一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)，包括投影儀；透射屏，其具有預(yù)定表面函數(shù)的出射表面；投影屏，面對所述透射屏；其中，投影儀發(fā)送出的左眼圖像和右眼圖像通過透射屏的具有表面函數(shù)的出射表面折射后，通過投影屏分別反射致觀看者的左眼和右眼，從而實(shí)現(xiàn)三維全息顯示。通過上述方式，本發(fā)明中光線通過透射屏具有表面函數(shù)的出射表面能夠向不同的方向折射，光線進(jìn)入透射屏的角度以及出射表面的表面函數(shù)決定了發(fā)生折射的方向，折射后的光線再經(jīng)過投影屏反射，能夠反射至處于任意位置的觀看者，使觀看者能夠看到唯一定制的三維立體圖像。
【專利說明】
一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]三維顯示技術(shù)正在日益普及和使用，在日常生活中，人們渴望得到三維立體的觀看體驗(yàn)。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)方面的發(fā)展使得三維顯示更為可行，然而即便借助計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、3D渲染等技術(shù)得到了高質(zhì)量圖像，看上去仍然不逼真。因此人們開始更加深入的研究立體視覺深度、運(yùn)動(dòng)時(shí)差對于逼真度的促進(jìn)作用，進(jìn)而出現(xiàn)了全息顯示技術(shù)。全息顯示可以理解為展示一個(gè)物體全部視角的全部畫面的圖像。全息圖像技術(shù)包括利用特殊的技術(shù)手段記錄并再現(xiàn)一個(gè)物體全部視角的全部畫面的圖像，從而使人眼產(chǎn)生和實(shí)際環(huán)境完全感覺一樣的視覺效果。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，三維(3D)顯示技術(shù)能夠提供全息圖像，用戶通常要佩戴頭盔、特殊眼鏡等，將平面圖像轉(zhuǎn)換成虛擬立體的圖像。但是，這種應(yīng)用方式是獨(dú)自進(jìn)行并且是具有妨礙性的:用戶佩戴頭盔、特殊眼鏡或是其他只會(huì)將3D圖像單獨(dú)顯示給每個(gè)用戶的設(shè)備。
[0004]雖然現(xiàn)有的方法通常是成功的，但是它們并未被廣泛接受，這是因?yàn)橛^看者通常不喜歡在眼睛上戴東西。此外，這些方法在要將3D圖像投影給一個(gè)或多個(gè)偶然經(jīng)過的過路人、一群合作者或全體觀眾是無法實(shí)現(xiàn)的。如果要滿足這種同時(shí)觀看的需要，使得可以為處于相同觀看環(huán)境并可以完全自由移動(dòng)的每一個(gè)觀看者呈現(xiàn)唯一定制的自動(dòng)立體3D圖像，而且該圖像完全不同于那些正被任何其他觀看者所觀看的圖像，那么將會(huì)是特別有利的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)，能夠使多個(gè)觀看者無障礙的自由移動(dòng)并能夠看到針對每一個(gè)觀看者唯一定制的三維立體圖像。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)，包括:
[0007]投影儀；透射屏，其具有預(yù)定表面函數(shù)的出射表面；投影屏，面對所述透射屏；其中，投影儀所發(fā)出的左眼圖像和右眼圖像通過透射屏的具有表面函數(shù)的出射表面的折射后，通過投影屏而分別反射至觀看者的左眼和右眼，以實(shí)現(xiàn)三維全息顯示。
[0008]其中，三維全息顯示系統(tǒng)進(jìn)一步包括:追蹤裝置，用于追蹤觀看者的位置以確定觀看者的左眼位置和右眼位置；反饋裝置，接收追蹤裝置反饋的觀看者的位置信息，并根據(jù)信息而控制投影儀的圖像發(fā)射或透射屏的偏轉(zhuǎn)角度。
[0009]其中，追蹤裝置為3D成像器。
