CN104618711A - 一种多区实现自由视角全息立体显示的设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多区实现自由视角全息立体显示的设备及方法，该设备包括：跟踪定位装置，用于获取至少两个观察者的位置信息；角度调整电路，用于利用每个观察者的位置信息，计算获得相应的光线投射角度及左右眼视点立体图像；多区全息立体显示屏，具有多个自定义像素，且每个自定义像素包括至少两个子显示区域，用于调整每个子显示区域的光线投射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应位置信息的光线投射角度进行投射对应相应位置信息的左右眼视点立体图像。本发明具有先确定观察者的位置再进行全息立体显示的特点，实现了全息立体显示设备上多人自由视角的全息立体显示，提高了用户体验。

Description

一种多区实现自由视角全息立体显示的设备及方法

技术领域

本发明涉及全息立体显示设备技术领域，特别是涉及一种多区实现自由视角全息立体显示的设备及方法。

背景技术

目前立体(3D或三维)显示技术主要有穿戴眼镜式和无需穿戴眼镜的裸眼式显示技术。虽然穿戴眼镜式的显示技术成熟，但需要佩戴特制的眼镜观看3D视频或图像，给人们带来诸多不便。因此裸眼式显示技术以其便捷的观看方式被广泛应用，其成像方式有平板显示、容积立体显示和全息显示等方式。传统的成像方法是将若干子视点图片合成到一帧图像中，同时显示在液晶显示屏，然后通过光栅将其相应的左、右眼视图分别投射到左、右眼，最终左眼视图和右眼视图在人脑中合成为立体3D图像。

然而目前裸眼式显示技术对于用户而言，使得用户只能从固定的一个或多个方位和角度观察立体显示图像或视频才能感受到明显的3D效果，而从其他方位和角度去观察时则不能感受到明显的3D效果。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种多区实现自由视角立体显示的设备及方法，能够实现根据多个用户所在的位置分别观看3D效果明显的图像或视频，提高用户体验。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是，提供一种设备，该设备包括：

跟踪定位装置，用于获取至少两个观察者的位置信息；

角度调整电路，用于利用每个观察者的位置信息，计算获得相应位置信息的光线投射角度及左右眼视点立体图像，且一个位置信息对应一个光线投射角度及一种左右眼视点立体图像；

多区全息立体显示屏，具有多个自定义像素，每个自定义像素包括至少两个子显示区域，用于分别调整子显示区域的光线出射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，并且所投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像。

其中，该跟踪定位装置，还用于获取该观察者中至少一个观察者的动作信息；

该多区全息立体显示屏还用于响应该动作信息通过改变方式而改变该至少一个观察者对应位置信息的左右眼视点立体图像；

其中该动作信息与该改变方式具有映射关系。

每个子显示区域包括叠置的显示面板和动态光栅；

该动态光栅是电子控制的透镜光栅或狭缝光栅，具体用于接收该角度调整电路计算获得的相应位置信息的光线投射角度调整对应的子显示区域的光线出射角度。

该跟踪定位装置是摄像头或红外传感器，具体用于获取观察者的眼睛位置的位置信息和观察者的眼珠转动或手势动作作为动作信息。

进一步可选的，该多区全息立体显示屏中自定义像素中的至少两个子显示区域所显示的左右眼视点立体图像相同或不同。

进一步可选的，使相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，具体是指使子显示区域对应的左右眼视点立体图像的所有出射光线均以对应位置信息的光线投射角度进行投射，使所有出射光线均投射至对应位置信息的观察者，除对应位置信息之外的方向没有光线投射。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是，提供一种方法，包括以下步骤：

S1获取至少两个观察者的位置信息；

S2利用每个观察者的位置信息，计算获得相应位置信息的光线投射角度及左右眼视点立体图像，且设置一个位置信息对应一个光线投射角度及一种左右眼视点立体图像；

S3设置具有多个自定义像素的多区全息立体显示屏，设置每个自定义像素包括至少两个子显示区域，分别调整子显示区域的光线出射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，并且所投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像。

