CN104349151A - 一种裸眼立体显示系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种裸眼立体显示系统，包括LED驱动、LCD驱动、LED背光源、显示屏和综合处理器，所述裸眼立体显示系统还包括与综合处理器连接的外界识别器，所述外界识别器用以检测LED背光源发出的光亮度参数和/或左眼视区与右眼视区的排布顺序；所述综合处理器的输入端与外界识别器连接，输出端分别与LED驱动和LCD驱动连接。该显示系统通过外界识别器使背光源光亮度均匀，使左眼视区与右眼视区的排布模式得到及时调整，防止逆光现象的发生。

Description

一种裸眼立体显示系统及其控制方法

技术领域

   本发明涉及一种立体显示系统，尤其涉及一种用于裸眼立体显示技术的显示系统；本发明还涉及一种裸眼立体显示系统的控制方法。

背景技术

    立体显示技术已成显示产业中的重要一环。立体显示技术得到了快速发展，多种立体显示技术已成商品，世界范围内也在不断普及立体电视频道，立体显示技术已成未来显示领域的必然发展方向。

    目前的立体显示技术主要分成两种，分别是辅助式和自由立体显示两种。辅助式立体显示技术需要观看者佩戴特殊的装置才能看到立体图像。头盔式（HMD）和眼镜式是辅助式立体显示技术的两种主流技术。头盔式技术需要观看者佩戴装有液晶或OLED屏幕的头盔才能看到立体图像，但由于需要佩戴头盔，因而不方便实用和携带。而眼镜式技术相对头盔式来说比较方便，但是缺点很多：首先立体眼镜是由液晶或者偏振片制作的，看到图像的亮度会被大大降低；其次，佩戴眼镜时间不能过长，否者会使观看者感到眼部疲劳，同时对于需要佩戴眼镜进行视力矫正的观看者而言非常不便；最后由于不同生产商的技术各异，不同厂商的立体眼镜不能用于不同的显示器。鉴于辅助式立体显示技术的诸多不便，显示界一致公认未来立体显示技术必然会向自由立体显示的方向发展。

    自由立体显示技术克服了对辅助器件的依赖，能让观看者在无需佩戴任何辅助装置的情况下裸眼观看到立体图像。主流的自由立体显示技术有视障光栅法、柱透镜法、集成成像法等。

视障光栅由透光条和挡光条（黑色细线）相间组成，使得左眼只看到偶像素列的照明亮线，右眼只看到奇像素列的暗条，反之亦然，从而实现了双像的分离。但视障光栅法会使显示的亮度大大降低，且视障光栅容易产生左右眼观察视区的翻转，视点相对固定。柱透镜阵列由众多完全相同的柱透镜平行排列组成，能将像素对应的图像分别折射到左右眼，从而产生深度感。此方法相对于视障光栅法亮度得到很大的改进，但是像素会受到压缩，多视点的片源与现有立体显示的片源不兼容，且大面积柱透镜的制造工艺难，成本高。

鉴于以上缺陷，目前研发出一种裸眼立体显示系统，该显示系统包括LED驱动、LCD驱动、LED背光源、显示屏和综合处理器，该LED背光源由LED左眼子元和LED右眼子元组成；LED左眼子元和LED右眼子元发出的光加载图像信息后分别被光学屏幕偏折从而形成一连串相间排列的左眼视区和右眼视区，但现有的裸眼立体显示系统缺乏一定的控制部件导致左眼视区和右眼视区的排布顺序时常发生变化，进而使观看者处于逆光区，最终造成不能正常显示立体图像。另外，由于LED背光源由多个发光区组成，每个发光区的发光强度不同也会导致视觉效果明显下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的缺陷，提供一种能够防止出现逆光的裸眼立体显示系统。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种能够防止出现逆光的裸眼立体显示控制方法。

本发明又一要解决的技术问题是提供一种能够使LED背光源光亮度均匀的控制方法。

为了解决第一个技术问题，本发明采用如下技术手段：

一种裸眼立体显示系统，包括LED驱动、LCD驱动、LED背光源、显示屏和综合处理器，所述裸眼立体显示系统还包括与综合处理器连接的外界识别器，

所述LED背光源与LED驱动连接，由LED背光模组组成，所述LED背光模组由LED左眼子元和LED右眼子元组成；

所述显示屏包括与LCD驱动连接的LCD屏幕和与LCD屏幕连接的光学屏幕；所述LED左眼子元和LED右眼子元发出的光加载图像信息后分别被光学屏幕偏折从而形成相间排列的左眼视区和右眼视区； 

