CN112868226B - 适用于具有主导眼的观察者的三维显示器 - Google Patents

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Abstract

一种移动装置，具有至少两个相机镜头，用于拍摄第一图像和第二图像作为立体图像对。移动装置还具有电子处理器，用于以交错方式从第一图像压缩的第一图像条和从第二图像压缩的第二图像条合成合成图像。合成图像被传送到显示面板，使得观察者可以通过具有视差分离单元的视差分离片看到3D图像。合成图像也可以通过电子移位半个图像条，以适应具有主导眼的观察者。观察者可以使用移动装置上的开关启动移位。

Description

适用于具有主导眼的观察者的三维显示器
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年8月24日提交的申请号为16/111,320的美国专利申请的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
发明总体上涉及用于显示3D图像的3D显示***，更具体地说，涉及一种具有3D显示***的移动设备。
背景技术
在诸如移动电话和平板电脑等的移动装置中，期望具有可以以3D方式观看图像的3D显示***。还期望可以在风景模式下横向观看或在肖像模式下纵向观看3D图像。如本领域中已知的，3D显示***具有用于显示合成图像的显示面板和放置在显示面板顶部用于3D观看的视差分离片。如图1A所示，合成图像170由交替布置的多个右图像条73和多个左图像条75合成，并且视差分离片可以是具有柱状透镜42阵列的柱状透镜屏幕40。柱状透镜片40布置成使得每个柱状透镜42基本上覆盖立体条对72，或者一个右图像条和一个左图像条，以使得观察者的右眼看到右图像条而左眼看到左图像条。在这种布置中，右眼看到场景的右图像，而左眼看到同一场景的左图像。图1B类似于图1A，不同之处在于图1B中的视差分离片是具有多个不透明条43和多个透明条45的视差屏障41。图1C示出了典型的合成图像170，其具有交替布置的多个右图像条73和多个左图像条75。图像条73、75中的每一个都具有条宽d。
发明内容
本发明涉及在观看3D显示***时，适应具有主导眼(dominant eye)的观察者。3D显示***可以是独立的图像显示器或与移动装置集成的图像显示器。移动装置可以是移动电话、平板电脑等。例如，移动装置具有至少两个相机镜头，用于在风景模式或肖像模式下拍照。移动装置具有多个图像传感器，用于捕获由相机镜头形成的图像。移动装置还具有电子处理器，配置成从图像传感器检索指示图像的信号并合成合成图像。合成图像被传送到显示面板，使得观察者可以通过视差分离片在风景模式或肖像模式下观看3D图像。视差分离片可以是柱状透镜屏幕、视差屏障或具有二维透镜阵列的片。3D图像可以显示为向具有主导左眼的观察者观看，或者显示为向具有主导右眼的观察者观看。
因此，本发明的第一方面是一种3D成像***，包括：
显示部分，配置成显示3D图像，显示部分包括显示面板和设置在显示面板上的视差片，视差片包括多个视差分离单元，每个视差分离单元具有单元宽度；和
处理器，配置成用多个图像合成合成图像，所述多个图像包括第一图像和第二图像，并配置成将指示合成图像的信号传送到显示面板以显示指示合成图像的显示图像；显示图像包括交替布置的多个第一图像条和多个第二图像条，第一图像条指示第一图像，第二图像条指示第二图像，第一图像条和第二图像条中的每一个都具有基本上等于单元宽度一半的条宽，其中3D成像***至少可在第一显示模式和第二显示模式下操作，使得当3D成像***在第一显示模式下操作时，合成图像布置成使得每个视差分离单元都基本上覆盖第一图像条中的一个和与第一图像条中的所述一个相邻的两个第二图像条中的每一个的一半，并且当3D成像***在第二显示模式下操作时，通过相对于视差片移位一个条宽来重新布置合成图像，使得每个视差分离单元都基本上覆盖第二图像条中的一个和与第二图像条中的所述一个相邻的两个第一图像条中的每一个的一半。
