3d顯示器的帶寬改善的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及3D顯示器的帶寬改善。提供一種自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，包括中心構(gòu)造單元，在所述設(shè)備的操作期間，所述中心構(gòu)造單元配置為設(shè)定以下參數(shù)的至少其中之一：所顯示圖像的位深度；觀察者經(jīng)歷連續(xù)視差的視角范圍；3D圖像的表觀深度；所顯示圖像的空間分辨率；所顯示圖像的閃爍率；以及所顯示圖像的動(dòng)畫速度；該自動(dòng)立體顯示器設(shè)備還包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，其中，所述屏幕包括不對稱光學(xué)散射體，以使多個(gè)圖像以不同的入射角投射在所述屏幕上，使得根據(jù)散射體的觀察角度，在所述散射體上觀察到不同的圖像。還提供操作自動(dòng)立體顯示器設(shè)備的方法。本發(fā)明能夠改善自動(dòng)立體顯示器的帶寬。
【專利說明】3D顯示器的帶寬改善
[0001]本申請是申請?zhí)枮?00780023095.7(分案申請的申請?zhí)枮?01110081768.2)、申請日為2007年4月19日、發(fā)明名稱為“3D顯示器的帶寬改善”的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種自動(dòng)立體顯示器設(shè)備。本發(fā)明還涉及一種操作自動(dòng)立體顯示器的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]產(chǎn)生3D圖像的公知方法是讓觀察者用每只眼睛觀看景物的不同透視圖。這樣做的一種方式是在屏幕上顯示兩個(gè)不同偏振的圖像，然后讓觀察者每只眼睛戴上相應(yīng)的偏振濾光片。
[0004]可以用縫隙(aperture)或狹縫(slit)陣列結(jié)合二維(2D)顯示器來顯示3D圖像，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)立體顯示器或者三維(3D)顯示器。該裝置的原理是，通過狹縫陣列觀看2D圖像時(shí)，狹縫陣列離屏幕有一定距離，然后觀察者用每只眼睛觀看到2D圖像的不同部分。如果在2D顯示器上提供并顯示適當(dāng)?shù)膱D像，就可以向觀察者的每只眼睛顯示不同的透視圖像，而不必讓他們每只眼睛都戴上濾光片。
[0005]大部分3D顯示器技術(shù)中控制質(zhì)量的一個(gè)重要參數(shù)是帶寬，其定義是3D顯示器所顯示的數(shù)據(jù)量。要在寬視區(qū)中獲得高分辨率的大景深(depth)，常常需要大帶寬。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供的方法中，可以克服自動(dòng)立體顯示器設(shè)備的帶寬限制，從而可顯示高分辨率的3D圖像。
[0007]這里所公開的發(fā)明可以在PCT申請PCT/IB2005/001480所述的掃描狹縫時(shí)間復(fù)用系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。但是，該發(fā)明也可以結(jié)合其它顯示系統(tǒng)使用。
[0008]掃描狹縫系統(tǒng)通過在顯示器前不同的位置高速顯示不同的圖片，來產(chǎn)生3D效果。這是通過將高幀率2D顯示器結(jié)合快門(shutter)來實(shí)現(xiàn)的?？扉T與顯示器同步，并確保2D顯示器的不同部分只有在特定位置才看得見。圖1中左邊的圖像顯示通過窄狹縫觀看的觀察者怎樣看到兩個(gè)完全不同的區(qū)域，每只眼睛一個(gè)。為了通過這種簡單的狹縫系統(tǒng)產(chǎn)生3D顯示，狹縫必須足夠快地橫向移動(dòng)，使觀察者將掃描快門看作透光窗戶。如果所有的狹縫更新足夠快，快到被看作是不閃爍的，那么觀察者就能從任何位置看到基礎(chǔ)(underlying) 2D顯示器的全部分辨率。2D顯示器顯示出與快門中狹縫的打開同步的不同圖像，如圖1中右邊的圖像所示。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明實(shí)施例涉及改善自動(dòng)立體顯示器帶寬的領(lǐng)域。帶寬可看作自動(dòng)立體顯示器在規(guī)定時(shí)間期間內(nèi)能顯示的圖像信息量。自動(dòng)立體顯示器可用于顯示經(jīng)動(dòng)畫處理的3D圖像或3D視頻。3D動(dòng)畫可以由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生，通過這種方式，根據(jù)與經(jīng)動(dòng)畫處理的景物相關(guān)的基本3D數(shù)據(jù)，可以輕易地表現(xiàn)動(dòng)畫每個(gè)幀的透視圖。[0010]如果每秒至少顯示24幀，則觀察者感到動(dòng)畫平滑。但是如果以這個(gè)速度刷新屏幕，則觀察者感到閃爍。將屏幕上顯示的圖像以高于動(dòng)畫速度(animation rate)的較高屏幕刷新率進(jìn)行刷新，就能克服這個(gè)問題。例如，電影投影儀顯示每個(gè)動(dòng)畫幀兩次，因此屏幕刷新率是每秒48次。
[0011]自動(dòng)立體顯示器使用可轉(zhuǎn)換縫隙陣列(switchable aperture array)或者快門陣列?？赊D(zhuǎn)換縫隙陣列是可轉(zhuǎn)換狹縫組成的陣列?？赊D(zhuǎn)換縫隙可以是電光的，可使用液晶。從原理上來說，該陣列的第一可轉(zhuǎn)換縫隙打開，在它后面顯示正確表現(xiàn)的圖像。因此觀察者每只眼睛看到圖像的不同部分，每一部分是不同視圖的一部分。第一可轉(zhuǎn)換縫隙關(guān)閉后第二可轉(zhuǎn)換縫隙打開，從而重復(fù)該過程。實(shí)際上，一次打開多個(gè)縫隙。多個(gè)縫隙(每個(gè)縫隙相互在空間上分離)同時(shí)打開，每個(gè)縫隙后面屏幕區(qū)域上顯示適當(dāng)?shù)膱D像部分。當(dāng)縫隙或一組縫隙打開時(shí)屏幕上顯示的2D圖像是子幀?？p隙組的最小數(shù)量由所需的3D圖像質(zhì)量確定?？p隙組的數(shù)量確定顯示器刷新時(shí)間內(nèi)必須顯示的子幀數(shù)量。
[0012]繼續(xù)電影投影的實(shí)例，其中顯示器刷新時(shí)間為I秒的l/48th。如果由8組縫隙，則每個(gè)刷新幀顯示8個(gè)子幀。這要求子幀的顯示時(shí)間為I秒的l/384th，或者大約是2.6毫秒。
[0013]2D顯示器中可使用時(shí)間復(fù)用顯示器，例如數(shù)字微鏡裝置(DMD)。DMD通常使用固定強(qiáng)度的光源，并控制照亮幀中每個(gè)像素的時(shí)間量。這個(gè)時(shí)間期間被觀察者視作亮度，照亮像素的時(shí)間越長，就感到像素越亮。時(shí)間復(fù)用顯示器有屏幕上可照亮像素的最小時(shí)間期間。這對于屏幕上可顯示的圖像的位深度形成限制，進(jìn)而對自動(dòng)立體顯示器形成限制。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器裝置包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述方法包括步驟:在所述屏幕上顯示圖像的一部分并持續(xù)第一時(shí)間期間；以及利用所述可轉(zhuǎn)換縫隙陣列來限制為第二時(shí)間期間，所述第二時(shí)間期間內(nèi)所述圖像的一部分全部或部分可見；其中，所述第二時(shí)間期間小于所述第一時(shí)間期間。
[0015]所述第一時(shí)間期間可以是在所述屏幕上顯示像素的最小時(shí)間期間?？梢岳煤愣◤?qiáng)度的光源將所述屏幕時(shí)間復(fù)用。所述屏幕可以被時(shí)間復(fù)用并顯示恒定強(qiáng)度的像素。
[0016]有一組像素，相同的縫隙為這組像素限制可見的圖像。對于被時(shí)間復(fù)用的屏幕，對這一組中的所有像素可以以相同的次序配置圖像元素(位)，使得縫隙對所有像素限制相同的圖像元素。
[0017]特定縫隙將限制屏幕區(qū)域可見的時(shí)間。屏幕的這個(gè)區(qū)域包括特定組的像素。對于被時(shí)間復(fù)用的屏幕，對特定組像素中的所有像素，每個(gè)像素的時(shí)間成分(或位)可配置為同階大小，因此對特定組像素中的所有像素，縫隙進(jìn)行期望數(shù)量的限制。此外，對于被時(shí)間復(fù)用的屏幕，特定組像素中的每個(gè)像素必須被確定坐標(biāo)，因此當(dāng)縫隙關(guān)閉時(shí)，它在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間夾住所有的像素。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器裝置包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述方法包括步驟:利用可轉(zhuǎn)換縫隙陣列來限制屏幕上顯示的圖像對觀察者可見的時(shí)間期間。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器裝置包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述方法包括步驟:利用可轉(zhuǎn)換縫隙陣列來減少對觀察者而言可見的圖像的強(qiáng)度。[0020]可轉(zhuǎn)換縫隙陣列減少屏幕上顯示的圖像對觀察者可見的時(shí)間期間的程度可變?？赊D(zhuǎn)換縫隙陣列將屏幕上顯示的圖像對觀察者而言可見的時(shí)間期間減去的時(shí)間長度可變。這個(gè)時(shí)間長度可以離散量改變，以限定圖像亮度的灰度級水平。
