一种单目多视图的三维显示方法技术

本发明专利技术公开了一种单目多视图的三维显示方法，利用呈现视图数量有限的多视图光学显示结构，通过在其显示视图和对应视区之间引入投影透镜，来放大显示视图，并缩小相邻视区间距，使两个或多个视图出射光信息可以通过相邻两个或多个视区入射观察者单目，实现单目多视图呈现。本发明专利技术克服传统三维显示技术固有聚焦‑会聚冲突导致的视觉不适，并通过排列两个或多个多视图光学显示结构/投影透镜对，扩展视区分布区域，以覆盖观察者双目，或者为观察者双目提供更大观察区域。

A Three-Dimensional Display Method of Monocular Multi-View

The invention discloses a method for three-dimensional display of monocular multi-view. By introducing a projection lens between the display view and the corresponding viewing area, the display view is enlarged and the distance between the adjacent viewing areas is reduced, so that the light-emitting information from two or more views can enter the viewer's monocular through two or more adjacent viewing areas. Realize monocular multi-view rendering. The present invention overcomes the visual discomfort caused by the inherent focusing conflict of traditional three-dimensional display technology, and expands the visual area distribution area by arranging two or more multi-view optical display structures/projection lens pairs to cover the binocular of the observer or provide a larger observation area for the binocular of the observer.

