CN104503093B - 一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补拼接技术及基于该技术的三维显示系统 - Google Patents

一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补拼接技术及基于该技术的三维显示系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补拼接技术及基于该技术的三维显示系统。该光线互补技术及其显示系统，基于具有大发散角显示像素的显示器件，可以向运动的观察点呈现内容逐渐变化的过渡视图。本发明提出并设计受限投影单元，该受限投影单元由显示器件、投影透镜和挡光板组成；通过多个该投影单元的排列结构设计，并可选地结合辅助透镜，使各受限投影单元投影的图像，作为视差图像重合于三维图像显示区域；通过挡光板对显示器件出射光线的可控选通，并可选地结合场镜，在观察区域生成过渡视图观察区域，该区域内单个空间观察点接收到的显示信息，来自于相邻两个或多个显示器件的不同空间部分，这些部分信息在空间上首尾相连，拼接为一个过渡视图；过渡视图的图像内容，随空间观察点位置的变化而变化，从而使运动观察点接收到内容渐变的过渡视图，实现连续的运动视差呈现；置可控光阑于观察区域或沿光线传输方向置于受限投影单元后，通过多个可控光阑进行多个通光孔径的时序开关，各受限投影单元同步投影对应视差图像，借助视觉滞留，提供更多视点。

Description

一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补拼接技术及基于 该技术的三维显示系统
技术领域
本发明涉及三维图像显示技术领域，具体公开了可以实现双目视差和连续运动视差的多视图三维显示方法及系统。
背景技术
由于二维显示难以清楚准确表达第三维的深度信息，人们一直在致力于研究可显示立体场景的显示技术——三维图像显示技术。目前比主要的三维技术为多视图三维显示技术，在观察区域呈现若干个子显示区域，每个子显示区域内，观察者可以看到对应的二维视图。但相邻视图间转换，往往是突然发生的，在子显示区域的间距或角间距不是很小时，会在相邻显示视图间产生“跳跃式”过渡的三维效果，影响显示质量。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，针对传统多视图三维显示技术相邻视差视图间的跳跃式转换所带来的问题，本发明的目的是基于多视图技术方法，提出了一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补融合技术及基于该技术的三维显示系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补拼接技术，其特征在于，包括：
—受限投影单元，其包括显示器件、投影透镜和挡光板；
其显示器件像素具有较大发射角；
其投影透镜的通光孔径沿一维方向具有两个直边；或其投影透镜的通光孔径沿二维方向具有四个直边；
其挡光板沿一维方向或二维方向紧贴投影透镜通光孔径各直边放置，滤除受限投影单元显示器件出射光线超过该受限投影单元投影透镜通光孔径部分的光线；
其显示器件和投影透镜的距离可以小于其投影透镜的焦距，定义为I型受限投影单元；
其显示器件和投影透镜的距离可以大于或等于其投影透镜的焦距，定义为II型受限投影单元；
一可控光阑，可选器件，可以为电控黑白液晶、带通孔的机械式旋平板等，置于投影视差图像的观察区域，或沿光线传输方向置于受限投影单元前，时序在不同位置产生通光孔径；
—辅助透镜，可选器件，数量为一个或多个，用于结合上述受限投影单元的投影透镜，将该投影单元显示器件加载的信息投影于三维图像显示区域；
—场镜，可选器件，数量为一个或多个，用于结合上述辅助透镜，将上述置于受限投影单元前的可控光阑成实像。
根据本发明实施例的显示系统，所述任何一个或多个透镜，可以用透镜组，或具有位相调制功能的衍射光学元件替代。
本发明提出的基于一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补融合技术的三维显示系统，其特征在于系统搭建包括以四类步骤：
I类步骤：
a.多个I型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；
b.各I型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；
