CN1323314C - 自动立体镜显示器 - Google Patents

Abstract

一种自动立体镜显示器包括受控制的SLM，以提供图象显示器和信号显示器。视差镜片具有与图象显示器合作以形成多个观看窗的第一部分。视差镜片的第二部分形成观看者可看到的第一和第二图象，使观看者在所需要的无畸变观看区和诸如幻视位置之类不需要的观看位置之间进行辨别。在第二部分中的视差单元的间距是第一部分中的视差单元间距的一倍半。

Description

自动立体镜显示器

发明背景

1.发明领域

本发明涉及自动立体镜显示器。这种显示器可以包括自动立体镜三维(3D)显示器，例如，可以用于3维电视、医学成象、计算机游戏、电话、科学目测、虚拟实事以及办公自动设备。

2.现有技术的描述

在附图的图1中示出自动立体镜3维显示器的已知类型。所述显示器包括放置在，例如，按液晶显示器(LCD)形式的，空间光调制器(SLM)2后面的散射背景光1。SLM 2包括图象单元(象素)的阵列，例如，如在欧洲专利第0,625,861号中所揭示，其中，把象素安排成列，致使在横向或水平方向上相邻列实质上相互接近。

例如，把如在图1中以图形示出的按凹凸屏形式的视差镜片3放置在SLM 2的前面。使视差镜片3的视差单元6与各个成对的SLM 2的象素列对准。控制象素列，使之为观看者的左和右眼分别交替地显示左和右两维(2D)垂直条。例如，在4处表示的象素显示左眼图象的单元，而在5处表示的象素显示右眼图象的单元。

在第一波瓣(lobe)7中通过相关联的视差单元6使来自包括象素4和5的列的光成象。通过视差单元6使来自以8和9表示的相邻象素列的光分别成象在波瓣10和11上。此外，通过视差单元6使来自以12和13表示的下一个列的光成象在再有的波瓣14和15上。

为了提供视点校正显示器致使观看者的每只眼睛看到跨越整个显示器的相同的图象，视差镜片3的视差单元的间距稍小于SLM 2的象素列的间距的两倍。另一方面，可以把视差镜片放置在背景光1和SLM 2之间，在这种情况下，视差镜片的视差单元的间距应该稍大于象素列间距的两倍。

这产生了在数个波瓣中重复的观看区。假如观看者的左和右眼分别位于波瓣中的一个波瓣的左和右观看区中，则跨越整个显示器，左眼只看到打算给左眼看的2维图象，而右眼只看到打算给右眼看的2维图象。把观看区的最宽的部件称为观看窗，并且所述最宽部件位于公共平面中以16表示处。在离开显示器预定观看距离处形成观看窗16。

假如观看者的左和右眼分别继续处于左和右眼观看区中，则观看者看到无畸变的显示，并且看到正确的3维图象。把这种观看区称为无畸变的观看区，并且在17到20处表示无畸变观看的观看窗位置。然而，如果使观看者的左和右眼分别位于右和左观看区中，则观看者看到幻视的图象。在图1中的22到25处表示幻视观看窗位置。幻视图象产生问题，因为它们经常看来好象具有一些深度，尽管深度信息是误导性的或是不真实的。因此，观看者处于错误的位置处经常是不明显的。此外，已知幻视观看会导致头痛以及视觉紧张的其它症状。

此外，当观看者横向移动时，眼睛可能移动到一个位置，例如，在该位置处右眼看到的内容包括左眼波瓣的重要部分。这再次导致一个不理想的观看位置，已知该位置会导致头痛以及视觉紧张的其它症状。

1996年在日本的kobe的国际会议中心，E.Nakayama等人的“Proceedings of Third International Display Workshop(第三届国际显示器研讨会事项)”，第二卷，1996年11月27-29日，揭示了辅助观看者寻找附图的图1中所示类型的自动立体镜3维显示器的适当观看区的一种3维指示。在附图的图2中示出指示器，所述指示器包括具有前缝27以及包括发光二极管(LED)28到32的光一验证盒26。LED 28、30和32发射绿光，而LED 29和31发射红光。缝27的尺寸和LED 28到32相对于缝27的几何形状是如此的，致使当观看者的双眼位于无畸变位置17到21中时，可以通过缝27看到分别来自LED 32到28的光。因此，当观看者的双眼在无畸变位置17到21中的一个位置处时，只可看到绿色LED或只可看到红色LED。当观看者移动而离开无畸变位置时，就变成可以看到来自绿色LED和红色LED两者的光。因此，观看者必须使他自己定位，以致通过指示器的缝27可以只看到单色的光。

