CN1495520A - 复眼屏的显像方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用复眼实现在可见光谱下全色彩并可以多人观看的三维立体图像的三维显像屏，本发明由很多个焦距和尺寸相同的小凸透镜构成的复眼面与相平行的另一个光线颜色亮度调制层及框架结合在一起共同组成。可以用它显示静止及活动三维影像，三维显像复眼屏可用于三维彩色摄影和用来制造新式的壁挂式三维立体电视、三维立体显示器的显示屏或用于立体电影。

Description

复眼屏的显像方法及其装置

技术领域

本发明涉及三维显像技术，尤其涉及复眼屏的显像方法及其装置。

背景技术

现有的全息图像技术是在激光相干光学的基础上发展起来的，这种全息图像技术在白光下的影像再现会出现多色像叠加的现象，而且很难实现多人观看的全色彩三维显像；而白光下一般采用光栅片来实现水平方向或垂直方向上的立体显像。而当前人们对复眼的用途开发主要停留在：获得多个有视差的影像，如复眼式相机，在实际使用中摄得影像后其感光片与相机的复眼镜头不再作为一个功能整体使用，复眼相机在无胶片的情况下不是一个完整的复眼结构；用在液晶显示屏的液晶板后以增加显像亮度，液晶板为观看面或投影面；用在某些光路中均匀光线亮度等方面。

发明内容

本发明所要解决的问题在于克服现有技术存在的不足，提供一种复眼屏的显像方法及其装置。

本发明所解决的技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种复眼屏的显像方法，包括：光线颜色亮度调制层的显像方式的构成，

a.同时制显像时，光线颜色亮度调制层中的点像素为其承载的染料、颜料或由投影镜头形成的实像构成；b.顺序制显像时，光线颜色亮度调制层为充满点像素点阵的平板显示器；

用多条光线塑造三维虚拟像素进行三维显像的方法，

从一组点像素出发的多条光线经各自对应的小凸透镜折射后在其实交汇点或其反向延长线的虚交汇点的位置上形成一个具有三维坐标特性的点状虚拟像素的方法；并用如此形成的众多的具有各自三维坐标的虚拟像素同时或依次构建三维影像的显像方法；点像素采用透射、反射外光源的光线或自发光显像；

复眼屏在顺序制工作方式下对点状虚拟像素的两种寻址方法，

a.平板显示器的众多点像素中形成一个点状虚拟像素的一组点像素都各自连接有二极管并在二极管的另一端共同种电极连接构成该组点像素的选通电路，通过选通电路将一组点像素连接起来形成一个虚拟像素的寻址单元，通过接通不同的选通电路来实现对任一虚拟像素的寻址，形成众多虚拟像素的众多组点像素都各自连接有各自的选通电路；b.在虚拟像素的寻址电路中采用数字存储器实现对形成虚拟像素的各组点像素的选通。

本发明所解决的另一技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据前述方法的复眼屏显像装置，它由很多个焦距和尺寸相同的小凸透镜构成的复眼面与相平行的光线颜色亮度调制层及框架共同组成复眼屏，复眼面与光线颜色亮度调制层的距离范围为一倍焦距，复眼面为观看面；三维显像用复眼屏中构成光线颜色亮度调制层的平板显示器中的每一个点像素通过微导线与构成选通电路中的二极管连接或采用数字存储器控制串在微导线上的电子开关的方式实现对各组点像素的选通，完成对虚拟像素的寻址功能，平板显示器采用场致发射、场致发光、等离子体、发光二极管、碳纳米管电子发射、液晶、生物发光、薄膜电致发光等物理效应制成。

由以上技术方案可知其技术效果是：可用它显示静止及活动三维影像；可应用于三维彩色、黑白摄影、广告、壁挂式三维立体电视、三维立体显示器、三维立体电影的显示屏领域。

附图说明

图1为同时制显像时虚拟像素的形成图；

图2为顺时制显像时由二极管构成的虚拟像素选通电路图；

图3为顺时制显像时由数字存储器实现虚拟像素寻址的电路图；

具体实施方式

参见附图1-2，本发明由很多个焦距和尺寸相同的小凸透镜构成的复眼面1与相平行的光线颜色亮度调制层2及框架3共同组成，其复眼面为观看面。光线颜色亮度调制层在同时制显像时采用感光材料制成的正片构成；也可以根据不同的需要可以采用透明、不透明或透光漫反射特性的各种材料制成支撑体，点像素用其承载的染料、颜料或由投影镜头形成的实像构成，外光源照射到点像素上的光线，经点像素进行的透射、反射、吸收、阻挡等物理作用后，使从点像素发出的光线从颜色亮度上发生改变。顺序制显像时，光线颜色亮度调制层2为充满点像素4点阵的平板显示器对自发光、透射光或反射光的颜色、亮度进行调制。

