非矩形平面的人眼仿生立体投影装置

摘要

本发明公开一种非矩形平面的人眼仿生立体投影装置，包括投影设备和投影屏，所述投影设备包括左投影仪器和右投影仪器，左投影仪器包括聚光透镜，聚光透镜后方设有积分棱镜，积分棱镜后设有偏振光分离器，光线经过聚光透镜、积分棱镜、偏振光分离器之后由总反射镜反射，之后依次经过第一二向色分色镜、第二二向色分色镜被分解为RGB三基色光，RGB三基色光在反射镜和透镜的作用下入射到液晶面板上，之后进入合色棱镜，合色棱镜后方设有投影透镜。观看者佩戴偏光眼镜进行观看，舒适感极强，不会造成视觉疲劳、眩晕、恶心等不适感。

说明书

技术领域

本发明涉及一种投影装置，具体涉及一种人眼仿生立体投影装置。 

背景技术

人眼仿生的立体摄像装置成像情况与人双眼感知情况相同：成像的时候，中心焦点处成像最清晰，越向四周扩展图像越模糊；拍摄的视频图像为与人眼实际感知情况近似的非矩形的不规则形状，且分辨率非均匀分布。常规的投影设备投影屏幕都为矩形平面，且其投影在投影屏幕上的分辨率都是固定值，这种投影装置与人眼仿生的立体摄像装置不匹配，投影效果仍然不好。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是没有与人眼仿生立体摄像装置匹配的投影装置，提供一种与人眼仿生立体摄像装置匹配的非矩形平面的人眼仿生立体投影装置，其立体视频舒适感强。 

本发明的技术方案是以下述方式实现的：一种非矩形平面的人眼仿生立体投影装置，包括投影设备和投影屏，所述投影设备包括左投影仪器和右投影仪器，左投影仪器包括聚光透镜，聚光透镜后方设有积分棱镜，积分棱镜后设有偏振光分离器，光线经过聚光透镜、积分棱镜、偏振光分离器之后由总反射镜反射，之后依次经过第一二向色分色镜、第二二向色分色镜被分解为RGB三基色光，RGB三基色光在反射镜和透镜的作用下入射到液晶面板上，之后进入合色棱镜，合色棱镜后方设有投影透镜。 

所述投影屏呈内凹的半球形，投影屏是具有偏振特性的金属屏。 

人眼仿生的立体摄像机拍摄的左右视点的视频为非矩形图像序列，与之对应，本发明中投影屏幕为一内凹的、具有保持偏振特性的金属屏。同时，本发明的投影机的设计与人眼仿生的立体摄像装置相匹配，投影机可将由人眼仿生的立体摄像装置拍摄的左右眼图像以偏振光的形式投影到半球形投影屏幕对应位置上，并且保证投射到内凹半球形屏幕上的左右眼视频信号偏振光的偏振方向不同。观看者佩戴偏光眼镜进行观看，左眼视频信号的偏振光偏振方向与左偏振镜片偏振方向相同，右眼视频信号的偏振光偏振方向与右偏振镜片偏振方向相同。最后左右眼视频信号在观看者的大脑中融合形成与人眼实际感知情况近似的立体视频信息。观看这种立体视频舒适感极强，不会造成视觉疲劳、眩晕、恶心等不适感。 

附图说明

    图1是本发明的结构示意图。 

    图2是本发明投影屏上左投影仪器的成像区域。 

    图3是本发明投影屏上右投影仪器的成像区域。 

    图4是本发明投影屏左、右投影仪器成像融合示意图。 

具体实施方式

 如图1所示，一种非矩形平面的人眼仿生立体投影装置，包括投影设备和投影屏14，所述投影设备包括左投影仪器和右投影仪器，左投影仪器包括聚光透镜11，聚光透镜11后方设有积分棱镜1，积分棱镜1后设有偏振光分离器2（PBS），光线经过聚光透镜11、积分棱镜1、偏振光分离器2之后由总反射镜3反射，之后依次经过第一二向色分色镜6、第二二向色分色镜4被分解为RGB三基色光，RGB三基色光在反射镜5和透镜10的作用下入射到液晶面板7上，之后进入合色棱镜9，合色棱镜9后方设有投影透镜8。 

