本申请根据35u.s.c.§119(e)要求2016年1月29日提交的名称为“holographicpropeller(全息螺旋桨)”的美国临时专利申请no.62/288,680、2016年5月31日提交的名称为“displayforthree-dimensionalimage(三维图像的显示)”的美国临时专利申请no.62/343,722、以及2016年5月31日提交的名称为“curveddisplayforthree-dimensionalimage(三维图像的曲面显示)”的美国临时专利申请no.62/343,767的优先权益。所有这些在先的申请的公开内容在此作为一部分，或者全部在此通过引用而并入本文中。
本公开涉及用于显示对象的三维表示的装置和方法，更特别地涉及显示对象的光场以描绘所述对象的三维表示。
背景技术
来自自然对象的光在遇到人眼时，在空间中的每个点处具有光线方面的特定内容，所述光线具有大小和方向。该结构被称为光场。传统的二维(2d)显示器(绘画、照片、计算机监视器、电视等)各向同性地发光(例如，光从显示器均匀地发射)。因此，这些2d显示器可能仅近似它们所表示的对象的光场。
技术实现要素：
因此，需要构建再现或试图再现由自然对象产生的精确或近似光场的显示器。这样的显示器产生更加引人注目的图像，这些图像看起来是三维的(3d)并且可能被误认为是自然对象。传统的2d显示器无法实现这些功能。
在一些实施例中，公开了用于显示对象的3d表示的显示装置和方法。在一种实施方式中，所述显示装置可以包括可旋转结构；电动机，其被配置为使所述可旋转结构旋转；多个光场子显示器，其被设置在所述可旋转结构上；非暂时性存储器，其被配置为存储将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图；以及处理器，其可操作地被耦接到所述非暂时性存储器、所述电动机和所述光场子显示器。所述处理器用可执行指令被编程为：驱动所述电动机以使所述可旋转结构绕旋转轴旋转，所述可旋转结构以随时间变化的旋转角度被定位；选取(access)所述光场图像；至少部分地基于所述旋转角度将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个；以及至少部分地基于所映射的光场图像照射(illuminate)所述多个光场子显示器。
在一些实施例中，公开了用于显示对象的3d表示的显示装置和方法。所述方法可以包括驱动电动机以使包括多个光场子显示器的可旋转结构绕旋转轴旋转，所述可旋转结构以随时间变化的旋转角度被定位。所述方法还可以包括选取将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的不同视图；至少部分地基于所述旋转角度将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个；以及至少部分地基于所映射的光场图像照射所述光场子显示器。
在一些实施例中，公开了用于显示对象的3d表示的显示装置和方法。在一种实施方式中，所述显示装置可以包括被配置为旋转的光场子显示器，所述光场子显示器具有多个显示位置；非暂时性存储器，其被配置为存储将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的不同视图；以及处理器，其可操作地被耦接到所述非暂时性存储器和所述光场子显示器。所述处理器可以用可执行指令被编程为使所述光场子显示器绕旋转轴旋转，其中所述显示位置基于随时间变化的旋转角度；选取所述光场图像；至少部分地基于所述旋转角度将所述光场图像映射到所述显示位置；以及至少部分地基于所映射的光场图像照射所述光场子显示器。
在一些实施例中，公开了用于显示对象的3d表示的显示装置和方法。在一种实施方式中，所述显示装置可以包括一个或多个光场子显示器，所述一个或多个光场子显示器中的每一个具有多个显示位置，其中所述一个或多个光场子显示器被配置为绕一个或多个旋转轴旋转；非暂时性存储器，其被配置为存储将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的不同视图；以及处理器，其可操作地被耦接到所述非暂时性存储器和所述一个或多个光场子显示器。所述处理器可以用可执行指令被编程为驱动所述一个或多个光场子显示器绕所述旋转轴中的至少一个旋转轴旋转，其中所述多个显示位置基于随时间变化的旋转角度；以及至少部分地基于所述光场图像和所述多个显示位置照射所述一个或多个光场子显示器。
在一些实施例中，公开了用于显示对象的3d表示的显示装置和方法。在一种实施方式中，所述显示装置可以包括从基准观看方向被观看的显示面板，其中所述显示面板从垂直于所述基准观看方向的平面向外弯曲，并且多个光场子显示器被设置在所述显示面板上。所述显示装置还可以包括非暂时性存储器，其被配置为存储将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图；以及处理器，其可操作地被耦接到所述非暂时性存储器和所述光场子显示器。所述处理器可以用可执行指令被编程为选取所述光场图像；至少部分地基于所述显示面板上的所述光场子显示器的位置将所述光场图像映射到所述光场子显示器中的每一个；以及至少部分地基于所映射的光场图像照射所述光场子显示器。
在一些实施例中，公开了用于显示对象的3d表示的显示装置和方法。所述方法可以包括选取将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图。所述方法还可以包括至少部分地基于显示面板上的多个光场子显示器的位置将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个。所述方法还可以包括至少部分地基于所映射的光场图像照射所述多个光场子显示器。
在一些实施例中，公开了用于显示对象的3d表示的显示装置和方法。在一种实施方式中，所述显示装置可以包括被配置为从基准观看方向被观看的显示面板，其中所述显示面板从垂直于所述基准观看方向的平面向外弯曲。所述显示装置还可以包括一个或多个光场子显示器，所述一个或多个光场子显示器中的每一个具有在所述显示面板上的位置。所述显示装置还可以包括非暂时性存储器，其被配置为存储将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图；以及处理器，其可操作地被耦接到所述非暂时性存储器和所述光场子显示器。所述处理器可以用可执行指令被编程为选取所述光场图像；以及至少部分地基于所述光场图像和所述显示面板上的所述一个或多个光场子显示器的位置照射所述一个或多个光场子显示器。
在一些实施例中，公开了用于显示对象的3d表示的显示装置和方法。在一种实施方式中，所述显示装置可以包括曲面面板，所述曲面面板包括多个光场子显示器。
本说明书中描述的主题中的一种或多种实施方式的细节在下面的附图和说明中给出。通过该说明书、附图和权利要求，其它特征、方面和优点将变得显而易见。无论本发明内容还是下面的具体实施方式均不旨在限定或限制发明主题的范围。
附图说明
图1示意性地示出了示例性显示装置。
图2a和2b是示意性地示出了用于输出光场图像信息的光场子显示器的示例的透视图(图2a)和俯视图(图2b)。
图3a至3c是示意性地示出了图2a和2b的光场子显示器的实施例的一部分的横截面侧视图。
图4a和4b示意性地示出了用于将光场图像信息输出给用户的波导堆叠的示例。
图5a至5g示意性地示出了显示装置的各种示例。
图6a和6b是示意性地示出了正在显示由多个观看者观看的图像(在该示例中为狗)的3d表示的示例性显示装置的透视图。
图7是示意性地示出了正在显示由多个观看者观看的图像的3d表示的另一示例性显示装置的透视图。
图8是使用显示装置显示对象的3d表示的方法的示例的过程流程图。
图9是将光场图像信息映射到显示装置的光场子显示器的方法的示例的过程流程图。
图10是照射显示装置的光场子显示器的方法的示例的过程流程图。
图11是示意性地示出了示例性显示装置的透视图。
图12a和12b是示意性地示出了正在显示由多个观看者观看的图像(在该示例中为狗)的3d表示的图11的示例性显示装置的俯视图。
图13a是示意性地示出了另一示例性显示装置的透视图。
图13b是示意性地示出了正在显示由多个观看者观看的图像的3d表示的图13a的显示装置的俯视图。
图14a至14e是示意性地示出了显示装置的各种示例的透视图。
图15是使用显示装置显示对象的3d表示的方法的示例的过程流程图。
图16是将光场图像信息映射到显示装置的光场子显示器的方法的示例的过程流程图。
图17是照射显示装置的光场子显示器的方法的示例的过程流程图。
在所有附图中，可以重复使用参考标号来指示所提到的元件之间的对应关系。提供附图是为了说明本文描述的示例性实施例，并不旨在限制本公开的范围。
具体实施方式
概述
目前，许多类型的光场显示器造价高昂，因此不适用于许多应用(例如商业广告、在家中观看等)。光场显示器的当前实现方式(例如平板显示器)利用大量像素和波导来模仿对象的3d表示。在任何单个时间点，这种表示需要显示若干个图像，每个图像呈现观看对象的不同方向以及变化的焦深，使得对象看起来是三维的。在一些实施方式中，观看者位于从法线到平面显示面板越大的角度处，利用平面显示面板可为观看者提供越有限的3d表示视场。本公开描述了光场显示器的示例，这些光场显示器因为所实施的光场子显示器技术能够在任何单个例元(instance)处显示多个视角或焦深而不过于昂贵，并且可以被控制以在正以三维表示被显示的对象的多个不同视图之间进行切换。本公开描述了一些示例，这些示例可以被配置为提供正以3d表示被显示的对象的更大视场。这种显示器可用于室内或室外显示器应用，例如广告、家庭观看、室内或室外装饰、艺术等。例如，商店前面或其它商业机构可能希望通过以与传统二维显示器相对的三维方式显示对象来吸引顾客。与平面二维表示相对，三维表示对于过路人来说可能更引人注目，或者更可能被注意。
本公开描述了包括可旋转结构(例如，螺旋桨)的显示装置的示例，该可旋转结构组合了多个光场子显示器，其中各个光场子显示器根据可旋转结构的当前旋转状态和由显示器投影的整个图像而用不同的图像进行频闪。频闪(例如，切换所显示的内容)速率可以是观看该对象的人的眼睛不可感知的频率。可旋转结构的旋转运动使得光场子显示器扫过特定区域，因此向观看者提供3d图像的显示器的较低成本实现是可能的。
本公开还描述了包括曲面显示面板的显示装置的示例，该曲面显示面板组合了多个光场子显示器，其中各个光场子显示器用表示不同观看方向的不同图像照射，这取决于光场子显示器在显示面板上的位置和由显示装置投影的整个图像。显示面板的弯曲可以使光场子显示器显示观看者更容易以从法线到显示装置的更大角度感知的对象的3d表示。
显示装置示例
图1示出了显示装置100的示例，该显示装置100被配置为显示作为对象的3d表示而可观看的图像。显示装置100包括可旋转结构105、电动机104和控制系统110。可旋转结构105可以被耦接到电动机104，电动机104被配置为基于来自控制系统110的本地数据处理模块的输入，沿着路径103绕旋转轴120驱动可旋转结构105。控制系统110可以可操作地被耦接到显示装置100，其可以以各种配置被安装，例如固定地附接到显示装置100或位于与显示装置100相关的其它位置(例如，位于房间的单独部分中或中央控制室中)。可旋转结构105可包括沿着一个或多个细长元件102设置的光场子显示器101的阵列。光场子显示器101可由控制系统110控制，以产生和显示对象的3d表示。
在一些实施方式中，可旋转结构105的运动使得光场子显示器101绕路径103运动，当由控制系统110驱动以照射光场子显示器101时，可旋转结构显示作为要显示的对象的3d表示而可被旁观者观看的图像。例如，显示装置100可以被放置在商店前面或可视区域中，在这里位于距显示装置100一可视距离处的人能够通过看向可旋转结构105来观看由显示装置100显示的图像。在一些实施例中，当由于电动机104向可旋转结构105赋予的旋转运动而使光场子显示器101绕路径103旋转时，创建对象的扩展3d表示。在一些实施例中，多个光场子显示器101可以各自包括一个或多个像素，如下所述，其可以根据存储在数字存储器112(例如，非暂时性数据存储器)中的光场图像数据而被照射以显示对象的3d表示。在一些实施例中，扬声器118可以被耦接到显示装置100以提供音频输出。
再次参考图1，可旋转结构105可以以类似于绕轴120旋转的螺旋桨的方式设置。如图1所示，具有螺旋桨布置的可旋转结构105可包括多个细长元件102。细长元件102也可被配置为螺旋桨的多个臂或叶片。尽管结合图1的显示装置100被示出为具有4个细长元件102，但是细长元件102的数量、布置、长度、宽度或形状可以是不同的(参见例如图5a至5g)。例如，细长元件102的数量可以是1、2、3、4、5、6或更多(例如，如图5a和5b所示)。细长元件102可以是直的(例如，图1、5a和5b)，如图5c所示是弯曲的，或者从与螺旋桨的旋转轴120垂直的平面向内或向外弯曲(例如，图7)。
继续参考图1，每个细长元件102包括沿着细长元件102的长度设置的光场子显示器101的阵列。图1示出了设置在每个细长元件102上的五个光场子显示器101(以及在显示器中心处的附加可选的子显示器，在该中心处，细长元件交叉)，其它实施例也是可能的。例如，在每个细长元件102上，光场子显示器101的数量可以是1、2、3、4、5、6或更多。在另一实施例中，可旋转结构可以包括设置在其上的单个光场子显示器。光场子显示器101可以是被配置为产生光场的任何显示器。在一些实施例中，光场子显示器101可包括被配置为发射各向异性光(例如，定向发射)的一个或多个像素。例如，如将结合图2a至3c更详细地描述的，光场子显示器101可以包括微透镜阵列，该微透镜阵列与朝向该微透镜阵列各向同性地发光的像素阵列相邻设置。微透镜阵列将来自像素阵列的光重定向成以不同的出射角传播的光束阵列以产生光场图像。在一些实施例中，微透镜阵列中的每个微透镜可以被配置作为光场子显示器101的像素。在另一实施例中，光场子显示器101可以包括产生光的波导堆叠组件，如下面结合图4a和4b所述。
