CN101435919B - 一种指示式立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种指示式立体显示装置，包括立体显示装置和指示装置。所述指示装置设置于所述立体显示装置外围；所述立体显示装置在预定观看距离上形成若干对左、右眼观察区域，且所述左、右眼观察区域交替排列；所述指示装置在所述预定观看距离上形成若干对第一显示区域和第二显示区域，所述第一、第二显示区域交替排列，且所述第一、第二显示区域分别对应于所述左眼观察区域和右眼观察区域。对于本发明提供的指示式立体显示装置，观看者能够根据两眼看到的指示装置的颜色迅速确定出自身是否处于非串扰区域内，该方案实现简单且指示效果明显。

Description

一种指示式立体显示装置

技术领域

本发明涉及立体显示领域，尤其涉及一种能够向观看者指示最佳的立体观看区域的指示式立体显示装置。

背景技术

众所周知，当人用双眼观察一个真实物体时，该物体在人的左右两眼中分别形成一个略有差异的图像，左右眼看到的两幅图像经人的视觉皮层融合后，人看到的即为立体图像。这种左右眼看到的图像间的差异就是通常所说的双眼视差。现有的立体显示器就是运用了双眼视差原理，通过向观看者的左右眼分别提供有一定差异的图像，从而使观看者看到立体图像。

图1所示为一种现有的立体显示装置的显示光路图，其中，立体显示装置包括：背光源11、显示面板12和柱透镜光栅13。背光源11向显示面板12提供显示图像的背景光。显示面板12的奇数像素列和偶数像素列分别显示左、右眼图像，以下为方便说明，设图1中显示面板12的像素列从左往右数且奇数像素列显示右眼图像R，偶数像素列显示左眼图像L。柱透镜光栅13中的各柱透镜的母线方向沿显示面板12的竖直方向，且多个柱透镜沿水平方向排列。如图1中所示，柱透镜光栅13的每个柱透镜对应于显示面板12的一对相邻像素列，显示面板12的奇数像素列和偶数像素列显示的左、右眼图像光通过柱透镜光栅13后，在立体显示装置前的预定观看距离(如图1中粗实线14所示的距离柱透镜光栅13的出射面的一固定距离的位置)上形成四边形的左眼观察区域16、18以及右眼观察区域15、17，值得说明的是：图1中为了方便表示，仅是示意性画出了显示面板12上最中央的一对奇偶像素列以及最左边和最右边的一对奇偶像素列通过柱透镜光栅13形成的位于立体显示装置正前方的几个观察区域，实际上，在粗实线14所示的横向位置上，交替地存在多个左眼观察区域和右眼观察区域，且其中每个左眼观察区域由来自于显示面板12的所有左眼图像光形成，每个右眼观察区域由来自于显示面板12的所有右眼图像光形成。即：当观看者把左眼置于任一左眼观察区域内时，能够看到显示面板12的所有奇数像素列而不能看到任一偶数像素列，当观看者把右眼置于任一右眼观察区域内时，能够看到显示面板12的所有偶数像素列而不能看到任一奇数像素列。因此，当观看者的左右眼分别处于一对相邻的左右眼观察区域内时，该观看者能够看到一幅清晰的立体图像，而当观看者的左眼和右眼之中的至少一个不完全处于其对应的左眼观察区域或右眼观察区域内时，奇数像素列显示的部分左眼图像光将会进入观看者的右眼和/或偶数像素列显示的部分右眼图像光将会进入观看者的左眼，此时，观看者的大脑不能将两眼看到的两幅图像融合成正确的立体图像，形成串扰现象。如当观看者的左眼位于图1中点M所示位置且右眼位于图1中点N所示位置时，该观看者不能看到清晰的立体图像。

图2所示为采用狭缝光栅21的立体显示装置的显示光路图，显然，图2中直线22所示位置上，也存在多个交替排列的左眼观察区域和右眼观察区域。若显示面板12的任一像素列宽度为a₁，狭缝光栅21的栅距为b₂，狭缝光栅21和显示面板12的间距为y₂，直线22所示位置与狭缝光栅21之间的间距(预定观看距离)为Z₂，则由几何关系可计算出：

$Z_2=\frac{b_2{y}_2}{a_1-b_2}---\left(1\right)$

综上所述，现有的立体显示装置前的显示区域都可分为串扰区域和非串扰区域。所述非串扰区域指观看者能够看到清晰的立体图像的区域，即当观看者处于该区域中时，来自于显示面板的左眼图像仅进入观看者的左眼，来自于显示面板的右眼图像仅进入观看者的右眼。所述串扰区域为所述非串扰区域之外的区域。由于立体图像包含丰富的图像信息，因此观看者无法根据看到的立体图像效果准确分辨出该图像是否是完全没有串扰的图像，即观看者无法根据看到的立体图像准确确定自身是否位于非串扰区域内，观看极为不便。

为解决上述问题，现有技术中有一种能够指示立体显示装置的观看区域的方案：首先在立体显示装置的显示面板上显示指示图像，然后观看者根据该指示图像使自身定位于非串扰区域内，最后该立体显示装置的显示面板将指示图像切换为欲显示的视差图像以使观看者在非串扰区域内看到立体图像。显然，当观看者移动位置后，所述显示面板需要来回切换指示图像和视差图像以使观看者重新定位于非串扰区域内，操作复杂，实用性不强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种指示式立体显示装置，能向观看者指示能够看到最佳立体图像的非串扰区域。

本发明提供的一种指示式立体显示装置，包括立体显示装置，所述立体显示装置在预定观看距离上形成若干对左、右眼观察区域，所述左、右眼观察区域交替排列，此外，还包括设置于所述立体显示装置外围的指示装置，所述指示装置包括：背光源、指示图纸和第一光栅；所述背光源向所述指示图纸提供背景光；所述指示图纸包括沿水平方向相间排列的第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹，第一指示颜色条纹的颜色和第二指示颜色条纹的颜色不同；所述第一光栅用于将所述第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹在所述预定观看距离上形成若干对第一显示区域和第二显示区域，所述第一显示区域和第二显示区域交替排列；所述第一、第二显示区域分别对应于所述左眼观察区域和右眼观察区域。

所述指示装置也可以包括：显示器和第一光栅；所述显示器显示沿水平方向相间排列的第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹，第一指示颜色条纹的颜色和第二指示颜色条纹的颜色不同；所述第一光栅用于将所述第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹在所述预定观看距离上形成所述第一显示区域和第二显示区域。

所述第一光栅为狭缝光栅或柱透镜光栅。

所述立体显示装置至少包括：显示面板和第二光栅，所述第二光栅为柱透镜光栅或狭缝光栅。

所述指示装置中的第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹宽度相等，所述第一光栅的每条狭缝或每个柱透镜对应于所述指示图纸或所述显示器上一对相邻的第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹；在所述预定观看距离上，任一第一显示区域的左、右边缘点分别与其所对应的左眼观察区域的左、右边缘点重合，任一第二显示区域的左、右边缘点分别与其所对应的右眼观察区域的左、右边缘点重合。

所述第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹宽度相等，所述第一、第二光栅均为柱透镜光栅，所述显示面板与所述指示图纸/显示器处于同一平面内，且满足如下等式：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_1={Z_1}^{\′}\\ x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})+\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}-\frac{b_1}{2}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_1}^{\′}(1+\frac{{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}})+\frac{{b_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{2{{\mathrm{\β}}_1}^{\′}{y_1}^{\′}}-\frac{{b_1}^{\′}}{2}\\ x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})+\frac{a_1{Z}_1}{y_1}-\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}+\frac{b_1}{2}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_1}^{\′}(1+\frac{{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}})+\frac{{a_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}}-\frac{{b_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{2{{\mathrm{\β}}_1}^{\′}{y_1}^{\′}}+\frac{{b_1}^{\′}}{2}\end{array}\right.$

