CN105282539A - 曲面多视点图像显示设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种曲面多视点图像显示设备及其控制方法。所述曲面多视点图像显示设备包括：曲面显示面板，包括多个子像素并具有曲率；观看区域划分器，被设置在显示面板的前面，并被配置为划分观看区域并提供多个光学视点；渲染器，被配置为对将被输出到显示面板的多视点图像进行渲染；控制器，被配置为基于曲率确定所述多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距，并控制渲染器使得所述多个子像素中的至少一些子像素基于确定的渲染间距来输出与多个多视点图像相应的像素值。

Description

曲面多视点图像显示设备及其控制方法

本申请要求于2014年7月18日在韩国知识产权局提交的10-2014-0091206号韩国专利申请的优先权，该申请的公开通过引用合并于此。

技术领域

与示例性实施例一致的设备和方法涉及一种曲面多视点图像显示设备及其控制方法，更具体地说，涉及一种不需要观看者眼镜的曲面多视点图像显示设备及其控制方法。

背景技术

随着电子技术的进步，各种各样的电子装置已被开发并分布。例如，在与显示设备(诸如作为如今家中最常用的电器之一的电视机(TV))相关的技术中已有一定的发展。

由于性能的增强，显示设备可显示各种类型的内容。具体地说，近年来，使用户能够观看三维(3D)内容的立体显示系统已被开发并分布。

立体显示系统可根据是否使用用于观看3D图像的眼镜而被分为眼镜式系统或非眼镜式系统。在眼镜式系统中，观看者必须配戴专用眼镜以能够观看3D图像，相反，在非眼镜式系统中，观看者无需配戴眼镜来观看3D图像。

眼镜式系统的示例是使用快门眼镜方法的显示设备。在快门眼镜方法中，显示器输出在左眼图像和右眼图像之间交替。作为由观看者配戴的3D眼镜的快门眼镜被控制为与右眼图像和左眼图像的交替显示同步地打开和关闭左眼快门和右眼快门，使得当由显示设备显示右眼图像时，眼镜的左眼快门是关闭的。类似地，当左眼图像被显示时，眼镜的右眼快门是关闭的。这种左眼图像和右眼图像的交替输出使得观看者在观看图像的过程中感知到深度感。

非眼镜式系统可被称为自动立体系统。利用非眼镜式方法的3D显示设备使用视差光栅技术或柱状透镜，显示光学分离的多视点图像并将与不同视点的图像相应的光投射到观看者的左眼和右眼，从而使得观看者感知到深度感。

当非眼镜式系统具有N个光学视点时，可通过针对输入图像执行渲染来产生N个多视点图像，并可提供经渲染的多视点图像。然而，如果显示设备具有弯曲表面(与平面显示器相比)，并根据现有渲染方法来产生并提供N个多视点图像，则与不同视点的图像相应的光无法精确地投射到观看者的左眼和右眼。因此，观看者无法观看到清晰的图像。

图1是示出现有技术的平面多视点图像显示设备和现有技术的曲面多视点图像显示设备。

如图1所示，当存在五(5)个光学视点时，现有技术的平面多视点图像显示设备投射与各个光学视点相应的图像的光，因此观看者不会在观看图像中感到不便。

曲面多视点图像显示设备可增强用户的沉浸感。然而，当如图1所示存在五(5)个光学视点时，曲面多视点图像显示设备无法精确地将与各个光学视点相应的图像的光投射到观看者的左眼和右眼，因此可能无法向观看者提供清晰的图像。

发明内容

一个或更多个示例性实施例可克服上述缺点以及上面未描述的其它缺点。然而，将理解一个或更多个示例性实施例不需要克服上述缺点，并可不克服上述任何问题。

一个或更多个示例性实施例提供了一种能够像在平面多视点图像显示设备中一样提供清晰的多视点图像的曲面多视点图像显示设备及其控制方法。

根据示例性实施例的一方面，提供了一种图像显示设备，包括：显示面板，具有曲率，其中，显示面板包括多个子像素；观看区域划分器，被设置在显示面板的前面，并被配置为划分观看区域并提供多个光学视点；渲染器，被配置为对将被输出到显示面板的多视点图像进行渲染；控制器，被配置为基于显示面板的曲率确定所述多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距，并控制渲染器使得所述多个子像素中的至少一些子像素基于确定的渲染间距来输出与所述多视点图像的多个视点相应的像素值。

观看区域划分器可包括柱状透镜，并且控制器可被配置为基于由柱状透镜的中心和第一光学视点形成的角度来确定与所述多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距，基于由柱状透镜的中心和第二光学视点形成的角度来确定与所述多视点图像的第二光学视点相应的渲染间距。

观看区域划分器可通过使用视差光栅来实现，并且控制器可被配置为基于由视差光栅的相邻光栅狭缝的中心和第一光学视点形成的角度来确定与所述多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距，基于由视差光栅的相邻光栅狭缝的中心和第二光学视点形成的角度来确定与所述多视点图像的第二光学视点相应的渲染间距。

控制器可被配置为基于显示面板的曲率使用观看区域划分器与所述多视点图像的第一光学视点之间的距离信息来确定与所述多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距，基于显示面板的曲率使用观看区域划分器与所述多视点图像的第二光学视点之间的距离信息来确定与所述多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距。

