裸眼3d投影系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及裸眼3D投影系統(tǒng)，包括一臺3D投影機(jī)和投影屏，3D投影機(jī)包括若干個投影鏡頭，3D投影機(jī)播放的片源采用3D攝影設(shè)備拍攝或利用3D軟件處理，投影屏采用視各向異性的定向散射投影屏，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，對播放硬件的要求低；片源包括若干個子片源，行與行之間的子片源遞進(jìn)排列，子片源的排列為m行n列，相鄰兩行的子片源之間的遞進(jìn)距離是單個子片源橫長的1/m，投影鏡頭與子片源一一對應(yīng)，投影鏡頭將子片源在投影屏上重疊投影或上下兩邊重疊，左右橫向按比例依次遞進(jìn)排列投影，所呈現(xiàn)的3D影像具有觀測角度大、分辨率較高、串?dāng)_度小、立體效果強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可多人同時觀看，真正實(shí)現(xiàn)大角度裸眼3D動/靜態(tài)影像的呈現(xiàn)。
【專利說明】裸眼3D投影系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種3D投影系統(tǒng)，適用于裸眼狀態(tài)下大角度、多方位、多人同時觀測，具體的說，涉及一種裸眼3D投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]日常生活中，人們都是利用雙眼來辨認(rèn)三維空間的物體，在辨認(rèn)某個物體時，由于雙眼之間具有一定的距離，這段距離使得左右兩眼在觀察物體時分別進(jìn)入左右眼的畫面是不同的，包括角度、透視都具有區(qū)別，反映在大腦中就會產(chǎn)生“立體視覺”，兩個畫面組合在一起，便產(chǎn)生立體感，從而能夠判斷物體的前后關(guān)系，這種被觀察的物體在人的左右眼視網(wǎng)膜上所形成的像的差異就是雙眼視差，視差的產(chǎn)生對立體視覺的形成起著非常重要的作用。
[0003]目前，3D顯示技術(shù)主要包括戴眼鏡式與不戴眼鏡式的裸眼式，戴眼鏡式的3D顯示技術(shù)發(fā)展的已經(jīng)很成熟，但不能使我們擺脫特制眼鏡的束縛，這使得其應(yīng)用范圍以及使用舒適度都打了折扣，而且不少3D顯示技術(shù)會讓長時間的體驗者有惡心眩暈等感覺，裸眼式的3D顯示技術(shù)由于不用戴眼鏡，受到越來越多人們的關(guān)注，成為未來3D顯示技術(shù)的發(fā)展方向，因而裸眼式的3D顯示技術(shù)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
[0004]與人眼觀測三維空間的物體的原理相同，佩戴3D眼睛觀看3D影像時，從屏幕發(fā)出的圖像信號到了靠近眼睛的時候才通過3D鏡片將左右不同的圖像信息分別輸入左右眼，所以佩戴3D眼鏡觀看3D影像時沒有觀測角度的問題，但是當(dāng)相同的片源用于主流裸眼3D觀測時，觀測角度的問題就尤為明顯，也就是說目前主流的裸眼式3D顯示設(shè)備只能單角度或者在較小的角度范圍內(nèi)才可觀看到效果較好的3D影像，也就意味著觀眾想要看到較清晰的3D影像必須鎖定好位置，保持畫面與頭部的位置相對固定，稍有偏離就會出現(xiàn)串?dāng)_現(xiàn)象或觀測不到3D效果，導(dǎo)致裸眼3D影像觀看的自由度大大降低，嚴(yán)重影響3D影像的觀看效果。
[0005]為了解決觀影角度的問題，有科研人員提供了一種利用人眼方位識別系統(tǒng)結(jié)合軟件的實(shí)時計算調(diào)整裝置，采用所述裝置捕捉觀影者的雙眼并進(jìn)行畫面的計算進(jìn)行實(shí)時調(diào)節(jié)顯示，但采用所述裝置僅能捕捉到一位觀影者的雙眼，無法實(shí)現(xiàn)多人同時觀影，且運(yùn)行時計算機(jī)運(yùn)算數(shù)據(jù)龐大，從開始捕捉到捕捉完成再到調(diào)節(jié)顯示，必然會造成一定的延遲。
