CN110495167A - 精确多视图显示器 - Google Patents

Abstract

精确多视图(MV)显示系统可以准确地和同时地向宽视野上的不同观看者显示不同内容。MV显示系统可以包含特征，特征使单独MV显示装置能够容易地和高效地拼贴以形成较大的MV显示器。图形界面使用户能够以简单的方式图形地指定观看区域和将在那些区域中可视的关联内容。校准过程使得能够在精确观看位置处指定内容。

Description

精确多视图显示器

技术领域

本公开涉及多视图(MV)显示系统，并且更特别地，涉及可扩展、精确MV显示系统，其可以向容易指定的位置提供任意(例如，不同)内容。

背景技术

本专利或申请文件含有至少一张彩色附图。具有(多个)彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将在请求和缴纳必要费用时由专利局提供。

多视图显示器基于每个观看者相对于显示器的位置同时地向不同观看者呈现不同内容。新颖的微透镜卡(lenticular card)是多视图系统的简单示例。当从不同角度观看时，它们可以显示不同图像。它们使用置于内容条带之上的一系列的圆柱形小透镜(lenslet)，以将每个内容条带定向在唯一的角度范围内。通过使来自单个图像的条带置于小透镜之下的正确位置而形成完整的图像。条带图像可以由印刷片提供，或由平板显示器提供。

图26示出了微透镜显示系统2700的基本操作。微透镜显示系统2700包含两个圆柱形透镜或微透镜(lenticule)2702，其以截面示出，置于内容条带的阵列2704上方。内容条带的阵列2704包含内容条带1、2、3、4、A、B、C和D。在观看区域4D中，观看者将看到条带4挨着条带D的图像。同时地，观看区域3C中的观看者将看到条带3挨着条带C的图像。相应地，可以向在不同位置的不同观看者同时地提供不同图像。

显示系统2700存在显著的局限。观看区域3D中的观看者将看到区域3C图像的条带3部分和区域4D图像的条带D部分。远离内容条带的阵列2704，区域4D、3C、2B和1A分别是宽的。较接近于内容条带的阵列2704，区域3D、2C和1B中的观看者将看到预期对于区域4D、3C、2B和1A的多个图像的部分的组合。当设计印刷微透镜显示器时，需要了解期望的观看距离，从而可以将图像条带布置为向预期观看区域提供一致的图像，而不是提供多个图像的部分的组合。对于电子显示器，可以动态地分配条带，从而在观看者当前所处的位置处创建一致的图像。

如果试图通过增大每个微透镜下方的条带的数目而增大观看区域的数目，则不同观看区域的数目快速增大，而每个的尺寸缩减。将图像瞄准到特定位置变得愈发有挑战性。由于这些和其它的局限，当前的多视图显示器典型地限于非常小的数目的观看区域。二至四个观看区域是常见的，并且用于三维(3D)观看应用的商业单元倾向于在每个小透镜的小数十个条带达到最大。

平板(Flat panel)电子显示像素典型地由子像素(例如，红、绿和蓝子像素)构成，子像素空间上不同，以创建色彩的范围。该技术依赖于人眼对分辨该水平的细节的有限的能力。不幸的是，微透镜充当了放大器，并且会使子像素非常明显。例如，如果红子像素排列为微透镜之下的条带，则其成像位置处的观看者可能仅能看到该微透镜的区域中的红色。为了克服子像素问题，微透镜可以相对于底层面板成角度，从而沿着透镜的长轴覆盖不同颜色的子像素。因为圆柱形微透镜不在该维度上放大，色彩混合恰当地工作。

使用圆柱形透镜的微透镜显示器受限于在单个维度上创建视图，例如，严格地水平或严格地垂直。所谓的“点(Dot)”或“飞眼(Fly Eye)”微透镜使用透镜的2维阵列来允许内容被在两个维度上定向。不幸的是，没有等同的技巧来使微透镜成角度以允许子像素混合，因为两个维度都被放大。

存在传统透镜的替代技术。例如，一个公司(LEIA)使用衍射光学器件来创建具有六十四个视图(每个维度上8个)的显示器。还存在使用视差屏障的技术，但这些技术损失显著的亮度。与时分多路复用的(time division multiplexed)显示器组合的可转向背光(steerable backlight)也已经被公开，但这样的系统的视图数受缺乏高速液晶显示器(LCD)面板的限制。据称使用这样的系统已经实现了高达4个独立的视图。

为了制造大的显示器，常见实践是将较小的显示器以网格(grid)的形式拼贴(tile)。视频墙和大发光二极管(LED)指示牌通常以此方式构建。该方案存在许多优点，包含拼片比单个大的显示器更容易运输、储存和总体上处理。另外，拼片可以布置为许多不同配置。此外，拼片可以被单独地维护或替换，而不必处理整个显示器。此外，拼片更容易制造，因为给定特定缺陷密度，小的拼片没有缺陷的概率远高于很大的显示器。拼贴显示器与简单地建造较大的显示器相比存在缺点。例如，电力和视频信号必须为每个拼片创建，并且路由到每个拼片。此外，每个拼片可能具有不同的亮度或色彩，这可能需要通过校准来校正。

已经创造专用装置，以解决传统拼贴显示器的需求。例如，视频墙控制器可以重缩放和分割标准视频流，以在拼贴的监视器上回放。使用色彩校准器来在拼片之间保持一致的亮度和色彩。专用机构安装系统将拼片保持就位，并且提供管理许多电缆的通道。

尽管独立多视图显示器可以布置为创建较大的显示器的外观，但用于制造这样的拼贴显示器的多视图显示器不包含使此类拼贴显示器较易于构建或较不昂贵的任何特征。

最终，大多数电子多视图显示器目标在于自动立体(auto-stereo)应用，而不提供用于同时向多个位置任意定向任意内容的接口。

所需的是可扩展、精确多视图显示器系统，其可以向容易指定的位置提供任意(例如，不同)内容，以支持位置专有的媒体体验。

发明内容

公开了精确多视图显示器系统的各方面，其可以准确地并同时地在宽视野上将内容瞄准向各个观看者。较大的显示器可以通过拼贴各个单元创建，并且公开了各种技术，其设计为容易且高效地进行拼贴。还公开了校准过程，其使得能够在精确观看位置处指定内容，以及简单接口，其允许用户以图形方式指定观看区域并关联将在这些区域中可视的内容。

附图说明

图1是根据本公开的一个或多个实施例的精确MV显示装置的正视立体图。

图2是根据本公开的一个或多个实施例的精确MV显示装置的分解正视图。

图3是根据本公开的一个或多个实施例的精确MV显示装置的局部分解后视图。

图4是根据本公开的一个或多个实施例的MV显示系统的正视图。

图5A-5C各自示出了根据本公开的一个或多个实施例的子像素图案。

图6是根据本公开的一个或多个实施例的包含多个透镜组件的透镜阵列面板的正视立体图。

图7A-7C是根据本公开的一个或多个实施例的包含三个透镜阵列(第一、第二和第三透镜阵列)的透镜组件的分解侧视立体图。

图8A-8D是根据本公开的一个或多个实施例的第一透镜阵列的正交视图。

图9A-9D是根据本公开的一个或多个实施例的第二透镜阵列的正交视图。

图10A-10D是根据本公开的一个或多个实施例的第三透镜阵列的正交视图。

图11是示出了根据本公开的一个或多个实施例的第一透镜阵列的背侧和第二透镜阵列的前侧的立体图。

图12是示出了根据本公开的一个或多个实施例的第一透镜阵列的背侧和第二透镜阵列的前侧的立体图。

图13A和图13B是根据本公开的一个或多个实施例的第二透镜阵列的侧视立体图，并且图13C-13E是据本公开的一个或多个实施例的第二透镜阵列中的两个的立体图。

图14是根据本公开的一个或多个实施例的透镜组件的局部截面图。

图15A和图15B是根据本公开的一个或多个实施例的第一透镜阵列的截面图。

图16A是根据本公开的一个或多个实施例的具有对其施加的涂层的第一透镜阵列的立体图。

图16B-16D示出了透镜阵列的二次成型，其起到消除施加的涂覆/涂刷步骤以制造图16A的第一透镜阵列140的作用。

图17A是根据本公开的一个或多个实施例的透镜阵列面板的部分后视立体图，并且图17B是第三透镜阵列的侧视立体图。

图17C是单片(single-piece)挡板结构的示例的立体图。

图17D是具有不连续外壁的单片挡板结构的示例的立体图。

图18是根据本公开的一个或多个实施例的漫射器的部分立体图。

图19是根据本公开的一个或多个实施例的显示器控制器的框图。

图20A是根据本公开的一个或多个实施例的图形用户界面的图示，图20B是第一图形用户界面方法的流程图，并且图20C是第二图形用户界面方法的流程图。

图21A是根据本公开的一个或多个实施例的进行校准过程的MV显示系统的框图，图21B是校准过程的流程图，并且图21C是可以在校准过程期间显示的图像。

图22A和图22B各自是根据本公开的一个或多个实施例的显示校准过程期间的校准图案的透镜组件的正视图。

图23A-23F各自是根据本公开的一个或多个实施例的透镜组件在校准过程期间的正视图。

图24A-24T各自是根据本公开的一个或多个实施例的透镜组件在校准过程期间的正视图。

图25A-25I是根据本公开的一个或多个实施例的细化图像。

图26是常规微透镜显示系统的部分视图。

具体实施方式

图1是根据本公开的一个或多个实施例的精确MV显示装置100的正视立体图。MV显示装置100包含多视图像素102的网格并且具有四边形(例如，长方形)形状。其它形状和配置在本公开的范围内。对于观看者，MV显示装置100类似普通的发光二极管(LED)显示器。在一个或多个实施例中，MV显示装置100包含设置在多视图像素102的网格之上的集成相机104。相机104是感测系统的示例，其用于监测MV显示装置100的视野中的活动。在一个或多个实施例中，这样的感测系统包含未集成到MV显示装置100中的传感器，或完全由之构成。

图2是根据本公开的一个或多个实施例的精确MV显示装置100的分解正视图。MV显示装置100包含后盖106和前盖108。高分辨率、平板显示器(FPD)110抵靠后盖106座置。在一个或多个实施例中，平板显示器110包含LCD面板和背光单元。可以使用其它类型的平板显示器110，而不背离本公开的范围。平板显示器110可以被漫射器162(见图18)覆盖，漫射器162起到局部混合平板显示器110的显示子像素的色彩的作用，如以下将更详细描述的。漫射器162被透镜阵列面板112覆盖。

透镜阵列面板112由较小的透镜组件132(见图6和图7A-7C)构成，其各自包含三个透镜阵列140、142、144，透镜阵列140、142、144分别被堆叠以创建多视图像素102的多个多元件透镜系统。(透镜组件132中包含16个这样的透镜系统)。为防止多视图像素102之间的串扰，透镜阵列面板112包含挡板150、152(见图17A)，其位于漫射器162与透镜阵列面板112的透镜之间。包含轨道134和136的轨道系统(见图6)将透镜组件132以一种方式保持在一起，使得允许多视图像素102的紧密堆积。前盖108包含多个孔口108a，其改善多视图像素102的外观。以下参考图5-17C更详细描述了透镜阵列面板112的部件。

图3是根据本公开的一个或多个实施例的精确MV显示装置100的局部分解后视图。在图3中，后盖106的面板106a被移除，以暴露第一驱动器板114和第二驱动器板116。第一驱动器板114包含像素处理单元172(见图19)，其已经特别设计以支持多视图应用。第一驱动器板114还包含电力控制器180(见图19)，其在MV显示装置100内分配电力，电力经由连接到电力连接器118的电缆接收。此外，第一驱动器板114包含网络控制器178(见图19)，其经由连接到数据连接器120的数据线缆传输并接收数据。尽管图3中未示出，但第二驱动器板116还包含耦接到电力控制器180的电力连接器118，以及耦接到网络控制器178的数据连接器120。在一个或多个实施例中，数据连接器120是以连接器，并且网络控制器178根据以数据通信标准传输并接收数据。当多个显示装置100互连以形成拼贴的显示装置时，在MV显示装置100的左右两侧上都提供电力连接器118和数据连接器120使得能够方便和整洁的接线。

为创建具有更多的多视图(MV)像素的较大的显示器，MV显示装置100可以用于拼贴配置中，如图4中所示。图4是根据本公开的一个或多个实施例的MV显示系统122的正视图。MV显示系统122包含多个MV显示装置100，其耦接在一起并被提供有控制信号，控制信号使它们的MV像素102发光，使得不同图像被提供给不同观看区域中的观看者，如以下详细描述的。图4中所示的示例性MV显示系统122包含九个MV显示装置100；然而，MV显示系统122的其它实施例可以包含不同数目的MV显示装置100。

MV显示装置100包含若干特征，其使得拼贴更容易且更高效。在一个或多个实施例中，不存在提供在后盖106和前盖108的侧边缘上的凸起、排风口以及线缆连接器，这使得MV显示装置100能够物理上彼此邻接。安装点提供在MV显示装置100(见图3)的后侧，因此它们不阻碍拼贴。边框(bezel)(其是显示器的边缘与其像素之间的空间)被最小化以改善外观。电力连接器118和数据连接器120在使得能够将MV显示装置100进行菊花链接(daisy-chain)的位置处被提供在后盖106上(例如，其相对侧)，这大大降低了驱动诸如MV显示系统122的拼贴系统所需的线缆的量。此外，控制MV显示装置100的操作的应用软件使得MV显示系统122能够被视为单个大显示器，使得比常规MV显示装置更易于校准和使用。

存在MV显示系统122的许多方面，其一起工作以提供预期的多视图功能。例如，MV显示系统122包含若干子系统，包含光学系统(其是具体地为多视图应用最优化的一个类型的光场显示器)、显示控制器、校准，以及图形界面，其一起工作以提供预期的多视图功能。在以下更详细描述了这些方面中的每个。

光学系统

MV显示装置100是一个类型的光场显示器。常规显示器的每个像素设计为在一个时间显示一个色彩和强度的光，其被投射在显示器的视野之上。相比之下，MV显示装置100的每个多视图(MV)像素102将不同色彩和强度的光同时地投影到各观看区域。就此而言，MV像素102更像投影仪，同时地在许多方向上发出单独地控制的小束的光。

