CN106997101B - 定向背光单元、三维(3d)图像显示装置和3d图像显示方法 - Google Patents

定向背光单元、三维(3d)图像显示装置和3d图像显示方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106997101B
CN106997101B CN201710043234.8A CN201710043234A CN106997101B CN 106997101 B CN106997101 B CN 106997101B CN 201710043234 A CN201710043234 A CN 201710043234A CN 106997101 B CN106997101 B CN 106997101B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grating elements
viewpoints
light
light guide
guide plate
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710043234.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106997101A (zh
Inventor
金铉埈
朴俊勇
申俸受
金东郁
辈智贤
沈东植
李性勋
郑在胜
洪硕佑
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
Samsung Electronics Co Ltd
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 Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN106997101A publication Critical patent/CN106997101A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106997101B publication Critical patent/CN106997101B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G02B30/33—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 directional light or back-light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
    • G03H1/0808—Methods of numerical synthesis, e.g. coherent ray tracing [CRT], diffraction specific
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/22—Processes or apparatus for obtaining an optical image from holograms
    • G03H1/2294—Addressing the hologram to an active spatial light modulator
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
    • G06F17/141—Discrete Fourier transforms
    • G06F17/142—Fast Fourier transforms, e.g. using a Cooley-Tukey type algorithm
    • 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
    • H04N13/32—Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using arrays of controllable light sources; using moving apertures or moving light sources
    • 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
    • H04N13/349—Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking
    • H04N13/351—Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking for displaying simultaneously
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2210/00—Object characteristics
    • G03H2210/30—3D object
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2226/00—Electro-optic or electronic components relating to digital holography
    • G03H2226/02—Computing or processing means, e.g. digital signal processor [DSP]
    • 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
    • H04N13/356—Image reproducers having separate monoscopic and stereoscopic modes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Complex Calculations (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本发明提供了一种定向背光单元、三维(3D)图像显示装置和3D图像显示方法。定向背光单元包括具有发射表面的导光板，在发射表面上提供包括第一和第二组光栅元件的多个光栅元件。所述多个光栅元件被布置为使得从第一和第二组光栅元件发射的光束共同传播通过多个像素点，并且分别形成其对应区域彼此不交叠的第一和第二组视点。

Description

定向背光单元、三维(3D)图像显示装置和3D图像显示方法
技术领域
示例性实施例涉及定向背光单元、三维(3D)图像显示装置和3D图像显示方法，更具体地，涉及基于光栅的定向背光单元、3D图像显示装置和3D图像显示方法。
背景技术
三维(3D)图像显示装置使得用户能够体验真实和立体的图像。通常，3D图像显示装置通过使用当通过左眼和右眼看到不同视点处的图像时出现的双眼视差来提供3D效果。在常规技术中，主要开发了使用红绿眼镜、偏光眼镜、液晶快门型眼镜等的眼镜型3D图像显示方法。近年来，已经积极研究了消除使用眼镜的不便的自动立体3D图像显示方法。自动立体3D图像显示方法的示例包括：通过使用双凸透镜、视差屏障等，显示根据方向具有不同视点的若干图像的方法；集成图像技术，其是通过使用多个相机或镜头在若干角度采集图像并逆转地(reversely)显示图像的方法；和全息方法。在这些自动立体3D图像实现技术中，正在开发与通过使用近来的定向背光单元分别在期望方向上透射来自像素的光束来构造3D图像的方法相关的技术。
发明内容
提供了提供宽观看角度的定向背光单元、三维(3D)图像显示装置和3D图像显示方法。
另外的方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地将从该描述显而易见，或者可以通过所给出的示例性实施例的实践而习知。
根据一个或多个示例性实施例的一方面，一种定向背光单元包括：导光板；光源，被配置为向导光板提供光；以及设置在导光板的发射表面上并且被配置为向外发射来自所述发射表面的光的第一和第二组光栅元件，其中第一和第二组光栅元件被布置为使得从第一组光栅元件发射的光束传播通过与发射表面间隔开的多个像素点并形成第一组视点，使得从第二组光栅元件发射的光束传播通过所述多个像素点并形成第二组视点，并且使得在其中形成第二组视点的区域不与在其中形成第一组视点的区域交叠。所述多个像素点表示将在下面描述的空间光调制器的像素所处的点。所述多个像素点可以二维地布置在平面或曲面上。
第一组视点中的视点可以被连续地布置，并且第二组视点中的视点可以被连续地布置在第一组视点之后。
第三组光栅元件可以进一步设置在导光板上。在这种情况下，第三组光栅元件被布置为使得从第三组光栅元件发射的光束传播通过所述多个像素点并形成第三组视点，并且使得在其中形成第三组视点的区域不交叠在其中形成第一和第二组视点的区域。例如，第三组视点中的视点可以连续地布置在第二组视点之后。
至少两个光束可以传播通过所述多个像素点中的每个，并且所述至少两个光束可以包括从包括在第一组光栅元件中的光栅元件之一发射的光束和从包括在第二组光栅元件中的光栅元件之一发射的光束。