制造指示器作为自动立体镜显示器的分立装置，因此在制造期间需要正确地对准，以便保证只可看到单色的区域与观看窗中的无畸变位置正确地对准。这种对准是费时间而且麻烦的，因此实质上增加成本和增加制造的复杂度。此外，指示器的光学系统与显示器本身的光学系统不同。因此，指示器只提供处于和极接近包含观看窗的平面处的无畸变观看位置的正确识别。如果观看者明显地移动到这个平面的外面，则指示器不再提供观看者是在无畸变位置处还是在非无畸变位置处的正确指示。还有，因为指示器的光学系统和显示器的光学系统之间的差异，指示器提供与显示器的光学系统的性能无关的指示。因此，事实上，当显示器光学系统是如此的不完善致使观看者处于不恰当的观看位置处时，即使使指示器与显示器正确地对准，观看者也可能接收到处于无畸变位置的不真实指示。

GB 2,252,175揭示视差挡板型的一种自动立体镜显示器。当观看者向无畸变观看区外移动时，观看者可看到的图象变化。横向运动导致觉察的图象变暗，而纵向运动产生叠加在图象上的垂直条。从显示器的视差挡板结构产生这些图象变化。

WO 94/24601也揭示一种自动立体镜显示器，其中当观看者向无畸变观看区外移动时觉察到图象变化。既然是这样，观看者离开无畸变观看区，觉察的图象立刻变成单视觉的，使之避免幻视观看。

EP 0,860,728以及GB 2,321,815揭示如附图的图3和4中所示的一种自动立体镜3维显示器，它与图1中示出的自动立体镜显示器不同，它包括在图4中示出的观看者位置指示器(VPI)装置。这个装置包括部分背景光1、部分SLM 2以及部分视差镜片3。如在图3中所示，SLM 2具有图象部分2a，用于显示两个2维立体镜图象作为每个视差单元6在光学上对准象素列的相邻对时在交替的象素列上交织的垂直条。在波瓣7、10、11、14和15上形成左和右观看区，但是只指定无畸变观看位置17、19和21供观看者使用。因此，不打算使用在图1中示出的无畸变位置18和20。

通过背景光1的上面条、包括SLM 2的象素的一个或多个上面行的发信号部分2b，以及视差镜片3的上面部分3a形成观看者位置指示装置。使图4中示出的象素按水平对而操作，使得其作用如同诸如具有两倍水平范围以及两倍图3中示出的象素间距的30和31之类的象素，用于显示立体镜图象。视差镜片3的上面部分3a包括一个部分，所述部分的视差单元32具有图3中示出的视差单元6的两倍水平间距。控制诸如30(示出未被遮蔽)之类的象素，使之提供亮的图象，以及另外在横向提供诸如31(示出被遮蔽)之类受控制的象素，使之提供暗的图象。尤其，象素30实质上是透明的，而象素31实质上是不透明的。

使每个视差单元32与各个视差单元6对准。象素30和31以及视差单元32合作，以提供在波瓣10和11中的亮图象以及在波瓣7、14和15中的暗图象。因此，当观看者位于观看窗16中的无畸变位置17、19和21处时，观看者位置指示装置显得较暗。当观看者从诸如19之类的无畸变位置移动到诸如23之类的幻视位置时，来自观看者位置指示装置的光，例如对于观看者的右眼，变成为可见的，因此而向观看者指示他已经从无畸变位置移动到幻视位置。如果只有一只眼睛看到来自观看者位置指示装置的光，则大脑就把这个记录为图象数据。因此，显示器不需要观看者的双眼都看到来自装置的光以便于工作。因此，假如观看者移动到看不见来自观看者位置指示装置的光的位置，则他将停留在诸如17、19和21表示的那些无畸变位置处。

