专利名称：Led立体显示屏及制作方法、显示系统和显示方法
技术领域：
本发明涉及显示设备，特别是涉及一种基于全息透镜的LED (发光二极管)立体显示屏及制作方法、显示系统和显示方法。
背景技术：
彩色LED显示技术具有亮度高，视角大，工作电压低，功耗小，寿命长，耐冲击等其他显示技术无法比拟的优点，可以满足各种不同应用场景的需求，具有广阔的市场前景。现实世界是一个三维世界，人们在观看影像时一般都希望也能是立体的，而一般的LED显示屏都只能进行二维显示，利用LED显示技术实现自由立体显示是研究者研究的热点课题。中国专利申请CN 101321300A提出了一种基于光栅的LED大尺寸自由立体显示技术，LED屏上显示含有设定视差信息的左右眼图像，在LED屏前间隔放置一块光栅板，利用光栅板保证观察者左眼只看到左眼图像，右眼只看到右眼图像，从而实现自由立体显示。 但使用光栅板时，要想观察者能够观察到清晰的画面，光栅板和LED屏之间的距离需要比较大。在LED像素间距为4毫米，观察者距离屏5米时通过计算得光栅板与LED屏的距离应为四厘米。这一距离过大会使得光栅板安装困难，系统太过庞大且稳定性大大降低。
发明内容
本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种基于全息透镜的LED立体显示屏，在获得裸眼立体显示效果的基础上具有稳定紧凑的结构和较小的空间尺寸。本发明的另一目的是提供采用该LED立体显示屏的显示系统。本发明的又一目的基于全息透镜的LED立体显示方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案
一种基于全息透镜的LED立体显示屏，包括LED显示屏，还包括设置在所述LED显示屏前的全息透镜阵列板，所述全息透镜阵列板上分布有全息透镜阵列，全息透镜单元与所述 LED显示屏的像素点一一对应，且单个像素点位于对应全息透镜单元的焦点处，所述LED显示屏显示具有不同视角的视差图像序列形成的立体帧，或连续播放多个所述立体帧形成动态立体影像，通过所述全息透镜阵列，所述图像序列在所述LED显示屏上分布的不同视角图像的光线以设定的不同再现角射出以形成观察区域，人的左眼和右眼在所述观察区域分别接收到从所述图像序列中分离出的不同视角的图像。优选地，所述全息透镜在纵横方向上均勻分布在所述全息透镜阵列板上，所述的全息透镜的形状可以是圆形或椭圆形或规则多边形。优选地，不同视角的水平视差图像序列包括由η个摄像单元所采集的η个视角的图像，其中η ^ 2，从每个视角的图像的第一列像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应列像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一列像素排列完，各列像素拼接起来得到所述立体帧，人的左眼和右眼在观察区域分别接收到属于不同视角的图像的各列像素。
优选地，不同视角的水平和垂直视差图像序列包括由mXn摄像单元阵列所采集的mXn个视角的图像，其中m，η彡2 ；
对应于η列中的每一列摄像单元，从每个视角的图像的第一列像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应列像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一列像素排列完；
对应于m行中的每一行摄像单元，从每个视角的图像的第一行像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应行像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一行像素排列完；
像素阵列拼接起来得到所述同时包含水平和垂直视差的立体帧，人的左眼和右眼在设定的横向观察位置接收到属于不同视角图像的各列像素，且接收到的各列像素所属的行随人眼的纵向观察位置而变化。一种基于全息透镜的LED立体显示系统，包括显示控制装置和前述任一种的LED 立体显示屏，所述控制装置向所述LED立体显示屏提供立体帧图像信号、LED显示屏驱动信号及控制信号。一种基于全息透镜的LED立体显示系统，包括 前述任一种LED立体显示屏；
