CN211930763U

CN211930763U - 3d显示设备

Info

Publication number: CN211930763U
Application number: CN201922163444.8U
Authority: CN
Inventors: 刁鸿浩; 黄玲溪
Original assignee: Vision Technology Venture Capital Pte Ltd; Beijing Ivisual 3D Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Ivisual 3D Technology Co Ltd
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2020-11-13
Anticipated expiration: 2029-12-05

Abstract

本实用新型涉及3D显示技术领域，公开一种3D显示设备，包括：多视点裸眼3D显示屏，包括多个复合像素和覆盖多个复合像素的柱镜光栅，每个复合像素包括多个复合子像素，每个复合子像素包括多个子像素，柱镜光栅倾斜设置从而沿3D显示设备的第一方向覆盖多个子像素以限定出多个第一姿态视点并沿3D显示设备的第二方向覆盖至少两个复合像素以限定出至少两个第二姿态视点；姿态检测装置，被配置为检测3D显示设备的姿态变化；和3D处理装置，被配置为基于检测到的3D显示设备的姿态变化，调整所显示的3D图像的显示朝向，以使3D图像保持在3D显示设备发生姿态变化前的初始显示朝向。本实用新型使3D显示设备在两个姿态能显示合适的3D效果。

Description

3D显示设备

技术领域

本实用新型涉及3D显示技术领域，例如涉及3D显示设备。

背景技术

目前，裸眼3D显示设备通过光栅折射像素实现3D显示效果。

在实现本实用新型实施例的过程中，发现相关技术中至少存在如下问题：显示设备配置为在一个姿态下显示合适的3D效果，不具备在另一个姿态下显示3D效果的功能。

实用新型内容

为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。

本实用新型实施例提供了一种3D显示设备，以解决3D显示设备调整取向后无法显示3D图像的技术问题。

在一些实施例中，提供了一种3D显示设备，包括：多视点裸眼3D显示屏，包括多个复合像素和覆盖多个复合像素的柱镜光栅，多个复合像素中的每个复合像素包括多个复合子像素，多个复合子像素中的每个复合子像素包括多个子像素，柱镜光栅倾斜设置从而沿3D显示设备的第一方向覆盖多个子像素以限定出多个第一姿态视点并沿3D显示设备的第二方向覆盖至少两个复合像素以限定出至少两个第二姿态视点；姿态检测装置，被配置为检测3D显示设备的姿态变化；和3D处理装置，被配置为基于检测到的3D显示设备的姿态变化，调整所显示的3D图像的显示朝向，以使3D图像保持在3D显示设备发生姿态变化前的初始显示朝向。

在一些实施例中，姿态检测装置被配置为检测3D显示设备的旋转角速度，根据旋转角速度确定3D显示设备的姿态变化；3D处理装置被配置为在3D图像所在平面中旋转3D图像的显示朝向，以使3D图像保持在3D显示设备发生姿态变化前的初始显示朝向。

在一些实施例中，3D显示设备的姿态包括以下至少之一：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态。

在一些实施例中，3D显示设备在姿态变化前的第一姿态包括：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态中的任一个；3D显示设备在姿态变化后的第二姿态包括：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态中的不同于第一姿态的任一个；3D处理装置被配置为旋转3D图像以使3D图像保持在对应于第一姿态的初始显示朝向。

在一些实施例中，3D处理装置被配置为在第一姿态、第二姿态中的任一个为斜屏显示姿态时，以全屏显示方式显示3D图像。

在一些实施例中，3D处理装置被配置为在3D图像所在平面中旋转3D图像的显示朝向，以使3D图像保持在初始显示朝向范围内；其中，初始显示朝向范围包括初始显示朝向。

在一些实施例中，3D处理装置被配置为根据用户的观看朝向调整3D图像的显示朝向，使得3D图像的显示朝向与用户的观看朝向一致。

在一些实施例中，用户的观看朝向包括：横向观看朝向、竖向观看朝向、斜向观看朝向中的任一个；3D显示设备还包括被配置为获取人眼追踪数据的人眼追踪数据获取装置；3D处理装置被配置为根据得到的人眼追踪数据确定用户的观看朝向。

在一些实施例中，3D处理装置被配置为基于调整后的3D图像的显示朝向，渲染3D显示设备的多视点裸眼3D显示屏中的复合像素。

在一些实施例中，每个复合子像素的多个子像素在3D显示设备的第一方向上按行排列。

在一些实施例中，每个复合像素的多个复合子像素在3D显示设备的第二方向上并列布置。

在一些实施例中，柱镜光栅相对于3D显示设备的第二方向的倾斜角θ满足以下条件：±1/i≤tanθ≤±1/2。

在一些实施例中，柱镜光栅相对于3D显示设备的第二方向的倾斜角θ满足以下条件：tanθ＝1/j，其中2≤j≤i，且j为整数。

本实用新型实施例提供的3D显示设备，可以实现以下技术效果：

3D显示设备在两个姿态下都能显示合适的3D效果，而不会因3D显示设备的姿态调整而受影响。此外，3D显示设备可采用多视点裸眼3D显示屏，本实用新型以复合像素的方式定义多视点裸眼3D显示屏的显示分辨率，在传输和显示时均以由复合像素定义的显示分辨率为考量因素，在确保高清晰度显示效果的情况下减少了传输和渲染的计算量，实现高质量的裸眼式3D显示。

