專利名稱：用于三維顯示的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間顯示領(lǐng)域，尤其涉及無(wú)需輔助手段而可空間感知的、同時(shí)用于多 個(gè)觀察者的顯示，即所謂的自由立體可視化領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)久以來(lái)，存在用于上述領(lǐng)域的各種方法。這個(gè)領(lǐng)域中的先驅(qū)是Frederic Ives, 他在文獻(xiàn)GB190418672A中介紹了一種具有用于3D顯示的“光柵”的系統(tǒng)。此外，在Sam
H. Kaplan 所著的文獻(xiàn)“Theory of parallaxbarriers"-Journal of SMPTE，第 59 卷第
7號(hào)第11-21頁(yè)，1952年7月——中描述了關(guān)于使用用于3D顯示的柵欄屏的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)。但是長(zhǎng)期以來(lái)未能實(shí)現(xiàn)自由立體系統(tǒng)的廣泛傳播。直到20世紀(jì)80年代，由于現(xiàn) 在可供使用的計(jì)算能力和新式的顯示技術(shù)才使3D系統(tǒng)有了一定的復(fù)興。在90年代，關(guān)于 無(wú)需眼鏡的3D可視化的專利申請(qǐng)和出版物的數(shù)量不斷上升。以下發(fā)明人或提供人取得了 突出的成果。在JP 8-331605AA 中，Goro Hamagishi 博士(Sanyo)描述了一種階梯柵欄，其中， 透明的柵欄元件具有近似彩色子像素(紅、綠或藍(lán))的尺寸。利用這個(gè)技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)了將 在大多數(shù)自由立體系統(tǒng)中由于同時(shí)多個(gè)視點(diǎn)(至少兩個(gè)視點(diǎn)，優(yōu)選多于兩個(gè)視點(diǎn))的顯示 而出現(xiàn)的水平方向上的分辨率損失也部分地轉(zhuǎn)換到垂直方向上。在此不利的是高的光損 失，如同在所有柵欄方法中存在的情況。此外，在觀察者進(jìn)行側(cè)向移動(dòng)時(shí)，立體對(duì)比度從幾 乎100%變化到約50%然后重新上升到100%，這導(dǎo)致在觀察空間中波動(dòng)的3D圖像質(zhì)量。Pierre Allio 借助根據(jù) US 5，808，599A、US 5，936，607A 和 WO 00/10332A1 的教 導(dǎo)實(shí)現(xiàn)了值得關(guān)注的柱面透鏡技術(shù)的改進(jìn)，其中他也使用了基于子像素的視點(diǎn)劃分。一個(gè)另外的突出成果由Cees van Berkel以EP 791 847A1申請(qǐng)了專利。在此，在 同樣顯示不同透視視點(diǎn)的顯示器上設(shè)有相對(duì)于垂直線傾斜的柱面透鏡。在此其特征在于， 將η個(gè)視點(diǎn)劃分到至少兩個(gè)屏幕行上，從而水平線上的分辨率損失再次部分地轉(zhuǎn)換到垂直 線上。然而，柱面透鏡造價(jià)很高并且基于柱面透鏡的3D顯示器的生產(chǎn)過(guò)程也不容易。Jesse Eichenlaub 以文獻(xiàn)US 6，157，424Α和 WO 02/35277Α1 以及若干其他發(fā)明同 樣為自由立體建立了多個(gè)里程碑，然而，它們幾乎都是僅用于一個(gè)觀察者的3D系統(tǒng)和/或 往往不能以可接受的成本來(lái)制造。Armin Grasnick等人以DE 10 003 326C2實(shí)現(xiàn)了柵欄技術(shù)的改進(jìn)，其涉及用于產(chǎn) 生3D印象的、二維結(jié)構(gòu)化波長(zhǎng)選擇性濾波器陣列。然而，在此同樣不利的是，相對(duì)于2D顯 示器，這類3D系統(tǒng)的亮度顯著下降。ArminSchwerdtner以WO 2005/027534Α2實(shí)現(xiàn)了一種 用于在所有(通常是兩個(gè))視點(diǎn)中具有完全分辨率的3D顯示的新技術(shù)方法。然而，該方法 具有高的校準(zhǔn)耗費(fèi)，并且對(duì)于較大的屏幕對(duì)角線(約25英寸以上)而言極其難以實(shí)現(xiàn)。最后，Wolfgang Tzschoppe等人申請(qǐng)了 WO 2004/077839A1，其涉及在亮度上有所 改善的柵欄技術(shù)?；贘P 08-331605AA的階梯柵欄方法以及DE 10 003 326C2的方法，在此提出一種透明的柵欄濾波器元件與不透明的柵欄濾波器元件的特定占空比，該占空比大 于1/n，其中η是所示視點(diǎn)的數(shù)目。然而，由于立體對(duì)比度——與JP 08-331605ΑΑ的教導(dǎo)相 比一一顯著下降，因而在這篇文獻(xiàn)中公開的構(gòu)型和教導(dǎo)總會(huì)產(chǎn)生令人不快的莫爾(Moir6) 效應(yīng)和/或明顯受限的深度感。在這篇文獻(xiàn)中，“3D顯示器的可視(單目)分辨率”應(yīng)理解為這樣的分辨率，即在觀察3D顯示器時(shí)每個(gè)觀察者眼睛在時(shí)間和空間上平均看到的全色分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種基于柵欄技術(shù)進(jìn)行自由立體顯示的可能性，以便實(shí) 現(xiàn)對(duì)于多個(gè)同時(shí)的觀察者而言的改善的可感知性。