CN112219154B - 基于衍射元件的3d显示定向背光 - Google Patents

Abstract

关于一种装置的一些实施例可以包括：多个光源，其中所述多个光源中的每一个光源被配置成发出相应的光束；一个或多个衍生层；以及被配置成与相应的光束的光照同步的光学掩模。关于一种方法的一些实施例可以包括：从多个发光源中的每一个发光源发射光束，以便产生多个光束；衍射多个光束中的每一个光束，以便产生多个衍射光束；以及促使光学掩模同步于所述多个衍射光束。

Description

基于衍射元件的3D显示定向背光

相关申请的交叉引用

本申请是2018年5月17日提交的名为“基于衍射元件的3D显示定向背光”的美国临时专利申请序列号62/673,025的非临时申请，并且依据35 U.S.C.§119(e)享有其权益，所述申请的内容由此在这里被全部引入以作为参考。

背景技术

众多用于呈现三维(3D)图像的设备可以基于硬件分成两组。在使用眼镜或护目镜设备与不使用眼镜或护目镜的设备之间可以进行基于硬件的第一种技术划分。在所有这两种设备类型中都使用了允许多个用户的技术以及仅仅为单个用户工作的技术。就头戴式显示器(HMD)而言，其隔离等级范围是从完全阻挡自然视野(很多虚拟现实(VR)***都具有该属性)到放置于眼前且具有轻微阻碍作用的面罩(visor)或光导(这样能够实现增强现实(AR)和混合现实(MR)的用户体验)。很多开发MR***的公司都致力于提供具有近乎无法在视觉上与真实对象区分的虚拟对象的用户体验。头戴式设备会将观看者置于“观测镜”或“窗口”后方，而这会使该体验感觉像是假的(artificial)。

发明内容

一种根据一些实施例的例示装置可以包括：可寻址发光元件阵列；校准光学元件阵列；一个或多个衍射光栅层；以及基于所显示的内容而与可寻址发光元件阵列的照明相同步的光学掩模元件阵列。

对于例示装置的一些实施例来说，所述可寻址发光元件阵列可以包括多组发光元件，并且所述校准光学元件阵列的每一个校准光学元件都可以与所述多组发光元件中的特定的发光元件组相关联。

对于例示装置的一些实施例来说，所述可寻址发光元件阵列的一个或多个发光元件可以是从包括μLED和OLED的群组中选择的。

对于例示装置的一些实施例来说，所述光学掩模元件阵列可以是空间光调制器(SLM)。

对于例示装置的一些实施例来说，所述光学掩模元件阵列可以是液晶显示器(LCD)。

关于例示装置的一些实施例可以进一步包括滤色器。

关于例示装置的一些实施例可以进一步包括光学元件，其中所述光学元件可以被配置成调整一个或多个光学掩模元件的发射方向角。

对于例示装置的一些实施例来说，所述光学元件可以被配置成调整一个或多个光学掩模元件的发射方向角，以便与观看者的观察窗口对齐。

对于例示装置的一些实施例来说，所述可寻址发光元件阵列可以包括第一多组发光元件和第二多组发光元件，所述第一多组发光元件可以位于与显示器中心的距离小于阈值距离的位置，并且可以被布置成在第一多组发光元件中的每一组之间都具有相等的间隔，以及所述第二多组发光元件可以位于与显示器中心的距离大于阈值距离的位置，并且可以基于所述第二多组发光元件中的每一个发光元件与显示器中心的距离而被布置成在所述第二多组发光元件中的每一组之间具有不等的间隔。

对于例示装置的一些实施例来说，所述一个或多个衍射光栅层可以是无源的连续衍射结构。

一种根据一些实施例的例示方法可以包括：从可寻址发光元件阵列的每一个发光元件发射光束，以便产生多个光束；校准所述多个光束中的每一个光束，以便产生多个校准光束；衍射所述多个校准光束中的每一个校准光束，以便产生多个衍射光束；基于所述多个衍射光束中包含的内容，促使光学掩模同步于所述可寻址发光元件阵列。

对于例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于所述内容来有选择地传递和阻挡衍射光束。

对于例示方法的一些实施例来说，基于内容来有选择地传递和阻挡衍射光束可以包括：基于内容来对光学掩模的控制执行空间复用，以便有选择地传递和阻挡衍射光束；以及基于内容来对光学掩模的控制执行时间复用，以便有选择地传递和阻挡衍射光束。

对于例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：渲染三维(3D)图像。

对于例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于从多个衍射光束中选择的选定光束以及多个衍射光束中包含的内容来确定光学掩模内部的多向显示像素(MDP)的位置；以及渲染所述光学掩模，其中从多个衍射光束中选择的选定光束可以穿过所述光学掩模，以及其中渲染光学掩模的处理会使光学掩模同步于多个衍射光束中包含的内容。

另一个根据一些实施例的例示装置可以包括：背光源(backlight)，所述背光源可以包括：光源层，位于光源层上方的校准透镜层，以及位于校准透镜层上方的一个或多个衍射光栅层；以及空间光调制器(SLM)面板，其被配置成对背光发出的光进行处理。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述光源层可包括一个或多个μLED。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述光源层可包括一个或多个OLED。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，SLM面板可以是LCD面板。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述SLM面板和光源层可以被配置成同步操作。

关于另一个例示装置的一些实施例可以进一步可包括滤色器。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述滤色器可包括量子点材料。

关于另一个例示装置的一些实施例可以进一步包括：相机，其被配置成追踪观看者的眼部位置；以及能够照射观看者的面部区域的一个或多个红外(IR)发光二极管(LED)。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述相机可以是立体相机配对。

根据一些实施例的另一个示例方法可以包括：从可寻址发光元件阵列的每一个发光元件发射光束，以便产生多个光束；校准多个光束中的每一个光束，以便产生多个校准光束；衍射多个校准光束中的每一个校准光束，以便产生多个衍射光束；基于多个衍射光束中包含的内容，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，从每一个发光元件发射光束可以包括：按顺序照亮一系列的三维(3D)场景角投影图像。

关于另一个示例方法的一些实施例可以进一步包括：衍射多个衍射光束中的每一个衍射光束，以便产生第二多个衍射光束。

对于另一个例示方法的一些实施例来校准光束说，通过衍射多个校准光束中的每一个，可以产生具有离轴角分布的多个衍射光束。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于内容来有选择地传递和阻挡衍射光束。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：渲染三维(3D)图像。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，通过促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列，能够使得多个衍射光束中的一个以上的衍射光束依照光学掩模的像素穿过所述光学掩模。

关于另一个例示方法的一些实施例可以进一步包括：使用一个或多个滤色器来过滤所述多个衍射光束。

关于另一个例示方法的一些实施例可以进一步包括：调整光学掩模的发射方向角。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，调整光学掩模的发射方向角的处理可以调整光学掩模的发射方向角以与观看者的观看窗口对齐。

关于另一个例示方法的一些实施例可以进一步包括：追踪观看者的眼部位置，其中促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于观看者的眼部位置来选择可寻址发光元件阵列的一部分；以及促使光学掩模同步于所选择的可寻址发光元件阵列的部分。

关于另一个例示方法的一些实施例可以进一步包括：照射观看者的面部区域。

关于另一个例示方法的一些实施例可以进一步包括：对从可寻址发光元件阵列的每一个发光元件发射的光束执行脉冲宽度调制，以便调整所述多个光束的亮度。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于从多个衍射光束中选择的选定光束以及多个衍射光束中包含的内容来确定光学掩模内部的多向显示像素(MDP)的位置；以及渲染所述光学掩模，其中从多个衍射光束中选择的选定光束可以穿过所述光学掩模，以及其中渲染光学掩模的处理促使光学掩模同步于多个衍射光束中包含的内容。

根据一些实施例的另一个例示装置可以包括：多个光源，其中所述多个光源中的每一个光源被配置成发出相应的光束；一个或多个衍射层；以及光学掩模，其被配置成同步于相应光束的照明。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述光学掩模可以是空间光调制器(SLM)。

根据一些实施例的另一个例示方法可以包括：从多个发光源中的每一个光源发射光束，以便产生多个光束；衍射所述多个光束中的每一个光束，以便产生多个衍射光束；以及促使光学掩模同步于多个衍射光束。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于多个光束可以包括：基于从多个衍射光束中选择的选定光束以及多个衍射光束中包含的内容来确定光学掩模内部的多向显示像素(MDP)的位置；以及渲染所述光学掩模，其中从多个衍射光束中选择的选定光束可以穿过所述光学掩模，以及其中渲染光学掩模的处理促使光学掩模同步于多个衍射光束中包含的内容。

根据一些实施例的另一个例示方法可以包括生成多视图显示，这其中包括使用衍射光栅来产生定向背光。

根据一些实施例的另一个例示装置可以包括使用了多个衍射光栅的多视图显示器，所述多个衍射光栅被配置成产生定向背光。

根据一些实施例的另一个例示方法可以包括：使用稀疏发光元件阵列来产生定向背光。

根据一些实施例的另一个例示装置可以包括定向背光源，所述定向背光包括稀疏发光元件阵列。

根据一些实施例的另一个例示方法可以包括：通过使用闪耀衍射光栅来产生定向背光，由此产生光的非对称角度分布。

根据一些实施例的另一个附加例示装置可以包括：定向背光光源；以及闪耀衍射光栅，其被配置成产生光的非对称角度分布。

附图说明

图1A是示出了根据一些实施例的例示通信***的例示***的***图。

图1B是示出了根据一些实施例的可以在图1A所示的通信***内部使用的例示无线发射/接收单元(WTRU)的例示***的***图。

图2A-2C是示出了根据一些实施例的从三个视图中观察的例示场景的示意性侧视图。

图3是示出了根据一些实施例的传播通过校准器、两个衍射器以及空间光调制器(SLM)的例示光束的示意性平面图。

图4是示出了根据一些实施例的一组例示光束的示意性平面图，其中所述光束的一部分传播通过SLM。

图5是示出了根据一些实施例的，从不同光发射器位置产生并传播通过校准器、两个衍射器以及SLM的一组例示的绿色、蓝色和红色光束的示意性平面图。

图6是示出根据一些实施例的具有衍射光束的离轴角度分布的例示光束的示意性平面图。

图7A和7B是示出了根据一些实施例的通过调整发射方向角(EDA)来匹配观看窗口的例示光束组的示意性平面图。

图8A-8D是示出了根据一些实施例的光源与SLM的多向显示像素(MDP)的例示同步的示意性平面图。

图9是示出了根据一些实施例的例示的曲面多视图显示器的示意性透视图。

图10是示出了根据一些实施例的***组件的例示测量集合的示意性平面图。

图11是示出了根据一些实施例的μLED光源群集的例示布置的示意性前视图。

图12A和12B是示出了根据一些实施例的用于曲面显示器的例示观看几何形状的示意性平面图。

图13A-13C是根据一些实施例的在没有漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。

图13D-13F是根据一些实施例的在没有用于水平横截面的漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。

图13G-13I是根据一些实施例的在具有漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。

图13J-13L是根据一些实施例的在具有用于水平横截面的漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。

图14A是根据一些实施例的在不具有漫射器的情况下的非相干辐照度(例如对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。

图14B是根据一些实施例的在具有漫射器的情况下的非相干辐照度(例如对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。

图14C-14E是根据一些实施例的在没有用于水平横截面的漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。

图14F-14H是根据一些实施例的在具有用于水平横截面的漫射器的情况下非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。

图15A是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于红色、绿色和蓝色μLED光源配对)的图形。

图15B是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于红色、绿色和蓝色单μLED光源)的图形。

图15C-15E是根据一些实施例的非相干辐照度(例如分别对应于用于水平横截面的红色、绿色和蓝色μLED光源配对)的图形。

图15F-15H是根据一些实施例的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色单μLED光源)的图形。

图16A是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于在垂直方向上分离的红色、绿色和蓝色光源群集)的图形。

图16B是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于组合的轴上全色光源)的图形。

图16C是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于用于水平横截面的组合轴上全色光源)的图形。

图17是根据一些实施例的基于所显示的内容来促使空间光调制器(SLM)同步于光源照明的例示过程的流程图。

图18是示出了根据一些实施例的用于使光学掩模同步于多个衍射光束的例示过程的流程图。

图19-30是分别与图13A、13B、13C、13G、13H、13I、14A、14B、15A、15B、16A以及16B相对应的原生图像的灰度版本。

在不同附图中描绘以及结合不同附图描述的实体、连接和布置等等是作为示例而不是限制给出的。如此一来，与特定附图“描述了”……、特定附图中的特定要素或实体“是”或“具有”……相关的任何和所有陈述或其他指示以及任何和所有相似陈述(在与上下文隔离或脱离的情况下，其可被解读成是绝对的，并且由此具有限制意义)都只被恰当地解读成在其前建设性地加上了一个从句(例如“在至少一个实施例中……”)。为了简要清楚地进行介绍，在详细描述中不会令人厌烦地重复该隐性引导从句。

用于实施这些实施例的例示网络

在这里描述的一些实施例中，所使用的可以是无线发射/接收单元(WTRU)，例如将其用作多视图显示器。

图1A是示出了可以实施所公开的一个或多个实施例的例示通信***100的图示。该通信***100可以是为多个无线用户提供语音、数据、视频、消息传递、广播等内容的多址接入***。该通信***100可以通过共享包括无线带宽在内的***资源而使多个无线用户能够访问此类内容。举例来说，通信***100可以使用一种或多种信道接入方法，例如码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、正交FDMA(OFDMA)、单载波FDMA(SC-FDMA)、零尾唯一字DFT扩展OFDM(ZT UW DTS-s OFDM)、唯一字OFDM(UW-OFDM)、资源块过滤OFDM以及滤波器组多载波(FBMC)等等。

如图1A所示，通信***100可以包括无线发射/接收单元(WTRU)102a、102b、102c、102d、RAN 104/113、CN 106/115、公共交换电话网络(PSTN)108、因特网110以及其他网络112，然而应该了解，所公开的实施例设想了任意数量的WTRU、基站、网络和/或网络部件。WTRU 102a、102b、102c、102d每一者可以是被配置成在无线环境中工作和/或通信的任何类型的设备。举例来说，WTRU 102a、102b、102c、102d任一者都可被称为“站”和/或“STA”，其可以被配置成发射和/或接收无线信号，并且可以包括用户设备(UE)、移动站、固定或移动订户单元、基于签约的单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、智能电话、膝上型计算机、上网本、个人计算机、无线传感器、热点或Mi-Fi设备、物联网(IoT)设备、手表或其他可穿戴设备、头戴显示器(HMD)、车辆、无人机、医疗设备和应用(例如远程手术)、工业设备和应用(例如机器人和/或在工业和/或自动处理链环境中工作的其他无线设备)、消费类电子设备、以及在商业和/或工业无线网络上工作的设备等等。WTRU 102a、102b、102c、102d中的任何一者可被可交换地称为UE。

通信***100还可以包括基站114a和/或基站114b。基站114a、114b每一者可以是被配置成通过以无线方式与WTRU 102a、102b、102c、102d中的至少一者无线对接来促使其接入一个或多个通信网络(例如CN 106/115、因特网110、和/或其他网络112)的任何类型的设备。例如，基站114a、114b可以是基地收发信台(BTS)、节点B、e节点B、家庭节点B、家庭e节点B、gNB、NR节点B、站点控制器、接入点(AP)、以及无线路由器等等。虽然每一个基站114a、114b都被描述成了单个部件，然而应该了解，基站114a、114b可以包括任何数量的互连基站和/或网络部件。

基站114a可以是RAN 104/113的一部分，并且所述RAN还可以包括其他基站和/或网络部件(未显示)，例如基站控制器(BSC)、无线电网络控制器(RNC)、中继节点等等。基站114a和/或基站114b可被配置成在名为小区(未显示)的一个或多个载波频率上发射和/或接收无线信号。这些频率可以处于授权频谱、无授权频谱或是授权与无授权频谱的组合之中。小区可以为相对固定或者有可能随时间变化的特定地理区域提供无线服务覆盖。小区可被进一步分成小区扇区。例如，与基站114a相关联的小区可被分为三个扇区。由此，在一个实施例中，基站114a可以包括三个收发信机，也就是说，每一个收发信机都对应于小区的一个扇区。在一个实施例中，基站114a可以使用多输入多输出(MIMO)技术，并且可以为小区的每一个扇区使用多个收发信机。例如，通过使用波束成形，可以在期望的空间方向上发射和/或接收信号。

