CN117063111A - 用于显示自动立体i视点图像的自动立体p视点显示屏和包括这种屏幕的显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有P个屏幕视点的显示屏幕，P是大于或等于6的整数，旨在以I个图像视点显示自动立体图像，I是大于或大于2、小于或等于P/3的整数，所述屏幕包括：按行和按列排列的像素矩阵(10)；光学阵列，其被配置为使得屏幕的P个视点可以在波瓣中被连续感知，每个波瓣覆盖观察者(8)的平均瞳孔间距离的I倍，并且使得观察者可见的每对视点的屏幕视点被至少T个缓冲视点分开，T大于或等于2，从而可以针对每个波瓣连续显示I个图像视点中的每一个，每个重复的P/I次，并且观察者可见的每个视点可以被至少2个缓冲视点包围，每个缓冲视点显示相同的图像视点。

Description

用于显示自动立体I视点图像的自动立体P视点显示屏和包括 这种屏幕的显示设备

1.技术领域

本发明涉及自动立体图像的自动立体显示屏幕以及包括这种显示屏幕的显示设备。本发明还涉及一种用于在这种显示屏幕上显示自动立体图像的方法。

2.背景技术

自动立体成像技术是一种无需观察者佩戴特殊眼镜就能够以浮雕方式显示图像的技术。该技术本身构成现有技术，特别是参考以申请人的名义注册的专利文献WO2006/024764、WO2014/041504、WO2013/140363和WO2014/016678。

通常，自动立体图像由多个嵌套的基本图像组成，每个基本图像对应于根据不同视点的同一物体或同一场景的视图。选择器设备，通常构成圆柱形柱状透镜的阵列或视差屏障，被布置在显示屏幕前面，以便允许将对应于单个场景的两个不同视点的一对基本图像向观察者的两只眼睛中的每一只投影，这在观察者的脑中产生一种浮雕的印象。

显示P视点自动立体屏幕图像的屏幕通常包括按行和列排列的像素矩阵，每个像素由不同颜色的多个子像素组成。屏幕还覆盖有相同的圆柱形柱状透镜阵列，每个柱状透镜的焦距被配置为使得来自屏幕的光线无限次地返回。圆柱形透镜阵列的间距被精确计算，使得观察者在距离屏幕预定距离(称为平色调距离)处看到，由于透镜阵列的放大效应，图像以规则的间隔连续偏移。

这种放大效果是由于放置在正确距离(其焦距)的透镜放大了与其光学中心和观察者眼睛的瞳孔对准的子像素。如果透镜被放大P倍，则通过透镜看到的子像素被感知为比实际更宽，并且从通过该透镜接收光的眼睛来看，遮挡不在上述对准中的P-1个其他子像素。

因此，圆柱形微透镜阵列形成视点选择器设备，该视点选择器设备被配置为允许在屏幕的观察空间中分别向观察者的两只眼睛投影对应于场景的两个不同视点的一对不同的视点。

当观察者的左眼和右眼分别观察到的两个图像的某些元素没有显示视差(定义为以像素或子像素为单位测量，可观察到和/或在左右之间测量的差异)时，这些元素被完美地叠加，并且然后在屏幕平面上被感知。另一方面，当观察到的元素之间存在视差时，后者从屏幕上突发，或者相反，在深度上被感知。按照惯例，深度对应于正视差，而突发对应于负视差。两个图像之间的绝对值的偏移在两种情况下是相同的，但是当视差为负时，左图像的突发元素在右图像的突发元素的右边，反之亦然。正是这种偏移产生了一种突发效果(两只眼睛会聚在屏幕前)。另一方面，当视差为正时，左图像的深度元素在右图像的深度元素的左边，反之亦然(两只眼睛会聚在屏幕后面)。

由于左图像和右图像之间的点在水平面上的偏移是重要的，因此点大小的物体被感知为离屏幕平面更远。

当前的自动立体屏幕面临着深度和在不损失质量的情况下可实现的突发的限制。这些屏幕可以在深度接近屏幕对角线的观看立方体中注册投影内容。屏幕通常以这样的方式使用，即可视化立方体的三分之一从屏幕弹出，并且其余三分之二在屏幕平面后面的深度上被感知。

例如，在24英寸的屏幕上，这意味着标准的观看立方体可以有大约60厘米的全范围，屏幕前20厘米的舒适突发和屏幕后40厘米的背景。

这些深度和突发极限由观察者的生理约束、技术约束和图像处理约束来解释。

生理约束是由于观察者的每只眼睛看到不同的图像，以便能够形成立体对，观察者通过会聚他的注视在视差似乎将物体放置在空间中的地方来合并立体对。

左图像和右图像之间的视差引起三种不同的会聚模式：

-当观察者感知到屏幕后面的深度中的物体时，左眼更多地向左看，并且右眼更多地向右看。因此，两个光轴在屏幕后面相交，所观察到的虚拟物体位于屏幕后面，

-当观察者在屏幕的同一平面上感知到物体时，两只眼睛看在屏幕上的同一个地方处，

-当观察者感知到物体在屏幕前突发时，左眼更多地向右看，并且右眼更多地向左看。因此，两个光轴在屏幕的前面相交，所观察到的虚拟物体位于屏幕前面。

当物体在深度或突发中被感知时，注视会聚在与屏幕平面不同的距离处。这必然导致上述不同会聚和调节之间的分离，这必须对应于每只眼睛在距屏幕一定距离处看到清晰图像的努力。

物体离屏幕平面越远，会聚平面和眼睛调节的屏幕物理平面之间的分离的努力就越大。然而，在操作这种分离所必需的眼部体操面前，观察者都是不平等的。只有经验和训练才能毫不费力地将聚散和调节分离。如果你不习惯，当你从屏幕表面会聚时，物体可能会变得模糊，甚至分裂，并且双眼融合变得困难。与在物理世界中一样，即使这两个图像从未离开屏幕的物理表面，眼睛也会在它们会聚的距离处和虚拟物体所在的位置寻求清晰度。

技术约束源于这样一个事实，即在自动立体屏幕上同时显示几个图像并为每只眼睛完美地分离它们在技术上是复杂的。

事实上，并且如上所述，自动立体屏幕由屏幕和放置在其表面上的光学系统组成。通过放大效应，该光学系统可以将屏幕的观察区域细分为连续区域，每个区域专门为不同的图像保留。要想看到浮雕，这些图像至少必须形成立体对。仅显示两个图像中的单个对通常是不够的，并且申请人提出的大多数屏幕同时显示一系列八个图像，两两立体显示。由这八个图像中的每一个所占据的八个连续区域形成的空间由术语波瓣指定，光学系统使其能够周期性地重复。视点的继承总是以相同的顺序。这种重复显示允许波瓣在大约100°的角度上重复，而透镜阵列不会变得过于失焦。

