CN113228153A - 具有视图终点指示器的多视图显示系统、多视图显示器和方法 - Google Patents

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Abstract

多视图显示系统采用多视图显示器，该多视图显示器被配置为提供表示多视图图像的多个视图和与多个视图的终点视图相关联的视图终点指示器。视图终点指示器被配置为提示多视图显示系统的用户多个视图的角度终点。

Description

具有视图终点指示器的多视图显示系统、多视图显示器和 方法
相关申请的交叉引用
不适用
关于联邦赞助研究或开发的声明
不适用
背景技术
电子显示器是用于向各种设备和产品的用户传送信息的几乎无处不在的介质。最常用的电子显示器包括阴极射线管(CRT)、等离子体显示面板(PDP)、液晶显示器(LCD)、电致发光显示器(EL)、有机发光二极管(OLED)和有源矩阵OLED(AMOLED)显示器、电泳显示器(EP)和采用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)。通常，电子显示器可分为有源显示器(即，发光的显示器)或无源显示器(即，调制由另一源提供的光的显示器)。有源显示器的最明显的例子是CRT、PDP和OLED/AMOLED。当考虑发射光时通常被分类为无源的显示器是LCD和电泳显示器。无源显示器虽然通常表现出吸引人的性能特征，包括但不限于固有的低功耗，但是由于缺乏发光能力，在许多实际应用中可能发现有些受限的用途。
为了克服与发射光相关联的无源显示器的限制，许多无源显示器耦合到外部光源。耦合的光源可以允许这些无源显示器发光，并且基本上用作有源显示器。这种耦合光源的示例是背光。背光可以用作光源(通常为面板背光)，其被放置在无源显示器后面以照亮无源显示器。例如，背光可以耦合到LCD或电泳显示器。背光发射穿过LCD或电泳显示器的光。所发射的光由LCD或电泳显示器调制，然后调制的光又从LCD或电泳显示器发射。通常，背光源被配置成发射白光。然后使用滤色器将白光转换成显示器中使用的各种颜色。例如，滤色器可以放置在LCD或EP显示器的输出处(较不常见)，或者放置在背光与LCD或EP显示器之间。或者，各种颜色可以通过使用不同颜色(例如原色)的显示器的场序照明来实现。
附图说明
参考结合附图进行的以下详细描述，可以更容易地理解根据本文描述的原理的示例和实施例的各种特征，其中相同的附图标记表示相同的结构元件，并且其中：
图1A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的透视图。
图1B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中具有与多视图显示器的视图方向相对应的特定主角方向的光束的角度分量的图形表示。
图2A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示系统的框图。
图2B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示系统的透视图。
图3A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的图2A的多视图显示系统的多个视图的平面投影。
图3B示出了根据与这里描述的原理一致的另一实施例的示例中的图2A的多视图显示系统的多个视图的平面投影。
图4A-4D示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的各种图形覆盖。
图5A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的包括终点视图的另外多个视图。
图5B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的图5A的多个视图的角度范围的侧视图。
图6A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的横截面视图。
图6B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的包括广角背光的多视图显示系统的横截面视图。
图7示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器的框图。
图8示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示操作的方法的流程图。
某些示例和实施例具有作为上述附图中所示的特征的补充或替代之一的其它特征。这些和其它特征将在下面参考上述附图进行详细描述。
具体实施方式
根据本文描述的原理的示例和实施例提供了一种多视图显示系统，其采用应用于电子显示器的视图终点指示器。在与本文的原理一致的各种实施例中，提供了一种多视图显示系统。多视图显示系统被配置为提供表示多视图图像的多个视图。多视图显示系统还包括视图终点指示器，其被配置为提示(alert)多视图显示系统的用户多个视图的角度终点。
在此，“二维显示器”或“2D显示器”被定义为被配置为提供基本相同的图像视图的显示器，而不管从哪个方向观看图像(即，在2D显示器的预定视角或范围内)。在许多智能电话和计算机监视器中发现的液晶显示器(LCD)是2D显示器的示例。相比之下，在本文中，“多视图显示器”被定义为被配置为在不同视图方向上或从不同视图方向提供多视图图像的不同视图的电子显示器或显示系统。特别地，不同视图可以表示多视图图像的场景或对象的不同透视图。在一些实例中，多视图显示器也可以被称为三维(3D)显示器，例如，当同时观看多视图图像的两个不同视图时提供观看三维图像的感知。