c.沿光线传输方向，在受限投影单元阵列前出现观察区域，由多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域衔接而成；
II类步骤：
a.多个II型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；
b.沿光线传输方向，置辅助透镜于受限投影单元阵列前；
c.经过辅助透镜，各II型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；
d.置场镜于三维图像显示区域，沿光束传输方向，经辅助透镜和场镜，成上述受限投影单元投影透镜的实像，并在该实像附近及沿光线传输的前方形成观察区域，由多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域衔接而成；
III类步骤：
a.多个I型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；
b.各I型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；
c.沿光线传输方向，在受限投影单元阵列前出现观察区域，由多个单一视图可视区域过渡视图可视区域衔接而成；
d.置可控光阑于观察区域，时序选通不同空间位置的通光孔径，受限投影单元阵列同步加载对应视差图像，提高系统显示视差图像数量；
IV类步骤：
a. 多个II型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；
b. 沿光线传输方向，置可控光阑于受限投影单元前，时序选通不同空间位置的通光孔径，受限投影单元阵列同步加载对应视差图像；
c. 沿光线传输方向，置辅助透镜于可控光阑前；
d. 经辅助透镜，各II型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；
e. 置场镜于三维图像显示区域，沿光束传输方向，经辅助透镜和场镜，成上述可控光阑的实像，并在该实像附近形成观察区域；
与现有技术相比，有益效果是：本发明通过显示器件各像素投射光线的受控选择，获得一个过渡视图可视区域。在该区域的每一个观察点，观察到的图像内容来自于两个或多个相邻投影器件部分内容的拼接，且各部分内容的空间比例随观察点空间位置的变化而变化，从而向运动的观察点呈现逐渐变化的过渡视图，实现连续的运动视差；并通过可控光阑的引入，时序呈现更多视图，基于视觉滞留提高三维图像的显示效果。
附图说明
图1 为本发明所述直线排列方式的I型受限投影单元按I类步骤搭建的三维显示系统光路图。
图2为本发明所述圆周排列方式的I型受限投影单元按I类步骤搭建的三维显示系统光路图。
图3为本发明所述直线排列方式的I型受限投影单元按III类步骤搭建的三维显示系统光路图
图4为本发明所述直线排列方式的II型受限投影单元按II类步骤搭建的三维显示系统光路图。
图5为本发明所述直线排列方式的II型受限投影单元按IV类步骤搭建的三维显示系统光路图。
图6为本发明所述直线排列方式的II型受限投影单元按IV类步骤搭建的无过渡视图可视区域的三维显示系统光路图。
10：受限投影单元 11：投影器件
12：投影透镜 13：挡光板
20：辅助透镜 30：场镜
40：可控光阑。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1：
采用直线排列方式的I型受限投影单元10(显示器件11和投影透镜10的间距小于投影透镜10的焦距)，按I类步骤搭建的三维显示系统。如图1所示，这里以采用沿一维直线方向排列的两个受限投影单元10和10'为例进行说明。受限投影单元10包括：投影器件11、投影透镜12、挡光板13。受限投影单元10'包括：投影器件11'、投影透镜12'、挡光板13'。两受限投影单元10和10'沿x向平行毗邻排列，当挡光板的厚度比较小时，可以认为投影透镜12和12'共有一个边点M k ，过M k 点的挡光板13和13'可以重合为一个共用挡光板13(13')。M k-1 和M k+1 分别为投影透镜12和12'的另外一个边点。挡光板沿z向，介于显示器件10和投影透镜12之间，且空间上以M k 点为一端边点。投影透镜12的轴线和过投影器件11几何中心的垂线沿一维排列方向存在一个偏移量δ，投影单元10投影虚像于投影面上的EF。投影透镜12'的轴线和过投影器件11'几何中心的垂向沿光束传输方向存在一个偏移量δ'，该δ'数值和受限投影单元10的偏移量δ设计为不同值，以确保受限投影单元10'投影的虚像与投影单元10投影的虚像重合于投影面上的EF。受限投影单元10'投影的虚像与投影单元10投影的虚像作为待显示三维物体的不同视差视图。
