專利名稱：三維顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維(3D)自動(dòng)立體顯示器，更特別的，其涉及一種可用于家用電視應(yīng)用的3D自動(dòng)立體顯示器。
利用立體顯示器的第一代三維電視應(yīng)用顯示出兩幅圖象，這兩幅圖象是通過利用特殊的眼鏡由觀看者的每只眼睛僅可觀察到的二幅圖象，其中該特殊眼鏡選擇出適合于每只眼睛的光。一種方法是利用偏振玻璃，其僅使特定的偏振光通過。另一種方法是在顯示器上按時(shí)間順序顯示左眼圖象和右眼圖象，并利用用于眼睛的快門，當(dāng)顯示器上顯示適合圖象時(shí)才使光進(jìn)入。然而，利用眼鏡并不方便，并且缺乏透視圖(perspective)使觀看者感覺不舒適。
在自動(dòng)立體顯示器中，無需眼鏡就可由適合的眼睛觀看到提供給左眼和右眼的圖象，因?yàn)榇┻^包含有提供給右眼信息的像素的光束直接射向右眼，而穿過包含有提供給左眼信息的像素的光束直接射向左眼。然而，通常僅在一個(gè)有限區(qū)域內(nèi)觀看者能看到3D圖象，因?yàn)檠劬π枰幱诓煌瑓^(qū)域內(nèi)的光。在3D圖象中增加像源視圖的數(shù)目會(huì)使透視圖(perspective)具有逼真感，因?yàn)槊看斡^看者移動(dòng)他的頭時(shí)就將看到像源的新視圖。此外，利用足夠大量的觀察方向，可使一個(gè)以上的觀看者同時(shí)看到顯示器，并看到物體稍有不同的視圖。然而，為了產(chǎn)生視圖之間的平滑轉(zhuǎn)換，需要大量的視圖，并由此為了不犧牲各個(gè)個(gè)別圖象的分辨率，需要非常高分辨率的屏幕。
美國(guó)專利US5969850(夏普)中公開了一種利用2D顯示器的顯示器，在具有垂直的槽的隔板后面，可將其做成是透明的。每個(gè)子幀與垂直線相對(duì)應(yīng)。當(dāng)在2D顯示器上顯示出新的子幀時(shí)，同時(shí)在隔板中打開新的垂直槽。使來自于組成子幀的像素中的光沿不同方向穿過垂直槽，為每個(gè)視圖提供一個(gè)方向，并且在2D顯示器上水平像素的數(shù)量限制了觀察方向的數(shù)量。然而，這種顯示器光效率很低，因?yàn)閷?shí)際上由像素發(fā)射出的光中僅有非常小部分達(dá)到了觀察者處。因此，對(duì)于電視機(jī)來說，需要非常亮的光源來得到充足的光圖象。
在向Holografika提交的WO 98/34411中公開了另一種自動(dòng)立體顯示器，其中使用由激光器二極管照明的多個(gè)2D顯示器來產(chǎn)生用于3D圖象的像素，并利用特殊屏幕來增加視角。3D顯示器所需的2D顯示器數(shù)量可與3D圖象的視圖數(shù)量匹敵，并將獨(dú)立的投影光學(xué)系統(tǒng)用于每個(gè)2D顯示器，從而生產(chǎn)出昂貴的3D顯示器。
本發(fā)明設(shè)法克服這些問題并改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種設(shè)備和方法，用于產(chǎn)生3D顯示器，其可在家用電視和視頻應(yīng)用中使用，利用了活動(dòng)元件以及相對(duì)低光質(zhì)量(大etendu)的光源。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于提供3D圖象顯示器的設(shè)備，該3D圖象顯示器包括一幀的像素行，該設(shè)備包括至少一個(gè)顯示單元，顯示單元包括有至少一行顯示像素，每個(gè)顯示像素包括用于在不同觀察方向顯示圖象基本區(qū)域的子像素，光學(xué)透鏡裝置，構(gòu)造成將光輻射從不同基本區(qū)域?qū)虻脚c觀察方向一致的相應(yīng)的發(fā)散光束中，用于驅(qū)動(dòng)顯示單元像素的驅(qū)動(dòng)器，以便依次顯示圖象行的基本區(qū)域，以及光學(xué)掃描系統(tǒng)，對(duì)于行依次接收來自于透鏡裝置的發(fā)散光束，并以圖象幀的行的形式對(duì)其進(jìn)行顯示。
可用相對(duì)低質(zhì)量(大etendu)的光源來操作顯示單元，并且屏幕的光效率高。
