专利名称：用来显示立体影像的光学系统及其相关方法
技术领域：
本发明涉及一种用来显示立体影像的光学系统，尤指一种可以使得位于不同位置的观众均能观看到立体影像的光学系统。
背景技术：
因为立体影像能够让观看者感受到真实环境，因此立体影像显示技术变的越来越普及，就目前来说，有些技术被开发出来以显示立体影像，而这些技术可以广泛地被分类为立体显不(stereoscopic display)技术以及自动立体显不(auto-stereoscopic display) 技术两种。在立体显示技术上，观看者需要戴上特殊的眼镜(例如快门眼镜(shutter glasses))才能够观赏立体影像，因此这种显示技术对于在户外的观看者并不实用。另一方面，自动立体显示技术允许观看者在不配戴特殊眼镜的情形下观赏立体影像，此外，虽然有少部分的技术可以产生自动立体影像，但是大部分的显示系统却限制观看者需要位于屏幕前的某些特定位置才能观赏到立体影像。
发明内容
因此，本发明的目的之一在于提供一种不会因为观看者位置而影响到观赏质量的自动立体显示光学系统，以解决上述的问题。依据本发明的一实施例，一种用来显示立体影像的光学系统包括具有多个像素单元的一像素矩阵、一透镜模块以及一控制单元。该透镜模块包括多个变焦透镜单元，且设置于该像素矩阵之上，其中每一个变焦透镜单元具有面向该像素矩阵中一像素单元的一光入射面，且该光入射面接收来自该像素单元所发散出的光线；该控制单元耦接于该透镜模块， 且用来控制所述多个变焦透镜单元的焦距。依据本发明的另一实施例，一种用来显示立体影像的方法包括提供具有多个像素单元的一像素矩阵；提供一透镜模块，其中该透镜模块包括多个变焦透镜单元，且设置于该像素矩阵之上，每一个变焦透镜单元具有面向该像素矩阵中一像素单元的一光入射面， 且该光入射面接收来自该像素单元所发散出的光线；以及控制所述多个变焦透镜单元的焦距。所述多个变焦透镜的焦距分别被多个控制信号来控制，且所述多个控制信号是依据显示于光学系统上的影像数据的深度信息来决定。如此一来，观看者可以自由地在透镜模块前的任何位置来观赏立体影像。
图1为依据本发明一实施例的用来显示立体影像的一光学系统的示意图。图2为图1所示的光学系统如何产生立体影响的示意图。图3为依据本发明一实施例的用来显示立体影像的方法的流程图。
其中，附图标记说明如下100光学系统110像素矩阵120液晶透镜模块120_1 120_5液晶透镜130控制单元300 304步骤
具体实施例方式在说明书及后续的权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域的技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及后续的权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的「包括」为一开放式的用语，故应解释成「包括但不限定于」。以外，「耦接」一词在此包括任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或透过其它装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。请参考图1，图1为依据本发明一实施例的用来显示立体影像的一光学系统100的示意图。如图1所示，光学系统100包括一像素矩阵110、一透镜模块(于本实施例中，一液晶透镜模块120作为该透镜模块)以及一控制单元130。像素矩阵110包括多个像素单元， 其中每一个像素单元可以是一彩色滤光片(color filter)的红/绿/蓝像素单元、发光二极管或是任何可以将光线发散至液晶透镜模块120的像素单元。液晶透镜模块120包括多个变焦透镜单元(于本实施例中，多个液晶透镜作为所述多个变焦透镜单元)，且设置于像素矩阵110之上，其中每一个变焦透镜单元具有面向像素矩阵110中一像素单元的一光入射面，且该光入射面接收来自该像素单元所发散的光线。此外，液晶透镜模块120可以是紧贴着像素矩阵110，或是液晶透镜模块120与像素矩阵110之间隔着一特定距离，亦或是液晶透镜模块120与像素矩阵110之间另设置有其它一或多层的元件。控制单元130用来产生多个控制信号Vc以分别控制液晶透镜模块120中所述多个液晶透镜的焦距，其中多个控制信号Vc是依据显示在光学系统100上的影像数据的深度信息(cbpth information)来决定。此外，于本实施例中，每一个液晶透镜设置于像素矩阵110的一像素单元上，且被多个控制信号Vc中一控制信号来控制。