【技术实现步骤摘要】
一种单目多视图的三维显示方法
本专利技术涉及三维图像显示
，更具体地，涉及一种单目多视图的三维显示方法。
技术介绍
由于二维显示难以清楚准确地表达第三维的深度信息，人们一直在致力于研究可显示立体场景的显示技术——三维图像显示技术。但传统基于体视的三维显示技术，其固有聚焦-汇聚冲突会导致视觉不适，尤其在近眼三维显示领域，该视觉不适是阻碍三维显示推广应用的瓶颈问题。目前，从多种技术路线出发，研究者正在努力研究可以缓解或最终克服该瓶颈问题的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的正是在于解决传统体视技术面临的聚焦-会聚冲突问题，提供一种单目多视图的三维显示方法。利用呈现视图数量有限的多视图光学显示结构，通过在其显示视图和视区之间引入投影透镜，来放大显示视图，并缩小相邻视区间距，使两个或多个视图出射光信息可以通过相邻两个或多个视区入射观察者单目，实现单目多视图呈现，克服传统三维显示技术固有聚焦-会聚冲突导致的视觉不适。并通过排列两个或多个多视图光学显示结构/投影透镜对，扩展视区分布区域，以覆盖观察者双目，或者为观察者双目提供更大观察区域。一种单目多视图的三维显示方法，包括以下步骤：S1：选择满足下列条件的显示单元：显示两个或两个以上的视图，上述的视图定义为初始视图，且初始视图分别通过一一对应的两个或两个以上的视区可视，上述视区定义为初始视区；S2：将投影透镜设置在S1选择的显示单元所显示初始视图和其对应的初始视区之间，所述的投影透镜的空间位置满足以下条件：初始视图相对于投影透镜的物距为正，且小于投影透镜的焦距；S3：将每个初始视图经S2的投影透镜所成的放大像定义为有效视图；将每个初始视图对应初始视区经S2的投影透镜所成的缩小像定义为有效视区；所述的有效视区满足以下条件：相邻有效视区间距不大于观察者瞳孔直径的1.5倍，通过相邻两个或两个以上的有效视区，对应两个或两个以上的有效视图的光信息可以进入观察者单目；S4：设置每个有效视图的显示内容为待显示场景关于其对应有效视区的视图信息，根据物像关系，各初始视图缩小显示对应有效视图的显示内容；S5：将S1的显示单元和S2的投影透镜组合成一个多视图投影单元，两个或以上的多视图投影单元排列形成多视图投影单元阵列，通过共同投射更多的有效视区来扩展有效视区的分布区域，覆盖观察者双目；或者为观察者双目提供更大的观察区域，所述的多视图投影单元阵列满足以下条件：所述的多视图投影单元阵列投射的各有效视区错位排列，所投射各个有效视图内容均为待显示场景关于对应有效视区的视图信息。在一种优选的方案中，所述的显示单元包括显示屏和光栅，所述的光栅设置在显示屏上；其中，基于光栅分光原理，所述的显示屏的不同组像素通过光栅向不同的初始视区分别投射不同的初始视图。在一种优选的方案中，所述的显示单元为若干个会聚光时序入射的显示屏，所述的显示屏满足下列条件：若干个会聚光分别会聚于不同的初始视区，随着不同的会聚光入射，显示屏同步刷新显示对应的初始视图。在一种优选的方案中，所述的显示单元满足下列条件：所述的显示单元里面的各个像素分别发射指向性光束，不同像素组的出射光会聚于不同的初始视区，各个像素组分别向各自对应的初始视区显示初始视图。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术克服传统三维显示技术固有聚焦-会聚冲突导致的视觉不适，并通过排列两个或多个多视图光学显示结构/投影透镜对，扩展视区分布区域，以覆盖观察者双目，或者为观察者双目提供更大观察区域。附图说明图1是本实施例中显示单元和视区的空间位置关系示意图：(a)显示单元和初始视区位置关系示意图，(b)引入投影透镜后显示单元的像和有效视区位置关系示意图。图2是本实施例中选择显示屏/光栅对为显示单元时，初始视图和初始视区空间关系示意图。图3是本实施例中选择显示屏/光栅对为显示单元时，有效视图和有效视区空间关系示意图。图4是本实施例中选择显示屏/光栅对为显示单元时，两组投影单元组合以实现双目视差的结构示意图。图5是本实施例中选择显示屏/光栅/偏转光学元件组为显示单元，以实现增强现实的原理说明图。图6是本实施例中选择以会聚于不同视区光束为时序入射光的显示屏为显示单元时，初始视图和初始视区空间关系示意图。图7是本实施例中选择以会聚于不同视区光束为时序入射光的显示屏为显示单元时，有效视图和有效视区空间关系示意图。图8是本实施例中选择以各像素出射指向性光束的显示屏为显示单元时，初始视图和初始视区空间关系示意图。图9是本实施例中选择以各像素出射指向性光束的显示屏为显示单元时，有效视图和有效视区空间关系示意图。图10是本实施例中选择全息光学模组为显示单元时，初始视区分布面和初始全息三维图像空间关系示意图。图11是本实施例中选择全息光学模组作为显示单元时，有效视区分布面和有效三维图像(即待显示场景)空间关系示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。本专利技术通过所显示视图对应视区间距的控制，提高入射观察者单目视图的数量为两个或两个以上，以获得舒适的三维视觉体验。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1一种单目多视图的三维显示方法，需要选择具有生成k≥2个视图(定义为初始视图)能力的显示单元10，各初始视图分别通过一个对应视区(定义为初始视区)可视。以k＝2为例，其结构示意图如图1(a)所示。然后在初始视图和初始视区之间置投影透镜20，如图1(b)，分别对初始视图和对应的初始视区成放大像和缩小像，该两个像分别定义为有效视图和对应的有效视区。具体以由显示屏101和附着其上的光栅102组成的显示单元为例进行说明，如图2。经光栅102分光，显示屏101上奇数列像素所显示初始视图1经初始视区1可视，偶数列像素所显示初始视图2经初始视区2可视。为了简单，此处仅以沿x向排列的一维光栅为例，且生成初始视图数量也仅以k＝2个为例进行说明。当k取值大于2时，像素列1，k+1，2k+1，…显示初始视图1经对应初始视区1可视；像素列2，k+2，2k+2，…显示初始视图2经对应初始视区2可视；像素列3，k+3，2k+3，…显示初始视图3经对应初始视区3可视，…，如此类推。该一维光栅可以是狭缝光栅，也可以是柱透镜光栅。然后，置投影透镜20于承载各初始视图的显示屏101和各初始视区之间，通过令显示屏101物距小于投影透镜20的焦距，实现投影透镜20对前者成放大像。同时，投影透镜20对各初始视区成缩小像，如图3所示。该显示单元10和投影透镜20组成一个多视图投影单元。显示屏101放大像被投影至等效显示面，其上奇数列像素的像呈现有效视图1，偶数列像素的像呈现有效视图2，根据物像关系，它们分别经有效视区1和有效视区2可视。该有效视区1和有效视区2分别是初始视区1和初始视区2经投影透镜20所成缩小像。取有效视图1为待显示三维场景关于有效视区1的视图，有效视图2为待显示三维场景关于有效视区2的视图。当有效视区1和有效视区2的间距足够小，比如不大于观察者瞳孔直径1.5倍时，通过该两个有效视区，沿显示屏101出射光线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单目多视图的三维显示方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：选择满足下列条件的显示单元：显示两个或两个以上的视图，上述的视图定义为初始视图，且初始视图分别通过一一对应的两个或两个以上的视区可视，上述视区定义为初始视区；S2：将投影透镜设置在S1选择的显示单元所显示初始视图和其对应的初始视区之间，所述的投影透镜的空间位置满足以下条件：初始视图相对于投影透镜的物距为正，且小于投影透镜的焦距；S3：将每个初始视图经S2的投影透镜所成的放大像定义为有效视图；将每个初始视图对应初始视区经S2的投影透镜所成的缩小像定义为有效视区；所述的有效视区满足以下条件：相邻有效视区间距不大于观察者瞳孔直径的1.5倍，通过相邻两个或两个以上的有效视区，对应两个或两个以上的有效视图的光信息可以进入观察者单目；S4：设置每个有效视图的显示内容为待显示场景关于其对应有效视区的视图信息，根据物像关系，各初始视图缩小显示对应有效视图的显示内容；S5：将S1的显示单元和S2的投影透镜组合成一个多视图投影单元，两个或以上的多视图投影单元排列形成多视图投影单元阵列，通过共同投射更多的有效视区来扩展有效视区的分布区域，覆盖观察者双目；或者为观察者双目提供更大的观察区域，所述的多视图投影单元阵列满足以下条件：所述的多视图投影单元阵列投射的各有效视区错位排列，所投射各个有效视图内容均为待显示场景关于对应有效视区的视图信息。...

【技术特征摘要】
1.一种单目多视图的三维显示方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：选择满足下列条件的显示单元：显示两个或两个以上的视图，上述的视图定义为初始视图，且初始视图分别通过一一对应的两个或两个以上的视区可视，上述视区定义为初始视区；S2：将投影透镜设置在S1选择的显示单元所显示初始视图和其对应的初始视区之间，所述的投影透镜的空间位置满足以下条件：初始视图相对于投影透镜的物距为正，且小于投影透镜的焦距；S3：将每个初始视图经S2的投影透镜所成的放大像定义为有效视图；将每个初始视图对应初始视区经S2的投影透镜所成的缩小像定义为有效视区；所述的有效视区满足以下条件：相邻有效视区间距不大于观察者瞳孔直径的1.5倍，通过相邻两个或两个以上的有效视区，对应两个或两个以上的有效视图的光信息可以进入观察者单目；S4：设置每个有效视图的显示内容为待显示场景关于其对应有效视区的视图信息，根据物像关系，各初始视图缩小显示对应有效视图的显示内容；S5：将S1的显示单元和S2的投影透镜组合成一个多视图投影单元，两个或以上的多视图投影单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘立林，滕东东，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44