其中，当所述第二光栅的竖直方向中轴线位于所述显示面板的竖直方向中轴线右侧时，x₁为所述第二光栅的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距，当所述第二光栅的竖直方向中轴线位于所述显示面板的竖直方向中轴线左侧时，x₁为所述第二光栅的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距的相反数；当所述第一光栅的竖直方向中轴线位于所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线右侧时，x₁′为所述第一光栅的竖直方向中轴线和所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线的间距，当所述第一光栅的竖直方向中轴线位于所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线左侧时，x₁′为所述第一光栅的竖直方向中轴线和所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线的间距的相反数；当所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线处于所述显示面板的竖直方向中轴线右侧时，Δx′为所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距；当所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线处于所述显示面板的竖直方向中轴线左侧时，Δx′为所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距的相反数；Z₁和Z₁′为所述预定观看距离；a₁为所述显示面板的每个像素列宽度，b₁为所述第二光栅的每个柱透镜的宽度，β₁为所述第二光栅的每个柱透镜的垂直放大率，y₁为所述显示面板和所述第二光栅的间距；a₁′为所述第一、第二指示颜色条纹宽度，b₁′为所述第一光栅的每个柱透镜的宽度，β₁′为所述第一光栅的每个柱透镜的垂直放大率，y₁′为所述第一光栅与所述指示图纸/显示器的间距。

所述指示装置中的第一指示颜色条纹宽度大于所述第二指示颜色条纹宽度；所述第一光栅的每条狭缝或每个柱透镜对应于所述指示图纸或所述显示器上的一条第一指示颜色条纹和一条第二指示颜色条纹；在所述预定观看距离上，每个第一显示区域左侧的第二显示区域的中心点与其对应的左眼观察区域的左边缘点重合，且所述第一显示区域右侧的第二显示区域的中心点与其对应的右眼观察区域的右边缘点重合。

所述第一指示颜色条纹宽度大于第二指示颜色条纹宽度，所述第一、第二光栅均为柱透镜光栅，所述显示面板与所述指示图纸/显示器处于同一平面内，且满足如下等式：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_1={Z_3}^{\′\′}\\ x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})-\frac{a_1{Z}_1}{y_1}+\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}-\frac{b_1}{2}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′\′}+{x_3}^{\′\′}(1+\frac{{Z_3}^{\′\′}}{{y_3}^{\′\′}})-\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_3}^{\′\′}}{2{y_3}^{\′\′}}+\frac{{b_3}^{\′\′}{Z_3}^{\′\′}}{2{{\mathrm{\β}}_3}^{\′\′}{y_3}^{\′\′}}-\frac{{b_3}^{\′\′}}{2}\\ x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})+\frac{a_1{Z}_1}{y_1}-\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}+\frac{b_1}{2}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′\′}+{x_3}^{\′\′}(1+\frac{{Z_3}^{\′\′}}{{y_3}^{\′\′}})+\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_3}^{\′\′}}{2{y_3}^{\′\′}}-\frac{{b_3}^{\′\′}{Z_3}^{\′\′}}{2{{\mathrm{\β}}_3}^{\′\′}{y_3}^{\′\′}}+\frac{{b_3}^{\′\′}}{2}\end{array}\right.$

其中，当所述第二光栅的竖直方向中轴线位于所述显示面板的竖直方向中轴线右侧时，x₁为所述第二光栅的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距，当所述第二光栅的竖直方向中轴线位于所述显示面板的竖直方向中轴线左侧时，x₁为所述第二光栅的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距的相反数；当所述第一光栅的竖直方向中轴线位于所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线右侧时，x₃″为所述第一光栅的竖直方向中轴线和所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线的间距，当所述第一光栅的竖直方向中轴线位于所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线左侧时，x₃″为所述第一光栅的竖直方向中轴线和所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线的间距的相反数；当所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线处于所述显示面板的竖直方向中轴线右侧时，Δx″为所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距；当所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线处于所述显示面板的竖直方向中轴线左侧时，Δx″为所述指示图纸/显示器的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距的相反数；Z₁和Z₃″为所述预定观看距离；a₁为所述显示面板的每个像素列宽度，b₁为所述第二光栅的每个柱透镜的宽度，β₁为所述第二光栅的每个柱透镜的垂直放大率，y₁为所述显示面板和所述第二光栅的间距；a₃″为所述第一指示颜色条纹宽度，a₄″为所述第二指示颜色条纹宽度，b₃″为所述第一光栅的每个柱透镜的宽度，β₃″为所述第一光栅的每个柱透镜的垂直放大率，y₃″为所述第一光栅与所述指示图纸/显示器的间距。

所述立体显示装置可为二维三维可切换立体显示装置。

所述立体显示装置可为多图多视点立体显示装置。

本发明提供的指示式立体显示装置能够在立体显示装置前的预定观看距离上形成第一、第二显示区域，且所述第一、第二显示区域分别与所述立体显示装置的左、右眼观察区域重合，或分别用于表示所述立体显示装置的串扰区域和非串扰区域，因此观看者能够根据两眼看到的颜色迅速确定出自身是否处于非串扰区域内，该方案实现简单且指示效果明显。

附图说明

图1为一种现有的采用柱透镜光栅的立体显示装置的显示光路图；

图2为一种现有的采用狭缝光栅的立体显示装置的显示光路图；

图3为图1所示的显示面板上最中央的一对奇偶像素列的显示光路图；

图4为图2所示的显示面板上最中央的一对奇偶像素列的显示光路图；

图5为本发明实施例1提供的指示式立体显示装置中的指示装置结构示意图；

图6为当图5中的光栅53为柱透镜光栅时指示图纸52最中央的一条第二指示颜色条纹55的显示光路图；

图7为当图5中的光栅53为狭缝光栅时指示图纸52最中央的一条第二指示颜色条纹55的显示光路图；

图8所示为本发明实施例2提供的指示式立体显示装置中的指示装置结构示意图；

图9为M/N＝0.5时图8所示的指示装置的显示光路图；

图10为当光栅83为柱透镜光栅时图9中指示图纸82上最中央的第三指示颜色条纹84以及其两侧的各半条第四指示颜色条纹85的显示光路图；

图11为当光栅83为狭缝光栅时图9中指示图纸82上最中央的第三指示颜色条纹84以及其两侧的各半条第四指示颜色条纹85的显示光路图。

具体实施方式

本发明提供了一种指示式立体显示装置，包括立体显示装置和指示装置。所述立体显示装置为任一种现有的能够显示立体图像的装置，所述指示装置在所述立体显示装置前的预定观看距离上具有至少两种不同颜色的显示区域，且其中的两种不同颜色的显示区域分别对应于立体显示装置在同一位置上形成的左眼观察区域和右眼观察区域，或者分别对应于立体显示装置的串扰区域和非串扰区域，以使观看者能够根据所述指示装置的指示颜色快速准确地确定出最佳观看区域。

所述立体显示装置至少包括：背光源、显示面板和光栅。背光源用于向显示面板提供图像背景光。显示面板为二维像素矩阵形式，且显示面板的任意两列相邻像素显示两幅具有视差的图像。所述光栅为柱透镜光栅或狭缝光栅，用于将显示面板的任意两列像素显示的两幅视差图像分别提供给观看者的左、右眼。由于立体显示原理已是公知的技术，此处不再详述该立体显示装置。以下为方便描述，以图1和图2所示的典型的立体显示装置进行说明。

图1/图2中的显示面板12显示的图像经柱透镜光栅13/狭缝光栅21后，只具有水平视差而没有垂直视差，因此，当图1/图2所示的柱透镜光栅13/狭缝光栅21的竖直方向中轴线与显示面板12的竖直方向中轴线重合时，该立体显示装置能获得最佳的显示效果，但是，在实际生产中，对准仪器的精确度会影响柱透镜光栅13/狭缝光栅21的竖直方向中轴线与显示面板12的竖直方向中轴线之间重合的精确度，即柱透镜光栅13/狭缝光栅21的竖直方向中轴线难免会相对于显示面板12的竖直方向中轴线存在一个水平偏移量，显然，这个水平偏移量也会影响生成的左、右眼观察区域的大小。

