微型成像模块、应用之立体显示系统及影像排列方法

专利名称：微型成像模块、应用之立体显示系统及影像排列方法
技术领域：
本发明涉及一种微型成像模块和立体显示系统，且特别是涉及一种可提升立体影 像品质的多视域微型成像模块、应用之多视域立体显示系统及其影像排列方法。
背景技术：
未来继平面显示器之后，立体影像显示器可望逐渐普及。由于目前平面显示器的 分辨率有限，若用于发展空间多工式立体显示系统时，由于分配至各个视域的分辨率有限， 使得立体显示系统的影像品质受到限制。为发展高分辨率的空间多工式立体显示系统，目 前是以投影方式增加立体显示系统的分辨率，为较可实现的方法。而在过去也有许多不同 的立体显示系统的投影方法提出，例如美国专利案公开号2009/0190096已揭露一种立体 显示系统的结构，如图1所示。图1中，立体显示系统(即一微型成像模块阵列130)包括多个微型成像模块 131 134和一视域调控荧幕110。其中每一个微型成像模块都投影出由多个不同视角影 像组合而成的影像的一个分部影像；例如图1所示，微型成像模块131 134分别在视域调 控荧幕110的四个区域上投影出对应的分部影像121 124，而每一个分部影像都是由多个 不同视角的影像组合而成，这四个分部影像121 IM可构成一完整影像120。对于视域调 控荧幕110而言，视域调控荧幕110具有多个影像区域，对应接收该些分部影像121 IM 以构成对应该些不同视角的多个影像，其中属于不同视角的二个该影像构成一立体显示影 像。此种投影方式会使视域调控荧幕110四个区域上所投影的分部影像121 IM互 相产生影像重叠。如图1所示，分部影像121和相邻的其他分部影像122 IM均在不同 位置产生重叠，因此当立体显示系统作动时，相邻影像的影像重叠区需作特别的显示亮度 及影像颜色的处理(如调整和校正)，不但对准的位置精度要求较高，若无法消除影像重 叠区域的接缝时，易造成立体影像遭到边界接缝处切割，播出立体影像时立体感及深度感 易遭到破坏。也由于影像有重叠区域，需作亮度及颜色处理，因影像有重叠区域，对准的位 置精度要求较高再者，由于整个微型成像模块阵列130就是一个单一系统，体积相当庞大，若需要 系统调整则困难度较高。当应用所需的条件改变，例如整个系统需要呈现更大的荧幕、或作 不规则任意形状的拼接，都必须与影像处理搭配，复杂度极高。而此种投影方式由于光学上 的投影误差，即无法消除微型成像模块光学上的扭曲(distortion)所造成的影响，而导致 投影时鬼影大幅增加。

发明内容
本发明的目的在于提出一种可提升立体影像品质的多视域微型成像模块、应用的 多视域立体显示系统及其影像排列方法。其中，利用投影的方式制作多个独立的单一微型 成像模块，通过特殊的机构设计来消除微型成像模块的显示区域边框，如此可降低组成大型立体显示系统时，所产生的边框效应对系统立体感的破坏。为达上述目的，根据本发明第一方面，提出一种立体显示系统，包括多个多视域微 型成像模块和一影像输出模块。影像输出模块则可将一多视域影像进行编辑、调整，并分送 至该些个多视域微型成像模块播出。其中，每个多视域微型成像模块包括一壳体、一投影单 元和一视域调控荧幕。投影单元和视域调控荧幕相对应地分别设置于壳体内的两侧。而每 个多视域微型成像模块中的投影单元皆投影至各自的视域调控荧幕，并于视域调控荧幕前 方形成多个视域，其影像为由多个不同视角影像组合而成的影像的一个分部影像。而所有 的多视域微型成像模块的该些视域调控荧幕则构成的一显示荧幕。根据本发明第二方面，提出一种微型成像模块，包括一壳体、一投影单元和一视域 调控荧幕。投影单元和视域调控荧幕相对应地分别设置于壳体内的两侧，且投影单元与视 域调控荧幕之间的一相对关系可微调，其中投影单元是将欲显示的一多视域影像投影至视 域调控荧幕上，视域调控荧幕则将投影的多视域影像分布至空间中不同区域，属于不同空 间的二该影像可构成一立体显示影像。根据本发明第三方面，提出一种降低立体影像鬼影(crosstalk)的影像排列方 法，其步骤包括提供一微型成像模块，具有一视域调控荧幕；提供一测试图形，并利用该测试图形找寻出一投影单元所投影产生的多个次像素 实际位置与多个次像素理想位置的关系；以及配合视域调控荧幕，根据测试图形所获得的该些次像素实际位置与理想位置的关 系，以最接近该些次像素理想位置，对于该些次像素实际位置进行重新编排和分组，而重新 形成一个像素。为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举相关实施例，并配合所附附图，作 详细说明如下


