一种基于投影阵列的平面透射式3D光场显示系统的制作方法

一种基于投影阵列的平面透射式3d光场显示系统
技术领域
1.本发明涉及3d显示技术领域，特别涉及一种基于投影阵列的平面透射式3d光场显示系统。


背景技术：

2.在3d显示系统中，3d显示可分为两大类；双目视差3d显示和真3d显示。其中，真3d显示是指更全面地调用人眼立体视觉特性，真实地还原人眼观察自然三维场景时的观感，因此这类技术的要点在于通过可行的光学方式，在空间中对显示内容进行真实成像。
3.目前，基于投影阵列的3d光场显示技术是目前较为成熟的真3d显示技术。其中，投影仪阵列以一定的弧度排列，并投影到屏幕的一定区域内。不同位置的投影仪投影该方向的视场图像，图像在屏幕处融合，图像光场在屏幕处被全息扩散膜垂直扩散，从而使不同距离的观看者皆能正确观察到三维图像。因此，基于投影阵列的3d光场显示系统由投影仪圆弧排列提供水平视场对，全息扩散膜补充垂直信息。
4.根据观察者的观察位置，可将3d光场显示系统分为透射式和反射式。观察者和投影仪阵列分别位于屏幕的不同侧为透射式；观察者和投影仪阵列分别位于屏幕的同一侧为反射式。其中，透射式布局的图像更为明亮，可适应亮度较高的场所，如室外；而反射式布局图像背景更清晰，亮度相对较暗。
5.现有3d光场显示系统的幅面受投影仪的投射比(投影距离与画面宽度的比值)限制，由于需要保证图像质量，小投射比比较困难。若需要较大的幅面，则需要较大的投射距离，这样将会导致3d光场显示系统的占地空间较大。
6.因此，现有技术有待发展。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种基于投影阵列的平面透射式3d光场显示系统，旨在解决现有投影占用空间大或者投影幅面小的问题。
8.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
9.本发明提供了一种基于投影阵列的平面透射式3d光场显示系统，包括投影阵列、平面反射镜和屏幕，所述投影阵列包括若干个安装于圆弧段支架上的投影仪，所述平面反射镜设置于所述投影阵列的光路上，所述投影仪发出的光线经过所述平面反射镜反射至所述屏幕处，并透射至所述屏幕的另一面投影生成三维图像。
10.进一步地，相邻所述投影仪沿着所述圆弧段支架中心间隔1
°
到2
°
。
11.进一步地，所述投影仪沿着所述平面反射镜的中心线左右对称。
12.进一步地，所述屏幕上设置有全息扩散膜。
13.进一步地，还包括安装柜，所述投影阵列、平面反射镜安装于所述安装柜内，所述屏幕安装于所述安装柜内或者安装于所述安装柜上方。
14.进一步地，所述屏幕安装于所述安装柜上方，所述安装柜设置有出射窗以供所述
投影仪发出的光线穿出。
15.本发明技术方案具有的有益效果：
16.本发明的平面透射式3d光场显示系统通过在所述投影阵列的光路上设置平面反射镜，将投影仪发出的光线经反射至屏幕处，并透射至屏幕的另一面投影生成三维图像，增加了投射距离，在不增加占地面积的情况下，扩展显示系统的幅面，充分利用了立体空间，体积小，便于携带和使用。
附图说明
17.图1是本发明平面透射式3d光场显示系统的结构示意图；
18.图2是本发明平面透射式3d光场显示系统的光路示意图；
19.图3是本发明平面透射式3d光场显示系统的虚拟光路示意图。
20.附图标记说明：
21.100
‑
平面透射式3d光场显示系统，101
‑
安装柜，10
‑
投影阵列，11
‑
圆弧段支架，20
‑
平面反射镜，30
‑
屏幕。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
26.请参考图1至图3，本发明提供了一种基于投影阵列10的平面透射式3d光场显示系统100，包括投影阵列10、平面反射镜20和屏幕30，所述投影阵列10包括若干个安装于圆弧段支架11上的投影仪，所述平面反射镜20设置于所述投影阵列10的光路上，所述投影仪发出的光线经过所述平面反射镜20反射至所述屏幕30处，并透射至所述屏幕30的另一面投影生成三维图像，即用户观察到三维图像的位置与所述投影仪的位置分别位于所述屏幕30的不同侧。
27.如图所示3，经过所述平面反射镜20反射，投影距离等效为虚线所示的投影阵列10的虚拟位置到所述屏幕30的距离。若不采用所述平面反射镜20，则投影距离为所述投影阵
列10的真实位置到所述屏幕30的距离。
28.因此，本发明的平面透射式3d光场显示系统100通过在所述投影阵列10的光路上设置平面反射镜20，将所述投影仪发出的光线经反射至所述屏幕30处，并透射至所述屏幕30的另一面投影生成三维图像，增加了投射距离，在不增加占地面积的情况下，扩展显示系统的幅面，充分利用了立体空间，体积小，便于携带和使用。
29.在使用前，需要对每个投影仪进行投影标定，使全部投影仪在所述屏幕30处的投影画面重叠，并显示正常，得到所述投影仪的投影变换，用于投影源的预处理。
30.在本实施方式中，所述投影仪圆弧排列提供水平视场对，所述屏幕30上设置有全息扩散膜，用于补充垂直信息。由于人眼是水平生长的，给人提供三维信息的最基本方法是实现水平视差对。不同位置的所述投影仪投影该方向的视场图像，图像在所述屏幕30处融合，图像光场在所述屏幕30处被全息扩散膜垂直扩散，从而使不同距离的观看者皆能正确观察到三维图像。
31.所述投影仪可以安装于水平的圆弧段支架11上，也可以安装在斜的圆弧段支架11上。
32.在本实施方式中，由于所述平面反射镜20的反射范围有限，为了保证所有的投影仪投影到所述屏幕30区域内，可以通过所述平面反射镜20尺寸来限制所述投影仪的投影范围。
33.作为一种实施例，相邻所述投影仪沿着所述圆弧段支架11中心间隔1
°
到2
°
，或者根据实际需求设置合理的角度。若所述平面透射式3d光场显示系统100的水平视角为60度，相邻投影仪间隔为1
°
，则至少需要60台投影仪。
34.优选地，所述投影仪沿着所述平面反射镜20的中心线左右对称。
35.进一步地，本发明的平面透射式3d光场显示系统100还包括安装柜101，所述投影阵列10、平面反射镜20安装于所述安装柜101内，所述屏幕30安装于所述安装柜101内或者安装于所述安装柜101上方，从而形成一个整体，方便搬运和使用，而且不易受到损坏和晃动。
36.当所述屏幕30安装于所述安装柜101内，所述平面透射式3d光场显示系统100整体性更强，此时整个系统可以当做电视机使用(如图1所示)。
37.优选地，所述屏幕30安装于所述安装柜101上方，所述安装柜101设置有出射窗以供所述投影仪发出的光线穿出，确保所述投影仪能够投影到所述屏幕30上。所述出射窗可以为中空结构，也可以安装平板玻璃，只要对照射方向没有影响即可。
38.本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。