專利名稱：在3d圖像顯示設(shè)備中提高圖像質(zhì)量的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示設(shè)備，尤其是適合顯示三維或立體圖像的顯示設(shè)備。
三維圖像的生成通常需要顯示設(shè)備能夠向該顯示設(shè)備的用戶的左眼和右眼提供不同視圖。這可以通過用特殊構(gòu)造的防護(hù)鏡向用戶的每只眼睛直接提供單獨(dú)的圖像而實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)例子中，顯示器以時(shí)間順序方式提供交替的左右視圖，通過同步的觀看防護(hù)鏡這些視圖被觀看者相應(yīng)的眼睛接納。
在另一例子中，如US 6,172,807所述，左眼和右眼視圖的時(shí)間順序同步是通過采用LCD面板形式的空間調(diào)制部件提供的，它用視差交替地阻塞顯示器的左眼和右眼視圖。為了正確地阻塞左眼和右眼視圖，US 807的系統(tǒng)必須不斷跟蹤觀眾相對(duì)于顯示設(shè)備的位置。
相反，本發(fā)明所涉及的顯示設(shè)備類型，能夠根據(jù)相對(duì)于單一顯示面板的觀看角度看到一幅圖像的不同視圖，而不必要求跟蹤用戶位置。在下文中，一般將這些顯示設(shè)備稱作3D顯示設(shè)備。
這種3D顯示設(shè)備的一個(gè)已知類型是液晶顯示器，在液晶顯示器中實(shí)現(xiàn)了視差屏蔽方法。圖1中示出了這種系統(tǒng)。
參見圖1，視差屏蔽類型的顯示設(shè)備100包括提供多個(gè)離散光源的背板11。如所示的，可以通過由表面分布著多個(gè)縫隙14a到14d的不透明罩或屏蔽層13覆蓋的區(qū)域光源12(例如熒光面板)形成背板11。每條縫隙14都充當(dāng)一個(gè)線光源。
液晶顯示器(LCD)面板15包括多個(gè)像素(例如，圖1中編號(hào)為P1到P10)，根據(jù)已知技術(shù)它們可由電信號(hào)分別尋址以改變它們各自的光傳輸特征。背板11距離LCD面板15很近，這樣每個(gè)線光源14對(duì)應(yīng)一個(gè)像素組16。例如，圖中示為組161的像素P1到P5對(duì)應(yīng)于縫隙14a，示為組162的像素P6到P10對(duì)應(yīng)于縫隙14b，等等。
一個(gè)像素組16的每個(gè)像素對(duì)應(yīng)于一幅圖像的多個(gè)可能的視圖(V-2，V-1，V0，V1，V2)中的一個(gè)視圖V，這樣就可以通過與該視圖對(duì)應(yīng)的像素P1到P5中的一個(gè)像素看到各自的線光源14a。每個(gè)組16中的像素?cái)?shù)決定了所呈現(xiàn)的圖像的視圖數(shù)，在所示裝置中為5個(gè)。視圖數(shù)越多，3D效果越逼真，也就提供了更多斜的觀看角度。
貫穿本發(fā)明書，我們將正在顯示的“圖像”認(rèn)為是正在由顯示器面板中所有像素生成的整個(gè)圖像，該圖像由特定的觀看角度決定的多個(gè)“視圖”構(gòu)成。
在這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的裝置中存在兩個(gè)主要問題。就觀眾的感知來說，一幅圖像的任意給定視圖的角度大小是觀看角度Φ的函數(shù)。如圖2中所示，給定視圖V0，V1...，V6對(duì)于傾斜觀看角度(例如，Φ6)比位于更小觀看角度(例如，Φ1)的視圖相距更緊密。如依據(jù)圖1中的裝置，觀看者會(huì)感覺到通過像素P3觀看到的光源14a的視圖的角度大于通過像素P5觀看到的光源14a的視圖的角度。因而當(dāng)觀看者在視圖間移動(dòng)時(shí)會(huì)體驗(yàn)到可變量的3D效果，這會(huì)降低得到的圖像的質(zhì)量。
