CN105445945A - 立体成像装置、方法、显示器和终端 - Google Patents

立体成像装置、方法、显示器和终端 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种立体成像装置、方法、显示器和终端。立体成像装置包括：显示面板，包括像素阵列，用于显示图像；至少两层透镜层，设置在与像素阵列对应的位置，用于根据所施加的时分变化的电场，将该像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转到至少四个不同的投射方向，该至少四个不同的投射方向对应的偏转角度为所述至少两层透镜层中的每层透镜层的偏转角度之和。本发明实施例的技术方案能够供多人同时观看三维立体图像。

Description

立体成像装置、方法、显示器和终端
技术领域
本发明涉及显示技术，尤其是涉及一种立体成像装置、方法、显示器和终端。
背景技术
目前，自由立体(auto-stereoscopic)显示器也称为裸眼双视显示器或裸眼三维显示器或双目立体视差显示器。
在一种自由立体显示器中，可以利用电可调液晶的相位特性来实现三维(ThreeDimension，3D)显示技术。例如，可以将电可调液晶紧贴在现有的用户设备屏幕上方，利用液晶在通电情况下的相位特性，形成液晶透镜阵列，以将用户设备的显示器的像素射出的光束向左右偏转来实现裸眼双目视差，从而在观察者眼中产生立体的效果。
目前，利用电可调液晶的相位特性实现的裸眼三维显示技术只能供一个观察者使用。
发明内容
本发明的实施例提供了一种立体成像装置、方法、显示器和终端，能够供多人同时观看三维立体图像。
第一方面，提供了一种立体成像装置，包括：显示面板，包括像素阵列，用于显示图像；透镜部件，包括至少两层透镜层，至少两层透镜层叠加设置在与像素阵列对应的位置，用于根据所施加的时分变化的电场，将通过透镜部件的像素阵列显示的图像的光线偏转到不同的投射方向。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，施加在至少两层透镜层上的时分变化的电场间隔预设时段交替切换。
结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，施加在至少两层透镜层上的时分变化的电场间隔预设时段同步切换。
结合第一方面或第一种或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，像素阵列具体用于采用时分方式显示从两个拍摄角度拍摄的图像，以在每两个投射方向上呈现立体图像。
结合第一方面或上述任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，至少两层透镜层为N层透镜层，N层透镜层用于根据所施加的时分变化的电场，在2N个预设时段内，将像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转到2N个不同的投射方向，其中N为大于1的正整数。
结合第一方面或上述任一种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，至少两层透镜层包括：第一透镜层和第二透镜层，第一透镜层设置在第二透镜层与像素阵列之间，其中，第一透镜层包括：第一透镜阵列、第一电极层和第二电极层，第一电极层和第二电极层分别设置在第一透镜阵列的两侧，第一透镜阵列用于根据第一电极层和第二电极层之间所施加的时分变化的电压配置形成的电场，将像素阵列中的像素显示的图像的光线交替地偏转第一角度；第二透镜层包括：第二透镜阵列、第三电极层和第四电极层，第三电极层和第四电极层分别设置在第二透镜阵列的两侧，第二透镜阵列用于根据第三电极层和第四电极层之间所施加的时分变化的电压配置形成的电场，将第一透镜阵列射出的光线交替地偏转第二角度，使得像素阵列中的像素显示的图像的光线投射向四个不同的投射方向。
结合第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，第一透镜阵列中的每个第一透镜对应第一电极层中的两个第一电极、连接在两个第一电极之间的电阻膜和第二电极层中的一个第二电极，两个第一电极用于分别接收两个不同的电压，一个第二电极作为公共电极用于接收参考电压，使得第一透镜在两个第一电极接收的两个电压与一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将第一透镜对应的像素射出的光线交替地偏转第一角度，第二透镜阵列中的每个第二透镜对应第三电极层中的两个第三电极、连接在两个第三电极之间的电阻膜和第四电极层中的一个第四电极，两个第三电极用于分别接收两个不同的电压，一个第四电极作为公共电极用于接收参考电压，使得第二透镜在两个第三电极接收的两个电压与一个第四电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将第二透镜对应的第一透镜射出的光线交替地偏转第二角度。
结合第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，第一透镜阵列中的每个第一透镜与相邻第一透镜共用一个第一电极。
结合第七种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，第二透镜阵列中的第二透镜对应的第二电极与相邻第二透镜对应的第二电极保持预设的间隔，其中，第一透镜阵列中的第一透镜与相邻第一透镜在不同的电压配置下分别将第一透镜与相邻第一透镜对应的两个像素射出的光线向相反的方向偏转第一角度，第一透镜与相邻第一透镜对应的两个第二透镜在的相同电压配置下将第一透镜与相邻第一透镜射出的光线向同一方向偏转第二角度。
结合第五种可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，在第一时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第一电压配置，将第一透镜对应的第一像素的光线向第一方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第二电压配置，将相邻第一透镜对应的第二像素的光线向第二方向偏转第一角度，第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第一像素的第一方向的光线向第三方向偏转第二角度至第一投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第二像素的第二方向的光线向第三方向偏转第二角度至第二投射方向，其中第一电压配置不同于第二电压配置，第一方向与第二方向互为相反方向，
在第二时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第一电压配置，将第一像素的光线向第一方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第二电压配置，将第二像素的光线向第二方向偏转第一角度，第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第一像素的第一方向的光线向第四方向偏转第二角度至第三投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第二像素的第二方向的光线向第四方向偏转第二角度至第四投射方向，其中，第四电压配置不同于第三电压配置，第四方向与第三方向互为相反方向，
在第三时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第二电压配置，将第一像素的光线向第二方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第一电压配置，将第二像素的光线向第一方向偏转第一角度，与第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第一像素的第二方向的光线向第四方向偏转第二角度至第四投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第二像素的第一方向的光线向第四方向偏转第二角度至第三投射方向，
在第四时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第二电压配置，将第一像素的光线向第二方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第一电压配置，将第二像素的光线向第一方向偏转第一角度，与第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第一像素的第二方向的光线向第三方向偏转第二角度至第二投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第二像素的第一方向的光线向第三方向偏转第二角度至第一投射方向。
结合第五种至第九种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第十种可能的实现方式中，该立体成像装置还包括：透明基板，设置在第一透镜层和第二透镜层之间，第二电极层设置在透明基板靠近第一透镜层的一侧，第四电极层设置在透明基板靠近第二透镜层的一侧。
