[发明专利]可便携的三维图像显示系统和方法

权利要求书

1.可便携的三维图像显示系统，其特征在于，包括

一像素阵列单元，数量为一个，由可投射光信息的像素排列而成，可以分解成若干个子像素阵列单元；

一光学导向系统，数量为一个，调制上述像素阵列单元投射的光信息，将上述各子像素阵列单元投射的主光线会聚于不同空间位置，形成会聚光点阵列，并引导从上述各会聚光点出射的主光线沿不同传输方向投射至显示区域；

一滤波单元，数量为一个，置于上述像素阵列单元投射光信息的传输路径中，对上述子像素阵列单元投射的光信息进行空间滤波，获取窄带宽的子像素阵列单元投影信息；

一控制单元，数量为一个，由虚置目标图像，经主光线的反向追踪，获取像素阵列单元各像素需要显示的信息，并在系统工作时控制像素阵列单元各像素投射对应信息。

2.根据权利要求1所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，像素阵列单元由多个显示芯片拼接而成，各显示芯片即为相应的子像素阵列单元；该显示芯片是OLED微显示芯片或LED微显示芯片或透射式液晶微显示芯片。

3.根据权利要求1所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，像素阵列单元为单个显示芯片，各子像素阵列单元分别为该单个显示芯片的一部分。

4.根据权利要求1所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，像素阵列单元的像素是主动发光的像素或是被动发光的像素，像素阵列单元的像素是被动发光的像素时像素阵列单元包含有对应背光源。

5.根据权利要求1所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，滤波单元由具有一定孔径的小孔组合而成，各小孔处于上述光学导向系统产生各会聚光点处，滤除上述各子像素阵列单元投射光信息的高频信息，保留各子像素阵列单元投射信息的低频部分通过。

6.根据权利要求1所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，光学导向系统为小透镜阵列和转换透镜的组合，各子像素阵列单元投影信息经小透镜阵列中对应小透镜和转换透镜的依次调制，会聚成空间排列的光点阵列，且各会聚光点投射的主光线沿不同方向投射至显示区域。

7.根据权利要求1所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，光学导向系统为小透镜阵列和转换透镜的组合，各子像素阵列单元投影信息经小透镜阵列中对应小透镜会聚成空间排列的光点阵列，各会聚光点投射的主光线再经转换透镜，沿不同传输方向投射至显示区域。

8.根据权利要求1所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，还包括可控散射屏，数量为一个，以在该三维显示系统中实现二维图像的显示，使系统同时具备三维显示和二维显示两种功能模式：三维显示模式下，该可控散射屏可以从光路中撤出或无散射地让上述像素阵列单元投射的光场通过，使系统三维显示的功能不受该可控显示屏的影响；二维显示模式下，该可控散射屏进入光路进行散射或可控地由非散射状态转换为散射状态，并以其散射面为二维显示区域进行二维图像显示。

9.根据权利要求1所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，光学导向系统为棱镜阵列、小透镜阵列和转换透镜的组合，各子像素阵列单元投影信息经棱镜阵列中对应棱镜折射后，经小透镜阵列中对应小透镜和转换透镜会聚并引导会聚光点出射的主光线沿不同传输方向投射至显示区域。

10.根据权利要求9所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，光学导向系统不包含转换透镜，各子像素阵列单元投影信息经对应棱镜折射，沿不同传输方向进入对应小透镜，会聚并经滤波单元的低通滤波，沿不同传输方向投射至显示区域。

11.根据权利要求9所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，光学导向系统的棱镜阵列由光栅器件或其它光偏转器件代替，其功能就是使不同子像素阵列单元投射的主光线具有不同的偏转角度。

12.根据权利要求1所述的可便携的三维图像显示系统，其特征在于，光学导向系统为曲面分布的小透镜阵列，其中像素阵列单元、小透镜阵列、和滤波单元绕相同的球心分布于三个不同半径的球面上，各子像素阵列单元投影信息经小透镜阵列中对应小透镜会聚于滤波单元，低通滤波后，各子像素阵列单元投射的主光束导向显示区域。

13.可便携的三维图像显示方法，其特征在于包括权利要求1至12任一所述可便携的三维图像显示系统，以及在需要时实现三维显示模式和二维显示模式的转换，包括以下步骤：

S1．建立xyz轴坐标，在三维显示模式下，虚拟放置目标三维图像于以坐标系原点为中心的显示区域内，若系统引入了可选散射屏，需要关闭其散射功能；

S2．以虚置目标三维图像为源，基于光线追踪，根据各像素投射主光线经目标图像时所过各虚置物点的光强值，获取各像素所需投影信息；控制像素阵列单元投影所获取信息，在显示区域光线叠加复现目标三维图像光场，实现真实空间内的三维显示；

S3．置入了可控散射屏的系统在二维显示模式下，需激活二维散射屏的散射功能，并以该可控散射屏的散射面为二维显示区域；

S4．虚置目标二维图像于可控散射屏上，基于光线追踪，根据各像素投射主光线经虚置二维图像时所过各点的光强值，获取各像素需投影的信息；控制像素阵列单元投影所获取信息，在可控散射屏上散射显示目标二维图像。