本发明涉及图像通信技术领域，尤其涉及一种双视显示方法和装置。
背景技术：
双视显示技术是一种在单个显示面板上同时显示两个画面的技术，可以让处于显示面板前方不同角度的观察者观看到不同的画面。已知的双视显示装置主要是通过在显示面板中设置光栅来实现的。光栅设置在显示出光单元的前方，包括交替排列的透光区和遮光区，显示屏则包括交替排列的第一子显示区第二子显示区，通过对应设定光栅的透光区和遮光区的宽度和排布，以及第一子显示区第二子显示区的位置和排布，来达到双视显示的目的。
在已知的双视显示技术中，双视的显示出光方向均是固定的，取决于光栅的透光区和遮光区的宽度和排列，无法改变。观察者只有位于相对于屏幕显示平面的特定角度才能获得目标的画面效果。当观察者的观察位置发生变化后，显示效果将急剧下降，这给视频内容的欣赏带来极大的不便。并且，为了避免双视的两种画面的干扰，相关的双视技术中，双视的显示出光方向一般也会设置为以大角度分开，这就要求不同显示画面的观察者也要距离较远，在家庭等使用场景下，也影响家庭成员在观看视频时的互动。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。提供一种可以自由改变双视出光方向，并可以结合眼部追踪，使双视出光方向随观察者观察角度不同而自适应改变的双视显示方法和装置。
为了达到上述目的，根据本发明第一方面的实施例提出了一种双视显示方法，用于包括显示模块和液晶光栅的双视显示装置，所述方法包括：获取观察者的数量和观察位置，根据观察者的数量和观察位置确定观察模式；根据观察者的数量和观察位置以及观察模式确定所述液晶光栅的控制电压；以及向显示模块输入预定义双视显示模式的双视显示内容并进行显示。
在一些实施例中，所述获取根据观察者的数量和观察位置包括：实时采集所述双视显示装置的观察区域内的图像信息；根据所述观察区域内的图像信息识别观察者的数量；根据所述观察区域内的图像信息识别观察者的眼部位置，将观察者的眼部位置确定为其观察位置，其中，所述眼部位置是指观察者双眼的对称中心。
在一些实施例中，所述根据观察者的数量和观察位置确定观察模式包括：当观察者的数量为1时，观察模式为单视模式，单视模式对应的显示方式为根据当前观察者的观察位置进行第一显示和第二显示，第一显示和第二显示组合成平面显示内容；当观察者的数量为2时，观察模式为双视模式，双视模式对应的显示方式为根据第一观察者的观察位置进行第一显示，根据第二观察者的观察位置进行第二显示，第一显示和第二显示各自独立显示内容。
在一些实施例中，所述根据观察者的数量和观察位置确定观察模式，还包括：当观察者的数量为2时，进一步对两个观察者的视角进行判断，所述视角为观察者的观察位置与显示装置中心连线与显示装置的显示平面的交角；当两个观察者的视角之差的绝对值大于预定义阈值时，判定观察模式为双视模式，第一显示和第二显示各自独立显示内容；当两个观察者视角之差的绝对值小于所述预定义阈值时，判定观察模式为单视模式，第一显示和第二显示组合成平面显示内容。
在一些实施例中，根据观察者的数量和观察位置以及观察模式确定所述液晶光栅的控制电压包括：根据观察者的观察位置和观察模式确定液晶光栅每个位置的目标出光方向；根据目标出光方向计算液晶光栅每个位置的目标折射率，获得折射率模式；根据所述对应折射率模式获取液晶光栅的偏转电压矩阵；以及根据所述偏转电压矩阵确定所述液晶光栅的控制电压从而控制其进行偏转。
在一些实施例中，所述根据观察者的观察位置和观察模式确定液晶光栅每个位置的目标出光方向包括：在单视模式下，液晶光栅每个位置的目标出光方向为沿该位置的显示单元到当前观察者观察位置的连线方向；在双视模式下，液晶光栅每个位置的目标出光方向为：对用于第一显示的显示单元对应的液晶光栅位置，目标出光方向为沿该位置的显示单元到第一观察者的观察位置的连线；
对用于第二显示的显示单元对应的液晶光栅位置，目标出光方向为沿该位置的显示单元到第二观察者的观察位置的连线。
在一些实施例中，所述根据目标出光方向计算液晶光栅每个位置的目标折射率包括：将液晶光栅等效视为多条平行的液晶棱镜，对每条液晶棱镜对应的位置，设N1和N2分别为该条液晶棱镜对应的显示单元两侧边缘位置对应的等效折射率，根据液晶光栅所使用的液晶的性质设定等效折射率N1，根据以下方程求解等效折射率N2作为目标折射率：
N2h＝N0t+N1h；
∠b＝∠A+∠c-90°；
其中，N0为空气折射率，h为显示单元的高度，L为显示单元的水平方向的长度，t为显示单元对应等效折射率N1一侧的边缘到液晶棱镜等效出光面的距离，∠A为该条液晶棱镜的理想出光方向与显示单元出光平面的夹角，∠b为理想出光方向与液晶棱镜等效出光面的法线方向的夹角，∠c为显示单元出光平面的法线方向与液晶棱镜等效出光面的法线方向的夹角。