[0010]其中，透射屏集成在投影儀內(nèi)并位于投影儀的鏡頭之前。
[0011]其中，投影屏為平面反射鏡。
[0012]其中，透射屏的出射表面由多個(gè)連續(xù)或非連續(xù)的弧形組成。
[0013]其中，出射表面的所述預(yù)定表面函數(shù)為正旋波。
[0014]其中，三維全息顯示系統(tǒng)進(jìn)一步包括:影像提供裝置，連接投影儀以提供圖像給投影儀。
[0015]其中，影像提供裝置進(jìn)一步包括:圖像分割裝置，用于將所述圖像分割成所述左眼圖像和所述右眼圖像。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明中透射屏具有預(yù)訂表面函數(shù)的出射表面，投影儀發(fā)送的左眼圖像及右眼圖像通過透射屏發(fā)生折射，而光線進(jìn)入透射屏的角度以及透射屏出射表面的表面函數(shù)決定了折射后光線的方向，折射后的光線再通過投影屏反射，從而將左眼圖像和右眼圖像反射至觀看者的左眼和右眼，當(dāng)反射多組左眼圖像及右眼圖像時(shí)，能實(shí)現(xiàn)在任意位置的多個(gè)觀看者都能夠觀看到唯一定制的三維立體圖像。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2a是第一實(shí)施方式中透射屏區(qū)域劃分示意圖；
[0019]圖2b是第一實(shí)施方式中圖像通過透射屏各個(gè)區(qū)域至人眼的光路示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4是第二實(shí)施方式中圖像經(jīng)過折射反射到觀看者眼睛的光路示意圖；
[0022]圖5是觀看者左眼位置和右眼位置定位方式的示意圖；
[0023]圖6是觀看者在不同角度看到不同視角圖像的示意圖；
[0024]圖7是本發(fā)明一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)第二實(shí)施方式的工作流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]參閱圖1，圖1是本發(fā)明一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施方式提供了一種顯示系統(tǒng)100，包括投影儀101、透射屏102以及投影屏103。
[0026]本實(shí)施方式中，投影儀101用于發(fā)送圖像，圖像通過透射屏102發(fā)送至投影屏103，繼而投影至觀看者的眼睛。具體的，本實(shí)施方式中的投影儀101還包括圖像處理單元1011和發(fā)射單元1012。其中，圖像處理單元1011能夠劃分圖像以及控制圖像的發(fā)送，本實(shí)施方式中，圖像處理單元1011將圖像劃分為左眼圖像及右眼圖像，并對左眼圖像及右眼圖像進(jìn)行調(diào)制，使觀看者能夠看到相應(yīng)的全息圖像。發(fā)射單元1012接收從圖像處理單元1011所傳來的調(diào)制后的圖像及控制信號。發(fā)射單元1012根據(jù)控制信號發(fā)射調(diào)制后的圖像，上述控制信號主要用于控制發(fā)射單元1012發(fā)射的圖像、方向及時(shí)間，即在特定時(shí)刻往特定方向發(fā)送特定圖像。
[0027]進(jìn)一步的，本實(shí)施方式中，圖像處理單元1011還能夠?qū)D像劃分為多個(gè)或多組具有視差的圖像，以對應(yīng)處于不同位置的觀看者。而發(fā)射單元1012則能夠相應(yīng)的以不同角度同時(shí)發(fā)送多組圖像，并通過投影屏102反射至不同觀看者的眼中，且各組圖像之間互不干擾。圖像處理單元1011能夠以一定的刷新頻率對圖像進(jìn)行劃分調(diào)制，發(fā)射單元1012以該刷新頻率發(fā)射圖像至觀看者的眼中。該刷新頻率的設(shè)置考慮了視覺暫留時(shí)間，從而保證觀看者能夠看到連續(xù)的圖像。
