專利名稱：一種指示式立體顯示裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及立體顯示領域，尤其涉及一種能夠向觀看者指示最佳的 立體觀看區域的指示式立體顯示裝置。
背景技術：
眾所周知，當人用雙眼觀察一個真實物體時，該物體在人的左右兩眼中 分別形成一個略有差異的圖像，左右眼看到的兩幅圖像經人的視覺皮層融合 后，人看到的即為立體圖像。這種左右眼看到的圖像間的差異就是通常所說 的雙眼視差。現有的立體顯示器就是運用了雙眼視差原理，通過向觀看者的 左右眼分別提供有一定差異的圖像，從而使觀看者看到立體圖像。
圖1所示為一種現有的立體顯示裝置的顯示光路圖，其中，立體顯示裝
置包括背光源ll、顯示面板12和柱透鏡光柵13。背光源ll向顯示面板 12提供顯示圖像的背景光。顯示面板12的奇數像素列和偶數像素列分別顯 示左、右眼圖像，以下為方便說明，設圖1中顯示面板12的像素列從左往 右數且奇數像素列顯示右眼圖像R，偶數像素列顯示左眼圖像L。柱透鏡光 柵13中的各柱透鏡的母線方向沿顯示面板12的豎直方向，且多個柱透鏡沿 水平方向排列。如圖1中所示，柱透鏡光柵13的每個柱透鏡對應于顯示面 板12的一對相鄰像素列，顯示面板12的奇數像素列和偶數像素列顯示的左、 右眼圖像光通過柱透鏡光柵13后，在立體顯示裝置前的預定觀看距離(如 圖1中粗實線14所示的距離柱透鏡光柵13的出射面的一固定距離的位置) 上形成四邊形的左眼觀察區域16、 18以及右眼觀察區域15、 17,值得說明 的是圖l中為了方便表示，僅是示意性畫出了顯示面板12上最中央的一 對奇偶像素列以及最左邊和最右邊的一對奇偶像素列通過柱透鏡光柵13形 成的位于立體顯示裝置正前方的幾個觀察區域，實際上，在粗實線14所示的橫向位置上，交替地存在多個左眼觀察區域和右眼觀察區域，且其中每個
左目艮觀察區域由來自于顯示面板12的所有左眼圖像光形成，每個右眼觀察 區域由來自于顯示面板12的所有右眼圖像光形成。即當觀看者把左眼置 于任一左眼觀察區域內時，能夠看到顯示面板12的所有奇數像素列而不能 看到任一偶數像素列，當觀看者把右眼置于任一右眼觀察區域內時，能夠看 到顯示面板12的所有偶數像素列而不能看到任一奇數像素列。因此，當觀 看者的左右眼分別處于一對相鄰的左右眼觀察區域內時，該觀看者能夠看到 一幅清晰的立體圖像，而當觀看者的左眼和右眼之中的至少一個不完全處于 其對應的左眼觀察區域或右眼觀察區域內時，奇數像素列顯示的部分左眼圖 像光將會進入觀看者的右眼和/或偶數像素列顯示的部分右眼圖像光將會進 入觀看者的左眼，此時，觀看者的大腦不能將兩眼看到的兩幅圖像融合成正 確的立體圖^f象，形成串擾現象。如當觀看者的左眼位于圖1中點M所示位 置且右眼位于圖1中點N所示位置時，該觀看者不能看到清晰的立體圖像。 圖2所示為采用狹縫光柵21的立體顯示裝置的顯示光路圖，顯然，圖 2中直線22所示位置上，也存在多個交替排列的左眼觀察區域和右眼觀察 區域。若顯示面板12的任一像素列寬度為q,狹縫光柵21的柵距為62，狹 縫光柵21和顯示面板12的間距為y2 ，直線22所示位置與狹縫光柵21之間 的間距(預定觀看距離)為22,則由幾何關系可計算出
z2 = i (1)
綜上所述，現有的立體顯示裝置前的顯示區域都可分為串擾區域和非串 擾區域。所述非串擾區域指觀看者能夠看到清晰的立體圖像的區域，即當觀 看者處于該區域中時，來自于顯示面板的左眼圖像僅進入觀看者的左眼，來 自于顯示面板的右眼圖像僅進入觀看者的右眼。所述串擾區域為所述非串擾 區域之外的區域。由于立體圖像包含豐富的圖像信息，因此觀看者無法根據 看到的立體圖像效果準確分辨出該圖像是否是完全沒有串擾的圖像，即觀看 者無法根據看到的立體圖像準確確定自身是否位于非串擾區域內，觀看極為 不便。
為解決上述問題，現有技術中有一種能夠指示立體顯示裝置的觀看區域的方案首先在立體顯示裝置的顯示面板上顯示指示圖像，然后觀看者根據 該指示圖像使自身定位于非串擾區域內，最后該立體顯示裝置的顯示面板將 指示圖像切換為欲顯示的視差圖像以使觀看者在非串擾區域內看到立體圖 像。顯然，當觀看者移動位置后，所述顯示面板需要來回切換指示圖像和視 差圖像以使觀看者重新定位于非串擾區域內，操作復雜，實用性不強。
實用新型內容
本實用新型的目的在于提供一種指示式立體顯示裝置，能向觀看者指示 能夠看到最佳立體圖像的非串擾區域。
本實用新型提供的一種指示式立體顯示裝置，包括立體顯示裝置，所述 立體顯示裝置在預定觀看距離上形成若干對左、右眼觀察區域，所述左、右 眼觀察區域交替排列，此外，還包括設置于所述立體顯示裝置外圍的指示裝 置，所述指示裝置在所述預定觀看距離上形成若干對第一顯示區域和第二顯 示區域，所述第一顯示區域和第二顯示區域交替排列；所述第一、第二顯示 區域分別對應于所述左眼觀察區域和右眼觀察區域；或者，每個第一顯示區 域及其兩側的各半個第二顯示區域的對應一對左、右眼觀察區域。
所述指示裝置包括背光源、指示圖紙和第一光柵；所述背光源向所述 指示圖紙提供背景光；所述指示圖紙包括沿水平方向相間排列的第 一指示顏 色條紋和第二指示顏色條紋；所述第一光柵用于將所述第一指示顏色條紋和 第二指示顏色條紋在所述預定觀看距離上形成所述第一顯示區域和第二顯
