CN105791807A - 一种3d显示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种3D显示方法及系统，涉及显示技术领域，当观看者与显示器之间的进行相对移动时，可使观看者在相对运动过程中观看稳定的3D图案。该系统包括沿观看者的运动方向上依次设置的N个显示装置，所述显示装置包括3D显示面板，以及位于所述3D显示面板的出光侧，且与所述3D显示面板相对设置的狭缝装置；所述3D显示面板与所述狭缝装置的狭缝之间的距离为d，所述观看者与所述狭缝装置的狭缝之间的距离为D，其中，T为所述3D显示面板沿所述观看者的运动方向上的宽度；L为相邻所述显示装置之间的距离；K为所述3D显示面板内每帧之间的插黑比例。该方法可应用于3D显示过程中。

Description

一种3D显示方法及系统

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种3D显示方法及系统。

背景技术

3D(ThreeDimensions，三维)显示技术的原理是，使观看者左右眼看到的图像不相同，左眼看到对应左眼的图像，右眼看到对应右眼的图像，这样两个眼睛就有了视差，由于视差的存在，人在观看的过程中就会看到一个立体的图像。

现有的3D显示面板通常是在2D显示面板的出光侧表面增加一层光栅，显示出若干等间距的黑色条纹，形成左眼视场和右眼视场，这样，根据视差障碍(parallaxbarrier)原理使显示的影像交互排列，造成左、右眼所捕捉的影像产生微小偏离，最后经由视网膜当作三维影像读取。

但目前的3D显示技术，只能在观看者与显示器之间的相对位置固定时进行3D显示，而当观看者与显示器之间的进行相对移动时，例如，乘坐地铁的乘客观看地铁两侧的广告显示牌时，左右眼的视点发生快速的变化，无法保证使观看者位于稳定的左眼视场和右眼视场中，进而无法在移动状态下实现3D观看效果。

发明内容

本发明的实施例提供一种3D显示方法及系统，当观看者与显示器之间的进行相对移动时，可使观看者在相对运动过程中观看稳定的3D图案。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种3D显示系统，所述系统包括沿观看者的运动方向上依次设置的N个显示装置，所述显示装置包括3D显示面板，以及位于所述3D显示面板的出光侧，且与所述3D显示面板相对设置的狭缝装置；

所述3D显示面板与所述狭缝装置的狭缝之间的距离为d，所述观看者与所述狭缝装置的狭缝之间的距离为D，其中，

$\frac{d}{D}=\frac{T}{(T+L)*(1-K)};$

T为所述3D显示面板沿所述观看者的运动方向上的宽度；L为相邻所述显示装置之间的距离；K为所述3D显示面板内每帧之间的插黑比例。

进一步地，所述3D显示面板沿所述观看者的运动方向上的宽度T，为沿所述观看者的运动方向，所述3D显示面板内像素单元的宽度与所述3D显示面板内像素单元的个数的乘积。

进一步地，所述3D显示面板沿所述观看者的运动方向上的宽度与相邻所述显示装置之间的距离之和，为所述观看者运动的速度与所述3D显示面板内画面刷新频率的乘积。

进一步地，所述 (所述观看者的双眼间距+所述观看者运动的速度与一个像素单元点亮时间的乘积)。

进一步地，所述3D显示面板为曲面屏。

进一步地，所述显示装置还包括设置在所述3D显示面板与所述狭缝之间的分光光栅。

进一步地，所述狭缝装置的出光侧设置有透镜模组。

另一方面，本发明的实施例提供一种3D显示方法，应用于上述任一项所述的3D显示系统，所述方法包括：

根据3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离d，与观看者与所述狭缝装置的狭缝之间的距离D的比值，确定所述3D显示面板内每帧之间的插黑比例；