[0028]其他實(shí)施方式中，圖像處理單元1011處理圖像的方式可以不是以一定刷新頻率主動(dòng)處理，而是采用由信號觸發(fā)被動(dòng)處理的方式，當(dāng)觀看者的數(shù)量發(fā)生變化時(shí)，會(huì)有一個(gè)觸發(fā)信號發(fā)送至圖像處理單元1011，此時(shí)圖像處理單元1011根據(jù)接受到的觸發(fā)信號對圖像進(jìn)行劃分調(diào)制。在該實(shí)施方式中，可以設(shè)置一個(gè)元件來監(jiān)控觀看者的變化，當(dāng)監(jiān)控到變化時(shí)產(chǎn)生觸發(fā)信號，也可以由觀看者直接輸入觸發(fā)信息。
[0029]其他實(shí)施方式中，投影儀101可以僅僅作為發(fā)射單元1012使用，圖像處理單元1011為顯示系統(tǒng)100中獨(dú)立于投影儀101設(shè)置的元件，能夠?qū)D像進(jìn)行處理及控制投影儀101。
[0030]透射屏102，具有預(yù)定表面函數(shù)的出射表面1022。
[0031]本實(shí)施方式中，透射屏102設(shè)置在投影儀101光線的發(fā)射端，能夠使發(fā)出的光線經(jīng)過透射屏102，繼而透射至投影屏103?；诖斯δ艿目紤]，透射屏102可以作為一個(gè)單獨(dú)的元件，使用時(shí)放置或安裝在投影儀101的發(fā)射端，一般來說透射屏102緊靠投影儀101光線的發(fā)射端放置；也可以直接作為投影儀101的一部分，設(shè)置在投影儀101的發(fā)射端。進(jìn)一步，透射屏102能夠相對投影儀101轉(zhuǎn)動(dòng)，并產(chǎn)生一定的偏轉(zhuǎn)角度。當(dāng)透射屏102作為單獨(dú)元件時(shí)，透射屏102中還包括控制器，用于控制透射屏102的偏轉(zhuǎn)角度；當(dāng)透射屏102作為投影儀101 —部分時(shí)，投影儀101控制透射屏102的偏轉(zhuǎn)角度。本實(shí)施方式中，將透射屏102作為投影儀101的一部分。
[0032]本實(shí)施方式中，透射屏102依據(jù)投影儀101來設(shè)置其形狀，一般投影儀的出射端為圓形，因此透射屏102的形狀也設(shè)置為圓形。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，也可以將透射屏102設(shè)置為方形或其他形狀，對其形狀及材料在此不作限制。
[0033]本實(shí)施方式中，透射屏102入射表面1021為平面、出射表面1022具有預(yù)定的表面函數(shù)。當(dāng)投影儀101發(fā)射出的左眼圖像和右眼圖像經(jīng)過透射屏102，繼而在出射表面1022以一定的角度折射時(shí)，由于入射表面1021為平面，出射表面1022具有預(yù)定的表面函數(shù)，因此投影儀101發(fā)射光線方向的不同決定了入射點(diǎn)的不同，繼而決定了出射點(diǎn)的不同，而光線的折射角度也會(huì)不同，繼而通過投影屏103反射至觀看者的左眼和右眼，根據(jù)以上原理，能夠?qū)饩€的傳播方向進(jìn)行控制。當(dāng)投影儀101、透射屏102以及投影屏103位置關(guān)系固定時(shí)，可以將透射屏102上不同區(qū)域的出射點(diǎn)對應(yīng)不同觀看位置的觀看者。同樣的，入射表面1021也可以設(shè)定為具有特定的表面函數(shù)，只需保證能夠通過表面函數(shù)實(shí)現(xiàn)對光線傳播方向的控制。
[0034]投影屏103面對透射屏102，投影儀101發(fā)出的左眼圖像和右眼圖像通過透射屏102的具有表面函數(shù)的出射表面1022折射后，繼而通過投影屏103反射至觀看者的左眼和右眼，以實(shí)現(xiàn)三維全息顯示。
[0035]投影屏103面對透射屏102設(shè)置也是為了在光線經(jīng)過透射屏102發(fā)生折射后，能夠發(fā)送到投影屏103上，繼而發(fā)生反射。
