CN104601974A - 基于人眼追踪的全息显示器及全息显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于人眼追踪的全息显示器及全息显示装置，全息显示器包括相对设置的第一基板、第二基板、以及设置于第一基板与第二基板之间的液晶层，第一基板包括第一电极层，第二基板包括第二电极层，第一电极层包括多个间隔排列的电极，显示器还包括动态光栅、控制器和感光元件，动态光栅与控制器电连接，感光元件设置在第一电极层上，并与控制器电连接，用于追踪人眼位置信息；控制器用于根据所述感光元件追踪到的人眼位置信息控制光栅的明暗条纹位置适应性的改变。通过上述方式，本发明能够在不需要额外添加摄像头的条件下实现动态光栅的自适应调整。
Description
技术领域
本发明涉及全息显示领域，特别是涉及一种基于人眼追踪的全息显示器及全息显示装置。
背景技术
现实世界上是三维立体世界，它为人的双眼提供了两幅具有位差的图像，映入双眼后即形成视觉所需要的视差，然后经视神经中枢的融合反应，以及视觉上心理反应便产生了三维立体感觉。
具体的，人们能够清晰的看见一个物体，一般需要定位出实际看到的物体的远近关系以及能够清晰的获取物体在视网膜上成的像这两个过程。这两种过程一般分别称之为眼球辐辏和眼球调节。眼球调节是指眼球通过改变聚焦来获得物体清晰的像的过程。眼球辐辏是指物体在视网膜上正位于双眼黄斑中心凹部位成像的过程，即双眼定位物体前后位置或景深的过程，即获得立体显示的感觉。
如图1所示，目前，为了实现裸眼立体显示，一般的裸眼立体显示装置101是通过在显示面板与观看者103之间设置光栅102，在水平方向上将显示面板的像素单元分割为奇数列像素和偶数列像素，将左眼格式立体图像入射到观看者的左眼，将右眼格式的立体显示图像入射到人的右眼，从而为观看者103的左右眼分别提供两幅不同的图像，再利用观看者左右眼的视差而形成景深，进而产生景深现象，使观看者能够欣赏到立体显示图像。
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。
为了解决上述技术问题，显示技术中出现了通过人眼进行追踪来动态调整光栅的技术方法，如模板匹配法，边缘提取法、灰度分布法等，但是这些方法都需要额外再添加至少一个摄像头才能实现上述功能，不仅结构复杂，而且使用起来也比较麻烦。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于人眼追踪的全息显示器及全息显示装置，在不需要额外添加摄像头的条件下实现动态光栅的自适应调整。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于人眼追踪的全息显示器，所述全息显示器包括相对设置的第一基板、第二基板、以及设置于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板包括第一电极层，所述第二基板包括第二电极层，所述第一电极层包括多个间隔排列的电极，所述显示器还包括动态光栅、控制器和感光元件，所述动态光栅与所述控制器电连接，
所述感光元件设置在所述第一电极层上，并与所述控制器电连接，用于追踪人眼位置信息；
所述控制器用于根据所述感光元件追踪到的人眼位置信息控制光栅的明暗条纹位置适应性的改变。
其中，所述感光元件设置在相邻两个所述电极之间。
其中，相邻所述电极之间设置有绝缘黑条，所述感光元件设置于所述绝缘黑条上。
其中，所述电极为铟锡金属氧化物ITO电极。
其中，所述控制器用于根据所述感光元件追踪的人眼图像，确定左右眼位置信息，并根据所述左右眼位置信息确定双眼中心点的第一位置信息，根据所述第一位置信息控制光栅的明暗条纹位置适应性的改变。
其中，所述控制器具体用于获取所述全息显示器的显示屏的中心点的第二位置信息，根据所述第一位置信息和所述第二位置信息确定所述双眼中心点与所述显示屏的中心点的连线与所述显示屏的第一夹角，根据所述第一夹角控制光栅的明暗条纹位置适应性的改变。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种基于人眼追踪的全息显示装置，所述基于人眼追踪的全息显示装置包括全息显示器，所述全息显示器包括相对设置的第一基板、第二基板、以及设置于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板包括第一电极层，所述第二基板包括第二电极层，所述第一电极层包括多个间隔排列的电极，所述显示器还包括动态光栅、控制器和感光元件，所述动态光栅与所述控制器电连接，
