CN103207456B - 立体显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种立体显示装置，包括：显示器、用于追踪人眼位置信息的摄像头、与摄像头电连接且用于根据人眼位置信息生成控制信号的处理器。其中，显示器包括动态光栅，所述动态光栅与处理器电连接，用于根据控制信号控制动态光栅中明暗条纹的位置随人眼的位置发生适应性改变。通过上述方式，本发明提供的立体显示装置，利用摄像头追踪人眼位置信息，进而利用控制单元根据人眼位置信息实现光栅明暗条纹位置的改变以适应人的两眼不同的观察位置，实现观看3D图像的效果。

Description

立体显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种立体显示装置。

背景技术

目前的光栅技术中，光栅制作好之后，光栅明暗条纹的位置将固定，这给我们的工作带来了不便，尤其在利用视差栅栏技术实现立体图像显示时，由于光栅明暗条纹的位置不可控，只能限制观众的眼睛在某个特定范围内才能观看3D图像效果，影响了视差栅栏立体显示技术在生活中的应用。

因此，需要提供一种立体显示装置以解决上述技术问题。中国专利号为201210179736.0的专利文件公开了一种裸眼立体追踪装置，包括显示器700，摄像头100，摄像头100以及图像处理器200，摄像头100采集到观看者图像并确定位置后，图像处理器200根据观看者的位置在相应的检索表中查找观看者位置所对应的液晶光栅状态值，并驱动液晶光栅显示图像信息。该装置结构简单，并且通过该装置使观看者在移动的过程中始终能看到3D显示效果。

发明内容

本发明主要是提供一种立体显示装置，利用摄像头追踪人眼位置信息，进而利用控制单元根据人眼位置信息实现光栅位置的改变以适应人的两眼不同的观察位置，实现观看3D图像的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是，提供一种立体显示装置，包括显示器、摄像头以及处理器，所述摄像头设置于所述显示器的前端面上，用于追踪人眼位置信息，所述处理器与摄像头电连接，用于根据人眼位置信息生成控制信号，所述显示器包括动态光栅，所述动态光栅与处理器电连接，所述动态光栅包括依次排列设置的第一基板、电解质层、电致变色层和第二基板，所述第一基板、电解质层和第二基板透射入射到其上的光线，第一基板的一个表面上设置有第一导电层，第二基板的一个表面上设置有第二导电层，所述第二导电层包括多个第二电极以及设置于相邻第二电极之间的绝缘黑条，所述电致变色层包括多个相同且等间隔排列的电致变色片以及位于相邻电致变色片之间的透光间隙，第二电极与电致变色片一一对应接触，所述动态光栅进一步包括控制单元，控制单元用于根据控制信号控制第一导电层与各个第二电极之间的电致变色片所加电压的通/断进而使得光栅的明暗条纹位置根据人的两眼不同的观察位置适应性改变，其上未加电压的电致变色片由电解质层提供离子发生着色而成为不透光的暗纹，而其上加有电压的电致变色片由电解质层提供离子发生褪色而成为透光的明纹。

其中，所述控制单元用于独立控制各个第二电极与第一导电层之间的电致变色片所加电压的通/断。

其中，所述第二电极包括交替排列的第一组第二电极和第二组第二电极，所述第一组第二电极包括N个第二电极，其中，N≥2，N为自然数，所述第二组第二电极包括M个第二电极，其中，M≥2，M为自然数，第一组第二电极中所有第1个第二电极电连接到控制单元的同一输出端、第一组第二电极中所有第2个第二电极电连接到控制单元的同一输出端、……、第一组第二电极中所有第N个第二电极电连接到控制单元的同一输出端，第二组第二电极中所有第1个第二电极电连接到控制单元的同一输出端、第二组第二电极中所有第2个第二电极电连接到控制单元的同一输出端、……、第二组第二电极中所有第M个第二电极电连接到控制单元的同一输出端。

