用於三維顯示的方法和裝置的製作方法

2023-06-10 20:07:31 4

專利名稱：用於三維顯示的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及空間顯示領域，尤其涉及無需輔助手段而可空間感知的、同時用於多 個觀察者的顯示，即所謂的自由立體可視化領域。
背景技術：
長久以來，存在用於上述領域的各種方法。這個領域中的先驅是Frederic Ives, 他在文獻GB190418672A中介紹了一種具有用於3D顯示的「光柵」的系統。此外，在Sam
H. Kaplan 所著的文獻「Theory of parallaxbarriers"-Journal of SMPTE，第 59 卷第
7號第11-21頁，1952年7月——中描述了關於使用用於3D顯示的柵欄屏的基礎認識。但是長期以來未能實現自由立體系統的廣泛傳播。直到20世紀80年代，由於現 在可供使用的計算能力和新式的顯示技術才使3D系統有了一定的復興。在90年代，關於 無需眼鏡的3D可視化的專利申請和出版物的數量不斷上升。以下發明人或提供人取得了 突出的成果。在JP 8-331605AA 中，Goro Hamagishi 博士(Sanyo)描述了一種階梯柵欄，其中， 透明的柵欄元件具有近似彩色子像素(紅、綠或藍)的尺寸。利用這個技術首次實現了將 在大多數自由立體系統中由於同時多個視點(至少兩個視點，優選多於兩個視點)的顯示 而出現的水平方向上的解析度損失也部分地轉換到垂直方向上。在此不利的是高的光損 失，如同在所有柵欄方法中存在的情況。此外，在觀察者進行側向移動時，立體對比度從幾 乎100%變化到約50%然後重新上升到100%，這導致在觀察空間中波動的3D圖像質量。Pierre Allio 藉助根據 US 5，808，599A、US 5，936，607A 和 WO 00/10332A1 的教 導實現了值得關注的柱面透鏡技術的改進，其中他也使用了基於子像素的視點劃分。一個另外的突出成果由Cees van Berkel以EP 791 847A1申請了專利。在此，在 同樣顯示不同透視視點的顯示器上設有相對於垂直線傾斜的柱面透鏡。在此其特徵在於， 將η個視點劃分到至少兩個屏幕行上，從而水平線上的解析度損失再次部分地轉換到垂直 線上。然而，柱面透鏡造價很高並且基於柱面透鏡的3D顯示器的生產過程也不容易。Jesse Eichenlaub 以文獻US 6，157，424Α和 WO 02/35277Α1 以及若干其他發明同 樣為自由立體建立了多個裡程碑，然而，它們幾乎都是僅用於一個觀察者的3D系統和/或 往往不能以可接受的成本來製造。Armin Grasnick等人以DE 10 003 326C2實現了柵欄技術的改進，其涉及用於產 生3D印象的、二維結構化波長選擇性濾波器陣列。然而，在此同樣不利的是，相對於2D顯 示器，這類3D系統的亮度顯著下降。ArminSchwerdtner以WO 2005/027534Α2實現了一種 用於在所有(通常是兩個)視點中具有完全解析度的3D顯示的新技術方法。然而，該方法 具有高的校準耗費，並且對於較大的屏幕對角線(約25英寸以上)而言極其難以實現。最後，Wolfgang Tzschoppe等人申請了 WO 2004/077839A1，其涉及在亮度上有所 改善的柵欄技術。基於JP 08-331605AA的階梯柵欄方法以及DE 10 003 326C2的方法，在此提出一種透明的柵欄濾波器元件與不透明的柵欄濾波器元件的特定佔空比，該佔空比大 於1/n，其中η是所示視點的數目。然而，由於立體對比度——與JP 08-331605ΑΑ的教導相 比一一顯著下降，因而在這篇文獻中公開的構型和教導總會產生令人不快的莫爾(Moir6) 效應和/或明顯受限的深度感。在這篇文獻中，「3D顯示器的可視(單目)解析度」應理解為這樣的解析度，即在觀察3D顯示器時每個觀察者眼睛在時間和空間上平均看到的全色解析度。

發明內容