图1为一种传统立体显示系统的示意图；图2为本发明一实施例的微型成像模块的立体示意图；图3为本发明一实施例的微型成像模块的上视图；图4为图3的局部放大示意图；图5为本发明实施例中使用圆柱镜板做为视域调控层的取像原理示意图；图6A为本发明实施例中使用垂直配置的圆柱镜板的视域导引作用示意图；图6B为本发明实施例中使用垂直配置的圆柱镜板产生立体影像的示意图；图7A，其为本发明实施例中使用倾斜配置的圆柱镜板的示意图；图7B为本发明实施例中使用倾斜配置的圆柱镜板时，其可产生5个视域的立体影 像的示意图；图8A为本发明实施例中三角形排列的像素搭配垂直配置的圆柱镜板的示意图；图8B为本发明实施例中三角形排列的像素搭配倾斜配置的圆柱镜板的示意图；图9为依照本发明实施例中使用视差屏障层做为视域调控层的取像原理示意图；图10为本发明实施例中使用倾斜配置的视差屏障层时，可产生五个视域的立体影像的示意图；图11为本发明实施例的一多视域微型成像模块的示意图；图12为本发明一实施例的多视域立体显示系统的示意图；图13为本发明一实施例的一种视域偏斜方式的多视域立体显示系统的上视图；图14为本发明一实施例的多视域立体显示系统中视域偏斜方式的示意图；图15为本发明实施例的一种视域无偏斜方式的多视域立体显示系统的上视图；图16为各模块视域无偏斜的多视域立体显示系统，其使用者双眼所见显示荧幕 上不同区域的视域的简示图；图17A 图17C分别为应用本发明实施例的多视域微型成像模块而构成一平面显 示荧幕、一凹面显示荧幕与一凸面显示荧幕的示意图；图18为呈现一不规则形状的显示区域的拼接示意图；图19为原始三角形(Delta)像素排列的示意图；图20为立体显示器的排列方式示意图；图21为图19的像素经过投影后散乱排列的示意图；图22为重新安排图21的次像素位置与编组的示意图；图23为本发明实施例的利用测试图形定义出次像素位置的示意图；图M为单一 R或G或B全画面的测试图形；图25为R、G与B加大1个像素间距后的测试图形；图沈为垂直线、水平线与网格的测试图形；图27A 图27C为本发明一实施例中合成与微调出中间点的次像素位置的示意 图。主要元件符号说明20、200a 200e 多视域微型成像模块201 投影单元202、202，、202” 壳体203 透明结构边框2031 螺丝2032 透明结构边框的前缘204:光扩散层205:圆柱镜板206 影像路径207 电源208 影像输入线209 视域调控荧幕210 视域301 显示荧幕401 视差屏障层402 透明层403a 403d 条状区域
501 影像输出模块502 电源分配装置2001影像撷取装置2002影像所在的屏幕2003实际次像素所在的位置2004次像素的理想位置3001视觉需求位置
具体实施例方式本发明主要提出一种微型成像模块及应用其组成的立体显示系统，利用投影的方 式制作多个单一微型成像模块，通过特殊的机构设计来消除微型成像模块的显示区域边 框，如此可降低组成大型立体显示系统时，所产生的边框效应对系统立体感的破坏。另外， 为改善像素投影时的位置误差对立体影像的破坏，实施例中也提出影像排列方式，采用次 像素重新排列组合的方式，大量降低系统显示时的鬼影，提升立体影像品质，如增加立体感 及深度感。以下提出本发明的相关实施例。然而，实施例中所提出的立体显示系统、微型成像 模块和影像排列方式等内容仅为举例说明之用，并非对本发明欲保护的范围做限缩。再者， 实施例中的图示也省略不必要的元件，以利清楚显示本发明的技术特点。微型成像模块请同时参照图2、图3和图4。图2为依照本发明一实施例的微型成像模块的立体 示意图。图3为依照本发明一实施例的微型成像模块的上视图。图4为图3的局部放大示 意图。微型成像模块20包括一投影单元201、一壳体202和一视域调控荧幕209。壳体 202作为微型成像模块20的结构支架及外壳。投影单元201设置于壳体202内的一侧，视 域调控荧幕209则设置于壳体202内的另一侧并与投影单元201相对应，其中投影单元201 与视域调控荧幕209之间的一相对关系可微调。投影单元201将欲显示的一多视域影像投 影至视域调控荧幕209上，视域调控荧幕209则将投影的该多视域影像分布至空间中不同 区域，属于不同空间的二该影像构成一立体显示影像。如图3所示，视域调控荧幕209包括一固定结构、一光扩散层204和一视域调控 层。在图3中视域调控层以一圆柱镜板(lenticular plate) 205为例作说明。