一种3D显示装置以及改善图像串扰分布的方法与流程

一种3d显示装置以及改善图像串扰分布的方法
技术领域
1.本发明涉及3d显示技术领域，具体涉及一种3d显示装置以及改善图像串扰分布的方法。


背景技术：

2.随着科学技术的进步，3d立体显示技术在现实生活中使用越来越普遍；由于裸眼3d技术不需要使用3d眼镜即能够观看到3d效果，具有更佳的推广及应用前景，成为众多立体显示器生产厂商的研究重点。
3.现有裸眼3d技术主要由3d显示装置实现，该3d显示装置包括：显示单元以及设置于所述显示单元出光侧的透镜阵列，其中，显示单元包括多个像素岛，每个像素岛内包括多个子像素，目前由于工艺能力的限制，导致每相邻两个子像素之间均存在间隙，当该间隙投影到空间对应位置时将会看到“黑区”，从而出现摩尔纹，进而导致该像素岛无法连续发光。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种3d显示装置以及改善图像串扰分布的方法，以解决现有技术中由于每相邻两个子像素之间均存在间隙导致无法连续发光的技术问题。
5.(一)技术方案
6.为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种3d显示装置，包括：显示单元以及设置于所述显示单元出光侧的柱透镜阵列，所述显示单元包括多个像素岛，每个所述像素岛与所述柱透镜阵列中至少两个柱透镜相对应，其中，每个所述柱透镜在调制方向覆盖的多个子像素为间隔设置，以使得每相邻两个子像素之间的间隙被同一个所述像素岛内其他子像素发出的光线所穿插。
7.作为本技术方案的可选方案之一，所述柱透镜的数量与每个所述像素岛内子像素的数量之间不存在公约数。
8.作为本技术方案的可选方案之一，所述柱透镜阵列具有固定焦距。
9.作为本技术方案的可选方案之一，所述柱透镜阵列具有可变焦距。
10.作为本技术方案的可选方案之一，每个所述像素岛内所有子像素开口间隔的总和等于与其相对应的柱透镜之间间距的总和。
11.作为本技术方案的可选方案之一，所述柱透镜阵列通过隔垫层安装于所述显示单元的出光侧。
12.作为本技术方案的可选方案之一，所述柱透镜阵列的外侧还包裹有平坦层，所述柱透镜阵列的折射率与所述平坦层的折射率不同。
13.作为本技术方案的可选方案之一，所述柱透镜阵列设置为直排结构。
14.作为本技术方案的可选方案之一，所述柱透镜阵列中透镜间隔尺寸如下：
15.16.其中，d为透镜间隔；p为像素岛间隔；m为每个像素岛对应的柱透镜数量。
17.作为本技术方案的可选方案之一，当单视点出光角θ≤1.125
°
时，所述柱透镜阵列的放置高度尺寸如下：
[0018][0019]
其中，t为柱透镜阵列的放置高度；ppixel为每个子像素的开口宽度； n为隔垫层的折射率。
[0020]
为实现上述目的，本发明第二方面提供了一种光场显示系统，如前述中任一项所述的3d显示装置。
[0021]
为实现上述目的，本发明第三方面提供了一种改善图像串扰分布的方法，应用如前述中任一项所述的3d显示装置，所述3d显示装置具有可变焦距，所述方法包括：
[0022]
确定各个曲率半径下的可视空间串扰分布数据；
[0023]
提取空间位置串扰最小时相应的曲率半径，并将此位置相应的最小串扰值进行记录，以建立出焦距数据库以及串扰数据库，并将其进行存储；
[0024]
确定出眉心坐标，并根据所述眉心坐标通过所述焦距数据库调取出所对应的透镜焦距；
[0025]
按照所述透镜焦距对3d显示装置的焦距进行调整。
[0026]
作为本技术方案的可选方案之一，所述确定各个曲率半径下的可视空间串扰分布数据的步骤中，具体包括：
[0027]
计算出每个子像素在各个曲率半径下的出光角度和相应的光亮度值，以生成角谱数据库并将其进行存储；
[0028]
分别确定左眼所视范围内和右眼所视范围内相对每个像素岛的夹角范围，调取所述角谱数据库中对应的各个像素岛内的子像素，并将上述子像素开启，其余子像素关闭；
[0029]
通过所述角谱数据库调取所开启的子像素相应的亮度值并计算出整个可视空间的串扰分布数据。
[0030]
作为本技术方案的可选方案之一，所述计算出每个子像素在各个曲率半径下的出光角度和相应的光亮度值，以生成角谱数据库并将其进行存储的步骤具体包括：
[0031]