所述外界识别器用以检测LED背光源发出的光亮度参数和/或左眼视区与右眼视区的排布顺序，当LED背光源每个子元的光亮度不相同时向综合处理器发送该亮度参数，当左眼视区与右眼视区的排布顺序为逆光顺序时向综合处理器发送排布顺序信号；

所述综合处理器的输入端与外界识别器连接，输出端分别与LED驱动和LCD驱动连接，所述综合处理器接收外界识别器传输的LED背光源发出的光亮度参数和/或左眼视区与右眼视区的排布顺序信号，根据光亮度参数发出光亮度控制指令，根据排布顺序信号发出排布顺序调整指令。

该裸眼立体显示系统通过增设外界识别器来检测LED背光源发出的光亮度参数、左眼视区与右眼视区的排布模式，并通过综合处理器向相应部件发出调整指令，使背光源光亮度均匀，使左眼视区与右眼视区的排布模式得到及时调整，防止逆光现象的发生，从整体上提高了裸眼立体显示系统的工作稳定性和实用性。

为了使LED背光源的亮度更加均匀，增强立体显示效果，所述LED背光模组还包括与LED背光源连接的散射光学元件。

进一步的，所述综合处理器包括：

信号接收模块，与外界识别器连接，接收外界识别器传输的排布顺序信号；

数据转换模块，与信号接收模块连接，用以将排布顺序信号转换成可识别的数字信号；

数据分析模块，与数据转换模块连接，对转换成数字信号进行分析，如果视区排布顺序为正常顺序，则终止本次检测，如果视区顺序为逆光顺序，则发出排布顺序调整指令；

数据传输模块，与数据分析模块连接。

本发明所述外界识别器优选为CCD感光器件、CMOS感光器件、二极管和硅基电池中的一种或其组合。

本发明所述左眼子元或右眼子元为直下式或侧入式排布的发光二极管、有机发光二极管、冷阴极荧光灯管或等离子体发光器件。

本发明还提供给了一种裸眼立体显示系统的控制方法，包括如下步骤：

1) 由外界识别器检测左眼视区与右眼视区的排布顺序，当左眼视区与右眼视区的排布顺序为逆光模式时向综合处理器发送排布顺序信号；

2）综合处理器接收该排布顺序信号，经数据处理后向LCD驱动发送排布顺序调整指令；

3）LCD驱动根据排布顺序调整指令调整左眼视区与右眼视区的排布。

该控制方法通过外界识别器将检测左眼视区与右眼视区的排布模式，如果检测到的排布模式为逆光模式，则向综合处理器发出排布模式信号，通过综合处理器来对排布模式进行调整，最终达到防止逆光现象的发生技术效果。

一种裸眼立体显示系统光亮度的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1) 由外界识别器检测LED背光源发出的光亮度参数，当LED背光源的光亮度不均匀时向综合处理器发送该亮度参数；

2）综合处理器接收该亮度参数，经数据处理后向LED驱动发送光亮度控制指令；

3）LED驱动根据光亮度控制指令调整LED背光源光亮度大小使LED背光源光亮度均匀。

该控制方法通过外界识别器检测LED背光源发出的光亮度参数，当光亮度不均匀时向综合处理器发送该亮度参数，通过综合处理器对光亮度进行调整使各发光区的光亮度强度均匀一致。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述裸眼立体显示系统通过增设外界识别器来检测LED背光源发出的光亮度参数、左眼视区与右眼视区的排布顺序，并通过综合处理器向相应部件发出调整指令，使背光源光亮度均匀，使左眼视区与右眼视区的排布顺序得到及时调整，防止逆光现象的发生，从整体上提高了裸眼立体显示系统的工作稳定性和实用性。