基站114a、114b可以通过空中接口116来与WTRU 102a、102b、102c、102d中的一者或多者进行通信，其中所述空中接口可以是任何适当的无线通信链路(例如射频(RF)、微波、厘米波、毫米波、红外线(IR)、紫外线(UV)、可见光等等)。空中接口116可以使用任何适当的无线电接入技术(RAT)来建立。

更具体地说，如上所述，通信***100可以是多址接入***，并且可以使用一种或多种信道接入方案，例如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA以及SC-FDMA等等。例如，RAN 104/113中的基站114a与WTRU 102a、102b、102c可以实施某种无线电技术，例如通用移动电信***(UMTS)陆地无线电接入(UTRA)，其中所述技术可以使用宽带CDMA(WCDMA)来建立空中接口115/116/117。WCDMA可以包括如高速分组接入(HSPA)和/或演进型HSPA(HSPA+)之类的通信协议。HSPA可以包括高速下行链路(DL)分组接入(HSDPA)和/或高速UL分组接入(HSUPA)。

在实施例中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施某种无线电技术，例如演进型UMTS陆地无线电接入(E-UTRA)，其中所述技术可以使用长期演进(LTE)和/或先进LTE(LTE-A)和/或先进LTE Pro(LTE-A Pro)来建立空中接口116。

在实施例中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施某种无线电技术，例如NR无线电接入，其中所述无线电技术可以使用新型无线电(NR)建立空中接口116。

在实施例中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施多种无线电接入技术。例如，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以共同实施LTE无线电接入和NR无线电接入(例如使用双连接(DC)原理)。由此，WTRU 102a、102b、102c使用的空中接口可以通过多种类型的无线电接入技术和/或向/从多种类型的基站(例如eNB和gNB)发送的传输来表征。

在其他实施例中，基站114a和WTRU 102a、102b、102c可以实施以下的无线电技术，例如IEEE 802.11(即无线高保真(WiFi))、IEEE 802.16(全球微波接入互操作性(WiMAX))、CDMA2000、CDMA2000 1X、CDMA2000 EV-DO、临时标准2000(IS-2000)、临时标准95(IS-95)、临时标准856(IS-856)、全球移动通信***(GSM)、用于GSM演进的增强数据速率(EDGE)以及GSM EDGE(GERAN)等等。

图1A中的基站114b可以是无线路由器、家庭节点B、家庭e节点B或接入点，并且可以使用任何适当的RAT来促成局部区域中的无线连接，例如营业场所、住宅、车辆、校园、工业设施、空中走廊(例如供无人机使用)以及道路等等。在一个实施例中，基站114b与WTRU102c、102d可以通过实施IEEE 802.11之类的无线电技术来建立无线局域网(WLAN)。在实施例中，基站114b与WTRU 102c、102d可以通过实施IEEE 802.15之类的无线电技术来建立无线个人局域网(WPAN)。在再一个实施例中，基站114b和WTRU 102c、102d可通过使用基于蜂窝的RAT(例如WCDMA、CDMA2000、GSM、LTE、LTE-A、LTE-A Pro、NR等等)来建立微微小区或毫微微小区。如图1A所示，基站114b可以直连到因特网110。由此，基站114b不需要经由CN106/115来接入因特网110。

RAN 104/113可以与CN 106/115进行通信，所述CN可以是被配置成向WTRU 102a、102b、102c、102d的一者或多者提供语音、数据、应用和/或借助网际协议语音(VoIP)服务的任何类型的网络。该数据可以具有不同的服务质量(QoS)需求，例如不同的吞吐量需求、时延需求、容错需求、可靠性需求、数据吞吐量需求、以及移动性需求等等。CN 106/115可以提供呼叫控制、记账服务、基于移动位置的服务、预付费呼叫、因特网连接、视频分发等等，和/或可以执行用户验证之类的高级安全功能。虽然在图1A中没有显示，然而应该了解，RAN104/113和/或CN 106/115可以直接或间接地和其他那些与RAN 104/113使用相同RAT或不同RAT的RAN进行通信。例如，除了与使用NR无线电技术的RAN 104/113相连之外，CN 106/115还可以与使用GSM、UMTS、CDMA 2000、WiMAX、E-UTRA或WiFi无线电技术的别的RAN(未显示)通信。

CN 106/115还可以充当供WTRU 102a、102b、102c、102d接入PSTN 108、因特网110和/或其他网络112的网关。PSTN 108可以包括提供简易老式电话服务(POTS)的电路交换电话网络。因特网110可以包括使用了公共通信协议(例如传输控制协议/网际协议(TCP/IP)网际协议族中的TCP、用户数据报协议(UDP)和/或IP)的全球性互联计算机网络设备***。网络112可以包括由其他服务供应商拥有和/或运营的有线或无线通信网络。例如，网络112可以包括与一个或多个RAN相连的另一个CN，其中所述一个或多个RAN可以与RAN 104/113使用相同RAT或不同RAT。

通信***100中一些或所有WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括多模能力(例如，WTRU 102a、102b、102c、102d可以包括在不同无线链路上与不同无线网络通信的多个收发信机)。例如，图1A所示的WTRU 102c可被配置成与使用基于蜂窝的无线电技术的基站114a通信，以及与可以使用IEEE 802无线电技术的基站114b通信。

图1B是示出了例示WTRU 102的***图示。如图1B所示，WTRU 102可以包括处理器118、收发信机120、发射/接收部件122、扬声器/麦克风124、数字键盘126、显示器/触摸板128、不可移除存储器130、可移除存储器132、电源134、全球定位***(GPS)芯片组136以及其他***设备138。应该了解的是，在保持符合实施例的同时，WTRU 102还可以包括前述部件的任何子组合。

处理器118可以是通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、其他任何类型的集成电路(IC)以及状态机等等。处理器118可以执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理、和/或其他任何能使WTRU102在无线环境中工作的功能。处理器118可以耦合至收发信机120，收发信机120可以耦合至发射/接收部件122。虽然图1B将处理器118和收发信机120描述成单独组件，然而应该了解，处理器118和收发信机120也可以一起集成在一个电子组件或芯片中。

发射/接收部件122可被配置成经由空中接口116来发射或接收去往或来自基站(例如基站114a)的信号。举个例子，在一个实施例中，发射/接收部件122可以是被配置成发射和/或接收RF信号的天线。在实施例中，作为示例，发射/接收部件122可以是被配置成发射和/或接收IR、UV或可见光信号的发射器/检测器。在再一个实施例中，发射/接收部件122可被配置成发射和接收RF和光信号。应该了解的是，发射/接收部件122可以被配置成发射和/或接收无线信号的任何组合。

虽然在图1B中将发射/接收部件122描述成是单个部件，但是WTRU 102可以包括任何数量的发射/接收部件122。更具体地说，WTRU 102可以使用MIMO技术。由此，在一个实施例中，WTRU 102可以包括两个或多个通过空中接口116来发射和接收无线信号的发射/接收部件122(例如多个天线)。

收发信机120可被配置成对发射/接收部件122所要传送的信号进行调制，以及对发射/接收部件122接收的信号进行解调。如上所述，WTRU 102可以具有多模能力。因此，收发信机120可以包括允许WTRU 102借助多种RAT(例如NR和IEEE 802.11)来进行通信的多个收发信机。

WTRU 102的处理器118可以耦合到扬声器/麦克风124、数字键盘126和/或显示器/触摸板128(例如液晶显示器(LCD)显示单元或有机发光二极管(OLED)显示单元)，并且可以接收来自这些部件的用户输入数据。处理器118还可以向扬声器/麦克风124、数字键盘126和/或显示器/触摸板128输出用户数据。此外，处理器118可以从诸如不可移除存储器130和/或可移除存储器132之类的任何适当的存储器中存取信息，以及将数据存入这些存储器。不可移除存储器130可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘或是其他任何类型的记忆存储设备。可移除存储器132可以包括订户身份模块(SIM)卡、记忆棒、安全数字(SD)记忆卡等等。在其他实施例中，处理器118可以从那些并非实际位于WTRU 102的存储器存取信息，以及将数据存入这些存储器，作为示例，此类存储器可以位于服务器或家庭计算机(未显示)。

处理器118可以接收来自电源134的电力，并且可被配置分发和/或控制用于WTRU102中的其他组件的电力。电源134可以是为WTRU 102供电的任何适当设备。例如，电源134可以包括一个或多个干电池组(如镍镉(Ni-Cd)、镍锌(Ni-Zn)、镍氢(NiMH)、锂离子(Li-ion)等等)、太阳能电池以及燃料电池等等。

处理器118还可以耦合到GPS芯片组136，该芯片组可被配置成提供与WTRU 102的当前位置相关的位置信息(例如经度和纬度)。作为来自GPS芯片组136的信息的补充或替换，WTRU 102可以经由空中接口116接收来自基站(例如基站114a、114b)的位置信息，和/或根据从两个或多个附近基站接收的信号定时来确定其位置。应该了解的是，在保持符合实施例的同时，WTRU 102可以借助任何适当的定位方法来获取位置信息。

处理器118还可以耦合到其他***设备138，其中所述***设备可以包括提供附加特征、功能和/或有线或无线连接的一个或多个软件和/或硬件模块。例如，***设备138可以包括加速度计、电子指南针、卫星收发信机、数码相机(用于照片和视频)、通用串行总线(USB)端口、振动设备、电视收发信机、免提耳机、

模块、调频(FM)无线电单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器、虚拟现实和/或增强现实(VR/AR)设备、以及活动追踪器等等。***设备138可以包括一个或多个传感器，所述传感器可以是以下的一者或多者：陀螺仪、加速度计、霍尔效应传感器、磁强计、方位传感器、邻近传感器、温度传感器、时间传感器、地理位置传感器、高度计、光传感器、触摸传感器、磁力计、气压计、手势传感器、生物测定传感器和/或湿度传感器。

WTRU 102可以包括全双工无线电设备，其中对于该无线电设备来说，一些或所有信号(例如与用于UL(例如对传输而言)和下行链路(例如对接收而言)的特定子帧相关联)的接收或传输可以是并发和/或同时的。全双工无线电设备可以包括借助于硬件(例如扼流线圈)或是凭借处理器(例如单独的处理器(未显示)或是凭借处理器118)的信号处理来减小和/或基本消除自干扰的接口管理单元。在实施例中，WTRU 102可以包括传送或接收一些或所有信号(例如与用于UL(例如对传输而言)或下行链路(例如对接收而言)的特定子帧相关联)的半双工无线电设备。

有鉴于图1A-1B以及关于图1A-1B的相应描述，在这里对照以下的一项或多项描述的一个或多个或所有功能可以由一个或多个仿真设备(未显示)来执行：WTRU 102a-d、基站114a-b和/或这里描述的其他任何设备(一个或多个)。这些仿真设备可以是被配置成模拟这里一个或多个或所有功能的一个或多个设备。例如，这些仿真设备可用于测试其他设备和/或模拟网络和/或WTRU功能。

仿真设备可被设计成在实验室环境和/或运营商网络环境中实施关于其他设备的一项或多项测试。例如，所述一个或多个仿真设备可以在被完全或部分作为有线和/或无线通信网络一部分实施和/或部署的同时执行一个或多个或所有功能，以便测试通信网络内部的其他设备。所述一个或多个仿真设备可以在被临时作为有线和/或无线通信网络的一部分实施/部署的同时执行一个或多个或所有功能。所述仿真设备可以直接耦合到别的设备以执行测试，和/或可以使用空中无线通信来执行测试。

一个或多个仿真设备可以在未被作为有线和/或无线通信网络一部分实施/部署的同时执行包括所有功能在内的一个或多个功能。例如，所述仿真设备可以在测试实验室和/或未被部署(例如测试)的有线和/或无线通信网络的测试场景中使用，以便实施关于一个或多个组件的测试。所述一个或多个仿真设备可以是测试设备。所述仿真设备可以使用直接的RF耦合和/或借助了RF电路(作为示例，该电路可以包括一个或多个天线)的无线通信来发射和/或接收数据。

具体实施方式

只有无护目镜的显示器会在没有阻碍结构(该结构至少在某种程度上会将观看者与周围的现实世界相隔离)的情况下提供真正意义上的共享用户体验。对于无护目镜的3D显示设备来说，可以供人使用的所有视觉信息都会通过眼部瞳孔进入人类视觉感知***。HDM可以通过非常靠近眼部来用紧凑的光学结构覆盖很大的视场(FOV)。由于“观察窗”在相对固定的位置很小，因此HMD在产生光量方面会更有效。无护目镜显示器有可能实际很大以覆盖了观看者的FOV的很大一部分。此外，由于用户位置通常不会相对显示设备固定，因此，投影图像会遍布于很大的角度范围，从而能够从多个位置看到画面，而这可能会导致浪费大部分的发射光。对于电池寿命有限且会在周围光照水平很高的情况下以高显示亮度增强显示图像对比度的环境中使用的移动设备而言，这种状况是颇具挑战性的。

与无护目镜设备相比，HMD可以使用较少的3D图像数据。单个用户可以凭借附着于头部的显示***(该***与眼部一起移动)来使用指向3D场景的一个立体视点。相比之下，没有护目镜的用户可以在3D显示器周围随意改变位置，并且***可以提供同一3D场景的若干个不同“视图”。该方面会倍增被处理的3D图像信息量。为了减少使用无护目镜显示器执行的数据处理，可以使用眼部追踪***来确定一个或多个用户的位置和视线。对于一些实施例来说，3D子图像可以直接指向瞳孔，而不是展开到整个周围空间。通过确定眼部的确切位置，可以减小“观察窗”的尺寸。除了减少数据量之外，由于仅仅会朝着眼部发射光线，因此，眼部追踪还可以用于降低功耗。由于子***的性能有限，该技术有可能会限制观看者的数量。

一种用于呈现三维(3D)图像的技术是立体视觉。在该方法中，两个二维(2D)图像会被分别显示给左眼和右眼。在美国专利申请2016/0116752中描述了一种用于为无护目镜显示器生成两个视图的视差屏障方法。美国专利6,064,424和6,118,584描述了使用透镜板来为无护目镜显示器生成两个视图。这其中的每一个***都会限制发光像素配对的可视性，由此只有指定的眼睛会看到像素。当使用这些像素配对的矩阵来创建从略微不同的视角拍摄的图像以及在大脑中合成3D图像时，这时将会创建深度知觉。然而，两个2D图像的呈现在感知方面有可能与全3D显示图像存在差异。最大的区别有可能是头部和眼部的运动不会提供关于所显示物体的更多信息——2D图像只能呈现相同的两个略微不同的视点。这类***通常被称为3D显示器，尽管立体显示器有可能是更准确的术语。很多立体显示器不是全3D显示器，但是所有全3D显示器都是立体的，因为全3D显示器能将图像配对呈现给观看者的两只眼睛。如果观看者移动到显示器前方的错误位置，那么只使用两个视图会导致3D图像“翻转”，如果正确的眼部不能恰当地看到图像，并且大脑无法处理该信息，那么根本不会出现3D幻觉。在最坏的情况下，观看者甚至会感到恶心，并且长时间使用低质量显示器会导致头痛和头晕。

多视图***是从普通立体显示器向前迈出了一步的显示器。在这些设备中，光是从像素化层发射的，并且微透镜或透镜板会将发射光校准成一组在不同传播方向上离开透镜孔径的光束。在通过依照图像内容调制像素来将同一3D图像的若干个独特视图投影到不同方向时，这些光束方向会产生立体3D效果。如果仅仅为一个3D场景使用两个像素，那么会为站在FOV中间的单个用户产生立体图像。如果在定义了多视图显示单元边界的一个微透镜下方使用两个以上的像素，那么将会产生一组遍布FOV的独特视图，并且多个用户可以在预先定义的观看区内部的不同位置看到立体图像。每一个观看者都可以具有针对同一3D内容的其自身的立体视点，并且关于三维图像的感知可以被产生，由此能够实现共享视觉体验。当观看者在显示器周围移动时，图像会针对每一个新的观看角度改变，由此会使3D幻觉更为稳健，对于单个观看者而言会更令人信服，且显著提高了感知的显示质量。