控制器可被配置为控制渲染器使得所述多个子像素中的至少一些子像素输出从第一多视点图像的第一像素值和第二多视点图像的第二像素值计算出的第三像素值。

控制器可被配置为基于第一像素值和第二像素值的混合比来计算第三像素值，其中，所述混合比是基于所述渲染间距被确定的。

观看区域划分器可通过使用柱状透镜来实现，柱状透镜的间距可通过下面的等式被确定：

$P2=\mathrm{\θ}\×L2\×\frac{2\mathrm{\π}}{360}$

其中，P2是柱状透镜的间距，θ是由从位于中心的光学视点开始的位于中心的柱状透镜和相邻柱状透镜形成的角度，L1是显示面板与观看区域划分器之间的距离，L2是所述多视点图像的最佳观看距离，P1是渲染间距，VN是所述多视点图像的视点的数量并且该视点的数量是奇数。

观看区域划分器可通过使用柱状透镜来实现，每个柱状透镜的改变的渲染间距可通过下面的等式被确定：

$\mathrm{\θ}=P1\×\mathrm{VN}\×\mathrm{LN}\×\frac{360}{2\mathrm{\π}(L1+L2)}$

x＝L2×sinθ

y＝L2×cosθ

$\begin{array}{c}\mathrm{\&beta;}[-n]=\mathrm{\&theta;}+{\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{nVW}-x}{y}\right),(x<\mathrm{nVW})\\ =\mathrm{\&theta;}-{\tan }^{-1}\left(\frac{x-\mathrm{nVW}}{y}\right),(x\&GreaterEqual;\mathrm{nVW})\end{array}$

$\mathrm{\&beta;}[+n]={\tan }^{-1}\left(\frac{x+\mathrm{nVW}}{y}\right)-\mathrm{\&theta;}$

D[±n]＝tanβ[±n]×L1

其中，P1是渲染间距，VN是光学视点的数量并且光学视点的数量是奇数，LN是指示每个柱状透镜与位于中心的柱状透镜相距多远的整数，L1是显示面板与观看区域划分器之间的距离，L2是所述多视点图像的最佳观看距离，θ是由从位于中心的光学视点开始的第LN柱状透镜和位于中心的柱状透镜形成的角度，x和y是用于方便进行计算的变量，n是从1到VN/2-1的整数，并指示位于中心的光学视点与每个其它光学视点相距多远，VW是所述多视点图像的观看者的双眼之间的距离，β是由第LN柱状透镜中的位于中心的光学视点和其它光学视点形成的角度，D是所述改变的渲染间距。

空间隔可形成在显示面板和观看区域划分器之间。

与所述空间隔相应的显示面板与观看区域划分器之间的距离可通过下面的等式确定：

D＝T_S/R_S

其中，D是所述距离，T_S是空间隔的厚度，R_S是空间隔的折射率。

曲面多视点图像显示设备还可包括：传感器，被配置为检测观看者的眼睛的位置，控制器可被配置为基于由传感器检测到的观看者的眼睛的位置来对渲染间距进行补偿。

控制器可被配置为控制多个子像素中的至少一些子像素输出至少第一多视点图像的像素值和第二多视点图像的像素值根据确定的渲染间距混合的像素值。

根据另一示例性实施例的一方面，提供了一种图像显示设备的控制方法，所述方法包括：对将被输出的多视点图像进行渲染；基于图像显示设备的显示面板的曲率，确定多视点图像的多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距；基于确定的渲染间距，通过显示面板的多个子像素中的至少一些子像素输出与多视点图像的多个视点相应的像素值。

确定多视点图像的多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距的步骤可包括：基于由柱状透镜的中心和第一光学视点形成的角度来确定与多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距；基于由柱状透镜的中心和第二光学视点形成的角度来确定与多视点图像的第二光学视点相应的渲染间距。

确定多视点图像的多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距的步骤可包括：基于由多视点图像的相邻光栅狭缝的中心和第一光学视点形成的角度来确定与多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距；基于由相邻光栅狭缝的中心和第二光学视点形成的角度来确定与多视点图像的第二光学视点相应的渲染间距。

确定多视点图像的多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距的步骤可包括：基于所述曲率以及观看区域划分器与多视点图像的第一光学视点之间的距离来确定渲染间距，并基于观看区域划分器与多视点图像的第二光学视点之间的距离来确定渲染间距。

