МНОГОВИДОВОЕ УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2019 года по МПК G02B27/22 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Это изобретение относится к многовидовым устройствам отображения.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Многовидовое устройство отображения обычно образуют наложением специального слоя на двумерное устройство отображения. Известные варианты этого слоя представляют собой барьер для барьерных устройств отображения, лист растровых линз или микроматрицу линз для линзово-растровых устройств отображения.

Независимо от выбранного варианта эффект заключается в том, что в зависимости от точки наблюдения глаза (или камеры) проецируется отличающееся изображение, в соответствии с чем обеспечивается стереоскопическое восприятие (бинокулярное зрение) без необходимости в специальных очках. Под этим имеется в виду «авто» стереоскопический эффект.

На фигуре 1 показан основной принцип действия устройства отображения с использованием матрицы растровых линз.

Устройство отображения содержит обычную (двумерную) панель 2 отображения, имеющую матрицу пикселей 4, поверх которой расположено формирующее виды устройство 6. Оно содержит растровые линзы 8. Если каждая линза покрывает 4 пикселя в направлении ширины устройства отображения, то свет от этих четырех пикселей будет проецироваться по различным направлениям, в результате чего будут образовываться различные зоны видения, пронумерованные на фигуре 1 от V1 до V4. В каждую из этих зон видения проецируется изображение, которое формируется как комбинация всех пикселей с одним и тем же положением по отношению к линзам.

Такой же эффект можно получать с помощью барьеров, которые ограничивают выходное направление, в котором свет излучается от каждого пикселя. Поэтому в каждом выходном направлении можно видеть отличающийся набор пикселей.

Повышение углового разрешения (то есть образование многочисленных видов) приводит к снижению пространственного разрешения (то есть разрешения каждого индивидуального вида). В случае вертикальных растровых листов и барьеров это снижение разрешения происходит полностью в горизонтальном направлении. Приданием наклона растровому листу снижение разрешения можно распределить в горизонтальном и вертикальном направлениях, при этом обеспечивается лучшее качество изображения.

На фигурах 2 и 3 показаны примеры конструкций трехмерного линзово-растрового устройства отображения.

На фигуре 2 показана наименее сложная конструкция, содержащая линзово-растровый лист 6 поверх панели отображения с прокладкой 10 между ними. Криволинейные поверхности растровых линз обращены наружу, так что обозначены выпуклые линзы.

На фигуре 3 показана предпочтительная конструкция, которая имеет лучшую характеристику при широких углах просмотра. Криволинейные поверхности линз обращены к панели отображения, а слой 12 реплики использован для задания плоской внутренней поверхности. Эта реплика может быть клеем (обычно полимерным), который имеет показатель преломления, отличающийся от показателя преломления растровых линз, так что действие линз определяется разностью показателей преломления материала линз и материала реплики. В качестве прокладки 10 использована стеклянная или поликарбонатная пластинка, а толщина ее рассчитана из условия надлежащего удаления растровых линз на расстояние, при котором обеспечивается фокусировка на панель отображения. Предпочтительно, чтобы показатель преломления пластинки был аналогичен показателю преломления клея.

Хорошо известно, что может быть желательным двумерное/многовидовое переключаемое устройство отображения.

При выполнении линз многовидового устройства отображения электрически переключаемыми становится возможным, например, иметь двумерный режим с высоким разрешением (без действия линз) в сочетании с трехмерным режимом. При других применениях переключаемых линз повышается количество последовательных во времени видов, что раскрыто в заявке WO 2007/072330, или делаются возможными многочисленные трехмерные режимы, как в заявке WO 2007/072289.

Известный способ образования двумерного/трехмерного переключаемого устройства отображения заключается в замене растровой линзы линзовидной полостью, заполненной жидкокристаллическим материалом. Действие линзы можно включать/отключать с помощью электродов, которые управляют ориентацией молекул жидкого кристалла, или же путем изменения поляризации света (например, при использовании переключаемой фазовой пластинки).