沿观看者运动的反方向，按照所述插黑比例依次向所述3D显示面板内的每一列像素单元输入左眼图像信号和右眼图像信号。

进一步地，所述方法还包括：

检测所述观看者运动的运动速度；

根据所述运动速度，调整所述3D显示面板的分辨率，以实现3D显示。

进一步地，所述方法还包括：

检测所述观看者运动的运动速度；

根据所述运动速度，调整所述3D显示面板与所述狭缝装置的狭缝之间的距离d，与所述观看者与所述狭缝装置的狭缝之间的距离D的比值，以实现3D显示。

进一步地，所述方法还包括：

检测所述观看者运动的运动速度；

根据所述运动速度，调整所述3D显示系统中相邻的显示装置之间的距离，以实现3D显示。

进一步地，所述方法还包括：

计算所述3D显示面板内像素单元的宽度与所述狭缝装置的狭缝宽度的比值；

根据所述3D显示面板内像素单元的宽度与所述狭缝装置的狭缝宽度的比值，调整所述3D显示面板与所述狭缝装置的狭缝之间的距离，以实现3D显示。

本发明的实施例提供一种3D显示方法及系统，该3D显示系统具体包括沿观看者的运动方向上依次设置的N个显示装置，每个显示装置包括3D显示面板，以及位于3D显示面板的出光侧且与3D显示面板相对设置的狭缝装置；其中，3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离为d，观看者与狭缝装置的狭缝之间的距离为D，T为3D显示面板沿观看者的运动方向上的宽度；L为相邻显示装置之间的距离；K为3D显示面板内每帧之间的插黑比例。这样一来，每个3D显示面板内的多组像素对经过狭缝装置后产生密集的左视点区域和右视点区域，此时，当观看者沿上述运动方向以一定的速度运动时，可以根据3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离d，与观看者与狭缝装置的狭缝之间的距离D的比值(即上述)，确定3D显示面板内每帧之间的插黑比例；从而，3D显示面板按照该插黑比例依次向3D显示面板内的每一列像素单元分别输入左眼图像信号和右眼图像信号，最终实现3D显示，也就是说，当观看者与显示装置之间的进行相对移动时，上述3D显示方法及系统可使观看者在相对运动过程中观看稳定的3D图案。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种3D显示系统的架构示意图；

图2为本发明实施例提供的3D显示系统中显示装置的显示原理示意图一；

图3为本发明实施例提供的一种3D显示系统的显示原理示意图一；

图4为本发明实施例提供的一种3D显示系统的显示原理示意图二；

图5为本发明实施例提供的一种3D显示方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的3D显示方法中观看者速度与3D显示面板的分辨率之间的变化关系示意图；

图7为本发明实施例提供的显示装置中狭缝宽度与像素宽度之间的变化关系示意图一；

图8为本发明实施例提供的显示装置中狭缝宽度与像素宽度之间的变化关系示意图二；

图9为本发明实施例提供的显示装置中狭缝宽度与像素宽度之间的变化关系示意图三；

图10为本发明实施例提供的3D显示系统中显示装置的显示原理示意图二。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

另外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明的实施例提供一种3D显示系统，如图1所示，该3D显示系统具体包括沿观看者的运动方向上依次设置的N个显示装置100，N为大于1的整数，每个显示装置100包括3D显示面板11，以及位于3D显示面板11的出光侧且与3D显示面板11相对设置的狭缝装置12；

其中，

具体的，如图1所示，3D显示面板11与狭缝装置12的狭缝之间的距离为d，观看者与狭缝装置12的狭缝之间的距离为D，T为3D显示面板11沿观看者的运动方向上的宽度；L为相邻显示装置100之间的距离；K为3D显示面板11内每帧之间的插黑比例。

示例性的，如图2所示，以一个显示装置100为例，显示装置100内的3D显示面板11内设置有多组像素对21，每一组像素对21分别与左眼和右眼对应，这多组像素21对经过狭缝装置12的狭缝后产生密集的左眼视线22和右眼视线23，这样，可以分别向每一组像素对21输入左眼图像信号和右眼图像信号，当观看者沿上述运动方向以一定的速度运动时，可以根据3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离d，与观看者与狭缝装置的狭缝之间的距离D的比值(即上述)，确定3D显示面板内每帧之间的插黑比例；从而，利用视差原理，3D显示面板按照该插黑比例，依次向3D显示面板内的每一列像素单元分别输入左眼图像信号和右眼图像信号，最终实现移动过程中的3D显示。