所述方法还可包括：检测图像显示设备的视看者的眼睛的位置，并基于由传感器检测到的用户的眼睛的位置来对渲染间距进行补偿。

输出像素值的步骤可包括：控制所述多个子像素中的至少一些子像素输出从第一多视点图像的第一像素值和第二多视点图像的第二像素值确定的第三像素值。

输出像素值的步骤可包括：控制所述多个子像素中的至少一些子像素来输出至少第一多视点图像的像素值和第二多视点图像的像素值根据确定的渲染间距混合的像素值。

附图说明

通过参照附图具体描述示例性实施例，以上和/或其它方面将更明显，其中：

图1是示出现有技术的平面多视点图像显示设备和现有技术的曲面多视点图像显示设备的示图；

图2是示出根据示例性实施例的曲面多视点图像显示设备的配置的框图；

图3是示出根据示例性实施例的用于获得柱状透镜的间距(pitch)的方法的示图；

图4是示出与光学视点相应的图像的光在曲面多视点图像显示设备中不被投射的问题的示图；

图5是示出根据示例性实施例的用于获得每个柱状透镜的改变的渲染间距的方法的示图；

图6是示出根据示例性实施例的改变的渲染间距的误差率的曲线图；

图7是示出根据示例性实施例的每个柱状透镜的渲染间距的补偿算法的示图；

图8和图9是示出根据示例性实施例的渲染间距补偿的计算结果的图表；

图10、图11和图12是示出根据示例性实施例的渲染方法的示图；

图13和图14是示出多视点图像显示设备的配置中的问题的示图；

图15是示出根据示例性实施例的曲面多视点图像显示设备的配置的示图；

图16是示出根据示例性实施例的曲面多视点图像显示设备的渲染方法的示图。

具体实施方式

以下，将参照附图更详细描述示例性实施例。

在下面的描述中，当在不同附图中描述相同元件时，相同标号被用于相同元件。在描述中限定的内容(诸如详细结构和元件)被提供以帮助对示例性实施例的全面理解。因此，明显的是在没有这些专门限定的内容的情况下也可实施示例性实施例。此外，由于现有技术中已知的功能和元件将以不必要的细节来模糊示例性实施例，因此不详细描述现有技术中已知的功能和元件。

图2是示出根据示例性实施例的曲面多视点图像显示设备100的配置的框图。

曲面多视点图像显示设备100包括渲染器110、显示面板130、观看区域划分器140和控制器120，其中，渲染器110用于提供多视点。

可通过使用各种显示设备(诸如TV、监视器、个人计算器(PC)、自助服务终端、平板PC、电子相册、移动电话等)来实现曲面多视点图像显示设备100。

曲面多视点图像显示设备100接收图像的输入。具体地说，曲面多视点图像显示设备100可从各种外部装置(诸如外部存储介质、广播站、web服务器等)接收输入图像。输入图像可以是单视点图像、立体图像或多视点图像。单视点图像是由普通拍摄装置拍摄的图像。立体图像是由用于左眼和右眼的分离图像表示的3D视频图像，并由立体拍摄装置拍摄。立体拍摄装置通常装配有两个镜头并被用于拍摄立体图像。此外，多视点图像表示通过对由一个或更多个拍摄装置拍摄的向观看者提供不同方向的各种视点的图像进行几何校正并将这些图像空间组合而产生的3D视点图像。

此外，曲面多视点图像显示设备100可接收图像的深度信息。通常图像的深度是赋予图像的每个像素的深度值。例如，8比特的深度可具有范围从0至255的灰度级值。当黑色/白色被用作参考时，黑色(低的值)可指示与观看者距离远的位置，白色(高的值)可指示与观看者距离近的位置。

深度信息是指示3D图像的深度的信息，并与3D图像的左眼图像和右眼图像之间的双眼视差度相应。人感知到的深度感根据深度信息而不同。也就是说，当深度大时，左眼和右眼之间的双眼视差增大，因此观看者感知到的深度感增大。当深度小时，左眼和右眼之间的双眼视差减小，因此观看者感知到的深度感减小。可通过仅使用图像的二维(2D)特征的无源方法(诸如立体匹配)或通过使用诸如深度相机的装置的有源方法来获得深度信息。深度信息可具有深度图形式。深度图表示包含图像的每个区域的深度信息的表。

渲染器110可使用已在深度调节器中调节的图像深度来渲染多视点图像。在2D图像的情况下，渲染器110可基于针对2D/3D转换提取的深度信息来对多视点图像进行渲染。另外，当多视点(即，N个视点)和N条相应深度信息被输入时，渲染器110可基于N个视点中的至少一个视点以及深度信息中的至少一条深度信息来对多视点图像进行渲染。另外，当仅N个视点被输入时，渲染器110可从N个视点提取深度信息，随后基于提取的深度信息来对多视点图像进行渲染。

然而，渲染器110的上述操作仅是示例，除了上述操作之外，渲染器110还可按照各种方法对多视点图像进行渲染。

显示面板130可形成为曲面形状。具体地说，显示面板130可在保护均匀曲率的情况下以曲面形状形成。如果显示面板130以曲面形状形成，观看区域划分器140和背光单元还可以以曲面形状形成。

显示面板130包括多个像素，其中，每个像素包括多个子像素。子像素可由红(R)、绿(G)和蓝(B)元素形成。也就是说，显示面板130中的每个像素均包括R子像素、G子像素和B子像素，像素按照多个行和多个列布置，从而形成显示面板130。在这种情况下，可通过使用各种显示单元(诸如液晶显示(LCD)面板、等离子显示面板(PDP)、有机发光二极管(OLED)、真空荧光显示器(VFD)、场发射显示器(FED)、电致发光显示器(ELD)等)来实现显示面板130。

