用于基于角度滤波增强自动立体3D显示器的图像的方法与流程

用于基于角度滤波增强自动立体3d显示器的图像的方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术为2019年6月21日提交的名称为“用于基于角度滤波增强自动立体3d显示器的图像的方法(method for enhancing the image of autostereoscopic 3d displays based on angular filtering)”的美国临时专利申请序列号62/864,846的非临时提交，并且根据35 u.s.c.
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119(e)要求该专利申请的权益，该专利申请以全文引用的方式并入本文。


背景技术：

3.有多种不同的显示解决方案用于呈现三维(3d)图像。可在使用眼镜或护目镜的系统和可不使用眼镜或护目镜的系统之间进行基于硬件的划分。在这两种系统中，有允许多个用户的技术，也有仅适用于单个用户的技术。然而，只有无护目镜显示器才能提供真正共享的用户体验，而不会阻碍至少在某种程度上将观看者与周围真实世界隔离的结构。对于头戴式显示器(hmd)，隔离级别的范围从完全阻挡自然视野(这是所有虚拟现实(vr)系统的属性)到放置在眼睛前面的轻微阻碍遮阳板或光导(允许增强现实(ar)和混合现实(mr)用户体验)。然而，头戴式设备始终将观看者置于“观看镜”或“窗”后面，使体验感觉不自然。
4.总体而言，无护目镜3d显示解决方案在技术上比带有某种头盔的系统更具挑战性。这是因为一个人可能使用的所有视觉信息都是通过眼睛瞳孔进入人类视觉感知系统的。hmd具有非常接近眼睛的巨大优势，并且它们可覆盖大视野(fov)，其光学结构比任何无护目镜显示器都紧凑得多。它们在产生所需光量方面也可能更有效，因为“观看窗”很小并且在相对固定的位置上有很好的定义。如果想要覆盖观众视野的很大一部分，则无护目镜显示器的物理尺寸通常会很大，而且该系统的制造成本可能会比护目镜高得多。由于用户位置不固定到显示设备，因此为了使图片从多个位置都可见，投影图像在较大的角度范围上散布，这容易导致大部分发射光被浪费掉的情况。这对于电池寿命非常有限的移动设备尤其具有挑战性，并且可能用于在环境光水平高时提供显示图像对比度要求高显示亮度的环境。
5.与无护目镜设备相比，hmd使用的3d图像数据也可能少得多。由于连接到头部的显示系统与眼睛一起移动，因此单个用户不需要多于一个立体视点来观看3d场景。相比之下，不戴护目镜的用户可自由改变3d显示器周围的位置，并且系统通常提供相同3d场景的多个不同“视图”。这将使待处理的3d图像信息量成倍增加。一种减轻无护目镜显示器繁重数据处理负担的方法是使用专门的眼动追踪系统来确定用户的位置和视线。在这种情况下，3d子图像可直接指向瞳孔，而不是扩展到整个周围空间。通过知道眼睛的位置，“观看窗”尺寸可能会大大减小。除了减少数据量之外，眼动追踪还可用于降低功耗，因为光可仅向眼睛发射。这项技术伴随着使用眼动追踪和投影系统的代价，这些系统使用自己的硬件和处理能力，由于子系统的性能有限，这也可能限制可能的观看者数量。
6.用于呈现三维(3d)图像的一种众所周知的技术是立体镜检查。在此方法中，左眼和右眼分别显示两个二维(2d)图像。在无护目镜显示器中，这两个视图通常是通过使用视
差屏障方法或双凸透镜片来生成的，双凸透镜片能够限制一对发光像素的可见性，使得像素只能用指定的眼睛看到。当这些像素对的矩阵用于创建从略微不同的视角拍摄的图像时，就会创建深度感知，并在大脑中组合3d图像。然而，两个2d图像的呈现在感知上与以全3d显示图像不同。一个区别是，头部和眼睛的运动不会提供更多关于被显示对象的信息：2d图像只能呈现相同的两个略有不同的视点。这些类型的系统通常称为3d显示器，尽管立体显示器是更准确的术语。许多立体显示器并不符合真实3d显示器的要求，但所有真实3d显示器也都是立体的，因为它们能够将图像对呈现给观看者的两只眼睛。如果观看者移动到显示器前面的错误位置，则仅使用两个视图可能会导致3d图像“翻转”，或者如果正确的眼睛无法正确看到图像并且大脑无法处理信息，则根本不会出现3d错觉。在最坏的情况下，观看者甚至可能感到恶心，长时间使用低质量的显示器可能会导致头痛和头晕。
7.多视图系统是从普通立体显示器进步了一步的显示器。在这些设备中，光从像素化层发射，微透镜或双凸透镜片将发射光准直成一组光束，这些光束以不同的传播方向离开透镜孔径。当通过根据图像内容调制像素将同一3d图像的多个独特视图投影到不同方向时，光束方向创建立体3d效果。如果对于3d场景仅使用两个像素，则结果是单个用户站在fov中间的立体图像。如果在限定多视图显示单元的边界的一个微透镜下使用多于两个像素，则结果是一组分布在fov上的独特视图，并且多个用户可能会在预定义的观看区域内的不同位置看到立体图像。每个观看者对于相同的3d内容可能有他/她自己的立体视点，并且生成三维图像的感知，从而实现了共享的视觉体验。当观看者围绕显示器移动时，每个新视角的图像都会发生变化，从而使3d错觉更加稳健且令人信服，同时也为个体观看者提供了显著改善的感知显示质量。
8.对于当前相对低密度的多视图显示器，当观看者在设备的前面移动时，视图以逐步方式改变。这一特征降低了3d体验的质量，甚至可能会导致3d感知的中断。为了减轻该问题，已使用多达512个视图测试了一些超多视图(smv)技术。基本思想是生成数量非常多的视图，使两个视点之间的过渡非常平滑。如果来自略微不同视点的至少两个图像的光几乎同时进入眼睛瞳孔，则会产生更加逼真的视觉体验。在这种情况下，运动视差效果更接近自然条件，因为大脑会无意识地预测由于运动引起的图像变化。通过将正确观看距离处的两个视图之间的空间间隔减小到小于眼睛瞳孔大小的值，可满足smv条件。另选地，这两个图像可能会在略微不同的时间点投影到一只眼睛的瞳孔中，但仍然在人类视觉暂留的时间范围内，在这种情况下，图像被感知为连续的。
9.在标称照明条件下，人类瞳孔的直径通常估计为约4mm。如果环境光水平为高(阳光)，则直径可小至1.5mm，在黑暗条件下可大至8mm。smv显示器可达到的最大角密度通常受到衍射的限制，空间分辨率(像素大小)与角分辨率之间存在反比关系。衍射增加了穿过孔径的光束的角展度，并且在密度非常高的smv显示器的设计中可考虑该效应。在使用非常小的显示像素(例如，移动显示器)以及显示器远离观看者的情况下，这可能会成为一个问题。实际上，仅通过空间复用很难实现高角度视图密度，另一种方法是使用额外的时间复用。换句话说，如果无法以足够的投影图像质量同时生成大量视图，则仍然可通过能够顺序生成视图的部件或系统来满足smv条件，但速度如此之快，以至于人类视觉系统将它们感知为同时发生的。
10.已描述了一些仅利用时间复用来创建大量图像的多视图系统。例如，一些系统基
于移动视差屏障的使用。在这些情况下，位于发光像素前面的屏障结构将像素的可见性限制为非常窄的孔径。随着屏障以非常快速的速度移动，图像被按顺序投影到不同的视点。在这些情况下，发光元件的调制速度远远快于屏障移动的速度。一些系统使用空间复用和时间复用的组合。空间复用可使用非常快速的投影仪系统来实现，该投影仪系统生成2d图像，然后将这些图像从移动屏幕反射到不同的方向。屏幕的旋转运动可能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，则可将多于两个图像投影到一只眼睛上。与利用时间复用的此类系统相关的一个问题是，如何利用不太笨重或不太耗能的致动器来产生光学部件的快速移动。所有部件也应足够可靠以供长期使用，这是任何机械运动都难以实现的。光学系统往往具有非常严格的定位公差，并且运动机构中的任何磨损都可能导致图像质量降低。对于平面、坚固且低功耗的移动设备显示器，这些问题尤其严重。
11.一些显示器的一个问题与使用相对较慢的lcd显示器有关。背光模块可产生一组经过单个lcd的定向照明图案，该lcd用作将图像调制到不同方向的光阀。通常用作光源的led的调制速度可能比当前lcd每秒几百个周期的速度快得多。但是，由于所有定向照明图案都经过相同的显示像素，因此显示刷新率成为确定可创建多少无闪烁视图的限制因素。人眼看到光强度调制的极限通常设置为60hz的值。作为示例，可以计算出，如果可以240hz的频率调制lcd显示器，则可使用显示器仅生成4个独特视图，而不会引起图像的眼睛疲劳闪烁。一般来讲，相同的刷新频率限制适用于基于lcd使用的所有3d显示系统。


技术实现要素：

12.在一些实施方案中，抑制降低对比度的停留光以改善多视图自动立体3d显示器的图像质量。可通过使用利用带通薄膜涂层进行的角度滤波来执行杂散光的抑制。
13.在一些实施方案中，薄膜叠堆涂覆在双凸透镜片或微透镜阵列的顶部，并且其基于光线在涂覆的光学界面上的入射角来选择性地阻挡或透射光。由于当发光源离透镜光轴较远时光线入射角大于源离透镜光轴较近时的光线入射角，因此与用于3d图像形成的光相比，角度滤波器涂层操作以选择性地阻挡更多杂散光。
14.在一些实施方案中，提供了一种全多视图3d显示器，该全多视图3d显示器包括在整个光引导光学部件上方的滤波器涂层。
15.用于控制多视图显示系统中的杂散光的一些实施方案包括发光元件阵列和准直光学层，该准直光学层由涂覆有角度滤波器涂层的光学元件的规则或不规则图案构成。光学层基本上以低于阈值量(但小于临界角)的入射角向光学表面结构透射光，并且基本上反射与光学表面的入射角大于阈值角的光。角度滤波器涂层可在光学元件的任一侧或两侧上。角度滤波器涂层可与挡板元件结合使用。在一些实施方案中，以各种图案/配置使用不同的角度滤波器涂层用于不同颜色的光学路径。在一些实施方案中，至少部分地基于所选择的滤波器涂层的属性来选择照明源的光谱。