图3所示为图1所示的显示面板12最中央的一对奇偶像素列L_n、R_n显示的图像光通过柱透镜光栅13最中央的柱透镜后传播至预定观看距离上最中央的左、右眼观察区域的光路图，其中，柱透镜光栅13的竖直方向中轴线处于显示面板12的竖直方向中轴线右边。以下为方便说明，在图3所示平面内建立xOy坐标系：以显示面板12的竖直方向中轴线上任意一点为原点O，过原点O且指向图纸平面右侧的水平方向线为x轴正方向，垂直并远离显示面板12的方向为y轴正方向。设柱透镜光栅13的竖直方向中轴线在x轴上的坐标为x₁，显然，在图3所示的图纸平面内，x₁＞0。

图3中将像素列R_n沿其宽度方向表示为线段A1O(O为原点)，将像素列L_n沿其宽度方向表示为线段B1O，C1C2为像素列L_n和R_n前面的柱透镜，直线H1G1表示柱透镜光栅13前的预定观看距离位置，线段E1F1表示在所述预定观看距离上最中央的右眼观察区域的横向宽度，线段J1K1表示在所述预定观看距离上最中央的左眼观察区域的横向宽度，O2为y轴与直线H1G1的交点。设各奇偶像素列的宽度为a₁(即A1O＝B1O＝a₁)，柱透镜光栅13的每个柱透镜宽度为C1C2＝b₁，每个柱透镜的垂直放大率为β₁，显示面板12和柱透镜光栅13的间距为OO1＝y₁，预定观看距离为O1O2＝Z₁。此时，由几何光学原理和几何学知识可证得图3中E1点在x轴上的坐标为：

$x_{E1}=\stackrel{\‾}{O2E1}=x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})+\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}-\frac{b_1}{2}---\left(2\right)$

F1点在x轴上的坐标为

$x_{F1}=\stackrel{\‾}{O2F1}=x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})+\frac{a_1{Z}_1}{y_1}-\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}+\frac{b_1}{2}---\left(3\right)$

J1点在x轴上的坐标为：

$x_{J1}=\stackrel{\‾}{O2J1}=x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})-\frac{a_1{Z}_1}{y_1}+\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}-\frac{b_1}{2}---\left(4\right)$

K1点在x轴上的坐标为：

$x_{K1}=\stackrel{\‾}{O2K1}=x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})-\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}+\frac{b_1}{2}---\left(5\right)$

左、右眼观察区域的宽度为：

$E1F1=J1K1=\frac{a_1{Z}_1}{y_1}-\frac{b_1{Z}_1}{{\mathrm{\β}}_1{y}_1}+b_1---\left(6\right)$

此外，可通过相同的方式证得当x₁≤0时，式(2)至(6)同样成立，此处不再详细证明。

图4所示为图2所示的显示面板12最中央的一对奇偶像素列L_n、R_n显示的图像光通过狭缝光栅21最中央的狭缝后传播至预定观看距离上最中央的左、右眼观察区域的光路图，其中，狭缝光栅21的竖直方向中轴线处于显示面板12的竖直方向中轴线右边。图4仍采用图3所示的xOy坐标系，并设狭缝光栅21的竖直方向中轴线在x轴上的坐标为x₂，显然，在图4所示xOy坐标系中，x₂＞0。此外，仍将像素列R_n沿其宽度方向表示为线段A1O，将像素列L_n沿其宽度方向表示为线段B1O，且A1O＝B1O＝a₁。线段E2F2表示在所述预定观看距离上最中央的右眼观察区域的横向宽度，线段J2E2表示在所述预定观看距离上最中央的左眼观察区域的横向宽度。若狭缝光栅21的栅距为b₂，显示面板12和狭缝光栅21的间距为y₂，预定观看距离为Z₂，显然，该立体显示装置的各参数需要满足式(1)，此外，由几何学知识可证得图4中E2点在x轴上的坐标为：

$x_{E2}=\stackrel{\‾}{O3E2}=x_2(1+\frac{Z_2}{y_2})---\left(7\right)$

F2点在x轴上的坐标为：

$x_{F2}=\stackrel{\‾}{O3F2}=x_2(1+\frac{Z_2}{y_2})+\frac{a_1{Z}_2}{y_2}---\left(8\right)$

J2点在x轴上的坐标为：

$x_{J2}=\stackrel{\‾}{O3G2}=x_2(1+\frac{Z_2}{y_2})-\frac{a_1{Z}_2}{y_2}---\left(9\right)$

左、右眼观察区域的宽度为：

$J2E2=E2F2=\frac{a_1{Z}_2}{y_2}---\left(10\right)$

在狭缝光栅21前的预定观看距离Z₂上，立体显示装置形成的其余左/右眼观察区域的两边缘点均可根据类似于式(7)至(9)的计算得出，且每一左/右眼观察区域的宽度均应大于人眼瞳距的一半并小于人眼瞳距，才能保证观看者的两眼处于一对相邻的左右眼观察区域内。此外，当x₂≤0时，式(7)至(9)依然成立。

以下分别对本发明实施例提供的两种用于指示上述立体显示装置的显示区域的指示装置进行详细说明。

实施例1

图5所示为本发明实施例1提供的一种指示式立体显示装置中的指示装置结构示意图，该指示装置包括：背光源51、指示图纸52和光栅53，光栅53为狭缝光栅或柱透镜光栅(图中为方便表示，将光栅53画为柱透镜光栅)。背光源51用于向指示图纸52提供背景光。指示图纸52由沿横向相间排列的第一指示颜色条纹54和第二指示颜色条纹55构成，且第一指示颜色条纹54的宽度等于第二指示颜色条纹55的宽度。光栅53的每个狭缝或柱透镜对应于指示图纸52上两条相邻的不同颜色条纹。图5中为方便表示，只画出指示图纸52上的8列条纹及其对应的光栅53。显然，所述指示装置的成像原理类似于所述立体显示装置，即：指示图纸52出射的两种颜色光经过光栅53之后，能在光栅53之前的预定距离上形成若干个交替排列的第一显示区域和第二显示区域，所述第一显示区域仅显示第一指示颜色，所述第二显示区域仅显示第二指示颜色。因此，只需使指示装置在立体显示装置前的预定观看距离上形成的每一对相邻的第一显示区域和第二显示区域与所述立体显示装置在同一位置上形成的一对相邻的左眼观察区域和右眼观察区域相重合，位于预定观看距离上的观看者即可通过看到的指示装置的显示颜色来判断自身是否处于立体图像的最佳观看位置。

事实上，在所述立体显示装置前的预定观看距离上，当指示装置形成的最中央的第一/第二显示区域的最宽部位与所述立体显示装置在该位置上形成的左眼/右眼观察区域的最宽部位重合时，其它第一、第二显示区域也和其它的左、右眼观察区域基本重合。以下为了描述方便，设指示装置显示的第一显示区域对应立体显示装置的左眼观察区域，第二显示区域对应立体显示装置的右眼观察区域，且为方便说明，仅对如何设置指示装置以使其在预定观看距离上形成的最中央的第二显示区域的最宽部位与所述立体显示装置在预定观看距离上形成的最中央的右眼观察区域的最宽部位重合进行详细说明，而对于未作说明的其它第一、第二显示区域，也可采用类似的方法计算。

由于指示装置的显示原理与立体显示装置的显示原理相类似，因此，若图5所示的指示装置中采用的光栅53为柱透镜光栅，则指示装置在某一预定观看距离上所成的第一、第二显示区域的边缘点也可根据式(2)至(5)计算；若图5所示的指示装置中采用的光栅53为狭缝光栅，则指示装置在某一预定观看距离上所成的第一、第二显示区域的边缘点也可根据式(7)至(9)计算。

