使用全色彩立體圖的立體雙調製器顯示裝置的製作方法

2023-12-11 12:11:27 2

專利名稱：使用全色彩立體圖的立體雙調製器顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及包括諸如發光二極體(LED)的固態照明裝置的背光顯示器。特定實施例提供了用於顯示立體或三維(3D)圖像的系統和方法。
背景技術：
可通過將不同圖像呈現給觀看者的左眼和右眼來生成3D視覺效果。左眼圖像和右眼圖像中的每個表示同一場景或對象的不同透視圖。觀看者的大腦組合和理解左眼圖像和右眼圖像，以感知具有立體感效應(illusion of depth)的單個3D圖像。在顯示器上創建3D視覺效果的一個方法是向觀看者提供光譜過濾的光，使得向左眼呈現第一光譜帶集合中的光(提供左眼圖像)並且向右眼提供互補的第二光譜帶集合中的光(提供右眼圖像)。觀看者佩戴光譜過濾眼鏡以觀看光譜分離的左眼圖像和右眼圖像。眼鏡具有左眼過濾器，該左眼過濾器允許第一光譜帶集合中的光通過，並且基本上阻擋不在第一光譜帶集合中的所有光。眼鏡還具有右眼濾光器，該右眼濾光器允許第二光譜帶集合中的光通過，而基本上阻擋不在第二光譜帶中的所有光。顯示可在顯示左眼圖像與右眼圖像之間交替，使得左眼圖像和右眼圖像時間復用。圖IA圖示可用於顯示左眼圖像和右眼圖像的紅、綠和藍(R、G、B)的兩個互補集合。圖IA圖示根據具有包括光譜帶Rl、Gl和 Bl的第一集合11 (其可用作左眼光譜帶)的光譜成分的光的波長的強度，以及根據具有包括光譜帶R2、G2和B2的第二集合13 (其可用作右眼光譜帶)的光譜成分的光的波長的強度。光譜過濾已應用於投影顯示器。以下專利申請中描述了使用光譜過濾的投影顯示器的一些示例2008年11月20日公布的並且名稱為「SPECTRAL SEPARATION FILTERS FOR 3D STEREOSCOPICD-CINEMA PRESENTATION」的美國專利申請公布第 US2008/(^84982 號；以及 2008 年 11 月 13 日公布的並且名稱為 「METHOD AND SYSTEM FOR SHAPED GLASSES AND VIEWING 3D GLASSES」的美國專利申請公布第US2008/0278807號。光譜過濾也已應用到背光顯示器。以下專利申請中描述了使用光譜過濾的背光顯示器的一些示例2007年8月16日公布的並且名稱為「MULTI-FUNCTIONAL ACTIVE MATRIX LIQUID CRYSTAL DISPLAYS」的美國專利申請公布第 US2007/0188711 號；2008 年 4 月 M 日公布的並且名稱為「LED ILLUMIANTI0N FILTERS」的美國專利申請公布第2008/00945 號； 以及2009年4月 2 日公布的並且名稱為「FULL-COLOR ANALYPH THREE-DIMENSION DISPLAY」 的美國專利申請第2009/0085912號。一種雙調製顯示器具有光源調製層和顯示調製層，光源調製層包括光源陣列(例如，固態照明裝置，例如LED)，顯示調製層包括像素陣列(例如，LCD像素)。光源可被驅動以對導向顯示調製層的光的強度進行空間調製。顯示調製層像素可被驅動以對穿過像素的光的量進行空間調製。在以下專利中描述了雙調製顯示器的一些示例2005年5月10日頒發的並且名稱為「HIGH DYNAMIC RANGE DISPLAY DEVICES」的美國專利第6891672號； 2008年7月22日頒發的並且名稱為「HIGH DYNAMICRANGE DISPLAY DEVICES」的美國專利第7403332號；以及2008年7月31日公布的並且名稱為「RAPID IMAGE RENDERING ON DUAL-MODULATOR DISPLAYS」的美國專利申請公布第2008/0180466號，其全部為了所有目的而合併於此。對提供用於顯示3D圖像的替代的方法和系統存在普遍的期望。

發明內容
本發明的一個方面提供了一種用於顯示3D圖像數據的顯示系統。圖像數據包括左眼圖像數據和右眼圖像數據。顯示系統具有如下顯示器，該顯示器包括光源調製層和顯示調製層。光源調製層包括第一組多個光源和第二組多個光源，第一組多個光源能夠操作以提供用於顯示左眼圖像數據的空間調製的光，第二組多個光源能夠操作以提供用於顯示右眼圖像數據的空間調製的光。顯示調製層包括多個像素，多個像素能夠操作以對從光源調製層接收到的光進行空間調製。第一組多個光源被配置為提供具有第一光譜成分的光， 以及第二組多個光源被配置為提供具有第二光譜成分的光，其中第二光譜成分與第一光譜成分互補。第一組多個光源和第二組多個光源能夠操作以按照時間復用的方式依次提供用於顯示左眼圖像數據的空間調製的光和用於顯示右眼圖像數據的空間調製的光。顯示系統還具有控制器，該控制器被配置成執行本發明的方法。控制器被配置為 確定第一組多個光源調製器控制值，其用於至少部分地根據左眼圖像數據來驅動第一組多個光源；確定第二組多個光源調製器控制值，其用於至少部分地根據右眼圖像數據來驅動第二組多個光源；確定第一組多個顯示調製層控制值，其用於至少部分地根據左眼圖像數據來驅動顯示調製層像素；以及確定第二組多個顯示調製層控制值，其用於至少部分地根據右眼圖像數據來驅動顯示調製層像素。控制器還被配置為至少部分地根據第一組多個光源調製器控制值，來確定在顯示調製層上從光源調製層的第一組多個光源接收到的光的第一有效亮度模式；以及至少部分地根據第二組多個光源調製器控制值，來確定在顯示調製層上從光源調製層的第二組多個光源接收到的光的第二有效亮度模式。控制器還被配置為至少部分地根據第一有效亮度模式和左眼圖像數據，來確定第一組多個顯示調製層控制值；以及至少部分地根據第二有效亮度模式和右眼圖像數據，來確定第二組多個顯示調製層控制值。通過參考附圖以及研究下面的詳細描述，除了上述例示性方面和實施例之外，其它方面和實施例也將變得明顯。