结合第五种至第十种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第十一种可能的实现方式中，第一角度为18°，第二角度为5°。
结合第五种至第十一种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第十二种可能的实现方式中，第二电极层和第四电极层包括连续的氧化铟锡ITO透明导电膜。
结合第五种至第十二种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第十三种可能的实现方式中，第一透镜和第二透镜包括液晶或铌酸锂晶体。
结合第一方面或上述任一种可能的实现方式，在第十四种可能的实现方式中，在N层透镜层之一施加电场的情况下使得像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转两个不同的投射方向。
结合第一方面或上述任一种可能的实现方式，在第十五种可能的实现方式中，在至少两层透镜层在未施加电场的情况下使得显示面板呈现二维图像。
第二方面，提供了一种显示器，包括：如第一方面或第一方面的第一种至第十三种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式所述的立体成像装置；背光层，与立体成像装置的至少两层透镜层相叠加，用于发射背光；控制模块，用于控制立体成像装置的显示面板按照时分方式显示图像，并且控制立体成像装置的至少两层透镜层根据所施加的时分变化的电场，将显示面板显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向。
结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，控制模块还包括：方向计算子模块，用于根据传感器反馈的信息计算图像的投射方向；电压计算子模块，用于根据投射方向计算与投射方向对应的电压配置；显示控制子模块，用于根据投射方向控制立体成像装置的显示面板显示图像；电压控制子模块，用于根据电压配置控制立体成像装置的电光调制层施加的时分变化的电场，以控制立体成像装置的透镜层将图像的光线交替地偏转至不同的投射方向。
结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，传感器反馈的信息包括人眼位置信息、陀螺仪信息、加速度信息和温度信息中的至少一个。
第三方面，提供了一种终端，包括：如第一方面或第一方面的第一种至第十五种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式所述的立体成像装置或者第二方面或第二方面的第一种或第二种可能的实现方式所述的显示器。
第四方面，提供了一种立体成像方法，该立体成像方法用于第一方面或第一方面的第一种至第十五种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式所述的立体成像装置，包括：在像素阵列上显示图像；在至少两层透镜层上施加时分变化的电场；根据时分变化的电场，将像素阵列显示的图像的光线偏转到不同的投射方向。
结合第四方面，在第四方面的第一种可能的实现方式中，在至少两层透镜层上施加时分变化的电场包括：间隔预设时段交替切换施加在至少两层透镜层中的任意两层透镜层上的时分变化的电场。
结合第四方面的第一种可能的实现方式，在第四方面的第二种可能的实现方式中，在至少两层透镜层上施加时分变化的电场包括：间隔预设时段同步切换施加在至少两层透镜层上的时分变化的电场。
结合第四方面或第四方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第四方面的第三种可能的实现方式中，在像素阵列上显示图像包括：采用时分方式在像素阵列上显示从两个拍摄角度拍摄的图像，以在每两个投射方向上呈现立体图像。
结合第四方面或第四方面的第一种或第二种或第三种可能的实现方式，在第四方面的第四种可能的实现方式中，至少两层透镜层为N层透镜层，根据时分变化的电场，在2N个预设时段内，将像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转到2N个不同的投射方向，其中N为大于1的正整数。
结合第四方面或第四方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在第四方面的第五种可能的实现方式中，至少两层透镜层包括第一透镜层和第二透镜层，在至少两层透镜层上施加时分变化的电场，包括：在第一层透镜层中的第一电极层和第二电极层之间接收时分变化的电压配置形成电场，将像素阵列中的像素显示的图像的光线交替地偏转第一角度；在第二透镜层中的第三电极层和第四电极层之间接收时分变化的电压配置形成电场，将第一层透镜层射出的光线交替地偏转第二角度，使得像素阵列中的像素显示的图像的光线投射向四个不同的投射方向。
结合第四方面的第五种可能的实现方式，在第四方面的第六种可能的实现方式中，在第一层透镜层的第一电极层和第二电极层之间接收时分变化的电压配置形成电场，包括：
在第一透镜层的第一透镜阵列中的每个第一透镜对应的连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个不同的电压，并且在第一透镜对应的一个第二电极上接收参考电压，使得第一透镜在两个第一电极接收的两个电压与一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将第一透镜对应的像素射出的光线交替地偏转第一角度；
在第二透镜层的第三电极层和第四电极层之间接收时分变化的电压配置形成电场，包括：
在第二透镜层的第二透镜阵列中的每个第二透镜对应的连接有电阻膜的两个第三电极上接收两个不同的电压，并且在第二透镜对应的一个第四电极上接收参考电压，使得第二透镜在两个第三电极接收的两个电压与一个第四电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将第二透镜对应的第一透镜射出的光线交替地偏转第二角度。
结合第四方面的第六种可能的实现方式，在第四方面的第七种可能的实现方式中，根据时分变化的电场，将像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转到至少四个不同的投射方向，包括：
在第一时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第一电压配置，将第一透镜对应的第一像素的光线向第一方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第二电压配置，将相邻第一透镜对应的第二像素的光线向第二方向偏转第一角度，第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第一像素的第一方向的光线向第三方向偏转第二角度至第一投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第二像素的第二方向的光线向第三方向偏转第二角度至第二投射方向，其中第一电压配置不同于第二电压配置，第一方向与第二方向互为相反方向，
在第二时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第一电压配置，将第一像素的光线向第一方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第二电压配置，将第二像素的光线向第二方向偏转第一角度，第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第一像素的第一方向的光线向第四方向偏转第二角度至第三投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第二像素的第二方向的光线向第四方向偏转第二角度至第四投射方向，其中，第四电压配置不同于第三电压配置，第四方向与第三方向互为相反方向，
在第三时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第二电压配置，将第一像素的光线向第二方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第一电压配置，将第二像素的光线向第一方向偏转第一角度，与第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第一像素的第二方向的光线向第四方向偏转第二角度至第四投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第二像素的第一方向的光线向第四方向偏转第二角度至第三投射方向，
在第四时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第二电压配置，将第一像素的光线向第二方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第一电压配置，将第二像素的光线向第一方向偏转第一角度，与第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第一像素的第二方向的光线向第三方向偏转第二角度至第二投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第二像素的第一方向的光线向第三方向偏转第二角度至第一投射方向。