根据一示例性实施例，从第一和第二组光栅元件当中的两个相邻光栅元件发射的光束可以被导向不同的像素点。根据另一示例性实施例，从第一和第二组光栅元件当中的两个相邻光栅元件发出的光束中的一些可以被导向相同的像素点。
第一和第二组光栅元件可以包括基本上彼此平行的多个图案化凹槽。第一和第二组光栅元件可以关于光栅长度、光栅宽度、光栅深度、光栅取向、光栅节距和占空比的至少之一彼此不同。例如，光栅元件可以具有不同的光栅取向或不同的光栅节距，使得从光栅元件发射的光束可以具有不同的方向。
第一和第二组光栅元件中的至少一些可以在布置间隔方面彼此不同。
第一和第二组光栅元件与所述多个像素点之间的间隔可以是基本上恒定的。像素点所在的虚拟像素表面或者导光板的发射表面可以是弯曲表面。如果像素点所在的虚拟像素表面是平面，则导光板的发射表面也是平面，并且像素点所在的虚拟像素表面可以平行于导光板的发射表面。
第一组光栅元件中的光栅元件的数目可以与像素点的数目基本相同。换句话说，第一组光栅元件中的光栅元件可以一一对应地与像素点匹配。
第一组光栅元件中的光栅元件的数目可以与第二组光栅元件中的光栅元件的数目基本相同。在这种情况下，由第二组光栅元件形成的第二组视点中的视点的数目可以等于由第一组光栅元件形成的第一组视点中的视点的数目。在一些情况下，第二组光栅元件中的光栅元件的数目可以小于或大于第一组光栅元件中的光栅元件的数目。当第二组光栅元件中的光栅元件的数目小于第一组光栅元件中的光栅元件的数目时，由第二组光栅元件形成的第二组视点处的分辨率可以低于由第一组光栅元件形成的第一组视点处的分辨率。
导光板可以包括单个导光板。在这种情况下，第一和第二组光栅元件可以在导光板的发射表面上形成单个光栅阵列。导光板可以是具有平坦发射表面的平板或具有弯曲发射表面的板。导光板的发射表面和所述多个像素点位于其上的表面可以彼此隔开预定距离。作为另一示例，导光板的发射表面和所述多个像素点位于其上的表面的其中之一可以是弯曲表面，另一个可以是平面，因此导光板和空间光调制器之间的间隔可以是可变的。
导光板可以包括彼此光学地分离的第一导光板和第二导光板，第一组和第二组光栅元件中的一些光栅元件可以设置在第一导光板上，并且其它可以设置在第二导光板上。
设置在第一和第二导光板的每个上的光栅元件的数目可以与像素点的数目基本相同。在一些情况下，提供在第一导光板上的光栅元件的数目可以小于或大于提供在第二导光板上的光栅元件的数目。第一组光栅元件可以提供在第一导光板上，第二组光栅元件可以提供在第二导光板上。
第一和第二导光板可以在横向方向并排设置。横向方向表示朝向板的左侧、右侧、顶侧或底侧的方向。换句话说，第一和第二导光板可以二维地布置。第一和第二导光板可以是具有平坦发射表面或弯曲发射表面的平板。第二导光板可以相对于第一导光板倾斜。当然，第一和第二导光板可以布置在一平面上。
还可以包括第三导光板，并因此第二和第三导光板可以一个堆叠在另一个上或者并排布置，其中第一导光板位于其间。第二和第三导光板可以相对于第一导光板倾斜，使得第二和第三导光板关于第一导光板对称。当然，第一至第三导光板可以布置在一平面上。
第一导光板可以堆叠在第二导光板的上表面之上。第二导光板的上表面可以表示第二导光板的发射表面。第一和第二导光板可以在其间没有间隔或者在其间具有微小的间隔的情况下堆叠。由于还包括第三导光板，所以第一至第三导光板可以一个堆叠在另一个上。
根据一个或多个示例性实施例的一方面，定向背光单元包括：导光板；光源，被配置为向导光板提供光；以及k组光栅元件，设置在导光板的发射表面上，并且被配置为向外发射来自发射表面的光，其中所述k组光栅元件被布置为使得从第I组光栅元件发射的光束穿过与发射表面间隔开的多个像素点，并形成第I组视点，使得从第m组光栅元件发射的光束穿过所述多个像素点，并形成第m组视点，并且使得在该处形成第m组视点的区域不与在该处形成第一组视点的区域交叠，并且其中k可以是自然数，I可以是小于或等于k的自然数，m可以是小于I的自然数。
根据一个或多个示例性实施例的一方面，一种定向背光单元包括：导光板；光源，被配置为向导光板提供光；以及多个光栅元件，设置在导光板的发射表面上，并且被配置为向外发射来自发射表面的光，使得所述光传播通过与发射表面间隔开的多个像素点，其中，所述多个光栅元件中的至少两个与每个像素点匹配，两个相邻的光栅元件与不同的像素点匹配，并且从所述至少两个光栅元件发射的光束穿过与所述至少两个光栅元件匹配的一个像素点，然后被导向不同的视点。光栅元件的总数可以是像素点的数目的整数倍。所述多个光栅元件可以被布置为使得从所述多个光栅元件发射的光束穿过所述多个像素点并形成多个视点组，并且使得在该处形成不同视点组的区域彼此不交叠。
根据一个或多个示例性实施例的一方面，一种三维(3D)图像显示装置包括：定向背光单元，包括导光板、被配置为向导光板提供光的光源、以及第一组和第二组光栅元件，第一组和第二组光栅元件设置在导光板的发射表面上并且被配置为向外发射来自发射表面的光；空间光调制器，包括调制从定向背光单元发射的光束的多个像素；以及控制器，被配置为控制定向背光单元和空间光调制器，其中第一和第二组光栅元件被布置为使得从第一组光栅元件发射的光束穿过空间光调制器的所述多个像素并且形成第一组视点，使得从第二组光栅元件发射的光束穿过空间光调制器的所述多个像素并形成第二组视点，并且使得在该处形成第二组视点的区域不交叠在该处形成第一视点组的区域。空间光调制器可以包括二维布置的多个像素。空间光调制器可以是平板或弯曲板。换句话说，空间光调制器的像素可以位于平板或弯曲板上。
第一组视点中的视点可以连续地布置，并且第二组视点中的视点可以连续地布置在第一组视点之后。
至少两个光束可以穿过所述多个像素点中的每个，并且所述至少两个光束可以包括从包括在第一组光栅元件中的光栅元件之一发射的光束和从包括在第二组光栅元件中的光栅元件之一发射的光束。
在第一组视点处示出的3D图像可以在第二组视点处被重复示出。
空间光调制器可以包括对于每个像素的多个子像素，并且空间光调制器的每个子像素可以透射从至少两个光栅元件发射的光束。
每个子像素可以具有在一个方向上较长的矩形形状或与矩形形状相似的形状。每个像素中的所述多个子像素可以在其宽度方向上并排布置。在子像素的长度方向上，第一和第二组光栅元件的总行数可以是子像素的行数的整数倍。
3D图像显示装置还可以包括配置为跟踪观看者的眼睛的眼睛跟踪装置。控制器可以控制空间光调制器，使得与由眼睛跟踪装置跟踪的观看者的眼睛相对应的像素产生图像。如果观看者从第一组视点移动到第二组视点或者从第二组视点移动到第一组视点，则发生左侧和右侧之间的反转，并且立体效果会被破坏。可以通过预先移动视点来防止左侧和右侧之间的反转的发生。
根据一个或多个示例性实施例的一方面，一种三维(3D)图像显示装置包括：定向背光单元；空间光调制器，包括调制从定向背光单元发射的光束的多个像素；以及控制器，配置为控制定向背光单元和空间光调制器。定向背光单元可以包括：导光板；光源，配置为向导光板提供光；以及多个光栅元件，设置在导光板的发射表面上并且被配置为向外发射来自发射表面的光，使得光传播通过空间光调制器的所述多个像素。所述多个光栅元件中的至少两个与每个像素匹配，两个相邻的光栅元件与不同的像素匹配，并且从所述至少两个光栅元件发射的光束穿过与所述至少两个光栅元件匹配的一个像素，然后被导向不同的视点。
根据一个或多个示例性实施例的一方面，一种3D图像显示方法包括：向导光板提供光；将包括第一和第二组光栅元件的多个光栅元件布置在导光板的发射表面上，以向外发射来自发射表面的光；通过使用空间光调制器的多个像素来调制所发射的光束；以及通过使从第一组光栅元件发射的光束穿过空间光调制器的所述多个像素来形成第一组视点并且通过使从第二组光栅元件发射的光束穿过空间光调制器的所述多个像素来形成第二组视点，在其中形成第二组视点的区域不交叠在其中形成第一组视点的区域。
第一组视点中的视点可以被连续地布置，并且第二组视点中的视点可以被连续地布置在第一组视点之后。
至少两个光束可以穿过所述多个像素点中的每个，并且所述至少两个光束可以包括从包括在第一组光栅元件中的光栅元件之一发射的光束和从包括在第二组光栅元件中的光栅元件之一发射的光束。
从第一和第二组光栅元件当中的两个相邻光栅元件发射的光束可以被导向不同的像素。
在第一组视点处示出的3D图像可以在第二组视点处被重复地示出。
3D图像显示方法还可以包括跟踪观看者的眼睛。可以控制空间光调制器，使得与观看者的被跟踪的眼睛相对应的像素产生图像。
在所提供的定向背光单元中，两个或多个光栅元件对应于每个像素，因此由一个像素透射的光束被同时导向几个方向上的视点，同时具有相同的信息，由此可以在几个方向上同时看到相同的图像，因此可以加宽用于观看3D图像的角度。
所提供的定向背光单元可以安装在自动立体3D显示装置(例如，TV、监视器、平板电脑和移动设备)上。
所提供的定向背光单元可以加宽3D显示装置的观看角度。
所提供的定向背光单元可以容易地将眼睛跟踪方法应用于3D显示装置。
附图说明
从结合附图对示例性实施例的以下描述，这些和/或其它方面将变得明显且更容易理解，在附图中：
图1是根据一示例性实施例的3D图像显示装置的示意性光学构造的分解透视图；
图2示意性地示出图1的3D图像显示装置的定向背光单元和空间光调制器之间的位置关系；
图3示意性地示出由图1的3D图像显示装置提供的视图；
图4A、4B、4C和4D示意性地示出根据一示例性实施例的视点和根据比较例的视点之间的差异；
图5是根据一示例性实施例的3D图像显示装置的示意性光学构造的分解透视图；
图6是根据另一示例性实施例的3D图像显示装置的分解透视图；
