CN104137538A - 可应用于多个观察者的用于使用动态视区扩展来显示多视点3d图像的装置及其方法 - Google Patents

可应用于多个观察者的用于使用动态视区扩展来显示多视点3d图像的装置及其方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104137538A
CN104137538A CN201280070504.XA CN201280070504A CN104137538A CN 104137538 A CN104137538 A CN 104137538A CN 201280070504 A CN201280070504 A CN 201280070504A CN 104137538 A CN104137538 A CN 104137538A
Authority
CN
China
Prior art keywords
viewpoint
vision area
beholder
integration
eyes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201280070504.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104137538B (zh
Inventor
金成奎
尹基赫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST filed Critical Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Publication of CN104137538A publication Critical patent/CN104137538A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104137538B publication Critical patent/CN104137538B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
    • H04N13/368—Image reproducers using viewer tracking for two or more viewers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0093—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for monitoring data relating to the user, e.g. head-tracking, eye-tracking
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/30—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
    • H04N13/106—Processing image signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/10—Processing, recording or transmission of stereoscopic or multi-view image signals
    • H04N13/106—Processing image signals
    • H04N13/122—Improving the 3D impression of stereoscopic images by modifying image signal contents, e.g. by filtering or adding monoscopic depth cues
    • H04N13/125—Improving the 3D impression of stereoscopic images by modifying image signal contents, e.g. by filtering or adding monoscopic depth cues for crosstalk reduction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/305—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using lenticular lenses, e.g. arrangements of cylindrical lenses
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/302—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • H04N13/315—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers the parallax barriers being time-variant
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
    • H04N13/376—Image reproducers using viewer tracking for tracking left-right translational head movements, i.e. lateral movements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/366—Image reproducers using viewer tracking
    • H04N13/383—Image reproducers using viewer tracking for tracking with gaze detection, i.e. detecting the lines of sight of the viewer's eyes

Abstract

本发明涉及一种可应用于多个观察者的用于通过使用视区扩展来显示多视点3D图像的装置和方法，包括：图像显示面板，用于显示3D图像；控制部，用于控制每条3D像素线的图像示图；系统，用于跟踪观察者的双眼瞳孔的位置，其中，3D像素线中的每一个提供至少四个视点的多视点，控制部通过使用由用于跟踪观察者的双眼瞳孔的位置的系统确定的观察者的双眼瞳孔的位置的三维坐标值，来针对由3D像素线中的每一条3D像素线形成的每个视区选择接近观察者的双眼瞳孔中的每一个瞳孔的中心的第一视点和第二视点，并将观看者的双眼的一个图像示图提供给第一视点。

