專利名稱：立體視頻顯示裝置及顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中所描述的實(shí)施方式總體上涉及立體視頻顯示裝置及顯示方法。
背景技術(shù)：
已開發(fā)了(裸眼方式)自動(dòng)立體視頻顯示裝置。該自動(dòng)立體視頻顯示裝置包括具有由布置成矩陣狀的像素形成的畫面的平面顯示單元；以及設(shè)置在平面顯示單元的畫面的前面的能夠使來自像素的光線發(fā)生折射的光學(xué)片。該光學(xué)片具有其中(例如)多個(gè)柱面透鏡在與其縱向方向垂直的方向上平行布置的構(gòu)造。已知的是，可以通過使用能夠改變折射率的有源透鏡作為光學(xué)片，來在立體視頻顯示裝置中進(jìn)行立體視頻和二維視頻的切換顯示。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)立體視頻與二維視頻之間不完全切換的立體視頻顯示裝置是已知的。然而，不能基于視頻的內(nèi)容對立體視頻顯示部分進(jìn)行微調(diào)整。在自動(dòng)立體視頻顯示裝置中，可通過將柱面透鏡的棱線設(shè)置成相對于顯示畫面的列方向傾斜或改變像素形狀來消除云紋(moire)。然而，存在的問題是，制造立體視頻顯示裝置時(shí)的制造誤差會導(dǎo)致產(chǎn)生微小的云紋，并且該云紋在灰度級水平或顏色是單色調(diào)的區(qū)域中易于視覺上被識別出。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)實(shí)施方式的一種立體視頻顯示裝置，包括:顯示面板，具有像素以矩陣形式布置在其上的顯示面；有源透鏡，設(shè)置在顯示面板的前面以控制來自像素的光線，有源透鏡能夠?qū)︼@示面的聚焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行部分切換；離焦區(qū)域檢測單元，被構(gòu)造成根據(jù)輸入的圖像來檢測要進(jìn)行聚焦處理的區(qū)域；以及驅(qū)動(dòng)單元，被構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)有源透鏡，以對離焦區(qū)域檢測單元檢測出的要進(jìn)行離焦的區(qū)域執(zhí)行離焦處理。


圖1是示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的立體視頻顯示裝置的框圖；圖2是示出了有源透鏡20的第一具體示例的示圖；圖3是示出了第一具體示例中的有源透鏡20設(shè)置在顯示面板的前面的示例的示圖；圖4的(a)和(b)是用于說明GRIN透鏡的示圖；圖5是用于說明雙折射(雙折射(birefringent))透鏡的示圖；圖6的(a)和(b)示出了用于說明離焦處理的示例的分辨率上限曲線；
圖7的(a)至(d)是用于說明深度圖(map)和單調(diào)度圖的示圖；以及圖8是示出了根據(jù)第二實(shí)施方式的立體視頻顯示裝置的框圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)實(shí)施方式的立體視頻顯示裝置包括:顯示面板，具有像素以矩陣形式布置在其上的顯示面；有源透鏡，設(shè)置在顯示面板的前面以控制來自像素的光線，有源透鏡能夠?qū)︼@示面的聚焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行部分切換；離焦區(qū)域檢測單元，被構(gòu)造成根據(jù)輸入的圖像來檢測將進(jìn)行聚焦處理的區(qū)域；以及驅(qū)動(dòng)單元，被構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)有源透鏡，以對離焦區(qū)域檢測單元所檢測到的要進(jìn)行離焦的區(qū)域執(zhí)行離焦處理。