图1A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器10的透视图。如图1A所示，多视图显示器10包括屏幕12，以显示要观看的多视图图像。多视图显示器10在相对于屏幕12的不同观看方向16上提供多视图图像的不同视图14，观看方向16被图示为在各种不同的主角方向上从屏幕12延伸的箭头；不同的视图14被图示为在箭头的末端处的阴影多边形盒(即，描绘视图方向16)；并且仅示出了四个视图14和四个视图方向16，所有这些都是示例性的而非限制性的。注意，虽然在图1A中将不同的视图14图示为在屏幕上方，但是当在多视图显示器10上显示多视图图像时，视图14实际上出现在屏幕12上或其附近，在屏幕12上方描绘视图14仅仅是为了图示的简单，并且意在表示从与特定视图14对应的视图方向16中的相应一个观看多视图显示器10。
根据本文的定义，观看方向或具有与多视图显示器的观看方向相对应的方向的等同光束通常具有由角分量
Figure BDA0003124565680000041
给出的主角方向。角度分量θ在此被称为光束的“仰角分量”或“仰角”。角度分量
Figure BDA0003124565680000042
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，垂直于多视图显示屏幕的平面)中的角度，而方位角
Figure BDA0003124565680000043
是水平平面(例如，平行于多视图显示屏幕平面)中的角度。
图1B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的具有与多视图显示器的视图方向(例如，图1A中的视图方向16)相对应的特定主角方向的光束20的角度分量
Figure BDA0003124565680000044
的图形表示。此外，根据本文的定义，光束20从特定点发射或发出。也就是说，根据定义，光束20具有与多视图显示器内的特定原点相关联的中心射线。图1B还示出了光束(或观察方向)的原点O。
此外，在本文中，如在术语“多视图图像”和“多视图显示器”中使用的术语“多视图”被定义为表示不同视角或包括多个视图的视图之间的角度视差的多个视图。另外，根据本文的定义，本文中的术语“多视图”明确地包括多于两个不同的视图(即，最少三个视图并且通常多于三个视图)。因此，如本文所采用的“多视图显示器”明确地区别于仅包含两个不同视图以表示场景或图像的立体显示器。然而，注意，虽然多视图图像和多视图显示器包括多于两个视图，但是根据本文的定义，通过一次仅选择多视图中的两个视图来观看(例如，在多视图显示器上)多视图图像可以作为立体图像对来观看(例如，每只眼睛一个视图)。
根据本文的定义，“多束发射器”是产生包括多个光束的光的背光或显示器的结构或元件。在一些实施例中，多束发射器可以光耦合到背光的光导，以通过耦合出在光导中引导的光的一部分来提供光束。在这样的实施例中，多束发射器可以包括多束元件。在其他实施例中，多束发射器可以生成作为光束发射的光(即，可以包括光源)。此外，根据本文的定义，多束发射器产生的多个光束中的光束具有彼此不同的主角方向。特别地，根据定义，多个光束的一个光束具有与多个光束的另一个光束不同的预定主角方向。此外，多个光束可以表示光场。例如，多个光束可以被限制在空间的基本上圆锥形的区域，或者具有预定的角展度，其包括多个光束中的光束的不同主角方向。这样，组合的光束(即，多个光束)的预定角展度可以表示光场。根据各种实施例，各种光束的不同主角方向由包括但不限于多束发射器的尺寸(例如，长度、宽度、面积等)的特性确定。在一些实施例中，根据本文的定义，多束发射器可以被认为是“扩展的点光源”，即，分布在多束发射器的范围上的多个点光源。此外，由多束发射器产生的光束具有由角分量{θ,φ}给出的主角方向，如本文定义的，并且如上关于图1B所述。
在此，“光导”被定义为使用全内反射在结构内引导光的结构。特别地，光导可以包括在光导的工作波长下基本上透明的芯。术语“光导”通常是指采用全内反射以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的介电光波导。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周围介质的折射率。在一些实施例中，除了上述折射率差之外或代替上述折射率差，光导可以包括涂层以进一步促进全内反射。例如，该涂层可以是反射涂层。光导可以是若干光导中的任何一种，包括但不限于板或平板光导和条带光导中的一者或两者。
根据定义，“广角”发射光被定义为具有大于多视图图像或多视图显示器的视图的锥角的光。特别地，在一些实施例中，广角发射光可以具有大于大约二十度(例如，＞±20°)的锥角。在其它实施例中，广角发射光锥角可以大于大约三十度(例如，>±30°)、或大于大约四十度(例如，>±40°)、或大于五十度(例如，>±50°)。例如，广角发射光的锥角可以是大约六十度(例如，＞±60°)。
在一些实施例中，广角发射光锥角可定义为与LCD计算机监视器、LCD平板、LCD电视或意图用于广角观看(例如，约±40-65°)的类似数字显示装置的观看角度大致相同。在其他实施例中，广角发射光还可以被表征或描述为漫射光、基本上漫射光、无方向性光(即，缺乏任何特定或限定的方向性)、或具有单个或基本上均匀方向的光。
可以使用各种设备和电路来实现与这里描述的原理一致的实施例，所述设备和电路包括但不限于集成电路(IC)、超大规模集成(VLSI)电路、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、图形处理器单元(GPU)等中的一个或多个、固件、软件(诸如程序模块或指令集)以及上述两个或更多个的组合。例如，图像处理器或下面描述的其它元件都可以实现为ASIC或VLSI电路中的电路元件。采用ASIC或VLSI电路的实现是基于硬件的电路实现的示例。
在另一示例中，图像处理器的实施例可以实现为使用在操作环境中执行的计算机编程语言(例如，C/C++)的软件，或者由计算机执行(例如，存储在存储器中并由计算机的处理器或图形处理器执行)的基于软件的建模环境(例如，MATLAB，MathWorks公司，马萨诸塞州纳提克)。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(其在本讨论中可以互换使用)，以由计算机的处理器或图形处理器执行。
