专利名称：采用滤色片减小柱面光栅立体显示器图像串扰的方法
技术领域：
本发明涉及立体显示技术领域，更确切的说涉及到柱面光栅立体显示技术。
背景技术：
柱面光栅立体显示器结构简单，且不需要观看者佩戴立体眼镜。在图像显示屏前 面加装一定参数的柱面光栅，就构成柱面光栅立体显示器。视点是柱面光栅立体显示器前 方的一个位置点，眼睛在该点上能看到一幅完整视差图像。柱面光栅立体显示器中一个视 点对应显示一幅独立的视差图像，视点个数是柱面光栅立体显示器能够显示不同视差图像 的数量。利用柱面透镜光栅对光线的折射作用，并将图像显示屏上的各个子像素交错显示 不同的视差图像，就可以在不同位置的视点上观看到不同的视差图像。相邻视点的间距正 好等于普通人双眼间距，当观看者的双眼分别看不同的视差图像的时候，就能产生立体的 感觉。柱面光栅由多个柱面透镜组成，柱面透镜结构及工作原理如附
图1所示，观看者 眼睛在不同方向观看时，眼睛所接受到的光线来源于柱面透镜焦平面上的一条细线，叫聚 焦线。不同的观看方向对应不同的聚焦线。当图像点正好位于眼睛位置对应的聚焦线上时， 该图像点就能够被看到，反之就不能被看到。利用该原理就可以将观看者双眼看到的图像 分开。现有的柱面光栅立体显示器，观看者仅仅在有限的几个视点上可以看到无串扰的 立体图像。因为观看者通过柱面光栅看图像显示屏的时候，其实是看到每个柱面透镜对应 的一条聚焦线在图像显示屏所经过的发光区域。当观看者眼睛所在位置不是恰好位于一个 视点上的时候，该位置对应的聚焦线必定经过显示不同视点视差图像的子像素。也就是说， 当观看者眼睛所在位置不是恰好在视点上的时候，看到的图像必定是有串扰的。通常改变 图像显示屏子像素的排列方式或者改变子像素的形状等来消除串扰。
发明内容
本发明提出了一种采用滤色片减小柱面光栅立体显示器图像串扰的方法，柱面光 栅、滤色片以及图像显示屏依次放置，其中，在柱面光栅的焦平面上放置滤色片对引起视点 间串扰的光线进行过滤，从而降低视点间图像串扰。优选地，所述柱面光栅周期为D，其以arctand/3)的角度与具有竖直彩条子像素 结构的所述图像显示屏组成具有η个视点的柱面光栅立体显示器，其中η为大于等于2的 自然数；所述滤色片由滤色单元阵列组成，滤色单元阵列的列方向和柱面光栅方向一致， 每个滤色单元宽度为D/n，高度为￡)><V^/| xcoS[arctan(l/3)]丨，在沿着滤色单元阵列行
方向上滤色单元依次下降D X cos [arctan (1/3) ] /n,各个滤色单元在滤色单元阵列的行方 向和列方向上依次按照红色、绿色和蓝色的顺序循环排列，滤色单元阵列的滤色单元按滤 色片颜色呈周期性分布，相邻行的滤色单元正好错开一个颜色。
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优选地，在滤色单元边缘添加不透光的部分进一步减小柱面光栅立体显示器视点 间图像的串扰。本发明还提出了一种柱面光栅立体显示装置，该装置包括柱面光栅、滤色片以及 图像显示屏，所述柱面光栅、所述滤色片以及所述图像显示屏依次放置，其中，所述滤色片 放置在柱面光栅的焦平面上，对引起视点间串扰的光线进行过滤，从而降低视点间图像串 扰。优选地，所述柱面光栅的周期为D，其以arCtan(l/3)的角度与具有竖直彩条子像 素结构的所述图像显示屏组成具有η个视点的柱面光栅立体显示器；所述滤色片由滤色单元阵列组成，滤色单元阵列的列方向和所述柱面光栅方向一
致，每个滤色单元宽度为D/n，高度为Dx>^/f xcos[arCtan(l/3)]l，在沿着滤色单元阵列