Кроме того, предлагалось использовать линзы с градиентным показателем преломления, при этом коробчатую полость заполняли жидким кристаллом и с помощью матрицы электродов управляли ориентацией молекул жидкого кристалла, чтобы образовать линзу с градиентным показателем преломления (это раскрыто, например, в заявке WO 2007/072330). Кроме того, линзы с электрохимическим смачиванием, которые образованы капельками, форма которых регулируется электрическим полем, были предложены для переключения между двумерным и трехмерными режимами. Наконец, использование электрофоретических линз также было предложено, например, в заявке WO 2008/032248.

Как упоминалось выше, всегда существует компромисс между пространственным и угловым разрешением. В устройствах отображения с растровыми линзами и вертикальными барьерами создаются только горизонтальный параллакс, делающий возможным стереопсис, и горизонтальный параллакс движения и затенение, но не вертикальный параллакс движения и затенение. В результате автостереоскопическая функция оказывается согласованной с ориентацией изображения. Только при полном (горизонтальном и вертикальном) параллаксе трехмерный эффект может быть сделан независимым от ориентации экрана.

Однако по меньшей мере в среднем панели отображения не имеют разрешения, достаточного для получения полного параллакса при высоком разрешении, по меньшей мере не при большом количестве видов. Поэтому имеется проблема с устройствами, которые предназначены для работы в портретном и ландшафтном режимах, такими как портативные устройства.

Эта проблема была признана, и некоторые из решений, приведенных выше, которые обеспечивают возможность переключения между двумерным и трехмерным режимами, были распространены на многочисленные трехмерные режимы, такие как портретный и ландшафтный режимы. Таким образом, можно иметь три режима: двумерный, трехмерный портретный и трехмерный ландшафтный.

Полный параллакс возможен уже в системе, имеющей всего лишь два вида, в которой происходят только умеренные потери разрешения, и поэтому можно исключить переключение между трехмерными режимами. При использовании способа без переключения минимальная конструкция микролинзовой матрицы, то есть с двойным видом и двойной ориентацией, имеет 2×2 видов и сохраняется максимальная величина пространственного разрешения.

Обычная полосковая компоновка красных-зеленых-синих пикселей содержит столбцы красных, зеленых и синих субпикселей. Каждый субпиксель имеет отношение размеров 1:3, так что каждый пиксельный триплет имеет отношение размеров 1:1. Линзовая система обычно преобразует такие прямоугольные двумерные пиксели в прямоугольные трехмерные пиксели.

Когда микролинзы связаны с такой панелью отображения, например, каждая микролинза находится поверх субматрицы 2×2 пикселей, в линзовой конструкции имеется проблема, заключающаяся в том, что конус видения в одном из двух ортогональных направлений в три раза шире, чем в другом.

На фигуре 4 показан этот эффект и показана каждая группа из 4 субпикселей с тремя включенными пикселями и одним выключенным, и при этом 10% дефокусированы. Это означает, что фокусное расстояние линз отличается на 10% от расстояния линза-устройство отображения. Этим предотвращается острая фокусировка рисунка черной маски между пикселями.

Пиками на графиках интенсивности света показаны положения повторяемых видов (то есть в различных конусах видения) данного пикселя. Ими показана световая мощность на единицу площади (в Вт/мм²) в различных местах на протяжении экрана устройства отображения. Один график представлен для ландшафтного режима и другой представлен для портретного режима. Таким образом, шаг повторения картины соответствует ширине конуса видения. Видно, что в направлении длинной оси субпикселей (оси x) ширина конуса видения намного больше, чем в направлении короткой оси субпикселей (оси y).

Яркими участками представлены распределения освещенности от каждой группы из 3 включенных пикселей на плоскости, находящейся на оптимальном расстоянии зрительного восприятия от устройства отображения. По осям x и y представлены линейные перемещения.