可选的，上述3D显示面板具体可以为OLED、LED或LCD显示，也可以是具有准直光线特性的激光显示器等，本发明实施例对此不做限定。

其中，上述插黑比例K，是指在3D显示面板11内每两帧画面之间插入全黑帧的时间。

进一步地，如图3所示，为本发明实施例提供的3D显示系统的原理示意图，假设观看者沿上述运动方向上运动的速度为v，3D显示面板的画面刷新频率f(例如，60hz或者120hz)，3D显示面板内每两帧之间的插黑时间为K，即插黑比例为K，此时，观看者能够观看到3D显示面板内显示画面的时间为(1-K)*f，那么，观看者能够观看到3D显示面板的总距离，即A点和B点之间的距离AB＝(1-K)*f*v。

又因为，3D显示面板沿观看者的运动方向上的宽度与相邻显示装置之间的距离之和，即L+T，为观看者运动的速度与3D显示面板内画面刷新频率的乘积，即L+T＝v*f。

那么，AB＝(1-K)*f*v＝(1-K)*(L+T)

另外，如图3所示，根据三角形相似定理可知:

$\frac{d}{D}=\frac{T}{AB}=\frac{T}{(1-K)*f*v}=\frac{T}{(T+L)*(1-K)}---\left(1\right)$

这样，根据上述关系式(1)中各个参数的关系设计上述3D显示系统，例如，当观看者所在的车速为v＝108km/h，即30m/s，3D显示面板的画面刷新频率f＝1/60，插黑比例为K＝1，观看者距离狭缝的距离D为1m，此时，根据上述关系式(1)可以计算出3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离d＝2T。

进一步地，由于3D显示面板沿观看者的运动方向上的宽度T，为沿观看者的运动方向，3D显示面板内像素单元的宽度W与3D显示面板分辨率N的乘积，即T＝W*N，此时，d＝2T＝2*W*N，这样，便可以设计出3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离d。

对于满足上述关系式(1)的3D显示系统，此时，显示装置100内的3D显示面板11内依次设置有多组像素对21，每一组像素对21分别与左眼和右眼对应，这多组像素21对经过狭缝装置12的狭缝后产生密集的左眼视线22和右眼视线23，为了能看到3D效果，可通过控制3D显示面板11内像素对的依次亮暗来实现3D显示。

具体的，假设3D显示面板11内的像素单元之间的间距为dp，像素单元的宽度为Wp，水平分辨率为N，且任意一个像素单元被点亮的时间，即点亮时间为tp，此时，如图4所示，根据几何关系可知：

又因为，S＝tp*v,

因此，

即而在上述关系式(1)中且人眼间距一般为65厘米，因此，可以得到：

$dp+Wp=65*\frac{d}{D}+\frac{v*T}{f*N(T+L)}---\left(2\right)$

这样，便可以根据上述关系式(2)设计3D显示面板11内的像素间距dp和像素宽度Wp，以使得在上述3D显示系统中，观看者与显示器之间的进行相对移动时，可使观看者在相对运动过程中观看稳定的3D图案。

进一步地，狭缝装置12的出光侧还可以设置透镜模组13，该透镜模组13可以由至少一个凸透镜和/或凹透镜组成。

3D显示面板11发出的光线经过狭缝装置12后，再经过透镜模组13，透镜模组13可以改变光线的光路，从而调整3D显示面板11的成像大小。

例如，当观看者的运动速度较高且3D显示面板11内画面刷新频率不不变时，或者，当观看者距离狭缝装置12较近时，根据上述关系式(1)可以得出，需要多个3D显示面板11以较高的密度设置，由于3D显示面板11的宽度T通常比较大，甚至可能导致多个3D显示面板11重叠设置，从而影响3D显示效果。