[0036]本實(shí)施方式中，投影屏103與透射屏102之間有一個(gè)固定的位置關(guān)系，此位置關(guān)系決定了觀看區(qū)的范圍。從透射屏102發(fā)射出的圖像經(jīng)過投影屏103反射，進(jìn)而投影至處于觀看區(qū)的觀看者眼中。透射屏102出射點(diǎn)的位置與觀看區(qū)內(nèi)觀看者的位置之間有對應(yīng)關(guān)系C，此對應(yīng)關(guān)系C具體描述為:觀看區(qū)A區(qū)域的觀看者接收透射屏a區(qū)域透射的圖像，且觀看區(qū)A區(qū)域的觀看者無法接收透射屏b區(qū)域透射的圖像，具體請參閱圖2a和圖2b，圖2a是第一實(shí)施方式中透射屏區(qū)域劃分示意圖，圖2b是第一實(shí)施方式中圖像通過透射屏102各個(gè)區(qū)域至人眼的光路示意圖。區(qū)域的劃分不僅僅限于圖2a中的形式，可以根據(jù)實(shí)際需要自由劃分。此對應(yīng)關(guān)系C是預(yù)先設(shè)置在顯示系統(tǒng)100中的，目的是為了實(shí)現(xiàn)良好的透射投影效果。在本實(shí)施方式中，透射屏102緊靠投影儀101的發(fā)射端放置，因此投影屏102的出射點(diǎn)位置決定了投影儀101發(fā)射圖像的方向。
[0037]其他實(shí)施方式中，透射屏102以及投影屏103之間的位置可以不固定，兩者均可自由活動(dòng)，此時(shí)，兩者的適用范圍更加廣，可調(diào)整性更強(qiáng)。而對于不同位置的觀看者所對應(yīng)的透射屏102出射點(diǎn)1021也將隨機(jī)分配，或者以一定的規(guī)則進(jìn)行分配，繼而通過改變透射屏102的偏轉(zhuǎn)角度來改變光線出射的方向。
[0038]投影屏103具有反射作用，本實(shí)施方式中，投影屏103為反射鏡，也可以選用其他具有反射效果的材料，如表面光滑的鋁薄片、拋光的銀等。
[0039]在某些實(shí)施方式中，更進(jìn)一步的，還可以控制投影屏103做一定角度的偏轉(zhuǎn)。
[0040]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施方式中投影儀發(fā)出左眼圖像及右眼圖像，圖像經(jīng)過透射屏發(fā)生折射，且由于透射屏的出射表面具有預(yù)定的表面函數(shù)，因此不同出射點(diǎn)的光線傳播方向不一樣，由此可以控制左眼圖像和右眼圖像分別傳播至觀看者的左眼及右眼，進(jìn)一步的，投影儀還能夠發(fā)出多組圖像使得不同位置的多個(gè)觀看者能夠看到唯一定制的三維立體圖像。
[0041]請參閱圖3，圖3是本發(fā)明一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施方式提供了一種顯示系統(tǒng)300，包括投影儀301、透射屏302、投影屏303、追蹤裝置304、反饋裝置305以及影像提供裝置306。
[0042]投影儀301，用于將圖像發(fā)送至透射屏302。
[0043]透射屏302，具有預(yù)定表面函數(shù)的出射表面3022。
[0044]投影屏303，面對透射屏302，投影儀301發(fā)出的左眼圖像和右眼圖像通過透射屏302的具有表面函數(shù)的出射表面3022折射后，繼而通過投影屏103反射至觀看者的左眼和右眼，以實(shí)現(xiàn)三維全息顯示。
[0045]投影儀301、透射屏302以及投影屏303的原理及設(shè)置與第一實(shí)施方式類似，在此不作贅述。
[0046]在本實(shí)施方式中，需要解釋的是，透射屏302出射表面3022的預(yù)定表面函數(shù)為正弦波。請參閱圖4，圖4是第二實(shí)施方式中圖像經(jīng)過折射反射到觀看者眼睛的光路示意圖。需要說明，圖4中投影儀301以及透射屏302出射表面3022的位置及大小關(guān)系僅僅作為示意，并不代表其實(shí)際的位置及大小關(guān)系，且為了描述更方便，在圖4中未考慮光線進(jìn)入透射屏302入射表面3021時(shí)發(fā)生的折射。