本发明的实施例的技术方案通过设置至少两层透镜层，用于根据所施加的时分变化的电场，将像素阵列中的每个像素射出的光线偏转到至少四个不同的投射方向，能够供多人同时观看三维立体图像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明的一个实施例的立体成像装置的结构示意图。
图2是根据本发明的实施例的双人裸眼3D显示的空间原理图。
图3(a)、图3(b)、图3(c)和图3(d)是根据本发明的另一实施例的立体成像装置的结构示意图。
图4是根据本发明的另一实施例的立体成像装置的结构示意图。
图5是根据本发明的另一实施例的立体成像装置的结构示意图。
图6是根据本发明的另一实施例的立体成像装置的结构示意图。
图7是根据本发明的实施例的显示器的结构示意图。
图8是根据本发明的实施例的立体成像方法的示意性流程图。
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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
在本发明的实施例中，立体成像可以指三维显示或自由立体显示。
图1是根据本发明的一个实施例的一种立体成像装置100的结构示意图。立体成像装置100包括：显示面板110和透镜部件，透镜部件包括至少两层透镜层。应理解，为便于描述，图1仅示出了两层透镜层120和130。
显示面板110包括像素阵列，用于显示图像。
例如，该像素阵列可以包括多个像素111～116，例如像素可以是单色像素，红色像素、绿色像素或蓝色像素，根据本发明的实施例并不限于此，像素也可以是三原色像素。显示面板110可以按照时分方式显示图像，例如，可以按照时分方式显示从两个不同拍摄角度拍摄的同一场景的图像。
两层透镜层120和130叠加设置在与像素阵列对应的位置，用于根据所施加的时分变化的电场，将通过透镜部件的像素阵列显示的图像的光线偏转到不同的投射方向。
例如，通过控制至少两层透镜层所施加的时分变化的电场的切换时间和像素阵列时分显示的从两个不同拍摄角度拍摄的同一场景的图像的切换时间，将像素阵列显示的图像的光线交替偏转到不同的投射方向，以在每个观察者对应的每两个投射方向上呈现立体图像。该不同的投射方向对应至少两个观察者的左眼观察方向和右眼观察方向。由于人眼存在视觉暂留的时间，只要在人眼的视觉暂留时间内将显示面板中的所有像素显示的图像的光线偏转至多个观察方向，就可产生供多人裸眼观看的立体图像。
上述至少两层透镜层可以直接设置在像素阵列上，或者设置在完整覆盖或者包覆多个像素的位置处，例如，在像素阵列与透镜层之间有一定间隔(空间)/或者间隔物(填充物，隔板、绝缘板等)。
透镜层可以由液晶(liquidcrystal，简称LC)构成。液晶在施加电场后能够改变折射率，不同的电场可以对应于不同的折射率，即采用液晶在透镜层形成电可调的棱镜阵列。当光线通过施加了电场的液晶时，出射光的相位差会随着外加电场的变化而变化。本发明的实施例并不限于此，透镜层也可以由施加电场时能够改变折射率的其它晶体材料构成，例如，可以由锂酸铌晶体构成。
本发明的实施例通过设置至少两层透镜层，用于根据所施加的时分变化的电场，将像素阵列显示的图像的光线偏转到不同的投射方向，能够供多人同时观看三维立体图像。
根据本发明的实施例，像素阵列具体用于采用时分方式显示从两个拍摄角度拍摄的图像，以在每两个投射方向上呈现立体图像。
例如，每个观察者对应的每两个投射方向上呈现立体图像。
为了使得立体成像装置100呈现出来的立体图像的分辨率为全部像素单元，透镜层所施加的电场要满足在视觉暂留的时间内将全部像素显示图像的光线偏转至多个不同的投射方向。显示面板110显示不同拍摄角度拍摄的图像时所采用的时分方式应该与至少两层透镜层所施加的时分变化的电场相对应，使得多个观察者中每个观察者的双眼在视觉暂留时间内看到的分别是显示面板中的全部像素显示的从两个拍摄角度拍摄的同一场景的图像，即可以实现多人在不同的观察方向上观察到高分辨率的三维立体图像。
根据本发明的实施例，至少两层透镜层可以为N层透镜层，该N层透镜层用于根据所施加的时分变化的电场，在2N个预设时段内，将像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转到2N个不同的投射方向，其中N为大于1的正整数。
根据本发明的实施例，施加在至少两层透镜层上的时分变化的电场可以间隔预设时段同步切换。换句话说，每经过一个预设时段，同时切换施加在上述至少两层透镜层上的电场。
根据本发明的实施例，施加在至少两层透镜层上的时分变化的电场可以间隔预设时段交替切换。这样施加在每层透镜层上的时分变化的电场的切换周期至少为两个该预设时段，可以降低施加在每层透镜层的时分变化的电场的切换频率，更容易实现，还可以延长透镜层的使用寿命。
例如，在t1时刻，切换施加在第一层透镜层上的电场，施加在其余N-1层透镜层上的电场保持不变；在经过一个预设时段的t2时刻，切换施加在第m层透镜层上的电场，施加在其余N-1层透镜层上的电场保持不变，其中，该第m层透镜层为该N层透镜层中除第一层透镜层之外任意一层透镜层。
在利用电可调液晶的相位特性来实现3D显示的技术中，在可视角度范围内，电可调液晶透镜可以引导光束去任意的角度。为达到单个观察者使用时光束的最小偏转角度，需要比较厚的液晶层。为同时满足多个观察者使用，需要增大光束的最小偏转角度，这需要较厚的LC层来实现。由于LC透镜的切换速度是和LC透镜的厚度的平方成反比，因此较厚的LC层意味着切换速度比较慢。例如，将供一个观察体验的高质量的裸眼3D效果分享到两个观察者，那么显示的刷新率就会被减半因为LC透镜的切换速度是有限的，这样就会减低视频流的质量。
根据本发明实施例的立体成像装置，能够利用至少两层透镜层使光线在一个时间顺序的方式上投射到至少两个观察者，同时不会降低LC透镜的切换速度。
应理解，立体成像装置100还可以包括控制模块，用于控制两层透镜层120和130根据所施加的时分变化的电场，将像素阵列显示的图像的光线交替地偏转到至少四个不同的投射方向。
本发明实施例的技术方案为了使得立体成像装置呈现出来的立体图像的分辨率为全部像素，所施加的电场满足在视觉暂留的时间内用全部像素显示每个方向的图像。将像素阵列显示的图像的光线偏转至不同的方向，使得每个方向上呈现的图像的分辨率为显示面板的全部像素，能够使多人同时在不同的观察方向上观察到显示面板的全部像素呈现的立体图像。
不同的投射方向对应的观察方向可以包括多个左眼观察方向和多个右眼观察方向，以供多人同时观看立体图像。另外，根据本发明的实施例，还可以在多人3D显示效果和单人3D显示效果之间进行切换，例如，在上述至少两层透镜层之一施加电场的情况下使得像素阵列中的每个像素射出的光线交替地偏转至两个不同的投射方向。该投射方向对应的观察方向可以包括一个左眼观察方向和一个右眼观察方向，以供一人观看立体图像。
根据本发明的实施例，该至少两层透镜层在未施加电场的情况下使得显示面板110呈现二维图像。
根据本发明的实施例，当立体成像装置100中包括两层透镜层时，能够供两人同时观看立体图像。
具体地，至少两层透镜层包括：第一透镜层和第二透镜层，第一透镜层设置在第二透镜层与像素阵列之间。
第一透镜层包括：第一透镜阵列、第一电极层和第二电极层，第一电极层和第二电极层分别设置在第一透镜阵列的两侧，第一透镜阵列用于根据第一电极层和第二电极层之间所施加的时分变化的电压配置形成的电场，将像素阵列中的像素显示的图像的光线交替地偏转第一角度。第二透镜层包括：第二透镜阵列、第三电极层和第四电极层，第三电极层和第四电极层分别设置在第一透镜阵列的两侧，第二透镜阵列用于根据第三电极层和第四电极层之间所施加的时分变化的电压配置形成的电场，将第一透镜阵列射出的光线交替地偏转第二角度，使得像素阵列中的像素显示的图像的光线投射向四个不同的投射方向。
根据本发明的实施例，第一角度为18°，第二角度为5°。该第一角度和第二角度可以为基于中线的角度，该中线可以是垂直于第一透镜层和第二透镜层的线。但根据本发明的实施例第一角度和第二角度的取值并不限于此，可以根据两个观察者的双眼与该中线之间的夹角确定第一角度和第二角度。两个观察者的双眼与该中线之间的夹角可以根据两个观察者之间的距离、观察者与立体成像装置100之间的水平距离、观察者双眼之间的距离确定。例如，图2所示为根据本发明的实施例的双人裸眼3D显示的空间原理图，两个观察者位于立体显示装置中线(图2所示水平虚线)对称的两侧，当观察者与立体成像装置110之间的水平距离L1为300mm、两个观察者之间的距离L2为50mm、两个观察者双眼之间的距离d1和d2均为60mm、两个观察者头部的径向宽度D1和D2均为150mm时，可以确定两个观察者的双眼与中线之间的夹角，偏向中线右侧的角度用正数表示，偏向中线左侧的角度用负数表示，则-θR1＝θL2＝23°，-θL1＝θR2＝13°，θR1和θL2分别对应左侧观察者右眼方向和右侧观察者左眼方向，θL1和θR2分别对应左侧观察者左眼方向和右侧观察者右眼方向。该四个观察方向为第一透镜层和第二透镜层的偏转角度之和，可以得出第一透镜层的第一角度为18°且第二透镜层的第二角度为5°，或者第一透镜层的第一角度为5°且第二透镜层的第二角度为18°。
