[發明專利]桌面式3D光場顯示裝置

在審

• 申請號: 202010906672.4
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN111812858A
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 萬文強;林立莊;劉志敏;黃克林
• 申請（專利權）人: 華東交通大學
• 主分類號: G02B30/30
• 分類號: G02B30/30
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 何世磊

本發明公開了一種桌面式3D光場顯示裝置，該3D顯示裝置包括激光投影儀，指向性3D光場調制器和定向擴散膜。其中激光投影儀用于投射多視角圖像源；指向性3D光場調制器由像素型納米光柵結構組成，其功能是將視角圖像進行空間調制，并在水平方形進行分離投射，形成360°視點分布；定向擴散膜用于將視點進行定向擴散調制，填補視點之間的間隙，形成水平方向360°連續光場分布的桌面式3D顯示效果。本發明能夠增強視覺體驗效果、降低顯示系統成本。

技術領域

本發明涉及3D光場顯示技術領域，特別是涉及一種桌面式3D光場顯示裝置。

背景技術

3D顯示能夠提供全方位的、立體的視覺沖擊感，被認為是信息顯示技術的終極目標之一。桌面式3D光場顯示作為3D顯示技術方式的一種，能夠提供周視、無視覺疲勞、多用戶觀看的三維顯示效果，在醫療、教育、軍事、廣告等多個領域都具有巨大的應用價值。

中國專利ZL201610239265.6公開了一種周視裸眼3D顯示裝置，所描述的3D顯示裝置包括光源、位相信息調制裝置和圖像信息調制裝置。圖像信息調制裝置提供周視視角圖像信息，經過位相信息調制裝置調制后進行空間分離投射，形成360°視窗的周視三維顯示。但由于投射的視角之間間隙較大，要形成連續視角光場，需要大量的視點信息，因此會大大減小顯示圖像的分辨率，降低視覺體驗效果。中國專利ZL201710829816.9和ZL201710829887.9公開了一種360°集成成像桌面3D顯示系統，采用圓形排列的點狀背光源時序點亮，將通過準直透鏡、微透鏡陣列和顯示面板的視角圖像信息進行快速時序刷新分離投射于360°視窗，形成桌面式3D顯示效果。但系統要形成滿足人眼視覺暫留效應的周視集成成像效果，需要超高刷新率的顯示設備和同步控制系統，造成系統成本太高，難以產業化推廣。

發明內容

本發明的目的在于提出一種桌面式3D光場顯示裝置，以增強視覺體驗效果、降低顯示系統成本。

一種桌面式3D光場顯示裝置，包括由下而上依次排布的激光投影儀，指向性3D光場調制器和定向擴散膜；

所述激光投影儀用于提供3D光場顯示系統的入射光源和視角圖像源；

所述指向性3D光場調制器用于對入射的視角圖像進行空間調制，形成水平方向360°分離投射；

所述定向擴散膜用于將投射圖像進行二次調制，填補視角間隙，在水平方向形成連續360°視場分布的桌面式3D光場顯示效果。

上述桌面式3D光場顯示裝置，其中，所述激光投影儀由下而上投射圖像源，單幅圖像源由多幅視角圖像經過一定編碼排列組合形成，其中圖像像素數目等于各幅視角圖像像素數目之和。視角圖像由相機對三維物體從不同角度拍攝而成，并且需要與所觀看的視角信息相一致。

上述桌面式3D光場顯示裝置，其中，所述指向性3D光場調制器由多組像素陣列組成，各組像素陣列之間以有序或無序的方式彼此互相嵌合，并均勻分布在所述指向性3D光場調制器的出光面上，同一組的像素陣列發出的光指向相同視點，不同組的像素陣列指向不同視點，多組像素陣列共同形成水平方向360°環形視點分布。

上述桌面式3D光場顯示裝置，其中，所述指向性3D光場調制器中的像素單元由納米光柵結構填充，納米光柵結構的周期和取向滿足全息記錄和再現原理，每個納米光柵的參數能夠根據光柵衍射方程進行計算，所述納米光柵出射為透射方式。

上述桌面式3D光場顯示裝置，其中，所述納米光柵周期處于100 nm到2000 nm 之間，取向角度處于0°到360°之間。