本發明的任務在於，提供一種基於柵欄技術進行自由立體顯示的可能性，以便實 現對於多個同時的觀察者而言的改善的可感知性。該任務通過用於空間顯示的方法解決，其中-在由像素x(i，j)構成的格柵上使不同視點A(k)的圖像部分信息可見，其中k= 1，...，11，並且11 = 6或11 = 7，以及-以距離s在由像素x(i，j)構成的格柵之前或之後設置至少一個包括交替的不 透明部分和透明部分的視差柵欄屏，其中，透明部分對應於被限制為基本上直線的條紋，這 些條紋在視差柵欄屏平行投影到由像素X(i，j)構成的格柵上時相對於由像素x(i，j)構成 的格柵的垂直方向傾斜至少21度並且此外這些條紋在由像素x(i，j)構成的格柵的水平方 向上分別具有至少1.9個像素x(i，j)的寬度，-從而使得一個或多個觀察者由於通過至少一個視差柵欄屏導致的視野限制作用 分別用雙眼看到基本上不同的像素X(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別 感知到基本上不同的視點A(k)，於是空間的視覺印象產生。以下所有構型從恰好一個視差柵欄屏出發，儘管對於特定的應用場合使用多個這 樣的視差柵欄屏也是有利的。索引i對由像素x(i，j)構成的格柵上的行進行編址，而索引j對由像素x(i，j) 構成的格柵上的列進行編址。6或7個視點的數目一方面實現了高效的3D內容生成，另一方面也產生良好的3D 印象。藉助根據本發明的、視差柵欄屏的透明部分的傾斜角為至少21度的構型很大程 度上避免了令人不快的莫爾效應。此外，根據本發明的、以被限制為直線的條紋構成的透明 部分的寬度實現了所感知的3D圖像的非常好的亮度並且同時實現了所感知的3D圖像非常 好的(單目)解析度。用於視差柵欄屏的參數可以利用從開頭部分提到的Kaplan的文章中已知的兩個 公式(1)和(2)簡單計算得出。因此得到由像素x(i，j)構成的格柵與視差柵欄屏之間的 距離s、設為65mm的人眼平均距離、觀察距離、柵欄的透明部分的(水平)周期長度之間所 有必需的關係以及所述透明部分的條紋寬度。在根據本發明的方法中，有利地在二維周期圖案中進行不同視點A(k)的圖像部 分信息在由像素X(i，j)構成的格柵上的布置，其中，在水平方向和垂直方向上的周期長度 包括優選不多於各32個像素x(i，j)。所述各32個像素x(i，j)的上限的例外情況是允許 的。
優選地，垂直的周期長度等於所示視點的數目η。此外，像素x(i，j)分別對應於各 個彩色子像素(紅、綠或藍)或者彩色子像素組(例如紅綠、綠藍或紅綠藍紅或其他)或者 全色像素，其中，全色像素既指由紅綠藍彩色子像素——即紅綠藍三原色——構成的白色 混合圖像，也指——根據圖像生成技術——真實的全色像素——例如經常用於投影屏幕。通常，在直角三角形中的、將所述二維周期圖案的所述水平周期長度和垂直周期長度作為對邊和鄰邊的角基本上等於視差柵欄屏上的透明部分相對於垂直線的傾斜角。因 此實現了 3D顯示時的最佳的通道分離。此外，不考慮校正因子y，其中0. 98 < y < 1. 02，所述二維周期圖案的所述水平周 期長度和垂直周期長度與視差柵欄屏的透明部分的各個水平周期長度和垂直周期長度一 致。與各個其他的3D再現方法一樣，視點A(k)分別對應於場景或物體的不同透視。此外，本發明的任務由實施根據本發明的方法的、用於空間顯示的裝置解決，該裝 置包括-具有格柵(i，j)中的像素x(i，j)的圖像再現裝置，在所述格柵(i，j)上可使不 同視點A(k)的圖像部分信息可見，其中k = 1，. . .，η並且η = 6或η = 7，-至少一個以距離s設置在具有像素x(i，j)的圖像再現裝置之前或之後的視差 柵欄屏，該視差柵欄屏包括交替的不透明部分和透明部分，其中，透明部分對應於被限制為 基本上直線的條紋，這些條紋在視差柵欄屏平行投影到具有像素X(i，j)的格柵(i，j)上時 相對於由像素X(i，j)構成的格柵(i，j)的垂直方向傾斜至少21度並且此外這些條紋在具 有像素x(i，j)的格柵的水平方向上分別具有至少1.9個像素x(i，j)的寬度，-從而使得一個或多個觀察者由於通過至少一個視差柵欄屏導致的視野限制分別 用雙眼看到基本上不同的像素X(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別感知 到基本上不同的視點A(k)，於是空間的視覺印象產生。在此，以下也首先從僅僅一個視差柵欄屏出發。在二維周期圖案中進行不同視點A(k)的圖像部分信息與像素x(i，j)的對應，其 中，水平方向和垂直方向上的周期長度優選地包括不多於各32個像素x(i，j)。