自动立体显示器制造技术

用于显示运动图象的三维视频显示器，包括在其上全息图象的连续帧被显示的屏幕（４），一平行光源（６），它可能是来自单一的方向或与连续帧的扫描同步反复通过一系列分散的方向被扫描到屏幕上，该装置使得三维运动图象在能屏幕上被观察到。图象屏幕（４）可以是光学编址的空间光调制器（ＯＡＳ ＬＭ），并且可以包括前与后极板（８、９），极板包含一铁电体的或向列的或长间距胆甾醇型液晶材料（１３）的层以及一光敏层（１５）。在两层之间是一反射层（１４）。前后极板（８，９）带有被安排在可单独寻址的像素的ｘ，ｙ矩阵中的电极（１０、１１）。投影装置（１）把图象投影到光敏层（１５）以改变液晶层（１３）的光的反射性能。因而当液晶层（１３）被激光光源（６）按顺序扫描时，横过该层的变化的反射率把全息图象序列提供给观看者。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在视频显示器上的三维(3D)视频图象的显示。术语“视频”被认为是能够在总体上提供一个运动图象的静止图象连续帧的显示。大多数运动的显示，例如电视(视频)和电影，是二维的。对于许多应用来说，二维运动图象是足够的，因为观察者能够从图象的运动中获得立体信息。在非运动(静止)的显示中，二维显示是最通用的而且造价非常低廉，例如通过照相复制、印刷、摄影制造。二维图象通过幅振(暗度和/或颜色)随图象中的位置变化的显示被提供。真实的三维静止显示能够通过例如使用照相底板的全息技术提供。其它3D效果能够通过一种被通称为自动立体成象的技术提供。借助在全息照相中振幅或相位的变化，能够在全息底片中提供三维图象。观察者通过每一只眼睛从显示的不同位置(距离和角度)看到稍微不同的图象。在这两个显示类型之间的巨大差异是所需要信息量的不同，对三维图象的情况至少需要一个数量级的更多的数据。全息图象已经使用液晶装置显示，但是具有视野非常窄的缺点，即立体效应只是在一个窄的角度范围内被观察。运动视频显示是通过以足够高的速率显示静止图象帧形成的，其速率使得观察者不能察觉各个帧而是看到连贯的运动。为了显示具有运动的3D图象，需要的数据速率比容易和可便宜得到的数据速率高得多，特别是对于大的显示。根据本专利技术的一个方面，上述的视角问题通过一个包括空间光调制器(SLM)的三维显示器被解决，在其中一个图案的重复序列由平行光照射，该平行光与全息照相同步通过一系列分散的方向反复地扫描。在本说明书中被使用的术语″图案″意味着相位和/或振幅方面的二维变化，它能够包括全息照相、自动立体分布或待投影的图象。根据本专利技术的三维视频显示器包括-其上能够显示数据图案的连续帧的屏幕；-能够与连续帧的扫描同步地通过一系列分散的方向反复扫描的平行光源；-能够使观看者观察到三维运动图象的装置。该屏幕可以取液晶光阀或光学编址空间光调制器(OASLM)的形式。一种典型的OASLM包括一光敏材料层可操作用于改变与液晶材料的相邻层上的电压，并且从而当用平行光源扫描时改变其反射性能。例如光敏材料可以是非晶硅。另一方面，光敏层可以是光敏二极管的矩阵，二极管被照射能够发射电信号。OASLM的可由在其内面上带着列条状电极的前透射极板、紧邻的液晶层、例如被配置成象小岛状的分散斑的铝反射层、非晶硅层、和在其内面上带有行条状电极的后透射极板构成。光敏层可被安排供接收视频图案用。在一种实施方案中，视频图案作为一系列各自形成一个视野的空间分离图案被成象在光调制层上，用多个视野共同形成代表单一全息照相的一幅显示的帧。这种从多个较小的片段形成大的显示的技术可被用在另一实施方案中，以在单一光源照射时提供大区域的投影显示。它使小的快速编址的光调制器能在一幅完整的帧已被成像时被切换的动用较慢的光阀上形成合成显示。扫描可以由激光光源阵列提供，该激光光源阵列可被设置在光学上安排于图象屏幕前的透镜的焦面或邻近该焦面处。各个激光器之间的角度可大约是光从全息照相发散出的最大角度。增加激光器的数量将改进在所观察显示器中的视角。为了获得彩色显示，三个不同频率的激光器被使用。视频图象可以来自在硅层上由铁电体液晶材料层形成的投影仪，硅层具有可分别寻址的象素x，y阵列并且能极快地多路编址。投影仪可以通过一个光栅投影其图象，例如该光栅由两个垂直放置的透光和不透光线交替的线性光栅形成。另一方面该投影仪可以是一个视频成像器并且使其输出对准光敏层。