此时，当狭缝装置12的出光侧设置有透镜模组13时，可以以调整3D显示面板11的成像大小，这样便可以灵活设置多个3D显示面板11之间的间距，并且，可以配合使用LCOS(LiquidCrystalonSilicon，液晶附硅)或其他微型3D显示面板以增加3D显示面板11之间的间距。

基于上述3D显示系统，本发明的实施例提供一种3D显示方法，如图5所示，包括：

101、根据3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离d，与观看者与狭缝装置的狭缝之间的距离D的比值，确定3D显示面板内每帧之间的插黑比例。

102、沿观看者运动的反方向，按照该插黑比例依次向3D显示面板内的每一列像素单元输入左眼图像信号和右眼图像信号。

具体的，当上述3D显示系统建立后，由于3D显示面板沿观看者的运动方向上的宽度T为定值；相邻显示装置之间的距离L为定值；此时，在步骤101中，可以获取3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离d，与观看者与狭缝装置的狭缝之间的距离D的比值，即

进而，根据上述关系式(1)，即确定出3D显示面板内每帧之间的插黑比例K。

在步骤102中，由于插黑比例K已经确定，并且，如图4所示，3D显示面板内的扫描顺序与观看者运动的方向相反，因此，可以沿观看者运动的反方向，按照该插黑比例依次向3D显示面板内的每一列像素单元输入左眼图像信号和右眼图像信号，最终实现3D显示。

进一步地，由于观看者的运动速度可能会发生变化，因此，可以实时检测观看者运动的运动速度；进而根据该运动速度，按照上述关系式(1)和(2)调整3D显示面板的分辨率，以实现3D显示。

具体的，如图6所示，每个画面对应一帧画面，当观看者速度固定时，可看到的3D显示面板内的像素个数是固定的，所以，当观看者的运动速度可能会发生变化时，可通过时检测观看者运动的运动速度显示相应的像素个数，即调整3D显示面板的分辨率，从而保证画面的完整性

另外，如上述关系式(1)和(2)所示，由于上述关系式(1)和(2)中涉及多个参数，因此，为实现3D显示，可以根据需要调整其中的一个或多个参数，使整个3D显示系统满足上述关系式(1)和(2)即可，本发明实施例对此不做限定。

例如，可以根据上述运动速度，调整所述3D显示面板与所述狭缝装置的狭缝之间的距离d，与所述观看者与所述狭缝装置的狭缝之间的距离D的比值，即以满足上述关系式(1)和(2)，实现3D显示。

又或者，可以根据上诉运动速度，调整所述3D显示系统中相邻的显示装置之间的距离，即T，以满足上述关系式(1)和(2)，实现3D显示。

另外，还可以计算3D显示面板内像素单元的宽度与狭缝装置的狭缝宽度的比值；进而，根据3D显示面板内像素单元的宽度与狭缝装置的狭缝宽度的比值，调整3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离，以实现3D显示。

示例性的，如图7所示，为狭缝装置的狭缝宽度<像素宽度时，本发明实施例提供的显示装置的原理示意图，此时，每一个像素单元发出的光线经过狭缝发生汇聚，之后从狭缝中呈发散状态射出；图8所示，为狭缝装置的狭缝宽度＝像素宽度时，本发明实施例提供的显示装置的原理示意图，此时，像素单元发出的光线经过狭缝后可近似为平行光线射出；图9所示，为狭缝装置的狭缝宽度>像素宽度时，本发明实施例提供的显示装置的原理示意图，此时，像素单元发出的光线经过狭缝后呈发散状态。

因此，基于上述狭缝宽度与像素宽度的不同情况，可以相应的设计3D显示系统中的各个参数，例如相邻所述显示装置之间的距离L，3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离为d等，使之满足上述关系式(1)和(2)。

进一步的，当观看者的运动路线非直线时，例如，观看者的运动时在拐弯处存在一定的弧度，那么，如图10所示，此时可设置的显示装置中的3D显示面板可以为曲面屏，使3D显示面板内任意像素与观看者的距离相等。

