[发明专利]为显示器呈现3D图像的系统和方法

说明书

背景技术

当前三维(3D)显示器分三种类型：需要使用偏振眼镜、有色眼镜或快门眼镜的那些显示器，不需要眼镜但仅提供两个视图的那些显示器以及不需要眼镜并且提供许多视图的类似于全息图的那些显示器，后两者是所谓的无眼镜连续三维(C3D)显示器。最后一种类型可以通过使用限定3D视图质量的性能和当观察者在显示器前移动时可观察到的虚拟视觉伪像类型的几种技术来实现。在所有这种显示器中一种不可避免的伪像是，随着观察者从一个位置移至另一个位置，部分3D场景会看起来不连贯并且重复(“重像”)或“跳动”。“跳动”是从一个视图至另一个视图的突然转变。在某些类型的显示器中，变化似乎能够相对于整个显示器出现。在其他类型的显示器中，不同但是清楚可见的伪像会出现在显示器内不同位置处。两种情况都能够大大劣化3D图像再现的感知质量。因此，期望的是，消除使任何重像或跳动伪像骚扰少得多的视觉识别图案。

发明内容

公开了基于多个投射束(projexel)的三维(3D)连续显示系统。每个投射束可包括多个发光器件。每个发光器件可投射跨越一角度范围的定向光束。每个光束的角度范围的总和总计是该投射束的角度范围。每个投射束还与过渡角集相关联。过渡角可由两个光束叠合处的角度定义。投射束被配置为使得相邻投射束之间的过渡角集被偏移。

附图说明

图1例示了根据实施例的具有偏移过渡角的投射束的一个示例。

图2例示了根据实施例的从具有偏移过渡角的投射束发射光束的显示器的一个示例。

图3例示了根据实施例的覆盖像素显示器的透镜矩阵的一个示例的透视图。

图4例示了根据实施例的覆盖像素显示器的长方形透镜矩阵的一个示例。

图5例示了根据实施例的覆盖像素显示器的六边形透镜矩阵的一个示例。

图6例示了根据实施例的具有偏移过渡角的投射束的另一示例。

图7例示了根据实施例的从具有偏移过渡角的投射束发射光束的显示器的另一示例。

图8例示了根据实施例的投射束的投射系统的一个示例的透视图。

图9例示了根据实施例的投射束的投射系统的另一示例的透视图。

图10例示了根据实施例的其中投射束集可以以偏移过渡角发射多个光束的逻辑流程的实施例。

具体实施方式

可通过使用限定3D视图质量的性能和当观察者在显示器前移动时可观察到的虚拟视觉伪像类型的几种技术来实现无眼镜连续三维(3D)显示器。在所有这种显示器中的一个不可避免的伪像是，随着观察者从一个位置移至另一个位置，部分3D场景会看起来不连贯并且重复(“重像”)或“跳动”。“跳动”是从一个视图至另一个视图的突然转变。在某些类型的显示器中，这些变化似乎能够相对于整个显示器出现。在其他类型的显示器中，不同但是清楚可见的伪像会出现在显示器内的不同位置处。两种情况都能够大大劣化3D图像再现的感知质量。本文所描述的实施例利用了这样的事实，即，某些类型的显示器能够设计成使变化以受控的方式随机扩散。任何变化的随机性消除了视觉上可辨别的图案，并且减小了对例如重像或跳动的可见伪像的感知和影响。

本文用于描述实施例的基本概念是称为投射束的光调制元件。无眼镜连续3D显示器(C3D)可被建模为由多个投射束组成。一个投射束可以与在定向光束中调制光的多个发光器件相关联。每个投射束可根据传播方向不同地调制光。因为每个投射束的行为不需要一定与其相邻投射束相同，所以引入了方向变化元素。这不同于在所有方向上具有相同的调制光强度的传统像素。

可存在利用功能等同于投射束的元件来实现C3D显示器的许多不同方式。例如，C3D显示器可以利用投射束阵列来构建，与回射屏幕结合，或者与特定扩散器或反射屏幕结合。其他类型的C3D显示器可以使用球对称或圆柱对称的微透镜阵列，或其他光学技术如纤维光学或发光二极管(LED)，激光，或利用亚波长光学控制定向光束。透镜阵列的集合可包括透镜的矩阵。

在前述C3D显示器中，当相对于同一观看位置发生多波束过渡时，可清楚地看到失真。在每个投射束利用同一过渡角集的情况下，在几个显示位置同时出现伪像，并且随着观察者移动而频繁地跳动。在每个投射束利用同一过渡角集并且针对相距显示器的特定视距已优化过渡角的情况下，跳动和模糊出现频度会更少，但是当它们出现时，这些伪像会出现在整个显示器上。