專利名稱：適于三維成像的具有圓偏振和偏振眼鏡的雙面板液晶系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體涉及三維成像。更具體地，本發(fā)明涉及利用結(jié)合偏振 眼鏡的雙層液晶布置的三維成像。
背景技術(shù)：
因?yàn)楣鈴奈矬w反射并且生成空間內(nèi)的光場，所以三維地看見物體。 觀察者的雙眼由于它們?cè)诳臻g中相對(duì)于物體的不同位置而導(dǎo)致區(qū)別地 感知該光場，并且觀察者的大腦對(duì)由雙眼對(duì)于該光場的不同感知進(jìn)行 處理從而生成三維("3-D")感知。
立體成像是一種用來向觀察者模擬三維圖像的技術(shù)。立體顯示通 過向觀察者的左眼和右眼提供對(duì)同一物體或場景的不同的但對(duì)應(yīng)的透 視圖像來進(jìn)行操作。由此觀察者的頭腦處理這兩個(gè)圖像來產(chǎn)生三維的 感知。已經(jīng)將立體成像的原理應(yīng)用于不同領(lǐng)域多年了，包括諸如飛行 員到醫(yī)師的專業(yè)培訓(xùn)領(lǐng)域，以及諸如3-D電影和計(jì)算機(jī)游戲的娛樂領(lǐng) 域。
所有的立體系統(tǒng)依靠一種或多種技術(shù)來分離右眼和左眼的圖像。 通常，立體成像系統(tǒng)使用特定的視差格柵屏幕、頭盔(headgear)或眼 部佩戴物(eyewear)來確保左眼僅僅看到左眼視野，而且右眼僅僅看 到右眼視野。這些系統(tǒng)可以包括例如在眼鏡上的遮光器，該遮光器根據(jù)屏幕上的圖像是否需要被左眼或右眼觀看來打開或關(guān)閉。然而，這 種類型的系統(tǒng)導(dǎo)致與由遮光器創(chuàng)建的"閃爍"相關(guān)聯(lián)的眼睛疲勞。
此外，授予Putilin等并由本發(fā)明的受讓人共有的美國專利 No.6，717,728公開了一種自動(dòng)立體3-D顯示器，該自動(dòng)立體3-D顯示器 提供實(shí)時(shí)且高分辨率的3-D成像性能而不使用視差格柵或?qū)Ｓ妙^盔。 Putilin等顯示器使用圖像處理算法來從基本立體像對(duì)圖像生成兩個(gè)或 多個(gè)計(jì)算的圖像，這些計(jì)算的圖像是人們最終要傳輸給觀察者的雙眼 的圖像。那些計(jì)算的圖像的第一幅被發(fā)送到遠(yuǎn)顯示器，而其他一幅或 多幅圖像給發(fā)送到布置在遠(yuǎn)顯示器的前面(相對(duì)于觀察者位置)的一 個(gè)或多個(gè)透射顯示器(transmissive display)。由此，每個(gè)顯示器同時(shí) 地顯示所計(jì)算的圖像，每個(gè)所計(jì)算的圖像包含去往觀察者的每只眼睛 的圖像信息的至少一些。當(dāng)由觀察者同時(shí)觀看時(shí)，每個(gè)顯示器的計(jì)算 圖像作為用于其他顯示的計(jì)算圖像的掩模(mask)并與這些計(jì)算圖像 結(jié)合，導(dǎo)致了將兩個(gè)不同的立體圖像提供給觀察者的左眼和右眼，以 及得到由觀察者的眼睛的間距和多層顯示器的間隔所導(dǎo)致的立體效 果。Putiliti等公開了可以通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來加速將每個(gè)基本立體像 對(duì)圖像傳輸?shù)竭m當(dāng)眼睛所需要的生成計(jì)算圖像的電子處理。在該發(fā)明 的一個(gè)特定實(shí)施例中，多個(gè)透射液晶顯示面板協(xié)同空間掩模被一個(gè)在 一個(gè)后面(相對(duì)于觀察者)地堆疊，該空間掩膜諸如散射器，將該散 射器放置在液晶顯示器之間以抑制莫爾圖案。雖然公開了高度有效的 成像系統(tǒng)，但是Putilin等描述了高度復(fù)雜的系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要很大的 計(jì)算能力。因此，可能不適用于所有目的，包括其中期望低技術(shù)和/或 靈活選項(xiàng)的低成本應(yīng)用或者當(dāng)用戶不希望在當(dāng)前所擁有的設(shè)備之外再 購入某些設(shè)備時(shí)。
由此，在本領(lǐng)域中存在對(duì)于改進(jìn)的三維成像系統(tǒng)以及向用戶簡單 有效地提供高分辨率圖像的方法的需要
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供利用液晶技術(shù)和偏振技術(shù)來提供高分辨率圖 像的三維成像系統(tǒng)以及方法。
此外，本發(fā)明的目的是提供可以容易適用于標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算系統(tǒng)和偏振 眼鏡的三維成像系統(tǒng)以及方法。
另外，本發(fā)明的目的是提供一種進(jìn)行操作而在移動(dòng)范圍方面不約 束觀察者的三維成像系統(tǒng)和方法。
本發(fā)明的目的還有提供可以作為對(duì)傳統(tǒng)計(jì)算顯示器和個(gè)人計(jì)算機(jī) 的"添加"進(jìn)行操作的三維成像系統(tǒng)和方法。
為了獲得這些和其他目的，本發(fā)明提供液晶("LC")面板顯示 系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供具有特定已知偏振的立體圖像，這些立體圖像可以 利用適當(dāng)?shù)钠裱坨R來分離和觀看，以創(chuàng)建在三維圖像的人體意識(shí)中 的感知。不同地偏振通過LC面板系統(tǒng)同時(shí)產(chǎn)生的立體圖像，并且優(yōu)選 彼此成正交關(guān)系地進(jìn)行偏振，以允許利用具有對(duì)應(yīng)不同偏振特性的透 鏡的眼鏡來進(jìn)行分離。