示區域。
所述指示裝置包括顯示器和第一光柵；所述顯示器顯示沿水平方向相 間排列的第一指示顏色條紋和第二指示顏色條紋；所述第一光柵用于將所述 第一指示顏色條紋和第二指示顏色條紋在所述預定觀看距離上形成所述第 一顯示區域和第二顯示區域。
所述第 一光柵為狹縫光柵或柱透鏡光柵。
所述立體顯示裝置至少包括:顯示面板和第二光柵，所述第二光柵為柱 透鏡光柵或狹縫光柵。
所述指示裝置中的第一指示顏色條紋和第二指示顏色條紋寬度相等，所
6述第 一光柵的每條狹縫或每個柱透鏡對應于所述指示圖紙或所述顯示器上
一對相鄰的第一指示顏色條紋和第二指示顏色條紋；在所述預定觀看距離 上，任一第 一顯示區域的左、右邊緣點分別與其所對應的左眼觀察區域的左、 右邊緣點重合，任一第二顯示區域的左、右邊緣點分別與其所對應的右眼觀 察區域的左、右邊緣點重合。
所述指示裝置中的第一指示顏色條紋寬度大于所述第二指示顏色條紋 寬度；所述第一光柵的每條狹縫或每個柱透鏡對應于所述指示圖紙或所述顯 示器上的一條第一指示顏色條紋和一條第二指示顏色條紋；在所述預定觀看 距離上，每個第一顯示區域左側的第二顯示區域的中心點與其對應的左眼觀 察區域的左邊緣點重合，且所述第 一顯示區域右側的第二顯示區域的中心點 與其對應的右眼觀察區域的右邊緣點重合。
所述立體顯示裝置可為二維三維可切換立體顯示裝置。
所述立體顯示裝置可為多圖多視點立體顯示裝置。
本實用新型提供的指示式立體顯示裝置能夠在立體顯示裝置前的預定 觀看距離上形成第一、第二顯示區域，且所述第一、第二顯示區域分別與所 述立體顯示裝置的左、右眼觀察區域重合，或分別用于表示所述立體顯示裝 置的串擾區域和非串擾區域，因此觀看者能夠根據兩眼看到的顏色迅速確定 出自身是否處于非串護C區域內，該方案實現簡單且指示效果明顯。
圖1為一種現有的采用柱透鏡光柵的立體顯示裝置的顯示光路圖； 圖2為一種現有的采用狹縫光柵的立體顯示裝置的顯示光路圖； 圖3為圖1所示的顯示面板上最中央的一對奇偶像素列的顯示光路圖； 圖4為圖2所示的顯示面板上最中央的一對奇偶像素列的顯示光路圖； 圖5為本實用新型實施例l提供的指示式立體顯示裝置中的指示裝置結 構示意圖6為當圖5中的光柵53為柱透鏡光柵時指示圖紙52最中央的一條第 二指示顏色條紋55的顯示光路圖7為當圖5中的光柵53為狹縫光柵時指示圖紙52最中央的一條第二指示顏色條紋55的顯示光路圖8所示為本實用新型實施例2提供的指示式立體顯示裝置中的指示裝 置結構示意圖9為M/N=0.5時圖8所示的指示裝置的顯示光路圖10為當光柵83為柱透鏡光柵時圖9中指示圖紙82上最中央的第三 指示顏色條紋84以及其兩側的各半條第四指示顏色條紋85的顯示光路圖11為當光柵83為狹縫光柵時圖9中指示圖紙82上最中央的第三指 示顏色條紋84以及其兩側的各半條第四指示顏色條紋85的顯示光路圖。
具體實施方式
本實用新型提供了一種指示式立體顯示裝置，包括立體顯示裝置和指示 裝置。所述立體顯示裝置為任一種現有的能夠顯示立體圖像的裝置，所述指 示裝置在所述立體顯示裝置前的預定觀看距離上具有至少兩種不同顏色的 顯示區域，且其中的兩種不同顏色的顯示區域分別對應于立體顯示裝置在同 一位置上形成的左眼觀察區域和右眼觀察區域，或者分別對應于立體顯示裝 置的串擾區域和非串擾區域，以使觀看者能夠根據所述指示裝置的指示顏色 快速準確地確定出最佳觀看區域。
所述立體顯示裝置至少包括背光源、顯示面板和光柵。背光源用于向 顯示面板提供圖像背景光。顯示面板為二維像素矩陣形式，且顯示面板的任 意兩列相鄰像素顯示兩幅具有視差的圖像。所述光柵為柱透鏡光柵或狹縫光 柵，用于將顯示面板的任意兩列像素顯示的兩幅視差圖像分別提供給觀看者 的左、右眼。由于立體顯示原理已是公知的技術，此處不再詳述該立體顯示 裝置。以下為方便描述，以圖1和圖2所示的典型的立體顯示裝置進行說明。
圖1/圖2中的顯示面板12顯示的圖像經柱透鏡光柵13/狹縫光柵21后， 只具有水平視差而沒有垂直視差，因此，當圖1/圖2所示的柱透鏡光柵13/ 狹縫光柵21的豎直方向中軸線與顯示面板12的豎直方向中軸線重合時，該 立體顯示裝置能獲得最佳的顯示效果，但是，在實際生產中，對準儀器的精 確度會影響柱透鏡光柵13/狹縫光柵21的豎直方向中軸線與顯示面板12的 豎直方向中軸線之間重合的精確度，即柱透鏡光柵13/狹縫光柵21的豎直方 向中軸線難免會相對于顯示面板12的豎直方向中軸線存在一個水平偏移量，顯然，這個水平偏移量也會影響生成的左、右眼觀察區域的大小。
圖3所示為圖1所示的顯示面板12最中央的一對奇偶像素列￡ 、 / 顯 示的圖像光通過柱透鏡光柵13最中央的柱透鏡后傳播至預定觀看距離上最 中央的左、右眼觀察區域的光路圖，其中，柱透鏡光柵13的豎直方向中軸 線處于顯示面板12的豎直方向中軸線右邊。以下為方便說明，在圖3所示 平面內建立;cC^坐標系以顯示面板12的豎直方向中軸線上任意一點為原 點O，過原點O且指向圖紙平面右側的水平方向線為;f軸正方向，垂直并遠 離顯示面板12的方向為少軸正方向。設柱透鏡光柵13的豎直方向中軸線在 x軸上的坐標為A,顯然，在圖3所示的圖紙平面內，
