CN105684439B - 一种三维图像的显示系统、方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种三维图像的显示系统、方法和装置，以使得显示出来的三维图像与环境融为一体，并缓解观察者观看三维图像时的视觉疲劳。该系统包括：驱动控制器，用于按照设定顺序将立体景物的切片图像在所述显示面板上显示；并在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度；其中需成像的所述立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在所述显示面板上按所述设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间；所述显示面板，用于在所述驱动控制器的控制下显示所述切片图像；所述透镜，用于根据所述折射可变部件折射后的光线成像。

Description

一种三维图像的显示系统、方法和装置
技术领域
本发明涉及三维显示技术领域，特别涉及一种三维图像的显示系统、方法和装置。
背景技术
目前的三维显示技术主要是双目立体视差显示技术。双目立体视差显示技术是让观察者的左右眼分别看到有一定视差的图像对的左右图像，从而使观察者形成三维图像，也就是说，将立体图像的一个画面的图像信号分离为左眼用的图像数据和右眼用的图像数据，在显示左眼用的图像数据对应的图像信号时，观察者用左眼识别该左眼用的图像数据对应的图像信号，在显示右眼用的图像数据对应的图像信号时，观察者用右眼识别该右眼用的图像数据对应的图像信号，由此，观察者可以识别立体图像。
由于采用双目立体视差显示技术显示出来的图像是平面的，因此，显示出来的图像无法与现实环境融为一体；另外，观察者需要佩戴立体成像专用眼镜才能看到立体图像；而且，在采用双目立体视差显示技术时，观察者要看到显示的图像，双眼聚焦点需要在显示装置的显示屏上，而要根据显示的图像识别立体图像，观察者双眼的视线汇聚点又不在显示屏上，由于观察者的双眼聚焦点和实现汇聚点不再同一个平面上，因此，很容易产生视觉混乱和视觉疲劳。
综上所述，双目立体视差显示技术显示出来的图像无法与环境融为一体；并且在采用双目立体视差显示技术时，观察者需要佩戴立体成像专用眼睛才能看到立体图像；此外，在采用双目立体视差显示技术时，观察者的双眼聚焦点和视线汇聚点不在一个平面上，因此，很容易产生视觉混乱和视觉疲劳。
发明内容
本发明实施例提供一种三维图像的显示系统、方法和装置，以使得显示出来的三维图像与环境融为一体，并缓解观察者观看三维图像时的视觉疲劳。
第一方面，提供一种三维图像的显示系统，包括驱动控制器、显示面板、折射可变部件和透镜；
所述驱动控制器，用于按照设定顺序将立体景物的切片图像在所述显示面板上显示；并在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度；其中需成像的所述立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在所述显示面板上按所述设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间；
所述显示面板，用于在所述驱动控制器的控制下显示所述切片图像；
所述折射可变部件，用于按所述驱动控制器控制的折射强度，对所述显示面板所投影的光线进行折射；
所述透镜，用于根据所述折射可变部件折射后的光线成像。
结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，对于同一立体景物的、垂直于一个视轴的两幅切片图像，在该立体景物中深度较深的切片图像所成的像与三维图像的接收部件的距离，较在该立体景物中深度较浅的切片图像所成的像与所述三维图像的接收部件的距离大；
一幅切片图像所成的像是该切片图像在所述显示面板上显示时，所述显示面板所投影的光线，经过所述折射可变部件按所述驱动控制器控制的折射强度折射，折射后的光线经过所述透镜后所成的像。
结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述驱动控制器具体用于：
按照设定顺序将立体景物的切片图像在所述显示面板上显示；并在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件的厚度。
结合第一方面，在第三种可能的实现方式中，所述驱动控制器具体用于：
按照设定顺序将立体景物的切片图像在所述显示面板上显示；并在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件的材料的折射率。
结合第一方面，在第四种可能的实现方式中，所述系统还包括投影光源和投影光源反射镜；
所述投影光源反射镜，用于将所述投影光源发射的光线反射到所述显示面板上。
结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述显示面板和所述折射可变部件之间的光路经过所述投影光源反射镜；
所述投影光源反射镜还用于，将所述显示面板和所述折射可变部件之间的光线透射。
结合第一方面的第五种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述系统还包括角度可调的反射镜、感光面板和滤光片；
所述驱动控制器，还用于通过调整所述角度可调的反射镜，将三维图像的接收部件所成的像和/或对三维图像的操作动作所成的像调整到所述感光面板上；
所述三维图像的接收部件所成的像为所述三维图像的接收部件依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、所述投影光源反射镜和所述滤光片所成的像；
