專利名稱：：可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明有關(guān)于可調(diào)整的視差柵欄三維(3D)顯示器(adjustableparallaxbarrier3Ddisplay),特別有關(guān)于可調(diào)整的視差柵欄3D顯示器。
背景技術(shù)：
：一般說來，觀察者左眼看到的圖像與右眼看到的圖像是不同的，其中左眼看到的圖像通常被稱作左視圖(leftview)或是左眼圖像，右眼看到的圖像通常被稱作右視圖(rightview)或是右眼圖像。在當(dāng)前的技術(shù)趨勢中，3D視頻顯示設(shè)備被廣泛的運用。以立體顯示為例，有紅/青立體眼鏡(Red-Cyananaglyphglasses)，液晶顯示開關(guān)眼鏡(LCD-shutterglasses)以及具有偏振玻璃的微型延遲器(microretarderwithpolarizedglasses)。利用液晶顯示開關(guān)眼鏡的顯示器在微小時間幀內(nèi)顯示左眼圖像以及右眼圖像，其中左眼圖像自左眼的不同觀察點(viewpoint)而獲得，右眼圖像自右眼的不同觀察點而獲得。液晶顯示開關(guān)眼鏡阻礙左眼圖像被觀察者的右眼所看見，且阻礙右眼圖像被觀察者的左眼所看見。液晶顯示開關(guān)眼鏡通過在微小時間內(nèi)顯示具有多個右眼圖像以及左眼圖像的多個圖像以利用視覺持續(xù)(visualpersistence),由此，通過快速的順序交替顯示左眼圖像以及右眼圖像而形成觀察者所看到的立體景像。具有偏振玻璃的微型延遲器將具有不同極性的圖像濾除，以便可以觀察到極化圖像(extremeimages)。舉例來說，極化左眼圖像在沒有被右眼圖像間隔的情況下被觀察者看見，以及極化右眼圖像在沒有被左眼圖像間隔的情況下被觀察者看見。紅/青立體眼鏡利用不同顏色的玻璃以濾除特定顏色，并將被濾除的特定顏色的圖像再次結(jié)合，以為觀察者產(chǎn)生立體景像。除了眼鏡之外還有很多3D顯示設(shè)備可以用以產(chǎn)生立體景像，例如雙窗口(two-view)3D液晶顯示器以及多窗口(multi-view)3D液晶顯示器。其中雙窗口3D液晶顯示器只是簡單利用左眼圖像以及右眼圖像。請參考圖1，圖1為用于液晶顯示器的視差柵欄的基本示意圖。位置102表示觀察者停留處的左眼位置，位置104表示觀察者停留處的右眼位置。左眼圖5像106以及右眼圖像108顯示于顯示器上。視差柵欄IIO位于位置102以及104與左眼圖像106以及右眼圖像108之間，用以將自左眼圖像106以及右眼圖像108發(fā)散的光進行折射。由于具有自視差柵欄110產(chǎn)生折射的目的，如圖1所示，自左眼圖像106發(fā)散的光被視差柵欄110阻礙而無法到達(dá)位置104，自右眼圖像108發(fā)散的光被視差柵欄110阻礙而無法到達(dá)位置102。因此，立體景像可以被觀察者看見。根據(jù)圖1的描述，觀察者的雙眼最佳位置(sweetspot)為預(yù)定的。然而，當(dāng)觀察者的雙眼離開預(yù)定的最佳位置時，觀察者無法看到立體景像。請參考圖2，圖2為根據(jù)圖1的最佳位置的示意圖。如圖2所示，左眼可行區(qū)域(feasibleregion)的范圍對應(yīng)于的圖1中的位置102，表示當(dāng)觀察者的左眼保持在所述區(qū)域中，觀察者的左眼僅僅可以看見液晶顯示器上的左眼圖像。同樣的，右眼可行區(qū)域的范圍對應(yīng)于圖1中的位置104，表示當(dāng)觀察者的右眼保持在所述區(qū)域中，觀察者的右眼僅僅可以看見液晶顯示器上的右眼圖像。前述最佳位置位于左眼可行區(qū)域以及右眼可行區(qū)域的范圍中，且最佳位置的范圍距離液晶顯示器的窗口柵欄一預(yù)定觀察距離d，如圖2所示。然而，當(dāng)觀察者離開最佳位置的范圍，觀察者看不到立體景像。因此，每當(dāng)激活液晶顯示器，觀察者必須再次找到最佳位置，這樣對觀察者來說非常不方便。除此之外，即使找到最佳位置，觀察者仍然需要確保他/她的雙眼保持在最佳位置，這樣對觀察者來說非常麻煩。
