CN110392248A - 线性致动的显示器及其实施方法 - Google Patents

Abstract

本申请案涉及一种线性致动的显示器及其实施方法。一种设备包含图像传感器(716)、线性致动器(706)、耦合到所述线性致动器(706)的投影仪(710)以及耦合到所述图像传感器(716)及所述线性致动器(706)的控制器(702)。所述控制器(702)经配置以基于来自所述图像传感器(716)的图像数据而确定用户的眼睛的位置。所述控制器(702)进一步经配置以激活所述线性致动器(706)以将所述投影仪(710)驱动到与投射到位于所述位置处的所述眼睛相关联的方位。所述控制器(702)进一步经配置以起始经由所述投影仪(710)而投射描绘三维场景的视图的图像，所述图像是基于所述位置而选择的。

Description

线性致动的显示器及其实施方法

相关申请案

本申请案主张2018年3月2日提出申请的美国临时申请案第62/637,895号、2018年4月23日提出申请的美国临时申请案第62/661,316号、2018年12月31日提出申请的美国临时申请案第62/786,818号及2018年12月31日提出申请的美国临时申请案第62/786,830号的优先权，所述临时申请案据此以引用的方式并入。

技术领域

本发明涉及一种显示器，且更特定来说涉及一种线性致动的显示器及其实施方法。

背景技术

立体显示器将场景的不同图像呈现给用户的眼睛中的每一者。不同图像向眼睛中的每一者的此呈现被称为立体视觉。不同图像对应于来自稍微不同角度的视图以模拟双眼差异，所述双眼差异将在用户观察自然世界中的场景的情况下由于眼睛的水平间隔(视差)而发生。因此，立体视觉产生深度印象。立体显示器通常使用一些类型的眼镜(有源或无源的)来将左眼图像及右眼图像从显示器切换到适当眼睛。

此外，自动立体显示器在无专门眼镜的情况下提供左眼图像及右眼图像。此通常通过形成所谓的多视图显示器而完成。此类显示器使用若干个技术中的任一者来产生多个视图，所述若干个技术可涉及柱状(lenticular)透镜、透镜阵列、视差屏障或多个投影仪。在多个投影仪的情形中，由显示器形成的视图的数目通常等于投影仪的数目。因此，如果使用10个投影仪，那么系统可被视为10视图3D显示器。然而，当用户相对于显示器而改变方位时，10个视图可不足以提供平滑运动视差。

如果自动立体显示器将具有宽广观看角度，那么必须产生足够视图来提供图像的高角度分辨率。举例来说，在具有30度观看角度及10个视图的显示器中，每视图的角度分辨率为3度。此意指当用户相对于屏幕移动时，显示器上的图像可显现为具有“抖动(judder)”，这是因为从一个视图到下一视图的图像将在透视角度上具有大的改变。可引入较多视图(及对应投影仪)来增加角度分辨率以消除“抖动”。超级多视图显示器提供 最平滑运动视差效应且模拟真正光场显示器。这些显示器向用户的眼睛中的每一者提供多个视图以实现大约0.1°的角度分辨率。然而，此类显示器可需要多于100个投影仪来提供此优良角度分辨率及平滑视差。

发明内容

揭示用于基于用户眼睛检测而增加自动立体显示器中的角度分辨率的系统及方法。特定来说，所揭示系统及方法可在无需添加额外投影仪的情况下增加角度分辨率。此外，与从较大投影仪阵列中的每一者同时投射视图的系统相比，所揭示系统及方法可一次投射较少视图。因此，所揭示系统及方法可具有经降低再现复杂性。因此，显示器的成本及大小/重量均可减小，这是因为可使用较少投影仪且还因为可使用较少或较廉价图形处理单元。

在一些实例中，显示器包含投影仪阵列、相机及控制器。投影仪阵列以线性方式或栅格方式进行布置。举例来说，投影仪阵列可水平地布置。投影仪经配置以投射到空间中的观看窗，所述观看窗经定大小及经间隔使得用户的眼睛位于不同观看窗中。相机捕获用户的眼睛的图像且基于所述图像，控制器确定用户的眼睛在与所述阵列中的投影仪相关联的观看窗内的位置。控制器通过致使将场景的不同图像投射到用户的眼睛位于其中的不同窗而实现立体视觉。此外，控制器基于用户的眼睛在观看窗内的位置而选择图像。当眼睛在与投影仪相关联的观看窗内水平地移动时，控制器相应地改变由投影仪投射的图像。由于控制器基于眼睛在观看窗内的位置而选择被投射到观看窗的图像，因此每一投影仪的每一观看窗能够显示多于一个视图。因此，显示器在无需添加额外投影仪的情况下具有经增加水平角度分辨率。因此，当用户相对于显示器水平地移动时，显示器可提供平滑水平运动视差。此外，控制器可通过进一步基于用户的眼睛在观看窗内的垂直位置来选择经投射图像而形成垂直运动视差效应。因此，可由控制器使用一行投影仪来形成垂直视差效应及水平视差效应两者。在替代实例中，可至少部分地通过使用投影仪的栅格来产生垂直视差效应。

一种设备包含投影仪阵列，所述投影仪阵列包含多个投影仪。每一投影仪经配置以投射到对应观看窗。所述设备进一步包含图像传感器及控制器。所述控制器经配置以基于来自图像传感器的图像数据而确定用户的第一眼睛的位于第一观看窗内的第一位置。所述第一观看窗对应于多个投影仪中的第一投影仪。所述控制器进一步经配置以基于图像数据而确定用户的第二眼睛的位于第二观看窗内的第二位置。所述第二观看窗对应于 所述多个投影仪中的第二投影仪。所述控制器进一步经配置以起始经由第一投影仪而投射描绘三维场景的第一视图的第一图像。所述第一图像是基于第一位置而选择的。所述控制器进一步经配置以起始经由第二投影仪而投射描绘三维场景的第二视图的第二图像。所述第二图像是基于第二位置而选择的。

