自动立体显示器制造技术

一种自动立体显示设备，包括具有可寻址像素的显示阵列。该显示设备包括用于提供由显示阵列（６１）的像素发射出的准直光（６０）的装置，和柱面透镜（６３）。提供扫描装置（６４），在所述显示屏上连续扫描；并且还提供按照与显示屏中开口的扫描频率相应的速率改变显示阵列（６１）上图像信息的装置（６９）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包括显示阵列的自动立体显示设备，其中显示阵列包括若干可寻址像素和用于对显示阵列中的像素进行寻址的装置。
技术介绍
从美国5,969,850可了解到开篇段落中所述类型的自动立体显示设备。基本来说，可通过使用立体照片对(指向观察者双眼的两幅不同图像)、全息技术或显示器中的多个平面来产生三维效果。利用多平面技术构造立体图像，其中用三维体积中所谓的三维像素取代二维像素。大部分多平面显示器的缺点在于，三维像素产生光，但不阻挡光。这就导致透明物体，使所显示图像毫不夸张地产生模糊和令人不愉快的表现。立体显示器不存在这一问题。有多种方法来产生立体图像。图像可时分多路传输到二维显示器上，不过需要观察者佩戴具有例如LCD快门的眼镜。在显示立体图像的同时，可通过使用安装在头部的显示器，或者通过使用偏光镜(从而由正交偏振光产生图像)将图像引导到适当的眼睛。观察者佩戴的眼镜有效地将视图发送到每只眼睛。使眼镜中的快门或偏振片与帧速同步，以控制发送过程。为了防止发生闪烁，帧速度必须是二维同等图像的两倍，或者分辨率是二维同等图像的一半。该系统的缺点是，两个图像仅产生有限的“环顾”能力。此外，要想产生任何效果，都必须佩戴眼镜。这对于那些不习惯佩戴眼镜的观察者而言是不令人愉快的，且对于那些已佩戴眼镜者也是一个潜在的问题，因为附加的一对眼镜通常并不适合。并非在靠近观察者眼睛处，也可以在显示屏处利用分割屏来分裂两个立体图像，该分割屏如视差屏障(parallax barrier)(如US5,969,850中所示)。尽管在不需要特殊眼镜即可观看三维图像的意义上这些显示器是自动立体的，不过它们通常仅对空间中某一固定位置处的一个观察者起作用。观察区非常狭窄。在该观察区外部，观察者会看到多个图像或立体倒影，导致令人极为不满意的视图。实际上这意味着，对于许多应用而言，例如在起居室内，观察区太小以至于观察者必须坐在一个特定点处才能看到三雏图像。提供多视像的解决方案是以分辨率为代价的。从美国专利US5,969,850了解到的设备，通过使用动态视差屏障，即其中屏障的狭缝在屏幕上移动的视差屏障，来解决窄观察区的问题。尽管可按照US5,969,850中所述的方法得到多视图自动立体显示器，不过上述原理的缺点在于效率低。所发射的光中仅很少量穿过动态视差屏障。例如，如果使用具有1000个狭缝的视差屏障显示器(从而具有1000个子帧)，则水平分辨率为1000个像素。不过，光照射视差屏障的整个背侧，后者阻挡了99.9％的光。因此，对于电视应用而言，至少需要非常高的光强度才能产生足够亮的图像。尽管通过使动态屏障的数个狭缝同时透光可提高效率，不过依然存在效率非常差的主要问题，并且为了能使用数个狭缝，必须要综合考虑不同观察方向的量。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供能进行自动立体观看的已知设备的一种替代方案，且效率提高。为此，根据本专利技术的设备的特征在于，该显示设备包括用于提供由显示阵列的像素发射出的准直光的装置；柱面透镜，用于沿垂直于柱面透镜纵轴的方向使显示阵列上显示的图像聚焦；该设备还包括包含若干开口的显示屏，在工作中显示阵列上所显示的图像聚焦在开口上；扫描装置，在显示屏上的所述开口上连续扫描；以及按照与显示屏中开口的扫描频率相应的速率改变显示阵列上的图像信息的装置。在本专利技术概念中，准直光指的是被限制在相对较窄角度内，通常小于10度，优选小于5度且最好处于大约2度内的光。在本专利技术的框架内，“准直”意味着在至少一个方向、即扫描方向上准直，不必在两个方向上准直，即不必也在垂直于扫描方向的方向上准直。实际上，常常表示在水平方向(左右方向)上准直，而在垂直方向(上下)上的准直将要少得多或者不明显，或者可能要少得多或者不明显。