發(fā)明內(nèi)容為了解決當(dāng)觀察者離開最佳位置的范圍，而看不到立體景像之技術(shù)問題，有必要提供一種可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器。本發(fā)明實施例提供一種可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，包含顯示器、主視差柵欄、參數(shù)提供裝置以及控制器。主視差柵欄，位于顯示器之前；參數(shù)提供裝置，用以提供觀察者雙眼在該主視差柵欄之前的位置；以及控制器，用以根據(jù)所跟蹤之觀察者雙眼的位置，計算至少一三維顯示器參數(shù)，其中，主視差柵欄根據(jù)至少一三維顯示器參數(shù)而調(diào)整，以遮擋左眼圖像從而防止觀察者的右眼看見，以及遮擋右眼圖像從而防止觀察者之左眼看見。上述可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器通過調(diào)整主視差柵欄以遮擋左眼圖像從而防止觀察者的右眼看見，以及遮擋右眼圖像從而防止觀察者之左眼看見，從而使觀察者可以在無論是垂直或是水平向三維顯示器移動時都可以獲取立體景像。圖1為用于液晶顯示器的視差柵欄的基本示意圖。圖2為根據(jù)圖1的最佳位置的示意圖。圖3為本發(fā)明可調(diào)整的浮見差^H蘭3D顯示器600的方塊圖。圖4為圖3中的視差柵欄組608的詳細(xì)示意圖。圖5為根據(jù)觀察者至3D顯示器606的垂直位置決定圖4中的主視差柵欄614與3D顯示器606之間的最佳距離的示意圖。圖6為圖4中的主視差柵欄614進行寬度調(diào)整以達(dá)到較好的陰影以及透明度的示意圖。圖7為當(dāng)觀察距離比最佳距離要大時，計算圖4中的主視差柵欄614的遮擋區(qū)域的示意圖。圖8為當(dāng)觀察距離比最佳距離要小時，計算圖4中的主視差柵欄614的遮擋區(qū)域的示意圖。具體實施例方式因此，本發(fā)明所揭露之可調(diào)整的視差柵欄3D顯示的裝置以及方法，用以使觀察者在水平或是垂直向顯示器移動時，在不降低分辨率的情況下仍然觀察到立體景像。請參考圖3，圖3為本發(fā)明實施方式可調(diào)整的視差柵欄3D顯示器600的方塊圖?？烧{(diào)整的視差柵欄3D顯示器600包含控制器602、跟蹤系統(tǒng)604、3D顯示器606以及視差柵欄組608。圖4為圖3中的視差柵欄組608的詳細(xì)示意圖。視差柵欄組608包含多個位于3D顯示器606之前且以平行方式排列的^L差柵欄集合612。每個視差柵欄集合612包含一主視差柵欄614以及至少一次視差柵欄616，其中主視差柵欄614的寬度比其它次視差柵欄616的寬度要寬。當(dāng)需要利用多個次浮見差柵欄616時，次^L差4冊欄616以寬度增加的順序進行排列，如圖4所示，這樣一來，離3D顯示器606最近的次視差柵欄616寬度最大，離3D顯示器606最遠(yuǎn)的次視差柵欄616寬度最小。在一實施例中，視差柵欄集合612不包含次^見差4冊欄616而只包含主纟見差柵欄614。需要注意的是，在圖4中也把觀察者的位置顯示出來了，所以，視差柵欄組608位于3D顯示器606與觀察者之間。當(dāng)觀察者看3D顯示器606時，每個視差柵欄集合612中僅一視差柵欄由控制器602激活，而其它視差柵欄由控制器602關(guān)閉。