圖3中將像素列凡沿其寬度方向表示為線段WO (O為原點)，將像素 列4沿其寬度方向表示為線段別0， C1C2為像素列Z^和A前面的柱透鏡，直 線別G1表示柱透鏡光柵13前的預定觀看距離位置，線段五1F1表示在所述預 定觀看距離上最中央的右眼觀察區域的橫向寬度，線段JIO表示在所述預定 觀看距離上最中央的左眼觀察區域的橫向寬度，02為；;軸與直線7HG1的交 點。設各奇偶像素列的寬度為^ (即AO-所C^",),柱透鏡光柵13的每個 柱透鏡寬度為ClC2-^，每個柱透鏡的垂直放大率為/ "顯示面板12和柱透 鏡光柵13的間距為0(91-M，預定觀看距離為0102 = 4。此時，由幾何光學 原理和幾何學知識可i正得圖3中五l點在x軸上的坐標為
(2)
￡1 1 V 2似2
尸l點在x軸上的坐標為:
力點在x軸上的坐標為:
yiM 2似 2
幻點在x軸上的坐標為:
(3)
(4)
(5)
左、右眼觀察區域的寬度為:<formula>formula see original document page 10</formula> (6)此外，可通過相同的方式證得當x^O時，式(2)至(6)同樣成立， 此處不再詳細證明。圖4所示為圖2所示的顯示面板12最中央的一對奇偶像素列4、及"顯 示的圖像光通過狹縫光柵21最中央的狹縫后傳播至預定觀看距離上最中央 的左、右眼觀察區域的光路圖，其中，狹縫光柵21的豎直方向中軸線處于 顯示面板12的豎直方向中軸線右邊。圖4仍采用圖3所示的;c(9y坐標系， 并設狹縫光柵21的豎直方向中軸線在x軸上的坐標為A，顯然，在圖4所示 ;c^坐標系中，x2>0。此外，仍將像素列&沿其寬度方向表示為線段AO， 將像素列丄"沿其寬度方向表示為線段mo，且AO-別0-""線段五2F2表示 在所述預定觀看距離上最中央的右眼觀察區域的橫向寬度，線段J2A2表示 在所述預定觀看距離上最中央的左眼觀察區域的橫向寬度。若狹縫光柵21 的柵距為62,顯示面板12和狹縫光柵21的間距為& ，預定觀看距離為Z2, 顯然，該立體顯示裝置的各參數需要滿足式(1 )，此外，由幾何學知識可 證得圖4中五2點在x軸上的坐標為<formula>formula see original document page 10</formula>(7)F2點在x軸上的坐標為:<formula>formula see original document page 10</formula>(8)J2點在;c軸上的坐標為:<formula>formula see original document page 10</formula>(9)左、右眼觀察區域的寬度為<formula>formula see original document page 10</formula>(10)在狹縫光柵21前的預定觀看距離^上，立體顯示裝置形成的其余左/ 右眼觀察區域的兩邊緣點均可根據類似于式(7)至(9)的計算得出，且每 一左/右眼觀察區域的寬度均應大于人眼瞳距的一半并小于人眼瞳距，才能保證觀看者的兩眼處于一對相鄰的左右眼觀察區域內。此外，當^《o時，式(7)至(9)依然成立。以下分別對本實用新型實施例提供的兩種用于指示上述立體顯示裝置 的顯示區域的指示裝置進行詳細說明。實施例1圖5所示為本實用新型實施例1提供的一種指示式立體顯示裝置中的指 示裝置結構示意圖，該指示裝置包括背光源51、指示圖紙52和光柵53， 光柵53為狹縫光柵或柱透鏡光柵(圖中為方便表示，將光柵53畫為柱透鏡 光柵)。背光源51用于向指示圖紙52提供背景光。指示圖紙52由沿橫向 相間排列的第一指示顏色條紋54和第二指示顏色條紋55構成，且第一指示 顏色條紋54的寬度等于第二指示顏色條紋55的寬度。光柵53的每個狹縫 或柱透鏡對應于指示圖紙52上兩條相鄰的不同顏色條紋。圖5中為方便表 示，只畫出指示圖紙52上的8列條紋及其對應的光柵53。顯然，所述指示 裝置的成像原理類似于所述立體顯示裝置，即指示圖紙52出射的兩種顏 色光經過光柵53之后，能在光柵53之前的預定距離上形成若干個交替排列 的第一顯示區域和第二顯示區域，所述第一顯示區域僅顯示第一指示顏色， 所述第二顯示區域僅顯示第二指示顏色。因此，只需使指示裝置在立體顯示 裝置前的預定觀看距離上形成的每一對相鄰的第一顯示區域和第二顯示區 域與所述立體顯示裝置在同一位置上形成的一對相鄰的左眼觀察區域和右 眼觀察區域相重合，位于預定觀看距離上的觀看者即可通過看到的指示裝置 的顯示顏色來判斷自身是否處于立體圖像的最佳觀看位置。事實上，在所述立體顯示裝置前的預定觀看距離上，當指示裝置形成的 最中央的第一/第二顯示區域的最寬部位與所述立體顯示裝置在該位置上形 成的左眼/右眼觀察區域的最寬部位重合時，其它第一、第二顯示區域也和 其它的左、右眼觀察區域基本重合。以下為了描述方便，設指示裝置顯示的 第一顯示區域對應立體顯示裝置的左眼觀察區域，第二顯示區域對應立體顯 示裝置的右眼觀察區域，且為方便說明，僅對如何設置指示裝置以使其在預 定觀看距離上形成的最中央的第二顯示區域的最寬部位與所述立體顯示裝 置在預定觀看距離上形成的最中央的右眼觀察區域的最寬部位重合進行詳 細說明，而對于未作說明的其它第一、第二顯示區域，也可釆用類似的方法ii計算。