CN103716608A - 多视图自动立体图像显示器及控制其最佳观看距离的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种多视图自动立体图像显示器及控制其最佳观看距离的方法。所述多视图自动立体图像显示器包括配置为显示多视图图像数据的显示面板，写入所述多视图图像数据的显示面板驱动器，使所述多视图图像数据的光轴分隔开的3D光学元件，感测观看者的双眼位置的观看距离感测单元，以及观看距离延伸控制器，所述观看距离延伸控制器通过将观看者的所述双眼位置与预先确定观看区的位置信息进行比较，来检测观看者的双眼所位于的观看区，并根据观看者的双眼所位于的所述观看区的位置的变化，来选择性地对至少一些的所述多视图图像数据进行转换。

Description

多视图自动立体图像显示器及控制其最佳观看距离的方法

本申请要求享有于2012年9月28日提交的第10-2012-0108794号韩国专利申请的优先权权益，为了所有目的将该申请全部内容引入以供所有目的参考，如同在此完全阐述一样。

技术领域

本发明涉及多视图自动立体图像显示器及控制其最佳观看距离的方法。

背景技术

随着立体图像再现技术应用于诸如电视机或者监视器等显示设备，现在已经是人们即使在家也能观看3D立体图像的时代。立体图像显示器可以分为眼镜型和自动立体型。眼镜型显示器可以通过改变其偏振方向或者通过时分方式，在直观显示器或者投影仪上显示左右视差图像，并且利用偏振眼镜或者液晶快门眼镜来实现立体图像。在自动立体型中，可以在显示屏幕前方或后方安装光学元件。光学元件可以包括用于分隔左右视差图像的光轴的视差隔栅以及双凸透镜（在下文中称为“透镜”）。

如图1中所示，在自动立体图像显示器中，观看者可以适当地观看立体图像的最佳观看距离OVD是根据显示面板的像素阵列PIX与透镜LENS之间的背长、透镜LENS的焦距、像素间距Ppix、透镜间距Plens、以及观看者左眼和右眼之间的距离来计算的。在图1中，所述背长、透镜LENS的焦距、像素间距Ppix、透镜间距Plens、以及观看者左眼和右眼之间的距离被固定为恒定值。观看者左眼和右眼之间的距离对于一般成年人来讲是65mm。因此，自动立体图像显示器的最佳观看距离OVD被固定在特定位置，如图1中所示。即使当自动立体图像显示器具有隔栅、而不是图1的透镜的时候，最佳观看距离OVD仍是被固定在特定位置。

在图1中，“REZ”表示可以看到其中写有右眼图像的像素（在下文中称为“右眼像素”）R的右眼观看区，而“LEZ”表示可以看到其中写有左眼图像的像素（在下文中称为“左眼像素”）L的左眼观看区。“PSUBS”是用于固定像素阵列PIX和透镜LENS之间的背长的透明基板。

如果观看者从最佳观看距离OVD向前或者向后移动，观看者的一只眼睛（右眼或者左眼）会看到左眼像素和右眼像素两者，使观看者感受到3D串扰。自动立体图像显示器可以实现为多视图系统。在多视图系统中，将多视图图像写入到像素阵列PIX中，以使得观看者能够在不同于最佳观看距离OVD的位置观看到立体图像。在这种多视图系统中，如果观看者从最佳观看距离OVD向前或者向后移动，观看者的一只眼睛所看到的视图图像会成双，由此使观看者感受到3D串扰。

发明内容

为了解决与现有技术相关联的上述缺点及其他局限性，本发明的一个目的是提供一种能够延伸可以适当地观看立体图像的最佳观看距离的多视图自动立体图像显示器，以及控制其最佳观看距离的方法。

根据本发明的多视图自动立体图像显示器的一个范例包括用于显示多视图图像数据的显示面板；用于写入所述多视图图像数据的显示面板驱动器；使所述多视图图像数据的光轴分隔开的3D光学元件；感测观看者的双眼位置的观看距离感测单元；以及观看距离延伸控制器，所述观看距离延伸控制器通过将观看者的所述双眼位置与预先确定观看区的位置信息进行比较，来检测观看者的双眼所位于的观看区，并根据观看者的双眼所位于的所述观看区的位置的变化，来选择性地对至少一些的所述多视图图像数据进行转换。

根据本发明的控制多视图自动立体图像显示器的最佳观看距离的方法包括感测观看者的双眼位置；通过将观看者的所述双眼位置与预先确定的观看区的位置信息相比较，来检测观看者的双眼所位于的观看区；以及，根据观看者的双眼所位于的观看区的位置的变化，选择性地对至少一些的所述多视图图像数据进行转换。

附图说明

附图被包括在内以提供对于本发明的进一步的理解，它们被并入并构成本说明书的一部分；附图图示出本发明的实施例并与描述内容一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是示出根据现有技术的自动立体图像显示器的最佳观看距离的视图；

