2D和3D多屏混合显示装置的制作方法

本实用新型属于3D显示技术领域，涉及一种显示装置，尤其涉及一种2D和3D多屏混合显示装置。

背景技术：

在所谓的腔镜微创手术中，3D显示技术被引入，可给术者提供立体的手术画面，显著提高手术效果和准确性。在3D腔镜手术中，传统的戴眼镜3D显示系统，存在种种弊端，如部分医生会出现头晕、3D眼镜上容易产生雾气、3D眼镜降低环境亮度等，对术者产生干扰，增加了手术的不确定性和危险性。其次，除术者外，往往还有辅助人员配合手术，也需要观看到同步的画面，了解手术状态，但并不需要观看准确的3D画面，但戴眼镜3D显示系统如果不佩戴眼镜，2D或3D画面皆不可得，辅助人员也需要戴上不必要的3D眼镜才能看到手术场景，非常不方便。

在所谓的3D/VR教育应用中，一种应用场景是一个学生作为操作者在3D/VR环境中操作 3D仿真实验，旁边数个学生同步观摩。在此应用场景中，传统的戴眼镜3D显示系统存在上述类似的问题，一个案例就是有技术方案要求观摩学生戴上产生2D效果的眼睛观看戴眼镜3D 显示系统去看到2D的实验仿真场景，非常不符合应用场景使用特点，带来严重不便。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的显示装置，无需任何辅助设备(如眼镜)即可观看3D和2D显示效果，克服现有显示方式存在的上述缺陷。

技术实现要素：

本实用新型提供一种2D和3D多屏混合显示装置，无需任何辅助设备(如眼镜)即可为所谓的关键用户提供3D显示效果，为非关键用户提供对应的2D显示效果。

为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，采用如下技术方案：

一种2D和3D多屏混合显示装置，所述混合显示装置包括：3D图像源装置、3D显示屏和 2D显示屏；

所述3D显示屏和2D显示屏与3D图像源设备连接，接收来自3D图像源设备的图像信号；

所述3D图像源装置能输出至少两路图像信号，将至少两路图像信号输出至所述3D显示屏，将其中的一路图像信号输出至所述2D显示屏；

所述3D显示屏接收来自3D图像源装置的至少两路图像信号，用于显示3D图像；所述2D 显示屏接收来自3D图像源装置的一路图像信号，用于显示2D图像。

其中，“能输出”指3D图像源装置通过采集的方式实时采集至少两路图像信号，也可以是已获得至少两路图像信号，便于后续回放。

作为本实用新型的一种实施方式，所述2D显示屏显示3D图像源中的一路图像信号，用以输入3D图像信号或2D图像信号。

作为本实用新型的一种实施方式，所述3D图像采集系统至少包含2个摄像头，从不同角度获取图像，取其中两路图像作为3D图像源。

作为本实用新型的一种实施方式，所述3D图像源装置的输出作为3D显示屏的信号输入， 3D图像源装置中的一路信号作为2D显示屏的输入，3D显示屏和2D显示屏同步显示所述3D 图像源装置的3D图像源。

作为本实用新型的一种实施方式，所述人眼跟踪摄像头采用图像及深度3D摄像头，由可见光摄像头和红外摄像头组成，能定位人眼的X、Y、Z三维坐标。

作为本实用新型的一种实施方式，所述3D信号处理板用以根据人眼的三维坐标调整裸眼 3D交织图像，使之经过显示器件显示和分像器件分像后，将最佳3D成像观看区域投向关键用户从而获得最佳3D视觉体验。

作为本实用新型的一种实施方式，所述显示器件为平板显示器件。

作为本实用新型的一种实施方式，所述显平板显示器件包括LCD或PDP。

作为本实用新型的一种实施方式，所述分像器件包括选柱镜光栅或狭缝光栅。

作为本实用新型的一种实施方式，所述显示器件和分像器件按设定角度配置，产生3D分像效果。

作为本实用新型的一种实施方式，所述2D显示屏，同步显示3D图像源中的一路信号，用以显示3D图像源对应的2D画面。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的2D和3D多屏混合显示装置，2D和3D多屏混合显示装置，无需任何辅助设备(如眼镜)即可为所谓的关键用户提供3D显示效果，为非关键用户提供对应的2D显示效果。

本实用新型包含3D图像源、3D显示屏和2D显示屏，3D图像源采集或输入3D场景，并同步显示在3D显示屏和2D显示屏上；3D显示屏包含人眼跟踪摄像头、3D信号处理板、分像器件和显示器件等，可实现裸眼3D显示效果，给术者/操作者等关键用户提供逼真的3D场景；同时，辅助人员/观摩人员等非关键用户可通过2D显示屏同步了解手术状态与进程，配合手术或观摩学习。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中2D和3D双屏混合显示装置的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例中2D和3D三屏混合显示装置的结构示意图。

图3为本实用新型一实施例中人眼跟踪的裸眼3D显示设备结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本实用新型并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本实用新型描述和保护的范围内。

本实用新型揭示了一种2D和3D多屏混合显示装置，图1为本实用新型一实施例中2D和 3D双屏混合显示装置的结构示意图；请参阅图1，在本实用新型的一实施例中，所述混合显示装置包括：3D图像源装置1、3D显示屏3和2D显示屏2。