根据几何光学，EM k-1 的延长线、FM k 的延长线和投影透镜12形成一个闭合区域，对该区域内的任意点，显示器件11投影的视差视图都是可见的，但显示器件11'投影的视差视图是不可见的，该闭合区域为单一视图可视区域。同理，EM k 的延长线、FM k+1 的延长线和投影透镜12'形成一个单一视图可视区域，对该区域内的任意点，显示器件11'投影的视差视图都是可见的，但显示器件11投影的视差视图是不可见的。除上述两个区域外，其它区域为过渡视图可视区域。对过渡视图可视区域中的点，如A点，接收到的图像，为受限投影单元10投影视图的ED部分和受限投影单元10'投影视图的DF部分，二者拼接为一个新的过渡视图。随着观察点A的移动，接收到的过渡视图来至于两个相邻视差视图的空间比例同步变化；当A点从一个单一视图可视区域移动到相邻单一视图可视区域时，接收到的视图也同步由一个视差视图逐渐转化为相邻的视差视图，实现连续的运动视差呈现。
采用更多的受限投影单元10直线毗邻连接成阵列，可以获得更多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域，它们连接而成一个更大的观察区域，实现具有连续运动视差的多视图三维图像显示。如果观察点A进一步地远离受限投影单元10阵列，会出现新的过渡视图可视区域，该区域接收的视图，其拼接内容为来自于三个或三个以上投影单元10投影视差视图不同部分的拼接。
该系统也同理扩展为二维结构，获取垂直于xz面方向的移动视差。
实施例2：
采用圆周排列方式的I型受限投影单元10(显示器件11和投影透镜10的间距小于投影透镜10的焦距)，按I类步骤搭建的三维显示系统。如图2所示，这里以采用沿一维圆周方向排列的两个受限投影单元10和10'为例进行说明。受限投影单元10包括：投影器件11、投影透镜12、挡光板13。受限投影单元10'包括：投影器件11'、投影透镜12'、挡光板13'。两受限投影单元10和10'绕以O点为圆心的圆周毗邻排列，它们的相对偏转角为θ 。当挡光板的厚度比较小时，可以认为投影透镜12和12'共有一个边点M k ，过M k 点的挡光板13和13'可以重合为一个共用挡光板13(13')。M k-1 和M k+1 分别为投影透镜12和12'的另外一个边点。挡光板沿过O点的径向方向，介于显示器件10和投影透镜12之间，且空间上以M k 点为一端边点。受限投影单元10的投影透镜12的轴线和过投影器件11的几何中心，投影单元10投影虚像于投影面（10）上的E k E' k 。受限投影单元10'的投影透镜12'的轴线和过投影器件11'的几何中心，受限投影单元10'投影虚像于投影面（10'）上的E k+1 E'' k+1 。E k E' k 和E k+1 E' k+1 被限制于一个半径为E k E' k /2(E k+1 E' k+1 /2)的圆形区域内，定义该区域投影区域。
根据几何光学，E k M k 的延长线、E' k M k-1 的延长线和投影透镜12形成一个闭合区域，对该区域内的任意点，显示器件11投影的图像都是可见的，但显示器件11'投影的图像是不可见的，该闭合区域为单一视图可视区域。同理，E k+1 M k+1 的延长线、E' k+1 M k 的延长线和投影透镜12'形成一个单一视图可视区域，对该区域内的任意点，显示器件11'投影的图像都是可见的，但显示器件11投影的图像是不可见的。除上述两个区域外，其它区域为过渡视图可视区域。由于偏转角为θ 的存在，为了确保过渡视图可视区域可以看到全部的过渡视图，在各投影面上，有效投影区域要缩小为以O点为圆心，半径为OG k (OG' k+1 )的圆形区域。G' k+1 为M k E' k 和投影面（10'的交点），G k 为M k E k+1 和投影面（10的交点）。受限投影单元10投影于G k G' k 的虚像与投影单元10'投影于G k+1 G' k+1 的虚像作为待显示三维物体的不同视差图像。同理于实施例1，过渡视图可视区可以帮助实现连续的运动视差呈现。
