CN101945300A - 可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置 - Google Patents
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Abstract
一种立体显示技术领域的可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，包括：快速响应液晶屏、三维显示式背光系统以及图像信号处理系统，三维显示式背光系统与快速响应液晶屏相连接并输出显示图像信号，图像信号处理系统输出三维显示指令序列至三维显示式背光系统，快速响应液晶屏位于三维显示式背光系统与用户之间。本装置能够实现三维显示，再通过图像信号处理技术可以在想要显示三维的区域采用前后两帧图像信号不同，而在想要显示二维的区域采用前后两帧图像信号相同的办法，从而实现二维与三维影像共存的目标。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种立体显示图像技术领域的，具体是一种可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置。
背景技术
随着科技的进步，人们对于显示技术不再只是要求分辨率更高，对比度更高或者显示效果更好等等，人们对显示技术提出了新的要求，接近现实。三维显示作为下一代的显示主流一直受到人们的关注。三维显示能给人一种更真实的，更逼近显示的体验，能给人带来视觉上的冲击，也同样是很多做显示的研究人员梦寐以求的一种显示技术。在几十年前科学家就渴望实现一种接近现实生活的三维显示，他们相信人们定会更渴望十分逼近显示的一种显示，而不只是停留在平面上的显示。
经过对人类视觉系统的研究，可以知道人之所以能够有立体感受是因为现实中存在着许多各种各样的视差，比如双眼看一个物体时，两眼看物体的角度不一样，远近物体的亮度不同，甚至人的心理认知也对立体感有影响等等。正因为存在如此多的视差，所以现实生活中人们的立体感受会很强，很多。对于显示而言，人们所能利用的视差非常有限，目前大都只利用双眼视差，即左右两只眼看到的图像不一样，左眼只能看到左眼的图像，右眼只能够看到右眼的图像，从而带给人立体感受，正是由于利用的视差单一，所以总体的立体感不是非常强。
经过文章和专利检索，可以发现如下的利用背光的三维显示技术。例如SID 10DIGEST(国际信息显示学会2010年文摘)中的3M公司的“Directional Backlight Lightguide Considerations for Full Resolution Autostereoscopic 3D Display”(利用双向背光导光实现全分辨率的自由立体显示)，其改变背光结构，在导光板的两端都有光源，在一个时序点亮其中一个光源实现左眼图像的显示，在下一个时序点亮另一个光源实现右眼的图像显示，利用120Hz的响应速度来达到快速转换，使人们在同一时间内由于视觉暂留就像左右眼同时看到不同的图像一样，从而实现三维显示。
虽然现在三维显示已经是个大热门，但大多数人还是比较习惯二维显示，并且目前的三维显示普遍效果不是太好。通过改变背光能实现全分辨率自由立体显示，但效果也不是太好。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，通过图像信号处理技术实现可选择性区域三维显示，实现二维与三维共存的目的。背光式三维显示系统能够实现三维显示，再通过图像信号处理技术可以在想要显示三维的区域采用前后两帧图像信号不同，而在想要显示二维的区域采用前后两帧图像信号相同的办法，从而实现二维与三维影像共存的目标。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：快速响应液晶屏、三维显示式背光系统以及图像信号处理系统，其中：三维显示式背光系统与快速响应液晶屏相连接并输出显示图像信号，图像信号处理系统输出三维显示指令序列至三维显示式背光系统，快速响应液晶屏位于三维显示式背光系统与用户之间。
所述的三维显示指令序列包括：三维显示区域坐标和二维显示区域坐标，其中：三维显示区域坐标处采用相邻两帧互不相同的图像信号，二维显示区域坐标采用相邻两帧相同的图像信号。
所述的快速响应液晶屏的响应速度为120Hz。
所述的三维显示式背光系统包括：导光板，位于导光板和快速响应液晶屏之间的控制出射方向的调焦膜以及位于导光板两侧的两个光源。
所述的调焦膜相对导光板的一侧设有周期为29.5038微米的棱镜结构，该调焦膜相对快速响应液晶屏的一侧设有周期为29.5微米的透镜结构。
所述的导光板相对调焦膜的一侧设有透镜半径为53微米，周期为45.5微米的透镜结构；该导光板背对调焦膜的一侧设有棱镜角度为3.8度，周期为81.6微米的棱镜结构
所述的光源为白色LED光源，该两个LED光源之间距离为5.1微米且两者开关状态相反。
所述的图像信号处理系统包括：控制反馈模块与图像信号选择模块，其中：控制反馈模块与快速响应液晶屏相连以传输反馈信息，并且与图像信号选择模块相连以传输控制信息，图像信号选择模块与控制反馈模块相连接以传输控制信息，以及与三维显示式背光系统的导光板相连接以传输信号选择信息。
本发明结合了传统的二维显示与三维显示技术，实现了二维与三维影像的共存，其中的三维显示区域和二维显示区域还可以自由控制。这正好满足二维三维影像共存的需求。
附图说明
图1为本实施例的结构示意图。
图2为本实施例的背光系统原理示意图。
图3为本实施例的图像信号处理系统原理示意图。
具体实施方式
下方对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，为本装置剖视图，包括：导光板1、调焦膜2、快速响应液晶屏3、两个LED光源4、图像信号选择模块5以及控制反馈模块6，其中：调焦膜2位于导光板1上以控制出射方向，两个LED光源4分别位于导光板两端，快速响应液晶屏3位于导光板下方，控制反馈模块6与快速响应液晶屏3相连以传输反馈信息，并且与图像信号选择模块5相连以传输控制信息，图像信号选择模块5与控制反馈模块6相连接以传输控制信息，以及与导光板1相连接以传输信号选择信息。
