景深可调的三维抬头显示系统和方法技术方案

提供一种景深可调的三维抬头显示系统，包括三维光场像源和光栅组合器，可生成多个深度范围的

【技术实现步骤摘要】
景深可调的三维抬头显示系统和方法


[0001]本专利技术涉及一种景深可调的三维抬头显示系统和方法，属于显示

。

技术介绍

[0002]平视显示器
(Head Up Display)
简称
HUD
，也称为抬头显示器，已从上世纪的军用
HUD
逐步发展到到现阶段的民用车载或航空
HUD。
传统
HUD
仅在一个深度平面显示导航信息，无法与实际道路状况相互融合
。
因此，
AR HUD(Augmented Reality Head Up Display
，增强现实抬头显示系统
)
作为一种多深度显示型
HUD
，近年来成为
HUD
领域的研究热点
。
现阶段实现多深度
AR HUD
的方法有几何光学
、
动态变焦元件
、
计算全息和体全息等，但上述这些方法仅能在离散的多个平面上显示，无法实现大景深
3D
显示
。
为实现
3D HUD
显示，国内外研究机构提出了基于双目视差的
3D
解决方案和基于集成成像的光场
3D
解决方案，但双目视差的方法存在长时间使用会产生眩晕的问题，集成成像的方法则存在
3D
景深范围小的问题
。
[0003]鉴于上述，本专利技术旨在提供一种景深可调的三维抬头显示系统和方法，来解决上述的一个或多个技术问题
。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的一个或多个技术问题，根据本专利技术一方面，提供一种景深可调的三维抬头显示系统
。
该景深可调的三维抬头显示系统包括：
[0005]三维光场像源，用于生成目标
3D
图像；
[0006]光栅组合器，用于将三维光场像源提供的
3D
图像的不同信息分量离散成像到不同空间位置处，或将三维光场像源提供的
3D
图像的所有信息连续成像到相同空间位置处；
[0007]根据本专利技术又一方面，所述三维光场像源可以是直接显示式
3D
像源也可以是间接投影式
3D
像源
。
[0008]根据本专利技术又一方面，所述直接显示式
3D
像源的可以是
LCD、OLED、Micro LCD、Micro OLED
中的任意一种
。
[0009]根据本专利技术又一方面，所述间接投影式
3D
像源可以是投影仪与定向散射屏的组合，也可以单独使用投影仪，而没有散射屏
。
优选地，所述散射屏为磨砂玻璃
、
浮雕散射屏或全息散射屏
。
[0010]根据本专利技术又一方面，所述光栅组合器包括多个具有不同光焦度的衍射光栅，光栅组合器中的不同光焦度衍射光栅的个数包括但不限于两个，此时对应不同景深范围的离散型
3D
显示
。
[0011]根据本专利技术又一方面，所述光栅组合器中不同光焦度的实现方式可以是基于波长特性和偏振特性的任意一种
。
[0012]根据本专利技术又一方面，所述光栅组合器中包括多个具有相同光焦度的衍射光栅，此时对应相同景深范围的连续型
3D
显示
。
[0013]根据本专利技术又一方面，还提供了一种利用前述的景深可调的三维抬头显示系统进
行显示的方法，其特征在于包括以下步骤：
[0014]生成目标
3D
图像；
[0015]光栅组合器衍射所述目标
3D
图像的不同信息分量到不同显示距离处；
[0016]或光栅组合器衍射所述目标
3D
图像的所有信息到特定显示距离处；
[0017]光栅组合器中的衍射光栅可设计为具有不同或相同光焦度，以实现景深可调的
3D
显示
。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下一个或多个技术效果：
[0019]首先，光栅组合器中的衍射光栅具有设计自由度高的特点，可根据实际显示需要将光栅设计为相同或不同光焦度；
[0020]其次，该系统中
3D
图像的景深范围大，光栅组合器可将
3D
目标图像中的不同分量分别进行调制并成像到远近不同的深度范围；
[0021]第三，该系统中的
3D
图像的景深范围可调，即可实现
3D
图像在空间位置中的离散显示，也可以实现
3D
图像在空间位置中的连续显示；
[0022]第四，光栅组合器可与不同类型的
3D
像源搭配使用，直接显示式
3D
像源可实现高分辨率显示，间接显示式
3D
像源可利用光栅选择性实现高能量利用率
、
高亮度显示
。
附图说明
[0023]为了能够理解本专利技术的上述特征的细节，可以参照实施例，得到对于简要概括于上的专利技术更详细的描述
。
附图涉及本专利技术的优选实施例，并描述如下：
[0024]图1为本申请一个实施例的景深可调的三维抬头显示系统的结构示意图；
[0025]图2为本申请另一实施例的连续大景深的
3D
抬头显示系统的结构示意图；
[0026]图3为本申请另一实施例的离散深度范围的
3D
抬头显示系统的结构示意图；
[0027]图
4a
为本申请通过光栅组合器对
3D
图像景深范围调制的第一种方法；
[0028]图
4b
为本申请通过光栅组合器对
3D
图像景深范围调制的第二种方法；
[0029]图
4c
为本申请通过光栅组合器对
3D
图像景深范围调制的第三种方法；
[0030]图
5a
为本申请离散
3D
显示实施例中不同光焦度的光栅组合器的一种实现方式；
[0031]图
5b
为本申请离散
3D
显示实施例中不同光焦度的光栅组合器的另一种实现方式；
[0032]图6为本申请直接显示式三维光场像源的结构示意图；
[0033]图
7a
为本申请间接投影式三维光场像源的一种结构示意图；
[0034]图
7b
为本申请间接投影式三维光场像源的另一种结构示意图
。
具体实施方式
[0035]现在将对于各种实施例进行详细说明，这些实施例的一个或更多个实例分别绘示于图中
。
各个实例以解释的方式来提供，而非意味本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种景深可调的三维抬头显示系统，其特征在于包括：三维光场像源，用于生成目标
3D
图像；光栅组合器，用于将三维光场像源提供的
3D
图像的不同信息分量离散成像到不同空间位置处，或将三维光场像源提供的
3D
图像的所有信息连续成像到相同空间位置处；所述光栅组合器包括多个具有相同或不同光焦度的衍射光栅；显示图像为
3D
图像，
3D
图像具有多个深度范围，多个深度范围的
3D
图像可以在空间上离散分布，即远近各有一个
3D
图像，多个深度范围的
3D
图像可以在空间上连续分布，即多个
3D
图像共同构成一个完整的
3D
图像；所述深度范围包括但不限于两个
。2.
根据权利要求1所述的景深可调的三维抬头显示系统，其特征在于所述三维光场像源可以是直接显示式
3D
像源也可以是间接投影式
3D
像源
。3.
根据权利要求2所述的景深可调的三维抬头显示系统，其特征在于所述直接显示式
3D
像源的可以是
LCD、OLED、Micro LCD、Micro OLED
中的任意一种
。4.
根据权利要求2所述的景深可调的三维抬头显示系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘娟，吕振律，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：