技术领域
[0001] 本
发明涉及一种三维(3D)成像技术，尤其涉及一种在大于一定尺寸的显示装置上根据观看者的
位置进行最优化三维显示的技术。
背景技术
[0002] 通常，基于双眼立体视
角原理，形成具有三维效果的立体图像。
[0003] 根据用户是否应当佩戴额外的眼镜，大致可将立体图像显示装置分为两大类：眼镜型(stereoscopic)立体图像显示装置和无眼镜型(也可称为自动立体成像型：
autostereoscopic)立体图像显示装置。
[0004] 眼镜型立体图像显示技术采用了按照通过使得左侧图像和右侧图像在相互不同的偏振方向显示，使得不同偏执方向的光投射到观看者左右眼设计的眼镜，并利用了使得相互不同的图像照射到观看者的左右眼的原理。为了减少眼镜型立体图像显示技术因需要观看者佩戴特殊的眼镜而带来的不方便，无眼镜型立体图像显示装置允许观看者即使不佩戴所述眼镜而仅仅通过直接观看屏幕就能够欣赏三维图像，因此能解决眼镜型立体图像显示装置的缺点。所以，当前正在对自动立体成像型(无眼镜型)立体图像显示装置进行诸多研究。
[0005] 无眼镜型立体图像显示装置又能分成两大类：利用透镜(lenticular)方式的装置和利用
视差栅栏(parallax-barrier)方式的装置。
[0006] 现参考图1和图2，解释利用视差栅栏方式的立体图像显示设备的原理。
[0007] 利用视差栅栏法的立体图像显示设备包括显示模
块(10)和设置在显示模块前方的被称为栅栏(20)的呈竖直方向的条形阻挡膜，使得竖直方向的(图2中的Y-Y’方向)的左图像(L)和右图像(R)分别与左右眼对应地在
水平方向(图2中的X-X’方向)上交替布置。这种立体图像显示设备设置所述显示模块(10)和栅栏(20)，使得用于左图像的光仅进入左眼，而用于右图像的光仅进入右眼，由此分别观察到所划分的左右(L，R)两个图像，从而得到立体感。
[0008] 而在透镜方式中，则以透镜镜片代替了所述视差栅栏方式中的栅栏(20)的结构，基于相似的原理使得左侧图像和右侧图像分开排列在观看者的左右眼中。
[0009] 在所述无眼镜型三维显示方式中，取得三维效果的一个重要原因在于由人的两眼之间的65mm距离而产生的两眼间的视觉差异(双眼视差)。亦即，左右眼睛分别看到两个不同的二维图像，当经过
视网膜将所述两个图像传递到大脑时，大脑将所述传递的两个图像组合并再现出具有深度感和真实感的原始三维图像。通常将此称为立体摄影术(stereography)。
[0010] 但是，如上所述的无眼镜型三维显示方法目前只能应用在手提设备等小型产品上，影院或者大型画面中采用的显示方法则依然是如上所述的眼镜型立体图像显示方法。这是因为在通过大型画面显示的情形中，观看者的位置可以有多个，从而使得在利用观看者的左右眼之间的距离这点上，随着观看者的观看位置不同而引起的视觉差异很大。
发明内容
[0011] 技术问题
[0012] 因而，本发明的目的是为了解决上述
现有技术的问题，提供一种三维显示技术，其使得即使处在各种位置上观看者也不需要佩戴眼镜就能观看最佳
质量的三维影像。
[0013] 技术方案
[0014] 为了解决所述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种利用显示装置形成三维图像的方法，其中所述显示装置包括显示模块和图像分离模块，所述显示模块使得第一方向图像和第二方向图像以空间交替排列的形式显示，所述图像分离模块设置在观看者和所述显示模块之间并使得所述第一方向图像和所述第二方向图像分别照射到观看者的左眼和右眼，所述方法包括以下步骤：调节所述图像分离模块的步骤；以及利用所述调节后的图像分离模块形成三维图像的步骤，其中，在所述调节图像分离模块的步骤中，当所述图像分离模块依次采用多个图案(pattem)时，在观看者只睁开左眼或只睁开右眼的情况下，在所述显示模块所显示的所述第一方向图像或者所述第二方向图像的区分度最佳的时刻接收特定控制
信号，并且根据所述
控制信号将所述多个图案中的特定图案应用到所述图像分离模块，使得所述观看者的左眼能观看到所述显示模块所显示的所述第一方向图像并且所述观看者的右眼能观看到所述显示模块所显示的所述第二方向图像。
[0015] 其中，在所述调节图像分离模块的步骤中，所述显示模块将所述第一方向图像显示为第一色图像，并将所述第二方向图像显示为与所述第一色呈互补色关系的第二色图像，并且当所述图像分离模块依次采用多个图案时，在所述观看者只睁开左眼或者只睁开右眼的状态下，当所述显示模块所显示的所述第一色图像最清晰的时刻或者当所述显示模块所显示的第二色图像最清晰的时刻接收特定控制信号。