该步骤S1还包括步骤：获取观察者中至少一个观察者的动作信息；

在步骤S2之后，步骤S3之前还包括步骤S31：设置该动作信息与改变方式的映射关系，响应该动作信息而改变该至少一个观察者对应相应位置信息的左右眼视点立体图像。

其中进一步可选的，步骤S3在设置每个所述自定义像素包括至少两个子显示区域的步骤之后，还包括步骤S32：

设置自定义像素中至少两个子显示区域显示不同的左右眼视点立体图像；在步骤S32之后，进入步骤S3的分别调整子显示区域的光线出射角度的步骤。

其中，进一步可选的，步骤S3的具体步骤：

设置具有多个自定义像素的多区全息立体显示屏，设置每个自定义像素包括至少两个子显示区域，接收位置信息相应的光线投射角度分别调整子显示区域的光线出射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，设置每个子显示区域对应相应位置信息的左右眼视点图像，使子显示区域对应的左右眼视点立体图像的所有出射光线均以对应位置信息的光线投射角度进行投射，使所有出射光线均投射至对应位置信息的观察者，除对应位置信息之外的方向没有光线投射。

本发明的有益效果是：本发明提供的设备首先通过跟踪定位装置获取至少两个观察者的位置信息，其次利用每个观察者的位置信息通过角度调整电路计算获得相应的光线投射角度及左右眼视点立体图像，最后通过具有多个自定义像素且自定义像素包括至少两个子显示区域的多区全息立体显示屏调整每个子显示区域的光线投射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射对应相应位置信息的左右眼视点立体图像，与现有跟踪式光栅立体显示技术使得多个用户在观察同一个全息立体显示器时，当其中一个观察者移动且跟踪显示时，会影响其他固定或移动观察者观看到的立体效果的技术相比，本发明使得多个观察者同时观看同一个全息立体显示屏时，即使其中一个观察者移动且跟踪显示良好的立体效果图像，也不影响其他观察者观看到明显立体效果的图像，更方便人们进行多人自由视角立体观看，提高了用户体验。

附图说明

图1a是本发明设备第一实施方式的结构示意图；

图1b是现有裸眼式立体显示技术的原理示意图；

图1c是图1a中多区全息立体显示器多视点显示示意图；

图1d是图1a中多区全息立体显示器的结构示意图；

图1e是图1d中自定义像素的子显示区域一结构示意图；

图1f是图1d中自定义像素的子显示区域另一结构示意图；

图2是本发明移动终端第二实施方式的结构示意图；

图3a是本发明移动终端第三实施方式的结构示意图；

图3b是图3a中不同子显示区域对应不同物体的视点图像示意图；

图3c是图3b中透镜光栅投射所有出射光线至一个观察者的示意图；

图3d是图3c中液晶透镜的结构示意图；

图4是本发明提供的方法第一实施方式的流程示意图；

图5是本发明提供的方法第二实施方式的流程示意图；

图6是本发明提供的方法第三实施方式的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。

请参阅图1a，图1a是本发明设备第一实施方式的结构示意图。该设备10包括：

跟踪定位装置110，用于获取至少两个观察者的位置信息；

角度调整电路120，用于利用每个观察者的位置信息，计算获得相应位置信息的光线投射角度及左右眼视点立体图像，且一个位置信息对应一个光线投射角度及一种左右眼视点立体图像；

多区全息立体显示屏130，具有多个自定义像素11，每个自定义像素11包括至少两个子显示区域，用于分别调整子显示区域的光线出射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，并且所投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像。

其中该设备选自但不限于方便携带的手机、平板、掌上电脑等移动设备。在其他实施方式中固定设备如电影屏幕、电脑屏幕或大型展览用屏幕也适用多区自由视角显示立体图像或视频。

其中观察者的位置信息具体是观察者相对该多区全息立体显示屏130的方位角度和距离，对于不同位置的观察者在观看同一个多区全息立体显示屏130时，查看到的左右眼视点立体图像(或简称为视点图像)因其位置的差异而不同。

参阅图1b，图1b是现有裸眼式立体显示技术的原理示意图，将若干子视点图像合成到一帧图像中，通过光栅，图1b示例为透镜光栅1310将其相应的左、右眼视点图像分别投射到左、右眼，对于不同位置的两个观察者111和观察者122，其分别看到相应位置的明显的左右眼视点立体图像，然而当其中一个观察者如观察者111移动时，即使调整透镜光栅1310的参数使该观察者111具有最佳观看立体图像的角度，然而因为透镜光栅1310的协同作用，依据观察者111移动后的位置确定视点图像的光线出射角度，对于固定观察者122，则可能不能查看效果明显的立体图像。即现有跟踪式光栅立体显示技术使得多个用户在观察同一个全息立体显示器时，当其中一个观察者移动且跟踪显示时，会影响其他固定或移动观察者的观看立体效果，使其他观察者不能观看到明显立体效果的图像。