所述的快速响应液晶屏3采用的是东芝松下实现光学补偿的120Hz快速响应液晶显示屏，尺寸为9寸，分辨率为800*400。此液晶屏主要的特性为快速响应，是为了实现时序的三维显示。时序三维显示利用前后两帧的图像信号分别对应左右两眼的图像，通过人眼的视觉暂留，让人眼感觉像是同时看到左右两眼的图像，由于两眼图像存在着差异，从而形成三位效果。在此过程中需要显示屏的相应速度足够快，否则不能实现左右眼同时看到各自的图像。
如图2所示，为本装置剖视图，其中：
所述的导光板1的位于调焦膜2的下方，尺寸为79毫米*40.7毫米*0.8毫米。导光板下表面有比较薄的凸起的棱镜结构。棱镜角度为3.8度，周期为81.6微米。导光板上表面有凸出的薄的透镜结构。透镜半径为53微米，周期为45.5微米。这两者的特殊设计都是为了使不同方向的光到达不同的地方，同时两者周期的选取能够减少背光与液晶屏的摩尔干涉。
所述的调焦膜2位于液晶屏与导光板之间，尺寸为79毫米*40.7毫米*0.1毫米。调焦膜下表面为棱镜结构，周期为29.5038微米，上表面为透镜结构，周期为29.5微米，两者突出的高度差别为纳米级别。调焦膜决定了不同方向的光到达的不同区域，如果两者是不同的图像信号，那么就能实现三维显示，如果是相同的图像信号，则实现二维显示。
所述的LED光源4为白色LED光源且左右两边各设有八个，每两个LED光源之间距离为5.1微米以提供背光系统的光源。该LED光源还控制显示左眼或者右眼的图像。在某一帧，左边的光源点亮，关闭右边的光源，从而显示左眼的图像，下一帧关闭左边光源，打开右边的光源，从而显示右眼的图像，如此重复下去，控制显示左眼或者右眼的图像。
图3为本实施例的图像信号处理系统，其中：控制反馈系统负责提供哪些区域需要显示二维图像，哪些区域需要显示三维图像，并提供一定的反馈来供修改。图像信号选择系统主要负责对于那些需要显示二维的区域提供前后帧相同的图像信号，对于需要显示三维的区域提供前后帧分别为左右眼的图像信号。
本装置主要工作过程如下：由图像信号处理系统提供要显示的图像信号，需要显示二维的区域，则提供前后帧相同的图像信号，需要显示三维的区域，则提供前后帧分别为左眼与右眼的图像信号。在某一帧，背光系统的左边光源点亮，右边光源关闭，通过导光板与调焦膜的特殊结构，使得左边的光线只进入左眼，在下一帧，背光系统的左边光源关闭，右边光源点亮，通过导光板和调焦膜后，使得右边的光只进入右眼。再利用快速响应液晶屏，由于人眼地视觉暂留特性，使得人眼感觉在同一时刻看到左右两边的光，需要显示三维图像区域的由于前后两帧信号不同，所以左右两眼观察到的图像不同，从而产生立体感，实现三维显示。需要显示二维图像区域的由于前后两帧信号相同，所以不会产生立体感，只能观察到二维图像。由于图像信号自己可以控制，所以可以实现可选择性区域三维显示，满足了二维三维影像共存的需求，也可以直接全部显示二维图像，从而实现二维三维转换。对于哪些区域想要显示三维，也完全可由用户控制，灵活性非常好。
Claims (9)
1.一种可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，其特征在于，包括：快速响应液晶屏、三维显示式背光系统以及图像信号处理系统，其中：三维显示式背光系统与快速响应液晶屏相连接并输出显示图像信号，图像信号处理系统输出三维显示指令序列至三维显示式背光系统，快速响应液晶屏位于三维显示式背光系统与用户之间，所述的三维显示指令序列包括：三维显示区域坐标和二维显示区域坐标，其中：三维显示区域坐标处采用相邻两帧互不相同的图像信号，二维显示区域坐标采用相邻两帧相同的图像信号。
2.根据权利要求1所述的可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，其特征是，所述的快速响应液晶屏的响应速度为120Hz。
3.根据权利要求1所述的可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，其特征是，所述的三维显示式背光系统包括：导光板，位于导光板和快速响应液晶屏之间的控制出射方向的调焦膜以及位于导光板两侧的两个光源。
4.根据权利要求3所述的可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，其特征是，所述的调焦膜相对导光板的一侧设有周期为29.5038微米的棱镜结构。
5.根据权利要求3或4所述的可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，其特征是，所述的调焦膜相对快速响应液晶屏的一侧设有周期为29.5微米的透镜结构。
6.根据权利要求3所述的可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，其特征是，所述的导光板相对调焦膜的一侧设有透镜半径为53微米，周期为45.5微米的透镜结构。
7.根据权利要求3或6所述的可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，其特征是，所述的导光板背对调焦膜的一侧设有棱镜角度为3.8度，周期为81.6微米的棱镜结构。
8.根据权利要求1所述的可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，其特征是，所述的光源为白色LED光源，该两个LED光源之间距离为5.1微米且两者开关状态相反。
9.根据权利要求1所述的可选择性区域三维显示的双向背光与图像信号处理装置，其特征是，所述的图像信号处理系统包括：控制反馈模块与图像信号选择模块，其中：控制反馈模块与快速响应液晶屏相连以传输反馈信息，并且与图像信号选择模块相连以传输控制信息，图像信号选择模块与控制反馈模块相连接以传输控制信息，以及与三维显示式背光系统的导光板相连接以传输信号选择信息。
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