显示装置及其控制方法与流程

本发明属于立体电视和立体显示技术领域。

背景技术：

用户在观看电视或显示器时，观看视角分为水平视角和垂直视角，水平视角是指以显示器的法线(即显示器正中间的垂直假想线)为准，用户视线在法线左方或右方与法线所成的一定角度；垂直视角是指用户视线在法线上方或下方与法线所成的一定角度。

目前，电视机产品已经进入立体显示时代，立体电视颠覆了传统电视的显示原理和收看方式，其性能测评指标也将有所区别。目前市面上的立体电视的立体显示屏幕主要采用分时式和分光式两种立体成像方式，通过分时或分光方式分离左右眼画面，形成立体视觉。分时成像方式的立体显示屏幕一般采用液晶快门式立体眼镜，采用液晶的快速闪烁来分别交替遮挡左右眼的画面，使左右眼看到的画面不同；分光成像方式的立体显示屏幕一般采用光学偏振式立体眼镜，左右眼镜片为不同方向的偏振光镜片，通过光学偏振原理使左右眼看到的画面不同。

立体电视左右眼画面应为独立画面，但由于立体显示屏幕和立体眼镜器件或性能原因，又或者用户的观看角度等因素，往往使得用户观看的左右眼画面无法做到完全分离，左右眼画面会发生相互影响，形成串扰。串扰会造成用户观看的立体感降低，画面质量下降，容易疲劳等。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新的适用于快门式立体眼镜显示技术的显示装置及立体图像显示控制方法。

本发明提供的显示装置，适用于立体显示，该显示装置包括：显示单元，该显示单元交替的显示左眼图像和右眼图像；处理单元，该处理单元与该显示单元电性连接；立体眼镜，使用者佩戴该立体眼镜以分别观看该左眼图像与该右眼图像；以及感测器，该感测器用于感测使用者的视线与该显示单元的法线之间的夹角；其中，当该夹角为第一角度时，该第一角度不为0°，该第一角度经由该感测器而传送至该处理单元，定义该左眼图像和该右眼图像中同一物体的中心的连线为物体中心连线，定义使用者的左眼视线中心与右眼视线中心的连线为视线中心连线，该处理单元依据该第一角度调整该左眼图像与该右眼图像，使得该物体中心连线与该视线中心连线相互平行。

可选地，该第一角度为大于等于30°。

可选地，该左眼图像包括至少一第一立体物体影像，该右眼图像包括至少一第二立体物体影像，该至少一第一立体物体影像与该至少一第二立体物体影像相互对应。

可选地，该处理单元控制该至少一第一立体物体影像及该至少一第二立体物体影像以该法线为中心分别旋转该第一角度。

可选地，该处理单元控制旋转后的该至少一第一立体物体影像朝向第一方向调整，以及该处理单元控制旋转后的该至少一第二立体物体影像朝向第二方向调整，使得旋转后的该至少一第一立体物体影像的中心与旋转后的该至少一第二立体物体影像的中心之间的该物体中心连线平行该视线中心连线，其中，该第一方向与该第二方向相反。

可选地，还包括转换单元，该转换单元用于将2d图像转换为该左眼图像与该右眼图像。

可选地，该立体眼镜为快门式立体眼镜。

可选地，该感测器设置于该立体眼镜中，其中，该感测器为选自重力感测器、陀螺仪或者加速度感测器的其中之一。

可选地，该感测器为影像拍摄装置，该影像拍摄装置设置于该显示单元中，该影像拍摄装置用于追踪该立体眼镜的位置以获得使用者的视线与该显示单元的法线之间的夹角。

本发明还提供一种立体影像的控制方法，该控制方法包括：

step1：感测使用者的视线方向与显示单元的法线的夹角，并判断该夹角是否为第一角度，该第一角度不为0°；

step2：当夹角为第一角度，传送第一角度至处理单元，处理单元输出控制信号调整左眼图像与右眼图像；以及

step3：控制该左眼图像与该右眼图像中同一物体的中心的连线与使用者的左眼视线中心与右眼视线中心的连线相互平行；

其中，定义该左眼图像和该右眼图像中同一物体的中心的连线为物体中心连线，定义使用者的左眼视线中心与右眼视线中心的连线为视线中心连线；左眼图像包括至少一第一立体物体影像，右眼图像包括至少一第二立体物体影像；处理单元控制至少一第一立体物体影像及至少一第二立体物体影像以该法线为中心分别旋转第一角度；处理单元控制旋转后的至少一第一立体物体影像朝向第一方向调整，以及处理单元控制旋转后的至少一第二立体物体影像朝向第二方向调整，使得旋转后的至少一第一立体物体影像的中心与旋转后的至少一第二立体物体影像的中心之间的该物体中心连线平行该视线中心连线。

