光学显示装置、光学显示控制方法及显示器与流程

1.本技术涉及显示技术领域，具体而言，本技术涉及一种光学显示装置、光学显示控制方法及显示器。


背景技术：

2.眼睛主要由晶状体和视网膜组成，其中晶状体可等效为一个焦距可变的凸透镜，对光具有汇聚作用，使得同一物点所发出的光汇聚于视网上形成像点，正常人眼镜可通过调节晶状体厚度实现无穷远至10cm处的物点清晰成像。
3.参考图1，图1是人眼及接收光路示意图，其中图1(a)为正常人眼对无穷远处物体成像示意图，此时晶状体厚度调至最小，通过其汇聚作用可将无穷远处物点所发出的平行光汇聚于视网膜上，形成清晰像点。图1(b)为正常人眼对有限远处物体成像示意图，此时晶状体厚度增大，将物点所发出的发散光汇聚于视网膜上，形成清晰像点。图1(c)为近视人眼对有限远处物体成像示意图，由于晶状体厚度较大，无法调节至适合状态，故物点所发出的发散光将汇聚于视网膜前，物点无法在视网膜上清晰成像，而形成一个弥散斑。图1(d)为远视人眼对有限远处物体成像示意图，由于晶状体厚度较小，无法调节至适合状态，故物点所发出的发散光将汇聚于视网膜后，物点无法在视网膜上清晰成像，而形成一个弥散斑。
4.为解决因为人眼晶状体厚度调节能力不足所导致的近视或远视问题，可以佩戴具有一定屈光度的眼镜的方式，如图1(e)所示的戴眼镜后近视人眼对物体成像示意图，通过眼镜镜片对物点所发光方向进行调制，使经过调制的光线满足人眼晶状体调节范围，最终可在视网膜上清晰成像。
5.虽然佩戴具有屈光度的眼镜可解决观察图像不清晰的问题，但长期佩戴会导致视觉疲劳和不适感，特别是当需要长时间观看显示屏幕，对视觉的影响更为明显。


技术实现要素：

6.本技术的目的旨在针对于上述技术缺陷，提供一种光学显示装置、光学显示控制方法及显示器，以实现在观看显示屏幕时，近视或远视的人眼无需佩戴眼镜也可以在视网膜上清晰成像。
7.一种光学显示装置，包括：设于发光面板前的光学微结构；所述光学微结构包括微结构空间滤波器阵列，每个微结构空间滤波器分别对应于发光面板的一个像素发光点；其中，所述微结构空间滤波器用于对光线进行滤光，透过特定方向的光并滤除其他方向光；
8.所述光学微结构用于接收滤光参数，并依据该滤光参数控制各个微结构空间滤波器按照相应的透光角度对像素发光点发出的光线进行滤光；其中所述滤光参数包括各个像素发光点的透光角度。
9.在一个实施例中，所述的光学显示装置，还包括：计算控制模块，用于计算发光面板的各个像素发光点对应的微结构空间滤波器的透光角度得到所述滤光参数，将所述滤光参数发送至所述光学微结构。
10.在一个实施例中，所述的光学显示装置，还包括：定位检测装置，用于检测观测点相对于发光面板的定位信息，并发送至所述计算控制模块；
11.所述计算控制模块，用于根据所述定位信息计算发光面板的各个像素发光点对应的微结构空间滤波器的透光角度得到所述滤光参数。
12.在一个实施例中，所述的光学显示装置，还包括：信息交互模块，用于接收屈光度信息并发送至所述计算控制模块；
13.所述计算控制模块，用于根据所述定位信息和屈光度信息计算发光面板的各个像素发光点对应的微结构空间滤波器的透光角度得到所述滤光参数。
14.本技术提供一种光学显示控制方法，应用于上述的光学显示装置，包括如下步骤：
15.获取观测点相对于发光面板的定位信息；
16.获取屈光度信息；
17.根据所述定位信息和屈光度信息计算发光面板显示待显示图像时各个像素发光点在光学微结构上需要显示的显示图样，以及确定该显示图样所包含的微结构空间滤波器的透光角度；
18.根据所述显示图样及其各个像素发光点的透光角度生成滤光参数，并发送至所述光学微结构。
19.在一个实施例中，所述获取观测点相对于发光面板的定位信息，包括：
20.利用深度摄像头拍摄观测点的图像；
21.对所述图像进行分析，计算所述观测点相对于发光面板的各个像素发光点的距离和角度；
22.根据所述距离和角度得到所述观测点相对于发光面板的定位信息。
