[发明专利]光学成像系统和3D显示设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年1月15日提交的、美国临时申请No.61/586,809的优先权，该申请的所有内容在此引入作为参考以用于所有的目的。

技术领域

本发明一般涉及一种时序自动立体显示系统，更具体地，涉及一种光学成像系统和利用该系统、形成物体或景象的三维(3D)图像的透视视图的3D显示设备。本发明对于具有作为扩展光源进行辐射并且具有宽的方向图(wide directional diagrams)的像素的显示器(例如LCD)是有用的。

背景技术

与空间序列自动立体显示系统相比，时序自动立体显示系统的优点在于不管用于产生3D图像的透视视图的数量如何，时序自动立体显示系统都提供了3D图像的高分辨率。直到现在，通过利用允许准直光束从其中发出的显示器，已经实现了3D显示设备中的高质量和高分辨率3D图像。然而，具有作为扩展光源进行辐射并且具有宽的方向图的像素的显示器(例如LCD)通常不能提供光束的准直。因此，利用已知的光学成像系统在时序3D显示设备中使用(利用)这种像素辐射显示器是存在问题的。

本发明提供了一种新的光学成像系统，其可以用于时序3D显示设备以产生高质量和高分辨率的多视图3D图像。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学成像系统和3D显示设备，该设备通过减小显示像素表面上的每个像素的辐射孔，基本上抑制或消除了每个观测区域内不同透视视图的叠加(由此解决与现有技术光学成像系统相关的缺点)。

简要地，本发明基于产生定向(directional)光束，变换这些光束并在视场内投影该变换的光束以在视场内形成每个观测区域中的各个透视视图，由此在其中产生物体或景象的三维(3D)图像。

本发明可以具体化为光学成像系统和利用该相同系统的3D显示器。

另一方面，本发明涉及一种光学成像系统和相关的3D显示器，其基于利用从位于显示像素表面上的像素发出的准直光束。

作为背景技术，从一些显示器(例如LCD)发出的光束具有的像素有着宽的方向图(几乎180度)，这些宽的方向图对透视视图的数量强加了严格的限制或者甚至阻止了3D图像的形成。本发明解决了这个问题。本发明通过在在此公开的光学成像系统和相关3D显示设备中利用选择光导元件阵列和会聚微透镜的透镜阵列一起来实现。

本发明建立在申请人先前的美国申请No.11/364,692和No.11/769,672公开的3D显示器和光学成像系统的基础上，这些申请的所有内容在此引入作为参考以用于所有的目的。

本发明的这些和其它目的在参考了下面的详细描述和相关附图后会变得更显而易见。然而，应当理解，对于在此公开的具体实施例，多种改变、变化和替换可以得到，只要不偏离本发明的基本精神和范围。

附图说明

在附图中，相同的附图标记用于在多幅附图中表示相同的特征。附图是示例性光学成像系统和相关3D显示设备的图解和符号表示，并说明了不同的结构变形和光学布置。

图1a是根据本发明实施例的光学成像系统和相关3D显示设备的总的示意图。

图1b是根据本发明实施例的光学成像系统的一部分的顶示意图。

图2是说明了多个不同的观测区域的、根据本发明实施例的光学成像系统的一部分的顶示意图。

图3是根据本发明实施例的光学成像系统的一部分的另一顶示意图。

图4是根据本发明实施例的光学成像系统的光导元件阵列的一部分的顶示意图。

图5是根据本发明实施例的光学成像系统的一部分的另一顶示意图。

图6是根据本发明实施例的光学成像系统的一部分的另一顶示意图。

具体实施方式

现在参考附图，其中相同的附图标记用于表示相同或相应的组件或元件，更具体地，参考图1a-6，本发明的实施例涉及一种光学成像系统1和利用该相同系统的相关3D显示设备2。根据本发明某些实施例的3D显示设备2旨在在视场中形成物体或景象的三维图像的多个透视视图。如在图1a中最好地示出，3D显示设备2的框图包括显示器3(例如LCD)，其显示每个待沿各个透视视图的方向投影的二维图案，光学成像系统1(其中光学成像系统1包括选择光导元件阵列4，会聚微透镜的透镜阵列5，位移机构6，位置传感器系统7)，控制器8和缓冲存储器9。