CN102770795B - 自动立体显示器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种自动立体显示器(1)，包括：背景照明(2)，其具有多个平行的光带组，每一个具有至少两个平行的光带(6，7)，其中，各个光带组被布置成以第一栅尺寸彼此相邻；透镜栅(3)，其被布置在背景照明(2)之前，并且具有多个平行的透镜带(8)，其中，透镜带被布置以第二栅尺寸彼此相邻；以及光调制器(4)，其被布置在透镜栅(3)之前并且显示图像信息。建议背景照明(2)的第一栅尺寸与透镜栅(3)的第二栅尺寸不同。

Description

自动立体显示器

技术领域

本申请涉及一种根据主权利要求的前序部分的自动立体显示器。

背景技术

立体图像再现设备在现有技术中是公知的，它通过将从轻微偏移视角记录的不同图像呈现给观看者的双眼，来向观看者呈现三维视觉印象。此处，重要的是，针对观看者双眼的图像之间的图像分离，以便观看者接收到三维视觉印象。图像分离的一种可能方式在于观看者佩戴极化眼镜，该极化眼镜针对双眼具有不同定向的极化滤波片。图像分离的另一种可能方式在于观看者佩戴红/绿眼镜。在这种类型的立体图像再现设备中，观看者因此必须佩戴眼镜，以实现图像分离，而这不是所期望的。

此外，就观看者在没有诸如极化眼镜这种类型的辅助装置的情况下接收三维视觉印象的情形而言，自动立体图像再现设备在现有技术中也是公知的。这种类型的自动立体显示器的一个示例可以从DE 10 2005 029 431 A1中得知，其大体上由以下组成：OLED背景照明(OLED：有机发光二极管)，透镜栅和作为光调制器的LCD显示器(LCD：液晶显示器)。尽管该公开文件的基本主旨在于某些不同方向，但从该公开文件还可以得知，LED显示器可以按照时序方式交替地向观看者的双眼显示图像。相反，OLED背景照明具有以下任务：与透镜栅一起，在不同情况下，只照明针对LED显示器当前正在显示的图像的观看者的眼睛。通过这种方式，防止当前显示的图像不以其为目标的观看者的另一只眼睛同样感受到该图像。另一方面，用于实现三维视觉印象需要的图像分离由此实现的原理在于LED显示器以时序方式向观看者的双眼显示图像。另一方面，实现图像分离的原理还可以在于，在不同情况下，OLED背景照明与透镜栅一起只照明正确的眼睛，使得另一只眼睛感受不到LCD显示器所显示的图像。

对于这种已知的自动立体显示器来说，不能令人满意的视觉印象是不利的。

发明内容

因此，本申请是基于相应地改进前面所描述的传统自动立体显示器的目标。

这个目标是通过与主权利要求一致的、根据本申请的自动立体显示器的方式来实现的。

本申请是基于这样的技术见解：OLED背景照明的不同光带组中的每一个精确地分配给透镜栅中的一个透镜带，并且具有相同的栅尺寸。这意味着OLED背景照明的一个光带组以精确定向方式准确地位于透镜栅的每个透镜带后方。其结果是，与显示器边缘处的外部光带组相比，位于显示器中心的光带组照明观看平面中的不同区域。然而，实现良好的视觉印象也是期望的，所有的光带组都照明观看平面中的相同区域，这个区域在相关专业术语中也被称为“眼盒”或“观看区”，与它们在显示器内的空间位置无关。

因此，本申请包括以下的一般技术启示，与透镜栅的带透镜相比，背景照明的光带组具有不同的栅尺寸，其中，两个栅尺寸之间的偏差优选地以这样的方式进行选择：背景照明的所有光带组都照明观看平面中的相同区域(“眼盒”)，而与它们在显示器内空间位置无关。因此，背景照明的光带组的栅尺寸优选地稍大于透镜栅的透镜带的栅尺寸。举例而言，背景照明的光带组的栅尺寸可以至少比透镜栅的透镜带的栅尺寸大至少1％，2％，3％或者大至少5％。

