Автостереоскопическое устройство отображения



Автостереоскопическое устройство отображения
Автостереоскопическое устройство отображения
Автостереоскопическое устройство отображения
Автостереоскопическое устройство отображения
Автостереоскопическое устройство отображения
Автостереоскопическое устройство отображения
Автостереоскопическое устройство отображения

 


Владельцы патента RU 2542593:

КОНИНКЛЕЙКЕ ФИЛИПС ЭЛЕКТРОНИКС Н.В. (NL)

Устройство отображения содержит дисплейную панель, имеющую матрицу дисплейных пикселов и включающую матрицу удлиненных линз, линзовую структуру для направления выходного сигнала от различных пикселов в различные пространственные положения, чтобы делать возможным просмотр стереоскопического изображения. Линзовая структура содержит электрически переключаемый слой жидкого кристалла, который задает линзовую картину или линзовую реплицированную картину. Ориентационная упорядоченность жидкого кристалла из слоя жидкого кристалла является электрически переключаемой так, что линзовая структура является переключаемой между двумерным и трехмерным режимами. В двумерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится в первом направлении, по существу в плоскости линзовой структуры, а в трехмерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится во втором, перпендикулярном направлении, также по существу в плоскости линзовой структуры. Выходной свет дисплейной панели является поляризованным во втором направлении для двумерного и трехмерного режимов, при этом в двумерном режиме оптическая ось переключаемого слоя жидкого кристалла находится поперек линз. Технический результат - поддержание отношения перпендикулярности между выходным светом дисплейной панели и направлением ориентационной упорядоченности жидкого кристалла для двух перпендикулярных плоскостей наблюдения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Это изобретение относится к автостереоскопическому устройству отображения, принадлежащему к типу, содержащему дисплейную панель, имеющую матрицу дисплейных пикселов для образования изображения и устройство для формирования изображений, предназначенное для направления различных изображений в различные пространственные положения.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Первым примером устройства для формирования изображений, предназначенного для использования в дисплее этого типа, является барьер, например, со щелями, которым приданы определенные размеры и которые расположены соответственно нижележащим пикселам дисплея. Наблюдатель способен воспринимать трехмерное изображение, если его/ее голова находится в неподвижном положении. Барьер проектируют так, что свет от нечетных и четных столбцов пикселов направляется к левому и правому глазу, когда барьер располагают перед дисплейной панелью.

Недостаток дисплейной конструкции этого типа с двумя проекциями заключается в том, что наблюдатель должен находиться в неподвижном положении и может перемещаться влево или вправо только приблизительно на 3 см. В более предпочтительном осуществлении под каждой щелью имеются не два столбца подпикселов, а несколько. Таким образом, наблюдатель может перемещаться влево и вправо и все время воспринимать глазами стереоизображение.

Барьерная структура проста в изготовлении, но имеет низкую световую эффективность. Поэтому предпочтительный вариант заключается в использовании линзовой структуры в качестве устройства для формирования изображений. Например, можно образовывать матрицу удлиненных растровых элементов, вытянутых параллельно друг другу, и накладывать на матрицу дисплейных пикселов, и наблюдать дисплейные пикселы через эти растровые элементы.

Растровые элементы образуют в виде пластины элементов, каждый из которых представляет собой удлиненный полуцилиндрический линзовый элемент. Растровые элементы вытянуты в направлении столбцов дисплейной панели, при этом каждый растровый элемент покрывает соответствующую группу из двух или большего количества соседних столбцов дисплейных пикселов.

Если каждый растровый элемент связан с двумя столбцами дисплейных пикселов, дисплейные пикселы в каждом столбце создают вертикальный срез соответствующего двумерного подизображения. Растровая пластина направляет эти два среза и соответствующие срезы от столбцов дисплейных пикселов, связанных с другими растровыми элементами, к левому и правому глазам пользователя, расположенного перед пластиной, так что пользователь наблюдает единственное стереоскопическое изображение. Таким образом, пластина растровых элементов выполняет функцию направления выходного света.

В других устройствах каждый растровый элемент связан с группой из четырех или большего количества соседних дисплейных пикселов в направлении строки. Соответствующие столбцы дисплейных пикселов в каждой группе располагают соответственно, чтобы получать вертикальный срез из соответствующего двумерного подизображения. Когда голова пользователя перемещается слева направо, воспринимается ряд последовательных, различных, стереоскопических изображений, создающих, например, впечатление просмотра по окружности.

Описанное выше устройство образует эффективный трехмерный дисплей. Однако должно быть понятно, что для получения стереоскопических изображений необходимо жертвовать разрешающей способностью устройства по горизонтали. Эта потеря разрешающей способности является неприемлемой при определенных применениях, таких как отображение небольших текстовых символов при наблюдении с небольших расстояний. По этой причине было предложено дисплейное устройство, которое является переключаемым между двумерным режимом и трехмерным (стереоскопическим) режимом.

Один способ реализации этого заключается в создании электрически переключаемой растровой матрицы. В двумерном режиме растровые элементы переключаемого устройства работают в режиме «сквозного прохождения», то есть они действуют как планарная пластина из оптически прозрачного материала. Получающийся в результате дисплей имеет высокую разрешающую способность, равную естественной разрешающей способности дисплейной панели, который пригоден для воспроизведения небольших текстовых символов при небольших расстояниях наблюдения. Конечно, в двумерном режиме отображения стереоскопическое изображение создаваться не может.

