RU2695285C2

RU2695285C2 - Автостереоскопическое устройство отображения и способ возбуждения

Info

Publication number: RU2695285C2
Application number: RU2017126132A
Authority: RU
Inventors: Олександр Валентинович ВДОВИН; Барт КРОН; Марк Томас ДЖОНСОН; ПЮТТЕН Эйберт Герьян ВАН
Original assignee: Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2019-07-22
Also published as: PH12017501168A1; TW201634976A; US20180011332A1; BR112017013572B1; EP3237966A1; ZA201704979B; RU2017126132A3; JP2018508807A; ES2720300T3; KR20170097182A; PH12017501168B1; TWI681214B; MX2017008508A; TR201906187T4; EP3237966B1; CA2971908C; CN107250897A; CA2971908A1; WO2016102338A1; AR103240A1

Abstract

Изобретение относится к автостереоскопическим устройствам отображения. Автостереоскопический дисплей содержит пикселизированную панель отображения, содержащую матрицу одноцветных пикселов или матрицу субпикселов различных цветов, и узел формирования видов, содержащий матрицу линзовых элементов. Пикселы формируют квадратную (или практически квадратную) сетку, и линзы также повторяются в квадратной (или практически квадратной) сетке. Задается вектор, который связан с преобразованием между пиксельной сеткой и сеткой линз. В двумерном пространстве для этого вектораидентифицируются области, которые обеспечивают хорошую или плохую производительность по полосатости, и выбираются участки с лучшей производительностью по полосатости. Изобретение обеспечивает повышение качества изображения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил., 1 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к автостереоскопическому устройству отображения и к способу возбуждения для такого устройства отображения.

Уровень техники

Известное автостереоскопическое устройство отображения содержит двумерную жидкокристаллическую панель отображения, имеющую матрицу строк и столбцов отображаемых пикселов (при этом "пиксел" типично содержит набор "субпикселов", и "субпиксел" представляет собой наименьший отдельно адресуемый одноцветный элемент изображения), выступающую в качестве средства формирования изображений для того, чтобы формировать отображение. Матрица продолговатых линз, идущих параллельно друг другу, покрывает матрицу отображаемых пикселов и выступает в качестве средства формирования видов. Они известны как "лентикулярные линзы". Вывод из отображаемых пикселов проецируется через эти лентикулярные линзы, функция которых заключается в том, чтобы модифицировать направления выводов.

Пиксел содержит наименьший набор субпикселов, которые могут адресоваться с возможностью формировать все возможные цвета. Для целей этого описания, также задана "единичная ячейка". Единичная ячейка задается как наименьший набор субпикселов, которые повторяются с возможностью формировать полный субпиксельный шаблон. Единичная ячейка может представлять собой узел субпикселов, идентичный пикселу. Тем не менее, единичная ячейка может включать в себя больше субпикселов, чем пиксел. Это имеет место, если имеются, например, пикселы с различными ориентациями субпикселов. Полный субпиксельный шаблон затем повторяется с большей базовой единицей (единичной ячейкой), чем пиксел.

Лентикулярные линзы предоставляются в качестве листа (пластины) линзовых элементов, каждый из которых содержит удлиненный частично цилиндрический (например, полуцилиндрический) линзовый элемент. Лентикулярные линзы идут в направлении столбцов панели отображения, при этом каждая лентикулярная линза покрывает соответствующую группу из двух или более смежных столбцов отображаемых пикселов.

Каждая лентикулярная линза может быть ассоциирована с двумя столбцами отображаемых субпикселов, чтобы предоставлять возможность пользователю наблюдать одно стереоскопическое изображение. Вместо этого, каждая лентикулярная линза может быть ассоциирована с группой из трех или более смежных отображаемых субпикселов в направлении строк. Соответствующие столбцы отображаемых субпикселов в каждой группе размещаются надлежащим образом, чтобы предоставлять вертикальный срез из соответствующего двумерного субизображения. По мере того, как голова пользователя перемещается слева направо, наблюдаются последовательности последовательных различных стереоскопических видов, создавая, например, впечатление кругового обзора.

Фиг. 1 является схематичным видом в перспективе известного автостереоскопического устройства 1 отображения прямого видения. Известное устройство содержит жидкокристаллическую панель 3 отображения с активной матрицей, которая выступает в качестве пространственного светомодулятора для того, чтобы формировать отображение.

Панель 3 отображения имеет ортогональную матрицу строк и столбцов отображаемых субпикселов 5. Для ясности, только небольшое число отображаемых субпикселов 5 показано на чертеже. На практике, панель 3 отображения может содержать приблизительно одну тысячу строк и несколько тысяч столбцов отображаемых субпикселов 5. В черно-белой панели отображения, субпиксел фактически составляет полный пиксел. В цветном отображении, субпиксел представляет собой один цветовой компонент полноцветного пиксела. Полноцветный пиксел, согласно общей терминологии, содержит все субпикселы, необходимые для создания всех цветов наименьшей отображаемой части изображения. Таким образом, например, полноцветный пиксел может иметь субпикселы зеленого цвета (G), красного цвета (R) и синего цвета (B), возможно дополненные белым субпикселом либо одним или более других элементарных цветных субпикселов. Конструкция жидкокристаллической панели 3 отображения является полностью традиционной. В частности, панель 3 содержит пару разнесенных прозрачных стеклянных подложек, между которыми предоставляется выровненный твист-нематический или другой жидкокристаллический материал. Подложки переносят шаблоны прозрачных электродов на основе оксида индия и олова (ITO) на своих обращенных поверхностях. Поляризующие слои также предоставляются на внешних поверхностях подложек.

