[發(fā)明專利]一種隨動照明的自由立體視頻圖像顯示器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110366538.0
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102395039A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設計）人: 黃大剛;代煜;張建勛;李彬
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00;G02B27/22
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發(fā)明屬于自由立體顯示技術領域，涉及非共軸光學系統(tǒng)的優(yōu)化設計、多目標的快速識別與定位、目標的快速分組、隨動照明控制、圖像顯示與照明的同步控制。

背景技術

目前，顯示設備正在從平面顯示方式向立體顯示方式過渡，液晶光閥型立體電視已經開始商品化，能產生很好的立體視頻圖像，但是也存在一些缺點：每個觀眾配戴專用的眼鏡，通過接收來自顯示器的同步信號，控制左右液晶光閥高速切換開關，獲得具有立體感的圖像，所有觀眾都要戴這種眼鏡觀看；眼鏡主要由液晶光閥、接收控制電路、電池框架等組成，比普通眼鏡重，長時間使用容易疲勞；平時戴普通校正視力眼鏡的觀眾需要戴雙層眼鏡觀看，更容易疲勞；眼鏡需要電池供電，電池有一定壽命，影響使用的連續(xù)性；眼鏡的成本比較高，每人一付，很多普通消費者難以接受。

為了克服這種顯示設備的缺點，自由立體顯示技術成為目前研究的熱點，其技術難點在于解決觀眾在任意位置觀看時左右圖像串擾的問題。現有的自由立體顯示技術分別采用基于平面光柵、柱面光柵、Fresnel透鏡等元件分離左右圖像，有一些與這些方法相關的新方法和專利技術，但是都存在一定的局限性，例如：

“自由立體顯示用柱面透鏡光柵的優(yōu)化設計”，【周磊，王瓊華，陶宇宏等，光學學報，2009，29(12)：3506-3510】，對最經典的自由立體顯示方法進行改進，但是仍然沒有徹底解決分辨率低、圖像亮度低、離開特定視場有圖像串擾，橫向移動觀看有圖像跳變等問題。

“LED大尺寸自由立體顯示技術”【申請?zhí)枺?00810053883.7】，在屏幕前方用光柵遮擋光束，使觀眾的左右眼分別看到屏幕上的部分像素，用左眼能看到的部分顯示左路圖像，用右眼能看到的部分顯示右路圖像，實現自由立體顯示。這種顯示設備在某些特定角度解決了左右圖像分離的問題，但是圖像亮度下降很多，觀眾離開若干特定角度觀看時仍然會出現左右圖像串擾，觀眾橫向移動觀看過程中會出現圖像跳變現象。

“自由立體顯示器中光柵隨動裝置”【申請?zhí)枺?00620074323.6】，用Fresnel透鏡、光柵和光源組成的背光光源，將照明光束分別投影到人眼的左右瞳孔，光柵隨人眼左右移動。這種顯示設備解決了觀眾橫向移動時的圖像跳變問題，但是存在體積大，不適合多人觀看的缺點。

“多用戶自由立體顯示技術”【汪洋，王慶元，液晶與顯示，2009，24(3)：434-437】，用Fresnel透鏡把光源發(fā)出的光透過17”液晶顯示屏投射到人眼，得到±30°的水平視場角，背光光束可以實時跟蹤多用戶，但是光源距離液晶屏839mm，顯示器的體積過大。

“基于單像素液晶透鏡的自由立體顯示技術”【歐陽世宏，陸建鋼，崔宏青等，液晶與顯示，2010，25(4)：561-564】，研究了一種改進的自由立體顯示器，具有體積小、分辨率高的優(yōu)點，但是背光光束要對多用戶分時照明，圖像亮度會明顯降低。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服現有立體顯示技術存在的上述不足，提供一種有實用價值的隨動照明自由立體視頻圖像顯示器。

本發(fā)明提供的隨動照明自由立體視頻圖像顯示器，包括觀眾瞳孔位置采集裝置、圖像顯示器件和背光隨動照明裝置。

觀眾瞳孔位置采集裝置由紅外光源和紅外攝像頭組成，用于采集所有觀眾左右瞳孔位置信息，不影響觀眾觀看圖像；紅外光源和紅外攝像頭安裝在顯示器上沿的中部。由于采用紅外光照明，不會影響觀眾觀看圖像；與可見光圖像相比，紅外圖像中人眼瞳孔更加容易識別。

圖像顯示器件是透射式液晶屏，設置在背光隨動照明裝置的前面、即顯示器的最前面，用于交替分時顯示外部輸入的左右兩路視頻圖像。

背光隨動照明裝置的作用是把圖像顯示器件顯示的左路圖像投射到所有觀眾的左瞳孔中，將右路圖像投射到所有觀眾的右瞳孔中。該裝置由光源陣列、疊層導光板和柱面透鏡陣列組成。光源陣列緊貼在疊層導光板輸入面上，各光源的光學特性相同，能夠獨立快速開關，根據觀眾瞳孔位置控制光源陣列中各光源的開關狀態(tài)，能獨立均勻地照明每塊導光板，使照明光束跟隨觀眾的瞳孔，并通過疊層導光板、弧面排列的柱面透鏡陣列、透射式液晶屏將照明光束投射到觀眾的瞳孔中，使整個顯示圖像的照明均勻，實現左路照明光束跟隨所有左瞳孔，右路照明光束跟隨所有右瞳孔。由于調節(jié)照明光束角度的方式是控制各光源的開關狀態(tài)，所以，調節(jié)過程中沒有機械動作，實現照明光束對人眼的實時跟蹤。