将显示单元划分为多个分区，计算出每个分区内每个子像素在各个曲率半径下的出光角度和相应的光亮度值，以生成角谱数据库并将其进行存储。
[0032]
作为本技术方案的可选方案之一，所述整个可视空间的串扰分布如下：
[0033]
左眼串扰分布值为左眼接收到来自右眼所视范围内子像素发出的亮度值之和与左眼接收到来自左眼所视范围内子像素发出的亮度值之和的比值；
[0034]
右眼串扰分布值为右眼接收到来自左眼所视范围内子像素发出的亮度值之和与右眼接收到来自右眼所视范围内子像素发出的亮度值之和的比值。
[0035]
(二)有益效果
[0036]
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0037]
本发明提供了一种3d显示装置以及改善图像串扰分布的方法，该3d显示装置包括：显示单元以及设置于所述显示单元出光侧的柱透镜阵列，所述显示单元包括多个像素岛，每个所述像素岛与所述柱透镜阵列中至少两个柱透镜相对应，其中，每个所述柱透镜在
调制方向覆盖的多个子像素为间隔设置，以使得每相邻两个子像素之间的间隙被同一个所述像素岛内其他子像素发出的光线所穿插；综上所述，采用本实施例的设计可以实现像素岛连续发光，进而保证可视空间连续性，有效避免出现摩尔纹。
附图说明
[0038]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0039]
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
[0040]
图1是本发明中示出柱透镜阵列与显示单元配合的结构示意图；
[0041]
图2是本发明中3d显示装置发光光线示意图；
[0042]
图3是图2的局部放大图；
[0043]
图4是示出与图2对应错误的3d显示装置发光光线示意图；
[0044]
图5是图4的局部放大图；
[0045]
图6是本发明中其中一个实施例示出柱透镜与子像素配合的结构示意图；
[0046]
图7是本发明中另一个实施例示出柱透镜与子像素配合的结构示意图；
[0047]
图8是本发明中又一个实施例示出柱透镜与子像素配合的结构示意图；
[0048]
图9是本发明中厂外3d显示装置的结构示意图；
[0049]
图10是本发明中厂内3d显示装置的结构示意图；
[0050]
图11是本发明中厂外3d显示装置、厂内3d显示装置以及无透镜在2d 显示状态下参数对比图；
[0051]
图12是本发明中厂外3d显示装置中第六像素，在曲率半径为72μm时对应的出光光谱图；
[0052]
图13是本发明中厂外3d显示装置中第六像素，在曲率半径为100μm 时对应的出光光谱图；
[0053]
图14是本发明中厂外3d显示装置中第六像素，在曲率半径为140μm 时对应的出光光谱图；
[0054]
图15是本发明中厂外3d显示装置在曲率半径为72μm时所对应的可视空间串扰分布图；
[0055]
图16是本发明中厂外3d显示装置在曲率半径为100μm时所对应的可视空间串扰分布图；
[0056]
图17是本发明中厂外3d显示装置在曲率半径为140μm时所对应的可视空间串扰分布图；
[0057]
图18是图16中串扰小于10％对应的可视空间分布图；
[0058]
图19是各个串扰小于10％的曲率半径与观看距离之间的关系图；
[0059]
图20是本发明中实施例一示出的厂内3d显示装置中第十一像素，在曲率半径为50μm时对应的出光光谱图；
[0060]
图21是本发明中实施例一示出的厂内3d显示装置中第十一像素，在曲率半径为74
μm时对应的出光光谱图；
[0061]
图22是本发明中实施例一示出的厂内3d显示装置中第十一像素，在曲率半径为110μm时对应的出光光谱图；
[0062]
图23是本发明中实施例一示出的厂内3d显示装置在曲率半径为50μm 时所对应的可视空间串扰分布图；
[0063]
图24是本发明中实施例一示出的厂内3d显示装置在曲率半径为74μm 时所对应的可视空间串扰分布图；
[0064]
图25是本发明中实施例一示出的厂内3d显示装置在曲率半径为110μm 时所对应的可视空间串扰分布图；
[0065]
图26是图24中串扰小于10％对应的可视空间分布图；
[0066]
图27是各个串扰小于10％的曲率半径与观看距离之间的关系图；
[0067]
