CN102566250B - 一种裸眼自由立体显示的投影系统及显示器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于3D显示领域，提供了一种裸眼自由立体显示的投影系统，包括微显示成像器件，用于输出与预设视点对应的子图像；所述微显示成像器件的输出光路上依次设有第一透镜组和反射镜，所述反射镜的反射光路上设有第二透镜组，所述第二透镜组的出射光路上设有3D显示屏；所述反射镜转动相应角度，并将所述子图像通过第二透镜组投射在3D显示屏上；所述3D显示屏将所述子图像传送至预设视点；所述微显示成像器件分时输出不同预设视点对应的子图像，使所述系统按照时间顺序将不同的子图像分别传送至观看者的左、右眼，实现自由立体显示。该系统可以避免传统3D显示系统的图像合成与分割过程，可以直接实现高分辨率立体显示。

Description

一种裸眼自由立体显示的投影系统及显示器

技术领域

本发明属于立体显示领域，尤其涉及一种裸眼自由立体显示的投影系统及显示器。

背景技术

目前立体显示技术主要包括戴眼镜式与不戴眼镜式的裸眼显示技术。戴眼镜式的立体显示方式虽然技术成熟，但会给人们带来诸多不便。裸眼立体显示终将成为立体显示的目标。在实现裸眼立体显示的成像方式中有平板显示，容积立体显示、全息显示等等方式。但是传统的成像方法都需要将若干个子视点图片合成到一帧图像中，同时显示在液晶显示屏上，然后通过光栅或其他器件将相应的左、右眼视图分别投射到人的左、右眼，最终左眼视图和右眼视图在人脑中合成为3D图像。这种方法需要进行复杂的图像合成与分割过程，不可避免的导致了图像分辨率的下降。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种裸眼自由立体显示的投影系统，旨在解决现有的裸眼自由立体显示画面分辨率低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种裸眼自由立体显示的投影系统，所述系统包括微显示成像器件，用于输出与预设视点对应的子图像；

所述微显示成像器件的输出光路上依次设有第一透镜组和反射镜，所述反射镜的反射光路上设有第二透镜组，所述第二透镜组的出射光路上设有3D显示屏；

所述反射镜转动相应角度，并将所述子图像通过第二透镜组投射在3D显示屏上；

所述3D显示屏将所述子图像传送至预设视点；

所述微显示成像器件分时输出不同预设视点对应的子图像，使所述系统按照时间顺序将不同的子图像分别传送至观看者的左、右眼，实现自由立体显示。

本发明实施例的另一目的在于提供一种自由立体显示器，包括一种裸眼自由立体显示的投影系统，所述系统包括微显示成像器件，用于输出与预设视点对应的子图像；

所述微显示成像器件的输出光路上依次设有第一透镜组和反射镜，所述反射镜的反射光路上设有第二透镜组，所述第二透镜组的出射光路上设有3D显示屏；

所述反射镜转动相应角度，并将所述子图像通过第二透镜组投射在3D显示屏上；

所述3D显示屏将所述子图像传送至预设视点；

所述微显示成像器件分时输出不同预设视点对应的子图像，使所述系统按照时间顺序将不同的子图像分别传送至观看者的左、右眼，实现自由立体显示。

本发明实施例采用微显示成像器件分时输出各视点的子图像，并配合反射镜偏转相应角度，将子图像成像在显示屏的相应像素区，再通过3D显示屏将不同视图分别传送至一个或多个人的左、右眼，实现多视点的立体显示。采用该系统进行3D显示，可以避免预先将各视点图像合成为一帧图像，以及在显示阶段进行的图像分割过程，可以直接实现高分辨率立体显示。并且，由于采用该投影系统，还可以实现大画面的立体显示。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的裸眼自由立体显示的投影系统的结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的显示屏的多视点显示成像示意图；

图3是本发明第二实施例提供的显示屏的结构示意图；

图4示出了本发明第二实施例提供的显示屏的显示原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例采用微显示成像器件分时输出不同视点的子图像，并配合反射镜将子图像投射在3D显示屏的相应像素区，从而将不同视图分别传送至一个或多个人的左、右眼，实现多视点的立体显示。避免了传统3D显示方法复杂的图像合成与分割过程，可以直接实现高分辨率立体显示。