图7是根据另一示例性实施例的3D图像显示装置的示意性光学构造的分解透视图；
图8是根据另一示例性实施例的3D图像显示装置的示意性光学构造的分解透视图；以及
图9是根据另一示例性实施例的3D图像显示装置的分解透视图。
具体实施方式
现在将参照附图详细描述定向背光单元、三维(3D)图像显示装置和3D图像显示方法。附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中，为了清楚且为了说明的方便，可以夸大元件的尺寸。将理解，当材料层被称为“形成在”基板或另一层“上”时，它可以直接或间接地形成在基板或另一层上。也就是说，例如，可以存在中间层。在下面描述的示例性实施例中构成每层的材料是示例性的，因此可以使用其它材料。
图1是根据一示例性实施例的3D图像显示装置100的示意性光学构造的分解透视图。图2示意性地示出图1的3D图像显示装置100的定向背光单元110和空间光调制器150之间的位置关系。图3示意性地示出由图1的3D图像显示装置100提供的第一组视点V1、V2、......、V95和V96；第二组视点V1'、V2'、......、V95'和V96'；以及第三组视点V1”、V2”、......、V95”和V96”。
参照图1和图2，根据本示例性实施例的3D图像显示装置100包括定向背光单元(在这里也被称为“定向背光装置”)110、包括调制由定向背光单元110发射的光束的多个像素的空间光调制器150、以及控制定向背光单元110和空间光调制器150的控制器190。
定向背光单元110包括导光板111和被配置为向导光板111提供光的光源单元(在这里也称为“光源装置”)120。配置为向外发射入射到导光板111上的光的多个光栅元件112形成在导光板111的发射表面111a上。
光源单元120可以包括设置在导光板111的边缘表面111b上的多个光源121。换句话说，根据本示例性实施例的定向背光单元110可以采用边缘型方法。光源121可以是例如半导体发光器件，例如发光二极管(LED)。光源121可以是单色光源。在这种情况下，3D图像显示装置100可以显示单色图像(例如，黑白图像)。或者，光源121可以包括红色光源、绿色光源和蓝色光源。以时间序列驱动红色光源、绿色光源和蓝色光源，因此可以驱动空间光调制器150以显示彩色图像。
导光板111可以是由透明材料形成的平板。在一些情况下，导光板111可以是由透明材料形成的弯曲板，或者可以是由透明材料形成的柔性板。
所述多个光栅元件112二维地布置在导光板111的发射表面111a上。发射表面111a可以是具有平板形状的导光板111的宽表面(即，两个平板表面之一)。光栅元件112可以分别形成为例如基本上平行于导光板111的发射表面111a的多个图案化凹槽。入射在导光板111上的光在导光板111内被全反射，然后经由光栅元件112向外发射。在这种情况下，每个光栅元件112可以被理解为单个单元光栅，因此光在被衍射的同时发射。光的衍射可以取决于光栅长度、光栅宽度、光栅深度、光栅取向、光栅节距、占空比(duty cycle)等中的任何一个或多个。如下面将要描述的，所述多个光栅元件112可以以多对一的对应方式对应于空间光调制器150的像素151，因此光栅元件112可以形成为使得从其发射的光束在不同方向上衍射。每个光栅元件112的横截面形状可以是如图1所示的矩形。但是示例性实施例不限于此。作为另一示例，每个光栅元件112的横截面可以具有诸如三角形或直角三角形的形状。
空间光调制器150包括以二维(2D)方式布置的多个像素151。每个像素151调制经由输入的电信号而接收的光。调制表示阻挡或透射光，或调节透射的光量。每个像素151可以是矩形的，但是示例性实施例不限于此。例如，每个像素151可以具有诸如有倒圆角的矩形、平行四边形、菱形或圆形的形状。
空间光调制器150可以是例如透射式液晶面板。空间光调制器150可以具有平板形状。如上所述，当导光板111具有平板形状时，导光板111与空间光调制器150之间的间隔可以是恒定的。在一些情况下，由于导光板111可以形成为由透明材料形成的弯曲板或者由透明材料形成的柔性板，所以导光板111与空间光调制器150之间的间隔可以不是恒定的。另外，空间光调制器150也可以形成为弯曲面板或柔性面板。因此，当导光板111和空间光调制器150都是弯曲的或柔性的时，导光板111与空间光调制器150之间的间隔可以是恒定的。
所述多个光栅元件112可以以多对一的对应方式对应于空间光调制器150的像素151，因此光栅元件112可以被分组以形成多个组。例如，光栅元件112可以包括第一组光栅元件112a、第二组光栅元件112b和第三组光栅元件112c。现在将描述的将光栅元件112分组为三组仅是一示例。根据另一示例性实施例，光栅元件112可以被分成两组或至少四组。
第一组中的光栅元件112a可以以一一对应的方式对应于空间光调制器150的像素151，第二组中的光栅元件112b可以以一一对应的方式对应于空间光调制器150的像素151，第三组中的光栅元件112c也可以以一一对应的方式对应于空间光调制器150的像素151。换句话说，三个光栅元件可以与空间光调制器150的每个像素151匹配。匹配表示从第一组中的光栅元件112a之一发射的第一光L1、从第二组中的光栅元件112b之一发射的第二光L2以及从第三组中的光栅元件112c之一发射的第三光L3穿过像素151之一并且被导向不同的视点。当光栅元件112根据如上所述的另一示例性实施例被分组为两组或至少四组时，两个或至少四个光栅元件可以与空间光调制器150的每个像素151匹配。
为了使光栅元件112以多对一的对应方式朝向空间光调制器150的像素发射光束，并且为了如上所述地使由相同像素透射的光束被导向不同的视点，光栅元件112可以形成为在光栅长度、光栅宽度、光栅深度、光栅取向、光栅节距和占空比中的至少一个方面彼此不同。例如，光栅元件112可以具有不同的光栅取向或不同的光栅节距，使得从光栅元件112发射的光束可以具有不同的衍射方向。当光栅元件112形成为凹槽时，光栅长度可以表示凹槽长度，光栅宽度可以表示凹槽宽度，光栅深度可以表示凹槽深度，光栅取向可以表示凹槽的宽度方向(或长度方向)，光栅节距可以表示凹槽之间的间隔，并且占空比可以表示凹槽长度与凹槽间的间隔之间的比率。由于所述多个视点可以被布置为在水平方向上彼此连接，如在下面将要描述的，所以对应于一个像素的第一组中的光栅元件112a、第二组中的光栅元件112b和第三组中的光栅元件112c可以沿水平方向布置。光栅元件112中的至少一些可以具有不同的布置间隔。布置间隔表示光栅元件112之间的空间间隔。对应于一个像素的光栅元件112可以在其间具有对应于另一像素的光栅元件112。在一些情况下，对应于一个像素的光栅元件112可以连续地布置。
现在将描述根据本示例性实施例的3D图像显示装置100的操作。
控制器190控制光源单元120以向导光板111提供光。
如上所述，由于第一组光栅元件112a形成在导光板111的发射表面111a上，所以导光板111上的第一组中的光栅元件112a朝向空间光调制器150的相应像素151发射第一光束L1。由空间光调制器150的像素151透射的第一光束L1形成第一组视点V1、V2、……、V95和V96(见图3)。虽然在图3中96个视点V1、V2、……、V95和V96形成第一组，这仅是一示例，并且可以形成比96个视点更少或更多的视点。
导光板111上的第二组中的光栅元件112b发射第二光束L2，并且第二光束L2通过空间光调制器150的相应像素151传播，然后形成第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'(见图3)。导光板111上的第三组光栅元件112c发射第三光束L3，第三光束L3通过空间光调制器150的相应像素151传播，然后形成第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”(见图3)。在这时候，在其中形成第一组视点V1、V2、……、V95和V96的第一区域R1、在其中形成第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'的第二区域R2、以及在其中形成第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”的第三区域R3彼此不交叠。如图3所示，第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'可以布置在第一组视点V1、V2、……、V95和V96之后，第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”可以布置在第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'之后。
如图3所示，在预定观看距离处，第一组视点V1、V2、……、V95和V96、第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'以及第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”可以以小于或等于观看者的平均双目距离(例如，6.1cm)的距离间隔在圆周方向上连续布置。例如，第一组视点V1、V2、……、V95和V96之间的间隔可以每个大致等于观看者的瞳孔大小。