Description

可应用于多个观察者的用于使用动态视区扩展来显示多视点3D图像的装置及其方法
技术领域
本发明涉及三维(3D)显示领域，更具体地，涉及一种用于显示多视点3D图像的装置和方法，其中，所述装置和方法可增加视区的亮度均匀性、降低串扰、通过调整每个视区的尺寸来即使观看者在三维空间中移动时也动态地优化所有视区，并应用于多个观看者。
背景技术
自动立体3D图像显示装置被划分为用于形成视区的使用光学板的类型(诸如柱状透镜或视差屏障)和使用线光源阵列的类型。使用用于形成视区的视差屏障、柱状透镜和线光源阵列的3D图像显示装置具有串扰现象，其中，在该串扰现象中，即使在同一视区中，光的分布和邻近视点的图像也根据眼睛的移动而彼此部分重叠。因此，难以在观看者移动时实现自然的3D图像，因而对观看者造成不便。
图1示出在最优观看距离处的根据使用视差屏障的传统的自动3D图像显示装置的水平位置移动的针对视点的视区的亮度分布。在图1中，假设视点之间的距离与观看者的瞳孔之间的距离相同(大约65mm)，当在最优观看距离的观看者位于3D图像显示装置前方时，该观看者的左眼位于第一视区(位置A)的中心，而该观看者的右眼位于第二视区(位置C)的中心，随着观看者的双眼偏离位置A和位置C，每个视点的相应的视区中的图像迅速变暗，因而降低图像质量。另外，即使当左眼位于第二视区的中心时观看者的左眼也同时观看到布置在第一视区中的一部分图像和布置在第三视区中的一部分图像，并且即使当右眼位于第三视区的中心时观看者的右眼也同时观看到布置在第二视区中的一部分左眼图像和布置在第四视区中的一部分图像。因此，即使在最优位置也发生一定量的串扰，并且串扰量在观看者离开最优位置时增加。具体地讲，当观看者的左眼位于第一视区与第二视区之间的中间位置(位置B)，而观看者的右眼位于第二视区与第三视区之间的中间位置时，发生最大串扰。另外，由于视点之间的距离被设计为适合于观看者的瞳孔之间的平均距离，因此即使当观看者停止时，当观看3D图像的观看者的瞳孔之间的距离偏离平均值时，无法以图1的视区的亮度分布来观看左最优亮度图像和右最优亮度图像。
当观看者在停止或移动时在最优观看距离附近的位置观看3D图像时，上述问题也发生在传统的自动3D图像显示装置中。另外，当沿深度方向移动时，观看者基本上无法良好地观看到3D图像。将参照图2到图5来描述这点。
图2到图5是用于描述使用四视点视差屏障的传统的自动立体3D图像显示装置的示例的示图。如图1中所示，在最优观看距离处，视区被良好地分开。然而，例如，如果观看者沿深度方向离开最优观看距离(OVD)位置并朝P1位置(位于OVD的0.5倍的距离处)移动，则与OVD不同，左眼视点的视区和右眼视点的视区没有被良好地分开，并且每个视区与其邻近视区重叠，因此观看者无法良好地观看到3D图像(关于在P1位置处的视区分布，参见图4)。这里，由于针对各个狭缝的视区彼此不准确匹配，因此邻近视区呈现为重叠。图4示出将同一视点的所有图像模拟在一起的结果。针对各个狭缝的视区不单独扩展。由于由每个狭缝形成的视区的位置根据3D显示器的每个狭缝而改变，因此发生这种现象。可在示出各个狭缝的视区分布图的图7和图8中看出这种结果。定义视区分布图的视差屏障的各个狭缝和提供视点图像的像素被定义为3D像素线。因此，在3D图像显示器中，作为3D视区的单元配置的3D像素线可由下列元素定义：作为视差分离部件的一个周期的柱状透镜，以及提供视点图像的像素或提供视点图像的线源和像素。另外，虽然未在图2中示出，即使当观看者移动到OVD的1.5倍的距离处时，如在图5中所示，视区形状由于与图4相似的原因而改变且串扰增加。为了参照图4更详细地描述这点，考虑图2的位置P1的虚线内的视区之间的边界的交点，当瞳孔位于位置P1的深度位置(例如，e1位置)处时，可通过中心狭缝在第三视区的中心附近观看3D图像，但是来自左侧狭缝的3D图像位于第一视区与第二视区之间的边界上，使得所述3D图像导致观看者体验到最大串扰。另外，虽然未在附图中确切地示出来自右侧狭缝的3D图像，但是由于所述3D图像位于第四视区与子视区中的第一视区之间的边界，因此3D图像使观看者体验到最大串扰和逆视区。因此，即使在考虑所有狭缝的情况下有一个瞳孔处于任何一个像素的视区的中心，也依情况而存在即使当在其它狭缝的视区当中选择最接近于瞳孔的中心的视区时一个瞳孔也处于视区之间的边界上的多种情况。在这种情况下，如上所述，针对每个狭缝，串扰完全最大化或者接近最大化。因此，串扰通常增加。即使当所述距离与OVD相比要远时，也发生这种情况。因此，如果观看者距OVD足够远，则在所有位置不可避免地发生大量串扰。
近期，传统自动立体3D图像显示装置通常被设计为使得一个观看者可观看3D图像。针对多个观看者，所述自动3D图像显示装置仅可允许位于受限制的位置(即，最优观看距离内的特定位置)的观看者在他们的位置上观看3D图像。
因此，作为上述四个问题的解决方案，存在对即使当多个观看者自由移动时也能观看自然3D图像的自动立体图像显示装置的需求。
发明内容
技术问题
本发明的目标在于通过提供使用瞳孔跟踪的自动立体多视点3D图像显示装置及方法来解决上述问题，其中，所述自动立体多视点3D图像显示装置及方法可在瞳孔被实时跟踪时增加与双眼瞳孔的位置相应的视区的亮度均匀性使得即使当观看者在三维空间中移动时也动态地优化所有视区。
另外，本发明的另一目标在于实现针对一人或多人的多视点3D图像显示装置和方法。
技术方案
本发明的一方面提供了一种多视点3D图像显示装置，包括：图像显示面板，被配置为显示3D图像；控制部，被配置为控制3D像素线中的每一条3D像素线的视点图像；观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统，其中，3D像素线提供多个(至少四个)视点，控制部通过使用由观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统确定的观看者的眼睛瞳孔的位置的三维坐标值，来针对每条3D像素线的视点的视区选择接近观看者的眼睛瞳孔的第一视点和第二视点，将观看者的一只眼睛的视点图像提供给第一视点，并将观看者的另一只眼睛的视点图像提供给第二视点。
图像显示面板可通过使用线光源或者作为视差分离部件的视差屏障或柱状透镜来显示3D图像，3D像素线可包括视差屏障的狭缝、柱状透镜或线光源以及用于提供视点图像的图像显示面板上的像素。
控制部可将第一视点的视点图像提供给与第一视点邻近的一个或更多个视点以形成第一整合视点，并将第二视点的视点图像提供给与第二视点邻近的一个或更多个视点以形成第二整合视点。
控制部可调整构成第一整合视点或第二整合视点的视点中的每一个视点的亮度，以使由第一整合视点和第二整合视点形成的整合视区中的每一个整合视区的中心部分的亮度平坦化。
当从3D像素线形成的视点视区的形状被整合时，控制部可调整视差屏障的狭缝宽度、柱状透镜的焦距或线光源的线宽，以使整合视区中的每一个整合视区的中心部分平坦化。
当构成第一整合视点或第二整合视点的视点数是三或更大的奇数时，控制部可通过减小构成整合视点的视点当中从开始视点起的偶数视点的视区亮度，来使整合视点视区的中心部分平坦化。
当在第一整合视点和第二整合视点之间存在至少一个中间视点时，控制部可移除所述至少一个中间视点的图像数据，以使串扰最小化。
控制部可考虑当观看者沿深度方向移动时与视点中的每一个视点相应的视区的宽度减小的程度来定义沿深度方向的移动量的限制，并提供与当在深度方向改变时减小的总视区的宽度相应的另外的视点，因而控制用于整合视点的视点的数量，并且即使当沿深度方向移动时也使串扰最小化。
在通过使用由观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统确定的观看者眼睛位置信息来设置构成3D像素线的像素，使得观看者的眼睛包括在主视区中之后，可形成第一整合视点和第二整合视点。
第一整合视点和第二整合视点中的每一个整合视点可包括主视区的视点和与主视区不重叠的子视区的视点。
当观察者沿深度方向移动时，控制部可考虑由距3D图像显示装置距离最近的一个视点形成的单位视区的宽度减小的比率或距3D图像显示装置距离最远的一个视点形成的单位视区的宽度增加的比率，来改变构成第一整合视点和第二整合视点中的每一个整合视点的视点的数量，使得第一整合视点和第二整合视点中的每一个整合视点的整合视区的宽度保持恒定。
观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统可跟踪多个观看者的位置，并跟踪每个观看者的瞳孔的位置，以将关于观看者的数量和所述多个观看者的瞳孔的位置的信息传送到控制部。
控制部可通过使用关于由观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统实时跟踪的观看者的眼睛瞳孔的位置的3D信息，为针对每条3D像素线形成的视点的每个视区选择最接近于所述多个观看者的眼睛瞳孔的中心的视点，针对所选择的视点中的每一个整合一个或更多个邻近视点，并将由整合视点形成的视区提供给所述多个观看者的眼睛中的每一只眼睛。
当在提供给所述多个观看者的眼睛的整合视点之间存在至少一个中间视点时，控制部可移除所述至少一个中间视点的图像数据以使串扰最小化。
3D像素线可具有等于或大于一个像素单位的尺寸并且等于或小于用于显示视点图像的像素的尺寸的总和的长度，因而给出3D像素点的效果。
