本發(fā)明涉及自動立體顯示設(shè)備以及用于此類顯示設(shè)備的驅(qū)動方法。

背景技術(shù)：

已知的自動立體顯示設(shè)備包括具有顯示像素（其中一個“像素”通常包括一個“子像素”集合，并且“子像素”是最小的單獨可尋址的單色畫面單元）的行列陣列的二維液晶顯示面板，其中所述顯示像素陣列充當圖像形成裝置以便產(chǎn)生顯示。彼此平行地延伸的細長透鏡的陣列覆蓋在所述顯示像素陣列上并且充當視圖形成裝置。這些透鏡被稱作“柱狀透鏡（lenticularlens）”。來自顯示像素的輸出透過這些柱狀透鏡被投影，所述柱狀透鏡的功能是修改輸出的方向。

像素包括可以被尋址以便產(chǎn)生所有可能的顏色的最小子像素集合。出于本說明書的目的，還定義“單位單元格（unitcell）”。單位單元格被定義成重復以形成完全子像素圖案的最小子像素集合。單位單元格可以是與像素相同的子像素安排。但是單位單元格可以包括比像素更多的子像素。例如如果存在具有不同指向的子像素的像素，就會出現(xiàn)這種情況?？傮w子像素圖案于是以比像素更大的基本單位（單位單元格）重復。

柱狀透鏡被提供作為透鏡元件的薄板，其中每一個透鏡元件包括一個細長的、部分地成圓柱形（例如半圓柱形）的透鏡元件。柱狀透鏡在顯示面板的列方向上延伸，其中每一個柱狀透鏡覆蓋對應的一組兩個或更多鄰近的顯示子像素列。

每一個柱狀透鏡可以與兩列顯示子像素相關(guān)聯(lián)，從而允許用戶觀察到單幅立體圖像。相反，每一個柱狀透鏡可以與行方向上的一組三個或更多鄰近的顯示子像素相關(guān)聯(lián)。每一組中的相應的各列顯示子像素被適當?shù)匕才懦商峁﹣碜詫亩S子圖像的一個垂直切片。隨著用戶的頭部從左向右移動，將會觀察到一系列相繼的不同立體視圖，從而例如產(chǎn)生環(huán)視印象。

圖1是已知的直視自動立體顯示設(shè)備1的示意性透視圖。已知的設(shè)備1包括有源矩陣類型的液晶顯示面板3，所述液晶顯示面板3充當空間光調(diào)制器以便產(chǎn)生顯示。

顯示面板3具有顯示子像素5的各行和各列的正交陣列。為了清楚起見，在圖中僅示出了少數(shù)的顯示子像素5。在實踐中，顯示面板3可以包括大約一千行和幾千列的顯示子像素5。在黑白顯示面板中，子像素實際上構(gòu)成全像素。在彩色顯示器中，子像素是全彩色像素的一個顏色分量。根據(jù)一般的術(shù)語，全彩色像素包括對于產(chǎn)生所顯示的最小圖像部分的所有顏色所必要的所有子像素。因此，例如全彩色像素可以具有可能通過白色子像素或者通過一個或更多其他原色子像素而得到加強的紅色（r）、綠色（g）和藍色（b）子像素。液晶顯示面板3的結(jié)構(gòu)完全是傳統(tǒng)式的。具體來說，面板3包括一對間隔開的透明玻璃基板，在其間提供對準的扭曲向列或其他液晶材料。所述基板在其彼此相向的表面上承載有透明氧化銦錫（ito）電極的圖案。在所述基板的外表面上還提供有偏振層。

每一個顯示子像素5包括所述基板上的相對電極以及其間的液晶材料。顯示子像素5的形狀和布局由電極的形狀和布局決定。顯示子像素5通過間隙彼此規(guī)則地間隔開。

每一個顯示子像素5與一個開關(guān)元件相關(guān)聯(lián)，比如薄膜晶體管（tft）或薄膜二極管（tfd）。顯示像素被操作來通過向開關(guān)元件提供尋址信號而產(chǎn)生顯示，并且適當?shù)膶ぶ贩桨笇⑹潜绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的。

顯示面板3由光源7照明，所述光源7在本例中包括在顯示像素陣列的區(qū)域內(nèi)延伸的平面狀背光。來自光源7的光被引導穿過顯示面板3，其中各個單獨的顯示子像素5被驅(qū)動來調(diào)制光并且產(chǎn)生顯示。

顯示設(shè)備1還包括被安排在顯示面板3的顯示側(cè)的柱透鏡薄板9，所述柱透鏡薄板9實施光引導功能并且從而實施視圖形成功能。柱透鏡薄板9包括彼此平行地延伸的一行柱透鏡元件11，為了清楚起見僅以夸大的規(guī)格示出了其中的一個。

柱透鏡元件11采取分別具有垂直于元件的圓柱形彎曲延伸的細長軸12的圓柱形凸透鏡的形式，并且每一個元件充當光輸出引導裝置以便把不同的圖像或視圖從顯示面板3提供到位于顯示設(shè)備1前方的用戶的眼睛。

