用于將多于兩個(gè)不同圖像同時(shí)再現(xiàn)的自動(dòng)立體屏幕及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的用于將多于兩個(gè)不同圖像同時(shí)再現(xiàn)的自動(dòng)立體屏幕。而且，本發(fā)明涉及一種用于將多于兩個(gè)不同圖像同時(shí)再現(xiàn)的方法，該方法可以通過該自動(dòng)立體屏幕來執(zhí)行。
【背景技術(shù)】
[0002]已知類型的屏幕包括具有多個(gè)像素的像素矩陣、布置在該像素矩陣前方或者后方的光學(xué)元件、以及用于啟動(dòng)該像素矩陣的控制單元，其中像素矩陣的像素布置在多條平行的像素中，該像素條為豎直的或相對(duì)于豎直而傾斜的，其中光學(xué)元件形成具有一組條狀結(jié)構(gòu)的光柵格，所述條狀結(jié)構(gòu)平行于該條以等距的方式彼此相鄰而延伸，每一情況下所述光柵格為通過像素發(fā)出或者發(fā)射的光設(shè)定預(yù)定的傳播方向。由此，控制單元配置為根據(jù)多個(gè)立體半圖像的圖像信息啟動(dòng)像素矩陣，以便在每種情況下這些半圖像中的每一個(gè)半圖像在相應(yīng)數(shù)目的像素子集中的一個(gè)像素子集上再現(xiàn)，其中這些子集中的每一個(gè)子集由一組像素帶形成，每一像素帶由一個(gè)或多個(gè)上述條形成，其中不同子集的帶在水平方向上循環(huán)地交替，以便在每種情況下從多個(gè)橫向偏移的觀看區(qū)域中的一個(gè)觀看區(qū)域，每一立體半圖像在屏幕的前方的觀看距離處是可見的。
[0003]這種類型的屏幕在現(xiàn)有技術(shù)中被稱為所謂的多視圖顯示器，且例如在文獻(xiàn)DE 102010 035 626 Al中得到描述，作為其所提出的本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)。通過正確使用這些屏幕，在每種情況下，對(duì)應(yīng)于所提到的復(fù)數(shù)的多個(gè)立體半圖像的之一在所提到的像素子集上再現(xiàn)，在每種情況下，所述立體半圖像中在具有直接相鄰的帶在子集上再現(xiàn)的兩個(gè)立體半圖像成對(duì)地互相補(bǔ)充成立體圖像。以這種方式，在每種情況中，不但屏幕前方的單獨(dú)的觀看者可以感知同一場(chǎng)景的三維顯示圖像，而且在屏幕前方彼此相鄰的多個(gè)觀看者也可以感知同一場(chǎng)景的三維顯示圖像。而且，觀看者可以在屏幕前方沿橫向方向移動(dòng)，而不會(huì)失去三維效果。實(shí)際上，他將從根據(jù)他的運(yùn)動(dòng)而變化的視角中看到同樣的場(chǎng)景。
[0004]然而，常規(guī)的多視圖顯示器的缺點(diǎn)在于以下事實(shí):一個(gè)觀看者或者多個(gè)觀看者中的每一個(gè)觀看者只有在他的眼睛距屏幕保持標(biāo)稱觀看距離情況下才可以觀看到足量的3D圖像，其中該標(biāo)稱觀看距離由屏幕的幾何特征設(shè)定。否則，具體地在屏幕的不同區(qū)域中，觀看者的每只眼睛看到不同半圖像的相互作用且不同半圖像的某種程度上的重疊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是研發(fā)一種自動(dòng)立體屏幕，從在盡可能大的限度內(nèi)可自由選擇的不同距離處，在每種情況下觀看者可以在所述自動(dòng)立體屏幕上觀看到再現(xiàn)場(chǎng)景的三維動(dòng)作圖像，其中如現(xiàn)有技術(shù)所描述的，多個(gè)觀看者可以同時(shí)觀看屏幕且每一個(gè)觀看者看到該場(chǎng)景的三維動(dòng)作圖像，且對(duì)于橫向移動(dòng)的觀看者，他不會(huì)失去三維效果。