CN102033324A - 一种光栅屏障式3d显示***可视范围的调节方法及*** - Google Patents

一种光栅屏障式3d显示***可视范围的调节方法及*** Download PDF

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王俊
袁彩凤
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本发明适用于3D显示领域，提供了一种光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法，所述方法包括下述步骤：对观看者所在的位置进行定位，获得定位信息；根据所述定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。本发明对观看者移动的位置进行定位，根据定位信息实时改变光栅屏障的通光状态，使得3D显示***可以在观看者移动的位置重新形成最佳显示状态，扩大了3D显示***的可视范围，解除了对观看位置的严格限制。

Description

一种光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法及***
技术领域
本发明属于3D显示领域，尤其涉及一种光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法及***。
背景技术
3D显示技术的发展将人们带到了立体的世界，该技术主要是利用左右眼观看物体得到景象差异，并通过大脑处理后得到立体图形的技术，使左眼只看左眼视图，右眼只看到右眼视图。目前常用的裸眼3D技术不用戴3D眼镜就能看到立体影像，是立体显示技术的发展方向。裸眼3D显示***有柱状透镜式，光栅屏障式和分时显示式等。其中，光栅屏障式是在屏幕表面设置称为“视差屏障”的纵向栅栏状光学屏障(简称“光栅屏障”)来控制光线行进方向，让左右两眼接受不同影像，产生视差以达成立体显示效果。光栅的材料多种多样，目前有采用可开关的液晶薄膜来充当光栅屏障，需要3D显示的时候打开液晶薄膜功能，形成3D图形，不需要时关闭功能，如普通电视一样显示2D图形。然而，目前的光栅屏障式3D显示技术还存在若干不足，如观看距离、角度与方向受限，必须在特定的位置才能获得较好的3D效果。请结合附图1，显示屏上每两个相邻像素分别显示左眼视图和右眼视图信息，像素发射的光线经过前方的光栅屏障后，由于光线出射角度的原因，使得观看者左眼只能接收左眼视图的光线，右眼只能接收右眼视图的光线，左、右眼视图经过大脑处理形成立体图像。从图中可以看出，此时最佳的观看位置只有图示的位置，如果观看者移动位置，左、右眼视图的光线不能准确射入对应的左、右眼，则看到的图像质量将会变差，甚至看不出立体效果而是重影。这样使得显示***的可视范围极小，限制了用户的观看自由度，给人以不舒适之感，也限制了该项技术的推广应用。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法，旨在解决现有光栅屏障式3D显示***可视范围小的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法，所述方法包括下述步骤：
对观看者所在的位置进行定位，获得定位信息；
根据所述定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
本发明实施例的另一目的在于提供一种光栅屏障式3D显示***可视范围的调节***，所述调节***包括：
定位装置，用于对观看者所在的位置进行定位，获得定位信息；
调节装置，用于根据所述定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
本发明实施例对观看者移动的位置进行定位，根据定位信息实时改变光栅屏障的通光状态，使得3D显示***可以在观看者移动的位置重新形成最佳显示状态，扩大了3D显示***的可视范围，解除了对观看位置的严格限制。
附图说明
图1是现有光栅屏障式3D显示***的显示原理的俯视示意图；
图2是本发明第一实施例提供的光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法的流程图；
图3是本发明第二实施例提供的光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法的流程图；
图4是本发明第三实施例提供的光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法的流程图；
图5是本发明第三实施例提供的调节光栅屏障通光状态的原理图(一)；
图6是本发明第三实施例提供的调节光栅屏障通光状态的原理图(二)；
