CN105527720A - 3d显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D显示装置。所述3D显示装置包括人眼位置追踪单元、显示面板、指向性入光单元和控制单元；人眼位置追踪单元用于采集观看者的双眼的位置；显示面板的每个像素的入光侧设置有至少一个指向性入光单元，指向性入光单元用于朝向其所对应的像素发出特定方向的光，且指向性入光单元射出的光的方向可调；控制单元用于在人眼位置追踪单元所采集的观看者的双眼位置的集合中，给每个指向性入光单元指定一只眼睛，并向其传递该只眼睛的位置信息；每个指向性入光单元根据控制单元给其指定的一只眼睛以及该只眼睛的位置信息，调整其射向与其对应的像素的光的方向，以使该光线在穿过显示面板后射向被指定给该指向性入光单元的眼睛。

Description

3D显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种3D显示装置。

背景技术

3D显示技术已成为目前显示领域的发展趋势。3D显示技术一般是采用双目视差原理来实现，即将两幅视差图像(即左、右视差图像)显示在二维显示屏上，然后利用一定的技术使观看者的左、右眼分别只能看到显示屏上的左、右视差图像。

例如，在图1中，在观看者位于特定位置时，第1列像素(L1)所显示的图像被传递至观看者的左眼中，第2列像素(R1)所显示的图像被传递至观看者的右眼中，以此类推(如L2、R2列像素)；这样使显示器的每两列像素所显示的内容会在观看者的眼中合成为3D图像，从而使观看者能够观看到3D效果。但因此而存在的问题是观看者所看到的3D图像的分辨率为显示器物理分辨率的1/2，而且只有在观看者在特定位置时才能看到3D图像。

而如果想要消除观看者观看3D图像的视角限制，现有3D显示装置一般设置多个可以观看3D图像的位置。例如，如图2所示，能够在8个位置处观看到3D图像；这样的效果一般是通过按照类似于图3所示的方式排列显示器的各像素来实现的。在图3中，标示1L的像素所显示的内容被传递至位于第一个位置的观看者的左眼，标示1R的像素所显示的内容被传递至位于第一个位置的观看者的右眼；标示2L的像素所显示的内容被传递至位于第二个位置的观看者的左眼，标示2R的像素所显示的内容被传递至位于第二个位置的观看者的右眼；以此类推。可以推知，此时每个位置的观看者所看到的的3D图像的分辨率为显示区物理分辨率的1/16，为实现3D显示而导致的分辨率损失十分严重。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种3D显示装置，其可以消除现有技术中存在的观看3D图像的视角限制，以及多视角3D显示带来的分辨率损失严重的问题。

为实现本发明的目的而提供一种3D显示装置，其包括人眼位置追踪单元、显示面板、指向性入光单元和控制单元；所述人眼位置追踪单元用于采集观看者的双眼的位置；所述显示面板的每个像素的入光侧设置有至少一个指向性入光单元，所述指向性入光单元用于朝向其所对应的像素发出特定方向的光，且所述指向性入光单元射出的光的方向可调；所述控制单元用于在所述人眼位置追踪单元所采集的观看者的双眼位置的集合中，给每个指向性入光单元指定一只眼睛，并向其传递该只眼睛的位置信息；每个所述指向性入光单元根据所述控制单元给其指定的一只眼睛以及该只眼睛的位置信息，调整其射向与其对应的像素的光的方向，以使该光线在穿过显示面板后射向被指定给该指向性入光单元的眼睛。

其中，所述人眼位置追踪单元包括摄像头。

其中，所述显示面板的每个像素的入光侧设置的指向性入光单元的数量为两个；且所述两个指向性入光单元所射向所述像素的光在穿过显示面板后分别射向一个观看者的左眼和右眼。

其中，所述显示面板的每个像素的入光侧设置的指向性入光单元的数量为多个；且所述多个指向性入光单元射向所述像素的光在穿过显示面板后分别射向多个观看者的其中一只眼睛。

其中，所述显示面板的每个像素的入光侧设置的指向性入光单元的数量为多个，且分为多组，所述多组指向性入光单元所射向所述像素的光在穿过显示面板后分别射向多个观看者；每组指向性入光单元所包括的指向性入光单元的数量为两个，所述两个指向性入光单元射向其对应像素的光在穿过显示面板后分别射向一个观看者的左眼和右眼。

