CN103149696A - 显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示系统，包括：图像采集装置、图像处理装置和图像显示装置，所述图像采集装置将被采集物体的图像数据发送给所述图像处理装置，所述图像处理装置将处理后的图像通过所述图像显示装置显示；所述图像数据包括：图像特征数据和物象距离数据；所述图像显示装置包括：显示面板以及形成在所述显示面板出光面的焦距调节透镜层。本发明提供的显示系统，实现真正的3D显示，并可在观看3D影像时，消除眩晕感以及不受观看距离的限制。

Description

显示系统
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种显示系统，尤其涉及一种3D显示系统。
背景技术
3D（three dimension）成像是靠人两眼的视觉差产生的。人的两眼（瞳孔）之间一般会有8厘米左右的距离。要让人看到3D影像，就必须让左眼和右眼看到不同的影像，使两副画面产生一定差距，也就是模拟实际人眼观看时的情况；目前3D显示包括：佩戴3D眼睛和裸眼3D。
在目前的裸眼3D技术包括：光屏障式（Barrier）、柱状透镜(Lenticular Lens)技术和指向光源（Directional Backlight）等。光屏障式：利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，在立体显示模式下，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼；同理，应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。柱状透镜：是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。但是在上述这些显示技术中存在分辨率、可视角度和可视距离收到限制等缺陷，人们在观看时可能存在眩晕感觉产生不适，并且受到观看距离的限制，使观看3D影像存在诸多的不便。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种3D显示系统，实现真正的3D显示，并可在观看3D影像时，消除眩晕感以及不受观看距离的限制。
（二）技术方案
本发明提供一种显示系统，包括：图像采集装置、图像处理装置和图像显示装置，所述图像采集装置将被采集物体的图像数据发送给所述图像处理装置，所述图像处理装置将处理后的图像通过所述图像显示装置显示；所述图像数据包括：图像特征数据和物象距离数据；所述图像显示装置包括：显示面板以及形成在所述显示面板出光面的焦距调节透镜层。
其中，图像采集装置包括：图像特征数据采集装置和物象距离数据采集装置。
其中，所述图像特征数据采集装置包括：相机或摄像机。
其中，所述物象距离数据采集装置包括：激光脉冲扫描仪或超声波脉冲扫描仪或红外扫描仪。
其中，所述焦距调节透镜层包括多个微透镜。
其中，所述微透镜包括：依次形成的第一基板、第一电极层、腔体、第二电极层、第二基板以及充满所述腔体的液晶。
其中，所述第一电极层和所述第二电极层其中的一个电极层是提供统一电压的电极层，另一个电极层是与提供统一电压的电极层有电压差的电极层。
其中，所述微透镜具有通电开关，所述通电开关与所述与提供统一电压的电极层有电压差的电极层连接。
其中，所述微透镜通过所述通电开关转换工作状态以及通过数据信号控制电压大小来调节焦距。
（三）有益效果
本发明提供的显示系统，实现真正的3D显示，并可在观看3D影像时，消除眩晕感以及不受观看距离的限制。
附图说明
图1是本发明3D显示系统结构原理框图；
图2是本发明3D显示系统图像采集装置工作原理图；
图3是本发明3D显示系统图像显示装置工作原理图；
图4a-图4b是本发明显示系统中微透镜内部结构示意图；
图5是本发明显示系统中微透镜平面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供的显示系统，包括：图像采集装置1、图像处理装置2和图像显示装置3，所述图像采集装置1将被采集物体的图像数据发送给所述图像处理装置2，所述图像处理装置2将处理后的图像通过所述图像显示装置3显示。其中所述图像数据包括：图像特征数据和物象距离数据；所述图像显示装置包括：显示面板以及形成在所述显示面板出光面的焦距调节透镜层。
如图2所示，图像采集装置1包括：图像特征数据采集装置和物象距离数据采集装置。其中，图像特征数据包括：每一个图像像素的RGB（红绿蓝）；物象距离数据就是图像像素对应实景到采集到的图像的底片的距离数据。因此本发明整个图像采集装置1采集到的数据是按照像素分布的矩阵数据，每个像素的矩阵数据都是四维的，即（R/G/B/x），其中RGB代表的颜色和亮度特性，x代表的是实景的距离。本发明与现有技术在图像采集装置的区别在于：与传统的图像数据采集相比，本发明多采集了一个物象距离数据。
其中，图像特征数据采集装置包括：相机或摄像机。所述物象距离数据采集装置包括：激光脉冲扫描仪或超声波脉冲扫描仪或红外扫描仪。
以激光脉冲扫描仪为例，激光脉冲扫描仪采集物象距离数据的过程为：由于每个像素对应不同的空间方位角，因此激光脉冲扫描仪对要采集图像数据的实景的各个方位进行扫描，并根据激光脉冲扫描仪对图像像素对应实景到采集到的图像的底片的响应时间计算得到各个物象距离数据。用超声波脉冲扫描仪或红外扫描仪获得各个物象距离数据的工作原理类似，当然也可以使用其他方法，此处目的只有一个，就是采集到物象距离数据，只要能达到这个目的，任何一种方式都可以。
本发明的图像处理装置是将图像特征数据和物像距离数据进行处理并得到适于本发明的图像显示装置显示用的图像的图像处理装置。