下文中，將參照附圖描述實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施方式的立體視頻顯示裝置。根據(jù)第一實(shí)施方式的立體視頻顯示裝置包括圖像輸入單元2、單調(diào)區(qū)/深度檢測單元3、部分切換驅(qū)動(dòng)單元5、圖像輸出單元6、顯示面板10以及有源透鏡20。顯示面板10是由以矩陣形式布置的像素形成的平面顯示面板。例如，液晶顯示面板、等離子顯示面板、有機(jī)EL面板等被用作顯示面板10。圖2示出了有源透鏡20的第一具體示例。第一具體示例中的有源透鏡20是液晶GRIN (梯度折射率)透鏡。共用透明電極26設(shè)置在平行布置的兩個(gè)透明基板28中的一個(gè)之上，梳狀電極27設(shè)置在兩個(gè)透明基板28中的另一個(gè)上。以向列型液晶、藍(lán)相液晶等為例的液晶層25夾在這些透明基板28之間。關(guān)于用于將電壓施加于電極26和27的方法，存在電極26和27設(shè)置有兩個(gè)端子并且AC電壓施加于這兩個(gè)端子的情況，以及梳狀電極27被分成偶數(shù)線組和奇數(shù)線組并且AC電壓施加于三個(gè)端子的情況。在任意一種情況下,通過在電極26與27之間施加電壓來產(chǎn)生電場的空間分布，并且相對于具有偏振方向22的偏振光分量產(chǎn)生節(jié)距為P且焦距為f的透鏡作用(lensaction)。因此，對于具有偏振方向22的線偏振光，有源透鏡20中軌跡是彎曲的。關(guān)于液晶層25中的取向狀態(tài)，分子長軸的方向在x-z平面內(nèi)變化。因此，關(guān)于垂直偏振分量23，不管電壓施加狀態(tài)如何都不進(jìn)行透鏡作用。結(jié)果，在有源透鏡20中偏振分量23直線行進(jìn)。事實(shí)上，電介質(zhì)層、取向膜等設(shè)置在電極與液晶之間的界面上。然而，在圖2中它們未被示出。圖3示出了(例如)在用作顯示面板10的液晶顯示面板前面使用這種有源透鏡20的示例。如圖3中所示，可通過在液晶面板10中將像素19布置為使像素定位在有源透鏡20的焦距f，來相對于具有X軸方向上的偏振分量的線偏振光構(gòu)造透鏡型立體視頻顯示裝置。在圖3中，液晶面板10具有其中具有介于透明基板之間的液晶的液晶盒13介于偏光板12與14之間的構(gòu)造?，F(xiàn)在，將描述有源透鏡20的第二具體示例。第二具體示例中的有源透鏡20是凸型液晶透鏡類型，并且由JP-A-2010-78653中的圖1所示的光學(xué)片和偏振可變單元(polarization variable cell)形成。有源透鏡20具有其中光學(xué)片設(shè)置在具有布置成矩陣形式的像素的平面顯示裝置的前面并且偏振可變單元設(shè)置在平面顯示裝置與光學(xué)片之間的構(gòu)造。該偏振可變單元通過單純的矩陣驅(qū)動(dòng)而被驅(qū)動(dòng)(參見JP-A-2010-78653中的圖7)。并且，可選擇顯示屏幕的部分區(qū)域(窗口)并且切換有源透鏡20的打開/關(guān)閉(ON/OFF)和聚焦?fàn)顟B(tài)(參見JP-A-2010-78653中的圖9)。在使用這種有源透鏡的自動(dòng)立體視頻顯示裝置中，由于顯示面板的像素與透鏡節(jié)距之間的干涉效應(yīng)而易于產(chǎn)生云紋。因此，通常，像素形狀和透鏡角度被適宜地設(shè)計(jì)成抑制云紋。然而，在許多情況下，由于制造誤差等而使得不會完全地消除云紋。未被完全消除而仍稀疏地殘留的這種云紋在灰度級水平或顏色是單色調(diào)的區(qū)域中易于視覺上被識別出。