发明概要

根据本发明，提供一种自动立体镜显示器，它包括图象显示器、信号显示器以及视差镜片，所述视差镜片具有与图象显示器合作以形成在观看区中的多个右和左眼观看区的第一部分，以及第二部分，所述第二部分与信号显示器合作以形成第一信号图象和第二信号图象，所述第一信号图象在至少一个第一观看区部分中是可见的，而所述第二信号图象在至少一个第二观看区部分中是可见的，第一部分包括第一方向上具有第一间距的视差单元的阵列，而第二部分包括第一方向上具有第二间距的视差单元的阵列，所述第二间距实质上等于第一间距的一倍半。

因此可能提供一种装置，所述装置允许观看者确定他相对于自动立体镜显示器的位置而与正在显示的实际图象无关。尤其，通过观看第一和第二信号图象，观看者可以确定他是在观看区的第一部分中还是在第二部分中。与EP 0,860,728中的指示相比，所述指示提供更高的空间频率，以致较少看到指示图案。在显示器可以通过机械或电气在3维模式和2维模式之间切换的情况中，也会减少2维模式中指示图案的任何剩余的可见性。对于象素化(pixellated)的显示器，使用更多象素来提供指示，以致可以提供较亮的指示。

至少一个第一部分可以包括一个无畸变观看区。至少一个第二部分可以包括与无畸变观看区相邻的幻视观看区。因此观看者有可能确定他是否位于无畸变观看区中。

第一和第二信号图象可以有各种方面的差异。例如，第一和第二信号图象中之一可以是亮图象，而第一和第二信号图象中的另一个可以是暗图象。在另一个例子中，第一信号图象可以是第一颜色，而第一信号图象可以是与第一颜色不同的第二颜色。

通过使用具有第一和第二部分的视差镜片，在制造视差镜片期间自动地提供对准。此外，图象显示器和信号显示器可以分别包括公共显示器的第一和第二部分。因此在制造期间可以得到第一和第二部分的对准，以致在自动立体镜显示器装配期间得到对准而无需进行调整。

可以以各种方式实施公共显示器。例如，公共显示器可以包括诸如液晶显示器之类的光-透射或透射-反射空间光调制器，以及光源。可以在透射或透射-反射显示器上使用本发明。

作为另一种替代，公共显示器可以包括发光显示器。

图象显示器和第一部分可以合作以形成多个波瓣中的观看区，每个波瓣有两个观看区。通过减少每个波瓣的观看区的数目，可以得到提高的3维图象分辨率以及可能增加的亮度。

可以以各种方式实施视差镜片。例如，视差镜片可以包括诸如凹凸屏之类的透镜阵列。作为替代，视差镜片可以包括全息光学单元的阵列。作为再一种替代，视差镜片可以包括视差挡板。视差挡板的第一部分可以包括第一宽度的多个缝，而视差挡板的第二部分可以包括第一宽度的多个缝。作为替代，视差挡板的第一部分可以包括第一宽度的多个缝，而视差挡板的第二部分可以包括小于第一宽度的第二宽度的多个缝。

可以在实质上垂直于第一方向的第二方向上使第二部分的另外的视差单元与第一部分的各个视差单元对准。

对于非自动立体镜显示器模式，视差镜片是可以移动的(例如，通过机械)。可以使用这种装置以提供最高分辨率2维观看模式。另一方面，可以使视差镜片在电气上切换到2维模式，例如，如在EP 0,833,183中所述。可以配置这种电气上切换的视差挡板使观看者位置切换到通或断，以致当不需要观看者位置指示时可以使用更多的显示器来显示3维图象。

在实施视差镜片作为视差挡板时，视差挡板可以包括第一层和可移动的第二层，第一层包括挡板区，用于传递具有第一偏振的光，以及孔径区，用于提供至少具有实质上与第一偏振光正交的第二偏振的光，第二层包括偏振器，用于传递第二偏振的光。第二层的作用如同输出偏振器，当显示器处于它的3维模式中时，第二层吸收第一偏振的光。可以使第一层按正确的记录相对于其余的自动立体镜显示器而固定。通过移动和替代只要求相对于其余显示器的角度记录的第二层，可以得到自动立体镜和非自动立体镜模式之间的切换，因此降低了容差要求，以致可以减少或避免对准移动单元的难度。

