[發明專利]裸眼寬視域多投影機無掃描3D顯示裝置及方法

無效

• 申請號: 201010242807.8
• 申請日: 2010-08-03
• 公開（公告）號: CN102346367A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 王涌天;朱秋東;黃濤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G03B35/20
• 分類號: G03B35/20;G02B27/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于三維顯示領域，涉及一種視差型3D顯示技術，更具體的，涉及一種裸眼寬視域多投影機無掃描3D顯示技術。

背景技術

3D顯示技術在醫療、軍事、交通、娛樂和媒體展示等領域有著廣闊的應用前景，基于視差原理的裸眼3D顯示技術具有觀察方便、自然等特點，是未來3D顯示技術的發展方向。目前裸眼3D顯示技術可分為平面屏無掃描3D顯示技術和掃描型周視3D顯示技術。平面屏無掃描3D顯示技術，無掃描機構使3D顯示裝置結構簡單、可靠、成本較低，由于所產生的視差圖數量較少和平面屏自身的形狀所限，觀察的范圍有限，水平觀察視域在幾十度以內。掃描型周視3D顯示技術，可提供大量的視差圖，可實現360°周視3D觀看，但由于有運動結構使得3D顯示裝置具有一定的振動和噪聲，裝置結構復雜、可靠性不高；要求所用的投影機幀頻極高，投影機所能產生的灰度和色彩極少。

發明內容

針對現有3D顯示技術的不足，本發明提出一種新型的多投影機無掃描3D顯示方式和設備，既可大視域觀看，又無需掃描運動機構，簡化了裝置結構，提高裝置的可靠性，具有無噪聲，無振動，成本較低的特點。所顯示的3D影像無透視現象，分辨率高，觀察視域連續，真彩色，無頻閃。

根據本發明的一種裸眼寬視域多投影機無掃描3D顯示裝置，該裝置包括：透射散射屏，所述透射散射屏為雙向散射屏，在水平和豎直方向呈現不同的散射角；至少兩臺投影機，沿雙向散射屏周圍擺放，各投影機分別投射被顯示物的各圖像到所述散射屏上，所述各圖像為被顯示物在相應視角所呈現的圖像，所述圖像呈豎條狀；所述各圖像經所述透射散射屏散射并透射，以相互緊密接合不重疊的形式合成為一幅完整連續的圖像被觀察者所看到。

由于散射屏在垂直方向具有相對大的散射角，在水平方向具有相對小的散射角，相對小的水平方向的散射角可以滿足水平方向上對所投出的圖像散射的要求，使相鄰的兩圖像經水平方向散射后恰好相接且不重疊，從而使投影出的圖像在水平方向上呈完整連續的狀態，無分割。在豎直方向上相對大的散射角可以增大觀察范圍，使觀察者在不同豎直方向位置上均能夠看到清晰的圖像，并且，為了實現更好的3D顯示效果，還可以對投影圖像進行垂直視差編碼。

相應的，本發明也提出一種實現裸眼寬視域多投影機無掃描3D顯示的方法，該方法包括：獲得被顯示物在各不同視角的圖像，所述圖像呈豎條狀；使用多個投影機分別投射出上述各視角下的被顯示物圖像到透射散射屏上，所述散射屏為雙向散射屏，在水平和豎直方向呈現不同的散射角；透射散射屏對投射到其上的圖像進行散射并透射后，被觀察者所見。由于所述散射屏在水平方向上散射角相對小，觀察者所見為直視各投影機的一豎條圖像，來自不同投影機的各豎條狀圖像相互緊密接合且不重疊，合成一幅完整連續的圖像，實現3D顯示。

附圖說明

圖1為裸眼寬視域多投影機無掃描3D顯示裝置示意圖

圖2為圖像合成原理圖

圖3為圖像分割視差編碼

圖4a-4d為散射屏橫截面形狀及投影機的配合排列方式

圖5為散射屏的母線截面形狀

圖6a為單層雙面屏，圖6b為單面雙層屏

圖7為豎直柱鏡柵散射特性

圖8為橫向柱鏡柵散射特性

圖9為行分割垂直視差產生原理

圖10為散射屏上的垂直視差圖分布

圖11a為單層場鏡與散射屏組合-場鏡在散射屏內側

圖11b為單層場鏡與散射屏組合-場鏡在散射屏外側

圖12為雙場鏡與散射屏組合

圖13為圖像水平和垂直視差編碼原理

具體實施例

下面結合附圖對本發明所述方法在具體實施中的應用做進一步的描述。