[0006]柱狀透鏡技術(shù)的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了 3D影像觀測角度小范圍的提升，所述柱狀透鏡技術(shù)是指使液晶屏的像平面位于透鏡的焦平面上，且柱透鏡節(jié)距是屏幕像素寬度的正整數(shù)倍，這樣在每個柱透鏡下面的圖像的像素被分成幾個子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個子像素，于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素，進(jìn)而小范圍的提升了 3D影像的觀測角度范圍，可實(shí)現(xiàn)多人同時觀影，如圖1所示，裸眼3D屏幕包括液晶屏幕1，液晶屏幕I的前方設(shè)有柱鏡光柵2，觀測時，當(dāng)屏幕發(fā)出的左右分光圖像恰好分別進(jìn)入左眼3和右眼4時，3D效果最佳。目前市面上用該技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 9個視差圖像的呈現(xiàn)，即每個柱鏡的節(jié)距內(nèi)包含9個子像素，如果設(shè)單個視差圖像的觀測角度為2。，則最終觀測角度為18°，稍微偏離這一角度范圍時，就會出現(xiàn)左右眼畫面顛倒或串?dāng)_。且要實(shí)現(xiàn)該技術(shù)，首先要求超高分辨率的液晶屏幕，然后要求柱鏡光柵與屏幕像素的高度精確結(jié)合，子像素越多，立體畫面的觀測角度越大，則畫面像素越低，這也是限制該技術(shù)發(fā)展的一個本質(zhì)要素，由此可見該技術(shù)片源的制作與數(shù)據(jù)量也是龐大的，無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的大角度裸眼3D效果。
[0007]狹縫光柵式裸眼3D技術(shù)的原理同柱鏡光柵式裸眼3D技術(shù)，如圖2所示，裸眼3D屏幕包括液晶屏幕1，液晶屏幕I的前方設(shè)有狹縫光柵5，觀測時，當(dāng)屏幕發(fā)出的左右分光圖像恰好分別進(jìn)入左眼3和右眼4時，3D效果最佳，但是稍微偏離這一角度范圍時，就會出現(xiàn)左右眼畫面顛倒或串?dāng)_。
[0008]采用在液晶板上添加柱狀透鏡技術(shù)或狹縫光柵技術(shù)的裸眼3D顯示設(shè)備的畫面串?dāng)_現(xiàn)象較為嚴(yán)重，即觀眾在觀看3D影像時經(jīng)常會觀測到3D畫面出現(xiàn)“重影”或者“跳畫”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響觀影者的觀看舒適度。
[0009]為了解決以上問題，中國專利CN102445762B提供了一種裸眼3D投影屏幕及裸眼3D投影系統(tǒng)，其公開了一種裸眼3D前投影屏幕、一種裸眼3D背投影屏幕及一種裸眼3D投影系統(tǒng)，所述前投影屏幕包括:一表面雙凸微柱透鏡板和一漫反射層；所述表面雙凸微柱透鏡板的兩側(cè)均是由多列微凸柱透鏡水平緊密排列組成，所述表面雙凸微柱透鏡板兩側(cè)的微凸柱透鏡數(shù)量相等且一一對應(yīng)，各個微凸柱透鏡均呈豎直條狀且節(jié)距相等，所述的節(jié)距是投影儀透射到投影屏幕上的圖像像素寬度的正整數(shù)倍；所述漫反射層位于所述表面雙凸微柱透鏡板的后焦平面上。所述背投影屏幕與所述前投影屏幕原理相同。所述投影系統(tǒng)采用多臺投影儀陣列，所述投影儀陣列為mXn時，即由m行、η列投影儀組成，m必須為大于等于I的整數(shù)，η必須為大于等于2的偶數(shù)。所述投影系統(tǒng)采用投影儀陣列的方式提供投影源，要達(dá)到大角度的觀看效果，需要用多臺投影儀，同時驅(qū)動多臺投影儀播放一個立體的圖片或立體影像，需要的硬件和與之匹配的軟件要求都非常高，生產(chǎn)成本高，且限制了投影陣列的列數(shù)、柱透鏡節(jié)距是投影畫面像素的正整數(shù)倍，同樣要求了投出畫面像素與柱透鏡陣列的精密關(guān)系，以及投影儀間距為雙瞳距，就限制了立體畫面的流暢度，如果用該技術(shù)擴(kuò)大觀測角度即會出現(xiàn)較大的跳畫和串?dāng)_現(xiàn)象，最終難以實(shí)現(xiàn)真正意義上的大角度裸眼觀看。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0010]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對以上不足，提供一種不需要借助立體眼鏡或其他3D觀影鋪助設(shè)備并實(shí)現(xiàn)大角度、多方位、多人同時觀看、串?dāng)_極小、片源制作簡單且硬件要求低的裸眼3D投影系統(tǒng)。