優選地，垂直的周期長度等於所示視點的數目η。此外，像素x(i，j)分別對應於各個彩色子像素(紅、綠或藍)或者彩色子像素組 (例如紅綠、綠藍或紅綠藍紅或其他)或者全色像素，其中，全色像素既指由紅綠藍彩色子 像素——即紅綠藍三原色——構成的白色混合圖像，也指——根據圖像生成技術——真實 的全色像素，例如經常用於投影屏幕。將所述二維周期圖案的所述水平周期長度和垂直周期長度撐開為對邊和鄰邊的 角基本上等於視差柵欄屏上的透明部分相對於垂直線的傾斜角。此外，不考慮校正因子y，其中0. 98 < y < 1. 02，所述二維周期圖案的所述水平周 期長度和垂直周期長度與視差柵欄屏的透明部分的各個水平周期長度和垂直周期長度一 致。圖像再現裝置優選可以是彩色IXD屏幕、等離子顯示器、投影屏幕、基於LED的屏 幕、SED屏幕或者VFD屏幕。優選地，設置具有水平周期長度為8個像素x(i，j)的6個視點。
為了獲得實際中易於製造的裝置，視差柵欄屏優選由玻璃襯底組成，在該玻璃襯 底上在背面施加了柵欄結構。其他構型也是可能的，例如不是由玻璃組成的襯底(例如由 塑料組成的襯底)。優選地，柵欄結構現在是經曝光和顯影的照相膠片，該照相膠片被層壓在玻璃襯 底的背面上，其中優選地，該照相膠片的感光乳劑層不朝向玻璃襯底。與之相反，柵欄結構 的不透明區域可以通過印在玻璃襯底上的顏色構成。 此外，視差柵欄屏有利地包括用於減少幹擾光反射的裝置，優選包括至少一個光 學幹涉的防反射層。但也可以使用通常的防眩光磨砂層。視差柵欄屏藉助間隔保持裝置持久地安裝在圖像再現裝置上，例如粘附在圖像再 現裝置上或用螺栓固定在圖像再現裝置上。


以下根據實施例對本發明進行詳細說明。附圖示出圖1 用於實施根據本發明的方法的示意性結構；圖2 在根據本發明的方法中所使用的視差柵欄屏；圖3 不同視點的圖像部分信息的示例性圖像合併；圖4 以圖1至圖3的關係為基礎的第一觀察者眼睛的視野示例；圖5 以圖1至圖3的關係為基礎的第二觀察者眼睛的視野示例；圖6 對視差柵欄屏標註尺寸的示意圖。全部附圖都不是按比例繪製的。這還尤其涉及角度尺寸。
具體實施例方式首先，圖1示出用於實施根據本發明的方法的示意性結構。其中包括由像素x(i， j)構成的格柵1，在格柵1上使不同視點A(k)——其中，1^=1，...，11並且11 = 6或11 = 7——的圖像部分信息可見，其中還包括在觀察者3的觀察方向上以距離s設置在由像素 x(i，j)構成的格柵1前面的視差柵欄屏2。當然，也可以是多個觀察者3，這些觀察者根據 本發明的方法獲得空間印象。此外，圖2示出在根據本發明的方法中所使用的視差柵欄屏2的截面圖。該視差 柵欄屏2包括交替的不透明部分和透明部分，其中，透明部分根據本發明對應於被限制為 基本上直線的條紋，這些條紋在視差柵欄屏2平行投影到由像素χ (i，j)構成的格柵1上時 相對於由像素x(i，j)構成的格柵1的垂直方向傾斜了至少21度並且此外在由像素x(i， j)構成的格柵1的水平方向上分別具有至少1. 9個像素x(i，j)的寬度。所述至少21度 的傾斜角在此被表示為角a ；由於附圖不是按比例繪製的，角a看上去甚至明顯大於21度。 透明部分的所述要求的寬度可以清楚地從圖3和圖4中顯而易見地看出。對於本領域技術人員而言當然公知的是，視差柵欄屏2的參數根據開頭所述的 Kaplan的文章中已知的公式(1)和(2)計算得出；示例參數見下文。在此，輸入參數尤其 是像素x(i，j)的高度和寬度。此外，圖3再現了 6個不同視點A(k)——其中，k = 1，. . .，6——的圖像部分信息 的示例性圖像合併。在根據本發明的方法中，不同視點A(k)的圖像部分信息在由像素x(i，j)構成的格柵1上的布置有利地在嚴格的二維周期圖案中進行。在根據圖3的示例中，水 平周期長度包括8個像素χ (i，j)而垂直周期長度包括6個像素χ (i，j)，以虛線框標出。在 此，每一像素x(i，j)的圖像部分信息分別來源於相應視點A(k)的位置(i，j)。在此介紹的構型示例中，垂直的周期長度有利地等於所示視點的數目η = 6。此外，像素x(i，j)分別對應於各個彩色子像素(紅、綠或藍)。