图2A-2C是示出根据一些实施例的从三个视图观察到的例示场景的示意性侧视图。图2A-2C用眼睛瞳孔内部的三个不同视图(分别是左视图204、中心视图234和右视图264)示出了三个场景200、230、260的遮蔽效果。对于密度相对较低的多视图显示器来说，当观看者在设备206、236、266的前方移动时，视图204、234、264将会逐步改变。随着视图从左视野视图204移动到中心视野视图234再到右视图264，用户的眼睛看到的人208、238、268的部分202、232、262将会改变。该特征降低了3D体验的质量，甚至有可能导致3D感知中断。为了缓解这些难题，目前业已使用了多达512个视图来对一些超级多视图(SMV)技术进行测试。其基本思想是产生数量非常大的视图，以使两个视点之间的过渡非常平滑。依照Yasuhiro Takaki发表于94(3)IEEE会议(2006)的用于生成自然三维图像的高密度定向显示其(High-Density Directional Display for Generating Natural Three-Dimensional Images)，如果来自源于略微不同的视点的至少两个图像的光近乎同时地进入眼部瞳孔，那么观看者将会拥有更逼真的视觉体验。在这种情况下，运动视差效果会更好地与自然条件相类似(参见图2A-2C)，因为大脑会无意识地预测因为运动导致的图像变化。通过简单地将位于正确观看距离的两个视图之间的空间间隔减小成比眼部瞳孔尺寸更小的值，可以满足SMV条件。这两个图像可以在略微不同但是仍旧处于人类视觉暂留时间范围以内的时间点被投射到单个眼睛的瞳孔，在这种情况下，图像会被感知成是连续的。

在标称的照明条件下，人的瞳孔的直径通常估计约为4毫米。如果环境光照水平很高(例如来自太阳光)，那么该直径可以小到1.5毫米，并且在黑暗条件下可以大至8毫米。依照A.Maimone等人发表于32(5)图形ACM处理(ACM Transactions on Graphics)(2013)的聚焦3D：压缩调节显示器(Focus 3D:Compressive Accommodation Display)，SMV显示器所能实现的最大角密度有可能会受衍射限制，并且在空间分辨率(像素大小)与角分辨率之间有可能存在反比关系。衍射增大了穿过孔径的光束的角度扩展，并且在设计非常高的密度的SMV显示器的过程中有必要对这种效应加以考虑。在需要很小的显示像素(例如移动显示器)以及显示器远离观看者放置的用例中，这种效应有可能会成为问题。在实践中，仅仅使用空间复用是很难实现所需要的高角度视图密度的，并且唯一的可行方法是使用附加的时间复用处理。换句话说，如果没有同时生成具有适当的投影图像质量的大量视图，那么仍旧可以通过设计能够顺序生成视图的组件或***来满足SMV条件，但是应该快到被人类视觉***将视图感知成是同时的。

一些多视图***仅仅将时间复用用于创建大量图像。例如，美国专利7,573,491和7,961,182描述了以使用移动视差屏障为基础的***。在这些范例中，位于发光像素前方的屏障结构会将像素的可见性限制到很窄的孔径，当屏障以非常快的节奏移动时，图像会被顺序投射到不同的视点。在这些范例中，发光元件被调制的远远快于屏障移动。美国专利申请2003/0176214描述了使用空间与时间复用的组合。在该范例中，空间复用是用非常快的投影仪***执行的，其中该***会生成2D图像，然后，该图像会被从移动的屏幕朝着不同的方向反射。屏幕的旋转运动会在略微不同的时间创建不同的视点，如果图像投影仪足够快，那么可以将两个以上的图像投影到一只眼睛。诸如此类的***是用有可能会很庞大或耗能的致动器来产生快速光学部件运动的。所有组件通常都要足够可靠，以便延长使用时间，而这对于任何机械运动而言都是难以实现的。光学***往往具有非常严格的定位公差，并且移动机制中的任何磨损都很容易转换成降低的图像质量。对于移动设备显示器(作为示例，此类显示器有可能需要是扁平、稳健以及低功耗的)来说，这些问题是有可能发生的。

据了解，在美国专利6,999,071中公开的HoloVizio C80***是关于貌似只基于空间复用的多视图显示设备的一个示例。该***有时被称为光场(LF)显示器，然而由于该***的特征是只有一个图像焦平面，因此可以将该***看作多视图显示器。HoloVizio***是以使用多个图像投影仪为基础的，其中这些投影仪会通过将若干个不同的视图从略微不同的角度投影到屏幕来创建密集的多视图图像的。美国专利8,328,360描述了一种对图像进行组合以及将光线散射到能从不同视点看到3D内容的观看者的屏幕。所描述的***有可能会很复杂和昂贵，因为此类***可能会用到需要被一起装配在***中的非常多的光学硬件。这其中的某些投影技术还有可能是不适合的(例如因为组件和设备貌似会使用大量空间而不适合供移动显示器使用)。Holografika的美国专利6,999,071描述了一种基于密集发光二极管(LED)阵列和透镜板的***。该结构可以具有扁平显示器，但是此类***仍旧会受限于用于创建多个视图的固定数量的光发射器。由于发光层中似乎需要数量庞大的组件，因此，类似设备器件的造价是很容易变高的。

一种用于创建适合移动设备的多视图3D显示器的可能的方法是使用位于普通液晶显示器(LCD)后方的定向背光结构。在该技术中，两个或更多光源(每一个眼睛的视图至少一个)会与光导一起被使用。所述光导具有依照所使用的光源来将显示器的背光照明投影到两个或更多不同方向的外耦合结构。通过以与光源一致的方式交替显示图像内容，可以创建关于3D情景的立体视图配对或视图集合，在PCT申请WO2011149641中对此进行了描述。另一家使用定向背光源的公司是LEIA，其正在开发专门针对移动设备和汽车的无护目镜的小型3D显示器。LEIA的技术似乎是以结构化背光和普通LCD为基础的。相关示例可以参见期刊文章David Fattal、Zhen Peng、Tho Tran、Sonny Vo、Marco Fiorentino、Jim Brug以及Raymond G.Beausoleil发表于495自然348–351(2013)的一种用于宽角度、无眼镜三维显示器的多定向背光源(A multi-directional backlight for a wide-angle,glasses-free three-dimensional display)以及美国专利9,298,168。在LEIA的***中，从LED发出的光会被校准并耦合到光导中，所述光导具有用于光提取的衍射点。在玻璃或塑料光导的表面上淀积或模制了特殊的光栅图案。该衍射图案会将光线从光导散射到由图案方位确定的不同方向。这些图案可被设计成生成多个视图，甚至是用于光场效应的不同焦平面。目前业已创建了具有多达64个不同视图和90°的FOV的原型机。

对于所描述的众多背光***来说，其可能存在的一个主要挑战是在用于移动设备的波状结构中只有数量非常有限的源和外耦合结构可供使用，并且在实践中只能实现很少的独特视图。这种情况与这样一个事实相关联，那就是在使用侧发光LED时，使用相对较大和扁平的光导是很难实现整个显示区域的均匀照明的。良好的均匀性也是可以实现的，但这通常是以照明效率和定向性为代价的。当在定向背光***中使用时，正常的光漫射器和再循环结构有可能会面临实施方面的挑战，其原因在于该结构有可能会劣化所需要的照明定向性。此外还有可能出现这样的情况，那就是无法在全色显示器中以用于所有颜色的良好效率来设计和制造通常在用于光外耦合的光导中使用的衍射结构。该衍射结构还会产生大量的杂散光，这些杂散光会降低显示对比度，尤其是在需要将照明包含在特定角度区域以内的时候。虽然背光***可被适用于薄的形状因子，但是从功耗的观点来看，此类***是非常低效的，和/或只能以非常粗略的角度间隔来产生多视图图像。

与一些背光***相关联的另一个挑战与使用相对较慢的LCD显示器有关。背光模块会产生一组定向照明图案，这些照明图案会通过单个LCD，其中该LED是作为对去往不同方向的图像进行调制的光阀使用的。对于通常被用作光源的LED来说，与LCD所能具有的每秒数百个循环相比，该LED可被以快得多的速度调制。但是，由于所有定向照明图案都会经过相同的显示像素，因此，显示器刷新率通常成为可以创建的无闪烁视图的数量的限制因素。用于观察光强度调制的人眼极限通常被设定为是60Hz的数值。作为示例，如果可以用240Hz的频率调制LCD显示器，那么可以在没有引发眼睛对图像闪烁感到疲劳的情况下使用该显示器生成4个独特视图。通常，相同的刷新频率限制会被应用于基于LCD使用的所有3D显示***。关于此类***的另一个示例是使用了至少两个LCD层来产生3D图像的张量显示器，在美国专利8,848,006中对此进行了描述。

用于单个用户的无护目镜***可以生成具有最少两个不同视图的3D图像-其中每一个都对应于一只眼睛。如果***是针对多个用户的，那么该***可能需要提供多个不同的观看方向，并且为每一个方向提供至少两个图像，以便实现立体效果。此外，如果***针对的是逼真呈现，那么每一个观看方向还可以具有专门为来自相同3D场景的特定视点创建的图像内容。这种关于多个方向和多个图像内容的潜在约束不但会对图像处理和数据传输速率的硬件***产生需求，而且还会对使用单个显示器以及通过考虑人类视觉***的“刷新率”来处理复用任务的光学硬件产生需求。

很多平板型无护目镜的多视图显示器通常仅仅是基于空间复用运行的。发光像素行或矩阵被置于双凸透镜板或微透镜阵列后方，并且每一个像素都被投射到显示结构前方的独特视图方向。光发射器行会与特殊光导一起使用，以便产生定向背光。处于发光层上的发光像素越多，则可以产生越多的视图。由此直接会在所产生的独特视图的数量与空间分辨率之间进行权衡。如果期望来自3D显示器的像素尺寸较小，则需要减小各个子像素的尺寸，或者可以生成数量较少的观看方向。高质量的3D显示器可以同时具有高空间和角度分辨率，以便为用户提供在不同视点之间平滑过渡的自然视图，而许多扁平形状的显示器在这方面是非常有限的。

在很多旨在供消费者使用的无护目镜3D显示器中，所要解决的一个主要难题是如何使用不会过度复杂和庞大的***来创建复杂的光输出可能需要的所有必要的发光角度以及多个视图。复杂的光学***更有可能使用高成本的组件以及这些组件之间的精确对齐，由此很容易导致***成本过高且难以供普通消费者处理。大型***可能会用到通常在家庭设置中不容易提供的大量空间，例如，对消费者来说，容积式的3D显示器类型通常不如平板3D显示器类型令人满意。诸如μLED这样的新型发光光电子组件在增加单独控制的发射器方面以及随之在增加单独视图的数量的方面展现出了很大的潜力。然而，随着组件数量的增加，设备的复杂性和制造成本也会变高。作为示例，针对消费者的良好的3D显示器可以具有能与现今使用的标准的2D TV显示器相比拟的良好质量以及很低的成本。

一种新兴的显示技术是以使用所谓的μLED为基础的，作为示例，在VincentW.Lee、Nancy Twu和Ioannis Kymissis发表于信息显示器(Information Display)6/16(2016)的微LED技术和应用(Micro-LED Technologies and Applications)中对此进行了描述。这些LED芯片是用与现今使用的标准的LED芯片相同的基本技术和材料制造的。然而，μLED是常用组件的小型化版本，其尺寸可以小至1微米-10微米。该技术的一个主要难题是如何在显示器制造过程中处理非常小的组件，然而由于在该领域中正在进行大量的研究，因此，用于解决该问题的不同技术也在被快速开发。迄今为止业已制造出的最密集的矩阵(matrix)具有间距为3微米的2微米×2微米的芯片组装，在

Templier、Lamine

Bernard Aventurier、Christine Di Nardo、Matthew Charles、Anis Daami、Franck Henry、Ludovic Dupré发表于SID 2017文摘(Digest)268-271(2017)的一种用于制造高分辨率和超小像素间距GaN LED微显示器的新工艺(A Novel Process forFabricating High-Resolution and Very Small Pixel-pitch GaN LED Microdisplays)中对此进行了描述。迄今为止，μLED已被用作了TV中的背光组件，但μLED有望在不久的将来在μ显示器市场中挑战OLED。与OLED相比，μLED是更为稳定的元件，并且μLED可以达到非常高的光强度，由此往往会使得μLED成为从头戴式显示***到自适应汽车前照灯(LED矩阵)以及TV背光源的众多应用的理想选择。μLED还可以被看作是潜力很大的3D显示器技术，其中该技术通常会使用可快速通断的单个可寻址光发射器的密集矩阵。

一种裸μLED芯片会发出光谱宽度约为20-30纳米的特定颜色。白色光源可以通过用磷光层涂覆芯片来产生，其中所述磷光层会将蓝色或UV LED发出的光转换成更宽的白色光发射光谱。此外也可以通过并排放置单独的红色、绿色和蓝色LED来创建全色源，因为这三种基色的组合在其中的单独的颜色发射被人类视觉***组合的时候会产生全色像素的感觉。密集矩阵可以允许制造总宽度小于10微米(3×3微米间距)的自发光全色像素。

半导体芯片的光提取效率是确定LED结构的电光效率的一个关键参数。目前有若干种技术旨在提高提取效率，并且由此可以构建尽可能有效地使用可用电能的基于LED的光源，这一点对于供电受限的移动设备而言尤为重要。在美国专利7,994,527中提出的一种技术是以使用直接集成在LED芯片之上的成形塑料光学元件为基础的。由于折射率差异较低，因此，与芯片被空气包围的情形相比，集成塑料形状将会从芯片材料中提取更多的光。该塑料形状还会以一种增强塑料件的光提取的方式来引导光线，并且会使发射图案更定向。在美国专利7,518,149中提出了另一种技术，其中该技术描述的是对源于μLED芯片的光提取进行增强。这种处理是通过将芯片本身整形成有利于与半导体芯片前表面更为垂直的发光角度并使光线更易于脱离高折射率材料的形式来完成的。这些结构还引导从芯片中发出的光。在后一种情况下，经过计算，其提取效率是常规μLED的两倍，并且与光被均匀分布到周围半球的标准芯片朗伯分布相比，被发射到30°的发射锥的光明显更多。

这里公开的一些实施例包括一种光学方法以及构造自动立体多视图3D显示器。对于一些实施例来说，装置可以以使用小型光校准透镜以及非常小的发光元件为基础，其中所述透镜和发光元件与光束倍增衍射元件共同构成了定向背光模块。对于一些实施例来说，装置可以与掩模(例如空间光调制器(SLM))一起使用，以便形成高质量的3D多视图显示器。对于一些实施例来说，很小的光源(例如μLED)会被粘合在基底上以作为稀疏阵列，以便会被置于微透镜阵列后方，所述微透镜阵列会收集发射光，并且会将发射光校准成高定向的光束。对于一些实施例来说，如果单个源产生的一个光束击中一个或多个衍射元件，那么该光束将会***成与原始光束具有相同发散度的若干个子光束。这些子光束会传播到不同的方向。对于一些实施例来说，衍射元件能在不增加***中的元件数量的情况下倍增从单个源发出的定向光束的数量。对于一些实施例来说，位于背光结构前方的SLM可被用作有选择地传递或阻挡在背光投影单元群组中产生的光束的自适应掩模。对于一些实施例来说，作为示例，SLM组件可以是具有或不具有滤色器的标准LCD面板。对于一些实施例来说，完整的多视图3D显示可以通过使用所描述的结构覆盖整个显示表面区域来创建。对于一些实施例来说，通过依照图像内容来激活恰当的光发射器和SLM掩模，可以按顺序显示不同的3D场景角度投影图像，由此可以实现3D图像渲染。对于一些实施例来说，堆栈中的唯一的有源元件是发光层和SLM。