在一些实施例中，所述向显示模块输入预定义双视显示模式的双视显示内容并进行显示中，预定义的双视显示模式包括横屏竖用模式，其中：在横屏使用时，使用亚像素双视模式，以亚像素为显示单元，奇数列亚像素对应第一显示的画面；偶数列亚像素对应第二显示的画面；在竖屏使用时，使用像素双视模式，以像素为显示单元，奇数列像素对应第一显示的画面；偶数列像素对应第二显示的画面。
使用本发明的的双视显示方法，可以自动跟踪不同观察者的位置和移动，无论观察者位于哪个角度，都能让屏幕光线直接朝向其眼部方向出射，达到最佳显示效果。对于双视能将现有的固定角度提高到几乎任意的可视角度。同时，对于单视，也可对原有液晶显示器的视角问题加以改善。并且，由于出射光可以定向指向观察者，能以较低的光强达到普通显示设备较高光强下才能达到的显示效果，效率更高，有利于节约能量和延长相关器件使用寿命。
根据本发明第二方面的实施例提出了一种双视显示装置，包括显示模块，用于按照输入的显示内容进行显示，还包括：液晶光栅，包括依次设置的第一电极层、液晶层和第二电极层，所述液晶光栅设置于所述显示模块的出光侧，用于在所述第一电极层和第二电极层的控制电压作用下使所述显示模块出射的光线以指定的折射率模式偏转；信息获取模块，用于获取观察区域的信息；控制模块，用于根据所述信息获取模块获取的信息控制所述显示模块的显示内容和所述液晶光栅的控制电压。
在一些实施例中，所述信息获取模块获取的观察区域的信息包括区域内观察者的数量和观察位置；所述控制模块包括：观察模式确定子模块，用于根据观察者的数量和观察位置确定观察模式，液晶光栅控制子模块，用于根据观察者的数量和观察位置以及观察模式确定所述液晶光栅的控制电压；双视显示控制子模块，用于向显示模块输入预定义双视显示模式的双视显示内容，并控制显示模块进行显示。
在一些实施例中，所述观察模式确定子模块根据观察者的数量和观察位置确定观察模式包括：当观察者的数量为1时，确定观察模式为单视模式，单视模式对应的显示方式为根据当前观察者的观察位置进行第一显示和第二显示，第一显示和第二显示组合成平面显示内容；当观察者的数量为2时，确定观察模式为双视模式，双视模式对应的显示方式为根据第一观察者的观察位置进行第一显示，根据第二观察者的观察位置进行第二显示，第一显示和第二显示各自独立显示内容。
在一些实施例中，所述观察模式确定子模块根据观察者的数量和观察位置确定观察模式还包括：当观察者的数量为2时，进一步对两个观察者的视角进行判断，所述视角为观察者的观察位置与显示装置中心连线与显示装置平面的交角；当两个观察者的视角之差的绝对值大于预定义阈值时，判定观察模式为双视模式，第一显示和第二显示各自独立显示内容；当两个观察者视角之差的绝对值小于所述预定义阈值时，判定观察模式为单视模式，第一显示和第二显示组合成平面显示内容。
在一些实施例中，所述液晶光栅控制子模块包括：出光方向计算单元，用于根据观察者的观察位置和观察模式确定液晶光栅每个位置的目标出光方向；折射率模式获取单元，用于根据目标出光方向计算液晶光栅每个位置的目标折射率，获得折射率模式；偏转电压矩阵获取单元，用于根据所述折射率模式获取液晶光栅的偏转电压矩阵；液晶光栅偏转控制模块，用于根据所述偏转电压矩阵控制所述液晶光栅进行偏转。
在一些实施例中，所述出光方向计算单元根据观察者的观察位置和观察模式确定液晶光栅每个位置的目标出光方向包括：在单视模式下，液晶光栅每个位置的目标出光方向为沿该位置的显示单元到观察者的观察位置的连线方向；在双视模式下，液晶光栅每个位置的目标出光方向为：对用于第一显示的显示单元对应的液晶光栅位置，目标出光方向为沿该位置的显示单元到第一观察者的观察位置的连线；对用于第二显示的显示单元对应的液晶光栅位置，目标出光方向为沿该位置的显示单元到第二观察者的观察位置的连线。
在一些实施例中，所述折射率模式获取单元根据目标出光方向计算液晶光栅每个位置的目标折射率，包括：将液晶光栅等效视为多条平行的液晶棱镜，对每条液晶棱镜，设N1和N2分别为该条液晶棱镜对应的显示单元两侧边缘位置对应的等效折射率，根据液晶光栅所使用的液晶的性质设定等效折射率N1，根据以下方程求解对应的等效折射率N2作为目标折射率：
N2h＝N0t+N1h；
∠b＝∠A+∠c-90°；
其中，N0为空气折射率，h为显示单元的高度，L为显示单元的水平方向的长度，t为显示单元对应折射率N1一侧的边缘到液晶棱镜等效出光面的距离，∠A为该条液晶棱镜的理想出光方向与显示单元出光平面的夹角，∠b为理想出光方向与液晶棱镜等效出光面的法线方向的夹角，∠c为显示单元出光平面的法线方向与液晶棱镜等效出光面的法线方向的夹角。
