[发明专利]多视角定向显示器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多视角定向显示器(multiple view directional display)，所述多视角定向显示器显示两个或更多个图像，使得每个图像从不同的方向都可看到。因此，从不同方向观看显示器的两个观察者将看到彼此不同的图像。例如，这种显示器可以用作自动立体显示装置或双视角显示装置。

背景技术

多年以来，传统的显示装置已经设计为由多个用户同时观看。显示装置的显示性能制作为使得观看者可以相对于显示器从不同的角度看到同样良好的图像质量。这在许多用户需要从显示器一例如机场和火车站的出发信息的显示器上获得相同的信息的应用中是有效的。然而，还具有个别用户需要能够从相同的显示器看到不同的信息的许多应用。例如，如图1示意性地说明，在汽车中，驾驶员可能希望观看卫星导航数据，例如，GPS数据，而乘坐者则可能希望观看电影。这些相矛盾的需求可以通过提供两个单独的显示装置满足，但这将占据额外的空间并将增加费用。此外，如果两个单独的显示器，即，乘客显示器70和驾驶员显示器80用在此实例中，如果驾驶员移动他或她的头，则驾驶员可以看到乘客显示器70，这将造成驾驶员精神不集中。如进一步的实例，在计算机游戏中，对于两个或更多个玩家，每个玩家可能都希望从他或她自己的观点观看游戏。这目前通过每个玩家观看单独的显示屏幕上的游戏实现，使得每个玩家在单独的屏幕上观看其自己特定的透视图。然而，对于每个玩家都提供单独的显示屏幕要占据大量的空间且很贵，并且对于便携式游戏是不切实际的。

为了解决这些问题，已经研制了多视角定向显示器。多视角定向显示器的一个应用是作为‘双视角显示器(dual view diaplay)’，所述双视角显示器可以同时显示两个或多个不同的图像，每个图像只在特定的方向上可见一所以从一个方向观看显示装置的观察者将看到一个图像，而从另一个不同的方向观看显示装置的观察者将看到不同的图像。与使用两个或更多个单独的显示器相比，可以显示不同图像给两个或更多个用户的显示器提供了相当大的节约空间和较低的成本。

以上已经给出了多视角定向显示装置的可能应用的实例，但还有许多其它应用。例如，所述显示装置可以使用在每个乘客都提供有其自己单独的飞行中的娱乐节目的飞机中。目前，每个乘客都提供有单独的显示装置，典型地设置在前排座椅的后背中。由于一个显示器可以服务两个或更多个乘客，同时允许每个乘客选择其自己选择的电影，所以使用多视角定向显示装置在成本、空间和重量上可以提供相当大的节约。

多视角定向显示器的进一步优点是防止使用者看到每个其它节目的能力。这在需要保密的应用(例如，银行或销售，例如使用自动出纳机(ATM))中以及在以上计算机游戏的实例中都是理想的。

多视角定向显示器的进一步应用在于生产三维显示器。在正常的影象中，由于人的两只眼睛在头脑中的不同位置，人的两只眼睛从不同的透视点观看世界。这两个透视图通过大脑接着用于估计景象中到各种物体的距离。为了建立有效地显示三维图像的显示器，必须重新产生此状态并供给通常所说的图像的“立体像对”，一个图像对应观察者的一只眼睛。

根据用于供给眼睛不同视图的方法，三维显示器分为两种类型。立体显示器典型地在宽的观看区域上显示立体图像对的两个图像。每个视图都被编码，例如，通过显示器的颜色、偏振状态或时间编码。使用者需要戴上分开视图并让每只眼睛只看到预期的视图的过滤系统的眼镜。

自动立体显示器在不同方向显示右眼视图和左眼视图，使得每个视图只可从各自限定的空间区域看到。横过整个有效显示区可看见图像的空间区域称为“视窗”。如果观察者位于使得其左眼在立体对的左眼视图的视窗中，而其右眼在用于该对的右眼图像的视窗中，则正确的视图将通过观察者的每只眼睛看到，并将看到三维图像。自动立体显示器不需要观察者戴上观看辅助装置。

自动立体显示器的原理与双视角显示器的原理相似。然而，显示在自动立体显示器上的两个图像为立体图像对的左眼和右眼图像，因此彼此相依赖。此外，两个图像显示为只有一个观测者可看见，且一个图像可由观测者的一只眼睛看到。

对于平板自动立体显示器，典型地由于总体上称为视差光学镜的立体显示器和光学元件的图像显示单元的图像元素(或“像素”)结构的组合形成视窗。视差光学镜的实例为视差栅格，所述视差栅格为具有透射区的屏幕，通常为狭缝形式并被不透明的区域分开。此屏幕可以设定在具有图像元素的二维阵列的空间光线调制器(SLM)的前面或后面，以产生自动立体显示器。