用于显示自动立体I视点图像的自动立体P视点显示屏和包括这种屏幕的显示设备制造技术

本发明专利技术涉及一种具有P个屏幕视点的显示屏幕，P是大于或等于6的整数，旨在以I个图像视点显示自动立体图像，I是大于或大于2、小于或等于P/3的整数，所述屏幕包括：按行和按列排列的像素矩阵(10)；光学阵列，其被配置为使得屏幕的P个视点可以在波瓣中被连续感知，每个波瓣覆盖观察者(8)的平均瞳孔间距离的I倍，并且使得观察者可见的每对视点的屏幕视点被至少T个缓冲视点分开，T大于或等于2，从而可以针对每个波瓣连续显示I个图像视点中的每一个，每个重复的P/I次，并且观察者可见的每个视点可以被至少2个缓冲视点包围，每个缓冲视点显示相同的图像视点。同的图像视点。同的图像视点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于显示自动立体I视点图像的自动立体P视点显示屏和包括这种屏幕的显示设备
1.

[0001]本专利技术涉及自动立体图像的自动立体显示屏幕以及包括这种显示屏幕的显示设备。本专利技术还涉及一种用于在这种显示屏幕上显示自动立体图像的方法。
2.
技术介绍

[0002]自动立体成像技术是一种无需观察者佩戴特殊眼镜就能够以浮雕方式显示图像的技术。该技术本身构成现有技术，特别是参考以申请人的名义注册的专利文献WO2006/024764、WO2014/041504、WO2013/140363和WO2014/016678。
[0003]通常，自动立体图像由多个嵌套的基本图像组成，每个基本图像对应于根据不同视点的同一物体或同一场景的视图。选择器设备，通常构成圆柱形柱状透镜的阵列或视差屏障，被布置在显示屏幕前面，以便允许将对应于单个场景的两个不同视点的一对基本图像向观察者的两只眼睛中的每一只投影，这在观察者的脑中产生一种浮雕的印象。
[0004]显示P视点自动立体屏幕图像的屏幕通常包括按行和列排列的像素矩阵，每个像素由不同颜色的多个子像素组成。屏幕还覆盖有相同的圆柱形柱状透镜阵列，每个柱状透镜的焦距被配置为使得来自屏幕的光线无限次地返回。圆柱形透镜阵列的间距被精确计算，使得观察者在距离屏幕预定距离(称为平色调距离)处看到，由于透镜阵列的放大效应，图像以规则的间隔连续偏移。
[0005]这种放大效果是由于放置在正确距离(其焦距)的透镜放大了与其光学中心和观察者眼睛的瞳孔对准的子像素。如果透镜被放大P倍，则通过透镜看到的子像素被感知为比实际更宽，并且从通过该透镜接收光的眼睛来看，遮挡不在上述对准中的P
‑
1个其他子像素。
[0006]因此，圆柱形微透镜阵列形成视点选择器设备，该视点选择器设备被配置为允许在屏幕的观察空间中分别向观察者的两只眼睛投影对应于场景的两个不同视点的一对不同的视点。
[0007]当观察者的左眼和右眼分别观察到的两个图像的某些元素没有显示视差(定义为以像素或子像素为单位测量，可观察到和/或在左右之间测量的差异)时，这些元素被完美地叠加，并且然后在屏幕平面上被感知。另一方面，当观察到的元素之间存在视差时，后者从屏幕上突发，或者相反，在深度上被感知。按照惯例，深度对应于正视差，而突发对应于负视差。两个图像之间的绝对值的偏移在两种情况下是相同的，但是当视差为负时，左图像的突发元素在右图像的突发元素的右边，反之亦然。正是这种偏移产生了一种突发效果(两只眼睛会聚在屏幕前)。另一方面，当视差为正时，左图像的深度元素在右图像的深度元素的左边，反之亦然(两只眼睛会聚在屏幕后面)。
[0008]由于左图像和右图像之间的点在水平面上的偏移是重要的，因此点大小的物体被感知为离屏幕平面更远。