使用本发明的双视显示装置，可以自动跟踪不同观察者的位置和移动，无论观察者位于哪个角度，都能让屏幕光线直接朝向其眼部方向出射，达到最佳显示效果。对于双视能将现有的固定角度提高到几乎任意的可视角度。同时，对于单视，也可对原有液晶显示器的视角问题加以改善。并且，由于出射光可以定向指向观察者，能以较低的光强达到普通显示设备较高光强下才能达到的显示效果，效率更高，有利于节约能量和延长相关器件使用寿命。
根据本发明第三方面的实施例提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行时，实现如本发明第一方面所述的双视显示方法。
上述使用根据本发明第二方面的双视显示装置的显示设备，和实现根据本发明第一方面的双视显示方法的存储介质，其相关部分的具体实施方式可以从相应的本发明的双视显示方法或装置的实施例中获得，并具有与相应的本发明的双视显示方法或装置相似的有益效果。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是液晶显示装置的显示部分的液晶模块的结构示意图；
图2A是根据本发明实施例的液晶光栅的结构示意图；
图2B是根据本发明实施例的液晶光栅在偏转电压作用下等效折射率变化的示意图；
图3是根据本发明实施例的双视显示方法的流程示意图；
图4是根据本发明实施例的两位观察者处于第一位置关系时，液晶光栅的目标出光方向示意图；
图5是根据本发明实施例的两位观察者处于第二位置关系时，液晶光栅的目标出光方向示意图；
图6是液晶光栅每个位置的目标出光方向与目标折射率关系示意图；
图7是液晶光栅局部光路放大示意图；
图8是亚像素双视模式的显示单元分布示意图；
图9是像素双视模式的显示单元分布示意图；
图10A和图10B是横屏竖用双视模式的显示单元分布示意图；
图11是根据本发明实施例的双视显示装置的结构框图；
图12根据本发明实施例的液晶光栅控制子模块的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
现有的用于双视显示的液晶光栅，均是液晶衍射光栅，利用的是液晶在特定电场下呈现特定光学效果的固定控制方式，即液晶工作在某一种工作状态，或者在少数几种状态之间切换。通过对液晶施加特定的控制电压，利用液晶衍射光栅控制准直光的衍射方向在两种模式之间切换。但是相关技术中并没有将液晶等效折射率可根据外加电压连续可调的特性用于双视技术之中。
本发明的主要技术思路之一在于，利用液晶的等效折射率连续可调的特性，构造出光方向可任意调节的液晶光栅工作模式，从而实现双视显示的出光方向的任意可调。并且，结合对观察者信息的实时确定，根据观察者的数量和位置，自适应调节双视显示装置的显示状态，即显示模式和出光方向。
下面参考附图对本发明实施例的方法和装置进行详细的说明。
本发明提供了一种双视显示方法，该方法用于包括显示模块和液晶光栅的双视显示装置。显示模块可以是任何现有图像显示装置的显示模块，包括但不限于液晶显示装置，发光二极管(LED)显示装置，有机发光二极管(OLED)显示装置等。显示模块根据输入的显示控制信号显示相应画面，一般来说，显示模块的出射光线接近平行光，方向垂直显示面板。
以液晶显示装置为例，参见图1，图1示出了液晶显示装置的显示部分的液晶模块的结构示意图。其中，液晶模块10主要包括基板15、第一控制电极层11、第一液晶层12和第二控制电极层13。。其中，第一控制电极层11可设置为电极阵列，第二控制电极层13设置为面状透明电极，从而控制每个像素点位的液晶偏转，以配合平行和垂直偏光片实现显示控制。
液晶光栅设置于所述显示模块的出光侧。液晶光栅可包括依次设置的第一电极层、液晶层和第二电极层，用于在所述第一电极层和第二电极层的控制电压作用下使所述显示模块出射的光线以指定的折射率模式偏转。本发明的实施例中，所述第一电极层和第二电极层中至少其中一者可以设置为条状电极层，以使出射光线按条状电极对应的区域进行不同的折射。当然，第一电极层和第二电极层均可设置为条状电极层，且二者对应设置。考虑到，只要一侧的电极层设为条状电极，另一侧设置为面状电极提供基准电压即可实现相应的控制目的，且制造更为简单，在一些实施例中，液晶光栅的第一和第二电极层中，一个设置为条状电极层，另一个设置为面状电极层。