根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，提供兩個(gè)LC面板，該兩個(gè)面板相對(duì)于 光源一個(gè)堆疊在另一個(gè)前面。根據(jù)這些實(shí)施例，第一或后部LC面板被 布置為最接近光源，并且將以典型液晶顯示器("LCD")的方式將 偏振器布置在其前側(cè)和后側(cè)。利用適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)來驅(qū)動(dòng)該后部LC面 板布置，以生成合成圖像，該合成圖像是需要分別由觀察者的左眼和 右眼觀看以創(chuàng)建三維圖像的感知的兩個(gè)立體像對(duì)圖像的衍生物，該適 當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)諸如在計(jì)算機(jī)處理器上和控制板上運(yùn)行的軟件。立體像 對(duì)例如可以來自立體圖像的數(shù)據(jù)庫，從來自兩個(gè)照相機(jī)源的饋給而被 接收，可以是計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)(rendering)或模擬程序的結(jié)果等。由背板和 偏振器發(fā)射的光被偏振從而以某個(gè)已知角度從該三重呈現(xiàn)(emerge from this trio)。然后，利用第二LC面板，基于逐個(gè)像素地將光旋轉(zhuǎn)到期望的偏振。觀察者則佩戴偏振眼鏡，該偏振眼鏡將以不同角度偏 振的光傳輸?shù)阶笱酆陀已?，?yōu)選地，該偏振眼鏡用于每個(gè)眼睛的透鏡 具有相對(duì)于另一個(gè)透鏡正交的偏振角度來獲得最佳的圖像分離。通過
根據(jù)眼鏡的已知偏振特性來控制從前LC面板出來的光的偏振角，本發(fā) 明能夠控制指向每個(gè)眼睛的光的強(qiáng)度，由此能夠控制由每個(gè)眼睛感知 的圖像。根據(jù)本發(fā)明使用適當(dāng)算法來計(jì)算偏振角度，將立體像對(duì)圖像 的一個(gè)傳輸?shù)矫總€(gè)眼睛來創(chuàng)建三維圖像的感知。
根據(jù)其他實(shí)施例，提供的兩個(gè)LC面板被相對(duì)于光源一個(gè)在另一 個(gè)前面地堆疊，然而，由背板發(fā)射的光在以某個(gè)已知角度指引朝向前 LC面板之前，通過散射器然后通過偏振器。然后，利用第二LC面板 來旋轉(zhuǎn)由背板產(chǎn)生的光，該光由佩戴偏振眼鏡的觀察者所感知到，偏 振眼鏡將以不同角度偏振的光作為立體圖像傳輸?shù)阶笱酆陀已?。在?發(fā)明的該實(shí)施例中包含散射器可有效地限制有時(shí)候與偏振屏幕或膜的 疊置相關(guān)聯(lián)的莫爾效應(yīng)。
在本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例中，該后LC面板和在該LC面板前面和后 面的偏振屏幕可以是傳統(tǒng)的LCD或其他固定像素顯示器，諸如標(biāo)準(zhǔn) LCD計(jì)箅機(jī)監(jiān)視器或等離子屏幕監(jiān)視器。在該實(shí)施例中，前LC面板 包括分立組件，該分立組件可以附著到傳統(tǒng)的固定像素顯示器的前面， 以當(dāng)與如這里所述的適當(dāng)偏振眼鏡一起使用時(shí)，將該標(biāo)準(zhǔn)顯示器轉(zhuǎn)換 為三維顯示器。
在本發(fā)明的多數(shù)優(yōu)選實(shí)施例中，偏振眼鏡和前LC面板被處理為 以利用與線性偏振相對(duì)的圓偏振。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定方面，提供一種用于向用戶提供立體圖像 的三維顯示系統(tǒng)。該顯示系統(tǒng)包括可由用戶佩戴的一副偏振眼鏡。該 偏振眼鏡包含用于用戶雙眼的每只眼鏡的透鏡，并且每個(gè)透鏡具有不 同于另一透鏡的偏振方向。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括光源，以及以堆疊配置
12放置在光源和用戶之間的第一和第二液晶面板，并使得第一液晶面板 被放置得更接近光源。第一偏振器被放置在光源和第一液晶面板之間，
并適于向引導(dǎo)朝向第一液晶面板的光施加第一方向的線性偏振；以及 將第二偏振器放置在第一和第二液晶面板之間。第二偏振器具有不同
于第一偏振器的偏振方向。系統(tǒng)還包括用于處理來自包括左輸入圖像 和右輸入圖像的立體像對(duì)的合成圖像的電子處理裝置。該處理裝置還 適于計(jì)算第二液晶面板的每個(gè)像素的偏振角度。該系統(tǒng)還包括面板控 制裝置，以接收來自處理裝置的信號(hào)并根據(jù)該信號(hào)來控制面板的操作。 根據(jù)這個(gè)方面，合成圖像表示左和右輸入圖像的每個(gè)像素的平均顏色 強(qiáng)度，并且根據(jù)以下關(guān)系來計(jì)算第二液晶面板的每個(gè)像素的偏振角度伊
tanp-(/:/i )的平方根
其中，L是左輸入圖像的相應(yīng)像素的強(qiáng)度，而R是右輸入圖像的 相應(yīng)像素的強(qiáng)度。面板控制裝置使所述偏振器和所述液晶面板偏振來 自光源的光并且旋轉(zhuǎn)偏振后的光，從而使得利用偏振眼鏡的左透鏡 來解碼對(duì)應(yīng)于左輸入圖像的左圖像，并且利用偏振眼鏡的右透鏡來解 碼對(duì)應(yīng)于右輸入圖像的右圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一特定方面，提供一種用于向用戶提供立體圖像 的三維顯示系統(tǒng)。該顯示系統(tǒng)包括一副可由用戶佩戴的偏振眼鏡。該 偏振眼鏡包含用于用戶雙眼的每只眼鏡的透鏡，并且每個(gè)透鏡具有不 同于正交于另一透鏡的偏振方向。該系統(tǒng)包括固定像素顯示監(jiān)視器， 能夠經(jīng)由多個(gè)可獨(dú)立控制的像素產(chǎn)生彩色圖像；以及透射液晶面板， 適于裝配在固定像素顯示監(jiān)視器之上，從而使得其以堆疊構(gòu)造的方式 被放置在監(jiān)視器和用戶之間。該系統(tǒng)的電子處理裝置根據(jù)立體像對(duì)來 處理合成圖像，該立體像對(duì)包括左輸入圖像和右輸入圖像。處理裝置 還適于計(jì)算液晶面板的每個(gè)像素的偏振角度。該系統(tǒng)還包括顯示監(jiān) 視器控制裝置，用于接收來自處理裝置的第一信號(hào)并根據(jù)該第一信號(hào) 來控制固定像素顯示監(jiān)視器的操作；以及液晶面板控制裝置，用于接收來自處理裝置的第二信號(hào)并根據(jù)該第二信號(hào)來控制液晶面板的操 作。合成圖像表示左和右輸入圖像的每個(gè)像素的平均顏色強(qiáng)度，以及 可以根據(jù)以下關(guān)系來計(jì)算液晶面板的每個(gè)像素的偏振角度伊
tanp-(丄/及)的平方根
其中，L是左輸入圖像的相應(yīng)像素的強(qiáng)度，而R是右輸入圖像的 相應(yīng)像素的強(qiáng)度。面板控制裝置使液晶面板偏振來自顯示監(jiān)視器的圖 像光并且旋轉(zhuǎn)偏振后的光，從而使得利用偏振眼鏡的左透鏡來解碼 對(duì)應(yīng)于左輸入圖像的左圖像；并且利用偏振眼鏡的右透鏡來解碼對(duì)應(yīng) 于右輸入圖像的右圖像。