Небольшие углы конуса видения имеют тангенс, который может быть аппроксимирован шагом растра, деленным на толщину стопки. Как можно видеть на фигуре 4, для компоновки красных-зеленых-синих полосок шаг растра в одном направлении в три раза больше, чем в другом, так что конус видения также будет в три раза шире. В результате этого на определенном (фиксированном) расстоянии наблюдения в одном направлении (например, портретном) пользователь должен точно удерживать положение относительно устройства, чтобы исключить выход из конуса, тогда как в другом направлении может быть трудно находить трехмерную зону, поскольку виды являются слишком широкими. Поэтому имеется необходимость в полнопараллаксном автостереоскопическом устройстве отображения, в котором обеспечивается возможность независимого задания размеров конусов видения при двух ортогональных ориентациях изображения.

В заявке № 2013/0069938 на патент США раскрыт блок устройства отображения, который в одном примере имеет две ортогональные линзово-растровые матрицы.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение определено в формуле изобретения.

Согласно изобретению предложено многовидовое устройство отображения, содержащее панель отображения и формирующее виды устройство, образованное поверх панели отображения, для выполнения функции формирования многих видов, в котором формирующее виды устройство содержит первую формирующую виды структуру, расположенную на первом расстоянии от панели отображения, для образования многочисленных видов в первом направлении, и вторую формирующую виды структуру, расположенную на втором расстоянии от первой формирующей виды структуры, для образования многочисленных видов во втором, перпендикулярном направлении, так что угловая ширина многочисленных видов в двух направлениях определяется независимо, при этом угловая ширина многочисленных видов в двух направлениях дается отношением 1:n меньшей угловой ширины к большей угловой ширине, где n<2.

Это устройство разделяет многочисленные виды на всем протяжении устройства отображения между двумя формирующими виды структурами, каждая из которых предназначена для различных ортогональных направлений. Совместно они обеспечивают полный параллакс, так что изображение можно наблюдать в портретном или ландшафтном режиме без необходимости в каком-либо действии по переключению. Предпочтительно, чтобы соблюдалось n<1,5, еще более предпочтительно, чтобы n<1,2.

Таким образом, эти значения угловой ширины отличаются по меньшей мере на 100% (то есть, большее значение не более чем в два раза больше меньшего) и более предпочтительно, чтобы отличались даже меньше, например меньше чем на 50% (большее значение не более чем в 1,5 раза больше меньшего), или даже меньше чем на 20% (большее значение не более чем в 1,2 раза больше меньшего). При этом создаются конусы видения одинакового размера. Под «угловой шириной многочисленных видов» имеется в виду угол, в пределах которого полный набор видов отображается в одном из направлений просмотра. Он соответствует углу, в пределах которого набор пикселей, соответствующий набору однозначных видов в одном из направлений просмотра, можно наблюдать через один формирующий виды элемент (например, линзу или отверстие барьера). При отклонении от угла видения эти пиксели становятся видимыми через соседний формирующий виды элемент.

Предпочтительно, чтобы обе формирующие виды структуры могли работать одновременно для исключения необходимости переключения между режимами. Свет изображения проходит через обе формирующие виды структуры. Одна обеспечивает параллакс в одном направлении и другая обеспечивает параллакс в другом направлении. Таким образом, изображение можно поворачивать между ориентациями без необходимости в каком-либо переключении конфигурации устройства отображения. Однако, используя известный способ, одну или обе формирующие виды структуры можно делать электрически переключаемыми.

При условии одинаковой угловой ширины (которую часто называют шириной конуса) в двух ортогональных направлениях оптические характеристики можно согласовывать при различных ориентациях. Для получения этого согласования можно выбирать расстояния между элементами, а также материалы, используемые в стопке (такие, как материалы прокладок). При использовании материалов с одинаковым показателем преломления конструкция упрощается, при этом необходимо учитывать только геометрическое расстояние. Размер формирующих виды элементов (линз или барьеров, которые совместно образуют формирующие виды структуры) обычно определяется конфигурацией нижележащих пикселей, поскольку каждый индивидуальный формирующий виды элемент предназначен для наложения на определенное количество субпикселей устройства отображения, которым в таком случае определяется количество формируемых видов.

