裸眼3d拍摄和显示装置及其显示屏的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种裸眼3D拍摄和显示装置及其显示屏，可以实现与其搭载的电子设备(例如手机)的立体拍摄、裸眼3D显示。其技术方案为：本实用新型通过双镜头拍摄3D影像，在电子设备原有的屏幕上加装一块视障式光栅片，视障式光栅片安装在人眼和3D影像之间，在播放3D影像的时候根据感测到的人脸和屏幕的距离调整光栅片中的光栅线条的间距以及视障式光栅片和3D影像之间的距离，以使左眼能够看到左视图而遮蔽右视图，右眼能够看到右视图而遮蔽左视图，从而实现在电子设备上实现3D影像的正常播放。
【专利说明】裸眼3D拍摄和显示装置及其显示屏
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种3D拍摄和显示相关的设备，尤其涉及在现有电子设备上通过加装组件来实现裸眼3D功能的装置。
【背景技术】
[0002]在电影市场上，3D电影已经变得越来越普及。3D电影又称为立体电影，其原理是:用两个镜头如人眼那样从两个不同方向同时拍摄下景物的像，制成电影胶片。在放映时，通过两个放映机，把用两个摄影机拍下的两组胶片同步放映，使这略有差别的两幅图像重叠在银幕上。这时如果用眼睛直接观看，看到的画面是模糊不清的，要看到立体电影，就要在每架电影机前装一块偏振片，它的作用相当于起偏器。从两架放映机射出的光，通过偏振片后，就成了偏振光。左右两架放映机前的偏振片的偏振化方向互相垂直，因而产生的两束偏振光的偏振方向也互相垂直。这两束偏振光投射到银幕上再反射到观众处，偏振光方向不改变。观众用上述的偏振眼镜观看，每只眼睛只看到相应的偏振光图像，即左眼只能看到左机映出的画面，右眼只能看到右机映出的画面，这样就会像直接观看那样产生立体感觉。
[0003]看电影对大众来说毕竟不是一种频率非常高的使用方式，在我们日常生活中，对于显示设备接触的多的一般是手机、电脑、电视机等设备。以手机为例，现在的智能手机已经非常普及，功能也越来越强大，手机拍摄(包括自拍)也逐渐成为一种常见的应用方式。简而言之，手机已经成为了我们生活中不可或缺的一部分。但是，目前手机的照相功能和显示功能都是拍摄和显示二维图像，无法实现三维图像的实时拍摄和显示，不能表现拍摄画面的纵深信息，一定程度上影响了用户体验。
【发明内容】
[0004]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0005]本实用新型的目的在于解决上述问题，提供了一种裸眼3D拍摄和显示装置及其显示屏，可以实现与其搭载的电子设备(例如手机)的立体拍摄、裸眼3D显示。
[0006]本实用新型的技术方案为:本实用新型揭示了一种裸眼3D拍摄和显示装置，包括:
[0007]3D拍摄镜头组，用于采集影像；
[0008]图像处理器，电连接3D拍摄镜头组，对采集到的影像合成为3D影像；
[0009]显示屏幕，电连接图像处理器，用于播放图像处理器合成的3D影像；
[0010]测距感测器，对人眼和显示屏幕之间的距离进行测量；
[0011]微处理器，电连接图像处理器；
[0012]其中显示屏幕中设有视障式光栅片，视障式光栅片安装在人眼和3D影像之间，视障式光栅片中的光栅线条的间距是可调的，微控制器还电连接测距感测器，根据测距感测器测量到的人眼和显示屏幕之间的距离自动调整视障式光栅片中的光栅线条的间距以及视障式光栅片和3D影像之间的距离，以使人眼能够正确观看显示屏幕上播放的3D影像。
[0013]根据本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的一实施例，该装置还包括:
[0014]陀螺仪组件，对人眼和显示屏幕之间的观看角度进行测量；
[0015]微处理器电连接陀螺仪组件，结合观看角度和观看距离自动调整视障式光栅片中的光栅线距。
