CN100474937C - 带有用户控制器的自动立体图象显示装置 - Google Patents

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Abstract

产生立体图象的设备包括一个显示器和一个控制图象的立体参数的用户控制器，控制器可以是一个单一的控制器，例如一个旋钮，可以控制一个以上的参数。另一种方案是可以有两个控制器，每个控制一个单一的参数。设备可以进一步包括一个覆盖显示器的透镜屏，产生自动立体的立体图象。

Description

带有用户控制器的自动立体图象显示装置
技术领域
本发明涉及产生立体图象的设备。
背景技术
立体图象是指用户观看时好象是三维图象。为了产生三维的效果用户可能需要戴专门的眼镜，或者，如果显示是自动立体显示则不需要这样的眼镜。
自动立体显示设备的例子描述在Eurodisplay 1993和GB-A-2196166中D.Sheat等题目为“3-D Displays for Video TelephoneApplications”中。在这些设备中，由包含阵列LC(液晶)显示板的阵列显示设备产生显示，显示板具有行和列的显示元件阵列并起着空间的光调制器的作用。盖在显示器上的是透镜薄片形式的图象偏转设备，它的透镜包括(半)圆柱形的透镜单元，在显示板的列方向延伸，每个透镜覆盖各自的两个，或多个相邻的显示单元列组成的组，并与显示单元列单行地延伸。通常在这样的设备中，LC阵列显示板是一种常规的形式，包括均匀间隔的显示单元行和列，就象在其他类型的显示应用中使用的那样，例如，计算机显示屏，虽然也可以提供其他的方案。
考虑一种直视型的设备，由显示板的显示单元构成形成显示的显示象素。在一种每个透镜与两列显示单元有关的方案中，每列中的显示单元提供各个2D(子-)图象的垂直部分。透镜薄片将这两部分和来自与其他透镜有关的显示单元列的相应部分分别指向透镜薄片前的观看者的左右眼，使观看者看到单一的立体图象。在其他的多视图方案中，每个透镜与一组在行方向中四个，或更多的相邻的显示单元有关，其中每组中显示单元的相应列被适当地排列，以便提供来自各个2-D(子-)图象的垂直部分，然后当观看者移动他的或她的头部时，看到一系列连贯的，不同的立体视图，例如，产生一种环视的效果。
最简单的立体显示产生两个不同的图象。分别用于用户的右眼和左眼。当这两个图象被建立然后在设备的显示器上被组合时，使用关于用户的许多假定。例如，用户眼睛之间的距离和用户离显示器的距离基于已知的平均值，在产生被显示的图象的过程中使用这些值。对于某些用户来说，这种方法产生一种观看不舒服，或不可能容易聚焦或根本不可能看到的立体图象。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的产生立体图象的设备。
依据本发明的第一方面，提供产生立体图象的设备，包括显示图象的显示装置，和控制至少一种由显示装置显示的图象的立体参数的用户控制装置。
依据本发明的第二方面，提供一种产生立体图象的方法，包括显示图象，和对用户的输入作出响应控制至少一种图象的立体参数。
由于本发明的缘故，有可能提供产生一种用户可以调节以适合该用户对立体观看偏爱的立体图象的设备。
附图说明
现在将通过举例的方法，参考附图描述一些实施方案，其中：
图1是一种带遥控的立体显示设备的前视图，
图2是一种示出为了建立立体图象要显示的两个图象的简图，
图3是一种自动立体显示设备的简要透视图，和
图4是图3的显示板中一部分显示单元阵列的简要设计图，提供六视图的输出。
具体实施方式
图1示出产生立体图象的设备100，包括用于显示图象的液晶显示102形式的显示装置，天线104和标准的控制器106。提供旋钮(旋转控制)108和图标110，它们中的任何一种或两种作为用户控制装置工作，用以控制由显示屏102示出的图象的一种或多种立体参数。
当用户正在观看立体图象时，如果有任何问题，如用户感觉显示的图象不舒服，或用户看到三维效果有困难，此时他们可以利用旋钮108调节立体参数。用户控制装置并不需要是硬件形式，它可以用软件实现，因而采用图标110，用户可以通过，例如，键盘(未示出)进行调节。观看者可以使用遥控器112作为与用户控制装置通信的远距离设备。
