CN103605213B - 视区扩展的低串扰自由立体显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于视觉图像技术领域,为提供一种立体显示设备,可以用来扩展裸眼自由立体显示的视区范围,同时降低该范围内不同视点间的串扰度,改善3D显示效果。为此,本发明采用的技术方案是,视区扩展的低串扰自由立体显示装置,包括:安装在显示面板前方的狭缝光栅和倾斜挡板,狭缝光栅每一个光栅单元都分为透明部分和不透明部分,不透明部分阻挡了显示面板的一部分,倾斜挡板具有一定高度且与显示面板保持一定夹角,使左视点所属像素的光线均射入左眼视域,右视点所属像素的光线均射入右眼视域。本发明主要应用于视觉图像显示装置的设计制造。
Description
技术领域
本发明属于视觉图像技术领域,涉及裸眼3D自由立体显示技术,具体讲,涉及视区扩展的低串扰自由立体显示装置。
背景技术
人类获取信息最有效的渠道是通过视觉。由于人的双眼看到的是自然界中真实的三维景物,因此能够在屏幕上再现真实的三维景物一直是人类追求的目标。随着二维图像压缩、传输、显示技术的日益提高,人类追求再现真实自然景物的下一个目标就是再现景物的立体信息。立体信息再现技术一定会成为继语音、数据、平面图像业务之后信息技术发展的下一个热点。立体成像技术就是基于这样的需求逐步发展起来的,它可以记录、传输和显示立体彩色图像,使观众能够产生身临其境的感觉,应用前景非常广泛,可以用于科研、军事、教育、工业、医疗等诸多领域。例如,在医学领域,体视探测能够提供更多、更有用的信息;在工业领域,立体显示可用于机器人在危险环境下对物体进行处理和检查;在科学勘探和显像领域,立体成像技术能使观看者通过二维屏幕体会到逼真的三维环境。随着电视网、计算机网、电话网(固定电话网和移动电话网)的不断融合和技术的不断提高,通过手机屏幕、电视屏幕、计算机屏幕等显示终端观看立体图像的要求已经逐渐调高。
根据在观看时是否需要使用辅助设备,立体显示技术可分为戴眼镜立体显示和不戴眼镜立体显示两种方式。从光学原理上讲,不戴眼镜立体显示方式利用各种光学面,无需眼镜即可观看立体图像,因此被称为自由立体显示方式(auto-stereoscopic)。如图1所示,常用的光学面包括:透镜柱板(LenticularPlate)、视差栅栏(ParallaxBarrier)、菲涅尔透镜(FresnelLens)、光栅阵列(IPLensArray)、可变形屏幕(AnamorphicScreen)、全息屏幕(HolographicScreen)等。
根据所能提供视点的数目,自由立体显示方式分为双视点和多视点两类。
一般情况下,双视点自由立体显示方式,通过在CRT显示器或者平板显示器前加入透镜柱面或者视差栅栏,控制各像素光线的射出方向,使左视点的图像仅射入左眼,右视点的图像仅射入右眼,利用双目视差,产生立体视觉。
当前已有多种基于狭缝光栅技术的自由立体显示设备产品。然而,在实际使用时,当用户稍微偏离自由立体显示设备产品的最佳观看点时,会有少部分的右眼视图影像进入左眼观看区域。反之亦然,这样便会产生串扰(crosstalk)或者重影的现象,同时将用户局限一个很小的区域内,影响到用户观看3D影像的效果和观看自由度。
发明内容
本发明旨在解决克服现有技术的不足,提供一种立体显示设备,可以用来扩展裸眼自由立体显示的视区范围,同时降低该范围内不同视点间的串扰度,改善3D显示效果。为此,本发明采用的技术方案是,视区扩展的低串扰自由立体显示装置,包括:安装在显示面板前方的狭缝光栅和倾斜挡板,狭缝光栅每一个光栅单元都分为透明部分和不透明部分,不透明部分阻挡了显示面板的一部分,倾斜挡板具有一定高度且与显示面板保持一定夹角,使左视点所属像素的光线均射入左眼视域,右视点所属像素的光线均射入右眼视域。
如果显示面板为LCD型显示器,则倾斜挡板置于显示面板中的液晶层中,具体位于两个像素之间的黑矩阵(blackmatrix)上,高度小于液晶层厚度;如果显示面板为LED型显示器,则倾斜挡板置于两个显示二极管之间的框架区域。
倾斜挡板是由不透明的高分子聚合物或者电控光栅制成。
倾斜挡板与显示面板保持的一定夹角为10°到65°,倾斜挡板的高度并非固定,而是与显示面板上特定像素位置相关,达到串扰降到最低和视区达到最大。
本发明的技术特点及效果:
1、扩展了视区,提高了用户观看自由度。
2、适合LCD显示器和LED显示器。
3、采用狭缝光栅和倾斜挡板,视区内的串扰大幅度降低。
附图说明
图1本发明的立体显示器的示意图。
具体实施方式
