[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(kāi)（公告）號(hào): CN103472589A
• 公開(kāi)（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)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及三維圖像顯示技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及系統(tǒng)厚度可以控制到較小尺寸的三維圖像顯示系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

由于二維顯示難以清楚準(zhǔn)確表達(dá)第三維的深度信息，人們一直在致力于研究可顯示立體場(chǎng)景的顯示技術(shù)——三維圖像顯示技術(shù)。現(xiàn)有的各種三維顯示技術(shù)，要么需要眼鏡等輔助設(shè)備，要么系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不適于三維技術(shù)在手機(jī)等便攜式移動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用。本專利基于可疊加的幾個(gè)面分布或近似面分布的器件陣列，通過(guò)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)投射光場(chǎng)的空間疊加，獲得真實(shí)的三維圖像顯示。

由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沿厚度方向其尺寸可以控制在較小范圍，有可能將該專利技術(shù)結(jié)合到現(xiàn)有的手機(jī)、平板電腦等便攜式設(shè)備上，在這些生活必需品上實(shí)現(xiàn)三維顯示，推動(dòng)三維技術(shù)真正走到人們的日常生活中來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小巧的三維顯示設(shè)備，提供可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)和方法，其采用分辨率較高的像素陣列，通過(guò)光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)的控制，將沿不同方向傳輸?shù)母髯酉袼仃嚵型队暗墓庑畔⒃诳臻g進(jìn)行疊加，實(shí)現(xiàn)顯示區(qū)域內(nèi)真實(shí)三維圖像的顯示，并根據(jù)需要，能可選地實(shí)現(xiàn)三維顯示模式和二維顯示模式間的切換。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：可便攜的三維圖像顯示系統(tǒng)，其中包括

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；

進(jìn)一步的，所述的像素陣列單元可以由多個(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；該顯示芯片可以是OLED微顯示芯片、LED微顯示芯片或透射式液晶微顯示芯片等

進(jìn)一步的，所述的像素陣列單元可以為單個(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；

進(jìn)一步的，所述的像素陣列單元的像素可以是主動(dòng)發(fā)光的像素，也可以是被動(dòng)發(fā)光的像素，若為后者，像素陣列單元包含有對(duì)應(yīng)背光源；

進(jìn)一步的，所述的光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)可以為小透鏡陣列和轉(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；

進(jìn)一步的，所述的系統(tǒng)，其中光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)可以為小透鏡陣列和轉(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；

進(jìn)一步的，所述的系統(tǒng)，可以可選地引入可控散射屏，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(guò)，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；

進(jìn)一步的，所述的光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)可以為棱鏡陣列、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；

進(jìn)一步的，所述的光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)也可以不包含轉(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；

進(jìn)一步的，所述的光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)也可以不包含轉(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像顯示區(qū)域；

進(jìn)一步的，所述的光學(xué)導(dǎo)向系統(tǒng)的棱鏡陣列也可以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。