[发明专利]基于光栅的三维显示方法

说明书

本发明涉及三维图像显示技术领域，更具体地，涉及基于光栅的三维显示方法，本专利所述方法通过提高观察者双目所在区域的视点分布密度，可以实现单目多视图呈现，从而提高三维视觉舒适度。该方法根据观察者眼睛所在空间位置，改变光栅的相关参数，使过相邻视区整体或部分区域的光线入射观察者左瞳，同时使过另外的相邻视区整体或部分区域的光线入射观察者右瞳。观察者双瞳各自对应视区在空间上的相互分离，借助其它向观察者左右眼睛分别投射不同图像的方法来实现，或通过光栅单元排列方向的设计来实现。

技术领域

本发明涉及三维图像显示技术领域，更具体地，涉及基于光栅的三维显示方法。

背景技术

在现实的三维世界里，二维显示由于丢失了第三维上的深度信息而不完美，所以，呈现立体场景的三维显示技术受到越来越多的关注。光栅式三维显示技术兼容于主流平板显示器的特性，使其成为目前实用化最为广泛的三维技术。通过光栅的分光功能，传统光栅式三维显示技术引导显示屏不同组的像素出射光束可见于不同视区，使处于不同视区对应视点附近的观察者双目可以分别接收来自不同像素组的光信息，基于双目视差实现三维图像的呈现。受显示屏空间带宽积的限制，光栅式显示技术所能呈现的视区及其对应的视点数目是有限的；同时为了确保观察者双目都能接收到对应光学信息，有限数目的视区需要覆盖观察者双目，由此导致相邻视区的间距较大，该较大的相邻视区间距意味着观察者的各个眼睛只能接收到一个二维视图。为了看清楚各自对应的一个二维视图，观察者双目必须聚焦于呈现二维视图的显示屏，而基于双目视差原理获得三维视觉时，双目的视向夹角是相对于显示的空间三维光点的，由此导致的聚焦-会聚冲突，会引起观察者的头晕和各种视觉不适。

在现有的基于光栅的三维显示技术中，光栅单元的长向和观察者双目连线方向都是大角度放置的，显示屏有限分辨率导致的数目非常有限的视区，其长向和光栅单元长向一致，则沿双目连线方向视区分布区域需要覆盖观察者双目的要求，导致沿双目连线方向相邻视区的间距需要比较大，从而无法实现单目多视图（包括两视图）的呈现，而各目分别只能接收一幅对应二维视图的三维显示方法存在聚焦距离和会聚距离的不一致的问题，是观看三维图像时视觉不适的重要根源之一。同时，现有的各种非光栅的三维显示技术，比如采用两个显示器的头盔式虚拟/增强现实技术、佩戴偏光眼镜或快门眼镜的三维技术，也都是通过显示面上两个等效屏（例如头盔式虚拟/增强现实系统中两等效屏为两显示器的虚像、偏光眼镜式三维系统中两等效屏为两投影仪在幕布上的投影）向观察者刷双目分别呈现一个对应二维视图来实现三维呈现，也存在聚焦距离和会聚距离不一致的问题。

若单目可以获取两幅或更多幅的二维视图，来自于该两幅而更多幅二维视图的、过显示物点的光线，会在显示物点叠加，形成单目可以聚焦的物点，从而克服上述聚焦-会聚冲突。

发明内容

本发明的目的在于克服现有三维显示技术的不足，提供一种基于光栅的三维显示方法，通过提高观察者瞳孔处所能呈现视点密度实现单目多视图（包括两视图）的三维显示技术，以实现舒适的三维视觉。本发明通过一维光栅进行分光形成视区，以下部分中，定义一维光栅的光栅单元排列方向的垂向为光栅单元长向，其形成各视区的长向和该光栅单元长向一致。本发明采用的技术方案是：

提供一种基于光栅的三维显示方法，包括以下步骤：

S1. 在时间点t+l×∆t，通过追踪定位，确定观察者双瞳空间位置，其中l为自然数；

S2. 沿呈现像素光信息的显示屏出射光线传输方向，置一维光栅于显示屏前，该一维光栅对显示屏像素出射光束进行分光，使N组像素分别可见于N个视区，其中N为正整数；