本發(fā)明的另一目的是提出一種滿足這些需求的相應(yīng)方法，該方法用于在自動(dòng)立體屏幕上再現(xiàn)3D圖像。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征結(jié)合該獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的特征的自動(dòng)立體屏幕，以及通過具有從屬權(quán)利要求的特征的方法來實(shí)現(xiàn)。從從屬權(quán)利要求的特征中推斷出有利的設(shè)計(jì)。
[0007]因此，本發(fā)明首先設(shè)想光柵格的周期長(zhǎng)度，所述周期長(zhǎng)度由光柵格的相鄰的條狀結(jié)構(gòu)的橫向偏移來限定，所述周期長(zhǎng)度通過光學(xué)元件的啟動(dòng)而可變，為此，除了像素矩陣，該光學(xué)元件可也被控制單元啟動(dòng)。例如從文獻(xiàn)US 2011/0157497 Al獲知可以形成具有這些特征的光柵格的光學(xué)元件本身。
[0008]然后，針對(duì)觀看距離的改變，根據(jù)本發(fā)明的控制單元配置成執(zhí)行以下步驟:
[0009]-增大或者減小光柵格的周期長(zhǎng)度，以及
[0010]-再限定所述子集，使得形成所述子集的像素的帶的寬度或者平均寬度至少改變一個(gè)條的寬度，
[0011]其中，特別地，對(duì)子集的再限定(由此將圖像信息在像素矩陣上再分布)由此受到這樣的影響，使得相鄰觀看區(qū)域的橫向偏移的相對(duì)變化小于觀看距離的相對(duì)變化。因此，當(dāng)然控制單元不需要配置成使得對(duì)于觀看距離的每一變化通過該控制單元執(zhí)行這兩個(gè)步驟中的每一個(gè)。而這意味著，在觀看距離的盡可能多的變化中，至少有一個(gè)預(yù)定變化以執(zhí)行上述步驟用于適配。
[0012]因此，本發(fā)明利用這樣的事實(shí)，由于充當(dāng)網(wǎng)格的光學(xué)元件的特殊特征，通常固定標(biāo)稱觀看距離的屏幕的光學(xué)特征不再不可改變，并且因此可以被改變使得具有相應(yīng)地啟動(dòng)的光學(xué)元件的屏幕通過對(duì)像素矩陣的像素同時(shí)最佳的利用而適于從不同的觀看距離處觀察。
[0013]由此，通過屏幕的恒定幾何形狀，通過將圖像信息在像素矩陣上的簡(jiǎn)單再分布，例如通過增加像素的相鄰帶的橫向偏移以減少觀看距離(光柵格未變化)，相較于適應(yīng)變化的觀看距離，實(shí)現(xiàn)了決定性的優(yōu)勢(shì)。首先，通過將多個(gè)條合適分組在一起形成上述子集的像素的帶在每種情況下可以被選擇為這樣寬，使得觀看區(qū)域(通過該觀看區(qū)域不同立體半圖像在分別選出的觀看距離處是可見的)對(duì)于相應(yīng)的相鄰觀看區(qū)域總是具有寬度和橫向偏移，這足夠準(zhǔn)確地相應(yīng)于眼睛對(duì)的兩個(gè)瞳孔之間的距離。為此，本發(fā)明設(shè)想對(duì)于觀看距離的某種變化，帶的寬度或帶的平均寬度通過增加或者減少每一帶中的條的數(shù)目至少改變一條上述條的寬度。通過光柵格的周期長(zhǎng)度需要增大或減小的事實(shí)，則可能成功地進(jìn)行像素矩陣的像素中能夠至少大約全部地被分配在具有所限定寬度帶的子集上(至少很大程度上，沒有保持未被使用的剩余部分)，因此能夠用于使得半圖像再現(xiàn)，不管形成子集的像素的帶的寬度變化。通過此方式，在每種情況下，通過像素矩陣的給定的像素尺寸和像素?cái)?shù)目、給定的觀看距離、以及給定數(shù)目的再現(xiàn)半圖像或者觀看區(qū)域，產(chǎn)生最好可能的圖像清晰度和圖像亮度。
[0014]通常地，對(duì)于觀看距離的變化，所述控制單元還配置成額外地增大或者減小子集的數(shù)目和相應(yīng)地多個(gè)再現(xiàn)的立體半圖像的數(shù)目，因此根據(jù)需要，由觀看區(qū)域跨越且從其再現(xiàn)的屏幕三維可見的區(qū)域的寬度，和/或圖像清晰度或圖像分辨率可以被選擇地足夠高。
[0015]通過本發(fā)明，還可以提出一種將多于兩個(gè)不同圖像在自動(dòng)立體屏幕上同時(shí)再現(xiàn)的相應(yīng)有利的方法，所述自動(dòng)立體屏幕包括具有多個(gè)像素的像素矩陣和布置在所述像素矩陣前方或者后方的光學(xué)元件，其中所述像素矩陣的像素布置成使得所述像素矩陣的像素形成具有豎直線(course)的多條平行的像素或者相對(duì)于豎直線而傾斜的像素條，其中所述光學(xué)元件形成具有一組條狀結(jié)構(gòu)的光柵格，所述一組條狀結(jié)構(gòu)平行于所述條且彼此等距地相鄰而延伸，在每種情況下所述光柵格為由所述像素發(fā)出或發(fā)射的光設(shè)定傳播方向，其中所述光柵格的由相鄰的條狀結(jié)構(gòu)的橫向偏移所限定的周期長(zhǎng)度通過所述光學(xué)元件的啟動(dòng)是能夠變化的。通過該方法，像素矩陣根據(jù)多個(gè)立體半圖像的圖像信息而被啟動(dòng)，使得在每種情況下這些半圖像中的每一個(gè)呈現(xiàn)在像素的相應(yīng)的多個(gè)子集中的一個(gè)子集中，其中這些子集的每一個(gè)由像素的一組帶形成，所述一組帶在每種情況下由一個(gè)條或者多個(gè)條形成，其中不同子集的所述帶在水平方向上周期交替，使得每種情況下從多個(gè)橫向偏移的觀看區(qū)域的一個(gè)處每一立體半圖像在屏幕前方的觀看距離處是可見的。所提出的方法中的所述觀看距離通過增大或者減小所述光柵格的周期長(zhǎng)度且對(duì)上述子集的再限定來改變，使得形成所述子集的像素帶的寬度或者平均寬度至少改變一個(gè)上述條的寬度，因此，使得相鄰的觀看區(qū)域的橫向偏移的相對(duì)變化小于所述觀看區(qū)域的相對(duì)變化。此外，當(dāng)需要改變觀看距離時(shí)，上述子集的數(shù)目和相應(yīng)地多個(gè)再現(xiàn)的立體半圖像的數(shù)目可能增加或者減少。特別地，該方法可以通過在此描述類型的自動(dòng)立體屏幕來執(zhí)行。
[0016]有用的是，在當(dāng)通過增大或者減小觀看距離而超過某一閾值或者達(dá)不到某一閾值時(shí)的任何情況下，如果對(duì)于觀看距離的減小，所述控制單元配置成增大形成子集的帶寬度，且對(duì)于觀看距離的增大所述控制單元配置成減小形成子集的帶寬度，則各個(gè)觀看區(qū)域的寬度和觀看區(qū)域的橫向偏移盡可能準(zhǔn)確地對(duì)應(yīng)于具有所有可能的觀看距離的平均瞳孔距離。如果所述光學(xué)元件布置在像素矩陣的前方，就是這樣。如果所述光學(xué)元件布置在所述像素矩陣的后方，則是相反情況。相應(yīng)地，在通常的設(shè)計(jì)中所提出的方法設(shè)想觀看距離被減小，因此形成子集的帶的寬度增大，或者觀看距離被增大，因此形成子集的帶的寬度減小?？商娲?，如果所述光學(xué)元件布置在所述像素矩陣的后方且未布置在所述像素矩陣的前方，那么觀看距離可能通過減小形成所述子集的帶的寬度而減小，或觀看距離可能通過增大形成所述子集的帶的寬度而增大。
[0017]所提出的屏幕對(duì)于像素矩陣的所有像素的最好的可能利用的特別有利的一個(gè)實(shí)施方式設(shè)想，所述控制單元被配置成在每種情況中限定所述子集，因此在每種情況下所有所述帶或者多數(shù)所述帶通過所述像素的整數(shù)數(shù)目的上述條形成，所述數(shù)目對(duì)于這些帶是相同的，其中所述控制單元還被配置成對(duì)于觀看距離的上述變化增大或者減小整數(shù)數(shù)目，因此通過一系數(shù)來改變光