专利名称：跟踪式裸眼立体显示控制方法、装置及显示设备、系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种立体显示技术，更具体地，涉及一种跟踪式裸眼立体显示控制方法、装置及相应的立体显示设备、立体显示系统。
背景技术：
目前的立体影像显示方式大致可分为3类，即眼镜式、头戴显示器(Head Mount Display)式以及本文将介绍的裸眼式。裸眼式包括许多种类，通常采用透镜阵列式技术、视差障碍式技术等实现。裸眼立体显示设备主要由二维(Tw0-Dimensi0nal，2D)平面显示器 (包括液晶显示器、等离子显示器、场发射显示器以及有机电致发光显示器等)配合分光器件如光栅组装而成。使用的光栅可分为狭缝光栅和柱面光栅，对应地，光栅式3D立体显示设备也有两种实现方式狭缝光栅式立体显示装置和微透镜阵列立体显示装置。然而，狭缝光栅不可避免地将部分光线遮挡，导致光利用率的降低。而柱面光栅由于自身材质的缘故， 焦距、栅距(PITCH)等参数都是固定的。在多种多样的裸眼式立体显示技术中，最先开始开发的是双眼(或称双视点)方式。继双眼方式之后，多眼(或称多视点)方式、全景(光线空间再现)方式，以及视点数更多的超多视点方式相继被研发出来。以支持双视点的带格栅的裸眼立体显示设备为例，图1示意性地绘出了组成立体显示设备的显示面板10和分光器件20。图1所示坐标轴的X轴方向是显示面板的宽度方向，简称为横向；Y轴方向是显示面板的高度方向，简称为高度方向；Z轴方向是垂直于显示面板的方向，简称为前后方向，表示观看者位置的三维坐标中的Z坐标可以称为观看距离。如图所示，显示面板上两个视点图像的显示单元109循环交错排列，用L标示的是左视点图像的显示单元，用R标示的是右视点图像的显示单元。对N视点系统，N >2，相邻的两个显示单元中，一个用于显示提供给观看者左眼的图像，另一个用于显示提供给观看者右眼的图像，文中，将连续N个显示单元的总宽度称为一个显示单元排列周期ffM。文中的显示单元是一个逻辑概念，可以是一个或多个次像素，或一个或多个像素，但不限于此，如还可以把次像素分割为更细的次次像素，将一个或多个次次像素作为一个显示单元，或者将次次像素、次像素、像素等多个不同单位组合得到，等等。请参照图1，通过分光器件20上分光单元201的分光作用(图1的分光单元是狭缝光栅中的栅格单元)，会在横向上形成交错排列的各视点图像的观看子区，图2仅示出了用加粗的四边形表示的对应于显示屏幕中心的连续2个观看子区30。标记为L、R的观看子区分别为左、右视点图像的观看子区，可以分别看到左、右视点图像。观看者左、右眼分别处于左、右视点图像的观看子区内时，左眼看到左眼图像，右眼看到右眼图像，将产生正视， 此时可以看到立体显示效果。如果左、右眼分别处于右、左视点图像的观看子区内时，将产生逆视。在其他位置，左、右眼会看到多个视点图像，将产生串扰。从图中可以看出，不同观看子区的交点所处的观看距离上，图像的串扰最小，文中将该处的观看距离称为立体显示设备的适看距离。
以上是以双视点系统为例进行说明，在多视点系统中，视点数至少为3，每一显示单元排列周期中包含至少3个显示单元，各视点图像的观看子区的排列及与相应显示单元之间的光路是类似，也是在不同观看子区的交点所处的观看距离上，图像的串扰最小。裸眼式立体显示的一个很大缺陷是受到观看范围的限制。为了扩大观看范围，公开号为CN102098524A的中国专利申请公开了一种跟踪式立体显示设备，通过对次像素排列周期的调整，可以调整立体显示设备的适看距离，使可看到立体显示效果的区域随观看者一起移动，避免反视、重影、失真等影响立体显示效果的情况。该专利申请结合跟踪技术和动态立体图像合成技术，允许观看者在一定的观看距离内都可以看到较好的立体效果， 但如果观看距离变化较大，该方法的观看效果就会受到很大影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有更大观看范围的跟踪式裸眼立体显示控制方法、装置及相应的立体显示设备、立体显示系统。为了解决上述问题，本发明提供了一种跟踪式裸眼立体显示控制方法，其中包括显示参数的调整过程，该调整过程包括确定观看者的当前观看距离；对立体图像的合成参数和可控分光器件的分光参数进行联合调整，以将立体显示设备的适看距离调整到该当前观看距离。