图2是示出根据本发明一个示例性实施例的多视图自动立体图像显示器的方框图；

图3是示出多视图自动立体图像显示器的透镜的剖视图；

图4是示出多视图立体图像显示器的隔栅的剖视图；

图5和6是示出了通过利用可开关透镜或者可开关隔栅来驱动多视图自动立体图像显示器、以在不损失分辨率的情况下显示立体图像的方法的范例的视图；

图7是示出根据本发明一个实施例的可开关透镜的结构的范例的剖视图；

图8是示出从多视图自动立体图像显示器中的多视图图像观看区域划分出的观看区的视图范例；

图9是显示了当观看者位于位置P1和位置P2时观看者的左眼和右眼所位于的多视图自动立体图像显示器中的观看区的范例的视图；

图10A和10B是示意性地示出了写入图9中所示的多视图自动立体图像显示器中的显示面板中的4视图图像的视图范例；

图11A和11B是显示当位于图9的位置P1的观看者的右眼和左眼是位于第一和第二观看区的时候、由观看者感知到的右眼图像和左眼图像的视图的范例；

图12A和12B是显示当位于图9的位置P2的观看者的右眼和左眼位于第一观看区和第二观看区的时候，由观看者感知的右眼图像和左眼图像的视图的范例；

图13是显示根据本发明的视图扩展方法，当观看者位于位置P2时，能够利用观看者的右眼和左眼看到的图像的补偿区域的视图的范例；

图14是显示根据当观看者位于位置P2时所应用的视图扩展方法，如图10a和10b中所示的输入图像和转换后图像两者的视图的范例；

图15示出了显示右眼图像和左眼图像的视图的范例，所述右眼图像和左眼图像是在通过图14的视图扩展方法转换视图图像数据之后获得的、并被观看者感知的；

图16是显示通过图14和15的视图扩展方法转换后的视图图像数据的像素位置的像素阵列的俯视平面图的范例；

图17是，当从位置P2看图16的像素阵列的时候，利用观看者的右眼RE2看到的像素的像素阵列以及利用观看者的左眼LE2看到的像素的像素阵列的俯视平面图的范例；

图18是显示根据视图保持方法的将利用右眼看到的视图图像或者利用左眼看到的视图图像转换为共同感知的视图图像的范例的视图；

图19是示出了根据视图保持方法的图18的第一转换后视图图像的补偿区域的视图的范例；

图20是示出了通过图18和19的视图保持方法的图像转换处理转换后的图像、以及由观看者感知的图像的视图的范例。

图21是通过图20的视图保持方法转换后的视图图像数据的像素位置的像素阵列的俯视平面图的范例；

图22是，当从位置P2看图21的像素阵列的时候，利用观看者的右眼RE2看到的像素的像素阵列以及利用观看者的左眼LE2看到的像素的像素阵列的俯视平面图的范例；

图23是显示其中观看者以伪立体视觉看到立体图像的观看区位置的范例的视图；

图24是显示转换视图图像数据以便从以伪立体视觉看到立体图像的位置能够以正常立体视觉看到立体图像的范例的视图；

图25是其中写入图24的输入图像的像素的像素阵列、以及其中写入图24的转换后视图图像数据的像素的像素阵列的俯视平面图的范例；

图26是示出根据本发明的延伸多视图自动立体图像显示器的最佳观看距离的效果的视图的范例；以及

图27至29是示出了确定当观看者从位置P2观看立体图像时利用一只眼睛看到的视图图像之间的比率的方法的视图的范例。

具体实施方式

在下文中，将参考附图说明本发明的示例性实施例。在整个说明书中，类似的附图标记将表示基本类似的组成部分。

在描述本发明的实施例之前，将定义在本文中使用的术语。

本发明的多视图自动立体图像显示器可以利用各种类型的显示器来实现，包括诸如液晶显示器（LCD）、场致发射显示器（FED）、等离子显示面板（PDP）、有机发光二极管（OLED）和电泳EPD之类的平板显示器。多视图自动立体显示器可以在2D模式中显示2D图像数据，而在3D模式中显示3D图像数据。可以将多视图自动立体图像显示器中的3D光学元件接合到多视图自动立体图像显示器的显示面板上。

3D光学元件可以是将观看者左眼所看到的子像素和观看者右眼所看到的子像素分隔开的光学元件。3D光学元件可以是诸如隔栅或者透镜之类的光学元件。隔栅和透镜可以分别作为可开关隔栅和可开关透镜来实现，所述可开关隔栅和可开关透镜能够通过使用液晶面板来电控制。共同所有的美国专利申请No.13/077,565（美国公开号No.2011/0242442）和美国专利申请No.13/325,272（美国公开号No.2012/0154556）分别说明了可开关隔栅和可开关透镜。

参见图2至4，本发明的多视图自动立体图像显示器的一个实施例包括显示面板100，显示面板驱动器，3D光学元件200，3D光学元件驱动器210，主机系统110，用户接口112，观看距离感测单元114，和时序控制器101。

显示面板100包括像素阵列PIX，在该像素阵列PIX中，数据线105和栅极线（或者扫描线）106彼此交叉，并以矩阵形式布置像素。每一像素可以包括不同颜色的子像素。像素阵列在2D模式中显示2D图像，在3D模式中显示左眼图像和右眼图像。用户接口112接收用户数据输入，并在2D模式操作和3D模式操作之间切换自动立体图像显示器的操作模式。主机系统110或者时序控制器101从观看距离感测单元114接收数字视频数据。时序控制器101将数字视频数据提供到数据驱动电路102。

显示面板驱动器包括用于将2D和3D图像的数据电压提供到显示面板100的数据线105的数据驱动电路102，和用于将扫描脉冲（或栅极脉冲）顺序地提供到显示面板100的扫描线106的栅极驱动电路103。在3D模式中，显示面板驱动器把根据多视图图像数据格式输入的左眼和右眼图像数据，空间地散布并写入到显示面板100的像素中。

数据驱动电路102将从时序控制器101输入的数字视频数据转换为模拟伽马电压以产生数据电压，并将该数据电压提供到显示面板100的数据线105。栅极驱动电路103在时序控制器101的控制下，与提供给数据线105的数据电压同步地，将栅极脉冲（或者扫描脉冲）提供到栅线106，并顺序地使该扫描脉冲移位。多视图自动立体图像显示器优选包括组件100、101、102、103、110、112、114、120、和200、210中的一个或多个，并且显示装置的所有这些组件被可操作地连接和配置。

