CN1605215A - 立体显示装置和系统 - Google Patents
立体显示装置和系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1605215A CN1605215A CNA028249089A CN02824908A CN1605215A CN 1605215 A CN1605215 A CN 1605215A CN A028249089 A CNA028249089 A CN A028249089A CN 02824908 A CN02824908 A CN 02824908A CN 1605215 A CN1605215 A CN 1605215A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- light source
- source
- display device
- specific illumination
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0093—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
- G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
- G02B30/33—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving directional light or back-light sources
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
- H04N13/305—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using lenticular lenses, e.g. arrangements of cylindrical lenses
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
- H04N13/32—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using arrays of controllable light sources; using moving apertures or moving light sources
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
- H04N13/373—Image reproducers using viewer tracking for tracking forward-backward translational head movements, i.e. longitudinal movements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/398—Synchronisation thereof; Control thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
- H04N13/106—Processing image signals
- H04N13/161—Encoding, multiplexing or demultiplexing different image signal components
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
- H04N13/194—Transmission of image signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/361—Reproducing mixed stereoscopic images; Reproducing mixed monoscopic and stereoscopic images, e.g. a stereoscopic image overlay window on a monoscopic image background
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
- H04N13/368—Image reproducers using viewer tracking for two or more viewers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
- H04N13/376—Image reproducers using viewer tracking for tracking left-right translational head movements, i.e. lateral movements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
- H04N13/38—Image reproducers using viewer tracking for tracking vertical translational head movements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/388—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume
- H04N13/39—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume the picture elements emitting light at places where a pair of light beams intersect in a transparent material
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/388—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume
- H04N13/393—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume the volume being generated by a moving, e.g. vibrating or rotating, surface