它的三维成像原理是这样的，一组点像素就是各个凸透镜形成的有视差的各个影像中颜色亮度相同的并表示同一位置的像素，这些像素发出的一组颜色亮度相同的多条光线通过复眼面中各自对应的凸透镜折射后全部经过某一个三维坐标点也就是相交于这一三维坐标点，光线颜色亮度调制层2上这样一组按此理论划分的点像素4或平板显示器中这样的一组点像素4透射、反射外光源的光线或自发光的光线通过复眼面各自对应的凸透镜折射后，形成的多条光线相交于一个实交汇点或其反向延长线相交于一个虚交汇点，由此在实交汇点或虚交汇点的位置上形成一个具有三维坐标特征的点状虚拟像素5。并用如此形成众多的具有各自三维坐标的虚拟像素同时或依次构建三维影像的显像方法。点像素4采用透射、反射外光源的光线或自发光显像。

图1中的复眼面1是由很多个焦距和尺寸相同的方形小凸透镜侧面相连构成的，每个小凸透镜的焦距和尺寸也可以是各不相同的，形状也可以是除方形以外的六角形、三角形、多边形或圆形等，复眼面1可以用玻璃、塑料、聚合物等透明度较高的材料在模具内整体压制、注塑或磨制而成。小凸透镜也可以柱形透镜代替，当柱形透镜水平与垂直交织构成复眼面时，能实现三维显像；复眼面上的柱形透镜如果都按一个方向排列，则只能像光栅片一样实现水平方向或垂直方向上的立体效果；本发明用凸透镜可以同时实现水平与垂直方向上的三维效果。

同时制显像时光线颜色亮度调制层2最易实现的构成方式为含有透光性染料层的正片构成。也可以采用彩色颜料制成的不透光的图像或由投影镜头形成的实像构成，距离复眼面1为一倍焦距，也可以在0.5倍焦距至2倍焦距的范围内选择。光线颜色亮度调制层2与复眼面1通过薄片材料制成的框架3支撑连接。两个面之间也可以用其他的透明介质填充支撑。构成光线颜色亮度调制层2的正片直接用复眼面1拍摄的反转片、负片冲印成1∶1的正片，最后再安放到原来感光胶片的位置。也可以用比例缩小的小型复眼面拍摄成反转片、负片，比例放大后再进行整体安置。光线颜色亮度调制层2上承载的点像素也可以用打印机打印或喷涂染料、颜料的方法加工或用投影镜头直接投影形成。

图1中对应虚拟像素5的一组点像素在外来光线的照射下，经这一组点像素透射或反射的光线经过复眼面中各自对应的凸透镜的折射后，形成了彼此间颜色、亮度相同的一组光线，这一组光线中光线的数量与这一组点像素数量等同，在这一组光线实交汇点或反向延长线的虚交汇点的位置塑造出来虚拟像素5。多条光线为眼睛提供了多个观察位置，使得该虚拟像素5能从多个位置观看，呈现出具有三维坐标性质的虚拟像素，这种虚拟像素能在屏及屏以外的三维空间形成。由每一组点像素4产生的多条光线都能在其各自所属的三维坐标上形成众多的具有各自三维坐标的虚拟像素，当塑造的虚拟像素达到一定数量时，就能在复眼屏前后范围的三维空间内塑造出虚拟的三维影像。

由于感光材料冲洗成的正片能够比较准确的再现可见光谱下的自然景物的色彩，由此可在可见光谱下实现一种全色彩并可以多人观看的全息图像。

为了显示活动的三维影像，用具有点像素4点阵的平板显示器取代正片并采用顺序制工作方式。平板显示器可以采用场致发射、场致发光、等离子体、发光二极管、碳纳米管电子发射、液晶、生物发光、薄膜电致发光等物理效应制成，通过对点像素自发光、反射光或透射光的控制实现点像素对光线颜色、亮度的控制。由于一组点像素中的很多点像素共同作用发出的一组颜色、亮度相同的多条光线才能形成一个虚拟像素，因此要同时接通平板显示器上一组点像素中的很多个点像素，才能形成一个虚拟像素，为了达到此目的，平板显示器内形成一个虚拟像素的一组点像素4都连接有一个二极管，这些二极管的另一端共同种电极连接，构成一个虚拟像素的二极管选通电路6。选通电路6利用二极管将平板显示器中显示一个虚拟像素的一组点像素连接在一起，像原来控制一个像素那样同时控制一组点像素。也就是将一组点像素中的多个点像素一次选通，形成一个寻址单元，直接针对虚拟像素5进行寻址，大大减少了对平板显示器的寻址次数，如按传统的现有技术的寻址方式对平板显示器上的每一个像素依次选通，当需要显示的虚拟像素很多时在技术上是很难实现的。形成众多虚拟像素的众多组点像素都各自连接有选通电路6。在顺序制显像时，将这些选通电路6的共同种电极连接端依次通上电信号，虚拟像素便依次被形成。可以采用集成电路技术将一个选通电路6中的二极管加工成一层，许多的选通电路6可以多层制作在平板显示器的背面。平板显示器中的每一个点像素通过微导线7与选通电路6中的二极管连接。一个点像素连接很多个选通电路，一般情况下，一个虚拟像素的选通电路6在所属的每一个凸透镜后只连接一个点像素，但考虑到凸透镜的像差问题，选通电路6也可以用多个二极管在所属的每个凸透镜后连接多个点像素；

