基于振動光柵的裸眼立體顯示方法與裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及裸眼三維立體顯示【技術領域】，為滿足大立體觀看視區或無立體觀看視區限的制與立體圖像高分辨率顯示的雙重需求，本發明采取的技術方案是，采用基于振動光柵的裸眼立體顯示方法，包括下列步驟：1)利用基于像素單元的立體圖像合成方法制作雙視點立體合成圖像；2)制作光柵，并將其安置在2D顯示屏幕的前面或后面；3)將步驟2)中得到的光柵結構按照一定的速度在水平方向、傾斜方向、垂直方向上振動，或者按照專門設計的振動曲線或以子像素，或以像素，或以多個像素，或以多個子像素為基本單位進行振動；4)雙視點合成圖像隨振動光柵結構、振動方向和振動規律的變化而變化。本發明主要應用于裸眼三維立體顯示。
【專利說明】基于振動光柵的裸眼立體顯示方法與裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及裸眼三維立體顯示【技術領域】，特別涉及在保持立體圖像高分辨率的前提下，增大裸眼三維顯示的立體觀看視區的裝置和原理。具體講，涉及采用振動光柵的裸眼立體顯示方法與裝置。
技術背景
[0002]裸眼立體顯示技術近些年有了迅猛的發展。立體顯示由于具有信息量大、視覺效果好等特點受到人們的青睞，在3D電影、3D電視、工業探測、醫學檢查、航天技術、娛樂表演等方面均具有廣泛的應用前景。
[0003]裸眼立體顯示技術由于不需要觀看者佩戴任何輔助視具，比那些傳統的、需要佩戴輔助視具的立體顯示技術，能夠帶給人們更多的自由和更好的視覺體驗，尤其對幼兒以及患有近視眼的觀眾更是如此。
[0004]目前，光柵式裸眼立體顯示技術是利用左、右眼之間的視差來實現立體成像。具體做法是:將特制的光柵貼裝在二維平板顯示器上，再利用光柵對左右眼圖像的透過、遮擋特點以及人的立體視覺特性，將左眼視點圖像投射到觀看者的左眼，右眼視點圖像投射到觀看者的右眼，從而使觀看者獲得立體感覺。
[0005]光柵是指附 著在畫面或屏幕內或外面、能夠使人利用雙眼視差融像原理看到立體圖像或立體視頻的一種采用印刷或壓制技術所制成的材料。用于自由立體顯示的光柵可以分為三大類:狹縫光柵(俗稱黑光柵)、棱柱鏡光柵(俗稱白光柵)、點陣式光柵。
[0006]由于雙視點裸眼立體顯示存在立體觀看視區小的缺點，所以通常用在較小尺寸的屏幕上，如用在僅供一個人觀看的手機屏幕上。為了在大尺寸的屏幕前獲得較大的立體觀看視區，通常的做法是將雙視點立體顯示變為多視點立體顯示，比如采用5、8或9個視點等等。當采用雙視點立體顯示時，立體圖像(這里的“圖像” 一詞既包括靜止圖像，也包括視頻圖像，后面相同)由兩幅圖像，也就是兩個視點圖像構成，在習慣上將這兩幅圖像分別稱為左眼圖像和右眼圖像。顯示時，用顯示器上的一半像素來顯示左眼圖像，用另一半像素來顯示右眼圖像。由于只有兩個視點，觀看的方向和位置都是固定的，能夠使觀看者形成立體感的區域(立體觀看視區)非常狹小且不連續，一旦人的頭部發生輕微移動，或改變了觀看的位置，或改變了觀看方向，立體感可能會立即消失，出現反視差的情況。
[0007]為了解決雙視點自由立體顯示技術對觀看位置、觀看角度以及觀看人數的限制，在較大尺寸的裸眼立體顯示設備上通常采用多視點自由立體顯示技術。多視點裸眼立體顯示兼顧了雙目視差和運動視差，利用多個視點的拼接組合，可以使多個觀看者同時從不同位置和角度，欣賞到具有立體感的圖像；并可使一個觀看者在有效可視區域中一定范圍內移動時，仍能夠欣賞到具有立體感的圖像。然而，多視點裸眼立體顯示技術會造成立體圖像分辨率大幅下降，仍然存在立體觀看視區不連續的問題。例如，采用8視點顯示時，合成圖像由8幅視差略有不同的圖像合成，立體圖像的分辨率為2D顯示器分辨率的1/8。如果將光柵傾斜放置，可以將立體圖像在水平方向的分辨率的損失分配到垂直方向，立體圖像水平分辨率Wk為屏幕圖像水平分辨率W的3/K，立體圖像垂直分辨率Hk為屏幕圖像垂直分辨
率H的1/3。當K = 8時，立體圖像的水平分辨率力*垂直分辨率為，也就
是說屏幕圖像中1/8的子像素顯示8幅視點圖像中的一幅，這使得立體圖像的分辨率大幅度降低。相對于雙視點裸眼立體顯示，多視點裸眼立體顯示是以犧牲立體圖像的分辨率來換取更大的立體觀看視區范圍，也就是說目前的多視點裸眼立體顯示技術無法兼顧高分辨率與大立體觀看區域的需求。雖然多視點裸眼立體顯示相對于雙視點立體顯示能給觀看者提供了更大的觀看自由度，但提供給觀看者的立體觀看區域仍然是不連續的，也就是說當觀看者的位置移動時，會在某些區域看到偽立體圖像。
【發明內容】
[0008]為克服現有多視點裸眼立體顯示技術的不足，本發明的宗旨是:在保持立體圖像分辨率與雙視點裸眼立體圖像分辨率相同的情況下，增大立體觀看視區范圍直至無觀看視區的限制，滿足大立體觀看視區或無立體觀看視區限的制與立體圖像高分辨率顯示的雙重需求。為此，本發明采取的技術方案是，采用基于振動光柵的裸眼立體顯示方法，包括下列步驟:
