一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补拼接技术及基于该技术的三维显示系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补拼接技术及基于该技术的三维显示系统。该光线互补技术及其显示系统，基于具有大发散角显示像素的显示器件，可以向运动的观察点呈现内容逐渐变化的过渡视图。本发明专利技术提出并设计受限投影单元，该受限投影单元由显示器件、投影透镜和挡光板组成；通过多个该投影单元的排列结构设计，并可选地结合辅助透镜，使各受限投影单元投影的图像，作为视差图像重合于三维图像显示区域；通过挡光板对显示器件出射光线的可控选通，并可选地结合场镜，在观察区域生成过渡视图观察区域，该区域内单个空间观察点接收到的显示信息，来自于相邻两个或多个显示器件的不同空间部分，这些部分信息在空间上首尾相连，拼接为一个过渡视图；过渡视图的图像内容，随空间观察点位置的变化而变化，从而使运动观察点接收到内容渐变的过渡视图，实现连续的运动视差呈现；置可控光阑于观察区域或沿光线传输方向置于受限投影单元后，通过多个可控光阑进行多个通光孔径的时序开关，各受限投影单元同步投影对应视差图像，借助视觉滞留，提供更多视点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补拼接技术及基于该技术的三维显示系统
本专利技术涉及三维图像显示
，具体公开了可以实现双目视差和连续运动视差的多视图三维显示方法及系统。
技术介绍
由于二维显示难以清楚准确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。目前比主要的三维技术为多视图三维显示技术，在观察区域呈现若干个子显示区域，每个子显示区域内，观察者可以看到对应的二维视图。但相邻视图间转换，往往是突然发生的，在子显示区域的间距或角间距不是很小时，会在相邻显示视图间产生“跳跃式”过渡的三维效果，影响显示质量。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，针对传统多视图三维显示技术相邻视差视图间的跳跃式转换所带来的问题，本专利技术的目的是基于多视图技术方法，提出了一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补融合技术及基于该技术的三维显示系统。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补拼接技术，其特征在于，包括：—受限投影单元，其包括显示器件、投影透镜和挡光板；其显示器件像素具有较大发射角；其投影透镜的通光孔径沿一维方向具有两个直边；或其投影透镜的通光孔径沿二维方向具有四个直边；其挡光板沿一维方向或二维方向紧贴投影透镜通光孔径各直边放置，滤除受限投影单元显示器件出射光线超过该受限投影单元投影透镜通光孔径部分的光线；其显示器件和投影透镜的距离可以小于其投影透镜的焦距，定义为I型受限投影单元；其显示器件和投影透镜的距离可以大于或等于其投影透镜的焦距，定义为II型受限投影单元；一可控光阑，可选器件，可以为电控黑白液晶、带通孔的机械式旋平板等，置于投影视差图像的观察区域，或沿光线传输方向置于受限投影单元前，时序在不同位置产生通光孔径；—辅助透镜，可选器件，数量为一个或多个，用于结合上述受限投影单元的投影透镜，将该投影单元显示器件加载的信息投影于三维图像显示区域；—场镜，可选器件，数量为一个或多个，用于结合上述辅助透镜，将上述置于受限投影单元前的可控光阑成实像。根据本专利技术实施例的显示系统，所述任何一个或多个透镜，可以用透镜组，或具有位相调制功能的衍射光学元件替代。本专利技术提出的基于一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补融合技术的三维显示系统，其特征在于系统搭建包括以四类步骤：I类步骤：a.多个I型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；b.各I型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；c.沿光线传输方向，在受限投影单元阵列前出现观察区域，由多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域衔接而成；II类步骤：a.