一種用于多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)的顯示屏的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種顯示屏，具體涉及一種用于多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)的顯示屏。
【背景技術(shù)】
[0002]立體顯示技術(shù)作為一種裸眼三維顯示技術(shù)，擁有三維顯示效果好，無觀看疲勞等優(yōu)點(diǎn)。立體顯示技術(shù)，特別是多視點(diǎn)三維顯示技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)得到了實(shí)施。
[0003]匈牙利Holografika公司的工程師使用80個(gè)投影儀投影在3m寬的顯示屏上，獲得了大約I度的水平角度分辨率；美國(guó)南加州大學(xué)的研宄人員使用了 72個(gè)短焦投影儀投影在30cm寬的小型屏幕上，獲得了大約I度?2度的水平角度分辨率。
[0004]這類多視點(diǎn)顯示系統(tǒng)需要通過提供足夠的空間分辨率和角度分辨率來獲得良好的三維顯示效果。在現(xiàn)有的多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)中，顯示效果由可視區(qū)域(FOV，field ofview)，角度分辨率(AR, angular resolut1n)和空間分辨率(DR, display resolut1n)等關(guān)鍵因素決定?？臻g分辨率由投影儀本身的分辨率決定，角度分辨率由投影儀個(gè)數(shù)決定。為了達(dá)到足夠的角度分辨率，不得不采用數(shù)量巨大的投影儀陣列，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格尚昂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種用于多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)的顯示屏，通過在垂直透射膜上疊加一組柱面鏡陣列，將投射的角度分辨率放大，減少了投影儀光心間隔角度，從而減少投影儀的數(shù)量，解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題。
[0006]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種用于多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)的顯示屏，其特征在于，包括垂直透射膜和柱面鏡陣列；
[0008]所述垂直透射膜的一側(cè)為投影儀陣列，所述柱面鏡陣列位于垂直透射膜的另一側(cè)。
[0009]利用垂直透射膜的單向散射特性，系統(tǒng)通過水平均勻分布的多投影儀陣列向該膜投影，可在不同視點(diǎn)產(chǎn)生不同圖像，這些不同圖像的水平視差可產(chǎn)生三維的感覺，這也是現(xiàn)有多視點(diǎn)三維顯示系統(tǒng)的成像原理。在此基礎(chǔ)上，通過疊加一組柱面鏡陣列，用于將每個(gè)視點(diǎn)的光線進(jìn)行發(fā)散，從而將空間分辨率轉(zhuǎn)換為角度分辨率。
[0010]進(jìn)一步的，柱面鏡陣列為平凸柱面透鏡，所述平凸柱面透鏡的平面一側(cè)貼合垂直透射膜。平凸柱面透鏡成線狀像，用于僅需控制光束的一個(gè)方向的尺寸。
[0011]有益效果:采用簡(jiǎn)單的柱面透鏡疊加的方法，通過疊加柱面透鏡的方式，將投射的角度分辨率放大，減少了投影儀光心間隔角度，從而減少投影儀的數(shù)量，達(dá)到了精簡(jiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的目的，同時(shí)極大的降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)的原理圖；
[0013]圖2為垂直透射膜光學(xué)特性；
[0014]圖3基于垂直透射膜的三維顯示原理；
[0015]圖4疊加柱面鏡陣列時(shí)的效果與未疊加柱面鏡陣列的效果對(duì)比示意圖；
[0016]圖5為光場(chǎng)中光線的參數(shù)化表不方法；
[0017]圖6為僅使用垂直透射膜時(shí)透過光線的分布；
[0018]圖7為使用垂直透射膜和柱面鏡陣列時(shí)透過光線的分布。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0020]如圖1所示一種用于多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)的顯示屏，其特征在于，包括垂直透射膜2和柱面鏡陣列3 ;
[0021]所述垂直透射膜2的一側(cè)為投影儀陣列I，所述柱面鏡陣列3位于垂直透射膜2的另一側(cè)。述柱面鏡陣列3為平凸柱面透鏡，所述平凸柱面透鏡的平面一側(cè)貼合垂直透射膜2。投影儀陣列I從各個(gè)角度發(fā)出光線，依次通過垂直透射膜2和柱面鏡陣列3，形成散射光線4向外散射。