跟蹤系統(tǒng)604用以跟蹤觀察者兩眼的位置，即觀察者的位置。除此之外，跟蹤系統(tǒng)604不僅能夠跟蹤水平方向的觀察者的眼的位置，而且能夠跟蹤觀察者離3D顯示器606的垂直位置。控制器602也用以接收由跟蹤系統(tǒng)604跟蹤的位置，并用以計算至少一參數(shù)。參數(shù)包含對應(yīng)于3D顯示器606的視差柵欄集合612的遮擋區(qū)域，3D顯示器606與視差柵欄集合612中的一視差柵欄的距離，以及視差柵欄的折射率(refractiveindex)。大體上說，當(dāng)視差柵欄組608中的視差柵欄的折射率改變時，即視差柵欄的折射率被調(diào)整了?？刂破?02也用以計算視差柵欄的折射率。控制器602也可以負(fù)責(zé)計算對應(yīng)于3D顯示器606保持較好的遮擋以及透明度時的每個視差柵欄集合612的遮擋區(qū)域，其中遮擋區(qū)域表示視差柵欄區(qū)域，并且可以直接根據(jù)視差柵欄的寬度進行計算，因為，本發(fā)明所使用的視差柵欄在形狀上假設(shè)為方形。可調(diào)整的視差柵欄3D顯示器600的基本目的是為了保護對應(yīng)于每個視差柵欄集合612的左眼圖像，而不被觀察者的右眼看到，并且保護對應(yīng)于每個視差柵欄集合612的右眼圖像，而不被觀察者的左眼看到?？烧{(diào)整的視差柵欄3D顯示器600還可以進一步包含手動控制器610,用以激活視差柵欄組608的被選擇的視差柵欄，且手動控制器610可用以跟蹤觀察者兩眼的位置，即觀察者的位置。除此之外，手動控制器610不僅能夠跟蹤水平方向的觀察者的眼的位置，而且能夠跟蹤觀察者離3D顯示器606的垂直位置。包含手動控制器610之其它操作與包含跟蹤系統(tǒng)604的操作類似，為了簡明，故不贅述。在一些實施例中，可包含參數(shù)提供系統(tǒng)，用以提供觀察者雙眼在主視差柵欄之前的位置，參數(shù)提供系統(tǒng)包含跟蹤系統(tǒng)604以及手動控制器610,也可僅包含跟蹤系統(tǒng)604或是手動控制器610。為了簡要的解釋本發(fā)明之可調(diào)整的視差柵欄3D顯示器600的功能，接下來的描述基于假設(shè)每個視差柵欄集合612中僅主視差柵欄614被使用，除了當(dāng)次視差柵欄616特別說明包含于每個視差柵欄集合612的情況外。請參考圖5，圖5為才艮據(jù)觀察者至3D顯示器606的垂直位置決定圖4中的主視差柵欄614與3D顯示器606之間的最佳距離的示意圖。如圖5所示，主視差柵欄614與3D顯示器606之間的距離為&。條紋(stripe)的寬度&定義為形成于3D顯示器606的左眼圖像的寬度或是右眼圖像的寬度，且由于左眼圖像的寬度以及右眼圖像的寬度可以調(diào)整，條紋的寬度也可以調(diào)整。需要注意的是，條紋寬度5"『可以根據(jù)視角6|以及6>2的變化而相應(yīng)變化的觀察者的變化后的位置而調(diào)整，即3D顯示器606上圖像的寬度可以直接被調(diào)整。觀察者與3D顯示器8606之間的距離為"&，由于主視差柵欄614與3D顯示器606之間的垂直位置可以調(diào)節(jié)，iX;也是可變的。觀察者雙眼之間的寬度為^，根據(jù)斯涅耳定律(Snell，slaw)，主視差柵欄614與3D顯示器606之間的最佳距離^『可以表示為需要注意的是，3D顯示器606內(nèi)部的折射率假設(shè)為1，這也是空氣的折射率，這樣3D顯示器606內(nèi)部與外部的折射率是相同的。觀察者的水平移動不會影響觀察者看見立體景像，因為，條紋的寬度&可以根據(jù)3D顯示器606上的圖像的寬度而調(diào)整。