CN105223704A - 一种三维显示系统及显示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维显示系统及显示方法，主要内容包括：在三维显示模式下，实时获取观看者当前视点在显示屏前方的位置信息，并确定观看者的视点在显示屏前方的位置是否发生变化，若发生变化，则表示当前的观看者的视点已经不在视图焦点位置上，可能移动到了串扰区域，进而不能较佳的观看三维显示画面，在该种情况下，一方面，需要调整显示屏显示的三维图像，以适应当前左、右眼观看画面的改变，另一方面，需要根据观看者当前视点在显示屏前方的位置，调整三维光栅中遮光区域和透光区域的位置，从而，通过这种调整方式，将三维光栅的可视焦点调整到观看者的视点位置，避免了观看者的视点位于串扰区域的情况，提升了观看效果以及用户体验。

Description

一种三维显示系统及显示方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种三维显示系统及显示方法。

背景技术

现有的三维显示技术的主要原理是使观看者的左眼和右眼分别接收到不同的图像，左、右眼或得的两种图像经过人的大脑分析并重叠，从而使观看者感知到图像画面的层次感，进而产生立体感。

目前，裸眼3D技术得到了广泛的研究，其中视差屏障式的三维显示技术较为普遍，主要是通过三维光栅来阻挡光线，保证相应的光线能够进入到正确的人眼位置。

如图1所示，为现有的三维光栅的工作示意图，该三维光栅11位于显示屏12的出光面一侧，其中，三维光栅11的遮光宽度W1(等同于透光宽度)是由观看者的观看距离、显示屏的视图数目和像素大小等参数确定，一般情况下，观看距离、视图数目和像素大小这三个参数确定之后，三维光栅11的遮光宽度W1也就固定了，实际的三维光栅11的狭缝电极中每个电极条的宽度也相应设置为W1，从而通过为狭缝电极中电极条交替施加不同的电压，配合下层的公共电极使得电极条对应的位置透光或遮光(三维光栅11的空白区域为透光位置，斜条纹区域为遮光位置)。其中，该三维光栅11的每个遮光和透光周期为2个电极条的宽度。如图1所示的工作示意图，当观看者的观看距离固定后，且其左眼和右眼分别位于视图焦点L1和视图焦点R1，此时观看者可以观看到完整且无串扰的三维图像画面。

然而，当遮光宽度W1确定之后，三维光栅11中的狭缝电极宽度也设置为W1，因此，由该三维光栅11形成的视图焦点的个数是有限的，而且，视图焦点之间的间距较大，则导致串扰区域(非视图焦点的区域)较大。若观看者保持该观看距离在平行于三维光栅11平面的延伸方向x移动，或者有些许偏移，例如：观看者的左眼和右眼分别移动到位置L2和位置R2，由于位置L2和位置R2并不是视图焦点，因此，观看者看到的是三维图像画面的串扰较大，影响观看效果。

发明内容

本发明实施例提供一种三维显示系统及显示方法，用以解决现有技术中存在的观看者在移动观看过程中串扰区域较大以及无法实现连续观看的问题。

本发明实施例采用以下技术方案：

一种三维显示系统，包括：由显示屏以及设置在显示屏出光侧的三维光栅组成的三维显示装置、视点追踪装置、分别与所述视点追踪装置连接的三维光栅控制装置和图像调整装置；其中，

所述视点追踪装置，用于在三维显示模式下实时获取观看者当前视点在显示屏前方的位置信息，并确定观看者的视点在显示屏前方的位置是否发生变化；

所述图像调整装置，用于在确定观看者的视点在显示屏前方的位置发生变化时，调整所述显示屏显示的三维图像；

所述三维光栅控制装置，用于在确定观看者的视点在显示屏前方的位置发生变化时，根据观看者当前视点在显示屏前方的位置，调整所述三维光栅中遮光区域和透光区域的位置。

通过该实施例，能够根据观看者当前视点动态调整该三维光栅的透光区域和遮光区域的位置，进而，增加了视图焦点数目，减小了串扰区域，进而，降低了串扰，能够很好的实现连续观看，提升了观看者的观看效果及体验。