根據(jù)本發(fā)明又一特定方面，提供一種用于產(chǎn)生感知的三維圖像的 方法。該方法包括提供一副可由用戶佩戴的偏振眼鏡，其中，該偏 振眼鏡包含用于用戶雙眼的每只眼鏡的透鏡，以及每個(gè)透鏡具有相對(duì) 于其他透鏡不同的偏振方向。第一和第二液晶面板以堆疊構(gòu)造的方式 布置在光源和用戶之間，而第一液晶面板更接近光源。此外，將第一 偏振器放置在光源和第一液晶面板之間，其中，第一偏振器適于對(duì)被 引導(dǎo)向著第一液晶面板的光給予第一方向的線性偏振。將第二偏振器 放置在第一和第二液晶面板之間，該第二偏振器具有不同于第一偏振 器的偏振方向。該方法還包括從立體像對(duì)確定合成圖像，該立體像對(duì) 包括左輸入圖像和右輸入圖像。該合成圖像表示左和右輸入圖像的每 個(gè)像素的平均顏色強(qiáng)度?？刂频谝灰壕姘鍋盹@示合成圖像。此外， 該方法包括計(jì)算第二液晶面板的每個(gè)像素的偏振角，其中，根據(jù)以下 關(guān)系來計(jì)算第二液晶面板的每個(gè)像素的偏振角伊
tanp-(丄/及)的平方根
其中，L是左輸入圖像的相應(yīng)像素的強(qiáng)度，而R是右輸入圖像的 相應(yīng)像素的強(qiáng)度。從而，控制第二液晶顯示面板，來獲得其每個(gè)像素的計(jì)算偏振角，以產(chǎn)生可由佩戴眼鏡的用戶觀看的三維圖像。
由此己經(jīng)概述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，現(xiàn)在將在多個(gè)附圖的幫助 下詳細(xì)描述本發(fā)明的多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。在描述本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí) 施例之前，要知道本發(fā)明不局限于在以下描述中闡明的解釋細(xì)節(jié)。本 發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)其他實(shí)施例并且能夠以多種方式實(shí)踐或執(zhí)行。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的三維顯示系統(tǒng)的示意圖2a和圖2b是示出如在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中使用的液晶顯示器
的操作的示意圖3是示出根據(jù)本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例如何相對(duì)于左眼圖像強(qiáng)度和右
眼圖像強(qiáng)度來計(jì)算偏振角的圖示；
圖4是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的三維顯示系統(tǒng)的示意圖； 圖5和圖6是示出在本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中釆用的不同偏振類型的
示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考附圖，首先參考圖1，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例涉及第一 偏振器102 (或"后偏振器")、后LC面板103、第二偏振器104 (或 "前偏振器")、前LC面板105和偏振眼鏡106的組合。這些元件， 如所示，以堆疊配置進(jìn)行布置。第一偏振器102直接位于適當(dāng)光源101 前面，從而光將傳輸通過第一偏振器102，然后通過后LC面板103 (其 中可以如下所述改變其偏振)，然后通過第二偏振器104。如本領(lǐng)域技 術(shù)人員將容易知道的，利用后LC面板103的各個(gè)像素施加的偏振旋轉(zhuǎn) 與第二偏振器104協(xié)作以產(chǎn)生偏振光101a，該偏振光101a具有強(qiáng)度輪 廓，該強(qiáng)度輪廓表示取決于如何控制后LC面板103的各個(gè)像素的圖像。 從第二偏振器104產(chǎn)生偏振光101a，如所示具有對(duì)應(yīng)于由第二偏振器 104指示的偏振方向的線性偏振取向。然后，該偏振光101a被引導(dǎo)到 前LC面板105中，其中，可以獨(dú)立地改變每個(gè)像素的偏振來產(chǎn)生光101b,該光101b可被偏振眼鏡106分離以創(chuàng)建可由觀察者觀看的立體 像對(duì)圖像，從而產(chǎn)生足夠讓觀察者以三維感知到的用于左眼和右眼的 適當(dāng)圖像。下面將更詳細(xì)描述用來控制后LC面板103和前LC面板105 的本發(fā)明多個(gè)實(shí)施例中采用的算法。
圖2a和圖2b共同地示出常用LCD監(jiān)視器(諸如包含有堆疊的第 一偏振器LC面板以及第二偏振器的LCD監(jiān)視器，諸如圖1中的LC 面板103以及偏振器102和104)的基本工作。圖2a示出在施加電場 之前的LCD監(jiān)視器200的操作，其中，在LC面板203的多個(gè)像素中 包含的液晶材料中的多個(gè)分子處于松弛狀態(tài)。在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，在兩張 清晰薄片中形成一系列平行脊，所述薄片形成封裝LC材料的表面。這 些脊促進(jìn)LC材料的細(xì)長分子在薄片表面附近大略平行于脊排列。然 而，在給定LC面板的相對(duì)表面的每個(gè)中的脊被形成為彼此方向不同 (例如，如所示彼此垂直)。然而，在兩個(gè)薄片之間，LC材料的特性 使得分子在每個(gè)表面附近與脊對(duì)齊，但是在通過面板內(nèi)部的兩個(gè)垂直 端之間還是自然扭曲。LC材料還具有傾向于在光通過該材料時(shí)自然地 扭曲光的角偏振的特性。由此，如圖2a所示，在LCD200的傳統(tǒng)操作 中，來自光源201的光被第一偏振片202偏振以形成偏振光201a。該 光201a沿這樣的方向進(jìn)入LC面板203，其使得偏振光201a與在LC 面板203的背面中形成的脊對(duì)齊地偏振。通過LC材料的特性，利用 LC分子的平滑扭曲，當(dāng)光通過LC材料時(shí)旋轉(zhuǎn)光，從而使得光的偏振 改變卯°而形成為正交偏振光201b。然后，如所示，該正交偏振光201b 能夠平滑通過第二偏振片204 (具有正交于偏振片202的偏振方向)。 在圖2a所示的情況下，從LCD監(jiān)視器200發(fā)射出最大強(qiáng)度的光。