其中，所述3D显示装置还包括背光模组；所述显示面板和指向性入光单元分别位于背光模组的两侧，且背光模组向指向性入光单元所在一侧射出光线；所述指向性入光单元包括反射镜和驱动器；所述反射镜用于将背光模组射来的光反射；所述驱动器用于驱动反射镜转动，使反射镜反射后的光以特定方向射向所述指向性入光单元对应的像素。

其中，所述反射镜为MEMS反射镜。

其中，所述反射镜设置在第一推杆上，所述第一推杆和第二推杆转动连接，第二推杆设置在基座上，且与基座之间转动连接；所述驱动器用于驱动第二推杆相对于基座在第一面内以顺时针或逆时针方向转动，以及驱动第一推杆相对于第二推杆在第二面内以顺时针或逆时针方向转动，所述第一面和第二面垂直，且所述第一面和第二面均与显示面板垂直。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的3D显示装置，其通过人眼位置追踪单元实时采集人眼的位置，控制单元在人眼位置追踪单元所采集的人眼位置的集合中，给每个指向性入光单元指定一只眼睛，并将该只眼睛的位置信息传递给该指向性入光单元；该指向性入光单元根据该位置信息调节其射向对应像素的光的入射方向，使该光线在穿过显示面板后射向该只眼睛所在位置；所述像素显示给射向观看者左眼和右眼的内容在观看者眼中合成为3D图像，从而使观看者无论处在任何位置都能观看到3D图像。与现有技术相比，本发明提供的3D显示装置，观看者观看的视角是任意的，没有视角方向或视角数量的限制；而且，相比现有的多视角3D显示装置，实现3D显示的分辨率的损失更少。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为一种现有3D显示装置的示意图；

图2为另一种具有8个视角的3D显示装置的示意图；

图3为图2所示3D显示装置的像素排布的示意图(局部)；

图4为本发明提供的3D显示装置的示意图；

图5为在第一实施例中指向性入光单元的设置示意图；

图6为在第二实施例中指向性入光单元的设置示意图；

图7为在第三实施例中指向性入光单元的设置示意图；

图8为在第四实施例中指向性入光单元的设置示意图；

图9为反射镜的示意图；

图10为指向性入光单元的示意图。

其中，附图标记：

10：人眼位置追踪单元；11：显示面板；12：指向性入光单元；13：背光模组；120：反射镜；121：第一推杆；122：第二推杆；123：基座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种3D显示装置，并给出其实施方式。在本发明给出的实施方式中，如图4所示，所述3D显示装置包括人眼位置追踪单元10、显示面板11、指向性入光单元12和控制单元；所述人眼位置追踪单元10用于采集观看者的双眼的位置，其一般可以包括摄像头，以及相应的图像分析处理模块；其中，摄像头用于捕捉观看者的图像，图像分析处理模块用以在摄像头所采集的图像中识别出观看者的双眼的位置。所述显示面板11的每个像素的入光侧设置有至少一个指向性入光单元12，所述指向性入光单元12用于朝向其所对应的像素发出特定方向的光，且所述指向性入光单元12射出的光的方向可调。所述控制单元用于在所述人眼位置追踪单元10所采集的观看者的双眼位置的集合中，给每个指向性入光单元12指定一只眼睛，并向其传递该只眼睛的位置信息；每个所述指向性入光单元12根据所述控制单元给其指定的一只眼睛以及该只眼睛的位置信息，调整其射向与其对应的像素的光的方向，以使该光线在穿过显示面板11后射向被指定给该指向性入光单元12的眼睛。

在观看者观看3D显示装置(3D显示装置开启)时，人眼位置追踪单元10实时采集观看者的双眼的位置。以显示面板的任意一个像素为例，其对应的(每个)指向性入光单元12与观看者的一只眼睛对应，当人眼位置追踪单元10采集到该只眼睛的位置信息时，该只眼睛的位置信息被传递给该指向性入光单元12，该指向性入光单元12可以调节其射向对应像素的光线的入射方向，使该光线在穿过显示面板后能够射向该只眼睛所在位置，使观看者的该只眼睛能够接收到所述像素所显示的信息；也就是说，无论观看者的位置如何变动，该像素所显示的内容都会被传递至其所需要被传递给的观看者的那只眼睛中，在此情况下，观看者能够实时地看到3D显示装置所显示的3D图像。

