[發(fā)明專利]平板化無輔助立體顯示裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310612559.5
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103605211A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王元慶;薛亞蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種立體顯示裝置及方法，特別是設(shè)計(jì)一種無輔助立體顯示裝置及方法，屬于信息顯示技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自由立體顯示技術(shù)是裸視3D顯示技術(shù)的一種。它基于雙目視差原理，通過光學(xué)部件將普通2D顯示屏上顯示的左、右視差圖像分別送入觀看者的左、右眼，經(jīng)過大腦神經(jīng)融合后獲得立體感知。日本、韓國、歐美等國家從20世紀(jì)80年代開始了三維立體顯示的基礎(chǔ)研究，各國根據(jù)自身的情況，開發(fā)了各種技術(shù)和產(chǎn)品。我國三維立體顯示雖起步較晚，基礎(chǔ)薄弱，與國際水平存在差距，但也有不少高校、研究所和公司企業(yè)對立體顯示開展研究并取得了較為顯著的成果。

光柵式立體顯示是當(dāng)前裸眼立體顯示器常用實(shí)現(xiàn)方法，光柵又可分為幾種，有狹縫光柵，柱面透鏡光柵和點(diǎn)陣式光柵，其中點(diǎn)陣式光柵應(yīng)用較少。如中國專利CN201110372599.8（LED屏裸眼立體顯示的狹縫光柵制作方法）和專利申請?zhí)枮镃N201010573306.8（“光柵式自由立體顯示裝置”）等的中國專利都公開了一種狹縫光柵式無輔助立體顯示裝置或方法，通過匹配像素從而達(dá)到分光的效果。但光柵式立體顯示會造成圖像分辨率損失，而且需要提供多個視圖以供多人觀看，立體視域不連續(xù)造成立體感不強(qiáng)烈等缺點(diǎn)；而且，其中的狹縫光柵由一條條不透明的黑色線條間隔透明線條構(gòu)成，顯示設(shè)備的光線一部分被狹縫光柵遮擋，造成亮度損失。

中國專利CN201010252725.1，王強(qiáng)華，劉軍，陶宇虹等，公開了基于灰度屏的全分辨率多視點(diǎn)自由立體顯示裝置則公開了一種無分辨率失真的立體顯示裝置，采用多層屏疊加實(shí)現(xiàn)全分辨率，但屏與屏之間需要精確定位以及計(jì)算機(jī)精確控制灰度屏的灰度值，并且一旦制作完成，各參數(shù)不易改變，難以滿足普適性要求；而且觀看者只能在固定位置處看到立體，無法在一定范圍內(nèi)自由移動。

有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計(jì)一種便捷的可供多人觀看的自由立體顯示裝置，以便可以在設(shè)備較為簡單的前提下實(shí)現(xiàn)質(zhì)量較高的立體顯示效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提出一種無需借助眼鏡、頭盔等輔助設(shè)備，在觀看范圍內(nèi)有連續(xù)立體效果的并可供多人觀看的無輔助立體顯示裝置及方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種平板化無輔助立體顯示方法，采用指向性背光模組、人眼位置跟蹤模塊和控制接口模塊使普通圖像的平板顯示屏提供立體顯示效果，所述指向性背光模組包括指向性光學(xué)組件和可尋址光學(xué)引擎；該方法基于時(shí)分原理，平板化顯示屏交替顯示觀看者左右眼觀看的左右圖像；利用視頻場同步時(shí)序控制可尋址光學(xué)引擎的發(fā)光單元的亮滅時(shí)序，亦即顯示左圖像時(shí)，只有對應(yīng)觀看者左眼的發(fā)光單元被點(diǎn)亮，顯示右圖像時(shí)，只有對應(yīng)觀看者右眼的發(fā)光單元被點(diǎn)亮；指向性光學(xué)組件則將發(fā)光單元發(fā)出的光線在顯示器前形成左眼或右眼的觀看窗口(出瞳)，使得觀看者的左眼只能看到左圖像右眼只能看到右圖像，再經(jīng)過大腦融合，從而觀看到無分辨率損失的立體圖像。

所述的可尋址光學(xué)引擎由一系列發(fā)光單元構(gòu)成的陣列及其驅(qū)動電路組成，每一發(fā)光單元可以分別尋址。根據(jù)從人眼位置跟蹤模塊獲得的觀察者雙眼位置信息，可尋址光學(xué)引擎將對應(yīng)的若干發(fā)光單元點(diǎn)亮，在觀察者的雙眼位置形成一對獨(dú)立的出瞳。其中，左眼位置的出瞳處可以觀看到液晶顯示屏顯示的左圖像，右眼位置的出瞳處可以觀看到液晶顯示屏顯示的右圖像。

所述的人眼位置跟蹤模塊的作用是探測觀看者的位置，特別是臉部或者眼睛的位置，為指向性背光模組的出瞳位置控制提供依據(jù)。

控制接口模塊與人眼位置跟蹤模塊相互通信，獲得人眼位置信息，再通過查詢事先測定的人眼位置與發(fā)光單元位置對應(yīng)表，從而確定可尋址光學(xué)引擎上應(yīng)該對應(yīng)點(diǎn)亮的發(fā)光單元位置；以所顯示的視頻或是圖像內(nèi)容的場同步信號同步光學(xué)引擎上被點(diǎn)亮的發(fā)光單元的亮滅時(shí)序，亦即顯示左圖像時(shí)，只有對應(yīng)觀看者左眼的發(fā)光單元被點(diǎn)亮，顯示右圖像時(shí)，只有對應(yīng)觀看者右眼的發(fā)光單元被點(diǎn)亮；指向性光學(xué)組件則將發(fā)光單元發(fā)出的光線在顯示器前形成左眼或右眼的觀看窗口(出瞳)，使得觀看者的左眼只能看到左圖像右眼只能看到右圖像，再經(jīng)過大腦融合，從而觀看到無分辨率損失的立體圖像。

進(jìn)一步的，所述的可尋址光學(xué)引擎由一系列發(fā)光單元構(gòu)成的光源陣列及其驅(qū)動電路組成，每一發(fā)光單元能夠分別尋址；根據(jù)從人眼位置跟蹤模塊獲得的觀察者雙眼位置信息，可尋址光學(xué)引擎將對應(yīng)的若干發(fā)光單元點(diǎn)亮，在觀察者的雙眼位置形成一對獨(dú)立的出瞳；其中，左眼位置的出瞳處觀看到圖像顯示屏顯示的左圖像，右眼位置的出瞳處觀看到圖像顯示屏顯示的右圖像。