[发明专利]基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示系统及显示方法

说明书

技术领域

本发明涉及裸眼立体显示技术领域，尤其涉及基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示系统及显示方法。

背景技术

人们对客观世界的感知方式有多种，眼睛承载着人类 90%以上的信息获取能力，借助视觉能获得的信息量远远超过了听觉、触觉、嗅觉及味觉等其他方式所能获得的信息量。现实中的物体都是立体的、三维的，人眼的视觉系统能够很好的适应现实中的三维世界，准确的把图像信息传递给人们。但是由于技术的原因，目前的绝大多数显示装置只能显示二维的图像，虽然也能给人们展示大千世界的多姿多彩，但远不能提供与真实世界相比的视觉信息，不能让人们感知立体的世界。随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们对于显示装置的要求已经不仅仅局限于简单的传递二维平面信息，而是希望它可以提供更加真实、富有立体感，更接近人眼实际感受的三维立体图像信息，由此三维立体显示技术应运而生。

图像显示器是人类接受外部信息的重要手段之一。而立体显示器则能再现物体的三维信息，提供物体更为全面、详实的信息，在医学、军事、广告艺术以及立体电视等领域有着广泛的应用前景。目前的立体显示器无法同时实现裸眼、宽视域观看，以及立体图像的悬浮和可触摸。随着立体显示技术的不断发展，人们对立体显示器的观看效果提出了更高的要求，要求其实现裸眼 360°周视观看，图像悬浮且具有较好的人机交互性。

虽然该技术发展了很长一段时间，但是现有立体显示器大都无法同时实现裸眼观看、周视和图像悬浮可触摸的功能。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示系统及显示方法。本发明旨在提供一种可以实现裸眼3D，可供多人在任意角度裸眼观看的立体显示系统及显示方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示系统，其中，系统包括：

投影机组，用于提供要成像的立体物品的视差图；

定向屏，用于分离视差图并将投影机出瞳成像；

图像显示区，用于显示经定向屏处理后的立体视觉图像；

电机，用于旋转定向屏形成整圈的观察带；

所述投影机组由多个微型摄影机环绕旋转轴排列组成，且正对定向屏投影，所述微型投影机的镜头朝向定向屏，设置在定向屏下方，所述定向屏由菲涅尔透镜组和光栅组成，所述光栅设置在菲涅尔透镜组的后面，所述图像显示区位于定向屏上方，所述电机设置在投影机组的下方。

所述的基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示系统，其中，所述菲涅尔透镜组包括两片菲涅尔透镜，分别记为第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜组用于将放置于第一菲涅尔透镜焦平面处的投影机出瞳成像在第二菲涅尔透镜焦平面处。

所述的基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示系统，其中，所述光栅为用于扩大竖直方向的观察范围的水平光栅。

所述的基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示系统，其中，所述菲涅尔透镜为厚度小于5mm镜片，镜片表面一面为光面，另一面刻录由小到大的同心圆。

所述的基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示系统，其中， 所述视差图为水平视差图中的负视差视觉效果图。

所述的基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示方法，其中，方法包括：

A、预先设置投影机组环绕转轴排列且正对定向屏投影；

B、电机带动定向屏高速旋转，将投影机组出瞳成像，在图像显示区形成一条具有负视差的观察带；

C、重复步骤B，直到电机旋转一周、形成的观察带围成整圈，图像显示区显示悬浮立体图像供人观察。

所述的基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示方法，其中，所述步骤B具体还包括：

B1、电机带动定向屏的透镜组和光栅高速旋转；

B2、定向屏将旋转过程中，当投影机位于第一菲涅尔透镜焦平面时，将投影机出瞳成像在第二菲涅尔透镜焦平面处，并通过水平光栅扩大竖直的观察范围；

B3、出瞳成像后的图像位于人眼与定向屏之间的具有负视差效果的观察带。

所述的基于菲涅尔透镜的裸眼悬浮立体显示方法，其中， 所述菲涅尔透镜为厚度小于5mm镜片，镜片表面一面为光面，另一面刻录由小到大的同心圆。