在每个像素的入光侧设置的指向性入光单元12的数量为一个的情况下(以下称为第一实施例)，如图5所示，控制单元给位于第一列的各像素所对应的指向性入光单元12指定的眼睛为观看者(观看者的数量为一个)的左眼，在图中该像素范围内标示出L，以表示该指向性入光单元12；给位于第二列的各像素所对应的指向性入光单元12指定的眼睛为观看者的右眼，在图中该像素范围内标示出R，以表示该指向性入光单元12；如此交替设置。在实现3D显示时，首先，显示面板的图像处理IC将两幅图像(每幅图像的分辨率等于显示面板的物理分辨率的1/2)分别分配给标示出L的像素和标示出R的像素，确定出每个像素所需要显示的内容；而人眼位置追踪单元10实时采集观看者的双眼的位置，其中，观看者的左眼的位置信息经由控制单元被传递给标示出L的像素对应的指向性入光单元12，观看者的右眼的位置信息经由控制单元被传递给标示出R的像素对应的指向性入光单元12；之后，每个像素对应的指向性入光单元12根据给其指定的那只眼睛的位置信息，调节其射向与其对应的所述像素的光的入射方向，使该光线在穿过显示面板后射向给其指定的那只眼睛的所在位置；最终，无论观看者处于任何位置，标示出L的像素所显示的内容都被传递给观看者的左眼，标示出R的像素所显示的内容都被传递给观看者的右眼，标示出L的像素和标示出R的像素所显示的内容在观看者眼中一一结合，从而使观看者在任意位置都能够看到3D图像。可以看到，在该第一实施例中，观看者能够看到3D图像的位置是任意的，而且，观看者所看到的3D图像的分辨率仅为显示面板的物理分辨率的一半，即分辨率的损失仅为1/2；而现有技术中，观看者所能够观看到3D图像的位置是有限的，而且，其还会带来更多的分辨率的损失(当能够观看3D图像的位置多于1个时)。

需要说明的是，在上述第一实施例中，实现3D显示时，给各像素对应的指向性入光单元12所指定的观看者的眼睛并不限于图5所示的情况，在实际中，各像素对应的指向性入光单元12所被指定的观看者的眼睛可以根据需要任意设置。

显示面板11的每个像素的入光侧所设置的指向性入光单元12的数量还可以为两个(以下成为第二实施例)，该两个指向性入光单元12被控制单元所指定的观看者(观看者的数量为一个)的眼睛可以分别是一个观看者的左眼和右眼，换言之，所述两个指向性入光单元12所射向所述像素的光在穿过显示面板后分别射向一个观看者的左眼和右眼。上述设置显示在图6中即为每个像素内都标示出L和R，所述L和R分别表示被指定观看者左眼和右眼的指向性入光单元12。在实现3D显示时，显示面板的图像处理IC将两幅图像(每幅图像的分辨率等于显示面板的物理分辨率)均分配给显示面板的全部像素，分别根据上述两幅图像确定出每个像素所需要显示给观看者左眼和所需要显示给观看者右眼的内容。人眼位置追踪单元10实时采集观看者的双眼的位置，其中，观看者的左眼的位置信息经由控制单元被传递给每个像素中标示为L的指向性入光单元12，观看者的右眼的位置信息经由控制单元被传递给每个像素中标示为R的指向性入光单元12。之后，每个像素对应的标示为L的指向性入光单元12根据观看者的左眼的位置信息，调节其射向该像素的光的入射方向，使该光线穿过显示面板后射向观看者的左眼，从而将上述其中一幅图像的内容传递给观看者的左眼；而每个像素对应的标示为R的指向性入光单元12根据观看者的右眼的位置信息，调节其射向该像素的光的入射方向，使该光线穿过显示面板后射向观看者的右眼，从而将上述另一幅图像的内容传递给观看者的右眼。最终，无论观看者处于任何位置，观看者的左眼都能从显示面板11的各像素中接收到一幅图像内容，右眼都能从显示面板11的各像素中接收到另一幅图像的内容，该两幅图像在观看者眼中形成为被观看者看到的3D图像，而且，与上述第一实施例相比，该第二实施例中观看者所看到的的3D图像的分辨率等于显示面板11的物理分辨率，不会导致分辨率的损失。