图3是利用数字存储器10实现对形成虚拟像素的任意一组点像素进行选通的虚拟像素寻址电路图，数字存储器10是一个拥有很多位数据线的数字存储器，数据线的根数与平板显示器内的点像素的数量相同；数字存储器10的数据端的每一根数据线与串在微导线7上的电子开关8的控制端一一对应连接，数字存储器内固化有各组点像素的选通数据，在数字存储器10的地址端输入不同的地址就可以控制数字存储器在数据端的数据线上输出各组点像素的选通数据，通过电子开关选通任意一组点像素，实现对各组点像素的选通也就是对任意一个虚拟像素的寻址，配合信号线9输入的与每一个虚拟像素的色彩、亮度对应的电压、电流信号，控制虚拟像素的亮度、颜色，完成顺时制下的三维图像显示。电子开关可以采用各种类型的具有开关功能的晶体管或是具有开关功能的微电路制作。数字存储器可以采用各种类型的易失性、非易失性的各种类型的存储器，数字存储器也可以用带有存储器的微处理器或微控制器实现其功能。由于需要的数据线很多，也可以用地址线并联使用的多块数字存储器实现图中一块存储器的功能。

当然本发明也可以采用传统的现有显示器的逐行扫描或XY二维寻址的技术实现针对每一个点像素的寻址，但只能显示虚拟像素较少的简单的三维图像，可以利用现有寻址技术制成的阴极射线管显示器、各种平板显示器、投影镜头形成的实像来实现活动三维影像的显示，制成说明本发明成像原理的教具或演示实验装置。

光线颜色亮度调制层2由正片构成时三维复眼显像屏用于静止彩色或黑白三维影像的再现。

光线颜色亮度调制层2由平板显示器构成时，可以用来制造新式的壁挂式三维立体电视、立体电影及三维立体显示器的显示屏。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种复眼屏的显像方法，其特征在于：

光线颜色亮度调制层在以下两种显像工作方式时有以下两种构成方式：

a.同时制显像时，光线颜色亮度调制层中的点像素为其承载的染料、颜料或由投影镜头形成的实像构成；

b.顺序制显像时，光线颜色亮度调制层为充满点像素点阵的平板显示器；

用多条光线塑造三维虚拟像素进行三维显像的方法是：

从一组点像素出发的多条光线经各自对应的小凸透镜折射后在其实交汇点或其反向延长线的虚交汇点的位置上形成一个具有三维坐标特性的点状虚拟像素的方法；并用如此形成的众多的具有各自三维坐标的虚拟像素同时或依次构建三维影像的显像方法；点像素采用透射、反射外光源的光线或自发光显像；

复眼屏在顺序制工作方式下对点状虚拟像素的两种寻址方法：

a.平板显示器的众多点像素中形成一个点状虚拟像素的一组点像素都各自连接有二极管并在二极管的另一端共同种电极连接构成该组点像素的选通电路，通过选通电路将一组点像素连接起来形成一个虚拟像素的寻址单元，通过接通不同的选通电路来实现对任一虚拟像素的寻址，形成众多虚拟像素的众多组点像素都各自连接有各自的选通电路；

b.在虚拟像素的寻址电路中采用数字存储器实现对形成虚拟像素的各组点像素的选通。

2.一种复眼屏的显像装置，它由很多个焦距和尺寸相同的小凸透镜构成的复眼面与相平行的光线颜色亮度调制层及框架共同组成复眼屏，复眼面与光线颜色亮度调制层的距离范围为一倍焦距，复眼面为观看面；三维显像用复眼屏中构成光线颜色亮度调制层的平板显示器中的每一个点像素通过微导线与构成选通电路中的二极管连接或采用数字存储器控制串在微导线上的电子开关的方式实现对各组点像素的选通，完成对虚拟像素的寻址功能，平板显示器采用场致发射、场致发光、等离子体、发光二极管、碳纳米管电子发射、液晶、生物发光、薄膜电致发光等物理效应制成。

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