該任務(wù)通過(guò)用于空間顯示的方法解決，其中-在由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵上使不同視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息可見(jiàn)，其中k= 1，...，11，并且11 = 6或11 = 7，以及-以距離s在由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵之前或之后設(shè)置至少一個(gè)包括交替的不 透明部分和透明部分的視差柵欄屏，其中，透明部分對(duì)應(yīng)于被限制為基本上直線的條紋，這 些條紋在視差柵欄屏平行投影到由像素X(i，j)構(gòu)成的格柵上時(shí)相對(duì)于由像素x(i，j)構(gòu)成 的格柵的垂直方向傾斜至少21度并且此外這些條紋在由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵的水平方 向上分別具有至少1.9個(gè)像素x(i，j)的寬度，-從而使得一個(gè)或多個(gè)觀察者由于通過(guò)至少一個(gè)視差柵欄屏導(dǎo)致的視野限制作用 分別用雙眼看到基本上不同的像素X(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別 感知到基本上不同的視點(diǎn)A(k)，于是空間的視覺(jué)印象產(chǎn)生。以下所有構(gòu)型從恰好一個(gè)視差柵欄屏出發(fā)，盡管對(duì)于特定的應(yīng)用場(chǎng)合使用多個(gè)這 樣的視差柵欄屏也是有利的。索引i對(duì)由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵上的行進(jìn)行編址，而索引j對(duì)由像素x(i，j) 構(gòu)成的格柵上的列進(jìn)行編址。6或7個(gè)視點(diǎn)的數(shù)目一方面實(shí)現(xiàn)了高效的3D內(nèi)容生成，另一方面也產(chǎn)生良好的3D 印象。借助根據(jù)本發(fā)明的、視差柵欄屏的透明部分的傾斜角為至少21度的構(gòu)型很大程 度上避免了令人不快的莫爾效應(yīng)。此外，根據(jù)本發(fā)明的、以被限制為直線的條紋構(gòu)成的透明 部分的寬度實(shí)現(xiàn)了所感知的3D圖像的非常好的亮度并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)了所感知的3D圖像非常 好的(單目)分辨率。用于視差柵欄屏的參數(shù)可以利用從開頭部分提到的Kaplan的文章中已知的兩個(gè) 公式(1)和(2)簡(jiǎn)單計(jì)算得出。因此得到由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵與視差柵欄屏之間的 距離s、設(shè)為65mm的人眼平均距離、觀察距離、柵欄的透明部分的(水平)周期長(zhǎng)度之間所 有必需的關(guān)系以及所述透明部分的條紋寬度。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，有利地在二維周期圖案中進(jìn)行不同視點(diǎn)A(k)的圖像部 分信息在由像素X(i，j)構(gòu)成的格柵上的布置，其中，在水平方向和垂直方向上的周期長(zhǎng)度 包括優(yōu)選不多于各32個(gè)像素x(i，j)。所述各32個(gè)像素x(i，j)的上限的例外情況是允許 的。
優(yōu)選地，垂直的周期長(zhǎng)度等于所示視點(diǎn)的數(shù)目η。此外，像素x(i，j)分別對(duì)應(yīng)于各 個(gè)彩色子像素(紅、綠或藍(lán))或者彩色子像素組(例如紅綠、綠藍(lán)或紅綠藍(lán)紅或其他)或者 全色像素，其中，全色像素既指由紅綠藍(lán)彩色子像素——即紅綠藍(lán)三原色——構(gòu)成的白色 混合圖像，也指——根據(jù)圖像生成技術(shù)——真實(shí)的全色像素——例如經(jīng)常用于投影屏幕。通常，在直角三角形中的、將所述二維周期圖案的所述水平周期長(zhǎng)度和垂直周期長(zhǎng)度作為對(duì)邊和鄰邊的角基本上等于視差柵欄屏上的透明部分相對(duì)于垂直線的傾斜角。因 此實(shí)現(xiàn)了 3D顯示時(shí)的最佳的通道分離。此外，不考慮校正因子y，其中0. 98 < y < 1. 02，所述二維周期圖案的所述水平周 期長(zhǎng)度和垂直周期長(zhǎng)度與視差柵欄屏的透明部分的各個(gè)水平周期長(zhǎng)度和垂直周期長(zhǎng)度一 致。與各個(gè)其他的3D再現(xiàn)方法一樣，視點(diǎn)A(k)分別對(duì)應(yīng)于場(chǎng)景或物體的不同透視。此外，本發(fā)明的任務(wù)由實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的、用于空間顯示的裝置解決，該裝 置包括-具有格柵(i，j)中的像素x(i，j)的圖像再現(xiàn)裝置，在所述格柵(i，j)上可使不 同視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息可見(jiàn)，其中k = 1，. . .