[0011]為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述投影系統(tǒng)包括一臺3D投影機(jī)以及設(shè)置在3D投影機(jī)投影光路上的投影屏；
[0012]所述3D投影機(jī)包括用于播放片源的液晶顯示屏，液晶顯示屏與投影屏之間的投影光路上設(shè)有投影鏡頭組。
[0013]一種優(yōu)化方案，所述片源包括若干個子片源；
[0014]所述投影鏡頭組包括用于將子片源在投影屏上重疊投影的若干個投影鏡頭。
[0015]另一種優(yōu)化方案，所述投影鏡頭的數(shù)量與子片源的數(shù)量一致；[0016]所述投影鏡頭與子片源一一對應(yīng)。
[0017]再一種優(yōu)化方案，所述子片源排列成m行η列，m為大于等于I的正整數(shù)，η為大于I的正整數(shù)；
[0018]所述行與行之間的子片源呈遞進(jìn)形式排列；
[0019]所述相鄰兩行的子片源之間的遞進(jìn)距離是單個子片源橫長的1/m。
[0020]進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述子片源、片源與液晶顯示屏之間滿足以下關(guān)系式:
[0021]aXn + aX (m_l)/m = x
[0022]bXn = y
[0023]x=s
[0024]y=d
[0025]式中:a_單個子片源的寬度，b-單個子片源的高度，X-片源的寬度，y-片源的高度，S-液晶顯示屏有效顯示部分的寬度，d-液晶顯示屏有效顯示部分的高度。
[0026]再進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述相鄰兩行呈遞進(jìn)關(guān)系的相鄰兩個投影鏡頭中心點(diǎn)之間的水平距離小于人眼雙瞳間的距離。
[0027]更進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述投影屏包括柱鏡光柵；
[0028]所述柱鏡光柵采用半凸柱透鏡光柵，半凸柱透鏡光柵的焦平面?zhèn)仍O(shè)有熒光涂層；
[0029]所述熒光涂層直接與柱鏡光柵結(jié)合。
[0030]一種優(yōu)化方案，所述投影屏包括熒光屏，熒光屏的顯示表面上設(shè)有可高速抖動的
微百葉窗。
[0031]另一種優(yōu)化方案，所述投影屏包括熒光屏，熒光屏的外周設(shè)有可高速轉(zhuǎn)動的履帶式狹縫光柵帶。
[0032]再一種優(yōu)化方案，所述3D投影機(jī)還包括照明組件；
[0033]所述照明組件設(shè)置在液晶顯示屏的后方；
[0034]所述照明組件的光路上設(shè)有勻光裝置。
[0035]進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述液晶顯示屏為整屏或兩塊以上的拼接屏。
[0036]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):包括3D投影機(jī)以及設(shè)置在3D投影機(jī)投影光路上的投影屏，3D投影機(jī)設(shè)有一臺，3D投影機(jī)包括液晶顯示屏，液晶顯示屏與投影屏之間的投影光路上設(shè)有投影鏡頭組，投影鏡頭組包括若干個投影鏡頭，3D投影機(jī)播放的片源可采用多角度攝影技術(shù)拍攝的3D片源，也可將普通片源經(jīng)圖像軟件分層再合成后使用，投影屏采用視各向異性的定向散射投影屏，成像效果好，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，片源制作簡單，對播放硬件的要求低；
[0037]所述片源包括若干個子片源，行與行之間的子片源呈遞進(jìn)形式排列，子片源的排列為m行η列，相鄰兩行的子片源之間的遞進(jìn)距離是單個子片源橫長的1/m，投影鏡頭與子片源一一對應(yīng)，相鄰兩個投影鏡頭中心點(diǎn)之間的水平間距小于人眼雙瞳間的距離，投影鏡頭將相應(yīng)的子片源在投影屏上重疊投影或豎向重疊、左右橫向按比例依次遞進(jìn)排列，投影效果好，所投影的3D影像的可觀測角度大，可多人同時觀看，串?dāng)_度極小，立體景象效果強(qiáng)烈，真正用投影形式實(shí)現(xiàn)大角度裸眼3D動/靜態(tài)影像的呈現(xiàn)。