觀看者會(huì)感覺到隨著增加傾斜觀看角度Φn視圖之間遞減的角度間距ΔΦn會(huì)導(dǎo)致任意給定離散光源14的亮度下降。因此，感覺到的所觀看的光源亮度也將是觀看角度的函數(shù)。當(dāng)以更大的傾斜角度(例如，Φ6)觀看時(shí)這會(huì)導(dǎo)致亮度降低的圖像，并且在觀看圖像的不同視圖時(shí)會(huì)引起不想要的亮度假象。
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是消除或減輕隨著觀看角度Φn的增加視圖角度間距ΔΦn的變化。本發(fā)明的另一目標(biāo)是將用于顯示三維圖像的顯示設(shè)備(其中，根據(jù)觀看角度顯示圖像的不同視圖)中不想要的亮度假象降至最小。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供了用于顯示三維圖像以根據(jù)觀看角度顯示不同視圖的顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備包括具有用于顯示所述圖像的多個(gè)可分別尋址的像素的顯示面板，像素被分組以使組中的不同像素對(duì)應(yīng)于該圖像的不同視圖，組中的每個(gè)像素都被相對(duì)于各自的離散光源放置在適當(dāng)?shù)奈恢?，每個(gè)像素都是可分別控制的以改變各個(gè)像素的光學(xué)特征，從而根據(jù)接收到的圖像數(shù)據(jù)生成圖像；其中，組內(nèi)的像素的大小作為像素相對(duì)于各自光源的觀看角度的函數(shù)而變化。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了用于在顯示設(shè)備上顯示三維圖像以根據(jù)觀看角度顯示該圖像的不同視圖的方法，該方法包括下列步驟處理圖像數(shù)據(jù)以為顯示面板中的多個(gè)可分別尋址像素中的每一個(gè)形成像素亮度數(shù)據(jù)值，像素被分組以使組中的不同像素對(duì)應(yīng)該圖像的不同視圖，并且組中的每個(gè)像素都被相對(duì)于各自的離散光源放置在適當(dāng)?shù)奈恢?，像素亮度?shù)據(jù)值都用于控制各自像素的光學(xué)特征以生成該圖像；其中，組中的像素大小作為像素相對(duì)于各自光源的觀看角度的函數(shù)而變化。
現(xiàn)在將通過示例并參考


本發(fā)明的實(shí)施方案，附圖中圖1示出了使用視差屏蔽方法顯示三維圖像的LCD設(shè)備的現(xiàn)有設(shè)計(jì)的示意剖面圖；圖2所示的示意剖面圖有助于說明在現(xiàn)有視差屏蔽LCD設(shè)備中光源的視圖的角寬度隨著觀看角度的增加而下降；圖3所示的示意圖說明了光源的每個(gè)視圖的角寬度，其由通過其觀看該光源的像素的左和右邊緣決定；圖4示出了具有變化的像素大小的LCD顯示面板設(shè)計(jì)的示意剖面圖；圖5所示的示意剖面圖有助于說明合并了圖4的顯示面板的視差屏蔽LCD設(shè)備的幾何結(jié)構(gòu)；圖6示出的圖表示像素位置和像素大小是視圖編碼的函數(shù)；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的顯示設(shè)備的示意框圖；圖8示出了采用透鏡陣列的本發(fā)明的實(shí)施方案；圖9示出了適用于顯示設(shè)備的光源的替代形式；圖10示出了傳統(tǒng)液晶顯示器面板的觀看角度屬性的圖，該圖有助于說明根據(jù)本發(fā)明的顯示優(yōu)化原理。
參見圖1，已經(jīng)說明了現(xiàn)有視差屏蔽類型的三維圖像顯示設(shè)備的基本功能。在圖2和3中明確示出了現(xiàn)有技術(shù)的3D顯示設(shè)備，示出了隨著觀看角度Φn的增加光源的視圖V0，V1，...，V6的角度大小ΔΦ下降的效果。