采用更多的受限投影单元10直线毗邻连接成阵列，可以获得更多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域，它们连接而成一个更大的观察区域，实现具有连续运动视差的多视图三维图像显示。如果观察点进一步地远离受限投影单元10阵列，会出现新的过渡视图可视区域，该区域接收的视图，其拼接内容为来自于三个或三个以上投影单元10投影视差视图的不同部分，此时有效投影区域的半径，进一步缩小。
该系统也同理扩展为二维结构，实现垂向运动视差。
实施例3：
采用直线排列方式的I型受限投影单元10(显示器件11和投影透镜10的间距小于投影透镜10的焦距)，按III类步骤搭建的三维显示系统。如图3所示，这里以采用沿一维直线方向排列的两个受限投影单元10和10'为例进行说明。受限投影单元10包括：投影器件11、投影透镜12、挡光板13。受限投影单元10'包括：投影器件11'、投影透镜12'、挡光板13'。两受限投影单元10和10'沿x向平行毗邻排列，当挡光板的厚度比较小时，可以认为投影透镜12和12'共有一个边点M k ，过M k 点的挡光板13和13'可以重合为一个共用挡光板13(13')。M k-1 和M k+1 分别为投影透镜12和12'的另外一个边点。挡光板沿z向，介于显示器件10和投影透镜12之间，且空间上以M k 点为一端边点。受限投影单元10的投影透镜12的轴线和过投影器件11几何中心的垂线沿一维排列方向存在一个偏移量δ，投影单元10投影虚像于投影面上的EF。受限投影单元10'的投影透镜12'的轴线和过投影器件11'几何中心的垂向沿光束传输方向存在一个偏移量δ'，该δ'数值和受限投影单元10的偏移量δ设计为不同值，以确保受限投影单元10'投影的虚像与投影单元10投影的虚像重合于投影面上的EF。受限投影单元10'投影的虚像与投影单元10投影的虚像作为待显示三维物体的不同视差图像。
根据几何光学，EM k-1 的延长线、FM k 的延长线和投影透镜12形成一个闭合区域，对该区域内的任意点，显示器件11投影的视差图像都是可见的，但显示器件11'投影的视差图像是不可见的，该闭合区域为单一视图可视区域。同理，EM k 的延长线、FM k+1 的延长线和投影透镜12'形成一个单一视图可视区域，对该区域内的任意点，显示器件11'投影的视差图像都是可见的，但显示器件11投影的视差图像是不可见的。除上述两个区域外，其它区域为过渡视图可视区域。对过渡视图可视区域中的任意点，接收到的图像，为来自于受限投影单元10投影视图和受限投影单元10'投影视图的两个空间互补部分，二者拼接为一个新的过渡视图。随着观察点移动，接收到的过渡视图来至于两个相邻视差图像的空间比例同步变化，接收到的过渡视图内容也发生变化。以电控液晶为可控光阑40，置于单一视图可视区域和过渡视图可视区域连接而成的观察区域，受限投影单元10出射光线覆盖区域内，等距设置n个位置，每个位置处假设有一对应通光孔径。该n个通光孔径由电控液晶时序选通，并每个时刻只有一个选通。若有m个通光孔径处于单一视图可视区域，当此m个通光孔径中的每一选通时，显示器件11同步加载通过该通光孔径看到的视差视图信息；其余n-m个通光统计处于过渡视图可视区域，当此n-m个通光孔径中的每一选通时，显示器件11同步加载通过该通光孔径看到的视差视图信息,相邻其它显示器件11'，也同步加载通过该通光孔径看到的视差视图信息；基于视觉滞留，可以增加显示视差图像的数量。受限投影单元10'出射光线覆盖区域内n个位置出的通光孔径，同理进行时序控制。受限投影单元10'和受限投影单元10出射光线存在一个共同的过渡视图可视区域，并在时序控制时，避免该共同过渡视图可视区域内两个或两个以上通光孔径的同时选通。除去该共同过渡视图可视区域，受限投影单元10'出射光线覆盖的其它区域和受限投影单元10出射光线覆盖的其它区域内通光孔径，可以同时选通。
采用更多的受限投影单元10直线毗邻连接成阵列，可以获得更多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域，它们连接而成一个更大的观察区域，置可控光阑40(电控液晶)，按上述原理可以进行多个通光孔径的时序选通，实现更小角间距、更多数量的视差视图的呈现，提高系统的三维显示效果。
该系统也同理扩展为二维结构，获取垂直于xz面方向的移动视差。
实施例4：