23.在一个实施例中，所述的光学显示控制方法，还包括：
24.获取待显示图像的各个像素发光点中重叠的显示图样；按时分方式将重叠的显示图样配置到不同的显示时隙中。
25.在一个实施例中，所述的光学显示控制方法，还包括：
26.获取多个观测点的定位信息；
27.分别根据各个观测点的定位信息和屈光度信息计算发光面板显示待显示图像时各个像素发光点在光学微结构上需要显示的显示图样，以及确定该显示图样所包含的微结构空间滤波器的透光角度；
28.根据各个观测点所述显示图样及其各个像素发光点的透光角度生成滤光参数，并依次发送至所述光学微结构进行时分控制。
29.本技术提供一种显示器，包括：发光面板以及上述的光学显示装置。
30.在一个实施例中，所述的显示器的光学显示装置通过上述的光学显示控制方法进行控制。
31.本技术的光学显示装置、光学显示控制方法及显示器，通过在发光面板前设置由微结构空间滤波器阵列构成的光学微结构，每个微结构空间滤波器分别对应于发光面板的一个像素发光点，光学微结构接收滤光参数并控制各个微结构空间滤波器按照相应的透光角度对像素发光点发出的光线进行滤光，以发出特定透光角度的光线进入人眼，以实现近视或远视的人眼在观看显示屏幕时，无需佩戴眼镜也可以在视网膜上清晰成像，增强了应
用体验。
32.另外，通过检测观测点相对于发光面板的定位信息，可以确定观测点人眼位置；计算控制模块根据定位信息计算发光面板的各个像素发光点对应的微结构空间滤波器的透光角度得到滤光参数；由此可以对不同位置的人眼进行实时定位，使得不同位置的近视或远视的人眼，无需佩戴眼镜即可在视网膜上清晰成像。
33.再者，通过获取屈光度信息，计算控制模块根据定位信息和屈光度信息计算发光面板的各个像素发光点对应的微结构空间滤波器的透光角度得到滤光参数。由此可以对不同位置、不同屈光度的近视或远视的人眼进行自适应变化调整，使得不同位置不同屈光度的近视或远视的人眼，无需佩戴眼镜即可在视网膜上清晰成像。
34.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
35.本技术上述的和/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：
36.图1是人眼及接收光路示意图；
37.图2是光学显示装置安装位置示意图；
38.图3是光学微结构的示意图；
39.图4是发光像素点滤光的光路示意图；
40.图5是一个实施例的光学显示装置结构示意图；
41.图6是另一个实施例的光学显示装置结构示意图；
42.图7是光学显示装置在平板电视上示意图；
43.图8是光学显示控制方法流程图；
44.图9是光学显示控制的光路示意图；
45.图10是图像样式示意图；
46.图11是时分方式控制示意图；
47.图12是光学显示装置测量屈光度的示意图。
具体实施方式
48.下面详细描述本技术的实施例，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，仅用于解释本技术，而不能解释为对本技术的限制。
49.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
50.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
51.参考图2，图2是光学显示装置安装位置示意图；图中可见，光学显示装置的光学微结构安装在发光面板前，对于发光面板，可以是通用的显示屏幕，如lcd、led、oled等等。参考图3，图3是光学微结构的示意图(图中只是示意了一部分)；发光面板由发光像素点组成，其中，光学微结构包括微结构空间滤波器阵列，每个微结构空间滤波器分别对应于发光面板的一个像素发光点。微结构空间滤波器的作用是用于对光线进行滤光，透过特定方向的光并滤除其他方向光。如图4所示，图4是发光像素点滤光的光路示意图，单个像素发光点在显示时，以各个角度向外发射光线，人眼从不同方向都能够看到。