相反地，圖2b示出當(dāng)對(duì)LC面板203'施加電場時(shí)的LCD監(jiān)視器 200'的操作。這導(dǎo)致在LC面板203'的多個(gè)像素中包含的液晶材料中的 多個(gè)分子處于激發(fā)狀態(tài)，從而在液晶中分子自身與場對(duì)齊。由此，可 以根據(jù)場的方向來變化地旋轉(zhuǎn)偏振光201a的旋轉(zhuǎn)。因此，在圖2b所 示的情況下，因?yàn)楣?01b'(如所示相對(duì)于光201a沒有任何旋轉(zhuǎn))碰撞偏振片204，幾乎所有光201b'被吸收，并且單元呈現(xiàn)黑暗(與其中 整個(gè)組件呈現(xiàn)對(duì)于眼鏡幾乎透明從而使得單元呈現(xiàn)明亮的圖2a的松弛 狀態(tài)相反)。在由圖2a和圖2b表示的兩個(gè)極端之間，可以以增量方 式改變單元的透射率以產(chǎn)生灰度效果。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道，在標(biāo)準(zhǔn)LCD單元中使用的液晶材料幾乎 相等地旋轉(zhuǎn)所有可見光，由此在傳統(tǒng)LCD (諸如標(biāo)準(zhǔn)LCD計(jì)算機(jī)監(jiān)視 器)中使用附加的元件來產(chǎn)生彩色顯示器。提供彩色LCD的一種常用 方式是將每個(gè)像素劃分為三個(gè)子像素單元， 一個(gè)具有紅色濾光器，一 個(gè)具有綠色濾光器，而另一個(gè)具有藍(lán)色濾光器。可以通過改變像素的 三個(gè)顏色單元的相對(duì)亮度來使得像素呈現(xiàn)任意的顏色。可以以不同方 式布置這些顏色分量單元，形成一種對(duì)于監(jiān)視器用途來說最優(yōu)的像素 幾何形狀。
在本發(fā)明實(shí)施例中，偏振器102、后LC面板103和偏振器104的 組合被用于產(chǎn)生計(jì)算圖像，該計(jì)算圖像是已知立體像對(duì)(stereopair) 圖像的衍生物或合成物，該計(jì)算圖像最終需要被傳輸?shù)接^察者的雙眼 來產(chǎn)生期望的三維圖像效果。源圖像信息可以例如從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單 元中的立體像對(duì)的數(shù)據(jù)庫中得到，或者從基本圖像的其他適當(dāng)源獲得。 存儲(chǔ)器單元提供所期望的立體像對(duì)給處理器，處理器接著處理如下所
述形成的計(jì)算圖像。
為了產(chǎn)生用于后部液晶單元層的計(jì)算圖像，處理器對(duì)每個(gè)像素評(píng) 估要被引導(dǎo)到觀察者每只眼鏡的圖像強(qiáng)度和顏色，其由L(左眼圖像強(qiáng) 度)和R(右眼圖像強(qiáng)度)表示?？梢岳靡韵碌仁絹肀硎竞驦C面板 的每個(gè)像素的強(qiáng)度和顏色(D)的計(jì)算
D=(L+R)/2
其中，對(duì)每個(gè)像素的每個(gè)組成色(例如紅、綠、藍(lán))計(jì)算D。 在本發(fā)明實(shí)施例中使用的算法規(guī)定在后LC面板(或LCD監(jiān)視器)和前LC面板上的屏幕成像調(diào)節(jié)，并且可以由例如計(jì)算機(jī)裝置(諸如個(gè)
人計(jì)算機(jī)或其他適當(dāng)?shù)臄?shù)字處理裝置的電子處理裝置)使用該算法，
從而計(jì)算在每個(gè)LC面板的每個(gè)像素中的每個(gè)顏色的強(qiáng)度，由此生成立 體像對(duì)圖像。該計(jì)算裝置或電子處理裝置可選地可以與具有一個(gè)或多 個(gè)視頻卡、圖形處理單元、視頻和圖形加速器、顯示控制器等作為用 于面板和/或監(jiān)視器的控制裝置的部件的LC面板或固定面板顯示監(jiān)視 器交互作用。
再次參考圖1，在從前偏振器104出現(xiàn)光101a之后，然后光通過
前LC面板105。前LC面板旋轉(zhuǎn)光以使之具有適當(dāng)?shù)钠袢∠蚪?伊)，
從而佩戴偏振眼鏡106的觀察者在他或她的一個(gè)適當(dāng)眼睛中看到立體
像對(duì)圖像的適當(dāng)一個(gè)，創(chuàng)建三維圖像的感知。如已經(jīng)注出地，觀察者
的左和右眼鏡被不同地偏振(優(yōu)選相對(duì)于彼此幾乎成直角或幾乎正
交)，從而當(dāng)左眼透鏡傳輸最大量的偏振光時(shí)，右眼透鏡將傳輸最小
量的該偏振光，反之也如此。這允許分別被左眼和右眼看到的圖像的
最大分離。參考圖3，當(dāng)考慮要被左(L)和右(R)眼看到以生成立
體像對(duì)圖像的每個(gè)像素的顏色和強(qiáng)度時(shí)，根據(jù)以下公式，可以完成如
圖3的圖示310中所示的伊的旋轉(zhuǎn)角的計(jì)算-R = Icos2^ E = IsinV
其中，I是給定像素的總強(qiáng)度。因?yàn)镽和L為可以由要顯示的立 體像對(duì)圖像容易確定的已知量，可以使用以下公式來確定伊。 tan p =(丄/及)的平方根 (公式1 )
根據(jù)某些實(shí)施例，使用處理裝置和控制裝置，諸如采用個(gè)人計(jì)算 機(jī)形式的CPU和視頻控制器或其他適合的電子設(shè)備，對(duì)于每個(gè)像素中 的每個(gè)顏色執(zhí)行伊的以上計(jì)算。由此，該處理器連續(xù)地為圖像數(shù)據(jù)的屏 幕生成p值，從而將由后LC面板103生成的合成圖像分離為立體像對(duì) 圖像，觀察者通過偏振眼鏡106在他或她的左和右眼中分開地看到該 立體像對(duì)圖像。從而生成三維效果。利用本發(fā)明某些實(shí)施例創(chuàng)建的三維圖像具有無限的深度和180度 的觀察角。因此，本發(fā)明提供多用戶顯示性能?？梢詾槊總€(gè)觀察者提 供三維和二維成像。此外，因?yàn)樾D(zhuǎn)每個(gè)像素中的顏色以產(chǎn)生用于雙 眼的信號(hào)，所以最終的三維圖像受到最小的分辨率上的損失。
根據(jù)圖4所示的本發(fā)明某些優(yōu)選實(shí)施例，在前偏振器103和前LC 面板105之間提供散射器407和偏振器408。這些實(shí)施例抵抗由于偏振 器的疊置而在其他實(shí)施例中普遍出現(xiàn)的莫爾效應(yīng)?？梢岳斫猓搶?shí)施 例還近似下述情況，其中，偏振器102和104連同光源101和后LC面 板103形成諸如LCD計(jì)算機(jī)監(jiān)視器或其他類型的固定面板顯示器的傳 統(tǒng)LCD監(jiān)視器結(jié)構(gòu)。