在本公开的一个或多个实施例中，MV显示装置100的透镜阵列面板112包含要置于包含显示像素的阵列的平板显示器(FPD)110之上的光学元件的阵列(多元件透镜系统的阵列)。透镜阵列面板112的多元件透镜系统置于显示像素的子阵列(例如，100×100＝10000显示像素)之上，以共同地形成一个多视图(MV)像素102，其中每个小束对应于一个显示像素。在此示例中，每个MV像素102可以发射基于10000个显示像素的10000个小束，其中每个小束的方向、色彩和亮度独立地可控制。从而，MV像素102的阵列可以认为是小的投影仪的阵列，其中每一个使用平板显示器110的子段(subsection)作为成像装置。替代地，配置可以认为是置于平板显示器110上的放大镜的阵列(即，多元件透镜系统的阵列)。每个透镜系统放大每个显示像素，以填充多元件透镜系统的光瞳。观看者看到的放大的显示像素取决于观看角度，或观看者相对于设置在显示像素之上的透镜系统的光轴的角度。换言之，通过放大镜看到哪些显示像素取决于观看角度。从而，放大允许选择可视(经由观看角度)的像素并允许放大所选择的可视像素以覆盖从观看者的立足点的更大的范围。

与使用离散式投影仪的阵列相比，基于FPD的方案(即，FPD 110与透镜阵列面板112的组合)提供一些优点。对于离散式投影仪设计，需要对于每个MV像素分开地创建驱动电子器件，而在基于FPD的方案中，FPD 110上的全部MV像素可以使用共用的电子器件。在其中固定数目的小束(至第一量级)分别由固定数目的显示像素提供的基于FPD的方案的情况下，可以将MV像素102的数目或空间分辨率与MV显示装置100的角度分辨率权衡。

显示“子像素”

许多FPD经由使用不同色彩的子像素(例如，红、绿和蓝子像素)来创建色彩。换言之，每个显示像素的色彩可以通过使用不同色彩的显示“子像素”设定，“子像素”共同地形成显示像素。当从足够远观看时，显示子像素无法单独地分辨，并且从而创建将单独色彩混合在一起以用于对应的显示像素的效果。在MV应用中，透镜系统的放大可以设定得高，以给出不同的角度分辨率，尽管这可能使单独显示子像素可视。如果观看者在仅给定的显示子像素的小束的路径中而不在形成显示像素的其它显示子像素的小束的路径中，则观看者仅能看到该显示子像素的色彩(例如，红、绿或蓝)，而不是预期的显示像素的混合的色彩。即使在显示子像素之间存在间隙的单色显示器的情况下也可能发生相似问题。

为解决此问题，MV显示装置100使用漫射器162(见图18)，其在平板显示器110的显示子像素之间有效地混合色彩，以用于它们对应的显示像素。根据一些实施例，可以分别为不同显示像素提供分开的(不同的)漫射器，使得每个漫射器仅将该显示像素的显示子像素混合在一起。然而，这将要求漫射器162与平板显示器110的子像素的精确对准。从而，在其它实施例中，在整个平板显示器110之上提供单个漫射器层，其创建足够的局部混合以用于每个显示像素。

在选择适当的漫射器162时可以存在工程权衡。提供宽横向混合的漫射器将良好地混合色彩，但因为漏光(smear)将限制显示器的可实现角度分辨率。

FPD 110上使用的子像素图案改变。典型图案在图5A中示出。在图5A中，子像素图案124包含多个子像素126，其布置为正方形图案中的RGB(垂直)条带。例如，在重复之前，红色显示子像素水平地占据大约空间的三分之一。从而，漫射器162需要跨距大的间隙。垂直地，情况很不同。在图5A中，在显示子像素126之间存在很小的间隙，因此需要很少的漫射。在各种示例性实施例中，漫射器162是非对称漫射器，在水平和垂直维度上提供适当量的漫射。对每个轴独立地优化允许系统保持比如果采用对称漫射器更好的角度分辨率。在一个或多个实施例中，平板显示器110包含子像素126，其布置为子像素图案124，如图5A中所示。在此平板显示器110的情况下，可以使用非对称漫射器162，其提供沿着水平轴线较高的漫射和沿着垂直轴线较低的漫射，如将以下参考图18更彻底描述的。

图5B示出了子像素图案126，其包含布置为正方形嵌片(mosaic)图案的多个子像素126。在一个或多个实施例中，平板显示器110包含布置为子像素图案126的子像素126，如图5B中所示。

图5C示出了子像素图案128，其包含布置为正方形红、绿、蓝、白(RGBW)图案的多个子像素126。在一个或多个实施例中，平板显示器110包含布置为子像素图案128的子像素126，如图5C所示。

未来的FPD可以整合更易于使用的色彩混合技术(例如，场序色彩)，其可以降低对漫射器的需求。从而，使用漫射器在使用典型彩色滤光的子像素通道的FPD中时优选的，并且总体上此漫射器将具有非对称散射分布。

透镜设计和阵列内机械对准和固定装置特征

在各种示例性实施例中，采用多元件透镜(或多元件透镜系统)。使用多个元件来形成透镜系统允许实现对焦、视野和填充因数之间的远远更好的权衡。可以独立地组装每个多元件透镜，包含提供挡板以防止杂散光在MV像素102之间交叉，并且然后将它们在平板显示器110的顶部上排列。这样的技术可能是过分昂贵的。替代地，使用微透镜透镜片的示例，可以想象堆叠透镜的片以并行地创建单独透镜元件。

幼稚的透镜片方案可能存在若干问题。首先，可能难以维持透镜之间沿着光轴的适当间距。其次，差分热膨胀将使得难以在温度改变时保持透镜在校正显示像素之上居中。例如，如果透镜片固定到平板显示器110的一个边缘，则热膨胀将使相对的不固定的边缘上的MV像素102比受限边缘上的MV像素移动更多。第三，光学材料制成的片可以提供杂散光的路径，以平行于平板显示器110通过，从一个MV像素102通过到另一个MV像素。最终，在成型两侧都具有任意表面的大的精确透镜片时可能存在显著的制造挑战。如以下提出的，根据本公开的MV显示装置100克服这些问题。

将多个透镜片保持彼此恒定距离可能是有挑战的。FPD可能相当大，并且该尺寸的片可能展现显著下垂。这可以通过将片保持在与边缘的高张力下而被一定程度上克服。但此方案造成其自身的问题，包含透镜片的拉伸，以及需要大的机械框架，其将导致拼贴的系统中的大的间隙。本公开通过在透镜之间的区域中包含帮助维持精确对准的自对准特征克服这两个问题。这些特征将在以下参考图6-14中详细描述。

防止下垂的一种方式是将片的尺寸限制为较小，并且然后将这些片拼片在一起。在示例性实施例中，将透镜构建为4x4透镜组件132，其经由支撑轨道134、136的系统保持就位，如图6和图7A-7C中所示。

图6是根据本公开的一个或多个实施例的透镜阵列面板112的正视立体图。透镜阵列面板112包含透镜组件132的拼贴的阵列，其各自包含十六个MV像素102。在图6中所示的示例中，透镜阵列面板112包含七列，其各自包含四个透镜组件132；然而，两列被移除以使支撑机械结构可见。透镜阵列面板112可以包含布置为其它配置的其它数目的透镜组件132，而不背离本公开的范围。机械支撑结构被专门地设计，使得其尺寸和形式被透镜组件132自身中的以及透镜组件132之间的可用空间引导。这允许透镜孔口的最大化。

在一个或多个实施例中，支撑结构包含多个垂直轨道134和多个水平轨道136。例如，垂直轨道134和水平轨道136可以整体地形成，或可以焊接在一起。垂直轨道134中的每个具有形成在其中的多个孔口，其中在每个孔口中形成多个内螺纹。透镜组件132使用具有外螺纹的多个螺丝138耦接到垂直轨道134。在透镜组件132置于垂直轨道134和水平轨道136上之后，螺丝138被插入到形成在垂直轨道134中的孔口中并被旋转，这使得螺丝138的头朝向垂直轨道134移动，直到螺丝138的头接触透镜组件132并将它们牢固地紧固(保持)到垂直轨道134。

在一个或多个实施例中，多个透镜组件132拼贴在一起以形成覆盖平板显示器110的透镜阵列面板112。透镜阵列面板112包含辅助对准透镜组件132的特征。应注意到，其它尺寸的阵列和形状的具体细节可以被修改，并且落入本公开的范围内。

图7A、图7B和图7C是根据本公开的一个或多个实施例的透镜组件132的分解侧视立体图。透镜组件132是具有三元件——三个4x4透镜阵列——的光学系统，其中三个元件包括第一透镜阵列140、第二透镜阵列142，以及第三透镜阵列144。第一透镜阵列140包含第一侧140a和第二侧140b，第二侧140b与第一透镜阵列140的第一侧140a相对。第一透镜阵列140还包含布置为4x4阵列的十六个透镜140c。第二透镜阵列142包含第一侧142a和第二侧142b，第二侧142b与第二透镜阵列142的第一侧142a相对。第二透镜阵列142还包含布置为4x4阵列的十六个透镜142c。第三透镜阵列144包含第一侧144a和第二侧144b，第二侧144b与第三透镜阵列144的第一侧144a相对。第三透镜阵列144还包含布置为4x4阵列的十六个透镜144c。当组装时，透镜组件132包含十六个MV像素102，其中每个MV像素102由彼此上下叠置的第一透镜阵列140的透镜140c之一、第二透镜阵列142的透镜142c之一、以及第三透镜阵列144的透镜144c之一，以及在三个透镜140c、142c和144c的堆叠的底下的显示像素的子阵列形成。在本说明书中，单独的透镜(140c、142c和144c)由附图中图示的阵列表面和它们对应的相对表面形成，取决于附图的视角可能图示或可能不图示相对表面。

当组装MV显示装置100时，平板显示器110定位在第三透镜阵列144的第二侧144b的后面，在成像平面处或附近；并且观看者将定位在第一透镜阵列140的第一侧140a的前面。如以下描述的，第一透镜阵列140、第二透镜阵列142和第三透镜阵列144形成多元件(三元(triplet))光学系统(或透镜系统)。

图8A-8D是根据本公开的一个或多个实施例的第一透镜阵列140的正交视图。9A-9D是根据本公开的一个或多个实施例的第二透镜阵列142的正交视图。10A-10D是根据本公开的一个或多个实施例的第三透镜阵列144的正交视图。

每个透镜组件132需要相对于平板显示器110以及其它透镜组件132限制其机械自由度。这通过使用若干特征实现。如以上参考图6描述的轨道系统用于限制FPD到透镜间距，以及每个透镜组件132的滚动、俯仰和偏转(分别绕x、y和z轴)。轨道系统还起到在外壳(即，后盖106和前盖108)内机械固定透镜组件132的作用。轨道系统设计部分动机在于最小化其物理体积，因为该体积不能被光学系统共同占据。透镜孔口可能保持尽可能大，以促进高填充因数(由全部透镜组件132覆盖的FPD 110的量)和吞吐量。

为满足具有最大可能填充因数的设计目标，透镜组件132内的单独透镜非常紧密地邻接。这可以具有在阵列内的每个透镜之间留下很小空间的效果，这驱动了对于在透镜组件内占据很小空间的安装系统的需求。此外，透镜组件132拼贴为使得透镜组件132中的许多被“包围(landlocked)”，即他们被其它透镜组件132完全包围。在示例性实施例中，透镜组件132的安装系统包含一组轨道134、136(见图6)，其行进跨过平板显示器110整体。透镜组件132座置轨道134、136顶上，并且随后固定到它们，如上所述。安装透镜组件132的其它可能性包含将它们规定到由外壳的前盖108提供的前孔口阵列。诸如此类的固定方案认为在本发明的范围内。

运动学安装特征被整合到透镜阵列140、142、144的对之间的接口中。

图11是示出第一透镜阵列140的背侧或第二侧140b和第二透镜阵列142的前侧或第一侧142a的立体图。图11中所示的第一透镜阵列140包含十六个透镜140c；然而，第一透镜阵列140可以包含不同数目的透镜140c而不背离本公开的范围。多个凸起或杆140d从第一透镜阵列140的第二侧140b处的表面延伸。配合表面140e设置在每个杆140d的远端。每个杆140d具有形成在其中的孔口140f。

第二透镜阵列142中包含的透镜142c的数目与第一透镜阵列140中包含的透镜140c的数目相同。多个圆柱形或截断的圆柱形孔142d延伸到第二透镜阵列142的第一侧142a处的表面中。配合表面142e设置在每个孔142d的底部处。第一透镜阵列140的杆140d插入到第二透镜阵列142的对应的孔142d中，直到配合表面140e、142e彼此邻接，由此限制沿着透镜阵列140、142的z轴(或光轴)的移动以及滚动(绕x轴旋转)和俯仰(绕y轴旋转)自由度。

图12是示出第一透镜阵列140的背侧或第二侧140b和第二透镜阵列142的前侧或第一侧142a的立体图。杆140d的一个包含外圆柱形配合表面140g，并且杆140d之另一个包含外圆柱形配合表面140h。每个孔142d具有形成在其中的孔口142f。孔142d的一个包含内圆柱形配合表面142g，并且孔142d之另一个包含内、截断的圆柱形表面，其具有两个平坦配合表面142h(其中仅一个在图12中可见)。

当第一透镜阵列140的杆140d插入到第二透镜阵列142的对应的孔142d中时，外圆柱形配合表面140g邻接内圆柱形配合表面142g，由此限制这两个透镜阵列140、142之间的x和y轴自由度。此外，外圆柱形配合表面140h邻接配合表面142h，由此限制两个透镜阵列140、142之间偏转或绕z轴(光轴)旋转。

图13A和图13B是根据本公开的一个或多个实施例的第二透镜阵列142的侧视立体图，并且图13C、13D和13E是第二透镜阵列142中的两个的立体图。如图13A所示，多个凸起或杆142i从第二透镜阵列142的第二侧142b处的表面朝外延伸。每个杆142i具有形成在其中的孔口142j。一对圆柱形凸起142k从第二透镜阵列142的第一侧表面142l延伸。如图13B中所示，第一凹痕142m和第二凹痕142n形成在第二透镜阵列142的第二侧表面142o中。第一侧表面142l和第二侧表面142o在第二透镜阵列142的相对侧上。在一个或多个实施例中，第一凹痕142m具有"V"形状，并且第二凹痕142n在其底部处具有平坦表面。图13C、图13D和图13E中所示的第二透镜阵列142示出为几乎彼此配合，并且像书本一样打开。当第二透镜阵列142彼此配合时，圆柱形凸起142k设置在第一凹痕142m和第二凹痕142n内。