显示装置还包括被配置为驱动可旋转结构105的电动机104。例如，电动机104可以使可旋转结构105绕旋转轴120以圆周运动旋转，如旋转路径103所示。当可旋转结构105由电动机104驱动时，光场子显示器101同样地绕旋转路径103旋转。控制系统110可以被配置为以所需的频率控制由电动机104施加到可旋转结构105的旋转速度。可以选择旋转频率，以使得可旋转结构102对于观看者而言不可感知，观看者由于人类视觉系统的视觉暂留而主要感知3d图像。这种显示器有时通常被称为视觉暂留(pov)显示器。其它旋转频率也是可能的。旋转光场子显示器101和每个光场子显示器101的照射的组合投射可被观看者观看的图像的表示。图像可以包括对象、图形、文本等。图像可以是投射如在视频中看起来正在移动或变化的对象或物体的一系列图像帧的一部分。所述表示可以看起来是3d的，并且可能被观看者误认为是自然对象而非投影。电动机104和控制系统110可以被设置为对于观看者来说是不明显的(例如，在螺旋桨下方并且经由合适的传动装置而被连接到螺旋桨)。由于螺旋桨的臂不可见(当螺旋桨旋转足够快时)，图像可能看起来悬浮在半空中，从而引起路人的注意。因此，显示装置100可以有利地用于广告、营销或销售，用于演示，或者以其它方式产生兴趣或向观看者传达信息。
计算机控制系统110的本地数据处理模块可以包括硬件处理器112和数字存储器114。在一些实施例中，数字存储器114可以是非易失性存储器(例如，闪存)或任何非暂时性的计算机可读介质。数字存储器114可以被配置为存储定义用于硬件处理器112的指令的数据。这些指令将硬件处理器112配置为执行显示装置100的功能。例如，硬件处理器112和数字存储器114二者都可以被用于协助处理、缓存和存储光场数据。数据可以包括与以下项有关的数据：a)要显示的对象的光场图像，b)随时间变化的光场子显示器位置，或c)光场图像到光场子显示器位置的映射。在一些实施例中，光场图像包括对象的多个渲染帧，其中每个渲染帧是对象在一观看方向(例如，观看者可以相对于显示装置100的方向)上的2d表示。每个渲染帧可以包括多个像素，在下文中被称为渲染像素，这些渲染像素可以被组合而表示要显示的对象的图像。每个渲染像素可以与渲染帧上的位置(例如，渲染像素位置)相关联。多个渲染帧和渲染像素位置可以被存储在数字存储器114中以供控制系统110选取和使用。光场图像可以包括成像参数(例如，用于显示渲染帧的光的颜色和强度)，其中成像参数与渲染帧的观看方向相关联。在一些实施例中，光场子显示器位置由光场子显示器101沿着细长元件102的位置定义，光场子显示器101的位置随时间和基于可旋转结构105的旋转速度的旋转角度而变化。光场子显示器位置还可以包括每个光场子显示器的部件(例如，下面描述的微透镜)的随时间变化的位置。
在一些实施例中，硬件处理器112可以可操作地被耦接到数字存储器114并且被配置为分析和处理数字存储器114中的数据。硬件处理器112还可以可操作地被耦接到电动机104并且被配置为以一旋转速度驱动电动机104。在一些实施例中，可以基于光场图像、光场子显示器101的数量或细长元件102的数量来预先选择旋转速度。硬件处理器112还可以可操作地被耦接到每个光场子显示器101并且被配置为基于存储在数字存储器114中的光场图像来驱动每个光场子显示器101(例如，如下所述的每个光场子显示器101的像素)。例如，当基于由硬件处理器112执行的指令而使可旋转结构105旋转时，旋转被赋予到光场子显示器101上，从而使它们沿着旋转路径103绕旋转轴120扫出一系列同心圆弧。当光场子显示器101(或其中的像素)到达与存储在数字存储器112中的渲染像素位置和图像参数相关联的位置时，硬件处理器112还可以驱动每个光场子显示器101(例如，下面描述的像素)以发射光。可旋转结构105的旋转速度可以足够高，以使得观看者在可旋转结构105旋转时不会察觉到可旋转结构105的细长元件102(例如，可旋转结构105实际上看起来是透明的)，而是看到来自光场子显示器101的照射，从而显示对象的3d表示。
能够实现显示对象的3d表示的一种可能方式是可以由控制系统110或另一渲染引擎预先渲染多个视点。对于可旋转结构105的任何给定取向(例如，旋转角度)，可以生成或检索到映射，该映射在时间(t)处将光场子显示器101的像素的位置(z)(例如，基于可旋转结构105的旋转)映射到渲染帧(k)的渲染像素(u)。该映射可以由处理器112完成，处理器112可以包括微处理器或微控制器、图形处理单元(gpu)或专用硬件(例如，浮点门阵列(fpga)或专用集成电路(asic))。
在一个实施例中，控制系统110可以被配置为映射渲染帧的渲染像素。例如，渲染帧k可以与要显示的对象的观看方向相关联，并且渲染像素(u)可以具有在渲染帧(k)内的位置(例如，由坐标表示，例如，x和y坐标或位置坐标)。该映射可以是恒定的并且与要显示的对象无关，因此可以被预先计算并且被存储(例如，在数字存储器114中)在数据结构中(例如，在查找表(lut)中)。
在一个实施例中，控制系统110还可以被配置为将渲染像素位置映射到光场子显示器101的位置。例如，基于可旋转结构105的旋转速度，光场子显示器101的每个像素可以在不同的时间位于不同的位置。旋转速度可以但不是必须在时间上恒定。另外，因为光场子显示器101随时间旋转，所以由光场子显示器101的像素发射的光的渲染像素位置可以被转换(translate)以用于该整体旋转。因此，当像素沿着路径103扫出时，渲染帧(k)的每个渲染像素位置(u)可以基于随时间(t)变化的沿着细长元件102的像素的位置(z)而与光场子显示器101的像素的给定位置相关联。因此，每个渲染帧的相应渲染像素可以被集合在一起并被映射到光场子显示器101的像素。映射被配置为使得渲染像素位置被转换为光场子显示器101的像素，以便从光场子显示器101发射的光基于渲染帧的观看方向而被各向异性地定向。这也可以被预先计算并且被存储(例如，在数字存储器114中)在一数据结构中(例如，在查找表(lut)中)，该数据结构可以与如上所述的数据结构相同或不同。在一些实施例中，当可旋转结构105旋转时，可以基于渲染帧的被映射的转换图像参数来频闪(例如，在光场图像的不同渲染帧之间交替或切换)光场子显示器101的像素。
在一些实施例中，由于一些光场子显示器101离旋转轴120较远，因此与较靠近旋转轴120或位于旋转轴120上的光场子显示器101相比，这些光场子显示器101扫出更大的圆形区域。在一些情况下，由显示对象的观看者观看到的来自远离旋转轴120的光场子显示器101的光的表观强度(apparentintensity)可能往往低于从更靠近旋转轴120的光场子显示器101发射的光的强度，这是因为对于距旋转轴120较远的光场子显示器101，单位面积的照射量减少。因此，在一些实施方式中，为了使跨可旋转结构105的图像的表观强度保持相对恒定，照射亮度和/或频闪持续时间可以基于到旋转轴120的距离而随着特定光场子显示器101的半径线性缩放。在其它实施方式中，较大半径处的光场子显示器101具有增大的尺寸和/或增加的像素数量(与较靠近旋转轴的光场子显示器101相比)。在另外一些实施方式中，可以在较大半径处使用较多光场子显示器101，例如，通过减小相邻光场子显示器101之间的间隔或者使细长元件102随着到旋转轴的距离增加而分支成子元件。
控制系统110可以包括到网络的连接，例如以接收将由显示装置100显示的图像或图像显示指令。显示装置100可以包括音频功能。例如，显示装置100可以包括或被连接到扬声器系统118以便与投影图像组合地投射音频。在一些实施方式中，显示装置100可以包括麦克风119和语音识别技术，以使显示装置100能够接收和处理来自观看者的音频命令或评论。例如，显示装置100可以被配置为识别来自感兴趣的观看者的评论并且响应于评论而采取动作来修改显示装置100(例如，通过改变投影图像的颜色，改变投影图像，输出对评论的音频响应等)。作为示例，在零售商店环境中，显示器可以示出待售产品的图像，并且响应于有关产品价格的问题，显示器可以以可听的方式(例如，“该产品今天售价为两美元”)或通过显示图像的变化(例如，显示价格的文字或图形)来输出价格。
显示装置100可以包括接近传感器(proximitysensor)116以检测对象是否在附近，并且控制系统110可以采取适当的动作，例如显示可听或可视警告或者关断或减慢螺旋桨的旋转。如果观看者在不知道快速旋转的螺旋桨臂的情况下试图触摸3d可见对象，则这些实施方式可以提供安全优势。
虽然本文描述了用于产生光场的设备的示例，但是应当理解，在显示装置中显示对象的3d表示并非必需使用单个光场子显示器类型。可以设想其它光场显示器，以使得多个光场子显示器被设置在可旋转结构上以产生对象的3d表示。例如，在2016年1月29日提交的名称为“holographicpropeller(全息螺旋桨)”的美国专利申请no.62/288,680中描述的光场子显示器、组件或布置中的任一者可以被实现用于显示对象的3d表示，其中该专利申请的全部内容通过引用并入本文中。本文公开的一些实施例的一个非限制性优点是，与被像素覆盖的单个非旋转显示器相比，通过沿着旋转的细长元件附接光场子显示器阵列，显示装置可以利用数量减少的光场子显示器来显示3d表示。本发明实施例的另一非限制性优点是，与照射整个显示器以产生图像的单个显示器相比，在任何一个时间需要照射更少的显示元件或光场子显示器。在一些实施例中，控制系统110可以被配置为基于将由显示装置100投射的所需图像来控制每个光场子显示器101的致动(例如，每个光场子显示器的照射的定时、强度和颜色)。
包括微透镜阵列组件的光场子显示器示例
图2a至2b示出了可以沿着图1的可旋转结构105设置的光场子显示器101的示例。在一些实施例中，光场子显示器1010可以被设置在如下所述的图13a或14a至14e所示的显示面板1305上。图2a是光场子显示器101的一部分的分解透视图，该光场子显示器具有与包括多个像素205的像素阵列220间隔开的微透镜阵列210。微透镜阵列210包括多个微透镜215。图2b是图2a所示的光场显示器101的一部分的俯视图。像素阵列220的像素205可以是液晶(lc)、发光二极管(led)、有机led(oled)或被配置为发射光以渲染图像的任何其它类型的像素结构。通常，像素阵列220的像素205至少在像素阵列220上方并朝着微透镜阵列210的方向上基本各向同性地发射光。图2a至2b以及本文示出的其它图可以不按比例绘制，而是仅用于说明目的。此外，这些图示意性地示出了光场子显示器101的一部分，光场子显示器101可包括多于这四个微透镜215和多于100个像素205。
图2a和2b示出了光场子显示器101包括具有多个微透镜215的微透镜阵列220。图2a和2b所示的微透镜阵列210包括微透镜215的2×2阵列。每个微透镜215与像素阵列220的像素205的子集相关联。例如，微透镜215a用于将来自设置在微透镜215a下方的像素阵列220的像素205的子集225的光重定向到各个角度方向。将参考图3a至3c描述微透镜215a对光的重定向。
采用图2a至2b的光场子显示器101的显示装置100的分辨率可以取决于例如被包括在微透镜阵列210中的微透镜215的数量和与每个微透镜相关联的子集225中的像素的数量。在一些实施例中，每个微透镜215可以被配置作为光场子显示器101的像素。例如，图2a所示的像素阵列220包括10×10像素的阵列(用虚线示出)。每个微透镜215可以与像素205的子集225相关联，例如，如图2a和2b所示，微透镜215a与像素205的5×5子集225(用实线示出)相关联。微透镜阵列210和像素阵列220旨在示例性的，并且在其它实施例中，微透镜和像素的布置、数量、形状等可以与图示的不同。例如，像素阵列220可以包括被微透镜阵列210覆盖的100×100像素，以使得每个微透镜215覆盖像素阵列220上的像素的10×10阵列。
在图2a至2b所示的示例中，微透镜215的横截面形状被图示为圆形，但是它们可以是矩形的或任何其它形状。在一些实施例中，各个微透镜215的形状或间距可以跨微透镜阵列210变化。另外，尽管图2a和2b示出了设置在10×10像素阵列之上的2×2微透镜阵列，但是应当理解，这是出于说明目的，也可以针对微透镜阵列210或像素阵列220使用任何其它数量或尺寸n×m(n,m＝1、2、3、4、5、10、20、30、64、100、512、768、1024、1280、1920、3840或任何其它整数)。
利用微透镜阵列210的一个非限制性优点是，单个光场子显示器101的每个微透镜阵列210可以被配置作为能够向显示装置的观看者提供光场的光场显示器。光场显示器能够控制发出的光的方向以及颜色和强度。相比而言，传统显示器在所有方向上各向同性地发射光。例如，微透镜215a可以与像素205的子集225相关联。像素205的子集225可以发射各向同性的光，但是当光通过微透镜215a时，光模仿或模拟源自观看者正聚焦的焦平面处的空间点的光线而被导向观看者。