根據(jù)某些實(shí)施例，利用標(biāo)準(zhǔn)LCD監(jiān)視器或其他固定面板顯示監(jiān)視 器來代替圖1或圖4中的后LC面板103和兩個(gè)偏振器102和104，該 標(biāo)準(zhǔn)LCD監(jiān)視器或其他固定面板顯示監(jiān)視器以傳統(tǒng)方式適于控制產(chǎn)生 的光的強(qiáng)度(而不是直接控制偏振角)?？梢岳斫猓?dāng)結(jié)合適當(dāng)?shù)目?制算法、前LC面板和偏振眼鏡使用時(shí)，該實(shí)施例依然使得觀察者在他 或她的每個(gè)眼鏡中見到立體像對(duì)圖像的適當(dāng)一個(gè)，創(chuàng)建三維圖像的感 知。在這些實(shí)施例中，可以利用以下等式來表示每個(gè)像素的顏色強(qiáng)度 (C):
C = sin V
因此， 一旦使用以上的公式1計(jì)算p，則用于C2和C1的公式， 由后面板和前面板分別發(fā)射的顏色和強(qiáng)度，可以如下計(jì)算
C2=R+L C1=L/(L+R)
19其中，L和R表示需要分別引導(dǎo)到左眼和右眼的光的顏色和強(qiáng)度， 從而生成立體像對(duì)圖像的適當(dāng)一個(gè)，以創(chuàng)建三維效果。L和R可以使 用如上所述的公式來計(jì)算。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道的，LC面板和其他固定像素型面板和顯 示器通常將三個(gè)"子像素"包括在每個(gè)像素中，其中每個(gè)子像素獨(dú)立 地控制每個(gè)像素的顏色分量。可以合計(jì)顏色分量來形成給予觀察者的 綜合印象，諸如像素傳輸白光或多種不同顏色。通常，該顯示器的子 像素是三個(gè)一組，并且采用紅/綠/藍(lán)子像素或黃/青/品紅子像素的任一 種形式。然而，由于每個(gè)彩色光分量的不同波長，液晶材料可以稍微 不同地傳輸和/或旋轉(zhuǎn)每種顏色分量。對(duì)于很多應(yīng)用，這種變化可以忽 略。但是，對(duì)于如在此所述的高分辨率成像和3-D成像，可能不期望 這種變化。因此，在本發(fā)明某些優(yōu)選實(shí)施例中，后和前LC面板(或當(dāng) 代替后LC面板時(shí)的固定面板監(jiān)視器)的每個(gè)像素的顏色分量子像素考 慮到導(dǎo)致這些變化傳輸特性的參數(shù)，從而減少在感知圖像中的誤差。
在這些實(shí)施例中，諸如根據(jù)以下公式可以使用適當(dāng)?shù)淖酉袼貐?shù) ^來計(jì)算每個(gè)子像素
在以上公式中，^是用于每個(gè)顏色分量/子像素的不同參數(shù)?？蛇x 地，以上公式所指定的每個(gè)y參數(shù)可以具有稍微不同的值，從而可以由 根據(jù)這些實(shí)施例的系統(tǒng)使用用于每個(gè)顏色分量的達(dá)到7個(gè)不同的可能 子像素參數(shù)。
在本發(fā)明另一特別優(yōu)選實(shí)施例中，不是根據(jù)九十度或正交、平面 偏振，而是根據(jù)"順時(shí)針"和"逆時(shí)針"圓偏振來分離左和右圖像。 由此，使用向左和向右(順時(shí)針和逆時(shí)針)圓偏振作為獨(dú)立矢量基礎(chǔ)來代替標(biāo)準(zhǔn)平面x平面和y平面偏振。
具有空間中的單平面波取向的光被稱為線性偏振，如圖5所示， 其中在左側(cè)示出y偏振光波520。然而，光是橫向電磁波，其自然地以 "不連貫"的形式發(fā)生，其中，所有可能的取向平面是同等可能的。 如果光由相等振幅且相位彼此相差90°的兩個(gè)平面波組成，則該光被 稱為圓偏振。利用說明在圖5中示出了圓偏振光530。
可以通過使用如圖6所示的1/4波延遲板640 (或1/4波延遲膜) 形成圓偏振。當(dāng)線性偏振光620與光軸成45°地直接入射到1/4波延 遲板640上，該光將被劃分為兩個(gè)相同的電場分量，其中一個(gè)分量被 該板延遲或相移1/4波長。這產(chǎn)生圓偏振光630。相反地，可以以相同 方式使用1/4波延遲板來將入射圓偏振改變?yōu)榫€性偏振光。
1/4波延遲板由精細(xì)調(diào)節(jié)厚度的雙折射材料組成，從而使得與較大 折射率相關(guān)聯(lián)的光被相對(duì)于與較小折射率相關(guān)聯(lián)的光在相位上延遲 卯° (1/4波長)。切割雙折射材料，從而使得光軸平行于該板的前和 后板。利用不同折射率將任何穿透該板的線性偏振光將被劃分為兩個(gè) 分量。當(dāng)通過調(diào)節(jié)入射光的平面使之與光軸形成45。角從而完成此時(shí)， 產(chǎn)生相同振幅的o-和e-波。當(dāng)o-波較慢諸如在方解石的情況下，o-波 將在相位上落后90。，產(chǎn)生圓偏振光。
在該優(yōu)選實(shí)施例中，主要系統(tǒng)元件的全部設(shè)計(jì)和布置基本上保持 與如上參考圖1或圖4所示和所述的相同。在該實(shí)施例中的后LC面板 103 (或固定像素顯示監(jiān)視器)發(fā)射給定強(qiáng)度的平面偏振光，然后利用 前LC面板105按照需要來旋轉(zhuǎn)光的偏振角。最終，1/4波延遲板(在 圖1或圖4中未示出)，其布置為與兩塊面板的偏振角成45。并且放 置在前LC面板后面，以將線性偏振光轉(zhuǎn)換為順時(shí)針和逆時(shí)針的兩個(gè)圓 偏振束的總和。這些圓偏振束將根據(jù)入射的線性偏振束的強(qiáng)度而具有 不同的強(qiáng)度。可選地，可以可選擇地在第二LC面板的出射表面上放置1/4波延遲膜來獲得類似的效果。
可理解，代替具有標(biāo)準(zhǔn)線性偏振透鏡(具有正交取向)的偏振眼 鏡，佩帶者將需要專用圓偏振眼鏡，其為一只眼睛解碼順時(shí)針圓偏振 并且為另一只眼睛解碼逆時(shí)針圓偏振。眼鏡的每個(gè)透鏡將包括線性偏 振膜和1/4波延遲膜的組合。
可以利用Jones矢量來表示本發(fā)明該實(shí)施例中的偏振光的操作。 可以利用以下的矢量來描述具有振幅A相位p的x分量以及具有振幅B
相位y的y分量的光束。
<formula>formula see original document page 22</formula>
可以利用該Jones矢量的不同矩陣變換來描述在光的偏振上的多 種光學(xué)器件的效果。例如，可以利用以下來表示偏振平面旋轉(zhuǎn)角度a。
<formula>formula see original document page 22</formula>
將x分量的相位移動(dòng)九十度的1/4波延遲膜則可以根據(jù)以下來表