Каждый отображаемый субпиксел 5 содержит противостоящие электроды на подложках с промежуточным жидкокристаллическим материалом между ними. Форма и компоновка отображаемых субпикселов 5 определяется посредством формы и компоновки электродов. Отображаемые субпикселы 5 регулярно разнесены друг от друга посредством зазоров.

Каждый отображаемый субпиксел 5 ассоциирован с переключающим элементом, таким как тонкопленочный транзистор (TFT) или тонкопленочный диод (TFD). Отображаемые пикселы управляются с возможностью формировать отображение посредством предоставления сигналов адресации в переключающие элементы, и подходящие схемы адресации должны быть известными для специалистов в данной области техники.

Панель 3 отображения освещается посредством источника 7 света, содержащего, в этом случае, плоскую заднюю подсветку, идущую поверх области матрицы отображаемых пикселов. Свет из источника 7 света направляется через панель 3 отображения, причем отдельные отображаемые субпикселы 5 возбуждаются с возможностью модулировать свет и формировать отображение.

Устройство 1 отображения также содержит лентикулярную пластину 9, размещаемую на стороне отображения панели 3 отображения, которая выполняет светонаправляющую функцию и в силу этого функцию формирования видов. Лентикулярная пластина 9 содержит строку лентикулярных элементов 11, идущих параллельно друг другу, из которых для понятности показан только один с чрезмерно увеличенными размерами.

Лентикулярные элементы 11 имеют форму выпуклых цилиндрических линз, имеющих удлиненную ось 12, идущую перпендикулярно цилиндрической кривизне элемента, и каждый элемент выступает в качестве средства направления светового выхода, чтобы предоставлять различные изображения, или виды, из панели 3 отображения в глаза пользователя, позиционированного перед устройством 1 отображения.

Устройство отображения имеет контроллер 13, который управляет задней подсветкой и панелью отображения.

Автостереоскопическое устройство 1 отображения, показанное на фиг. 1, допускает предоставление нескольких различных видов в перспективе в различных направлениях, т.е. оно может направлять пиксельный вывод в различные пространственные позиции в поле зрения устройства отображения. В частности, каждый лентикулярный элемент 11 покрывает небольшую группу отображаемых субпикселов 5 в каждой строке, причем, в текущем примере, строка идет перпендикулярно удлиненной оси лентикулярного элемента 11. Лентикулярный элемент 11 проецирует вывод каждого отображаемого субпиксела 5 группы в различном направлении, с тем чтобы формировать несколько различных видов. По мере того, как голова пользователя перемещается слева направо, глаза поочередно принимают различные виды из нескольких видов.

Специалисты в данной области техники должны принимать во внимание, что светополяризующее средство должно использоваться в сочетании с вышеописанной матрицей, поскольку жидкокристаллический материал является двулучепреломляющим, при этом переключение показателя преломления применяется только к свету с конкретной поляризацией. Светополяризующее средство может предоставляться в качестве части панели отображения или узла формирования видов устройства.

Фиг. 2 показывает принцип работы лентикулярного узла формирования видов, как описано выше, и показывает источник 7 света, панель 3 отображения и лентикулярную пластину 9. Узел предоставляет три вида, каждый из которых проецируется в различных направлениях. Каждый субпиксел панели 3 отображения возбуждается с информацией для одного конкретного вида.

В вышеприведенных конструкциях, задняя подсветка формирует статический вывод, и направление кругового видения выполняется посредством лентикулярного узла, который предоставляет подход на основе пространственного мультиплексирования. Аналогичный подход достигается с использованием параллактического барьера.

Лентикулярный узел предоставляет автостереоскопический эффект только в одной конкретной ориентацией дисплея. Тем не менее, множество переносных устройств являются поворотными между портретным и альбомным режимами просмотра. Таким образом, фиксированный лентикулярный узел не обеспечивает эффект автостереоскопического просмотра в различных режимах просмотра. Будущие трехмерные дисплеи, в частности, для планшетных компьютеров, мобильных телефонов и других портативных устройств, в силу этого должны позволять наблюдать трехмерные изображения из многих направлений и для различных ориентаций экрана. Современные ЖК- и OLED-панели отображения с существующими пиксельными конструкциями не подходят для этой заявки.

Эта проблема выявлена, и предусмотрены различные решения.