摄像装置，至少包括用于采集η个视角的图像的η个摄像单元，其中η彡2 ；和控制装置，用于控制摄像装置的图像采集，以及控制将具有不同视角的视差图像序列形成的立体帧在LED显示屏显示。一种制作基于全息透镜的LED立体显示屏的方法，包括 制作具有全息透镜阵列的全息透镜阵列板；
将全息透镜阵列板安装在LED显示屏前方，且配置成全息透镜单元与LED显示屏的像素点一一对应，而LED显示屏的单个像素点位于对应的全息透镜单元的焦点处，且全息透镜阵列的分光作用使分布在设定的不同透镜单元上的图像的光线以设定的不同再现角射出以产生视差。优选地，制作全息透镜阵列板包括
(1)通过全息透镜制作光路中的分束器将激光光束分为两路，一路为物光，一路为参考光，两路光以一定的夹角汇集于光刻胶板上，使其记录全息透镜信息；
(2)通过计算机控制快门关闭和光刻胶板移动，在光刻胶板上均勻记录全息透镜形成全息透镜阵列；
(3)光刻胶板曝光结束后，再进行显影，电铸，拼版得到全息透镜阵列母版；
(4)通过模压将母版压制到透明热塑材料上，得到全息透镜阵列板。更优选地，所述光刻胶板分为左、右侧光刻胶板，所述全息透镜制作光路包括左侧全息透镜制作光路和右侧全息透镜制作光路，步骤(2)包括
选定一侧光刻胶板上记录起始位置，使用该侧全息透镜制作光路，计算机控制打开照相快门对起始位置进行曝光记录；
当在光刻胶板的一个位置上记录完毕之后，关闭照相快门，将光刻胶板移动到下一个记录位置后再打开照相快门进行曝光记录，如此反复进行，在光刻胶板上均勻的记录完全息透镜阵列；当记录到光刻胶板中心位置之后，换用另一侧全息透镜制作光路记录另一侧光刻胶板，记录过程同前一侧记录过程。优选地，所述全息透镜阵列板以胶合的方式贴于LED显示屏上。一种基于全息透镜的LED立体显示方法，包括
对真实物体或计算机生成的模拟物体模型拍摄多视角图像；
LED显示屏显示具有不同视角的视差图像序列形成的立体帧，或连续播放多个所述立体帧形成动态立体影像，
通过LED显示屏前方的全息透镜阵列，使所述图像序列在所述LED显示屏分布的不同视角图像的光线以设定的不同再现角射出以形成观察区域，以使得人的左眼和右眼在所述观察区域分别接收到所述图像序列中不同视角的图像。优选地，不同视角的水平视差图像序列包括由η个摄像单元所采集的η个视角的图像，其中η ^ 2，从每个视角的图像的第一列像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应列像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一列像素排列完，各列像素拼接起来得到所述立体帧，人的左眼和右眼在所述观察区域分别接收到属于不同视角的图像的各列像素。优选地，不同视角的水平和垂直视差图像序列包括由mXn摄像单元阵列所采集的mXn个视角的图像，其中m，η彡2 ；
对应于η列中的每一列摄像单元，从每个视角的图像的第一列像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应列像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一列像素排列完；
对应于m行中的每一行摄像单元，从每个视角的图像的第一行像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应行像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一行像素排列完；
像素阵列拼接起来得到所述同时包含水平和垂直视差的立体帧，人的左眼和右眼在设定的横向观察位置接收到属于不同视角图像的各列像素，且接收到的各列像素所属的行随人眼的纵向观察位置而变化。
本发明有益的技术效果是
本发明在继承了普通二维显示LED屏亮度高，视角大，工作电压低，功耗小，寿命长，耐冲击等优点的同时实现了 LED屏立体显示，观察者无需佩戴特殊眼镜即可观察到逼真的三维图像；