图2A示出了根据本发明实施例的液晶光栅的结构示意图。其中液晶光栅20包括依次设置的条状透明电极层21、液晶层22和面状透明电极层23。在一些实例中，液晶光栅模块可以和显示模块集成设置和制造，此时，液晶光栅的电极层可以设置在显示模块的基板上与显示模块共用基板。在另一些实施例中，液晶模块也可以单独设置和制造，此时，液晶光栅还可以包括设置于外侧的基板25。液晶光栅设置于显示模块的出光侧，即朝向显示方向的一侧，用以对显示模块出射的近似平行光在光栅内的空间传播方向进行控制。可以通过控制条状透明电极层21的电极电压(例如，各个条状电极的控制电压可以构成一个控制电压矩阵，通过控制电压矩阵的不同取值来控制液晶光栅内液晶的偏转)，使显示模块中对应条状透明电极层21的不同列的条状透明电极位置的出射光发生不同角度的折射。如图2B所示，其中示出了不同条状电极对应位置的液晶可具有不同的等效折射率。从图1和图2A的对比可见，本发明的液晶光栅与用于普通图像显示的液晶模块结构差别不大，在制程上可以使用相同的制造设备和工艺流程，便于生产制造。同时，由于可采用相近的工艺制造，也便于与现有液晶显示面板的集成。
图3是根据本发明实施例的双视显示方法的流程示意图。双视显示方法包括步骤S110到S150。
在步骤S110，获取观察者的数量和观察位置，其中，所述观察者是真实的观察者或者虚拟的观察者。一般来说，当双视显示用于实际播放时，可以根据具体的真实观众的情况来自适应调节。在用于效果测试，或者是功能展示时，也可以构造虚拟观察者，从控制指令中获取虚拟观察者的信息，并据此进行双视显示。或者是，需要双视显示的方式进行特别的设定时，也可通过设置虚拟观察者，并根据虚拟观察者的数量和位置，进行显示控制。观察者信息可以包括观察者的数量和位置等。
当获取实际观察者的数量和位置时，可以通过深度摄像头采集显示装置前方可能的观察区域内的信息来实现。例如，所述获取根据观察者的数量和观察位置可包括：实时采集所述双视显示装置的观察区域内的图像信息；根据所述观察区域内的图像信息识别观察者的数量；根据所述观察区域内的图像信息识别观察者的眼部位置，将观察者的眼部位置确定为其观察位置，其中，所述眼部位置是指观察者双眼的对称中心。通过实施采集和获取观察者信息，当观察者位置发生变动时，可以根据新的位置自适应调整出光方向，让观察者无论在任何角度都能获得良好的欣赏体验。
关于从图像信息中识别观察者，通常，观察者主要是识别人类。考虑到与人类生活在一起的动物也越来越多的参与到欣赏电视节目等视频内容，观察者也可以是猫，狗等动物。或者，根据不同的需要，也可以预先设定任何类别的可识别客体为观察者，例如机器人，乃至摄像设备等。至于从图像中识别特定客体的方法，本发明并无限制，相关技术中的各种方式皆可应用于此。
在步骤S120，根据观察者的数量和观察位置确定观察模式。本步骤主要是分辨单个观察者还是多个观察者，并在存在两个观察者时，提供双视显示模式，提供给每个观察者不同的显示画图。而在单个观察者时，不使用双视模式，以给观察者提供更好的显示效果。
具体而言，当观察者的数量为1时，观察模式为单视模式，单视模式对应的显示方式为根据当前观察者的观察位置进行第一显示和第二显示，第一显示和第二显示组合成平面显示内容。其中，第一显示和第二显示分别指双视显示中的两个显示部分，例如，第一显示对应奇数列的显示单元(像素或者亚像素)的画面显示；第二显示对应偶数列的显示单元(像素或者亚像素)的画面显示。在双视模式下，第一显示和第二显示分别用来显示不用的画面。在单视模式下，由于在每一帧需要显示的是唯一画面，可以采用与非双视模式的普通显示类似的显示方式，例如，第一显示用来显示所述唯一画面的奇数列内容，第二显示用来显示所述唯一画面的偶数列内容，二者共同构成一帧画面。由于此时全部像素用来显示同一内容，对于唯一画面可提供比双视时同时显示的两个画面高一倍的显示分辨率。
当然，如果用户希望即便只有一个观众时也采用双视模式，可以通过设置虚拟观察者信息来进行双视模式的显示。
当观察者的数量为2时，观察模式为双视模式，双视模式对应的显示方式为根据第一观察者的观察位置进行第一显示，根据第二观察者的观察位置进行第二显示，第一显示和第二显示各自独立显示内容。要说明的是，当观众数量多于两个时，由于当下的显示技术尚无法提供三视或更多分的显示，只能显示两组画面，因此，可根据观众所处的观察角度进行分组，分成两组，并在每组中选择一名观众作为用于确定双视显示出光方向的观察者，例如，可以选择每组各个观众中所处观察角度位于中间位置的观众作为观察者，以适应这些观众确实是都意欲观看的情况，为所有观察者提供相对较好的显示质量；或者是选择每组中距离显示装置最近的观众作为观察者，以在有部分观众虽然是处于观察区域内，但是可能并没有观看显示装置的情况下，为确实是在观看显示的观众优先提供服务。
