本發(fā)明涉及3D顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種廣色域的防偷窺3D成像方法。

背景技術(shù)：

目前顯示技術(shù)由傳統(tǒng)的CRT發(fā)展到等離子顯示、液晶顯示、OLED顯示、激光投影顯示等，隨技術(shù)的革新，多色顯示設(shè)備的尺寸得到了增加，諸如色域、亮度、能耗等性能參數(shù)也得到了較大提升，尤其近年來(lái)發(fā)展迅速的激光投影顯示，其利用三色激光光源，顯示色域達(dá)到了普通液晶顯示色域的約1.9倍，盡管色域得到了大幅度提升，但和人眼色能夠看到顏色范圍來(lái)說(shuō)還有很大不足，有待進(jìn)一步發(fā)展。

部分市售顯示產(chǎn)品除了顯示2D圖像畫(huà)面外，還可以顯示3D圖像，目前主流的技術(shù)陣營(yíng)有Film Patterned Retarder(FPR)和Active Shutter Glasses(ASG)兩種。FPR利用空間混合技術(shù)，多色顯示設(shè)備將左右眼的畫(huà)面隔行同時(shí)顯示，通過(guò)專業(yè)的膜片將左右眼畫(huà)面的光束分別轉(zhuǎn)化為左旋光和右旋光，3D顯示眼鏡將左旋光和右旋光再轉(zhuǎn)化為不同方向的線偏光，通過(guò)偏振片濾除另外一只眼睛的畫(huà)面以實(shí)現(xiàn)3D顯示，這種3D顯示技術(shù)對(duì)多色顯示設(shè)備的幀頻要求低，但3D畫(huà)面的空間分辨率降低了一半。ASG利用時(shí)間混合技術(shù)，多色顯示設(shè)備快速交替顯示左右眼畫(huà)面，3D顯示眼鏡具有與多色顯示設(shè)備對(duì)應(yīng)的光開(kāi)關(guān)，當(dāng)顯示左眼畫(huà)面是時(shí)左眼開(kāi)右眼關(guān)，當(dāng)顯示右眼畫(huà)面時(shí)右眼開(kāi)左眼關(guān)，以此實(shí)現(xiàn)3D顯示，這種3D顯示技術(shù)的空間分辨率未損失，但對(duì)多色顯示設(shè)備的幀頻需提高一倍，另外還伴隨有閃爍問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種廣色域的防偷窺3D成像方法，解決目前的兩種3D顯示技術(shù)存在的空間分辨率低、幀頻較高、圖像容易被偷窺的問(wèn)題，達(dá)到相同的幀頻條件下3D顯示的同時(shí)空間分辨率提高的目的。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種廣色域的防偷窺3D成像方法，多色顯示設(shè)備同時(shí)用不同的顏色同時(shí)顯示左右眼畫(huà)面，左眼畫(huà)面用其特定的波長(zhǎng)給出遠(yuǎn)處物體的平面顯示和近處物體的平面顯示，右眼畫(huà)面用其特定的波長(zhǎng)給出遠(yuǎn)處物體的平面顯示和近處物體的平面顯示；3D顯示眼鏡的左眼鏡片濾除右眼畫(huà)面的顯示光波，右眼鏡片濾除左眼畫(huà)面的顯示光波；通過(guò)配色，物體的形狀和顏色都得到還原，可構(gòu)建出遠(yuǎn)處物體的像和近處物體的像。

所述的多色顯示設(shè)備其具有至少6種單元顏色：當(dāng)多色顯示設(shè)備(101)是有實(shí)物像元的多色顯示設(shè)備時(shí)，一個(gè)像元提供6個(gè)顯示子像元，像元以一定的規(guī)則排列，每個(gè)子像元光束的中心波長(zhǎng)存在差異，且譜段不存在交疊；當(dāng)多色顯示設(shè)備是無(wú)實(shí)物像元的多色顯示設(shè)備時(shí)，每個(gè)像元提供6種顏色的光在空間同一位置進(jìn)行顏色合成，每個(gè)子像元光束的中心波長(zhǎng)存在差異，且譜段不存在交疊。

所述3D顯示眼鏡：包括左眼鏡片、右眼鏡片，其中左眼鏡片和右眼鏡片均包括高通濾光片、低通濾光片，還包括N個(gè)相位延遲片、以及N+1個(gè)偏振片，N為自然數(shù)，偏振片與相位延遲片交錯(cuò)疊加，還包括為高通濾光片、低通濾光片、偏振片、相位延遲片提供驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)電路。本發(fā)明的3D顯示眼鏡通過(guò)N+1個(gè)偏振片和N個(gè)相位延遲片交錯(cuò)疊加的方式，相鄰兩個(gè)偏振片與其間的相位延遲片組成一個(gè)Lyot型濾光片，Lyot型濾光片的透過(guò)率公式可表達(dá)為：

