[发明专利]3D显示器的带宽改善

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动立体显示器设备。本发明还涉及一种操作自动立体显示器的方法。

背景技术

产生3D图像的公知方法是让观察者用每只眼睛观看景物的不同透视图。这样做的一种方式是在屏幕上显示两个不同偏振的图像，然后让观察者每只眼睛戴上相应的偏振滤光片。

可以用缝隙(aperture)或狭缝(slit)阵列结合二维(2D)显示器来显示3D图像，实现自动立体显示器或者三维(3D)显示器。该装置的原理是，通过狭缝阵列观看2D图像时，狭缝阵列离屏幕有一定距离，然后观察者用每只眼睛观看到2D图像的不同部分。如果在2D显示器上提供并显示适当的图像，就可以向观察者的每只眼睛显示不同的透视图像，而不必让他们每只眼睛都戴上滤光片。

大部分3D显示器技术中控制质量的一个重要参数是带宽，其定义是3D显示器所显示的数据量。要在宽视区中获得高分辨率的大景深(depth)，常常需要大带宽。

本发明实施例提供的方法中，可以克服自动立体显示器设备的带宽限制，从而可显示高分辨率的3D图像。

这里所公开的发明可以在PCT申请PCT/IB2005/001480所述的扫描狭缝时间复用系统中实现。但是，该发明也可以结合其它显示系统使用。

扫描狭缝系统通过在显示器前不同的位置高速显示不同的图片，来产生3D效果。这是通过将高帧率2D显示器结合快门(shutter)来实现的。快门与显示器同步，并确保2D显示器的不同部分只有在特定位置才看得见。图1中左边的图像显示通过窄狭缝观看的观察者怎样看到两个完全不同的区域，每只眼睛一个。为了通过这种简单的狭缝系统产生3D显示，狭缝必须足够快地横向移动，使观察者将扫描快门看作透光窗户。如果所有的狭缝更新足够快，快到被看作是不闪烁的，那么观察者就能从任何位置看到基础(underlying)2D显示器的全部分辨率。2D显示器显示出与快门中狭缝的打开同步的不同图像，如图1中右边的图像所示。

发明内容

本发明实施例涉及改善自动立体显示器带宽的领域。带宽可看作自动立体显示器在规定时间期间内能显示的图像信息量。自动立体显示器可用于显示经动画处理的3D图像或3D视频。3D动画可以由计算机产生，通过这种方式，根据与经动画处理的景物相关的基本3D数据，可以轻易地表现动画每个帧的透视图。

如果每秒至少显示24帧，则观察者感到动画平滑。但是如果以这个速度刷新屏幕，则观察者感到闪烁。将屏幕上显示的图像以高于动画速度(animation rate)的较高屏幕刷新率进行刷新，就能克服这个问题。例如，电影投影仪显示每个动画帧两次，因此屏幕刷新率是每秒48次。

自动立体显示器使用可转换缝隙阵列(switchable aperture array)或者快门阵列。可转换缝隙阵列是可转换狭缝组成的阵列。可转换缝隙可以是电光的，可使用液晶。从原理上来说，该阵列的第一可转换缝隙打开，在它后面显示正确表现的图像。因此观察者每只眼睛看到图像的不同部分，每一部分是不同视图的一部分。第一可转换缝隙关闭后第二可转换缝隙打开，从而重复该过程。实际上，一次打开多个缝隙。多个缝隙(每个缝隙相互在空间上分离)同时打开，每个缝隙后面屏幕区域上显示适当的图像部分。当缝隙或一组缝隙打开时屏幕上显示的2D图像是子帧。缝隙组的最小数量由所需的3D图像质量确定。缝隙组的数量确定显示器刷新时间内必须显示的子帧数量。

继续电影投影的实例，其中显示器刷新时间为1秒的1/48^th。如果由8组缝隙，则每个刷新帧显示8个子帧。这要求子帧的显示时间为1秒的1/384^th，或者大约是2.6毫秒。

2D显示器中可使用时间复用显示器，例如数字微镜装置(DMD)。DMD通常使用固定强度的光源，并控制照亮帧中每个像素的时间量。这个时间期间被观察者视作亮度，照亮像素的时间越长，就感到像素越亮。时间复用显示器有屏幕上可照亮像素的最小时间期间。这对于屏幕上可显示的图像的位深度形成限制，进而对自动立体显示器形成限制。

根据本发明的一个方案，提供一种操作自动立体显示器的方法，所述自动立体显示器装置包括可转换缝隙阵列和屏幕，所述方法包括步骤：在所述屏幕上显示图像的一部分并持续第一时间期间；以及利用所述可转换缝隙阵列来限制为第二时间期间，所述第二时间期间内所述图像的一部分全部或部分可见；其中，所述第二时间期间小于所述第一时间期间。