[发明专利]用于显示三维图像的装置和方法

说明书

本发明涉及用于显示3D图像的多焦点平面显示(MFD)装置的技术领域。特别地，本发明提出一种用于显示3D图像的装置，其中，基于2D图像和深度图来生成3D图像。该装置包括光源、漫射器、以及控制器。该光源用于发射光束，每个光束对应于2D图像的像素。该漫射器用于漫射光束，其中，漫射器包括分布在三维体上的多个漫射器单元，并且每个漫射器单元可被单独地控制为透射的或漫射的。该控制器用于基于深度图将每个漫射器单元控制为透射的或漫射的。

技术领域

本发明涉及多焦点平面显示(multifocal plane display,MFD)装置的技术领域，并因此提出了用于显示三维(three-dimensional,3D)图像的装置和方法。特别地，本发明的装置和方法用于基于二维(two-dimensional,2D)图像和深度图来显示3D图像。基于2D图像产生多个光束，并且对光束进行选择性漫射以创建3D图像。

背景技术

MFD装置可以用于例如近眼显示(near eye display,NED)、近眼(near-to-eye,NTE)、或头戴显示(head mounted display,HMD)的应用或装置，旨在实现3D图像的多焦点显示。可以将不同的MFD装置分类为空间复用或时间复用的实现。在时间复用的实现中，与多个焦平面的帧的渲染同步地快速切换所显示的(单个)2D图像到人眼的观看距离(深度)，以生成无闪烁感的3D图像。

这种MFD装置的主要挑战是系统要求。实际上，要在市场上商业部署的这种MFD装置的关注度在很大程度上取决于计算负荷、硬件设计等。

已经进行了诸多尝试来解决系统要求的挑战。例如，一些尝试提出了通过设有可切换的层来显示3D图像，其中，每个层用于在特定焦平面上显示图像。这些可切换层例如被称为堆叠的可切换漫射器或液晶膜片。

然而，所有尝试都不能在无需高帧率的情况下令人满意地实现3D图像的高精度渲染。

发明内容

鉴于上述挑战，本发明旨在改进用于显示3D图像的装置和方法。本发明的一个目的是提供一种系统要求较低的用于显示3D图像的装置。特别地，本发明旨在提供一种无需高帧率的渲染高精度3D图像的装置和方法。

本发明的目的通过所附独立权利要求中提供的解决方案实现。本发明的有利实施方式在从属权利要求中进一步定义。

特别地，本发明提出引入一种漫射器，该漫射器包括用于漫射光束以生成3D图像的一组可切换的漫射器单元。可以通过单独地打开/关闭选中的漫射器单元来在漫射器中改变深度。

本发明第一方面提供了一种用于显示三维(three-dimensional,3D)图像的装置。该装置包括光源、漫射器、以及控制器。该光源用于发射光束，每个光束对应于二维(two-dimensional,2D)图像的像素。该漫射器用于漫射光束。其中，漫射器包括分布在三维体上的多个漫射器单元，并且每个漫射器单元可被单独地控制为透射的或漫射的。该控制器用于基于深度图将每个漫射器单元控制为透射的或漫射的。

与用于显示3D图像的其他装置相比，通过单独控制不同的漫射器单元，降低了系统要求。特别地，上述单独控制不需要高帧率即可实现高精度3D图像的渲染，即特别是具有比其他时间复用MFD装置更低的帧率。实现此目的的关键是可以将3D图像表示为2D图像和深度图。因此，该组可切换的漫射器单元可用于基于深度图来生成3D图像。

该装置的漫射器可以基于液晶(作为漫射器单元)构造，通过施加电能可以对其进行电控制。在LCD背景下，液晶可用于单独地接通和断开像素。

在第一方面的实施方式中，漫射器单元布置成多个层。

因此，漫射器包括相对于观看者或相对于装置的出射光瞳处于不同深度的多个漫射器层。因此，通过使用根据深度图选择的层将光束漫射，可以生成高精度3D图像。