本发明的另一方面提供了一种使用多视点3D图像显示装置来显示多视点3D图像的方法，其中，多视点3D图像显示装置包括：图像显示面板，被配置为显示3D图像；控制部，被配置为控制3D像素线中的每一条3D像素线的视点图像，其中，3D像素线提供至少四个的多个视点；观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统，所述方法包括：通过观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统来获得观看者的眼睛瞳孔的位置的三维坐标值；通过使用从观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统获得的观看者的眼睛瞳孔的位置的三维坐标值，来通过控制部针对每条3D像素线的视点的视区选择接近观看者的眼睛瞳孔的中心的第一视点和第二视点；将观看者的眼睛中的一只眼睛的视点图像提供给第一视点，并将观看者的眼睛中的另一只眼睛的视点图像提供给第二视点。
图像显示面板可通过使用线光源或作为视差分离部件的视差屏障或柱状棱镜来显示3D图像，3D像素线可包括视差屏障的狭缝、柱状棱镜或线光源以及用于提供视点图像的图像显示面板上的像素。
所述方法还可包括：通过控制部将第一视点的视点图像提供给与第一视点邻近的一个或更多个视点以形成第一整合视点；通过控制部将第二视点的视点图像提供给与第二视点邻近的一个或更多个视点以形成第二整合视点。
可通过控制部调整构成第一整合视点或第二整合视点的视点中的每一个视点的亮度，以使由第一整合视点和第二整合视点形成的整合视区中的每一个整合视区的中心部分的亮度平坦化。
有益效果
依据根据本发明实施例的自动多视点3D图像显示装置和方法，可实现这样的3D显示装置：可通过使双眼视点之间的串扰最小化以及即使深度方向移动也观看清晰的3D图像，来解决传统的技术问题，并允许观看者在自由移动的同时舒适地观看3D图像而没有疲劳。
为了提供更详细的描述，第一，观看者的双眼视点的视区彼此重叠，因此在现有技术中，即使观看者在最优观看距离观看3D图像时也发生串扰。然而，根据本发明实施例的3D显示装置可通过将相同的图像提供给与观看者的双眼瞳孔相应的双眼视点和一个或更多个邻近视点，改变整合的双眼视点当中的所需的一个视点或多个视点的图像亮度，扩展没有串扰的视区并使整合视区内的亮度改变最小化，来即使观看者的眼镜不位于相应的视点的视区的中心或者在三维空间移动时，也允许观看者观看在图像中具有最小的串扰或亮度改变的清晰的3D图像。
第二，在现有技术中，当观看者的眼睛之间的距离大于或小于平均距离(例如，大约65mm)时，在观看3D图像方面无论怎么调整都无法观看到最优3D图像。然而，根据本发明实施例的3D显示装置可具有足够宽的没有串扰的最优观看区，因而允许即使观看者的眼睛之间的距离与平均距离不同也能观看到清晰的3D图像。
第三，在现有技术中，当观看者从最优观看距离沿深度方向移动时，无法观看到清晰的3D图像。然而，根据本发明示例实施例的3D显示装置可通过控制每条3D像素线的整合视点，来允许观看者即使沿深度方向移动时也能观看清晰的3D图像。
第四，自动立体多视点3D图像显示装置和方法可适用于多个观看者以及仅仅一个观看者。
附图说明
图1是示出根据现有技术的自动立体3D图像显示装置的在最优观看距离(OVD)处的一般视区分布的概念图。
图2是示出在根据现有技术的使用视差屏障的3D图像显示装置中，当观看者沿深度方向移动时发生的问题的概念图。
图3是示出根据现有技术的使用视差屏障的3D图像显示装置中的在最优观看距离处的视区分布的示图。
图4是示出当观看者沿深度方向朝P1位置(OVD深度的1/2的距离)移动时，3D图像显示装置的因在不同位置产生的同一视区的位置不一致而产生的串扰的增加的示图。
图5是示出在OVD的1.5倍的距离产生的串扰的增加的示图。
图6是示出当针对每条3D像素线考虑视区时，在每条3D像素线的OVD的视区分布的示图。
图7是示出当观看者沿深度方向移动到P1(OVD的1/2)时，每条3D像素线的视区分布的示图。
图8是示出当观看者沿远离OVD的方向在OVD的1.5倍的距离移动时，每条3D像素线的视区分布的模拟结果的示图。
图9是示出根据本发明优选实施例的多视点3D图像显示装置的框图。
图10和图11是示出当使用视差屏障时的3D像素线的概念图。
图12和图13是示出根据本发明优选实施例的亮度分布和视区布置的概念图。
图14到图25是示出根据本发明实施例的整合视区的示例性示图。
图26A和图26B是示出根据本发明实施例的情况(A)和情况(B)之间的比较的示图，其中，在情况(A)中，在扩展视区中的双眼整合视点之间存在一个或更多个视点，在情况(B)中，在扩展视区中的双眼整合视点之间不存在视点。
图27是示出根据本发明实施例的扩展视区中的奇数个视点的整合的示例的示图。
图28是示出根据本发明实施例的扩展视区中的偶数个视点的整合的示例的示图。
图29和图30是示出在根据本发明实施例的多视点3D图像显示装置中，一个观看者沿深度方向移动的情况的示图。
图31是示出在根据本发明实施例的多视点3D图像显示装置中平坦化的整合视点被分配给两个观看者中的每一个观看者的情况的示图。
图32是二维地示出图10的图像显示面板和在图像显示面板的前面形成的视差屏障的概念图。
图33是示出本发明的概念可应用于一行的每个像素的不连续的3D像素线的示例的概念图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明优选实施例。然而，下面的实施例被提供给本领域技术人员用于全面理解本发明，因此可以以不同形式实施。因此，本发明不应该被解释为限于阐述于此的实施例。
参照图9来描述根据本发明优选实施例的自动立体3D图像显示装置。
图9是示出根据本发明优选实施例的3D图像显示装置的框图。根据本发明优选实施例的3D图像显示装置100包括：3D图像显示面板130，以及被配置为控制每条3D像素线的视点图像的控制部120。优选地，每条3D像素线提供多个视点，例如，四个或更多个视点。
根据本发明优选实施例的3D图像显示装置100还包括：瞳孔位置跟踪系统110，被配置为确定观看者的瞳孔的位置并将位置信息传送到控制部120。控制部120使用从瞳孔位置跟踪系统110传送的位置信息，根据观看者的眼睛的位置来重新布置针对每条3D像素线的左眼视区和右眼视区，并控制图像显示面板130将特定图像信息提供给各个视区。控制部120控制瞳孔位置跟踪系统110和图像显示面板130的整体操作。例如，控制部120通过使用由瞳孔位置跟踪系统110确定的观看者的眼睛瞳孔的位置的三维坐标值，针对为每条3D像素线而形成的视点的视区选择接近观看者的眼睛瞳孔中的每一个眼睛瞳孔的中心的视点，并将相应的视点图像提供给每个视点。
图像显示面板130可使用线光源或用于视差分离的视差屏障或柱状透镜来显示3D图像。视差屏障或柱状透镜是视差分离部件，其中，视差分离部件是这样的光学板：在该光学板中，左眼图像和右眼图像彼此分离并交替形成，使得观看者可在某个观看距离处观看到3D图像。视差屏障可具有交替形成在其中的屏障和狭缝，而柱状透镜可具有例如周期性地形成在其中的柱面(cylindrical)透镜。然而，视差屏障分离部件不限于此。当然，可使用诸如其中周期性地布置了微棱镜的光学板的多种部件来实现本发明的这个目标。线光源可包括各种类型，诸如，包括用于显示3D图像的点光源的线光源。
为了根据本发明的实施例来动态地重新配置视区，可将3D像素线的概念应用于使用视差屏障或柱状透镜光学板的情况和将线光源阵列用作用于形成视区的线光源的情况。3D像素线包括视差屏障的狭缝、柱状透镜或线光源以及提供视点图像的图像显示面板上的像素。图10是示出当使用视差屏障时的3D像素线的概念的概念图。图10示出使用垂直3D像素线的情况，图11示出使用倾斜的3D像素线的情况。
参照图10和图11，如果在提供多个视点的自动立体3D图像显示装置中使用视差屏障，则产生与每条像素线所需的视点的数量相应的视区。例如，如图10和图11中所示，由于存在四个视点，因此产生四单位视区。
使用3D像素线的概念的原因在于：由于在一般的3D图像显示装置中视点图像仅在特定观看者的位置(最优位置)处被恰当地分离，因此沿深度方向的观看位置受限制。通过使用上述3D像素线的概念来在观看者的位置沿深度方向改变时改变为了形成3D像素线而与同一视差屏障的狭缝成对使用的像素并根据观看者的眼睛的位置对每条3D像素线执行控制，来即使当观看者沿深度方向移动时，也可形成与在图3的OVD位置的视区类似的视区。一条3D像素线是向观看者提供视点图像的最小单位。多条3D像素线可允许整个屏幕的3D图像被观看到。因此，通过考虑针对每条3D像素线的视区，可解决3D图像由于视区没有如图4中所示的那样恰当地分离而无法被良好地观看到的问题。虽然针对每条3D像素线形成视区，但是当视区与在图3的OVD位置的视区具有相同的形状时，双眼视点之间会发生串扰，或者3D图像的亮度均匀性会降低。在这种情况下，可通过使用关于观看者的双眼瞳孔的位置信息针对形成视区的每条3D像素线选择最接近于瞳孔的位置的中心的视点，并整合所选择的视点和邻近单位视点，来获得例如视区中的最小串扰和均匀的亮度分布的优点。另外，根据3D像素线执行控制并整合视点的方法可应用于一般的视区设计和集成摄影(IP)。以下将参照图14对此进行描述。
另外，虽然图10和图11仅示出包括针对每条3D像素线形成的四个视区的主视区，但是存在与主视区邻近的包括四个视区的子视区。子视区由包括构成主视区的像素和邻近的狭缝的3D像素线形成。