所述顯示設(shè)備具有控制器13，所述控制器13控制背光和顯示面板。

圖1中示出的自動立體顯示設(shè)備1能夠在不同方向上提供幾個不同的透視圖，也就是說能夠把像素輸出引導到顯示設(shè)備的視場內(nèi)的不同空間位置處。具體來說，每一個柱透鏡元件11覆蓋每一行中的一小組顯示子像素5，其中在本例中，行垂直于柱透鏡元件11的細長軸延伸。柱透鏡元件11在不同方向上投射一組當中的每一個顯示子像素5的輸出，從而形成幾個不同的視圖。隨著用戶的頭部從左向右移動，他/她的眼睛將會依次接收到所述幾個視圖當中的不同視圖。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，必須結(jié)合前面描述的陣列使用光偏振裝置，這是因為液晶材料是雙折射的，并且折射率切換僅僅適用于具有特定偏振的光?？梢宰鳛樗鲈O(shè)備的顯示面板或者視圖形成設(shè)置的一部分來提供光偏振裝置。

圖2示出了前面描述的柱透鏡類型視圖形成設(shè)置的操作原理，并且示出了光源7、顯示面板3和柱透鏡薄板9。所述設(shè)置提供分別在不同的方向上被投影的三個視圖。顯示面板3的每一個子像素利用對應于一個特定視圖的信息來驅(qū)動。

在前面的設(shè)計中，背光生成靜態(tài)輸出，并且通過提供空間多路復用方法的柱透鏡設(shè)置實施所有視圖引導。使用視差屏障（parallaxbarrier）實現(xiàn)了類似的方法。

所述柱透鏡設(shè)置僅對于顯示器的一個特定指向提供自動立體效果。但是許多手持式設(shè)備能夠在人像和風景觀看模式之間旋轉(zhuǎn)。因此，固定的柱透鏡設(shè)置不允許不同觀看模式下的自動立體觀看效果。因此，特別是用于平板設(shè)備、移動電話和其他便攜式設(shè)備的3d顯示器將具有從不同方向以及對于不同屏幕指向觀察3d圖像的可能性。采用現(xiàn)有像素設(shè)計的現(xiàn)今的lcd和oled顯示器不適合于這種應用。這一問題已經(jīng)被認識到，并且存在多種解決方案。

動態(tài)解決方案涉及提供可以在不同模式之間切換的可切換透鏡設(shè)置，以便在不同指向中激活視圖形成效果?；旧峡梢杂袃煞N柱透鏡設(shè)置，一種在貫穿模式（passthroughmode）下動作，另一種在透鏡模式（lensingmode）下動作。可以通過切換柱透鏡設(shè)置本身（例如使用lc可切換透鏡陣列）或者通過控制入射在柱透鏡設(shè)置上的光的偏振來控制對應于每一種柱透鏡設(shè)置的模式。

靜態(tài)解決方案涉及設(shè)計在不同指向中運作的透鏡設(shè)置。一個簡單的實例可以把顯示器中的正方形子像素的矩形網(wǎng)格與微透鏡的矩形網(wǎng)格相組合（其中透鏡網(wǎng)格方向關(guān)于像素網(wǎng)格方向是傾斜或非傾斜），從而在全部兩個顯示器指向中產(chǎn)生多個視圖。子像素形狀優(yōu)選地接近1:1長寬比，因為這樣將允許避免對應于人像/風景指向中的單獨視圖的不同角度寬度的問題。

一種替換的網(wǎng)格設(shè)計可以是基于棋盤格六邊形（tessellatedhexagon），并且本發(fā)明特別涉及這樣的設(shè)計。對應于顯示面板像素并且對應于視圖形成設(shè)置（透鏡）的六邊形網(wǎng)格可以給出附加的對稱性和緊湊的包裝。

這種方法的一個可能的缺點是條帶化效應（bandingeffect），其中子像素之間的黑色矩陣區(qū)域作為規(guī)則圖案被投影到觀看者。這可以部分地通過傾斜透鏡陣列而得以解決。具體來說，為了減少由于周期性黑色像素矩陣的投影而導致的條帶化效應，需要關(guān)于像素尋址方向（行/列）選擇視圖形成設(shè)置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明由權(quán)利要求書限定。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種自動立體顯示器，包括：

包括單色像素的陣列或者不同顏色的子像素的陣列的像素化顯示面板，其中所述不同顏色的子像素的陣列具有一起定義全彩色像素的對應的各組子像素；以及

包括位于顯示面板之上的透鏡元件的陣列的視圖形成設(shè)置，所述透鏡元件的陣列用于把來自不同像素或子像素的光導向不同的空間位置，從而允許在不同的空間位置處顯示三維場景的不同視圖，

其中，所述顯示面板的像素形成具有與120度相差20度或更少的最大內(nèi)角偏差的六邊形網(wǎng)格，并且所述六邊形網(wǎng)格以基本平移矢量和重復，并且基本平移矢量和的長度具有處于0.66到1之間的較短者與較長者的長寬比，

其中，所述視圖形成設(shè)置包括以基本平移矢量和在六邊形網(wǎng)格中重復的透鏡的二維陣列；

其中，將無量綱矢量定義成(pa,pb)，其滿足下式：

并且對于整數(shù)n如下定義分量pb和pa的空間中的圓形區(qū)段：

，其中

其中定義每一個圓形的半徑，定義圓心，并且如下定義包括對應于兩個坐標矢量的矢量函數(shù)的n：

基本平移矢量、、和的數(shù)值被選擇成使得落在排除具有r0=0.1和γ=0.75的集合e1、e3或e4的矢量空間中。

用語言表述的話，前面的主等式讀作如下：

（第1行）en等于的一個數(shù)值集合，所述數(shù)值集合使得被應用于矢量與矢量的差矢量的函數(shù)n對于集合中的矢量的所有數(shù)值都小于rn²。隨后定義函數(shù)n。這樣定義了以數(shù)值集合為中心的圓形。