图3a至3c是光场子显示器101的局部侧视图，其中包括用于像素阵列220和微透镜阵列210的多个布置的光线轨迹的说明性表示。图3a示出了光场子显示器101的局部横截面侧视图，其中包括从像素阵列220的像素205的子集225发射的光线。像素阵列220的像素205位于与微透镜阵列210相距一距离a的位置处。在一些实施例中，硬件处理器被配置为基于存储在数字存储器114中的图像数据来驱动像素阵列220的每个像素205以发射光。从各个像素205中的每一个像素发射的光与微透镜阵列210相互作用，使得从相关联的微透镜215a下方的像素205的子集225发射的光的空间范围产生以不同出射角度传播的光束阵列305a。在图3a所示的实施例中，微透镜阵列210与各个像素205之间的距离a近似等于微透镜阵列210中的微透镜215的焦距(f)。当距离a等于焦距(f)时，从像素阵列220的各个像素205发射的光与微透镜阵列210相互作用，使得从像素205的子集225发射的光的空间范围以不同的出射角度产生基本准直的光束阵列305a。光线的不同线型(例如，实线、点线等)不是指光的颜色或强度，而仅仅是说明性的，以描绘由不同像素发射的光线的几何形状。
在一些实施例中，可以基于被设计为从微透镜阵列210中的每个微透镜发射的光束305a的数量来选择被设置在各个微透镜215中的每一个微透镜下方的像素205的子集225中的像素数量。例如，微透镜215a下方的像素205的n×m子集225可以产生观看者可感知的n×m光束阵列，由此表示由显示装置100表示的对象的n×m个不同观看方向。在各种实施方式中，n和m(其可以彼此不同，以及在像素205的每个子集225中不同)可以是整数，例如1、2、3、4、5、10、16、32、64、100、256或更多。例如，具有像素205的5×5子集225的图2a的微透镜215a可以在25个不同方向上发射光。每个方向可以与将由显示装置100显示的图像的观看方向相关联。
在图3a所示的实施例中，各个像素205位于微透镜阵列210的焦距(f)处，使得从各个像素205发射的光将被微透镜215完全或部分地准直并且重定向到出射角度，从而使得微透镜215下方的像素205的子集225有效地产生多个光束305a，每个光束对应于由显示器产生的整个光场的特定角度。在一些实施方式中，如果相对较少的像素位于像素205的子集225中，则各个准直光束305a之间可以存在间隙310a。间隙310a可以被以与间隙310a相关联的角度观看图像的观看者感知到，并且如果间隙310a的角度范围太大，则可能从图像的外观分散注意力。间隙310a可以作为以该角度导向观看者的光305a的强度的衰减而被观察到。如果间隙310a的角度范围太大，则当观看者移动她的头部或眼睛或稍微改变她相对于显示器的位置时，观看者可以将所显示的图像的亮度感知为调制，这可能会分散注意力。在一个实施例中，可以通过增加像素205的子集225中的像素数量来减小间隙310a，使得间隙310a的角度范围足够小。可以使用光线跟踪软件来为来自光场子显示器101的光的分布建模，并且基于诸如观看者观看显示器的通常距离、可接受的调制量之类的因素而确定像素和微透镜的数量、间距、空间分布等。
在另一实施例中，作为在此描述的实施例的替代或与之相结合，像素205的子集225中的像素可以被放置在与微透镜阵列210的距离为a的位置处，该距离略大于或略小于微透镜中的微透镜215的焦平面230(参见例如图3b和3c)。这可能导致各个光束的某种程度的发散，使得光场子场显示器101的远场处的光场中存在更少的、减少的间隙，或者没有间隙。例如，图3b示出了其中距离a小于焦距f的情况，由此光束305b向外发散，从而减小了间隙310b的角度范围。图3c示出了其中距离a大于焦距f的情况，使得光束可以朝着中心光束发散，在一些实施例中，这可以导致更大的间隙310c。
包括波导堆叠组件的光场子显示器
尽管图2a至3c示出了包括用于显示装置100的微透镜阵列210的示例光场子显示器101，但是这仅用于示例而非限制。应当理解，在此公开的实施例的各种优点可以通过用作一个或多个光场子显示器101的能够产生光场的显示器的任何变型和类型来实现。例如，在2014年11月27日提交的名称为“virtualandaugmentedrealitysystemsandmethods(虚拟和增强现实系统与方法)”、且被公开为美国专利申请公开no.2015/0205126的美国专利申请no.14/555,585中描述的光场显示器、堆叠波导组件或其它光学发射器中的任一者可以被实现作为图1的显示器100的光场子显示器101中的一个或多个，或者被实现作为下面描述的图11的显示器1100的光场子显示器1101中的一个或多个，其中上述美国专利申请的全部内容通过引用被并入本文中。此外，堆叠波导组件可以作为包括图2a和2b的微透镜阵列的光场子显示器的替代或与其相结合而实现。
图4a和4b示出了可以被实现作为光场子显示器101的堆叠波导组件178的一个这种实施例。例如，图4a和4b示出了使用多个深度平面模拟三维图像的方法的各方面。图4a和4b所示的光学器件对应于透射分束器基板的堆叠波导组件，每个基板被配置为在不同的焦平面处投射光。
参考图4a，与眼睛404(可以是单眼或双眼)相距不同距离处的对象可以被眼睛404适应(accommodate)，使得这些对象处于聚焦状态。因此，可以说特定的适应状态与具有相关联的焦距的特定深度平面相关联，使得当眼睛处于用于一特定深度平面的适应状态时，该深度平面中的对象或对象的部分处于聚焦状态。在一些实施例中，可以通过针对每只眼睛404提供图像的不同呈现(例如，不同的渲染帧)，并且还通过提供与每个深度平面或不同视角对应的图像的不同呈现，来模拟三维图像。不受理论的限制，据信人眼通常可以解释有限数量的深度平面以提供深度感知。因此，通过向眼睛提供与这些有限数量的深度平面中的每一者对应的图像的不同呈现，可以实现高度可信的感知深度模拟。
图4a示出了用于将图像信息输出给用户的堆叠波导组件178的示例。堆叠波导组件或波导堆叠178可用于使用多个波导182、184、186、188、190向眼睛/大脑提供三维感知。在一些实施例中，波导组件178可以对应于图1的光场子显示器101。
继续参考图4a，堆叠波导组件178还可以包括位于波导之间的多个特征198、196、194、192。在一些实施例中，特征198、196、194、192可以是透镜。波导182、184、186、188、190或多个透镜198、196、194、192可以被配置为以各种水平的波前曲率或光线发散度向眼睛发送图像信息。每个波导水平可以与特定深度平面相关联，并且可以被配置为输出与该深度平面相对应的图像信息。图像注入装置410、420、430、440、450可用于将渲染帧图像信息(如上所述)注入波导182、184、186、188、190中，波导182、184、186、188、190中的每个波导可以被配置为跨每个相应的波导分配入射光，以便朝着眼睛404输出。在一些实施例中，可以将单个光束(例如，准直光束)注入每个波导中以输出以特定角度被导向眼睛404的克隆准直光束的整个场，所述特定角度(和发散量)与渲染帧的深度平面相对应并且与特定波导相关联。
波导182、184、186、188、190可以被配置为通过全内反射(tir)在每个相应的波导内传播光。波导182、184、186、188、190可以各自是平面的或具有另一形状(例如，弯曲的)，具有顶部和底部主表面以及在这些顶部和底部主表面之间延伸的边缘。在所示的配置中，波导182、184、186、188、190可各自包括光提取光学元件282、284、286、288、290，这些光提取光学元件被配置为通过将在每个相应波导内传播的光重定向出波导来将从波导中提取光，从而将图像信息输出到眼睛404。在波导中传播的光照射到光重定向元件的位置处，由波导输出所提取的光束。光提取光学元件282、284、286、288、290例如可以是反射或衍射光学特征。虽然为了便于描述和描绘清楚而被示出为设置在波导182、184、186、188、190的底部主表面处，但是在一些实施例中，光提取光学元件282、284、286、288、290可以被设置在顶部或底部主表面处，或者可以直接被设置在波导182、184、186、188、190的体中。在一些实施例中，光提取光学元件282、284、286、288、290可以被形成在附接到透明基板而形成波导182、184、186、188、190的材料层中。在一些其它实施例中，波导182、184、186、188、190可以是单片材料，光提取光学元件282、284、286、288、290可以形成在该片材料的表面上或其内部中。
继续参考图4a，如在此所讨论的，每个波导182、184、186、188、190被配置为基于特定的深度平面或观看方向而输出光以形成渲染帧或呈现。例如，最接近眼睛的波导182可以被配置为将注入到该波导182的准直光传递到眼睛404。准直光可以代表光学无限远焦平面。下一上行波导184可以被配置为发出在到达眼睛404之前通过第一透镜192(例如，负透镜)的准直光。第一透镜192可以被配置为产生微凸的波前曲率，使得眼睛/大脑将来自该下一上行波导184的光解释为来自从光学无限远向内朝向眼睛404的第一焦平面或观看方向。类似地，第三上行波导186使其输出光在到达眼睛404之前通过第一透镜192和第二透镜194。第一和第二透镜192和194的组合光焦度(opticalpower)可以被配置为产生另一增量的波前曲率，使得眼睛/大脑将来自第三波导186的光解释为来自第二焦平面或观看方向，该来自第二焦平面或观看方向的光从光学无限远比来自下一波导184的光向内更靠近人。因此，波导堆叠的一个或多个波导可以单独地或与其它波导组合地被配置作为光场子显示器的一个或多个像素。
其它波导层(例如，波导188、190)和透镜(例如，透镜196、198)被类似地配置，其中堆叠中的最高波导190通过其与眼睛之间的所有透镜发送其输出，以获得代表与人最接近的焦平面的总焦度。为了在观看/解释来自堆叠波导组件178的另一侧上的世界144的光时补偿透镜堆叠198、196、194、192，可以在堆叠的顶部处设置补偿透镜层180以补偿下面的透镜堆叠198、196、194、192的总焦度。这种配置提供与可得的波导/透镜配对一样多的感知焦平面。波导的光提取光学元件和透镜的聚焦方面都可以是静态的(例如，不是动态的或电活性的)。在一些替代实施例中，通过使用电活性特征，它们中的一者或全部两者可以是动态的。
继续参考图4a，光提取光学元件282、284、286、288、290可以被配置为将光重定向出它们相应的波导，并且针对与该波导相关联的特定深度平面(或观看方向)以适当的发散量或准直量输出该光。因此，具有不同的相关联的深度平面(或观看方向)的波导可以具有光提取光学元件的不同配置，这些光提取光学元件根据相关联的深度平面(或观看方向)以不同的发散量输出光。在一些实施例中，如本文所讨论的，光提取光学元件282、284、286、288、290可以是体特征或表面特征，其可以被配置为以特定角度输出光。例如，光提取光学元件282、284、286、288、290可以是体全息图、表面全息图或衍射光栅。在其它实施例中，它们可以仅仅是间隔物(spacer)(例如，包层或用于形成气隙的结构)。
图4b示出了由波导输出的出射光束的示例。示出了一个波导，但是应当理解，波导组件178中的其它波导可以发挥类似的作用，其中波导组件178包括多个波导。光400在波导182的输入边382处被注入波导182中，并通过tir在波导182内传播。在光400照射光提取光学元件282的点处，一部分光作为出射光束402离开波导。出射光束402被示为基本上平行，但是它们也可以被重定向为以一角度(例如，形成发散的出射光束)传播到眼睛404，该角度取决于与波导182相关联的深度平面或视角。应当理解，基本上平行的出射光束可以指示具有光提取光学元件的波导，所述光学元件提取光以形成看起来设置在与眼睛404相距一大的距离(例如，光学无限远)的深度平面上的图像。其它波导或光提取光学元件的其它集合可以输出更加发散的出射光束图案，这将需要眼睛404适应更近的距离以使其聚焦在视网膜上，并且这些出射光束图案可以被大脑解释为来自比光学无限远更靠近眼睛404的距离的光。
用于显示对象的3d表示的替代实施例
尽管图1示出了包括可旋转结构105的显示装置100的示例，其中可旋转结构105具有四个细长元件102，该四个细长元件102具有设置在其上的光场子显示器101，但是在其它实施例中，显示装置100可以被不同地配置。例如，可旋转结构可包括具有任何形状或尺寸的任何数量的细长元件。此外，可旋转结构可以是具有一个或多个光场子显示器阵列的单个结构。图5a至5g示出了根据在此的公开的显示装置100的一些实施例，然而，其它配置也是可能的。
图5a和5b示出了具有不同可旋转结构105的显示装置100，所述可旋转结构105被配置为螺旋桨，其中细长元件102的数量和布置与图1所示的不同(未示出电动机104和控制系统110)。例如，图5a示出了包括三个细长元件102a的可旋转结构105a。类似于图1的细长元件102，每个细长元件102a包括多个光场子显示器101。尽管图5a示出了三个等间隔细长元件102a的布置，但是细长元件102a不必等间隔，而是其间可以具有任何间距。图5b示出了可旋转结构105b的另一示例，其中该可旋转结构105b包括六个细长元件102b。细长元件的长度或宽度不必相等。此外，如图5a和5b所示，每个细长元件(102a、102b)上的光场子显示器101的数量是相同的，对于所有可旋转结构设计而言不需要都是如此。光场子显示器101的数量可以根据显示装置100的特定应用的需要而变化。
在一些实施例中，细长元件不必是直的，而是可以具有任何非直形状(例如，弯曲的、拱形的、分段的等)。例如，图5c示出了另一可旋转结构105c，该结构的细长元件102c具有弧形形状，其中弧形沿着其上设置有光场子显示器101的同一平面。例如，细长元件102c沿着与可旋转结构105c的旋转轴120垂直的平面弯曲。
