CN104853008A - 可切换二维显示和三维显示的便携式设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种可切换二维显示和三维显示的便携式设备和方法。所述便携式设备包括：主体；盖体，能够相对于所述主体运动；显示面板，设置在主体上；光学元件，设置在盖体中；位置传感器，用来判断设备的盖体处于闭合状态还是偏离状态，进而输出三维或二维显示信号；位移传感器，测量光学元件与显示面板之间的位移量，以生成准确的三维图像。所述方法包括：获得位置传感器输出的信号；根据所述信号判断进行二维还是三维显示；如果进行三维显示，则获得位移量参数，产生交错的三维图像数据；将所产生的图像数据传送给显示面板。本发明的便携式设备的三维显示能适应手机的自动旋转屏幕特性，并能利用盖体的可活动性容易地实现二维/三维显示切换。

Description

可切换二维显示和三维显示的便携式设备和方法

技术领域

本发明涉及一种可实现三维显示的便携式设备及其方法，特别涉及一种可切换二维显示和三维显示的便携式设备及其方法。

背景技术

随着社会的进步和科技的发展，传统手机设备逐渐发展为智能手机，具备多种多样的功能，然而，现有的手机设备绝大多数都只能显示二维信息，并不能给人以深度感觉。众所周知，现实世界是真正的三维立体世界，用户在使用智能手机观看视频，或者玩游戏的时候，往往追求极致而真实的视觉享受，这就要求手机具备裸眼三维显示（autostereoscopic display）功能。裸眼三维显示是一项可以让用户裸眼观看自然的三维影像的技术，这种三维影像具有水平方向上和垂直方向上的连续视差变化。

现有的具备裸眼三维显示功能的显示设备大多都是基于视差屏障（parallax barrier）原理的，或者采用柱状透镜阵列和微透镜阵列对显示面板出射光线的方向进行调制，使其能够折射到三维空间的不同方向，从而形成三维图像。

相对于市场中所出售的手机设备相比，同时能够显示二维图像和三维图像的手机设备更能彰显现代年轻人对于个性和高科技的追求。当用户使用手机的传统功能时，例如，拨打电话，编写短信，查看日历等，可采用二维显示的方式；而当用户观看视频，或者玩游戏的时候，可采用三维显示的方式，塑造出一种呼之欲出的立体成像，让现代年轻人感受到科技与时尚的完美结合。因此，如果能够设计出一种可切换二维显示和三维显示的手机设备，则该设备兼具了二维显示和三维显示两者的优点，不止可成为手机市场发展历程中，从二维显示到三维显示的重要过渡产品，而且能够适应用户在不同场合下对于二维显示和三维显示的不同需求，只需要一个简单的切换，就可以实现二维和三维显示之间的转换，这样，用户不需要为了看三维效果而买一个手机，为了看二维效果再买一个手机了。

然而，现有的具备裸眼三维显示功能的手机设备都缺乏二维显示/三维显示可切换功能，或者只能通过向作为视差屏障的液晶元件加电或者断电来实现二维显示和三维显示的切换。

现有技术存在以下问题。除了利用向液晶元件通断电这一种方式以外，基本上所有具备裸眼三维显示功能的手机设备及所涉及的专利都缺乏二维/三维可切换功能，然而具有该可切换功能的手机设备却恰恰是在当前手机市场的重要过渡产品，并且该可切换功能能够满足用户的个性化需求。特别地，市场上尤其缺少一种可由用户主动利用简单的机械方式快速实现二维显示/三维显示切换的技术。

发明内容

鉴于现有技术的不足，以及考虑到手机市场的发展趋势，根据本发明的实施例提出一种能够充分利用手机盖体的可活动性，非常容易地实现二维/三维显示可切换功能的手机设备和相关方法。

现有专利和相关技术在裸眼三维显示的配套软件方面，大多数只涉及到传统的计算交错图像的方法。传统的计算方法一般采用串行的计算方式来计算多个视角图像，因此运算速度很慢，进而导致三维显示技术无法得到普遍应用。本发明的实施例提出快速计算三维图像的方法，并将其作为二维/三维可切换显示手机设备的支撑软件。

根据本发明的一方面，提供一种便携式电子设备，能够显示二维图像和三维图像，所述设备包括：主体；盖体，盖体与主体连接并能够相对于所述主体运动，盖体能够覆盖所述主体的至少一部分；显示面板，设置在主体上；光学元件，设置在盖体中，用来显示三维图像，在进行三维显示时，该光学元件覆盖显示面板的至少一部分。

所述便携式电子设备还包括：二维/三维切换部，用于输出二维显示信号或者三维显示信号，从而使得显示面板进行相应的二维显示或者三维显示。

所述二维/三维切换部包括位置传感器，位置传感器设置在主体或者盖体上，用来判断便携式电子设备的盖体处于闭合状态还是偏离状态，并根据判断结果输出三维显示信号或者二维显示信号。