待显示的视频图象可以按照传统方式获得并且被存储用于继续的显示。例如，对象可以被以不同角度放置在对象前面的多个摄像机成像，以按照时间顺序映射该对象。理想地，在视频显示器上的图象应该如由全息照相所记录的三维图象，以致当观察者移近或远离显示器时视差方面的改变能被看到，而且因此观察者能够通过从不同视点并且通过使用双目视觉察看图象来测定深度。全息照相只是高分辩率的显示并且有可能在液晶显示器上显示视频全息照相。然而液晶层往往会有至少1.5μm厚，因此液晶上的像素势必不小于2或3μm，从而在液晶显示器上的全息照相的视野很少是多于几度的。而且，以这样的方式制作视频全息照相的显示器的分辨率与液晶显示器尺寸的比价是不经济的。三维图象还可以使用自动立体象素化的方法被显示，其中的屏幕包含像素的二维阵列，每个像素阵列不发生兰伯特反射(如同对二维图象的显示)而以射线方向函数的方式控制光强。实现自动立体显示的一种简单方式是利用在透镜焦面上的一个连续扫描的点光源照射液晶显示器。在任一瞬间，透镜和光源产生的光线全部沿一个普通的方向传播，并且如果光线的方向与立体目标在液晶显示器上适当视图的显示同步，那时眼睛将自始至终综合到三维图象。在此的问题是，为了避免观察者看到闪烁，液晶显示器必须快速切换，而且对于质量优良的三维图象这又是不经济的。除非全部观察者的位置是已知的，则三维图像几乎不可避免地要求数据速率大于用于二维图象的一个数量级。三维显示的任何设计方案都应该提供一种处理这些数据的方法，但是数据速率越高，把数据传送到屏幕上的传输线路所能容纳的容量就越小，因此屏幕就越小。的确能够廉价地实现具有高帧速率的小型显示，例如通过在硅衬底上放置一层铁电体液晶，或利用数字微反射镜装置或阴极射线管。但是用户需要大的三维图象，而且甚至利用能显示三维图象的装置，把图象放大到一个可用尺寸的效果也是使得视野过于窄。如果数据被并联传送，传输线效果就变得较少相关，并且这就是在光阀(或光学编址的液晶显示器)上所发生的，光阀包含光敏层和例如液晶的光调制层的分层结构。当电压被加在光敏层和光调制层共同的两端时，则投影到光敏层的图象被传输跨越到光调制层，并且非晶硅/铁电体液晶光阀具有几千赫的帧速率。而且，在光阀中的层原则上是非摹制的，所以能够得到用作一个高分辩率、高帧速率液晶显示的装置而不必用高分辨率光刻技术的价格。如果把来自小显示器的图象投影到光阀的背面上，则有可能从比较便宜的部件组合成能够投射高分辨率二维图象的装置，并且各种结构已被提出。光阀能够大于液晶显示器，因而能具有较高的分辨率，但是如果液晶显示器的图象被多路传输通过光阀而使其在每个光阀帧内一个接一个地编址光阀的相邻区域，则液晶显示器仍然能够编址光阀的所有部分。与投影相关的放大使得这些结构不合适用于三维图象的显示，但是由于它们是非摹制的，所以光阀原则上能够被做得与电视屏幕一样大并且仍然是比较便宜的。附图简述现在只通过实例参照附图描述本专利技术附图说明图1示出怎样能通过把目标的视图显示在液晶显示器上并且照射每个视图到一个适当的方向显示3D图象；图2示出不同体积的3D显示；图3表明光发射器的3D阵列不能显示不透明的图象；图4示出三个不同的全息3D显示器；图5示出不同的自动立体3D显示器；图6示出通过一对狭缝看到的3D目标，一个狭缝快速旋转而另一狭缝慢速旋转；图7示出靠近屏幕看到的透视图象，其构成能够通过光线跟踪被确定；图8表明像素方向(θ)与象素位置(x)函数关系的曲线可用于识别观看者在显示器上的所见而无论它多远；图9示出自动立体显示器的远距离照片，其上每个视图包含一横条；图10示出自动立体显示器的特写照片，其上每个视图包含一横条；图11表明通过安排光线会聚通过一个屏外点，屏外点能被成象；图12示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
三维视频显示器包括： －其上图案的连续帧能被显示的屏幕（４）； －用于与连续帧的显示同步照射该屏幕（４）的平行光源（６）； －使观看者能够观察到三维运动图象的装置。

【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：ARL特拉维斯，
申请(专利权)人：全息成像有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]