优选地，所述三维光栅具体包括：相对设置的两个透明基底，设置在所述两个透明基底之间的介质层，设置在至少一个透明基底的远离所述介质层的一侧的多个相互绝缘的电极条；

其中，在三维显示模式下，位于同一膜层的每相邻的至少两个电极条在加载对应电压时控制介质层对应区域交替形成遮光区域或透光区域。

该三维光栅结构可以提高光栅调节精度，减小串扰区域，能够很好的实现连续观看，提升了观看者的观看效果及体验。

优选地，所述三维光栅中，在任一透明基底的远离所述介质层的一侧设置有多个相互绝缘的电极条；

在所述三维光栅中，还包括：设置在另一透明基底的远离所述介质层一侧的一面状电极。

该三维光栅结构可以提高光栅调节精度，减小串扰区域，能够很好的实现连续观看，提升了观看者的观看效果及体验。

优选地，所述多个相互绝缘的电极条同层设置。

该设置方式在达到上述技术效果的同时，保证最简单的结构。

优选地，所述多个相互绝缘的电极条异层设置，且各个电极条在透明基底所在平面内的正投影无缝隙且不重叠。

通过该方式使得电极条之间的间距为0，从而，避免了现有技术中由于电极条之间的间距的存在而导致的透过率降低或漏光的问题。

优选地，所述多个相互绝缘的电极条分别在两层中交错设置。

该设置方式保证简单结构的同时简化工艺复杂度。

优选地，所述两个透明基底的远离所述介质层的一侧均设置有多个相互绝缘的电极条；其中，

任一透明基底中的电极条在透明基底所在平面内的正投影与另一透明基底中的电极条在同一透明基底所在平面内的正投影相互重合。

通过该方式保证形成的电场均为垂直电场，减少边缘电场对介质层的影响。

优选地，在同一透明基底上同膜层设置的多个相互绝缘的电极条中，以形成一个遮光区域和透光区域所包含的电极条划分为一最小单元，在不同最小单元内位于相同序列的电极条通过同一条导线连接到相同的信号端子。

通过该信号连接方式，可以动态调整三维光栅遮光区域和透光区域的位置。

优选地，所述介质层的材料为液晶。

优选地，所述介质层的材料为电致变色材料。

通过两个透明基底之间的液晶或电场控制电致变色层实现透光、遮光。

一种采用所述的三维显示系统进行三维显示的方法，包括：

在三维显示模式下，实时获取观看者当前视点在显示屏前方的位置信息，并确定观看者的视点在显示屏前方的位置是否发生变化；

在确定观看者的视点在显示屏前方的位置发生变化时，调整所述显示屏显示的三维图像，并根据观看者当前视点在显示屏前方的位置，调整三维光栅中遮光区域和透光区域的位置。

通过该实施例，能够根据观看者当前视点的位置动态调整该三维光栅的透光区域和遮光区域的位置，进而，增加了视图焦点数目，减小了串扰区域，进而，降低了串扰，能够很好的实现连续观看，提升了观看者的观看效果及体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的三维光栅的工作示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种三维显示系统的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种三维光栅的结构示意图；

图4为本发明中针对“同一膜层”及“同层”、“异层”的解释示意图；

图5(a)-图5(c)分别为三维光栅的三种结构示意图；

图6(a)-图6(d)分别为对应三维光栅的三种结构的信号连接示意图；

图7为本发明实施例二提供的一种三维显示方法的步骤流程图；

图8(a)-图8(b)分别为在三维显示系统中，观看者的视点移动所产生的光路变化示意图；

图9为三维光栅的遮光区域和透光区域的位置随着观看者的视点位置发生变化的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，介绍了一种新型的三维显示系统，以及利用该三维显示系统实施的显示方法，其中，该三维显示系统主要是在三维显示模式下，实时获取观看者当前视点在显示屏前方的位置信息，并确定观看者的视点在显示屏前方的位置是否发生变化，若发生变化，则表示当前的观看者的视点已经不在视图焦点位置上，可能移动到了串扰区域，进而不能较佳的观看三维显示画面，在该种情况下，一方面，需要调整显示屏显示的三维图像，以适应当前左、右眼观看画面的改变，另一方面，需要根据观看者当前视点在显示屏前方的位置，调整三维光栅中遮光区域和透光区域的位置，从而，通过该种调整方式，将三维光栅的可视焦点调整到观看者的视点位置，避免了观看者的视点位于串扰区域的情况，提升了观看效果以及用户体验。

需要说明的是，对于确定观看者的视点在显示屏前方的位置没有发生变化的情况，默认当前观看者的视点已经位于视图焦点所在位置，观看者可以观看到较佳的三维显示画面，无需进行调整，因此，本发明并不对此进行过多描述。