多个II型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；b.沿光线传输方向，置辅助透镜于受限投影单元阵列前；c.经过辅助透镜，各II型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；d.置场镜于三维图像显示区域，沿光束传输方向，经辅助透镜和场镜，成上述受限投影单元投影透镜的实像，并在该实像附近及沿光线传输的前方形成观察区域，由多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域衔接而成；III类步骤：a.多个I型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；b.各I型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；c.沿光线传输方向，在受限投影单元阵列前出现观察区域，由多个单一视图可视区域过渡视图可视区域衔接而成；d.置可控光阑于观察区域，时序选通不同空间位置的通光孔径，受限投影单元阵列同步加载对应视差图像，提高系统显示视差图像数量；IV类步骤：a.多个II型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；b.沿光线传输方向，置可控光阑于受限投影单元前，时序选通不同空间位置的通光孔径，受限投影单元阵列同步加载对应视差图像；c.沿光线传输方向，置辅助透镜于可控光阑前；d.经辅助透镜，各II型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；e.置场镜于三维图像显示区域，沿光束传输方向，经辅助透镜和场镜，成上述可控光阑的实像，并在该实像附近形成观察区域；与现有技术相比，有益效果是：本专利技术通过显示器件各像素投射光线的受控选择，获得一个过渡视图可视区域。在该区域的每一个观察点，观察到的图像内容来自于两个或多个相邻投影器件部分内容的拼接，且各部分内容的空间比例随观察点空间位置的变化而变化，从而向运动的观察点呈现逐渐变化的过渡视图，实现连续的运动视差；并通过可控光阑的引入，时序呈现更多视图，基于视觉滞留提高三维图像的显示效果。附图说明图1为本专利技术所述直线排列方式的I型受限投影单元按I类步骤搭建的三维显示系统光路图。图2为本专利技术所述圆周排列方式的I型受限投影单元按I类步骤搭建的三维显示系统光路图。图3为本专利技术所述直线排列方式的I型受限投影单元按III类步骤搭建的三维显示系统光路图图4为本专利技术所述直线排列方式的II型受限投影单元按II类步骤搭建的三维显示系统光路图。图5为本专利技术所述直线排列方式的II型受限投影单元按IV类步骤搭建的三维显示系统光路图。图6为本专利技术所述直线排列方式的II型受限投影单元按IV类步骤搭建的无过渡视图可视区域的三维显示系统光路图。10：受限投影单元11：投影器件12：投影透镜13：挡光板20：辅助透镜30：场镜40：可控光阑。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。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。实施例1：采用直线排列方式的I型受限投影单元10(显示器件11和投影透镜10的间距小于投影透镜10的焦距)，按I类步骤搭建的三维显示系统。如图1所示，这里以采用沿一维直线方向排列的两个受限投影单元10和10'为例进行说明。受限投影单元10包括：投影器件11、投影透镜12、挡光板13。受限投影单元10'包括：投影器件11'、投影透镜12'、挡光板13'。两受限投影单元10和10'沿x向平行毗邻排列，当挡光板的厚度比较小时，可以认为投影透镜12和12'共有一个边点Mk，过Mk点的挡光板13和13'可以重合为一个共用挡光板13(13')。Mk-1和Mk+1分别为投影透镜12和12'的另外一个边点。挡光板沿z向，介于显示器件10和投影透镜12之间，且空间上以Mk点为一端边点。投影透镜12的轴线和过投影器件11几何中心的垂线沿一维排列方向存在一个偏移量δ，投影单元10投影虚像于投影面上的EF。