專利名稱：一種裸眼3d電視墻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種使用全彩色發(fā)光二極管陣列實(shí)現(xiàn)的裸眼 3D立體電視墻。
背景技術(shù)：
近年來，隨著液晶顯示技術(shù)的進(jìn)步，裸眼3D顯示技術(shù)，或稱自由立體顯示技術(shù)，取得很大發(fā)展。裸眼3D顯示技術(shù)的原理是通過光的遮擋或光的折射等方式將顯示面板上的具有細(xì)微視差的圖像分別送到觀看者的左右眼中，在大腦中進(jìn)行融合從而產(chǎn)生立體感覺。目前主要的裸眼3D顯示技術(shù)主要分為狹縫光柵式和柱鏡光柵式兩種。由于光柵的放置與像素的列方向成一定傾斜角度，顯示分辨率的損失可以分散在水平和豎直兩個(gè)方向。 有關(guān)裸眼3D成像的具體原理，請(qǐng)參閱N. A. Dodgson發(fā)表的題為“Autostereoscopic 3D Display” 的文章(Computer, Vol. 38，Issue 8，2005，Pages 31-36)。狹縫光柵和柱鏡光柵技術(shù)同樣可以應(yīng)用到LED電視墻上來產(chǎn)生裸眼3D顯示效果。 我們知道，液晶面板上的一個(gè)像素是由紅綠藍(lán)三個(gè)子像素構(gòu)成。類似地，當(dāng)LED顯示陣列上的一個(gè)基本顯示單元是三個(gè)一組的單色紅綠藍(lán)LED時(shí)，多視角圖像交錯(cuò)混合的方式和光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與用于液晶面板時(shí)沒有區(qū)別。然而，新技術(shù)可以將三個(gè)單色LED封裝在一起，形成一個(gè)全彩色的LED。這樣，在相同LED排列密度下，使用全彩色LED管的顯示陣列就可以提供比單色LED管至少高三倍的顯示分辨率。由此，我們需要新的多視角圖像交錯(cuò)混合方式和新的光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種使用全彩色LED陣列的裸眼3D電視墻。應(yīng)用這種設(shè)計(jì)可以在無需佩戴特殊眼鏡的情況下看到電視墻上顯示的巨幅3D圖像。一種裸眼3D電視墻，由全彩色LED顯示陣列和光柵組成；所述光柵放置于全彩色 LED顯示陣列前方，與全彩色LED顯示陣列平面平行并保持距離，光柵方向與全彩色LED列方向成傾斜角度；當(dāng)多視角圖像交錯(cuò)混合并顯示在全彩色LED陣列上時(shí)，使得顯示分辨率損失同時(shí)分擔(dān)在水平和豎直兩個(gè)方向上，無需佩戴特殊眼鏡即可以電視墻上觀看到3D圖像。所述LED顯示陣列前的光柵是狹縫光柵或是柱鏡光柵。所述多視角圖像交錯(cuò)混合通過以下方式實(shí)現(xiàn)由于光柵方向與全彩色LED顯示陣列的列方向成傾斜角度，顯示分辨率的損失會(huì)同時(shí)分擔(dān)在水平和豎直兩個(gè)方向；設(shè)使用K個(gè)視角的視圖，K可分解成MXN，設(shè)M為整數(shù)，1 < M < K，N = K/M ；則得出相應(yīng)的多視角圖像交錯(cuò)混合方式，以及相應(yīng)的光柵參數(shù)，使得豎直方向立體顯示分辨率降低至原來的1/M，水平方向分辨率降低至原來的1/N，總體分辨率下降為原來的1/(MXN) =1/K ；
則多視角圖像交錯(cuò)混合按如下的方式進(jìn)行沿LED行方向，相鄰LED管的像素來源于相差M個(gè)視角差的視圖 ’沿LED列方向，相鄰LED管的像素來源于相差1個(gè)視角差的視圖。當(dāng)所述顯示陣列的LED管水平間距與豎直間距比為r時(shí)，光柵與LED的列方向夾角應(yīng)為α = tan-^r/M)；以保證透過光柵觀察到的像素來源于相同視角的視WM則此時(shí)的放大系數(shù)為m =——，其中W為觀察者雙眼間距，Ph為LED管沿行方向的
Ph
m ph
間距；所述光柵的一個(gè)單元寬度& =^7，￡C0S 。
