專利名稱：擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障三維顯示結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障三維顯示結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障三維顯示結(jié)構(gòu)。背景技術(shù)：
三維顯示是當(dāng)前一項(xiàng)熱門的技術(shù)，目前3D顯示技術(shù)主要可以分為眼睛式和裸視式，眼睛式3D顯示技術(shù)發(fā)展較早，解決方案也比較成熟，在商用領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用多年，今年以來上市的3D平板電視也全部為眼睛式產(chǎn)品。但是眼睛式3D電視需要佩戴定制的3D眼鏡， 對(duì)于已經(jīng)佩戴眼鏡的消費(fèi)者可能有些不便。裸視式3D因?yàn)椴恍枰~外的設(shè)備即可讓觀眾欣賞到3D效果，受到了消費(fèi)者的普遍歡迎和廠家的重視。因而裸眼三維顯示更是熱點(diǎn)中的熱點(diǎn)。由于人眼有4-6cm的距離，所以實(shí)際上我們看物體時(shí)兩只眼睛中的圖像是有差別的。 兩幅不同的圖像輸送到大腦后，我們看到的是有景深的圖像。只要符合常規(guī)的觀察角度，即產(chǎn)生合適的圖像偏移，最終使人看到三維的圖像。從技術(shù)上來看，裸眼式3D可分為柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術(shù)、光屏障式 (Barrier)技術(shù)、和指向光源技術(shù)(DirectiONal Backlight)三種。裸眼式3D技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)便是擺脫了眼鏡的束縛，但是分辨率、可視角度和可視距離等方面還存在很多不足。在觀看的時(shí)候，觀眾需要和顯示設(shè)備保持一定的位置才能看到3D效果的圖像(3D效果受視角影響較大)。下面簡(jiǎn)單介紹一下柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術(shù)、光屏障式(Barrier)技術(shù)柱狀透鏡屏式立體三維圖像，由于柱狀透鏡的折射作用，使得左、右眼分別僅能觀看到A，B放映機(jī)的相應(yīng)圖像，從而產(chǎn)生出立體感。柱狀透鏡(Lenticular Lens)技術(shù)也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡3D技術(shù)，其最大的優(yōu)勢(shì)便是其亮度不會(huì)受到影響.柱狀透鏡3D 技術(shù)的原理是在液晶顯示屏的前面加上一層柱狀透鏡，使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上，這樣在每個(gè)柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個(gè)子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個(gè)子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素.不過像素間的間隙也會(huì)被放大，因此不能簡(jiǎn)單地疊加子像素。讓柱透鏡與像素列不是平行的，而是成一定的角度.這樣就可以使每一組子像素重復(fù)投射視區(qū)，而不是只投射一組視差圖像。光屏障式也稱視差障壁(Barrier)，是基于多通道自動(dòng)立體顯示技術(shù)，視差障壁被安置在顯示器的背光模塊和LCD面板之間。它利用特定的掩模算法，將展示影像交互排列， 然后通過特定的視差屏障由兩眼捕捉觀察。通過摩爾干涉條紋判別法精確安裝在顯示器液晶板平面上的光柵陣列，可以準(zhǔn)確控制每一個(gè)像素透過的光線，將左眼及右眼可視的畫面分開。由于左眼或右眼觀看屏幕的角度不同，利用這一角度差遮住光線就可將圖像分配給左眼或右眼，經(jīng)過用戶大腦將這兩幅有差別的圖像合成為一幅具有空間深度信息的立體圖像。如圖4所示，由于左右眼視線通過柵欄狀視差屏障的角度不同，因此會(huì)看到屏幕的不同部分，只要將左右眼畫面以縱向方式交錯(cuò)排列，就能讓左右眼看到各瞬息萬(wàn)變的畫面而產(chǎn)生立體感。視差障壁包括液晶屏障和屏障薄膜，液晶(IXD)依賴偏振光片和光線本身。自然光線是朝四面八方隨機(jī)發(fā)散的，偏振光則是有一定振動(dòng)方向的光波，只有與偏振片平行的光才能通過偏振光片，也就是偏振光片能阻斷不與自身平行的所有光線。液晶顯示器中有兩個(gè)偏振光片，1、入射偏振光片，去除與偏振光片偏振方向不平行的光線，2、出射偏振光片，根據(jù)光被液晶扭轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)角度通過光量，形成圖像。只有光線本身已扭轉(zhuǎn)到與第二個(gè)偏振光片偏正方向匹配，光線才得以最大的穿透。LCD正是由這樣兩個(gè)相互垂直的偏振濾光片構(gòu)成，所以在正常不通電情況下應(yīng)該阻斷所有試圖穿透的光線。但是，由于兩個(gè)濾光器之間充滿了扭曲液晶，所以在光線射出第一個(gè)偏振光片后，會(huì)被液晶分子扭轉(zhuǎn)90度，最后從第二個(gè)偏正光片中穿出。