Динамическое решение заключает в себе предоставление переключаемого узла линз, который может переключаться между различными режимами, чтобы активировать эффект формирования видов в различных ориентациях. По существу, может быть предусмотрено два лентикулярных узла, причем один действует в режиме сквозного прохода, а другой действует в режиме линзирования. Режим для каждого лентикулярного узла может управляться посредством переключения самого лентикулярного узла (например, с использованием LC-переключаемой матрицы линз) или посредством управления поляризацией света, падающего на лентикулярный узел.

Статическое решение заключает в себе конструирование узла линз, который функционирует в различных ориентациях. Простой пример может комбинировать прямоугольную сетку квадратных субпикселов на дисплее с прямоугольной сеткой микролинз (при этом направления сетки линз являются либо наклонными, либо ненаклонными относительно направлений пиксельной сетки) с тем, чтобы создавать несколько видов в обеих ориентациях отображения. Формы субпикселов предпочтительно должны быть близкими к соотношению сторон 1:1, поскольку это обеспечивает возможность избежания проблемы различной угловой ширины для отдельных видов в портретной/альбомной ориентациях.

Один возможный недостаток этого подхода заключается в эффекте полосатости, в котором области черной матрицы между субпикселами проецируются к зрителю в качестве регулярного шаблона. Частично он может разрешаться посредством наклона матрицы линз. В частности, чтобы уменьшать эффект полосатости вследствие проекции периодической черной пиксельной матрицы, узел формирования видов должен выбираться относительно направления адресации пикселов (строки/столбцы).

Сущность изобретения

Изобретение задается посредством формулы изобретения.

Согласно изобретению, предусмотрено автостереоскопическое устройство отображения, содержащее:

- пикселизированную панель отображения, содержащую матрицу одноцветных пикселов или матрицу субпикселов различных цветов с соответствующими группами субпикселов, вместе задающих полноцветные пикселы; и

- узел формирования видов, содержащий матрицу линзовых элементов, позиционированных поверх панели отображения, для направления света из различных пикселов или субпикселов в различные пространственные местоположения, чтобы за счет этого обеспечивать возможность отображения различных видов трехмерной сцены в различных пространственных местоположениях,

- при этом пикселы панели отображения формируют прямоугольную или параллелограммную сетку с максимальным отклонением внутренних углов от 90 градусов в 20 градусов или менее, и при этом прямоугольная или параллелограммная сетка повторяется с базовыми векторами x и y перемещения в пространстве, и длина базовых векторов x и y перемещения в пространстве имеет соотношение сторон от более короткой к более длинной в диапазоне между 0,66 и 1, и

- при этом узел формирования видов содержит двумерную матрицу микролинз, которые повторяются в регулярной сетке с базовыми векторами p' и q' перемещения в пространстве;

- при этом задание безразмерного вектора p в качестве (p _x , p _y ), что удовлетворяет:

p'=p _x x+p _y y

q'=-p _y x+p _x y

- и задание круглых участков в пространстве компонентов p _y и p _x вектора p следующим образом:

, где

- для целочисленных значений n и m,

- причем

задает радиус каждой окружности, и

задает центры окружности,

- базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве выбираются с такими значениями, что p попадает в векторное пространство, которое исключает набор P_1,1 илиP_2,2, или P_4,4 при r₀ =0,1 и γ=0,75.

На словах, вышеприведенное основное уравнение читается следующим образом:

(Строка 1) P _n,m равен набору значений p таким образом, что модуль (т.е. длина) разностного вектора от вектора v до вектора p меньше r_n,mдля всех значений вектора v в наборе

. Это задает окружности, центрированные на наборе значений

.

(Строка 2)

представляет собой набор векторных значений i+j/n с i и j в качестве векторов в двумерном векторном пространстве целочисленных значений (т.е. положительных и отрицательных целых чисел и нуля), для которого функция внутреннего векторного произведения, применяемая к вектору j, дает ответ m. Функция внутреннего векторного произведения для

в таком случае представляет собой

.

Вектор p задает пространственную взаимосвязь между пиксельной (или субпиксельной) сеткой и сеткой линз. Таким образом, он задает преобразование между пикселами (или субпикселами) и линзами. В частности, компоненты вектора p представляют собой члены матричного преобразования из векторного пространства пиксельной сетки (заданного посредством x и y) и векторного пространства сетки линз (заданного посредством p' и q'). Следует отметить, что термин "пиксельная сетка" используется для того, чтобы указывать сетку пикселов (если каждый пиксел имеет только один адресуемый элемент) или сетку субпикселов (если каждый пиксел имеет несколько независимо адресуемых субпикселов). Компоненты вектора p в свою очередь задают то, как различные пикселы (или субпикселы) способствуют различным фазам линз, и то, как формируется изображение черной маскирующей области посредством сетки линз. Таким образом, вектор p может считаться наиболее фундаментальным способом для задания взаимосвязи между линзами и пикселами.