在显示面板11的每个像素的入光侧所设置的指向性入光单元12的数量为多个(即两个或更多个)时(以下称为第三实施例)，该多个指向性入光单元12被控制单元所指定的眼睛可以为来自于多个观看者，且为该多个观看者的其中一只眼睛，换言之，所述多个指向性入光单元12射向所述像素的光在穿过显示面板11后分别射向多个观看者的其中一只眼睛。上述设置显示在图7中即为部分像素范围内标示出多个L，其余的像素范围内则标示出多个R，所述L和R分别表示被指定观看者左眼和右眼的指向性入光单元12(除此之外，还可以是：各像素范围内都标示出至少一个L和至少一个R，但该L和R所代表的指向性入光单元12所被指定的眼睛来自于不同观看者)。可以理解，以任意一个观看者为例，显示面板11的一半像素的入光侧设置有被指定该观看者的左眼的指向性入光单元12，而另一半像素的入光侧则设置有被指定该观看者右眼的指向性入光单元12；在实现3D显示时，显示面板的图像处理IC分别将两幅图像(每幅图像的分辨率等于显示面板物理分辨率的1/2)分配给第一组一半像素入光侧的指向性入光单元12和第二组一半像素入光侧的指向性入光单元12，从而确定出每个像素所需要显示给该观看者的左眼和右眼的内容。人眼位置追踪单元10实时采集该观看者的双眼的位置，其中，该观看者的左眼的位置信息经由控制单元被传递给第一组一半像素入光侧的指向性入光单元12，该观看者的右眼的位置信息经由控制单元被传递给第二组一半像素入光侧的指向性入光单元12。之后，对应的指向性入光单元12根据该观看者的左眼、右眼的位置信息，调节其射向对应像素的光的入射方向，使该光线穿过显示面板后射向该观看者的左眼、右眼。最终，无论该观看者处于任何位置，该观看者的左眼都能从显示面板11的第一组一半像素中接收到一幅图像内容，右眼都能从显示面板11的第二组一半像素中接收到另一幅图像的内容，该两幅图像在观看者眼中形成为被观看者看到的3D图像。其他各观看者观看3D图像的原理与上述相同，在此就不再赘述。而且，显示面板的图像处理IC所分配给每个观看者的两幅图像还可以不同，从而使各观看者能够不同的3D图像。与第一实施例相比，该第三实施例可以让多个观看者观看3D图像。

此外，在所述显示面板11的每个像素的入光侧设置的指向性入光单元12的数量为多个时，还可以将其分为多组，所述多组指向性入光单元12所射向所述像素的光在穿过显示面板11后分别射向多个观看者；而每组指向性入光单元12所包括的指向性入光单元12的数量为两个，所述两个指向性入光单元12射向其对应像素的光在穿过显示面板11后分别射向一个观看者的左眼和右眼(以下成为第四实施例)。上述设置显示在图8中即为每个像素范围内标示出多个L和多个R，每个L、R分别表示一个指向性入光单元12，且每个L和每个R所表示的指向性入光单元12组成一对，分别被指定同一个观看者左眼和右眼。可以理解，以任意一个观看者为例，显示面板11的每个像素的入光侧设置有被指定该观看者的左眼的指向性入光单元12和被指定该观看者右眼的指向性入光单元12；在实现3D显示时，显示面板的图像处理IC分别将两幅图像(每幅图像的分辨率等于显示面板的物理分辨率)分配给每个像素入光侧的两个指向性入光单元12，从而确定出每个像素所需要显示给该观看者的左眼和右眼的内容。人眼位置追踪单元10实时采集该观看者的双眼的位置，其中，该观看者的左眼的位置信息经由控制单元被传递给所述像素入光侧的上述两个指向性入光单元12的其中一个，该观看者的右眼的位置信息经由控制单元被传递给所述像素入光侧的两个指向性入光单元12中的另一个。之后，对应的指向性入光单元12根据该观看者的左眼、右眼的位置信息，调节其射向对应像素的光的入射方向，使该光线穿过显示面板后射向该观看者的左眼、右眼。最终，无论该观看者处于任何位置，该观看者的左眼都能从显示面板11的每个像素中接收到一幅图像内容，右眼都能从显示面板11的每个像素中接收到另一幅图像的内容，该两幅图像在观看者眼中形成为被观看者看到的3D图像。其他各观看者观看3D图像的原理与上述相同，在此就不再赘述。而且，显示面板的图像处理IC所分配给每个观看者的两幅图像还可以不同，从而使各观看者能够不同的3D图像。与第三实施例相比，该第四实施例中，所显示的3D图像的分辨率等于显示面板的物理分辨率，从而没有分辨率的损失。