图6所示为当图5中的光栅53为柱透镜光栅时指示图纸52最中央的一条第二指示颜色条纹55通过光栅53最中央的柱透镜后传播至预定观看距离上最中央的第二显示区域的光路图。其中，光栅53的竖直方向中轴线处于指示图纸52的竖直方向中轴线右边。在图6所示平面内建立x′O′y′坐标系：以指示图纸52的竖直方向中轴线上任意一点为原点O′，过原点O′且指向右侧的水平方向线为x′轴的正方向，垂直并远离指示图纸52的方向为y′轴的正方向。设光栅53的竖直方向中轴线在x′轴上的坐标为x₁′，则图6中的x₁′＞0。图中A1′O′(O′为原点)代表指示图纸52最中央的一条第二指示颜色条纹，C1′C2′为第二指示颜色条纹A1′O′前面最中央的柱透镜，直线D1′G1′表示光栅53前的某一预定观看距离位置，线段E1′F1′表示在所述预定观看距离上最中央的第二显示区域的横向宽度。设指示图纸52上的条纹宽度为a₁′，每个柱透镜的垂直放大率为β₁′，每个柱透镜宽度为b₁′，指示图纸52和光栅53之间的间距为y₁′，预定观看距离为Z₁′。

则类似于式(2)，由几何光学原理和几何学知识可证得图6中预定观看距离Z₁′上最中央的第二显示区域的左边缘点E1′在x′轴上的坐标为：

${x_{E{1}^{\′}}}^{\′}=\stackrel{\‾}{O{2}^{\′}{E1}^{\′}}={x_1}^{\′}(1+\frac{{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}})+\frac{{b_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{2{{\mathrm{\β}}_1}^{\′}{y_1}^{\′}}-\frac{{b_1}^{\′}}{2}---\left(11\right)$

类似于式(3)，预定观看距离上最中央的第二显示区域的右边缘点F1′在x′轴上的坐标为：

${x_{F{1}^{\′}}}^{\′}=\stackrel{\‾}{O{2}^{\′}{F1}^{\′}}={x_1}^{\′}(1+\frac{{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}})+\frac{{a_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}}-\frac{{b_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{2{{\mathrm{\β}}_1}^{\′}{y_1}^{\′}}+\frac{{b_1}^{\′}}{2}---\left(12\right)$

当x₁′≤0时，即光栅53的竖直方向中轴线与指示图纸52的竖直方向中轴线重合或处于指示图纸52的竖直方向中轴线左侧时，式(11)和(12)依旧成立。显然，在柱透镜光栅53前的预定观看距离Z₁′上，最中央的第一显示区域的两边缘点也可根据类似于式(4)和(5)的计算得出，其余第一、第二显示区域的左、右边缘点也可类似计算。

图7所示为当图5中的光栅53为狭缝光栅时指示图纸52最中央的一条第二指示颜色条纹55通过光栅53最中央的狭缝后传播至预定观看距离上最中央的第二显示区域的光路图。图7仍采用图6所示的x′O′y′坐标系，线段E2′F2′表示在所述预定观看距离上最中央的第二显示区域的横向宽度。若仍设指示图纸52上的条纹宽度为a₁′，光栅53的栅距为b₂′，指示图纸52和光栅53的间距为y₂′，预定观看距离为Z₂′，光栅53的竖直方向中轴线在x′轴上的坐标为x₂′。则类似于式(7)可得，图7中预定观看距离Z₂′上最中央的第二显示区域的左边缘点E2′在x′轴上的坐标为：

${x_{E{2}^{\′}}}^{\′}=\stackrel{\‾}{O{3}^{\′}{E2}^{\′}}={x_2}^{\′}(1+\frac{{Z_2}^{\′}}{{y_2}^{\′}})---\left(13\right)$

类似于式(8)，预定观看距离Z₂′上最中央的第二显示区域的右边缘点F2′在x′轴上的坐标为：

${x_{F{2}^{\′}}}^{\′}=\stackrel{\‾}{O{3}^{\′}{F2}^{\′}}={x_2}^{\′}(1+\frac{{Z_2}^{\′}}{{y_2}^{\′}})+\frac{{a_1}^{\′}{Z_2}^{\′}}{{y_2}^{\′}}---\left(14\right)$

此外，类似于式(1)，该指示装置还需满足：

${Z_2}^{\′}=\frac{{b_2}^{\text{\′}}{y_2}^{\′}}{{a_1}^{\′}-{b_2}^{\′}}---\left(15\right)$

显然，采用狭缝光栅的指示装置在预定观看距离Z₂′上形成的其余第一、第二显示区域的左、右边缘点也可类似计算，在此不再赘述。

综上所述，若立体显示装置和指示装置均采用柱透镜光栅，且指示装置中指示图纸52的竖直方向中轴线在上述xOy坐标系中的坐标为x_O′＝Δx′，即：图6所示的x′O′y′坐标系中的y′轴在图3/图4所示的xOy坐标系中沿x轴平移了Δx′的距离(显然，当指示图纸52的竖直方向中轴线处于显示面板12的竖直方向中轴线左边时，Δx′＜0，反之，Δx′＞0)，则图6所示的点E1、F1′在xOy坐标系中的x轴坐标分别为：

$x_{{E1}^{\′}}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_{{E1}^{\′}}}^{\′}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_1}^{\′}(1+\frac{{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}})+\frac{{b_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{2{{\mathrm{\β}}_1}^{\′}{y_1}^{\′}}-\frac{{b_1}^{\′}}{2}---\left(16\right)$

$x_{{F1}^{\′}}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_{{F1}^{\′}}}^{\′}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_1}^{\′}(1+\frac{{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}})+\frac{{a_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}}-\frac{{b_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{2{{\mathrm{\β}}_1}^{\′}{y_1}^{\′}}+\frac{{b_1}^{\′}}{2}---\left(17\right)$

显然，只要点E1′、F1′在xOy坐标系中能够分别与点E1、F1重合，即当

$\left\{\begin{array}{c}{y}_1+Z_1={y_1}^{\′}+{Z_1}^{\′}\\ x_{E{1}^{\′}}=x_{E1}\\ x_{F{1}^{\′}}=x_{F1}\end{array}\right.---\left(18\right)$ 时，在显示面板12/指示图纸52前的y₁+Z₁位置上，指示装置形成的最中央的第二显示区域与立体显示装置在同一位置形成的右眼观察区域的最宽部位重合。事实上，由于y₁和y₁′常常取值为几毫米，而预定观看距离Z₁和Z₁′常取值为几米，因此y₁和y₁′对Z₁和Z₁′的影响可忽略不计，即只要指示装置中的指示图纸52和立体显示装置的显示面板12处于同一平面内且Z₁′＝Z₁，就可认为点E1′、F1′、E1、F1在y轴上的坐标相等，因此只需满足以下条件：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_1={Z_1}^{\′}\\ x_{E1}=x_{E{1}^{\′}}\\ x_{F1}=x_{F{1}^{\′}}\end{array}\right.---\left(19\right)$

就可认为在显示面板12前的预定观察距离Z₁上，由方程式组(19)所确定的指示装置的各第一显示区域和第二显示区域可分别与立体显示装置的各左眼观察区域和右眼观察区域基本重合。方程式组(19)中，x_E1和x_F1分别采用式(2)和(3)所示表达式；x_E1′和x_F1′分别采用式(16)和(17)所示表达式。因此，对于任一给定的采用柱透镜光栅的立体显示装置(给定x₁，y₁，β₁，b₁，Z₁)，可根据方程式组(19)确定出能够指示出该立体显示装置的左、右眼观察区域的、采用柱透镜光栅的指示装置。

类似的，若立体显示装置采用柱透镜光栅，指示装置采用狭缝光栅，且所述指示装置中指示图纸52的竖直方向中轴线在xOy坐标系中的坐标为x_O′＝Δx′，则图7所示的点E2′、F2′在xOy坐标系中的x轴坐标分别为：