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
- H04N13/30—Image reproducers
- H04N13/388—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume
- H04N13/395—Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume with depth sampling, i.e. the volume being constructed from a stack or sequence of 2D image planes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
立体显示装置(300)包括用于发射光的照明源(101,103),用于在观察区域处使照明源成象的成象系统(104),使用二维图像调制照明源(101,103)发射的光的空间光调制器(106),以及用于控制“有效”照明源(101,103)相对成象系统(104)的相对位置的控制部件(108)。该立体显示装置(300)还包括沿彼此垂直的三个方向改变“有效”照明源(101,103)相对位置的装置,无需物理上移动用于引起照明源(101,103)发光的光源(302-310)。
Description
本发明涉及一种立体显示装置,包括:
-第一组用于发射光的照明源,照明源设置在第一表面上,每个照明源具有发光状态和不发光状态;
-一用于引起特定照明源发光的光源;
-一成像系统,其在观察区域处使所述特定照明源成像;
-一空间光调制器,其使用二维图像调制特定照明源发出的光;以及
-一控制部件,用于从第一组照明源中选择特定的照明源,以便将所述特定照明源设定为发光状态;
本发明还涉及一种立体显示系统,包括:
-一观察者跟踪系统,其用于跟踪观察者的位置;和
-这种立体显示装置。
从欧洲专利申请EP 0656555可以得到开头段落中所描述的这种立体显示系统的一个具体例子。在该申请中,公开了在由可移动光源通过会聚透镜或反射镜照射的LCD空间光调制器上显示的左眼和右眼图象。跟踪系统跟踪观察者的位置,控制系统控制光源的位置。从而,透镜或反射镜形成的光源图像随观察者而定。观察者在距自动立体显示装置预定距离范围围成的区域内自由移动时观察3D图像。换言之,观察者可相当自由地例如水平和垂直移动,不过观察者的纵向移动自由度有限,其中纵向移动导致距立体显示装置的距离改变。
本发明的目的在于提供一种开头段落中所描述的立体显示装置,允许观察者在观察3D图像时沿三个方向移动。
本发明的目的是通过下述立体显示装置实观的,该立体显示装置包括第二组用于发射光的照明源,这些照明源设置在与第一表面不同的第二表面上,并且将控制部件设计成也是从第二组照明源中选择特定照明源。本发明的主要方面在于,可以沿三个方向改变“有效(active)”照明源的相对位置。“有效”照明源指处于发光状态的照明源。另一方面在于,无需物理上移动用于引起特定照明源发光的光源的位置即可实现本发明目的。通过选择特定照明源模拟光源的移动。在EP 0656555中披露了可使用邻接各可控光源的二维阵列沿二维方向改变“有效”照明源的相对位置。不过,其没有披露可通过相同方法沿三个方向移动“有效”照明源。甚至提到无需沿第三个方向即纵向移动。没有描述沿纵向改变“有效”照明源相对位置的方法,而说明通过在照明器中采用附加的空间光调制器来调节“有效”照明源的有效尺寸。
根据本发明的立体显示装置的优点在于,观察者可以在距离立体显示装置相当大的纵向距离范围内观察3D图像。根据本发明立体显示装置的实施例包括在三维体积内在可控制的位置处发光的装置。某些装置相当于立体显示装置本身。这类立体显示装置的缺点是缩放能力有限。这对于用作在三维体积内受控位置处发光的装置这种情形是毫无争议的。
注意照明源是一个抽象概念。是发射光的位置。可以在该位置处产生光,不过在该文献描述的许多情形中,光由位于其他某处的光源产生。通过反射或选择吸收,所生成的光被引导到照明源和/或通过照明源引导。在后面所述的情形中,尽管来自于遥远的光源,不过光从照明源发射出。
根据本发明的立体显示装置的一个实施例,包括多个光源构成的三维结构,多个光源中的每一个的尺寸与多个光源中相邻光源之间的距离相比相对较小。重要的是包含光源的体积基本透明。否则一部分光源将阻挡其中一个光源发射出的相当大量的光。通过将光源设置成三维栅格,使光源之间具有相对较大距离,从而实现透明。基于同样的原因,布线的尺寸也相对较小。最好这些光源为发光二极管(LED)。LED相对廉价,且能发射出相当多的光。
根据本发明的立体显示装置的另一实施例,包括薄片叠层,每个薄片包括相邻单独可控照明源的二维阵列。最好使用包括下述材料的薄片,其光学性质可通过在薄片上施加适当的电势差来调节。光学性质为例如透明度、反射性和光吸收能力。这类薄片或板相对廉价,且对板的一部分进行寻址相对来说比较容易。
根据本发明的立体显示装置的一个实施例,包括可在基本透明的状态与发光状态之间切换的材料。从而受控照明源设置成在大体透明的第一状态与发光的第二状态之间切换。如上所述,对透明度的要求是为了防止一部分照明源吸收其中一个照明源发射的光。最好该材料包括LC聚合物凝胶。或者该叠层包括塑料薄片(plastic foil)显示器。
在根据本发明立体显示装置的一个实施例中,光源设置在特定薄片的边缘处,光在特定薄片中引导,并且光在特定薄片内与特定照明源相应的特定位置处朝向空间光调制器发射出。如同在玻璃光纤中一样,光穿过特定薄片。在特定位置处,使材料暂时漫反射。结果光将在该特定位置处射出薄片。H.de Koning等人的文章“Dynamic contrast filterto improve the luminance contrast performance of cathode raytubes”(第七届International Display Workshop的IDW 2000会议录)中描述了聚合物LC凝胶与墨水的混合物,其用于在两种状态:透明和暗状态之间切换。不使用墨水时可以在透明与漫射之间切换。
在根据本发明立体显示装置的另一实施例中,将光源设置成使光源产生的光在与特定照明源相应的特定薄片的特定位置处朝向空间光调制器反射。最好使用用于产生漫射光的多个空间光源,以防止第一照明源对第二照明源产生阴影。