如果观看者的眼睛位于主视区中并随后移动到子视区(未示出)或在主视区与子视区之间，则可通过实时查看观看者的眼睛的位置并选择构成合适的3D像素线的一对狭缝和像素，来允许观看者的双眼包括在主视区中。其结果是，与传统的自动立体3D图像显示装置不同，通过使用跟踪观看者的位置并重新配置分配给合适的3D像素线的图像显示面板中的像素的方法来提供视点图像，可将观看者调整为总是处于主视区中。
图12是示出邻近单位视区之间没有干扰的理想图像的光强分布的概念图。
图13是示出意在根据本发明实施例而实现的梯形视区的概念图。
参照图12和图13，在如图12中所示的邻近单位视区之间没有干扰的理想图像的光强分布中，由于第一视区和与第一视区邻近的第二视区之间的边界是清晰的，因此当在特定观看位置进行水平移动时存在瞬间的视区移动，并且每个视区的光强分布在同一视区内是恒定的。
然而，在实现理想视区方面存在局限，且如图13中所示，邻近视区之间会发生部分重叠。然而，与图1相比，每个视区中的图像的光强可被均匀地形成。
通常，在如图1中所示的视区下，观看者即使在最优位置也容易经历串扰。因此，理想的是形成如图12中所示的矩形视区，但是实际上难以形成如图12中所示的矩形视区。可形成如图13中所示的梯形视区。在这种情况下，与图1相比，可减少串扰并保持视区中的亮度分布恒定。
本发明扩展了呈现如上所述的由每条3D像素线产生的一个视区内的图像的光的强度均匀的区域，并使与观看者的眼睛瞳孔相应的两个视点的视区之间重叠的区域最小化，因此使双眼视点之间的串扰最小化。视区可由每条3D像素线形成，以具有可最接近于如图12或图13中所示的形状的形状。
因此，本发明优选实施例使用这样的方法：调整与双眼瞳孔的中心相应的视点和与所述视点邻近的视点的图像亮度，提供与应用于双眼中相应的那只眼睛的瞳孔的图像相同的数据，并合并所述视点。
通过向与双眼瞳孔相应的视点和邻近视点提供相同的图像，并在亮度权重被应用于提供相同的图像的视点或者视区的形状被简单地整合时，如图14、图17或图18中所示地执行平坦化，来可放大视区的亮度被平坦化的区域。这样的方法被称为视点整合。视点整合被应用于每条3D像素线，参照图10和图11对此进行描述。
如此，为使视区的亮度平坦化并使串扰最小化，应用单位视区和针对每个视区的亮度调整，使得整合后的视区是矩形或者大致上是矩形。
这里，显示器的亮度具有根据角度的朗伯(Lambertian)分布等。在这种情况下，可执行亮度调整，使得由每个整合视点形成的视区内不具有亮度坡。可另外地执行亮度调整，使得由每个整合视点形成的每个单位视区之间不会发生亮度差。
优选的是，在产生由整合视点形成的视区时执行调整，使得包括在与左眼相应的整合视点中的视点和包括在与右眼相应的整合视点中的视点不会彼此重叠。
针对每条3D像素线选择视点整合，以配置整个屏幕。即使当观看者沿深度方向移动时，也相似地应用视点的选择。
以下参照图14到图28来详细描述由整合视点形成的整合的视区。
图14和图25是示出根据本发明实施例的扩展视区的示例性示图。
参照图14，作为示例，可执行图像信号处理，以将相同的图像信息输入到两个邻近单位视区，并且两个视点的视区可被设计为在由3D像素线产生的两个视点的视区被结合时使中心部分平坦化，因此针对双眼的每一个视区增大视区的具有均匀的光强的区域(UR)，并减小发生串扰的图像重叠部分(OR)。
如图14中所示，通过如下方式设计视点的视区来应用视点整合，即，在通过整合偶数个视点来产生与一只眼睛相应的视区时，除了调整整体亮度改变(诸如，朗伯)以外，无需调整视点亮度改变，从而在视点整合期间可使视区的中心平坦化。因此，等同地应用于视点整合视点的数量是偶数，诸如，2、4、6、8等。
如图14中所示，一种组合两个或更多个邻近单位视区以形成平坦化的整合视区的方法可依据3D像素线的种类而改变。
首先，当3D像素线包括视差屏障的狭缝和提供视点图像的图像显示面板的像素时，如图14中所示，可调整视差屏障的狭缝宽度，以组合两个邻近单位视点来形成整合视区并确保整合视区的均匀性。计算机模拟的具体条件和结果如下：
<计算机模拟的条件>
图像显示面板的像素宽度：0.1mm
视点数量：4
视点之间的距离：32.5mm
最优观看距离：1000mm
视差屏障和图像显示面板之间的距离：3.0769mm
3D像素线的倾角(弧度)：Tan-1(1/3)弧度
在以上条件下，图15示出视差屏障的狭缝宽度是0.0897mm(典型的狭缝宽度)。图16示出视差屏障的狭缝宽度是0.08mm。图17示出视差屏障的狭缝宽度是0.06mm。图18示出视差屏障的狭缝宽度是0.04mm。图19示出视差屏障的狭缝宽度是0.02mm。
如果构成3D像素线的视差屏障的狭缝宽度小于典型的狭缝宽度(如图15中所示)，则可看出在两个邻近视点被整合的视区的中心附近的均匀的区域会扩大。
如果柱状透镜是3D像素线的元素，则针对每条3D像素线的整合的视区的均匀的区域会随柱状透镜的焦距的改变而增加。使用柱状透镜的3D像素线的计算机模拟的条件和结果如下：
<计算机模拟的条件>
图像显示面板的像素宽度：0.1mm
视点数量：4
视点之间的距离：32.5mm
最优观看距离：1000mm
视差屏障和图像显示面板之间的距离：3.0769mm
3D像素线的倾角(弧度)：Tan-1(1/3)弧度
在以上条件下，图20示出柱状透镜的焦距是2.4mm。图21示出柱状透镜的焦距是2.8mm。图22示出柱状透镜的焦距是3.2mm。图23示出柱状透镜的焦距是3.6mm。图24示出柱状透镜的焦距是4.5mm。
参照图20到图24，可以看出：通过改变构成3D像素线的柱状透镜的焦距，在两个邻近视点被整合的视区的中心附近的均匀的区域会扩大。在所述计算机模拟条件下，可以看出：当柱状透镜的焦距与柱状透镜的透镜同图像显示面板之间的间隔相似时，整合的视区的均匀的区域扩大，而当柱状透镜的焦距与柱状透镜的透镜同图像显示面板之间的间隔差距大时，整合的视区的均匀的区域减小。
当线光源是3D像素线的元素时，可通过如调整视差屏障的狭缝和调整柱状透镜的焦距那样，调整线光源的线宽，来扩大整合视点的均匀的视区。
图25的实施例示出通过组合由3D像素线产生的三个单位视区来形成左眼和右眼的视区。如图25中所示，像初始偶数个视点的视点整合那样，视点的视区可被设计为在无需亮度调整的情况下使中心视区平坦化，以通过对三个视点进行视点整合使视区平坦化。如图27中所示，可通过调整三个视点中处于中心的那个视点的亮度来执行平坦化。
当应用于视点整合视点的数量是3或者更大的奇数时，通过除了考虑整个亮度改变(诸如，朗伯)以外不将亮度改变应用于从应用于视点整合的开始视点起的奇数视点图像，并通过将亮度改变应用于偶数视点图像，可在视区的中心执行平坦化。可将平坦化单独地应用于由与每个眼睛相应的整合视点组成的视区。
如图25的示例中所示，当初始左眼和右眼的瞳孔分别位于视区的中心附近时(以实线表示眼睛的位置)。例如当观看者的眼睛向右移动特定距离(以虚线表示眼睛的位置)，且视区的初始位置是固定时，由于双眼视点的视区之间的重叠会经历串扰。
本发明使用观看者位置跟踪系统来确定观看者的眼睛的三维移动方向，执行与观看者的眼睛的三维移动方向的同步，并改变依次形成每条3D像素线的左眼或右眼的整合视区的单位视区的组合。因此，即使当观看者的眼睛的位置三维地移动时，观看者的眼睛中的每一只位于接近相应的整合视区的中心，具有邻近(整合)视区的串扰区域偏离眼睛的每个位置。因此，当眼睛移动时，不会经历逆视区而使串扰最小化，并通过连续的运动视差和最小化的亮度改变来形成清晰的3D图像。
另外，还可移除与双眼相应的整合视点之间的视点图像，从而使串扰最小化。将该处理单独地应用于每条3D像素线，并且即使当双眼的瞳孔沿深度方向移动时，也使用相同的原理来应用该处理。
使用位置跟踪传感器的瞳孔位置跟踪系统可用于传统3D图像显示装置。然而，可通过组合并两个或更多个单位视区来实现提供观看者的眼睛中的每一只的视点图像的每个视区。因此，当观看者移动到整合视区或从整合视区移出时，通过添加或减去位于提供观看者的眼睛的视点图像的整合视区外面的仅有的单位视区，来使得观看者的眼睛中的每一只可总是位于相应的整合视区的中心附近，从而本发明可有利地形成自然的3D图像，。另外，如果可从根据眼睛的移动的跟踪信息实时反映与眼睛相应的视差图像，则可实现没有快速的视区变化的连续运动视差。
图26A和图26B是示出根据本发明实施例的情况(A)和情况(B)之间的比较的示图，其中，在情况(A)中，在扩展视区中的双眼整合视点之间存在一个或更多个视点，在情况(B)中，在扩展视区中的双眼整合视点之间不存在视点。
参照图26A，当视点的总数是6时，通过合并两个视点来形成与眼睛相应的整合视点中的每一个，并且在整合视点之间存在一个视点。在这种情况下，可通过从整合视点之间的视点移除图像信息来降低串扰量(斜线部分)。当存在两个整合视点时，如果每个视区被合适地设计，则可使每个视区的中心部分平坦化，使得通过合并两个视区获得的形状可以是近似梯形。
参照图26B，当视点的总数是6时，通过组合三个视点来形成每只眼睛的整合视点，并且在整合视点之间没有视点。因此，整合视点包括三个视点时的串扰量大于如图26A中所示的整合视点包括两个视点时的串扰量。
图27是示出根据本发明实施例的整合视区中的奇数个视点的整合的示例的示图，其中，每只眼睛的整合视点包括三个视点。