参阅图1c，图1c是全息立体显示器130多视点显示示意图。图1c中示出了4个不同位置的观察者，即观察者1、观察者2、观察者3和观察者4，调整该多区全息立体显示屏130的光线出射角度具体是调整每个自定义像素11(参阅图1c)中对应观察者1的子显示区域的光线出射角度，使出射的光线对应观察者1的位置信息的光线投射角度进行投射，且所投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像(图中观察者1查看到的视点图像)。同理，调整多区全息立体显示屏130中每个自定义像素11中对应观察者2的子显示区域的光线出射角度，使出射的光线对应观察者2的位置信息的光线投射角度进行投射，且所投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像(图中观察者2查看到的视点图像)，同理观察者3和观察者4具有相同的作用方式，此处不再赘述。需要说明的是，图1c中4个观察者仅为示例说明，在其他实施方式中，观察者的数目至少2个，不限为是4个或其他具体的数目。

参阅图1d，图1d是该多区全息立体显示屏130的结构示意图，其包括多个具有预设形状和尺寸的自定义像素11，每个自定义像素11包括至少两个子显示区域，图1d中示例为包括三个子显示区域，记为1301,1302和1303，其中自定义像素11具有固定的形状和尺寸，子显示区域1301和1302具有相同的形状和尺寸，子显示区域1303具有不同于子显示区域1301和1302的尺寸，且所有的子显示区域相邻接并铺满自定义像素11，其中自定义像素11的形状和尺寸是该多区全息立体显示屏显示像素111(图1d中未示出)的整数倍。可选的，该3个子显示区域可设置成其中至少两个子显示区域未相邻接且该3个子显示区域未铺满该自定义像素11。

在其他实施方式中，子显示区域1301,1302和1303具有相同，或至少两个不同的尺寸，其排列方式可选任何形式的排列组合，包括但不限于图1e，图1f所示的自定义像素11中子显示区域的排列方式。需要说明的是自定义像素11包括三个子显示区域仅为示例说明，并不能限定本发明自定义像素中包含的子显示区域个数，在其他实施方式中，自定义像素11包含的子显示区域的数目至少是2个，不限定其他具体数目。

以两个观察者，三个子显示区域为例进行说明该设备10的多区全息立体显示屏130的出射光线投射至不同观察者的过程，具体的该多区全息立体显示屏130在接收到角度调整电路120发送的光线投射角度时，若图1d中子显示区域1301和子显示区域1303分别对应图1c中的观察者1和观察者2，分别调整每个自定义像素11中的子显示区域1301和1303的光线出射角度，使子显示区域1301和子显示区域1303分别对应观察者1和观察者2的位置信息的光线投射角度进行投射，并且投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像，那么对于不同位置的观察者1和观察者2均可观看到其对应位置信息的左右眼视点立体图像。上述说明仅为示例说明，并不限定本发明的子显示区域和观察者的对应关系，本发明提供的其他实施方式包括任何可行的不同观察者对应不同子显示区域的方案，包括但不限于子显示区域1301和1302对应观察者1和观察者2，或者子显示区域1302和1303对应观察者1和观察2等对应关系。

其中当观察者移动时，跟踪定位装置110实时获取观察者的位置信息，并通过角度调整电路120计算获得相应位置信息的光线投射角度及左右眼视点立体图像，最后经多区全息立体显示屏130实时调整对应子显示区域的光线出射角度，使出射的光线投射对应左右眼视点立体图像至对应相应位置信息的观察者。

进一步可选的，对于上述没有对应观察者的子显示区域1302设置为暗屏状态，以节约相应操作过程的功耗。当获取到不同于观察者1和观察者2的观察者3的位置信息时，将子显示区域1302对应观察者3进行投射对应相应位置信息的左右眼视点图像的光线。