Под "базовым вектором перемещения в пространстве" подразумевается перемещение в пространстве вектора из одной точки в пиксельной или линзовой области в соответствующую точку в смежной пиксельной или линзовой области. Линзовые или пиксельные области являются двумерными, так что предусмотрены два вектора перемещения в пространстве: по одному для каждого направления сетки. Для прямоугольной сетки, базовые векторы перемещения в пространстве находятся в ортогональных направлениях строк и столбцов. Для скошенной сетки, базовые векторы перемещения в пространстве не являются ортогональными, а придерживаются направлений строк и столбцов сетки.

Круглые участки задают наборы возможных значений для компонентов вектора p и в силу этого задают участки связанных характеристик. Посредством исключения участков, заданных в качестве P_1,1, предотвращаются проблемы полосатости.

Например, центр участка P_1,1 включает в себя значения p, которые получаются в результате монохромных панелей с целочисленной взаимосвязью между пиксельной сеткой и сеткой линз. Другие стандартные конструкции панели, например, с целочисленной матрицей субпикселов под каждой линзой, а также дробными расчетами, соответствуют значениям p, которые попадают в центр участков P_1,1, P_2,2 или P_4,4.

Таким образом, изобретение предоставляет конструктивные параметры для компоновок панели отображения, которые разрешают вышеупомянутые проблемы полосатости и предоставляют поворотные многовидовые автостереоскопические трехмерные дисплеи с хорошей производительностью.

Базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве могут иметь такие значения, что p не находится в наборе P_1,1 при r₀=0,25 и γ=0,75.

Базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве могут иметь такие значения, что p не находится в наборе P_2,2 при r₀=0,25 и γ=0,75.

Базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве могут иметь такие значения, что p не находится в наборе P_4,4 при r₀=0,25 и γ=0,75.

Базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве могут иметь такие значения, что p не находится в наборе P_5,5 при r₀=0,25 и γ=0,75.

Базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве могут иметь такие значения, что p не находится в наборе P_8,8 при r₀=0,25 и γ=0,75.

Эти различные участки представляют постепенно лучшую производительность по полосатости, так что посредством исключения постепенно большего числа областей в пространстве конструктивных параметров для вектора p, оставшиеся конструктивные решения обеспечивают постепенно лучшую производительность по полосатости.

Базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве могут иметь такие значения, что p не находится в наборах, как задано выше, при r₀=0,35. Это задает больший радиус каждой исключенной зоны, а следовательно, и меньшее оставшееся пространство конструктивных параметров.

Также имеются предпочитаемые участки в векторном пространстве для вектора p. В одном примере, базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p находится в наборе P_9,18 при r₀=0,35 и γ=0,75.

В другом примере, базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p находится в наборе P_14,26 при r₀=0,35 и γ=0,75.

Как упомянуто выше, пиксельная сетка предпочтительно является практически квадратной. Например, прямоугольник или параллелограмм может иметь соотношение сторон с длиной от более короткой стороны к более длинной стороне между 0,83 и 1. Прямоугольник или параллелограмм может иметь максимальное отклонение внутренних углов от 90 градусов в 5 градусов или менее.

Устройство отображения может использоваться в портативном устройстве, при этом портативное устройство является конфигурируемым с возможностью работать в портретном режиме отображения и альбомном режиме отображения. Оно может представлять собой мобильный телефон или планшетный компьютер.

Краткое описание чертежей

Далее описываются варианты осуществления изобретения только в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых:

Фиг. 1 является схематичным видом в перспективе известного автостереоскопического устройства отображения;

Фиг. 2 является схематичным видом в поперечном сечении устройства отображения, показанного на фиг. 1;

Фиг. 3a-e показывают различные возможные пиксельные сетки;

Фиг. 4 показывает сетку линз, наложенную на квадратную пиксельную матрицу, при этом вектор-шаг p задает взаимосвязь между ними;

Фиг. 5 является графическим пояснением для параметров, используемых для того, чтобы характеризовать пиксельную матрицу и сетку линз;

Фиг. 6 показывает график видимой полосатости для данного вектора-шага p;

Фиг. 7 показывает первое возможное определение характеристик участков из графика по фиг. 6;

Фиг. 8 показывает второе возможное определение характеристик участков из графика по фиг. 6;

Фиг. 9a-d показывают моделирования на основе рендеринга методом трассировки лучей трехмерной пиксельной структуры для двумерной компоновки пикселов по фиг. 3(c) для различных конструкций линз;

Фиг. 10a-d являются графиком светлоты (L*) в качестве функции от фаз линз в двух измерениях для идентичных примеров, как показано на фиг. 9a-d; и

Фиг. 11a-d показывают отклонение цвета, проиллюстрированное для идентичных примеров, как показано на фиг. 9a-d.

Следует отметить, что фиг. 3a-e и 4 предназначены для того, чтобы показывать квадратные пиксельные сетки и сетки линз, и что фиг. 5-8 предназначены для того, чтобы показывать круглые участки. Любые искажения относительно квадратных и круглых представлений являются результатом неточного воспроизведения изображений.