圖4和圖5示出了以圖1至圖3的關係為基礎的第一觀察者眼睛或第二觀察者眼 睛的視野示例。在此，在觀察方向上在由像素x(i，j)構成的格柵1前面相距s處設置視差 柵欄屏2。由於視差柵欄屏2的視野限制作用，一個或多個觀察者3分別用雙眼看到基本上 不同的像素X(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別感知到基本上不同的視 點A(k)，於是空間的視覺印象產生，如其在圖4和圖5中所示的那樣。在此，直到一定的程 度，同一個觀察者3的雙眼甚至可以看到同一視點A(k)的圖像部分信息，而空間印象不被 破壞。將所述二維周期圖案的所述水平周期長度和垂直周期長度撐開為對邊和鄰邊的 角基本上等於視差柵欄屏2上的透明部分相對於垂直線的傾斜角a(見圖2)。在圖3中，對 邊例如可以通過下方的水平虛線定義而鄰邊可以通過右邊的垂直虛線定義。因此，在通常情況下達到3D顯示中的最佳的通道分離。與各種其他的3D再現方法一樣，視點A(k)分別對應於場景或物體的不同透視。為了進一步對實施根據本發明方法的根據本發明的示例性裝置進行說明，再次使 用圖1至圖6。首先，圖1示出用於實施所述裝置的示意性結構。其中包括-圖像對角線約為40英寸的、型號為NECIXD4010的、作為圖像再現裝置的IXD 屏幕，其配備有作為格柵1中的像素x(i，j)的彩色子像素紅、綠、藍，該格柵1具有行i = 1, ... ,768以及列j = 1，...，1360*3 = 4080的解析度，其中，在像素x(i，j)上可使不同 視點A(k)——其中，k=l，...，n並且η = 6——的圖像部分信息可見，以及-在觀察者3的觀察方向上以相距s設置在由像素x(i，j)構成的格柵1前面的 視差柵欄屏2。當然，也可以是多個觀察者3，這些觀察者根據本發明的裝置獲得空間印象。此外，圖2示出在根據本發明的裝置中所使用的視差柵欄屏2的截面圖。該視差 柵欄屏2包括交替的不透明部分和透明部分，其中，透明部分根據本發明對應於被限制為 基本上直線的條紋，這些條紋在視差柵欄屏2平行投影到由像素x(i，j)構成的格柵1上時 相對於由像素x(i，j)構成的格柵1的垂直方向傾斜了至少21度並且此外在由像素x(i， j)構成的格柵1的水平方向上分別具有至少1.9個像素x(i，j)的寬度。所述至少21度 的傾斜角在此被表示為角a ；由於附圖不是按比例繪製的，角a看上去甚至明顯大於21度 (實踐中通常確實大於21度)。透明部分的所述要求的寬度在圖3和圖4中也是顯而易見 的。對於本領域技術人員而言當然公知的是，視差柵欄屏2的參數根據開頭所述的 Kaplan的文章中已知的公式(1)和(2)計算得出；示例參數見下文。在此，輸入參數尤其是像素x(i，j)的高度和寬度。像素x(i，j)分別對應於各個彩色子像素(紅、綠或藍)。此外，圖3再現了 6個不同視點A(k)——其中，k = 1，. . .，6——的圖像部分信息的示例性圖像合併。在根據本發明的裝置中，不同視點A(k)的圖像部分信息在由像素x(i， j)構成的格柵1上的布置有利地在嚴格的二維周期圖案中進行。在圖3的示例中，水平周期 長度包括8個像素χ(i,j)而垂直周期長度包括6個作為彩色子像素紅、綠、藍的像素χ(i， j)，如在附圖中通過虛線示出的那樣。在此，每一像素x(i，j)的圖像部分信息分別來源於 相應視點A (k)的位置(i，j)。在此介紹的構型示例中，垂直的周期長度有利地等於所示視點的數目η = 6。圖4和圖5示出了以圖1至圖3的關係為基礎的第一觀察者眼睛或第二觀察者眼 睛的視野示例。在此，在觀察方向上以距離s在由像素x(i，j)構成的格柵1之前，即更準 確地說在IXD屏幕1的圖像平面之前設置了視差柵欄屏2。由於視差柵欄屏2的視野限制作用，一個或多個觀察者3分別用雙眼看到基本上 不同的像素X(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別感知到基本上不同的視 點A(k)，於是空間的視覺印象產生，如其在圖4和圖5中所示的那樣。在此，直到一定的程 度，同一個觀察者3的雙眼甚至可以看到同一個視點A(k)的圖像部分信息，而空間印象不 被破壞。將所述二維周期圖案的所述水平周期長度和垂直周期長度撐開為對邊和鄰邊的 角基本上等於視差柵欄屏2上的透明部分相對於垂直線的傾斜角a(見圖2)。