在根据本发明立体显示装置的另一实施例中,该特定薄片包括可以在大体透明的第一状态与挡光的第二状态之间切换的材料。换句话说,将受控照明源设计成在大体透明的第一状态与挡光的第二状态之间切换。在此情形中,光源设置在叠层后面。最好该叠层包括液晶显示器(LCD)。在欧洲专利申请公开号0928117中公开了根据这一概念的三维显示器。实际上,根据本发明该实施例的立体显示装置,包括这种三维显示系统作为照明源。
根据本发明立体显示装置的另一实施例,包括光学透明材料实心体,和作为光源的两个激光器,其中两个激光器用于通过实心体发射不可见激光束,通过光子上转换(photon upconversion)过程在激光束交点处产生可见光。该交点相当于特定照明源。通常激光器为具有不同波长的红外激光器。在美国专利5956172中描述了这种发光原理。在该文献中,披露了一种利用聚合物中双光子上转换的三维显示系统。实际上,根据本发明该实施例的立体显示装置,包括这种三维显示系统作为照明源。
根据本发明立体显示装置的另一实施例,包括具有反射表面的旋转片,其旋转速度与光源所产生光的脉冲发射同步。照明源处于薄片的旋转固体内。在名为专利JP2000287225的文献中披露了根据该原理的三维显示器。实际上,根据本发明该实施例的立体显示装置包括这种三维显示系统作为照明源。
立体显示装置的变型及其改变相当于所述立体显示系统的变型和改变。
根据下面所述的实现方式和实施例以及参照附图,显然可以得出和说明根据本发明立体显示装置和立体显示系统的这些和其他方面,其中:
图1A和图1B示意地表示三个观察者分别用其右眼和左眼观看时自动立体显示系统的一个实施例;
图2示意地表示具有3D背光的自动立体显示装置的一个实施例,其中3D背光包括多个光源构成的三维结构;
图3示意地表示具有3D背光的自动立体显示装置的一个实施例,其中3D背光包括设置在薄片叠层的薄片边缘处的光源;
图4A示意地表示包括3D背光的自动立体显示装置的一个实施例,其中3D背光基于薄片的反射;
图4B示意地表示图4A实施例的光源;
图5示意地表示包括3D背光的自动立体显示装置的一个实施例,其中3D背光基于光的选择性传输;
图6A示意地表示具有3D背光的自动立体显示装置的一个实施例,其中3D背光包括光学透明材料实心体和两个红外激光器;
图6B示意地表示具有3D背光的自动立体显示装置的一个实施例,其中3D背光包括光学透明材料实心体和红外激光器的两个二维阵列;
图7A示意地表示具有3D背光的自动立体显示装置的一个实施例,其中3D背光包括具有反射表面的旋转片;
图7B和7C分别示意地表示对于旋转片的第一和第二位置光的发射方向。
在所有附图中相同附图标记具有相同含义。
图1A和1B示意地表示三个观察者110-114分别用其右眼和左眼观看图像时自动立体显示系统的一个实施例。该自动立体显示装置100包括:
-用于发射光的3D背光102,例如在时隙t=1,3,5,7,...和t=2,4,6,8期间分别通过照明源101、103、105和107、109、111发射光。从而,根据时隙以及观察者位置选择哪个或哪几个照明源必须“有效”。
-作为成像系统104的透镜,其用于将照明源101成像到观察区域。在此情形中使用菲涅耳(Fresnel)透镜。
-作为空间光调制器106的LCD,其使用二维图像对来自于照明源101、103、105、107、109和111的光进行调制;
-控制部件108,其用于控制“有效”照明源101、103、105、107、109和111相对于透镜104的相对位置。适应观察者的自动立体显示装置100,能在观察者和图像选择基础上,以时间复用合成输入视频流信号VSS的方式向n=1,2,...或N个观察者显示M个(一般M=1)原始3D视频或TV节目,下面将要对其进行详细说明。进入显示装置100中的M个原始3D视频或TV节目中的每一个由通过2D左眼和右眼图像形成的K个原始3D图像组成,每一个2D左眼和右眼图像聚焦在观察点VP1-VP3处预定观察者110-114的相应眼睛处。
这种由输入连接器120提供的时间复用合成输入视频流信号VSS,包括载有3D图像IMij中二维(2D)左眼和右眼图象V1ij和Vrij的像素数据的成对图像的周期性序列,其中i=1,2,……K,为构成视频节目j的K个3D图像序列编号,j=1,2,……,M,M为提供给空间光调制器106的3D TV节目的总数。空间光调制器106将左眼和右眼图象V1ij和Vrij的图像索引数据i,j提供给控制部件108,其使3D背光102与空间光调制器106的操作同步。或者可提供单像管数据(monoscopic data)取代立体数据。
自动立体显示装置100通过其输入连接器122连接至用于跟踪观察者110-114位置VP1,VP2和VP3的观察者跟踪系统。观察者跟踪系统具有3D眼睛定位器118,用于在自动立体显示装置100的观察范围内分别检测所有观察者眼睛的xyz坐标。用超声跟踪系统可以检测每个观察者的位置,或者每个观察者110-114可以携带一磁铁来指示其相对于磁跟踪系统的位置。在另一实施例中,可以用一台或多台摄像机扫描观察区域以确定每个观察者的位置,例如将图像数据输送给用于识别各观察者110-114的眼睛的系统。在又一实施例中,每个观察者110-114携带一反射电磁能如红外能量的反射器。扫描红外源和红外探测器或者广角红外源和扫描红外探测器确定每个反射器的位置,反射器最好戴在观察者110-114的眼睛之间。
3D眼睛定位器118与视点控制信号产生器116相连,视点控制信号产生器116将代表控制信号的视点提供给控制部件108。控制部件108使用代表控制信号的视点以及图像索引数据i,j产生方向控制信号,通过空间光调制器106提供给控制部件108。在方向控制信号的控制下,适当位置处的3D背光102发光,即通过照明源101、103、105、107、109和111发光。结果,载有左眼和右眼图象V1ij和Vrij的像素数据的光束,传输到被授权观看上述视频或TV节目j的预定观察者的相应眼睛处。控制部件108独立地决定每个眼睛是否可以看见图像。3D眼睛定位器118将所有眼睛的xyz坐标提供给控制部件108,从而通过控制部件108可适当调节3D背光102。
