于确定角组合、生成像素驱动信号或两者的硬件机制、软件机制或以上两者。在一些实施例中，用于设计包括本文描述的一个或多个电路的集成电路或集成电路的一部分的处理的输出可以是计算机可读介质，诸如例如磁带或光盘或磁盘。计算机可读介质可以用数据结构或描述电路的其他信息来编码，所述电路可以物理地实例化为集成电路或集成电路的一部分。尽管对于这种编码可以使用各种格式，但是这些数据结构通常以以下方式写出：加州理工学院中间格式(CIF)、卡尔马GDS II流格式(GDSII)或电子设计交换格式(EDIF)。集成电路设计领域的技术人员可以从上面详述的类型的示意图和相应的描述中开发出这样的数据结构，并且将数据结构编码在计算机可读介质上。集成电路制造领域的技术人员可以使用这样的编码数据来制造包括本文所述的一个或多个电路的集成电路。
根据本文所述原理的其他实施例，提供了一种提供超采样的方法。图10示出了根据与本文所述原理一致的实施例的、示例中提供超采样的方法1000的流程图。该方法可以由诸如电子设备的前述实施例之一的电子设备或电子设备的前述实施例之一中的组件来执行。提供超采样的方法1000包括：基于角组合来驱动3D电子显示器中的一对相邻像素(操作1014)，其中该对像素中的像素由3D图像的3D视图中的像素和中间3D视图中的像素与关联的权重的至少一个乘积的角组合中的一角组合来驱动。注意，应用于该像素对的3D视图具有与不同主角方向关联的不同的角范围，并且中间3D视图具有与在主角方向之间的中间主角方向关联的中间角范围。而且，当在3D视图的主方向中的主角方向观看3D电子显示器时，观看者看到3D视图，并且当沿着中间主角方向观看3D电子显示器时，观看者看到中间3D视图。
在一些实施例中，提供超采样的方法1000还可选地包括：基于3D图像生成第一3D视图和第二3D视图(操作1010)，并且可选地包括：基于第一3D视图和第二3D视图确定中间3D视图(操作1012)。
在一些实施例中，代替于或除了在操作1012中基于第一3D视图和第二3D视图而被确定之外，方法1000中的中间3D视图可以基于3D图像而被确定。
因此，已经描述了在不增加3D电子显示器的成本或复杂性的情况下增加3D电子显示器的角分辨率的超采样技术的示例。超采样技术可以在3D电子显示器中在逐个像素的基础上，通过应用3D视图中的像素与权重和中间3D视图的一个或多个乘积中的对应像素的角组合来实施。应当理解的是，上述示例仅仅是说明表示本文所述原理的许多具体示例中的一些示例。显然，在不偏离由所附权利要求限定的范围的情况下，本领域的技术人员可以容易地设计出许多其他的配置。

Claims (21)

1.一种显示驱动器装置，包括驱动器电路，所述驱动器电路被配置为：
基于角组合来驱动三维(3D)电子显示器中的一对相邻像素，其中该对像素中的像素由多个角组合中的一角组合驱动，所述多个角组合包括3D图像的中间3D视图中的像素与关联的权重的至少一个乘积和所述3D图像的3D视图中的像素，其中所述中间3D视图在不同3D视图之间，
其中应用于该对像素的3D视图具有与不同的主角方向关联的不同的角范围，并且所述不同的主角方向对应于所述3D电子显示器的不同3D视图的方向；
其中所述中间3D视图具有与所述主角方向之间的中间主角方向关联的中间角范围；以及
其中当沿着所述3D视图的主角方向中的一主角方向观看所述3D电子显示器时，观看者看到所述3D视图，并且当沿着所述中间主角方向观看所述3D电子显示器时，观看者看到所述中间3D视图。
2.根据权利要求1所述的显示驱动器装置，其中所述多个角组合增加所述3D电子显示器的角分辨率。
3.根据权利要求2所述的显示驱动器装置，其中所述3D视图被包含在所述3D图像的64个3D视图中，并且所述3D电子显示器的角分辨率对应于以下中的一个：所述3D图像的128个3D视图、以及所述3D图像的256个3D视图。
4.根据权利要求1所述的显示驱动器装置，其中所述权重包括：当该对像素沿着所述3D电子显示器的水平方向时，为二分之一；当该对像素沿着所述3D电子显示器的垂直方向时，为二分之一；以及当该对像素沿着所述3D电子显示器的对角线方向时，为四分之一。
5.根据权利要求1所述的显示驱动器装置，其中所述中间3D视图沿着所述3D电子显示器的对角线方向；以及
其中所述中间3D视图被包含在对所述3D电子显示器中的、包括该对像素的四个相邻像素的组驱动的角组合中。
6.根据权利要求1所述的显示驱动器装置，其中所述中间3D视图被包含在对所述3D电子显示器中的、包括该对像素的相邻像素的组驱动的角组合中；以及
其中对该组像素驱动的角组合包括：对沿着所述3D电子显示器的水平方向、所述3D电子显示器的垂直方向以及所述3D电子显示器的对角线方向的相邻像素驱动的3D视图之间的中间3D视图。
7.根据权利要求1所述的显示驱动器装置，还包括电气地耦合到所述显示驱动器的图形处理器，所述图形处理器被配置为：
基于所述3D图像生成第一3D视图和第二3D视图；以及
基于所述第一3D视图和所述第二3D视图确定所述中间3D视图。
8.根据权利要求1所述的显示驱动器装置，其中所述驱动器电路包括图形处理器，所述图形处理器被配置为：
基于所述3D图像生成第一3D视图和第二3D视图；
基于所述第一3D视图和所述第二3D视图确定所述中间3D视图；以及
驱动该对像素中的第一像素和第二像素。
