裸眼3D投影系统技术方案

本实用新型专利技术涉及裸眼3D投影系统，包括一台3D投影机和投影屏，3D投影机包括若干个投影镜头，3D投影机播放的片源采用3D摄影设备拍摄或利用3D软件处理，投影屏采用视各向异性的定向散射投影屏，结构简单，成本低，对播放硬件的要求低；片源包括若干个子片源，行与行之间的子片源递进排列，子片源的排列为m行n列，相邻两行的子片源之间的递进距离是单个子片源横长的1/m，投影镜头与子片源一一对应，投影镜头将子片源在投影屏上重叠投影或上下两边重叠，左右横向按比例依次递进排列投影，所呈现的3D影像具有观测角度大、分辨率较高、串扰度小、立体效果强等优点，可多人同时观看，真正实现大角度裸眼3D动/静态影像的呈现。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
裸眼3D投影系统
本技术涉及一种3D投影系统，适用于裸眼状态下大角度、多方位、多人同时观测，具体的说，涉及一种裸眼3D投影系统。
技术介绍
日常生活中，人们都是利用双眼来辨认三维空间的物体，在辨认某个物体时，由于双眼之间具有一定的距离，这段距离使得左右两眼在观察物体时分别进入左右眼的画面是不同的，包括角度、透视都具有区别，反映在大脑中就会产生“立体视觉”，两个画面组合在一起，便产生立体感，从而能够判断物体的前后关系，这种被观察的物体在人的左右眼视网膜上所形成的像的差异就是双眼视差，视差的产生对立体视觉的形成起着非常重要的作用。目前，3D显示技术主要包括戴眼镜式与不戴眼镜式的裸眼式，戴眼镜式的3D显示技术发展的已经很成熟，但不能使我们摆脱特制眼镜的束缚，这使得其应用范围以及使用舒适度都打了折扣，而且不少3D显示技术会让长时间的体验者有恶心眩晕等感觉，裸眼式的3D显示技术由于不用戴眼镜，受到越来越多人们的关注，成为未来3D显示技术的发展方向，因而裸眼式的3D显示技术成为当前研究的热点。与人眼观测三维空间的物体的原理相同，佩戴3D眼睛观看3D影像时，从屏幕发出的图像信号到了靠近眼睛的时候才通过3D镜片将左右不同的图像信息分别输入左右眼，所以佩戴3D眼镜观看3D影像时没有观测角度的问题，但是当相同的片源用于主流裸眼3D观测时，观测角度的问题就尤为明显，也就是说目前主流的裸眼式3D显示设备只能单角度或者在较小的角度范围内才可观看到效果较好的3D影像，也就意味着观众想要看到较清晰的3D影像必须锁定好位置，保持画面与头部的位置相对固定，稍有偏离就会出现串扰现象或观测不到3D效果，导致裸眼3D影像观看的自由度大大降低，严重影响3D影像的观看效果。为了解决观影角度的问题，有科研人员提供了一种利用人眼方位识别系统结合软件的实时计算调整装置，采用所述装置捕捉观影者的双眼并进行画面的计算进行实时调节显示，但采用所述装置仅能捕捉到一位观影者的双眼，无法实现多人同时观影，且运行时计算机运算数据庞大，从开始捕捉到捕捉完成再到调节显示，必然会造成一定的延迟。柱状透镜技术的出现实现了 3D影像观测角度小范围的提升，所述柱状透镜技术是指使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，且柱透镜节距是屏幕像素宽度的正整数倍，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素，于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素，进而小范围的提升了 3D影像的观测角度范围，可实现多人同时观影，如图1所示，裸眼3D屏幕包括液晶屏幕1，液晶屏幕I的前方设有柱镜光栅2，观测时，当屏幕发出的左右分光图像恰好分别进入左眼3和右眼4时，3D效果最佳。目前市面上用该技术已经实现了 9个视差图像的呈现，即每个柱镜的节距内包含9个子像素，如果设单个视差图像的观测角度为2。，则最终观测角度为18°，稍微偏离这一角度范围时，就会出现左右眼画面颠倒或串扰。且要实现该技术，首先要求超高分辨率的液晶屏幕，然后要求柱镜光栅与屏幕像素的高度精确结合，子像素越多，立体画面的观测角度越大，则画面像素越低，这也是限制该技术发展的一个本质要素，由此可见该技术片源的制作与数据量也是庞大的，无法实现真正意义上的大角度裸眼3D效果。狭缝光栅式裸眼3D技术的原理同柱镜光栅式裸眼3D技术，如图2所示，裸眼3D屏幕包括液晶屏幕1，液晶屏幕I的前方设有狭缝光栅5，观测时，当屏幕发出的左右分光图像恰好分别进入左眼3和右眼4时，3D效果最佳，但是稍微偏离这一角度范围时，就会出现左右眼画面颠倒或串扰。采用在液晶板上添加柱状透镜技术或狭缝光栅技术的裸眼3D显示设备的画面串扰现象较为严重，即观众在观看3D影像时经常会观测到3D画面出现“重影”或者“跳画”现象，严重影响观影者的观看舒适度。