如圖3中所示，各個(gè)視圖V0，V1，...，V6的觀察錐體的角度大小ΔΦn隨n的增加而變小，其中n是從位于光源14中心的像素P0開始計(jì)數(shù)的像素編號(hào)。在理想的顯示設(shè)備中，要選擇觀察錐體的角度大小ΔΦn以使觀看者的左眼看到一個(gè)視圖而右眼看到下一個(gè)相鄰的視圖。例如，假定從70cm的距離觀看顯示設(shè)備。假定左眼和右眼之間的平均距離是6cm，左眼和右眼對(duì)成的角度ΔΦeye＝arctan(6/70)＝5度。因此，設(shè)計(jì)該顯示設(shè)備使得ΔΦ0＝ΔΦeye＝5度，以便在以正常入射角上觀看時(shí)，左眼和右眼會(huì)分別看到視圖V0和V1。這樣，能感受到正常的3D圖像。
但是，在更斜的角度上，ΔΦn變得越來越比ΔΦeye小，導(dǎo)致視圖位于眼睛的觀看角度之間。生成這些“冗余”視圖的像素得不到有效利用，并且從每個(gè)觀看者兩個(gè)視圖(每只眼睛一個(gè)視圖)的最佳條件轉(zhuǎn)為每個(gè)觀看者3、4、5或更多視圖，沒有產(chǎn)生自然的圖像。在這種情況下，當(dāng)觀看者將他的觀看位置從顯示器的一邊移到另一邊時(shí)體驗(yàn)到的是變化量的3D效果。
假定光源14是各向同性的發(fā)射體，各個(gè)視圖V0，V1，V2，V3，V4的觀察錐體的角度大小ΔΦn隨n的增加而變小意味著n個(gè)視圖中的每一個(gè)的亮度都隨著n值的增大而降低。對(duì)于更斜的視圖(例如，V3，V4)觀看者將體驗(yàn)到比正交視圖V0更低的亮度。這導(dǎo)致了在觀察正在顯示的圖像的不同視圖時(shí)一些不需要的假象。
本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有的視差屏蔽類型的3D顯示設(shè)備的問題提供了解決方案，在所提供的解決方案中，實(shí)質(zhì)上是使視圖的角度大小相等以獨(dú)立于觀看角度Φn，并且將視圖的亮度正?；元?dú)立于觀看角度Φn。這些都不需要復(fù)雜的亮度補(bǔ)償設(shè)備和/或顯示軟件來控制由像素顯示的視圖V的亮度為觀看角度Φn的函數(shù)就能全部實(shí)現(xiàn)。
圖4中示出了本發(fā)明的顯示面板20。在優(yōu)選配置中，面板20有多個(gè)可分別尋址的像素P-7，P-6，...，P21，P22，這些像素被分成組，使得分別在組211和212中的不同像素P-7，...，P7或P8，...，P22對(duì)應(yīng)于圖像的不同視圖。優(yōu)選地選擇組中像素的大小以使其作為觀看角度的函數(shù)而變化。在優(yōu)選配置中，像素大小隨著觀看角度的增加而增加。
這里所用的術(shù)語“像素大小”或“像素的大小”可以對(duì)應(yīng)于線性維度(例如寬和高)的大小或像素的平面維度的大小。
顯示面板20可以是任何適當(dāng)?shù)碾姽庠O(shè)備，其中可以根據(jù)電控制信號(hào)改變各個(gè)像素P-7，...，P22的光學(xué)特征以生成圖像。優(yōu)選地顯示面板20是液晶面板。
優(yōu)選地提供了具有多個(gè)離散的光源22a，...，22c的照明源，以便每個(gè)像素組21被放在適當(dāng)位置以接收來自各自對(duì)應(yīng)的一個(gè)光源的光。這可以通過圖1的區(qū)域光源12和屏蔽裝置13來實(shí)現(xiàn)，但也可以通過以像素線、獨(dú)立像素或像素塊提供光源22的像素化光源來提供。
更進(jìn)一步，該多個(gè)離散光源可以是通過提供一系列高亮度光點(diǎn)的背光和透鏡陣列(例如，透鏡狀板陣列)而提供的虛擬光源。圖9中示出了這種裝置，其中顯示設(shè)備80包括LCD面板75、區(qū)域光源72和透鏡陣列71。透鏡陣列將來自區(qū)域光源72的光聚焦到恰位于LCD面板的面板之外的多個(gè)離散焦點(diǎn)73，以便每個(gè)焦點(diǎn)照亮該LCD面板中的多個(gè)像素，與結(jié)合圖1所說明的類似。