[0038]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]附圖1是現(xiàn)有技術(shù)中柱鏡光柵式裸眼3D屏幕的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]附圖2是現(xiàn)有技術(shù)中狹縫光柵式裸眼3D屏幕的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0041]附圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例中裸眼3D投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]附圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例中裸眼3D投影系統(tǒng)的投影原理示意圖；
[0043]附圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例中子片源的排列方式示意圖；
[0044]附圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例中垂直方向重疊投影示意圖；
[0045]附圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例1中投影屏的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]附圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例1中投影屏的顯示原理示意圖；
[0047]附圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例2中投影屏的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]附圖10是本實(shí)用新型實(shí)施例3中投影屏的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖中，
[0050]1-液晶屏幕，2-柱鏡光柵，3-左眼，4-右眼，5-狹縫光柵，6_3D投影機(jī)，7_投影屏，8-殼體，9-液晶顯示屏，10-投影鏡頭組，11-照明組件，12-播放硬件，13-投影示意光線，14-3D圖像可視角度，15-子片源，16-驅(qū)動轉(zhuǎn)輪，17-連桿，18-撥動軸，19-撥動軸滑軌，20-微百葉窗葉片，21-百葉窗葉片中軸，22-驅(qū)動輪，23-履帶式狹縫光柵帶，24-熒光涂層，25-熒光屏，26-撥動葉片，27-基準(zhǔn)光路，28-子片源基準(zhǔn)投影，29-參考光路，30-投影鏡頭，31-重疊投影光路，32-子片源投影未重疊部分。
【具體實(shí)施方式】
[0051]實(shí)施例1，如圖3所示，裸眼3D投影系統(tǒng)，包括用于播放片源的3D投影機(jī)6、設(shè)置在3D投影機(jī)6投影光路上的投影屏7。
[0052]所述3D投影機(jī)6包括殼體8，所述殼體8的一端具有開口，所述殼體8的開口端朝向投影屏7，殼體8內(nèi)設(shè)有液晶顯示屏9，所述液晶顯示屏9可為整屏也可為兩塊以上的拼接屏，播放同一個片源即可，液晶顯示屏9的投影光路上平行設(shè)置有投影鏡頭組10，投影鏡頭組10包括若干個按規(guī)則排列的投影鏡頭30，用于實(shí)現(xiàn)片源在投影屏7上重疊投影，投影鏡頭組10設(shè)置在殼體8的開口端，液晶顯示屏9后方的殼體8內(nèi)設(shè)有照明組件11，所述照明組件11發(fā)出的光為普通光即可，所述照明組件11可采用白光LED或金鹵燈，所述照明組件11還可以添加螺紋透鏡等勻光裝置，所述照明組件11用于提高液晶顯示屏9的背光亮度，進(jìn)而提高投影效果，所述液晶顯示屏9電連接有播放硬件12，所述播放硬件12可以為微機(jī)，也可以為播放器，所述播放硬件12只要能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動液晶顯示屏9播放片源即可。
[0053]如圖4所示，液晶顯示屏9播放的畫面經(jīng)過投影鏡頭組10投影至投影屏7，圖中投影示意光線13給出了投影至投影屏7兩端的投影路徑的一個樣例，投影至投影屏7上的3D圖像再經(jīng)過投影屏7反射形成3D圖像可視角度14，所述3D圖像可視角度14是指位于該角度區(qū)域內(nèi)觀測畫面可產(chǎn)生立體感，即觀測者雙眼之間的距離能橫跨投影屏7發(fā)散出來的視差序列圖像、動畫中相鄰或相近兩幅圖之間的距離，這樣觀測者在可視范圍內(nèi)左右前后移動時，進(jìn)入雙眼的畫面總是不同的視差圖像，即形成了立體影像。