通过将全息透镜阵列板与普通LED屏配合形成LED立体显示屏，相对于以往采用光栅板的方案，全息透镜阵列可以紧靠在LED屏上，从而能够获得结构稳定紧凑、尺寸更小的立体显示系统，除了结构紧凑简单，便于搭建之外，整个立体显示屏在普通LED屏的基础上增加的成本也不多。通过适当配置全息透镜阵列板，LED屏上显示mXn个视角的图像序列组成的立体帧，水平(横向)视差和垂直(纵向)视差图像均能通过立体显示屏显示。本发明可以应用于大型舞台布景、户外广告牌、博览会展台等各种需要立体显示的场合。
图1为全息透镜记录原理图； 图2为全息透镜使用原理图3为一种实施例的LED立体显示屏的立体显示原理图； 图4为一种实施例的全息透镜阵列排布示意图； 图5a4b为一种实施例中获取立体帧的原理图； 图6为一种实施例的LED立体显示系统示意图。图7为左侧全息透镜阵列板一种制作光路结构图； 图8为右侧全息透镜阵列板一种制作光路结构图9为全息透镜阵列板一种制作流程图。
具体实施例方式以下通过实施例结合附图对本发明进行进一步的详细说明。如图1所示，平行物光O经过透镜1聚焦于焦点0 ,透镜1的孔径为D，焦距为f
，将全息记录材料2置于焦卢,J:附近，距焦点为/处，/应与LED屏中LED像素与LED屏表面的距离'相等，全息记录材料2上物光的光斑直径为d，平行参考光i 以入射角W射入记录全息图，这样记录的全息图相像于孔径为rf，焦距为/ ,再现角为w的全息透镜，其
视场角Q与透镜1相同，计算式为2 tan β = ￡)/ / = rf / /'。按照图1所示的光路，在全息
记录材料2上顺序均勻曝光即可得到全息透镜阵列板，如图5所示。如图2所示，得到全息透镜阵列板2之后，将全息透镜阵列板2贴在LED显示屏
上，使得LED显示屏的单个像素3刚好位于对应全息透镜的焦纟；ih。若将LED的像素看
成是一个点光源且发出光的波长与记录光波长相同时，从全息透镜出射的光将以再现角《 射出，应用于整个全息透镜阵列板时便能使左右眼图像分离。参见图3，在一种实施例中，基于全息透镜的LED立体显示屏，包括LED显示屏38 置在所述LED显示屏前的全息透镜阵列板39，所述全息透镜阵列板39上分布有全息透镜阵列，阵列中的全息透镜单元18与所述LED显示屏的像素点一一对应，且单个像素点位于对应全息透镜单元的焦点处。所述LED显示屏38显示具有不同视角的图像序列形成的立体帧，或连续播放多个所述立体帧形成动态立体影像。通过所述全息透镜阵列，所述图像序列在所述LED显示屏上分布的不同视角图像的光线以设定的不同再现角射出以形成观察区域，使得人的左眼和右眼在观察区域分别接收到从所述图像序列中分离出的不同视角的图像。参见图4，在一些实施例中，全息透镜单元18在纵横方向上相互邻接地均勻分布在阵列板17上，排布成全息透镜阵列。全息透镜单元在阵列板上的形状可以为圆形，也可以是椭圆形或规则多边形。LED显示屏可以采用任何常规的二维显示LED显示屏。在一些实施例中，所述的 LED显示屏的单个像素点可以由三角形、横向或纵向排列的红、绿、蓝三种LED构成，也可以是其他任何用于LED屏显示的LED组合。对应于全息透镜单元，各LED像素点在纵横方向上间距一致，分布均勻分布。在一些实施例中，不同视角的水平视差图像序列包括由η个摄像单元所采集的η 个视角的图像，其中η ^ 2，从每个视角的图像的第一列像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应列像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一列像素排列完，各列像素拼接起来得到所述立体帧，人的左眼和右眼在观察区域分别接收到属于不同视角的图像的各列像素。参见图3和图fe_5b，图5a4b表示了获取水平视差立体帧的原理。对一个真实物体或计算机生成的模拟物体模型进行多视角投影成像，例如用四个序列摄像机20-23对准物体19，获得多视角序列图像，将摄像机20拍摄到的图像的第一列图像像素提取出来放置在LED显示屏上的位置M (以下将该位置的像素称为像素列对)，将摄像机21拍摄到的图像的第一列图像像素提取出来放置在位置25，将摄像机22拍摄到的图像的第一列图像像素提取出来放置在位置26，最后将摄像机23拍摄到的图像的第一列图像像素提取出来放置在位置27，位置观-31又是一个循环，将所有重新排布的图像像素拼接起来便得到一个水平视差立体帧。