В трехмерном режиме растровые элементы переключаемого устройства выполняют функцию направления выходного света, описанную выше. Получающийся в результате дисплей способен создавать стереоскопические изображения, но с неминуемыми потерями разрешающей способности, упомянутыми выше.

Чтобы обеспечивать переключаемые режимы дисплея, растровые элементы переключаемого устройства формируют из электрооптического материала, такого как жидкокристаллический материал, имеющий показатель преломления, который можно переключать между двумя значениями. В таком случае устройство переключают между режимами, прикладывая соответствующий электрический потенциал к планарным электродам, предусмотренным выше и ниже растровых элементов. Электрический потенциал изменяет показатель преломления растровых элементов относительно показателя преломления прилегающего оптически прозрачного слоя. Более подробное описание структуры и работы переключаемого устройства можно найти в патенте США № 6069650.

Недостаток жидкокристаллического растрового переключаемого дисплея заключается в том, что действие линзы все же происходит в двумерном режиме, в частности, это видно, если смотреть на дисплей из положения, которое находится выше или ниже нормали к экрану дисплея. Это приводит к возникновению нежелательных артефактов изображения.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача изобретения заключается в создании автостереоскопического устройства отображения, которое усовершенствовано в части упомянутой выше проблемы, связанной с действием линзы в двумерном режиме.

Эта задача решается устройством согласно изобретению.

Изобретение определяется независимыми пунктами формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения характеризуют предпочтительные осуществления.

Согласно изобретению предложено переключаемое автостереоскопическое устройство отображения, содержащее:

- дисплейную панель (панель отображения), имеющую матрицу дисплейных пикселов для образования изображения, при этом дисплейные пикселы расположены по строкам и столбцам; и

- линзовую структуру для направления выходного света от различных пикселов в различные пространственные положения, чтобы делать возможным просмотр стереоскопического изображения, при этом линзовая структура находится в плоскости, параллельной дисплейной панели;

в котором линзовая структура содержит электрически переключаемый слой жидкого кристалла, который задает линзовую картину или линзовую реплицированную картину, при этом ориентационная упорядоченность жидкого кристалла из слоя жидкого кристалла является электрически переключаемой, так что линзовая структура является переключаемой между двумерным режимом и трехмерным режимом,

в котором в двумерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится в первом направлении, по существу в плоскости линзовой структуры, и в трехмерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится во втором, перпендикулярном направлении, также по существу в плоскости линзовой структуры, и

в котором выходной свет дисплейной панели является поляризованным во втором направлении.

В этом устройстве ориентационная упорядоченность молекул жидкого кристалла из переключаемого линзового устройства находится в плоскости дисплея. Это устройство делает возможным отношение перпендикулярности между поляризацией выходного света дисплейной панели и направлением ориентационной упорядоченности жидкого кристалла для поддержания направлений просмотра изображения в двух плоскостях, перпендикулярных к плоскости дисплея.

В одном устройстве выходной свет дисплейной панели является поляризованным вдоль направления строки или столбца дисплея.

Таким образом, поляризация выходного света дисплея и направление ориентационной упорядоченности жидкого кристалла находятся в одной и той же плоскости. Это означает, что заданный угол 90° между направлением поляризации и оптической осью жидкого кристалла может быть по существу не зависимым от направления выходного света в горизонтальной (по строкам) и вертикальной (по столбцам) плоскостях.

В другом устройстве линзовая структура содержит матрицу удлиненных линз, при этом выходной свет дисплейной панели является поляризованным вдоль или перпендикулярно к оси удлиненной линзы.

И в этом случае поляризация выходного света дисплея и направление ориентационной упорядоченности находятся в одной и той же плоскости. Заданный угол 90° между направлением поляризации и оптической осью жидкого кристалла не зависит от направления выходного света для плоскостей, параллельных и перпендикулярных к оси линзы. В случае небольших углов наклона это означает, что заданный угол 90° опять по существу не зависит от направления выходного света в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

В одном устройстве первое (двумерное) направление является перпендикулярным к оси линзы и второе направление является параллельным оси линзы, выходной свет дисплейной панели является поляризованным в направлении, параллельном оси линзы, и при этом линзовая структура является электрически переключаемой в двумерный режим. В двумерном режиме направление поляризации располагается вдоль линз и ориентационная упорядоченность жидкого кристалла располагается поперек линз. В таком случае трехмерный режим получают на основании установившегося состояния ориентационной упорядоченности жидкого кристалла линзовой структуры.

Линзовая структура может содержать переключающие электроды, параллельные оси линзы, для создания электрического поля в плоскости поперек линз, чтобы реализовывать переключение в двумерный режим.

В еще одном устройстве первое направление является перпендикулярным к оси линзы и второе направление является параллельным оси линзы, выходной свет дисплейной панели является поляризованным в направлении, параллельном оси линзы, и при этом линзовая структура является электрически переключаемой в трехмерный режим. И опять, в двумерном режиме в случае этой реализации направление поляризации располагается вдоль линз и ориентационная упорядоченность располагается поперек линз. Однако двумерный режим получают на основании установившегося состояния ориентационной упорядоченности жидкого кристалла из линзовой структуры.

