基于子像素的3D集成成像显示设备制造技术

提供了一种基于子像素的3D集成成像显示设备，包括普通2D薄显示面板和微透镜阵列，微透镜阵列覆盖该普通2D薄显示面板，通过微透镜的阵列来观看子像素，其中，微透镜阵列中的三个相邻微透镜以三角形形状排列或以斜线形状排列，并且通过三个微透镜观看的子像素颜色分别具有三个原色。

【技术实现步骤摘要】
基于子像素的3D集成成像显示设备
本专利技术涉及三维(3D)显示，更具体地讲，涉及基于子像素集成成像的3D显示。
技术介绍
3D显示已经在许多领域(诸如消费电子、医学成像、工业测量仪表等)显示出很大的发展潜力。存在几种3D显示技术，其中，由于佩戴眼镜的3D显示技术的不方便以及容易引起视觉疲劳，因此裸眼3D显示技术已经吸引了很多人的注意。裸眼3D显示技术包括：全息术、自动立体视法、集成成像等。在这些裸眼3D显示技术之中，全息术和集成成像技术具有无视疲劳的显著特点，均是裸眼真三维立体显示技术。而较之全息术，集成成像技术具有无需相干光源、无需暗室、对环境无苛刻条件、结构简单紧凑，显示全真彩色图像等优点，而且由于其具有相对较小的数据量，它不仅可用于静态图像的记录再现，而且还可用于视频通讯领域中动态场景的捕获和显示。因此，集成成像方法被认为是下一代3D显示的最具潜力的候选。集成成像技术是一种利用微透镜阵列对三维场景进行记录和再现的真三维裸视自由立体显示技术。它包含了记录和再现两个过程。记录过程就是通过记录微透镜阵列对物空间场景成像，从而获取物空间场景多方位视角的图像元阵列。在此过程中，场景任意一点的视差信息都被与微透镜个数相同的图像元扩散记录与整个记录介质上。而再现过程就是把记录所得到的图像元阵列放在具有同样参数的再现微透镜阵列的相同位置处，根据光路可逆原理，再现微透镜阵列把许许多多图像元透射出来的光线聚集还原，则在再现微透镜阵列的前方重建出物空间场景的光学模型，并可在一个有限的视角内从任意方向观看到这个重建像。集成成像显示系统的观看特性根据显示模式而不同。当系统的其他条件相同时，实际模式的视角比虚拟模式的视角窄。然而，由于实际模式的重建3D图像更接近于观看者，因此实际模式的深度的感觉当然高于虚拟模式的深度的感觉。在聚焦模式下，集成图像的深度可被表达为比其他模式更深，而由于图像的像素尺寸被固定为基本镜头的尺寸，因此集成图像的分辨率被降低。为了构建紧凑的集成成像显示器，LCD面板和微透镜阵列通常被使用。然而，当普通LCD面板被使用时，由于会存在明显的莫尔条纹(moiréstripe)，并且通过相应的微透镜仅看到子像素，因此集成成像显示器不能工作在聚焦模式下。尽管3D显示的大深度范围是优选的，但是由于3D图像的像素尺寸固定为基本镜头的尺寸，因此聚焦模式下的集成成像显示的分辨率被降低。美国专利申请US2000/6064424提出了一种由薄显示面板和并行透镜薄片构成的自动立体显示设备。透镜薄片相对于显示像素栏倾斜以便共享水平方向与垂直方向上的分辨率减小，并且消除由于显示元件的相邻栏之间的黑色掩盖材料引起的黑色条纹的可视性。然而，该设备可仅提供水平视差，但是不能重建对象的真实3D图像，也就是，不是真的3D显示。美国专利申请US2006/0170616A1提出一种3D图像显示装置，其中，薄显示面板具有特殊的子像素布局，从而相邻子像素在颜色上有差别。由于该特殊子像素布局，显示面板可工作在2D模式和3D模式下，而且通过垂直排列的透镜薄片或障碍物，可在3D模式下提供更高的水平分辨率。尽管还可以使用微透镜阵列工作在集成成像模式下，但是在此模式下不能提高分辨率。美国专利申请US2009/7511716B2提出了一种改进分辨率的3D显示器和渲染方法。显示面板具有特殊子像素排列，该特殊子像素排列具有共享的子像素颜色信号。相应的光调制解调器装置必须被设计为适合子像素布局。论文“TransCAIP-ALive3DTVSystemUsingaCameraArrayandanIntegralPhotographyDisplaywithInteractiveControlofViewingParameters”描述了一种实时3D捕获和显示系统。根据基于图像的渲染技术从64个视频相机产生内容。用于集成成像显示器的显示面板具有定制的滤色器，由微透镜覆盖的所有的子像素具有相同的原色。因此，在现有技术的裸眼3D显示中，基于多视点的3D显示器使用普通显示面板改进了3D分辨率，但是仅能够提供水平视差，而基于集成成像的3D显示器使用定制的滤色器来改进3D分辨率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用普通显示面板改进3D分辨率的基于集成成像的3D显示器系统。