Подробное описание вариантов осуществления

Изобретение предоставляет автостереоскопический дисплей, содержащий пикселизированную панель отображения, содержащую матрицу одноцветных пикселов или матрицу субпикселов различных цветов, и узел формирования видов, содержащий матрицу линзовых элементов. Пикселы формируют квадратную (или практически квадратную) сетку, и линзы также повторяются в квадратной (или практически квадратной) сетке. Задается вектор p, который связан с преобразованием между пиксельной сеткой и сеткой линз. В двумерном пространстве для этого вектора p идентифицируются области, которые обеспечивают хорошую или плохую производительность по полосатости, и выбираются участки с лучшей производительностью по полосатости.

В нижеприведенном описании, конструкции панели отображения пояснены с пикселами на регулярной четырехкратной симметричной по существу квадратной сетке, поверх которой предусмотрен светомодулятор, который также имеет элементы в регулярной четырехкратной симметричной сетке. Для целей пояснения, требуются некоторые определения. В частности, должна задаваться система координат панели (т.е. пиксельная сетка), и должна задаваться система координат узла формирования видов с точки зрения геометрических (физических) координат и логических координат, которые формируются относительно системы координат панели.

Фиг. 3 показывает различные возможные пиксельные сетки. Каждый пример показывает наименьшую единичную ячейку 30 (т.е. наименьший набор субпикселов 31, которые повторяются с возможностью формировать субпиксельный шаблон, как задано выше), и пиксел 32 с использованием определения, используемого в этом описании. Пиксел 32 представляет собой наименьший квадратный узел всех основных цветов, так что размер и форма пиксела являются идентичными в двух ортогональных ориентациях.

Субпикселы показаны как квадраты. Тем не менее, фактическая форма субпиксела может отличаться. Например, фактическая пиксельная апертура типично представляет собой неправильную форму, поскольку она, например, может зависеть от размера и позиции пиксельных схемных элементов, таких как переключающий транзистор в случае панели отображения с активной матрицей. Она представляет собой форму пиксельной сетки, которая является важной, а не точную форму отдельных пикселов или субпикселов.

Также показаны пиксельные векторы-шаги x и y. Они представляют собой векторы перемещения в пространстве между центрами смежных пикселов в направлении строк и направлении столбцов, соответственно. Буквы в наименьшей единичной ячейке 30 указывают основные цвета: R=красный, G=зеленый, B=голубой, W=белый.

Фиг. 3(a) показывает единичную RGGB-ячейку и RGGB-пиксел, фиг. 3(b) показывает единичную RGBGBGRG-ячейку и RGBG-пиксел, фиг. 3(c) показывает единичную RGBW-ячейку и RGBW-пиксел, фиг. 3(d) показывает единичную RGBWBWRG-ячейку и RGBW-пиксел, и фиг. 3(d) показывает единичную W-ячейку и W-пиксел.

Пиксельная сетка задается на основе двух векторов x и y, в дальнейшем называемых "пиксельными векторами-шагами". Векторы формируют матрицу

решетки с единицами длины (например, метрами). Предусмотрено несколько возможных определений пиксела, включающих в себя наименьшую единичную ячейку; тем не менее, для этого описания, пиксел является приблизительно квадратным. В силу этого X должен выбираться таким образом, чтобы формировать приблизительно квадратный участок субпикселов. Как показано на фиг. 3(a) в (d), для цветных отображений, определение пиксела наиболее просто приводит к участку с 2×2 субпикселов. Когда единичная ячейка больше, как указано на фиг. 3(b) и (d), пиксельная группа выглядит вращаемой или зеркальной, чтобы формировать большую единичную ячейку, но также и в этих случаях X остается участком 2×2. Для монохромных дисплеев пиксел представляет собой участок одного субпиксела.

Пикселы не должны быть идеально квадратными. Они могут быть приблизительно квадратными, что служит для того, чтобы означать, что вращение по любому углу, ограниченной кривизне или ограниченному удлинению находится в пределах объема. Соотношение сторон задается следующим образом:

и угол сетки является следующим:

Кривизна затем выражается как

. Следовательно, для приблизительно квадратной сетки справедливо то, что

и

.

Например, a предпочтительно находится между 0,9 и 1,1, и θ находится между 80 и 100 градусами (конечно, если одна пара углов при вершине составляет 80 градусов, то другая пара составляет 100 градусов).

Чтобы задавать сетку линз, могут задаваться векторы-шаги линз.

Фиг. 4 показывает сетку 42 линз, наложенную на квадратную пиксельную матрицу 40 с 2×2 субпикселов 31 в расчете на пиксел 32 (к примеру, на фиг. 3(a) и (c)). Один из каждой пиксельной группы четырех субпикселов 31 ярко выделяется (т.е. показывается в белом цвете). Векторы x и y представляют собой пиксельные векторы-шаги этой сетки, как пояснено выше. Сетка 42 линз содержит матрицу микролинз со сферическими линзами 44, организованными на квадратной сетке. Векторы p' и q' представляют собой векторы-шаги этой сетки. Они формируются посредством линейной комбинации пиксельных векторов-шагов.

Вместо физических векторов-шагов линз в единицах метров, могут задаваться логические и безразмерные векторы-шаги линз:

и

,

для выбранных

и

.

