[发明专利]基于柱面光栅的前投影自体视三维显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及三维显示装置，尤其涉及一种基于柱面光栅屏的前投影自体视三维显示装置。

背景技术

三维显示区别于二维显示就是要通过各种方法给观看者带来视觉上的深度感知，使其自然或不自然地获得画面中第三维度的信息，这种获取方式的自然与不自然对于观看者来说就有真三维与假三维(或者说准三维)的区别。三维显示技术发展到今天已经产生大量的成果，这些成果大致可以分为全息三维显示、体三维显示、体视三维显示等。全息技术能够产生非常逼真的空间效果，但是在动态显示方面它需要高分辨的空间光调制器以及超高速的数据处理系统，这两个因素极大地限制了这使这种技术的进步，使它目前还不能很好地进入实际应用。体三维显示和体视三维显示目前都已有比较好的显示设备出现，然而基于这两种方法的显示装置大都依靠转动屏幕来满足全视角观看的要求，所以显示装置结构相对复杂造价也比较昂贵。

目前应用与三维影院的三维显示装置存在视角少且视角不连续，并且需要佩戴额外的眼镜观看等问题，而本发明的优点是采用前投影系统构造三维显示器，可用于需要大场景、大画面三维图像的三维影院，并且可裸眼观看。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于柱面光栅屏的前投影自体视三维显示装置及方法。

基于柱面光栅屏的前投影自体视三维显示装置包括依次放置的柱面光栅屏、纵向散射屏和投影机，柱面光栅屏的柱面朝向投影机并且镀有反射膜，纵向散射屏紧贴柱面光栅屏放置，投影机投影由三维物体多个视角的透视投影图像组合而成的三维图像到柱面光栅屏，构成每个透视投影图像的投影光束分别被反射到对应的视点以形成多视点自体视三维显示。

所述的纵向散射屏是透射式的纵向散射屏。

本发明采用前投影系统构造三维显示器，可用于需要大场景、大画面三维图像的三维影院，并且可裸眼观看。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是基于柱面光栅屏的前投影自体视三维显示装置俯视图；

图2是投影图像组合方式及多视点生成示意图；

图3是基于柱面光栅屏的前投影自体视三维显示装置侧视图。

具体实施方式

如图1所示，基于柱面光栅屏的前投影自体视三维显示装置包括依次放置的柱面光栅屏1、纵向散射屏2和投影机3，柱面光栅屏的柱面朝向投影机并且镀有反射膜，纵向散射屏紧贴柱面光栅屏放置，送给投影机的图像是由三维物体多个视角的透视投影图像组合而成，经柱面光栅屏反射后，每个透视投影图像被反射的光线分别返回到对应的视点以形成多视点自体视三维显示，在柱面光栅屏的前表面加上纵向散射屏，则视点即观察点将不再局限在一个点附近，而是在纵向扩展，也就是说在该点所在的纵向区域里都可以看到该视点所对应的图像。传统的自体视三维显示装置是由平板显示器加柱面光栅构成，利用柱面光栅折射分光的方法调整平板显示器上像素的发光方向，来实现把不同视角的透视投影图像还原到对应视点的目的，本发明是利用柱面光栅反射分光的机制控制像素的发光方向，采用前投影系统构造三维显示器，可用于需要大场景、大画面三维图像的三维影院，并且可裸眼观看。

如图2所示，投影到屏幕上的图像，若干个相邻的像素形成一组作为一个3D像素，每个视点所对应的图像由所有3D像素中的一个像素组成。由于一个3D像素中的不同像素落在柱面光栅屏中柱面反射镜的不同位置，因此被反射到不同的方向，这样在不同视点就可以观察到三维物体不同侧面的图像。

如图3所示，基于柱面光栅屏的前投影自体视三维显示装置中所述的纵向散射屏，是透射式的纵向散射屏，在纵向有散射在横向无散射，可以是柱面光栅或散斑全息片，到达纵向散射屏表面的光线在横向上方向不变直接穿过它，在纵向上则被散射开来。在柱面光栅屏的前表面加上纵向散射屏，则视点即观察点将不再局限在一个点附近，而是在纵向扩展，也就是说在该点所在的纵向区域里都可以看到该视点所对应的图像。