CN1972460A - 拼接型光栅式三维自由立体显示屏 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏，其特征是由多个光栅式3D自由立体显示屏构成，要显示的整体立体场景分解为各个光栅式3D自由立体显示屏的立体子场景，由各个光栅式3D自由立体显示屏共同显示。拼接方式包括平面拼接与非平面折叠和弯曲拼接。本发明的拼接型光栅式3D自由立体显示屏包括敞开和封闭形状。本发明采用一种投影变换方法，将拼接式光栅式3D自由立体显示屏的整体立体场景分解为各个显示屏的立体子场景。本发明可显示任意形状的立体场景，特别使更大更复杂的立体场景得到效果很好的完整显示。
Description
一、技术领域
本发明涉及三维(3D)立体显示技术领域，更具体地说，本发明涉及光栅式3D裸眼自由立体显示技术领域。
二、背景技术
显示器是人们对信息进行获取、处理、利用，甚至存储、传输时必不可少的人机界面，是现代人们获取信息的重要途径。目前通常的显示几乎都是二维(2D)平面的，所谓3D立体显示是指能显示图像深度(第三维)效果，就像我们看真实世界一样的立体感。3D立体显示将是世界各国大力发展的下一代新型显示技术，已成为当今一个引人注目的前沿科技领域，是关系到国民经济发展和国防安全的高新技术。立体显示器将具有上万亿元的国际市场。3D立体显示将诞生第三代电视，并将广泛应用于计算机显示器以及手机显示等方面。目前，虚拟现实技术、3D游戏、3D广告、航空航天、核技术、生物分子等领域对3D显示提出了迫切的需求。
双目视差是人眼能够识别立体图像的一个重要暗示。因此在观看影视画面时只要准备拍摄位置稍微错开的两组图像(即两个视差图)分别供左眼和右眼观看，人们便可看到一组立体感的画面。3D立体显示分为佩戴眼镜和裸眼两种，后者又称为3D自由(或自动)立体显示。光栅式3D自由立体显示器就是基于双目视差和光栅分光原理的一种裸眼3D立体显示器，它由2D平面矩阵显示器上加装光栅而成。光栅可为前置式，也可为后置式，即可位于背光源与矩阵显示板之间或矩阵显示板面向观众的面之上。光栅可为柱面光栅或狭缝光栅，柱面光栅又称为柱镜透镜，狭缝光栅又称为视障档板或狭缝档板。光栅可以是电动控制的也可以是非电动的。2D平面矩阵显示器包括常规液晶显示器LCD、等离子显示器PDP、场发射显示器FED、有机电致发光显示器OLED等像素按矩阵排列的平面显示器。
目前的光栅式3D自由立体显示器都采用一个屏来显示立体场景，在这类立体显示器中，被显示的立体场景将被限制在一个锥形区域内，只有在这个区域类的立体图像才是合理的。因为通常立体图像归根到底是在一个平面显示屏上显示出来的，空间中立体图像的每个像点到观察者眼睛的连线一定要和平面显示区域相交。比如，如图附1所示，对于显示面积一定的一个立体屏，要显示一个较大的长方体的沙盘模型，很显然是不可能的，因为模型中用浅色标记的部分在锥形空间之外了，是无法显示出来的。
三、发明内容
本发明提出一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏，其特征是它由多个光栅式3D自由立体显示屏构成，要显示的整体立体场景由各个光栅式3D自由立体显示屏共同显示，即整体立体场景分解为各个显示屏的立体子场景。本发明可显示任意形状的立体场景，特别使更大更复杂的立体场景得到效果很好的完整显示。
本发明的拼接型光栅式3D自由立体显示屏与相关驱动电路和其他辅助配件一起构成光栅式3D自由立体显示器，用于3D立体电视、3D立体电脑监视器、3D立体手机显示以及其他的3D立体显示领域。
本发明丰富了光栅式3D自由立体显示器的种类，增强了显示效果，拓展了光栅式3D自由立体显示器的应用范围，使得更大更复杂的立体场景得到完整显示。本发明对我国在具有上万亿元的立体显示器国际市场上占有一席之地具有重要意义。
四、附图的说明
附图1为一个光栅式3D自由立体显示屏不能完整显示一个较大的长方体沙盘模型。
附图2为本发明的平面拼接式光栅式3D自由豆体显示屏能完整显示一个较大的长方体沙盘模型。
附图3为本发明的非平面折叠拼接式光栅式3D自由立体显示屏能完整紧凑显示一个较大的长方体沙盘模型。
附图4为本发明的非平面垂直折叠拼接式光栅式3D自由立体显示屏，及其共同显示的立体场景效果。
附图5为本发明的非平面弯曲拼接式光栅式3D自由立体显示屏，及其共同显示的立体场景效果。
附图6为本发明的封闭拼接式光栅式3D自由立体显示屏，观看者置于其里自由观看立体场景。
附图7为本发明采用的一种投影变换方法，采用该方法将本发明的拼接式光栅式3D自由立体显示屏要显示的整体立体场景分解为各个光栅式3D自由立体显示屏的立体子场景。
应该理解附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
上述各附图中的图示标号为：
11立体沙盘模型，12光栅式3D自由立体显示屏，13用于平面拼接的光栅式3D自由立体显示屏，14平面拼接方式构成的光栅式3D自由立体显示屏，15用于非平面折叠拼接的光栅式3D自由立体显示屏，16非平面折叠拼接而成的光栅式3D自由立体显示屏，17虚拟水平光栅式3D自由立体显示屏，18拼接光栅式3D自由立体显示屏显示的整体立体场景，19水平光栅式3D自由立体显示屏显示的立体场景部分，20垂直光栅式3D自由立体显示屏显示的立体场景部分，21虚拟水平光栅式3D自由立体显示屏上的像素点，22垂直光栅式3D自由立体显示屏上的像素点，23立体飞机模型，24用于非平面弯曲拼接的光栅式3D自由立体显示屏，25用于非平面弯曲拼接的另一个光栅式3D自由立体显示屏，26非平面弯曲拼接而成的光栅式3D自由立体显示屏，27封闭拼接式光栅式3D自由立体显示屏，28封闭拼接式光栅式3D自由立体显示屏显示的立体场景，31眼睛，32观察者。