应理解，第一透镜阵列中的第一透镜、第二透镜阵列中的第二透镜和像素阵列中的像素可以是一一对应的，但本发明的实施例并不限于此，例如，也可以是一个第一透镜或第二透镜对应多个像素，或者一个像素包括多个子像素，也可以是多个第二透镜对应一个第一透镜，或者一个第二透镜对应多个第一透镜，等等。
为了使像素阵列中的每个像素射出的光线都偏转至四个不同的投射方向，可以交替切换第一透镜层和第二透镜层施加的时分变化的电压配置。
根据本发明的实施例，施加在第一透镜层的时分变化的电压配置的切换时刻与施加在第二透镜层的时分变化的配置的切换时刻间隔预设时段。换句话说，在同一时刻，只有一层透镜层切换电压配置。例如，在第一时刻，第一透镜层电压配置保持不变，第二透镜层切换电压配置，在经过预设时段的第二时刻，第二透镜层的电压配置保持不变，第一透镜层切换电压配置，以此类推，第一透镜层和第二透镜层间隔预设时段交替切换电压配置。
根据本发明的实施例，第一透镜阵列中的每个第一透镜对应第一电极层中的两个第一电极、连接在两个第一电极之间的电阻膜和第二电极层中的一个第二电极，两个第一电极用于分别接收两个不同的电压，一个第二电极作为公共电极用于接收参考电压，使得第一透镜在两个第一电极接收的两个电压与一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将第一透镜对应的像素射出的光线交替地偏转第一角度。第二透镜阵列中的每个第二透镜对应第三电极层中的两个第三电极、连接在两个第三电极之间的电阻膜和第四电极层中的一个第四电极，两个第三电极用于分别接收两个不同的电压，一个第四电极作为公共电极用于接收参考电压，使得第二透镜在两个第三电极接收的两个电压与一个第四电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将第二透镜对应的第一透镜射出的光线交替地偏转第二角度。
根据本发明的实施例，通过调整电极上接收的电压，可以在透镜层(液晶层)中产生电场，从而给液晶层促生一个需要的相位配置。不同的相位配置取决于不同的电压配置和电极分布。电极可以由透明导电材料制成，例如，可以是氧化铟锡(IndiumTinOxide，简称ITO)之类的透明导电材料。第二电极或第四电极可以是连续的ITO透明导电膜。两个电极第一电极或者第三电极可以是ITO材料制成的两个导电条纹，沿每个液晶透镜(第一透镜或第二透镜)的两个相对的边缘布置，并且与相邻液晶透镜的第一电极保持预设的间隔。连续电阻膜可由具有特定电阻率的透明材料制成，连接在两个导电条纹之间，以便在两个电极接收不同的电压时在电阻膜上产生连续变化的电压分布，连续变化的电压分布与参考电压之间的电势差在电阻膜覆盖的液晶层中产生连续变化的电场分布，连续变化的电场分布使与该电阻膜对应的液晶产生具有线性相位倾斜的透镜的功能，用于将光线偏转至预设的投射方向。
应理解，在本发明另一实施例中，每个第一透镜或第二透镜还可以对应一系列导电条纹，这些导电条纹可以均匀分布，也可以非均匀分布，只要布置成在接收电压时能够产生微透镜的效果或者线性相位的效果即可。每个第一电极或第三电极上接收的电压与参考电压之间的电势差在液晶层形成相应的电场。参考电压例如可以是0V。每个第一透镜或第二透镜还可以对应多个第一电极或第三电极。例如，每个透镜可以对应4个第一电极，其中一个电极位于像素的边缘，接收的电压分别为V1、V2、V3和V4。每个透镜对应的第一电极可以多于4个或少于4个。液晶的平滑特性使得4个电极足以产生近似平滑的相位分布。
根据本发明的实施例，立体成像装置100还可以包括：透明基板，设置在第一透镜层和第二透镜层之间，第二电极设置在透明基板靠近第一透镜层的一侧，第四电极设置在透明基板靠近第二透镜层的一侧。
换句话说，第一透镜层和第二透镜层可以共享一个两侧都涂覆由ITO电极的透明基板。当第一角度为18°，第二角度为5°时，该透明基板的厚度可以为约277μm。由于已有终端中透明基板的厚度为300μm，在本实施例中，在单人3D立体成像装置的基础上增加一层透镜层，并将透明基板的厚度设置为277μm，能够不增加终端的厚度。
根据本发明的实施例，第一透镜阵列中的每个第一透镜与相邻第一透镜共用一个第一电极。具体而言，每个第一透镜对应两个第一电极，且相邻第一透镜共用一个第一电极，通过在两个第一电极上接收电压V1和V2可以产生一个三角形的相位延迟分布。在第一时段(例如，第一图像帧)相邻第一透镜会将相邻像素射出的光线会分别偏向两个不同的方向(到左眼和右眼方向)。如果，在第二时段(例如，第二图像帧)，我们交换V1和V2，这样三角形的相位分布会交换，这个相位分布会让光线偏转和前一时段(例如第一图像帧)不同的方向。
根据本发明的实施例，第二透镜阵列中的第二透镜对应的第二电极与相邻第二透镜对应的第二电极可以保持预设的间隔，其中，第一透镜阵列中的第一透镜与相邻第一透镜在不同的电压配置下分别将第一透镜与相邻第一透镜对应的两个相邻像素射出的光线向相反的方向偏转第一角度，第一透镜与相邻第一透镜对应的两个第二透镜在的相同电压配置下将第一透镜与相邻第一透镜射出的光线向同一方向偏转第二角度。
在根据本发明的实施例中，在第一时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第一电压配置，将第一透镜对应的第一像素的光线向第一方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第二电压配置，将相邻第一透镜对应的第二像素的光线向第二方向偏转第一角度，与第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第一像素的第一方向的光线向第三方向偏转第二角度至第一投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第二像素的第二方向的光线向第三方向偏转第二角度至第二投射方向，第一方向与第二方向互为相反方向；在第二时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第一电压配置，将第一透镜对应的第一像素的光线向第一方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第二电压配置，将相邻第一透镜对应的第二像素的光线向第二方向偏转第一角度，与第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第一像素的第一方向的光线向第四方向偏转第二角度至第三投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第二像素的第二方向的光线向第四方向偏转第二角度至第四投射方向，第四方向与第三方向互为相反方向；在第三时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第二电压配置，将第一透镜对应的第一像素的光线向第二方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第一电压配置，将相邻第一透镜对应的第二像素的光线向第一方向偏转第一角度，与第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第一像素的第二方向的光线向第四方向偏转第二角度至第四投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第二像素的第一方向的光线向第四方向偏转第二角度至第三投射方向；在第四时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第二电压配置，将第一透镜对应的第一像素的光线向第二方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第一电压配置，将相邻第一透镜对应的第二像素的光线向第一方向偏转第一角度，与第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第一像素的第二方向的光线向第三方向偏转第二角度至第二投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第二像素的第一方向的光线向第三方向偏转第二角度至第一投射方向。
应理解，当第一投射方向和第三投射方向对应一个观察者双眼的观察方向、第二投射方向和第四投射方向对应另一观察者的双眼的观察方向时，在第一时段和第二时段像素阵列可以显示从第一拍摄角度拍摄的第一场景的图像，然后在第三时段和第四时段切换为显示从第二拍摄角度拍摄的第一场景的图像。
根据本发明的实施例，第二透镜阵列中的第二透镜与相邻第二透镜也可以共用一个第三电极。
根据本发明的实施例，在第一透镜层和第二透镜层之间可以设置第三透镜层，第三透镜层用于将第一透镜阵列射出的光束投射到第二透镜阵列上或者投射到第二透镜阵列的焦距内。也就是说，第三透镜层可以起光中继的作用，能够将第一透镜成像在对应的第二透镜附近甚至是对应的第二透镜的光学平面上。因此能够减小第一透镜层射出的光线在第二透镜层上相邻第二透镜之间的串扰。这样，每个第二透镜都会接收到与其对应的第一透镜射出的绝大部分光束，而不会接收到或很少接收到相邻第一透镜射出的光束，这样就能够保证期望的高清3D的视觉体验。
本发明的实施例通过设置至少两层透镜层，用于根据所施加的时分变化的电场，将像素阵列显示的图像的光线偏转到不同的投射方向，能够供多人同时观看三维立体图像。
