[发明专利]多视角桌面式三维显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及三维显示装置，尤其涉及一种多视角桌面式三维显示装置。

背景技术

显示技术正朝着高清晰、三维全景显示的方向发展。三维显示区别于传统二维显示就是通过各种方法给观看者带来视觉上的深度感知，使其自然与不自然地获得画面中的第三维度信息。国内外众多三维显示技术一般可分为全息三维显示和非全息三维显示两种。全息三维显示因其是真三维的信息记录和显示而被誉为未来理想的三维显示方式，但在动态显示方面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种技术的进步使其不能很好地进入实际应用，目前仅适用于静态图像的摄取和显示。因此非全息三维显示是目前的主流显示技术，而实现非全息三维显示技术一般又可分为体三维显示、集成成像三维显示、体视三维显示等。体三维显示和体视三维显示目前都已有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需求，所以显示装置结构相对复杂造价也较高。传统的集成成像三维显示技术则在视角数目、图像串扰、显示区域深度和大小等方面存在很多需要解决的问题。

目前已经开发出的裸眼三维显示装置大都仅仅具有一个方向的立体视角，在另一方向没有立体视角，因此缺乏具体的实际应用。并且单个裸眼立体显示器显示的图像分辨率低、视角少而不连续、纵深感不够等问题，更使其在军事模拟及沙盘推演领域的应用缺乏创新。本发明的主要目的在于构建一个显示桌面二侧分别可以看到三维图像各自侧面的三维显示装置，且满足多人多视角观看的诉求。其优点在于可以产生高图像分辨率、高视角分辨率，并且可以在桌面二侧都观看到具备细腻的横向视差的三维图像。细腻的视角间隔，会给观察者带来完全连续无跳变的三维感知，减少常规三维显示中视角不连续带来的疲惫感。嵌入桌面的结构可以实现三维图像的悬浮效果，满足多人同时、多视角、可触式观看的诉求。同时利用桌面两侧的相对投影实现三维图像的拼接，可增加三维图像的空间尺度。

整合了传统三维显示技术的优势，创新的桌面式三维显示装置设计可以广泛应用于军事沙盘推演、医学模拟、对弈赛事、楼盘销售演示等领域。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术和显示装置的不足，提供一种多视角桌面式三维显示装置。

多视角桌面式三维显示装置包括第一投影机阵列、第二投影机阵列、第一纵向散射屏、第二纵向散射屏、回字形桌面和凹槽，回字形桌面的开口下方设有第一纵向散射屏和第二纵向散射屏，第一纵向散射屏和第二纵向散射屏构成凹槽，所述凹槽的形状为V形、直角形、梯形或弧形，第一投影机阵列放置于第一纵向散射屏一侧并投影到第一纵向散射屏另一侧成像，第二投影机阵列放置于第二纵向散射屏一侧并投影到第二纵向散射屏另一侧成像。

多视角桌面式三维显示装置包括第一投影机阵列、第二投影机阵列、第一纵向散射屏、第二纵向散射屏、中部开口L形桌面，中部开口L形桌面的中部开口下方和后方设有第一纵向散射屏和第二纵向散射屏，第一纵向散射屏和第二纵向散射屏构成直角形，第一投影机阵列放置于第一纵向散射屏下方并投影到第一纵向散射屏上方成像，第二投影机阵列放置于第二纵向散射屏后方并投影到第二纵向散射屏前方成像。

所述的第一纵向散射屏和第二纵向散射屏是透射式柱面光栅或具有相同纵向散射特性的光学全息屏幕，透射式柱面光栅栅线方向和回字形桌面或中部开口L形桌面表面平行。所述的第一投影机阵列和第二投影机阵列是多个投影机组成的阵列，或由二维显示器和镜头阵列组成。所述的二维显示器是LCD、LCOS、PDP、LED、CRT、OLED或投影机。

本发明可产生高图像分辨率、高视角分辨率的三维图像，双投影机阵列提供了常规桌面显示应用所需的多视角观察范围，在每个方向的视角范围内又可以显示具有一系列连续视角的三维图像。细腻的视角间隔，会给观察者带来连续无跳变的三维感知，而多视角范围的观察区域以及可触式的桌面显示设计，则给三维显示在更广泛领域的应用提供了巨大前景。

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(a)是多视角桌面式三维显示装置（回字形桌面形式）整体示意图；

图1(b)是多视角桌面式三维显示装置（L形桌面形式）整体示意图；

图2(a)是多视角桌面式三维显示装置成像原理纵向剖视图一；

图2(b)是多视角桌面式三维显示装置成像原理纵向剖视图二；

图3是多视角桌面式三维显示装置成像原理俯视图；

图4是二维显示器和投影镜头组成的阵列示意图；

图5(a)是凹槽状纵向散射屏结构示意图一；

图5(b)是凹槽状纵向散射屏结构示意图二；