图28是本发明中实施例二示出的厂内3d显示装置中某个子像素，在焦距为385μm时对应的出光光谱图；
[0068]
图29是本发明中实施例二示出的厂内3d显示装置中某个子像素，在焦距为570μm时对应的出光光谱图；
[0069]
图30是本发明中实施例二示出的厂内3d显示装置中某个子像素，在焦距为845μm时对应的出光光谱图；
[0070]
图31是本发明中实施例二示出的厂内3d显示装置中各个子像素准直出光时与最优焦距对应关系图；
[0071]
图32是图31的串扰分布图；
[0072]
图33是实施例二示出显示单元区域划分图；
[0073]
图34-图43是图33中第一分区-第十区中各个子像素准直出光时与最优焦距对应关系图；
[0074]
图44是实施例二对应的串扰分布图。
[0075]
图中：1、显示单元；2、柱透镜阵列；3、隔垫层；4、平坦层；5、液晶膜；6、第一驱动电极；7、第二驱动电极；8、子像素；9、间隙；10、封装层。
具体实施方式
[0076]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0077]
现有裸眼3d技术主要由3d显示装置实现，该3d显示装置包括：显示单元1以及设置于所述显示单元1出光侧的透镜阵列，其中，显示单元1包括多个像素岛，每个像素岛内包括多个子像素8，目前由于工艺能力的限制，导致每相邻两个子像素8之间均存在间隙9，当该间隙9投影到空间对应位置时将会看到“黑区”，从而出现摩尔纹，进而导致该像素岛无法连续发光。
[0078]
实施例一
[0079]
为了解决上述技术问题，如图1-图9所示，本技术提供了一种光场显示系统，包括：
3d显示装置，下面对3d显示装置的具体结构进行详细说明：
[0080]
一种3d显示装置，包括：显示单元1以及设置于所述显示单元1出光侧的柱透镜阵列2，优选的，柱透镜阵列2设置为直排结构，此时由于像素岛内每个子像素8到柱透镜法线的距离均不相等，从而可以大幅度减小视图间串扰；所述柱透镜阵列2的外侧还包裹有平坦层4，所述柱透镜阵列2的折射率与所述平坦层4的折射率不同，优选的，柱透镜的折射率大于平坦层 4的折射率；其中，柱透镜阵列2的焦距可以设计为固定焦距，又可以设计为可变焦距，在以下实施例以固定焦距进行举例说明，可变焦距的设计在其他实施例中进行详细说明。
[0081]
在本实施例中，本发明的显示单元1设置为显示面板，具体的，显示面板可以设置为micro-led显示面板、lcd显示面板以及其他oled显示面板，优选的，显示单元1设置有oled显示面板，根据功能，其可以是普通的oled 显示面板、透明oled显示面板等；根据发光原理，其可以是rgb三色显示面板、白光+彩膜的oled显示面板、量子点+oled显示面板等。本发明未对显示面板的类型进行特殊限定。
[0082]
在一个具体的实施例中，柱透镜阵列2通过隔垫层3安装于显示单元1 的出光侧；更为具体的，隔垫层3的折射率与柱透镜阵列2的折射率相等，当然隔垫层的折射率并不限于与柱透镜折射率相等，还可以设置为不相等，不相等的情况在后续实施例中进行展开说明，隔垫层的折射率与柱透镜的折射率的关系本技术中未作具体限定；且隔垫层3沿着x轴方向的尺寸与柱透镜阵列2沿着x轴方向的尺寸相等，以保证隔垫层3覆盖柱透镜阵列2的每个透镜；以保证来自显示单元1的光线可以顺利穿过隔垫层3发散至柱透镜阵列2中，在上述过程中不会出现光线损耗，进一步的，为了保证透光性，优选的隔垫层3由透明材料制成，示例性的，隔垫层3可以由无机玻璃、有机玻璃或者其他树脂，优选的，采用pmma树脂制成，综上，本实施例中的隔垫层3不仅限于由上述材料制成，只要与柱透镜阵列2折射率相等的材料均适用于本实施例中，均属于本技术的保护范围。
[0083]
其中，所述显示单元1包括多个像素岛，示例性的，显示单元1中包括： 1880
×
540个像素岛，每个像素岛的尺寸为154.11μm
×
154.11μm；在一个优选的实施例中，每个像素岛包括多个子像素8，具体的，如图1所示，本实施例在x方向上增加了像素数量，进而增加了显示装置在x轴方向的分辨率，以使得增加的分辨率与损失的分辨率相互抵消，从而保证3d显示装置在x轴方向的分辨率保证平衡；在另一个优选的实施例中，每个所述像素岛与所述柱透镜阵列2中至少两个柱透镜相对应，如图2-图8所示，每个像素岛可以与两个柱透镜相对应，或者与三个柱透镜相对应，或者与四个柱透镜相对应，本实施例中未对与每个像素岛对应的柱透镜数量进行限定；进一步的，每个所述柱透镜在调制方向覆盖的多个子像素8为间隔设置，以使得每相邻两个子像素8之间的间隙9被同一个所述像素岛内其他子像素8发出的光线所穿插，以使得同一个像素岛内多个子像素8发出的光线可以穿插互补，从而实现像素岛连续发光，进而保证可视空间连续性，有效避免出现摩尔纹。