图2示出如何使用两个图象建立一个立体(三维)图象。如果一个立方体要被显示，则两个不同的图象120，122(只是为了清楚起见用虚线表示)被展示在显示器102上，由沿X轴的规定的距离分开。在立体显示设备中，用户戴专门的眼镜，导致第一图象120只到达左眼，第二图象122只到达右眼。然后这些图象被大脑组合给出三维的效果。在自动立体显示设备(以下更详细地描述)中盖在显示器上的图象偏转装置将两个图象分开，用户不需要戴专门的眼镜。
有两种主要的立体参数影响所得到的图象。第一参数是图象看到的深度，由两个图象120，122的X轴分离量控制。图象120，122的X轴分离越大，在得到的立体图象中深度越深。第二参数是所看到的图象相对于显示器102的位置，由两个图象120，122中每个Z轴深度的X轴分离量控制。在图2中，两个图象120，122的X轴分离对于所有的Z轴深度是常数。在得到的立体图象中，看到目标的一半在显示器102的前面，另一半在后面。如果X轴分离不是常数，也就是，图象122与图象120分离的量与Z轴的深度成比例地变化，则得到的立体图象在显示器102前面看到较多或者在显示器后面看到较多。在图象120，122前面较大的X轴分离将得到的立体图象向前伸展，在图象120，122后面较大的X轴分离将得到的立体图象向后伸展。
单个控制旋钮108被安排来控制图象120和122的X轴分离，使得当旋钮108在最小值时，看到的图象深度在最小值，当旋钮108向最大值旋转时，看到的图象深度增加。
旋钮108可以交替地控制第二立体参数，也就是，看到的图象相对于显示器102的位置。旋钮108可以组合地控制两个参数，或者第二旋钮(未示出)可以控制第二立体参数。旋钮可以是任何简单的机械控制器，如滑块等。
当用户调节旋钮108时，用于建立3D效果的两个视图被从不同的视点重新提供，以达到可见的变化。
将参考图3和4描述直视(自动立体的)类型的显示设备的一个例子。在EP-A-0791847中给出这种设备的更详细的描述，其公开的内容在此引入供参考。
将理解，图3和4只是示意性的，并未按比例画出。为了图解说明清楚起见，某些尺寸可能被夸大，而其他尺寸可能被缩小。
参考图3，该显示设备包括一个常规的液晶阵列显示板10，用作空间的光调制器并包括可单独地寻址的平面阵列，和类似尺寸的显示单元12，被排列在相互垂直的调成直线的行和列中。虽然只示出少量的显示单元，实际上可有大约800列(或者，如果是彩色的，用RGB三线提供全彩色显示的话，是2400列)和600行显示单元。这样的板是众所周知的，将不在此作详细描述。
显示单元12的形状基本上是矩形的，并均匀地相互隔开，两个相邻的列中的显示单元由在列(垂直)方向中延伸的间隙分开，两个相邻的行中的显示单元由行(水平)方向中延伸的间隙分开。板10是有源阵列型的，其中每个显示单元与一个开关元件有关，包括，例如，位于邻近显示单元的TFT或薄膜二极管TFD。
显示板10被光源14照亮，在本例中，包括在显示单元阵列上伸展的平面背光。来自源14的光被指向通过具有被适当施加的驱动电压驱动的单独的显示单元的板，用常规方式调制光以产生显示输出。显示阵列一组成这样产生的显示的象素与显示单元阵列对应，每个显示单元提供各自的显示象素。
在板10的输出侧上，与光源相对安放透镜薄片15形式的图象偏转装置，包括拉长的平行透镜16或透镜部件的阵列，起着光指向装置的作用，对观看者的眼睛提供分离的图象，对远离板10面对薄片15侧的观看者产生立体显示。常规形式的薄片15透镜包括光学上以圆柱形方式会聚的透镜16，例如，由凸面圆柱透镜或折射指数逐渐变化的圆柱透镜组成。虽然，使用连同阵列显示板的这些透镜薄片的自动立体显示设备在技术上是众所周知的，与这样的设备中常规方案不同，利用与显示象素列(与显示单元列对应)平行延伸的透镜，在图3的设备中的透镜被安排成对于显示象素列是倾斜的，也就是，它们的主要延长轴与显示单元阵列的列方向成一个角度。如在以上参考的申请号EP-A-0791847中所描述的那样，这种方案已经发觉在降低分辨损失和增强显示单元之间黑区的遮蔽方面提供许多好处。
