[實用新型]3D顯示裝置

有效

• 申請號: 201720674308.3
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN207037243U
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 盧長軍;王治昊;楊樂;劉博陽
• 申請（專利權）人: 利亞德光電股份有限公司
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 趙囡囡,褚敏

技術領域

本實用新型涉及3D顯示領域，具體而言，涉及一種3D顯示裝置。

背景技術

三維光場顯示技術由于能夠實現真實顯著的裸眼3D顯示效果，并且能夠實時處理成像，所以被認為是三維顯示領域最具有前景的技術之一。

目前基于普通顯示器的光場顯示技術的顯示裝置的結構如圖1所示。其基本原理為基于開有小孔的遮光板和普通顯示器，顯示器中顯示的圖像可以利用計算機編碼得到m×n分辨率的光場顯示單元，然后利用遮光板的開孔可以控制從光場顯示單元發出的每一條光線的方向與強度，即在顯示屏上顯示出通過編碼方式調制得到的光場顯示單元所組成的陣列，該陣列在空間域內被特定光學參數的小孔解調，形成的光信息相互疊加，得到目標物體的空間光場信息。人眼能夠通過接收該空間光場信息，擬合出目標物體的自然形態，因此觀察者能夠裸眼觀察到真三維效果的物像。

現有技術中顯示裝置的光場顯示單元通過小孔形成空間光場的示意圖如圖2所示，其編碼方式所確定的分辨率決定了空間光場所提供的視點數。若光場顯示單元組成的子圖像陣列為m行n列，每個光場顯示單元對應一個開孔，則形成的光場視點數為m×n，即m個視點構成水平方向光場信息，n個視點構成垂直方向光場信息。因此，該技術能夠在水平與垂直兩個方向上同時產生視差，形成空間全視差的立體效果。水平與垂直方向的立體感與縱深感正相關于它們各自的視點數目。

然而上述現有的基于普通顯示器的三維光場顯示技術有以下不足：(1)對顯示器分辨率要求非常高，否則難以形成3D效果，現有的遮光板的控光能力很有限，并且目前主流顯示器的分辨率與像素間距不足以為成像提供足夠的像素數與精細度。正由于上述兩個因素，用現有光場顯示技術通過適配編碼形成的光場顯示單元分辨率低，所成的像在水平方向與垂直方向上的視點數稀少，難以形成明顯的3D效果。尤其是將現有技術應用于像素尺寸、間距非常大的LED顯示器時，所成的像已能讓觀察者感受到明顯的像素顆粒感，從而使上述缺陷更加明顯，對觀看體驗的影響更加嚴重。(2)光信息亮度損失大，成像亮度低；為了盡可能精確地控制光場顯示單元的光線方向，就需要將遮光板的小孔結構尺寸做得很小，使其遮擋掉大部分光線，因此遮光板的整體透光率非常低，導致最終呈現的3D圖像非常暗。一旦外界環境光稍強，觀看體驗便會受到嚴重影響。

針對上述現有技術中3D效果差的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

實用新型內容

本實用新型實施例提供了一種3D顯示裝置，以至少解決現有技術中3D效果差的技術問題。

根據本實用新型實施例的一個方面，提供了一種3D顯示裝置，包括依次設置的：LED顯示器，用于顯示圖像；包括多層針孔式結構的光路控制結構，用于控制圖像的光路出射方向，形成三維光場信息，其中，每層針孔式結構上設置有多組針孔陣列；以及全息功能屏，用于對三維光場信息進行擴散成像，形成3D圖像。

進一步的，針孔式結構為遮光板，遮光板上設置有多組針孔陣列，每一組針孔陣列包括多個針孔。

進一步的，圖像包括多個光場顯示單元，每個光場顯示單元包括多行LED像素和多列LED像素，每個光場顯示單元對應于一個針孔陣列。

進一步的，針孔陣列中的所有針孔呈一條斜線排列。

進一步的，在針孔的形狀為橢圓形時，光路控制結構的參數包括：

其中，W_p表示針孔的水平開孔尺寸，W_b表示相鄰兩個針孔陣列中相同行的兩個針孔之間的水平距離，D表示觀看平面與針孔式結構之間的距離，l表示LED顯示屏與針孔式結構之間的距離，ε_h表示光場顯示單元中LED像素中發光部分水平方向的占空比，p表示光場顯示單元中LED像素的長和寬的值，m表示多層針孔式結構之間的節距。

進一步的，光路控制結構的參數包括：

H_b+H_p＝p；

H_p＝ε_v·p；

其中，H_b表示針孔陣列中相鄰兩個針孔的垂直距離，H_p表示針孔的垂直開孔尺寸，ε_v表示光場顯示單元中LED像素中發光部分垂直方向的占空比，p表示光場顯示單元中LED像素的長和寬的值。

進一步的，光路控制結構的參數包括：

H_b＝0；

H_p＝p；