在波瓣的每个连续区域中显示的信息的完美划分仍然是一个挑战。事实上，来自屏幕背光的光在到达观察者的眼睛之前穿过许多材料。穿过这些不同材料的每个表面的一些光稍微偏离了其理想轨迹。此外，为了限制发射的光的扩散，屏幕和透镜阵列的表面必须是完美的抛光玻璃，并且不存在任何内部不均匀性，诸如材料本身的磨砂，以经常获得抗反射表面。每个微小瑕疵都可能使光线偏离，并干扰用于分离视点的微透镜的折射效果。像素的形状和透镜的光轴可以同时与分配给不同视点的子像素相交的事实可以防止这种分割。

图像处理约束源于这样一个事实，计算机处理选项取决于一定数量的参数，包括视点的数量、它们的重复、波瓣的宽度、观察距离和同时观察者的数量。屏幕或计算机的电子设备可以应用可以在要显示的图像的内容中检测到的修改，这具有修改严格必要的定位的效果。例如，通过修改整个像素的强度，其三个子像素同时受到影响，即三个视点同时受到影响(在每个视点图片使用单个子像素的情况下)。

申请人已经提出了一种系统，其配备有用于跟踪观察者的头部的设备，以使得能够实时显示要发送到观察者的每只眼睛的视点。物体离屏幕平面越远，跟踪速度和精度就越关键。头部的微小移动然后导致物体的明显位移，特别是当物体非常深时，这是本发明的目的之一。

因此，发明人寻求了一种解决方案，该解决方案使得能够克服至少一些上述限制。

3.发明目的

本发明旨在提供一种自动立体显示屏幕，其使得能够克服已知的自动立体屏幕可以达到的突发和深度的限制。

本发明特别旨在提供一种具有几乎完美的分辨能力的屏幕，其使观察者有可能感知到高达平色调距离一半的突发体积和高达数米的深度体积。在屏幕平面后面，没有任何实际限制，同时为每只眼睛保持最佳的显示清晰度，尽管必须在内容中记录显著的视差才能实现这一点。

本发明特别旨在提供一种显示屏幕，该显示屏幕使得能够在保持或甚至提高观察到的图像的质量的同时增强已知屏幕的浮雕性能。

本发明特别旨在提供一种用于显示自动立体图像的屏幕，该屏幕具有比已知屏幕更大的分辨能力。

本发明还旨在提供一种显示屏幕，其使得能够限制观察者的每只眼睛可见的视点之间的干扰。

本发明还旨在提供一种包括根据本发明的显示屏幕的自动立体显示设备。

本发明最后旨在提供一种根据本发明的用于在自动立体显示屏幕上显示自动立体图像的方法。

4.发明公开

为此，本发明涉及一种具有P个视点(称为屏幕视点)的自动立体显示屏幕，P是大于或等于6的整数，旨在以I个视点(称为图像视点)显示自动立体图像，I是大于或等于2、小于或等于P/3、优选地等于2的整数，所述屏幕包括：

-按行和列排列的像素矩阵，每个像素由不同颜色的多个子像素组成，每个子像素旨在显示图像视点之一的子像素，

-圆柱形微透镜的阵列或视差屏障(称为光学阵列)被配置为允许屏幕的预定视点对朝向与屏幕相距标称距离(所谓的平色调距离)的观察者的眼睛投影。

根据本发明的屏幕的特征在于，所述光学阵列被配置为使得屏幕的P个视点可以在所述平色调距离处在屏幕前面的空间(称为波瓣)中由所述观察者在被称为水平方向的方向上连续感知，每个波瓣覆盖观察者的平均瞳孔间距离的I倍，并且使得观察者在平色调距离处可见的每对视点的屏幕视点被至少T个屏幕视点(称为缓冲视点)分开，T大于或等于2，使得可以针对每个波瓣连续显示I个图像视点中的每一个，每个重复P/I次，并且观察者在平色调距离处可见的每个视点可以由至少2个视点缓冲区框定，每个视点缓冲区显示该相同的图像视点。

因此，根据本发明的显示屏幕具有配备有光学阵列的特殊性，诸如被配置为显示P个视点(例如10个视点(其中P等于10))的圆柱形微透镜阵列(也由术语光学部件表示)。

当本发明每个透镜和每个水平线的每个视点使用单个子像素时，透镜阵列的每个透镜覆盖每个水平线上的P个子像素。当本发明在L条水平线上每个透镜的每个视点使用单个子像素时，透镜阵列的每个透镜覆盖在每个水平线上的P/L个子像素。

根据本发明的屏幕使得可以获得几乎完美的分辨能力，这要归功于通过复制图像视点并将由两只眼睛中的每一只感知到的两个视点彼此隔离而形成的缓冲区的创建。I个图像视点形成I-1个连续的立体对，并且这些不同的视点被通过复制图像视点而创建的缓冲区彼此分开。换句话说，在观察者平色调距离处可见的以及每个显示图像视点的I个屏幕视点的每一个被至少2个缓冲视点所包围，每个缓冲视点显示相同的图像视点。

此外，每个波瓣覆盖观察者的平均瞳孔间距离的I倍，I个图像视点中的每一个受益于与瞳孔间距离相对应的空间，以显示在那里感知的视点及其缓冲视点。

因此，本发明违背了本领域技术人员的偏见，他们通常认为自动立体系统的改进应该通过增加图像视点的数量来完成，以增加波瓣的宽度、视差和平色调距离的前后观看距离，从而给观看者更大的定位自由度。如果屏幕分辨率没有成比例增加，这可能会以牺牲感知分辨率为代价。

本发明并不寻求给观众更大的定位自由度，而是释放他们感知到的体积。相反，它倾向于固定其位置，以便尽可能多地限制所需的图像视点的数量，只有两个就足够了，以这种方式获得几乎完美的分辨能力，并使异常深的体积的感知成为可能。

本发明使得可以为每个图像视点创建宽度等于参考瞳孔间距离(大约6.5cm)的单目子瓣，并且在该单目子瓣中产生多次显示相同图像的装置，使得该图像的每个实例在等于单目子瓣除以图像被复制的次数的宽度上是可见的。

在没有本发明的情况下，并且当内容被推到屏幕平面的前面或后面很远时，视差非常显著，并且重影的问题特别严重。每只眼睛看到的图像很可能保留用于另一只眼睛的图像的残像。从那时起，左眼不仅看到为其准备的左图像，而且看到右图像的重影，反之亦然，右眼不仅看到为它准备的右图像，而且还看到左图像的重像。现在，在左图像中看到的右图像的幻像与右图像本身立体匹配，而在右图像中看到左图像的幻像与左图像自身立体匹配，这将重影定位在屏幕的正平面上，而不是深度元素的轮廓处。