根据本发明的实施例，成像***还包括：开关，用于执行合成图像相对于视差片的所述移位。
根据本发明的实施例，第一图像是右图像，第二图像是左图像。
根据本发明的实施例，第一图像是左图像，第二图像是右图像。
根据本发明的实施例，视差片是柱状透镜片，包括多个柱状透镜，用于提供视差分离单元。
根据本发明的实施例，视差片是视差屏障，包括交替分布置的多个不透明条和透明条，用于提供视差分离单元。
根据本发明的实施例，视差片包括二维透镜阵列，该阵列包括沿第一方向布置的多个透镜行和沿不同的第二方向布置的多个透镜列，并且其中透镜行或透镜列布置成提供视差分离单元。
根据本发明的实施例，显示面板包括多个像素列，并且其中每个所述条宽覆盖N个像素列，其中N是等于或大于1的正整数。
本发明的第二方面是一种移动装置，其包括3D成像***和多个相机，所述相机包括配置成捕获第一图像的第一相机和配置成捕获第二图像的第二相机。
根据本发明的实施例，移动装置还包括具有第一外壳侧和相对的第二外壳侧的电话外壳，其中显示部分位于第一外壳侧，并且该相机对位于第二外壳侧。
根据本发明的实施例，显示部分位于第一外壳侧，并且该相机对也位于第一外壳侧。
根据本发明的实施例，移动装置是移动电话。
根据本发明的实施例，该多个视差分离单元的每一个都具有纵向轴线，并且其中第一相机和第二相机在基本垂直于纵向轴线的方向上彼此相邻地设置。
根据本发明的实施例，视差片包括二维透镜阵列，该阵列包括沿第一方向布置的多个透镜行和沿不同的第二方向布置的多个透镜列，并且其中透镜行或透镜列布置成提供视差分离单元。
本发明的第三方面是一种用于3D成像***的方法，该方法包括：
提供电连接到处理器的开关，以执行合成图像相对于视差片从第一显示模式到第二显示模式的移位，开关可在第一开关模式和第二开关模式下操作，以及
当第一图像是左图像时，激活第一切换模式以执行所述移位，或者
当第一图像是右图像时，激活第二切换模式以执行所述移位。
附图说明
图1A示出了用于3D观看的、在柱状透镜屏幕下的合成图像的传统布置。
图1B示出了用于3D观看的、在视差片下的合成图像的传统布置。
图1C示出了典型的合成图像。
图2A示出了根据本发明的实施例的、适应具有主导右眼的观察者的在柱状透镜屏幕下的合成图像的布置。
图2B示出了根据本发明的实施例的、适应具有主导左眼的观察者的在柱状透镜屏幕下的合成图像的布置。
图3示出了根据本发明的实施例的具有3D显示***的移动设备，3D显示***配置成适应具有主导眼的观察者。
图4示出了与图3所示的3D显示***相关联的电子部件。
图5示出了根据本发明的另一个实施例的具有3D显示***的移动设备，3D显示***配置成适应具有主导眼的观察者。
图6示出了根据本发明的又一实施例的具有3D显示***的移动设备，3D显示***配置成适应具有主导眼的观察者。
图7示出了与图6所示的3D显示***相关联的电子部件。
图8A和图8B示出了根据本发明实施例的3D显示器，其中图像条覆盖两个像素列。
图9A-图9C示出了根据本发明不同实施例的3D显示器，其中可以执行视差屏障和合成图像之间的移位。
具体实施方式
本发明涉及一种用于在诸如移动电话、平板电脑等移动装置上呈现3D图像的设备。移动装置配置成具有3D显示器和必要的电子部件以产生要以3D形式显示的图像。根据本发明的一个实施例，移动装置具有两个相机镜头，以在两个视角或有利位置拍摄同一场景的右图片和左图片。移动装置还具有关联的图像传感器，以捕获由相机镜头形成的图像。捕获的左图像和右图像被处理成包括交替布置的多个左图像条和多个右图像条的合成图像。合成图像能被传送到显示面板，以通过视差隔离片观看，如图2A和图2B所示。
