基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置，包括沿光路依次布置的多投影陣列和縱向定向散射屏，以及與多投影陣列相連的控制器；所述的多投影陣列由位于同一弧面且等間隔布置的投影儀組合單元構(gòu)成，每個(gè)投影儀組合單元由疊置的多臺(tái)投影儀組成，且每臺(tái)投影儀具有不同的光瞳朝向角度。本發(fā)明還公開了一種基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示方法。本發(fā)明通過(guò)投影儀組合單元中的投影儀角度拼接，有效的擴(kuò)大了投影儀組合的出射角度，改善了投影儀投影角度狹小引起的缺陷，加大了觀察者在觀察區(qū)域看到的區(qū)域大小，從而使觀察者能夠獲得更好的視覺(jué)體驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大尺度三維顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相較于人類的其他感官，視覺(jué)感知被認(rèn)為是人們獲得信息的最重要的渠道之一，因此顯示技術(shù)的研究也越來(lái)越受到學(xué)界的重視。在真實(shí)空間重構(gòu)虛擬的三維場(chǎng)景一直是人類孜孜以求的目標(biāo)，因?yàn)槠淠芴峁└庇^的視覺(jué)感受、更豐富的細(xì)節(jié)、更具表現(xiàn)力的場(chǎng)景，是未來(lái)顯示技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。目前，三維顯示技術(shù)主要分為四類:體視三維顯示技術(shù)、自體視三維顯示技術(shù)、體三維顯示技術(shù)、光場(chǎng)三維顯示技術(shù)以及全息三維顯示技術(shù)等。其中，多投影光場(chǎng)三維顯示技術(shù)憑借著其優(yōu)秀的表現(xiàn)力越發(fā)受到人們的重視。
[0003]現(xiàn)有文獻(xiàn)(參見Qing Zhong, YifanPeng, Haifeng Li, Chen Su, WeidongShen, andXu Liu.Multiview and light-field reconstruction algorithms for360° multiple-projector-type3D display.Applied Optics, Vol.52, Issuel9, pp.4419-4425, 2013)提出了一種基于光場(chǎng)重構(gòu)技術(shù)的大尺度360°多投影三維顯示裝置和方法。該裝置能夠大尺度全景重現(xiàn)三維場(chǎng)景，具有360°可觀看、圖像分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。但是，該裝置存在一定的缺陷:由于受到投影儀本身投影角度的限制，觀眾在一個(gè)位置只能看到重構(gòu)場(chǎng)景中特定的部分，而無(wú)法達(dá)到理論上的全部場(chǎng)景，這一點(diǎn)極大地限制了該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于改善光場(chǎng)重構(gòu)技術(shù)中存在的顯示區(qū)域狹小的顯示效果問(wèn)題，提出一種基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置和方法。
[0005]一種基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置，包括沿光路依次布置的多投影陣列和縱向定向散射屏，以及與多投影陣列相連的控制器；
[0006]所述的多投影陣列由位于同一弧面且等間隔布置的投影儀組合單元構(gòu)成，每個(gè)投影儀組合單元由疊置的多臺(tái)投影儀組成，且每臺(tái)投影儀具有不同的光瞳朝向角度。
[0007]其中，各投影儀的投影角度滿足拼接關(guān)系，通過(guò)投影角度的拼接，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大投影角度的目的。
[0008]所述的縱向定向散射屏為透射式柱面光柵，該透射式柱面光柵具有橫向的柵線方向，實(shí)現(xiàn)將光瞳豎直方向上展開的目的。
[0009]優(yōu)選的，所述的縱向定向散射屏為具有相同縱向散射特性的光學(xué)全息屏幕。
[0010]所述的縱向定向散射屏為弧面或平面，可根據(jù)系統(tǒng)的需要進(jìn)行選擇。
[0011]所述的控制器與多投影陣列中的每臺(tái)投影儀相連；所述的控制器用于對(duì)三維場(chǎng)景進(jìn)行三維空間描述，根據(jù)觀察視點(diǎn)和成像位置信息計(jì)算每臺(tái)投影儀的投影圖像，將投影圖像分別送入對(duì)應(yīng)的投影儀，作為三維顯示的圖像源。
[0012]在安裝投影儀時(shí)，投影儀的半張角Θ與縱向定向散射屏的可視區(qū)域范圍大小W應(yīng)滿足:
【權(quán)利要求】
1.一種基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置，其特征在于，包括沿光路依次布置的多投影陣列和縱向定向散射屏，以及與多投影陣列相連的控制器； 所述的多投影陣列由位于同一弧面且等間隔布置的投影儀組合單元構(gòu)成，每個(gè)投影儀組合單元由疊置的多臺(tái)投影儀組成，且每臺(tái)投影儀具有不同的光瞳朝向角度。
2.如權(quán)利要求1所述的基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置，其特征在于，各投影儀的投影角度滿足拼接關(guān)系。
3.如權(quán)利要求2所述的基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置，其特征在于，所述的縱向定向散射屏為透射式柱面光柵，該透射式柱面光柵具有橫向的柵線方向。
4.如權(quán)利要求1所述的基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置，其特征在于，所述的縱向定向散射屏為具有相同縱向散射特性的光學(xué)全息屏幕。
5.如權(quán)利要求4所述的基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置，其特征在于，所述的縱向定向散射屏 為弧面或平面。
6.如權(quán)利要求1所述的基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置，其特征在于，所述的控制器與多投影陣列中的每臺(tái)投影儀相連； 所述的控制器用于對(duì)三維場(chǎng)景進(jìn)行三維空間描述，根據(jù)觀察視點(diǎn)和成像位置信息計(jì)算每臺(tái)投影儀的投影圖像，將投影圖像分別送入對(duì)應(yīng)的投影儀，作為三維顯示的圖像源。
7.如權(quán)利要求1所述的基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示裝置，其特征在于，投影儀的半張角Θ與縱向定向散射屏的可視區(qū)域范圍大小W應(yīng)滿足:
8.一種基于光瞳復(fù)合使用的多投影三維顯示方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)確定要顯示的三維信息的空間成像位置； (2)根據(jù)所述的空間成像位置反推，利用光場(chǎng)重構(gòu)技術(shù)，計(jì)算出多投影陣列中的投影儀組合單元所需的投影圖像； (3)根據(jù)投影儀組合單元中的投影儀之間角度關(guān)系，計(jì)算出每臺(tái)投影儀單獨(dú)的投影圖像，并輸入投影儀； (4)多投影陣列的投影圖像經(jīng)過(guò)縱向定向散射屏展開，并在顯示區(qū)域拼接成像。
【文檔編號(hào)】G03B35/20GK103969937SQ201410195903
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】李海峰, 陳貝石, 鐘擎, 劉旭, 于超, 楊陳楹, 夏軍, 王保平 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 東南大學(xué)