投影透镜12'的轴线和过投影器件11'几何中心的垂向沿光束传输方向存在一个偏移量δ'，该δ'数值和受限投影单元10的偏移量δ设计为不同值，以确保受限投影单元10'投影的虚像与投影单元10投影的虚像重合于投影面上的EF。受限投影单元10'投影的虚像与投影单元10投影的虚像作为待显示三维物体的不同视差视图。根据几何光学，EMk-1的延长线、FMk的延长线和投影透镜12形成一个闭合区域，对该区域内的任意点，显示器件11投影的视差视图都是可见的，但显示器件11'投影的视差视本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成空间渐变过渡视图的光线互补拼接技术，其特征在于，包括：—受限投影单元，其包括显示器件、投影透镜和挡光板；其显示器件像素具有较大发射角；其投影透镜的通光孔径沿一维方向具有两个直边；或其投影透镜的通光孔径沿二维方向具有四个直边；其挡光板沿一维方向或二维方向紧贴投影透镜通光孔径各直边放置，滤除受限投影单元显示器件出射光线超过该受限投影单元投影透镜通光孔径部分的光线；其显示器件和投影透镜的距离可以小于其投影透镜的焦距，定义为I型受限投影单元；其显示器件和投影透镜的距离可以大于或等于其投影透镜的焦距，定义为II型受限投影单元；  一可控光阑，可选器件，可以为电控黑白液晶、带通孔的机械式旋平板等，置于投影视差图像的观察区域，或沿光线传输方向置于受限投影单元前，时序在不同位置产生通光孔径；—辅助透镜，可选器件，数量为一个或多个，用于结合上述受限投影单元的投影透镜，将该投影单元显示器件加载的信息投影于三维图像显示区域；—场镜，可选器件，数量为一个或多个，用于结合上述辅助透镜，将上述置于受限投影单元前的可控光阑成实像。

【技术特征摘要】
1.一种基于光线互补拼接技术的三维显示系统，用于生成空间渐变过渡视图，其特征在于，包括：—受限投影单元，其包括显示器件、投影透镜和挡光板；显示器件像素具有较大发射角；投影透镜的通光孔径沿一维方向具有两个直边；或投影透镜的通光孔径沿二维方向具有四个直边；挡光板沿一维方向或二维方向紧贴投影透镜通光孔径各直边放置，滤除受限投影单元显示器件出射光线超过该受限投影单元投影透镜通光孔径部分的光线；显示器件和投影透镜的距离小于投影透镜的焦距，定义为I型受限投影单元；该三维显示系统的搭建包括以下步骤：a.多个I型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；b.各I型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；c.沿光线传输方向，在受限投影单元阵列前出现观察区域，观察区域由多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域衔接而成。2.一种基于光线互补拼接技术的三维显示系统，用于生成空间渐变过渡视图，其特征在于，包括：—受限投影单元，其包括显示器件、投影透镜和挡光板；显示器件像素具有较大发射角；投影透镜的通光孔径沿一维方向具有两个直边；或投影透镜的通光孔径沿二维方向具有四个直边；挡光板沿一维方向或二维方向紧贴投影透镜通光孔径各直边放置，滤除受限投影单元显示器件出射光线超过该受限投影单元投影透镜通光孔径部分的光线；显示器件和投影透镜的距离大于或等于投影透镜的焦距，定义为II型受限投影单元；辅助透镜，数量为一个或多个，用于结合上述受限投影单元的投影透镜，将受限投影单元的显示器件加载的信息投影于三维图像显示区域；场镜，数量为一个或多个；该三维显示系统的搭建包括以下步骤：a.多个II型受限投影单元，在一维或二维方向沿直线或圆周毗邻排列；b.沿光线传输方向，置辅助透镜于受限投影单元阵列前；c.经过辅助透镜，各II型受限投影单元投影待显示三维物体的不同视差视图到三维物体显示区域；d.置场镜于三维图像显示区域，沿光束传输方向，经辅助透镜和场镜，成上述受限投影单元投影透镜的实像，并在该实像附近及沿光线传输的前方形成观察区域，观察区域由多个单一视图可视区域和过渡视图可视区域衔接而成。3.一种基于光线互补拼接技术的三维显示系统，用于生成空间渐变过渡视图，其特征在于，包括：—受限投影单元，其包括显示器件、投影透镜和挡光板；显示器件像素具有较大发射角；投影透镜的通光孔径沿一维方向具有两个直边；或投影透镜的通...

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