其中，每个所述电致变色片的宽度为a，相邻两个电致变色片之间的透光间隙的宽度为b，a≥5b。

其中，所述电致变色片，包括：可印刷的电致变色油墨，或电致变色薄膜，或电致变色玻璃。

其中，所述电解质层，包括：可印刷的电解质油墨。

其中，所述第一导电层，包括：可印刷的透明导电油墨，或可导电的塑料薄膜，或氧化铟锡ITO导电玻璃；

所述第二电极，包括：可印刷的透明导电油墨，或可导电的塑料薄膜，或氧化铟锡ITO导电玻璃。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的立体显示装置利用摄像头追踪人眼位置信息，进而利用控制单元根据人眼位置信息实现光栅明暗条纹位置的改变以适应人的两眼不同的观察位置，实现裸眼观看3D图像的效果。

附图说明

图1是本发明的立体显示装置的一实施例的简易结构示意图；

图2是图1中立体显示装置的电路结构及光线传播的第一实施例的示意图；

图3是图1中立体显示装置的电路结构及光线传播的第二实施例的示意图；

图4是本发明的立体显示装置中动态光栅的一个实施例的结构示意图；

图5是图4所示的动态光栅14的第一导电层和第二导电层的电极排布示意图；

图6是图4所示的动态光栅14的第一种电路连接示意图；

图7是图4中动态光栅14的第二种电路连接示意图；

图8A-图8C是本发明的立体显示装置中光栅明暗条纹随人眼移动而发生位置变化的一个实例的示意图。

具体实施方式

请参见图1-图3，图1是本发明的立体显示装置的一实施例的简易结构示意图，图2是图1中立体显示装置的电路结构及光线传播的第一实施例的示意图，图3是图1中立体显示装置的电路结构及光线传播的第二实施例的示意图。如图1所示，本发明的立体显示装置10包括：显示器11、摄像头12和处理器13（图示见图2）。

如图2所示，摄像头12设置于显示器11的前端面上，用于追踪人眼位置信息；处理器13与摄像头12电连接，处理器13接收摄像头12发送的人眼位置信息并根据人眼位置信息生成控制信号；显示器11包括动态光栅14，动态光栅14与处理器13电连接，动态光栅14接收所述控制信号并根据控制信号控制明暗条纹的位置以适应人眼的位置，使得入射到动态光栅14的光线经由动态光栅14的透光间隙透射后再入射到显示器11的显示像素上，进而使得左眼像素图像光线入射到人的左眼、右眼像素图像光线入射到人的右眼，由于人的双眼接收的图像存在视差，因而左右眼图像经过人脑合成3D图像的效果。请参见图3，如图3所示，图3与图2的不同之处在于：光线首先入射到显示器11的显示像素上，使得左眼像素图像光线再经由动态光栅14的透光间隙入射到人的左眼，使得右眼像素图像光线再经由动态光栅14的透光间隙的透射后入射到人的右眼。

其中，图2和图3所示的动态光栅14进一步包括控制单元146，控制单元146用于根据从处理器13接收到的控制信号控制第一导电层142与各个第二电极1441之间的电致变色片所加电压的通/断进而使得光栅的明暗条纹位置根据人的两眼不同的观察位置适应性改变，其上加未有电压的电致变色片由电解质层147提供离子发生着色而成为不透光的暗纹，而其上加有电压的电致变色片由电解质层147提供离子发生褪色而成为透光的明纹。

请参见图4，图4是本发明的立体显示装置中动态光栅的一个实施例的结构示意图。如图4所示，本实施例的动态光栅14包括：第一基板141、电致变色层143、第二基板145、控制单元146（未图示）以及电解质层147，所述第一基板141、电解质层147和第二基板145透射入射到其上的光线。其中，沿垂直于显示器11的显示面的方向上，第一基板141、电解质层147、电致变色层143、第二基板145依次排列设置。

请进一步参见图4，第一基板141的一个表面上设置有第一导电层142，第一导电层142的结构图如图5（图5是图4所示的动态光栅14的第一导电层和第二导电层的电极排布示意图）所示，第一导电层142全导电；第二基板145的一个表面上设置有第二导电层144，第一导电层142的结构图如图5所示，第二导电层144包括多个第二电极1441以及设置于相邻第二电极之间的绝缘黑条；其中，电致变色层143包括多个相同且等间隔排列的电致变色片1431以及位于相邻电致变色片之间的透光间隙，第二电极1441与电致变色片1431一一对应接触。