图3是根据本发明另一实施例的立体成像装置300的结构示意图，立体成像装置300是立体成像装置100的例子，包括显示面板310、第一透镜层320和第二透镜层330。
在图3的实施例的方案中，施加在两层透镜层上的时分变化的电场可以间隔预设时段交替切换。
在本实施例中，显示面板310包括像素阵列，该像素阵列包括像素311～316，像素311、313、315以及像素314、315、316可以分别为蓝、绿、红三原色像素。
第一透镜层320包括：第一透镜阵列322、第一透明基板321和第二透明基板323。第一透镜阵列包括第一透镜、第一电极324和第二电极325。第一透镜阵列为液晶透镜阵列，第一透镜为液晶透镜。第一透镜阵列中第一透镜设置在与像素311～316一一对应的位置。第一电极324和第二电极325设置在第一透镜阵列(液晶层)322两侧，用于控制第一透镜将通过第一透透镜阵列的光线偏转至不同的投射方向。第一电极324和第二电极325设置在透明基板321的两侧。
第一透镜阵列322中的相邻第一透镜共用一个第一电极324，使得第一透镜阵列中相邻第一透镜将对应的像素射出的光线向相反方向偏转第一角度(如图3所示)。每个第一透镜有两个导电条纹，通过在两个导电条纹上接收电压V1和V2可以产生一个三角形的相位延迟分布，如图3中的折线所示。例如，在第一时段相邻像素的光线会分别偏向两个不同的方向。如果，在第二时段，我们交换V1和V2，这样三角形的相位分布会交换。这个相位分布会让光偏转和第一时刻不同的方向。在实施例中，在第一时段可以将选择第一部分像素的光线偏转到左侧观察方向(如-18°)，并将选择的第二部分像素的光线偏转到右侧观察方向(如18°)，然后切换电压配置，在接下来的第二时段将选择的第一部分像素的光线偏转到右侧观察方向，并将选择的第二部分像素的光线偏转到左侧观察方向。由于人类视觉***的持久性，可以观察到一个方向上两个时间上的不一致的画面好像是一个画面。
第二透镜层330包括：第二透镜阵列331、第二透明基板332。第二透镜阵列包括第二透镜、第三电极333和第四电极334。第二透镜阵列为液晶透镜阵列，第三电极333和第四电极334设置在第二透镜阵列331两侧，用于控制第二透镜将通过第二透镜阵列的光线偏转至不同的投射方向。第二透明基板332可以是立体成像装置所在的终端的前面板或触摸屏。第三电极333可以设置在前面板或触摸屏上。第四电极334设置在第一透镜层320与第二透镜层330共用的第二透明基板323上。
第三电极333由连接在两个导电条纹之间的电阻膜构成。相邻液晶透镜的第三电极333之间存在电极间隙。每个第三电极333的两个导电条纹接收不同的电压V(例如，V＝0和V>Vth)，从而在电阻膜上形成线性分布的电压。具体而言，两个导电条纹可以为ITO透明导电膜。电压V＝0和V>Vth分别接收在两个导电条纹上。由于电阻膜具有导电率R，所以连接在两个导电条纹之间的电阻膜有线性的电压下降，从而会导致液晶呈现一种线性的相位斜坡，如图3中的折线所示。第二透镜阵列331中的每个第二透镜使用两个第三电极333，当所述第二透镜层330中的每个第三电极333施加相同的电压配置时，可以将第一透镜阵列322射出的光线向同一方向偏转第二角度。
在Δt1～Δt4的四个时间间隔内交替切换施加在第一透镜阵列322和第二透镜阵列331上的电场，即交替切换第一透镜阵列322和第二透镜阵列331的相位特性，使得显示面板310中的像素311～316六个像素射出的光线经过第一透镜层322和第二透镜层331之后，交替偏转至四个观察方向。
例如，第一透镜层320可以提供18°的偏转角度(基于中线)，第二透镜层330可以提供5°的偏转角度(基于中线)，这里中线指的是垂直于两层LC透镜层的线。偏转到右边的角度用正数表示，偏转到左边的角度用负数表示，成像过程如下。
如图3(a)所示，在第一个时间间隔Δt1内，经过第一透镜层320之后，像素311、313、315的光线偏转-18°，像素312、314、316的光线偏转18°。经过第一透镜层320之后，像素311～316的光线继续偏转5°，像素311、313、315的光线偏转至-13°方向(左侧观察者的左眼方向)，像素312、314、316的光线偏转至33°方向(右侧观察者的左眼方向)。
如图3(b)所示，在第二个时间间隔Δt2，第一透镜层320的相位特性保持不变，第二透镜层330改变相位特性使其偏转-5°。经过第一透镜层320之后，像素311、313、315的光线偏转-18°，像素312、314、316的光线偏转18°。经过第一透镜层310之后，像素311～316的光线继续偏转-5°，像素311、313、315偏转至-23°方向(左侧观察者的右眼方向)，像素312、314、316偏转至13°方向(右侧观察者的右眼方向)。
如图3(c)所示，在第三个时间间隔Δt3，第二透镜层330的相位特性保持不变，第一透镜层330改变相位特性。经过第一透镜层330之后，像素311、313、315的光线偏转18°，像素313、314、316的光线偏转-18°。经过第二透镜层330之后，像素311～316的光线继续偏转-5°，最终像素311、313、315的光线偏转至13°方向(右侧观察者的右眼方向)，像素312、314、316的光线偏转至-33°方向(左侧观察者的右眼方向)。
如图3(d)所示，在第四个时间间隔Δt4，第一透镜层320相位特性保持不变，第二透镜层330改写相位特性使其偏转5°。经过第一透镜层320之后，像素311、313、315的光线偏转18°，像素312、314、316的光线偏转-18°。经过第二透镜层330之后，像素311～316的光线继续偏转5°，最终像素311、313、315的光线偏转至23°方向(右侧观察者的左眼方向)，像素312、314、316的光线偏转至-13°方向(左侧观察者的左眼方向)。
为了在观察者眼中呈现立体图像，例如，可以在Δt1内，在像素311、313、315呈现针对左侧观察者的左眼从第一拍摄角度拍摄的图像，在像素312、314、316呈现针对右侧观察者的左眼从第一拍摄角度拍摄的图像；在Δt2内，在像素311、313、315呈现针对左侧观察者的右眼从第二拍摄角度拍摄的图像，在像素312、314、316呈现针对右侧观察者的右眼从第二拍摄角度拍摄的图像；在Δt3内，在像素312、314、316呈现针对左侧观察者的右眼从第二拍摄角度拍摄的图像，在像素311、313、315呈现针对右侧观察者的右眼从第二拍摄角度拍摄的图像。在Δt4内，在像素312、314、316呈现针对左侧观察者的左眼从第一拍摄角度拍摄的图像，在像素311、313、315呈现针对右侧观察者的左眼从第一拍摄角度拍摄的图像。
两个观察者的双眼在Δt1～Δt4的四个时间间隔(即一个观看周期)内最终会看到所有的子像素311～316，如下表1所示为Δt1～Δt4各个时段内，两个观察者的眼睛分别看到的像素分布情况，L1表示左侧观察者的左眼，R1表示左侧观察者的右眼，L2表示右侧观察者的左眼，R2表示右侧观察者的右眼。Δt1～Δt4的四个时间间隔之和小于人眼视觉暂留的时间即可。
表1
从表1可以看出，由于第一透镜阵列中相邻液晶透镜射出的光线偏转至相反方向，因此在同一时刻，显示面板310中的所有像素偏转至两个方向，每个观察者同侧的一只眼睛可以看到显示面板310中一半像素显示的图像。
应理解，在本发明实施例中，对第一透镜层320和第二透镜层330的相位切换方式不做限定，可以如上述方式切换，也可以以其他方式切换。例如，在Δt2第二透镜层330的相位特性保持不变，第一透镜层320改变相位特性；在Δt3第一透镜层320的相位特性保持不变，第二透镜层330改变相位特性。
还应理解，施加在至少两层透镜层上的时分变化的电场可以间隔预设时段同步切换的方案与图3的方案类似，在此不再赘述。与图3的方案不同的是，在同步切换的方案中，每经过一个预设时段，同时切换施加第一透镜层320和第二透镜层330上的电场，第一透镜层320和第二透镜层330的成像过程可以按照图3的图3a、图3c、图3b和图3d的顺序执行。例如，如图3(a)所示，在第一个时间间隔Δt1内，像素311、313、315的光线偏转至-13°方向(左侧观察者的左眼方向)，像素312、314、316的光线偏转至33°方向(右侧观察者的左眼方向)。如图3(c)所示，在第二个时间间隔Δt2，第一透镜层330和第二透镜层330均改变相位特性，将像素311、313、315的光线偏转至13°方向(右侧观察者的右眼方向)，并将像素312、314、316的光线偏转至-33°方向(左侧观察者的右眼方向)。如图3(b)所示，在第三个时间间隔Δt3，第一透镜层320和第二透镜层330均改变相位特性，将像素311、313、315偏转至-23°方向(左侧观察者的右眼方向)，并将像素312、314、316偏转至13°方向(右侧观察者的右眼方向)。如图3(d)所示，在第四个时间间隔Δt4，第一透镜层320和第二透镜层330均改变相位特性，将像素311、313、315的光线偏转至23°方向(右侧观察者的左眼方向)，并将像素312、314、316的光线偏转至-13°方向(左侧观察者的左眼方向)。这样，两个观察者的双眼在Δt1～Δt4的四个时间间隔(即一个观看周期)内最终会看到所有的子像素311～316，从而在两个观察者的双眼中呈现立体图像。
图4是根据本发明另一实施例的立体成像装置400的结构示意图，立体成像装置400是立体成像装置100的例子，包括显示面板410、第一透镜层420和第二透镜层430，与图3所示的显示面板310、第一透镜层320和第二透镜层330类似，在此不再赘述。