本发明中左投影仪器和右投影仪器的结构相同，二者对称设置。 

所述投影屏14呈内凹的半球形，投影屏14是具有偏振特性的金属屏。 

本发明工作过程如下：LCD三片投影机12投射的光源经过聚光透镜11、积分棱镜1、偏振光分离器2之后，被总反射镜3反射，首先入射到第一二向色分色镜6，该二向色分色镜透过红光、反射青光，青光又被第二二向分色镜4分光，透过蓝光、反射绿光。至此，白光被分解成了RGB三基色。RGB三基色经过反射镜5、透镜10的作用后，入射到液晶面板7上，透过三个液晶面板7的RGB三基色被加到液晶面板上的图像信号电压调制，被调制后RGB三基色进入合色棱镜9。左右两个投影仪器的信号在合色棱镜9中汇合成图像光后通过投影透镜8对图像光进行聚焦、校正、放大后投射到半球形投影屏幕14上。其中液晶面板均为内凹的半球形，液晶面板上的液晶单元为球体切面。液晶单元的具体分布与人眼仿生立体摄像装置感光器上感光单元分布情况一致。 

图2和图3分别是左投影仪器、右投影仪器的成像区域，左右投影偏振光经过投影屏幕的散射后到达观看者的偏光眼镜，偏光眼镜左右偏振镜片偏振方向分别与左右投影仪器投射的偏振光偏振方向一致。经投影屏14散射的左右投影偏振光，经过偏光眼镜的左偏振镜片后会将右投影偏振光滤除，只保留左投影偏振光进入观看者左眼。同理，经过偏光眼镜的右偏振镜片后会将左投影偏振光滤除，只保留右投影偏振光进入观看者右眼。最后在观看者大脑中形成相应的立体视频信息。图4为左右投影偏振光在观看者大脑中的融合情况，图中a区域为左右视点融合区域，此区域左右眼都能看到，为立体图像；图中b，c区域为非融合区域，也就是b区域只有左眼能看到，c区域只有右眼能看到，为非立体图像。整个投影显示图像的分辨率从中心向四周逐渐降低，保证了对于非受人关注区域与图像的边缘区域，均以相对中心区域较低的分辨率呈现给观看者，显示情况与人眼实际感知情况一致，不会造成观看者长时间观看立体视频产生视觉疲劳等不适感的问题。 

左投影仪器中液晶面板上液晶单元非均匀分布在由中心向外扩展的圆环与过中心的若干条直线的交点上：对于中心高密度分布区域液晶单元高密度分布，从中心高密度分布区域向四周扩散，随着与中心距离的增加感光单元的密度以近似线性的比例下降，此比例与人眼仿生立体摄像机感光器上感光单元下降比例相同；相比中心高密度分布区域，边缘的低密度分布区域的液晶单元密度降低了2/3，液晶单元之间间距增大为中心高密度分布区域的3倍以上。右投影仪器液晶面板中液晶单元具体分布与左显示器相同。为了保证左右投影机投射到半球形屏幕上的偏振光偏振方向不同，左右投影仪器分别配置不同的偏振光分离器2，或者在两台投影仪器前分别放置偏振态不同的偏振片。左右投影偏振光到达投影屏幕后经散射入射到观看者的偏光眼镜，左偏振镜片的偏振方向与左投影偏振光偏振方向平行，右偏振镜片的偏振方向与右投影偏振光偏振方向平行，达到左投影偏振光只能进入观看者左眼，右投影偏振光只能进入观看者右眼的目的。最后左右眼视频信号在观看者的大脑中融合形成与人眼实际感知情况近似的立体视频信息。 

以上仅作为本发明所述方法的一个具体实施例来说明，也可以推广至与之类似的其他实施例，它们均处于本发明所述方法的范畴。正如本领域技术人员所共知，与所述实施例相类似的所有其它硬件或软件的具体实现均处于本发明所述装置及方法的涵盖范围之内。 

此外，要注意的是，这里虽然仅以LCD三片投影机作为示例，但本发明所述适合于现有的其它投影装置，例如，LCOS投影机、DLP投影机。还要注意的是，这里的立体投影虽然以双投影模式（两台投影仪）作为示例，但本发明所述适合于其他的单投影模式。