与现有技术相比，本发明提供的适用于立体显示的显示装置及其控制方法，藉由感测器感测使用者观看显示单元的视线方向与显示单元的法线之间的夹角，当夹角为第一角度时，处理单元调整左眼图像与右眼图像中同一物体的中心之间的连线，即物体中心连线，与使用者左眼视线中心与右眼视线中线的连线，即视线中线连线相互平行，以使得使用者在任意观看位置及观看角度下都可以观看到正确的立体图像，提高了用户体验。

附图说明

图1为本发明一实施例的适用于立体显示的电子装置的示意图。

图2为图1中的电子装置的功能模块示意图。

图3为图1的显示单元显示的左眼图像与右眼图像的示意图。

图4至图5为调整图3的左眼图像中心与右眼图像中心的连线与使用者的左眼视线中心与右眼视线中心的连线相互平行的示意图。

图6本发明另一实施例的适用于立体显示的电子装置的示意图。

图7为本发明的左眼图像与右眼图像的调整方法流程图。

具体实施方式

为使得对本发明的内容有更清楚及更准确的理解，现在将结合附图详细说明，说明书附图示出本发明的实施例的示例，其中，相同的标号表示相同的元件。可以理解的是，说明书附图示出的比例并非本发明实际实施的比例，其仅为示意说明为目的，并未依照原尺寸作图。

图1为本发明一实施例的适用于立体显示的电子装置的示意图，图2为图1中的电子装置的功能模块示意图，图3为图1中的显示单元显示的立体图像的示意图。

如图1至图3所示，显示装置100适用于立体显示技术领域，其包括显示单元10、立体眼镜20、处理单元30以及感测器21，显示单元10以预定时间间隔交替地输出左眼图像11和右眼图像12；使用者佩戴立体眼镜20后，使用左眼识别左眼图像11且使用右眼识别右眼图像12，因此藉由左眼图像11和右眼图像12的置换使用者会感到立体效果；感测器21用于感测使用者的视线与显示单元10的法线n之间的夹角，当夹角为第一角度时，第一角度不为0°，感测器21将第一角度传递给处理单元30，处理单元30依据上述第一角度，调整左眼图像11与右眼图像12中同一物体的物体的中心的连线与使用者的左眼视线中心与右眼视线中心的连线o1(视线中心连线)相互平行。其中，法线n垂直贯穿显示单元10，于x轴(或称水平方向中心轴线，下同)、y轴(或称垂直方向中心轴线，下同)及z轴(或称法线方向中心轴线，下同)构成的三维坐标系中，法线n与z轴相互重叠，显示单元10的显示面位于x轴和y轴构成的平面上，而x轴、y轴及z轴的交点为显示单元10的中心点；立体眼镜20于x轴、y轴及z轴构成的三维坐标系中的位置，可依据立体眼镜20的观看视线与z轴之间的夹角确定。

实际操作中，为了产生立体感，左眼图像11会根据物体的景深，以y轴为基准，将物体左移一些；右眼图像12会根据物体的景深，以y轴为基准，将物体右移一些，左眼图像11和右眼图像12显示于显示单元10上时，同一物体的中心不重合，而是具有一定间隔。

如图1与图3所示，当使用者佩戴立体眼镜20并处于p1位置时，使用者按照第一视线方向v1观看显示单元10显示的左眼图像11及右眼图像12，第一视线方向v1平行于左眼视线方向l1及右眼视线方向r1，且第一视线方向v1与法线n的方向相互重合，此时，将p1位置称为观看显示单元10的正视视角，于正视视角下观看左眼图像11与右眼图像12，可使得使用者观看到最佳的立体效果。其中，左眼图像11包括至少一第一立体物体影像，右眼图像12包括至少一第二立体物体影像，至少一第一立体物体影像与至少一第二立体物体影像一一对应，即，左眼图像11中的一个第一立体物体影像与右眼图像12中的对应的一个第二立体物体影像结合可使得使用者观看到对应物体的立体效果。本实施例中，至少一第一立体物体影像包括第一影像111与第二影像113，至少一第二立体物体影像包括第三影像121与第四影像123，第一影像111与第三影像121相对，且第一影像111与第三影像121结合使得使用者能够观看到对应的第一物体的立体效果，例如，第一圆柱体的立体效果；第二影像113与第四影像123相对，且第二影像113与第四影像123结合使得使用者能够观看到对应的第二物体的立体效果，例如，第二圆柱体的立体效果；其中，第二圆柱体位于第一圆柱体的后侧。本实施例中，以两个圆柱体为例进行说明，但不以此为限，至少一第一立体物体影像及至少一第二立体物体影像的数量和类型可依据显示需求而选择。

