CN117092830A - 裸眼3d显示装置及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种裸眼3D显示装置及其驱动方法，该装置包括：基板层，包括基材和设置在所述基材上的导电层；绝缘层，设置在所述导电层上，其中，所述绝缘层的绝缘材料的折射率大于预设折射率阈值，所述绝缘材料的散射率低于预设散射率阈值；自适应光学调节层，设置在所述绝缘层上，其中，所述自适应光学调节层包括：纳米柱阵列层，包括多个纳米柱，每个纳米柱的光学特性能够基于所捕获的用户的眼球运动数据进行自适应调整；光路调整层，设置在所述纳米柱阵列层上，被配置为能够基于所述眼球运动数据调整用于生成3D图像的光线的传播路径。本申请解决了现有技术中3D裸眼显示时存在观察角度受限的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及3D显示技术领域，具体而言，涉及一种裸眼3D显示装置及其驱动方法。
背景技术
传统的3D显示装置通常需要使用者佩戴特殊眼镜，后来的裸眼3D技术虽然摆脱了传统3D显示装置需要佩戴特殊眼镜的限制，但观察角度受限是一个普遍存在的问题。使用者必须在特定角度内才能获得最佳的3D效果，一旦偏离这个角度，图像可能出现失真或者消失，限制了用户的自由观看。此外，裸眼3D技术的适用场景也受到限制。在一些实际应用中，例如大型公共场合或者移动设备例如IPAD或手机上，裸眼3D技术的效果也受到距离和角度的限制，无法完全满足多样化的需求。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种裸眼3D显示装置及其驱动方法，以至少解决现有技术中3D裸眼显示时存在观察角度受限的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种裸眼3D显示装置，包括：基板层，包括基材和设置在所述基材上的导电层；绝缘层，设置在所述导电层上，其中，所述绝缘层的绝缘材料的折射率大于预设折射率阈值，所述绝缘材料的散射率低于预设散射率阈值；自适应光学调节层，设置在所述绝缘层上，其中，自适应光学调节层包括：纳米柱阵列层，包括多个纳米柱，每个纳米柱的光学特性能够基于所捕获的用户的眼球运动数据进行自适应调整；光路调整层，设置在所述纳米柱阵列层上，被配置为能够基于所述眼球运动数据调整用于生成3D图像的光线的传播路径。
在一些实施例中，所述装置还包括：视角追踪传感器，被配置为实时捕获所述眼球运动数据；光控制器，被配置为利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，并基于所述眼球运动数据的分析结果，利用所述分布式光学矩阵来调整所述多个纳米柱的所述光学特性和所述光路调整层的所述光线的传播路径。
在一些实施例中，所述光路调整层包括：光学透镜，被配置为在所述光控制器的控制下调整自身焦距，以使得所述光线的传播路径匹配所述用户的眼球的位置和焦点；偏振器， 被配置为在所述光控制器的控制下调整自身旋转角度，以使得所述光线的传播路径匹配所述用户的视角。
在一些实施例中，所述多个纳米柱中的每个纳米柱与所述显示面板横向方向的夹角小于预设的锐角角度阈值，并且，所述每个纳米柱的表面设置有电极，所述电极被配置为通过所述光控制器调控外部电场来实时控制所述每个纳米柱的结构。
在一些实施例中，所述多个纳米柱中的每个纳米柱的材料为热敏材料，通过控制所述每个纳米柱的温度，来控制所述每个纳米柱的以下至少之一的光学特性：折射率、散射率和透射率。
在一些实施例中，所述多个纳米柱中的每个纳米柱为光子晶体结构，所述光子晶体结构被配置为形成光子能带隙，所述光子能带隙被配置为在所述光子晶体结构的内部传播预设波长的光波，并反射或吸收除所述预设波长之外的其他波长的光波。
在一些实施例中，所述装置还包括显示面板，所述显示面板具有多个第一区域和多个第二区域，其中，所述多个第一区域中的每个第一区域和所述多个第二区域中的每个第二区域交替排布并构成与所述纳米柱阵列层相应的矩阵阵列，并且，所述多个第一区域在所述自适应光学调节层的控制下显示与所述用户的左眼对应的第一图像，所述多个第二区域在所述自适应光学调节层的控制下显示与所述用户的右眼对应的第二图像。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种基于眼球追踪的全息三维显示方法，包括：对用户进行人脸检测，获取用户的眼球运动数据；利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，得到用户的视线焦点和注视点在裸眼3D显示装置的显示面板上的位置；基于所述视线焦点和所述注视点在所述显示面板上的位置，来实时调整所述裸眼3D显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3D显示装置的光路调整层的光线的传播路径。
