一種用于多視點三維成像系統的顯示屏的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種顯示屏，具體涉及一種用于多視點三維成像系統的顯示屏。
【背景技術】
[0002]立體顯示技術作為一種裸眼三維顯示技術，擁有三維顯示效果好，無觀看疲勞等優點。立體顯示技術，特別是多視點三維顯示技術在國外已經得到了實施。
[0003]匈牙利Holografika公司的工程師使用80個投影儀投影在3m寬的顯示屏上，獲得了大約I度的水平角度分辨率；美國南加州大學的研宄人員使用了 72個短焦投影儀投影在30cm寬的小型屏幕上，獲得了大約I度?2度的水平角度分辨率。
[0004]這類多視點顯示系統需要通過提供足夠的空間分辨率和角度分辨率來獲得良好的三維顯示效果。在現有的多視點三維成像系統中，顯示效果由可視區域(FOV，field ofview)，角度分辨率(AR, angular resolut1n)和空間分辨率(DR, display resolut1n)等關鍵因素決定。空間分辨率由投影儀本身的分辨率決定，角度分辨率由投影儀個數決定。為了達到足夠的角度分辨率，不得不采用數量巨大的投影儀陣列，使得整個系統結構復雜，價格尚昂。
【發明內容】
[0005]發明目的:為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種用于多視點三維成像系統的顯示屏，通過在垂直透射膜上疊加一組柱面鏡陣列，將投射的角度分辨率放大，減少了投影儀光心間隔角度，從而減少投影儀的數量，解決了現有技術的問題。
[0006]技術方案:為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
[0007]一種用于多視點三維成像系統的顯示屏，其特征在于，包括垂直透射膜和柱面鏡陣列；
[0008]所述垂直透射膜的一側為投影儀陣列，所述柱面鏡陣列位于垂直透射膜的另一側。
[0009]利用垂直透射膜的單向散射特性，系統通過水平均勻分布的多投影儀陣列向該膜投影，可在不同視點產生不同圖像，這些不同圖像的水平視差可產生三維的感覺，這也是現有多視點三維顯示系統的成像原理。在此基礎上，通過疊加一組柱面鏡陣列，用于將每個視點的光線進行發散，從而將空間分辨率轉換為角度分辨率。
[0010]進一步的，柱面鏡陣列為平凸柱面透鏡，所述平凸柱面透鏡的平面一側貼合垂直透射膜。平凸柱面透鏡成線狀像，用于僅需控制光束的一個方向的尺寸。
[0011]有益效果:采用簡單的柱面透鏡疊加的方法，通過疊加柱面透鏡的方式，將投射的角度分辨率放大，減少了投影儀光心間隔角度，從而減少投影儀的數量，達到了精簡系統結構的目的，同時極大的降低了生產成本。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明多視點三維成像系統的原理圖；
[0013]圖2為垂直透射膜光學特性；
[0014]圖3基于垂直透射膜的三維顯示原理；
[0015]圖4疊加柱面鏡陣列時的效果與未疊加柱面鏡陣列的效果對比示意圖；
[0016]圖5為光場中光線的參數化表不方法；
[0017]圖6為僅使用垂直透射膜時透過光線的分布；
[0018]圖7為使用垂直透射膜和柱面鏡陣列時透過光線的分布。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0020]如圖1所示一種用于多視點三維成像系統的顯示屏，其特征在于，包括垂直透射膜2和柱面鏡陣列3 ;
[0021]所述垂直透射膜2的一側為投影儀陣列I，所述柱面鏡陣列3位于垂直透射膜2的另一側。述柱面鏡陣列3為平凸柱面透鏡，所述平凸柱面透鏡的平面一側貼合垂直透射膜2。投影儀陣列I從各個角度發出光線，依次通過垂直透射膜2和柱面鏡陣列3，形成散射光線4向外散射。
[0022]實施例:
[0023]垂直透射膜具有單向散射特性，如圖2所示，在垂直方向光線均勻通過，而在水平方向，僅在光心連線周圍的少數光線可以通過。根據這種原理，使用水平均勻分布的多投影儀陣列向這種垂直透射膜投影，可在不同視點產生不同圖像。這些不同圖像的水平視差可產生三維的感覺，這也是現有多視點三維成像系統的原理。
[0024]在現有的多視點三維成像系統中，顯示效果由可視區域(FOV，field of view)，角度分辨率(AR，angular resolut1n)和空間分辨率(DR, display resolut1n)等關鍵因素決定。根據圖3所示，我們設定角度分辨率為δ，投影儀個數為N，投影儀光心間隔角度為γ，投影儀到顯示屏的距離d。其關系可由如下數學表達式描述:
[0025]FOV = AR*N (I)
[0026]DR = tan δ *d*N (2)
[0027]顯然，越大的可視區域，越高的角度分辨率，三維顯示的效果越好。實際使用實驗過程中，可視區域達到100度?160度，角度分辨率達到I度?2度時，三維體驗良好。其中，空間分辨率越大顯示的內容越多，但并不直接對三維視場差產生影響。而如今三維立體顯示的空間分辨率往往是過剩。
[0028]如圖4所示，圖4左邊是未疊加柱面鏡的透射示意，右邊是疊加了柱面鏡的透射示意，通過在垂直透射膜上疊加一組柱面鏡陣列，將投射的角度分辨率δ放大為δ’。這樣，可在不減少顯示屏幕大小的情況下，縮小了顯示分辨率，減小了投影儀光心間隔角度γ，從而減少投影儀的數量。
[0029]具體的，利用圖5所示的光場中光線的參數化表示方法，對疊加柱面鏡陣列前后的光線進行分析。進行參數化表示時，將光線描述為它們對應與單位距離間的二平面的交點，也就是圖5中所示的第I平面對應點(X，y)和第2平面對應點(u，v)。因此該光線可表示為L(x，y，U，V)。圖6描述了未疊加柱面鏡陣列的光線分布在參數化表示方法下的結果。其中，點大小表示光線的角度分布密度，點位置表示光線的透過顯示屏之后的方向，可見在未疊加柱面鏡陣列時，透過光線的角度分布密度小，方向固定。而圖7描述了疊加柱面鏡陣列之后的光線分布。可見疊加柱面鏡陣列之后增加了角度分布密度，同時由于光線在通過柱面鏡之后方向存在隨機性，也增加了分布的隨機性。在實際使用過程中，需要根據進行光線分布的校正，將校正參數反饋到投影圖像的生成算法。
[0030]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種用于多視點三維成像系統的顯示屏，其特征在于，包括垂直透射膜(2)和柱面鏡陣列⑶； 所述垂直透射膜(2)的一側為投影儀陣列(I)，所述柱面鏡陣列(3)位于垂直透射膜(2)的另一側。
2.如權利要求1所述的一種用于多視點三維成像系統的顯示屏，其特征在于，所述柱面鏡陣列(3)為平凸柱面透鏡，所述平凸柱面透鏡的平面一側貼合垂直透射膜(2)。
【專利摘要】本發明公開了一種用于多視點三維成像系統的顯示屏，包括垂直透射膜和柱面鏡陣列；垂直透射膜的一側為投影儀陣列，所述柱面鏡陣列位于垂直透射膜的另一側。利用垂直透射膜的單向散射特性，系統通過水平均勻分布的多投影儀陣列向該膜投影，可在不同視點產生不同圖像，這些不同圖像的水平視差可產生三維的感覺，這也是現有多視點三維顯示系統的成像原理。在此基礎上，通過疊加一組柱面鏡陣列，用于將每個視點的光線進行發散，從而將空間分辨率轉換為角度分辨率，減少了投影儀的數量需求，達到了精簡系統結構的目的，同時極大的降低了生產成本。
【IPC分類】H04N13-04, G02B27-22, H04N13-00
【公開號】CN104735437
【申請號】CN201510102245
【發明人】李偉, 沈春林
【申請人】南京航空航天大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月9日