Панель отображения может содержать прямоугольные субпиксели. В случае использования микролинз прямоугольные пиксели обуславливают изменение конуса видения при различных ориентациях. Отношение размеров субпикселей может быть 1:3, и оно типично для случая красных-зеленых-синих полосковых конфигураций пикселей.

Предпочтительно, чтобы первая формирующая виды структура имела периодическую структуру с периодом, основанным на количестве субпикселей в первом направлении на протяжении субпикселей (но период корректируют для обеспечения фокусировки на заданном расстоянии просмотра), и вторая формирующая виды структура имела периодическую структуру с периодом, основанным на количестве субпикселей во втором, ортогональном направлении на протяжении субпикселей (но опять период корректируют для обеспечения фокусировки на заданном расстоянии просмотра).

Если, как упомянуто выше, период каждой формирующей виды структуры основан на количестве субпикселей, это означает, что одинаковое количество видов образуется в ландшафтном и портретном режимах при условии одинакового количества субпикселей на каждый формирующий виды элемент. Когда нижележащие субпиксели являются прямоугольными, это приводит к необходимости иметь различный шаг для двух формирующих виды структур.

Периоды двух формирующих виды структур могут быть основаны на различных количествах субпикселей для портретного и ландшафтного режимов. Это будет приводить к различным потерям разрешающей способности при двух ориентациях, но все же можно вводить поправку на различные размеры конусов видения.

Первая формирующая виды структура, ближайшая к панели отображения, может быть выполнена из материала с первым показателем n преломления, а вторая формирующая виды структура может быть выполнена из материала с меньшим показателем преломления. Такая схема позволяет поддерживать минимальную толщину оптической стопки.

В предпочтительном примере

,

где p₁ - период первой формирующей виды структуры, t₁ - высота первой формирующей виды структуры над панелью отображения и n₁ - показатель преломления материала между панелью отображения и первой формирующей виды структурой, p₂ - период второй формирующей виды структуры, t₂ - высота второй формирующей виды структуры над первой формирующей виды структурой и n₂ - показатель преломления материала между первой и второй формирующими виды структурами, при этом k составляет от 0,5 до 2, более предпочтительно от 0,75 до 1,5, еще более предпочтительно от 0,9 до 1,1.

Это означает, что отношение периода одной формирующей виды структуры к эффективному оптическому расстоянию (расстоянию, деленному на показатель преломления) одной формирующей виды структуры от панели отображения и отношение периода другой формирующей виды структуры к эффективному оптическому расстоянию (расстоянию, деленному на показатель преломления) другой формирующей виды структуры от панели отображения делают одинаковыми. Это приводит к тому, что конусы видения являются по существу одинаковыми. Конечно, отношения могут быть равны (k=1).

Это уравнение упрощается до геометрических расстояний только в случае, если значения показателей преломления являются одинаковыми.

В одной группе примеров формирующее виды устройство содержит первый прокладочный слой поверх панели отображения, первый линзовый слой (например, матрицу растровых линз) поверх первого прокладочного слоя, второй прокладочный слой поверх первого линзового слоя и второй линзовый слой (например, матрицу растровых линз) поверх второго прокладочного слоя.

Размерами прокладок и материалами можно регулировать углы конусов видения. Первый и второй линзовые слои могут задавать выпуклые формы границ раздела линз по отношению к направлению света через формирующее виды устройство от панели отображения. В этом случае первый прокладочный слой, первый линзовый слой и второй линзовый слой могут быть стеклянными или пластиковыми, а второй прокладочный слой представляет собой воздух.

В другом примере первый линзовый слой задает выпуклые формы границ раздела линз и второй линзовый слой задает вогнутые формы границ раздела линз по отношению к направлению света через формирующее виды устройство от панели отображения. В этом случае первый прокладочный слой, первый линзовый слой и второй линзовый слой могут быть стеклянными или пластиковыми с первым показателем преломления, а второй прокладочный слой является стеклянным или пластиковым с вторым, более низким показателем преломления.