上述轨道系统(见图6)起到安装透镜组件132、限制透镜组件132的z和y轴，以及限制透镜组件132的滚动、俯仰和偏转的作用。v字形平圆柱(vee-flat-cylinder)特征(142m和142n)起到限制透镜组件的x轴以及限制任意两个相邻透镜组件132(列向)进行共相似滚动、俯仰和偏转的作用。应注意到，这些特征的其它替换和配置可以完成相同的目标，并且认为在本公开的范围内。

图14是根据本公开的一个或多个实施例的透镜组件132的局部截面图。在第一透镜阵列140的杆140d插入到第二透镜阵列142的对应的孔142d中，并且第三透镜阵列144的杆144d插入到第二透镜阵列142的杆142i的孔口142j之后，三个螺丝146被从第三透镜阵列144的第二侧144b插入，穿过第二透镜阵列142，并且拧到第一透镜阵列140的杆140d的内孔中。这使得轴向压缩力施加在三个透镜阵列140、142和144上，由此限制它们的精确对准。在图14中示出了保持透镜组件132的透镜阵列140、142和144的螺丝146之一。

最终，如在任意光学系统中一样，调整对焦的能力可能是符合期望的。在一些实施例中，平板显示器110与透镜阵列面板112之间的距离可以通过替换平板显示器110安装特征与它们相应的座之间的楔片(shim)而调整。在MV显示装置100的外壳中，平板显示器110安装到刚性板，以确保平板显示器110保持平坦。然后此刚性板被安装到外壳自身(例如，后盖106)。楔片可以被添加或从此机械连接移除，以便调整对焦或调整透镜阵列面板112的透镜组件132与平板显示器110之间的距离。

杂散光管理技术

内部挡板

许多光学系统由关于彼此轴向放置的一系列透镜构成，以实现期望的光学性能。在此情况下，透镜通常置于黑筒(black barrel)中。黑筒辅助阻挡不期望的光进入光学系统，其可能引入重影(ghost)图像、热点，和对比度下降。在示例性实施例中，使用透镜的阵列(例如，透镜组件132)，其由堆叠在一起的多个(例如，三个)透镜阵列140、142、144形成，其中可能难以为4x4阵列的16个透镜(或16透镜系统)中的每一个提供黑筒结构。透镜组件132中的杂散光的一种可能的途径是进入透镜组件132的表面的光，其像波导一样内部地传播，并且然后离开透镜组件132的不同表面。这是不期望的，因为现在存在传播到空间中的光线，其无法被校准，因为它们确切的起源是未知的。为了降低此“通道串扰”，一些实施例使用一系列凹槽或凹部140i，其充当透镜组件132的内部挡板。

图15A和15B是根据本公开的一个或多个实施例的第一透镜阵列140的截面图。更特别地，图15A是第一透镜阵列140的截面图，并且图15B是图15A中所示的截面的立体图。如图15B中所示，第一透镜阵列140包含形成到第一透镜阵列140的第二侧140b处的表面中的多个凹槽或凹部140i。凹槽140i之一设置在第一透镜阵列140的每对相邻的透镜140c之间。

连同涂刷将在以下更深入讨论的某些表面，由凹部140i提供的提供这些内部挡板阻挡光在透镜组件132的板坯内以不期望的方式传播。这些凹槽/凹部140i从第一透镜阵列140的第二侧140b处的表面在第一透镜阵列140的材料内朝外延伸。从通道串扰的角度，这具有光学隔离第一透镜阵列140内的每个透镜140c的效果。应注意到，其它形状和配置对于这些内部挡板140i是可能的，并且认为在本发明的范围内。

表面的涂刷

为了进一步解决杂散光以及视觉外观(因为其固有地是视觉仪器)，第一透镜阵列140的若干表面可以涂覆有吸光涂层148，例如，黑涂料。在一个或多个实施例中，吸光涂层148吸收之上入射的光的特定部分，例如，红色涂料或涂层，或之上入射的光的大部分，例如，黑色涂料或涂层。

图16A是根据本公开的一个或多个实施例的第一透镜阵列140的立体图，其具有施加在第二侧140b上的吸光涂层148。由吸光涂层148涂覆的表面包含第一透镜阵列140的边缘140j、透镜140c遇到的第二侧140b的平坦表面、内部挡板/凹槽140i，以及凸起140d(内孔和外孔两者)。

实现相似目的的替代方法包含将黑色材料接合到这些表面，和两部分注射成型，其认为在本公开的范围内。

尽管表面的涂刷可以实现期望的效果，涂刷透镜阵列的特定区域的工艺可能是有挑战的。可以在成型的透镜区域中实现黑色表面的其它方法包含“二次成型”和“模内装饰”，如下所述。

透镜阵列的二次成型和模内装饰

在一个实施例中，(透镜阵列的)部分可以由不透明介质成型，然后将该部分的或周围的光学表面由透明介质成型。此工艺可以进行为相同成型工艺中的两步，或者进行为分开的成型工艺，其中一部分在第一工艺中成型，之后置入用于第二工艺的模具中。

在另一实施例中，当诸如聚合物塑料的成型介质设置在模具中以制造(透镜阵列的)部分时，可以在关闭模具之前将不透明膜放置在模具中，使得膜将被存放(register)并粘合到成型的部分。本领域普通技术人员将认识该技术用于施加装饰到成型的塑料消费品。典型地，膜在模具打开的时间被从辊到辊给送，并使用真空系统紧固到模具的一侧。典型地要求精确存放，以便为透镜阵列中的每个光学器件形成精确孔口。

图16B-16D图示了透镜阵列的二次成型，其起到消除施加以制造图16A的第一透镜阵列140的涂覆/涂刷步骤。

图16B和图16C分别是由不透明部分141a和透明部分141b构成的第一透镜阵列140的侧视图和立体图。由不透明介质成型的不透明部分141a，包含运动学安装特征，如之前描述。透明部分141b通过在不透明部分141a之上或周围成型透明介质形成。

图16D是二次成型的第一透镜阵列140的截面图，如图16B和图16C中所示。由不透明介质成型的不透明部分141a之上和周围的是由透明介质二次成型的透明部分141b，以形成第一透镜阵列140中的相应的透镜的光学表面。图16D是在第一透镜阵列140中的一行透镜的中央取得。不透明部分141a和透明部分141b的不同相对厚度在本发明的范围内。

在防反射涂层之前的涂刷

在制造光学系统的期间，如上所讨论，一系列透镜典型地置于黑色圆柱形壳体中。多元件透镜组件对共同问题采用不同方案。一个示例是在透镜元件的普通制造中，作为示例，透镜被由玻璃或塑料研磨或成型。然后光学元件可以具有施加的光学涂层。例如，可以施加防反射(AR)涂层或特定带通涂层。最终，透镜可以使其边缘涂刷为黑色。尽管透镜通常放置在黑色壳体中，涂刷透镜黑色的边缘可以帮助杂散光问题。

在本公开中，典型的操作顺序可能导致不期望的效果。因此，可能期望改变操作的规范顺序。即，在一些示例性实施例中，透镜组件132的元件(例如，第一透镜阵列140)首先限定其形状，然后进行吸光涂层材料的全部涂刷操作，最后施加光学(例如，防反射或带通)涂层。在具有在可见光谱上具有非常低反射率的典型特性的AR涂层的情况下，这具有当观察透镜组件132时产生视觉上较暗的黑色的效果，因为较少的光被反射并返回到观察者。如果首先施加AR涂层然后进行表面涂刷，则可能存在色彩伪影(artifact)，并且涂刷有给定色彩的表面可能看起来不同。这是由于例如在AR涂层和黑色涂料之间产生的光学界面。应该注意，这是一种可应用于其它涂层和表面处理方案的一般技术。

孔口阵列

不透明孔口可用于管理杂散光和限定光学系统的孔口光阑和光瞳。MV显示装置100可以利用集成到透镜组件132中的三个孔口阵列220、222、224，如图7B和7C所示。这些孔口阵列220、222、224通过创造性的形状和放置克服了制造挑战。如图7C所示，孔口阵列222可以接合到第二透镜阵列142的第二侧142b处的表面。该孔口阵列用作透镜组件132中的十六个光学系统的孔口光阑(即，由透镜140c、142c、144c的每个堆叠体形成的十六个复合透镜)。如图7B所示，另外两个孔口阵列220、224分别放置在第二透镜阵列142的第一侧142a和第三透镜阵列144的第一侧144a之上，使得通过透镜组件132的杂散光路径被阻挡。用于实现这种目的的其它方法是为每个子光学系统(例如，每个透镜组件132)放置单独的孔口，在某些表面上涂刷或涂覆黑色，以及在两个制造步骤(例如二次注射成型)中使用不同的材料。

如图7B和7C所示，透镜组件132包含第一孔口阵列220，第一孔口阵列220包含布置为4×4阵列的多个孔口220a。透镜组件132还包含第二孔口阵列222，第二孔口阵列222包含布置为4×4阵列的多个孔口222a。另外，透镜组件132包含第三孔口阵列224，第三孔口阵列224包含布置为4×4阵列的多个孔口224a。这些内部孔口阵列220、222、224可以由薄的黑色塑料制成，但是在本发明的范围内考虑不同的材料选择。此外，不同于图7B和7C中所示的孔口的其它形状的孔口是可能的，并且被认为在本发明的范围内。

组件132的各个透镜阵列140、142、144包含用于支撑、固定和定位孔口阵列220、222、224的独特特征。如图10B所示，例如，多个圆柱形第一凸起或杆144d和多个圆柱形第二凸起或杆144e从第三透镜阵列144的第一侧144a朝外延伸。孔口144f形成在每个第二柱144e中。第一杆144d用于支撑和定位第三孔口阵列224，第三孔口阵列224位于第二透镜阵列142和第三透镜阵列144之间。第三孔口阵列224可以例如使用粘合胶接合到第一杆144d。第二孔口阵列222可以例如使用粘合胶接合到第二透镜阵列142的第二侧142b处的表面。第一孔口阵列220可以例如使用粘合胶接合到第二透镜阵列142的第一侧142a处的表面。

第三透镜阵列144的第一杆144d限制第三孔口阵列224的若干自由度；即，沿z轴的运动，以及滚动、俯仰和偏转。第三透镜阵列144的第二杆144e用于相对于彼此定位和安装第二透镜阵列142和第三透镜阵列144。形成在第三孔口阵列224中的孔224b装配在第二杆144e之上，如7B所示。孔224b和第二杆144e在x和y轴方向上限制第三透镜阵列144。

挡板

理想地，每个多元件透镜(或透镜组件)132仅接收来自分配给它的平板显示器110的段的光。理论上，可以假设如果透镜系统是对于某个图像高度/视场设计的，那么从该区域之外发出的光将不会通过该系统。然而，在实践中，这种假设可能不成立，因为这些光线可能导致散射的杂散光通过系统并导致对比度降低。由于大多数FPD具有非常大的发射分布(emission profile)，因此场阑不足以解决这些问题。一种方案是用不透明壁隔离(cordon)平板显示器110附近的每个透镜系统(例如，每个透镜组件132)，使得来自一个透镜的FPD区域的光不能透射到另一个透镜。为此，如图17A所示，挡板150、152可以构建在平板显示器110和第三透镜阵列144的第二侧144b之间。挡板150、152起到将给定阵列中的每个透镜通道与其它透镜通道隔离的作用。第三透镜阵列144的第二侧144b包含固定装置特征154，以将挡板150、152定位并固定到第三透镜阵列144，如17B所示。

图17A是根据本公开的一个或多个实施例的透镜阵列面板112的部分后视立体图。换言之，图17A中所示的透镜阵列面板112的侧面是由平板显示器110所见的一侧。多个第一挡板150和多个第二挡板152耦接到第三透镜阵列144的第二侧144b。

图17B是根据本公开的一个或多个实施例的第三透镜阵列144的第二侧144b的立体图。多个第一固定装置154提供在第三透镜阵列144的第二侧144b的表面上。每个固定装置154包含从第二侧144b延伸的四个壁156，每个壁具有实心圆柱的四分之一的形状。在相邻的一对壁156之间形成槽158，以接收第一挡板150和第二挡板152。挡板150、152互锁，以帮助为该特征增加刚性结构。

在一个或多个实施例中，每个第一挡板150包含多个第一槽，其中每个第一槽延伸通过第一挡板150的高度的大约一半。另外，每个第二挡板152包含第二槽，其中第二槽延伸通过第二挡板152的高度的一半。每个第一挡板150与多个第二挡板152互锁。第一挡板150和第二挡板152在第一槽和第二槽的位置处互锁，使得第一挡板150的与每个第一槽相邻的部分围绕第二挡板152之一的一部分设置，并且每个第二挡板152的与其第二槽相邻的部分围绕第一挡板150的一部分设置。

槽158的宽度与挡板150、152的宽度大致相同，使得壁156将挡板150、152牢固地保持就位。对于每个固定装置154，第一挡板150插入到固定装置154的两个共线槽158中，并且第二挡板152插入到固定装置154的另外两个共线槽158中。在一个示例中，第一挡板150成行插入到水平槽158中，第二挡板152成部分列插入到垂直槽158中，如图17B所示。附加第二挡板152由第一挡板150保持在透镜144c之间的没有提供固定装置154的位置处。

隔离每个光学通道的另一种方式是制造单片挡板结构151，其包含挡板150、152，如图17C所示。单片挡板结构151可以通过注射成型或机加工蜂窝结构来实现。

单片挡板结构151可以形成为与透镜组件132相关的特定形状。图17C示出了为具有4×4透镜阵列的透镜组件132准备的单片挡板结构151的示例，但是其它配置也在本发明的范围内。在具有4×4挡板阵列的单片挡板结构151中，外壁厚度可以是内壁的一半，允许这些挡板结构151高效地拼贴而不会增加透镜阵列间距或相互干扰。在该特定实施例中，提供取向标记151a，以出于拼贴目的指示单片挡板结构151的取向，诸如指向特定方向、不连续外壁(例如，外壁的四侧中任意的具有较小的厚度的至少一部分，以与相邻的挡板结构151中具有较大厚度的相应部分配合来拼贴在一起)等的箭头(如图17C所示)。图17D示出了具有不连续外壁的单片挡板结构的示例，出于易于拼贴和定位的目的，其由具有较大(完整)厚度的两个相邻外壁151b和具有较小(零)厚度的另外两个相邻“壁”151c构成。不连续外壁在全部侧提供完整厚度壁，同时仍允许拼贴配置。其它取向指示和壁配置也在本发明的范围内。例如，作为取向指示，与其它凸起相比，一个凸起(垂直线性段的交叉处的圆形区域)可具有增大的尺寸，以指示挡板结构151的适当取向。