参照图27，在整合视点之间不存在视点，可通过减小构成整合视点的三个视点中处于中心的那个视点的图像亮度来获得每个整合视点的视区的均匀性。也就是说，当构成整合视点的视点的数量是3或更大的奇数时，优选的是减小从应用于视点整合的开始视点起的偶数视点的视区亮度。
图28是示出根据本发明实施例的整合视区中的偶数个视点的整合的示例的示图，其中，每只眼睛的整合视点包括四个视点。
参照图28，在整合视点之间存在一个视点，并且可通过移除整合视点之间的视点的图像来降低串扰量。另外，构成整合视点的四个视点具有相同的亮度，并且可通过在整合视点时如图14中所示将每个视点的视区的形状设计为平坦化，并控制视点图像之间的重叠量，来确保每个整合视点的视区中的均匀性。
另外，图9的控制部120可考虑当在深度方向改变时与每个视点相应的视区的宽度减小的程度来定义沿深度方向的移动量的限制，并提供与当在深度方向改变时减小的总视区的宽度相应的另外的视点，从而控制用于整合视点的视点的数量，并且即使当沿深度方向移动时也使串扰最小化。
也就是说，控制部120可考虑由在观看者与3D图像显示装置之间处于最接近距离的一个视点形成的单位视区的宽度减小的比率，来改变构成第一整合视点和第二整合视点中的每一个整合视点的视点的数量，使得整合视点的整合视区的宽度可保持恒定。
图29和图30是示出根据本发明实施例的在观看者沿深度方向移动时考虑一个观看者的眼睛的位置而针对每条3D像素线应用视点整合的方法的示图。
参照图29和图30，当观看者从最优深度来回移动时，视点之间的距离增大或减小。当观看者接近显示器时，视点之间的距离减小，因此所需的视点的数量考虑双眼距离而增大。然而，可以相同方式应用在位置移动时使用由3D像素线产生的视点的视区来形成平坦化视区并使串扰最小化的方法。
作为示例，图29是示出使用设计为具有六个视点的使用视差屏障的3D图像显示装置的，处于最优观看距离的双眼视点之间的距离是两个视点的示图。在这种情况下，当接近最优观看距离的观察者位于第一位置时，可通过将相同的视点图像提供给第四视点和第五视点来形成整合了第四视点和第五视点的整合视区，将相同的视点图像提供给第二视点和第三视点来形成整合了第二视点和第三视点的整合视区，并分别提供观看者的左眼图像和右眼图像，来提供经平坦化且具有最小串扰的双眼视点图像。在这种情况下，可移除不被用作双眼视点的第一视点图像和第六视点图像。当观看者沿深度方向移动一定距离并位于第二位置时，用于使串扰最小化并形成具有均匀的亮度的视区的考虑如下。首先，当观看者从最优观看距离沿深度方向移动时，被设计为最优观看距离的视点之间的距离减小，两个视点的整合对于观看者的每只眼睛而言不足以。在这种情况下，可经由通过使用在最优观看距离的另外的视点来整合三个视点以形成双眼视点而解决以上问题。当观看者位于图29的第二位置时，观看者的眼睛位于由通过整合三个视点形成的双眼视点产生的视区的均匀区域中。其次，通过一起使用子视区和主视区或者改变构成3D像素线的像素的组合使得观看者的眼睛可总是处于主视区，来形成观看者的眼睛的位置中的每一个位置的整合视点。图29是示出如下方法的示图，即，通过在观看者位于第二位置时将相同的图像提供给第二视点、第三视点和第四视点，并将相同的图像提供给第一视点以及子视区的第五视点和第六视点来形成观看者的双眼视点，使得观看者的眼睛可位于整合视区的中心附近。另外，本发明可根据针对每条3D像素线的观看者的位置来改变视区形成的位置，并且如图30中所示，当观看者位于第二位置时，合适地选择构成3D像素线的像素以及狭缝，使得观看者的眼睛可位于主视区中。在这种情况下，本发明可向第四视点到第六视点提供相同的图像来在观看者的左眼的位置形成整合视区，并向第一到第三视点提供相同的图像以在观看者的右眼的位置形成整合视区，因而在允许观看者始终位于3D像素线的总视区中的同时为每个双眼视点提供整合视点。
如果将所述方法应用于视点整合需要四个或更多个视点的情况，则可将视点和视区设计向每只眼睛预先提供所需数量的视点，从而即使当沿深度方向移动时，也使串扰最小化并保持视区的图像亮度平坦化。
根据本发明优选实施例的图9的瞳孔位置跟踪系统110可跟踪多个观看者的位置并跟踪瞳孔中的每一个瞳孔的位置，以将观看者的数量和关于观看者的瞳孔的信息传送到控制部120。
另外，本发明可通过使用关于被瞳孔位置跟踪系统110实时跟踪的多个观看者的位置的3D信息，通过控制部120来针对形成每条3D像素线的视点的每个视区选择最接近于所述多个观看者的眼睛瞳孔的中心的视点，针对每个选择的视点整合一个或更多个邻近视点，并向所述多个观看者的眼睛中的每一只眼睛提供由整合视点形成的视区。因此，可向多个观看者提供具有最小化的串扰和均匀的亮度分布的视区。
图31是示出在根据本发明实施例的多视点3D图像显示装置中平坦化的视点被分配给两个观看者中的每一个观看者的情况的示图，其中，通过整合两个单位视点来形成每个观看者的双眼视点，每个观看者使用四个单位视点。其结果是，两个观看者中的每一个观看者的双眼可位于由在双眼的位置处的整合视点形成的均匀视区中，从而允许观看者观看具有最小化的串扰和均匀的亮度的视点图像。还可将该方法以相同的方式应用于存在三个人的情况。已参照图31所描述的向多个观看者分配平坦化的视点的方法甚至可应用于所述多个观看者沿深度方向移动的情况。
图29和图31示出观看者的眼睛之间的距离被设置为在最优观看距离的两个单位视点之间的距离，并且通过整合两个视点来形成在最优观看距离的双眼视点的示例。然而，观看者的眼睛之间的距离可被设置为在最优观看距离的三个或更多个单位视点之间的距离，并且可通过整合三个或更多个视点来形成在最优观看距离的双眼视点。
另外，虽然已仅使用使用视差屏障的多视点3D图像显示装置作为示例描述了本发明实施例，但是本发明构思可应用于用于在空间上通过图像显示面板的视点图像来形成视区的各种裸眼3D图像显示装置，诸如，使用柱状透镜的多视点3D图像显示装置。
另外，如图10和图11中所示，在本发明实施例中，位于图像显示面板的上表面的视差屏障的狭缝连续地延伸到图像显示面板的下表面，以具有线性3D像素线。然而，本发明实施例可不限于连续的线性3D像素线。图32是二维地示出图10的液晶显示面板和在该液晶显示面板前面形成的视差屏障的示图。如图32中所示，当从上到下连续地布置狭缝时，在示图上以虚线来表示构成3D像素线并与每个狭缝配对的像素。虽然未在示图中示出，但是狭缝和位于虚线右侧的四个邻近像素以从上到下的连续线性形状来形成3D像素线。考虑连续的线性形状的形成视区的最小单位，这条线被称作3D像素线。然而，如图33中所示，本发明构思并非仅用于典型的线性形状，而是可应用于一行的每个像素的不连续的3D像素线。虚线内的像素和视差屏障的狭缝是用于形成在观看位置的视区的基本单位，并且针对一行的每个像素，基本单位被向右移动一个子像素的尺寸。在这种情况下，根据本发明实施例，可通过根据观看者的位置控制每条3D像素线的视点图像来使串扰最小化并确保均匀的亮度。然而，当狭缝的位置针对像素的每一行水平移动一定距离(在这种情况下，水平移动一个子位置的尺寸)时，仅仅针对每一行形成不连续的3D像素线的情况与以上实施例不同。在这种情况下，用于形成视区的基本单位不在连续的线上。因此，使用术语3D像素点来替代3D像素线是更合适的。图33示出形成与图11的视区大致相同地倾斜的视区的情况。另外，本发明仅使用规则的3D像素线或3D像素点作为实施例。然而，本发明构思可用于具有不受限的形状的3D像素线或3D像素点。
以下将描述根据本发明实施例的3D图像显示装置执行的显示多视点3D图像的方法。
根据本发明实施例的3D图像显示装置包括：图像显示面板，显示3D图像；控制部，控制每条3D像素线的观看图像，其中，每条3D像素线提供4个或更多个的多个视点；位置跟踪系统，用于观看者的眼睛瞳孔。首先，3D图像显示装置通过用于观看者的眼睛瞳孔的位置跟踪系统来获得观看者的眼睛瞳孔的位置的三维坐标值。随后，3D图像显示装置通过使用从瞳孔位置跟踪系统获得的观看者的眼睛瞳孔的位置的三维坐标值，通过控制部为针对每条3D像素线形成的视点的每个视区选择最接近于观看者的眼睛瞳孔的中心的第一视点和第二视点。3D图像显示装置将观看者的眼睛中的一只眼睛的视点图像提供给第一视点，并将观看者的眼睛中的另一只眼睛的视点图像提供给第二视点。
特别地，本发明还可包括：将第一视点的视点图像提供给与第一视点邻近的一个或更多个视点以形成第一整合视点，并将第二视点的视点图像提供给与第二视点邻近的一个或更多个视点以形成第二整合视点。
另外，本发明通过控制部来调整构成第一整合视点或第二整合视点的视点中的每一个视点的亮度，以使由第一整合视点和第二整合视点形成的整合视区中的每一个整合视区的中心部分的亮度平坦化。优选的是，如果构成第一整合视点和第二整合视点的视点的数量是2或更大的偶数，则通过允许构成整合视点的视点的亮度，并通过设计改变来调整视点视区的形状，以使整合视点视区的中心部分平坦化，并且如果构成第一整合视点或第二整合视点的视点的数量是3或更大的奇数，则通过减小构成整合视点中的每一个整合视点的视点当中从开始视点起的偶数视区的亮度来使整合的视点视区的中心部分平坦化。对视点整合的详细描述与参照图14到图28的以上描述相同，因此将其应用于根据本发明实施例的3D图像显示装置执行的显示多视点3D图像的方法。
虽然已描述了根据本发明优选实施例的可应用于多个观看者的使用动态视区扩展的多视点3D图像显示装置和方法，但本发明不限于此，可对其进行各种修改，并且权利要求意在保护可落入本发明的精神和范围的所有修改。