对于一些实施例来说，衍射层是无源箔。对于一些实施例来说，偏振控制元件并未被使用。对于一些实施例来说，所使用的是SLM直接背照明而不是光导。对于一些实施例来说，衍射结构是连续光栅而不是局部图案化光栅。对于一些实施例来说，衍射层是无控制的无源箔。对于一些实施例来说，用于像素级图像调制可以是两个层：μLED矩阵和SLM(其可以是LCD)。根据一些实施例的这个例示结构能够使用无源衍射层。对于一些实施例来说，时间和空间复用的平衡组合可以与两个像素级调制层结合使用。对于一些实施例来说，衍射光栅以及光束校准光学器件被用于产生多个视图方向，在这些方向上会通过衍射来倍增光束。对于一些实施例来说，所产生的是水平和垂直视图。

对于一些实施例来说，自动立体3D显示器可以通过使用无源衍射光栅层以及像素化光发射器和SLM的组合来创建。一些实施例使用了直接背部照明方法。一些实施例则使用了衍射光栅来执行光束倍增。对于一些实施例来说，所使用的仅仅是无源的连续衍射结构。

对于一些实施例来说，形成定向背光模块的小型光校准透镜以及非常小的发光元件会与光束倍增衍射元件一起使用。作为示例，这些元件可以与空间光调制器(SLM)结合使用，以便形成高质量的3D多视图显示器。在基板上可以粘合很小的光源(例如μLED)以作为稀疏阵列，并且可以被置于微透镜阵列后方，所述微透镜阵列会收集发射光，并且会将发射光校准成高定向的光束。在用单个源产生的一个光束击中一个或多个衍射元件时，所述光束会被分成与原始光束具有相同的发散度的若干个子光束。这些子光束会传播到不同的方向。衍射元件会在不增加***中的组件数量的情况下倍增单个源发射的定向光束的数量。

在一些实施例中，位于背光结构前方的SLM被用作了有选择地传递或阻挡在背光投影单元群组中产生的光束的自适应掩模。作为示例，该组件可以是具有或不具有滤色器的标准LCD面板。根据一些实施例，完整的多视图3D显示器可以通过使用所描述的结构覆盖整个显示表面区域来创建。根据一些实施例，通过依照图像内容来激活恰当的光发射器和SLM掩模，可以按顺序显示不同的3D场景角度投影图像，由此可以实现3D图像渲染。由于衍射光栅是连续的微光学元件，因此可以在不对齐显示像素矩阵方向的情况下使用衍射光栅，由此其模块与众多3D显示器集成图像解决方案相比更易于制造。

作为示例，这里公开的根据一些实施例的***和方法可以缺少移动部件。一些实施例提供了大量的观看方向，由此提升了3D图像质量。在一些实施例中，通过使用空间复用而不是倍增源的数量，可以减少有源发光光电子组件的数量。对基于μLED的显示器来说，一个潜在的问题涉及组件处理和粘合以及驱动器电子设备的设计。这里公开的***和方法的一些实施例是将μLED用于供多视图显示器使用的光发射器矩阵。随着背板上的物理源的数量和密度的减小，制造成本也会降低。

对于一些实施例来说，通过使用背光结构，可以结合相同的硬件来显示3D和2D图像。如果使用白色背光，那么可以在没有物理移动的情况下通过控制电子设备改变图像模式。对于一些实施例来说，4K LCD屏幕可被用作SLM，其中2D图像可以具有4K分辨率，并且3D图像可以用全HD像素矩阵来制造。关于一种方法的一些实施例能够构建在水平和垂直方向上产生视图的显示结构。该特征可以供可自由旋转且与用户应用相适配的2D移动显示器使用。所有这两个方向的独特视图能够实现更逼真的图像以及更高质量的3D观看体验。

图3是示出了根据一些实施例的传播通过校准器、两个衍射器以及空间光调制器(SLM)的例示光束的示意性平面图。关于装置的一些实施例可以使用可形成高质量的定向背光模块的很小的发光元件、校准微透镜以及衍射结构。对于一些实施例来说，此类装置300可以与SLM(例如LCD面板)310结合使用，以便形成3D多视图显示器。图3显示了根据一些实施例的多个定向光束的例示背光结构的示意图，其中所述背光结构是用发光设备(例如μLED)行302、微透镜阵列304以及两个连续衍射光栅306、308的组合创建的。

在例示结构300中，光发射设备(例如μLED 336、338、340、342、344、346、348、350、352、354、356)可被粘合到基底以作为稀疏阵列(例如具有间隔不太松散或紧密的部件的阵列)。对于一些实施例来说，具有衍射层的结构可以具有稀疏的发光元件阵列，其中与没有衍射层的结构相比，发光部件或部件群组之间的空间相对更多。作为示例，发光元件阵列可以在元件之间具有稀疏间隔的情况下被粘合到基底，以使所述间隔大于没有连续的无源衍射层的背光光学结构的间隔。作为示例，在没有衍射层的情况下，背光光学器件结构可以具有邻近于相关联的单个校准透镜的三个光发射器，但在具有衍射层的情况下，背光光学器件结构可以具有一个邻近于相关联的单个校准透镜的光发射器，这是因为发射光束会被分成在不同方向上传播的(例如三个)子光束。从单个μLED发射的光会击中微透镜阵列板304中的一个微透镜(作为示例，所述微透镜阵列板可以通过热压印聚合材料制造，或者可以通过卷对卷制程中的针对柔性聚合物基板的UV固化处理来制造)。微透镜(例如校准光学器件304)可以将光校准成光束，然后，所述光束会撞击透射性的衍射光栅箔(例如第一衍射光栅306)，所述衍射光栅箔则会将光束分成若干个个子光束。这些子光束会根据衍射级传播到不同的方向。如果第一代子光束(例如具有阶数-1(312)和阶数+1(314))击中第二衍射光栅308，那么所述第一代子光束312、314会被再次拆分成更大群组的第二代子光束316。

光栅(例如306、308)可以在不增加发光源组件数量的情况下或者可以通过增大单个波束发散度倍增从单个源发出的定向波束的数量。作为示例，在聚合物箔上可以通过热压印、UV固化或全息技术制造光栅结构。位于背光结构前方的空间光调制器(SLM)可被用于有选择性传递和阻挡定向光束。作为示例，该组件可以是具有或不具有滤色器的标准LCD面板。对于一些实施例来说，如果发光元件单独产生三种主要颜色，那么将不使用滤色器，并且LCD可以仅仅用于光强度调制。如果发光元件产生白光(例如涂磷的蓝色μLED)，那么可以使用滤色器来产生附加的彩色图像。

对于一些实施例来说，第一衍射光栅306可以产生第一代子光线，作为示例，所述子光线具有阶数+1(312)、阶数0以及阶数-1(314)。第二衍射光栅308可以产生第二代子光线316，作为示例，所述子光线可以具有以下阶数：第一光栅阶数-1和第二光栅阶数-1(318)；第一光栅阶数-1和第二光栅阶数0(320)；第一光栅阶数-1和第二光栅阶数+1(322)；第一光栅阶数0和第二光栅阶数-1(324)；第一光栅阶数0和第二光栅阶数0(326)；第一光栅阶数0和第二光栅阶数+1(328)；第一光栅阶数+1和第二光栅阶数-1(330)；第一光栅阶数+1和第二光栅阶数0(332)；以及第一光栅阶数+1和第二光栅阶数+1(334)。单个衍射光栅可被用于产生多个衍射级，这些衍射级在光栅化处理之后具有在不同方向上传播的多个光强最大值。所述光栅化处理可以将单个光束拆分成若干个子光束，作为示例，这些子光束是阶数为1、0和-1的衍射光束。

对于一些实施例来说，例示的背光和SLM结构300可以包括：可寻址发光元件阵列302；校准光学元件阵列304；一个或多个衍射光栅板(例如层)306、308；基于所显示的内容(例如3D图像)与可寻址发光元件阵列302的照明相同步的光学掩模元件阵列310。对于一些实施例来说，有源的可寻址发光元件阵列302和有源的SLM 310将被同步，以使观看者的眼睛能在特定的空间位置和角度方向上看到关于图像像素或体素且颜色和光强正确的特定光束。作为示例，如果光发射器发出一个光束，该光束被拆分成阶数为+1、0和-1的三个子光束，并且3D图像具有应该在阶数为+1的方向上被左眼看到的像素，那么SLM会开放第一像素，以使阶数为+1的光束通过。与此同时，如果被衍射的负一阶在不应该可视的特定像素上命中右眼，那么SLM会关闭第二像素，由此将会阻拦负一阶光束。SLM可被用于产生有选择地阻拦或传递光发射器和衍射层创建的光束的自适应掩模。一些实施例可以使用发光元件阵列与SLM的时间复用处理来产生此类自适应掩模。对于一些实施例来说，可寻址发光元件阵列302可以包括多组发光元件(例如图3所示的3个LED的群组)，并且校准光学元件阵列304的每一个校准光学元件可以与多个发光元件组中的特定的发光元件组相关联。对于一些实施例来说，例示的背光和SLM结构300可以包括：背光结构，所述背光结构包括：光源层302，位于光源层之上的校准透镜层304，以及位于校准透镜层之上的一个或多个衍射光栅层306、308；以及位于背光之上的空间光调制器(SLM)面板310。

对于一些实施例来说，光学掩模(诸如SLM)310可被同步于可寻址发光元件阵列302，由此能使依照光学掩模像素的一个以上的衍射光束穿过光学掩模(例如穿过SLM 310的同一像素的例示的第二代子光线322、324(或328、330)。对于一些实施例来说，例示的结构300可以包括：多个光源302，其中每一者都被配置成发射光束；一个或多个衍射层306、308；以及光学掩模(例如SLM)310，其被配置成与光束的光照同步。

图4是示出根据一些实施例的一组例示光束的示意性平面图，其中所述光束的一部分会传播通过SLM。对于一些实施例来说，发光组件、微透镜和衍射元件可以形成能够产生沿不同方向传播的大量定向光束的背光模块。对于具有连续的微光学元件的衍射光栅来说，其可以在没有对齐显示像素矩阵方向的情况下被使用。如图4所示，在相邻的背光投影单元(基于微透镜孔径确定)中产生的多个光束可以在光源层444与SLM层452之间重叠。位于背光结构顶部的SLM可以形成一个多向显示像素(MDP)，并且该像素可被用作有选择地传递或阻挡投影单元群组(例如图4所示的一组LED402、404、406、408、410、412、414、416、418、420、422)中产生的波束的自适应掩模。图4示出了一组穿过SLM 452的MDP的例示光束424、426、428、430、432、434、436。完整的多视图3D显示可以通过使用如上所述的结构覆盖整个显示表面区域来创建。对于一些实施例来说，通过依照图像方向来激活恰当的光发射器和SLM掩模，可以按顺序显示不同的3D场景角度投影图像，由此可以渲染3D图像。对于一些实施例来说，背光和光学掩模结构400可以包括具有光源444的发光层，校准器光学器件层446，一个或多个衍射光栅层448、450，以及光学掩模元件(例如SLM)阵列452。对于一些实施例来说，第一衍射光栅层448可以用于产生第一代衍射光束438，第二衍射光栅层450可以用于产生第二代衍射光束440。

对于背光和光学掩模结构400的一些实施例来说，光学掩模元件阵列中的每一个光学掩模元件都可以包括一个能在第一状态中阻拦光以及能在第二状态中允许光从中通过的可配置的光学掩模元件。图4显示了一些被处于第一(闭合)状态的光学掩模元件(作为示例，或者是MDP)阻挡的光束，以及一些穿过了处于第二(开放)状态的光学掩模元件(例如多向显示像素)的光束424、426、428、430、432、434、436。对于一些实施例来说，从发光元件发射光束可以包括按顺序照亮一系列的三维(3D)场景角度投影图像。对于一些实施例来说，衍射光束可以包括通过衍射输入光束来产生第一衍射光束，以及通过衍射第一衍射光束来产生第二衍射光束。对于一些实施例来说，光学掩模可以基于第二衍射光束组中包含的内容而与具有光源的发光层同步。对于一些实施例来说，促使光学掩模(例如SLM)同步于可寻址发光元件阵列可以包括基于发射光(对于一些实施例而言是第二衍射光束)中包含的内容类有选择地传递和阻挡衍射光束。对于一些实施例来说，促使光学掩模(例如SLM)同步于可寻址发光元件阵列可以包括渲染三维(3D)图像。渲染处理可以包括将3D几何形状的人工光操纵属性变换成可用于生成2D显示的像素颜色和强度的参数集合。作为示例，图形卡可被用于产生渲染数据，该渲染数据可被发送到显示设备。在一些实施例中，附加的渲染计算可以由显示设备来执行。一些实施例可以将3D几何形状和其他视觉信息发送到控制单元，以便控制发光元件、SLM以及其他有源组件。该3D几何形状以及其他视觉信息可被用于正确地显示3D图像。对于一些实施例来说，3D图像(其与3D图像数据相对应)可以通过发光元件与SLM的空间和时间复用的组合来产生。对于一些实施例来说，渲染处理可以包括将3D图像数据转换成控制参数，以便控制发光元件和SLM。此类控制参数可被用于执行空间与时间复用的组合，并且可以用于产生3D图像。

对于一些实施例来说，生成多视图显示的处理可以包括使用衍射光栅来产生定向背光。对于一些实施例来说，装置可以被配置成使用多个衍射光栅来产生定向背光。对于一些实施例来说，产生定向背光的处理可以使用发光元件的(例如LED 402、404、406、408、410、412、414、416、418、420、422)稀疏阵列。对于一些实施例来说，定向背光可以包括稀疏发光元件阵列。

图5是示出了根据一些实施例的，从不同光发射器位置产生并通过校准器、两个衍射器以及SLM传播的一组例示的绿色、蓝色和红色光束的示意性平面图。对于一些实施例来说，图5示出了一种通过使用衍射光栅与不同光发射器位置(例如具有绿色LED 502、蓝色LED 504以及红色LED 506的LED集合)的组合来产生多个波束方向508、510、512的结构500。对于一些实施例来说，单个MDP的视场(FOV)可以由衍射光栅参数(例如光栅线之间的间距，衍射光栅角度，入射光波长，闪烁，光学效率，以及如何在不同衍射阶数之间划分光线)以及与波束校准微透镜光轴相对的发光组件的定位来确定。对于一些实施例来说，可以仅仅使用一个能够产生多阶衍射的光栅。对于一些实施例来说，可以使用两个或更多(若干个)光栅来产生“级联”光束，其中子光束会在连续层中被再次拆分，并且光束倍增因子(BMF)将会增大。作为示例，两个连续的全息光栅箔可以被优化，以便将入射光束能量均匀地拆分成总的BMF为9(3X3)的三个衍射阶-1、0和+1。对于一些实施例来说，每一个光源可以产生沿不同方向传播的9个光束。在标准的多视图配置中，生成9个光束会用到9个独立的光源。对于一些实施例来说，标准的空间复用方案同样可以与这里公开的例示方法结合使用。举例来说，如果在双层结构中的微透镜后方添加了第二个源，那么单个背光投影单元可以产生18(2×9)个光束，这些光束可以用于创建指向多视图显示器的18个视图方向。对于一些实施例来说，依照背光层的几何形状和光学参数，单个MDP的光发射器既可以位于相同的位置(如图4所示)，也可以位于与相应的微透镜的光轴相对的不同位置(如图5所示)。对于一些实施例来说，背光和光学掩模结构500可以包括具有光源530的发光层(作为示例，其可以包括μLED514、516、518、520、502、504、506、522、524、526、528的阵列)，校准器光学层532，一个或多个衍射光栅层534、536，以及光学掩模元件(例如SLM)阵列538。对于一些实施例来说，第一衍射光栅层534可以用于产生第一代衍射光束540，第二衍射光栅层536可以用于产生第二代衍射光束542。

对于一些实施例来说，光学掩模元件阵列可以是空间光调制器(SLM)。对于一些实施例来说，该光学掩模元件阵列可以是液晶显示器(LCD)。对于一些实施例来说，SLM面板可以是LCD。对于一些实施例来说，结构500可以包括被配置成对从可寻址发光元件阵列(例如LED阵列)发射的光束进行整形的多个光学元件。对于一些实施例来说，SLM面板和光源层可被配置成是同步操作的。