所述对三维图像的操作动作所成的像为该动作依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、所述投影光源反射镜和所述滤光片所成的像；
所述滤光片，用于将所述投影光源照射向所述感光面板上的光线吸收掉。
结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述系统还包括外置光源，所述外置光源用于增强三维图像的接收部件和/或执行操作动作的操作者周围的光照强度；
所述外置光源为红外光源，所述滤光片为红外滤光片，所述滤光片位于所述投影光源和所述感光面板之间，且位于所述投影光源反射镜和所述感光面板之间；
所述外置光源为自然光光源，所述滤光片包括偏振方向相互垂直的两个偏光片，所述两个偏光片之一位于所述投影光源和所述投影光源反射镜之间，另一位于所述投影光源反射镜和所述感光面板之间。
结合第一方面的第六种可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，若所述感光面板上所成的像中包括对所述三维图像的操作动作所成的像；
所述驱动控制器还用于，根据所述操作动作在所述感光面板上成的像，确定操作指令，并根据确定的操作指令重新对立体景物进行成像。
第二方面，提供一种三维图像的显示方法，包括：
按照设定顺序将立体景物的切片图像在显示面板上显示；
在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度；所述折射可变部件折射后的光线经过透镜成像；
需要成像的所述立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在所述显示面板上按所述设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间。
结合第二方面，在第一种可能的实现方式中，对于同一立体景物的、垂直于一个视轴的两幅切片图像，在该立体景物中深度较深的切片图像所成的像与三维图像的接收部件的距离，较在该立体景物中深度较浅的切片图像所成的像与所述三维图像的接收部件的距离大；
一幅切片图像所成的像是该切片图像在所述显示面板上显示时，所述显示面板所投影的光线，经过所述折射可变部件按所述驱动控制器控制的折射强度折射，折射后的光线经过所述透镜后所成的像。
结合第二方面，在第二种可能的实现方式中，在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度，具体包括：
在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度控制所述折射可变部件的厚度。
结合第二方面，在第三种可能的实现方式中，在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度，具体包括：
在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度控制所述折射可变部件的材料的折射率。
结合第二方面，在第四种可能的实现方式中，本发明实施例提供的三维图像的显示方法还包括：
通过调整角度可调的反射镜，将三维图像的接收部件所成的像和/或对三维图像的操作动作所成的像调整到感光面板上；
所述三维图像的接收部件所成的像为所述三维图像的接收部件依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、用于将投影光源发射的光线反射到所述显示面板上的投影光源反射镜，和用于将所述投影光源照射向所述感光面板上的光线吸收掉的滤光片所成的像；
所述对三维图像的操作动作所成的像为该动作依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、所述投影光源反射镜和所述滤光片所成的像。
结合第二方面第四种可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，若所述感光面板上所成的像中包括对所述三维图像的操作动作所成的像，所述方法还包括：
根据所述操作动作在所述感光面板上成的像，确定操作指令，并根据确定的操作指令对重新立体景物进行成像。
第三方面，提供一种三维图像的显示装置，包括：
显示单元，用于按照设定顺序将立体景物的切片图像在显示面板上显示；
控制单元，用于在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度；
所述折射可变部件折射后的光线经过透镜成像；需要成像的所述立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在所述显示面板上按所述设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间。
结合第三方面，在第一种可能的实现方式中，所述控制单元具体用于：
在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度控制所述折射可变部件的厚度。
结合第三方面，在第二种可能的实现方式中，所述控制单元具体用于：
在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度控制所述折射可变部件的材料的折射率。
结合第三方面，在第三种可能的实现方式中，所述装置还包括调整单元，所述调整单元用于：
通过调整角度可调的反射镜，将三维图像的接收部件所成的像和/或对三维图像的操作动作所成的像调整到感光面板上；
所述三维图像的接收部件所成的像为所述三维图像的接收部件依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、用于将投影光源发射的光线反射到所述显示面板上的投影光源反射镜，和用于将所述投影光源照射向所述感光面板上的光线吸收掉的滤光片所成的像；