根据本发明，接近由观察者的眼睛观察到的视点来自同一图像，这使得它们之间的串扰难以察觉。

就专用于观察者眼睛的图像而言，每个图像被复制几次(至少2次复制以形成至少3个相同的连续视点，对观察者眼睛观察到的视点进行计数)，由用于一只眼睛的透镜放大的每个子像素被属于同一图像的子像素包围。因此，一个子像素由其对等像素框定，就不能再干扰另一只眼睛的子像素。如果它干扰了它的近邻，它就无法被看见。

因此，根据本发明的显示屏幕具有允许显示分别专用于观察者的左眼和右眼的视点之间的T个缓冲视点的特殊性。

根据本发明的屏幕不仅使得可以受益于几乎完美的分辨能力，而且可以呈现传统多视点内容的优点，即：

-由于视点的重新组合，远离平色调距离的可能性；

-波瓣的成比例增加，并且因此观众可以放置眼睛的空间也成比例增加；

-当沿着屏幕水平移动时获得的视差效果；

-保证在例如非常强的对比度和极端差异的情况下，任何残留的重影都在物体的边缘而不是在图像的准直平面上被感知。对于需要实施有助于感知重影的渲染的应用来说，这是不可否认的优势。

优选地，根据本发明的屏幕的光学阵列由圆柱形透镜形成，每个圆柱形透镜具有与列的方向形成角度α的主轴。

只要定义了合适的视点分布网格，就可以使用光学阵列的各种倾斜度(在垂直阵列和45°阵列之间)。例如，可以使用透镜以9.46°、18.43°、26.56°或33.69°的角度α倾斜的阵列，如稍后讨论的图所示。

根据本发明的一个特别有利的变型，I等于2，并且所述光学阵列被配置为能够在每个波瓣中显示M倍于专用于观察者左眼的图像视点和N倍于专用于观察者右眼的图像视点，M和N均大于或等于3，并且它们的和等于P，以及通过在专用于左眼的视点和专用于右眼的视点之间形成T个缓冲视点。

该有利的变型涉及旨在显示具有分别用于观察者的右眼和左眼的2个视点的自动立体图像的屏幕。

在以2个视点(I＝2)显示自动立体图像的这种优选情况下，屏幕被控制为仅显示分别用于观察者的左眼和右眼的两个不同图像。换句话说，每个图像对于每只眼睛重复几次，在这种情况下，对于左眼重复M次，并且对于右眼重复N次，M和N各自是大于或等于3的整数，并且它们的和等于P。

此外，光学部件的光学参数被选择为使得P个视点(用于左眼的M个视点和用于右眼的N个视点)覆盖在等于观察者的平均瞳孔间距离的两倍的距离上延伸的波瓣，也就是说实际上大约13cm的距离(成年观察者的平均瞳孔间距离为6.5cm)。

因此，并且在P等于10并且I等于2的情况下，在平色调距离处，每1.3cm发生一次屏幕视点变化。

根据该变型的显示屏幕可以被设计为使得旨在显示位于平色调距离处的观察者的左眼专用的图像视点的屏幕视点的数量等于或不同于旨在显示观察者的右眼专用的图像视点的屏幕视点的数量。换句话说，屏幕可以以这样的方式被设计为获得专用于观察者两只眼睛中的每一只眼睛的视点的对称(M和N相等)或非对称(M和N彼此不同)排列。

优选地，M和N相等，并且屏幕允许分别专用于观察者的左眼和右眼的视点的对称显示。

然而，考虑到观察者头部的移动方向，将最大数量的缓冲视点定位在眼睛所指向的波瓣区域中，并通过以预测方式动态优化视点的分配，通过操作观察者的眼睛没有感知到的波瓣的部分中的排列，也可以利用非对称排列并将其缺点最小化。这需要使用用于检测观察者头部位置的设备，如稍后结合根据本发明的设备所讨论的。

优选地，并且根据该变型，屏幕还被设计为使得左眼左侧的视点数量和右眼右侧的视点数量之和等于将观察者的两只眼睛所感知的视点分开的缓冲视点T的数量。

这使得在两只眼睛的每一侧上具有相同数量的连续缓冲视点T成为可能。

根据具有2个图像视点(I等于2)的本发明的变型的特定实施例，P等于10，使得屏幕具有10个屏幕视点，并且所述阵列光学器件被配置为使得观察者在平色调距离处可见的对是视图1-6、2-7、3-8，4-9和5-10用于从1到10的连续编号的屏幕视点，使得观察者的每只眼睛所感知的每个子像素可以在每一侧被2个缓冲视点包围。

因此，并且在P等于10并且M和N各自等于5的情况下，每只眼睛感知的视点总是被4个其他视点分开，这4个其他视点充当缓冲区并避免干扰。

因此，当右眼感知到3号视点时，左眼感知到8号视点。该3号视点在其左侧由1号和2号视点框定，并且在其右侧由4号和5n号视点框定，而8号视点在其左侧由6号和7号视点框定，并且在其右侧由9号和10号视点框定。在这种情况下，由观察者感知的2个视点通过4个缓冲视点彼此隔离，这使得可以避免干扰。因此，对于根据本发明的这个优选实施例的屏幕来说，分辨能力是最佳的。

根据具有2个图像视点(I等于2)的本发明的变型的特定实施例，M和N是奇数，使得专用于观察者的每只眼睛的每个图像视点可以在每个瓣中被相同数量的缓冲视点包围。

例如，并且如果M和N各自等于5(形成具有10个视点的屏幕)，则对自动立体图像的内容的编码基于以10个视点图像格式封装立体对。由眼睛感知到的每个子像素由四个缓冲子像素框定，2个在其左侧，并且2个在右侧，它们显示相同的图像。相邻子像素对感知视点的干扰是不可见的，因为所有子像素都显示相同的图像。

图像通过透镜阵列进行解码，透镜阵列的创新结构具有10个视点，使得可以每1.3cm改变一个视点。平均瞳孔间距离为6.5cm，这使得可以根据内容的需要在左视点和右视点之间插入4个缓冲视点。在平坦的阴影距离(瞳孔间距离的两倍)处，该阵列的波瓣为13cm。这也使得可以满足不同于所选择的6.5cm的平均值的瞳孔距离，在这种情况下，这是理想对称性修改的结果。

本发明可以由不同的像素阵列来实施。例如，可以使用具有水平子像素(即，垂直重叠的子像素)的像素块或具有垂直子像素的像素块(即，水平并列的子像素)，或者甚至使用具有有机发光二极管(以OLED更为人所知)的面板或具有有机发光LED的有源矩阵(以AMOLED更为人所知)。