第一透镜阵列422中的每个液晶透镜使用两个第一电极424，相邻第一透镜的第一电极424之间存在电极间隙，使得第一透镜阵列422中的每个第一透镜将对应像素射出的光线都向同一方向偏转第一角度。第二透镜阵列431中的相邻液第二透镜共用同一个第三电极433，使得第二透镜阵列中两个相邻第二透镜将对应的两个第一透镜射出的光线向相反方向偏转第二角度。
在Δt1～Δt4的四个时间间隔内交替切换第一透镜阵列422和第二透镜阵列431中的相位特性，使得显示面板410中的像素411～416六个像素射出的光线经过第一透镜层422和第二透镜层431之后，交替偏转至四个观察方向。成像过程与图3所示实施例的过程类似，为简洁，在此不再赘述。
由于第一透镜阵列422中每个第一透镜射出的光线都向同一方向偏转第一角度，第二透镜阵列431中的相邻第二透镜射出的光线向相反方向偏转第二角度，可知在Δt1～Δt4中的任一个时段内，像素阵列中各有一半的像素分别进入两只眼睛中。例如，当第一角度为18°且第二角度为5°时，在Δt1～Δt4中的任一个时段内，像素阵列中各有一半的像素分别进入一个观察者的双眼中。
图5是根据本发明另一实施例的立体成像装置500的结构示意图，立体成像装置500是立体成像装置100的例子，包括显示面板510、第一透镜层520和第二透镜层530，与图2所示的显示面板210、第一透镜层220和第二透镜层250类似，在此不再赘述。
在第一透镜层520中的第一透镜阵列522中的每个第一透镜使用两个第一电极524，相邻第一透镜的第一电极524之间存在电极间隙，使得第一透镜阵列522中的每个第一透镜将对应的像素射出的光线都向同一方向偏转第一角度。
第二透镜层530中的第二透镜阵列531中的每个第二透镜使用两个第三电极534，使得第二透镜阵列531中的每个第二透镜将对应的第一透镜射出的光线都向同一方向偏转第二角度。
在Δt1～Δt4的四个时间间隔内交替切换第一透镜阵列522和第二透镜阵列531中的相位特性，使得显示面板510中的像素511～516六个像素射出的光线经过第一透镜层522和第二透镜层531之后，交替偏转至四个观察方向。成像过程与图3所示实施例的过程类似，为简洁，在此不再赘述。
由于第一透镜阵列522中每个第一透镜射出的光线都向同一方向偏转第一角度，第二透镜阵列431中的每个第二透镜射出的光线都向同一方向偏转第二角度，可知在Δt1～Δt4中的任一个时段内，像素阵列中的所有像素进入一个观察者的一只眼睛中。即同一时刻，一个观察者的一只眼睛可以看到显示屏中所有像素显示的图像。
图6是根据本发明另一实施例的立体成像装置600的结构示意图，立体成像装置600是立体成像装置100的例子，包括显示面板610、第一透镜层620和第二透镜层630，与图2所示的显示面板210、第一透镜层220和第二透镜层230类似，在此不再赘述。
在第一透镜层620中的第一透镜阵列622中的两个相邻第一透镜使用同一个第一电极624，使得两个相邻第一透镜将对应的两个像素射出的光线向相反的方向偏转第一角度。
第二透镜层630中的第二透镜阵列631中的两个相邻第二透镜使用同一个第三电极633，使得两个相邻第二透镜将对应的两个第一透镜射出的光线向相反的方向偏转第二角度。
在Δt1～Δt4的四个时间间隔内交替切换第一透镜阵列622和第二透镜阵列631中的相位特性，使得显示面板610中的像素611～616六个像素射出的光线经过第一透镜层620和第二透镜层630之后，交替偏转至四个观察方向。成像过程与图3所示实施例的过程类似，为简洁，在此不再赘述。
在本发明实施例中，由于第一透镜层620和第二透镜层630都使相邻像素的光线向相反方向偏转，因此无论如何交替改变透镜层的相位特性，在同一时刻显示面板610中各有一半像素射出的光线偏转至两个不同的方向，即同一时刻，两个观察者各有一只眼睛可以看到显示屏中一半像素显示的图像。
图7是根据本发明的一个实施例的显示器700的结构示意图。显示器700包括立体成像装置710，背光层720和控制模块730。背光层720与立体成像装置的至少两层透镜层相叠加，用于发射背光。立体成像装置710可以是上述实施例的立体成像装置。控制模块730，用于控制立体成像装置的显示面板按照时分方式显示不同的图像，并且控制立体成像装置的至少两层透镜层根据所施加的时分变化的电场，将显示面板显示的图像的光线交替地偏转至不同的投射方向。
根据本发明的实施例，控制模块730包括：方向计算子模块731、电压计算子模块732、电压控制子模块733和显示控制子模块734。
立体显示(例如，3D显示)的内容的切换需要与透镜阵列的切换保持同步。立体显示的内容可以是存储在设备本地的不同格式的同一个内容，也可以是存储在云端的不同格式的同一个内容。下方向计算子模块731用于根据传感器反馈的信息计算图像的投射方向，即根据信息反馈计算显示内容的投射方向(或者投射角度)。例如，方向计算子模块631可以接收下列信息反馈：1)人眼跟踪的信息反馈，例如，人眼的位置信息；2)陀螺仪的信息反馈；3)其他传感器，例如，加速度传感器，温度传感器等的信息反馈。方向计算子模块731可以将内容的投射方向的计算结果提供给电压计算子模块732。电压计算子模块732用于根据投射方向计算与投射方向对应的电压配置，即可以根据显示内容的投射方向的计算结果得到相应的电压配置，例如，通过计算或者查表得到所需要的电极的电压序列模式，并将电压配置(或电压序列模式)输入到电压控制子模块733来控制多个电极接收的电压(例如，V1，V2，V3和V4)的大小，从而来控制透镜层中的透镜阵列(例如，电可调液晶)的相位特性。电压控制子模块733，用于根据电压配置控制立体成像装置的透镜阵列施加的时分变化的电场，以控制立体成像装置的透镜阵列将图像的光线交替地偏转至不同的投射方向。显示控制子模块734，用于根据投射方向控制立体成像装置的显示面板显示图像
根据立体成像装置所在的终端设备的不同，传感器可以包括头部跟踪、眼部跟踪、视点跟踪、陀螺仪和重力加速器等微传感器。
根据本发明的另一实施例提供了一种终端，包括：图1至图6的实施例所述的立体成像装置或图7的实施例的显示器。
根据本发明实施例的终端，能够供多人同时观看三维立体图像。
上面描述了本发明的实施例的立体成像装置、显示器和终端。下面描述根据本发明的实施例的立体成像方法。
图8是根据本发明的一个实施例的立体成像方法800的示意性流程图。立体成像方法800用于上述本发明的实施例的立体成像装置。图8的立体成像方法包括以下内容。
810，在像素阵列上显示图像。
820，在至少两层透镜层上施加时分变化的电场。
830，根据时分变化的电场，将像素阵列显示的图像的光线偏转到不同的投射方向。
本发明的实施例通过在至少两层透镜层上施加时分变化的电场，根据所施加的时分变化的电场，将像素阵列射出的光线偏转到不同的投射方向，能够供多人同时观看三维立体图像。
根据本发明的实施例，在820中，可以间隔一个预设时段交替切换施加在至少两层透镜层上的时分变化的电场。
根据本发明的实施例，在820中，可以间隔一个预设时段同步切换施加在至少两层透镜层上的时分变化的电场。
根据本发明的实施例，在810中，可以采用时分方式在像素阵列上显示从两个拍摄角度拍摄的图像，以在每两个投射方向上呈现立体图像。
根据本发明的实施例，至少两层透镜层为N层透镜层，根据时分变化的电场，在2N个预设时段内，将像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转到2N个不同的投射方向，其中N为大于1的正整数。
根据本发明的实施例，至少两层透镜层包括第一透镜层和第二透镜层。在820中，可以在第一层透镜层中的第一电极层和第二电极层之间接收时分变化的电压配置形成电场，将像素阵列中的像素显示的图像的光线交替地偏转第一角度；在第二透镜层的第三电极层和第四电极层之间接收时分变化的电压配置形成电场，将第一层透镜层中的第一透镜阵列射出的光线交替地偏转第二角度，使得像素阵列中的像素显示的图像的光线投射向四个不同的投射方向。
根据本发明的实施例，在820中，在第一透镜层的第一透镜阵列中的每个第一透镜对应的连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个不同的电压，并且在第一透镜对应的一个第二电极上接收参考电压，使得第一透镜在两个第一电极接收的两个电压与一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将第一透镜对应的像素射出的光线交替地偏转第一角度；在第二透镜层的第二透镜阵列中的每个第二透镜对应的连接有电阻膜的两个第三电极上接收两个不同的电压，并且在第二透镜对应的一个第四电极上接收参考电压，使得第二透镜在两个第三电极接收的两个电压与一个第四电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将第二透镜对应的第一透镜射出的光线交替地偏转第二角度。