可以配置图象显示器和信号显示器以提供第一偏振的光，并且可以配置孔径区，使第一偏振的光至少部分地转换成第二偏振的光。第一层可以是半波板，挡板区可以具有与第一偏振平行的光轴，而孔径区可以具有在45°处对准第一偏振的光轴。避免在挡板区中使用诸如偏振旋转器之类的装置，在可见光谱上可以最大地抑制来自挡板区的光。这使观看之间的串扰最小。

可以配置信号显示器使之在对应于图象显示器所显示的三维图象或每个三维图象的横向范围的整个横向范围上有效。这种装置允许最优化地表示纵向观看灵活的显示。

附图简述

通过例子，参考附图，进一步描述本发明，其中：

图1是已知自动立体镜3维显示器的水平截面的示意横截面图；

图2是已知观看者位置指示器的水平截面的示意横截面图；

图3和4是另一个已知自动立体镜3维显示器的不同高度处的水平截面的示意横截面图；

图5是根据本发明的实施例的部分自动立体镜3维显示器的水平截面的示意横截面图；

图6是示出图3、4和5的视差单元/象素关系的图；

图7是示意横截面图，示出凹凸屏显示器；

图8是示意横截面图，示出前视差挡板显示器；

图9是平面图，示出观看区信息；

图10示出图3和4中示出的自动立体镜3维显示器的可能的传感器位置；

图11示出膝上计算机，所述膝上计算机包括具有可移动视差挡板的、图3和5中示出的类型的显示器；

图12a示出在3维和2维模式之间切换的第一配置；

图12b示出在3维和2维模式之间切换的第二配置；

图13和14是在3维和2维模式中操作的第三配置的示意横截面图；

图15是相似于图9的视图，示出顺序的黑色屏蔽条横向隔开象素列的作用；

图16相似于图9的视图，但是示出由于减小所显示3维图象的横向范围而产生了增大的纵向观看灵活性；以及

图17示出当如图16所示进行操作时显示器的外貌。

在附图中相同的参考数字表示相同的部分。

较佳实施例的描述

图5示出与图3和4所示的不同的自动立体镜显示器的VPI部分，所述不同在于视差镜片3的上面部分3a的视差单元32的间距等于形成图3所示的观看区的部分视差镜片3的视差单元6的间距的一倍半。这和图4中的单元32的间距不同，单元32的间距是图3中的单元6的间距的两倍。

在图6中示意地示出视差挡板形式的视差镜片。示出挡板缝32的横向位置和SLM 2的象素，在(a)处示出显示器的图象显示和产生部分，在(b)处示出图4所示的VPI，以及在(c)处示出图5所示的VPI。在(b)和(c)中，对于与挡板的VPI部分的缝合作以向观看者提供通常指示的那些红色象素进行屏蔽。因此，在图6(c)中，照射显示器上每第三个象素以提供位置指示，并且颜色滤波器图案是如此的，使所有这些象素为红色。因此，当观看者离开中央无畸变观看区19时，显示器向观看者提供可看到的红色指示。

指定从中央无畸变观看区19观看显示器，而观看者相对于显示器的中央区域正常地观看显示器。与中央无畸变观看区相邻的是两个幻视区23和24。如果观看者移动到这些幻视区中，则他会看到来自VPI的指示，并且知道他正处于不正确位置上来观看显示器。

如图3和4所示的显示器的情况中，牺牲幻视区18和20的使用，以便当用户在正确的幻视观看区中时向他提供清楚的指示。当在区18和20中时，观看者看到来自VPI的指示，通知他他正处于不正确的观看区中。

在图5所示的配置中，当观看者在幻视区22和25中时，没有指示提供给观看者。还有，当观看者在幻视观看区17和21中时，向观看者提供观看者可见的指示。然而，在打算从显示器的中央区正常地观看的一般显示器的情况中，一般使幻视观看区22和25从显示器的中心的法线移动约30°。因此，观看者会明白这种位置不是观看显示器的正确位置。VPI提供中央无畸变观看区19中的正确幻视观看的可靠指示，所以允许观看者避开相邻的幻视观看区23和24。

