一种亮度无损失视点可调的裸眼3d显示系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种亮度无损失视点可调的裸眼3D显示系统及方法，为了解决现有的立体显示装置亮度损失或者视点不可调的问题，本系统包括LCD面板、前置摄像头、人眼跟踪算法处理单元、图像处理系统、液晶透镜驱动系统和液晶透镜，图像处理系统接收到视频源的信号，通过对信号的检测，判断出信号的视点数，然后图像处理系统根据检测到的视点数触发液晶透镜驱动系统，液晶透镜驱动系统发出与视点数相对应的序列电压来驱动液晶透镜，使其产生与视点数相对应的透镜效果，图像处理系统通过对信号的处理然后发送给LCD面板显示。本发明解决了立体显示器硬件上对显示立体内容的视点限制、克服了现有裸眼3D技术的不足，提高了用户的3D体验。
【专利说明】—种亮度无损失视点可调的裸眼3D显示系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及3D显示处理领域，特别涉及一种亮度无损失视点可调的裸眼3D显示系统及方法。
【背景技术】
[0002]随着显示技术的发展，立体显示装置的应用也越来越广。视差式立体显示是光学调制组件使平面显示器显示立体信息的左右眼图像分别提供给观看者的左眼和右眼，然后观看者的大脑可将获取的两幅视差图像合成而感知到实现立体显示。裸眼立体显示摆脱了眼镜式3D的眼镜束缚，提高了观看者的舒适度。裸眼立体显示的实现装置一般有两种方式:狭缝光栅式立体显示装置和透镜阵列立体显示装置。其中狭缝光栅的显示装置是通过对对光的遮挡，让左眼、右眼图像分别进入左眼和右眼，这样亮度损失就比较严重。而柱状透镜式的裸眼立体显示装置亮度没有损失，但是不可以实现2D/3D自由切换，而且该立体显示装置只能播放特定视点的立体图像或者视频，并且限制了立体观看的区域大小，大大限制用户的体验，同时也限制了 3D产业的发展。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术中，立体显示装置存在两点损失或者观看试点不可调的问题，本发明提供一种亮度无损失视点可调的裸眼3D显示系统。
[0004]一种亮度无损失视点可调的裸眼3D显示系统，该系统包括IXD面板、前置摄像头、人眼跟踪算法处理单元、图像处理系统、液晶透镜驱动系统和液晶透镜，图像处理系统接收到视频源的信号，通过对信号的检测，判断出信号的视点数，然后图像处理系统根据检测到的视点数触发液晶透镜驱动系统，液晶透镜驱动系统发出与视点数相对应的序列电压来驱动液晶透镜，使其产生与视点数相对应的透镜效果，图像处理系统通过对信号的处理然后发送给IXD面板显示。
[0005]所述液晶透镜包括两层设有透明导电层的玻璃基板和夹在两层玻璃基板之间的液晶层，所述玻璃基板包括外导电层、有刻蚀的透镜电极的内导电层和两导电层内的绝缘层。所述内导电层靠近液晶层的一侧设有绝缘层。所述两层玻璃基板的内导电层的刻蚀透镜电极的线宽不同。所述两层玻璃基板的内导电层的刻蚀透镜电极的线宽可以根据立体显示需求进行调节。所述的两层玻璃基板反平行摩擦，摩擦方向与透镜电极的方向垂直。所述的导电层采用透明金属。
[0006]一种亮度无损失视点可调的裸眼3D显示方法，其特征在于，该方法包括以下步骤:
[0007]步骤一、图像处理系统接收到视频源的信号，通过对信号的检测，判断出信号的视点数；
[0008]步骤二、图像处理系统根据检测到的视点数触发液晶透镜驱动系统；
[0009]步骤三、液晶透镜驱动系统发出与视点数相对应的序列电压来驱动液晶透镜，使其产生与视点数相对应的透镜效果；
[0010]步骤四、图像处理系统通过对信号的处理然后发送给IXD面板显示。
[0011]所述步骤三，透镜驱动系统根据检测的视点数给相对应线宽的内导电层周期性的序列电压，给其他导电层加电压Ov ;透镜电极可以是竖直的，也可以是倾斜的。
[0012]本发明的有益效果为，本发明提出的新的裸眼3D系统，通过图像处理系统接收到视频源的信号，通过对信号的检测，判断出信号的视点数，然后图像处理系统根据检测到的视点数触发液晶透镜驱动系统，液晶透镜驱动系统发出与视点数相对应的序列电压来驱动液晶透镜，使其产生与视点数相对应的透镜效果，图像处理系统通过对信号的处理然后发送给LCD面板显示，从而实现视点可调、亮度无损失、2D/3D可以自由切换的立体显示，可以显示不同视点的立体内容，同时也可以2D/3D自由切换，解决了立体显示器硬件上对显示立体内容的视点限制、克服了现有裸眼3D技术的不足，提高了用户的3D体验。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1本发明的具体实施例的裸眼3D显示系统；