如上，获取水平视差立体帧的序列摄像机的个数η应该不少于两个，其不仅可以是上例中四个，也可以是更多个。多视角拍摄时摄像机越多，合成立体帧显示时能观察到立体效果的视场便越大。图3说明人眼如何看到立体帧显示的立体图像。如图所示，LED屏38上贴附有全息透镜阵列板39，LED屏38排布有立体帧的像素包括像素列对_37，其中像素列M-27分别是摄像机20-23对应拍摄图像的像素，其余按照其排布次序类推。经过全息透镜阵列板的分光作用，观察者左眼40只能看到M、28、32、34、36等像素，而观察者的右眼41只能看到 25、29、33、35、37等像素。即在该设定位置，左眼只能看到摄像机20拍摄的图像，右眼只能看到摄像机21拍摄的图像。若观察者在水平方向向右移动，则左眼会依次看到摄像机21、 摄像机22、摄像机23拍摄的图像，右眼会依次看到的是摄像机22、摄像机23、摄像机20拍摄的图像。是人眼的瞳孔间距42大约有6. 5厘米，因此观察者左右眼看到的是具有不同视差的序列图像，从而获得了立体视觉，并且获得了一定的视角。而如果在显示屏上连续播放立体帧序列，则能得到动态立体影像。除了图3和图5a4b所示将各摄像机拍摄到图像的每一列图像像素交替排列，也可以是各摄像机图像的每多列图像像素交替排列，通过调整全息透镜阵列相应列的透镜单元的再现角，同样也可以达到前述效果，例如在水平方向设定位置，使左眼只能看到摄像机 20拍摄的图像，而右眼只能看到摄像机21拍摄的图像，观察者在水平方向移动时左右眼分别观察到不同摄像机拍摄的图像。为了进一步获得垂直视差，在一些实施例中，不同视角的图像序列包括由mXn摄像单元阵列所采集的mXn个视角的图像，其中m，η彡2 ；
对应于η列中的每一列摄像单元，从每个视角的图像的第一列像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应列像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一列像素排列完；
对应于m行中的每一行摄像单元，从每个视角的图像的第一行像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应行像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一行像素排列完；
像素阵列拼接起来得到所述同时包含水平和垂直视差的立体帧，观察者的左眼和右眼在设定的横向观察位置接收到属于不同视角图像的各列像素，且接收到的各列像素所属的行随人眼的纵向观察位置而变化。对一个真实物体或计算机生成的模拟物体模型进行多视角投影成像，用四个序列摄像机对准物体，获得多视角序列图像，将所得的序列图像像素重新排布拼接起来便得到一个立体帧。依次形成立体帧的序列，最终形成立体影像。序列摄像机的个数应该不少于两个，不仅可以是四个，也可以是更多个。多视角拍摄时摄像机越多，合成立体帧显示时能观察到立体效果的视场便越大。连续播放序列立体帧实现动态显示，通过全息透镜阵列板对立体帧进行分离，分离出左右眼图像，使得观察者左眼观察到左眼图像，右眼观察到右眼图像，从而实现动态立体显示。在另一方面，本发明还提供一种基于全息透镜的LED立体显示方法，包括以下步骤
对真实物体或计算机生成的模拟物体模型拍摄多视角图像；
LED显示屏显示具有不同视角的视差图像序列形成的立体帧，或连续播放多个所述立体帧形成动态立体影像，