外壳前孔口

再次参考图2，MV显示装置100的前盖108包含若干技术特征。首先，前盖108由比外壳的其余部分(例如，后盖106)薄得多的材料制成。由于期望透镜元件尽可能紧密地堆积，因此在前盖108中的孔口108a之间可能没有足够的材料来保持结构完整性。材料越厚，孔口108a必须越大，以不限制视场和场上的相对亮度的光学性能。在零厚度材料的限制中，前盖108中的孔口108a阵列将至少需要与下面的光学表面具有相同的直径。随着材料厚度从零厚度增加，孔口108a的直径必须增加到不使光线晕影(vignette)(或被阻挡)。可能不包含前盖108，但是这会对MV显示装置100的视觉外观产生负面影响，因为透镜组件132和安装硬件之间的间隙将是可见的。

前盖108的孔口108a的另一个考虑因素是视觉外观。透镜组件132的透镜可以具有或不具有施加的光学涂层。光学涂层(诸如，AR涂层)的存在极大地改变了透镜元件本身的视觉外观。为了减少MV显示装置100的前部的忙碌的视觉影响，可能希望前盖108的孔口108a具有在视觉上类似于光学元件的暗色和反射率。因为MV显示装置100固有地是被设计为向观看者显示信息的视觉装置，所以从光学元件或MV像素102分散的特征也从MV显示装置100的功能分散。

漫射器

在彩色滤光显示器中，滤色器放置在不同的显示子像素上，以产生更大的显示像素。大多数FPD都在这种制度下运作。可以调制从每个显示子像素发射的辐射出射(辐射发射)，以产生与显示子像素的色彩原色不同的色彩。红色、绿色和蓝色(RGB)色彩原色主显示子像素结构的三个不同示例在图5A-5C中示出，尽管存在许多其它显示子像素配置。

设计利用电子成像装置的投影系统的一种方法是假设不需要漫射器，并且简单地将透镜放置在距成像装置适当的距离处以将图像投影到期望的平面。在条带RGB滤色器FPD的具体情况下(参见图5A)，这将不提供足够的图像。如果放大，所得到的图像将显示色彩分离，显示单独的显示子像素。对于视觉系统，即人眼观看的系统，这种效果可能非常明显。它有时被称为“屏幕门效应”。

更完善的方法将采用放置在成像装置和透镜之间的漫射器或散射器，以帮助混合色彩原色的空间上不同的区域，或显示子像素。可用于此目的的漫射器的示例是毛玻璃、磨砂玻璃、在视觉上类似于毛玻璃的漫射膜等。这些漫射器通常表现出由其制造中采用的随机过程产生的圆形对称的散射分布。这种方法可以在投影图像的给定区域中产生更均匀的颜色，并具有固有的权衡。权衡可能是降低的空间分辨率的形式，因为漫射器自然地导致图像平面中的空间保真度的损失。

各种示例性实施例采用具有非圆对称的散射分布的工程漫射器162，如图18所示。当这种漫射器162放置在彩色滤光电子成像装置之上时，散射角可以在两个正交的平面内角度上不同。这是有利的，因为它允许沿成像装置的每个特性轴的不同色彩漫射。在条带型RGB显示像素结构的示例中，垂直方向(图5A的y轴)上的色彩漫射要求远小于水平方向(图5A的x轴)。在垂直方向上，漫射器162的目标是使任何两个(相似色彩)显示子像素之间的非活动、非发光区域(即图5A中的显示子像素126之间的黑色区域)的外观最小化。在水平方向上，漫射器162的任务是将来自一个显示子像素(例如红色子像素)的光散射成角度，使得来自相邻显示子像素的光将充分混合。在FPD以一定放大率成像时发生充分混合的情况下，红色、蓝色和绿色子像素将显示为白色像素，而不是空间和色度不同的子像素。

平板显示器110的背光方案或发射分布也可以在确定漫射器162的理想散射角度中起作用。在具有条带型像素结构的示例性平板显示器110中，可以使用的背光的两个示例是准直的和非准直的。准直的背光将产生大体上在逼近(impend)透射性FPD的背面的单个方向上行进的光。非准直的背光将光发射成更大的锥形或立体角。这两个示例将需要大大不同的漫射器散射分布。因此，平板显示器110的发射分布是漫射器散射分布设计中的重要输入。

总体上，工程漫射器162的散射分布是椭圆形的。漫射器162的长轴和短轴可以与平板显示器110的子像素结构的特性轴对准。在条带子像素布置中，散射分布的长轴将对准图5A-5C的x轴，散射分布的短轴将与图5A-5C的y轴对准。与具有圆形对称散射分布的漫射器相比，当适当地设计并与显示器子像素结构对准时，使用这种类型的散射漫射器162是有利的。虽然仍有一些固有的空间保真度损失，但损失降低了。在具有条带型子像素结构的示例性平坦屏幕显示器110中，与具有圆形对称散射分布的标准漫射器相比，具有椭圆散射对称性的漫射器162在垂直方向上的空间保真度的损失可以显著更低。

在由具有放置在顶上的透镜组件132的条带RGB平板显示器110构成的多视图显示装置100的上下文中，漫射器162可以起重要作用。由于条带RGB平板显示器110由具有空间上分开的彩色子像素的显示像素构成，因此来自这些子像素的光将被透镜导向到不同的角度方向。因此，观看该透镜的观察者将看到单个显示子像素的放大部分，从而将显示给观察者的可能色彩限制为滤色器的色彩原色的色彩。漫射器162的实际应用和目的是散射来自单独的显示子像素的光，允许混合三个RGB显示子像素。如前所述，这意味着降低了MV像素的空间分辨率或角度保真度。从实际角度来看，所需的漫射或混合的量仅在单独的显示像素上，将显示子像素混合在一起。事实上，放置在平板显示器110上的漫射器将不仅仅混合给定显示像素的显示子像素。由于显示子像素间距(例如从红色子像素到下一个红色子像素)在垂直和水平方向上不同，因此可能期望在垂直和水平方向上应用不同的色彩漫射。

漫射器162以及背光设计的最优设计中的另一个考虑因素是平板显示器110的物理结构。许多显示面板包含若干层偏光器、盖玻璃等。全部这些元素都是在最佳地混合平板显示器110内的单独的显示子像素的色彩的漫射器162的设计中的考虑因素。

图18是根据本公开的一个或多个实施例的椭圆形漫射器162的部分立体图。漫射器162被示出为布置在平板显示器110的显示子像素126的前面。该示例中的平板显示器110提供准直的背光。图18示出了来自红色子像素126的单个轴上束164，来自绿色子像素126的单个轴上束166，以及来自蓝色子像素126的单个轴上束168。漫射器162产生来自束164的红色光锥164a，来自束166的绿色光锥166a，以及来自束168的蓝色光锥168a。每个锥在截面上是椭圆形的，示出了漫射器162的椭圆形的散射分布。

显示控制器

图19是根据本公开的一个或多个实施例的显示控制器170的框图。在一些实施例中，显示控制器170可以实施为安装在MV显示装置100的外壳中的驱动器板114和116(参见图3)。显示控制器170包含像素处理单元172，像素处理单元172耦接到易失性存储器174、非易失性存储器176、网络控制器178和电力控制器180。显示控制器170包含第一接口179a，第一接口179a耦接到第一组网络和电力连接器120、118(见图3)以支持与另一个装置(例如，主机计算机182)的网络连接1和电力连接1。显示控制器170可以附加地包含第二接口179b，第二接口179b耦接到第二组网络和电源连接器120、118(在图3中的第二驱动器板116上，虽然未示出)以支持与又一个装置(例如，另一个MV显示装置100，其可以菊花链接到本MV显示装置100(参见图4))的网络连接2和电源连接2。

显示控制器170经由网络控制器178从例如主机计算机182接收数据，并驱动平板显示器110，以产生创建导向(多个)观看区域的图像的子束，如下所述。当MV显示装置100是菊花链接的许多MV显示装置100中的一个(参见图4)时，可以不从主机计算机182接收数据，而是从本MV显示装置100“上游”的另一MV显示装置100接收数据。

像素处理单元

像素处理单元(PPU)172在平板显示器110上计算和渲染小束图案，以向相关联的观看区域显示适当的图像。换言之，PPU 172识别第一束小束和第二束小束，第一束小束源自FPD 110上的第一组显示像素，并且被导向到第一观看区域中的第一观看者的瞳孔，以在第一观看者的大脑形成第一图像，第二束小束源自第二组显示像素(不同于第一组显示像素)，并且被导向到第二观看区域中的第二观看者的瞳孔，以在第二观看者的大脑中形成第二图像。

在各种实施例中，PPU 172接收限定第一和第二观看区域的位置的观看区域坐标数据、用于形成第一和第二图像的内容流数据、分别将不同内容与不同观看区域相关联的观看区域到内容流映射、用于校准MV显示装置100的校准参数和/或来自主机计算机182的调色板参数，以在平板显示器110上渲染产生适当的小束图案的图像。

在各种实施例中，在观看区域坐标系中描述观看区域，诸如观看使用MV显示装置100的环境的相机(例如，相机104)的坐标系。另一方面，由平板显示器110产生的小束在小束坐标系中描述，诸如平板显示器110的显示像素的X-Y显示像素坐标或浮点视口(viewport)坐标。PPU 172在观看区域坐标系和小束坐标系之间应用数学变换，以计算观看区域的对应的小束坐标。换言之，PPU 172在观看区域坐标系和小束坐标系之间应用数学变换，以确定激活哪些显示子像素，来产生在观看区域坐标系中的对应位置(观看区域)可见的小束。

由PPU 172控制的每个多视图(MV)像素102具有两个坐标系之间的唯一映射，其包含在其相关联的一组校准参数(p0，p1，...，p15)中。在下面的等式1-5中提供了利用校准参数(p0，p1，...，p15)的观看区域坐标系(X，Y，Z)和小束坐标系(U，V)之间的数学映射的一个实施例。PPU 172使用等式1-5来在观看区域坐标系(X，Y，Z)和小束坐标系(U，V)之间进行映射。

在一个或多个实施例中，PPU 172包含处理器和存储指令的存储器，所述指令使PPU 172接收关于观看区域坐标系中的一组坐标的信息，通过评估等式1-5确定小束坐标系中的对应组的坐标，并且输出关于小束坐标系中的对应组的坐标的信息，其用于驱动平板显示器110。

本领域普通技术人员将认识到，存在许多可替代的数学模型和参数集，其可用于在观看区域坐标系和小束坐标系之间创建映射。如下所述，用校准过程计算每个多视图(MV)像素的校准参数。

为了减少内容流和帧缓冲器的数据带宽和存储要求，色彩位宽度可以小于平板显示器110的原生色彩位宽。在一些实施例中，使用8位表示色彩值，而平板显示器110由24位色彩值驱动。PPU 172存储调色板，该调色板在存储的色彩位宽和原生平板显示器110位宽之间进行转换。例如，存储的8位色彩可以表示为0-255灰度，3：3：2RGB(即红色3位、绿色3位、蓝色2位)或替代色彩表示。还可以微调每个面板的调色板以提供多个面板之间的色彩匹配。

在各种实施例中，PPU 172实施为现场可编程门阵列(FPGA)或应用专用集成电路(ASIC)。本领域普通技术人员将认识到，存在许多其它替代实施方式，包含中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或混合处理器。另外，可以一起使用多个处理器来执行PPU 172的任务。

PPU 172与易失性存储器174和/或非易失性存储器176通信以执行其任务。例如，易失性存储器174可以包含动态随机存取存储器(DRAM)和/或静态随机存取存储器(SRAM)。非易失性存储器176可以包含闪存、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和/或磁盘驱动器。在各种实施例中，PPU 172与易失性存储器174通信以存储动态运行时数据，包含但不限于观看区域数据、内容流数据、观看区域到内容流映射和/或帧缓冲器数据。PPU172与非易失性存储器176通信以存储静态数据，包含但不限于校准参数、调色板、固件、标识号和/或版本号。PPU 172还可以修改非易失性存储器176的内容，例如，设定存储的参数或更新固件。即时更新固件的能力允许更容易的升级，而无需插入额外的编程器线缆并从主机计算机182运行专用软件。

PPU 172在系统中提供缓冲以允许在非理想情况下的平稳的性能降级。典型地，对于诸如LCD的显示器，必须始终以固定速率(例如，30Hz、60Hz)发送视频数据。然而，由于来自主机计算机182的非确定性计算、渲染和数据传输，PPU 172可能以非固定速率生成数据。从而，PPU 172包含在控制平板显示器110时的缓冲，以便例如如果数据太慢则保持最后帧的状态，或者如果数据太快则丢弃帧。

PPU 172通过FPD连接器184驱动平板显示器110。在各种实施例中，FPD连接器184是嵌入式DisplayPort(eDP)接口。本领域普通技术人员将认识到，可以使用许多替代显示接口，包含但不限于DisplayPort、高清多媒体接口(HDMI)、数字视频接口(DVI)和视频图形阵列(VGA)。在一个或多个实施例中，FPD连接器184另外包含用于供电、控制和/或调制平板显示器110的背光的连接。

PPU 172通过网络控制器178与主机计算机182和/或(其它MV显示装置100的)其它显示控制器170通信。PPU 172通过网络发送和/或接收数据，包含但不限于观看区域信息、内容流数据、观看区域到内容流映射、校准参数、调色板参数、标识信息、寻址信息、状态信息和/或其它配置信息。在各种实施例中，网络是以网络，并且网络控制器178提供以太网物理层接口。本领域普通技术人员将认识到，可以使用许多替代数据接口，包含但不限于通用串行总线(USB)、外围组件互连(PCI)、无限带宽和/或雷电在某些情况下，某些数据接口可能优于其它数据接口。例如，以太网通常可以跨越比USB更长的物理距离，这在许多安装配置中可能是有利的。