在一些实施例中，基于所述视线焦点和所述注视点在所述显示面板上的位置，来实时调整所述裸眼3D显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3D显示装置的光路调整层的光线的传播路径，包括：将所述视线焦点和所述注视点在所述显示面板上的位置映射到所述纳米柱阵列层和所述光路调整层上，得到映射后的视线焦点位置和映射后的注视点位置；根据所述映射后的视线焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱阵列层的所述光学特性；根据所述映射后的注视点位置，实时调整所述光路调整层的光学透镜的焦距，以使得所发出的光线能够聚焦在用户注视的区域，并基于所述映射后的视线焦点位置，实时调整所述光路调整层的偏振器的角度，以匹配所述用户的视角。
在一些实施例中，根据所述映射后的视线焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱阵列层的所述光学特性，包括：基于所述映射后的焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱的电场的强度或方向，以调整所述纳米柱的折射率或散射率；或者根据所述映射后的视线焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱的温度，以调整所述纳米柱的折射率或散射率。
在一些实施例中，根据所述映射后的注视点位置，实时调整所述光路调整层的光学透镜的焦距，包括：根据所述映射后的注视点位置，通过在所述光学透镜的电极上施加电场来改变所述光学透镜的形状，以实时调整所述光学透镜的焦距；根据所述映射后的注视点位置，通过在所述光学透镜上施加电压，使得构成所述光学透镜的压电材料发生形变，以实时调整所述光学透镜的焦距。
在一些实施例中，实时调整所述裸眼3D显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3D显示装置的光路调整层的光线的传播路径，包括：计算用于调整所述裸眼3D显示装置的纳米柱阵列层的光学特性的和所述裸眼3D显示装置的光路调整层的光线的传播路径的控制参数；基于所述控制参数实时调整所述裸眼3D显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3D显示装置的光路调整层的光线的传播路径，使得所述显示面板的多个第一区域显示与所述用户的左眼对应的第一图像，多个第二区域显示与所述用户的右眼对应的第二图像。
在一些实施例中，利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，得到用户的视线焦点和注视点在裸眼3D显示装置的显示面板上的位置，包括：基于所述眼球运动数据，利用眼球追踪算法分析所述眼球在不同图像帧之间的位置变化，来推断所述眼球的运动方向和速度，其中，所述眼球运动数据包括瞳孔的中心位置、瞳孔的直径、眼球的倾斜角度、和双眼与所述显示面板之间的距离；基于所述眼球的运动方向和速度以及所述瞳孔的中心位置，计算所述视线焦点和注视点。
在一些实施例中，基于所述眼球的运动方向和速度以及所述瞳孔的中心位置，计算所述视线焦点和注视点，包括：基于所述眼球的运动方向和速度，计算所述眼球在水平和垂直方向上的运动幅度；基于所述运动幅度以及所述瞳孔的中心位置，计算所述眼球的光瞳比例；利用预设的映射函数，将所述光瞳比例映射到所述显示面板的坐标位置，并利用所述坐标位置来估算所述视线焦点和注视点。
根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种裸眼3D显示装置的驱动方法，包括：实时捕获用户的眼球运动数据；基于所述眼球运动数据驱动裸眼3D显示装置显示3D图像。