以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本实用新型。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：

图1A至图1C是根据本实用新型实施例的3D显示设备的结构示意图；

图2A和图2B是根据本实用新型的实施例的3D显示设备的两个姿态及相应的播放区域；

图3A和图3B是根据本实用新型的实施例的3D显示设备在两个姿态下的动态渲染；

图4是根据本实用新型实施例的3D显示设备的硬件结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的3D显示设备的软件结构示意图；

图6是根据本实用新型实施例的3D视频信号的视频帧所包含图像的格式及内容的示意图；

图7是根据本实用新型的实施例的在3D显示设备中切换显示3D图像的流程图；以及

图8是根据本实用新型的实施例的3D显示设备的结构示意图。

附图标记：

100：3D显示设备；110：多视点裸眼3D显示屏；120：处理器；

121：寄存器；130：3D处理装置；131：缓存器；140：视频信号接口；

150：人眼追踪装置；160：人眼追踪数据接口；171：第一姿态播放区域；172：第二姿态播放区域；180：姿态检测装置；190：柱镜光栅；

200：3D显示设备；201：处理器；202：多视点裸眼3D显示屏；203：

3D处理装置；204：视频信号接口；205：人眼追踪装置；206：摄像装置；207：指示器；208：马达；209：按键；210：存储器；211：用户标识模块(SIM)卡接口；212：外部存储器接口；213：通用串行总线接口；214：充电管理模块；215：电源管理模块；216：电池；217：寄存器；218：GPU；219：编解码器；220：传感器模块；221：接近光传感器；222：环境光传感器；223：压力传感器；224：气压传感器；225：磁传感器；226：重力传感器；227：陀螺仪传感器；228：加速度传感器；

229：距离传感器；230：温度传感器；231：指纹传感器；232：触摸传感器；233：骨传导传感器；234：音频模块；235：扬声器；236：受话器；237：麦克风；238：耳机接口；239：天线；240：移动通信模块；241：天线；242：无线通信模块；300：3D显示设备；310：存储器；320：处理器；330：总线；340：通信接口；400：复合像素；410：红色复合子像素；420：绿色复合子像素；430：蓝色复合子像素；510：应用程序层；

520：框架层；530：核心类库和运行时(Runtime)；540：内核层；601：3D视频信号的视频帧所包含的两幅图像之一；602：3D视频信号的视频帧所包含的两幅图像之一。

具体实施方式

为了能够更加详尽地了解本实用新型实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本实用新型实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本实用新型实施例。

在本文中，“裸眼三维(3D)显示”涉及用户无需佩戴3D显示用的眼镜而能在平面显示器上观察到3D的显示图像的技术。

在本文中，“多视点”具有本领域的常规含义，意指在空间中不同位置(视点)处能观看到显示屏的不同像素或子像素显示的不同图像。在本文中，多视点将意味着至少3个视点。

在本文中，常规的“像素”意指2D显示器或者作为2D显示器显示时就其分辨率而言的最小显示单位。

然而，在本文的一些实施例中，当应用于裸眼3D显示领域的多视点技术时所称的“复合像素”指裸眼3D显示器提供多视点显示时的最小显示单位，但不排除用于多视点技术的单个复合像素可包括或呈现为多个2D显示的像素。在本文中，除非具体说明为“3D显示”或“多视点”应用的复合像素或3D像素，像素将指2D显示时的最小显示单位。同样，当描述为多视点的裸眼3D显示“复合子像素”时，将指裸眼3D显示器提供多视点显示时的复合像素中呈现的单个颜色的复合子像素。在本文中，“复合子像素”中的子像素将指单个颜色的最小显示单位，其往往是与视点相对应的。

根据本实用新型的实施例提供了一种3D显示设备，包括多视点裸眼3D显示屏、姿态检测装置、3D信号接口和3D处理装置。多视点裸眼3D显示屏包括多个复合像素和覆盖这些复合像素的柱镜光栅，各复合像素包括多个复合子像素，各复合子像素包括i个子像素。在一些实施例中，多视点裸眼3D显示屏具有显示面板，多个复合子像素被形成在显示面板中，而柱镜光栅覆盖显示面板。在一些实施例中，i≥3。

在一些实施例中，3D处理装置与多视点裸眼3D显示屏通信连接。在一些实施例中，3D处理装置与多视点裸眼3D显示屏的驱动装置通信连接。

在一些实施例中，各复合子像素包括在3D显示设备的第一方向上(例如长度方向或横向)按行排列的i个同色子像素。在一些实施例中，按行排列的i个同色子像素可以是成单行、成两行或成多于两行的多行布置。

柱镜光栅倾斜设置在面板上，从而柱镜光栅沿3D显示设备的第一方向(例如长度方向或横向)覆盖i个子像素以限定出i个第一姿态视点，并沿3D显示设备的第二方向(例如宽度方向或竖向)覆盖至少两个复合像素以限定出至少两个第二姿态视点。在一些实施例中，柱镜光栅沿3D显示设备的第一方向覆盖的i个子像素是属于同一复合子像素的i个子像素。在一些实施例中，柱镜光栅沿3D显示设备的第一方向覆盖的i个子像素属于不同的复合子像素。例如，在i＝6的情况下，柱镜光栅沿3D显示设备的第一方向覆盖相邻的两个复合子像素，其中覆盖了一个复合子像素的4个子像素，并覆盖了另一个复合子像素的2个子像素。在一些实施例中，柱镜光栅沿3D显示设备的第一方向覆盖的i个子像素可以不属于同一复合像素。

