自動立體三維顯示設備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種立體三維(3D)顯示設備，更具體地，涉及裸眼立體三維顯示設備。
【背景技術(shù)】
[0002]三維(3D)顯示器可以被簡要地定義為“用于人工生成三維屏幕的所有類型的系統(tǒng)”。
[0003]這里，系統(tǒng)可以包括可被視為三維圖像的軟件技術(shù)和用于實際實現(xiàn)軟件技術(shù)所制作的內(nèi)容的硬件。如上文所述，該系統(tǒng)包括軟件區(qū)域，因為在3D顯示硬件的情況下對于每個立體實現(xiàn)處理分別需要配置有特定軟件方案的內(nèi)容。
[0004]此外，虛擬三維顯示器(以下稱為立體三維顯示設備)可以被定義為所有類型的如下系統(tǒng):在允許人感受三維效果的多種因素中，因為我們的眼睛在水平方向上彼此隔開約65mm，所以使用雙眼差異允許用戶在平面顯示硬件中虛擬地感受深度。換言之，即使是在觀看同一物體時，由于雙眼差異，我們的眼睛看到略有不同的圖像(嚴格說來，略微劃分左空間信息和右空間信息)，并且如果這兩個圖像通過視網(wǎng)膜被傳送到大腦，則大腦以正確方式將兩個圖像融合在一起以允許我們感受深度。使用該現(xiàn)象，立體三維顯示設備通過在二維顯示設備上同時顯示左和右兩個圖像并且將它們發(fā)送到每個眼睛的設計來實現(xiàn)虛擬深度。
[0005]為了在立體三維顯示設備中的屏幕上顯示兩個通道圖像，例如，通過改變屏幕上的一個方向(水平或豎直)上的每行來輸出每個通道。通過這種方式，當在顯示設備上同時輸出兩個通道圖像時，右圖像進入右眼并且左圖像進入左眼，出于硬件結(jié)構(gòu)的觀點，如同裸眼類型的情況中的那樣。此外，在佩戴眼鏡類型的情況下，通過適于每個類型的特定眼鏡，使用分別隱藏右圖像不被左眼看到并且隱藏左圖像不被右眼看到的方法。
[0006]允許人感受立體和深度效果的最重要的因素可能是由于兩眼之間的距離引起的雙眼差異，但是還與心理因素和記憶因素緊密相關(guān)，并且因此，三維實現(xiàn)方法基于提供給觀察者的三維圖像信息的水平典型地分成體積類型、全息類型和立體類型。
[0007]體積類型作為感受因心理因素和吸入作用引起的深度方向上的透視的方法，可以應用于三維計算機圖形，其中透視投影、交疊、陰影、亮度、移動等基于它們的計算而被示出；以及所謂的IMAX影院，其中具有寬視角的大尺寸屏幕被提供給觀察者以造成光學錯覺并且創(chuàng)建被吸入空間的感覺。
[0008]被稱為最完整的三維實現(xiàn)技術(shù)的全息類型可以由激光束再現(xiàn)全息術(shù)或者白光再現(xiàn)全息術(shù)表示。
[0009]此外，立體類型作為使用雙眼生理因素感受立體效果的方法，使用如下能力:當在如上文所述彼此隔開約65mm的人的左眼和右眼上看到包括視差信息的平面的關(guān)聯(lián)圖像時，即立體成像，在允許大腦組合空間信息以感受立體感覺的處理期間，在顯示平面之前和之后生成空間信息。立體類型可以主要分成佩戴眼鏡類型和裸眼類型。
[0010]被稱為裸眼類型的代表性方法可以包括柱狀透鏡(lenticular lens)模式和視差屏障模式，其中柱狀透鏡片設置在圖像面板的前側(cè)，在柱狀透鏡片上豎直布置圓柱透鏡。
[0011]圖1是用于說明典型的柱狀透鏡類型立體三維顯示設備的概念的視圖，其中示出了后表面距離(S)和觀看距離(d)之間的關(guān)系。
[0012]此外，圖2是圖示作為示例的柱狀透鏡類型立體三維顯示設備和光分布的視圖。
[0013]這里，在圖2的中心處圖示了形成觀看區(qū)的視圖數(shù)據(jù)、光分布和觀看菱形(viewing diamond)，并且在圖2的底部處示意性圖示了實際感知的視圖。
[0014]參照圖1和2，典型的柱狀透鏡類型立體三維顯示設備可以包括上基板和下基板、其間填充有液晶的液晶面板10、位于液晶面板10的后表面上以發(fā)射光的背光單元(未示出)、以及位于液晶面板10的前表面上以實現(xiàn)立體圖像的柱狀透鏡片20。
[0015]柱狀透鏡片20通過多個柱狀透鏡25形成，其上表面由平坦基板上的凸透鏡形的材料層制成。
[0016]柱狀透鏡片20執(zhí)行劃分左眼圖像和右眼圖像的任務，并且在距柱狀透鏡片20的最優(yōu)三維距離(d)處形成菱形的觀看菱形(正常視圖區(qū))30，其中與左眼和右眼對應的圖像分別正常到達左眼和右眼。
