一种基于光学通路变换的光场重构三维显示方法及系统与流程

本发明属于三维图像显示技术领域，具体涉及一种基于光学通路变换的光场重构三维显示方法及系统。

背景技术：

随着人们对显示方式和显示设备的要求越来越高，立体显示等显示方式的市场需求水涨船高，传统的多投影三维立体显示系统及方法，主要依靠投影机阵列进行图像的输出，然后将输出的图像投影到定向散射屏上，进而得到三维立体图像。

但是，随着投影机数量的增加，使得整个系统将变得非常庞大，耗能严重。于此同时，由于投影机的投影视角固定，导致投射到散射屏的图像视角较小且变换不灵活等。这些问题将会给用户的视觉体验带来很多的不便。

技术实现要素：

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种基于光学通路变换的光场重构三维显示方法及系统，用于解决上述提出的全部或其中一个技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于光学通路变化的光场重构三维显示系统，包括：

图像输出装置，用于输出二维图像；

凹透镜阵列，设置在图像输出装置的输出路径上，将图像输出装置输出的二维图像折射后在另一侧形成正立放大的虚像；

第一孔径阵列，设置在凹透镜阵列的输出路径上，接收凹透镜阵列输出的虚像，在另一侧输出虚像；

平面镜，设置在第一孔径阵列的输出路径上，接收第一孔径阵列输出的虚像，在另一侧形成虚像；

第二孔径阵列，设置在平面镜的输出路径上，接收平面镜输出的虚像，在另一侧输出虚像；

凸透镜阵列，设置在第二孔径阵列的输出路径上，将第二孔径阵列输出的虚像进行折射，在另一侧形成正立缩小的虚像；

凹面弧形定向散射屏，设置在凸透镜阵列的输出路径上，将凸透镜阵列输出的虚像进行定向散射，在另一侧的三维光场区域中重构出三维图像；

优选地，平面镜设有转轴，平面镜可围绕转轴转动。

优选地，图像输出装置选用led屏。

一种基于光学通路变换的光场重构三维显示方法，包括以下步骤：

a.图像输出装置输出二维图像；

b.凹透镜阵列将图像输出装置输出的二维图像折射后在另一侧形成正立放大的虚像；

c.第一孔径阵列接收凹透镜阵列输出的虚像，输出虚像给平面镜；

d.平面镜接收第一孔径阵列输出的虚像，在另一侧形成同等大小的虚像；

e.第二孔径阵列接收平面镜输出的虚像，传输至凸透镜阵列；

f.凸透镜阵列将第二孔径阵列输出的虚像进行折射，在另一侧形成正立缩小的虚像；

g.凹面弧形定向散射屏将凸透镜阵列输出的虚像进行定向散射，在另一侧的三维光场区域中重构出对应的三维显示的图像。

优选地，步骤d中的平面镜可沿其中轴线转动。

优选地，图像输出装置选用led屏。

本发明有益效果是:

1、本发明公开的方法及系统利用图像输出装置、凹面镜阵列、第一孔径阵列、第二孔径阵列的组合替代传统方法及系统中的投影机阵列，通过光学通路得到视频图像，并将虚像投影到凹面弧形定向散射屏上且在三维光场区域形成三维图像，给使用者带来三维立体显示的视觉效果，使系统轻便节能。

2、本发明公开的方法及系统，只需控制好每个部件的位置及焦距参数，即可使视角范围大小可以随着平面镜的摆动进行灵活转换，凹面弧形散射屏重构出的三维图像更能突出图像显示的深度，系统结构简单，方便调节。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明的具体实施方式的基于光学通路变换的光场重构三维显示系统结构示意图。

具体实施方式

下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

一种基于光学通路变换的光场重构三维显示方法，包括以下步骤：

a.图像输出装置输出二维图像；

b.凹透镜阵列将图像输出装置输出的二维图像折射后在另一侧形成正立放大的虚像；

c.第一孔径阵列接收凹透镜阵列输出的虚像，输出虚像给平面镜；

d.平面镜接收第一孔径阵列输出的虚像，在另一侧形成同等大小的虚像；

e.第二孔径阵列接收平面镜输出的虚像，传输至凸透镜阵列；

f.凸透镜阵列将第二孔径阵列输出的虚像进行折射，在另一侧形成正立缩小的虚像；

g.凹面弧形定向散射屏将凸透镜阵列输出的虚像进行定向散射，在另一侧的三维光场区域中重构出对应的三维显示的图像。

可选的，步骤d中的平面镜可沿其中轴线转动。

可选的，图像输出装置选用led屏。

一种基于光学通路变换的光场重构三维显示系统，自左向右依次设有图像输出装置、凹透镜阵列2、第一孔径阵列3、平面镜4、第二孔径阵列5、凸透镜阵列6和凹面弧形定向散射屏7。

可选的，平面镜4设有转轴，平面镜4可围绕该转轴转动。

可选的，图像输出装置可选用led屏1。

led屏1输出的二维图像经过凹透镜阵列在另一侧形成正立放大的虚像，并透过对应的第一孔径阵列3将该虚像传输至可转动的平面镜4中，之后，通过平面镜4成同等大小的虚像，且可以通过调整平面镜的角度改变图像传输的角度，扩大视角范围，虚像经过对应的第二孔径阵列5传输至对应的凸透镜阵列6，在凸透镜阵列6的另一侧成正立缩小的虚像。最后，凸透镜阵列中多个凸透镜形成的虚像投射至凹面弧形定向散射屏7，使得在其另一侧的三维光场区域8中重构出对应的三维显示的图像，给使用者带来3d显示的视频图像效果。

上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于光学通路变换的光场重构三维显示方法及系统，利用图像输出装置、凹面镜阵列、第一孔径阵列、第二孔径阵列的组合替代传统方法及系统中的投影机阵列，通过光学通路得到视频图像，并将虚像投影到凹面弧形定向散射屏上且在三维光场区域形成三维图像，给使用者带来三维立体显示的视觉效果，使系统轻便节能，本发明公开的方法及系统，只需控制好每个部件的位置及焦距参数，即可使视角范围大小可以随着平面镜的摆动进行灵活转换，凹面弧形散射屏重构出的三维图像更能突出图像显示的深度，系统结构简单，方便调节。

技术研发人员：朱树明;王凤随;程海鹰
受保护的技术使用者：安徽工程大学
技术研发日：2018.10.30
技术公布日：2019.01.29