3D光学元件200可以作为透镜LENTI或者隔栅BAR来实现，如图3至7中所示。例如，可以将3D光学元件200接合到显示面板100的前侧或者后侧，或者可以将3D光学元件200嵌入显示面板100中，以便分隔3D图像数据的左眼图像数据和右眼图像数据的光轴。可开关隔栅BAR或者可开关透镜LENS可以包括诸如液晶之类的双折射介质，可以通过3D光学元件驱动器210来电驱动可开关隔栅BAR或者可开关透镜LENS，以分隔左眼和右眼图像的光轴。

如图5和6中所示，在3D模式中，在时序控制器101的控制下，3D光学元件驱动器210与写入显示面板100的像素阵列中的像素数据同步，以便对可开关隔栅BAR或者可开关透镜LENTI进行移位。

观看距离感测单元114通过使用传感器来感测观看者的距离以及观看者的双眼位置，将感测结果转换为数字数据，并将该数字数据提供到主机系统110或者时序控制器101。传感器可以是诸如摄像机、红外传感器和射频传感器之类的图像传感器，或者已知的其他图像传感器。观看距离感测单元114可以通过三角测量来分析两个传感器输出，计算显示面板100和观看者之间的距离，并将计算结果传输到主机系统110或者时序控制器101。观看距离感测单元114可以通过公知的脸部识别算法来分析传感器输出，感测观看者的双眼位置，并将感测结果传输到主机系统110或者时序控制器101。

时序控制器101将从主机系统110输入的2D/3D输入图像的数字视频数据RGB提供到数据驱动电路102。此外，时序控制器101还与所述2D/3D输入图像的数字视频数据同步地，接收从主机系统110输入的时序信号，比如垂直同步信号、水平同步信号、数据使能信号和主时钟。时序控制器101产生时序控制信号，用于通过使用时序信号来控制显示面板驱动器102和103以及3D光学元件驱动器210的操作时序，并控制这些驱动器的操作时序以使它们彼此同步。

时序控制器101可以按照（输入帧频ｘi）Hz（N是等于或者大于2的正整数）的帧速率，来控制驱动电路102和103以及3D光学元件驱动器210的操作时序，所述（输入帧频ｘi）Hz的帧速率是通过将输入帧频乘以N倍而获得的。输入图像的帧频对于NTSC（国家电视制式委员会）是60Hz，而对于PAL（逐行倒相）是50Hz。

可以在主机系统110和时序控制器101之间安装3D数据格式器120。3D数据格式器120在3D模式中根据图10A和10B中所示的多视图图像数据格式，对从主机系统110输入的3D图像的左眼图像数据和右眼图像数据进行重新排列，并将其提供到时序控制器101。当在3D模式中输入2D图像数据时，3D数据格式器120可以执行预设的2D-3D图像转换算法，以根据该2D图像数据产生左眼图像数据和右眼图像数据，根据图10A和10B中所示的多视图图像数据格式来重新排列该数据，并将其传输到时序控制器101。

主机系统110可以按照以下任意方式来实现：TV（电视机）系统，机顶盒，导航系统，DVD播放器，蓝光播放器，个人计算机（PC），家庭影院系统，广播收音机，和电话系统，或者已知的其他设备。主机系统使用换算器，将2D/3D输入图像的数字视频数据转换为适合于显示面板PNL 100的分辨率的格式，并将时序信号连同该数据一起传输到时序控制器101。

主机系统110在2D模式中将2D图像提供到时序控制器101，并在3D模式中将3D或者2D图像数据提供到3D数据格式器120。主机系统110可以响应于通过用户接口112输入的用户数据，将模式信号传输到时序控制器101，以便在2D模式操作和3D模式操作之间切换自动立体图像显示器的操作模式。用户接口112可以作为小键盘、键盘、鼠标、屏幕上显示（OSD）、遥控器、图形用户界面（GUI）、触摸用户界面（UI），语音识别UE，和3D UI来实现，或者作为已知的其他设备来实现。用户可以通过用户接口112在2D模式和3D模式之间进行选择，以及在3D模式中选择2D-3D图像转换。

图5和6是示出了通过利用可开关透镜或者可开关隔栅来驱动本发明的自动立体图像显示器，以在不损失分辨率的情况下显示立体图像的方法的范例的视图。如图5和6中所示，一个帧周期被划分为第一子帧SF1和第二子帧SF2。可以对可开关的3D光学元件300进行电控制，以便例如每一帧周期（或者每一子帧周期），将可开关隔栅BAR或者可开关透镜LENTI移位预定距离。如图5（a）中所示，该驱动自动立体图像显示器的方法与像素数据移位时序同步地，将待写入像素阵列PIX和可开关隔栅BAR或者可开关透镜LENTI的像素数据进行移位。图5（b）描述了由观看者感知到的左眼图像和右眼图像，它们是通过可开关的3D光学元件200而分隔开的。

图5（c）描述了由观看者感知到的、并在一个帧周期期间累积的左眼图像和右眼图像。可以从图5（c）看出，通过适当地对可开关的3D光学元件200和像素数据进行移位，可以在不降低分辨率的情况下实现自动立体图像显示器。在图5中，oL1和oL2表示在第一子帧SF1期间写入像素阵列PIX的像素中的左眼图像数据，oR1和oR2表示在第一子帧周期期间写入像素阵列PIX的像素中的右眼图像数据。eL1和eL2表示在第二子帧SF2期间写入像素阵列PIX的像素中的左眼图像数据，eR1和eR2表示在第二子帧周期期间写入像素阵列PIX的像素中的右眼图像数据。

图7是示出了根据本发明一个实施例的可开关透镜LENTI的结构的范例的剖视图。

参见图7，该可开关透镜可以包括在下基板10和上基板20之间形成的液晶层18，分隔开的下电极14a和14b，以及在上基板20上形成的上电极22。

下基板10和上基板20可以由透明材料制成。在可开关隔栅BAR的一个范例中，可以将偏振器接合到下基板10和上基板20。电极14a、14b和22可以由例如氧化铟锡ITO的透明电极材料制成。也可以使用其他类型的材料。下电极14a和14b可以通过透明绝缘层12和16分隔为上层和下层，以便将电极图案之间的距离最小化，并精细地控制液晶层18的液晶分子。