在本申请实施例中，裸眼3D显示装置包括自适应光学调节层，其设置在绝缘层上，其中，自适应光学调节层包括：纳米柱阵列层，包括多个纳米柱，每个纳米柱的光学特性能够基于所捕获的用户的眼球运动数据进行自适应调整；光路调整层，设置在所述纳米柱阵列层上，被配置为能够基于所述眼球运动数据调整用于生成3D图像的光线的传播路径。通过上述结构，解决了现有技术中3D裸眼显示时存在观察角度受限的技术问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是本申请实施例公开的一种裸眼3D显示装置的结构示意图；
图2是本申请实施例公开的一种纳米柱阵列的结构示意图；
图3是本申请实施例公开的另一种纳米柱阵列的结构示意图；
图4是本申请实施例公开的又一种纳米柱阵列的结构示意图；
图5A是本申请实施例公开的显示面板的光线进入左眼的示意图；
图5B是本申请实施例公开的显示面板的光线进入右眼的示意图；
图6是本申请实施例公开的一种裸眼3D显示装置的驱动方法的流程图；
图7是本申请实施例公开的另一种裸眼3D显示装置的驱动方法的流程图；
图8是本申请实施例公开的一种裸眼3D显示装置的外部结构示意图；
图9示出了适于用来实现本公开实施例的移动设备的内部结构示意图；
附图标记：20、基板层；30、绝缘层；40、自适应光学调节层；50、显示面板；1、壳体；2、裸眼3D显示装置；3、视角追踪传感器；21、基材；22、导电层；41、纳米柱阵列层；42、光路调整层；51、第一区域； 52、第二区域。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到 ：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例1
本申请实施例提供了一种裸眼3D显示装置，如图1所示，包括基板层20、绝缘层30、自适应光学调节层40、显示面板50、视角追踪传感器（未示出）和光控制器（未示出）。本实施例中，自适应光学调节层40仅示出一层，在其他实施例中可以为多层。
基板层20由基材21和导电层22构成，上覆绝缘层30。基材21是扁平的、坚硬的材料，通常由玻璃、塑料或其他透明材料制成。基材提供了装置的物理支撑和稳定性。导电层（Conductive Layer）位于基材的顶部，通常由导电材料构成，比如透明导电氧化物（TransparentConductive Oxides，TCO）或金属薄膜。导电层的作用是在装置上创建一个导电表面，用于传递电信号或电流。导电层也可以用于传输电场信号，以调控特定材料的光学性质，实现3D效果。
绝缘层30位于导电层22的上方。绝缘层的折射率（refractive index）被调整到高于预设折射率阈值，这样，光线在从一个介质到另一个介质时会发生折射。这种高折射率确保了光线在绝缘层和周围空间中传播时的准确性和稳定性。此外，绝缘层的散射率必须低于预设散射率阈值。散射是光线在传播过程中遇到表面不规则引起的偏离。低散射率确保了光线传播的质量，避免了光线的随机散射，保障了图像的清晰度和亮度。
自适应光学调节层40包括纳米柱阵列层41和光路调整层42。
纳米柱阵列层41如图2至4所示由多个纳米柱组成，纳米柱可以是圆柱形、方柱形或者锥台形，其中，h为高度、T为周期、a为底部宽度、b为顶部宽度。纳米柱的直径在10到100纳米之间，高度在几十到几百纳米之间。纳米柱可以由热敏材料制成，具有电极，可以通过控制温度和外部电场调整折射率、散射率和透射率。
每个纳米柱与所述显示面板横向方向的夹角小于预设的角度阈值，其中，角度阈值可以为例如5至15度之间的值，并且，所述每个纳米柱的表面设置有电极，所述电极被配置为通过所述光控制器调控外部电场来实时控制所述每个纳米柱的结构。
所述多个纳米柱中的每个纳米柱为光子晶体结构，所述光子晶体结构被配置为形成光子能带隙，所述光子能带隙被配置为在所述光子晶体结构的内部传播预设波长的光波，并反射或吸收除所述预设波长之外的其他波长的光波。
在一些实施例中，纳米柱采用电子束光刻、离子束刻蚀或化学气相沉积等方法，将热敏材料沉积到基板上，并通过控制过程参数来控制每个纳米柱的尺寸和间距。热敏材料是具有可调特性的晶体材料，例如，氧化铟锡（ITO）或硅等。
所选用的热敏材料在外部电场或者温度变化下，其折射率、散射率和透射率会发生变化。这种变化是由材料内部结构的微小调整引起的，例如晶格的略微压缩或拉伸，从而改变了材料对光的响应。这种特性使得纳米柱的光学性质能够被实时调整，从而实现对光传播的精准控制。