[0016]根据本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的一实施例，3D拍摄镜头组是左视图镜头和右视图镜头构成的双镜头，其中左视图镜头拍摄左视图图片，右视图镜头拍摄右视图图片，左视图图片和右视图图片合成为合成图以作为3D影像。
[0017]根据本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的一实施例，左视图图片和右视图图片都被均分成田字格状，左视图图片和右视图图片垂直间隔排列，视障式光栅片在左眼看合成图时遮蔽右视图图片，在右眼看合成图时遮蔽左视图图片。
[0018]根据本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的一实施例，装置还包括:
[0019]控制面板，电连接微处理器。
[0020]根据本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的一实施例，装置还包括:
[0021]存储器，电连接微处理器，存储合成的3D影像。
[0022]根据本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的一实施例，视障式光栅片是一液晶显示屏，其上的光栅线条的位置、方向、形状、或者显示与否均可以自行设置。
[0023]根据本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的一实施例，裸眼3D显示装置应用在手机、电视机或电脑上。
[0024]本实用新型还揭示了一种电子设备的显示屏，其中安装有视障式光栅片，视障式光栅片中的光栅线条的间距是可调的，由电子设备根据测量到的人眼和显示屏之间的距离自动调整视障式光栅片中的光栅线条的间距，以使人眼能够正确观看显示屏幕上播放的3D影像。
[0025]根据本实用新型的电子设备的显示屏的一实施例，视障式光栅片安装在显示屏的显示面板和偏光板之间。
[0026]本实用新型对比现有技术有如下的有益效果:本实用新型的方案是通过双镜头拍摄3D影像，在电子设备原有的屏幕上加装一块视障式光栅片，在播放3D影像的时候根据感测到的人脸和屏幕的距离调整光栅片中的光栅线条的间距，以使左眼能够看到左视图而遮蔽右视图，右眼能够看到右视图而遮蔽左视图，从而实现在电子设备上实现3D影像的正常播放。相较于现有的技术，本实用新型可以在原有的设备上通过简单的加装来实现裸眼3D的功能，简化了实现裸眼3D功能的技术手段，降低了成本。而且，本实用新型还可以通过网络传输、存储卡等方式实现在其他立体显示器上的播放，同样也可以直接播放接收到的3D视频及图像文件。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1示出了本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的第一实施例的原理图。
[0028]图2示出了本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的第二实施例的原理图。
[0029]图3示出了本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的第三实施例的原理图。
[0030]图4A、4B示出了手机正面和背面的镜头示意图。
[0031 ]图5示出了视障式光栅片的位置示意图。
[0032]图6示出了左视图图片和右视图图片的分布示意图。
[0033]图7示出了通过视障式光栅片实现裸眼3D拍摄和显示的原理。
【具体实施方式】
[0034]在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