采用直线排列方式的II型受限投影单元10(显示器件11和投影透镜10的间距大于或等于投影透镜10的焦距)，按II类步骤搭建的三维显示系统。如图4所示，这里以采用沿一维直线方向排列的两个受限投影单元10和10'为例进行说明。受限投影单元10包括：投影器件11、投影透镜12、挡光板13。受限投影单元10'包括：投影器件11'、投影透镜12'、挡光板13'。两受限投影单元10和10'沿x向平行毗邻排列，当挡光板的厚度比较小时，可以认为投影透镜12和12'共有一个边点M k ，过M k 点的挡光板13和13'可以重合为一个共用挡光板13(13')。M k-1 和M k+1 分别为投影透镜12和12'的另外一个边点。挡光板沿z向，介于显示器件10和投影透镜12之间，且空间上以M k 点为一端边点。沿光束传输方向，在受限投影单元10和受限投影单元10'的前面置辅助透镜20，经辅助透镜20，受限投影单元10和受限投影单元10'投影投影的图像做为待显示三维图像不同的视差图像，重合于投影面的EF。当显示器件11（11'）距离对应投影透镜12（12'）的距离设置为投影透镜12（12'）的焦距时，受限投影单元10和受限投影单元10'投影投影的图像自动重合于投影面的EF；当显示器件11（11'）距离对应投影透镜12（12'）的距离设置大于投影透镜12（12'）的焦距时，需要根据几何光学，计算设置投影透镜12轴线相对于投影器件11几何中心、投影透镜12'轴线相对于投影器件11'几何中心的不同偏置量，以保证受限投影单元10和受限投影单元10'投影投影的图像重合于投影面的EF。
置场镜30于投影面，经辅助透镜20和场镜30，投影透镜12（12'）成像于投影透镜像面，在投影透镜像面附近及沿光线传输方向的前方，生成单一视图可视区和过渡视图可视区域连接而成的观察区域。基于上述实施例的基本原理，通过生成的过渡视图可视区域，实现连续的运动视差呈现。
采用更多的受限投影单元10直线毗邻连接成阵列，可以获得更多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域，它们连接而成一个更大的观察区域，实现具有连续运动视差的多视图三维图像显示。如果观察点进一步地远离受限投影单元10阵列，会出现新的过渡视图可视区域，该区域接收的视图，其拼接内容为来自于三个或三个以上投影单元10投影视差视图的不同部分。
该系统也同理扩展为二维结构，获取垂直于xz面方向的移动视差。
实施例5：
采用直线排列方式的II型受限投影单元10(显示器件11和投影透镜10的间距大于或等于投影透镜10的焦距)，按IV类步骤搭建的三维显示系统。如图5所示，这里以采用沿一维直线方向排列的两个受限投影单元10和10'为例进行说明。受限投影单元10包括：投影器件11、投影透镜12、挡光板13。受限投影单元10'包括：投影器件11'、投影透镜12'、挡光板13'。两受限投影单元10和10'沿x向平行毗邻排列，当挡光板的厚度比较小时，可以认为投影透镜12和12'共有一个边点M k ，过M k 点的挡光板13和13'可以重合为一个共用挡光板13(13')。M k-1 和M k+1 分别为投影透镜12和12'的另外一个边点。挡光板沿z向，介于显示器件10和投影透镜12之间，且空间上以M k 点为一端边点。沿光束传输方向，在受限投影单元10和受限投影单元10'的前面依次置可控光阑40和辅助透镜20，经辅助透镜20，受限投影单元10和受限投影单元10'投影投影的图像做为待显示三维图像不同的视差图像，重合于投影面的EF。当显示器件11（11'）距离对应投影透镜12（12'）的距离设置为投影透镜12（12'）的焦距时，受限投影单元10和受限投影单元10'投影投影的图像自动重合于投影面的EF；当显示器件11（11'）距离对应投影透镜12（12'）的距离设置大于投影透镜12（12'）的焦距时，需要根据几何光学，计算设置投影透镜12轴线相对于投影器件11几何中心、投影透镜12'轴线相对于投影器件11'几何中心的不同偏置量，以保证受限投影单元10和受限投影单元10'投影投影的图像重合于投影面的EF。
置场镜30于投影面，经辅助透镜20和场镜30，在单一视图可视区和过渡视图可视区域连接而成的观察区域，成可控光阑40的像于可控光阑像面。该可控光阑的像，功能等同于上述实施例3中置于观察区域的可控光阑40，基于上述实施例3中采用的通光孔径时序选通方法，实现更小角间距、更多数量的视差视图的呈现，提高系统的三维显示效果。
采用更多的受限投影单元10直线毗邻连接成阵列，可以获得更多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域，它们连接而成一个更大的观察区域，实现具有连续运动视差的多视图三维图像显示。如果观察点进一步地远离受限投影单元10阵列，会出现新的过渡视图可视区域，该区域接收的视图，其拼接内容为来自于三个或三个以上投影单元10投影视差视图的不同部分。