由于指示裝置的顯示原理與立體顯示裝置的顯示原理相類似，因此，若圖5所示的指示裝置中采用的光柵53為柱透鏡光柵，則指示裝置在某一預 定觀看距離上所成的第一、第二顯示區域的邊緣點也可根據式(2)至(5) 計算；若圖5所示的指示裝置中采用的光柵53為狹縫光柵，則指示裝置在 某一預定觀看距離上所成的第一、第二顯示區域的邊緣點也可根據式(7) 至(9)計算。圖6所示為當圖5中的光柵53為柱透鏡光柵時指示圖紙52最中央的一 條第二指示顏色條紋55通過光柵53最中央的柱透鏡后傳播至預定觀看距離 上最中央的第二顯示區域的光路圖。其中，光柵53的豎直方向中軸線處于 指示圖紙52的豎直方向中軸線右邊。在圖6所示平面內建立;c'0'/坐標系 以指示圖紙52的豎直方向中軸線上任意一點為原點O',過原點O'且指向右 側的水平方向線為x'軸的正方向，垂直并遠離指示圖紙52的方向為/軸的 正方向。設光柵53的豎直方向中軸線在x'軸上的坐標為V，則圖6中的 V>0。圖中A'O' ( O'為原點)代表指示圖紙52最中央的一條第二指示顏色 條紋，C1'C2'為第二指示顏色條紋A'0'前面最中央的柱透鏡，直線D1'G1'表示 光柵53前的某一預定觀看距離位置，線段五1'F1'表示在所述預定觀看距離上 最中央的第二顯示區域的橫向寬度。設指示圖紙52上的條紋寬度為",'，每 個柱透鏡的垂直放大率為A',每個柱透鏡寬度為V，指示圖紙52和光柵53 之間的間距為；V,預定觀看距離為Z,'。則類似于式(2)，由幾何光學原理和幾何學知識可證得圖6中預定觀 看距離Z 上最中央的第二顯示區域的左邊緣點五l'在x'軸上的坐標為 x^^T^'(l+S)+^-^ ( 11 )類似于式(3)，預定觀看距離上最中央的第二顯示區域的右邊緣點F1'在V軸上的坐標為 '=麗=<(1+^)+珥-!4 (12)當Vso時，即光4冊53的豎直方向中軸線與指示圖紙52的豎直方向中軸線 重合或處于指示圖紙52的豎直方向中軸線左側時，式(11)和(12)依舊成立。顯然，在柱透鏡光柵53前的預定觀看距離2V上，最中央的第一顯示 區域的兩邊緣點也可根據類似于式(4)和(5)的計算得出，其余第一、第 二顯示區域的左、右邊緣點也可類似計算。圖7所示為當圖5中的光柵53為狹縫光柵時指示圖紙52最中央的一條 第二指示顏色條紋55通過光柵53最中央的狹縫后傳播至預定觀看距離上最 中央的第二顯示區域的光路圖。圖7仍采用圖6所示的;c'0'/坐標系，線段 五2'尸2'表示在所述預定觀看距離上最中央的第二顯示區域的橫向寬度。若仍 設指示圖紙52上的條紋寬度為",'，光柵53的柵距為V，指示圖紙52和光 柵53的間距為h',預定觀看距離為Z ，光柵53的豎直方向中軸線在:c'軸 上的坐標為V。則類似于式(7)可得，圖7中預定觀看距離Z 上最中央的 第二顯示區域的左邊緣點￡2'在x'軸上的坐標為x五2.'-03'52^;c2'(l + i) ( 13 )類似于式(8),預定觀看距離"上最中央的第二顯示區域的右邊緣點F2'在 x'軸上的坐標為&2.'=^ J' = ;c2'(l + ^) + ^^ (14) 此外，類似于式(1),該指示裝置還需滿足顯然，采用狹縫光柵的指示裝置在預定觀看距離^'上形成的其余第一、 第二顯示區域的左、右邊緣點也可類似計算，在此不再贅述。綜上所述，若立體顯示裝置和指示裝置均采用柱透鏡光柵，且指示裝置 中指示圖紙52的豎直方向中軸線在上述;c^坐標系中的坐標為;c。, = Ax',即 圖6所示的x'Oy坐標系中的/軸在圖3/圖4所示的xC!y坐標系中沿;c軸平移 了Ax'的距離(顯然，當指示圖紙52的豎直方向中軸線處于顯示面板12的 豎直方向中軸線左邊時，Ax'<0,反之，Ax，>0),則圖6所示的點51'、 Fl'在坐標系中的x軸坐標分別為xF1,;^.-Ax、,'-Ax'+V(l + ^) + "^"-— ( 16)2^';V 2=Ax、.'= Ax'+V(l + +- "^^" + ^ (17)顯然，只要點w、尸1'在^<9少坐標系中能夠分別與點￡1、 fi重合，即當= jc￡1 ( 18 )時，在顯示面板12/指示圖紙52前的乂+^位置上，指示裝置形成的最中央 的第二顯示區域與立體顯示裝置在同一位置形成的右眼觀察區域的最寬部 位重合。事實上，由于乂和;V常常取值為幾毫米，而預定觀看距離4和々常 取值為幾米，因此^和;V對Z,和Z,'的影響可忽略不計，即只要指示裝置中 的指示圖紙52和立體顯示裝置的顯示面板12處于同一平面內且Z^Z,，就 可認為點￡1'、 Fl'、 ￡1、 Fl在y軸上的坐標相等，因此只需滿足以下條件=(19)就可認為在顯示面板12前的預定觀察距離Z，上，由方程式組(19)所確定 的指示裝置的各第一顯示區域和第二顯示區域可分別與立體顯示裝置的各 左眼觀察區域和右眼觀察區域基本重合。方程式組(19)中，；^和&分別 采用式(2)和(3)所示表達式；^和;^,分別采用式(16)和(17)所示 表達式。因此，對于任一給定的采用柱透鏡光柵的立體顯示裝置(給定 jc,，M，AA，Z,),可根據方程式組(19)確定出能夠指示出該立體顯示裝置的 左、右眼觀察區域的、采用柱透鏡光柵的指示裝置。類似的，若立體顯示裝置采用柱透鏡光柵，指示裝置采用狹縫光柵，且 所述指示裝置中指示圖紙52的豎直方向中軸線在x^坐標系中的坐標為;c。.