[0016] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种三维显示装置，所述装置包括：显示模块，其使得左侧图像和右侧图像以空间交替排列的形式显示；和图像分离模块，其设置在观看者和所述显示模块之间，并通过根据控制信号在多个图案中所选择的特定图案，使得所述观看者的左眼能观看到所述显示模块所显示的左侧图像并且所述观看者的右眼能观看到所述显示模块所显示的右侧图像，其中，所述控制信号是根据在所述观看者的左眼或者右眼中分别观看到的所述显示模块所显示的左侧图像或者右侧图像的程度由所述观看者输入的信号。
[0017] 其中，所述控制信号是当所述图像分离模块依次采用所述多个图案时，在所述观看者只睁开左眼或者只睁开右眼的状态下所述显示模块所显示的左侧图像或者右侧图像的区分度最佳的时刻的特定信号。
[0018] 而且，所述控制信号是在所述显示模块将所述左侧图像显示为第一色图像，将所述右侧图像显示为与所述第一色呈互补色关系的第二色图像，所述图像分离模块依次采用多个图案时，在所述观看者只睁开左眼或者只睁开右眼的状态下所述显示模块所显示的第一色图像最清晰的时刻或者所述显示模块所显示的第二色图像最清晰的时刻的特定信号。
[0019] 进一步，所述多个图案是使得在所述观看者的多个观看位置上所述显示模块所显示的左侧图像和右侧图像能分别照射在所述观看者的左眼和右眼中的预先确定的图案。
[0020] 进一步，所述多个图案包括使得所述显示模块所显示的左侧图像和右侧图像能分别照射到多个观看者各自的左眼和右眼中的预定图案。
[0021] 而且，所述图像分离模块可以是视差栅栏模块或者透镜阵列模块。
[0022] 进一步，所述三维显示装置是三维电视。
[0023] 有益效果
[0024] 如上所述，根据本发明，能以观看者的观看位置上实际所看到的三维显示的品质为
基础，在各种位置上均实现最佳效果的三维显示。
[0025] 而且，通过调节多种图案(栅栏模块或者透镜镜片阵列模块的图案)中的一定个数以上的图案，向多个观看位置的观看者们同时提供最佳三维显示，从而有效地在家庭用三维电视(3DTV)中进行无眼镜型三维显示。
附图说明
[0026] 图1是视差栅栏方式的立体图像显示设备的横截面图；
[0027] 图2是视差栅栏方式的立体图像显示设备的立体图；
[0028] 图3至图5是用于说明根据本发明的一种具体实施方式的自动三维显示方法的示意图；
[0029] 图6是用于说明根据本发明的一种具体实施方式的视差栅栏的图案控制方法的示意图；
[0030] 图7至图10是用于说明根据本发明的一种具体实施方式的设置图像分离模块的方法的示意图；
[0031] 图11是用于说明根据本发明的一种具体实施方式的对于多个观看位置设置视差栅栏的最佳图案的方法的示意图。
具体实施方式
[0032] 以下，基于附图来详细解释本发明的最佳具体
实施例。与附图一起公开的以下详细说明公开了本发明的作为示范的实施例，但其并不代表可实现本发明的唯一方式。
[0033] 同时，下文的详细说明中为了使本发明能被很好地理解而包括具体的细节描述。然而，本领域普通技术人员理解，无需这种详细描述也可以实现本发明。在一些情况下，常规结构和装置被省略，或者基于各个结构和装置的主要技术而以
框图形式示出，从而避免了使本发明的概念含糊不清。此外，在本
说明书全文中将尽可能用相同的附图标记来表示同一个构成元件。
[0034] 下文中，将所述图像分离模块是视差栅栏时作为示例来具体说明本发明的各实施例。
[0035] 图3至图5是用于说明根据本发明的具体实施方式的无眼镜型三维显示方法的示意图。
[0036] 根据本发明的具体实施方式的三维显示装置如图3至图5所示，包括显示模块10和位于显示模块10和观看者之间的视差栅栏模块20、20-1、20-2，从而使得左侧图像和右侧图像以空间上交替排列的形式被显示。根据本具体实施方式，如图3至图5所示，视差栅栏包括可使得显示模块的左侧图像和右侧图像分离地照射进位于各特定观看位置的观看者的左右眼中的各种图案。值得注意的是，图3至图5中，视差栅栏20、20-1、20-2图案中各自的膜形状的栅栏具有相互不同的宽度。以下将简单说明形成多种图案的方法。
[0037] 图6是用于说明根据本发明的具体实施方式的视差栅栏的图案控制方法的示意图。
[0038] 根据本发明的一种具体实施方式，如图6所示，视差栅栏呈单元格(cell)结构，通过行方向上的x1、x2、x3...等控制线路，列方向上的y1、y2、y3...等控制线路可以控制图案。如果控制信号激活了y1、y3、y5...，则与y1、y3、y5...对应的列就成为栅栏从而可以阻挡光。这里，在本发明的一种具体实施方式中，可利用行方向的控制线路来控制形成横向栅栏。
[0039] 如果需要相互不同宽度的栅栏，如图6示例所示，可以通过调整列方向线路中的用于激活栅栏的控制线路的个数来实现。举例来说，以控制线路y1、y2、y5，y6、y7、y11、y13...的图案来形成栅栏，从而可以形成具有不同宽度的栅栏图案。
[0040] 根据不同情况，可使得图6中所显示的视差栅栏的各列/行的宽度相互不同。而且，根据控制信号，不仅可以形成完全水平或者完全竖直的栅栏，而且还可以形成斜向的栅栏。
[0041] 进一步，根据本发明的一种具体实施方式，当完全关闭所有视差栅栏时，本发明的图像显示装置还可以作为一般两维模块。
[0042] 如上所述，本发明的图像分离模块可以具有多种图案，利用视差栅栏模块的图案中的哪一种图案来形成三维图像具有多种可能性。其中，本发明关注于：对于图像分离模块所采用的图案的最佳选择方法是能反应观看者亲眼所看到的图像的状况的方法。以下将详细说明根据观看者亲眼所看到的图像的状况来选择图像分离模块的图案的方法。
[0043] 图7至图10是用于说明根据本发明的一种具体实施方式的设置图像分离模块的方法的示意图。
[0044] 具体而言，图7示意了根据本发明的一种具体实施方式的显示模块在图像分离模块设置步骤中，将左侧图像(L)设置成蓝色图像(B)，右侧图像(R)设置成红色图像(R)的例子。不仅可以按照如图7的实例所示，左侧图像“L”设置成蓝色，右侧图像“R”设置成红色的方式，而且，只要左右侧图像光利用在某种程度上为互补色关系的光，从而设置成可相互区分的图像即可。
[0045] 图8则是描述图7中所示的左侧图像和右侧图像在显示模块上的显示状况的示意图。
[0046] 根据本具体实施方式，如图8所示，当在显示模块上显示图像分离模块设置用图像时，图像分离模块可在一定时间内反复地按照一定次序采用包括图3至图5等的观看位置最佳图案。
[0047] 当图像分离模块的各种图案按照一定顺序被采用时，位于特
定位置的观看者在闭上一侧眼睛并且睁开另一侧眼睛的状态下在相应眼睛看到的图像区分得最清楚的时间点，按压遥控器等的选择按键。具体而言，如图9和图10所示，在视差栅栏等利用观看者的两眼之间的间距来区分图像的显示方式中，当其中一侧的眼睛可以最清楚地区分左侧图像和右侧图像时，另一侧的眼睛也达到区分左右侧图像的最佳状态。将所述原理应用于具体实施方式的话，即与其让观看者睁开两边眼睛区分左右侧图像，还不如采取选择只睁开一侧眼睛的状态下利用所对应的眼睛最清楚地看到相应图像的时间点的方式，这样更加清楚。
[0048] 按照图7和图8所说明的具体实施方式，在观看者只睁开右侧眼睛的情况下，所看的图像最红的时间点按压遥控器，从而选择本人的观看位置上的最佳图案。根据本发明的一种具体实施方式，通过观看者的眼睛直接确认的方式以外，采用包括和人的两眼所对应的两个
照相机模块的小型设备，可以设置在该小型设备的两个照相机所拍摄的左右图像的区分程度(举例来说，
颜色区分程度)超过一定水准的时间点时来选择传送控制信号。
[0049] 当收到上述观看者所发出的控制信号时，根据本具体实施方式的三维显示装置可以停止图像分离模块的图案变动，利用从观看者收到控制信号的时间点的图案，来形成三维图像，从而可使得相应位置的观看者利用最佳图案来实现无眼镜型的三维显示。
[0050] 另一方面，根据本发明的一种优选的具体实施方式，图像分离模块的图案被设置为对于多个观看位置均实现最佳三维显示的图案。图11是用于说明根据本发明的一种具体实施方式的对于观看者1和观看者2的位置均设置了视差栅栏的最佳图案的方法的示意图。当然图11只是其中一种实施方式，本发明不限于图11，还可采用如图11以外的各种多焦点三维显示技术。
[0051] 以上具体实施方式中并不仅限于三维电视(3DTV)领域。而且，应用到三维电视领域时，为了确保更加宽的观看范围，立体图像显示装置可以呈朝中央位置观看者的方向突出的形态。而且，立体图像显示装置本身可以不具有如上所述的形态，而是可配置双重的视差栅栏模块，中央部位由离观看者近的第一栅栏形成图案，而两边部位则由离观看者远的第二栅栏形成图案。
[0052] 另一方面，如上所述的立体图像成像方式可以采用视差栅栏方式、透镜镜片阵列以及全息方式等。
[0053] 以上提供了与所公开的实施方式有关的详细说明，以便本领域普通技术人员可以设计并实施本发明。在本发明的
权利要求范围内，本领域技术人员可以容易地理解根据上述具体实施方式的各种变换，在此定义的总原理可以应用于其他实施方式。因此，本发明的范围不限于上述具体实施方式，而是可广泛地扩展到符合在此所述的原理和新颖性特征的最大范围。
[0055] 如上所述，本发明可以应用于采用无眼睛型三维显示方式的所有领域。
[0056] 而且，如上所述的本发明的调整方法不仅可以被单独实施，其也可以成为通过
人脸识别等技术进行立体感调整后所实施的辅助方式。