一种方法包含基于来自图像传感器的图像数据而确定用户的第一眼睛的位于第一观看窗内的第一位置。所述第一观看窗对应于多个投影仪中的第一投影仪。所述方法进一步包含基于图像数据而确定用户的第二眼睛的位于第二观看窗内的第二位置。所述第二观看窗对应于所述多个投影仪中的第二投影仪。所述方法进一步包含起始经由第一投影仪而投射描绘三维场景的第一视图的第一图像。所述第一图像是基于第一位置而选择的。所述方法进一步包含起始经由第二投影仪而投射描绘三维场景的第二视图的第二图像。所述第二图像是基于第二位置而选择的。

一种计算机可读存储装置存储指令，所述指令可由一或多个处理器执行以基于来自图像传感器的图像数据而确定用户的第一眼睛的位于第一观看窗内的第一位置。所述第一观看窗对应于多个投影仪中的第一投影仪。所述指令可进一步由所述一或多个处理器执行以基于图像数据而确定用户的第二眼睛的位于第二观看窗内的第二位置。所述第二观看窗对应于所述多个投影仪中的第二投影仪。所述指令可进一步由所述一或多个处理器执行以起始经由第一投影仪而投射描绘三维场景的第一视图的第一图像。所述第一图像是基于第一位置而选择的。所述指令可进一步由所述一或多个处理器执行以起始经由第二投影仪而投射描绘三维场景的第二视图的第二图像。所述第二图像是基于第二位置而选择的。

在一些实例中，显示器包含线性致动器、耦合到所述线性致动器的投影仪、相机及控制器。线性致动器经配置以使投影仪在一定方向(例如，水平方向)上移动。相机捕获用户的眼睛的图像且基于所述图像，控制器确定用户的眼睛的位置。基于用户的眼睛的位置，控制器激活线性致动器以将投影仪移动到与投射到位于所述位置处的眼睛的瞳孔的一部分相关联的方位。控制器进一步基于所述位置而选择图像且起始经由投影仪而投射所述图像。当眼睛水平地移动时，控制器改变所投射的图像且相应地驱动线性致动器。因此，显示器在无需添加额外投影仪的情况下具有经增加水平角度分辨率。因此，当用户相对于显示器水平地移动时，显示器可提供平滑水平运动视差。此外，控制器可通过进一步基于用户的眼睛的垂直位置来选择经投射图像而形成垂直运动视差效应。观看窗可在垂直方向上由漫射体屏幕扩展。因此，用户的眼睛可在无需重新定位对应投影仪的情况下于观看窗内垂直地移动。

一种设备包含图像传感器、线性致动器、耦合到所述线性致动器的投影仪以及耦合到所述图像传感器及所述线性致动器的控制器。所述控制器经配置以基于来自所述图像传感器的图像数据而确定用户的眼睛的位置。所述控制器进一步经配置以激活所述线性致动器以将所述投影仪驱动到与投射到位于所述位置处的所述眼睛相关联的方位。所述控制器进一步经配置以起始经由所述投影仪而投射描绘三维场景的视图的图像，所述图像是基于所述位置而选择的。

一种方法包含从图像传感器接收图像数据。所述方法进一步包含基于所述图像数据而确定用户的眼睛的位置。所述方法进一步包含激活线性致动器以将投影仪驱动到与投射到位于所述位置处的所述眼睛相关联的方位。所述方法进一步包含起始经由所述投影仪而投射描绘三维场景的视图的图像，所述图像是基于所述位置而选择的。

一种计算机可读存储装置存储指令，所述指令可由一或多个处理器执行以从图像传感器接收图像数据。所述指令可进一步由所述一或多个处理器执行以基于所述图像数据而确定用户的眼睛的位置。所述指令可进一步由所述一或多个处理器执行以激活线性致动器以将投影仪驱动到与投射到位于所述位置处的所述眼睛相关联的方位。所述指令可进一步由所述一或多个处理器执行以起始经由所述投影仪而投射描绘三维场景的视图的图像，所述图像是基于所述位置而选择的。

附图说明

为详细描述各种实例，现在将参考附图，其中：

图1展示用于基于用户眼睛检测而增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的系统的图式。

图2A图解说明用于增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的系统，所述自动立体多视图显示器将三维场景的第一视图投射到位于第一位置处的眼睛。

图2B图解说明用于增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的系统，所述自动立体多视图显示器在眼睛于观看窗内水平地移动之后将三维场景的第二视图投射到位于第二位置处的眼睛。

图3A图解说明用于增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的系统，所述自动立体多视图显示器将三维场景的第一视图投射到位于第一位置处的眼睛。

图3B图解说明用于增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的系统，所述自动立体多视图显示器在眼睛于观看窗内垂直地移动之后将三维场景的第二视图投射到位 于第二位置处的眼睛。

图4图解说明用于增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率从而致使两个投影仪响应于眼睛位于与所述投影仪两者相关联的观看窗中而将相同图像投射到眼睛的系统。

图5A是第一图式，其展示在眼睛位于两个观看窗中时对投射到各种观看窗的光的总和强度的控制。

图5B是第二图式，其展示在眼睛位于观看窗中的一者中时对投射到各种观看窗的光的总和强度的控制。第一图式及第二图式图解说明在眼睛从其中观看窗重叠的区域移动到其中观看窗不重叠的区域时，眼睛经历一致光强度。

图6是用于增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的方法的流程图。

图7图解说明用于增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的额外系统，所述额外系统包含用以移动投影仪的致动器。