，η并且η = 6或η = 7，-至少一個(gè)以距離s設(shè)置在具有像素x(i，j)的圖像再現(xiàn)裝置之前或之后的視差 柵欄屏，該視差柵欄屏包括交替的不透明部分和透明部分，其中，透明部分對(duì)應(yīng)于被限制為 基本上直線的條紋，這些條紋在視差柵欄屏平行投影到具有像素X(i，j)的格柵(i，j)上時(shí) 相對(duì)于由像素X(i，j)構(gòu)成的格柵(i，j)的垂直方向傾斜至少21度并且此外這些條紋在具 有像素x(i，j)的格柵的水平方向上分別具有至少1.9個(gè)像素x(i，j)的寬度，-從而使得一個(gè)或多個(gè)觀察者由于通過(guò)至少一個(gè)視差柵欄屏導(dǎo)致的視野限制分別 用雙眼看到基本上不同的像素X(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別感知 到基本上不同的視點(diǎn)A(k)，于是空間的視覺(jué)印象產(chǎn)生。在此，以下也首先從僅僅一個(gè)視差柵欄屏出發(fā)。在二維周期圖案中進(jìn)行不同視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息與像素x(i，j)的對(duì)應(yīng)，其 中，水平方向和垂直方向上的周期長(zhǎng)度優(yōu)選地包括不多于各32個(gè)像素x(i，j)。優(yōu)選地，垂直的周期長(zhǎng)度等于所示視點(diǎn)的數(shù)目η。此外，像素x(i，j)分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)彩色子像素(紅、綠或藍(lán))或者彩色子像素組 (例如紅綠、綠藍(lán)或紅綠藍(lán)紅或其他)或者全色像素，其中，全色像素既指由紅綠藍(lán)彩色子 像素——即紅綠藍(lán)三原色——構(gòu)成的白色混合圖像，也指——根據(jù)圖像生成技術(shù)——真實(shí) 的全色像素，例如經(jīng)常用于投影屏幕。將所述二維周期圖案的所述水平周期長(zhǎng)度和垂直周期長(zhǎng)度撐開為對(duì)邊和鄰邊的 角基本上等于視差柵欄屏上的透明部分相對(duì)于垂直線的傾斜角。此外，不考慮校正因子y，其中0. 98 < y < 1. 02，所述二維周期圖案的所述水平周 期長(zhǎng)度和垂直周期長(zhǎng)度與視差柵欄屏的透明部分的各個(gè)水平周期長(zhǎng)度和垂直周期長(zhǎng)度一 致。圖像再現(xiàn)裝置優(yōu)選可以是彩色I(xiàn)XD屏幕、等離子顯示器、投影屏幕、基于LED的屏 幕、SED屏幕或者VFD屏幕。優(yōu)選地，設(shè)置具有水平周期長(zhǎng)度為8個(gè)像素x(i，j)的6個(gè)視點(diǎn)。
為了獲得實(shí)際中易于制造的裝置，視差柵欄屏優(yōu)選由玻璃襯底組成，在該玻璃襯 底上在背面施加了柵欄結(jié)構(gòu)。其他構(gòu)型也是可能的，例如不是由玻璃組成的襯底(例如由 塑料組成的襯底)。優(yōu)選地，柵欄結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是經(jīng)曝光和顯影的照相膠片，該照相膠片被層壓在玻璃襯 底的背面上，其中優(yōu)選地，該照相膠片的感光乳劑層不朝向玻璃襯底。與之相反，柵欄結(jié)構(gòu) 的不透明區(qū)域可以通過(guò)印在玻璃襯底上的顏色構(gòu)成。 此外，視差柵欄屏有利地包括用于減少干擾光反射的裝置，優(yōu)選包括至少一個(gè)光 學(xué)干涉的防反射層。但也可以使用通常的防眩光磨砂層。視差柵欄屏借助間隔保持裝置持久地安裝在圖像再現(xiàn)裝置上，例如粘附在圖像再 現(xiàn)裝置上或用螺栓固定在圖像再現(xiàn)裝置上。


以下根據(jù)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。附圖示出圖1 用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性結(jié)構(gòu)；圖2 在根據(jù)本發(fā)明的方法中所使用的視差柵欄屏；圖3 不同視點(diǎn)的圖像部分信息的示例性圖像合并；圖4 以圖1至圖3的關(guān)系為基礎(chǔ)的第一觀察者眼睛的視野示例；圖5 以圖1至圖3的關(guān)系為基礎(chǔ)的第二觀察者眼睛的視野示例；圖6 對(duì)視差柵欄屏標(biāo)注尺寸的示意圖。全部附圖都不是按比例繪制的。這還尤其涉及角度尺寸。
具體實(shí)施例方式首先，圖1示出用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性結(jié)構(gòu)。其中包括由像素x(i， j)構(gòu)成的格柵1，在格柵1上使不同視點(diǎn)A(k)——其中，1^=1，...，11并且11 = 6或11 = 7——的圖像部分信息可見(jiàn)，其中還包括在觀察者3的觀察方向上以距離s設(shè)置在由像素 x(i，j)構(gòu)成的格柵1前面的視差柵欄屏2。當(dāng)然，也可以是多個(gè)觀察者3，這些觀察者根據(jù) 本發(fā)明的方法獲得空間印象。此外，圖2示出在根據(jù)本發(fā)明的方法中所使用的視差柵欄屏2的截面圖。該視差 柵欄屏2包括交替的不透明部分和透明部分，其中，透明部分根據(jù)本發(fā)明對(duì)應(yīng)于被限制為 基本上直線的條紋，這些條紋在視差柵欄屏2平行投影到由像素χ (i，j)構(gòu)成的格柵1上時(shí) 相對(duì)于由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵1的垂直方向傾斜了至少21度并且此外在由像素x(i， j)構(gòu)成的格柵1的水平方向上分別具有至少1. 9個(gè)像素x(i，j)的寬度。所述至少21度 的傾斜角在此被表示為角a ；由于附圖不是按比例繪制的，角a看上去甚至明顯大于21度。 透明部分的所述要求的寬度可以清楚地從圖3和圖4中顯而易見(jiàn)地看出。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言當(dāng)然公知的是，視差柵欄屏2的參數(shù)根據(jù)開頭所述的 Kaplan的文章中已知的公式(1)和(2)計(jì)算得出；示例參數(shù)見(jiàn)下文。