在圖4所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，組211中的像素的中心像素P0被放置在適當(dāng)位置以對(duì)應(yīng)相對(duì)于各自光源22a的零觀看角度。優(yōu)選地選擇該組中像素大小以在該中心像素的任何一邊上對(duì)稱地增加，以便距該中心像素(P0)最遠(yuǎn)的像素(P-7，P7)大于距它最近的像素(P-1，P1)。
在優(yōu)選配置中，相鄰的像素組212，213，...，21n采用彼此相同的像素布局和像素大小變化，以構(gòu)造一個(gè)像素組陣列從而形成顯示面板20。
但是，應(yīng)該理解也可采用其它像素配置，例如像素大小Pn從像素組的一端到另一端遞增，并且相鄰像素組可以有與其它像素組不同的像素布局。當(dāng)然這將取決于所要求的由顯示器顯示的效果以及預(yù)期的觀看者如何感受該圖像。
圖5中示出了當(dāng)前的顯示面板20的像素組211的一部分。寬度為w的光源22a對(duì)應(yīng)于組像素P0，...，P7。該組像素相對(duì)于該顯示面板平面的法線的各個(gè)觀看角度為Φ0，Φ1，...，Φ7，并且可以通過這組像素觀看該光源22a。將會(huì)理解只示出了像素組211的大約一半，在像素P0的左邊還有另外七個(gè)像素以構(gòu)成像素組211。
顯示面板20中的像素的寬度可變，例如P0＜P3＜P6。背板照明源22a和顯示面板20之間的最小間距示為h。盡管這些值都可以大幅變化，但在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選顯示設(shè)備中，h＝2.3毫米，P0＝200微米，w＝50微米。
在優(yōu)選配置中，選擇像素大小P0...P7使其根據(jù)下面函數(shù)增加pn＝0.5h[tan((n+1)Δφeye)-tan((n-1)Δφeye)](等式1)
其中ΔΦeye表示觀看者的瞳距形成的角度，例如由正常人的平均瞳距決定，通常是6cm。因?yàn)?，在?yōu)選的實(shí)際應(yīng)用中，觀看者和顯示面板20之間的觀看距離d遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于h(即，d＞＞h)，ΔΦeye近似arctan(s/d)，其中s是平均瞳距。因此，對(duì)于特定的觀看者，在特定距離d上觀看該顯示設(shè)備，ΔΦeye將是固定的，像素大小Pn是視圖數(shù)n的函數(shù)(等式1)。
根據(jù)等式1，由于三角分量，組21中的像素大小Pn隨著觀看角度的增加而非線性增加，在增長(zhǎng)速率上(由dpn/dn或dpn/dΦn決定)也隨著觀看角度Φn而增加。
由于像素大小隨著斜觀看角度的增加而變化，距中心像素P0最遠(yuǎn)的像素變得足夠大以使光源22a的不同視圖V0，V1，...，V6，V7的觀察錐體看起來沒有亮度損失。在這個(gè)優(yōu)選配置中，假定光源22a是各向同性的發(fā)射體，不同視圖的亮度實(shí)際上是在所有觀看角度Φn上被取準(zhǔn)了。如果視圖V0的亮度被取準(zhǔn)為1，那么各個(gè)視圖Vn的亮度由下式給出(brightness view)n＝Δφn/Δφ0(等式2)在根據(jù)上述等式1而變化的組21的像素大小中，發(fā)現(xiàn)不同視圖之間的角度實(shí)際上被補(bǔ)償了，以使Φn＝nΦete并且ΔΦn＝ΔΦeye＝常量(即，與n無關(guān))。這在圖5中非常清楚，這樣視圖間角度Φ1-Φ0＝Φ7-Φ6＝ΔΦeye，盡管Φ7和Φ6是斜的觀看角度。
在該優(yōu)選配置中，通過根據(jù)等式1選擇組21中的像素大小Pn，該組中像素的位置xn可以由下式確定xn＝0.5h[tan(nΔφeye)+tan(n+1)Δφeye)](等式3)ΔΦeye還是由arctan(s/d)給出，并且對(duì)于在特定觀看距離d上瞳距為s的特定觀看者將是固定不變的。