在又一示例中，本文描述的装置、设备或系统(例如，图像处理器、相机等)的块、模块或元件可以使用实际或物理电路(例如，作为IC或ASIC)来实现，而另一个块、模块或元件可以以软件或固件来实现。特别地，根据以上定义，例如，本文描述的一些实施例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)来实现，而其他实施例也可以使用计算机处理器或图形处理器来执行软件而被实现为软件或固件，或者被实现为软件或固件和基于硬件的电路的组合。
此外，如本文所用，冠词“一”旨在具有其在专利领域中的普通含义，即“一个或多个”。例如，“视图”意味着一个或多个视图，并且因此，“视图”在这里意味着“视图(一个或多个)”。而且，本文中对“顶部”、“底部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“左”或“右”的任何参考不意图在本文中是限制。在本文中，术语“约”当应用于某一值时，通常是指在用于产生该值的设备的公差范围内，或者可以是指加或减10％、或加或减5％、或加或减1％，除非另有明确说明。此外，如本文所用，术语“基本上”是指大部分、或几乎全部、或在约51％至约100％范围内的量。此外，本文的示例旨在仅是说明性的，并且出于讨论的目的而呈现，而不是作为限制。
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种多视图显示系统。图2A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示系统100的框图。图2B示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示系统100的透视图。多视图显示系统100被配置为提供包括多个视图102的多视图图像。多个视图102可以是由多视图图像表示的场景的不同透视图。此外，多视图显示系统100被配置为向用户提示多视图图像的视图的角度末端。
如图所示，多视图显示系统100包括多视图显示器110。根据各种实施例，多视图显示器110可以是被配置为提供多视图图像的各种多视图显示器中的基本上任何一种。例如，多视图显示器110可以基本上类似于先前描述的多视图显示器10。
多视图显示器110被配置为提供表示多视图图像的多个视图102。此外，根据各种实施例，多个视图中的视图102彼此有角度地相邻布置。例如，多个视图102可以彼此相邻地角度布置以形成线性阵列，例如，在图2B中的半圆形虚线之一上示出的视图102可以表示线性阵列。在另一示例中，多个视图可以形成角度上相邻的视图102的二维(2D)阵列。例如，当在角度上相邻的视图102的平面投影中考虑时，2D阵列可以是直线阵列或圆形阵列。
如下面更详细描述的，根据各种实施例，多个视图102包括表示在多个视图中的角度相邻的视图102的角度终点处的视图102的末端视图102a。例如，当多个视图被布置为线性阵列时，终点视图102a可以表示在线性阵列的一端或两端的视图102。类似地，终点视图102a可以沿着例如被布置为2D阵列的视图的外围。
图3A图示了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中图2A的多视图显示系统100的多个视图102的平面投影。特别地，图3A中所示的多个视图对应于布置为2D矩形阵列的多视图显示器110的多个视图，其包括作为五乘五(5×5)阵列的25个角度上相邻的视图102。多个视图中的每个视图102可以表示由多视图显示器110显示为多视图图像的场景的不同视角。此外，每个视角可以与多视图显示器110的角度上相邻的视图102的视角互补。例如，编号为6、7和8的视图表示多视图图像中的场景沿着多个视图102的行的连续且互补的视角。类似地，编号为17、12、7和2的视图表示多视图图像中的场景沿着多个视图102的列的连续且互补的视角。
多个视图102由一组终点视图102a定界，每个终点视图表示场景沿多视图图像的某个方向的最后视图或透视图。例如，如图3A所示，在包括视图7的单行的方向上的多个角度上相邻的视图102在一端由视图6终止，并且在另一端由视图10终止，因此，视图6表示多个视图102的终点视图102A，多个视图102的视图10也是如此。类似地，视图2和视图22是包括视图7的列中的多个视图102的终点视图102a，因此，多个视图102的终点视图102a包括多个视图的外围视图102，如图所示。
图3B示出了根据与这里描述的原理一致的另一实施例的示例中的图2A的多视图显示系统100的多个视图102的平面投影。特别地，图3B图示了多视图显示器110的多个视图中的角度相邻视图102的序列，其被布置在单行中作为线性阵列。例如，线性阵列可以表示相对于用户的水平线性阵列或垂直线性阵列。图3B还示出了在该线性阵列的相对端处的终点视图102a，其表示多视图图像的场景的第一透视图(视图1)和最后透视图(视图5)。
多视图显示系统100还包括视图终点指示器120。视图终点指示器120与多个视图102的(一个或多个)终点视图102a相关联。根据各种实施例，视图终点指示器120被配置为提示多视图显示系统100的用户多个视图的角度终点。也就是说，视图终点指示器120被配置为向用户发信号通知用户正看到的当前视图代表或包括多个视图102中的终点视图102a。被视图终点指示器120提示的用户因此可以理解他或她已经到达场景的最后角度视角，并且因此可以避免以使得产生另外的可见视图的方式移动多视图显示系统100或他或她的头部。
根据各种实施例，视图终点指示器120可以包括多个不同指示器或类似信号中的任何一个，以向用户通知已经到达终点视图102a。特别地，在一些实施例中，视图终点指示器120可以包括视觉指示器。根据各种实施例，可视指示器被配置成提供多个视图102的终点视图102a的可视指示。
在一些实施例中，作为视觉指示器的视图终点指示器120可以位于多视图显示系统100上，例如，在多视图显示器110的表面上。例如，视觉指示器可以包括位于多视图显示器110的屏幕上或附近的一个或多个LED。(一个或多个)LED可以被配置成提示多视图显示系统100的用户他已经到达多个视图的角度终点。