区别于现有技术的情况，本实施方式提供的设备首先通过跟踪定位装置获取至少两个观察者的位置信息，其次利用每个观察者的位置信息通过角度调整电路计算获得相应的光线投射角度及左右眼视点立体图像，最后通过具有多个自定义像素且自定义像素包括至少两个子显示区域的多区全息立体显示屏调整每个子显示区域的光线投射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射对应相应位置信息的左右眼视点立体图像，与现有跟踪式光栅立体显示技术使得多个用户在观察同一个全息立体显示器时，当其中一个观察者移动且跟踪显示时，会影响其他固定或移动观察者观看到的立体效果的技术相比，本实施方式使得多个观察者同时观看同一个全息立体显示屏时，即使其中一个观察者移动且跟踪显示良好的立体效果图像，也不影响其他观察者观看到明显立体效果的图像，更方便人们进行实时自由角度立体观看，提高了用户体验。

请参阅图2，图2是本发明设备第二实施方式的结构示意图。该设备20包括：

跟踪定位装置210，用于获取至少两个观察者的位置信息；

角度调整电路220，用于利用每个观察者的位置信息，计算获得相应位置信息的光线投射角度及左右眼视点立体图像，且一个位置信息对应一个光线投射角度及一种左右眼视点立体图像；

多区全息立体显示屏230，具有多个自定义像素，每个自定义像素包括至少两个子显示区域，用于分别调整子显示区域的光线出射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，并且所投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像；

其中该跟踪定位装置210还用于获取该至少两个观察者中至少一个观察者的动作信息；

该全息立体显示屏230还用于响应该动作信息通过改变方式而改变该至少一个观察者的位置信息对应的左右眼视点立体图像；

其中该动作信息与改变方式具有映射关系。

其中表1是观察者的动作信息与改变方式的示例映射关系。

表1

动作信息

改变方式

向右转头	翻转至当前视点图像的右方位(下一个)视点图像
		向左转头	翻转至当前视点图像的左方位(上一个)视点图像
向上抬头	向上旋转当前视点图像
		向下低头	向下旋转当前视点图像

参阅图1c，在第一时刻，每个观察者观看的对应左右眼视点立体图像如图1c所示。第二时刻，当跟踪定位装置210获取到观察者1向右转头的动作信息，多区全息立体显示屏230则根据该动作信息与改变方式的映射关系而改变该观察者1的位置信息对应的左右眼视点立体图像，具体是每个自定义像素中对应观察者1的子显示区域先翻转至向右转头前的视点图像的右方位的视点图像，再将该翻转后的视点图像投射至观察者1的位置信息。此时，为表述清晰直观，观察者1与观察者2观看到相同的视点图像。在其他实施方式中，即使向右翻转当前视点图像后，观察者1与观察者2观看到不同的视点图像。同理，当跟踪定位装置210获取到观察者1的向左转头的动作信息，多区全息立体显示屏230每个自定义像素中对应观察者1的子显示区域先翻转至向左转头前的视点图像的左方位的视点图像，再将该翻转后的视点图像投射至观察者1的位置信息。

当跟踪定位装置210获取到观察者2的向上抬头的动作信息，全息立体显示屏230每个自定义像素中对应观察者2的子显示区域先向上旋转当前的左右眼视点立体图像至一视角立体图像作为该位置信息对应的视点图像，再将该旋转后的视点图像投射至观察者2的位置信息。同理跟踪定位装置210获取到观察者2的向下低头的动作信息，多区全息立体显示屏230具体是每个自定义像素中观察者2对应子显示区域的则先向下旋转当前的左右眼视点立体图像至另一视角立体图像作为该位置信息对应的视点图像，再将该旋转后的视点图像投射至观察者2的位置信息。

在其他实施方式中，跟踪定位装置210获取到多于一个观察者的动作信息，则分别响应每个观察者对应的动作信息并改变对应的左右眼视点立体图像。

其中表1中的动作信息和改变方式只是映射关系的示例关系，并不限定表1中映射关系作为本实施方式的映射关系。

进一步可选的，每个观察者位置信息相应的左右眼视点立体图像是可变的，既随着全息立体显示屏230的显示内容变化，又可以设定与观察者位置信息不对应的左右眼视点立体图像，参阅图1c，可选的将每位观察者观看到的左右眼视点立体图像设为是相同的左右眼视点立体图像，再根据获取到的动作信息进行改变相应的左右眼视点立体图像。