如图3所示，图像显示装置3包括：显示面板31以及形成在所述显示面板31出光面的焦距调节透镜层32，所述焦距调节透镜层32包括多个微透镜321；显示面板的作用主要就是显示平面图像，由显示面板发出的光，所有的发光点都在所述显示面板一个平面上。本发明中由显示面板31发出的光102透过形成在所述显示面板31上的黑矩阵33后，通过可调焦距调节透镜层32中的微透镜321调解像素点34的像距，根据成像公式
Figure BDA00002870038700041
（s为物距，s’为像距，f为透镜的焦距），在此处显示面板31和微透镜321的距离为物距，因此我们可以通过调解微透镜的焦距f达到需要的像距s’的目的，即
Figure BDA00002870038700042
而需要的像距是根据图像数据采集过程中采集到的物象距离数据x通过图像处理装置将图像特征数据和物像距离数据进行处理而得到的。也就是说，在本发明专利的显示图像中，人眼看到的像素的发光点是有层次的，即本发明是将所述平面图像中的像素点34发出的光102通过焦距调节透镜层32中对应所述像素的微透镜321调节后形成的发光点是有层次的。微透镜321在调节时，是根据图像采集装置采集图像数据中的物象距离数据来进行调节的。如图3所述，每一个调节后的人眼看到的发光点35不再位于同一显示平面内，这样实现真正的3D显示，并可在观看3D影像时，消除眩晕感以及不受观看距离的限制。
如图4a-图4b所示，所述微透镜321包括：依次形成的第一基板3213、第一电极层3214、腔体3212、第二电极层3215、第二基板3211以及在所述腔体3212中充满的液晶39。所述第一电极层3214和所述第二电极层3215其中的一个电极层是提供统一电压的电极层，另一个电极层是与提供统一电压的电极层有电压差的电极层。在本发明中所述腔体3212为半球形或半椭球形，本领域技术人员可根据需要变换腔体的形状，不受本发明所公开的腔体形状限制。所述微透镜321具有通电开关40（此处的通电开关40可以是Thin Film Transister,简称TFT；也可以是其他能达到通电开关作用的器件），通电开关40与所述与提供统一电压的电极层有电压差的电极层连接，其电压由通电开关40进行控制，其电压大小由数据信号提供。所述微透镜321通过所述通电开关40转换工作状态以及通过控制电压大小来调节焦距。
工作原理如下：
请参考图4a、4b以及图5所示，通电开关40断开时，微透镜321处于不加电状态下，此时液晶材料的折射率和与其相接触的腔体材料的折射率相等，没有透镜的作用。当通电开关40打开时，数据信号41提供给微透镜321的与提供统一电压的电极层有电压差的电极层，从而实现微透镜的目的。同时，根据所提供的数据信号41的不同，可以得到不同焦距的微透镜，实现如图3所述，每一个调节后的人眼看到的发光点35不再位于同一显示平面内，这样实现真正的3D显示。即微透镜321的焦距是通过填充在腔体3212中的液晶材料的折射率决定，改变液晶的折射率，不同折射率下，就可以对应不用的焦距。而液晶的折射率可以通过加在其上面的电压进行改变，因此，只要改变电极层上的电压就可以改变透镜的焦距，从而达到在一定范围内变焦的目的。
目前现有技术中的透镜都是一维的（一维形成的透镜为条状），并且所述透镜只有两个状态，即开和关，在开的状态下，焦距固定，关的状态下，不具有透镜的特性，并且所有的透镜321是统一控制的（也就是说如果打开则全部打开，如果关闭则全部关闭）；而本专利中的微透镜321是二维的，并且微透镜321具有通电开关40，开关不止转换微透镜的工作状态，并且通过数据信号41来控制电压大小进而调节微透镜的焦距，使得每一个调节后的人眼看到的发光点35不再位于同一显示平面内，这样实现真正的3D显示，并可在观看3D影像时，消除眩晕感以及不受观看距离的限制。
显示面板可以为液晶面板、电子纸、OLED面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等具有任何显示功能的产品或部件。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种显示系统，包括：图像采集装置、图像处理装置和图像显示装置，所述图像采集装置将被采集物体的图像数据发送给所述图像处理装置，所述图像处理装置将处理后的图像通过所述图像显示装置显示；
其特征在于，所述图像数据包括：图像特征数据和物象距离数据；
所述图像显示装置包括：显示面板以及形成在所述显示面板出光面的焦距调节透镜层。
2.如权利要求1所述的显示系统，其特征在于，图像采集装置包括：图像特征数据采集装置和物象距离数据采集装置。
3.如权利要求2所述的显示系统，其特征在于，所述图像特征数据采集装置包括：相机或摄像机。
4.如权利要求2所述的显示系统，其特征在于，所述物象距离数据采集装置包括：激光脉冲扫描仪或超声波脉冲扫描仪或红外扫描仪。
5.如权利要求1-4任意一项所述的显示系统，其特征在于，所述焦距调节透镜层包括多个微透镜。
6.如权利要求5所述的显示系统，其特征在于，所述微透镜包括：依次形成的第一基板、第一电极层、腔体、第二电极层、第二基板以及充满所述腔体的液晶。
7.如权利要求6所述的显示系统，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层其中的一个电极层是提供统一电压的电极层，另一个电极层是与提供统一电压的电极层有电压差的电极层。
8.如权利要求7所述的显示系统，其特征在于，所述微透镜具有通电开关，所述通电开关与所述与提供统一电压的电极层有电压差的电极层连接。
9.如权利要求8所述的显示系统，其特征在于，所述微透镜通过所述通电开关转换工作状态以及通过数据信号控制电压大小来调节焦距。
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