显示面板130显示图像帧或视点内容。具体地，显示面板130可显示渲染图像，其中，在渲染图像中，不同视点的多个图像被连续重复地布置。

在使用LCD面板实现显示面板130的情况下，曲面多视点图像显示设备100还可包括背光单元和面板驱动器，其中，背光单元用于将背光提供给显示面板130，面板驱动器用于根据构成图像帧的各个像素的像素值来驱动显示面板130的像素。

观看区域划分器140可被布置在显示面板130的前表面上来为每个观看区域提供不同的视点，即，多视点。在这种情况下，可通过使用柱状透镜或视差光栅来实现观看区域划分器140。

当通过使用包括多个透镜区域的柱状透镜来实现观看区域划分器140时，柱状透镜可通过所述多个透镜区域使显示在显示面板130上的图像折射。每个透镜区域按照与至少一个像素相应的大小而形成，并可根据观看区域不同地分布通过每个像素的光。

在柱状透镜方法的情况下，曲面多视点图像显示设备100还可包括透镜单元。透镜单元可包括基底、电极、液晶层和中间层。透镜单元可基于电极是否施加电场来改变光学特性，并控制通过透镜单元的与多视点图像相应的光的折射。

此外，当使用视差光栅来实现观看区域划分器140时，可通过包括多个光栅区域的透明狭缝阵列来实现视差光栅。因此，光被光栅区域之间形成的狭缝阻挡，并且每个观看区域的不同视点的图像被投射。

由柱状透镜或视差光栅形成的观看区域划分器140可倾斜预定角度以增强图像质量。也就是说，观看者可观看到向特定方向倾斜的区域，而不是观看到垂直或水平方向的区域。因此，观看者可观看到子像素的一部分，而不是观看到单个子像素的全部。例如，当如图10至图12所示观看者使用右眼观看到第一视点的图像，使用左眼观看到第二视点的图像时，观看者使用右眼观看到与第一视点相应的区域10，使用左眼观看到与第二视点的区域20。也就是说，观看者可观看到子像素的一部分，而不是单个子像素的全部。

控制器120可基于预定曲率改变多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距，并可基于改变的渲染间距来控制渲染器110允许多个子像素中的至少一些子像素来输出与多个多视点图像相应的像素值。这里描述的渲染间距是指作为用于对多个多视点图像中的一个多视点图像进行渲染的最小单元的子像素数量。例如，在使用以六(6)个子像素显示的六个不同视点(第一视点至第六视点)来显示多视点图像的情况下，以一个子像素来显示用于一个视点图像(例如，第一视点)的最小渲染单元，因此渲染间距是1。然而，在曲面多视点图像显示设备100的情况下，渲染间距被改变，因此不同的渲染方法被执行。这将被详细解释。

当通过使用柱状透镜来实现观看区域划分器140时，控制器120可基于由柱状透镜的中心与每个光学视点形成的角度(即，位于中心的光学视点和柱状透镜的中心形成的直线与每个其它光学视点和柱状透镜的中心形成的直线所形成的角度)，确定与每个光学视点相应的渲染间距。另外，当通过使用视差光栅来实现观看区域划分器140时，控制器120可基于由相邻光栅狭缝的中心与每个光学视点形成的角度(即，位于中心的光学视点和相邻光栅狭缝的中心形成的直线与每个其它光学视点和相邻光栅狭缝的中心形成的直线所形成的夹角角度)，确定与每个光学视点相应的渲染间距。此外，控制器120可基于预定曲率，使用观看区域划分器140和每个光学视点之间的距离信息来确定渲染间距。具体地，下面将详细解释由控制器120确定渲染间距的处理。

控制器120可控制渲染器110使得多个子像素中的至少一些子像素输出基于第一多视点图像的第一像素值和第二多视点图像的第二像素值计算出的第三像素值。在这种情况下，控制器120可基于第一像素值和第二像素值的混合比来计算第三像素值，其中，第一像素值和第二像素值的混合比是基于渲染间距被确定的。

曲面多视点图像显示设备100还可包括传感器，其中，传感器能够检测观看显示设备的用户的双眼的位置。在这种情况下，控制器120可基于由传感器检测到的用户的双眼的位置来改变渲染间距。

图3是示出根据示例性实施例的用于获得柱状透镜的间距的方法的示图。

柱状透镜的间距是指多个柱状透镜中的相邻柱状透镜之间的距离，并可基于图3中的扇形的中心角度与弧度的关系式来计算，如以下的等式1所示：

$\mathrm{\&theta;}=P1\&times;\mathrm{VN}\&times;\frac{360}{2\mathrm{\&pi;}(L1+L2)}$ 等式1

$P2=\mathrm{\&theta;}\&times;L2\&times;\frac{2\mathrm{\&pi;}}{360}$

这里，P2是柱状透镜的间距，θ是从位于正中心的光学视点开始的位于正中心的柱状透镜与相邻柱状透镜形成的角度(即，位于正中心的柱状透镜中的位于正中心的光学视点和位于正中心的柱状透镜的中心形成的直线与相邻柱状透镜中的位于正中心的光学视点和相邻柱状透镜的中心形成的直线所形成的夹角角度)，L1是显示面板130与观看区域划分器140之间的距离，L2是最佳观看距离，P1是渲染间距，VN是光学视点的数量并且光学视点的数量是奇数。由于鉴于等式1，P1和P2与扇形的弧度相应，因此，与指示直线距离的柱状透镜的间距相比，P1和P2具有小的误差。然而，由于柱状透镜的间距和渲染间距非常小，因此该误差可被忽略。