[0047]表面函數(shù)正弦波的公式為:
[0048]y (x) = Y0sin (k0x)
[0049]其中，Y。是表示波的振幅，k0 = 2pie/rp, rp表示波長。
[0050]下面給出本實(shí)施方式中，確定觀看者位置后系統(tǒng)得到出射點(diǎn)位置的數(shù)學(xué)原理。首先投影儀301、透射屏302的出射表面3022以及投影屏303的位置固定，且已知觀看者的位置，即r、X2Jc^VY1J2'Y3均是已知的數(shù)值。
[0051]假設(shè)出射點(diǎn)坐標(biāo)為(x，y)，系統(tǒng)計(jì)算目標(biāo)即得到X的值。此時(shí)不考慮坐標(biāo)的負(fù)軸，假設(shè)所有的值均為正數(shù)。
[0052]投影儀301發(fā)射圖像的方向由角度c表示，其中:
[0053]tanc = (Y^y) /x，則 c = arctan ((Y^y) /x)
[0054]由于已確定表面函數(shù)的公式，因此對公式求導(dǎo)可以得到出射點(diǎn)處切線的斜率，且圖4中切線與X軸的夾角為d，可得以下公式:
[0055]y (x) /dx = Y0k0cos (k0x)
[0056]tand = Y0k0cos (k0x),貝U d = arctan (Y0k0cos (k0x))
[0057]以上求導(dǎo)時(shí)得到的數(shù)可能為負(fù)數(shù)，在后續(xù)計(jì)算中均轉(zhuǎn)化為正數(shù)。
[0058]由以上得到的角度c和d，可以算得光線通過出射表面3022的入射角度a，如下:
[0059]a = c-(90_d) = arctan ((Yj+y) /x) +arctan (Y0k0cos (k0x)) -90。
[0060]光線通過透射屏302時(shí)以一定的折射率r發(fā)生折射，繼而以出射角b發(fā)射至投影屏303，在投影屏303上發(fā)生反射，此時(shí)的入射角反射角為e，繼而發(fā)送至人眼。
[0061]由數(shù)學(xué)中三角形相似的原理，可以得到e的計(jì)算公式:
[0062]tane = (X2-X) / (Y2+Y3+Y3_y),則 e = arctan ((X2-X) / (Y2+2Y3_y))
[0063]繼而可以得到出射角b的計(jì)算公式:
[0064]b = d-e = arctan (Y0k0cos (k0x)) -arctan ((Χ2-χ) / (Y2+2Y3-y))
[0065]以上分別得到了入射角a以及出射角b的計(jì)算公式，再結(jié)合折射率r的計(jì)算公式以及表面函數(shù)的公式，能夠計(jì)算得出X的值，即得出出射點(diǎn)的位置。
[0066]r = sina/sinb
[0067]y = Y0sin (k0x)
[0068]a = arctan ((Y^y) /x) +arctan (Y0k0cos (k0x)) - 90。
[0069]b = d-e = arctan (Y0k0cos (k0x)) -arctan ((X2~x) / (Y2+2Y3-y))
[0070]上述計(jì)算可以使用Matlab或計(jì)算機(jī)語言(C、Java等)實(shí)現(xiàn)
[0071]在其他實(shí)施方式中，透射屏302的出射表面3022也可以由多個(gè)連續(xù)或非連續(xù)的弧形組成，其表面函數(shù)也可以選用鋸齒波函數(shù)、三角波函數(shù)、非諧波函數(shù)等，這些函數(shù)在數(shù)學(xué)上能夠被定義，同時(shí)也能夠明確的用于透射屏302以控制光線的方向。以上情況下各個(gè)函數(shù)對光線方向控制的原理類似本實(shí)施方式中的正弦波，因此不再做進(jìn)一步的說明。
[0072]追蹤裝置304，用于追蹤觀看者的位置以確定觀看者的左眼位置和右眼位置。
[0073]追蹤裝置304為3D成像器，3D成像器可以包括掃描儀，通過掃描確定觀看者的特性；可以包括生物識(shí)別器，通過人身體部位特征來識(shí)別觀看者的特性；也可以包括能夠定位觀看者特性的其他設(shè)備。觀看者的特性則包括觀看者的高度，頭部的大小、旋轉(zhuǎn)和傾斜，肩部和手臂的位置等。