在由水平子像素形成的面板的特定情况下，像素矩阵的每个像素由在列的方向上彼此叠加的不同颜色的多个子像素组成。

对于2D显示器，子像素的垂直或水平带中的方向对用户没有影响，用户不会取决于屏幕方向察觉到显示器中的任何差异。信息总是在像素级被编码，并且其子结构的排列对显示器的质量没有影响。

另一方面，对于3D显示器，当通过放大效应起作用的透镜阵列被粘附到屏幕表面时，子像素的方向及其几何形状的规律性变得决定性。

当在横向模式中使用子像素在纵向模式中垂直对准的屏幕时，或者当使用像素结构各向异性的像素块时，透镜阵列的圆柱形微透镜不再能够单独区分颜色，并且必须对准整个像素。然后，整个像素成为透镜可以通过放大效应单独观察的最小实体。

本发明还涉及一种用于以称为图像视点的I个视点显示自动立体图像的设备，包括：

-根据本发明的显示屏幕，

-显示模块，其被配置为针对每个波瓣显示I个图像视点中的每一个，每一个重复P/I次，观察者在平色调距离处可见的每个视点被至少2个缓冲视点框定，每个缓冲视点显示该同一图像视点。

根据本发明的显示屏幕的技术优点和效果经必要修改后适用于根据本发明所述的显示设备。

根据本发明，显示模块被配置为向显示屏幕的像素矩阵的每个子像素分配旨在用于观察者的眼睛的I个图像之一的子像素。该显示模块优选地由用于控制像素矩阵的计算机设备形成。

在整个文本中，术语“模块”表示软件部件，即软件程序的子集，其可以被单独编译，用于独立使用或与程序的其他模块组装，或硬件部件，或硬件部件和软件子程序的组合。

优选地，根据本发明的设备的显示模块是旨在由连接到显示屏幕的计算机或微处理器执行的软件程序的子集。

根据一个特别有利的变型，I等于2，并且所述显示模块被配置为在由所述显示屏幕形成的每个波瓣中显示M倍于专用于观察者左眼的图像视点和N倍于专用于观察者右眼的图像视点，并且通过在专用于左眼的图像视点和专用于右眼的图像视点之间形成T个缓冲视点。

在I等于2的优选情况下，这两个视点分别用于观察者的左眼和右眼。如果I大于2，则由观察者的左眼或右眼可以看到中心I-2视点，这取决于它们的位置。

有利地并且根据本发明，该设备还包括用于在任何时候检测观察者的头部相对于所述水平和/或垂直方向的位置的设备，从而允许所述显示模块以这样的方式拖动每个波瓣中的图像视点，使得观察者可见的所述屏幕视点被该眼睛可见的图像视点的缓冲视点永久地框定。

根据该变型的显示设备使得可以使观察者永久地保持在波瓣的中心，使得他们感知(如果I＝2并且N＝M＝5以形成10个屏幕视点，P＝10)3号和8号视点。瞳孔间距离的两倍(也就是说大约13cm)的波瓣提供了有限的移动范围。由于有一个跟踪观察者头部的设备，本发明使得可以动态校准波瓣，使其位于观察者的位置中心，而不是强迫观察者将自己放在波瓣的中心。

因此，本发明使得可以识别观察者的头部相对于屏幕的水平和/或垂直方向的位置(也就是说，在水平检测的情况下检测观察者的头部相对于屏幕的横向位移)，并且能够拖动波瓣中的视点，以便将3号和8号视点呈现给观察员。就目的而言，在该实施例中，仅识别观察者面部相对于水平和/或垂直方向的位置，简单的2D相机足以确保对观察者头部的跟踪。

根据本发明的一个变型实施例，所述检测设备被配置为在每个瞬间检测观察者的头部——特别是观察者的每只眼睛——相对于显示屏幕的预定点的位置，使得可以以预定精度定义观察者的每只眼睛的坐标X、Y、Z，在屏幕的所述预定点是系的原点的正交参考系中，所述屏幕定义该系的X轴和Y轴，并且垂直于屏幕的方向定义该系的Z轴。

根据本发明的这个变型，观察者头部的位置在三维的每个时刻被确定，这使得在增强现实应用中使用根据该变型的设备成为可能。

特别是，在屏幕亮度允许时，可以使用屏幕，不是在直视下，而是在半反射镜上反射，从而创造“Pepper's ghost”的增强现实体验。

屏幕上显示的3D体积随后在房间中具体化，并提供了创造新的沉浸式体验的可能性，只要我们注意不要在浮雕中产生冲突。特别是，必须注意深度虚拟对象不会与位于其前面的场景元素重叠。

会聚/调节分离不再是一个问题，因为凝视依赖于物理世界来汇聚在那里刻画的虚拟元素上。

当观察者不太靠近屏幕时，屈光度差小到足以使清晰度感觉良好并且视觉疲劳最小。

然而，为了可信，增强现实体验必须在物理世界和虚拟世界之间提供完美的平衡。除了必须绝对避免的浮雕冲突之外，叠加在现实世界上的虚拟物体必须遵守相同的视角规则，并以与房间中的物体相同的方式对观察者的移动做出反应。当观察者移动他们的头部时，叠加在材料立方体上的虚拟立方体必须在所有方面都像真实物体一样。由观察者感知到的虚拟物体之间的视差也必须与他们眼睛的位置保持一致。为此，以低延迟且非常准确地实时测量观察者每个瞳孔在三维中的位置是至关重要的。

在这种情况下，Z测量尤其重要。事实上，考虑到根据本发明的屏幕的良好分辨能力和它使得模拟成为可能的大深度，所显示的视差产生非常不同的体积感，这取决于内容被准直的距离，但也取决于观看者与屏幕的距离。因此，为了生成忠实于物理世界的图像，实时图像渲染引擎必须精确地知道观察者瞳孔在Z轴上的位置，以便相应地调整立体基底和焦距，以及在X和Y轴上的位置，以调整视差。

因此，本发明使得可以知道观察者相对于环境的相对位置，以便相应地调整虚拟场景。特别地，根据该变型的本发明使得可以知道观察者的瞳孔离屏幕的距离，以调整虚拟场景的渲染并使其与物理世界一致。

例如，这种设备可以用于飞行模拟器、驾驶建筑机械、远程操作或任何其他旨在将用户置于超现实条件下的模拟器中，而不需要佩戴增强现实耳机。

在这种特定的应用环境中，房间例可能没有物体，并且不再需要保持物理世界和虚拟世界之间的一致性。然而，瞳孔在Z轴上的位置的测量对于调整立体基底和焦距仍然是必要的，就像在X和Y轴上调整视差是必要的一样。