为了清楚起见,将参照图1A和1B在由一系列3D图像IM1到IMK构成的单个3D视频或TV节目的基础上描述本发明,其中3D视频或TV节目被传输至处于视点VP1-VP3的三个观察者110-114。假设每个3D图像IM1到IMK分别由2D左眼图象V11到V1K及2D右眼图象Vr1到VrK组成,以在上述时间复用的偶数时隙t=0,2,4,...和奇数时隙t=1,3,5,...中分别产生的偶数和奇数图像的交替序列的形式提供给空间光调制器106,将输入视频流信号VSS合成。从而在偶数时隙中,将空间光调制器106设定为左视图模式,仅通过接通107、109和111处理左眼图象V1i(i=1.....K),如图1B中所示。在奇数时隙中,将空间光调制器106设定为右视图模式,仅处理右眼图象Vri(i=1.....K),如图1A中所示。为了显示单个3D图像IMK,在时隙2(k-1)和2k-1中分别产生其2D左眼图象V1k和2D右眼图象Vrk,控制部件108控制3D背光102,将携带偶数时隙2(k-1)中左眼图像V1k的像素数据的所有光束聚焦成左视图焦点,或者与观察者110-114的左眼视点VP1-VP3一致的顶点,并且将携带奇数时隙2k-1中右眼图象V1k的象素数据的所有光束聚焦成与观察者110-114的右眼视点VP1-VP3一致的右视点顶点。用空间光调制器106提供给控制部件108的图像索引数据i,通过从空间光调制器106向3D背光102时间复用传输的2D左眼图象V1i和2D右眼图象Vri,实现空间光调制器106从左视图模式交替地切换到右视图模式的同步。通过使用上述代表视点跟踪器VT所提供控制信号的视点,动态地将左视点和右视点调节到每个观察者眼睛的实际位置,在每个观察者110-114的眼睛上获得所有3D图像IM1到IMK的2D左眼图象V1和2D右眼图象Vr的正确、清晰的焦点,导致在所有三个视点VP1-VP3处获得完整3D视频或TV节目的正确的3D图像感觉,与观察者的视点和在自动立体显示装置100观察范围内的移动无关。
图2示意地表示具有3D背光102的自动立体显示装置200的一个实施例,其中3D背光102包括作为照明源101、103、105、107、109和111的多个光源的三维结构。3D背光102包括一块透光材料。该材料可以包括玻璃或者透明塑料,如Perspex。在块材中形成多个空腔。在每个孔腔中设置一个阴极荧光管。光源可以设置成规则栅格。不过并非必须如此。可使三个方向中连续光源的数量彼此相等。不过最好水平方向中特定光源的数量与其它方向中设置的光源相比相对较高。观察者在水平方向移动的可能性相对较大。除此之外,在存在多个观察者的情况下,有可能这些观察者的眼睛几乎处于相同高度。在例如在垂直方向设置更少光源的情形中,这些光源在垂直方向应当较大。
其他可能使用的光源包括发光二极管,激光器,白炽光源,发光聚合物,荧光和等离子体光源。与照明源107和109相应的光源交替地接通。在时隙t=1,3,5,7,...期间,照明源109接通。在时隙t=2,4,6,8,...期间,照明源107接通。如果没有观察者同时进行观看,则在这些时隙间没有其他照明源发射光。这使得自动立体显示装置200能量效率高:仅对于特定方向产生光。换句话说由于“按照要求”发光,从而不浪费能量。在图2中,希望照明源107和109产生的光通过透镜104引导,并且强度受空间光调制器106的调制。
图3示意地表示具有3D背光102的自动立体显示装置300的一个实施例,其中3D背光102包括处于薄片叠层中薄片312-320边缘处的光源302-310。在图3中表明,两个观察者同时观看自动立体显示装置300产生的图像。表示时隙t=1,3,5,7,...时光的发射。对于观察者110来说,光由光源302产生,引导到薄片312中并沿薄片312传播,在照明源103的位置处发射。对于观察者112来说,光由光源304产生,引导到薄片314中,并沿薄片314传播,在照明源107的位置发射。薄片312和314该部分的光学性质与薄片312和314其它部分不同,即在与照明源103,107相应的位置,使材料漫射,在其它位置处材料基本透明。结果在薄片312-320边缘处引导到这些薄片中的光,在沿薄片传播时保持在薄片内部。在使材料漫反射的位置,光射出薄片。由此,光通过成像系统104和空间光调制器106沿观察者110或112眼睛的方向传播。或者多个光源固定于薄片,例如在薄片每端处固定一个光源。或者多个薄片共享一个光源。
图4A示意地表示包括3D背光102的自动立体显示装置400的一个实施例,其中3D背光102基于薄片412-420对光的反射。将通过例子说明该实施例的工作方式。在时隙t=1,3,5,7,...期间,除了使薄片412的一部分暂时反射以外,所有薄片都是透明的。该部分与照明源103相应。结果,光源402-408其中之一产生的光被该位置反射,即在照明源103处反射,并且通过透镜104和空间光调制器106沿观察者110眼睛的方向引导。最好光源402-408为产生扩散光的空间光源。图4B示意地表示图4A实施例的光源402-408。将光源402-408设置成使反射光没有被这些光源402-408阻挡而到达观察者110。这表明光源402-408设置成一种“环形”结构,其直径大于薄片的尺寸。
图5示意地表示包括3D背光102的自动立体显示装置500的一个实施例,其中3D背光102基于光的选择透过。3D背光包括LCD512-520的叠层。LCD单元512-520可以在透明与阻光之间切换。通过将LCD元件518的大部分,即除小部分以外的整个区域,切换到阻光状态,并且一个特定单元是透明的,光可以有选择地通过。仅由该特定单元例如照明源103发射出光。为了防止LCD例如518阻挡更靠近于光源502的照明源发射出的光,在控制多个LCD时可以执行时间复用。在多个观察者观看自动立体显示装置500所产生的图像时一般需要执行时间复用。在此情形中例如,对于观察者110的右眼来说在时隙t=1,5,9,13,...时可从第一LCD512发射光,在时隙t=3,7,11,15,..时可从第二LCD514发射光。在此情形中,假设两个观察者在朝向自动立体显示装置500方向的距离相差较大,以致于仅使用一个LCD例如512用于两个观察者的右眼,不能产生令人满意的3D图像。并且对于左眼应当应用相同的时间复用。
图6A示意地表示具有3D背光102的自动立体显示装置600的一个实施例,其中3D背光102包括光学透明材料实心体(solid volume)610和两个红外激光器602和604。激光器602和604产生的不可见光通过反射镜例如606和608引导到实心体中。反射镜和激光器的位置和旋转自由度,使激光束612和614可以通过整个实心体引导。在实心体内激光束612,614的交点处,通过双光子上转换过程产生可见光。该可见光通过透镜104和空间光调制器106朝向观察者110发射。
图6B示意地表示具有3D背光的自动立体显示装置的一个实施例,其中3D背光包括光学透明材料实心体610和红外激光器的两个二维阵列616,618。通过以下方式表示系统结构,其中去除了激光束的偏转扫描,以及所有相关的定位反馈和精度要求,并且用垂直腔面发射激光二极管的二维阵列616,618取代。阵列616,618中每个单独的发射器可独立寻址,从而简单地调制成开或关来寻址实心体610中的三维像素。二维阵列616,618设置在实心体610的正交表面上。