在一个范例中，施加到下电极14a和14b的驱动电压可以根据可开关透镜LENTI或者可开关隔栅BAR的驱动方法而独立地施加，并且这些电压可以彼此不同。在另一范例中，还可以对施加到下电极14a和14b的驱动电压进行移位，以便对透镜或者隔栅进行移位。上电极22可以由位于整个上基板20上方的单层构成，并且当对上电极22施加公共电压时，上电极22可以形成等电位面。

图8描述了当在显示面板100的像素阵列PIX上显示多视图图像数据时，观看者可以适当地观看立体图像的最佳观看距离的范例。尽管图8的范例举例说明了显示4视图图像数据的多视图图像系统，但本发明不限于此。例如，本发明的多视图自动立体图像显示器可以显示N个视图（N是等于或者大于3的正整数）。

在图8中，菱形区域表示观看区。“1”表示看到在显示面板100上显示的第一视图图像的观看区，以及“2”表示看到在显示面板100上显示的第二视图图像的观看区。“3”表示看到在显示面板100上显示的第三视图图像的观看区，以及“4”表示看到在显示面板100上显示的第四视图图像的观看区。“1,2”表示看到第一视图图像和第二视图图像两者的观看区，以及“2,3”表示看到第二视图图像和第三视图图像两者的观看区。“1,2”，“2,3”、“3,4”和“4,1”表示位于最佳观看距离后方的后部观看区。第一至第四视图图像是分别通过以双目距离间隔开的四个摄像机捕获的图像数据。因而，第一视图图像和第二视图图像具有当通过以双目距离间隔开的两个摄像机观看同一物体时发生的双目视差。

观看区的位置、尺寸和形状可以被预先存储在时序控制器101和/或主机系统110中的查找表LUT的存储器中。主机系统110或者时序控制器101通过将由观看距离感测单元114感测的观看者位置与查找表的观看区位置信息进行比较，可以确定观看者的右眼RE和左眼LE位于哪个观看区，并且可以确定观看者的移动方向和移动距离。此外，主机系统110或者时序控制器101可以用作观看距离延伸控制器，用于根据观看者的位置变化来控制显示面板的驱动电路，并将至少一些的多视图图像数据转换为不同的视图图像数据。在传统的自动立体图像显示器中，后部观看区是这样的观看区：在该观看区中，因为多视图图像是通过观看者的一只眼睛看到的，因此观看者由于3D串扰而无法观看正常的立体图像。而另一方面，本发明的多视图自动立体图像显示器感测观看者所位于的观看区的位置，并根据所感测的观看者位置来选择性地转换多视图图像数据，因而使观看者能够在任何位置观看正常的立体图像。

图9是显示了当观看者位于位置P1和位置P2时观看者的左眼和右眼所位于的观看区的范例的视图。在图9中，“1（RE1）”表示从沿着线P1设置的最佳观看距离仅仅看到第一视图图像的第一观看区，并且观看者的右眼RE1位于该第一观看区中。“2（LE1）”表示从沿着线P1设置的最佳观看距离仅仅看到第二观看图像的第二观看区，并且观看者的左眼LE1位于第二观看区。“1,2（RE2）”表示沿着线P2设置的第一后部观看区，其中看到第一视图图像和第二视图图像两者，并且观看者的右眼RE2位于第一后部观看区中。“2,3（LE2）”表示沿着线P2设置的第二后部观看区，其中看到第二观看图像和第三观看图像两者，并且观看者的左眼LE2位于第二后部观看区中。

图10A和10B是示意性地示出了写入图9中所示的多视图自动立体图像显示器的显示面板中的4视图图像的视图范例。图10B是示出写入显示面板的像素阵列中的4视图图像的布局的俯视平面图的范例。图10B的顶部标出的RGB表示RGB子像素的位置。在图10A和10B中，“1”表示第一视图图像，“2”表示第二视图图像，“3”表示第三视图图像，“4”表示第四视图图像。透镜LENTI或者隔栅BAR可以沿着显示面板的对角线方向而设置。

图11A和11B是显示当位于图9的位置P1的观看者的右眼和左眼是位于第一观看区和第二观看区的时候，由观看者感知的右眼图像和左眼图像的视图的范例。图11A是显示当观看者的右眼和左眼分别位于第一观看区1(RE1)和第二观看区2(LE1)的时候，通过观看者的右眼RE1感知的像素和通过观看者的左眼LE1感知的像素的视图的范例。图11B是显示当观看者的右眼RE1和左眼LE1分别位于第一观看区1(RE1)和第二观看区2(LE1)的时候，由观看者感知的右眼图像和左眼图像的视图的范例。如图11A和11B中所示，如果观看者位于位置P1，观看者的右眼RE1和左眼LE1位于第一和第二观看区，观看者的右眼RE1仅仅看到显示第一视图图像1的像素，观看者的左眼LE1仅仅看到显示第二视图图像2的像素。因此，当位于位置P1的观看者的右眼RE1和左眼LE1是分别位于第一和第二观看区的时候，观看者可以观看正常的立体图像，而没有3D串扰。