52.本技术中光学微结构的微结构空间滤波器是对光线进行滤光，以透过特定透光角度的光线，继续参考图2，设置在单个发光像素点前的微结构空间滤波器将光束导向特定方向上。在工作时，光学微结构接收滤光参数，其中滤光参数包括各个像素发光点的透光角度，即设定了光束的发光方向；光学微结构依据该滤光参数控制各个微结构空间滤波器按照相应的透光角度对像素发光点发出的光线进行滤光；通过滤光后，各个发光像素点发出的光束可以在发光面板前面或者后面形成特定交叉光线(对于近视人眼交叉光线在发光面板前面，对于远视人眼交叉光线在发光面板后面)，如图2中，上面的为近视人眼的光路，下面的为远视人眼的光路，当人眼位于发光面板前一位置时，近视或远视的人眼在观看显示屏幕时，只要透光角度合适，光线进入人眼可以在视网膜上清晰成像，从而使得观看者也可以清晰地看到画面上内容。
53.对于光学微结构，其可以采用液晶可调滤光片实现，包括电控装置和微结构空间滤波器；通过电控装置控制微结构空间滤波器的液晶层的形态，形成偏振滤光光栅，将保留特定方向上透过的光束，滤除其他方向光线。具体实施方案中，也可以采用其他结构形式的光学微结构来实现上述功能。在此不一一赘述。
54.由此可见，采用本技术的光学显示装置设置在发光面板前，以发出特定透光角度的光线进入人眼，即使近视或远视的人眼在观看显示屏幕，无需佩戴眼镜也可以在视网膜上清晰成像，增强了应用体验。
55.基于上述技术方案基础上，本技术还提供了多种光学显示装置的结构形式，以实现更加丰富的功能，下面结合实施例和附图进行进一步阐述。
56.参考图5，图5是一个实施例的光学显示装置结构示意图；图中所示采用了计算控制模块和定位检测装置，实际应用中，可以采用计算控制模块的技术方案，或者采用计算控制模块和定位检测装置，或者采用计算控制模块、定位检测装置和信息交互模块的方案。
57.在一个实施例中，如图5所示，光学显示装置还可以包括：计算控制模块，用于计算发光面板的各个像素发光点对应的微结构空间滤波器的透光角度得到所述滤光参数，将所述滤光参数发送至所述光学微结构。
58.在硬件结构上，计算控制模块连接光学微结构，可以进行实时计算滤光参数并输出至光学微结构。
59.进一步的，如图5，该光学显示装置还可以包括：定位检测装置，用于检测观测点相对于发光面板的定位信息，并发送至所述计算控制模块。
60.对于计算控制模块，可以用于根据所述定位信息计算发光面板的各个像素发光点对应的微结构空间滤波器的透光角度得到所述滤光参数。
61.在该实施例中，如上所述，计算控制模块利用观测点的定位信息来计算滤光参数。具体的，设人眼位于观测点位置，通过定位检测装置检测观测点相对于发光面板的定位信息，可以确定观测点人眼位置，计算控制模块根据定位信息计算发光面板的各个像素发光点对应的微结构空间滤波器的透光角度得到滤光参数；由此可以对不同位置的人眼进行实时定位，使得不同位置的近视或远视的人眼，无需佩戴眼镜即可在视网膜上清晰成像。
62.需要说明的是，实际方案中也可以通过其他方式将观测点的定位信息传递至计算控制模块，而不需要增设定位检测装置进行检测。
63.针对于定位检测装置，可以根据实际需求进行设计，本技术提供几种实施例的方案。
64.在一实施例中，可以采用摄像头拍摄检测，通过摄像拍摄发光面板前面区域，利用图像分析技术，识别人眼位置，然后确定为观测点的定位信息，定位信息一般是包括距离和角度，摄像头设置在发光面板一固定位置，然后结合发光面板可以计算出每个发光像素点与人眼之间的距离和角度。另外，也可以采用红外测距技术进行测量，在此不再赘述。
65.在一个实施例中，该光学显示装置还可以包括：信息交互模块，用于接收屈光度信息并发送至所述计算控制模块。
66.由此，计算控制模块用于根据所述定位信息和屈光度信息计算发光面板的各个像素发光点对应的微结构空间滤波器的透光角度得到所述滤光参数。