其中，实施例 的固定结构，例如是一透明结构边框203，设置于壳体202处，用以固定和微调投影单元201 与视域调控荧幕209之间的相对关系，例如两者的一相对位置与一相对角度。视域调控层 (例如是圆柱镜板205)设置于固定结构(即透明结构边框203)的前方，用以对应将该些多 视域影像分别投射到一预定方向。光扩散层204，设置于固定结构(即透明结构边框203) 和视域调控层(圆柱镜板205)之间，例如设置于透明结构边框203的前缘2032处。另外， 电源207提供微型成像模块20所需的电力，当影像自影像输入线208输入后，会朝视域调 控荧幕209方向前进。再者，于输入电源及影像之后，实施例的微型成像模块20是一个可 独立使用的显示模块。实施例中，透明结构边框203具有一厚度，可与壳体202以一锁固元件如螺丝、卯丁、扣件等、或粘着等其他方式连接，将视域调控荧幕209与投影单元201的相对位置固定， 以确保显示的立体影像不会遭到破坏，图4中以螺丝2031锁固为例作透明结构边框203与 壳体202位置固定方式的说明，但不限制于此。请同时参照图3、图4。在实施例中，透明结构边框203与壳体202固定处避开投 射影像折射后在透明结构边框203内经过的路径范围。因此，投影单元201将欲显示的一 多视域影像投影至视域调控荧幕209时，投影的多视域影像经过透明结构边框203的折射 后，影像路径206可避开螺丝2031 (图4)，而使得投射影像可以完整地到达透明结构边框 203的前缘(frontedge)2032，因而完全到达光扩散层204的最边缘。因此，在实际应用时， 不论是使用单一个、或堆叠多个微型成像模块20，整个影像显示区域仅有透明边框。在视觉 上完全没有边框，影像边缘即是荧幕边缘。当应用多个微型成像模块20时，两两模块可以 紧密接合，接合处的缝隙达到最小，使得观赏者在适当距离以外即看不到接缝痕迹。虽然上述实施例中，视域调控荧幕209与壳体202的结合主要通过透明结构边框 203为之并选用螺丝2031作为锁固元件，但本发明并不以此为限，也可以通过其他机构设 计方式而达到两者结合与固定的效果。在实际应用时，若固定结构中采用其他锁固元件以 将透明结构边框203固定于壳体202处，则投影的多视域影像其影像光路避开该锁固元件 而以能完整地到达透明结构边框203的前缘2032为设计。另外，视域调控荧幕209中的视域调控层，除了圆柱镜板(lentiCularplate)205， 也可以使用视差屏障层(barrier layer，图9)、或其他可以于视域调控荧幕209前方形成 多个视域效果的任何结构。以下分别对于使用圆柱镜板205和视差屏障层401作为视域调 控层时其取像和视域导弓I作用做一相关说明。圆柱镜板(lenticular plate)使用圆柱镜板205作为视域调控荧幕209中的视域调控层时，将圆柱镜板205设 置于透明结构边框203的前方，用以对应将多视域影像分别投射到一预定方向。其中，圆柱 镜板205包括多个柱状透镜2052，该些柱状透镜2052平行排列而构成一透镜阵列，且每个 柱状透镜2052具有一曲面2052c和一平面2052p (或是另一实施例中每个柱状透镜具有两 个曲面)，且平面2052p朝向透明结构边框203。另外，使用圆柱镜板205的曲面2052c侧 或平面2052P侧的焦平面皆可达到同样的效果。而光扩散层204则设置于柱状透镜的焦平 面上与其相接，例如图4中光扩散层204位于圆柱镜板205由各单元柱状透镜的平面2052p 所构成的焦平面。再者，圆柱镜板205的该些柱状透镜2052相对于一垂直参考方向具有一 荧幕倾斜角度，而影像旋转角度与该荧幕倾斜角度可以其一是零度，另其一不是零度(即 至少其中之一者为零度)，也可以是两者皆大于零度，而在实际应用时可以通过旋转影像或 是旋转荧幕角度来做设计。因此，是倾斜配置(如后续图7A、图7B、图8B、图10所示)或 是垂直配置(如后续图6A、图6B、图8A所示)视实际应用时所需的条件来决定配置方式。以下对于使用圆柱镜板作为视域调控层205时，如何进行取像和视域导引作用做 一说明。请参照图5，其绘示依照本发明实施例中使用圆柱镜板做为视域调控层的取像原 理示意图。如图5所示，使用摄影机分别在六个不同的视角A F对一实体景色进行取像， 而A代表第1个视角的影像画面，A-I代表第1个视角的影像画面中第1个像素，依此类推。 圆柱镜板205的每个柱状透镜2052对应一立体像素Ps，例如由A-1、B-1 F-I所组成的立体像素。而多个立体像素Ps构成一整个平面像素PF。请参照图6A，其为依照本发明实施例中使用垂直配置的圆柱镜板的视域导引作用 示意图。