虽然在图3中描述了用于获得柱状透镜的间距的方法，但是相应方法不仅可被应用到通过使用柱状透镜实现的观看区域划分器，还可被应用到通过使用视差光栅实现的观看区域划分器。

图4是示出与光学视点相应的图像的光在曲面多视点图像显示设备100中不被投射的问题的示图，以帮助理解本公开。

参照图4，假设存在五(5)个光学视点，并且根据等式1确定柱状透镜的间距。由于以曲面形状来实现多视点图像显示设备，因此可根据等式1来确定柱状透镜的间距，使得与位于正中心的光学视点(即，在上图中的第三视点)相应的图像的光被精确地投射。然而，与其它光学视点(即，第一视点、第二视点、第四视点和第五视点)相应的图像的光被不精确地投射。因此，由于与除了位于正中心的光学视点(第三视点)之外的光学视点相应的图像的光被不精确地投射，因此，当观看者观看多视点图像时，显示设备不能向观看者提供清晰的图像。

图4的下图示出用于投射与各种光学视点相应的图像的光的条件。也就是说，为了精确地投射与各种光学视点相应的图像的光，渲染间距值可变化。下面将提供对其的详细描述。

图5是示出根据示例性实施例的用于获得每个柱状透镜的改变的渲染间距的方法的示图。

在图5中，可通过使用如下所示的与改变的渲染间距有关的三角函数来建立等式2。可根据等式2来计算每个柱状透镜的改变的渲染间距：

$\mathrm{\&theta;}=P1\&times;\mathrm{VN}\&times;\mathrm{LN}\&times;\frac{360}{2\mathrm{\&pi;}(L1+L2)}$

x＝L2×sinθ

y＝L2×cosθ

$\begin{array}{c}\mathrm{\&beta;}[-n]=\mathrm{\&theta;}+{\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{nVW}-x}{y}\right),(x<\mathrm{nVW})\\ =\mathrm{\&theta;}-{\tan }^{-1}\left(\frac{x-\mathrm{nVW}}{y}\right),(x\&GreaterEqual;\mathrm{nVW})\end{array}$

$\mathrm{\&beta;}[+n]={\tan }^{-1}\left(\frac{x+\mathrm{nVW}}{y}\right)-\mathrm{\&theta;}$

D[±n]＝tanβ[±n]×L1等式2

这里，P1是渲染间距，VN是光学视点的数量并且光学视点的数量是奇数，LN是指示每个其它柱状透镜与位于中心的柱状透镜相距多远的整数(即，每个其它柱状透镜与位于中心的柱状透镜相距的柱状透镜数量)，L1是显示面板130与观看区域划分器140之间的距离，L2是最佳观看距离，θ是由从位于正中心的光学视点开始的第LN柱状透镜和位于正中心的柱状透镜形成的角度(即，第LN柱状透镜中的位于正中心的光学视点和第LN柱状透镜的中心形成的直线与位于正中心的柱状透镜中的位于正中心的光学视点和位于正中心的柱状透镜的中心形成的直线所形成的夹角角度)，x和y是便于计算的变量，n是从1到VN/2-1的整数，并指示每个其它光学视点与位于中心的光学视点相距多远(即，每个其它光学视点与位于中心的光学视点相距的光学视点数量)，VW是观看者的双眼之间的距离，β是由第LN柱状透镜中的位于正中心的光学视点和其它光学视点形成的角度(即，第LN柱状透镜中的位于正中心的光学视点和第LN柱状透镜的中心形成的直线与第LN柱状透镜中的其它光学视点和第LN柱状透镜的中心形成的直线所形成的夹角角度)，D是改变的渲染间距。

由等式2获得的改变的渲染间距与现有的渲染间距具有误差率，这会在图6中进行图形化地描述。

根据图6的曲线图，误差随着与位于曲面多视点图像显示设备100的正中心的柱状透镜的距离的增加而增加。另外，即使从位于正中心的光学视点开始的位于相同位置的光学视点也具有不同的误差率。因此，当渲染间距改变时，渲染间距的改变可关于位于正中心的柱状透镜而垂直对称。然而，对于不位于正中心的柱状透镜，关于位于正中心的光学视点而对称的光学视点之间的渲染间距的改变值不对称。下面将参照图7解释渲染间距补偿算法。

图7是用于解释根据示例性实施例的用于对每个柱状透镜的渲染间距进行补偿的算法的示图。

可通过如下所示的等式3来计算基于补偿算法而确定的补偿的渲染间距：

$D^{\&prime;}[\&PlusMinus;n]=\mathrm{CV}-\frac{D[\&PlusMinus;n]}{P1}$

M＝CV+((CV+1)-D'[+1])