在一些实施例中，多视点裸眼3D显示屏可以限定出3D显示设备在第一姿态下的第一姿态播放区域和3D显示设备在第二姿态下的第二姿态播放区域。姿态检测装置配置为检测3D显示设备的姿态。3D信号接口配置为接受3D信号。3D处理装置配置为处理3D信号以在第一姿态播放区域内播放来自3D信号的3D图像和在第二姿态播放区域内播放来自3D信号的3D图像。在一些实施例中，3D显示设备的姿态包括以下至少之一：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态。在一些实施例中，3D显示设备在姿态变化前的第一姿态包括：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态中的任一个，且3D显示设备在姿态变化后的第二姿态包括：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态中的不同于所述第一姿态的任一个。

图1A示出了根据本实用新型实施例的3D显示设备100。如图1A所示，3D显示设备100包括多视点裸眼3D显示屏110、3D处理装置130、接收3D信号如3D视频信号的视频帧的3D信号接口(如视频信号接口140)、处理器120和姿态检测装置180。在一些实施例中，3D信号可以是静态图像。3D显示设备100可限定出例如沿长度方向或横向的第一方向，以及例如沿宽度方向或竖向的第二方向。

多视点裸眼3D显示屏110可包括显示面板111和覆盖显示面板111的柱镜光栅(未示出)，显示面板111可设有m列n行(m×n)个复合像素400并因此限定出m×n的显示分辨率。

图1A示意性地示出了m×n个复合像素400中的一个复合像素400，包括由i＝6个红色子像素R构成的红色复合子像素410、由i＝6个绿色子像素G构成的绿色复合子像素420和由i＝6个蓝色子像素B构成的蓝色复合子像素430。在其他实施例中可以想到i为大于或小于6的其他值。

在一些实施例中，每个复合像素成正方形。每个复合像素中的所有复合子像素彼此平行布置。

在本实用新型的实施例中，每个复合子像素具有对应于视点的相应子像素。每个复合子像素的多个子像素在多视点裸眼3D显示屏的横向上成行布置，且成行的多个子像素的颜色相同。由于3D显示设备的多个视点是大致沿多视点裸眼3D显示屏的横向排布的，这样，在用户移动导致人眼处于不同的视点时，需要相应动态渲染每个复合子像素中对应于相应视点的不同子像素。由于每个复合子像素中的同色子像素成行排列，所以能够避免由于视觉暂留带来的串色问题。此外，由于光栅的折射，有可能会在相邻的视点位置看见当前显示子像素的一部分，而通过同色、同行排列，即使当前显示子像素的一部分被看见，也不会出现混色的问题。

如上所述，3D显示设备可具有多个不同的姿态。参见图2A，3D显示设备100具有例如为横屏显示姿态的第一姿态，多视点裸眼3D显示屏110可以限定出适配于第一姿态的第一姿态播放区域171。参见图2B，3D显示设备100还可具有例如为竖屏显示姿态的第二姿态，多视点裸眼3D显示屏110可以限定出适配于第二姿态的第二姿态播放区域172。

在一些实施例中，第一姿态播放区域171和第二姿态播放区域172可以具有不同的尺寸。第一姿态播放区域171的面积例如可以占多视点裸眼3D显示屏110的面积的80％至100％。第二姿态播放区域172的面积例如可以占多视点裸眼3D显示屏110的面积的30％至60％。在3D显示设备100处于第二姿态时，第二姿态播放区域172例如可以位于多视点裸眼3D显示屏110的中部。在一些实施例中，第一姿态播放区域171和第二姿态播放区域172可具有不同的显示分辨率。

在一些实施例中，柱镜光栅倾斜设置在显示面板上并在3D显示设备的不同姿态下与复合像素或复合像素的复合子像素中的子像素配合而分别形成3D效果。多个柱镜光栅可以在显示面板表面彼此平行地并排布置。

在一些实施例中，tanθ＝1/j，其中2≤j≤i，且j为整数。

参见图3A和图3B，示出了柱镜光栅的一种示例性设置方式。在所示出的实施例中，每个复合像素成正方形并包含沿3D显示设备的第二方向并列设置的三个复合子像素，分别为红色复合子像素、绿色复合子像素和蓝色复合子像素。各复合子像素包含i＝6个同色子像素，且各复合子像素的i＝6个同色子像素在3D显示设备的第一方向上并排布置。柱镜光栅190相对于3D显示设备的第二方向以倾斜角θ设置在显示面板111上，且tanθ＝1/3。如图所示，柱镜光栅190沿3D显示设备的第一方向覆盖i＝6个子像素，并限定出在3D显示设备的第一姿态下的i＝6个第一姿态视点Vi₁-Vi₆(如图3A所示)，而且柱镜光栅190沿3D显示设备的第二方向覆盖三个复合像素，并限定出在3D显示设备的第二姿态下的3个第二姿态视点Vj₁-Vj₃(如图3B所示)。