图8A图解说明每眼睛进一步包含三个投影仪的额外系统的实例。

图8B图解说明眼睛同时接收描绘三维场景的不同视图的三个不同图像。

图9图解说明其中单个投影仪同时将三个视图投射到每一眼睛的额外系统的实例。

图10图解说明其中包含额外致动器以在两个维度上驱动投影仪的额外系统的实例。

图11是用于增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的另一方法的流程图。

图12是可执行本文中所描述的功能的计算机系统的框图。

具体实施方式

参考图1，展示用于基于用户眼睛检测而增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的系统100的图式。系统100包含控制器102、投影仪阵列104、图像传感器106及屏幕组合件108。系统100可包含比所图解说明多的组件。举例来说，系统100可包含一或多个扬声器、一或多个通信接口、光学媒体驱动器等。

控制器102包含一或多个处理单元。处理单元的实例包含中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)等。在一些实施方案中，控制器102针对投影仪阵列104中的每一投影仪包含GPU。尽管未图解说明，但系统100可进一步包含存储指令的一或多个计算机可读存储装置(例如，计算机存储器)，所述指令可由控制器102执行以执行本文中所描述的功能中的一或多者。如本文中所使用，计算机可读存储装置为制造物件且并非信号。在一些实施方案中，控制器102包含经配置以执行本文中所描述的功能中的一或多者的专用硬件，例如现场可编程门阵列。图像传感器106可对应于相机或其它类型的成像装 置。

在所图解说明实例中，投影仪阵列104包含第一投影仪104a、第二投影仪104b、第三投影仪104c、第四投影仪104d、第五投影仪104e及第六投影仪104f。替代实例包含更多或更少投影仪。投影仪104a到104f可对应于数字光处理投影仪(DLP为德克萨斯州达拉斯(Dallas，Texas)的德州仪器公司(Texas Instruments Inc.)的注册商标)、硅上液晶(LCoS)、投影仪(3LCD为日本东京(Tokyo，Japan)的精工爱普生株式会社(SeikoEspon Kabushiki Kaisha)的注册商标)或任何其它类型的投影仪。投影仪104a到104f水平地布置，但其它定向为可能的。屏幕组合件108可包含漫射体屏幕、一或多个菲涅耳(Fresnel)透镜、全息屏幕或其组合。举例来说，屏幕组合件108可包含放置于两个菲涅耳透镜之间的漫射体屏幕。在另一实例中，屏幕组合件108不包含漫射体屏幕。屏幕组合件经配置以将光从投影仪104a到104f的阵列中的每一者引导到观看区带110内的多个观看窗112中的对应一者。多个观看窗112包含第一观看窗112a、第二观看窗112b、第三观看窗112c、第四观看窗112d、第五观看窗112e及第六观看窗112f。屏幕组合件108经配置以将光从第一投影仪104a引导到第六观看窗112f、将光从第二投影仪104b引导到第五观看窗112e、将光从第三投影仪104c引导到第四观看窗112d、将光从第四投影仪104d引导到第三观看窗112c、将光从第五投影仪104e引导到第二观看窗112b且将光从第六投影仪104f引导到第一观看窗112a。在所图解说明实例中，将屏幕组合件108展示为将光107从第二投影仪104b引导到第五观看窗112e。应注意，尽管为易于图解说明而将观看窗112a到112f描绘为其间具有间隙，但在许多实施方案中，观看窗112a到112f中的一些观看窗彼此重叠。

在所图解说明实例中，投影仪104a到104f距漫射体屏幕距离s₁，且观看区带110距屏幕组合件108距离s₂并具有宽度w。观看窗112a到112f中的每一者具有宽度D’。D’、w及观看窗112a到112f的方位为基于s₁及s₂。系统100的制造者可设定s₁。在一些实施方案中，图像传感器106对应于立体相机且控制器102经配置以计算从系统100到用户的距离或系统100进一步包含单独深度传感器，所述单独深度传感器经配置以产生指示从系统100到用户的距离的深度数据。控制器102可接着基于深度数据而计算s₂且接着基于s₂而计算w、D’及观看区带110内的观看窗112a到112f的方位。在其它实施方案中，将s₂、w、D’、观看窗112a到112f的方位或其组合硬编码。

在操作中，图像传感器106产生描绘在漫射体屏幕108前面的场景的图像数据。当用户正使用系统100时，图像数据描绘所述用户。控制器102从图像传感器106接收图像数据且识别位于观看窗112a到112f中的一者内的用户的第一眼睛的位置。控制器102 识别位于观看窗112a到112f中的一者内的用户的第一眼睛(例如，左眼)的第一位置且识别位于所述多个观看窗112a到112f中的一者内的用户的第二眼睛(例如，右眼)的第二位置。投影仪阵列104经布置使得在用户的眼睛大体上水平地对准(或以其它方式与投影仪阵列104对准)时，多个观看窗112a到112f中的每一者的宽度D’阻止第一眼睛及第二眼睛位于同一观看窗中。控制器106基于第一位置而选择描绘三维场景的第一视图的第一图像且起始经由投影仪阵列104中的与多个观看窗112中的包含第一位置的观看窗对应的投影仪而投射第一图像。类似地，控制器106基于第二位置而选择描绘三维场景的第二视图的第二图像且起始经由投影仪阵列104中的与多个观看窗112中的包含第二位置的观看窗对应的投影仪而投射第二图像。三维场景的第一视图及第二视图是来自稍微不同的观看角度。因此，用户的眼睛将各自接收三维场景的不同视图，从而形成立体效应。此外，由于控制器102基于位于所述多个观看窗112内的眼睛的位置而选择图像，因此当眼睛移动穿过所述多个观看窗112中的特定一者时，不同视图可被投射到用户的眼睛，如图2A到2B以及图3A及3B中所图解说明。因此，可在无需添加投影仪的情况下增加角度分辨率。