为了解决以上问题，中国专利CN102445762B提供了一种裸眼3D投影屏幕及裸眼3D投影系统，其公开了一种裸眼3D前投影屏幕、一种裸眼3D背投影屏幕及一种裸眼3D投影系统，所述前投影屏幕包括:一表面双凸微柱透镜板和一漫反射层；所述表面双凸微柱透镜板的两侧均是由多列微凸柱透镜水平紧密排列组成，所述表面双凸微柱透镜板两侧的微凸柱透镜数量相等且一一对应，各个微凸柱透镜均呈竖直条状且节距相等，所述的节距是投影仪透射到投影屏幕上的图像像素宽度的正整数倍；所述漫反射层位于所述表面双凸微柱透镜板的后焦平面上。所述背投影屏幕与所述前投影屏幕原理相同。所述投影系统采用多台投影仪阵列，所述投影仪阵列为mXn时，即由m行、η列投影仪组成，m必须为大于等于I的整数，η必须为大于等于2的偶数。所述投影系统采用投影仪阵列的方式提供投影源，要达到大角度的观看效果，需要用多台投影仪，同时驱动多台投影仪播放一个立体的图片或立体影像，需要的硬件和与之匹配的软件要求都非常高，生产成本高，且限制了投影阵列的列数、柱透镜节距是投影画面像素的正整数倍，同样要求了投出画面像素与柱透镜阵列的精密关系，以及投影仪间距为双瞳距，就限制了立体画面的流畅度，如果用该技术扩大观测角度即会出现较大的跳画和串扰现象，最终难以实现真正意义上的大角度裸眼观看。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种不需要借助立体眼镜或其他3D观影铺助设备并实现大角度、多方位、多人同时观看、串扰极小、片源制作简单且硬件要求低的裸眼3D投影系统。为解决以上技术问题，本技术采用以下技术方案:裸眼3D投影系统，其特征在于:所述投影系统包括一台3D投影机以及设置在3D投影机投影光路上的投影屏；所述3D投影机包括用于播放片源的液晶显示屏，液晶显示屏与投影屏之间的投影光路上设有投影镜头组。一种优化方案，所述片源包括若干个子片源；所述投影镜头组包括用于将子片源在投影屏上重叠投影的若干个投影镜头。另一种优化方案，所述投影镜头的数量与子片源的数量一致；所述投影镜头与子片源一一对应。再一种优化方案，所述子片源排列成m行η列，m为大于等于I的正整数，η为大于I的正整数；所述行与行之间的子片源呈递进形式排列；所述相邻两行的子片源之间的递进距离是单个子片源横长的1/m。进一步的优化方案，所述子片源、片源与液晶显示屏之间满足以下关系式:aXn + aX (m_l)/m = xbXn = yx=sy=d式中:a_单个子片源的宽度，b-单个子片源的高度，X-片源的宽度，y-片源的高度，S-液晶显示屏有效显示部分的宽度，d-液晶显示屏有效显示部分的高度。再进一步的优化方案，所述相邻两行呈递进关系的相邻两个投影镜头中心点之间的水平距离小于人眼双瞳间的距离。更进一步的优化方案，所述投影屏包括柱镜光栅；所述柱镜光栅采用半凸柱透镜光栅，半凸柱透镜光栅的焦平面侧设有荧光涂层；所述荧光涂层直接与柱镜光栅结合。一种优化方案，所述投影屏包括荧光屏，荧光屏的显示表面上设有可高速抖动的微百叶窗。另一种优化方案，所述投影屏包括荧光屏，荧光屏的外周设有可高速转动的履带式狭缝光栅带。再一种优化方案，所述3D投影机还包括照明组件；所述照明组件设置在液晶显示屏的后方；所述照明组件的光路上设有匀光装置。进一步的优化方案，所述液晶显示屏为整屏或两块以上的拼接屏。本技术采用以上技术方案后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
裸眼3D投影系统，其特征在于：所述投影系统包括一台3D投影机（6）以及设置在3D投影机（6）投影光路上的投影屏（7）；所述3D投影机（6）包括用于播放片源的液晶显示屏（9），液晶显示屏（9）与投影屏（7）之间的投影光路上设有投影镜头组（10）。

【技术特征摘要】
1.裸眼3D投影系统，其特征在于:所述投影系统包括一台3D投影机(6)以及设置在3D投影机(6)投影光路上的投影屏(7)； 所述3D投影机(6)包括用于播放片源的液晶显示屏(9)，液晶显示屏(9)与投影屏(7)之间的投影光路上设有投影镜头组(10 )。2.如权利要求1所述的裸眼3D投影系统，其特征在于:所述片源包括若干个子片源(15); 所述投影镜头组(10 )包括用于将子片源(15 )在投影屏(7 )上重叠投影的若干个投影镜头(30)。3.如权利要求2所述的裸眼3D投影系统，其特征在于:所述投影镜头(30)的数量与子片源(15)的数量一致； 所述投影镜头(30)与子片源(15) —一对应。4.如权利要求3所述的裸眼3D投影系统，其特征在于:所述子片源(15)排列成m行η列，m为大于等于I的正整数，η为大于I的正整数； 所述行与行之间的子片源(15)呈递进形式排列； 所述相邻两行的子片源(15)之间的递进距离是单个子片源(15)横长的1/m。5.如权利要求4所述的裸眼3D投影系统，其特征在于:所述子片源(15)、片源与液晶显示屏(9)之间满足以下关系式:aXn + aX (m_l)/m = x bXn = yX=Sy=d 式中:a_单个子片源(15)的宽度，b-单个子片源(15)的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹乃元，陈泊舟，
申请(专利权)人：曹乃元，
类型：实用新型
国别省市：