Claims (20)

1.一种多视点3D图像显示装置，包括：
图像显示面板，被配置为显示3D图像；
控制部，被配置为控制3D像素线中的每一条3D像素线的视点图像；
观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统，
其中，3D像素线提供至少四个的多个视点，
控制部通过使用由观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统确定的观看者的眼睛瞳孔的位置的三维坐标值，来针对每条3D像素线的视点的视区选择接近观看者的眼睛瞳孔的第一视点和第二视点，将观看者的眼睛中的一只眼睛的视点图像提供给第一视点，并将观看者的眼睛中的另一只眼睛的视点图像提供给第二视点。
2.如权利要求1所述的多视点3D图像显示装置，其中，图像显示面板通过使用线光源或作为视差分离部件的视差屏障或柱状透镜来显示3D图像。
3.如权利要求2所述的多视点3D图像显示装置，其中，由视差屏障的狭缝、柱状透镜或线光源以及用于提供视点图像的图像显示面板上的像素形成3D像素线。
4.如权利要求1所述的多视点3D图像显示装置，其中，控制部将第一视点的视点图像提供给与第一视点邻近的一个或更多个视点以形成第一整合视点，并将第二视点的视点图像提供给与第二视点邻近的一个或更多个视点以形成第二整合视点。
5.如权利要求4所述的多视点3D图像显示装置，其中，控制部调整构成第一整合视点或第二整合视点的视点中的每一个视点的亮度，以使由第一整合视点和第二整合视点形成的整合视区中的每一个整合视区的中心部分的亮度平坦化。
6.如权利要求4所述的多视点3D图像显示装置，其中，控制部调整视差屏障的狭缝宽度、柱状透镜的焦距或线光源的线宽，以使从3D像素线形成的整合视区中的每一个整合视区的中心部分平坦化。
7.如权利要求5所述的多视点3D图像显示装置，其中，当构成第一整合视点或第二整合视点的视点的数量是三或更大的奇数时，控制部通过减小构成整合视点的视点当中从开始视点起的偶数视点的亮度，来使整合视点视区的中心部分平坦化。
8.如权利要求4所述的多视点3D图像显示装置，其中，当在第一整合视点和第二整合视点之间存在至少一个中间视点时，控制部移除所述至少一个中间视点的图像数据，以使串扰最小化。
9.如权利要求4所述的多视点3D图像显示装置，其中，控制部考虑当观察者沿深度方向移动时与每一个视点相应的视区的宽度减小的程度来定义沿深度方向的移动量的限制，并提供与当在深度方向改变时减小的总视区的宽度相应的另外的视点，因而控制用于整合视点的视点的数量，并且即使当沿深度方向移动时也使串扰最小化。
10.如权利要求4所述的多视点3D图像显示装置，其中，在通过使用由观看者眼镜瞳孔位置跟踪系统确定的观看者眼睛位置信息来设置构成3D像素线的像素，使得观看者的眼睛包括在主视区中之后，形成第一整合视点和第二整合视点。
11.如权利要求4所述的多视点3D图像显示装置，其中，第一整合视点和第二整合视点中的每一个整合视点包括主视区的视点和与主视区不重叠的子视区的视点。
12.如权利要求4所述的多视点3D图像显示装置，其中，当观察者沿深度方向移动时，控制部考虑距3D图像显示装置距离最近的一个视点形成的单位视区的宽度减小的比率或距3D图像显示装置距离最远的一个视点形成的单位视区的宽度增加的比率，来改变构成第一整合视点和第二整合视点中的每一个整合视点的视点的数量，使得第一整合视点和第二整合视点中的每一个整合视点的整合视区的宽度保持恒定。
13.如权利要求1所述的多视点3D图像显示装置，其中，观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统跟踪多个观看者的位置，并跟踪每个观看者的瞳孔的位置，以将关于观看者的数量和所述多个观看者的瞳孔的位置的信息传送到控制部。
14.如权利要求13所述的多视点3D图像显示装置，其中，控制部通过使用关于由观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统实时跟踪的观看者的眼睛瞳孔的位置的3D信息，针对为每条3D像素线形成的视点的每个视区选择最接近于所述多个观看者的眼睛瞳孔的中心的视点，针对所选择的视点中的每一个视点整合一个或更多个邻近视点，并将由整合视点形成的视区提供给所述多个观看者的眼睛中的每一只眼睛。
15.如权利要求14所述的多视点3D图像显示装置，其中，当在提供给所述多个观看者的眼睛的整合视点之间存在至少一个中间视点时，控制部移除所述至少一个中间视点的图像数据以使串扰最小化。
16.如权利要求1所述的多视点3D图像显示装置，其中，3D像素线具有等于或大于一个像素单位的尺寸并且等于或小于用于显示视点图像的多个像素的尺寸的总和的长度，因而给出3D像素点的效果。
17.一种使用多视点3D图像显示装置来显示多视点3D图像的方法，其中，多视点3D图像显示装置包括：图像显示面板，被配置为显示3D图像；控制部，被配置为控制3D像素线中的每一条3D像素线的视点图像，其中，3D像素线提供至少四个的多个视点；观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统，所述方法包括：
通过观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统来获得观看者的眼睛瞳孔的位置的三维坐标值；
经由控制部，通过使用从观看者眼睛瞳孔位置跟踪系统获得的观看者的眼睛瞳孔的位置的三维坐标值，来针对每条3D像素线的视点的视区选择接近观看者的眼睛瞳孔的中心的第一视点和第二视点；
经由控制部，将观看者的眼睛中的一只眼睛的视点图像提供给第一视点，并将观看者的眼睛中的另一只眼睛的视点图像提供给第二视点。
18.如权利要求17所述的方法，其中，图像显示面板通过使用线光源或作为视差分离部件的视差屏障或柱状透镜来显示3D图像，
3D像素线包括视差屏障的狭缝、柱状棱镜或线光源以及用于提供视点图像的图像显示面板上的像素。
19.如权利要求17所述的方法，还包括：
通过控制部将第一视点的视点图像提供给与第一视点邻近的一个或更多个视点以形成第一整合视点；
通过控制部将第二视点的视点图像提供给与第二视点邻近的一个或更多个视点以形成第二整合视点。
20.如权利要求17所述的方法，其中，通过控制部调整构成第一整合视点或第二整合视点的视点中的每一个视点的亮度，以使由第一整合视点和第二整合视点形成的整合视区中的每一个整合视区的中心部分的亮度平坦化。
CN201280070504.XA 2011-12-23 2012-08-08 可应用于多个观察者的用于使用动态视区扩展来显示多视点3d图像的装置及其方法 Active CN104137538B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20110141170 2011-12-23
KR10-2011-0141170 2011-12-23
KR1020120072384A KR101322910B1 (ko) 2011-12-23 2012-07-03 다수의 관찰자에 적용가능한 동적 시역 확장을 이용한 다시점 3차원 영상표시장치 및 그 방법
KR10-2012-0072384 2012-07-03
PCT/KR2012/006273 WO2013094841A1 (ko) 2011-12-23 2012-08-08 다수의 관찰자에 적용가능한 동적 시역 확장을 이용한 다시점 3차원 영상표시장치 및 그 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104137538A true CN104137538A (zh) 2014-11-05
CN104137538B CN104137538B (zh) 2017-09-29