每个纳米柱的表面可以覆盖电极，这些电极通过外部光控制器连接。光控制器能够提供外部电场，根据显示内容的需要，在纳米柱阵列层上创建特定的电场分布。这样，通过改变外部电场的强度和方向，可以调节每个纳米柱的结构，进而调整其折射率、散射率和透射率。
纳米柱的表面还可以进行修饰，例如纳米级别的精细抛光，以确保表面的平整度。表面的特殊涂层也可以用于增强纳米柱的光学性能，例如增强透射率或者控制散射。
本实施例通过光控制器的实时调整，纳米柱阵列层能够动态地调整每个纳米柱的光学特性。当用户的视角或位置变化时，本实施例的裸眼3D显示装置能够快速响应并调整图像的呈现，以确保用户获得高质量的3D图像。这种自适应性的调整能力保证了用户从任何角度观察时都能获得清晰、逼真的3D效果。总之，纳米柱阵列层的上述结构和特性，使得裸眼3D显示装置能够实时响应用户的需求，提供高质量的裸眼3D图像，同时避免了传统3D技术中常见的观察角度限制和视觉疲劳问题。
光路调整层42包括光学透镜和偏振器，用于确保光线的传播路径与用户的视角和位置精确匹配，从而提供高质量的3D图像。该层由光学透镜和偏振器组成，通过对这两个元件的调整，实现光线的定向控制和聚焦，以适应用户眼球运动和视角变化。
光学透镜可以根据眼球运动数据调整自身的焦距。光学透镜的调焦能力非常关键，因为它决定了光线聚焦的位置，从而影响了用户看到的图像的清晰度和深度感。通过调整光学透镜的焦距，它能够确保图像在用户眼中呈现出恰当的大小和清晰度。这种自动调焦功能使得用户无需额外调整装置或眼睛的位置，即可获得最佳的观看体验。
偏振器的角度可以根据眼球运动数据进行调整。偏振器的作用是过滤掉特定方向的光振动，只允许特定方向的光线通过。通过调整偏振器的角度，可以确保只有特定方向上的光线进入用户的眼睛，从而实现对图像的定向控制。这种定向性的光线传播保证了左眼和右眼分别接收到属于它们的图像信号，实现了立体立体感的呈现。
在操作时，视角追踪传感器实时捕获用户的眼球运动数据，并将数据传输给光控制器。光控制器分析这些数据，并根据用户的眼球位置和运动情况来调整光学透镜的焦距和偏振器的角度。这种实时的、个性化的光路调整确保了用户在观看3D图像时获得最佳的视觉体验，无论是在清晰度、逼真度还是舒适度方面都能得到满足。
显示面板50被分为多个第一区域51和多个第二区域52，与纳米柱阵列层相对应，构成矩阵阵列。在自适应光学调节层40的控制下，第一区域显示与用户的左眼对应的第一图像，如图5A所示。第二区域显示与用户的右眼对应的第二图像，如图5B所示。通过这种方式，用户可以在不需额外辅助设备的情况下，直接看到真实、逼真的3D图像。
视角追踪传感器用于实时捕获用户眼球运动数据。这种传感器采用高度精密的技术，能够准确地监测和记录用户眼球的运动、注视点、眨眼频率等信息。通过使用视角追踪技术，装置能够了解用户的视线焦点和注视点在屏幕上的位置，从而为光学系统提供必要的数据，以便根据用户的视觉需求进行调整。
视角追踪传感器可以利用高分辨率的摄像头，捕获用户眼球的微小运动。这些传感器能够以极高的速度和准确度监测眼球的位置、速度和加速度等信息。在一些实施例中，视角追踪传感器不仅能够捕获数据，还具备实时数据处理和分析能力。捕获的原始数据会被传输至光控制器，光控制器对数据进行处理，以识别眼球的运动模式、速度和方向等。基于这些分析结果，装置可以调整光学系统的参数，确保光线的传播路径与眼球的运动轨迹精确匹配。
在一些实施例中，还可以利用光控制器进行实时数据处理和分析。光控制器利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，并基于所述眼球运动数据的分析结果，利用所述分布式光学矩阵来调整所述多个纳米柱的所述光学特性和所述光路调整层的所述光线的传播路径。光控制器利用眼球追踪算法，实时分析从视角追踪传感器获取的眼球运动数据。这些数据通常包括眼球的位置、速度、加速度等信息。眼球追踪算法通过处理这些数据，识别出眼球的运动模式和方向，进而确定用户的视线焦点和注视点在屏幕上的位置。
基于眼球运动数据的分析结果，光控制器采用分布式光学矩阵来调整裸眼3D显示装置中的关键组件，包括纳米柱阵列层41和光路调整层42的光学特性以及光线的传播路径。