[0014]图2本发明的具体实施例的液晶透镜结构图；
[0015]图3本发明的具体实施例的两视点液晶透镜竖直时的光学效果图；
[0016]图4本发明的具体实施例的两视点液晶透镜倾斜时的光学效果图；
[0017]图5本发明的具体实施例的两视点的裸眼3D显示系统；
[0018]图6本发明的具体实施例的五视点液晶透镜竖直时的光学效果图；
[0019]图7本发明的具体实施例的五视点液晶透镜倾斜时的光学效果图；
[0020]图8本发明的具体实施例的五视点的裸眼3D显示系统；
[0021]图9本发明的具体实施例的人眼跟踪裸眼3D系统的工作的结构图。
【具体实施方式】
[0022]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的【具体实施方式】如所涉及的控制系统，相互间的连接关系，及实施方法，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0023]本发明提出的裸眼3D显示系统如图1，包括IXD面板、前置摄像头、人眼跟踪算法处理单元、图像处理系统、液晶透镜驱动系统、液晶透镜。其工作原理如下:图像处理系统6接收到视频源5的信号，通过对信号的检测，判断出信号的视点数，然后图像处理系统根据检测到的视点数触发液晶透镜驱动系统2，液晶透镜驱动系统发出与视点数相对应的序列电压来驱动液晶透镜，使其产生与视点数相对应的透镜效果，图像处理系统通过对信号的处理然后发送给IXD面板7显示，从而实现视点可调、亮度无损失、2D/3D可以自由切换的立体显示，亮度不会下降，2D/3D可切换是指显示系统在显示2D信息的时候，液晶透镜不工作，即所有的导电层的电压都是零，这时候显示的2D信息分辨率不变，是2D的工作模式。当显示系统在显示3D信息的时候，液晶透镜工作，是3D的工作模式，从而实现了 2D/3D可切换。
[0024]实施例1本发明提出的可兼容不同视点液晶透镜的结构如图2所示，包括上玻璃基板111和下玻璃基板101，在两个基板中间夹有液晶层106，上下基板反平行摩擦，摩擦方向与透镜电极的方向垂直，在上玻璃基板111上有上基板导电层110和108，其中110是整面的导电层，108是有刻蚀的透镜电极，根据需要设计108的线宽和线距。在导电层110与108之间是绝缘层109，在108下表面上是绝缘层107，绝缘层107起到绝缘和平坦化的作用，可以减少上下电极之间的短路不良。在下基板101上有与上基板111同样的结构，如整面导电层102和和带有刻蚀图案的透镜电极104，绝缘层103与105。其中105与107具有同样的作用，所有的导电层可以是ITO，也可以是其它透明金属。透镜电极108与104的线宽是不一样的，例如其中一个可以对应两视点的立体显示的需求，另外一个可以对应五视点的立体显示需求。但是不局限于兼容这两种视点的立体显示需求。108与104的线宽和线距可以是1:1也可以是1:2，通过液晶透镜覆盖子像素的个数来确定一个液晶透镜单元需要多少个透镜电极组成，假定液晶电极108对应的是两视点的液晶透镜电极，5个透镜电极形成一个液晶透镜单元。液晶电极104对应的是五视点的液晶透镜电极，5个透镜电极形成一个液晶透镜单元，是五个电极形成一个透镜单元，两视点对应108的五个电极形成的透镜单元，五视点对应104的五个电极形成的透镜单元。
[0025]实施例2当视频源为两视点时，液晶透镜驱动系统收到图像处理系统触发后，会给108周期性的序列电压V1、V2、V3、V4、V5，五个电极形成一个透镜单元，所以序列电压是五个，这五个电压可以对称的电压，也可以各不相同，序列电压是液晶分子发生不同方向的偏转，形成抛物线形式的相位延迟分布，从而形成透镜的效果。透镜电极104加0v，导电层110U02也同时加Ov的电压。通过序列电压的驱动，形成两视点的液晶透镜。如果液晶透镜的电极如果是竖直的，其光学效果如图3，如果透镜电极是倾斜的，其光学效果图如图4，当液晶透镜驱动系统驱动液晶电极108的同时，图形处理系统结合人眼跟踪算法处理单元反馈的数据，把处理好的两视点信号传送给LCD面板，形成可以显示两视点的裸眼3D系统，示意图5。
