[发明专利]一种裸眼3D电视墙

说明书

技术领域

本发明涉及立体显示领域，尤其涉及一种使用全彩色发光二极管阵列实现的裸眼3D立体电视墙。

技术背景

近年来，随着液晶显示技术的进步，裸眼3D显示技术，或称自由立体显示技术，取得很大发展。裸眼3D显示技术的原理是通过光的遮挡或光的折射等方式将显示面板上的具有细微视差的图像分别送到观看者的左右眼中，在大脑中进行融合从而产生立体感觉。目前主要的裸眼3D显示技术主要分为狭缝光栅式和柱镜光栅式两种。由于光栅的放置与像素的列方向成一定倾斜角度，显示分辨率的损失可以分散在水平和竖直两个方向。有关裸眼3D成像的具体原理，请参阅N.A.Dodgson发表的题为“Autostereoscopic 3D Display”的文章(Computer，Vol.38，Issue 8，2005，Pages 31-36)。

狭缝光栅和柱镜光栅技术同样可以应用到LED电视墙上来产生裸眼3D显示效果。我们知道，液晶面板上的一个像素是由红绿蓝三个子像素构成。类似地，当LED显示阵列上的一个基本显示单元是三个一组的单色红绿蓝LED时，多视角图像交错混合的方式和光栅结构设计与用于液晶面板时没有区别。然而，新技术可以将三个单色LED封装在一起，形成一个全彩色的LED。这样，在相同LED排列密度下，使用全彩色LED管的显示阵列就可以提供比单色LED管至少高三倍的显示分辨率。由此，我们需要新的多视角图像交错混合方式和新的光栅结构设计。

发明内容

本发明涉及一种使用全彩色LED阵列的裸眼3D电视墙。应用这种设计可以在无需佩戴特殊眼镜的情况下看到电视墙上显示的巨幅3D图像。

一种裸眼3D电视墙，由全彩色LED显示阵列和光栅组成；所述光栅放置于全彩色LED显示阵列前方，与全彩色LED显示阵列平面平行并保持距离，光栅方向与全彩色LED列方向成倾斜角度；当多视角图像交错混合并显示在全彩色LED阵列上时，使得显示分辨率损失同时分担在水平和竖直两个方向上，无需佩戴特殊眼镜即可以电视墙上观看到3D图像。

所述LED显示阵列前的光栅是狭缝光栅或是柱镜光栅。

所述多视角图像交错混合通过以下方式实现：

由于光栅方向与全彩色LED显示阵列的列方向成倾斜角度，显示分辨率的损失会同时分担在水平和竖直两个方向；

设使用K个视角的视图，K可分解成M×N，设M为整数，1＜M＜K，N＝K/M；则得出相应的多视角图像交错混合方式，以及相应的光栅参数，使得竖直方向立体显示分辨率降低至原来的1/M，水平方向分辨率降低至原来的1/N，总体分辨率下降为原来的1/(M×N)＝1/K；

则多视角图像交错混合按如下的方式进行：沿LED行方向，相邻LED管的像素来源于相差M个视角差的视图；沿LED列方向，相邻LED管的像素来源于相差1个视角差的视图。

当所述显示阵列的LED管水平间距与竖直间距比为r时，光栅与LED的列方向夹角应为α＝tan^-1(r/M)；以保证透过光栅观察到的像素来源于相同视角的视图；

则此时的放大系数为其中W为观察者双眼间距，p_h为LED管沿行方向的间距；所述光栅的一个单元宽度

所述狭缝光栅或柱镜光栅平行放置于LED显示阵列前方；设光栅与LED显示阵列距离为d，则裸眼立体效果的最优观察距离为：

D＝m×d

进一步的，所述观察者双眼间距取W＝65mm。

所述LED管在显示阵列中沿水平和竖直方向等距规则地排列。

所述全彩色LED显示阵列的基本单元是全彩色LED管。这种LED管实际上是将红绿蓝三个单色LED封装到一个管子当中构成。这种全彩色LED管可以发出各种颜色的光。使用全彩色LED的好处是，一个彩色像素可以仅由一个LED管显示，而不必使用三个LED管显示。在相同LED排列密度下，使用全彩色LED可以提供至少三倍于单色LED的显示分辨率。如同2D显示一样，裸眼3D电视墙的全彩色LED管也是等间距规则地排列在显示阵列上。

裸眼3D显示效果由狭缝光栅(或柱镜光栅)实现。光栅平行于LED阵列平面放置，并与阵列平面保持距离。当多视角图像交错混合并显示在LED阵列上，由于狭缝光栅的阻挡作用，或柱镜光栅的折射作用，观察者左右眼看到不同的视图从而在大脑中形成立体视觉。由于光栅与LED的列方向成倾斜角度，显示分辨率的损失会同时分担在水平和竖直两个方向。

本发明所产生的有益效果为：