[0074]同時(shí)，3D成像器還能夠發(fā)射光線到觀看者，并接受觀看者所反射的光線，以此來確定觀看者相對3D成像器的位置。而3D成像器與投影儀301有固定的位置關(guān)系，其在觀看區(qū)也有一個(gè)位置坐標(biāo)，繼而可以確定觀看者在觀看區(qū)的位置坐標(biāo)。在本實(shí)施方式中，3D成像器作為追蹤裝置303，其顯示屏可呈現(xiàn)一個(gè)模擬空間，用于模擬觀看區(qū)以及觀看者，通過3D成像器的掃描等功能可以在模擬空間中直觀的看到觀看者的特性及處于觀看區(qū)的位置。進(jìn)一步的，3D成像器還包括輸入裝置，當(dāng)模擬空間的場景不太準(zhǔn)確時(shí)，觀看者可以通過輸入裝置隨時(shí)調(diào)整模擬空間中觀看者的位置及特性。
[0075]在其他實(shí)施方式中，也可以不需要顯示屏呈現(xiàn)觀看者的位置和特性，僅僅依靠數(shù)據(jù)來記錄觀看者的位置和特性。追蹤裝置304還可以記錄多組數(shù)據(jù)以表示多個(gè)觀看者的位置和特性。
[0076]追蹤裝置304根據(jù)上述得到的觀看者特性及位置來定位左眼位置和右眼位置。具體請參閱圖5，圖5為觀看者左眼位置和右眼位置定位方式的示意圖，圖5中在XYZ方向確定觀看者各個(gè)特性的坐標(biāo)，坐標(biāo)之間的關(guān)系能夠反映出眼睛的坐標(biāo)位置以及頭的偏轉(zhuǎn)角度。追蹤裝置304將觀看者的位置信息即觀看者左眼右眼位置信息傳輸至反饋裝置305。
[0077]進(jìn)一步的，本實(shí)施方式中，追蹤裝置304還能夠以一定頻率定時(shí)的去追蹤觀看者的位置，將觀看者的位置信息實(shí)時(shí)更新。保證觀看者在移動(dòng)或觀看者數(shù)量變化時(shí)，也相應(yīng)的能夠接受到相應(yīng)變化的圖像。其他實(shí)施方式中，追蹤裝置304中也可以包括一個(gè)探測器，當(dāng)探測到觀看者數(shù)量或位置發(fā)生變化時(shí)，才會(huì)觸發(fā)追蹤裝置304對觀看者的變化進(jìn)行追蹤。
[0078]在其他實(shí)施方式中，追蹤裝置304可以配置成投影儀301的一部分，投影儀301直接發(fā)射可控的光線至觀看者和投影屏303，然后分別接受觀看者和投影屏303反射的光線，以此來確定觀看者和投影屏302的相對位置。接受光線的儀器可選用光傳感器，此光傳感器能夠接收到光的角度以及高度。
[0079]反饋裝置305，接收追蹤裝置304反饋的觀看者的位置信息，并根據(jù)信息而控制投影儀301的圖像發(fā)射或透射屏302的偏轉(zhuǎn)角度。
[0080]反饋裝置305接收到位置信息后，對位置信息進(jìn)行處理，產(chǎn)生第一控制信號，控制投影儀301發(fā)射的圖像及發(fā)射方向，繼而控制光線通過透射屏302出射點(diǎn)的位置；或者同時(shí)產(chǎn)生第二控制信號控制透射屏302的偏轉(zhuǎn)角度。
[0081]反饋裝置305處理位置信息及產(chǎn)生控制信號的具體流程如下:根據(jù)系統(tǒng)中預(yù)設(shè)的透射屏302出射點(diǎn)和觀看者的位置關(guān)系C來處理位置信息，首先根據(jù)位置信息確認(rèn)觀看者對應(yīng)的透射屏302出射點(diǎn)，而投影儀301、透射屏302以及投影屏303的位置關(guān)系固定，因此確定透射屏302出射點(diǎn)即確定了投影儀301發(fā)射圖像的方向，此為第一控制信號的內(nèi)容，此控制信號將被發(fā)送至投影儀301，以控制投影儀301發(fā)射的圖像及發(fā)射方向；然后再根據(jù)位置信息對透射屏302的偏轉(zhuǎn)角度進(jìn)行微調(diào)，以使得光線能準(zhǔn)確地反射到觀看者的左眼及右目艮，此為第二控制信號的內(nèi)容，此控制信號發(fā)送透射屏302以調(diào)整其偏轉(zhuǎn)角度。依據(jù)實(shí)際情況，第二控制信號可以產(chǎn)生也可以不產(chǎn)生。