然而，這種云紋在其他區(qū)域中幾乎不能被識別出，從而不會讓人感覺到討厭。此外，可通過使透鏡的焦點(diǎn)稍稍置于顯示面板的像素之外(離焦)來消除淡淡的云紋。通常，離焦造成模糊或立體感低下。在灰度級水平或顏色是單色調(diào)的區(qū)域中，由離焦所造成的圖像變化是微小的，而不會產(chǎn)生問題。因此，在本實(shí)施方式中，以分析經(jīng)圖像輸入單元2輸入的圖像；通過利用單調(diào)區(qū)/深度檢測單元3檢測灰度級水平/顏色是單色調(diào)的區(qū)域；對能夠經(jīng)由部分切換驅(qū)動(dòng)單元5部分切換聚焦?fàn)顟B(tài)的有源透鏡20施加電壓，從而對檢測出的灰度級水平/顏色是單色調(diào)的區(qū)域執(zhí)行離焦處理來執(zhí)行控制。此時(shí)，經(jīng)由圖像輸入單元2輸入的圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送至圖像輸出單元6并被顯示在顯示面板10上。由于對灰度級水平/顏色是單色調(diào)的區(qū)域執(zhí)行離焦處理的控制，所以在本實(shí)施方式中可以使得云紋視覺上不可識別出。如果以這種方式對所選的區(qū)域執(zhí)行離焦，則就圖像整體而言，不會引起立體感低下或模糊的問題。關(guān)于灰度級水平/顏色是否是單色調(diào)的判斷基準(zhǔn)，變化是否小于所產(chǎn)生的云紋的空間頻率和亮度變化幅度是標(biāo)準(zhǔn)。例如，如果出現(xiàn)空間頻率在55英寸屏幕中具有2cm的重復(fù)周期以及亮度變化1%的云紋，則當(dāng)短于2cm周期的變化是1%以下時(shí)應(yīng)進(jìn)行離焦處理。例如，就離焦處理而言，焦距應(yīng)被移動(dòng)約0.5mm至1.0mm,以使亮度變化在0.5%以下。通過將不同組合的電壓施加于允許部分切換的GRIN透鏡中的多個(gè)電極或者將不同電壓施加于用于部分切換透鏡控制的偏振切換單元(cell)來執(zhí)行焦距的控制。在使用有源透鏡的自動(dòng)立體視頻顯示裝置中，通過在多個(gè)方向上出射光線的密度來限制顯示分辨率。因此，隨著部分的投影或深度變得越大，分辨率下降并且出現(xiàn)模糊。然而，可通過使透鏡的焦點(diǎn)稍稍置于顯示面板中的像素之外(離焦)來降低投影或深度較大時(shí)的視頻的模糊(參見，T.Saishu et al.，Proc.SPIE Vol.677867780E-1，或JP-A-2009-237461)。通過在視頻具有投影的情況下縮短焦距以及通過在視頻具有深度的情況下延長焦距來降低模糊。在本實(shí)施方式中，單調(diào)區(qū)/深度檢測單元3通過分析經(jīng)由圖像輸入單元2輸入的視頻來檢測投影/深度區(qū)域。通過將不同組合的電壓施加于允許部分切換聚焦?fàn)顟B(tài)的有源透鏡20來對投影/深度較大的區(qū)域執(zhí)行離焦控制。此時(shí)，經(jīng)由圖像輸入單元2輸入的圖像數(shù)據(jù)被發(fā)送至圖像輸出單元6并且被顯示在顯示面板10上。在本實(shí)施方式中，對投影/深度較大的區(qū)域執(zhí)行離焦控制，并因此可降低模糊。關(guān)于投影/深度是否較大的判斷基準(zhǔn)，在后面描述的圖6的(a)中示出的分辨率上限曲線是否變得小于I或特定值(例如，0.5)是標(biāo)準(zhǔn)。例如，如果在55英寸顯示裝置中使分辨率上限曲線等于0.5的投影/深度相對于作為基準(zhǔn)的顯示面是± 10cm，則應(yīng)對投射/深度大于它的區(qū)域執(zhí)行離焦處理。例如，就離焦處理而言，焦距應(yīng)被移動(dòng)約0.5mm至1mm。