在此，輸入?yún)?shù)尤其 是像素x(i，j)的高度和寬度。此外，圖3再現(xiàn)了 6個(gè)不同視點(diǎn)A(k)——其中，k = 1，. . .，6——的圖像部分信息 的示例性圖像合并。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，不同視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息在由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵1上的布置有利地在嚴(yán)格的二維周期圖案中進(jìn)行。在根據(jù)圖3的示例中，水 平周期長(zhǎng)度包括8個(gè)像素χ (i，j)而垂直周期長(zhǎng)度包括6個(gè)像素χ (i，j)，以虛線框標(biāo)出。在 此，每一像素x(i，j)的圖像部分信息分別來(lái)源于相應(yīng)視點(diǎn)A(k)的位置(i，j)。在此介紹的構(gòu)型示例中，垂直的周期長(zhǎng)度有利地等于所示視點(diǎn)的數(shù)目η = 6。此外，像素x(i，j)分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)彩色子像素(紅、綠或藍(lán))。圖4和圖5示出了以圖1至圖3的關(guān)系為基礎(chǔ)的第一觀察者眼睛或第二觀察者眼 睛的視野示例。在此，在觀察方向上在由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵1前面相距s處設(shè)置視差 柵欄屏2。由于視差柵欄屏2的視野限制作用，一個(gè)或多個(gè)觀察者3分別用雙眼看到基本上 不同的像素X(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別感知到基本上不同的視 點(diǎn)A(k)，于是空間的視覺(jué)印象產(chǎn)生，如其在圖4和圖5中所示的那樣。在此，直到一定的程 度，同一個(gè)觀察者3的雙眼甚至可以看到同一視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息，而空間印象不被 破壞。將所述二維周期圖案的所述水平周期長(zhǎng)度和垂直周期長(zhǎng)度撐開為對(duì)邊和鄰邊的 角基本上等于視差柵欄屏2上的透明部分相對(duì)于垂直線的傾斜角a(見(jiàn)圖2)。在圖3中，對(duì) 邊例如可以通過(guò)下方的水平虛線定義而鄰邊可以通過(guò)右邊的垂直虛線定義。因此，在通常情況下達(dá)到3D顯示中的最佳的通道分離。與各種其他的3D再現(xiàn)方法一樣，視點(diǎn)A(k)分別對(duì)應(yīng)于場(chǎng)景或物體的不同透視。為了進(jìn)一步對(duì)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明方法的根據(jù)本發(fā)明的示例性裝置進(jìn)行說(shuō)明，再次使 用圖1至圖6。首先，圖1示出用于實(shí)施所述裝置的示意性結(jié)構(gòu)。其中包括-圖像對(duì)角線約為40英寸的、型號(hào)為NECIXD4010的、作為圖像再現(xiàn)裝置的IXD 屏幕，其配備有作為格柵1中的像素x(i，j)的彩色子像素紅、綠、藍(lán)，該格柵1具有行i = 1, ... ,768以及列j = 1，...，1360*3 = 4080的分辨率，其中，在像素x(i，j)上可使不同 視點(diǎn)A(k)——其中，k=l，...，n并且η = 6——的圖像部分信息可見(jiàn)，以及-在觀察者3的觀察方向上以相距s設(shè)置在由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵1前面的 視差柵欄屏2。當(dāng)然，也可以是多個(gè)觀察者3，這些觀察者根據(jù)本發(fā)明的裝置獲得空間印象。此外，圖2示出在根據(jù)本發(fā)明的裝置中所使用的視差柵欄屏2的截面圖。該視差 柵欄屏2包括交替的不透明部分和透明部分，其中，透明部分根據(jù)本發(fā)明對(duì)應(yīng)于被限制為 基本上直線的條紋，這些條紋在視差柵欄屏2平行投影到由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵1上時(shí) 相對(duì)于由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵1的垂直方向傾斜了至少21度并且此外在由像素x(i， j)構(gòu)成的格柵1的水平方向上分別具有至少1.9個(gè)像素x(i，j)的寬度。所述至少21度 的傾斜角在此被表示為角a ；由于附圖不是按比例繪制的，角a看上去甚至明顯大于21度 (實(shí)踐中通常確實(shí)大于21度)。透明部分的所述要求的寬度在圖3和圖4中也是顯而易見(jiàn) 的。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言當(dāng)然公知的是，視差柵欄屏2的參數(shù)根據(jù)開頭所述的 Kaplan的文章中已知的公式(1)和(2)計(jì)算得出；示例參數(shù)見(jiàn)下文。在此，輸入?yún)?shù)尤其是像素x(i，j)的高度和寬度。像素x(i，j)分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)彩色子像素(紅、綠或藍(lán))。此外，圖3再現(xiàn)了 6個(gè)不同視點(diǎn)A(k)——其中，k = 1，. . .