專利名稱：用于顯示立體圖像的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
這里描述的實施例一般涉及用于顯示立體圖像的裝置。
背景技術(shù)：
最近，廣泛地使用立體圖像顯示裝置。在此裝置中，在與顯示面板相對的位置，安排用于控制來自顯示面板的光線的方向的光學(xué)控制元件。通過將多個視差圖像(每個不同地具有視差)呈現(xiàn)給觀察者的相應(yīng)眼睛(右眼、左眼)，每個觀察者都可以用兩只眼睛來感覺立體圖像。然而，關(guān)于此裝置，期望能夠顯示具有較大數(shù)量視差的視差圖像的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
各實施例提供了用于顯示具有較大數(shù)量視差的視差圖像的立體圖像顯示裝置。根據(jù)一個實施例，用于顯示立體圖像的裝置包括照明器、顯示單元和圖像控制元件。照明器包括多個照明單元。每個照明單元被配置成發(fā)射多個光束。每個光束都不同地沿著一個方向發(fā)射。顯示單元位于照明器對面，在顯示單元上排列了多個子像素。每個子像素被配置成顯示對應(yīng)于一個方向上的光束的視差圖像。圖像控制元件經(jīng)由顯示單元位于照明器對面，在圖像控制元件上排列了多個孔徑(aperture)。每個孔徑被配置成控制視差圖像的方向。根據(jù)各實施例，可以提供用于顯示具有較大數(shù)量視差的視差圖像的立體圖像顯示
直ο


圖IA和IB是示出了根據(jù)第一實施例的立體圖像顯示裝置的組件的示意圖。圖2是圖IA和IB中的每個組件之間的關(guān)系的示意圖。圖3A和;3B是圖IA和IB中的顯示單元13和圖像控制元件14的示意圖。圖4A和4B是示出了在“N(時分數(shù)量)=2，m(—個場的視差數(shù)量)=6”的情況下光束的發(fā)射方向的示意圖。圖5A、5B和5C是示出了在“N(時分數(shù)量)=3，m(—個場的視差數(shù)量)=6”的情況下光束的發(fā)射方向的示意圖。圖6是示出了圖IA和IB中的發(fā)光器111中的光源S的位置的示意圖。圖7A和7B是示出了來自發(fā)光器111的光束的亮度_分布的圖。圖8A和8B是示出了每個場的光束的亮度和角度之間的關(guān)系的圖。圖9A和9B是示出了校正引起的亮度變化的圖。圖IOA和IOB是示出了校正引起的所有視差的亮度-分布的變化的圖。圖11是示出了灰度和規(guī)一化亮度之間的關(guān)系的圖。圖12是根據(jù)第二實施例的發(fā)光器111和光束控制元件112的示意圖。
圖13是根據(jù)第三實施例的發(fā)光器111和光束控制元件112的示意圖。圖14是根據(jù)第四實施例的發(fā)光器111的示意圖。圖15是根據(jù)第四實施例的修改方案的發(fā)光器111的示意圖。
具體實施例方式下面將參考各個附圖描述各實施例。(第一實施例)根據(jù)第一實施例的立體圖像顯示裝置1(下面簡稱為“裝置1”)適用于3D電視，通過它，觀察者可以利用眼睛來觀看立體圖像。裝置1生成多個光束，每個光束都不同地按照時分具有N個方向(時分數(shù)量是N)的方向性。此外，裝置1還沿著m個視差方向(每個場的視差數(shù)量是m)發(fā)射對應(yīng)于每個光束的一個場的視差圖像。結(jié)果，裝置1生成一個幀(N個場)具有視差數(shù)量(NXm)的立體圖像。此外，關(guān)于一個場的視差圖像，對應(yīng)于每個視差的視差號1 m的一個單位被稱作基本圖像。在裝置1中，發(fā)光器111的每個光源的位置(稍后說明)是基于光束控制元件112的透鏡間距設(shè)計的(稍后說明)。結(jié)果，可以抑制串?dāng)_的發(fā)生。此外，在裝置1中，還基于校正表(稍后說明)來校正(輸入的)視差圖像的圖像數(shù)據(jù)。結(jié)果，可以抑制亮度不規(guī)則性的發(fā)生。圖IA和IB是示出了裝置1的組件的示意圖。圖IA示出了其硬件組件。圖IB示出了其硬件組件和功能塊。圖IB的硬件組件是圖IA的硬件組件的上方視圖。裝置1包括照明器11、顯示單元13、圖像控制元件14、校正表50、輸入單元151、校正單元152、同步單元153、照明控制單元152、以及顯示控制單元155。照明器11包括發(fā)光器111和光束控制元件112。在照明器11中，一個透鏡被視為一個光學(xué)元件單元。