通過將不同組合的電壓施加于允許部分切換焦距狀態(tài)的GRIN透鏡中的多個(gè)電極或者將不同電壓施加于允許部分切換的透鏡的偏振切換單元來執(zhí)行焦距的控制?，F(xiàn)在將參照圖4的(a)和(b)來描述用作本實(shí)施方式中的有源透鏡20的GRIN透鏡。圖4的(a)是示出了設(shè)置在顯示面板10前面的GRIN透鏡20的截面示圖，以及圖4的(b)是GRIN透鏡的局部放大示圖。設(shè)置在顯示面板10前面的GRIN透鏡110包括兩個(gè)透明基板151和153以及介于這些透明基板151和153之間的液晶層152。沿第一方向平行布置的多個(gè)電極155設(shè)置在與透明基板153相對的透鏡基板151的平面上。沿垂直于第一方向的第二方向平行布置的多個(gè)電極設(shè)置在與透明基板151相對的透鏡基板153的平面上。換言之，電極154和電極155構(gòu)成簡單矩陣型電極。在具有這種構(gòu)造的GRIN透鏡110中，可通過改變施加于多個(gè)電極154和155上的電壓來改變液晶層152中的液晶的排列狀態(tài)，以將GRIN透鏡110的焦距從無限遠(yuǎn)(透鏡關(guān)閉狀態(tài))改變至顯示面板上的像素附近。參考標(biāo)號114和115表示GRIN透鏡110的焦距被改變至像素附近的情況下的光線。以這種方式，可通過改變施加于GRIN透鏡110的電極154和155的電壓來進(jìn)行微調(diào)節(jié)，以使透鏡在像素附近處于打開狀態(tài)。結(jié)果，在三維視頻顯示狀態(tài)下可減少云紋和模糊?，F(xiàn)在將參照圖5描述用作本實(shí)施方式中的有源透鏡20的雙折射透鏡111和允許部分切換的用于透鏡控制的偏振切換單元112。圖5是示出了雙折射透鏡111和用于透鏡控制的偏振切換單元112的截面圖。雙折射透鏡111設(shè)置在顯示面板10的前面，并且用于透鏡控制的偏振切換單元112設(shè)置在顯示面板與雙折射透鏡111之間。雙折射透鏡111包括透明基板161 (其表面上形成有多個(gè)透鏡形凹部)、透明基板163以及介于透明基板161與透明基板163之間的液晶層162。通過此方式，透鏡形凹部也可設(shè)置在透明基板163的面上并且在與透明基板161的凹部相對應(yīng)的位置處與液晶層162相對。在用于透鏡控制的偏振切換單元112中，液晶介于兩個(gè)透明基板(即，第一透明基板和第二透明基板)之間，并且多個(gè)第一電極和多個(gè)第二電極分別被設(shè)置在第一透明基板和第二透明基板上。這些第一電極和第二被設(shè)置成彼此垂直?？赏ㄟ^改變施加于用于透鏡控制的偏振切換單元112的電壓來將透鏡的焦距從無限遠(yuǎn)(透鏡關(guān)閉狀態(tài))改變至顯示面板上的像素的附近。參考標(biāo)號114和115表示在雙折射透鏡111的焦距被改變至像素附近的情況下的光線。以這種方式，可通過改變施加于用于透鏡控制的偏振切換單元112的第一電極和第二電極的電壓進(jìn)行微調(diào)節(jié)，以使透鏡在像素附近處于打開狀態(tài)。結(jié)果，可在三維視頻顯示狀態(tài)下降低云紋或模糊。圖6的(a)示出了分辨率上限曲線的示例。通過參考標(biāo)號172表示焦距與像素匹配的狀態(tài)下的曲線。在焦距被縮短的曲線171的情況下，降低了投影側(cè)上的模糊。在焦距被延長的曲線173的情況下，降低了深度側(cè)上的模糊。通過這種方式，圖6的(b)是示出了觀看者200與顯示面板10之間的位置關(guān)系的俯視圖。現(xiàn)在將參照圖7的(a)至(d)來描述深度圖和單色調(diào)圖(單調(diào)度)。圖7的(a)示出了原始視頻。圖7的(b)示出了深度圖，并且深度側(cè)區(qū)域210被描述為黑色而投影側(cè)區(qū)域220被描述為白色。