控制器190控制空间光调制器150以调制第一、第二和第三光束L1、L2和L3，从而使得图像能够在第一组视点V1、V2、……、V95和V96、第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'以及第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”处被观看。在第一组视点V1、V2、……、V95和V96、第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'以及第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”中的每个处看到的图像是二维(2D)图像。例如，当定向背光单元110关于每个组形成96个视点时，如图3所示，在对应于观看者的一只眼睛的一个视点(例如，视点V1)处看到的2D图像可以由像素151的1/96产生。有助于对于每个视点的2D图像产生的像素的数目是示例性的，并且可以基于图像产生方法变化。当空间光调制器150显示3D图像时，在第一组视点V1、V2、……、V95和V96处看到的2D图像被形成为在以对应于观看者的双眼距离的间隔隔开的视点之间具有双眼视差，由此使得观看者能够通过双眼体验立体效果。例如，在图3中，视点Vm'和视点Vn'彼此间隔开观看者的平均双眼距离，并且在视点Vm'处看到的图像和在视点Vn'处看到的图像可以具有双眼视差。当空间光调制器150显示2D图像时，空间光调制器150调制第一光束L1，使得这些2D图像是相同的图像，因此不具有双眼视差。由于在第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'或第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”处形成的图像已经穿过空间光调制器150的形成第一组视点V1、V2、……、V95和V96的图像的像素151，所以在第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'或者第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”处形成的图像与第一组视点V1、V2、……、V95和V96的图像相同。换句话说，在第一组视点V1、V2、……、V95和V96处示出的双眼视差的3D图像可以在第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'或第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”处被重复示出。
图4A、4B、4C和4D示意性地示出根据一示例性实施例的视点和根据比较例的视点之间的差异。下面的表1示出了根据本示例性实施例和比较例的3D图像的特性。
[表1]
Figure BDA0001213483000000111
Figure BDA0001213483000000121
图4A示出了其中3D显示装置形成96个视点的情况，图4A的情况对应于表1中的比较例1。96个视点在0.5m的观看距离处以6.1mm的间隔布置。在这种情况下，观看角度(即，观看者观看3D图像的观看角度)被限制到形成96个视点的区域，例如，被限制到40°。
图4B示出了其中3D显示装置形成96个视点并且在0.5m的观看距离处将96个视点之间的间隔加宽至12.2mm以便增加观看者能够观看3D图像的观看角度的情况。图4B的情况对应于表1中的比较例2。在这种情况下，由于96个视点之间的间隔加倍，所以当观看者移动时，根据与移动量相对应的时间差，图像的变化程度变得相对较慢，因此3D效果劣化。
图4C示出其中3D显示装置形成192个视点的情况，图4C的情况对应于表1中的比较例3。在这种情况下，192个视点之间的间隔保持图4A中的96个视点之间的间隔，但是在每个视点处看到的图像的分辨率减半。在比较例中在每个视点处看到的图像的分辨率是将空间光调制器的总分辨率***达视点的数目的结果。然而，当如比较例3中那样增加视点的数目时，每个视点处的分辨率劣化，因此3D分辨率劣化。
图4D示出3D显示装置重复96个视点以形成两组的情况，图4D的情况对应于表1中的示例性实施例1。示例性实施例1是这样的情况，其中两组光栅元件提供在定向背光单元的导光板上，使得两个光栅元件与空间光调制器的每个像素匹配，并且其中两组中的每一组中的光栅元件形成96个视点。在这种情况下，视点间间隔保持图4A中的视点之间的间隔，并且视点的总数为192，因此确保宽的观看角度。此外，由于两组视点被重复，因此在每个视点处看到的图像的分辨率是将空间光调制器的整体分辨率***达每个组中包括的视点的数目的结果。因此，不发生像在比较例3中那样3D分辨率退化而不是增加观看角度的现象，并且由于视点间间隔不增加，所以3D效果不会劣化。
尽管第一组视点V1、V2、……、V95和V96、第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'以及第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”在圆周方向上重复和布置的情况在上述示例性实施例中被示出，但是示例性实施例不限于此。例如，第一、第二和第三组光栅元件112a、112b和112c可以形成为使得第二组视点V1'、V2'、……、V95'和V96'或第三组视点V1”、V2”、……、V95”和V96”可以位于第一组视点V1、V2、……、V95和V96的垂直方向上。
图5是根据另一示例性实施例的3D图像显示装置200的示意性光学构造的分解透视图。
参考图5，根据本示例性实施例的3D图像显示装置200包括定向背光单元(这里也被称为“定向背光装置”)210、空间光调制器250、滤色器260以及被配置为控制定向背光单元210和空间光调制器250的控制器290。根据本示例性实施例的3D图像显示装置200与根据前述示例性实施例的3D图像显示装置100基本相同，除了还包括滤色器260之外，因此将在下面详细描述这个差异。
定向背光单元210包括导光板211和被配置为向导光板211提供光的光源单元(这里也被称为“光源装置”)220。向外发射入射在导光板211上的光的多个光栅元件212形成在导光板211的发射表面211a上。光源单元220可以包括设置在导光板211的边缘表面211b上的多个红色、绿色和蓝色光源221。
空间光调制器250包括以2D方式布置的多个子像素251。子像素251可以包括红色子像素251R、绿色子像素251G和蓝色子像素251B。红色子像素251R、绿色子像素251G和蓝色子像素251B在其宽度方向上并排布置，从而形成像素。每个子像素251可以具有在一个方向上较长的矩形形状。滤色器260可以包括像素滤色器261，像素滤色器261包括红色像素滤色器261R、绿色像素滤色器261G和蓝色像素滤色器261B，使得像素滤色器以一一对应方式对应于红色子像素251R、绿色子像素251G和蓝色子像素251B。红色子像素251R、绿色子像素251G和蓝色子像素251B可以调制光，并且红色像素滤色器261R、绿色像素滤色器261G和蓝色像素滤色器261B可以分别透射红色光束、绿色光束和蓝色光束，并且可以由于光的色散而阻挡来自与对应于红色像素滤色器261R、绿色像素滤色器261G和蓝色像素滤色器261B的子像素具有不同颜色的子像素的光，从而减少不需要的信号的数目。在图5中，空间光调制器250和滤色器260彼此间隔开。然而，这是为了方便说明，并且空间光调制器250和滤色器260可以彼此靠近地设置以形成单个显示面板。现在将描述子像素251通过使用红色、绿色和蓝色子像素来形成单个像素并且每个子像素251具有矩形形状的情况，但是示例性实施例不限于此。根据另一示例性实施例，可以改变形成单个像素的子像素251的颜色组合，并且每个子像素251的形状或子像素251的布置可以改变。例如，每个子像素251可以具有诸如具有倒圆角的矩形、平行四边形、菱形或圆形的形状，并且子像素251可以具有略微倾斜的布置或Z字形布置。
所述多个光栅元件212可以以多对一的对应方式对应于空间光调制器250的子像素251，因此光栅元件212可以被分组以形成多个组。例如，光栅元件212可以分组成例如三组。换句话说，光栅元件212可以包括第一组光栅元件212a、第二组光栅元件212b和第三组光栅元件212c。第一组中的光栅元件212a可以以一一对应的方式对应于空间光调制器250的子像素251，第二组中的光栅元件212b可以以一一对应的方式对应于空间光调制器250的子像素251，第三组中的光栅元件212c也可以以一一对应的方式对应于空间光调制器250的子像素251。由于每个子像素251可以具有如上所述地在一个方向上较长的矩形形状，所以第一、第二和第三组光栅元件212a、212b和212c的三行可以在子像素251的宽度方向上对应于一行子像素251。换句话说，对应于一个子像素251的光栅元件212可以被理解为子像素251在其长度方向(在图5中的垂直方向)上分割成的三个部分。基于子像素251的长度方向，光栅元件212的总行数可以等于子像素251的行数的整数倍。光栅元件212的光栅形状或布置间隔可以彼此不同，使得光束从光栅元件212发射，传播通过相应的子像素251，然后形成不同的视点。
在以上描述中将光栅元件212分组为三组仅是一示例。根据另一示例性实施例，光栅元件212可以分组成两组或至少四组。