所述对三维图像的操作动作所成的像为该动作依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、所述投影光源反射镜和所述滤光片所成的像。
结合第三方面的第三种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，若所述感光面板上所成的像中包括对所述三维图像的操作动作所成的像，所述调整单元还用于：
根据所述操作动作在所述感光面板上成的像，确定操作指令，并根据确定的操作指令对重新立体景物进行成像。
本发明实施例提供的一种三维图像的显示系统、方法和装置，该系统中的驱动控制器按照设定顺序将立体景物的切片图像在显示面板上显示；并在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度；也就是说，在该立体景物中的深度不同的切片图像在显示面板上显示时，折射可变部件对显示面板所投影的光线的折射强度不同，这就相当于，在显示面板显示该立体景物中的深度不同的切片图像时，显示面板与透镜之间的距离，即物距不同，因此，显示面板所投影的光线经过透镜成像后，得到的像平面与透镜的距离，即像距也不同，当需成像的立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在显示面板上按设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间时，观察者就会看到该立体景物的各个切片图像经过透镜后所成的像在空间中形成的立体像。由于采用本发明实施例提供的三维图像的显示系统对立体景物成像时所成的像为立体像，因此，避免了目前的双目立体视差显示技术显示三维图像时的各种缺陷，如，显示出来的图像无法与环境融为一体，观察者需要佩戴立体成像专用眼镜、以及双眼聚焦点和视线汇聚点不在一个平面上，很容易产生视觉混乱和视觉疲劳。
附图说明
图1为现有技术中二维图像成像时的光路图；
图2为本发明实施例提供的三维图像的显示系统的结构示意图之一；
图3a和图3b分别为立体景物的示意图及其切片图像的示意图；
图4为图2所示的三维图像显示系统成像时的光路图；
图5为图2所示的三维图像显示系统成像时的原理图；
图6为图2所示的三维图像显示系统在特定场景下的应用时所成的三维图像的示意图；
图7为图2所示的三维图像显示系统中的折射可变部件的实施方式之一的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的三维图像的显示系统中的折射可变部件采用图7所示的结构时成像的光路图；
图9为本发明实施例提供的三维图像的显示系统的结构示意图之二；
图10为图9所示的三维图像的显示系统工作时的光路图；
图11为本发明实施例提供的三维图像的显示系统的结构示意图之三；
图12为图11所示的三维图像的显示系统的实施方式一在拍摄时的光路图；
图13为图11所示的三维图像的显示系统的实施方式二在拍摄时的光路图；
图14为本发明实施例提供的三维图像的显示方法的流程图之一；
图15为本发明实施例提供的三维图像的显示方法的流程图之二；
图16为本发明实施例提供的三维图像的显示方法的流程图之三；
图17为本发明实施例提供的三维图像的显示方法的流程图之四；
图18为本发明实施例提供的三维图像的显示方法的流程图之五；
图19为本发明实施例提供的三维图像的显示装置的结构示意图之一；
图20为本发明实施例提供的三维图像的显示装置的结构示意图之二。
具体实施方式
本发明实施例提供的三维图像的显示系统、方法和装置，由于采用本发明实施例提供的三维图像的显示系统对立体景物成像时所成的像为立体像，因此，避免了目前的双目立体视差显示技术显示三维图像时的各种缺陷，如，显示出来的图像无法与环境融为一体，观察者需要佩戴立体成像专用眼镜、以及双眼聚焦点和视线汇聚点不在一个平面上，很容易产生视觉混乱和视觉疲劳。
一幅二维图像通过透镜成像时的光路图如图1所示，二维图像11上的光线经过透镜12后被折射，折射后的光线的交点形成了二维图像11的像，二维图像11的像所在的平面即为像平面13，当观察者的眼睛位于像平面正前方的圆锥体区域时，可以在像平面位置处看到完整的二维图像11的像。
下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的一种三维图像的显示系统、方法及装置的具体实施方式进行说明。
本发明实施例提供的三维图像的显示系统，如图2所示，包括驱动控制器21、显示面板22、折射可变部件23和透镜24；
驱动控制器21，用于按照设定顺序将立体景物的切片图像在显示面板22上显示；并在切片图像在显示面板22上显示时，根据该切片图像在该立体景物中的深度，控制折射可变部件23对显示面板22所投影的光线的折射强度；其中，需要成像的立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在显示面板22上按设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间；
其中，驱动控制器21可以是物理形态上独立的一个器件，控制切片图像在显示面板22上的显示，以及控制折射可变部件23的折射强度。驱动控制器21也可以包括物理形态上独立，但相互关联的两个器件，其中之一控制切片图像在现实面板22上的显示，另一控制折射可变部件23的折射强度。
显示面板22，用于在驱动控制器21的控制下显示切片图像；
折射可变部件23，用于按驱动控制器21的控制的折射强度，对显示面板22所投影的光线进行折射；
透镜24，用于根据折射可变部件23折射后的光线成像。
在本发明的一个实施例中，透镜24也可以替换为一透镜组，该透镜组根据折射可变部件23折射后的光线成像。