该系统也同理扩展为二维结构，获取垂直于xz面方向的移动视差。
实施例6：
采用直线排列方式的II型受限投影单元10(显示器件11和投影透镜10的间距大于或等于投影透镜10的焦距)，按IV类步骤搭建的无过渡视图可视区域的三维显示系统。挡光板13（13'）沿光线传输方向，如图6所示，这里以采用沿一维直线方向排列的两个受限投影单元10和10'为例进行说明。受限投影单元10包括：投影器件11、投影透镜12、挡光板13。受限投影单元10'包括：投影器件11'、投影透镜12'、挡光板13'。两受限投影单元10和10'沿x向平行毗邻排列，当挡光板的厚度比较小时，可以认为投影透镜12和12'共有一个边点M k ，过M k 点的挡光板13和13'可以重合为一个共用挡光板13(13')。M k-1 和M k+1 分别为投影透镜12和12'的另外一个边点。沿显示器件11和11'投射光线方向，可控光阑置于受限投影单元10和10'前。该实施例中，显示器件11（11'）距离对应投影透镜12（12'）的距离设置为投影透镜12（12'）的焦距；挡光板沿z向，介于显示器件10和可控光阑40之间，并交于可控光阑40。置辅助透镜20于沿光束传输方向，在可控光阑40前置辅助透镜20，经辅助透镜20，受限投影单元10和受限投影单元10'投影投影的图像做为待显示三维图像不同的视差图像，重合于投影面（辅助透镜原理可控光阑40的焦平面）的EF。
置场镜30于投影面，经辅助透镜20和场镜30，成可控光阑40的像于可控光阑40像面。在该可控光阑40像面上，存在间隔排列的单一视图可视区域，但相对于上述实施例 1、2、3、4、5，过渡视图可视区域却由于加长的挡光板13而不再存在。设计可控光阑40像上等距离排列通光孔径的位置都处于单一视图可视区域内，当单个单一视图可视区域内的孔径位置由两个或两个以上时，可控光阑的像，功能等同于上述实施例3中置于观察区域的可控光阑40，基于上述实施例3中采用的通光孔径时序选通方法，以可控光阑40像的附近区域作为观察区域，可以实现更小角间距、更多数量的视差视图的呈现，提高系统的三维显示效果。
采用更多的受限投影单元10直线毗邻连接成阵列，可以获得更多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域，它们连接而成一个更大的观察区域，实现具有连续运动视差的多视图三维图像显示。
该系统也同理扩展为二维结构，获取垂直于xz面方向的移动视差。
综上所述，本发明的特点在于通过挡光板13可控选通显示器件11投射光线，结合投影透镜12，设计受限投影单元10；通过多个受限投影单元10的毗连排列，生成过渡视图可视区域；在过渡视图可视区域的每一个观察点，观察到的图像内容来自于两个或多个相邻投影器件部分内容的拼接，且各部分内容的空间比例随观察点空间位置的变化而变化，从而向运动的观察点呈现逐渐变化的过渡视图，实现连续的运动视差；并通过可控光阑的引入，时序呈现更多视图，基于视觉滞留提高三维图像的显示效果。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于光线互补拼接技术的三维显示系统，用于生成空间渐变过渡视图，其特征在于，包括：
—受限投影单元，其包括显示器件、投影透镜和挡光板；
显示器件像素具有较大发射角；
投影透镜的通光孔径沿一维方向具有两个直边；或投影透镜的通光孔径沿二维方向具有四个直边；
挡光板沿一维方向或二维方向紧贴投影透镜通光孔径各直边放置，滤除受限投影单元显示器件出射光线超过该受限投影单元投影透镜通光孔径部分的光线；
显示器件和投影透镜的距离小于投影透镜的焦距，定义为I型受限投影单元；
该三维显示系统的搭建包括以下步骤：
a. 多个I型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；
b. 各I型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；
c. 沿光线传输方向，在受限投影单元阵列前出现观察区域，观察区域由多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域衔接而成。
2.一种基于光线互补拼接技术的三维显示系统，用于生成空间渐变过渡视图，其特征在于，包括：