在圖示了非限制性的實施例的附圖中圖IA是圖示用於顯示左眼圖像和右眼圖像的光的互補RGB光譜帶的兩個集合的圖；圖IB是圖示穿過顯示調製層濾色器的寬帶光的RGB光譜帶的圖，其被示出為疊加
6在用於顯示左眼圖像和右眼圖像的光的互補RGB光譜帶的兩個集合上；圖2示意性地圖示根據示例實施例的可用來顯示3D圖像的顯示系統；圖3是根據一個示例實施例的方法的流程圖；圖4A和圖4B圖示對象的左眼圖像和右眼圖像，其中，圖像被示出為疊加在用於顯示對象的光源調製層的一部分上；圖5是根據另一示例實施例的方法的流程圖；圖6是根據又一示例實施例的方法的流程圖；圖7A圖示要以3D顯示的照明對象；圖7B和圖7C圖示分別由觀看者的左眼和右眼看到的圖7A的照明對象；圖8圖示被分割成區間的幀周期，在該區間內，可根據特定的實施例來顯示左眼圖像和右眼圖像；以及圖9示意性地示出根據另一示例實施例的可用來顯示3D圖像的顯示系統。
具體實施例方式貫穿下面的說明，提出了具體的細節，以向本領域中的普通技術人員提供更透徹的理解。然而，可能沒有詳細示出或描述公知的部件，以避免不必要地使本公開模糊。因此， 說明書和附圖被視為說明性意義上的，而不是限制性意義上的。圖2圖示根據特定實施例的雙調製顯示系統20。顯示系統20可被配置為執行本發明的方法。可以以用於根據3D圖像數據23A顯示3D圖像的3D顯示模式來操作顯示系統20。圖像數據23A包括左眼圖像數據23Al和右眼圖像數據23AK。在一些實施例中，也可以以用於根據2D圖像數據2 顯示非3D (即2D)圖像的二維QD)顯示模式來操作顯示系統20。顯示系統20包括顯示器21。顯示器21可包括高亮度和/或高動態範圍(HDR)顯示器。在圖示的實施例中，顯示器21包括雙調製顯示器，該雙調製顯示器具有光源調製層 21A和顯示調製層21B。顯示系統20包括控制器22，該控制器22可包括中央處理單元(CPU)、一個或更多個微處理器、一個或更多個現場可編程門陣列(FPGA)、一個或更多個圖形處理單元(GPU)、 一個或更多個數位訊號處理器(DSP)、或其任意組合、或者包括能夠如本文中所描述地起作用的硬體和/或軟體的任何其它合適的處理單元(多個處理單元)。控制器22對輸入圖像數據23A或2 進行處理，以生成用於驅動光源調製層21A的光源調製器控制值25A、和用於驅動顯示調製層2IB的顯示調製器控制值25B。光源調製層21A包括光源19的矩陣。在圖2圖示的實施例中，將光源19布置為光源1\、19κ的對17。對17內的光源1\、19κ可接近地間隔開。光源19 (包括光源1\、19κ) 中的每個可包括固態照明裝置，例如LED。在這樣的實施例中，提供到光源調製層21A的控制值25A包括LED驅動值。控制值25A可為數字LED驅動值或模擬LED驅動值(例如驅動電流)或脈衝寬度調製(PWM)信號等。當顯示系統20以3D顯示模式操作時，控制值25A 包括 控制值25Al，其用於驅動LEDlA以提供用於顯示左眼圖像的空間調製的光；以及 控制值25AK，其用於驅動LED19K以提供用於顯示右眼圖像的空間調製的光。
光源調製層21A的光源19可提供如下光，該光具有定義合適色域(colour gamut) 的主顏色集合中的互補光譜帶，例如，紅、綠和藍可見光光譜。在圖2圖示的實施例中，由圖 IA和圖IB可看出，由LED 19l提供的光的光譜成分可包括光譜帶Rl、Gl和Bl的第一集合 11 (左眼光譜帶)，而LED 19e提供的光的光譜成分可包括光譜帶R2、G2和B2的第二集合 13(右眼光譜帶)。可使用其它的光譜帶互補集合來提供光譜分離的左眼圖像和右眼圖像。 例如，在一些實施例中，集合11、13之一或兩者可包括紅、綠和/或藍可見光光譜中的多於一個的帶。集合11、13中的任一個可被分配為左眼光譜帶，而剩餘的集合被分配為右眼光譜帶。可以以下面方式中的一個或更多個，包括其組合，來提供由光源調製層21A提供的光的互補光譜帶 可設置如下光源19 (例如LED 1\、19κ)，其發射具有在期望光譜範圍內的不同光波長的光譜成分的光。 可為光源19(例如LED 19LU9E)設置光譜過濾器，以允許期望光譜帶的透射並且阻擋其它光譜帶的透射。在特定的實施例中，可在光譜過濾器與LED光源之間設置平行光管(collimator)，該平行光管使光平行(collimate)，使得光以垂直於過濾器的角入射在光譜過濾器上。 光源19可包括具有紅LED、綠LED和藍LED的三色LED，其通常封裝在單個殼體中。LED 1\、19κ中的每個可包括三色LED。 可取代LED 1\、19κ來設置各種配置的LED。