附图说明

图1是本发明裸眼立体显示系统框架图；

图2是视区排布模式1的原理图；

图3是视区排布模式2的原理图；

图4是亮度控制脉冲信号的原理图；

图5是本发明控制方法框架图。

具体实施方式

如图1所示，本发明裸眼立体显示系统包括LED驱动、LCD驱动（即液晶显示器驱动）、LED背光源、显示屏、外界识别器和综合处理器。所述综合处理器的第一输出端与LED驱动的输入端，第二输出端与LCD驱动的输入端连接，综合处理器的其中一个输入端与外界识别器连接，LED驱动的输出端与LED背光源的输入端连接，LCD驱动的输出端与显示屏连接。

所述LED背光源由至少一个LED背光模组组成，将LED背光源分为若干个LED背光模组便于LED背光源的生产安装。至于LED背光模组的数量可根据LED背光源的大小进行取舍。所述LED背光模组由LED左眼子元和LED右眼子元组成，所述左眼子元或右眼子元可以是直下式或侧入式排布的LED（发光二极管）、OLED（有机发光二极管）、CCFL（冷阴极荧光灯管）或Plasma（等离子体发光器件），优选例为直下式或侧入式排布的LED背光源。

本实施例中的LED背光源还设有与散射光学元件，该散射光学元件与LED背光源连接。所述光学屏幕用于偏折已加载立体图像信号的背光传播方向，它是由液晶屏幕、液体透镜、光学透镜、二元光学器件组成的，其中，液体透镜、光学透镜和二元光学器件也可以换成液体透镜列阵、光学透镜列阵和二元光学器件列阵。光学屏幕放置于LCD屏幕的前方或后方，二者之间既可以采取紧贴固定的方式，也可以采用非紧贴固定的方式。

本实施例所述显示屏包括与LCD驱动连接的LCD屏幕和与LCD屏幕连接的光学屏幕，LCD屏幕优选为时分式液晶屏幕，如TN或STN。

所述LED驱动通过接收综合处理器发出的LED亮灭信号来控制LED背光源的亮灭，LCD驱动通过接收综合处理器发出的LCD刷新信号来控制LCD屏幕图像的刷新。由于LED亮灭信号和LCD刷新信号都是综合处理器发出的，具有很高的同步性，使LED背光源的亮灭与LCD显示屏的刷新在时间上同步进行，LED左眼子元和LED右眼子元发出的光加载图像信息后分别被光学屏幕偏折形成一连串相间排列的左眼视区和右眼视区，如图2、图3所示，观看者即可在较广的范围内观看到自由立体图像。

所述外界识别器为可捕捉图像或探测亮度的仪器或器件，可以优选CCD感光器件、CMOS感光器件、二极管或硅基电池中的一种或其组合。

本发明通过如下步骤对裸眼立体显示系统的控制：

1) 由外界识别器检测左眼视区与右眼视区的排布顺序，当左眼视区与右眼视区的排布顺序为逆光模式时向综合处理器发送排布顺序信号；

2）综合处理器接收该排布顺序信号，经数据处理后向LCD驱动发送排布顺序调整指令；

3）LCD驱动根据排布顺序调整指令调整左眼视区与右眼视区的排布。

具体来说，本发明所述综合处理器包括信号接收模块、数据转换模块、数据分析模块、数据传输模块。综合处理器的信号接收模块接收排布顺序信号，通过数据转换模块将该信号转换成可识别的数字信号，即如果外界识别器检测到的视区排布顺序为“左视区-右视区”则记为1，如果外界识别器检测到的视区排布书序为“右视区-左视区”则记为2，所述数据分析模块对转换成数字信号进行分析，如果视区排布顺序为1，则终止本次检测，如果视区顺序为2，则通过数据传输模块向LCD驱动发出排布顺序调整指令，LCD驱动根据该指令对视区的排布顺序进行调整，使其处于正常的排布顺序。