所述二维/三维切换部还包括二维/三维显示状态切换按钮和/或二维/三维显示状态切换语音命令处理部，便携式电子设备能够通过二维/三维显示状态切换按钮、二维/三维显示状态切换语音命令处理部以及位置传感器中的一个来进行二维、三维显示状态的切换，其中，二维/三维显示状态切换按钮通过用户手动操作来控制显示状态的切换，二维/三维显示状态切换语音命令处理部通过用户的语音命令来控制显示状态的切换。

所述二维/三维切换部包括：二维/三维显示状态切换按钮和/或二维/三维显示状态切换语音命令处理部，其中，二维/三维显示状态切换按钮通过用户手动操作来控制显示状态的切换，二维/三维显示状态切换语音命令处理部通过用户的语音命令来控制显示状态的切换。

所述设备还包括：位移传感器，设置在主体和/或盖体上，在进行三维显示的情况下，位移传感器测量光学元件与显示面板之间的位移量，以生成准确的三维图像。

所述便携式电子设备还包括：对齐部件，设置在主体和盖体上，在盖体闭合的状态下，用于保证光学元件和显示面板的对齐状态。

所述光学元件能够对光线的方向进行调制，使光线方向发生偏转，形成三维图像。

在三维图像的显示中，便携式电子设备利用光学元件在空中形成多个视角的图像，从而使得用户观测到立体图像。

该光学元件为微透镜阵列或者微棱镜阵列。

在三维显示状态，光学元件的预定平面与显示面板之间的间距值大致等于光学元件中的透镜的焦距。

在光学元件的表面设置保护层和/或触摸层。

当盖体处于偏离状态时，位置传感器输出二维显示信号；当盖体处于闭合状态时，位置传感器输出三维显示信号。

当盖体与主体的重叠面积达到或超过预定面积时，显示三维图像；当盖体与主体的重叠面积小于预定面积时，显示二维图像。

当位置传感器、二维/三维显示状态切换按钮、或者二维/三维显示状态切换语音命令处理部输出三维显示信号时，位移传感器启动工作，然后测量光学元件与显示面板之间的旋转位移量和平移位移量。

位移传感器选用直线型位移传感器和角度型位移传感器。

对齐部件包括对位突起和与之对应的对位凹陷，分别设置在主体和盖体上。

对齐部件具有多个，分别设置在主体和盖体上，通过设置在主体上的对齐部件与设置在盖体上的对齐部件之间的作用力来实现对齐。

对齐部件包括磁体，通过设置在主体上的对齐部件与设置在盖体上的对齐部件之间的磁力来实现对齐。

对齐部件包括磁体和具有铁磁性的金属。

所述便携式电子设备还包括计算设备，

计算设备包括图形处理器，图形处理器用于并行绘制三维图像。

便携式电子设备的盖体能与主体之间产生任意的相对位移或者旋转。

光学元件的材质为透明的。

根据本发明的另一方面，提供一种便携式电子设备显示二维图像和三维图像的方法，该便携式电子设备包括主体、盖体、光学元件和显示面板，光学元件设置在盖体中，所述方法包括：根据光学元件覆盖显示面板的面积输出不同的显示模式信号，当光学元件覆盖显示面板的面积不小于预定面积时，输出三维显示信号，当光学元件覆盖显示面板的面积小于预定面积时，输出二维显示信号；获得当前输出的显示模式信号；根据获得的所述当前输出的显示模式信号判断进行二维显示还是三维显示；如果要进行三维显示，则获得位移传感器输出的位移量参数，进而根据要显示的内容产生交错的三维图像数据；如果要进行二维显示，则根据要显示的内容产生二维图像数据；将所产生的二维图像数据或三维图像数据传送给显示面板，从而完成图像数据的显示。

其中，根据要显示的内容产生交错的三维图像数据的步骤包括：输入位移参数；计算绘制参数；计算交错的三维图像；输出交错的三维图像。

输入的位移参数包括光学元件与显示面板之间的旋转位移量和平移位移量。

其中，计算绘制参数包括：根据光学元件与显示面板之间的旋转位移量和平移位移量计算微透镜阵列中的每个透镜相对于显示面板的空间位置；建立交错图像像素坐标系，在该像素坐标系中，根据透镜的位置，建立像素-透镜映射矩阵，以确定交错图像中每个像素的所属透镜；确定显示面板到微透镜阵列的光线模型，该光线模型包括交错图像中每一个像素到其所属透镜的光心的光线；将所有所述光线进行打包聚类，从而能够通过绘制多个视锥体来生成多个视点图像，以达到并行绘制光线模型的目的。