Family

ID=48988157

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280070504.XA Active CN104137538B (zh) 2011-12-23 2012-08-08 可应用于多个观察者的用于使用动态视区扩展来显示多视点3d图像的装置及其方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10237543B2 (zh)
EP (1) EP2797328B1 (zh)
KR (1) KR101322910B1 (zh)
CN (1) CN104137538B (zh)
WO (1) WO2013094841A1 (zh)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104601980A (zh) * 2014-12-30 2015-05-06 深圳市亿思达科技集团有限公司 基于眼镜追踪的全息显示装置、系统及方法
CN104717488A (zh) * 2015-03-30 2015-06-17 联想(北京)有限公司 显示设备和显示方法
CN105353512A (zh) * 2015-12-10 2016-02-24 联想(北京)有限公司 一种图像显示方法和图像显示装置
CN106843492A (zh) * 2017-02-08 2017-06-13 大连海事大学 一种多人视点校准系统及方法
WO2018058914A1 (zh) * 2016-09-28 2018-04-05 蒋顺 裸眼3d显示设备及其显示方法
CN108805856A (zh) * 2018-02-28 2018-11-13 王芳 近视度现场验证系统
CN111095080A (zh) * 2017-09-26 2020-05-01 阿利奥斯拷贝公司 在n视点自动立体显示屏上显示两个视点的立体图像的系统和方法以及在这样的显示屏上控制显示的方法
CN111712859A (zh) * 2018-01-12 2020-09-25 皇家飞利浦有限公司 用于生成视图图像的装置和方法
CN111869202A (zh) * 2017-12-30 2020-10-30 张家港康得新光电材料有限公司 用于减少自动立体显示器上的串扰的方法
CN111971609A (zh) * 2018-04-06 2020-11-20 依视路国际公司 用于定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的方法
CN113376860A (zh) * 2021-06-23 2021-09-10 南方科技大学 一种立体显示装置
CN113660480A (zh) * 2021-08-16 2021-11-16 纵深视觉科技(南京)有限责任公司 一种环视功能实现方法、装置、电子设备及存储介质
CN113950827A (zh) * 2019-06-21 2022-01-18 京瓷株式会社 三维显示装置、三维显示系统以及移动体
US20220295041A1 (en) * 2019-08-26 2022-09-15 Evolution Optiks Limited Binocular light field display, adjusted pixel rendering method therefor, and vision correction system and method using same
WO2022228451A1 (zh) * 2021-04-30 2022-11-03 纵深视觉科技(南京)有限责任公司 基于人眼跟踪的显示处理方法、装置、设备及存储介质

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6195607B2 (ja) * 2012-04-03 2017-09-13 フラウンホファー−ゲゼルシャフト ツア フェデルンク デア アンゲヴァンテン フォルシュンク エーファウ ３ｄ画像を再生するための自動立体視スクリーンおよび方法
CN104104934B (zh) * 2012-10-04 2019-02-19 陈笛 无眼镜多观众三维显示的组件与方法
KR20140054532A (ko) * 2012-10-29 2014-05-09 삼성디스플레이 주식회사 능동 배리어 패널의 구동 방법 및 이를 수행하기 위한 표시 장치
US9269022B2 (en) * 2013-04-11 2016-02-23 Digimarc Corporation Methods for object recognition and related arrangements
TWI489149B (zh) * 2013-08-23 2015-06-21 Au Optronics Corp 立體顯示裝置及儲存媒體
KR101856568B1 (ko) * 2013-09-16 2018-06-19 삼성전자주식회사 다시점 영상 디스플레이 장치 및 제어 방법
US10291907B2 (en) * 2014-01-23 2019-05-14 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Multi-view display control for channel selection
CN103945208B (zh) * 2014-04-24 2015-10-28 西安交通大学 一种针对多视点裸眼3d显示的并行同步缩放引擎及方法
KR102214355B1 (ko) * 2014-06-16 2021-02-09 삼성디스플레이 주식회사 입체 영상 표시 장치
US9716879B2 (en) * 2014-07-15 2017-07-25 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd Image display method and device for multi-view stereoscopic display
CN105469773B (zh) * 2014-09-03 2018-03-09 富泰华工业（深圳）有限公司 显示屏亮度调节方法及系统
RU2718430C2 (ru) * 2014-09-30 2020-04-02 Конинклейке Филипс Н.В. Автостереоскопическое устройство отображения и способ его возбуждения
CN105676475B (zh) 2014-11-18 2018-04-10 华为技术有限公司 成像系统
KR101618463B1 (ko) * 2014-12-09 2016-05-04 한국과학기술연구원 무안경식 3차원 영상표시장치의 시역특성 측정 시스템 및 방법
EP3038357A1 (en) * 2014-12-23 2016-06-29 Thomson Licensing A method, apparatus and system for reducing crosstalk of auto stereoscopic displays
CN104601975B (zh) * 2014-12-31 2016-11-16 深圳超多维光电子有限公司 广视角裸眼立体图像显示方法及显示设备
KR101691292B1 (ko) * 2015-04-28 2016-12-30 광운대학교 산학협력단 Table-top 3D 디스플레이 시스템 및 그 방법
KR102415502B1 (ko) 2015-08-07 2022-07-01 삼성전자주식회사 복수의 사용자를 위한 라이트 필드 렌더링 방법 및 장치
KR102121389B1 (ko) * 2015-10-16 2020-06-10 삼성전자주식회사 무안경 3d 디스플레이 장치 및 그 제어 방법
KR102444311B1 (ko) * 2015-10-26 2022-09-16 엘지디스플레이 주식회사 무안경 입체 영상 표시 장치 및 이의 구동 방법
TWI646845B (zh) * 2016-05-19 2019-01-01 晨星半導體股份有限公司 條件式存取晶片、其內建自我測試電路及測試方法
KR101763250B1 (ko) * 2016-06-22 2017-08-01 한국과학기술연구원 다시점 3차원 디스플레이 장치
US10353946B2 (en) * 2017-01-18 2019-07-16 Fyusion, Inc. Client-server communication for live search using multi-view digital media representations
KR101963392B1 (ko) * 2017-08-16 2019-03-28 한국과학기술연구원 무안경식 3차원 영상표시장치의 동적 최대 시역 형성 방법
US11002958B2 (en) 2017-08-24 2021-05-11 International Business Machines Corporation Dynamic control of parallax barrier configuration
US10768431B2 (en) 2017-12-20 2020-09-08 Aperture In Motion, LLC Light control devices and methods for regional variation of visual information and sampling
US10175490B1 (en) * 2017-12-20 2019-01-08 Aperture In Motion, LLC Light control devices and methods for regional variation of visual information and sampling
CN112368629B (zh) * 2018-06-29 2022-10-11 镭亚股份有限公司 具有可动态地重新配置多视图像素的多视图显示器和方法
EP3903147A4 (en) * 2018-12-27 2022-08-24 LEIA Inc. MULTI-VIEW DISPLAY, SYSTEM AND METHOD HAVING DYNAMIC COLOR SUB-PIXEL REMAPPING
JP7324605B2 (ja) * 2019-04-05 2023-08-10 日本放送協会 立体画像生成装置及びそのプログラム
US10855965B1 (en) 2019-06-28 2020-12-01 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company, Limited Dynamic multi-view rendering for autostereoscopic displays by generating reduced number of views for less-critical segments based on saliency/depth/eye gaze map
CN110335224B (zh) * 2019-07-05 2022-12-13 腾讯科技（深圳）有限公司 图像处理方法、装置、计算机设备及存储介质
TW202234208A (zh) * 2021-02-26 2022-09-01 美商內數位專利控股公司 節能多區顯示器及用於在多區顯示器中節能的方法
US20230237730A1 (en) * 2022-01-21 2023-07-27 Meta Platforms Technologies, Llc Memory structures to support changing view direction

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1894976A (zh) * 2003-12-18 2007-01-10 视真技术有限公司 具有位置跟踪的多用户自动立体显示器
US20090207237A1 (en) * 2005-07-04 2009-08-20 Xavier Leveco Method and Device for Autosterioscopic Display With Adaptation of the Optimal Viewing Distance
CN101546043A (zh) * 2008-03-26 2009-09-30 陈意辉 平面立体混合兼容型视差微镜平板与背投自由立体视频显示器
CN101931823A (zh) * 2009-06-24 2010-12-29 夏普株式会社 显示3d图像的方法和设备
CN102176755A (zh) * 2010-12-24 2011-09-07 青岛海信数字多媒体技术国家重点实验室有限公司 基于眼动三维显示角度的控制方法及装置
US20110285700A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Korea Institute Of Science And Technology Device for three-dimensional image display using viewing zone enlargement

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3229779B2 (ja) * 1994-08-19 2001-11-19 三洋電機株式会社 立体表示装置
DE19640936C2 (de) 1996-10-04 1999-06-10 Siegbert Prof Dr Ing Hentschke Positionsadaptiver Autostereoskoper Monitor (PAM)
WO2008132724A1 (en) 2007-04-26 2008-11-06 Mantisvision Ltd. A method and apparatus for three dimensional interaction with autosteroscopic displays
GB0709134D0 (en) * 2007-05-11 2007-06-20 Surman Philip Multi-user autostereoscopic Display
DE102007026071A1 (de) * 2007-05-24 2008-11-27 Seereal Technologies S.A. Richtungsgesteuerte Beleuchtungseinheit für ein autostereoskopisches Display
KR101001627B1 (ko) * 2009-01-21 2010-12-17 한국과학기술연구원 입체 영상표시장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1894976A (zh) * 2003-12-18 2007-01-10 视真技术有限公司 具有位置跟踪的多用户自动立体显示器
US20090207237A1 (en) * 2005-07-04 2009-08-20 Xavier Leveco Method and Device for Autosterioscopic Display With Adaptation of the Optimal Viewing Distance
CN101546043A (zh) * 2008-03-26 2009-09-30 陈意辉 平面立体混合兼容型视差微镜平板与背投自由立体视频显示器
CN101931823A (zh) * 2009-06-24 2010-12-29 夏普株式会社 显示3d图像的方法和设备
US20110285700A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Korea Institute Of Science And Technology Device for three-dimensional image display using viewing zone enlargement
CN102176755A (zh) * 2010-12-24 2011-09-07 青岛海信数字多媒体技术国家重点实验室有限公司 基于眼动三维显示角度的控制方法及装置

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104601980A (zh) * 2014-12-30 2015-05-06 深圳市亿思达科技集团有限公司 基于眼镜追踪的全息显示装置、系统及方法
CN104717488A (zh) * 2015-03-30 2015-06-17 联想(北京)有限公司 显示设备和显示方法
CN104717488B (zh) * 2015-03-30 2019-02-05 联想(北京)有限公司 显示设备和显示方法
CN105353512A (zh) * 2015-12-10 2016-02-24 联想(北京)有限公司 一种图像显示方法和图像显示装置
CN105353512B (zh) * 2015-12-10 2018-06-29 联想(北京)有限公司 一种图像显示方法和图像显示装置
WO2018058914A1 (zh) * 2016-09-28 2018-04-05 蒋顺 裸眼3d显示设备及其显示方法
CN106843492A (zh) * 2017-02-08 2017-06-13 大连海事大学 一种多人视点校准系统及方法
CN106843492B (zh) * 2017-02-08 2023-08-29 大连海事大学 一种多人视点校准系统及方法
CN111095080B (zh) * 2017-09-26 2022-07-26 阿利奥斯拷贝公司 在n视点立体显示屏上显示两视点立体图像的系统和方法
CN111095080A (zh) * 2017-09-26 2020-05-01 阿利奥斯拷贝公司 在n视点自动立体显示屏上显示两个视点的立体图像的系统和方法以及在这样的显示屏上控制显示的方法
CN111869202A (zh) * 2017-12-30 2020-10-30 张家港康得新光电材料有限公司 用于减少自动立体显示器上的串扰的方法
CN111869202B (zh) * 2017-12-30 2022-10-14 张家港康得新光电材料有限公司 用于减少自动立体显示器上的串扰的方法
CN111712859B (zh) * 2018-01-12 2024-03-08 皇家飞利浦有限公司 用于生成视图图像的装置和方法
CN111712859A (zh) * 2018-01-12 2020-09-25 皇家飞利浦有限公司 用于生成视图图像的装置和方法
CN108805856A (zh) * 2018-02-28 2018-11-13 王芳 近视度现场验证系统
CN108805856B (zh) * 2018-02-28 2019-03-12 怀淑芹 近视度现场验证系统
CN111971609A (zh) * 2018-04-06 2020-11-20 依视路国际公司 用于定制被适配用于生成虚像的头戴式装置的方法
CN113950827A (zh) * 2019-06-21 2022-01-18 京瓷株式会社 三维显示装置、三维显示系统以及移动体
US20220295041A1 (en) * 2019-08-26 2022-09-15 Evolution Optiks Limited Binocular light field display, adjusted pixel rendering method therefor, and vision correction system and method using same
US11902498B2 (en) * 2019-08-26 2024-02-13 Evolution Optiks Limited Binocular light field display, adjusted pixel rendering method therefor, and vision correction system and method using same
WO2022228451A1 (zh) * 2021-04-30 2022-11-03 纵深视觉科技(南京)有限责任公司 基于人眼跟踪的显示处理方法、装置、设备及存储介质
CN115398889A (zh) * 2021-04-30 2022-11-25 纵深视觉科技(南京)有限责任公司 基于人眼跟踪的显示处理方法、装置、设备及存储介质
CN113376860A (zh) * 2021-06-23 2021-09-10 南方科技大学 一种立体显示装置
CN113660480A (zh) * 2021-08-16 2021-11-16 纵深视觉科技(南京)有限责任公司 一种环视功能实现方法、装置、电子设备及存储介质
CN113660480B (zh) * 2021-08-16 2023-10-31 纵深视觉科技(南京)有限责任公司 一种环视功能实现方法、装置、电子设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US10237543B2 (en) 2019-03-19
KR20130073799A (ko) 2013-07-03
CN104137538B (zh) 2017-09-29
KR101322910B1 (ko) 2013-10-29
EP2797328A4 (en) 2015-08-26
EP2797328A1 (en) 2014-10-29
US20150029317A1 (en) 2015-01-29
WO2013094841A1 (ko) 2013-06-27
EP2797328B1 (en) 2019-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104137538A (zh) 可应用于多个观察者的用于使用动态视区扩展来显示多视点3d图像的装置及其方法
CN104094596B (zh) 用于使观看区域平坦化并使动态串扰最小化的裸眼立体3d图像显示装置
CN103209333A (zh) 利用时间分割的自由立体三维图像显示装置
CN102695073B (zh) 显示器
CN102857774B (zh) 显示器
US8310524B2 (en) Stereoscopic image display apparatus
KR101413244B1 (ko) 변형된 공통시역을 이용하는 다시점 3차원 영상표시장치
KR101269631B1 (ko) 3차원 영상표시장치 및 이것에서 수행되는 3차원 영상표시 방법
KR101660411B1 (ko) 초다시점 3차원 영상 디스플레이 장치
CN102801999B (zh) 基于裸眼3d显示技术的合成算法
US20170155893A1 (en) Variable barrier pitch correction
US20130194252A1 (en) Autostereoscopic three-dimensional image display device using extension of viewing zone width
CN102183840A (zh) 显示系统和方法
CN102868894A (zh) 一种全视角3d显示的图像输出方法、装置及显示设备
CN102497563A (zh) 跟踪式裸眼立体显示控制方法、显示控制装置和显示系统
US20150237334A1 (en) Stereoscopic display device
CN102928986A (zh) 一种立体显示装置及其调整方法
CN102740104A (zh) 一种立体显示控制方法及相应的装置、设备
CN102722044B (zh) 立体显示系统
CN107561719B (zh) 自动立体三维显示器
KR101993338B1 (ko) 3차원 영상 표시장치
KR102279277B1 (ko) 다수의 시청자에게 최적의 3d을 제공할 수 있는 입체영상표시장치 및 입체영상 표시방법
WO2009066937A1 (en) 3-d image display device for controlling viewing distance

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: KOREA INSTITUTE OF SCIECE + TECHNOLOGY

Effective date: 20150107

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20150107

Address after: Gyeonggi Do Korea Suwon

Applicant after: Samsung Electronics Co.,Ltd.

Address before: Seoul, South Korea

Applicant before: KOREA INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant