BR112017013572B1

BR112017013572B1 - tela autoestereoscópica, e dispositivo portátil

Info

Publication number: BR112017013572B1
Application number: BR112017013572-8A
Authority: BR
Inventors: Olexandr Valentynovych Vdovin; Bart Kroon; Mark Thomas Johnson; Eibert Gerjan Van Putten
Original assignee: Koninklijke Philips N.V
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2021-03-02
Also published as: US20180011332A1; MX372945B; PL3237966T3; EP3237966A1; PH12017501168A1; TW201634976A; EP3237966B1; ZA201704979B; RU2017126132A3; KR20170097182A; MX2017008508A; US10234690B2; RU2695285C2; ES2720300T3; JP2018508807A; AR103240A1; KR102527314B1; JP6376715B2; TR201906187T4; CA2971908C

Abstract

TELA AUTOESTEREOSCÓPICA, E DISPOSITIVO PORTÁTIL A invenção refere-se a uma tela autoestereoscópica que compreende um painel de exibição pixelado compreendendo uma matriz de pixels de única cor ou uma matriz de subpixels de cores diferentes e uma disposição de formação de visualizações compreendendo uma matriz de elementos de lente. Os pixels formam uma grade quadrada (ou quase quadrada) e as lentes também se repetem em uma grade quadrada (ou quase quadrada). Um vetor p é definido, o qual se refere a um mapeamento entre a grade de pixel e a grade de lente. As regiões no espaço bidimensional para esse vetor p são identificadas, as quais proporcionam desempenho de formação de faixas tonais satisfatório ou insatisfatório, e as melhores regiões de desempenho de formação de faixas tonais são selecionadas.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta invenção refere-se a um dispositivo de exibição autoestereoscópica e a um método de acionamento para tal dispositivo de exibição.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Um dispositivo de exibição autoestereoscópica conhecido compreende um painel de exibição de cristal líquido bidimensional que tem uma matriz de fileira e coluna de pixels de tela (sendo que um “pixel” geralmente compreende um conjunto de “subpixels”, e um “subpixel” é o menor elemento de imagem de cor única individualmente endereçável) que atua como um meio de formação de imagem para produzir uma tela. Uma matriz de lentes alongadas que se estendem paralelas umas às outras se sobrepõe à matriz de pixels de tela e atua como um meio de formação de visualização. Elas são conhecidas como “lentes lenticulares”. As saídas dos pixels de exibição são projetadas através dessas lentes lenticulares, cuja função é modificar as direções das saídas.

[003] O pixel compreende o menor conjunto de subpixels que pode ser endereçado para produzir todas as cores possíveis. Para fins desta descrição, uma “célula de unidade” também é definida. A célula de unidade é definida como o menor conjunto de subpixels que se repete para formar o padrão de subpixel total. A célula de unidade pode ter a mesma disposição de subpixels que um pixel. Entretanto, a célula de unidade pode incluir mais subpixels do que um pixel. Esse é o caso se houver pixels com orientações diferentes de subpixels, por exemplo. O padrão de subpixel geral se repete, então, com uma unidade básica maior (a célula de unidade) do que um pixel.

[004] As lentes lenticulares são fornecidas como uma lâmina de elementos de lente, cada uma delas compreendendo um elemento de lente parcialmente cilíndrico (por exemplo, semicilíndrico) alongado. As lentes lenticulares se estendem na direção da coluna do painel de exibição, sendo que cada lente lenticular se sobrepõe a um respectivo grupo de duas ou mais colunas adjacentes de subpixels de tela.

[005] Cada lente lenticular pode ser associada a duas colunas de subpixels de tela para possibilitar que um usuário observe uma única imagem estereoscópica. Em vez disso, cada lente lenticular pode estar associada a um grupo de três ou mais subpixels de tela adjacentes na direção de fileira. As colunas correspondentes de subpixels de tela em cada grupo são dispostas adequadamente para fornecer uma fatia vertical a partir de uma respectiva subimagem bidimensional. Ao mover a cabeça da esquerda para a direita, o usuário observa uma série de imagens estereoscópicas diferentes e sucessivas que criam, por exemplo, uma impressão de “imersão em um ambiente”.

[006] A Figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de um dispositivo de exibição autoestereoscópica de visualização direta 1 conhecido. O dispositivo 1 conhecido compreende um painel de exibição de cristal líquido 3, do tipo “matriz ativa” que atua como modulador de luz espacial para produzir a exibição.

[007] O painel de exibição 3 tem uma matriz ortogonal de fileiras e colunas de subpixels de tela 5. Por uma questão de clareza, apenas um pequeno número de subpixels de tela 5 é mostrado na figura. Na prática, o painel de exibição 3 pode compreender cerca de mil fileiras e vários milhares de colunas de subpixels de tela 5. Em um painel de exibição em preto e branco, um subpixel constitui de fato um pixel completo. Em uma tela em cores, um subpixel é um componente de uma cor de um pixel de cor total. O pixel de cor total, de acordo com a terminologia geral, compreende todos os subpixels necessários para criar todas as cores de uma menor parte de imagem exibida. Desse modo, por exemplo, um pixel de cor total pode ter subpixels nas cores vermelho (R - red), verde (G - green) e azul (B - blue) possivelmente aumentados com um subpixel branco ou com um ou mais outros subpixels coloridos elementares. A estrutura do painel de exibição de cristal líquido 3 é totalmente convencional. Em particular, o painel 3 compreende um par de substratos vítreos transparentes espaçados entre si, entre os quais é fornecido um material nemático torcido alinhado ou outro material de cristal líquido. Os substratos portam padrões de eletrodos de óxido de índio e estanho (ITO - indium tin oxide) transparentes em suas superfícies voltadas uma para a outra. As camadas polarizadoras são apresentadas, também, nas superfícies externas dos substratos.

[008] Cada subpixel de tela 5 compreende eletrodos opostos nos substratos, sendo que o material de cristal líquido é interposto entre os mesmos. O formato e o layout dos subpixels de tela 5 são determinados pelo formato e layout dos eletrodos. Os subpixels de tela 5 são uniformemente espaçados uns dos outros por lacunas.

[009] Cada subpixel de tela 5 está associado a um elemento de comutação, como um transistor de filme fino(TFT - thin film transistor) ou diodo de filme fino (TFD - thin film diode). Os pixels de tela são operados para produzir a exibição ao fornecerem sinais de endereçamento aos elementos de comutação, e esquemas de endereçamento adequados são conhecidos pelos versados na técnica.

[0010] O painel de exibição 3 é iluminado por uma fonte de luz 7 que compreende, nesse caso, uma retroiluminação plana que se estende sobre a área da matriz de pixels de tela. A luz proveniente da fonte de luz 7 é direcionada através do painel de exibição 3, sendo que os subpixels de tela individuais 5 são acionados para modular a luz e produzir a exibição.

[0011] O dispositivo de exibição 1 compreende também uma lâmina lenticular 9, disposta sobre o lado de exibição do painel de exibição 3, que desempenha uma função de direcionamento de luz e, dessa forma, uma função de formação de imagem. A lâmina lenticular 9 compreende uma fileira de elementos lenticulares 11 que se estendem paralelamente entre si, dos quais apenas um é mostrado com dimensões exageradas, por uma questão de clareza.

[0012] Os elementos lenticulares 11 estão sob a forma de lentes cilíndricas convexas, sendo que cada um tem um eixo alongado 12 que se estende perpendicular à curvatura cilíndrica do elemento, e cada elemento atua como um meio de direcionamento de saída de luz para fornecer diferentes imagens, ou visualizações, do painel de exibição 3 aos olhos de um usuário posicionado em frente ao dispositivo de exibição 1.

[0013] O dispositivo de exibição tem um controlador 13 que controla a luz de fundo e o painel de exibição.

[0014] O dispositivo de exibição autoestereoscópica 1 mostrado na Figura 1 é capaz de fornecer diversas visualizações em perspectiva diferentes em diferentes direções, ou seja, ele é capaz de direcionar a saída de pixel para diferentes posições espaciais no campo de visualização do dispositivo de exibição. Em particular, cada elemento lenticular 11 se sobrepõe a um pequeno grupo de subpixels de tela 5 em cada fileira, sendo que, no exemplo atual, uma fileira se estende perpendicular ao eixo alongado do elemento lenticular 11. O elemento lenticular 11 projeta a saída de cada subpixel de tela 5 de um grupo em uma direção diferente, de modo a formar as várias visualizações diferentes. À medida que o usuário move a cabeça da esquerda para a direita, seus olhos receberão visualizações diferentes dentre as várias visualizações, sucessivamente.

[0015] O versado na técnica entenderá que um meio de polarização de luz precisa ser usado em conjunto com a matriz descrita acima, uma vez que o material de cristal líquido é birrefringente, sendo que a alteração do índice de refração aplica-se apenas à luz de uma polarização específica. O meio de polarização de luz pode ser fornecido como parte do painel de exibição ou da disposição de formação de visualizações do dispositivo.

[0016] A Figura 2 mostra o princípio de operação de uma disposição de formação de visualizações do tipo lenticular, como descrito acima, e mostra a fonte de luz 7, o painel de exibição 3 e a lâmina lenticular 9. A disposição fornece três imagens, cada uma projetada em direções diferentes. Cada subpixel do painel de exibição 3 é acionado com informações para uma visualização específica.

[0017] Nos designs acima, a luz de fundo gera uma saída estática, e todas as direções de visualização são realizadas pela disposição lenticular, que fornece uma abordagem de multiplexação espacial. Uma abordagem semelhante é obtida com o uso de uma barreira de paralaxe.

[0018] A disposição lenticular apenas fornece um efeito autoestereoscópico com uma orientação específica da tela. Entretanto, muitos dispositivos portáteis são giratórios entre os modos de visualização de retrato e paisagem. Portanto, uma disposição lenticular fixa não possibilita um efeito de visualização autoestereoscópica em diferentes modos de visualização. As telas 3D futuras, especificamente para computadores do tipo tablet, telefones móveis e outros dispositivos portáteis terão, assim, a possibilidade de observar imagens 3D a partir de muitas direções e para diferentes orientações de tela. Os modernos painéis de exibição LCD e OLED com designs de pixel existentes não são adequados para essa aplicação. Esse problema foi reconhecido, e existem várias soluções.

[0019] Uma solução dinâmica envolve fornecer uma disposição de lente comutável, que pode ser comutada entre modos diferentes para ativar o efeito de formação de visualização em orientações diferentes. Podem existir essencialmente duas disposições lenticulares, sendo que uma atua no modo de atravessamento e a outra atua no modo de formação de lente. O modo para cada disposição lenticular pode ser controlado comutando-se a própria disposição lenticular (por exemplo, com o uso de uma matriz de lentes comutáveis de LC) ou controlando-se uma polarização da luz incidente sobre a disposição lenticular.

[0020] Uma solução estática envolve projetar uma disposição de lente que funciona nas orientações diferentes. Um exemplo simples pode combinar uma grade retangular de subpixels quadrados na tela com uma grade retangular de microlentes (em que as direções da grade de lente são oblíquas ou não oblíquas em relação às direções de grade de pixel) para criar múltiplas visualizações em ambas as orientações de tela. Os formatos de subpixel deveriam ficar, de preferência, próximos a uma razão de aspecto de 1:1, uma vez que isso possibilitará evitar um problema de largura angular diferente para visualizações individuais em orientações de retrato/paisagem.

[0021] Uma possível desvantagem dessa abordagem é um efeito de formação de faixas tonais, em que as áreas de matriz preta entre os subpixels são projetadas para o observador como um padrão regular. Parcialmente, isso pode ser solucionado inclinando-se a matriz de lentes. Especificamente, para reduzir o efeito de formação de faixas tonais devido à projeção de matriz de pixels pretos periódicos, uma disposição de formação de visualizações precisa ser escolhida em relação à direção de utilização de pixel (fileiras/colunas).

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0022] A invenção é definida pelas reivindicações.

[0023] De acordo com um exemplo, é apresentada uma tela autoestereoscópica que compreende:

[0024] um painel de exibição pixelado que compreende uma matriz de pixels de única cor ou uma matriz de subpixels de cores diferentes com respectivos grupos de subpixels que definem juntos pixels de cor total; e

[0025] uma disposição de formação de visualizações que compreende uma matriz de elementos de lente, posicionada sobre o painel de exibição, para direcionar a luz de diferentes pixels ou subpixels para localizações espaciais diferentes, possibilitando, assim, que diferentes visualizações de uma cena tridimensional seja exibida em localizações espaciais diferentes,

[0026] sendo que os pixels do painel de exibição formam uma grade retangular ou em paralelogramo, com um desvio de ângulo interno máximo a partir de 90 graus de 20 graus ou menos, e sendo que a grade retangular ou em paralelogramo se repete com vetores de translação básicos x e y, e os comprimentos dos vetores de translação básicos x e y têm uma razão de aspecto do mais curto ao mais longo entre 0,66 e 1, e

[0027] sendo que a disposição de formação de visualizações compreende uma matriz bidimensional das microlentes que se repete em uma grade regular com vetores de translação básicos p' e q';

[0028] sendo que definindo-se um vetor sem dimensão p como (px,py), que satisfaz:

[0029] p' = pxx + pyy

[0030] q' = -pyx + pxy

[0031] e definindo-se regiões circulares no espaço de componentes py e px do vetor p como:

[0032]

[0033]

[0034]para os valores de número inteiro n e m,

[0035] com rn, m = r0n-Y definindo o raio de cada círculo e Ln,m definindo os centros dos círculos,

[0036] os vetores de translação básicos x, y, p' e q' são selecionados com valores de modo que p recaia no espaço de vetor que exclui os conjuntos P1,1 ou P2,2 ou P4,4 com ro =0,1 e y =0,75.

[0037]Em palavras, a equação principal acima é lida conforme a seguir:

[0038](Linha 1) Pn,m é igual ao conjunto de valores de p de modo que o módulo (isto é, o comprimento) do vetor de diferença de um vetor v ao vetor p seja menor que rn,m para todos os valores de vetor v no conjunto Ln,m. Isso define os círculos centralizados no conjunto de valores Ln,m.

[0039] (Linha 2) Ln,m é o conjunto de valores i +j/n com i e j como vetores no espaço de vetor bidimensional dos valores inteiros (isto é, números inteiros positivos e negativos e zero) e para os quais a função do produto interno do vetor aplicada ao vetor j fornece a resposta m. A função do produto interno do vetor é, para i = [( i j)]T, então, i,i = i2 + j2.

[0040] O vetor p define a relação espacial entre a grade de pixel (ou subpixel) e a grade de lentes. Portanto, isso define um mapeamento entre os pixels (ou subpixels) e as lentes. Em particular, os componentes do vetor p são os termos da transformação de matriz do espaço de vetor de grade de pixel (definido por x e y) e o espaço de vetor de grade de lente (definido por p’ e q’). Observe que o termo “grade de pixel” é usado para indicar a grade de pixels (se cada pixel tiver apenas um elemento endereçável) ou a grade de subpixels (se cada pixel tiver múltiplos subpixels utilizáveis de modo independente). Os componentes do vetor p definem, por sua vez, como pixels (ou subpixels) diferentes contribuem para fases de lente diferentes e como a área de máscara preta é imageada pela grade de lentes. Portanto, o vetor p pode ser considerado um modo mais fundamental para definir a relação entre as lentes e os pixels.

[0041] O termo “vetor de translação básico” significa uma translação de vetor de um ponto dentro de um pixel ou área de lente para um ponto correspondente em uma área de lente ou pixel adjacente. As áreas de lente e pixel são bidimensionais, existindo, então, dois vetores de translação, um para cada direção de grade. Para uma grade retangular, os vetores de translação básicos estão nas direções de fileira e coluna ortogonais. Para uma grade oblíqua, os vetores de translação básicos não são ortogonais, mas seguem as direções de fileira e coluna da grade.

[0042] As regiões circulares definem conjuntos de valores possíveis para os componentes do vetor p e, assim, definem regiões de características relacionadas. Ao se excluir as regiões definidas como P1,1, evita-se os problemas de formação de faixas tonais.

[0043] Por exemplo, o centro da região P1,1 inclui os valores de p que resultam de painéis monocromáticos com uma relação de números inteiros entre a grade de pixel e a grade de lente. Outros designs de painel de rotina, por exemplo, com uma matriz de números inteiros de subpixels sob cada lente, bem como designs fracionários, correspondem a valores de p que recaem no centro das regiões P1,1, P2,2 ou P4,4.

[0044] Desta forma, a invenção apresenta parâmetros de design para layouts de painel de exibição que solucionam os problemas de formação de faixas tonais mencionados acima e possibilitam telas 3D autoestereoscópicas de multivisualizações giratórias com desempenho satisfatório.

[0045] Os vetores de translação básicos x, y, p' e q' podem ter valores de modo que p não esteja no conjunto P 1,1 com r O=O,25 e y =0,75.

[0046] Os vetores de translação básicos x, y, p' e q' podem ter valores de modo que p não esteja no conjunto P2,2 com r0=0,25 e y=0,75.

[0047] Os vetores de translação básicos x, y, p' e q' podem ter valores de modo que p não esteja no conjunto P4,4 com r0=0,25 e y=0,75.

[0048] Os vetores de translação básicos x, y, p' e q' podem ter valores de modo que p não esteja no conjunto P5,5 com r0=0,25 e y=0,75.

[0049] Os vetores de translação básicos x, y, p' e q' podem ter valores de modo que p não esteja no conjunto P8,8 com r0=0,25 e y=0,75.

[0050] Essas regiões diferentes representam o desempenho de formação de faixas tonais progressivamente melhor, de modo que ao excluir progressivamente mais áreas no espaço de design para o vetor p, as opções de design restantes geram desempenho de formação de faixas tonais progressivamente melhor.

[0051] Os vetores de translação básicos x, y, p' e q' podem ter valores de modo que p não esteja nos conjuntos conforme definido acima com r0=0,35. Isso define um raio maior de cada zona excluída e, portanto, um espaço de design restante menor.

[0052] Existem também regiões preferenciais no espaço de vetor para o vetor p. Em um exemplo, os vetores de translação básicos x, y, p' e q' têm valores de modo que p esteja no conjunto P9,18 com ro=O,35 e y =0,75.

[0053] Em um outro exemplo, os vetores de translação básicos x, y, p' e q' têm valores de modo que p esteja no conjunto P14,26 com r0=0,35 e y=0,75.

[0054] Conforme mencionado acima, a grade de pixels é, de preferência, quase quadrada. Por exemplo, o retângulo ou paralelogramo podem ter uma razão de aspecto de comprimento do lado mais curto ao lado mais longo entre 0,83 e 1. O retângulo ou paralelogramo pode ter um desvio de ângulo interno máximo de 90 graus de 5 graus ou menos.

[0055] O dispositivo de exibição pode ser usado em um dispositivo portátil, em que o dispositivo portátil é configurável para operar em um modo de exibição de retrato e um modo de exibição de paisagem. Ele pode ser um telefone móvel ou computador do tipo tablet.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0056] As modalidades da invenção serão agora descritas, somente a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0057] a Figura 1 é uma vista em perspectiva esquemática de um dispositivo de exibição autoestereoscópica conhecido;

[0058] a Figura 2 é uma vista em seção transversal esquemática do dispositivo de exibição mostrado na Figura 1;

[0059] a Figura 3 mostra várias grades de pixel possíveis;

[0060] a Figura 4 mostra uma grade de lente sobreposta a uma matriz de pixel, com um vetor de passo p que define a relação entre elas;

[0061] a Figura 5 é uma explanação gráfica para parâmetros usados para caracterizar a matriz de pixel e a grade de lente;

[0062] a Figura 6 mostra um gráfico de formação de faixas tonais visíveis para um determinado vetor de passo p;

[0063] a Figura 7 mostra uma primeira possível caracterização das regiões do gráfico da Figura 6;

[0064] a Figura 8 mostra uma segunda possível caracterização das regiões do gráfico da Figura 6;

[0065] as Figuras 9a a 9d mostram simulações de renderização de traço de raio da estrutura de pixel 3D para o layout de pixel 2D da Figura 3(c) para designs de lente diferentes;

[0066] as Figuras 10a a 10d são um gráfico da luminosidade (L*) como uma função das fases de lente em duas dimensões, para os mesmos exemplos das Figuras 9a a 9d e

[0067] as Figuras 11a a 11d mostram um gráfico de desvio de cor para os mesmos exemplos das Figuras 9a a 9d.

[0068] Deve-se observar que as Figuras 3a a 3e e 4 são destinadas a mostrar grades de lente e pixel quadradas, e as Figuras 5 a 8 são destinadas a mostrar regiões circulares. Quaisquer distorções de representações quadradas e circulares são o resultado da reprodução imprecisa de imagens.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0069] A presente invenção fornece uma tela autoestereoscópica que compreende um painel de exibição pixelado que compreende uma matriz de pixels de única cor ou uma matriz de subpixels de cores diferentes e uma disposição de formação de visualizações que compreende uma matriz de elementos de lente. Os pixels formam uma grade quadrada (ou quase quadrada) e as lentes também se repetem em uma grade quadrada (ou quase quadrada). Um vetor p é definido, o qual se refere a um mapeamento entre a grade de pixel e a grade de lente. As regiões no espaço bidimensional para esse vetor p são identificadas, as quais proporcionam desempenho de formação de faixas tonais satisfatório ou insatisfatório, e as melhores regiões de desempenho de formação de faixas tonais são selecionadas.

[0070] Na descrição abaixo, os designs do painel de exibição são discutidos com pixels em uma grade simétrica essencialmente quadrada de 4 dobras regular, no topo da qual existe um modulador de luz que também tem elementos em uma grade simétrica de 4 dobras regular. Para o propósito de explicação, são necessárias algumas definições. Em particular, um sistema de coordenadas do painel (isto é, da grade de pixel) precisa ser definido, e um sistema de coordenadas da disposição de formação de visualizações precisa ser definido em termos de coordenadas geométricas (físicas) e coordenadas lógicas que estão relacionadas ao sistema de coordenadas do painel.

[0071] A Figura 3 mostra várias grades de pixel possíveis. Cada exemplo mostra a menor célula de unidade 30 (isto é, o menor conjunto de subpixels 31 que se repete para formar o padrão de subpixel, conforme definido acima) e um pixel 32 com o uso da definição empregada nessa descrição. Um pixel 32 é a menor disposição quadrada de todas as cores primárias de modo que o tamanho e formato de pixel sejam iguais nas duas orientações ortogonais.

[0072] Os subpixels são mostrados como quadrados. Entretanto, o formato de subpixel real pode ser diferente. Por exemplo, a abertura de pixel real terá, tipicamente, um formato irregular uma vez que ela pode, por exemplo, depender do tamanho e da posição dos elementos de circuito de pixel, como o transistor de comutação no caso de um painel de exibição de matriz ativa. É o formato da grade de pixel que é importante ao invés do formato preciso dos pixels ou subpixels individuais.

[0073] Os vetores de passo de pixel x e y também são mostrados. Há vetores de translação entre os centros de pixel adjacentes na direção de fileira e na direção de coluna, respectivamente. As letras na menor célula de unidade 30 indicam as cores primárias: R = vermelho, G = verde, B = azul, W = branco.

[0074] A Figura 3(a) mostra uma célula de unidade RGGB e um pixel RGGB, a Figura 3(b) mostra uma célula de unidade RGBGBGRG e um pixel RGBG, a Figura 3(c) mostra uma célula de unidade RGBW e um pixel RGBW, a Figura 3(d) mostra uma célula de unidade RGBWBWRG e um pixel RGBW, e a Figura 3(d) mostra uma célula de unidade W e um pixel W.

[0075] Uma grade de pixel é definida com base nos dois vetores x e y, posteriormente chamados de vetores de passo de pixel. Os vetores formam uma matriz de retícula X = [x y] com unidades de comprimento (por exemplo, metros). Existem múltiplas definições possíveis de um pixel incluindo a menor célula de unidade; entretanto, para essa descrição, o pixel é aproximadamente quadrado. Portanto, X deveria ser escolhido para formar uma região aproximadamente quadrada de subpixels. Conforme mostrado nas Figuras 3(a) a 3(d), para telas em cores, a definição de pixel resulta mais simplesmente em uma região com subpixels de 2x2. Quando a célula de unidade é maior, como nas Figuras 3(b) e 3(d), o grupo de pixels aparece girado ou espelhado para formar a célula de unidade maior, mas também nesses casos, X permanece uma região 2x2. Para telas monocromáticas, o pixel é a região de um único subpixel.

[0076] Os pixels não precisam ser perfeitamente quadrados. Eles podem ser aproximadamente quadrados, o que significa que uma rotação sobre qualquer ângulo, um cisalhamento limitado ou um alongamento limitado são abrangidos no escopo. A razão de aspecto é definida como:

[0077]

[0078] e o ângulo da grade é:

[0079]

[0080] O cisalhamento é, então, expresso como | θ -90°|. Por conseguinte, para uma grade aproximadamentequadrada, significa que a ~ 1 e |θ - 90°| ~ 0°.

[0081]Por exemplo, a está, de preferência, entre0,9 e 1,1, e θ está entre 80 e 100 graus (obviamente, se um par de ângulos de canto estiver em 80 graus, então, o outro par estará em 100 graus).

[0082] Para definir a grade de lente, os vetores de passo de lente podem ser definidos.

[0083] A Figura 4 mostra uma grade de lente 42 sobreposta a uma matriz de pixel quadrada 40 com subpixels de 2x2 31 por pixel 32 (como nas Figuras 3(a) e 3(c)). Um pixel dentre cada grupo de pixels de quatro subpixels 31 é destacado (isto é, mostrado branco). Os vetores x e y são os vetores de passo de pixel daquela grade, conforme explicado acima. A grade de lente 42 compreende uma matriz de microlente com lentes esféricas 44 organizadas em uma grade quadrada. Os vetores p’ e q’ são os vetores de passo daquela grade. Eles são formados por uma combinação linear dos vetores de passo de pixel.

[0084] Ao invés de vetores de passo de lente físicos em unidades de metros, os vetores de passo de lente lógicos e sem dimensão podem ser definidos como:

[0085] p = (px,py) e

[0086] q = (- py, p x)

[0087] para px e py escolhidos.

[0088] Os vetores de passo geométricos (físicos) p' e q' (por exemplo, em metros) são definidos em termos dos vetores de passo de lente lógicos como:

[0089]p' = Xp = pxx + pyy,

[0090]q' = Xq = -pyx + pxy.

[0091] As deformações na grade de pixel deveriam ser refletidas em deformações iguais da grade de lente. Observe que,< p, q> = 0 mas não necessariamente <p', q' >= 0 já que x,y = 0 não é exigido. De modo similar, |p| = |q|, masnão necessariamente |p'| = |q'|.

[0092] Para os propósitos desta descrição, asregiões são definidas como Pn,m para valores de númerosinteiros n e m. Essas regiões consistem de círculos múltiplosque são organizados em uma grade de círculos.

[0093] Essa região é definida por:

[0094]

[0095]

[0096] O termo p-ν especifica o comprimento do vetor de ν a p e, dessa forma, a desigualdade define um conjunto de círculos com um centro definido por v. v sendo, por si só, um conjunto de vetores definido pelo conjunto de termos L. Este tem um número isolado de membros como um resultado das condições colocadas sobre os valores inteiros que compõem os vetores bidimensionais i e j.

[0097] Aqui, rn,m = r0n-γ é o raio de cada círculo. Esse raio, dessa forma, diminui à medida que n aumenta. Ln,m define o conjunto de centros e i, i denota o produto interno, de modo que quando i = [i j]T, então, i, i = i2 + j2. A abreviação Pn = Pn,n também é definida. Deve-se observar que existem números inteiros k para os quais não existem combinações possíveis de números inteiros i e j, para os quais j, j = k é verdadeiro. Como consequência, os conjuntos P3, P6 e P7 são vazios.

[0098] Como um exemplo, o conjunto P5 pode ser explorado, começando com L5,5.

[0099] Com i E Z2, indica-se que todo i = [i j]T onde i e j são números inteiros (negativo, zero ou positivo). O conjunto de soluções para j G Z2 A j, j = 5 é:

[00100]

[00101] Existe uma explicação gráfica de j e j/n como números inteiros gaussianos e a retícula recíproca dos mesmos reciprocamente mostrada na Figura 5.

[00102] Cada ponto na Figura 5(a) é marcado com a coordenada do número inteiro gaussiano g = a + b, ondei 2= -1 e a norma N(g) = a2 + b2. A Figura 5(b) consiste nos mesmos pontos, mas as coordenadas dos pontos são divididas por sua norma, correspondendo, assim, a j/n ao invés de j.

[00103] Qualquer combinação

do conjunto desoluções para j mostrada acima está em L5,5. Dois exemplos são

A região P5, então, consiste emregiões circulares com esses centros e raios r5 = r05-γ.Observe que existem oito círculos P5 ao redor de cadacírculo P1 devido ao fato de que há oito soluções para

[00104] A fim de minimizar os problemas deformação de faixas tonais para telas giratórias com pixels em uma grade aproximadamente quadrada, um design de tela é apresentado, no qual uma matriz de disposições de formação de visualizações (tipicamente, uma matriz de microlente) forma uma grade quadrada que pode ser descrita pela direção p em termos de coordenadas de pixel em que p é escolhido fora das regiões Pn que originam a formação de faixas tonais.

[00105] Para analisar os problemas de formação de faixas tonais, dois modelos foram usados. O primeiro modelo se baseia em uma análise das frequências espaciais tanto na estrutura de pixel quanto na estrutura de lente, e o segundo modelo se baseia no traçamento de raio.

[00106] O primeiro modelo usa equações de moiré e uma função de visibilidade para estimar a quantidade de faixas tonais visíveis para um determinado vetor de passo p.

[00107] Esse modelo resulta em um mapa como a Figura 6, em que as áreas mais claras indicam mais formação de faixas tonais (em uma escala logarítmica). A Figura 6 representa graficamente o py versus px. Deve ser compreendido que o mapa atual depende de parâmetros como o ângulo visual das microlentes e a estrutura de pixel. O mapa na Figura 6 é gerado para o caso de um pixel com uma área de única emissão com uma abertura de 1/8 da superfície total de pixel, uma função de espalhamento de ponto (PSF, point spread function) de lente gaussiana que escala com a abertura de lente, e um ângulo visual de lente constante de 96,96 μrad (20 arcseg).

[00108] Como uma consequência da alteração de escala de PSF, mais componentes de formação de faixas tonais são visíveis para |p| menor (na parte esquerda superior da Figura 6) devido ao foco mais preciso. Observou-se que a intensidade de várias “bolhas” de formação de faixas tonais depende da estrutura de pixel real (consulte a Figura 3), mas a posição das bolhas é sempre igual.

[00109] A invenção se baseia em parte no reconhecimento de que a maior parte da estrutura nesse mapa de formação de faixas tonais pode ser explicada com o uso das áreas Pn, onde Pn com n superior corresponde a áreas menores. A maior parte das áreas com formação de faixas tonais significativas são explicadas por P1... P 8.

[00110] Adaptando-se um raio r 0 = 0,35 e y =0,75 a esse mapa, o resultado é a imagem mostrada na Figura 7. Em outras situações pode existir menos formação de faixas tonais, e como, consequência, r0 = 0,25 é suficientemente preciso. A Figura 8 mostra os resultados de se adaptar um raio r0 = 0,25 ao mapa da Figura 5.

[00111] Nas Figuras 7 e 8, as regiões preferenciais também são representadas graficamente, a saber, P9,18 e P14,26. Essas regiões são mais melhores descritas por r0 = 0,35.

[00112] A abordagem se baseia em evitar as zonas que originam a formação de faixas tonais, a saber, evitar determinadas faixas de valores do vetor p = (px,py).

[00113] As primeiras zonas a se evitar são as regiões P1 (isto é, P1,1) que originam as maiores formações de faixas tonais. Na Figura 8, com valores de raio menores, a zona excluída é menor. Portanto, uma primeira zona a se excluir tem por base r0 =0,25.

[00114] As zonas a se excluir quando se projeta a relação entre a grade de pixel e a grade de lente são:

[00115] p P1 com raio r0 = 0,25 e y = 0,75,

[00116] Conforme diretamente acima e também p P2,

[00117]Conformediretamenteacimaetambém p P4,

[00118]Conformediretamenteacimaetambém p P5,

[00119] Conforme diretamente acima e também p P8,

[00120] 6. Qualquer um dentre os acima, porém com raio r0 = 0,35.

[00121] Dentro do espaço que é deixado excluindo- se as regiões, existem algumas regiões que são de particular interesse devido ao fato de que a formação de faixas tonais é especificamente baixa para uma faixa ampla de parâmetros. Essas regiões são: 1. p P9,18 com raio r0 = 0,35, 2. p P14,26 com raio r0 = 0,35.

[00122] De preferência, os subpixels estão em uma grade quadrada, mas pequenas variações são possíveis. A razão de aspecto é, de preferência, limitada a 2/3 < a < 3/2, ou com mais preferência, a 5/6 < a < 6/5. O cisalhamento da grade de um quadrado/retângulo para um losango/paralelogramo é, de preferência, até |θ - 90°| < 20°, ou mesmo até |θ - 90°| < 5°.

[00123] Uma alternativa para equações de moiré a fim de ilustrar a invenção é traçar raios de um modelo de uma tela com uma lente que exibe uma imagem completamente branca.

[00124] A Figura 9 mostra essa renderização para o layout de pixel 2D como o da Figura 3(c). Qualquer renderização de um design livre de formação de faixas tonais pareceria ser em média branca, enquanto que para um design com formação de faixas tonais, a intensidade e/ou cor depende da posição do observador (isto é, a fase de lente).

[00125] A Figura 9(a) mostra renderizações para um design de lente em uma regiãoP1 para uma fase de lente. Embora não seja mostrado na apresentação da Figura 9(a), o branco e a maior parte do azul primário estão faltando. A Figura 9(b) mostra renderizações para um design de lente em uma região P2 para uma fase de lente em que mais de uma quantidade média de matriz preta está visível. A Figura 9(c) mostra renderizações para um design de lente em uma região P4 para uma fase de lente em que quase nenhuma matriz preta está visível. A Figura 9(d) mostra renderizações para um design de lente em um centro P14,26 com distribuição (virtualmente) igual de primários dentro dessa correção para essa e todas as outras fases.

[00126] Uma correção como mostrada na Figura 9 pode ser renderizada para várias fases de lente, visto que fases de lente diferentes (isso significa que a posição de lente que é responsável por gerar a visualização para uma localização de visualização específica) originam distribuições diferentes de subpixels. É mais eficaz calcular o valor de cor de CIE 1931 XYZ para cada correção. A partir dessa média, o valor de cor de CIE L*a*b* pode ser calculado, o que gera meios quantitativos de comparar efeitos de formação de faixas tonais de percepção.

[00127] Nesse espaço de cor de percepção, a distância L2 entre dois valores de cor (denotada como ΔE abaixo) é indicativa da diferença percebida entre aquelas cores.

[00128] O alvo é branco, correspondendo a (L*, a*, b*) = (100, 0, 0).

[00129] Na Figura 10, a luminosidade (L*) é plotada como uma função das fases de lente em duas dimensões, correspondendo a visualizações diferentes projetadas pelas lentes para diferentes posições de observador, para os mesmos exemplos que na Figura 9. A variável de fase de lente sem dimensão tem valores na faixa de (0,1). Devido à periodicidade da grade de pixel e da grade de lente, as fases de lente 0 e 1 correspondem às mesmas visualizações geradas. Devido ao fato de que a tela usa uma matriz de microlente 2D, a própria fase de lente também é 2D.

[00130] Na Figura 11, o erro de cor (ΔE) é representado novamente para os mesmos exemplos.

[00131] Dependendo da situação, ΔE « 1 é apenas visível. O exemplo livre de formação de faixas tonais nas Figuras 10(d) e 11(d) aparece como L*=100 e ΔE«0 uniformes, respectivamente, enquanto os outros exemplos têm claramente uma formação de faixas tonais à medida que a cor varia com a posição do observador (isto é, fase de lente).

[00132] Devido ao fato de que a tela usa uma matriz de microlente 2D, a própria fase de lente também é 2D.

[00133] Os gráficos podem ser resumidos obtendo- se o valor de raiz quadrada média (RMS) de ΔE ao longo do espaço de fase inteiro.

[00134] Na tabela abaixo, isso foi feito para uma lista de pontos que correspondem a regiões que, de acordo com o modelo de formação de faixas tonais explicado acima, deveriam ser excluídas ou incluídas.

[00135] A partirdessa tabela,ficaclaro que osdois modelos são bastante consistentes em termos de previsão de formação de faixas tonais. As áreas positivas têm valores de ΔERMS baixos, e as maiores áreas negativas (com ordinais mais baixos) têm os valores de ΔERMS mais altos.

[00136]O primeiro modelo acima fornece umavisão geral do efeito de formação de faixas tonais, enquanto o segundo modelo fornece mais detalhes e visualização.

[00137] A invenção é aplicável ao campo de telas3D autoestereoscópicas, mais especificamente, a telas autoestereoscópicas de multivisualizações giratórias de paralaxe total.

[00138] A invenção se refere à relação entre a grade de pixel e a grade de lente. A mesma pode ser aplicada a qualquer tecnologia de tela.

[00139] Outras variações às modalidades reveladas podem ser compreendidas e realizadas pelos versados na técnica na prática da invenção reivindicada, a partir de um estudo dos desenhos, da revelação e das reivindicações anexas. Nas reivindicações, a expressão “que compreende” não exclui outros elementos ou outras etapas, e o artigo indefinido “um” ou “uma” não exclui uma pluralidade. O simples fato de certas medidas serem mencionadas em reivindicações dependentes mutuamente diferentes não indica que uma combinação dessas medidas não possa ser usada com vantagem. Nenhum sinal de referência nas reivindicações deve ser interpretado como limitador do escopo da invenção.

Claims

1.TELA AUTOESTEREOSCÓPICA, caracterizada por compreender: um painel de exibição pixelado (3) que compreende uma matriz de pixels de única cor ou uma matriz de subpixels de cores diferentes com respectivos grupos de subpixels que definem juntos pixels de cor total; e uma disposição de formação de visualizações (42) que compreende uma matriz de elementos de lente (44), posicionada sobre o painel de exibição, para direcionar a luz de diferentes pixels ou subpixels para localizações espaciais diferentes, para possibilitar, assim, que diferentes visualizações de uma cena tridimensional sejam exibidas em localizações espaciais diferentes, sendo que os pixels do painel de exibição formam uma grade retangular ou em paralelogramo, com um desvio de ângulo interno máximo a partir de 90 graus de 20 graus ou menos, e em que a grade retangular ou em paralelogramo se repete com vetores de translação básicos x e y, e os comprimentos dos vetores de translação básicos x e y têm uma razão de aspecto do mais curto ao mais longo entre 0,66 e 1, e em que a disposição de formação de visualizações compreende uma matriz bidimensional de lentes (44) que se repete em uma grade regular com vetores de translação básicos p' e q'; em que definindo-se um vetor sem dimensão p como (px, py), que satisfaz: p' = pxx + pyy q' = -pyx + pxy e definindo-se regiões circulares componentes py e px do p como:

selecionados com valores de modo que p recaia no espaço de vetor que exclui os conjuntos P1,1 ou P2,2 ou P4,4 com r0 = 0,1 e Y=0,75.

2.TELA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelos vetores de translação básicos x, y, p' e q' terem valores de modo que p recaia no espaço de vetor que exclui o conjunto P1,1 com r0 = 0,25 e Y=0,75>

3.TELA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizada pelos vetores de translação básicos x, y, p' e q' terem valores de modo que p recaia no espaço de vetor que exclui o conjunto P2,2 com ro = 0,25 e Y=0,75.

4.TELA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelos vetores de translação básicos x, y, p' e q' terem valores de modo que p recaia no espaço de vetor que exclui o conjunto P4,4 com r0 = 0,25 e Y=0,75.

5.TELA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelos vetores de translação básicos x, y, p' e q' terem valores de modo que p recaia no espaço de vetor que exclui o conjunto P5,5 com ro = 0,1 e Y=0,75 .

6.TELA, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelos vetores de translação básicos x, y, p' e q' terem valores de modo que p recaia no espaço de vetor que exclui o conjunto P5,5 com r0 = 0,25 e Y=0,75-

7.TELA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelos vetores de translação básicos x, y, p' e q' terem valores de modo que p recaia no espaço de vetor que exclui o conjunto P8,8 com ro = 0,25 e Y=0,75 .

8.TELA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelos vetores de translação básicos x, y, p' e q' terem valores de modo que p recaia no espaço de vetor que exclui o conjunto ou conjuntos definidos com r0=0,35.

9.TELA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelos vetores de translação básicos x, y, p' e q' terem valores de modo que p esteja no conjunto P9,18 com r0 = 0,35 e Y=0,75-

10.TELA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelos vetores de translação básicos x, y, p' e q' terem valores de modo que p esteja no conjunto P14,26 com r0 = 0,35 e Y=0,75-

11.TELA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelos vetores de translação básicos x e y da grade de pixels terem uma razão de aspecto do comprimento mais curto para o mais longo entre 0,83 e 1.

12.TELA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pela grade de pixels retangular ou em paralelogramo ter um desvio de ângulo interno máximo a partir de 90 graus de 5 graus ou menos.

13.DISPOSITIVO PORTÁTIL, caracterizado por compreender uma tela, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, sendo que o dispositivo portátil é configurável para operar em um modo de exibição de retrato e em um modo de exibição de paisagem.

14.DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender um telefone móvel ou computador do tipo tablet.