[0054]所述片源由多角度拍攝的圖片序列或動畫序列按照一定形式排列形成，一個完整格式的片源由若干個子片源15構(gòu)成，在液晶顯示屏9上進(jìn)行播放，投影鏡頭組10將子片源15在投影屏7上完全重疊投影或豎向重疊、橫向按比例依次遞進(jìn)排列，所述3D圖像可視角度14的范圍與液晶顯示屏9的規(guī)格有關(guān)，子片源15的數(shù)量也與液晶顯示屏9的規(guī)格有關(guān)，液晶顯示屏9的寬度越寬，則片源的寬度越寬，子片源15的數(shù)量越多，3D圖像可視角度14越大，即裸眼3D可觀測角度越大，液晶屏幕的分辨率越高則最終形成的3D影像的分辨率越高，子片源15的數(shù)量和質(zhì)量配合液晶顯示屏9的規(guī)格決定了觀看效果的質(zhì)量，即觀看角度的大小與眼睛舒適的程度。
[0055]所述子片源15的序列使用多個攝/照相設(shè)備(包括建模軟件中的虛擬攝像機(jī))按照略小于人眼形成立體影像的平均值(約5°左右)或等于該角度或略大于該角度均可，對被攝物體或景物同時或依次拍攝形成的，完成子片源15的采集工作后再把子片源15在影視后期軟件中按照液晶顯示屏9的規(guī)格進(jìn)行相應(yīng)的排列生成供大角度觀看的裸眼3D投影系統(tǒng)播放的圖片或者視頻文件，所述子片源15的采集及制作軟件均為公知技術(shù)，在此不再詳細(xì)闡述。
[0056]如圖5所示，子片源15的數(shù)量為mXn個，即子片源15的排列為m行η列，m為大于等于I的正整數(shù)，η為大于I的正整數(shù)，行與行之間的子片源15呈遞進(jìn)形式排列，且相鄰兩行的子片源15之間的遞進(jìn)距離是單個子片源15橫長的1/m，子片源15的數(shù)量與投影鏡頭組10中投影鏡頭30的數(shù)量一致，子片源15與投影鏡頭30 —一對應(yīng)，投影鏡頭30將相應(yīng)的子片源15在投影屏7上完全重疊投影或豎向重疊、左右橫向按比例依次遞進(jìn)排列。
[0057]如圖6所示，以子片源15在投影屏7上垂直方向(即投影屏7高度方向)重疊投影為例進(jìn)行說明，首先將各投影鏡頭30的中心點(diǎn)O’與相對應(yīng)的子片源15的中心點(diǎn)O調(diào)整至同一水平線上，即投影鏡頭30的中心點(diǎn)O’與對應(yīng)的子片源15的中心點(diǎn)O的連線垂直于子片源15所在的平面，選擇基本位于片源中心點(diǎn)處的子片源15為基準(zhǔn)，舉例說明，若子片源15的排列方式為3行5列，則選擇位于第二行第三列的子片源15作為基準(zhǔn)，若子片源15的排列方式為4行5列，則選擇位于第二行第三列或第三行第三列的子片源15作為基準(zhǔn)均可，同理，若子片源15的排列方式為4行8列，則選擇位于第二行第四列、第二行第五列、第三行第四列或第三行第五列的子片源15作為基準(zhǔn)均可，作為基準(zhǔn)的子片源15透過對應(yīng)的投影鏡頭30的投影光路為基準(zhǔn)光路27，作為基準(zhǔn)的子片源15透過對應(yīng)的投影鏡頭30投影至投影屏7的圖像為子片源基準(zhǔn)投影28，設(shè)定單個子片源15的高度為b，子片源基準(zhǔn)投影28的高度為b’，單個子片源15的高度在制作時即為已知，而子片源基準(zhǔn)投影28的高度經(jīng)過測量可直接獲得，則子片源15的投影放大倍數(shù)Q=b’ /b，基準(zhǔn)之外的其他子片源15經(jīng)相對應(yīng)的投影鏡頭30沿參考光路29得到子片源參考投影，子片源參考投影與子片源基準(zhǔn)投影28的未重疊部分為子片源投影未重疊部分32，設(shè)定子片源投影未重疊部分32的高度為z，則為了在垂直方向獲得完全重疊的投影，相應(yīng)的投影鏡頭30需要調(diào)整的距離為z/Q，根據(jù)上述調(diào)整方法，可逐一調(diào)整各投影鏡頭30的位置，子片源15經(jīng)相對應(yīng)的調(diào)整后的投影鏡頭30沿重疊投影光路31即可得到與子片源基準(zhǔn)投影28垂直方向完全重疊的投影。
[0058]同理，根據(jù)上述調(diào)整原理也可調(diào)整子片源15與相應(yīng)投影鏡頭30水平方向的相對位置，以獲得水平方向(即投影屏7寬度方向)完全重疊的投影，或根據(jù)需要獲得橫向按比例依次遞進(jìn)排列的投影，再次不再贅述。