M[±n]＝D'[±n]+((CV-n+1)-D'[±n+1])

ifn＝CV-1

M[+n]＝D'[+n]+(1-D'[1-CV])等式3

这里，CV是VN/2的结果四舍五入后的整数值，VN是光学视点的数量并且光学视点的数量是奇数，n是从1到CV-1的整数，并指示每个其它光学视点与位于正中心的光学视点相距的距离，D是改变的渲染间距，P1是渲染间距，D’是便于计算的变量，M是补偿的渲染间距。

假设P1＝0.105mm，VW＝63mm，视点的数量(VN)是5，L1是5mm，L2是3000mm，可如图8和图9所示来表示使用等式3的计算结果。

图10、图11和图12是示出根据示例性实施例的渲染方法的示图，其中，在所述示例性实施例中具有六个视点的多视点图像被显示。具体地，图10是示出当渲染间距是1时的渲染方法。参照图10，第一行的第一子像素可输出第六视点(6)图像和第一视点(1)图像被混合的像素值。第一行的第二子像素可输出第一视点(1)图像和第二视点(2)图像被混合的像素值。

可基于渲染间距确定每个子像素的像素值，因此，可基于在单个像素中的由每个视点所占的面积来确定每个子像素的像素值。当渲染间距被确定为1时，在第一子像素中，由第六视点(6)图像所占的面积与由第一视点(1)图像所占的面积之比是1：1。因此，第一子像素可计算第一视点(1)图像的R值和第六视点(6)图像的R值按1：1的比例混合的像素值。

图11是示出当渲染间距大于1时的渲染方法的示图。参照图11，第一行的第一子像素可输出第六视点(6)图像和第一视点(1)图像混合的像素值。第一行的第二子像素可输出第一视点(1)图像和第二视点(2)图像混合的像素值。此外，第一行的第三子像素可输出第一视点(1)图像、第二视点(2)图像和第三视点(3)图像混合的像素值。

可基于渲染间距来确定每个子像素的像素值。当如图11所示渲染间距被确定为1.25时，在第二子像素中，由第一视点(1)图像所占的面积与由第二视点(2)图像所占的面积之比是23：9。因此，第二子像素可计算第一视点(1)图像的G值和第二视点(2)图像的G值按23：9的比例混合的像素值。

图12是示出当渲染间距小于1时的渲染方法的示图。参照图12，第一行的第一子像素可输出第五视点(5)图像、第六视点(6)图像、第一视点(1)图像和第二视点(2)图像混合的像素值。第一行的第二子像素可输出第一视点(1)图像、第二视点(2)图像和第三视点(3)图像混合的像素值。此外，第一行的第三子像素可输出第二视点(2)图像、第三视点(3)图像和第四视点(4)图像混合的像素值。

基于渲染间距来确定每个子像素的像素值。当如图12所示渲染间距被确定为0.75时，在第二子像素中，由第一视点(1)图像所占的面积、由第二视点(2)图像所占的面积与由第三视点(3)图像所占的面积之比是9：19：4。因此，第二子像素可计算第一视点(1)图像的G值、第二视点(2)图像的G值和第三视点(3)图像的G值按9：19：4的比例混合的像素值。

在图10至图12中，多视点图像总共具有六个视点。然而，这仅是示例，当多视点图像具有2个视点、4个视点、9个视点、18个视点、30个视点、36个视点或其它数量的视点时，可相同地应用该方法。

在图10至图12中，根据渲染间距渲染的图像的间隔是相同的。然而，根据示例性实施例，可以以不同的间隔来渲染各种多视点图像。另外，图10至图12中的渲染方法仅是示例，也可执行其它方法。

图13和图14是示出多视点图像显示设备的配置中的问题的示图，以帮助理解本公开。

图13示出平面多视点图像显示设备。然而，除了曲面形状之外，相同的配置可被应用到曲面多视点图像显示设备100，为了方便解释，将解释平面多视点图像显示设备。

参照图13，显示设备包括显示面板130、观看区域划分器140、间隔器131和背光单元132。

背光单元132将光提供给显示面板130。在显示面板130上形成的图像通过从背光单元132提供的光被投射到观看区域划分器140上，观看区域划分器140将每个图像的光分散，并向观看者发射光。

间隔器131可被用于保持显示面板130与观看区域划分器140之间的恒定间隙。间隔器131可由玻璃或聚甲基丙烯酸四酯(PMMA)制成，可保持显示面板130与观看区域划分器140之间的恒定间隙，但是间隔器会增加显示设备的重量。在曲面多视点图像显示设备100的情况下，使用玻璃或PMMA作为间隔器131的材料会因为该材料不易弯曲而在制造过程中产生问题。

参照图14，平面多视点图像显示设备包括显示面板130、观看区域划分器140和背光单元132，但使用支架141来代替间隔器131。支架141可由薄玻璃或薄PMMA制成，并可用于将显示面板130与观看区域划分器141间隔开。另外，通过使用支架141在显示面板130和观看区域划分器140之间形成空间隔，因此，与使用间隔器131相比，显示设备的重量可被减小。

然而，在包括支架141的平面多视点图像显示设备中，观看区域划分器140与其面积相比非常薄，并会逐渐变弯曲。然而，当使用支架141时，曲面多视点图像显示设备可达到更好的效果。这将在下面参照图15来解释。