然而，需要提到的是，透镜栅自身优选地具有恒定的栅尺寸，就像背景照明自身也具有恒定的栅尺寸一样。

此外，需要提到的是，各个透镜带的光轴和各个光带组的中心轴之间存在一定的偏移，在优选的示例实施例中，这个偏移在显示器的有效表面内变化。优选地，在显示器中心中，光带组的中心轴和透镜栅的相关联透镜带的光轴之间的偏差是最小的，并且向着显示器边缘向外增加。可以实现不同的光带组照射观看平面中的相同区域(“眼盒”)，而与它们在显示器内的空间位置无关。

此外，本申请还包括进一步的方面，其涉及背景照明相对于透镜栅的调节。因此，背景照明必须相对于透镜栅正确地安置，以实现所期望的三维视觉印象。为了调节便易，在一个示例性实施例中，背景照明的至少一个光带长于其它光带，并且沿着纵向方向从背景照明突出。这个突出的光带可以用于相对于透镜栅来对背景照明进行调节。

在本申请的优选示例实施例中，用于使调节便易的较长光带被精确地布置在背景照明的中心。

此外，在本申请的上下文中还存在这样的可能性：将较长的光带从外部布置在背景照明的边缘上，以便于在不同情况下调节便易。

此外，本申请还包括另一方面，其涉及光带的供电。因此，光带的供电优选地通过导轨来进行，其中，用于调节便易的光带和其余光带优选地通过分离的导轨来进行供电。这提供了一种可能性，与用于对其余光带进行供电的导轨相比而言，对用于调节便易的光带进行供电的导轨具有较小的载流截面。

需要提到的是，背景照明优选地被划分成多个区域，这些区域可以彼此间独立地受控。优选地，这些可单独控制的区域是四个象限。这个技术手段的背景是LED显示器的有限刷新率，其需要背景照明的设计的相应适应，在于背景照明实现明显简化的“滚动背光”。

根据本申请的自动立体显示器优选地还具有控制器，该控制器以时间同步方式一方面控制背光照明，并且控制光调制器(例如，LCD)。这种时间同步式控制是重要的，使得背景照明与透镜栅一起在某个时间点精确地照明光调制器(例如，LCD显示器)当前正在向其显示图像的观看者的眼睛。控制器因此以这样的方式来对光调制器(例如，LCD显示器)进行控制，光调制器以时序方式为观看者的双眼显示不同图像。此外，控制器以这样的方式来对背景照明进行控制：不同的光带以时序方式来照明观看者的双眼。

此外，还需要提到的是，关于光调制器的结构设计和功能，本申请不限于LCD显示器，而是也可以通过其它类型的光调制器来基本实现。

进一步，需要提到的是，优选地，背景照明是OLED照明，所述OLED照明优选地具有可以相互独立地进行控制的多个光带。

最后，需要注意的是，根据本申请的显示器特别适用于医学成像。不过，本申请还包括在娱乐业中的应用。举例而言，根据本申请的显示器可以用于游戏平台中。

附图说明

本申请的其它优选实施例在从属权利要求中进行了表征，或者以附图为基础，与本申请的优选示例实施例的说明一起更为详细地在下文中进行了说明。

在附图中：

图1示出了根据本申请的自动立体显示器的简化透视图，所述自动立体显示器具有OLED背景照明，透镜栅，和LCD显示器，

图2示出了根据图1的自动立体显示器的图，

图3示出了根据图1的自动立体显示器的中心区域的放大图，所述中心区域具有不同的光带组，以及

图4示出了用于阐明透镜栅的不同栅尺寸和背景照明的简化示意图。

具体实施方式

附图示出了自动立体显示器1，其在某种程度上对应于DE 10 2005 029 431A1中所披露的自动立体显示器，因此，为了避免重复，参考该专利申请，其内容全部并入本文。

自动立体显示器1具有OLED背景照明2，透镜栅3和LCD显示器4，在不同情况下，它们都以平面方式进行构造，并且以平行并且一个在另一个之前的层的方式进行布置。

OLED背景照明2具有许多平行的光带组5(参见图4)，其中，在不同单情况下，各个光带组5中的每一个都具有一对平行的光带6和7，以用于照明观看者的不同眼睛。

然而，也有可能，各个光带组5中的每一个都具有多对光带，以实现多用户操作。这意味着相应地，多个观看者同时接收三维视觉印象。

进一步，需要提到的是，各个光带组5以栅尺寸rm1彼此平行布置。

相反，透镜栅3具有多个透镜带8，这些透镜带8以特定的栅尺寸rm2彼此平行布置。

此处，重要的是，OLED背景照明2的栅尺寸rm1稍大于透镜栅3的栅尺寸rm2。结果是在透镜带8的光轴9和光带组5的中心轴10之间产生横向偏移v。

此处，透镜栅3是按照以下方式来相对于OLED背景照明2进行定位和定向的：在显示器中心11中，透镜带8的光轴9和光带组5的中心轴10之间的偏移v是最小的，并且从显示器中心11到显示器边缘，偏移v随着距离a的增加而向外增加。