[0059]為了便于描述，圖示中子片源15中標(biāo)注的數(shù)字為子片源15的序號，為了形成有效的裸眼3D畫面，相鄰兩個子片源15 (如圖5中所示的I號子片源和2號子片源)對應(yīng)的兩個投影鏡頭30中心點(diǎn)在投影屏7中心點(diǎn)所在水平面上具有兩個投影點(diǎn)，所述投影點(diǎn)與投影屏7中心點(diǎn)構(gòu)成的夾角要小于觀測者雙眼形成立體影像的平均夾角，即:相鄰兩個子片源15對應(yīng)的投影鏡頭30的中心點(diǎn)之間的水平間距不大于人眼雙瞳之間的距離，所述相鄰兩個子片源15中心點(diǎn)之間的水平間距越小，播出的3D效果越流暢，S卩:串?dāng)_與跳畫程度越小，同時播出的3D效果與片源的拍攝角度或制作角度有關(guān)，片源的拍攝角度或制作角度間隔越小則播出的3D效果越流暢，子片源15的數(shù)量由液晶顯示屏9的規(guī)格決定，液晶顯示屏9越寬容納的子片源15越多，觀測角度則越大。
[0060]以3D MAX虛擬攝像機(jī)形成的子片源序列，即對被攝物體從左至右每隔2°進(jìn)行拍攝的樣片為例進(jìn)行說明，若液晶顯示屏9的像素為2560 X 1080，根據(jù)液晶顯示屏9的分辨率與尺寸，將在液晶顯示屏9上播放的片源規(guī)劃性分割為3X5的子片源排列方式，即子片源15的數(shù)量為15個，呈3行5列排列，相鄰兩行的子片源15之間的遞進(jìn)距離為單個子片源15橫長的1/3，成遞進(jìn)關(guān)系的相鄰兩個子片源15對應(yīng)的兩個投影鏡頭30中心點(diǎn)在投影屏7中心點(diǎn)所在水平面上的投影與投影屏7中心點(diǎn)構(gòu)成的夾角為2。，且共有15個子片源15，所以最終形成的裸眼3D畫面的有效觀測角度為30°，單個投影畫面像素約為450X 360，則人雙眼觀測的立體畫面像素約為900X720。
[0061]為了提高和擴(kuò)展裸眼3D畫面的尺寸、像素與觀測角度，可以升級3D投影機(jī)6內(nèi)液晶顯示屏9的分辨率與尺寸，液晶顯示屏9的尺寸越寬則可觀測角度越大，液晶顯示屏9的像素越高則觀測到的效果越清晰，相應(yīng)片源中子片源的數(shù)量與像素需同步增加與提高，以4X9的子片源排列方式為例說明，相鄰兩行的子片源15之間的遞進(jìn)距離為單個子片源15橫長的1/4，如果兩個呈遞進(jìn)形式的子片源15的間距與投影屏7中心形成的夾角為2°，配合合適的液晶顯示屏則該裸眼3D投影系統(tǒng)與片源結(jié)合所形成的裸眼3D畫面的有效觀測角度為72°。
[0062]片源的規(guī)格與液晶顯示屏9的規(guī)格緊密聯(lián)系，為闡述裸眼3D投影系統(tǒng)中液晶顯示屏9的規(guī)格、片源的規(guī)格、子片源的規(guī)格、子片源呈遞進(jìn)關(guān)系的行數(shù)列數(shù)間的關(guān)系，用以下等式表述:
[0063]aXn + aX (m_l)/m = x ；
[0064]bXn = y ；
[0065]x=s ；
[0066]y=d ；
[0067]式中:a_單個子片源(15)的寬度，b_單個子片源(15)的高度，m_子片源行數(shù)，η-子片源列數(shù)，X-片源的寬度，y_片源的高度，S-液晶顯示屏(9)有效顯示部分的寬度，d-液晶顯示屏(9)有效顯示部分的高度。
[0068]為了完全還原所拍立體景物、物體或虛擬模型的原貌，則需要將制作的子片源15進(jìn)行鏡像處理后再按照從左到右順序遞進(jìn)排列，且在液晶顯示屏9播放時為倒立播放，也可將片源顛倒，這樣經(jīng)過投影鏡頭30投影到屏幕上即為倒立清晰的實(shí)相序列，而視覺上是正立清晰的實(shí)相序列。
[0069]如圖7和圖8所示，本實(shí)施例中投影屏7采用高速抖動的微百葉窗定向散射投影屏，所述投影屏7包括熒光屏25，熒光屏25的顯示表面上設(shè)有微百葉窗，所述微百葉窗包括若干個微百葉窗葉片20，所述微百葉窗葉片20為極薄有韌性的黑色薄片，每個微百葉窗葉片20可沿百葉窗葉片中軸21擺動，相鄰兩個微百葉窗葉片20之間的距離與透過該距離可觀測到的熒光屏25的角度呈正比，一般需要將該觀測角度控制在1°?2°之間，即單幀觀測角度為1°?2°，微百葉窗葉片20連接有撥動軸18，撥動軸18上設(shè)有若干個撥動葉片26，撥動葉片26與微百葉窗葉片20交錯排列，撥動軸18設(shè)置在熒光屏25的頂部，撥動軸18傳動連接有撥動軸驅(qū)動裝置,所述撥動軸驅(qū)動裝置包括驅(qū)動轉(zhuǎn)輪16,驅(qū)動轉(zhuǎn)輪16轉(zhuǎn)動連接有連桿17，連桿17與撥動軸18的一端連接，撥動軸18還連接有撥動