较佳地，所述对立体图像的合成参数和可控分光器件的分光参数进行联合调整，以将立体显示设备的适看距离调整到该当前观看距离，包括将与该当前观看距离相等或相邻的一最佳观看距离对应的分光单元宽度确定为目标分光单元宽度，将与该目标分光单元宽度组合后可将适看距离调整到该当前观看距离的显示单元排列周期确定为目标显示单元排列周期；将当前的分光单元宽度和显示单元排列周期分别调整为该目标分光单元宽度和目标显示单元排列周期。较佳地，所述与该当前观看距离相邻的一最佳观看距离，是与该当前观看距离最接近的一最佳观看距离。较佳地，所述将与该目标分光单元宽度组合后可将适看距离调整到该当前观看距离的显示单元排列周期确定为目标显示单元排列周期，包括基于已确定的目标分光单元宽度，计算出使适看距离等于该当前观看距离的目标显示单元排列周期；或者从多个可选的显示单元排列周期中选出一个目标显示单元排列周期，且选出的该目标显示单元排列周期与已确定的目标分光单元宽度的组合所确定的适看距离与该当前观看距离相等或相邻。较佳地，所述对立体图像的合成参数和可控分光器件的分光参数进行联合调整，以将立体显示设备的适看距离调整到该当前观看距离，包括将立体显示设备允许的适看距离范围划分为多个连续的区间，每一区间包含一最佳观看距离，为每一区间选取多个显示参数组合，其中的每一显示参数组合均包括该区间中最佳观看距离对应的分光单元宽度及一显示单元排列周期，所述多个显示参数组合对应的适看距离分布在整个区间上；从为各区间选取的显示参数组合中选出对应的适看距离与该当前观看距离相等或相邻的一显示参数组合，将该显示参数组合中的显示参数确定为目标显示参数；将当前的显示参数调整为所述目标显示参数。较佳地，该方法用于双视点的立体显示系统，所述确定观看者的当前观看距离，包括将跟踪装置计算出的所述观看者的观看距离直接作为所述观看者的当前观看距离。相应地，本发明提供了一种显示控制装置，包括观看距离确定单元，用于根据观看者的位置信息，确定观看者的当前观看距离；显示参数调整单元，用于对立体图像的合成参数和可控分光器件的分光参数进行联合调整，确定目标分光参数和目标合成参数，以将立体显示设备的适看距离调整到该当前观看距离；显示参数传送单元，用于将所述目标分光参数传送可控分光器件的驱动装置，将所述目标合成参数传送给图像合成装置。较佳地，所述显示参数调整单元包括分光参数确定单元，用于将与该当前观看距离相等或相邻的一最佳观看距离对应的分光单元宽度确定为目标分光单元宽度；合成参数确定单元，用于将与该目标分光单元宽度组合后可将适看距离调整到该当前观看距离的显示单元排列周期确定为目标显示单元排列周期。较佳地，所述分光参数确定单元将与该当前观看距离相邻的一最佳观看距离对应的分光单元宽度确定为目标分光单元宽度，是将与该当前观看距离最接近的一最佳观看距离对应的分光单元宽度确定为目标分光单元宽度。较佳地，所述合成参数确定单元是基于已确定的目标分光单元宽度，计算出使适看距离等于该当前观看距离的目标显示单元排列周期；或者所述合成参数确定单元是从多个可选的显示单元排列周期中选出一个目标显示单元排列周期，且选出的该目标显示单元排列周期与已确定的目标分光单元宽度的组合所确定的适看距离与该当前观看距离相等或相邻。较佳地，所述显示参数调整单元又包括显示参数组合单元，用于将立体显示设备允许的适看距离范围划分为多个连续的区间，每一区间包含一最佳观看距离，为每一区间选取多个显示参数组合，其中的每一显示参数组合均包括该区间中最佳观看距离对应的分光单元宽度及一显示单元排列周期，所述多个显示参数组合对应的适看距离分布在整个区间上；显示参数确定单元，用于从为各区间选取的显示参数组合中选出对应的适看距离与该当前观看距离相等或相邻的一显示参数组合，将该显示参数组合中的显示参数确定为目标显示参数。较佳地，所述显示控制装置用于双视点的立体显示系统；所述观看距离确定单元根据观看者的位置信息，确定观看者的当前观看距离，包括将跟踪装置计算出的所述观看者的观看距离直接作为所述观看者的当前观看距离。相应地，本发明还提供了一种裸眼立体显示设备，包括可控分光器件、显示面板、 显示控制装置、可控分光器件的驱动装置和图像合成装置，其中所述显示控制装置采用如上所述的任一种显示控制装置；所述驱动装置，用于根据目标分光参数改变施加在可控分光器件上的电压分布， 实现对分光参数的调整；所述图像合成装置，用于根据目标合成参数对各视点图像进行合成，合成后的图像发送到所述显示面板显示。相应地，本发明又提供了一种跟踪式裸眼立体显示系统，包括跟踪装置和裸眼立体显示设备，其中所述跟踪装置，用于获取观看者的位置信息并传送给所述显示控制装置；所述裸眼立体显示设备采用如上所述的裸眼立体显示设备。上述方案结合动态立体图像合成技术和对可控分光器件的调节，实现了立体显示设备的适看距离在更大范围内的调整，从而使裸眼立体显示设备具备了更大的观看范围。 在一些实施例中，在跟踪过程中根据观看者位置调节显示参数时，通过分光参数的调整使立体显示设备的最佳观看距离接近于观看者的当前观看距离，而通过合成参数的调整来弥补剩余的部分差异，可以使得串扰得到有效的控制。