[0009]当前的自动立体屏幕面临着深度和在不损失质量的情况下可实现的突发的限制。
这些屏幕可以在深度接近屏幕对角线的观看立方体中注册投影内容。屏幕通常以这样的方式使用，即可视化立方体的三分之一从屏幕弹出，并且其余三分之二在屏幕平面后面的深度上被感知。
[0010]例如，在24英寸的屏幕上，这意味着标准的观看立方体可以有大约60厘米的全范围，屏幕前20厘米的舒适突发和屏幕后40厘米的背景。
[0011]这些深度和突发极限由观察者的生理约束、技术约束和图像处理约束来解释。
[0012]生理约束是由于观察者的每只眼睛看到不同的图像，以便能够形成立体对，观察者通过会聚他的注视在视差似乎将物体放置在空间中的地方来合并立体对。
[0013]左图像和右图像之间的视差引起三种不同的会聚模式：
[0014]‑
当观察者感知到屏幕后面的深度中的物体时，左眼更多地向左看，并且右眼更多地向右看。因此，两个光轴在屏幕后面相交，所观察到的虚拟物体位于屏幕后面，
[0015]‑
当观察者在屏幕的同一平面上感知到物体时，两只眼睛看在屏幕上的同一个地方处，
[0016]‑
当观察者感知到物体在屏幕前突发时，左眼更多地向右看，并且右眼更多地向左看。因此，两个光轴在屏幕的前面相交，所观察到的虚拟物体位于屏幕前面。
[0017]当物体在深度或突发中被感知时，注视会聚在与屏幕平面不同的距离处。这必然导致上述不同会聚和调节之间的分离，这必须对应于每只眼睛在距屏幕一定距离处看到清晰图像的努力。
[0018]物体离屏幕平面越远，会聚平面和眼睛调节的屏幕物理平面之间的分离的努力就越大。然而，在操作这种分离所必需的眼部体操面前，观察者都是不平等的。只有经验和训练才能毫不费力地将聚散和调节分离。如果你不习惯，当你从屏幕表面会聚时，物体可能会变得模糊，甚至分裂，并且双眼融合变得困难。与在物理世界中一样，即使这两个图像从未离开屏幕的物理表面，眼睛也会在它们会聚的距离处和虚拟物体所在的位置寻求清晰度。
[0019]技术约束源于这样一个事实，即在自动立体屏幕上同时显示几个图像并为每只眼睛完美地分离它们在技术上是复杂的。
[0020]事实上，并且如上所述，自动立体屏幕由屏幕和放置在其表面上的光学系统组成。通过放大效应，该光学系统可以将屏幕的观察区域细分为连续区域，每个区域专门为不同的图像保留。要想看到浮雕，这些图像至少必须形成立体对。仅显示两个图像中的单个对通常是不够的，并且申请人提出的大多数屏幕同时显示一系列八个图像，两两立体显示。由这八个图像中的每一个所占据的八个连续区域形成的空间由术语波瓣指定，光学系统使其能够周期性地重复。视点的继承总是以相同的顺序。这种重复显示允许波瓣在大约100
°
的角度上重复，而透镜阵列不会变得过于失焦。
[0021]在波瓣的每个连续区域中显示的信息的完美划分仍然是一个挑战。事实上，来自屏幕背光的光在到达观察者的眼睛之前穿过许多材料。穿过这些不同材料的每个表面的一些光稍微偏离了其理想轨迹。此外，为了限制发射的光的扩散，屏幕和透镜阵列的表面必须是完美的抛光玻璃，并且不存在任何内部不均匀性，诸如材料本身的磨砂，以经常获得抗反射表面。每个微小瑕疵都可能使光线偏离，并干扰用于分离视点的微透镜的折射效果。像素的形状和透镜的光轴可以同时与分配给不同视点的子像素相交的事实可以防止这种分割。
[0022]图像处理约束源于这样一个事实，计算机处理选项取决于一定数量的参数，包括
视点的数量、它们的重复、波瓣的宽度、观察距离和同时观察者的数量。屏幕或计算机的电子设备可以应用可以在要显示的图像的内容中检测到的修改，这具有修改严格必要的定位的效果。例如，通过修改整个像素的强度，其三个子像素同时受到影响，即三个视点同时受到影响(在每个视点图片使用单个子像素的情况下)。