根据本发明的实施例，合成图像170上的图像条能相对于视差分离片进行电子移位，以适合具有主导眼的观察者。例如，对于具有主导右眼的观察者，合成图像170如图2A所示布置。对于具有主导左眼的观察者，合成图像170如图2B所示布置。移动装置包括开关，以方便合成图像170相对于视差分隔片移位。开关可以用于控制3D显示***，使得合成图像可以至少在两种模式下相对于视差片定位：1)如图2A所示的第一移位模式和2)如图2B所示的第二移位模式。应当理解，视差分离片可以是柱状透镜屏幕40、视差屏障41或以二维阵列布置的透镜47片(图6)。术语柱状透镜屏幕和视差屏障在本文中可互换使用。如图2A和图2B所示，合成图像170布置在显示面板70上，柱状透镜屏幕40固定安装在显示面板70上。显示面板70配置成显示指示合成图像170的显示图像。合成图像170包括交替布置的多个右图像条73和多个左图像条75。右图像条73指示右图像，左图像条指示立体图像对的左图像；并且所述图像条73、75中的每一个都具有条宽d。条宽d等于或稍大于柱状透镜42的宽度W的一半(参见图2A)。根据本发明的实施例，移动装置100中的3D成像***至少可在第一显示模式和第二显示模式下操作，使得当3D成像***在第一显示模式下操作时，合成图像170布置为使得视差分离单元42中的每一个基本上覆盖右图像带73中的一个和与所述右图像条73相邻的两个左图像条75中的每一个的一半，如图2A所示。当3D成像***在第二显示模式下操作时，合成图像170上的图像条73、75相对于柱状透镜屏幕40(视差分离片)电移位一个条宽d，使得每个所述柱状透镜42(视差分离单元)基本上覆盖左图像条75中的一个和与所述左图像条75相邻的两个右图像条73中的每一个的一半，如图2B所示。图2A所示的移位的图像条布置是为具有主导右眼的观察者设计的。图2B所示的布置是为具有主导左眼的观察者设计的。
应当注意的是，根据本发明的实施例，视差分离片固定地安装在显示面板70上。当图像条73、75共同向左或向右移位时，以电子方式进行图像条在第一显示模式和第二显示模式之间的移位。
如图3所示，移动装置100具有多个镜头，以从多个有利位置拍摄场景的图片。例如，移动装置100具有两个相机镜头12、14，以从两个视角拍摄场景的图片。相机镜头12、14可以位于图像显示部分30的同一侧或相反侧。在本发明的一个实施例中，图像显示部分30的柱状透镜屏幕40布置成使得当移动装置100保持在水平位置时，柱状透镜的纵向轴线基本上在垂直方向上，如图3所示。然而，柱状透镜屏幕40的取向和相机镜头的位置可以不同地布置，如图5所示。如图3所示，移动装置100还包括开关19，该开关19可用于在如图2A所示的第一方向上或如图2B所示的第二方向上，相对于柱状透镜屏幕40以电子方式移位合成图像170上的图像条73、75，以适合具有主导眼的观察者。
图4示出了在如图3所示的移动装置中，与相机镜头相关联的图像传感器和与图像显示部分相关联的显示面板。如图4所示，移动装置100具有两个图像传感器或传感器区域22、24，其配置成捕获由相机镜头12、14拍摄的图像(图3)。由相机镜头12、14拍摄的所捕获图像可以用作3D观看的立体图像对。移动装置100具有电子处理器150，该电子处理器150配置成处理图像传感器中的图像内容，以在位于柱状透镜屏幕40后面的显示面板70上显示。移动装置100还具存储图像所需的电子存储器。如图4所示，移动装置100具有存储单元62和存储单元64，用于存储例如用于产生3D图像的图像对的图像内容。利用存储单元62、64，立体图像对的内容也可以从外部源下载到移动装置100中。电子处理器150配置成将图像传感器22、24或存储单元62、64中的图像内容组合成要在显示面板70上显示的合成图像170。移动装置100还具有感测区域29，该感测区域29配置成向信号处理器150发送电子信号，以便响应于开关19(图3)上的切换动作，共同移动合成图像170上的图像条73、75。信号处理器150配置成由至少第一图像和第二图像合成合成图像170，并将指示合成图像170的电子信号传送到显示面板70。