在上述示例性实施例中，3D图像显示装置100和200分别包括边缘型定向背光单元110和210，即，光源单元120和220位于导光板111和211的相应边缘表面上。然而，示例性实施例不限于此。
图6是根据另一示例性实施例的3D图像显示装置300的分解透视图。参考图6，根据本示例性实施例的3D图像显示装置300包括定向背光单元310、空间光调制器350、滤色器360和控制器390，控制器390被配置为控制定向背光单元310和空间光调制器350。定向背光单元310包括在导光板311的前表面311a上的多个光栅元件312，并且光源单元320设置在导光板311的后表面311b上。例如，光源单元320可以包括以2D方式布置的多个光源321。光源321可以是红色、绿色和蓝色光源。作为另一示例，光源单元320的光源321可以是白光源，颜色可以经由滤色器360实现。布置在导光板311的前表面311a上的所述多个光栅元件312、空间光调制器350和滤色器360基本上与先前描述的示例性实施例中的那些相同，因此这里将省略其详细描述。
在上述示例性实施例中，3D图像显示装置100、200和300包括分别包含单个导光板111、单个导光板211和单个导光板311的定向背光单元110、210和310。然而，示例性实施例不限于此。
图7是根据另一示例性实施例的3D图像显示装置400的分解透视图。参照图7，根据本示例性实施例的3D图像显示装置400包括定向背光单元410、空间光调制器450以及被配置为控制定向背光单元410和空间光调制器450的控制器(未示出)。
定向背光单元410可以包括彼此光学分离的第一、第二和第三背光单元410a、410b和410c。第一、第二和第三背光单元410a、410b和410c可以分别包括第一、第二和第三导光板411a、411b和411c。第一、第二和第三导光板411a、411b和411c可以一个堆叠在另一个上。详细地，第一导光板411a可以堆叠在第二导光板411b的上表面之上，第二导光板411b可以堆叠在第三导光板411c的上表面之上。第二和第三导光板411b和411c的上表面可以表示第二和第三导光板411b和411c的发射表面。第一、第二和第三导光板411a、411b和411c可以一个堆叠在另一个上而在其间没有间隔，或者可以一个堆叠在另一个上而在其间具有间隔。第一、第二和第三导光板411a、411b和411c可以略微以Z字形方式一个堆叠在另一个上。可以在第一、第二和第三导光板411a、411b和411c的边缘表面上设置光源单元(未示出)。
第一、第二和第三光栅元件412a、412b和412c可以分别设置在第一、第二和第三导光板411a、411b和411c的相应发射表面上。第一、第二和第三光栅元件412a、412b和412c可以以多对一的对应方式对应于空间光调制器450的像素451，因此，第一、第二和第三光栅元件412a、412b和412c可以分组为例如第一、第二和第三组。第一组中的光栅元件412a可以以一一对应的方式对应于空间光调制器450的像素451，第二组中的光栅元件412b可以以一一对应的方式对应于空间光调制器450的像素451，第三组中的光栅元件412c也可以以一一对应的方式对应于空间光调制器450的像素450。详细地，从第一组中的光栅元件412a之一发射的第一光L1直接穿过像素451之一。从第二组中的光栅元件412b之一发射的第二光L2经由第一导光板411a穿过像素451之一。在这时，第二光L2可以穿过提供在第一导光板411a上的第一光栅元件412a或者可以由此被阻挡。即使第二光L2穿过提供在第一导光板411a上的第一光栅元件412a，高阶衍射光的光强度也变得非常弱，因此观看者看到的图像不会大大劣化。从第三组中的光栅元件412c之一发出的第三光L3经由第二导光板411b和第一导光板411a穿过像素451之一。在这时，第三光L3可以穿过提供在第二导光板411b上的第二光栅元件412b或提供在第一导光板411a上的第一光栅元件412a，或者可以由此被阻挡。分别由第一、第二和第三光栅元件412a、412b和412c发射的第一、第二和第三光L1、L2和L3穿过相同的像素，然后被导向不同的视点。
根据本示例性实施例，第一、第二和第三背光单元410a、410b和410c可以被独立地驱动。由于第一背光单元410a发射朝向第一组视点的第一光L1，所以如果观看者存在于第一组视点的区域内，则可以仅驱动第一背光单元410a。如下面将描述的示例性实施例中的采用眼睛跟踪装置的3D图像显示装置可以检测用户的眼睛并且仅驱动包括与检测到的用户的眼睛相对应的视图的背光单元。
尽管在本示例性实施例中第一、第二和第三光栅元件412a、412b和412c设置在第一、第二和第三导光板411a、411b和411c的相应的发射表面上，但是示例性实施例不限于此。例如，第一光栅元件412a可以被散开并且提供在第一、第二和第三导光板411a、411b和411c的相应的发射表面上，并且第二和第三光栅元件412b和412c也可以被散开并提供在第一、第二和第三导光板411a、411b和411c的相应发射表面上。
尽管在本示例性实施例中定向背光单元410是三个导光板的堆叠，但定向背光单元410可以是两个或至少四个导光板的堆叠。
图8是根据另一示例性实施例的3D图像显示装置500的分解透视图。参照图8，根据本示例性实施例的3D图像显示装置500包括定向背光单元510、空间光调制器550以及被配置为控制定向背光单元510和空间光调制器550的控制器(未示出)。
定向背光单元510可以包括第一、第二和第三背光单元510a、510b和510c。第一、第二和第三背光单元510a、510b和510c可以分别包括第一、第二和第三导光板511a、511b和511c。第一、第二和第三导光板511a、511b和511c可以在水平方向上并排布置。具体地，第二导光板511b可以设置为与空间光调制器550的后表面分离，第一导光板511a可以设置在第二导光板511b的左侧，以相对于空间光调制器550略微倾斜，并且第三导光板511c可以设置在第二导光板511b的右侧，以相对于空间光调制器550略微倾斜。光源单元(未示出)可以设置在第一、第二和第三导光板511a、511b和511c的边缘表面或后表面上。
第一、第二和第三光栅元件512a、512b和512c可以分别提供在第一至第三导光板511a、511b和511c的相应的发射表面上。第一、第二和第三光栅元件512a、512b和512c可以以三对一的对应方式对应于空间光调制器550的像素551，并且因此可以被分组为三组。第一组中的光栅元件512a可以以一一对应方式对应于空间光调制器550的像素551，第二组中的光栅元件512b可以以一一对应方式对应于空间光调制器550的像素551，第三组中的光栅元件512c也可以以一一对应方式对应于空间光调制器550的像素551。提供在第一、第二和第三导光板511a、511b和511c上的第一、第二和第三光栅元件512a、512b和512c的相应数目可以与空间光调制器550的像素551的数目基本相同。尽管在本示例性实施例中第一、第二和第三光栅元件512a、512b和512c提供在第一、第二和第三导光板511a、511b和511c的相应的发射表面上，但是示例性实施例不限于此。例如，第一光栅元件512a可以被分散并且提供在第一、第二和第三导光板511a、511b和511c的相应的发射表面上，并且第二和第三光栅元件512b和512c也可以被分散并提供在第一、第二和第三导光板511a、511b和511c的相应发射表面上。分别提供在第一、第二和第三导光板511a、511b和511c上的第一、第二和第三光栅元件512a、512b和512c的相应数目可以彼此不同。
尽管在本示例性实施例中定向背光单元510是三个导光板的并排布置，但是定向背光单元510可以是两个或至少四个导光板的并排布置。定向背光单元510也可以是如图7的实施例中的导光板的堆叠，而不是导光板的并排布置。
尽管在本示例性实施例中第一和第三导光板511a和511c相对于第二导光板511b略微倾斜，但是示例性实施例不限于此。例如，第一、第二和第三导光板511a、511b和511c可以设置在一平面上。作为另一示例，第一、第二和第三导光板511a、511b和511c可以设置在弯曲表面上。
尽管在本示例性实施例中第一和第三导光板511a和511c在水平方向上并列，但是示例性实施例不限于此。例如，第一导光板511a和第三导光板511c可以分别设置在第二导光板511b的上方和下方。
图9是根据另一示例性实施例的3D图像显示装置600的分解透视图。参照图9，根据本示例性实施例的3D图像显示装置600包括：显示单元(这里也被称为“显示装置”和/或“显示器”)610、眼睛跟踪装置620以及被配置为控制显示单元610和眼睛跟踪装置620的控制器630。
显示单元610可以是根据前述示例性实施例的任何3D图像显示装置。眼睛跟踪装置620跟踪观看者601的左眼EL和/或右眼ER。眼睛跟踪装置620可以包括相机，并且从相机所获取的观看者601的面部图像提取和跟踪左眼EL和/或右眼ER。从观看者601的面部图像提取左眼EL和/或右眼ER的过程可以在眼睛跟踪装置620内独立地执行，或者可以在控制器630内执行。