具体地，光控制器利用眼球追踪算法识别用户的视线焦点，然后根据这个焦点来调整纳米柱阵列层41中每个纳米柱的折射率、散射率和透射率。这种动态调整确保了用户的视线焦点始终位于图像的最清晰部分，提供了高质量的3D图像。光控制器根据眼球运动数据的分析结果，调整光学透镜和偏振器的参数。通过调整透镜焦距，装置能够确保图像在用户眼中呈现出恰当的大小和清晰度。同时，通过调整偏振器的角度，光控制器可以过滤掉不必要的光线，使得只有特定方向上的光线进入用户的眼睛。这种定向性的光线传播保证了左眼和右眼分别接收到属于它们的图像信号，实现了立体感的呈现。
通过上述方案，可以快速响应用户的眼球运动，实现个性化、实时的光学特性调整。通过与视角追踪传感器的协作，光控制器能够在毫秒级的时间内调整装置的光学参数，确保用户在观看3D图像时获得最佳的视觉体验。这种实时的、自适应性的调整机制使得用户无需担心装置位置或调整，能够在不同角度和位置上获得高质量的3D图像，提供了极为出色的观看体验。
实施例2
本申请实施例提供了一种裸眼3D显示装置的驱动方法，如图6所示，该方法包括以下步骤：
步骤S602，对用户进行人脸检测，获取用户的眼球运动数据。
首先，利用作为视角追踪传感器的摄像头捕捉用户的面部图像。利用计算机视觉技术，系统会定位图像中的人脸，找出面部特征点的位置。之后，系统提取眼睛等特征点的位置，用于后续的眼球运动追踪。
步骤S604，利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，得到用户的视线焦点和注视点在裸眼3D显示装置的显示面板上的位置。
首先，基于所述眼球运动数据，利用眼球追踪算法分析所述眼球在不同图像帧之间的位置变化，来推断所述眼球的运动方向和速度，其中，所述眼球运动数据包括瞳孔的中心位置、瞳孔的直径、眼球的倾斜角度、和双眼与所述显示面板之间的距离。
然后，基于所述眼球的运动方向和速度以及所述瞳孔的中心位置，计算所述视线焦点和注视点。例如，基于所述眼球的运动方向和速度，计算所述眼球在水平和垂直方向上的运动幅度；基于所述运动幅度以及所述瞳孔的中心位置，计算所述眼球的光瞳比例；利用预设的映射函数，将所述光瞳比例映射到所述显示面板的坐标位置，并利用所述坐标位置来估算所述视线焦点和注视点。
本实施例通过分析眼球在不同图像帧之间的位置变化，结合多种眼动数据，如瞳孔的中心位置、瞳孔的直径、眼球的倾斜角度以及双眼与显示面板之间的距离，实现了对眼球运动的高精度追踪，为精准的眼动数据分析提供了可靠数据基础。此外，基于眼球的运动方向和速度，结合瞳孔的中心位置等信息，可以实时计算用户的视线焦点和注视点，能够快速而准确地跟踪用户的视线，为交互提供更加自然、智能的体验。而预设的映射函数使得眼动数据能够被映射到显示面板的坐标位置，为个性化用户体验提供了可能。总之，本实施例能够根据不同用户的眼动特征进行个性化的调整，使得3D全息显示更逼真，提高了用户的满意度。
下面将详细描述焦点和注视点的位置的计算过程。
1）计算眼球运动速度：
其中， (x1,y1) 和 (x2,y2) 是两个连续图像帧中瞳孔的中心位置坐标。
2）计算眼球的运动方向：
3）基于眼球的运动方向和眼球倾斜角度来计算眼球倾斜校正后的速度：
其中，V是眼球倾斜校正后的速度，θ是眼球倾斜角度。
4）计算注视点的位置：
其中，x11，y11表示注视点的位置。
5）计算校正后的焦点位置：
其中，x,y是焦点位置，X，Y是校正后的焦点位置，d是瞳孔直径，D是显示面板横向宽度，H是显示面板纵向高度，a是距离校正系数，d1是眼睛至显示面板的距离。
上述方法综合考虑了眼球运动的速度、方向、倾斜角度、瞳孔直径以及眼睛与显示面板的距离等多个参数，确保即使微小的眼动也能被准确捕捉。其次，该方法还考虑了瞳孔直径相对于屏幕尺寸的比例，避免了眼球直径变化对注视点计算的影响，提供更准确的视线焦点位置。同时，通过深度校正，该方法考虑了观察者的深度感知，使得计算得到的注视点在三维空间中更为准确，增强了裸眼3D显示的真实感和立体感。
步骤S606，基于所述视线焦点和所述注视点在所述显示面板上的位置，来实时调整所述裸眼3D显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3D显示装置的光路调整层的光线的传播路径。
将所述视线焦点和所述注视点在所述显示面板上的位置映射到所述纳米柱阵列层和所述光路调整层上，得到映射后的视线焦点位置和映射后的注视点位置。本实施例通过将用户的视线焦点和注视点在显示面板上的具体位置映射到纳米柱阵列层和光路调整层上，能够实现对光学特性的实时调整。这样，能够确保用户的观看体验在不同视角和位置下都能够保持一致性。
根据所述映射后的视线焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱阵列层的所述光学特性。例如，基于所述映射后的焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱的电场的强度或方向，以调整所述纳米柱的折射率或散射率；或者根据所述映射后的视线焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱的温度，以调整所述纳米柱的折射率或散射率。
本实施例通过实时调整纳米柱阵列层的光学特性，能够根据映射后的视线焦点和注视点位置，灵活地调整纳米柱的折射率或散射率。这种动态调整可以确保用户在观看3D内容时，即使在不同的观看位置和角度下，仍能够获得清晰、逼真的图像，提供更一致的观看体验。其次，通过调整纳米柱的电场强度或方向，可以更精细地控制纳米柱的光学特性。这种微观级别的调整使得纳米柱能够以更高的精度适应不同的观察需求，从而提供更高质量的裸眼3D图像。另外，通过调整纳米柱的温度，可以实现对其折射率或散射率的调节。这种温度调控不仅实现了实时性的光学特性调整，同时也为系统提供了更加灵活的控制手段。综上，本实施例通过动态调整纳米柱的光学特性，使裸眼3D显示装置能够更好地适应用户的观看需求，提供更高品质的3D视觉体验。
在一些实施例中，可以基于基础电场强度E0、电场的空间衰减系数σ、电场的频率f、波数k、映射后的焦点位置xF,yF，映射后的注视点位置xG,yG来调整电场的强度，具体地，可以根据以下公式来调整电场强度：
其中，E(x,y,t)表示位置 (x,y)上的电场强度随时间t的变化。
在一些实施例中，可以基于基础温度T0、振幅A、温度变化的频率ft、温度的空间衰减系数σT来调整温度：
其中，T(x,y,t)表示位置 (x,y)上的温度随时间t的变化。
本实施例引入了基础电场强度、电场的空间衰减系数、以及电场的频率，通过调整这些参数，可以实现对纳米柱的电场强度和方向进行微调，从而调整纳米柱的折射率或散射率，实现光学特性的定制化。此外，温度调整参数引入了基础温度、振幅、温度变化的频率、以及温度的空间衰减系数，使得系统可以通过温度调整其折射率或散射率。这种调控不仅可以适应不同观看环境下的光学需求，还可以提供更高质量的裸眼3D图像。通过上述方法，系统实现了对纳米柱的动态调整，确保用户在不同位置、角度下都能获得清晰、逼真的图像，从而提供了更一致、舒适的观看体验。这种个性化适应性、实时性响应和精细控制，共同作用下，使得裸眼3D显示装置能够在用户眼球运动时保持焦点，提供稳定、高质量的视觉效果，减少视觉疲劳，为用户创造出优秀的观影体验。
然后，根据所述映射后的注视点位置，实时调整所述光路调整层的光学透镜的焦距，以使得所发出的光线能够聚焦在用户注视的区域。例如，根据所述映射后的注视点位置，通过在所述光学透镜的电极上施加电场来改变所述光学透镜的形状，以实时调整所述光学透镜的焦距；根据所述映射后的注视点位置，通过在所述光学透镜上施加电压，使得构成所述光学透镜的压电材料发生形变，以实时调整所述光学透镜的焦距。并且，基于所述映射后的视线焦点位置，实时调整所述光路调整层的偏振器的角度，以匹配所述用户的视角。最终，使得所述显示面板的多个第一区域显示与所述用户的左眼对应的第一图像，多个第二区域显示与所述用户的右眼对应的第二图像。
本实施例通过根据映射后的注视点位置实时调整光路调整层的光学透镜焦距，系统能够确保所发出的光线能够精准地聚焦在用户正在注视的区域，提供更为清晰的视觉体验。具体而言，通过施加电场或电压，改变光学透镜的形状或压电材料的形变，可以实现对光学透镜焦距的实时调整。这种精细的焦距调节使得裸眼3D显示装置能够在用户眼球移动时，动态地保持焦点，避免了传统3D显示技术中用户眼睛需要保持固定位置的限制，提供更为自由舒适的观看体验。
此外，通过实时调整光路调整层的偏振器角度可以消除视觉中的畸变，确保用户在不同角度观看时，依然能够享受到稳定和一致的图像质量。这种个性化的视角匹配可以增加观看者的舒适度，减少视觉疲劳，提高观看体验的质量。
综上，本实施例通过实时调整光学透镜焦距和偏振器角度，为用户提供了更为清晰、舒适和稳定的裸眼3D观看体验。
实施例3
本申请实施例提供了另一种裸眼3D显示装置的驱动方法，如图7所示，该方法包括以下步骤：
步骤S702，实时捕获用户的眼球运动数据。
步骤S704，基于所述眼球运动数据驱动裸眼3D显示装置显示3D图像。
利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据；基于所述眼球运动数据的分析结果，利用所述分布式光学矩阵来调整所述多个纳米柱的所述光学特性和所述光路调整层的所述光线的传播路径。例如，利用所述分布式光学矩阵控制所述裸眼3D显示装置的每个纳米柱的温度，来控制所述每个纳米柱的以下至少之一的光学特性：折射率、散射率和透射率；利用所述分布式光学矩阵控制设置在所述每个纳米柱的表面的电极，来实时控制所述每个纳米柱的结构；利用所述分布式光学矩阵控制所述裸眼3D显示装置的光学透镜的焦距和偏振器的旋转角度，来控制所述光线的传播路径。
需要说明的是：上述实施例提供的裸眼3D显示装置的驱动方法与裸眼3D显示装置实施例属于同一构思，其具体实现过程详见装置实施例，此处不再赘述。
实施例4
本申请实施例提供了一种移动设备，其外部结构如图8所示，该移动设备包括壳体1、裸眼3D显示装置2，其中，裸眼3D显示装置2包括视角追踪传感器3等，其中，裸眼3D显示装置2的结构和上述实施例中的装置相同，此处不再赘述。
图9示出了适于用来实现本公开实施例的移动设备的内部结构示意图。需要说明的是，图9示出的移动设备仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图9所示，该移动设备包括中央处理单元(CPU)1001，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1002中的程序或者从存储部分1008加载到随机访问存储器(RAM)1003中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 1003中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU1001、ROM 1002以及RAM 1003通过总线1004彼此相连。输入/输出(I/O)接口1005也连接至总线1004。中央处理单元(CPU)1001包括光控制器。
以下部件连接至I/O接口1005：包括键盘、鼠标等的输入部分1006；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分1007；包括硬盘等的存储部分1008；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分1009。通信部分1009经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器1010也根据需要连接至I/O接口1005。可拆卸介质1011，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器1010上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分1008。
特别地，根据本公开的实施例，下文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分1009从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质1011被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)1001执行时，执行本申请的方法和装置中限定的各种功能。在一些实施例中，移动设备还可以包括AI( ArtificialIntelligence，人工智能)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
需要说明的是，本公开所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本公开实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的移动设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该移动设备中。