在一些实施例中，视图终点指示器120包括终点视图102a上的图形覆盖122。图形覆盖122被配置成向用户提示多个视图102的角度界限。例如，可以使用图形处理器单元(GPU)或多视图显示系统100的类似处理器将图形覆盖122添加到终点视图102a。图3B图示了在两个终点视图102a，即视图1和视图5中的每一个上的视图终点指示器120的图形覆盖122。如图所示，图形覆盖是箭头形状的符号，其将用户从终点视图102a指向外，并向后指向多个视图中的其他视图(例如，视图2、视图3和视图4)。注意，图3B中终点视图102a的一侧所示的箭头形状的符号是为了说明的目的而提供的，而不是为了限制。
图4A-4D示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的各种图形覆盖122。特别地，在图4A中，终点视图102A(视图1和视图5)上的图形覆盖122包括设置在每个终点视图102A的两个垂直边缘上的一对垂直列。垂直列提示多视图显示系统100的用户已经到达多个视图的角度终点。作为终点视图102a上的图形覆盖122的图形列可以具有颜色。在一些实施例中，图形列可以具有红色，或被配置为与终点视图102a上显示的场景形成对比以确保视图终点指示器120对用户可见的任何其他颜色。可以使用用于视图终点指示器120的其它结构。例如，图形覆盖122可以包括在终点视图102a的垂直边缘上的一对淡出列，例如在图4C中。在一些实施例中，图形覆盖122可以包括在视图中间或视图的任何其他部分中的一个或多个覆盖。
在一些实施例中，如上所述，作为视觉指示器的视图终点指示器120的图形覆盖122可以被配置为引导用户远离超出角度终点的角度范围。也就是说，用户可以被引导远离终点视图102a朝向非终点视图102，以防止来自用户的可能使用户超出构成多视图图像的多个视图的终点视图102a的进一步相对运动。作为被配置为引导观看者离开终点视图102a的视觉指示器的视图终点指示器120可以包括各种形式。例如，在图4B中所示的实施例中，视图终点指示器120包括在角度终点的方向上邻近终点视图102a的边缘的单个图形覆盖122(列)，或者等效地，在引导用户到终点视图102a的视图102的序列中与先前视图相对的终点视图102a的边缘。因此，视图终点指示器120的图形覆盖122的放置向用户发信号通知，在图形覆盖122所位于的终点视图102a的边缘之外没有另外的视图102可用。图4D的视图终点指示器120以相同的原理操作，但是包括淡出的列。与图4B的视图终点指示器120一样，视图终点指示器120的放置向用户发信号通知，在终点视图102a的边缘之外没有更多视图102可用，在该边缘处覆盖了作为图形覆盖122的视图终点指示器120。
视图终点指示器120可以使用其在终点视图102a内的位置旁边的属性来引导观看者远离终点视图102a。例如，视图终点指示器120可以使用其形状来指引用户离开终点视图102a。在一些实施例中，箭头可以出现在终点视图102a的中间(或视图的任何其它位置)，指向用户远离终点视图102a并且返回到非终点视图102。在其他实施例中，视图终点指示器120可以包括覆盖在终点视图102a上的文本，该文本提示用户他已经到达视图终点并且指示用户旋转多视图显示器110或者在将非终点视图102带到他们的眼睛的方向上移动他们的头部。图3B还示出了包括被配置为指引用户离开终点视图102a的视觉指示器(即，包括箭头形状符号的图形覆盖122)的视图终点指示器120的示例。
图5A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中包括终点视图102A的另外多个视图102。如图所示，多个视图102包括与多个视图102的开始处的角端相邻的一对视图(视图1和视图2)。多个视图102还包括另一对视图(视图n-1和视图n)，其与多个视图102的端部处的角度终点相邻。每对视图102是彼此的副本。也就是说，尽管多个视图102中的相邻视图102通常表示多视图图像中的场景的相邻和不同视角，但是由多视图显示器110在该对视图视图1和视图2中的每一个上提供的图像是相同的。类似地，由多视图显示器110在该对视图视图n-1和视图n中的每一个上提供的图像是相同的。
图5B示出了根据与本文所述原理一致的实施例的示例中的图5A的多个视图的角度范围的侧视图。邻近角度终点125的视图1是终点视图102a。也就是说，视图1是多视图图像的场景沿着从视图n到视图1的方向的最后视图，视图1的角度范围在图5B中描绘为标记为“1”的阴影区域。在该实施例中，视图终点指示器120被配置为仅当用户在对应于视图1的角度范围的阴影区域内时提示用户角度终点125，终点视图102a(或视图1)到相邻的视图2(或反之亦然)的复制导致视图1和视图2中的相同图像，这允许用户在视图2中观看视图1的图像，该图像在当用户头部相对于多视图显示器110的相对运动将其放置到视图1的角度范围内时触发这样的指示器之前没有视图边界指示器120。
在一些实施例中，视图终点指示器120可以不包括视觉指示器。特别地，根据这些实施例，视图终点指示器120可以包括被配置为向用户提供触觉反馈的触觉指示器。由触觉指示器提供的触觉反馈表示多个视图102的角度终点125的提示。因此，多视图显示系统100可以向在操作多视图显示系统100的过程期间到达终点视图102a的用户提供该反馈。在一些实施例中，视图终点指示器120的触觉指示器可以是独立的，其中触觉反馈向用户提供唯一的提示。在其它实施例中，来自触觉指示器的触觉反馈可以与视图终点指示器120的视觉指示器一起提供，以提示用户。在这些实施例的一些中，触觉反馈可以与视觉指示器同步。例如，视觉指示器可以是闪烁指示器，并且触觉反馈可以与视觉指示器的闪烁同步。
在一些实施例(未示出)中，多视图显示系统100还可以包括视角跟踪器。视角跟踪器被配置为确定用户相对于多视图显示器110的视角。视角跟踪器可以使用与多视图显示系统100兼容的任何坐标系以各种方式中的任何方式确定视角。举例来说，可由视角跟踪器相对于垂直平面和/或水平平面确定视角。所确定的用户视角可以用于识别用户头部在空间中的位置，并且具体地确定用户是否可能正在视图终点视图102a。当确定用户的头部处于与终点视图102a的角度范围对应的相对位置时，视图终点指示器120可以提示用户已经到达终点视图102a。例如，可以通过使用由包括触觉指示器的视图终点指示器120提供的触觉反馈和使用由包括视觉指示器的视图终点指示器120提供的图形覆盖122中的一个或两者来提示用户。