下面通过具体的实施例对本发明所涉及的技术方案进行详细的描述，本发明包括但并不限于以下具体的实施例。

实施例一

如图2所示，为本发明实施例一提供的一种三维显示系统的结构示意图，该三维显示系统主要包括：由显示屏211以及设置在显示屏211出光侧的三维光栅212组成的三维显示装置21、视点追踪装置22、分别与视点追踪装置22连接的三维光栅控制装置23和图像调整装置24。其中，视点追踪装置22，用于在三维显示模式下实时获取观看者当前视点在显示屏211前方的位置信息，并确定观看者的视点在显示屏211前方的位置是否发生变化；图像调整装置24，用于在视点追踪装置22确定观看者的视点在显示屏211前方的位置发生变化时，调整显示屏211显示的三维图像；三维光栅控制装置23，用于在视点追踪装置22确定观看者的视点在显示屏211前方的位置发生变化时，根据观看者当前视点在显示屏211前方的位置，调整三维光栅212中遮光区域和透光区域的位置。

通过该三维显示系统，可根据获取的观看者当前视点的位置动态调整三维光栅的透光区域和遮光区域的位置，进而，能够尽量使观看者的左视点内的右眼视图被遮挡，并使本应在左视点内却被遮挡的左眼视图透过，即将观看者的视点尽量位于三维光栅的视图焦点的位置，这样，通过动态调整三维光栅的透光区域和遮光区域的位置的方式，减少串扰区域，很好的实现了连续观看三维显示画面的效果，提升观看者的观看体验。

优选地，在本发明实施例中，所涉及的三维光栅可以为如图3所示的结构，具体包括：相对设置的两个透明基底31，设置在两个透明基底31之间的介质层32，设置在至少一个透明基底31的远离介质层32的一侧的多个相互绝缘的电极条33；其中，在三维显示模式下，位于同一膜层的每相邻的至少两个电极条33在加载对应电压时控制介质层32对应区域交替形成遮光区域S或透光区域T。

其中，本发明并不对多个相互绝缘的电极条33的个数进行限定，其尺寸以及相邻电极条的间隔可根据工艺水平进行调节。

需要说明的是，在本发明实施例中，所涉及的“同一膜层”是指所属同一膜层的各个膜层结构共同构成的一膜层，不考虑位置关系。而所涉及的“同层”仅指位置关系。例如，参见图4所示，位于虚线框内的电极条1、电极条2、电极条3以及电极条4均属于同一膜层，而电极条1、电极条2属于同层，但是，电极条2、电极条4并不属于同层而是异层。以下实施例中所涉及的“同一膜层”“同层”“异层”的理解均以本出处解释为准。

优选地，在本发明实施例中，基于图3所示的三维光栅，可进一步包括以下几种结构：

结构1：

如图5(a)所示，该三维光栅中，在任一透明基底31的远离介质层32的一侧设置有多个相互绝缘的电极条33；此外，在该三维光栅中，设置在另一透明基底31的远离介质层32一侧的一面状电极34。

该结构1中仅示出在位于上层的透明基底31处设置多个相互绝缘的电极条33的情况，此外，还可以在位于下层的透明基底31处设置多个相互绝缘的电极条33，在位于上层的透明基底31处设置面状电极34。无论是哪种结构，都可以提高光栅调节精度，减小串扰区域，进而能够很好的实现连续观看，提升观看者的观看效果及体验。

基于结构1，如图5(a)所示，其中所涉及的位于任一透明基底31处的多个相互绝缘的电极条同层设置。

结构2：

如图5(b)所示，该三维光栅中，在任一透明基底31的远离介质层32的一侧设置有多个相互绝缘的电极条33；此外，在该三维光栅中，设置在另一透明基底31的远离介质层32一侧的一面状电极34。其中，多个相互绝缘的电极条33异层设置，且各个电极条33在透明基底所在平面内的正投影无缝隙且不重叠。其中的异层设置可以是分别设置在两层中，也可以分别设置在三层设置多层中。

优选地，如图5(b)所示，多个相互绝缘的电极条33分别在两层中交错设置。通过结构2的设置方式，使得电极条33之间的间距为0，从而，避免了现有技术中由于电极条33之间的间距的存在而导致的透过率降低或漏光的问题。

结构3：

如图5(c)所示，该三维光栅中，两个透明基底31的远离介质层32的一侧均设置有多个相互绝缘的电极条33；其中，任一透明基底31中的电极条33在透明基底31所在平面内的正投影与另一透明基底31中的电极条33在同一透明基底31所在平面内的正投影相互重合。通过结构3的设置方式，可以保证形成的电场均为垂直电场，减少边缘电场对介质层的影响。

同时，基于上述实施例提出的三种结构，相应地，每个三维显示系统的信号连接方式可参照如下设置：在同一透明基底上同膜层设置的多个相互绝缘的电极条中，以形成一个遮光区域和透光区域所包含的电极条划分为一最小单元，在不同最小单元内位于相同序列的电极条通过同一条导线连接到相同的信号端子。

其实，上述信号连接方式仅是本发明所提出的优选控制方案，在同一透明基底上的多个电极条中，也可以每个电极条独立连接一个信号端子，这样无非就是增加控制的难度；此外，还可以灵活调整信号连接方式，例如，将两个遮光区域和透光区域对应的电极条作为一个最小单元，每相邻的两个电极条连接一个信号端子。

具体地，基于本发明所提出的信号连接方式，以透光区域和遮光区域分别为3个电极条为例，那么，一个透光和遮光周期所构成的最小单元为6个电极条。

针对结构1：

如图6(a)所示，电极条1、电极条2、电极条3、电极条4、电极条5、电极条6，分别连接信号端子S1、信号端子S2、信号端子S3、信号端子S4、信号端子S5、信号端子S6。下一最小单元中，电极条7与电极条1序列号相同，连接至信号端子S1，同理，电极条8连接至信号端子S2，以此类推，电极条9-电极条12连接相应的信号端子。另外，与多个电极条对应的面状电极34连接信号端子C1。此时，电极条1～电极条3假设为遮光区域，则电极条4～电极条6则为透光区域，相应地，通过为电极条1～电极条3施加与电极条4～电极条6不同的电压，分别实现遮光和透光。

针对结构2：

如图6(b)所示，电极条1、电极条3、电极条5，分别连接信号端子S1、信号端子S2、信号端子S3；电极条2、电极条4、电极条6，分别连接信号端子R1、信号端子R2、信号端子R3。下一最小单元中，电极条7与电极条1序列号相同，连接至信号端子S1，同理，电极条8连接至信号端子R1，以此类推。该结构2可以保证电极条之间相互绝缘，同时，还可以保证电极条之间的间距最小，即无缝隙相邻，而且，该信号连接方式使得各个电极条独立施加电压，防止在三维光栅作用时产生不必要的漏光，保证了三维显示模式下的对比度。

针对结构3：

如图6(c)所示，该信号连接方式与图6(a)所示的结构1的信号连接方式类似，只是在两个透明基板上都设置有相互绝缘的电极条。即：上层的电极条分别连接S1-S6，下层的电极条分别连接C1-C6。该结构以及信号连接方式的设置，能够提升遮光、透光区域调制精度的同时，还可以保证形成的电场几乎全为垂直电场，从而，避免了边缘电场对介质层的影响，提升介质层的遮光或透光的实现效果。

此外，针对结构2，本发明实施例还提供了另外一种连接方式，如图6(d)所示，假设，该结构2中，一个透光和遮光周期所构成的最小单元为12个电极条，那么，电极条1、电极条3、电极条5、电极条7、电极条9、电极条11，分别连接信号端子S1、信号端子S2、信号端子S3、信号端子S4、信号端子S5、信号端子S6，电极条2、电极条4、电极条6、电极条8、电极条10、电极条12，分半连接信号端子R1、信号端子R2、信号端子R3、信号端子R4、信号端子R5、信号端子R6。其实，该信号连接方式与图6(b)中的信号连接方式类似，在此仅作为另一种信号连接方式的介绍，若考虑到遮光区域和透光区域的调整，则以包含最少电极条的最小单位为例。

优选地，在上述实施例中，结构1、结构3所涉及的介质层的材料可以为液晶或电致变色材料，而结构2所涉及的介质层的材料仅可以为液晶。

当介质层的材料为液晶时，通过为电极条施加的电压来控制液晶分子发生旋转，进而，利用液晶分子的旋光特性透过背光或遮挡背光。

当介质层为电致变色材料时，通过为电极条施加的电压来控制电致变色层变色，从而，控制光线的透过或遮挡。

实施例二：

与上述三维显示系统属于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种采用所述的三维显示系统进行三维显示的方法。

如图7所示，为本发明实施例二提供的一种三维显示方法的步骤流程图，该方法主要包括：

步骤41：在三维显示模式下，实时获取观看者当前视点在显示屏前方的位置信息，并确定观看者的视点在显示屏前方的位置是否发生变化。

步骤42：在确定观看者的视点在显示屏前方的位置发生变化时，调整所述显示屏显示的三维图像，并根据观看者当前视点在显示屏前方的位置，调整三维光栅中遮光区域和透光区域的位置。

具体地，以三维光栅为结构1为例对具体的调整过程以及原理进行说明。

如图8(a)所示，假设此时观看者的视点所在位置为视图焦点，然而，若观看者在距离显示屏前方的固定距离的平面连续移动，如图8(b)所示，此时，观看者的视点所在位置位于串扰区域，导致左眼不能看到完整的左眼视图，而看到部分右眼视图；右眼同理。此时，就需要打开遮挡左眼视图的部分，而遮挡住右眼视图，使得左眼看到尽量完整的左眼视图，而无法看到右眼视图。

为了便于理解，以图9所示的根据观看者视点位置的变化而调整三维光栅的遮光区域和透光区域的位置的示意图，以介质层是液晶为例，若观看者假设初始时观看者位于位置1，三维光栅中电极条1-电极条3为遮光区域，电极条4-电极条6为透光区域，电极条7-电极条9为遮光区域，电极条10-电极条12为透光区域；当观看者位于位置2，则三维光栅适应性调整遮光和透光布局，即电极条1为透光区域，电极条2-电极条4为遮光区域，电极条5-电极条7为透光区域，电极条8-电极条10为遮光区域，电极条11和电极条12为透光区域；当观看者位于位置3，则三维光栅适应性调整遮光和透光布局，即电极条1和电极条2为部分透光区域，电极条3-电极条5为遮光区域，电极条6-电极条8为透光区域，电极条9-电极条11为遮光区域，电极条12为透光区域。

通过上述调整方式可知，在观看者在距离显示屏固定距离的平面移动时，可根据观看者的视点位置，动态调整三维光栅的遮光区域和透光区域的位置，以提升观看效果和体验。而且，本发明对三维光栅的电极条的细粒度化改进，能够提升三维光栅透光区域和遮光区域的调制精度，最大程度减小串扰区域，尽可能保证观看者能够连续观看最佳的三维显示画面。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种三维显示系统，其特征在于，包括：由显示屏以及设置在显示屏出光侧的三维光栅组成的三维显示装置、视点追踪装置、分别与所述视点追踪装置连接的三维光栅控制装置和图像调整装置；其中，

所述视点追踪装置，用于在三维显示模式下实时获取观看者当前视点在显示屏前方的位置信息，并确定观看者的视点在显示屏前方的位置是否发生变化；

所述图像调整装置，用于在确定观看者的视点在显示屏前方的位置发生变化时，调整所述显示屏显示的三维图像；

所述三维光栅控制装置，用于在确定观看者的视点在显示屏前方的位置发生变化时，根据观看者当前视点在显示屏前方的位置，调整所述三维光栅中遮光区域和透光区域的位置。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述三维光栅具体包括：相对设置的两个透明基底，设置在所述两个透明基底之间的介质层，设置在至少一个透明基底的远离所述介质层的一侧的多个相互绝缘的电极条；

其中，在三维显示模式下，位于同一膜层的每相邻的至少两个电极条在加载对应电压时控制介质层对应区域交替形成遮光区域或透光区域。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述三维光栅中，在任一透明基底的远离所述介质层的一侧设置有多个相互绝缘的电极条；

在所述三维光栅中，还包括：设置在另一透明基底的远离所述介质层一侧的一面状电极。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述多个相互绝缘的电极条同层设置。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述多个相互绝缘的电极条异层设置，且各个电极条在透明基底所在平面内的正投影无缝隙且不重叠。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多个相互绝缘的电极条分别在两层中交错设置。

7.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述两个透明基底的远离所述介质层的一侧均设置有多个相互绝缘的电极条；其中，

任一透明基底中的电极条在透明基底所在平面内的正投影与另一透明基底中的电极条在同一透明基底所在平面内的正投影相互重合。

8.如权利要求2-7任一所述的系统，其特征在于，在同一透明基底上同膜层设置的多个相互绝缘的电极条中，以形成一个遮光区域和透光区域所包含的电极条划分为一最小单元，在不同最小单元内位于相同序列的电极条通过同一条导线连接到相同的信号端子。

9.如权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述介质层的材料为液晶。

10.如权利要求1-4或7任一项所述的系统，其特征在于，所述介质层的材料为电致变色材料。

11.一种采用权利要求1-10任一项所述的三维显示系统进行三维显示的方法，其特征在于，包括：

在三维显示模式下，实时获取观看者当前视点在显示屏前方的位置信息，并确定观看者的视点在显示屏前方的位置是否发生变化；

在确定观看者的视点在显示屏前方的位置发生变化时，调整所述显示屏显示的三维图像，并根据观看者当前视点在显示屏前方的位置，调整三维光栅中遮光区域和透光区域的位置。