真三維圖像顯示系統技術方案

本實用新型專利技術提供一種真三維圖像顯示系統，光源生成照明光束；二維聲光調制器使照明光束產生兩個不同方向的偏轉；數字光處理裝置接收經二維聲光調制器偏轉后的照明光束并對照明光束進行調制生成圖像光束，成像裝置的多個成像區域接收對應的圖像光束并從不同的角度將接收的圖像光束成像到顯示屏幕，由于投射到顯示屏幕的光線的虛擬光學中心都不一樣，因此可以生成類似于多個投影儀系統生成的多視場三維圖像顯示，并且具有兩個不同方向的運動視差，只需單個光源即可實現三維顯示，校準方便、結構簡單，成本低。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及真三維顯示技術，尤其涉及一種真三維圖像顯示系統。
技術介紹
真三維(True3D Volumetric Display Technique)是一種立體顯不技術，被顯不圖像每個三維像點(voxel)具有真實的表面特性和物理深度，觀察者不需要任何輔助設備，就可以從多個方向觀察被顯示物體，呈現立體效果。光場是描述物體在某一區域發光特性的一個函數，一般來說，光場函數G(x，y，z，a，i3，t)，其為六維函數，其中(x，y，z)描述發光點三維位置，(α，β )描述發光方向，t是時間。如果考慮到光線的各種特性(比如極性，相位等)，光場函數還會更復雜。從光場理論出發，真三維顯示系統的目標，就是盡可能真實地重構并再現真實物體所生成的光場，從而使觀察者得到與看到真實物體相似的三維感知。參考圖1，由于真實物體生成的光場函數是空間和角度的連續函數，如果用多個視場(multiview)來模擬，則需要無限個數的視場，無限個的視場無法進行工程實現。光場三維顯示系統的工作原理是，用有限個視場(如視場a-Ι)來近似連續分布的光場。由于人眼對空間和角度的分辨率是有限的，從感知和顯示效果的角度來說，無需重構連續分布的光場函數。對連續分布的光場函數分別沿空間、角度和時間軸進行離散采樣，用有限個數的視場來模擬光場函數，是光場三維顯不技術的出發點。圖2a和圖2b為現有技術中采用多個投影儀來產生立體顯示效果的原理圖。參考圖2a，圖2a為一種采用多個投影儀進行正投影來生成三維顯示效果的系統示意圖，每個投影儀Ia對應每個視場生成相應的圖像并投射到柱面鏡陣列2a上，根據柱面鏡的光學特性，在水平方向上，光線被聚焦到反射散射屏(即平板顯示屏幕)3a上，然后向對應的投影儀Ia的方向反射回去。實際上光線透過柱面鏡兩次，第一次柱面鏡將光線聚焦在反射散射屏3a上，第二次同一柱面鏡則將光線原路反射回去。這樣，觀察者在不同的水平視場就可以看到與其位置相應的投影儀投射的圖像，獲得三維顯示的視覺效果，達到真三維顯示的目的。參考圖2b，與圖2a中的系統原理基本相似，圖2b中的三維顯示系統采用雙柱面鏡陣列2b設置在反射散射屏3b的兩側，采用多個投影儀Ib對應多個視場生成相應的圖像并投射在一側的柱面鏡陣列2b上，光束被聚焦到反射散射屏(即平板顯示屏幕)3b上，然后通過另一側的柱面鏡陣列2b的擴散，觀眾可從投影儀Ib的對面觀察到圖像，實現了背投影。上述的三維顯示系統只能產生水平方向的視差。參考圖3，現有技術還提出一種能夠產生水平方向和垂直方向視差的三維顯示系統，，包括多臺投影儀4a組成的二維投影儀陣列4、以及由密布的微型球面透鏡5a排列組成的顯示屏幕5，二維投影儀陣列4發出的圖像光束投射到顯示屏幕5上，顯示屏幕5的每一個微型球面透鏡5a顯示圖像中的一個像素，由于微型球面透鏡的光學特性，使得每一個投影儀4a投射到某一個微型球面鏡5a上的光束，都會從特定方向上出射，各個投影儀4a投射光束的方向都不相同，觀察者可以從顯示屏幕5上看到真三維顯示圖像，并且有水平方向和垂直方向的運動視差。上述的三維顯示系統主要存在兩個問題:第一，成本較高，因為需要采用多個投影儀，無論采用正投影還是背投影，或者二維投影儀陣列，價格都比較昂貴；第二，校準困難，因為這樣的顯示系統要求每個投影儀的圖像都準確校準，難度較大。
技術實現思路
本技術的一個主要目的在于提供一種成本較低、校準難度低的真三維圖像顯示系統。為實現上述目的，本技術提供了一種真三維圖像顯示系統，包括:光源，用于生成照明光束；二維聲光調制器，用于使照明光束產生兩個不同方向的偏轉；顯示屏幕；成像裝置，具有對應于多個視場的多個成像區域，成像裝置的多個成像區域用于接收對應的圖像光束并從不同的角度將接收的圖像光束成像到顯示屏幕；數字光處理裝置，用于接收經二維聲光調制器偏轉后的照明光束并對所述照明光束進行調制生成圖像光束，將所述圖像光束反射到成像裝置的成像區域。本技術提供的真三維圖像顯示系統，通過光源生成照明光束經二維聲光調制器產生兩個不同方向的偏轉，之后經數字光處理裝置調制生成圖像光束，并由成像裝置將圖像投影到顯示屏幕上，由于投射到顯示屏幕的光線的虛擬光學中心都不一樣，因此可以生成類似于多個投影儀系統生成的多視場三維圖像顯示，并且具有兩個不同方向的運動視差，只需單個光源即可實現三維顯示，校準方便、結構簡單，成本低。