图7是本发明第五、六实施例提供的光栅屏障式3D显示***可视范围的调节***结构示意图；
图8是本发明第八实施例提供的光栅屏障式3D显示***可视范围的调节***结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例通过实时获取观看者的位置信息，并根据该信息实时调整光栅屏障的通光状态，来使3D显示***的最佳显示状态随观看位置的改变而改变，扩大了3D显示***的可视范围。
本发明实施例提供了一种光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法，该方法包括下述步骤：
对观看者所在的位置进行定位，获得定位信息；
根据定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
本发明实施例还提供了一种光栅屏障式3D显示***可视范围的调节***，该调节***包括：
定位装置，用于对观看者所在的位置进行定位，获得定位信息；
调节装置，用于根据定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
本发明实施例对观看者移动的位置进行定位，根据定位信息实时改变光栅屏障的通光状态，使得3D显示***可以在观看者移动的位置重新形成最佳显示状态，扩大了3D显示***的可视范围，解除了对观看位置的严格限制。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例一：
图2示出了本发明第一实施例提供的光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法的流程图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
该方法主要包括下述步骤：
在步骤S201中，对观看者所在的位置进行定位，获得定位信息；
在步骤S202中，根据所述定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
当观看者的双眼偏离图1所示的位置时，显示屏像素射出的光线不能准确射入对应的左、右眼，此时观看不到清晰的3D效果。在本实施例中，通光状态主要指光栅通光与不通光位置的分布状况，当观看者移动位置时，首先对观看者所处的位置进行准确定位，获得其空间位置等相关定位信息，然后根据该定位信息，改变光栅屏障(通常是液晶薄膜)的通光与不通光的位置，达到另一种显示状态，再次使得左眼图像的光线只射入左眼，右眼图像的光线只射入右眼。
本实施例根据观看者所在的位置实时改变光栅屏障的通光状态，使观看者在移动位置时仍可以看到清晰的3D图像，消除了传统光栅屏障式3D显示***对观看位置的严格限制，扩大了显示***的可视范围。
实施例二：
图3示出了本发明第二实施例提供的光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法的流程图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
在本发明实施例中，具体可以通过以下方法来定位观看者的位置，并获取定位信息。
在步骤S301中，采用多路接收观看者所在的位置发出的信号；
在本发明实施例中，首先在观看者所在位置设定一个信号发射点，在3D***的显示端设定多个信号接收点，多路接收信号发射点发出的信号。
在步骤S302中，根据接收到各路信号的时间差确定观看者所处的空间位置，获得定位信息。
在获取定位信息后，进入步骤S303，根据该定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
在本发明实施例中，***可以根据这几路信号的时间差换算成距离，定位出信号发射点的空间位置。再根据信号发射点与人眼的相对位置进一步计算出人眼所在的空间位置。其中，该接收点的数量可以是3个或更多。
在本发明实施例中，可以在信号发射点设置信号发射器来向显示端发出信号，该发射器可以由观看者佩戴。该信号发射器具体可以是超声波发射器，同时发射无线电波和超声波，无线电波用于提供起始时间，超声波用于测量时间差。相应的，可以在信号接收点设置信号接收器，该接收器可以安装在显示屏上不影响显示的位置。
在本发明实施例中，信号发射点也可以不设置任何信号发射器件，而是由观看者本身发出声音，声波通过空气传输至接收点，此时可以在不同的接收点设置声音接收器。
实施例三：
图4示出了本发明第三实施例提供的光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法的流程图，图5和图6示出了本发明第三实施例提供的调节光栅屏障通光状态的原理图(一)和(二)，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