请参考图2，图2为光学系统100如何产生立体影响的示意图。如图2所示，控制单元130产生控制信号Vcl Vc5以分别控制液晶透镜120_1 120_5，其中在电压准位上 Vcl > Vc2 > Vc3 > Vc4 > Vc5。因为液晶透镜的焦距与其被施加的电压准位是负相关，因此，液晶透镜120_1 120_5的焦距可以如图2所示，其中液晶透镜120_1具有最短的焦距而液晶透镜120_5具有最长的焦距。因此，观看者可以感觉到影像具有不同的深度，即观看者会有观赏立体影像的感觉。在光学系统100中，观看者可以在不配戴任何光学装置(例如快门眼镜)的情形下观赏立体影像，此外，观看者在液晶透镜模块120前的任何位置均可以观赏到理想的立体影像，而不需要位于某些特定位置上。需注意的是，因为多个控制信号Vc是依据目前显示在光学系统100上的影像数据的深度信息来决定，因此，控制信号Vc (或是一部分的控制信号Vc)的电压准位会随着图框 (frame)切换而跟着改变。此外，虽然在本实施例中是使用液晶透镜模块120来作为该透镜模块，然而，此并非本发明的限制。于本发明的其它实施例中，任何具有多个变焦透镜单元的透镜模块均可用来替换液晶透镜模块，这些设计上的变化均应隶属于本发明的范畴。请参考图3，图3为依据本发明一实施例的用来显示立体影像的方法的流程图。参考图3，流程叙述如下步骤300 提供具有多个像素单元的一像素矩阵。步骤302 提供一透镜模块，其中该透镜模块包括多个变焦透镜单元，且设置于该像素矩阵之上，每一个变焦透镜单元具有面向该像素矩阵的一光入射面，且该光入射面接收来自该像素矩阵所产生的光线。步骤304 控制所述多个变焦透镜单元的焦距。简要归纳本发明，于本发明的用来显立体影像的光学系统及其相关方法中，具有多个变焦透镜的一透镜模块被设置于一像素矩阵上，其中所述多个变焦透镜的焦距分别被多个控制信号来控制，且所述多个控制信号是依据显示于光学系统上的影像数据的深度信息来决定。如此一来，观看者可以自由地在透镜模块前的任何位置来观赏立体影像。以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种用来显示立体影像的光学系统，包括 一像素矩阵，包括多个像素单元；该光学系统的特征在于还包括一透镜模块，包括多个变焦透镜单元且设置于该像素矩阵之上，其中每一个变焦透镜单元具有面向该像素矩阵中一像素单元的一光入射面，且该光入射面接收来自该像素单元所发散的光线；以及一控制单元，耦接于该透镜模块，用来控制所述多个变焦透镜单元的焦距。
2.如权利要求1所述的光学系统，其特征是，该控制单元使用多个控制信号以分别控制所述多个变焦透镜单元的焦距，且所述多个控制信号是依据显示于该光学系统上的影像数据的深度信息来决定。
3.如权利要求1所述的光学系统，其特征是，该透镜模块为一液晶透镜模块，且每一个变焦透镜单元为一液晶透镜。
4.如权利要求1所述的光学系统，其特征是，该像素矩阵为一发光二极管像素矩阵。
5.一种用来显示立体影像的方法，包括 提供一像素矩阵，包括多个像素单元； 该方法的特征在于还包括提供一透镜模块，包括多个变焦透镜单元且设置于该像素矩阵之上，其中每一个变焦透镜单元具有面向该像素矩阵中一像素单元的一光入射面，且该光入射面接收来自该像素单元所发散的光线；以及控制所述多个变焦透镜单元的焦距。
6.如权利要求5所述的方法，其特征是，控制所述多个变焦透镜单元的焦距的步骤包括使用多个控制信号以分别控制所述多个变焦透镜单元的焦距，且所述多个控制信号是依据显示于一光学系统上的影像数据的深度信息来决定。
7.如权利要求5所述的方法，其特征是，该透镜模块为一液晶透镜模块，且每一个变焦透镜单元为一液晶透镜。
8.如权利要求5所述的方法，其特征是，该像素矩阵为一发光二极管像素矩阵。
全文摘要
本发明公开了一种用来显示立体影像的光学系统包括具有多个像素单元的一像素矩阵、一透镜模块以及一控制单元。该透镜模块包括多个变焦透镜单元，且设置于该像素矩阵之上，其中每一个变焦透镜单元具有面向该像素矩阵中一像素单元的一光入射面，且该光入射面接收来自该像素单元所发散的光线；该控制单元耦接于该透镜模块，且用来控制所述多个变焦透镜单元的焦距。所述多个控制信号是依据显示于光学系统上的影像数据的深度信息来决定。如此一来，观看者可以自由地在透镜模块前的任何位置来观赏立体影像。
文档编号H04N13/00GK102466888SQ20101059982
公开日2012年5月23日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年10月31日
发明者毕少强 申请人:点晶科技股份有限公司