图15是示出根据示例性实施例的曲面多视点图像显示设备100的配置的示图。

参照图15，曲面多视点图像显示设备100包括显示面板130、观看区域划分器140、支架141和背光单元132。将不描述与图13和图14中相同的元件。

即使曲面多视点图像显示设备100使用支架141，曲面多视点图像显示设备100也不会产生如图14所述的问题。具体地，由于观看区域划分器140是弯曲的，因此外力会使观看区域划分器140变回平面形状，但因为观看区域划分器140由支架141固定，因此该现象会被抵消，因此，不会产生像平面多视点图像显示设备的显示设备变弯的问题。因此，曲面多视点图像显示设备100不使用间隔器131，并因此除了可达到增强用户的沉浸感之外，还可达到降低制造成本和减轻显示设备的重量的效果。

可通过如下所示的等式4来计算显示面板130和观看区域划分器140之间的距离：

D＝T_S/R_S等式4

其中，D是预定距离，T_S是空间隔的厚度，R_S是空间隔的折射率。

空气的折射率是1。因此，当在显示面板130与观看区域划分器140之间充入特定气体时，可考虑特定气体的折射率来部分改变该等式。

图16是示出根据示例性实施例的曲面多视点图像显示设备100的渲染方法的示图。

首先，基于预定曲率确定多个光学视点的每个光学视点的渲染间距(S1610)。另外，多个子像素中的至少一些子像素基于确定的渲染间距输出与多个多视点图像相应的像素值(S1620)。

确定渲染间距的操作(S1610)可包括：基于由柱状透镜的中心和第一光学视点形成的角度来确定与第一光学视点相应的渲染间距，基于由柱状透镜的中心和第二光学视点形成的角度来确定与第二光学视点相应的渲染间距。

另外，确定渲染间距的操作(S1610)可包括：基于由相邻光栅狭缝的中心和第一光学视点形成的角度来确定与第一光学视点相应的渲染间距，基于由相邻光栅狭缝的中心和第二光学视点形成的角度来确定与第二光学视点相应的渲染间距。

另外，确定渲染间距的操作(S1610)可包括：基于预定曲率使用观看区域划分器与第一光学视点之间的距离信息来确定渲染间距，使用观看区域划分器与第二光学视点之间的距离信息来确定渲染间距。

输出与多个多视点图像相应的像素值的操作(S1620)可包括：通过多个子像素中的至少一些子像素，输出基于第一多视点图像的第一像素值和第二多视点图像的第二像素值而计算出的第三像素值。

另外，输出与多个多视点图像相应的像素值的操作(S1620)可包括：基于第一像素值和第二像素值的混合比来计算第三像素值，其中，第一像素值和第二像素值的混合比是根据渲染间距而确定的。

另外，显示设备可检测观看者的双眼的位置，并可基于观看者的眼睛的位置来对渲染间距进行补偿。

如上所述，曲面多视点图像显示设备100可增强观看者在观看图像时所感受到的沉浸感，并可提供清晰的图像，因此提高了观看者的满意度。

根据各种示例性实施例的曲面多视点图像显示设备的控制方法可被实现为可由计算机或处理器执行的程序代码，并可被存储在各种非暂时性计算机可读介质中，并被提供给装置以由处理器执行。

例如，可提供存储用于执行以下步骤的程序的非暂时性计算机可读介质：基于预定曲率来确定多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距，并基于确定的渲染间距，通过多个子像素中的至少一些子像素输出与多个多视点图像相应的像素值。

非暂时性计算机可读介质是指半永久地存储数据而不是非常短时间地存储数据(诸如寄存器、高速缓存器和内存)的可由设备读取的介质。具体地，上述各种应用或程序可被存储在非暂时性计算机可读介质(诸如致密盘(CD)、数字通用盘(DVD)、硬盘、蓝光盘、通用串行总线(USB)存储装置、存储卡和只读存储器(ROM))中。

上述示例性实施例和优点仅是示例性的，并不被解释为限制。示例性实施例可容易地被应用到其它类型的设备。此外，示例性实施例的描述意在说明而不是限制权利要求的范围，并且许多替代、修改和改变对于本领域技术人员来说将是明显的。

Claims (15)

1.一种图像显示设备，包括：

显示面板，具有曲率，其中，显示面板包括多个子像素；

观看区域划分器，被设置在显示面板的前面，并被配置为划分观看区域并提供多个光学视点；

渲染器，被配置为对将被输出到显示面板的多视点图像进行渲染；

控制器，被配置为基于显示面板的曲率确定所述多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距，并控制渲染器使得所述多个子像素中的至少一些子像素基于确定的渲染间距来输出与所述多视点图像的多个视点相应的像素值。

2.如权利要求1所述的图像显示设备，其中，观看区域划分器包括柱状透镜，

其中，控制器被配置为基于由柱状透镜的中心和第一光学视点形成的角度来确定与所述多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距，基于由柱状透镜的中心和第二光学视点形成的角度来确定与所述多视点图像的第二光学视点相应的渲染间距。

3.如权利要求1所述的图像显示设备，其中，观看区域划分器包括视差光栅，

其中，控制器被配置为基于由视差光栅的相邻光栅狭缝的中心和第一光学视点形成的角度来确定与所述多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距，基于由视差光栅的相邻光栅狭缝的中心和第二光学视点形成的角度来确定与所述多视点图像的第二光学视点相应的渲染间距。