在本发明实施例中，***定位观看位置后获得的定位信息可以是观看者相对于初始位置的相对位置信息。根据相对位置信息，可以计算出光栅屏障上通光和不通光的位置，并以此作为改变光栅通光状态的依据。以下提供一种具体的实现方式：
在步骤S401中，采用多路接收观看者所在的位置发出的信号；
在步骤S402中，根据接收到各路信号的时间差确定观看者所处的空间位置，获得观看者所在的位置相对于初始位置的相对位置信息；
在步骤S403中，根据该相对位置信息，计算光栅屏障的通光位置相对于原始通光位置的位移量；
在步骤S404中，根据该位移量调节光栅屏障的通光位置，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
在本发明实施例中，相对位置信息可以是观看者相对于初始位置的左右位移量和/或前后位移量，左右位移量是指观看者的双眼向左或向右移动的距离，前后位移量是指观看者的双眼沿垂直于显示屏表面方向的移动距离。
下面提供一种根据位移量确定通光状态的处理方式：
请结合附图5，当观看者在初始位置a处时，光栅屏障的c、d位置处于通光状态，此时可提供最佳观看效果。当观看者从位置a水平移动一段距离y，到达位置b时，光栅屏障的通光位置c、d同样需要改变，观看者才能看到效果最佳的3D图像，由相似三角形原理，通光位置c、d水平移动的距离c1、d1是相同的。显示屏的宽度y1和显示屏与光栅屏障的距离x为已知量，观看者与显示屏的距离是x1和移动距离y通过定位步骤获得，那么初始的通光位置c、d水平移动的距离c1＝d1＝yx/x1，即各光栅都移动c1距离，可以达到最佳观看效果。
进一步结合附图6，当观看者从初始位置a向前移动距离y到达位置b时，通光位置c移动距离c1，通光位置d移动距离d1，此时c1和d1不相等，则在这种情况下，每个通光位置的移动距离都不相等，此时需要计算每个通光位置的移动距离，其中，a位置与屏幕边缘的距离e、观看者与显示屏的距离是x1以及移动距离y可以通过定位步骤获得，那么位置c移动的距离c1＝y(y1-e)/x1。d1的计算方法同理，那么各光栅移动相应的距离，可以达到最佳观看效果。
对于垂直方向分布的光栅，当观看者单纯在平行于光栅方向上上下移动时，不会影响观看效果，此时不需要调整光栅分布状态。
在本发明实施例中，该初始位置a可以是观看者在移动之前所处的最佳观看位置；也可以是***初始化设置的最佳观看位置。当a点为初始化最佳观看位置时，观看者无论发生几次移动，***均自动将移动后的位置针对该固定的位置a进行运算。
实施例四：
在本发明实施例中，根据观看者所处的位置对光栅通光状态进行调节的过程中，相关的数据处理过程可以是实时进行的，即根据观看者的位置按照上述实施例的方法计算出光栅屏障通光位置的移动距离。也可以是预先计算出对应空间各点的光栅屏障分布状态参数，将这些参数制成表格存入显示***的存储器内，实际使用时，将定位到的空间观看位置与该表格进行对比，读取相应参数，再根据该参数改变光栅屏障的通光状态。该参数具体可以是观看点位置与光栅屏障通光位置改变量的对应数据。在存储器内预先存入上述参数，可以大大减少***的运算量，使3D***显示状态的切换速度更快。
实施例五：
图7示出了本发明第五实施例提供的光栅屏障式3D显示***可视范围的调节***结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
光栅屏障式3D显示***包括显示屏和位于显示屏表面的视差屏障(光栅屏障)，该调节***包括定位装置1和调节装置2，***通过定位装置1对观看者所在的位置进行定位，获得定位信息；然后通过调节装置2根据定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼，在观看者所在位置形成最佳显示状态。
在本发明实施例中，光栅屏障的通光状态主要指光栅屏障的通光与不通光位置的分布，当观看者移动位置时，随之改变通光位置，使得左眼光线仍然只射入左眼，右眼光线仍然只射入右眼。本实施例根据定位信息来确定光栅通光位置的具体移动量，这样消除了3D显示***对观看位置的严格限制，扩大了可视范围。
实施例六：
在本发明实施例中，定位装置可以包括信号接收器11和位置换算器12，信号接收器11有多个，具体可以为3个或更多，分别安装在显示屏上不影响显示的位置，多个信号接收器11均将信号传输给位置换算器12，位置换算器12根据接收器接收信号的时间差来确定观看者所在的空间位置等定位信息。相应的，可以在观看位置设置信号发射器3，向信号接收器11发出信号；也可以不设置任何信号发射器件，而是由观看者本身发出声音，此时的信号接收器11应当是可以感应声音信号的器件。
实施例七：
图8示出了本发明第八实施例提供的光栅屏障式3D显示***可视范围的调节***结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。