圖6中分別以曲線31、32示出了像素位置xn和大小Pn的值為視圖編碼n(0，1，...，6，7，n)的函數(shù)。這是根據(jù)觀看者瞳距s＝6cm、觀看距離d＝70cm、h＝2.3mm、P0＝200微米、w＝50微米的典型配置而繪制的，可以看到，距中心像素最近的像素的大小與中心像素大小基本上相同但隨著視圖編碼n的增加像素大小逐漸顯著增加。例如，產(chǎn)生視圖15的像素約是中心像素的15倍大。
將會(huì)認(rèn)識(shí)到，就各向異性的光源22a來說，可以相應(yīng)地進(jìn)行對(duì)組21中像素大小Pn的調(diào)整以便確定視圖V的亮度輪廓為n的函數(shù)。
將會(huì)理解優(yōu)選實(shí)施方案不限于每個(gè)像素組21只有奇數(shù)個(gè)像素的顯示面板，每個(gè)像素組有偶數(shù)個(gè)像素的實(shí)施方案也是可能的。事實(shí)上，本發(fā)明的顯示面板對(duì)每個(gè)像素組可以包括非整數(shù)個(gè)像素(例如，位于組的邊緣的像素被部分遮掩)。在每個(gè)像素組有偶數(shù)個(gè)或非整數(shù)個(gè)像素的實(shí)施方案中，等式1和3需要做一些小小的修改，但在函數(shù)形式上與現(xiàn)有等式1和3類似，產(chǎn)生已經(jīng)說明過的變化的像素大小。因此，為簡(jiǎn)明起見，這里沒有重復(fù)相應(yīng)的等式。
圖7示出了用于本發(fā)明的顯示面板20的顯示設(shè)備101的示意性示范實(shí)施方案。
圖像處理器50接收到一個(gè)圖像信息流，包括多個(gè)視圖V的每一個(gè)視圖的亮度像素?cái)?shù)據(jù)。處理該圖像信息并將其以數(shù)字形式存儲(chǔ)到幀緩沖區(qū)51，以便能夠在引入了當(dāng)前顯示面板20的顯示設(shè)備53上再現(xiàn)它。幀緩沖區(qū)51包括多個(gè)頁(yè)面58，每頁(yè)包括各視圖V的像素?cái)?shù)據(jù)。
幀緩沖區(qū)51由顯示驅(qū)動(dòng)器52訪問，顯示驅(qū)動(dòng)器52根據(jù)幀存儲(chǔ)51中所存儲(chǔ)的每個(gè)值將合適的驅(qū)動(dòng)電壓和/或電流信號(hào)提供給顯示面板20的每個(gè)像素。
本發(fā)明的顯示面板20的特殊優(yōu)勢(shì)是僅對(duì)傳統(tǒng)LCD驅(qū)動(dòng)器裝置在硬件形式上做非常小的改動(dòng)(如果有的話)就能夠?qū)崿F(xiàn)?？梢杂密浖?shí)現(xiàn)圖像處理器50的功能，也可將顯示驅(qū)動(dòng)器52的功能實(shí)現(xiàn)為軟件實(shí)現(xiàn)。
還要注意到可以用圖5所示之外其它形式的3D顯示器應(yīng)用這里所說明的本發(fā)明的顯示面板20。參見圖8，將會(huì)注意到本發(fā)明還可應(yīng)用到透鏡狀3D顯示設(shè)備200。在這個(gè)透鏡狀顯示設(shè)備中，液晶顯示面板115以與圖4中相似的方式包括配置在組1161，1162中的多個(gè)大小不同的像素(示為a1-b8)。在LCD陣列115的頂部放置了柱面透鏡121、122的透鏡陣列120。該透鏡陣列可以包括任意一片起伏不平的光學(xué)材料，或者是離散的或聯(lián)結(jié)的透鏡的陣列，以提供對(duì)該LCD面板的像素組的局部聚焦。
在圖8所示的配置中，對(duì)應(yīng)于8-視圖3D顯示器，選擇每個(gè)透鏡部件的寬度為8像素。當(dāng)然，可以選擇每個(gè)透鏡部件的寬度以根據(jù)所要求的角分辨率對(duì)應(yīng)不同數(shù)量的不同大小的像素。LCD的像素a1到a8被成像為不同的視圖。通過改變結(jié)合圖4和圖5所說明的顯示面板20的像素大小，解決了現(xiàn)有透鏡狀3D顯示設(shè)備中存在的亮度對(duì)角度的依賴問題。