在确定显示面板到微透镜阵列的光线模型时，输入光学元件的预定平面与显示面板之间的间距值。

计算交错的三维图像包括：输入多视点图像的绘制参数；通过复制多个几何体，实现单遍并行绘制多个视点图像；将多个视点图像存为整幅纹理图像；并行地对多个像素进行重排列。

所述并行绘制多个视点图像通过图形处理器上的几何着色器来实现。

所述并行地对多个像素进行重排列通过图形处理器上的像素着色器来实现。

在所述并行地对多个像素进行重排列的步骤中，每个像素的新坐标都采用并行单元单独计算。

本发明的实施例通过在手机的固有的盖体上设置光学元件，随着盖体相对于手机的本体的运动，可以有效且轻松快速地在所述手机设备上实现二维图像显示和三维图像显示的切换，并且所述手机设备的制造工艺简单，制造成本低廉。根据本发明的实施例所述的手机设备，具有亮度高，真三维显示，省电，及适应智能手机的自动旋转屏幕功能等特点，并且所述手机设备能够充分利用手机盖体的可活动性，非常容易地实现二维/三维显示可切换功能。根据本发明的实施例的手机设备设置有位移传感器和/或对齐部件，能够实现非常准确逼真的三维显示。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1A-图1C示出了一种具备二维显示/三维显示可切换功能的手机设备。

图2A-图2C示出了用于根据本发明的实施例的手机设备上的光学元件，其中，图2A从左到右依次示出了微透镜阵列、柱状透镜阵列和视差屏障。

图3示出了三维显示状态下，光学元件和显示面板的位置关系及光路图。

图4示出了根据本发明的实施例的可切换二维/三维显示的软件模块。

图5示出了根据本发明的实施例的在光学元件和显示面板两者之间可能没有对齐情况下绘制交错的3D图像的过程。

图6A和图6B示出了根据本发明的实施例的利用显示面板与光学元件的之间的位移量来计算准确的绘制参数的原理。

图7示出了根据本发明的实施例的采用并行计算来生成三维图像/交错图像的过程。

图8示出了根据本发明的实施例的基于翻盖方式的二维显示/三维显示可切换的手机设备。

图9及图10示出了根据本发明的实施例的基于滑盖方式的二维显示/三维显示可切换的显示手机设备。

图11示出了根据本发明的实施例的基于旋转盖方式的二维显示/三维显示可切换的手机设备。

图12示出了根据本发明的实施例的基于翻盖方式的二维显示/三维显示可切换的手机设备，其手机盖体覆盖手机主体的一部分的情况。

图13示出了根据本发明的实施例的基于翻盖方式的二维显示/三维显示可切换的手机设备，其中，手机盖体为透明或者半透明材质。

图14示出了根据本发明的实施例的基于翻转盖方式的二维显示/三维显示可切换的手机设备，其中，手机盖体可由显示面板正面翻转到手机主体背面。当手机盖体翻转到显示面板的表面上方时，为三维显示状态；当手机盖体翻转并完全离开显示面板的表面时，为二维显示状态；当手机盖体翻转到手机主体背面时，可将盖体完全收起，为二维显示状态。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

将理解的是，当元件或层被描述为在另一元件或层“上”，或者被称作“连接到”或“结合到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在另一元件或层上或直接连接或结合到另一元件或层，或者也可以存在中间元件或中间层。相反，当元件被称作“直接在”另一元件或层“上”或“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在中间元件或中间层。相同的标号始终表示相同的组件。如在这里使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任意组合和所有组合。

可使用空间相对术语，如“在……之下”、“在……下方”、“下面的”、“上面的”、“在……上方”等，来描述如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附图中装置被翻转，则描述为“在”其它元件或特征“下面”或“在”其它元件或特征“下方”的元件随后将被定位为“在”其它元件或特征“上面”。因此，示例性术语“在……下面”可包括上面和下面两种方位。所述装置可被另外定位（旋转90度或者在其它方位），相应地解释这里使用的空间相对描述符。

在下文中为叙述方便，采用手机为例来进行说明，但实际上本发明的实施例也适用于其他便携式电子设备。

图1A至图1C示出了一种具备二维显示/三维显示可切换功能的手机设备。图2A至图2C示出了用于根据本发明的实施例的手机设备上的光学元件，其中，图2A从左到右依次示出了微透镜阵列、柱状透镜阵列和视差屏障。图3示出了三维显示状态下，光学元件和显示面板的位置关系及光路图。

作为示例而非限制，可参见图1，根据本发明的实施例的可切换二维显示和三维显示的手机设备主要包括以下几部分：手机主体1、手机盖体2、光学元件3、显示面板4、位置传感器7、位移传感器8。其中图1A示出二维显示状态，而图1C示出三维显示状态，图1B则示出光学元件3的可移动性。

其中，盖体2能够相对于所述主体1运动，并且能够覆盖所述主体1的至少一部分，这里所述的盖体与主体连接并能够相对于所述主体运动，盖体是手机设备的固有部分，例如，该盖体是翻盖手机的盖体，盖体上的电子元件与主体上的电子元件可电连接。图1仅仅示出了翻盖手机的示例，但实际上，手机盖体2可以以翻合、翻转、滑动或者旋转等方式与手机主体1结合（即，分别对应于翻盖手机、翻转盖手机、滑盖手机或者旋转盖式手机等）。手机盖体2的材质可为透明、半透明又或者是不透明的。

