CN115343861A - 一种三维图像显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三维图像显示器，涉及三维图像技术领域。该种三维图像显示器，包括三维采集模块、眼球捕捉模块以及三维投影模块，其特征在于：所述三维采集模块由透镜阵列以及微图像阵列组成；所述眼球捕捉模块由瞳孔中心坐标提取系统、视景与瞳孔坐标迭加系统以及图像与数据的记录分析系统组成；所述三维投影模块由2D显示屏、透镜阵列以及光线控制装置组成。该三维图像显示器通过采用眼球捕捉模块能够检测到观察者的眼球在图像空间中的位置和视线位置，从而控制光线控制装置进行二次光线调制，使得不同位置的观察者均能观察到清晰的三维图像。
Description
技术领域
本发明涉及三维图像技术领域，具体为一种三维图像显示器。
背景技术
集成成像显示是一种裸眼三维显示技术。集成成像显示器通常由透镜阵列，平板图像显示器，控制单元和计算单元组成。通常为液晶显示器。通过在平板显示器上显示图像，在观察空间中形成三维影像。在上显示的图像叫作单元图像阵列，它由很多单元图像组成，每个单元图像对应于一个透镜。单元图像阵列由计算机按照集成成像显示器的光线计算模型，通过对一个三维模型进行图形学绘制或者重新排列组合在多视角拍摄的图像像素而成。观察者透过透镜阵列观察显示在上的，不需要佩戴任何眼镜就可以看到三维影像。
按照集成成像显示器的工作原理，为了实现高分辨率的三维图像和大视角的集成成像显示器，需要使用高像素密度的FPD。FPD的像素密度可以用每英寸包含的像素点数来衡量。
然而，在若干实际应用中，如果观察者不在三维显示屏的正前方或者不在三维显示屏一定范围内时，观察的三维图像会变得模糊。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种三维图像显示器，解决了一般三维显示屏对于观察者位置要求精确的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种三维图像显示器，包括三维采集模块、眼球捕捉模块以及三维投影模块，其特征在于：所述三维采集模块由透镜阵列以及微图像阵列组成；
所述眼球捕捉模块由瞳孔中心坐标提取系统、视景与瞳孔坐标迭加系统以及图像与数据的记录分析系统组成；
所述三维投影模块由2D显示屏、透镜阵列以及光线控制装置组成。
优选的，所述微图像阵列用于将3D场景中不同位置和方向的光线信息捕获到一组图像元阵列中。
优选的，所述透镜阵列由若干可以调节折射率的透镜单元组成。
优选的，所述三维采集模块以及三维投影模块采用同一个透镜阵列。
优选的，所述2D显示屏为LED显示器、液晶显示屏、平板显示器或者投影装置中的一种。
优选的，所述数据的记录分析系统与光线控制装置之间为电连接。
优选的，所述瞳孔中心坐标提取系统能够发射红外光源使用户眼睛的角膜和瞳孔上产成反射图像。
优选的，所述视景与瞳孔坐标迭加系统通过两个图像传感器采集眼睛与反射的图像空间中的位置和视线位置。
(三)有益效果
相较于现有的三维图像显示器，本发明的三维图像显示器通过采用眼球捕捉模块能够检测到观察者的眼球在图像空间中的位置和视线位置，从而控制光线控制装置进行二次光线调制，使得不同位置的观察者均能观察到清晰的三维图像。
附图说明
图1为本发明中三维采集模块示意图；
图2为本发明中三维投影模块示意图；
图3为本发明中眼球捕捉模块示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
如图1-3所示，本发明实施例提供一种三维图像显示器，包括三维采集模块、眼球捕捉模块以及三维投影模块，其特征在于：三维采集模块由透镜阵列以及微图像阵列组成；
眼球捕捉模块由瞳孔中心坐标提取系统、视景与瞳孔坐标迭加系统以及图像与数据的记录分析系统组成；
三维投影模块由2D显示屏、透镜阵列以及光线控制装置组成。
微图像阵列用于将3D场景中不同位置和方向的光线信息捕获到一组图像元阵列中。
透镜阵列由若干可以调节折射率的透镜单元组成。
三维采集模块以及三维投影模块采用同一个透镜阵列，根据光路可逆原理，通过相同参数的透镜阵列可以恢复出被记录的3D场景。
2D显示屏为LED显示器、液晶显示屏、平板显示器或者投影装置中的一种。
数据的记录分析系统与光线控制装置之间为电连接，根据数据的记录分析系统传递的信息控制光线控制装置对透镜阵列发出的光线进行二次光线调制，瞳孔中心坐标提取系统能够发射红外光源使用户眼睛的角膜和瞳孔上产成反射图像，视景与瞳孔坐标迭加系统通过两个图像传感器采集眼睛与反射的图像空间中的位置和视线位置。
工作原理：三维实物通过透镜阵列将光线信息传递给微图像阵列，微图像阵列包含了3D场景的部分光场信息，所以根据光路可逆原理，2D显示屏发出相同光场信息的光线通过相同参数的透镜阵列可以恢复出被记录的3D场景，眼球捕捉模块能够检测出观察者的眼球在图像空间中的位置和视线位置，从而控制光线控制装置进行二次光线调制，使得不同位置的观察者均能观察到清晰的三维图像。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种三维图像显示器，包括三维采集模块、眼球捕捉模块以及三维投影模块，其特征在于：所述三维采集模块由透镜阵列以及微图像阵列组成；
所述眼球捕捉模块由瞳孔中心坐标提取系统、视景与瞳孔坐标迭加系统以及图像与数据的记录分析系统组成；
所述三维投影模块由2D显示屏、透镜阵列以及光线控制装置组成。
2.根据权利要求1所述的一种三维图像显示器，其特征在于：所述微图像阵列用于将3D场景中不同位置和方向的光线信息捕获到一组图像元阵列中。
3.根据权利要求1所述的一种三维图像显示器，其特征在于：所述透镜阵列由若干可以调节折射率的透镜单元组成。
4.根据权利要求1所述的一种三维图像显示器，其特征在于：所述三维采集模块以及三维投影模块采用同一个透镜阵列。
5.根据权利要求1所述的一种三维图像显示器，其特征在于：所述2D显示屏为LED显示器、液晶显示屏、平板显示器或者投影装置中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种三维图像显示器，其特征在于：所述数据的记录分析系统与光线控制装置之间为电连接。
7.根据权利要求1所述的一种三维图像显示器，其特征在于：所述瞳孔中心坐标提取系统能够发射红外光源使用户眼睛的角膜和瞳孔上产成反射图像。
8.根据权利要求1所述的一种三维图像显示器，其特征在于：所述视景与瞳孔坐标迭加系统通过两个图像传感器采集眼睛与反射的图像空间中的位置和视线位置。
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