定义左眼图像11和右眼图像12同一物体的中心的连线为物体中心连线，定义使用者的左眼视线中心与右眼视线中心的连线o1为视线中心连线。当使用者处于p1位置时，第一角度等于0°，视线中心连线平行于x轴，物体中心连线也平行于x轴，从而物体中心连线平行于视线中心连线。具体到本实施例中，请参照图3，当使用者佩戴立体眼镜20于正视视角观看显示单元10时，左眼图像11中的第一影像111具有第一中心112，第二影像113具有第二中心114；右眼图像12的第三影像121具有第三中心122，第四影像123具有第四中心124；其中，第一中心112与第三中心122的之间的第一连线c1平行于左眼视线中心与右眼视线中心的连线o1，且第二中心114与第四中心124的之间的第二连线c2平行于左眼视线中心与右眼视线中心的连线o1，本实施例中，两个物体中心连线(第一连线c1及第二连线c2)均平行于视线中心连线，左眼图像11和右眼图像12之间不存在串扰，进而使得使用者可观看到较佳的立体效果。

然而，在实际地观看过程中，使用者往往并非处于上述正视视角，即，使用者佩戴立体眼镜20后相对显示单元20的位置与角度随着使用者观看显示单元10的所在位置与使用者的观看姿势而有所不同。例如，当使用者的观看位置处于p2位置时，此时，使用者的头部以法线n为中心，沿着顺时针方向在x轴与y轴构成的平面上转动一定角度，例如30°，使用者按照第二视线方向v2分别观看显示单元10显示的左眼图像11与右眼图像12，第二视线方向v2平行于左眼视线方向l2及右眼视线方向r2，第二视线方向v2与法线n之间具有夹角b，当夹角b为第一角度时，第一角度不为0°，例如第一角度为大于等于30°，较佳的，第一角度为锐角。由于使用者头部的转动，使得第二视线方向v2与法线n之间存在夹角b，因此，当使用者以第二视线方向v2分别观看显示单元10显示的左眼图像11与右眼图像12时，视线中心连线与x轴间具有一定夹角而不平行，若不调整左右眼图像，则此时物体中心连线仍平行于x轴，视线中心连线不再与物体中心连线平行，容易造成影像信号的串扰，使用者必然无法观看到较佳的立体影像效果，因此，有必要对左眼图像11与右眼图像12进行对应的处理，使得处理后左右眼图像交替显示于显示单元10上时物体中心连线可与视线中心连线平行，以确保使用者能够观看到正确的立体图像。关于对左眼图像11与右眼图像12的处理过程，现做如下详细说明。于本实施例中，以使用者的头部沿着顺时针方向在x轴与y轴构成的平面上转动30°为例进行说明，但不以此为限。在本发明的其他实施例中，使用者的头部也可沿着逆时针方向在x轴与y轴构成的平面上转动一定角度，该角度可为大于0°的锐角。

需要说明的是，为了方便说明，图3中将左眼图像11和右眼图像12同时绘示并左右排布，实际操作中，左眼图像11和右眼图像12为独立影像并由显示单元10交替显示。

图4至图5为调整图3的左眼图像中心与右眼图像中心的连线与使用者的左眼视线中心与右眼视线中心的连线相互平行的示意图。

请同时参照图1至图5，感测器21设置于立体眼镜20上，感测器21例如为选自重力感测器、陀螺仪或者加速度感测器的其中之一，立体眼镜20例如为快门式立体眼镜。当感测器21感测到第二视线方向v2与法线n之间的夹角b为第一角度时，第一角度不为0°，感测器21可以有线通信或者无线通讯的方式将第一角度传送给处理单元30，本实施例中，感测器21通过无线通信的方式(例如，蓝牙、wifi等)与处理单元30相互连接以传递信号。处理单元30设置于显示单元10中，其可以是显示单元10自带的处理器(例如，cpu)。

