立体成像显示装置和方法与流程

本发明涉及光学技术领域，特别涉及立体成像显示装置和方法。

背景技术：

随着科学技术的发展，立体成像显示技术越来越受到人们的重视。目前的电子显示技术目前只能达成平面显示，立体成像显示目前主要的方法为，利用平面电子显示屏进行空间扫描，通常被以旋转屏幕的方式实现。但旋转屏幕实现立体成像显示的方法，显示区域大小与显示设备所占的空间相对应，导致显示设备体积较大。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种立体成像显示装置和方法，旨在解决立体成像显示装置体积较大的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种立体成像显示装置，包括显示器，运动装置、光学导入装置、光学投影装置，其中，

显示器，用于显示图像；

运动装置，用于控制显示器运动至预设物空间位置，预设物空间位置与显示器显示的图像相对应；

光学导入装置，用于将显示器显示的图像导入光学投影装置；

光学投影装置，用于将光学导入装置导入的图像成像至预设像空间位置，预设像空间位置与显示器显示的图像相对应。

可选的，运动装置，用于控制显示器沿光轴方向往复运动。

可选的，立体成像显示装置还包括控制器，用于根据纵深分辨率生成纵深排列图像序列。

可选的，立体成像显示装置还包括控制器，用于生成分层次的图像序列。

可选的，立体成像显示装置还包括同步信号发生器，用于生成同步信号。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种立体成像显示方法，包括：

控制显示器显示图像；

控制显示器运动至预设物空间位置，预设物空间位置与显示器显示的图像相对应；

将显示器显示的图像导入光学投影装置；

将光学导入装置导入的图像成像至预设像空间位置，预设像空间位置与显示器显示的图像相对应。

可选的，立体成像显示方法还包括：控制显示器沿光轴方向往复运动至预设物空间位置。

可选的，立体成像显示方法还包括：根据纵深分辨率生成纵深排列图像序列。

可选的，立体成像显示方法还包括：生成分层次的图像序列。

可选的，立体成像显示方法还包括：生成同步信号；

本发明实施例公开的立体成像显示装置和方法，立体成像显示装置结构简单，缩小了传统视觉暂留立体成像显示装置的体积，且达到了真正的单目立体成像显示功能。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例公开的一种立体成像显示装置的示意图；

图2是本发明实施例公开的一种光学系统的示意图；

图3是本发明实施例公开的一种图像的示意图；

图4是本发明实施例公开的另一种图像的示意图；

图5是本发明实施例公开的另一种图像的示意图；

图6是本发明实施例公开的一种虚拟现实装置的示意图；

图7是本发明实施例公开的一种立体成像显示方法的流程图；

图8是本发明实施例公开的另一种立体成像显示方法的流程图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的结构、产品等而言，由于其与实施例公开的部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本发明实施例公开了一种立体成像显示装置10，如图1所示，包括，显示器101，运动装置102、光学导入装置103、光学投影装置104，其中，

显示器101，用于显示图像；

运动装置102，用于控制显示器101运动至预设物空间位置，预设物空间位置与显示器101显示的图像相对应；

光学导入装置103，用于将显示器101显示的图像导入光学投影装置104；

光学投影装置104，用于将光学导入装置103导入的图像成像至预设像空间位置，预设像空间位置与显示器101显示的图像相对应。

可选的，显示器101可以为平面显示屏或曲面显示屏，进一步可选的，显示器101可以为液晶显示屏(英文全称：liquidcrystaldisplay，英文缩写：lcd)、硅基液晶(英文全称：liquidcrystalonsilicon，英文缩写：lcos)反射式投影显示屏、发光二极管(英文全称：lightemittingdiode，英文简称：led)显示屏、有机发光二极管(英文全称：organiclight-emittingdiode，英文简称：oled)显示屏等。

可选的，运动装置102，可以用于控制显示器101沿显示器101的光轴方向运动。进一步可选的，运动装置102可以为震动装置1021，用于控制显示器101沿显示器101的光轴方向往复运动。示例性的，震动装置1021可以为压电陶瓷，或偏心轮震动装置等。