为了实现上述目的，提供了一种基于子像素的3D集成成像显示设备，包括普通2D薄显示面板和微透镜阵列，微透镜阵列覆盖该普通2D薄显示面板，通过微透镜的阵列来观看子像素，其中，微透镜阵列中的三个相邻微透镜以三角形形状排列或以斜线形状排列，并且通过三个微透镜观看的子像素颜色分别具有三个原色。优选地，当微透镜阵列中的三个相邻微透镜以三角形形状排列时，如果微透镜具有六边形形状，则微透镜的水平间距是子像素的水平间距的2n倍，其中n＝3k+1或3k+2，k是大于等于0的整数。优选地，当微透镜阵列中的三个相邻微透镜以三角形形状排列时，如果微透镜具有长方形形状，则微透镜的水平间距是子像素的水平间距的3n+1或3n+2倍，其中，n＝2k+1，k是大于等于0的整数。优选地，当微透镜阵列中的三个相邻微透镜以斜线形状排列时，如果微透镜具有长方形形状，则微透镜的水平间距是子像素的水平间距的n倍，其中，n是大于等于0的整数。优选地，普通2D薄显示面板是矩阵显示面板，矩阵显示面板具有排列在行和列上的显示元件的阵列，并且每个显示元件产生像素，普通2D薄显示面板产生的像素包括颜色不同的三种子像素，并且在同一列上的子像素具有相同颜色。优选地，微透镜阵列被布置为通过一个微透镜仅看到一个子像素，通过相应微透镜看到的相邻的三个子像素分别是红色、绿色和蓝色。优选地，在基于光栅化的方法中，使用平行投影来渲染全彩色方向图像，全彩色图像像素的每个分量根据预定子像素映射矩阵被划分为相应的子像素。优选地，在基于光线追踪的方法中，对每个子像素执行光线追踪以得到相应的主要彩色值。将在接下来的描述中部分阐述本专利技术另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本专利技术的实施而得知。附图说明图1是示出根据本专利技术实施例的基于子像素的3D集成成像显示设备的结构的示图；图2中示出根据本专利技术实施例的微透镜阵列排列的示例的示图；图3是根据本专利技术实施例的关于具有平衡分辨率的六边形微透镜阵列的示图；图4是根据本专利技术实施例的关于具有不平衡分辨率的六边形微透镜阵列的示图；图5是根据本专利技术实施例的关于具有平衡分辨率的长方形微透镜阵列的示图；图6是根据本专利技术实施例的关于具有不平衡分辨率的长方形微透镜阵列的示图；图7是根据本专利技术实施例的关于具有不平衡分辨率的不对称长方形微透镜阵列的示图；图8中的(a)示出基于光栅化的方法的实施例的示图，图8中的(b)示出基于光线追踪的方法的实施例的示图。具体实施方式现在，详细描述本专利技术的实施例，其示例在附图中表示，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下通过参考附图描述实施例以解释本专利技术。图1是示出根据本专利技术实施例的基于子像素的3D集成成像显示设备的结构的示图。如图1所示，根据本专利技术的基于子像素的3D集成成像显示设备包括普通2D薄显示面板和微透镜阵列，其中，微透镜阵列覆盖该普通2D薄显示面板并且微透镜阵列布置在显示面板的输出侧。该普通2D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于子像素的3D集成成像显示设备，包括普通2D薄显示面板和微透镜阵列，微透镜阵列覆盖该普通2D薄显示面板，通过微透镜的阵列来观看子像素，其中，微透镜阵列中的三个相邻微透镜以三角形形状排列或以斜线形状排列，并且通过三个微透镜观看的子像素颜色分别具有三个原色。

【技术特征摘要】
1.一种基于子像素的3D集成成像显示设备，包括普通2D薄显示面板和微透镜阵列，微透镜阵列覆盖该普通2D薄显示面板，通过微透镜的阵列来观看子像素，其中，微透镜阵列中的三个相邻微透镜以三角形形状排列，并且通过三个微透镜观看的子像素颜色分别具有三个原色，其中，微透镜具有六边形形状或长方形形状，当微透镜具有六边形形状时，微透镜的水平间距是子像素的水平间距的2n倍，其中n＝3k+1或3k+2,k是大于等于0的整数；当微透镜具有长方形形状时，微透镜的水平间距是子像素的水平间距的3n+1或3n+2倍，其中，n＝2k+1,k是大于等于0的整数。2.如权利要求1所述的基于子像素的3D集成成像显示设备，其中，普通2D薄显示面板是矩阵显示面板，矩阵显示面板...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明才，洪涛，李炜明，焦少慧，王海涛，金智渊，
申请(专利权)人：北京三星通信技术研究有限公司，三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：北京;11