图1是立体显示设备及其形成的观看子区的示意图；图加是透镜阵列的结构及透镜单元发生移动的示意图；图2b是透镜单元栅距发生变化的示意图；图2c是液晶栅格的结构示意图；图2d和图加分别是栅格单元发生移动和宽度发生变化的示意图；图3是仅对立体图像的合成参数调整时，适看距离变化的示意图；图4a、图4b是仅对分光参数调整时，适看距离变化的示意图；图5是本发明实施例一跟踪式裸眼立体显示控制方法的流程图；图6是按本发明实施例一方法联合调整的立体显示效果的示意图；图7是本发明实施例一跟踪式裸眼立体显示系统的结构示意图；图8是图7中显示控制装置的结构示意图；图9是本发明实施例二跟踪式裸眼立体显示控制方法的流程图；图10是本发明实施例二显示控制装置的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。在裸眼立体显示设备中，随着以液晶栅格(LC-Barrier)和液晶透镜(LC-Lens)为代表的可控分光器件的出现，使得通过对分光参数的调整来改变立体显示设备的适看距离成为可能。图加示出了一种液晶透镜阵列的结构，包括第一基板101、第二基板102、第一电极103、第二电极104和液晶层中形成的透镜单元105，透镜单元是LC-Lens的分光单元。 由于液晶透镜是由条形电极和电极层加电驱动形成，通过改变电压分布，控制液晶分子的旋光特性，可以使透镜单元发生移动，如图加所示；还可以改变透镜单元的栅距(分光单元宽度)，同时保证显示单元所在平面始终位于透镜的焦距位置上，如图2b所示。对于LC-Barrier，分光单元是栅格单元，如图2c所示，第一电极22和第二电极沈之间是液晶分子24。同样地，通过改变施加在电极上的电压，可以使栅格单元发生移动，如图2d所示；也可以改变栅格单元的宽度，如图加所示。仍以图1为例，说明一下分光单元宽度、显示单元排列周期与适看距离之间的关系。图中，分光单元宽度为WP，显示单元排列周期为\，Wm略大于WP，分光器件与显示单元所在平面的距离为Df，立体显示设备的适看距离为Dw。根据相似三角形原理，有
权利要求
1.一种跟踪式裸眼立体显示控制方法，其中包括显示参数的调整过程，该调整过程包括确定观看者的当前观看距离；对立体图像的合成参数和可控分光器件的分光参数进行联合调整，以将立体显示设备的适看距离调整到该当前观看距离。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述对立体图像的合成参数和可控分光器件的分光参数进行联合调整，以将立体显示设备的适看距离调整到该当前观看距离，包括将与该当前观看距离相等或相邻的一最佳观看距离对应的分光单元宽度确定为目标分光单元宽度，将与该目标分光单元宽度组合后可将适看距离调整到该当前观看距离的显示单元排列周期确定为目标显示单元排列周期；将当前的分光单元宽度和显示单元排列周期分别调整为该目标分光单元宽度和目标显示单元排列周期。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述与该当前观看距离相邻的一最佳观看距离，是与该当前观看距离最接近的一最佳观看距离。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于所述将与该目标分光单元宽度组合后可将适看距离调整到该当前观看距离的显示单元排列周期确定为目标显示单元排列周期，包括基于已确定的目标分光单元宽度，计算出使适看距离等于该当前观看距离的目标显示单元排列周期；或者从多个可选的显示单元排列周期中选出一个目标显示单元排列周期，且选出的该目标显示单元排列周期与已确定的目标分光单元宽度的组合所确定的适看距离与该当前观看距离相等或相邻。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述对立体图像的合成参数和可控分光器件的分光参数进行联合调整，以将立体显示设备的适看距离调整到该当前观看距离，包括将立体显示设备允许的适看距离范围划分为多个连续的区间，每一区间包含一最佳观看距离，为每一区间选取多个显示参数组合，其中的每一显示参数组合均包括该区间中最佳观看距离对应的分光单元宽度及一显示单元排列周期，所述多个显示参数组合对应的适看距离分布在整个区间上；从为各区间选取的显示参数组合中选出对应的适看距离与该当前观看距离相等或相邻的一显示参数组合，将该显示参数组合中的显示参数确定为目标显示参数；将当前的显示参数调整为所述目标显示参数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于该方法用于双视点的立体显示系统，所述确定观看者的当前观看距离，包括将跟踪装置计算出的所述观看者的观看距离直接作为所述观看者的当前观看距离。