图7A示意地表示包括3D背光102的自动立体显示装置700的一个实施例,其中3D背光102包括具有反射表面的旋转片704。图7B和7C分别示意地表示对于旋转片704的第一和第二位置的光发射方向。自动立体显示装置700还包括光源701,703,705,707构成的二维阵列702,706。将光源设置成针对预定的时隙产生光。这些时隙与旋转片704的角位置有关。从而光的产生与旋转片的旋转速度同步。结果在旋转片704的旋转实心体710内的位置,通过反射而发光。在图7B中表明,由光源701产生光。在与照明源103相应的位置处光被旋转片704反射。反射光经过透镜104和空间光调制器106朝向视点VP1处观察者110的右眼传播。只要观察者110处于视点VP1,则在时隙t=1,3,5,7,...期间光源701产生光。图7C中表示光源707产生光。在与照明源107相应的位置处光被旋转片704反射。反射光经过透镜104和空间光调制器106朝向处于视点VP1的观察者110的左眼传播。显然通过同时或者时间复用地采用多个光源701,703,705,707,多个观察者可以观看3D图像。或者用单一光源取代光源阵列702,706,其中该单一光源可以旋转,或者发射光通过反射镜和透镜被偏转。
应当注意,上述实施例说明本发明而非限制本发明,本领域技术人员在不偏离所附权利要求范围的条件下可以设计出其他实施方式。在权利要求中,圆括号内的任何附图标记都不应构成对权利要求的限定。术语“包括”不排除存在权利要求中并未列出的元件或步骤。元件前面的词语“一个”不排除存在多个这类元件。本发明可以通过包括多个独立元件的硬件和通过适当编程的计算机来实现。在列举多个装置的装置权利要求中,用一个和相同的硬件来实现多个装置。
透镜104和空间光调制器106的顺序也可以与图中所示不同。除了披露了基于时间复用的实施方式以外,也可以通过例如采用多个3D背光,多个空间调制器,多个透镜和反射镜来观看多个图像。
Claims (14)
1、一种立体显示装置(100,200,300,400,500,600,700),包括:
-用于发光的第一组照明源(101,103,105),照明源设置在第一表面上,每个照明源具有发光状态和不发光状态;
-光源(302-310,402-408,502,602,604,616,618,701-703,705-707),用于引起特定照明源发光;
-一成象系统(104),用于在观察区域处将特定照明源成象;
-一空间光调制器(106),其使用二维图像调制特定照明源发出的光;
-一控制部件(108),其从第一组照明源(101,103,105)中选择特定照明源,以便使特定照明源处于发光状态;其特征在于该立体显示装置(100,200,300,400,500,600,700)包括用于发光的第二组照明源(107,109,111),这些照明源设置在与第一表面不同的第二表面上,并且控制部件(108)用于从第二组照明源中选择特定照明源。
2、如权利要求1所述的立体显示装置(100,200),其特征在于包括多个光源构成的三维结构,多个光源中的每一个的尺寸与多个光源中相邻光源之间的相互距离相比相对较小。
3、如权利要求2所述的立体显示装置(100,200),其特征在于所述多个光源为发光二极管。
4、如权利要求1所述的立体显示装置(100,300,400,500),其特征在于包括薄片(312-320,412-420,512-520)的叠层,每个薄片(312-320,412-420,512-520)包括邻接的各个可控照明源(101,103,105,107,109,111)的二维阵列。
5、如权利要求4所述的立体显示装置(100,300,400,500),其特征在于特定薄片(312-320,412-420,512-520)包括可以在基本透明状态与发光状态之间切换的材料。
6、如权利要求4所述的立体显示装置(100,300,400,500),其特征在于该材料为LC聚合物凝胶。
7、如权利要求4所述的立体显示装置(100,300,400,500),其特征在于该叠层包括塑料薄片显示器。
8、如权利要求5所述的立体显示装置(100,300),其特征在于光源(302-310)设置在特定薄片(312-320)的边缘处,将光引导到特定薄片(312-320)中,并且在与特定照明源(101,103)相应的特定薄片的位置处朝向空间光调制器(106)发射光。
9、如权利要求5所述的立体显示装置(100,400),其特征在于该光源(402-408)设置成使光源(402-408)产生的光在与特定照明源(103)相应的特定薄片的特定位置处朝向空间光调制器(106)反射。
10、如权利要求4所述的立体显示装置(100,500),其特征在于该特定薄片(512-520)包括可以在基本透明的第一状态与阻光的第二状态之间切换的材料。
11、如权利要求10所述的立体显示装置(100,500),其特征在于该叠层包括液晶显示器。
12、如权利要求1所述的立体显示装置(100,600),其特征在于包括光学透明材料实心体(610),和作为光源的两个激光器(602,604),这两个激光器(602,604)通过实心体(610)发射激光束(612,614)以通过光子上转换过程在激光束交点处产生可见光,其中该交点与特定照明源(103)相应。
13、如权利要求1所述的立体显示装置(100,700),其特征在于包括具有反射面的旋转片(704),其旋转速度与光源(702)所产生的光的脉冲发射同步。
14、一种立体显示系统,包括:
-用于发光的第一组照明源(101,103,105),照明源设置在第一表面上,每个照明源具有发光状态和不发光状态;
-用于引起特定照明源发光的光源(302-310,402-408,502,602,604,616,618,701-703,705-707);
-一成象系统(104),其用于在观察区域处使特定照明源成象;
-一空间光调制器(106),其使用二维图像调制特定照明源发出的光;
-一控制部件(108),其从第一组照明源(101,103,105)中选择特定照明源,将特定照明源设定为发光状态;以及
-一观察者跟踪系统(116,118),用于跟踪观察者(110,112,114)的位置;其特征在于该立体显示系统包括用于发射光的第二组照明源(107,109,111),这些照明源设置在与第一表面不同的第二表面上,并且控制部件(108)设计成用于从第二组照明源中选择特定照明源。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP01204850 | 2001-12-14 | ||
EP01204850.0 | 2001-12-14 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1605215A true CN1605215A (zh) | 2005-04-06 |