根據(jù)方程(l)，主視差柵欄614與3D顯示器606之間的最佳距離^可以根據(jù)可變距離以及可變條紋的寬度&動態(tài)調(diào)整，以保持觀察者可以看見立體景像。除此之外，當(dāng)至少一次視差柵欄616應(yīng)用于每個視差柵欄集合612,且當(dāng)選擇視差柵欄集合612中的一合適的視差柵欄而不是主視差柵欄614時，主視差柵欄614與3D顯示器606之間的最佳距離&也可以根據(jù)可變距離"^以及可變條紋的寬度^V動態(tài)調(diào)整。因此，立體景像可以清楚的被觀察者看到，無論觀察者向3D顯示器606水平或是垂直移動，即無論距離"^以及條紋的寬度&怎樣改變。請參考圖6,圖6為圖4中的主視差柵欄614進行寬度調(diào)整以達(dá)到較好的遮擋以及透明度的示意圖。為了達(dá)到較好的遮擋以及透明度，右眼圖像必須被遮擋以防止觀察者的左眼看到，且左眼圖像必須被遮擋以防止觀察者的右眼看到。為了達(dá)到較好的遮擋以及透明度，主視差柵欄614必須達(dá)到觀察者雙眼目光的交匯區(qū)，如圖6所示，以遮擋右眼圖像以防止觀察者的左眼看到，以及遮擋左眼圖像以防止觀察者的右眼看到。需要注意的是，當(dāng)應(yīng)用至少一次視差柵欄616時，視差柵欄集合612中的所使用的視差柵欄也必須上述特性。請參考圖7以及圖8，圖7顯示了當(dāng)觀察距離比最佳距離要大時，怎樣計算圖4中的主視差柵欄614的遮擋區(qū)域。圖8顯示了當(dāng)觀察距離比最佳距離要小時，怎樣計算圖4中的主視差柵欄614的遮擋區(qū)域。在圖7中，觀察距離即圖5中所提到的距離Xfe,觀察距離比最佳距離要長，最佳距離定義為可以使觀察者看到立體景像的理想距離，且主視差柵欄614的寬度比需要遮擋不必要被看到的圖像要短。如圖7所示，標(biāo)有L以及R的圖像表示3D顯示器606的顯示單元，標(biāo)有Ar以及^F寬度要長一些，其中左寬度Af可以由下式進行計算9<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>以及右寬度&可以由下式進行計算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>^表示主視差柵欄614與3D顯示器606之間的距離。Q表示遮擋左眼圖像以防止觀察者的右眼看見的最大包含角度。"表示遮擋右眼圖像以防止觀察者的左眼看見之最大包含角度。需要注意的是，主視差柵欄614向顯示單元的橫向位置可以調(diào)整，因此寬度^以及^可以通過在3D顯示器606的顯示單元上在一定范圍內(nèi)向左或是向右移動主視差柵欄614而實現(xiàn)，主視差柵欄614的寬度^s可以表示為12承m(4)其中，^F表示由左眼圖像或是右眼圖像的寬度定義的條紋寬度，如圖5中定義。除此之外，條紋寬度&也可以通過調(diào)整圖像寬度而調(diào)整。需要注意的是，當(dāng)每個視差柵欄集合612中應(yīng)用至少一次視差柵欄616時，主視差柵欄614的特性也可由所使用的視差柵欄來替換或是實現(xiàn)。與圖7相似，在圖8中，觀察距離比最佳距離要短，主視差柵欄614的寬度比需要遮擋不必要被看到的圖像要長。因此，標(biāo)有^以及^寬度要短一些，其中左寬度4可以由下式進行計算H"乂一(5)以及右寬度&可以由下式進行計算tana與圖7的描述相似，寬度Sy表示主視差柵欄614與3D顯示器606之間的距離。寬度^p表示3D顯示器606上的條紋寬度，即3D顯示器606上的用以顯示左眼圖像或是右眼圖像的寬度，o;表示遮擋左眼圖像以防止觀察者的右眼看見的最大包含角度。P表示遮擋右眼圖像以防止觀察者的左眼看見的最大包含角度。