圖7的(c)示出了單調(diào)度圖，并且在原始視頻中灰度級水平或顏色是單色調(diào)(單調(diào))的區(qū)域230被描述為白色，而微細(xì)區(qū)域235被描述為黑色。圖7的(d)示出了示出基于圖7的(b)和(c)要進(jìn)行離焦處理的區(qū)域的圖的示例。被描述為白色的局部區(qū)域230由于其是單調(diào)的而進(jìn)行離焦處理。根據(jù)投影/深度來對被描述為灰色的區(qū)域240進(jìn)行離焦。被描述為黑色的區(qū)域245不進(jìn)行離焦處理。如果可離焦控制的區(qū)域限于矩形，則圖7的(d)中示出的離焦處理區(qū)域近似與其相關(guān)聯(lián)。根據(jù)本實(shí)施方式，執(zhí)行控制以對灰度級水平/顏色是單色調(diào)的區(qū)域執(zhí)行離焦處理，并因此可使云紋視覺上不可識別出，如在此之前所描述的。如果以這種方式來選擇并離焦一區(qū)域，則立體感的下降或模糊不會影響圖像的整體。此外，在被實(shí)施方式中，執(zhí)行控制以對投影/深度較大的區(qū)域離焦。結(jié)果，可降低模糊。(第二實(shí)施方式)現(xiàn)在將參照圖8描述根據(jù)第二實(shí)施方式的立體視頻顯示裝置。根據(jù)第二實(shí)施方式的立體視頻顯示裝置具有通過在圖1中示出的第一實(shí)施方式的構(gòu)造中設(shè)置用戶位置檢測單元4所得到的構(gòu)造。用戶位置檢測單元4通常設(shè)置在顯示面板10的框架中，以檢測用戶(觀看者)相對于顯示面板的位置。通過(例如)檢測觀看者的面部來進(jìn)行位置的檢測。通常，在使用透鏡的自動(dòng)立體視頻顯示裝置中，視域范圍較窄，因此使用透鏡的自動(dòng)立體視頻顯示裝置通過使用面部跟蹤功能可被構(gòu)造成具有加寬視域范圍的功能。在本實(shí)施方式中，包括了借助于利用用戶位置檢測單元4的面部跟蹤功能的加寬視域范圍的功倉泛。此外，透鏡的聚焦?fàn)顟B(tài)取決于觀看者觀看所處的角度或距離。如果角度較大，則存在聚焦?fàn)顟B(tài)最初很差的情況。此外，相反，還存在聚焦?fàn)顟B(tài)好的情況。還存在對于某些角度范圍或觀看距離不應(yīng)執(zhí)行離焦處理的情況。因此，在面部跟蹤過程中觀察者從具有角度的特定視點(diǎn)觀看的情況中，例如，在相對于正面至少20度的角度的情況下，因此執(zhí)行參照第一實(shí)施方式描述的離焦處理。在觀看者在面部跟蹤過程中從某個(gè)距離觀看的情況下，例如，在假定觀看距離是3H的情況下，也可采用其中執(zhí)行第一實(shí)施方式中所描述的離焦處理以在比該距離更短的情況下將焦距縮短并且在比該距離更長的情況下將焦距延長。H表示顯示面板的顯示區(qū)域的高度。還是在第二實(shí)施方式中，可防止云紋視覺上可識別出并且降低模糊。盡管已描述了特定實(shí)施方式，但這些實(shí)施方式僅以示例的方式給出，并不意旨限制本發(fā)明的范圍。實(shí)際上，本文所描述的新方法和系統(tǒng)可以各種其他形式實(shí)施；此外，在不背離發(fā)明的精神的情況下，可在本文所描述的方法和系統(tǒng)的形式上進(jìn)行各種省略、替代和改變。所附權(quán)利要求及其等價(jià)物意在覆蓋這種形式或修改，并且這種形式或修改應(yīng)當(dāng)落入發(fā)明的范圍和思想內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種立體視頻顯示裝置，包括: 顯示面板，具有像素以矩陣形式布置在其上的顯示面； 有源透鏡，設(shè)置在所述顯示面板的前面以控制來自所述像素的光線，所述有源透鏡能夠?qū)λ鲲@示面的聚焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行部分切換； 