CN101644884A - 拼接视场体视三维显示装置及方法 - Google Patents

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李帅
解静
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Abstract

本发明公开了一种拼接视场体视三维显示装置及方法。拼接视场体视三维显示装置包括依次放置的显示屏阵列、投影镜头阵列、定向散射屏，每一个显示屏都与其正前方的一个投影镜头构成一台投影机，所有投影机在纵向上错位排列并同时把其对应显示屏显示的图像投影到定向散射屏上的同一位置。拼接视场体视三维显示方法中的每一个显示屏各自显示的图像都是由三维物体不同视角图像的一竖条图像拼接而成，每一竖条图像通过投影镜头被投影到它原来的视角，定向散射屏在横向不同方向显示三维物体不同视角的图像。本发明的优点是可产生高图像分辨率、高视角分辨率的三维图像。极细腻的视角间隔，会给观察者带来完全连续无跳变的三维感知。

Description

拼接视场体视三维显示装置及方法
技术领域
本发明涉及三维显示装置及方法，尤其涉及一种拼接视场体视三维显示装置及方法。
背景技术
三维显示区别于二维显示就是要通过各种方法给观看者带来视觉上的深度感知，使其自然或不自然地获得画面中第三维度的信息，这种获取方式的自然与不自然对于观看者来说就有真三维与假三维(或者说准三维)的区别。三维显示技术发展到今天已经产生大量的成果，这些成果大致可以分为全息三维显示、体三维显示、体视三维显示等。全息技术能够产生非常逼真的空间效果，但是在动态显示方面它需要高分辨的空间光调制器以及超高速的数据处理系统，这两个因素极大地限制了这使这种技术的进步，使它目前还不能很好地进入实际应用。体三维显示和体视三维显示目前都已有比较好的显示设备出现，然而基于这两种方法的显示装置大都依靠转动屏幕来满足全视角观看的要求，所以显示装置结构相对复杂造价也比较昂贵。
现有的自体视三维显示存在图像分辨率低，视角少且视角不连续等问题，而本发明的优点是可产生高图像分辨率、高视角分辨率的三维图像。极细腻的视角间隔，会给观察者带来完全连续无跳变的三维感知，减少常规三维显示中视角不连续带来的疲惫感。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种拼接视场体视三维显示装置及方法。
拼接视场体视三维显示装置包括依次放置的显示屏阵列、投影镜头阵列、定向散射屏，其中显示屏阵列中的每一个显示屏都与投影镜头阵列中正前方的每一个投影镜头一一对应并构成投影机阵列，每台投影机同时把其对应显示屏各自的显示图像投影到定向散射屏上的同一位置，投影镜头孔阑和若干镜片构成，所有投影镜头依次在纵向上错位排列，且相邻两台投影机的横向间距为孔阑的宽度，并且所有投影镜头中的孔阑在横向上拼接排列。
所述的显示屏阵列中的每一个显示屏各自显示的图像都是由三维物体不同视角图像的一竖条图像拼接而成，每一个显示屏各自显示的图像通过对应投影镜头把每一竖条图像投影到定向散射屏上，并且该竖条图像的投影光线方向和其所属视角方向相同，所述的定向散射屏在横向不同方向显示三维物体不同视角的图像，且任意方向显示的图像都是由显示屏阵列中每个显示屏各自显示图像的一竖条图像拼接而成，每一竖条图像的宽度为定向散射屏上所显示图像宽度除以投影机台数。所述的定向散射屏在纵向有散射在横向无散射。所述的显示屏是LCD、LCOS、DMD或OLED显示器件。
本发明的优点是可产生高图像分辨率、高视角分辨率的三维图像。极细腻的视角间隔，会给观察者带来完全连续无跳变的三维感知，减少常规三维显示中视角不连续带来的疲惫感。
附图说明
图1是拼接视场体视三维显示装置结构示意图；
图2(a)是投影镜头阵列正视图；
图2(b)是孔阑经过定向散射屏散射示意图；
图3是图像拼接方法原理图；
图4(a)是拼接视场体视三维显示装置原理俯视图一；
图4(b)是拼接视场体视三维显示装置原理俯视图二；
图5是拼接视场体视三维显示装置原理侧视图。
具体实施方式
如图1所示，拼接视场体视三维显示装置包括依次放置的显示屏阵列1、投影镜头阵列2、定向散射屏3，其中显示屏阵列1中的每一个显示屏4都与投影镜头阵列2中正前方的每一个投影镜头5一一对应并构成投影机阵列，每台投影机6同时把其对应显示屏4各自的显示图像投影到定向散射屏3上的同一位置，投影镜头5由孔阑7和若干镜片构成，所有投影镜头5依次在纵向上错位排列，且相邻两台投影机6的横向间距为孔阑7的宽度，并且所有投影镜头5中的孔阑7在横向上拼接排列。拼接视场体视三维显示方法中的显示屏阵列1中的每一个显示屏4各自显示的图像都是由三维物体不同视角图像的一竖条图像拼接而成，每一个显示屏4各自显示的图像通过对应投影镜头5把每一竖条图像投影到定向散射屏3上，并且该竖条图像的投影光线方向和其所属视角方向相同，所述的定向散射屏3在横向不同方向显示三维物体不同视角的图像，且任意方向显示的图像都是由显示屏阵列1中每个显示屏4各自显示图像的一竖条图像拼接而成，每一竖条图像的宽度为定向散射屏3上所显示图像宽度除以投影机6台数。
如图2(a)所示，所有投影镜头5依次在纵向上错位排列，且相邻两台投影机的横向间距为孔阑的宽度，并且所有投影镜头5中的孔阑7在横向上拼接排列。本发明需要所有投影机的孔阑7在横向上拼接排列，而通常情况下投影镜头5及显示屏4的截面都大于孔阑7，所以要保证所有孔阑7在横向上依次拼接排列必须使投影镜头5在纵向上错位排列。
如图2(b)所示，透过定向散射屏3观看孔阑7，发现所有孔阑7都会在纵向上被散射开来形成一竖条而在横向上的宽度保持不变，这样沿任意方向观看定向散射屏3所看到的图像都是由每台投影机6投影出来的一竖条图像拼接而成的，也就是说该装置显示在任意一个视角的图像都是由每台投影机6出射视场的一窄条拼接成的。定向散射屏3在纵向有散射在横向无散射。
如图3所示，以三个视角为例，描述了拼接视场体视三维显示装置的图像拼接方法，相邻的三个显示屏A、B、C所显示的图像都由三竖条图像拼接而成，它们分别是A1、A2、A3，B1、B2、B3和C1、C2、C3，而投影到三个视角V1、V2、V3的图像则分别由竖条图像B3、C2，A3、B2、C1和A2、B1拼接而成，之所以叫拼接视场体视三维显示，首先该方法还属于视差型三维显示，其次利用该方法在任意一个视角显示的图像都是由所有投影机的一窄条视场拼接而成的。
如图4(a)所示，所有显示屏通过各自的投影镜头投影于定向散射屏的同一位置，显示屏A和C上的任意两条竖条图像A1、A2和C1、C2分别被投影于定向散射屏上，对应显示的竖条图像为A1’、A2’和C1’、C2’，在视角V1处观察到的图像由竖条图像A2’、C2’等各个显示屏上的一竖条图像拼接而成，在视角V2处观察到的图像由竖条图像A1’、C1’等各个显示屏上的一竖条图像拼接而成。显示屏4是LCD、LCOS、DMD或OLED显示器件。
如图4(b)所示，显示屏A、B、C、D、E上同一位置的一竖条图像同时被投影于定向散射屏的同一位置P，在不同的视角V1、V2、V3、V4、V5处分别仅可观察到对应的一个显示屏E、D、C、B、A的一竖条图像。
如图5所示，所有投影机在纵向上错位，但所有显示屏通过各自的投影镜头依然投影于定向散射屏的同一位置，投影机的出射光线通过定向散射屏后在纵向被散射开来，使得观察者在纵向很宽的范围内均可以看到出射光线。

Claims (4)

1.一种拼接视场体视三维显示装置，其特征在于包括依次放置的显示屏阵列(1)、投影镜头阵列(2)、定向散射屏(3)，其中显示屏阵列(1)中的每一个显示屏(4)都与投影镜头阵列(2)中正前方的每一个投影镜头(5)一一对应并构成投影机阵列，每台投影机(6)同时把其对应显示屏(4)各自的显示图像投影到定向散射屏(3)上的同一位置，投影镜头(5)由孔阑(7)和若干镜片构成，所有投影镜头(5)依次在纵向上错位排列，且相邻两台投影机(6)的横向间距为孔阑(7)的宽度，并且所有投影镜头(5)中的孔阑(7)在横向上拼接排列。
2.一种使用如权利要求1所述的装置的拼接视场体视三维显示方法，其特征在于所述的显示屏阵列(1)中的每一个显示屏(4)各自显示的图像都是由三维物体不同视角图像的一竖条图像拼接而成，每一个显示屏(4)各自显示的图像通过对应投影镜头(5)把每一竖条图像投影到定向散射屏(3)上，并且该竖条图像的投影光线方向和其所属视角方向相同，所述的定向散射屏(3)在横向不同方向显示三维物体不同视角的图像，且任意方向显示的图像都是由显示屏阵列(1)中每个显示屏(4)各自显示图像的一竖条图像拼接而成，每一竖条图像的宽度为定向散射屏(3)上所显示图像宽度除以投影机(6)台数。
3.根据权利要求1所述的拼接视场体视三维显示装置，其特征在于所述的定向散射屏(3)在纵向有散射在横向无散射。
4.根据权利要求1所述的拼接视场体视三维显示装置，其特征在于所述的显示屏(4)是LCD、LCOS、DMD或OLED显示器件。
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