通过LED显示屏前方的全息透镜阵列，使所述图像序列在所述LED显示屏分布的不同视角图像的光线以设定的不同再现角射出以形成观察区域，以使得人的左眼和右眼在所述观察区域分别接收到所述图像序列中不同视角的图像。该显示方法的具体实施方案可参见上文描述。在另一方面，本发明还提供一种基于全息透镜的LED立体显示系统，其包括显示控制装置和前述任一实施例的LED立体显示屏，所述显示控制装置向所述LED立体显示屏提供立体帧图像信号、LED显示屏驱动信号及控制信号。所述显示控制装置可以是计算机。图6为基于全息透镜的LED立体显示系统一个实施例的示意图。该LED立体显示系统包括附有LED显示屏44、全息透镜阵列板45和计算机43。 LED显示屏44的每个像素均有红，绿，蓝三种LED按固定方式排列组成，像素之间的间距均一致。实施例中LED屏每个像素的三种LED按照等边三角形排列，像素之间的间距为4毫米，LED屏的分辨率为1024x768，显示屏的大小约为4mx3m。根据图fe-恥制作立体帧，计算机43将立体帧传输到LED显示屏对其进行显示，通过全息透镜阵列板45上各透镜单元46的衍射分光作用使立体帧的左右眼图像分别被观察者的左右眼接收，从而使观察者观察到立体显示效果。在又一方面，本发明提供另一种基于全息透镜的LED立体显示系统，包括 前述任一实施例的LED立体显示屏；
摄像装置，至少包括用于采集η个视角的图像的η个摄像单元，其中η彡2 ；和控制装置，用于控制摄像装置的图像采集，以及控制将具有不同视角的视差图像序列形成的立体帧在LED显示屏显示。所述控制装置可以是计算机。所述控制装置可以是由物理位置上分离的多个控制设备组成。另外，本发明还提供一种制作基于全息透镜的LED立体显示屏的方法，包括制作具有全息透镜阵列的全息透镜阵列板；
将全息透镜阵列板安装在LED显示屏前方，且配置成全息透镜单元与LED显示屏的像素点一一对应，而LED显示屏的单个像素点位于对应的全息透镜单元的焦点处，且全息透镜阵列的分光作用使分布在设定的不同透镜单元上的图像的光线以设定的不同再现角射出以产生视差。在一些实施例中，制作全息透镜阵列板的步骤包括
(1)通过分束器将激光光束分为两路，一路为物光，一路为参考光，两路光以一定的夹角汇聚于光刻胶板上，使其记录全息透镜信息。(2)通过计算机控制快门关闭和光刻胶板移动，在光刻胶板上均勻记录全息透镜形成阵列。(3)光刻胶板曝光结束后，再进行显影，电铸，拼版得到全息透镜阵列母版。(4)通过模压技术将母版压制到热塑材料上，得到全息透镜阵列板。所述热塑材料可以为聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯等透明材料。由全息透镜阵列母版压制出的全息透镜阵列板后以胶合的方式贴于LED屏上。在一种优选实施例中，全息透镜阵列制作系统至少包括计算机、激光器，照相快门、分束器、空间滤波器、扩束透镜和光刻胶板。在优选的实施例中，按照LED屏上左右两侧需要偏转的角度，对左右两侧的全息透镜产生不同再现角。因此，制作全息透镜阵列板时搭建左右侧两种光路，如图7和图8 所示。左右侧两种全息透镜阵列版制作光路结构基本相同，只是参考光入射的角度有所不同，均包括激光器4、照相快门5、分束器6、物光空间滤波器7、透镜8、光阑9、透镜10、光刻胶板11、透镜12、参考光空间滤波器13、平面反射镜14和平面反射镜15。如图7所示，激光器4发出激光光束，经过分束器6后分为物光和参考光两路，物光经过空间滤波器7、透镜 8、透镜10后与经过空间滤波器13滤波的参考光以一定的角度汇射于光刻胶板11上。计算机16控制照相快门5关闭来调节物光和参考光在光刻胶板上的曝光，另外还控制着光刻胶板的移动，使曝光和光刻胶移动相协调。如图9所示，优选地，该实施例全息透镜阵列板制作方法的具体流程包括
选定左侧光刻胶板上记录起始位置，采用左侧全息透镜制作光路，计算机控制打开照相快门对起始位置进行曝光记录。当在光刻胶板的一个位置上记录完毕之后，关闭照相快门，将光刻胶板移动到下一个记录位置后再打开照相快门进行曝光记录。如此反复进行，在光刻胶板上均勻的记录完全息透镜阵列。当记录到光刻胶板中心位置之后，换用右侧全息透镜制作光路记录，记录过程与左侧记录过程类似。如前所述，光刻胶板均勻记录完毕之后，再进行显影、电铸、拼版获得全息透镜阵列母版，利用母版，通过透明热塑材料模压可制造出全息透镜阵列板。一种实施例所获得的全息透镜阵列板如图4所示意。全息透镜以纵横方向相互邻接的均勻分布在板上，单个全息透镜的形状为圆形。可以通过选择光阑的入射截面形状来获取相应的全息透镜形状，若入射截面为椭圆形，则全息透镜的形状也为椭圆形。此外还可以是规则多边形。