[0021 ] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器裝置包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，其中所述屏幕具有最小圖像顯示時(shí)間，所述方法包括步驟:利用可轉(zhuǎn)換縫隙陣列將屏幕上顯示的圖像可見的時(shí)間量減少為低于最小圖像顯示時(shí)間。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器裝置包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述方法包括步驟:在屏幕上顯示景物特定幀第一時(shí)間期間；利用可轉(zhuǎn)換縫隙陣列，允許屏幕的一部分對觀察者而言可見為第二時(shí)間期間；其中:第二時(shí)間期間在第一時(shí)間期間前開始；或者第二時(shí)間期間在第一時(shí)間期間后結(jié)束；因此對于第二時(shí)間期間的一部分，剛剛在特定幀之前或者緊隨特定幀之后的幀在屏幕部分上可見。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作時(shí)間復(fù)用自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器裝置包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述屏幕具有可變的輸出亮度，所述方法包括步驟:當(dāng)屏幕處于滿亮度時(shí)顯示幀的明亮部分，當(dāng)屏幕處于較低亮度時(shí)顯示幀的不明亮部分。
[0024]幀的明亮部分和幀的不明亮部分可以顯示在時(shí)間的不相鄰期間?？赊D(zhuǎn)換縫隙陣列可以同步，使得當(dāng)顯示幀的明亮部分和幀的不明亮部分時(shí)一組縫隙打開。可轉(zhuǎn)換縫隙陣列可以同步，使得在顯示幀的明亮部分和幀的不明亮部分的時(shí)期之間，一組縫隙關(guān)閉。三維圖像所有子幀的明亮部分可以在時(shí)間上相鄰顯示。三維圖像所有子幀的不明亮部分可以在時(shí)間上相鄰顯示。
[0025]幀的明亮部分可以是圖像的最重要的位(MSB)。幀的不明亮部分可以是圖像的最不重要的位(LSB)。有一個(gè)級別以上的明亮部分和一個(gè)級別以上的不明亮部分可以以不同程度的亮度全部顯示。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作時(shí)間復(fù)用自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器裝置包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述屏幕具有可變的輸出亮度，所述方法包括步驟:當(dāng)屏幕處于第一亮度時(shí)顯示幀的第一亮度部分，然后當(dāng)屏幕處于第二亮度時(shí)顯示幀的第二亮度部分。所述方法還包括:當(dāng)屏幕處于一個(gè)或多個(gè)附加亮度時(shí)，顯示幀的一組或多組亮度部分。第一亮度、第二亮度以及附加亮度的程度可以不同。
[0027]通過減少輸入給光源的功率，可以減少屏幕的亮度。通過在光源與屏幕之間設(shè)置濾光片，可以減少屏幕的亮度。屏幕可以配置為連續(xù)顯示不同的顏色。在光源與屏幕之間可以設(shè)置顏色濾光片，以允許在屏幕上顯示不同的顏色。顏色濾光片可以是顏色輪的形式?？梢越Y(jié)合顏色濾光片使用強(qiáng)度濾光片，以連續(xù)地顯示圖像每個(gè)顏色成分的明亮部分和不明亮部分。
[0028]屏幕可以同時(shí)顯示圖像的不同顏色成分。強(qiáng)度濾光片可用于連續(xù)顯示圖像的明亮部分和圖像的不明亮部分。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器裝置包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述方法包括步驟:將幀分為多個(gè)子幀。每個(gè)子幀代表幀的不同部分。每個(gè)子幀可以不同?？赊D(zhuǎn)換縫隙陣列被同步為使得多個(gè)縫隙打開用于每個(gè)子幀。子幀以很快的速度連續(xù)示出，使觀察者感到多個(gè)子幀的總和與初始幀的圖像相同。如果顯示連續(xù)子幀的速度足夠快的話，由于視覺的連續(xù)性，觀察者就會(huì)感到多個(gè)子幀的總和。
[0030]對于打開縫隙的特定組，可顯示超過一個(gè)子幀。第一子幀包含LSB，第二子幀不包含LSB?；蛘?，第一子幀中對像素的第一選擇可包含LSB，第二子幀中對像素的第二選擇可包含LSB，像素的第二選擇是像素的第一選擇的相反選擇。在棋盤圖案中，像素的第一選擇可包括屏幕的每個(gè)其它像素。像素選擇可以是高頻圖案，其中有一個(gè)子幀包含圖案，有一個(gè)包含相反的圖案。
[0031]基本上在相同的時(shí)間(這個(gè)時(shí)間即轉(zhuǎn)換時(shí)間)，第一縫隙關(guān)閉、第二縫隙打開。轉(zhuǎn)換時(shí)間可以是共用時(shí)間間隔(shared time space)的開始、或者結(jié)束、或者期間內(nèi)。共用時(shí)間間隔是第一時(shí)間期間與第二時(shí)間期間之間的時(shí)間期間。
[0032]在共用時(shí)間間隔內(nèi)，可轉(zhuǎn)換縫隙陣列可以在透光狀態(tài)與不透光狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。屏幕顯示圖像第一部分第一時(shí)間期間的區(qū)域用于顯示圖像第二部分第二時(shí)間期間。共用時(shí)間間隔是第一時(shí)間期間與第二時(shí)間期間之間的時(shí)間期間?；旧显谙嗤臅r(shí)間(這個(gè)時(shí)間即轉(zhuǎn)換時(shí)間)，第一縫隙關(guān)閉、第二縫隙打開。轉(zhuǎn)換時(shí)間可以是共用時(shí)間的開始、或者結(jié)束、或者期間。
[0033]圖像的第一部分和第二部分在時(shí)間上相鄰。因此，圖像的第一部分和第二部分共用相同的時(shí)間間隔，用于每個(gè)圖像最低階位的顯示。或者，在第一快門與第二快門之間交替使用共用時(shí)間間隔。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器設(shè)備的方法，所述設(shè)備包括:第一投影儀和第二投影儀，每個(gè)投影儀使用不同偏振的光線；屏幕，保持光線的偏振；以及第一偏振快門和第二偏振快門，所述方法包括步驟:選擇性地轉(zhuǎn)換第一偏振快門和第二偏振快門的偏振狀態(tài)，從而在屏幕的特定部分向觀察者選擇性地顯示一個(gè)投影儀的圖像。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種自動(dòng)立體顯不器設(shè)備，包括:
[0036]第一和第二投影儀，每個(gè)投影儀使用不同偏振的光線；
[0037]屏幕，保持光線的偏振；
[0038]第一偏振快門；以及
[0039]第二偏振快門，
[0040]其中，選擇性地轉(zhuǎn)換第一偏振快門和第二偏振快門的偏振狀態(tài)，從而在屏幕的特定部分向觀察者選擇性地顯示一個(gè)投影儀的圖像。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種自動(dòng)立體顯不器設(shè)備，包括:
[0042]屏幕；
[0043]第一投影儀，配置為用水平方向上的偏振光工作；
[0044]第二投影儀，配置為用垂直方向上的光工作；
[0045]第一可轉(zhuǎn)換偏振陣列，配置為選擇性地旋轉(zhuǎn)通過它的光線的偏振方向；以及第二可轉(zhuǎn)換偏振陣列，配置為選擇性地旋轉(zhuǎn)通過它的光線的偏振方向。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，包括屏幕和可轉(zhuǎn)換縫隙陣列，屏幕同時(shí)顯示多個(gè)圖像，每個(gè)圖像包括不同光束，可轉(zhuǎn)換縫隙陣列的每個(gè)縫隙與干涉濾光片協(xié)同工作。每個(gè)干涉濾光片可配置為通過一個(gè)光束的光線。每個(gè)光束可以是一組不同的紅、綠、藍(lán)光頻率。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，包括:
[0048]多個(gè)2D圖像產(chǎn)生器，每個(gè)圖像產(chǎn)生器使用特性不同的光線；
[0049]屏幕，保持每個(gè)2D圖像產(chǎn)生器的光線的特性；
[0050]可轉(zhuǎn)換縫隙陣列，每個(gè)縫隙包括濾光片，
[0051]其中，所述縫隙被選擇性地轉(zhuǎn)換，以在屏幕的特定部分向觀察者選擇性地顯示2D圖像產(chǎn)生器的圖像。
[0052]每個(gè)2D圖像產(chǎn)生器可以是投影儀。光線的特性可以是偏振方向。光線的特性可以是頻率。光線的特性可以是光束。
[0053]縫隙陣列的每個(gè)縫隙可具有相關(guān)的透鏡。透鏡可放置在快門的與屏幕相同一側(cè)，或者放置在快門的與屏幕相反一側(cè)。縫隙陣列的每個(gè)縫隙可具有兩個(gè)相關(guān)透鏡，縫隙每側(cè)一個(gè)。
[0054]縫隙陣列的每個(gè)縫隙可具有相關(guān)的全息元件。全息元件可放置在快門的與屏幕相同一側(cè)，或者放置在快門的與屏幕相反一側(cè)。縫隙陣列的每個(gè)縫隙可具有兩個(gè)相關(guān)全息元件，縫隙每側(cè)一個(gè)。
[0055]屏幕可包括不對稱的光學(xué)散射體。多個(gè)圖像可以以不同的入射角投射在屏幕上，因此根據(jù)散射體的觀察角度，在散射體上觀察到不同的圖像。利用多個(gè)投影儀，可獲得不同的入射角。利用至少一個(gè)鏡子在投影儀與散射體之間產(chǎn)生多個(gè)光路，由單個(gè)投影儀可獲得不同的入射角。
[0056]頭部跟蹤設(shè)備可用于監(jiān)測觀察者的位置，然后自動(dòng)立體顯示器設(shè)備所顯示的圖像根據(jù)檢測到的用戶位置表現(xiàn)出來。
[0057]屏幕可包括兩個(gè)擴(kuò)散元件，即第一擴(kuò)散元件和第二擴(kuò)散元件，第一擴(kuò)散元件配置在第二擴(kuò)散元件與縫隙陣列之間。第一擴(kuò)散元件對于第二擴(kuò)散元件的光線透光。第二擴(kuò)散元件顯示背景圖像，以向自動(dòng)立體顯示器提供更深的場深度。
[0058]縫隙陣列在掃描縫隙之間可包括黑條紋。對于給定數(shù)量的掃描縫隙，在它們之間引入的黑條紋形成更窄的縫隙。可以通過關(guān)閉可轉(zhuǎn)換縫隙陣列的第一組縫隙并且僅掃描第二組縫隙來實(shí)現(xiàn)黑條紋。這樣能改善深度分辨率。
[0059]縫隙陣列在掃描縫隙之間可包括平均值縫隙。對于給定數(shù)量的掃描縫隙，在它們之間引入的平均值縫隙形成更窄的縫隙?？梢酝ㄟ^在第一相鄰掃描縫隙打開的時(shí)間期間結(jié)束前打開平均值縫隙，以及在第二相鄰掃描縫隙打開的時(shí)間期間內(nèi)關(guān)閉平均值縫隙，從而實(shí)現(xiàn)平均值縫隙。平均值縫隙打開的時(shí)間長度可以有一個(gè)時(shí)間中點(diǎn)，與第二相鄰縫隙打開的時(shí)間一致。平均值縫隙打開的時(shí)間長度可以有一個(gè)時(shí)間中點(diǎn)，與第一相鄰縫隙關(guān)閉的時(shí)間一致。
[0060]可以通過在第一相鄰掃描縫隙打開的時(shí)間期間一半時(shí)(half ray)打開平均值縫隙，以及在第二相鄰掃描縫隙打開的時(shí)間期間一半時(shí)關(guān)閉平均值縫隙，從而實(shí)現(xiàn)平均值縫隙。第一、第二相鄰掃描縫隙位于平均值縫隙的相對兩側(cè)。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器裝置包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述方法包括步驟:
[0062]在屏幕上顯示景物的第一幀持續(xù)第一時(shí)間期間；
[0063]打開可轉(zhuǎn)換縫隙陣列的第一縫隙持續(xù)第一時(shí)間期間；
[0064]在屏幕上顯示景物的第二幀持續(xù)第二時(shí)間期間；
[0065]打開可轉(zhuǎn)換縫隙陣列的第二縫隙持續(xù)第二時(shí)間期間；
[0066]在第一時(shí)間期間內(nèi)打開中間縫隙；以及
[0067]在第二時(shí)間期間內(nèi)關(guān)閉中間縫隙，其中所述中間縫隙在第一縫隙與第二縫隙之間。
[0068]自動(dòng)立體顯示器設(shè)備顯示三維圖像作為多個(gè)子幀。每個(gè)子幀被表現(xiàn)為與縫隙陣列中至少一個(gè)打開的狹縫對應(yīng)。子幀可包括所表現(xiàn)圖像的多個(gè)條紋，每個(gè)條紋表現(xiàn)用于特定狹縫。對于每個(gè)子幀，多個(gè)空間分離的狹縫連續(xù)地打開，在每個(gè)打開的狹縫后面，在屏幕上顯示所表現(xiàn)圖像的條紋。狹縫可包括一個(gè)或多個(gè)縫隙。狹縫包括的縫隙越多，狹縫越寬。通過顯示具有第一寬度的狹縫的第一組子幀和具有第二寬度的狹縫的第二組子幀，可以顯示三維圖像。
[0069]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，包括中心構(gòu)造單元，當(dāng)操作所述設(shè)備時(shí)，所述中心構(gòu)造單元配置為設(shè)定以下參數(shù)的至少其中一個(gè):
[0070]所顯示圖像的位深度；
[0071]觀察者經(jīng)歷連續(xù)視差的視角范圍；
[0072]3D圖像的表觀(apparent)深度；
[0073]所顯示圖像的空間分辨率；
[0074]所顯示圖像的閃爍率；以及
[0075]所顯示圖像的動(dòng)畫速度。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種自動(dòng)立體顯不器設(shè)備，包括:
[0077]可轉(zhuǎn)換縫隙陣列，其中在工作時(shí)，視差阻擋物的狹縫寬度由同時(shí)打開的相鄰縫隙的數(shù)量確定；
[0078]屏幕，包括2D圖像源，所述圖像源能顯示可變幀率，和可變像素位深度；以及
[0079]自適應(yīng)表現(xiàn)設(shè)備(adaptive rendering apparatus),配置為根據(jù)所述自動(dòng)立體顯示器設(shè)備的構(gòu)造，表現(xiàn)在所述自動(dòng)立體顯示器設(shè)備上顯示的圖像。
[0080]自動(dòng)立體顯示器設(shè)備具有快門陣列。第一、第二可轉(zhuǎn)換縫隙陣列可形成快門陣列?？扉T陣列與顯示器屏幕共同構(gòu)成顯示器設(shè)備?？商峁┭b置改變顯示器屏幕與快門陣列之間的間隔，以為了不同目的改變顯示器設(shè)備的特性。該裝置可以是簡單的電機(jī)械裝置，包括馬達(dá)、蝸輪、以及顯示器設(shè)備每個(gè)角部的機(jī)架。
[0081]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述方法包括:
[0082]在所述屏幕上顯示圖像的一部分并持續(xù)第一時(shí)間期間；以及
[0083]利用所述可轉(zhuǎn)換縫隙陣列，將所述圖像的一部分全部或部分可見的時(shí)間限制為第二時(shí)間期間；
[0084]其中，所述第二時(shí)間期間小于所述第一時(shí)間期間，以增加所述自動(dòng)立體顯示器的帶寬。[0085]按照如上所述的方法，其中，所述帶寬由以下因素確定:
[0086]所述屏幕的空間分辨率；
[0087]所述屏幕顯示的每個(gè)像素的位深度；
[0088]包括3D幀的子幀的數(shù)量；以及
[0089]每個(gè)子幀的重復(fù)率。
[0090]按照如上所述的方法，其中，所述第一時(shí)間期間是在所述屏幕上顯示像素的最小時(shí)間期間。
[0091]按照如上所述的方法，其中，利用恒定強(qiáng)度的光源將所述屏幕時(shí)間復(fù)用。
[0092]按照如上所述的方法，其中，所述圖像的所述部分包括一組像素，并且對于所述一組像素中的所有像素，每個(gè)像素的圖像元素配置為以相同的次序顯示，使得所述縫隙對于所述一組像素中所有像素限制相同的圖像元素。
[0093]按照如上所述的方法，其中，所述一組像素中每個(gè)像素的所述圖像元素配置為以相同的次序顯示。
[0094]按照如上所述的方法，其中，所述一組像素中每個(gè)像素的所述圖像元素配置為以相同的時(shí)序顯示。
[0095]按照如上所述的方法，其中，所述圖像元素為位。
[0096]按照如上所述的方法，其中，改變時(shí)間長度，其中通過所述時(shí)間長度所述可轉(zhuǎn)換縫隙陣列將所述屏幕上顯示的圖像對觀察者可見的時(shí)間期間減少。
[0097]按照如上所述的方法，其中，以離散量改變所述時(shí)間長度，以限定圖像亮度的灰度級水平，其中通過所述時(shí)間長度所述可轉(zhuǎn)換縫隙陣列將所述屏幕上顯示圖像的時(shí)間期間減少。
[0098]按照如上所述的方法，其中，所述屏幕具有用于LSB的最小顯示時(shí)間，并且所述可轉(zhuǎn)換縫隙陣列減少所述LSB可見的時(shí)間量。
[0099]按照如上所述的方法，其中，所述屏幕具有用于LSB的最小顯示時(shí)間，并且所述可轉(zhuǎn)換縫隙陣列減少所述LSB的可見平均強(qiáng)度。
[0100]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作時(shí)間復(fù)用自動(dòng)立體顯示器的方法，所述自動(dòng)立體顯示器包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述屏幕具有可變的輸出亮度，所述方法包括:
[0101]當(dāng)特定組的縫隙打開并且當(dāng)所述屏幕處于第一亮度時(shí)，顯示幀的第一亮度部分；以及
[0102]當(dāng)所述特定組的縫隙打開并且當(dāng)所述屏幕處于第二亮度時(shí)，顯示所述幀的第二亮度部分。
[0103]按照如上所述的方法，其中，幀顯示為多個(gè)連續(xù)的子幀，所述第一亮度部分包括第一組子幀，所述第二亮度部分包括第二組子幀。
[0104]按照如上所述的方法，還包括:當(dāng)所述屏幕處于一個(gè)或多個(gè)附加亮度時(shí)，顯示幀的一組或多組附加亮度部分。
[0105]按照如上所述的方法，其中，所述幀的所述第一亮度部分和所述第二亮度部分在不相鄰的時(shí)間期間顯示。
[0106]按照如上所述的方法，其中，所述可轉(zhuǎn)換縫隙陣列被同步為使得在顯示所述幀的第一亮度部分和所述幀的第二亮度部分的時(shí)間之間，一組縫隙關(guān)閉。
[0107]按照如上所述的方法，其中，所述幀的第一亮度部分連續(xù)顯示。
[0108]按照如上所述的方法，其中，所述幀的第二亮度部分連續(xù)顯示。
[0109]按照如上所述的方法，其中，幀的所述第一亮度部分是圖像的最重要的位(MSB)。
[0110]按照如上所述的方法，其中，幀的所述第二亮度部分是圖像的最不重要的位(LSB)0
[0111]按照如上所述的方法，其中，通過減少輸入給光源的功率來減少所述屏幕的亮度。
[0112]按照如上所述的方法，其中，通過在所述光源與所述屏幕之間設(shè)置濾光片來減少所述屏幕的亮度。
[0113]按照如上所述的方法，其中，所述屏幕配置為順序顯示不同的顏色。
[0114]按照如上所述的方法，還包括在所述光源與所述屏幕之間設(shè)置顏色濾光片，以使不同的顏色顯示在所述屏幕上。
[0115]按照如上所述的方法，其中，所述顏色濾光片是顏色輪的一部分。
[0116]按照如上所述的方法，還包括結(jié)合顏色濾光片設(shè)置強(qiáng)度濾光片，以順序顯示圖像的每個(gè)顏色成分的明亮部分和不明亮部分。
[0117]按照如上所述的方法，其中，所述強(qiáng)度濾光片用于連續(xù)顯示圖像的所述第一亮度部分和圖像的所述第二亮度部分。
[0118]按照如上所述的方法，其中，相比于亮度較高的亮度部分，亮度較低的亮度部分以較低的刷新頻率顯示。
[0119]按照如上所述的方法，其中，所述圖像是三維圖像。
[0120]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器設(shè)備的方法，所述設(shè)備包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，其中:
[0121]所述可轉(zhuǎn)換縫隙陣列的第一縫隙打開第一時(shí)間期間；
[0122]所述可轉(zhuǎn)換縫隙陣列的第二縫隙打開第二時(shí)間期間；
[0123]共用時(shí)間間隔是所述第一時(shí)間期間與所述第二時(shí)間期間之間的時(shí)間期間；所述方法包括:
[0124]在所述共用時(shí)間間隔內(nèi)關(guān)閉所述第一縫隙；以及
[0125]在所述共用時(shí)間間隔內(nèi)打開所述第二縫隙。
[0126]按照如上所述的方法，其中，在基本上相同的時(shí)間以及在所述共用時(shí)間間隔的開始、結(jié)束、或者期間內(nèi)，所述第一縫隙關(guān)閉且所述第二縫隙打開。
[0127]按照如上所述的方法，其中，在所述共用時(shí)間間隔期間內(nèi)所述第一縫隙關(guān)閉，以減少LSB可見的時(shí)間量。
[0128]按照如上所述的方法，其中，在所述共用時(shí)間間隔結(jié)束時(shí)所述第一縫隙關(guān)閉，在所述共用時(shí)間間隔開始時(shí)所述第二縫隙打開。
[0129]按照如上所述的方法，其中，在第一時(shí)間期間顯示圖像的第一部分，在第二時(shí)間期間顯示所述圖像的第二部分，從而連續(xù)顯示所述圖像的第一部分和第二部分。
[0130]按照如上所述的方法，其中，圖像的所述第一部分和第二部分共用所述共用時(shí)間間隔，以顯示每個(gè)圖像的最低階位。
[0131]按照如上所述的方法，其中，在所述第一縫隙與所述第二縫隙之間交替使用所述共用時(shí)間間隔。
[0132]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器設(shè)備的方法，所述設(shè)備包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，所述方法包括:
[0133]當(dāng)特定組的縫隙打開時(shí)，將3D圖像顯示為多個(gè)連續(xù)顯示的子幀，每個(gè)子幀顯示在所述屏幕上；以及
[0134]將圖像的像素顯示為為特定組的縫隙顯示的兩個(gè)子幀的平均值。
[0135]按照如上所述的方法，其中，所述像素的所述平均值是任意兩個(gè)相鄰亮度水平之間的值，所述任意兩個(gè)相鄰亮度水平由所述自動(dòng)立體顯示器設(shè)備在單個(gè)子幀中顯示。
[0136]按照如上所述的方法，其中，所述像素的所述平均值是高值與低值的平均，其中，用于所述特定組的縫隙的第一子幀包括用于多個(gè)像素的高值和低值的圖案，用于所述特定組的縫隙的第二子幀包括所述第一子幀的反轉(zhuǎn)圖案。
[0137]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種操作自動(dòng)立體顯示器設(shè)備的方法，所述設(shè)備包括屏幕和可轉(zhuǎn)換縫隙陣列，所述方法包括顯示三維圖像，顯示三維圖像是通過顯示:
[0138]為第一寬度的狹縫表現(xiàn)的第一組圖像；以及
[0139]為第二寬度的狹縫表現(xiàn)的第二組圖像，其中，狹縫包括一個(gè)或多個(gè)相鄰的打開縫隙。
[0140]按照如上所述的方法，其中，用所述第一寬度的打開狹縫顯示所述第一組圖像，用所述第二寬度的打開狹縫顯示所述第二組圖像。
[0141]按照如上所述的方法，其中，所述方法還包括:改變所述顯示器屏幕與所述縫隙陣列之間的間隔，從而為了不同目的改變所述顯示器設(shè)備的特性。
[0142]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，配置為利用根據(jù)如前所述的任何方法。
[0143]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，包括中心構(gòu)造單元，在所述設(shè)備的操作期間，所述中心構(gòu)造單元配置為設(shè)定以下參數(shù)的至少其中之一:
[0144]所顯示圖像的位深度；
[0145]觀察者經(jīng)歷連續(xù)視差的視角范圍；
[0146]3D圖像的表觀深度；
[0147]所顯示圖像的空間分辨率；
[0148]所顯示圖像的閃爍率；以及
[0149]所顯示圖像的動(dòng)畫速度。
[0150]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種自動(dòng)立體顯不器設(shè)備，包括:
[0151]可轉(zhuǎn)換縫隙陣列，其中在工作時(shí)，視差阻擋物的狹縫寬度由同時(shí)打開的相鄰縫隙的數(shù)量確定；
[0152]屏幕，包括2D圖像源，所述圖像源能顯示可變幀率和/或可變像素位深度；以及
[0153]自適應(yīng)表現(xiàn)設(shè)備，配置為根據(jù)所述自動(dòng)立體顯示器設(shè)備的構(gòu)造，表現(xiàn)出在所述自動(dòng)立體顯示器設(shè)備上顯示的圖像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0154]下面參照附圖，通過實(shí)例描述本發(fā)明的非限制性實(shí)施例，附圖中:[0155]圖1示出觀察者通過狹縫觀看屏幕；
[0156]圖2示出連續(xù)子幀之間的共用時(shí)間間隔；
[0157]圖3示出用于連續(xù)周期中交替子幀的共用時(shí)間間隔；
[0158]圖4示出連續(xù)周期中子幀之間平等共用的共用時(shí)間間隔；
[0159]圖5不出疊置的水平和垂直偏振系統(tǒng)；
[0160]圖6示出與透鏡(lenticular)相結(jié)合的快門；
[0161]圖7示出傳統(tǒng)定向散射體與定向散射體之間的比較；
[0162]圖8示出適用于定向散射體的投影儀配置；
[0163]圖9不出適用于定向散射體的另一配置；
[0164]圖10不出包括兩個(gè)散射體的配置；
[0165]圖11示出奇數(shù)縫隙總是關(guān)閉的窄狹縫配置；
[0166]圖12示出奇數(shù)狹縫作為平均值狹縫的操作；
[0167]圖13示出掃描3D景物中的較窄空間體積的屏幕上的像素，這提供更高的分辨率；
[0168]圖14示出用于兩個(gè)相鄰狹縫的像素的圖像圓錐體；
[0169]圖15示出位次序，其中所有的位以子幀持續(xù)時(shí)間中點(diǎn)附近的時(shí)間為中心；
[0170]圖16示出中心構(gòu)造單元的操作；
[0171]圖17示出可獲得連續(xù)視差的視區(qū)；
[0172]圖18示出狹縫寬度等于兩個(gè)可轉(zhuǎn)換縫隙寬度的快門配置；
[0173]圖19示出包括顯示用于6組狹縫中每組狹縫的子幀的幀周期；
[0174]圖20示出包括顯示用于6組狹縫中每組狹縫的2個(gè)子幀的幀周期；以及
[0175]圖21示出包括顯示用于9狹縫組(狹縫寬度為11)的9個(gè)子幀以及顯示用于3狹縫組(狹縫寬度為31)的3個(gè)子幀的幀周期。
【具體實(shí)施方式】
[0176]帶寬改善的類型
[0177]根據(jù)應(yīng)用的不同，可以以不同的方式按照優(yōu)先順序排列帶寬，在這個(gè)意義上來說，3D顯示器系統(tǒng)具有靈活性。總帶寬定義為可尋址像素的總數(shù)和每個(gè)可尋址像素的顏色位數(shù)量。在上述時(shí)間復(fù)用系統(tǒng)中帶寬是以下四個(gè)因素的組合:
[0178]1.基礎(chǔ)顯示器(underlying display)上對于單個(gè)巾貞的XY分辨率
[0179]2.每個(gè)像素的顏色位深度
[0180]3.完整的3D巾貞中提供的獨(dú)特巾貞(unique frame)的數(shù)量
[0181]4.每個(gè)獨(dú)特幀的重復(fù)率
[0182]對于給定的帶寬，可以在上述第2、第3點(diǎn)之間選擇優(yōu)先順序。例如，如果顏色深度減少，就可以增加獨(dú)特幀的數(shù)量，給圖像以更好的深度或者更大的視區(qū)。
[0183]根據(jù)顯示的3D數(shù)據(jù)和觀眾，對于怎樣按照優(yōu)先順序排列帶寬，可能要做出不同的權(quán)衡。因此，能夠動(dòng)態(tài)地改變這種權(quán)衡的方法是有用的。通過向3D顯示器系統(tǒng)的不同部分加入動(dòng)態(tài)控制，可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)方法。然后，用戶可以通過軟件或其它輸入接口控制設(shè)置。
[0184]從用戶的觀點(diǎn)來看，可以改變的主要特性是:[0185]1.顏色或灰度級位深度
[0186]2.觀察者經(jīng)歷連續(xù)視差的區(qū)域的大小或角度
[0187]3.圖像的深度質(zhì)量
[0188]4.XY (水平和垂直)空間分辨率
[0189]5.閃爍率
[0190]6.動(dòng)畫速度(animation rate)
[0191]實(shí)現(xiàn)這種靈活性的一種方式是采用中心構(gòu)造單元，中心構(gòu)造單元向不同的系統(tǒng)部件發(fā)送系統(tǒng)設(shè)置指令。圖16示出用控制面板作為中心構(gòu)造單元的一個(gè)方框圖實(shí)例。該單元可以是運(yùn)行所使用的3D應(yīng)用的PC。它可以通過用于改變設(shè)置的獨(dú)立通信信道或者通過嵌入在現(xiàn)有的同步和數(shù)據(jù)傳輸信道來發(fā)送指令。下面通過實(shí)例說明該操作。
[0192]在基本實(shí)例中顯示器具有5位灰度級位深度(bit cbpth)，對于給定狹縫具有連續(xù)視差的角度是45度，以及給定的深度質(zhì)量。圖17中示出該設(shè)置。這是特殊設(shè)置的結(jié)果，其中:
[0193]d =快門與基礎(chǔ)顯示器平面之間的距離；
[0194]I =快門狹縫的寬度；
[0195]N =基礎(chǔ)顯示器所示獨(dú)特幀的數(shù)量。在這種情況下它也可以等于同時(shí)打開的狹縫之間狹縫寬度I的狹縫數(shù)量。本實(shí)例中N = 6。
[0196]為了簡化說明，限制了實(shí)例的復(fù)雜性。N可以大得多，縫隙后面的圖像部分不必位于縫隙后面的中心。沒有詳細(xì)描述邊緣效應(yīng)。此外，觀察者經(jīng)歷連續(xù)視差的實(shí)際角度不一定與對于特定狹縫或縫隙而言具有連續(xù)視差的角度相同。
[0197]用戶決定將具有連續(xù)視差的區(qū)域增加到大約80度。但是，如果不折衷另一特性就不能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。在第一實(shí)例中，如圖18所示，在保持灰度級位深度的同時(shí)降低深度質(zhì)量:
[0198]1.中心構(gòu)造單元存儲(chǔ)用戶的輸入，將視區(qū)從大約45度增加到大約80度。
[0199]2.經(jīng)由I2C信道，或其它接口，中心構(gòu)造單元向快門的電子控制單元發(fā)送指令。改變快門驅(qū)動(dòng)次序，使兩個(gè)或更多個(gè)相鄰列同時(shí)轉(zhuǎn)換，給出狹縫寬度1，這個(gè)寬度是它在初始狀態(tài)時(shí)的寬度的兩倍。獲得相同效果的另一方式是向快門與基礎(chǔ)顯示器之間用于減少距離d的機(jī)構(gòu)發(fā)送指令。
[0200]3.基礎(chǔ)顯示器例如投影儀，通過經(jīng)由I2C的通信或者其它通信信道接收新設(shè)置。其被指令以保持相同數(shù)量的獨(dú)特幀和相同的灰度級位深度。因?yàn)樵诟蟮囊晠^(qū)上示出相同數(shù)量的獨(dú)特幀，所以將降低深度質(zhì)量。基礎(chǔ)顯示器對于狹縫后面所示的圖像部分的大小和坐標(biāo)可要求新的指令。
[0201]4.表現(xiàn)引擎(rendering engine)接收新設(shè)置。它改變表現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)中使用的平截體(frustum)的坐標(biāo)以及發(fā)送給基礎(chǔ)顯示器的圖像部分的大小。本實(shí)例中圖像部分的大小加倍。它也可以利用該信息改變表現(xiàn)方法或者其它濾光片，以將特定設(shè)置的圖像質(zhì)量最優(yōu)化。
[0202]5.軟件應(yīng)用或其它內(nèi)容源接收新的設(shè)置。例如，它可以利用該信息來包括景物中的更多數(shù)據(jù)，給出景物中更高的最大視角。
[0203]第二實(shí)例中視區(qū)增加，灰度級位深度減少，以維持深度質(zhì)量。[0204]1.中心構(gòu)造單元將用戶的輸入存儲(chǔ)起來，以將視區(qū)從大約45度增加到大約80度，并減少灰度級位深度。
[0205]2.基礎(chǔ)顯示器或屏幕(例如投影儀)被指令改變它的成像次序，以將位深度從5位減少到4位。本實(shí)例中這樣做允許獨(dú)特幀的數(shù)量N從6加倍到12。對于狹縫后面顯示的圖像部分的大小和坐標(biāo)，基礎(chǔ)顯示器可要求新的指令。
[0206]3.指令被發(fā)送給快門的電子控制單元。改變快門驅(qū)動(dòng)次序，因此不是6組狹縫與顯示器幀同步，而是12組狹縫與顯示器幀同步。狹縫打開的時(shí)間減半，與基礎(chǔ)顯示器中幀的持續(xù)時(shí)間相同。狹縫寬度I保持不變。
[0207]4.表現(xiàn)引擎接收新的設(shè)置。作為響應(yīng)，它改變表現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)中使用的平截體，并且發(fā)送給基礎(chǔ)顯示器的圖像部分的大小加倍。
[0208]5.軟件應(yīng)用或其它內(nèi)容源接收新的設(shè)置。例如，它可以利用該信息來包括景物中的更多數(shù)據(jù)，給出景物中更高的最大視角。
[0209]從上述實(shí)例可以看出:對于實(shí)現(xiàn)靈活系統(tǒng)(flexible system)來說有一些元件是典型的:
[0210].能夠改變有效狹縫寬度和開關(guān)次序的快門和快門電子設(shè)備。實(shí)現(xiàn)它們的一種方式是制造很多極窄的狹縫，這些狹縫能成組開關(guān)，產(chǎn)生更寬的有效狹縫寬度。
[0211].靈活的圖像源作為基礎(chǔ)顯示器。例如，通過減少顏色或灰度級位深度，圖像源可允許增加幀率。還可以通過降低閃爍率、動(dòng)畫速度或空間分辨率來增加幀率。
[0212].自適應(yīng)表現(xiàn)方案，基于所選擇的顯示器設(shè)置，該自適應(yīng)表現(xiàn)方案可以向圖像源提供圖像數(shù)據(jù)。
[0213]此外，可以增加機(jī)構(gòu)來改變快門與基礎(chǔ)顯示器之間的距離d。
[0214]可以給予用戶控制權(quán)，用小的或連續(xù)的增量改變上述特性中的任一個(gè)。在某些情況下，作為替代，提供多個(gè)預(yù)設(shè)置是期望的。這個(gè)方案的一個(gè)實(shí)例可以是進(jìn)行單用戶設(shè)置和多用戶設(shè)置，當(dāng)在這兩種預(yù)設(shè)置之間切換時(shí)，多種特性改變。
[0215]將提供改善帶寬的兩個(gè)方案:
[0216]增加顯示器帶寬一這要看怎樣增加基礎(chǔ)3D顯示器設(shè)備的帶寬；
[0217]增加系統(tǒng)帶寬-這要看怎樣進(jìn)一步增加帶寬和怎樣通過修改顯示器的基本原
理更有效地使用帶寬。
[0218]增加顯示器帶寬
[0219]在下面的部分中，為了完整地說明增加系統(tǒng)帶寬的方法，對3D顯示器相比2D顯示器出現(xiàn)的附加限制和可能性給出背景陳述是有用的。
[0220]在2D顯示器系統(tǒng)(例如電影投影儀)中，一幀通常就是景物圖像時(shí)間序列中的一幅圖像。幀的持續(xù)時(shí)間被設(shè)定為使得圖像更新足夠快，從而給出平滑的動(dòng)畫。電影中動(dòng)畫速度為24幀每秒。但是，如果圖像或者任何光源僅僅以這個(gè)動(dòng)畫速度更新的話，眼睛通常會(huì)感到閃爍。這就是為什么電影投影儀中每個(gè)幀連續(xù)顯示兩次，以給出足夠高的總刷新率而不是給出閃爍效果。
[0221]在3D系統(tǒng)中每個(gè)動(dòng)畫幀由多個(gè)子幀構(gòu)成，它們實(shí)質(zhì)上代表景物的不同視圖。在時(shí)間復(fù)用系統(tǒng)中以很快的次序顯示這些子幀。因此，每個(gè)子幀的持續(xù)時(shí)間將比全部幀的短，從而增加了對響應(yīng)時(shí)間的要求。此外，子幀的重復(fù)和分布必須以這樣的方式:不能產(chǎn)生被感到是閃爍的任何頻率成分。通常通過以使得全部3D幀的持續(xù)時(shí)間超過動(dòng)畫速度的速度來播放子幀序列，從而解決此問題。與2D顯示器相比，這樣帶來一些明顯的差別:
[0222]?子幀要顯示信息的持續(xù)時(shí)間比2D系統(tǒng)中短。這樣增加了對響應(yīng)時(shí)間的要求。在場連續(xù)顏色系統(tǒng)中它還要求減少位持續(xù)時(shí)間，以保持相同的位深度。
[0223].每個(gè)子幀的重復(fù)速度通常高于最小動(dòng)畫速度。與2D系統(tǒng)不同，不能簡單地通過以很快的連續(xù)性顯示同一個(gè)子幀兩次來解決這個(gè)問題，因?yàn)樽訋匀挥蓄l率成分處于動(dòng)畫速度。結(jié)果同一個(gè)子幀通常以有規(guī)律的間隔重復(fù)。
[0224]減少位長度
[0225]對于時(shí)間復(fù)用圖像源，例如DMD，部分地由最不重要的位(LSB)的最短可能持續(xù)時(shí)間來確定帶寬。當(dāng)使用固定強(qiáng)度的光源時(shí)，隨后的位通常是LSB持續(xù)時(shí)間的二次冪(power-of-two multiples)。減少LSB持續(xù)時(shí)間，因此允許增加位深度或者增加每秒幀數(shù)量，或者既增加位深度又增加每秒幀數(shù)量。
[0226]在一些實(shí)例中可能要將帶寬增加到圖像源不能支持足夠短LSB的程度。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的一個(gè)方法是將圖像源和光學(xué)快門與也在對光線進(jìn)行調(diào)制的另一個(gè)裝置同步。怎樣做有幾個(gè)選擇:
[0227]1.在成像裝置前調(diào)制光線的強(qiáng)度；
[0228]2.在成像裝置前調(diào)制光脈沖長度；
[0229]3.在成像裝置后調(diào)制光線的強(qiáng)度；
[0230]4.在成像裝置后調(diào)制光脈`沖長度。
[0231]上述方法可組合使用。它們可用于成像裝置的部分或整體。對于自發(fā)光圖像裝置，可使用方法3和4。實(shí)現(xiàn)方法I或2的一種方式是將光源與圖像源同步。例如，如果整個(gè)圖像裝置上所有LSB都放在同一個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)，那么就可以在LSB結(jié)束前切斷光源，從而提供比圖像源可提供的LSB更短的光脈沖，進(jìn)而降低LSB的強(qiáng)度。在LSB的持續(xù)時(shí)間內(nèi)也可以消弱光源，以獲得較低的強(qiáng)度。光源例如可以是LED或LCD背光。也可以是恒定光源與提供變化強(qiáng)度的LED的組合。除了改變光源之外，也可以在光源與成像裝置之間提供可變?yōu)V光片，例如強(qiáng)度輪(intensity wheel),以得到相同的效果。還可以對其它位或位組選擇具有不同的強(qiáng)度。在極端情況下對每個(gè)位平面來說光強(qiáng)都是唯一的。
[0232]可以選擇將子幀分為兩個(gè)以上的部分子幀。例如，具有高階位的部分子幀可以以較高的光強(qiáng)成組顯示，而具有低階位的部分子幀可以以較低的光強(qiáng)成組顯示。這樣，與每個(gè)子幀不分開的情況相比，光源必須切換強(qiáng)度的要求速度減少。顯然要改變快門次序，使得正確的狹縫打開用于每個(gè)部分子幀。
[0233]上述原理的變型是采用強(qiáng)度級別不同的兩個(gè)光源?？墒褂每扉T在兩個(gè)光源之間切換，使得它們照亮成像裝置，用于交替的幀或部分幀。
[0234]實(shí)現(xiàn)上述方法3或4的一種方式是在成像裝置后使用快門或?yàn)V光片。在掃描狹縫系統(tǒng)中已經(jīng)有快門在適當(dāng)?shù)奈恢?，這個(gè)快門可用于此目的。如果快門從透光轉(zhuǎn)變?yōu)樽钃豕饩€，使得成像裝置的LSB被切斷，則LSB再次減少。也可以采用灰度級狀態(tài)，灰度級狀態(tài)將降低LSB的強(qiáng)度。上述方法并不限于LSB?？梢詫γ總€(gè)位改變光強(qiáng)。
[0235]對于低光強(qiáng)來說，眼睛對閃爍更不敏感。因此與更重要的位相比，可以以較低的頻率顯示更不重要的位。例如，一定的幀率可能要求持續(xù)時(shí)間比圖像源能提供的更短的LSB。將LSB限制在每個(gè)其它幀允許它的持續(xù)時(shí)間加倍，從而滿足圖像源的最小LSB持續(xù)時(shí)間要求。這種方法并不限于LSB，也可以擴(kuò)展到更重要的位。LSB或其它位可能比每個(gè)其它幀出現(xiàn)得更少，也就是說，LSB的顯示可以跳過兩個(gè)以上的幀。
[0236]實(shí)現(xiàn)上述方法不止一種方式。全部幀的持續(xù)時(shí)間可保持恒定，使得包含LSB的幀與那些不包含LSB的幀長度相同。在不包含LSB的幀中，用于LSB的時(shí)間窗口將被黑暗時(shí)間(dark time)代替?；蛘?，全部幀的持續(xù)時(shí)間可以在有LSB的幀與沒有LSB的幀之間變化。這可以通過快門來支持，其中每個(gè)狹縫可以打開不同的時(shí)間期間。例如，如果只是每個(gè)其它幀包含LSB，則快門的時(shí)間期間將在用于沒有LSB的幀的時(shí)間t與用于有LSB的幀的時(shí)間(t+LSB持續(xù)時(shí)間)之間變化。
[0237]通過交替空間圖案的覆蓋，可以實(shí)現(xiàn)該方法。其實(shí)例可以是交替的棋盤圖案，使得對于一個(gè)巾貞而言，每個(gè)其它像素(every other pixel)顯示LSB和每個(gè)其它像素不顯示LSB0在下一個(gè)幀中棋盤圖案反轉(zhuǎn)，前一個(gè)幀中顯示LSB的像素不顯示LSB，反之亦然?？傊?，該實(shí)例中每個(gè)像素將在每個(gè)其它幀中出現(xiàn)LSB。這個(gè)方法可減少對閃爍的總體感覺。可以使用很多不同的圖案，其中LSB平均出現(xiàn)在每個(gè)幀的一部分。
[0238]增加灰度級帶寬
[0239]在一些點(diǎn)該成像裝置將不支持LSB的進(jìn)一步收縮以獲得更多帶寬。在一些應(yīng)用中希望灰度級中的位深度比在顏色中更大。例如，醫(yī)療X射線可包括很高的位深度灰度級信息，而顏色位深度不那么重要。這可以通過這樣的裝置來實(shí)現(xiàn):該裝置允許在不同的光學(xué)電路提供不同的基本顏色的模式與不同的光學(xué)電路提供不同的白光強(qiáng)度的另一模式之間切換。
[0240]實(shí)現(xiàn)以上目的的一種方式是能在顏色濾光片與靜態(tài)強(qiáng)度濾光片之間切換。后者可以覆蓋強(qiáng)度值相鄰但不重疊的范圍。提供一個(gè)實(shí)例:通過將l/32x和1/1024X強(qiáng)度濾光片應(yīng)用于兩個(gè)芯片(chip)，利用三個(gè)5位灰度級芯片可以實(shí)現(xiàn)15位灰度級范圍。將上面5個(gè)位發(fā)送給沒有濾波的芯片，中間5個(gè)位發(fā)送給l/32x芯片，最后5個(gè)位發(fā)送給1/1024X芯片。實(shí)現(xiàn)不同強(qiáng)度級別的替代方式是使用單一光源和分束器。而另一方法是使用不同強(qiáng)度的光源。其實(shí)例可以是將LED光源用于低亮度投影儀。這也允許低亮度投影儀使用光調(diào)制，如上所述。
[0241]當(dāng)然，也可以只使用兩個(gè)光學(xué)電路來獲得10位灰度級，但是堅(jiān)持用三個(gè)電路使得有這樣的可能性:機(jī)械地切換濾光片，提供15位RGB系統(tǒng)。
[0242]電子輸入板可設(shè)計(jì)為使得它能夠?qū)GB輸入信號分為不同的顏色信號或者分為不同的灰度級帶。
[0243]有多種方式實(shí)現(xiàn)將電子信號分配給成像裝置。一種方法是采用中心輸入板，中心輸入板將數(shù)據(jù)適當(dāng)?shù)胤峙浣o所有可用的成像裝置并使它們同步。另一種方法涉及多個(gè)同步的輸入板，這些輸入板相應(yīng)地分配數(shù)據(jù)并使成像裝置同步。
[0244]增加顏色帶寬
[0245]在利用一個(gè)以上芯片獲得更高灰度級水平的類似方式中，可使用3個(gè)以上光學(xué)電路來增加每個(gè)基色的位深度。例如，另一個(gè)裝置通過向每個(gè)投影儀分配24位值的4個(gè)位，使用6個(gè)以上光學(xué)電路以3000fps的速度給出24位RGB。
[0246]但是另一個(gè)裝置可包括用于一個(gè)光學(xué)電路的顏色輪和用于其它光學(xué)電路的強(qiáng)度濾光片。通過這種方法，與全色位深度相比，可以獲得更高的灰度級位深度。
[0247]共用幀之間的時(shí)間間隔
[0248]在一些實(shí)例中可以接受的是，時(shí)間上相鄰的兩個(gè)子幀共用用于較低階位的相同時(shí)間間隔，如圖2所示。例如,這將意味著,如果一個(gè)子幀將LSB設(shè)定為0，則下一個(gè)子幀也要將LSB設(shè)定為O。這也意味著子幀交替使用時(shí)間間隔。
[0249]通過這樣做，在一些實(shí)例中可實(shí)現(xiàn)上述一些原理的更有效的實(shí)施例。該原理的實(shí)施例包括但不限于下述:
[0250]1.交替使用連續(xù)子幀之間的時(shí)間間隔。成像裝置后的快門交替轉(zhuǎn)換，使得在一個(gè)周期中c=l，共用時(shí)間間隔中的位或多個(gè)位屬于一個(gè)子幀(例如子幀2)，在下一個(gè)周期中屬于相鄰的子幀(例如子幀I)。圖3示出這是怎樣用于幀I與幀2之間的共用時(shí)間間隔。
[0251]2.另一個(gè)實(shí)例是共用時(shí)間間隔什么時(shí)候是成像裝置可支持的最短光脈沖。然后快門可用于進(jìn)一步縮短脈沖。通過共用時(shí)間間隔，在一些實(shí)例中可以增加子幀的顯示速度。圖4不出這在子巾貞I與子巾貞2之間怎樣實(shí)現(xiàn)。
[0252]3.共用時(shí)間間隔的另一個(gè)實(shí)例在下文中名為“帶寬的有效使用”的部分中描述。
[0253]上述兩個(gè)實(shí)施例也可以結(jié)合使用快門將LSB切斷，然后改變哪個(gè)子幀顯示LSB+1。
[0254]增加的系統(tǒng)帶寬
[0255]用于疊置系統(tǒng)的濾光片
[0256]上述方法涉及任一時(shí)間點(diǎn)在圖像平面上只顯示一個(gè)圖像。為了進(jìn)一步增加帶寬，可以在任一時(shí)間點(diǎn)顯示多個(gè)圖像。通用的方案可包括將一組圖像疊置在圖像平面上。然后快門將包含濾光片，濾光片只選擇圖像中的一個(gè)或者一小組用于特定的狹縫或縫隙。
[0257]偏振
[0258]偏振的一個(gè)實(shí)例是疊置具有不同偏振方向的光線。使用兩個(gè)投影儀并結(jié)合散射體(投影儀中一個(gè)具有垂直偏振方向，另一個(gè)具有水平偏振方向，散射體保持光線的偏振方向)，就可以將快門設(shè)計(jì)為使得它們將充當(dāng)疊置在同一位置的兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)。圖5示出這種系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。
[0259]該實(shí)例中快門A和快門B代表液晶單元。對于給定的時(shí)間點(diǎn)，考慮顯示器中心的區(qū)域。在中心有一個(gè)條紋來自水平定向的投影儀(H)，投影儀(H)與快門A上的狹縫7的打開同步。因此來自狹縫7的圓錐體必須打開，只用于水平偏振的光線。狹縫5、6、8、9對于任何偏振都應(yīng)當(dāng)關(guān)閉。另一方面，來自狹縫4和10的圓錐體打開，只用于垂直偏振的光線。通過這種方式，區(qū)域H完全被兩個(gè)區(qū)域V覆蓋，這意味著可以投射兩個(gè)獨(dú)立的圖像，以給出雙重系統(tǒng)帶寬。
[0260]操作如下?？扉TB不扭曲用于狹縫6、7、8的光線。這意味著來自區(qū)域V但不來自區(qū)域H的光線被偏振濾光片B過濾用于這些狹縫。另一方面，狹縫3、4、5和9、10、11將光線扭曲，以過濾來自區(qū)域H但不來自區(qū)域V的光線。現(xiàn)在所有光線都是水平偏振?？扉TA上的狹縫4、7、10被設(shè)定為扭曲光線的偏振方向，使其通過狹縫處的垂直濾光片。狹縫5、6、
8、9被設(shè)定為不扭曲偏振方向，因此光線被垂直濾光片阻擋。
[0261]注意，快門B不給出黑暗區(qū)域，因?yàn)樗泄饩€出射為水平偏振。這意味著當(dāng)脫離最大視角時(shí)，可以看到相鄰區(qū)域。如果需要，可以增加第三快門來阻止這種串?dāng)_。
[0262]可以用靜態(tài)補(bǔ)償膜代替快門B。這種膜會(huì)有扭曲偏振方向的條紋與不扭曲偏振方向的條紋交錯(cuò)。在這種情況下，可以選擇使條紋為一個(gè)狹縫寬，并使它們盡可能靠近快門A。
[0263]利用具有對稱的上升時(shí)間和下降時(shí)間的液晶(既可用于常白模式也可用于常黑模式)，就可以在上述系統(tǒng)中得到單一快門。對于每個(gè)狹縫，可使用交替偏振濾光片。
[0264]顏色濾光片
[0265]可采用類似的方法，將多個(gè)投影儀結(jié)合于補(bǔ)充RGB濾光片。每個(gè)投影儀投射特定的紅、綠、藍(lán)頻率的光線。紅頻率、綠頻率、藍(lán)頻率限定光束。用于投射這種顏色圖像的裝置是已知的。這些投影儀可以結(jié)合快門中的干涉濾光片?？梢砸灶愃频姆绞绞褂门c投影儀不同的顯示器類型。
[0266]投射裝置將輻射光譜分為若干部分光束R1G1Bp R2G2B2、…、RnGnBn。通過不同的圖像調(diào)制器對每個(gè)光束進(jìn)行調(diào)制，圖像調(diào)制器可以是一個(gè)或多個(gè)DMD。然后通過光束集成器將光束集成并投射到散射體上。
[0267]快門可包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列，其中每個(gè)縫隙有一個(gè)干涉濾光片，因此只能透過一個(gè)光束。例如，條紋1、N+1、2N+1等等將通過光束R1G1B1，條紋2、N+2、2N+2等等將通過光束R2G2B2,條紋N、2N、3N等等將通過光束RnGnBn。每個(gè)光束和它相應(yīng)的狹縫組將形成獨(dú)立的系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)都疊置，因此它們與已知的掃描狹縫顯示器以相同的方式工作。在其它3D顯示器系統(tǒng)(包括靜態(tài)視差阻擋物系統(tǒng))中可使用本方法的變型。
[0268]與透鏡系統(tǒng)的結(jié)合
[0269]不需要更高幀率，增加顯示器帶寬和亮度的一種方式是將具有類似原理的技術(shù)與透鏡顯示器中使用的技術(shù)相結(jié)合。這樣做的一個(gè)實(shí)例如圖6所示。這也是對目前透鏡顯示器的一種改良，在目前的透鏡顯示器中，主要問題是獲得寬視區(qū)和很多視圖而不使得像素大小或像素計(jì)數(shù)太復(fù)雜。`
[0270]所需要的是放在快門上的透鏡或全息光學(xué)元件，正好放在快門前面或者正好放在快門后面或者前后都放。對于每個(gè)狹縫，將有一個(gè)透鏡或等效光學(xué)元件。它的作用是使得從顯示器的任一點(diǎn)都會(huì)有一個(gè)圓錐體伸向透鏡，然后透鏡將圓錐體形成為寬度與透鏡或狹縫相同的平行光束。僅對于水平視差而言，它應(yīng)當(dāng)簡單地在垂直方向上用作透光的。離顯示器很遠(yuǎn)的觀察者會(huì)看到透鏡寬度的像素具有的顏色是來自顯示器部分的光線的結(jié)合。如果顯示器的分辨率高于快門的分辨率，那么與沒有透鏡相比，這是一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)。因此，當(dāng)不能再增加幀率時(shí)，作為增加帶寬的方法，這是主要的興趣所在。此外，與增加幀率相比，還要提聞売度。
[0271]與定向散射體的結(jié)合
[0272]不需要更高幀率，增加顯示器帶寬和亮度的一種方式是將具有類似原理的技術(shù)與全息散射體顯示器中使用的技術(shù)相結(jié)合。
[0273]定向散射體(directional diffuser)有時(shí)候稱為不對稱散射體,在實(shí)現(xiàn)定向散射體時(shí)，允許分離的圖像互相疊置。但是，從任何視角或有利位置都只能看到一幅圖像。在圖7的左邊，可以看到用于掃描狹縫的正常設(shè)置?；蚨嗷蛏俚钠叫泄膺M(jìn)入后被散射體散射到各個(gè)方向。因此打開的狹縫必須充分相隔，避免為各個(gè)狹縫顯示的圖像之間的串?dāng)_。通過右邊的定向散射體，打開的狹縫可以設(shè)置為相距更近。這是因?yàn)樯⑸潴w上相鄰區(qū)域的串?dāng)_不再來自不同的投影儀?？紤]區(qū)域b。通過正常的散射體，這將與狹縫8同步，將狹縫5和11同時(shí)打開會(huì)對大視角給出串?dāng)_。但是，如果對這樣的視角能看到來自不同投影儀的信息，則串?dāng)_可包含為狹縫5和11表現(xiàn)的圖像。因?yàn)橛^察散射體的角度不同，所以通過狹縫5看不到這些圖像。這種設(shè)置要求散射體可給出受控的散射角，并且能準(zhǔn)確地對準(zhǔn)來自不同投影儀的光區(qū)。實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的一種方式是使用全息光學(xué)元件。
[0274]在一些實(shí)例中不希望有多個(gè)投影儀。例如可能希望通過增加單個(gè)投影儀的帶寬來獲得較小的形式因子(form factor)0時(shí)間復(fù)用總是有個(gè)上限，必須使用其它方法來增加帶寬超過這個(gè)上限。對于單個(gè)投影儀，下一個(gè)步驟是增加分辨率并利用它來增加視圖數(shù)量。
[0275]—種選擇是使用尖劈(wedge)，尖劈具有稍微變化的幾何形狀?？紤]圖8中的尖劈。在這種情況下具有極高水平分辨率的投影儀可用于形成寬顯示器。
[0276]現(xiàn)在，除了寬尖劈之外，可允許用于大視角的光線反射回中心條紋，如圖9所示。這實(shí)際上與將三個(gè)較低分辨率的投影儀從三個(gè)不同位置投影等效。實(shí)際的投影儀從上方投影(B部分上方)，兩個(gè)表觀投影儀從旁邊投影(A、C部分上方)。通過將這個(gè)原理與定向散射體相結(jié)合，可以利用單個(gè)高分辨率高幀率投影儀來增加帶寬。這與將三個(gè)投影儀分別從圖9所示的三個(gè)不同投影儀位置向圖像區(qū)域A、B、C投影相似。定向散射體將保證從任一個(gè)視角都只看到圖像A、B或C的其中一個(gè)。利用光學(xué)系統(tǒng)中的鏡子而不是尖劈能獲得類似效果。然后光路被打開，從投影儀到散射屏幕，光路旁邊的鏡子將形成反射側(cè)。
[0277]通過頭部跟蹤將帶寬使用最優(yōu)化
[0278]通過將同樣的帶寬定向到更窄的視區(qū)，能改善3D圖像的質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的一種方式是利用一個(gè)或多個(gè)頭部跟蹤裝置。這種裝置可確定一個(gè)或多個(gè)觀察者相對于顯示器所定位的位置。這個(gè)信息可用于產(chǎn)生以每個(gè)觀察者的位置為中心的觀察圓錐體。觀察者移動(dòng)時(shí)，觀察圓錐體的中心也移動(dòng)。觀察圓錐體可包含景物的兩個(gè)以上視圖，可以比觀察者兩眼之間的距離寬。通過這種方式眼睛跟蹤系統(tǒng)不需要與已有的眼睛跟蹤顯示器一樣準(zhǔn)確。
[0279]眼睛跟蹤也可用于識(shí)別用戶關(guān)注的是景物的哪一部分。因?yàn)榫拔锏膱D像質(zhì)量隨著到中心圖像平面的距離而變化，所以有時(shí)候希望按照用戶關(guān)注的地方來改變深度平面。因此，可以將所關(guān)注的區(qū)域放置為盡可能靠近中心圖像平面。這個(gè)功能可以用硬件或軟件實(shí)現(xiàn)。在軟件中實(shí)現(xiàn)這種區(qū)域深度效果的一種方式是根據(jù)稍微不同的透視圖積累景物的多個(gè)表現(xiàn)，保證相機(jī)的平截體都與中心圖像平面相交。
[0280]通過多個(gè)深度將帶寬使用最優(yōu)化
[0281]高帶寬的要求對于很深的景物(即目標(biāo)分布在大深度上)而言通常更重要。例如，當(dāng)背景離主要景物很遠(yuǎn)時(shí)這樣會(huì)出現(xiàn)問題。改善背景的一種方式是有一個(gè)以上的顯示器來顯示圖像。圖10中，散射體I顯示與快門同步的主圖像。這對于來自散射體2的光線來說將是透光的，對于來自投影儀的光線來說將是擴(kuò)散性的。獲得這種效果的一種方式是使用全息光學(xué)元件。散射體2將顯示背景信息，即散射體2后面的目標(biāo)，例如下面的目標(biāo)2。散射體I將顯示所有其它信息。如果要避免目標(biāo)顯示為半透光的，可以將散射體I與散射體2上的圖像同步，以保證對于任一視角而言，只有其中的一個(gè)散射體能顯示信息。還可以在散射體I后面放置第二快門。這將使得像素當(dāng)散射體I上的像素應(yīng)當(dāng)透光時(shí)為透光的，在所有其它情況下是黑暗的。在這種情況下散射體可以是這樣的圖像源:圖像源對于所有幀來說都是恒定的，只需要以整個(gè)景物的動(dòng)畫速度更新。
[0282]帶寬的有效利用
[0283]可以進(jìn)一步擴(kuò)展子幀之間共用時(shí)間間隔的原理。掃描狹縫顯示器系統(tǒng)的有效分辨率隨著有效點(diǎn)到散射體/顯示器平面的距離而下降。一種解決辦法是通過在狹縫之間形成黑條紋，將狹縫變窄。在圖11中奇數(shù)狹縫總是關(guān)閉，偶數(shù)狹縫被掃描。
[0284]這將給出可接受的圖像，因?yàn)樗庆o態(tài)視差阻擋物工作的原理。它可以是調(diào)光器(dimmer),黑條紋可以令人不快(irritating)。所得到的可以是更窄的狹縫,狹縫將減少圖13所示顯示器像素掃描的體積大小。
[0285]除了阻擋每個(gè)奇數(shù)狹縫之外，狹縫可以顯示相鄰狹縫的平均值。例如，狹縫9將顯示用于狹縫8和10的子幀之間的平均像素值。這可以通過打開狹縫9中的快門一半到用于狹縫8的子幀并關(guān)閉它一半到用于狹縫10的子幀來實(shí)現(xiàn)。參見圖12中的時(shí)序圖。
[0286]解釋它的另一種方式是兩個(gè)相鄰狹縫總是有一個(gè)它們同時(shí)打開的期間。
[0287]對于顯示器平面上的點(diǎn)，對于狹縫8和10來說像素值相同，作為對于狹縫9的結(jié)果，假定沒有照亮效果。因此亮度增加，與圖11中的設(shè)置相比，條紋被去除。對于顯示器平面之外的點(diǎn)，散射體上的像素值在子幀8與10之間不同。如果考慮散射體上對于狹縫8和10來說由相同的像素所掃描的體積，就能看到這些體積與由用于狹縫9的相同像素所掃描的體積之間具有很大的重疊。結(jié)果，用于狹縫9的像素值將非常依賴于用于狹縫8和10的像素值，即使可以顯示用于狹縫9的獨(dú)特幀?？雌饋砗孟褚晥D數(shù)量加倍。折衷是限制相鄰視圖之間的轉(zhuǎn)變。例如，對于顯示器上的像素來說，在一個(gè)視圖中或狹縫增量中不可能從全黑到全白。但是，可以被限制為從全黑到50%的灰色。但是要注意，這個(gè)限制不會(huì)導(dǎo)致景物明顯的視覺退化。為了理解這個(gè)問題，考慮圖13。圖13示出散射體上的像素和快門中的打開狹縫。圓錐體代表這樣的區(qū)域:對于散射體前方自由移動(dòng)的觀察者來說，其中有效目標(biāo)會(huì)影響散射體上像素的狀態(tài)。
[0288]圖14代表用于對兩個(gè)相鄰快門狹縫來說相同的像素的圓錐體。變得清楚的是在兩個(gè)區(qū)域之間有相當(dāng)?shù)闹丿B。例如在散射體平面中全部重疊。應(yīng)當(dāng)注意，盡管不是全部重疊，但是在其它深度也有相當(dāng)?shù)闹丿B，所以很多情況下對于不同的快門狹縫來說像素具有不同的值。例如，有效目標(biāo)I應(yīng)當(dāng)只影響用于打開狹縫的像素值。另一方面，目標(biāo)2應(yīng)當(dāng)影響用于所檢查的兩個(gè)狹縫的像素值。
