[發明專利]一種提高多投影機式真三維顯示器分辨率的照明裝置

有效

• 申請號: 201210469748.7
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102929089A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 朱秋東;王涌天;黃濤
• 申請（專利權）人: 北京理工大學;中山市裝備制造業科技研究中心
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;F21V14/08;G03B35/20
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕

技術領域

本發明屬于三維顯示中的照明領域，涉及一種提高多投影機式真三維顯示器分辨率的照明裝置。

背景技術

三維顯示能夠提供直觀、自然的交流模式，有助于人們在綜合運用各種深度暗示之后，獲得真實、豐富、可靠的感知體驗，是顯示技術的必然發展趨勢。借助于眼鏡或者斜光柵的體視三維顯示只能提供有限的體視時，顯示效果有限且人眼在觀察時，會聚和調節不能匹配，長期觀看對眼睛有害。全息動態顯示海量的數據傳輸和存儲在目前的技術水平上基本不現實。體三維顯示技術能滿足“直接可視、全角度可視及群視”等一系列要求，在技術實現和顯示效果上都比較有優勢，因而在氣象分析、醫學成像和空中交通控制以及軍事模等領域中具有廣闊的應用前景。

多投影機真三維顯示能實現真彩色真三維顯示，對投影機的幀頻要求不高，可用廉價投影機，可實現局部并行數據傳輸，從而提高傳輸速率。但是，當對真三維影像的角分辨率要求較高時，所需投影機數量增多，二者之間的關系為：

其中N為投影機數量，Δθ為角分辨率。同時投影機數量的增多又帶來造價上升和空間排布困難等問題。

中國專利CN101038421A中公開了一種基于雙向散射屏的多投影機布局方案，將投影機曝光序號分成奇數和偶數兩組，并分別排布在半個圓周上，旋轉照明光路由兩組照明鏡組構成，兩鏡組的光軸同軸，照明方向相反，分別交替照明奇偶半區，照明光路轉半圈，所有投影機分別曝光一次完成一次真三維所有截面圖像的完整顯示。這種照明光路所對應的角分辨率為：

其中N為投影機數量，Δθ為角分辨率。但是該系統無法有效校正圖像的畸變。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高多投影機式真三維顯示器分辨率的照明裝置，能夠提高真三維顯示系統的角分辨率，并有效校正圖像的畸變。

該種提高多投影機式真三維顯示器分辨率的照明裝置，包括：平面旋轉屏、光源、多個投影機、直角反射鏡、第一照明鏡組、第二照明鏡組，其中第一照明鏡組包括第一導光棒、第一透鏡、第一反射鏡，第二照明鏡組包括第二導光棒、第二透鏡、第二反射鏡；平面旋轉屏由電機帶動旋轉；多個投影機圍繞著平面旋轉屏分別分布于奇數投影區和偶數投影區中，將對應角度的二維圖像同步投影在平面旋轉屏上，重構出與真實物體相似的三維圖像；直角反射鏡將光源發出的光反射至相反的兩個方向，所述的由直角反射鏡反射出的第一光束依次經由第一導光棒、第一透鏡、第一反射鏡傳輸后提供給投影機，所述的由直角反射鏡反射出的第二光束依次經由第二導光棒、第二透鏡、第二反射鏡傳輸后提供給投影機；第一照明鏡組與第二照明鏡組的光軸共面而不共軸，兩光軸都在一個垂直于轉軸的平面內，但兩光軸含有夾角Δθ'，其與投影機數量之間滿足公式：其中N為投影機數量，Δθ為角分辨率。

所述的照明裝置對圖像進行數字預校正，以校正圖像的畸變，在預校正過程中，圖像中的對應像元在行、列方向分別進行的平移，β為投影物鏡的放大率，Δr、Δz由下面兩式決定：Δr=Ltgαtg²ω_r，Δz=Ltgαtgω_r?tgω_z；其中L為投影機到轉軸的距離，為光線在水平面即垂直轉軸平面的投影角，α為光線在垂直方向即平行轉軸平面的投影角，ω_z為屏幕與投影機光軸的夾角，Δr為徑向畸變，Δz為高度方向畸變。

上述的預校正過程由投影機中的光調制器件進行，該光調制器件是LCD、DMD或者是LCOS。

其中第一導光棒和第二導光棒是玻璃棒、塑料棒或者是導光管。

本發明的有益效果：本發明改進了照明裝置，從而能在不增加投影機數量的條件下，將真三維顯示器的角分辨率提高一倍，降低了高分辨真三維顯示器的成本并解決了空間排布的困難等問題。同時，采用本發明的顯示系統，還能有效校正圖像的畸變。

附圖說明

圖1為本發明的實施例的真三維顯示系統的結構；

圖2為本發明的實施例的顯示系統的投影過程；

圖3為本發明的實施例的顯示系統的雙向投影截面關系；

圖4為本發明的實施例的顯示系統在工作過程中屏幕與照明鏡組的角度關系；

圖5（a）和圖5（b）為畸變在不同的方向上的分解圖。

具體實施方式

下面，結合附圖詳細描述根據本發明的優選實施例。為了便于描述和突出顯示本發明，附圖中省略了現有技術中已有的相關部件，并將省略對這些公知部件的描述。