[发明专利]用于减轻自动立体显示中的莫尔效应的棱镜阵列

说明书

本申请根据35U.S.C§119要求于2011年11月23日提交的美国临时申请No.61/563222的优先权，其内容被依赖并通过引用而整体结合于此。

技术领域

本公开涉及自动立体显示设备以及，更具体地，涉及用于减少在自动立体显示设备中发生的视觉缺陷的装置和方法。

背景

自动立体显示设备创建三维(3-D)印象而不必由观众使用特殊的头套或眼镜。尽管存在各种方法用于实现自动立体显示设备，这些方法通常使观众经历一些视觉缺陷并可能很难让观众看到清晰的、长时间的、全视角的等等质量满意的3-D图像。因此，有必要改进现有的用于自动立体显示设备的技术所存在的不足之处。

概述

在一个示例方面，自动立体显示设备包括像素化图像源和光学元件。该像素化图像源沿像素平面定位，并包括一组像素和基本填充该像素化图像源的其余部分的暗区。像素被排列在具有定义为沿像素平面的像素尺寸比像素间距且值为1/N的像素占空因数的像素阵列内。光学元件位于像素平面和观察平面之间，且配置为在观察平面上形成像素投影的投影阵列。该投影阵列具有投影占空因数，其定义为沿观察平面的像素投影尺寸比像素投影间距。投影占空因数基本上等于1，使得两个相邻的像素投影在观察平面上彼此交界。

在该方面的示例中，光学元件包括第一光学层和第二光学层。第一光学层包括柱形透镜的集成列。

在该方面的又一示例中，像素占空因数基本等于1/2。在没有第二光学层的情况下，第一光学层被配置为形成像素投影的第一投影阵列，且第一投影阵列的投影占空因数基本上等于1/2。

在该方面的又一示例中，第二光学层包括相同棱镜的集成列。

在该方面的又一示例中，棱镜的每一个包括两个对称的半截。

在该方面的又一示例中，第一光学层和第二光学层被配置为结合形成第二投影阵列，在第二投影阵列中每个像素投影包括具有中心的第一投影分量和具有中心的第二投影分量。第一和第二投影分量的每一个在长度上等于第一投影阵列中的像素投影尺寸，且其中心彼此偏移等于在第一投影阵列中的像素投影尺寸的距离。

在该方面的又一示例中，对称的半截的每一个形成棱镜角θ，其由方程θ＝W/((n-1)*D)确定。W为在第一投影阵列中的像素投影尺寸，n为第二光学层的折射率，以及D为观看距离。

在该方面的又一示例中，像素尺寸基本上等于柱形透镜之一沿透镜平面的长度除以自然数。

在该方面的又一示例中，自动立体显示设备进一步包括位于像素化图像源和观察平面之间的第三光学层。第三光学层与第二光学层接触并具有与第二光学层相似的折射率。

在该方面的又一示例中，第一光学层和第二光学层被集成为单件。

在该方面的又一示例中，第二光学层比第一光学层更靠近观察平面。

在该方面的又一示例中，第一光学层比第二光学层更靠近观察平面。

在该方面的又一示例中，第一光学层成型于第二光学层上。

在该方面的又一示例中，暗区被配置成反射性。

在该方面的又一示例中，光学元件包括光学单元的集成列。每个光学单元具有对称的半截。该对称的半截的每一个被形成为柱形透镜的部分区段，使得柱形透镜的光轴隔开预定间距dy。

在该方面的又一示例中，预定间距dy由方程dy＝F*W/D确定。F是非分段状态的柱形透镜的焦距，W是由非分段状态的柱形透镜在观察平面上形成的像素投影的尺寸，以及D为观看距离。

在另一个示例方面，操作自动立体显示设备的方法包括像素化图像源，其沿像素平面定位且包括一组像素和基本上填充该像素化图像源的其余部分的暗区。像素被排列在具有定义为沿像素平面的像素尺寸比像素间距且值为1/N的像素占空因数的阵列内。该方法包括以下步骤：提供包括柱形透镜列的第一光学层，该第一光学层被配置为自身在观察平面上形成像素投影的投影阵列，该投影阵列具有投影占空因数，其被定义为沿观察平面的像素投影尺寸比像素投影间距且值为1/N；以及提供在像素平面和观察平面之间的第二光学层，该第二光学层被配置成与第一光学层相结合地调整投影占空因数以便基本上等于1。

在该方面的一个示例中，第二光学层被配置为折射光。

附图的简要描述

当参照附图阅读如下详细描述时，这些和其它方面可被更好地理解，其中：

图1A是常规的柱形透镜和由该常规柱形透镜形成的像素投影的示意俯视图；

图1B是光学元件的示意俯视图，包括第一光学层和第二光学层，以及由光学元件形成的像素投影；