將會(huì)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明不僅可以應(yīng)用到透射型顯示面板，還可以應(yīng)用到反射型顯示面板。在反射型顯示面板中，顯示面板提供對(duì)多個(gè)像素中的每個(gè)像素的反射率控制，反射率對(duì)于像素平面與光源所成角度的依賴性仍存在，并且該依賴性可以通過使用這里所說明的像素大小可變的顯示面板20來解決。
上面所說明的本發(fā)明對(duì)于液晶顯示器的優(yōu)化通常已經(jīng)有了重要應(yīng)用。LCD面板的觀看角度依賴性已知通常相當(dāng)差。圖10示出了對(duì)于沒有補(bǔ)償片的標(biāo)準(zhǔn)的90度扭轉(zhuǎn)向列(TN)透射型LCD，對(duì)比度和灰度反轉(zhuǎn)如何依賴于觀看角度。水平觀看角度被示為在x-軸上距顯示器平面的法線-60度到+60度，垂直觀看角度被示為在y-軸上距顯示器平面的法線-60度到+60度。
在圖的下部示出了LCD起偏振器的光軸90、91和液晶導(dǎo)向器的光軸92的方向。
從圖10可以看到圖像質(zhì)量強(qiáng)烈依賴于觀看角度。對(duì)于圖10中所示實(shí)例，最佳觀看角度由從左上角到右下角的曲對(duì)角線94所示，對(duì)位于線94右上的觀看位置發(fā)生灰度反轉(zhuǎn)。
通常，對(duì)于很多重要的應(yīng)用，例如電視和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器，我們認(rèn)識(shí)到將水平觀看方向上的性能最大化比將垂直觀看方向上的性能最大化更重要。例如，對(duì)于電視應(yīng)用來說，顯示設(shè)備的多個(gè)觀看者的眼睛與屏幕都大體相齊(即，在y-軸上變化很小)，但相對(duì)于x-軸的水平觀看角度則可能變化非常大。類似地，位于計(jì)算機(jī)監(jiān)視器前的用戶在工作時(shí)也是更可能沿著x-軸移動(dòng)改變頭的位置，而不是沿y-軸。
因此，根據(jù)常規(guī)，將LCD從圖10所示的方向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度，以使它的偏振軸在使用時(shí)和顯示器的x-軸和y-軸成大約45度角。這樣，就為水平觀看角度優(yōu)化了該顯示設(shè)備的性能，但損害了垂直觀看角度的性能。
3D LCD顯示器遇到的同樣問題是在x和y方向上對(duì)觀看角度依賴性的優(yōu)化。
但是，在本發(fā)明中，認(rèn)識(shí)到通過使用具有上述可變像素大小的顯示面板可以實(shí)現(xiàn)對(duì)亮度再現(xiàn)的優(yōu)化。
因此，提供在某一方向上針對(duì)垂直觀看角度變化對(duì)顯示面板的內(nèi)在光學(xué)特征進(jìn)行優(yōu)化的顯示面板更合適。用本文所說明的顯示面板20可以適應(yīng)并優(yōu)化水平觀看角度變化。
因而，在一種優(yōu)選配置中，在正常使用中，配置上述3D顯示設(shè)備以使它在每組21中提供不同視圖V的像素為與該顯示面板20的第一軸的角度的函數(shù)，并且定向該顯示面板20的偏振部件以使相對(duì)于該顯示器的第二軸的觀看角度依賴性最小，其中該第二軸正交于該第一軸。
在更一般的意義上，該顯示面板的內(nèi)在光學(xué)特征使得觀看角度依賴性相對(duì)于y-軸被降低或基本上最小化，并且當(dāng)前顯示面板20足以基本上消除相對(duì)于與y-軸橫向的那個(gè)軸的觀看角度依賴性。更優(yōu)選地，當(dāng)前顯示面板20足以基本上消除相對(duì)于與y-軸正交的軸(即，x-軸)的觀看角度依賴性。在最優(yōu)選的設(shè)備中，x-軸被定義為當(dāng)顯示器正常使用時(shí)的水平軸，y-軸被定義為當(dāng)顯示器正常使用時(shí)的垂直軸。