此外，根據(jù)本發(fā)明的顯示設(shè)備可包括顯示屏幕，并且可操作掃描裝置將與圖象幀的依次行相對(duì)應(yīng)的光束引導(dǎo)到屏幕上。此外，本發(fā)明無需使顯示屏幕配置成能在水平方向中增加發(fā)散光束的視角。適當(dāng)?shù)姆较蛞约鞍胁煌^察方向的信息的光束強(qiáng)度在光束到達(dá)顯示屏幕之前就已故定下來。此外，屏幕還可包括用于將光束在與行方向橫切的方向中進(jìn)行擴(kuò)展的豎式擴(kuò)散器。
本發(fā)明可在家用視頻應(yīng)用中使用，其中觀察者可水平和垂直地移動(dòng)它們的眼睛，并仍能夠看到3D圖象。
參照附圖，將以實(shí)例的方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的透視圖；圖2示意性說明用于產(chǎn)生3D圖象的像素排布的實(shí)例；圖3示意性說明為了產(chǎn)生3D圖象，如何使來自于雙凸透鏡的光發(fā)生偏轉(zhuǎn)；圖4是在另一個(gè)實(shí)例中用于產(chǎn)生3D圖象的像素結(jié)構(gòu)的局部視圖；圖5a和圖5b說明對(duì)于在旋轉(zhuǎn)元件的兩個(gè)位置在垂直方向中的光路；圖6說明在垂直方向中來自于物點(diǎn)的光路；圖7說明水平方向中的光路；圖8詳細(xì)說明由雙凸透鏡發(fā)射出光線的水平光路；圖9a和9b示意性概述利用兩個(gè)顯示器來提高3D圖象的質(zhì)量；和圖10是在其中可使用本發(fā)明的環(huán)境的示意圖。
圖1說明根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1的裝配。該設(shè)備包括顯示單元2，其具有光調(diào)制器和光源，用于產(chǎn)生出光束3，該光束3中包含有與像素陣列相對(duì)應(yīng)的信息，相當(dāng)于顯示器上一個(gè)2D幀4。設(shè)備進(jìn)一步還包括兩個(gè)會(huì)聚透鏡5，6，它們產(chǎn)生聚焦在柱狀雙凸透鏡8上的2D幀4的中間圖象7。雙凸透鏡的目的在于使包含有用于具體眼睛的信息的光在該眼的方向中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)三維效果。此外，設(shè)備包括掃描系統(tǒng)，具有會(huì)聚透鏡9，繞著軸11旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)式反射鏡元件10，和凹面后鏡1 2。從雙凸透鏡發(fā)射出的光穿過會(huì)聚透鏡9，并由旋轉(zhuǎn)元件10將其反射到凹面后鏡12上，凹面后鏡12將光束聚焦在顯示屏幕14的水平線上或行13上。顯示屏幕14上的3D圖象由一幀的依次行13組成，該幀是由顯示單元2所顯示的2D數(shù)據(jù)的依次幀產(chǎn)生的，通過掃描系統(tǒng)在屏幕14中以3D幀按照間隔的平行位置顯示行13。如果在一具體時(shí)間內(nèi)需要由N個(gè)行13組成3D圖象，側(cè)顯示單元2具有的2D幀刷新率是3D幀刷新率的N倍?？商鎿Q的，可利用不止一個(gè)顯示單元2來減少顯示單元4所需的2D幀刷新率，這將在以下進(jìn)行進(jìn)一步描述。
顯示驅(qū)動(dòng)器15與顯示單元2相連，用于驅(qū)動(dòng)顯示單元的像素，從而使在顯示單元2上顯示的2D幀4得到刷新，并且該顯示驅(qū)動(dòng)器15與電動(dòng)機(jī)16相連，該電動(dòng)機(jī)16用于改變旋轉(zhuǎn)式反射鏡元件10的傾角。顯示驅(qū)動(dòng)器15和電動(dòng)機(jī)16還與控制單元17相連，從而使顯示驅(qū)動(dòng)器15與電動(dòng)機(jī)16同步。以此方式，顯示單元4顯示連續(xù)的2D幀，反射鏡元件10通過在每個(gè)2D幀顯示之間的增加角度量連續(xù)地被傾斜，從而在屏幕13上提供3D顯示的一幀的連續(xù)行。所使用的典型的顯示單元2的實(shí)例是動(dòng)態(tài)微型反射鏡裝置(DMD)，動(dòng)態(tài)微型反射鏡裝置可以由德克薩斯州的達(dá)拉斯的Texas Instruments獲得，作為他們的Digital Light ProcessingTM(DLP)解決方案的部分。DMD裝置包括光源(未示出)，其輸出是由該裝置的反射鏡以pixelated方式調(diào)制的。