其中，手机显示面板4设置于手机主体1上。

光学元件3设置在手机盖体2中（例如，嵌入在手机盖体2中），用来帮助进行三维图像的显示。在进行三维显示时，光学元件3覆盖显示面板4的至少一部分。光学元件3的材质为透明的。

在手机设备的各个部分中，能够实现三维显示功能的部件主要是光学元件。作为实例而非限定，所述光学元件的具体组成部分，可参见图2A-图2C。能够实现三维显示的光学元件可以是微透镜阵列、微棱镜阵列，也可以是柱状透镜阵列或者视差屏障构成。其中，图2A从左至右分别示出了微透镜阵列、柱状透镜阵列和视差屏障。

现有的具备裸眼三维显示功能的三维手机设备大多都是基于视差屏障原理的，其通过在显示面板表面设置纵向的栅栏状光学屏障来控制光线行进方向，让左右两眼接受不同影响产生视差达成立体显示效果。其缺点是光学屏障的设置会使屏幕显示亮度大幅度降低。

现有的手机还经常采用柱状透镜阵列，但是目前的智能手机通常配备重力感应器，可以在用户改变手机握持状态的时候自动旋转屏幕。当屏幕随着使用者的把持手势或者观看角度旋转后，柱状透镜阵列所提供的左右视角图像会变成上下视角图像，导致不能再产生三维影像。

因此，本发明优选采用微透镜阵列的方式，因为该方式不止可以同时提供水平方向和垂直方向上的视差图像，而且能够提供多个视角的图像，符合用户对于真三维，即接近真实世界的自然三维显示的要求。而且当屏幕旋转后，微透镜阵列由于可以同时提供水平和垂直两个方向上的不同视角图像，从而可以轻松实现用户在智能手机时自动旋转屏幕仍能观察到3D图像的需求。

基于前述微透镜阵列的优势，根据本发明的实施例，还可在便携式电子设备上使用微棱镜阵列。但是本发明的保护范围并不限于微透镜阵列和微棱镜阵列，作为劣化的实施例，光学元件还可采用柱状透镜阵列和视差屏障。

图2B和图2C示出了微透镜阵列的两种装配实例，其中图2B示出了透镜面朝上的装配情况，此种情况下，为了保护微透镜阵列不在使用过程中被磨损，可增加保护层，其材质为透明的，而该保护层也可是触摸屏，同时具备触摸感应的功能。由于盖体2的内表面被触摸划伤的几率远小于外表面，因此如图2B所示的透镜阵列的下表面（对应于盖体2的内表面）没有设置保护层。当然，下表面设置保护层也是可以的。而图2C示出了透镜面朝下的装配情况，此情况和图2B类似，如图2C所示，在透镜阵列的上表面设置了触摸屏。当然也可以在透镜阵列的上表面设置保护层。

在进行三维显示时，光学元件的预定平面（例如，对于对于微透镜阵列和柱状透镜阵列来说，是其上的多个透镜的光心所在平面）与显示面板之间的距离（gap，简写g，在图3中示出）需要满足一定的关系，即gap≈f，这里f为微透镜阵列或者柱状透镜阵列的焦距（focal）。本发明所述的手机设备实例中，gap值是固定的，该值会作为软件系统的参数，用于计算和生成正确的三维图像。

根据本发明的实施例的手机设备可包括二维/三维切换部，二维/三维切换部用于输出显示模式信号（即，二维显示信号或者三维显示信号），从而使得显示面板4进行相应的二维显示或者三维显示。

根据本发明的实施例，所述二维/三维切换部包括位置传感器7，位置传感器7设置在手机主体1或者手机盖体2上，用于在手机盖体2的翻转、旋转或滑动过程中，判断手机盖体2与手机主体1之间的位置状态为闭合状态还是偏离状态，并根据判断结果输出二维显示或者三维显示的不同信号。当处于偏离状态时，输出二维显示信号；当处于闭合状态时，输出三维显示信号。例如，当手机盖体2与手机主体1完全重叠（盖体闭合时）时，输出三维显示信号；当手机盖体2偏离手机主体1时（对于翻盖手机而言，就是盖体2打开时），输出二维显示信号。更准确地说，所谓闭合状态是指手机盖体2位于手机主体1的上方且与手机主体1的重叠面积达到或超过预定面积，通常将该预定面积设置为手机盖体1与手机主体1重叠所能达到的最大面积，例如，翻盖手机的闭合状态可设置为盖体2与主体1完全闭合（即盖体2的内表面与主体1的上表面完全接触的状态），滑盖手机的闭合状态可设置为盖体2向内滑动完全到位的状态。当然，也可将该预定面积设置为例如手机盖体1与手机主体1重叠所能达到的最大面积的90%，当然90%只是举例，本发明不限于此。

根据本发明的另一实施例，所述二维/三维切换部可不包括位置传感器7，而是包括二维/三维可切换按钮。在手机机身设置二维/三维可切换按钮，用户可通过该按钮，自定义选择当前是二维图像还是三维图像的生成。即，手机设备可以不通过位置传感器7的输出结果来自动实现二维/三维的切换，而是可以通过用户手动来实现切换，例如，当用户将翻盖手机的盖体2闭合之后，如果用户没有按下二维/三维可切换按钮，则显示面板继续提供二维图像数据，用户仍继续观看二维图像；当用户按下二维/三维可切换按钮后，则手机设备可启用三维显示模式，显示面板供应多视角的三维图像数据，从而用户能够经由盖体上的光学元件观看到三维图像。