与在图4和6(b)中示出的以前已知的VPI配置相比较，在图5和6(c)中示出的配置提供具有较高空间频率的指示，以致较少可看到形成VPI的单元的图案。在显示器是可切换到2维模式操作的情况中，VPI图案有可能在2维模式中可以具有一些有后效的可见性。本配置使任何如此的人工制品都是较少可看到的。还有，对于VPI的给定大小，照射更多的象素。这导致产生更多的光，以致在幻视区23和24中的VPI指示较亮，因此对不正确位置的观看者发出更为有效的警告。

图7示出显示器的特定配置，其中SLM包括LCD(液晶显示器)2和视差镜片包括凹凸屏3。图8的配置与图7的配置的不同在于用构成视差镜片的视差挡板代替凹凸屏3。在LCD 2的输出侧示出凹凸屏3，但是另外也可以使之位于LCD 2和背景光1之间，在这种情况中，视差挡板3的间距比象素列的间距的两倍稍大，以致提供视点校正。

视差镜片3的其它形式也是可能的，诸如全息光学单元。

图9示出允许观看者移动的范围。如这里前面所述，包括单元1、2和3的显示器是视点校正型的，在其中形成左和右观看区35和36。配置显示器以形成观看区，致使形成观看窗的最宽的横向范围具有实质上等于观看者的平均视觉间(interocular)分隔的间距。假如观看者的左和右眼分别继续处于观看区35和36中，则观看者将看到所需要的3维图象。观看者的横向或纵向移动致使至少一只眼睛移出它的观看区将允许观看者看见不需要的图象。例如，如这里前面所述，观看者在包含观看窗的平面中的横向移动导致幻视观看，其中通过观看者的右和左眼分别看到左和右图象。

图9的较下面部分示出观看者位置指示装置的视点校正区或暗区37的形成。为了看到无畸变图象，观看者的双眼必须在区37中。SLM 2以及视差镜片3的视差单元6和32的象素的配置是如此的，使区37在横向和纵向上与无畸变观看区35和36的相邻对对准。假如观看者逗留在暗区37中致使每只眼睛都看不到来自观看者位置指示装置的光，则观看者将处于打算使用的中央无畸变观看区中。如果作为相对于显示器1、2和3的横向或纵向移动或两者的结果而观看者移出暗区37，则观看者可以看到光。

例如，在图9中示出近点38和远点39，表示观看者的最接近的和最远的无畸变观看位置。接近或远离显示器的移动将导致观看者移出区37，并看到来自观看者位置指示装置的光。如在图9的上面部分所示，这种移动将使观看者处于指定的无畸变观看区之外。因此，观看者位置指示装置向观看者提供对于到指定的中央无畸变观看区之外的任何移动的不混淆的指示。当观看者移动而进一步远离指定的无畸变观看区时，在观看者位置指示装置的区域上看到更多的光。因此，这辅助观看者使他自己为了3维图象的无畸变观看而正确地定位。

通过使用SLM 2和视差镜片3的不同部分来提供观看者位置指示装置，可以提供这种装置而无需增加自动立体镜显示器的体积以及只要较少附加成本或不要附加成本。在制造期间不需要对准步骤对观看者位置指示装置与其余的显示器进行对准，因为SLM 2和视差镜片3的容差分别保证了对准。此外，实质上提供了显示部分和观看者位置指示装置部分的相同观看性能。因此，象差、散焦、散射和使观看窗质量降低的其它作用相似地影响观看者位置指示装置的性能。在显示器的区域中提供位置指示，所以观看者是容易看到的。

观看者位置指示装置不需要附加的电源或连接。此外，可以把它容易地结合在小型手持装置中或膝上型显示器中。

图10示出用于条形观看者位置指示装置42的不同的可能位置。所述装置可以包括位于显示器上方的水平条，如这里前面所述，并在图10的左上部分示出。图10的右上部分示出在显示器下方的另一个位置。图10的左下部分示出在显示器的两个相对侧的垂直条。图10的右下部分示出一种配置，它组合了上和下水平条和在相对侧的垂直条。较佳配置是水平条，如在图10的左上和右上部分所示，以致使观看者对较差观看位置的开始有最多的了解。如果观看者不在如这里下面所述的观看窗的平面中，则条42将在沿它的宽度的不同点处照射。