可以想到在其他实施例中，柱镜光栅沿3D显示设备的第一方向覆盖i个子像素，并沿3D显示设备的第二方向覆盖其他数量的复合像素。在一些实施例中，i≥3。

在一些实施例中，柱镜光栅相对于3D显示设备的第二方向的倾斜角θ满足tanθ＝1/2。柱镜光栅沿3D显示设备的第一方向覆盖i个子像素，i＝6，从而限定出3D显示设备在第一姿态下的6个第一姿态视点，并沿3D显示设备的第二方向覆盖2个复合像素，从而限定出3D显示设备在第二姿态下的2个第二姿态视点。

在一些实施例中，柱镜光栅相对于3D显示设备的第二方向的倾斜角θ满足tanθ＝1/4。柱镜光栅沿3D显示设备的第一方向覆盖i个子像素，i＝6，从而限定出3D显示设备在第一姿态下的6个第一姿态视点，并沿3D显示设备的第二方向覆盖4个复合像素，从而限定出3D显示设备在第二姿态下的4个第二姿态视点。

在一些实施例中，柱镜光栅相对于3D显示设备的第二方向的倾斜角θ满足tanθ＝1/5。柱镜光栅沿3D显示设备的第一方向覆盖i个子像素，i＝6，从而限定出3D显示设备在第一姿态下的6个第一姿态视点，并沿3D显示设备的第二方向覆盖5个复合像素，从而限定出3D显示设备在第二姿态下的5个第二姿态视点。

在一些实施例中，柱镜光栅相对于3D显示设备的第二方向的倾斜角θ满足tanθ＝1/6。柱镜光栅沿3D显示设备的第一方向覆盖i个子像素，i＝6，从而限定出3D显示设备在第一姿态下的6个第一姿态视点，并沿3D显示设备的第二方向覆盖6个复合像素，从而限定出3D显示设备在第二姿态下的6个第二姿态视点。

如图1A所示的实施例，3D处理装置130还可以选择性地包括缓存器131，以便缓存所接收到的视频帧。

3D显示设备100还可包括通过视频信号接口140通信连接至3D处理装置130的处理器120。在一些实施例中，处理器120被包括在计算机或智能终端、如移动终端中或作为处理器装置。

在一些实施例中，视频信号接口140为连接处理器120与3D处理装置130的内部接口。这样的3D显示设备100例如可以是移动终端，视频信号接口140可以为MIPI、mini-MIPI接口、LVDS接口、min-LVDS接口或Display Port接口。

在一些实施例中，如图1A所示，3D显示设备100的处理器120还可包括寄存器121。寄存器121可配置为暂存指令、数据和地址。

姿态检测装置180可以与处理器120通信连接。姿态检测装置180可以为重力传感器或陀螺仪传感器。

在一些实施例中，3D显示设备还包括配置为获取人眼追踪数据的人眼追踪数据获取装置，例如人眼追踪装置或人眼追踪数据接口。例如图1B所示的实施例中，3D显示设备100包括通信连接至3D处理装置130的人眼追踪装置150，由此3D处理装置130可以直接接收人眼追踪数据。在图1C所示的实施例中，人眼追踪装置(未示出)例如可以直接连接处理器120，而3D处理装置130经由人眼追踪数据接口160从处理器120获得人眼追踪数据。在另一些实施例中，人眼追踪装置可同时连接处理器和3D处理装置，使得一方面3D处理装置130可以直接从人眼追踪装置获取人眼追踪数据，另一方面可以人眼追踪装置获取的其他信息可以被处理器处理。

示例性的，图4示出了例如为移动终端、如智能蜂窝电话或平板电脑的3D显示设备200的硬件结构示意图。在所示出的实施例中，3D显示设备200可以包括处理器201、外部存储器接口211、(内部)存储器210、通用串行总线(USB)接口213、充电管理模块214、电源管理模块215、电池216、移动通信模块240、无线通信模块242、天线239和241、音频模块234、扬声器235、受话器236、麦克风237、耳机接口238、按键209、马达208、指示器207、用户标识模块(SIM)卡接口221、多视点裸眼3D显示屏202、3D处理装置203、3D信号接口(如视频信号接口204)、摄像装置206、人眼追踪装置205，以及传感器模块220等。

在一些实施例中，传感器模块220可以包括接近光传感器221、环境光传感器222、压力传感器223、气压传感器224、磁传感器225、重力传感器226、陀螺仪传感器227、加速度传感器228、距离传感器229、温度传感器230、指纹传感器231、触摸传感器232和骨传导传感器233等。

在一些实施例中，处理器201可以包括一个或一个以上处理单元。在一些实施例中，处理器201可以包括以下之一或以下至少两种的组合：应用处理器(AP)、调制解调处理器、基带处理器、图形处理器(GPU)、图像信号处理器(ISP)、控制器、存储器、视频编解码器、数字信号处理器(DSP)、基带处理器、神经网络处理器(NPU)等。不同的处理单元可以是独立的器件，也可以集成在一个或一个以上处理器中。

在一些实施例中，处理器201可以包括一个或一个以上接口。接口可以包括集成电路(I2C)接口、集成电路内置音频(I2S)接口、脉冲编码调制(PCM)接口、通用异步收发传输器(UART)接口、移动产业处理器接口(MIPI)、通用输入输出(GPIO)接口、用户标识模块(SIM)接口、通用串行总线(USB)接口等。