处理单元30接收第一角度，分别对左眼图像11及右眼图像12输出控制信号。如图4所示，于x轴及y轴构成的平面上，将左眼图像11以法线n为中心，顺时针旋转第一角度得到左眼转换图像13；以及将右眼图像12以法线n为中心，顺时针旋转第一角度得到右眼转换图像14。左眼转换图像13中第一影像131及第二影像132亦分别以法线n为中心，在x轴及y轴的平面上，顺时针旋转了第一角度；相似地，右眼转换图像14中第三影像141及第四影像143亦以法线n为中心，在x轴及y轴的平面上，顺时针旋转了第一角度。此时，第一影像131的第一中心132与第三影像141的第三中心142之间的第三连线c3，与立体眼镜20处于p2位置时，左眼视线中心与右眼视线中心的连线o2未能够相互平行，即，第三连线c3与连线o2之间不平行；且第二影像133的第二中心134与第四影像143的第四中心144之间的第四连线c4，与立体眼镜20处于p2位置时，左眼视线中心与右眼视线中心的连线o2未能够相互平行，即，第四连线c4与连线o2之间不平行。本实施例中，两个物体中心连线(第三连线c3及第四连线c4)均未平行于视线中心连线(连线o2)，因此，此时使用者仍然不能观看到正确的立体图像。需要说明的是，为了方便说明，图4中将左眼转换影像13和右眼转换影像14同时绘示并左右排布，实际操作中，此过程为处理单元30在其内部进行影像处理，并不会显示于显示单元10上。

为了使得使用者可以观看到正确的立体图像，如图5所示，处理单元30继续控制左眼转换图像13朝向第一方向移动得到左眼修正图像15，同时控制右眼转换图像14朝向第二方向移动得到右眼修正图像16，其中，左眼修正图像15中的第一影像151的第一中心152与右眼修正图像16的第三影像161的第三中心162的第五连线c5与立体眼镜20处于p2位置时，左眼视线中心与右眼视线中心的连线o2相互平行，且左眼修正图像15中的第二影像153的第二中心154与右眼修正图像16的第四影像163的第四中心164的第六连线c6与立体眼镜20处于p2位置时，左眼视线中心与右眼视线中心的连线o2相互平行，即此时两个物体中心连线(本实施例中包括第五连线c5及第六连线c6)与视线中心连线(本实施例中视线中心连线为连线o2)平行。本实施例中，由于使用者在x轴和y轴构成的平面上，沿顺时针方向第二视线方向v2偏移了第一角度例如30°，使得使用者在实际观看时，即使对左眼图像11和右眼图像12以法线n为中心，旋转第一角度例如30°后，使用者透过立体眼镜20观看得到的左眼转换图像13中的第一影像131与第二影像133相对于连线o2实质上偏下，而使用者透过立体眼镜20观看得到的右眼转换图像14中的第三影像141与第四影像143相对于连线o2实质上偏上，为了使得第三连线c3与第四连线c4分别能够与连线o2平行，因此，控制左眼转换图像13朝向+y轴方向(第一方向)移动，同时控制右眼转换图像14朝向-y轴方向(第二方向)移动，即，第一方向与第二方向相反，但不以此为限。在本发明其他实施例中，第一方向和第二方向的相对关系可依据使用者的观看位置及歪斜角度而定。需要说明的是，为了方便说明，图5中将左眼修正影像15和右眼修正影像16同时绘示并左右排布，实际操作中，此过程为处理单元30在其内部进行影像处理后，左眼修正影像15和右眼修正影像16为独立影像并由显示单元10交替显示。

本实施例中，当使用者视线方向发生变化，导致视线中心连线与左、右眼图像中的同一物体的中心的连线，即物体中心连线不再平行时，则调整左右眼图像，直至调整后的物体中心连线与视线中心连线平行。图4及图5所示，可先将左右眼图像先进行角度相同的旋转，然后再进行平移。实际操作中，亦可先将左右眼图像进行相反方向的平移，然后再旋转，或者一边旋转一边平移，只要使得调整后的物体中心连线可与视线中心连线平行即可。

本实施例中，显示单元10直接接收立体图像，立体图像包括左眼图像11与右眼图像12，即，显示单元10直接将左眼图像11与右眼图像12交替输出即可，因此，处理单元30可直接对左眼图像11与右眼图像12进行上述旋转处理及位置修正的处理。在本发明其他实施例中，显示单元10直接接收2d图像，显示单元10例如还包括转换单元40(如图2所示)，转换单元40用于将2d图像转换为包括左眼图像11与右眼图像12的立体图像后，供显示单元10交替输出。此时，若显示单元10接收的是2d图像，则上述依据第一角度，以法线n为中线旋转的过程，可调整至2d图像转换为3d图像之前，即，先对2d图像进行旋转；接着，将旋转后的2d图像于转换单元40中转化为包括左眼图像与右眼图像的立体图像；最后，调整左眼图像与右眼图像中同一物体的物体的中心的连线，即物体中心连线与使用者的视线中心连线相互平行，以确保使用者可观看到正确的立体图像，修正过程如上所述，不另赘述。此外，本发明中，显示单元10可以是家用电视、游戏机等。