16.示例性显示设备的一些实施方案可包括：发光层，该发光层包括发光元件的可寻址阵列；光学层，该光学层覆盖在发光层上面，该光学层包括透镜阵列，操作该透镜阵列以基本上准直来自发光层的光；和角度滤波器层，该角度滤波器层沿着从发光层到显示设备的外部的光学路径，操作该角度滤波器以基本上阻挡入射角大于阈值角的光并且基本上发射入射角小于阈值角的光。
17.在示例性显示设备的一些实施方案中，光学层可以是基本上二维的会聚透镜阵列。
18.对于示例性显示设备的一些实施方案，光学层可以是双凸透镜阵列。
19.关于示例性显示设备的一些实施方案，角度滤波器可包括在光学层的至少一个表面上的涂层。
20.在示例性显示设备的一些实施方案中，光学层可包括基本上平坦表面和非平坦表面，并且角度滤波器涂层可在非平坦表面上。
21.对于示例性显示设备的一些实施方案，光学层可包括基本上平坦表面和非平坦表面，并且角度滤波器涂层可在基本上平坦表面上。
22.关于示例性显示设备的一些实施方案，角度滤波器可包括具有多个介电层的干涉滤波器。
23.在示例性显示设备的一些实施方案中，至少多个介电层中的每个介电层的厚度约等于相应层中由发光层发射的光的预定波长的四分之一波长。
24.对于示例性显示设备的一些实施方案，介电层中的至少四个介电层的厚度约等于相应层中光的预定波长的四分之一波长。
25.关于示例性显示设备的一些实施方案，介电层中的至少一个介电层的厚度约等于相应层中的预定波长的二分之一波长。
26.在示例性显示设备的一些实施方案中，角度滤波器层可包括带通干涉滤波器层。
27.对于示例性显示设备的一些实施方案，带通干涉滤波器层可沿着从发光层到显示设备的外部的光学路径。
28.关于示例性显示设备的一些实施方案，角度滤波器层可包括带通干涉滤波器层，并且带通干涉滤波器层可包括在光学层的至少一个表面上的涂层。
29.在示例性显示设备的一些实施方案中，光学层可包括基本上平坦表面和非平坦表面，并且带通干涉滤波器涂层可在非平坦表面上。
30.对于示例性显示设备的一些实施方案，光学层可包括基本上平坦表面和非平坦表面，并且带通干涉滤波器涂层可在基本上平坦表面上。
31.关于示例性显示设备的一些实施方案，带通干涉层可包括具有不同通带的不同干涉层区域。
32.在示例性显示设备的一些实施方案中，带通干涉层可包括：一组红色调谐干涉层区域，该组红色调谐干涉层区域具有基本上针对红光调谐的通带；一组绿色调谐干涉层区域，该组绿色调谐干涉层区域具有基本上针对绿光调谐的通带；和一组蓝色调谐干涉层区域，该组蓝色调谐干涉层区域具有基本上针对蓝光调谐的通带。
33.对于示例性显示设备的一些实施方案，每个发光元件可位于对应的干涉层区域下方，发光元件可位于红色调谐干涉层区域下方，被配置为发射基本上红光，发光元件可位于绿色调谐干涉层区域下方，被配置为发射基本上绿光，并且发光元件可位于蓝色调谐干涉层区域下方，被配置为发射基本上蓝光。
34.关于示例性显示设备的一些实施方案，光学层可以是基本上二维的会聚透镜阵列，角度滤波器层可包括带通干涉滤波器层，带通干涉滤波器层可包括具有不同通带的不同干涉层区域，并且每个干涉层区域可对应于会聚透镜中的相应一个会聚透镜。
35.在示例性显示设备的一些实施方案中，角度滤波器层可以是透明的。
36.对于示例性显示设备的一些实施方案，可进一步操作角度滤波器层以针对入射角大于阈值角的光，将光基本上朝向发光层反射。
37.另一个示例性显示设备的一些实施方案可包括：发光层，该发光层包括发光元件的可寻址阵列；光学层，该光学层覆盖在发光层上面，该光学层包括透镜阵列，操作该透镜阵列以基本上准直来自发光层的光；和带通干涉滤波器层，该带通干涉滤波器层沿着从发光层到显示设备的外部的光学路径。
38.关于另一个示例性显示设备的一些实施方案，光学层可以是基本上二维的会聚透镜阵列。
39.在另一个示例性显示设备的一些实施方案中，光学层可以是双凸透镜阵列。
40.对于另一个示例性显示设备的一些实施方案，带通干涉滤波器可包括在光学层的至少一个表面上的涂层。
41.关于另一个示例性显示设备的一些实施方案，光学层可包括基本上平坦表面和非平坦表面，并且带通干涉滤波器涂层可在非平坦表面上。
42.在另一个示例性显示设备的一些实施方案中，光学层可包括基本上平坦表面和非平坦表面，并且带通干涉滤波器涂层可在基本上平坦表面上。
43.对于另一个示例性显示设备的一些实施方案，带通干涉层可包括具有不同通带的不同干涉层区域。
44.关于另一个示例性显示设备的一些实施方案，带通干涉层可包括：一组红色调谐干涉层区域，该组红色调谐干涉层区域具有基本上针对红光调谐的通带；一组绿色调谐干涉层区域，该组绿色调谐干涉层区域具有基本上针对绿光调谐的通带；和一组蓝色调谐干涉层区域，该组蓝色调谐干涉层区域具有基本上针对蓝光调谐的通带。
45.在另一个示例性显示设备的一些实施方案中，每个发光元件可位于对应的干涉层区域下方，发光元件可位于红色调谐干涉层区域下方，被配置为发射基本上红光，发光元件可位于绿色调谐干涉层区域下方，被配置为发射基本上绿光，并且发光元件可位于蓝色调谐干涉层区域下方，被配置为发射基本上蓝光。
46.对于另一个示例性显示设备的一些实施方案，光学层可以是基本上二维的会聚透镜阵列，并且每个干涉层区域可对应于会聚透镜中的相应一个会聚透镜。
47.示例性方法的一些实施方案可包括：选择性地操作包括发光元件的可寻址阵列的发光层以发射光；在覆盖在发光层上面的光学层处，使用透镜阵列来基本上准直来自发光层的光的至少一部分；以及沿着从发光层到显示设备的外部的光学路径操作角度滤波器层，操作该角度滤波器以基本上阻挡入射角大于阈值角的光并且基本上发射入射角小于阈值角的光。
48.另一示例性方法的一些实施方案可包括：选择性地操作包括发光元件的可寻址阵列的发光层；在覆盖在发光层上面的光学层处，使用透镜阵列来基本上准直来自发光层的光；以及将光沿着从发光层到显示设备的外部的光学路径传输通过带通干涉滤波器层。
附图说明
49.图1a是示出根据一些实施方案的示例性通信系统的系统图。
50.图1b是示出根据一些实施方案的可在图1a所示的通信系统内使用的示例性无线发射/接收单元(wtru)的系统图。
51.图2a是示出根据一些实施方案的从多方向像素(mdp)的中心线处的源点发射的一组示例性光线的示意性平面图。
52.图2b是示出根据一些实施方案的从来自mdp的中心线的源点发射的一组示例性光线的示意性平面图。
53.图3是示出根据一些实施方案的从具有挡板结构的两个相邻mdp发射的一组示例性光线的示意性平面图。
54.图4是示出根据一些实施方案的示例性9视图自动立体3d显示器的示例性观看几何形状的示意性平面图。
55.图5是示出根据一些实施方案的平面多视图显示器出现的示例性观看几何形状问题的示意性平面图。
56.图6是示出根据一些实施方案的用于解决多视图显示器观看几何问题的示例性弯曲显示器的示意性平面图。
57.图7a是根据一些实施方案的示出单个观看者的示例性3d显示器观看几何形状的示意性平面图。
58.图7b是示出根据一些实施方案的多个观看者的示例性3d显示器观看几何形状的示意性平面图。
59.图8a是示出根据一些实施方案的具有测量值(μm)的示例性光学结构的示意性横截面图，其中从位于mdp光轴上的源点发射一组光线。
60.图8b是示出根据一些实施方案的具有测量值(μm)的示例性光学结构的示意性横截面图，其中从位于mdp光轴外的源点发射一组光线。
61.图9是示出根据一些实施方案的利用角度滤波方法的示例性仅水平多视图全彩3d显示结构的示意性后视图。
62.图10是示出根据一些实施方案的利用角度滤波方法的示例性全视差多视图全彩3d显示结构的示意性后视图。
63.图11是示出根据一些实施方案的具有角度滤波器涂层的替代多视图显示器结构的示例性几何形状的示意性横截面图。
64.图12是示出根据一些实施方案的具有两层角度滤波器涂层的示例性替代多视图显示结构的示意性横截面图。
65.图13是示出根据一些实施方案的示例性系统的示意性平面图，其中由三个观察者从2m的距离观看桌面44英寸多视图3d显示器。
66.图14a是根据一些实施方案的示出具有测量值的示例性oled面板像素几何形状的示意性前视图。
67.图14b是示出根据一些实施方案的具有测量值的示例性光学结构的示意性横截面图。
68.图15a是根据一些实施方案的透射率对波长的曲线图，其示出角度滤波器涂层属性。
69.图15b是根据一些实施方案的透射率对入射角的曲线图，其示出针对550nm波长的
角度滤波器涂层属性。
70.图15c是根据一些实施方案的透射率对入射角的曲线图，其示出针对540nm波长的角度滤波器涂层属性。
71.图15d是根据一些实施方案的透射率对入射角的曲线图，其示出针对560nm波长的角度滤波器涂层属性。
72.图16a是示出根据一些实施方案的在模拟中使用的光源的示例性角度分布的曲线图。
73.图16b是示出根据一些实施方案的成像到观看窗距离的单个源的示例性辐照度分布的曲线图。
74.图17a是示出根据一些实施方案的无挡板的未涂覆双凸透镜片在观看窗处的示例性辐照度分布的曲线图。
75.图17b是示出根据一些实施方案的具有挡板的未涂覆双凸透镜片在观看窗处的示例性辐照度分布的曲线图。
76.图17c是示出根据一些实施方案的无挡板的角度滤波器涂覆的双凸透镜片在观看窗处的示例性辐照度分布的曲线图。
77.图17d是示出根据一些实施方案的具有挡板的角度滤波器涂覆的双凸透镜片在观看窗处的示例性辐照度分布的曲线图。
78.以举例的方式而非限制的方式呈现了在各个附图中示出并结合各个附图描述的实体、连接、布置等。因此，关于特定附图“描绘”什么、特定附图中的特定元件或实体“是”或者“具有”什么的任何和所有陈述或其他指示，以及可孤立地且在上下文之外被解读为绝对的并且因此是限制性的任何和所有类似状态，可以仅被适当地解读为以建设性的方式加上从句诸如“在至少一个实施方案中，
……”
。为了简洁和清楚地展示，在详细描述中，这一隐含的前导从句不再重复。