图2A到2B图解说明系统100的实例，当眼睛在观看窗内水平地移动时，所述系统改变由投影仪投射的图像。特定来说，图2A到2B展示在用户的眼睛206水平地移动穿过第五观看窗112e时，控制器102致使投影仪投射不同图像。如上文所描述及图1中所展示，第二投影仪104b投射到第五观看窗112e。在图2A到2B中所展示的实例中，控制器102基于来自相机106的图像数据而确定眼睛206在第一时间位于第五观看窗112e内的第一位置208处。基于第五观看窗112e内的第一位置208，控制器102起始经由第二投影仪104b而投射第一图像204。控制器102接着基于来自相机106的图像数据而确定眼睛206在第二时间已移动到第五观看窗112e内的第二位置210。基于第五观看窗112e内的第二位置210，控制器102起始经由第二投影仪104b而投射第二图像206。第一图像204及第二图像206对应于同一个三维场景的不同视图。因此，系统100的每一投影仪可投射三维场景的多于一个视图。因此，系统100在无需增加投影仪计数的情况下支持经增加数目个水平视图(例如，水平角度分辨率)。因此，与未跟踪用户的眼睛的具有等效数目个投影仪的另一系统相比，系统100在用户水平地移动穿过所述多个观看窗112时形成相对较平滑水平视差效应。应注意，在其中投影仪阵列104沿着并非水平的轴线布置的实例中，系统100以相同方式增加沿着所述轴线的角度分辨率。此外，系统100提供额外益处，如下文所描述。

图3A到3B图解说明系统100的实例，当眼睛在观看窗内垂直地移动时，所述系统改变由投影仪投射的图像。特定来说，图3A到3B展示在用户的眼睛206垂直地移动穿过第五观看窗112e时，控制器102致使投影仪投射不同图像。在图3A到3B中所展示的实例中，控制器102基于来自相机106的图像数据而确定眼睛206在第一时间位于第五观看窗112e内的第一位置402处。基于第一位置402，控制器102起始经由第二投影仪104b而投射第一图像406。控制器102接着基于来自相机106的图像数据而确定眼睛206在第二时间已移动到第五观看窗112e内的第二位置404。基于第二位置404，控制器102起始经由第二投影仪104b而投射第二图像408。第一图像406及第二图像408对应于同一个三维场景的不同视图。因此，系统100的每一投影仪可在垂直方向上投射三维场景的多于一个视图。因此，系统100在无需增加投影仪计数的情况下支持垂直方向上的多于一个视图(例如，垂直角度分辨率)。因此，与每视图采用一投影仪的系统相比，系统100可在用户垂直地移动穿过多个观看窗112时使用较少投影仪来形成垂直视差效应。此外，在其中用户的眼睛既水平地又垂直地移动的情形中，控制器102可同时形成水平视差效应及垂直视差效应。应注意，在其中投影仪阵列104沿着并非水平的轴线布置的实例中，系统100以相同方式增加沿着垂直于所述轴线的第二轴线的角度分辨率。

参考图4，展示其中眼睛同时位于两个观看窗中的使用情形。如上文所解释，所述多个观看窗112中的一些观看窗可重叠。其中观看窗重叠的系统可通过避免观看窗中的间隙而呈现场景的连续视图。然而，如果眼睛从两个投影仪接收冲突图像，那么图像失真(例如模糊或重影)可发生。在图4的所图解说明实例中，第五观看窗112e与第六观看窗112f重叠且用户的眼睛206位于同时在所述第五观看窗及所述第六观看窗内的位置302处。控制器102起始经由第一投影仪104a及第二投影仪104b两者而投射图像306，使得眼睛206从两个投影仪104a、104b接收相同图像306而非两个不同图像。因此，与其中每一投影仪投射不同图像的系统相比，系统100可呈现较清晰视图。

除降低模糊效应之外或替代降低模糊效应，系统100还可管理由投影仪阵列104投射的光强度，使得在用户的眼睛从所述多个观看窗112中的单个观看窗内的区域移动到所述多个观看窗112中的多于一个观看窗内的区域时，所述眼睛接收相同(或大约相同)光强度。参考图5A及5B，展示图解说明投射到观看窗的总和光强度的图式。在一些实例中，控制器102经配置以在眼睛206移动穿过观看区带110时基于眼睛206的位置而调整由投影仪阵列104投射的光的强度。在图5A及5B中所图解说明的实例中，控制器102调整投影仪，使得眼睛206经历x流明的恒定强度。图5A描绘眼睛206位于第一观看窗112a及第二观看窗112b内的位置处。因此，控制器102调整第五投影仪104e及第六投影仪104f以将x/2流明分别投射到第二观看窗112b及第一观看窗112a，使得 由眼睛206接收的强度的总和为x流明。应注意，投影仪阵列104的强度分布可与图5A中所展示的强度分布不同。举例来说，所述分布可为高斯(Gaussian)分布而非平坦或“正方形”分布。当计算空间点处的投影仪的总和强度时，控制器102可考虑投影仪阵列104的强度分布。图5A进一步描绘控制器102可响应于确定无任何眼睛位于对应观看窗中而停用投影仪或以其它方式致使所述投影仪停止投射。这可减少由系统100消耗的电力且减少对再现组件的需求。因此，与其它系统相比，系统100可利用较简单(且可能较廉价)硬件并消耗较少电力。

图5B描绘眼睛206仅位于第二观看窗112b内的位置处。因此，控制器调整第五投影仪104e以将x流明投射到第二观看窗112b，使得眼睛206也在此位置处接收x流明。

因此，图5A及5B描绘系统100可监测眼睛的方位且调整一或多个投影仪，使得在用户跨越观看窗而水平地移动时，眼睛经历恒定光强度。因此，与其它系统相比，系统100可产生经降低眼睛疲劳且呈现较一致图像。应注意，可关于用户的两只眼睛而执行本文中所描述的由系统100关于一只眼睛所执行的各种操作。因此，尽管为易于解释而关于一只眼睛进行图解说明及描述，但可由系统100针对用户的两只眼睛而执行结合图2A、2B、3A、3B、4、5A及5B所描述的技术。

