CN103841398A - 显示三维图像的方法及执行该方法的三维图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了显示三维图像的方法及执行该方法的三维图像显示装置。一种三维图像显示装置包括：面板，所述面板包括多个像素并且显示图像；确定相对视角的相对视角确定部，其中，所述相对视角是观看者相对于所述面板的相对角；以及光转换部，基于所述相对视角将所述面板上的所述图像传输给所述观看者的左眼和右眼，其中，所述光转换部包括基本布置成矩阵形式的多个光转换单元并且产生图案。

Description

显示三维图像的方法及执行该方法的三维图像显示装置

技术领域

本发明的示例性实施方式涉及显示三维（“3D”）图像的方法以及执行该方法的3D图像显示装置。更具体地，本发明的示例性实施方式涉及基于观看者的视点变化显示3D图像的方法以及执行该方法的3D图像显示装置。

背景技术

各种技术应用于显示装置以显示3D图像。例如，显示装置可以是使用对应于驱动周期交替打开观看者的左眼和右眼的快门式眼镜类型、使用偏振片的薄膜偏振式（“FPR”，不闪式）类型和自动立体型。

在上述类型的显示装置中，当观看者的两只眼睛的角度被设定为基本等于显示面板的角度时，观看者能够识别3D图像。

当观看者的两只眼睛的角度相对于显示面板的角度倾斜时，由于在FPR类型中眼镜的偏振角与显示面板的偏振角的差异，会导致图像的亮度大幅降低，并且由于在自动立体类型中观看者的眼睛的位置变化，会导致不能将3D图像显示给观看者。

当观看者的眼睛的角度相对于显示面板的角度倾斜时，观看者的双眼视差角度不等于显示在显示面板上的图像的双眼视差角度。

当在自动立体类型中观看者的眼睛的角度相对于显示面板的角度倾斜时，对于3D图像，观看者的左眼和右眼的视点发生改变，从而使得不能有效地区分左图像和右图像。

发明内容

本发明的示例性实施方式提供一种基于观看者的视点变化显示优化的三维（“3D”）图像的方法。

本发明的示例性实施方式提供用于执行显示3D图像的方法的显示装置。

在根据本发明的3D图像显示装置的示例性实施方式中，3D图像显示装置包括具有多个像素并且显示图像的面板；确定相对视角的相对视角确定部，其中，相对视角是观看者相对于面板的相对角；以及光转换部，基于相对视角将面板上的图像传输至观看者的左眼和右眼，其中，光转换部包括基本被布置成矩阵形式的多个光转换单元并且产生图案。

在示例性实施方式中，图案可基于相对视角倾斜。

在示例性实施方式中，可基于观看者距面板的距离对图案进行调整。

在示例性实施方式中，图案可以是包括条形透射区域的屏障图案。在此实施方式中，当观看者距面板的距离增加时，图案的相邻透射区域之间的间隙会增加。

在示例性实施方式中，图案可以是包括曲线状的透射区域的屏障图案。在此实施方式中，当观看者距面板的距离增加时，图案的相邻透射区域之间的间隙会增加。在此实施方式中，当观看者距面板的距离增加时，图案的曲率会增加。

在示例性实施方式中，图案可以是包括折线形状的透射区域的屏障图案。当观看者距面板的距离增加时，图案的相邻透射区域之间的间隙会增加。在此实施方式中，当观看者距面板的距离增加时，折线形状的弯曲角减小。

在示例性实施方式中，可基于观看者距面板的像素的距离对图案进行调整。

在显示3D图像的方法的示例性实施方式中，该方法包括确定相对视角并且基于相对视角输出补偿图像，其中，相对视角是观看者相对于显示3D图像的面板的相对角度。

在示例性实施方式中，面板可包括显示图像的图像显示面板和设置在图像显示面板上的屏障面板，其中，屏障面板包括产生屏障图案的多个屏障单元，在此实施方式中，基于相对视角输出补偿图像可包括基于相对视角控制屏障图案。

在示例性实施方式中，屏障单元可基本被布置成矩阵形式。

在示例性实施方式中，屏障图案可具有基本彼此平行的多个条形图案。

在示例性实施方式中，可基于相对视角调整条形图案的宽度以及条形图案的间隙。

在示例性实施方式中，当相对视角减小时，条形图案的宽度以及条形图案的间隙会减小。

在示例性实施方式中，确定相对视角包括确定面板相对于重力方向的绝对角；确定观看者的眼球相对重力的方向的绝对角；并且使用面板的绝对角和观看者的眼球的绝对角计算相对视角。

在示例性实施方式中，确定面板的绝对角可包括使用附接至面板的面板传感器。

在示例性实施方式中，确定观看者的眼球的绝对角可包括使用检测观看者的眼球的传感器。

在示例性实施方式中，确定观看者的眼球的绝对角可包括使用观看者的眼镜中的传感器。

在示例性实施方式中，确定相对视角可包括使用面板中的传感器，其中，该传感器检测观看者的眼球。

在示例性实施方式中，基于相对视角输出补偿图像可包括使用指向性背光单元在对应于观看者的视点的光路上提供光。在此实施方式中，指向性背光单元可包括被独立驱动并且基本被布置成矩阵形式的多个背光部分。在此实施方式中，指向性背光单元可以以对应于相对视角的倾斜方向被驱动。

在示例性实施方式中，基于相对视角输出补偿图像可包括使用液晶透镜面板提供对应于观看者的视点的图像。在此实施方式中，液晶透镜面板可包括被独立驱动并且基本布置成矩阵形式的多个液晶透镜。在此实施方式中，可在对应于相对视角的倾斜方向上驱动液晶透镜面板。