具体地，所述3D显示装置还包括背光模组13；所述显示面板11和指向性入光单元12分别位于背光模组13的两侧，且背光模组13向指向性入光单元12所在一侧射出光线。如图9所示，在上述多个实施例的所述指向性入光单元12包括反射镜120和驱动器(图中未示出)；所述反射镜120用于将背光模组13射来的光反射；所述驱动器用于驱动反射镜120转动，使反射镜120反射后的光以特定方向射向所述指向性入光单元12对应的像素。所述反射镜具体可以为MEMS反射镜，MEMS反射镜的功耗低、响应频率高、转动速度快，能够满足显示刷新率的要求。

进一步地，如图10所示，所述反射镜120设置在第一推杆121上，所述第一推杆121和第二推杆122转动连接，第二推杆122设置在基座123上，且与基座123之间转动连接；所述驱动器用于驱动第二推杆122相对于基座123在第一面内以顺时针或逆时针方向转动，以及驱动第一推杆121相对于第二推杆122在第二面内以顺时针或逆时针方向转动，所述第一面和第二面垂直，且所述第一面和第二面均与显示面板垂直，这样设置能够使反射镜120在将光线反射向对应的像素时反射向各个方向，使该光线能够在穿过显示面板后射向指定的观看者的眼睛。

本发明提供的3D显示装置，其通过人眼位置追踪单元10实时采集人眼的位置，控制单元在人眼位置追踪单元10所采集的人眼位置的集合中，给每个指向性入光单元12指定一只眼睛，并将该只眼睛的位置信息传递给该指向性入光单元12；该指向性入光单元12根据该位置信息调节其射向对应像素的光的入射方向，使该光线在穿过显示面板后射向该只眼睛所在位置；所述像素显示给射向观看者左眼和右眼的内容在观看者眼中合成为3D图像，从而使观看者无论处在任何位置都能观看到3D图像。与现有技术相比，本发明提供的3D显示装置，观看者观看的视角是任意的，没有视角方向或视角数量的限制；而且，相比现有的多视角3D显示装置，实现3D显示的分辨率的损失更少。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种3D显示装置，其特征在于，包括人眼位置追踪单元、显示面板、指向性入光单元和控制单元；

所述人眼位置追踪单元用于采集观看者的双眼的位置；

所述显示面板的每个像素的入光侧设置有至少一个指向性入光单元，所述指向性入光单元用于朝向其所对应的像素发出特定方向的光，且所述指向性入光单元射出的光的方向可调；

所述控制单元用于在所述人眼位置追踪单元所采集的观看者的双眼位置的集合中，给每个指向性入光单元指定一只眼睛，并向其传递该只眼睛的位置信息；

每个所述指向性入光单元根据所述控制单元给其指定的一只眼睛以及该只眼睛的位置信息，调整其射向与其对应的像素的光的方向，以使该光线在穿过显示面板后射向被指定给该指向性入光单元的眼睛。

2.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述人眼位置追踪单元包括摄像头。

3.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述显示面板的每个像素的入光侧设置的指向性入光单元的数量为两个；且所述两个指向性入光单元所射向所述像素的光在穿过显示面板后分别射向一个观看者的左眼和右眼。

4.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述显示面板的每个像素的入光侧设置的指向性入光单元的数量为多个；且所述多个指向性入光单元射向所述像素的光在穿过显示面板后分别射向多个观看者的其中一只眼睛。

5.根据权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述显示面板的每个像素的入光侧设置的指向性入光单元的数量为多个，且分为多组，所述多组指向性入光单元所射向所述像素的光在穿过显示面板后分别射向多个观看者；

每组指向性入光单元所包括的指向性入光单元的数量为两个，所述两个指向性入光单元射向其对应像素的光在穿过显示面板后分别射向一个观看者的左眼和右眼。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述3D显示装置还包括背光模组；所述显示面板和指向性入光单元分别位于背光模组的两侧，且背光模组向指向性入光单元所在一侧射出光线；

所述指向性入光单元包括反射镜和驱动器；所述反射镜用于将背光模组射来的光反射；所述驱动器用于驱动反射镜转动，使反射镜反射后的光以特定方向射向所述指向性入光单元对应的像素。

7.根据权利要求6所述的3D显示装置，其特征在于，所述反射镜为MEMS反射镜。

8.根据权利要求6所述的3D显示装置，其特征在于，所述反射镜设置在第一推杆上，所述第一推杆和第二推杆转动连接，第二推杆设置在基座上，且与基座之间转动连接；

所述驱动器用于驱动第二推杆相对于基座在第一面内以顺时针或逆时针方向转动，以及驱动第一推杆相对于第二推杆在第二面内以顺时针或逆时针方向转动，所述第一面和第二面垂直，且所述第一面和第二面均与显示面板垂直。