在相位延遲片光程差(△nd)的設(shè)計(jì)上保證在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有3個(gè)或3個(gè)以上間距較大的透過(guò)率強(qiáng)峰，左右眼透過(guò)率強(qiáng)峰的位置剛好錯(cuò)開(kāi)，如此，就可以提高2D顯示的色域，同時(shí)分別顯示左右眼畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)3D顯示的功能，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中Film Patterned Retarder技術(shù)而言，其幀頻不變，大大提高了空間分辨率，同時(shí)雙眼同時(shí)成像，不需要多色顯示設(shè)備快速交替顯示左右眼畫(huà)面，解決了Active Shutter Glasses技術(shù)中存在的高幀頻、閃爍問(wèn)題。

所述的3D顯示眼鏡中，左眼鏡片與右眼鏡片的透過(guò)波長(zhǎng)彼此交替錯(cuò)開(kāi)，且與多色顯示設(shè)備子像元的譜段一一對(duì)應(yīng)，鏡片的單一透過(guò)譜段寬度不大于與其對(duì)應(yīng)的子像元譜段。

在成像過(guò)程中，還包括混色的步驟：

當(dāng)2D顯示時(shí)，采用6種顏色顯示，每個(gè)整體像元的實(shí)際顏色坐標(biāo)(x，y)可表示為：

其中X_i、Y_i、Z_i分別為每個(gè)像元的顏色坐標(biāo)值：

當(dāng)3D顯示時(shí)，采用6種顏色顯示，左右眼采用不同的基色合成，3D顯示眼鏡對(duì)6個(gè)波長(zhǎng)的光的吸收系數(shù)為k_L,i和k_R,i(i＝1-3)，通過(guò)左右眼最終看到的物體顏色(x，y)具有如下關(guān)系：

每個(gè)子像元的X_i、Y_i、Z_i坐標(biāo)的比例關(guān)系是確定的，在給出通過(guò)3D顯示眼鏡要看到的物體顏色(x，y)及亮度Y后，上述關(guān)系式中僅6個(gè)未知數(shù)，就可反解出每個(gè)子像元的亮度檔Y_i。

目前的FPR和ASG技術(shù)在分別顯示左右眼畫(huà)面時(shí)，雖然左右眼畫(huà)面空間上有混合，但同一物體的顏色是一樣的，當(dāng)通過(guò)裸眼觀看3D畫(huà)面時(shí)，相同的顏色可以輔助大腦的判斷，往往還可以勾勒出大概的物體輪廓；本發(fā)明方法在成像過(guò)程中，采用混色的步驟，除了左右眼畫(huà)面的空間混合外，對(duì)于任意一個(gè)顯示區(qū)域，左右眼畫(huà)面疊加后，物體的輪廓或者顏色可能發(fā)生改變，使裸眼看到的畫(huà)面更加復(fù)雜，從事實(shí)現(xiàn)防偷窺的功能。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明一種廣色域的防偷窺3D成像方法，通過(guò)提供6個(gè)或更多個(gè)單元顏色提高2D顯示的色域；在3D顯示時(shí)，采用合適的配色編碼方案，利用不同的顏色光的組合分別顯示左右眼畫(huà)面，通過(guò)專業(yè)匹配的眼鏡可觀看到3D效果，通過(guò)在相位延遲片光程差△nd的設(shè)計(jì)上保證在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有3個(gè)或3個(gè)以上間距較大的透過(guò)率強(qiáng)峰，左右眼透過(guò)率強(qiáng)峰的位置剛好錯(cuò)開(kāi)，如此，就可以提高2D顯示的色域，同時(shí)分別顯示左右眼畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)3D顯示的功能，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中Film Patterned Retarder技術(shù)而言，其幀頻不變，大大提高了空間分辨率，同時(shí)雙眼同時(shí)成像，不需要多色顯示設(shè)備快速交替顯示左右眼畫(huà)面，解決了Active Shutter Glasses技術(shù)中存在的高幀頻、閃爍問(wèn)題；

2、本發(fā)明一種廣色域的防偷窺3D成像方法，在成像過(guò)程中采用混色的步驟，除了左右眼畫(huà)面的空間混合外，對(duì)于任意一個(gè)顯示區(qū)域，左右眼畫(huà)面疊加后，物體的輪廓或者顏色可能發(fā)生改變，使裸眼看到的畫(huà)面更加復(fù)雜，從事實(shí)現(xiàn)防偷窺的功能。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的成像原理框圖；

圖2為本發(fā)明中3D顯示眼鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中實(shí)物像元示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一種光混合像元示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中的光譜調(diào)節(jié)原理圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例一中濾光片的透過(guò)率曲線；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例一中濾光片為四層疊加后的透過(guò)率曲線；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例在2D顯示時(shí)的顏色合成效果圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例在3D顯示時(shí)的顏色合成效果圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例中防偷窺的原理圖。