Геометрические (физические) векторы-шаги

и

(например, в метрах) задаются с точки зрения логических векторов-шагов линз следующим образом:

Деформации в пиксельной сетке должны отражаться в равных деформациях сетки линз. Следует отметить, что

, но не обязательно

, поскольку не требуется

. Аналогично

, но не обязательно

.

Для целей этого описания, участки задаются

для целочисленных значений n и m. Эти участки состоят из нескольких окружностей, организованных непосредственно на сетке окружностей. Такой участок задается следующим образом:

, где

Член p-ν указывает длину вектора от ν до p, и в силу этого неравенство задает набор окружностей с центром, заданным посредством v; v непосредственно представляет собой набор векторов, заданных посредством набора L членов. Он имеет дискретное число элементов в качестве результата условий, накладываемых на целочисленные значениях, которые составляют двумерные векторы i и j.

Здесь

представляет собой радиус каждой окружности. Этот радиус в силу этого снижается с увеличением n.

задает набор центров, и

обозначает внутреннее произведение, так что когда

, то

. Также задается краткая запись

. Следует отметить, что имеются целые числа k, для которых отсутствуют возможные комбинации целых чисел i и j, для которых справедливо

. Как следствие, наборы

,

и

являются пустыми.

В качестве примера, набор

может быть исследован начиная с

.

Для

, указываются все

, где i и j являются целыми числами (отрицательными, нулем или положительным). Набор решений для

является следующим:

Предусмотрено графическое пояснение j и

в качестве гауссовых целых чисел и их взаимной решетки, соответственно, показанное на фиг. 5.

Каждая точка на фиг. 5(a) отмечается с помощью координаты гауссова целого числа

где

, и норма

. Фиг. 5(b) состоит из идентичных точек, но координаты точек делятся на свою норму, в силу этого обеспечивая соответствие

вместо j.

Любая комбинация

из набора решений по j, показанного выше, находится в

. Два примера представляют собой

и

. Участок

в таком случае состоит из круглых участков с этими центрами и радиусом

. Следует отметить, что имеется восемь окружностей

вокруг каждой окружности

, поскольку предусмотрено восемь решений для

.

Чтобы минимизировать проблемы полосатости для поворотных дисплеев с пикселами на приблизительно квадратной сетке, представляется конструкция дисплея, в которой матрица узлов формирования видов (типично матрица микролинз) формирует квадратную сетку, которая может описываться посредством направления p с точки зрения пиксельных координат, где p выбирается за пределами участков

, которые обуславливают полосатость.

Чтобы анализировать проблему полосатости, использованы две модели. Первая модель основана на анализе пространственных частот как в пиксельной структуре, так и в структуре линз, а вторая модель основана на трассировке лучей.

Первая модель использует уравнения муара и функцию видимости для того, чтобы оценивать величину видимой полосатости для данного вектора-шага p.

Эта модель приводит к карте, такой как на фиг. 6, на которой более яркие области указывают большую полосатость (в логарифмическом масштабе). Фиг. 6 иллюстрирует p _y по сравнению с p _x. Следует понимать, что фактическая карта зависит от таких параметров, как угол обзора микролинз и пиксельная структура. Карта на фиг. 6 формируется для случая пиксела с одной областью излучения с апертурой в 1/8 от полной пиксельной поверхности, гауссовой функцией рассеяния точки (PSF) линзы, которая масштабируется с апертурой линзы и постоянным углом обзора линзы в 20 дуговых секунд.

Как следствие PSF-масштабирования, большее число компонентов полосатости является видимым для меньшего

(в верхней левой части по фиг. 6) вследствие более точного фокуса. Обнаружено, что интенсивность различных "сгустков" полосатости зависит от фактической пиксельной структуры (см. фиг. 3), но позиция сгустков всегда является идентичной.

Изобретение частично основано на признании того факта, что большая часть структуры на этой карте полосатости может поясняться с использованием

областей, где

с более высоким n соответствуют меньшим областям. Большинство областей со значительной полосатостью поясняются посредством

.

Посредством подгонки радиуса

и

к этой карте, в результате получается изображение, показанное на фиг. 7. В других ситуациях, может быть меньшая полосатость, и как следствие,

является достаточно строгим. Фиг. 8 показывает результаты подгонки радиуса

к карте по фиг. 5.

На фиг. 7 и 8, также иллюстрируются предпочитаемые участки, а именно,

и

. Эти участки лучше всего описаны посредством

Изобретение основано на избежании зон, которые обуславливают полосатость, а именно, на избежании определенных диапазонов значений вектора p=(p _x, p _y).

Первые зоны, которые следует избегать, представляют собой участки P₁(т.е. P_1,1), которые обуславливают наибольшую полосатость. На фиг. 8, при меньших значениях радиуса, исключенная зона меньше. Таким образом, первая зона, которую следует исключать, основана на r₀=0,25.

Зоны, которые следует исключать при расчете взаимосвязи между пиксельной сеткой и сеткой линз, следующие:

1.