在一些实施例中，所述视角跟踪器可包括运动跟踪器。视角跟踪器的运动跟踪器被配置为跟踪多视图显示器110的运动。可以在三维空间(即，沿着x、y和z轴)中跟踪多视图显示器110的运动。运动跟踪器可以包括基于硬件的和基于软件的运动传感器中的一个或两者。基于硬件的运动传感器可以包括例如陀螺仪、加速度计、磁力计或地磁传感器。基于软件的传感器可以包括重力、线性加速度、旋转矢量、显著运动、计步器或步探测器传感器。基于硬件和基于软件的传感器被配置为跟踪多视图显示器110的运动。
所述观看角度跟踪器可进一步包括用户跟踪器。用户跟踪器被配置为跟踪用户相对于多视图显示器110的位置。可以在三维空间(即，沿着x、y和z轴)中跟踪用户的位置。用户跟踪器可以包括光学传感器，例如相机、红外检测器或虹膜检测器中的一个或多个。光学传感器被配置为跟踪用户相对于多视图显示器110的位置。
图6A示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器110的横截面视图。如图6A所示，多视图显示器110包括多束发射器112的阵列。多束发射器阵列的多束发射器112被配置为提供从多视图显示器110定向离开的定向光束104。根据各种实施例，定向光束104具有与多视图显示器110的相应不同视图方向相对应的主角方向。具体地，图6A将定向光束104图示为多个发散箭头，其被描绘为被引导远离根据一些实施例的被配置为支持多束发射器阵列的多视图显示器110的第一(或顶部)表面。
根据各种实施例，阵列的多束发射器112可以位于或邻近多视图显示器110的第一表面，例如，如图6A中所示。在一些实施例中，多个多束发射器112可以位于多视图显示器110的第二表面上。在一些实施例中，多个多束发射器112可以位于第一表面和第二表面之间。例如，多视图显示器110的表面可以是被配置为支撑多束发射器112的基板(例如，光导116，下面进一步描述)的表面。
多视图显示器110还包括光阀114的阵列。在各种实施例中，不同类型的光阀可以用作光阀阵列的光阀114，包括但不限于液晶光阀、电泳光阀和基于电润湿的光阀中的一个或多个。光阀阵列被配置为调制多个定向光束以提供表示多视图图像的不同视图。
在一些实施例中，多视图显示器110还包括光导116，例如作为基板。光导116被配置为沿着光导的长度引导光作为被引导光106(即，被引导光束)。例如，光导116可以包括被配置为光波导的介电材料。所述介电材料可具有大于围绕所述介电光波导的介质的第二折射率的第一折射率。例如，折射率的差异被配置为根据光导116的一个或多个引导模式促进被引导光106的全内反射。
在一些实施例中，光导116可以是包括光学透明的电介质材料的延伸的基本上平面的片的光学波导(即，板光导)的板或片。基本上平面的电介质材料片被配置为使用全内反射来引导被引导光106。根据各种示例，光导116的光学透明材料可以包括各种介电材料中的任何一种或由其制成，所述介电材料包括但不限于各种类型的玻璃(例如，二氧化硅玻璃、碱金属铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃等)和基本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)中的一种或多种。在一些示例中，光导116还可以包括在光导116的表面(例如，第一表面和第二表面中的一个或两个)的至少一部分上的包覆层(未示出)。根据一些示例，包覆层可以用于进一步促进全内反射。
此外，根据一些实施例，光导116被配置为根据全内反射以光导116的第一表面116'(例如，前表面或顶表面或侧面)和第二表面116”(例如，后表面或底表面或侧面)之间的非零传播角引导被引导光106，具体地，被引导光106通过以非零传播角在光导116的第一表面116'和第二表面116”之间反射或“反弹”来传播。在一些实施例中，被引导光束106可以包括具有不同颜色的光并且由光导116以不同的颜色特定的非零传播角度中的相应传播角度引导的多个被引导光束。注意，为了简化说明，图5A中未示出非零传播角。然而，描绘传播方向105的粗箭头示出了被引导光106沿着图5A中的光导长度的一般传播方向。
在一些实施例中，多视图显示器110的多束发射器112包括多束元件112'。多视图显示器110的多束元件112'被配置为将来自光导116的光散射为具有与多视图图像的视图方向相对应的主角方向的多个定向光束。根据各种实施例，多束元件112'可以包括被配置为散射出被引导的光106的一部分的多个不同结构中的任何结构。例如，不同的结构可以包括但不限于衍射光栅、微反射元件、微折射元件或其各种组合。在一些实施例中，包括衍射光栅的多束元件112'被配置为将被引导的光部分衍射地散射出作为具有不同主角方向的多个定向光束。在其他实施例中，包括微反射元件的多束元件112'被配置为将被引导的光部分反射地散射出作为多个定向光束，或者包括微折射元件的多束元件112'被配置为通过或使用折射将被引导的光部分散射出作为多个定向光束(即，折射地散射出被引导的光部分)。可替换地，在一些实施例中，多束发射器112包括有源发射器，诸如但不限于，提供作为定向光束的光的发光二极管(LED)。
在一些实施例中，多束发射器112的尺寸或多束元件112'的尺寸与多视图显示器110的光阀114的尺寸相当。在此，“尺寸”可以以多种方式中的任何一种来限定，包括但不限于长度、宽度或面积。例如，光阀114的尺寸可以是其长度，并且多束元件112'的可比尺寸也可以是多束发射器112或多束元件112'的长度。在另一示例中，尺寸可以指这样的面积，使得多束发射器112或多束元件112'的面积可以与光阀114的面积相当。
在一些实施例中，多视图显示系统100还包括与多视图显示器110相邻的广角背光130。图6B示出了根据本文所述原理的实施例的包括广角背光源130的多视图显示系统100的横截面图。广角背光130与光导116的邻近光阀阵列的一侧相对。在所示的实施例中，广角背光130与光导116的第二(底)表面116”相邻。广角背光130被配置为提供广角光132。