在圖3中，對 邊例如可以通過下方的水平虛線定義而鄰邊可以通過右邊的垂直虛線定義。因此，在通常情況下達到3D顯示中的最佳的通道分離。與各種其他的3D再現方法一樣，視點A(k)分別對應於場景或物體的不同透視。為了獲得實踐中易於製造的裝置，視差柵欄屏2優選由玻璃襯底組成，在該玻璃 襯底上在背面施加了真正的柵欄結構。其他構型也是可能的，例如不是由玻璃組成的襯底 (例如由塑料組成的襯底)。優選地，柵欄結構現在是經曝光和顯影的照相膠片，該照相膠片面被層壓在玻璃 襯底的背面上，其中優選地，該照相膠片的感光乳劑層不朝向玻璃襯底。此外，視差柵欄屏2有利地包括用於減少幹擾光反射的裝置，優選包括至少一個 光學幹涉的防反射層。但也可以使用通常的防眩光磨砂層。 視差柵欄屏2藉助用於保持以上定義的距離s的距離保持裝置持久地安裝在圖像 再現裝置1上，例如粘附在圖像再現裝置1上或用螺栓固定在圖像再現裝置1上。對於基於40英寸IXD屏幕的所述示例性裝置，以下另外的一些參數是有利的眾所周知，在本例中，彩色子像素(紅、綠、藍)對應於圖像再現元件x(i，j)，其中， 這些圖像再現元件X (i，j)的高度分別約為0. 648mm而寬度約為0. 216mm。根據圖6中的標註尺寸，視差柵欄屏2的透明部分相對於垂直線的傾斜角a =23. 96248897°。在具有像素χ(i，j)的格柵1的水平方向上，所述部分的寬度e為 0. 4305692mm並且它們的高度1為0. 968781mm。透明部分的水平周期ze為1. 7222768mm 而它們的垂直周期zl為3. 875124mm。在一個另外的實施例中，使用NEC IXD3210型32英寸IXD屏幕作用圖像再現裝置，以替代40英寸IXD屏幕。在此也將彩色子像素(紅、綠、藍)用作圖像再現元件x(i，j)。在此，同樣設置行 為i = 1，· · ·，768並且列為j = 1，· · ·，1360*3 = 4080的解析度，其中，圖像再現元件χ (i， j)的高度約為0.511mm而寬度約為0.17033mm，根據圖3布置不同視點A(k)的圖像部分 信息，視差柵欄屏2的透明部分相對於垂直線的傾斜角a為23. 96248897°，以及在具有像 素x(i，j)的格柵1的水平方向上所述部分的寬度e分別為0. 339776mm而它們的高度1為 0. 764496mm。透明部分的水平周期ze為1. 359104mm而透明部分的垂直周期為3. 057984mm(參 照圖6)。還須注意，LCD屏幕NEC LCD3210和NEC 4010雖然在水平線上原本可提供1366*3 個像素，但是為了像素級的控制通常僅可使用1360*3 = 4080個水平像素，即子像素紅、綠、
藍 ο在一個另外的實施例中，使用BenQ FP72E型的17英寸IXD屏幕作為圖像再現裝置。在此也將彩色子像素(紅、綠、藍)用作圖像再現元件x(i，j)。在此，同樣設置 行為i = 1，. . .，1024並且列為j = 1，. . .，1280*3 = 3840的解析度，其中，圖像再現元件 x(i，j)的高度約為0. 264mm而寬度約為0. 088mm，根據圖3布置不同視點A(k)的圖像部分 信息，視差柵欄屏2的透明部分相對於垂直線的傾斜角a為23. 96248897°，以及在具有像 素χ (i，j)的格柵1的水平方向上所述部分的寬度e分別為0. 175762mm而它們的高度1為
0.3954645mm。透明部分的水平周期ze為0. 703048mm而透明部分的垂直周期zl為
1.581858mm (參照圖 6)。本發明的優點是多方面的。根據本發明的方法以及相應的裝置尤其實現了基於柵 欄技術的自由立體顯示，其中，對於同時多個觀察者通過改進的圖像亮度、減少的莫爾效應 以及相對於現有技術而言更高的可視(單目)解析度實現了改進的可感知性，這是人們所 期望的。同時，對於一個或多個觀察者而言，藉助本發明還可以實現在3D觀看時的相對較 大的移動自由。本發明可以藉助相對簡單的手段實現。
權利要求
