基于微显示芯片阵列的三维图像显示系统和方法

摘要

本发明涉及三维图像显示技术领域，更具体地，涉及基于微显示芯片阵列的三维图像显示系统和方法。基于微显示芯片阵列的三维图像显示系统，包括一旋转平台、至少一个窄带宽谱阵列生成单元、至少一个多方向视图生成单元、至少一个复合多方向视图生成单元、一旋转反射镜、至少一个衍射膜、至少一个合成半反镜、至少一个光路折转单元、至少一个光路延伸单元、一空间鼠标单元、控制单元、一场镜，通过合理设计图像投影光路，将投影视差图像的分布空间和目标图像显示区域进行空间上的分离，并在目标图像显示区域引入可以对显示三维图像进行指示和菜单操作的空间鼠标，实现互动式的三维图像显示。

主权项

基于微显示芯片阵列的三维图像显示系统，其特征在于，包括一窄带宽谱阵列生成单元，数量为至少一个，其包括具有相同分布结构的微显示芯片阵列、小透镜阵列和滤波孔径阵列，微显示芯片阵列各微显示芯片和滤波孔径阵列中对应滤波孔径分别处于小透镜阵列对应小透镜的前焦面和后焦面上，各微显示芯片投影的二维视图经对应小透镜转换，由对应滤波孔径滤波获得投影图像的窄带宽频谱信息；一多方向视图生成单元，数量为至少一个，包括一个窄带宽谱阵列生成单元和一个投影透镜，该窄带宽谱阵列生成单元投影光信息入射该投影透镜；一复合多方向视图生成单元，数量为至少一个，其包括至少两个窄带宽谱阵列生成单元、至少一个半反镜和一个投影透镜，该至少两个窄带宽谱阵列生成单元投影光信息经各半反镜透射或反射入射该投影透镜，各窄带宽谱阵列生成单元关于其对应透射面或反射面的像在空间上重合分布或在该投影透镜光轴的垂面内错位排列分布；一合成半反镜，数量为至少一个，透射或反射多个多方向视图生成单元或复合多方向视图生成单元投影的光信息；一旋转平台，绕轴旋转；一旋转反射镜，随旋转平台旋转，数量为至少一个，旋转反射镜为单面反射镜或双面反射镜，反射多方向视图生成单元或复合多方向视图生成单元投影的光学信息；一衍射膜，控制入射光束透射光或反射光衍射角的大小；一光路折转单元，由至少一个反射或折射器件组成，各组成器件随旋转平台转动，该光路折转单元的数量为至少一个，折转多方向视图生成单元或复合多方向视图生成单元投影光信息的传输路径；一光路延伸单元，由至少一个光学透镜组成，各组成器件可以固定也可以随旋转平台转动，其在空间分布上可以单独放置也可以和光路折转单元各组成器件穿插放置，该光路延伸单元的数量为至少一个，延长多方向视图生成单元或复合多方向视图生成单元投影光路的长度或二次成像上述多方向视图生成单元或复合多方向视图生成单元投影光信息；一空间鼠标单元，其包括，操纵手柄、三维位移平台、置于该平台上的光标单元和置于上述操纵手柄上的左右两个功能键，该光标单元在复现三维图像的分布区域内引入一个光标作为空间鼠标对显示图像的空间内容进行指示；一I型控制单元，应用于不采用旋转反射镜的显示系统，由虚置目标三维图像通过光线反向追踪，获取各微显示芯片对应的二维视图；控制各微显示芯片同时投影对应二维视图，通过各二维视图传输光场的空间叠加生成真实分布于三维空间的目标三维图像；在系统引入空间鼠标单元且观察者单击右功能键时，反馈光标单元的空间位置，记录光标单元当前空间位置对应三维图像的像点，控制系统显示嵌入菜单的目标三维图像；观察者移动光标单元到显示的菜单选项并单击左功能键时，控制单元判定该选项被选定，根据选定选项的要求对目标三维图像进行后台图像处理，得到处理后的图像作为新的目标三维图像并控制系统显示；一II型控制单元，应用于采用了旋转反射镜的显示系统，对处于任意角位置的旋转反射镜，获取虚置目标三维图像关于该旋转反射镜的镜像，由该镜像通过光线反向追踪，获取旋转反射镜处于此角位置时各微显示芯片对应的二维视图；当旋转反射镜旋转到不同角位置时，控制各微显示芯片同步投影对应的二维视图，通过各二维视图传输光场的空间叠加，并经旋转反射镜反射生成分布于三维空间的目标三维图像；在系统引入空间鼠标单元且观察者单击右功能键时，反馈光标单元的空间位置，记录光标单元当前空间位置对应三维图像的像点，控制系统显示嵌入菜单的目标三维图像；观察者移动光标单元到显示的菜单选项并单击左功能键时，控制单元判定该选项被选定，根据选定选项的要求对目标三维图像进行后台图像处理，得到处理后的图像作为新的目标三维图像并控制系统显示；一场镜，置于上述投影透镜后焦面上，调整各微显芯片投影光束的传播方向。