参考图6，展示图解说明用于对用户的眼睛进行基于位置的投射的方法600的流程图。方法600可由系统100的控制器102执行。方法600包含在602处，基于来自图像传感器的图像数据而确定用户的第一眼睛的位于第一观看窗内的第一位置，所述第一观看窗对应于多个投影仪中的第一投影仪。举例来说，控制器102可确定用户的左眼位于第一观看窗112a内的第一特定位置处。如上文所解释，第一观看窗112a对应于第六投影仪104f。

方法600进一步包含在604处，基于图像数据而确定用户的第二眼睛的位于第二观看窗内的第二位置，所述第二观看窗对应于所述多个投影仪中的第二投影仪。举例来说，控制器102可基于图像数据而确定用户的右眼位于第四观看窗112d内的第二特定位置处。如上文所解释，第四观看窗112d对应于第三投影仪104c。

方法600进一步包含在606处，起始经由第一投影仪而投射描绘三维场景的第一视图的第一图像，所述第一图像是基于第一位置而选择的。举例来说，控制器102可基于用户的左眼在第一观看窗112a中的第一特定位置而选择三维场景的第一图像且起始从第六投影仪104f投射所述第一图像。

方法600进一步包含在608处，起始经由第二投影仪而投射描绘三维场景的第二视图的第二图像，所述第二图像是基于第二位置而选择的。举例来说，控制器102可基于 用户的右眼在第四观看窗112d中的第二特定位置而选择三维场景的第二图像且起始从第三投影仪104c投射所述第二图像。

方法600进一步包含在610处，响应于检测到第一眼睛移动到第一观看窗内的第三位置，起始经由第一投影仪而投射基于第三位置而选择的第三图像。举例来说，控制器102可基于来自图像传感器106的图像数据而检测到用户的左眼位于第一观看窗112a内的新特定位置处。因此，控制器102可基于第一观看窗112a内的新位置而选择新图像以供第六投影仪104f投射。这可在无需使眼睛移动到与不同投影仪相关联的观看窗的情况下诱导水平视差效应、垂直视差效应或这两者。

方法600进一步包含在612处，响应于检测到第二眼睛移动到第二观看窗内的第四位置，起始经由第二投影仪而投射基于第四位置而选择的第四图像。举例来说，控制器102可基于来自图像传感器106的图像数据而检测到用户的右眼位于第四观看窗112d内的新特定位置处。因此，控制器102可基于第四观看窗112d内的新位置而选择新图像以供第三投影仪104c投射。这可在无需使眼睛移动到与不同投影仪相关联的观看窗的情况下诱导水平视差效应、垂直视差效应或这两者。

由于图像是基于眼睛的位置而选择的，因此与每投影仪投射指定视图的系统相比，方法600可提供经增加角度分辨率及/或经降低投影仪计数。

参考图7，展示用于基于用户眼睛检测而增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的另一系统700的图式。系统700包含控制器702、线性致动器706、第一投影仪710、第二投影仪712、屏幕组合件714及图像传感器716。系统700的一些实例包含较多组件，例如一或多个扬声器、深度传感器、壳体、一或多个通信接口、额外投影仪等。屏幕组合件714可包含漫射体屏幕、一或多个菲涅耳透镜、全息光学元件屏幕或其组合。

控制器702包含一或多个处理单元。在一些实施方案中，控制器702针对投影仪710、712中的每一投影仪包含GPU。尽管未图解说明，但系统700进一步包含存储指令的一或多个计算机可读存储装置(例如，计算机存储器)，所述指令可由控制器702执行以执行本文中所描述的功能中的一或多者。如本文中所使用，计算机可读存储装置为制造物件且并非信号。在一些实施方案中，控制器702包含经配置以执行本文中所描述的功能中的一或多者的专用硬件，例如现场可编程门阵列。图像传感器716可对应于相机或其它类型的成像装置。

在图7的实例中，线性致动器706包含电机708及螺杆709，但线性致动器706可用其它类型的线性致动器替换。投影仪710、712布置于轴线上且附接到线性致动器706。在一些实例中，轴线为水平的。线性致动器706经配置以响应于来自控制器702的命令 而使投影仪710、712沿着轴线移动。投影仪710、712将图像投射到屏幕组合件714。屏幕组合件714经配置以将从投影仪接收的光聚焦到特定区。特定来说，屏幕组合件714将来自每一投影仪的光引导到大约与人类瞳孔一样宽的区且在垂直方向上漫射来自投影仪710、712的光，使得从投影仪710、712接收图像的观看窗在垂直方向上扩展。由于如由屏幕组合件714输出的图像的宽度及位置，因此用户的第一眼睛718及第二眼睛720中的每一者可从投影仪710、712中的不同投影仪接收图像。因此，系统700可将三维场景的不同视图呈现给眼睛718、720中的每一者。

在操作中，控制器702基于来自图像传感器716的图像数据而确定第一眼睛718的位置且激活线性致动器706以将投影仪710、712中的一者驱动到与向第一眼睛718投射相关联的方位。当用户平行于线性致动器的轴线移动时，控制器702识别第一眼睛718的经更新位置且激活线性致动器706以将投影仪710、712中的一者驱动到与投射到经更新位置相关联的方位。将第一眼睛718与投影仪710、712中的一者对准可导致将第二眼睛720与投影仪710、712中的另一者对准。在一些实施方案中，系统700进一步包含额外致动器，所述额外致动器经配置以基于用户的所检测瞳孔间距离而调整沿着线性致动器706的投影仪710、712之间的间距。举例来说，控制器702可在校准阶段期间基于来自图像传感器716的图像数据而检测用户的瞳孔间距离。尽管将第一眼睛718图解说明为左眼，但控制器702可基于用户的右眼的位置而驱动致动器。替代地，控制器702可激活致动器以基于左眼及右眼两者的位置而驱动投影仪710、712。因此，投影仪710、712由控制器702移动，使得投影仪710、712中的一者投射到眼睛718、720中的一者，而另一投影仪710、712投射到另一眼睛718、720。因此，眼睛718、720可接收对应于三维场景的不同视图的图像且可实现立体效应。