В еще одном наборе примеров формирующее виды устройство может содержать первый прокладочный слой поверх панели отображения, первый барьерный слой поверх первого прокладочного слоя, второй прокладочный слой поверх первого барьерного слоя и второй барьерный слой поверх второго прокладочного слоя. Поэтому изобретение можно применять в барьерных устройствах отображения, а также в линзово-растровых устройствах отображения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Теперь примеры изобретения будут подробно описаны с обращением к сопровождающим чертежам, на которых:

фигура 1 - вид известного многовидового устройства отображения, приведенный для пояснения основного принципа действия;

фигура 2 - вид известной линзовой конструкции согласно первому примеру;

фигура 3 - вид известной линзовой конструкции согласно второму примеру;

фигура 4 - иллюстрации, поясняющие проблему различных размеров конусов видения в случае различных ориентаций изображения;

фигура 5 - первый пример формирующего виды устройства согласно изобретению;

фигура 6 - иллюстрация решения проблемы различных размеров конусов видения в случае различных ориентаций изображения с помощью конструкции из фигуры 5;

фигура 7 - второй пример формирующего виды устройства согласно изобретению; и

фигура 8 - третий пример формирующего виды устройства согласно изобретению, основанного на барьерах вместо линз.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Согласно изобретению предложено многовидовое устройство отображения, в котором формирующее виды устройство содержит первую формирующую виды структуру, расположенную на первом расстоянии от панели отображения, для образования многочисленных видов в первом направлении и вторую формирующую виды структуру, расположенную на втором расстоянии от панели отображения, для образования многочисленных видов во втором, перпендикулярном направлении. Поэтому угловая ширина многочисленных видов в двух направлениях может задаваться независимо.

В устройстве отображения с регулярными микролинзами невозможно независимое образование конусов видения в первом и втором направлениях. Фактически, отношение конусов видения равно отношению размеров субпикселей, умноженному на отношение количества видов в двух направлениях:

,

где a_p и a_l - размеры субпикселей в двух направлениях (например, портретном и ландшафтном).

Регулярная микролинза является пригодной, когда

близко к требуемому отношению конусов видения.

Согласно изобретению предложено устройство отображения, которое выполнено подобно микролинзовому устройству отображения, но позволяет осуществлять независимое образование конусов видения.

На фигуре 5 показан первый пример формирующего виды устройства согласно изобретению, выполненного в виде линзовой стопки.

Линзовая система содержит первую линзовую систему 20, отделенную от поверхности панели 2 отображения нижней прокладкой 22. Первая линзовая система и прокладка имеют общую толщину t1, так что поверхности линз находятся на расстоянии t1 от панели 2 отображения. Вторая линзовая система 24 отделена от первой линзовой системы 20 второй прокладкой 26. Вторая линзовая система и вторая прокладка имеют общую толщину t2, так что поверхности линз находятся на расстоянии t2 от первой линзовой системы и на расстоянии t1+t2 от панели 2 отображения. Две линзовые системы спроектированы с учетом удовлетворительной фокусировки на пиксели модуля панели отображения.

В случае тонких линз толщину линзовой матрицы можно не учитывать. Как можно видеть из фигуры 5, угол θ1 полураствора конуса видения в материале прокладки в первом направлении, реализуемом с помощью первой линзовой матрицы 22, определяется как tg θ1=p1/2t1.

Если угол конуса видения небольшой, в качестве приближения полный угол α1=2θ1 конуса видения в материале можно аппроксимировать как tg α1=p1/t1.

Например, если две прокладки имеют одинаковый показатель преломления, угол полураствора конуса видения в материале прокладки во втором направлении, реализуемом с помощью второй линзовой системы, определяется как tg θ2=p2/2(t1+t2) или в приближенном представлении полный конус видения определяется как tg α2=p2/(t1+t2).

Если, например, конусы видения должны быть образованы подобными, то:

.

В случае, когда две прокладки выполнены из материалов с различными показателями преломления, в приближении тонких линз приведенные выше условия наличия подобных конусов видения в двух направлениях наблюдения в воздухе можно записать как

,

где n₁ и n₂ - показатели преломления материалов первой и второй прокладки, соответственно.