[0084]
具体的，以每个所述像素岛与所述柱透镜阵列2中两个柱透镜相对应为例进行举例说明，如图4和图5所示，当第一柱透镜所对应的多个子像素8 的位置与第二柱透镜所对应的多个子像素8的位置完全相同时，也就说，两个柱透镜对应的子像素8为重复单元，每相邻两个子像素8之间的间隙9将无法同一个所述像素岛内其他子像素8发出的光线所穿插，从而导致像素岛无法连续发光，进而使得当上述间隙9投影到空间对应位置时将会看到“黑
区”，从而出现摩尔纹，影响显示效果；为了解决上述技术问题，本实施例采用了如图2和图3的设计，即每个所述柱透镜在调制方向覆盖的多个子像素8为间隔设置，也就说，两个柱透镜对应的子像素8为非重复单元，具体的，如图3所示，第一柱透镜对应的是第一子像素8、第三子像素8、第五子像素8、第七子像素8、第九子像素8以及第十一子像素8，而第二柱透镜对应的则是第二子像素8、第四子像素8、第六子像素8、第八子像素8以及第十子像素8，也就是说将第二柱透镜所对应的多个子像素8与第一柱透镜所对应的多个子像素8进行重合时，将构成连续的子像素8排列，进行构成完整的像素岛；进而使得当进行发光操作时，每相邻两个子像素8之间的间隙9被同一个所述像素岛内其他子像素8发出的光线所穿插，以使得同一个像素岛内多个子像素8发出的光线可以穿插互补，从而实现像素岛连续发光，进而保证可视空间连续性，有效避免出现摩尔纹。
[0085]
在上述实施例的基础上，为了避免出现重复单元，在本实施例中所述柱透镜的数量与每个所述像素岛内子像素8的数量之间不存在公约数，示例性的，当m＝2时，子像素8的个数n可以选定3、5、7、9、11、13、15
……
，具体的，如图6所示，m＝2，n＝3时，第一柱透镜与第一子像素8和第三子像素8相对应，第二柱透镜与第二子像素8相对应，此时，像素在x轴方向的开口率为1/m,也就是说50％；在另一个具体的实施例中，当m＝3时，则n可取4、5、7、8、10、11、13、14
……
，示例性的，当m＝3，n＝5时，柱透镜与子像素8如图7所示排布设置，此时，像素在x轴方向的开口率为33.33％；同理的，当m＝4时，则n可取5、7、9、11、13、15
……
，示例性的，当m＝4， n＝5时，柱透镜与子像素8如图8所示排布设置，此时，像素在x轴方向的开口率为25％；由图6、图7以及图8可以看出，每个柱透镜对应的柱透镜数量越多，则对应的像素开口率越低，而为了保证显示产品具有较大的开口率，优选的，采用每个像素岛与两个柱透镜相对应的方案。
[0086]
在一个优选的实施例中，当打开像素岛内所有子像素8并给予同一个灰阶时，示例性的，灰阶值为20时，此时3d显示装置则为2d显示，此时将每个所述像素岛内所有子像素8开口间隔的总和设计为与其相对应的柱透镜之间间距的总和相等，从而保证像素出光亮度不变，并且视角连续；具体如图11所示，与没有柱透镜阵列2的显示装置相比较，本实施例的3d显示装置在2d显示下，其显示效果与没有柱透镜阵列2的显示装置显示效果相同。
[0087]
下面以如图9所示厂外3d显示装置以及如图10所示厂内3d显示装置为例对3d显示装置的以下三个参数进行优化，具体的包括：柱透镜间隔d、柱透镜的放置高度t以及柱透镜的曲率半径r，也即柱透镜的焦距f。
[0088]
具体的，如图9所示，在厂外3d显示装置中平坦层4设置在隔垫层3 远离显示单元1的一侧，柱透镜阵列2设置于隔垫层3的外侧，最外侧通过封装层10进行保护，其中，柱透镜阵列2的折射率n1为1.61、平坦层4 的折射率n2为1.41；而如图10所示，在厂内3d显示装置中柱透镜阵列2 设置在隔垫层3远离显示单元1的一侧，平坦层4设置于隔垫层3的外侧，具体的，柱透镜阵列2的折射率n1为1.55、平坦层4的折射率n2为1.42；其中，每相邻两个透镜未非连续的，存在间隙s，示例性的，s设计为4mm；需要说明的是，本实施例中厂内3d显示装置中的间隙s对后续参数的优化并无影响，给出两个实施例是为了便于对常用的两个3d显示装置分别进行参数优化，以更便于制作。