当然，根据本发明的实施例的二维/三维切换部不限于在手机机身设置二维/三维可切换按钮，二维/三维切换部还可以通过二维/三维显示状态切换语音命令处理部实现。二维/三维显示状态切换语音命令处理部通过用户的语音命令来控制显示状态的切换。例如，当用户合上翻盖手机的盖体2后，在用户向手机说出“三维显示”这四个字后，则手机设备可启用三维显示模式，显示面板供应多视角的三维图像数据，从而用户能够经由盖体上的光学元件观看到三维图像。该二维/三维显示状态切换语音命令处理部可以是与麦克风相连的单独的电路部件，也可以是集成在手机的计算单元中，由手机的计算单元来实现相应的语音识别和处理。

根据本发明的又一实施例，二维/三维切换部可以既设置位置传感器7，同时又设置二维/三维可切换按钮或二维/三维显示状态切换语音命令处理部。用户可以选择是否激活位置传感器7，当用户激活位置传感器7时，可以通过位置传感器7自动实现显示状态的切换。当用户禁用位置传感器7时，可以通过二维/三维可切换按钮或二维/三维显示状态切换语音命令处理部根据用户的输入来实现显示状态的切换。

为了保证三维显示的质量，根据本发明的一个实施例，手机设备可加入位移传感器8，作为实例而非限定，可参见图1。位移传感器8设置在手机主体1和/或手机盖体2之上，当位置传感器7、二维/三维显示状态切换按钮、或者二维/三维显示状态切换语音命令处理部输出三维显示信号时，启动位移传感器8。位移传感器8的数量可以为一个或更多个，用于标定光学元件3和显示面板4之间的对齐误差，该误差值包括角度旋转量和平移量。为了精确地测量，本发明优选将上述两值都作为补偿软件系统的参数，用于补偿生成正确的三维图像。位移传感器根据运动方式可分为直线型位移传感器和角度型位移传感器，分别测量平移量和角度位移量，因此本发明优选既设置直线型位移传感器，又设置角度型位移传感器。当然，根据本发明的另一实施例，也可以仅利用角度旋转量和平移量中的一种误差值来绘制三维图像。当然，设置直线型位移传感器和角度型位移传感器两者比只设置其中一种得到的三维图像更精确。

位移传感器可包括电感式位移传感器、电容式位移传感器、感应同步器、光栅传感器、磁栅式传感器、旋转变压器和光电编码器等。其中，旋转变压器和光电编码器只能测量角位移，所列举的其它几种传感器既有直线型位移传感器，又有角度型位移传感器，可以根据需要选用。通常的位移传感器具有主体部分和活动部分，其中，主体部分设置在手机主体1上，活动部分设置在手机盖体2上，例如，磁致伸缩位移传感器通过波导管精确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值的，因此需要将波导管安装在本体1上，将活动磁环安装在盖体2上。

根据本发明的实施例，所述可切换二维显示和三维显示的手机设备也可加入对齐部件5和6，作为实例而非限定，可参见图1。通过对齐部件5、6的对齐功效，保证光学元件3和显示面板4之间的对齐状态。

多个对齐部件5、6分别设置在手机主体1和手机盖体2上，用于在手机盖体2闭合的时候，使得光学元件3和显示面板4对齐。作为示例而非限定，对齐部件可有例如以下的两种实现方式：一是采用凹凸结构进行咬合对齐，比如对齐部件5、6可以分别为对位孔/槽5和对位突起6，将对位突起6设置在手机盖体2上，将对位孔/槽5设置在手机主体1上，在盖体2与主体1闭合时，对位突起6插入对位孔/槽5，据此进行对齐；二是手机外表并没有凹凸结构，而依靠别的作用力，例如对齐部件5、6两者均为磁体、或者其中一方为磁体而另一方为具有铁磁性的金属，对齐部件5和对齐部件6之间通过磁力进行对齐。当然，根据本发明的实施例的对齐部件不限于上述两种结构，例如，对齐部件5和对齐部件6之间可通过电磁吸引力进行对齐。

当然，最为优选地，根据本发明的实施例的可切换二维显示和三维显示的手机设备可以既包括位移传感器8又包括对齐部件。或者，手机设备也可以仅仅包括位移传感器8和对齐部件这两者中的任意之一。

本发明的实施例所述的二维/三维显示可切换性，是通过手机盖体2的闭合状态和偏离状态（对于翻盖手机，为打开状态）来实现的。为了更好的支持可切换二维显示和三维显示的软件系统，根据本发明的实施例所述的手机设备加入了位置传感器、二维/三维显示状态切换按钮和/或二维/三维显示状态切换语音命令处理部，用于判断盖体2在活动过程中所处的位置，并返回二维显示信号或者三维显示信号给手机的用于执行控制和计算的计算设备，进而使用软件系统指导软件计算和生成图像。计算设备包括图形处理器，用于并行绘制三维图像。