根据本发明的实施例，在830中，在第一时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第一电压配置，将第一透镜对应的第一像素的光线向第一方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第二电压配置，将相邻第一透镜对应的第二像素的光线向第二方向偏转第一角度，第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第一像素的第一方向的光线向第三方向偏转第二角度至第一投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第二像素的第二方向的光线向第三方向偏转第二角度至第二投射方向，其中第一电压配置不同于第二电压配置，第一方向与第二方向互为相反方向；在第二时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第一电压配置，将第一像素的光线向第一方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第二电压配置，将第二像素的光线向第二方向偏转第一角度，第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第一像素的第一方向的光线向第四方向偏转第二角度至第三投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第二像素的第二方向的光线向第四方向偏转第二角度至第四投射方向，其中，第四电压配置不同于第三电压配置，第四方向与第三方向互为相反方向；在第三时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第二电压配置，将第一像素光线向第二方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第一电压配置，将第二像素的光线向第一方向偏转第一角度，与第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第一像素的第二方向的光线向第四方向偏转第二角度至第四投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将第二像素的第一方向的光线向第四方向偏转第二角度至第三投射方向；在第四时段，第一透镜阵列中的第一透镜根据第二电压配置，将第一像素的光线向第二方向偏转第一角度，并且相邻第一透镜根据第一电压配置，将第二像素的光线向第一方向偏转第一角度，与第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第一像素的第二方向的光线向第三方向偏转第二角度至第二投射方向，并且相邻第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将第二像素的第一方向的光线向第三方向偏转第二角度至第一投射方向。
本发明的实施例通过在至少两层透镜层上施加时分变化的电场，根据所施加的时分变化的电场，将像素阵列显示的图像的光线偏转到不同的投射方向，能够供多人同时观看三维立体图像。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，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***，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，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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，在本发明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。
所述功能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，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明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一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (28)

1.一种立体成像装置，其特征在于，包括：
显示面板，包括像素阵列，用于显示图像；
透镜部件，包括至少两层透镜层，所述至少两层透镜层叠加设置在与所述像素阵列对应的位置，用于根据所施加的时分变化的电场，将通过所述透镜部件的所述像素阵列显示的图像的光线偏转到不同的投射方向。
2.根据权利要求1所述的立体成像装置，其特征在于，施加在所述至少两层透镜层上的时分变化的电场间隔预设时段交替切换。
3.根据权利要求1所述的立体成像装置，其特征在于，施加在所述至少两层透镜层上的时分变化的电场间隔预设时段同步切换。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的立体成像装置，其特征在于，所述像素阵列具体用于采用时分方式显示从两个拍摄角度拍摄的图像，以在每两个投射方向上呈现立体图像。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的立体成像装置，其特征在于，所述至少两层透镜层为N层透镜层，所述N层透镜层用于根据所施加的时分变化的电场，在2N个预设时段内，将所述像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转到2N个不同的投射方向，其中N为大于1的正整数。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的立体成像装置，其特征在于，所述至少两层透镜层包括：第一透镜层和第二透镜层，所述第一透镜层设置在所述第二透镜层与所述像素阵列之间，
其中，所述第一透镜层包括：第一透镜阵列、第一电极层和第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层分别设置在所述第一透镜阵列的两侧，所述第一透镜阵列用于根据所述第一电极层和所述第二电极层之间所施加的时分变化的电压配置形成的电场，将所述像素阵列中的像素显示的图像的光线交替地偏转第一角度；
所述第二透镜层包括：第二透镜阵列、第三电极层和第四电极层，所述第三电极层和所述第四电极层分别设置在所述第二透镜阵列的两侧，所述第二透镜阵列用于根据所述第三电极层和所述第四电极层之间所施加的时分变化的电压配置形成的电场，将所述第一透镜阵列射出的光线交替地偏转第二角度，使得所述像素阵列中的像素显示的图像的光线投射向四个不同的投射方向。
7.根据权利要求6所述的立体成像装置，其特征在于，所述第一透镜阵列中的每个第一透镜对应所述第一电极层中的两个第一电极、连接在所述两个第一电极之间的电阻膜和所述第二电极层中的一个第二电极，所述两个第一电极用于分别接收两个不同的电压，所述一个第二电极作为公共电极用于接收参考电压，使得所述第一透镜在所述两个第一电极接收的两个电压与所述一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将所述第一透镜对应的像素射出的光线交替地偏转所述第一角度，
所述第二透镜阵列中的每个第二透镜对应所述第三电极层中的两个第三电极、连接在所述两个第三电极之间的电阻膜和所述第四电极层中的一个第四电极，所述两个第三电极用于分别接收两个不同的电压，所述一个第四电极作为公共电极用于接收参考电压，使得所述第二透镜在所述两个第三电极接收的两个电压与所述一个第四电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将所述第二透镜对应的第一透镜射出的光线交替地偏转所述第二角度。
8.根据权利要求7所述的立体成像装置，其特征在于，所述第一透镜阵列中的每个第一透镜与相邻第一透镜共用一个第一电极。
9.根据权利要求8所述的立体成像装置，其特征在于，所述第二透镜阵列中的第二透镜对应的第二电极与相邻第二透镜对应的第二电极保持预设的间隔，其中，所述第一透镜阵列中的第一透镜与相邻第一透镜在不同的电压配置下分别将所述第一透镜与所述相邻第一透镜对应的两个像素射出的光线向相反的方向偏转所述第一角度，所述第一透镜与所述相邻第一透镜对应的两个第二透镜在的相同电压配置下将所述第一透镜与所述相邻第一透镜射出的光线向同一方向偏转所述第二角度。
10.根据权利要求6所述的立体成像装置，其特征在于，在第一时段，所述第一透镜阵列中的第一透镜根据第一电压配置，将所述第一透镜对应的第一像素的光线向第一方向偏转所述第一角度，并且所述相邻第一透镜根据第二电压配置，将所述相邻第一透镜对应的第二像素的光线向第二方向偏转所述第一角度，所述第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将所述第一像素的第一方向的光线向第三方向偏转所述第二角度至第一投射方向，并且所述相邻第一透镜对应的第二透镜根据所述第三电压配置将所述第二像素的第二方向的光线向所述第三方向偏转所述第二角度至第二投射方向，其中所述第一电压配置不同于所述第二电压配置，所述第一方向与所述第二方向互为相反方向，
在第二时段，所述第一透镜阵列中的第一透镜根据所述第一电压配置，将所述第一像素的光线向所述第一方向偏转所述第一角度，并且所述相邻第一透镜根据所述第二电压配置，将所述第二像素的光线向所述第二方向偏转所述第一角度，所述第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将所述第一像素的第一方向的光线向第四方向偏转所述第二角度至第三投射方向，并且所述相邻第一透镜对应的第二透镜根据所述第四电压配置将所述第二像素的第二方向的光线向第四方向偏转所述第二角度至第四投射方向，其中，所述第四电压配置不同于所述第三电压配置，所述第四方向与所述第三方向互为相反方向，