多MV显示装置拼贴特征

显示控制器170的若干特征便于拼贴多个MV显示装置100以形成更大的显示器。例如，在各种实施例中，这些特征可用于以菊花链方式连接多个MV显示装置100，以减少主机计算机182所需的端口数目，减少电缆长度并简化安装。本领域普通技术人员将认识到存在许多替代连接架构，包含但不限于总线、树、星和/或网格。

网络控制器178包含耦接到相应数据连接器120的两个网络接口179a和179b，以允许将接收到的数据传递到下游MV显示装置100。在各种实施例中，网络控制器178包含双千兆以太网(dual Gigabit)收发器。PPU 172可以从第一网络接口179a接收数据并将数据发送到第二接口179b，反之亦然。第二接口179b上传输的数据可以是第一接口179a上的接收数据的直接副本、接收数据的过滤版本、接收数据的变换版本，或完全独立的数据。

例如，在各种实施例中，由主机计算机182发送的观看区域数据意图由MV显示系统122(参见图4)中的全部MV显示装置100消耗，而内容流数据的不同部分预期由MV显示系统122中的某些MV显示装置100消耗。网络控制器178的第一网络接口179a接收全部MV显示装置100的观看区域和内容流数据，并且PPU 172仅对与MV显示装置100有关的数据进行操作。全部观看区域和内容流数据被直接复制到网络控制器178的第二网络接口179b，以被发送到下游MV显示装置100。在替代实施例中，PPU 172不转发预期用于其MV显示装置100的内容流数据，因为没有其它MV显示装置100将使用该数据。这减少了MV显示系统122内的整体数据流量。

网络控制器178的网络接口179a、179b的方向性可以在运行中编程。这种多向方向性允许安装配置的灵活性。例如，一种情况可能要求主机计算机182在菊花链内放置在MV显示装置100左侧，而另一种情况可能要求计算机182在菊花链内放置在MV显示器右侧。这种方向性编程可以被动地完成，也可以用主动命令完成。在前者的示例中，在网络控制器178的任一网络接口上接收的任何数据可以被操作并且被转发到网络控制器178的其它接口。在后者的示例中，网络控制器178的一个网络接口被指定为上游接口，而另一个被指定为下游接口。如果在下游接口上接收到“设置方向”命令，则可以翻转上游/下游指定。

一些命令可以被广播到链中的全部显示控制器170。例如，在各种实施例中，全部显示控制器170对同一组观看区域数据进行操作，该数据被广播到全部显示控制器170。然而，为了允许菊花链中的不同显示控制器170对不同数据进行操作，显示器控制器170可能需要具有不同的地址。例如，每个显示控制器170可以使用其自己的一组校准参数，并且可以从其自己的内容流部分渲染。分配不同地址的直接方法是每个显示控制器170具有全局唯一ID。例如，PPU 172可以读取具有预编程的全局唯一ID的串行EEPROM。作为另一个例子，唯一ID号可以存储在非易失性存储器176中。主机计算机182可以查询菊花链中的显示控制器170的唯一ID，并将内容流部分映射到那些唯一ID。但是，这些技术需要分开的ID存储器或簿记步骤。

在各种实施例中，在运行时分配临时唯一ID号。例如，主机计算机182将具有基地址和增量值的“设置地址”命令发送到菊花链中的第一显示控制器170。第一显示控制器170将其地址设置为给定的基地址。然后，第一显示控制器170将添加了增量值的基地址连同增量值一起发送到菊花链中的第二显示控制器170。第二显示控制器170将其地址设置为递增的基地址，将地址再次增量，并将新的地址和增量值发送到菊花链中的第三显示控制器170，依此类推。这样，每个显示控制器170在运行时被分配在菊花链内的已知的独特地址。

主机计算机182可以执行查询以在运行时确定链中的显示控制器170的数目。例如，显示控制器170可以被设计为以其唯一地址响应ping命令。ping命令由主机计算机182广播到链中的全部显示控制器170，并且全部显示控制器170以其唯一地址响应ping命令。然后，主机计算机182可以简单地计数或检查ping响应的数目，以确定链中的显示控制器170的数目和地址。这样，应用程序可以适应链中的MV显示装置100的数目，而不是需要固定数目的MV显示装置100。

除了网络接口之外，电力控制器180的电力接口也可以布置为允许菊花链接。例如，可以从电力控制器180的第一接口179a接收电力并将电力传输到电力控制器180的第二接口179b。或者，电力控制器180的第一和第二接口可以直接连接，使得电力可以在任一方向上传输，以允许更灵活的安装。

编程接口

在各种实施例中，用于控制MV显示装置100的主要方法是通过在经由以太网连接到MV显示装置100的显示控制器170的主机计算机182上运行的应用编程接口(API)。该API旨在供程序员用来控制MV显示装置100。该API的主要目的是使用户能够进行三件事：(i)在观看区域坐标系中创建和更新(即，调整大小、移动等)观看区域，(ii)创建和更新(即，改变色彩、文本、滚动方向、图像)可以向观看区域显示的内容流，以及(iii)将观看区域分配给内容流。

API允许用户静态和动态地进行这些操作。下面列出了静态和动态操作的几个示例，以帮助说明使用这三个基本功能可以创建的体验的广度。

静态操作可用于在指定位置创建观看区域，并基于观看者放置的位置向观看者显示内容。例如，一个或多个MV显示装置100可以静态地配置为向街道的不同侧显示不同的广告，或者在距离交通灯一定距离处向车辆显示红灯，并且向更近的车辆显示绿灯。另外，一个或多个MV显示装置100可以静态地配置为使用地板上的世界地图，以观看者所站立的国家的母语向观看者显示文本。

动态操作可以使用动态内容和静态观看区域。可以在指定位置创建观看区域，并且可以使用外部数据来决定向哪个观看区域显示什么内容。例如，一个人可以走到讲台后面，查看标志上的内容，并使用讲台上的拨号盘选择显示给该人的信息语言。另外，坐在电影院座位上的人可以使用他们的电话输入他们的座位号和字幕偏好(即，没有字幕、英语、西班牙语、德语等)。在这种情况下，为每个座位静态设置观看区域，但内容基于用户输入而改变。可以使用任何交互装置(例如，拨号盘、电话、遥控器、手势、面部识别)来改变正在向例如椅子的静态位置显示的内容。

动态操作还可以使用静态内容和动态观看区域。基于外部数据改变观看区域，但仅使用内部数据设置内容。例如，API可用于创建3D观看区域并向其分配内容，并且显示控制器170仅开启在观看区域内终止的小束(beamlet)(其可基于实时点云、飞行时间摄像机或其它3D传感器确定，将在下面描述)。这具有动态更新观看区域的效果，使得它们是站在其中的人(或人)的确切大小。例如，用户可以静态地将3D区域设置为观看区域的边界框。当一个或多个人进入边界框时，以一种方式更新观看区域，使得它与观看区域中的人完全匹配。换言之，可以静态地设置和动态更新3D观看区域。另外，可以使用棒、徽章、电话、运动捕捉系统、车辆或视觉标签等来追踪人，并且在没有外部数据的情况下(即，基于位置)分配内容。

此外，动态操作可以是完全动态的，其中动态地创建观看区域，并且基于外部数据动态地创建内容。例如，可以使用棒、徽章、电话、动作捕捉系统、车辆、视觉标签等来追踪人，并且基于该人是谁或者该人给予系统的输入来分配内容(即，如果是一人走进一商场并开始看特定的项目)。此外，可以使用观看者的面部的计算机辅助的面部识别来设置面部周围的观看区域，识别观看者是谁，并且基于观看者的身份向观看者显示特定内容。

除了三个基本特征外，若干增强功能允许更轻松的操作，包含：(a)自动发现，(b)手动指定内容缓冲到显示面板的映射，(c)基于校准区域过滤观看区域，以及(d)单视图模式，将在下面描述。

(a)自动发现

主机计算机182执行软件以执行自动发现过程，来发现与其连接的MV显示装置100，以及它们如何彼此插入。在没有该数据的情况下，操作者将需要手动编程每个MV显示装置100的地址，然后向API通知MV显示装置100的地址。相反，在启动时，API找到全部附接的MV显示装置100并为它们中的每一个分配地址。它以编程和可重复的方式这样做，使得如果插入MV显示装置100的顺序不改变，则每个MV显示装置100的地址将保持不变。这对于能够正确地显示内容是有利的，因为API基于分配给MV显示装置100的地址来划分内容。还有许多其它方式来完成分配持久性地址，例如在工厂中为每个MV显示装置100设置唯一标识符(ID)，但是其效率低于自动发现方法，该方法不需要预先分配唯一ID。

(b)手动指定内容缓冲到显示面板的映射

当为多视图显示装置100创建内容时，人们可能期望能够创建单个图像(或帧缓冲器)，然后基于MV显示装置100的物理布置分配要在每个单独的MV显示装置100上显示的该图像的部分。由于MV显示装置100的地址取决于它们插入的顺序，并且用户可以以他们选择的任何方式插入MV显示装置100，因此相邻地址可能不一定对应于相邻的面板。在各种实施例中，MV显示系统122使用户能够手动指定帧缓冲器的哪些部分映射到哪些地址。例如，用户可以指定由多视图(MV)像素(0,0)至(27,15)传送的内容映射到第一MV显示装置100，而由MV像素(28,0)至(56,16)传送的内容映射到第二MV显示装置100等。使用户能够以这种方式分配内容的部分给予用户更大的创作自由。替代地，可以假设MV显示装置100以某种方式插入并且为MV显示装置100自动分配内容的某些区域，但是这可能迫使用户仔细考虑他们如何插入MV。给定安装的物理限制等，也可能甚至无法以所需的配置插入MV显示装置100。

(c)基于校准区域过滤观看区域

用户有时难以准确地知道MV显示装置100已经被校准的位置(即，观看区域坐标系中来自其每个MV像素的小束已知终止的精确位置)以及它尚未被校准的位置。通常，MV显示装置100在执行校准的区域内(例如，在校准期间校准装置210被放置在全部点的凸包(convex hull)内部内，参见图21A)性能更好。因此，帮助用户了解观看区域坐标系中的哪些位置被校准以及哪些位置未被校准是有利的。在各种实施例中，这通过可选地滤除放置在校准区域之外的观看区域并且不在那里显示内容来实现。替代地，可以通知用户可能被显示的观看区域在校准体积之外。

(d)单视图模式

当设计者使用MV显示装置100并尝试预览内容时，为了验证在正确的观看区域中看到正确的内容，设计者可能需要从主机计算机182起身以物理地站在观看区域中来观看内容。为了减轻设计负担，MV显示系统122可以包含“单视图”模式。在这种模式下，无论设计者物理上站在何处，只要他们位于MV显示装置100的视野内，设计者就可以看到单个内容流。虽然此模式旨在帮助设计者和程序员，但它也可能用于MV显示系统122(参见图4)的最终操作中，以允许观看MV显示装置100的全部人看到相同的事物的时刻。例如，虽然不同观看区域中的观看者通常看到不同的图像，但是在紧急情况下，无论每个观看者在哪个观看区域，全部观看者都可以看到相同的紧急警报内容。

图形用户界面

为了使技术较少的用户能够使用MV显示装置100，可以使用图形用户界面186，如图20A所示。在各种实施例中，图形用户界面186用于两个主要目的。首先，它使用户能够快速启动并运行基本功能。此外，它使正在编写自己的代码的更高级用户能够快速放置观看区域以便在他们自己的代码中使用。在一个或多个实施例中，主机计算机182执行使图形用户界面186显示在其显示装置上的软件。

图20A是根据本公开的一个或多个实施例的图形用户界面186的图示。在一个或多个实施例中，图形用户界面186包含主窗口和主窗口内的多个窗格(pane)，包含观看区域信息窗格188、内容分配窗格190和观看区域坐标系窗格192。观看区域信息窗格188使操作者能够指定在观看区域坐标系窗格192中描绘的各观看区域的名称。内容分配窗格190使操作者能够将内容分配给使用观看区域坐标系窗格192创建的各观看区域。例如，内容分配窗格190使操作者能够指定图像文件或电影文件的名称，包含在观看区域坐标系窗格192中描绘的每个观看区域中显示的内容。

图形用户界面186使操作者能够在观看区域坐标系窗格192中指定和显示观看空间表示194。例如，观看空间表示194可以是其中将使用MV显示装置100的房间的3D模型。当操作者使用主机计算机182的指示装置(例如，鼠标)在主机计算机182的显示装置上执行图形操作时，主机计算机182将显示装置上的位置转换为观看区域坐标系(例如，将使用MV显示系统122的房间的坐标系)中的对应位置。图形用户界面186还使操作者能够在观看区域坐标系窗格192内放置和操纵观看区域。例如，操作者可以使用指示装置来绘制、调整大小和移动观看区域坐标系窗格192内的第一观看区域表示196a、第二观看区域表示196b和第三观看区域表示196c。在一个或多个实施例中，观看区域表示196a-196c中的每一个显示为三维边界框。在用户用观看区域表示196a-196c指定三个观看区域之后，显示图形用户界面186的主机计算机182将观看区域表示196a-196c的边界的坐标转换为三个观看区域的边界在观看区域坐标系中的对应坐标，然后存储观看区域的坐标。

在观看区域坐标系窗格192中提供观看区域坐标系的视觉表示可以有助于人们理解如何使用MV显示装置100。视觉表示的形式取决于在MV显示装置上/与MV显示装置一起使用的传感器104(参见图1)。例如，如果传感器是2D相机104，则图形用户界面186可以简单地显示来自相机104的实时馈送。然而，在一些情况下，人类可能无法容易地看到和理解显示器传感器的输出。其中一个示例可能是使用红外(IR)灯的跟踪系统。在IR跟踪系统中使用的相机104可能阻挡可见光，因此人们更难以理解IR跟踪系统的输出。作为替代方案，MV显示系统122可以获取数据输出(即，跟踪对象的位置)并将它们覆盖在先前构建的环境3D模型上。该概念的具体实现方式如图20A所示。图形用户界面186将观看区域坐标空间示出为空间的预建立3D模型和实时点云198。在所示示例中，实时点云198图形地表示站立在观看空间中的人的位置。点云198是立体相机传感器的输出的视觉表示。对于图像中的每个特征，根据两个图像之间的视差计算深度。然后，给定它们在图像中的位置和特征的计算深度，给定特征的对应图像像素在3D空间中适当的点处被渲染。由于点云可能在某种程度上难以在视觉上理解，因此点云198覆盖在图20A中的观看空间的3D模型的顶部。用户可以更容易地理解他们正在看的是站在中心房间前面的人。如果在没有模型的上下文的情况下显示点云198，则用户可能更难以掌握他们在图形用户界面186上看到的内容与现实世界之间的相关性。该特定模型是通过首先用3D相机(例如相机)扫描空间，然后将生成的模型校准到显示装置100被校准的立体相机，并最终显示对准的模型和点云198来创建。然而，这也可以用其它房间建模技术(诸如计算机辅助绘图(CAD)、等)来完成。

除了以相机馈送、点云等形式示出通用坐标系之外，图形用户界面186还可以示出最大校准边界是什么。(参见上文讨论的“(c)基于校准区域过滤观看区域”)。事实上，传感器可以在特定区域中感测，而观看区域不一定可以放置在那里。这是因为用户可能没有校准显示传感器104的视野内的整个观察空间。为了帮助用户理解哪个区域被校准以及哪个区域未被校准，图形用户界面186包含在观看区域坐标系可视化上覆盖校准区域/体积的渲染的特征。在各种实施例中，这可以是阴影的2D/3D框。

用观看区域坐标系的表示，可以在其内放置和操纵观看区域。在2D中，这可以是简单地在MV显示装置100被校准到的相机馈送的顶部上绘制和操纵矩形(或可能的其它2D形状)。在3D中，这可能更复杂。对于3D情况，必须定义显示内容的空间体积。在各种实施例中，可以使用轴对准的边界框(即，具有全部边平行于坐标系的轴的矩形棱柱)来加速计算，但是可以使用任何3D体积。在2D计算机监视器上移动和操纵3D空间中的3D体积可能比2D情况更困难，但可以使用标准CAD方法来完成。

图20B是根据本公开的一个或多个实施例的第一图形用户界面方法300的流程图。方法300开始于302。例如，用户选择由主机计算机182显示的用户界面对象，这使得主机计算机182经由网络向MV显示装置100传输消息。

在304处，显示传感器(例如，104)捕获MV显示装置100在其中可观看的空间的传感器数据。例如，响应于来自主机计算机182的消息，MV显示装置100的相机104捕获MV显示装置100的观看者所在的房间的一部分的传感器数据。

在306处，接收传感器数据。例如，主机计算机182经由网络接收由相机104捕获的传感器数据，该传感器数据从MV显示装置100的网络控制器178传输。在一个或多个实施例中，传感器数据可以通过通用串行总线(USB)发送。

在308处，在显示装置上渲染传感器数据和观看区域数据。例如，主机计算机182的存储器存储软件指令，其当由处理器执行时，使得主机计算机182处理由相机104捕获的传感器数据，并将相应的处理数据发送到耦接到主机计算机182的显示装置。传输到显示装置的数据的格式使显示装置显示图20A中所示的图形用户界面186，其包含显示为观看空间表示194的渲染的传感器数据(例如，点云数据198)，以及包含观看区域表示196a、196b、196c的显示的观看区域数据(例如，观看空间的3D模型)。

在308处在显示装置上的图形用户界面186中渲染传感器数据和观看区域数据之后，用户能够在显示在显示装置上的传感器数据的上下文中可视化由观看区域表示196a、196b、196c表示的观看区域。在观看图形用户界面186中显示的信息之后，用户可以确定例如由观看区域表示196a表示的观看区域需要通过移动和调整大小来调整。然后，用户可以使用耦接到主机计算机182的指示装置(例如，鼠标)来执行图形操作，以选择观看区域表示196a，然后在显示装置上调整大小并将其移动。

在310处，接收用户输入。例如，主机计算机182接收与用户已经进行的图形操作相对应的数据，该图形操作使得观看区域表示196a被调整大小并在显示装置上移动。

在312处，确定一个或多个观看区域的新坐标。例如，主机计算机182的存储器存储软件指令，其当由处理器执行时，该软件指令使主机计算机182基于在310处接收的用户输入确定由观看区域表示196a表示的观看区域在观看区域坐标系中的新坐标。

在314，通知应用编程接口。例如，主机计算机182的存储器存储软件指令，其当由处理器执行时，使得处理器将指示由观看区域表示196a表示的观看区域的坐标的改变的消息发送到在主机计算机182上执行的应用编程接口。

在316处，更新观看区域数据。例如，在主机计算机182上执行的应用编程接口使得与在312确定的由观看区域表示196a表示的观看区域的新坐标相对应的数据被存储在主机计算机182的存储器中。

在318处，将更新的数据传输到显示装置。例如，在主机计算机182上执行的应用编程接口使得与在312确定的观看区域表示196a所表示的观看区域的新坐标相对应的数据被传输到MV显示装置100。

在320处，方法300结束。例如，MV显示装置100的显示控制器170存储与由观看区域表示196a表示的观看区域的新坐标相对应的数据，并使用它来确定平板显示器100的哪些显示像素使得小束被发射到由观看区域表示196a表示的观看区域。

图形用户界面186的一个特征是创建内容并将内容分配给观看区域的能力。内容设计者可以在其它软件程序中为多视图显示设计图像和视频，然后导入它们。然而，用户可以利用图形用户界面186创建简单内容，例如滚动和静态文本。一旦创建了内容，就可以将其分配给内容组。内容组具有分配给它的一条内容和一个或多个观看区域。虽然也可以将此视为将内容分配给观看区域，但考虑将观看区域分配给内容可能更有益，因为在各种实施例中，支持的内容流比观看区域少得多。这是因为对于具有合理数目的MV像素102的任何合理大小的MV显示装置100，当从主机计算机182通信到显示控制器170时，内容流比观看区域占用更多的数据带宽。如上所述，在各种实施例中，用户为每个内容流创建组。用户可以通过在组之间移动观看区域来改变在哪个观看区域显示什么内容。

还可以保存定义哪些观看区域位于何处以及哪些观看区域被分配什么内容(或内容组)的每个“配置”或状态。图形用户界面186提供配置列表，其中全部保存的配置按顺序放置，使得它们可以快速且容易地在它们之间切换。利用配置列表，图形用户界面186允许用户基于外部触发而在配置之间切换。例如，当在环境中按下按钮时(例如，游乐园中的访客按下位于MV显示装置100附近的按钮)，MV显示系统122可以移动到具有不同组的内容的下一配置。还可以接收来自其它系统的触发，例如照明控制台、各种传感器、定时器或媒体服务器。从图形用户界面186保存配置信息的能力的另一个用途是仅保存观看区域位置。扩展前面的示例，如果程序员希望能够基于是谁按下按钮而动态改变按下按钮时显示的内容，则程序员可以使用应用编程接口编写程序来执行此操作。作为另一个示例，程序员可以在图形用户界面186中设置观看区域，命名观看区域(即“按钮1”、“按钮2”等)，然后将该文件加载到编程接口中，以将动态内容分配给观看区域。

图20C是根据本公开的一个或多个实施例的第二图形用户界面方法330的流程图。方法330开始于332。例如，用户提供使主机计算机182在与其耦接的显示装置上显示图形用户界面186的输入。

在334处，创建第一配置数据。例如，用户使用耦接到主机计算机182的指示装置(例如，鼠标)执行图形操作，以在图形用户界面186的观看区域坐标系窗格192中创建观看区域表示196a和观看区域表示196b。主机计算机182的存储器存储软件指令，其当由处理器执行时，使得主机计算机182基于指示用户执行的图形操作的数据生成并存储观看区域数据，观看区域数据表示第一观看区域和第二观看区域在观看区域坐标系中的边界。

用户还使用图形用户界面186的指示装置和内容分配窗格192执行图形操作，以将第一内容流分配给第一内容组，并将第二内容流分配给第二内容组。另外，用户使用指示装置执行图形操作，以将由观看区域表示196a表示的第一观看区域分配给第一内容组，并将由观看区域表示196b表示的第二观看区域分配给第二内容组。

在一个或多个实施例中，主机计算机182的存储器存储软件指令，其当由处理器执行时，该软件指令使主机计算机182生成第一配置数据，第一配置数据包含表示第一观看区域和第二观看区域的边界的观看区域数据、指示包含在第一内容组中的内容项的数据、指示包含在第二内容组中的内容项的数据、指示第一观看区域被分配给第一内容组的数据，以及指示第二观看区域被分配给第一内容组的数据。

例如，主机计算机182的存储器存储指令，其当由处理器执行时，使得主机计算机182将第一配置数据存储在表或其它合适的数据结构中，其中将表示第一个观看区域的边界的坐标的数据与第一观看区域的标识符(例如，“区域1”)相关联，将表示第二观看区域的边界的坐标的数据与第二观看区域的标识符(例如，“区域2”)相关联，将第一内容流的标识符(例如，文件名1)与第一内容组的标识符(例如，“组1”)相关联，将第二内容流的标识符(例如，文件名2)与第二内容组的标识符(例如，“组2”)相关联，将第一观看区域的标识符(例如，“区域1”)与第一内容组的标识符(例如，“组1”)相关联，并且将第二观看区域的标识符(例如，“区域2”)与第二内容组的标识符(例如，“组2”)相关联。

在336处，创建第二配置数据。例如，用户执行与上述类似的图形操作以生成第三和第四观看区域数据，将第三内容流分配给第三内容组，将第四内容流分配给第四内容组，将第三观看区域分配给第三内容组，并将第四观看区域分配给第四内容组。然后，主机计算机182生成第二配置数据，该第二配置数据包含表示第三和第四观看区域的边界的观看区域数据、指示第三和第四内容组的内容的数据、指示第三观看区域被分配给第三内容的数据组以及指示第四观看区域被分配给第四内容组的数据。

在338处，发送第一和第二观看区域数据。例如，主机计算机182的存储器储存软件指令，其当由处理器执行时，该软件指令使主机计算机182将在第一配置数据中识别的第一和第二观看区域数据发送到MV显示装置100。

在340处，发送第一和第二观看流。例如，主机计算机182的存储器存储软件指令，其当由处理器执行时，该软件指令使主机计算机182将在第一配置数据中识别的第一和第二观看流发送到MV显示装置100。

MV显示装置100的显示控制器170使用在338处传输的第一和第二观看区域数据以及在340处传输的第一和第二观看流来确定要驱动平板显示器110的坐标系中的哪些小束(或对应的显示像素)，使得第一观看区域中的观看者能够观看第一内容流，并且第二观看区域中的观看者能够观看第二内容流。

在342处，接收触发器数据。例如，在342处，主机计算机182接收来自传感器装置的信号或来自位于MV显示装置100所在的房间中的通信装置的消息。在一个或多个实施例中，主机计算机182接收包含识别特定配置数据的数据的消息。例如，在342处，主机计算机182接收包含识别第二配置数据或与第二配置数据相关联的数据的消息(例如，“第二配置”)。

在344处，通知应用编程接口。例如，主机计算机182的存储器存储软件指令，其当由处理器执行时，该软件指令使主机计算机182向在主机计算机182上执行的应用编程接口发送指示配置数据上的改变的消息，该消息识别第二配置数据。

在346处，发送第三和第四观看区域数据。例如，响应于在344处接收到指示配置数据上的改变的消息(例如，识别第二配置数据或包含与第二配置数据的标识符相关联的标识符)，在主机计算机182上执行的应用编程接口使主机计算机182向MV观看装置100发送包含在第二配置数据中的观看区域数据。在一个或多个实施例中，第三和第四观看区域数据与一个或多个命令一起发送，该一个或多个命令指示显示控制器170停止驱动平板显示器110的显示子像素并删除当前存储在非易失性存储器176中的观看区域数据。

在一个或多个实施例中，第三和第四观看区域数据与一个或多个命令一起发送，该一个或多个命令指令显示控制器170将第三和第四观看区域数据存储在非易失性存储器176中，在储存在非易失性存储器176中的表或者其它合适的数据结构中，将第三内容组的内容流的标识符与第三内容组的标识符相关联，并且在储存在非易失性存储器176中的表或者其它合适的数据结构中，将第四内容组的内容流的标识符与第四内容组的标识符相关联。

在348处，传输第三和第四观看流。例如，响应于在344处接收到指示在342接收到的配置数据上的改变的消息，在主机计算机182上执行的应用编程接口使主机计算机182在348处发送在第二配置数据中识别的第三和第四观看流。

在350处，方法330结束。例如，MV显示装置100的显示控制器170将在346处传输的第三和第四观看区域数据中包含的坐标(观看区域坐标系)转换为平板显示器110的小束坐标系中对应的坐标，以便驱动平板显示器110，使得第三观看区域中的观看者能够观看第三内容流，并且第四观看区域中的观看者能够观看第四内容流。

校准

MV显示装置100需要校准过程。这是因为用户指定在观看区域坐标系中的位置，并且MV显示装置100必须知道每个MV像素102要点亮什么小束。如果已知光在每个透镜中弯曲的确切方式、每个透镜相对于显示传感器(即，相机104)的确切位置以及透镜相对于底层显示面板的确切位置，则校准过程理论上可以消除。在实践中，难以获得那些测量并且甚至更难以实时对给定的观看区域坐标开启正确的小束。

在各种实施例中，使用简化的数学模型来近似对于给定的观看区域坐标开启什么子束。在最坏的情况下，该近似在预期小束和实际小束之间有几个显示像素的量级的误差，这在正常情况下是可容忍的。平均而言，误差甚至更好，约为0.5个显示像素。

校准过程确定数学模型中的系数和常数，其近似于观看区域坐标系中的位置到小束坐标系的投影/映射。为了确定系数和常数，校准装置捕获观看区域坐标系和小束坐标系之间的一些实际情况映射(ground truth mapping)。收集的数据和非线性优化器用于找出等式中的系数和常数。一旦获得系数和常数，就可以高效地生成给定观看区域坐标的新映射。