正如将要描述的那样，依据所需的视图数目，透镜16的间距被选择成与水平方向中显示单元的间距有关，每个透镜，与显示单元阵列边上的单元分离，从显示单元阵列的顶部向底部延伸。图4示出与显示板中一个典型部分的显示板组合的透镜的示范性方案。透镜的延长轴L与列方向C倾斜一个角度α。在本例中，平行透镜延长轴之间的间隔是与行中显示单元间距有关的这样一种宽度，并相对于显示单元行倾斜这样一个角度，以便提供六视图***。显示单元12依据它们所属的视图号码编号(1到6)。透镜薄片15中单独的，基本上相同的透镜，在此参考号为16，每个宽度近似对应于行中三个相邻的显示单元，也就是三个显示单元和三个***的间隙的宽度。这样，六视图的显示单元位于包括来自两个相邻行的显示单元的组中，每行三个单元。
通过以这样一种方式应用显示信息来驱动可单独工作的显示单元，使透镜下所选的显示单元显示2D图象的窄的部分。由显示板产生的显示包括由来自各个显示单元的输出构成的六个***的2D子-图象，每个透镜16提供六个来自下面的视图编号为1到6的显示单元的输出射束，它们的光轴分别在相互不同的方向中，围绕透镜的延长轴进行角度上的扩展。利用施加到显示元件的适当的2D图象信息和在适当距离上的观看者的眼睛接收输出射束中不同的射束，则3D图象被看到。当观看者的头部在水平(行)方向中移动时，可以连贯地观看到许多立体图象。因此，观看者的两只眼睛将分别看到，例如，所有显示单元“1”组成的图象和所有显示单元“2”组成的图象。当观看者头部移动时，所有的显示单元“3”和所有的显示单元“4”组成的图象将分别被眼睛看到，然后是所有的显示单元“3”和所有的显示单元“5”组成的图象，依次类推。在接近显示板的另一个观看距离上，观看者可以，例如，利用一只眼睛看到视图“1”和“2”在一起，利用另一只眼睛看到视图“3”和“4”在一起。
显示单元12的平面与透镜16的聚焦平面一致，为此目的透镜被适当地设计和隔开，从而在显示单元平面内的位置与观看的角度相对应。因此，图4中虚线A上的所有点被在一个专门的水平(行方向)观看角度上的观看者同时看到，而图4中虚线B上的所有点被从一个不同的观看角度上的观看者同时看到。线A表示只有来自视图“2”的显示单元可被看到的(单眼的)观看位置，线B表示既有来自视图“2”又有来自视图“3”的显示单元可被一起看到的(单眼的)观看位置，线C依次表示只有来自视图“3”的显示单元可被看到的位置。因此，当观看者的头部移动时，一只眼睛闭上，从对应于线A的位置到对应于线B的位置，然后到对应于线C的位置，经历着从视图“2”到视图“3”的逐渐变化。
倾斜的透镜方案既可应用于单色显示又可应用于彩色显示。例如，考虑将图2的六视图方案应用到一个LC显示板上，其中彩色微滤光器阵列与显示单元阵列有关，并安排利用运行在R-G-B列三线上的彩色滤光器(也就是，利用三个相继的显示单元列分别显示红，绿和蓝，然后如果第二行中的视图“1”显示单元是红色，则第四行的视图“1”显示单元将是绿色。对于其他的视图发生类似的状况。因此每个视图将有彩色行，这意味着对于一个彩色显示器，与单色显示器相比，垂直分辨率被除以3。
如在图1的实施方案中那样，当用户观看图3和4的自动立体显示时，如果有任何不舒服，则他可用与以上关于第一实施方案描述的相同方式调节一个或多个立体参数。
用户控制装置可随同任何立体显示器的类型使用，例如，等离子体显示器，光闸眼镜显示器(Shutter glasses displays)，和使用两个相反偏振的投影装置以及用户戴偏振眼镜的imax类型的显示器。

Claims (6)

1.一种用于产生立体图象的设备，包括：
显示装置，用于显示两个子图象，以便再现立体图象；
覆盖在所述显示装置上的图象偏转装置；和
单一用户控制器，用于调节感知到的立体图象的深度和感知到的立体图象相对于显示装置的位置。
2.依据权利要求1的设备，其中所述单一用户控制器是旋钮。
3.依据权利要求1的设备，其中所述单一用户控制器是图标。
4.依据权利要求1的设备，所述设备还包括与所述单一用户控制器通信的远程设备。
5.依据权利要求1的设备，其中所述设备被安排，以致当所述单一用户控制器处于最小值时，感知到的图象的深度处于最小值，而当所述单一用户控制器从最小值移动到最大值时，感知到的图象的深度增加。
6.一种用于产生立体图象的方法，包括：
在显示器上显示第一子图象和第二子图象，以便再现立体图象，其中所述显示器具有覆盖在所述显示器上的图象偏转装置；和
控制感知到的立体图象的深度和感知到的立体图象相对于显示器的位置，以响应通过单一控制器的用户输入。
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