CN105549212B - 一种三维显示系统及其实现三维显示的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维显示系统，采用激光光源周期性分时提供在水平方向具有设定间距的至少两束激光，采用准直透镜将激光光源提供的激光进行扩束，空间光调制器周期性分时加载分别与激光光源提供的不同激光光束对应的不同视点的全息图像，使在不同时刻经过准直透镜扩束后照射到空间光调制器的激光，经过空间光调制器显示的对应的全息图像的调制后经过汇聚透镜的汇聚作用，在汇聚透镜前方的不同位置处形成不同的视窗。由于经过空间光调制器调制后在各视窗所观看到的内容均为三维图像信息，人眼在各视窗所感知的信息更接近真实场景，从而提升了三维显示观看的真实性以及舒适度。

Description

一种三维显示系统及其实现三维显示的方法

技术领域

本发明涉及三维显示技术领域，尤其涉及一种三维显示系统及其实现三维显示的方法。

背景技术

三维(3D)显示技术的主要原理是使观看者的左眼和右眼分别接收具有细微差异的图像，即左视图和右视图，两幅视图经过大脑的分析后整合从而使观看者感知画面物体的深度，进而产生立体感。

早期的3D显示装置需要使用者佩戴相应的3D眼镜，近年来裸眼3D显示器件备受关注。实现裸眼3D显示的装置一般有两种类型：狭缝光栅式3D显示装置和微透镜阵列式3D显示装置。狭缝光栅式又称为视差屏障，通常使用开关液晶屏、高分子液晶层和偏振膜实现，通过控制开关液晶屏中上、下基板的电极之间的电压差，使高分子液晶层中液晶分子发生旋转，形成不透明条纹，即视差障栅。当液晶屏开关打开时，在这些视差障栅的作用下，左眼能够看到的图像只能由左眼看到，而右眼将被遮挡；右眼能够看到的图像只能由右眼看到，而左眼将被遮挡。当液晶屏开关关闭时，显示面板不会出现视差障栅，从而成为普通的2D显示器。

目前，上述实现三维显示的过程中，观看者的单眼在不同时刻感知的图像信息为普通的二维(2D)平面图像信息，但是，在观看者观看真实场景时，单眼所感知的为三维图像信息，该三维信息可由人眼的晶状体的松驰程度等因素来获取。因此，现有的采用单眼接收到二维平面信息后经过大脑分析整合实现三维显示的方式，会造成部分显示信息的缺失，始终无法达到高质量还原场景的逼真性。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种三维显示系统及其实现三维显示的方法，用以实现三维显示的场景真实性。

因此，本发明实施例提供的三维显示系统，包括：激光光源，准直透镜，空间光调制器和汇聚透镜；其中，

所述激光光源，用于周期性分时提供在水平方向具有设定间距的至少两束激光；

所述准直透镜，用于将所述激光光源提供的激光进行扩束后照射至所述空间光调制器；

所述空间光调制器，用于周期性分时加载分别与所述激光光源提供的不同激光光束对应的不同视点的全息图像；

所述汇聚透镜，用于将经过所述空间光调制器调制的激光汇聚后形成不同的视窗。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示系统中，所述空间光调制器为透明显示面板。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示系统中，所述透明显示面板为液晶显示面板。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示系统中，所述激光光源包括在水平方向等间距设置的至少两个相互独立的激光点光源。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示系统中，各所述相互独立的激光点光源的颜色各不相同或全部相同。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示系统中，所述准直透镜具体包括：第一透镜和第二透镜；其中，所述第一透镜的焦距小于第二透镜的焦距；

所述第一透镜，用于汇聚所述激光光源发出的激光光束；

所述第二透镜，用于将所述第一透镜汇聚的激光光束进行扩束。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示系统中，还包括：同步控制器，用于同步所述激光光源中激光的切换与所述空间光调制器中加载的全息图像的切换。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示系统中，所述激光光源，具体用于周期性分时提供在水平方向具有设定间距的第一激光和第二激光；

所述空间光调制器，具体用于在所述激光光源提供第一激光时加载左视点全息图像，在所述激光光源提供第二激光时加载右视点全息图像。

在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述三维显示系统中，所述激光光源，所述准直透镜，所述空间光调制器和所述汇聚透镜位于同一中心轴线上。