9.一种背光体，包括根据权利要求1所述的显示驱动器装置，所述背光体还包括：
板光导，被配置为以非零传播角引导准直光，
其中所述板光导还被配置为从所述板光导的表面发射被引导的准直光的一部分；以及
所述板光导表面处的多束衍射光栅，所述多束衍射光栅被配置为从所述板光导衍射地耦合出准直光的一部分，作为从所述板光导表面发射的多个光束，
其中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角方向不同的主角方向，以及
其中所述光束的主角方向对应于所述3D电子显示器的3D视向，以及
其中所述光束表示所述3D电子显示器在所述3D视向上的像素之一。
10.根据权利要求9所述的背光体，还包括光学地耦合到所述板光导的光源，所述光源被配置为向所述板光导提供光。
11.根据权利要求10所述的背光体，其中所述光源包括多个不同的光学源，所述多个不同的光学源被配置为以所述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提供不同颜色的光。
12.一种3D电子显示器，包括根据权利要求9所述的背光体，所述3D电子显示器还包括用来调制所述多个光束中的光束的光阀，所述光阀与所述多束衍射光栅相邻。
13.一种三维(3D)电子显示器，包括：
驱动器，被配置为利用角组合来驱动所述3D电子显示器的像素，其中所述角组合包括3D图像的中间3D视图与关联的权重的乘积和所述3D图像的不同3D视图，其中所述中间3D视图在不同3D视图之间；
其中，当沿着与所述不同3D视图中的一3D视图关联的主角方向观看所述3D电子显示器时，观看者看到3D视图，并且当沿着与所述中间3D视图中的一中间3D视图关联的中间主角方向观看所述3D电子显示器时，观看者看到中间3D视图；
板光导，被配置为以非零传播角引导准直光，作为被引导的光束；以及
所述板光导的表面处的多束衍射光栅阵列，该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，作为具有对应于所述3D电子显示器的不同3D视图的方向的不同主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，还包括电气地耦合到所述驱动器的图形处理器，所述图形处理器配置为：
基于所述3D图像生成所述3D视图；以及
基于所述3D视图确定所述中间3D视图。
15.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阵列包括具有弯曲衍射特征的啁啾衍射光栅。
16.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阵列包括线性啁啾衍射光栅。
17.根据权利要求13所述的3D电子显示器，还包括光阀阵列，所述光阀阵列被配置为选择性地将所述耦合出的光束调制为对应于所述3D电子显示器的不同3D视图的3D像素。
18.一种提供超采样的方法，所述方法包括：
基于角组合来驱动三维(3D)电子显示器中的一对相邻像素，其中该对像素中的像素由多个角组合中的一角组合驱动，所述多个角组合包括3D图像的中间3D视图中的像素与关联的权重的至少一个乘积和所述3D图像的3D视图中的像素，其中所述中间3D视图在不同3D视图之间，
其中应用于该对像素的3D视图具有与不同的主角方向关联的不同的角范围，并且所述不同的主角方向对应于所述3D电子显示器的不同3D视图的方向；
其中所述中间3D视图具有与所述主角方向之间的中间主角方向关联的中间角范围；以及
其中当沿着所述3D视图的主角方向中的一主角方向观看所述3D电子显示器时，观看者看到所述3D视图，并且当沿着所述中间主角方向观看所述3D电子显示器时，观看者看到所述中间3D视图。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述方法还包括：
基于所述3D图像生成第一3D视图和第二3D视图；以及
基于所述第一3D视图和所述第二3D视图来确定中间3D视图。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述多个角组合增加所述3D电子显示器的角分辨率。
21.一种与驱动器电路结合使用的计算机可读介质，所述计算机可读介质包括非暂时性计算机可读存储介质和嵌入其中的用来提供超分辨率的计算机程序机制，所述计算机程序机制包括：
用于基于角组合来驱动三维(3D)电子显示器中的一对相邻像素的指令，其中该对像素中的像素由多个角组合中的一角组合驱动，所述多个角组合包括3D图像的中间3D视图中的像素与关联的权重的至少一个乘积和所述3D图像的3D视图中的像素，其中所述中间3D视图在不同3D视图之间，
其中应用于该对像素的3D视图具有与不同的主角方向关联的不同的角范围，并且所述不同的主角方向对应于所述3D电子显示器的不同3D视图的方向；
其中所述中间3D视图具有与所述主角方向之间的中间主角方向关联的中间角范围；以及
其中当沿着所述3D视图的主角方向中的一主角方向观看所述3D电子显示器时，观看者看到所述3D视图，并且当沿着所述中间主角方向观看所述3D电子显示器时，观看者看到所述中间3D视图。
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