[0089]
其中，所述柱透镜阵列2中透镜间隔尺寸如下：
[0090][0091]
其中，d为透镜间隔；p为像素岛间隔；m为每个像素岛对应的柱透镜数量。在本一个具体的实施例中，当取定像素岛的间距p＝154.11μm，柱透镜数量为两个时，对应计算出每相邻两个柱透镜之间的间隔d为77.055m。
[0092]
下面对柱透镜的放置高度t进行优化：
[0093]
放置高度的设计需要考虑单视点出光角，理论上出光角越小，视点密集度越高，运动视差连续性则对应的就越好，同时还要结合实际工艺选取较为合理的放置高度，具体设计如下：
[0094]
如图9和图10所示，定义放置高度t为柱透镜阵列2下表面到像素出光面的距离，它将影响单视点出光的发散角θ(如图3中的θ)，具体关系式为：
[0095][0096]
式中，ppixel为每个子像素8的开口宽度；n为隔垫层3的折射率；由 (2)式可以看出，在子像素8开口宽度ppixel一定的情况下，放置高度t 越大单视点出光的发散角θ就越小，从而视点在空间分布的密集度就越大，运动视差连续性就越好，但放置高度过高会导致器件厚重，同时也会导致3d 可视空间变远，所以放置高度设计应在满足视点密集度需求下取最小值。当单视点出光角≤1.125
°
(通过20个观测者对视点连续性的主观评价获得) 时，人眼运动观看时，察觉不出图像跳动，因此需要θ≤1.125
°
，带入到 (2)式得到：
[0097][0098]
目前g2.5工艺极限下一个像素岛内能设计出11个子像素8，已知像素岛pitch p＝154.11μm，所以一个子像素8的pitch为14.01μm，由于一个像素岛对应两个柱镜方案的x方向开口率为50％，所以子像素8开口宽度 ppixel＝7.005μm，隔垫层3的折射率n＝1.5，将其带入到(3)式中，得到 t≥535μm；由此可知在制作放置高度时应尽量设计在t＝535μm附近。
[0099]
如图9和图10所示，柱透镜放置高度为隔垫层3与各膜层厚度的加和，其中包括：封装层10厚度、隔垫层3与显示单元1贴合的胶层厚度、柱透镜阵列2与隔垫层3贴合的胶层厚度等，根据实际工艺条件选取，选取厂外制作柱透镜模型(图9)的放置高度为540μm、选取厂内柱透镜阵列2模型 (图10)的放置高度为565μm。
[0100]
下面对柱透镜的焦距f进行优化
[0101]
结合前面设计出的柱透镜间隔d＝77.055μm以及放置高度t＝540μm(厂外)、t＝565μm(厂内)，下面分别根据厂外和厂内两种工艺条件进行曲率半径r的优化设计；再根据焦距与曲率半径计算关系：f＝r/(n1-n2)，可计算出柱透镜的焦距f。
[0102]
①
厂外曲率半径r优化(厂外工艺材料n1＝1.61、n2＝1.41)
[0103]
首先按照理想透镜焦面设计(像素发光面位于透镜的焦面上)，得到 r＝(n1-n2)t/n＝72μm，按照理想透镜计算得到的理论曲率半径进行光学软件建模仿真，得到每个子像素8的出光角谱。下面以m＝2,n＝11时，与第二柱透镜中心对应的第六像素经过上方两个柱透镜的出光角谱进行举例说明，其他子像素8经过上方柱透镜的出光角谱可以通过建模仿
真过程得到，具体过程相同，在此不做过多赘述；如图12示出了是其在曲率半径r为72μm 的出光角谱，从图中可以发现，中间视角得到的子像素8出光角谱比较准直，而边缘视角得到的子像素8出光角谱比较发散；而如图13示出了当曲率半径r＝100μm时，第六像素经过上方两个柱透镜的出光角谱，以及如图14示出了当曲率半径r＝140μm时，第六像素经过上方两个柱透镜的出光角谱；根据图12-图14比较可以发现，随着曲率半径r的逐渐增大可以发现子像素 8出光角谱边缘逐渐准直，而中间逐渐发散；并且可以看出在不同的曲率半径下子像素8的出光角谱均不同，由此所得到的可视空间串扰分布亦是不一样的；因此，本实施例通过下面的计算过程，得到各个曲率半径下所对应可视空间串扰分布情况。
[0104]
获得每个子像素8在各个曲率半径下的空间角谱能量分布；
[0105]
具体的，通过图12-图14所示，通过前述实施例可以确定出每个子像素 8在各个曲率半径下的出光角度和相应的光亮度值，将其作为数据库进行存储，称作角谱数据库。当需要时仅进行如下调用。
[0106]