（第2行）是矢量數(shù)值的集合，其中和是整數(shù)值（也就是正、負整數(shù)和零）的二維矢量空間中的矢量，并且被應用于矢量的函數(shù)n為之給出答數(shù)n。

矢量定義像素（或子像素）網(wǎng)格與透鏡網(wǎng)格之間的空間關(guān)系。因此，矢量定義像素（或子像素）與透鏡之間的映射。具體來說，矢量的分量是來自像素網(wǎng)格矢量空間（由和定義）和透鏡網(wǎng)格矢量空間（至少由定義）的矩陣變換的項。矢量的分量又定義不同的像素（或子像素）對不同透鏡相的貢獻如何以及黑色掩模區(qū)域如何由透鏡網(wǎng)格成像。因此，矢量可以被視為定義透鏡與像素之間的關(guān)系的最基本的方式。

“基本平移矢量”意味著從一個像素或透鏡區(qū)域內(nèi)的一點到鄰近像素或透鏡區(qū)域中的相應點的矢量平移。透鏡和像素區(qū)域是二維的，因此存在兩個平移矢量——每一個平移矢量對應于一個網(wǎng)格方向。對于規(guī)則六邊形網(wǎng)格，基本平移矢量處于彼此成120度的行和列方向上。對于偏斜網(wǎng)格，基本平移矢量可以與該120度角存在偏差，但是遵循網(wǎng)格的行和列方向。因此，透鏡和/或像素的六邊形網(wǎng)格可以是規(guī)則六邊形，或者可以是非規(guī)則六邊形形式，例如規(guī)則六邊形網(wǎng)格的偏斜版本。

所述圓形區(qū)段定義對應于矢量的分量的可能數(shù)值的集合，從而定義具有相關(guān)特性的區(qū)段。

通過排除靠近e1、e3和e4的中心的區(qū)段，防止了條帶化問題。具體來說，例如在每一個透鏡下方具有子像素的整數(shù)陣列的例行面板設(shè)計以及分數(shù)設(shè)計對應于落在e1、e3或e4區(qū)段的中心處的的數(shù)值。

通過這種方式，本發(fā)明提供了解決前面提到的條帶化問題的對應于顯示面板布局的設(shè)計參數(shù)，并且實現(xiàn)了具有良好性能的可旋轉(zhuǎn)多視圖自動立體3d顯示器。

基本平移矢量、、和可以具有使得不處在具有r0=0.25和γ=0.75的集合e1中的數(shù)值。

基本平移矢量、、和可以具有使得不處在具有r0=0.25和γ=0.75的集合e3中的數(shù)值。

基本平移矢量、、和可以具有使得不處在具有r0=0.25和γ=0.75的集合e4中的數(shù)值。

這些不同的區(qū)段表示逐漸地更好的條帶化性能，從而使得通過逐漸地排除對應于矢量的設(shè)計空間中的更多區(qū)域，剩余的設(shè)計選項給出逐漸地更好的條帶化性能。

基本平移矢量、、和可以具有使得不處在前面所定義的具有r0=0.35的一個或多個集合中的數(shù)值。

在矢量空間中還存在對應于矢量的優(yōu)選區(qū)段。在一個實例中，基本平移矢量、、和具有使得處在具有r0=0.35和γ=0.75的集合e7中的數(shù)值。

在另一個實例中，基本平移矢量、、和具有使得處在具有r0=0.35和γ=0.75的集合e9中的數(shù)值。

所述顯示設(shè)備可以被使用在便攜式設(shè)備中，其中所述便攜式設(shè)備可以被配置成操作在人像顯示模式和風景顯示模式下。所述便攜式設(shè)備可以是移動電話或平板設(shè)備。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖純粹通過舉例的方式來描述本發(fā)明的實施例，其中：