此外，还有可能存在虽然有两位观众，对应两个观察者，但是两个观察者的位置非常接近的情况。此时，如果根据这两位观察者的位置进行双视显示，则由于出射光角度接近会互相干扰，两位观察者都无法正常欣赏视频内容。并且，当两位观察者坐在一起时，通常也意味着他们可能想要观看相同的内容。因此，所述根据观察者的数量和观察位置确定观察模式，还可以进一步包括：当观察者的数量为2时，对两个观察者的视角进行判断，所述视角为观察者的观察位置与显示装置中心的连线与显示装置的显示平面的交角。当两个观察者的视角之差的绝对值大于预定义阈值时，判定观察模式为双视模式，第一显示和第二显示各自独立显示内容；当两个观察者视角之差的绝对值小于所述预定义阈值时，判定观察模式为单视模式，第一显示和第二显示组合成平面显示内容。
一般来说，在现有显示技术的条件下，在大约5度视角差角度以下的双视显示就很难做到良好区分，并且按照一般家庭的电视观看距离来说，5度视角差的两位观众一般也对应的距离较近，例如二人近距离坐在沙发的相邻位置。因此，所述预定义阈值可设置为5度角度。也就是说，当检测到视角差在正负5度角度范围内的两位观众时，观察模式设定为单视模式。
在步骤S130到S140，根据观察者的数量和观察位置以及观察模式确定所述液晶光栅的控制电压。
在步骤S130，根据观察者的数量和观察位置以及观察模式确定所述液晶光栅的对应折射率模式。本步骤主要包括根据观察者的观察位置和观察模式确定液晶光栅每个位置的目标出光方向，以及根据目标出光方向计算液晶光栅每个位置的目标折射率，获得折射率模式。
参见图4和图5，其分别是根据本发明实施例当观察者位于不同位置时的目标出光方向的示意图。
在单视模式下，液晶光栅每个位置的目标出光方向为沿该位置的显示单元到当前观察者观察位置的连线方向。与普通显示设备相比，普通显示面板的出射光线并没有针对性，在不同角度观察时显示效果也会有不同。并且，为了获得在各个角度都比较好的显示效果，需要更高的出射光强，这也意味着更多的能量消耗。而本发明的在工作于单视模式时，液晶光栅的出射光是定向汇聚在观察者眼部位置的，因此较小的光强即可获得良好的收视效果，从而可以节约能量消耗，并延长相关部件的使用寿命。
在双视模式下，液晶光栅每个位置的目标出光方向为：对用于第一显示的显示单元对应的液晶光栅位置，目标出光方向为沿该位置的显示单元到第一观察者(观察者1)的观察位置的连线；对用于第二显示的显示单元对应的液晶光栅位置，目标出光方向为沿该位置的显示单元到第二观察者(观察者2)的观察位置的连线。当观察者位置改变时，对应的目标出光方向也随之改变，例如，两位观察者从图4的位置变动到图5的位置时，通过对观察者位置的实时跟踪和识别，所确定的目标出光方向也自适应调整。
根据目标出光方向计算液晶光栅每个位置的目标折射率，获得折射率模式则主要涉及到光学和几何计算。液晶光栅的每个条状电极下方对应的液晶部分，可以近似等效地视为是一条棱镜。参见图6和图7，图6是液晶光栅每个位置的目标出光方向与目标折射率关系示意图。图7是液晶光栅局部光路放大示意图。
结合图6，图6示出的是液晶光栅中一个条状电极对应的光栅区域截面示意图，其中L可表示一个双视显示单元(根据双视显示模式的不同，可为像素或者亚像素)的水平方向的长度。
第n条液晶棱镜等价出光面中心位置O到观察位置S的连线方向(OS)即为该第n条液晶棱镜的理想出光方向。将理想出光方向(OS)与显示单元所在平面(即显示平面)的夹角记为A，角A即对应该位置的目标出光角度。通过引入过棱镜中心O和双视显示单元边缘P的辅助线OP，以及与其垂直的辅助线OQ，可将∠A分成∠b和∠d。其中，OP确定的平面可以视为是液晶棱镜的等价出光平面。
根据几何关系，可得到：∠a＝∠c，∠d＝90°-∠a，∠b＝∠A-∠d＝∠A+∠c-90°。设双视显示单元高度为h，R为PO与双视显示单元左侧垂直延长线的交点。R点到双视显示单元的垂直距离为t。对每条液晶棱镜的计算方式类似，可从液晶光栅最边缘的棱镜开始依次计算。
设空气折射率为N0，对于该条棱镜，设N1和N2分别为对应双视显示单元两侧边缘位置对应的等效折射率。液晶棱镜在水平方向的长度L范围内的等效折射率则可以近似视为从N1到N2线性过渡变化。
可根据显示装置所使用的液晶特点设定N1的取值。例如，对于显示装置所使用的某种特定液晶来说，该种液晶材料的最大等折射率和最小等效折射率是可以确定的。可以从液晶材料的折射率范围内，选择一个相对较小的折射率值作为N1的取值，以便于给液晶棱镜的等效折射率更大的变化余地，使液晶棱镜的等效折射率有一个更大的可控范围。并且，根据液晶的性质，液晶的等效折射率随外加电压的变化，在接近最大值和最小值的10％左右范围内可控性并不太好。因此，在一些实施例中，可以在液晶折射率随控制电压改变的易于控制的区间段中(例如中间的80％区域)，选择其中接近最小的折射率，作为N1的取值，例如选择等效折射率区间内靠近最小等效折射率一侧10％左右的位置的折射率值作为N1。如此，接下来的计算的目的是获得N2的合理取值。
