CN116990983A - 一种基于视点形态记录的立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

为解决传统立体显示视点或视区位置限制较大这一问题，本发明提出了一种基于视点形态记录的立体显示装置。该基于视点形态记录的立体显示装置由透明液晶显示面板、透镜阵列及视点再现层构成。透镜阵列放置于视点再现层之前，并与视点再现层共同构建视点集成成像再现系统；透明液晶显示面板放置于透镜阵列及视点再现层共同构建的视点集成成像再现系统的成像光路中。该装置通过透镜阵列和视点记录层记录视点的空间位置，并通过同样的透镜阵列和视点再现层再现视点空间位置，透明液晶显示器根据视点提供视差图像，从而可以形成前后具有一定深度的异形视点，并最终提高立体显示器的实用性。

Description

一种基于视点形态记录的立体显示装置
技术领域
本发明属于立体显示技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于视点形态记录的立体显示装置。
背景技术
集成成像及光栅立体显示技术能够在不同的空间方向上提供不同的视差图像，从而实现立体显示。然而其观看位置通常有着较为严格的限制，通常其视点或视区被限制在了一个最佳观看距离之上。当观看者位置发生改变，尤其是前后移动时，容易产生串扰。为了解决传统立体显示视点或视区位置限制较大这一问题，本发明提出了一种基于视点形态记录的立体显示装置。该装置通过透镜阵列和视点记录层记录视点的空间位置，并通过同样的透镜阵列和视点再现层再现视点空间位置，透明液晶显示器根据视点提供视差图像，从而可以形成前后具有一定深度的异形视点，并最终提高立体显示器的实用性。
发明内容
为解决传统立体显示视点或视区位置限制较大这一问题，本发明提出了一种基于视点形态记录的立体显示装置。
该基于视点形态记录的立体显示装置由透明液晶显示面板、透镜阵列及视点再现层构成。
透镜阵列放置于视点再现层之前，并与视点再现层共同构建视点集成成像再现系统；透明液晶显示面板放置于透镜阵列及视点再现层共同构建的视点集成成像再现系统的成像光路中。
优选地，透明液晶显示面板紧贴放置于透镜阵列之前。
可选地，透明液晶显示面板紧贴放置于透镜阵列之后，并位于视点再现层之前。
透镜阵列其由二维排布的大量透镜构建而成。
视点再现层用于表达所记录的视点形态及位置信息。
透镜阵列与视点再现层共同构建的视点集成成像再现系统，其不同于传统集成成像装置，该视点集成成像再现系统仅用于对视点的形态和位置成像再现，其不提供视差图像信息。
优选地，视点再现层由打孔板构成；打孔板通过其上的透光孔透过照明光线，从而再现所记录的各视点形态及位置，打孔板上的开孔位置即为视点记录层上所记录的各个视点的视点形态及位置信息所成像位置。
次选地，视点再现层由显示面板构成；其直接显示各视点形态及位置。
透明液晶显示面板用于提供视差图像信息，且当光线穿过透明液晶显示面板时，光线不改变传播方向。当透镜阵列及视点再现层还原视点位置时，透明液晶显示面板提供与该视点位置对应的视差图像。
优选地，视点再现层上显示的视点形态及位置信息由视点记录层记录。具体的，将各个视点以相同形态的光源进行替代，并在视点记录层前放置与显示装置中参数位置完全相同的透镜阵列，光源光线经透镜阵列成像于视点记录层上，从而形成集成成像记录过程。此时，各个视点的视点形态及位置信息将成像于视点记录层上，通过相机拍摄则可记录该视点形态及位置信息。
可选地，视点再现层上显示的视点形态及位置信息由三维动画软件虚拟拍摄获得，在三维动画软件中设置形态与视点完全相同的物体或光源，同时设置虚拟相机阵列对上述物体或光源进行拍摄，每个虚拟相机相当于透镜阵列中的一个透镜及其后方的视点记录层，各个虚拟相机拍摄的图像经过处理合成后，可获得各视点的视点形态及位置信息。
基于上述技术特征，本发明的工作原理如下：
1、基于集成成像的视点记录过程：视点记录层前放置与显示装置中参数位置完全相同的透镜阵列，从而以集成成像方式记录视点的形态及位置；
2、基于集成成像的视点再现过程：透镜阵列与视点再现层共同构建视点集成成像再现系统，利用光路可逆原理还原并再现所记录的视点形态及位置；
3、立体图像显示过程：当透镜阵列及视点再现层还原视点位置时，透明液晶显示面板提供与该视点位置对应的视差图像，从而使得人眼在所还原的视点位置上能够看到与之对应的视差图像。
综上所述，因本发明可以利用集成成像原理记录不同形态和位置的视点，且其可以在这些异形的视点位置上提供对应的视差图像，从而可以形成前后具有一定深度的异形视点，并最终提高立体显示器的实用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的视点记录原理示意图。
图3为本发明同时显示全部视点时的工作原理图。
图4为本发明仅显示第一视点时的工作原理图。
图5为本发明仅显示第二视点时的工作原理图。
图标：100-透明液晶显示面板；200-透镜阵列；300-视点再现层；400-视点记录层；501-第一视点；502-第二视点；503-第三视点；504-第四视点；301-第一视点形态及位置信息；302-第二视点形态及位置信息；303-第三视点形态及位置信息；304-第四视点形态及位置信息；101-第一视差图像像素；102-第二视差图像像素；103-第三视差图像像素；104-第四视差图像像素。