可选的，光学导入装置103可以包括输入耦合器和波导，输入耦合器可以包括面光栅或体光栅，也可以包括空间光调制器。

可选的，光学导入装置103可以包括半反半透镜。

可选的，光学投影装置104可以包括输出耦合器，输出耦合器可以包括面光栅或体光栅，也可以包括空间光调制器，或者，也可以包括半反半透镜。

本领域技术人员可以在具体实施过程中根据目标需求灵活选取，本发明对此并不限定。

如图2所示的光学系统中，当显示屏101在物空间位置1，即近眼光学系统的焦平面位置时，使用者的眼睛看到的光线是经过光学系统处理后的平行光束，使用者的眼镜会认为这样的平行光束来自于和物空间同侧但是距离为无穷远处的一个点，即像空间位置1。因此，位于焦平面的物对应的像处于无穷远处。当显示屏101不在焦平面，而是焦平面以内的位置时，对应的像会处于有限远处，示例性的，当显示屏101在物空间位置3时，对应的像处于像空间位置3。随着显示屏101的移动，像的位置也随之移动，且物和像的位置一一对应。

图3示出了一个示例性的立体图像，在较靠前的位置，存在字母“a”，在字母“a”的后方，存在被字母“a”遮挡的字母“b”。运动装置102可以在第一时刻t1控制显示器101运动至物空间位置6处，相对应的，显示器101显示如图4所示的图像，并经光学投影装置104将对应的像成像于像空间位置6处。而后运动装置102可以在第二时刻t2控制显示器101运动至物空间位置3处，相对应的，显示器101显示如图5所示的图像，并经光学投影装置104将对应的像成像于像空间位置3处。如此，在t1时刻，像空间位置6处会存在如图4所示图像对应的像，在t2时刻，像空间位置3处会存在如图4所示图像对应的像。基于视觉暂留现象，使用者会观察到如图3所示的立体图像。

本发明实施例公开的立体成像显示装置10，结构简单，缩小了传统视觉暂留立体成像显示装置的体积，且达到了真正的单目立体成像显示功能。

进一步的，运动装置102控制显示器101沿光轴方向进行往复运动的过程中，当显示器101运动至物空间位置1-7时，显示器101可以显示与物空间位置相对应的图像。或者，显示器101显示特定图像时，运动装置102控制显示器101运动至与该特定图像相对应的位置。

本领域技术人员可以在具体实施过程中，根据需要确定显示器101在一次往复运动中显示的图像数量，和显示图像时的位置。应知，在一次往复运动中显示的图像数量越多，显示效果的层次感和立体感也会越好，其显示图像的层次数可以用纵深分辨率进行表征，示例性的，如图2所示，若显示器101在经过物空间位置1-7时，分别显示7个不同的图像，则纵深分辨率为7，若显示器101只在物空间位置3和5时，分别显示2个不同的图像，则纵深分辨率为2，以此类推。

可选的，立体成像显示装置10还可以包括控制器105，用于根据纵深分辨率生成纵深排列图像序列，纵深排列图像序列为显示器101在位于不同位置时需要显示的图像；

显示器101可以用于根据控制器105生成的纵深排列图像序列，显示图像。

可选的，控制器105还可以用于生成分层次的图像序列。具体的，分层次的图像序列可以用于呈现立体图像。具体的，控制器105可以根据预先建立的，或预先获取的立体模型，生成分层次的图像序列。其中，该立体模型可以通过图像处理等方式获得。控制器105还可以通过获取的真实环境的图像，生成分层次的图像序列。其中，真实环境的图像可以实时获取，如持续摄像，或连续拍照等方式，也可以预先存储。

相应的，立体成像显示装置10还可以包括摄像头107，用于获取真实环境的图像。

控制器105，可以用于根据摄像头107获取的真实环境的图像，生成分层次的图像序列。

显示器101，可以用于根据控制器105生成的分层次的图像序列，显示图像。

需要注意的是，控制器105，还可以用于根据分层次的图像序列和纵深分别率，生成纵深排列图像序列。

进一步可选的，立体成像显示装置10还可以包括同步信号发生器106，用于生成同步信号，同步信号可以用于保持运动装置102的运动时刻和显示器101显示图像时刻的同步性，具体的，同步信号可以用于保持运动装置102控制显示器101运动至预设物空间位置的时刻，和显示器101显示相对应图像的时刻的同步性。

显示器101，可以用于根据同步信号和纵深排列图像序列，显示图像；

运动装置102，可以用于根据同步信号，控制显示器101运动至预设物空间位置。

示例性的，同步信号发生器106生成了同步信号t1和t2，控制器105生成了纵深排列图像序列，分别记为第一图像和第二图像，则运动装置102在t1时刻，控制显示器101运动至第一位置，在t2时刻，控制显示器101运动至第二位置，显示器101在t1时刻，显示第一图像，在t2时刻，显示第二图像。由此，使用者可以观察到由第一图像和第二图像组合而成的立体图像。