投影单元201将影像投射经过透明结构边框203到光扩散层204，形成影像，该影 像再经由圆柱镜板205的导引，与圆柱镜板205相对位置相同的影像像素被导引到同一方 向，相对位置不同的像素导引到不同方向，形成多个视域。在图6A中，以垂直配置的圆柱镜 板205及四个视域1-4作说明，圆柱镜板205的该些柱状透镜相对于一垂直参考方向Rv具 有一荧幕倾斜角度&，且垂直参考方向Rv与荧幕倾斜角度&平行，而不同相对位置的像素 1、2、3、4在经过圆柱镜板205后被导引到不同方向，在圆柱镜板205的前方(即消费者的观 赏端)形成多个视域1、2、3、4，其中相对地位于圆柱镜板205左边的像素1所形成的视域 1向右边偏斜，而相对地位于圆柱镜板205右边的像素4所形成的视域4向左边偏斜。此 时，图6A的单一视域的水平分辨率为原面板分辨率的1/4，而垂直分辨率与原面板分辨率 相同。请参照图6B，其为依照本发明实施例中使用垂直配置的圆柱镜板产生立体影像的 示意图。其中Psi代表第一个立体像素，而RGB(1，1)代表第一列第一个立体像素的第一个 视角的次像素RGB，RGB(2,1)代表第二列第一个立体像素的第一个视角的次像素RGB。当 观赏者左右两眼看到不同视角(如视角1和视角2、的影像即可产生影像立体感。图6B中 立体像素的水平分辨率为原来平面水平分辨率的1/2，而立体像素的垂直分辨率与原来平 面垂直分辨率相同。圆柱镜板205除了上述图6A、图6B的垂直配置(即无偏斜配置)方式，也可以采 用倾斜配置方式。请参照图7A，其为依照本发明实施例中使用倾斜配置的圆柱镜板的示意图。在图 7A中，以同样以四个视域1-4作说明，圆柱镜板205的该些柱状透镜相对于一垂直参考方 向Rv具有一荧幕倾斜角度&，且垂直参考方向Rv与荧幕倾斜角度&呈一夹角θ。倾斜配 置的圆柱镜板205具有平衡水平与垂直方向分辨率的功能。此时，可将分辨率的牺牲平均 分配到水平与垂直方向，单一视域的水平分辨率为原面板分辨率的3/4，而垂直分辨率为原 面板分辨率的1/3。图7Β为依照本发明实施例中使用倾斜配置的圆柱镜板时，其可产生5个视域的立 体影像的示意图。其中Psi为第一个立体像素，而&(1，1)为第一个立体像素中的第一个视 角的第一个像素。通过倾斜配置的圆柱镜板205，图7Β中立体像素的水平分辨率为原来平 面水平分辨率的3/5，而立体像素的垂直分辨率与原来平面垂直分辨率的1/3。再者，如果影像像素的排列不是如图6Α-图6Β、图7Α-图7Β所示的RGB直条纹式 (RGB strip)排列，而是以三角形(Delta)方式排列，圆柱镜板205的垂直配置和倾斜配置 仍然可以使用，请参考图8A、图8B。图8A为依照本发明实施例中三角形排列的像素搭配垂 直配置的圆柱镜板的示意图。图8B为依照本发明实施例中三角形排列的像素搭配倾斜配 置的圆柱镜板的示意图。视差屏障层(barrierlayer)图9为依照本发明实施例中使用视差屏障层做为视域调控层的取像原理示意图。 其中，视差屏障层(barrier layer)401为在一透明层402上构成多个条状区域403a 403d，且该些条状区域403a 403d相隔一距离平行排列。同样的，如图9所示，使用摄影机分别在六个不同的视角A F对一实体景色进行取像，而A代表第1个视角的影像画面， A-I代表第1个视角的影像画面中第1个像素，依此类推。A-l、B-U C-U D-U E-I和F-I 组成一立体像素Ps，而多个立体像素Ps构成一整个平面像素PF。同样的，视差屏障层401的配置方式与前述实施例的圆柱镜板205 —样，可以采垂 直配置(即无偏斜配置)方式，也可以采用倾斜配置方式。因此，视差屏障层401的该些条 状区域403a 403d相对于一垂直参考方向Rv具有一荧幕倾斜角度同样可以是零度或 非零度)。垂直配置时荧幕倾斜角度&为零度，倾斜配置时荧幕倾斜角度&则与垂直参考 方向Rv呈一夹角θ。图10为依照本发明实施例中使用倾斜配置的视差屏障层时，可产生5个视域的立 体影像的示意图。其中Psi为第一个立体像素，Ps2为第二个立体像素。通过倾斜配置的视 差屏障层401，图10中立体像素的水平分辨率为原来平面水平分辨率的3/5，而立体像素的 垂直分辨率与原来平面垂直分辨率的1/3。不论是使用圆柱镜板205或是视差屏障层410，实施例中单一微型成像模块20最 后输出的影像皆为一具有多个视域的立体影像，如图11所示。其中，微型成像模块20具有 η个视域210，包括视域VI，V2…Vn (η为正整数)。