本发明实施例提供了一种裸眼自由立体显示的投影系统，该系统包括微显示成像器件，用于输出与预设视点对应的子图像；

微显示成像器件的输出光路上依次设有第一透镜组和反射镜，反射镜的反射光路上设有第二透镜组，第二透镜组的出射光路上设有3D显示屏；

反射镜转动相应角度，并将子图像通过第二透镜组投射在3D显示屏上；

3D显示屏将子图像传送至预设视点；

微显示成像器件分时输出不同预设视点对应的子图像，使该系统按照时间顺序将不同的子图像分别传送至观看者的左、右眼，实现自由立体显示。

本发明实施例还提供了一种自由立体显示器，包括一种裸眼自由立体显示的投影系统，该系统包括微显示成像器件，用于输出与预设视点对应的子图像；

微显示成像器件的输出光路上依次设有第一透镜组和反射镜，反射镜的反射光路上设有第二透镜组，第二透镜组的出射光路上设有3D显示屏；

反射镜转动相应角度，并将子图像通过第二透镜组投射在3D显示屏上；

3D显示屏将子图像传送至预设视点；

微显示成像器件分时输出不同预设视点对应的子图像，使该系统按照时间顺序将不同的子图像分别传送至观看者的左、右眼，实现自由立体显示。

本发明实施例采用微显示成像器件分时输出各视点的子图像，并配合反射镜偏转相应角度，将子图像成像在显示屏的相应像素区，再通过3D显示屏将不同视图分别传送至一个或多个人的左、右眼，实现多视点的立体显示。采用该系统进行3D显示，可以避免预先将各视点图像合成为一帧图像，以及在显示阶段进行的图像分割过程，可以直接实现高分辨率立体显示。并且，由于采用该投影系统，还可以实现大画面的立体显示。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图1示出了本发明第一实施例提供的裸眼自由立体显示系统的结构示意图，图2示出了本发明第一实施例提供的显示屏的多视点显示成像示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

该显示系统包括微显示成像器件1，该器件在驱动电路的驱动下对入射光(背光)进行调制，将载有图像信息的电信号转换成人眼能够感知的光学图像信息。在微显示成像器件1的光输出方向上依次设有第一透镜组2和反射镜3，在反射镜3的反射光路上设有第二透镜组4，在第二透镜组4的输出光路上设有3D显示屏5。该显示屏可以将左眼图像和右眼图像分别传送给人的左、右眼，实现立体显示。

本系统用于多视点3D显示，微显示成像器件1分时输出预设视点的图像信息，即第一时刻输出第一视点的信息，第二时刻输出第二视点的信息，如此按照时间顺序输出所有视点的图像信息。以第一视点为例，在第一时刻，微显示成像器件1输出第一视点图像，第一视点图像经过第一透镜组2成像在反射镜3上，反射镜3转动第一角度，接收该图像并将其通过第二透镜组4投射在3D显示屏5的第一位置，该位置输出的图像信息通过3D显示屏的视差光栅传送至第一视点。在第二时刻，按照同样的方式将第二图像传送至第二视点。上式的第一视点和第二视点可以对应人体的左眼和右眼的位置，这样，左眼图像和右眼图像便轮序射入人眼，使人观看到3D影像。同理，第三视点和第四视点可以对应第二个人的左眼和右眼位置，第五视点和第六视点可以对应第三个人的左眼和右眼位置。可以理解，在某一时刻，微显示成像器件1输出的图像信息、反射镜3转动的角度、图像在显示屏上的成像位置，以及某一视点具有唯一的对应关系。3D显示屏的像素分布和视差光栅的具体结构根据视点数的不同而不同。

图2所示为一种6视点的显示屏的像素分布示意图，其中，a区对应第一视点像素区，b区对应第二视点像素区，......f区对应第六视点像素区，在输出第一视点图像时，反射镜3将图像成像在a区，此时第一视点处可以接收图像信息，在下一时刻，第二视点处可以接收图像信息，若第一视点和第二视点对应一个人的左、右眼，那么这个人便可观看到3D图像，同理类推。

本发明实施例采用微显示成像器件分时输出各视点的子图像，并配合反射镜偏转相应角度，将子图像成像在显示屏的相应像素区，再通过3D显示屏将不同视图分别传送至一个或多个人的左、右眼，实现多视点的立体显示。采用该系统进行3D显示，可以避免预先将各视点图像合成为一帧图像，以及在显示阶段进行的图像分割过程，可以直接实现高分辨率立体显示。并且，由于采用该投影系统，还可以实现大画面的立体显示。

实施例二：

图3示出了本发明第二实施例提供的显示屏的结构示意图，图4示出了本发明第二实施例提供的显示屏的显示原理图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