USB接口213是符合USB标准规范的接口，可以是Mini USB接口、Micro USB接口、USB Type C接口等。USB接口213可以用于连接充电器为3D显示设备200充电，也可以用于3D显示设备200与外围设备之间传输数据。也可以用于连接耳机并通过耳机播放音频。

3D显示设备200的无线通信功能可以通过天线241和239、移动通信模块240、无线通信模块242、调制解调处理器或基带处理器等实现。

在一些实施例中，3D显示设备200的天线239与移动通信模块240耦合，天线241与无线通信模块242耦合，使得3D显示设备200可以通过无线通信技术与网络以及其他设备通信。

在一些实施例中，用于接收3D视频信号的外部接口可以包括USB接口213、移动通信模块240、无线通信模块242或它们的任意组合。

存储器210可以用于存储计算机可执行程序代码，可执行程序代码包括指令。处理器201通过运行存储在存储器210中的指令，从而执行3D显示设备200的各种功能应用以及数据处理。

外部存储器接口212可以用于连接外部存储卡，例如Micro SD卡，实现扩展3D显示设备200的存储能力。外部存储卡通过外部存储器接口212与处理器201通信，实现数据存储功能。

在一些实施例中，3D显示设备的存储器可以包括(内部)存储器210、外部存储器接口212连接的外部存储卡或其组合。

在本实用新型的实施例中，摄像装置206可以采集图像或视频。

在一些实施例中，3D显示设备200通过视频信号接口204、3D处理装置203、多视点裸眼3D显示屏202，以及应用处理器等实现显示功能。

在一些实施例中，3D显示设备200可包括GPU218，例如在处理器201内用于对3D视频图像进行处理，也可以对2D视频图像进行处理。

在一些实施例中，3D显示设备200还包括配置为对数字视频压缩或解压缩的视频编解码器219。

在一些实施例中，视频信号接口204配置为将经GPU218或编解码器219或两者处理的3D视频信号、例如解压缩的3D视频信号的视频帧输出至3D处理装置203。

在一些实施例中，GPU218或编解码器219集成有格式调整器。

在一些实施例中，多视点裸眼3D显示屏202用于显示三维(3D)图像或视频等。多视点裸眼3D显示屏202可以包括显示面板和光栅。

在一些实施例中，人眼追踪装置205通信连接至3D处理装置203，从而3D处理装置203可以基于人眼追踪数据渲染复合像素(复合子像素)中的相应子像素。在一些实施例中，人眼追踪装置205还可连接处理器201，例如旁路连接处理器201。

3D显示设备200可以通过音频模块234、扬声器235、受话器236、麦克风237、耳机接口238以及应用处理器等实现音频功能。

按键209包括开机键、音量键等。按键209可以是机械按键，也可以是触摸式按键。3D显示设备200可以接收按键输入，产生与3D显示设备200的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。

马达208可以产生振动提示。马达208可以配置为振动以提示来电，也可以配置为振动以反馈触摸。

SIM卡接口211配置为连接SIM卡。在一些实施例中，3D显示设备200采用嵌入式SIM卡(eSIM)。

压力传感器223配置为感受压力信号，可以将压力信号转换成电信号。

气压传感器224用于测量气压。

磁传感器225包括霍尔传感器。

重力传感器226作为姿态检测装置能够将运动或重力转换为电信号，配置为测量倾斜角、惯性力、冲击及震动等参数。

陀螺仪传感器227作为姿态检测装置配置为确定3D显示设备200的运动姿态。

借助重力传感器226或陀螺仪传感器227能够检测到3D显示设备200处于第一姿态或是处于不同于第一姿态的第二姿态，或是3D显示设备在第一姿态与第二姿态之间转换。

加速度传感器228可检测3D显示设备200在各个方向上(一般为三轴)加速度的大小。

距离传感器229可配置为测量距离

温度传感器230可配置为检测温度。

指纹传感器231可配置为采集指纹。

触摸传感器232可以设置于多视点裸眼3D显示屏202中，由触摸传感器232与多视点裸眼3D显示屏202组成触摸屏，也称“触控屏”。

骨传导传感器233可以获取振动信号。

充电管理模块214配置为从充电器接收充电输入。

电源管理模块215配置为将电池216和充电管理模块214连接至处理器201。电源管理模块215接收电池216或充电管理模块214中至少一项的输入，为处理器201、存储器210、外部存储器、多视点裸眼3D显示屏202、摄像装置206和无线通信模块242等供电。在另一些实施例中，电源管理模块215和充电管理模块214也可以设置于同一个器件中。

3D显示设备200的软件系统可以采用分层架构、事件驱动架构、微核架构、微服务架构或云架构。本实用新型所示的实施例以分层架构的安卓系统为例，示例性说明3D显示设备200的软件结构。但可以想到，本实用新型的实施例可以在不同的软件系统、如操作系统中实施。

图5是例如为移动终端的3D显示设备200的软件结构示意图。分层架构将软件分成若干个层。层与层之间通过软件接口通信。在一些实施例中，将安卓系统分为四层，从上至下分别为应用程序层510、框架层520、核心类库和运行时(Runtime)530，以及内核层540。

