基于眼球追踪的裸眼3D显示方法及装置与流程

本技术涉及3d显示，具体而言，涉及一种基于眼球追踪的裸眼3d显示方法及装置。

背景技术：

1、传统的3d显示装置通常需要使用者佩戴特殊眼镜，后来的裸眼3d技术虽然摆脱了传统3d显示装置需要佩戴特殊眼镜的限制，但观察角度受限是一个普遍存在的问题。使用者必须在特定角度内才能获得最佳的3d效果，一旦偏离这个角度，图像可能出现失真或者消失，限制了用户的自由观看。此外，裸眼3d技术的适用场景也受到限制。在一些实际应用中，例如大型公共场合或者移动设备例如ipad或手机上，裸眼3d技术的效果也受到距离和角度的限制，无法完全满足多样化的需求。

2、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于眼球追踪的裸眼3d显示方法及装置，以至少解决现有技术中3d裸眼显示时存在观察角度受限的技术问题。

2、根据本发明实施例的一方面，提供了一种基于眼球追踪的裸眼3d显示方法，包括：对用户进行人脸检测，获取用户的眼球运动数据；利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，得到用户的视线焦点和注视点在裸眼3d显示装置的显示面板上的位置；基于所述视线焦点和所述注视点在所述显示面板上的位置，来实时调整所述裸眼3d显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3d显示装置的光路调整层的光线的传播路径。

3、在一些实施例中，基于所述视线焦点和所述注视点在所述显示面板上的位置，来实时调整所述裸眼3d显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3d显示装置的光路调整层的光线的传播路径，包括：将所述视线焦点和所述注视点在所述显示面板上的位置映射到所述纳米柱阵列层和所述光路调整层上，得到映射后的视线焦点位置和映射后的注视点位置；根据所述映射后的视线焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱阵列层的所述光学特性；根据所述映射后的注视点位置，实时调整所述光路调整层的光学透镜的焦距，以使得所发出的光线能够聚焦在用户注视的区域，并基于所述映射后的视线焦点位置，实时调整所述光路调整层的偏振器的角度，以匹配所述用户的视角。

4、在一些实施例中，根据所述映射后的视线焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱阵列层的所述光学特性，包括：基于所述映射后的焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱的电场的强度或方向，以调整所述纳米柱的折射率或散射率；或者根据所述映射后的视线焦点位置和所述映射后的注视点位置，实时调整所述纳米柱的温度，以调整所述纳米柱的折射率或散射率。

5、在一些实施例中，根据所述映射后的注视点位置，实时调整所述光路调整层的光学透镜的焦距，包括：根据所述映射后的注视点位置，通过在所述光学透镜的电极上施加电场来改变所述光学透镜的形状，以实时调整所述光学透镜的焦距；根据所述映射后的注视点位置，通过在所述光学透镜上施加电压，使得构成所述光学透镜的压电材料发生形变，以实时调整所述光学透镜的焦距。

6、在一些实施例中，实时调整所述裸眼3d显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3d显示装置的光路调整层的光线的传播路径，包括：计算用于调整所述裸眼3d显示装置的纳米柱阵列层的光学特性的和所述裸眼3d显示装置的光路调整层的光线的传播路径的控制参数；基于所述控制参数实时调整所述裸眼3d显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3d显示装置的光路调整层的光线的传播路径，使得所述显示面板的多个第一区域显示与所述用户的左眼对应的第一图像，多个第二区域显示与所述用户的右眼对应的第二图像。

7、在一些实施例中，利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，得到用户的视线焦点和注视点在裸眼3d显示装置的显示面板上的位置，包括：基于所述眼球运动数据，利用眼球追踪算法分析所述眼球在不同图像帧之间的位置变化，来推断所述眼球的运动方向和速度，其中，所述眼球运动数据包括瞳孔的中心位置、瞳孔的直径、眼球的倾斜角度、和双眼与所述显示面板之间的距离；基于所述眼球的运动方向和速度以及所述瞳孔的中心位置，计算所述视线焦点和注视点。