[0035]图1示出了本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的第一实施例的原理。请参见图1，本实施例的装置包括由左视图镜头11、右视图镜头12组成的3D拍摄镜头组、图像处理器13、显示屏幕14、测距感测器15以及微处理器16。
[0036]3D拍摄镜头组的这种双镜头是如人眼那样的拍摄装置，用于采集影像，这种影像是景物的双视点图像。左视图镜头11和右视图镜头12是采用相同参数的镜头，以手机为例，如图4A所示，其在手机的正面可以设计在屏幕的上部(图示为lla、12a，同一水平线上且间距为40-60mm)，也可以如图4B所示，其在手机的背面可以设计在上下两端(图示为Ilb和12b)。如图6所示，左视图镜头11拍摄到的是左视图图片(图6中的空白格部分)，右视图镜头12拍摄到的是右视图图片(图6中的标记格部分)，左视图图片和右视图图片都被均分成田字格状，左视图图片和右视图图片垂直间隔排列，合成为3D合成图片(3D影像)。当然，田字格状是为了方便手机的横屏或竖屏观看，如果是电视机、电脑灯显示设备则可以采用垂直的上线图。
[0037]在手机上部还配置有测距感测器15，是通过感光方式来测量人眼和显示屏幕之间的距离，这个组件在现有的智能手机上就普遍存在。微处理器16电连接测距感测器15，通过测距，自动设置或调整镜头焦距，以符合手机显示屏和双眼的视角为12度，保证观看的最佳效果。在焦距这个参数之外，微处理器16通过测距感测器15的感光功能还可以自动调整镜头的曝光、光圈等各项参数，实现更好的拍摄和显示效果。
[0038]左视图镜头11和右视图镜头12采集到的影像(两个视点的图像)在与其电连接的图像处理器13中合成为3D影像，合成过程和传统的3D影像拍摄的原理是相同的。合成后的3D影像可以通过网络进行传输，满足可视聊天等立体显示的需求，也可以存储备份。在整个过程中(采集、合成、播放以及保存等)，微处理器16都起到了控制的作用。
[0039]合成后的3D影像需要通过显示屏幕14来实现3D播放。在显示屏幕14中需要设置一块视障式光栅片，如图5所示，传统的显示屏幕是由多个组件叠加而成的，例如手机屏幕通常是由FPCB板、IC电路板、偏光板、显示面板自下而上叠加成，而视障式光栅片2是加装在显示面板3和偏光板4之间。还有一种方式是直接在原来的手机显示屏前加装一块与原手机显示屏相同分辨率的显示屏，原来的显示屏不用做修改，加装的显示屏通过手机主控装置来显示视障光栅。无论哪一种方式，视障式光栅片的位置都在人眼和所要显示的3D影像之间，其排列方式也对应于如图6所示的左视图图片和右视图图片的排列方式。
[0040]本实用新型独创的实用新型点是该视障式光栅片中的光栅线条的间距是可以调整的，而且是微处理器16根据测距感测器15测量到的人眼和显示屏幕14之间的距离自动调整视障式光栅片2的光栅线条的间距及/或视障式光栅片2到显示屏幕14 (3D影像)之间的距离，使左眼看到左视图而遮蔽右视图，右眼观看右视图而遮蔽左视图，形成视觉差而达到裸眼3D的效果，以使人眼能够正确观看显示屏幕14播放的3D影像。具体的3D原理请参见图7，图7中空白格部分为左视图图片，标记格部分为右视图图片，合成为一张3D图片，这张合成图片是有位移的、看上去模糊的合成图。视障光栅位于人眼和合成图片之间，视障光栅的间距和到合成图之间的距离被调整后，使得视障光栅在左眼看合成图的时候遮蔽右视图图片，右眼看合成图的时候遮蔽左视图图片，这样就达到了 3D显示的效果。光栅线条的位置(和手机原来的显示屏之间的距离)、方向、形状或者显示与否均可以自行设置，以便手机用户横屏或者竖屏观看。此外，在手机用户不要3D效果的时候，加装的显示屏可以不显示光栅线条(光栅线条呈透明状)，以保持清晰度。
[0041]光栅线条的技术手段还可以适当的进行扩展，例如在显示屏上加装垂直的柱镜光栅、狭缝光栅等来变成立体显示屏。