67.如上所述，计算控制模块也可以通过其他方式来获得屈光度信息，具体来说，通过信息交互模块接收屈光度信息，计算控制模块根据定位信息和屈光度信息计算发光面板的各个像素发光点对应的微结构空间滤波器的透光角度得到滤光参数。由此可以对不同位置、不同屈光度的近视或远视的人眼进行自适应变化调整，使得不同位置不同屈光度的近视或远视的人眼，无需佩戴眼镜即可在视网膜上清晰成像的目的。
68.在一个实施例中，对于计算控制模块，也可以通过发光面板的电路结构运行相应算法来实现。参考图6，图6是另一个实施例的光学显示装置结构示意图；图6(a)显示器正面示意图，对于一个显示器来说，图6(b)是拓扑结构图，其可以包括发光面板和电路结构，计算控制模块硬件上采用显示器的电路结构，结合相关算法实现。另外，对于定位检测装置，硬件上也可以采用显示器的摄像头结合相关算法来实现。
69.进一步的，对于信息交互模块，其可以通过一个数据输入装置来实现，在实际应用中，也可以利用显示器的电路结构结合相关算法来实现，例如通过显示器界面输入数据，或者通过进度条形式滑动选择一个参数。
70.综合上述实施例，以平板电视为例，如图7所示，图7是光学显示装置在平板电视上示意图，可以在传统的平板电视上设置光学显示装置，在平板电视系统上安装相应应用，实现计算控制模块的功能；同时可以利用平板电视的摄像头可以进行定位检测，利用遥控器和安装的应用实现信息交互功能，如图中的进度条选择功能选择所需的屈光度值。
71.下面继续阐述本技术提供的光学显示控制方法的实施例，基于前面任意实施例提
供的光学显示装置，本技术的光学显示控制方法，参考图8，图8是光学显示控制方法流程图，可以包括如下步骤：
72.s110，获取观测点相对于发光面板的定位信息。
73.此步骤中，主要是确定观测点的位置信息，也即确定当人眼位于观测点时，人眼相对于发光面板的位置。
74.在一个实施例中，对于获取定位信息，可以利用深度摄像头拍摄观测点的图像；然后对所述图像进行分析，计算所述观测点相对于发光面板的各个像素发光点的距离和角度；最后根据所述距离和角度得到所述观测点相对于发光面板的定位信息。
75.s120，获取屈光度信息。
76.此步骤中，对于屈光度(一般可以采用眼镜度数)可以直接输入，或者通过检测得到。
77.s130，根据所述定位信息和屈光度信息计算发光面板显示待显示图像时各个像素发光点在光学微结构上需要显示的显示图样，以及确定该显示图样所包含的微结构空间滤波器的透光角度。
78.在一个实施例中，在计算显示图样后，还获取待显示图像的各个像素发光点中重叠的显示图样；按时分方式将重叠的显示图样配置到不同的显示时隙中。
79.该实施例中，通过计算得到显示图样后，如果同一个待显示图像的某些像素发光点是同时处于不同的显示图样中，则同一时刻无法显示两种图样，为此，通过时分方式在不同时隙来显示不同的显示图样，利用人眼视觉残留，即可在人眼中形成清晰图像。
80.s140，根据所述显示图样及其各个像素发光点的透光角度生成滤光参数，并发送至所述光学微结构。
81.此步骤中，结合图2和图4，通过确定了显示图样，可以计算各个像素发光点的微结构空间滤波器的透光角度，其中，是滤波参数，其中是微结构空间滤波器的透光角度，α为系数，p为屈光度，q(θ,τ)为定位位置信息，θ为人眼相对于发光面板的夹角，τ为人眼到发光面板的距离。
82.上述实施例提供的光学显示控制方法，通过所提供的光学显示装置，以实现近视或远视的人眼在观看显示屏幕时，无需佩戴眼镜也可以在视网膜上清晰成像，增强了应用体验。而且通过定位信息和屈光度计算得到滤光参数。由此可以对不同位置、不同屈光度的近视或远视的人眼进行自适应变化调整，使得不同位置不同屈光度的近视或远视的人眼，无需佩戴眼镜即可在视网膜上清晰成像的目的。
83.对于本技术提供的光学显示控制方法中涉及光路分析，可以参考图9，图9是光学显示控制的光路示意图。