軸滑軌19，撥動軸滑軌19與撥動軸18平行設(shè)置，用于實(shí)現(xiàn)撥動軸18沿?zé)晒馄?5的橫向左右移動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微百葉窗葉片20的高速抖動，微百葉窗葉片20高速抖動過程中，相鄰兩片微百葉窗葉片20狹縫間的頂部和底部都交叉著撥動葉片26，當(dāng)單個投影畫面投向所述投影屏7時，觀測者雙眼只能位于與入屏光線角度重合或偏差角度不大于所述單幀觀測角度時才能觀測到投影畫面的效果，單幀觀測角度小于觀測者雙眼與屏幕中心形成的夾角時，僅可實(shí)現(xiàn)一只眼睛看到單幀畫面，而另一只眼睛則看不到，這樣就達(dá)到了定向散射的效果，即可以實(shí)現(xiàn)裸眼3D投影系統(tǒng)中投影屏7的功能。
[0070] 實(shí)施例2，裸眼3D投影系統(tǒng)，包括3D投影機(jī)6以及設(shè)置在3D投影機(jī)6投影光路上的投影屏7，所述3D投影機(jī)6的結(jié)構(gòu)與原理同實(shí)施例1，本實(shí)施例中不再贅述。
[0071 ] 如圖9所示，本實(shí)施例中投影屏7采用高速平移的狹縫光柵式定向散射投影屏，所述投影屏7包括熒光屏25，熒光屏25的外周設(shè)有履帶式狹縫光柵帶23，履帶式狹縫光柵帶23的內(nèi)側(cè)傳動連接有驅(qū)動輪22，履帶式狹縫光柵帶23包括狹縫部分和遮光部分，履帶式狹縫光柵帶23的狹縫部分和遮光部分的比例與子片源15的數(shù)量有關(guān)，子片源15的數(shù)量越多則狹縫部分的面積越小，遮光部分的面積越大，遮光部分的寬度與狹縫的寬度成正整數(shù)倍關(guān)系，子片源數(shù)量為12時，遮光部分的寬度是狹縫寬度的12倍，子片源數(shù)量為24時，則遮光部分的寬度是狹縫寬度的24倍。子片源數(shù)量越多則履帶式狹縫光柵帶23到熒光屏25之間的距離越大，屏幕7越厚，顯示出的3D畫面的亮度越低，需要增加3D投影機(jī)6中照明組件11的亮度來提高液晶顯示屏的背光亮度，進(jìn)而保證觀測效果，履帶式狹縫光柵帶23遮光部分的材料反光度越低越有利于3D畫面效果的呈現(xiàn)。
[0072]履帶式狹縫光柵帶23在驅(qū)動輪22的作用下高速轉(zhuǎn)動，履帶式狹縫光柵帶23狹縫部分的距離與透過該距離可觀測到的熒光屏25的角度呈正比，一般需要將該觀測角度控制在1°?2°之間，即單幀觀測角度為1°?2°，當(dāng)單個投影畫面投向所述投影屏7時，觀測者雙眼只能位于與入屏光線角度重合或偏差角度不大于所述單幀觀測角度時才能觀測到投影畫面的效果，單幀觀測角度小于觀測者雙眼與屏幕中心形成的夾角時，僅可實(shí)現(xiàn)一只眼睛看到單幀畫面，而另一只眼睛則看不到，即達(dá)到了定向散射投影屏的要求，可以實(shí)現(xiàn)裸眼3D投影系統(tǒng)中投影屏7的功能。
[0073]實(shí)施例3，裸眼3D投影系統(tǒng)，包括3D投影機(jī)6以及設(shè)置在3D投影機(jī)6投影光路上的投影屏7，所述3D投影機(jī)6的結(jié)構(gòu)與原理同實(shí)施例1，本實(shí)施例中不再贅述。
[0074]如圖10所示，本實(shí)施例中投影屏7采用半凸柱透鏡光柵式定向散射投影屏，所述投影屏7包括柱鏡光柵2，所述柱鏡光柵2采用半凸柱透鏡光柵，柱鏡光柵2的焦平面?zhèn)仍O(shè)有熒光涂層24，所述熒光涂層24直接與柱鏡光柵2的焦平面結(jié)合。
[0075]目前，市面上的柱鏡光柵材料2主要有10線、32線、43線、75線、100線、160線等規(guī)格，單位“線”即每英寸長度內(nèi)半凸柱透鏡的數(shù)量，所述半凸柱透鏡為半個凸面的柱狀透鏡。半凸柱透鏡的寬度即節(jié)距與投影畫面即從投影機(jī)投出畫面的像素尺寸無關(guān)，也就是采用任何一種規(guī)格的柱鏡光柵材料作為投影屏7的組成材料均可，即節(jié)距寬度不限，當(dāng)投影畫面投射到柱鏡光柵2上時，一定寬度的光線被微型柱透鏡聚焦到焦點(diǎn)，然而當(dāng)人眼與入射光線水平角度一樣去觀看柱鏡光柵2時，微型柱透鏡的放大作用又將焦點(diǎn)的光信息還原到入射時的大小，觀測者雙眼水平移動時又會看到其他角度的焦點(diǎn)，這樣就形成了定向散射、視各向異性的特性。由于材質(zhì)輕便，無需機(jī)械驅(qū)動，有聚光特性，亮度高，實(shí)際應(yīng)用中該半柱透鏡光柵式定向散射投影屏可作為裸眼3D投影系統(tǒng)中投影屏7的首選。