圖2表示2D幀的二維像素結(jié)構(gòu)的實(shí)例。每個(gè)2D幀4實(shí)際上是整幅圖象18的水平分層，圖象18將由設(shè)備以3D方式顯示。原始圖象18的每個(gè)2D幀4包括一行或多行像素19，每個(gè)像素19包含若干個(gè)子像素20，其中每個(gè)子像素與像源的不同透視圖有關(guān)。兩個(gè)連續(xù)圖象的差異量小于或等于導(dǎo)致(account for)雙眼之間視差所需的量。將表現(xiàn)出獨(dú)立視圖的子像素20散布在圖象18的行和行中。在以下的實(shí)例中，3D圖象包括五個(gè)不同的視圖。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的閱讀者來說，很顯然可利用任意數(shù)量的視圖，并且五個(gè)圖象可能對(duì)于為家庭電視應(yīng)用產(chǎn)生充分大的視覺區(qū)域來說是不夠的。因此，利用五個(gè)視圖的系統(tǒng)僅僅出于說明目的，實(shí)際上可利用更多的視圖。
圖3表示雙凸透鏡的用途。這里為每個(gè)像素19提供一個(gè)微型透鏡8，從而將來自于獨(dú)立的子像素20的光以不同方向?qū)ζ溥M(jìn)行傳輸。每個(gè)微型透鏡產(chǎn)生光錐，該光錐包含有若干個(gè)以不同角度發(fā)射的角向分離的光束21a-21e。兩個(gè)相鄰的光束包含有與兩個(gè)相鄰基本區(qū)域相對(duì)應(yīng)的信息。當(dāng)觀看者22將每只眼睛處于由于視差而分離開的兩個(gè)圖象中相對(duì)應(yīng)的一個(gè)時(shí)，觀看者看到了3D圖象。此外，當(dāng)觀看者移動(dòng)他的頭時(shí)，眼睛將移動(dòng)到來自于不同視圖的光束中，從而觀看者得到透視圖的感覺。其表現(xiàn)出好像觀看者通過窗口正在觀看著一個(gè)3D物體。為了避免視圖間的不連續(xù)轉(zhuǎn)換，可以利用大量在視圖間具有極少差異的視圖。在此情況中，將以少于導(dǎo)致視差所需的量來分離開兩幅連續(xù)視圖，并因此會(huì)實(shí)現(xiàn)視圖間的平滑轉(zhuǎn)換。此外，以不同光強(qiáng)度發(fā)射出角向分離的光束，以便進(jìn)一步增強(qiáng)觀看者通過窗口觀看到3D物體的感覺。
當(dāng)將每個(gè)像素16的子像素17以行方式并排排布時(shí)，如圖2中所示，對(duì)于包含有N個(gè)視圖的圖象來說，水平方向中的分辨率比垂直方向中分辨率糟糕N倍。圖4說明了本發(fā)明的一個(gè)特征，其包括子像素布置以及雙凸透鏡，該特征使垂直和水平方向中的分辨率相類似。在美國(guó)專利US 6,064,424(菲利浦)文獻(xiàn)中已公開了關(guān)于這種布置的基本思想。代替如圖2所示的將所有子像素排成一行，在圖4中還可將子像素排布成多于兩行。視圖的數(shù)量涉及到視圖的位置。視圖0是觀察者直線觀看像源時(shí)所看到的視圖。視圖1和-1是當(dāng)觀察者向右和向左分別移動(dòng)了距離d時(shí)所看到的視圖，其中該距離d等于導(dǎo)致視差量所需的間隔。視圖-2和2是當(dāng)觀察者向右和向左分別移動(dòng)了距離2*d時(shí)所看到的視圖。在該像素結(jié)構(gòu)前具有垂直設(shè)置的雙凸透鏡可得到以下結(jié)果，即通過子像素2和子像素1傳輸?shù)墓鈺?huì)以相同的角度被偏轉(zhuǎn)。然而，通過子像素2傳輸?shù)墓鈶?yīng)以比通過子像素1傳輸?shù)墓庖愿蟮慕嵌缺黄D(zhuǎn)。傾斜雙凸透鏡8以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)钠D(zhuǎn)角。因此，本發(fā)明中可供選擇的特征是具有傾斜的雙凸透鏡。