物理设置

为了收集实际情况映射来求解系数，需要一些硬件。在各种实施例中，至少使用三个装置：MV显示装置100；连接到MV显示装置100的显示传感器226(例如，相机104)，其创建观看区域坐标空间(例如，相机、立体相机、光检测和测距(LIDAR)、飞行时间相机、线扫描相机等)；以及，可以观看MV显示装置100的相机(校准装置210)，其可以在环境中移动，并且可以由显示传感器226找到，如图21A所示。在图21A中，虚线表示在校准过程期间“显示”的数据，实线表示在校准过程期间发送的数据。

在一个实现方式中，校准装置210采用具有相机的形式，其具有附接的棋盘(checkerboard)和平板计算机(例如，包含处理器和存储器，以储存使得平板计算机执行校准过程的指令)，并且显示传感器226是2D相机。在替代实现方式中，校准装置210是相机，其具有附接的红外(IR)LED和平板计算机，并且显示传感器226是IR灵敏立体相机。在任何情况下，校准装置210必须能够通过显示传感器(例如，相机104)在观看区域坐标系中找到。校准装置/显示传感器组合的一些其它示例是：棋盘/立体相机，其它印刷图案或标签/相机(或立体相机)，可见光LED/相机(或立体相机)等。主机计算机182可以另外用于控制MV显示装置100，并且无线网络允许校准装置210和主机计算机182在校准过程期间通信。在一些实施例中，可以使用一台计算机并消除平板计算机，但这可能潜在地要求相机具有到主机计算机182的线缆。显示控制器170也可以直接与校准装置(相机)210连接。

校准过程

图21A是根据本公开的一个或多个实施例的执行校准过程的MV显示系统122的框图。MV显示系统122包含通信地耦接到主机计算机182的MV显示装置100。例如，MV显示装置100经由基于以太网的局域网连接到主机计算机182。MV显示系统122还包含通信地耦接到主机计算机182的校准装置210和显示传感器226(例如，相机104)。例如，校准装置210和主机计算机182经由基于局域网的IEEE 802.11n互连，并且显示传感器226(例如，相机104)以及主机计算机182经由通用串行总线互连。

在校准过程期间，主机计算机182将显示图案数据228传输到MV显示装置100。作为响应，MV显示装置100发射与显示图案数据228对应的形成显示图案230的光。校准装置210记录来自MV显示装置100的哪些小束被接收。同时，校准装置210包含棋盘图案232(例如，在校准装置210的屏幕上可显示或印刷并附接到校准装置210)。如果校准装置210在显示传感器226的视野内(即，显示传感器226可以感测或检测校准装置210的棋盘图案232)，则显示传感器226将校准装置位置数据234传输到主机计算机182。在一个或多个实施例中，校准装置位置数据234指示基于检测到的棋盘图案232的观看区域坐标系中的校准装置210的坐标。校准装置210将由主机计算机182储存的子束坐标数据236传输到主机计算机182。如下所述，主机计算机182使用存储的校准装置位置数据234和小束坐标数据236来计算校准参数(p0，p1，...，p15)，MV显示装置100使用校准参数将观看区域坐标系中的坐标变换为平板显示器110的小束(或显示像素)坐标系中对应的坐标，使得MV显示装置100可以向位于不同观看区域中的不同观看者呈现不同的内容。

在一个或多个实施例中，校准装置210包含具有存储器的平板计算机，该存储器存储软件指令，其当由平板计算机的处理器执行时，该软件指令使平板计算机执行校准过程的方面。另外，主机计算机182的存储器存储软件指令，当由主机计算机182的处理器执行时，该软件指令使主机计算机执行校准过程的其它方面。

校准过程包含捕获观看区域坐标系中的空间1D/2D/3D点与小束坐标系中的小束之间的每个MV像素的若干映射，当启动小束时，点亮世界中的空间坐标的位置。在各种实施例中，这些捕获的映射遍布将用于观看MV显示装置100的整个区域。为了捕获这些映射，MV显示系统122必须做两件事：在观看区域坐标系中找到校准装置210，并使校准装置210能够记录哪个小束在其当前位置命中它。

在各种实施例中，通过显示传感器226的馈送中的棋盘图案232的定位来找到校准装置210。这给出了观看区域坐标系中的空间坐标，其表示校准装置210的当前位置并且被包含在校准装置位置数据234中。如前所述，显示传感器226(例如，相机104)可以是1D、2D或3D传感器。这些中的每一个都对MV显示装置100如何操作有影响。显示传感器226的维度确定终端用户可以定义观看区域的坐标空间的维度。因此，如果MV显示装置100被校准到2D显示传感器226，则观看区域仅可被定义为2D表面的区域，并且校准装置210所放置的全部位置必须在该2D表面内。使用2D或1D的显示传感器226的缺点可能是，MV显示装置100将仅在对应的平面或线上良好地工作，因为数学模型假设观看者站在该平面或线上。如果MV显示装置100相比于观看者距MV显示装置100的距离来说较小，那么在平面上命中观察者和不在平面上命中观察者的小束之间的差异很小并且可以被忽略。然而，随着MV显示装置100变得更大(例如，多个MV显示装置100拼贴在一起)，站在校准表面上的人和不在其上的人之间的小束之间的差异可能不会那么小，并且导致似乎仅一些MV像素为观察者开启。为了解决该问题，在各种实施例中，显示传感器226可以包含2D相机，并且可以测量校准装置210和显示传感器226之间的距离。然后，该距离被用作第三坐标以添加额外的维度，有效地将2D显示传感器226转变为3D传感器。因此，用户可以指定2D图像的区域和距相机的距离。

图21B是根据本公开的一个或多个实施例的校准过程360的流程图。校准过程360在362处开始。例如，用户提供输入，该输入使主机计算机182、校准装置210和显示传感器226执行存储在其相应的存储器中的预定软件指令。

在364处，校准装置210定位在MV显示装置100的视场内。校准装置210可以定位在由显示传感器226限定的观看区域坐标系内的任何点处。

在366处，显示传感器226确定校准装置210的位置。在一个或多个实施例中，显示传感器226的存储器存储指令，其当由处理器执行时，使得显示传感器226捕获由校准装置210显示的棋盘图案232的图像，处理对应的图像数据，基于图像数据确定观看区域坐标系中的校准装置210的坐标，并将包含所确定的坐标的校准装置位置数据234传输到主机计算机182。在一些实施例中，显示传感器226将传感器数据发送到主机计算机182，并且主机计算机182处理传感器数据以确定观看区域坐标系中的校准装置210的坐标。

在368处，MV显示装置100的MV像素102由校准装置210定位。在一个或多个实施例中，主机计算机182生成显示图案数据228，其使MV显示装置100启动全部MV像素102，然后关闭全部MV像素102(参见图22A和22B)。当全部MV像素102启动和关闭时，校准装置210的相机捕获MV显示装置100的图像。校准装置210的存储器存储软件指令，其当由处理器执行时，使得校准装置210处理对应于图像的图像数据，比较图像数据，并基于比较图像数据确定图像中对应于每个MV像素102的位置。

在370处，识别每个MV像素102。在一个或多个实施例中，主机计算机182生成显示图案数据228，其使MV显示装置100根据分配给每个MV像素102或与每个MV像素102相关联的唯一代码而开启和关闭MV像素102中的每一个(参见图23A-23F)。当MV显示装置100根据唯一代码开启和关闭每个MV像素102时，校准装置210的相机捕获MV显示装置100的图像。校准装置210的存储器存储软件指令，其当由处理器执行时，使得校准装置210使用唯一代码处理与图像对应的图像数据，以便识别每个MV像素102。

在372处，确定与校准装置210的位置对应的显示像素ID(或小束ID)。在一个或多个实施例中，主机计算机182生成显示图案数据228，该显示图案数据228使MV显示装置100根据分配给每个小束的唯一代码而开启和关闭每个小束。这导致校准装置210看到MV像素102“开启”和“关闭”(参见图24A-24T)，因为对应于校准装置210的位置的小束开启和关闭。在MV显示装置100根据分配给其的唯一代码开启和关闭每个小束时，校准装置210捕获MV显示装置100的图像。校准装置210的存储器存储软件指令，其当由处理器执行时，使得校准装置210使用分配给每个小束的唯一代码来处理与图像对应的图像数据，以确定对应于校准装置210的位置的显示像素ID(或小束ID)。

在一个实施例中的372这个阶段中，目的是找到例如MV显示装置100需要开启每个MV像素下的～10000个小束中的哪个，以便无论校准装置210放置在任何位置，MV像素102都对校准装置210显示为“开启”。在理想情况下，当除了一个小束之外的任何小束开启时，MV像素102将显示为“关闭”，但是当开启该一个(正确的)小束时，MV像素102将显示为“开启”。MV显示装置100在平板显示器110上显示编码每个小束的ID的图案。因此，对于给定MV像素和观看区域坐标系中的位置，校准装置210将看到如图24A-24T中所示的图案。

在374处，可以执行细化处理，如下面参考图25A-25I所解释的。

在376处，确定校准参数，如下所述。

图21C示出了根据本公开的一个或多个实施例的可在校准过程期间显示的图像200。图像200对应于要使用MV显示装置100的房间。图像200包含多个位置202的标记，在标记处，显示传感器226(即，立体相机104)已经在渲染点3D点云内捕获了校准装置210的棋盘图案232。下面参考图22A-25I更详细地描述校准过程360的各个方面。

一旦找到校准装置210的位置，MV显示系统122必须确定每个MV像素的哪个小束命中校准装置210。为了实现这一点，主机计算机182可以使MV显示装置100显示一系列图案。每个模式用于向校准装置210给出特定一条的信息。下面以一个示例性实施例的顺序列出图案，但是可以使用其它顺序。

校准步骤1：找到MV像素位置

图22A和22B是MV显示装置100的正视图，其包含根据本发明实施例的一个透镜组件132。因此，所示示例中的MV显示装置100包含十六(4×4)个MV像素102。在图22A中没有一个MV像素102被示出为被点亮；而在图22B中全部的MV像素102被示出为被点亮。MV显示装置100使每个MV像素102闪烁开启和关闭，分别如图21B和21A所示。这使得捕获照明图案的校准装置210能够确定图像的哪些区域包含MV像素102并且允许更大的误差检查。

校准步骤2：找到MV像素ID

图23A-23F中的每一个是包含单个透镜组件132的MV显示装置100的正视图，如上述图22A和22B。图23A-23F表示编码每个MV像素的MV像素ID的一系列图像，其中所示图像以小端顺序(little-endian order)布置。

由主机计算机182传输的显示图案数据228使MV显示装置100使用MV像素102向校准装置210显示一系列图像(图案)。图23A-23F中所示的图像编码MV显示装置100中的每个单独MV像素102的特定ID号。在各种实施例中，ID以二进制格式编码，以减少编码全部MV像素ID所需的图像的数目，尽管也可以使用其它编码方案。例如，可以使用色彩来编码MV像素ID，或者为此目的使用格雷码(gray code)。

在各种实施例中，图23A-23F中的每一个表示二进制编码中表示一个MV像素ID的数字的一位。如果特定MV像素102在图像(或图案)中关闭，则为该MV像素将图像分配0，并且如果特定MV像素102开启，则为该MV像素将图像(或图案)分配1。然后将该系列的位转换为相应的ID号。

例如，图23A-23F中的圈出的MV像素102可以具有二进制编码000111，其为ID值7。000111是基于在图23A-23C的前三个图像中圈出的MV像素102开启(即，已被赋予值1)(右侧的“111”)，并且在图23D-23F的后三个图像中关闭(即，已被赋予值0)(左侧的“000”)。作为另一示例，圈出的MV像素左侧的MV像素具有000110(ID号6)的二进制编码，并且圈出的MV像素右侧的MV像素具有001000的二进制编码(ID号8)。

校准装置210捕获对应于校准过程360的370处的图23A-23F的图像。这允许校准装置210知道图像的哪个区域属于哪个MV像素102。由于校准装置210知道图像的哪些区域分别属于哪个MV像素102，因此这允许立即为MV显示装置100中的每个MV像素102捕获映射。虽然这可以基于每个MV显示装置100来完成，但是示例性实施例在包含多个MV显示装置100的整个MV显示系统122上执行该操作。MV显示系统122中的每个MV像素102被分配其自己的唯一ID。

校准步骤3：找到显示像素ID

图24A-24T是包含具有十六(4×4)MV像素102的透镜组件132的MV显示器100的正视图，如上图22A-23F。更特别说，图24A-24J是小束ID(或显示像素ID)的X格雷编码期间的MV显示装置100的正视图，并且图24K-24T是在小束ID(或显示像素ID)的Y格雷编码期间MV显示装置100的正视图。图像示出为以小端顺序布置。校准装置210在校准过程360的372处捕获图24A-24T的图像。

校准装置210的存储器存储软件指令，该软件指令在由校准装置210的处理器执行时，使校准装置210处理与图24A-24T中所示的MV显示装置100的图像相对应的图像数据，以便确定显示装置100的每个MV像素102的小束(或小束ID)的显示像素ID。

在该阶段中，一个示例性实施例使用格雷码编码(尽管，再次地，可以使用其它编码)，以使每个小束以作为其唯一ID的特定序列来闪烁。ID号就是简单的x小束坐标跟着是y小束坐标。对于给定的MV像素102，存在一个“最佳”小束，其最佳地照明校准装置210的位置。在该阶段中，假设如果MV像素102对校准装置210显示为关闭或开启(即，低于或高于阈值亮度值)，这意味着“最佳”小束关闭或开启，并且该数据用于解码该小束的ID。因此，在图24A-24T中，圈出的MV像素102在x图像0、4和7以及y图像2、3、4、6和8中被读取为“开启”。这给出了对于x的0010010001(从右到左)和对于y的0101011100(从右到左)的格雷码编码。为了将这些编码转换为二进制编码，校准装置210的存储器存储软件指令，当由校准装置210的处理器执行时，使得校准装置210对二进制等式(即，等式6-15)使用标准格雷码，以确定格雷码编码的二进制表示对于x为0011100001，对于y为0110010111。这等同于x坐标为225，y坐标为407。

