[发明专利]自动立体显示设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动立体显示设备，该类型的自动立体显示设备包括带有产生显示的显示像素阵列的显示面板以及引导不同视野到不同空间位置的成像装置。

背景技术

用于这类显示器的成像装置的第一实例例如为具有狭缝的栅栏(barrier)，该狭缝相对于显示器下面的像素(underlying pixel)被设计尺寸和定位。在双视野设计中，如果观看者的头位于固定的位置，则他/她能够感知到3D图像。栅栏定位于显示面板前，并且经设计使得来自奇数和偶数像素列的光分别引导朝向观看者的左眼和右眼。

这种双视野显示设计的缺点为：观看者不得不位于固定的位置，并且仅仅能向左或者向右移动大约3cm。在更优选实施例中，在每个狭缝下方并非是两个子像素列，而是多个。这样，允许观看者向左和向右移动，并且在他/她的眼中一直能够感知到立体图像。

栅栏装置生产简单，但光效率不够。因此优选的替代方式为使用透镜装置作为成像装置。例如，细长的双凸透镜元件(lenticular element)阵列被提供为彼此平行延伸并且覆盖在显示像素阵列之上，通过这些双凸透镜元件观察显示像素。

双凸透镜元件被提供为元件薄片，每个元件薄片包括细长的半柱面透镜元件。该双凸透镜元件在显示面板的列方向上延伸，每个双凸透镜元件覆盖在相应组的两个或更多个相邻列的显示像素上。

例如，在一装置中，每个双凸透镜与两列显示像素关联，每列显示像素提供相应的二维子图像的纵向切片。双凸透镜薄片将这两个切片以及相应的切片，从与其他双凸透镜相关的显示像素列引导至位于薄片前的观察者的左眼和右眼，以使得观察者观察到单个立体图像。因此，该双凸透镜元件的薄片提供光输出引导功能。

在其他配置中，每个双凸透镜与行方向上四个或更多相邻的显示像素的组相关。每个组中相应的显示像素列被适当放置，以提供来自相应二维子图像的纵向切片。随着观察者的头部从左向右移动，一系列连续的、不同的立体视图被感知，产生例如环顾四周(look-around)的印象。

以上描述的设备提供了有效的三维显示。不过，应了解的是，为了提供立体视野，在设备的水平分辨率方面需要作出必要的损失。该分辨率的损失随着产生的视野数目而增加。因此，使用大量视野的主要缺点在于：降低了每个视野的图像分辨率。全部数量的可用像素需要分布在这些视野上。在具有纵向双凸透镜的n-视野3D显示器的情形下，沿水平方向感知到的每个视野的分辨率相对于2D情形将减小至1/n。在纵向上，分辨率将保持相同。使用倾斜的栅栏或双凸透镜可以降低水平和纵向中的分辨率之间的差异。在那种情况下，分辨率损失可均匀地分布在水平和纵向之间。

增加视野数目从而提高了3D印象，但降低了观看者感知的图像分辨率。单个视野位于每个所谓的视锥(viewing cones)中，并且这些视锥通常在视场(field of view)中重复。

由于观看者不能完全自由地选择他们在显示设备的视场中的位置，也就是在显示器的视场中视锥间的边界观看3D显示器或电视的位置，从而妨碍了观看体验，3D效果缺失，并且产生恼人的重像。本发明涉及这一问题。

发明内容

本发明的一个目的是降低视锥边界的数目并且优选为消除视锥边界。

如独立权利要求中限定的本发明实现了该目的。从属权利要求限定了有益的实施例。

根据本发明的自动立体设备结合透镜和栅栏开口，以允许宽的视场，并且在自动立体输出区域没有视野的重复。优选地，显示面板包括显示像素阵列，栅栏装置被设置为使得来自像素的光仅仅到达一个栅栏开口。这防止了单个视图从多个栅栏开口输出，从而防止视锥的重复。

垂直方向优选地是相对于显示面板。

像素可为本领域中常见的具有不同颜色的子像素。

横向观看方向与纵向观看方向垂直，其中纵向具有其通用含义。

透镜装置的透镜可位于栅栏装置的开口处。在这种情况下，每个透镜装置的半径优选为栅栏装置和显示面板之间间距的0.2到0.5倍之间。

在一优选设计中，所有的视场具有自动立体输出。不过，为了减少视野的总数目(进而降低分辨率的减小)，视场的中心部分可以有自动立体输出，视场的横向部分具有2D输出。进而与视场的横向部分的2D视野相比，视场中心部分的单独2D视野可更加紧密地放置。