[發明專利]基于光柵的三維顯示方法

有效

• 申請號: 201810031064.6
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN110035274B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 劉立林;滕東東
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04N13/349
• 分類號: H04N13/349;H04N13/128
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明涉及三維圖像顯示技術領域，更具體地，涉及基于光柵的三維顯示方法，本專利所述方法通過提高觀察者雙目所在區域的視點分布密度，可以實現單目多視圖呈現，從而提高三維視覺舒適度。該方法根據觀察者眼睛所在空間位置，改變光柵的相關參數，使過相鄰視區整體或部分區域的光線入射觀察者左瞳，同時使過另外的相鄰視區整體或部分區域的光線入射觀察者右瞳。觀察者雙瞳各自對應視區在空間上的相互分離，借助其它向觀察者左右眼睛分別投射不同圖像的方法來實現，或通過光柵單元排列方向的設計來實現。

技術領域

本發明涉及三維圖像顯示技術領域，更具體地，涉及基于光柵的三維顯示方法。

背景技術

在現實的三維世界里，二維顯示由于丟失了第三維上的深度信息而不完美，所以，呈現立體場景的三維顯示技術受到越來越多的關注。光柵式三維顯示技術兼容于主流平板顯示器的特性，使其成為目前實用化最為廣泛的三維技術。通過光柵的分光功能，傳統光柵式三維顯示技術引導顯示屏不同組的像素出射光束可見于不同視區，使處于不同視區對應視點附近的觀察者雙目可以分別接收來自不同像素組的光信息，基于雙目視差實現三維圖像的呈現。受顯示屏空間帶寬積的限制，光柵式顯示技術所能呈現的視區及其對應的視點數目是有限的；同時為了確保觀察者雙目都能接收到對應光學信息，有限數目的視區需要覆蓋觀察者雙目，由此導致相鄰視區的間距較大，該較大的相鄰視區間距意味著觀察者的各個眼睛只能接收到一個二維視圖。為了看清楚各自對應的一個二維視圖，觀察者雙目必須聚焦于呈現二維視圖的顯示屏，而基于雙目視差原理獲得三維視覺時，雙目的視向夾角是相對于顯示的空間三維光點的，由此導致的聚焦-會聚沖突，會引起觀察者的頭暈和各種視覺不適。

在現有的基于光柵的三維顯示技術中，光柵單元的長向和觀察者雙目連線方向都是大角度放置的，顯示屏有限分辨率導致的數目非常有限的視區，其長向和光柵單元長向一致，則沿雙目連線方向視區分布區域需要覆蓋觀察者雙目的要求，導致沿雙目連線方向相鄰視區的間距需要比較大，從而無法實現單目多視圖（包括兩視圖）的呈現，而各目分別只能接收一幅對應二維視圖的三維顯示方法存在聚焦距離和會聚距離的不一致的問題，是觀看三維圖像時視覺不適的重要根源之一。同時，現有的各種非光柵的三維顯示技術，比如采用兩個顯示器的頭盔式虛擬/增強現實技術、佩戴偏光眼鏡或快門眼鏡的三維技術，也都是通過顯示面上兩個等效屏（例如頭盔式虛擬/增強現實系統中兩等效屏為兩顯示器的虛像、偏光眼鏡式三維系統中兩等效屏為兩投影儀在幕布上的投影）向觀察者刷雙目分別呈現一個對應二維視圖來實現三維呈現，也存在聚焦距離和會聚距離不一致的問題。

若單目可以獲取兩幅或更多幅的二維視圖，來自于該兩幅而更多幅二維視圖的、過顯示物點的光線，會在顯示物點疊加，形成單目可以聚焦的物點，從而克服上述聚焦-會聚沖突。

發明內容

本發明的目的在于克服現有三維顯示技術的不足，提供一種基于光柵的三維顯示方法，通過提高觀察者瞳孔處所能呈現視點密度實現單目多視圖（包括兩視圖）的三維顯示技術，以實現舒適的三維視覺。本發明通過一維光柵進行分光形成視區，以下部分中，定義一維光柵的光柵單元排列方向的垂向為光柵單元長向，其形成各視區的長向和該光柵單元長向一致。本發明采用的技術方案是：

提供一種基于光柵的三維顯示方法，包括以下步驟：

S1. 在時間點t+l×?t，通過追蹤定位，確定觀察者雙瞳空間位置，其中l為自然數；

S2. 沿呈現像素光信息的顯示屏出射光線傳輸方向，置一維光柵于顯示屏前，該一維光柵對顯示屏像素出射光束進行分光，使N組像素分別可見于N個視區，其中N為正整數；