用於空間顯示的方法，在該方法中在由具有行(i)和列(j)的像素x(i，j)構成的格柵(1)上使不同視點A(k)的圖像部分信息可見，其中k＝1，...，n且n＝6或n＝7，以及在由像素x(i，j)構成的所述格柵(1)之前或之後以距離s設置至少一個包括交替的不透明部分和透明部分的視差柵欄屏(2)，其中，所述透明部分對應於被限制為基本上直線的條紋，這些條紋在所述視差柵欄屏(2)平行投影到所述由像素x(i，j)構成的格柵上時相對於所述由像素x(i，j)構成的格柵的垂直方向傾斜至少21度並且此外這些條紋在所述由像素x(i，j)構成的格柵的水平方向上分別具有至少1.9個像素x(i，j)的寬度，使得一個或多個觀察者(3)由於通過所述至少一個視差柵欄屏(2)導致的視野限制作用而分別用雙眼看到基本上不同的像素x(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別感知到基本上不同的視點A(k)並且因此一空間的視覺印象產生。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述不同視點A(k)的圖像部分信息在所 述由像素x(i，j)構成的格柵(1)上的布置在一個二維周期圖案中進行，其中，在水平方向 上和垂直方向上的周期長度包括不多於各32個像素x(i，j)。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，垂直的周期長度等於所示視點的數目η。
4.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述像素x(i，j)對應於彩色 子像素(紅、綠或藍)或者彩色子像素組(例如，紅藍或綠藍)或者全色像素。
5.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在一直角三角形中的、將所述 二維周期圖案的所述水平的周期長度和垂直的周期長度作為對邊和鄰邊的角基本上等於 所述視差柵欄屏(2)上的透明部分相對於垂直線的傾斜角a。
6.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，所述視點A(k)分別對應於一 場景/ 一物體的不同透視。
7.用於空間顯示的裝置，包括一具有在一格柵(1)中的像素x(i，j)的圖像再現裝置，所述格柵(1)具有行(i)和列 (j)，在所述格柵⑴上能夠使不同視點A(k)的圖像部分信息可見，其中k = 1，. . .，n並且 η = 6 或 η = 7,至少一個以距離s設置在所述具有像素x(i，j)的格柵(1)之前或之後的視差柵欄屏 (2)，該視差柵欄屏(2)包括交替的不透明部分和透明部分，其中，所述透明部分對應於被 限制為基本上直線的條紋，這些條紋在所述視差柵欄屏(2)平行投影到所述具有像素x(i， j)的格柵⑴上時相對於所述由像素x(i，j)構成的格柵(1)的垂直方向傾斜至少21度 並且此外這些條紋在所述具有像素x(i，j)的格柵(1)的水平方向上分別具有至少1.9個 像素x(i，j)的寬度，使得一個或多個觀察者(3)由於通過所述至少一個視差柵欄屏(2)導致的視野限制而 分別用雙眼看到基本上不同的像素x(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別 感知到基本上不同的視點A(k)並且因此一空間的視覺印象產生。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，不同視點A(k)的所述圖像部分信息與所 述像素x(i，j)的對應在一個二維周期圖案中進行，其中，在水平方向上和垂直方向上的周 期長度包括不多於各32個像素χ (i，j)。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，垂直的周期長度等於所示視點的數目。
10.根據權利要求7至9中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述像素x(i，j)對應於 彩色子像素(紅、綠或藍)或者彩色子像素組(例如，紅藍或綠藍)或者全色像素。
11.根據權利要求8至10中任一項所述的裝置，其特徵在於，在一直角三角形中的、將 所述二維周期圖案的所述水平的周期長度和垂直的周期長度作為對邊和鄰邊的角基本上 等於所述視差柵欄屏(2)上的透明部分相對於垂直線的傾斜角a。