8、在一些实施例中，基于所述眼球的运动方向和速度以及所述瞳孔的中心位置，计算所述视线焦点和注视点，包括：基于所述眼球的运动方向和速度，计算所述眼球在水平和垂直方向上的运动幅度；基于所述运动幅度以及所述瞳孔的中心位置，计算所述眼球的光瞳比例；利用预设的映射函数，将所述光瞳比例映射到所述显示面板的坐标位置，并利用所述坐标位置来估算所述视线焦点和注视点。

9、根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种基于眼球追踪的裸眼3d显示装置，包括：视角追踪传感器，被配置为获取用户的眼球运动数据；光控制器，被配置为：利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，得到用户的视线焦点和注视点在裸眼3d显示装置的显示面板上的位置；基于所述视线焦点和所述注视点在所述显示面板上的位置，来实时调整所述裸眼3d显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3d显示装置的光路调整层的光线的传播路径。

10、根据本发明实施例的又一个方面，还提供了一种裸眼3d显示装置，包括：基板层，包括基材和设置在所述基材上的导电层；绝缘层，设置在所述导电层上，其中，所述绝缘层的绝缘材料的折射率大于预设折射率阈值，所述绝缘材料的散射率低于预设散射率阈值；自适应光学调节层，设置在所述绝缘层上，其中，自适应光学调节层包括：纳米柱阵列层，包括多个纳米柱，每个纳米柱的光学特性能够基于所捕获的用户的眼球运动数据进行自动调整；光路调整层，设置在所述纳米柱阵列层上，被配置为能够基于所述眼球运动数据调整用于生成3d图像的光线的传播路径。

11、在一些实施例中，所述装置还包括：视角追踪传感器，被配置为实时捕获所述眼球运动数据；光控制器，被配置为利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，并基于所述眼球运动数据的分析结果，利用所述分布式光学矩阵来调整所述多个纳米柱的所述光学特性和所述光路调整层的所述光线的传播路径。

12、在一些实施例中，所述光路调整层包括：光学透镜，被配置为在所述光控制器的控制下调整自身焦距，以使得所述光线的传播路径匹配所述用户的眼球的位置和焦点；偏振器， 被配置为在所述光控制器的控制下调整自身旋转角度，以使得所述光线的传播路径匹配所述用户的视角。

13、在一些实施例中，所述多个纳米柱中的每个纳米柱与所述显示面板横向方向的夹角小于预设的锐角角度阈值，并且，所述每个纳米柱的表面设置有电极，所述电极被配置为通过所述光控制器调控外部电场来实时控制所述每个纳米柱的结构。

14、在一些实施例中，所述多个纳米柱中的每个纳米柱的材料为热敏材料，通过控制所述每个纳米柱的温度，来控制所述每个纳米柱的以下至少之一的光学特性：折射率、散射率和透射率。

15、在一些实施例中，所述多个纳米柱中的每个纳米柱为光子晶体结构，所述光子晶体结构被配置为形成光子能带隙，所述光子能带隙被配置为在所述光子晶体结构的内部传播预设波长的光波，并反射或吸收除所述预设波长之外的其他波长的光波。

16、在一些实施例中，所述装置还包括显示面板，所述显示面板具有多个第一区域和多个第二区域，其中，所述多个第一区域中的每个第一区域和所述多个第二区域中的每个第二区域交替排布并构成与所述纳米柱阵列层相应的矩阵阵列，并且，所述多个第一区域在所述自适应光学调节层的控制下显示与所述用户的左眼对应的第一图像，所述多个第二区域在所述自适应光学调节层的控制下显示与所述用户的右眼对应的第二图像。

17、在本发明实施例中，对用户进行人脸检测，获取用户的眼球运动数据；利用眼球追踪算法实时分析所述眼球运动数据，得到用户的视线焦点和注视点在裸眼3d显示装置的显示面板上的位置；基于所述视线焦点和所述注视点在所述显示面板上的位置，来实时调整所述裸眼3d显示装置的纳米柱阵列层的光学特性和所述裸眼3d显示装置的光路调整层的光线的传播路径。通过上述方法，解决了现有技术中3d裸眼显示时存在观察角度受限的技术问题。