本发明还涉及一种用于在显示屏幕上以P个视点(称为屏幕视点，P是大于或等于6且大于或等于3I的整数)显示I个视点(I为大于或等于2的整数)处的自动立体图像的方法，其包括按行和按列排列的像素矩阵，每个像素由不同颜色的多个子像素组成，其旨在每个显示来自图像视点之一的子像素，以及称为光学阵列的圆柱形微透镜的阵列或视差屏障，其被配置为允许预定屏幕的成对视点朝向位于距屏幕标称距离(称为平色调距离)处的观察者的眼睛投影，并且使得屏幕的P个视点可以在所述平色调距离处在屏幕前的空间(称为波瓣)中由所述观察者在一个方向(称为水平方向)上连续感知，每个波瓣覆盖观察者的平均瞳孔间距离的I倍。

根据本发明的方法的特征在于，它包括对于每个波瓣，将该图像视点的副本分配给观察者在平色调距离处可见的每个图像视点的每个相邻屏幕视点，使得在每个波瓣中，观察者在平色调距离处可见的I个图像视点中的每一个由显示该相同图像视点的至少2个缓冲视点框定，并且因为它由每个重复P/I次的连续I个图像视点组成。

根据本发明的显示屏幕的技术优点和效果经必要修改后应用于根据本发明的显示方法。

根据本发明的一个特别有利的变型，I等于2，并且对于每个波瓣，该方法包括：

-将专用于观察者左眼的图像视点分配给前M个屏幕视点，

-将专用于观察者右眼的图像视点分配给随后的N个屏幕视点，

M和N各自大于或等于3并且它们的和等于P。

本发明还涉及一种显示方法和显示系统，其特征在于结合了上面或下面提到的一些或全部特性。

5.附图说明

本发明的进一步目的、特征和优点可以在以下描述中被找到，该描述仅作为非限制性示例被提供，并参考附图，其中：

-[图1]是根据本发明的一个实施例的飞行器的示意图，

-[图2]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有10个屏幕视点，以2个视点显示图像，其包括由子垂直像素形成的像素块，由相对于垂直方向具有18.43°的倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝18.43°)，

-[图3]是根据本发明的一个实施例的屏幕上的左图像和右图像的排列原理的示意图，

-[图4]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有9个屏幕视点，用2个视点显示图像，其包括由子垂直像素形成的像素块，由相对于垂直方向具有18.43°倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝2；P＝9；N＝5；M＝4；α＝18.43°)，

-[图5]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有8个屏幕视点，用2个视点显示图像，其包括由子垂直像素形成的像素块，并且由相对于垂直方向具有18.43°的倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝2；P＝8；N＝4；M＝4；α＝18.43°)，

-[图6]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有10个屏幕视点，用2个视点显示图像，其包括由子垂直像素形成的像素块，并且由相对于垂直方向具有9.46°的倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝9.46°)，

-[图7]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有10个屏幕视点，用2个视点显示图像，其包括由子垂直像素形成的像素块，并且由相对于垂直方向具有26.56°倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝26.56°)，

-[图8]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有10个屏幕视点，用2个视点显示图像，其包括由子垂直像素形成的像素块，并且由相对于垂直方向具有33.69°的倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝33.69°)，

-[图9]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有10个屏幕视点，用2个视点显示图像，其包括由子水平像素形成的像素块，并且由相对于垂直方向具有18.43°的倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝18.43°)，

-[图10]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有6个屏幕视点，用2个视点显示图像，其包括由子水平像素形成的像素块，并且由相对于垂直方向具有26.56°的倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝2；P＝6；N＝3；M＝3；α＝26.56°)，

-[图11]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有10个屏幕视点，用2个视点显示图像，其包括由子水平像素形成的像素块，并且由相对于垂直方向呈现33.69°倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝33.69°)，

-[图12]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有20个屏幕视点，用4个视点显示图像，其包括由子水平像素形成的像素块，并且由相对于垂直方向具有9.46°的倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝4；P＝20；α＝9.46°)，

-[图13]是根据本发明的一个实施例的显示屏幕的示意图，该显示屏幕具有20个屏幕视点，用4个视点显示图像，其包括由子水平像素形成的像素块，并且由相对于垂直方向具有18.43°的倾斜度的光学阵列覆盖(换句话说，I＝4；P＝20；α＝18.43°)，

-[图14]是根据本发明一个实施例的显示设备的示意图，包括根据本发明的屏幕、跟踪设备和显示模块。

6.发明的具体实施方式

为了说明和清晰起见，附图没有严格遵循比例尺和比例。

图1是根据本发明的自动立体显示屏幕的局部示意图，包括按行和列排列的像素矩阵10(也用术语像素块表示)，其上覆盖有光学阵列11圆柱形微透镜。光学阵列11被部分示出，但是显然，它在实践中在整个像素面板上延伸，或者在适当的情况下在屏幕的专用于自动立体技术的部分上延伸。

根据本发明的屏幕的特殊性在于，光学阵列11被配置为允许显示P个视点，并且这些P个视点展开的立体角是瞳孔间距离的I倍，其中I表示将由该屏幕显示的自动立体图像的视点数量。

例如，对于具有10个视点(P＝10)的屏幕，以2个视点(I＝2)显示图像，这10个视点展开的立体角是13cm，即，屏幕的平色调距离处6.5cm的平均瞳孔间距离的两倍。

换句话说，发明人提出的特定屏幕配备有用于显示P个视点的光学阵列11。创新之处在于在这个屏幕上只显示I个不同的图像，每个图像复制一定次数。在由眼睛透镜放大的每个子像素的任一侧是属于同一图像的多个子像素。因此，一个子像素被其对等像素框定后，不再干扰另一只眼睛的子像素。如果它干扰了它的近邻，它就无法被看见。

在旨在以2个视点显示自动立体图像的具有10个视点的屏幕的特定情况下，如申请人已经提出的，具有在13cm的波瓣中连续可见的10个视点的光学阵列的制造需要微透镜的焦距比65cm的波瓣所需的焦距长5倍(65cm/13cm＝5)。长焦距透镜具有成比例较大的曲率半径，并且更容易加工。

对长焦距光学部件的加工使得在加工和用光学硅酮对正面进行粘合之后能够获得几乎完美的表面状态。此外，现有技术的屏幕中固有的缺陷通过根据本发明的屏幕大大减少。

本领域技术人员将能够根据目标平色调距离和屏幕的特性来确定允许以I×6.5cm的波瓣显示P视点所需的光学阵列的参数。

例如，对于15.6英寸4K面板，其显示面积约为345mm×194mm，并且每个像素0.09mm，阵列间距约为0.299mm，透镜阵列的焦距取决于使用条件，并且对于1.30m的平色调(在10个视点的情况下，以2个视点显示图像)，焦距可以为4mm