光导116和多束元件112'的阵列可以被配置为对于从相邻的广角背光130发射的广角光132是光学透明的。因此，广角光132可以从广角背光130发射并且穿过多视图显示器110的厚度。因此，来自广角背光130的广角光132通过多视图显示器110的第二(底部)表面116”接收，透射通过多视图显示器110的厚度，并且从光阀阵列114发射，因为多视图显示器110对于广角光132是光学透明的，所以广角光132基本上不受多视图显示器110的影响。
图6B的多视图显示系统100可以选择性地在二维(2D)模式或多视图模式下操作。在2D模式中，多视图显示系统100被配置为发射由广角背光130提供的广角光132。在多视图模式中，多视图显示系统100被配置为发射由如前所述的多视图显示器110提供的定向光束104。例如，多视图显示器110和广角背光130的组合可以用在双二维/三维(2D/3D)显示器中。
在一些实施例(未示出)中，多视图显示系统100还可以包括处理子系统、存储器子系统、电源子系统和联网子系统。处理子系统可以包括被配置为执行计算操作的一个或多个设备，诸如但不限于微处理器、图形处理器单元(GPU)或数字信号处理器(DSP)。存储器子系统可以包括用于存储数据和指令中的一个或两个的一个或多个设备，该数据和指令可以由处理子系统使用以提供和控制多视图显示系统100的操作。例如，存储的数据和指令可以包括但不限于被配置为在多视图显示器110上显示多视图图像、实现视图终点指示器120和提供用户跟踪中的一个或多个的数据和指令。例如，存储器子系统可以包括一种或多种类型的存储器，包括但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和各种形式的闪存。
在一些实施例中，存储在存储器子系统中并由处理子系统使用的指令包括但不限于例如程序指令或指令集和操作系统。例如，程序指令和操作系统可以在多视图显示系统100的操作期间由处理子系统执行。注意，一个或多个计算机程序可以构成计算机程序机制、计算机可读存储介质或软件。此外，存储器子系统中的各种模块中的指令可以用高级过程语言、面向对象的编程语言和汇编或机器语言中的一种或多种来实现。此外，根据各种实施例，编程语言可以被编译或解释，例如，可配置或配置(其可以在本讨论中互换地使用)以由处理子系统执行。
在各种实施例中，电力子系统可以包括被配置为向多视图显示系统100中的其他组件提供电力的一个或多个能量存储组件(诸如电池)。联网子系统可包括被配置成耦合到有线和无线网络中的一者或两者并在其上通信(即，执行网络操作)的一个或多个设备和子系统或模块。例如，网络子系统可包括BluetoothTM网络系统、蜂窝网络系统(例如，3G/4G/5G网络，如UMTS、LTE等)、通用串行总线(USB)网络系统、基于IEEE 802.12中描述的标准的网络系统(例如，WiFi网络系统)、以太网网络系统中的任何或全部。
注意，虽然前述实施例中的一些操作可以用硬件或软件来实现，但是一般而言，前述实施例中的操作可以用各种各样的配置和体系结构来实现。因此，前述实施例中的一些或所有操作可以以硬件、软件或两者来执行。例如，显示技术中的至少一些操作可以使用程序指令、操作系统(诸如显示子系统的驱动程序)或以硬件来实现。
根据本文描述的原理的一些实施例，公开了一种多视图显示器。图7示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示器200的框图。多视图显示器200包括多束背光210。多束背光210被配置为提供作为多个定向光束204的发射光，所述多个定向光束具有与多视图显示器200的相应视图方向或者等效地由多视图显示器200显示的多视图图像的视图方向相对应的主角方向。多束背光210可以成形为包括两个基本上平行且相对的平面表面(即，顶表面和底表面)的“板”或基本上平坦的衬底块。此外，多束背光210包括多个多束发射器212。多个多束发射器212可以位于多束背光210的第一表面处或与其相邻。在一些实施例中，多个多束发射器212可以位于多束背光210的第二表面上。在一些实施例中，多个多束发射器212可以位于第一表面和第二表面之间的多束背光210内部。
多视图显示器200还包括光阀阵列220。光阀阵列220基本上类似于前面描述的多视图显示系统100的光阀阵列114。这样，不同类型的光阀可以用作光阀阵列的光阀220，包括但不限于一个或多个液晶光阀、电泳光阀和基于电润湿的光阀。光阀阵列220被配置成将多个定向光束202调制为多视图图像。多视图图像包括具有与不同视图方向相对应的方向的多个视图202。多个视图202中的每个视图可以表示场景的不同视角，每个视角与由多视图显示器200提供的角度上相邻的视图202的视角互补。
多个视图202由(一个或多个)终点视图202a定界，每个终点视图表示场景沿着多视图图像的特定方向的最后视图202或透视图。此外，多视图显示器200被配置为提供与多视图显示器200的终点视图202a相关联的视图终点指示器230。视图终点指示器230被配置为提示多视图显示器200的用户多个视图的角度终点。也就是说，视图终点指示器230被配置为向用户发信号通知用户正观看的当前视图表示多个视图202中的终点视图202a，其也是多视图图像的场景的终点透视图。
根据一些实施例，视图终点指示器230可以基本上类似于如上所述的多视图显示系统100的视图终点指示器120。特别地，视图终点指示器230可以包括被配置为提示用户已经到达终点视图202a的各种指示器或信号中的任何一种。例如，视图终点指示器230可以包括视觉指示器。在一些实施例中，视觉指示器可以位于多视图显示器200上(例如，在多视图显示器的表面上)，并且可以包括例如一个或多个发光二极管(LED)。在一些实施例中，视觉指示器可以包括终点视图202a上或其中的图形覆盖。图形覆盖可以基本上类似于先前描述的多视图显示系统100的图形覆盖122。例如，终点视图202a之上或之中的图形覆盖可以包括与(一个或多个)终点视图202a中的每个的垂直边缘相邻的一对列。在一些实施例中，图形覆盖可以被配置为引导用户远离终点视图202a。例如，图形覆盖可以包括指向远离终点视图202a并且返回朝向多个视图中的其他视图202的方向的箭头。