在根据本示例性实施例的3D图像显示装置600的操作中，为了说明的方便，显示单元610形成用于第一组的六个视点V1、V2、V3、V4、V5和V6、用于第二组的六个视点V1'、V2'、V3'、V4'、V5'和V6'以及用于第三组的六个视点V1”、V2”、V3”、V4”、V5”和V6”，视点间间间隔是双眼视差间隔。第一组视点V1、V2、V3、V4、V5和V6、第二组视点V1'、V2'、V3'、V4'、V5'和V6'以及第三组视点V1”、V2”、V3”、V4”、V5”和V6”重复相同的图像。每组中的视点具有双眼视差。当观看者601观看在第一组视点V1、V2、V3、V4、V5和V6、第二组视点V1'、V2'、V3'、V4'、V5'和V6'或者第三组视点V1”、V2”、V3”、V4”、V5”和V6”内的视点处的图像时，观看者601由于双眼视差而观看3D立体图像。如果观看者601的左眼EL在视点V3'，而观看者601的右眼ER在视点V4'，如图9所示，则观看者601由于在视点V3'处示出的图像和在视点V4'处示出的图像之间的双眼视差而感觉到立体效果。然而，当观看者601向一侧602移动时，观看者601的左眼EL可以在视点V6'，并且观看者601的右眼ER在视点V1”。然而，根据上述示例性实施例，由于在视点V1”处示出的图像与在视点V1'处示出的图像基本相同，所以在视点V6'处示出的图像和在视点V1”处示出的图像可以是镜像。因此，在本示例性实施例中，当眼睛跟踪装置620检测到观看者601的左眼EL和右眼ER位于视点之间的边界(例如，在视点V6和V1'之间以及在视点V6'和V1”之间)或者观看者601朝向视点之间的边界移动时，3D图像显示装置600适当地移动显示在显示单元610上的图像，以便在观看者看到镜像之前显示具有适当的双眼视差的图像。例如，当观看者601向该侧602移动并且因此观看者601的左眼EL在视点V6'处并且观看者601的右眼ER在视点V1”处时，在第一组视点V1、V2、V3、V4、V5和V6、第二组视点V1'、V2'、V3'、V4'、V5'和V6'以及第三组视点V1”、V2”、V3”、V4”、V5”和V6”处先前显示的图像向该侧602移动，使得观看者601看到具有适当的双眼视差的图像。
尽管已经参考附图中示出的示例性实施例描述了根据一个或多个示例性实施例的定向背光单元、3D图像显示装置和3D图像显示方法以便于理解本发明构思，但所示实施例仅仅是示例，并且对所示实施例的各种修改和其它等同实施例是可能的。因此，本发明构思的范围应当由所附权利要求确定。
应当理解，这里描述的示例性实施例应当仅在描述性方面被考虑，而不是为了限制的目的。每个示例性实施例内的特征或方面的描述通常应被认为可用于其它实施例中的其它类似特征或方面。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明构思，但是本领域普通技术人员将理解，在由所附权利要求限定的不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。
本申请要求于2016年1月25日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0008910号的优先权，其公开内容通过整体引用并入本文。

Claims (33)

1.一种定向背光装置，包括：
至少一个导光板；
光源，被配置为向所述至少一个导光板提供光；以及
第一组光栅元件和第二组光栅元件，设置在所述至少一个导光板的发射表面上并且被配置为向外发发射来自所述发射表面的所述光，
其中所述第一组光栅元件和所述第二组光栅元件中的每个被布置成使得由所述第一组光栅元件发射的光束传播通过与所述发射表面间隔开的空间光调制器的多个像素点并形成第一组视点，使得从所述第二组光栅元件发射的光束传播通过所述多个像素点并形成第二组视点，并且使得在其中形成所述第二组视点的区域不与在其中形成所述第一组视点的区域交叠。
2.根据权利要求1所述的定向背光装置，其中所述第一组视点中的视点被连续地布置，并且所述第二组视点中的视点被连续地布置在所述第一组视点之后。
3.根据权利要求1所述的定向背光装置，其中所述多个像素点中的每个被至少两个光束传播通过，并且所述至少两个光束包括从包括在所述第一组光栅元件中的所述光栅元件之一发射的第一光束以及从包括在所述第二组光栅元件中的所述光栅元件之一发射的第二光束。
4.根据权利要求1所述的定向背光装置，其中从所述第一组光栅元件和所述第二组光栅元件当中的两个相邻光栅元件发射的光束被导向不同的像素点。
5.根据权利要求1所述的定向背光装置，其中所述第一组光栅元件和所述第二组光栅元件中的每个光栅元件包括基本上彼此平行的相应多个图案化凹槽。
6.根据权利要求5所述的定向背光装置，其中所述第一组光栅元件和所述第二组光栅元件关于光栅长度、光栅宽度、光栅深度、光栅取向、光栅节距和占空比当中的至少一个彼此不同。
7.根据权利要求1所述的定向背光装置，其中来自所述第一组光栅元件内的至少两个光栅元件关于布置间隔与所述第一组光栅元件内的其它光栅元件不同，和/或来自所述第二组光栅元件内的至少两个光栅元件关于布置间隔与所述第二组光栅元件内的其它光栅元件不同。
8.根据权利要求1所述的定向背光装置，其中所述第一组光栅元件和所述第二组光栅元件的每个中的相邻对的光栅元件与所述多个像素点中的相邻对的像素点之间的间隔基本上是恒定的。
9.根据权利要求1所述的定向背光装置，其中包括在所述第一组光栅元件中的光栅元件的数目等于包括在所述多个像素点中的像素点的数目。
10.根据权利要求1所述的定向背光装置，其中包括在所述第一组光栅元件中的光栅元件的数目等于包括在所述第二组光栅元件中的光栅元件的数目。
11.根据权利要求1所述的定向背光装置，其中所述至少一个导光板是单个导光板。
12.根据权利要求1所述的定向背光装置，其中
所述至少一个导光板包括彼此光学分离的第一导光板和第二导光板，并且，
包括在所述第一组光栅元件和所述第二组光栅元件中的光栅元件的至少两个设置在所述第一导光板上，并且包括在所述第一组光栅元件和所述第二组光栅元件中的所有其它光栅元件设置在所述第二导光板上。
13.根据权利要求12所述的定向背光装置，其中设置在所述第一导光板和所述第二导光板的每个上的光栅元件的数目等于包括在所述多个像素点中的像素点的数目。
14.根据权利要求12所述的定向背光装置，其中所述第一组光栅元件设置在所述第一导光板上，所述第二组光栅元件设置在所述第二导光板上。
15.根据权利要求12所述的定向背光装置，其中所述第一导光板和所述第二导光板在横向方向上并排设置。
16.根据权利要求15所述的定向背光装置，其中所述第二导光板相对于所述第一导光板倾斜。
17.根据权利要求12所述的定向背光装置，其中所述第一导光板堆叠在所述第二导光板上。
18.一种定向背光装置，包括：
导光板；
光源，被配置为向所述导光板提供光；和
多个光栅元件，提供在所述导光板的发射表面上并且被配置为向外发射来自所述发射表面的所述光，使得所述光传播通过与所述发射表面间隔开的空间光调制器的多个像素点，
其中所述多个像素点当中的每个像素点与所述多个光栅元件中的至少两个匹配，两个相邻的光栅元件与所述多个像素点当中的不同像素点匹配，并且从所述至少两个光栅元件发射的光束传播通过与所述至少两个光栅元件匹配的一个像素点，然后被导向不同的视点。
19.根据权利要求18所述的定向背光装置，其中光栅元件的总数目是所述多个像素点中包括的像素点的数目的整数倍。
20.根据权利要求18所述的定向背光装置 ，其中所述多个光栅元件被布置为使得从所述多个光栅元件发射的光束传播通过所述多个像素点并形成多个视点组，并使得在其中形成不同的视点组的区域彼此不交叠。
21.一种三维图像显示装置，包括：
定向背光装置，包括导光板、被配置为向导光板提供光的光源、以及设置在所述导光板的发射表面上并且被配置为向外发射来自所述发射表面的所述光的第一组光栅元件和第二组光栅元件，
空间光调制器，包括调制由所述定向背光装置发射的光束的多个像素；和
控制器，被配置为控制所述定向背光装置和所述空间光调制器，
其中所述第一组光栅元件和所述第二组光栅元件被布置成使得从所述第一组光栅元件发射的光束传播通过所述空间光调制器的所述多个像素并形成第一组视点，使得从所述第二组光栅元件发射的光束传播通过所述空间光调制器的所述多个像素并形成第二组视点，并且使得在其中形成所述第二组视点的区域不与在其中形成所述第一组视点的区域交叠。
22.根据权利要求21所述的三维图像显示装置，其中所述第一组视点中的视点被连续地布置，并且所述第二组视点中的视点被连续地布置在所述第一组视点之后。
23.根据权利要求21所述的三维图像显示装置，其中所述多个像素点中的每个被至少两个光束传播通过，并且所述至少两个光束包括从包括在所述第一组光栅元件中的所述光栅元件之一发射的第一光束以及从包括在所述第二组光栅元件中的所述光栅元件之一发射的第二光束。
24.根据权利要求21所述的三维图像显示装置，其中在所述第一组视点处示出的三维图像在所述第二组视点处被重复地示出。
25.根据权利要求21所述的三维图像显示装置，其中
所述空间光调制器包括在所述多个像素中包含的每个像素的多个子像素，
所述空间光调制器的所述子像素的每个透射从至少两个光栅元件发射的光束。
26.根据权利要求25所述的三维图像显示装置，其中
所述子像素的每个具有在长度方向上较长的矩形形状，并且每个像素中的多个子像素当中的相邻对的子像素在其宽度方向上并排布置，以及
在所述子像素的长度方向上，所述第一组光栅元件和所述第二组光栅元件的总行数是所述子像素的行数的整数倍。
27.根据权利要求21所述的三维图像显示装置，还包括被配置为跟踪观看者的眼睛的眼睛跟踪装置，
其中所述控制器还被配置为控制所述空间光调制器，使得与所述眼睛跟踪装置跟踪的观看者的眼睛相对应的像素产生图像。