$x_{{E2}^{\′}}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_{{E2}^{\′}}}^{\′}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_2}^{\′}(1+\frac{{Z_2}^{\′}}{{y_2}^{\′}})---\left(20\right)$

$x_{{F2}^{\′}}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_{{F2}^{\′}}}^{\′}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_2}^{\′}(1+\frac{{Z_2}^{\′}}{{y_2}^{\′}})+\frac{{a_2}^{\′}{Z_2}^{\′}}{{y_2}^{\′}}---\left(21\right)$

因此，当指示装置中的指示图纸52和立体显示装置的显示面板12处于同一平面内并满足以下条件时：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_1={Z_2}^{\′}=\frac{{b_2}^{\′}{y_2}^{\′}}{{a_1}^{\′}-{b_2}^{\′}}\\ x_{E1}=x_{{E2}^{\′}}\\ x_{F1}=x_{F{2}^{\′}}\end{array}\right.---\left(22\right)$

在显示面板12前的预定观察距离Z₁上，由方程式组(22)所确定的指示装置的各第一显示区域和第二显示区域可分别与立体显示装置的各左眼观察区域和右眼观察区域基本重合。方程式组(22)中，x_E1和x_F1分别采用式(2)和(3)所示表达式；x_E2′和x_F2′分别采用式(20)和(21)所示表达式。

类似的，若立体显示装置和指示装置均采用狭缝光栅，且所述指示装置中指示图纸52的竖直方向中轴线在xOy坐标系中的坐标为x_O′＝Δx′，则式(20)和(21)同样成立，因此当指示装置中的指示图纸52和立体显示装置的显示面板12处于同一平面内并满足以下条件时：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_2={Z_2}^{\′}=\frac{{b_2}^{\′}{y_2}^{\′}}{{a_1}^{\′}-{b_2}^{\′}}=\frac{b_2{y}_2}{a_1-b_2}\\ x_{E2}=x_{{E2}^{\′}}\\ x_{F2}=x_{F{2}^{\′}}\end{array}\right.---\left(23\right)$

在显示面板12前的预定观察距离Z₂上，由方程式组(23)所确定的指示装置的各第一显示区域和第二显示区域可分别与立体显示装置的各左眼观察区域和右眼观察区域基本重合。方程式组(23)中的x_E2和x_F2分别采用式(7)和(8)所示表达式；x_E2′和x_F2′分别采用式(20)和(21)所示表达式。

类似的，若立体显示装置采用狭缝光栅，指示装置采用柱透镜光栅，且所述指示装置中指示图纸52的竖直方向中轴线在xOy坐标系中的坐标为x_O′＝Δx′，则式(16)和(17)依旧成立，因此当指示装置中的指示图纸52和立体显示装置的显示面板12处于同一平面内并满足以下条件时：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_2={Z_1}^{\′}=\frac{b_2{y}_2}{a_1-b_2}\\ x_{E2}=x_{{E1}^{\′}}\\ x_{F2}=x_{F{1}^{\′}}\end{array}\right.---\left(24\right)$

在显示面板12前的预定观察距离Z₂上，由方程式组(24)所确定的指示装置的各第一显示区域和第二显示区域可分别与立体显示装置的各左眼观察区域和右眼观察区域基本重合。方程式组(24)中的x_E2和x_F2分别采用式(7)和(8)所示表达式；x_E1′和x_F1′分别采用式(16)和(17)所示表达式。

可见，对于给定的立体显示装置，通过采用方程式组(19)、(22)、(23)、(24)中的一种可确定出能够指示该立体显示装置的左、右眼观察区域的指示装置的各项参数。

上述指示式立体显示装置中，当观看者处于立体显示装置前的预定观看距离上的非串扰区域内时，对于指示装置而言，该观看者的左眼仅能看到指示装置显示的第一指示颜色，该观看者的右眼仅能看到指示装置显示的第二指示颜色，而当观看者的任一只眼睛处于立体显示装置的串扰区域内时，该眼睛会看到指示装置显示为第一指示颜色和第二指示颜色的混合色。可见，由于在预定的观看距离上，指示装置的两种指示颜色显示区域分别与立体显示装置的左、右眼观察区域基本重合，因此观看者可以通过左、右眼分别看到的指示颜色判断自身是否处于非串扰区域内，显然，人眼对不同颜色的分辨能力远高于对复杂的平面图像和立体图像的分辨能力，因此观看者可以在极短的时间内确定出正确的观看位置。

上述指示式立体显示装置中，立体显示装置还可以是现有的2D/3D切换式立体显示装置，此时指示装置只对处于立体工作模式的2D/3D切换式立体显示装置起作用。此外，所述立体显示装置可以是多图多视点立体显示装置，即立体显示器中的显示面板像素沿水平方向以n(n为大于2的正整数)幅具有视差的图像为周期进行显示。

实施例2

本发明实施例2提供一种指示式立体显示装置，该装置包括：立体显示装置和指示装置。其中，立体显示装置如前所述，此处不再详述。

图8所示为本发明实施例2中提供的一种指示装置结构示意图，该指示装置包括：背光源81、指示图纸82和光栅83。背光源81用于向指示图纸82提供背景光。指示图纸82由沿横向相间排列的第三指示颜色条纹84和第四指示颜色条纹85构成，且所述第三指示颜色条纹84的宽度不等于第四指示颜色条纹85的宽度。以下为方便说明，设指示图纸82的最中央为第三指示颜色条纹84，所述第三指示颜色条纹84的宽度大于第四指示颜色条纹85的宽度。光栅83为狭缝光栅或柱透镜光栅，每个狭缝或柱透镜对应于指示图纸82上的一条第三指示颜色条纹84以及一条第四指示颜色条纹85，即每个狭缝或柱透镜对应于：指示图纸82上的一条第三指示颜色条纹84以及其左侧紧临的第四指示颜色条纹85的

(0≤M≤N，M、N为任意正整数)，以及该第三指示颜色条纹84右侧紧临的第四指示颜色条纹85的

类似于实施例1，指示图纸82出射的两种颜色光经过光栅83之后，在立体显示装置之前的预定观看距离上形成若干个相间排列的第三显示区域和第四显示区域。其中，所述第三显示区域仅显示第三指示颜色，所述第四显示区域仅显示第四指示颜色。当预定观看距离上任一第三显示区域及其两侧的各一半第四显示区域组成的最宽部位与所述立体显示装置在相应位置上的一对左眼和右眼观察区域的最宽部位重合时，该指示装置在预定观看距离上生成的第三显示区域和第四显示区域分别对应立体显示装置在同一位置上的非串扰区域和串扰区域。

图9为当图8所示的指示装置中

时的光路图，为方便表示，图9中只画出了指示图纸82最中央的一条第三指示颜色条纹84和其两侧的各半条第四指示颜色条纹85，以及指示图纸82最左边和最右边的各一条第三指示颜色条纹84和每条第三指示颜色条纹84两侧的半条第四指示颜色条纹85。如图9中所示，指示图纸82经光栅83后，在图9中以粗实线所示的立体显示装置之前的预定观看距离910上，形成了若干个仅能看到第三指示颜色的第三显示区域91、93、95、...和若干个仅能看到第四指示颜色的第四显示区域92、94、...(图中黑色阴影区域)。显然，如图9中所示，当0＜M＜N时，任意两个第三指示区域之间的第四指示区域为由两个四边形对接而成的类似于“∞”的形状；而当M＝0或N时，任意两个第三指示区域之间的第四指示区域为一个四边形。

较佳地，在所述预定观看距离上，当最中央的第三显示区域左侧的第四显示区域的横向中心点以及该第三显示区域右侧的第四显示区域的横向中心点分别与所述立体显示装置在相同的预定观看距离上最中央的左眼观察区域的左边缘点和右眼观察区域的右边缘点重合时，该预定观看距离上的其它第三显示区域及其两侧紧临的各一个第四显示区域的最宽部位与所述立体显示装置在相应位置上的一对左眼和右眼观察区域的最宽部位基本重合。以下为方便描述，以如何设置图9所示的指示装置以使其能够指示图1或图2所示的立体显示装置为例进行详细说明。