Линзовая структура может содержать переключающие электроды, перпендикулярные к оси линзы, для создания электрического поля в плоскости вдоль линз, чтобы реализовывать переключение в трехмерный режим.

Дисплейная панель может содержать матрицу индивидуально адресуемых излучающих, пропускающих, преломляющих или дифрагирующих дисплейных пикселов, например, она может содержать жидкокристаллическую дисплейную панель.

Кроме того, изобретением предоставляется способ управления автостереоскопическим устройством отображения, содержащим дисплейную панель и переключаемую линзовую структуру для направления выходного света дисплейной панели в различные пространственные положения, чтобы делать возможным просмотр стереоскопического изображения, при этом способ содержит этапы, на которых:

- выбирают между двумерным режимом и трехмерным режимом, при этом в двумерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится в первом направлении, по существу в плоскости линзовой структуры, и в трехмерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится во втором, перпендикулярном направлении, также по существу в плоскости линзовой структуры;

- электрически переключают линзовую структуру для получения выбранного режима работы; и

- возбуждают дисплейную панель для получения выходного света дисплея, соответствующего выбранному режиму, при этом выходной свет дисплея регулируют, чтобы он был поляризованным во втором направлении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее осуществления изобретения будут описаны только для примера с обращением к сопровождающим чертежам, на которых:

фиг.1 - схематичный перспективный вид известного автостереоскопического устройства отображения;

фиг.2 и 3 - виды, поясняющие принцип работы линзовой матрицы из устройства отображения, показанного на фиг.1;

фиг.4 - иллюстрация, поясняющая, каким образом растровая матрица создает различные изображения в различных пространственных положениях;

фиг.5 - вид, поясняющий проблему, связанную с известными конструкциями, которая разрешается этим изобретением;

фиг.6 - первый пример устройства отображения изобретения; и

фиг.7 - второй пример устройства отображения изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ОСУЩЕСТВЛЕНИЙ

Изобретением предоставляется переключаемое автостереоскопическое устройство отображения, в котором оптическая ось переключаемого жидкокристаллического материала из переключаемой линзовой структуры может переключаться между двумя ортогональными направлениями, каждое из которых находится в плоскости, параллельной плоскости дисплейной панели. Это позволяет исключать эффект линзы в двумерном режиме в двух плоскостях наблюдения, которые перпендикулярны к дисплею.

На фиг.1 представлен схематичный перспективный вид известного автостереоскопического устройства 1 отображения прямого наблюдения. Известное устройство 1 содержит жидкокристаллическую дисплейную панель 3 активного матричного типа, которая для образования изображения действует как пространственный модулятор света.

Дисплейная панель 3 имеет ортогональную матрицу дисплейных пикселов 5, расположенных по строкам и столбцам. Для ясности на фиг.1 показано только небольшое количество дисплейных пикселов 5. На практике дисплейная панель 3 может содержать около одной тысячи строк и несколько тысяч столбцов дисплейных пикселов 5.

Структура жидкокристаллической дисплейной панели 3 является совершенно обычной. В частности, панель 3 содержит пару разнесенных прозрачных стеклянных подложек, между которыми расположен ориентированный скрученный нематический или другой жидкокристаллический материал. На обращенных друг к другу поверхностях подложек содержатся структуры прозрачных электродов из оксида индия и олова. Кроме того, на наружных поверхностях подложек предусмотрены поляризационные слои.

Каждый дисплейный пиксел 5 содержит противолежащие электроды на подложках, при этом жидкокристаллический материал находится между ними. Форма и расположение дисплейных пикселов 5 определяются формой и расположением электродов. Дисплейные пикселы 5 расположены с зазорами на равных расстояниях друг от друга.

Каждый дисплейный пиксел 5 связан с переключающим элементом, таким как тонкопленочный транзистор (ТПТ) или тонкопленочный диод (ТПД). Дисплейные пикселы приводятся в действие для образования изображения при подаче сигналов адресации на переключающие элементы, а подходящие схемы адресации хорошо известны специалистам в данной области техники.

Дисплейная панель 3 освещается источником 7 света, в этом случае содержащим планарный узел задней подсветки, продолжающийся на протяжении области матрицы дисплейных пикселов. Свет от источника 7 света направляется через дисплейную панель 3, при этом индивидуальные дисплейные пикселы 5 возбуждаются для модуляции света и образования изображения.

Устройство 1 отображения также содержит растровую пластину 9, расположенную поверх стороны отображения дисплейной панели 3, которая выполняет функцию формирования области просмотра. Растровая пластина 9 содержит ряд растровых элементов 11, вытянутых параллельно друг другу, из которых ради ясности только один показан с увеличенными размерами.

Растровые элементы 11 выполнены в виде выпуклых цилиндрических линз, и они действуют как средства, направляющие выходной свет от дисплейной панели 3 к глазам пользователя, расположенного перед устройством 1 отображения, для предоставления ему различных изображений или видов.

Автостереоскопическое устройство 1 отображения, показанное на фиг.1, способно создавать несколько различных перспективных изображений по различным направлениям. В частности, каждый растровый элемент 11 покрывает в каждой строке небольшую группу дисплейных пикселов 5. Растровый элемент 11 проецирует каждый дисплейный пиксел 5 из группы в отличающемся направлении с тем, чтобы сформировать несколько различных изображений. Когда голова пользователя перемещается слева направо, его/ее глаза, в свою очередь, будут воспринимать различные изображения из нескольких изображений.