上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该移动设备执行时，使得该移动设备实现如下述实施例中所述的方法。例如，所述的移动设备可以实现上述方法实施例的各个步骤等。
上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种裸眼3D显示装置，其特征在于，包括：
基板层，包括基材和设置在所述基材上的导电层；
绝缘层，设置在所述导电层上，其中，所述绝缘层的绝缘材料的折射率大于预设折射率阈值，所述绝缘材料的散射率低于预设散射率阈值；
自适应光学调节层，设置在所述绝缘层上，其中，所述自适应光学调节层包括：
纳米柱阵列层，包括多个纳米柱，每个纳米柱的光学特性能够基于所捕获的用户的眼球运动数据进行自适应调整；
光路调整层，设置在所述纳米柱阵列层上，被配置为能够基于所述眼球运动数据自适应调整用于生成3D图像的光线的传播路径。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
视角追踪传感器，被配置为实时捕获所述眼球运动数据；
光控制器，被配置为利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，并基于所述眼球运动数据的分析结果，利用分布式光学矩阵来调整所述每个纳米柱的所述光学特性和所述光路调整层的所述光线的传播路径。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光路调整层包括：
光学透镜，被配置为在所述光控制器的控制下调整自身焦距，以使得所述光线的传播路径匹配所述用户的眼球的位置和焦点；
偏振器， 被配置为在所述光控制器的控制下调整自身旋转角度，以使得所述光线的传播路径匹配所述用户的视角。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述每个纳米柱的材料为热敏材料，所述光控制器被配置为通过控制所述每个纳米柱的温度，来控制所述每个纳米柱的以下至少之一的光学特性：折射率、散射率和透射率。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述每个纳米柱为光子晶体结构，所述光子晶体结构被配置为形成光子能带隙，所述光子能带隙被配置为在所述光子晶体结构的内部传播预设波长的光波，并反射或吸收除所述预设波长之外的其他波长的光波。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括显示面板，所述显示面板的横向方向与所述每个纳米柱的夹角小于预设的角度阈值，其中，所述角度阈值小于15度。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述显示面板具有多个第一区域和多个第二区域，其中，所述多个第一区域中的每个第一区域和所述多个第二区域中的每个第二区域交替排布并构成与所述纳米柱阵列层相应的矩阵阵列，并且，所述多个第一区域在所述自适应光学调节层的控制下显示与所述用户的左眼对应的第一图像，所述多个第二区域在所述自适应光学调节层的控制下显示与所述用户的右眼对应的第二图像。
8.一种移动设备，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的裸眼3D显示装置。
9.一种裸眼3D显示装置的驱动方法，其特征在于，包括：
实时捕获用户的眼球运动数据；
基于所述眼球运动数据驱动裸眼3D显示装置显示3D图像，其中，所述裸眼3D显示装置为如权利要求1至7中任一项所述的装置。
10.根据权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，基于所述眼球运动数据驱动裸眼3D显示装置显示3D图像，包括：
利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据；
基于所述眼球运动数据的分析结果，利用分布式光学矩阵来调整所述每个纳米柱的所述光学特性和所述光路调整层的所述光线的传播路径。
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Legal Events
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