在该示例性实施方式中，基于相对视角输出补偿图像可包括补偿基于相对视角产生的3D图像的图像方向。

在示例性实施方式中，补偿图像方向可包括在对应于相对视角的方向上，使针对观看者的左图像和右图像彼此之间的距离增大。

在示例性实施方式中，该方法可进一步包括检测观看者相对于面板的相对位置并且基于观看者的相对位置补偿图像。

在示例性实施方式中，基于观看者的相对位置补偿图像可包括通过数据转换方法，基于观看者的相对位置在显示给观看者的图像中重新构建物体的一部分。

在示例性实施方式中，该方法可进一步包括检测观看者的眼球之间的距离并且基于观看者的眼球之间的距离补偿图像。

在示例性实施方式中，当眼球之间的距离小于预定距离时，可以对近处的图像的左图像和右图像进行补偿以在3D图像数据中彼此重叠。

在示例性实施方式中，当眼球之间的距离与预定距离基本相同时，可以对中心图像的左图像和右图像进行补偿以在3D图像数据中彼此重叠。

在示例性实施方式中，当眼球之间的距离大于预定距离时，可以对远处的图像的左图像和右图像进行补偿以在3D图像数据中彼此重叠。

在示例性实施方式中，该方法可以进一步包括检测观看者的晶状体的厚度并且基于观看者的晶状体的厚度补偿图像。

在示例性实施方式中，当观看者的晶体状的厚度大于预定厚度时，可以对近处的图像的左图像和右图像进行补偿以在3D图像数据中彼此重叠。

在示例性实施方式中，当观看者的晶状体的厚度小于预定厚度时，可以对远处的图像的左图像和右图像进行补偿以在3D图像数据中彼此重叠。

在示例性实施方式中，该方法可进一步包括确定图像源。

在示例性实施方式中，图像源包括立体摄像机图像、二维（“2D”）图像和3D渲染图像。在此实施方式中，立体摄像机图像可包括对应于观看者的左眼的左图像的第一摄像机图像以及对应于观看者的右眼的右图像的第二摄像机图像。在此实施方式中，3D渲染图像可包括对应于多个视点的多个图像。

在示例性实施方式中，该方法可进一步包括当图像源为立体摄像机图像时，根据相对视角重新布置第一摄像机图像和第二摄像机图像。

在示例性实施方式中，该方法可进一步包括当图像源为2D图像时，将2D图像转换成对应于相对视角的左图像和右图像。

在示例性实施方式中，该方法可进一步包括当图像源为3D渲染图像时，基于观看者的位置补偿3D渲染图像以产生位置补偿的3D渲染图像，并且将位置补偿的3D渲染图像转换成对应于相对视角的左图像和右图像。

根据显示3D图像的方法以及用于执行该方法的显示装置的示例性实施方式，使用绝对面板角度和绝对观看者角度确定相对视角，并且使用相对视角显示图像，从而使得当观看者相对于显示面板相对倾斜时，观看者能够有效地识别3D图像。

在此实施方式中，基于相对视角驱动例如屏障面板、指向性背光单元以及液晶透镜等光转换单元，从而使得当观看者相对于显示面板相对倾斜时，观看者可以有效地识别3D图像。

在此实施方式中，基于观看者的眼球之间的距离与观看者的晶状体的厚度补偿3D图像，从而使得观看者可以有效地识别3D图像。

附图说明

通过参照附图详细地描述示例性实施方式，本发明的上述特征以及其他特征将变得更为显而易见，附图中：

图1是示出了根据本发明的显示三维（“3D”）图像的方法的示例性实施方式的概念图；

图2是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法中确定面板的角度的方法的示例性实施方式的概念图；

图3是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法中确定观看者的角度的方法的示例性实施方式的概念图；

图4是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法中确定观看者的角度的方法的示例性实施方式的概念图；

图5是示出了根据本发明的显示3D图像的方法的示例性实施方式的概念图；

图6A至图6C是示出了在图5的显示3D图像的方法中屏障面板的变化的概念图；

图7A至图7B是示出了在图5的显示3D图像的方法中屏障面板的补偿的概念图；

图8是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法中驱动背光单元的方法的示例性实施方式的概念图；

图9是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法中驱动液晶透镜的方法的示例性实施方式的概念图；

图10A至图10D是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法的示例性实施方式中3D图像的补偿的概念图；

图11A至图11C是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法的示例性实施方式中3D图像的补偿的概念图；

图12A和图12B是示出了根据本发明示例性实施方式的用于显示3D图像的方法的示例性实施方式的概念的概念图；

图13A至图13C是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法的示例性实施方式中3D图像的补偿的概念图；

图14A和图14B是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法的示例性实施方式中3D图像的补偿的概念图；

图15是示出了根据本发明的3D图像显示装置的示例性实施方式的概念图；

图16A和图16B是示出了基于观看者距面板的距离驱动图15的屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图；

图17是示出了基于观看者距像素的距离驱动图15中屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图；

图18A和图18B是示出了根据本发明的基于相对视角驱动屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图；

图19A和图19B是示出了基于观看者距像素的距离驱动图18A中屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图；

图20A和20B是示出了根据本发明的基于相对视角驱动屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图；

图21A和图21B是示出了基于观看者距像素的距离驱动图20A中屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图；

图22是示出了根据本发明的3D图像显示装置的可替换示例性实施方式的概念图；以及

图23是示出了根据本发明的3D图像显示装置的另一可替换示例性实施方式的概念图。

具体实施方式

下文中，将参照附图更完整地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施方式。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，并不应解释为受本文所阐述的实施方式的限制。更确切地，这些实施方式被提供以使本公开详尽和完整，以及将本发明的范围完整地传达给本领域技术人员。全文中，相似的参考标号表示相似的元件。

应当理解的是，当提及元件或者层“在另一元件或者层上”、“连接至”或者“耦接至”另一元件或者层时，其可以直接在另一元件或者层上、直接连接至或者直接耦接至另一元件或者层，或者可以存在中间元件或者层。相反，当提及元件“直接在另一元件或者层之上”、“直接连接至”或者“直接耦接至”另一元件或者层，不存在中间元件或者层。全文中，相似的参考标号表示相似的元件。如文中所使用的，术语“和/或”包括一个或者多个相关所列项目的任意和全部组合。

应当理解的是，尽管可在本文中使用术语第一、第二等描述各种元件、组件、区域、层和/或部分、然而，这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受限于这些术语。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或者部分与另一元件、组件、区域、层或者部分区分开。因此，在不背离本发明的教导的前提下，以下讨论的第一元件、组件、区域、层或者部分可以被称为第二元件、组件、区域、层或者部分。

