[發明專利]一種光場顯示裝置、VR設備、顯示裝置以及顯示方法

在審

• 申請號: 202011376907.X
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN114578555A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 朱勁野;高健;程芳;洪濤;于靜;韓天洋
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: G02B27/01
• 分類號: G02B27/01;G02B3/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張帆

1.一種光場顯示裝置，其特征在于，包括

顯示屏；

設置在所述顯示屏出光側的微透鏡陣列，所述微透鏡陣列包括陣列排布的多個微透鏡，所述微透鏡陣列在所述顯示屏上的正投影覆蓋所述顯示屏，所述顯示屏設置在各微透鏡的焦面上；

所述微透鏡陣列的各微透鏡的焦距自所述微透鏡陣列的中心點向外依次增大，以使得所述顯示屏各發光點發出的光經所述微透鏡陣列入射到人眼瞳孔的光束寬度小于預設寬度閾值。

2.根據權利要求1所述的光場顯示裝置，其特征在于，

所述微透鏡陣列的各微透鏡的曲率半徑自所述微透鏡陣列的中心點向外依次增大，為：

R＝f×(n-1)；

其中，R為微透鏡的曲率半徑，f為微透鏡的焦距，n為微透鏡的折射率；

和/或

所述微透鏡陣列的各微透鏡的拱高自所述微透鏡陣列的中心點向外依次減小，滿足：

其中，R為微透鏡的曲率半徑，p_lens為微透鏡的口徑，h為拱高。

3.根據權利要求2所述的光場顯示裝置，其特征在于，所述微透鏡陣列包括多個獨立的環狀區域，各環狀區域的圓心為所述微透鏡陣列的中心點，各環狀區域中的微透鏡的焦距自所述微透鏡陣列的中心點向外呈區域性變化。

4.根據權利要求3所述的光場顯示裝置，其特征在于，相鄰兩個環狀區域到人眼的視場角的差值為預設置的視場角步進值。

5.根據權利要求1所述的光場顯示裝置，其特征在于，所述微透鏡陣列滿足：

其中，p_1ens為微透鏡陣列中各微透鏡的口徑，e為單眼可移動范圍，p_pixel為所述顯示屏的像素間距，a為微透鏡的衍射系數，λ為所述顯示屏顯示的光的波長，L為人眼到所述微透鏡陣列的距離，f為微透鏡陣列的中心點的微透鏡的焦距，N為進入單眼瞳孔的視點數，Φ為人眼瞳孔的直徑。

6.根據權利要求5所述的光場顯示裝置，其特征在于，所述顯示屏包括陣列排布的多個像素集，各像素集與各微透鏡一一對應，所述像素集包括的發光點個數滿足：

其中，M為像素集的發光點個數，e為單眼可移動范圍，N為進入單眼瞳孔的視點數，Φ為人眼瞳孔的直徑。

7.根據權利要求1所述的光場顯示裝置，其特征在于，

所述微透鏡為正六邊形結構，各微透鏡緊密設置；

或者

所述微透鏡為正多邊形結構，各微透鏡緊密設置，所述微透鏡陣列還包括設置在相鄰微透鏡之間的遮光材料。

8.一種VR設備，其特征在于，包括如權利要求1-7中任一項所述的光場顯示裝置。

9.根據權利要求8所述的VR設備，其特征在于，所述微透鏡陣列包括6個環狀區域，相鄰兩個環狀區域到人眼的視場角的差值為5°。

10.根據權利要求9所述的VR設備，其特征在于，所述6個環狀區域中從所述微透鏡陣列的中心點開始向外的相鄰三個環狀區域的焦距相同、曲率半徑相同、以及拱高相同。

11.一種顯示裝置，其特征在于，包括如權利要求1-7中任一項所述的光場顯示裝置。

12.一種利用權利要求1-7中任一項所述的光場顯示裝置的光場顯示方法，其特征在于，包括：

在顯示屏的出光側設置微透鏡陣列，所述微透鏡陣列在所述顯示屏上的正投影覆蓋所述顯示屏，所述微透鏡陣列包括陣列排布的多個微透鏡，所述微透鏡陣列的各微透鏡的焦距自所述微透鏡陣列的中心點向外依次增大，所述顯示屏設置在各微透鏡的焦面上；

通過所述微透鏡陣列將所述顯示屏各發光點發出的光透射到人眼瞳孔中，并且在人眼瞳孔中形成的光束寬度小于預設寬度閾值。

13.根據權利要求12所述的光場顯示方法，其特征在于，所述在顯示屏的出光側設置微透鏡陣列進一步包括：所述微透鏡陣列滿足：

其中，p_1ens為微透鏡陣列中各微透鏡的口徑，e為單眼可移動范圍，p_pixel為所述顯示屏的像素間距，a為微透鏡的衍射系數，λ為所述顯示屏顯示的光的波長，L為人眼到所述微透鏡陣列的距離，f為微透鏡陣列的中心點的微透鏡的焦距，N為進入單眼瞳孔的視點數，Φ為人眼瞳孔的直徑。