切片图像是指用与观察者的视轴垂直的一系列等距离的截面去截立体景物，所得的其中的任一立体切片对于观察者可见的部份在截面上的投影图像。
立体景物中垂直于某一视轴的各个截面(其中，每个截面的图像就是一副切片图像)与该视轴上的一个观察点的距离，是这些截面对应的切片图像在该立体景物中的深度，该观察点位于该立体景物之外；该立体景物中的一个截面与该观察点的距离越小，则该截面对应的切片图像在该立体景物中的深度越浅；该立体景物中的一个截面与该观察点的距离越大，则该截面对应的切片图像在该立体景物中的深度越深。
在某一应用场景中，立体景物可以为如图3a所示的一个立方体，其垂直于某一视轴的切片图像如图3b所示。在显示面板上显示图3a所示的立方体的切片图像时，可以按照以下顺序显示：切片图像1、切片图像2、切片图像3、切片图像4、切片图像5、切片图像6、切片图像7、切片图像8，当然也可以按照其它顺序显示。
其中，显示面板用于显示切片图像，显示面板可以是数字微镜设备、可以是液晶附硅面板，可以是液晶显示面板，可以是发光二极管显示面板，也可以是能显示图像的其它设备；显示面板可以是红绿蓝三色合一的显示面板，也可以是由三色分离的三块显示面板组成。折射可变部件用于调节显示面板与透镜间的光路，来改变显示面板中显示的切片图像经过透镜后所成的像的位置。透镜用于把显示面板中显示的切片图像投影成像到真实场景中，透镜可以包括凸透镜和/或凹透镜和/或凸面镜和/或凹面镜。
本发明实施例提供的三维图像的显示系统的光路图如图4所示，显示面板22上的光线经过折射可变部件23折射，折射后的光线经过透镜24投影成像，这样显示面板22上显示的切片图像就会在真实场景中成像，切片图像所成的像所在的平面为像平面25。图4中是以透镜为凸透镜为例进行说明的。
光路中的折射可变部件，对显示面板所投影的光线(显示面板中显示的切片图像不同时，显示面板所投影的光线是不同的)进行折射，会引起等效于移动显示面板的效果，也就等效于移动了显示面板中显示的切片图像所成的像。在图4中，显示面板上的光线经过折射可变部件后，等效于把显示面板向靠近透镜的方向移动了一小段距离，这导致显示面板中显示的切片图像所成的像也会向远离透镜方向移动，即像距(显示面板中显示的切片图像所成的像与透镜之间的距离)增大了，对于观察切片图像所成的像的观察者来说，就会看到切片图像更近了。如图5所示，虽然物距，即显示面板22与透镜24之间的距离没有改变，但是，由于折射可变部件23对光线的折射强度会随着显示面板22上显示的切片图像的不同而发生变化，因此，也就相当于物距会随着显示面板22上显示的切片图像的不同而发生变化，即等效物距，即等效物点与透镜之间的距离发生变化，因此，不同切片图像所成的像所在的平面与透镜24的距离，即像距就会发生变化，也就是说，不同切片图像的像距不同。
因此，一个立体景物的切片图像所成的像在像空间中按一定顺序排列。当同一立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在所述显示面板上按照设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间时，观察者就会看到由立体景物的切片图像在空间上按照一定顺序排列所形成的立体像。
较佳地，对于同一立体景物的、垂直于一个视轴的两幅切片图像，在该立体景物中深度较深的切片图像所成的像与三维图像的接收部件的距离，较在该立体景物中深度较浅的切片图像所成的像与该三维图像的接收部件的距离大；
一幅切片图像所成的像是该切片图像在所述显示面板上显示时，所述显示面板所投影的光线，经过所述折射可变部件按所述驱动控制器控制的折射强度折射，折射后的光线经过所述透镜后所成的像。
其中，三维图像的接收部件用于接收立体景物通过本发明实施例提供的三维图像的显示系统所成的立体像，三维图像的接收部件可以是观察者的眼睛，也可以是其他能够接收图像的设备。
从观察者的角度来看就是，在该立体景物中的深度较深的切片图像显示在离观察者远的像平面上，在该立体景物中的深度较浅的切片图像显示在离观察者近的像平面上，观察者就会看到由立体景物的切片图像所成的像在像空间上按切片图像的相对位置排列。
其中，一幅切片图像经过所述透镜后形成的像平面是该幅切片图像在所述显示面板上显示时，显示面板上所投影的光线经过所述折射可变部件折射，折射后的光线经过所述透镜后形成的像所在的平面。
假设切片图像A和切片图像B为同一立体景物的、垂直于同一个视轴的两幅切片图像，且切片图像A在该立体景物中的深度较深，切片图像B在该立体景物中的深度较浅。
当显示面板与折射可变部件，以及折射可变部件与透镜之间填充的介质折射率小于折射可变部件的折射率时，该折射可变部件对切片图像A在显示面板上显示时显示面板投影的光线的折射强度，小于该折射可变部件对切片图像B在显示面板上显示时，显示面板投影的光线的折射强度；这也就是说，切片图像A在显示面板上显示时的等效物距，大于切片图像B在显示面板上显示时的等效物距，从而使得切片图像A所成的像的像距小于切片图像B所成的像。
当显示面板与折射可变部件，以及折射可变部件与透镜之间填充的介质折射率大于折射可变部件的折射率时，该折射可变部件对切片图像A在显示面板上显示时显示面板投影的光线的折射强度，大于该折射可变部件对切片图像B在显示面板上显示时，显示面板投影的光线的折射强度；这也就相当于，切片图像A在显示面板上显示时的等效物距，大于切片图像B在显示面板上显示时的等效物距，从而使得切片图像A所成的像的像距小于切片图像B所成的像。
其中，折射可变部件的折射强度是指一束入射光线在经过第一界面折射、并经过第二界面折射后的出射光线，与该入射光线在第二界面上的偏移距离；其中，第一界面是该折射可变部件与显示面板之间填充的介质，和该折射可变部件之间形成的界面，第二界面是该折射可变部件与透镜之间填充的介质，和该折射可变部件之间形成的界面。折射可变部件的折射强度越强，入射光线与出射光线在第二界面上的偏移距离越大。