图10所示为当光栅83为柱透镜光栅时、图9中指示图纸82上最中央的第三指示颜色条纹84以及其两侧的各半条第四指示颜色条纹85显示的图像光通过其对应的柱透镜后形成的第三显示区域93以及半个第四显示区域92、半个第四显示区域94的放大光路图。其中，光栅83的竖直方向中轴线处于指示图纸82的竖直方向中轴线右边。以下为方便说明，在图10所示平面内建立x″O″y″坐标系：以指示图纸82的竖直方向中轴线上任意一点为原点O″，过原点O″且指向右侧的水平方向线为x″轴的正方向，垂直并远离指示图纸82的方向为y″轴的正方向。设柱透镜光栅83的竖直方向中轴线在x″轴上的坐标为x₃″，显然，此时x₃″＞0。将指示图纸最中央的第三指示颜色条纹84沿其宽度方向表示为线段E3K3，将该第三指示颜色条纹84左侧相邻的半条第四指示颜色条纹85沿其宽度方向表示为线段A3E3，将该第三指示颜色条纹84右侧相邻的半条第四指示颜色条纹85沿其宽度方向表示为线段K3B3，对应于A3E3、E3K3和K3B3的柱透镜为C3D3，J3F3所示直线表示该指示装置前的预定观看距离所处位置，线段H3G3表示在预定观看距离上第三显示区域93的横向宽度；点J3和F3分别表示第三显示区域93两侧的第四显示区域的横向中心点，即：线段J3H3和G3F3分别表示在预定观看距离上、半个第四显示区域94、96的横向宽度。若：第三指示颜色条纹的84宽度为E3K3＝a₃″，第四指示颜色条纹85的宽度为a₄″，则

每个柱透镜的宽度为C3D3＝b₃″，指示图纸82和柱透镜光栅83的间距为O″O1″＝y₃″，柱透镜光栅83的每个柱透镜的垂直放大率为β₃″，预定观看距离为O1″O2″＝Z₃″，则由与式(4)相似的运算过程可得知第四显示区域92的横向中心点J3在x″轴上的坐标为：

${x_{J3}}^{\′\′}={x_3}^{\′\′}(1+\frac{{Z_3}^{\′\′}}{{y_3}^{\′\′}})-\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_3}^{\′\′}}{2{y_3}^{\′\′}}+\frac{{b_3}^{\′\′}{Z_3}^{\′\′}}{2{{\mathrm{\β}}_3}^{\′\′}{y_3}^{\′\′}}-\frac{{b_3}^{\′\′}}{2}---\left(31\right)$

类似于式(3)可计算出第四显示区域94的横向中心点F3在y″轴上的坐标为：

${x_{F3}}^{\′\′}={x_3}^{\′\′}(1+\frac{{Z_3}^{\′\′}}{{y_3}^{\′\′}})+\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_3}^{\′\′}}{2{y_3}^{\′\′}}-\frac{{b_3}^{\′\′}{Z_3}^{\′\′}}{2{{\mathrm{\β}}_3}^{\′\′}{y_3}^{\′\′}}+\frac{{b_3}^{\′\′}}{2}---\left(32\right)$

第三显示区域93、半个第四显示区域92和半个第四显示区域94在预定观看距离上的总宽度为：

$F3J3=\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_3}^{\′\′}}{{y_3}^{\′\′}}-\frac{{b_3}^{\′\′}{Z_3}^{\′\′}}{{{\mathrm{\β}}_3}^{\′\′}{y_3}^{\′\′}}+{b_3}^{\′\′}---\left(33\right)$

当x₃″≤0时，式(31)至(33)仍然成立。显然，在预定观看距离Z₃″上，其余第四显示区域的横向中心点均可根据类似的计算得出。

图11所示为当光栅83为狭缝光栅时图9中指示图纸82上最中央的第三指示颜色条纹84以及其两侧的各半条第四指示颜色条纹85显示的图像光通过其前方对应的狭缝后、在预定观看距离上形成的最中央的第三显示区域以及该第三显示区域两侧的各半个第四显示区域的光路图。在图11中建立与图10完全相同的x″O″y″坐标系，并仍将指示图纸82最中央的第三指示颜色条纹84沿其宽度方向表示为线段E3K3，且设E3K3＝a₃″；将该第三指示颜色条纹84左侧相邻的半条第四指示颜色条纹85沿其宽度方向表示为线段A3E3，将该第三指示颜色条纹84右侧相邻的半条第四指示颜色条纹85沿其宽度方向表示为线段K3B3，且J4F4所示直线表示该指示装置前的预定观看距离所处位置，线段H4G4表示在预定观看距离上最中央的第三显示区域的横向宽度；点J4和F4分别表示第三显示区域H4G4两侧的第四显示区域的横向中心点，即：线段J4H4和G4F4分别表示在预定观看距离上、最中央的第三显示区域两侧的各半个第四显示区域的横向宽度。若狭缝光栅83的栅距为b₄″，指示图纸82和光栅83的间距为y₄″，预定观看距离为Z₄″，光栅83的竖直方向中轴线在x″轴上的坐标为x₄″。则类似于式(7)可得，图11中预定观看距离Z₄″上最中央的第三显示区域的左侧相邻的第四显示区域的横向中心点J4在x″轴上的坐标为：

${x_{J4}}^{\′\′}=\stackrel{\‾}{O4J4}={x_4}^{\′\′}(1+\frac{{Z_4}^{\′\′}}{{y_4}^{\′\′}})-\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_4}^{\′\′}}{2{y_4}^{\′\′}}---\left(34\right)$

类似于式(8)，图11中预定观看距离Z₄″上最中央的第三显示区域的右侧相邻的第四显示区域的横向中心点F4在x″轴上的坐标为：

${x_{F4}}^{\′\′}=\stackrel{\‾}{O4F4}={x_4}^{\′\′}(1+\frac{{Z_4}^{\′\′}}{{y_4}^{\′\′}})+\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_4}^{\′\′}}{2{y_4}^{\′\′}}---\left(35\right)$

最中央的第三显示区域及其两侧的各半个第四显示区域在预定观看距离上的总宽度为：

$F4J4=\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_4}^{\′\′}}{{y_4}^{\′\′}}---\left(36\right)$

此外，类似于式(1)，该指示装置还需满足：

${Z_4}^{\′\′}=\frac{2{b_4}^{\′\′}{y_4}^{\′\′}}{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′})-2{b_4}^{\′\′}}---\left(37\right)$

当x₄″≤0时，式(34)至(37)仍然成立。显然，在预定观看距离Z₄″上，其它显示区域的左、右边缘点均可根据类似的计算得出。

综上所述，在本实施例中，若立体显示装置和指示装置均采用柱透镜光栅，且指示装置中指示图纸82的竖直方向中轴线在图3所示的xOy坐标系中的坐标为x_O″＝Δx″，即：图10所示的x″O″y″坐标系中的y″轴在图3所示的xOy坐标系中沿x轴平移了Δx″的距离(显然，当指示图纸82的竖直方向中轴线处于显示面板12的竖直方向中轴线左边时，Δx″＜0，反之，Δx″＞0)，此时，图10所示的点J3、F3在xOy坐标系中的x轴坐标分别为：

$x_{J3}={\text{\Δx}}^{\′\′}+{x_{J3}}^{\′\′}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′\′}+{x_3}^{\′\′}(1+\frac{{Z_3}^{\′\′}}{{y_3}^{\′\′}})-\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_3}^{\′\′}}{2{y_3}^{\′\′}}+\frac{{b_3}^{\′\′}{Z_3}^{\′\′}}{2{{\mathrm{\β}}_3}^{\text{\′\′}}{y_3}^{\′\′}}-\frac{{b_3}^{\′\′}}{2}---\left(38\right)$