图12A和12B是显示当位于图9的位置P2的观看者的右眼和左眼位于第一观看区和第二观看区的时候，由观看者感知的右眼图像和左眼图像的视图的范例。图12A是显示当观看者的右眼RE2和左眼LE2分别位于第一后部观看区1,2(RE2)和第二后部观看区2,3（LE2）的时候，通过观看者的右眼RE2感知的像素和通过观看者的左眼LE2感知的像素的视图的范例。图12B是显示当观看者的右眼RE2和左眼LE3分别位于第一后部观看区1,2(RE2)和第二后部观看区2,3（LE2）的时候，通过观看者的左眼和右眼分别感知的图像的视图的范例。如果观看者位于图9的位置P2，而观看者的右眼RE2和左眼LE2是位于第一后部观看区1,2（RE2）和第二后部观看区2,3（LE2），则观看者的右眼RE1看到显示第一视图图像1和第二视图图像2两者的像素，而观看者的左眼LE1看到显示第二视图图像2和第三视图图像3两者的像素。这是因为，由于第一后部观看区1,2（RE2）和第二后部观看区2,3（LE2）的观看距离比位于位置P1的观看区的观看距离长，因而第一后部观看区1,2（RE2）和第二后部观看区2,3（LE2）具有更大的尺寸，而且这两个视图图像的光路穿过第一后部观看区1,2（RE2）和第二后部观看区2,3（LE2）。因此，如果位于位置P2的观看者的右眼RE2和左眼LE2是位于第一后部观看区1,2（RE2）和第二后部观看区2,3（LE2），则该观看者感受到3D串扰。

正如图9所示的观看区的范例中所举例说明的，第一后部观看区1,2（RE2）和第二后部观看区2,3（LE2）的中心之间的距离大于第一观看区1（RE1）和第二观看区2（LE1）的中心之间的距离。因此，如果观看者的右眼RE1是位于第一后部观看区1,2（RE2）的中心，则该观看者的左眼LE2位于与第二后部观看区2,3（LE2）的中心相比更靠右侧的位置。在该情况下，观看者的右眼RE2从位置P2看到第一视图图像1的一半以及第二视图图像2的一半。而另一方面，如图12B中所示，观看者的左眼LE2看到的显示第二视图图像2的像素多于看到的显示第三视图图像3的像素。

在本发明的多视图自动立体图像显示器中，正如图9所示的观看区的范例中所举例说明的，当观看者从P1移动到P2，或者朝着P1前方的位置移动时，写入显示面板的像素阵列中的一些视图图像数据被转换为不同的视图图像数据。结果，即使观看者朝着显示面板前向移动，或者后退远离显示面板，他或她仍可以通过自动立体图像显示器适当地观看立体图像，而没有3D串扰。

本发明的控制多视图自动立体图像显示器的最佳观看距离的方法例如可以分为，使观看者的两个眼睛之间的视图差异扩展的方法（在下文中，被称为“视图扩展方法”），以及保持观看者的两个眼睛之间的视图差异的方法（在下文中，被称为“视图保持方法”）。

在现有技术的视图扩展方法中，写入显示面板中的一些视图图像数据被转换为不同的视图图像数据，以使得通过观看者的双眼从第一位置看到的视图图像之间的差异大于通过观看者的双眼从第二位置看到的视图图像之间的差异。相反，根据图9中所示的本发明的视图扩展方法，写入显示面板100中的一些视图图像数据被转换为不同的视图图像数据，以便当观看者朝着P2移动的时候，他或她仅仅利用右眼RE2看到第一视图图像，而仅仅利用左眼LE2看到第三视图图像。此外，根据图13至15所示的视图扩展方法，当使得观看者的位置进一步从P1移向P2时，由观看者感知的立体图像的纵深感可能会变化，并且可能在像素变换的补偿区域的重叠区中察觉到3D串扰。因此，本发明的视图扩展方法与现有技术的视图扩展方法相比，实质性地降低了可能发生3D串扰的区域的面积。

如图15中的视图的范例所示，写入显示面板100中的一些视图图像数据被转换为不同的视图图像数据，以便即使当观看者朝着位置P2移动时，仍保持通过观看者的双眼从位置P1看到的视图图像之间的差异。特别是，根据图9中所示的观看区的范例所示，一些视图图像数据被转换为不同的视图图像数据，以便观看者仅仅利用右眼RE2看到第一视图图像，而仅仅利用左眼LE2看到第二视图图像。由此，无论观看者在什么位置，都能够保持由观看者所感知的立体图像的纵深感，而且可以在没有3D串扰的情况下显示立体图像。

图13是显示根据本发明的视图扩展方法，当观看者位于位置P2时，能够利用观看者的右眼和左眼看到的图像的补偿区域的视图的范例。图14是显示根据当观看者位于位置P2时所应用的视图扩展方法，如图10a和10b中所示的输入图像和转换后图像两者的视图的范例。图15示出了显示右眼图像和左眼图像的视图的范例，所述右眼图像和左眼图像是在通过图14的视图扩展方法转换视图图像数据之后获得的，并能够被观看者感知。图16是显示通过图14和15的视图扩展方法转换后的视图图像数据的像素位置的像素阵列的俯视平面图的范例。图17示出了，当从位置P2看图16的像素阵列的时候，利用观看者的右眼RE2看到的像素的像素阵列以及利用观看者的左眼LE2看到的像素的像素阵列的俯视平面图的范例。

当观看者在图9中所示的位置P2，从第一后部观看区1,2（RE2）和第二后部观看区2,3（LE2）看像素阵列的时候，由于严重的3D串扰，他或她无法观看正常的立体图像，如图12B中所示。在视图扩展方法中，如图13至16中所示，对于像素阵列PIX的右侧部分，第二视图图像2的数据被转换为第一视图图像1的数据，而对于像素阵列PIX的扩展左侧部分，第二视图图像2的数据被转换为第三视图图像3的数据。扩展左侧部分是像素阵列的扩展部分，在该扩展部分中，在由观看者的右眼RE2从位置P2感知的图像中，看到第二视图图像2，如图12A至13中所示。

