[發(fā)明專利]可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310453674.2
• 申請(qǐng)日: 2013-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN103472589A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 滕東東;劉立林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B27/22
• 分類號(hào): G02B27/22;H04N13/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi)

1.可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括

一像素陣列單元，數(shù)量為一個(gè)，由可投射光信息的像素排列而成，可以分解成若干個(gè)子像素陣列單元；

一光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)，數(shù)量為一個(gè)，調(diào)制上述像素陣列單元投射的光信息，將上述各子像素陣列單元投射的主光線會(huì)聚于不同空間位置，形成會(huì)聚光點(diǎn)陣列，并引導(dǎo)從上述各會(huì)聚光點(diǎn)出射的主光線沿不同傳輸方向投射至顯示區(qū)域；

一濾波單元，數(shù)量為一個(gè)，置于上述像素陣列單元投射光信息的傳輸路徑中，對(duì)上述子像素陣列單元投射的光信息進(jìn)行空間濾波，獲取窄帶寬的子像素陣列單元投影信息；

一控制單元，數(shù)量為一個(gè)，由虛置目標(biāo)圖像，經(jīng)主光線的反向追蹤，獲取像素陣列單元各像素需要顯示的信息，并在系統(tǒng)工作時(shí)控制像素陣列單元各像素投射對(duì)應(yīng)信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，像素陣列單元由多個(gè)顯示芯片拼接而成，各顯示芯片即為相應(yīng)的子像素陣列單元；該顯示芯片是OLED微顯示芯片或LED微顯示芯片或透射式液晶微顯示芯片。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，像素陣列單元為單個(gè)顯示芯片，各子像素陣列單元分別為該單個(gè)顯示芯片的一部分。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，像素陣列單元的像素是主動(dòng)發(fā)光的像素或是被動(dòng)發(fā)光的像素，像素陣列單元的像素是被動(dòng)發(fā)光的像素時(shí)像素陣列單元包含有對(duì)應(yīng)背光源。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，濾波單元由具有一定孔徑的小孔組合而成，各小孔處于上述光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)產(chǎn)生各會(huì)聚光點(diǎn)處，濾除上述各子像素陣列單元投射光信息的高頻信息，保留各子像素陣列單元投射信息的低頻部分通過。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)為小透鏡陣列和轉(zhuǎn)換透鏡的組合，各子像素陣列單元投影信息經(jīng)小透鏡陣列中對(duì)應(yīng)小透鏡和轉(zhuǎn)換透鏡的依次調(diào)制，會(huì)聚成空間排列的光點(diǎn)陣列，且各會(huì)聚光點(diǎn)投射的主光線沿不同方向投射至顯示區(qū)域。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)為小透鏡陣列和轉(zhuǎn)換透鏡的組合，各子像素陣列單元投影信息經(jīng)小透鏡陣列中對(duì)應(yīng)小透鏡會(huì)聚成空間排列的光點(diǎn)陣列，各會(huì)聚光點(diǎn)投射的主光線再經(jīng)轉(zhuǎn)換透鏡，沿不同傳輸方向投射至顯示區(qū)域。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，還包括可控散射屏，數(shù)量為一個(gè)，以在該三維顯示系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)二維圖像的顯示，使系統(tǒng)同時(shí)具備三維顯示和二維顯示兩種功能模式：三維顯示模式下，該可控散射屏可以從光路中撤出或無(wú)散射地讓上述像素陣列單元投射的光場(chǎng)通過，使系統(tǒng)三維顯示的功能不受該可控顯示屏的影響；二維顯示模式下，該可控散射屏進(jìn)入光路進(jìn)行散射或可控地由非散射狀態(tài)轉(zhuǎn)換為散射狀態(tài)，并以其散射面為二維顯示區(qū)域進(jìn)行二維圖像顯示。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)為棱鏡陣列、小透鏡陣列和轉(zhuǎn)換透鏡的組合，各子像素陣列單元投影信息經(jīng)棱鏡陣列中對(duì)應(yīng)棱鏡折射后，經(jīng)小透鏡陣列中對(duì)應(yīng)小透鏡和轉(zhuǎn)換透鏡會(huì)聚并引導(dǎo)會(huì)聚光點(diǎn)出射的主光線沿不同傳輸方向投射至顯示區(qū)域。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)不包含轉(zhuǎn)換透鏡，各子像素陣列單元投影信息經(jīng)對(duì)應(yīng)棱鏡折射，沿不同傳輸方向進(jìn)入對(duì)應(yīng)小透鏡，會(huì)聚并經(jīng)濾波單元的低通濾波，沿不同傳輸方向投射至顯示區(qū)域。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)的棱鏡陣列由光柵器件或其它光偏轉(zhuǎn)器件代替，其功能就是使不同子像素陣列單元投射的主光線具有不同的偏轉(zhuǎn)角度。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其特征在于，光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)為曲面分布的小透鏡陣列，其中像素陣列單元、小透鏡陣列、和濾波單元繞相同的球心分布于三個(gè)不同半徑的球面上，各子像素陣列單元投影信息經(jīng)小透鏡陣列中對(duì)應(yīng)小透鏡會(huì)聚于濾波單元，低通濾波后，各子像素陣列單元投射的主光束導(dǎo)向顯示區(qū)域。

13.可便攜的三維圖像顯示方法，其特征在于包括權(quán)利要求1至12任一所述可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，以及在需要時(shí)實(shí)現(xiàn)三維顯示模式和二維顯示模式的轉(zhuǎn)換，包括以下步驟：

S1．建立xyz軸坐標(biāo)，在三維顯示模式下，虛擬放置目標(biāo)三維圖像于以坐標(biāo)系原點(diǎn)為中心的顯示區(qū)域內(nèi)，若系統(tǒng)引入了可選散射屏，需要關(guān)閉其散射功能；

S2．以虛置目標(biāo)三維圖像為源，基于光線追蹤，根據(jù)各像素投射主光線經(jīng)目標(biāo)圖像時(shí)所過各虛置物點(diǎn)的光強(qiáng)值，獲取各像素所需投影信息；控制像素陣列單元投影所獲取信息，在顯示區(qū)域光線疊加復(fù)現(xiàn)目標(biāo)三維圖像光場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)真實(shí)空間內(nèi)的三維顯示；

S3．置入了可控散射屏的系統(tǒng)在二維顯示模式下，需激活二維散射屏的散射功能，并以該可控散射屏的散射面為二維顯示區(qū)域；

S4．虛置目標(biāo)二維圖像于可控散射屏上，基于光線追蹤，根據(jù)各像素投射主光線經(jīng)虛置二維圖像時(shí)所過各點(diǎn)的光強(qiáng)值，獲取各像素需投影的信息；控制像素陣列單元投影所獲取信息，在可控散射屏上散射顯示目標(biāo)二維圖像。