本发明还提供了一种上述三维显示系统实现三维显示的方法，包括：

激光光源周期性分时提供在水平方向具有设定间距的至少两束激光；

准直透镜将所述激光光源提供的激光进行扩束后照射至空间光调制器；

空间光调制器周期性分时加载分别与所述激光光源提供的不同激光光束对应的不同视点的全息图像；

汇聚透镜将经过所述空间光调制器调制的激光汇聚后形成不同的视窗。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种三维显示系统及其实现三维显示的方法，采用激光光源周期性分时提供在水平方向具有设定间距的至少两束激光，采用准直透镜将激光光源提供的激光进行扩束，空间光调制器周期性分时加载分别与激光光源提供的不同激光光束对应的不同视点的全息图像，使在不同时刻经过准直透镜扩束后照射到空间光调制器的激光，经过空间光调制器显示的对应的全息图像的调制后经过汇聚透镜的汇聚作用，在汇聚透镜前方的不同位置处形成不同的视窗。由于经过空间光调制器调制后在各视窗所观看到的内容均为三维图像信息，人眼在各视窗所感知的信息更接近真实场景，从而提升了三维显示观看的真实性以及舒适度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的三维显示系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的三维显示系统中准直透镜的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的三维显示系统及其实现三维显示的方法的具体实施方式进行详细地说明。

本发明实施例提供了一种三维显示系统，如图1所示，可以具体包括：激光光源01，准直透镜02，空间光调制器03和汇聚透镜04；其中，

激光光源01，用于周期性分时提供在水平方向具有设定间距的至少两束激光；图1中是以激光光源01分时提供第一激光r和第二激光l为例进行说明；

准直透镜02，用于将激光光源01提供的激光进行扩束后照射至空间光调制器03；

空间光调制器03，用于周期性分时加载分别与激光光源01提供的不同激光光束对应的不同视点的全息图像；

汇聚透镜04，用于将经过空间光调制器03调制的激光汇聚后形成不同的视窗。图1中是以激光光源01分时提供的第一激光r和第二激光l经过空间光调制器03调制后经过汇聚透镜04汇聚形成视窗L和R为例进行说明。

本发明实施例提供的上述三维显示系统中，由于经过空间光调制器03调制后在各视窗所观看到的内容均为三维图像信息，人眼在各视窗所感知的信息更接近真实场景，从而提升了三维显示观看的真实性以及舒适度。

在具体实施时，为了优化光路，在本发明实施例提供的上述三维显示系统中的激光光源01，准直透镜02，空间光调制器03和汇聚透镜04一般位于同一中心轴线上。

较佳地，本发明实施例提供的上述三维显示系统中的空间光调制器03具体可以采用透明显示面板实现，采用透明显示面板作为空间光调制器03，有利于三维显示系统的轻薄化，并且采用透明显示面板易于实现动态的全息显示。具体地，作为空间光调制器03的透明显示面板可以采用液晶透明显示面板。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述三维显示系统中的激光光源01的一种实现方式为：采用在水平方向等间距设置的至少两个相互独立的激光点光源，通过控制各激光点光源周期性分时发光，以提供在水平方向具有一定间距的多束激光。

进一步地，各相互独立的激光点光源的颜色可以各不相同，例如发红光的激光点光源、发绿光的激光点光源和发蓝光的激光点光源组成激光光源01；或者，各相互独立的激光点光源的颜色可以全部相同，例如由发白光的两个相互独立的激光点光源组成激光光源01。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述三维显示系统中的激光光源01的另一种实现方式为：激光光源01包括在水平方向等间距设置的至少两个小孔激光，通过分时遮挡小孔激光的发光，可以实现周期性分时提供多束激光。

在具体实施时，本发明实施例提供的上述三维显示系统中的准直透镜02的具体实现方式可以有多种，例如准直透镜02如图2所示，可以具体包括：第一透镜L1和第二透镜L2；其中，第一透镜L1的焦距小于第二透镜L2的焦距；第一透镜L1，用于汇聚激光光源01发出的激光光束；第二透镜L2，用于将第一透镜L1汇聚的激光光束进行扩束。

进一步地，本发明实施例提供的上述三维显示系统中，还可以包括：同步控制器，用于同步激光光源01中激光的切换与空间光调制器03中加载的全息图像的切换，以在第一时刻控制激光光源01提供一束激光时，空间光调制器03可以同步显示对应视点的全息图像，在第二时刻控制激光光源01提供另一束激光时，空间光调制器03可以同步显示不同对应视点的全息图像。