，6——的圖像部分信息的示例性圖像合并。在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，不同視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息在由像素x(i， j)構(gòu)成的格柵1上的布置有利地在嚴(yán)格的二維周期圖案中進(jìn)行。在圖3的示例中，水平周期 長(zhǎng)度包括8個(gè)像素χ(i,j)而垂直周期長(zhǎng)度包括6個(gè)作為彩色子像素紅、綠、藍(lán)的像素χ(i， j)，如在附圖中通過(guò)虛線示出的那樣。在此，每一像素x(i，j)的圖像部分信息分別來(lái)源于 相應(yīng)視點(diǎn)A (k)的位置(i，j)。在此介紹的構(gòu)型示例中，垂直的周期長(zhǎng)度有利地等于所示視點(diǎn)的數(shù)目η = 6。圖4和圖5示出了以圖1至圖3的關(guān)系為基礎(chǔ)的第一觀察者眼睛或第二觀察者眼 睛的視野示例。在此，在觀察方向上以距離s在由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵1之前，即更準(zhǔn) 確地說(shuō)在IXD屏幕1的圖像平面之前設(shè)置了視差柵欄屏2。由于視差柵欄屏2的視野限制作用，一個(gè)或多個(gè)觀察者3分別用雙眼看到基本上 不同的像素X(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別感知到基本上不同的視 點(diǎn)A(k)，于是空間的視覺(jué)印象產(chǎn)生，如其在圖4和圖5中所示的那樣。在此，直到一定的程 度，同一個(gè)觀察者3的雙眼甚至可以看到同一個(gè)視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息，而空間印象不 被破壞。將所述二維周期圖案的所述水平周期長(zhǎng)度和垂直周期長(zhǎng)度撐開為對(duì)邊和鄰邊的 角基本上等于視差柵欄屏2上的透明部分相對(duì)于垂直線的傾斜角a(見(jiàn)圖2)。在圖3中，對(duì) 邊例如可以通過(guò)下方的水平虛線定義而鄰邊可以通過(guò)右邊的垂直虛線定義。因此，在通常情況下達(dá)到3D顯示中的最佳的通道分離。與各種其他的3D再現(xiàn)方法一樣，視點(diǎn)A(k)分別對(duì)應(yīng)于場(chǎng)景或物體的不同透視。為了獲得實(shí)踐中易于制造的裝置，視差柵欄屏2優(yōu)選由玻璃襯底組成，在該玻璃 襯底上在背面施加了真正的柵欄結(jié)構(gòu)。其他構(gòu)型也是可能的，例如不是由玻璃組成的襯底 (例如由塑料組成的襯底)。優(yōu)選地，柵欄結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是經(jīng)曝光和顯影的照相膠片，該照相膠片面被層壓在玻璃 襯底的背面上，其中優(yōu)選地，該照相膠片的感光乳劑層不朝向玻璃襯底。此外，視差柵欄屏2有利地包括用于減少干擾光反射的裝置，優(yōu)選包括至少一個(gè) 光學(xué)干涉的防反射層。但也可以使用通常的防眩光磨砂層。 視差柵欄屏2借助用于保持以上定義的距離s的距離保持裝置持久地安裝在圖像 再現(xiàn)裝置1上，例如粘附在圖像再現(xiàn)裝置1上或用螺栓固定在圖像再現(xiàn)裝置1上。對(duì)于基于40英寸IXD屏幕的所述示例性裝置，以下另外的一些參數(shù)是有利的眾所周知，在本例中，彩色子像素(紅、綠、藍(lán))對(duì)應(yīng)于圖像再現(xiàn)元件x(i，j)，其中， 這些圖像再現(xiàn)元件X (i，j)的高度分別約為0. 648mm而寬度約為0. 216mm。根據(jù)圖6中的標(biāo)注尺寸，視差柵欄屏2的透明部分相對(duì)于垂直線的傾斜角a =23. 96248897°。在具有像素χ(i，j)的格柵1的水平方向上，所述部分的寬度e為 0. 4305692mm并且它們的高度1為0. 968781mm。透明部分的水平周期ze為1. 7222768mm 而它們的垂直周期zl為3. 875124mm。在一個(gè)另外的實(shí)施例中，使用NEC IXD3210型32英寸IXD屏幕作用圖像再現(xiàn)裝置，以替代40英寸IXD屏幕。在此也將彩色子像素(紅、綠、藍(lán))用作圖像再現(xiàn)元件x(i，j)。在此，同樣設(shè)置行 為i = 1，· · ·，768并且列為j = 1，· · ·，1360*3 = 4080的分辨率，其中，圖像再現(xiàn)元件χ (i， j)的高度約為0.511mm而寬度約為0.17033mm，根據(jù)圖3布置不同視點(diǎn)A(k)的圖像部分 信息，視差柵欄屏2的透明部分相對(duì)于垂直線的傾斜角a為23. 96248897°，以及在具有像 素x(i，j)的格柵1的水平方向上所述部分的寬度e分別為0. 339776mm而它們的高度1為 0. 764496mm。透明部分的水平周期ze為1. 359104mm而透明部分的垂直周期為3. 057984mm(參 照?qǐng)D6)。還須注意，LCD屏幕NEC LCD3210和NEC 4010雖然在水平線上原本可提供1366*3 個(gè)像素，但是為了像素級(jí)的控制通常僅可使用1360*3 = 4080個(gè)水平像素，即子像素紅、綠、