立体显示系统使用多个如上述实施例所提出的多视域微型成像模块20可以组成一个多视域立 体显示系统。图12为依照本发明一实施例的多视域立体显示系统的示意图。其中，多视域 立体显示系统包括影像输出模块501、电源分配装置502、和多个微型成像模块20。其中，微 型成像模块20则可视实际应用状况所需，以一维阵列方式排列、或二维阵列方式堆叠某数 量的微型成像模块20，形成一多视域立体显示系统。当然，也可以是将某数量的微型成像模 块20以不规则任意形状的方式堆叠出一多视域立体显示系统，本发明并不特别限制组合 和排列方式。影像输出模块501是一种影像输出控制单元，负责将来自影像播放器、电脑、 网络、或其他来源的动态或静态的多视域影像，经过编辑调整，例如影像重组、切割、亮度色 彩调整…等等影像处理之后，并分送传输到每一个多视域微型成像模块20播出。电源分配 装置502与该些个多视域微型成像模块20电连接，以分配并负责提供每一个多视域微型成 像模块20所需的电源。其中，每个多视域微型成像模块20中的投影单元201皆投影至各自的视域调控荧 幕209，并于该些视域调控荧幕209的前方形成多个视域，其影像为由多个不同视角影像组 合而成的影像的一个分部影像，而这些视域调控荧幕209所形成的该些分部影像中，相邻 的二个分部影像紧密接合。所有多视域微型成像模块20的视域调控荧幕209则构成立体 显示系统的一显示荧幕301。由多个多视域微型成像模块组成的多视域立体显示系统，其各个组成的多视域微 型成像模块产生的视域，可依该多视域微型成像模块位于整个系统的位置而向不同方向 偏斜，产生视域重合。图13为依照本发明一实施例的一种视域偏斜方式的多视域立体显示 系统的上视图。若图13中，多视域立体显示系统由五个多视域微型成像模块200a 200e 所组成，微型成像模块200c代表位于系统中间的多视域微型成像模块，微型成像模块200a 和模块200b代表位于系统偏左边的多视域微型成像模块，其中微型成像模块200a更在模 块200b的左边；微型成像模块200d和模块200e代表位于系统偏右边的多视域微型成像模块，其中微型成像模块200e更在模块200d的右边。微型成像模块200c所形成的多个视域 210c位于正中。微型成像模块200a和模块200b分别所形成的多个视域210a和210b则 向右边偏斜，并在离显示荧幕301的一距离d处与视域210c重合(第一视域与第一视域重 合，第二视域与第二视域重合，依此类推)，其中视域210a偏斜角度更较视域210b大。同样 的，微型成像模块200d和模块200e分别所形成的多个视域210d和210e向左边偏斜，并在 离显示荧幕301的距离d处与视域210c重合(第一视域与第一视域重合，第二视域与第二 视域重合，依此类推)，其中视域210e偏斜角度更较视域210d大。另外，使多视域微型成像模块所形成的视域向左或向右偏斜，可通过调整圆柱镜 板205(视域调控层)与影像像素之间的水平相对位置而达成。图14为依照本发明一实施 例的多视域立体显示系统中视域偏斜方式的示意图。例如当影像像素不动而圆柱镜板205 向右移时，形成的视域就会向右偏斜；当影像像素不动而圆柱镜板205向左移时，形成的视 域就会向左偏斜，如图14所示。除了上述图13的多视域立体显示系统，其各个组成的多视域微型成像模块产生 的视域可依其微型成像模块所在位置而向不同方向偏斜，产生视域重合之外，在一应用例 中，也可以使各个组成的多视域微型成像模块所产生的视域都相同，无偏斜状况产生。图15 为依照本发明实施例的一种视域无偏斜方式的多视域立体显示系统的上视图。此种方式的 多视域微型成像模块200a 200e中，每一个模块都完全相同，在模块调整及维修替换都较 为简便。而此种方式的系统，当使用者进行影像观赏时，显示荧幕上不同的水平区域，眼睛 所看到的影像会来自数个不同视域，但双眼仍会维持正确视差，如图16所示，各模块视域 无偏斜的多视域立体显示系统，使用者双眼所见显示荧幕上不同区域的视域的简示图。由 于视域数目多，各视域之间的视角差异不大，此种现象并不会造成观赏影像的问题。另外，由于各个微型成像模块为一个可单独使用的立体显示器，可使用于平面显 示与非平面显示的应用。图17A 图17C分别为应用本发明实施例的多视域微型成像模 块而构成一平面显示荧幕、一凹面显示荧幕与一凸面显示荧幕的示意图。如图17B、图17C 所示，在做曲面或抛物面应用时，壳体202’和202”经过适当的支架设计与调整，可使形成 的显示器阵列根据需求而作出弧面的摆设，除了仍可保持荧幕紧密接合，壳体202、202’和 202”处也不造成干涉。