具有条纹背光和两个双凸透镜状透镜阵列的自动立体显示设备制造技术

自动立体显示设备包括：背光（66）、包括像素的行和列的显示面板（62）以及双凸透镜布置（60,64），其中背光（66）提供条纹输出，其包括列方向上或相对于列方向偏移锐角的条纹，该双凸透镜布置包括面对显示输出以用于在不同方向上引导不同显示面板像素输出的显示面板（62）的侧上的第一双凸透镜状透镜阵列（60）以及面对背光（66）以用于提供条纹背光输出的准直的显示面板（62）的相对侧上的第二双凸透镜状透镜阵列（64）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及下述类型的自动立体显示设备：其包括具有用于产生显示的显示像素阵列的显示面板以及用于将不同视图引导至不同空间位置的成像布置。
技术介绍
用在这种类型的显示器中的成像布置的第一示例是屏障，例如其具有关于显示器的底层像素定位和定大小的缝隙。在双视图设计中，观看者能够感知3D图像，如果他/她的头在固定位置处的话。该屏障定位在显示面板前方并且被设计成使得来自奇数和偶数子像素列的光分别朝向观看者的左眼和右眼引导。该类型的双视图显示设计的缺点在于，观看者必须在固定位置处，并且只能向左或向右移动大约3cm。在一个更优选的实施例中，在每个缝隙下方不是存在两个子像素列，而是若干个。以此方式，允许观看者向左和右移动并且始终在他/她的眼睛中感知立体图像。屏障布置制作简单，但不是光高效的。因此，一种优选的可替换方案是将透镜布置用作成像布置。例如，可以提供伸长的双凸透镜元件的阵列，其彼此平行地延伸且覆盖在显示像素阵列上，并且显示像素通过这些双凸透镜元件而被观察到。双凸透镜元件被提供为元件片，其中每一个元件包括伸长的半柱状透镜元件。该双凸透镜元件在显示面板的列方向上延伸，其中每个双凸透镜元素覆盖在显示子像素的两个或更多邻近列的相应群组上。如果每个微透镜与显示子像素的两列相关联，每列中的显示子像素提供相应的二维子图像的垂直切片。双凸透镜片将这两个切片和对应的切片从与其他微透镜相关联的显示子像素列引导至定位在该片前方的用户的左眼和右眼，使得用户观察到单个立体图像。该片双凸透镜元件因而提供光输出引导功能。在其他布置中，每个微透镜与行方向上的四个或更多邻近显示子像素的群组相关联。在每个群组中显示子像素的对应列被适当地布置以提供来自相应的二维子图像的垂直切片。随着用户的头从左向右移动，一系列连续的、不同的立体视图被感知，从而创建例如环顾印象。上述设备提供有效的三维显示。然而，将被领会的是，为了提供立体视图，在设备的水平分辨率中存在必要的牺牲。分辨率方面的这种牺牲随着所生成的视图数量而增加。因而，使用大量视图的主要缺点在于，降低了每个视图的图像分辨率。可用子像素的总数必须被分布在视图之中。在具有垂直双凸透镜状透镜的n视图3D显示器的情况下，沿着水平方向的每个视图的感知分辨率将降低至相对于2D情况的n分之一。在垂直方向上，分辨率将保持不变。倾斜的屏障或微透镜的使用可以减小水平与垂直方向上分辨率之间的该差别。在这种情况下，分辨率损失可以在水平和垂直方向之间均匀分布。因而，增加视图的数量改善了3D印象，但降低了如由观看者感知的图像分辨率。各个视图中的每一个在所谓的视锥中，并且这些视锥跨视场重复。观看体验受下述事实的阻碍：观看者在选择他们的地点（从其观看3D监视器或电视机）时不完全自由：在视锥之间的边界处3D效应缺失且出现讨厌的鬼像。因此，存在具有尽可能宽的视锥的期望，例如使得观看者可以保持在单个中心视锥内并且仍然能够移动位置。然而，设计光学系统以提供宽视锥是以不同视图的图像之间增加的串扰或由于附加视图的生成引起的空间分辨率的大量损失为代价的。而且，这样的光学系统可能需要厚的光学堆叠。EP0786912公开了一种自动立体显示器，其中提供了横向重叠观看窗口以实现观察者跟踪。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定。依照一个方面，提供了一种自动立体显示设备，包括：背光；包括像素的行和列的显示面板；以及双凸透镜布置，其中背光提供条纹输出，其包括在列方向上或相对于列方向偏移锐角的条纹，其中双凸透镜布置包括面向显示输出以用于在不同方向上引导不同的显示面板像素输出的显示面板的侧上的第一双凸透镜状透镜阵列以及面向背光以用于提供条纹背光输出的准直的显示面板的相对侧上的第二双凸透镜状透镜阵列。该布置利用条纹背光来实现要达成的串扰与光学堆叠厚度之间的更好的折衷。注意到，该定义中的术语“像素”被用来表示最小的可寻址图像元素。对于彩色显示器，这将是子像素。除非特别地讨论作为子像素的群组的像素，术语“像素”应当被相应地理解为最小的显示像素。