藍(lán) ο在一個(gè)另外的實(shí)施例中，使用BenQ FP72E型的17英寸IXD屏幕作為圖像再現(xiàn)裝置。在此也將彩色子像素(紅、綠、藍(lán))用作圖像再現(xiàn)元件x(i，j)。在此，同樣設(shè)置 行為i = 1，. . .，1024并且列為j = 1，. . .，1280*3 = 3840的分辨率，其中，圖像再現(xiàn)元件 x(i，j)的高度約為0. 264mm而寬度約為0. 088mm，根據(jù)圖3布置不同視點(diǎn)A(k)的圖像部分 信息，視差柵欄屏2的透明部分相對(duì)于垂直線的傾斜角a為23. 96248897°，以及在具有像 素χ (i，j)的格柵1的水平方向上所述部分的寬度e分別為0. 175762mm而它們的高度1為
0.3954645mm。透明部分的水平周期ze為0. 703048mm而透明部分的垂直周期zl為
1.581858mm (參照?qǐng)D 6)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是多方面的。根據(jù)本發(fā)明的方法以及相應(yīng)的裝置尤其實(shí)現(xiàn)了基于柵 欄技術(shù)的自由立體顯示，其中，對(duì)于同時(shí)多個(gè)觀察者通過(guò)改進(jìn)的圖像亮度、減少的莫爾效應(yīng) 以及相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言更高的可視(單目)分辨率實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的可感知性，這是人們所 期望的。同時(shí)，對(duì)于一個(gè)或多個(gè)觀察者而言，借助本發(fā)明還可以實(shí)現(xiàn)在3D觀看時(shí)的相對(duì)較 大的移動(dòng)自由。本發(fā)明可以借助相對(duì)簡(jiǎn)單的手段實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
用于空間顯示的方法，在該方法中在由具有行(i)和列(j)的像素x(i，j)構(gòu)成的格柵(1)上使不同視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息可見(jiàn)，其中k＝1，...，n且n＝6或n＝7，以及在由像素x(i，j)構(gòu)成的所述格柵(1)之前或之后以距離s設(shè)置至少一個(gè)包括交替的不透明部分和透明部分的視差柵欄屏(2)，其中，所述透明部分對(duì)應(yīng)于被限制為基本上直線的條紋，這些條紋在所述視差柵欄屏(2)平行投影到所述由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵上時(shí)相對(duì)于所述由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵的垂直方向傾斜至少21度并且此外這些條紋在所述由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵的水平方向上分別具有至少1.9個(gè)像素x(i，j)的寬度，使得一個(gè)或多個(gè)觀察者(3)由于通過(guò)所述至少一個(gè)視差柵欄屏(2)導(dǎo)致的視野限制作用而分別用雙眼看到基本上不同的像素x(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別感知到基本上不同的視點(diǎn)A(k)并且因此一空間的視覺(jué)印象產(chǎn)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述不同視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息在所 述由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵(1)上的布置在一個(gè)二維周期圖案中進(jìn)行，其中，在水平方向 上和垂直方向上的周期長(zhǎng)度包括不多于各32個(gè)像素x(i，j)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，垂直的周期長(zhǎng)度等于所示視點(diǎn)的數(shù)目η。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述像素x(i，j)對(duì)應(yīng)于彩色 子像素(紅、綠或藍(lán))或者彩色子像素組(例如，紅藍(lán)或綠藍(lán))或者全色像素。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在一直角三角形中的、將所述 二維周期圖案的所述水平的周期長(zhǎng)度和垂直的周期長(zhǎng)度作為對(duì)邊和鄰邊的角基本上等于 所述視差柵欄屏(2)上的透明部分相對(duì)于垂直線的傾斜角a。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述視點(diǎn)A(k)分別對(duì)應(yīng)于一 場(chǎng)景/ 一物體的不同透視。
7.用于空間顯示的裝置，包括一具有在一格柵(1)中的像素x(i，j)的圖像再現(xiàn)裝置，所述格柵(1)具有行(i)和列 (j)，在所述格柵⑴上能夠使不同視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息可見(jiàn)，其中k = 1，. . .