附圖說明圖1為現有技術中以有限個視場來近似連續分布的光場的示意圖。圖2a為現有技術中采用多個投影儀進行正投影的三維顯示系統的結構示意圖。圖2b為現有技術中采用多個投影儀進行背投影的三維顯示系統的結構示意圖。圖3為現有技術中采用二維投影儀陣列進行投影的三維顯示系統的結構示意圖。圖4為本技術提供的真三維圖像顯示系統第一種實施例的結構示意圖。圖5為本技術提供的真三維圖像顯示系統中數字處理裝置的結構原理圖。圖6為本技術提供的真三維圖像顯示系統第二種實施例的結構示意圖。圖7為本技術提供的真三維圖像顯示系統第三種實施例的結構示意圖。圖8為本技術提供的真三維圖像顯示系統第四種實施例的結構示意圖。圖9為本技術提供的真三維圖像顯示系統第五種實施例的結構示意圖。圖10為本技術提供的真三維圖像顯示系統第六種實施例的結構示意圖。圖11為本技術提供的真三維圖像顯示方法第一種實施例的流程圖。圖12為本技術提供的真三維圖像顯示方法第二種實施例的流程圖。圖13為本技術提供的真三維圖像顯示方法第三種實施例的流程圖。具體實施方式下面參照附圖來說明本技術的實施例。在本技術的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或者更多個其他附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚目的，附圖和說明中省略了與本技術無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。本技術提供一種真三維圖像顯示系統，包括:光源，用于生成照明光束；二維聲光調制器，用于使照明光束產生兩個不同方向的偏轉；顯示屏幕；成像裝置，具有對應于所述多個視場的多個成像區域，該成像裝置的多個成像區域用于接收對應的圖像光束并從不同的角度將接收的圖像光束成像到所述顯示屏幕；數字光處理裝置，用于接收經二維聲光調制器偏轉后的照明光束并對照明光束進行調制生成圖像光束，將圖像光束反射到成像裝置的成像區域。本技術提供的真三維圖像顯示系統，通過光源生成照明光束經二維聲光調制器產生兩個不同方向的偏轉，之后經數字光處理裝置調制生成圖像光束，并由成像裝置將圖像投影到顯示屏幕上，由于投射到顯示屏幕的光線的虛擬光學中心都不一樣，因此可以生成類似于多個投影儀系統生成的多視場三維圖像顯示，并且具有兩個不同方向的運動視差，只需單個光源即可實現三維顯示，校準方便、結構簡單，成本低。可選地,光源為激光光源。可選地，還包括光束調整元件，光源生成的照明光束經過二維聲光調制器產生兩個不同方向的偏轉，受偏轉的照明光束通過光束調整元件進行調整，并將調整后的照明光束投射到數字光處理裝置。可選地，本技術的真三維圖像顯示系統還包括投射角度調整裝置，用于對數字光處理裝置反射出的圖像光束在兩個不同方向上的偏轉量分別進行調整，以使圖像光束投射到成像裝置對應的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種真三維圖像顯示系統，其特征在于，包括：?光源，用于生成照明光束；?二維聲光調制器，用于使所述照明光束產生兩個不同方向的偏轉；?顯示屏幕；?成像裝置，具有對應于多個視場的多個成像區域，所述成像裝置的多個成像區域用于接收對應的圖像光束并從不同的角度將接收的圖像光束成像到所述顯示屏幕；?數字光處理裝置，用于接收經二維聲光調制器偏轉后的照明光束并對所述照明光束進行調制生成圖像光束，將所述圖像光束反射到成像裝置的成像區域。

【技術特征摘要】
1.一種真三維圖像顯示系統，其特征在于，包括: 光源，用于生成照明光束； 二維聲光調制器，用于使所述照明光束產生兩個不同方向的偏轉； 顯示屏幕； 成像裝置，具有對應于多個視場的多個成像區域，所述成像裝置的多個成像區域用于接收對應的圖像光束并從不同的角度將接收的圖像光束成像到所述顯示屏幕； 數字光處理裝置，用于接收經二維聲光調制器偏轉后的照明光束并對所述照明光束進行調制生成圖像光束，將所述圖像光束反射到成像裝置的成像區域。2.根據權利要求1所述的真三維圖像顯示系統，其特征在于，還包括光束調整元件，用于將經二維聲光調制器偏轉后的照明光束在兩個不同方向上的偏轉量分別進行調整，并將調整后的照明光束投射到數字光處理裝置。3.根據權利要求1所述的真三維圖像顯示系統，其特征在于，數字光處理裝置包括多個微鏡片組成的陣列，所述多個微鏡片用于對照明光束進行調制生成圖像光束，并在數字信號的控制下以預設頻率發生偏轉，以將所述圖像光束反射到成像裝置的成像區域。4.根據權利要求1所述的真三維圖像顯示系統，其特征在于，還包括投射角度調整裝置，用于對所述數字光處理裝置反射出的圖像光束在兩個不同方向上的偏轉量分別進行調整，并對圖像光束向成像裝置的投射角度進行調整以使所述圖像光束投射到所述成像裝置對應的成像區域。5.根據權利要求1所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：耿征，
申請(專利權)人：耿征，
類型：實用新型
國別省市：