所述感光元件设置在所述第一电极层上，并与所述控制器电连接，用于追踪人眼位置信息；
所述控制器用于根据所述感光元件追踪到的人眼位置信息控制光栅的明暗条纹位置适应性的改变。
其中，所述感光元件设置在相邻两个所述电极之间。
其中，相邻所述电极之间设置有绝缘黑条，所述感光元件设置于所述绝缘黑条上。
其中，所述电极为铟锡金属氧化物ITO电极。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明的全息显示器包括相互电连接的动态光栅和控制器，还包括感光用于追踪人眼位置信息的感光元件，通过将具有人眼位置追踪能看的感应元件集成在全息显示器中，来实现全息显示器在不需要额外添加摄像头的条件下实现动态光栅根据人眼位置信息的自适应调整，不仅结构更加简单，成本更加低廉，而且使用也更加方便。
附图说明
图1是现有技术立体显示装置一实施方式的结构示意图；
图2是本发明全息显示器一实施方式的结构示意图；
图3是本发明控制器的工作方式一实施方式的结构示意图；
图4是本发明电子光栅一实施方式的结构示意图；
图5是本发明全息显示器另一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
参阅图2，图2是本发明全息显示器一实施方式的结构示意图。
本发明实施方式的全息显示器包括相对设置的第一基板201、第二基板202、以及设置于所述第一基板201与所述第二基板202之间的液晶层203，所述第一基板201包括第一电极层204，所述第二基板202包括第二电极层205，所述第一电极层204包括多个间隔排列的电极2041，其中，第一电极层204和第二电极层205相互作用产生电场以使液晶分子发生偏转。
其中，本实施方式的所述电极2041为铟锡金属氧化物ITO电极。在其他实施方式中，也可以为其他电极，在此不做限定。
本实施方式的全息显示器还包括控制器206、感光元件207和动态光栅208。其中，感光元件207设置在第一电极层204上，并与所述控制器106相连接，用于追踪人眼位置信息。
其中，上述感光元件的类型不做限定，只要能够获取人眼图像即可。具体地，本实施方式中的感光元件设置在相邻两个电极2041之间，如图2所示。
动态光栅208与控制器206连接，上述动态光栅208用于根据上述感光元件207追踪到的人眼位置信息控制光栅的明暗条纹位置适应性的改变。
具体地，观看者通过全息显示器观看全息显示图像时，全息显示器通过感光元件207实时追踪用户人眼位置信息.
具体地，感光元件207追踪到的人眼图像，控制器106根据上述感光元件获取到的人眼图像获取人眼位置信息。
控制器206经过对上述人眼图像进行分析，确定观看者的左眼位置信息和右眼位置信息，并根据上述左眼位置信息和右眼位置信息确定观看者双眼中心点的第一位置信息。其中，左眼位置信息和右眼位置信息以及双眼中心点的第一位置信息均为相对于全息显示器的显示屏的空间坐标信息。在一个优选的实施方式中，将上述显示屏的中心位置作为坐标原点，在其他实施方式中，也可以其他地方为坐标原点，如显示屏的任一位置，在此不做限定。
控制器206在确定双眼中心点的第一位置信息后，进一步获取显示屏的中心点的第二位置信息，并根据上述第一位置信息和第二位置信息确定双眼中心点与显示屏的中心点的连线与显示屏的第一夹角。
如图3所示，图3为本发明控制器的工作方式一实施方式的结构示意图。双眼302中心点A与显示屏301的中心点B的连线与显示屏301的延伸方向的夹角为第一夹角303。
其中，控制器确定第一夹角的方法不做限定。在其中的一个实施方式中，全息显示器侦测双眼中心点相对于屏幕中心位置的第一距离，优选地，全息显示器通过红外测距仪器来侦测第一距离，在其他实施方式中，也可以通过其他方式来侦测，在此不做限定。
控制器地根据第一坐标信息和第二坐标信息得到双眼之间的第二距离，并根据第一距离以及第二距离确定双眼中心点与显示屏的中心点的连线与显示屏的延伸方向的夹角的第一夹角。
具体地，控制器利用公式确定所述双眼之间的中心位置相对于所述屏幕的角度。
其中，θ为双眼中心点与显示屏的中心点的连线与显示屏的延伸方向的夹角的第一夹角，L为所述双眼间的第二距离，Z为所述双眼之间的中心位置相对于所述屏幕中心位置的第一距离。
进一步地，控制器206根据上述第一夹角生成控制动态光栅208工作角度的第一信号。
动态光栅208用于接收上述第一信号，并根据第一信号对其工作角度进行调整。
如图4所示，图4为本发明动态光栅一实施方式的结构示意图。