，n并且 η = 6 或 η = 7,至少一個(gè)以距離s設(shè)置在所述具有像素x(i，j)的格柵(1)之前或之后的視差柵欄屏 (2)，該視差柵欄屏(2)包括交替的不透明部分和透明部分，其中，所述透明部分對(duì)應(yīng)于被 限制為基本上直線的條紋，這些條紋在所述視差柵欄屏(2)平行投影到所述具有像素x(i， j)的格柵⑴上時(shí)相對(duì)于所述由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵(1)的垂直方向傾斜至少21度 并且此外這些條紋在所述具有像素x(i，j)的格柵(1)的水平方向上分別具有至少1.9個(gè) 像素x(i，j)的寬度，使得一個(gè)或多個(gè)觀察者(3)由于通過(guò)所述至少一個(gè)視差柵欄屏(2)導(dǎo)致的視野限制而 分別用雙眼看到基本上不同的像素x(i，j)和/或這些像素x(i，j)的部分，由此雙眼分別 感知到基本上不同的視點(diǎn)A(k)并且因此一空間的視覺(jué)印象產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，不同視點(diǎn)A(k)的所述圖像部分信息與所 述像素x(i，j)的對(duì)應(yīng)在一個(gè)二維周期圖案中進(jìn)行，其中，在水平方向上和垂直方向上的周 期長(zhǎng)度包括不多于各32個(gè)像素χ (i，j)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，垂直的周期長(zhǎng)度等于所示視點(diǎn)的數(shù)目。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述像素x(i，j)對(duì)應(yīng)于 彩色子像素(紅、綠或藍(lán))或者彩色子像素組(例如，紅藍(lán)或綠藍(lán))或者全色像素。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在一直角三角形中的、將 所述二維周期圖案的所述水平的周期長(zhǎng)度和垂直的周期長(zhǎng)度作為對(duì)邊和鄰邊的角基本上 等于所述視差柵欄屏(2)上的透明部分相對(duì)于垂直線的傾斜角a。
12.根據(jù)權(quán)利要求7至11中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述圖像再現(xiàn)裝置是一 彩色I(xiàn)XD屏幕、一等離子顯示器、一投影屏幕、一基于LED的屏幕、一 SED屏幕或者一 VFD屏 眷ο
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述視點(diǎn)A(k)的數(shù)目等 于6并且所述水平的周期長(zhǎng)度等于8個(gè)像素x(i，j)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述視差柵欄屏(2)由一 玻璃襯底構(gòu)成，在該玻璃襯底上在背面施加了柵欄結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述柵欄結(jié)構(gòu)是一經(jīng)曝光和顯影的照 相膠片，該照相膠片被層壓在所述玻璃襯底的背面上，其中，優(yōu)選地，該照相膠片的感光乳 劑層不朝向所述玻璃襯底。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述柵欄結(jié)構(gòu)的不透明區(qū)域通過(guò)印在 所述玻璃襯底上的顏色形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求7至16中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述視差柵欄屏(2)包含 用于減少干擾光反射的裝置，優(yōu)選包含至少一個(gè)光學(xué)干涉的防反射層。
18.根據(jù)權(quán)利要求7至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述視差柵欄屏(2)借助 一間隔保持裝置被持久地安裝在所述圖像再現(xiàn)裝置上。
19.根據(jù)權(quán)利要求7至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述圖像再現(xiàn)裝置是具有 作為圖像再現(xiàn)元件x(i，j)的彩色子像素(紅、綠、藍(lán))的17英寸LCD屏幕，其中，所述圖像 再現(xiàn)元件x(i，j)的高度為約0.264mm并且寬度為約0.088mm，所述不同視點(diǎn)A(k)的圖像 部分信息被如下地設(shè)置x(i，j)l 234567891A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) ...2A (2) A (3) A (4) A (4) A (5) A (6) A(I) A(I) A (2) ...3A (3) A (4) A (5) A (5) A (6) A(I) A (2) A (2) A (3) ...4A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) ...5A (5) A (6) A(I) A(I) A (2) A (3) A (4) A (4) A (5) ...6A (6) A(I) A (2) A (2) A (3) A (4) A (5) A (5) A (6) ...7A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) ...其中，所述視差柵欄屏⑵的透明部分相對(duì)于垂直線具有一傾斜角a = 23. 96248897°，在所述具有像素x(i，j)的格柵(1)的水平方向上所述部分的寬度e分別 為0. 175762mm并且所述部分的高度為1 =0. 3954645mm，并且最后，所述透明部分的水平周 期為ze = 0. 703048mm以及所述透明部分的垂直周期為zl = 1. 581858mm。