此外，控制器702基于眼睛718、720的位置而选择三维场景的图像来投射。举例来说，当第一眼睛718水平地移动时，控制器702可致使第二投影仪712投射与三维场景的来自水平地变化的不同视角的视图对应的图像。此外，当第一眼睛718垂直地移动时，控制器702可致使第二投影仪712投射与三维场景的来自垂直地变化的不同视角的视图对应的图像。因此，可由系统700实现水平视差效应及垂直视差效应两者。在所图解说明实例中，第一相机710将第一图像722投射到第二眼睛720，而第二相机712将第二图像724投射到第一眼睛718。第一图像722对应于三维场景的第一视图且第二图像724对应于三维场景的来自稍微不同视角的第二视图。如上文所解释，控制器702基于眼睛718、720的位置而选择图像722、724，所述位置如基于来自图像传感器702的图像数据而确定。

因此，系统700对应于自动立体显示器，与依赖于固定投影仪的阵列来产生具有运动视差的立体效应显示器的系统相比，所述自动立体显示器支持垂直视差效应及水平视差效应两者且每眼睛使用较少投影仪(例如，1个)。

人类眼睛通过被称作调节(accommodation)及转向(vergence)的过程而聚焦于物体上。人类眼睛包含晶状体且调节是指眼睛通过改变晶状体的形状而调整眼睛的屈光力(optical power)以聚焦于一点上。调节到一点导致来自所述点的光射线会聚于眼睛的背部上。转向是指两只眼睛移动到点、共同点。通常通过调节反射(accommodation reflex)而将转向与调节联系在一起。因此，人类眼睛通常调节并会聚到共同点。然而，调节与转向可为分开的。举例来说，在立体显示器系统中，向用户的眼睛呈现不同稍微变化的图像以产生三维效应。然而，当用户聚焦于由立体显示器系统显示的物体上时，用户的眼睛在尝试调节到物体看上去所存在于的空间点的同时会聚到显示器屏幕上的与物体相关联的点，且反之亦然。因此，与用户的眼睛所会聚到的点相关联的光射线可并不会聚于用户的眼睛的背部上。调节与转向的此分开被称作转向调节冲突且可导致立体显示器的一些用户的不适。然而，向每一眼睛提供三维场景的以特定角度到达眼睛的多于一个不同视图(例如，3个或多于3个视图)可通过致使用户眼睛会聚并调节到共同点而减少或解决转向调节冲突。因此，对用户的眼睛接收场景的不同图像的角度进行控制的自动立体显示器系统可减少或解决转向调节冲突。特定来说，以特定角度向用户的眼睛提供多个图像可致使用户的眼睛调节到无限远。因此，不论用户的眼睛转向到哪一空间点，所述点均处于聚焦中。

参考图8A，展示系统700的实例900，所述实例经配置以每眼睛使用多于一个投影仪来补偿转向调节冲突。除第一投影仪710及第二投影仪712之外，实例900还包含第三投影仪920、第四投影仪922、第五投影仪924及第六投影仪926。控制器702经配置以激活线性致动器706以将第二投影仪712驱动到与投射到位于第一眼睛718的位置处的第一眼睛718的瞳孔的第一部分相关联的第一方位、将第六投影仪926驱动到与投射到位于第一眼睛718的位置处的第一眼睛718的瞳孔的第二部分相关联的第二方位，且将第五投影仪924驱动到与投射到位于第一眼睛718的位置处的第一眼睛718的瞳孔的第三部分相关联的第三方位。类似地，线性致动器706将第一投影仪710驱动到与投射到位于第二眼睛720的位置处的第二眼睛720的第一部分相关联的第四方位、将第三投影仪920驱动到与投射到位于第二眼睛720的位置处的第二眼睛720的第二部分相关联的第五方位，且将第四投影仪922驱动到与投射到第二眼睛720的第三部分相关联的第六方位。如所图解说明，第二投影仪712将第二图像724投射到第一眼睛718的瞳孔的 第一部分、第六投影仪926将第三图像938投射到第一眼睛718的瞳孔的第二部分，且第五投影仪924将第四图像936投射到第一眼睛718的瞳孔的第三部分。类似地，第一投影仪710将第一图像722投射到第二眼睛720的瞳孔的第一部分、第三投影仪920将第五图像932投射到第二眼睛720的瞳孔的第二部分，且第四投影仪922将第六图像934投射到第二眼睛720的瞳孔的第三部分。控制器702基于眼睛718、720的位置而选择图像722、724、932、934、936、938。由第一眼睛718接收的图像724、936、938与由第二眼睛720接收的图像722、932、934之间的差异可减少转向调节冲突。

图8B图解说明接收三个不同图像的眼睛的特写视图。特定来说，图8B展示第一眼睛718的瞳孔982的第一部分接收第二图像724、瞳孔982的第二部分接收第三图像938且瞳孔982的第三部分接收第四图像936。如在瞳孔982处所接收的图像中的每一者可具有介于.67毫米与2.67毫米之间的宽度以适应宽度介于2mm到8mm之间的范围内的人类眼睛瞳孔。在一些实例中，所述宽度为1.3毫米(例如，4mm的平均人类眼睛瞳孔宽度的1/3)。

参考图9，展示系统700的实例1000，所述实例经配置以每眼睛使用一个投影仪来补偿转向调节冲突。如图9中所图解说明，第一投影仪710可投射第一图像722、第三图像932及第四图像934中的每一者且第二投影仪712可投射第二图像724、第五图像936及第六图像938中的每一者。因此，系统700可每眼睛使用一个投影仪或每眼睛使用多个投影仪来解决转向调节冲突。