6.1.实施例I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝18.43°；垂直子像素

图2示出了本发明的一个实施例，表示用于显示2视点自动立体图像的10视点屏幕。像素块由垂直子像素组成，并且光学阵列相对于垂直方向具有18.43°的倾斜度(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝18.43°)。

该屏幕旨在在每个波瓣中显示5倍于专用于观察者左眼的图像视点和5倍于专用于观看者右眼的图像视点。在该图和所有涉及2视点自动立体图像的图中，分配给右眼的子像素用灰色表示，并且分配给左眼的子像素用白色表示。

此外，黑框实现了最小的“模数”，也就是说，必要和足够数据的最小块，这使得可以通过周期性重复填充整个屏幕，无论有或没有垂直和/或水平相移。“模数”通常适用于单个透镜，但情况并非总是如此，这取决于阵列的角度和视点的数量。

像素块的每个像素由不同颜色的子像素组成，在图中通过字母R、G和B(用于红色、绿色和蓝色)来标识。每个子像素从左图像视角(白色子像素)或从右图像视角(灰色子像素)显示一个子像素。

每个像素由RGB三元组组成，图3中用不同的灰度级以及字母R、G和B示意性地表示。在图3中，专用于左眼的子像素被字母G覆盖，并且专用于右眼的子像素被字母D覆盖。

在本实施例中，光学阵列的角度为18.43°，其切线为1/3，并且像素为正方形，屏幕上每有一行新的像素，透镜的光轴就会偏移三分之一像素。在10个视点处，阵列的间距大约为10/3个像素。

视点1至5专用于右图像，并且视点6至10专用于左图像。由于这种特定的排列，视点3和8在两侧各具有2个缓冲视点，它们显示相同的图像，并且通过它们没有对感知图像的可见改变。

优选地，屏幕与用于跟踪用户头部的设备一起使用，使得可以确保视点3和8是寻址到观察者的视点。

因此，每只眼睛感知到的视点(图3中用圆圈表示，以及图2中用透镜的透明度表示)被4个其他视点(其用作6.5cm瞳孔间距离的缓冲)分开，或者当瞳孔间距离较低或较高时被3或5个其他视点分开。

6.2.实施例I＝2；P＝9；N＝5；M＝5；α＝18.43°；垂直子像素

图4示出了本发明的另一个实施例，表示具有9个视点的屏幕，用于以2个视点显示自动立体图像。像素块由垂直子像素组成，并且光学阵列相对于垂直方向具有18.43°的倾斜度(换句话说，I＝2；P＝9；N＝5；M＝4；α＝18.43°)。

在该实施例中，在奇数个屏幕视点可用的情况下，视点的分布是不平衡的。在所示的示例中，我们选择将5个视点分配给左眼(由图4中的白色子像素表示)，并且将4个视点分配给与右眼(由图4中的灰色子像素代表)。当然，对于基本相同的结果，可以选择另一种视点分布。根据用户的移动方向，该分布可以被重新平衡。我们喜欢向波瓣中心移动的眼睛，使其在两只眼睛之间有更多的视点。

在本实施例中，视点1至5专用于右图像，并且视点6至9专用于左图像。视点3和7是朝向观察者的两只眼睛投影的屏幕视点，并且观察者的两只眼睛之间具有3个缓冲视点。

6.3.实施例I＝2；P＝8；N＝5；M＝5；α＝18.43°；垂直子像素

图5示出了本发明的另一个实施例，表示用于以2个视点显示自动立体图像的8视点屏幕。像素块由垂直子像素组成，并且光学阵列相对于垂直方向具有18.43°的倾斜度(换句话说，I＝2；P＝8；N＝4；M＝4；α＝18.43°)。

在该实施例中，视点1至4专用于右图像(用灰色表示)，并且视点5至8专用于左图像(用白色表示)。视点3和7是朝向观察者的两只眼睛投影的屏幕视点，并且观察者的两只眼睛之间具有3个缓冲视点。

当然，在屏幕视点的数量和透镜阵列的倾斜度方面，除了所示的配置之外，其他配置也是可能的。

6.4.实施例I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝9.46°；垂直子像素

图6示出了本发明的另一个实施例，表示具有10个视点的屏幕，用于以其上的2个视点显示自动立体图像。像素块由垂直子像素组成，并且光学阵列相对于垂直方向具有9.46°的倾斜度(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝9.46°)。

它与图2中的实施例的不同之处在于光学阵列的角度，这意味着视点的填充网格适合于这种特定的排列，而且透镜的间距精细两倍。视点是反相的，这具有将“模数”展开到6条线上而不是2条线上的效果。

6.5.实施例I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝26.56°；垂直子像素

图7示出了本发明的另一个实施例，表示具有10个视点的屏幕，用于以2个视点显示自动立体图像。像素块由垂直子像素组成，并且光学阵列与垂直方向具有26.56°的倾斜度(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝26.56°)。

由于光学阵列的角度不同，它与图2中的实施例不同，光学阵列涉及适用于这种特定排列的视点填充网格，但透镜的间距是相同的。另一方面，“模数”在三个透镜下展开，而不是只有一个。因此，图7表示了这三个透镜。

6.6.实施例I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝33.69°；垂直子像素

图8示出了本发明的另一个实施例，表示具有10个视点的屏幕，用于以2个视点显示自动立体图像。像素块由垂直子像素组成，并且光学阵列与垂直方向具有33.69°的倾斜度(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝33.69°)。

此外，相对于图4中的实施例，唯一的区别是光学阵列的角度，这意味着适用于这种特定排列的视点填充网格。

6.7.实施例I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝18.43°；水平子像素

本发明也适用于由水平子像素形成的像素块。

因此，图9示出了本发明的一个实施例，表示具有10个视点的屏幕，用于以2个视点显示自动立体图像。像素块由水平子像素组成，并且光学阵列相对于垂直方向具有18.43°的倾斜度(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝18.43°)。

在该屏幕中，像素矩阵的每个像素由在列的方向上相互叠加的多个不同颜色的子像素组成，并与由圆柱形透镜形成的光学阵列相关联，每个圆柱形透镜的主轴与列的方向形成18.43°的角。

透镜阵列的圆柱形微透镜不再能够单独区分颜色，并且它们同时放大每个像素的三个RGB分量。然后，整个像素成为透镜可以通过放大效应单独观察到的最小实体。

此外，组成每个像素的三个色点被组装成形成正方形。换句话说，根据这个变体，色点适合三个并列和叠加的小矩形，其宽度是高度的三倍，以形成一个正方形，即像素。

在图9中可以清楚地观察到，水平子像素分为三个块，每个块显示专用于左眼(以白色显示)或专用于右眼(以灰色显示)的图像的相同视点。

对于具有水平子像素的版本，视点1至5专用于右图像，并且视点6至10专用于左图像。

6.8.实施例I＝2；P＝6；N＝3；M＝3；α＝26.56°；水平子像素

图10示出了本发明的一个实施例，表示用于以2个视点显示自动立体图像的6视点屏幕。像素块由水平子像素组成，并且光学阵列相对于垂直方向具有26.56°的倾斜度(换句话说，I＝2；P＝6；N＝3；M＝3；α＝26.56°)。