20.根據(jù)權(quán)利要求7至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述圖像再現(xiàn)裝置是具有作為圖像再現(xiàn)元件x(i，j)的彩色子像素(紅、綠、藍(lán))的32英寸LCD屏幕，其中，所述圖像 再現(xiàn)元件x(i，j)的高度為約0.511mm并且寬度為約0. 17033mm，所述不同視點(diǎn)A(k)的圖 像部分信息被如下地布置x(i，j)l 2 3 4 5 6 7 8 91A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I)2A (2) A (3) A (4) A (4) A (5) A (6) A(I) A(I) A (2)3A (3) A (4) A (5) A (5) A (6) A(I) A (2) A (2) A (3)4A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) A (2) A (3) A (3) A (4)5A (5) A (6) A(I) A(I) A (2) A (3) A (4) A (4) A (5)6A (6) A(I) A (2) A (2) A (3) A (4) A (5) A (5) A (6)7A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) ...其中，所述視差柵欄屏⑵的透明部分相對(duì)于垂直線具有一傾斜角a = 23. 96248897°，在所述具有像素x(i，j)的格柵(1)的水平方向上所述部分的寬度e分別 為0. 339776mm并且所述部分的高度為1 = 0. 764496mm，并且最后，所述透明部分的水平周 期為ze = 1. 359104mm以及所述透明部分的垂直周期為zl = 3. 057984mm。
21.根據(jù)權(quán)利要求7至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述圖像再現(xiàn)裝置是具有 作為圖像再現(xiàn)元件x(i，j)的彩色子像素(紅、綠、藍(lán))的40英寸LCD屏幕，其中，所述圖像 再現(xiàn)元件x(i，j)的高度為約0.648mm并且寬度為約0.216mm，所述不同視點(diǎn)A(k)的圖像 部分信息被如下地設(shè)置x(i，j)l 2 3 4 5 6 7 8 91A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I)2A (2) A (3) A (4) A (4) A (5) A (6) A(I) A(I) A (2)3A (3) A (4) A (5) A (5) A (6) A(I) A (2) A (2) A (3)4A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) A (2) A (3) A (3) A (4)5A (5) A (6) A(I) A(I) A (2) A (3) A (4) A (4) A (5)6A (6) A(I) A (2) A (2) A (3) A (4) A (5) A (5) A (6)7A(I) A (2) A (3) A (3) A (4) A (5) A (6) A (6) A(I) ...其中，所述視差柵欄屏⑵的透明部分相對(duì)于垂直線具有一傾斜角a = 23. 96248897°，在所述具有像素x(i，j)的格柵(1)的水平方向上所述部分的寬度e分別 為0. 4305692mm并且所述部分的高度為1 = 0. 968781mm，并且最后，所述透明部分的水平周 期為ze = 1. 7222768mm以及所述透明部分的垂直周期為zl = 3. 875124mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及空間顯示領(lǐng)域，尤其涉及對(duì)于同時(shí)多個(gè)觀察者而言無(wú)需輔助手段即可空間感知的顯示，即所謂的自由立體可視化的領(lǐng)域。本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種基于柵欄技術(shù)以進(jìn)行自由立體顯示的可能性，以便對(duì)于多個(gè)同時(shí)的觀察者而言實(shí)現(xiàn)改善的可感知性。該任務(wù)通過(guò)用于空間顯示的方法解決，其中，在由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵上使不同視點(diǎn)A(k)的圖像部分信息可見(jiàn)，其中k＝1，…，n且n＝6或n＝7，以及在由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵之前或之后相距s處設(shè)置至少一個(gè)包括交替的不透明部分和透明部分的視差柵欄屏，其中，該透明部分對(duì)應(yīng)于被限制為基本上直線的條紋，這些條紋在視差柵欄屏平行投影到由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵上時(shí)相對(duì)于由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵的垂直方向傾斜至少21度并且此外在由像素x(i，j)構(gòu)成的格柵的水平方向上分別具有至少1.9個(gè)像素x(i，j)的寬度。
文檔編號(hào)H04N13/00GK101803393SQ200780052444
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2007年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日
發(fā)明者M·克立普斯特恩, S·奧特 申請(qǐng)人:智信集團(tuán)有限公司