因此，实施例所提出的微型成像模块在应用上极具使用弹性。当然，为拼合出复杂的显示器外型，也可控制影像输出的位置。图18呈现一不规 则形状的显示区域的拼接示意图。如图18所示，左方为正常的荧幕显示，为配合拼接可将 影像上某些部分的影像像素关闭(右方)，以利拼合。影像排列方式为使立体显示器具有较佳的立体效果，实施例中提出利用对像素重新排列组合的 方式，以减少每个视域的鬼影。以下以三角形(Delta)像素排列为例，如图19所示，可看到 原始的三角形(Delta)像素排列，其中RGB次像素每三个一组组成像素，如次像素R1/G1/B1 组成一个像素。若使用在圆柱镜板(具柱状透镜)(或光栅)的立体显示器时，其像素排列 会因为光学设计而有所不同，如图20为例，为将各个视域影像显示于空间中，其RGB次像素 需经过重新排列，以便显示立体影像。然而若使用在投影的系统中，由于投影本身会造成影像的扭曲(distortion)及 色散(dispersion)，如图21所示，投影后RGB次像素是散乱排列的，即RGB次像素的位置会有些微的位置差异，若是平面显示系统，人眼往往不容易察觉；但若是用于立体显示系统， 则会因为RGB次像素的些微位置差异导致系统的鬼影急剧上升，而易导致观察者产生不适 的现象，同时立体影像的立体感及深度感也容易遭到严重的破坏。因此，可通过将RGB次像素重新排列，重新安排像素，如图22所示，将原本图21中 较接近的次像素重新编排成一组，例如图21的次像素G2/B1/R2重新编排而成为图22的次 像素G1/B1/R1 ；图21的次像素G3/B2/R3重新编排而成为图22的次像素G2/B2/R2。以最 接近立体显示时所需要的位置来作选择，重新编排后的RGB次像素位置和像素编组，可以 大大降低立体显示系统鬼影的发生，提升立体影像的影像品质。另外，图19 图22中的 两条斜线例如是代表圆柱镜板的两边缘。以下提出一种通过测试图形的运用方式，而完成RGB次像素的重新排列与编组。图23为本发明实施例中利用测试图形定义出次像素位置的示意图。图23中包括 一影像撷取装置2001、影像所在的屏幕2002、实际次像素所在的位置2003、和次像素的理 想位置2004。定义次像素位置可以利用影像撷取装置2001对影像所在的屏幕2002进行影 像撷取，并配合如图M所示的测试图形找出每一个次像素的位置，利用变更投影的测试图 形，找到次像素的所在位置。图M中测试图形为单一 R或G或B的全画面。定义次像素位置时，若画面的扭曲(distortion)及色偏(color dispersion)太 过严重，而无法定义时，可利用如图25所示的测试图形，即间隔的横线与直线加大个别次 像素的间距以定位。图25为R、G与B加大1个像素间距后的测试图形。另外，也可利用如 图沈所示的测试图形，包括自左至右的各式垂直线、水平线图形或网格的测试图形，都可 用来定义次像素的位置。当然，若次像素分布状况属于较为散乱的情况，可再继续增加次像 素间距，以定义次像素的位置。因此，利用显示如图M 图沈中的各种基本测试图形，找寻出投影单元次像素位 置与次像素理想位置的关系；并配合视域调控荧幕对次像素重新编排，以最接近理想投影 位置的RGB次像素形成一个像素，以显示影像。其中，各种可应用的基本测试图形可为单独 显示R或G或B的各式图形，包含单独R或G或B的全画面图形、单独R或G或B的水平 线、垂直线与网格等图形、或是其他可应用的图形，本发明并不特别限制。此种影像排列方 法(对RGB次像素重新排列组合)，可大大降低立体影像的鬼影(crosstalk)，提升立体影 像的影像品质。另外，也可利用微调多个次像素以在一需求位置处合成出一中间点的次像素。请 参照图27A 图27C，其绘示本发明一实施例中合成与微调出中间点的次像素位置的示意 图。如图27A图27A所示，若视觉上需要在位置3001处形成一 R次像素，则可利用分别微 调邻近四个R次像素R1,工、礼,2、R2,^R2,2的影像亮度，例如图27B所示，使次像素R1,工、Rli2和 R2a的亮度为20%，次像素Ii22的亮度为30%，以在位置3001处产生一个R次像素的视觉 效果，如图27C所示。综合上述，本发明实施例所提出的多视域微型成像模块、及应用所形成的多视域 立体显示系统具有许多的优点，例如(1)实施例中，就单一多视域微型成像模块而言，它是一个独立装置，单一系统即 为单个微型成像模块，体积小巧。(2)实施例的单个微型成像模块的投影单元201将欲显示的一多视域影像投影至视域调控荧幕209时，投影的多视域影像经过透明结构边框203的折射后可十分完整地到 达透明结构边框203的前缘(front edge) 2032。