需要注意的是，主視差柵欄614向顯示單元的橫向位置可以調(diào)整，因此寬度4以及&可以通過在3D顯示器606的顯示單元上在一定范圍內(nèi)向左或是向右移動主視差柵欄614而實現(xiàn)，主視差柵欄614的寬度^s可以由式(5)計算而得。需要注意的是，當(dāng)每個視差^H蘭集合612中應(yīng)用至少一次視差柵欄616時，主視差柵欄614的特性也可由所使用的視差柵欄來替換或是實現(xiàn)。才艮據(jù)圖7以及圖8的描述，在本發(fā)明中，任何觀察者向3D顯示器606的垂直移動不會影響觀察者獲取立體景像，因為主視差柵欄614的寬度(以及高度，因為視差柵欄最佳為方形)可以調(diào)整，以遮擋不必要的圖像從而防止觀察者看見。除此之外，當(dāng)每個視差柵欄集合612中應(yīng)用至少一次視差柵欄616時，根據(jù)所需要的寬度來選擇每個視差柵欄集合612中所使用的視差柵欄。因此，通過自視差柵欄集合612選擇以及激活最合適的視差柵欄，可以達(dá)到更好的遮擋以及透明度。需要注意的是，上述算法僅僅是為了演示目的，本發(fā)明并不限制于此。由于具有本發(fā)明所揭露的視差柵欄3D顯示器的目的，3D顯示器的觀察者可以在無論是垂直或是水平向3D顯示器移動時都可以獲取立體景像。換句話說，本發(fā)明的跟蹤系統(tǒng)不僅可以跟蹤雙眼的水平位置，也可以跟蹤垂直觀察距離，并且觀察者可以水平或是垂直移動以獲得立體景像。權(quán)利要求1.一種可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，包含顯示器；主視差柵欄，位于該顯示器之前；參數(shù)提供裝置，用以提供觀察者雙眼在該主視差柵欄之前的位置；以及控制器，用以根據(jù)所跟蹤的該觀察者雙眼的位置，計算至少一三維顯示器參數(shù)，其中，該主視差柵欄根據(jù)該至少一三維顯示器參數(shù)而調(diào)整，以遮擋左眼圖像從而防止該觀察者的右眼看見，以及遮擋右眼圖像從而防止該觀察者的左眼看見。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，該三維顯示器參數(shù)包含該主視差柵欄的遮擋區(qū)域、該顯示器與主視差柵欄之間的距離、該主視差柵欄的折射率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，該主視差柵欄的條紋寬度對應(yīng)于該顯示器達(dá)到該觀察者的雙眼目光的交匯區(qū)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，該主視差柵欄與該顯示器之間的距離可以表示為其中，S『表示該主視差柵欄對應(yīng)于該顯示器的條紋寬度，￡『表示該觀察者雙眼之間的距離，以及"&表示該觀察者的一只眼與該主視差柵欄之間的距離。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，當(dāng)該觀察者雙眼與該顯示器之間的距離比預(yù)定距離要長時，左眼窗口^用以遮擋左眼圖像防止該觀察者的右眼看見，^可以表示為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>以及右眼窗口&用以遮擋右眼圖像防止該觀察者的左眼看見，^可以表示為其中，^^表示該主視差柵欄與該顯示器之間的距離，《表示遮擋左眼圖像以防止該觀察者的右眼看見的最大包含角度，表示遮擋右眼圖像以防止該觀察者的左眼看見的最大包含角度。