此处，OLED背景照明2的栅尺寸rm1和透镜栅3的栅尺寸rm2之间的差的尺寸按照以下方式进行设置：光带组5靠近边缘，与透镜栅3配合，照明与靠近显示器中心11的中心光带组所照明的观看者平面中的相同区域。

此外，从图3还可看到，各个光带组5的不同光带6，7是通过分离的导轨12-15来进行供电的。

此外，OLED背景照明具有光带16，17，光带16，17用于显示器中心中的调节目的，虽然从图3中直接看出，但是相对于其它的光带而言，光带16，17被拉长。用于调节目的的光带16，17是通过分离的导轨18-21来进行供电的。

与用于向光带16和17(仅用于调节目的)供电的导轨18-21相比而言，用于向正常光带6和7供电的导轨12-15具有较大的载流截面。

此外，在外侧的横向边缘处，OLED背景照明还具有两个拉长光带22和23，同样用于调节目的，从图2中可以看出。

此外，还需要提到的是，根据本申请的自动立体显示器1具有控制器24(参见图1)，控制器24一方面控制OLED背静照明2，并且另一方面控制LCD显示器4，其中，所述控制是以时间同步方式来进行的。

因此，控制器24通过以下方式来控制LCD显示器4：LCD显示器4以时序方式显示针对观看者双眼的图像。

在这种情形下，OLED背景照明2是由控制器24按照以下方式来进行控制的：用于照明LCD显示器4当前正在向其显示图像的眼睛的光带6和7是以时序方式来激活的。

如果，例如，LCD显示器4向观看者右眼显示图像，那么OLED背景照明2对观看者的右眼位于其中的观看者平面中的区域(“眼盒”)进行照明。相反，不对观看者的左眼位于其中的观看者平面中的区域进行照明，因此左眼就不能感受到针对右眼的图像。

如果，相反，LCD显示器4向观看者左眼显示图像，那么OLED背景照明2对观看者的左眼位于其中的观看者平面中的区域(“眼盒”)进行照明。相反，不对观看者的右眼位于其中的观看者平面中的区域进行照明，因此右眼就不能感受到针对左眼的图像。

因此，结合OLED背景照明2的时序控制，通过LCD显示器4的这种时序图像显示实现了所期望图像分离。

进一步，需要提到的是，从图2可以看出，自动立体显示器1的有效表面(active surface)被划分成四个象限I，II，III和IV。各个象限I，II，III和IV可以彼此间分离地并且独立地受控，并且因此实现明显简化的“滚动背光”，以补偿LCD显示器4的有限刷新率。

本申请的特别优势在于：因为LCD显示器4的时序图像显示，光学分辨率没有损失。

此外，根据本申请的自动立体显示器1实现了多用户操作，其中，多个观看者可以同时观看三维画面，并且在过程中接收三维视觉印象。为此，如前面已经简单提到的，每个光带组5中的每个光带组具有多对光带。

最后，OLED背景照明2的逐列控制实现了针对观看者双眼的有效图像分离。

本申请不限于之前所描述的本申请的优选示例性实施例。而是，多种变化和修改是可能的，这些变化和修改同样使用了本申请的创造性构思，并且因此落入本申请的保护范围。

参照表：

1自动立体显示器

2OLED背景照明

3透镜栅

4LCD显示器

5光带组

6光带

7光带

8透镜带

9光带的光轴

10光带组的中心轴

11显示器中心

rm1光带组的栅尺寸

rm2透镜组的栅尺寸

12-15导轨

16，17用于调节目的的光带

18-21用于调节目的的光带的导轨

22，23用于调节目的的光带

24控制器

Claims (10)