=Ax'，則圖7所示的點￡2'、 F2'在;cQy坐標系中的x軸坐標分別為 ;c￡2. = Ax'+x￡2.'= Ajc'+x2'(1 +丄) (20 )xF2, = Ax'+;cF2,'= Ax'+x2,(1 + +A. ( 21 )因此，當指示裝置中的指示圖紙52和立體顯示裝置的顯示面板12處于 同 一 平面內并滿足以下條件時化l — XfiT(22)乂F1 = 乂f2'在顯示面板12前的預定觀察距離Z,上，由方程式組(22)所確定的指示裝 置的各第一顯示區域和第二顯示區域可分別與立體顯示裝置的各左眼觀察 區域和右眼觀察區域基本重合。方程式組(22)中，^和;^分別采用式(2) 和(3)所示表達式；&2,和;^2.分別采用式(20)和(21)所示表達式。類似的，若立體顯示裝置和指示裝置均釆用狹縫光柵，且所述指示裝置 中指示圖紙52的豎直方向中軸線在xOy坐標系中的坐標為x。,-Ax'，則式(20) 和(21)同樣成立，因此當指示裝置中的指示圖紙52和立體顯示裝置的顯 示面板12處于同一平面內并滿足以下條件時*五2 =義￡2'(23)= XF2'在顯示面板12前的預定觀察距離4上，由方程式組(23)所確定的指示裝 置的各第一顯示區域和第二顯示區域可分別與立體顯示裝置的各左眼觀察 區域和右眼觀察區域基本重合。方程式組(23 )中的x￡2和&2分別采用式(7 ) 和(8)所示表達式；&2.和;^2.分別采用式(20)和(21)所示表達式。類似的，若立體顯示裝置采用狹縫光柵，指示裝置采用柱透鏡光柵，且 所述指示裝置中指示圖紙52的豎直方向中軸線在;cOy坐標系中的坐標為 x。,=Ax'，則式(16)和(17)依舊成立，因此當指示裝置中的指示圖紙52和立體顯示裝置的顯示面板12處于同一平面內并滿足以下條件時<x￡2 = ( 24 )在顯示面板12前的預定觀察距離Z2上，由方程式組(24)所確定的指示裝 置的各第一顯示區域和第二顯示區域可分別與立體顯示裝置的各左眼觀察 區域和右眼觀察區域基本重合。方程式組(24 )中的x￡2和&2分別采用式(7 ) 和(8)所示表達式；；^.和;^,分別采用式(16)和(17)所示表達式。可見，對于給定的立體顯示裝置，通過采用方程式組(19) 、 (22)、 (23) 、 (24)中的一種可確定出能夠指示該立體顯示裝置的左、右眼觀察 區域的指示裝置的各項參數。上述指示式立體顯示裝置中，當觀看者處于立體顯示裝置前的預定觀看 距離上的非串擾區域內時，對于指示裝置而言，該觀看者的左眼僅能看到指 示裝置顯示的第一指示顏色，該觀看者的右眼僅能看到指示裝置顯示的第二 指示顏色，而當觀看者的任一只眼睛處于立體顯示裝置的串擾區域內時，該 眼睛會看到指示裝置顯示為第一指示顏色和第二指示顏色的混合色。可見， 由于在預定的觀看距離上，指示裝置的兩種指示顏色顯示區域分別與立體顯 示裝置的左、右眼觀察區域基本重合，因此觀看者可以通過左、右眼分別看 到的指示顏色判斷自身是否處于非串擾區域內，顯然，人眼對不同顏色的分 辨能力遠高于對復雜的平面圖像和立體圖像的分辨能力，因此觀看者可以在 極短的時間內確定出正確的觀看位置。上述指示式立體顯示裝置中，立體顯示裝置還可以是現有的2D/3D切 換式立體顯示裝置，此時指示裝置只對處于立體工作模式的2D/3D切換式 立體顯示裝置起作用。此外，所述立體顯示裝置可以是多圖多視點立體顯示 裝置，即立體顯示器中的顯示面板像素沿水平方向以n (n為大于2的正整 數)幅具有視差的圖像為周期進行顯示。實施例2本實用新型實施例2提供一種指示式立體顯示裝置，該裝置包括立體顯示裝置和指示裝置。其中，立體顯示裝置如前所述，此處不再詳述。圖8所示為本實用新型實施例2中提供的一種指示裝置結構示意圖，該 指示裝置包括背光源81、指示圖紙82和光柵83。背光源81用于向指示 圖紙82提供背景光。指示圖紙82由沿橫向相間排列的第三指示顏色條紋 84和第四指示顏色條紋85構成，且所述第三指示顏色條紋84的寬度不等 于第四指示顏色條紋85的寬度。以下為方便說明，設指示圖紙82的最中央 為第三指示顏色條紋84，所述第三指示顏色條紋84的寬度大于第四指示顏 色條紋85的寬度。光柵83為狹縫光柵或柱透鏡光柵，每個狹縫或柱透鏡對 應于指示圖紙82上的一條第三指示顏色條紋84以及一條第四指示顏色條紋 85,即每個狹縫或柱透鏡對應于指示圖紙82上的一條第三指示顏色條紋84以及其左側緊臨的第四指示顏色條紋85的K(0SMSJV， M、 N為任意正整數)，以及該第三指示顏色條紋84右側緊臨的第四指示顏色條紋85的 h^。類似于實施例l,指示圖紙82出射的兩種顏色光經過光柵83之后，在立體顯示裝置之前的預定觀看距離上形成若干個相間排列的第三顯示區 域和第四顯示區域。其中，所述第三顯示區域僅顯示第三指示顏色，所述第 四顯示區域僅顯示第四指示顏色。當預定觀看距離上任一第三顯示區域及其 兩側的各一半第四顯示區域組成的最寬部位與所述立體顯示裝置在相應位 置上的一對左眼和右眼觀察區域的最寬部位重合時，該指示裝置在預定觀看 距離上生成的第三顯示區域和第四顯示區域分別對應立體顯示裝置在同一 位置上的非串擾區域和串擾區域。圖9為當圖8所示的指示裝置中^-丄時的光路圖，為方便表示，圖9iV 2中只畫出了指示圖紙82最中央的一條第三指示顏色條紋84和其兩側的各半 條第四指示顏色條紋85，以及指示圖紙82最左邊和最右邊的各一條第三指 示顏色條紋84和每條第三指示顏色條紋84兩側的半條第四指示顏色條紋1785。如圖9中所示，指示圖紙82經光柵83后，在圖9中以粗實線所示的立 體顯示裝置之前的預定觀看距離910上，形成了若干個僅能看到第三指示顏 色的第三顯示區域91、 93、 95、…和若干個僅能看到第四指示顏色的第四 顯示區域92、94、…(圖中黑色陰影區域)。顯然，如圖9中所示，當0〈M〈iV 時，任意兩個第三指示區域之間的第四指示區域為由兩個四邊形對接而成的 類似于"oo"的形狀；而當M-O或N時，任意兩個第三指示區域之間的第