例如，各自發射期望光譜帶(例如，如圖IA和1BK*&R1、R2、G1、G2、B1*B2)中的光的多個LED可被設置為光源調製層21A的光源19。這樣的LED可分開地收納，或者可以以光譜帶的各種排列之一對這樣的 LED進行分組和/或將這樣的LED封裝在LED殼體內。這樣的排列例如可包括(a) Rl 禾口 R2 ；Gl 禾口 G2 ；Bl 禾口 B2 ；(b)Rl、Gl 禾口 Bl ;R2、G2 禾口 B2 ；(c)Rl、R2、Bl、B2、Gl 禾口 G2 ；(d)等等 可將驅動信號應用到光源19，以調整和/或移位由光源發射的光的光譜成分。 例如，LED集合可被設置為光源調製層21A的光源19，以及可通過控制應用到LED的驅動信號(例如，通過調節供電電壓等)來移位由每個LED提供的光的光譜成分。可以以一種方式驅動LED 19以提供左眼光譜帶中的光，而可以以另一種方式驅動LED 19以提供右眼光譜帶中的光。在一些實施例中，可以以這樣的方式驅動光源，從而將發射的光的光譜成分移位，而也不會顯著地改變發射的光的亮度。可通過將不同的控制值應用到每個LED 1 ，來單獨地控制由LED 1 中的每個發射的光的強度。同樣地，可通過將不同的控制值25AK應用到每個LED 19κ，來單獨地控制由LED 19κ中的每個發射的光的強度。在圖2示出的實施例中，顯示調製層21Β包括像素18的陣列。像素18被控制為對經過顯示調製層21Β透射的光的量進行空間調製。在某些實施例中，像素18可包括IXD 像素。在這樣的實施例中，提供到顯示調製層21Β的控制值25Β可包括對應的IXD像素驅動值。LCD像素驅動值可為數字驅動值或模擬驅動值。
每個像素18可被細分成與不同顏色相關聯的多個亞像素。例如，像素18可被細分成分別與集成到顯示調製層21B中的紅、綠和藍濾色器相關聯的三個紅、綠和藍(R、G、B) 亞像素。根據特定的實施例，顯示調製層21B的紅、綠和藍濾色器為足夠「寬帶的」，以允許左眼光譜帶和右眼光譜帶中的光的足夠部分穿過過濾器，從而為左眼圖像和右眼圖像提供足夠的光。例如，圖IB示出了曲線15 (由虛線表示)，該曲線15圖示根據已穿過集成到顯示調製層21B的紅、綠和藍濾色器的寬帶光(例如，具有可見光光譜中的寬範圍波長的白光)的光譜成分的波長的強度。曲線15被示出為疊加在可用於顯示左眼圖像和右眼圖像的紅、綠和藍光譜帶的兩個互補集合11、13(類似於圖IA中示出的那些)上。由圖IB可看出，穿過顯示調製層濾色器的光包括寬帶光譜成分R、G、B。寬帶光譜成分R、G、B中的每個分別包括左眼光譜帶和右眼光譜帶中的光譜成分R1、R2 ；G1、G2和B1、B2。同樣地，顯示調製層濾色器允許用於顯示左眼圖像和右眼圖像的基本上全部R、G、B光譜成分的透射。為了觀看光譜分離的左眼圖像和右眼圖像，觀看者佩戴具有左眼過濾器1 和右眼過濾器1 的一副眼鏡17 (參見圖2)。左眼光譜帶中的光穿過左眼過濾器16〃但是被右眼過濾器16κ阻擋。同樣地，右眼光譜帶中的光穿過右眼過濾器16κ，但是被左眼過濾器風阻擋。因此，光譜分離的左眼圖像和右眼圖像分別僅被左眼和右眼感知。控制器22可實現根據本發明的實施例的方法。控制器22可對圖像數據23執行一系列操作。這樣的操作序列例如可由軟體、可配置的或硬連線的邏輯電路、或其組合來提供。在圖2圖示的實施例中，控制器22執行的操作序列可由軟體功能27來提供。軟體功能27可存儲在程序存儲器沈中，但是這不是必需的，以及軟體功能27可存儲在控制器22 之內的或控制器22可訪問的其它合適的存儲器位置中。圖3圖示根據一個實施例的處理和顯示3D圖像數據的方法100。方法100可由用於雙調製顯示器21的顯示的顯示系統20來實現(圖2)。方法100也可由其它合適的圖像處理硬體和/或軟體來實現。圖示的方法100表示用於處理和顯示3D圖像數據23Α的單個幀的方法。可重複方法100以處理和/或顯示圖像數據23Α的多個幀。方法100以接收3D圖像數據23Α的幀而開始。圖像數據23Α的幀包括在框101從圖像數據23Α提取的左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK。在框104A和104B，左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK用來確定用於光源調製層21A的適當的控制值25A(例如， LED驅動值)。根據左眼圖像數據23Al，在框104A確定用於驅動光源調製層21A的LED1\ 的控制值25Al。根據右眼圖像數據23AK，在框104B確定用於驅動光源調製層21A的LED 19E 的控制值25AK。可使用適合的技術在框104A和104B獲得控制值25~、25AK。這樣的技術可涉及對圖像數據進行下採樣、對圖像數據進行空間過濾、考慮圖像數據的平均或加權平均、最近鄰插值等等。這樣的技術可基於諸如圖像數據23A的強度或顏色的因素。可由控制器22執行根據功能27A的指令來執行框104A和104B (圖2)。在框102，可以可選地對控制值25Al、25Ak進行比較。該比較可確定控制值25AL、 25AK2間的差是否在大的閾值以上(如果不相應地調整控制值25Al、25Ar或控制值25&、 25 ，則其可導致圖像顯示中的偽像)，或者可確定控制值25~、25ΑΚ是否彼此相同或足夠接近，使得相同的有效亮度模式24(例如，在框106A、106B針對左眼圖像數據或右眼圖像數據23AK而確定的有效亮度模式Ml、24k之一)可用於方法100中的後續圖像處理步驟。可在框102進行控制值25Al、25Ak的其它比較。
然後，方法100前進到框106A和106B，其涉及確定關於經由光源調製層21A在顯示調製層21B接收到的光的有效亮度模式24l、24k的信息。框106A和106B的確定可涉及光場模擬，並且可至少部分地根據在框104A、104B確定的光源調製層控制值25Ap25AK。通過非限制性的示例，PCT公布第W003/077013號、第W02006/010M4號和第W02008/092276 號中描述了用於確定在顯示調製層21B接收到的期望亮度的方法，其通過引用合併於此。在兩個光源集合以時間復用方式分別為左眼圖像和右眼圖像提供光的實施例中 (例如，諸如圖2的實施例)，可在如下假設下進行框106A、106B的確定假設在任一時刻， 光源調製層21A的全部光源19的一半(即，或者LED 1 或者19κ)可對在顯示調製層21Β 接收到的光的有效亮度模式做出貢獻。因此，在框106Α確定與控制值相關聯的有效亮度模式Ml，以及在框106B確定與控制值25AK相關聯的有效亮度模式Μκ。可由控制器22 執行根據功能27B的指令來執行框106A和106B(圖2)。在某些實施例中，可在框106A、106B，根據控制值25A，針對每個光譜帶(例如，R1、 R2、G1、G2、B1、B2)確定有效亮度模式。因此，如果左眼光譜帶和右眼光譜帶不是均勻地匹配(例如，其不是將左眼和右眼刺激到相同程度)，則可通過在框108A和108B考慮每個光譜帶的有效亮度模式並且調整和/或縮放圖像數據來對此進行補償(如以下所描述的)。在諸如顯示系統20的雙調製顯示系統中(圖2)，在顯示調製層21B接收到的光由於光源調製層21A而空間地變化。同樣地，可在框108A、108B確定顯示調製層21B的原始調製數據四^禮，以適應該空間變化的光模式。框108Α、108Β的處理可涉及模擬或建模在顯示調製層21Β中的每個像素或像素組接收到的光(給定在框106Α和106Β確定的有效亮度模式中的每個)，以及縮放(或以其它方式調整)與每個像素或像素組對應的左眼圖像數據或右眼圖像數據23ΑΚ，以導致期望要接收的光的量。例如，在PCT公開第 W003/077013號、第W02006/010244號和第W02008/092276號中，描述了用於確定原始調製數據以適應由光源調製層21Α引入的光的空間變化的各種技術。可針對左眼圖像數據
和右眼圖像數據23ΑΚ中的每個來進行確定，從而導致與左眼圖像數據相關聯的原始調製數據和與右眼圖像數據23AK相關聯的原始調製數據^κ。可由控制器22執行根據功能27C的指令來執行框108Α、108Β (圖2)。在一些實施例中，可在框110Α、110Β調整在框108Α、108Β確定的原始調製數據 ，以解決光源調製層21Α和顯示調製層21Β中的任一個或兩者中出現的諸如非線性、
或其它偽像的問題。例如，可調整原始調製數據^^J9K，以匹配顯示調製層21B的伽瑪校正曲線31或其它特定屬性。可由控制器22執行根據功能27D的指令來執行框110A、1 IOB (圖 2)。框110A、1 IOB的處理(或如果未執行框110A、1 IOB的處理，則框108A、108B的處
理)的結果是顯示調製器控制值25B的集合，其可用來關於圖像數據23A的幀驅動顯示調製層21B的像素。控制值25B包括與左眼圖像數據相關聯的控制值25 、和與右眼圖像數據23AK相關聯的控制值25 。然後，在顯示器21上顯示圖像數據23A的幀(圖2、可涉及將光源調製器控制值 25A(包括光源調製器控制值25Ap25AK)輸出到光源調製層21A，以及將光源調製器控制值 25B(包括光源調製器控制值25&、25BK)輸出到光源調製層21B。在一些實施例中，用於光源調製層2IB的驅動器可接受控制值25&、25 兩者以及用於在控制值25&、25BK之間進行切換的輸入。可依次應用控制值25Al、25Ak* 25&、25Bk，以便在顯示器21上依次顯示左眼圖像和右眼圖像。例如，可在顯示器21上以幀周期的一半顯示左眼圖像和右眼圖像中的每個。在特定的實施例中，為了補償每隻眼的圖像檢測的延遲效應以及大腦理解圖像的方式，可交替地在給定的幀周期內重複地顯示相同的左眼圖像和右眼圖像。相同的左眼圖像和右眼圖像的重複呈現導致觀看者的大腦對左眼圖像和右眼圖像的更清楚的理解。例如，圖8示出了 1/30秒的幀周期T ( S卩，視頻幀速率為30幀/秒)。幀周期T被劃分成四個連續的區間TA、TB、TC和TD，每個區間持續1/120秒。可在區間Ta和Tc上顯示相同的左眼圖像(每個區間持續1/120秒，使得顯示左眼圖像的總時間為1/60秒)。可在區間Tb和Td上顯示相同的右眼圖像(每個區間持續1/120秒，使得顯示右眼圖像的總時間為1/60秒)。圖示的方法100涉及與左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK中的每個相關聯的分離的處理(例如，從而確定例如有效亮度模式Ml、24k和原始調製數據^^四》。同樣地，與處理和顯示非3D (即2D)圖像數據23B的方法所需要的處理相比，方法100涉及更多的處理。為了以視頻幀速率(例如，在某些實施例中，視頻幀速率可為M幀/秒、30幀/秒或48幀/秒，或者在48幀/秒與60幀/秒之間)倍數的速率來顯示左眼圖像數據和右眼圖像數據的序列，方法100的實現可要求以下各項中的一個或更多個 快速的硬體 用於並行地處理左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK的硬體部件；和/或·圖像數據或圖像處理結果的緩衝(例如，可在有效亮度模式或原始調製數據^l、29k被確定時，緩衝有效亮度模式ML、24k或原始調製數據。如下所述，根據其它實施例的處理3D圖像數據的方法可減少處理時間和/或促進更快的圖像處理。例如，為了減少處理，一個有效亮度模式M可針對圖像區域被確定並且用於左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK兩者的處理(而不是對於方法100計算上述分離的亮度模式Ml、24k)。這樣的有效亮度模式M可根據該圖像區域的光源調製層控制值25~、 25Ae的最大值來確定。在其它實施例中，可以以其它某個方式來確定有效亮度模式M (例如，通過對圖像區域的光源調製層控制值25~、25AK進行平均，並且使用平均值來確定有效亮度模式)。一個有效亮度模式M的應用可適合於亮度水平變化低的圖像區域、或亮度水平的變化在預定閾值量以下的圖像區域。這樣的圖像區域例如可包括顯示表面或背景(例如天空、水、牆等等)的圖像區域。以下參考圖4A、圖4B和圖5描述確定單個亮度模式M 是否適合於某些圖像區域中的圖像處理的方法。圖4A和圖4B分別圖示了對象的左眼圖像2 和右眼圖像^κ。圖像2\、2 被示出為疊加在用於顯示所圖示的對象的光源調製層21Α的一部分上。左眼圖像觀八圖4幻被顯示為移動到右眼圖像2 的右邊(圖4B)。當這樣的圖像被觀看者的大腦組合和理解時， 對象被感知為位於顯示器前方的一定距離處。在某些圖像區域中，可在用於圖像數據幀的左眼圖像和右眼圖像兩者的顯示調製層21B處接收來自光源調製層21A的光貢獻的類似模式。所以，對於這樣的圖像區域，可以不需要為左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK中的每個計算分離的有效亮度模式M。例如，圖4A和圖4B示出了被分割成圖像區域14的圖像，其包括感興趣的樣本圖像區域14A，對於感興趣的樣本圖像區域14A，有效亮度模式M對於左眼圖像數據和右眼圖像數據 23AK兩者來說可以是類似的。為了評估有效亮度模式M對於感興趣的圖像區域14A中的左眼圖像數據234和右眼圖像數據23AK兩者來說是否相似的目的，可定義包括感興趣的圖像區域14A的區域12A。在圖示的實施例中，區域12A包括區域14A及其九個鄰近的圖像區域 14B。在圖示的實施例中，每個圖像區域14與光源調製層21A上的光源的對17相關聯。 每個光源對17可包括用於顯示左眼圖像的光源1 和用於顯示右眼圖像的光源19κ(參見圖2)。用於區域12Α中的每個光源對17中的光源19的控制值25Α可被比較，並且可用來確定感興趣的圖像區域14Α的有效亮度模式M對於左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK 來說是否相似。例如，如果滿足下麵條件中的一個或更多個(「相似有效亮度模式條件」)， 則可確定圖像區域14A的有效亮度模式M對於左眼圖像數據和右眼圖像數據23~來說是相似的 與區域12A的左眼圖像數據相關聯的控制值中的全部或至少一些(圖 4A)相同於(或者沒有偏離大於某個量)與區域12A的右眼圖像數據23~相關聯的對應控制值25Ak (圖4B)； 與區域12A的左眼圖像數據23Al相關聯的控制值25AJ圖4A)和與區域12A的右眼圖像數據23AK相關聯的對應控制值25AK(圖4B)之間的任何差的總和在閾值以下； 與區域12A的左眼圖像數據23Al相關聯的控制值25AJ圖4A)和與區域12A的右眼圖像數據23AK相關聯的對應控制值25AK(圖4B)之間的最大差在閾值以下； 與區域12A的左眼圖像數據相關聯的控制值的平均(圖4A)和與區域12A的右眼圖像數據23AK相關聯的對應控制值25AK的平均(圖4B)之間的差在閾值以下；和/或 等等。在其它實施例中，將左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK(取代控制值25~、 25Ae)進行比較以評估有效亮度模式的相似度。因此，可以通過取代控制值25~、25AK而使用左眼圖像數據和右眼圖像數據23~來進行以上比較中的任一個。如果圖像區域14A的有效亮度模式M被確定為對於左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK來說是相似的(例如，通過滿足以上相似有效亮度模式條件中的一個或更多個)，則可針對圖像區域14A計算有效亮度模式M。這可涉及建立區域12A中的每個圖像區域14的光源調製層控制值25A，以及使用這樣的控制值25A來確定對圖像區域14A的有效亮度貢獻。例如可通過以下操作來建立控制值25A 選擇區域12A中的每個圖像區域14(或光源)的控制值25Al、25Ak的最大值；選擇區域12A中的每個圖像區域14(或光源)的控制值25~、25ΑΚ之一；或者對區域12A中的每個圖像區域14 (或光源)的控制值25~、25~進行平均，以及在某些實施例中，對平均值進行縮放。如果圖像區域14A的有效亮度模式M未被確定為對於左眼圖像數據和右眼圖像數據23~來說是相似的，則可針對這樣的圖像區域的左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK中的每個，分別計算有效亮度模式24 (類似於圖3所示的方法100的框106A和 106B的確定)。例如，圖4A和圖4B示出了感興趣的圖像區域14C，對於感興趣的圖像區域 14C，有效亮度模式M對於左眼圖像數據和右眼圖像數據23~兩者來說可能不相似。為了評估有效亮度模式M對於感興趣的圖像區域14C中的左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK兩者來說是否相似的目的，可以定義包括感興趣的圖像區域14C的區域12B。在圖示的實施例中，區域12B包括圖像區域14C及其九個鄰近的圖像區域14D。在左眼圖像 (圖4A)中，對象顯示在四個圖像區域14D和圖像區域14C處。在右眼圖像^k(圖4B) 中，對象顯示在三個圖像區域14D和圖像區域14C處。所圖示的對象具有與其周圍環境不同的亮度水平(例如，諸如在明亮對象對黑暗背景、或黑暗對象對明亮背景的情況下)。由於左眼圖像和右眼圖像2 中的對象位置的不同，所以圖像區域14C的有效亮度模式會在左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK之間顯著地變化。同樣，可分別針對左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK中的每個，分別確定圖像區域14C的有效亮度模式Ml、24k。圖5圖示根據3D圖像數據確定圖像區域的有效亮度模式的方法200。方法200合併了以上參考圖4A和圖4B描述的一些步驟。方法200可由用於雙調製顯示器21上的顯示的顯示系統20來實現(圖2)。方法200可由其它合適的圖像處理硬體和/或軟體來實現。可取代圖3的塊104A、104B和塊106A、106B的確定而使用圖示的方法200，以確定圖像數據23A的有效亮度模式。可重複方法200以確定圖像數據23A的多個幀的有效亮度模式。方法200以接收圖像數據幀的左眼圖像數據和右眼圖像23~而開始，以及分別在框204A和204B確定與左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK相關聯的光源調製器控制值25~、25ΑΚ。圖像可被劃分成圖像區域，每個區域對應於光源調製層21A上的光源中的一個或更多個(參見圖4A、4B)。還可定義包括圖像區域群集的圖像區，其包括感興趣的圖像區域。在每個定義的區域中，可將與每個光源相關聯的對應的控制值25~、25AK進行比較。可在塊205根據對應的控制值25~、25ΑΚ的比較，來執行感興趣的圖像區域的有效亮度模式M對於左眼圖像數據和右眼圖像數據23~來說是否相似的評估。這樣的評估可涉及以上參考圖4A和圖4B描述的上述相似有效亮度模式條件中的一個或更多個。如果在框205確定了感興趣的圖像區域中的左眼圖像數據和右眼圖像數據 23Ae的相似有效亮度模式，則方法200前進到框212。在框212，建立所定義的區域內的光源的控制值25A(例如通過選擇每個光源的控制值25Ap25AK中的最大值，選擇每個光源的控制值25~、25AK之一；或者對每個光源的控制值25~、25AK進行平均，以及在一些實施例中，對平均值進行縮放)。在框212建立的控制值25A可在框207被應用於確定可應用於感興趣的圖像區域的左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK兩者的有效亮度模式24(例如， 以上參考圖4A、4B的圖像區域14A所描述的)。如果在框205沒有確定相似的有效亮度模式，則方法200前進到框206。在框206， 針對感興趣的圖像區域內的左眼圖像數據和右眼圖像數據23AK中的每個確定有效亮度模式24l、24k(例如，針對圖4A、4B的圖像區域14C所描述的)。在一些實施例中，可根據接收到的圖像數據和/或觀看者偏好，以3D顯示模式或非3D(即2D)顯示模式來操作顯示系統20。當以3D顯示模式操作時，顯示系統20可實現本文中描述的方法之一，以根據3D圖像數據23A來顯示3D圖像。當以2D顯示模式操作時，顯示系統20可實現其它方法(例如，如下所述的)，以根據2D圖像數據2 來顯示2D 圖像。對於特定的實施例，顯示2D圖像的方法可導致光源數目是可用於以3D顯示模式顯示左眼圖像或右眼圖像的光源數目的兩倍一即，因為2D圖像顯示不需要通過根據不同的左眼圖像和右眼圖像對來自LED 1 和19κ的光進行時間復用而對光進行光譜分離，所以當顯示系統20以2D顯示模式操作時，所有的LED 19l和19κ潛在地都可用來提供圖像的光。圖6圖示根據一個實施例的處理2D圖像數據的方法300。方法300在一些方面類似於方法100。除了在方法300中用「3」取代「1」作為附圖標記的前綴以外，與方法100的方面相同或相似的方法300的方面歸屬類似的附圖標記。方法300可由用於雙調製顯示器 21上的顯示的顯示系統20來實現(圖2)。方法300可由其它合適的圖像處理硬體和/或軟體來實現。圖示的方法300表示用於處理和顯示2D圖像數據23Β的單個幀的方法。為了處理和/或顯示圖像數據23Β的多個幀，可重複方法300。方法300以接收2D圖像數據23Β的幀而開始，並且在框304確定用於驅動光源調製層21Α的光源的光源調製器控制值25Α(圖2)。在光源調製層21Α包括以對17布置的光源19的實施例中(例如，由圖2實施例可看出的LED 19l, 19e的對17)，每對光源可被當作用於確定有效亮度模式的目的的單個光源。同樣地，在框303，可將每對光源的光源調製器控制值25A相加或縮放，以提供光源調製層21A的組合控制值25C。根據這些控制值25C， 可在框306確定有效亮度模式M。方法300前進到框308，在框308，至少部分地根據圖像數據2 和在框306確定的有效亮度模式，來確定顯示調製層21B的原始調製數據四。在框310，可考慮到光源調製層21A和顯示調製層21B中的任一個或兩者中發生的非線性或其它偽像，來調整原始調製數據29 (例如，通過匹配顯示調製層21B的伽瑪校正曲線31)。框 310處理(或者框308處理，如果未執行框310處理的話)的結果是顯示調製器控制值25B 的集合，其可用來關於圖像數據23B的幀驅動顯示調製層21B的像素。在特定的實施例中，與3D模式的操作相比，2D模式的操作可用來增加顯示或顯示區域的亮度。例如，顯示系統20可按照幀基礎選擇性地以2D模式或3D模式對幀進行操作。 可操作顯示系統20以按照2D模式或3D模式選擇性地顯示特定的幀或多個幀的特定圖像區。根據一些實施例，以3D顯示的對象的亮度可根據對象離圖像的照明源的深度和距離而變化。例如，圖7A示出由靠近觀看者和對象30 —側放置的照明源32照明的對象30 的圖像。與觀看者的右眼34κ看到的相比，觀看者的左眼3<看到對象30的不同圖像。由圖 7Α可看出，對象30的最亮點33出現在對象30離照明源32最近的側，並且位於離右眼34κ 比離左眼34更近的位置。從左眼34的視點來看，對象30的相對更多的表面區域出現在陰影中(參見圖7Β)。從右眼34κ的視點來看，對象30的相對更多的表面區域呈現為被明亮地照亮(參見圖7C)。如圖7Β中的帶2、4、6和8以及圖7C中的帶2、4、6、8和10所示， 在對象30的最亮部分與最暗部分之間，以增加的亮度水平或帶來顯示對象，其中更高的帶號碼指示對象的相對更亮的部分。根據特定實施例，光源調製層21Α的光源1 可被驅動以提供用於向左眼34顯示左眼圖像的空間調製的光。光源調製層21A的光源19κ可被驅動以提供用於向右眼3、顯示右眼圖像的空間調製的光。可採用光源19L和19R的空間調製，來顯示具有不同亮度水平的區域的左眼圖像和右眼圖像，例如圖7Β和圖7C中圖示的那些圖像。這提供更逼真的立體效果。根據一些實施例，可以由以與圖2所示的方式不同的方式配置或布置的光源，來提供用於顯示左眼圖像和右眼圖像的空間分離的光。例如，圖9示出了根據另一特定示例實施例的雙調製顯示系統20』。顯示系統20』可被配置為執行本發明的方法。可以以用於根據3D圖像數據23A顯示3D圖像的3D顯示模式來操作顯示系統20，。也可以以根據2D 圖像數據2 顯示非3D圖像的2D顯示模式來操作顯示系統20』。顯示系統20』在一些方面類似於圖2的顯示系統20。與圖2的顯示系統20相同或相似的顯示系統20』的方面歸屬相似的附圖標記。在圖9圖示的實施例中，顯示系統20』包括顯示器21』，該顯示器21』具有光源調製層21A』和顯示調製層21B。光源調製層21A』包括相間隔的光源19 (包括光源1\、19κ) 的矩陣。在光源19的每行和每列中，所分配的用於提供左眼圖像的光的「左眼』』光源1 與所分配的用於提供右眼圖像的光的「右眼」光源19κ相交替。光源19可包括固態照明裝置，例如LED。儘管以上描述了大量的示例性方面和實施例，但是本領域中的普通技術人員將認識到某些修改、置換、增加及其子組合。所以，意圖在於，下面所附的權利要求及此後引入的權利要求被解釋為包括在本發明的真實精神和範圍以內的、所有這樣的修改、置換、增加和組合。
權利要求
1.一種用於顯示包括左眼圖像數據和右眼圖像數據的三維圖像數據的顯示系統，所述顯示系統包括光源調製層，其包括第一組多個光源和第二組多個光源，所述第一組多個光源能夠操作以提供用於顯示所述左眼圖像數據的空間調製的光，所述第二組多個光源能夠操作以提供用於顯示所述右眼圖像數據的空間調製的光；顯示調製層，其包括多個像素，所述多個像素能夠操作以對從所述光源調製層接收到的光進行空間調製；以及控制器，其被配置為確定第一組多個光源調製器控制值，其用於至少部分地根據所述左眼圖像數據來驅動所述第一組多個光源；確定第二組多個光源調製器控制值，其用於至少部分地根據所述右眼圖像數據來驅動所述第二組多個光源；確定第一組多個顯示調製層控制值，其用於至少部分地根據所述左眼圖像數據來驅動所述顯示調製層像素；以及確定第二組多個顯示調製層控制值，其用於至少部分地根據所述右眼圖像數據來驅動所述顯示調製層像素。
2.根據權利要求1所述的顯示系統，其中，所述第一組多個光源被配置為提供具有第一光譜成分的光，以及所述第二組多個光源被配置為提供具有第二光譜成分的光，其中所述第二光譜成分與所述第一光譜成分互補。
3.根據權利要求2所述的顯示系統，其中，所述第一組多個光源和所述第二組多個光源能夠操作以按照時間復用的方式依次提供用於顯示所述左眼圖像數據的空間調製的光、 和用於顯示所述右眼圖像數據的空間調製的光。
4.根據權利要求3所述的顯示系統，其中，所述控制器被配置為至少部分地根據所述第一組多個光源調製器控制值，來確定在所述顯示調製層上從所述光源調製層的所述第一組多個光源接收到的光的第一有效亮度模式；以及至少部分地根據所述第二組多個光源調製器控制值，來確定在所述顯示調製層上從所述光源調製層的所述第二組多個光源接收到的光的第二有效亮度模式。
5.根據權利要求4所述的顯示系統，其中，所述控制器被配置為至少部分地根據所述第一有效亮度模式和所述左眼圖像數據，來確定所述第一組多個顯示調製層控制值；以及至少部分地根據所述第二有效亮度模式和所述右眼圖像數據，來確定所述第二組多個顯示調製層控制值。
6.根據權利要求1所述的顯示系統，其中，所述第一組多個光源和所述第二組多個光源在所述光源調製層上被布置為光源對的陣列，每個對包括所述第一組多個光源之一和所述第二組多個光源之一。
7.根據權利要求6所述的顯示系統，其中，所述第一組多個光源和所述第二組多個光源包括LED。
8.根據權利要求7所述的顯示系統，其中，所述LED包括三色LED。
9.一種在顯示系統上顯示三維圖像數據的方法，所述顯示系統具有光源調製層和顯示調製層，所述方法包括接收包括左眼圖像數據和右眼圖像數據的圖像數據的幀；至少部分地根據所述左眼圖像數據，來確定用於驅動所述光源調製層的第一組多個光源的第一組多個光源調製器控制值，以提供具有第一光譜成分的空間調製的光；至少部分地根據所述右眼圖像數據，來確定用於驅動所述光源調製層的第二組多個光源的第二組多個光源調製器控制值，以提供具有第二光譜成分的空間調製的光，其中所述第二光譜成分與所述第一光譜成分互補；至少部分地根據所述左眼圖像數據，來確定用於驅動所述顯示調製層的多個像素的第一組多個顯示調製層控制值；至少部分地根據所述右眼圖像數據，來確定用於驅動所述顯示調製層的所述多個像素的第二組多個顯示調製層控制值；將所述第一組多個光源調製器控制值應用到所述光源調製層，以及將所述第一組多個顯示調製層控制值應用到所述顯示調製層；以及將所述第二組多個光源調製器控制值應用到所述光源調製層，以及將所述第二組多個顯示調製層控制值應用到所述顯示調製層。
10.根據權利要求9所述的方法，包括至少部分地根據所述第一組多個光源調製器控制值，來確定在所述顯示調製層上從所述光源調製層的所述第一組多個光源接收到的光的第一有效亮度模式；以及至少部分地根據所述第二組多個光源調製器控制值，來確定在所述顯示調製層上從所述光源調製層的所述第二組多個光源接收到的光的第二有效亮度模式。
11.根據權利要求10所述的方法，包括根據所述第一有效亮度模式和所述左眼圖像數據，來確定所述第一組多個顯示調製層控制值；以及根據所述第二有效亮度模式和所述右眼圖像數據，來確定所述第二組多個顯示調製層控制值。
12.根據權利要求9所述的方法，包括比較圖像區域上的所述第一組多個光源調製器控制值和所述第二組多個光源調製器控制值，以確定比較值；以及如果所述比較值在閾值以上或等於所述閾值，則針對所述第一組多個光源調製器控制值和所述第二組多個光源調製器控制值中的相應的每個，選擇光源調製器控制值；至少部分地根據所選擇的光源調製器控制值，來確定在所述顯示調製層上從所述光源調製層接收到的光的第一有效亮度模式；根據所述第一有效亮度模式和所述左眼圖像數據，來確定所述第一組多個顯示調製層控制值；以及根據所述第一有效亮度模式和所述右眼圖像，來確定所述第二組多個顯示調製層控制值。
13.根據權利要求12所述的方法，其中，選擇所述光源調製器控制值包括選擇所述第一組多個光源調製器控制值和所述第二組多個光源調製器控制值中的相應的那些中的最大值。
14.根據權利要求12所述的方法，其中，如果所述比較值小於所述閾值，則所述方法包括至少部分地根據所述第一組多個光源調製器控制值，來確定在所述顯示調製層上從所述光源調製層的所述第一組多個光源接收到的光的第二有效亮度模式；至少部分地根據所述第二組多個光源調製器控制值，來確定在所述顯示調製層上從所述光源調製層的所述第二組多個光源接收到的光的第三有效亮度模式；根據所述第二有效亮度模式和所述左眼圖像數據，來確定所述第一組多個顯示調製層控制值；以及根據所述第三有效亮度模式和所述右眼圖像數據，來確定所述第二組多個顯示調製層控制值。
全文摘要
提供了用於在具有光源調製層和顯示調製層的雙調製顯示器上顯示立體圖像數據的系統和方法。光源調製層具有光源，該光源用於提供空間調製的、光譜分離的光，該光用於顯示時間復用的左眼圖像和右眼圖像。顯示調製層具有對從光源調製層接收到的光的量進行空間調製的像素。
文檔編號G09G3/34GK102598675SQ201080048512
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月20日 優先權日2009年10月28日
發明者喬治·賈雷塔, 布拉德·巴斯勒 申請人:杜比實驗室特許公司