28.一种三维图像显示方法，包括：
向导光板提供光；
将包括第一组光栅元件和第二组光栅元件的多个光栅元件布置在所述导光板的发射表面上，使得所述光栅元件被配置为从所述发射表面向外发射所述光；
通过使用空间光调制器的多个像素来调制发射的光束；和
通过使从所述第一组光栅元件发射的光束传播通过所述空间光调制器的所述多个像素而形成第一组视点，以及通过使从所述第二组光栅元件发射的光束传播通过所述空间光调制器的所述多个像素而形成第二组视点，
其中，在其中形成所述第二组视点的区域不与在其中形成所述第一组视点的区域交叠。
29.根据权利要求28所述的三维图像显示方法，其中所述第一组视点中的所述视点连续地布置，所述第二组视点中的所述视点连续地布置在所述第一组视点之后。
30.根据权利要求28所述的三维图像显示方法，其中所述多个像素点中的每个被至少两个光束传播通过，并且所述至少两个光束包括从包括在所述第一组光栅元件中的所述光栅元件之一发射的第一光束以及从包括在所述第二组光栅元件中的所述光栅元件之一发射的第二光束。
31.根据权利要求28所述的三维图像显示方法，其中从所述第一组光栅元件和所述第二组光栅元件当中的两个相邻的光栅元件发射的光束被导向不同的像素。
32.根据权利要求28所述的三维图像显示方法，其中在所述第一组视点处示出的3D图像在所述第二组视点处被重复地示出。
33.根据权利要求28所述的三维图像显示方法，还包括跟踪观看者的眼睛，
其中所述空间光调制器被控制以使得与所述观看者的被跟踪的眼睛相对应的像素产生图像。
CN201710043234.8A 2016-01-25 2017-01-19 定向背光单元、三维(3d)图像显示装置和3d图像显示方法 Expired - Fee Related CN106997101B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2016-0008910 2016-01-25
KR1020160008910A KR102526751B1 (ko) 2016-01-25 2016-01-25 지향성 백라이트 유닛, 3차원 영상 디스플레이 장치, 및 3차원 영상 디스플레이 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106997101A CN106997101A (zh) 2017-08-01
CN106997101B true CN106997101B (zh) 2021-12-03

Family

ID=57965638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710043234.8A Expired - Fee Related CN106997101B (zh) 2016-01-25 2017-01-19 定向背光单元、三维(3d)图像显示装置和3d图像显示方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US10114225B2 (zh)
EP (2) EP3196773A3 (zh)
KR (1) KR102526751B1 (zh)
CN (1) CN106997101B (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102560708B1 (ko) * 2016-01-15 2023-07-27 삼성전자주식회사 지향성 백라이트 유닛을 구비하는 디스플레이 장치 및 그 조립 방법
KR102526751B1 (ko) * 2016-01-25 2023-04-27 삼성전자주식회사 지향성 백라이트 유닛, 3차원 영상 디스플레이 장치, 및 3차원 영상 디스플레이 방법
CN205487172U (zh) * 2016-03-25 2016-08-17 昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司 显示器
JP6604282B2 (ja) * 2016-07-19 2019-11-13 オムロン株式会社 光デバイス及び光システム
CN106324898B (zh) * 2016-10-28 2017-08-25 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及显示装置
KR102654863B1 (ko) 2016-11-08 2024-04-05 삼성전자주식회사 지향성 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 영상 표시 장치
JP6793261B2 (ja) 2017-02-28 2020-12-02 レイア、インコーポレイテッドＬｅｉａ Ｉｎｃ． カラー調整された発光パターンを有するマルチビューバックライト
EP3531213B1 (en) * 2018-02-22 2022-11-16 IMEC vzw An optical device, a system and a method for forming a distribution of a three-dimensional light field
US11137720B2 (en) * 2018-03-21 2021-10-05 Samsung Display Co., Ltd. Holographic display device
JP7188981B2 (ja) * 2018-11-05 2022-12-13 京セラ株式会社 ３次元表示装置、３次元表示システム、ヘッドアップディスプレイ、及び移動体
NL2022329B1 (en) * 2018-12-31 2020-07-23 Zhangjiagang Kangde Xin Optronics Mat Co Ltd System for illuminating a viewer of a display device
CN112666785B (zh) * 2019-09-30 2022-07-15 宁波舜宇车载光学技术有限公司 定向投影设备及定向投影方法
CN113495365B (zh) * 2020-04-03 2022-09-30 驻景(广州)科技有限公司 以子像素为显示单元的单目多视图显示方法
CN113325601B (zh) * 2021-08-03 2021-10-26 成都工业学院 一种高视点密度光场立体显示装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102004324A (zh) * 2010-10-19 2011-04-06 深圳超多维光电子有限公司 光栅、立体显示装置以及立体显示方法
WO2014081415A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-30 Hewlett-Packard Development Company, Lp Directional waveguide-based pixel for use in a multiview display screen
CN203930226U (zh) * 2014-06-17 2014-11-05 上海新视觉立体显示科技有限公司 裸眼3d显示像素单元及多视图裸眼3d图像显示设备
CN104335100A (zh) * 2012-06-01 2015-02-04 镭亚股份有限公司 具有调制层的定向背光体
CN104460115A (zh) * 2014-12-31 2015-03-25 苏州大学 一种多视角像素指向型背光模组及裸眼3d显示装置
CN105223641A (zh) * 2015-09-25 2016-01-06 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 一种量子点激光器指向型背光模组及裸眼3d显示装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2060057C (en) 1991-01-29 1997-12-16 Susumu Takahashi Display having diffraction grating pattern
JP3999294B2 (ja) * 1996-10-07 2007-10-31 株式会社アドバンテスト 部分分割的ｆｆｔを用いた計算ホログラフィの高速化の方法
KR100416548B1 (ko) 2001-10-10 2004-02-05 삼성전자주식회사 3차원 영상 표시장치
US20120268451A1 (en) * 2007-06-25 2012-10-25 Industrial Technology Research Institute Three-dimensional (3d) display
AU2008303331A1 (en) * 2007-09-26 2009-04-02 Bae Systems Plc Improvements in or relating to displaying a holographic image
JP5488781B2 (ja) * 2009-01-23 2014-05-14 大日本印刷株式会社 計算機合成ホログラムの再生シミュレーション方法、計算機合成ホログラム作製方法及び計算機合成ホログラム