Было предложено создавать электрически переключаемые линзовые элементы, упомянутые выше. Они позволяют переключать дисплей между двумерным и трехмерным режимами.

На фиг.2 и 3 схематично показана матрица электрически переключаемых растровых элементов 35, которые можно использовать в устройстве, показанном на фиг.1. Матрица содержит пару прозрачных стеклянных подложек 39, 41 с прозрачными электродами 43, 45, образованными из оксида индия и олова, расположенными на их противолежащих поверхностях. Обратная линзовая структура 47, образованная с использованием способа мультиплицирования, предусмотрена между подложками 39, 41 с прилеганием к верхней части одной из подложек 39. Кроме того, жидкокристаллический материал 49 предусмотрен между подложками 39, 41 с прилеганием к нижней части одной из подложек 41.

Как показано на поперечных сечениях из фиг.2 и 3, обратная линзовая структура 47 заставляет жидкокристаллический материал 49 между обратной линзовой структурой 47 и нижней подложкой 41 принимать параллельные удлиненные растровые формы. Поверхности обратной линзовой структуры 47 и нижней подложки 41, которые находятся в контакте с жидкокристаллическим материалом, также снабжены ориентирующим слоем (непоказанным), предназначенным для ориентации жидкокристаллического материала.

На фиг.2 показана матрица при отсутствии электрического потенциала, прилагаемого к электродам 43, 45. В этом состоянии показатель преломления жидкокристаллического материала 49 по существу выше показателя преломления обратной линзовой матрицы 47 и поэтому, как показано, растровые формы выполняют функцию направления выходного света.

На фиг.3 показана матрица в случае, когда переменный электрический потенциал приблизительно от 50 до 100 В приложен к электродам 43, 45. В этом состоянии показатель преломления жидкокристаллического материала 49 является по существу таким же, как показатель преломления обратной линзовой матрицы 47, так что, как показано, функция направления выходного света от растровых форм подавляется. Поэтому в этом состоянии матрица эффективно действует в режиме «сквозного прохождения».

Дальнейшие подробности относительно структуры и работы матриц переключаемых растровых элементов, пригодных для использования в дисплейном устройстве, показанном на фиг.1, можно найти в патенте США № 6069650.

На фиг.4 показан принцип работы устройства формирования изображения растрового типа, описанного выше, и показаны узел 50 задней подсветки, дисплейное устройство 54, такое как жидкокристаллический дисплей, и растровая матрица 58. На фиг.4 показано, каким образом растровое устройство 58 направляет различные выходные световые сигналы пикселов к различным местам в пространстве.

В особенности это изобретение относится к способу взаимодействия выходного света дисплея с жидкокристаллическим слоем линзовой структуры, а в частности, к ориентационной упорядоченности слоя жидкого кристалла и поляризации выходного света дисплея.

В известной структуре, показанной на фиг.2 и 3, направление линейной поляризации дисплейной панели находится в направлении удлиненной оси линз, а именно ориентировано внутрь страницы на фиг.2 и 3.

Поэтому поляризация выходного света дисплея и ориентационная упорядоченность жидкого кристалла линзовой структуры являются параллельными на фиг.2 и перпендикулярными на фиг.3. Кроме того, это отношение параллельности и перпендикулярности сохраняется для латеральных углов обзора, то есть направлений световых путей, которые отклоняются влево и вправо от нормального направления на фиг.2 и 3.

Недостаток этой структуры заключается в том, что линза работает в двумерном режиме при просмотре с места, которое находится выше или ниже дисплея относительно нормального направления. Этот эффект показан на фиг.5, на которой показан вид сбоку системы в двумерном режиме. На лучи 60, которые не параллельны нормали к дисплею, оказывает воздействие иной показатель преломления жидкокристаллического материала, который, уже поэтому, не согласован с показателем преломления реплики. Это является следствием того, что поляризация (показанная стрелкой 62) уже вообще не перпендикулярна к ориентационной упорядоченности слоя жидкого кристалла в линзовой структуре. Результатом является действие линзы, приводящее к возникновению видимых артефактов. Это действие линзы в двумерном режиме является нежелательным.

Изобретением предоставляется структура, в которой оптическая ось ориентации двулучепреломляющего жидкокристаллического материала в двумерном режиме выровнена по существу параллельно плоскости дисплея. Поляризация дисплея также находится по существу в плоскости дисплея и перпендикулярна к оптической оси жидкого кристалла. Это сочетание приводит к улучшенному восприятию изображения в двумерном режиме. Оптическая ось ориентации является направлением выравнивания молекул жидкого кристалла и находится на одной прямой с вектором, который обозначает ось преломления необыкновенной волны жидкокристаллического материала.

В случае трехмерного режима необходимо, чтобы показатель преломления жидкого кристалла, который проявляется в поляризованном свете дисплея, должен быть другим, чем в двумерном режиме. Это достигается поворотом оси ориентации жидкого кристалла вокруг нормали к дисплею. Поэтому оптическая ось ориентации слоя жидкого кристалла линзовой структуры является параллельной плоскости дисплея для обоих режимов. Для переключения между режимами можно использовать известную технологию переключения в плоскости.