在一些实施例中，视图终点指示器230可包括触觉指示器。触觉指示器可以是视觉指示器的补充或替代。触觉指示器被配置为提供触觉信号以指示已经到达终点视图202a。例如，触觉信号可以在用户到达终点视图202a时被提供。在另一示例中，当用户试图查看终点视图202a之外的视图时，可以提供触觉指示器。触觉指示器也可与视觉指示器配合使用，例如提供与闪烁的视觉指示器同步的振动。
在一些实施例(未示出)中，多束背光210包括光导。光导被配置成在沿着光导的长度的传播方向上引导光作为被引导光。在一些实施例中，光导可以基本上类似于先前描述的多视图显示器110的光导116。根据各种实施例，光导可以被配置为使用全内反射来引导被引导的光。此外，被引导的光可以由光导以非零传播角引导或在光导内以非零传播角引导。在一些实施例中，被引导的光可以是准直的或者可以是准直光束。特别地，在各种实施例中，被引导的光可以根据准直因子σ被准直或具有该准直因子。
在一些实施例中，例如当多束背光210包括光导时，多个多束发射器212可以是或者包括沿着光导长度彼此间隔开的多个多束元件。在一些实施例中，多束元件中的多束元件基本上类似于上述多视图显示器110的多束元件。多个多束元件被配置为将被引导光的一部分散射出作为定向光束204。根据各种实施例，多个定向光束的定向光束204具有与多视图显示器200的相应不同视图方向对应的不同主角方向。在各种实施例中，多个多束元件可以位于光导的表面上或光导内。
在一些实施例中，多个多束元件的尺寸或等效地多个多束发射器的多束发射器212的尺寸与光阀阵列的光阀114的尺寸相当。在一些实施例中，该尺寸与光阀尺寸相当，使得多束元件尺寸或等效地多束发射器尺寸在光阀尺寸的大约百分之五十(50％)和大约百分之二百(200％)之间。
在一些实施例中，多束元件中的多束元件可以包括被配置为散射出被引导的光的一部分的多个不同结构中的任何结构。例如，不同的结构可以包括但不限于衍射光栅、微反射元件、微折射元件或其各种组合。在一些实施例中，包括衍射光栅的多束元件被配置为将被引导的光部分衍射地散射出作为具有不同主角方向的多个定向光束。在其他实施例中，包括微反射元件的多束元件被配置为将被引导的光部分反射地散射出作为多个定向光束，或者包括微折射元件的多束元件被配置为通过或使用折射将被引导的光部分散射出作为多个定向光束(即，折射地散射出被引导的光部分)。
多视图显示器200还可以包括光学耦合到光导的输入的光源。光源被配置成向光导提供光。光源可以位于光导的入射表面附近，并且可以包括基本上任何光源，包括但不限于一个或多个LED或激光器。在一些实施例中，光源可以包括被配置为提供不同颜色的光的多个不同的光学发射器。在一些实施例中，由光源提供的光可以是准直的或者等效地可以是准直光束。此外，在各种实施例中，可根据准直因子σ准直光。
根据本文描述的原理的一些实施例，提供了一种多视图显示操作的方法。图8示出了根据与这里描述的原理一致的实施例的示例中的多视图显示操作的方法300的流程图。多视图显示操作的方法300包括使用多视图显示器显示310多视图图像，该多视图图像包括彼此成角度相邻的多个视图。特别地，多个视图中的每个视图可以表示在多视图显示器上显示为多视图图像的场景的不同视角。此外，每个视角可以与多个视图中的角度上相邻的视图的视角互补。在一些实施例中，多视图显示器可以基本上类似于多视图显示器110，并且多个视图可以基本上类似于先前描述的多视图显示系统100的多个视图102。
图8中所示的多视图显示操作的方法300还包括提供320与多个视图的终点视图相关联的视图终点指示器，该终点视图表示场景沿着图像的特定方向的最后视图或透视图。视图终点指示器被配置为提示多视图显示系统的用户多个视图的角度终点。因此，视图终点指示器被配置为向用户发信号通知用户正观看的当前视图代表或邻近多个视图中的终点视图，该最终视图也是多视图图像的场景的终点透视图。在一些实施例中，视图终点指示器可以基本上类似于上面关于多视图显示系统100描述的视图终点指示器120。
在一些实施例中，方法300还包括提供视图终点指示器，该视图终点指示器包括在多个视图的终点视图内包括视觉指示器和生成触觉反馈中的一个或两者，以提示用户多个视图的角度终点。在一些实施例中，视觉指示器可以位于多视图显示器的表面上，并且可以包括例如一个或多个LED。在一些实施例中，视觉指示器可以包括终点视图上的图形覆盖物。此外，触觉反馈可以被提供为补充或替代视觉指示器。在触觉反馈是除了视觉指示器之外提供的情况下，它们可以是同步的。
在一些实施例中，方法300还包括使用视图终点指示器引导用户远离终点视图并且朝向多个视图中的其他视图。例如，视觉指示器可以包括指向一个或多个其它视图的一个或多个箭头。在一些实施例中，视图上的可视指示器的位置可以指示其他视图的相对位置。
在一些实施例中，显示310多视图图像包括使用多束背光来生成定向光束，该多束背光包括在多束背光上空间分布的多个多束元件。在一些实施例中，多束元件可以基本上类似于先前描述的多视图显示器110的多束元件112'。特别地，定向光束具有与多个视图中的各个不同视图的视图方向相对应的不同主角方向。显示310多视图图像还包括使用光阀阵列调制定向光束以提供多视图作为多视图图像。在一些实施例中，光阀阵列可以基本上类似于先前描述的多视图显示器110的光阀阵列114。此外，多个多束元件中的多束元件的尺寸与光阀阵列的光阀的尺寸相当。例如，多束元件的尺寸可以在光阀阵列的光阀的尺寸的百分之五十和百分之二百之间。
因此，已经描述了多视图显示系统、多视图显示器和方法的示例和实施例，其包括与多个视图的终点视图相关联的视图终点指示器，其中视图终点被配置为向用户提示终点视图。应当理解，上述示例仅仅是表示本文所述原理的许多具体示例中的一些示例的说明。显然，本领域技术人员可以容易地设计出许多其它布置，而不偏离由所附权利要求限定的范围。

Claims (20)

1.一种多视图显示系统，包括：
多视图显示器，其被配置为提供表示多视图图像的多个视图，所述多个视图中的视图被布置为彼此成角度地相邻；以及