图11示出膝上计算机60，它具有如这里前面所述的自动立体镜显示器形式的显示器。显示器包括图5所示类型的视差挡板形式的视差镜片3。图11的上面部分示出显示器在自动立体镜3维模式中的使用。在附件61中放置视差挡板，以致用显示器中的SLM的象素正确记录。例如，可以在玻璃上或热膨胀系数与形成SLM的LCD的玻璃的热膨胀系数足够接近的丙烯酸衬底上制造挡板。可以从曝光和显影照相乳状液来制造挡板孔径。使用平台激光扫描设备的这种曝光可以产生0.1μm的容差。

图11的下面部分示出2维模式操作，其中从附件61除去视差挡板3，例如，存放在显示器后面的合适的容器或小袋中。这允许SLM的全空间分辨率在2维模式中使用。

其它配置也可能用于允许除去或禁止视差挡板的全分辨率2维模式。例如，可以用铰链把挡板装在显示器的上方，或装在滚子挡板上，当需要时可以把它拉下到SLM 2的前面。另一方面，可以提供半波板的阵列90度偏振旋转器，例如，通过在层上形成图案，可以把所述层附加到SLM 2的输出偏振器或附加到安装在输出偏振器附近的独立的板上，并与显示器对准。在2维模式中，这是不可看到的。然而，通过在显示器的前面放置另外的偏振器，具有90度旋转器的区域发射光，而没有这种旋转器的那些区域的光消失，以形成视差挡板。不需要使附加的偏振器形成图案，以致它与显示器的对准是较不严格的。这种偏振层可以制造得比可移动视差挡板更为健壮，并且不受热膨胀差异的影响。与挡板本身的对准相比较，对准容差明显地减小。

在图12a中示出这种类型的配置。视差镜片3包括具有部分64的衬底，所述部分64不影响偏振和作为半波板的条形部分65。在3维模式中，在衬底上放置线性偏振板66。来自SLM 2的偏振光通过部分64而没有变化，但是通过半波板65的光的偏振矢量旋转了90度。偏振板66的偏振方向垂直于入射光的偏振方向，以致通过部分64的光消失，而发射通过半波板65的光。当需要显示器在全分辨率2维模式中操作时，除去偏振板66，以致发射所有来自SLM 2的光。

诸如半波板之类的90度旋转器往往对于特定波长最优化。因此，在3维模式中，通过缝发射的光可能变成略带颜色。单层延迟器单元对于这种应用可能是合适的，但是通过使用多层延迟器结构可以改进色散性能。通过缝之间的区域发射的任何光将导致不希望有的图象串扰。然而，在缝之间的区域中没有使用偏振修改，以致可以具有优良的宽带吸收特性的偏振板66吸收大多数光。因此，可以使显示器串扰最小。

图12b示出一种类型的配置，它与图12a中示出的配置相似。然而，部分64和65全部都包括半波板，但是它们的光轴的对准是不同的。示出输入偏振器63具有对于参考方向(水平)为45°的偏振轴。当作为LCD实施时，一般通过SLM 2的输出偏振器构成输入偏振器63。在45°处对准部分64的光轴，因此光轴平行于来自输入偏振器的光的偏振矢量。因此部分64实质上对偏振没有影响，以致偏振轴对准在135°的输出偏振器66吸收通过部分64的光。

把部分65的光轴对准在90°处，以致通过部分65的光的偏振矢量改变到135°，并通过输出偏振器发射。因此，有输出偏振器就位，就形成视差挡板来提供3维观看。通过从光路中除去输出偏振器，就提供了全分辨率2维模式。