四指示區^4為一個四邊形。
較佳地，在所述預定觀看距離上，當最中央的第三顯示區域左側的第四 顯示區域的橫向中心點以及該第三顯示區域右側的第四顯示區域的橫向中 心點分別與所述立體顯示裝置在相同的預定觀看距離上最中央的左眼觀察 區域的左邊緣點和右眼觀察區域的右邊緣點重合時,該預定觀看距離上的其 它第三顯示區域及其兩側緊臨的各一個第四顯示區域的最寬部位與所述立 體顯示裝置在相應位置上的一對左眼和右眼觀察區域的最寬部位基本重合。 以下為方便描述，以如何設置圖9所示的指示裝置以使其能夠指示圖1或圖 2所示的立體顯示裝置為例進行詳細說明。
圖10所示為當光柵83為柱透鏡光柵時、圖9中指示圖紙82上最中央 的第三指示顏色條紋84以及其兩側的各半條第四指示顏色條紋85顯示的圖 像光通過其對應的柱透鏡后形成的第三顯示區域93以及半個第四顯示區域 92、半個第四顯示區域94的放大光路圖。其中，光柵83的豎直方向中軸線 處于指示圖紙82的豎直方向中軸線右邊。以下為方便說明，在圖IO所示平 面內建立,O'V'坐標系以指示圖紙82的豎直方向中軸線上任意一點為原 點O",過原點O"且指向右側的水平方向線為x"軸的正方向，垂直并遠離指 示圖紙82的方向為軸的正方向。設柱透鏡光柵83的豎直方向中軸線在x" 軸上的坐標為&",顯然，此時<'>0。將指示圖紙最中央的第三指示顏色條 紋84沿其寬度方向表示為線段￡30，將該第三指示顏色條紋84左側相鄰的半條第四指示顏色條紋85沿其寬度方向表示為線段^￡3，將該第三指示 顏色條紋84右側相鄰的半條第四指示顏色條紋85沿其寬度方向表示為線段 iGS3，，于應于^3五3、五3iH和inS3的^主透4竟為C3"3 ， /3F3所示直線表示該 指示裝置前的預定觀看距離所處位置，線段i/3G3表示在預定觀看距離上第 三顯示區域93的橫向寬度；點J3和F3分別表示第三顯示區域93兩側的第 四顯示區域的橫向中心點，即線段J37/3和G3F3分別表示在預定觀看距離 上、半個第四顯示區域94、 96的橫向寬度。若第三指示顏色條紋的84寬
度為￡3幻= <'，第四指示顏色條紋85的寬度為cV'，則」3￡3 =《333 = ^,
每個柱透鏡的寬度為C3D3-V'，指示圖紙82和柱透鏡光柵83的間距為 Cror-W，柱透鏡光柵83的每個柱透鏡的垂直放大率為A"，預定觀看距 離為<91"02''=^",則由與式(4)相似的運算過程可得知第四顯示區域92的 橫向中心點刀在;c"軸上的坐標為
Xj3"=v(1+^V( ')z3"+A^l—K (31)
類似于式(3)可計算出第四顯示區域94的橫向中心點F3在/'軸上的坐標 為
第三顯示區域93、半個第四顯示區域92和半個第四顯示區域94在預定觀 看距離上的總寬度為
則=("3"+"/')"'一^:+6,, (33)
W A、"
當V'^0時，式(31)至(33)仍然成立。顯然，在預定觀看距離Z3"上，其 余第四顯示區域的橫向中心點均可根據類似的計算得出。
圖11所示為當光柵83為狹縫光柵時圖9中指示圖紙82上最中央的第 三指示顏色條紋84以及其兩側的各半條第四指示顏色條紋85顯示的圖像光
19、在預定觀看距離上形成的最中央的第三顯示區域 以及該第三顯示區域兩側的各半個第四顯示區域的光路圖。在圖11中建立
與圖10完全相同的"''0"/'坐標系，并仍將指示圖紙82最中央的第三指示顏 色條紋84沿其寬度方向表示為線段￡30，且設￡3幻-"3";將該第三指示顏 色條紋84左側相鄰的半條第四指示顏色條紋85沿其寬度方向表示為線段 乂3￡3,將該第三指示顏色條紋84右側相鄰的半條第四指示顏色條紋85沿
其寬度方向表示為線段in加，且汨￡3 = ^053 =《；J4F4所示直線表示該指
2
示裝置前的預定觀看距離所處位置，線段/f4G4表示在預定觀看距離上最中 央的第三顯示區域的橫向寬度；點J4和F4分別表示第三顯示區域7/4G4兩側 的第四顯示區域的橫向中心點，即線段J4/Z4和G4F4分別表示在預定觀看 距離上、最中央的第三顯示區域兩側的各半個第四顯示區域的橫向寬度。若 狹縫光柵83的柵距為64",指示圖紙82和光柵83的間距為力''，預定觀看 距離為Z/，光柵83的豎直方向中軸線在^軸上的坐標為;^4"。則類似于式 (7)可得，圖11中預定觀看距離Z/上最中央的第三顯示區域的左側相鄰 的第四顯示區域的橫向中心點《/4在;c"軸上的坐標為
<formula>formula see original document page 20</formula>( 34 )