本发明的实施例保护任何可移动的手机盖体的方案和实例。本发明的实施例的附图示出的手机设备，均为示例而非限定。

现有专利和方法在具备裸眼三维显示手机设备的配套软件方面，即显示面板上三维图的计算，缺乏有效而快速的方法。而众所周知，要生成三维图，需要计算多个不同视角的视图，并将这些视图进行像素重排，生成交错图像（interlaced image）。该计算过程计算量大，从而导致生成交错图像的时间效率低，因此如何加速生成交错图像是一个重要的事项。

图4示出了根据本发明的实施例的可切换二维/三维显示的软件模块。

如图4所示，在步骤101，获得位置传感器（也可以是二维/三维显示状态切换按钮、或者二维/三维显示状态切换语音命令处理部，为简略起见，图中未示出）当前输出的信号。

然后根据位置传感器当前输出的信号来自动判断是进行二维图像的生成还是三维图像的生成。

如果要进行3D显示，则在步骤102，获得位移传感器8输出的位移量参数。在步骤103，根据要显示的内容产生交错的3D图像数据。

如果要进行2D显示，则在步骤104，根据要显示的内容产生2D图像数据。

然后将所产生的2D或3D图像数据传送给显示面板，从而完成图像数据的显示。

图5示出了根据本发明的实施例的在光学元件和显示面板两者之间可能没有对齐情况下绘制交错的3D图像的过程。图6A和图6B示出了根据本发明的实施例的利用显示面板与光学元件的之间的位移量来计算准确的绘制参数的原理。图7示出了根据本发明的实施例的采用并行计算来生成三维图像/交错图像的过程。

对于图4中的步骤103，将参照图5、图6A、图6B和图7详细地描述。

如图5所示，在步骤301，输入位移参数。输入的位移参数包括旋转位移量和平移位移量，上述两值示出于图6A中的R和T，R和T分别表示光学元件（如，微透镜阵列）与显示面板之间的旋转位移量和平移位移量。其中R为3x3的矩阵，T为2x2的矩阵。

在步骤302，计算绘制参数。计算绘制参数主要包括以下步骤：根据R和T计算微透镜阵列中的每个透镜相对于显示面板的空间位置；建立一个交错图像像素坐标系，在该像素坐标系中，根据透镜的位置，建立像素-透镜映射矩阵，即确定交错图像中每个像素的所属透镜；确定显示面板到微透镜阵列的光线模型，即交错图像中每一个像素到其所属透镜的光心的光线，如图6B所示，此步骤需要输入光学元件的预定平面与显示面板之间的间距值g；将所有所述光线（交错图像中每一个像素到其所属透镜的光心的光线）进行打包，满足多视锥体的要求，从而能够通过绘制多个视锥体，生成多个视角图像（即多个视点图像），从而达到并行绘制光线模型的目的。如图6B所示，多个视点被标记为V1，V2，…，Vn。

在步骤303，计算交错的3D图像。图7详细地示出了计算交错的3D图像的步骤303，其包括以下步骤：输入多视点图像的绘制参数，即输入多个视锥体参数；并行绘制多个视点图像，所述并行绘制可通过图形处理器GPU上的GS（Geometry Shader，几何着色器）来实现，可通过复制多个几何体，实现单遍绘制多个视点图像；将多个视点图像存为整幅纹理图像；并行地对多个像素进行重排列，所述并行的重排列可通过GPU上的PS（像素着色器Pixel Shader，也叫片元着色器Fragment Shade）来实现，其中每个像素的新坐标都可采用并行单元单独计算。

最后在步骤304，输出交错的3D图像。

本发明提出的二维/三维可切换显示手机设备的实施例示出于图8至图14中，图8示出了根据本发明的实施例的二维显示/三维显示可切换系统应用于翻盖手机的示例，其中，所述翻盖手机以手机的长边为旋转轴，在长边处设置连接器9；图9示出了根据本发明的实施例的二维显示/三维显示可切换系统应用于滑盖手机的示例，其中，所述滑盖手机的滑动方向沿着与手机的长边垂直的方向；图10示出了根据本发明的实施例的二维显示/三维显示可切换系统应用于滑盖手机的示例，其中，所述滑盖手机的滑动方向沿着与手机的短边垂直的方向；图11示出了根据本发明的实施例的二维显示/三维显示可切换系统应用于旋转盖手机的示例；图12示出了根据本发明的实施例的二维显示/三维显示可切换系统应用于翻盖手机的示例，其中，所述翻盖手机以手机的短边为旋转轴；图14示意性示出了根据本发明的实施例的二维显示/三维显示可切换系统应用于翻转盖手机的示例。所示实施例包含将光学元件设置于翻盖、滑盖、旋转盖及翻转盖等方式。