图6是示出了根据一些实施例的具有衍射光束的离轴角度分布的例示光束的示意性平面图。对于结构600的一些实施例来说，闪耀光栅可用于将光束引导成非对称角度分布。对于一些实施例来说，闪耀光栅可以具有锯齿形状。对于一些实施例来说，衍射光栅可以被优化，以便产生与显示表面的法向矢量相对的对称或非对称光束角度分布。如果观看者位于显示表面的法线方向(与垂直于显示表面的矢量对齐)的正前方，那么可以使用对称分布，其中光功率会被均匀地分布到零阶两侧的正负衍射阶。如果观看者位于显示器法线方向的离轴位置，那么可以使用闪耀光栅。这类光栅会将光功率不均匀地分成围绕零阶的正负阶，并且能使光束倾斜到离轴方向。除了调谐光栅设计参数之外，如图6所示，如果单独的闪耀光栅具有相反的方向，那么可以用两层结构来调整该定向。如果使用很大的平面屏幕来产生针对位于中心的观看者的3D图像，并且显示器边缘的背光投影单元为使MDP可视而将光束投射到了离轴方向，那么这种定向分布将会非常有益。

对于一些实施例来说，如果背光投影单元所在的位置与显示器中心的距离小于阈值距离，那么可以将背光投影单元(作为示例，或者是可寻址发光元件阵列)(其可以是μLED)布置成在背光投影单元之间具有相等的间隔。对于一些实施例来说，如果背光投影单元所在的位置与显示器中心的距离大于阈值距离，那么可以将背光投影单元布置成在背光投影单元之间具有不等的间隔，其中背光投影单元之间的不等间隔可以基于第二多个发光元件块中的每一者所在的位置与装置中心的距离。对于一些实施例来说，可寻址发光元件阵列可以分成两组：第一多组发光元件以及第二多组发光元件。每一个群组的可寻址发光元件阵列组可以包括多组(例如3个)发光元件。第一多组发光元件所在的位置与显示器中心的距离可以小于阈值距离，并且第一多组发光元件被布置成在第一多组发光元件的每一组之间具有相等的间隔。第二多组发光元件所在的位置与显示器中心的距离可以大于阈值距离，并且基于第二多组发光元件中的每一个发光元件所处的位置与显示器中心的距离，可以将第二多组发光元件布置成在所述第二多组发光元件中的每一组之间都具有不等的间隔。

对于一些实施例来说，具有光源的发光层可被用于产生光束，这些光束会被校准器光学器件校准，其通过使用第一衍射光栅而被衍射成第一代子光线(例如具有阶数0、+1和+2)，以及通过使用第二衍射光栅而被衍射成第二代子光线(例如具有阶数0和-1)。作为示例，所述第二代子光线可以包括具有以下各项的光线：第一光栅阶数0和第二光栅阶数-1(602)；第一光栅阶数0和第二光栅阶数0(604)；第一光栅阶数+1和第二光栅阶数-1(606)；第一光栅阶数+1和第二光栅阶数0(608)；第一光栅阶数+2和第二光栅阶数-1(610)；第一光栅阶数+2和第二光栅阶数0(612)。

对于一些实施例来说，产生光的不对称角度分布的处理可以包括使用闪耀衍射光栅(例如使用图6所示的例示结构600)来产生定向背光。对于一些实施例来说，结构600可以包括定向背光源；以及被配置成产生不对称的角度分布的闪耀衍射光栅。对于一些实施例来说，背光和光学掩模结构600可以包括具有光源636的发光层(作为示例，其可以包括关于μLED 614、616、618、620、622、624、626、628、630、632、634的阵列)，校准器光学层638，一个或多个衍射光栅层640、642，以及光学掩模元件阵列644。对于一些实施例来说，第一衍射光栅层640可以用于产生第一代衍射光束(例如具有阶数-1(646)和+1(648))，并且第二衍射光栅层642可以用于产生第二代衍射光束650。

在LCD中常用的滤色器可以用于根据白色背光生成全色图像(例如用涂有薄磷层的蓝色或UVμLED来创建，其中所述薄磷层会将很窄的单色发射光谱转换成更宽的白光发射光谱)。对于一些实施例来说，背光光学结构可以包括可用于产生全色图像的一个或多个滤色器(例如单独的红色、蓝色和绿色滤色器)。对于一些实施例来说，所使用的是白色背光，并且在发光层上会使用单色组件。对于一些实施例来说，每一个发射器的发射光束的数量都可以倍增，由此减少所使用的发射器的总数。

对于一些实施例来说，全色图像可以用单独的红色、绿色和蓝色发射器组件产生，并且在LCD结构中没有滤色器。对于一些实施例来说，μLED的尺寸和粘合精度能使三色像素的尺寸小于10μm。对于一些实施例来说，不同的颜色可以通过使用单色发射器来产生，其中作为示例，所述单色发射器涂有将单色发射转换成三原色的量子点材料。对于一些实施例来说，所使用的可以是集成的光学装置，其中光混合光导结构可以直接集成在μLED群集之上。

对于一些实施例来说，如果光波长被衍射到稍微不同的角度，那么衍射光栅可以分离颜色。这种光栅化处理会使较长波长的颜色(红色)与短波长颜色(蓝色)相比获得更多的扩散，且颜色分离在背光角度扩展边缘上会更为明显。对于一些实施例来说，背光模块的光栅和其他光学参数可被选择，以使每一个颜色分量都能产生近乎连续的照射角度分布，且所述分布的中心的重叠角度范围包含全色分量。通过使用光漫射器，可以进一步增强角度扩展的均匀性。对于一些实施例来说，光漫射器可以与具有窄光谱范围的单独的红色、绿色和蓝色发射器结合使用。随着不同波长的分量在没有光谱不连续性的情况下被均匀地分布，角度扩展可能变得更自然。用红色和绿色组件或是在白色光谱的红色末端发出的一些光有可能会丢失，因为其角度扩展要比蓝色的更宽。

对于一些实施例来说，背光模块可以为3D显示器的SLM提供可控的定向照明，其可以用作图像调制组件。由于两个模块具有单独的光学功能，因此可以针对不同的实施例来单独优化模块。举例来说，为了易于制造，背光投影单元的尺寸可以远远大于MDP的尺寸。子光束强度和整体角度分布可以用光栅设计参数来调整。然而，光在SLM表面上的空间分布可以是相当均匀的，由此避免不均匀地调制不同的视角方向。

由于在阵列格式的照明结构中经常会发现各种边缘效应，因此有可能难以实现这种调整。一种用于改善空间分布均匀性的例示的标准方法是添加用于展宽照明角度分布的光漫射元件或特征。对于多视图显示器来说，如果照明定向性的质量未降至阈值以下，则可以执行展宽角度分布的处理，这是因为在不同视图方向信道重叠的情况下，太宽的光束发散度可能导致产生对比度较低的3D图像。对于一些实施例来说，该潜在问题可以通过将背光光束尺寸降至人类视敏度阈值以下或者通过将背光光束尺寸与MDP尺寸相适应来避免。

对于一些实施例来说，通过使用不同的方法，可以借助三色背光或是提供了更宽的白光光谱的模块来产生彩色图像。举例来说，如果光来自不同角度，那么滤色器会以不同方式透射光。由于不同的衰减长度与层的厚度以及几何形状相关联，因此可以由基于材料吸收率的滤色器来执行该处理，而基于电介质层的滤色器则会因为与入射角相关的光干涉差异而产生不同的传输属性。所有这两种滤色器类型都可以对照特定的角度范围和波长来优化。对于白光照明的一些实施例来说，不同的视图方向可以通过从不同方向照射LCD滤色器来产生，并且滤色器材料层中的吸收长度有可能变得不同。由此可能导致在视图方向上出现略微不同的颜色，并且可以使用LCD像素传输来校准颜色。对于一些实施例来说，通过调整施加于μLED之上的磷光材料，可以补偿这种影响。由于朝着不同方向发光的μLED位于不同的空间位置，因此可以有选择地应用具有略微不同的颜色特性的磷光材料。

从光学结构脱离的光束可被校准成以每次将单个光束的可见性限制于一只眼睛。成年人的平均瞳孔间距离约为64毫米，该距离可以是一些实施例中的观察距离处的波束尺寸的上限。如果每次将每一个显示像素的可见性限制在单只眼睛，那么可以利用投影到不同眼睛的独特2D图像来创建立体效果。对于一些实施例来说，该处理可以通过以与SLM(例如LCD)同步的方式激活适当的光发射器(例如μLED)来实现。如果只使用两个图像，那么可以用只能被单个用户的面部区域的一半看到的非常宽的照明波束来产生两个图像，但是3D效果的质量有可能会很低。对于一些实施例来说，通过使用每一个MDP的两个以上的照明波束来增加视图数量和/或通过按顺序显示两个以上的图像，可以提升显示的质量。通常，处于观看窗口内部的视图越多，则3D图像的幻觉会越好，这是因为视图之间的过渡会变得更为平滑，并且用户能够通过移动其头部或显示设备来“环顾”对象。如果使用两个或更多行发射器，那么可以产生针对水平和垂直方向的不同视图，由此能使显示视图旋转并且能够实现质量更好的3D图像。

在一些实施例中，在发光层中可以使用可被小型化的其他光源(例如OLED)，以此作为μLED的补充(作为示例，或者是替换)，其中μLED非常小且具有很高的亮度。光源尺寸的增大可以用更大的微透镜来实现相同水平的光束校准。对于一些实施例来说，光发射器可被制造成是单独的部件。通过倍增定向波束的数量，可以利用低成本的光学组件而不是粘合到背板的多个发射器来执行空间复用，并且可以具有用于控制此类组件的单独的电子特征。作为示例，所使用的可以是与μLED具有类似光电特性的激光二极管或RC LED。

对于一些实施例来说，这种光学方法可以与不同的显示器结合使用。可实现的背光照明光束校准等级可以是确定用于显示器的适当观看距离的因子，这在很大程度上还确定了最佳的配置。从单个MDP发出的单独光束有可能仅仅覆盖了大约一只眼睛的区域。如果光束的发散度太大，那么有可能会同时用双眼看到光束，从而破坏立体图像。关于光束发散的理论下限是以眼睛瞳孔大小为基础的，因为只有少数同时击中瞳孔的光束足以满足SMV条件。该下限可以依照背光模块光发射器的可实现尺寸以及校准透镜元件的尺寸来设定。对于非常小的光源和校准透镜来说，光束发散可能具有衍射效应，由此会对观察距离处的可实现的光斑尺寸产生硬性的物理限制。

表1列出了单纯以几何分析为基础的关于不同尺寸的光发射器和小型校准透镜的典型例示最大观看距离的一组计算值。发光元件与微透镜的距离可以与透镜孔径尺寸相同，由此会使***的光圈数(f-number)等于1。对于表1来说，透镜是理想成形的，并且发光元件被置于焦点距离，由此会将波束校准最大化。最大观看距离被设置成是所产生的波束尺寸为50毫米的距离。对该尺寸来说，光束每次可以以舒适的方式与仅仅一只眼睛的区域相适合。作为示例，如表1所示，如果将10微米的发射器与100微米的微透镜一起使用，那么可以从与大约0.5米(其与移动设备的平均观看距离相对应)的距离观看显示器。这个值可以代表近似的最大距离，并且当发散光束尺寸更靠近于显示表面时，该设备可以在更接近的范围使用。关于最大观看距离的其他一些值可以用不同的光学光圈数来获取，然而由于大多数的光发射器都具有相当大的数值孔径(NA)，因此，从照明效率的观点来看，所期望的是很小的光圈数。如果***光圈数和/或发射器NA很大，那么有可能会浪费众多未击中透镜孔径的光。这种被浪费的光可能会导致在像素与杂散光之间出现更多串扰，而这将会降低图像对比度。

表1针对不同背光模块设计的计算得到的典型最大观看距离

图7A和7B是示出了根据一些实施例的通过调整发射方向角(EDA)来匹配观看窗口的例示光束组的示意性平面图。为了进行完整显示，对于一些实施例来说，在有限的显示区域上可以复制小型MDP。单个MDP会产生生成角度范围有限的有限波束组，并且单个MDP同样具有有限的总发散角(TDA)704。TDA参数量度的是一个MDP的总FOV，并且MDP仅仅在该特定角度范围以内是可见的。如果显示器很大，那么位于显示器702的边缘的MDP的TDA可以使用重叠区域。在没有重叠区域的情况下，这些边缘是不会同时可视的，由此会使整个显示图像仅仅部分是可视的。图7A显示了一个在由重叠的TDA 704以从MDP 712、714、716发射的并行EDA 706来形成围绕观看者708的面部区域的观看窗口710的情况下的观看几何结构700。对于一些实施例(例如图7B)来说，位于显示器752的边缘的MDP的发射方向角(EDA)756可以照着显示中心线倾斜。对于一些实施例(例如图7B的观察几何形状750)来说，由于TDA 754有可能更窄，因此，从MDP 762、764、766发出的会聚发射方向角能够围绕观看者758的面部区域实现针对观察窗口760的更密集视图。在实践中，变窄的TDA 754可以通过在MDP内部轻微移动光源的标称位置以及通过为显示器边缘附近的光源增大该移动值来实现。对于一些实施例来说，闪耀光栅可以被使用，并且衍射箔可以在显示器边缘附近具有不同的光栅参数。对于一些实施例来说，通过在SLM之上放置附加的光学元件(例如菲涅耳透镜与保护窗的组合)，可以以光学方式来完成倾斜处理。对于一些实施例来说，整个显示表面是用针对预定观看距离的特定曲率制造的。

对于一些实施例，光学显示器结构可以包括被配置成调整一个或多个光学掩模元件(例如LCD的像素)的发射方向角的光学元件(例如位于光学掩模元件与观看者之间的一个或多个透镜(例如校准透镜))。对于一些实施例来说，一个或多个光学掩模元件可以被配置成调整一个或多个光学掩模元件的发射方向角，以便与观看者的观看窗口对齐。

对于一些实施例来说，SLM的切换速度有可能是多视图3D显示器中的视图数量的一个限制因素。由于人眼的阈值约为60Hz，因此，如果刷新率为240Hz，那么LCD仅仅会显示4个独特视图的无闪烁图像。

然而，由于自动立体3D图像使用的最小视图数量仅仅是两个，并且可以使用眼部追踪来确定观看者的确切位置，由此，举例来说，如果使用眼部追踪，则240Hz的刷新率即可满足需要。对于一些实施例来说，LCD自适应掩模仅仅会产生这些供两只眼睛的方向使用的图像。通过允许为每一只眼睛使用两个略微不同的图像并满足SMV条件，可以用四个视图来提升立体效果。

每一个显示像素的光强可以通过某个动态范围来控制，以使显示器具有良好的图像质量。对于LCD来说，光强通常是通过使用两个偏振器以及扭曲通过光的偏振状态的电可控液晶材料来控制穿过每个像素的光量而被调节的。背光强度调节与LCD像素吸光度的组合是可以使用的(例如用于实现对比度更高的图像)。对于很多LED TV产品来说，这种技术被称为“局部调光”。对于一些实施例来说，该技术可以通过连续调节流经每一个发光组件的电流来完成。对于一些实施例来说，组件亮度可以通过脉冲宽度调制(PWM)以数字的方式调节。通常，LED是可以以极快的速度切换的组件，并且可以实现无闪烁图像的足够的动态范围。对于一些实施例来说，背光模块的单光束尺寸(作为示例，或者是微透镜孔径尺寸)可以与LCD像素的尺寸相匹配。对于一些实施例来说，像素级强度调节可以用背光模块与LCD的组合来执行。对于一些实施例来说，由于强度调节可以由背光模块进行局部处理，因此，该方法可以用于动态范围较大的图像像素，并且允许更快的显示面板切换速度。

对于一些实施例来说，每一个MDP可以具有一组与自适应掩模一起使用的发光组件，其中所述掩模是用专用于特定观看方向的SLM像素创建的。发射器矩阵可被激活并同步于SLM掩模，所述SLM掩模则有选择地传递或阻挡特定的衍射阶光束组，以便形成3D场景的定向2D视图。投影在不同方向上的图像可以是按顺序创建的，并且掩模可以是以用于处理背光投影单元分组的交错方式应用的。对于一些实施例来说，该复用方案可以以用于平衡时间和空间复用的处理为基础。