在一些实施例中，细长元件不必具有正方形或矩形横截面。例如，每个细长元件可具有圆形或卵形横截面。在其它实施例中，细长元件可具有任何多边形形状的横截面(例如，三角形、五边形、六边形等的横截面形状)。尽管图1和5a至5g所示的实施例示出了沿着与旋转轴120垂直的单个平面表面设置的多个光场子显示器101，但情况不一定如此。例如，参考图5a，光场子显示器101a(用虚线示出)可选地可以被设置在细长元件的其它表面上。
类似地，每个细长元件可以绕不同于可旋转结构的旋转轴120的第二旋转轴旋转。例如，参考图5a，每个细长元件102a可具有沿着该细长元件延伸的轴530。然后，显示装置100可以被配置为单独地或组合地使细长元件105a中的一者或多者绕其自己的轴530旋转。
在一些实施例中，显示装置100可包括多个可旋转结构。例如，图5d示出了多个可旋转结构105d和105e，这两个可旋转结构彼此独立地绕旋转轴120旋转。图5d示出了两个可旋转结构(105d、105e)，但是可以使用3、4、5或更多个可旋转结构。如图5d所示，细长元件102d和102e的数量不必在每个可旋转结构上都是相同的，然而，它们可以在两个可旋转结构上具有相同的数量、形状和布置。在一些实施例中，可旋转结构105d的旋转速度或旋转方向与可旋转结构105e的旋转速度或旋转方向相同。在另一实施例中，旋转速度或旋转方向对于不同的可旋转结构是不同的，例如，可旋转结构沿着相反方向旋转。此外，设置在每个可旋转结构上的光场子显示器101的数量不必是相同的或者不必采用相同布置。
在一些实施例中，作为使用多个细长元件的附加或替代，显示装置100的可旋转结构105可包括可由电动机104旋转的透明元件。透明元件可以是有机玻璃盘或薄的二维聚合物、热塑性塑料或亚克力(acrylic)元件。例如，图5e和5f示出了这种布置的示例。图5e是包括透明元件510的示例性可旋转结构105f的透视图。图5f是沿着图5e所示的线a-a截取的显示装置100的横截面图。如上所述，光场子显示器101可以以任何合适的布置附接到透明元件510并且由控制系统110照射。如图5e和5f所示，光场子显示器101可以沿着细长方向502f设置在透明元件510的表面上，使得光场子显示器101的布置类似于图1和5a-5c所示的沿着细长元件102的布置。尽管图5f示出了位于透明元件510的上表面的光场子显示器101，但是，光场子显示器101可以被附接到透明元件510的下表面或者被设置在透明元件510内。例如，光场子显示器101可以被附接到第一透明盘的表面，然后是设置在第一盘之上的第二透明盘。这些实施例有利地可以保护子显示器免于被观看者触摸或者免受环境损害。
可以选择透明元件510的材料以对来自每个光场子显示器101的光传输的光学特性没有影响或影响最小(例如，材料在可见光中基本上是透明的)。在其它实施例中，透明元件510可以包括滤色、极化修正或要赋予从光场子显示器101发出的光的其它光学特性。图5e和5f的显示装置的一个非限制性优点是，光场子显示器101被附接到或被包含在旋转盘中，该旋转盘可以使外物(例如，观看图像的人的手)插入图1和5a至5c所示的螺旋桨实施例的每个臂之间的风险最小化，从而降低了损坏显示装置100或伤害外物的可能性。
图5g示出了静止的显示装置的实施例。显示装置500包括被设置在透明基板550上的光场子显示器101的阵列。图5g示意性地示出了光场子显示器101的11×11阵列，然而，可以实现任何尺寸的n×m的光场子显示器阵列。光场子显示器101的阵列的子集可以通过被控制系统110照射来形成细长特征502g，以产生任何数量或布置的细长元件502g。被照射的光场子显示器101的子集阵列可以以旋转速度被改变，使得细长特征502g绕显示装置500电旋转。实际上，通过依次照射光场子显示器101的细长特征502g，控制系统110可以以电子的方式模拟螺旋桨臂的物理旋转。
在每个时刻，当细长特征502g旋转时，构成细长特征502g的光场子显示器101的子集阵列发生改变。因此，通过接通或关断光场子显示器101或使其频闪，细长特征502g可以看起来绕路径503g旋转。当细长特征502g“旋转”时，光场子显示器101的子集阵列中的光场子显示器101由控制器110控制，以显示图像的3d表示。图5g中所示的实施例的一个非限制性优点是，显示装置500没有机械旋转部件，通过控制器的处理将旋转赋予到光场子显示器101上。因此，没有可能导致损坏或对周围区域的伤害的可旋转结构。在图5g所示的实施例中，由于显示装置500是静止的，因此不使用电动机。然而，在其它实施例中，可以使用电动机来使基板550旋转，使得基板500的物理旋转和被照射的光场子显示器101的电子“旋转”的组合提供光场图像。
非平面光场显示装置示例
图6a和6b是显示装置100和多个观看者620a、620b的示例的透视图，所述多个观看者620a、620b观看由显示装置100在不同观看方向上显示的(狗的)示例图像610。图6a和6b所示的显示装置100可以基本上类似于图1和5a至5g的显示装置100。
图6a示出了观看者620a，其位于显示装置100的大致前方，例如，其相对于旋转轴120的方向成小角度处。针对观看者620a的显示装置100的视场以虚线615a示出。对于观看者620a，视场615a足够宽而能够完全观看由显示装置100显示的图像。
相比而言，图6b示出了观看者620b被定位成使得观看者620b正观看由显示装置100以偏离旋转轴120的角度投射的图像610。当观看者620b以相对于旋转轴120逐渐增大的角度观看图像610时，视场615b可能逐渐变窄。该窄视场615b可能导致失真的图像、平坦的图像，甚至不可见的图像。在一些实施例中，这可能是因为光场子显示器101被从逐渐增大的倾斜角度观看，并且光场子显示器101不能以相对于旋转轴120逐渐增大的角度来引导光。由于从显示装置100投射的光的3d光场性质，离轴的观看者(例如，观看者620b)将感知从显示器投射的图像610的不同透视图。
因此，图7示出了显示装置100的实施例，该显示装置100被配置为以相对于旋转轴120更大的角度显示对象的3d表示。图7示出了显示装置100的示例的透视图，其中可旋转结构105被弯曲以便朝向观看者720a、720b凸出。
在图7所示的实施例中，可旋转结构105的细长元件102从垂直于旋转轴120的平面向外弯曲以实现凸起。具有凸起的可旋转结构105的显示装置100的优点在于：不位于显示装置正前方(例如，如观看者720a那样)的观看者(例如，观看者720b)可以看到显示装置100的显著(substantial)视场715b(例如，与图6a和6b的平坦可旋转结构相比增大的视场)。
可以选择细长元件102的曲率以便为显示装置100提供期望的视场。曲率不需要沿着细长元件102恒定，或者不需要针对每个细长元件102相同。例如，每个细长元件102可以具有不同的曲率半径，或者单个细长元件102可以具有取决于距旋转轴的距离或沿着细长元件102的距离的曲率半径。
此外，尽管图7示出了显示装置100具有类似于图1的可旋转结构105的可旋转结构105，但是在其它实施例中，显示装置100可包括本文所述的任何可旋转结构。
用于显示对象的3d表示的例程示例
图8是用于使用本文描述的显示装置显示对象的3d表示的示例性例程的流程图。例程800是用于处理光场图像数据并照射光场子显示器以显示对象或图像的3d表示的示例流程。例程800可以由显示装置100的实施例的控制系统110执行。
例程800在框810处开始，然后移到框820，在框820处，控制系统通过电动机104驱动可旋转结构，使得可旋转结构105以一旋转速度沿着路径103绕旋转轴120旋转。由于电动机104驱动可旋转结构105，可旋转结构105的光场子显示器101与基于随时间变化的旋转角度的位置相关联。对于恒定旋转速度，旋转角度是旋转速度乘以时间加上初始旋转角度(在时间＝0处)。在一些实施例中，旋转速度可部分地基于可旋转结构105的布置(例如，细长元件或设置在可旋转结构上的子显示器的数量或空间布置)。旋转速度还可以部分地基于要显示的对象和要由显示装置100表示的对象的渲染帧的数量。如上所述，旋转速度可以足够快，使得人类视觉系统无法感知到细长元件。
例程800继续到框830，在框830处，例如从存储器114或另一单独的或远程的存储单元选取(access)光场图像。在一些实施方式中，图像是要显示的对象的光场表示。光场图像可以由多个渲染帧构成。每个渲染帧可以是要在不同观看方向上显示的对象的表示。以这种方式，多个渲染帧中的每一个与对象的一观看方向相关联。在其它实施方式中，可以对对象图像进行排序，使得对象看起来在空间中移动。在这种情况下，所选取的光场图像可以包括多个光场图像，其中每个光场图像是视频的单个帧。
例程800继续到框840，在框840处，光场图像被映射到光场子显示器。例如，图1的控制系统110可以部分地基于显示装置的旋转角度而执行指令以产生所选取的光场图像到每个光场子显示器101的关联或映射。在一些实施例中，光场图像的每个渲染帧可以被映射到光场子显示器101的像素(例如，图2a和2b的微透镜)。该映射可以部分地基于随时间变化的可旋转结构的旋转速度或旋转角度。光场图像的映射还可以包括确定要在与将由光场子显示器的映射像素(例如，图2a和2b的微透镜)显示的渲染帧相关联的观看方向上发射的光的颜色和强度。在一个实施例中，光场图像到光场子显示器的映射可以根据下面结合图9详细描述的例程来执行。
例程800继续到框850，在框850处，照射光场子显示器。例如，可以至少部分地基于映射的光场图像来照射光场子显示器。图1的控制系统110可以执行指令以使光场子显示器101部分地基于映射的光场图像和可旋转结构105的随时间变化的旋转角度而被照射。在一种实施方式中，光场子显示器101可以部分地基于渲染帧且随时间而变地被调制(例如，接通和关断)。例如，当光场子显示器101的位置由于可旋转结构105的旋转而移动时，可以改变要表示的渲染帧，并且可以使光场子显示器101在多个渲染帧之间切换(例如，频闪)。在一个实施例中，光场子显示器101的照射可以根据下面结合图10详细描述的例程来执行。此后，在框860处，例程800结束。
在各种实施例中，例程800可以由图1的显示装置100的硬件处理器(例如，图1的控制系统110的硬件处理器112)执行。在其它实施例中，具有计算机可执行指令的远程计算设备(与显示装置进行网络通信)可以使显示装置执行例程800的各方面。
用于将光场图像映射到光场子显示器的例程示例
图9是用于将光场图像映射到光场子显示器的示例性例程的流程图。例程900可以是图1的控制系统110的硬件处理器112或远程计算设备可以至少部分地基于可旋转结构105的旋转角度将光场图像映射到每个光场子显示器101的一种方法的一个示例。
例程900在框910处开始，然后移到框920，在框920处，检索光场图像的一个或多个渲染帧。例如，在例程900的框920处，从控制系统110的数字存储器114选取光场图像，其中光场图像可以包括多个渲染帧。每个渲染帧可以指示对象的多个不同视图中的一个不同视图。此外，渲染帧可以包括多个渲染像素，这些渲染像素可以被组合而表示要显示的对象的图像。对于渲染帧的每个渲染像素，例程继续到子例程930。
针对每个渲染像素，子例程930继续到框940，在框940处，检索给定渲染像素的位置。每个渲染像素可以具有在渲染帧内的位置。例如，渲染帧可以是针对给定观看方向的对象的2d表示，并且每个渲染像素可以具有在该渲染帧内的坐标(例如，x和y坐标)位置。在一些实施例中，光场图像的每个渲染帧可以包括相同数量的渲染像素，使得渲染像素的位置在渲染帧之间都是恒定的。
在框950处，至少部分地基于可旋转结构的旋转速度(随时间变化)确定随时间变化的光场子显示器位置。
在框960处，给定渲染像素的每个渲染像素位置与光场子显示器位置相关联。在一些实施例中，如上所述，渲染像素(u)的位置可以与随时间(t)变化的(z)的可旋转结构105上的光场子显示器位置相关联，其中每个光场子显示器101的位置基于随时间变化的旋转角度。在其中渲染像素的数量和位置在渲染帧之间不变的一些实施例中，对于光场图像的任何渲染帧，该关联可以是恒定的。在框970处，例程900可以生成(并存储)将渲染像素与光场子显示器位置进行关联的数据结构(例如，查找表(lut))。多个显示装置能够选取相同的查找表，以使由彼此分开或物理分离的多个显示装置显示的图像同步。在框980处，例程结束。
用于照射光场子显示器的例程示例
图10是用于照射显示装置(例如，图1的显示装置100)的光场子显示器的示例性例程的流程图。例程1000可以是图1的控制系统110的硬件处理器112或远程计算设备可用于至少部分地基于映射的光场数据来照射光场子显示器101的方法的一个示例。
例程1000在框1010处开始，然后移到框1020，在框1020处，检索光场图像。如上所述，光场图像可以包括表示不同观看方向的多个渲染帧。多个渲染帧可以包括用于渲染图像的颜色和强度(例如，图像参数)以及其它光学性质，该图像与渲染帧的每个渲染像素相关联，以便在与该渲染帧相关联的观看方向上描绘对象。针对每个渲染帧，例程1000继续到子例程1030。
针对每个渲染帧，子例程1030继续到框1040，在框1040处，确定转换的渲染像素位置。转换的渲染像素位置可涉及转换到相关联的光场子显示器位置的渲染像素位置(例如，如在图9的例程900中确定的)。在一些实施例中，转换的渲染像素位置的确定可以通过选取数据结构(例如，在图9的框960中生成的数据结构)来执行。
在框1050处，至少部分地基于要显示的渲染帧来确定由光场子显示器发射的光的颜色和强度。在一种实施方式中，颜色和强度可以由将由光场子显示器101显示的渲染像素来定义。例如，参考图2a和2b，每个渲染帧与一观看方向相关联。光场子显示器101的像素阵列225中的每个像素(例如，像素205)可以基于与微透镜215a的关联而与发射光的方向相关联，微透镜215a可以被映射到给定渲染像素。因此，像素阵列225的每个像素205可以在任何时刻与给定观看方向相关联。基于此关联，可以确定渲染帧的哪个渲染像素将与像素阵列225的给定像素205相关联。通过此关联，子例程1030可以检索渲染像素的颜色和强度以确定光场子显示器101的给定像素将基于渲染帧的观看方向发射的光的颜色和强度。
子例程1030继续到框1060，在框1060处，基于所确定的颜色和强度以及可旋转结构的旋转角度来照射每个光场子显示器。例如，当光场子显示器101通过旋转路径103旋转时，由光场子显示器101显示的渲染帧可以基于位置的变化而改变。因此，当光场子显示器101旋转时，该光场子显示器1010的像素205可以基于将由光场子显示器101显示的渲染帧而被照射或频闪(例如，在光场图像的不同渲染帧之间交替或切换)。此后，在框1080处，例程1000结束。
平面光场显示装置示例
图11示出了显示装置1100(例如，在该示例中为平面屏幕或平面电视)的示例，该显示装置被配置为显示作为对象的3d表示而可观看的图像。显示装置1100包括显示面板1105和控制系统1110。在图11所示的实施例中，显示装置1100还可包括边框1115和支架1130(或将显示装置固定到垂直或水平表面的其它方式)。显示面板1105可以包括光场子显示器1101的阵列，这些光场子显示器被设置在显示面板的观看表面上并且被配置为在基准观看方向1120上被观看。基准观看方向1120可以垂直于显示面板1105的平面。因此，基准观看方向1120指向位于显示器正前方的观看者的方向。光场子显示器1101可以由控制系统1110控制，以生成和显示对象的3d表示。可以实现显示对象的3d表示的一种可能方式是：多个光场子显示器1101可以各向异性地将光引导到以不同的出射角传播的光束的阵列中以产生光场图像。例如，光场子显示器1101可以基本上类似于结合图2a至3c描述的光场子显示器101。但是，其它配置也是可能的。
图12a和12b是显示装置1100和多个观看者1220a、1220b的示例的俯视图，所述观看者1220a、1220b观看由显示装置1100在不同观看方向上显示的示例性图像1210(在该示例中为狗的图像)。图12a和12b所示的显示装置1100可以基本上类似于图11的显示装置1100。
图12a示出了观看者1220a位于显示装置1100的大致前方，例如，相对于基准观看方向1120成小角度处。针对观看者1220a的显示装置100的视场以虚线1215a示出。对于观看者1220a，视场1215a足够宽而能够完全观看由显示装置1100显示的图像。
相比而言，图12b示出了观看者1220b被定位成使得观看者1220b以偏离基准观看方向1120的角度观看由显示装置1100投射的图像1210。当观看者1220b以相对于基准观看方向1120成逐渐增大的角度观看图像1210时，视场1215b可能逐渐变窄。窄视场1215b可能导致失真的图像、平坦的图像、或甚至不可见的图像。在一些实施例中，这可能是因为从逐渐增大的倾斜角度观看光场子显示器1101，并且光场子显示器1101无法以相对于基准观看方向1120逐渐增大的角度来引导光。由于从显示装置1100投射的光的3d光场性质，离轴的观看者(例如，观看者1220b)将感知从显示器投射的图像1210的不同透视图。
非平面光场显示装置示例
图13a示出了显示装置1100的示例，该显示装置1100被配置为显示作为对象的3d表示而可观看的图像。显示装置1100包括显示面板1305和控制系统1110。控制系统1110可以可操作地被耦接到显示装置1100，其可以以各种配置被安装，例如被固定地附接到显示装置1100或位于与显示装置1100相关的其它位置(例如，位于房间的单独部分或中央控制室中)。显示面板1305被配置为从观看方向观看，并且可以包括被设置在观看表面上的光场子显示器1101的阵列。图13a示出了具有弯曲显示面板1305的显示装置1100的示例，该显示装置1100被配置为以相对于基准观看方向1120更大的角度(例如，与图11的平面显示器1100相比，相对于观看方向更大的角度)显示对象的3d表示。如参考图11所述，基准观看方向可以垂直于与显示器中心相切的平面(参见例如图13a)。基准观看方向1120通常指向位于显示装置1100正前方的观看者的方向。在一些实施例中，控制系统1110可以被配置为基于将由显示装置1100投射的所需图像来控制每个光场子显示器1101的致动(例如，每个光场子显示器1101的照射的定时、强度和颜色)。
在图13a所示的实施例中，显示装置1100被示出为电视，其可以以类似于液晶显示器(lcd)电视、发光二极管(led)电视或其它平板电视的方式操作。这样的配置可以包括边框1115和支架1130。支架1130可以被配置为在水平表面(例如，桌子或架子)上支撑显示装置1100。在另一实施例中，支架1130可以被配置作为悬挂装置，该悬挂装置被配置为将显示装置附接到垂直表面(例如，墙壁)或者将显示装置1100从显示装置1100上方的附件悬挂。边框1115可以包括控制系统1110和用于操作显示装置100的其它电子和驱动电路。
如图13a所示，显示面板1305具有施加到其上的曲度。例如，显示面板1305可以被配置为从基准观看方向1120观看，并且从垂直于基准观看方向1120的平面向外弯曲。曲率半径可以是被配置为提供与图11的平面显示器1100相比相对于观看方向更大的角度的任何所需曲率，如下面结合图13b所述。图13a示出了显示装置1100的示例，其中显示面板1305从垂直于基准观看方向1120的平面向外弯曲，以便相对于基准观看方向1120凸出。例如，图13a描绘了被示出为x、y和z轴的虚轴。这些轴仅用于说明目的。在图13a的实施例中，z轴可以平行于基准观看方向1120。x轴和y轴可以形成垂直于x轴以及例如基准观看方向120的平面。x轴和y轴还可以相互垂直，其中x轴是水平轴，y轴是竖直轴。如图13a所示，显示面板1305可以从垂直于观看方向的平面向外弯曲并且绕竖直(例如，y)轴凸出地弯曲。显示面板1305可以具有圆柱形的形状，例如，显示面板1305可以类似于在一端竖立的圆柱体的一部分。图13a示出了显示面板1305的一个示例，然而，其它配置也是可能的，例如，如图14a至14e所示。
继续参考图13a，显示面板1305可以包括设置在其上的光场子显示器101的阵列。尽管图13a示出了设置在显示面板上的121个光场子显示器1101，但是其它实施例也是可能的。例如，显示面板1305上的光场子显示器1101的数量可以是1、2、3、4、5、6或更多那么少，或者如下文所述，可以是提供期望图像分辨率所需的那么多。在一些实施例中，显示面板1305可包括设置在其上的单个光场子显示器1101。光场子显示器1101可以是被配置为产生光场的任何显示器。在一些实施例中，光场子显示器1101可包括被配置为发射各向异性光(例如，定向发射)的一个或多个像素。例如，如结合图2a至3c更详细地描述的，光场子显示器1101可以包括与像素阵列相邻地设置的微透镜阵列，该像素阵列朝着微透镜阵列各向同性地发光。微透镜阵列将来自像素阵列的光重定向到以不同的出射角传播的光束阵列以产生光场图像。在一些实施例中，微透镜阵列中的每个微透镜可以被配置作为光场子显示器1101的像素。在另一实施例中，光场子显示器1101可以包括产生光的波导堆叠组件。如下面结合图4a和4b所述。
在一些实施方式中，光场子显示器1101可由控制系统1110控制以产生和显示对象的3d表示。例如，控制系统1110可以被配置为驱动光场子显示器1101的照射以显示作为将要显示的对象的3d表示的由旁观者可观看的图像。在一些实施例中，多个光场子显示器1101中的每一个可包括一个或多个像素，如下文所述，这些像素可根据被存储在控制器1110的数字存储器1112(例如，非暂时性数据存储器)中的光场图像数据而被照射，从而显示对象的3d表示。每个光场子显示器1101的照射可以投射能够被观看者观看的图像的表示。图像可以包括对象、图形、文本等。图像可以是投射在视频中看起来正移动或变化的对象或物体的一系列图像帧的一部分。表示可以看起来是3d的，并且可能被观看者误认为是自然对象而非投影。由于光从光场子显示器1101被定向发射，图像可以看起来悬浮在半空中，从而引起路人的注意。因此，显示装置1100可以有利地用于广告、营销或销售，用于演示，或者以其它方式产生兴趣或向观看者传达信息。显示装置1100可以被放置在商店前面或可视区域中，在这里位于距显示装置1100一可视距离处的人能够通过看向显示面板1305来观看由显示装置1100显示的图像。
计算机控制系统1110的本地数据处理模块可以包括硬件处理器1112和数字存储器1114。在一些实施例中，数字存储器1114可以是非易失性存储器(例如，闪存)或任何非暂时性计算机可读介质。数字存储器1114可以被配置为存储定义用于硬件处理器1112的指令的数据。这些指令可以将硬件处理器1112配置为执行显示装置1100的功能。例如，硬件处理器1112和数字存储器1114二者都可以被用于协助处理、缓存和存储光场数据。数据可以包括与以下项有关的数据：a)要显示的对象的光场图像，b)显示面板1305上的光场子显示器位置，或c)光场图像到光场子显示器位置的映射。
在一些实施例中，光场图像包括对象的多个渲染帧，其中每个渲染帧是对象在一观看方向(例如，观看者可以相对于显示装置1100的方向)上的2d表示。每个渲染帧可以包括多个像素，在下文中被称为渲染像素，这些渲染像素可以被组合而渲染要显示的对象的图像。每个渲染像素可以与渲染帧上的位置(例如，渲染像素位置)相关联。多个渲染帧和渲染像素位置可以被存储在数字存储器1114中以供控制系统1110选取和使用。光场图像可以包括成像参数(例如，用于显示渲染帧的光的颜色和强度)，其中成像参数与渲染帧的观看方向相关联。
在一些实施例中，光场子显示器位置可以是光场子显示器1101在显示面板1305上的位置。在一些实施例中，光场子显示器1101可以以阵列或网格(如图案)被布置，如图13a所示。其它配置也是可能的。例如，光场子显示器1101可以以从显示面板1305上的中心点呈放射状延伸的螺旋布置而被布置。或者，光场子显示器1101可以以从中心点向外延伸的多个线性布置(类似于自行车车轮的辐条)而被布置。光场子显示器位置还可以包括随时间变化的每个光场子显示器1101的部件(例如，下面描述的微透镜)的位置。
在一些实施例中，硬件处理器1112可以可操作地被耦接到数字存储器1114并且被配置为分析和处理数字存储器1114中的数据。硬件处理器1112还可以可操作地被耦接到每个光场子显示器101并且被配置为基于存储在数字存储器1114中的光场图像来驱动每个光场子显示器1101的像素。例如，硬件处理器1112可以驱动每个光场子显示器1101(例如，光场子显示器1101的像素)以发射与存储在数字存储器1112中的渲染像素位置和图像参数相关联的光。在一些实施例中，图像参数可以被配置作为渲染像素的特性，这些特性在与渲染帧的其它渲染像素组合时渲染图像。作为非限制性示例，图像参数可以被配置作为用于渲染图像的颜色、强度、形状、亮度或任何其它光学特性。渲染帧的定向方面可以使观看者将来自光场子显示器1101的照射感知为显示对象的3d表示。
能够实现显示对象的3d表示的一种可能方式是可以由控制系统1110或另一渲染引擎预先渲染多个视点。对于光场子显示器1101在显示面板1305上的任何给定布置，可以生成或检索映射，该映射将光场子显示器1101的像素位置(z)映射到要显示的渲染帧(k)的渲染像素(u)。该映射可以由处理器112完成，处理器112可以包括微处理器或微控制器、图形处理单元(gpu)或专用硬件(例如，浮点门阵列(fpga)或专用集成电路(asic))。
在一个实施例中，控制系统1110可以被配置为映射渲染帧的渲染像素。例如，渲染帧(k)可以与要显示的对象的观看方向相关联，并且渲染像素(u)可以具有在渲染帧(k)内的位置(例如，由坐标表示，例如x和y坐标或位置坐标)。该映射可以是恒定的并且与要显示的对象无关，因此可以被预先计算并且被存储(例如，在数字存储器1114中)在数据结构中(例如，在查找表(lut)中)。
在一个实施例中，控制系统1110还可以被配置为将渲染像素位置映射到光场子显示器1101的位置。例如，光场子显示器1101的每个像素可以位于显示面板1305上的不同位置处。可以针对光场子显示器1101的位置转换由光场子显示器101的像素发射的光的渲染像素位置。因此，渲染帧(k)的每个渲染像素位置(u)可以基于一像素在显示面板1105上的位置(z)而与光场子显示器1101的该像素的给定位置相关联。因此，每个渲染帧的相应渲染像素可以被集合在一起并被映射到光场子显示器1101的像素。映射被配置为使得渲染像素位置被转换为光场子显示器1101的像素，以便从光场子显示器1101发射的光基于渲染帧的观看方向而被各向异性地定向。这也可以被预先计算并且被存储(例如，在数字存储器1114中)在一数据结构中(例如，在查找表(lut)中)，该数据结构可以与如上所述的数据结构相同或不同。在一些实施例中，当显示不同的图像帧时(例如，图像可以是投射在视频中看起来正移动或变化的对象或物体的一系列图像帧的一部分)，可以基于渲染帧的转换的渲染像素位置(包括用于每个渲染像素的图像参数)而使光场子显示器1101的像素频闪(例如，在光场图像的不同渲染帧之间交替或切换)。
在一些实施例中，图像参数可以基于显示面板305的形状或光场子显示器1101(或其像素)的位置。例如，由于显示面板1305的弯曲，与其它光场子显示器1101相比，一些光场子显示器1101距离观看者更远。设置在显示面板1305的中心附近的光场子显示器1101可以在物理上更靠近观看者，而设置在显示面板1305的边缘附近的光场子显示器101(例如，显示面板1305的右侧或左侧的光场子显示器)距离观看者更远。在一些情况下，由被显示对象的观看者从远离观看者的光场子显示器1101观看到的光的表观强度往往低于从距离观看者更近的光场子显示器1101发射的光的强度，这是因为对于距观看者更远的光场子显示器1101，单位距离的照射量减少。因此，在一些实施方式中，为了使图像的表观强度跨显示面板1305保持相对恒定，可以基于与观看者的距离而缩放照射亮度。例如，可以基于最近光场子显示器1101与特定光场子显示器1101之间的距离差来缩放照射。在一些实施例中，缩放可以基于显示面板1305的形状。在一些实施例中，缩放可以相对于显示面板1305的形状是线性的或弯曲的。在其它实施方式中，较大距离处的光场子显示器1101可以具有增大的尺寸和/或增加的像素数量(与较靠近观看者的光场子显示器1101相比)。在另外的实施方式中，例如可以通过减小相邻光场子显示器1101之间的间距，在较大距离处使用较多光场子显示器1101。
控制系统110可以包括到网络的连接，例如以接收将由显示装置1100显示的图像或图像显示指令。显示装置1100可以包括音频功能。例如，显示装置1100可以包括或被连接到扬声器系统1118以与投影图像组合地投射音频。在一些实施方式中，显示装置1100可以包括麦克风1119和语音识别技术，以使显示装置1100能够接收和处理来自观看者的音频命令或评论。例如，显示装置1100可以被配置为识别来自感兴趣的观看者的评论并且响应于评论采取动作来修改显示装置1100(例如，通过改变投影图像的颜色，改变投影图像，输出对评论的音频响应等)。作为示例，在零售商店环境中，显示器可以示出待售产品的图像，并且响应于有关产品价格的问题，显示器可以以可听的方式(例如，“该产品今天售价为两美元”)或通过显示图像的变化(例如，显示价格的文字或图形)来输出价格。
显示装置1100可以包括接近传感器1116以检测对象是否在附近，并且控制系统1110可以基于该检测采取适当的动作。例如，接近传感器1116可以检测过路人并激活显示装置1100以显示吸引该过路人的对象。在一些实施例中，接近传感器1116可以被配置为检测观看者的不存在，并且关断或关闭显示装置1100。
不受任何特定科学理论的限制，如图13b所示，本文描述的实施例的一个非限制性优点是，不在显示装置1100正前方的观看者可以看到显示装置1100的显著视场(例如，与图12a和12b的平面显示面板1105相比增大的视场)。图13b示出了图13a的显示装置1100的实施例的俯视图，该显示装置被配置为以相对于基准观看方向1120更大的角度显示对象的3d表示。图13b示出了显示装置1100的一示例的俯视图，其中显示面板1305被弯曲以便朝向观看者1220a、1220b凸出。
在图13b所示的实施例中，如上所述，显示面板1305从与基准观看方向1120垂直的平面向外弯曲以实现凸起。具有凸起的显示面板1305的显示装置1100的一个非限制性优点在于：不位于显示装置正前方(例如，如同观看者1220a那样)的观看者(例如，观看者1220b)可以看到显示装置1100的显著视场1315b(例如，与图12a和12b的平面显示面板1105相比增大的视场)。在一些实施例中，观看者的视场可以在与显示面板1305从其中向外弯曲的平面垂直的平面上增加。例如，如图13b所示，显示面板1305从由x轴和y轴形成的平面向外弯曲，并且观看者1220b的视场1315b在由x轴和z轴形成的平面上增加(相对于视场1215b)。基于显示面板1305的曲率，其它配置也是可能的，例如，如图14a至14e所示。
可以选择显示面板1305的曲率，以便为显示装置1100提供期望的视场。曲率不需要沿着显示面板1305恒定，或者不需要针对显示面板1305的每个轴相同(例如，如图14a至14e所示)。例如，绕y轴的曲率半径可以不同于绕x轴的曲率半径。或者，显示面板1305可以具有绕一个或全部两个轴变化的曲率半径。因此，尽管图13b示出了具有类似于图13b的显示面板1305的显示面板1305的显示装置1100，但是在其它实施例中，显示装置1100可包括如本文所述的任何显示面板。
尽管用于产生光场的装置的示例在本文中进行了描述并且参考了图2a至4b所示，但是应当理解，在显示装置中显示对象的3d表示并非必需使用单个光场子显示器类型。可以设想其它光场显示器，以使得多个光场子显示器被设置在弯曲显示面板上以产生对象的3d表示。例如，在2016年1月29日提交的名称为“holographicpropeller(全息螺旋桨)”的美国专利申请no.62/288,680和2016年5月31日提交的名称为“displayforthree-dimensionalimage(三维图像的显示)”的美国专利申请no.62/343,722中描述的光场子显示器、组件或布置中的任一者可以被实现用于显示对象的3d表示，其中每个专利申请的全部内容通过引用并入本文中。
用于显示对象的3d表示的替代实施例
尽管图11示出了包括从垂直于观看方向的平面向外弯曲的显示面板1305显示装置1100的示例，但是在其它实施例中，显示装置1100可以以不同的方式进行配置。例如，显示装置1100可以包括任意数量的光场子显示器，例如，显示面板1305可以包括被设置在整个显示面板1305之上的单个光场子显示器。在另一实施例中，组合地或替代地，显示面板1305可以具有任何形状或尺寸。图14a至14e示出了根据本公开的显示装置1100的一些实施例，然而，其它配置也是可能的。在一些实施例中，各种配置可以产生被成形为圆柱体、球体、扁球体或长球体的一部分的显示面板。
图14a示出了包括显示面板1305a的显示装置1100，显示面板1305a被配置为具有不同于图13a的显示面板1305的曲率。例如，图14a示出了仅用于说明目的虚轴x、y和z，其可基本上类似于图13a所示的轴。因此，图14a示出了从与基准观看方向1120(例如，z轴)垂直的平面向外弯曲并且绕水平(例如，x)轴凸出地弯曲的显示面板1305a。显示面板1305a可以具有圆柱形状，例如，显示面板1305a可以类似于位于曲面上的圆柱体的一部分。
在一些实施例中，显示装置1100可包括绕两个轴弯曲的显示面板1305，例如，如图14b和14c所示。例如，图14b示出了绕水平(例如，x)轴和竖直(例如，y)轴弯曲的显示面板1305b的实施例。在一些实施例中，绕水平轴和竖直轴的曲率半径可以基本相同。类似尺寸的半径可以导致显示面板1305b被成形为球体的一部分。在其它实施例中，绕水平轴和竖直轴的曲率半径可以是不同的，例如，如图14c所示。图14c示出了与图14b类似的显示面板1305c的实施例，然而，绕水平(例如，x)轴的曲率半径可以小于绕竖直(例如，y)轴的曲率半径。小于绕竖直轴的半径的绕水平轴的曲率半径可以导致显示面板1305c被成形为扁球体的一部分。然而，在一些实施例中，绕水平(例如，x)轴的曲率半径可以大于绕竖直(例如，y)轴的曲率半径，这可以导致显示面板(未示出)被成形为长球体的一部分。
其它配置也是可能的。例如，轴可以被视为第一、第二和第三轴。类似于上述轴，第三轴可以平行于基准观看方向1120，并且第一轴和第二轴可以形成垂直于第三轴的平面。然而，第一轴和第二轴不必相互垂直，并且可以相互成小于或大于90度的某个角度。在一些实施例中，组合地或替代地，第一和第二轴也不必是水平的或竖直的，并且可以相对于结合图13a和14a至14c所讨论的水平或竖直布置成任何角度。因此，显示面板1305可以从垂直于观看方向的平面向外弯曲，并且可以绕第一轴、第二轴、或者第一轴和第二轴弯曲。
在一些实施例中，显示装置1100可以包括显示面板1305，显示面板1305包括可以彼此独立地弯曲的多个显示区域(例如，图14d和14e)。例如，显示面板可以被用图形表示地划分为多个显示区域，每个显示区域包括光场子显示器的一部分或者一个或多个单独的光场子显示器。每个显示区域可包括平面表面或弯曲表面。例如，图14d示出了显示面板1305d的实施例，该显示面板1305d包括沿着说明性的线1465d和1485e(用虚线示出)划分的多个显示区域(例如，显示区域1460d、1470d和1480d)。显示区域1470d可以位于显示面板1305d的中心区域附近或周围。在该实施例中，显示区域1470d可以不弯曲，使得显示区域1470d基本垂直于基准观看方向1120。显示区域1460d和1480d可以以基本类似于本文描述的方式从垂直于观看方向的平面向外弯曲。类似地，图14e示出了显示面板1305e的实施例，该显示面板1305e包括沿着说明性的线1465e划分的两个显示区域1460e和1470e(用虚圆线示出)。显示区域1470e可以类似于图14d的显示区域1470d，因为显示区域1470e基本垂直于基准观看方向1120。显示区域1460e可以以基本类似于本文描述的方式从垂直于观看方向的平面向外弯曲。因此，显示面板1305e可以是在显示区域1470e处具有平面表面的部分球体(或在一些实施例中为球体)。
尽管本文已描述了某些实施例，但其它配置也是可能的。例如，显示面板可以包括任何数量的显示区域，例如，1、2、4、5、6个等。在一些实施例中，应用于每个显示区域的弯曲不必相同，并且与其它显示区域相比，可以针对每个显示区域不同。在其它实施例中，显示面板的显示区域的形状或配置不必是对称的。在一些实施例中，被设置在中心区域附近的显示区域不必是平面的并且可以是弯曲的，而在显示面板的边缘处或远离中心区域的其它显示区域可以是平面的。
用于显示对象的3d表示的例程示例
图15是用于使用本文描述的显示装置显示对象的3d表示的示例性例程的流程图。例程1500是用于处理光场图像和照射光场子显示器以显示对象或图像的3d表示的流程示例。例程1500可以由显示装置1100的实施例的控制系统1110执行。
在框1510处，例如从存储器1114或另一单独的或远程的存储单元选取光场图像。在一些实施方式中，图像是要显示的对象的光场表示。光场图像可以由多个渲染帧构成。每个渲染帧可以是要在不同观看方向上显示的对象的表示。以这种方式，多个渲染帧中的每一个与对象的一观看方向相关联。在其它实施方式中，可以对对象的图像进行排序，使得对象看起来在空间中移动。在这种情况下，所选取的光场图像可以包括多个光场图像，其中每个光场图像是视频的单个帧。
例程1500继续到框1520，其中光场图像被映射到光场子显示器。例如，图13a的控制系统1110可以部分地基于光场子显示器1101在显示面板1305上的位置而执行指令以生成所选取的光场图像与每个光场子显示器1101的关联或映射。在一些实施例中，光场图像的每个渲染帧可以被映射到光场子显示器1101的像素(例如，微透镜)。该映射可以部分地基于像素(例如，图2a和2b的微透镜)在显示面板1305上的位置。光场图像的映射还可以包括确定在与将由光场子显示器1101的映射像素(例如，图2a和2b的微透镜)显示的渲染帧相关联的观看方向上发射的光的颜色和强度。在一个实施例中，光场图像到光场子显示器1101的映射可以根据下面结合图16详细描述的例程而被执行。
例程1500继续到框1530，在框1530处，照射光场子显示器。例如，可以至少部分地基于映射的光场图像来照射光场子显示器。图13a的控制系统1110可以执行指令以部分地基于映射的光场图像和光场子显示器1101在显示面板1305上的位置而使光场子显示器1101被照射。在一种实施方式中，光场子显示器1101可以部分地基于被配置为使得对象看起来在空间中移动的对象渲染帧之间的切换而随时间变化地被调制(例如，接通和关断)。在一个实施例中，光场子显示器1101的照射可以根据下面结合图17详细描述的例程而被执行。此后，例程1500结束。
在各种实施例中，例程1500可以由图13a的显示装置1100的硬件处理器(例如，图13a的硬件处理器1112)执行。在其它实施例中，具有计算机可执行指令的远程计算设备(与显示装置进行网络通信)可以使显示装置执行例程1500的各方面。
用于将光场图像映射到光场子显示起的例程示例
图16是用于将光场图像映射到光场子显示器的示例性例程的流程图。例程1600可以是图13a的控制系统1110的硬件处理器1112或远程计算设备可以至少部分地基于光场子显示器101在显示面板1305上的位置将光场图像映射到每个光场子显示器1101的一种方法的一个示例。
例程1600在框1610处开始，在框1610处，检索光场图像的一个或多个渲染帧。例如，在框1610处，从控制系统1110的数字存储器1114选取光场图像，其中光场图像可以包括多个渲染帧。每个渲染帧可以指示对象的多个不同视图中的一不同视图。此外，渲染帧可以包括多个渲染像素，这些渲染像素可以被组合以表示要显示的对象的图像。例程继续到针对渲染帧的每个渲染像素的子例程1620。
针对每个渲染像素，子例程1620继续到框1630，在框1630处，检索每个渲染像素的位置。每个渲染像素可以具有在渲染帧内的位置。例如，渲染帧可以是针对给定观看方向的对象的2d表示，并且每个渲染像素可以具有在该渲染帧内的坐标(例如，x和y坐标)位置。在一些实施例中，光场图像的每个渲染帧可以包括相同数量的渲染像素，使得渲染像素的位置在渲染帧之间都是恒定的。
在框1640处，基于光场子显示器在显示面板上的位置确定光场子显示器位置。例如，图13a的每个光场子显示器1101可以具有在显示面板1305内的位置(例如，x和y坐标)。在一些实施例中，可以确定距与每个光场子显示器1101(或者，例如其像素)的基准观看方向1120(例如，z坐标)垂直的平面的距离。在一些实施例中，光场子显示器的位置可以保持静止，因此该确定可以被预先生成或被存储在存储器(例如，存储器1114或远程存储器设备)中并由处理器(例如，处理器1112)检索或选取。
