[發(fā)明專利]包含成像矩陣的圖像顯示裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680003016.1
• 申請(qǐng)日: 2006-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN101107866A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿明·史威特納
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 視瑞爾技術(shù)公司
• 主分類號(hào): H04N13/00
• 分類號(hào): H04N13/00
• 代理公司: 北京連和連知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張春緩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含由橫向排列的成像元件組成的成像矩陣的圖像顯示裝置，例如微透鏡陣列或透鏡陣列。更具體地說(shuō)，成像元件可以是球面或非球面透鏡元件、全息光學(xué)元件(HOE)或其它任何類型的光學(xué)成像元件，其互相組合或包含，在光傳播方向上堆疊排列。

背景技術(shù)

本發(fā)明可以例如用于如自動(dòng)立體顯示器、具有最佳位置單元的多用戶顯示器和多圖像顯示器的圖像或視頻顯示裝置的圖像照明元件。此外，本發(fā)明可以有益地用于大面積顯示裝置，例如廣告牌，通常用于投射圖像元件。通過(guò)使用本發(fā)明避免了重的和大體積透鏡的應(yīng)用。本文件中提及照明元件和圖像元件指點(diǎn)元件。

與包含最佳位置單元的顯示器結(jié)合時(shí)，本發(fā)明很重要，上述顯示器可以為一個(gè)或多個(gè)用戶在二維和自動(dòng)立體三維模式之間變換。

最佳位置單元，特別是自動(dòng)立體多用戶顯示器中的上述單元是定向照明的裝置，例如用于圖像調(diào)制的透射圖像矩陣。最佳位置單元的未調(diào)制光必須盡量均勻地穿透上述透射圖像矩陣的大區(qū)域。

最佳位置單元包括具有成像元件的大面積成像矩陣，以便利用近似平行的光束，將照明矩陣中已激活的照明元件的光以一個(gè)或多個(gè)同時(shí)生成的最佳位置的形式投射到空間內(nèi)至少一個(gè)觀看者的眼睛。將多個(gè)照明元件分配給最佳位置單元的每個(gè)成像元件。對(duì)于每個(gè)最佳位置，位置探測(cè)器一次僅為每個(gè)最佳位置激活一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)照明元件，這取決于觀看者眼睛的數(shù)目和位置。已發(fā)現(xiàn)最佳位置的范圍和最佳位置的光均勻性取決于激活的照明元件相對(duì)于成像元件的位置。

朝向成像元件邊緣安置的照明元件與朝向成像元件中心安置的照明元件生成的最佳位置具有不同的橫截面和不同的光分布。這是由于照明元件位于與成像元件的后焦點(diǎn)不同的距離，導(dǎo)致了光束偏離平行傳播。

這因而導(dǎo)致了最佳位置內(nèi)的不均勻性和最佳位置間的串?dāng)_。因而，可用公知最佳位置單元實(shí)現(xiàn)的可控視角受限，特別是對(duì)于多用戶模式。依靠基于追蹤或多視點(diǎn)方法的自動(dòng)立體顯示器，串?dāng)_的范圍取決于顯示器前方觀看者的位置。

前述圖像顯示裝置的圖像質(zhì)量可以因成像矩陣的單個(gè)成像元件的光學(xué)成像誤差而降低許多。除了例如照明和成像矩陣的周期結(jié)構(gòu)組合特有的球面像差、慧差、變形或摩爾條紋，大角度入射光的顯著的場(chǎng)曲也具有不利影響。

因此，本發(fā)明的目的在于減小利用成像矩陣將排列成矩陣的點(diǎn)元件投射到物屏幕時(shí)的場(chǎng)曲效應(yīng)。

現(xiàn)在，場(chǎng)曲的影響將借助于自動(dòng)立體顯示器進(jìn)行說(shuō)明。上述顯示器的圖像質(zhì)量主要以兩眼之間的串?dāng)_范圍描述其特征。

與簡(jiǎn)單的2D圖像不同，產(chǎn)生的反視立體像(pseudoscopic?images)導(dǎo)致觀看者感覺到深度反轉(zhuǎn)。這通過(guò)多視點(diǎn)和基于最佳位置的顯示器觀察，由以傾斜角度入射到成像元件上的光束引起，而光束相對(duì)光軸的角度應(yīng)當(dāng)盡量大，以產(chǎn)生大的觀看區(qū)域。具有最佳位置單元的顯示器采用可控照明矩陣，例如OLED矩陣。照明矩陣近似位于可以是透鏡陣列的成像矩陣的后焦平面。透鏡陣列的每個(gè)微透鏡發(fā)出校準(zhǔn)的近軸光線。隨著光線的入射角的增加，后焦點(diǎn)從平面照明矩陣向微透鏡移動(dòng)(見圖1和圖2)。離開透鏡陣列的圖像側(cè)的光不再校準(zhǔn)，但隨入射角的增加分別聚焦。對(duì)于上述光束，與觀看者平齊的最佳位置的范圍減小，光束已在觀看者前面聚焦，而后發(fā)散。如果角度足夠大，這便就導(dǎo)致了串?dāng)_。

場(chǎng)曲早已公知也是平行光學(xué)系統(tǒng)，也就是成像矩陣的光學(xué)成像誤差，其發(fā)生在各個(gè)成像元件區(qū)域，對(duì)各個(gè)光學(xué)裝置的投射行為有不利影響。如下面提到的現(xiàn)有技術(shù)的文件所示，已提出多種措施和解決方案來(lái)減小或抑制場(chǎng)曲帶來(lái)的不利影響，例如通過(guò)在光學(xué)通路中增加其他光學(xué)元件，或通過(guò)在伴有場(chǎng)曲的彎曲表面上安排成像元件。

公開號(hào)為WO?03/090479的文件說(shuō)明了利用透鏡陣列矯正立體顯示器的場(chǎng)曲，其中將每個(gè)微透鏡的多個(gè)LED作為照明矩陣的元件排列在彎曲表面。但是，這種形狀復(fù)雜的三維照明矩陣僅可以通過(guò)巨大的努力才能得以實(shí)現(xiàn)。而且，上述解決方案的缺點(diǎn)在于照明矩陣的形狀必須總是與使用的成像矩陣適應(yīng)。這就意味著只要采用不同的成像矩陣，照明矩陣變就必須改變。