二进制[9]＝格雷码[9] 等式6

二进制[8]＝二进制[9]⊕格雷码[8] 等式7

二进制[7]＝二进制[8]⊕格雷码[7] 等式8

二进制[6]＝二进制[7]⊕格雷码[6] 等式9

二进制[5]＝二进制[6]⊕格雷码[5] 等式10

二进制[4]＝二进制[5]⊕格雷码[4] 等式11

二进制[3]＝二进制[4]⊕格雷码[3] 等式12

二进制[2]＝二进制[3]⊕格雷码[2] 等式13

二进制[1]＝二进制[2]⊕格雷码[1] 等式14

二进制[0]＝二进制[1]⊕格雷码[0] 等式15

校准步骤4：校准细化

实际上，校准装置210可以在两个(或甚至四个)小束之间。当MV显示装置100上的透镜对焦较差时，这变得更加可能，在这种情况下，在图21B的372处，仅将一个小束理想地视为(或识别)“最佳”小束的校准装置210可能看到多个小束。为了缓解该问题，可选地，在校准过程360的374处执行“细化”阶段。

在如上所述分别在368、370和372处找到MV像素位置、MV像素ID和显示像素ID(或小束ID)之后，校准装置210具有足够的信息来估计哪个小束最佳地对应于校准装置210的当前位置。为了验证估计的精确度，在374处的细化阶段，校准装置210将小束坐标数据236发送到主机计算机182(参见图21A)，其中小束坐标数据236包含关于每个MV像素102的最佳小束的初始估计的信息。主机计算机182然后发送显示图案数据228，其使得MV显示装置100逐个开启估计的“最佳”显示像素周围的9个显示像素(包含估计的“最佳”显示像素本身)。

图25A-25I是根据本公开的一个或多个实施例的细化图像。图25A-25I中包含的每个图像示出了MV像素102上的一个小束216，其由校准装置210捕获。如图所示，每个MV像素102从包含在其中的多个显示像素215发射多个(例如，14×14＝196)小束。

校准装置210对于每个MV像素102确定图25A-25I中所示的九个细化图像中的哪一个在MV像素102的位置处具有最高亮度，其在如上所述确定MV像素位置和MV像素ID时确定。换言之，校准装置210确定图25A-25I中所示的九个小束216中的哪个是最佳的。一旦确定了最佳小束216，如图21A所示，校准装置210将每个MV像素102的小束坐标数据236发送回主机计算机182以进一步处理。如上所述，在一个或多个实施例中，每个小束216对应于显示像素215中的一个，其中每个显示像素215由多个(例如，RGB)显示子像素126(参见图5A-5C)构成。在所示实施例中，每个MV像素102包含196(＝14×14)个显示像素215，各自由多个显示子像素126构成。因此，每个MV像素102可以在196个不同方向上分别发射来自196显示像素215的196个具有不同色彩/亮度的小束。

还有许多替代方法可以进行细化。例如，虽然上面说明的实施例在估计的最佳显示像素周围选择8个显示像素，但是也可以使用以估计的最佳显示像素为中心的25个显示像素区域(5×5)而不是9显示像素区域(3×3)。还可以使用减少细化处理所需的图像的数目的编码方法。一种这样的编码需要依次显示每个行和列，而不是每个显示像素。在9显示像素区域(3×3)的情况下，使用这种编码方法将所需的图像数目从9减少到6。这种方法将找到MV像素的位置处，哪行图像最亮，以及哪列图像最亮。基于该信息，可以唯一地确定哪个显示像素对于MV像素是最亮的(即，位于最亮的行和列中的显示像素)。

在校准过程之后，MV显示系统122知道哪个小束216对应于校准装置210的位置以及观看区域坐标系中的哪个坐标对应于校准装置210的位置。在各种实施例中，一旦校准过程(图21B的364-374)通过校准装置210处于校准空间四处分布的若干不同位置(例如，最小约为11，最大接近50)运行若干次，则可以在376处估计数学模型的系数和常数。在各种实施例中，这在主机计算机182上完成，主机计算机182具有存储在其中的全部观看区域坐标/小束映射。所收集的映射和目标函数，例如由等式1-5给出的具有若干未知系数和常数的目标函数(例如，如等式1-5中的校准参数(p₀，p₁，...，p₁₅))可以输入到非线性求解器中。非线性求解器使用数据试图迭代地收敛到所提供数据的“最佳拟合”。鉴于本公开，本领域普通技术人员将理解如何应用非线性求解器来完成该任务。一旦找到系数和常数，数学模型(现在具有每个MV像素102的确定的系数和常数)可以将观看区域坐标作为输入并返回对应小束的ID。在各种实施例中，该模型被发送到MV显示装置100的显示控制器170，用于将观看区域坐标系中的坐标变换成平板显示器110的小束坐标系中的对应坐标。

修改

所描述的校准过程可能是时间密集的过程并且易于受噪声影响。例如，在一个实现方式中，校准到2D相机可能需要校准装置210始终放置在2D平面内(尽管这可能不是严格的要求，因为系统可以适于允许任何2D表面)。为了帮助缓解这些问题，可以对流程进行一些更改以改善结果。

例如，可以使用反转图案。当捕获编码图案时(在确定MV像素ID和小束(显示像素)ID的同时，如上所述)，也可以捕获图案的反转。换言之，如果MV像素在图案中“开启”，那么它将在反转图像中“关闭”，反之亦然。这允许MV显示系统122从图案的图像中减去图案的反转的图像，以使信噪比加倍。这是因为当两个图像相减时，图像中的任何基线亮度(即，从MV显示装置100的表面反射的光)被减去，并且仅剩下来自MV像素102的信号。

作为另一个示例，可以使用孔口调整。为了使校准过程正常工作，校准装置210可能需要能够分辨MV像素102“开启”时和“关闭”时之间的差异。由于“关闭”可能不是完全没有光(例如，来自背光的漏光可以导致MV像素显示为“开启”)，校准装置210可以被调整为允许适当的光量进入，使得“关闭”MV像素被读取为关闭，并且“开启”MV像素被读取为开启。为了实现这一点，MV显示装置100示出了图案，其中一半的MV像素开启而另一半关闭。然后，用户调整相机上的孔口，直到相机馈送中的关闭MV像素显示为关闭。

作为又一个示例，可以使用校准机器人。由于校准的一个实现方式使用附接到MV显示装置100的2D相机104，因此将MV显示装置100校准到相机104而不需要用户相对于MV显示装置100的相机104移动校准装置210可能是高效的。可以预先校准MV显示装置100。校准机器人可用于解决这些问题。机器人被配置为允许MV显示装置100和/或校准装置210放置在其中。然后，机器人以自动方式移动MV显示装置100和校准装置210，以基于所提供的期望位置列表来捕获映射，从而放置校准装置210。一旦机器人完成捕获映射，它就可以计算数学模型中的系数和常数并保存它们以用于后续处理。

可以构建该机器人的一种方式是使MV显示装置100静止并且将校准装置210相机在观察空间四处移动。这可能导致非常大的机器人，其将占据房间的很大部分。相反，可以构建机器人，使得校准装置210相机保持在恒定线内，并且MV显示装置100平移和倾斜，以模拟校准装置210相机在MV显示装置100周围移动。校准装置210相机必须仍然在一条线上前后移动，以确保在MV显示装置100周围捕获的点将在平面而不是半球上。这样，减少了机器人工作所需的致动器的数目。驱动机器人的软件可以使用公式将提供给它的物理位置(即，来自MV显示装置100的x、y、z位移)转换为平移、倾斜和距离坐标。这使得校准机器人能够将MV显示装置100校准到任何一组点。

可以将机器人放置在受控的光环境中，使得光可以对于校准过程的不同部分改变。这可以确保棋盘在校准装置210上被良好地点亮(从而使得对显示传感器226更容易看到)，以帮助减少测量中的噪声。在校准过程的校准装置210捕获图案的部分中可以关闭光，减少MV显示装置100上的反射光。

对于具有附接的相机104的单独MV显示装置100，MV显示装置100可以在安装之前完全校准。这对相对较小的MV显示装置100和不能相对于任何MV像素移动的相机104总体上成立。然而，如果使用多个MV显示装置100，则可能难以完全预校准MV显示装置100，因为可能不会提前知道每个MV显示装置100相对于显示传感器104的确切位置(例如，在MV显示装置100拼贴在一起之前)。在各种实施例中，机器人可用于在现场完成其校准之前部分地校准MV显示装置100。校准机器人可以确定MV显示装置100的固有属性，并在现场确定的外在属性。例如，在各种实施例中，径向畸变系数和透镜中心常数(即，透镜(透镜系统)在哪个显示像素之上)被用校准机器人校准，因为无论MV显示装置100放置在哪里或者它如何相对于显示传感器104取向都不会改变。然后在现场校准分数线性投影等式，该等式考虑透镜(透镜系统)相对于显示相机104的位置。由于系数和常数中的一些是预先校准的，求解器在确定其余系数时所具有的自由度较小。与通过在现场进行整个校准相比，这允许捕获更少的点。一旦获得分数线性投影等式系数，就可以将它们与预先校准的系数组合，以获得要在数学模型中使用的全套系数。

2017年11月10日提交的美国专利申请第15/809,147号的公开以其全部内容并入本文。

可以组合上述各种实施例以提供进一步的实施例。

根据以上详细描述，可以对实施例进行这些和其它改变。总体上，在所附权利要求中，所使用的术语不应被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应该被解释为包含全部可能的实施例以及这样的权利要求所授权的等同的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。

Claims (15)

1.一种多视图显示装置，包括：

显示器，包含显示像素的阵列；

透镜阵列面板，包含透镜的阵列，其中所述透镜中的每一个和在其之上设置所述透镜的所述显示像素形成多视图(MV)像素，其中所述多视图像素配置为在不同方向上发射小束，使得多视图像素的阵列配置为形成分别在相对于所述多视图像素的阵列定位的不同观看区域中可视的不同图像；以及

外壳，包含所述显示器和所述透镜阵列面板。

2.如权利要求1所述的多视图显示装置，其中所述外壳包含置于所述显示器附近的后盖和置于所述透镜阵列面板附近的前盖，其中所述前盖限定分别对应于所述多视图像素的孔口。

3.如权利要求1所述的多视图显示装置，其中每个显示像素由多个显示子像素形成，并且所述多视图显示装置包括置于平板显示器与所述透镜阵列面板之间的漫射器，并且所述漫射器是非对称的，以取决于所述显示器的显示子像素配置，提供沿着第一轴线较多的漫射和沿着与所述第一轴线不同的第二轴线的较少的漫射。

4.如权利要求1所述的多视图显示装置，具有四边形形状，并且包括在所述四边形形状的两相对边缘上提供的网络和电力连接器，并且包括控制器，所述控制器包含耦接到第一网络连接器的第一网络接口和耦接到第二网络连接器的第二网络接口，其中所述第一网络接口和所述第二网络接口中的一个充当上游接口以输入信号，并且所述第一网络接口和所述第二网络接口中的另一个充当下游接口以输出信号，

其中所述控制器还包含耦接到第一电力连接器的第一电力接口和耦接到第二电力连接器的第二电力接口，并且其中所述第一电力接口和所述第二电力接口中的一个充当上游接口以输入电力，并且所述第一电力接口和所述第二电力接口中的另一个充当下游接口以输出电力。

5.如权利要求1所述的多视图显示装置，其中所述透镜阵列面板包括：框架，由轨道形成；以及，多个透镜组件，由所述框架支撑，并且彼此接近地拼贴，以共同地形成所述透镜阵列面板的透镜的阵列。

6.如权利要求5所述的多视图显示装置，其中所述透镜组件中的每一个包括堆叠在一起的至少两个透镜阵列，其中所述透镜组件中的每一个包括：包含第一机械耦接器的第一透镜阵列；包含第二机械耦接器的第二透镜阵列，所述第二机械耦接器是与所述第一机械耦接器和第三机械耦接器可连接的；以及包含第四机械耦接器的第三透镜阵列，所述第四机械耦接器是与所述第三机械耦接器可连接的，其中所述透镜组件中的每一个包含内部挡板，所述内部挡板配置为阻挡杂散光在所述多视图像素之间交叉，并且

其中所述内部挡板由所述透镜阵列中限定的凹部形成。

7.如权利要求6所述的多视图显示装置，其中所述透镜组件的一个或多个表面涂覆有吸光材料，

其中在防反射涂层或带通涂层之前将所述吸光涂层施加到所述透镜组件的一个或多个表面，并且

其中所述透镜的阵列通过将透明介质二次成型到由不透明介质成型的孔口结构的表面上形成，或通过将不透明膜模内接合到由透明成型的所述透镜的阵列形成。

8.如权利要求1所述的多视图显示装置，包括挡板的片，所述挡板的片置于所述透镜阵列面板与所述显示器之间，并且配置为阻挡杂散光在所述多视图像素之间交叉。

9.一种控制耦接在一起的两个或更多个多视图(MV)显示装置的操作的方法，其中每个多视图显示装置配置为将多个图像投射到相对于所述多视图装置定位的多个观看区域，所述方法包括：

分别对所述两个或更多个多视图显示装置分配地址；

接收一个或多个观看区域的指定；

接收内容的指定，基于所述内容的指定，在所述一个或多个观看区域中形成一个或多个图像；以及

控制所述两个或更多个多视图显示装置，以分别将所述一个或多个图像投射到所述一个或多个观看区域。

10.如权利要求9所述的方法，包括：

接收在所述内容与所述两个或更多个多视图显示装置之间映射的用户指定。

11.如权利要求9所述的方法，其中，在接收一个或多个观看区域的指定时，在观看区域坐标系内在校准的空间中的观看区域与未校准的空间中的观看区域之间进行区分。

12.如权利要求9所述的方法，包括：

在单视图模式中，在所述两个或更多个多视图显示装置的视野内使得相同的内容在全部所述观看区域中可视。

13.如权利要求9所述的方法，包括：

叠加所述多视图显示装置的观看空间的3D模型和观看区域的表示，以及

叠加实时地表示所述观看空间的点云数据和所述观看区域的表示。

14.如权利要求11所述的方法，包括：

显示配置为允许操作者创建和/或调整所述多个观看区域的图形用户界面，

显示配置为允许操作者创建和/或调整所述内容的图形用户界面，以

将所述一个或多个观看区域分配到一组或多组内容。

15.如权利要求9所述的方法，包括：

储存多视图显示配置，其中每个多视图显示配置限定一组观看区域和观看区域被分配到哪组内容，以及

基于触发器选择所述多视图显示配置的一个，其中所述触发器是用户输入触发器、基于传感器的触发器、预编程的触发器以及定时触发器中的一个或多个。