继续参照图3至图5，左眼图像11还可包括左眼背景图像115，右眼图像12还可包括右眼背景图像125，其中，当左眼背景图像115与右眼背景图像125均为远处的背景时，例如，天空，地平面等，其对立体影像的影响较小，处理单元30对左眼图像11及右眼图像12的调整控制过程中，不会将其进行相应的调整，维持原先的状态即可；但，当左眼背景图像115为距离第一影像111及第二影像113较近的图像或者相关联的图像时，处理单元30需同时对左眼背景图像115进行与第一影像111及第二影像113相似的调整过程；相似地，当右眼背景图像125为距离第三影像121及第四影像123较近的图像或者相关联的图像时，处理单元30需同时对右眼背景图像125进行与第三影像121及第四影像123相似的调整过程。具体地，当使用者佩戴立体眼镜20于p2位置时，将左眼背景图像115与右眼背景图像125分别以法线n为中心，于x轴及y轴构成的平面上，顺时针旋转30°以分别获得左眼背景转换图像135及右眼背景转换图像145；接着，处理单元30将左眼背景转换图像135朝向第一方向(+y轴方向)调整以得到左眼背景修正图像155，以及将右眼背景转换图像145朝向第二方向(-y轴方向)调整以得到右眼背景修正图像165，其中，较佳地，左眼背景图像115的调整过程可以与第一影像111及第二影像113的调整过程同步进行；右眼背景图像125的调整过程可以与第三影像121及第四影像123的调整过程同步进行。

图6本发明另一实施例的适用于立体显示的显示装置的示意图。

如图6所示，显示装置100’与显示装置100的区别在于，感测器不同，电子装置100’中，感测器101设置于显示单元10上，例如为影像拍摄装置，感测器101用以追踪立体眼镜20的视线方向，并判断视线方向与法线n之间的夹角，依据夹角的角度，处理单元30(图2所示)以如上所述的方式调整左眼图像与右眼图像获得左眼修正图像与右眼修正图像，以使得使用者能够通过立体眼镜20观看到正确的立体图像，感受良好的立体效果。具体的调整过程，请参照上述说明，不另赘述。

此外，在本发明的其它实施例中，感测器设置于显示装置的显示单元上，用于追踪使用者的观看视线与显示单元的法线的之间的夹角，处理单元例如为设置于立体眼镜上的棱镜模组，棱镜模组包括第一棱镜与第二棱镜，立体眼镜还包括接收单元，接收单元用以接收感测器测量的上述夹角，依据夹角的角度，调节第一棱镜与第二棱镜的相对位置，使得左眼图像与右眼图像中的物体中心连线与使用者的视线中心连线相互平行，实现使用者能够观看到正确的立体图像，感受良好的立体效果。

图7为本发明的左眼图像与右眼图像的调整方法流程图。

如图7所示，本发明还提供一种适用于立体显示的左眼图像与右眼图像的调整方法，其包括：

step1：感测使用者的视线方向与显示单元的法线的夹角，并判断该夹角是否为第一角度，该第一夹角不为0°；

step2：当夹角为第一角度时，传送第一角度至处理单元，处理单元输出控制信号调整左眼图像与右眼图像；以及

step3：控制左眼图像的中心与右眼图像的中心之间的连线与使用者的左眼视线中心与右眼视线中心的连线相互平行；

定义左眼图像和右眼图像中同一物体的中心的连线为物体中心连线，定义使用者的左眼视线中心与右眼视线中心的连线为视线中心连线；左眼图像包括至少一第一立体物体影像，右眼图像包括至少一第二立体物体影像；处理单元控制至少一第一立体物体影像及至少一第二立体物体影像以该法线为中心分别旋转第一角度；处理单元控制旋转后的至少一第一立体物体影像朝向第一方向调整，以及处理单元控制旋转后的至少一第二立体物体影像朝向第二方向调整，使得旋转后的至少一第一立体物体影像的中心与旋转后的至少一第二立体物体影像的中心之间的该物体中心连线平行该视线中心连线。

综上所述，本发明提供的适用于立体显示的显示装置及其控制方法，藉由感测器感测使用者观看显示单元的视线方向与显示单元的法线之间的夹角，当夹角为第一角度时，处理单元调整左眼图像与右眼图像中同一物体的中心之间的连线，即物体中心连线与使用者左眼视线中心与右眼视线中心的连线，即视线中心连线相互平行，以使得使用者在任意观看位置及观看角度下都可以观看到正确的立体图像，提高了用户体验。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。