[0026]实施例3当视频源为五视点时，液晶透镜驱动系统收到图像处理系统触发后，会给104周期性的序列电压V1、V2、V3、V4、V5,这五个电压可以对称的电压,也可以各不相同。透镜电极108加0v，导电层110、102也同时加Ov的电压。通过序列电压的驱动，形成两视点的液晶透镜。如果液晶透镜的电极如果是竖直的，其光学效果如图6，如果透镜电极是倾斜的，其光学效果图如图7，当液晶透镜驱动系统驱动液晶电极108的同时，图形处理系统结合人眼跟踪算法处理单元反馈的数据，把处理好的五视点信号传送给LCD面板，形成可以显示五视点的裸眼3D系统，示意图8。
[0027]实施例4人眼跟踪裸眼3D系统工作的架构如图9，摄像头4捕捉人脸的图像，人眼跟踪算法处理单元3判断观看者的位置和人数，当判断为一个人时，人眼跟踪算法处理单元3会给图像处理系统6 —个信号，图像处理系统6接收到信号后，输出两视点的信息给LCD面板7显示，同时触发液晶透镜驱动系统2，液晶透镜驱动系统发出与两视点数相对应的序列电压来驱动液晶透镜，使其产生与两视点所相对应的透镜效果，形成两视点的裸眼3D显示系统。当人眼跟踪算法处理单元3判断为超过一个人时，人眼跟踪算法处理单元3会给图像处理系统6另一个信号，图像处理系统6接收到信号后，输出五视点的信息给LCD面板7显示，同时触发液晶透镜驱动系统2，液晶透镜驱动系统发出与五视点数相对应的序列电压来驱动液晶透镜，使其产生与五视点所相对应的透镜效果，形成五视点的裸眼3D显示系统。从而实现视点可调(观看区域可调)、亮度无损失、2D/3D可以自由切换。[0028]本发明并不局限于上述特定实施例，在不脱离本发明精神及其实质情况下，本领域的普通技术人员可根据本发明做出各种相应改变和变形，这些相应对本发明进行的修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护的范围当中。
【权利要求】
1.一种亮度无损失视点可调的裸眼3D显示系统，其特征在于:该系统包括IXD面板、前置摄像头、人眼跟踪算法处理单元、图像处理系统、液晶透镜驱动系统和液晶透镜，图像处理系统接收到视频源的信号，通过对信号的检测，判断出信号的视点数，然后图像处理系统根据检测到的视点数触发液晶透镜驱动系统，液晶透镜驱动系统发出与视点数相对应的序列电压来驱动液晶透镜，使其产生与视点数相对应的透镜效果，图像处理系统通过对信号的处理然后发送给IXD面板显示。
2.根据权利要求1所述的裸眼3D显示系统，其特征在于:所述液晶透镜包括两层设有透明导电层的玻璃基板和夹在两层玻璃基板之间的液晶层，所述玻璃基板包括外导电层、有刻蚀的透镜电极的内导电层和两导电层内的绝缘层。
3.根据权利要求2所述的裸眼3D显示装置，其特征在于:所述内导电层靠近液晶层的一侧设有绝缘层。
4.根据权利要求2所述的裸眼3D显示装置，其特征在于:所述两层玻璃基板的内导电层的刻蚀透镜电极的线宽不同。
5.根据权利要求2所述的裸眼3D显示装置，其特征在于:所述两层玻璃基板的内导电层的刻蚀透镜电极的线宽可以根据立体显示需求进行调节。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的裸眼3D显示装置，其特征在于:所述的两层玻璃基板反平行摩擦，摩擦方向与透镜电极的方向垂直。
7.根据权利要求1至5任意一项所述的裸眼3D显示装置，其特征在于:所述的导电层采用透明金属。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种亮度无损失视点可调的裸眼3D显示方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、图像处理系统接收到视频源的信号，通过对信号的检测，判断出信号的视点数； 步骤二、图像处理系统根据检测到的视点数触发液晶透镜驱动系统； 步骤三、液晶透镜驱动系统发出与视点数相对应的序列电压来驱动液晶透镜，使其产生与视点数相对应的透镜效果； 步骤四、图像处理系统通过对信号的处理然后发送给IXD面板显示。
9.根据权利要求8所述的裸眼3D显示方法，其特征在于:所述步骤三，透镜驱动系统根据检测的视点数给相对应线宽的内导电层周期性的序列电压，给其他导电层加电压Ον。
10.根据权利要求8所述的裸眼3D显示方法，其特征在于:透镜电极可以是竖直的，也可以是倾斜的。
【文档编号】G02F1/29GK104035203SQ201410304665
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月28日 优先权日:2014年6月28日
【发明者】刘明礼, 李建军, 陈国胜 申请人:中航华东光电（上海）有限公司