应当理解，响应于开关19(图3)的切换动作或切换位置，由信号处理器150以电子方式执行合成图像170上的图像条73、75的共同移位。根据本发明的实施例，显示面板70和柱状透镜屏幕40的相对位置保持不变。
图5示出了根据本发明的实施例，具有3D显示***的移动装置100，该3D显示***配置成适应具有主导眼的观察者。在如图5所示的移动装置100中，图像显示部分30的柱状透镜屏幕40布置成使得当移动装置100保持在垂直位置时，透镜的纵向轴线基本上在垂直方向上。
图6示出了根据本发明另一实施例的移动装置100。在如图6所示的移动装置100中，视差分离片40是透镜47的二维阵列。视差分离片40可用于在垂直方向或水平方向上显示3D图像。移动装置100具有三个相机镜头12、14和16，使得当移动装置100保持在垂直位置或水平方向时，可以拍摄立体图像对。移动装置100还具有定向传感器60，该定向传感器60配置成确定用户是在水平方向还是在垂直方向上拍照，使得只有由镜头12、14拍摄的图像或由镜头12、16拍摄的图像将用于合成合成图像170。
图7示出了与图6所示的3D显示***相关联的电子部件。如图7所示，移动装置100具有三个图像传感器或传感器区域22、24和26，配置成捕获由关联的相机镜头12、14和16拍摄的图像。
在附图所示的实施例中，具有多个柱状透镜42的柱状透镜屏幕40用于分离左图像条、右图像条，使得观察者的左眼和右眼可以观看例如相应的左图像、右图像。本领域普通技术人员可以理解，柱状透镜屏幕(例如屏幕40)是一种类型的视差分离片。另一种类型的视差分离片(例如具有多个不透明条43的视差屏障41)也可以为了相同的观看目的分离左图像条、右图像条。因此，术语“柱状透镜屏幕”和“视差屏障”在整个说明书中可以互换使用。
应当理解，显示面板70包括多个像素列，每个像素列的宽度可以小于或等于图像条的宽度。每个所述图像条可以覆盖一个像素列、两个或更多个像素列。例如，每个右图像条73可以覆盖两个像素列1、2，而每个左图像条75可以覆盖两个像素列3、4，如图8A和8B所示。在这种情况下，从四个不同视角拍摄的同一场景的四幅图像可用于合成一幅合成图像。
图9A-图9C示出了3D显示器，其中，根据本发明的不同实施例，移位可以在视差屏障和合成图像之间进行。如图9A所示，视差屏障41形成在光阀50中，并且视差屏障41相对于显示面板70定位，其中合成图像170布置成由具有主导左眼的观察者观看。根据本发明的实施例，合成图像170被电子地移位一个条宽，使得显示图像可以被具有主导右眼的观察者观看，如图9B所示。根据本发明的另一个实施例，视差屏障41在光阀50中被电子地移位，使得显示图像可以由具有主导右眼的观察者观看，如图9C所示。例如，光阀50可以是液晶面板。应当理解，视差屏障可以是机械装置或光学装置，其中不透明条43和透明条45的位置是固定的。在这种情况下，在合成图像中执行移位，如图9B所示。例如，光学视差屏障可以由涂有或印刷有不透明条的透明基底制成。
此外，显示面板70可以是液晶显示(LCD)面板、有机发光二极管(OLED)显示面板等。
根据本发明的实施例，图3、图5和图6所示的移动装置100还使用显示部分30作为信息显示器，以允许用户观看信息或二维图片，从而输入信息。在另一个实施例中，移动装置100具有用于2D的不同显示面板。
因此，尽管已经参照本发明的一个或多个实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在形式和细节上进行前述和各种其他改变、省略和偏离。

Claims (16)

1.一种3D成像***，包括：
显示部分，包括显示面板和设置在所述显示面板上的视差片，所述视差片包括多个视差分离单元，每个视差分离单元具有单元宽度；