79.用于实现实施方案的示例性网络
80.图1a是示出在其中一个或多个所公开的实施方案可得以实现的示例性通信系统100的示意图。通信系统100可为向多个无线用户提供诸如语音、数据、视频、消息、广播等内容的多址接入系统。通信系统100可使多个无线用户能够通过系统资源(包括无线带宽)的共享来访问此类内容。例如，通信系统100可采用一个或多个信道接入方法，诸如码分多址接入(cdma)、时分多址接入(tdma)、频分多址接入(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)、资源块滤波ofdm、滤波器组多载波(fbmc)等。
81.如图1a所示，通信系统100可包括无线发射/接收单元(wtru)102a、102b、102c、102d、ran 104/113、cn 106、公共交换电话网(pstn)108、互联网110和其他网络112，但应当理解，所公开的实施方案设想了任何数量的wtru、基站、网络和/或网络元件。wtru 102a、102b、102c、102d中的每一者可以是被配置为在无线环境中操作和/或通信的任何类型的设备。作为示例，wtru 102a、102b、102c、102d(其中任何一个均可被称为“站”和/或“sta”)可被配置为传输和/或接收无线信号，并且可包括用户装备(ue)、移动站、固定或移动用户单元、基于订阅的单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(pda)、智能电话、膝上型电脑、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、头戴式显示器(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，在工业和/或自动处理链环境中操作的机器人和/或其他无线设备)、消费电子设备、在商业和/或工业无线网络上操作的设备等。wtru 102a、102b、102c和102d中的任一者可互换地称为ue。
82.通信系统100还可包括基站114a和/或基站114b。基站114a、114b中的每一者可为任何类型的设备，其被配置为与wtru 102a、102b、102c、102d中的至少一者无线对接以促进对一个或多个通信网络(诸如cn 106、互联网110和/或其他网络112)的访问。作为示例，基站114a、114b可为基站收发台(bts)、节点b、演进节点b、家庭节点b、家庭演进节点b、gnb、nr节点b、站点控制器、接入点(ap)、无线路由器等。虽然基站114a、114b各自被描绘为单个元件，但应当理解，基站114a、114b可包括任何数量的互连基站和/或网络元件。
83.基站114a可以是ran 104/113的一部分，该ran还可包括其他基站和/或网络元件(未示出)，诸如基站控制器(bsc)、无线电网络控制器(rnc)、中继节点等。基站114a和/或基站114b可被配置为在一个或多个载波频率(其可被称为小区(未示出))上传输和/或接收无线信号。这些频率可在许可频谱、未许可频谱或许可和未许可频谱的组合中。小区可向特定地理区域提供无线服务的覆盖，该特定地理区域可为相对固定的或可随时间改变。小区可进一步被划分为小区扇区。例如，与基站114a相关联的小区可被划分为三个扇区。因此，在一个实施方案中，基站114a可包括三个收发器，即，小区的每个扇区一个收发器。在一个实施方案中，基站114a可采用多输入多输出(mimo)技术并且可针对小区的每个扇区利用多个收发器。例如，可使用波束成形在所需的空间方向上传输和/或接收信号。
84.基站114a、114b可通过空中接口116与wtru 102a、102b、102c、102d中的一者或多者通信，该空中接口可为任何合适的无线通信链路(例如，射频(rf)、微波、厘米波、微米波、红外(ir)、紫外(uv)、可见光等)。可使用任何合适的无线电接入技术(rat)来建立空中接口116。
85.更具体地讲，如上所指出，通信系统100可为多址接入系统，并且可采用一个或多个信道接入方案，诸如cdma、tdma、fdma、ofdma、sc-fdma等。例如，ran 104/113中的基站114a和wtru 102a、102b、102c可实现无线电技术诸如通用移动电信系统(umts)陆地无线电接入(utra)，其可使用宽带cdma(wcdma)来建立空中接口116。wcdma可包括诸如高速分组接入(hspa)和/或演进的hspa(hspa )之类的通信协议。hspa可包括高速下行链路(dl)分组接入(hsdpa)和/或高速ul分组接入(hsupa)。
86.在一个实施方案中，基站114a和wtru 102a、102b、102c可实现诸如演进的umts陆地无线电接入(e-utra)之类的无线电技术，其可使用长期演进(lte)和/高级lte(lte-a)和/或高级lte pro(lte-a pro)来建立空中接口116。
87.在一个实施方案中，基站114a和wtru 102a、102b、102c可实现无线电技术诸如nr无线电接入，其可使用新无线电(nr)来建立空中接口116。
88.在一个实施方案中，基站114a和wtru 102a、102b、102c可实现多种无线电接入技术。例如，基站114a和wtru 102a、102b、102c可例如使用双连接(dc)原理一起实现lte无线电接入和nr无线电接入。因此，wtru 102a、102b、102c所使用的空中接口可由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。
89.在其他实施方案中，基站114a和wtru 102a、102b、102c可实现诸如ieee 802.11
(即，无线保真(wifi))、ieee 802.16(即，全球微波接入互操作性(wimax))、cdma2000、cdma2000 1x、cdma2000 ev-do、暂行标准2000(is-2000)、暂行标准95(is-95)、暂行标准856(is-856)、全球移动通信系统(gsm)、gsm增强数据率演进(edge)、gsm edge(geran)等无线电技术。
90.图1a中的基站114b可为例如无线路由器、家庭节点b、家庭演进节点b或接入点，并且可利用任何合适的rat来促进诸如商业场所、家庭、车辆、校园、工业设施、空中走廊(例如，供无人机使用)、道路等局部区域中的无线连接。在一个实施方案中，基站114b和wtru 102c、102d可实现诸如ieee 802.11之类的无线电技术以建立无线局域网(wlan)。在一个实施方案中，基站114b和wtru 102c、102d可实现诸如ieee 802.15之类的无线电技术以建立无线个域网(wpan)。在又一个实施方案中，基站114b和wtru 102c、102d可利用基于蜂窝的rat(例如，wcdma、cdma2000、gsm、lte、lte-a、lte-a pro、nr等)来建立微微小区或毫微微小区。如图1a所示，基站114b可具有与互联网110的直接连接。因此，基站114b可不需要经由cn 106访问互联网110。
91.ran 104/113可与cn 106通信，该cn可以是被配置为向wtru 102a、102b、102c、102d中的一者或多者提供语音、数据、应用和/或互联网协议语音技术(voip)服务的任何类型的网络。数据可具有不同的服务质量(qos)要求，诸如不同的吞吐量要求、延迟要求、误差容限要求、可靠性要求、数据吞吐量要求、移动性要求等。cn 106可提供呼叫控制、账单服务、基于移动位置的服务、预付费呼叫、互联网连接、视频分发等，和/或执行高级安全功能，诸如用户认证。尽管未在图1a中示出，但是应当理解，ran 104/113和/或cn 106可与采用与ran 104/113相同的rat或不同rat的其他ran进行直接或间接通信。例如，除了连接到可利用nr无线电技术的ran 104/113之外，cn 106还可与采用gsm、umts、cdma 2000、wimax、e-utra或wifi无线电技术的另一ran(未示出)通信。
92.cn 106也可充当wtru 102a、102b、102c、102d的网关，以访问pstn 108、互联网110和/或其他网络112。pstn 108可包括提供普通老式电话服务(pots)的电路交换电话网络。互联网110可包括使用常见通信协议(诸如传输控制协议(tcp)、用户数据报协议(udp)和/或tcp/ip互联网协议组中的互联网协议(ip))的互连计算机网络和设备的全球系统。网络112可包括由其他服务提供商拥有和/或操作的有线和/或无线通信网络。例如，网络112可包括连接到一个或多个ran的另一个cn，其可采用与ran 104/113相同的rat或不同的rat。
93.通信系统100中的一些或所有wtru 102a、102b、102c、102d可包括多模式能力(例如，wtru 102a、102b、102c、102d可包括用于通过不同无线链路与不同无线网络通信的多个收发器)。例如，图1a所示的wtru 102c可被配置为与可采用基于蜂窝的无线电技术的基站114a通信，并且与可采用ieee 802无线电技术的基站114b通信。
94.图1b是示出示例性wtru 102的系统图。如图1b所示，wtru 102可包括处理器118、收发器120、发射/接收元件122、扬声器/麦克风124、小键盘126、显示器/触摸板128、不可移动存储器130、可移动存储器132、电源134、全球定位系统(gps)芯片组136和/或其他外围设备138等。应当理解，wtru 102可包括前述元件的任何子组合，同时保持与实施方案一致。