12.根據權利要求7至11中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述圖像再現裝置是一 彩色IXD屏幕、一等離子顯示器、一投影屏幕、一基於LED的屏幕、一 SED屏幕或者一 VFD屏 眷ο
13.根據權利要求8至12中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述視點A(k)的數目等 於6並且所述水平的周期長度等於8個像素x(i，j)。
14.根據權利要求7至13中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述視差柵欄屏(2)由一 玻璃襯底構成，在該玻璃襯底上在背面施加了柵欄結構。
15.根據權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述柵欄結構是一經曝光和顯影的照 相膠片，該照相膠片被層壓在所述玻璃襯底的背面上，其中，優選地，該照相膠片的感光乳 劑層不朝向所述玻璃襯底。
16.根據權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述柵欄結構的不透明區域通過印在 所述玻璃襯底上的顏色形成。
17.根據權利要求7至16中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述視差柵欄屏(2)包含 用於減少幹擾光反射的裝置，優選包含至少一個光學幹涉的防反射層。
18.根據權利要求7至17中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述視差柵欄屏(2)藉助 一間隔保持裝置被持久地安裝在所述圖像再現裝置上。
19.根據權利要求7至17中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述圖像再現裝置是具有 作為圖像再現元件x(i，j)的彩色子像素(紅、綠、藍)的17英寸LCD屏幕，其中，所述圖像 再現元件x(i，j)的高度為約0.264mm並且寬度為約0.088mm，所述不同視點A(k)的圖像 部分信息被如下地設置x(i，j)l 234567891A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) ...2A (2) A (3) A (4) A (4) A (5) A (6) A(I) A(I) A (2) ...3A (3) A (4) A (5) A (5) A (6) A(I) A (2) A (2) A (3) ...4A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) ...5A (5) A (6) A(I) A(I) A (2) A (3) A (4) A (4) A (5) ...6A (6) A(I) A (2) A (2) A (3) A (4) A (5) A (5) A (6) ...7A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) ...其中，所述視差柵欄屏⑵的透明部分相對於垂直線具有一傾斜角a = 23. 96248897°，在所述具有像素x(i，j)的格柵(1)的水平方向上所述部分的寬度e分別 為0. 175762mm並且所述部分的高度為1 =0. 3954645mm，並且最後，所述透明部分的水平周 期為ze = 0. 703048mm以及所述透明部分的垂直周期為zl = 1. 581858mm。