根据本发明的实施例所述的手机设备中的光学元件3覆盖至少一部分显示面板4。同样地，根据本发明的实施例的手机的盖体同样覆盖至少一部分手机主体1。例如，如图12所示，手机的盖体2可以只覆盖手机主体1的一部分。

特别地，如图14所示的手机设备，其中手机的盖体2具备完全的活动性，通过连接装置，手机盖体2可由显示面板正面翻转到手机主体1的背面。当手机盖体2翻转到显示面板4的表面上方时，为三维显示状态；当手机盖体2翻转并完全离开显示面板4的表面时，为二维显示状态；当手机盖体2翻转到手机主体1的背面时，可将盖体2完全收起，为二维显示状态。

要注意的是，根据本发明的实施例的手机设备包括任何可移动盖体的方案，附图中所示出的均为示例而非限制。本发明出现的表述“覆盖”并非意味着上下两个元件一定要互相接触，而是仅仅表示沿着垂直于所述元件的表面的方向观察时，上面的元件会与下面的元件交叠，即，上面的元件遮住下面的元件的至少一部分。

根据本发明的实施例，可以实现一种新型的具备二维显示/三维显示可切换的手机设备。采用本发明的实施例可以有效且快速地在所述手机设备上显示二维图像或者三维图像。本发明所述的手机设备，具有亮度高，真三维显示，省电，及适应智能手机的自动旋转屏幕功能等特点，并且所述手机设备通过在手机固有的盖体上设置光学元件，从而能够充分利用手机盖体的可活动性，非常容易地实现可切换二维显示和三维显示的功能。所述手机设备的制造工艺简单，制造成本低廉，能够充分利用手机盖体的可活动性，并且不需要改变现有的手机制造生产线。

此外，本发明提供了针对该手机设备的相关软件系统和方法。不止可以自动判断和切换二维显示和三维显示，并且能够快速并行化地生成三维图像，更重要的是，本发明提出的补偿软件，可以保证正确的三维图像显示，不带有变形。

除非另外由相反的描述，否则每个实施例中的对特征或方面的描述被认为是适用于其他实施例中的类似的特征或方面。

出于促进对本发明的原理的理解的目的，已经对附图中示出的优选实施例进行了说明，并已经使用了特定的语言来描述这些实施例。然而，该特定的语言并非意图限制本发明的范围，本发明应被解释成包括对于本领域普通技术人员而言通常会出现的所有实施例。此外，除非元件被特别地描述为“必不可少的”或“关键的”，否则没有元件或模块对本发明的实施是必不可少的。

虽然上面已经详细描述了本发明的示例性实施例，但本发明所属技术领域中具有公知常识者在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明的实施例做出各种的修改、润饰和变型。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改、润饰和变型仍将落入权利要求所限定的本发明的示例性实施例的精神和范围内。

最后，除非这里指出或者另外与上下文明显矛盾，否则这里描述的所有方法的步骤可以以任意合适的顺序执行。

Claims (30)

1.一种便携式电子设备，能够显示二维图像和三维图像，所述设备包括：

主体；

盖体，盖体与主体连接并能够相对于所述主体运动，盖体能够覆盖所述主体的至少一部分；

显示面板，设置在主体上；

光学元件，设置在盖体中，用来显示三维图像，在进行三维显示时，该光学元件覆盖显示面板的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的便携式电子设备，所述便携式电子设备还包括：

二维/三维切换部，用于输出二维显示信号或者三维显示信号，从而使得显示面板进行相应的二维显示或者三维显示。

3.根据权利要求2所述的便携式电子设备，其中，

所述二维/三维切换部包括位置传感器，位置传感器设置在主体或者盖体上，用来判断便携式电子设备的盖体处于闭合状态还是偏离状态，并根据判断结果输出三维显示信号或者二维显示信号。

4.根据权利要求3所述的便携式电子设备，所述二维/三维切换部还包括二维/三维显示状态切换按钮和/或二维/三维显示状态切换语音命令处理部，便携式电子设备能够通过二维/三维显示状态切换按钮、二维/三维显示状态切换语音命令处理部以及位置传感器中的一个来进行二维、三维显示状态的切换，

其中，二维/三维显示状态切换按钮通过用户手动操作来控制显示状态的切换，二维/三维显示状态切换语音命令处理部通过用户的语音命令来控制显示状态的切换。

5.根据权利要求2所述的便携式电子设备，所述二维/三维切换部包括：

二维/三维显示状态切换按钮和/或二维/三维显示状态切换语音命令处理部，其中，二维/三维显示状态切换按钮通过用户手动操作来控制显示状态的切换，二维/三维显示状态切换语音命令处理部通过用户的语音命令来控制显示状态的切换。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的便携式电子设备，所述设备还包括：

位移传感器，设置在主体和/或盖体上，在进行三维显示的情况下，位移传感器测量光学元件与显示面板之间的位移量，以生成准确的三维图像。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的便携式电子设备，所述便携式电子设备还包括：