95.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核心相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、任何其他类型的集成电路(ic)、状态机等。处理器
118可执行信号编码、数据处理、功率控制、输入/输出处理和/或任何其他功能，这些其他功能使wtru 102能够在无线环境中工作。处理器118可耦合到收发器120，该收发器可耦合到发射/接收元件122。虽然图1b将处理器118和收发器120描绘为单独的部件，但是应当理解，处理器118和收发器120可在电子封装或芯片中集成在一起。
96.发射/接收元件122可被配置为通过空中接口116向基站(例如，基站114a)传输信号或从基站接收信号。例如，在一个实施方案中，发射/接收元件122可以是被配置为传输和/或接收rf信号的天线。在一个实施方案中，发射/接收元件122可以是被配置为传输和/或接收例如ir、uv或可见光信号的发射器/检测器。在又一个实施方案中，发射/接收元件122可被配置为传输和/或接收rf和光信号。应当理解，发射/接收元件122可被配置为传输和/或接收无线信号的任何组合。
97.尽管发射/接收元件122在图1b中被描绘为单个元件，但是wtru 102可包括任何数量的发射/接收元件122。更具体地讲，wtru 102可采用mimo技术。因此，在一个实施方案中，wtru 102可包括用于通过空中接口116传输和接收无线信号的两个或更多个发射/接收元件122(例如，多个天线)。
98.收发器120可被配置为调制将由发射/接收元件122传输的信号并且解调由发射/接收元件122接收的信号。如上所指出，wtru 102可具有多模式能力。因此，收发器120可包括多个收发器，以便使wtru 102能够经由多种rat(诸如nr和ieee 802.11)进行通信。
99.wtru 102的处理器118可耦合到扬声器/麦克风124、小键盘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)并且可从其接收用户输入数据。处理器118还可将用户数据输出到扬声器/麦克风124、小键盘126和/或显示器/触摸板128。此外，处理器118可从任何类型的合适存储器(诸如不可移动存储器130和/或可移动存储器132)访问信息，并且将数据存储在任何类型的合适存储器中。不可移动存储器130可包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、硬盘或任何其他类型的存储器存储设备。可移动存储器132可包括用户身份模块(sim)卡、记忆棒、安全数字(sd)存储卡等。在其他实施方案中，处理器118可从未物理上定位在wtru 102上(诸如，服务器或家用计算机(未示出)上)的存储器访问信息，并且将数据存储在该存储器中。
100.处理器118可从电源134接收电力，并且可被配置为向wtru 102中的其他部件分配和/或控制电力。电源134可以是用于为wtru 102供电的任何合适的设备。例如，电源134可包括一个或多个干电池组(例如，镍镉(nicd)、镍锌(nizn)、镍金属氢化物(nimh)、锂离子(li-ion)等)、太阳能电池、燃料电池等。
101.处理器118还可耦合到gps芯片组136，该gps芯片组可被配置为提供关于wtru 102的当前位置的位置信息(例如，经度和纬度)。除了来自gps芯片组136的信息之外或代替该信息，wtru 102可通过空中接口116从基站(例如，基站114a、114b)接收位置信息和/或基于从两个或更多个附近基站接收到信号的定时来确定其位置。应当理解，在与实施方案保持一致的同时，该wtru 102可通过任何合适的位置确定方法来获取位置信息。
102.处理器118还可耦合到其他外围设备138，该其他外围设备可包括提供附加特征、功能和/或有线或无线连接的一个或多个软件模块和/或硬件模块。例如，外围设备138可包括加速度计、电子指南针、卫星收发器、数字相机(用于照片和/或视频)、通用串行总线(usb)端口、振动设备、电视收发器、免提耳麦、模块、调频(fm)无线电单元、数
字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏播放器模块、互联网浏览器、虚拟现实和/或增强现实(vr/ar)设备、活动跟踪器等。外围设备138可包括一个或多个传感器，该传感器可为以下一者或多者：陀螺仪、加速度计、霍尔效应传感器、磁力计、方位传感器、接近传感器、温度传感器、时间传感器；地理位置传感器；测高计、光传感器、触摸传感器、磁力计、气压计、手势传感器、生物识别传感器和/或湿度传感器。
103.wtru 102可包括全双工无线电台，对于该全双工无线电台，一些或所有信号的传输和接收(例如，与用于ul(例如，用于传输)和下行链路(例如，用于接收)的特定子帧相关联)可为并发的和/或同时的。全双工无线电台可包括干扰管理单元，该干扰管理单元用于经由硬件(例如，扼流圈)或经由处理器(例如，单独的处理器(未示出)或经由处理器118)进行的信号处理来减少和/或基本上消除自干扰。在一个实施方案中，wtru 102可包括半双工无线电台，对于该半双工无线电台，传输和接收一些或所有信号(例如，与用于ul(例如，用于传输)或下行链路(例如，用于接收)的特定子帧相关联)。
104.鉴于图1a至图1b以及图1a至图1b的对应描述，本文参照以下中的一者或多者描述的功能中的一个或多个功能或全部功能可由一个或多个仿真设备(未示出)执行：wtru 102a-d、基站114a-b和/或本文所述的任何其他设备。仿真设备可以是被配置为模仿本文所述的一个或多个或所有功能的一个或多个设备。例如，仿真设备可用于测试其他设备和/或模拟网络和/或wtru功能。
105.仿真设备可被设计为在实验室环境和/或运营商网络环境中实现其他设备的一个或多个测试。例如，该一个或多个仿真设备可执行一个或多个或所有功能，同时被完全或部分地实现和/或部署为有线和/或无线通信网络的一部分，以便测试通信网络内的其他设备。该一个或多个仿真设备可执行一个或多个功能或所有功能，同时临时被实现/部署为有线和/或无线通信网络的一部分。仿真设备可直接耦合到另一个设备以用于测试目的和/或可使用空中无线通信来执行测试。
106.该一个或多个仿真设备可执行一个或多个(包括所有)功能，同时不被实现/部署为有线和/或无线通信网络的一部分。例如，仿真设备可在测试实验室和/或非部署(例如，测试)有线和/或无线通信网络中的测试场景中使用，以便实现一个或多个部件的测试。该一个或多个仿真设备可为测试设备。经由rf电路(例如，其可包括一个或多个天线)进行的直接rf耦合和/或无线通信可由仿真设备用于传输和/或接收数据。
具体实施方式
107.在一些实施方案中解决的问题
108.一些当前可用的平板型无护目镜多视图显示器的功能仅基于空间复用。在一种全景成像方法中，发光像素的行或矩阵被放置在双凸透镜片或微透镜阵列的后面，并且每个像素被投影到显示结构前面的唯一视图方向。发光层上的发光像素越多，可生成的视图就越多。为了获得高质量的3d图像，每个视图的角度分辨率可在至少1.0
°‑
1.5
°
的范围内。然而，高分辨率显示器可能会产生杂散光问题，即相邻视图应彼此充分分离，以便创建清晰的立体图像，但同时它们应非常紧密地堆积，以便提供高角分辨率和从一个视图到下一个视图的平滑过渡。
109.基于双凸透镜片或微透镜的多视图3d显示器通常具有杂散光图像对比度降低的
许多不同的根本原因。所有光学系统都表现出一些来自光学表面不规则性(粗糙度和形状误差)的杂散光以及来自光机特征(如光圈和透镜安装架)的光散射。基于全景成像的3d显示器可能会因使用双凸透镜或微透镜结构而出现问题，其中成像光学形状在显示区域上并排重复。当一个光学形状改变为下一个光学形状时，会出现边界线，该边界线的形状不会将光线折射到正确的方向，并且会散射一些杂散光。发光源通常还具有相当宽的发射图案，这意味着光可能会在比用于图像投影的一个投影的孔径更多的范围内扩展。光击中相邻透镜会导致次要图像投影到错误的方向。如果观看者用另一只眼睛同时看到这些次要视图中的一个次要视图，并用另一只眼看到一个正确的视图，则感知到的图像可能会翻转到错误的取向，并且3d图像将严重失真。
110.图2a是示出根据一些实施方案的从多方向像素(mdp)的中心线处的源点发射的一组示例性光线的示意性平面图。作为示例，图2a呈现了从位于一个多方向像素(mdp)204的光轴处的一个源点发射的一组光线。mdp 204可包括成像透镜形状和其正下方的源组的组合。此组合在多视图显示器中重复使用，并形成一个具有多个独特图像方向的3d显示图像像素。微透镜阵列(mla)202可以此类方式布置，即单个透镜形状的焦距与源和透镜之间的光学距离相同。这意味着源自单个源点并击中透镜-空气界面的光线弯曲到基本上相同的角度方向，从而使投影的光线平行。作为示例，图2a示出了彼此平行的光线r3(218)和r4(220)。
111.图2a中所示的光线r6(224)和r7(226)表示预期投影图像方向。位于光轴上的单个图像点发射这两条光线，这两条光线投影到与光轴相同的方向。从同一点发射的所有其他图示光线都击中相邻的透镜表面。光线r1(214)和r2(216)在mla 202材料-空气界面处经历全内反射(tir)，因为入射角a1(206)和a2(208)对于透射来说太大。光线r3(218)和r4(220)在该界面处具有较小的入射角，它们被透射到界面的另一侧并弯曲到角度a3(210，212)。由于光线通过错误透镜成像，因此投影的视图现在是源的次要图像。在真实生活中的3d显示器中，旨在沿光轴方向示出的图像也会同时沿方向a3(210，212)显示。光线r5(222)再次以超过tir极限的角度击中透镜材料-空气界面并被反射回来。在这种情况下，透镜材料-空气界面类似于自然角度滤波器，其阻挡入射角太陡的光线的传播。