另外，上述显示装置中还可以包括设置在3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的分光光栅，从而提高3D显示效果。

至此，本发明的实施例提供一种3D显示方法及系统，该3D显示系统具体包括沿观看者的运动方向上依次设置的N个显示装置，每个显示装置包括3D显示面板，以及靠近3D显示面板的出光侧且与3D显示面板相对设置的狭缝装置；其中，3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离为d，观看者与狭缝装置的狭缝之间的距离为D，T为3D显示面板沿观看者的运动方向上的宽度；L为相邻显示装置之间的距离；K为3D显示面板内每帧之间的插黑比例。这样一来，每个3D显示面板内的多组像素对经过狭缝装置后产生密集的左视点区域和右视点区域，此时，当观看者沿上述运动方向以一定的速度运动时，可以根据3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离d，与观看者与狭缝装置的狭缝之间的距离D的比值(即上述)，确定3D显示面板内每帧之间的插黑比例；从而，3D显示面板按照该插黑比例依次向3D显示面板内的每一列像素单元分别输入左眼图像信号和右眼图像信号，最终实现3D显示，也就是说，当观看者与显示装置之间的进行相对移动时，上述3D显示方法及系统可使观看者在相对运动过程中观看稳定的3D图案。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种3D显示系统，其特征在于，所述系统包括沿观看者的运动方向上依次设置的N个显示装置，N为大于1的正整数，所述显示装置包括3D显示面板，以及位于所述3D显示面板的出光侧，且与所述3D显示面板相对设置的狭缝装置；

所述3D显示面板与所述狭缝装置的狭缝之间的距离为d，所述观看者与所述狭缝装置的狭缝之间的距离为D，其中，

$\frac{d}{D}=\frac{T}{(T+L)*(1-K)};$

T为所述3D显示面板沿所述观看者的运动方向上的宽度；L为相邻所述显示装置之间的距离；K为所述3D显示面板内每帧之间的插黑比例。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述3D显示面板沿所述观看者的运动方向上的宽度T，为沿所述观看者的运动方向，所述3D显示面板内像素单元的宽度与所述3D显示面板内像素单元的个数的乘积。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述3D显示面板沿所述观看者的运动方向上的宽度与相邻所述显示装置之间的距离之和，为所述观看者运动的速度与所述3D显示面板内画面刷新频率的乘积。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，

所述3D显示面板内像素单元的宽度与像素单元之间的间距之和(所述观看者的双眼间距+所述观看者运动的速度与一个像素单元点亮时间的乘积)。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述3D显示面板为曲面屏。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述显示装置还包括设置在所述3D显示面板与所述狭缝之间的分光光栅。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述狭缝装置的出光侧设置有透镜模组。

8.一种3D显示方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7中任一项所述的3D显示系统，所述方法包括：

根据3D显示面板与狭缝装置的狭缝之间的距离d，与观看者与所述狭缝装置的狭缝之间的距离D的比值，确定所述3D显示面板内每帧之间的插黑比例；

沿观看者运动的反方向，按照所述插黑比例依次向所述3D显示面板内的每一列像素单元输入左眼图像信号和右眼图像信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测所述观看者运动的运动速度；

根据所述运动速度，调整所述3D显示面板的分辨率，以实现3D显示。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测所述观看者运动的运动速度；

根据所述运动速度，调整所述3D显示面板与所述狭缝装置的狭缝之间的距离d，与所述观看者与所述狭缝装置的狭缝之间的距离D的比值，以实现3D显示。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测所述观看者运动的运动速度；

根据所述运动速度，调整所述3D显示系统中相邻的显示装置之间的距离，以实现3D显示。

12.根据权利要求8-11中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

计算所述3D显示面板内像素单元的宽度与所述狭缝装置的狭缝宽度的比值；

根据所述3D显示面板内像素单元的宽度与所述狭缝装置的狭缝宽度的比值，调整所述3D显示面板与所述狭缝装置的狭缝之间的距离，以实现3D显示。