电子处理器，布置成用多个图像合成合成图像，所述多个图像包括第一图像和第二图像，并且配置成将指示合成图像的信号传送到显示面板以显示指示合成图像的显示图像，所述合成图像包括合成图像条，所述合成图像条包括交替布置的多个第一图像条和多个第二图像条，所述第一图像条指示第一图像，所述第二图像条指示第二图像，所述第一图像条和第二图像条中的每一个都具有基本上等于单元宽度一半的条宽，其中所述3D成像***至少可在第一显示模式和第二显示模式下操作；
传感器区域，电子联接到所述电子处理器；以及
开关，具有开关位置，可操作所述开关位置以使所述传感器区域发送电信号到所述电子处理器，从而改变所述合成图像的合成图像条和所述视差片的视差分离单元之间的相对位置，从而在所述第一显示模式和所述第二显示模式之间切换所述3D成像***，其中当3D成像***在第一显示模式下操作时，所述合成图像布置成使得每个视差分离单元都基本上覆盖第一图像条中的一个和与所述第一图像条中的一个相邻的两个第二图像条中的每一个的一半，并且当所述3D成像***在第二显示模式下操作时，所述电子处理器在所述合成图像的合成图像条和所述视差片的视差分离单元之间执行相对位置的电子移位，使得每个视差分离单元都基本上覆盖第二图像条中的一个和与所述第二图像条中的一个相邻的两个第一图像条中的每一个的一半。
2.根据权利要求1所述的3D成像***，其中，所述第一图像是右图像，所述第二图像是左图像。
3.根据权利要求1所述的3D成像***，其中，所述第一图像是左图像，所述第二图像是右图像。
4.根据权利要求1所述的3D成像***，其中，所述视差片是柱状透镜片，包括多个柱状透镜，用于提供视差分离单元，并且所述移位以电子方式执行以使得所述合成图像相对于所述视差片移位。
5.根据权利要求1所述的3D成像***，其中，所述视差片是视差屏障，包括交替布置的多个不透明条和透明条，用于提供视差分离单元，并且其中，所述移位以电子方式执行以使得所述合成图像相对于视差屏障移位。
6.根据权利要求1所述的3D成像***，其中，所述视差片是形成视差屏障的光阀，所述视差屏障包括交替布置的多个不透明条和透明条，用于提供视差分离单元，并且其中，所述移位以电子方式执行以使得所述视差屏障相对于所述合成图像移位。
7.根据权利要求1所述的3D成像***，其中，所述视差片包括二维透镜的阵列，所述阵列包括沿第一方向布置的多个透镜行和沿不同的第二方向布置的多个透镜列，并且其中，所述透镜行或透镜列均布置成提供视差分离单元。
8.根据权利要求1所述的3D成像***，其中，所述显示面板包括多个像素列，并且其中，每个所述图像条覆盖N个像素列，其中N是等于或大于1的正整数。
9.根据权利要求1所述的3D成像***，其中，所述显示面板包括液晶显示面板。
10.根据权利要求1所述的3D成像***，其中，所述显示面板包括有机发光显示面板。
11.一种移动装置，包括：
根据权利要求1所述的3D成像***，以及
多个相机，所述相机包括配置成捕获第一图像的第一相机和配置成捕获第二图像的第二相机。
12.根据权利要求11所述的移动装置，还包括：
具有第一外壳侧和相对的第二外壳侧的电话外壳，其中，所述显示部分位于第一外壳侧，并且所述相机的对位于第二外壳侧。
13.根据权利要求11所述的移动装置，还包括：
具有第一外壳侧和相对的第二外壳侧的电话外壳，其中，所述显示部分位于所述第一外壳侧，并且所述相机的对也位于所述第一外壳侧。
14.根据权利要求11所述的移动装置，其中，包括移动电话。
15.根据权利要求11所述的移动装置，其中，每个所述多个视差分离单元中的每一个都具有纵向轴线，并且其中，所述第一相机和所述第二相机在基本垂直于所述纵向轴线的方向上彼此相邻地设置。
16.根据权利要求11所述的移动装置，其中，所述视差片包括二维透镜的阵列，所述阵列包括沿第一方向布置的多个透镜行和沿不同的第二方向布置的多个透镜列，并且其中，所述透镜行或透镜列均布置成提供视差分离单元。
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