84.结合图1来分析，如前面描述，图1(b)为正常人眼对有限远处物体成像示意图，此时晶状体厚度增大，将物点所发出的发散光汇聚于视网膜上，形成清晰像点。而图1(c)为近视人眼对有限远处物体成像示意图，由于晶状体厚度较大，无法调节至适合状态，故物点所发出的发散光将汇聚于视网膜前，物点无法在视网膜上清晰成像，而形成一个弥散斑。假设在发光面板上的像素发光点，如果显示一个待显示图像，正常情况下应该是每个像素发光点都会在视网膜上清晰成像，由于人眼近视原因，如果发光面板继续是以正常方式显示待显示图像，必然形成一个弥散斑。
85.为此，根据图9中上图的光路分析，原来图像上m点无法在视网膜上成像，参考图9下图，假设要在近视眼上形成清晰成像，将光路进行调整后交点对应在视网膜上，那么对应的在m点处形成一个虚拟物点，能够让近视人眼清晰成像，根据逆向光路，如果要在m点处产生让近视人眼看清晰的物体，对应地在发光面板上就会对应显示为m’显示样式，本技术通过人眼的定位信息和屈光度既可以计算出显示图样的具体形状和发光方向，由此通过控制光学微结构的微结构空间滤波器的透光角度，使得在m点处产生虚拟物点，从而在近视人眼中形成清晰图像。
86.如图9中，假设在m点产生一圆点，也即待显示图像上需要显示的一个圆点，是对应地在光学微结构上需要显示的显示图样是一个圆环，参考图10所示，图10是图像样式示意图，此时通过结合定位信息和屈光度，可以计算出来一个圆环，图中黑色的方框就是圆环图像样式包含的微结构空间滤波器，那么通过在发光面板上显示该圆环，即可在近视人眼中形成圆点的成像图像，不同屈光度的人眼，只需要根据屈光度调整圆环大小即可。
87.在一个实施例中，本技术提供的光学显示控制方法还可以实现在多个观测点下的自适应显示控制；比如在有两个人眼同时在观看显示屏幕时，通过设计时分显示方案，利用人眼的视觉残留，从而在不同时隙中进行显示控制，相互独立，互不干扰。
88.基于此，本技术提供的光学显示控制方法还可以包括如下方案：
89.获取多个观测点的定位信息；分别根据各个观测点的定位信息和屈光度信息计算发光面板显示待显示图像时各个像素发光点在光学微结构上需要显示的显示图样，以及确定该显示图样所包含的微结构空间滤波器的透光角度；根据各个观测点所述显示图样及其各个像素发光点的透光角度生成滤光参数，并依次发送至所述光学微结构进行时分控制。
90.上述实施例中，参考图11所示，图11是时分方式控制示意图，每个观测点所对应的微结构空间滤波器的透光角度确定后，将滤光参数传输至光学微结构，光学微结构就可以按照排列好的时隙来进行控制微结构空间滤波器的发光方向，由于光线是往指定方向发射，因此不同观测点位置的人眼看不到其他观察观测点的图像，所以相互之间完全不受影响，基于人眼视觉残留的特性，人眼也不会感受到不同时隙之间的切换过程。
91.在一个实施例中，本技术提供的技术方案，当用户无法知晓屈光度信息时，还可以利用光学显示装置来进行测量，以平板电视为例，参考图12，图12是光学显示装置测量屈光度的示意图，在实施过程中，先对近视人眼进行定位，然后后台根据“滤光参数-屈光度-定位位置”的关系公式实时计算，如用户可以将屈光度p设定为一个数字范围(120，500)，然后该范围内选取屈光度进行运算，从小到大，此时近视人眼盯着显示屏，当人眼观察到图像变清晰时，点击确定，后台记录对应的屈光度，作为该近视人眼的屈光度进行保存。
92.下面阐述显示器实施例。
93.基于上述提供的多种实施例的相关方案，本技术还提供一种显示器，包括：发光面板以上述任意实施例的光学显示装置。进一步的，该光学显示装置可以通过上述任意实施例的光学显示控制方法进行控制。
94.本技术的显示器产品，可以是指pc端产品，也可以是智能手机或者平板电脑和平板电视等等。
95.应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤
的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
96.以上所述仅是本技术的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。