分别确定左眼所视范围内和右眼所视范围内相对每个像素岛的夹角范围，由角谱数据库来调取对应的各个像素岛内的子像素8并将上述子像素8 开启，其余子像素8关闭。
[0107]
具体的，首先通过人眼追踪系统确定两眼在空间上的坐标，并通过坐标确定出人眼相对各个像素岛的角度，通过角谱数据库调取子像素8，具体的，确定出左眼所视范围内相对各个像素岛的角度范围，并通过角谱数据库调取相应的子像素8，从而开启上述子像素8，关闭其他子像素8；与此同时，确定出右眼所视范围内相对各个像素岛的角度范围，并通过角谱数据库调取相应的子像素8；示例性的，人眼追踪系统的位置精度
±
0.5
°
，延迟时间
±ꢀ
100ms，头部移动速度65mm/s，通过上述数据计算出左眼相对像素岛的角度范围值；与此同时，通过上述数据计算出右眼相对像素岛的角度范围值，从而确定该角度范围值内的子像素8均被右眼所看到，从而将该部分子像素8 开启，其余子像素8关闭；再通过角谱数据库调取所开启的子像素8相应的亮度值并计算出整个可视空间的串扰分布。
[0108]
在一个具体的实施例中，整个可视空间的串扰分布如下：
[0109]
左眼串扰＝e左看右/e左看左
[0110]
右眼串扰＝e右看左/e右看右
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0111]
也就是说，左眼串扰分布值为左眼接收到来自右眼所视范围内子像素8 发出的相对亮度值之和与左眼接收到来自左眼所视范围内子像素8发出的相对亮度值之和的比值；右眼串扰分布值为右眼接收到来自左眼所视范围内子像素8发出的相对亮度值之和与右眼接收到来自右眼所视范围内子像素8发出的相对亮度值之和的比值。
[0112]
具体的，通过设置于左眼上的探测器接收到来自右眼所视范围内子像素 8发出的相对亮度值，将接收到的子像素8相对亮度值进行加和作为分子；将左眼探测器接收到来自左眼所视范围内子像素8发出的相对亮度值，将接收到的子像素8相对亮度值进行加和作为分母。两者比值即可确定出左眼串扰值；同理的，通过设置于右眼上的探测器接收到来自左眼所视范围内子像素8发出的相对亮度值，将接收到的子像素8相对亮度值进行加和作为分子；将右眼探测器接收到来自右眼所视范围内子像素8发出的相对亮度值，将接收到的子像素8相对亮度值进行加和作为分母。两者比值即可确定出右眼串扰值；综上所述，确定出整个可视空间的串扰分布值。
[0113]
如图15示出了曲率半径r＝72μm所对应的可视空间串扰分布；如图16 示出了曲率
半径r＝100μm所对应的可视空间串扰分布；如图17示出了曲率半径r＝140μm所对应的可视空间串扰分布；其中由外向内的等高线分别为 10％串扰边界、3％串扰边界、0％串扰边界。根据串扰＜10％的3d标准，将图 16所示的10％以内串扰进行提取，得到如图18所示的小于10％串扰的可视空间分布，另外，图18仅示意了曲率半径r＝100μm的情况，对于其他曲率半径的可视空间我们把近限(可视空间的最近界限)、远限(可视空间的最远界限)、以及最佳观看面(500mm)的宽度进行提取并绘制成如图19所示的随曲率半径变化关系图，根据产品的使用需求(本项目产品目标是monitor，观看距离需要覆盖500～800mm，横向视角尽量大)。若保证视角大于
±
45
°
，需保证曲率半径r＞90μm；若保证远限大于1000mm，需保证曲率半径r＜112 μm，其中，考虑到柱透镜阵列2工艺容差以及后面所要提到的人眼追踪系统的精度，取中间值r＝100μm，对应的计算出焦距f＝500μm，得到的10％以内串扰可视空间就是图18所示的结果，其中，观看距离为430～1280mm，在500mm最佳观看距离处的横向可移动范围为-555mm～555mm，换算为视角为
±
48
°
。
[0114]
②
厂内曲率半径r优化(厂内工艺材料n1＝1.55、n2＝1.42)
[0115]
同样按照理想透镜焦面设计(像素发光面位于透镜的焦面上)，得到 r＝(n1-n2)t/n＝49μm，按照理想透镜计算得到的理论曲率半径进行光学软件建模仿真，得到每个子像素8的出光角谱；下面以m＝2,n＝11时，与第一柱透镜边缘处对应的第十一子像素8经过上方各个柱透镜的出光角谱进行举例说明，其他子像素8经过上方柱透镜的出光角谱可以通过建模仿真过程得到，具体过程相同，在此不做过多赘述；如图20示出了是其在曲率半径r 为50μm的出光角谱，从图中可以发现，中间视角得到的子像素8出光角谱比较准直，而边缘视角得到的子像素8出光角谱比较发散；而如图21示出了当曲率半径r＝74μm时，第十一像素经过上方各个柱透镜的出光角谱，以及如图22示出了当曲率半径r＝110μm时，第十一像素经过上方各个柱透镜的出光角谱，根据图20-图22比较可以发现，随着曲率半径r的逐渐增大可以发现子像素8出光角谱边缘逐渐准直，而中间逐渐发散；并且可以看出在不同的曲率半径下子像素8的出光角谱均不同，由此所得到的可视空间串扰分布亦是不一样的；因此，通过上述实施例的计算过程得到各个曲率半径下所对应可视空间串扰分布情况，具体计算过程与上述实施例相同，在此不做过多赘述。
[0116]
如图23示出了曲率半径r＝50μm所对应的可视空间串扰分布；如图24 示出了曲率半径r＝74μm所对应的可视空间串扰分布；如图25示出了曲率半径r＝110μm所对应的可视空间串扰分布；其中由外向内的等高线分别为 10％串扰边界、3％串扰边界、0％串扰边界。根据串扰＜10％的3d标准，将图 24所示的10％以内串扰进行提取，得到如图26所示的小于10％串扰的可视空间分布；其中，图26只示意了曲率半径r＝74μm的情况，对于其他曲率半径的可视空间我们把近限(可视空间的最近界限)、远限(可视空间的最远界限)、以及最佳观看面(500mm)的宽度进行提取并绘制成如图27所示的随曲率半径变化关系图，根据产品的使用需求(本项目产品目标是monitor，观看距离需要覆盖500～800mm，横向视角尽量大)，若保证视角大于
±
45
°
，需保证曲率半径r＞66μm；若保证远限大于1000mm，需保证曲率半径r＜82 μm，考虑到柱透镜阵列2工艺容差以及后面所要提到的人眼追踪系统，取中间值r＝74μm，对应的计算出焦距f＝569.2μm，得到的10％以内串扰可视空间就是图23所示的结果，其中，观看距离为430～1280mm，在500mm最佳观看距离处的横向可移动范围为-575mm～575mm，换算为视角为
±
49
°
。
[0117]
如图23-图25所示，如果用户想要利用本实施例中的厂内3d显示装置，在低串扰的前提下在大角度下进行观测时，则对应的应将厂内3d显示装置的曲率半径设置在110μm左右；同理的，如果用户想要利用本实施例中的厂内3d显示装置，在低串扰的前提下在较远的观看距离下进行观测时，则对应的应将厂内3d显示装置的曲率半径设置在50μm左右；同理的，如图 15-图17所示，如果用户想要利用本实施例中的厂外3d显示装置，在低串扰的前提下在大角度下进行观测时，则对应的应将厂外3d显示装置的曲率半径设置在140μm左右；同理的，如果用户想要利用本实施例中的厂外3d 显示装置，在低串扰的前提下在较远的观看距离下进行观测时，则对应的应将厂外3d显示装置的曲率半径设置在72μm左右。
[0118]
综上所述，在本实施例中采用固定lens结构，此时由于lens焦距不可切变，因此在不同的观看位置lens的焦距都是固定的。经过优化后得到的可视空间串扰分布如图24所示，图中由外向内的等高线分别为10％串扰边界、3％串扰边界、0％串扰边界，各个边界所包含的可视空间大小(横纵坐标表示) 如下表所示。
[0119][0120]
实施例二
[0121]
与实施例一提供的3d显示装置相比，本实施例提出的3d显示装置具有以下区别：
[0122]
由上述实施例中可视空间串扰分布数据可以看出，零串扰的可视空间相对较小；为了实现在降低可视空间内的3d串扰分布的同时，可以获得更大的低串扰可视空间，本实施例将柱透镜阵列2设置为可变焦设计，下面以厂内3d显示装置进行举例说明；
[0123]
在一个具体的实施例中，采用全屏一致变焦优化设计，具体是指柱透镜阵列2中每个透镜的焦距同时发生变化，且每个透镜的焦距相同；当人从位置1移动至位置2时，对应的柱透镜阵列2的焦距从f1变为f2。
[0124]
下面对柱透镜阵列2的焦距具体数值进行优化：
[0125]