本实施方式的所述电子光栅包括：第一玻璃板401、第二玻璃板402、液晶层403，所述第一玻璃板401的第一表面设置有第一偏光板404，所述第一玻璃板401背向第一偏光板404的第二表面设置有第一电极层405，第二玻璃板402的第一表面设置有第二偏光板406，第一偏光板404和第二偏光板406的偏光方向垂直，且第二玻璃板402背向第二偏光板406的第二表面设置有第二电极层407，所述第二电极层407包括多个间隔排列的电极4071，所述液晶层403夹设于所述第一电极层405与所述第二电极层404之间，所述第一电极层405与所述第二电极层407用于产生电场，以使液晶分子发生偏转。
具体地，结合图2和图4，本实施方式动态光栅208(401)根据所述第一夹角控制所述液晶分子发生偏转，使得电子光栅的明暗条纹位置根据所述观看者的位置信息做适应性的改变。
在另一个实施方式中，如图5所示，相邻的两个电极之间5041设置有绝缘黑条5042，感光元件507设置在所述绝缘黑条5042上，用于获取人眼的位置信息。
区别于现有技术，本发明的全息显示器包括相互电连接的动态光栅和控制器，还包括感光用于追踪人眼位置信息的感光元件，通过将具有人眼位置追踪能看的感应元件集成在全息显示器中，来实现全息显示器在不需要额外添加摄像头的条件下实现动态光栅根据人眼位置信息的自适应调整，不仅结构更加简单，成本更加低廉，而且使用也更加方便。
本发明还提供一种全息显示装置，所述全息显示装置包括全息显示器，其中，上述全息显示器为图2～图5任一实施方式中所述的全息显示器，具体请参阅图2～图5及相关文字的描述，在此不再赘述。
区别于现有技术，本实施方式的全息显示装置包括全息显示器，本发明的全息显示器包括相互电连接的动态光栅和控制器，还包括感光用于追踪人眼位置信息的感光元件，通过将具有人眼位置追踪能看的感应元件集成在全息显示器中，来实现全息显示器在不需要额外添加摄像头的条件下实现动态光栅根据人眼位置信息的自适应调整，不仅结构更加简单，成本更加低廉，而且使用也更加方便。
以上所述仅为本发明的实施方式，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 (10)
1.一种基于人眼追踪的全息显示器，所述全息显示器包括相对设置的第一基板、第二基板、以及设置于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板包括第一电极层，所述第二基板包括第二电极层，所述第一电极层包括多个间隔排列的电极，其特征在于，所述显示器还包括动态光栅、控制器和感光元件，所述动态光栅与所述控制器电连接，
所述感光元件设置在所述第一电极层上，并与所述控制器电连接，用于追踪人眼位置信息；
所述控制器用于根据所述感光元件追踪到的人眼位置信息控制光栅的明暗条纹位置适应性的改变。
2.根据权利要求1所述的全息显示器，其特征在于，所述感光元件设置在相邻两个所述电极之间。
3.根据权利要求2所述的全息显示器，其特征在于，相邻所述电极之间设置有绝缘黑条，所述感光元件设置于所述绝缘黑条上。
4.根据权利要求1～3所述的全息显示器，其特征在于，所述电极为铟锡金属氧化物ITO电极。
5.根据权利要求1所述的全息显示器，其特征在于，
所述控制器用于根据所述感光元件追踪的人眼图像，确定左右眼位置信息，并根据所述左右眼位置信息确定双眼中心点的第一位置信息，根据所述第一位置信息控制光栅的明暗条纹位置适应性的改变。
6.根据权利要求5所述的全息显示器，其特征在于，
所述控制器具体用于获取所述全息显示器的显示屏的中心点的第二位置信息，根据所述第一位置信息和所述第二位置信息确定所述双眼中心点与所述显示屏的中心点的连线与所述显示屏的第一夹角，根据所述第一夹角控制光栅的明暗条纹位置适应性的改变。
7.一种基于人眼追踪的全息显示装置，包括全息显示器，所述全息显示器包括相对设置的第一基板、第二基板、以及设置于所述第一基板与所述第二基板之间的液晶层，所述第一基板包括第一电极层，所述第二基板包括第二电极层，所述第一电极层包括多个间隔排列的电极，其特征在于，所述显示器还包括动态光栅、控制器和感光元件，所述动态光栅与所述控制器电连接，
所述感光元件设置在所述第一电极层上，并与所述控制器电连接，用于追踪人眼位置信息；
所述控制器用于根据所述感光元件追踪到的人眼位置信息控制光栅的明暗条纹位置适应性的改变。
8.根据权利要求7所述的全息显示装置，其特征在于，所述感光元件设置在相邻两个所述电极之间。
9.根据权利要求8所述的全息显示装置，其特征在于，相邻所述电极之间设置有绝缘黑条，所述感光元件设置于所述绝缘黑条上。
10.根据权利要求7～9所述的全息显示装置，其特征在于，所述电极为铟锡金属氧化物ITO电极。
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