本实施方式中设备20与上述第一实施方式中的设备10相同，此处不在赘述。

区别于现有技术、第一实施方式的情况，本实施方式能够在一个设备上利用跟踪定位装置获取至少两个观察者的位置信息和其中至少一个观察者的动作信息；通过角度调整电路计算获得相应的光线投射角度及左右眼视点立体图像；最后多区全息立体显示屏先响应动作信息并改变该至少一个观察者对应的视点图像，再调整多区全息立体显示屏中每个子显示区域的光线出射角度，使出射的光线对应每个位置信息的光线投射角度进行投射对应的左右眼视点立体图像，与现有跟踪式光栅立体显示技术使得多个用户在观察同一个全息立体显示器时，当其中一个观察者移动且跟踪显示时，会影响其他固定或移动观察者观看到的立体效果的技术相比，本实施方式使得多个观察者同时观看同一个全息立体显示屏时，即使其中一个观察者移动且跟踪显示良好的立体效果图像，也不影响其他观察者观看到明显立体效果的图像，方便人们在日常携带的移动设备上进行立体观看，而且对于每个观察者观看的内容可进行交互式选择，且对其他观察者正常观看无不良影响，提高了用户体验，同时增强了移动设备的实用性。

请参阅图3a，图3a是本发明设备第三实施方式的结构示意图。该设备30包括：

跟踪定位装置310，用于获取至少两个观察者的位置信息；

角度调整电路320，用于利用每个观察者的位置信息，计算获得相应位置信息的光线投射角度及左右眼视点立体图像，且一个位置信息对应一个光线投射角度及一种左右眼视点立体图像；

多区全息立体显示屏330，具有多个自定义像素，每个自定义像素包括至少两个子显示区域，用于分别调整子显示区域的光线出射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，并且所投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像；

其中该跟踪定位装置310还用于获取该至少两个观察者中至少一个观察者的动作信息；

该多区全息立体显示屏330还用于响应该动作信息通过改变方式而改变该至少一个观察者的位置信息对应的左右眼视点立体图像；其中该动作信息与改变方式具有映射关系；

其中，该多区全息立体显示屏330的每个子显示区域包括叠置的显示面板3310和动态光栅3320；

该动态光栅3320是电子控制的透镜光栅或狭缝光栅，具体用于接收该角度调整电路320计算获得的相应位置信息的光线投射角度调整该多区全息立体显示屏330对应的子显示区域的光线出射角度。

其中，透镜光栅是柱面透镜光栅，具体是通过压电效应或机械方式调节倾角、节距、厚度中的至少一个参数使得透过该透镜光栅的光线改变方向。

狭缝光栅具体是通过电压控制调整栅距、透光缝隙的宽度、透光狭缝的位置中的至少一个参数的使得经过该狭缝光栅的光线改变方向，包括但不限于液晶光栅。

其中，本实施方式中跟踪定位装置310，角度调整电路320和多区全息立体显示屏330与上述第二实施方式中的跟踪定位装置210，角度调整电路220和多区全息立体显示屏230作用相同，本实施方式中的设备与上述第二实施方式中的设备相同，此处不再赘述。

可选的，该跟踪定位装置310是摄像头或红外传感器，具体用于获取该至少一个观察者的眼睛位置的位置信息和至少一个观察者的眼珠转动或手势动作的动作信息。

其中位置信息具体是眼睛的位置即左、右眼对于该设备的方位角度和距离。在其他实施方式中，可选的位置信息是眼睛中眼珠、瞳孔、虹膜等的位置信息。

其中动作信息是至少一个观察者的眼睛转动或手势动作，其与多区全息立体显示屏改变当前位置对应的左右眼视点立体图像的改变方式具有映射关系，如表2所示的动作信息与改变方式的示例映射关系。

表2

参阅图1c，在第一时刻，每个观察者观看的对应的左右眼视点立体图像如图1c所示。第二时刻，当跟踪定位装置310获取到观察者3的眼珠向右转动或手指向右移动的动作信息，多区全息立体显示屏330则根据该动作信息与改变方式的映射关系而改变该观察者3的位置信息对应的左右眼视点立体图像，即先翻转至下一个视点图像，再将该翻转后的视点图像投射至观察者3的位置信息。同理根据表2中的动作信息和改变方式可实现每个观察者独立与全息立体显示屏330交互，且不影响其他观察者的观看效果。