[0017]—個觀看菱形30的寬度由觀看者的眼間距離(e)形成，以感知視差圖像作為立體圖像正在分別進入觀看者的左眼和右眼。
[0018]這里，每個觀看菱形30由液晶面板10的相應的子像素視圖數(shù)據(jù)，即圖像形成。
[0019]視圖數(shù)據(jù)表示按眼間距離(e)的基準度量隔開的相機捕獲的圖像。
[0020]在該典型的柱狀透鏡類型立體三維顯示設備中，液晶面板10和柱狀透鏡片20由機械體(未示出)支承，并且液晶面板10和柱狀透鏡片20按預定距離(后表面距離S)隔開。
[0021]這里，間隙玻璃26被插入到典型的柱狀透鏡類型立體三維顯示設備中以恒定地維持后表面距離(S)。
[0022]由于柱狀透鏡類型立體三維顯示設備在基于初始設計的視圖映射形成的多視圖模式中實現(xiàn)，因此觀看者可以在進入預定觀看區(qū)時觀看三維圖像。
[0023]這里，引用參照圖2在最優(yōu)觀看距離(d)處測量的光分布，看到光密度在觀看菱形30的中心處最高并且隨著接近觀看菱形30的末端而逐漸減少。最大光密度和最小光密度之間的差可以被定義為亮度差(LD) (AL)，并且典型的柱狀透鏡類型立體三維顯示設備呈現(xiàn)大的亮度差，從而對它們的圖像質(zhì)量具有顯著影響。
[0024]另一方面，通過在觀看菱形30之間的用戶的位置移動感知的視圖之間的圖像差被稱為圖像翻轉(zhuǎn)(image flipping)，并且該差被感知在從正常視圖移動到倒轉(zhuǎn)視圖時最大，反之亦然。因此，最初視圖數(shù)據(jù)和最后視圖數(shù)據(jù)之間的圖像差隨著視圖的數(shù)目的增加而增加，從而使圖像翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象劣化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]本公開要解決前述問題，并且本公開的目的在于提供一種自動立體三維顯示設備，用于去除立體圖像中的三維串擾、亮度差和圖像翻轉(zhuǎn)或者使其最小，從而提高立體圖像的深度。
[0026]在本發(fā)明的配置和所述權(quán)利要求中將描述本發(fā)明的其他目的和特征。
[0027]為了實現(xiàn)前述目的，根據(jù)本公開的一個實施例的自動立體三維顯示設備可以包括圖像面板；三維過濾器，被設置在圖像面板的前表面上以在觀看距離處形成觀看菱形；以及間隙玻璃，被配置成維持圖像面板和三維過濾器之間的間隙，其中觀看菱形的寬度被設定為眼間距離的a/n倍(其中a和η是滿足條件a〈n的自然數(shù))，同時觀看菱形彼此交疊。
[0028]這里，圖像面板可以被依次分配m (其中m是自然數(shù))個子像素上的第一視圖至第m視圖以顯示多個視圖的輸入數(shù)據(jù)。
[0029]三維過濾器可以對輸入數(shù)據(jù)的光軸進行劃分以形成通過第一視圖圖像至第k視圖圖像顯示的觀看菱形(其中k是滿足條件1 < k < m的自然數(shù))。
[0030]三維過濾器可以包括由多個柱狀透鏡形成的柱狀透鏡片。
[0031]為了將觀看菱形的寬度設定為眼間距離的l/η倍，可以將間隙玻璃的厚度增加到η倍或者將柱狀透鏡的間距減小到l/η倍。
[0032]三維過濾器可以輸出在第k子像素上顯示的第k視圖圖像作為第k視圖。
[0033]根據(jù)本公開的一個實施例的自動立體三維顯示設備還可以包括定時控制器，其被配置成在鄰接的視圖之間新映射相同或相似的輸入數(shù)據(jù)。
[0034]該定時控制器可以將位于左眼和右眼之間的觀看菱形的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成與左眼和右眼感知的視圖圖像相同或相似的視圖圖像。
[0035]當觀看菱形的寬度是眼間距離的l/η倍，同時具有I (其中I = 2，3，4，…)交疊結(jié)構(gòu)時，基于單眼可以同時感知n+(21-3)個視圖，并且在左眼和右眼之間還存在n+(21-3)個觀看菱形。
[0036]從左眼感知的子像素和從右眼感知的子像素可以按一個子像素在空間上隔開。
[0037]輸入數(shù)據(jù)的交疊數(shù)目可以被設定為等于或小于觀看菱形的交疊數(shù)目X (眼間距離/觀看菱形的寬度)。