较佳地，在本发明实施例提供上述三维显示系统中，为了便于实现三维显示，激光光源01，一般具体用于周期性分时提供在水平方向具有设定间距的第一激光和第二激光；即激光光源01在第一时刻仅提供第一激光，在第二时刻仅提供第二激光，在第三时刻提供仅第一激光，依次类推；

对应地，空间光调制器03，一般具体用于在激光光源01提供第一激光时加载左视点全息图像，在激光光源01提供第二激光时加载右视点全息图像。这样，在第一时刻激光光源01提供的第一激光通过准直透镜02的扩束，入射至加载有左视点全息图像的空间光调制器，之后经过汇聚透镜形成左眼视窗；在第二时刻激光光源01提供的第二激光通过准直透镜02的扩束，入射至加载有右视点全息图像的空间光调制器，之后经过汇聚透镜形成右眼视窗，以此类推，由于人眼的视觉暂留效应，双目可观看到三维成像。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种上述三维显示系统实现三维显示的方法，包括：

激光光源周期性分时提供在水平方向具有设定间距的至少两束激光；

准直透镜将所述激光光源提供的激光进行扩束后照射至空间光调制器；

空间光调制器周期性分时加载分别与激光光源提供的不同激光光束对应的不同视点的全息图像；

汇聚透镜将经过空间光调制器调制的激光汇聚后形成不同的视窗。

本发明实施例提供的上述种三维显示系统及其实现三维显示的方法，采用激光光源周期性分时提供在水平方向具有设定间距的至少两束激光，采用准直透镜将激光光源提供的激光进行扩束，空间光调制器周期性分时加载分别与激光光源提供的不同激光光束对应的不同视点的全息图像，使在不同时刻经过准直透镜扩束后照射到空间光调制器的激光，经过空间光调制器显示的对应的全息图像的调制后经过汇聚透镜的汇聚作用，在汇聚透镜前方的不同位置处形成不同的视窗。由于经过空间光调制器调制后在各视窗所观看到的内容均为三维图像信息，人眼在各视窗所感知的信息更接近真实场景，从而提升了三维显示观看的真实性以及舒适度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种三维显示系统，其特征在于，包括：位于同一中心轴线上的激光光源，准直透镜，空间光调制器和汇聚透镜；其中，

所述激光光源，用于周期性分时提供在水平方向具有设定间距的至少两束激光；

所述准直透镜，用于将所述激光光源提供的激光进行扩束后照射至所述空间光调制器；

所述空间光调制器，用于周期性分时加载分别与所述激光光源提供的不同激光光束对应的不同视点的全息图像；

所述汇聚透镜，用于将经过所述空间光调制器调制的激光汇聚后形成不同的视窗。

2.如权利要求1所述的三维显示系统，其特征在于，所述空间光调制器为透明显示面板。

3.如权利要求2所述的三维显示系统，其特征在于，所述透明显示面板为液晶显示面板。

4.如权利要求1所述的三维显示系统，其特征在于，所述激光光源包括在水平方向等间距设置的至少两个相互独立的激光点光源。

5.如权利要求4所述的三维显示系统，其特征在于，各所述相互独立的激光点光源的颜色各不相同或全部相同。

6.如权利要求1所述的三维显示系统，其特征在于，所述激光光源包括在水平方向等间距设置的至少两个小孔激光。

7.如权利要求1所述的三维显示系统，其特征在于，所述准直透镜具体包括：第一透镜和第二透镜；其中，所述第一透镜的焦距小于第二透镜的焦距；

所述第一透镜，用于汇聚所述激光光源发出的激光光束；

所述第二透镜，用于将所述第一透镜汇聚的激光光束进行扩束。

8.如权利要求1所述的三维显示系统，其特征在于，还包括：同步控制器，用于同步所述激光光源中激光的切换与所述空间光调制器中加载的全息图像的切换。

9.如权利要求8所述的三维显示系统，其特征在于，所述激光光源，具体用于周期性分时提供在水平方向具有设定间距的第一激光和第二激光；

所述空间光调制器，具体用于在所述激光光源提供第一激光时加载左视点全息图像，在所述激光光源提供第二激光时加载右视点全息图像。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的三维显示系统实现三维显示的方法，其特征在于，包括：

激光光源周期性分时提供在水平方向具有设定间距的至少两束激光；

准直透镜将所述激光光源提供的激光进行扩束后照射至空间光调制器；

空间光调制器周期性分时加载分别与所述激光光源提供的不同激光光束对应的不同视点的全息图像；

汇聚透镜将经过所述空间光调制器调制的激光汇聚后形成不同的视窗。