对于一些实施例来说，SLM可以使用逐行扫描方法来渲染图像。在该方法中，显示线是通过一个接一个地激活一行中的所有像素来绘制的。与显示像素位置和视图方向相对应的背板上的光发射器可以被有选择地激活。这些发射器和SLM像素可以被“扫描”。单个MDP发出的所有光束会在几乎相同的时间以及在SLM的刷新频率以内穿过相同的SLM像素。由于沿不同方向行进的各个光束具有不同的光强，因此可以单独调制单独的光束。对于一些实施例来说，单个光发射器的发光可以用电流或PWD(作为示例，或者是PWM)来调制。对于一些实施例来说，针对发光背板的控制信号可以具有用于每一个发射器组件的单独的值，并且SLM像素可被仅仅用作通断开关。对于一些实施例来说，发射器可以用非常精确的定时来激活。在该方法中，不同的源组件可以在略微不同的时间激活，并且由于SLM会经历一个允许光以从0到1的相对值之间的不同强度穿过像素的刷新周期，因此，不同光束的强度调制可以取决于确切的光发射定时。作为示例，LCD面板像素具有特定响应时间曲线，并且可以依照图像内容来拟合μLED发射定时。

对于一些实施例来说，一种用于生成多向显示图像的方法可以包括调整光学掩模的发射方向角。对于一些实施例来说，调整光学掩模的发射方向角可以包括调整光学掩模的发射方向角，以便与观看者的观看窗口对齐。对于一些实施例来说，用于产生多向显示图像的方法可以包括通过对从可寻址发光元件阵列的每一个发光元件发射的光束执行脉宽调制来调节多个光束的亮度。

图8A-8D是示出了根据一些实施例的光源与SLM的多向显示像素(MDP)的例示同步的示意性平面图。图8A-8D显示了如何可以将光发射器分组处理与SLM像素激活相互同步以进行立体图像渲染的一些例示的可视化呈现800、820、840、860。对于一些实施例来说，光学背光结构可以包括发光层光源804，校准器光学器件层806，一个或多个衍射光栅层808、810，以及光学掩模元件(例如SLM)阵列812。图8A和8B各自显示了使用一个SLM像素和两个发射器的实施例。对于图8A来说，观看者814的两只眼睛使用的两个光束可以用背光投影单元(例如彼此相距五个单元宽度)来产生。除了直接朝着观看者的眼睛行进的衍射阶之外的所有衍射阶都会被SLM像素阻挡。被传递的所有的两个光束都会穿过相同的SLM像素802，并且对于一些实施例来说，光束强度可以通过调整源发射率来调制。对于图8B来说，SLM上的被寻址的像素822已经变成该行的下一个像素，并且已经采用不同的方式选择了被激活的源，由此，发射器之间的间隔现在是四个单元宽度。这些示例例证了可以通过改变单元之间的间隔来实现不同的角度。通过改变SLM像素，能够在没有会使波束方向连续的***移动部件的情况下改变投影角度。单个光束可以足够宽，以便能够重叠。

通过允许两个以上的光束传播通过单个SLM像素，可以提升图像强度在单个眼眶区域上的均匀性。对于图8C来说，其中使用了四个光源来创建关于穿过单个SLM 842的光束的两个不同视图。扩展的眼眶特征可以被使用，由此可以通过视图之间的更平滑的过渡来满足超级多视图(SMV)条件。图8D显示了同时激活两个单独的SLM像素862、864以及四个源以加速渲染或通过图像交织来减少带宽的处理。如果***具有适当的几何形状，并且SLM掩模与背光投影单元组同步，那么可以履行这些益处。对于一些实施例来说，眼部追踪可被用于实现更多的SLM掩蔽配置，并且可用于确保允许通过的附加波束(例如图8D显示的示例)不会被错误的眼睛看到。

对于一些实施例，促使光学掩模(例如SLM)同步于可寻址发光元件阵列(或者对于一些实施例来说是单个发光元件)(例如一个或多个μLED)可以包括：基于从衍射光束中选择的光束以及衍射光束中包含的内容来确定光学掩模内部的多向显示像素(MDP)的位置；以及渲染所述光学掩模，其中从衍射光束中选择的光束会穿过光学掩模，以及其中渲染光学掩模的处理与衍射光束中包含的内容同步。

对于一些实施例来说，在渲染方案中可以使用3D场景中的图像内容的冗余度，由此节省能量且能够获得亮度更高的画面。作为示例，美国专利8,848,006描述了一个用于张量显示器的渲染方案。依照一些实施例，任何渲染技术(例如使用了3D场景中的图像内容的冗余度)都可被应用于这里描述的显示器。

图9是示出了根据一些实施例的例示的曲面多视图显示器的示意性透视图。在图9的环境900中，坐在桌子910旁边的用户902从1米(1000毫米)的距离906观看例示的50°曲面3D多视图显示器904以及眼部追踪设备(未显示)。例示的衍射角度908是针对穿过像素的光束显示的。对于图9的示例来说，该设备具有立体相机配对以及照射观看者的面部区域的IRLED。用于眼部追踪的相机能够确定观看者的眼睛瞳孔的3D位置以及注视方向。该信息可以用于将立体3D图像投影到眼部方向。对于一些实施例来说，由于图像仅仅针对的是两只眼睛而不是整个周围空间，因此，通过使用该信息，还可以减少所执行的图像渲染计算量。对于一些实施例来说，一个或多个相机可以被配置成追踪观看者的眼睛的位置。对于一些实施例来说，一种用于产生多向显示图像的方法可以包括追踪观看者的眼睛的位置。对于一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于观看者的眼睛的位置来选择可寻址发光元件阵列的一部分；以及促使光学掩模同步于所选择的可寻址发光元件阵列的部分。对于一些实施例来说，观看者的面部区域可以被照射(例如用IR LED照射)。

图10是示出了根据一些实施例的***组件的例示测量集合的示意性平面图。对于多向显示结构1000的一些实施例来说，μLED群集可以粘合于背板1002，并且这其中的每一个群集可以以一个包含在厚度为0.5毫米的微透镜板1004中的直径为0.5毫米的校准微透镜为中心。在与发光组件(例如具有μLED的光发射层)相距0.3毫米的位置1014可以放置具有1940×1100个微透镜的压印聚碳酸酯透镜板1004。对于一些实施例来说，通过对芯片整形，促使发射具有定向以及将大多数的光功率集中在±20°的发射角以内，可以提升μLED的光提取效率。大小约为0.34的数值孔径(NA)值足以从0.3毫米的距离覆盖大多数微透镜的0.5毫米的孔径，并且足以减小孔径之外的被浪费的光。对于一些实施例来说，两个相隔距离1016为0.5毫米且厚度为0.5毫米的衍射光栅箔1006、1008可被放置在透镜板前方4.3毫米(1018)和5.3毫米距离的位置。这些光栅1006、1008可以用聚苯乙烯制造，并且所有的两个光栅1006、1008可被优化成以将光功率均匀地分成三个第一衍射阶-1、0以及+1。第一光栅1006可以具有每毫米195个线对(lp/毫米)的分辨率，第二光栅1008可以具有65lp/毫米的分辨率。对于一些实施例来说，在与第二光栅1008的距离1020约为43毫米的位置可以放置没有滤色器且方形像素约为0.25毫米的4K的50°黑白LCD面板。对于一些实施例来说，在LCD面板1012的前方可以附着厚度为0.5毫米的聚碳酸酯漫射板1010(例如具有0.25毫米的像素的4K LCD面板)。对于图10所示的示例来说，从光发射器到前漫射器的光学显示结构1000的总厚度小于55毫米。

图11是示出了根据一些实施例的μLED光源群集的例示布置的示意性前视图。图11显示了用于一些实施例的μLED群集的布置1100。这些组件可被粘合到高度约为0.2毫米且具有交替的红色(波长约为650纳米)、绿色(波长约为550纳米)以及蓝色(波长约为450纳米)μLED配对的垂直列上。对于一些实施例来说，红色的μLED芯片1114可以是11微米×7微米(1124)，绿色的μLED芯片1112可以是9微米×7微米(1126)，并且蓝色的μLED芯片1110可以是7微米×7微米(1128)。对于一些实施例来说，所有组件都会被沿着水平和垂直方向而以2微米的间隙1122置于芯片之间。对于一些实施例来说，μLED群集可以具有大小为27微米的水平高度1120。对于一些实施例来说，红色μLED配对可以具有与绿色和蓝色分量配对相比相对更宽的垂直距离1118(例如24微米)。这些尺寸差异可以用于抵消衍射角度差异。如果在光栅箔中衍射，那么红光的角度要大于绿光和蓝光。发射器组件宽度的增大可以用于增大单独的彩色光束的宽度，并且可以用于填充原本在总的波束群组的总的角度扩展中有可能可见的间隙。水平波束方向的数量可以用一对μLED来增加。对于一些实施例来说，两个连续的μLED群集之间的距离可以是0.5毫米，而这同样是两个校准微透镜之间的距离。这种μLED布局能使各个电触点更易于接近。

对于一些实施例来说，双光栅结构中的所有的两个光栅的方位都可以是垂直的，并且可以仅仅在水平方向上拆分发射光束。对于一些实施例来说，该光栅配对可以为每一个单独的μLED组件发射产生9个校准光束，并且这些光束指向的是不同的水平方向。通过水平定位的发射器配对，单个投影单元可以产生多达18个光束。对于一些实施例来说，通过选择光栅参数和组件配对间隔，可以使得来自两个组件的九个角发射图案峰值是交错的。由于可以单独激活波束组中的连续波束，因此，该布置可以允许更好地控制立体3D图像渲染。在垂直方向上，通过从与用于垂直方向的图像投影相对应的列中选择μLED组件，可以创建单独的视图光束。对于一些实施例来说，每一个μLED群集可以具有位于彼此之上且以187微米的水平距离1116布置的7个红色、绿色和蓝色组件三元组(RGB像素)。对于一些实施例来说，至少可以单独创建7个全色的独特垂直视图。对于一些实施例来说，通过激活列中的红色、绿色和蓝色组件，可以在不用将组件分组到固定阶数的RGB像素的情况下以自适应激活的方式增加全色独特垂直视图的数量，由此可以更灵活地选择列中的红色、绿色和蓝色组件的阶数(例如将其作为GBR像素1104、BRG像素1106或RGB像素1108)。对于一些实施例来说，这种渲染方案会使垂直视图方向的数量增加几乎三倍，由此将整个***中的视图总数增加到342(水平18个×垂直19个)。

对于一些实施例来说，校准器板上的微透镜可以具有平凸形状，由此，面向μLED的第一光学表面可以是平的，并且第二非球面透镜表面可以具有大小为0.37毫米的半径以及大小为-0.5的锥形常数。作为示例，这些形状可以通过热压印而被复制在聚碳酸酯箔上。对于一些实施例来说，在微透镜板上没有颜色校正光学特征。由于透镜材料中存在色散以及由于发射器组件具有不同的尺寸，从单个背光投影单元发射的光束有可能具有稍微不同的发散值。在光学性能模拟结果中可以看出这种差异，但是对于一些实施例来说，由于总体变化相对较小，并且位于显示器前方的漫射板会使波束强度分布差异变得均等，因此，此类对***的整体性能不会有太大影响。一些光束发散恶化的衍射效应有可能会发生。对于一些实施例来说，由于发射器具有相对较大的尺寸且微透镜的具有很低的光圈数(约为1)，因此，衍射模糊是一种非常轻微的效应，其有助于同时漫射单独的定向光束，并且会使单个视图之间的过渡更为平滑。

对于一些实施例来说，照射光束是从第二光栅板的顶面脱离背光结构的。多个光束会击中LCD面板，并且会形成局部照明图案，其中该图案在像素化的LCD层上可以是均匀的。通过将LCD移动到与光栅结构的距离适当的位置，可以获得一个均匀的图案。由于光栅会将光束拆分成(近乎)均匀间隔的角度间隔，因此，如果增大拆分板与LCD之间的距离，那么可以将相同的波束布置成是均匀的空间分布。对于一些实施例来说，大小约为43毫米的例示距离对该效果而言是足够大的，并且光束在LCD表面上会被空间分离，以便实施单独的光束调制。在这个大约43毫米的距离处，由于微透镜孔径尺寸，光束直径仍旧是大约0.5毫米。对于一些实施例来说，微透镜孔径直径1102可以是500微米。所使用的4K LCD面板具有0.25毫米的正方形像素，由此可以使用4个相邻像素的群集来阻挡或传递每一个定向光束。所产生的3D图像分辨率为全HD(1920x1080)，但是通过同时激活所有的背光源，也可以在具有原生4K分辨率的2D图像模式中使用该显示。对于一些实施例来说，在LCD之上可以放置薄的聚碳酸酯漫射箔。对于一些实施例来说，漫射器会导致波束发散度出现很小的1°×3°的(FWHM)展宽，并且有助于使远场照明图案更为均匀。

对于一些实施例来说，发光背板具有单独的红色、绿色和蓝色组件，并且LCD没有滤色器。通过连续激活不同颜色的发射器组件，可以创建全色图像的不同颜色分量。对于一些实施例来说，黑色和白色LCD像素可被用于调制光束的强度，并且μLED可以仅仅被接通和断开。对于一些实施例来说，该强度可以局部或者完全由μLED控制电子器件来调制。对于一些实施例来说，LCD可被用作掩蔽具有特定像素图案的附加光束的开关光阀。对于一些实施例来说，渲染方案可以使用更高的刷新率。对于一些实施例来说，μLED可以以采用比LCD刷新率高得多的切换速度来控制，并且可以使用固定的LCD掩模图案系列来实现更快的3D图像刷新率。

对于一些实施例来说，可寻址发光元件阵列的每一个发光元件都可以是μLED。对于一些实施例来说，光源层可以包括一个或多个μLED。对于一些实施例来说，光源层可以包括一个或多个OLED(作为示例，以此来补充或替换μLED)。

图12A和12B是示出了根据一些实施例的用于曲面显示器的例示观看几何形状的示意性平面图。图12A示出了因为不同的例示背光衍射角度所导致的红色、绿色和蓝色光源的颜色分离。对于一些实施例来说，显示器1208的单个背光投影单元以及衍射箔配对可以用于产生在水平方向上为±7.2°以及在垂直方向上为±7.5°的总FOV的例示光束。在观看者1210的观看几何形状1200的水平方向上，由于光栅中的色散，与蓝色光束1202(14.3°(±7.2°))相比，绿色光束1204和红色光束1206具有更宽的FOV(其分别为17.6°(±8.8°)和20.4°(±10.2°))。全色图像可以仅仅是在最内的蓝色光束FOV以内获取的，由此，可以阻拦这两种颜色中的额外角度。

图12B示出了用于在水平方向上的观看者位置与多向显示像素(MDP)FOV重叠的曲面显示器1260的观看几何形状1250。在垂直方向上，μLED群集间距会朝向面板的上边缘1266和下边缘1262略微增大，这样会使光束1252、1256朝着显示器中心(法线)位置倾斜。该μLED群集间距可以允许垂直的MDP FOV重叠。对于一些实施例来说，图12B中显示的测量值可以是最大值。通过使用眼部追踪，可以直接将光引导至观看者的瞳孔。在距离显示器1260的中心点1264的1米(如所显示的1000毫米)的观看距离1254可以形成一个250毫米×260毫米的观看窗1258。如果观看者的两只眼睛都在观看窗1258以内，那么观看者可以看到显示器的所有MDP，并且可以生成立体3D多视图图像。依照该示例，观看窗的尺寸对于单人的头部运动而言是足够大的。

为了测试光学功能，可以用光学模拟软件(OpticsStudio 18.1)来生成光线追踪仿真。源的物理宽度被设置成是针对不同颜色分量选择的值，并且发射角发散度被设置成具有±20的半最大值全宽度(FWHM)值的高斯分布。与物理光源的一些实施例不同，该仿真光源具有方形而不是矩形孔径。由于对于水平方向来说，孔径的尺寸是相同的，因此，这种差异对于针对水平方向显示的结果几乎没有影响。仿真几何结构和光学参数是基于实际的定向背光设计参数设置的。检测器表面位于所述结构相距1000毫米的位置，以便在远场观看距离获取照明图案的视图。另一个检测器表面被放置在距离背光结构43毫米的位置，以便测量落在LCD面板像素上的近场照明图案。