应用程序层510可以包括一系列应用程序包。如图6所示，应用程序包可以包括蓝牙、WLAN、导航、音乐、相机、日历、通话、视频、图库、地图和短信息等应用程序。

框架层520为应用程序层的应用程序提供应用编程接口(API)和编程框架。如图5所示，框架层520可以包括资源管理器、电话管理器、内容管理器、通知管理器、窗口管理器、视图系统安装包和管理器等。

安卓Runtime(运行时)包括核心库和虚拟机。安卓Runtime负责安卓系统的调度和管理。核心库包含两部分：一部分是java语言要调用的功能函数，另一部分是安卓的核心库。

应用程序层和框架层运行在虚拟机中。虚拟机将应用程序层和框架层的java文件执行为二进制文件。虚拟机用于执行对象生命周期的管理，堆栈管理，线程管理，安全和异常的管理，以及垃圾回收等功能。

核心类库可以包括多个功能模块。例如：3D图形处理库(例如：OpenGL ES)、表面管理器、图像处理库、媒体库和图形引擎(例如：SGL)等。

内核层540是硬件和软件之间的层。内核层至少包含摄像头驱动、音视频接口、通话接口、Wifi接口、传感器驱动、电源管理和GPS接口。

下面参见图6来描述根据本实用新型的实施例的3D显示设备内的3D视频信号的传输和显示。如上所述，3D显示设备对应于各姿态而限定出多个视点。用户的眼睛在对应于各姿态的视点(空间位置)处可看到多视点裸眼3D显示屏中各复合像素或各复合子像素中相应的子像素的显示。用户的两只眼睛在不同的视点看到的两个不同画面形成视差，在大脑中合成3D的画面。

在本实用新型的一些实施例中，3D处理装置130通过例如作为内部接口的视频信号接口140从处理器120接收例如为解压缩的3D视频信号的视频帧。各视频帧可包含两幅图像或者包含复合图像，或者由其构成。

在一些实施例中，两幅图像或复合图像可以包括不同类型的图像以及可以呈各种排布形式。

如图6所示，3D视频信号的视频帧包含并列的两幅图像601、602或由其构成。在一些实施例中，两幅图像可以分别为左眼视差图像和右眼视差图像。在一些实施例中，两幅图像可以分别为渲染色彩图像和景深图像。

在一些实施例中，3D视频信号的视频帧包含交织的复合图像。在一些实施例中，复合图像可以为交织的左眼和右眼视差复合图像、交织的渲染色彩和景深复合图像。

在一些实施例中，至少一个3D处理装置130在接收到包括两幅图像601、602的视频帧后，基于两幅图像之一渲染各复合子像素中至少一个子像素并基于两幅图像中的另一幅渲染各复合子像素中至少另一个子像素。

在另一些实施例中，至少一个3D处理装置在接收到包括复合图像的视频帧后，基于复合图像渲染各复合子像素中至少两个子像素。例如，根据复合图像中的第一图像(部分)渲染至少一个子像素，根据第二图像(部分)渲染至少另一个子像素。

在一些实施例中，对子像素的渲染可以是基于实时人眼追踪数据的动态渲染。实时人眼追踪数据可通过人眼追踪装置或人眼追踪数据接口获得。

在一些实施例中，3D显示设备的人眼追踪装置配置为与3D显示设备的姿态检测装置通信连接以与3D显示设备的姿态相关地获取用户眼睛所处的视点的位置。姿态检测装置例如可以是陀螺仪传感器或重力传感器，可以检测3D显示设备处于第一姿态、第二姿态以及在两个姿态之间的切换。

在一些实施例中，与3D显示设备的姿态相关地获取用户眼睛所处的视点的位置包括在3D显示设备处于第一姿态时，获取用户眼睛所处的第一姿态视点的位置。在另一些实施例中，与3D显示设备的姿态相关地获取用户眼睛所处的视点的位置包括在3D显示设备处于第二姿态时，获取用户眼睛所处的第二姿态视点的位置。

在一些实施例中，3D处理装置配置为基于用户眼睛所处的第一姿态视点，根据来自3D信号的3D图像在第一姿态播放区域内渲染相关子像素。

参见图3A，示出了对应于第一姿态的动态渲染的一个示例。如图3A所示，当姿态检测装置检测到3D显示设备处于第一姿态或从第二姿态朝着第一姿态切换时，人眼追踪装置检测到用户双眼所对应的第一姿态视点，例如左眼对应于第一姿态视点中的视点Vi₂，且右眼对应于第一姿态视点中的Vi₅。基于3D视频信号的视频帧生成用户双眼所对应的第一姿态视点的图像，并在第一播放区域171内渲染复合子像素中对应于第一姿态视点Vi₂、Vi₅的子像素。图3A示意性示出了对部分子像素的渲染。

在一些实施例中，3D处理装置配置为基于用户眼睛所处的第二姿态视点，根据3D信号的3D图像在第二姿态播放区域内渲染被覆盖的复合像素中对应于第二姿态视点的相关子像素。

参见图3B，示出了对应于第二姿态的动态渲染的一个示例。如图3B所示，当姿态检测装置检测到3D显示设备处于第二姿态或从第一姿态朝着第二姿态切换时，人眼追踪装置检测到用户双眼所对应的第二姿态视点，例如左眼对应于第二姿态视点中的视点Vj₁，且右眼对应于第二姿态视点中的Vj₃。基于3D视频信号的视频帧生成用户双眼所对应的第二姿态视点的图像，并在第二播放区域172内渲染被柱镜光栅190覆盖的三个复合像素中对应于第二姿态视点Vj₁、Vj₃的子像素。图3B示意性示出了对部分被覆盖的复合像素中的子像素的渲染。