对齐部件，设置在主体和盖体上，在盖体闭合的状态下，用于保证光学元件和显示面板的对齐状态。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的便携式电子设备，其中，所述光学元件能够对光线的方向进行调制，使光线方向发生偏转，形成三维图像。

9.根据权利要求8所述的便携式电子设备，其中，

在三维图像的显示中，便携式电子设备利用光学元件在空中形成多个视角的图像，从而使得用户观测到立体图像。

10.根据权利要求9所述的便携式电子设备，其中，该光学元件为微透镜阵列或者微棱镜阵列。

11.根据权利要求10所述的便携式电子设备，其中，

在三维显示状态，光学元件的预定平面与显示面板之间的间距值大致等于光学元件中的透镜的焦距。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的便携式电子设备，其中，

在光学元件的表面设置保护层和/或触摸层。

13.根据权利要求3所述的便携式电子设备，其中，

当盖体处于偏离状态时，位置传感器输出二维显示信号；当盖体处于闭合状态时，位置传感器输出三维显示信号。

14.根据权利要求1至7中任一项所述的便携式电子设备，其中，

当盖体与主体的重叠面积达到或超过预定面积时，显示三维图像；当盖体与主体的重叠面积小于预定面积时，显示二维图像。

15.根据权利要求6中任一项所述的便携式电子设备，其中，

当位置传感器、二维/三维显示状态切换按钮、或者二维/三维显示状态切换语音命令处理部输出三维显示信号时，位移传感器启动工作，然后测量光学元件与显示面板之间的旋转位移量和平移位移量。

16.根据权利要求6或16所述的便携式电子设备，其中，

位移传感器选用直线型位移传感器和角度型位移传感器。

17.根据权利要求7所述的便携式电子设备，其中，

对齐部件包括对位突起和与之对应的对位凹陷，分别设置在主体和盖体上。

18.根据权利要求7所述的便携式电子设备，其中，

对齐部件具有多个，分别设置在主体和盖体上，通过设置在主体上的对齐部件与设置在盖体上的对齐部件之间的作用力来实现对齐。

19.根据权利要求18所述的便携式电子设备，其中，

对齐部件包括磁体，通过设置在主体上的对齐部件与设置在盖体上的对齐部件之间的磁力来实现对齐。

20.根据权利要求1至7中任一项所述的便携式电子设备，其中，所述便携式电子设备还包括计算设备，

其中，计算设备包括图形处理器，图形处理器用于并行绘制三维图像。

21.根据权利要求1至7中任一项所述的便携式电子设备，其中，

便携式电子设备的盖体能与主体之间产生任意的相对位移或者旋转。

22.根据权利要求1至7中任一项所述的便携式电子设备，其中，

光学元件的材质为透明的。

23.一种便携式电子设备显示二维图像和三维图像的方法，该便携式电子设备包括主体、盖体、光学元件和显示面板，光学元件设置在盖体中，所述方法包括：

根据光学元件覆盖显示面板的面积输出不同的显示模式信号，当光学元件覆盖显示面板的面积不小于预定面积时，输出三维显示信号，当光学元件覆盖显示面板的面积小于预定面积时，输出二维显示信号；

获得当前输出的显示模式信号；

根据获得的所述当前输出的显示模式信号判断进行二维显示还是三维显示；

如果要进行三维显示，则获得位移传感器输出的位移量参数，进而根据要显示的内容产生交错的三维图像数据；如果要进行二维显示，则根据要显示的内容产生二维图像数据；

将所产生的二维图像数据或三维图像数据传送给显示面板，从而完成图像数据的显示。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，根据要显示的内容产生交错的三维图像数据的步骤包括：

输入位移参数；

计算绘制参数；

计算交错的三维图像；

输出交错的三维图像。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，

输入的位移参数包括光学元件与显示面板之间的旋转位移量和平移位移量。

26.根据权利要求24所述的方法，其中，计算绘制参数包括：

根据光学元件与显示面板之间的旋转位移量和平移位移量计算微透镜阵列中的每个透镜相对于显示面板的空间位置；

建立交错图像像素坐标系，在该像素坐标系中，根据透镜的位置，建立像素-透镜映射矩阵，以确定交错图像中每个像素的所属透镜；

确定显示面板到微透镜阵列的光线模型，该光线模型包括交错图像中每一个像素到其所属透镜的光心的光线；

将所有所述光线进行打包聚类，从而能够通过绘制多个视锥体来生成多个视点图像，以达到并行绘制光线模型的目的。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，在确定显示面板到微透镜阵列的光线模型时，输入光学元件的预定平面与显示面板之间的间距值。

28.根据权利要求24所述的方法，其中，计算交错的三维图像包括：

输入多视点图像的绘制参数；

通过复制多个几何体，实现单遍并行绘制多个视点图像；

将多个视点图像存为整幅纹理图像；

并行地对多个像素进行重排列。

29.根据权利要求28所述的方法，其中，

所述并行绘制多个视点图像通过图形处理器上的几何着色器来实现。

30.根据权利要求28所述的方法，其中，

所述并行地对多个像素进行重排列通过图形处理器上的像素着色器来实现。