[发明专利]真三维图像显示系统及真三维图像显示方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像显示技术，尤其涉及一种真三维图像显示系统以及真三维图像显示方法。

背景技术

所谓“真三维显示”是指被显示的三维物体之间的相对位置关系也被真实地体现，构成真正意义上的三维空间图像，具有真实物理深度和图像质量的表面特性，观察者不需要任何辅助设备就可以从多个方向任意观察被显示物体，感知最真实、完整的三维信息。真三维显示技术从根本上更新了图像显示的概念，使显示的图像栩栩如生，向观看者提供了完备的心理和生理上的三维感知信息，为理解三维图像和其中物体之间的空间关系提供了独特的手段。

光场是描述物体在某一区域发光特性的一个函数。一般说来,光场函数G(x,y,z,a,b,t)，其为六维函数,其中(x,y,z)描述发光点三维位置,(a,b)描述发光方向，t是时间。如果考虑到光线的各种特性(比如极性,相位等)，光场函数还会更为复杂。从光场理论出发，真三维显示系统的目标,就是尽可能真实地重构并再现真实物体所生成的光场，从而使观察者得到与看到真实物体相似的三维感知。

参考图12，由于真实物体产生的光场函数是空间和角度的连续函数,如果用多个视场(multiview)来模拟，则需要无限个数的视场。无限个数的视场无法进行工程实现。光场三维显示系统的工作原理是,用有限个视场（如视场a-l）来近似连续分布的光场。由于人眼对空间和角度的分辨率是有限的，从感知和显示效果的角度来说，无需重构连续分布的光场函数。对连续分布的光场函数分别沿空间、角度和时间轴进行离散采样，用有限个数的视场来模拟光场函数，是光场三维显示技术的出发点。

参考图13，图13为一种现有的采用多个投影仪来产生三维显示效果的系统示意图。每个投影仪131对应每个视场产生相应的图像并投射在光学器件132上。根据光学器件的特性，在水平方向上,光线被聚焦到反射散射屏（即平板显示屏幕）133上，然后向对应的投影仪131的方向反射回去。实际上光线透过光学器件两次,第一次光学器件将光线聚焦在反射散射屏133上,第二次光学器件则将光线原路反射回去。这样，观察者在不同的水平视场就可以看到不同的投影仪投射出的图像。如果这些投影仪分别投射出三维物体相应于该视场的图像，观察者便可以获得三维显示的视觉效果，到达真三维显示的目的。

图13所示的系统采用多个投影仪，可以保留每个视场的分辨率,无需被视场个数来进行分割。然而这种技术也有其缺点：

其一，各个视场的投影图像很容易交叉干扰，致使图像模糊；

其二，对应每个视场都设置投影仪，成本较高；

其三，这种系统要求各投影仪的图像都准确校准，难度较大。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的一个主要目的在于提供一种成本较低、校准难度低、图像清晰的真三维图像显示系统及真三维图像显示方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种真三维图像显示系统，包括：

至少一个图像源，用于以预设的时序生成分别对应于K个视场的K个视场图像光束；

光学压缩装置，设置于图像源的出射光路上，用于对各视场图像光束进行压缩以形成H套压缩图像光束，每套压缩图像光束包括K列图像光束，每套压缩图像光束中的K列图像光束分别为K个视场图像光束的相同列图像光束；

成像屏幕，具有H个区域，每个区域用于对应接收一套压缩图像光束；

光学器件，设置于成像屏幕远离光学扫描装置的一面，光学器件包括H个成像单元，H个成像单元分别对应成像屏幕的H个区域，光学器件的每个成像单元用于对应地将投射至成像屏幕的各区域中的压缩图像光束中的K列图像光束分别射向K个视场中；

光学扫描装置，设置于光学压缩装置的出射光路上，用于将H套压缩图像光束中的图像光束按预设的时序分别导引至成像屏幕的H个区域中，

其中，K、H均为不小于1的整数。

为实现上述目的，本发明还提供了一种真三维图像显示方法，利用上述的真三维图像显示系统进行真三维图像的显示，该方法包括：

图像生成步骤：图像源按照预设的时序生成分别对应于K个视场的K个视场图像光束；