在一些实施例中，3D显示设备还包括格式调整器(未示出)，配置为调整3D信号的格式，例如预处理3D视频信号的视频帧，以适于分别在第一姿态播放区域内和第二姿态播放区域内播放3D图像。例如，当3D信号的分辨率与第一姿态播放区域或第二姿态播放区域的显示分辨率不一致时，格式调整器将3D信号的分辨率进行预处理，以适配于第一姿态播放区域或第二姿态播放区域的显示分辨率。

根据本实用新型的实施例提供了在如上所述的3D显示设备中实现3D图像显示的方法。实现3D图像显示的方法包括：

检测3D显示设备的姿态，包括检测3D显示设备所处的姿态、或者检测3D显示设备的姿态变化，或者检测这两者；

在检测到3D显示设备发生姿态变化时，调整3D图像的显示，以使3D图像的显示朝向保持在3D显示设备发生姿态变化前的初始显示朝向。这样可以使显示的3D图像始终适配于用户的观看朝向。

在一些实施例中，如图7所示，实现3D图像显示的方法包括：

S100，检测3D显示设备的姿态变化；和

S200，在检测到3D显示设备的姿态发生变化时，调整所显示的3D图像的显示朝向，以使3D图像保持在3D显示设备发生姿态变化前的初始显示朝向。

在一些实施例中，检测3D显示设备所处的姿态或姿态变化可以由姿态检测装置完成，而调整3D图像的显示，以使3D图像的显示朝向保持在3D显示设备发生姿态变化前的初始显示朝向可以由3D处理装置完成。

在一些实施例中，检测3D显示设备所处的姿态或姿态变化包括：检测3D显示设备的旋转角速度，根据旋转角速度确定3D显示设备所处的姿态或姿态变化。

在一些实施例中，调整3D图像的显示朝向包括：在3D图像所在平面中旋转3D图像的显示朝向，以使3D图像保持在3D显示设备发生姿态变化前的初始显示朝向。

在一些实施例中，3D显示设备在姿态变化前的第一姿态包括：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态中的任一个，3D显示设备在姿态变化后的第二姿态包括：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态中的不同于所述第一姿态的任一个。

在一些实施例中，调整3D图像的显示朝向包括：旋转3D图像以使3D图像保持在对应于第一姿态的初始显示朝向。这样，对于用户来说，不论怎样调整3D显示设备的姿态，所看到的3D图像的显示朝向都是一致的。

在一些实施例中，第一姿态、第二姿态中任一个为斜屏显示姿态时，调整3D图像的显示朝向时还包括：以全屏显示方式显示所述3D图像。

在一些实施例中，调整3D图像的显示朝向包括：在3D图像所在平面中旋转3D图像的显示朝向，以使3D图像保持在初始显示朝向范围内；其中，初始显示朝向范围包括初始显示朝向。这样，所显示的3D图像的显示朝向可以根据用户的运动而微调或调整，以适应用户的运动。

在一些实施例中，在3D显示设备中实现显示3D图像的方法还包括：根据用户的观看朝向调整3D图像的显示朝向，使得3D图像的显示朝向与用户的观看朝向一致。用户的观看朝向可以包括横向观看朝向、竖向观看朝向、斜向观看朝向中的任一个。

在一些实施例中，还可以对用户进行人眼追踪，根据得到的人眼追踪数据确定用户的观看朝向。这例如可以通过人眼追踪装置实现。

在一些实施例中，调整3D图像的显示朝向包括：基于调整后的(或者说是3D显示设备的姿态改变后的)3D图像的显示朝向，渲染3D显示设备的多视点裸眼3D显示屏中的复合像素。例如在一个姿态下，基于多视点裸眼3D显示屏中的每个复合子像素的子像素与视点的对应关系，依据要显示的3D图像来渲染由人眼追踪数据确定的视点所对应的子像素。或者，又例如在另一个姿态下，基于多视点裸眼3D显示屏中的每个复合像素与视点的对应关系，依据要显示的3D图像来渲染由人眼追踪数据确定的视点所对应的复合像素中的子像素。

上述调整3D图像的显示朝向以及对子像素的渲染可以由3D处理装置完成。

在一些实施例中，在3D显示设备中实现显示3D图像的方法包括：

获取3D信号；

响应3D显示设备处于第一姿态或向第一姿态切换的信号，在第一姿态播放区域内播放来自3D信号的3D图像；和

响应于3D显示设备处于第二姿态或向第二姿态切换的信号，在第二姿态播放区域内播放来自3D信号的3D图像。

在本实用新型的实施例中，3D显示设备的“姿态”等同于3D显示设备的“取向”。

在一些实施例中，切换方法还包括：与3D显示设备的姿态相关地获取实时人眼追踪数据。

在一些实施例中，与3D显示设备的姿态相关地获取实时人眼追踪数据包括：响应于3D显示设备处于第一姿态的信号，获取用户眼睛所处的第一姿态视点的位置。

在一些实施例中，与3D显示设备的姿态相关地获取实时人眼追踪数据包括：响应于3D显示设备处于第二姿态的信号，获取用户眼睛所处的第二姿态视点的位置。

在一些实施例中，在第一姿态播放区域内播放来自3D信号的3D图像包括：基于用户眼睛所处的第一姿态视点，根据3D信号的3D图像在第一姿态播放区域内渲染各复合子像素的同色子像素中的相关子像素。