如图4所示，本发明通过如下步骤实现对裸眼立体显示系统背光源光亮度的控制：

1) 由外界识别器检测LED背光源发出的光亮度参数，当LED背光源的光亮度不均匀时向综合处理器发送该亮度参数；

2）综合处理器接收该亮度参数，经数据处理后向LED驱动发送光亮度控制指令；

3）LED驱动根据光亮度控制指令调整LED背光源光亮度大小使LED背光源光亮度均匀。

具体来说，综合处理器的信号接收模块接收外界识别器检测的LED背光源光亮度参数，通过数据转换模块将其转换成可识别的数字信号，所述数据分析模块对转换成数字信号的光亮度值进行分析，如果LED背光源各背光模组的光亮度值相同，则终止本次检测，如果LED背光源各背光模组的光亮度值不同，以预先指定的背光模组的光亮度值为基准，对其余背光模组的光亮度值进行调整，此时，综合处理器通过数据传输模块向LED驱动发出光亮度控制指令，对相应背光模组的光亮度进行调整，外界识别器继续检测调整后的LED背光源，重复以上步骤，直至LED背光源各背光模组的光亮度值相同。所述光亮度控制指令是一种PWM控制信号，如图5所示，该信号是子脉冲宽度S和脉冲间隔P的组合。对于亮度过高的LED子元，外界识别器反馈的亮度参数将使PWM占空比减小，从而降低该LED子元的亮度；对于亮度过低的LED子元，外界识别器反馈的亮度参数将使PWM占空比增大，从而提升该LED子元的亮度。如此每一个LED子元都可单独调整亮度，经过自适应调整后，背光的整体显示亮度将趋于一致，从而实现显示亮度均匀。

Claims (7)

1. 一种裸眼立体显示系统，包括LED驱动、LCD驱动、LED背光源、显示屏和综合处理器，其特征在于，所述裸眼立体显示系统还包括与综合处理器连接的外界识别器，

所述LED背光源与LED驱动连接，由LED背光模组组成，所述LED背光模组由LED左眼子元和LED右眼子元组成；

所述显示屏包括与LCD驱动连接的LCD屏幕和与LCD屏幕连接的光学屏幕；所述LED左眼子元和LED右眼子元发出的光加载图像信息后分别被光学屏幕偏折从而形成相间排列的左眼视区和右眼视区； 

所述外界识别器用以检测LED背光源发出的光亮度参数和/或左眼视区与右眼视区的排布顺序，当LED背光源每个子元的光亮度不相同时向综合处理器发送该亮度参数，当左眼视区与右眼视区的排布顺序为逆光顺序时向综合处理器发送排布顺序信号；

所述综合处理器的输入端与外界识别器连接，输出端分别与LED驱动和LCD驱动连接，所述综合处理器接收外界识别器传输的LED背光源发出的光亮度参数和/或左眼视区与右眼视区的排布顺序信号，根据光亮度参数发出光亮度控制指令，根据排布顺序信号发出排布顺序调整指令。

2.根据权利要求1所述的裸眼立体显示系统，其特征在于，所述LED背光模组还包括与LED背光源连接的散射光学元件。

3.根据权利要求1所述的裸眼立体显示系统，其特征在于，所述综合处理器包括：

信号接收模块，与外界识别器连接，接收外界识别器传输的排布顺序信号；

数据转换模块，与信号接收模块连接，用以将排布顺序信号转换成可识别的数字信号；

数据分析模块，与数据转换模块连接，对转换成数字信号进行分析，如果视区排布顺序为正常顺序，则终止本次检测，如果视区顺序为逆光顺序，则发出排布顺序调整指令；

数据传输模块，与数据分析模块连接。

4.根据权利要求1所述的裸眼立体显示系统，其特征在于，所述外界识别器为CCD感光器件、CMOS感光器件、二极管和硅基电池中的一种或其组合。

5.根据权利要求1所述的裸眼立体显示系统，其特征在于，所述左眼子元或右眼子元为直下式或侧入式排布的发光二极管、有机发光二极管、冷阴极荧光灯管或等离子体发光器件。

6.一种裸眼立体显示系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1) 由外界识别器检测左眼视区与右眼视区的排布顺序，当左眼视区与右眼视区的排布顺序为逆光模式时向综合处理器发送排布顺序信号；

2）综合处理器接收该排布顺序信号，经数据处理后向LCD驱动发送排布顺序调整指令；

3）LCD驱动根据排布顺序调整指令调整左眼视区与右眼视区的排布。

7.一种裸眼立体显示系统光亮度的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1) 由外界识别器检测LED背光源发出的光亮度参数，当LED背光源的光亮度不均匀时向综合处理器发送该亮度参数；

2）综合处理器接收该亮度参数，经数据处理后向LED驱动发送光亮度控制指令；

3）LED驱动根据光亮度控制指令调整LED背光源光亮度大小使LED背光源光亮度均匀。