112.图2b是示出根据一些实施方案的从来自mdp的中心线的源点发射的一组示例性光线的示意性平面图。图2b示出了使用相同光学设计生成的另一组示例性光线，但现在源点位于距光轴距离(spd)230处。在这种情况下，光线r4(248)、r5(250)、r6(252)和r7(254)被透射穿过透镜材料-空气界面并弯曲到方向a4(238)，该方向现在是预期视图方向。由于源并不位于光轴上，因此投影视图方向也是偏轴的。除了预期视图外，现在在预期方向的两侧还存在两个附加的次要视图方向a3(236)和a5(240)。在真实生活中的多视图显示器中，所有这三个视图方向现在都具有相同的图像内容。由于源点现在位于mdp 204的右边界附近，因此发射的大部分光都击中右侧的下一个透镜表面。光线r9(258)、r10(260)和r11(263)被投影到接近预定视角a4(238)的角度a5(240)，但投影到光轴的另一侧。在预期mdp 204的左侧，光线r3(246)和r2(244)被弯曲到角度a3(236)，该角度进一步远离预期视图方向。从这两个次要图像方向来看，传播到方向a5(240)的光线比投影到角度a3(236)的光线对3d图像质量具有更严重的杂散光影响，因为它们接近预期显示视野(fov)。另一条光线在预期mdp 204的左侧，光线r1(242)也弯曲远离预期视图方向。预期mdp 204、r13(266)和r14(268)右
侧的光线弯曲远离预期视图方向。光线r8(256)和r12(264)在mla 202材料-空气界面处经历全内反射(tir)，因为入射角a1(232)和a2(234)对于透射来说太大。
113.图3是示出根据一些实施方案的从具有挡板结构的两个相邻mdp发射的一组示例性光线的示意性平面图。图3呈现了与图2a至图2b中相同的示例性光学设计，但现在具有来自两个相邻mdp(mdp1(304)和mdp2(306))的光线组r4(318)、r5(320)、r6(322)和r16(342)、r17(344)、r18(346)。在这种情况下，透镜之间还增加了一组吸光挡板310，以便减少杂散光的量。现在形成一系列光学孔径308，这限制了可投影到系统外的光线的位置。例如，光线r1(312)、r3(316)、r10(330)、r12(334)、r13(336)、r15(340)、r22(354)和r24(358)将作为杂散光投影到显示器外，但现在挡板阻挡了它们的传播。由于一些杂散光被抑制，这可能会在一定程度上提高图像质量。然而，仍存在杂散光通过相邻的透镜孔径离开该结构。光线r2(314)、r8(326)、r9(328)、r14(338)、r20(350)和r21(352)是这些杂散光的一些示例，当它们穿过用于在相邻mdp 304、306上形成图像的光学孔径308时，这些杂散光不能被机械挡板结构310阻挡。可使用具有可调孔径的系统来阻挡这些杂散光线路径，该孔径可以不同的时间间隔阻挡光线的通过。在这种情况下，系统可能需要额外的空间光调制器(slm)(例如，lcd面板)和在光发射器与slm之间具有同步的时间复用。光线r7(324)、r11(332)、r19(348)和r23(356)在mla 302材料-空气界面处经历全内反射(tir)，因为入射角对于透射率来说太大。
114.图4是示出根据一些实施方案的示例性9视图自动立体3d显示器的示例性观看几何形状的示意性平面图。图4示出了9视图3d显示器的示例性观看几何形状。单独的视图由3d多视图显示器402投影到特定fov 404，并且投影方向的锥体在特定观看距离处形成观看窗410。期望将小于观看者眼睛之间的距离(平均为约64mm)的单个源图像投影到观看窗。例如，位置1(406)处的观看者将用右眼看到投影到方向1(412)的主视图，并且用左眼看到投影到方向3(414)的主视图。由于这两个方向的图像内容是从两个不同的视点渲染的，因此观看者能够形成立体3d图像。然而，还存在次要视图方向，即通过阵列中的相邻透镜投影的杂散光图像。这些视图可从预期fov 404的边缘开始，并且它们在视图方向方面具有错误的图像内容。这意味着，如果观看者在所显示的观看几何形状中处于位置2(408)，则右眼仍会看到到方向9(416)的正确图像投影，但左眼会看到旨在用于视图方向1(418)的图像的次要投影。在此类情况下，图像将被翻转，并且感知到的3d内容将严重失真。
115.图5是示出根据一些实施方案的平面多视图显示器出现的示例性观看几何形状问题的示意性平面图。期望将来自显示器502的不同部分的相同视图方向投影到观看窗处的相同位置，因为像素fov应在观看者508的眼睛处重叠。如果fov不重叠，则3d图像的某些部分无法形成，或者两只眼睛会得到错误的图像，并且可能无法看到3d图像。如果fov之间存在不匹配，则观看者也可以从显示器的某些部分看到次要杂散光视图方向，从而使图像略微失真。这种情况如图5所示，其中示例性平面9视图3d显示器502仅将视图投影到表面法线方向。中央显示像素将正确的主视图1(510)和3(512)投影到观看者的两只眼睛，并在显示器的中心形成适当的立体3d图像。然而，由于fov 504、506不完全重叠，显示器边缘像素将视图投影到观看者眼睛之外，并且仅来自预期3d图像的另一侧的次要视图(例如，次要方向7(514)和9(516))是可见的。这意味着显示器的边缘显示了错误的图像对，并且整个图像严重失真。
116.图6是示出根据一些实施方案的用于解决多视图显示器观看几何问题的示例性弯曲显示器的示意性平面图。为了使方向像素fov 604、606在指定的观看距离处重叠，显示器602可例如以特定半径弯曲，或者可使用例如平面菲涅耳透镜片将投影光束方向转向特定点。也可以使用无额外聚焦光学器件的平面显示器并将像素的位置朝向显示器边缘偏移。然而，在这种情况下，投影到次要视图方向的杂散光的量增加，同时投影到预期视图方向的光的量减少。图6示出了通过弯曲显示表面602来使各个显示方向像素fov 604、606重叠的示例。如果显示器的曲率正确，则从显示器的不同部分投影的所有视图方向(例如，包括主要方向4(610，612)和6(614，616))将在观看者608的位置处精确重叠，并且可看到相干的3d图像。在这种情况下，次要杂散光视图618、620将被投影到观看窗之外。
117.图7a是根据一些实施方案的示出单个观看者的示例性3d显示器观看几何形状的示意性平面图。图7b是示出根据一些实施方案的多个观看者的示例性3d显示器观看几何形状的示意性平面图。重叠光束fov不仅形成平面观看窗，而且在观看者面部周围形成有深度的观看区域。此观看区域的尺寸确定允许观看者头部移动的量。双眼瞳孔应同时在该区域内，以便使立体图像成为可能。图7a和图7b示出了图像区域702、752的两个不同示例性观看几何形状的示意图。在第一图示情况下(图7a)，单个观看者坐在显示器前面，并且双眼瞳孔都被小的观看区710覆盖，小的观看区通过窄光束fov 704、706、708实现。该区域的最小功能宽度由眼睛瞳孔距离(平均约64mm)确定。小的宽度还意味着观看距离变化的较小公差，因为窄fov 704、706、708在最佳观看位置的前方和后方开始快速地彼此分离。第二情况(图7b)呈现了一种观看几何形状，其中光束fov 754、756、758非常宽，使得可以在观看区760内且在不同观看距离处具有多个观看者。在这种情况下，位置公差也很大。
118.可根据用例通过改变光束fov来设计观看区的大小。这可通过增加光发射器行的宽度或通过改变光束准直光学器件的焦距来完成。不幸的是，较小的焦距意味着较大的投影体素，并且可能期望增加焦距以获得更好的空间分辨率。这意味着在光学设计参数(如空间/角度分辨率、透镜焦距和fov)之间存在折衷情况，并且可针对每个用例分别平衡设计。
119.较短的透镜焦距可用于增加fov，但这也意味着发射器更靠近透镜孔径，并且更多的光会击中阵列中的相邻透镜，从而产生杂散光。对于非常短的焦距和大的孔径尺寸，次要视图可能会变得非常明亮，尤其是在显示器的边缘处，这些视图需要朝向观看区域的中心倾斜。明亮的次要视图可能会限制观看区域的大小，并通过例如在各个透镜之间的边界处留下一些未使用的像素来强制缩小fov。这样，显示器光学结构的杂散光属性会对多视图3d显示器的性能规格和使用舒适度产生影响。
120.角度调谐薄膜光学滤波器
121.薄膜滤波器是一种类型的光学部件，可用于选择性地透射光波长。这些滤波器包括薄膜涂层叠堆，这些薄膜涂层具有可变的折射率和精确控制的厚度，其尺寸范围与光的波长相同(例如，约1/4波长及以上)。对于光入射角、偏振和波长的某些组合，由于光波的相长干涉/相消干涉，涂层叠堆要么透射，要么阻挡/反射入射光。
122.已开发出一组薄膜滤波器，用于通过旋转具有专门设计的薄膜涂层叠堆的平面光学部件来调谐光谱透射窗的位置。此类滤波器在us20110170164a1中有所描述。这些部件基于这样一种现象，即当入射角从表面法线方向增加到较大角度时，薄膜叠堆的透射光谱朝向较短波长偏移。此类滤波器的期望属性包括例如透射曲线中的陡峭边缘、对光偏振不敏
感和广泛范围的可用角度。一些可用部件具有所有这些属性，并且它们可针对不同的中心波长和透射窗尺寸进行定制设计。角度调谐滤波器通常用于如荧光显微镜、光谱成像和电信等应用。
123.角度调谐薄膜滤波器通常具有设计的中心透射波长(以0
°
光入射角定义)和透射窗(其宽度以纳米为单位定义)。透射窗的边缘被设计为陡峭的，以便在部件旋转角度与透射波长之间具有清晰的关系。在下面更详细地讨论的真实世界情况下呈现一组示例性角度调谐滤波器光学参数。此滤波器的一些光学属性在图15a至图15d中用一组曲线图呈现。在示例性滤波器中，中心波长被设置为绿色550nm，并且在最大95％时的透射窗宽度被设置为25nm。在0％透射最小值时的透射窗宽度被设置为30nm，使得光谱窗边缘相当陡峭。