現(xiàn)在參考附圖5到8，將對(duì)在垂直和水平方向中光學(xué)元件的效應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)說明。圖5a和5b說明了如何在垂直方向中移動(dòng)光線。利用凸透鏡5和6將由顯示單元2所產(chǎn)生的光線3a，3b，3c和3d聚焦在雙凸透鏡8上。透鏡5和透鏡6的焦距能夠使由顯示器2所產(chǎn)生的圖象幀4的尺寸大小在垂直方向中減小到3D圖象投影行的高度。此外，倒置中間圖象7。雙凸透鏡8無需改變垂直方向來傳輸光，如此設(shè)置透鏡9以便其焦距位于雙凸透鏡的位置上。從而彼此平行地將光線從透鏡9處發(fā)射到旋轉(zhuǎn)元件10上，該旋轉(zhuǎn)元件10將光反射到凹面后鏡上，該凹面后鏡將光束聚焦到水平線上。屏幕14可在行平面上具有垂直擴(kuò)散器，以便在垂直方向中增加視角，從而使觀察者19的眼睛高度發(fā)生改變時(shí)仍能看到同一圖象。因此，整個(gè)家庭可同時(shí)觀看到圖象，即使父母的眼睛位置高于孩子的眼睛位置?？蓪⒏叨鹊陀诟鱾€(gè)行13的水平柱面透鏡23當(dāng)作垂直擴(kuò)散器使用。對(duì)于旋轉(zhuǎn)式反射鏡元件10，可使用平行于3D投影屏幕、繞軸11旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)平面反射鏡?？商鎿Q的，可使用具有反射面的多面體。與圖5a相比，在圖5b中旋轉(zhuǎn)反射鏡的角度發(fā)生了改變。將圖5b中所產(chǎn)生的圖象幀4投影到屏幕14中與圖5a中圖象幀4所投影的不同的水平線13上。因此，由于旋轉(zhuǎn)反射鏡的傾角與顯示在顯示器2上圖象幀4的刷新率相一致地進(jìn)行改變，而將整幅圖象18的所有分層投影到屏幕14上，從而形成完整的3D圖象。當(dāng)對(duì)所有幀4均已掃描過并以3D圖象形式投影出來時(shí)，具有新圖象的周期再次重新開始一遍，并且?guī)乃⑿侣首銐蚩?，從而為觀看者產(chǎn)生出移動(dòng)的3D圖象。
圖6表示出如何將來自于中間圖象的像點(diǎn)的光聚焦在屏幕上，并表示出如何設(shè)置光學(xué)元件，從而使光束的聚焦不受旋轉(zhuǎn)反射鏡元件10的影響。如此設(shè)置透鏡9，使中間圖象和雙凸透鏡8位于其焦點(diǎn)上。另一方面，將旋轉(zhuǎn)反射鏡10設(shè)置在與凹面后鏡12焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的平面中。這種設(shè)置導(dǎo)致在透鏡9和凹面后鏡12之間的平行光束?？紤]到在屏幕上能得到的圖象，從凹面后鏡12到屏幕的距離也等于凹面后鏡12的焦距。由此，反射鏡10的旋轉(zhuǎn)不會(huì)干擾光束在屏幕14垂直方向上的聚焦。
圖7表示出水平方向中的光路。透鏡5和6具有處于水平方向中的焦距，從而使所形成的中間圖象具有與投影屏幕水平寬度相等的水平寬度。將中間圖象7聚焦到雙凸透鏡上，從而使每個(gè)像素具有一個(gè)雙凸透鏡。雙凸透鏡發(fā)散光線，并產(chǎn)生光錐，其每個(gè)子像素包括一個(gè)光束。使光直接穿過透鏡9，其留下水平方向中無擾動(dòng)的光，并利用旋轉(zhuǎn)反射鏡10將光反射到凹面后鏡12上，從而將光聚焦在3D屏幕14上。添加附加的側(cè)鏡24和25從而將發(fā)散光反射回到屏幕上。圖8具體表示出如何將與五幅不同視圖相對(duì)應(yīng)的光束21a-21e從雙凸透鏡顯現(xiàn)出來。表現(xiàn)出中間視圖0，21c的光不受雙凸透鏡的影響，并向著屏幕連續(xù)直通。旋轉(zhuǎn)反射鏡10對(duì)分別與視圖1和-1，21b和21d相對(duì)應(yīng)的、以角度26偏轉(zhuǎn)的光束進(jìn)行反射，并在其聚焦在屏幕14上之間再次被凹面后視鏡反射。在由凹面后鏡12對(duì)其最終反射并聚焦在屏幕14上之前，由側(cè)鏡24，25和旋轉(zhuǎn)反射鏡10對(duì)分別與像素2和-2，光束21a和21e相對(duì)應(yīng)的、以角度27偏轉(zhuǎn)的光束進(jìn)行反射。在屏幕14上，將對(duì)應(yīng)于不同視圖的光線聚焦在同一點(diǎn)28上，但這些光線具有不同的方向，并由此可在不同位置處看到不同的視圖。點(diǎn)28形成3D像素，本領(lǐng)域中也將該點(diǎn)28稱為三維像素，其以不同方向發(fā)射出與像源同一點(diǎn)的不同視圖相對(duì)應(yīng)的光。