20.根據權利要求7至17中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述圖像再現裝置是具有作為圖像再現元件x(i，j)的彩色子像素(紅、綠、藍)的32英寸LCD屏幕，其中，所述圖像 再現元件x(i，j)的高度為約0.511mm並且寬度為約0. 17033mm，所述不同視點A(k)的圖 像部分信息被如下地布置x(i，j)l 2 3 4 5 6 7 8 91A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I)2A (2) A (3) A (4) A (4) A (5) A (6) A(I) A(I) A (2)3A (3) A (4) A (5) A (5) A (6) A(I) A (2) A (2) A (3)4A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) A (2) A (3) A (3) A (4)5A (5) A (6) A(I) A(I) A (2) A (3) A (4) A (4) A (5)6A (6) A(I) A (2) A (2) A (3) A (4) A (5) A (5) A (6)7A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) ...其中，所述視差柵欄屏⑵的透明部分相對於垂直線具有一傾斜角a = 23. 96248897°，在所述具有像素x(i，j)的格柵(1)的水平方向上所述部分的寬度e分別 為0. 339776mm並且所述部分的高度為1 = 0. 764496mm，並且最後，所述透明部分的水平周 期為ze = 1. 359104mm以及所述透明部分的垂直周期為zl = 3. 057984mm。
21.根據權利要求7至17中任一項所述的裝置，其特徵在於，所述圖像再現裝置是具有 作為圖像再現元件x(i，j)的彩色子像素(紅、綠、藍)的40英寸LCD屏幕，其中，所述圖像 再現元件x(i，j)的高度為約0.648mm並且寬度為約0.216mm，所述不同視點A(k)的圖像 部分信息被如下地設置x(i，j)l 2 3 4 5 6 7 8 91A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I)2A (2) A (3) A (4) A (4) A (5) A (6) A(I) A(I) A (2)3A (3) A (4) A (5) A (5) A (6) A(I) A (2) A (2) A (3)4A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) A (2) A (3) A (3) A (4)5A (5) A (6) A(I) A(I) A (2) A (3) A (4) A (4) A (5)6A (6) A(I) A (2) A (2) A (3) A (4) A (5) A (5) A (6)7A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) ...其中，所述視差柵欄屏⑵的透明部分相對於垂直線具有一傾斜角a = 23. 96248897°，在所述具有像素x(i，j)的格柵(1)的水平方向上所述部分的寬度e分別 為0. 4305692mm並且所述部分的高度為1 = 0. 968781mm，並且最後，所述透明部分的水平周 期為ze = 1. 7222768mm以及所述透明部分的垂直周期為zl = 3. 875124mm。
全文摘要
本發明涉及空間顯示領域，尤其涉及對於同時多個觀察者而言無需輔助手段即可空間感知的顯示，即所謂的自由立體可視化的領域。本發明的任務在於，提供一種基於柵欄技術以進行自由立體顯示的可能性，以便對於多個同時的觀察者而言實現改善的可感知性。該任務通過用於空間顯示的方法解決，其中，在由像素x(i，j)構成的格柵上使不同視點A(k)的圖像部分信息可見，其中k＝1，…，n且n＝6或n＝7，以及在由像素x(i，j)構成的格柵之前或之後相距s處設置至少一個包括交替的不透明部分和透明部分的視差柵欄屏，其中，該透明部分對應於被限制為基本上直線的條紋，這些條紋在視差柵欄屏平行投影到由像素x(i，j)構成的格柵上時相對於由像素x(i，j)構成的格柵的垂直方向傾斜至少21度並且此外在由像素x(i，j)構成的格柵的水平方向上分別具有至少1.9個像素x(i，j)的寬度。
文檔編號H04N13/00GK101803393SQ200780052444
公開日2010年8月11日 申請日期2007年11月26日 優先權日2007年4月4日
發明者M·克立普斯特恩, S·奧特 申請人:智信集團有限公司