$x_{F3}={\text{\Δx}}^{\′\′}+{x_{F3}}^{\′\′}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′\′}+{x_3}^{\′\′}(1+\frac{{Z_3}^{\′\′}}{{y_3}^{\′\′}})+\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_3}^{\′\′}}{2{y_3}^{\′\′}}-\frac{{b_3}^{\′\′}{Z_3}^{\′\′}}{2{{\mathrm{\β}}_3}^{\text{\′\′}}{y_3}^{\′\′}}+\frac{{b_3}^{\′\′}}{2}---\left(39\right)$

显然，只要点J3、F3在xOy坐标系中能够分别与点J1、F1重合，就可认为在显示面板12/指示图纸82前的y₁+Z₁位置上，指示装置形成的各第三显示区域和其两侧的各半个第四显示区域的最宽部位与立体显示装置在相应位置上的一对左眼和右眼观察区域的最宽部位重合。因此，若忽略y₁和y₃″对Z₁和Z₃″的影响，则当指示装置中的指示图纸82和立体显示装置的显示面板12处于同一平面内并满足以下条件时：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_1={Z_3}^{\′\′}\\ x_{J1}=x_{J3}\\ x_{F1}=x_{F3}\end{array}\right.---\left(40\right)$

在显示面板前的预定观察距离Z₁上，由方程式组(40)所确定的指示装置的各第三显示区域和第四显示区域可分别用于指示立体显示装置的非串扰区域和串扰区域。方程式组(40)中，x_J1和x_F1分别采用式(4)和(3)所示表达式；x_J3和x_J3分别采用式(38)和(39)所示表达式。即对于任一给定的采用柱透镜光栅的立体显示装置，可根据方程组(40)确定出能够指示该立体显示装置的非串扰区域的、采用柱透镜光栅的指示装置的各项参数。

类似的，若立体显示装置采用柱透镜光栅，指示装置采用狭缝光栅，且所述指示装置中指示图纸82的竖直方向中轴线在xOy坐标系中的坐标为x_O″＝Δx″，则图11所示的点J4、F4在xOy坐标系中的x轴坐标分别为：

$x_{J4}={\text{\Δx}}^{\′\′}+{x_{J4}}^{\′\′}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′\′}+{x_4}^{\′\′}(1+\frac{{Z_4}^{\′\′}}{{y_4}^{\′\′}})-\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_4}^{\′\′}}{2{y_4}^{\′\′}}---\left(41\right)$

$x_{F4}={\text{\Δx}}^{\′\′}+{x_{F4}}^{\′\′}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′\′}+{x_4}^{\′\′}(1+\frac{{Z_4}^{\′\′}}{{y_4}^{\′\′}})+\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_4}^{\′\′}}{2{y_4}^{\′\′}}---\left(42\right)$

因此，当指示装置中的指示图纸82和立体显示装置的显示面板12处于同一平面内并满足以下条件时：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_1={Z_4}^{\′\′}=\frac{{{2b}_4}^{\′\′}{y_4}^{\′\′}}{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′})-{{2b}_4}^{\′\′}}\\ x_{J1}=x_{J4}\\ x_{F1}=x_{F4}\end{array}\right.---\left(43\right)$

在显示面板前的预定观察距离Z₁上，由方程式组(43)所确定的指示装置的各第三显示区域和第四显示区域可分别与立体显示装置的各非串扰区域和串扰区域相对应。方程式组(43)中，x_J1和x_F1分别采用式(4)和(3)所示表达式；x_J4和x_F4分别采用式(41)和(42)所示表达式。

类似的，若立体显示装置和指示装置均采用狭缝光栅，且所述指示装置中指示图纸82的竖直方向中轴线在xOy坐标系中的坐标为x_O″＝Δx″，则当指示装置中的指示图纸和立体显示装置的显示面板处于同一平面内并满足以下条件时：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_2={Z_4}^{\′\′}=\frac{{{2b}_4}^{\′\′}{y_4}^{\′\′}}{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′})-{{2b}_4}^{\′\′}}=\frac{b_2{y}_2}{a_1-b_2}\\ x_{J2}=x_{J4}\\ x_{F2}=x_{F4}\end{array}\right.---\left(44\right)$

在显示面板前的预定观察距离Z₂上，由方程式组(44)所确定的指示装置的各第三显示区域和第四显示区域可分别与立体显示装置的各非串扰区域和串扰区域相对应。方程式组(43)中，x_J2和x_F2分别采用式(9)和(8)所示表达式；x_J4和x_F4分别采用式(41)和(42)所示表达式。

类似的，若立体显示装置采用狭缝光栅，指示装置采用柱透镜光栅，且所述指示装置中指示图纸82的竖直方向中轴线在xOy坐标系中的坐标为x_O″＝Δx″，则当指示装置中的指示图纸82和立体显示装置的显示面板12处于同一平面内并满足以下条件时：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_2={Z_3}^{\′\′}=\frac{b_2{y}_2}{a_1-b_2}\\ x_{J2}=x_{J3}\\ x_{F2}=x_{F3}\end{array}\right.---\left(45\right)$

在显示面板前的预定观察距离Z₂上，由方程式组(45)所确定的指示装置的各第三显示区域和第四显示区域可分别用于指示立体显示装置的非串扰区域和串扰区域。方程式组(45)中，x_J2和x_F2分别采用式(9)和(8)所示表达式；x_J3和x_F3分别采用式(38)和(39)所示表达式。

可见，对于给定的立体显示装置，通过采用方程式组(40)、(43)、(44)、(45)中的一种可确定出图9所示的能够指示该立体显示装置的非串扰区域的指示装置的各项参数。该指示装置的形成的两种颜色显示区域分别用于指示所述立体显示装置的串扰区域和非串扰区域，因此观看者根据指示装置的显示颜色即可快速确定最佳的立体图像观看位置。显然，对于M/N不为0.5的其它指示装置可以根据类似的方式确定，在此不再赘述。

本实施例中通过采用第三显示区域指示非串扰区，并使任两个第三显示区域之间形成第四显示区域，用所述第四显示区域来表示串扰区域，相对于实施例1，扩大了任意两对左右眼观察区域之间的串扰区域指示范围，使观看者更易根据该指示装置判断出最佳观看位置，且该装置对观看者应处的预定观看距离的精度要求得以降低，实施性更强。即相对于实施例1，实施例2通过牺牲预定观看距离上的非串扰区域的指示宽度来降低对观看者所处预定观看距离的精度要求。

本实施例所述的立体显示装置还可以是现有的2D/3D切换式立体显示装置，此时指示装置只对处于立体工作模式的2D/3D切换式立体显示装置起作用。

此外，所述立体显示装置还可以是多图多视点立体显示装置，指示装置的显示区域与立体显示装置的串扰区和非串扰区的对应关系仍可按照上述方法进行确定，此处不再详述。

上述实施例1和实施例2中所述的指示装置中的背光源和指示图纸还可以采用现有技术中的显示器来替代，并使显示器显示的图案和指示图纸显示的图案一致。如可采用等离子显示器、液晶显示器、有机发光显示装置、场致发射显示装置、阴极射线管显示器等。

上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的技术人员在本方法的启示下，在不脱离本方法宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种指示式立体显示装置，包括立体显示装置，所述立体显示装置在预定观看距离上形成若干对左、右眼观察区域，所述左、右眼观察区域交替排列，其特征在于，还包括设置于所述立体显示装置外围的指示装置，所述指示装置包括：背光源、指示图纸和第一光栅；

所述背光源向所述指示图纸提供背景光；

所述指示图纸包括沿水平方向相间排列的第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹，第一指示颜色条纹的颜色和第二指示颜色条纹的颜色不同；

所述第一光栅用于将所述第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹在所述预定观看距离上形成若干对第一显示区域和第二显示区域；