实施方式
图1为本实施例提供的一种基于视点形态记录的立体显示装置。
该基于视点形态记录的立体显示装置由透明液晶显示面板100、透镜阵列200及视点再现层300构成。
透镜阵列200放置于视点再现层300之前，并与视点再现层300共同构建视点集成成像再现系统；透明液晶显示面板100放置于透镜阵列200及视点再现层300共同构建的视点集成成像再现系统的成像光路中，其紧贴放置于透镜阵列200之前。在另一实施例中，透明液晶显示面板100紧贴放置于透镜阵列200之后，并位于视点再现层300之前，并具有完全相同的功能。
透镜阵列200其由二维排布的大量透镜构建而成。
视点再现层300由OLED显示面板构成，视点再现层300用于显示所记录的视点形态及位置信息。
在另一实施例中，视点再现层300由打孔板构成，打孔板通过其上的透光孔透过照明光线，从而再现所记录的各视点形态及位置。
透镜阵列200与视点再现层300共同构建的视点集成成像再现系统，其不同于传统集成成像装置，该视点集成成像再现系统仅用于对视点的形态和位置成像再现，其不提供视差图像信息。
透明液晶显示面板100用于提供视差图像信息，且当光线穿过透明液晶显示面板100时，光线不改变传播方向。
请参考图2，在一个实施例中，视点再现层300上显示的视点形态及位置信息由视点记录层400记录。具体的，将第一视点501、第二视点502、第三视点503及第四视点504分别以与之形态相同的光源进行替代，并在视点记录层400前放置与显示装置中参数位置完全相同的透镜阵列200，光源光线经透镜阵列成像于视点记录层400上，从而形成集成成像记录过程。此时，第一视点501、第二视点502、第三视点503及第四视点504的视点形态及位置信息将成像于视点记录层400上，通过相机拍摄则可记录这些视点形态及位置信息。
在另一实施例中，视点再现层300上显示的视点形态及位置信息由三维动画软件虚拟拍摄获得，三维动画软件选择3D studio Max软件，在三维动画软件3D studio Max中设置形态与第一视点501、第二视点502、第三视点503及第四视点504完全相同的物体或光源，同时设置虚拟相机阵列对上述物体或光源进行拍摄，每个虚拟相机相当于透镜阵列中的一个透镜及其后方的视点记录层，各个虚拟相机拍摄的图像经过处理合成后，可获得各视点的视点形态及位置信息。
基于上述技术特征，本发明的工作原理如下：
1、基于集成成像的视点记录过程
视点记录层400前放置与显示装置中参数位置完全相同的透镜阵列200，从而以集成成像方式记录视点的形态及位置。
2、基于集成成像的视点再现过程
透镜阵列200与视点再现层300共同构建视点集成成像再现系统，利用光路可逆原理还原并再现所记录的视点形态及位置。
3、立体图像显示
当透镜阵列200及视点再现层300还原视点位置时，透明液晶显示面板100提供与该视点位置对应的视差图像，从而使得人眼在所还原的视点位置上能够看到与之对应的视差图像。
具体的，本实施例可以同时显示全部视点。请参考图3，视点再现层300由打孔板构成，透镜阵列200后方的视点再现层300上的各个图像元中同时分别提供第一视点形态及位置信息301、第二视点形态及位置信息302、第三视点形态及位置信息303、第四视点形态及位置信息；同时，透镜阵列200前方的透明液晶显示面板100上，同步提供与各视点图像元对应的第一视差图像像素101、第二视差图像像素102、第三视差图像像素103及第四视差图像像素104；此时，在第一视点501、第二视点502、第三视点503及第四视点504区域内将分别显示第一视差图像、第二视差图像、第三视差图像及第四视差图像。
此外，本实施例还可以以时分复用方式依次显示各视点。请参考图4，在另一实施例中，视点再现层300由OLED显示面板构成；透镜阵列200后方的视点再现层300上的各个图像元中仅提供第一视点形态及位置信息301；同时，透镜阵列200前方的透明液晶显示面板100上，同步提供第一视差图像像素101；此时，在第一视点501区域内将显示第一视差图像。请参考图5，因视点再现层300由OLED显示面板构成，故其可时分复用地在第二时刻使透镜阵列200后方的视点再现层300上的各个图像元中仅提供第二视点形态及位置信息302；同时，透镜阵列200前方的透明液晶显示面板100上，同步提供第二视差图像像素102；此时，在第二视点502区域内将显示第二视差图像。以此类推，本实施例可以时分复用地完成各视点的显示。
综上所述，因本发明可以利用集成成像原理记录不同形态和位置的视点，且其可以在这些异形的视点位置上提供对应的视差图像，从而可以形成前后具有一定深度的异形视点，如图2所示，显然，本发明所形成的视点形状为L型异形形状，与传统立体显示的视点完全不同，其视点形态的前后z方向排布可以使得前后不同位置的观看者均能看到正确的立体图像，同时，其视点形态的上下y方向排布可以使得后方不同高度的观看者也能看到正确的立体图像，因此其可以提高立体显示器的实用性。