На фиг.6 показано первое осуществление и показан вид сверху системы в трехмерном режиме. В этом примере трехмерный режим является установившимся режимом, в котором к электродам напряжение не приложено.

В этой структуре ориентационная упорядоченность жидкого кристалла в установившемся трехмерном режиме (показана точками 70) параллельна оси линзы, а выходной свет дисплейной панели является поляризованным в направлении (показанном позицией 72), параллельном оси линзы.

Преимущество этой ориентированной структуры заключается в том, что ориентация является по существу одной и той же по всей линзе.

Линзовая структура содержит переключающие электроды 74, параллельные оси линзы, для создания электрического поля в плоскости поперек линз.

Когда к электродам прикладывают напряжение, молекулы жидкого кристалла поворачиваются вокруг нормали дисплея, и после этого дисплей переходит в двумерный режим. В таком случае оптическая ось располагается поперек линз. Однако, даже если направление светового пути находится выше или ниже нормали, направление 72 поляризации остается перпендикулярным к оптической оси, так что проблема, связанная с действием линзы в двумерном режиме, исключается для двух перпендикулярных плоскостей.

На фиг.7 показано второе осуществление, в котором выполнена взаимная замена функций ориентированного слоя и электродов. На фиг.7 показан вид сбоку.

Ориентирующий слой расположен так, что в установившемся состоянии (нет напряжения) жидкий кристалл ориентирован горизонтально на протяжении дисплея. Поляризация дисплея и в этом случае выбрана параллельной оси линзы, то есть в плоскости фиг.7. На фиг.7 показано состояние с приложенным напряжением, которое в этом случае соответствует трехмерному режиму. В этой структуре ориентационная упорядоченность жидкого кристалла в установившемся двумерном режиме является перпендикулярной к оси линзы.

Линзовая структура содержит переключающие электроды 74, перпендикулярные оси линзы, для создания электрического поля в плоскости вдоль линз.

Поэтому электроды скомпонованы в матрицу, которая пересекается матрицей линз.

Структура электродов создает электрическое поле в плоскости, так что оптическая ось находится в плоскости, параллельной дисплейной панели. Однако идеальная картина электрического поля невозможна, в частности, когда электроды расположены на одной поверхности слоя жидкого кристалла (а не на краях слоя). Линии электрического поля изначально проникают в слой жидкого кристалла под углом к нормали, затем поворачивают к следующему электроду. В средней точке между электродами линии электрического поля будут параллельны плоскости дисплейной панели. Эту область можно выделить как соответствующую основной центральной части линз. Ссылку на оптическую ось, находящуюся «по существу» в плоскости, параллельной дисплею, следует понимать в этом контексте. В частности, линии электрического поля проходят между точками (электродами), которые находятся в плоскости, параллельной плоскости дисплейной панели, но на практике путь не будет прямой линией. Однако в противоположность этому линия поперечного электрического поля, проходящая через толщу слоя жидкого кристалла, будет легко различимой. Оптическую ось, являющуюся по существу параллельной плоскости дисплейной панели, получают переключением в плоскости жидкокристаллического материала. Поэтому вариант определения параллельной оптической оси в электрически переключаемом режиме соответствует тому, что электрическое поле, используемое для переключения между режимами, создается структурой переключающих в плоскости электродов.

Оптическая ориентация в случае установившегося состояния, которая и в этом случае должна быть в одной и той же плоскости, реализуется оптическими ориентирующими слоями обычным способом. Например, материалом полиимидного ориентирующего слоя может быть AL-1051.

Изобретение можно применять в структурах, в которых используются наклонные растровые линзы. Известно, что путем наклонения растра можно распределять потери разрешающей способности по горизонтальному и вертикальному направлениям. На практике это значительно повышает качество воспринимаемого изображения.

В соответствии с изобретением требуется, чтобы направление поляризации дисплея и оптическая ориентационная упорядоченность жидкого кристалла в линзовой структуре были перпендикулярными в одном из двух режимов и параллельными в другом из двух режимов. Два направления оптической упорядоченности в линзовой структуре могут быть вдоль и поперек направления наклонной линзы или в направлениях строки и столбца. Направление поляризации выходного света дисплея выбирают параллельным одному из направлений.

Предпочтительно, чтобы в двумерном режиме по возможности не было визуальных артефактов при перемещении наблюдателя в поперечном направлении или вверх и вниз от центрального нормального положения относительно дисплея. Причина состоит в том, что эти перемещения являются естественными, вероятными для наблюдателя. Этого достигают поляризацией дисплея в направлении строки или столбца или же вдоль или перпендикулярно к оси линзы, если угол наклона небольшой.

Однако должно быть понятно, что любая пара ортогональных направлений в плоскости дисплейной панели может быть выбрана для двух режимов слоя жидкого кристалла линзовой структуры при условии, что поляризация выходного света дисплея является параллельной одному из направлений. В этой структуре всегда будут две плоскости перемещения, в которых в двумерном режиме визуальные артефакты будут поддерживаться минимальными. Кроме того, имеется улучшение двумерного режима для других положений наблюдения. Предпочтительная структура в двух плоскостях, продолжающихся в поперечном направлении и вверх-вниз (точно или приблизительно), является только одной возможностью в объеме изобретения.