在本发明实施例中，定位装置2获得的定位信息可以是观看者相对于初始位置产生的相对位置信息。该初始位置具体可以是显示***初始化设置的最佳观看位置；也可以是观看者移动前的最佳观看位置。该相对位置信息可以包括水平方向的位移量，或者前后方向的位移量，或者水平及前后两个方向的位移量。对于现有常见的光栅屏障式3D显示***，其光栅方向是垂直的，因此平行于光栅方向的上下移动不会影响观看效果，因此上下移动的位移信息可以不采集。
调节装置2可以根据这个相对位置信息来确定光栅屏障的通光状态，该调节装置2具体包括位移换算器21和光栅调节器22，位移换算器21根据相对位置信息，计算出光栅屏障的通光位置相对于原始通光位置的位移量；光栅调节器22根据位移量调节光栅屏障的通光位置，将左眼图像和右眼图像分别传送至人体的左眼和右眼，在观看者所在的位置形成最佳的显示状态。具体的数据处理方式如上述实施例三所述，不再赘述。
实施例八：
进一步结合附图8，在本发明实施例中，根据定位信息调节光栅通光状态的步骤中，相关的数据处理过程可以是实时进行的，此时调节装置2实时进行上述实施例三所述的操作。也可以是预先计算出对应空间各点的光栅屏障分布状态参数，将这些参数制成表格存入显示***的存储器4内，此时，调节装置2负责将定位信息与该表格进行对比，读取相应参数，再根据该参数改变光栅屏障的通光状态。在存储器内预先存入上述参数，可以大大减少***的运算量，使3D***显示状态的切换速度更快。
本发明实施例对观看者移动的位置进行定位，根据定位信息实时改变光栅屏障的通光状态，使得3D显示***可以在观看者移动的位置重新形成最佳显示状态，扩大了3D显示***的可视范围，解除了对观看位置的严格限制。通过多路接收观看位置发出的信号来精确定位，并根据观看者与初始位置的相对位移量，可以精确调节光栅屏障的通光状态。在存储器内预先存入光栅屏障通光位置的移动量和观看位置的对应参数数据，可以大幅度的减少***的运算量，使得显示***切换速度更快。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光栅屏障式3D显示***可视范围的调节方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
对观看者所在的位置进行定位，获得定位信息；
根据所述定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对观看者所在的位置进行定位，获得定位信息的步骤具体为：
采用多路接收观看者所在的位置发出的信号；
根据接收到各路信号的时间差确定观看者所处的空间位置，获得所述定位信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位信息包括观看者所在的位置相对于初始位置的相对位置信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述相对位置信息包括左右位移量和/或前后位移量。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述初始位置为所述3D显示***初始化设置的观看位置。
6.如权利要求3、4或5所述的方法，其特征在于，所述根据所述定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼的步骤具体为：
根据所述相对位置信息，计算所述光栅屏障的通光位置相对于原始通光位置的位移量；
根据所述位移量调节所述光栅屏障的通光位置，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
7.一种光栅屏障式3D显示***可视范围的调节***，其特征在于，所述调节***包括：
定位装置，用于对观看者所在的位置进行定位，获得定位信息；
调节装置，用于根据所述定位信息调节光栅屏障的通光状态，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
8.如权利要求7所述的***，其特征在于，所述定位装置包括多个信号接收器，用于分别接收观看者所在位置发出的信号；以及
位置换算器，用于根据多个信号接收器接收信号的时间差确定观看者所在的空间位置，获得定位信息。
9.如权利要求7或8所述的***，其特征在于，所述定位信息包括观看者所在的位置相对于初始位置的相对位置信息。
10.如权利要求9所述的***，其特征在于，所述调节装置包括位移换算器，用于根据所述相对位置信息，计算所述光栅屏障的通光位置相对于原始通光位置的位移量；以及
光栅调节器，用于根据所述位移量调节所述光栅屏障的通光位置，将左眼图像和右眼图像分别传送至观看者的左眼和右眼。
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