В этом уравнении учитываются значения показателей преломления в стопке. Если для показателей преломления соблюдается n₁=n₂, то второе уравнение упрощается до первого, и необходимо учитывать только геометрическое расстояние. Кроме того, при полном оптическом анализе необходимо учитывать показатель преломления линз, хотя обычно прокладки толще, чем линзы, так что прокладки оказывают преобладающее влияние.

Причина, по которой t/n требуется при учете значений показателей преломления, заключается в том, что углы конусов вычисляют для среды, но пользователь воспринимает эффективные углы конусов в трех измерениях в воздухе.

В соответствии с законом Снелла: n×sin (α_n)=sin (α_{в воздухе}).

При использовании приближения малых углов:

n×p/t=p/t_{эффективное}, так что t_{эффективное}=t/n.

Например, в случае устройства отображения с красными-зелеными-синими полосками, в котором компоненты пикселей имеют отношение высоты к ширине, составляющее 3:1, при образовании видов в двух направлениях наблюдения в одинаковых количествах (например, образовании видов 2×2) шаги в линзовой стопке связаны соотношением 3р₁=р₂, так что 2t₁≈t₂.

Это означает, что прокладка, которая заключена между линзами, оптически более толстая, чем прокладка между панелью отображения и первой линзой 20.

В линзовой схеме согласно изобретению можно использовать непереключаемые линзы, так что полный параллакс будет обеспечиваться постоянно. Такие же характеристики конусов видения получаются при других ориентациях изображения.

Имеется некоторая степень свободы при реализации изобретения.

Как пояснялось, например, при обращении к фигурам 2 и 3, кривизна линз может быть положительной или отрицательной.

В некоторых конфигурациях прокладка может быть объединена с линзой путем выполнения плоской стороны линзы более толстой.

Одна или обе линзы могут быть выполнены как переключаемые линзы при использовании, например, одного из способов, которые описаны выше. Это можно использовать для обеспечения возможности полного отключения действия линзы в двумерном режиме или можно использовать для создания параллакса только в одном направлении, но с получением более высокого разрешения в другом направлении.

Для системы с толстыми линзами и различными показателями преломления приведенные выше соотношения являются только грубыми приближениями. На практике следует находить баланс путем совместного численного моделирования и выбора материалов, форм линз и толщины прокладок. Эти параметры обычно оптимизируют так, чтобы конус видения был одинаковым в обоих направлениях (например, в портретном и ландшафтном).

Может быть желательным уменьшение общей толщины структуры для снижения веса и размера портативного устройства. По этой причине в предпочтительном варианте осуществления выгодно реализовывать тонкие прокладки с более высоким показателем преломления, при этом верхняя прокладка должна иметь меньший показатель преломления, например показатель преломления воздуха. Таким образом, общая толщина стопки уменьшается, при этом для сохранения размеров конусов поддерживается оптическое отношение (например, 3:1). Дополнительное следствие такого подхода заключается в том, что границы раздела линз предпочтительно будут иметь противоположные кривизны.

Теперь будут представлены два примера решений.

1. РЕШЕНИЕ С ВОЗДУШНЫМ ПРОМЕЖУТКОМ

К этому решению может относиться структура, показанная на фигуре 5. Прокладка 22 выполнена из стекла/пластика, например, с показателем преломления 1,5.

Линза 20 выполнена из стекла/пластика и, как показано на фигуре 5, является плосковыпуклой.

Прокладка 26 представляет собой воздушный промежуток, при этом для обеспечения заданного фиксированного расстояния предусмотрены механические опоры.

Линза 24 выполнена из стекла/пластика и (как показано на фигуре 5) также является плосковыпуклой.

На фигуре 6 показан результат моделирования характеристик структуры из фигуры 5, при этом показана освещенность в плоскости детектора, помещенного на оптимальном расстоянии наблюдения от устройства отображения, для случая трех видов из четырех включенных. На фигуре 6 показано, что неравные конусы видения в случае регулярных микролинз (фигура 4) изменились до равных конусов видения. Фигура 6 аналогична фигуре 4 и опять показана световая мощность на единицу площади (в Вт/мм²) на различных местах на протяжении экрана устройства отображения. Один график относится к масштабному режиму и другой относится к портретному режиму.

2. ДРУГОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ СЛУЧАЯ НИЗКОГО ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

К этому решению может относиться структура, показанная на фигуре 7. В данном случае низкий показатель преломления находится в пределах 1,3-1,5 (обычно 1,4), высокий показатель преломления находится в пределах 1,45-1,75 (обычно 1,6) и отличие низкого показателя преломления находится в пределах 0,1-0,3 (обычно 0,2).

Прокладка 22 выполнена из стекла/пластика с высоким показателем преломления. Линза 20 объединена с прокладкой 22 и выполнена из того же стекла/пластика с таким же высоким показателем преломления, и является плосковыпуклой.

Прокладка 26 имеет низкий показатель преломления. Блок 20, 22 линзы/прокладки приклеен к второй прокладке 26 клеем с согласованным низким показателем преломления.

Вторая линза 24 также имеет высокий показатель преломления и является плосковыпуклой, и приклеена к прокладке 26 клеем с согласованным низким показателем преломления. Однако по сравнению с первой линзой вторая линза перевернута, так что вогнутая форма линзы обозначена в соответствии с направлением света изображения через линзовую стопку. Таким образом, первая линза 20 расположена так, как показано на фигуре 2, и вторая линза 24 расположена так, как показано на фигуре 3.

В системе может быть больше двух значений показателя преломления, но на каждой границе раздела создаются отражения, которые повышают перекрестные искажения в трех измерениях. Поэтому ненужные границы раздела должны быть исключены.

Два примера, приведенных выше, основаны на использовании растровых линз. На фигуре 8 в схематической форме показан альтернативный способ реализации, в котором такая же методология проектирования применена к барьерному устройству отображения. Первый барьерный слой 70 находится поверх первого прокладочного слоя (непоказанного), который находится поверх панели 2 отображения, и второй барьерный слой 72 находится поверх второго прокладочного слоя (непоказанного).

Величины интервалов выбираются по методологии, описанной выше, при этом размеры и шаг отверстий барьера зависят от нижележащей пиксельной структуры таким же образом, как в линзово-растровых конструкциях.

Панель отображения обычно имеет субпиксельную сетку с удлиненными субпикселями, например, как в устройстве отображения с красными-зелеными-синими полосками. Кроме того, удлиненные субпиксели используются в других пиксельных конфигурациях и изобретение может найти более широкое применение.

Изобретение может быть применено в телефонах, планшетных компьютерах и камерах с автостереоскопическими устройствами отображения.

Два формирующих виды слоя могут иметь ортогональные растры или барьеры, хотя при работе в портретном/ландшафтном режиме они могут не быть ортогональными. Например, они могут быть вертикальными в одном режиме, но отклоненными от вертикали в другом режиме. Типичное отклонение составляет arctg (1/6)=9,46°. Таким образом растры могут быть ортогональными или, как в этом примере, могут иметь наклон 80,54°. Конечно, возможны другие углы наклона.

Другие изменения к раскрытым вариантам осуществления могут быть поняты и выполнены специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, на основании изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или этапов, а неопределенный артикль не исключает множества. То, что некоторые признаки перечисляются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих признаков не может быть с успехом использовано. Любые позиции в формуле изобретения не должны толковаться как ограничивающие объем.

Изобретение относится к многовидовому устройству отображения, в котором формирующее виды устройство содержит первую формирующую виды структуру, расположенную на первом расстоянии от панели отображения, для образования многочисленных видов в одном направлении, и вторую формирующую виды структуру, расположенную на втором расстоянии от панели отображения, для образования многочисленных видов во втором, перпендикулярном направлении. Таким образом, угловая ширина многочисленных видов в двух направлениях может задаваться независимо. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Многовидовое устройство отображения, содержащее:

панель (2) отображения; и

формирующее виды устройство (20, 24), образованное поверх панели отображения, для выполнения функции формирования многих видов,

причем формирующее виды устройство содержит первую формирующую виды структуру (20), расположенную на первом расстоянии (t1) от панели (2) отображения, для образования многочисленных видов в первом направлении, и вторую формирующую виды структуру (24), расположенную на втором расстоянии (t2) от первой формирующей виды структуры (20), для образования многочисленных видов во втором, перпендикулярном, направлении,

отличающееся тем, что угловая ширина многочисленных видов в двух направлениях независимо определяется угловой шириной многочисленных видов в двух направлениях при отношении 1:n меньшей угловой ширины к большей угловой ширине, где n<2.