如在65’处所示，向下延伸另外一些部分65以形成3维模式中的挡板部分3a来提供观看者位置指示。然而，当除去输出偏振器时，可得到用于显示2维图象的整个SLM。

图13示出在3维和2维模式之间切换的另一种配置。SLM 2包括：LCD，所述LCD包括具有通过双头箭头68示出偏振方向的输入偏振器67；液晶象素层69；以及具有通过双头箭头71指示偏振方向的输出偏振器70。波板衬底72放置在输出偏振器70的邻近，并包括携带条形半波板73的透明衬底。衬底72形成视差镜片3的一部分，它还包括宽区域可切换偏振调制器74以及具有通过偏振轴76指示偏振方向的输出偏振器75。

在图13示出的3维模式中，使来自SLM 2的输出光在通过双头箭头77指示的方向上偏振。通过波板73的光具有它的旋转90°的偏振方向，以致在通过双头箭头78指示的方向上。不影响通过波板73之间的衬底72的光。控制偏振调制器74(例如，它可以包括绞合的向列单元或pi单元)，使之对于偏振无影响，以致输出偏振器75传递具有偏振78的光，但是使具有偏振77的光消失。因此视差镜片3的作用如同视差挡板。

图14示出在全分辨率2维模式中的操作。在这个模式中，控制偏振调制器74的有效层79，致使输入光的偏振旋转45度。有效层79可以通过使偏振旋转45度或通过施加四分之一波长移相而得到这个。因此，来自包括波板73的衬底72的所有部分的光入射在偏振器75上，对于偏振器75的偏振轴76具有45度的偏振方向，或园偏振。因此，输出偏振器75发射来自衬底72的所有区域的光，用实质上相同的相当低的衰减，并且视差镜片有效地消失。

在这里前面所述的配置中，使用SLM 2的象素的某些行来提供位置指示。这导致3维图象的分辨率和图象大小的某些损失。然而，例如，这可以通过为位置指示特别提供附加的象素以及只能够在颜色和黑色之间切换而再得到。另一方面，在3维图象和位置指示器之间的时间多路复用是可能的。与这种象素相关联的处理电子线路要求是较少的，以致实质上不会影响驱动器的成本。因为对于每种操作模式，这种象素的数据是固定的，所以不需要诸如薄膜晶体管之类的器件来控制这些象素。

图15示出使用SLM 2的效果，所示SLM 2具有按列安排的象素，但是通过SLM的黑色屏蔽的顺序的垂直条在横向上使列分开。图15的上面部分示出观看窗16在横向上不再接近，而是由垂直黑色屏蔽条成象处的诸如83之类的垂直条隔开。因此，所允许的观看区35a和36a比图9中示出的观看区35a和36b更受到空间上的限制。然而，如在图15的下面部分所示，在观看者位置指示装置中出现相同的效果，致使产生了接近观看窗平面的具有近点和远点的减小的视点校正区37a。减小的区37a对应于减小的区35a和36a，以致给出了本实施例的校正观看者位置指示。

可以使用观看者位置指示装置中的所有象素来产生用于提供观看者位置指示的照射窗。因此，可以提供相当亮的指示。

如这里前面所述，图9示出当显示器1、2、3显示全宽度3维图象时的纵向观看自由度。然而，当3维图象的横向尺寸小于显示器1、2、3的宽度时，增加了观看区的纵向范围。这在图16中示出，其中如在115处所示，在横向上限制3维图象，致使观看区35’和36’实质上是更长的。既然是这样，新的近点38’比图9中示出的近点38更接近显示器1、2、3。相似地，新的远点39’比图9中示出的远点39更远离显示器1、2、3。

为了向增加纵向移动自由度的观看者提供正确指示，可以在横向上处于3维图象的横向范围115外面的所有区域中，把提供观看者位置指示的显示器部分制造成黑色。因此，如在图16中所示，例如，只使用提供观看者位置指示的象素的部分116。在视点校正区37’中的这个结果与观看区35’和36’匹配，如在图16中所示。因此，区37’具有与所显示的图象一样的纵向观看自由度。

可以通过控制图象显示的控制器来确定正在显示一个以上的3维图象的3维图象横向范围115或所有3维图象的横向范围115，以及可以提供给观看者位置指示宽度计算例行程序，以致有效指示的横向部分116与所显示的3维图象的总横向范围相匹配。如在图17中所示，显示器1、2、3可以具有正在显示3维图象的数个区117。为了提供观看自由度的正确指示，提供观看者位置指示的显示器的有效部分的总宽度如在118处所示。有效部分顺序地从3维图象的最左侧边界延伸到最第一侧的边界。因此，对于所有图象都可得到显示器的最优化观看自由度。