Family
ID=8181414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNA028249089A Pending CN1605215A (zh) | 2001-12-14 | 2002-12-05 | 立体显示装置和系统 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20050018288A1 (zh) |
EP (1) | EP1459568A1 (zh) |
JP (1) | JP2005513885A (zh) |
KR (1) | KR20040070224A (zh) |
CN (1) | CN1605215A (zh) |
AU (1) | AU2002366402A1 (zh) |
WO (1) | WO2003053072A1 (zh) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101167023B (zh) * | 2005-04-29 | 2011-02-02 | 视瑞尔技术公司 | 可控照明装置 |
CN101176043B (zh) * | 2005-05-13 | 2011-04-20 | 视瑞尔技术公司 | 用于场景全息再现的投射装置和方法 |
CN102480624A (zh) * | 2010-11-26 | 2012-05-30 | 精工爱普生株式会社 | 图像显示装置、图像显示系统以及图像显示方法 |
CN102621735A (zh) * | 2011-01-28 | 2012-08-01 | 三星电子株式会社 | 显示设备 |
CN104216133A (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-17 | 中山大学 | 一种视区纵深可调的裸眼3d显示方法、装置和系统 |
CN104216130A (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-17 | 中山大学 | 一种具有纵深视区的裸眼3d显示方法、装置和系统 |
CN104777615A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-15 | 浙江大学 | 基于人眼跟踪的自适应高分辨近眼光场显示装置和方法 |
CN106773084A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 广州弥德科技有限公司 | 折叠式指向背光与透镜阵列的裸眼立体显示系统 |
CN107976819A (zh) * | 2010-09-17 | 2018-05-01 | 科思创德国股份有限公司 | 自由立体3d显示器 |
CN110621932A (zh) * | 2017-05-14 | 2019-12-27 | 镭亚股份有限公司 | 使用有源发射器阵列的多视图背光体、显示器和方法 |
Families Citing this family (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NZ514119A (en) * | 2001-09-11 | 2004-06-25 | Deep Video Imaging Ltd | Improvement to instrumentation |
DE10339076B4 (de) | 2003-08-26 | 2007-10-31 | Seereal Technologies Gmbh | Autostereoskopisches Multi-User-Display |
DE10359403B4 (de) * | 2003-12-18 | 2005-12-15 | Seereal Technologies Gmbh | Autostereoskopisches Multi-User-Display |
US20070247590A1 (en) * | 2004-08-10 | 2007-10-25 | Seereal Technologies Gmbh | Autostereoscopic Multi-User Display with Directed Illumination |
DE102005004303B4 (de) | 2005-01-24 | 2007-09-06 | Seereal Technologies Gmbh | Bildanzeigeeinrichtung mit einer Abbildungsmatrix |
DE102005040597A1 (de) * | 2005-02-25 | 2007-02-22 | Seereal Technologies Gmbh | Verfahren und Einrichtung zum Nachführen von Sweet-Spots |
DE102005023743B4 (de) * | 2005-05-13 | 2016-09-29 | Seereal Technologies Gmbh | Projektionsvorrichtung und Verfahren zur holographischen Rekonstruktion von Szenen |
KR101249988B1 (ko) * | 2006-01-27 | 2013-04-01 | 삼성전자주식회사 | 사용자의 위치에 따른 영상을 디스플레이하는 장치 및 방법 |
DE102007024235B4 (de) * | 2007-05-21 | 2009-04-30 | Seereal Technologies S.A. | Holografisches Rekonstruktionssystem sowie -verfahren mit erweitertem Sichtbarkeitsbereich |
US20090315883A1 (en) * | 2008-06-19 | 2009-12-24 | 3M Innovative Properties Company | Autostereoscopic display with pixelated luminaire |
KR101008938B1 (ko) * | 2010-07-19 | 2011-01-17 | 주식회사 쓰리디조이 | 포일을 이용한 3디 영상 디스플레이어 |
US10295833B2 (en) * | 2010-12-15 | 2019-05-21 | SoliDDD Corp. | Resolution for autostereoscopic video displays |