图13A-13L示出了在1000毫米的距离上用三种不同颜色仿真的单光束照射点。图13A-13C是根据一些实施例的在没有漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。图13A显示了在x坐标值1302和y坐标值1304的空间环境中且没有以(0,0)为中心的漫射器的情况下的红色光源的非相干辐照度1306的图形1300。图13B显示了在x坐标值1310和y坐标值1312的空间环境中且没有以(0,0)为中心的漫射器的情况下的绿色光源的非相干辐照度1314的图形1308。图13C显示了在x坐标值1318和y坐标值1320的空间环境中且没有以(0,0)为中心的漫射器的情况下的蓝色光源的非相干辐照度1322的图形1316。

图13D-13F是根据一些实施例的在没有用于水平横截面的漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。图13D显示了在没有以x＝0为中心的漫射器的情况下的与x坐标值1326相对的红色光源的非相干辐照度1328的图形1324。图13E显示了在没有以x＝0为中心的漫射器的情况下的与x坐标值1332相对的绿色光源的非相干辐照度1334的图形1330。图13F显示了在没有以x＝0为中心的漫射器的情况下的与x坐标值1338相对的蓝光源的非相干辐照度1340的图形1336。

图13A-13C显示出矩形源会作为边缘略微模糊且大致为矩形的光斑成像到观看距离。该模糊量可以取决于源的颜色，其原因在于在没有颜色校正的微透镜中，色像差将会变得更为可视。最清晰的图像是用绿色的中心波长获得的。由于组件尺寸不等以及由于存在色散，不同色斑的尺寸是互不相同的。对于一些实施例来说，通过使用漫射板，可以使光斑尺寸更为均匀，并且可以将并且将光斑强度分布从礼帽型分布修改成更接近于高斯分布的分布，在该形状中可以更好地进行组合，以便实现均匀的总照度分布。在没有漫射器的情况下，由于所述分布有可能存在介于波束之间的间隙，因此，MDP图像有可能会丢失，或者光斑之间的光强等级有可能会较低。

图13G-13I是根据一些实施例的在具有漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。图13G示出了在x坐标值1344和y坐标值1346的空间环境中且具有以(0,0)为中心的漫射器的情况下的红色光源的非相干辐照度1348的图形1342。图13H显示了在x坐标值1352和y坐标值1354的空间环境中且具有以(0,0)为中心的漫射器的情况下的绿色光源的非相干辐照度1356的图形1350。图13I显示了在x坐标值1360和y坐标值1362的空间环境中且具有以(0,0)为中心的漫射器的情况下的蓝光光源的非相干辐照度1364的图形1358。

图13J-13L是根据一些实施例的在具有用于水平横截面的漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。图13J显示了在具有以x＝0为中心的漫射器的情况下的与x坐标值1368相对的红色光源的非相干辐照度1370的图形1366。图13K显示了在具有以x＝0为中心的漫射器的情况下的与x坐标值1374相对的绿色光源的非对称辐照度1376的图形1372。图13L显示了在具有以x＝0为中心的漫射器的情况下的与x坐标值1380相对的蓝色光源的非相干辐照度1382的图形1378。

图13G-13L显示出在具有漫射器的情况下，光斑的尺寸和形状在所有的三种颜色上会更为均匀。对于一些实施例来说，漫射器不会增大光束发散度(或者对于一些实施例来说，其仅仅会少量增大光束发散度)，由此，位于观看距离的光斑尺寸小于大约50毫米直径，从而保持每次将单个像素的FOV限制到一只眼睛。对于一些实施例来说，通过1°的扩散器以及所设计的组件尺寸，业已达到了该数值。

图14A-14H显示了使用一个投影单元以及三对红色、绿色和蓝色μLED获得的仿真辐照度分布。对于该仿真来说，红色组件配对被放置在投影单元中心点下方0.02毫米处，并且蓝色组件配对位于其上方0.02毫米处。有了这些离轴位置，所获取的水平光斑系列在在垂直方向上的1米的观看距离处会相互分离大约40毫米。

图14A是根据一些实施例的在不具有漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。图14A显示了在x坐标值1402和y坐标值1404的空间环境中在没有前部漫射器的情况下的分布的图形1400。在图14A中，顶线的照射光斑系列是由红色μLED配对形成的。中线的照射光斑系列是由绿色μLED配对创建的。底线的照射光斑是由蓝色μLED配对生成的。该图形显示出在1000m的观看距离上，光束彼此是以相等的量分离的。

图14B是根据一些实施例的在具有漫射器的情况下的非相干辐照度(例如对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。图14B显示了在x坐标值1412和y坐标值1414的空间环境中且具有光束扩散漫射器的情况下的分布的图形1410。现在，单独的光斑融合在了一起，并且图14B证实总的强度分布是非常均匀的。

图14C-14E是根据一些实施例的在没有用于水平横截面的漫射器的情况下的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。图14C显示了在没有漫射器的情况下的与x坐标值1422相对的一行红色μLED配对的非相干辐照度1424的图形1420。图14D显示了在没有漫射器的情况下的与x坐标值1432相对的一行绿色μLED配对的非相干辐照度1434的图形1430。图14E显示了在没有漫射器的情况下的与x坐标值1442相对的一行蓝色μLED配对的非相干辐照度1444的图形1440。图14C-14E显示了与用于水平横截面的每一种颜色的18个μLED相关的18个光束峰值。

图14F-14H是根据一些实施例的在具有用于水平横截面的漫射器的情况下非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色光源)的图形。图14F显示了在具有漫射器的情况下的与x坐标值1452相对的一行红色μLED配对的非相干辐照度1454的图形1450。图14G显示了在具有漫射器的情况下的与x坐标值1462相对的绿色μLED配对的非相干辐照度1464的图形1460。图14H显示了在具有漫射器的情况下的与x坐标值1472相对的蓝色μLED配对的非相干辐照度1474的图形1470。图14F-14H显示出这18个波束峰值是依照所使用的组件颜色而被局部融合在一起的。该画面还清楚显示了不同颜色的光束丛的不同宽度(FOV)。

图15A-15H显示了使用LCD表面上的一个投影单元获取的照度分布。图15A是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于红色、绿色和蓝色μLED光源配对)的图形。图15A显示了一个处于x坐标值1502和y坐标值1504的空间环境中的分布的图形1500。在图15A中，顶线的照射光斑系列是由红色μLED配对形成的。中线的照射光斑系列是由绿色μLED配对创建的。底线的照明光斑是由蓝色μLED配对生成的。图15A显示了在为每一种颜色使用μLED配对的情况下得到的光斑。通过将图15A与图14A相比较，显示出图15A的近场分布有可能不如图14A的远场分布均匀。由于一些光斑会重叠在LCD表面上(图15A)，因此，如果使用配对中的所有的两个μLED，那么SLM掩模可能无法有选择地阻挡所有光束方向。

图15B是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于红色、绿色和蓝色单μLED光源)的图形。图15B显示了x坐标值1512和y坐标值1514的空间环境中的分布的图形1510。在图15B中，顶线的照射光斑系列是由单个的红色μLED形成的。中线的照射光斑系列是由单个的绿色μLED创建的。底线的照射光斑是由单个的蓝色μLED生成的。图15B显示了在仅仅激活用于每一种颜色的一个μLED的情况下的分布。如果在一个时间点只使用用于每一种颜色的一个μLED，那么定向光束光斑有可能会分离，并且有可能被LCD掩模阻挡。这种现象有可能是使用μLED配对的益处。该分布显示出在LCD距离处的单独光斑的尺寸介于0.5-0.75毫米之间，并且可以使用4-9个像素的群组来阻挡光束。

图15C-15E是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于用于水平横截面的红色、绿色和蓝色μLED光源配对)的图形。图15C显示了与x坐标值1522相对的一行红色μLED配对的非相干辐照度1524的图形1520。图15D显示了与x坐标值1532相对的一行绿色μLED配对的非相干辐照度1534的图形1530。图15E显示了与x坐标值1542相对的一行蓝色μLED配对的非相干辐照度1544的图形1540。

图15F-15H是根据一些实施例的非相干辐照度(例如分别对应于红色、绿色和蓝色单μLED光源)的图形。图15F显示了与x坐标值1552相对的一行单个红色μLED的非相干辐照度1554的图形1550。图15G显示了与x坐标值1562相对的一行单个绿色μLED的非相干辐照度1564的图形1560。图15H显示了与x坐标值1572相对的一行单个蓝色μLED的非相干辐照度1574的图形1570。

为了显示在背光照明设计被用于立体照明时的性能，还执行了第二组光线追踪仿真。图16A-16C显示了在1米的观看距离上获取的照明图案，其中该照明图案是在从用于一个背光投影单元的μLED群集激活源组件并且只允许所选择的衍射光束通过LCD的情况下获取的。图16A是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于在垂直方向上分离的红色、绿色和蓝色光源群集)的图形。图16A显示了在垂直方向上分离的不同颜色的光束在x坐标值1602和y坐标值1604的空间环境中的非相干辐照度的图形1600。如未被对齐的光斑所示，这些光束并不处于相同的水平位置。

图16B是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于组合的轴上全色光源)的图形。由于光斑相当宽，因此，如图16B的图形1630所示，这些光斑可被合并以形成一系列的全色光斑1636、1638、1640、1642。在后一张图片中，组件被置于轴上，并且不同颜色的光斑是重叠的。对于一些实施例来说，在x坐标值1632和y坐标值1634的空间环境中，图像中显示的四个光斑1636、1638、1640、1642会以y＝0轴为中心，并且会在x轴上以大约64毫米的间隔均匀地隔开。三个立体图像可被投影到位于观看距离且处于观看窗口内部的三个不同位置的观看者的眼睛。

图16C是根据一些实施例的非相干辐照度(例如对应于用于水平横截面的组合轴上全色光源)的图形。图16C是与x坐标值1662相对的图16B中显示的四个相同的全色光源的非相干辐照度1664的图形1660。该仿真还显示出这些颜色可以被合并在一起，而不用考虑往往会将颜色分离的衍生光栅色散特性。由于不同颜色的发射光束组会重叠，并且这些光束具有相当大的发散度，因此可以将衍射组合在一起。此外，SMV条件还可以通过使用在观看者的眼部局部重叠的并排光束来满足，并且通过该技术可以使得视图过渡更为平滑，由此创建高质量的3D图像体验。

对于一些实施例来说，μLED可被用于发光层的光源。对于一些实施例来说，每一个背光模块微透镜下方的μLED群集可被制作成是单独的基底上的子配件，并且可以作为封装组件粘合到背板。

图17是根据一些实施例的基于所显示的内容来促使空间光调制器(SLM)同步于光源照明的例示过程的流程图。对于一些实施例来说，方法1700可以包括从可寻址发光元件阵列中的每一个发光元件发射1702光束，以便产生多个光束。对于一些实施例来说，方法1700可以进一步包括校准1704多个光束中的每一个光束，以便产生多个校准光束。对于一些实施例来说，方法1700可以进一步包括衍射1706多个校准光束中的每一个校准光束，以便产生多个衍射光束。对于一些实施例来说，方法1700可以进一步包括基于多个衍射光束包含的内容来促使光学掩模同步于1708可寻址发光元件阵列。对于一些实施例来说，该SLM可以是LCD显示器。在一些实施例中，可寻址发光元件阵列可以是多个发光元件块。

图18是示出了根据一些实施例的用于促使光学掩模同步于多个衍射光束的例示过程的流程图。对于一些实施例来说，例示过程1800可以包括从多个发光源中的每一个光源发射1802光束。对于一些实施例来说，例示过程1800可以进一步包括衍射1804多个光束中的每一个光束，以便产生多个衍射光束。对于一些实施例来说，例示过程1800可以进一步包括促使光学掩模同步于1806多个衍射光束。对于例示过程1800的一些实施例来说，促使光学掩模同步于多个光束可以包括：基于从多个衍射光束中选择的光束以及多个衍射光束中包含的内容来确定光学掩模内部的多向显示像素(MDP)的位置；以及渲染光学掩模，其中从多个衍射光束中选择的光束穿过光学掩模，以及其中渲染光学掩模促使光学掩模同步于多个衍射光束中包含的内容。

如下表2所示，图19-30是分别与图13A、13B、13C、13G、13H、13I、14A、14B、15A、15B、16A以及16B相对应的原生图像的灰度版本。

表2附图映射

灰度图	黑白线条图
		19	13A
20	13B
		21	13C
22	13G
		23	13H
24	13I
		25	14A
26	14B
		27	15A
28	15B
		29	16A
30	16B

一种根据一些实施例的例示装置可以包括：可寻址发光元件阵列；校准光学元件阵列；一个或多个衍射光栅层；以及基于所显示的内容而与可寻址发光元件阵列的照明同步的光学掩模元件阵列。

对于例示装置的一些实施例来说，可寻址发光元件阵列可以包括多组发光元件，并且校准光学元件阵列中的每一个校准光学元件可与多组发光元件中的特定的发光元件组相关联。

对于例示装置的一些实施例来说，可寻址发光元件阵列的一个或多个发光元件可以是从包含μLED和OLED的群组中选择的。

对于例示装置的一些实施例来说，光学掩模元件阵列可以是空间光调制器(SLM)。

对于例示装置的一些实施例来说，光学掩模元件阵列可以是液晶显示器(LCD)。

关于例示装置的一些实施例可以进一步包括滤色器。

关于例示装置的一些实施例可以进一步包括光学元件，其中所述光学元件可被配置成调整一个或多个光学掩模元件的发射方向角。

对于例示装置的一些实施例来说，所述光学元件可被配置成调整一个或多个光学掩模元件的发射方向角，以便对齐观看者的观看窗口。

对于例示装置的一些实施例来说，所述可寻址发光元件阵列可以包括第一多发光元件组和第二多组发光元件，所述第一多组发光元件可以位于与显示器中心的距离小于阈值距离的位置，并且可以被布置成在第一多组发光元件中的每一组之间都具有相等的间隔，以及所述第二多组发光元件可以位于与显示器中心的距离大于阈值距离的位置，并且可以基于所述第二多组发光元件中的每一个发光元件与显示器中心的距离而被布置成在所述第二多组发光元件中的每一组之间具有不等的间隔。

对于例示装置的一些实施例来说，所述一个或多个衍射光栅层可以是无源的连续衍射结构。

一种根据一些实施例的例示方法可以包括：从可寻址发光元件阵列的每一个发光元件发射光束，以便产生多个光束；校准所述多个光束中的每一个光束，以便产生多个校准光束；衍射所述多个校准光束中的每一个校准光束，以便产生多个衍射光束；基于所述多个衍射光束中包含的内容，促使光学掩模同步于所述可寻址发光元件阵列。

对于例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于所述内容来有选择地传递和阻挡衍射光束。

对于例示方法的一些实施例来说，基于内容来有选择地传递和阻挡衍射光束可以包括：基于内容来对光学掩模的控制执行空间复用，以便有选择地传递和阻挡衍射光束；以及基于内容来对光学掩模的控制执行时间复用，以便有选择地传递和阻挡衍射光束。

对于例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：渲染三维(3D)图像。

对于例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于从多个衍射光束中选择的选定光束以及多个衍射光束中包含的内容来确定光学掩模内部的多向显示像素(MDP)的位置；以及渲染所述光学掩模，其中从多个衍射光束中选择的选定光束可以穿过所述光学掩模，以及其中渲染光学掩模的处理会使光学掩模同步于多个衍射光束中包含的内容。

另一个根据一些实施例的例示装置可以包括：背光源，所述背光源可以包括：光源层，位于光源层上方的校准透镜层，以及位于校准透镜层上方的一个或多个衍射光栅层；以及空间光调制器(SLM)面板，其被配置成对背光源发出的光进行处理。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述光源层可包括一个或多个μLED。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述光源层可包括一个或多个OLED。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，SLM面板可以是LCD面板。

对于另一个例示装置的一些实施例来说所述SLM面板和光源层可以被配置成同步操作。

关于另一个例示装置的一些实施例可以进一步可包括滤色器。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述滤色器可包括量子点材料。