[0038]全部視圖的數(shù)目可以被設定為等于或小于(N+l) X觀看菱形的交疊數(shù)目X (眼間距離/觀看菱形的寬度)(其中N是自然數(shù))。
[0039]如上文所述，根據(jù)本公開的自動立體三維顯示設備可以將觀看菱形的寬度設定為眼間距離的a/n倍(其中a和η是滿足條件a〈n的自然數(shù))同時觀看菱形彼此交疊以及通過視圖數(shù)據(jù)渲染處理在鄰接的視圖之間新映射相同或相似的輸入數(shù)據(jù)。
[0040]結(jié)果，可以提供如下效果:去除立體圖像中的三維串擾、亮度差和圖像翻轉(zhuǎn)或者使其最小，從而提尚立體圖像的深度。
【附圖說明】
[0041]所包括的附圖用于提供對本發(fā)明的進一步理解并且被并入說明書且構(gòu)成其一部分，附圖圖示了本發(fā)明的實施例并且連同描述一起用于說明本發(fā)明的原理。
[0042]在附圖中:
[0043]圖1是說明典型的柱狀透鏡類型立體三維顯示設備的概念的視圖；
[0044]圖2是圖示作為示例的典型的柱狀透鏡類型立體三維顯示設備和光分布的視圖；
[0045]圖3是示意性圖示根據(jù)本公開的自動立體三維顯示設備的構(gòu)造的框圖；
[0046]圖4是示意性圖示根據(jù)本公開的自動立體三維顯示設備的透視圖；
[0047]圖5是圖示作為示例的根據(jù)本公開的第一實施例的自動立體三維顯示設備和光分布的視圖；
[0048]圖6是圖示作為示例的根據(jù)本公開的第二實施例的自動立體三維顯示設備和光分布的視圖；
[0049]圖7是圖示作為示例的根據(jù)本公開的第二實施例的自動立體三維顯示設備的視圖交疊結(jié)構(gòu)和光分布的視圖；
[0050]圖8是圖示作為示例的根據(jù)本公開的第二實施例的自動立體三維顯示設備的另一視圖交疊結(jié)構(gòu)和光分布的視圖；
[0051]圖9是圖示作為示例的根據(jù)本公開的第三實施例的自動立體三維顯示設備和光分布的視圖；
[0052]圖10是圖示作為示例的根據(jù)本公開的第三實施例的自動立體三維顯示設備的視圖交疊結(jié)構(gòu)和光分布的視圖；
[0053]圖11是圖示作為示例的根據(jù)本公開的第三實施例的自動立體三維顯示設備的另一視圖交疊結(jié)構(gòu)和光分布的視圖；
[0054]圖12是圖示作為示例的在圖7中所示的根據(jù)本公開的第二實施例的自動立體三維顯示設備的視圖交疊結(jié)構(gòu)中通過視圖數(shù)據(jù)渲染而新映射的光分布和視圖數(shù)據(jù)的視圖；
[0055]圖13是圖示作為示例的在圖8中所示的根據(jù)本公開的第二實施例的自動立體三維顯示設備的另一視圖交疊結(jié)構(gòu)中通過視圖數(shù)據(jù)渲染而新映射的光分布和視圖數(shù)據(jù)的視圖；
[0056]圖14是圖不作為不例的在圖5中所不的根據(jù)本公開的第一實施例的自動立體三維顯示設備中通過視圖映射和柱狀透鏡布局而寫入的像素陣列的視圖；
[0057]圖15是圖示作為示例的輸入到圖14中所示的像素陣列的輸入數(shù)據(jù)的視圖；
[0058]圖16是圖示通過視圖數(shù)據(jù)渲染對輸入數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換的示例的視圖；
[0059]圖17A和17B是圖示作為示例的在圖5中所示的根據(jù)本公開的第一實施例的自動立體三維顯示設備中由左眼和右眼感知的視圖和子像素的視圖；
[0060]圖18A和18B是圖示作為示例的在圖5中所示的根據(jù)本公開的第一實施例的自動立體三維顯示設備中由左眼和右眼感知的輸入數(shù)據(jù)的視圖；
[0061]圖19A和19B是圖示作為示例的在圖5中所示的根據(jù)本公開的第一實施例的自動立體三維顯示設備中由雙眼感知的輸入數(shù)據(jù)和子像素的視圖；
[0062]圖20是圖示作為示例的在圖7中所示的根據(jù)本公開的第二實施例的自動立體三維顯示設備中輸入到像素陣列的輸入數(shù)據(jù)的視圖；
[0063]圖21是圖示通過視圖數(shù)據(jù)渲染對輸入數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換的示例的視圖；
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