m + L M所述狹縫光柵或柱鏡光柵平行放置于LED顯示陣列前方；設(shè)光柵與LED顯示陣列距離為d，則裸眼立體效果的最優(yōu)觀察距離為D = mXd進(jìn)一步的，所述觀察者雙眼間距取W = 65mm。所述LED管在顯示陣列中沿水平和豎直方向等距規(guī)則地排列。所述全彩色LED顯示陣列的基本單元是全彩色LED管。這種LED管實(shí)際上是將紅綠藍(lán)三個(gè)單色LED封裝到一個(gè)管子當(dāng)中構(gòu)成。這種全彩色LED管可以發(fā)出各種顏色的光。 使用全彩色LED的好處是，一個(gè)彩色像素可以僅由一個(gè)LED管顯示，而不必使用三個(gè)LED管顯示。在相同LED排列密度下，使用全彩色LED可以提供至少三倍于單色LED的顯示分辨率。如同2D顯示一樣，裸眼3D電視墻的全彩色LED管也是等間距規(guī)則地排列在顯示陣列上。裸眼3D顯示效果由狹縫光柵(或柱鏡光柵)實(shí)現(xiàn)。光柵平行于LED陣列平面放置，并與陣列平面保持距離。當(dāng)多視角圖像交錯(cuò)混合并顯示在LED陣列上，由于狹縫光柵的阻擋作用，或柱鏡光柵的折射作用，觀察者左右眼看到不同的視圖從而在大腦中形成立體視覺。由于光柵與LED的列方向成傾斜角度，顯示分辨率的損失會(huì)同時(shí)分擔(dān)在水平和豎直兩個(gè)方向。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果為(1)應(yīng)用這種設(shè)計(jì)可以在無需佩戴特殊眼鏡的情況下看到LED電視墻上顯示的巨幅3D圖像。(2)本發(fā)明保持LED顯示矩陣中LED管的規(guī)則排列，依靠與LED列方向成傾斜角度的狹縫光柵或柱鏡光柵實(shí)現(xiàn)裸眼3D顯示效果。(3)本發(fā)明使用全彩色LED管做為基本顯示單元，從而在相同LED排列密度下提供了比單色LED高得多的顯示分辨率。


圖1是全彩色LED陣列實(shí)現(xiàn)的裸眼3D電視墻的具體實(shí)施示意圖，圖中11為全彩色LED顯示陣列，12為全彩色LED管，13狹縫光柵或柱鏡光柵；圖2是5視角情況下，一種光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和多視圖像素交錯(cuò)混合方式的示意圖；圖3是8視角情況下，一種光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和多視圖像素交錯(cuò)混合方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1是全彩色LED陣列實(shí)現(xiàn)的裸眼3D電視墻的具體實(shí)施示意圖，圖中11為全彩色LED顯示陣列，12為全彩色LED管，13狹縫光柵或柱鏡光柵。如圖1所示一種裸眼3D 電視墻，由全彩色LED顯示陣列11和狹縫光柵或柱鏡光柵13組成；所述狹縫光柵或柱鏡光柵13放置于全彩色LED顯示陣列11前方，與全彩色LED顯示陣列11平面平行并保持距離，光柵方向與全彩色LED列方向成傾斜角度；當(dāng)多視角圖像交錯(cuò)混合并顯示在全彩色LED 陣列上時(shí)，使得顯示分辨率損失同時(shí)分擔(dān)在水平和豎直兩個(gè)方向上，無需佩戴特殊眼鏡即可以電視墻上觀看到3D圖像。裸眼3D顯示效果由狹縫光柵(或柱鏡光柵)實(shí)現(xiàn)。光柵平行于LED陣列平面放置，并與陣列平面保持距離。當(dāng)多視角圖像交錯(cuò)混合并顯示在LED陣列上，由于狹縫光柵的阻擋作用，或柱鏡光柵的折射作用，觀察者左右眼看到不同的視圖從而在大腦中形成立體視覺。由于光柵與LED的列方向成傾斜角度，顯示分辨率的損失會(huì)同時(shí)分擔(dān)在水平和豎直兩個(gè)方向。，多視角圖像交錯(cuò)混合通過以下方式實(shí)現(xiàn)由于光柵方向與全彩色LED顯示陣列的列方向成傾斜角度，顯示分辨率的損失會(huì)同時(shí)分擔(dān)在水平和豎直兩個(gè)方向；設(shè)使用K個(gè)視角的視圖，K可分解成MXN，設(shè)M為整數(shù)，1 < M < K, N = K/M ；則得出相應(yīng)的多視角圖像交錯(cuò)混合方式，以及相應(yīng)的光柵參數(shù)，使得豎直方向立體顯示分辨率降低至原來的1/M，水平方向分辨率降低至原來的1/N，總體分辨率下降為原來的1/(MXN) = 1/K；則多視角圖像交錯(cuò)混合按如下的方式進(jìn)行沿LED行方向，相鄰LED管的像素來源于相差M個(gè)視角差的視圖 ’沿LED列方向，相鄰LED管的像素來源于相差1個(gè)視角差的視圖。當(dāng)所述顯示陣列的LED管水平間距與豎直間距比為r時(shí)，光柵與LED的列方向夾角應(yīng)為
權(quán)利要求