关于另一个例示装置的一些实施例可以进一步包括：相机，其被配置成追踪观看者的眼部位置；以及能够照射观看者的面部区域的一个或多个红外(IR)发光二极管(LED)。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述相机可以是立体相机配对。

根据一些实施例的另一个示例方法可以包括：从可寻址发光元件阵列的每一个发光元件发射光束，以便产生多个光束；校准多个光束中的每一个光束，以便产生多个校准光束；衍射多个校准光束中的每一个校准光束，以便产生多个衍射光束；基于多个衍射光束中包含的内容，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，从每一个发光元件发射光束可以包括：按顺序照亮一系列的三维(3D)场景角投影图像。

关于另一个示例方法的一些实施例可以进一步包括：衍射多个衍射光束中的每一个衍射光束，以便产生第二多个衍射光束。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，通过衍射多个校准光束中的每一个校准光束，可以产生具有离轴角分布的多个衍射光束。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于内容来有选择地传递和阻挡衍射光束。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：渲染三维(3D)图像。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，通过促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列，能够使得多个衍射光束中的一个以上的衍射光束依照光学掩模的像素穿过所述光学掩模。

关于另一个例示方法的一些实施例可以进一步包括：使用一个或多个滤色器来过滤所述多个衍射光束。

关于另一个例示方法的一些实施例可以进一步包括：调整光学掩模的发射方向角。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，调整光学掩模的发射方向角的处理可以调整光学掩模的发射方向角以与观看者的观看窗口对齐。

关于另一个例示方法的一些实施例可以进一步包括：追踪观看者的眼部位置，其中促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于观看者的眼部位置来选择可寻址发光元件阵列的一部分；以及促使光学掩模同步于所选择的可寻址发光元件阵列的部分。

关于另一个例示方法的一些实施例可以进一步包括：照射观看者的面部区域。

关于另一个例示方法的一些实施例可以进一步包括：对从可寻址发光元件阵列的每一个发光元件发射的光束执行脉冲宽度调制，以便调整所述多个光束的亮度。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于可寻址发光元件阵列可以包括：基于从多个衍射光束中选择的选定光束以及多个衍射光束中包含的内容来确定光学掩模内部的多向显示像素(MDP)的位置；以及渲染所述光学掩模，其中从多个衍射光束中选择的选定光束可以穿过所述光学掩模，以及其中渲染光学掩模的处理促使光学掩模同步于多个衍射光束中包含的内容。

根据一些实施例的另一个例示装置可以包括：多个光源，其中所述多个光源中的每一个光源被配置成发出相应的光束；一个或多个衍射层；以及光学掩模，其被配置成同步于相应光束的照明。

对于另一个例示装置的一些实施例来说，所述光学掩模可以是空间光调制器(SLM)。

根据一些实施例的另一个例示方法可以包括：从多个发光源中的每一个光源发射光束，以便产生多个光束；衍射所述多个光束中的每一个光束，以便产生多个衍射光束；以及促使光学掩模同步于多个衍射光束。

对于另一个例示方法的一些实施例来说，促使光学掩模同步于多个光束可以包括：基于从多个衍射光束中选择的选定光束以及多个衍射光束中包含的内容来确定光学掩模内部的多向显示像素(MDP)的位置；以及渲染所述光学掩模，其中从多个衍射光束中选择的选定光束可以穿过所述光学掩模，以及其中渲染光学掩模的处理促使光学掩模同步于多个衍射光束中包含的内容。

根据一些实施例的另一个例示方法可以包括生成多视图显示，这其中包括使用衍射光栅来产生定向背光。

根据一些实施例的另一个例示装置可以包括使用了多个衍射光栅的多视图显示器，所述多个衍射光栅被配置成产生定向背光。

根据一些实施例的另一个例示方法可以包括：使用稀疏发光元件阵列来产生定向背光。

根据一些实施例的另一个例示装置可以包括定向背光源，所述定向背光源包括稀疏发光元件阵列。

根据一些实施例的另一个例示方法可以包括：通过使用闪耀衍射光栅来产生定向背光，由此产生光的非对称角度分布。

根据一些实施例的另一个附加例示装置可以包括：定向背光光源；以及闪耀衍射光栅，其被配置成产生光的非对称角度分布。

关于例示装置的一些实施例可以包括：由光源组成的多个发光元件块；校准透镜；一个或多个衍射光栅板；以及基于所显示的内容而与多个发光元件块的照明同步的光学掩模。

对于一些实施例来说，光学掩模是空间光调制器(SLM)。

对于一些实施例来说，多个发光元件块可被布置成支持大于阈值的显示尺寸。

对于一些实施例来说，多个发光元件块可被布置成支持小于阈值的显示尺寸。

对于一些实施例来说，光源可以是μLED。

对于一些实施例来说，空间光调制器可以是液晶显示器(LCD)。

一些实施例可以进一步包括滤色器。

对于一些实施例来说，该滤色器可以包括量子点材料。

一些实施例可以进一步包括光学元件，其中所述光学元件被配置成调整光学掩模的发射方向角。

对于一些实施例来说，光学元件可被配置成调整光学掩模的发射方向角，以便对齐观看者的观看窗口。

对于一些实施例来说，从多个发光元件块中选择并且位于与显示器中心的距离小于阈值距离的位置的第一多个发光元件块可被布置成在第一多个发光元件块中的每一者之间都具有相等的间隔，以及从多个发光元件块中选择并且位于与显示器中心的距离大于阈值距离的位置的第二多个发光元件块可被布置成基于所述第二多个发光元件块中的每一者与显示器中心的距离而在所述多个第二发光元件块中的每一者之间具有不等的间隔。

一些实施例可以进一步包括：能够追踪观看者的眼睛眼部位置的立体相机配对；以及能够照射观看者的面部区域的一个或多个红外(IR)发光二极管(LED)。

对于一些实施例来说，所述相机可以是立体相机配对。

一些实施例可以进一步包括对多个发光元件块发射的光束进行整形的多个光学元件。

关于例示方法的一些实施例可以包括：从多个发光元件块中的每一者发射光束，以便产生多个光束；校准多个光束中的每一个光束，以便产生多个校准光束；衍射多个校准光束中的每一个校准光束，以便产生衍射光束；以及基于衍射光束中包含的内容，促使光学掩模同步于多个发光元件块。

对于一些实施例来说，该光学掩模可以是空间光调制器(SLM)。

对于一些实施例来说，多个发光元件块可被布置成支持大于阈值的显示尺寸。

对于一些实施例来说，多个发光元件块可被布置成支持小于阈值的显示尺寸。

对于一些实施例来说，从多个发光元件块中的每一者发射光束可以按顺序照射一系列的三维(3D)场景角度投影图像。

对于一些实施例来说，衍射多个校准光束中的每一者，以便产生衍射光束可以包括：通过衍射多个校准光束来产生第一多个衍射光束；以及通过衍射第一多个衍射光束来产生第二多个衍射光束，其中所述第二多个衍射光束是所产生的衍射光束。

对于一些实施例来说，衍射多个校准光束中的每一个校准光束可以产生具有离轴角度分布的多个衍射光束。

对于一些实施例来说，促使光学掩模同步于多个发光元件块可以包括：基于内容来有选择地传递和阻挡衍射光束。

对于一些实施例来说，促使光学掩模同步于多个发光元件块会渲染三维(3D)图像。

一些实施例可以进一步包括追踪观看者的眼睛位置，其中促使光学掩模同步于多个发光元件块的处理可以是针对基于观看者的眼部位置选择的多个衍射光束的一部分执行的。

一些实施例可以进一步包括照射观看者的面部区域。

对于一些实施例来说，通过促使光学掩模同步于多个发光元件块，能使依照光学掩模像素的一个以上的衍射光束穿过光学掩模。

一些实施例可以进一步包括使用一个或多个滤色器来过滤衍射光束。

一些实施例可以进一步包括调整光学掩模的发射方向角。

对于一些实施例来说，调整光学掩模的发射方向角可以调整光学掩模的发射方向角，以便对齐观看者的观看窗口。

一些实施例可以进一步包括对从多个发光元件块中的每一者发射的光束执行脉宽调制，以便调整多个光束的亮度。

关于例示装置的一些实施例可以包括：多个光源；一个或多个衍射层；被配置成与多个光源的照射同步的光学掩模。

对于一些实施例来说，光学掩模可以是空间光调制器(SLM)。

关于例示方法的一些实施例可以包括：从多个发光源中的每一个发光源发射光束；衍射多个光束中的每一个光束，以便产生衍射光束；以及促使光学掩模同步于所述多个光束。

对于一些实施例来说，基于衍射光束中包含的内容来促使光学掩模同步于多个发光元件块可以包括：基于从衍射光束中选择的光束以及衍射光束中包含的内容来确定光学掩模内部的多向显示像素(MDP)的位置；以及渲染光学掩模，其中从衍射光束中选择的光束穿过光学掩模，以及其中渲染光学掩模的处理是与衍射光束中包含的内容同步的。

用于为基于LCD的显示器产生定向背光的例示***的一些实施例可以包括：多个光源；一个或多个校准透镜；一个或多个衍射光栅板；基于所显示的复杂内容同步于特定发光元件的空间光调制器，其中所述特定发光元件是稀疏发光元件(例如μLED)阵列。

关于例示装置的一些实施例可以包括被配置成为基于LCD的显示器产生定向背光的装置。

关于例示装置的一些实施例可以包括多个光源。

关于例示装置的一些实施例可以包括一个或多个校准透镜。

关于例示装置的一些实施例可以包括一个或多个衍射光栅板。

关于例示装置的一些实施例可以包括基于所显示的内容而与特定光源或特定发光元件同步的空间光调制器。

对于例示装置的一些实施例来说，光源或发光元件中的一者或多者可以包括发光元件阵列或μLED。

应该指出的是，所描述的一个或多个实施例中的不同硬件元件被称为“模块”，所述模块会实施(也就是执行和运行等等)在这里结合相应的模块描述的各种功能。这里使用的模块包括被相关领域的技术人员认为与指定的实施方式相适合的硬件(例如一个或多个处理器，一个或多个微处理器，一个或多个微控制器，一个或多个微芯片，一个或多个专用集成电路(ASIC)，一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)，一个或多个存储器设备)。所描述的每一个模块还可以包括可以实施被描述成由相应模块执行的一个或多个功能的可执行指令，并且应该指出的是，这些指令可以采用或包含硬件(即硬连线)指令、固件指令和/或软件指令等形式，并且可以存储在任何适当的非暂时性计算机可读介质或媒体中(例如通常所说的RAM、ROM等等)。

虽然在上文中描述了采用特定组合的特征和要素，但是本领域普通技术人员将会认识到，每一个特征或要素既可以单独使用，也可以以与其他特征和要素进行任何组合的方式使用。此外，这里描述的方法可以在引入到计算机可读介质中以供计算机或处理器运行的计算机程序、软件或固件中实施。关于计算机可读存储介质的示例包括但不局限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、缓冲存储器、半导体存储设备、磁媒体(例如内部硬盘和可拆卸磁盘)、磁光媒体以及光媒体(例如CD-ROM碟片和数字多用途碟片(DVD))。与软件相关联的处理器可以用于实施在WTRU、UE、终端、基站、RNC或任何计算机主机中使用的射频收发信机。

Claims (25)

1.一种用于显示三维3D内容的装置，包括：

可寻址发光元件阵列，被配置成发出相应的光束；

校准光学元件阵列，被配置成将所发出的光束校准成相应的校准光束；

一个或多个衍射光栅层，被配置成将所述校准光束中的每一者衍射成衍射光束；以及

基于所述内容而被同步于所述可寻址发光元件阵列的光学掩模元件阵列，所述内容被包含在所述衍射光束中且要被显示。

2.根据权利要求1所述的装置，

其中所述可寻址发光元件阵列包括多组发光元件，以及

其中所述校准光学元件阵列中的每一个校准光学元件被关联于所述多组发光元件中的特定的发光元件组。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述可寻址发光元件阵列的一个或多个发光元件是从包含μLED和OLED的群组中选择的。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学掩模元件阵列是空间光调制器(SLM)。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学掩模元件阵列是液晶显示器(LCD)。

6.根据权利要求1所述的装置，进一步包括滤色器。

7.根据权利要求1所述的装置，进一步包括光学元件，其中所述光学元件被配置成调整一个或多个所述光学掩模元件的发射方向角。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述光学元件被配置成调整所述一个或多个所述光学掩模元件的所述发射方向角，以便与观看者的观看窗口对齐。

9.根据权利要求1所述的装置，

其中所述可寻址发光元件阵列包括第一多组发光元件和第二多组发光元件，

其中所述第一多组发光元件位于与显示器的中心的距离小于阈值距离的位置，并且被布置成在所述第一多组发光元件中的每一组之间都具有相等的间隔，以及

其中所述第二多组发光元件位于与所述显示器的所述中心的距离大于所述阈值距离的位置，并且被布置成基于所述第二多组发光元件中的每一个发光元件与所述显示器的所述中心的距离而在所述第二多组发光元件中的每一组之间具有不等的间隔。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述一个或多个衍射光栅层是无源的连续衍射结构。

11.一种用于显示三维3D内容的方法，包括：

从可寻址发光元件阵列的每一个发光元件发射光束，以便产生多个光束；

校准所述多个光束中的每一个光束，以便产生多个校准光束；

衍射所述多个校准光束中的每一个校准光束，以便产生多个衍射光束；以及

基于所述内容，促使光学掩模同步于所述可寻址发光元件阵列，所述内容被包含在所述多个衍射光束中且要被显示。

12.根据权利要求11所述的方法，其中促使所述光学掩模同步于所述可寻址发光元件阵列包括：基于所述内容来有选择地传递和阻挡所述衍射光束。

13.根据权利要求12所述的方法，其中基于所述内容来有选择地传递和阻挡所述衍射光束包括：

基于所述内容来对所述光学掩模的控制执行空间复用，以便有选择地传递和阻挡所述衍射光束；以及

基于所述内容来对所述光学掩模的控制执行时间复用，以便有选择地传递和阻挡所述衍射光束。

14.根据权利要求11所述的方法，其中促使所述光学掩模同步于所述可寻址发光元件阵列包括：渲染三维(3D)图像。

15.根据权利要求11所述的方法，其中促使所述光学掩模同步于所述可寻址发光元件阵列包括：

基于从所述多个衍射光束中选择的选定光束以及所述多个衍射光束中包含的所述内容来确定所述光学掩模内部的多向显示像素(MDP)的位置；以及

渲染所述光学掩模，

其中从所述多个衍射光束中选择的所述选定光束穿过所述光学掩模，以及

其中渲染所述光学掩模的处理促使所述光学掩模同步于所述多个衍射光束中包含的所述内容。

16.根据权利要求11所述的方法，其中从每一个发光元件发射所述光束包括：按顺序照亮一系列的三维(3D)场景角投影图像。

17.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：衍射所述多个衍射光束中的每一个衍射光束，以便产生第二多个衍射光束。

18.根据权利要求11所述的方法，其中通过衍射所述多个校准光束中的每一个校准光束来产生具有离轴角分布的所述多个衍射光束。

19.根据权利要求11所述的方法，其中通过促使所述光学掩模同步于所述可寻址发光元件阵列，能够使得所述多个衍射光束中的一个以上的衍射光束依照所述光学掩模的像素穿过所述光学掩模。

20.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：使用一个或多个滤色器来过滤所述多个衍射光束。

21.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：调整所述光学掩模的发射方向角。

22.根据权利要求21所述的方法，其中调整所述光学掩模的所述发射方向角的处理调整所述光学掩模的所述发射方向角以与观看者的观看窗口对齐。

23.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

追踪观看者的眼部位置，

其中促使所述光学掩模同步于所述可寻址发光元件阵列包括：

基于所述观看者的所述眼部位置来选择所述可寻址发光元件阵列的一部分；以及

促使所述光学掩模同步于所选择的所述可寻址发光元件阵列的一部分。

24.根据权利要求23所述的方法，进一步包括：照射所述观看者的面部区域。

25.根据权利要求11-24中任一项所述的方法，进一步包括：对从所述可寻址发光元件阵列的每一个发光元件发射的所述光束执行脉冲宽度调制，以便调整所述多个光束的亮度。

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