真三维图像显示系统及真三维图像显示方法技术方案

本发明专利技术涉及一种真三维图像显示系统及真三维图像显示方法。该系统包括：至少一个图像源，用于以预设的时序生成对应于多个视场的图像光束；显示屏幕；成像装置，具有对应于多个视场的多个成像区域，成像装置的多个成像区域用于接收对应的图像光束并从不同角度将接收的图像光束成像到显示屏幕；光学扫描装置，用于将图像源生成的对应多个视场的图像光束按预设的时序导引至成像装置的对应的成像区域。本发明专利技术具有成本低、校准难度低、图像清晰的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像显示技术，尤其涉及一种真三维图像显示系统以及真三维图像显示方法。
技术介绍
所谓“真三维显示”是指被显示的三维物体之间的相对位置关系也被真实地体现，构成真正意义上的三维空间图像，具有真实物理深度和图像质量的表面特性，观察者不需要任何辅助设备就可以从多个方向任意观察被显示物体，感知最真实、完整的三维信息。真三维显示技术从根本上更新了图像显示的概念，使显示的图像栩栩如生，向观看者提供了完备的心理和生理上的三维感知信息，为理解三维图像和其中物体之间的空间关系提供了独特的手段。光场是描述物体在某一区域发光特性的一个函数。一般说来,光场函数G(x,y，z,α,β,t)，其为六维函数,其中(x,y，z)描述发光点三维位置(α，β)描述发光方向，t是时间。如果考虑到光线的各种特性(比如极性,相位等)，光场函数还会更为复杂。从光场理论出发，真三维显示系统的目标,就是尽可能真实地重构并再现真实物体所生成的光场，从而使观察者得到与看到真实物体相似的三维感知。参考图,11，由于真实物体生成的光场函数是空间和角度的连续函数,如果用多个视场(multiview)来模拟，则需要无限个数的视场。无限个数的视场无法进行工程实现。光场三维显示系统的工作原理是，用有限个视场（如视场a-l）来近似连续分布的光场。由于人眼对空间和角度的分辨率是有限的，从感知和显示效果的角度来说，无需重构连续分布的光场函数。对连续分布的光场函数分别沿空间、角度和时间轴进行离散采样，用有限个数的视场来模拟光场函数，是光场三维显示技术的出发点。现有真三维图像显示技术主要包括：图12所示的采用遮拦光栅的多视场光场三维显示系统和图13所示的采用柱面镜阵列的多视场光场三维显示系统。这两种技术在现有平板显示屏幕表面加上一层特殊的光学结构生成具有多视场的光场三维显示效果。图12所示的系统包括一层刻有光栅孔径122的遮拦物121，位于不同水平位置的观察者可以透过光栅孔径122看到与其观察位置（如视场a1-a8）相对应的视场图像。图13所示的系统包括一层柱面镜阵列131，柱面镜阵列131包括多个柱面镜132，位于不同水平位置的观察者可以透过各柱面镜132的折射，看到与其观察位置（如视场b1-b5）相对应的视场图像。上述系统的主要缺陷是图像清晰度低。现有平面显示器的图像清晰度有限，假定其水平方向的分辨率为N。为了生成k个视场的显示效果，上述系统在水平方向上的分辨率被降低为N/k。这使得图像质量大大降低，不能达到观众可以接受的程度。现有技术中还提出了一种应用多投影仪的多视场三维图像显示技术。参考图14a，图14a为一种现有的采用多个投影仪进行正投影来生成三维显示效果的系统示意图。每个投影仪141a对应每个视场生成相应的图像并投射在柱面镜阵列142a上。根据柱面镜的光学特性，在水平方向上,光线被聚焦到反射散射屏（即平板显示屏幕）143a上，然后向对应的投影仪141a的方向反射回去。实际上光线透过柱面镜两次,第一次柱面镜将光线聚焦在反射散射屏143a上,第二次同一个柱面镜则将光线原路反射回去。这样，观察者在不同的水平视场就可以看到不同的投影仪投射出的图像。如果这些投影仪分别投射出三维物体相应于该视场的图像，观察者便可以获得三维显示的视觉效果，到达真三维显示的目的。参考图14b，与图14a中的系统的原理基本相似，图14b中的三维显示系统采用双柱面镜阵列142b设置在反射散射屏143b的两侧，采用多个投影仪141b对应多个视场生成相应的图像并投射在一侧的柱面镜阵列142b上，光束被聚焦到反射散射屏（即平板显示屏幕）143b上，然后通过另一侧的柱面镜阵列142b的扩散，观众可从投影仪141b的对面观察到图像，实现了背投影。与图12和图13所示的系统相比,图14a和14b所示的系统采用多个投影仪，可以保留每个视场的分辨率,无需被视场个数来进行分割。然而这种技术的也有其缺点：其一，各个视场的投影图像很容易交叉干扰，致使图像模糊；其二，对应每个视场都设置投影仪，成本较高；其三，这种系统要求各投影仪的图像都准确校准，难度较大。