EP3557310A1 (en) 2010-11-19 2019-10-23 RealD Spark, LLC Directional flat illuminators
US20130176406A1 (en) * 2011-03-23 2013-07-11 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Multi-layer optical elements of a three-dimensional display for reducing pseudo-stereoscopic effect
WO2012144997A1 (en) 2011-04-20 2012-10-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Sub-wavelength grating-based optical elements
US20130077154A1 (en) * 2011-09-23 2013-03-28 Milan Momcilo Popovich Autostereoscopic display
US9436015B2 (en) 2012-12-21 2016-09-06 Reald Inc. Superlens component for directional display
US9389415B2 (en) 2012-04-27 2016-07-12 Leia Inc. Directional pixel for use in a display screen
US9459461B2 (en) 2012-05-31 2016-10-04 Leia Inc. Directional backlight
US9201270B2 (en) 2012-06-01 2015-12-01 Leia Inc. Directional backlight with a modulation layer
US20140093692A1 (en) 2012-09-28 2014-04-03 Soken Chemical & Engineering Co., Ltd. Resin Mold, Production Process Therefor and Uses Thereof
US9298168B2 (en) 2013-01-31 2016-03-29 Leia Inc. Multiview 3D wrist watch
PT2938919T (pt) 2013-07-30 2019-01-21 Leia Inc Retroiluminação à base de rede de difração multifeixe
KR101753446B1 (ko) 2013-11-20 2017-07-19 한국전자통신연구원 지향성 백라이트 유닛, 지향성 백라이트 유닛의 작동 방법 및 상기 지향성 백라이트 유닛을 포함하는 디스플레이 디바이스
KR20160087185A (ko) * 2015-01-13 2016-07-21 한국전자통신연구원 백라이트 유닛 및 상기 백라이트 유닛을 갖는 표시 장치
KR102364848B1 (ko) 2015-08-20 2022-02-18 삼성전자주식회사 곡면형 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 곡면형 디스플레이 장치
KR102390375B1 (ko) 2015-08-26 2022-04-25 삼성전자주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함한 입체 영상 표시 장치
KR102526751B1 (ko) * 2016-01-25 2023-04-27 삼성전자주식회사 지향성 백라이트 유닛, 3차원 영상 디스플레이 장치, 및 3차원 영상 디스플레이 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102004324A (zh) * 2010-10-19 2011-04-06 深圳超多维光电子有限公司 光栅、立体显示装置以及立体显示方法
CN104335100A (zh) * 2012-06-01 2015-02-04 镭亚股份有限公司 具有调制层的定向背光体
WO2014081415A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-30 Hewlett-Packard Development Company, Lp Directional waveguide-based pixel for use in a multiview display screen
CN203930226U (zh) * 2014-06-17 2014-11-05 上海新视觉立体显示科技有限公司 裸眼3d显示像素单元及多视图裸眼3d图像显示设备
CN104460115A (zh) * 2014-12-31 2015-03-25 苏州大学 一种多视角像素指向型背光模组及裸眼3d显示装置
CN105223641A (zh) * 2015-09-25 2016-01-06 苏州苏大维格光电科技股份有限公司 一种量子点激光器指向型背光模组及裸眼3d显示装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3273688A1 (en) 2018-01-24
KR102526751B1 (ko) 2023-04-27
US20190033609A1 (en) 2019-01-31
US10114225B2 (en) 2018-10-30
CN106997101A (zh) 2017-08-01
EP3196773A2 (en) 2017-07-26
EP3196773A3 (en) 2017-08-09
US10627642B2 (en) 2020-04-21
EP3273688B1 (en) 2019-05-29
KR20170088690A (ko) 2017-08-02
US20170212359A1 (en) 2017-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106997101B (zh) 定向背光单元、三维(3d)图像显示装置和3d图像显示方法
EP3136159B1 (en) Backlight unit and 3d image display apparatus
US10429567B2 (en) Multi-view pixel directional backlight module and naked-eye 3D display device
KR101875012B1 (ko) 무안경 입체 디스플레이 디바이스
KR101648210B1 (ko) 무안경 입체 영상 디스플레이 디바이스
US20130088486A1 (en) 3d image display apparatus and 3d image display method performed in the same
US8651684B2 (en) Two and three-dimensional image with optical emission frequency control
KR100878130B1 (ko) 이용자 제어를 가진 자동입체 이미지 디스플레이 장치 및 방법
US10616564B2 (en) Display device and display control method
WO2012038856A1 (en) Multi-view display device
JP2004280052A (ja) 画像表示装置、携帯端末装置、表示パネル及び画像表示方法
KR20120111401A (ko) 입체 영상 표시 장치
US10514552B2 (en) Auto stereoscopic three-dimensional panel display systems and methods supporting improved fidelity display to multiple simultaneous viewers
KR20060056356A (ko) 전기적 제어가능 광 확산기 및 오토스테레오스코픽디스플레이 디바이스
KR102261218B1 (ko) 스트라이프 백라이트와 두 렌티큘러 렌즈 배열들을 갖는 무안경 입체영상 디스플레이 장치
US11054661B2 (en) Near-eye display device and near-eye display method
KR20120107312A (ko) 입체영상 표시장치 및 그 구동 방법
KR101759540B1 (ko) 입체영상 표시장치 및 그 구동 방법
KR20120068126A (ko) 입체영상 표시장치 및 그 구동 방법
CN115061290A (zh) 3d显示装置及显示***
KR20180033374A (ko) 렌즈 패널 및 이를 포함하는 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20211203