请参见图6，图6是图4所示的动态光栅14的第一种电路连接示意图。如图6所示，第一导电层142与控制单元146电连接，且各个第二电极1441分别通过独立的导线连接到控制单元146上。控制单元146根据控制信号独立地控制相应的开关闭合时，使得第一导电层142与对应的第二电极1441（与相应开关在同一电路上的第二电极1441）之间加有电压的电致变色片1431由电解质层147提供离子发生褪色而成为透光的明纹，使得第一导电层142与对应的第二电极1441（与相应开关在同一电路上的第二电极1441）之间未加有电压的电致变色片1431由电解质层147提供离子发生着色而成为不透光的暗纹，进而使得电致变色层143形成明暗相间的狭缝光栅。由于光栅的明暗条纹的位置是由控制信号决定的，因此，人眼的位置最终决定了光栅明暗纹位置随之发生适应性改变。

请参见图7，图7是图4中动态光栅14的第二种电路连接示意图。如图7所示，在本发明动态光栅的一个优选实施例中，所述多个等间距排列的第二电极包括交替排列的第一组第二电极和第二组第二电极，所述第一组第二电极包括N（其中，N≥2，N为自然数）个第二电极1441，所述第二组第二电极包括M（其中，M≥2，M为自然数）个第二电极1441，第一组第二电极中所有第1条第二电极1441电连接、第一组第二电极中所有第2条第二电极1441电连接、……、第一组第二电极中所有第N条第二电极1441电连接，第二组第二电极中所有第1条第二电极1441电连接、第二组第二电极1441中所有第2条第二电极1441电连接、……、第二组第二电极中所有第M条第二电极1441电连接。具体地，可参见图7所示，例如M和N都为5，控制单元146的一个控制电压输出端可以同时控制多个第二电极1441与第一导电层142之间电致变色片1431上所加电压的通断，进而实现光栅明暗条纹位置的改变。

在本发明的实施例中，每个电致变色片143的宽度为a，相邻两个电致变色片143之间的透光间隙的宽度为b，其中，a≥5b。在本发明的动态光栅的具体设计中，优选a》5b。

其中，本发明所采用的电致变色片143包括：可印刷的电致变色油墨，或电致变色薄膜，或电致变色玻璃，或电控透光薄膜；本发明所采用的电解质层包括：可印刷的电解质油墨；本发明所采用的第一导电层包括：可印刷的透明导电油墨，或可导电的塑料薄膜，或氧化铟锡ITO导电玻璃；第二电极包括：可印刷的透明导电油墨，或可导电的塑料薄膜，或氧化铟锡ITO导电玻璃。

本发明的立体显示装置10利用摄像头12追踪人眼的位置信息以实现动态光栅14根据人眼位置的改变而改变，进而广角度实现本发明的立体显示装置10的3D裸眼可视效果，具体请参见图8A-图8C，图8A-图8C是本发明的立体显示装置中光栅明暗条纹随人眼移动而发生位置变化的一个实例示意图。图8A-图8C中，光栅的明暗条纹的一个周期宽度等于1-6所标识的电致变色片以及电致变色片之间的透光间隙的宽度总和。

如图8A所示，摄像头12拾取到人眼处于显示屏和光栅中线上，处理器13接受并处理人眼的位置信息后生成控制信号，控制单元146接收并根据控制信号控制1和6所标识电致变色片上所加电压的通/断，使得本发明的光栅的明暗条纹的位置适应人眼所处的位置，进而使得人眼能够观看到显示屏显示的左右格式的图像形成3D图像效果。具体地，如图8A中所示，控制单元146控制1和6标识的电致变色片加有电压，使得1和6标识的电致变色片在电解质层提供离子发生褪色而变成透光的明纹，控制单元146控制2-5标识的电致变色片未加有电压，使得2-5标识的电致变色片在电解质层提供离子发生着色而变成不透光的暗纹，进而使得处于显示屏和光栅中线上的人的双眼最终能感受到3D图像效果。当然，在本发明的具体应用中，明暗条纹的周期宽度不限于图8A-图8C中K1或K2所指出的光栅周期宽度。