[0023]申请人已经提出了一种系统，其配备有用于跟踪观察者的头部的设备，以使得能够实时显示要发送到观察者的每只眼睛的视点。物体离屏幕平面越远，跟踪速度和精度就越关键。头部的微小移动然后导致物体的明显位移，特别是当物体非常深时，这是本专利技术的目的之一。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种自动立体显示屏幕，具有称为屏幕视点的P个视点，P是大于或等于6的整数，旨在以称为图像视点的I个视点显示自动立体图像，I是大于或等于2、小于或等于P/3的整数，优选等于2，所述屏幕包括：
‑
按行和按列排列的像素矩阵，每个像素由不同颜色的多个子像素组成，每个子像素用于显示图像视点之一的子像素，
‑
称为光学阵列的圆柱形微透镜的阵列或视差屏障，被配置为允许所述屏幕的预定视点对朝向位于称为平色调距离的l屏幕的标称距离处的观察者的眼睛投影，所述屏幕的特征在于，所述光学阵列被配置为使得所述屏幕的P个视点能够在所述平色调距离处在称为波瓣的屏幕前面的空间中由所述观察者在被称为水平方向的方向上连续地感知，每个波瓣覆盖观察者的平均瞳孔间距离的I倍，并且使得所述观察者在所述平色调距离处的每对可见视点的屏幕视点通过称为缓冲视点的至少T个视点分开，T大于或等于2，使得能够针对每个波瓣连续显示I个图像视点中的每一个，每个重复P/I次，并且所述观察者在所述平色调距离处可见的每个视点能够被至少2个缓冲视点包围，每个缓冲视点显示这种相同的图像视点。2.根据权利要求1所述的显示屏幕，其特征在于，I等于2，并且所述光学阵列被配置为能够在每个波瓣中显示专用于所述观察者左眼的M倍图像视点和专用于所述观察者右眼的N倍图像视点，M和N各自大于或等于3，并且它们的和等于P，以及通过在专用于左眼的视点和专用于右眼的视点之间形成T个缓冲视点。3.根据权利要求2所述的显示屏幕，其特征在于，M和N是奇数，使得专用于所述观察者的每只眼睛的每个图像视点能够在每个波瓣中被相同数量的缓冲视点包围。4.根据权利要求2或3中任一项所述的显示屏幕，其特征在于，M和N是相等的，使得所述屏幕允许分别专用于左眼和所述观察者右眼的视点的对称显示。5.根据权利要求2至4中任一项所述的显示屏幕，其特征在于，P等于10，使得所述屏幕具有10个视点，并且所述光学阵列被配置为使得所述观察者在所述平色调距离处可见的对是针对视点从1至10连续编号的视图1
‑
6、2
‑
7、3
‑
8、4
‑
9，5
‑
10，使得所述观察者的每只眼睛感知的每个子像素能够在每一侧被2个缓冲视点包围。6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示屏幕，其特征在于，所述光学阵列由圆柱形透镜形成，每个圆柱形透镜具有与列的方向形成角度α的主轴。7.根据权利要求6所述的显示屏幕，其特征在于，所述角度α在0
°
和45
°
之间，并且优选地选自包括9.46
°
、18.43
°
、26.56
°
和33.69
°
的角度的组。8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示屏幕，其特征在于，所述像素矩阵的每个像素由在方向列上彼此叠加的不同...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔，
申请(专利权)人：阿利奥斯拷贝公司，
类型：发明
国别省市：