с радиусом

и

2. Как непосредственно указано выше, и также

3. Как непосредственно указано выше, и также

4. Как непосредственно указано выше, и также

5. Как непосредственно указано выше, и также

6. Любое из вышеуказанного, но с радиусом

В пространстве, которое остается за счет исключения участков, предусмотрены некоторые участки, которые представляют конкретный интерес, поскольку полосатость является, в частности, низкой для широкого диапазона параметров. Эти участки следующие:

1.

с радиусом

2.

с радиусом

.

Предпочтительно, субпикселы находятся на квадратной сетке, но возможны небольшие варьирования. Соотношение сторон предпочтительно ограничено

, или более предпочтительно -

. Кривизна сетки от квадрата/прямоугольника до ромба/параллелограмма предпочтительно составляет

или даже составляет

Альтернатива для уравнений муара, чтобы иллюстрировать изобретение, заключается в том, чтобы просчитывать модель на основе трассировки лучей дисплея с линзой, которая отображает полностью белое изображение.

Фиг. 9 показывает такой рендеринг для двумерной компоновки пикселов, как на фиг. 3(c). Любой рендеринг конструкции без полосатости должен выглядеть как для среднего белого цвета, в то время как для конструкции с полосатостью, сила света и/или цвет зависят от позиции зрителя (т.е. фазы линз).

Фиг. 9(a) показывает рендеринг для конструкции линз в участке P₁ для фазы линз. Хотя не показано в визуальном представлении по фиг. 9(a), белый цвет и большая часть синего основного цвета отсутствует. Фиг. 9(b) показывает рендеринг для конструкции линз в участке P₂ для фазы линз, при которой более чем средняя величина черной матрицы является видимой. Фиг. 9(c) показывает рендеринг для конструкции линз в участке P₄ для фазы линз, при которой черная матрица практически не является видимой. Фиг. 9(d) показывает рендеринг для конструкции линз в центре P_14,26 с (фактически) равномерным распределением основных цветов в этой вставке для данной и всех остальных фаз.

Вставка, к примеру, показанная на фиг. 9, может подготавливаться посредством рендеринга для различных фаз линз, поскольку различные фазы линз (под которыми подразумевается позиция линзы, которая отвечает за формирование вида в конкретном местоположении просмотра) обуславливают различные распределения субпикселов. Наиболее эффективным является вычисление среднего значения цвета CIE 1931 XYZ для каждой такой вставки. Из этого среднего значения, может вычисляться значение цвета CIE L*a*b*, которое предоставляет количественное средство сравнения перцепционных эффектов полосатости.

В этом перцепционном цветовом пространстве, расстояние L₂ между двумя значениями цвета (обозначаются как ΔE ниже) служит признаком воспринимаемой разности между этими цветами.

Цель представляет собой белый цвет, соответствующий (L*, a*, b*)=(100, 0, 0).

На фиг. 10, светлота (L*) проиллюстрирована в качестве функции от фаз линз в двух измерениях, соответствующих различным видам, проецируемым посредством линз в различные позиции зрителя, для идентичных примеров, как показано на фиг 9. Безразмерная переменная фазы линз имеет значения в диапазоне (0,1). Вследствие периодичности пиксельной сетки и сетки линз, фазы линз 0 и 1 соответствуют идентичным сформированным видам. Поскольку дисплей использует двумерную матрицу микролинз, сама фаза линз также является двумерной.

На фиг. 11, цветовая ошибка (ΔE) проиллюстрирована снова для идентичных примеров. В зависимости от ситуации, ΔE≈1 является немного видимым. Пример без полосатости на фиг. 10(d) и 11(d) выглядит в качестве однородного L*=100 и ΔE≈0, соответственно, тогда как другие примеры четко имеют полосатость, поскольку цвет меняется в зависимости от позиции зрителя (т.е. фазы линз). Поскольку дисплей использует двумерную матрицу микролинз, сама фаза линз также является двумерной.

Графики могут обобщаться посредством использования среднеквадратического (RMS) значения ΔE по всему фазовому пространству.

В нижеприведенной таблице, это осуществляется для списка точек, которые соответствуют участкам, которые согласно модели полосатости, поясненной выше, должны исключаться или включаться.

Участок	p _x	p _y	ΔE_RMS
P₁	6,000	2,000	111,576
P₂	7,000	3,000	63,375
P₄	6,000	3,000	12,723
P₅	7,200	3,600	3,609
P₅	7,600	3,200	5,738
P₈	6,500	2,500	2,289
P₈	4,500	4,500	1,495
P_9,18	7,333	3,333	0,467
P_9,18	2,600	2,600	1,308
P_9,18	3,350	3,350	0,796
P_9,18	3,400	3,400	0,871
P_14,26	6,143	3,286	0,180
P_14,26	7,286	2,143	0,185
Между двумя окружностями P_14,26	6,000	3,286	0,155
Между двумя окружностями P₅	7,000	3,600	0,611
Между двумя окружностями P₅	5,000	3,400	0,289

Из этой таблицы очевидно, что две модели являются в основном согласованными с точки зрения прогнозирования полосатости. Положительные области имеют низкие значения ΔE_RMS, и самые большие отрицательные области (с наименьшими ординалами) имеют наибольшие значения ΔE_RMS.