如图8B所示，当人眼向右移动到图8B中所示的一个位置时，在控制单元146的控制下，K1或K2向右移动一定的距离d，具体为图8A中的一个周期的明暗条纹整体表现为向右移动距离d，1和2所标识的电致变色片表现为明条纹，而4-6所标识的电致变色片表现为暗条纹。当然，人眼进一步向右移动到另一个确定的位置时，在控制单元146的控制下，K1或K2相对于图8A进一步向右移动一定的距离。当然随着人眼的继续向右移动，K1或K2相对于图8A向右移动更大的距离，这需要根据人眼移动的具体距离而定。

如图8C所示，当人眼向左移动时，K1或K2向左相应地也跟着向左移动一定的距离，具体为图8A中的一个周期的明暗条纹整体向左移动一定距离，使得5-6所标识的电致变色片表现为透光的明条纹，而1-4所标识的电致变色片表现为不透光的暗条纹。其中，图8A-图8C中，动态光栅中一个周期的明暗条纹向右或向右移动的具体距离视人眼的位置而定。

通过上述方式，本发明的立体显示装置利用摄像头追踪人眼位置信息，进而利用控制单元根据人眼位置信息实现光栅位置的改变以适应人的两眼不同的观察位置，实现观看3D图像的效果。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种立体显示装置，包括显示器、摄像头以及处理器，所述摄像头设置于显示器的前端面上，用于追踪人眼位置信息，所述处理器与所述摄像头电连接，用于根据人眼位置信息生成控制信号，其特征在于，所述显示器包括动态光栅，所述动态光栅与处理器电连接，所述动态光栅包括依次排列设置的第一基板、电解质层、电致变色层和第二基板，所述第一基板、电解质层和第二基板透射入射到其上的光线，第一基板的一个表面上设置有第一导电层，第二基板的一个表面上设置有第二导电层，所述第二导电层包括多个第二电极以及设置于相邻第二电极之间的绝缘黑条，所述电致变色层包括多个相同且等间隔排列的电致变色片以及位于相邻电致变色片之间的透光间隙，第二电极与电致变色片一一对应接触，所述动态光栅进一步包括控制单元，控制单元用于根据控制信号控制第一导电层与各个第二电极之间的电致变色片所加电压的通/断进而使得光栅的明暗条纹位置根据人的两眼不同的观察位置适应性改变，其上未加电压的电致变色片由电解质层提供离子发生着色而成为不透光的暗纹，而其上加有电压的电致变色片由电解质层提供离子发生褪色而成为透光的明纹。

2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述控制单元用于独立控制各个第二电极与第一导电层之间的电致变色片所加电压的通/断。

3.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述第二电极包括交替排列的第一组第二电极和第二组第二电极，所述第一组第二电极包括N个第二电极，其中，N≥2，N为自然数，所述第二组第二电极包括M个第二电极，其中，M≥2，M为自然数，第一组第二电极中所有第1个第二电极电连接到控制单元的同一输出端、第一组第二电极中所有第2个第二电极电连接到控制单元的同一输出端、……、第一组第二电极中所有第N个第二电极电连接到控制单元的同一输出端，第二组第二电极中所有第1个第二电极电连接到控制单元的同一输出端、第二组第二电极中所有第2个第二电极电连接到控制单元的同一输出端、……、第二组第二电极中所有第M个第二电极电连接到控制单元的同一输出端。

4.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，每个所述电致变色片的宽度为a，相邻两个电致变色片之间的透光间隙的宽度为b，a≥5b。

5.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述电致变色片，包括：可印刷的电致变色油墨，或电致变色薄膜，或电致变色玻璃。

6.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述电解质层，包括：可印刷的电解质油墨。

7.根据权利要求1所述的立体显示装置，其特征在于，所述第一导电层，包括：可印刷的透明导电油墨，或可导电的塑料薄膜，或氧化铟锡ITO导电玻璃；

所述第二电极，包括：可印刷的透明导电油墨，或可导电的塑料薄膜，或氧化铟锡ITO导电玻璃。