进一步可选的，多区全息立体显示屏330显示的图像是静态或动态图像，若是静态图像按照上述表述进行全息立体显示。若是动态图像，可选按照显示面板3310的动态图像刷新每个观察者的位置信息对应的左右眼视点立体图像；或者对于获取动作信息对应位置信息的观察者只按照映射关系改变相应的视点图像；或者交叉式以时间顺序改变当前位置的视点图像，即在显示面板3310刷新图像前，若获取到动作信息，改变当前位置信息对应的视点图像，动态图像刷新时，再改变为刷新后的该位置信息对应的初始视点图像。

其中表2中的动作信息和改变方式只是映射关系的示例关系，并不限定表2中映射关系作为本实施方式的映射关系。

进一步可选的，该多区全息立体显示屏330中自定义像素中的至少两个子显示区域所显示的左右眼视点立体图像相同或不同。

具体的，如图1c所示的该多区全息立体显示屏显示同一物体时，对于不同位置的至少两个观察者，自定义像素中与该至少两个观察者对应的至少两个子显示区域显示与该至少两个观察者所在位置对应的不同左右眼视点立体图像，可选的，经其中一个观察者的动作信息改变其对应的左右眼视点立体图像，可实现对于不同位置的至少两个观察者也可显示相同的左右眼视点立体图像。在其他实施方式中，自定义像素中至少两个子显示区域所显示的是不同物体的左右眼视点图像，参阅图3b说明。

参阅图3b，图3b是不同子显示区域对应不同物体的视点图像的结构示意图，其中以三个子显示区域和两个观察者为例进行说明，图3b的每个自定义像素33包括三个相同尺寸且相邻排列的子显示区域3301，3302和3303，其中子显示区域3301和3303分别对应观察者31和32，且子显示区域3301和3303显示的是不同物体或不同场景的左右眼视点立体图像。图3b中示例子显示区域3301和3303分别显示杯子和锥体的图像，那么观察者31和观察者32分别看到杯子和锥体的视点图像。

进一步可选的，该多区全息立体显示屏330用于响应至少一个观察者动作信息而改变其对应的左右眼视点立体图像时，将当前视点图像切换至其他观察者观看物体的视点图像或改变当前视点图像至不同视点，具体需要设置动作信息与改变方式的映射关系。

进一步可选的，使该多区全息立体显示屏330相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，具体是指使子显示区域对应的左右眼视点立体图像的所有出射光线均以对应位置信息的光线投射角度进行投射，使所有出射光线均投射至对应位置信息的观察者，除相应位置信息之外的方向没有光线投射。

参阅图3c，图3c是图3b中透镜光栅投射所述出射光线至一个观察者的示意图，该多区全息立体显示屏330中包括显示面板3310和叠置其上的动态光栅3320，以透镜光栅为例，在某一时刻，对于图3b中观察者31，其对应的左右眼视点立体图像对应若干子显示区域1301出射光线图像，在子显示区域1301出射的光线对应观察者31的位置的光线投射角度进行投射时，具体是子显示区域1301对应的左右眼视点立体图像的所有出射光线均以对应位置信息的光线投射角度进行投射，使所有出射光线均投射至对应位置信息的观察者31，除对应位置信息之外的方向没有光线投射，即无指向不同于观察者31的其他观察者位置信息的投射光线。其中，该透镜光栅3320具体可选用液晶分子组成的透镜光栅，如图3d所示的液晶透镜结构示意图，该液晶透镜光栅3320具有多个液晶分子，可选的，设置液晶分子的排列使得该透镜3320在不同区域具有不同折射率，如中心位置折射率高，两边折射率低，形成“凸透镜”效果，能够会聚经过其内部的光线至第一位置。当观察者位置改变时，具体通过电压控制改变该液晶透镜光栅不同区域的折射率，使得经过其内部的光线重新会聚至第二位置。

区别于现有技术、上述第一、第二实施方式的情况，本实施方式能够在一个设备上实现分区控制多区全息立体显示屏中每个子显示区域的动态光栅调整光线出射角度，使出射的光线对应每个位置信息的光线投射角度进行投射对应的左右眼视点立体图像，与现有跟踪式光栅立体显示技术使得多个用户在观察同一个全息立体显示器时，当其中一个观察者移动且跟踪显示时，会影响其他固定或移动观察者观看到的立体效果的技术相比，本实施方式使得多个观察者同时观看同一个全息立体显示屏时，即使其中一个观察者移动且跟踪显示良好的立体效果图像，也不影响其他观察者观看到明显立体效果的图像，而且选用摄像头和红外传感器跟踪定位观察者的位置信息和动作信息，易于改造和实现，方便人们在日常携带的移动设备进行多人自由视角立体观看，而且对于每个观察者观看的内容可进行快捷交互式选择，且对其他观察者正常观看无不良影响，设置不同位置信息对应的视点图像只能全部投射至对应位置的观察者，改善了观看效果，提高了用户体验。

