[發(fā)明專利]一種小間距視區(qū)導(dǎo)引式三維顯示系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911045838.1
• 申請(qǐng)日: 2019-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112748585B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉立林;滕東東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 駐景（廣州）科技有限公司
• 主分類號(hào): G02B30/30
• 分類號(hào): G02B30/30;G02B30/27
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 隆翔鷹

本發(fā)明涉及三維圖像顯示技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種小間距視區(qū)導(dǎo)引式三維顯示系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)包括：顯示屏、分光器件、導(dǎo)向器件、控制單元，及可選的開(kāi)關(guān)器件、光闌陣列、追蹤反饋單元和正交選通控制器件。分光器件用于引導(dǎo)顯示屏上不同組像素出射光分別可見(jiàn)于不同初始視區(qū)；在其它系統(tǒng)組件的協(xié)助下，置入的導(dǎo)向器件偏轉(zhuǎn)各初始視區(qū)對(duì)應(yīng)像素組的不同像素子集出射光至不同導(dǎo)向視區(qū)集中的各對(duì)應(yīng)導(dǎo)向視區(qū)。用于覆蓋觀察者不同眼睛的各導(dǎo)向視區(qū)集，相鄰導(dǎo)向視區(qū)間距不大于觀察者瞳孔直徑。本發(fā)明的一種小間距視區(qū)導(dǎo)引式三維顯示系統(tǒng)和方法，能夠通過(guò)單目多視圖呈現(xiàn)，克服聚焦?會(huì)聚沖突，實(shí)現(xiàn)可自然聚焦的三維顯示，提高三維視覺(jué)舒適度。

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，涉及一種小間距視區(qū)導(dǎo)引式三維顯示系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

由于二維顯示難以清楚準(zhǔn)確地表達(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)。基于分光原理的多視圖三維顯示技術(shù)兼容于主流的平板顯示器，是目前應(yīng)用最為廣泛的三維顯示技術(shù)：通過(guò)光柵等分光器件引導(dǎo)顯示屏不同組像素出射光分別至等距分布的不同視區(qū)，使不同視區(qū)可以看到各自對(duì)應(yīng)像素組顯示光信息，實(shí)現(xiàn)多視圖呈現(xiàn)。但受顯示屏有限分辨率的限制，光柵分光形成的視區(qū)數(shù)量有限。在生成視區(qū)完全覆蓋包括觀察者雙目之間區(qū)域的全雙目區(qū)域的前提要求下，該生成視區(qū)的相鄰間距往往需要設(shè)計(jì)為大于觀察者各目瞳孔直徑，由此導(dǎo)致觀察者各目分別只能看到一幅視圖，也即是基于傳統(tǒng)體視技術(shù)實(shí)現(xiàn)三維圖像的呈現(xiàn)。單目單個(gè)視圖的傳統(tǒng)體視技術(shù)，其固有聚焦會(huì)聚沖突導(dǎo)致的視疲勞，是三維顯示產(chǎn)業(yè)面臨的瓶頸問(wèn)題，亟待突破。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有體視技術(shù)的不足，提供一種小間距視區(qū)導(dǎo)引式三維顯示系統(tǒng)和技術(shù)，通過(guò)引入導(dǎo)向器件至基于分光的多視圖三維顯示系統(tǒng)，在分光生成視區(qū)數(shù)量有限的情況下，通過(guò)優(yōu)先將間距小于觀察者瞳孔直徑的小間距視區(qū)引導(dǎo)至觀察者各個(gè)眼睛附近區(qū)域，而不是要求小間距視區(qū)必須同時(shí)覆蓋觀察者雙目及其之間區(qū)域；或者通過(guò)分光器件、和/或?qū)蚱骷⒑?或開(kāi)關(guān)器件的時(shí)分復(fù)用，產(chǎn)生足以覆蓋觀察者雙目及其之間區(qū)域的小間距視區(qū)，實(shí)現(xiàn)單目多視圖顯示。該單目多視圖顯示，通過(guò)來(lái)自不同視圖矢向光束的空間疊加，形成單目可自然聚焦空間物點(diǎn)，從而克服傳統(tǒng)體視技術(shù)固有的聚焦-會(huì)聚沖突，提高三維視覺(jué)舒適度。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種小間距視區(qū)導(dǎo)引式三維顯示系統(tǒng)，該小間距視區(qū)導(dǎo)引式三維顯示系統(tǒng)包括：

顯示屏，該顯示屏包括由像素排列而成的像素陣列，該像素陣列包括多個(gè)像素組，該顯示屏用于顯示光信息；

分光器件，該分光器件由多個(gè)分光單元排列組成，該分光器件具有分光功能，該分光器件沿顯示屏像素出射光傳輸方向置于顯示屏前，該分光器件能夠?qū)⑺鲲@示屏的不同像素組的出射光分別引導(dǎo)向不同初始視區(qū)，使顯示屏上該不同像素組分別于對(duì)應(yīng)初始視區(qū)內(nèi)可視，該不同初始視區(qū)組成初始視區(qū)集；

導(dǎo)向器件，由能夠偏轉(zhuǎn)入射光束的多個(gè)導(dǎo)向單元排列組成，所述多個(gè)導(dǎo)向單元與所述多個(gè)分光單元一一對(duì)應(yīng)，所述多個(gè)導(dǎo)向單元被分成L個(gè)導(dǎo)向子結(jié)構(gòu)，每個(gè)導(dǎo)向子結(jié)構(gòu)的各導(dǎo)向單元和與該導(dǎo)向單元對(duì)應(yīng)的分光單元相配合，使得每個(gè)導(dǎo)向子結(jié)構(gòu)分別將各初始視區(qū)對(duì)應(yīng)像素組的一個(gè)像素子集的出射光引導(dǎo)至與該導(dǎo)向子結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)的一個(gè)導(dǎo)向視區(qū)集的各對(duì)應(yīng)導(dǎo)向視區(qū)，L個(gè)導(dǎo)向子結(jié)構(gòu)通過(guò)與分光器件配合能夠?qū)?yīng)地生成L個(gè)導(dǎo)向視區(qū)集，其中正整數(shù)L≧1；

控制單元，在不同時(shí)間點(diǎn)，同步刷新所述顯示屏顯示光信息；

其中，該顯示屏與分光器件、導(dǎo)向器件配合，并被設(shè)置為使得，在所述L個(gè)導(dǎo)向視區(qū)集的各導(dǎo)向視區(qū)集所在空間區(qū)域內(nèi)，存在相鄰導(dǎo)向視區(qū)間距小于或等于觀察者瞳孔直徑。

進(jìn)一步地，所述分光器件是柱透鏡光柵、或狹縫光柵、或微透鏡陣列、或者是其他能夠控制顯示屏各像素出射光傳輸方向的器件，所述導(dǎo)向器件為改變?nèi)肷涔馐鴤鬏敺较虻睦忡R陣列、或光柵結(jié)構(gòu)陣列。