在本发明实施例中，显示屏5具体可以是由菲涅尔屏51和视差分离光栅52组成的复合屏，菲涅尔屏51为二次成像载平面，视差分离光栅52位于菲涅尔屏51的输出端。反射镜3将某视点的子图像通过第二透镜组4成像在菲涅尔屏51的相应像素区域，视差分离光栅52将该子图像信息传送至预定视点，进而可将左眼子图像信息传送至左眼，将右眼子图像信息传送至右眼(如图4)，人眼对左、右眼子图像进行融合，形成3D图像。本实施例中的视差分离光栅具体可以是柱状透镜光栅，采用柱状透镜光栅较传统的其他类型的光栅具有相对较高的透光率，可以保证显示画面具有较高的亮度。

在本发明实施例中，菲涅尔屏51的像素区和非像素区可以是等间距设置的，并且，根据菲涅尔屏51显示图像的尺寸大小，可以计算出像素宽度，按照所要显示的视点数，可以设计出视差分离光栅52的节距，焦距等光学参数。

实施例三：

在本发明实施例中，反射镜5优选可控偏转角的高反射率平面镜。对应某一视点的偏转角度可以根据光栅节距预先设置。

在本发明实施例中，在某一时刻，微显示成像器件1的输出图像，以及反射镜3的相应偏转角度可以通过一精密的控制系统进行控制，进而准确流畅的将各视点的图像传送至人体的左、右眼。

本发明实施例采用微显示成像器件分时输出各视点的子图像，并配合反射镜偏转相应角度，将子图像成像在显示屏的相应像素区，再通过3D显示屏将不同视图分别传送至一个或多个人的左、右眼，实现多视点的立体显示。采用该系统进行3D显示，可以避免预先将各视点图像合成为一帧图像，以及在显示阶段进行的图像分割过程，可以直接实现高分辨率立体显示。并且，由于采用该投影系统，还可以实现大画面的立体显示。3D显示屏采用菲涅尔屏和柱状透镜光栅组成的复合屏，以保证显示画面具有较高的亮度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种裸眼自由立体显示的投影系统，其特征在于，所述系统包括微显示成像器件，用于分时输出与预设视点对应的左眼子图像和右眼子图像；

所述微显示成像器件的输出光路上依次设有第一透镜组和反射镜，所述反射镜的反射光路上设有第二透镜组，所述第二透镜组的出射光路上设有3D显示屏；

所述反射镜转动相应角度，并将所述左眼子图像和右眼子图像通过第二透镜组投射在3D显示屏上；

所述3D显示屏将所述左眼子图像和右眼子图像传送至预设视点；

所述微显示成像器件分时输出不同预设视点对应的子图像，使所述系统按照时间顺序将左眼子图像和右眼子图像分别传送至观看者的左、右眼，实现高分辨率自由立体显示。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述3D显示屏包括菲涅尔屏和位于所述菲涅尔屏输出端的视差分离光栅；

所述菲涅尔屏接收来自所述第二透镜组的子图像；

所述视差分离光栅将所述子图像传送至预设视点。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述视差分离光栅为柱状透镜光栅。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述反射镜转动的角度根据所述视差分离光栅的节距确定。

5.如权利要求1至4任一项所述的系统，其特征在于，所述系统为6视点裸眼自由立体显示系统，所述3D显示屏上连续分布的6个像素区分别显示6个预设视点的对应子图像。

6.一种自由立体显示器，包括一种裸眼自由立体显示的投影系统，其特征在于，所述系统包括微显示成像器件，用于分时输出与预设视点对应的左眼子图像和右眼子图像；

所述微显示成像器件的输出光路上依次设有第一透镜组和反射镜，所述反射镜的反射光路上设有第二透镜组，所述第二透镜组的出射光路上设有3D显示屏；

所述反射镜转动相应角度，并将所述左眼子图像和右眼子图像通过第二透镜组投射在3D显示屏上；

所述3D显示屏将所述左眼子图像和右眼子图像传送至预设视点；

所述微显示成像器件分时输出不同预设视点对应的子图像，使所述系统按照时间顺序将左眼子图像和右眼子图像分别传送至观看者的左、右眼，实现高分辨率自由立体显示。

7.如权利要求6所述的显示器，其特征在于，所述3D显示屏包括菲涅尔屏和位于所述菲涅尔屏输出端的视差分离光栅；

所述菲涅尔屏接收来自所述第二透镜组的子图像；

所述视差分离光栅将所述子图像传送至预设视点。

8.如权利要求7所述的显示器，其特征在于，所述视差分离光栅为柱状透镜光栅。

9.如权利要求7所述的显示器，其特征在于，所述反射镜转动的角度根据所述视差分离光栅的节距确定。

10.如权利要求6至9任一项所述的显示器，其特征在于，所述系统为6视点裸眼自由立体显示系统，所述3D显示屏上连续分布的6个像素区分别显示6个视点的对应子图像。