商業(yè)上使用的DMD通常具有9700幀/每秒鐘的幀刷新率，并具有1024×768像素的分辨率。假定在屏幕上需要具有50Hz刷新率的768個(gè)行，DMD就需要具有是通常的DMD幀刷新率的四倍的768*50＝38400Hz刷新率。此外，為了產(chǎn)生全色和灰度圖象，需要按時(shí)間順序改變從DMD所發(fā)射出的光的顏色，進(jìn)一步提高DMD所需的幀刷新率。本發(fā)明還提供了一種產(chǎn)生全色圖象的可替換方法，其中將顏色和灰度濾波器設(shè)置在中間圖象7的位置處，由此通過激勵(lì)適當(dāng)?shù)南袼乜僧a(chǎn)生出不同的顏色。例如，可以提供這樣的濾光片，從而為每一列雙凸透鏡8均提供一個(gè)濾色器。在美國(guó)專利US6,064,424(菲利浦)文獻(xiàn)中還公開了在像素和雙凸透鏡之間濾色器的適當(dāng)設(shè)置。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于降低了DMD所需的幀刷新率。然而，其缺點(diǎn)是進(jìn)一步降低了屏幕的空間分辨率。如果用24行像素來產(chǎn)生顏色和灰度，在垂直方向要有768/24＝19個(gè)像素。類似的，利用64幅不同視圖，在水平方向就要有1026/64＝16個(gè)像素。這使得在每個(gè)視圖中圖象幀4要有19*16＝304(RGB)個(gè)像素，而這將不能提供非常良好的分辨率。需要顯著地增加屏幕上的行數(shù)量，其意味著刷新率要大大高于標(biāo)準(zhǔn)DMD的刷新率，或者需要用多于一個(gè)的DMD。因此，使用多個(gè)DMD來產(chǎn)生高質(zhì)量的移動(dòng)3D圖象。圖9a表示出如何利用兩個(gè)相鄰的DMD來實(shí)現(xiàn)雙倍的水平分辨率。類似的，圖9b表示出如何用彼此上下疊置的兩個(gè)DMD來增加3D屏幕上的已掃描行的數(shù)量，而無需提高DMD的刷新率。每個(gè)DMD對(duì)屏幕高度的一半進(jìn)行掃描。
圖10示意性表示出典型的房間布置，其中將用于顯示三維圖象的設(shè)備1作為3D家用電視和視頻器材的一部分。典型的觀看者距離屏幕3m，觀看距離大約是3m寬。為了能使每個(gè)人都能觀看到三維圖象，需要至少是2*tan-1(1.5m/3m)≈60度的視角29。左眼和右眼的位置大約分開6.5cm，這使得需要至少3m/6.5cm≈50個(gè)觀察方向。為了避免在移動(dòng)頭時(shí)所出現(xiàn)的不連續(xù)傳輸，需要至少100個(gè)觀看方向。
雖然在本申請(qǐng)中針對(duì)具體特征組合已確定了權(quán)利要求，但是應(yīng)該理解的是本發(fā)明公開的范圍還包括任何這里明示或隱含公開的任何新特征或任何新的特征組合或?qū)ζ涞娜魏胃爬?，無論其是否涉及與目前任意權(quán)利要求中已要求保護(hù)的相同的發(fā)明，以及是否緩解任何或所有與本發(fā)明所解決相同的技術(shù)問題。由此本申請(qǐng)告知在本申請(qǐng)進(jìn)行或任何再進(jìn)一步從本申請(qǐng)衍生出的申請(qǐng)的實(shí)施期間，可針對(duì)這些特征和/或這些特征的組合確定出新的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種用于提供包括有一幀像素行的3D圖象顯示的設(shè)備(1)，該設(shè)備包括至少一個(gè)顯示單元(2)，包括至少一行顯示像素(19)，每個(gè)顯示像素包括子像素(20)以用于在不同觀察方向顯示圖象的基本區(qū)域，光學(xué)透鏡裝置(8)，構(gòu)造成能將光輻射從不同的基本區(qū)域引導(dǎo)到與觀察方向?qū)?yīng)的相應(yīng)發(fā)散光束(21a-21e)中，驅(qū)動(dòng)器(15)，用于驅(qū)動(dòng)顯示單元的像素，從而連續(xù)地顯示圖象行的基本區(qū)域，和光學(xué)掃描系統(tǒng)(9，10，12，24，25)，用于對(duì)于行連續(xù)地接收來自于透鏡裝置的發(fā)散光束(21a-21e)，并以圖象幀的行(13)對(duì)其進(jìn)行顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