[發(fā)明專利]基于子像素的3D集成成像顯示設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210442474.2
• 申請(qǐng)日: 2012-11-08
• 公開（公告）號(hào): CN103809293B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周明才;洪濤;李煒明;焦少慧;王海濤;金智淵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京三星通信技術(shù)研究有限公司;三星電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): G02B27/22
• 分類號(hào): G02B27/22;H04N13/04
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11286
• 代理人: 韓明星,王艷嬌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維(3D)顯示，更具體地講，涉及基于子像素集成成像的3D顯示。

背景技術(shù)

3D顯示已經(jīng)在許多領(lǐng)域(諸如消費(fèi)電子、醫(yī)學(xué)成像、工業(yè)測(cè)量儀表等)顯示出很大的發(fā)展?jié)摿Α４嬖趲追N3D顯示技術(shù)，其中，由于佩戴眼鏡的3D顯示技術(shù)的不方便以及容易引起視覺疲勞，因此裸眼3D顯示技術(shù)已經(jīng)吸引了很多人的注意。

裸眼3D顯示技術(shù)包括：全息術(shù)、自動(dòng)立體視法、集成成像等。在這些裸眼3D顯示技術(shù)之中，全息術(shù)和集成成像技術(shù)具有無視疲勞的顯著特點(diǎn)，均是裸眼真三維立體顯示技術(shù)。而較之全息術(shù)，集成成像技術(shù)具有無需相干光源、無需暗室、對(duì)環(huán)境無苛刻條件、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，顯示全真彩色圖像等優(yōu)點(diǎn)，而且由于其具有相對(duì)較小的數(shù)據(jù)量，它不僅可用于靜態(tài)圖像的記錄再現(xiàn)，而且還可用于視頻通訊領(lǐng)域中動(dòng)態(tài)場景的捕獲和顯示。因此，集成成像方法被認(rèn)為是下一代3D顯示的最具潛力的候選。

集成成像技術(shù)是一種利用微透鏡陣列對(duì)三維場景進(jìn)行記錄和再現(xiàn)的真三維裸視自由立體顯示技術(shù)。它包含了記錄和再現(xiàn)兩個(gè)過程。記錄過程就是通過記錄微透鏡陣列對(duì)物空間場景成像，從而獲取物空間場景多方位視角的圖像元陣列。在此過程中，場景任意一點(diǎn)的視差信息都被與微透鏡個(gè)數(shù)相同的圖像元擴(kuò)散記錄與整個(gè)記錄介質(zhì)上。而再現(xiàn)過程就是把記錄所得到的圖像元陣列放在具有同樣參數(shù)的再現(xiàn)微透鏡陣列的相同位置處，根據(jù)光路可逆原理，再現(xiàn)微透鏡陣列把許許多多圖像元透射出來的光線聚集還原，則在再現(xiàn)微透鏡陣列的前方重建出物空間場景的光學(xué)模型，并可在一個(gè)有限的視角內(nèi)從任意方向觀看到這個(gè)重建像。

集成成像顯示系統(tǒng)的觀看特性根據(jù)顯示模式而不同。當(dāng)系統(tǒng)的其他條件相同時(shí)，實(shí)際模式的視角比虛擬模式的視角窄。然而，由于實(shí)際模式的重建3D圖像更接近于觀看者，因此實(shí)際模式的深度的感覺當(dāng)然高于虛擬模式的深度的感覺。在聚焦模式下，集成圖像的深度可被表達(dá)為比其他模式更深，而由于圖像的像素尺寸被固定為基本鏡頭的尺寸，因此集成圖像的分辨率被降低。

為了構(gòu)建緊湊的集成成像顯示器，LCD面板和微透鏡陣列通常被使用。然而，當(dāng)普通LCD面板被使用時(shí)，由于會(huì)存在明顯的莫爾條紋(moiréstripe)，并且通過相應(yīng)的微透鏡僅看到子像素，因此集成成像顯示器不能工作在聚焦模式下。

盡管3D顯示的大深度范圍是優(yōu)選的，但是由于3D圖像的像素尺寸固定為基本鏡頭的尺寸，因此聚焦模式下的集成成像顯示的分辨率被降低。

美國專利申請(qǐng)US 2000/6064424提出了一種由薄顯示面板和并行透鏡薄片構(gòu)成的自動(dòng)立體顯示設(shè)備。透鏡薄片相對(duì)于顯示像素欄傾斜以便共享水平方向與垂直方向上的分辨率減小，并且消除由于顯示元件的相鄰欄之間的黑色掩蓋材料引起的黑色條紋的可視性。然而，該設(shè)備可僅提供水平視差，但是不能重建對(duì)象的真實(shí)3D圖像，也就是，不是真的3D顯示。

美國專利申請(qǐng)US 2006/0170616A1提出一種3D圖像顯示裝置，其中，薄顯示面板具有特殊的子像素布局，從而相鄰子像素在顏色上有差別。由于該特殊子像素布局，顯示面板可工作在2D模式和3D模式下，而且通過垂直排列的透鏡薄片或障礙物，可在3D模式下提供更高的水平分辨率。盡管還可以使用微透鏡陣列工作在集成成像模式下，但是在此模式下不能提高分辨率。

美國專利申請(qǐng)US 2009/7511716B2提出了一種改進(jìn)分辨率的3D顯示器和渲染方法。顯示面板具有特殊子像素排列，該特殊子像素排列具有共享的子像素顏色信號(hào)。相應(yīng)的光調(diào)制解調(diào)器裝置必須被設(shè)計(jì)為適合子像素布局。

論文“TransCAIP-A Live 3D TV System Using a Camera Array and anIntegral Photography Display with Interactive Control of Viewing Parameters”描述了一種實(shí)時(shí)3D捕獲和顯示系統(tǒng)。根據(jù)基于圖像的渲染技術(shù)從64個(gè)視頻相機(jī)產(chǎn)生內(nèi)容。用于集成成像顯示器的顯示面板具有定制的濾色器，由微透鏡覆蓋的所有的子像素具有相同的原色。

因此，在現(xiàn)有技術(shù)的裸眼3D顯示中，基于多視點(diǎn)的3D顯示器使用普通顯示面板改進(jìn)了3D分辨率，但是僅能夠提供水平視差，而基于集成成像的3D顯示器使用定制的濾色器來改進(jìn)3D分辨率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種使用普通顯示面板改進(jìn)3D分辨率的基于集成成像的3D顯示器系統(tǒng)。