附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱：

101-多色顯示設(shè)備，102-右眼顯示的遠(yuǎn)物圖像，103-左眼顯示的遠(yuǎn)物圖像，104-右眼顯示的近物圖像，105-左眼顯示的近物圖像，201-3D顯示眼鏡，301-使用者雙眼，401-構(gòu)建出的遠(yuǎn)物圖像，402-構(gòu)建出的近物圖像。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說(shuō)明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例

如圖1所示，本發(fā)明一種廣色域的3D顯示眼鏡成像系統(tǒng)，包括多色顯示設(shè)備101：用于輸出圖像畫(huà)面，其具有至少6種單元顏色，在3D顯示時(shí)，將不同的顏色光的組合分別顯示左右眼畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)3D顯示；本實(shí)施例中的顯示器件采用6種單元顏色的多色顯示設(shè)備，對(duì)有實(shí)物像元的多色顯示設(shè)備，一個(gè)像元提供6個(gè)顯示子像元，像元以一定的規(guī)則排列，像元結(jié)構(gòu)如圖3所示，BL501、GL502和RL503分別為對(duì)應(yīng)左眼圖像的藍(lán)、綠、紅子像元，BR504、GR505和RR506分別為對(duì)應(yīng)右眼圖像的藍(lán)、綠、紅子像元，每個(gè)子像元光束的中心波長(zhǎng)存在差異，且譜段不存在交疊，中心波長(zhǎng)的選擇匹配3D顯示眼鏡的要求，如圖5所示,其中BL801、BR802、GL803、GR804、RL805和RR806分別為顯示設(shè)備的左眼圖像藍(lán)光、右眼圖像藍(lán)光、左眼圖像綠光、右眼圖像綠光、左眼圖像紅光及右眼圖像紅光的譜段，901、902與903為左眼鏡片的三個(gè)透過(guò)譜段，904、905與906為右眼鏡片的三個(gè)透過(guò)譜段，鏡片的單一透過(guò)譜段寬度與其對(duì)應(yīng)的相鄰子像元的譜段不產(chǎn)生交疊；對(duì)采用空間光混合而無(wú)實(shí)物像元的多色顯示設(shè)備，每個(gè)像元提供6種顏色的光在空間同一位置進(jìn)行顏色合成，如圖4所示，BL601、BR602、GL603、GR604、RL605和RR606分別為左眼圖像藍(lán)光、右眼圖像藍(lán)光、左眼圖像綠光、右眼圖像綠光、左眼圖像紅光、右眼圖像紅光，每個(gè)子像元光束的中心波長(zhǎng)存在差異，且譜段不存在交疊，光束的波長(zhǎng)選擇要求見(jiàn)圖5所示；3D顯示眼鏡如圖2所示：包括左眼鏡片、右眼鏡片，其中左眼鏡片和右眼鏡片均包括高通濾光片、低通濾光片，還包括N個(gè)相位延遲片、以及N+1個(gè)偏振片，N為自然數(shù)，偏振片與相位延遲片交錯(cuò)疊加，還包括為高通濾光片、低通濾光片、偏振片、相位延遲片提供驅(qū)動(dòng)電壓的驅(qū)動(dòng)電路；本實(shí)施例的3D顯示眼鏡以6種顏色為例，其波寬度如圖5所示；上下相鄰兩個(gè)偏振片和相位延遲片組成一個(gè)Lyot型濾光片，Lyot型濾光片的透過(guò)率公式可表達(dá)為：

在相位延遲片/液晶盒光程差△nd的設(shè)計(jì)上保證在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有3個(gè)或3個(gè)以上間距較大的透過(guò)率強(qiáng)峰，左右眼透過(guò)率強(qiáng)峰的位置剛好錯(cuò)開(kāi)。以一層相位延遲片組成的濾光片為例可以設(shè)計(jì)左右眼濾光片的光程差分別為2525nm、2725nm，呈現(xiàn)如圖6的透過(guò)率曲線，左眼濾光片透過(guò)率峰值的波長(zhǎng)分別為421nm、505nm、631nm，右眼濾光片透過(guò)率峰值波長(zhǎng)分別為389nm、454nm、545nm、681nm。圖6的曲線是未考慮材料吸收的模擬結(jié)果，實(shí)際透過(guò)率還需乘以各波長(zhǎng)的材料吸收系數(shù)；一層相位延遲片組成的濾光片透過(guò)率的峰寬較大，可以設(shè)計(jì)多層具有相同光程差的相位延遲片疊加減小峰寬，圖7是4層疊加的結(jié)果，峰值波長(zhǎng)未改變，峰寬明顯減小，但隨之帶來(lái)的是材料吸收增加，實(shí)際透過(guò)率將減小。