由此，在纵深排列图像序列和同步信号的作用下，使显示器101在设定的位置上显示设定的图像，实现分层显示的立体效果。

本发明实施例公开的立体成像显示装置10，可以用于虚拟现实(英文全称：virtualreality，英文简称：vr)装置、增强现实(英文全称：augmentedreality，英文缩写：ar)装置、介导显示(英文全称：mediatedreality，英文缩写：mr)装置等，还可以用于平视显示器(英文全称：headupdisplay，英文缩写：hud)等近眼显示系统。本发明对此并不限定。

需要注意的是，立体成像显示装置10中的各个组件，可以通过模块化或类似模块化的方式组合而成。示例性的，现有技术中的vr装置，可以仅包括运动装置，光学导入装置和光学投影装置，但不包括显示器，但在实际使用过程中，需要将智能手机、平板电脑等显示装置安装在该vr装置上，实现显示器的功能，则本领域技术人员应知，该组合而成的显示系统也属于本发明公开的立体成像显示装置的一种可选的实施方式，如图6所示，图6中的光学导入系统和光学投影系统没有分别示出，图6仅用于对智能手机和vr装置的组合方式进行示意。

本发明实施例还公开了一种立体成像显示方法，如图7所示，包括：

s701、控制显示器显示图像；

s702、控制显示器运动至预设物空间位置，其中，预设物空间位置与显示器显示的图像相对应；

s703、将显示器显示的图像导入光学投影装置；

s704、将光学导入装置导入的图像成像至预设像空间位置，其中，预设像空间位置与显示器显示的图像相对应。

其中，s701和s702的执行顺序，本发明并不限定，具体的，本领域技术人员在实施过程中，可以先执行s701，后执行s702，或者，先执行s702，后执行s701，亦或者，同时执行s701和s702，均可实现本发明的目的，达到本发明的效果。

可选的，s701之前，还可以包括，根据纵深分辨率生成纵深排列图像序列。

可选的，s701之前，还可以包括，生成分层次的图像序列。具体的，分层次的图像序列可以用于呈现立体图像。

示例性的，本领域技术人员还可以根据生成的分层次的图像序列和纵深分别率，生成纵深排列图像序列。

可选的，s702可以包括：

s7021、控制显示器沿光轴方向运动至预设物空间位置。

可选的，s702可以包括：根据纵深排列图像序列，显示图像。

具体的，纵深排列图像序列的相关说明可以参考前文中的相应描述，显示器可以根据纵深排列图像序列，根据序列顺序，依序进行显示。

s7022、控制显示器往复运动至预设物空间位置。

具体的，根据s7021和s7022公开的内容，还可以控制显示器沿光轴方向往复运动，并在往复运动的过程中，运动至预设物空间位置。

本发明实施例公开的方法，可以应用于前述的立体成像显示装置10中，相关描述可以参考前文，此处不再赘述。

本发明实施例公开了一种立体成像显示方法，如图8所示，包括：

s801、根据纵深分辨率生成纵深排列图像序列；

s802、生成同步信号；

s803、根据纵深排列图像序列和同步信号，显示图像；

s804、根据同步信号，控制显示器运动至预设物空间位置；

s805、将显示器显示的图像导入光学投影装置；

s806、将光学导入装置导入的图像成像至预设像空间位置。

其中，s801和s802的执行顺序，以及s803和s804的执行顺序，本发明并不限定。

s802中，同步信号可以为周期信号，或定时信号，或其他可以起到时间同步功能的信号，本领域技术人员可以根据需要进行选择确定。

s803中，显示器可以根据纵深排列图像序列，根据序列顺序，依序进行显示，不仅如此，还可以根据同步信号，在确定的时刻，对纵深排列图像序列中依序排列的图像进行显示。

s804中，可以根据同步信号，在确定的时刻，控制显示器运动至预设物空间位置。由此，能够保证在同样的定时时刻，显示器运动至预设物空间位置，并显示与该预设物空间位置相对应的图像，提升显示效果，使立体成像的层次感和立体感更佳。

本方法中其他步骤的相关描述，可以参考本发明其他实施例中公开的技术方案，此处不再赘述。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的流程及结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。