对于液晶棱镜的等效出光面即点R、O、P所在的平面，平面上各处的出射光相对于液晶棱镜的入射光(即显示模块出射后进入到液晶光栅的光线)的光程差应该相同的，才能形成良好的出射显示效果。具体而言，在图6中显示单元的最左侧和最右侧，对输出光线的期望是折射率为N1和N2的位置对应的光程差是相同的，即从显示单元的最左侧底部位置L1到等价出光平面上的R点的光与从显示单元的最右侧底部位置L2到等价出光平面上的P点的光的传播时间是相同的，根据折射率的定义，介质的折射率是光在真空中的传播速度与光在该介质中的传播速度之比，故有：
其中c0为真空中的光速，化简后可得：
N2h＝N0t+N1h (1)
对于棱镜中心位置来说，其等效折射率可以近似看作是两侧折射率N1，N2的算术平均值，因此，在棱镜中心处，根据光在物质交界面的折射原理，有：
此外，根据几何关系，有：
根据以上公式(1)到(3)，以及已知的目标目标出光角度(∠A)，以及∠A，∠a，∠b，∠c的关系∠b＝∠A+∠c-90°，即可解方程求出t和N2。
其中，N0为空气折射率，h为显示单元的高度，L为显示单元的水平方向的长度，t为显示单元对应等效折射率N1一侧的边缘到液晶棱镜等效出光面的距离，∠A为该条液晶棱镜的理想出光方向与显示单元出光平面的夹角，∠b为理想出光方向与液晶棱镜等效出光面的法线方向(OQ)的夹角，∠c为显示单元出光平面(亦即显示平面)的法线方向与液晶棱镜等效出光面的法线方向(OQ)的夹角。
对于每一条棱镜，其计算过程都是类似的，重复上述过程，即可得到整个液晶光栅的折射率模式。
在步骤S140，根据所述对应折射率模式获取液晶光栅的偏转电压矩阵，并根据所述偏转电压矩阵确定所述液晶光栅的控制电压，从而控制其中的液晶进行偏转。根据步骤S130获取的每条液晶棱镜两侧位置对应的等效折射率值N1和N2，即可确定液晶光栅的对应区域的条状电极的电压值。液晶光栅的每个条状电极的控制偏转电压组合在一起，即构成液晶光栅的偏转电压矩阵。
由于液晶光栅的折射率模式和偏转电压矩阵的对应关系相对复杂，通常来说很难进行理论计算，因此，在本发明的一些实施例中，预先存储液晶折射率和偏转电压的对应关系表，之后，基于所述对应关系表，根据液晶光栅的折射率模式获取对应的偏转电压矩阵。其中，所述对应关系表用软件模拟或液晶加压实验获得。例如，对于已知的N1和N2，可由Tecwiz软件模拟出该液晶光栅区域对应条状电极的电压值。进而，可以建立不同的目标出光角度及其对应的条状电极电压值的一一对应关系。通过将出光角度和偏转电压值以“一对一”的形式进行设定和存储，在需要时直接调用，可以在出射光角度自适应实时控制过程中提高响应时间，避免繁琐的运算。
在步骤S150，向显示模块输入预定义双视显示模式的双视显示内容并进行显示。要说明的是，向显示模块输入预定义双视显示模式的双视显示内容并进行显示的本步骤并不一定要在上述步骤S140之后执行，而是可以在步骤S110到步骤S140之间或步骤S110之前的任何阶段开始执行，并始终保持显示。
例如，当工作于基于观察者位置实时调节出射光角度的状态时，双视内容的显示始终保持按照给定内容进行显示，而液晶光栅的折射率相应随着观察者视角调整，从而构成连续调节的显示输出。
双视显示可以采用亚像素双视模式或者像素双视模式，也可以有横屏竖用等多种使用模式。参见图8、图9和图10，其中，不同的颜色分别对应双视显示画面的第一和第二显示区域。液晶光栅对应于显示单元的位置分布设置。
参见图8，图8是亚像素双视模式的显示单元分布示意图。其中，亚像素双视模式是以亚像素为显示单元，奇数列亚像素对应第一显示的画面，例如，图8中深色色条81对应的列；偶数列亚像素对应第二显示的画面，例如，浅色色条82对应的列。
参见图9，图9是像素双视模式的显示单元分布示意图。像素双视模式，以像素为显示单元，奇数列像素对应第一显示的画面，例如，图9中深色色条91对应的列；偶数列像素对应第二显示的画面。例如，浅色色条92对应的列。
在一些实施例中，当横屏竖用时，不同的方向上可采用不同的双视模式。参见图10A和图10B，为横屏竖用双视模式的显示单元分布示意图。在