124.角度调谐薄膜滤波器的一种光学属性是光谱透射窗偏移，这可能是通过旋转涂有薄膜叠堆的部件引起的。所使用的部件通常是附接到旋转机械安装架的平面玻璃窗。随着滤波器相对于准直光的入射光束方向转动，光谱窗位置发生偏移，并且输出光束颜色发生变化。另选地，如果光束光谱宽度很窄，则例如在激光的情况下，滤波器可用于完全阻挡透射。为了使波长调谐属性覆盖尽可能宽的跨度，滤波器被设计成具有大的角度工作范围。当倾斜角度为60
°
时，图15a至图15d中呈现的示例性滤波器具有60nm的光谱窗偏移。
125.示例性实施方案的概述
126.本公开提供了通过利用角度滤波来抑制全景成像3d多视图系统中的杂散光的系统和方法。薄膜叠堆涂覆在双凸透镜片或微透镜阵列的顶部。薄膜叠堆的属性被选择成使得其基于光线在涂覆的光学界面上的入射角来选择性地阻挡或透射光。由于当发光源离透镜光轴较远时光线入射角大于源离透镜光轴较近时的光线入射角，因此与用于3d图像形成的光相比，角度滤波器涂层操作以选择性地阻挡更多杂散光。在一些实施方案中，角度滤波器涂层是基本上连续的涂层。
127.本文描述的系统和方法可基于全景成像来减少在多视图3d显示器中遇到的杂散光。所呈现的光学涂层使其易于应用于基于双凸透镜片或微透镜的当前使用的3d显示光学结构。
128.在一些实施方案中使用的薄膜结构是平面的，并且不会给现有的显示光学器件增加太多厚度，这在需要紧凑的显示器结构时是有益的。
129.示例性系统和方法在创建满足smv条件的非常密集的多视图图片时可能特别有用，从而实现高质量的3d图像体验。在smv系统中，图像视图方向是紧密堆积的，并且使用机械手段无法有效地进行次要视图方向阻挡。本文所述的示例性系统和方法使得可将杂散光抑制结构直接添加到光学路径，这可能比机械挡板更有效。挡板还为系统添加了吸光孔，这会降低图像亮度，并且挡板需要精确的机械对准，这在示例性角度滤波器涂层实施方案中是不需要的。
130.由于角度滤波器能够抑制次要杂散光峰，因此它们可能会在预期fov与次要视图可见的区域之间产生清晰的间隙。这意味着可以创建这样一种设计，当观看者刚好移出预期fov时，图像将完全淡出。这使观看者的边界清晰，并显著提高了显示使用的舒适度，因为fov可能会保持更大，并且不会混淆预期观看区域的开始位置。
131.在一些实施方案中，角度滤波器可用于消除中央视图和侧视图之间的亮度差异。视图之间的亮度不均匀可能会导致需要在不同的动态范围内驱动源部件，这需要进行校
准。如果使用角度滤波器可以实现更好的角度范围均匀，则对源部件驱动校准的需求较少，并且源部件可被设计成用于更均匀的动态范围。
132.示例性角度滤波器
133.本公开呈现了通过利用角度滤波来抑制全景成像3d多视图系统中的杂散光的实施方案。薄膜叠堆涂覆在双凸透镜片或微透镜阵列的顶部。选择薄膜叠堆的属性，以便基于光线在涂覆的光学界面上的入射角来选择性地阻挡或发射光。由于当发光源离透镜光轴较远时光线入射角大于源离透镜光轴较近时的光线入射角，因此与用于3d图像形成的光相比，角度滤波器涂层能够选择性地阻挡更多的杂散光。
134.图8a至图8b示出了示例性结构的示意图，其中微透镜阵列(mla)涂覆有充当角度滤波器的薄膜叠堆。mla可以是由聚苯乙烯或其他材料制成的聚合物片材。放置在片材底部的一组源通过微透镜成像到一组准直光束，该组准直光束基于其在每个透镜下方的位置传播到不同的角度方向。阵列中的单个透镜与其下方的源矩阵一起形成多方向显示器像素(mdp)。在此实施方案中，单个示例性mdp单元的宽度为1mm。
135.在一些实施方案中，通过将双凸透镜或微透镜片涂覆有具有不同折射率材料的精确控制的薄膜层，直接在透镜表面的顶部形成角度滤波器。示例性涂层材料为nb2o5和sio2，它们可作为交替层施加，厚度范围为例如70nm至140nm。涂层叠堆的总厚度可为例如约15μm。涂层被设计成具有陡峭边缘的光谱透射窗，其中心位于与光源光谱发射峰成0
°
入射角的位置。当光线到光学界面的入射角从透镜表面法线方向倾斜时，该窗朝向较小波长偏移。在图8a至图8b中呈现的示例情况下，透镜表面上的角度滤波器涂层被设计成发射基本上所有以低于20
°
的角度击中界面的光线，并且将基本上所有其他光线反射回发光层，在那里它们被吸收到背板基板或发光部件。
136.图8a是示出根据一些实施方案的具有测量值(μm)的示例性光学结构的示意性横截面图，其中从位于mdp光轴上的源点发射一组光线。图8a呈现了mla 802的示例，其中源点位于mdp的光轴处，示例性宽度804为1000μm。mla 802示出为具有1500μm的示例性高度830。发射的光线s6和s7分别以19
°
和6
°
的角度与滤波器界面相遇并被透射。mla材料802与空气之间的透镜表面曲率和折射率差使两条光线都朝向平行于光轴810的方向弯曲。这些光线表示用于在多视图显示中心0
°
观看方向形成图像的图像光束。光线s1以65
°
的角度发射。光线s3从同一点发射，以10
°
的入射角击中相邻的透镜表面，并且也被透射。该光线在界面处弯曲到51
°
的角度，并且其形成在显示器预期fov外传播的次要杂散光图像投影。光线s4将成像到与s3相同的方向，但当其以31
°
的角度击中角度滤波器涂层828时，滤波器反射光线而不是透射光线。图8a中呈现的所有其他光线(s1、s2和s5)也以高于20
°
截止角的入射角(分别为50
°
、44
°
和57
°
)与滤波器表面相遇，并且它们基本上在光学结构内被反射。因此，涂层828能够抑制一些杂散光，否则会降低多视图图像质量。
137.图8b是示出根据一些实施方案的具有测量值(μm)的示例性光学结构的示意性横截面图，其中从位于mdp光轴外的源点发射一组光线。图8b呈现了具有与图8a中相同的光学设计的另一示例情况，但现在源点位于距光轴0.4mm处。mdp示出为具有1000μm的示例性宽度804。mla802示出为具有1500μm的示例性高度830。示例性源点显示为在130
°
的范围内发射光线。光线s4、s5和s6分别以14
°
、1
°
和15
°
的入射角在指定的透镜表面处击中角度滤波器涂层828。(为清楚起见，并未明确说明所有角度。)由于所有这些角度均低于20
°
截止角，因
此光线s4、s5和s6被透射并折射到与mdp光轴成26
°
的角度。这些光线s4、s5和s6表示用于在多视图显示26
°
观看方向形成图像的图像光束。光线s2、s10、s11和s13分别以10
°
、17
°
、1
°
和20
°
的入射角击中相邻透镜的表面。这些光线s2、s10、s11和s13分别从显示表面法线透射和折射到61
°
、36
°
、36
°
、68
°
的角度，并且表示在预期显示器fov外传播的杂散光次要图像光束。光线s9也将折射到此方向，但因为涂覆表面处的入射角是33
°
，光线s9基本上被角度滤波器828阻挡，并且一些杂散光被抑制。类似地，光线s1、s3、s7、s8、s12和s14分别具有23
°
、37
°
、30
°
、53
°
、55
°
、31
°
的入射角，并被角度滤波器828阻挡。如果角度滤波器截止角被选择为16
°
而不是20
°
，则杂散光线s10也将基本上衰减，而不影响图像光线s4、s5和s6。此示例显示了如何将光学设计和滤波器设计参数拟合在一起以便获得期望的结果。
138.从图8b可以看出，光线s7将被成像到与图像光束光线s4、s5和s6相同的方向，但随着入射角为30
°
，光线s7被角度滤波器828阻挡。该示例示出，一些预期光也可被角度滤波器828衰减。因此，期望滤波器以这样的方式被配置，即角截止被定位到比用于图像形成的光更多的杂散光被阻挡的角度。这样，可改善多视图显示信噪比。当滤波器828可直接应用于光学孔径而不会对全景成像光学系统的预期功能造成太大干扰时，与定位在光学路径外部的机械挡板相比，它在抑制杂散光方面可能更有效。
139.对于一些实施方案，显示设备(诸如图8b所示的示例)可包括发光层，该发光层包括发光元件的可寻址阵列；光学层，该光学层覆盖在发光层上面，该光学层包括透镜阵列，操作该透镜阵列以基本上准直来自发光层的光；和角度滤波器层，该角度滤波器层沿着从发光层到显示设备的外部的光学路径，操作该角度滤波器以基本上阻挡入射角大于阈值角的光并且基本上发射入射角小于阈值角的光。在一些实施方案中，角度滤波器层是透明的。例如，对于入射角大于阈值角(诸如20
°
)的光，可操作角度滤波器层以将光基本上朝向发光层反射。示例性显示设备可包括：发光层，该发光层包括发光元件的可寻址阵列；光学层，该光学层覆盖在发光层上面，该光学层包括透镜阵列，操作该透镜阵列以基本上准直来自发光层的光；和带通干涉滤波器层，该带通干涉滤波器层沿着从发光层到显示设备的外部的光学路径。显示设备可执行一种方法，该方法包括：选择性地操作包括发光元件的可寻址阵列的发光层以发射光；在覆盖在发光层上面的光学层处，使用透镜阵列来基本上准直来自发光层的光的至少一部分；以及沿着从发光层到显示设备的外部的光学路径操作角度滤波器层，操作该角度滤波器以基本上阻挡入射角大于阈值角的光并且基本上发射入射角小于阈值角的光。另一示例性显示设备可执行一种方法，该方法包括：选择性地操作包括发光元件的可寻址阵列的发光层；在覆盖在发光层上面的光学层处，使用透镜阵列来基本上准直来自发光层的光；以及将光沿着从发光层到显示设备的外部的光学路径传输通过带通干涉滤波器层。
140.薄膜角度滤波器的功能基于滤波器光谱透射窗随光入射角偏移的现象。因此，光透射波长与入射角之间存在关系。如果使用宽光谱范围光源，则角度滤波方法按角度分离颜色。为了解决这一点，在一些实施方案中，该方法仅可使用相对窄的光谱带源。
141.适合所提出的滤波技术的光源的一个示例是μled，其具有约20nm-30nm的典型光谱宽度。具有三种不同颜色(红色、绿色和蓝色)的部件可用于全彩显示。单色μled(uv/蓝色)和用于三种颜色转换的包覆量子点荧光材料也是一种可行的选择。也可使用具有白色背光和相对宽的透射窗滤色器的lcd显示器，但此类显示器具有数十纳米的光谱宽度，因此