(1)，包括顯示屏幕(14)，掃描系統(tǒng)(9，10，12，24，25)，掃描系統(tǒng)(9，10，12，24，25)操作將與圖象幀的連續(xù)行(13)相對(duì)應(yīng)的光束引導(dǎo)到屏幕上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備(1)，其中屏幕(14)包括擴(kuò)散器，用于在與行方向橫切的方向擴(kuò)散光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備(1)，其中擴(kuò)散器包括通常與行方向平行的雙凸透鏡(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4的設(shè)備(1)，進(jìn)一步包括裝置(5，6)，用于將圖象行的基本區(qū)域聚焦到光學(xué)透鏡裝置(8)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備(1)，其中用于將圖象行的基本區(qū)域聚焦到光學(xué)透鏡裝置上的裝置(5，6)，在水平方向和垂直方向包括多個(gè)具有不同焦距的會(huì)聚透鏡(5，6)，用于使行的基本區(qū)域尺寸與光學(xué)透鏡裝置的尺寸相配合。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一權(quán)利要求的設(shè)備(1)，其中光學(xué)透鏡裝置包括雙凸透鏡(8)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一權(quán)利要求的設(shè)備(1)，其中掃描裝置(9，10，12，24，25)包括旋轉(zhuǎn)反射鏡元件(10)，用于反射發(fā)散光束(21a-21e)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中旋轉(zhuǎn)反射鏡(10)是旋轉(zhuǎn)反射鏡或具有反射表面的旋轉(zhuǎn)多面體。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的設(shè)備(1)，其中掃描系統(tǒng)(9，10，12，24，25)進(jìn)一步包括凹面鏡(12)，用于接收來自于旋轉(zhuǎn)反射鏡元件(10)的發(fā)散光束(21)，并以圖象幀的行(13)的形式對(duì)其進(jìn)行顯示。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備(1)，其中掃描系統(tǒng)(9，10，12，24，25)包括與旋轉(zhuǎn)反射鏡元件(10)和凹面鏡(10)相關(guān)設(shè)置的透鏡(9)，以便旋轉(zhuǎn)反射鏡元件并不干擾圖象在與行方向橫切的方向的聚焦。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的設(shè)備(1)，其中掃描系統(tǒng)(9，10，12，24，25)進(jìn)一步包括側(cè)鏡(24，25)，并且其中側(cè)鏡和凹面鏡(12)構(gòu)造成能將包含有來自于一個(gè)像素(19)信息的發(fā)散光束(21a-21e)聚焦到像素幀的行(13)中的小區(qū)域(28)上。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一權(quán)利要求的設(shè)備(1)，其中像素(19)包括足夠多的子像素(20)，以提供足夠的基本區(qū)域，以便使多于一個(gè)的觀察者(22a，22b)的每一個(gè)都能同時(shí)觀察到3D圖象，并且多于一個(gè)的觀察者中的每一個(gè)看到稍有不同的視圖。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一權(quán)利要求的設(shè)備(1)，其中對(duì)于每個(gè)3D圖象至少具有50個(gè)基本區(qū)域。