参考图10，展示系统700的实例1100，所述实例经配置以沿着两个轴线驱动投影仪。在实例1100中，线性致动器706安装到第二线性致动器1102。在所图解说明实例中，第二线性致动器1102包含第二电机1104及第二螺杆1106，但可使用其它形式的线性致动器。线性致动器706经配置以沿着第一轴线(例如，水平轴线)驱动投影仪710、712，而第二线性致动器1102经配置以沿着第二轴线(例如，垂直轴线)驱动线性致动器706。因此，线性致动器706、1102经配置以在两个维度上驱动投影仪710、712。控制器702经配置以激活线性致动器706、1102以将投影仪710、712驱动到与投射到用户的眼睛的位置相关联的方位，如上文所描述。

参考图11，展示用于基于用户眼睛检测而增加自动立体多视图显示器中的角度分辨率的另一方法1200。方法1200可由系统700执行。方法1200包含在1202处，从图像传感器接收图像数据。举例来说，控制器702可从图像传感器716接收图像数据。

方法1200进一步包含在1204处，基于图像数据而确定用户的眼睛的位置。举例来说，基于图像数据，控制器702可确定用户的第一眼睛718的位置。

方法1200进一步包含在1206处，激活线性致动器以将投影仪驱动到与投射到位于所述位置处的眼睛相关联的方位。举例来说，控制器702可激活线性致动器706以将第二投影仪712驱动到一方位，来自所述投影仪的光在所述方位处由漫射体屏幕714引导到第一眼睛718的位置。

方法1200进一步包含在1208处，起始经由投影仪而投射描绘三维场景的视图的图像，所述图像是基于位置而选择的。举例来说，控制器702可起始经由第二投影仪712而将第二图像724投射到第一眼睛718的位置。如上文所解释，第二图像724是由控制器702基于第一眼睛718的位置而选择的。

方法1200进一步包含在1210处，起始经由从投影仪偏移的另一投影仪而投射描绘三维场景的不同视图的另一图像，所述另一图像基于用户的第二眼睛的位置。举例来说，控制器702可起始经由第一投影仪710而将第一图像722投射到第二眼睛720的位置。如上文所解释，第一图像722是由控制器702基于第二眼睛720的位置而选择的。通过起始将描绘场景的不同视图的不同图像投射到眼睛718、720，控制器702可形成立体效应。

与其它系统相比，方法1200可提供经增加角度分辨率，这是因为方法1200基于用户的眼睛的位置而确定投影仪投射三维场景的哪一视图而非致使投影仪投射固定视图。此外，由于方法1200致使投影仪移动到与投射到眼睛的位置相关联的方位，因此与依赖于固定投影仪阵列的方法相比，方法1200可使用较少投影仪。此外，移动投影仪允许所述方法在无需使用漫射体屏幕的情况下将图像引导到用户的眼睛。因此，与其它显示器相比，实施方法1200的显示器的聚焦深度可为较长的且图像将在多种转向点处保持处于聚焦中。

参考图12，展示可提供自动立体多视图显示器中的经增加角度分辨率的计算机系统1300的框图。计算机系统1300包含计算装置1302。计算装置1302可对应于控制器102或控制器702。计算装置包含一或多个处理器1304及一或多个计算机可读存储装置1306。一或多个处理器1304可包含一或多个CPU、一或多个GPU、一或多个其它处理器或其组合。一或多个计算机可读存储装置1306可包含一或多个只读存储器(ROM)装置、一或多个随机存取存储器(RAM)装置、一或多个磁盘驱动装置、一或多个其它类型的存储器装置或其组合。一或多个计算机可读存储装置1306存储投影仪系统指令1308，所述投影仪系统指令可由一或多个处理器1304执行以执行本文中所描述的功能中的一或多者。

计算机系统1300进一步包含图像传感器1310。图像传感器1310对应于相机或另一类型的成像装置。举例来说，图像传感器1310可对应于图像传感器106或图像传感器716。计算机系统1300进一步包含投影仪系统1312。投影仪系统1312包含一或多个投影仪、一或多个致动器或其组合。举例来说，投影仪系统1312可对应于投影仪阵列104、投影仪710、712、致动器706、投影仪920、922、924、926、第二致动器1102或其组合。

执行指令1308的一或多个处理器1304经配置以执行本文中所描述的操作。举例来说，一或多个处理器1304可从图像传感器1310接收图像数据且确定用户的眼睛的位置。基于所述位置，一或多个处理器1304选择去往眼睛的一或多个图像且相应地控制投影仪系统1312。此外，一或多个处理器1304可控制投影仪系统1312的一或多个致动器以将一或多个投影仪驱动到与投射到用户的眼睛的位置相关联的方位中。

应注意，可整体或部分地组合所描述系统及方法以及其实例。为图解说明，系统700的实例900可包含第二线性致动器1102。

在此描述中，术语“耦合(couple或couples)”意指间接或直接有线或无线连接。因此，如果第一装置耦合到第二装置，那么所述连接可通过直接连接或通过经由其它装置及连接的间接连接。此外，在一些实施方案中，被图解说明为直接耦合的装置可为间接耦合的。陈述“基于”意指“至少部分地基于”。因此，如果X基于Y，那么X可依据Y及任何数目个其它因子。

修改在所描述实施例中为可能的，且其它实施例在权利要求书的范围内为可能的。

Claims (20)

1.一种设备，其包括：

图像传感器；

线性致动器；

投影仪，其耦合到所述线性致动器；及

控制器，其耦合到所述图像传感器及所述线性致动器，所述控制器经配置以：

基于来自所述图像传感器的图像数据而确定用户的眼睛的位置；

激活所述线性致动器以将所述投影仪驱动到与向位于所述位置处的所述眼睛投射相关联的方位；及

起始经由所述投影仪而投射描绘三维场景的视图的图像，所述图像是基于所述位置而选择的。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器进一步经配置以基于所述眼睛的所述位置而选择所述图像。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述控制器进一步经配置以：