角度滤波可能不如使用μled那样有效。一些实施方案的替代光源是激光二极管或vcsel(竖直腔面发射激光器)，其光谱宽度低于1nm。对于此类源，截止角可能非常尖锐，并且如果存在任何与角度相关的着色，则由于其有限的颜色分辨率，人眼无法检测到光谱差异。
142.图9是示出根据一些实施方案的利用角度滤波方法的示例性仅水平多视图全彩3d显示结构的示意性后视图。在全彩多视图显示器的一些实施方案中，微透镜或双凸透镜片可被分成例如三个不同的交错条带或区域，它们都具有针对三个不同的颜色源中央发射波长调谐的不同角度滤波器属性。图9示出了一个示例性显示结构的示意性前视图。显示器被设计用于投影七个水平视图。每个多方向显示器像素902具有七个红色、绿色和蓝色单独可单独寻址光源，这些可单独寻址光源在竖直定向的双凸透镜片904后面以水平行(诸如行912a、912b)组装。在此示例中，每行914、916、918中的像素均具有相同的颜色。片材904具有三个交替的水平角度滤波器区域906、908、910，其与正确的色源行对准。由于每个滤波器区域906、908、910被设计成具有以其下方的源为中心的光谱透射窗，因此可最小化着色效应。不同区域906、908、910可通过利用网格掩模和三级涂覆工艺来制造，其中不同区域906、908、910被顺序地涂覆。对于一些实施方案，光学层可以是双凸透镜阵列。
143.图10是示出根据一些实施方案的利用角度滤波方法的示例性全视差多视图全彩3d显示结构的示意性后视图。图10呈现利用角度滤波的全彩多视图显示结构的另一示例。在这种情况下，显示器具有全视差，因为独特的视图可同时投影到竖直方向和水平方向上。单色源1004、1006、1008的矩阵被放置在具有用于每种颜色的专用角度滤波器涂层的微透镜后面。可例如通过组合来自两个绿色、一个红色和一个蓝色多向子像素的输出来形成多方向三色像素1002。人类视觉系统对颜色的空间分辨率灵敏度低于对亮度的空间分辨率灵敏度，并且此类像素结构可用于优化三种不同颜色的使用，以获得更高的感知分辨率。对于每种颜色使用专用角度滤波器涂层的一些实施方案具有在竖直方向和水平方向上增加分辨率的益处，因为绿色子像素可用于显示比红色和蓝色更高的空间分辨率图像。此技术在许多例如使用被称为拜耳矩阵的具有光检测像素的布置的数字相机系统中使用。具有专用于不同源颜色的不同微透镜的一个潜在益处是，可分别针对每种颜色专门设计透镜。由于光学材料折射率对于每种颜色略有不同，因此可通过使表面曲率对于红色、绿色和蓝色来源略有不同来解决色散问题。示例性光学层是基本上二维的会聚透镜阵列。在显示设备的一些实施方案中，发光元件可位于对应的干涉层区域下方，使得位于红色调谐干涉层区域下方的发光元件被配置为发射基本上红光，位于绿色调谐层区域下方的发光元件被配置为发射基本上绿光，并且位于蓝色调谐干涉层区域下方的发光元件被配置为发射基本上蓝光。示例性显示设备可包括干涉层区域和光学层，该光学层是基本上二维的会聚透镜阵列，使得每个干涉层区域对应于相应的会聚透镜。
144.本文描述的角度滤波技术可与除微透镜阵列之外的光学层一起使用。例如，本文描述的技术可用马赛克光学层来实现。在一些实施方案中，可通过使用例如定向子像素矩阵中的一些白色像素来改变涂层布置以增强亮度。此特征可例如用于高动态范围(hdr)图像。在这种情况下，由于定向着色，白色像素可能不使用角度滤波器。然而，在一些情况下，可采用着色作为优点，例如，借助滤波成彩色光的白色发射，将显示器颜色饱和度校准到不同的投影方向。当白光经过将颜色透射窗连接到入射角的角度涂层时，自然会发生定向着色。通过将源及其发射方向与投影透镜表面几何形状适当对准，可将不同的颜色投影到不
同的方向。
145.图11是示出根据一些实施方案的具有角度滤波器涂层的替代多视图显示器结构的示例性几何形状的示意性横截面图。在这种情况下，双凸透镜或微透镜结构不能直接到达源层，并且成像元件放置在远离发光源的位置。反转光学部件，以便获得透镜焦距、孔径大小、显示fov和观看次数的最佳组合。此类情况的一个示例是当像素位于相对厚的保护玻璃窗1104后面时，如在例如移动电话oled显示器的情况下。当透镜部件反转时，透镜形状能够在空气和透镜材料之间的mla 1102第一界面处准直成像光束。这些准直光束以平行光束的形式击中光学片材的第二表面。角度滤波器涂层1108可被应用于此第二透镜材料-空气界面，该第二透镜材料-空气界面是平面的，这可能使得更容易在整个显示器表面上均匀地制造多个薄涂层。该部件还可具有额外的渐变折射率(grin)涂层1106，其设计用于针对特定角度涂层设计微调光线角。这些层可由不同折射率材料制成，并且它们可稍微更厚，在几微米的范围内。grin层1106还可具有通过例如斜角材料沉积方法制成的定制折射率曲线，该方法用于多孔材料产生和折射率调谐。
146.如图11中的实施方案可能非常适合于使用角度涂层1108，因为发射到预期观看方向1110的光线比发射到杂散光次要观看方向1112的光线具有更小的入射角。在图11中，角度a1(1114)呈现期望光线束的方向，并且角度a2(1116)显示来自同一发射点的次要杂散光图像的方向。通过将滤波器截止角直接放置在所需和不需要的光线角度之间，可阻挡大部分杂散光离开光学结构。使用多于一个透镜部件层可提供将角度滤波器层定位到全景成像光学结构的更好的可能性，并且如果角度涂层被视为设计过程的组成部分，则有可能获得对杂散光性能的更大改进。
147.图12是示出根据一些实施方案的具有两层角度滤波器涂层的示例性替代多视图显示结构的示意性横截面图。在此示例中，源在相对薄的保护窗1208后面，其仍然抑制与源直接接触，但允许在光学更好的取向上使用双凸透镜片，其中弯曲表面面向远离源的方向。对于一些实施方案，该布置还允许相邻多方向像素之间的低挡板/支撑结构1206，在挡板1206之间有空气1204。第一角度滤波器层1210涂覆在mla 1202的平面表面上，并且第一角度滤波器层1210滤除高于指定数值孔径(na)角值1222的发射光线。这有助于阻挡一些光线进入mla 1202，否则这些光线会击中相邻的透镜表面。由于可用光学部件迫使挡板结构1206变浅，因此仍然存在一些光线路径从保护窗侧1208和专用透镜的开口底部孔径侧穿过这些阻挡结构1206。这些光线被应用于弯曲透镜表面的第二角度滤波器涂层1212阻挡。附加的grin层1216可帮助将一些光线路径弯曲到朝向第二涂层的更有利的角度。在第一角度滤波器充分限制了源na 1222之后，grin层1216还可稍微加宽方向像素的可实现fov。两个角度滤波器涂层1210、1212一起形成角度窗，所有光线都必须通过该角度窗。示例性结构允许传播到设计视图方向1214的光线以角度a1传播(1220)。通过选择性使用光学几何形状，此角度窗可被配置为阻挡比旨在用于图像形成的光多得多的杂散光，如1218a、1218b所示。
148.对于一些实施方案，显示设备可包括角度滤波器，该角度滤波器是在光学层的至少一个表面上的涂层。光学层可包括基本上平坦表面和非平坦表面。角度滤波器涂层可位于光学层的非平坦表面上或基本上平坦表面上。角度滤波器层可包括带通干涉滤波器层，并且带通干涉滤波器层可包括在光学层的至少一个表面上的涂层。带通干涉滤波器涂层可位于光学层的非平坦表面上或基本上平坦表面上。
149.示例性干涉滤波器
150.在一些实施方案中，角度滤波器是用介电薄膜干涉滤波器实现的。介电薄膜干涉滤波器可包括具有不同折射率的至少两种材料的多个层，在相应材料内的厚度约为光的预定波长的四分之一波长。每个此类层可称为四分之一波长层。薄膜干涉滤波器可包括具有相对较高和相对较低折射率的两种不同材料的交替层。在一些实施方案中，介电薄膜干涉滤波器包括至少四个四分之一波长层。
151.在一些实施方案中，介电薄膜干涉滤波器是带通滤波器。除了多个四分之一波长层之外，介电薄膜带通滤波器还可包括至少一个半波长层，其厚度约为相应材料内光的预定波长的二分之一波长。可通过根据已知技术选择各层的不同数量、厚度和折射率来调谐介电薄膜干涉滤波器的属性(包括通带)。
152.在一些实施方案中，可针对不同区域选择不同的通带。例如，覆盖在红色像素上面的滤波器区域可针对红光调谐，覆盖在绿色像素上面的滤波器区域可针对绿光调谐，并且覆盖在蓝色像素上面的滤波器区域可针对蓝光调谐。
153.介质薄膜带通滤波器的通带对于不同的入射角是不同的。因此，一些以小入射角落入通带内(并因此被透射)的光波长却以较大入射角落入通带外(并被反射)。在一些实施方案中，薄膜带通滤波器因此可用作角度滤波器。
154.显示设备的一些实施方案可包括至少四个介电层，其厚度约等于相应层中的光的预定波长的四分之一波长。显示设备可包括角度滤波器，使得角度滤波器包括带通干涉滤波器层。带通干涉滤波器层可沿着从发光层到显示设备的外部的光学路径。带通干涉层可包括具有不同通带的不同干涉层区域。
155.示例性实施方案的性能
156.图13是示出根据一些实施方案的示例性系统的示意性平面图，其中由三个观察者从2m的距离观看桌面44英寸多视图3d显示器。图13是示出示例性用例的观看条件的平面图。在图13的实施方案中，具有44寸多视图3d屏幕的显示器1302放置在距三个观看者1304、1406、13082m观看距离1314处。显示器的fov 1312是41
°
，使得可同时向多个观看者显示图像以实现共享体验。显示器是弯曲的，以便在指定的观看距离处重叠来自显示区域所有部分的投影视图方向。使用基于定制单色oled面板和双凸透镜片的显示结构创建总共47个水平视图。由于显示器是为无限数量的观看者共享3d成像而设计的，因此不使用眼动追踪，并且所有视图都是同时生成的。次要视图1316、1318作为杂散光投影到预期观看窗的两侧，从与中心方向偏离24
°
的角度(1320)开始。