類似于式(8)，圖11中預定觀看距離Z/'上最中央的第三顯示區域的右側 相鄰的第四顯示區域的橫向中心點尸4在x"軸上的坐標為
X/r4"-^^ = JC4''(l+^iV(fl3''+OZ4" (35)
最中央的第三顯示區域及其兩側的各半個第四顯示區域在預定觀看距離上 的總寬度為
順(36) 此外，類似于式(1),該指示裝置還需滿足<formula>formula see original document page 21</formula>
當V'《0時，式(34)至(37)仍然成立。顯然，在預定觀看距離Z/上， 其它顯示區域的左、右邊緣點均可根據類似的計算得出。
綜上所述，在本實施例中，若立體顯示裝置和指示裝置均采用柱透鏡光 柵，且指示裝置中指示圖紙82的豎直方向中軸線在圖3所示的x^坐標系 中的坐標為;c。.,-Ax"，即圖10所示的:c"O'y'坐標系中的3/'軸在圖3所示的 xQy坐標系中沿x軸平移了 Ax"的距離(顯然，當指示圖紙82的豎直方向中 軸線處于顯示面板12的豎直方向中軸線左邊時，Ax"<0，反之，&">0)， 此時，圖10所示的點力、F3在xQy坐標系中的x軸坐標分別為
<formula>formula see original document page 21</formula> ( 39 )
顯然，只要點J3、 F3在;cQy坐標系中能夠分別與點Jl、 ,l重合，就可 認為在顯示面板12/指示圖紙82前的乂+4位置上，指示裝置形成的各第三 顯示區域和其兩側的各半個第四顯示區域的最寬部位與立體顯示裝置在相 應位置上的一對左眼和右眼觀察區域的最寬部位重合。因此，若忽略少,和;V' 對4和Z,的影響，則當指示裝置中的指示圖紙82和立體顯示裝置的顯示面 板12處于同一平面內并滿足以下條件時
<formula>formula see original document page 21</formula>
(40)
在顯示面板前的預定觀察距離Z,上，由方程式組(40)所確定的指示裝置的 各第三顯示區域和第四顯示區域可分別用于指示立體顯示裝置的非串擾區 域和串擾區域。方程式組(40)中，^和&分別采用式(4)和(3)所示 表達式；；c力和;^分別采用式(38)和(39)所示表達式。即對于任一給定 的采用柱透鏡光柵的立體顯示裝置，可根據方程組(40)確定出能夠指示該 立體顯示裝置的非串擾區域的、采用柱透鏡光柵的指示裝置的各項參數。 類似的，若立體顯示裝置采用柱透鏡光柵，指示裝置采用狹縫光柵，且所述指示裝置中指示圖紙82的豎直方向中軸線在xW坐標系中的坐標為 x。,, = Ax，'，則圖11所示的點《/4 、 F4在;cQy坐標系中的;c軸坐標分別為 xJ4 - Axr"+;cJ4"= Ax"+V(l + ^V ("W4" (")
jcf4 = Ajc'W= Ax''+V'(l+^V("3'+a4")Z4" ( 42 )
因此，當指示裝置中的指示圖紙82和立體顯示裝置的顯示面板12處于 同 一平面內并滿足以下條件時
Zi=24,，= 2V、"
< x力=Xj4 (43 )
in =
在顯示面板前的預定觀察距離^上，由方程式組(43)所確定的指示裝置的 各第三顯示區域和第四顯示區域可分別與立體顯示裝置的各非串擾區域和 串擾區域相對應。方程式組(43)中，；^和&分別采用式(4)和(3)所 示表達式；^和&4分別采用式(41)和(42)所示表達式。
類似的，若立體顯示裝置和指示裝置均采用狹縫光柵，且所述指示裝置 中指示圖紙82的豎直方向中軸線在xC!y坐標系中的坐標為x。., = Ax"，則當指 示裝置中的指示圖紙和立體顯示裝置的顯示面板處于同一平面內并滿足以 下條件時
2 4(a3"+a4")_264""廣62
在顯示面板前的預定觀察距離^上，由方程式組(44)所確定的指示裝 置的各第三顯示區域和第四顯示區域可分別與立體顯示裝置的各非串擾區 域和串擾區域相對應。方程式組(43)中，&2和&2分別采用式(9)和(8) 所示表達式；巧4和&4分別采用式(41)和(42)所示表達式。
類似的，若立體顯示裝置采用狹縫光柵，指示裝置采用柱透鏡光柵，且 所述指示裝置中指示圖紙82的豎直方向中軸線在jcqy坐標系中的坐標為x。,,=Ax"，則當指示裝置中的指示圖紙82和立體顯示裝置的顯示面板12處 于同 一平面內并滿足以下條件時
"1 一62
< =巧3 (45 )
在顯示面板前的預定觀察距離^上，由方程式組(45)所確定的指示裝 置的各第三顯示區域和第四顯示區域可分別用于指示立體顯示裝置的非串 擾區域和串擾區域。方程式組(45)中，巧2和&2分別采用式(9)和(8) 所示表達式；&3和&3分別采用式(38)和(39)所示表達式。
可見，對于給定的立體顯示裝置，通過采用方程式組(40) 、 (43)、 (44) 、 (45)中的一種可確定出圖9所示的能夠指示該立體顯示裝置的非 串擾區域的指示裝置的各項參數。該指示裝置的形成的兩種顏色顯示區域分 別用于指示所述立體顯示裝置的串擾區域和非串擾區域，因此觀看者根據指 示裝置的顯示顏色即可快速確定最佳的立體圖像觀看位置。顯然，對于M/N 不為0.5的其它指示裝置可以根據類似的方式確定，在此不再贅述。