KR20120107312A (ko) * | 2011-03-21 | 2012-10-02 | 한국과학기술연구원 | 입체영상 표시장치 및 그 구동 방법 |
WO2014005605A1 (en) | 2012-07-06 | 2014-01-09 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Method and system for shared viewing based on viewer position tracking |
US9823482B2 (en) | 2013-08-19 | 2017-11-21 | Universal Display Corporation | Autostereoscopic displays |
ES2660309T3 (es) * | 2015-02-10 | 2018-03-21 | Juan Dominguez-Montes | Sistema de reproducción estereoscópica por transparencia |
CN112219154B (zh) * | 2018-05-17 | 2023-05-05 | Pcms控股公司 | 基于衍射元件的3d显示定向背光 |
KR20210066797A (ko) * | 2018-08-29 | 2021-06-07 | 피씨엠에스 홀딩스, 인크. | 모자이크 주기적 층에 기반한 광 필드 디스플레이를 위한 광학 방법 및 시스템 |
CN110750041A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-02-04 | 上海影创信息科技有限公司 | 基于空间光调制器的光场三维成像装置及系统 |
US11425343B2 (en) * | 2020-06-16 | 2022-08-23 | Lightspace Technologies, SIA | Display systems, projection units and methods for presenting three-dimensional images |
CA3198841A1 (en) | 2020-11-09 | 2022-05-12 | Leia Inc. | Horizontal parallax multiview backlight, display, and method |
CN117664924A (zh) * | 2022-08-26 | 2024-03-08 | 华为技术有限公司 | 一种显示模组、光学显示系统、终端设备及成像方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5446479A (en) * | 1989-02-27 | 1995-08-29 | Texas Instruments Incorporated | Multi-dimensional array video processor system |
EP0602934B1 (en) * | 1992-12-17 | 1999-03-10 | Sharp Kabushiki Kaisha | Autostereoscopic directional display apparatus |
DE69434108T2 (de) * | 1993-12-01 | 2006-02-02 | Sharp K.K. | Display für dreidimensionale Bilder |
GB2296400A (en) * | 1994-12-16 | 1996-06-26 | Sharp Kk | Autostereoscopic display having a high resolution 2D mode |
US5684621A (en) * | 1995-05-08 | 1997-11-04 | Downing; Elizabeth Anne | Method and system for three-dimensional display of information based on two-photon upconversion |
EP0928117A3 (en) * | 1997-12-23 | 2000-04-12 | Nortel Networks Corporation | Method and apparatus for providing volumetric projection |
JP2000287225A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-13 | Toshiba Tec Corp | 三次元表示装置 |
IL132400A (en) * | 1999-10-14 | 2003-11-23 | Elop Electrooptics Ind Ltd | Multi-layered three-dimensional display |
-
2002
- 2002-12-05 AU AU2002366402A patent/AU2002366402A1/en not_active Abandoned
- 2002-12-05 EP EP02804977A patent/EP1459568A1/en not_active Withdrawn
- 2002-12-05 CN CNA028249089A patent/CN1605215A/zh active Pending
- 2002-12-05 US US10/498,294 patent/US20050018288A1/en not_active Abandoned
- 2002-12-05 KR KR10-2004-7009239A patent/KR20040070224A/ko not_active Application Discontinuation
- 2002-12-05 WO PCT/IB2002/005192 patent/WO2003053072A1/en active Application Filing
- 2002-12-05 JP JP2003553845A patent/JP2005513885A/ja active Pending
-
2008
- 2008-06-19 US US12/142,236 patent/US20080252955A1/en not_active Abandoned