其它實(shí)施方案也在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于顯示三維圖像以使根據(jù)觀看角度顯示不同視圖的顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備包括具有用于顯示所述圖像的多個(gè)可分別尋址的像素(P-7，...，P22)的顯示面板(20)，像素被分組以使組(21)中的不同像素對(duì)應(yīng)于該圖像的不同視圖，組中的各個(gè)像素被相對(duì)于各自的離散光源(22)放置在適當(dāng)位置，并且各個(gè)像素可被單獨(dú)控制以改變各個(gè)像素的光學(xué)特征從而根據(jù)接收到的圖像數(shù)據(jù)生成圖像；其中組中像素的大小作為像素相對(duì)于各自光源的觀看角度的函數(shù)而變化。
2.權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，其中組(21)中像素的大小隨觀看角度的增大而增大。
3.權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，其中組(21)中像素的大小隨著觀看角度的增大非線性地增大。
4.權(quán)利要求2的顯示設(shè)備，其中組(21)中漸大的像素大小適合獨(dú)立于觀看角度呈現(xiàn)各自光源(22)的視圖的角度大小。
5.權(quán)利要求2或3的顯示設(shè)備，其中組(21)中漸大的像素大小適合將由該組各個(gè)像素顯示的亮度實(shí)質(zhì)上取準(zhǔn)以使其獨(dú)立于觀看角度。
6.任何前述權(quán)利要求中的顯示設(shè)備，其中每個(gè)像素組(21)包括一個(gè)被適當(dāng)放置以對(duì)應(yīng)零觀看角度的中心像素(0，15)。
7.權(quán)利要求6的顯示設(shè)備，其中組(21)中的像素大小在該中心像素(0，15)的任一邊增大。
8.權(quán)利要求7的顯示設(shè)備，其中像素大小在該中心像素(0，15)的任一邊對(duì)稱增大。
9.前述任一權(quán)利要求中的顯示設(shè)備，其中組(21)中的像素大小根據(jù)下列函數(shù)而增大
0.5h[tan((n+1)Δφeye)-tan((n-1)Δφeye)]其中n是距該組的中心像素(0，15)的像素位置，h是光源與該像素組的平面的垂直距離，ΔΦeye是左眼和右眼之間的角度間距，其中ΔΦeye近似為arctan(s/d)，其中s是左眼和右眼間的平均瞳距，d是觀看者和顯示設(shè)備之間的觀看距離。
10.權(quán)利要求1或9的顯示設(shè)備，還包括用于提供多個(gè)所述離散光源(14，22)的背板(11)，該顯示面板(20)中的每個(gè)像素組(21)都被放置在適當(dāng)位置以接收來自相應(yīng)一個(gè)離散光源的光。
11.權(quán)利要求10的顯示設(shè)備，其中該背板(11)提供了多個(gè)線照明源。
12.權(quán)利要求10的顯示設(shè)備，其中該背板(11)提供了多個(gè)點(diǎn)照明源。
13.前述任一權(quán)利要求的顯示設(shè)備，還包括用于控制組中每個(gè)像素的所述光學(xué)特征的顯示驅(qū)動(dòng)器(52)。
14.權(quán)利要求11或12的顯示設(shè)備，其中該顯示面板(20)是適合從該背板(11)所在一側(cè)的相對(duì)一側(cè)觀看的透光型顯示面板。