技术实现思路
在下文中给出关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述。它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。本专利技术的一个主要目的在于提供一种成本较低、校准难度低、图像清晰的真三维图像显示系统及真三维图像显示方法。为实现上述目的，本专利技术提供了一种真三维图像显示系统，包括：至少一个图像源，用于以预设的时序生成对应于多个视场的图像光束；显示屏幕；成像装置，具有对应于该多个视场的多个成像区域，该成像装置的多个成像区域用于接收对应的图像光束并从不同角度将接收的图像光束成像到该显示屏幕；光学扫描装置，用于将该图像源生成的对应该多个视场的图像光束按该预设的时序导引至该成像装置的对应的成像区域。为实现上述目的，本专利技术还提供了一种真三维图像显示方法，利用上述的真三维图像显示系统进行真三维图像的显示，该方法包括：图像生成步骤：该图像源按照预设的时序生成对应多个视场的图像光束；光束导引步骤：该光学扫描装置将该图像源生成的对应该多个视场的图像光束按该预设的时序导引至该成像装置的对应的成像区域；成像步骤：该成像装置的多个成像区域从不同角度将接收的图像光束成像到该显示屏幕上进行显示。本专利技术的真三维图像显示系统及方法采用可以按照时序生成对应于多个视场的图像光束的图像源，相较对应每个视场都设置图像源的技术，具有成本低和校准难度低的优点，图像源可按照时序分时投射对应于各视场的图像光束，经过光学扫描装置和成像装置对光束的处理来显示三真维图像，避免了多个图像交叉干扰带来的图像模糊的问题，而且避免了由于视场数量的限制而带来的亮度低的问题。附图说明参照下面结合附图对本专利技术实施例的说明，会更加容易地理解本发明的以上和其它目的、特点和优点。附图中的部件只是为了示出本专利技术的原理。在附图中，相同的或类似的技术特征或部件将采用相同或类似的附图标记来表示。图1为本专利技术的真三维显示系统的实施例1的结构示意图。图2为本专利技术的真三维显示系统的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种真三维图像显示系统，其特征在于，包括：
至少一个图像源，用于以预设的时序生成对应于多个视场的图像光
束；
显示屏幕；
成像装置，具有对应于所述多个视场的多个成像区域，所述成像装置
的多个成像区域用于接收对应的图像光束并从不同角度将接收的图像光
束成像到所述显示屏幕；
光学扫描装置，用于将所述图像源生成的对应所述多个视场的图像光
束按所述预设的时序导引至所述成像装置的对应的成像区域。
2.根据权利要求1所述的真三维图像显示系统，其特征在于，所述
图像源包括光束处理器，用于根据所述预设的时序对所述图像源生成的对
应任意的连续两个视场的图像光束进行组合处理，以使所述光学扫描装置
将对应于所述连续两个视场的图像光束的一部分分别导引至对应于所述
连续两个视场的两个成像区域图像光束。
3.根据权利要求1或2所述的真三维图像显示系统，其特征在于，
还包括投射角度调整装置，用于对所述光学扫描装置输出的图像光束向所
述成像装置的投射角度进行调整以使所述图像光束投射到所述成像装置
对应的成像区域。
4.根据权利要求1或2所述的真三维图像显示系统，其特征在于，
所述成像装置包括多个平面反射镜或多个曲面反射镜，所述多个平面反射
镜的反射面或所述多个曲面反射镜的反射面对应地形成所述成像装置的
多个成像区域，所述成像装置的多个成像区域从不同角度将接收的图像光
束反射到所述显示屏幕上进行显示。
5.根据权利要求1或2所述的真三维图像显示系统，其特征在于，
所述成像装置为曲面反射镜，所述真三维图像显示系统还包括设置于所述
曲面反射镜和显示屏幕之间的投影装置，所述成像装置的多个成像区域从
不同角度将接收的图像光束反射至所述投影装置，所述投影装置将接收的
图像光束投射到所述显示屏幕上进行显示。
6.根据权利要求1或2所述的真三维图像显示系统，其特征在于，
所述成像装置为分段透镜阵列，包括多个透镜，所述多个透镜为所述成像

【专利技术属性】
技术研发人员：耿征，
申请(专利权)人：耿征，
类型：发明
国别省市：