上面已经参考结合透射空间光调制器的显示器而描述了本发明。本发明也可以应用于结合透射-反射空间光调制器的显示器。

Claims (21)

1.一种自动立体镜显示器，包括图象显示器、信号显示器以及视差镜片，所述视差镜片具有第一部分以及第二部分，所述第一部分与所述图象显示器合作以形成在观看区中的多个右和左眼观看区，所述第二部分与所述信号显示器合作以形成第一信号图象和第二信号图象，所述第一信号图象在所述观看区的至少一个第一区部分中是可见的，而所述第二信号图象在所述观看区的至少一个第二区部分中是可见的，所述第一部分包括沿所述视差镜片的平面的第一方向上具有第一间距的视差单元的阵列，而所述第二部分包括第一方向上具有第二间距的视差单元的阵列，所述第二间距等于第一间距的1.5倍。

2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述至少一个第一区部分包括一个无畸变观看区。

3.如权利要求2所述的显示器，其特征在于，所述至少一个第二区部分包括与所述无畸变观看区相邻的幻视观看区。

4.如权利要1求所述的显示器，其特征在于，所述第一和第二信号图象中之一可以是亮图象，而所述第一和第二信号图象中的另一个可以是暗图象。

5.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述第一信号图象具有第一颜色，而所述第二信号图象具有与所述第一颜色不同的第二颜色。

6.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述图象显示器和所述信号显示器分别包括公共显示器的第一和第二部分。

7.如权利要求6所述的显示器，其特征在于，所述公共显示器包括光源以及光-透射或透射-反射空间光调制器中之一。

8.如权利要求7所述的显示器，其特征在于，所述空间光调制器包括液晶装置。

9.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述图象显示器和所述第一部分合作以形成多个波瓣中的所述观看区，每个波瓣有所述观看区中的两个观看区。

10.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述视差镜片包括透镜阵列。

11.如权利要求10所述的显示器，其特征在于，所述透镜阵列包括凹凸屏。

12.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述视差镜片包括全息光学单元的阵列。

13.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述视差镜片包括视差挡板。

14.如权利要求13所述的显示器，其特征在于，所述视差挡板的所述第一部分包括第一宽度的多个缝，而所述视差挡板的所述第二部分包括第一宽度的多个缝。

15.如权利要求13所述的显示器，其特征在于，所述视差挡板的所述第一部分包括第一宽度的多个缝，而所述视差挡板的所述第二部分包括小于所述第一宽度的第二宽度的多个缝。

16.如权利要求13所述的显示器，其特征在于，所述视差挡板包括多个视差单元，并且在垂直于第一方向的沿所述视差挡板的平面上第二方向上使所述第二部分的所述视差单元中的另外的视差单元与所述第一部分的所述视差单元中的各个视差单元对准。

17.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，当所述视差镜片被拆卸时，所述自动立体镜显示器以非自动立体镜显示器模式工作。

18.如权利要求13所述的显示器，其特征在于，所述视差挡板包括第一层和在所述第一层上的可拆卸的第二层，所述第一层包括提供具有第一偏振的光的挡板区，以及孔径区，用于提供至少具有与所述第一偏振光正交的第二偏振的传输光，所述第二层包括偏振器，用于传递第二偏振的传输光。

19.如权利要求18所述的显示器，其特征在于，所述图象显示器和所述信号显示器提供所述第一偏振的光，所述挡板区传递所述第一偏振的光，以及所述孔径区使所述第一偏振的光至少部分地转换成所述第二偏振的光。

20.如权利要求19所述的显示器，其特征在于，所述第一层是半波片，所述挡板区具有与所述第一偏振平行的光轴，以及所述孔径区具有在45°处对准所述第一偏振的光轴。

21.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述信号显示器在对应于所述图象显示器所显示的每个三维图象的横向范围的整个横向范围上有效。

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