[0009]I)利用基于像素單元的立體圖像合成方法制作雙視點立體合成圖像，雙視點圖像是由在水平方向上具有一定視差異的兩個視點的圖像構成，也就是由左、右眼圖像組成；其中一個像素單元是一個子像素，或一個像素，或多個子像素，或多個像素；
[0010]2)制作光柵 ，并將其安置在2D顯示屏幕的前面或后面，與合成的立體圖像配套使用；
[0011]3)將步驟2)中得到的光柵結構按照一定的速度在水平方向、傾斜方向、垂直方向上振動，或者按照專門設計的振動曲線或以子像素，或以像素，或以多個像素，或以多個子像素為基本單位進行振動；
[0012]4)雙視點合成圖像隨振動光柵結構、振動方向和振動規律的變化而變化，即2D顯示器中交替顯示與各個視點位置相對應的合成圖像。
[0013]對于豎直光柵，雙視點立體合成圖像是將左、右眼圖像的2D圖像重新排列，方向為豎直方向，遵循交替排列的原則，交替周期與光柵交替周期相同；對于傾斜光柵，立體合成圖像使用的源圖像仍然是左、右眼圖像，但排列的方向和角度與光柵的傾斜角度相同，圖像重新排列遵循左、右視點交替排列的原則，交替周期與光柵交替周期相同。
[0014]將其安置在2D顯示屏幕的前面或后面，與合成的立體圖像配套使用具體是:
LnL
[0015]D =南:
OLy
[0_ LW=~^'
T 2QLp
_7] hKr
[0018]其中，L表示裸眼立體顯示的觀看距離，Q為相鄰觀看視點之間的距離，Lp為2D顯示屏幕上的像素或者子像素的寬度。
[0019]振動光柵中灌注的材料是快速液晶。
[0020]基于振動光柵的裸眼立體顯示裝置，包括:
[0021]二維顯示器，用于顯示雙視點圖像或雙視點視頻圖像；
[0022]在二維顯示器屏幕前、后貼裝光柵，光柵垂直放置或者傾斜放置；
[0023]光柵結構按照一定的速度或在水平方向、或在傾斜方向、或在垂直方向上振動，或者按照專門設計的振動曲線以子像素、像素點或像素單元為單位進行振動，這里的光柵振動是指光柵結構發生的變化。
[0024]在二維顯示器屏幕前、后貼裝光柵滿足:
【權利要求】
1.一種基于振動光柵的裸眼立體顯示方法，其特征是，包括下列步驟: 1)利用基于像素單元的立體圖像合成方法制作雙視點立體合成圖像，雙視點圖像是由在水平方向上具有一定視差異的兩個視點的圖像構成，也就是由左、右眼圖像組成；其中一個像素單元是一個子像素，或一個像素，或多個子像素，或多個像素； 2)制作光柵，并將其安置在2D顯示屏幕的前面或后面，與合成的立體圖像配套使用； 3)將步驟2)中得到的光柵結構按照一定的速度在水平方向、傾斜方向、垂直方向上振動，或者按照專門設計的振動曲線或以子像素，或以像素，或以多個像素，或以多個子像素為基本單位進行振動； 4)雙視點合成圖像隨振動光柵結構、振動方向和振動規律的變化而變化，即2D顯示器中交替顯示與各個視點位置相對應的合成圖像。
2.如權利要求1所述的基于振動光柵的裸眼立體顯示方法，其特征是，對于豎直光柵，雙視點立體合成圖像是將左、右眼圖像的2D圖像重新排列，方向為豎直方向，遵循交替排列的原則，交替周期與光柵交替周期相同；對于傾斜光柵，立體合成圖像使用的源圖像仍然是左、右眼圖像，但排列的方向和角度與光柵的傾斜角度相同，圖像重新排列遵循左、右視點交替排列的原則，交替周期與光柵交替周期相同。
3.如權利要求1所述的基于振動光柵的裸眼立體顯示方法，其特征是，將其安置在2D顯示屏幕的前面或后面，與合成的立體圖像配套使用具體是:
4.一種基于振動光柵的裸眼立體顯示裝置，其特征是，包括:。 二維顯示器，用于顯示雙視點圖像或雙視點視頻圖像； 在二維顯示器屏幕前、后貼裝光柵，光柵垂直放置或者傾斜放置；光柵結構按照一定的速度或在水平方向、或在傾斜方向、或在垂直方向上振動，或者按照專門設計的振動曲線以子像素、像素點或像素單元為單位進行振動，這里的光柵振動是指光柵結構發生的變化。
5.如權利要求4所述的基于振動光柵的裸眼立體顯示裝置，其特征是，在二維顯示器屏幕前、后貼裝光柵滿足:
6.如權利要求4所述的基于振動光柵的裸眼立體顯示裝置，其特征是，二維平板顯示器屏幕上顯示的雙視點圖像或雙視點視頻隨振動光柵結構、振動方向和振動規律的變化而變化，即2D顯示器中交替顯示與各個視點位置相對應的合成圖像。
7.如權利要求4所述的基于振動光柵的裸眼立體顯示裝置，其特征是，光柵是棱柱鏡光柵，或者是狹縫光柵，或者是點陣式光柵。
【文檔編號】H04N13/04GK103984108SQ201410186590
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】侯春萍, 王曉燕 申請人:天津大學