[0042]图2示出了本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的第二实施例的原理。请参见图2，本实施例的装置包括由左视图镜头21、右视图镜头22组成的3D拍摄镜头组、图像处理器23、显示屏幕24、测距感测器25、微处理器26以及陀螺仪组件27。
[0043]3D拍摄镜头组的这种双镜头是如人眼那样的拍摄装置，用于采集影像，这种影像是景物的双视点图像。左视图镜头21和右视图镜头22是采用相同参数的镜头，以手机为例，如图4A所示，其在手机的正面可以设计在屏幕的上部(图示为lla、12a，同一水平线上且间距为40-60mm)，也可以如图4B所示，其在手机的背面可以设计在上下两端(图示为Ilb和12b)。如图6所示，左视图镜头11拍摄到的是左视图图片(图6中的空白格部分)，右视图镜头12拍摄到的是右视图图片(图6中的标记格部分)，左视图图片和右视图图片都被均分成田字格状，左视图图片和右视图图片垂直间隔排列，合成为3D合成图片(3D影像)。当然，田字格状是为了方便手机的横屏或竖屏观看，如果是电视机、电脑灯显示设备则可以采用垂直的上线图。
[0044]在手机上部还配置有测距感测器25，是通过感光方式来测量人眼和显示屏幕之间的距离，这个组件在现有的智能手机上就普遍存在。微处理器26电连接测距感测器25和陀螺仪组件27，通过测距感测器25的测距以及陀螺仪组件27测得的人眼和显示屏幕之间的观看角度，自动设置或调整镜头焦距，以符合手机显示屏和双眼的视角为12度，保证观看的最佳效果。在焦距这个参数之外，微处理器26通过测距感测器25的感光功能还可以自动调整镜头的曝光、光圈等各项参数，实现更好的拍摄和显示效果。
[0045]左视图镜头21和右视图镜头22采集到的影像(两个视点的图像)在与其电连接的图像处理器23中合成为3D影像，合成过程和传统的3D影像拍摄的原理是相同的。合成后的3D影像可以通过网络进行传输，满足可视聊天等立体显示的需求，也可以存储备份。在整个过程中(采集、合成、播放以及保存等)，微处理器26都起到了控制的作用。
[0046]合成后的3D影像需要通过显示屏幕24来实现3D播放。在显示屏幕24中需要设置一块视障式光栅片，如图5所示，传统的显示屏幕是由多个组件叠加而成的，例如手机屏幕通常是由FPCB板、IC电路板、偏光板、显示面板自下而上叠加成，而视障式光栅片2是加装在显示面板3和偏光板4之间。还有一种方式是直接在原来的手机显示屏前加装一块与原手机显示屏相同分辨率的显示屏，原来的显示屏不用做修改，加装的显示屏通过手机主控装置来显示视障光栅。无论哪一种方式，视障式光栅片的位置都在人眼和所要显示的3D影像之间，其排列方式也对应于如图6所示的左视图图片和右视图图片的排列方式。
[0047]本实用新型独创的实用新型点是该视障式光栅片中的光栅线条的间距是可以调整的，而且是微处理器26根据测距感测器25测量到的人眼和显示屏幕24之间的距离以及陀螺仪组件27测得的人眼和显示屏幕24之间的观看角度(观察者双眼之间的瞳距也可以是考量的因素之一)，自动调整视障式光栅片2的光栅线条的间距及/或视障式光栅片2到显示屏幕24 (3D影像)之间的距离，使左眼看到左视图而遮蔽右视图，右眼观看右视图而遮蔽左视图，形成视觉差而达到裸眼3D的效果，以使人眼能够正确观看显示屏幕24播放的3D影像。具体的3D原理请参见图7，图7中空白格部分为左视图图片，标记格部分为右视图图片，合成为一张3D图片，这张合成图片是有位移的、看上去模糊的合成图。视障光栅位于人眼和合成图片之间，视障光栅的间距和到合成图之间的距离被调整后，使得视障光栅在左眼看合成图的时候遮蔽右视图图片，右眼看合成图的时候遮蔽左视图图片，这样就达到了3D显示的效果。光栅线条的位置、方向、形状或者显示与否均可以自行设置，以便手机用户横屏或者竖屏观看。此外，在手机用户不要3D效果的时候，加装的显示屏可以不显示光栅线条(光栅线条呈透明状)，以保持清晰度。