另一方面，若為液晶加一個(gè)電壓，分子又會(huì)重新排列并完全平行，使光線不再扭轉(zhuǎn)，所以正好被第二個(gè)偏振光片擋住?？傊?，在入射偏振片與出射偏振片偏振方向成90度角時(shí)，對(duì)液晶加電將光線阻斷，不加電則使光線射出。入射偏振片與出射偏振片平行時(shí)，對(duì)液晶加電光線將射出，不加電則使光線被阻擋。而在現(xiàn)有的裸眼三維顯示技術(shù)中，視差屏障式立體三維顯示技術(shù)是較為成熟的一種，但不管是液晶屏障還是屏障薄膜，都存在的一個(gè)大問題是用戶在觀看三維圖像時(shí)，三維有效視角有限且固定在中央位置，一旦用戶的觀看位置偏離有效觀看區(qū)域則無法觀看到三維圖像，這樣大大影響了用戶體驗(yàn)，也限制了該技術(shù)在市場(chǎng)上進(jìn)一步發(fā)展空間。所以如何增加視察屏障式立體三維顯示時(shí)用戶的可視角度，是一項(xiàng)十分有挑戰(zhàn)性并且十分有意義的工作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題之一，在于提供一種采用液晶屏障的三維顯示結(jié)構(gòu)，具有可擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障，在很大的程度上擴(kuò)大了立體三維顯示的有效觀看區(qū)域，從而提高了用戶的體驗(yàn)。該技術(shù)問題是這樣實(shí)現(xiàn)的一種擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障三維顯示結(jié)構(gòu)，包括順次連接的攝像頭、CPU、顯示控制單元、顯示屏幕，CPU還順次連接液晶柵格透光控制單元和液晶屏障。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題之二，在于提供一種采用屏障薄膜的三維顯示結(jié)構(gòu)，具有可擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障，在很大的程度上擴(kuò)大了立體三維顯示的有效觀看區(qū)域，從而提高了用戶的體驗(yàn)。該技術(shù)問題是這樣實(shí)現(xiàn)的一種擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障三維顯示結(jié)構(gòu)，包括順次連接的攝像頭、CPU、顯示控制單元、顯示屏幕，CPU還順次連接屏障薄膜位置控制步進(jìn)電機(jī)和屏障薄膜。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型通過建立動(dòng)態(tài)視障來實(shí)現(xiàn)根據(jù)人臉的位置來動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶柵格或動(dòng)態(tài)調(diào)整屏障薄膜位置，從而擴(kuò)大了立體三維顯示的有效觀看區(qū)域，提高了用戶的體驗(yàn)，本實(shí)用新型適用于單用戶手持三維立體顯示設(shè)備或者其他單用戶大型立體顯示設(shè)備。

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的三維顯示結(jié)構(gòu)的示意圖，該結(jié)構(gòu)采用液晶屏障作為視障。圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的三維顯示結(jié)構(gòu)的示意圖，該結(jié)構(gòu)采用屏障薄膜作為視障。圖3是本實(shí)用新型三維顯示結(jié)構(gòu)的俯視視角用戶位置示意圖。圖4是本實(shí)用新型三維顯示結(jié)構(gòu)的用戶處于中央位置觀看屏幕時(shí)的屏障位置和左右眼視區(qū)分布示意圖。圖5是圖4的屏障和屏幕相對(duì)位置示意圖。圖6是用戶位置左移后觀看屏幕時(shí)的屏障位置和左右眼視區(qū)分布示意圖。圖7是圖6的屏障位置和屏幕相對(duì)位置示意圖。
具體實(shí)施方式實(shí)施例一如圖1所示，該實(shí)施例的三維顯示結(jié)構(gòu)，是采用液晶屏障的三維顯示結(jié)構(gòu)，包括順次連接的攝像頭1、CPU、顯示控制單元2、顯示屏幕3，CPU還順次連接液晶柵格透光控制單元4和液晶屏障5。如圖3所示，俯視視角狀態(tài)下，液晶屏障5位于顯示屏幕3的表面，液晶屏障5的前方設(shè)置一攝像頭1用于捕捉用戶的位置。如圖4至圖7所示，采用上述三維顯示結(jié)構(gòu)的工作原理如下步驟10、首先開啟三維顯示結(jié)構(gòu)的電路，通過攝像頭1捕捉用戶的頭部位置圖像， 將采集到的頭部位置圖像送往CPU。步驟20、CPU在接收到用戶頭部位置圖像后，根據(jù)人臉識(shí)別算法判斷出人臉的位置，然后計(jì)算出適應(yīng)該人臉位置的三維可視范圍，并通知液晶柵格透光控制單元4進(jìn)行調(diào)整；如圖4用戶頭部位置在顯示屏幕的中央位置時(shí)，CPU會(huì)計(jì)算出適應(yīng)該人臉位置的三維可視范圍，當(dāng)用戶頭部位置左移(圖中箭頭方向)時(shí)如圖6狀態(tài)，CPU會(huì)再計(jì)算出適應(yīng)該人臉位置的三維可視范圍。