其中，显示面板与折射可变部件之间填充的介质的折射率，和折射可变部件与透镜之间填充的介质的折射率可以不同。
当同一立体景物的、垂直于同一视轴的两幅切片图像经过折射可变部件折射后的等效物距之差大于零时，观察者就会看到由立体景物的切片图像在像空间上按原相对位置排列，但相邻两幅切片图像的像之间有一定的间距。
如图6所示，当把电子产品的显示窗口当成切片图像时，采用本发明实施例提供的三维图像的显示系统也可以用于在立体空间中显示多个窗口。例如，把主显示窗口61显示在最前面，并在其后的一定间距上再依次显示第一辅显示窗62和第二辅显示窗口63等。另外，还可以同时调低除主显示窗口61以外的其它从显示窗口的亮度，这样观察者就可以在立体空间上看到一系列前后排列的显示窗口。
可选地，驱动控制器具体用于，按照设定顺序将立体景物的切片图像在所述显示面板上显示；并在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在该立体景物中的深度，控制所述折射可变部件的厚度。
当显示面板与折射可变部件，以及折射可变部件与透镜之间填充的介质折射率小于折射可变部件的折射率时，切片图像A在显示面板上显示时折射可变部件的厚度，小于切片图像B在显示面板上显示时该折射可变部件的厚度；当显示面板与折射可变部件，以及折射可变部件与透镜之间填充的介质折射率大于折射可变部件的折射率时，切片图像A在显示面板上显示时折射可变部件的厚度，大于切片图像B在显示面板上显示时该折射可变部件的厚度。
例如，折射可变部件可以由厚度不均匀的圆盘构成，厚度不均匀的圆盘及其三视图如图7所示。当折射可变部件采用厚度不均匀的圆盘时，可以通过旋转厚度不均匀的圆盘71(如图8所示)，从而改变折射可变部件的厚度，以改变通过该折射可变部件的光线的折射强度，进而改变显示面板中显示的切片图像的像距。图8中还包括显示面板22、透镜24和立体景物所成的像72。
当本发明实施例提供的三维图像的显示系统中的折射可变部件采用厚度不均匀的圆盘时，显示面板22投影的光线从该圆盘的边缘处穿过，当厚度不均匀的圆盘以一定的速度稳定旋转起来后，显示面板22投影的光线所经过的圆盘的厚度就会随之稳定变化。驱动控制器通过同步调节显示面板所显示的立体景物的切片图像，使得在立体景物中深度较深的切片图像显示在离观察者较近的像平面上，在立体景物中深度较浅的切片图像显示在离观察者较远的像平面上，观察者就能看到立体景物的立体像。
当本发明实施例提供的三维图像的显示系统中的折射可变部件采用厚度不均匀的圆盘时，若显示图3a所示的立方体的切片图像时，切片图像的显示顺序如下：切片图像1、切片图像2、切片图像3、切片图像4、切片图像5、切片图像6、切片图像7、切片图像8、切片图像8、切片图像7、切片图像6、切片图像5、切片图像4、切片图像3、切片图像2、切片图像1。
可选地，驱动控制器具体用于：按照设定顺序将立体景物的切片图像在所述显示面板上显示；并在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件的材料的折射率。
无论显示面板与折射可变部件，以及折射可变部件与透镜之间填充的介质折射率小于还是大于折射可变部件的折射率，切片图像A在显示面板上显示时折射可变部件的材料的折射率，均小于切片图像B在显示面板上显示时该折射可变部件的材料的折射率。
折射可变部件可以采用电控可变折射率的材料，可以通过电信号来改变材料的折射率，从而改变通过该折射可变部件的光线的折射强度，进而改变显示面板中显示的切片图像的像距。
可选地，在显示面板投影到折射可变部件上的光线的强度不足时，本发明实施例提供的三维图像的显示系统，如图9所示，还包括投影光源91和投影光源反射镜92；投影光源反射镜92，用于将投影光源91发射的光线反射到显示面板22上，以增大显示面板22投影到可变折射部件上的光线的强度。
当显示面板和折射可变部件之间的光路经过投影光源反射镜时，本发明实施例提供的三维图像的显示系统，如图10所示，系统中的投影光源反射镜92还用于，将显示面板22和折射可变部件23之间的光线透射。此时，投影光源反射镜92可以是分光镜。
采用上述三维图像的显示系统时，显示系统对立体景物成的立体像只有在特定的位置，即像空间的一个有限的圆椎体内(图10中虚线界定出的眼睛所在的区域)才能看到完整的立体像；当观察者的眼睛处于图10中点划线界定出的区域时，观察者只能看到部分立体像；当观察者的眼睛处于图10中的其它区域时，观察者完全看不到立体像。
较佳地，本发明实施例提供的三维图像的显示系统如图11所示，还可以包括角度可调的反射镜113、感光面板111和滤光片112；
所述驱动控制器，还用于调整角度可调的反射镜113，将三维图像的接收部件所成的像和/或对三维图像的操作动作所成的像调整到感光面板111上；所述三维图像的接收部件所成的像为所述三维图像的接收部件依次通过角度可调的反射镜113、透镜24、折射可变部件23、投影光源反射镜92和滤光片112所成的像；所述对三维图像的操作动作所成的像为该动作依次通过角度可调的反射镜113、透镜24、折射可变部件23、投影光源反射镜92和滤光片112所成的像。
滤光片112，用于将投影光源91照射向感光面板111上的光线吸收掉。
其中，可以通过转动角度可调的反射镜113的镜面上的两个相互垂直的轴来转动角度可调的反射镜113，从而将三维图像的接收部件所成的像和/或对三维图像的操作动作所成的像调整到感光面板111上。
感光面板111可以是电荷耦合感光器件或者是互补型金属氧化物半导体感光器件。
本发明实施例提供的三维图像的显示系统在显示立体景物的三维图像之前可以先通过调整角度可调的反射镜，定位三维图像的接收部件的位置，使得三维图像的接收部件处在能看到完整的三维图像的区域。