响应于确定所述用户的所述眼睛已移动到第二位置而起始所述线性致动器的移动以将所述投影仪驱动到与投射到位于所述第二位置处的所述眼睛相关联的第二方位；及起始经由所述投影仪而投射描绘所述三维场景的第二视图的第二图像。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述控制器经配置以基于所述第二位置而选择所述第二图像来诱导运动视差效应。

5.根据权利要求2所述的设备，其进一步包括耦合到所述线性致动器的第二投影仪，其中所述控制器进一步经配置以：

确定所述用户的第二眼睛的第二位置；

基于所述第二位置而选择第二图像；及

起始经由所述第二投影仪而投射所述第二图像。

6.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括屏幕组合件，其中所述屏幕组合件经配置以基于所述投影仪的位置而将来自所述投影仪的光引导到数个观看区中的一者。

7.根据权利要求6所述的设备，其中所述控制器经配置以基于确定所述眼睛的所述位置在观看区内而起始所述线性致动器的移动以将所述投影仪驱动到所述方位，所述屏幕组合件经配置以将在所述屏幕组合件处从所述方位接收的光引导到所述观看区。

8.根据权利要求6所述的设备，其中所述屏幕组合件包含菲涅耳透镜、漫射体屏幕、全息光学元件或其组合。

9.根据权利要求1所述的设备，其中所述线性致动器经配置以使所述投影仪沿着第一轴线移动，其中所述设备进一步包括第二线性致动器，所述第二线性致动器经配置以使所述线性致动器沿着垂直于所述第一轴线的第二轴线移动，且其中所述控制器经配置以激活所述第二线性致动器以基于所述眼睛的所述位置而将所述线性致动器驱动到所述第二轴线上的方位。

10.根据权利要求1所述的设备，其中所述线性致动器包括电机及螺杆。

11.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：

第二投影仪，其耦合到所述线性致动器；及

第三投影仪，其耦合到所述线性致动器，其中所述方位与投射到所述眼睛的瞳孔的第一部分相关联，且其中将所述投影仪驱动到与投射到位于所述位置处的所述眼睛相关联的所述方位包含：

将所述第二投影仪驱动到与投射到位于所述位置处的所述眼睛的所述瞳孔的第二部分相关联的第二方位；及

将所述第三投影仪驱动到与投射到位于所述位置处的所述眼睛的所述瞳孔的第三部分相关联的第三方位。

12.根据权利要求11所述的设备，其中所述控制器进一步经配置以：

起始经由所述第二投影仪而投射描绘所述三维场景的第二视图的第二图像；及

起始经由所述第三投影仪而投射描绘所述三维场景的第三视图的第三图像。

13.根据权利要求1所述的设备，其中将所述图像投射到观看窗，且其中所述观看窗的宽度为介于.67毫米与2.67毫米之间。

14.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制器进一步经配置以：

起始经由所述投影仪而投射描绘所述三维场景的第二视图的第二图像；及

起始经由所述投影仪而投射描绘所述三维场景的第三视图的第三图像，其中所述图像、所述第二图像及所述第三图像由所述投影仪同时地投射。

15.一种方法，其包括：

从图像传感器接收图像数据；

基于所述图像数据而确定用户的眼睛的位置；

激活线性致动器以将投影仪驱动到与投射到位于所述位置处的所述眼睛相关联的方位；及

起始经由所述投影仪而投射描绘三维场景的视图的图像，所述图像是基于所述位置而选择的。

16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包括：

响应于确定所述用户的所述眼睛已移动到第二位置而起始所述线性致动器的移动以将所述投影仪驱动到与投射到位于所述第二位置处的所述眼睛相关联的第二方位；及起始经由所述投影仪而投射描绘所述三维场景的第二视图的第二图像。

17.根据权利要求15所述的方法，其中将所述图像投射到所述眼睛的瞳孔的第一部分，所述方法进一步包括：

起始经由第二投影仪而将描绘所述三维场景的第二视图的第二图像投射到位于所述位置处的所述眼睛的所述瞳孔的第二部分；及

起始经由第三投影仪而将描绘所述三维场景的第三视图的第三图像投射到位于所述位置处的所述眼睛的所述瞳孔的第三部分。

18.一种存储指令的计算机可读存储装置，所述指令能够由一或多个处理器执行以：

从图像传感器接收图像数据；

基于所述图像数据而确定用户的眼睛的位置；

激活线性致动器以将投影仪驱动到与投射到位于所述位置处的所述眼睛相关联的方位；及

起始经由所述投影仪而投射描绘三维场景的视图的图像，所述图像是基于所述位置而选择的。

19.根据权利要求18所述的计算机可读存储装置，其中所述指令能够进一步由所述一或多个处理器执行以：

响应于确定所述用户的所述眼睛已移动到第二位置而起始所述线性致动器的移动以将所述投影仪驱动到与投射到位于所述第二位置处的所述眼睛相关联的第二方位；及起始经由所述投影仪而投射描绘所述三维场景的第二视图的第二图像。

20.根据权利要求18所述的计算机可读存储装置，其中所述指令能够由所述一或多个处理器执行以起始所述图像的投射来起始经由所述投影仪而投射描绘所述三维场景的所述视图的所述图像，所述指令能够由所述一或多个处理器执行以起始将所述图像投射到所述眼睛的瞳孔的第一部分，且其中所述指令能够进一步由所述一或多个处理器执行以：

起始经由第二投影仪而将描绘所述三维场景的第二视图的第二图像投射到位于所述位置处的所述眼睛的所述瞳孔的第二部分；及

起始经由第三投影仪而将描绘所述三维场景的第三视图的第三图像投射到位于所述位置处的所述眼睛的所述瞳孔的第三部分。