第一双凸透镜布置优选地为负并且提供将不同视图引导至不同角位置的视图扩展功能。优选地为正的第二双凸透镜布置提供使背光条纹输出准直的功能。由于来自条纹的光不仅与最近的透镜相互作用，而且与双凸透镜状透镜阵列中的其他透镜相互作用，每个条纹形成多个光束。视锥是两个连续的这种光束之间的角度。第二（准直）双凸透镜状透镜阵列的视锥（表示为角正切）优选地是第一双凸透镜状透镜阵列的视图扩展（再次表示为角正切）的整数倍Ｎ。这意味着这两个双凸透镜状透镜阵列可以被设计成满足：其中α1是来自第一双凸透镜阵列的透镜的光的角度扩展，且α2是到用于给出准直输出的第二双凸透镜阵列的透镜的光的视锥。当N=1时，存在到每一个准直双凸透镜状透镜的一个背光条纹。背光条纹布置的效应是提供准直的光输出。第二（准直）双凸透镜状透镜阵列的视锥然后对应于初级（视图扩展）双凸透镜阵列的视图扩展。当N>1时，存在到每一个双凸透镜状透镜的N个背光条纹。不同背光条纹可以按时间顺序操作以随时间构建大视锥。在N=2的情况下，可能存在两个子帧，每个子帧提供视锥的一半。初级（视图扩展）双凸透镜状透镜的视图扩展然后应当是次级透镜的视锥的一半，以满足上述关系。因而，该设备优选地进一步包括控制器，其适于：在N个子帧的序列中驱动显示面板，每个子帧与相应组背光条纹的光照同步。该设备可以被设计成具有：其中w1是显示面板的子像素的宽度，p1是第一（视图扩展）双凸透镜状透镜阵列的（在宽度方向上的）双凸透镜间距（pitch），w2是背光条纹的宽度，且p2是第二（准直）双凸透镜状透镜阵列的双凸透镜间距，并且其中C优选地低于1.0，例如在0.5至1.0的范围内。C的值的该范围提供了光输出（由于w2/p2变得越小，生成背光输出区域越小）与串扰之间的折衷。背光条纹优选地向显示列方向倾斜。优选地，双凸透镜状透镜和背光条纹二者的光轴平行延伸。附图说明现在将仅通过示例方式参照附图描述本专利技术的实施例，在附图中：图1是已知的自动立体显示设备的示意性透视图；图2示出双凸透镜阵列如何向不同空间地点提供不同视图；图3示出屏障布置如何向不同空间地点提供不同视图；图4示出在视锥中如何提供多个视图；图5示出背光条纹、像素和整个系统的光学响应的分析；图6示出本专利技术的显示设备的第一示例；图7示出系统带宽如何响应于背光条纹宽度的改变而变化；图8示出系统带宽如何响应于背光条纹宽度和像素孔径中的改变而变化；图9用于示出在不同倾斜情况下针对像素的串扰效应；图10示出本专利技术的显示设备的第二示例并且示出时间顺序操作如何可以起作用；图11示出跨透镜的距离可以如何等同于视角；图12将系统的强度分布示出为两个分布的圆周卷积；图13示出当每个双凸透镜存在一个背光条纹时的强度分布；图14示出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动立体显示设备，包括：背光（66）；显示面板（62），其包括像素的行和列；以及双凸透镜布置（60,64），其特征在于，背光（66）提供条纹输出，该条纹输出包括在列方向或相对于列方向偏移锐角的条纹，并且特征在于，双凸透镜布置包括面对显示输出以用于在不同方向上引导不同显示面板像素输出的显示面板（62）的侧上的第一双凸透镜状透镜阵列（60）以及面对背光（66）以用于提供条纹背光输出的准直的显示面板（62）的相对侧上的第二双凸透镜状透镜阵列（64）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.02 EP 13174715.61.一种自动立体显示设备，包括：
背光（66）；
显示面板（62），其包括像素的行和列；以及
双凸透镜布置（60,64），
其特征在于，背光（66）提供条纹输出，该条纹输出包括在列方向或相对于列方向偏移锐角的条纹，
并且特征在于，双凸透镜布置包括面对显示输出以用于在不同方向上引导不同显示面板像素输出的显示面板（62）的侧上的第一双凸透镜状透镜阵列（60）以及面对背光（66）以用于提供条纹背光输出的准直的显示面板（62）的相对侧上的第二双凸透镜状透镜阵列（64）。
2.如权利要求1所述的设备，其中第一双凸透镜布置（60）为负的。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中第二双凸透镜布置（64）为正的。
4.如任一前述权利要求所述的设备，其中：
其中α1是来自第一双凸透镜阵列的透镜的光的角度扩展，且α2是到用于给出准直输...

【专利技术属性】
技术研发人员：B克鲁恩，J范德霍斯特，EG范普坦，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL