[发明专利]高分辨率自由立体显示器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高分辨率自由立体显示器，更具体地讲，涉及一种高清晰的自由立体显示器，所述自由立体显示器可用于立体电视、3D游戏机、3D广告等。

背景技术：

立体显示器具有信息量大、能将实际场景的三维信息全部再现出来的特点，使观看者可以从显示器上直接看出图像中各物体的远近、纵深，因此观看者能获得更加全面而直观的信息。传统的立体显示器需要观看者佩带偏振眼镜、互补色眼镜或者液晶开关眼镜之类辅助工具，尽管具有很好的立体效果，但不适用于公共场所，特别是广告的展示。

近几年以来，不使用眼镜的自由立体技术被积极地研究，其代表是光栅立体显示器，它由平面矩阵显示器上加装光栅而成，分为光栅前置式和光栅后置式，即光栅可位于背光源与矩阵显示板之间或矩阵显示板面向观众的那面，光栅可为柱镜光栅或狭缝光栅。光栅自由立体显示又分为双眼视差式和多视点立体显示，其中多视点立体显示具有良好的观看自由度和舒适度，适合多人同时观看，成为发展及应用的重点。

目前已经开发成功的新型平板数字显示器共有十多种，已经商品化的大约有5、6种，其中LCD和PDP仍是目前新型数字显示器的主流。红、绿、蓝三原色的子像素在像素上的排列方式有四种：线条纹排列、三角形排列、正方形排列、马赛克排列。其中线条纹排列是最主要的形式，具体特征为，一个正方形的彩色像素点由3个横向排列的RGB子像素构成，子像素的宽高比为1∶3，尤其适合应用在自由立体显示器上。另外，以自主发光LED为显示像素的大型显示屏也开始应用在自由立体显示上，使自由立体显示开始向大屏幕方向发展。

自由立体显示需要多视点分割显示屏像素，必然带来图像清晰度的降低，即观看自由度与图像清晰度是冲突的，大多数立体显示器不适合显示精细的立体图像和文字。现有技术用4K显示屏来实现多视点立体图像的高清晰显示，在分辨率为3840×2160的显示屏上，9视点图像的立体分辨率可达1280×720，画质较细致。本发明将倍频刷新与高密度面板两种技术有机结合在一起，大幅增加显示面板的像素密度，会获得更清晰的自由立体显示。

发明内容：

本发明公开了一种立体显示器的结构和原理，目的在于提供一种可以高分辨率显示立体图像的裸眼显示器，不用转换到2D显示方式，就可直接播放高清的2D/3D节目。

立体显示器由高刷新率的切换光栅(1)、平板显示屏(2)、同步器(4)和倍频播放器(3)构成。

平板显示屏(2)可采用全高清或超高清的LCD、PDP或者高密度的LED全彩屏，以及其它具有图像点对点显示功能的设备，具有120HZ以上的图像刷新率。显示屏以基础频率的N倍交替刷新屏幕图像，基础频率一般为60Hz，也可以是其它合适的频率，也就是说，显示屏的刷新率等于基础频率的N倍。倍频播放器(3)输出的每一帧高分辨率的立体合成图象被分解成N幅全分辨率子图像，在一个基础刷新周期，即1/60秒内依次点对点刷新显示，N≥2，同步器(4)控制切换光栅(1)与平板显示屏(2)的刷新同步进行，被分解的N幅子图像同一视点的可视子像素被扫描组合成一帧N倍清晰度的立体图像。本发明即使采用较低的基础频率，也不会引起屏幕的闪烁，闪烁主要是由显示器总刷新率决定的。显示屏刷新率、基础频率与倍频数N的几种组合举例：

a.2倍频120Hz基础刷新率为60Hz；

b.3倍频120Hz基础刷新率为40Hz；

c.3倍频240Hz基础刷新率为80Hz；

d.4倍频240Hz基础刷新率为60Hz；

e.5倍频240Hz基础刷新率为48Hz。

通常自由立体显示器的面板清晰度为1920*1080像素，容纳5～9镜头，立体清晰度为360P～540P。面板清晰度达4K*2K以上的为高密度像素，9镜头立体视频的清晰度可达720P，而采用倍频技术的4K*2K面板可以容纳更多的镜头数，获得更高的清晰度。

切换光栅(1)具有相同的刷新率，平行安装在平板显示屏(2)之外，光栅的栅距根据显示屏像素尺寸、立体图像视点数量以及光栅的倾斜角度确定，切换光栅(1)分为可切换狭缝光栅和可切换柱镜光栅两种。在固定的一个视点，显示屏上可以看到的白格子像素叫可视子像素(14)，不能看见的黑格子像素叫不可视子像素(13)，切换光栅(1)共有N个状态，在一个基础周期内依次切换，等效于切换光栅(1)从初始状态水平移动，可视子像素(14)(15)依次出现在显示屏不同位置且均匀分布，在保证大视角的前提下提高了立体图像的清晰度。