在第三时段，所述第一透镜阵列中的第一透镜根据所述第二电压配置，将所述第一像素的光线向所述第二方向偏转所述第一角度，并且所述相邻第一透镜根据所述第一电压配置，将所述第二像素的光线向所述第一方向偏转所述第一角度，与所述第一透镜对应的第二透镜根据所述第四电压配置将所述第一像素的第二方向的光线向所述第四方向偏转所述第二角度至第四投射方向，并且所述相邻第一透镜对应的第二透镜根据所述第四电压配置将所述第二像素的第一方向的光线向所述第四方向偏转所述第二角度至第三投射方向，
在第四时段，所述第一透镜阵列中的第一透镜根据所述第二电压配置，将所述第一像素的光线向所述第二方向偏转所述第一角度，并且所述相邻第一透镜根据所述第一电压配置，将所述第二像素的光线向所述第一方向偏转所述第一角度，与所述第一透镜对应的第二透镜根据所述第三电压配置将所述第一像素的第二方向的光线向所述第三方向偏转所述第二角度至第二投射方向，并且所述相邻第一透镜对应的第二透镜根据所述第三电压配置将所述第二像素的第一方向的光线向所述第三方向偏转所述第二角度至第一投射方向。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的立体成像装置，其特征在于，还包括：
透明基板，设置在所述第一透镜层和所述第二透镜层之间，所述第二电极层设置在所述透明基板靠近所述第一透镜层的一侧，所述第四电极层设置在所述透明基板靠近所述第二透镜层的一侧。
12.根据权利要求6至11中的任一项所述的立体成像装置，其特征在于，所述第一角度为18°，所述第二角度为5°。
13.根据权利要求6至12中的任一项所述的立体成像装置，其特征在于，所述第二电极层和第四电极层包括连续的氧化铟锡ITO透明导电膜。
14.根据权利要求6至13中的任一项所述的立体成像装置，其特征在于，所述第一透镜和所述第二透镜包括液晶或铌酸锂晶体。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的立体成像装置，其特征在于，在所述N层透镜层之一施加电场的情况下使得所述像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转两个不同的投射方向。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的立体成像装置，其特征在于，在所述至少两层透镜层在未施加电场的情况下使得所述显示面板呈现二维图像。
17.一种显示器，其特征在于，包括：
如权利要求1至14中任一项所述的立体成像装置；
背光层，与所述立体成像装置的至少两层透镜层相叠加，用于发射背光；
控制模块，用于控制所述立体成像装置的显示面板按照时分方式显示图像，并且控制所述立体成像装置的所述至少两层透镜层根据所施加的时分变化的电场，将所述显示面板显示的图像的光线交替地偏转至所述不同的投射方向。
18.根据权利要求17所述的显示器，其特征在于，所述控制模块还包括：
方向计算子模块，用于根据传感器反馈的信息计算所述图像的投射方向；
电压计算子模块，用于根据所述投射方向计算与所述投射方向对应的电压配置；
显示控制子模块，用于根据所述投射方向控制所述立体成像装置的显示面板显示图像；
电压控制子模块，用于根据所述电压配置控制所述立体成像装置的电光调制层施加的时分变化的电场，以控制所述立体成像装置的透镜层将所述图像的光线交替地偏转至不同的投射方向。
19.根据权利要求18所述的显示器，其特征在于，所述传感器反馈的信息包括人眼位置信息、陀螺仪信息、加速度信息和温度信息中的至少一个。
20.一种终端，其特征在于，包括：如权利要求1至16中任一项所述的立体成像装置或者权利要求17至19中任一项所述的显示器。
21.一种立体成像方法，其特征在于，所述立体成像方法用于权利要求1至16中任一项所述的立体成像装置，包括：
在像素阵列上显示图像；
在至少两层透镜层上施加时分变化的电场；
根据所述时分变化的电场，将所述像素阵列显示的图像的光线偏转到不同的投射方向。
22.根据权利要求21所述的立体成像方法，其特征在于，所述在至少两层透镜层上施加时分变化的电场包括：间隔预设时段交替切换施加在所述至少两层透镜层中的任意两层透镜层上的时分变化的电场。
23.根据权利要求22所述的立体成像方法，其特征在于，所述在至少两层透镜层上施加时分变化的电场包括：间隔预设时段同步切换施加在所述至少两层透镜层上的时分变化的电场。
24.根据权利要求21至23任一项所述的方法，其特征在于，所述在像素阵列上显示图像包括：采用时分方式在所述像素阵列上显示从两个拍摄角度拍摄的图像，以在每两个投射方向上呈现立体图像。
25.根据权利要求21至24中任一项所述的立体成像方法，其特征在于，所述至少两层透镜层为N层透镜层，根据所述时分变化的电场，在2N个预设时段内，将所述像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转到2N个不同的投射方向，其中N为大于1的正整数。
26.根据权利要求21至25中任一项所述的立体成像方法，其特征在于，所述至少两层透镜层包括第一透镜层和第二透镜层，所述在至少两层透镜层上施加时分变化的电场，包括：
在所述第一层透镜层中的第一电极层和第二电极层之间接收时分变化的电压配置形成电场，将所述像素阵列中的像素显示的图像的光线交替地偏转第一角度；
在所述第二透镜层中的第三电极层和第四电极层之间接收时分变化的电压配置形成电场，将所述第一层透镜层射出的光线交替地偏转第二角度，使得所述像素阵列中的像素显示的图像的光线投射向四个不同的投射方向。
27.根据权利要求26所述的立体成像方法，其特征在于，所述在所述第一层透镜层的第一电极层和第二电极层之间接收时分变化的电压配置形成电场，包括：
在所述第一透镜层的第一透镜阵列中的每个第一透镜对应的连接有电阻膜的两个第一电极上接收两个不同的电压，并且在所述第一透镜对应的一个第二电极上接收参考电压，使得所述第一透镜在所述两个第一电极接收的两个电压与所述一个第二电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将所述第一透镜对应的像素射出的光线交替地偏转所述第一角度；
所述在第二透镜层的第三电极层和第四电极层之间接收时分变化的电压配置形成电场，包括：
在所述第二透镜层的第二透镜阵列中的每个第二透镜对应的连接有电阻膜的两个第三电极上接收两个不同的电压，并且在所述第二透镜对应的一个第四电极上接收参考电压，使得所述第二透镜在所述两个第三电极接收的两个电压与所述一个第四电极接收的参考电压所形成的电场的作用下产生离轴透镜的功能，用于将所述第二透镜对应的第一透镜射出的光线交替地偏转所述第二角度。
28.根据权利要求27所述的立体成像方法，其特征在于，所述根据所述时分变化的电场，将所述像素阵列中的每个像素显示的图像的光线交替地偏转到至少四个不同的投射方向，包括：
在第一时段，所述第一透镜阵列中的第一透镜根据第一电压配置，将所述第一透镜对应的第一像素的光线向第一方向偏转所述第一角度，并且所述相邻第一透镜根据第二电压配置，将所述相邻第一透镜对应的第二像素的光线向第二方向偏转所述第一角度，所述第一透镜对应的第二透镜根据第三电压配置将所述第一像素的第一方向的光线向第三方向偏转所述第二角度至第一投射方向，并且所述相邻第一透镜对应的第二透镜根据所述第三电压配置将所述第二像素的第二方向的光线向所述第三方向偏转所述第二角度至第二投射方向，其中所述第一电压配置不同于所述第二电压配置，所述第一方向与所述第二方向互为相反方向，
在第二时段，所述第一透镜阵列中的第一透镜根据所述第一电压配置，将所述第一像素的光线向所述第一方向偏转所述第一角度，并且所述相邻第一透镜根据所述第二电压配置，将所述第二像素的光线向所述第二方向偏转所述第一角度，所述第一透镜对应的第二透镜根据第四电压配置将所述第一像素的第一方向的光线向第四方向偏转所述第二角度至第三投射方向，并且所述相邻第一透镜对应的第二透镜根据所述第四电压配置将所述第二像素的第二方向的光线向第四方向偏转所述第二角度至第四投射方向，其中，所述第四电压配置不同于所述第三电压配置，所述第四方向与所述第三方向互为相反方向，
在第三时段，所述第一透镜阵列中的第一透镜根据所述第二电压配置，将所述第一像素的光线向所述第二方向偏转所述第一角度，并且所述相邻第一透镜根据所述第一电压配置，将所述第二像素的光线向所述第一方向偏转所述第一角度，与所述第一透镜对应的第二透镜根据所述第四电压配置将所述第一像素的第二方向的光线向所述第四方向偏转所述第二角度至第四投射方向，并且所述相邻第一透镜对应的第二透镜根据所述第四电压配置将所述第二像素的第一方向的光线向所述第四方向偏转所述第二角度至第三投射方向，
在第四时段，所述第一透镜阵列中的第一透镜根据所述第二电压配置，将所述第一像素的光线向所述第二方向偏转所述第一角度，并且所述相邻第一透镜根据所述第一电压配置，将所述第二像素的光线向所述第一方向偏转所述第一角度，与所述第一透镜对应的第二透镜根据所述第三电压配置将所述第一像素的第二方向的光线向所述第三方向偏转所述第二角度至第二投射方向，并且所述相邻第一透镜对应的第二透镜根据所述第三电压配置将所述第二像素的第一方向的光线向所述第三方向偏转所述第二角度至第一投射方向。
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