与所述多个视图的终点视图相关联的视图终点指示器，
其中，所述视图终点被配置为向所述多视图显示系统的用户提示所述多个视图的角度终点。
2.根据权利要求1所述的多视图显示系统，其中，所述视图终点包括视觉指示器，所述视觉指示器被配置为提供所述多个视图的所述终点视图的视觉指示。
3.根据权利要求2所述的多视图显示系统，其中，所述视觉指示器包括在所述终点视图上的图形覆盖，所述图形覆盖被配置为向所述用户提示所述多个视图的角度终点。
4.根据权利要求3所述的多视图显示系统，其中，所述图形覆盖还被配置为引导用户远离超出所述角度终点的角度范围。
5.根据权利要求1所述的多视图显示系统，其中，所述视图终点指示器包括触觉指示器，所述触觉指示器被配置为向所述用户提供表示所述多个视图角度终点的所述提示的触觉反馈。
6.根据权利要求1所述的多视图显示系统，其中，所述多个视图包括与所述角度终点相邻的一对视图，所述视图对的视图是彼此的副本，并且所述视图终点排他性地与紧邻所述角度终点的所述视图对中的第一视图相关联，其中，所述角度终点被配置为仅当所述用户相对于所述多视图显示器处于与所述第一视图的角度范围相对应的角度时向所述用户提示所述角度终点。
7.根据权利要求1所述的多视图显示系统，还包括视角跟踪器，所述视角跟踪器被配置为确定所述用户相对于所述多视图显示器的视角，所述终点指示器被配置为在对应于所述终点视图的角度范围的确定的观察处提示所述用户，其中，所述视角跟踪器包括运动跟踪器和用户跟踪器中的一者或两者，所述运动跟踪器被配置为跟踪所述多视图显示器的运动，所述用户跟踪器被配置为跟踪所述用户相对于所述多视图显示器的位置。
8.根据权利要求1所述的多视图显示系统，所述多视图显示器包括：
多个多束发射器，其在空间上跨多视图显示器分布，所述多个多束发射器中的每个多束发射器被配置为提供具有与多个视图的不同视图的不同视图方向相对应的不同主角方向的多个定向光束；以及
光阀阵列，其被配置为调制所述多个定向光束以提供表示所述多视图图像的所述不同视图。
9.根据权利要求8所述的多视图显示系统，所述多视图显示器还包括光导，所述光导被配置为沿着所述光导的长度引导光作为被引导光，所述多束发射器包括多束元件，所述多束元件被配置为将被引导光的一部分散射出作为所述多个定向光束，
其中，所述多束元件的尺寸与所述光阀阵列的光阀的尺寸相当。
10.根据权利要求9所述的多视图显示系统，其中，所述多束元件包括被配置为衍射地散射出所述被引导光的所述部分作为所述多个定向光束的衍射光栅、被配置为反射地散射出所述被引导光的所述部分作为所述多个定向光束的微反射结构、以及被配置为折射地散射出所述被引导光的所述部分作为所述多个定向光束的微折射结构中的一个或多个。
11.根据权利要求8所述的多视图显示系统，还包括广角背光，所述广角背光与所述多视图显示器的一侧相邻，所述多视图显示器的所述一侧与和所述光阀阵列相邻的一侧相对，所述广角背光被配置为在所述多视图显示系统的二维(2D)模式期间提供广角发射光，所述光阀阵列被配置为将所述广角发射光调制为2D图像，
其中所述多视图显示器被配置为对所述广角发射光透明，所述多视图显示系统被配置为在多视图模式期间显示所述多视图图像并且在所述2D模式期间显示所述2D图像。
12.一种多视图显示器，包括：
多束背光，其被配置为提供发射光作为具有与多视图显示器的相应不同视图方向相对应的不同主角方向的多个定向光束，所述多束背光包括多个多束发射器，其被配置为发射具有与多视图显示器的相应不同视图方向相对应的角度方向的多个定向光束；以及
光阀阵列，其被配置为将所述多个定向光束调制为包括多个视图的多视图图像，所述多视图具有与所述不同视图方向相对应的方向，
其中，所述多视图显示器被配置为提供与所述多个视图的终点视图相关联的视图终点指示器。
13.根据权利要求12所述的多视图显示器，其中，所述多束背光包括光导，所述光导被配置为在传播方向上沿着所述光导的长度引导光，并且其中，所述多个多束发射器是沿着所述光导长度彼此间隔开的多个多束元件，所述多个多束元件中的多束元件被配置为从所述光导散射出所述被引导光的一部分作为所述定向光束，
所述多束元件的尺寸在所述光阀阵列的光阀的尺寸的百分之五十和百分之二百之间。
14.根据权利要求13所述的多视图显示器，其中，所述多束元件包括衍射光栅多束元件、微反射多束元件和微折射多束元件中的一个或多个。
15.根据权利要求13所述的多视图显示器，还包括光学耦合到所述多束背光的所述光导的输入的光源，所述光源被配置为提供要在所述光导中被引导的光作为被引导光，所述被引导光具有非零传播角度和根据预定准直因子被准直中的一者或两者。
16.根据权利要求12所述的多视图显示器，其中，所述视图终点指示器包括视觉指示器和触觉指示器中的一个或两个，所述视觉指示器被配置为在所述多个视图的所述终点视图的所述多视图图像内提供视觉指示，并且所述触觉指示器被配置为提供触觉信号以指示所述终点视图。
17.一种多视图显示系统操作的方法，所述方法包括：
使用多视图显示器显示多视图图像，所述多视图图像包括彼此角度相邻的多个视图；以及
提供与所述多个视图的终点视图相关联的视图终点指示器，所述视图终点指示器向所述多视图显示系统的用户提示所述多个视图的角度终点。
18.根据权利要求17所述的多视图显示系统操作的方法，还包括提供所述视图终点指示器，所述视图终点指示器包括在所述多个视图的所述终点视图内包括视觉指示器和生成触觉反馈中的一者或两者，以向所述用户提示所述多个视图的所述角度终点。
19.根据权利要求17所述的多视图显示操作的方法，还包括使用所述视图终点指示器引导所述用户远离所述终点视图并且朝向所述多个视图中的其他视图。
20.根据权利要求17所述的多视图显示操作的方法，其中显示多视图图像包括：
使用包括空间分布在多束背光上的多个多束元件的多束背光来生成定向光束，定向光束具有与多个视图中的相应不同视图的视图方向相对应的不同主角方向；以及
使用光阀阵列调制所述定向光束以提供所述多个视图作为所述多视图图像，
其中，所述多个多束元件中的多束元件的尺寸与所述光阀阵列的光阀的尺寸相当。
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