在框1650处，每个渲染像素位置与光场子显示器位置相关联。在一些实施例中，如上所述，渲染像素(u)的位置可以与光场子显示器在显示面板1305上的位置(z)(例如，光场子显示器1101的像素位置)相关联。在其中渲染像素的数量和位置在渲染帧之间保持不变的一些实施例中，对于光场图像的任何渲染帧，此关联可以是恒定的。在框1660处，例程1600可以生成(并存储)将渲染像素与光场子显示器位置进行关联的数据结构(例如，查找表(lut))。多个显示装置能够选取相同的查找表，以使由彼此分开或物理分离的多个显示装置显示的图像同步。此后，例程1600结束。
用于照射光场子显示器的例程示例
图17是用于照射显示装置(例如，图13a的显示装置1100)的光场子显示器的示例性例程的流程图。例程1700可以是图13a的控制系统1110的硬件处理器1112或远程计算设备可被用于至少部分地基于映射的光场数据来照射光场子显示器1101的方法的一个示例。
例程1700在框1710处开始，在框1710处，检索光场图像。如上所述，光场图像可以包括表示不同观看方向的多个渲染帧。多个渲染帧可以包括用于渲染图像的颜色和强度(例如，图像参数)以及其它光学特性，其与渲染帧的每个渲染像素相关联，以便在与渲染帧相关联的观看方向上描绘对象。例程1700继续到针对每个渲染帧的子例程1720。
针对每个渲染帧，子例程1720继续到框1730，在框1730处，确定转换的渲染像素位置。转换的渲染像素位置可涉及被转换到相关联的光场子显示器的位置的渲染像素位置(例如，如在图16的例程1600中所确定的)。在一些实施例中，转换的渲染像素位置的确定可以通过选取数据结构(例如，在图16的框1660中生成的数据结构)而被执行。
在框1740处，至少部分地基于要显示的渲染帧来确定由光场子显示器发射的光的颜色和强度。在一种实施方式中，颜色和强度可以由要由光场子显示器1101显示的渲染像素来定义。例如，参考图2a和2b，每个渲染帧与一观看方向相关联。光场子显示器101的像素阵列220中的每个像素(例如，像素205)可以基于与微透镜215a的关联而与发光方向相关联，微透镜215a可以被映射到给定的渲染像素。因此，像素阵列220的每个像素205可以在任何时刻与给定的观看方向相关联。基于此关联，可以确定渲染帧的哪个渲染像素将与像素阵列220的给定像素205相关联。通过此关联，子例程1720可以检索渲染像素的颜色和强度以确定光场子显示器101的给定像素将基于渲染帧的观看方向发射的光的颜色和强度。
在一些实施例中，在框1740处，可以基于光场子显示器相对于观看者的位置而确定由光场子显示器发射的光的强度。例如，如上所述，由于显示面板1305的弯曲，与其它光场子显示器1101相比，一些光场子显示器1101离观看者较远。设置在显示面板1305中心附近的光场子显示器1101可以在物理上较靠近观看者，而设置在显示面板1305的边缘附近的光场子显示器1101距离观看者较远。在一些情况下，由被显示对象的观看者从远离显示面板1305的观看者的光场子显示器1101观看到的光的表观强度往往低于从距离观看者更近的光场子显示器1101发射的光的强度，这是因为对于距观看者较远的光场子显示器1101，单位距离的照射量减少。因此，在一些实施方式中，为了使图像的表观强度跨显示面板1305保持相对恒定，可以基于与观看者的距离而缩放照射亮度。例如，可以基于最近光场子显示器1101与特定光场子显示器1101之间的距离差来缩放照射。在一些实施例中，缩放可以基于显示面板1305的形状。在一些实施例中，缩放可以相对于显示面板1305的形状是线性的或弯曲的。
子例程1720继续到框1750，在框1750处，基于所确定的颜色和强度以及光场子显示器在显示面板上的位置来照射每个光场子显示器。例如，控制系统1110可以执行指令以基于与转换的渲染像素位置相关联的所确定的颜色和强度来照射显示面板1305的每个光场子显示器1101。此后，在框1750处，例程1700结束。
其它方面
在第1方面，公开了一种用于显示对象的3d表示的显示装置。该显示装置包括：可旋转结构；电动机，其被配置为使所述可旋转结构旋转；多个光场子显示器，其被设置在所述可旋转结构上；非暂时性存储器，其被配置为存储将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图；以及处理器，其可操作地被耦接到所述非暂时性存储器、所述电动机和所述光场子显示器，所述处理器用可执行指令被编程为：驱动所述电动机以使所述可旋转结构绕旋转轴旋转，所述可旋转结构以随时间变化的旋转角度被定位；选取所述光场图像；至少部分地基于所述旋转角度将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个；以及至少部分地基于所映射的光场图像照射所述多个光场子显示器。
在第2方面，根据第1方面所述的装置，其中所述可旋转结构包括多个细长元件，并且所述多个光场子显示器沿着所述细长元件或透明可旋转元件设置。
在第3方面，根据第1或第2方面所述的装置，其中所述多个细长元件沿着与所述旋转轴垂直的平面弯曲。
在第4方面，根据第1至3方面中任一项所述的装置，其中所述多个细长元件从与所述旋转轴垂直的平面向外弯曲。
在第5方面，根据第1至4方面中任一项所述的装置，其中所述显示装置被配置为从一观看方向被观看，并且多个细长元件从所述观看方向凸出。
在第6方面，根据第1至5方面中任一项所述的装置，其中所述可旋转结构的至少一部分是透明的。
在第7方面，根据第1至6方面中任一项所述的装置，其中所述多个光场子显示器从所述旋转轴呈放射状设置。
在第8方面，根据第1至7方面中任一项所述的装置，其中每个光场子显示器具有基于其相对于所述旋转轴的位置的对应半径，并且其中为了照射所述多个光场子显示器，所述处理器被编程为基于所述半径缩放所述光场子显示器的照射的强度或持续时间。
在第9方面，根据第1至8方面中任一项所述的装置，其中所述缩放与所述光场子显示器的半径成线性关系。
在第10方面，根据第1至9方面中任一项所述的装置，其中每个光场子显示器包括：微透镜阵列，其包括多个微透镜；以及像素阵列，其包括多个像素子集，每个像素子集与一微透镜相关联并且被配置为产生光，其中每个像素子集和相关联的微透镜被布置为以多个角度产生出射光，其中来自所述像素子集的第一像素的光以一角度从所述光场子显示器传播，该角度不同于所述像素子集的第二像素的角度。
在第11方面，根据第1至10方面中任一项所述的装置，其中所述像素子集位于所述相关联的微透镜的焦点附近。
在第12方面，根据第1至11方面中任一项所述的装置，其中每个光场子显示器包括堆叠波导组件，所述堆叠波导组件包括一个或多个波导，其中所述一个或多个波导中的每一个被配置为投射所述对象的所述多个不同视图中的一个或多个视图的光。
在第13方面，根据第1至12方面中任一项所述的装置，其中所述光场图像包括多个渲染帧，每个渲染帧指示所述对象的所述多个不同视图中的一不同视图，其中每个渲染帧包括多个渲染像素，所述多个渲染像素在被组合时渲染所述渲染帧，每个渲染像素具有在所述渲染帧内的位置。
在第14方面，根据第1至13方面中任一项所述的装置，其中为了至少部分地基于所述旋转角度将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器，所述处理器被编程为将每个渲染像素的位置与所述可旋转结构上的每个光场子显示器的位置进行关联，其中每个光场子显示器的位置基于随时间变化的旋转角度。
在第15方面，根据第1至14方面中任一项所述的装置，其中所述渲染像素位置在所述多个渲染帧之间不变。
在第16方面，根据第1至15方面中任一项所述的装置，其中将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个进一步包括：针对每个光场子显示器，所述处理器被编程为基于要显示的渲染帧、以及每个渲染像素的位置与每个光场子显示器在所述可旋转结构上的位置的关联而确定颜色和强度。
在第17方面，根据第1至16方面中任一项所述的装置，其中为了照射所述多个光场子显示器，所述处理器被编程为：针对给定的渲染帧，基于所确定的颜色和强度照射每个光场子显示器，其中照射的方向与所述渲染帧的观看方向相关，以及基于所述可旋转结构的旋转、所述多个渲染帧、以及每个渲染像素的位置与每个光场子显示器在所述可旋转结构上的位置的关联，使所述每个光场子显示器的照射频闪。
在第18方面，根据第1至17方面中任一项所述的装置，进一步包括扬声器系统，其被配置为与被编程为照射所述多个光场子显示器的所述处理器组合地投射音频。
在第19方面，根据第1至18方面中任一项所述的装置，进一步包括：麦克风，其被配置为接收音频，并且其中所述处理器用可执行指令被编程为：从所述麦克风接收音频输入；识别所述音频输入是音频命令；以及基于所述音频命令发起修改所述多个光场子显示器的照射的动作。
在第20方面，根据第1至19方面中任一项所述的装置，进一步包括接近传感器，所述接近传感器被配置为检测所述显示装置的预定距离内的实体，并且其中所述处理器用可执行指令被编程为基于所述接近传感器检测到所述实体而发起一动作。
在第21方面，公开了一种用于显示对象的3d表示的方法。所述方法包括：驱动电动机以使包括多个光场子显示器的可旋转结构绕旋转轴旋转，所述可旋转结构以随时间变化的旋转角度被定位；选取将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图；至少部分地基于所述旋转角度将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个；以及至少部分地基于所映射的光场图像照射所述多个光场子显示器。
在第22方面，根据第21方面所述的方法，其中所述光场图像包括多个渲染帧，每个渲染帧指示所述对象的所述多个不同视图中的一不同视图，其中每个渲染帧包括多个渲染像素，所述多个渲染像素组合以渲染所述渲染帧，每个渲染像素具有在所述渲染帧内的位置。
在第23方面，根据第21或22方面所述的方法，其中至少部分地基于所述旋转角度将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器包括：将每个渲染像素的位置与所述可旋转结构上的每个光场子显示器的位置进行关联，其中每个光场子显示器的位置基于随时间变化的所述旋转角度。
在第24方面，根据第21至23方面中任一项所述的方法，其中所述渲染像素位置在所述多个渲染帧之间不变。
在第25方面，根据第21至24方面中任一项所述的方法，其中将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个进一步包括：针对每个光场子显示器，基于要显示的渲染帧、以及每个渲染像素的位置与所述可旋转结构上的每个光场子显示器的位置的关联来确定颜色和强度。
在第26方面，根据第21至25方面中任一项所述的方法，其中照射所述多个光场子显示器包括：针对给定的渲染帧，基于所确定的颜色和强度照射每个光场子显示器，其中照射的方向与所述渲染帧的观看方向相关；以及基于所述可旋转结构的旋转、所述多个渲染帧、以及每个渲染像素的位置与所述可旋转结构上的每个光场子显示器的位置的关联，使每个光场子显示器的照射频闪。
在第27方面，公开了一种用于显示图像的3d表示的显示装置。所述显示装置包括：光场子显示器，其被配置为旋转，所述光场子显示器具有多个显示位置；非暂时性存储器，其被配置为存储将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图；处理器，其可操作地被耦接到所述非暂时性存储器和所述光场子显示器，所述处理器用可执行指令被编程为：使所述光场子显示器绕旋转轴旋转，其中所述多个显示位置基于随时间变化的旋转角度；选取所述光场图像；至少部分地基于所述旋转角度将所述光场图像映射到所述多个显示位置；以及至少部分地基于所映射的光场图像照射所述光场子显示器。
在第28方面，公开了一种用于显示图像的3d表示的显示装置。所述显示装置包括：一个或多个光场子显示器，所述一个或多个光场子显示器中的每一个具有多个显示位置，其中所述一个或多个光场子显示器被配置为绕一个或多个旋转轴旋转；非暂时性存储器，其被配置为存储将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图；处理器，其可操作地被耦接到所述非暂时性存储器和所述一个或多个光场子显示器，所述处理器用可执行指令被编程为：驱动所述一个或多个光场子显示器绕至少一个所述旋转轴旋转，其中所述多个显示位置基于随时间变化的旋转角度；以及至少部分地基于所述光场图像和所述多个显示位置照射所述一个或多个光场子显示器。
在第29方面，公开了一种用于显示对象的3d表示的显示装置。所述显示装置包括：显示面板，其被配置为从基准观看方向被观看，其中所述显示面板从与所述基准观看方向垂直的平面向外弯曲；多个光场子显示器，其被设置在所述显示面板上；非暂时性存储器，其被配置为存储将由所述显示装置显示的光场图像；所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图；以及处理器，其可操作地被耦接到所述非暂时性存储器和所述光场子显示器，所述处理器用可执行指令被编程为：选取所述光场图像；至少部分地基于所述显示面板上的所述光场子显示器的位置将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个；以及至少部分地基于所映射的光场图像照射所述多个光场子显示器。
在第30方面，根据第29方面所述的装置，其中所述显示面板相对于所述基准观看方向凸出。
在第31方面，根据第30方面所述的装置，其中第一轴是水平的，并且所述显示面板绕所述第一轴弯曲。
在第32方面，根据第30或31方面所述的装置，其中第二轴是竖直的，并且所述显示面板绕所述第二轴弯曲。
在第33方面，根据第30至32方面中任一项所述的装置，其中第一轴和第二轴是垂直的，并且所述显示面板绕所述第一轴和第二轴弯曲。
在第34方面，根据第30至33方面中任一项所述的装置，其中绕所述第一轴的曲率半径不同于绕所述第二轴的曲率半径。
