[发明专利]一种3D立体显示技术

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种适合裸眼观看的3D立体显示技术方案，尤其是通过实时调制显示矩阵中每一个像素的色彩和像距来实现对真实场景还原的3D立体显示技术方案。

背景技术

目前，公知的立体显示技术常见以下几种：1、偏振光分离立体显示技术；2、分场扫描立体显示技术；3、左右移位立体显示技术；4、红绿色分离立体显示技术；5、全息照相立体显示技术；6、格栅偏移立体显示技术；7、棱镜偏移立体显示技术。其中1、2、3、4都需要佩戴眼镜，5、6、7不需要配戴眼镜。下面将对以上的各种实现技术作对比说明。

前四种技术都需要佩戴专用眼镜，其中1、2两种显示效果较好，3的效果中等，4的效果较差。但佩戴立体眼镜一方面会使观看者感觉不方便；另一方面由于其满足心理和生理景深暗示(cue)---双目视差(binocular display)和会聚(convergence)，从而导致与其他景深暗示，如适应性和运动视差间的差异。这种差异将导致人体产生疲劳和头晕，不适合长时间观看，更不利于一些人群，如老人、小孩观看。因此佩戴眼镜的3D显示被称为“十分钟媒体(ten minutes media)”。人们需要减少制约、更自然、更贴近生活方式的3D显示技术。

后三种技术不需要佩戴眼镜，其中5的效果最好，但是结构极其复杂、实现成本巨大、数据量超大而难以实用化。6已见应用于立体液晶显示器，效果较好，但是视角窄，立体效果限定在较窄的距离、角度范围内，观看人数和位置受很多限制。7多用于玩具和要求不高的静止画面，图像质量较差。

以上所列技术所描述的立体显示方法，存在着或必须佩戴眼镜或效果较差或难以实现的问题，不能满足人们实际应用的需要。

发明内容

为了克服现有立体显示技术的弊病以及实现更好的显示效果，本发明提供一种通过实时调制显示矩阵中每一个像素的像距来实现真实场景还原的3D立体显示技术方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由平面显示器件显示或投影的动态彩色图像，通过动态调焦混光镜矩阵对其图像像素单元进行动态调焦投影成像，对其每一个像素单元进行分别动态调焦，所成的实像像距也随之变化，调整图像和透镜的距离以及调焦的电压或电流，令其像距等于或正比于图像中原立体实景相应部分对定焦镜头的成像距离，在混光镜另一端将得到不同像距的被混光的像素单元实像，是一个和原图像等大的立体动态彩色实像。对此立体实像通过透镜或微形透镜矩阵成像观看，则组成立体显示器；或者把立体实像再次投影到显像镜片上成像，以实现对立体场景的真实还原，则组成立体投影系统。其光路原理近似于摄像的逆原理，具体解释如下：

在摄像的时候，通过摄像镜头把立体实景投影到感光器上，对感光器的读取和记录就实现了摄像过程。在普通摄像过程中，采用了大景深的镜头来尽量满足图像的全景清晰度，并且只记录光数据，不记录景象的距离数据。

在实际的凸透镜成像的光路中，立体实景中每一个点成像的像距是不同的，根据光路可逆原理，如果能复原成像位置的每一个像素的色彩和像距，反向投影的话将再现原场景每一部分的色彩和距离。因此，如果能得到视频文件的成像距离数据，然后在图像色彩重现的时候，通过实时调制调焦镜物距的方式实现对成像距离的再现，则能恢复原立体实景的成像色彩和成像像距。如上所述，通过对其再次投影来再现立体实景。