在该实施例中，寻址到观察者的每只眼睛的每个视点由该视点两侧的2个缓冲视点构成。

6.9.实施例I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝33.69°；水平子像素

图11示出了本发明的一个实施例，表示用于显示2视点自动立体图像的10视点屏幕。像素块由水平子像素组成，并且光学阵列与垂直方向具有33.69°的倾斜度(换句话说，I＝2；P＝10；N＝5；M＝5；α＝33.69°)。

此外，相对于图9中的实施例，唯一的区别是光学阵列的角度，这意味着适用于这种特定排列的视点填充网格。

当然，在屏幕视点的数量和透镜阵列的倾斜度方面，除了所示的配置之外，其他配置也是可能的。

请注意，图9、图10和图11中的实施例也可以应用于IPS面板(“平面内切换”的缩写)、有机发光二极管面板(OLED)或具有有机发光二极管的有源矩阵(AMOLED)。

事实上，像其像素由在列的方向上相互叠加的多个不同颜色的子像素组成的屏幕一样，具有各向异性像素的面板可以受益于本发明，以获得近乎完美的分辨能力，防止透镜的光轴与相邻像素相交并生成重影。

6.10.实施例I＝4；P＝20；α＝9.46°；垂直子像素

图12示出了本发明的另一个实施例，表示用于显示4视点自动立体图像的20视点屏幕。像素块由垂直子像素形成，并且光学阵列相对于垂直方向具有9.46°的倾斜度(换句话说，I＝4；P＝20；α＝9.46°)。

它与图6中的实施例有本质的不同，因为图像视点的数量在这里等于4而不是2，这意味着用于填充视点的合适网格。在这种情况下，透镜的间距是两倍大。

在该图以及图13中，4个图像视点分别由白色子像素、灰色子像素、垂直阴影子像素和黑色子像素表示。

在图12中的实施例中，屏幕视点1至5显示第一图像视点(灰色子像素)，屏幕视点6至10显示图像视点(阴影子像素)、屏幕视点11至15显示第三图像视点(黑色子像素)以及屏幕视点16至20显示第四图像视点(白色子像素)。

图中所示的透镜使得可以根据观察者的位置朝向观察者投影立体视点对3-8；8-13或13-18，观察者可见的视点通过4个缓冲视点彼此分开。观察者可见的每个视点由显示相同图像视点的至少2个屏幕视点很好地框定。

不管图像视点的数量如何，屏幕视点的数量使得可以在寻址到观察者的眼睛的每个视点的任一侧保持2个缓冲视点。换句话说，每个图像视点在5个连续的子像素上延伸。因此，可以认为对于每个图像视点，M＝5以及N＝5。

6.11.实施例I＝4；P＝20；N＝5；M＝5；α＝18.43°；垂直子像素

图13示出了本发明的另一个实施例，显示了用于显示4视点自动立体图像的20视点屏幕。像素块由垂直子像素组成，并且光学阵列相对于垂直方向具有18.43°的倾斜度(换句话说，I＝4；P＝20；N＝5；M＝5；α＝18.43°)。

它与图2中的实施例有本质的不同，因为图像视点的数量在这里等于4而不是2，这意味着合适的视点填充网格。在这种情况下，透镜的间距是两倍大。

图14是根据本发明的一个实施例的用于显示具有2个视点的自动立体图像的设备的示意图。

这种设备由根据本发明的显示屏幕12、被配置为根据前面描述的配置显示右图像和左图像的显示模块13以及在每一时刻检测观察者8的头部相对于水平方向的位置的检测设备14形成，以允许显示模块以这样的方式拖动每个波瓣中的图像视点，使得观察者可见的所述视点屏幕视图被该眼睛可见的图像视点的缓冲视点永久地框定。

跟踪设备14可以是任何已知类型的。例如，它可能是以“英特尔SR300”(SDK1黄金版)为名销售的设备。这是一款飞行时间RGBD相机，配有优化的人脸跟踪库。

根据一个变型，检测设备被配置为在每个瞬间检测观察者的头部相对于显示屏幕的预定点的位置，使得可以在正交参考系中以预定精度定义观察者的坐标X、Y、Z，该正交参考系的屏幕的所述预定点是所述系的原点，屏幕定义该系的X轴和Y轴，并且垂直于屏幕的方向定义该系的Z轴。

如前所述，该变型特别使得可以在增强现实应用中使用根据本发明的屏幕，例如用于汽车中的模拟或平视显示应用。事实上，增强现实需要显著的对比度。黑色元素是透明的，而白色元素是最具材质感的。如果希望在透明背景上显示白色正方形，则必须消除会干扰感知图像的重影图像的所有可能原因。

然而，将根据本发明的屏幕和面部跟踪设备相结合的根据本发明的设备使得可以获得几乎完美的分辨能力，并且因此可应用于增强现实应用。

本发明不仅限于所描述的实施例。特别地，并且如所指定的，可以制作各种屏幕以获得具有几乎完美分辨能力的自动立体设备。本发明使得可以颠覆我们所知的浮雕体验。通常的浮雕场景构成规则已经过时，并且所有立体内容可以以无与伦比的浮雕感显示出来。

尽管会聚/调节分离持续存在，但在立体对中没有任何光学噪声的情况下，更容易习惯亮度和颜色的退化，并且没有3D眼镜或耳机的杂乱。

由于其无与伦比的分辨能力和可以利用的浮雕的优越幅度，本发明的屏幕使得可以响应现有设备很少或根本不能满足的非常多的使用要求。

本发明为大量技术领域的个人自动立体应用开辟了无数的市场前景，包括：医学成像、外科手术机器人、视频会议、汽车、教育、自动贩卖机、远程监控、远程操作、无人机驾驶、航空学、制图学、地震学和地质勘探、采矿和石油、从显微镜到卫星的各个规模的科学研究、模拟、浮雕电影生产线、CAD、设计、机械、建筑、虚拟旅游、博物馆、游戏、电话/平板电脑、娱乐等。