離焦區(qū)域檢測單元，被構(gòu)造成根據(jù)輸入的圖像檢測要進(jìn)行離焦處理的區(qū)域；以及驅(qū)動(dòng)單元，被構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)所述有源透鏡，以對所述離焦區(qū)域檢測單元檢測出的要進(jìn)行離焦的區(qū)域執(zhí)行離焦處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體視頻顯示裝置，其中，所述要進(jìn)行離焦的區(qū)域是灰度級水平或顏色是單色調(diào)的區(qū)域或投影或深度量相比于其他區(qū)域更大的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體視頻顯示裝置，其中，所述離焦處理通過移動(dòng)所述有源透鏡的焦距來執(zhí)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體視頻顯示裝置，其中， 所述有源透鏡是GRIN透鏡，以及 所述離焦處理通過將不同組合的電壓施加于所述GRIN透鏡來執(zhí)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體視頻顯示裝置，其中， 所述有源透鏡包括設(shè)置在所述顯示面板的前面的雙折射透鏡和設(shè)置在所述雙折射透鏡與所述顯示面板之間的用于透鏡控制的偏振切換單元，以及 所述離焦處理通過將不同組合的電壓施加于所述用于透鏡控制的偏振切換單元來執(zhí)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體視頻顯示裝置，進(jìn)一步包括位置檢測單元，所述位置檢測單元用以檢測觀看者的位置， 其中，所述離焦處理通過利用所述位置檢測單元檢測出的所述觀看者的位置來執(zhí)行。
7.一種用于在立體視頻顯示裝置上顯示視頻的立體視頻顯示方法，所述立體視頻顯示裝置包括:顯示面板，具有像素以矩陣形式布置在其上的顯示面；以及有源透鏡，設(shè)置在所述顯示面板的前面以控制來自所述像素的光線，所述有源透鏡能夠?qū)λ鲲@示面的聚焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行部分切換，所述立體視頻顯示方法包括: 根據(jù)輸入的圖像檢測要進(jìn)行離焦處理的區(qū)域；以及 驅(qū)動(dòng)所述有源透鏡，以對檢測出的要進(jìn)行離焦的區(qū)域執(zhí)行離焦處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了立體視頻顯示裝置及顯示方法，根據(jù)實(shí)施方式的立體視頻顯示裝置，包括顯示面板，具有像素以矩陣形式布置在其上的顯示面；有源透鏡，設(shè)置在顯示面板的前面以控制來自像素的光線，有源透鏡能夠?qū)︼@示面的聚焦?fàn)顟B(tài)進(jìn)行部分切換；離焦區(qū)域檢測單元，被構(gòu)造成根據(jù)輸入的圖像檢測要進(jìn)行聚焦處理的區(qū)域；以及驅(qū)動(dòng)單元，被構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)有源透鏡，以對離焦區(qū)域檢測單元檢測出的要進(jìn)行離焦的區(qū)域執(zhí)行離焦處理。
文檔編號G02B27/26GK103167310SQ20121022664
公開日2013年6月19日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
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