Электроды могут иметь такой же шаг, как и линзы, и в таком случае упомянутая выше центральная часть линзы может соответствовать наилучшему направлению линий электрического поля. Однако количество электродов может отличаться от количества линз. Ясно, что когда электроды пересекают линзы, отсутствует требование к соответствию линз и электродов во втором осуществлении, изложенном выше.

Переключаемый слой жидкого кристалла показан выше как часть линзы. Однако реплика линзы может быть переключаемой частью.

Одноосные жидкие кристаллы описываются показателем преломления необыкновенной волны и показателем преломления обыкновенной волны. Показатель преломления реплики близок к показателю преломления обыкновенной волны жидкого кристалла. В случае, когда показатель преломления обыкновенной волны больше, чем показатель преломления необыкновенной волны, поверхность линзы из числа реплики должна иметь форму положительной линзы.

В описанных выше примерах использована жидкокристаллическая дисплейная панель, имеющая, например, шаг дисплейных пикселов в диапазоне от 50 мкм до 1000 мкм. Однако специалистам в данной области техники должно быть понятно, что могут использоваться альтернативные типы дисплейной панели, такие как дисплейные устройства с органическими светоизлучающими диодами (ОСИД) или электронно-лучевой трубкой. Выходной свет дисплея необходимо поляризовать, и дополнительные поляризаторы могут быть предусмотрены для дисплейных технологий, в которых отсутствует поляризованный выходной свет.

Изготовление и материалы, используемые при изготовлении дисплейного устройства, не описывались подробно, поскольку они должны быть обычными и хорошо известными для специалистов в данной области техники.

На основании изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения специалисты в данной области техники при практическом использовании заявленного изобретения могут представлять себе и выполнять другие варианты раскрытых осуществлений. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, а использование элементов в единственном числе не исключают их множества. Сам факт, что определенные признаки перечисляются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих признаков нельзя выгодно использовать. Любые позиционные знаки в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем.

1. Переключаемое автостереоскопическое устройство отображения, содержащее:
- дисплейную панель (3), имеющую матрицу дисплейных пикселов (5) для образования изображения, при этом дисплейные пикселы расположены по строкам и столбцам; и
- линзовую структуру (9) для направления выходного света от различных пикселов в различные пространственные положения, чтобы делать возможным просмотр стереоскопического изображения, при этом линзовая структура находится в плоскости, параллельной дисплейной панели, и содержит матрицу удлиненных линз;
при этом линзовая структура содержит электрически переключаемый слой жидкого кристалла, который задает линзовую картину или линзовую реплицированную картину, при этом ориентационная упорядоченность жидкого кристалла из слоя жидкого кристалла является электрически переключаемой, так что линзовая структура является переключаемой между двумерным режимом и трехмерным режимом,
при этом в двумерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится в первом направлении, по существу в плоскости линзовой структуры, и в трехмерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится во втором, перпендикулярном направлении, также по существу в плоскости линзовой структуры, и выходной свет дисплейной панели является поляризованным во втором направлении для двумерного режима и трехмерного режима, при этом выходной свет дисплейной панели является поляризованным вдоль направления столбца дисплея или вдоль направления оси удлиненной линзы, при этом в двумерном режиме оптическая ось переключаемого слоя жидкого кристалла находится поперек линз.

2. Устройство по п.1, в котором первое направление является перпендикулярным к оси линзы и второе направление является параллельным оси линзы, выходной свет дисплейной панели является поляризованным в направлении, параллельном оси линзы, и в котором линзовая структура является электрически переключаемой в двумерный режим.

3. Устройство по п.2, в котором линзовая структура содержит переключающие электроды, параллельные оси линзы, для создания электрического поля в плоскости поперек линз.

4. Устройство по п.1, в котором первое направление является перпендикулярным к оси линзы и второе направление является параллельным оси линзы, выходной свет дисплейной панели является поляризованным в направлении, параллельном оси линзы, и в котором линзовая структура является электрически переключаемой в трехмерный режим.

5. Устройство по п.4, в котором линзовая структура содержит переключающие электроды, перпендикулярные к оси линзы, для создания электрического поля в плоскости вдоль линз.

6. Устройство по п.1, в котором дисплейная панель содержит матрицу индивидуально адресуемых излучающих, пропускающих, преломляющих или дифрагирующих дисплейных пикселов.

7. Устройство по п.6, в котором дисплейная панель представляет собой жидкокристаллическую дисплейную панель.

8. Способ управления автостереоскопическим устройством отображения, содержащим дисплейную панель (3) и переключаемую линзовую структуру (9) для направления выходного света дисплейной панели в различные пространственные положения, чтобы делать возможным просмотр стереоскопического изображения, при этом переключаемая линзовая структура содержит матрицу удлиненных линз и электрически переключаемый слой жидкого кристалла, при этом ориентационная упорядоченность жидкого кристалла из слоя жидкого кристалла является электрически переключаемой и указанная линзовая структура находится в плоскости, параллельной дисплейной панели, при этом способ содержит этапы, на которых:
- выбирают между двумерным режимом и трехмерным режимом, при этом в двумерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится в первом направлении, по существу в плоскости линзовой структуры, и в трехмерном режиме ориентационная упорядоченность жидкого кристалла находится во втором, перпендикулярном направлении, также по существу в плоскости линзовой структуры;
- электрически переключают линзовую структуру для получения выбранного режима работы; и
- возбуждают дисплейную панель для получения выходного света дисплея, соответствующего выбранному режиму, при этом выходной свет дисплея регулируют, чтобы он был поляризованным во втором направлении в двумерном и трехмерном режимах, при этом выходной свет дисплейной панели является поляризованным вдоль направления столбца дисплея или вдоль направления оси удлиненной линзы, при этом в двумерном режиме, оптическая ось переключаемого слоя жидкого кристалла находится поперек линз.