在一些实施例中，在第二姿态播放区域内播放来自3D信号的3D图像包括：基于用户眼睛所处的第二姿态视点，根据3D信号的3D图像在第二姿态播放区域内渲染被覆盖的复合像素中对应于第二姿态视点的相关子像素。

本实用新型实施例提供了一种3D显示设备300，参考图8，3D显示设备300包括处理器320和存储器310。3D显示设备300还可以包括通信接口340和总线330。处理器320、通信接口340和存储器310通过总线330完成相互间的通信。通信接口340可配置为传输信息。处理器320可以调用存储器310中的逻辑指令，以执行上述实施例的在3D显示设备中切换显示3D图像的方法。上述的存储器310中的逻辑指令可以通过软件功能装置的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

以上描述和附图充分地示出了本实用新型的实施例，以使本领域技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本实用新型实施例的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本实用新型中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。当用于本实用新型中时，术语“包括”等指陈述的特征中至少一项的存在，但不排除其它特征的存在。

Claims

1.一种3D显示设备，其特征在于，包括：

多视点裸眼3D显示屏，包括多个复合像素和覆盖所述多个复合像素的柱镜光栅，所述多个复合像素中的每个复合像素包括多个复合子像素，所述多个复合子像素中的每个复合子像素包括多个子像素，所述柱镜光栅倾斜设置从而沿所述3D显示设备的第一方向覆盖多个子像素以限定出多个第一姿态视点并沿所述3D显示设备的第二方向覆盖至少两个复合像素以限定出至少两个第二姿态视点；

姿态检测装置，被配置为检测所述3D显示设备的姿态变化；和

3D处理装置，被配置为基于检测到的所述3D显示设备的姿态变化，调整所显示的3D图像的显示朝向，以使所述3D图像保持在所述3D显示设备发生姿态变化前的初始显示朝向。

2.根据权利要求1所述的3D显示设备，其特征在于，所述姿态检测装置被配置为检测所述3D显示设备的旋转角速度，根据所述旋转角速度确定所述3D显示设备的姿态变化；

所述3D处理装置被配置为在所述3D图像所在平面中旋转所述3D图像的显示朝向，以使所述3D图像保持在所述3D显示设备发生姿态变化前的初始显示朝向。

3.根据权利要求2所述的3D显示设备，其特征在于，所述3D显示设备的姿态包括以下至少之一：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态。

4.根据权利要求3所述的3D显示设备，其特征在于，

所述3D显示设备在姿态变化前的第一姿态包括：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态中的任一个；

所述3D显示设备在姿态变化后的第二姿态包括：横屏显示姿态、竖屏显示姿态、斜屏显示姿态中的不同于所述第一姿态的任一个；

所述3D处理装置被配置为旋转所述3D图像以使所述3D图像保持在对应于所述第一姿态的初始显示朝向。

5.根据权利要求4所述的3D显示设备，其特征在于，所述3D处理装置被配置为在所述第一姿态、第二姿态中的任一个为斜屏显示姿态时，以全屏显示方式显示所述3D图像。

6.根据权利要求1所述的3D显示设备，其特征在于，所述3D处理装置被配置为在所述3D图像所在平面中旋转所述3D图像的显示朝向，以使所述3D图像保持在初始显示朝向范围内；其中，所述初始显示朝向范围包括所述初始显示朝向。

7.根据权利要求1至6任一项所述的3D显示设备，其特征在于，所述3D处理装置被配置为根据用户的观看朝向调整所述3D图像的显示朝向，使得所述3D图像的显示朝向与所述用户的观看朝向一致。

8.根据权利要求7所述的3D显示设备，其特征在于，所述用户的观看朝向包括：横向观看朝向、竖向观看朝向、斜向观看朝向中的任一个；

所述3D显示设备还包括被配置为获取人眼追踪数据的人眼追踪数据获取装置；

所述3D处理装置被配置为根据得到的人眼追踪数据确定所述用户的观看朝向。

9.根据权利要求1至6任一项所述的3D显示设备，其特征在于，所述3D处理装置被配置为基于调整后的所述3D图像的显示朝向，渲染所述3D显示设备的多视点裸眼3D显示屏中的复合像素。

10.根据权利要求1至6任一项所述的3D显示设备，其特征在于，每个复合子像素的多个子像素在所述3D显示设备的所述第一方向上按行排列。

11.根据权利要求10所述的3D显示设备，其特征在于，每个复合像素的多个复合子像素在所述3D显示设备的所述第二方向上并列布置。

12.根据权利要求11所述的3D显示设备，其特征在于，所述柱镜光栅相对于所述3D显示设备的所述第二方向的倾斜角θ满足以下条件：

±1/i≤tanθ≤±1/2，其中i为复合子像素中的子像素的个数。

13.根据权利要求12所述的3D显示设备，其特征在于，所述柱镜光栅相对于所述3D显示设备的所述第二方向的倾斜角θ满足以下条件：

tanθ＝1/j，其中2≤j≤i，且j为整数。