可以根据实际应用的需要选取相应的形状。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种基于全息透镜的LED立体显示屏，包括LED显示屏，其特征在于，还包括设置在所述LED显示屏前的全息透镜阵列板，所述全息透镜阵列板上分布有全息透镜阵列，全息透镜单元与所述LED显示屏的像素点一一对应，且单个像素点位于对应全息透镜单元的焦点处，所述LED显示屏显示具有不同视角的视差图像序列形成的立体帧，或连续播放多个所述立体帧形成动态立体影像，通过所述全息透镜阵列，所述图像序列在所述LED显示屏上分布的不同视角图像的光线以设定的不同再现角射出以形成观察区域，人在所述观察区域观察时人的左眼和右眼分别接收到从所述图像序列中分离出的不同视角的视差图像，所述不同视角的视差图像通过人的大脑融合成立体图像。
2.如权利要求1所述的LED立体显示屏，其特征在于，所述全息透镜在纵横方向上均勻分布在所述全息透镜阵列板上，所述的全息透镜的形状为圆形或椭圆形或规则多边形。
3.如权利要求1或2所述的LED立体显示屏，其特征在于，所述不同视角的视差图像序列是包括由η个摄像单元所采集的η个视角的图像形成的水平视差图像序列，其中η > 2， 从每个视角的图像的第一列像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应列像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一列像素排列完，各列像素拼接起来得到所述立体帧，人的左眼和右眼在所述观察区域分别接收到属于不同视角的图像的各列像素。
4.如权利要求1或2或3所述的LED立体显示屏，其特征在于，所述不同视角的视差图像序列是包括由mXn摄像单元阵列所采集的mXn个视角的图像的水平和垂直视差图像序列，其中m，η彡2 ；对应于η列中的每一列摄像单元，从每个视角的图像的第一列像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应列像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一列像素排列完；对应于m行中的每一行摄像单元，从每个视角的图像的第一行像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应行像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一行像素排列完；像素阵列拼接起来得到所述同时包含水平和垂直视差的立体帧，人的左眼和右眼在设定的横向观察位置接收到属于不同视角图像的各列像素，且接收到的各列像素所属的行随人眼的纵向观察位置而变化。
5.一种基于全息透镜的LED立体显示系统，其特征在于，包括显示控制装置和如权利要求1至5任一项所述的LED立体显示屏，所述显示控制装置向所述LED立体显示屏提供立体帧图像信号、LED显示屏驱动信号及控制信号。
6.一种基于全息透镜的LED立体显示系统，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的LED立体显示屏；摄像装置，至少包括用于采集η个视角的图像的η个摄像单元，其中η彡2 ；和控制装置，用于控制摄像装置的图像采集，以及控制将具有不同视角的视差图像序列形成的立体帧在LED显示屏显示。
7.一种制作基于全息透镜的LED立体显示屏的方法，其特征在于，包括制作具有全息透镜阵列的全息透镜阵列板；将全息透镜阵列板安装在LED显示屏前方，且配置成全息透镜单元与LED显示屏的像素点一一对应，而LED显示屏的单个像素点位于对应的全息透镜单元的焦点处，且全息透镜阵列的分光作用使分布在设定的不同透镜单元上的视差图像的光线以设定的不同再现角射出以产生视差。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，制作全息透镜阵列板包括(1)通过全息透镜制作光路中的分束器将激光光束分为两路，一路为物光，一路为参考光，两路光以一定的夹角汇集于光刻胶板上，使其记录全息透镜信息；(2)通过计算机控制快门关闭和光刻胶板移动，在光刻胶板上均勻记录全息透镜形成全息透镜阵列；(3)光刻胶板曝光结束后，再进行显影，电铸，拼版得到全息透镜阵列母版；(4)通过模压将母版压制到透明热塑材料上，得到全息透镜阵列板。