[0289]對于散射體平面中或附近的目標(biāo)，相鄰幀(與相鄰的快門狹縫對應(yīng))之間散射體上的像素沒有大的轉(zhuǎn)變。因?yàn)檫@個(gè)平面上的圖像在所有方向上看起來都一樣，所以這產(chǎn)生了意義。3D顯示器不必顯示這樣的圖像(如果忽略照亮效果)。對于離散射體很遠(yuǎn)的目標(biāo)，根據(jù)這些目標(biāo)放置的位置，它們可能導(dǎo)致像素值的大轉(zhuǎn)變，也可能不導(dǎo)致，也就是說，目標(biāo)I將比目標(biāo)2導(dǎo)致更大的轉(zhuǎn)變，因?yàn)槟繕?biāo)2出現(xiàn)在用于上述兩個(gè)狹縫的圓錐體中。這是顯示器系統(tǒng)中的內(nèi)在限制，反映了這樣一個(gè)事實(shí):通過有限的帶寬，不能獲得對事實(shí)的理想描述。但是要注意，對于很多表現(xiàn)方法來說，上述兩個(gè)圓錐體有很大的重疊這樣一個(gè)事實(shí)意味著像素值之間的轉(zhuǎn)變將受到限制。結(jié)論是，通過系統(tǒng)幾何形狀中的內(nèi)在限制，同一個(gè)像素為兩個(gè)相鄰子幀取的值的轉(zhuǎn)變受限制。
[0290]實(shí)際上，可以允許子幀重疊得更多，以給出更高的亮度或更多的視圖。這個(gè)結(jié)果的互相依賴性更高，不僅依賴于相鄰的狹縫，而且依賴于更遠(yuǎn)的狹縫。
[0291]通過保證用于時(shí)間復(fù)用顯示器的位次序?yàn)槭沟盟械奈怀杀壤爻霈F(xiàn)在每個(gè)時(shí)間窗口(其中兩個(gè)以上的相鄰快門同時(shí)打開)中，這個(gè)方案可給出更準(zhǔn)確的插值(interpolation)。圖15中的實(shí)例顯示一個(gè)這樣的位次序,用于3位巾貞。LSB+1和MSB被分成幀中中間點(diǎn)兩側(cè)的兩個(gè)部分。LSB不分開，但是被放置在子幀的中心。
[0292]進(jìn)一步的擴(kuò)展將涉及具有像素或其它縫隙而不是狹縫的快門。在這種情況下，水平方向和垂直方向上都有時(shí)間的重疊。
[0293]在一些實(shí)例中，通過分析連續(xù)子幀(或者在顯示器的不同部分上，或者在整個(gè)顯示器上)之間的相似性，也可以改善系統(tǒng)。對于全部子幀或部分子幀而言原理都一樣。然后，時(shí)間重疊將適應(yīng)連續(xù)子幀之間的差。子幀的次序可以改變，從而將幀之間差別的總和最小化，或者將最大差別最小化，或者將平均差別最小化，或者將一些其它數(shù)值測量最小化。
[0294]改變3D幀內(nèi)的狹縫寬度
[0295]如上所述，掃描狹縫顯示器系統(tǒng)的有效分辨率隨著有效點(diǎn)到散射體/顯示器平面的距離而下降，減少這種效果的一種方式是減少快門的狹縫寬度。但是，遠(yuǎn)離散射體平面的有效點(diǎn)相比于靠近散射體平面的有效點(diǎn)獲得窄狹縫的要求通常更重要。同時(shí)，對于遠(yuǎn)離散射體平面的有效點(diǎn)來說獲得較低的圖像質(zhì)量也是可接受的。為了利用這個(gè)事實(shí)，可以構(gòu)造一種系統(tǒng)，其中有效地整合兩個(gè)以上的交錯(cuò)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)的狹縫寬度不同。
[0296]考慮用于簡單系統(tǒng)的基本設(shè)置，由6個(gè)獨(dú)特幀和6個(gè)狹縫組構(gòu)成，如圖17所示。每個(gè)子幀顯示為在一個(gè)幀周期內(nèi)，如圖19所示。周期重復(fù)的速度很快，因此觀察者不會(huì)感到閃爍。因此，可以改變周期而不造成閃爍。例如，每個(gè)子幀的第一半可以放置在周期的開始，第二半可以放置在周期的結(jié)束，如圖20所示。這要求快門次序的改變以于新的部分子幀匹配。作為實(shí)例，子幀的第一半可包括MSB，第二半可包括低階位。
[0297]如果快門次序進(jìn)一步改變，第一組子幀比第二組子幀就可以具有更窄的狹縫。圖21示出這樣一個(gè)實(shí)例，其中周期由用9個(gè)狹縫組掃描的一組9個(gè)子幀以及用3個(gè)狹縫組掃描的第二組3個(gè)子幀構(gòu)成。在這個(gè)實(shí)例中，用于第二組子幀的狹縫寬度是用于第一組子幀的狹縫寬度的三倍。通過這種方式，具有較窄狹縫和較好深度特性的系統(tǒng)與具有較寬狹縫的系統(tǒng)疊置。與基本實(shí)例相比，一部分系統(tǒng)具有更窄的狹縫，一部分系統(tǒng)具有更寬的狹縫。從任一個(gè)像素到達(dá)眼睛的光線都相同。但是，如果將整個(gè)系統(tǒng)的狹縫寬度縮小以適應(yīng)9個(gè)獨(dú)特幀，則光輸出需要減少到保持同樣的周期長度。
[0298]以上僅僅是實(shí)例。系統(tǒng)可以被分成任意數(shù)量的子幀，每個(gè)子幀的持續(xù)時(shí)間可以不同。周期內(nèi)子幀的次序也可以改變。這個(gè)方法甚至可以用在沒有場連續(xù)顏色的系統(tǒng)中。
[0299]還要注意，狹縫不必在實(shí)體上更寬或更窄。作為替代，可以通過同時(shí)轉(zhuǎn)換一組、兩組或更多組狹縫來獲得相同的效果。
[0300]在一些實(shí)例中，優(yōu)選使第一子幀為第二組子幀的倍數(shù)，從而使得為第一子幀表現(xiàn)的信息可用于第二組子幀。在上述實(shí)例中這個(gè)倍數(shù)是3，作為實(shí)例，來自第一組幀的部分幀
2、5、7可用作第二組的三個(gè)子幀。
[0301]這種方法的極端情況是將單個(gè)子幀加入到全部快門透光并且顯示幀或子幀的周期中。
[0302]在一些實(shí)例中可通過以下方式改善該方法:對于特定組子幀，只顯示用于有效景物的部分的數(shù)據(jù)，對于另一組子幀，顯示整個(gè)有效景物的另一部分。
[0303]狹縫寬度也可以沿著顯示器的寬度方向改變。根據(jù)景物的不同，可能希望選擇不同區(qū)域的優(yōu)先順序。例如，在景物中要將焦點(diǎn)集中在顯示器中心的目標(biāo)上時(shí)，顯示器中心的狹縫可以比周圍的狹縫更窄。也可以使具有更窄狹縫的區(qū)域動(dòng)態(tài)移動(dòng)。通過利用眼睛跟蹤或其它用戶裝置改變區(qū)域，可以保證顯示器被用戶關(guān)注的部分中狹縫更窄。
[0304] 具體參照所示的實(shí)例描述了本發(fā)明的實(shí)施例。但是應(yīng)當(dāng)理解，對所述實(shí)例可做出各種變型和改型而不脫離本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，包括中心構(gòu)造單元，在所述設(shè)備的操作期間，所述中心構(gòu)造單元配置為設(shè)定以下參數(shù)的至少其中之一: 所顯示圖像的位深度； 觀察者經(jīng)歷連續(xù)視差的視角范圍； 3D圖像的表觀深度； 所顯示圖像的空間分辨率； 所顯示圖像的閃爍率；以及 所顯示圖像的動(dòng)畫速度； 該自動(dòng)立體顯示器設(shè)備還包括可轉(zhuǎn)換縫隙陣列和屏幕，其中，所述屏幕包括不對稱光學(xué)散射體，以使多個(gè)圖像以不同的入射角投射在所述屏幕上，使得根據(jù)散射體的觀察角度，在所述散射體上觀察到不同的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，還包括: 多個(gè)2D圖像產(chǎn)生器，每個(gè)圖像產(chǎn)生器使用特性不同的光線； 所述可轉(zhuǎn)換縫隙陣列的每個(gè)縫隙包括濾光片； 其中，所述縫隙被選擇性地轉(zhuǎn)換，以選擇性地顯示來自2D圖像產(chǎn)生器的圖像。
3.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，其中，所述屏幕保持來自每個(gè)圖像產(chǎn)生器的光線的特性。
4.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，其中，所述光線的特性是光線的不同偏振方向。
5.如權(quán)利要求2所述的自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，其中，所述光線的特性是頻率。
6.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，其中，所述縫隙陣列的每個(gè)縫隙具有一個(gè)或兩個(gè)相關(guān)的透鏡。
7.如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，其中，所述透鏡放置在所述縫隙陣列的與所述屏幕相同一側(cè)。
8.如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，其中，所述透鏡放置在所述縫隙陣列的與所述屏幕相反一側(cè)。
9.如權(quán)利要求6所述的自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，其中，所述縫隙陣列的每個(gè)縫隙具有兩個(gè)相關(guān)透鏡，所述縫隙的每側(cè)有一個(gè)。
10.如權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，其中，使用全息元件來代替透鏡。
11.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)立體顯示器設(shè)備，其中，利用至少一個(gè)鏡子在投影儀與所述散射體之間產(chǎn)生多個(gè)光路，由單個(gè)投影儀獲得不同的入射角。
【文檔編號】H04N13/04GK103501432SQ201310413901
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2007年4月19日 優(yōu)先權(quán)日:2006年4月19日
【發(fā)明者】克里斯蒂安·莫勒, 道格·帕特森, 托馬斯·埃里克森 申請人:塞特雷德股份公司