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一權(quán)利要求的設(shè)備(1)，其中對(duì)于每個(gè)基本區(qū)域來說都有另一個(gè)基本區(qū)域，從而以小于或等于兩眼間視差的量來移動(dòng)關(guān)于兩個(gè)基本區(qū)域的圖象。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一權(quán)利要求的設(shè)備(1)，其中在與行方向平行的方向中將多個(gè)顯示單元(2)彼此相鄰的設(shè)置，并且其中驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造成用于在每個(gè)顯示器上顯示不同的信息，從而通過多個(gè)顯示單元(2)來同時(shí)顯示與一行3D圖象相對(duì)應(yīng)的所有信息。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一權(quán)利要求的設(shè)備(1)，其中在與行方向橫切的方向?qū)⒍鄠€(gè)顯示單元(2)彼此相鄰的設(shè)置，驅(qū)動(dòng)器構(gòu)造成在多個(gè)顯示器上顯示關(guān)于3D圖象幀的不同行的信息，并且掃描系統(tǒng)包括用于掃描信息到所述行上的多個(gè)旋轉(zhuǎn)反射鏡元件。
18.一種家用視頻和電視顯示器，包括根據(jù)前述權(quán)利要求的任一權(quán)利要求的設(shè)備。
19.一種用于提供具有一幀像素行的3D圖象的方法，該方法包括提供連續(xù)的顯示(4)，每一個(gè)顯示(4)包括至少一行顯示像素(19)，每個(gè)顯示像素包括對(duì)應(yīng)不同觀察方向上的圖象的基本區(qū)域的子像素(20)，將光輻射從不同的基本區(qū)域引導(dǎo)到與觀察方向?qū)?yīng)的相應(yīng)發(fā)散光束(21)，和連續(xù)地接收發(fā)散光束(21)或行，并以3D圖象幀的行(13)的形式顯示發(fā)散光束(21)或行。
20.根據(jù)權(quán)利要求19中的方法，進(jìn)一步包括在與行方向橫切的方向上對(duì)包含有發(fā)散光束的光進(jìn)行擴(kuò)散，以在與行方向橫切的方向上擴(kuò)大視角。
21.根據(jù)權(quán)利要求19或20中的方法，進(jìn)一步包括在顯示屏幕(14)上顯示3D圖象，和在將它們顯示在顯示屏幕(14)上之前，對(duì)來自于不同基本區(qū)域的光束(21)進(jìn)行分離。
22.根據(jù)權(quán)利要求19中的方法，包括通過將與同一像素(19)中不同子像素(20)相對(duì)應(yīng)的所有分離的光束引導(dǎo)到顯示屏幕的相同小區(qū)域(28)上，來在顯示屏幕(14)上產(chǎn)生3D像素(28)，從而3D像素在不同方向上發(fā)射出與像源的同一點(diǎn)的不同視圖相對(duì)應(yīng)的光。
23.當(dāng)用于家用電視和視頻投影時(shí)根據(jù)權(quán)利要求19到22中任一權(quán)利要求的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三維自動(dòng)立體顯示器，針對(duì)家用電視應(yīng)用，但不受其限制。在該顯示器中，通過雙凸透鏡將圖象投影在2D顯示器以及3D屏幕的水平線上，產(chǎn)生在水平平面中不同的觀察方向。利用單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)反射鏡沿著顯示器對(duì)這些線進(jìn)行掃描。建議的實(shí)施例具有大視角，并表示出具有逼真視差和透視圖的圖象。與其他公知的三維顯示器相比，其利用了現(xiàn)有部件，具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)并且光效率高。
文檔編號(hào)H04N13/00GK1910936SQ200580002164
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者W·L·伊澤爾曼 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司