[发明专利]立体显示系统

说明书

本发明涉及电子显示器领域，并且特别是但不限于自动立体显示器，其中不需要专用眼镜就可以欣赏3D立体图像。

存在多种不同的自动立体显示技术。从它们最基本的方面讲，观众必须位于“最佳视点”中以感觉3D效果。如果观众离开这个位置，将失去或者严重损害3D效果。

某些技术可以使许多人观看同一个立体3D图像，但是每个观众仍必须找到正确的观看位置。

在实践中，当观众固定在一个位置上时，这些方法没有视差感觉(环视图像的能力)。

另一种方法提供了一组立体图一不仅仅是立体像对，还可能是关于同一主题的9个视图(通常称之为“多视图”显示器，不要与“多观众”显示器混淆)。布置这些立体图以提供彼此相邻排列的多个观看位置。显示器也经常产生“旁瓣”，即在主阵列的任一侧重复相同的阵列。这是一种利用水平(x轴)视差要素而不必寻找最佳视点使一个以上的观众感觉3D图像的方式。需要注意，没有垂直(y轴)视差和距离(z轴)视差将是不利的，除非视图的数量很大并且视图的间距很小。

这种方法已经表明可以有效地工作，在此方法中优先的是冲击力而不是图像保真度、品质和分辨率。主要的困难是3D分辨率和2D分辨率之间不可避免的折衷。为了提高3D分辨率，需要许多紧密间隔的视图以减小立体量化误差。但是当同时和分别显示每个视图时，显示器的基本(2D)分辨率将除以视图数量，结果严重损害了图像品质。

因此不同视图的数量是这些技术中的关键因素，当前的多视图自动立体显示器使用约9个视图。硬拷贝复合全息立体图中人为因素的研究和体验表明，为了显示流畅的、高品质的和有足够深度的图像，应将3D透视图分开0.4°或更小角度，这意味着根据现有的规范，分开的视图的数量应当增加至少十倍，并且甚至在得到图像保真度的基本水平之前，基本分辨率将必须在约100个不同的分量图像之间进行共享。这不仅是不切实际的也是低效的，假定有4个观众，那么只有8只眼睛观看显示器，因此只需要8个图像以将3D图像提供给每个观众。因此，如果必须显示高品质低疲劳的3D图像，多视图方法具有难以处理的问题，并且也造成了可用分辨率的低效使用。

因此，虽然这些显示器可能适用于广告和醒目效果，但是它们总是存在性能上的缺陷，对于诸如专业工作、电脑游戏或观看3D电影的大量使用，该缺陷使得这些显示器实际上是没有用的。

一种不同的方法是使显示器跟踪观众。在这样的系统中，显示器具有检测观众位置、和使显示器进行自身调节以将左视图引导至观众的左眼和将右视图引导至他或她的右眼的设备。这种方法使显示器移动立体窗口以确保观众不会错过3D视图，还更新透视图以匹配观众在显示器前面的位置。重要地，2D分辨率与3D分辨率无关，这允许高品质全视差3D，没有极大地损害2D分辨率。这种方法提供了在全部三个方向(x、y、z)中的视差，并且提供了非常强劲的3D图像以用于一个观众。在EP0764281A中描述了一个实例。

但是，EP0764281A中所述方法的基本缺陷在于，虽然可以满足多个可移动的观众的需求，但是每次只有一个观众可以欣赏到自然视差。这是因为每个观众看到相同的立体图像，因此如果根据一个观众的位置更新透视图，那么所有的观众都将感觉根据那个人的移动而进行变化的透视图，其可能是干扰影响。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种自动立体显示设备，能够为多个观众显示不同的图像，所述显示设备包括：

象素阵列，其中象素阵列中的第一组像素协作以显示第一图像，和象素阵列中的不同的第二组像素协作以显示第二图像；

光源阵列，包括多个光源，多个光源的每一个都适于在使用中独立地照射象素阵列；

全息光学元件(HOE)，进行空间多路传输以与像素阵列协作，以使作用在第一组像素上的来自光源阵列中第一光源的光通过HOE向第一位置衍射，以形成用于第一观众左眼的第一实像，和作用在不同的第二组像素上的来自第一光源的光向第二位置衍射，以形成用于第一观众右眼的第二实像，其中第一和第二实像共同形成第一观看区；

其中，HOE将来自光源阵列中不同光源的光进行衍射，以形成相应的空间移开的观看区；

以及，还包括控制装置，适于使第一组和第二组像素显示连续所选的第一和第二图像对，和适于使光源阵列中光源以与连续所选的图像对相同步的方式进行连续导通，以使来自光源阵列中仅一个光源的光在任一时刻入射至HOE上，因此为多个观众连续提供多个观看区和在空间移开的位置中提供多个观看区。