以顯示設(shè)備6色為例，此時(shí)對(duì)應(yīng)左眼的3個(gè)子像元波長(zhǎng)可分別選擇421nm、505nm、631nm的單色光或分別包含這三個(gè)波長(zhǎng)的窄帶光，對(duì)應(yīng)右眼的3個(gè)子像元波長(zhǎng)可選擇454nm、545nm、681nm的單色光或分別包含這三個(gè)波長(zhǎng)的窄帶光，窄帶光的帶寬選擇保證3D眼鏡左右眼不能看到的同一子像元的光。參考圖6或7，此時(shí)右眼鏡片可以添加一層高通濾光片，將389nm的光濾除，以減少環(huán)境光的影響，增加人眼看到圖像的對(duì)比度。此時(shí)顯示設(shè)備若采用各自的3種顏色同時(shí)顯示用左右眼畫(huà)面，通過(guò)該3D眼鏡將能保證左右眼只看到各自對(duì)應(yīng)的畫(huà)面。采用固定相位延遲片的3D眼鏡只能對(duì)應(yīng)與其波長(zhǎng)匹配的顯示設(shè)備，采用液晶盒的3D眼鏡可通過(guò)電壓大小調(diào)節(jié)光程差，具備一定的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)功能，可搭配不同的顯示設(shè)備。

多色顯示設(shè)備同時(shí)用不同的顏色同時(shí)顯示左右眼畫(huà)面，左眼畫(huà)面用其特定的波長(zhǎng)給出遠(yuǎn)處物體的平面顯示和近處物體的平面顯示，右眼畫(huà)面用其特定的波長(zhǎng)給出遠(yuǎn)處物體的平面顯示和近處物體的平面顯示；3D顯示眼鏡的左眼鏡片濾除右眼畫(huà)面的顯示光波，右眼鏡片濾除左眼畫(huà)面的顯示光波；通過(guò)配色，物體的形狀和顏色都得到還原，可構(gòu)建出遠(yuǎn)處物體的像和近處物體的像；

本實(shí)施例中，采用6種顏色顯示為例在CIE1931色坐標(biāo)系下介紹配色方案，2D顯示時(shí)，由于采用6種顏色顯示，六邊形組成的可顯示色域明顯大于任意3種顏色建立的三角形色域，可有效提高色彩的顯示能力。每個(gè)整體像元的實(shí)際顏色坐標(biāo)(x，y)可表示為：

其中X_i、Y_i、Z_i分別為每個(gè)像元的顏色坐標(biāo)值，如圖8所示。

3D顯示時(shí)左右眼采用不同的基色合成，但同一物體的顯示顏色和亮度又需保持一致，因此其混色方法需要考慮更多。以左眼鏡片濾波421nm、505nm、631nm，右眼鏡片濾波454nm、545nm、681nm為例，按照混色原理通過(guò)3D眼鏡左右眼可看到的顏色范圍分別為圖中兩個(gè)大三角形，兩個(gè)三角形的重疊部分是可以同時(shí)看到的顏色，顯示設(shè)備分別給出的左右眼圖像顏色編碼方案也只能選用該范圍的顏色，從圖中可以看到波長(zhǎng)選擇越接近，3D顯示的重疊區(qū)域顏色更多，但2D的色域范圍可能減小，實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要綜合考慮。假定3D眼鏡對(duì)6個(gè)波長(zhǎng)的光的吸收系數(shù)為k_L,i和k_R,i(i＝1-3)，通過(guò)左右眼最終看到的物體顏色(x，y)具有如下關(guān)系：

每個(gè)子像元的X_i、Y_i、Z_i坐標(biāo)的比例關(guān)系是確定的，在給出通過(guò)3D眼鏡要看到的物體顏色(x，y)及亮度Y后，上述關(guān)系式中僅6個(gè)未知數(shù)，就可反解出每個(gè)子像元的亮度檔Y_i，如圖9所示。

FPR和ASG技術(shù)在分別顯示左右眼畫(huà)面時(shí)，雖然左右眼畫(huà)面空間上有混合，但同一物體的顏色是一樣的，當(dāng)通過(guò)裸眼觀看3D畫(huà)面時(shí)，相同的顏色可以輔助大腦的判斷，往往還可以勾勒出大概的物體輪廓。采用本發(fā)明的3D顯示技術(shù)時(shí)，除了左右眼畫(huà)面的空間混合外，又加入了顏色混合，對(duì)于任意一個(gè)顯示區(qū)域，左右眼畫(huà)面疊加后，物體的輪廓或者顏色可能發(fā)生改變?nèi)鐖D10所示，使裸眼看到的畫(huà)面更加復(fù)雜，從事實(shí)現(xiàn)防偷窺的功能。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。