[0048]光栅线条的技术手段还可以适当的进行扩展，例如在显示屏上加装垂直的柱镜光栅、狭缝光栅等来变成立体显示屏。
[0049]图3示出了本实用新型的裸眼3D拍摄和显示装置的第三实施例的原理。请参见图3，本实施例的装置包括由左视图镜头31、右视图镜头32组成的3D拍摄镜头组、图像处理器33、显示屏幕34、测距感测器35、微处理器36、陀螺仪组件37、控制面板38和存储器39。
[0050]3D拍摄镜头组的这种双镜头是如人眼那样的拍摄装置，用于采集影像，这种影像是景物的双视点图像。左视图镜头31和右视图镜头32是采用相同参数的镜头，以手机为例，如图4A所示，其在手机的正面可以设计在屏幕的上部(图示为lla、12a，同一水平线上且间距为40-60mm)，也可以如图4B所示，其在手机的背面可以设计在上下两端(图示为Ilb和12b)。如图6所示，左视图镜头11拍摄到的是左视图图片(图6中的空白格部分)，右视图镜头12拍摄到的是右视图图片(图6中的标记格部分)，左视图图片和右视图图片都被均分成田字格状，左视图图片和右视图图片垂直间隔排列，合成为3D合成图片(3D影像)。当然，田字格状是为了方便手机的横屏或竖屏观看，如果是电视机、电脑灯显示设备则可以采用垂直的上线图。
[0051]在手机上部还配置有测距感测器35，是通过感光方式来测量人眼和显示屏幕之间的距离，这个组件在现有的智能手机上就普遍存在。微处理器36电连接测距感测器35和陀螺仪组件37，通过测距感测器35的测距以及陀螺仪组件37测得的人眼和显示屏幕之间的观看角度，自动设置或调整镜头焦距，以符合手机显示屏和双眼的视角为12度，保证观看的最佳效果。在焦距这个参数之外，微处理器36通过测距感测器35的感光功能还可以自动调整镜头的曝光、光圈等各项参数，实现更好的拍摄和显示效果。此外，还可以通过控制面板38手动设置参数，微处理器36通过与之相连的控制面板38的输入，设置镜头的各项拍摄参数，例如焦距、曝光或光圈等。
[0052]左视图镜头31和右视图镜头32采集到的影像(两个视点的图像)在与其电连接的图像处理器33中合成为3D影像，合成过程和传统的3D影像拍摄的原理是相同的。合成后的3D影像可以通过网络进行传输，满足可视聊天等立体显示的需求，也可以通过存储器39加以存储备份。在整个过程中(采集、合成、播放以及保存等)，微处理器36都起到了控制的作用。
[0053]合成后的3D影像需要通过显示屏幕34来实现3D播放。在显示屏幕34中需要设置一块视障式光栅片，如图5所示，传统的显示屏幕是由多个组件叠加而成的，例如手机屏幕通常是由FPCB板、IC电路板、偏光板、显示面板自下而上叠加成，而视障式光栅片2是加装在显示面板3和偏光板4之间。还有一种方式是直接在原来的手机显示屏前加装一块与原手机显示屏相同分辨率的显示屏，原来的显示屏不用做修改，加装的显示屏通过手机主控装置来显示视障光栅。无论哪一种方式，视障式光栅片的位置都在人眼和所要显示的3D影像之间，其排列方式也对应于如图6所示的左视图图片和右视图图片的排列方式。
[0054]本实用新型独创的实用新型点是该视障式光栅片中的光栅线条的间距是可以调整的，而且是微处理器36根据测距感测器35测量到的人眼和显示屏幕34之间的距离以及陀螺仪组件37测得的人眼和显示屏幕34之间的观看角度，自动调整视障式光栅片2的光栅线条的间距及/或视障式光栅片2到显示屏幕34 (3D影像)之间的距离，使左眼看到左视图而遮蔽右视图，右眼观看右视图而遮蔽左视图，形成视觉差而达到裸眼3D的效果，以使人眼能够正确观看显示屏幕24播放的3D影像。具体的3D原理请参见图7，图7中空白格部分为左视图图片，标记格部分为右视图图片，合成为一张3D图片，这张合成图片是有位移的、看上去模糊的合成图。视障光栅位于人眼和合成图片之间，视障光栅的间距和到合成图之间的距离被调整后，使得视障光栅在左眼看合成图的时候遮蔽右视图图片，右眼看合成图的时候遮蔽左视图图片，这样就达到了 3D显示的效果。光栅线条的位置、方向、形状或者显示与否均可以自行设置，以便手机用户横屏或者竖屏观看。此外，在手机用户不要3D效果的时候，加装的显示屏可以不显示光栅线条(光栅线条呈透明状)，以保持清晰度。