[0082]以一個(gè)觀看者的左眼接受圖像的過程為例，首先通過追蹤裝置304確認(rèn)左眼的位置，并將左眼位置信息反饋至反饋裝置305，然后反饋裝置305根據(jù)左眼位置確定控制信息，包括:投影儀301將要發(fā)送的左眼圖像，透射屏302上相應(yīng)的出射點(diǎn)即左眼圖像將被發(fā)送的方向，以及透射屏302的偏轉(zhuǎn)角度；將控制信息分別傳送至投影儀301以及透射屏302，使得觀看者左眼接受到左眼圖像。
[0083]當(dāng)存在多個(gè)觀看者時(shí)，則與以上過程相同，追蹤裝置304同時(shí)確定多組位置信息。然后將多組位置信息發(fā)送至反饋裝置305，反饋裝置305根據(jù)多組位置信息產(chǎn)生相應(yīng)的多組控制信息，并將控制信息傳送至投影儀301以及透射屏302，保證多個(gè)觀看者能夠同時(shí)看到各自唯一定制的圖像。
[0084]對于單個(gè)觀看者，當(dāng)其有所移動(dòng)時(shí)，此移動(dòng)包括觀看者位置變化，或觀看者觀看角度的變化；由于本實(shí)施方式中追蹤裝置304能夠?qū)崿F(xiàn)以一定頻率定時(shí)追蹤或根據(jù)變化實(shí)時(shí)追蹤，因此追蹤裝置304能夠及時(shí)的發(fā)送更新的位置信息給反饋裝置305，而反饋裝置305也能夠及時(shí)的控制投影儀301及透射屏302發(fā)送相應(yīng)的圖像給觀看者，使觀看者能夠及時(shí)的在另一個(gè)位置或以另一個(gè)視角看到相應(yīng)的圖像，實(shí)現(xiàn)全息圖像的視覺體驗(yàn)。具體請參閱圖6，圖6是觀看者在不同角度看到不同視角圖像的示意圖，圖6中分別示意出了觀看者正面觀看，從左邊觀看以及從右邊觀看時(shí)不同的視圖。
[0085]在某些實(shí)施方式中，追蹤裝置303及反饋裝置304可同時(shí)集成在投影儀301內(nèi)。
[0086]影像提供裝置306，連接投影儀301以提供圖像給投影儀301 ;其中，影像提供裝置306還包括圖像分割裝置3061，用于將圖像分割成左眼圖像和右眼圖像。
[0087]本實(shí)施方式中，影像提供裝置306首先以30幀的刷新頻率提供圖像，繼而其中的圖像分割裝置3061將每一幀圖像都分割為左眼圖像和右眼圖像，投影儀301將以60幀的刷新頻率接收及發(fā)送左眼圖像和右眼圖像，相應(yīng)的追蹤裝置304的探測以及反饋裝置305的控制也應(yīng)該適應(yīng)此刷新頻率，以保證觀看者能夠看到連續(xù)的圖像。同理可知，刷新頻率也可以為其他數(shù)字，考慮視覺暫留的時(shí)間即可。
[0088]本實(shí)施方式中，顯示系統(tǒng)300的具體工作過程，請參閱圖7，圖7是本發(fā)明一種基于透射的三維全息顯示系統(tǒng)第二實(shí)施方式的工作流程示意圖，其主要步驟包括:
[0089]S701:確認(rèn)觀看者的位置，得到每個(gè)觀看者的位置信息；
[0090]此過程由追蹤裝置304實(shí)現(xiàn)。
[0091]S702:根據(jù)各個(gè)觀看者的位置信息確認(rèn)投影儀需要發(fā)送的圖像，各個(gè)觀看者所對應(yīng)的透射屏出射點(diǎn)以及透射屏的偏轉(zhuǎn)角度；
[0092]此過程由反饋裝置305實(shí)現(xiàn)，首先處理追蹤裝置304發(fā)送的位置信息，產(chǎn)生控制信號，然后將控制信號發(fā)送至投影儀301以及透射屏302，以實(shí)現(xiàn)下一步驟。
[0093]S703:投影儀發(fā)射圖像至透射屏，圖像經(jīng)透射屏折射，經(jīng)投影屏反射，最終發(fā)送到相應(yīng)觀看者的左右眼；