包括多個對應(yīng)于光學(xué)元件單元的光源S和光學(xué)元件單元的組件是照明單元。例如，照明器11可以是JP-A 2009-53345 (Kokai)中所公開的方向性背光。發(fā)光器111包括多個光源S。每個光源S都能夠被獨立地打開和關(guān)閉。關(guān)于第一實施例，N組光源S按照時分方式被打開和關(guān)閉。一組光源= 1 N)生成對應(yīng)于一個場的視差圖像的光束。簡單來說，所有組的光源S1 Sn生成N個場的視差圖像的光束。在第一實施例中，利用不同符號來描述每個場。光束控制元件112控制從發(fā)光器111的每個光源S發(fā)射的光束的方向。具體來說，光束控制元件112控制每個光束的前進方向，以沿著相同的方向傳送(從一組光源S發(fā)射的)光束。簡單來說，N組光源S生成沿著N個方向的光束。顯示單元13顯示穿過光束控制元件112的光束的視差圖像。例如，顯示單元13是液晶面板(液晶快門和濾色器)。圖像控制元件14控制穿過顯示單元13的光束(視差圖像)的方向。在第一實施例中，通過顯示單元13和圖像控制元件14的組合，來顯示一個場具有m個視差的視差圖像。
簡單來說，當(dāng)觀察者從某個觀看位置經(jīng)由圖像控制元件14來觀察顯示單元13時，由于通過圖像控制元件14發(fā)生雙目視差，觀察者能夠有選擇地利用右眼和左眼來觀看對應(yīng)于該觀看位置的視差號的圖像。結(jié)果，觀察者能夠感覺到立體圖像。在第一實施例中，說明了光束控制元件112和圖像控制元件14是透鏡片(柱面透鏡陣列)的情況。然而，它們可以是視差柵欄。輸入單元151輸入視差圖像的圖像數(shù)據(jù)(包括亮度值)。校正表50存儲用于校正圖像數(shù)據(jù)的校正信息。校正信息用于固定亮度而不管觀察者相對于裝置1的視角如何。通過參考校正表50，校正單元152校正輸入的圖像數(shù)據(jù)。校正后的圖像數(shù)據(jù)經(jīng)由同步單元153被提供給照明控制單元IM和顯示控制單元155。照明控制單元IM基于提供的圖像數(shù)據(jù)來控制發(fā)光器111，并使每個光源打開和關(guān)閉。顯示控制單元155基于提供的圖像數(shù)據(jù)來控制顯示單元13，并使顯示單元13顯示視差圖像。如圖IA所示，光束控制元件112位于發(fā)光器111對面的位置。顯示單元13位于光束控制元件112對面的位置并在發(fā)光器111的相反側(cè)。圖像控制元件14位于顯示單元13對面的位置并在光束控制元件112的相反側(cè)。此外，在第一實施例中，發(fā)光器111、光束控制元件112、顯示單元13和圖像控制元件14最好彼此平行。然而，此位置關(guān)系可包括設(shè)計誤差。下面，將詳細說明第一實施例的裝置。在第一實施例中，通過組合時分方法和空間共享方法，立體圖像的視差數(shù)量變得更大。圖2示出了發(fā)光器111、光束控制元件112、顯示單元13和圖像控制元件14之間的位置關(guān)系。圖2是圖IA的每個硬件組件從上方看的視圖。在圖2中，示出了時分數(shù)量“N=2”的情況。如果時分數(shù)量是N，則(對應(yīng)于光束控制元件112的一個透鏡的)發(fā)光器111的光源S的數(shù)量是N。在圖2中，關(guān)于光束控制元件112的一個透鏡，對應(yīng)有兩個光源Sl和S2。通過同時點亮(打開)具有相同符號的光源S(例如，Si)，發(fā)光器111生成一個場的光束。然后，通過按照時分方式打開和關(guān)閉N組具有不同符號的光源S(例如，S1，S2)，發(fā)光器111生成N個場的光束。此外，每個光源S可以分別改變亮度。光束控制元件112控制光束的前進方向，以沿著各自的方向(N個方向)傳送N個場的光束。通過參考圖3 5來說明圖2中的顯示單元13和圖像控制元件14。圖3A和;3B示出了顯示單元13和圖像控制元件14之間的位置關(guān)系。關(guān)于顯示單元13，在“N =偶數(shù)”的情況下和在“N =奇數(shù)”的情況下，對應(yīng)于圖像控制元件14的一個透鏡的基本圖像的位置是不同的。原因是使得觀看區(qū)域在右側(cè)和左側(cè)對稱。圖3A示出了 “N=偶數(shù)”的情況，而圖3B示出了 “N =奇數(shù)”的情況?；緢D像包括對應(yīng)于視差數(shù)量m的子像素(m個單元)。