7.一种显示控制装置，其特征在于，包括观看距离确定单元，用于根据观看者的位置信息，确定观看者的当前观看距离；显示参数调整单元，用于对立体图像的合成参数和可控分光器件的分光参数进行联合调整，确定目标分光参数和目标合成参数，以将立体显示设备的适看距离调整到该当前观看距离；显示参数传送单元，用于将所述目标分光参数传送可控分光器件的驱动装置，将所述目标合成参数传送给图像合成装置。
8.如权利要求6所述的显示控制装置，其特征在于 所述显示参数调整单元包括分光参数确定单元，用于将与该当前观看距离相等或相邻的一最佳观看距离对应的分光单元宽度确定为目标分光单元宽度；合成参数确定单元，用于将与该目标分光单元宽度组合后可将适看距离调整到该当前观看距离的显示单元排列周期确定为目标显示单元排列周期。
9.如权利要求7所述的显示控制装置，其特征在于所述分光参数确定单元将与该当前观看距离相邻的一最佳观看距离对应的分光单元宽度确定为目标分光单元宽度，是将与该当前观看距离最接近的一最佳观看距离对应的分光单元宽度确定为目标分光单元宽度。
10.如权利要求7或8所述的显示控制装置，其特征在于所述合成参数确定单元是基于已确定的目标分光单元宽度，计算出使适看距离等于该当前观看距离的目标显示单元排列周期；或者所述合成参数确定单元是从多个可选的显示单元排列周期中选出一个目标显示单元排列周期，且选出的该目标显示单元排列周期与已确定的目标分光单元宽度的组合所确定的适看距离与该当前观看距离相等或相邻。
11.如权利要求6所述的显示控制装置，其特征在于 所述显示参数调整单元又包括显示参数组合单元，用于将立体显示设备允许的适看距离范围划分为多个连续的区间，每一区间包含一最佳观看距离，为每一区间选取多个显示参数组合，其中的每一显示参数组合均包括该区间中最佳观看距离对应的分光单元宽度及一显示单元排列周期，所述多个显示参数组合对应的适看距离分布在整个区间上；显示参数确定单元，用于从为各区间选取的显示参数组合中选出对应的适看距离与该当前观看距离相等或相邻的一显示参数组合，将该显示参数组合中的显示参数确定为目标显示参数。
12.如权利要求7所述的显示控制装置，其特征在于 所述显示控制装置用于双视点的立体显示系统；所述观看距离确定单元根据观看者的位置信息，确定观看者的当前观看距离，包括将跟踪装置计算出的所述观看者的观看距离直接作为所述观看者的当前观看距离。
13.一种裸眼立体显示设备，包括可控分光器件、显示面板、显示控制装置、可控分光器件的驱动装置和图像合成装置，其特征在于所述显示控制装置采用如权利要求7-12中任一权利要求所述的显示控制装置； 所述驱动装置，用于根据目标分光参数改变施加在可控分光器件上的电压分布，实现对分光参数的调整；所述图像合成装置，用于根据目标合成参数对各视点图像进行合成，合成后的图像发送到所述显示面板显示。
14. 一种跟踪式裸眼立体显示系统，包括跟踪装置和裸眼立体显示设备，其特征在于 所述跟踪装置，用于获取观看者的位置信息并传送给所述显示控制装置； 所述裸眼立体显示设备采用如权利要求13所述的裸眼立体显示设备。
全文摘要
一种跟踪式裸眼立体显示控制方法、装置及显示设备、系统，所述跟踪式裸眼立体显示控制方法包括显示参数的调整过程，该调整过程包括确定观看者的当前观看距离；对立体图像的合成参数和可控分光器件的分光参数进行联合调整，以将立体显示设备的适看距离调整到该当前观看距离。本发明还提供了相应的跟踪式裸眼立体显示的控制装置及显示设备、系统。本发明结合动态立体图像合成技术和对可控分光器件的调节，实现了立体显示设备的适看距离在更大范围内的调整，从而使裸眼立体显示设备具备了更大的观看范围。
文档编号H04N13/00GK102572483SQ201210016128
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月18日 优先权日2011年12月2日
发明者宋磊, 戈张 申请人:深圳超多维光电子有限公司