为便于描述，本文中可使用诸如“之下”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等空间关系术语，来描述如图中所示的一个元件或者特征与其他元件或者特征的关系。应当理解的是，空间关系术语旨在涵盖除了图中描绘的方位之外的使用或者操作中的设备的不同方位。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或者特征“下面”或者“之下”的元件将被定位为在其他元件或者特征“上面”。因此，示例性术语“下面”可涵盖上面和下面这两个方位。设备可以被定位为其他方位（旋转90度或者处于其他方位），且本文中使用的空间关系描述语可被相应地解释。

本文中所使用的术语仅出于描述具体实施方式的目的，且并不旨在限制本发明。如本文中所使用的，单数形式“一（a）”、“一个（an）”和“该（the）”旨在包括复数形式，除非上下文清楚地表示并非如此。应当进一步理解的是，术语“包括（includes）”和/或“包含（including）”当被用于本说明书时，用于指明所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一个或者多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/其组的存在或者添加。

除非另有定义，否则本文中使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）均具有与本发明所属技术领域中的技术人员通常所理解的相同的含义。应当进一步理解的是，诸如在通用词典中定义的那些术语的术语应当被解释为具有与其在相关技术背景中的含义相一致的含义，且不以理想化或者过于正式的方式来解释，除非文中明确地如此定义。

本文中参照截面示图描述了示例性实施方式，该截面示图是理想化实施方式的示意性示图。这样，可预期例如制造技术和/或公差所导致的示图的形状的变化。因此，文中所描述的实施方式不应解释为限于本文所示的区域的具体形状，而应包括由于例如制造所导致的形状上的偏差。例如，被示出或者被描述为平坦的区域通常可以具有粗糙的和/非线性的特征。此外，所示的锐角可以被圆化。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，且其形状不旨在示出区域的精确形状，并且不旨在限制本文所述的权利要求的范围。

除非本文中指出并非如此或者上下文明显矛盾，否则可按适当的顺序执行文中描述的所有方法。任何和所有示例或者示例性语言（例如“诸如”）的使用仅为了更好地阐明本发明，且除非另外声明否则并不限制本发明的范围。本说明书中的语言不应被解释为表示任何未声明的元件对于实施来说是必须的。

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。

图1是示出了根据本发明的显示三维（“3D”）图像的方法的示例性实施方式的概念图。

参照图1，显示3D图像的方法的示例性实施方式包括确定相对视角θ并且基于相对视角θ输出转换的图像。相对视角θ被定义为观看者400的两个眼球相对于面板100的角度。在示例性实施方式中，相对视角θ被定义为连接观看者400的两个眼球的直线相对于面板100的方向（例如，面板100的水平线）的角度。在此实施方式中，确定相对视角θ包括确定面板100的绝对角；确定观看者400的眼球的绝对角以及使用面板100的绝对角和观看者400的眼球的绝对角计算相对视角θ。

在实施方式中，在包括面板100的显示设备是移动装置的情况下，面板100相对于水平方向（例如，基本垂直于重力方向的方向）倾斜。因此，在此实施方式中，面板100可以以倾斜状态显示图像200。在一个示例性实施方式中，例如，使用设置在面板100上的传感器可以确定面板100的方向D100。

观看者400有时会以相对于水平方向的倾斜角观看面板100。可以使用各种方法确定观看者400的倾斜方向D400（也被称为“观看方向”）。为了显示3D图像，向观看者的左眼和观看者的右眼提供不同的图像，并且观看者识别3D图像。在示例性实施方式中，执行观看者相对于显示面板100的相对角θ（例如，相对视角）的确定，以有效地为观看者的左眼和右眼提供不同的图像。在此实施方式中，当观看者400相对于面板100倾斜一角度时，可以基于相对视角θ有效地显示3D图像。

图2是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法中确定面板的角度的方法的示例性实施方式的概念图。

参照图2，在示例性实施方式中，面板100包括面板传感器150。面板传感器150设置在面板100的一部分中。面板传感器150测量面板100的倾斜方向D100。使用面板100的方向D100确定面板100的绝对角（例如，面板100相对于重力方向的角度）。在一个实施方式中，例如，面板传感器150可以是重力传感器，但并不局限于此。在可替换的示例性实施方式中，测量面板100的方向的各个传感器中的至少一个可以包含在面板传感器15中。

图3是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法中确定观看者的角度的方法的示例性实施方式的概念图。

参照图3，在示例性实施方式中，可以使用眼球传感器测量观看者400的眼球410和眼球420的倾斜方向D400。在此实施方式中，基于由眼球传感器测量出的观看者400的眼球410和眼球420之间的直线相对于重力方向的绝对角（例如，观看者的眼球410和眼球420相对于重力方向的角度），来测量观看者100的倾斜方向D400。在可替换的示例性实施方式中，通过设置在面板上的测量装置（例如，摄像机），来确定观看者的眼球410和眼球420的相对位置。可基于测量装置的倾斜度，来计算观看者400的眼球410和眼球420的倾斜方向D400，其中测量装置确定观看者400的眼球410和眼球420的相对位置，从而确定观看者400相对于重力方向的倾斜方向D400。

在示例性实施方式中，当确定观看者400的绝对角时，使用面板100的绝对角可以确定相对视角θ。在此实施方式中，使用相对视角θ转换图像200，从而使得观看者有效地识别3D图像。

在示例性实施方式中，在眼球传感器设置在（例如，附接至）面板100上时，可以使用位于面板100上的眼球传感器确定相对视角θ。当面板100倾斜时，眼球传感器也倾斜与面板100的倾斜角基本相同的角。因此，由倾斜的眼球传感器确定的观看者的角度基本等于相对视角θ。

图4是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法中确定观看者的角度的方法的示例性实施方式的概念图。

参照图4，在显示3D图像的方法中确定观看者的角度的方法的示例性实施方式使用了包含在用于3D图像的眼镜300中的传感器310，其中眼镜300用于显示3D图像。在此实施方式中，在眼镜300用于显示3D图像的情况下，使用眼镜300的传感器310可确定观看者的绝对角。传感器310可执行与设置在图2的面板100中的传感器150的功能基本类似的功能。在一个示例性实施方式中，例如，传感器310可以是重力传感器。

在示例性实施方式中，使用眼镜300中的传感器310可以确定观看者400的倾斜方向D400，并且使用观看者400的倾斜方向D400可确定观看者400的眼球410和眼球420的绝对角。

在一个示例性实施方式中，例如，当观看者倾斜而面板100未倾斜时，相对视角θ与观看者的绝对角基本相同。因此，当面板100的角度被固定时，使用传感器310可以确定相对视角θ。

图5是示出了根据本发明的显示3D图像的方法的示例性实施方式的概念图；

参照图5，在示例性实施方式中，显示3D图像的方法包括使用诸如屏障面板110的光转换部件。在此实施方式中，屏障面板100可以设置在显示图像的显示面板100上。屏障面板110产生屏障图案。

在使用屏障面板110显示3D图像的方法的示例性实施方式中，屏障图案可以对应于由观看者400的倾斜方向D400以及面板100的倾斜方向D100确定的相对视角θ倾斜，以有效地显示3D图像。在此实施方式中，左图像200L和右图像200R沿着倾斜的屏障图案交替地显示给观看者400。左图像200L与右图像200R之间的间隙基本等于观看者400的左眼400L与右眼400R之间的间隙，从而使得左眼400L和右眼400R可以看到不同的图像。因此，观看者400可以通过左眼400L与右眼400R识别3D图像。

在示例性实施方式中，屏障面板110包括基本被布置成矩阵形式的光转换单元（例如，单位屏障），并且控制提供给屏障面板110的下表面的光的透射率。在示例性实施方式中，如图5所示，屏障图案可包括屏障的条形图案。屏障在预定方向（例如，屏障图案的倾斜方向）上延伸。使屏障彼此分开。屏障面板110控制基本被布置成矩阵形式的单位屏障，从而使得屏障的条形图案可被控制为具有各种倾斜角。

在可替换的示例性实施方式中，例如，屏障面板110可以产生圆形屏障图案或者矩形屏障图案，以基于将要显示的图像提供各种3D图像。在此实施方式中，如上所述，屏障面板110控制基本被布置成矩阵形式的屏障单元，从而使得可以有效地产生各种屏障图案。

图6A至图6C是示出了在图5的显示3D图像的方法中屏障面板110的改变的概念图。

在图6A至图6C中，屏障面板110基于相对视角θ产生具有不同倾斜角的多个屏障图案110a、110b和110c。在示例性实施方式中，屏障图案110a、110b和110c包括基于相对视角θ在预定方向D110a、D110b和D110c上延伸的条形图案。通过独立地控制屏障面板110的每个屏障单元以遮挡光或者使光透过，屏障面板110中基本被布置成矩阵形式的屏障单元产生光屏障图案110a、110b和110c。在此实施方式中，屏障图案110a、110b和110c可具有各种形状和各个方向。在此实施方式中，随着相对视角θ改变，基于相对视角θ屏障图案110a、110b和110c也改变，从而使得显示装置可以基于相对视角θ的改变有效地显示3D图像。

图7A至图7B是示出了在图5中显示3D图像的方法中补偿屏障面板110的概念图。

参照图7A，3D图像201经由屏障面板110从显示面板传输至观看者400。基于观看者400的左眼400L与右眼400R之间的距离D可调整屏障面板110的屏障图案。基于屏障的宽度以及屏障图案中相邻屏障之间的间隙，可调整用于观看者400的左眼400L的图像与用于观看者400的右眼400R的图像之间的间隙。

在示例性实施方式中，当观看者400相对于面板100相对倾斜时，观看者400的左眼400L与右眼400R之间的距离D在面板100的方向D100上减小，并且基于观看者400的左眼400L与右眼400R之间减小的距离D，调整用于观看者400的左眼400L的左图像201L与用于观看者400的右眼400R的右图像201R之间的间隙。在此实施方式中，左图像201L可以显示给观看者400的左眼400L并且右图像201R可以显示给观看者400的右眼400R。

在此实施方式中，当观看者400的左眼400L与右眼400R之间的距离D在面板100的方向D100上改变时，通过基于观看者400的左眼400L与右眼400R之间的距离D调整屏障之间的间隙，来调整左图像201L与右图像201R之间的间隙。当观看者400的左眼400L与右眼400R之间的距离D减小时，屏障的宽度与屏障图案中相邻屏障之间的间隙也减小。当观看者400的左眼400L与右眼400R之间的距离D增加时，屏障的宽度与屏障图案中相邻屏障之间的间隙也增加。

在面板100的方向D100上观看者400的左眼400L与右眼400R之间的距离D可以使用相对视角θ确定。通过将相对视角θ应用于人的两眼的平均距离可以确定在面板100的方向D100上观看者400的左眼400L与右眼400R之间的距离D。在示例性实施方式中，如上所述，使用相对视角θ可以控制屏障的宽度以及相邻屏障之间的间隙。

参照图7B，随着左眼400L与右眼400R之间的距离D’减小，屏障110’的宽度以及屏障图案中相邻屏障110’之间的间隙减小。通过相对视角θ可以检测左眼400L与右眼400R之间的距离D’的改变。使用相对视角θ调整屏障110’的宽度以及屏障图案中相邻屏障110’之间的间隙。因此，显示面板100上的图像202有效地显示给观看者400的左眼400L和右眼400R。在一个示例性实施方式中，例如，随着屏障110’的宽度以及屏障图案中相邻屏障110’之间的间隙减小，左图像202L与右图像202R的周期减小。在此实施方式中，当左眼400L与右眼400R之间的距离D’减小时，左图像202L有效地显示给观看者400的左眼400L并且右图像202R有效地显示给观看者400的右眼400R。

图8是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法中驱动背光单元的方法的示例性实施方式的概念图。

参照图8，使用显示3D图像的方法的示例性实施方式显示3D图像的显示装置包括光转换部件，例如，指向性背光单元500。指向性背光单元500发出光，并且光沿着光路传播至观看者400的视点。指向性背光单元500包括多个光转换单元，例如，多个背光部分510。背光部分510可被独立驱动，从而使得使用指向性背光单元500可以向观看者400的左眼400L与右眼400R提供不同的图像。被独立驱动的背光部分510可基本被布置成矩阵形式。指向性背光单元500在对应于相对视角θ的倾斜方向上被驱动。指向性背光单元500具有将光导向观看者400的右眼400R的右眼部分530以及将光导向观看者400的左眼400L的左眼部分540，从而使得将左图像203L显示给观看者400的左眼400L并且将右图像203R显示给观看者400的右眼400R。

在示例性实施方式中，具有矩阵形式的指向性背光单元500的背光部分510对应于相对视角θ被独立驱动，从而使得在观看者400相对于显示面板100倾斜时，可以显示倾斜的3D图像。

图9是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法中驱动液晶透镜的方法的示例性实施方式的概念图；

参照图9，显示3D图像的方法的示例性实施方式可以由包括诸如液晶透镜面板600的光转换部件的显示装置执行。液晶透镜面板600包括多个光转换单元，例如，基本被布置成矩阵形式的多个液晶透镜610。液晶透镜面板600的功能基本类似于图5中屏障面板110的功能。屏障面板110遮挡图像的一部分以向观看者的左眼400L与右眼400R提供不同的图像。液晶透镜面板600折射光以向观看者的左眼400L与右眼400R提供不同的图像。液晶透镜面板600包括折射光以产生左图像204L的左眼部分630以及折射光以产生右图像204R的右眼部分640。对应于相对视角θ产生液晶透镜610的图案。

可以基于相对视角θ控制矩阵形式的液晶透镜面板600中的液晶透镜610，从而使得当观看者400相对于显示面板100倾斜时可以有效地显示3D图像。

图10A至图10D是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法的示例性实施方式中3D图像的补偿的概念图；

利用用于观看者400的左眼400L的左图像与用于观看者400的右眼400R的右图像之间的差异显示3D图像。用于3D图像的显示装置显示向观看者400的左眼400L所展示的物体的图像以及向观看者400的右眼400R所展示的物体的图像。因此，左图像和右图像在基本平行于连接观看者400的左眼400L与右眼400R的直线的方向上彼此分开。

显示3D图像的方法可进一步包括确定图像源。在一个示例性实施方式中，例如，图像源可以是立体摄像机图像、2D图像和3D渲染图像中的一个。

在示例性实施方式中，当图像源是立体摄像机图像时，图像源包括对应于用于观看者400的左眼400L的左图像的第一摄像机图像以及对应于用于观看者400的右眼400R的右图像的第二摄像机图像。

在示例性实施方式中，当图像源为立体摄像机图像时，图像处理器对应于相对视角θ重新布置第一摄像机图像和第二摄像机图像以显示3D图像。

在示例中，当图像源为2D图像时，图像源是单一图像。单一2D图像被转换成用于观看者400的左眼400L的左图像以及用于观看者400的右眼400R的右图像，以显示3D图像。

在示例性实施方式中，当图像源为2D图像时，图像处理器产生对应于相对视角θ的左图像和右图像以显示3D图像。

3D渲染图像包括用于多个视点的多个图像。因此，3D渲染图像与2D图像相比包括更多的信息。

在示例性实施方式中，当图像源是3D渲染图像时，图像源可根据观看者400相对于显示面板100的位置提供各种图像。

当图像源是3D渲染图像时，图像处理器根据观看者400的位置补偿3D渲染图像并且产生位置补偿的3D渲染图像。在一个示例性实施方式中，例如，图像处理器可根据观看者400的位置调整图像的坐标。图像处理器将位置补偿的3D渲染图像转换成将要显示给观看者400的左眼400L的左图像以及将要显示给观看者400的右眼400R的右图像。图像处理器产生对应于相对视角θ的左图像和右图像以显示3D图像。

参照图10A，当观看者400的左眼400L和右眼400R具有观看方向D400时，图像205被设置在图像方向D205上。左眼400L与右眼400R的眼球可以在横向方向D400L和D400R而非垂直方向上移动，从而使得图像205在图像方向D205上彼此分开。可以基于相对视角θ补偿图像205的图像方向D205。在一个示例性实施方式中，例如，用于观看者400的左图像与右图像可以在对应于相对视角θ的方向上彼此分开。

参照图10B，面板100可以不倾斜，但是观看者400可以在观看方向D400上倾斜。在补偿方向D206上补偿图像206。基于相对视角θ确定补偿方向D206。基于相对视角θ在补偿方向D206上补偿图像206中的左图像与右图像。

参照图10C，观看者400可以不倾斜，但是面板100可以倾斜。在补偿方向D207上补偿图像207。基于相对视角θ确定补偿方向D207。

参照图10D，观看者400和面板100中的每个均可倾斜。在图10D中，观看者400在相对于重力方向的第一方向上倾斜，并且面板100在相对于重力方向的第二方向上倾斜。在补偿方向D208上补偿图像208。基于相对视角θ确定补偿方向D208。

如图10D所示，观看者400与面板100可以在相对的方向上倾斜，但是并不局限于此。观看者400与面板100可以在相同的方向上倾斜。

如图10B和图10C所示，观看者400与面板100可以以不同角度倾斜，但是并不局限于此。观看者400与面板100可以倾斜相同角度。在一个示例性实施方式中，例如，当观看者400与面板100倾斜相同角度时，相对视角θ约为零，从而使得可以不补偿面板100中的图像208。

图11A至图11C是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法的示例性实施方式中3D图像的补偿的概念图。

在示例性实施方式中，如图11A至图11C所示，图像源可以是3D渲染图像。在此实施方式中，基于观看者400相对于面板100的相对位置，操作3D图像的补偿。在此实施方式中，检测观看者400相对于面板100的相对位置。基于观看者400的相对位置补偿3D图像200a、200b和200c。基于观看者400的相对位置，通过数据转换方法重新构建显示给观看者400的物体的一部分。

参照图11A，观看者400可相对于面板100位于左侧。当观看者400相对于面板100位于左侧时，观看者400可进一步观看物体的左侧部分。因此，补偿图像200a进一步包括物体的左侧部分。3D渲染图像包括对应于观看者400的各种相对位置的各种数据，从而使得可基于观看者400的相对位置重新构建图像。补偿图像200a可以包括未显示给位于面板100中心部的正面的部分。与常规2D图像相比，3D渲染图像包括另外的数据。3D渲染图像可以包括左侧图像、右侧图像、上侧图像和下侧图像。

参照图11B，观看者400可相对于面板100位于右侧。当观看者400相对于面板100位于右侧时，观看者400可进一步观看物体的右侧部分。因此，补偿图像200b进一步包括物体的右侧部分。

参照图11C，观看者400可相对于面板100位于下侧。当观看者400相对于面板100位于下侧时，观看者400可进一步观看物体的下侧部分。因此，补偿图像200b进一步包括物体的下侧部分。

图12A与图12B是示出了根据本发明的用于显示3D图像的方法的示例性实施方式的概念的概念图。

参照图12A和图12B，3D图像209包括左图像209L与右图像209R。当观看者使用左眼和右眼观看处于一位置的物体时，左眼的视点与右眼的视点彼此不同，从而使得显示给左眼和右眼的图像是不同的。在一个示例性实施方式中，例如，用于左眼和右眼的物体的长距离图像的差异可以小于用于左眼和右眼的物体的短距离图像的差异。在示例性实施方式中，准备左图像209L与右图像209R，并且将左图像209L和右图像209R的组合图像209LR输出给观看者，从而使得观看者识别3D图像。检测观看者的眼球之间的距离并且可以基于观看者的眼球之间的距离调整图像数据。在此实施方式中，当显示包括如图12B中所示的重叠图像的组合图像209LR时，左图像209L与右图像209R分别呈现给观看者的左眼和右眼。

图13A至图13C是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法的示例性实施方式中3D图像的补偿的概念图。

参照图13A，当观看者观看近处的图像（例如，‘C’）时，观看者的眼球彼此靠近地移动。观看者的眼球无意识地移动为彼此接近以观看近处的图像，但是由于观看者的眼疲劳，故不能长时间的保持眼球相接近的位置。在示例性实施方式中，可以基于观看者在舒适的状态下识别3D图像的眼球之间的距离，测量观看者的眼球之间的距离以及调整图像数据以有效地防止或者充分减缓眼疲劳。

再次参照图13A，观看者使两只眼睛的眼球朝向中心部分集中以观看近处的图像，例如，‘C’。当眼球的距离小于诸如眼球的正常距离的预定距离时，补偿3D图像数据211LR中近处的图像C的左图像和右图像以彼此重叠。因此，输出包括近处的图像C的重叠左图像和右图像的补偿图像211LRa，从而使得观看者可以以眼球正常距离观看近处的图像C。

参照图13B，在示例性实施方式中，当观看者观看诸如‘B’的中间图像或者中心图像时，眼球的距离维持在正常距离，从而使得不补偿3D图像数据。在一个实施方式中，例如，当观看者观看诸如‘B’的中间图像或者中心图像时，3D图像数据212LR可以与补偿图像212LRa基本相同。

参照图13C，与眼球正常距离相比，观看者可以使两只眼睛的眼球彼此远离，以观看诸如‘A’的远处的图像。然而，观看者不能有效地使眼球的位置彼此远离。在示例性实施方式中，相比于眼球的距离小于眼球的正常距离的情形，当眼球的距离大于眼球的正常距离时可以补偿图像数据。在此实施方式中，当眼球的距离大于眼球的正常距离时，可以补偿3D图像数据213LR中诸如‘A’的远处的图像的左图像和右图像以彼此重叠。因此，输出具有诸如‘A’的远处的图像的重叠左图像和右图像的补偿图像213LRa，从而使得观看者可以以眼球的正常距离观看诸如‘A’的远处的图像。

图14A和图14B是示出了在根据本发明的显示3D图像的方法的示例性实施方式中补偿3D图像的概念图。

根据示例性实施方式，如图14A与图14B所示，可以基于观看者的晶状体的厚度补偿图像。当观看者观看近处的图像或者远处的图像时，观看者的晶状体的厚度改变。在与图13A至图13C的示例性实施方式类似的方式中，观看者的晶体状的厚度会无意识地改变以观看近处的图像或者远处的图像，从而使得出现眼睛疲劳。当观看者观看近处的图像或者远处的图像时，补偿3D图像以有效地防止或者充分减轻眼睛疲劳，从而使得观看者在舒适的状态下识别3D图像。

参照图14A，观看者的晶体状的厚度410a可以大于预定厚度（例如，观看诸如‘C’的近处的图像时观看者的晶体状的正常厚度410c）。当观看者的晶体状的厚度410a大于观看者的晶状体的正常厚度410c时，补偿3D图像数据214LR中诸如‘C’的近处的图像的左图像和右图像以彼此重叠。因此，输出包括诸如‘C’的近处的图像的重叠左图像和右图像的补偿图像214Ra，从而使得观看者以晶状体的正常厚度410c观看近处的图像C。

参照图14B，观看者的晶体状的厚度410b可以小于观看者的晶体状的正常厚度410c以观看诸如‘A’的远处的图像。当观看者的晶状体的厚度410b小于观看者的晶状体的正常厚度410c时，补偿3D图像数据215LR中诸如‘A’的远处的图像的左图像与右图像以彼此重叠。因此，输出具有诸如‘A’的远处的图像的重叠左图像和右图像的补偿图像215LRa，从而使得观看者可以用晶状体的正常厚度410c观看远处的图像A。

图15是示出了根据本发明的3D图像显示装置的示例性实施方式的概念图。

参照图15，3D图像显示装置的示例性实施方式包括面板100和屏障面板110。面板100包括基本布置成矩阵形式的多个像素。面板100使用像素显示图像。屏障面板110设置在面板100上。屏障面板110选择性地透射和遮挡面板100上的图像以将面板100上的图像传输至观看者400的眼睛。

在一个示例性实施方式中，例如，以时分驱动法驱动面板100和屏障面板110。在帧的第一子帧中，面板100显示左图像并且屏障面板110具有第一透射状态以将面板100上的图像导向观看者400的左眼。在帧的第二子帧中，面板100显示右图像并且屏障面板100具有第二透射状态以将面板100上的图像导向观看者400的右眼。

图16A和图16B是示出了基于观看者400距面板的距离来驱动图15的屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图。图17是示出了基于观看者400距像素的距离来驱动图15的屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图。在此实施方式中，如上所述，屏障面板110具有基本被布置成矩阵形式的多个屏障单元，从而使得屏障面板110可产生各种图案。在示例性实施方式中，如图16A中所示，屏障面板100具有条形图案。参照图6A至图6C在上面描述了屏障面板100的倾斜的条形图案。

参照图15至图17，在示例性实施方式中，基于观看者400距面板100的距离可调整屏障图案。在此实施方式中，基于观看者400距屏障面板110的距离可调整屏障图案。面板100与屏障面板110被设置成彼此基本接近，从而使得观看者400距面板100的距离与观看者400距屏障面板110的距离基本彼此相等。

在一个示例性实施方式中，例如，当观看者400距面板100的距离增加时，屏障图案的相邻透射区域之间的间隙会增加。

在图16A中，当观看者400位于距面板100第一距离D1的位置时，屏障图案的透射区域可以具有第一间隙w1。在图16B中，当观看者400位于距面板100为大于第一距离D1的第二距离D2的位置时，屏障图案的透射区域会具有大于第一间隙w1的第二间隙w2。

在示例性实施方式中，可基于观看者400距面板100的像素的距离调整屏障图案。在一个示例性实施方式中，例如，当观看者400距面板100的像素的距离增加时，屏障图案的相邻透射区域之间的间隙会增加。

在图17中，当观看者400可以位于距面板100的中心部分中的像素第三距离D3的位置时，位于屏障面板110的中心部分中的屏障图案的透射区域会具有第三间隙w3。当观看者400可以位于距面板100的边缘部分的像素为大于第三距离D3的第四距离D4的位置时，屏障面板110的边缘部分中的屏障图案的透射区域会具有大于第三间隙w3的第四间隙w4。

图18A和图18B是示出了根据本发明的基于相对视角驱动屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图。图19A和图19B是示出了基于观看者距像素的距离来驱动图18A中屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图。

在示例性实施方式中，屏障面板110A可具有曲线屏障图案。

参照图18A和图18B，曲线屏障图案被驱动为基于相对视角θ倾斜。

在图18A中，当观看方向D400基本平行于面板100的方向时，曲线屏障图案可基本垂直于观看方向D400。

在图18B中，当观看方向D400相对于面板100的方向倾斜时，曲线屏障图案可倾斜成基本垂直于观看方向D400。

参照图19A和图19B，可基于观看者400距面板100的距离调整屏障图案。

在一个示例性实施方式中，例如，当观看者400距面板100的距离增加时，屏障图案的相邻透射区域之间的间隙会增加。

在图19A中，当观看者400位于距面板100第五距离D5的位置时，屏障图案的透射区域可以具有第五间隙w5。在图19B中，当观看者400位于距面板100为大于第五距离D5的第六距离D6的位置时，屏障图案的透射区域可以具有大于第五间隙w5的第六间隙w6。

在示例性实施方式中，当观看者400距面板100的距离增加时，屏障图案的曲率会减小。

在示例性实施方式中，当观看者400被定位为基本接近于面板100时，屏障图案可具有基本圆形形状。当屏障图案具有基本圆形形状时，则圆形图案的中心点会对应于观看者400相对于面板100的相对位置。当观看者400被定位为基本远离面板100时，则条形图案会具有基本条形形状。

可以基于观看者400距面板100的像素的距离调整屏障图案。在一个示例性实施方式中，例如，当观看者400距面板100的像素的距离增加时，屏障图案的相邻透射区域之间的间隙会增加。

图20A和图20B是示出了根据本发明的基于相对视角驱动屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图。图21A和图21B是示出了基于观看者距像素的距离驱动图20A的屏障面板的方法的示例性实施方式的概念图。

在示例性实施方式中，如图20A和图20B中所示，屏障面板110B具有折线屏障图案。

参照图20A和图20B，折线屏障图案被驱动为基于相对视角θ倾斜。

在图20A中，当观看方向D400基本平行于面板100的方向时，折线屏障图案基本垂直于观看方向D400。

在图20B中，当观看方向D400相对于面板100的方向倾斜时，折线屏障图案可倾斜成基本垂直于观看方向D400。

参照图21A和图21B，可以基于观看者400距面板100的距离调整屏障图案。

在一个示例性实施方式中，例如，当观看者400距面板100的距离增加时，屏障图案的相邻透射区域之间的间隙会增加。

在图21A中，当观看者400位于距面板100第七距离D7的位置时，屏障图案的透射区域可具有第七间隙w7。在图21B中，当观看者400位于距面板100为大于第七距离D7的第八距离D8的不同位置时，屏障图案的透射区域会具有大于第七间隙w7的第八间隙w8。

在此实施方式中，当观看者400距面板100的距离增加时，屏障图案的弯曲角会减小。

在示例性实施方式中，当观看者400被定位成基本接近于面板100时，屏障图案具有非常大的弯曲角。在此实施方式中，当观看者400被定位成基本远离面板100时，屏障图案会具有基本的条形形状。

可基于观看者400距面板100的像素的距离调整屏障图案。在一个示例性实施方式中，例如，当观看者400距面板100的像素的距离增加时，屏障图案的相邻透射区域之间的间隙会增加。

图22是示出了根据本发明的3D图像显示装置的可替换示例性实施方式的概念图。

参照图22，3D图像显示装置包括面板100和指向性背光单元500。面板100包括基本被布置成矩阵形式的多个像素。面板100使用像素显示图像。指向性背光单元500被设置在面板100的下方。指向性背光单元500调整提供至面板100的光的路线以将面板100上的图像传输至观看者的眼睛。

在一个示例性实施方式中，例如，以时分驱动法驱动面板100和指向性背光单元500。在帧的第一子帧中，面板100显示左图像并且指向性背光单元500在第一光路上产生光以将面板100上的图像导向观看者400的左眼。在帧的第二子帧中，面板100显示右图像并且指向性背光单元500在第二光路上产生光以将面板100上的图像导向观看者400的右眼。

在一个示例性实施方式中，例如，指向性背光单元500包括产生光的光源550、设置在光源550上的透镜部件560以及设置在透镜部件560上的屏障部件570。

指向性背光单元500具有基本被布置成矩阵形式的多个光源，从而使得指向性背光单元500可以产生各种图案。类似于以上参照图15至图21B所描述的屏障图案，指向性背光单元500可产生基于相对视角倾斜的图案，并且可基于观看者距面板的距离以及观看者距离像素的距离而被调整。

在示例性实施方式中，指向性背光单元500可产生与具有参照图16A至图17所描述的条形形状的屏障图案对应的图案。在示例性实施方式中，指向性背光单元500可产生对应于具有以上参照图18A至图19B所描述的曲线图案的屏障图案的图案。在示例性实施方式中，指向性背光单元500可产生对应于具有以上参照图20A至图21B所述的折线图案的屏障图案的图案。

图23是示出了根据本发明的3D图像显示装置的另一可替换示例性实施方式的概念图。

参照图23，3D图像显示装置包括面板100和液晶透镜面板600。面板100包括基本被布置成矩阵形式的多个像素。面板100使用像素显示图像。液晶透镜面板600被设置在面板100上。液晶透镜面板600折射光以将面板100上的图像传输至观看者的眼睛。

在一个示例性实施方式中，例如，以时分驱动法驱动面板100和液晶透镜面板600。在帧的第一子帧中，面板100显示左图像并且液晶透镜面板600允许光在第一光路上传播以将面板100上的图像导向观看者400的左眼。在帧的第二子帧中，面板100显示右图像并且液晶透镜面板600允许光在第二光路上传播以将面板100上的图像导向观看者400的右眼。

液晶透镜面板600可包括被基本布置成矩阵形式的多个液晶透镜，从而使得液晶透镜面板600可产生各种图案。类似于以上参照图15至图21B所描述的屏障图案，液晶透镜面板600可基于相对视角倾斜并且可基于观看者距面板的距离以及观看者距像素的距离而被调整。

在示例性实施方式中，液晶透镜面板600可产生对应于具有以上参照图16A至图17所描述的条形图案的屏障图案的图案。在示例性实施方式中，液晶透镜面板600可产生对应于具有以上参照图18A至图19B所描述的曲线图案的屏障图案的图案。在示例性实施方式中，液晶透镜面板600可产生对应于具有以上参照图20A至图21B所述的折线图案的屏障图案的图案。

如上所述，根据本发明中显示3D图像的方法和3D图像显示装置的实施方式，使用面板的绝对角与观看者的绝对角可以确定相对视角。当观看者相对于显示面板相对倾斜时，输出基于相对视角补偿的图像，从而使得观看者有效地识别3D图像。

在此实施方式中，基于相对视角驱动屏障面板、指向性背光单元以及液晶透镜面板，从而使得当观看者相对于显示面板相对倾斜时，观看者可以有效地识别3D图像。

在此实施方式中，基于观看者的眼球与晶状体的厚度之间的距离补偿3D图像，从而使得观看者可以在舒适的状态下观看3D图像。

上述内容是对本发明的说明，并不应解释为限制本发明。尽管已经描述了本发明的一些示例性实施方式，但本领域中的技术人员将容易理解到，在本质上不背离本发明的新颖教导和优点的前提下，可对示例性实施方式中进行许多修改。因此，所有这样的修改均旨在包含在由权利要求所限定的本发明的范围内。在权利要求中，装置加功能的语句旨在涵盖本文所述的执行所述功能的结构以及结构等同替换物和等效结构。因此，应当理解，前述内容是本发明的示意性的，且不被解释为限于所公开的具体示例性实施方式，并且对所公开的示例性实施方式的修改以及其他示例性实施方式旨在包括在所附权利要求的范围内。本发明由所附权利要求以及其中所包含的权利要求的等同物限定。

Claims (10)

1.一种三维（3D）图像显示装置，包括：

面板，包括多个像素并且显示图像；

相对视角确定部，用于确定相对视角，其中，所述相对视角是观看者相对于所述面板的相对角；以及

光转换部，基于所述相对视角将所述面板上的所述图像传输至所述观看者的左眼和右眼，其中，所述光转换部包括基本布置成矩阵形式的多个光转换单元并且产生图案。

2.根据权利要求1所述的三维图像显示装置，其中，所述图案基于所述相对视角倾斜。

3.根据权利要求2所述的三维图像显示装置，其中，基于所述观看者距所述面板的距离对所述图案进行调整。

4.根据权利要求3所述的三维图像显示装置，其中，

所述图案是包括条形形状的透射区域的屏障图案；以及

当所述观看者距所述面板的所述距离增加时，所述屏障图案的相邻透射区域之间的间隙增加。

5.根据权利要求3所述的三维图像显示装置，其中，

所述图案是包括曲线形状的透射区域的屏障图案；

当所述观看者距所述面板的所述距离增加时，所述屏障图案的相邻透射区域之间的间隙增加；以及

当所述观看者距所述面板的所述距离增加时，所述图案的曲率减小。

6.根据权利要求3所述的三维图像显示装置，其中，

所述图案是包括折线形状的透射区域的屏障图案；

当所述观看者距所述面板的所述距离增加时，所述屏障图案的相邻透射区域之间的间隙增加；以及

当所述观看者距所述面板的所述距离增加时，所述折线形状的弯曲角减小。

7.根据权利要求1所述的三维图像显示装置，其中，

基于所述观看者距所述面板的所述像素的距离对所述图案进行调整。

8.根据权利要求1所述的三维图像显示装置，其中，

所述光转换部基于所述观看者相对于所述面板的相对位置，输出补偿的所述图像至所述观看者的左眼和右眼。

9.根据权利要求1所述的三维图像显示装置，其中，

所述光转换部基于所述观看者的眼球之间的距离，输出补偿的所述图像至所述观看者的左眼和右眼。

10.根据权利要求1所述的三维图像显示装置，其中，

所述光转换部基于所述观看者的晶状体的厚度，输出补偿的所述图像至所述观看者的左眼和右眼。

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