步驟30、液晶柵格透光控制單元4在接收CPU的控制信息后，通過控制液晶屏障的不透光柵格位置從而實(shí)現(xiàn)左右眼視區(qū)的變化。當(dāng)用戶頭部位置在顯示屏幕的中央位置時(shí)， 經(jīng)液晶柵格透光控制單元4調(diào)整后，液晶屏障5和顯示屏幕3的相對(duì)位置如圖5所示；當(dāng)用戶頭部位置左移時(shí)，經(jīng)液晶柵格透光控制單元4調(diào)整后，液晶屏障5和顯示屏幕3的相對(duì)位置如圖7所示。步驟40、攝像頭1不斷將新的采集圖像送往CPU，而CPU也不斷更新用戶的位置信息來動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶柵格，不斷重復(fù)步驟10至30，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)用戶雙眼位置的跟蹤和顯示區(qū)域跟蹤；在上述步驟10至40的整個(gè)過程中，CPU始終同時(shí)配置顯示控制單元2進(jìn)行左右眼視圖的顯示控制；顯示控制單元2不斷更新左右眼視圖并將其顯示到顯示屏幕3上。實(shí)施例二如圖2所示，該實(shí)施例的三維顯示結(jié)構(gòu)，是采用屏障薄膜的三維顯示結(jié)構(gòu)，包括順次連接的攝像頭1、CPU、顯示控制單元2、顯示屏幕3，CPU還順次連接屏障薄膜位置控制步進(jìn)電機(jī)6和屏障薄膜7。如圖4至圖7所示，采用該三維顯示結(jié)構(gòu)的工作原理與實(shí)施列一類似，其與實(shí)施例一的區(qū)別在于調(diào)整屏障薄膜7在顯示屏幕3上的物理水平位置是由屏障薄膜位置控制步進(jìn)電機(jī)6實(shí)現(xiàn)。步驟10、首先開啟三維顯示電路，使之開始工作，通過攝像頭1捕捉用戶的頭部位置圖像，將采集到的頭部位置圖像送往CPU ；步驟20、CPU在接收到用戶頭部位置圖像后，根據(jù)人臉識(shí)別算法判斷出人臉的位置，然后計(jì)算出適應(yīng)該人臉位置的三維可視范圍，并通知屏障薄膜位置控制步進(jìn)電機(jī)6進(jìn)行動(dòng)作；步驟30、屏障薄膜位置控制步進(jìn)電機(jī)6在接收CPU的控制信息后轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，帶動(dòng)調(diào)整屏障薄膜7在顯示屏幕3上的物理水平位置，從而實(shí)現(xiàn)左右眼視區(qū)的變化；步驟40、攝像頭1不斷將新的采集圖像送往CPU，而CPU也不斷更新用戶的位置信息來動(dòng)態(tài)調(diào)整屏障薄膜7的位置，不斷重復(fù)步驟10至30，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)用戶雙眼位置的跟蹤和顯示區(qū)域跟蹤；在上述步驟10至40的整個(gè)過程中，CPU始終同時(shí)配置顯示控制單元2進(jìn)行左右眼視圖的顯示控制；顯示控制單元2不斷更新左右眼視圖并將其顯示到顯示屏幕3上。由上描述可知本實(shí)用新型通過建立動(dòng)態(tài)視障來實(shí)現(xiàn)根據(jù)人臉的位置來動(dòng)態(tài)調(diào)整液晶柵格或動(dòng)態(tài)調(diào)整屏障薄膜位置，從而擴(kuò)大了立體三維顯示的有效觀看區(qū)域，提高了用戶的體驗(yàn)，本實(shí)用新型適用于單用戶手持三維立體顯示設(shè)備或者其他單用戶大型立體顯示設(shè)備。雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說明性的，而不是用于對(duì)本實(shí)用新型的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本實(shí)用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障三維顯示結(jié)構(gòu)，其特征在于包括順次連接的攝像頭、CPU、顯示控制單元、顯示屏幕，所述CPU還順次連接液晶柵格透光控制單元和液晶屏障。
2.一種擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障三維顯示結(jié)構(gòu)，其特征在于包括順次連接的攝像頭、CPU、顯示控制單元、顯示屏幕，所述CPU還順次連接屏障薄膜位置控制步進(jìn)電機(jī)和屏障薄膜。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障三維顯示結(jié)構(gòu)，包括順次連接的攝像頭、CPU、顯示控制單元、顯示屏幕，CPU還順次連接液晶柵格透光控制單元和液晶屏障；或者包括順次連接的攝像頭、CPU、顯示控制單元、顯示屏幕，CPU還順次連接屏障薄膜位置控制步進(jìn)電機(jī)和屏障薄膜。本實(shí)用新型具有可擴(kuò)大三維可視范圍的動(dòng)態(tài)視障，在很大的程度上擴(kuò)大了立體三維顯示的有效觀看區(qū)域，從而提高了用戶的體驗(yàn)。
文檔編號(hào)H04N13/00GK202218349SQ20112031974
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者廖裕民 申請(qǐng)人:福州瑞芯微電子有限公司