Первая вышеприведенная модель предоставляет общее представление эффекта полосатости, в то время как вторая модель предоставляет дополнительные сведения и визуализацию.

Изобретение является применимым к области техники автостереоскопических трехмерных дисплеев, а более конкретно, к полнопараллаксным поворотным многовидовым автостереоскопическим дисплеям.

Изобретение относится к взаимосвязи между пиксельной сеткой и сеткой линз. Оно может применяться к любой технологии отображения.

Другие вариации в раскрытых вариантах осуществления могут пониматься и выполняться специалистами в данной области техники при применении на практике заявленного изобретения, из изучения чертежей, раскрытия сущности и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает другие элементы или этапы, и неопределенный артикль "a" или "an" не исключает множество. Простой факт того, что определенные меры упомянуты в различных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает того, что комбинация этих мер не может быть использована с выгодой. Все ссылки с номерами в формуле изобретения не должны рассматриваться как ограничивающие объем.

Claims

1. Автостереоскопический дисплей, содержащий:

- пикселизированную панель (3) отображения, содержащую матрицу одноцветных пикселов или матрицу субпикселов различных цветов с соответствующими группами субпикселов, вместе задающих полноцветные пикселы; и

- узел (42) формирования видов, содержащий матрицу линзовых элементов (44), позиционированных поверх панели отображения, для направления света из различных пикселов или субпикселов в различные пространственные местоположения, чтобы за счет этого обеспечивать возможность отображения различных видов трехмерной сцены в различных пространственных местоположениях,

- при этом пикселы панели отображения формируют прямоугольную или параллелограммную сетку с максимальным отклонением внутренних углов от 90 градусов в 20 градусов или менее, и при этом прямоугольная или параллелограммная сетка повторяется с базовыми векторами x и y перемещения в пространстве и длина базовых векторов x и y перемещения в пространстве имеет соотношение сторон от более короткой к более длинной в диапазоне между 0,66 и 1, и

- при этом узел формирования видов содержит двумерную матрицу линз (44), которые повторяются в регулярной сетке с базовыми векторами p' и q' перемещения в пространстве;

- при этом задание безразмерного вектора p в качестве (p _x, p _y) удовлетворяет:

p'= p _x x+ p _y y,

q'=- p _y x+ p _x y,

, где

- для целочисленных значений n и m,

- причем

задает радиус каждой окружности и

задает центры окружности,

- базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве выбираются с такими значениями, что p попадает в векторное пространство, которое исключает набор P_1,1, илиP_2,2, или P_4,4 при r₀ =0,1 и γ=0,75.

2. Дисплей по п. 1, в котором базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p попадает в векторное пространство, которое исключает набор P_1,1 при r₀ =0,25 и γ=0,75.

3. Дисплей по п. 1 или 2, в котором базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p попадает в векторное пространство, которое исключает набор P_2,2 при r₀ =0,25 и γ=0,75.

4. Дисплей по любому из предшествующих пунктов, в котором базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p попадает в векторное пространство, которое исключает в наборе P_4,4 при r₀ =0,25 и γ=0,75.

5. Дисплей по любому из предшествующих пунктов, в котором базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p попадает в векторное пространство, которое исключает набор P_5,5 при r₀ =0,1 и γ=0,75.

6. Дисплей по п. 5, в котором базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p попадает в векторное пространство, которое исключает набор P_5,5 при r₀ =0,25 и γ=0,75.

7. Дисплей по любому из предшествующих пунктов, в котором базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p попадает в векторное пространство, которое исключает набор P_8,8 при r₀ =0,25 и γ=0,75.

8. Дисплей по любому из предшествующих пунктов, в котором базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p попадает в векторное пространство, которое исключает заданный набор или наборы при r₀ =0,35.

9. Дисплей по любому из предшествующих пунктов, в котором базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p находится в наборе P_9,18 при r₀ =0,35 и γ=0,75.

10. Дисплей по любому из пп. 1-8, в котором базовые векторы x, y, p' и q' перемещения в пространстве имеют такие значения, что p находится в наборе P_14,26 при r₀ =0,35 и γ=0,75.

11. Дисплей по любому из предшествующих пунктов, в котором базовые векторы x и y перемещения в пространстве пиксельной сетки имеют соотношение сторон с длиной от более короткой к более длинной в диапазоне между 0,83 и 1.

12. Дисплей по любому из предшествующих пунктов, в котором прямоугольная или параллелограммная пиксельная сетка имеет максимальное отклонение внутренних углов от 90 градусов в 5 градусов или менее.

13. Портативное устройство, содержащее дисплей по любому из предшествующих пунктов, при этом портативное устройство является конфигурируемым с возможностью работать в портретном режиме отображения и альбомном режиме отображения.

14. Портативное устройство по п. 13, содержащее мобильный телефон или планшетный компьютер.