4.如权利要求1所述的图像显示设备，其中，控制器被配置为基于显示面板的曲率使用观看区域划分器与所述多视点图像的第一光学视点之间的距离信息来确定与所述多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距，并基于显示面板的曲率使用观看区域划分器与第二光学视点之间的距离信息来确定与所述多视点图像的第二光学视点相应的渲染间距。

5.如权利要求1所述的图像显示设备，其中，控制器被配置为控制渲染器使得所述多个子像素中的至少一些子像素输出从第一多视点图像的第一像素值和第二多视点图像的第二像素值计算出的第三像素值。

6.如权利要求5所述的图像显示设备，其中，控制器被配置为基于第一像素值和第二像素值的混合比来计算第三像素值，其中，所述混合比是基于所述渲染间距被确定的。

7.如权利要求1所述的图像显示设备，其中，观看区域划分器包括柱状透镜，

其中，柱状透镜的间距通过下面的等式被确定：

$P2=\mathrm{\&theta;}\&times;L2\&times;\frac{2\mathrm{\&pi;}}{360}$

其中，P2是柱状透镜的间距，θ是由从位于中心的光学视点开始的位于中心的柱状透镜和相邻柱状透镜形成的角度，L1是显示面板与观看区域划分器之间的距离，L2是所述多视点图像的最佳观看距离，P1是渲染间距，VN是所述多视点图像的视点数量，并且该视点数量是奇数。

8.如权利要求1所述的图像显示设备，其中，观看区域划分器包括柱状透镜，

其中，每个柱状透镜的改变的渲染间距通过下面的等式被确定：

$\mathrm{\&theta;}=P1\&times;\mathrm{VN}\&times;\mathrm{LN}\&times;\frac{360}{2\mathrm{\&pi;}(L1+L2)}$

x＝L2×sinθ

y＝L2×cosθ

$\begin{array}{c}\mathrm{\&beta;}[-n]=\mathrm{\&theta;}+{\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{nVW}-x}{y}\right)(x<\mathrm{nVW})\\ =\mathrm{\&theta;}-{\tan }^{-1}\left(\frac{x-\mathrm{nVW}}{y}\right)(x\&GreaterEqual;\mathrm{nVW})\end{array}$

$\mathrm{\&beta;}[+n]={\tan }^{-1}\left(\frac{x+\mathrm{nVW}}{y}\right)-\mathrm{\&theta;}$

D[±n]＝tanβ[±n]×L1

其中，P1是渲染间距，VN是光学视点的数量并且光学视点的数量是奇数，LN是指示每个柱状透镜与位于中心的柱状透镜相距多远的整数，L1是显示面板与观看区域划分器之间的距离，L2是所述多视点图像的最佳观看距离，θ是由从位于中心的光学视点开始的第LN柱状透镜和位于中心的柱状透镜形成的角度，x和y是用于进行计算的变量，n是从1到VN/2-1的整数，并指示位于中心的光学视点与每个其它光学视点相距多远，VW是所述多视点图像的观看者的双眼之间的距离，β是由第LN柱状透镜中的位于中心的光学视点和其它光学视点形成的角度，D是所述改变的渲染间距。

9.如权利要求1所述的图像显示设备，还包括：显示面板和观看区域划分器之间的空间隔。

10.如权利要求9所述的图像显示设备，其中，与所述空间隔相应的显示面板与观看区域划分器之间的距离通过下面的等式确定：

D＝T_S/R_S

其中，D是所述距离，T_S是空间隔的厚度，R_S是空间隔的折射率。

11.如权利要求1所述的图像显示设备，还包括：传感器，被配置为检测观看者的眼睛的位置，

其中，控制器被配置为基于由传感器检测到的观看者的眼睛的位置来对渲染间距进行补偿。

12.如权利要求1所述的图像显示设备，其中，控制器被配置为控制渲染器使得所述多个子像素中的至少一些子像素输出至少第一多视点图像的像素值和第二多视点图像的像素值根据确定的渲染间距混合的像素值。

13.一种图像显示设备的控制方法，所述方法包括：

基于图像显示设备的显示面板的曲率，确定多视点图像的多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距；

基于确定的渲染间距，通过显示面板的多个子像素中的至少一些子像素输出与多视点图像的多个视点相应的像素值。

14.如权利要求13所述的方法，其中，确定多视点图像的多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距的步骤包括：

基于由图像显示设备的柱状透镜的中心和第一光学视点形成的角度来确定与多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距；

基于由柱状透镜的中心和第二光学视点形成的角度来确定与多视点图像的第二光学视点相应的渲染间距。

15.如权利要求13所述的方法，其中，确定多视点图像的多个光学视点中的每个光学视点的渲染间距的步骤包括：

基于由图像显示设备的视差光栅的相邻光栅狭缝的中心和第一光学视点形成的角度来确定与多视点图像的第一光学视点相应的渲染间距；

基于由视差光栅的相邻光栅狭缝的中心和第二光学视点形成的角度来确定与多视点图像的第二光学视点相应的渲染间距。