五、具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明提出的一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏的实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
以光栅式3D自由立体显示屏显示一个长方体沙盘模型为例，采用本发明，如附图2所示，在原来显示屏的基础上再拼接一个显示屏，两个屏处于一个平面内，整个长方体沙盘模型都位于了立体显示空间中。这种平面拼接方式使整个显示系统变得庞大，于是本发明可采用附图3所示的垂直折叠拼接方式，即用于拼接的两个显示屏互相垂直，既达到了完整显示长方体沙盘模型的很好效果，又使整个显示系统明显比附图2所示的紧凑。附图4为本发明的非平面垂直折叠拼接式光栅式3D自由立体显示屏的另一个例子，它由水平光栅式3D自由立体显示屏和垂直光栅式3D自由立体显示屏构成，它们共同显示建筑物的立体场景。
附图5为本发明的非平面弯曲拼接式光栅式3D自由立体显示屏，它由两块曲面光栅式3D自由立体显示屏构成，共同显示飞机的立体场景，这也是一种较为紧凑的拼接方式。
附图6为本发明的封闭拼接式光栅式3D自由立体显示屏，它由多块光栅式3D自由立体显示屏构成，观看者置于其里自由观看立体场景。这是一种更紧凑的拼接方式。
由此可见，本发明用于拼接的光栅式3D自由立体显示屏的个数、相互间的位置和角度由所显立体场景不同而变换。本发明用于拼接的各个光栅式3D自由立体显示屏可以是平面的，也可以是曲面的，以及它们的组合。本发明的拼接型光栅式3D自由立体显示屏包括敞开形状和封闭形状，如环状，球状等。
附图7为本发明采用的一种投影变换方法，采用该方法将本发明的垂直折叠拼接式光栅式3D自由立体显示屏(16)要显示的整体立体场景(18)分解为水平光栅式3D自由立体显示屏显示的立体场景部分(19)和垂直光栅式3D自由立体显示屏显示的立体场景部分(20)。这里假设垂直光栅式3D自由立体显示屏(15)是透明的，观察者将透过它看到水平光栅式3D自由立体显示屏(12)未能显示的部分由虚拟水平光栅式3D自由立体显示屏(17)显示出来，按照观察者的视角将这部分立体场景投影到垂直光栅式3D自由立体显示屏(15)上，就得到垂直光栅式3D自由立体显示屏显示的立体场景部分(20)。例如，虚拟水平光栅式3D自由立体显示屏的像素点(21)经过投影变换就成了垂直光栅式3D自由立体显示屏上的像素点(22)。
这只是整体立体场景分解为子场景的一种方法举例，其他任何可将整体立体场景分解为子场景的方法都在本发明保护范围。
Claims (8)
1、一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏，其特征是它由多个光栅式3D自由立体显示屏构成，要显示的整体立体场景分解为各个光栅式3D自由立体显示屏的立体子场景，由各个光栅式3D自由立体显示屏共同显示。
2、根据权利要求1所述的一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏，其特征是各个光栅式3D自由立体显示屏可采用平面拼接方式，各个光栅式3D自由立体显示屏在一个平面内。
3、根据权利要求1所述的一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏，其特征是各个光栅式3D自由立体显示屏可采用非平面折叠和弯曲拼接方式，各个光栅式3D自由立体显示屏不在一个平面内。
4、根据权利要求1或2所述的一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏，其特征是用于拼接的两个光栅式3D自由立体显示屏可以相互垂直。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏，其特征是拼接型光栅式3D自由立体显示屏的形状可以是敞开的。
6.根据权利要求1或3所述的一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏，其特征是拼接型光栅式3D自由立体显示屏的形状可以是封闭的，观看者置于其里观看立体场景。
7.根据权利要求1所述的一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏，其特征是整体立体场景分解为各个光栅式3D自由立体显示屏的立体子场景时可采用投影变换方法。
8.根据权利要求7所述的一种拼接型光栅式3D自由立体显示屏的投影变换方法，其特征是对于垂直拼接型光栅式3D自由立体显示屏投影变换方法的具体步骤：假设垂直光栅式3D自由立体显示屏(15)是透明的，观察者将透过它看到水平光栅式3D自由立体显示屏(12)未能显示的部分由虚拟水平光栅式3D自由立体显示屏(17)显示出来，按照观察者的视角将这部分立体场景投影到垂直光栅式3D自由立体显示屏(15)上，就得到垂直光栅式3D自由立体显示屏显示的立体场景部分(20)，例如，虚拟水平光栅式3D自由立体显示屏的像素点(21)经过投影变换就成了垂直光栅式3D自由立体显示屏上的像素点(22)。
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2006
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