行方向上滤色单元依次下降D X cos [arctan (1/3) ] /n,各个滤色单元在滤色单元阵列的行 方向和列方向上依次按照红色、绿色和蓝色的顺序循环排列，滤色单元阵列的滤色单元按 滤色片颜色呈周期性分布，相邻行的滤色单元正好错开一个颜色。优选地，滤色单元的边缘存在不透光的部分以进一步减小柱面光栅立体显示器视 点间图像的串扰。四、附图的说明附图1为柱面透镜结构和工作原理附图2为用图像显示屏和柱面光栅构成柱面光栅立体显示器示意图附图3为当观看者眼睛不在视点上时对应聚焦线引起串扰的示意图附图4为滤色片的结构示意图附图5为滤色单元对子像素光线进行过滤示意图附图6表示聚焦线上的光线全来自于显示同一幅视差图像的子像素附图7是一种采用滤色片减小柱面光栅立体显示器图像串扰的方法的一个具体 实施例上述附图中的图示标号为1柱面光栅，2柱面透镜，3柱面透镜的焦平面，4当前观看方向对应的聚焦线，5图 像显示屏中的一个子像素，6滤色片，7滤色单元过滤掉部分光线的一个子像素，8眼睛，9 一 台42寸液晶显示器，10聚焦线上的图像点，11不在聚焦线上的图像点。
五具体实施例方式下面详细说明利用本发明一种采用滤色片减小柱面光栅立体显示器图像串扰的 方法的一个典型实施例，对本发明进行进一步的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只 用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员 根据上述发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。图像显示屏采用竖直彩条结构的子像素排列方式，每个子像素是1 3的矩形， 在和柱面光栅一起实现立体显示的过程中，为了避免彩色摩尔条纹的出现，柱面光栅将以 arctan(1/3)的角度和显示器结合，同时各个子像素被用于显示不同的视差图像，同一个视 差图像对应的子像素排列方向也和柱面光栅方向一致。如附图2所示，图中的字母R、G和 B表示图像显示屏子像素的颜色分别为红色、绿色和蓝色，标号表示该子像素被用于显示第几幅视差图像。对于这种柱面光栅立体显示器，观看者仅仅在有限的几个视点上可以看到 无串扰的立体图像。因为观看者通过柱面光栅看图像显示屏的时候，其实是看到每个柱面 透镜对应的一条聚焦线在图像显示屏所经过的发光区域。当观看者眼睛所在位置不是恰好 位于一个视点上的时候，该位置对应的聚焦线必定经过显示不同视点视差图像的子像素， 如附图3所示。也就是说，当观看者眼睛所在位置不是恰好在视点上的时候，看到的图像存 在串扰。滤色片的具体结构取决于光栅的倾斜角度、光栅周期和立体显示的视点数目。当 进行具有η个视点的立体显示，并且光栅与图像显示屏以arctan (1/3)角度安装时，光栅 周期等于D，滤色片结构如附图4所示。该滤色片位于柱面光栅的焦平面上，由滤色单元 组成的阵列构成，滤色单元阵列的列方向和柱面光栅方向一致，图中的字母R、G和B表示 滤色单元允许透过光线的颜色分别为红色、绿色和蓝色。滤色单元的宽度为D/n，高度为
Z)x>/I^/bxcOS[arctan(l/3);|l，并且在沿着滤色单元阵列的行方向上各个单元逐次下降
DXcos[arctan(l/3)]/n的高度。滤色单元阵列行方向上的各个滤色单元允许透过的光线 颜色依次为红色、绿色和蓝色，周而复始；垂直方向上，允许透过不同颜色光线的滤色单元 相互错开，并呈周期性重复排列。在滤色片的作用下，图像显示屏不同颜色的子像素将分别 被挡掉一部分光线，这样在柱面光栅的焦平面处，透光部分就变成如附图5所示的样式。这样，任意一条聚焦线上都只剩下显示一个视差图像的子像素发出的光线，如附 图6所示。当观看者眼睛不是正好处在视点上时，进入眼睛的光线仍然是全部来自于某一 幅视差图像，因为对应聚焦线上的光线全来自于显示同一幅视差图像的子像素，这样看到 的图像自然没有任何串扰。滤色片的各个滤色单元的边缘最好存在少量不透光的部分，以便将各个单元区分 开，并进一步减小视点间图像串扰。