专利名称：采用凸透镜板的个人立体显示器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种立体显示器，特别涉及采用一种凸透镜板以产生光学立体效果的立体显示器。
利用双眼视差可以看立体图像，其中用到一种采用凸透镜板的立体显示器。为了看到立体图像就需要使眼睛处于适当的位置。如果眼睛所处位置不合适，则由于对各个像素组来说凸透镜板会产生主光束(lobe)和次光束，就会看到一种幻视象(pseudoscopic image)。可以同时在不同的但是适当的位置上看到立体图像象。之所以看到幻视象是因为次光束在任何不同于看立体图象的位置的位置上都存在。换句话说，幻视象是在观察区域以外的区域中产生的。
在一些特殊的情形下，例如在现金取款机或可视电话处，由于次光束所产生的幻视象或立体图象，则不利的方面可能是除了观察者外其他人也能看到立体显示器的图像。
因此本发明的一个目的就是提供一种可用于例如现金取款机、可视电话等的立体显示器，通过它只有一个观察者才能看到立体图象，且不存在幻视象。
该目的通过本发明的权利要求1的有关描述而得以实现。
本发明的其他优选实施例同从属权利要求产生联系。
本发明包括采用了一种同显示器在一起的凸透镜板的立体显示器，其中左、右图象的象素交替以形成一混合的条形图象，本发明还包括显示器前面的凸透镜板，其中该显示器还包括光束限制装置以限制各象素组的发散光线从而使得只有主光束到达观察者，以及折射装置，使左图象主光束指向左图象观察点、且使右图象主光束指向右图象观察点。
根据本发明，如果采用一平面显示器，则在平面显示器上面设置凸透镜板和一个棱镜阵列板。每组凸透镜和棱镜阵列只用于一组象素(一组象素通常包括一个或二个象素)且相邻组由一个通常由一个屏障所形成的光束限制装置来隔开。由于透镜和棱镜的效应，只有主光束离开显示器，而次光束受到抑制。通过折射装置，来自各组象素的该主光束发生偏转并聚焦在一个观察位置上。左图象的主光束聚焦在左图象的观察点；右图象的主光束聚焦在右图象的观察点。因此，只有一个人能看到图象且在观察区外不存在幻视象。
本发明具有如下优点由于来自一个象素的光线只形成一束光，所以光束强度要比现有的采用凸透镜板的立体显示器中的光束强度高。因此这种显示器要比现有的采用凸透镜板的立体显示器亮。另外，由于显示器抑制了次光束，也就没有了次光束所以不可能看到幻视象。如果使眼睛处于正确的处置，那么该系统就是一个自动的立体显示器。再有，根据本发明，该显示器完全是一种个人的显示器，因为在显示器前面的空间中只有一个观察位置。
根据本发明，在一个立体显示器的优选实施例中，光束限制装置是由相邻象素组间的屏障而形成，其中象素组可以包括以扫描的方向来看的二相邻象素，或立体显示器的象素组可以只包括一个象素。也可以有其它数量象素的象素组。
另外，立体显示器的折射装置由一个棱镜阵列板而形成，其中，立体显示器的每个棱镜阵列都设置成一个适当的角度以便使各主光束指向相应的观察点。
在棱镜阵列的前面可以放置第二个立体显示器的凸透镜板。
再有，立体显示器的凸透镜的形状可以随每个象素组的位置而不同。
在本发明的一个优选实施例中，立体显示器的折射装置是由凸透镜板结合棱镜所形成。
另外，二个凸透镜板的凸透镜形状都可随每个象素组的位置而不同。
另外，立体显示器的折射装置放置在显示器和凸透镜板之间，其中所述折射装置可通过一个棱镜阵列来实现。所述棱镜阵列板的每个棱镜阵列都设置成一个适当的偏转角。
另外，立体显示器的凸透镜板或棱镜阵列板直接设置在平板显示器上面。
下面参照附图，通过举例将描述根据本发明的采用凸透镜板的个人立体显示器的实施例。其中
图1是一种采用二个凸透镜板和一个棱镜阵列板的个人立体显示器的透视图2是根据图1所示的立体显示器的侧视图；图3是图2中一个放大的部分；图4是一个棱镜和第二凸透镜板的侧视图；图5表示一种立体显示器，其中屏障和透镜以及棱镜片只用于一个象素条；图6表示一个实施例，其中第二凸透镜板和棱镜阵列板是结合在一起的；图7表示一个实施例，其中棱镜阵列板放置在显示器和凸透镜板之间；图8表示一个实施例，其中第一凸透镜板和棱镜阵列是结合在一起的；图9表示一个实施例，包括第一凸透镜板和棱镜阵列板；以及图10表示产生多个光束的现有技术的立体显示器。
图10表示了一种根据现有技术的立体显示器，其中，凸透镜板12安置在平板显示器1的前面，平面显示器1包括左右图象用的交替象素条2、3。图10是一个侧视图，因而只表示在扫描方向的一列象素。凸透镜板12的每个透镜13复盖一组二个相邻象素2、3。对这种安排的每个象素2、3都存在一个主光束14和左右光束15。于是就存在多个立体图象观察位置和幻视象。
图1是根据本发明具有一个平板显示器1的一个立体显示器的透视图，该平板显示器具有包括按行交替排列的左右图象象素2和3的象素平面，由此，每列都只是分别包括左、右图象的象素。这种排列就形成了一种所谓混合图象条，其中左、右图象列是交替的。在平板显示器1前面放置第一凸透镜板4以产生立体效果。紧接这一凸透镜板4是一个由沿象素列排列的棱镜阵列所组成的棱镜阵列板5。这些棱镜阵列使象素发散光的主光束分别偏转到左、右图象的观察点上。正如图1所示，棱镜的角度随着象素阵列与平板显示器中间的相对位置而发生变化。因此在平板显示器1的中部，棱镜就退变为平板。在棱镜阵列板5的上面放置第二凸透镜板6，其中透镜条的角度作为到平板显示器1中部的相对位置的函数而变化。
图2是根据图1所示的立体显示器的剖面图。包括具有交替象素2、3和前玻璃8的象素平面7的平板显示器1在其上有第一凸透镜板4，紧接着是一棱镜阵列板5和第二凸透镜板6。棱镜阵列板5的每个棱镜的角度和第二凸透镜板6的每个透镜的角度作为到显示器1中间的相对位置的函数而变化。在该实施例中，第一和第二凸透镜板的单个透镜和棱镜阵列板的单个棱镜各复盖一行的二个象素。为了去除由第一凸透镜板4产生的次光束，各行的透镜和棱镜由屏障9互相隔开。在板4、5、6之间的区域可以用任何物质填充，可以是机械固定物或甚至是空气。这些物质的光学性质必须考虑在板4、5、6的光学性质中。
图3表示了通过棱镜及条区域的更详细的切面图。这里，平板显示器1由具有左、右图象象素2、3的象素平面7构成且其上有一前玻璃8。在前玻璃8上面相继装有第一凸透镜板4、棱镜阵列板5和第二凸透镜板6。在凸透镜板4、6和棱镜阵列板5的各个透镜和棱镜条之间有一屏障9。所选的各板4、5和6之间的距离使得只有第一透镜所产生的主光束能沿吸光屏障通过。因而，具有二个透镜和一个棱镜的这种设置产生出一个给左眼的光线和一个给右眼的光线，每个光线都分别聚焦在左、右眼的观察点上。
图4是图3的放大图，它更详细地表示了棱镜阵列板5的棱镜和第二凸透镜板6的透镜以及在二边的屏障9。这里产生了给右眼的光线10和给左眼的光线11。
图5是本发明第二实施例的详细剖面图，其中透镜和棱镜阵列只用于一个象素，即一个象素行。因而，各象素行由屏障9分开。在该实施例中，投射光线的张角在观察位置上大约等于人脸的宽度。因此该显示系统不是一个立体显示器，但是一个只能在观察位置上才能观察图象的个人显示器。该棱镜阵列板5的棱镜的角度以及凸透镜板4和6的凸透镜的形状随着每个象素的位置而不同。
图6是本发明第三实施例的剖面图，其中第二凸透镜板6和棱镜阵列板5相结合使得第二凸透镜板6具有第一和第二实施例中的透镜和棱镜效果。图6中，第一凸透镜板4和第二凸透镜板6的凸透镜形状随每个象素的位置而不一样。象素组由安置在平板显示器1上的屏障来隔开。
图7表示本发明第四实施例的剖面图，其中棱镜阵列板5被安排在平板显示器1和第一凸透镜板4之间。这里，棱镜阵列板5和凸透镜板4的棱镜和透镜的角度都随象素位置而变化。
图8表示本发明第五实施例的剖面图，其中，取消了第一凸透镜板4，并且棱镜阵列板5和第二凸透镜板6相结合以形成具有前面例子中所具有的透镜和棱镜效果。这里，屏障9安置在平板显示器1上且将结合的第二凸透镜板的棱镜/透镜条隔开。第二凸透镜板的凸透镜形状和角度随每个象素位置而不一样。
图9最后表示本发明第六个实施例的剖面图，它包括一平板显示器1、在其上的第一凸透镜板4、紧接着的棱镜阵列板5。棱镜阵列板5和凸透镜板4的各个部分由安置在平板显示器上的屏障9来隔开。棱镜的角度和凸透镜板4的凸透镜的形状随象素位置而变。
权利要求
1.采用一种凸透镜板(4、12)的立体显示器，包括一显示器(1)，其中左和右图象的象素(2、3)交替而形成混合条形图象；以及一个在所述显示器前面的凸透镜板(4、12)，其特征在于，所述显示器(1)还包括光束限制装置(9)，将各象素组(2、3)的发散光线限制在主光束(14)上；以及折射装置(5)，将左图象主光束指向左图象观察点，将右图象主光束指向右图象观察点。
2.如权利要求1所述的立体显示器，其中，光束限制装置(9)由在相邻的象素组(2、3)间的屏障所形成。
3.如权利要求2所述的立体显示器，其中，所述象素组(2、3)包括以扫描方向来看的二相邻象素(2、3)。
4.如权利要求2所述的立体显示器，其中，所述象素组(2、3)包括一个象素(2、3)。
5.如权利要求1到4中的一个权利要求所述的立体显示器，其中所述折射装置(5)由一棱镜阵列板(5)所形成。
6.如权利要求5所述的立体显示器，其中，每个棱镜阵列(5)都设置成一适当角度以将相应主光束指向相应的观察点。
7.如权利要求6所述的立体显示器，其中，在所述棱镜阵列板(5)前面放置一第二凸透镜板(6)。
8.如权利要求7所述的立体显示器，其中，凸透镜的形状随每个象素组位置而不同。
9.如权利要求1所述的立体显示器，其中，所述折射装置(5)由一凸透镜板与棱镜相结合所形成。
10.如权利要求9所述的立体显示器，其中，所述的二个凸透镜板(4、6)的凸透镜形状都随每个象素组的位置而不同。
11.如权利要求1所述的立体显示器，其中，所述折射装置(5)放置在显示器(1)和凸透镜板(4)之间。
12.如权利要求11所述的立体显示器，其中，所述折射装置(5)通过一棱镜阵列板来实现。
13.如权利要求12所述的立体显示器，其中，每个棱镜阵列(5)都设置成一适当的偏转角度。
14.如前面权利要求中的一个权利要求所述的立体显示器，其中，在所述平板显示器(1)上直接设置凸透镜板(4)或棱镜阵列板(5)。
全文摘要
提供一种个人立体显示器，它只有一个立体观察位置且在该位置以外的区域不显示幻视象。在显示器上相继放置第一凸透镜板、棱镜阵列板以及第二凸透镜板。提供透镜条，用于包括左右图象二个行象素的象素行。为了分开第一凸透镜板所产生的光线的次光束，用屏障来隔开各透镜象素阵列。由于有了屏障、棱镜阵列和第二凸透镜板，所以只保留了主光束，且左图象的主光束聚焦在左图象观察点而右图象的主光束聚焦在右图象观察点。
文档编号G02B27/22GK1160259SQ96114508
公开日1997年9月24日 申请日期1996年11月4日 优先权日1995年11月13日
发明者近泽美治 申请人:汤姆森多媒体公司