2. Устройство отображения по п. 1, в котором n<1,5.

3. Устройство отображения по п. 2, в котором n<1,2.

4. Устройство отображения по пп. 1, 2 или 3, в котором обе формирующие виды структуры (20, 24) способны работать одновременно.

5. Устройство отображения по пп. 1, 2 или 3, в котором панель (2) отображения содержит прямоугольные субпиксели.

6. Устройство отображения по п. 4, в котором формирующие виды структуры имеют периодическую структуру и в котором первая формирующая виды структура (20), которая находится ближе всего к панели отображения, имеет меньший период, чем вторая формирующая виды структура (24).

7. Устройство отображения по п. 5, в котором

,

где p₁ - период первой формирующей виды структуры, t₁ - высота первой формирующей виды структуры над панелью отображения и n₁ - показатель преломления материала между панелью отображения и первой формирующей виды структурой, p₂ - период второй формирующей виды структуры, t₂ - высота второй формирующей виды структуры над первой формирующей виды структурой и n₂ - показатель преломления материала между первой и второй формирующими виды структурами, при этом k составляет от 0,5 до 2.

8. Устройство отображения по п. 7, в котором k составляет от 0,75 до 1,5.

9. Устройство отображения по п. 7, в котором k составляет от 0,9 до 1,1.

10. Устройство отображения по п. 7, в котором k=1.

11. Устройство отображения по пп. 1, 2 или 3, в котором первая формирующая виды структура (20), ближайшая к панели отображения, выполнена из материала с первым показателем преломления, а вторая формирующая виды структура (24) выполнена из материала с меньшим показателем преломления.

12. Устройство отображения по пп. 1, 2 или 3, в котором формирующее виды устройство содержит первый прокладочный слой (22) поверх панели (2) отображения, первую матрицу (20) растровых линз поверх первого прокладочного слоя (22), второй прокладочный слой (26) поверх первой матрицы (20) растровых линз и вторую матрицу (24) растровых линз поверх второго прокладочного слоя (26).

13. Устройство отображения по п. 12, в котором первая и вторая матрицы (20, 24) растровых линз задают выпуклые границы раздела линз по отношению к направлению света через формирующее виды устройство от панели (2) отображения.

14. Устройство отображения по п. 13, в котором первый прокладочный слой (22), первая матрица (20) растровых линз и вторая матрица (24) растровых линз являются стеклянными или пластиковыми, а второй прокладочный слой (26) представляет собой воздух.

15. Устройство отображения по п. 12, в котором первая матрица (20) растровых линз задает выпуклые границы раздела линз и вторая матрица (24) растровых линз задает вогнутые границы раздела линз по отношению к направлению света через формирующее виды устройство от панели (2) отображения.

16. Устройство отображения по п. 15, в котором первый прокладочный слой (22), первая матрица (20) растровых линз и вторая матрица (24) растровых линз являются стеклянными или пластиковыми с первым показателем преломления, а второй прокладочный слой (26) является стеклянным или пластиковым с вторым, более низким, показателем преломления.

17. Устройство отображения по пп. 1, 2 или 3, в котором формирующее виды устройство содержит первый прокладочный слой поверх панели отображения, первый барьерный слой (70) поверх первого прокладочного слоя, второй прокладочный слой поверх первого барьерного слоя (70) и второй барьерный слой (72) поверх второго прокладочного слоя.

18. Портативное устройство формирования стереоскопического изображения, содержащее устройство отображения по любому предшествующему пункту.