横屏竖用模式下，实现的是与上述图8、图9中不同的双视画面的分割方向，图8和图9中是沿矩形屏幕的水平方向划分第一与第二显示，图10A和图10B则是按照屏幕的垂直方向划分第一和第二显示。参见图10A，在横屏方式时，使用亚像素双视模式，以亚像素为显示单元，奇数列亚像素(为了便于与图8，图9的比较，图10A示出的是未旋转竖屏的屏幕，故对应图10A中的行)对应第一显示的画面，例如，深色色条61对应的区域；偶数列亚像素对应第二显示的画面，例如，浅色色条62对应的区域。参见图10B，在竖屏方式时，使用像素双视模式，以像素为显示单元，奇数列像素(对应图10B中的行)对应第一显示的画面，例如，深色色条71对应的区域；偶数列像素对应第二显示的画面，例如，浅色色条72对应的区域。这主要是考虑到现有技术条件下液晶光栅的制造工艺极限，当屏幕显示精度非常高时，横用时可以实现的极限条件下，竖用时则光栅无法达到亚像素的分辨精度，从而提供一种在横用和竖用时都可以进行双视显示的方式。
在实际工作工程中，对观察者位置进行实时检测，一旦识别出观察者位置的改变，即重新计算目标出光方向，实时改变双视显示的出光方向，使液晶光栅的不同位置的出射光总是汇集指向观察者的眼部区域。
使用本发明的适应调节出光方向的双视显示方法，可以自动跟踪不同观察者的位置和移动，无论观察者位于哪个角度，都能让屏幕光线直接朝向其眼部方向出射，达到最佳显示效果。对于双视能将现有的固定角度提高到几乎任意的可视角度。同时，对于单视，也可对原有液晶显示器的视角问题加以改善。并且，由于出射光可以定向指向观察者，能以较低的光强达到普通显示设备较高光强下才能达到的显示效果，效率更高，有利于节约能量和延长相关器件使用寿命。
同时，为了更好地实现上述双视显示的方法，本发明第二方面的实施例还提供了一种双视显示装置。
参见图11，本发明的双视显示装置100包括：显示模块110，液晶光栅120，信息获取模块130和控制模块140。其中，对于本发明双视显示方法的描述也同样适用于本发明的双视显示装置，各个模块的具体功能和实现参见上述结合附图3-10对方法实施例的描述。
显示模块110用于按照输入的显示内容进行显示，可采用现有技术中任意的显示模块。
液晶光栅120设置于所述显示模块的出光侧，即朝向观察者的一侧。液晶光栅可包括依次设置的第一条状电极层、液晶层和第二面状电极层，用于在所述第一电极层和第二电极层的控制电压作用下使所述显示模块出射的光线以指定的折射率模式偏转。
在一些实施例中，所述液晶光栅的第一电极层和第二电极层中，至少其中之一为条状电极层。
信息获取模块130用于获取观察区域的信息。其中，观察区域的信息可以包括观察者的数量和观察者的位置。观察者可以是真实观察者或者虚拟观察者。参见结合附图3对步骤S110的描述。其中，为了实时获取观察者的数量和观察位置，所述信息获取模块130可进一步包括观察者信息采集单元和观察者识别单元。
观察者信息采集单元用于实时采集双视显示装置的观察区域的图像信息，例如，可以由深度摄像头实现。观察者识别单元，用于根据观察区域的图像信息识别观察者的数量；以及根据观察区域的图像信息识别观察者的眼部位置，将观察者的眼部位置确定为其观察位置，所述眼部位置是指观察者双眼的对称中心。
控制模块140用于根据所述信息获取模块获取的信息控制所述显示模块的显示内容和所述液晶光栅的控制电压。其中，控制模块140可进一步包括观察模式确定子模块141，液晶光栅控制子模块142和双视显示控制子模块143。
观察模式确定子模块141用于根据观察者的数量和观察位置确定观察模式。参见结合附图3对步骤S120的描述。具体而言，当观察者的数量为1时，可确定观察模式为单视模式，单视模式对应的显示方式为根据当前观察者的观察位置进行第一显示和第二显示，第一显示和第二显示组合成平面显示内容。当观察者的数量为2时，可确定观察模式为双视模式，双视模式对应的显示方式为根据第一观察者的观察位置进行第一显示，根据第二观察者的观察位置进行第二显示，第一显示和第二显示各自独立显示内容。
此外，为了适应两位观察者观察角度接近的情况，观察模式确定子模块141根据观察者的数量和观察位置确定观察模式还可进一步包括：当观察者的数量为2时，进一步对两个观察者的视角进行判断，所述视角为观察者的观察位置与显示装置中心连线与显示装置平面的交角。当两个观察者的视角之差的绝对值大于预定义阈值时，判定观察模式为双视模式，第一显示和第二显示各自独立显示内容，二者分别显示不同的画面。当两个观察者视角之差的绝对值小于所述预定义阈值时，判定观察模式为单视模式，第一显示和第二显示组合成平面显示内容，共同显示一个画面。在一些实施例中，所述预定义阈值为5度角度。