利用显示阵列与显示屏之间的正柱面透镜，通过将二维显示阵列投影到由该柱面透镜形成的一条垂直线上，而在显示屏上构成每条垂直线的观察方向。在一帧时间内，利用扫描装置，例如且优选旋转反射镜或多面镜，从左到右(或相反方向)扫描显示屏上的开口。对于每条垂直线，在二维显示屏上显示一个新图像。因此，显示阵列必须足够快，即当显示屏上使用例如50Hz的帧速且使用1000个柱面透镜时，显示阵列的改变速率必须为50*1000＝50kHz。存在这种设备，如基于铁电液晶和微镜阵列的LCD。根据本专利技术的设备的优点在于，由于利用了显示阵列发射出的所有光，实现了高效率，此外通过简单地改变发送给显示阵列的信息，可以在三维模式以及在二维模式下使用该设备，因而该设备是二维-三维兼容的。该设备具有大量观察区域，无需使用护目镜，或者不会具有非常低的效率。为了增加总视角，优选在显示屏上或显示屏附近使用柱面透镜。如果没有这些元件，则对于家用电视应用而言视角将太小。此外，优选在显示阵列与显示屏之间使用透镜，以减小光程长度，从而减小显示设备的深度。为了获得良好的显示屏性能，优选使二维显示器的(子)帧速度与扫描装置的扫描良好同步，例如与旋转反射镜或多面镜的转速良好同步。在优选实施例中利用反馈机制来实现上述目的，该机制利用指示光传感器(例如光电二极管)的指示信号来检测显示屏背侧上光束的位置。在优选实施例中，该设备在扫描装置与显示屏之间设有狭缝荫罩板。为了获得良好的性能，必须保证打算落到柱面透镜上的图像实际上落到柱面透镜上。在扫描装置与显示屏之间通过使用狭缝荫罩板，抵消了光程的轻微失准，代价是降低了显示器的亮度。在另一优选实施例中，显示屏设有指示光传感器以及面对扫描装置的侧面，并且来自指示光传感器的信号反馈回扫描装置。由下面所述的实施例显然可以得出本专利技术的这些和其他方面，并将参照实施例进行说明。附图说明在附图中图1说明显示设备的基本原理。图2说明分裂两个立体图像的视差屏障的基本原理。图3A和3B说明屏障和双凸透镜屏的原理。图4说明基本视差屏障显示器所遇到的问题。图5表示一种已知的多视图设备。图6表示根据本专利技术的显示设备。图7、8和9说明根据本专利技术实施例显示设备的另一示例。附图并未依照比例绘出。通常，在附图中用相同附图标记表示相同元件。具体实施例方式图1表示一种显示设备。对于三维电视机而言，需要独立发光的多个观察方向。在家用装置中，观察距离约为3米，人坐在大约3米宽的长沙发椅上，参见图1。因此，需要至少为60度的视角。我们的眼睛彼此相距6∶5厘米。为了使每只眼睛获得不同的图像，显示器必须在至少3m/6∶5cm＝300/6∶5＝50个方向上发光。在人移动头部时为了获得没有不连续过渡的三维图像，三维电视机应当在远多于50个，比如至少100个方向上发光。图2说明分裂两个立体图像的视差屏障的基本原理。两个立体图像的垂直线交替地显示在例如具有背光的空间光调制器(例如LCD)上。视差屏障7的光栅结构保证观察者4的每只眼睛能看到适当立体图像(5，6)。图3A说明视差屏障的使用。在常规屏障自动立体显示系统中，屏障31设置在显示阵列32前面。将立体图像对的左和右图像分成垂直条。左图像条32L和右图像条32R交替地置于阵列32上。在屏障31中形成狭缝31A。定位狭缝31A，使观察者的左眼4L仅能看到该对图像中的左图像条32L，右眼4R仅能看到右图像条32R。观察者重建三维完整图像。现在参照图3B，说明类似的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动立体显示设备，包括具有若干可寻址像素的显示阵列，和用于寻址该显示阵列中的像素的装置，其特征在于该显示设备包括用于提供由显示阵列（６１）的像素发射出的准直光（６０）的装置，用于沿着垂直于柱面透镜纵轴的方向使显示阵列上所显示的图像聚焦的柱面透镜（６３），该设备还包括具有多个开口的显示屏（６６），在工作中显示阵列上显示的图像聚焦在开口上，还包括扫描装置（６４），用于在所述显示屏的开口上连续扫描，以及按照与显示屏中开口的扫描频率相应的速率改变显示阵列（６１）上图像信息的装置（６９）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WL伊泽曼，MPCM克里恩，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]