可选地，本发明实施例提供的三维图像的显示系统，如图11所示，还包括外置光源114，外置光源114用于增强三维图像的接收部件和/或执行操作动作的操作者周围的光照强度。
若所述外置光源为红外光源，滤光片112为红外滤光片，滤光片112位于投影光源91和感光面板111之间，且位于投影光源反射镜92和感光面板111之间；图11所示的三维图像的显示系统的光路图如图12所示。在图12中，当观察者的双眼在可以看到完整立体像的圆锥体范围内时，根据光路可逆原理，通过外置光源114和环境中的红外线照射的观察者的双眼也将成像在感光面板111上，并且当观察者的双眼成像在感光面板111的中心位置时，观察者最有可能观察到完整的立体像。因此可以通过驱动控制器，从感光面板111所成的图像中检测出观察者的双眼，并实时控制角度可调的反射镜113旋转到合适的位置，使得观察者的双眼始终成像在感光面板111的中心位置。滤光片112为红外滤光片时，可以将投影光源91照射到感光面板111的光线中除红外线以外的光线吸收掉，因此，此时投影光源91可以为非红外光的光源，例如，可以为自然光光源。
图12中还包括投影光源反射镜92、折射可变部件23、透镜24、角度可调的反射镜113、立体景物的切片图像所成的像72。
若所述外置光源为自然光光源，所述滤光片包括偏振方向相互垂直的两个偏光片，这两个偏光片中的一个偏光片位于投影光源91和投影光源反射镜之间92，另一个偏光片位于投影光源反射镜92和感光面板111之间，这两个偏光片用于将投影光源照射到感光面板上的光线吸收掉。
若所述外置光源为自然光光源，滤光片包括偏振方向相互垂直的两个偏光片，图11所示的三维图像的显示系统的光路图如图13所示。在图13中，当观察者的双眼在可以看到完整立体像的圆锥体范围内时，根据光路可逆原理，通过外置光源114和环境中的自然光照射的观察者的双眼也将成像在感光面板111上，并且当观察者的双眼成像在感光面板111的中心位置时，观察者最有可能观察到完整的立体像。因此可以通过驱动控制器，实时控制角度可调的反射镜111旋转，并使之旋转到合适的位置，从而使观察者的双眼始终在感光面板111上成像，并使得观察者的双眼始终成像在感光面板111的中心位置。滤光片112为偏振方向相互垂直的两个偏光片时，可以将投影光源91照射到感光面板111的光线吸收掉。
图13中还包括投影光源反射镜92、折射可变部件23、透镜24、角度可调的反射镜113、立体景物的切片图像所成的像72。
由于，本发明实施例提供的三维图像的显示系统可以把立体景物的三维图像成在真实的场景中，因此用户可以用手或其它物件去触碰立体像。虽然在触碰立体像时没有力反馈，但该系统可以在感光面板中连续拍摄到触碰立体像的手或其它物件。由于该系统在拍摄操作动作时复用了立体景物投影成三维图像时用到的透镜，因此，拍摄操作动作时的像空间与立体景物成像时的物空间，即切片图像所在的空间完全对应。
因此，可选地，若本发明实施例提供的三维图像的显示系统中的感光面板上所成的像中包括对所述三维图像的操作动作所成的像，该系统中的驱动控制器还用于，根据对立体景物所成的三维图像的操作动作在该系统中的感光面板上成的像，确定操作指令，并根据确定的操作指令重新对立体景物进行成像。
在实际应用中，可以在驱动控制器中增加检测操作动作的功能，例如向左、向右、向上、向下滚动或移动立体景物和点击立体景物某位置的操作动作，并可以定义特定的操作动作来表示向前推动立体景物和向后拉动立体景物，例如定义手掌张开表示向前推动立体景物，握拳表示向后拉动立体景物。有了这些操作动作与操作指令的对应关系后，用户就可以对立体景物进行任意的三维操作。
例如，当感光面板拍摄到的操作动作为手掌张开时，驱动控制器根据操作动作与操作指令的对应关系，确定操作指令为向前推动立体景物，然后对立体景物成像时，系统增加折射可变部件对光线的折射强度，使得立体景物所成的三维图像更靠近该系统中的透镜，即三维图像远离观察者。当感光面板拍摄到的操作动作为向上移动时，驱动控制器根据操作动作与操作指令的对应关系，确定操作指令为向上移动立体景物，然后驱动控制器要根据观察移动后的立体景物的新的视轴，重新确定立体景物的切片图像，然后根据重新确定的立体景物的切片图像再次将立体景物投影为三维图像。
本发明实施例还提供了一种三维图像的显示方法和装置，该方法和装置的实施是以本发明实施例提供的三维图像的显示系统为硬件基础的，因此该方法和装置的实施可以参见前述系统的实施，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的一种三维图像的显示方法，如图14所示，包括：
S1401、按照设定顺序将立体景物的切片图像在显示面板上显示；
S1402、在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度；
所述折射可变部件折射后的光线经过透镜成像；需要成像的所述立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在所述显示面板上按所述设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间。
其中S1401和S1402是同步进行的。
可选地，对于同一立体景物的、垂直于一个视轴的两幅切片图像，在该立体景物中深度较深的切片图像所成的像与三维图像的接收部件的距离，较在该立体景物中深度较浅的切片图像所成的像与所述三维图像的接收部件的距离大；
一幅切片图像所成的像是该切片图像在所述显示面板上显示时，所述显示面板所投影的光线，经过所述折射可变部件按所述驱动控制器控制的折射强度折射，折射后的光线经过所述透镜后所成的像。
可选地，如图15所示，S1402具体包括：在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度控制所述折射可变部件的厚度。