圖1是已知的自動立體顯示設(shè)備的示意性透視圖；

圖2是圖1中示出的顯示設(shè)備的示意性剖面圖；

圖3a-e示出了基于正方形或接近正方形的像素和透鏡網(wǎng)格的各種可能的像素網(wǎng)格；

圖4出于所使用的分析的目的示出了覆蓋在正方形像素陣列之上的透鏡網(wǎng)格以及定義二者之間的關(guān)系的間距矢量；

圖5是對于被用來表征像素陣列和透鏡網(wǎng)格的參數(shù)的圖形解釋；

圖6示出了使用moiré等式和可見度函數(shù)來估計對應于給定間距矢量的可見條帶化的數(shù)量的曲線圖；

圖7示出了來自圖6的曲線圖的區(qū)段的第一可能表征；

圖8示出了來自圖6的曲線圖的區(qū)段的第二可能表征；

圖9a-d示出了對應于不同透鏡設(shè)計的圖3（c）的2d像素布局的3d像素結(jié)構(gòu)的光線追跡渲染仿真；

圖10a-d是對應于圖9a-d中的相同實例的二維中的作為透鏡相的函數(shù)的亮度（l*）的曲線圖；

圖11a-d示出了對應于圖9a-d中的相同實例的顏色偏差的曲線圖；

圖12a-d示出了基于六邊形像素和透鏡網(wǎng)格的各種可能的像素網(wǎng)格；

圖13示出了基于六邊形子像素但是實際上形成矩形網(wǎng)格的像素網(wǎng)格；

圖14示出了覆蓋在六邊形像素陣列之上的六邊形透鏡網(wǎng)格以及定義二者之間的關(guān)系的間距矢量；

圖15是對于被用來表征像素陣列和透鏡網(wǎng)格的參數(shù)的第一圖形解釋；

圖16是對于被用來表征對應于圖5中的表示的像素陣列和透鏡網(wǎng)格的參數(shù)的第二圖形解釋；

圖17示出了使用moiré等式和可見度函數(shù)來估計對應于給定間距矢量的可見條帶化的數(shù)量的曲線圖。

圖18示出了來自圖17的曲線圖的區(qū)段的第一可能表征；以及

圖19示出了來自圖17的曲線圖的區(qū)段的第二可能表征。

應當提到的是，圖3a-e和4意圖示出正方形像素和透鏡網(wǎng)格，圖12a-d和14意圖示出規(guī)則六邊形像素和透鏡網(wǎng)格，并且圖5到8和圖15到19意圖示出圓形區(qū)段。偏離正方形、規(guī)則六邊形和圓形表示的任何畸變都是不準確的圖像再現(xiàn)的結(jié)果。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種包括像素化顯示面板和視圖形成設(shè)置的自動立體顯示器，其中所述像素化顯示面板包括單色像素的陣列或者不同顏色的子像素的陣列，所述視圖形成設(shè)置包括透鏡元件的陣列。像素形成六邊形網(wǎng)格，并且透鏡同樣在六邊形網(wǎng)格中重復。定義涉及像素網(wǎng)格與透鏡網(wǎng)格之間的映射的矢量。識別給出良好或較差條帶化性能的對應于該矢量的二維空間中的區(qū)段，并且選擇具有更好的條帶化性能的區(qū)段。

本發(fā)明是基于分析像素網(wǎng)格與透鏡網(wǎng)格之間的關(guān)系對于條帶化性能的影響。所述條帶化分析可以被應用于不同的像素和透鏡設(shè)計。應當提到的是，術(shù)語“像素網(wǎng)格”被用來表明像素的網(wǎng)格（如果每一個像素只具有一個可尋址單元）或者子像素的網(wǎng)格（如果每一個像素具有多個獨立可尋址的子像素）。

為了說明所述分析方法，將基于正方形（或接近正方形）的像素網(wǎng)格和透鏡網(wǎng)格給出第一實例。本發(fā)明特別涉及六邊形像素和透鏡網(wǎng)格，并且作為第二實例提供其分析。

對于正方形像素網(wǎng)格和透鏡網(wǎng)格的第一實例，對于規(guī)則的4重對稱（4-foldsymmetric）的基本上正方形的網(wǎng)格上的像素討論顯示面板設(shè)計，在該網(wǎng)格之上存在同樣具有規(guī)則的4重對稱網(wǎng)格中的單元的光調(diào)制器。出于解釋的目的，需要一些定義。具體來說，需要定義面板（也就是像素網(wǎng)格）的坐標系，并且需要通過相對于面板坐標系的幾何（物理）坐標和邏輯坐標來定義視圖形成設(shè)置的坐標系。

圖3示出了各種可能的像素網(wǎng)格。每一個實例示出了最小單位單元格30（也就是如前面所定義的重復以形成子像素圖案的子像素31的最小集合）以及使用在本說明書中所采用的定義的像素32。像素32是所有原色的最小正方形設(shè)置，從而使得像素尺寸和形狀在兩個正交指向上是相同的。

子像素被示出為正方形。但是實際的子像素形狀可以是不同的。舉例來說，實際的像素孔徑通常將是不規(guī)則形狀，這是因為其例如可以取決于像素電路元件的尺寸和位置，比如在有源矩陣顯示面板的情況下是開關(guān)晶體管。重要的是像素網(wǎng)格形狀，而不是單獨的像素或子像素的精確形狀。相同的推理適用于后面進一步討論的六邊形像素網(wǎng)格。

此外還示出了像素間距矢量x和y。這些矢量分別是行方向和列方向上的鄰近像素中心之間的平移矢量。最小單位單元格30中的字母表明原色：r=紅色，g=綠色，b=藍色，w=白色。

圖3（a）示出了rggb單位單元格和rggb像素，圖3（b）示出了rgbgbgrg單位單元格和rgbg像素，圖3（c）示出了rgbw單位單元格和rgbw像素，圖3（d）示出了rgbwbwrg單位單元格和rgbw像素，并且圖3（d）示出了w單位單元格和w像素。