图13中的图像的补偿区域是由右眼RE2感知的图像的左侧部分，和由左眼LE2感知的图像的右侧部分。在该视图扩展方法中，用于左侧部分的视图图像数据被转换为用于右侧部分的视图图像数据，使得在由右眼RE2感知的图像的左侧部分处，看到与在由右眼RE2感知的图像的右侧部分处所看到的视图图像相同的视图图像。此外，在该视图扩展方法中，用于右侧部分的视图图像数据被转换为用于左侧部分的视图图像，使得在由左眼LE2感知的图像的右侧部分处，看到与在由左眼LE2感知的图像的左侧部分处所看到的视图图像相同的视图图像。

在应用了图15和17中所示的视图扩展方法之后，当观看者从位置P2观看立体图像的时候，该观看者通过双眼分别地看到第一视图图像1和第三视图图像3，由此感受到双目视差。在通过观看者的右眼RE2看到的像素补偿区域和通过观看者的左眼LE2看到的像素补偿区域的重叠区域中，如图13所示，观看者看到通过右眼RE2感知的图像的一部分中的第三视图图像，由此感受到3D串扰。然而，通过图12B和图15的对比，可明显看出，与现有技术相比，这种3D串扰极其小。

图18是显示利用右眼看到的视图图像或者利用左眼看到的视图图像可以被转换为共同感知的视图图像的范例的视图。图19示出了显示在视图保持方法中，图18的第一转换后视图图像的补偿区域的视图的范例。图20示出了显示通过图18和19的视图保持方法的图像转换处理转换后的图像、以及由观看者感知的图像的视图的范例。图21示出了显示通过图20的视图保持方法转换后的视图图像数据的像素位置的像素阵列的俯视平面图的范例。图22示出了，当从位置P2看图21的像素阵列的时候，利用观看者的右眼看到的像素以及利用观看者的左眼看到的像素的像素阵列的俯视平面图的范例。

根据如图18中所示的视图保持方法，如图12B中所示，当分别通过观看者的左眼和右眼感知两个相邻的视图图像的时候，利用右眼看到的视图图像或者利用左眼看到的视图图像中的任一个被转换为共同感知的视图图像数据，并被提供到显示面板100。例如，对于如图12B中所示的右眼RE2和左眼LE2所感知的图像，共同感知图像是第二视图图像2。为了将图12B的由左眼LE2感知的图像转换为第二视图图像2，将第三视图图像3转换为第二视图图像2’，以便首先转换视图图像数据。当观看者从位置P2看显示第一转换后图像的显示面板100的时候，如图18中所示，由右眼RE2感知的图像是在一半具有第一视图图像1、而在另一半具有第二视图图像2的图像，由左眼LE2感知的图像是第二视图图像2和2’，如图19的左侧部分中所示。现在需要将由右眼感知的图像的右侧部分中看到的第二视图图像2转换为第一视图图像1，如图19的右侧部分所示，以便保持由观看者从位置P1感知的图像、与由观看者从位置P2感知的图像之间的视图差异。为此目的，在显示面板100的右侧部分中显示的第二视图图像2的数据被转换为第一视图图像1的数据，如图20和21中所示。结果，观看者可以在没有视图差异和3D串扰的情况下，从位置P1和P2观看立体图像，如图11A和11B以及图21至图23中所示。

在视图保持方法中，视图图像数据可以被转换，以使得第一视图图像1在第一转换处理中被转换为第二视图图像2’，而随后通过观看者的右眼RE2和左眼LE2单独地看到第二视图图像2和第三视图图像3。该方法使得即使观看者已经向左或者向右移动，观看者仍能够在没有视图差异的情况下观看立体图像。

观看者能够根据观看者的位置和观看区之间的关系，以伪立体视觉看到立体图像。伪立体视觉是当观看者通过右眼看到其中写有左眼图像的像素、以及通过左眼看到其中写有右眼图像的像素的时候实现的。不同于正常的立体视觉，观看者是以伪立体视觉感受到透视感，因此，当以伪立体视觉观看立体图像的时候，可能会感到不便和疲劳。在本发明中，当观看者朝着与伪立体观看位置对应的观看区移动，或者位于伪立体观看位置时，用这样的方式转换写入显示面板100中的多视图图像数据：即，将观看者所位于的观看区中看到的视图图像数据转换为以正常立体视觉看到的视图图像数据。在一个范例中，如图23和24中所示，可以通过移位来转换视图图像数据。可以将视图图像数据移位两个或更多相位。当通过数据转换而从伪立体视觉切换到正常立体视觉的时候，可以在观看者移动之前和之后保持或者改变两个眼睛之间的视图差异。然而，所希望的是，从视图的观点来保持两只眼睛之间的视图差异。

图23是显示其中观看者以伪立体视觉看到立体图像的观看区位置的范例的视图。图24是显示转换视图图像数据以便从以伪立体视觉看到立体图像的位置能够以正常立体视觉看到立体图像的范例的视图。图25是其中写入图24的输入图像的像素的像素阵列、以及其中写入图24的转换后视图图像数据的像素的像素阵列的俯视平面图的范例。

如图23所示，假定当观看者的右眼RE1位于第三观看区3（RE1）而观看者的左眼LE1位于第四观看区4（LE1）的时候观看者具有伪立体视觉。在该情况下，使用本发明的伪立体视觉补偿方法，如图25中所示，通过将第一视图图像数据1移位到第二视图图像数据2，将第二视图图像数据移位到第三视图图像数据2，将第三视图图像数据3移位到第四视图图像数据4，并将第四视图图像数据4移位到第一视图图像数据1，来转换视图图像数据。然后，观看者在第三观看区3（RE1）和第四观看区4（LE1），利用右眼RE1看到第四视图图像4，利用左眼LE1看到第一视图图像1，由此以正常立体视觉来鉴赏立体图像。