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，當(dāng)該觀察者雙眼與該顯示器之間的距離比預(yù)定距離要短時，左眼窗口4用以遮擋左眼圖像防止該觀察者的右眼看見，^可以表示為以及右眼窗口^用以遮擋右眼圖像防止該觀察者的左眼看見，^可以表示為其中，《p表示該主視差柵欄的條紋寬度，Ar表示該主視差柵欄與該顯示器之間的距離，Q表示遮擋左眼圖像以防止該觀察者的右眼看見的最大包含角度，且根據(jù)所計算的遮擋區(qū)域計算而得，y表示遮擋右眼圖像以防止該觀察者的左眼看見的最大包含角度，且根據(jù)所計算的遮擋區(qū)域計算而得。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，更包含至少一次視差柵欄，位于該主視差柵欄與該觀察者雙眼之間，其中，該至少一次視差柵欄垂直于該觀察者雙眼以及該主視差柵欄，該至少一次視差柵欄位于相對該顯示器以條紋寬度的順序增加的方式分布；該主纟見差4冊欄的條紋寬度比該次纟見差4冊欄寬；位于該主浮見差柵欄與該至少一次一見差柵欄中的一—見差柵欄^皮利用，而其它視差柵-欄關(guān)閉；該被利用的視差柵欄可以通過該控制器根據(jù)該觀察者的雙眼與該顯示器之間的距離而確定。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，當(dāng)該觀察者的雙眼與該顯示器之間的該距離增加時，具有比該主視差柵欄與該至少一次視差柵欄中具有較小寬度的視差柵欄被利用。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，當(dāng)該觀察者的雙眼與該顯示器之間的該距離減小時，具有比該主視差^H蘭與該至少一次視差柵欄中具有較大寬度的視差柵欄被利用。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，該參數(shù)提供裝置包含跟蹤系統(tǒng)，用以跟蹤該觀察者的雙眼的位置。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，該跟蹤系統(tǒng)用以跟蹤自該顯示器至該觀察者的雙眼的至少一水平位置。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，該跟蹤系統(tǒng)用以跟蹤該觀察者的雙眼自該顯示器至該觀察者的雙眼的至少一垂直位置，該至少一垂直位置為自該顯示器至該觀察者的雙眼的至少一垂直觀察距離。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，其特征在于，該參數(shù)提供裝置包含手動控制器，以手動提供該觀察者雙眼在該主視差柵欄之前的位置。全文摘要本發(fā)明涉及一種可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器，包含顯示器、主視差柵欄、參數(shù)提供裝置以及控制器。主視差柵欄，位于顯示器之前；參數(shù)提供裝置，用以提供觀察者雙眼在該主視差柵欄之前的位置；以及控制器，用以根據(jù)所跟蹤之觀察者雙眼的位置，計算至少一三維顯示器參數(shù)，其中，主視差柵欄根據(jù)至少一三維顯示器參數(shù)而調(diào)整，以遮擋左眼圖像從而防止觀察者的右眼看見，以及遮擋右眼圖像從而防止觀察者的左眼看見。上述可調(diào)整的視差柵欄三維顯示器通過調(diào)整主視差柵欄以遮擋左眼圖像從而防止觀察者的右眼看見，以及遮擋右眼圖像從而防止觀察者的左眼看見，從而使觀察者可以在無論是垂直或是水平向三維顯示器移動時都可以獲取立體景像。文檔編號H04N13/00GK101668220SQ200910000319公開日2010年3月10日申請日期2009年1月5日優(yōu)先權(quán)日2008年9月7日發(fā)明者吳松陽,陳菀瑜申請人:聯(lián)發(fā)科技股份有限公司