15.權(quán)利要求1的顯示設(shè)備，還包括與該顯示面板(20)相鄰放置的透鏡陣列(120)，該陣列中的每個(gè)透鏡體(121)聚焦來自該顯示面板中所選擇的像素的光。
16.權(quán)利要求15的顯示設(shè)備，其中該陣列(120)中的每個(gè)透鏡體(121)與一個(gè)所述像素組(116)相關(guān)聯(lián)。
17.前述任一權(quán)利要求的顯示設(shè)備，其中所述光學(xué)特征是光透射特征，并且顯示驅(qū)動(dòng)器(52)適合根據(jù)要顯示的圖像控制透過各個(gè)像素的光的量。
18.前述任一權(quán)利要求的顯示設(shè)備，其中所述顯示面板(20)的內(nèi)在光學(xué)特征被配置為使得相對(duì)于y-軸的觀看角度依賴性被降低或基本上最小化。
19.引入到一個(gè)對(duì)象中的權(quán)利要求17的顯示設(shè)備，其中y-軸被定義為當(dāng)該對(duì)象正常使用時(shí)的垂直軸。
20.一種用于在顯示設(shè)備上顯示三維圖像以使根據(jù)觀看角度顯示不同圖像視圖的方法，該方法包括以下步驟處理圖像數(shù)據(jù)以為顯示面板(20)中的多個(gè)可分別尋址的像素(P-7，...，P22)的每一個(gè)形成像素亮度數(shù)據(jù)值，像素被分組以使組(21)中的不同像素對(duì)應(yīng)于該圖像的不同視圖，并且組中的各個(gè)像素被相對(duì)于各自的離散光源(22)放置在適當(dāng)位置，該像素亮度數(shù)據(jù)值各自用于控制各自像素的光學(xué)特征以生成圖像；其中組中像素的大小作為像素相對(duì)于各自光源的觀看角度的函數(shù)而變化。
21.權(quán)利要求20的方法，其中組(21)中像素的大小通過增加該像素的線性或平面維度的至少之一而被改變。
22.權(quán)利要求21的方法，其中選擇組(21)中的像素大小以獨(dú)立于觀看角度呈現(xiàn)各自光源(22)的視圖的角度大小。
23.權(quán)利要求21或22的方法，其中選擇組(21)中的像素大小以實(shí)際上取準(zhǔn)該組中每個(gè)像素所顯示的亮度使其獨(dú)立于觀看角度。
24.權(quán)利要求20的方法，其中所述光學(xué)特征是光透射特征并且顯示驅(qū)動(dòng)器(52)適合根據(jù)要顯示的圖像控制通過各個(gè)像素的光的量。
25.權(quán)利要求20到24中任一權(quán)利要求的方法，還包括配置該顯示面板(20)的內(nèi)在光學(xué)特征以使觀看角度依賴性相對(duì)于y-軸被降低或基本上最小化的步驟。
26.權(quán)利要求25的方法，其中當(dāng)該顯示面板(20)正常使用時(shí)y-軸是垂直軸。
27.在此參考附圖所描述的裝置。
28.在此參考附圖所描述的方法。
全文摘要
一種用于顯示三維圖像以使根據(jù)觀看角度顯示不同視圖的顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備包括具有用于顯示所述圖像的多個(gè)可分別尋址像素的顯示面板。像素被分組以使組中的不同像素對(duì)應(yīng)于該圖像的不同視圖，組中的各個(gè)像素被相對(duì)于各自的離散光源放置在適當(dāng)位置，并且像素可被單獨(dú)控制以改變各個(gè)像素的光學(xué)特征從而根據(jù)接收到的圖像數(shù)據(jù)生成圖像。組中像素大小作為像素相對(duì)于各自光源的觀看角度的函數(shù)而變化，以使不同視圖的特征獨(dú)立于觀看角度。
文檔編號(hào)H04N13/00GK1922893SQ200580005469
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月21日
發(fā)明者G·P·卡曼 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司