9.权利要求8所述的方法，其特征在于，所述光刻胶板分为左、右侧光刻胶板，所述全息透镜制作光路包括左侧全息透镜制作光路和右侧全息透镜制作光路，步骤(2)包括选定一侧光刻胶板上记录起始位置，使用该侧全息透镜制作光路，计算机控制打开照相快门对起始位置进行曝光记录；当在光刻胶板的一个位置上记录完毕之后，关闭照相快门，将光刻胶板移动到下一个记录位置后再打开照相快门进行曝光记录，如此反复进行，在光刻胶板上均勻的记录完全息透镜阵列；当记录到光刻胶板中心位置之后，换用另一侧全息透镜制作光路记录另一侧光刻胶板，记录过程同前一侧记录过程。
10.如权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述全息透镜阵列板以胶合的方式贴于LED显示屏上。
11.一种基于全息透镜的LED立体显示方法，其特征在于，包括对真实物体或计算机生成的模拟物体模型拍摄多视角图像；LED显示屏显示具有不同视角的视差图像序列形成的立体帧，或连续播放多个所述立体帧形成动态立体影像，通过LED显示屏前方的全息透镜阵列，使所述图像序列在所述LED显示屏分布的不同视角图像的光线以设定的不同再现角射出以形成观察区域，以使得人的左眼和右眼在所述观察区域分别接收到所述图像序列中不同视角的图像。
12.如权利要求11的显示方法，其特征在于，包括所述不同视角的视差图像序列是包括由η个摄像单元所采集的η个视角的图像的水平视差图像序列，其中η ^ 2，从每个视角的图像的第一列像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应列像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一列像素排列完，各列像素拼接起来得到所述立体帧，人的左眼和右眼在观察区域分别接收到属于不同视角的图像的各列像素。
13.如权利要求11或12所述的LED立体显示屏，其特征在于，所述不同视角的视差图像序列是包括由mXn摄像单元阵列所采集的mXn个视角的图像的水平和垂直视差图像序列，其中m，η彡2 ；对应于η列中的每一列摄像单元，从每个视角的图像的第一列像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应列像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一列像素排列完；对应于m行中的每一行摄像单元，从每个视角的图像的第一行像素起，按设定顺序将各个视角的图像的相应行像素排列在所述LED显示屏上，直至每个视角的图像的最后一行像素排列完；像素阵列拼接起来得到所述同时包含水平和垂直视差的立体帧，人的左眼和右眼在设定的横向观察位置接收到属于不同视角图像的各列像素，且接收到的各列像素所属的行随人眼的纵向观察位置而变化。
全文摘要
本发明公开了一种基于全息透镜的LED立体显示屏，包括LED显示屏和设置在LED显示屏前的全息透镜阵列板，全息透镜阵列板上分布有全息透镜阵列，全息透镜单元与LED显示屏的像素点一一对应，且单个像素点位于对应全息透镜单元的焦点处，LED显示屏显示具有不同视角的图像序列形成的立体帧或立体影像，通过全息透镜阵列，所述图像序列在所述LED显示屏上分布的不同视角图像的光线以设定的不同再现角射出以产生观察区域，人的左眼和右眼在观察区域分别接收到从所述图像序列中分离出的不同视角的图像。还公开了相应的制作方法和显示方法。该立体显示屏不但能获得裸眼立体显示效果，且相对于以往的方案具有稳定紧凑的结构和较小的空间尺寸。
文档编号G09F9/33GK102376207SQ20111033730
公开日2012年3月14日 申请日期2011年10月31日 优先权日2011年10月31日
发明者夏飞鹏, 张波常, 苏萍, 赵雪江, 马建设 申请人:清华大学深圳研究生院