157.图14a是根据一些实施方案的示出具有测量值的示例性oled面板像素几何形状的示意性前视图。图14b是示出根据一些实施方案的具有测量值的示例性光学结构的示意性横截面图。图14a至图14b示出了在图13的示例中使用的oled像素和显示器光学结构1402的示意图和测量值。具有9μm(1412)x90μm(1408)像素和10μm(1414)x100μm(1410)像素间距的单色oled面板1452用于创建不同的视图图像。示例性oled像素几何形状1402沿竖直方向1406显示每列3个子像素，以及沿水平方向1404显示每行15个子像素。由聚苯乙烯制成的1mm厚(1460)双凸透镜片(mla)1454将像素图像投影到41
°
(1474)的设计fov。透镜间距为0.5mm(1466，1472)且焦距为1mm。角度滤波器薄膜叠堆1456直接涂覆到双凸透镜表面。透镜之间的印刷线充当减少杂散光的挡板。oled面板1452中的三个像素在透镜之间的边界线处
保持暗，以便进一步减少杂散光的量。每个透镜下最外层像素的中心之间的距离为0.46mm(1468)。在一些实施方案中，每个单元具有47个子像素，其产生对水平方向的独特视图。单元的最外层像素从oled面板1452发射到透镜中心的光线以13
°
的角度发射(1462)。由单元的最外层像素发射到与相邻单元相关联的透镜中心的杂散光以15
°
的角度发射(1464)。此类杂散光线在穿过透镜后弯曲成24
°
的角度(1476)。在透镜之间，可存在印刷挡板1458。示例性印刷挡板的宽度为0.15mm(1478)。透镜的半径可为0.39mm(1470)。
158.图15a是根据一些实施方案的透射率对波长的曲线图，其示出角度滤波器涂层属性。图15a至图15d是示出角度滤波器涂层的光学属性的曲线图。图15a的角度滤波器透射率对波长的曲线图示出了在三种不同的光线入射角(0
°
(1512)、30
°
(1510)和60
°
(1508))以及平均偏振下光波长和滤波器透射率之间的关系。0
°
入射角的透射窗与绿色550nm的源中心发射波长相匹配。源的光谱宽度为20nm，这意味着滤波器在此标称角度下透射最大95％的入射光。
159.图15b是根据一些实施方案的透射率对入射角的曲线图，其示出针对550nm波长的角度滤波器涂层属性。图15b的表面透射率对波长的曲线图示出了在550nm波长处入射角与透射率之间的关系。角度滤波器透射迹线1530示出在入射角大于约12
°
的中心波长处基本上没有光透射。图15b还示出了具有平均偏振的裸聚苯乙烯-空气界面的透射迹线1528。
160.图15c是根据一些实施方案的透射率对入射角的曲线图，其示出针对540nm波长的角度滤波器涂层属性。图15c的表面透射率对波长的曲线图示出了在540nm波长处入射角与透射率之间的关系。角度滤波器透射迹线1550示出在入射角大于约18
°
的中心波长处基本上没有光透射。对于较低的540nm波长，透射角度窗略大。图15c还示出了具有平均偏振的裸聚苯乙烯-空气界面的透射迹线1548。
161.图15d是根据一些实施方案的透射率对入射角的曲线图，其示出针对560nm波长的角度滤波器涂层属性。图15d的表面透射率对波长的曲线图示出了在550nm波长处入射角与透射率之间的关系。角度滤波器透射迹线1570示出在入射角大于约6
°
的中心波长处基本上没有光透射。对于较高的560nm波长，透射角度窗略小。图15d还示出了具有平均偏振的裸聚苯乙烯-空气界面的透射迹线1568。
162.图16a是示出根据一些实施方案的在模拟中使用的光源的示例性角度分布的曲线图。为了测试图13至图15的系统的光学功能，使用商业光学模拟软件opticsstudio 17执行一组光线跟踪模拟。将三个9μm宽的源放置在双凸透镜结构下，焦距长度为1mm。一个源位于透镜的光轴上，两个源放置在轴线两侧相距0.23mm的位置处。图16a的源角度分布曲线图示出了归一化强度与入射角的关系。源的角散度设置为高斯分布，半高宽(fwhm)值为
±
34
°
，如图16a所示。对于这种角度分布，单个源发射的光能够轻松到达接下来的两个相邻透镜孔径，尤其是在0.23mm偏轴点处。
163.图16b是示出根据一些实施方案的成像到观看窗距离的单个源的示例性辐照度分布的曲线图。图16b的源图像辐照度曲线的曲线图示出了在指定观看距离处的单个、中心定位的9μm宽源的归一化强度与位置的关系。由于挡板和角度滤波，分布曲线纯粹的高斯分布。fwhm宽度为30mm，整个图像宽度为约55mm，远低于两个眼睛瞳孔之间的平均距离。这意味着单个源的图像仅在2m的观看距离内对一只眼睛可见，并且可通过光学设计创建立体图像。
164.进行了四种不同的比较模拟，以便显示角度滤波器涂层对杂散光减少的影响。图17a至图17d示出了由双凸透镜成像到距观看窗2m的三个源的模拟辐照度分布。
165.在所有模拟辐照度分布曲线图中，高而窄的中央峰来自中央源，该光主要透射穿过预期透镜。该峰的高度用于将辐照度分布归一化到最大值1。位于
±
750mm位置的侧峰来自透镜中心的每一侧上的两个单独源。它们用于预期fov内的极端视图。这些峰远低于中央峰，因为源发射的大部分光击中相邻透镜并在曲线图中的
±
890mm位置处创建显示为附加峰的次要像素杂散光图像。
166.图17a是示出根据一些实施方案的无挡板的未涂覆双凸透镜片在观看窗处的示例性辐照度分布的曲线图。图17a示出了无挡板的未涂覆双凸透镜片的分布。图17a是归一化辐照度对位置的曲线图，其显示在无任何杂散光抑制结构的情况下，在中心图像峰和侧视图图像峰之间将存在一些均匀扩展的杂散光。此源自在双凸透镜之间的边界形状处散射的光线。辐照度值仅为中心峰的约1％，但当光大面积扩展时，其在使用所有视图时会累积，并且可能会显著降低图像对比度。图17b示出通过在透镜之间添加印刷挡板，可几乎完全阻挡杂散光的这一部分。
167.图17b是示出根据一些实施方案的具有挡板的未涂覆双凸透镜片在观看窗处的示例性辐照度分布的曲线图。图17b示出如何通过在透镜之间添加设计的吸光印刷挡板来减少杂散光。图17b是归一化辐照度对位置的曲线图，其示出单独的挡板不能阻挡传播到次要图像方向的杂散光。在图17a和图17b中，
±
750mm位置处设计的极端侧视图峰与位于
±
890mm位置处的次要图像峰融合在一起。在实践中，这意味着如果观看者眼睛位于fov的极边缘，则次要峰将导致大量降低对比度的杂散光。此次要视图投影也会令人困惑地示出非常不同的图像，因为其旨在投影到fov的另一侧。由于从预期视图到移动图像的过渡是连续的，因此预期观看窗和fov外区域之间的边界将变得模糊。这一特征会使边缘视图实际上无法使用，并且它们通过加宽发射器矩阵中各个双凸透镜之间未使用像素的间隙来强制减小fov。
168.图17c是示出根据一些实施方案的无挡板的角度滤波器涂覆的双凸透镜片在观看窗处的示例性辐照度分布的曲线图。图17c示出了在无挡板情况下角度滤波器涂层对杂散光抑制的影响。图17c是归一化辐照度对位置的曲线图，其示出角度滤波器涂层的全部效果。在这种情况下，透镜之间无挡板，并且在视图峰之间也存在一些杂散光。这些杂散光辐照度值现在已降低了约40％至60％，因为角度滤波器切断了一些光传播角度。这种效果很明显，但由于这种杂散光组分的广泛扩展和累积性质，可能仍然不够充分。在侧视图峰中可能会看到大得多的效果，因为
±
750mm位置处的预期视图现在与
±
890mm处的次要图像峰完全分离。这意味着角滤波器能够在预期fov和次要视图可见的区域之间创建清晰的间隙。该间隙的宽度大于眼睛瞳孔之间的平均距离的两倍，这意味着如果观看者刚好移到预期fov之外，则图像将完全淡出。这使观看者的边界清晰，并显著提高了显示使用的舒适度，因为fov可能会保持更大，并且不会混淆预期观看区域的开始位置。
169.图17d是示出根据一些实施方案的具有挡板的角度滤波器涂覆的双凸透镜片在观看窗处的示例性辐照度分布的曲线图。图17d示出了在有挡板情况下角度滤波器涂层对杂散光抑制的影响。图17d是归一化辐照度对位置的曲线图。
170.通过比较图17a和图17c的中央和侧视图辐照峰值，可看到角度滤波器的另一个潜
在益处。在无滤波器情况下，侧视图图像的亮度仅为投影到中心的图像亮度的45％。可调整源动态范围以补偿此差异，以便在所有方向上获得均匀明亮的图像。当使用角度滤波器时，侧峰相对较高，距中心峰约60％，并且不需要进行动态范围调整。当如图17d所示将挡板与角度滤波器一起添加时，这种益处略微减小。这两种杂散光抑制特征都可用于良好的多视图3d图像，但角度滤波器通常比单独的挡板提供更大的益处。
171.需注意，所描述的实施方案中的一个或多个实施方案的各种硬件元件被称为进行(即，执行、实行等)本文结合相应模块所描述的各种功能的“模块”。如本文所用，模块包括相关领域的技术人员认为适合于给定具体实施的硬件(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)。每个所述的模块还可包括用于执行被描述为由相应模块执行的一个或多个功能的可执行指令，并且需注意，这些指令可采取以下指令的形式或包括以下指令：硬件(即，硬连线)指令、固件指令、软件指令等，并且可被存储在任何合适的一个或多个非暂态计算机可读介质(诸如通常称为ram、rom等)中。
172.尽管上文以特定组合描述了特征和元素，但本领域的普通技术人员将理解，每个特征或元素可单独使用或以与其他特征和元素的任何组合来使用。另外，本文所述的方法可在结合于计算机可读介质中以供计算机或处理器执行的计算机程序、软件或固件中实现。计算机可读存储介质的示例包括但不限于只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)、寄存器、高速缓存存储器、半导体存储器设备、磁介质(诸如内置硬盘和可移动磁盘)、磁光介质和光介质(诸如cd-rom磁盘和数字通用光盘(dvd))。与软件相关联的处理器可用于实现用于wtru、ue、终端、基站、rnc或任何主计算机的射频收发器。