在第35方面，根据第30至33方面中任一项所述的装置，其中绕所述第一轴的曲率半径与绕所述第二轴的曲率半径基本相同。
在第36方面，根据第29至35方面中任一项所述的装置，其中所述显示面板包括与所述基准观看方向垂直的第一轴和第二轴。
在第37方面，根据第29至36方面中任一项所述的装置，其中所述显示面板包括多个显示区域，至少一个显示区域从与所述基准观看方向垂直的平面向外弯曲。
在第38方面，根据第37方面所述的装置，其中所述显示区域中的至少一个基本垂直于所述基准观看方向。
在第39方面，根据第29至38方面中任一项所述的装置，其中所述显示面板具有为圆柱体、球体、扁球体和长球体中的至少一种的形状。
在第40方面，根据第29至39方面中任一项所述的装置，其中为了照射所述多个光场子显示器，所述处理器被编程为基于相对于另一光场子显示器的位置的在所述显示面板上的一光场子显示器的位置而缩放所述光场子显示器的照射的强度或持续时间。
在第41方面，根据第29至40方面中任一项所述的装置，其中每个光场子显示器包括：微透镜阵列，其包括多个微透镜；以及像素阵列，其包括多个像素子集，每个像素子集与一微透镜相关联并且被配置为产生光，其中每个像素子集和相关联的微透镜被布置为以多个角度产生出射光，其中来自所述像素子集的第一像素的光以一角度从所述光场子显示器传播，该角度不同于所述像素子集的第二像素的角度。
在第42方面，根据第41方面所述的装置，其中所述像素子集位于所述相关联的微透镜的焦点附近。
在第43方面，根据第29至42方面中任一项所述的装置，其中每个光场子显示器包括堆叠波导组件，所述堆叠波导组件包括一个或多个波导，其中所述一个或多个波导中的每一个被配置为投射所述对象的所述多个不同视图中的一个或多个视图的光。
在第44方面，根据第29至43方面中任一项所述的装置，其中所述光场图像包括多个渲染帧，每个渲染帧指示所述对象的所述多个不同视图中的一不同视图，其中每个渲染帧包括多个渲染像素，所述多个渲染像素在被组合时渲染所述渲染帧，每个渲染像素具有在所述渲染帧内的位置。
在第45方面，根据第44方面所述的装置，其中为了将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器，所述处理器被编程为将每个渲染像素的位置与所述显示面板上的每个光场子显示器的位置进行关联。
在第46方面，根据第45方面所述的装置，其中所述渲染像素位置在所述多个渲染帧之间不变。
在第47方面，根据第44至46方面中任一项所述的装置，其中将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个进一步包括：针对每个光场子显示器，所述处理器被编程为，基于要显示的渲染帧、以及每个渲染像素的位置与所述显示面板上的每个光场子显示器的位置的关联而确定颜色和强度。
在第48方面，根据第47方面所述的装置，其中为了照射所述多个光场子显示器，所述处理器被编程为：针对给定的渲染帧，基于所确定的颜色和强度照射每个光场子显示器，其中照射的方向与所述渲染帧的观看方向、以及每个渲染像素的位置与所述显示面板上的每个光场子显示器的位置的关联相关。
在第49方面，根据第29至48方面中任一项所述的装置，进一步包括扬声器系统，所述扬声器系统被配置为与被编程为照射所述多个光场子显示器的所述处理器组合地投射音频。
在第50方面，根据第29至49方面中任一项所述的装置，进一步包括：麦克风，其被配置为接收音频，并且其中所述处理器用可执行指令被编程为：从所述麦克风接收音频输入；识别所述音频输入是音频命令；以及基于所述音频命令而发起修改所述多个光场子显示器的照射的动作。
在第51方面，根据第29至50方面中任一项所述的装置，进一步包括接近传感器，所述接近传感器被配置为检测所述显示装置的预定距离内的实体的存在或不存在，并且其中所述处理器用可执行指令被编程为基于所述接近传感器检测到所述实体的存在或不存在而发起一动作。
在第52方面，公开了一种用于显示对象的3d表示的方法。所述方法包括：选取将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图；至少部分地基于所述显示面板上的所述光场子显示器的位置将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个；以及至少部分地基于所映射的光场图像照射所述多个光场子显示器。
在第53方面，根据第52方面所述的方法，其中所述光场图像包括多个渲染帧，每个渲染帧指示所述对象的所述多个不同视图中的一不同视图，其中每个渲染帧包括多个渲染像素，所述多个渲染像素组合以渲染所述渲染帧，每个渲染像素具有在所述渲染帧内的位置。
在第54方面，根据第53方面所述的方法，其中至少部分地基于所述显示面板上的所述光场子显示器的位置将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器包括：将每个渲染像素的位置与所述显示面板上的每个光场子显示器的位置进行关联。
在第55方面，根据第54方面所述的方法，至少部分地基于所述显示面板上的所述光场子显示器的位置将所述光场图像映射到所述多个光场子显示器中的每一个进一步包括：针对每个光场子显示器，基于要显示的渲染帧、以及每个渲染像素的位置与所述显示面板上的每个光场子显示器的位置的关联来确定颜色和强度。
在第56方面，根据第55方面所述的方法，其中至少部分地基于所映射的光场图像照射所述多个光场子显示器进一步包括：针对给定的渲染帧，基于所确定的颜色和强度照射每个光场子显示器，其中照射的方向与所述渲染帧的观看方向相关。
在第57方面，根据第52至56方面中任一项所述的方法，其中所述渲染像素位置在所述多个渲染帧之间不变。
在第58方面，公开了一种用于显示图像的3d表示的显示装置。所述显示装置包括：显示面板，其被配置为从基准观看方向被观看，其中所述显示面板从与所述基准观看方向垂直的平面向外弯曲；一个或多个光场子显示器，所述一个或多个光场子显示器中的每一个具有在所述显示面板上的位置；非暂时性存储器，其被配置为存储将由所述显示装置显示的光场图像，所述光场图像在不同观看方向上提供所述对象的多个不同视图；处理器，其可操作地被耦接到所述非暂时性存储器和所述光场子显示器，所述处理器用可执行指令被编程为：选取所述光场图像，以及至少部分地基于所述光场图像和所述显示面板上的所述一个或多个光场子显示器的位置照射所述一个或多个光场子显示器。
在第59方面，公开了一种光场显示装置。所述光场显示装置包括：弯曲面板，其包括多个光场子显示器。
在第60方面，根据第59方面所述的装置，其中所述弯曲面板沿水平方向弯曲、沿竖直方向弯曲、或者同时沿所述水平方向和所述竖直方向弯曲。
结论
在此描述的/或在附图中描绘的过程、方法和算法中的每一个可以体现在由一个或多个物理计算系统、硬件计算机处理器、专用电路/或被配置为执行具体和特定计算机指令的电子硬件所执行的代码模块中，并且由以上完全或部分自动化。例如，计算系统可以包括编程有特定计算机指令的通用计算机(例如，服务器)或专用计算机、专用电路等等。代码模块可以被编译并链接到可执行程序中，安装在动态链接库中，或者可以用解释的编程语言写入。在一些实施方式中，特定操作和方法可以由给定功能特定的电路来执行。
此外，本公开的功能的某些实施方式在数学上、计算上或技术上是足够复杂的，以致于可能需要专用硬件或一个或多个物理计算设备(利用适当的专用可执行指令)或专用图形处理单元来执行功能，例如由于所涉及的计算的数量或复杂性或为了基本实时地提供图形显示结果。例如，视频可以包括许多帧，每帧具有数百万个像素，并且特别编程计算机硬件需要处理视频数据，从而在商业上合理的时间量内提供期望的图像处理任务或应用。
代码模块或任何类型的数据可以存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质上，诸如物理计算机存储器，其包括硬盘驱动器、固态存储器、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、光盘、易失性或非易失性存储器、相同的组合/或类似物。方法和模块(或数据)也可以在各种计算机可读传输介质上作为生成的数据信号(例如，作为载波或其它模拟或数字传播信号的一部分)传输，所述传输介质包括基于无线的和基于有线/线缆的介质，并且可以采取多种形式(例如，作为单个或多路复用模拟信号的一部分，或者作为多个离散数字分组或帧)。所公开的过程或过程步骤的结果可以持久地或以其它方式存储在任何类型的非暂时性、有形计算机存储器中，或者可以经由计算机可读传输介质来传送。
在此所描述/或附图中描绘的流程图中的任何过程、框、状态、步骤或功能应当被理解为潜在地表示代码模块、代码段或代码部分，这些代码模块、代码段或代码部分包括用于实现特定功能(例如，逻辑或算术)或步骤的一个或多个可执行指令。过程、框、状态、步骤或功能可以与在此提供的说明性示例相组合、重新排列、添加、删除、修改或以其它方式改变。在一些实施例中，附加的或不同的计算系统或代码模块可以执行在此描述的功能中的一些或全部。在此描述的方法和过程也不限于任何特定的顺序，并且与其相关的块、步骤或状态可以以适当的其它顺序来执行，例如串行、并行或以某种其它方式。任务或事件可以添加到所公开的示例实施例或者从中去除。此外，在此描述的实施方式中的各种系统部件的分离是出于说明的目的，并且不应该被理解为在所有实施方式中都需要这种分离。应该理解，所描述的程序组件、方法和系统通常可以一起集成在单个计算机产品中或者封装到多个计算机产品中。许多实施方式变化是可能的。
过程、方法和系统可以在网络(或分布式)计算环境中实现。例如，控制系统110可以与网络环境通信。网络环境包括企业范围的计算机网络、内联网、局域网(lan)、广域网(wan)、个人局域网(pan)、云计算网络、众包(crowd-sourced)计算网络、互联网和万维网。网络可以是有线或无线网络或任何其它类型的通信网络。
本公开的系统和方法各自具有若干创新性方面，其中没有单独一个对在此公开的期望属性完全负责或需要。上述各种特征和过程可以彼此独立地使用，或者可以以各种方式组合。所有可能的组合和子组合均旨在落入本公开的范围内。对于本公开中所描述的实施方式的各种修改对于本领域技术人员来说可以是容易清楚的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可将在此定义的一般原理应用于其它实施方式。因此，权利要求不旨在限于在此示出的实施方式，而是应被给予与本公开、在此公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。
本说明书中在分开的实现方式中描述的某些特征也可以在单个实现方式中组合地实现。相反地，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以分别在多个实施方式中分开地或以任何合适的子组合方式来实现。此外，尽管上文可以将特征描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此要求，但是来自所要求的组合的一个或多个特征可以在一些情况下从组合中删除，并且所要求的组合可以针对子组合或子组合的变体。没有单个特征或特征组是每个实施例必需或不可缺少。
除非另有特别说明，或者在所使用的上下文中进行理解，在此使用的条件语言，诸如“可以”、“可”、“可能”、“会”、“例如”等等，一般意在表达某些实施例包括而其它实施例不包括某些特征、要素/或步骤。因此，这样的条件语言通常不旨在暗示特征、要素/或步骤以任何方式对于一个或多个实施例是必需的，或者一个或多个实施例必然包括用于在有或者没有作者输入或提示的情况下决定这些特征、要素/或步骤是否包括在或执行在任何特定实施例中。术语“包括”、“包含”、“具有”等是同义词，并且以开放式的方式包含性地使用，并且不排除附加的要素、特征、动作、操作等等。此外，术语“或”以其包含性含义(而不是其排他含义)使用，因此当用于例如连接要素列表时，术语“或”表示列表中的一个、一些或全部要素。另外，除非另有说明，否则本申请和所附权利要求书中使用的冠词“一”、“一个”和“所述”应被解释为表示“一个或多个”或“至少一个”。
如在此所使用的，提及项目列表中的“至少一个”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。作为例子，“a，b或c中的至少一个”旨在涵盖：a、b、c、a和b、a和c、b和c，以及a、b和c。除非另有特别说明，否则诸如短语“x、y和z中的至少一个”的连接语言如所使用的利用上下文进行理解，通常用于表达项目、术语等可以是x、y或z中的至少一个。因此，这样的连接语言通常不旨在暗示某些实施例需要x中的至少一个、y中的至少一个和z中的至少一个都存在。
类似地，虽然可以在附图中以特定顺序示出操作，但是应该认为，不需要以所示出的特定顺序或按顺次顺序执行这样的操作，或者不需要执行所有示出的操作以实现期望的结果。此外，附图可以以流程图的形式示意性地描绘一个或多个示例过程。然而，未示出的其它操作可以并入示意性说明的示例性方法和过程中。例如，一个或多个附加操作可以在任何所示操作之前、之后、同时或之间执行。另外，在其它实施方式中，操作可以重新安排或重新排序。在特定情况下，多任务和并行处理可能是有利的。而且，上述实施方式中的各种系统组件的分离不应当被理解为在所有实施方式中都需要这种分离，并且应该理解的是，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中或者封装到多个软件产品。另外，其它的实施方式在以下权利要求的范围中。在一些情况下，权利要求中列举的动作能够以不同的顺序执行并且仍然实现期望的结果。