本发明包括一个显示面板(LCD或者LED)、一个狭缝光栅及多个挡板结构。其中,所述狭缝光栅是安装在显示面板前方的垂直平板,每一个光栅单元都分为透明部分和不透明部分。对每只眼,它都阻挡了屏幕的一部分,使左视点所属像素的光线均射入左眼视域,右视点所属像素的光线均射入右眼视域。但是,因为狭缝光栅不透明部分的遮光作用,显示的图像较暗。根据显示面板的种类,所述多个挡板结构,如果应用于LCD型显示器,则可以置于显示面板中的液晶层中,具体位于两个像素之间的黑矩阵(blackmatrix)上,高度小于液晶层厚度;如果应用于LED型显示器,则可以置于两个显示二极管之间的框架区域。在本发明的立体显示器中,所述多个挡板结构可以是由不透明的高分子聚合物所制成,也可以是由电控光栅组成。在本发明的立体显示器中,所述多个挡板结构并非垂直与显示器平面,而是与显示器平面成一定夹角,同时所述多个挡板结构的高度并非固定,而是与特定像素位置相关,此时该立体显示器将达到最佳的串扰降低性能,视区也将达到最大;但如果考虑到加工工艺的难度,则多个挡板结构的高度也可以固定,此时该立体显示器的串扰降低性能将略微下降,但相比现有的裸眼立体显示器串扰性能,仍有较大幅度提高。本发明相对现有技术,由于在相邻的像素行之间设有倾斜特定角度的、且与像素位置相关的多个不透明挡板状结构,配合置于显示器外表面的狭缝光栅,因此当用户在自由立体显示器的最佳观看距离横向水平移动时,在一定距离内,由于用户视线将交与倾斜挡板,从而避免看到相邻视点所属的像素,因此降低了影像串扰现象,提高了立体显示器的显示效果。为让本发明的上述内容能更明显易懂,下文特举优选实施例,并配合所附图式,作详细说明如下。
例如:参照图1,图1为本发明的立体显示器的示意图,本发明较佳实施例的立体显示器包括:狭缝光栅100,平板显示器103。其中,100包括不透明部分101和透明部分102。103包括R视点所属的像素104和L视点所属的像素105,以及相邻两个像素之间的部分106。任何一个106上都会有挡板状结构107或者108,107是L视点像素的挡板,108是R视点像素的挡板。标号L的像素所发出的影像定义为左眼影像L,标号R的像素行所发出的影像定义为右眼影像R。
具体以LED性显示面板为例进行详细说明。请再参照图1,所述多个倾斜挡板107和108设置于所述显示面板103中的像素间隙上,显示面板103的像素点距104或者105为0.299mm,像素间的间隔106为0.01mm。103的分辨率为1920*1080。101和102均为0.3075mm。α和β值相同,如果单纯从串扰性能和视区扩展度上讲,则均可为10°到65°,但倾斜角度越小,被挡板遮住的光就越多,用户感知到的3D影响就越暗,因此本最佳实施例中,选取α=β=60°。
本最佳实施例中,狭缝光栅贴装方式为垂直贴装,不采取倾斜贴装,因此显示面板上每一行的R和L像素位置都是类似的,由此导致每一行像素间隙106上的挡板高度、倾斜角度都是相同的,因此本实施例仅列举某一行上挡板的高度分布情况,同时,由于显示面板一行有1920个像素,数据过多,表格1中仅列举了部分数据(步距100个像素)。
表1像素间隙的挡板高度(mm)
L像素-R像素之间 | R像素-L像素之间 |
0.17892 | 0.18913 |
0.18871 | 0.2001 |
0.19975 | 0.21256 |
0.21216 | 0.22667 |
0.22622 | 0.24279 |
0.24227 | 0.26137 |
0.26077 | 0.28304 |
0.28233 | 0.30862 |
0.30778 | 0.33928 |
0.33827 | 0.37671 |
最终得到的视区宽度为R视图30mm,L视图30mm,在这个范围内串扰度为0,可见串扰得到可很大的降低。本实施例中的挡板不均匀,如果采取均匀挡板,比如将挡板高度取表格1中的均值,可以得到视区宽度为R视图24mm,L视图24mm,性能比本实施例略有减低。但相比现有技术,仍然可以创造出一个无串扰的视区,实现用户较为自由的观看度。
Claims (4)
1.一种视区扩展的低串扰自由立体显示装置,其特征是,包括:是安装在显示面板前方的狭缝光栅和倾斜挡板,狭缝光栅每一个光栅单元都分为透明部分和不透明部分,不透明部分阻挡了显示面板的一部分,倾斜挡板具有一定高度,且所述倾斜挡板并非垂直于显示面板平面,而是与显示面板平面成一定夹角,使左视点所属像素的光线均射入左眼视域,右视点所属像素的光线均射入右眼视域。
2.如权利要求1所述的视区扩展的低串扰自由立体显示装置,其特征是,如果显示面板为LCD型显示器,则倾斜挡板置于显示面板中的液晶层中,具体位于两个像素之间的黑矩阵(blackmatrix)上,高度小于液晶层厚度;如果显示面板为LED型显示器,则倾斜挡板置于两个显示二极管之间的框架区域。
3.如权利要求1所述的视区扩展的低串扰自由立体显示装置,其特征是,倾斜挡板是由不透明的高分子聚合物或者电控光栅制成。
4.如权利要求1所述的视区扩展的低串扰自由立体显示装置,其特征是,倾斜挡板与显示面板保持的一定夹角为10°到65°,倾斜挡板的高度并非固定,而是与显示面板上特定像素位置相关,达到串扰降到最低和视区达到最大。
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