基于在后文中稱作像素間距矢量的兩個矢量x和y定義像素網(wǎng)格。所述矢量形成具有長度單位（例如“米”）的晶格矩陣。包括最小單位單元格的像素存在多種可能的定義，但是對于本說明書，像素是近似正方形的。因此，x應當被選擇形成近似正方形的子像素區(qū)段。如圖3（a）到（d）中所示，對于彩色顯示器，像素定義非常簡單地導致具有22子像素的區(qū)段。當單位單元格更大時，如圖3（b）和（d）中所示，所述像素組看起來被旋轉(zhuǎn)或鏡像以形成更大的單位單元格，而且在這些情況下，x保持為22區(qū)段。對于單色顯示器，像素是單個子像素的區(qū)段。

像素不需要是完美的正方形。像素可以是近似正方形，這意味著任何角度的旋轉(zhuǎn)、有限的偏轉(zhuǎn)或者有限的延長也落在范圍內(nèi)。長寬比被如下定義：

網(wǎng)格的角度為如下：

所述偏轉(zhuǎn)于是被表達成。因此，對于近似正方形的網(wǎng)格所成立的是和。

舉例來說，a優(yōu)選地處在0.9到1.1之間，θ處在80到100度之間（當然如果一對拐角處于80度，則另一對將處于100度）。

為了定義透鏡網(wǎng)格，可以定義透鏡間距矢量。

圖4示出了覆蓋在對于每個像素32具有22子像素31的正方形像素陣列40之上的透鏡網(wǎng)格42（比如圖3（a）和（c））。每一個像素組的四個子像素31當中的一個被突出顯示（也就是說以白色示出）。矢量x和y是如前面所解釋的該網(wǎng)格的像素間距矢量。透鏡網(wǎng)格42包括具有被組織在正方形網(wǎng)格上的球面透鏡44的微透鏡陣列。矢量p’和q’是該網(wǎng)格的間距矢量。所述矢量由像素間距矢量的線性組合形成。

取代以米為單位的物理透鏡間距矢量，對于所選擇的px和py可以如下定義邏輯和無量綱透鏡間距矢量：

并且

通過邏輯透鏡間距矢量如下定義幾何（物理）間距矢量和（例如以米計）：

像素網(wǎng)格中的變形應當被反映在透鏡網(wǎng)格的相等變形中。應當提到的是，因為我們不需要，因此，但是不必有。類似地，，但是不必有。

出于本說明書的目的，對于整數(shù)值n和m定義區(qū)段pn,m。這些區(qū)段由本身被組織在圓形的網(wǎng)格上的多個圓形構(gòu)成。

這樣的區(qū)段被如下定義：

，其中

項規(guī)定從到的矢量的長度，因此所述不等式定義以通過定義的中心為中心的圓形的集合。本身是通過l項的集合定義的矢量集合。作為施加在構(gòu)成二維矢量和的整數(shù)值上的條件的結(jié)果，該集合具有離散數(shù)目的成員。

在這里，是每一個圓形的半徑。因此，該半徑隨著n的增大而減小。是中心的集合，標示內(nèi)積，從而使得當時，則。在本說明書中使用縮寫。應當提到的是，存在這樣的整數(shù)k，從而沒有使得成立的整數(shù)i和j的可能組合。因此，集合p3、p6和p7為空。

作為一個實例，可以從開始探究集合p5。

通過我們表明所有的，其中i和j是整數(shù)（正、零或負）。針對的解集是如下：

在圖5中分別示出了作為高斯整數(shù)的和的圖形解釋及其倒易晶格。

圖5（a）中的每一點標記有高斯整數(shù)的坐標，其中，以及范數(shù)。圖5（b）由相同的點構(gòu)成，但是所述點的坐標被除以其范數(shù)，從而對應于而不是。

來自前面示出的針對的解集的任意組合處在中。兩個實例是和。于是區(qū)段p5由具有這些中心和半徑的圓形構(gòu)成。應當提到的是，由于針對有八個解，因此圍繞每一個p1圓形有八個p5圓形。

為了對于具有近似正方形網(wǎng)格上的像素的可旋轉(zhuǎn)顯示器最小化條帶化的問題，給出這樣一種顯示器設(shè)計，其中視圖形成設(shè)置的陣列（通常是微透鏡陣列）形成可以通過方向在像素坐標方面描述的正方形網(wǎng)格，其中被選擇在導致條帶化的區(qū)段pn之外。

為了分析條帶化問題使用了兩個模型。第一個模型是基于分析像素結(jié)構(gòu)和透鏡結(jié)構(gòu)全部二者中的空間頻率，第二個模型是基于光線追跡。

第一個模型使用moiré等式和可見度函數(shù)來估計對應于給定間距矢量的可見條帶化的數(shù)量。

該模型得到比如圖6的映射圖，其中更明亮的區(qū)域表明更多條帶化（在對數(shù)尺度上）。圖6繪制出py相對于px的曲線圖。應當理解的是，實際的映射圖取決于例如微透鏡的視角和像素結(jié)構(gòu)之類的參數(shù)。圖6中的映射圖是對于具有單一發(fā)射區(qū)域的像素的情況而生成的，所述發(fā)射區(qū)域具有作為整個像素表面的1/8的孔徑，與透鏡孔徑成比例縮放的高斯透鏡點擴散函數(shù)（psf），以及20弧秒的恒定透鏡視角。

作為psf比例縮放的結(jié)果，由于更準確的聚焦，對于更小的有更多條帶化分量可見（圖6的左上部分）。已經(jīng)觀察到，各種條帶化“斑點（blob）”的強度取決于實際的像素結(jié)構(gòu)（參見圖3），但是斑點的位置總是相同的。