首先，根据上述实施例中计算可视空间串扰分布步骤相同，确定不同焦距下的每个子像素8的出光角谱能量分布；具体的，如图28示出，在焦距为385μm下，其中一个子像素8经过上方各个柱透镜的出光角谱；如图29 示出，在焦距为570μm下，其中一个子像素8经过上方各个柱透镜的出光角谱；如图30示出，在焦距为845μm下，其中一个子像素8经过上方各个柱透镜的出光角谱；从图28和图30可以看出，在焦距较小时，得到的子像素8出光角谱中心视角相对准直大视角相对发散，而将焦距f逐渐增大，其子像素8出光角谱大视角逐渐准直，而中心逐渐发散；因此得到的各个曲率半径的串扰分布才会不同。利用前面设计所得到的各个曲率半径下的可视空间串扰分布数据(图23、图24、图25只是数据库的一小部分)，提取空间位置串扰最小时相应的曲率半径/焦距并记录此位置相应的最小串扰值，从而建立出如图31所示的焦距随可视空间分布的数据库和图32所示的串扰随可视空间分布数据。
[0126]
根据两眼在空间上的坐标来换算眉心坐标，然后利用眉心坐标调用图31 中的数据库所对应的透镜焦距即可实现图32所示的可视空间串扰分布效果。；
[0127]
综上所述，本实施例首先通过人眼追踪系统确定出人眼位置坐标，之后在图31中查找出通过该坐标位置所对应的最小串扰的相应lens焦距，并将柱透镜阵列2的焦距按照该数据进行实时调节，以保证人眼处于可视空间任意位置都能观看到最优角谱，从而使得3d串扰量大幅度减小。
[0128]
同时，图32中由外向内的等高线分别为10％串扰边界、3％串扰边界、0％串扰边界，各个边界所包含的可视空间大小数据如下表所示，与实施例一提供的数据进行比较可以看出，本实施例通过利用变焦柱透镜阵列2设计其变焦规格，可以明显降低可视空间3d串扰分布，实现低串扰可视空间的增大。
[0129][0130]
在另一个具体的实施例中，为了更为准确的确定各个像素岛对应的出光最优角谱，进而使得可视空间的串扰分布进一步减小，低串扰的可视空间进一步增大，本实施采用分区域变焦设计，具体的，将显示单元1划分为如图 30所示出的多个区域，分别对每个区域进行变焦设计，其中，多个区域的焦距可以相同或者不同，为了理解方便，以下以划分为10个区域进行举例说明。
[0131]
按照如图33所示的屏幕区域划分，再根据已知的每个子像素8在各个焦距下的空间角谱能量分布，分别对各个区域的可视空间内选择最优角谱并进行可视空间串扰分布计算，将最优可视空间下的所对应的透镜焦距建立成数据库，示例性的，如图34为第一分区对应的数据库；图35为第二分区对应的数据库，以此类推如图36-43分别第三分区至第十分区对应的数据库；之后利用人眼追踪系统调用图第一分区至第十分区中的数据库，可得到如图 44所示的可视空间串扰分布。
[0132]
图44中由外向内的等高线分别为10％串扰边界、3％串扰边界、0％串扰边界，各个边界所包含的可视空间大小数据如下表所示，通过将该表汇总数据与全屏一致变焦设计对应的数据表进行比较可以看出，通过分区域变焦设计，可以进一步降低可视空间3d串扰分布，实现低串扰可视空间的增大。但由于本实施例采用的是13.3寸的小屏幕，导致增益效果不明显，如果采用更大尺寸的屏幕，例如tv产品，其增益效果会明显的体现出来。
[0133][0134]
为了实现上述变焦过程，本实施例中的3d显示装置可以采用申请号为： 201610390794.6的显示装置，或者其他可以实现透镜焦距变化的显示装置，由于该结构均为现有技术，故不在此做过多赘述，并且，本实施例中未对显示装置进行限定，只要具有变焦功能的显示装置均适用于本实施例中，均属于本实施例的保护范围。
[0135]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，若干个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0136]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0137]
而且，术语“包括”、“包含”和“具有”以及他们的任何变形或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0138]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0139]
以上仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改和变化对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。