尽管本发明举例说明了上述的通过逐个视图地进行移位，来把以伪立体视觉感知的数据转换为以正常立体视觉感知的数据的范例，但是本发明不限于此。在一个范例中，如果将观看者的右眼和左眼所位于的观看区检测为以伪立体视觉看到立体图像的观看区，则可以将多视图图像数据的每一视图图像数据移位I个视图（I是正整数）。

可以根据观看者的双眼位置与观看区的位置之间的相关性，来适当选择所述视图扩展方法、视图保持方法以及伪立体视觉补偿方法。由于在本发明中，对观看者能够观看立体图像的最佳观看距离进行了延伸，因此本发明中的多视图自动立体图像显示器增加了设计图像显示器中的背长以及透镜焦距的自由度。特别是，由于减薄或者省略了图1的用于固定背长的透明基板PSUBS，本发明的多视图自动立体图像显示器比现有技术的显示器更薄，重量更轻，因而能够降低基板的高成本。

如上文所述，在根据本发明的控制最佳观看距离的方法中，可以确定对于观看者的右眼和左眼的观看区位置，并且在移位观看者的位置时，可以将多视图图像的一些视图图像数据转换为不同的视图图像数据。结果，根据本发明的控制最佳观看距离的方法可以将观看者能够适当地观看立体图像的多视图自动立体图像显示器最佳观看距离，延伸到图26中所示的OVD1和OVD2。

如上所述，如果观看者位于与位置P2相对应的后部观看区，与右眼RE2一起看到的视图图像之间的比率，不同于与左眼LE2一起看到的视图图像之间的比率，这是因为后部观看区在面积上很大。为了精确地执行延伸最佳观看距离所需的数据处理，沿着延伸的最佳观看距离的线路设置的观看区位置需要被表示为坐标以及表示为比率。

可以通过将观看距离感测单元114所感知的观看者双眼的位置信息（坐标值）、与查找表中存储的观看区位置信息（坐标信息）进行比较，来确定观看者的左眼和右眼所位于的观看区位置。如图27的范例中所示，假定观看者的右眼RE所位于的观看区是第一后部观看区1,2（RE），观看者的左眼LE所位于的观看区是第二后部观看区3,4（RE）。一旦检测到观看者双眼所位于的观看区，需要确定观看者的双眼所位于的第一后部观看区1,2（RE）和第二后部观看区2,3（LE）中的右眼RE和左眼LE的位置，并确定观看区1,2（RE）和2,3（LE）中看到的左侧图像和右侧图像之间的比率。为此目的，在本发明中，通过图28中所示的轴旋转方法确定观看区的新坐标系，并存储在查找表中。如图28中所示，为了产生使数据处理更容易、使运算处理更简单的坐标系，如图28所示，最接近显示面板100的菱形观看区的顶点，与X-Y坐标系的原点匹配，而最远离显示面板100的菱形观看区的顶点位于Y轴上。为每一观看区预先产生新的X-Y坐标系，并与已有的观看区位置信息一起存储在查找表中。参考已有观看区位置信息来确定观看者的双眼位置位于哪个观看区，并参考基于新坐标系产生的观看区的位置信息来确定数据转换区域。

在本发明中，如图28中所示，计算基于新X-Y坐标系定义的观看者右眼RE和左眼LE在观看区中的Y坐标值。一旦确定了右眼RE和左眼LE的Y坐标值，如图29的左侧部分中所示，在与右眼RE相对应的观看区内，确定贯穿右眼RE的X轴线的范围，并且如图29的右侧部分中所示，在与左眼LE相对应的观看区内，确定贯穿左眼LE的X轴线的范围。如果在一个观看区内看两个视图图像，则如图29的右侧部分中所示，在该观看区中输入的视图图像之间的比率可能相对于观看者的眼睛而横向地不对称。在图29的右侧中示出的范例中，通过C:D=第M视图：第N视图，来表示视图图像C和D之间的比率。

如果观看者的眼睛位于Y轴上，如图29的右侧部分中所示，则第M个视图图像的百分比和第N个视图图像的百分比分别是50%，这是因为在与观看者的眼睛相对应的观看区内的输入图像之间的比率是通过A:B=1:1来表示的。

如上所述，在本发明中，根据观看者的双眼位置与观看区的位置之间的相关性，选择性地对多视图图像数据的至少一部分进行转换。结果，本发明有助于延伸能够适当地观看立体图像的最佳观看距离，增加诸如背长、透镜焦距等等的设计自由度以建立对于最佳观看距离的设计，并使得能够减薄或者省略用于固定背长的基板。

尽管已经参考其多个例证性的实施例描述了实施方式，但是应当被理解的是：可以由本领域技术人员构思出属于本公开内容的原理的精神和范围内的大量其他修改方案和实施方案。尤其是，可以对属于本公开内容、附图和所附权利要求内的主题组合方案的组成部件和/或结构作出各种变化和修改。除了组成部件和/或结构的变化和修改之外，替代使用对于本领域技术人员而言也是清楚明白的。

Claims (20)

1.一种多视图自动立体图像显示器，包括：

显示面板，被配置为显示多视图图像数据；

显示面板驱动器，被配置为写入所述多视图图像数据；

3D光学元件，被配置为写入所述多视图图像数据的光轴；

观看距离感测单元，被配置为写入观看者的双眼位置；以及

观看距离延伸控制器，所述观看距离延伸控制器通过将所述观看者的所述双眼位置与预先确定的观看区的位置信息进行比较，来检测所述观看者的双眼所位于的观看区，并根据所述观看者的双眼所位于的所述观看区的位置的变化，来选择性地对至少一些的所述多视图图像数据进行转换。

2.根据权利要求1所述的多视图自动立体图像显示器，其中，如果确定没有适当地观看立体图像，则所述观看距离延伸控制器将至少一些的所述多视图图像数据转换为不同的视图图像数据，以及