本實施例中通過采用第三顯示區域指示非串擾區，并使任兩個第三顯示 區域之間形成第四顯示區域，用所述第四顯示區域來表示串擾區域，相對于 實施例l,擴大了任意兩對左右眼觀察區域之間的串擾區域指示范圍，使觀 看者更易根據該指示裝置判斷出最佳觀看位置，且該裝置對觀看者應處的預 定觀看距離的精度要求得以降低，實施性更強。即相對于實施例l,實施例 2通過犧牲預定觀看距離上的非串擾區域的指示寬度來降低對觀看者所處預 定觀看距離的精度要求。
本實施例所述的立體顯示裝置還可以是現有的2D/3D切換式立體顯示 裝置，此時指示裝置只對處于立體工作模式的2D/3D切換式立體顯示裝置 起作用。
此外，所述立體顯示裝置還可以是多圖多視點立體顯示裝置，指示裝置 的顯示區域與立體顯示裝置的串擾區和非串擾區的對應關系仍可按照上述 方法進行確定，此處不再詳述。
上述實施例1和實施例2中所述的指示裝置中的背光源和指示圖紙還可以采用現有技術中的顯示器來替代，并使顯示器顯示的圖案和指示圖紙顯 示的圖案一致。如可采用等離子顯示器、液晶顯示器、有機發光顯示裝 置、場致發射顯示裝置、陰極射線管顯示器等。
上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的技術
人員在本方法的啟示下，在不脫離本方法宗旨和權利要求所保護的范圍情況 下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種指示式立體顯示裝置，包括立體顯示裝置，所述立體顯示裝置在預定觀看距離上形成若干對左、右眼觀察區域，所述左、右眼觀察區域交替排列，其特征在于，還包括設置于所述立體顯示裝置外圍的指示裝置，所述指示裝置在所述預定觀看距離上形成若干對第一顯示區域和第二顯示區域，所述第一顯示區域和第二顯示區域交替排列；所述第一、第二顯示區域分別對應于所述左眼觀察區域和右眼觀察區域；或者，每個第一顯示區域及其兩側的各半個第二顯示區域的對應一對左、右眼觀察區域。
2、 如權利要求1所述的指示式立體顯示裝置，其特征在于，所述指示 裝置包括背光源、指示圖紙和第一光柵；所述背光源向所述指示圖紙提供背景光；所述指示圖紙包括沿水平方向相間排列的第 一指示顏色條紋和第二指 示顏色條紋；所述第一光柵用于將所述第一指示顏色條紋和第二指示顏色條紋在所 述預定觀看距離上形成所述第 一顯示區域和第二顯示區域。
3、 如權利要求1所述的指示式立體顯示裝置，其特征在于，所述指示 裝置包括顯示器和第一光柵；所述顯示器顯示沿水平方向相間排列的第 一指示顏色條紋和第二指示 顏色條紋；所述第一光柵用于將所述第一指示顏色條紋和第二指示顏色條紋在所 述預定觀看距離上形成所述第一顯示區域和第二顯示區域。
4、 如權利要求2或3所述的指示式立體顯示裝置，其特征在于，所述 第 一光柵為狹縫光柵或柱透鏡光柵。
5、 如權利要求4所述的指示式立體顯示裝置，其特征在于，所述立體 顯示裝置至少包括顯示面板和第二光柵，所述第二光柵為柱透鏡光柵或狹 縫光柵。
6、 如權利要求5所述的指示式立體顯示裝置，其特征在于，所述第一 指示顏色條紋和第二指示顏色條紋寬度相等，所述第一光柵的每條狹縫或每個柱透鏡對應于所述指示圖紙或所述顯示器上一對相鄰的第一指示顏色條紋和第二指示顏色條紋；在所述預定觀看距離上，任一第一顯示區域的左、右邊緣點分別與其所 對應的左眼觀察區域的左、右邊緣點重合，任一第二顯示區域的左、右邊緣 點分別與其所對應的右眼觀察區域的左、右邊緣點重合。
7、 如權利要求5所述的指示式立體顯示裝置，其特征在于，所述第一 指示顏色條紋寬度大于所述第二指示顏色條紋寬度；所述第一光柵的每條狹 縫或每個柱透鏡對應于所述指示圖紙或所述顯示器上的一條第一指示顏色 條紋和一條第二指示顏色條紋；在所述預定觀看距離上，每個第 一顯示區域左側的第二顯示區域的中心 點與其對應的左眼觀察區域的左邊緣點重合，且所述第一顯示區域右側的第 二顯示區域的中心點與其對應的右眼觀察區域的右邊緣點重合。
8、 如權利要求1所述的指示式立體顯示裝置，其特征在于，所述立體顯示裝置為二維三維可切換立體顯示裝置。
9、 如權利要求1所述的指示式立體顯示裝置，其特征在于，所述立體顯示裝置為多圖多視點立體顯示裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種指示式立體顯示裝置，包括立體顯示裝置和指示裝置。所述指示裝置設置于所述立體顯示裝置外圍；所述立體顯示裝置在預定觀看距離上形成若干對左、右眼觀察區域，且所述左、右眼觀察區域交替排列；所述指示裝置在所述預定觀看距離上形成若干對第一顯示區域和第二顯示區域，所述第一、第二顯示區域交替排列，且所述第一、第二顯示區域分別對應于所述左眼觀察區域和右眼觀察區域，或者，每個第一顯示區域及其兩側的各半個第二顯示區域的對應一對左、右眼觀察區域。對于本實用新型提供的指示式立體顯示裝置，觀看者能夠根據兩眼看到的指示裝置的顏色迅速確定出自身是否處于非串擾區域內，該方案實現簡單且指示效果明顯。
文檔編號G02B27/22GK201293876SQ200820122498
公開日2009年8月19日 申請日期2008年10月21日 優先權日2008年10月21日
發明者明 衛, 蓉 唐, 濤 梁 申請人:北京超多維科技有限公司