所述3D显示屏3和2D显示屏2与3D图像源设备1连接，接收来自3D图像源设备1的图像信号。所述3D图像源装置1能输出至少两路图像信号，将至少两路(也可以是将其中的两路)图像信号输出至所述3D显示屏3，将其中的一路图像信号输出至所述2D显示屏2。

所述3D显示屏接收来自3D图像源装置的至少两路(也可以是将其中的两路)图像信号，用于显示3D图像；所述2D显示屏接收来自3D图像源装置的一路图像信号，用于显示2D图像。

在本实用新型的一实施例中，所述3D图像源装置1包括3D图像采集系统或/和3D回放设备。

图3为本实用新型一实施例中人眼跟踪的裸眼3D显示设备结构示意图；请参阅图3，在本实用新型的一实施例中，所述3D显示屏3为人眼跟踪的裸眼3D显示设备，包括人眼跟踪摄像头31、3D信号处理板32、分像器件33和显示器件34。

在本实用新型的一实施例中，所述人眼跟踪摄像头31采用图像及深度3D摄像头，由可见光摄像头和红外摄像头组成，能定位人眼的X、Y、Z三维坐标。

在本实用新型的一实施例中，所述3D信号处理板32用以根据人眼的三维坐标调整裸眼 3D交织图像，使之经过显示器件显示和分像器件分像后，将最佳3D成像观看区域投向关键用户从而获得最佳3D视觉体验。

在本实用新型的一实施例中，所述显示器件34为平板显示器件(如LCD或PDP)；所述分像器件33包括选柱镜光栅或狭缝光栅。所述显示器件34和分像器件33按设定角度配置，产生3D分像效果。

在本实用新型的一实施例中，所述2D显示屏显示3D图像源中的一路图像信号，可输入 3D图像信号或2D图像信号。

在本实用新型的一实施例中，所述3D图像采集系统至少包含2个摄像头(如图1设置3 个，图2设置两个)，从不同角度获取图像，取其中两路图像作为3D图像源。

在本实用新型的一实施例中，所述3D图像源装置的输出作为3D显示屏的信号输入，3D 图像源装置中的一路信号作为2D显示屏的输入，3D显示屏和2D显示屏同步显示所述3D图像源装置的3D图像源。

在本实用新型的一实施例中，所述2D显示屏同步显示3D图像源中的一路信号，用以显示3D图像源对应的2D画面。

图1为本实用新型一实施例中2D和3D双屏混合显示装置的结构示意图；请参阅图1，在本实用新型的一实施例中，2D和3D双屏混合显示装置应用在腔镜微创手术领域，可采用三摄像头成“品”字形的排列方式，采集三路图像，选取其中两路作为3D图像源；在3D图像源中，再选择其中一路作为2D显示屏输入。

3D显示屏3与2D显示屏2的组合方式根据应用领域，可有所不同。在腔镜微创手术场合，可将通常较小尺寸的3D显示屏置于术者前方，如28吋的裸眼3D显示屏；而将更大尺寸的2D 显示屏置于墙壁上，如65吋2D显示屏，从而让术者看到逼真的3D场景，而辅助人员看到手术状态与进展，如图1。

图2为本实用新型一实施例中2D和3D三屏混合显示装置的结构示意图；请参阅图2，在本实用新型的一实施例中，2D和3D双屏混合显示装置应用在3D/VR教育应用领域，可以采用上述类似的组合方式，也还可以采用同样尺寸的3D显示屏和2D显示屏做平行组合，如中间裸眼3D显示屏，左右放置2D显示屏，形成3D和2D三屏混合显示系统，如图2。

3D显示屏采用人眼跟踪的裸眼3D显示系统。人眼跟踪摄像头使用图像及深度3D摄像头，可获取人眼的三维坐标，根据观看者眼睛位置，可将最佳3D显示效果调整到观看者眼睛所在位置。分像器件优选柱镜光栅，基本上不降低显示亮度，显示器件与分像器件按设定角度平行配置，如tanα＝2/9。人眼跟踪的裸眼3D显示系统适合单人使用，可将串扰降低到5％以下， 3D效果强烈而不失真，画质清晰，观看舒适性好，且不要佩戴眼镜，很适合医疗手术环境应用。

3D显示屏和2D显示屏要同步显示，3D显示器图像信号处理延时应该和2D显示器信号处理延时特性上要一致，以避免3D显示器和2D显示器不同步。

综上所述，本实用新型提出的2D和3D多屏混合显示装置，2D和3D多屏混合显示装置，无需任何辅助设备(如眼镜)即可为所谓的关键用户提供3D显示效果，为非关键用户提供对应的2D显示效果。

本实用新型包含3D图像源、3D显示屏和2D显示屏，3D图像源采集或输入3D场景，并同步显示在3D显示屏和2D显示屏上；3D显示屏包含人眼跟踪摄像头、3D信号处理板、分像器件和显示器件等，可实现裸眼3D显示效果，给术者/操作者等关键用户提供逼真的3D场景；同时，辅助人员/观摩人员等非关键用户可通过2D显示屏同步了解手术状态与进程，配合手术或观摩学习。

这里本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本实用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。