1.一種裸眼3D電視墻，其特征在于所述裸眼3D電視墻由全彩色LED顯示陣列和光柵組成；所述光柵放置于全彩色LED顯示陣列前方，與全彩色LED顯示陣列平面平行并保持距離，光柵方向與全彩色LED列方向成傾斜角度；當(dāng)多視角圖像交錯(cuò)混合并顯示在全彩色 LED陣列上時(shí)，使得顯示分辨率損失同時(shí)分擔(dān)在水平和豎直兩個(gè)方向上，無需佩戴特殊眼鏡即可以電視墻上觀看到3D圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼3D電視墻，其特征在于，所述多視角圖像交錯(cuò)混合通過以下方式實(shí)現(xiàn)由于光柵方向與全彩色LED顯示陣列的列方向成傾斜角度，顯示分辨率的損失會(huì)同時(shí)分擔(dān)在水平和豎直兩個(gè)方向；設(shè)使用K個(gè)視角的視圖，K可分解成MXN，設(shè)M為整數(shù)，1 < M < K，N = K/M ；則得出相應(yīng)的多視角圖像交錯(cuò)混合方式，以及相應(yīng)的光柵參數(shù)，使得豎直方向立體顯示分辨率降低至原來的1/M，水平方向分辨率降低至原來的1/N，總體分辨率下降為原來的1/(MXN) = 1/ K；則多視角圖像交錯(cuò)混合按如下的方式進(jìn)行沿LED行方向，相鄰LED管的像素來源于相差M個(gè)視角差的視圖；沿LED列方向，相鄰LED管的像素來源于相差1個(gè)視角差的視圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種裸眼3D電視墻，其特征在于，當(dāng)所述當(dāng)顯示陣列的LED管水平間距與豎直間距比為r時(shí)，光柵與LED的列方向夾角應(yīng)為α = tan"1 (r/M)；以保證透過光柵觀察到的像素來源于相同視角的視圖；WM則此時(shí)的放大系數(shù)為貞=——，其中W為觀察者雙眼間距，Ph為LED管沿行方向的間距。Ph
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種裸眼3D電視墻，其特征在于，所述光柵的一個(gè)單元寬度m PhP,, =---Kcosa ομ m + l M
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種裸眼3D電視墻，其特征在于，所述觀察者雙眼間距取W =65mm0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼3D電視墻，其特征在于，LED顯示陣列的基本單元全彩色LED管，所述全彩色LED管是由紅綠藍(lán)三個(gè)單色LED管封裝到一個(gè)管子當(dāng)中構(gòu)成，可發(fā)出全彩色的光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種裸眼3D電視墻，其特征在于，所述LED管在顯示陣列中沿水平和豎直方向等距規(guī)則地排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種裸眼3D電視墻，其特征在于，所述LED顯示陣列前的光柵是狹縫光柵或是柱鏡光柵。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種裸眼3D電視墻，其特征在于，所述狹縫光柵或柱鏡光柵平行放置于LED顯示陣列前方；當(dāng)光柵與LED顯示陣列距離為d，則裸眼立體效果的最優(yōu)觀察距離為D = mXd，其中m為放大系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裸眼3D電視墻。這種裸眼3D電視墻由全彩色發(fā)光二極管(LED)陣列和狹縫光柵(或柱鏡光柵)組成。光柵置于LED顯示陣列前方，與陣列平面平行，并且光柵與LED的列方向成傾斜角度。當(dāng)多視角圖像交錯(cuò)混合顯示在LED陣列上時(shí)，無需佩戴特殊眼鏡即可在LED電視墻上觀察到巨幅3D圖像。已有的裸眼3D電視墻使用三個(gè)一組的單色LED做為基本顯示單元，和液晶顯示器面板上的紅綠藍(lán)子像素結(jié)構(gòu)相似。與之不同，本發(fā)明使用全彩色LED管做為基本顯示單元，從而在相同LED排列密度下提供了比單色LED高得多的顯示分辨率。本發(fā)明文檔將描述采用全彩色LED制作裸眼3D電視墻所需的多視角圖像交錯(cuò)混合方式和光柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)H04N13/00GK102238409SQ20111011934
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者姜太平, 杜楊洲 申請(qǐng)人:湖南創(chuàng)圖視維科技有限公司