[0022]實(shí)施例:
[0023]垂直透射膜具有單向散射特性，如圖2所示，在垂直方向光線均勻通過，而在水平方向，僅在光心連線周圍的少數(shù)光線可以通過。根據(jù)這種原理，使用水平均勻分布的多投影儀陣列向這種垂直透射膜投影，可在不同視點(diǎn)產(chǎn)生不同圖像。這些不同圖像的水平視差可產(chǎn)生三維的感覺，這也是現(xiàn)有多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)的原理。
[0024]在現(xiàn)有的多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)中，顯示效果由可視區(qū)域(FOV，field of view)，角度分辨率(AR，angular resolut1n)和空間分辨率(DR, display resolut1n)等關(guān)鍵因素決定。根據(jù)圖3所示，我們?cè)O(shè)定角度分辨率為δ，投影儀個(gè)數(shù)為N，投影儀光心間隔角度為γ，投影儀到顯示屏的距離d。其關(guān)系可由如下數(shù)學(xué)表達(dá)式描述:
[0025]FOV = AR*N (I)
[0026]DR = tan δ *d*N (2)
[0027]顯然，越大的可視區(qū)域，越高的角度分辨率，三維顯示的效果越好。實(shí)際使用實(shí)驗(yàn)過程中，可視區(qū)域達(dá)到100度?160度，角度分辨率達(dá)到I度?2度時(shí)，三維體驗(yàn)良好。其中，空間分辨率越大顯示的內(nèi)容越多，但并不直接對(duì)三維視場(chǎng)差產(chǎn)生影響。而如今三維立體顯示的空間分辨率往往是過剩。
[0028]如圖4所示，圖4左邊是未疊加柱面鏡的透射示意，右邊是疊加了柱面鏡的透射示意，通過在垂直透射膜上疊加一組柱面鏡陣列，將投射的角度分辨率δ放大為δ’。這樣，可在不減少顯示屏幕大小的情況下，縮小了顯示分辨率，減小了投影儀光心間隔角度γ，從而減少投影儀的數(shù)量。
[0029]具體的，利用圖5所示的光場(chǎng)中光線的參數(shù)化表示方法，對(duì)疊加柱面鏡陣列前后的光線進(jìn)行分析。進(jìn)行參數(shù)化表示時(shí)，將光線描述為它們對(duì)應(yīng)與單位距離間的二平面的交點(diǎn)，也就是圖5中所示的第I平面對(duì)應(yīng)點(diǎn)(X，y)和第2平面對(duì)應(yīng)點(diǎn)(u，v)。因此該光線可表示為L(zhǎng)(x，y，U，V)。圖6描述了未疊加柱面鏡陣列的光線分布在參數(shù)化表示方法下的結(jié)果。其中，點(diǎn)大小表示光線的角度分布密度，點(diǎn)位置表示光線的透過顯示屏之后的方向，可見在未疊加柱面鏡陣列時(shí)，透過光線的角度分布密度小，方向固定。而圖7描述了疊加柱面鏡陣列之后的光線分布?？梢姱B加柱面鏡陣列之后增加了角度分布密度，同時(shí)由于光線在通過柱面鏡之后方向存在隨機(jī)性，也增加了分布的隨機(jī)性。在實(shí)際使用過程中，需要根據(jù)進(jìn)行光線分布的校正，將校正參數(shù)反饋到投影圖像的生成算法。
[0030]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)的顯示屏，其特征在于，包括垂直透射膜(2)和柱面鏡陣列⑶； 所述垂直透射膜(2)的一側(cè)為投影儀陣列(I)，所述柱面鏡陣列(3)位于垂直透射膜(2)的另一側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)的顯示屏，其特征在于，所述柱面鏡陣列(3)為平凸柱面透鏡，所述平凸柱面透鏡的平面一側(cè)貼合垂直透射膜(2)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于多視點(diǎn)三維成像系統(tǒng)的顯示屏，包括垂直透射膜和柱面鏡陣列；垂直透射膜的一側(cè)為投影儀陣列，所述柱面鏡陣列位于垂直透射膜的另一側(cè)。利用垂直透射膜的單向散射特性，系統(tǒng)通過水平均勻分布的多投影儀陣列向該膜投影，可在不同視點(diǎn)產(chǎn)生不同圖像，這些不同圖像的水平視差可產(chǎn)生三維的感覺，這也是現(xiàn)有多視點(diǎn)三維顯示系統(tǒng)的成像原理。在此基礎(chǔ)上，通過疊加一組柱面鏡陣列，用于將每個(gè)視點(diǎn)的光線進(jìn)行發(fā)散，從而將空間分辨率轉(zhuǎn)換為角度分辨率，減少了投影儀的數(shù)量需求，達(dá)到了精簡(jiǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的目的，同時(shí)極大的降低了生產(chǎn)成本。
【IPC分類】H04N13-04, G02B27-22, H04N13-00
【公開號(hào)】CN104735437
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510102245
【發(fā)明人】李偉, 沈春林
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年3月9日