1.一种自动立体显示器（1），包括：

a）背景照明（2），其具有多个平行的光带组（5），所述光带组（5）中的每一个具有至少两个平行的光带（6，7），其中，各个所述光带组（5）被布置成以第一栅尺寸（rm1）彼此相邻，以及

b）透镜栅（3），其被布置在所述背景照明（2）之前的光路中，并且具有多个平行的透镜带（8），其中，所述透镜带（8）被布置成以第二栅尺寸（rm2）彼此相邻，以及

c）光调制器（4），其被布置在所述透镜栅（3）之前的光路中，并且显示图像信息，

其特征在于：

d）所述背景照明（2）的所述第一栅尺寸（rm1）与所述透镜栅（3）的所述第二栅尺寸（rm2）不同，

e）所述背景照明（2）的至少一个光带（16，17；22，23）长于其它光带（6，7），并且在纵向上从所述背景照明（2）突出，以使所述透镜栅（3）相对于所述背景照明（2）的调节便易。

2.根据权利要求1所述的自动立体显示器（1），其特征在于：

a）所述背景照明（2）的各个所述光带组（5）中的每一个都具有中心轴（10），

b）所述透镜栅（3）的各个所述透镜带（8）中的每一个都具有一个光轴（9），

c）在所述透镜带（8）的所述光轴（9）和所述光带组（5）的所述中心轴（10）之间存在特定的偏移（v）。

3.根据权利要求2所述的自动立体显示器（1），其特征在于：

a）所述透镜带（8）的所述光轴（9）和所述光带组（5）的所述中心轴（10）之间的所述偏移（v）从显示器中心（11）向显示器边缘向外增加，和/或

b）在所述显示器中心（11）中，所述透镜带（8）的所述光轴（9）和所述光带组（5）的所述中心轴（10）之间的所述偏移（v）是最小的。

4.根据权利要求2或3所述的自动立体显示器（1），其特征在于：

所述透镜带（8）的所述光轴（9）和所述光带组（5）的所述中心轴（10）之间的所述偏移（v）的尺寸按照以下方式进行设置：不同的所述光带组（5）照明视平面中相同区域，而与它们在所述显示器（1）内的位置无关。

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的自动立体显示器（1），其特征在于：

a）所述用于使调节便易的较长光带（16，17）被布置在所述显示器的中心中，和/或

b）较长的光带（22，23）从外部布置在所述背景照明（2）的各条边缘上，以使调节便易。

6.根据权利要求1-3中的任一项所述的自动立体显示器（1），其特征在于：

a）提供多个导轨（12-15，18-21），以用于对所述光带（6，7）进行供电，并且

b）所述用于使调节便易的光带（16，17）和其余光带（6，7）是通过分离的导轨（12-15，18-21）来进行供电，并且

c）与对所述其余光带（6，7）进行供电的所述导轨（12-15）相比，对所述用于使调节便易的光带（16，17；22，23）进行供电的所述导轨（18-21）具有较小的截面。

7.根据权利要求1-3中的任一项所述的自动立体显示器（1），其特征在于：

a）所述背景照明（2）被划分成彼此间独立受控的多个区域（I，II，III，IV），和/或

b）所述背景照明（2）的所述多个区域（I，II，III，IV）是四个象限。

8.根据权利要求1-3中的任一项所述的自动立体显示器（1），其特征在于：所述光带组（5）中的每一个都包括多对光带（6，7），以同时给予多个观看者自动立体视觉印象。

9.根据权利要求1-3中的任一项所述的自动立体显示器（1），其特征在于：

a）被提供有控制器（24）以便于对所述背景照明（2）和所述光调制器（4）进行控制，

b）所述控制器（24）以时间同步方式来对所述背景照明（2）和所述光调制器（4）进行控制，

c）所述控制器（24）以如下的方式来对所述光调制器（4）进行控制：所述光调制器（4）以时序方式来向观看者双眼显示不同图像，

d）所述控制器（24）以时序方式来激活所述背景照明（2）中的各个所述光带组（5）的不同光带（6，7），所述光带以时序方式来照明观看者双眼。

10.根据权利要求1-3中的任一项所述的自动立体显示器（1），其特征在于：

a）所述光调制器（4）是LCD显示器，和/或

b）所述背景照明（2）是OLED照明。