[发明专利]自动立体显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种类型的自动立体显示装置，其包括具有用于产生显示的显示像素阵列的显示面板，和用于将不同的视图指向不同空间位置的成像装置。 

背景技术

用于上述显示类型显示器的成像装置的第一实例是障栅(barrier)，例如具有相对于下面的显示器像素设置大小和位置的缝隙(slit)。如果观察者的头部位于固定位置，则可以感知3D图像。该障栅(barrier)位于显示面板的前面，并设计成将奇数和偶数像素列的光指向观察者的左眼和右眼。 

上述类型的双视觉显示设计的缺点是该观察者必须处在固定的位置，并且仅仅可向左或向右移动3cm。在更优选的实施例中，在每个缝隙下不是两个子像素列，而是几个。这样，观察者可以向左右移动并可以一直用眼睛感知到立体图像。 

所述障栅装置生产简单但光效率低。因此，一个优选的可替代方案是使用透镜装置作为该成像装置。例如，提供一列伸长的透镜元件，相互平行延伸且覆盖所述显示像素阵列，并且该显示像素通过这些透镜元件被观察。 

所提供的透镜元件是元件片，其中，每个元件包括伸长的半圆柱形透镜元件。该透镜元件沿显示面板的列方向延伸，每个透镜元件覆盖由两个或两个以上的相邻显示像素列构成的相应组。 

在一种布置中，例如，每个透镜与两列显示像素相关联，每列的显示像素提供相应二维子图像的垂直片段(slice)。该透镜片将这两个片段和与其它透镜相关联的显示像素列的相应片段指向位于透镜片前面的使用者的左右眼，使得该使用者可以观察到单个的立体图像。由此，该片透镜元件提供光输出指向功能。 

在另一种布置中，每个透镜与行方向的四个或更多的显示像素构成的组相关联。每个组中相应列的显示像素被适当设置以提供来自相 应二维子图像的垂直片段。当使用者的头部从左向右移动时，一系列连续、不同、立体的视觉被感知建立，例如，环顾四周的印象。 

上述装置提供了一种有效的三维显示。但是，很明显，为了提供立体视觉，该装置的水平分辨率会有必要的牺牲。对于某些应用，这样的分辨率牺牲是不能接受的，例如观察短间距文字字符的显示。由于上述原因，提出了一种显示装置，其在二维模式和三维模式(立体)之间切换。 

实现上述的一种方式是提供一种电切换透镜阵列。在二维模式中，该可切换装置的透镜元件在“通过”模式下工作，即，它们以与光透明材料平板相同的方式工作。得到的显示器具有高分辨率，其相当于显示器平板的本征分辨率，适用于短视觉距离的小文案字符的显示。当然，该二维显示模式不能提供立体图像。 

在三维模式中，所述可切换装置的透镜元件提供光输出指向功能，如上所述。得到的显示器可以提供立体图像，但不可避免地会有上述的分辨率损失。 

为提供可切换显示模式，所述可切换装置的透镜元件由电光材料构成，例如液晶材料，它的折射率在两个值之间切换。通过向在所述透镜元件的上下的平板电极施加合适电势，上述装置在模式之间切换。电势改变了透镜元件相对于相邻光学传输层的折射率。该可切换装置的结构和操作的更多细节公开在美国专利6069650中。 

对于3D工作模式，有一个重大难题，即一方面每个角度要有大量视图才能呈现好的3D影像，而另一方面，每个角度需要少量的视图以便每个视图有足够高的分辨率(即，像素的个数)。 

少量的透视图将给出具有小景深的浅3D图像。每个角度的视图越多，3D的感知越像真实的3D图像，例如全息图像。在小角度内集中所有的视图将给出一个很好的3D印象，但视角有限。 

使用大量视图的主要缺点是降低了每个视图的分辨率。所有有效像素不得不分散在这些视图中。在具有垂直透镜的n视图3D显示器情况中，沿水平方向的每个图像的感知分辨率对于2D情况会降低一个系数n。在垂直方向，仍保持相同的水平。使用倾斜的障栅或透镜可以减少水平方向和垂直方向的分辨率的不一致。在这种情况下，分辨率损 失可以平均分布在水平方向和垂直方向上。 

增加视图的数量，由此来改进3D图像，但降低了观察者感知的图像分辨率。因此，需要增加上述布置中每幅图像的分辨率。 

发明内容

根据本发明，提供一种可切换自动立体显示装置，其包括： 

-显示平板，具有用于产生显示的显示像素元件阵列，所述显示像素元件按行、列排列；和 

-成像装置，将来自不同像素元件的输出指向不同空间位置以呈现立体图像，