Claims (7)

1.一种基于视点形态记录的立体显示装置，其特征在于：
该基于视点形态记录的立体显示装置由透明液晶显示面板、透镜阵列及视点再现层构成；
透镜阵列放置于视点再现层之前，并与视点再现层共同构建视点集成成像再现系统；透明液晶显示面板放置于透镜阵列及视点再现层共同构建的视点集成成像再现系统的成像光路中；
透镜阵列其由二维排布的大量透镜构建而成；
视点再现层用于表示所记录的视点形态及位置信息；
透镜阵列与视点再现层共同构建的视点集成成像再现系统，其不同于传统集成成像装置，该视点集成成像再现系统仅用于对视点的形态和位置成像再现，其不提供视差图像信息；
透明液晶显示面板用于提供视差图像信息，且当光线穿过透明液晶显示面板时，光线不改变传播方向；
当透镜阵列及视点再现层还原视点位置时，透明液晶显示面板提供与该视点位置对应的视差图像。
2.如权利要求1所述的一种基于视点形态记录的立体显示装置，其特征在于：
透明液晶显示面板紧贴放置于透镜阵列之前。
3.如权利要求1所述的一种基于视点形态记录的立体显示装置，其特征在于：
透明液晶显示面板紧贴放置于透镜阵列之后，并位于视点再现层之前。
4.如权利要求1所述的一种基于视点形态记录的立体显示装置，其特征在于：
视点再现层上显示的视点形态及位置信息由视点记录层记录；具体的，将各个视点以相同形态的光源进行替代，并在视点记录层前放置与显示装置中参数位置完全相同的透镜阵列，光源光线经透镜阵列成像于视点记录层上，从而形成集成成像记录过程；此时，各个视点的视点形态及位置信息将成像于视点记录层上，通过相机拍摄记录该视点形态及位置信息。
5.如权利要求1所述的一种基于视点形态记录的立体显示装置，其特征在于：
视点再现层上显示的视点形态及位置信息由三维动画软件虚拟拍摄获得，在三维动画软件中设置形态与视点完全相同的物体或光源，同时设置虚拟相机阵列对上述物体或光源进行拍摄，每个虚拟相机相当于透镜阵列中的一个透镜及其后方的视点记录层，各个虚拟相机拍摄的图像经过处理合成后，从而获得各视点的视点形态及位置信息。
6.如权利要求1所述的一种基于视点形态记录的立体显示装置，其特征在于：
视点再现层由打孔板构成；打孔板通过其上的透光孔透过照明光线，从而再现所记录的各视点形态及位置，打孔板上的开孔位置即为视点记录层上所记录的各个视点的视点形态及位置信息所成像位置。
7.如权利要求1所述的一种基于视点形态记录的立体显示装置，其特征在于：
视点再现层由显示面板构成；其直接显示各视点形态及位置。
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