9. Способ по п.8, в котором первое направление является перпендикулярным к оси линзы и второе направление является параллельным оси линзы, а выходной свет дисплейной панели является поляризованным в направлении, параллельном оси линзы, при этом электрическое переключение содержит приложение различных напряжений к различным частям слоя жидкого кристалла для электрического переключения линзовой структуры в двумерный режим.

10. Способ по п.8, в котором первое направление является перпендикулярным к оси линзы и второе направление является параллельным оси линзы, а выходной свет дисплейной панели является поляризованным в направлении, параллельном оси линзы, при этом электрическое переключение содержит приложение различных напряжений к различным частям слоя жидкого кристалла для электрического переключения линзовой структуры в трехмерный режим.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аттракционам в парках отдыха. Предложено устройство проецирования изображения.

Изобретение относится к способу выявления уровня восприятия глубины образов на плоскостных изображениях. При реализации способа производят калибровку восприятия, которая заключается в регистрации координат левого и правого глаза наблюдателя при восприятии объёмного изображения с применением растрового 3D-изображения и стереограммы с известной горизонтальной диспарантностью.

Описан инфракрасный поляризационный светофильтр, установленный на излучателе инфракрасных синхросигналов устройства отображения стереоскопического изображения.

Изобретение относится к стереоскопическому дисплею, который может отображать изображения, характеризующиеся бинокулярным параллаксом с временным разделением. При выводе изображения для правого глаза на левой стороне осевой линии формируется светоблокирующая область BR1, а при выводе изображения для левого глаза на правой стороне осевой линии формируется светоблокирующая область BR2.

Способ выполняют с помощью системы печати, включающей модуль управления, выполненный с возможностью согласования работы основных узлов системы во время печати; модуль генерации изображений под микролинзами на основе трехмерной модели объекта; проекционный модуль, выполненный с возможностью локального экспонирования фотоматериала в месте расположения каждой из микролинз и записи на него сгенерированных микроизображений; систему сканирования, выполненную с возможностью последовательной записи сгенерированных микроизображений на фотоматериал; узел ламинирования, выполненный с возможностью нанесения линзового растра на проэкспонированный и обработанный фотоматериал и завершения изготовления интегральной фотографии.

Изобретение относится к устройству генерирования стереоскопического изображения. Технический результат заключается в устранении влияния физиологических стереоскопических элементов с помощью обработки изображения, использующей преобразование проецирования.

Изобретение относится к области оптоэлектроники и дисплейной техники и может быть использовано в быстродействующих стереоочках при работе практически с любым типом 3D дисплея, спроектированного для работы с активными стереоочками со стандартной (60-160 Гц), высокой (сотни герц) и сверхвысокой (до нескольких килогерц) кадровой частотой.

Дисплей включает модуль индивидуальной стереопроекции, расположенный на средстве движения с возможностью перемещения в произвольную точку оптической системы дисплея, блок формирования и предварительной обработки изображений, оптический элемент, формирующий область просмотра 3D изображений, средство для обнаружения и отслеживания позиции зрителя и систему получения, хранения и формирования трехмерной информации.

Устройство отображения содержит дисплейную панель для формирования автостереоскопического изображения, имеющего по меньшей мере два субизображения, каждое из которых представляет различный вид объекта, и оптическую сборку перед средством обеспечения изображения.

Изобретение относится к устройствам формирования изображения и может быть использовано, например, в рекламных устройствах для отображения с помощью светоизлучающих элементов видеоинформации.

Устройство формирования стереоскопических изображений содержит объектив формирования изображения объекта в виде действительного изображения или мнимого изображения, а также множество оптических систем формирования изображений, которые формируют множество световых потоков объекта от съемки, выходящих по разным путям из оптической системы объектива, далее в виде изображений с параллаксом, используя множество независимых оптических систем. При этом значения фокусного расстояния объектива и расстояния (L) от задней главной точки оптической системы объектива до передней главной точки оптической системы формирования изображений установлены такими, чтобы они удовлетворяли соотношению: |f/(L-f)|≤1, где значение фокусного расстояния является положительным, когда оптическая система объектива формирует изображение объекта в виде действительного изображения, и значение фокусного расстояния является отрицательным, когда оптическая система объектива формирует изображение объекта в виде мнимого изображения. Технический результат - сохранение качества изображений при стереоскопической съемке, когда объект съемки и устройство формирования изображения расположены на конечном расстоянии. 1 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к многовидовым устройствам формирования изображения для создания видов в поле наблюдения. Устройство включает снабженную пикселами дисплейную панель, узел задней подсветки, содержащий систему источников света, в которой каждый источник света при включении освещает связанную с ним область пикселов дисплейной панели, а также систему отслеживания положения головы. Контроллер устройства выполнен с возможностью управления дисплейной панелью и системой источников света так, чтобы создавался частичный выходной световой пучок устройства формирования изображения, содержащий одновременно набор по меньшей мере трех двумерных видов без повторения индивидуальных двумерных видов. Указанное частичное поле наблюдения устройства формирования изображения выбирается на основании входных сигналов, принимаемых от системы отслеживания положения головы. Технический результат - исключение повторения видов, уменьшение энергопотребления. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 21 ил.