液晶光栅控制子模块142用于根据观察者的数量和观察位置以及观察模式确定所述液晶光栅的控制电压。具体而言，可以根据观察者的数量和观察位置以及观察模式确定所述液晶光栅的对应折射率模式；以及根据所述对应折射率模式获取液晶光栅的偏转电压矩阵，并根据所述偏转电压矩阵控制所述液晶光栅进行偏转。
参见图12，所述液晶光栅控制子模块142可进一步包括：出光方向计算单元1421，折射率模式获取单元1422，偏转电压矩阵获取单元1423以及液晶光栅偏转控制单元1424。
出光方向计算单元1421用于根据观察者的观察位置和观察模式确定液晶光栅每个位置的目标出光方向。参见结合附图3、4、5对步骤S130的描述。所述出光方向计算单元根据观察者的观察位置和观察模式确定液晶光栅每个位置的目标出光方向包括：在单视模式下，液晶光栅每个位置的目标出光方向为沿该位置的显示单元到观察者的观察位置的连线方向。在双视模式下，液晶光栅每个位置的目标出光方向为：对用于第一显示的显示单元对应的液晶光栅位置，目标出光方向为沿该位置的显示单元到第一观察者的观察位置的连线；对用于第二显示的显示单元对应的液晶光栅位置，目标出光方向为沿该位置的显示单元到第二观察者的观察位置的连线。折射率模式获取单元1422用于根据目标出光方向计算液晶光栅每个位置的目标折射率，获得折射率模式。参见结合附图3、6、7对步骤S130的描述。折射率模式获取单元1422根据目标出光方向计算液晶光栅每个位置的目标折射率可包括：将液晶光栅等效视为多条平行的液晶棱镜，对每条液晶棱镜，设N1和N2分别为该条液晶棱镜对应的显示单元两侧边缘位置对应的等效折射率，根据液晶光栅所使用的液晶的性质设定等效折射率N1，根据以下方程求解对应的等效折射率N2作为目标折射率：
N2h＝N0t+N1h；
∠b＝∠A+∠c-90°；
其中，N0为空气折射率，h为显示单元的高度，L为显示单元的水平方向的长度，t为显示单元对应折射率N1一侧的边缘到液晶棱镜等效出光面的距离，∠A为该条液晶棱镜的理想出光方向与显示单元出光平面的夹角，∠b为理想出光方向与液晶棱镜等效出光面的法线方向的夹角，∠c为显示单元出光平面的法线方向与液晶棱镜等效出光面的法线方向的夹角。偏转电压矩阵获取单元1423用于根据所述折射率模式获取液晶光栅的偏转电压矩阵。参见结合附图3对步骤S140的描述。可以预先存储液晶折射率和偏转电压的对应关系表，其中，所述对应关系表用软件模拟或液晶加压实验获得。基于所述对应关系表，根据液晶光栅的折射率模式获取对应的偏转电压矩阵。
液晶光栅偏转控制单元1424用于根据所述偏转电压矩阵控制所述液晶光栅进行偏转。
双视显示控制子模块143用于向显示模块输入预定义双视显示模式的双视显示内容，并控制显示模块进行显示。双视显示可以采用亚像素双视模式或者像素双视模式，也可以有横屏竖用等多种使用模式。各种双视显示模式的具体形式可以参见图8到图10以及结合上述附图的说明，在此不再赘述。
在实际工作工程中，对观察者位置进行实时检测，一旦识别出观察者位置的改变，即重新计算目标出光方向，实时改变双视显示的出光方向，使液晶光栅的不同位置的出射光总是汇集指向观察者的眼部区域。
使用本发明的适应调节出光方向的双视显示装置，可以自动跟踪不同观察者的位置和移动，无论观察者位于哪个角度，都能让屏幕光线直接朝向其眼部方向出射，达到最佳显示效果。对于双视能将现有的固定角度提高到几乎任意的可视角度。同时，对于单视，也可对原有液晶显示器的视角问题加以改善。并且，由于出射光可以定向指向观察者，能以较低的光强达到普通显示设备较高光强下才能达到的显示效果，效率更高，有利于节约能量和延长相关器件使用寿命。
在本发明的一些实施例中还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例的双视显示方法。所述非临时性(non-transitory)计算机可读介质可以包括任何计算机可读介质，除了临时性地传播中的信号本身。
此外，本发明还提供了一种显示设备，其包括根据本发明第二方面的双视显示装置。
上述使用根据本发明第二方面的双视显示装置的显示设备，和实现根据本发明第一方面的双视显示方法的存储介质，其相关部分的具体实施方式可以从相应的本发明的双视显示方法或装置的实施例中获得，并具有与相应的本发明的双视显示方法或装置相似的有益效果，在此不再赘述。
需要说明的是，在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一个实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例的方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。