[0055]光栅线条的技术手段还可以适当的进行扩展，例如在显示屏上加装垂直的柱镜光栅、狭缝光栅等来变成立体显示屏。
[0056]正如在前述的实施例中所记载的，如图5所示，本实用新型的显示屏中安装有视障式光栅片2，具体的安装位置是通常是在显示屏的显示面板3和偏光板4之间。视障式光栅片2中的光栅线条的间距是可调的，由电子设备根据测量到的人眼和显示屏之间的距离自动调整视障式光栅片中的光栅线条的间距，以使人眼能够正确观看显示屏幕上播放的3D影像。
[0057]以上的手机仅为本实用新型举例之用，本实用新型的装置除了手机之外，还可以应用到诸如电脑、电视机等显示装置上。上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现和使用本实用新型的，本领域普通技术人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书所提到的创新性特征的最大范围。
【权利要求】
1.一种裸眼3D拍摄和显示装置，其特征在于，包括: 3D拍摄镜头组，用于采集影像； 图像处理器，电连接3D拍摄镜头组，对采集到的影像合成为3D影像； 显示屏幕，电连接图像处理器，用于播放图像处理器合成的3D影像； 测距感测器，对人眼和显示屏幕之间的距离进行测量； 微处理器，电连接图像处理器； 其中显示屏幕中设有视障式光栅片，视障式光栅片安装在人眼和3D影像之间，视障式光栅片中的光栅线条的间距是可调的，微控制器还电连接测距感测器，根据测距感测器测量到的人眼和显示屏幕之间的距离自动调整视障式光栅片中的光栅线条的间距以及视障式光栅片和3D影像之间的距离，以使人眼能够正确观看显示屏幕上播放的3D影像。
2.根据权利要求1所述的裸眼3D拍摄和显示装置，其特征在于，该装置还包括: 陀螺仪组件，对人眼和显示屏幕之间的观看角度进行测量； 微处理器电连接陀螺仪组件，结合观看角度和观看距离自动调整视障式光栅片中的光栅线距。
3.根据权利要求1或2所述的裸眼3D拍摄和显示装置，其特征在于，3D拍摄镜头组是左视图镜头和右视图镜头构成的双镜头，其中左视图镜头拍摄左视图图片，右视图镜头拍摄右视图图片，左视图图片和右视图图片合成为合成图以作为3D影像。
4.根据权利要求1所述的裸眼3D拍摄和显示装置，其特征在于，装置还包括: 控制面板，电连接微处理器。
5.根据权利要求1所述的裸眼3D拍摄和显示装置，其特征在于，装置还包括: 存储器，电连接微处理器，存储合成的3D影像。
6.根据权利要求1所述的裸眼3D拍摄和显示装置，其特征在于，视障式光栅片是一液晶显示屏，其上的光栅线条的位置、方向、形状、或者显示与否均可以自行设置。
7.根据权利要I所述的裸眼拍摄和3D显示装置，其特征在于，裸眼3D显示装置应用在手机、电视机或电脑上。
8.—种电子设备的显示屏，其特征在于，其中安装有视障式光栅片，视障式光栅片中的光栅线条的间距是可调的，由电子设备根据测量到的人眼和显示屏之间的距离自动调整视障式光栅片中的光栅线条的间距，以使人眼能够正确观看显示屏幕上播放的3D影像。
9.根据权利要求8所述的电子设备的显示屏，其特征在于，视障式光栅片安装在显示屏的显示面板和偏光板之间。
【文档编号】H04N5/225GK203838470SQ201420201113
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】俞志强 申请人:上海迪标三维科技有限公司