相较于传统立体显示系统，本发明实施例 所提出的立体显示系统，无论如何堆叠或拼接，其影像的立体感都不会受到边框存在的影 响，因此所产生的立体影像其立体感及深度感都不会遭到破坏与限制。(3)实施例的多视域微型成像模块为一独立装置，组合成一立体显示系统时，可针 对单一微型成像模块作个别调整，调整方式相对地容易许多。(4)可以通过稍微修饰或变化各个微型成像模块的支架结构，即可将实施例的微 型成像模块拼接出平面或曲面的显示幕(如图14A 图14C所示)，因此，实施例所提出的 微型成像模块极具应用弹性，系统拼接弹性高。(5)实施例的多视域微型成像模块为一独立装置，拼接组合成一立体显示系统时， 没有如传统立体显示系统有影像重叠区，因此无须对相邻的影像作特别的影像处理，当然 就不会产生如传统结构中因无法消除影像重叠区域的接缝而造成立体影像遭到边界接缝 处切割，导致播出立体影像时立体感及深度感易遭到破坏的缺陷。(6)再者，和传统无法消除微型成像模块光学上的扭曲(distortion)的影响而造 成严重鬼影相比较，实施例的多视域微型成像模块可利用无重叠区域及次像素重新排列组 合的方式，大量降低系统显示时的鬼影，提高立体影像品质。综上所述，虽然已结合以上相关实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发 明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更 动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种立体显示系统，包括多个多视域微型成像模块，每个该多视域微型成像模块包括 壳体；投影单元，设置于该壳体内的一侧；和视域调控荧幕，设置于该壳体内的另一侧并与该投影单元相对应，该投影单元投影至 该视域调控荧幕；其中，每个该多视域微型成像模块中的该投影单元皆投影至各自的该视域调控荧幕， 并于该视域调控荧幕前方形成多个视域，其影像为由多个不同视角影像组合而成的影像的 一个分部影像，而该些多视域微型成像模块的该些视域调控荧幕则构成的一显示荧幕；以 及影像输出模块，可将多视域影像进行编辑、调整，并分送至该些个多视域微型成像模块 播出。
2.如权利要求1所述的立体显示系统，其中每该微型成像模块中该视域调控荧幕可将 该投影单元所投影的多视域影像分布至空间中多个不同区域，其中属于不同空间的二该影 像构成一立体显示影像。
3.如权利要求1所述的立体显示系统，其中该影像输出模块可将多视域的静、动影像， 以即时或非即时方式地，进行插图、重组、切割、亮度色彩调整等，编辑调整后并分送至该些 个微型成像模块播出。
4.如权利要求1所述的立体显示系统，其中该些视域调控荧幕所形成的该些分部影像 中，相邻的两个分部影像紧密接合。
5.如权利要求1所述的立体显示系统，其中该些微型成像模块以一阵列方式排列。
6.如权利要求5所述的立体显示系统，其中该些微型成像模块以一维阵列方式排列。
7.如权利要求5所述的立体显示系统，其中该些微型成像模块以二维阵列方式堆叠排列。
8.如权利要求1所述的立体显示系统，其中该些视域调控荧幕所构成的该显示荧幕为一曲面。
9.如权利要求1所述的立体显示系统，其中该些视域调控荧幕所构成的该显示荧幕为一平面。
10.如权利要求1所述的立体显示系统，其中每该微型成像模块所形成的多个视域朝 向中间方向偏斜，即相对地位于该显示荧幕左边的该微型成像模块所形成的多个视域向右 边偏斜，相对地位于该荧幕右边的该微型成像模块所形成的多个视域则向左边偏斜。
11.如权利要求1所述的立体显示系统，其中每个该微型成像模块所形成的多个视域 均指向一相同方向。
12.如权利要求1所述的立体显示系统，还包括一电源分配装置，与该些多视域微型 成像模块电连接，以分配并提供该些多视域微型成像模块所需的电力。
13.—种微型成像模块，包括 壳体；投影单元，设置于该壳体内的一侧；和视域调控荧幕，设置于该壳体内的另一侧并与该投影单元相对应，且该投影单元与该视域调控荧幕之间的一相对关系可微调，其中该投影单元将欲显示的一多视域影像投影至 该视域调控荧幕上，该视域调控荧幕则将投影的该多视域影像分布至空间中不同区域，属 于不同空间的二该影像构成一立体显示影像。
14.如权利要求13所述的微型成像模块，其中该视域调控荧幕至少包括固定结构，设置于该壳体处，用以固定和微调该投影单元与该视域调控荧幕之间的一 相对位置与一相对角度；和视域调控层，设置于该固定结构的前方，用以对应将该些多视域影像分别投射到一预 定方向。