—受限投影单元，其包括显示器件、投影透镜和挡光板；
显示器件像素具有较大发射角；
投影透镜的通光孔径沿一维方向具有两个直边；或投影透镜的通光孔径沿二维方向具有四个直边；
挡光板沿一维方向或二维方向紧贴投影透镜通光孔径各直边放置，滤除受限投影单元显示器件出射光线超过该受限投影单元投影透镜通光孔径部分的光线；
显示器件和投影透镜的距离大于或等于投影透镜的焦距，定义为II型受限投影单元；
辅助透镜，数量为一个或多个，用于结合上述受限投影单元的投影透镜，将受限投影单元的显示器件加载的信息投影于三维图像显示区域；
场镜，数量为一个或多个；
该三维显示系统的搭建包括以下步骤：
a. 多个II型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；
b. 沿光线传输方向，置辅助透镜于受限投影单元阵列前；
c. 经过辅助透镜，各II型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；
d. 置场镜于三维图像显示区域，沿光束传输方向，经辅助透镜和场镜，成上述受限投影单元投影透镜的实像，并在该实像附近及沿光线传输的前方形成观察区域，观察区域由多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域衔接而成。
3.一种基于光线互补拼接技术的三维显示系统，用于生成空间渐变过渡视图，其特征在于，包括：
—受限投影单元，其包括显示器件、投影透镜和挡光板；
显示器件像素具有较大发射角；
投影透镜的通光孔径沿一维方向具有两个直边；或投影透镜的通光孔径沿二维方向具有四个直边；
挡光板沿一维方向或二维方向紧贴投影透镜通光孔径各直边放置，滤除受限投影单元显示器件出射光线超过该受限投影单元投影透镜通光孔径部分的光线；
显示器件和投影透镜的距离小于投影透镜的焦距，定义为I型受限投影单元；
可控光阑，为电控黑白液晶或带通孔的机械式旋平板，置于投影视差图像的观察区域，时序在不同位置产生通光孔径；
该三维显示系统的搭建包括以下步骤：
a. 多个I型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；
b. 各I型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；
c. 沿光线传输方向，在受限投影单元阵列前出现观察区域，观察区域由多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域衔接而成；
d. 置可控光阑于观察区域，时序选通不同空间位置的通光孔径，受限投影单元阵列同步加载该通光孔径所对应的视差图像，以提高系统显示视差图像数量。
4.一种基于光线互补拼接技术的三维显示系统，用于生成空间渐变过渡视图，其特征在于，包括：
—受限投影单元，其包括显示器件、投影透镜和挡光板；
显示器件像素具有较大发射角；
投影透镜的通光孔径沿一维方向具有两个直边；或投影透镜的通光孔径沿二维方向具有四个直边；
挡光板沿一维方向或二维方向紧贴投影透镜通光孔径各直边放置，滤除受限投影单元显示器件出射光线超过该受限投影单元投影透镜通光孔径部分的光线；
显示器件和投影透镜的距离大于或等于投影透镜的焦距，定义为II型受限投影单元；
可控光阑，为电控黑白液晶或带通孔的机械式旋平板，沿光线传输方向置于受限投影单元前，时序在不同位置产生通光孔径；
辅助透镜，数量为一个或多个，用于结合上述受限投影单元的投影透镜，将受限投影单元的显示器件加载的信息投影于三维图像显示区域；
场镜，数量为一个或多个，用于结合上述辅助透镜，将置于受限投影单元前的可控光阑成实像；
该三维显示系统的搭建包括以下步骤：
a. 多个II型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；
b. 沿光线传输方向，置可控光阑于受限投影单元前，时序选通不同空间位置的通光孔径，受限投影单元阵列同步加载该通光口径所对应的视差图像；
c. 沿光线传输方向，置辅助透镜于可控光阑前；
d. 经辅助透镜，各II型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；
e. 置场镜于三维图像显示区域，沿光束传输方向，经辅助透镜和场镜，成上述可控光阑的实像，并在该实像附近形成观察区域。
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