簡單來說，基本圖像是構(gòu)成一個場具有m個視差的視差圖像的單元。在圖3A和;3B中，指定給每個子像素的數(shù)字表示對應(yīng)于視差號的視差數(shù)字。通過具有相同視差號的子像素，顯示一個基本圖像。在“N =偶數(shù)”的情況下(圖3A)，基本圖像之間的邊界位于圖像控制元件14的一個透鏡的中心線上。在“N=奇數(shù)”的情況下(圖:3B)，基本圖像之間的邊界位于圖像控制元件14的兩個透鏡之間的邊界的延長線上。圖4A和4B示出了在“N(時分數(shù)量)=2以及m(—個場的視差數(shù)量)=6”的情 況下，顯示單元13和圖像控制元件14中的光束的發(fā)射方向。特別是，圖4A和4B示出了從 具有視差號1和6的子像素發(fā)射的光束的發(fā)射方向。圖4A示出了第一場的光束的發(fā)射方 向的示例。圖4B示出了第二場的光束的發(fā)射方向的示例。通過發(fā)光器111和光束控制元件112，對應(yīng)于每個場的光束以不同的角度穿過顯 示單元13。例如，在第一場的情況下(圖4A)，光束穿過具有視差號1的子像素并朝向左上 方前進。然而，在第二場的情況下(圖4B)，光束穿過具有視差號1的子像素并朝向右上方 前進。簡單來說，在“時分數(shù)量=N( 一個幀中有N個場)，，的情況下，每個光束穿過顯示單 元13并沿著N個方向前進。在此示例中，光束穿過顯示單元13并沿著兩個方向前進。此外，穿過具有不同視差號(針對每個場)的子像素的每個光束通過圖像控制元 件14沿著m個方向不同地前進。結(jié)果，將具有m個方向的視差數(shù)量指定到一個場的視差圖 像。簡單來說，在第一實施例中，可以將視差數(shù)量m指定到一個場。因此，關(guān)于一個幀 (N個場)，能夠顯示具有視差數(shù)量(NXm)的立體圖像。在圖4A和4B中，能夠顯示具有視 差數(shù)量12 (NXm= 2X6)的立體圖像。圖5A、5B和5C示出了在“N(時分數(shù)量)=3以及m(—個場的視差數(shù)量)=6” 的情況下，顯示單元13和圖像控制元件14中的光束的發(fā)射方向。在圖5A、5B和5C中，如 同在圖4A和4B中一樣，能夠顯示具有視差數(shù)量18 (NXm = 3X6)的立體圖像。如上文所提及的，根據(jù)第一實施例，可以增大視差數(shù)量。在第一實施例中，通過設(shè)計發(fā)光器111的光源S的位置，能夠抑制場之間的串?dāng)_的發(fā)生。圖6是說明發(fā)光器111中的光源S的位置的示意圖。圖6示出了 “N(時分數(shù)量) =2”的情況。在圖6中，一個場的視差圖像的觀看區(qū)域的半值(由顯示單元13和圖像控 制元件14之間的位置關(guān)系來確定)是0W。沿著發(fā)光器111的表面距離光束控制元件112 的一個透鏡的中心線A的距離是)(S。一般而言，從光源S發(fā)射的光束包括擴展。因此，當(dāng)從一個照明單元的光源S發(fā)射 的光束入射到與該照明單元相鄰的另一個照明單元時，發(fā)生旁瓣光。當(dāng)旁瓣光穿過圖像控 制元件14時，發(fā)生場之間的串?dāng)_。為了去除串?dāng)_，在第一實施例中，光源S被定位成使得從光束控制元件112發(fā)射的 旁瓣光與光束控制元件112的法線方向至少成預(yù)定角度。例如，在一個照明單元中，假設(shè)光束控制元件112的間距寬度(透鏡的寬度)是 P1，從發(fā)光器111到光束控制元件112的距離是L1，以及觀看區(qū)域的半值是0W。通過使用 這些參數(shù)，發(fā)光器111的每個光源S被定位以便在滿足公式(1)的)(8的范圍內(nèi)。結(jié)果，抑 制了旁瓣光的發(fā)生。
權(quán)利要求
1.一種用于顯示立體圖像的裝置，包括包括多個照明單元的照明器，每個照明單元被配置成發(fā)射多個光束，每個光束被不同地沿著一個方向發(fā)射；位于所述照明器對面的顯示單元，在顯示單元上排列了多個子像素，每個子像素被配置成顯示對應(yīng)于一個方向上的所述光束的視差圖像；以及經(jīng)由所述顯示單元位于所述照明器對面的圖像控制元件，在圖像控制元件上排列了多個孔徑，每個孔徑被配置成控制所述視差圖像的方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述照明單元包括被配置成分別發(fā)光的多個光源；以及位于所述多個光源對面的光學(xué)元件，該光學(xué)元件被配置成沿著多個方向之一不同地發(fā)射來自所述多個光源的每個光束，光源被定位，當(dāng)從所述光源發(fā)射的光束入射到不位于所述光源對面的另一個光學(xué)元件上時，使得所述光束與所述光學(xué)元件的法線方向至少成預(yù)定角度入射到所述另一個光學(xué)元件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述預(yù)定角度大于或等于由所述顯示單元和所述圖像控制元件之間的位置關(guān)系確定的視角的半值θ w的N倍，N是所述視差圖像的場的數(shù)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，如果沿著水平方向距離所述光學(xué)元件的法線的位置是)(s，所述光學(xué)元件沿著所述水平方向的寬度是P1,以及所述光源和所述光學(xué)元件之間的距離是L1,則所述照明單元中的所述多個光源位于滿足公式(1)的位置&的范圍內(nèi)
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括校正單元，被配置成校正所述視差圖像的每個像素的亮度，使得沿著每個視差方向的所述亮度在由所述顯示單元和所述圖像控制元件之間的位置關(guān)系確定的觀看區(qū)域中基本上是固定的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述視差圖像包括排列的多個基本圖像，每個基本圖像包括對應(yīng)于每個視差方向的視差號1 m的子像素，如果視差圖像的場的數(shù)量N是偶數(shù)，則所述顯示單元顯示所述視差圖像，使得兩個基本圖像之間的邊界位于所述孔徑的中心，以及所述校正單元，在小于N/2的場，當(dāng)所述視差號較大時，更多地減小對應(yīng)于所述孔徑的子像素的亮度，以及在大于或等于N/2的場，當(dāng)所述視差號較大時，更多地增大對應(yīng)于所述孔徑的子像素的亮度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述視差圖像包括排列的多個基本圖像，每個基本圖像包括對應(yīng)于每個視差方向的視差號1 m的子像素，如果所述視差圖像的場的數(shù)量N是奇數(shù)，則所述顯示單元顯示所述視差圖像，使得兩個基本圖像之間的邊界位于兩個孔徑之間的邊界，以及所述校正單元，在小于或等于(N/2的商)的場，當(dāng)所述視差號較大時，更多地減小對應(yīng)于所述孔徑的子像素的亮度，在等于((N/2的商)+1)的場，增大或減小對應(yīng)于所述孔徑的子像素的亮度，使得視差號(m/2的商)的所述子像素的亮度是峰值，以及在大于或等于((N/2的商)+2)的場，當(dāng)所述視差號較大時，更多地增大對應(yīng)于所述孔徑的子像素的亮度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述光源被進一步分成多個光源，每個光源與所述孔徑相對排列，以及每個分割的光源與所述照明器的法線方向成不同角度被定位。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述照明器包括多個遮光板，每個遮光板沿著從兩個照明單元之間的位置到位于兩個照明單元對面的兩個光學(xué)元件之間的位置的方向被定位，以便屏蔽兩個照明單元之間的光束。
全文摘要
根據(jù)一個實施例，用于顯示立體圖像的裝置包括照明器、顯示單元以及圖像控制元件。照明器包括多個照明單元。每個照明單元都被配置成發(fā)射多個光束。每個光束被不同地沿著一個方向發(fā)射。顯示單元位于照明器對面，在其上面排列了多個子像素。每個子像素都被配置成顯示對應(yīng)于一個方向上的光束的視差圖像。圖像控制元件經(jīng)由顯示單元位于照明器對面，在其上面排列了多個孔徑。每個孔徑都被配置成控制視差圖像的方向。
文檔編號H04N13/00GK102566063SQ20111027264
公開日2012年7月11日 申請日期2011年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者柏木正子 申請人:株式會社東芝