请参阅图4，图4是本发明提供的方法第一实施方式的流程图。该方法包括：

步骤401：获取至少两个观察者的位置信息；

步骤402：利用每个观察者的位置信息，计算获得相应位置信息的光线投射角度及左右眼视点立体图像，且设置一个位置信息对应一个光线投射角度及一种左右眼视点立体图像；

步骤403：设置具有多个自定义像素的多区全息立体显示屏，设置每个自定义像素包括至少两个子显示区域，分别调整子显示区域的光线出射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，并且所投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像。

其中，本实施方式提供的方法适用于本发明设备第一方式的结构，即适用于移动设备或固定设备。其中移动终端选自但不限于方便携带的手机，平板、掌上电脑等；固定终端选自但不限于电影屏幕、电脑屏幕或大型展览用屏幕。

其中，当观察者移动时，重新进入步骤401，即本实施方式提供的方法实时获取至少两个观察者的位置信息；然后进入步骤402和403。

请参阅图5，图5是本发明提供的方法第二实施方式的流程图。该方法包括：

步骤501：获取至少两个观察者的位置信息和其中至少一个观察者的动作信息；

步骤502：利用每个观察者的位置信息，计算获得相应的光线投射角度及左右眼视点立体图像，且设置一个位置信息对应一个光线投射角度及一种左右眼视点立体图像；

步骤503：设置动作信息与改变方式的映射关系，响应该动作信息而改变该至少一个观察者对应相应位置信息的左右眼视点立体图像；

步骤504：设置具有多个自定义像素的多区全息立体显示屏，设置每个自定义像素包括至少两个子显示区域，分别调整子显示区域的光线出射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，并且所投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像。

其中步骤504的可选步骤：设置具有多个自定义像素的多区全息立体显示屏，设置每个自定义像素包括至少两个子显示区域，接收位置信息相应的光线投射角度分别调整子显示区域的光线出射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，设置每个子显示区域对应相应位置信息的左右眼视点图像，使子显示区域对应的左右眼视点立体图像的所有出射光线均以对应位置信息的光线投射角度进行投射，使所有出射光线均投射至对应位置信息的观察者，除相应位置信息之外的方向没有光线投射。

其中本实施方式的方法对应于本发明移动终端第二实施方式的移动终端的操作，此处不再赘述。

请参阅图6，图6是本发明提供的方法第三实施方式的流程图。该方法包括：

步骤601：实时获取至少两个观察者的位置信息和其中至少一个观察者的动作信息；

步骤602：利用每个观察者的位置信息，实时计算获得相应的光线投射角度及左右眼视点立体图像，且设置一个位置信息对应一个光线投射角度及一种左右眼视点立体图像；

步骤603：设置动作信息与改变方式的映射关系，实时响应该动作信息而改变该至少一个观察者对应相应位置信息的左右眼视点立体图像；

步骤604：设置具有多个自定义像素的多区全息立体显示屏，设置每个自定义像素包括至少两个子显示区域，设置至少两个子显示区域对应位置信息显示不同物体的左右眼视点立体图像；

步骤605：分别调整子显示区域的光线出射角度，使每个自定义像素中均有相应的子显示区域来对应每个观察者，且相应的子显示区域出射的光线对应相应观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，并且所投射的光线对应相应位置信息的左右眼视点立体图像。

其中本实施方式提供的方法对应于本发明设备第三实施方式的移动终端的操作，此处不再赘述。

在其他实施方式中，步骤604不限于设置在步骤603之后，步骤605之前。可选的设置为步骤603、步骤602或步骤601之前的步骤。进一步可选的，步骤605设置的动作信息与改变方式的映射关系，具体是获取至少一位观察者的唯一性动作信息，如带指纹的手势动作，然后再设置动作信息与改变方式的映射关系。

以上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)

1.一种用于多区实现自由视角全息立体显示的设备，其特征在于，包括：

跟踪定位装置，用于获取至少两个观察者的位置信息；

角度调整电路，用于利用每个所述观察者的位置信息，计算获得相应所述位置信息的光线投射角度及左右眼视点立体图像，且一个所述位置信息对应一个所述光线投射角度及一种所述左右眼视点立体图像；