所述分析部分地是基于認識到該條帶化映射圖中的大部分結(jié)構(gòu)可以利用pn區(qū)域來解釋，其中具有更高的n的pn對應于更小的區(qū)域。具有顯著條帶化的大多數(shù)區(qū)域通過p1…p8來解釋。

通過把半徑r0=0.35和γ=0.75擬合到該映射圖，得到圖7中示出的圖像。在其他情況下可能有更少的條帶化，其結(jié)果是r0=0.25就足夠嚴格。圖8示出了把半徑r0=0.25擬合到圖5的映射圖的結(jié)果。

在圖7和8中還對于正方形網(wǎng)格實例（也就是p9,18和p14,26）繪制出優(yōu)選的區(qū)段。這些區(qū)段通過r0=0.35被最佳地描述。

本發(fā)明的方法是基于避免導致條帶化的區(qū)塊，也就是避免矢量的特定數(shù)值范圍。

首先要避免的區(qū)塊是導致最大條帶化的區(qū)段p1（也就是p1,1）。在圖8中，對于更小的半徑數(shù)值，所排除的區(qū)塊也更小。因此，第一個將要排除的區(qū)塊是基于r0=0.25。

對于該正方形實例在設(shè)計像素網(wǎng)格與透鏡網(wǎng)格之間的關(guān)系時將排除的區(qū)塊是：

1、具有r0=0.25和γ=0.75的p1，

2、與前一條一樣并且還有p2，

3、與前一條一樣并且還有p4，

4、與前一條一樣并且還有p5，

5、與前一條一樣并且還有p8，

6、前面的任一條但是半徑r0=0.35。

在通過排除所述區(qū)段而留下的空間內(nèi)，存在特別令人感興趣的一些區(qū)段，這是因為條帶化對于較寬的參數(shù)范圍是特別低的。這些區(qū)段是：

1、具有r0=0.35的p9,18，

2、具有r0=0.35的p14,26。

優(yōu)選的是，對于正方形網(wǎng)格實例，子像素處在優(yōu)選的是正方形的網(wǎng)格上，但是小的變異性也是可能的。長寬比優(yōu)選地被限制到，或者更加優(yōu)選地被限制到。網(wǎng)格從正方形/矩形到菱形/平行四邊形的偏轉(zhuǎn)優(yōu)選地被限制到，或者甚至被限制到。

為了說明所述方法，針對moiré等式的一種替換方案是利用顯示全白色圖像的透鏡對顯示模型進行光線追跡。

圖9示出了對應于圖3（c）的2d像素布局的此類渲染。對于無條帶化設(shè)計的任何渲染看起來平均都將是白色的，而對于具有條帶化的設(shè)計，強度和/或顏色則取決于觀看者的位置（也就是透鏡相）。

圖9（a）示出了對應于一個透鏡相的p1區(qū)段中的透鏡設(shè)計的渲染。雖然沒有在圖9（a）的渲染中示出，但是白色和大部分藍原色是缺失的。圖9（b）示出了對應于一個透鏡相的p2區(qū)段中的透鏡設(shè)計的渲染，其中多于平均數(shù)量的黑色矩陣是可見的。圖9（c）示出了對應于一個透鏡相的p4區(qū)段中的透鏡設(shè)計的渲染，其中幾乎沒有黑色矩陣是可見的。圖9（d）示出了對應于p14,26中心處的透鏡設(shè)計的渲染，其中對于該相和所有其他相在該貼片內(nèi)具有（幾乎）均等的原色分布。

比如圖9中示出的貼片可以對于各種透鏡相被渲染，這是因為不同的透鏡相（透鏡相意味著負責為特定觀看位置生成視圖的透鏡位置）導致不同的子像素分布。更加有效的做法是計算對于每一個此類貼片所計算的平均cie1931xyz顏色值。從該均值可以計算ciel*a*b顏色值，從而給出比較感知條帶化效應的定量手段。

在該感知顏色空間中，兩個顏色值之間的l2距離（后面標示成δe）表明這些顏色之間的所感知到的差異。

目標是對應于(l*,a*,b*)=(100,0,0)的白色。

在圖10中，對于與圖9中相同的實例，亮度(l*)被繪制成二維中的透鏡相的函數(shù)，并且對應于通過透鏡被投影到不同的觀看者位置的不同視圖。無量綱透鏡相變量具有處于(0,1)范圍內(nèi)的數(shù)值。由于像素網(wǎng)格和透鏡網(wǎng)格的周期性，透鏡相0和1對應于相同的所生成的視圖。由于顯示器使用2d微透鏡陣列，因此透鏡相本身也是2d的。

在圖11中，針對相同的實例繪制出顏色誤差（δe）。

取決于具體情況，δe≈1是剛剛可見。圖10（d）和11（d）中的無條帶化實例分別表現(xiàn)為均勻的l*=100和δe=0，而當顏色隨著觀看者位置（也就是透鏡相）改變時，其他實例則清楚地具有條帶化。