可选地，如图16所示，S1402具体包括：在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度控制所述折射可变部件的材料的折射率。
可选地，如图17所示，本发明实施例提供的三维图像的显示方法还包括：
S1403、通过调整角度可调的反射镜，将三维图像的接收部件所成的像和/或对三维图像的操作动作所成的像调整到感光面板上；
所述三维图像的接收部件所成的像为所述三维图像的接收部件依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、用于将投影光源发射的光线反射到所述显示面板上的投影光源反射镜，和用于将所述投影光源照射向所述感光面板上的光线吸收掉的滤光片所成的像；
所述对三维图像的操作动作所成的像为该动作依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、所述投影光源反射镜和所述滤光片所成的像。
其中，S1403在S1401和S1402之前执行。调整三维图像的接收部件所成的像的位置，即调整立体景物的切片图像成像区域，使得三维图像的接收部件位于能够接收到完整三维图像的区域中。
可选地，若所述感光面板上所成的像中包括对所述三维图像的操作动作所成的像，如图18所示，本发明实施例提供的三维图像的显示方法还包括：
S1404、根据所述操作动作在所述感光面板上成的像，确定操作指令，并根据确定的操作指令重新对立体景物进行成像。
其中、S1404在S1403之后执行，与S1401和S1402并无时间上的顺序。
本发明实施例提供的一种三维图像的显示装置，如图19所示，包括：
显示单元191，用于按照设定顺序将立体景物的切片图像在显示面板上显示；
控制单元192，用于在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度；
所述折射可变部件折射后的光线经过透镜成像；需要成像的所述立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在所述显示面板上按所述设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间。
可选地，对于同一立体景物的两幅切片图像，在该立体景物中的深度较深的一幅切片图像经过所述透镜成像后的像距，较在该立体景物中的深度较浅的另一幅切片图像经过所述透镜成像后的像距小。
可选地，同一立体景物的两幅切片图像经过所述透镜后形成的像平面的距离，不小于所述两幅切片图像在所述立体景物中的深度之差；其中，一幅切片图像经过所述透镜后形成的像平面是该幅切片图像在所述显示面板上显示时，显示面板上所投影的光线经过所述折射可变部件折射，折射后的光线经过所述透镜后形成的像平面。
可选地，所述控制单元具体用于：在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度控制所述折射可变部件的厚度。。
可选地，所述控制单元具体用于：在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度控制所述折射可变部件的材料的折射率。
可选地，如图20所示，本发明实施例提供的三维图像的显示装置，还包括调整单元193，调整单元193用于：通过调整角度可调的反射镜，将三维图像的接收部件所成的像和/或对三维图像的操作动作所成的像调整到感光面板上；
所述三维图像的接收部件所成的像为所述三维图像的接收部件依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、用于将投影光源发射的光线反射到所述显示面板上的投影光源反射镜，和用于将所述投影光源照射向所述感光面板上的光线吸收掉的滤光片所成的像；
所述对三维图像的操作动作所成的像为该动作依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、所述投影光源反射镜和所述滤光片所成的像。
可选地，若感光面板上所成的像中包括对所述三维图像的操作动作所成的像，调整单元193还用于：
根据所述操作动作在所述感光面板上成的像，确定操作指令，并根据确定的操作指令对重新立体景物进行成像。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例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 (11)

1.一种三维图像的显示系统，其特征在于，包括驱动控制器、显示面板、折射可变部件和透镜；
所述驱动控制器，用于按照设定顺序将立体景物的切片图像在所述显示面板上显示；并在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度；其中需成像的所述立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在所述显示面板上按所述设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间；
所述显示面板，用于在所述驱动控制器的控制下显示所述切片图像；
所述折射可变部件，用于按所述驱动控制器控制的折射强度，对所述显示面板所投影的光线进行折射；
所述透镜，用于根据所述折射可变部件折射后的光线成像；
所述系统还包括投影光源和投影光源反射镜；
所述投影光源反射镜，用于将所述投影光源发射的光线反射到所述显示面板上；
所述显示面板和所述折射可变部件之间的光路经过所述投影光源反射镜；
所述投影光源反射镜还用于，将所述显示面板和所述折射可变部件之间的光线透射；
所述系统还包括角度可调的反射镜、感光面板和滤光片；
