[實用新型]基于透鏡陣列的雙向三維成像和裸眼三維顯示系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220240651.4
• 申請日: 2012-05-25
• 公開（公告）號: CN202721764U
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王安廷;楊福桂
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥鼎臣光電科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: H04N13/02
• 分類號: H04N13/02;H04N13/04;G02B27/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及三維顯示、三維成像和雙向成像與顯示，特別涉及一種基于透鏡陣列的雙向三維成像和裸眼三維顯示系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著科技水平的提高，人們對現(xiàn)有的顯示性能要求越來越高，其中裸眼三維顯示和人機互動是目前現(xiàn)代顯示兩個非常重要的發(fā)展方向。而人機互動要求實現(xiàn)對目標物體的三維成像，這樣才能解析出目標物體發(fā)出的信號，進而實現(xiàn)人機互動。而目前的人機互動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都過于龐大，而且大部分都要求手接觸屏幕。可見，如果在一個集成的系統(tǒng)中同時提供三維顯示和三維成像的功能，具有非常廣的應(yīng)用價值。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，使用平板顯示器和透鏡陣列實現(xiàn)裸眼三維顯示，同時利用集成的透鏡陣列-探測器陣列構(gòu)成的陣列成像裝置進行三維成像，從而形成雙向三維成像-裸眼三維顯示系統(tǒng)。

本實用新型采用的技術(shù)方案如下：

基于透鏡陣列的雙向三維成像和裸眼三維顯示系統(tǒng)，依次設(shè)有：

透鏡陣列，用作對物體三維成像，及對平板顯示圖像三維顯示；

隔離板，消除透鏡陣列成像-顯示單元之間的信號串?dāng)_；

探測器陣列，用于測量透鏡陣列像面上收集的三維光場信息，并設(shè)有電極控制電路；

平板顯示器，顯示供透鏡陣列三維顯示用的陣列圖像。

進一步，所述平板顯示器的顯示板的像素包括R、G、B三個子像素，所述平板顯示器為液晶顯示器、等離子體顯示器或者有機發(fā)光二級管顯示器。

進一步，所述平板顯示器的刷新頻率為120Hz，用于三維顯示的圖像和黑色信號圖像時序交替出現(xiàn)。

進一步，所述探測器陣列及其電極控制電路，集成于顯示板或者單獨的一個玻璃基板上，每個顯示像素對應(yīng)一個探測像素，每個探測像素包含RGB三個子像素，分別測量對應(yīng)像點的R、G、B分量光信號，每一個顯示像素中探測像素的相對位置都是相同的。

進一步，所述透鏡陣列集成于一個玻璃基板上，每個透鏡對應(yīng)多個顯示像素和探測像素。

進一步，當(dāng)平板顯示器顯示三維陣列圖像時，透鏡陣列重建虛擬三維光場，實現(xiàn)裸眼的三維顯示。

進一步，所述隔離板為方形小孔陣列，周期與透鏡陣列相同。

較為完善的是，當(dāng)平板顯示器顯示黑色圖像時，顯示器處于暗態(tài)，透鏡陣列收集視場中觀察者及其背景的三維光場信息，實現(xiàn)陣列成像。

較為完善的是，透鏡陣列，隔離板和探測器陣列集成一體，獨立于平板顯示器。

透鏡陣列通過收集和重建三維光場信息，從而達到三維成像和裸眼三維顯示的目的，即集成顯示和集成成像。相比于偏振和快門的三維顯示，基于透鏡陣列的三維顯示不需要佩戴眼鏡，方便觀察。

另外，可以根據(jù)透鏡陣列所拍攝的陣列圖像，可以提取物體的位置信息。

本實用新型在上述技術(shù)方案中，探測器陣列所成的陣列圖像被用于提取物體的位置和深度信息，為進一步的人機互動提供信息。同時，被裸眼觀察的重建光場具有三維效果。在不影響裸眼三維顯示的前提下來實現(xiàn)三維成像，結(jié)構(gòu)簡單、速度快，實現(xiàn)高質(zhì)量的雙向三維成像和裸眼三維顯示，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于：

1、能夠快速獲得物體三維位置和深度信息。

2、能夠提供裸眼三維顯示。

3、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，適用于實時視頻會議/聊天系統(tǒng)。

4、分析其肢體成像，可拓展其在光學(xué)三維人機互動系統(tǒng)上的應(yīng)用。

附圖說明

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對實用新型作進一步的說明。

圖1示意性地給出了雙向三維成像-裸眼三維顯示系統(tǒng)。

圖2示意性地給出了平板顯示器RGB像素排列。

圖3示意性地給出了對應(yīng)圖2平板顯示器的探測器陣列二維排布。

圖4示意性地給出了隔離板的結(jié)構(gòu)。

圖5示意性地給出了成像系統(tǒng)的光路圖。

具體實施方式

請參閱圖1，基于透鏡陣列的雙向三維成像和裸眼三維顯示系統(tǒng)，包括：平板顯示器11，用于顯示供三維顯示的陣列圖像；探測器陣列12，用于探測三維光場成像信號；隔離板13，消除透鏡陣列單元之間的信號串?dāng)_；透鏡陣列14，用于三維成像和三維顯示；重建三維像15，即三維顯示重建光場；觀察者16，也是被成像對象。

上述系統(tǒng)可以劃分為多個成像顯示單元17，每個成像顯示單元17包括了一個透鏡、多個探測像素及顯示像素。