如果确定观看者位于与伪立体观看位置相对应的观看区中，则所述观看距离延伸控制器将所述多视图图像数据的至少一些转换为以正常立体视觉看到的视图图像数据。

3.根据权利要求2所述的多视图自动立体图像显示器，其中所述观看区包括：

位于与所述显示面板相距第一观看距离处的观看区；以及

位于与所述显示面板相距第二观看距离处的观看区，

其中，所述第二观看距离大于所述第一观看距离。

4.根据权利要求3所述的多视图自动立体图像显示器，其中，沿着所述第一观看距离设置的观看区中看到的视图图像之间的视图差异，大于沿着所述第二观看距离设置的观看区中看到的视图图像之间的视图差异。

5.根据权利要求4所述的多视图自动立体图像显示器，其中，当通过第一观看区中的观看者的右眼看到第一视图图像和第二视图图像，并且通过第二观看区中的观看者的左眼看到所述第二视图图像和第三视图图像的时候，

所述观看距离延伸控制器：

将所述第一观看区中的第二视图图像数据转换为第一视图图像数据，

以及

将所述第二观看区中的第二视图图像数据转换为第三视图图像数据。

6.根据权利要求3所述的多视图自动立体图像显示器，其中，沿着所述第一观看距离设置的观看区中看到的视图图像之间的视图差异，等于沿着所述第二观看距离设置的观看区中看到的视图图像之间的视图差异。

7.根据权利要求6所述的多视图自动立体图像显示器，其中，所述观看距离延伸控制器将通过右眼感知的视图图像或者通过左眼感知的视图图像，转换为在右眼视图图像和左眼视图图像中共同看到的视图图像。

8.根据权利要求7所述的多视图自动立体图像显示器，其中，当通过第一观看区中的观看者的右眼看到第一视图图像和第二视图图像，并且通过第二观看区中的观看者的左眼看到所述第二视图图像和第三视图图像的时候，

所述观看距离延伸控制器将第三视图图像数据转换为第二视图图像数据，然后将所述第二视图图像数据转换为第一视图图像数据。

9.根据权利要求1所述的多视图自动立体图像显示器，其中，如果确定观看者位于与伪立体观看位置相对应的观看区中，则所述观看距离延伸控制器将所述多视图图像数据的至少一些转换为以正常立体视觉看到的视图图像数据。

10.根据权利要求9所述的多视图自动立体图像显示器，其中，如果将观看者的右眼和左眼所位于的观看区检测为其中以伪立体视觉看到立体图像的观看区，则可以将多视图图像数据的每一视图图像数据移位I个视图，其中I是正整数。

11.一种控制多视图自动立体图像显示器的最佳观看距离的方法，所述多视图自动立体图像显示器包括用于显示多视图图像数据的显示面板，用于写入所述多视图图像数据的显示面板驱动器，用于将所述多视图图像数据的光轴分隔开的3D光学元件，所述方法包括：

感测观看者的双眼位置；

通过将观看者的所述双眼位置与预先确定的观看区的位置信息相比较，来检测观看者的双眼所位于的观看区；以及

根据观看者的双眼所位于的观看区的位置的变化，选择性地对至少一些的所述多视图图像数据进行转换。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述选择性地转换包括：

如果确定在观看者的双眼所位于的观看区中没有适当地观看立体图像，则将至少一些的所述多视图图像数据转换为不同的视图图像数据，以及

如果确定观看者位于与伪立体观看位置相对应的观看区中，则将至少一些的所述多视图图像数据转换为以正常立体视觉看到的视图图像数据。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述观看区包括：

位于与所述显示面板相距第一观看距离处的观看区；以及

位于与所述显示面板相距第二观看距离处的观看区，

其中，所述第二观看距离大于所述第一观看距离。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述选择性地转换还包括：

将至少一些的所述多视图图像数据转换为不同的视图图像数据，使得沿着所述第一观看距离设置的观看区中看到的视图图像之间的视图差异，大于沿着所述第二观看距离设置的观看区中看到的视图图像之间的视图差异。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述选择性地转换还包括：

当通过第一观看区中的观看者的右眼看到第一视图图像和第二视图图像，并且通过第二观看区中的观看者的左眼看到所述第二视图图像和第三视图图像的时候，

将所述第一观看区中的第二视图图像数据转化为第一视图图像数据，以及将所述第二观看区中的第二视图图像数据转换为第三视图图像数据。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述选择性地转换还包括：

将至少一些的所述多视图图像数据转换为不同的视图图像数据，使得沿着所述第一观看距离设置的观看区中看到的视图图像之间的视图差异，等于沿着所述第二观看距离设置的观看区中看到的视图图像之间的视图差异。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述选择性地转换还包括：

将通过右眼感知的视图图像或者通过左眼感知的视图图像，转换为在右眼视图图像和左眼视图图像中共同看到的视图图像。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述选择性地转换还包括：

当通过第一观看区中的观看者的右眼看到第一视图图像和第二视图图像，并且通过第二观看区中的观看者的左眼看到所述第二视图图像和第三视图图像的时候，

将待提供到所述显示面板的第三视图图像数据转换为第二视图图像数据，以及

将所述第二视图图像数据转换为第一视图图像数据。

19.根据权利要求11所述的方法，其中所述选择性地转换包括：

如果确定观看者位于与伪立体观看位置相对应的观看区中，则将至少一些的所述多视图图像数据转换为以正常立体视觉看到的视图图像数据。

20.根据权利要求19的方法，其中所述选择性地转换还包括：

如果将观看者的右眼和左眼所位于的观看区被检测为其中以伪立体视觉看到立体图像的观看区，则可以将多视图图像数据的每一视图图像数据移位I个视图，其中I是正整数。

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