示,
<formula>formula see original document page 22</formula>
僅僅傳輸x分量光的偏振膜可以根據(jù)以下矩陣來描述。尺=
1 0 0 0
使用這些矩陣，可以描述根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施例的監(jiān)視器中的光偏
振改變。如上所述，后LC面板發(fā)射可以利用以下Jones矢量表示的具 有振幅A的平面偏振光。
乂 0
之后，利用前LC面板將由Jb表示且由后LC面板發(fā)射的光束的 偏振平面旋轉(zhuǎn)角度伊。然后，利用取向在角度a處的1/4波延遲板來轉(zhuǎn) 換該光，給出以下的Jones矢量Jf。
/尸二Z)人i^人
在該實(shí)施例中，左眼看到經(jīng)由放置在x軸下戶角的1/4波延遲膜以 及然后經(jīng)由與該1/4波延遲膜成+ 45度的偏振器的光。
而對(duì)于右眼來說，右眼看到經(jīng)由放置在x軸下々角的1/4波延遲膜 以及然后經(jīng)由與該1/4波延遲膜成-45度的偏振器的光，提供以下的等 式。為每只眼睛分離的最終矩陣乘積由此可以計(jì)算為如下,
<formula>formula see original document page 24</formula>如果我們將a設(shè)置為等于0.25;r，則我們得到光的振幅的以下結(jié)果 A^和Ak，其將分別到達(dá)左眼和右眼。
<formula>formula see original document page 24</formula>光的強(qiáng)度與其振幅的平方成比例，因此這些等式可以根據(jù)強(qiáng)度L 和R進(jìn)行重寫。
<formula>formula see original document page 24</formula>
根據(jù)以上的關(guān)系，可以推斷，如果1/4波延遲膜被放置在由后面 板發(fā)射的光的偏振平面下45°，則如上所述的用于前LC面板和后LC 面板的公式保持。然而，當(dāng)與僅僅使用標(biāo)準(zhǔn)正交平面偏振和標(biāo)準(zhǔn)偏振 眼鏡的實(shí)施例相比時(shí)，圓偏振的使用向系統(tǒng)提供顯著的優(yōu)點(diǎn)，也就是 當(dāng)用戶向左或向右傾斜其頭部時(shí)，用戶(即偏振器眼鏡的佩帶者)將 不會(huì)感知3-D效果的改變。
雖然上面的詳細(xì)描述可以被理解為優(yōu)選使用軟件的控制方面來實(shí)現(xiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易知道，可以代之以利用諸如數(shù)字信號(hào)處理
器電路或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)的功能等效電路來執(zhí)行處理步驟和決 定。上述的任何過程流不意在描述任何特定編程語言的準(zhǔn)確語法，并 且流程圖是示出功能性的信息，該功能性的信息為本領(lǐng)域技術(shù)人員所 需要的用來制造電路或生成計(jì)算機(jī)軟件來執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明需要的處 理。應(yīng)注意，很多例程編程元件，諸如循環(huán)和變量的初始化以及臨時(shí)
領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)知道，除非在這里另外指出，所述的步驟的特定順序 僅僅是說明性的，并且可以在不偏離本發(fā)明精神的情況下進(jìn)行變化。 由此，除非另外闡明下述步驟是無序的表示，當(dāng)可以時(shí)，可以以任何 方便或期望的次序來執(zhí)行步驟。
要知道，本發(fā)明的某些實(shí)施例可以包括在諸如軟盤、硬盤的計(jì) 算機(jī)可讀介質(zhì)中或在光學(xué)介質(zhì)中、或在存儲(chǔ)器型系統(tǒng)諸如固件、只讀
存儲(chǔ)器(ROM)編程的某些應(yīng)用程序(也就是未執(zhí)行或非執(zhí)行邏輯指 令和/或數(shù)據(jù))，或在此實(shí)例中作為在存儲(chǔ)器系統(tǒng)中(例如在隨機(jī)訪問 存儲(chǔ)器或RAM中)的可執(zhí)行代碼。還會(huì)知道，本發(fā)明的其他實(shí)施例可 以提供在處理器中操作作為過程的應(yīng)用程序。雖然在該實(shí)例中沒有示 出，本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以包括其他過程和/或軟件 和硬件子系統(tǒng)，諸如操作系統(tǒng)，其已經(jīng)為了本發(fā)明描述的便利而在該 描述中省略。
描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例之后，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯 可以使用包含這些概念的其他實(shí)施例。例如，偏振眼鏡的一個(gè)透鏡適 于解碼線性偏振的圖像，而另一透鏡則適于解碼圓偏振圖像。由此， 認(rèn)為本發(fā)明不應(yīng)限于所述實(shí)施例而應(yīng)僅僅由所附權(quán)利要求的精神和范 圍來限制。雖然已經(jīng)利用一定程度的特殊性描述和示出了本發(fā)明，但 應(yīng)理解，其本公開僅僅作為例子，以及在不偏離如下文中要求的本發(fā)
明的精神和范圍的情況下，由本領(lǐng)域技術(shù)人員可以尋求在部件的組合 和布置中的許多改變。
權(quán)利要求
1.—種用于向用戶提供立體圖像的三維顯示系統(tǒng)，所述顯示系統(tǒng) 包括 .一副可由所述用戶佩戴的偏振眼鏡，所述偏振眼鏡對(duì)于所述用戶 的雙眼的每只眼睛包括一個(gè)透鏡，每個(gè)所述透鏡具有不同于另一所述 透鏡的偏振方向；光源；第一和第二液晶面板，以堆疊構(gòu)造的方式放置在所述光源和所述 用戶之間，所述第一液晶面板更接近所述光源；第一偏振器，放置在所述光源和所述第一液晶面板之間，并且適 于對(duì)被引導(dǎo)向所述第一液晶面板的光加以第一取向的線性偏振；第二偏振器，放置在所述第一和第二液晶面板之間，并且具有不 同于所述第一偏振器的偏振取向；電子處理裝置，用于處理來自立體像對(duì)的合成圖像，所述立體像 對(duì)包括左輸入圖像和右輸入圖像，所述處理裝置還適于計(jì)算對(duì)于所述— 第二液晶面板的每個(gè)像素的偏振角；以及面板控制裝置，用于接收來自所述處理裝置的信號(hào)，并且根據(jù)所 述信號(hào)來控制所述面板的操作；其中，所述合成圖像表示所述左和右輸入圖像的每個(gè)像素的平均 顏色強(qiáng)度，以及能夠根據(jù)以下關(guān)系來計(jì)算所述第二液晶面板的每個(gè)像 素的所述偏振角爐tanp-(i:/i )的平方根其中，L是所述左輸入圖像的相應(yīng)像素的所述強(qiáng)度，而R是所述 右輸入圖像的相應(yīng)像素的所述強(qiáng)度，以及其中，所述面板控制裝置使 所述偏振器和所述液晶面板偏振來自所述源的光并且旋轉(zhuǎn)所述偏振后 的光，從而使得利用所述偏振眼鏡的左透鏡來解碼對(duì)應(yīng)于所述左輸 入圖像的左圖像，以及利用所述偏振眼鏡的右透鏡來解碼對(duì)應(yīng)于所述 右輸入圖像的右圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述第一和第二 偏振器以及所述第一液晶面板包括固定面板顯示監(jiān)視器，以及其中， 所述第二液晶面板包括適于裝配在所述平面板液晶顯示監(jiān)視器上的分 立單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括 位于所述第二液晶面板和所述用戶之間的、用于將線性偏振光轉(zhuǎn)換為 圓偏振光的裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述用于將線性 偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光的裝置包括1/4波延遲板。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述用于將線性 偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光的裝置包括1/4波延遲膜。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述偏振眼鏡的 所述透鏡適于解碼圓偏振光。
7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述液晶面板每 個(gè)包括多個(gè)像素，每個(gè)像素具有對(duì)應(yīng)于顏色分量的三個(gè)子像素，以及 其中，所述處理裝置利用適當(dāng)?shù)淖酉袼貐?shù)r來根據(jù)以下公式校正關(guān)于 每個(gè)顏色分量的計(jì)算-<formula>formula see original document page 3</formula>其中，B是所述第一液晶面板的像素的顏色分量強(qiáng)度，而F是所 述第二液晶面板的像素的顏色分量強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述處理裝置利 用Jones矢量來計(jì)算通過每個(gè)所述液晶面板偏振的光的旋轉(zhuǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的三維顯示系統(tǒng)，還包括以堆疊構(gòu)造的方 式放置在所述第二偏振器和所述第二液晶面板之間的散射器和第三偏 振片，所述散射器放置為最接近于所述第二偏振器，并且所述第三偏 振器具有下述偏振取向，所述偏振取向適于產(chǎn)生具有與所述第二液晶面板所需要的輸入取向相對(duì)應(yīng)的取向的偏振光。
10. —種用于向用戶提供立體圖像的三維顯示系統(tǒng)，所述顯示系 統(tǒng)包括一副可由所述用戶佩戴的偏振眼鏡，所述偏振眼鏡對(duì)于所述用戶 的雙眼的每只眼睛包括一個(gè)透鏡，每個(gè)所述透鏡具有不同于另一所述 透鏡的偏振方向；固定像素顯示監(jiān)視器，所述液晶顯示監(jiān)視器能夠經(jīng)由多個(gè)可獨(dú)立 控制的像素來產(chǎn)生彩色圖像；透射液晶面板，適于裝配在所述固定像素監(jiān)視器之上，從而使得 其以堆疊構(gòu)造的方式放置在所述監(jiān)視器和所述用戶之間；電子處理裝置，用于處理來自立體像對(duì)的合成圖像，所述立體像 對(duì)包括左輸入圖像和右輸入圖像，所述處理裝置還適于計(jì)算對(duì)于所述 第二液晶面板的每個(gè)像素的偏振角；顯示監(jiān)視器控制裝置，用于接收來自所述處理裝置的第一信號(hào)， 并且根據(jù)所述第一信號(hào)來控制所述固定像素監(jiān)視器的操作；以及液晶面板控制裝置，用于接收來自所述處理裝置的第二信號(hào)，并 且根據(jù)所述第二信號(hào)來控制所述液晶面板的操作；其中，所述合成圖像表示所述左和右輸入圖像的每個(gè)像素的平均 顏色強(qiáng)度，以及能夠根據(jù)以下關(guān)系來計(jì)算所述液晶面板的每個(gè)像素的 所述偏振角^tanp-(丄/i )的平方根其中，L是所述左輸入圖像的相應(yīng)像素的強(qiáng)度，而R是所述右輸 入圖像的相應(yīng)像素的強(qiáng)度，以及其中，所述液晶面板控制裝置使所述 液晶面板偏振來自所述固定像素顯示監(jiān)視器的圖像光并且旋轉(zhuǎn)所述偏 振光，從而使得利用所述偏振眼鏡的左透鏡來解碼對(duì)應(yīng)于所述左輸入圖像的左圖像，并且利用所述偏振眼鏡的右透鏡來解碼對(duì)應(yīng)于所述 右輸入圖像的右圖像。
11. 根據(jù)權(quán)利要求io所述的三維顯示系統(tǒng)，還包括附著到所述液晶面板的偏振片，從而使得來自所述監(jiān)視器的光在進(jìn)入所述液晶面板 之前被以已知取向進(jìn)行線性偏振。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括位于所述液晶面板和所述用戶之間的、用于將線性偏振光轉(zhuǎn)換為 圓偏振光的裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述用于將線 性偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光的裝置和所述液晶面板包括適于裝配在所 述監(jiān)視器上的單元。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述用于將線 性偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光的裝置包括1/4波延遲板。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述用于將線 性偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光的裝置包括1/4波延遲膜。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述偏振眼鏡的所述透鏡適于解碼圓偏振光。
17.根據(jù)權(quán)利要求IO所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述液晶面板 包括多個(gè)像素，所述面板和所述監(jiān)視器的所述像素每個(gè)具有對(duì)應(yīng)于顏 色分量的三個(gè)子像素，以及其中，所述處理裝置利用適當(dāng)?shù)淖酉袼貐?shù)R來根據(jù)以下公式校正關(guān)于每個(gè)顏色分量的計(jì)算<formula>formula see original document page 5</formula>其中，B是所述監(jiān)視器的像素的顏色分量強(qiáng)度，而F是所述液晶 面板的像素的顏色分量強(qiáng)度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的三維顯示系統(tǒng)，其中，所述處理裝置 利用Jones矢量來計(jì)算通過所述監(jiān)視器和所述液晶面板偏振的光的旋 轉(zhuǎn)。
19. 一種用于產(chǎn)生感知的三維圖像的方法，所述方法包括 提供一副可由所述用戶佩戴的偏振眼鏡，所述偏振眼鏡對(duì)于所述用戶的雙眼的每只眼睛包括一個(gè)透鏡，每個(gè)所述透鏡具有不同于另一 所述透鏡的偏振方向；以堆疊構(gòu)造的方式在所述光源和所述用戶之間布置第一和第二液 晶面板，所述第一液晶面板更接近于所述光源；將第一偏振器放置在所述光源和所述第一液晶面板之間，并且所 述第一偏振器適于對(duì)被引導(dǎo)向所述第一液晶面板的光加以第一取向的 線性偏振；將第二偏振器放置在所述第一和第二液晶面板之間，所述第二偏 振器施加不同于所述第一偏振器的偏振取向；從立體像對(duì)確定合成圖像，所述立體像對(duì)包括左輸入圖像和右輸 入圖像，所述合成圖像表示所述左和右輸入圖像的每個(gè)像素的平均顏 色強(qiáng)度；控制所述第一液晶面板來顯示所述合成圖像； 計(jì)算所述第二液晶面板的每個(gè)像素的偏振角，其中根據(jù)以下關(guān)系 來計(jì)算所述第二液晶面板的每個(gè)像素的所述偏振角伊 tanp-(丄/i )的平方根其中，L是所述左輸入圖像的相應(yīng)像素的所述強(qiáng)度，而R是所述 右輸入圖像的相應(yīng)像素的所述強(qiáng)度；以及控制所述第二液晶顯示面板來獲得所述第二液晶面板的每個(gè)像素 的所述計(jì)算的偏振角，從而產(chǎn)生可由佩戴所述偏振眼鏡的所述用戶觀 看的三維圖像。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述第一和第二偏振器 和所述第一液晶面板包括固定像素顯示監(jiān)視器，以及其中，所述第二 液晶面板包括適于裝配在所述平面板液晶顯示監(jiān)視器上的分立單元。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述第二液晶面板 和所述用戶之間放置用于將線性偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光的裝置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述用于將線性偏振光 轉(zhuǎn)換為圓偏振光的裝置包括1/4波延遲板。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述用于將線性偏振光 轉(zhuǎn)換為圓偏振光的裝置包括1/4波延遲膜。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述偏振眼鏡的所述透 鏡適于解碼圓偏振光。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述液晶面板每個(gè)包括 多個(gè)像素，每個(gè)像素具有對(duì)應(yīng)于顏色分量的三個(gè)子像素，以及其中， 根據(jù)以下公式通過電子處理裝置利用適當(dāng)?shù)淖酉袼貐?shù);K來執(zhí)行所述 確定和計(jì)算，從而校正關(guān)于每個(gè)顏色分量的計(jì)算其中，B是所述第一液晶面板的像素的顏色分量強(qiáng)度，而F是所 述第二液晶面板的像素的顏色分量強(qiáng)度。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，利用Jones矢量來計(jì)算 通過每個(gè)所述液晶面板偏振的光的旋轉(zhuǎn)。
27. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括以堆疊構(gòu)造的方式在所述第二偏振器和所述第二液晶面板之間放置散射器和第三偏振器， 所述散射器被放置為最接近于所述第二偏振器，而所述第三偏振器具 有下述偏振取向，該偏振取向適于產(chǎn)生具有與所述第二液晶面板所需 要的輸入取向相對(duì)應(yīng)的取向的偏振光。
全文摘要
在此公開用于產(chǎn)生立體圖像(左眼和右眼圖像)的三維顯示的系統(tǒng)和方法，每個(gè)立體圖像具有特定已知偏振使得它們可以被分離以及利用適當(dāng)偏振眼鏡觀看，從而創(chuàng)建人類頭腦中的三維圖像的感知。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，使用兩個(gè)液晶面板，并且該兩個(gè)面板相對(duì)于光源一個(gè)被堆疊在另一個(gè)前面，并且使用兩個(gè)偏振器包圍最接近光源的面板。在可選實(shí)施例中，該面板和偏振器包括典型的液晶顯示(“LCD”)監(jiān)視器。在優(yōu)選實(shí)施例中，由該系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像則被圓偏振以由具有對(duì)應(yīng)的圓偏振透鏡的眼鏡進(jìn)行解碼。
文檔編號(hào)H04N13/00GK101313595SQ200680033140
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月11日
發(fā)明者亞歷山大·馬特克耶夫, 奧列格·蒂舒廷, 康斯坦丁·卡那申 申請(qǐng)人:iz3D有限公司