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101167023B (zh) * | 2005-04-29 | 2011-02-02 | 视瑞尔技术公司 | 可控照明装置 |
CN101176043B (zh) * | 2005-05-13 | 2011-04-20 | 视瑞尔技术公司 | 用于场景全息再现的投射装置和方法 |
CN107976819A (zh) * | 2010-09-17 | 2018-05-01 | 科思创德国股份有限公司 | 自由立体3d显示器 |
CN102480624A (zh) * | 2010-11-26 | 2012-05-30 | 精工爱普生株式会社 | 图像显示装置、图像显示系统以及图像显示方法 |
CN102621735A (zh) * | 2011-01-28 | 2012-08-01 | 三星电子株式会社 | 显示设备 |
CN102621735B (zh) * | 2011-01-28 | 2017-01-18 | 三星显示有限公司 | 显示设备 |
CN104216133A (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-17 | 中山大学 | 一种视区纵深可调的裸眼3d显示方法、装置和系统 |
CN104216130A (zh) * | 2014-09-16 | 2014-12-17 | 中山大学 | 一种具有纵深视区的裸眼3d显示方法、装置和系统 |
CN104777615A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-15 | 浙江大学 | 基于人眼跟踪的自适应高分辨近眼光场显示装置和方法 |
CN104777615B (zh) * | 2015-04-17 | 2017-05-10 | 浙江大学 | 基于人眼跟踪的自适应高分辨近眼光场显示装置和方法 |
CN106773084A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-05-31 | 广州弥德科技有限公司 | 折叠式指向背光与透镜阵列的裸眼立体显示系统 |
CN110621932A (zh) * | 2017-05-14 | 2019-12-27 | 镭亚股份有限公司 | 使用有源发射器阵列的多视图背光体、显示器和方法 |
CN110678692A (zh) * | 2017-05-14 | 2020-01-10 | 镭亚股份有限公司 | 采用有源发射器的多视图背光体、显示器和方法 |
CN110621932B (zh) * | 2017-05-14 | 2021-06-29 | 镭亚股份有限公司 | 使用有源发射器阵列的多视图背光体、显示器和方法 |
CN110678692B (zh) * | 2017-05-14 | 2021-11-05 | 镭亚股份有限公司 | 采用有源发射器的多视图背光体、显示器和方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20050018288A1 (en) | 2005-01-27 |
JP2005513885A (ja) | 2005-05-12 |
US20080252955A1 (en) | 2008-10-16 |
EP1459568A1 (en) | 2004-09-22 |
KR20040070224A (ko) | 2004-08-06 |
AU2002366402A1 (en) | 2003-06-30 |
WO2003053072A1 (en) | 2003-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1605215A (zh) | 立体显示装置和系统 | |
CN104854864B (zh) | 具有横向操作模式和纵向操作模式的时间多路复用显示器 | |
EP0656555B1 (en) | Display for 3D images | |
US6128132A (en) | Method and apparatus for generating an autostereo image | |
US20070296920A1 (en) | Rear Projection Screen and Associated Display System | |
EP0708351B1 (en) | Display | |
US5410345A (en) | Stroboscopic illumination system for video displays | |
JP4459959B2 (ja) | 自動立体マルチユーザ・ディスプレイ | |
JP4448141B2 (ja) | 自動立体マルチユーザ・ディスプレイ | |
US7688509B2 (en) | Autostereoscopic display | |
CN1207695C (zh) | 宽视野投影显示器 | |
CN1678943A (zh) | 显示装置和具有该显示装置的电子设备 | |
CN1910937A (zh) | 体显示器 | |
CN1647547A (zh) | 自动立体显示器 | |
CN104487877A (zh) | 定向显示设备 | |
CN105008983A (zh) | 用于定向显示器的超透镜组件 | |
US20110216407A1 (en) | Lighting device for an autostereoscopic display | |
US8482584B2 (en) | Three dimensional image display apparatus | |
KR102291075B1 (ko) | 입체 디스플레이 | |
CA2980487A1 (en) | Display device with directional control of the output, and a backlight for such a display device and a light direction method | |
CN1162732C (zh) | 体视显示装置 | |
CN108802888B (zh) | 背光模块及其应用的立体显示装置 | |
CN108732773B (zh) | 立体显示设备 | |
JPH10177150A (ja) | 立体映像表示装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |