[发明专利]3D立体显示器的观看辅助设备

说明书

发明领域

本发明通常涉及用作3D立体显示器的观看辅助设备的护目镜(eyewear)，并更特别地，涉及用于观看基于波分复用的3D立体显示器的护目镜。

技术背景

存在几种在观看显示器时用于提供立体3D图像的不同的方法，如快门式眼镜（其中两个图像被按序显示，以及在眼镜中放置有确定哪幅图像被显示到哪只眼睛的快门），以及偏振式眼镜和投影仪或屏幕（其中眼镜仅发送右侧或左侧的图像到相应的眼睛）。快门眼镜的缺点为，其需要眼镜是有源的（需要电池），是暗的（20％的可见光透射率），并具有有限的刷新率。偏振式眼镜的缺点是需要在屏幕中保持偏振，使得难以在眼镜中得到高的立体消光比以及可见光透射率相对较低（40-45％）。在此称为“干涉滤光技术（Infitec）”方法或手段的更有希望的方法在多个参考文献（US7001021B2、EP1830585A2、WO2004/038457A2、WO2008/061511A1、WO2009/026888A1）中、以及在引用的文章“LED-Based 3D Displays withInfitec Technology（应用Infitec技术的基于LED的3D显示器）”和“Interference-Filter-Based Stereoscopic 3D LCD（基于干涉滤光器的3D立体LCD）”中被讨论。3D立体显示器的Infitec手段使用干涉滤光器用于显示器中的波分复用以及眼镜中的解复用。Infitec具有多种良好的性能，包括无源眼镜、使用标准的投影屏和极好的立体消光比。投影式和透射式的波分复用3D立体显示器都存在于现有技术中（见参考文献）。然而，在Infitec手段中使用的滤光器和其他类似的解决方案是角度敏感的。因为入射光线的入射角对于所有的观看方向必须尽可能接近垂直，所以该角度依赖性极大地约束了护目镜的设计。在现有技术中，是通过在从眼睛隔开一段距离的位置设有弯曲透镜（US2007/0236809A1，US2008/0278807A1）或窄视场的平面透镜来避开这个问题。一些现有技术包括左眼透射光谱和右眼透射光谱之间的大的防护频带，以便补偿在眼镜中的透射光谱的依赖于角度的移位。角度依赖性导致了具有显示器的亮度损失、观看屏幕外的物体时的颜色失真、和左眼图像和右眼图像之间的共同色域减少的设计选择。Infitec干涉滤光器的角度依赖性另外约束了显示器或投影仪的光路中的滤光器的位置。Infitec手段的另外缺点是，相比于使用基于偏振的3D立体显示器的眼镜，其具有相对较高的成本。现有技术的Infitec眼镜的高成本是由于需要高数量的介电层（大约50-100层），以获得高的立体消光比。具有干涉滤光器的涂层眼镜的成本大约正比于介电层的数目和所有这些层的组合厚度，且因此，大量的层导致了眼镜的高成本。因此，存在对于3D立体显示器的观看辅助设备的需求，其能为显示器/投影仪和观看辅助设备的设计提供更大的自由度，同时保留Infitec方法的良好的特性，并减少或消除上面所讨论的缺点。

发明概述

本发明的目标是为用于立体3D显示器的用作观看辅助设备的现有技术中的护目镜提供改进，特别是用于使用波分复用的显示器。本发明的另外的目标是为通常的现有技术中的3D立体显示器提供改进。这些目标利用如上所述的、其特征如在独立权利要求中所限定的护目镜来获得。

本发明提供了用于观看3D立体显示器的护目镜，其中所述显示器使用波分复用。本发明在护目镜中提供了用于波长选择性滤光的光学组件。在本发明的示例性实施方案中，显示器和护目镜中的光学组件包括薄膜干涉滤光器、皱褶式陷波滤光器或全息陷波滤光器。这些类型的滤光器具有高度依赖于到滤光器的入射角度的透射光谱。在现有技术中，该角度依赖性是一个问题，其对显示器或投影仪的光路中的滤光器的设计和护目镜位置都提出了严格的限制。本发明的示例性的实施方案提供了确保到护目镜中的滤光器的入射角尽可能接近垂直（0°入射）的护目镜，从而避免了在护目镜中使用这种滤光器的3D立体显示器的现有技术的一些问题。现有技术中的第二个问题是在护目镜的滤光器中需要高立体消光比，且因此在滤光器中需要很大数量的介质层。此问题是由于在通过护目镜的透镜观看左眼和右眼图像时，所述左眼和右眼图像被同样的聚焦。本发明的示例性实施方案提供了一种护目镜，其中左眼图像在护目镜的右眼透镜中波长选择性失焦，以及右眼图像在护目镜的左眼透镜中波长选择性失焦。通过互补的图像的波长选择性失焦，左眼和右眼的图像的被感知的图像质量-以及立体融合图像对-可以是高的，甚至具有比在现有技术中所使用的更低的立体消光比。