[0094]最后回到步驟S701，本實(shí)施方式中整個(gè)過程是周期性的，并以一定的頻率不斷循環(huán)，此頻率是根據(jù)視覺暫留的時(shí)間而設(shè)置的。因此觀看者眼中能夠連續(xù)的看到不斷更新的圖像，當(dāng)觀看者有移動(dòng)或者觀看者數(shù)量增加時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都能及時(shí)的做出反應(yīng)，保證觀看者能夠連續(xù)的看到圖像。
[0095]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)施方式通過追蹤裝置得到觀看者的位置信息，并傳送至反饋裝置，反饋裝置對位置信息進(jìn)行處理，根據(jù)位置信息來控制投影儀發(fā)送圖像以及透射屏的偏轉(zhuǎn)角度，使得觀看者的左右眼能分別看到左眼圖像及右眼圖像，并且追蹤裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控觀看者的位置，保證觀看者的數(shù)量或位置發(fā)生改變時(shí)，能及時(shí)的發(fā)送相應(yīng)的圖像至觀看者，以此實(shí)現(xiàn)全息圖像的視覺體驗(yàn)。
[0096]以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于透射的三維全息顯不系統(tǒng)，其特征在于，包括: 投影儀； 透射屏，其具有預(yù)定表面函數(shù)的出射表面； 投影屏，面對所述透射屏； 其中，所述投影儀所發(fā)出的左眼圖像和右眼圖像通過所述透射屏的具有表面函數(shù)的所述出射表面的折射后，通過所述投影屏而分別反射至觀看者的左眼和右眼，以實(shí)現(xiàn)三維全息顯不。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 追蹤裝置，用于追蹤所述觀看者的位置以確定所述觀看者的左眼位置和右眼位置； 反饋裝置，接收所述追蹤裝置反饋的所述觀看者的位置信息，并根據(jù)所述位置信息而控制所述投影儀的圖像發(fā)射或所述透射屏的偏轉(zhuǎn)角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述追蹤裝置為3D成像器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述追蹤裝置、所述反饋裝置集成在所述投影儀內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述透射屏集成在所述投影儀內(nèi)并位于所述投影儀的鏡頭之前。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述投影屏為平面反射鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述透射屏的所述出射表面由多個(gè)連續(xù)或非連續(xù)的弧形組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的三維全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述出射表面的所述預(yù)定表面函數(shù)為正弦波。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括: 影像提供裝置，連接所述投影儀以提供圖像給所述投影儀。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的三維全息顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述影像提供裝置進(jìn)一步包括: 圖像分割裝置，用于將所述圖像分割成所述左眼圖像和所述右眼圖像。
【文檔編號】H04N13/04GK104410853SQ201410560272
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】劉美鴻, 陳易華 申請人:深圳市億思達(dá)科技集團(tuán)有限公司