所述驱动控制器，还用于通过调整所述角度可调的反射镜，将三维图像的接收部件所成的像和/或对三维图像的操作动作所成的像调整到所述感光面板上；
所述三维图像的接收部件所成的像为所述三维图像的接收部件依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、所述投影光源反射镜和所述滤光片所成的像；
所述对三维图像的操作动作所成的像为该动作依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、所述投影光源反射镜和所述滤光片所成的像；
所述滤光片，用于将所述投影光源照射向所述感光面板上的光线吸收掉。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，对于同一立体景物的、垂直于一个视轴的两幅切片图像，在该立体景物中深度较深的切片图像所成的像与三维图像的接收部件的距离，较在该立体景物中深度较浅的切片图像所成的像与所述三维图像的接收部件的距离大；
一幅切片图像所成的像是该切片图像在所述显示面板上显示时，所述显示面板所投影的光线，经过所述折射可变部件按所述驱动控制器控制的折射强度折射，折射后的光线经过所述透镜后所成的像。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动控制器具体用于：
按照设定顺序将立体景物的切片图像在所述显示面板上显示；并在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件的厚度。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动控制器具体用于：
按照设定顺序将立体景物的切片图像在所述显示面板上显示；并在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件的材料的折射率。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括外置光源，所述外置光源用于增强三维图像的接收部件和/或执行操作动作的操作者周围的光照强度；
所述外置光源为红外光源，所述滤光片为红外滤光片，所述滤光片位于所述投影光源和所述感光面板之间，且位于所述投影光源反射镜和所述感光面板之间；
所述外置光源为自然光光源，所述滤光片包括偏振方向相互垂直的两个偏光片，所述两个偏光片之一位于所述投影光源和所述投影光源反射镜之间，另一位于所述投影光源反射镜和所述感光面板之间。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，若所述感光面板上所成的像中包括对所述三维图像的操作动作所成的像；
所述驱动控制器还用于，根据所述操作动作在所述感光面板上成的像，确定操作指令，并根据确定的操作指令重新对立体景物进行成像。
7.一种三维图像的显示方法，其特征在于，包括：
按照设定顺序将立体景物的切片图像在显示面板上显示；
在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度；所述折射可变部件折射后的光线经过透镜成像；
需要成像的所述立体景物的、垂直于一个视轴的所有切片图像在所述显示面板上按所述设定顺序依次显示一次所需的时间小于视觉暂留时间；
所述方法还包括：
通过调整角度可调的反射镜，将三维图像的接收部件所成的像和/或对三维图像的操作动作所成的像调整到感光面板上；
所述三维图像的接收部件所成的像为所述三维图像的接收部件依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、用于将投影光源发射的光线反射到所述显示面板上的投影光源反射镜，和用于将所述投影光源照射向所述感光面板上的光线吸收掉的滤光片所成的像；
所述对三维图像的操作动作所成的像为该动作依次通过所述角度可调的反射镜、所述透镜、所述折射可变部件、所述投影光源反射镜和所述滤光片所成的像。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，对于同一立体景物的、垂直于一个视轴的两幅切片图像，在该立体景物中深度较深的切片图像所成的像与三维图像的接收部件的距离，较在该立体景物中深度较浅的切片图像所成的像与所述三维图像的接收部件的距离大；
一幅切片图像所成的像是该切片图像在所述显示面板上显示时，所述显示面板所投影的光线，经过所述折射可变部件按所述折射可变部件被控制的折射强度折射，折射后的光线经过所述透镜后所成的像。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度，具体包括：
在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度控制所述折射可变部件的厚度。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在切片图像在所述显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度，控制所述折射可变部件对所述显示面板所投影的光线的折射强度，具体包括：
在切片图像在显示面板上显示时，根据该切片图像在所述立体景物中的深度控制所述折射可变部件的材料的折射率。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，若所述感光面板上所成的像中包括对所述三维图像的操作动作所成的像，所述方法还包括：
根据所述操作动作在所述感光面板上成的像，确定操作指令，并根据确定的操作指令对重新立体景物进行成像。
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