由于顯示器使用2d微透鏡陣列，因此透鏡相本身也是2d的。

通過在整個相空間上取得δe的均方根（rms）數(shù)值可以對曲線圖進行概括。

在下面的表中，對于與根據(jù)前面解釋的條帶化模型應當被排除或包括的區(qū)段相對應的點的列表進行了這一概括。

從該表清楚看到，兩個模型在條帶化預測方面在很大程度上是一致的。正區(qū)域具有低δerms數(shù)值，并且最大負區(qū)域（具有最低序數(shù)）具有最高δerms數(shù)值。

前面的第一個模型提供條帶化效應的總覽，第二個模型提供更多細節(jié)和視覺化。

現(xiàn)在將對于六邊形像素網(wǎng)格的實例給出類比分析。

本發(fā)明特別涉及具有六邊形網(wǎng)格（優(yōu)選的是規(guī)則六邊形網(wǎng)格，但是也可以與規(guī)則網(wǎng)格具有偏差）上的像素（或子像素）的面板，所述面板之上存在同樣具有六邊形網(wǎng)格上的單元的視圖形成設(shè)置。

與前面的實例中一樣，定義面板的坐標系，隨后通過相對于面板坐標系的幾何（物理）坐標和邏輯坐標來定義視圖形成設(shè)置的坐標系。同樣定義參數(shù)空間中的參數(shù)化區(qū)段，所述參數(shù)化區(qū)段可以被選擇以便關(guān)于條帶化實現(xiàn)所期望的性能。

同樣定義像素間距矢量，類似于前面的實例中的矢量和，對于該例定義矢量和。

矢量和是形成具有長度單位（例如米）的晶格矩陣的像素間距矢量。包括最小單位單元格的像素存在多種可能的定義，但是對于本發(fā)明，像素網(wǎng)格是六邊形，例如至少近似地是規(guī)則六邊形。因此，x應當被選擇形成六邊形子像素區(qū)段。

在圖12中示出了實例。

對于彩色顯示器，像素區(qū)域32很有可能是具有3個或者可能4個子像素31的三角形區(qū)段。這樣的一組有時看起來被旋轉(zhuǎn)或鏡像從而形成更大并且可能被延長的單位單元格，而且在這種情況下x是具有3個或4個子像素31的區(qū)段。對于單色顯示器，單位單元格30是單個像素32的區(qū)段。重要的是像素32的網(wǎng)格，而不是子像素31的形狀或網(wǎng)格。

圖12（a）示出了六邊形網(wǎng)格，其中每一個像素32被形成為三個rgb子像素31的三角形。單位單元格30是相同的。

圖12（b）示出了六邊形網(wǎng)格，其中每一個像素32被形成為四個rgbw子像素31的一組，從而形成基本上是菱形的形狀（但是不具有直邊）。單位單元格30是相同的。

圖12（c）示出了六邊形網(wǎng)格，其中每一個像素32由七個子像素31形成（一個位于中心處，六個圍繞在外側(cè)）。但是外側(cè)子像素與鄰近的像素共享，從而每個像素平均有4個（rgbw）子像素。單位單元格30（可以被平移以形成完整的總體子像素圖案的最小單元）是更大的，這是因為存在兩種類型的像素。

圖12（d）示出了單色像素的六邊形網(wǎng)格。單位單元格30是單個像素32。

圖13的布局是一個反例，這是因為雖然子像素是六邊形并且被安排在六邊形網(wǎng)格上，但是像素網(wǎng)格實際上是矩形。像素網(wǎng)格是通過從一個像素平移到鄰近像素內(nèi)的相同位置的矢量而定義的。

與前面的實例中一樣，本發(fā)明不需要完美的六邊形網(wǎng)格，并且角度指向也不是相關(guān)的。任何角度的旋轉(zhuǎn)、有限的偏轉(zhuǎn)或者有限的延長同樣是可能的。

對應于六邊形像素網(wǎng)格的長寬比被如下定義：

并且網(wǎng)格的角度是：

120度的內(nèi)角對應于規(guī)則六邊形網(wǎng)格。因此，偏轉(zhuǎn)的數(shù)量可以被表達成。因此，對于近似規(guī)則的六邊形網(wǎng)格，和成立。

與前面的實例中一樣，同樣定義透鏡間距矢量。對于所選擇的pa和pb，邏輯和無量綱透鏡間距矢量的定義是。

在圖14中示出了對于六邊形情況是相關(guān)的矢量，其中與圖4中一樣示出了像素陣列40之上的透鏡網(wǎng)格42。這是基于圖12（a）的包括三個子像素的像素。透鏡網(wǎng)格通過實矢量和形成。

矢量和具有相同的長度，并且與之間的角度是120o。通過邏輯透鏡間距矢量來定義幾何（物理）間距矢量和（例如以米計），其中像素網(wǎng)格中的變形（例如旋轉(zhuǎn)、偏轉(zhuǎn)、比例縮放）應當被反映在透鏡網(wǎng)格的相等變形中。這可以通過考慮被拉伸的柔性自動立體顯示器來理解。

無量綱間距矢量同樣定義像素網(wǎng)格與透鏡網(wǎng)格之間的映射，并且在這種情況下通過下式定義：

對于該例，對于整數(shù)n定義由本身被組織在圓形的網(wǎng)格上的多個圓形構(gòu)成的區(qū)段en。這樣的區(qū)段被如下定義：

，其中

同樣地，是每一個圓形的半徑，是中心的集合，并且是如下定義的類似于eisenstein整數(shù)范數(shù)的范數(shù)：

這樣定義了中心的六邊形晶格。與前面的實例中一樣，項規(guī)定從到的矢量，并且從而規(guī)定基本上基于空間的范數(shù)（距離的平方）的不等式。這樣定義了具有通過定義的中心的圓形的集合。本身是通過項的集合定義的矢量集合。作為施加在構(gòu)成二維矢量和的整數(shù)值上的條件的結(jié)果，該集合具有離散數(shù)目的成員。

作為一個實例，考慮從開始探究e4。針對的解集是：

的任意組合都處在中。兩個實例是和。區(qū)段e4于是由具有這些中心和半徑的圓形區(qū)段構(gòu)成。在圖14中分別示出了作為eisenstein整數(shù)的和（其在復平面中形成六邊形晶格）及其倒易晶格的圖形解釋。

左圖中的每一點標記有eisenstein整數(shù)的坐標以及范數(shù)。右圖由相同的點構(gòu)成但是被除以其范數(shù)，從而對應于而不是。

同樣地存在這樣的整數(shù)k，從而沒有使得成立的。因此，集合e2、e5和e6為空。

在前面的基于正方形網(wǎng)格的實例中使用了笛卡爾范數(shù)，也就是，并且在圖形解釋中使用了形成復平面中的正方形晶格的高斯整數(shù)而不是eisenstein整數(shù)。圖16示出了這種方法以便與圖5進行比較。

前面所解釋的方法被用來分析不同設(shè)計的條帶化效應。在圖17中示出了的所得到的映射圖，其中同樣是基于moiré等式和可見度函數(shù)來估計對應于給定間距矢量的可見條帶化的數(shù)量。這是pb相對于pa的曲線圖，并且更明亮的區(qū)域同樣表明更多條帶化。

應當理解的是，實際的映射圖取決于例如微透鏡的視角和像素結(jié)構(gòu)之類的參數(shù)。圖17中的映射圖是對于具有單一發(fā)射區(qū)域的像素的情況而生成的，所述發(fā)射區(qū)域具有作為整個像素表面的1/6的孔徑，與透鏡孔徑成比例縮放的高斯透鏡點擴散函數(shù)（psf），以及20弧秒的恒定透鏡視角。作為psf比例縮放的結(jié)果，由于更準確的聚焦，對于更小的有更多條帶化分量可見。

該條帶化映射圖中的大部分結(jié)構(gòu)可以利用en區(qū)域來解釋，其中具有更高的n的en對應于更小的區(qū)域。具有顯著條帶化的大多數(shù)區(qū)域通過e1…e4來解釋。

與前面的實例中一樣，r0=0.35和γ=0.75被用來生成圖18的圖像。在其他情況下可能有更少的條帶化，其結(jié)果是r0=0.25就足夠嚴格。圖19示出了把半徑r0=0.25擬合到圖17的映射圖的結(jié)果。

應當提到的是，在圖18和19中，為了與圖7和8進行簡單的比較而將各個區(qū)段標記成px。但是這些區(qū)段是通過前面的等式所定義的ex。

在圖18和19中繪制出優(yōu)選的區(qū)段，也就是e7和e9（被示出為p7和p9）。這些區(qū)段通過r0=0.35被最佳地描述。

本發(fā)明是基于避免導致條帶化的區(qū)塊，也就是矢量的數(shù)值。

首先要避免的區(qū)塊是導致最大條帶化的區(qū)段e1。在圖19中，對于更小的半徑數(shù)值，所排除的區(qū)塊也更小。因此，第一個將要排除的區(qū)塊是基于r0=0.25。

在設(shè)計像素網(wǎng)格與透鏡網(wǎng)格之間的關(guān)系時將排除的區(qū)塊是：

1、具有r0=0.25和γ=0.75的e1，

2、與前一條一樣并且還有e3，

3、與前一條一樣并且還有e4，

4、前面的任一條但是半徑r0=0.35。

在通過排除所述區(qū)段而留下的空間內(nèi)，存在特別令人感興趣的一些區(qū)段，這是因為條帶化對于較寬的參數(shù)范圍是特別低的。這些區(qū)段是：

1、具有r0=0.35的e7，

2、具有r0=0.35的e9。

優(yōu)選的是，子像素處在規(guī)則六邊形網(wǎng)格上，但是小的變異性也落在本發(fā)明的范圍內(nèi)：長寬比優(yōu)選地被限制到，或者更優(yōu)選的是被限制到。網(wǎng)格偏離規(guī)則六邊形的偏轉(zhuǎn)優(yōu)選地被限制到，或者甚至被限制到。

本發(fā)明適用于自動立體3d顯示器的領(lǐng)域，更具體來說涉及全視差可旋轉(zhuǎn)多視圖自動立體顯示器。

本發(fā)明涉及像素網(wǎng)格與透鏡網(wǎng)格之間的關(guān)系。本發(fā)明可以被應用于任何顯示器技術(shù)。

通過研究附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求書，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐所要求保護的本發(fā)明時可以理解并且實施針對所公開的實施例的其他變型。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他單元或步驟，并且“一個”或“一項”不排除復數(shù)。在互不相同的從屬權(quán)利要求中引述某些措施并不表明無法使用這些措施的組合來獲益。權(quán)利要求中的任何附圖標記不應當被解釋成限制其范圍。