Способ получения оптических трёхмерных и спектральных изображений микрообъектов включает в себя коллимирование широкополосного оптического излучения источника, разделение на два пучка - референтный и объектный, формирование интерференционной картины за счёт сведения указанных пучков, регистрация её матричным приемником. Дополнительно проводят фильтрацию перестраиваемым спектральным акустооптическим монохроматором. Регистрацию узкополосного спектрального изображения объекта производят при блокировке референтного пучка съемным непрозрачным поглотителем. Технический результат заключается в возможности реализации режима оптической когерентной томографии полного поля и режима регистрации спектральных изображений в произвольных спектральных интервалах. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области стереоскопии, в частности к получению и регистрации спектральных стереоизображений предметов, объектов. На входе устройства установлена двухапертурная диафрагма, формирующая два световых пучка, выходящих из объекта под разными углами. Входной объектив направляется на входные взаимно-ортогонально ориентированные поляризаторы, за которым установлена акустооптическая ячейка (АО). Благодаря выбору углов падения света на решетку и ориентации последней относительно осей кристалла АО ячейки селективно дифрагированные пучки распространяются параллельно, а недифрагированные пучки задерживаются выходной диафрагмой. Технический результат - обеспечение идентичности двух стереоскопических каналов, уменьшение количества акустооптических ячеек и поляризаторов, обеспечение взаимной синхронизации каналов, уменьшение массы и габаритов, снижение требований к элементам устройства и упрощение его изготовления и юстировки. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к объемной фотографии, объемной кинематографии, объемному телевидению, а также к объемным компьютерным изображениям. Устройство содержит источник изображения и оптический линзовый растр. При этом источник изображения выполнен в виде трехмерной поверхности с переменным радиусом кривизны в сечениях. Технический результат - обеспечение возможности получения объемных изображений независимо от угла наблюдения относительно главной оптической оси линз, улучшение пространственного разрешения и цветопередачи стереоизображения с меньшими требованиями к разрешению источника изображений и увеличение заэкранной и предэкранной перспективы. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автостереоскопическим устройствам. Устройство отображения имеет средство формирования изображения, электрически переключаемое между 2D-режимом и 3D-режимом, которое содержит переключающие электроды в плоскости, содержащие копланарные параллельные электродные линии. Электродные линии размещены как множество наборов параллельных линий, причем каждый набор определяет область ступенчатых линз. Каждый набор содержит первые электродные линии на противоположных границах между линзовой областью и соседними линзовыми областями и по меньшей мере первую пару электродных линий, размещенных между противоположными границами и симметричных относительно центра линзовой области. Каждый набор содержит самое большее шесть электродных линий между противоположными границами. Первые электродные линии шире, чем электродные линии первой пары электродных линий, причем в 2D-режиме молекулы жидкого кристалла жидкокристаллического слоя ориентированы перпендикулярно электродным линиям, причем электродные линии сужаются от границы области ступенчатых линз к центру области ступенчатых линз. Технический результат - упрощение изготовления, улучшение оптических характеристик линзы. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 19 ил.

Многовидовое устройство отображения содержит устройство формирования изображения и устройство отклонения оптического пучка, содержащее подложку, первый слой из оптически прозрачного твердого материала, имеющий первый показатель преломления и отклоняющую оптический пучок поверхность, образованную множеством искривленных поверхностей, и второй слой из двулучепреломлящего жидкокристаллического материала, заключенный между поверхностью подложки и поверхностью, отклоняющей оптический пучок, и имеющий второй показатель преломления, отличающийся от первого показателя преломления. От подложки к первому слою отходит множество удлиненных распорок, имеющих длину и ширину, параллельные плоскости подложки. Каждая распорка образует точечный и/или линейный контакт с участками по меньшей мере двух разных искривленных поверхностей. Технический результат - возможность переключения двухмерного и автостереоскопического устройств отображения при повышении эксплуатационных показателей за счет уменьшения различимости распорок. 8 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретения относится к области интеллектуальных терминалов. Технический результат - обеспечение увеличения быстродействия при обработке сигнала. 3D интеллектуальный терминал, использующий очки, содержит камеру, блок обработки сигнала, запоминающее устройство, излучатель сигнала переключения очков и экран; при этом камеру используют для фотографирования объектов, находящихся перед экраном 3D интеллектуального терминала; при этом блок обработки сигнала используют для анализа сфотографированного изображения, оценивания того, присутствуют ли зрители в каждой предварительно разделенной области, записи результатов оценивания в записывающее устройство, определения того, в какой предварительно разделенной области находится каждый зритель, декодирования изображений перспектив, соответствующих предварительно разделенным областям со зрителями, и отправки изображений перспектив на экран для отображения, при этом количество предварительно разделенных областей больше или равно трем; при этом излучатель сигнала переключения очков используют для отправки сигнала переключения очков в 3D-очки. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.
Наверх