15.如权利要求14所述的微型成像模块，其中该视域调控荧幕还包括 光扩散层，设置于该固定结构和该视域调控层之间。
16.如权利要求15所述的微型成像模块，其中该视域调控荧幕的该固定结构包括透明结构边框，该投影单元是将欲显示的一多视域影像投影至该视域调控荧幕上，且 投影的该多视域影像经过该透明结构边框的折射后完整地到达该透明结构边框的一前缘 (front edge)0
17.如权利要求16所述的微型成像模块，其中该透明结构边框具有一厚度，该固定结 构还包括一锁固元件以将该透明结构边框固定于该壳体处，且投影的该多视域影像的一影 像光路避开该锁固元件而完整地到达该透明结构边框的该前缘。
18.如权利要求16所述的微型成像模块，其中该光扩散层设置于该透明结构边框的该 前缘处。
19.如权利要求15所述的微型成像模块，其中该视域调控层包括多个柱状透镜，该些 柱状透镜平行排列而构成一透镜阵列，且该些柱状透镜相对于一垂直参考方向具有一荧幕 倾斜角度，其中每该柱状透镜具有一曲面和一平面或两个曲面，且该些柱状透镜的焦平面 与光扩散层相接。
20.如权利要求19所述的微型成像模块，其中一影像旋转角度与该荧幕倾斜角度至少 其中之一为零度。
21.如权利要求19所述的微型成像模块，其中一影像旋转角度与该荧幕倾斜角度皆大于零度。
22.如权利要求19所述的微型成像模块，其中该光扩散层设置于该些柱状透镜的焦平 面上，且位于该固定结构和该视域调控层之间。
23.如权利要求14所述的微型成像模块，其中该视域调控荧幕包括有一视域调控层， 该视域调控层包括透明层；以及视差屏障层，位在该透明层上构成多个条状区域，相隔一距离平行排列，且相对该垂直 参考方向有一荧幕倾斜角度。
24.如权利要求23所述的微型成像模块，其中一影像旋转角度与该荧幕倾斜角度至少 其中之一为零度。
25.如权利要求23所述的微型成像模块，其中一影像旋转角度与该荧幕倾斜角度皆大于零度。
26.如权利要求23所述的微型成像模块，其中该视域调控荧幕还包括一光扩散层，位于该固定结构和该视域调控层之间，并设置于该透明层处。
27.如权利要求23所述的微型成像模块，其中每个该微型成像模块包含一像素阵列， 对应该些视域以及该些条状区域的该荧幕倾斜角度，产生所要的该分部影像。
28.一种降低立体影像鬼影(crosstalk)的影像排列方法，其步骤包括提供一微型成像模块，具有一视域调控荧幕；提供一测试图形，并利用该测试图形找寻出一投影单元所投影产生的多个次像素实际 位置与多个次像素理想位置的关系；以及配合该视域调控荧幕，根据该测试图形所获得的该些次像素实际位置与理想位置的关 系，以最接近该些次像素理想位置，对于该些次像素实际位置进行重新编排和分组，而重新 形成一个像素。
29.如权利要求观所述的影像排列方法，其中该测试图形为一单独显示次像素R、G或 B的理想位置的图形。
30.如权利要求四所述的影像排列方法，其中该单独显示次像素R、G或B的理想位置 的图形为一水平线图形、一垂直线图形或一网格图形。
31.如权利要求观所述的影像排列方法，其中该测试图形为一包括显示次像素RGB的 理想位置的全画面图形。
32.如权利要求观所述的影像排列方法，其中重新形成的该各个像素由一R次像素、一 G次像素和一 B次像素所组成。
33.如权利要求观所述的影像排列方法，其中该些次像素理想位置中，其该些RGB次像 素以一直条纹式(strip)排列、或一三角形(Delta)方式排列。
全文摘要
本发明公开一种微型成像模块、应用之立体显示系统及影像排列方法。该立体显示系统包括多个多视域微型成像模块和影像输出模块。影像输出模块则可将一多视域影像进行编辑、调整，并分送至该些个多视域微型成像模块播出。每个多视域微型成像模块包括壳体、投影单元和视域调控荧幕。投影单元和视域调控荧幕相对应地分别设置于壳体内的两侧。每个多视域微型成像模块中的投影单元皆投影至各自的视域调控荧幕，并于视域调控荧幕前方形成多个视域，其影像为由多个不同视角影像组合而成的影像的一个分部影像。所有的多视域微型成像模块的该些视域调控荧幕则构成一显示荧幕。
文档编号G03B35/20GK102109751SQ200910266558
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月29日 优先权日2009年12月29日
发明者吴昌硕, 蔡朝旭, 郑淑娟, 陈武立 申请人:财团法人工业技术研究院