[0076] 以上所述為本實(shí)用新型最佳實(shí)施方式的舉例，其中未詳細(xì)述及的部分均為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的公知常識。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，任何基于本實(shí)用新型的技術(shù)啟示而進(jìn)行的等效變換，也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述投影系統(tǒng)包括一臺3D投影機(jī)(6)以及設(shè)置在3D投影機(jī)(6)投影光路上的投影屏(7)； 所述3D投影機(jī)(6)包括用于播放片源的液晶顯示屏(9)，液晶顯示屏(9)與投影屏(7)之間的投影光路上設(shè)有投影鏡頭組(10 )。
2.如權(quán)利要求1所述的裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述片源包括若干個子片源(15); 所述投影鏡頭組(10 )包括用于將子片源(15 )在投影屏(7 )上重疊投影的若干個投影鏡頭(30)。
3.如權(quán)利要求2所述的裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述投影鏡頭(30)的數(shù)量與子片源(15)的數(shù)量一致； 所述投影鏡頭(30)與子片源(15) —一對應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述子片源(15)排列成m行η列，m為大于等于I的正整數(shù)，η為大于I的正整數(shù)； 所述行與行之間的子片源(15)呈遞進(jìn)形式排列； 所述相鄰兩行的子片源(15)之間的遞進(jìn)距離是單個子片源(15)橫長的1/m。
5.如權(quán)利要求4所述的裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述子片源(15)、片源與液晶顯示屏(9)之間滿足以下關(guān)系式:
aXn + aX (m_l)/m = x bXn = y
X=S
y=d 式中:a_單個子片源(15)的寬度，b-單個子片源(15)的高度，x-片源的寬度，y-片源的高度，S-液晶顯示屏(9)有效顯示部分的寬度，d-液晶顯示屏(9)有效顯示部分的高度。
6.如權(quán)利要求5所述的裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述相鄰兩行呈遞進(jìn)關(guān)系的相鄰兩個投影鏡頭(30)中心點(diǎn)之間的水平距離小于人眼雙瞳間的距離。
7.如權(quán)利要求1-6其中之一所述的裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述投影屏(7)包括柱鏡光棚(2)； 所述柱鏡光柵(2)采用半凸柱透鏡光柵，半凸柱透鏡光柵的焦平面?zhèn)仍O(shè)有熒光涂層(24)； 所述熒光涂層(24)直接與柱鏡光柵(2)結(jié)合。
8.如權(quán)利要求1-6其中之一所述的裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述投影屏(7)包括熒光屏(25 )，熒光屏(25 )的顯示表面上設(shè)有可高速抖動的微百葉窗。
9.如權(quán)利要求1-6其中之一所述的裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述投影屏(7)包括熒光屏(25 )，熒光屏(25 )的外周設(shè)有可高速轉(zhuǎn)動的履帶式狹縫光柵帶(23 )。
10.如權(quán)利要求1所述的裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述3D投影機(jī)(6)還包括照明組件(11)； 所述照明組件(11)設(shè)置在液晶顯示屏(9)的后方； 所述照明組件(11)的光路上設(shè)有勻光裝置。
11.如權(quán)利要求1所述的裸眼3D投影系統(tǒng)，其特征在于:所述液晶顯示屏(9)為整屏或兩塊以上的拼接屏。
【文檔編號】G03B35/18GK203444167SQ201320570846
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】曹乃元, 陳泊舟 申請人:曹乃元