多区全息立体显示屏，具有多个自定义像素，每个所述自定义像素包括至少两个子显示区域，用于分别调整所述子显示区域的光线出射角度，使每个所述自定义像素中均有相应的所述子显示区域来对应每个所述观察者，且相应的所述子显示区域出射的光线对应相应所述观察者所在位置信息的所述光线投射角度进行投射，并且所投射的光线对应相应所述位置信息的所述左右眼视点立体图像。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述跟踪定位装置，还用于获取至少两个所述观察者中至少一个所述观察者的动作信息；

所述多区全息立体显示屏还用于响应所述动作信息通过改变方式而改变所述至少一个所述观察者对应相应所述位置信息的所述左右眼视点立体图像；

其中所述动作信息与所述改变方式具有映射关系。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，

每个所述子显示区域包括叠置的显示面板和动态光栅；

所述动态光栅是电子控制的透镜光栅或狭缝光栅，具体用于接收所述角度调整电路计算获得的相应所述位置信息的所述光线投射角度调整对应的所述子显示区域的所述光线出射角度。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，

所述跟踪定位装置是摄像头或红外传感器，具体用于获取所述观察者的眼睛位置的所述位置信息和所述观察者的眼珠转动或手势动作作为所述动作信息。

5.根据权利要求1至4任一项所述的设备，其特征在于，

所述多区全息立体显示屏中所述自定义像素中的至少两个所述子显示区域所显示的所述左右眼视点立体图像相同或不同。

6.根据权利要求1至4任一项所述的设备，其特征在于，

所述相应的所述子显示区域出射的光线对应相应所述观察者所在位置信息的光线投射角度进行投射，具体是指使所述子显示区域对应的所述左右眼视点立体图像的所有出射光线均以对应所述位置信息的所述光线投射角度进行投射，使所述所有出射光线均投射至对应所述位置信息的所述观察者，除对应所述位置信息之外的方向没有光线投射。

7.一种多区域实现多人多角度显示的方法，其特征在于，

包括步骤：

S1获取至少两个观察者的位置信息；

S2利用每个所述观察者的位置信息，计算获得相应所述位置信息的光线投射角度及左右眼视点立体图像，且一个所述位置信息对应一个所述光线投射角度及一种所述左右眼视点立体图像；

S3设置具有多个自定义像素的多区全息立体显示屏，设置每个所述自定义像素包括至少两个子显示区域，分别调整所述子显示区域的光线出射角度，使每个所述自定义像素中均有相应的所述子显示区域来对应每个所述观察者，且相应的所述子显示区域出射的光线对应相应所述观察者所在所述位置信息的所述光线投射角度进行投射，并且所投射的光线对应相应所述位置信息的所述左右眼视点立体图像。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

所述步骤S1还包括步骤：获取所述观察者中至少一个所述观察者的动作信息；

在所述步骤S2之后，所述步骤S3之前还包括步骤S31：设置所述动作信息与改变方式的映射关系，响应所述动作信息而改变所述至少一个观察者对应相应所述位置信息的所述左右眼视点立体图像。

9.根据权利要求7至8任意一项所述的方法，其特征在于，

所述步骤S3在所述设置每个所述自定义像素包括至少两个子显示区域的步骤之后还进一步包括步骤S32：设置所述自定义像素中至少两个所述子显示区域显示不同的所述左右眼视点立体图像；

所述步骤S32之后，进入所述步骤S3的所述分别调整所述子显示区域的所述光线出射角度的步骤。

10.根据权利要求7至8任意一项所述的方法，其特征在于，

所述步骤S3的具体步骤：

设置具有多个所述自定义像素的所述多区全息立体显示屏，设置每个所述自定义像素包括至少两个所述子显示区域，接收所述位置信息相应的光线投射角度分别调整所述子显示区域的光线出射角度，使每个所述自定义像素中均有相应的所述子显示区域来对应每个所述观察者，设置每个所述子显示区域对应相应所述位置信息的所述左右眼视点图像，使所述子显示区域对应的所述左右眼视点立体图像的所有出射光线均以对应所述位置信息的所述光线投射角度进行投射，使所述所有出射光线均投射至对应所述位置信息的所述观察者，除对应所述位置信息之外的方向没有光线投射。