柱面光栅逆时针倾斜arctanl/3角度安装在液晶显示器上构成一台42寸的柱 面光栅立体显示器，液晶显示器示分辨率为1920X1080，子像素为0. 1614mmX0. 4843mm, 相同颜色的子像素竖直排列成一条直线，柱面光栅周期为1.3783mm。在柱面光栅的焦平 面上安置滤色片，滤色片的滤色单元为0. 1531mmX0. 5105mm，滤色单元阵列沿行方向下降 0. 0538mm，滤色单元阵列的每一行均勻交替出现红色、绿色和蓝色滤色单元，下一行与上一 行之间滤色单元颜色错开一位，如附图7所示。这台柱面光栅立体显示器视点间图像串扰 就消除了。
权利要求
一种采用滤色片减小柱面光栅立体显示器图像串扰的方法，柱面光栅、滤色片以及图像显示屏依次放置，其特征在于，在柱面光栅的焦平面上放置滤色片对引起视点间串扰的光线进行过滤，从而降低视点间图像串扰。
2.根据权利要求1所述的一种采用滤色片减小柱面光栅立体显示器图像串扰的方法， 其特征在于，所述柱面光栅周期为D，其以arctand/3)的角度与具有竖直彩条子像素结构 的所述图像显示屏组成具有η个视点的柱面光栅立体显示器，其中η为大于等于2的自然 数；所述滤色片由滤色单元阵列组成，所述滤色单元阵列的列方向和所述柱面光栅方向一 致，每个滤色单元宽度为D/n，高度为Dx>^/p><cos[arctan(l/3)]j，在沿着滤色单元阵列行方向上滤色单元依次下降D X cos [arctan (1/3) ] /n,各个滤色单元在滤色单元阵列的行 方向和列方向上依次按照红色、绿色和蓝色的顺序循环排列，所述滤色单元阵列的滤色单 元按滤色片颜色呈周期性分布，相邻行的滤色单元正好错开一个颜色。
3.根据权利要求2所述的一种采用滤色片减小柱面光栅立体显示器图像串扰的方法， 其特征在于，在滤色单元边缘可以添加不透光的部分进一步减小柱面光栅立体显示器视点 间图像的串扰。
4.一种柱面光栅立体显示装置，该装置包括柱面光栅、滤色片以及图像显示屏，所述柱 面光栅、所述滤色片以及所述图像显示屏依次放置，其特征在于，所述滤色片放置在所述柱 面光栅的焦平面上，对引起视点间串扰的光线进行过滤，从而降低视点间图像串扰。
5.根据权利要求4所述的一种柱面光栅立体显示装置，其特征在于，所述柱面光栅的 周期为D，其以arctand/3)的角度与具有竖直彩条子像素结构的所述图像显示屏组成具 有η个视点的柱面光栅立体显示器，其中η为大于等于2的自然数；所述滤色片由滤色单元 阵列组成，所述滤色单元阵列的列方向和所述柱面光栅方向一致，每个滤色单元宽度为D/η，高度为，在沿着滤色单元阵列行方向上滤色单元依次下降DXC0S[arctan(l/3)]/n，各个滤色单元在滤色单元阵列的行方向和列方向上依次按照 红色、绿色和蓝色的顺序循环排列，所述滤色单元阵列的滤色单元按滤色片颜色呈周期性 分布，相邻行的滤色单元正好错开一个颜色。
6.根据权利要求5所述的一种柱面光栅立体显示装置，其特征在于，滤色单元的边缘 可以存在不透光的部分以进一步减小柱面光栅立体显示器视点间图像的串扰。
全文摘要
本发明提出了一种采用滤色片减小柱面光栅立体显示器图像串扰的方法，柱面光栅、滤色片以及图像显示屏依次放置，其中，在柱面光栅的焦平面上放置滤色片对引起视点间串扰的光线进行过滤，从而降低视点间图像串扰。本发明还提出了一种柱面光栅立体显示装置，该装置包括柱面光栅、滤色片以及图像显示屏，所述柱面光栅、所述滤色片以及所述图像显示屏依次放置，其中，所述滤色片放置在柱面光栅的焦平面上，对引起视点间串扰的光线进行过滤，从而降低视点间图像串扰。
文档编号H04N13/00GK101951528SQ201010252720
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月13日 优先权日2010年8月13日
发明者刘军, 徐小清, 王琼华, 谷俊, 陶宇虹 申请人:四川大学