增强现实的一个特别有趣的应用案例涉及特定的应用环境，其中场景的背景不由物理装饰组成，而是由屏幕上的显示器或通过2D图像的投影仪组成，与场景同步并表示背景。

根据本发明的自动立体屏幕使得可以显示非常大幅度的自动立体图像，例如20米深，其占据了将根据本发明的屏幕与背景2D图像分开的所有物理空间。在大约20米之外，眼睛几乎察觉不到视差，并且单眼线索(诸如透视)变得占优势。2D背景，如果并入了透视等强烈的视觉线索，则因此可以完美地补充幻觉，并有助于增加观众的沉浸感。

这样的装置主要是单个用户(特别是当使用具有2个视点的自动立体图像时)，但是由于波瓣的两个子部分的填充的优越质量，可以由定位在平色调距离处的多个用户使用。

Claims (15)

1.一种自动立体显示屏幕，具有称为屏幕视点的P个视点，P是大于或等于6的整数，旨在以称为图像视点的I个视点显示自动立体图像，I是大于或等于2、小于或等于P/3的整数，优选等于2，所述屏幕包括：

-按行和按列排列的像素矩阵，每个像素由不同颜色的多个子像素组成，每个子像素用于显示图像视点之一的子像素，

-称为光学阵列的圆柱形微透镜的阵列或视差屏障，被配置为允许所述屏幕的预定视点对朝向位于称为平色调距离的l屏幕的标称距离处的观察者的眼睛投影，

所述屏幕的特征在于，所述光学阵列被配置为使得所述屏幕的P个视点能够在所述平色调距离处在称为波瓣的屏幕前面的空间中由所述观察者在被称为水平方向的方向上连续地感知，每个波瓣覆盖观察者的平均瞳孔间距离的I倍，并且使得所述观察者在所述平色调距离处的每对可见视点的屏幕视点通过称为缓冲视点的至少T个视点分开，T大于或等于2，使得能够针对每个波瓣连续显示I个图像视点中的每一个，每个重复P/I次，并且所述观察者在所述平色调距离处可见的每个视点能够被至少2个缓冲视点包围，每个缓冲视点显示这种相同的图像视点。

2.根据权利要求1所述的显示屏幕，其特征在于，I等于2，并且所述光学阵列被配置为能够在每个波瓣中显示专用于所述观察者左眼的M倍图像视点和专用于所述观察者右眼的N倍图像视点，M和N各自大于或等于3，并且它们的和等于P，以及通过在专用于左眼的视点和专用于右眼的视点之间形成T个缓冲视点。

3.根据权利要求2所述的显示屏幕，其特征在于，M和N是奇数，使得专用于所述观察者的每只眼睛的每个图像视点能够在每个波瓣中被相同数量的缓冲视点包围。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的显示屏幕，其特征在于，M和N是相等的，使得所述屏幕允许分别专用于左眼和所述观察者右眼的视点的对称显示。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的显示屏幕，其特征在于，P等于10，使得所述屏幕具有10个视点，并且所述光学阵列被配置为使得所述观察者在所述平色调距离处可见的对是针对视点从1至10连续编号的视图1-6、2-7、3-8、4-9，5-10，使得所述观察者的每只眼睛感知的每个子像素能够在每一侧被2个缓冲视点包围。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示屏幕，其特征在于，所述光学阵列由圆柱形透镜形成，每个圆柱形透镜具有与列的方向形成角度α的主轴。

7.根据权利要求6所述的显示屏幕，其特征在于，所述角度α在0°和45°之间，并且优选地选自包括9.46°、18.43°、26.56°和33.69°的角度的组。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示屏幕，其特征在于，所述像素矩阵的每个像素由在方向列上彼此叠加的不同颜色的多个水平子像素组成。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的显示屏幕，其特征在于，所述像素矩阵的每个像素由在方向线上彼此并列的不同颜色的多个垂直子像素组成。

10.一种用于以称为图像视点的I个视点显示自动立体图像的设备，包括：

-根据权利要求1至9中的一个所述的显示屏幕，

-显示模块，被配置为针对每个波瓣显示所述I个图像视点中的每一个，每个重复P/I次，所述观察者在所述平色调距离处可见的每个视点被框定为至少2个缓冲视点，每个缓冲视点显示这种相同的图像视点。

11.根据权利要求10所述的显示设备，其特征在于，I等于2，并且所述显示模块被配置为在由所述显示屏幕形成的每个波瓣中显示专用于所述观察者左眼的M倍图像视点和专用于所述观察者右眼的N倍视点图像，并且在专用于左眼的图像视点和专用于右眼的图像视点之间形成称为缓冲视点T个视点。

12.根据权利要求11所述的显示设备，其特征在于，还包括检测设备，用于在任何时刻检测所述观察者的头部相对于所述水平和/或垂直方向的位置，以便允许所述显示模块在每个波瓣中滑动所述图像视点，使得所述观察者可见的所述屏幕视点由来自该眼睛可见的所述图像视点的缓冲视点永久地框定。

13.根据权利要求12所述的显示设备，其特征在于，所述检测设备被配置为在每个时刻检测所述观察者的头部相对于所述显示屏幕的预定点的位置，使得能够以预定精度定义所述观察者的坐标X、Y、Z，在所述屏幕的所述预定点是所述系的原点的所述正交参考系中，所述屏幕定义该系的X轴和Y轴，并且垂直于所述屏幕的方向定义该系的Z轴。

14.一种用于在显示屏幕上在称为屏幕视点的P个视点处显示I个视点处的自动立体图像的方法，P是大于或等于6且大于或等于3I的整数，I是大于或大于2的整数，所述显示屏幕包括：按行和按列排列的像素矩阵，每个像素由不同颜色的多个子像素组成，每个子像素旨在显示图像视点之一的子像素，以及圆柱形微透镜的阵列或视差屏障，所述光学阵列被配置为允许所述预定屏幕的视点对朝向位于称为平色调距离的距屏幕标称距离处的观察者的眼睛投影，并且使得所述屏幕的P个视点能够在所述平色调距离处在所述波瓣的屏幕前面的空间中由所述观察者在称为水平方向的一个方向上连续地感知，每个波瓣覆盖观察者的平均瞳孔间距离的I倍，其特征在于，它包括对于每个波瓣，将该图像视点的副本分配给所述观察者在所述平色调距离处可见的每个图像视点的每个相邻屏幕视点，使得在每个波瓣中，所述观察者在平色调距离处可见的I个图像视点中的每一个的两侧是至少2个缓冲视点，每个缓冲视点显示相同的图像视点，并且其由每个重复P/I次的连续I个图像视点组成。

15.根据权利要求14所述的显示方法，其特征在于，I等于2，并且对于每个波瓣，所述方法包括：

-将专用于所述观察者左眼的图像视点分配给前M个屏幕视点，

-将专用于所述观察者右眼的图像视点分配给随后N个屏幕视点，

M和N各自大于或等于3并且它们的和等于P。