所述第一显示区域和第二显示区域交替排列；所述第一、第二显示区域分别对应于所述左眼观察区域和右眼观察区域。

2.一种指示式立体显示装置，包括立体显示装置，所述立体显示装置在预定观看距离上形成若干对左、右眼观察区域，所述左、右眼观察区域交替排列，其特征在于，还包括设置于所述立体显示装置外围的指示装置，所述指示装置包括：显示器和第一光栅；

所述显示器显示沿水平方向相间排列的第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹，第一指示颜色条纹的颜色和第二指示颜色条纹的颜色不同；

所述第一光栅用于将所述第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹在所述预定观看距离上形成若干对第一显示区域和第二显示区域，所述第一显示区域和第二显示区域交替排列；所述第一、第二显示区域分别对应于所述左眼观察区域和右眼观察区域。

3.如权利要求2所述的指示式立体显示装置，其特征在于，所述第一光栅为狭缝光栅或柱透镜光栅。

4.如权利要求3所述的指示式立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置至少包括：显示面板和第二光栅，所述第二光栅为柱透镜光栅或狭缝光栅。

5.如权利要求4所述的指示式立体显示装置，其特征在于，所述第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹宽度相等，所述第一光栅的每条狭缝或每个柱透镜对应于所述显示器上一对相邻的第一指示颜色条纹和第二指示颜色条纹；

在所述预定观看距离上，任一第一显示区域的左、右边缘点分别与其所对应的左眼观察区域的左、右边缘点重合，任一第二显示区域的左、右边缘点分别与其所对应的右眼观察区域的左、右边缘点重合。

6.如权利要求5所述的指示式立体显示装置，其特征在于，所述第一、第二光栅均为柱透镜光栅，所述显示面板与所述显示器处于同一平面内，且满足如下等式：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_1={Z_1}^{\′}\\ x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})+\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}-\frac{b_1}{2}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_1}^{\′}(1+\frac{{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}})+\frac{{b_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{2{{\mathrm{\β}}_1}^{\′}{y_1}^{\′}}-\frac{{b_1}^{\′}}{2}\\ x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})+\frac{a_1{Z}_1}{y_1}-\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}+\frac{b_1}{2}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′}+{x_1}^{\′}(1+\frac{{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}})+\frac{{a_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{{y_1}^{\′}}-\frac{{b_1}^{\′}{Z_1}^{\′}}{2{{\mathrm{\β}}_1}^{\′}{y_1}^{\′}}+\frac{{b_1}^{\′}}{2}\end{array}\right.$

其中，当所述第二光栅的竖直方向中轴线位于所述显示面板的竖直方向中轴线右侧时，x₁为所述第二光栅的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距，当所述第二光栅的竖直方向中轴线位于所述显示面板的竖直方向中轴线左侧时，x₁为所述第二光栅的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距的相反数；当所述第一光栅的竖直方向中轴线位于所述显示器的竖直方向中轴线右侧时，x₁′为所述第一光栅的竖直方向中轴线和所述显示器的竖直方向中轴线的间距，当所述第一光栅的竖直方向中轴线位于所述显示器的竖直方向中轴线左侧时，x₁′为所述第一光栅的竖直方向中轴线和所述显示器的竖直方向中轴线的间距的相反数；当所述显示器的竖直方向中轴线处于所述显示面板的竖直方向中轴线右侧时，Δx′为所述显示器的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距；当所述显示器的竖直方向中轴线处于所述显示面板的竖直方向中轴线左侧时，Δx′为所述显示器的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距的相反数；Z₁和Z₁′为所述预定观看距离；a₁为所述显示面板的每个像素列宽度，b₁为所述第二光栅的每个柱透镜的宽度，β₁为所述第二光栅的每个柱透镜的垂直放大率，y₁为所述显示面板和所述第二光栅的间距；a₁′为所述第一、第二指示颜色条纹的宽度，b₁′为所述第一光栅的每个柱透镜的宽度，β₁′为所述第一光栅的每个柱透镜的垂直放大率，y₁′为所述第一光栅与所述显示器的间距。

7.如权利要求4所述的指示式立体显示装置，其特征在于，所述第一指示颜色条纹宽度大于所述第二指示颜色条纹宽度；所述第一光栅的每条狭缝或每个柱透镜对应于所述显示器上的一条第一指示颜色条纹和一条第二指示颜色条纹；

在所述预定观看距离上，每个第一显示区域左侧的第二显示区域的中心点与其对应的左眼观察区域的左边缘点重合，且所述第一显示区域右侧的第二显示区域的中心点与其对应的右眼观察区域的右边缘点重合。

8.如权利要求7所述的指示式立体显示装置，其特征在于，所述第一、第二光栅均为柱透镜光栅，所述显示面板与所述显示器处于同一平面内，且满足如下等式：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_1={Z_3}^{\′\′}\\ x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})-\frac{a_1{Z}_1}{y_1}+\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}-\frac{b_1}{2}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′\′}+{x_3}^{\′\′}(1+\frac{{Z_3}^{\′\′}}{{y_3}^{\′\′}})-\frac{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′}){Z_3}^{\′\′}}{2{y_3}^{\′\′}}+\frac{{b_3}^{\′\′}{Z_3}^{\′\′}}{2{{\mathrm{\β}}_3}^{\′\′}{y_3}^{\′\′}}-\frac{{b_3}^{\′\′}}{2}\\ x_1(1+\frac{Z_1}{y_1})+\frac{a_1{Z}_1}{y_1}-\frac{b_1{Z}_1}{2{\mathrm{\β}}_1{y}_1}+\frac{b_1}{2}=\mathrm{\Δ}{x}^{\′\′}+{x_3}^{\′\′}(1+\frac{{Z_3}^{\′\′}}{{y_3}^{\′\′}})+\frac{{({a_3}^{\′\′}+{a_4}^{\′\′})Z_3}^{\′\′}}{2{y_3}^{\′\′}}-\frac{{b_3}^{\′\′}{Z_3}^{\′\′}}{2{{\mathrm{\β}}_3}^{\′\′}{y_3}^{\′\′}}+\frac{{b_3}^{\′\′}}{2}\end{array}\right.$

其中，当所述第二光栅的竖直方向中轴线位于所述显示面板的竖直方向中轴线右侧时，x₁为所述第二光栅的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距，当所述第二光栅的竖直方向中轴线位于所述显示面板的竖直方向中轴线左侧时，x₁为所述第二光栅的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距的相反数；当所述第一光栅的竖直方向中轴线位于所述显示器的竖直方向中轴线右侧时，x₃″为所述第一光栅的竖直方向中轴线和所述显示器的竖直方向中轴线的间距，当所述第一光栅的竖直方向中轴线位于所述显示器的竖直方向中轴线左侧时，x₃″为所述第一光栅的竖直方向中轴线和所述显示器的竖直方向中轴线的间距的相反数；当所述显示器的竖直方向中轴线处于所述显示面板的竖直方向中轴线右侧时，Δx″为所述显示器的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距；当所述显示器的竖直方向中轴线处于所述显示面板的竖直方向中轴线左侧时，Δx″为所述显示器的竖直方向中轴线和所述显示面板的竖直方向中轴线的间距的相反数；Z₁和Z₃″为所述预定观看距离；a₁为所述显示面板的每个像素列宽度，b₁为所述第二光栅的每个柱透镜的宽度，β₁为所述第二光栅的每个柱透镜的垂直放大率，y₁为所述显示面板和所述第二光栅的间距；a₃″为所述第一指示颜色条纹的宽度，a₄″为所述第二指示颜色条纹的宽度，b₃″为所述第一光栅的每个柱透镜的宽度，β₃″为所述第一光栅的每个柱透镜的垂直放大率，y₃″为所述第一光栅与所述显示器的间距。

9.如权利要求2所述的指示式立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置为二维三维可切换立体显示装置。

10.如权利要求2所述的指示式立体显示装置，其特征在于，所述立体显示装置为多图多视点立体显示装置。

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