[发明专利]集成成像裸眼3D自由立体LED显示系统及其显示屏

说明书

技术领域

本发明涉及LED显示技术领域，具体涉及一种LED显示系统，更具体的说，涉及一种视角范围广、串扰度小、观看距离范围大，且易于装配的集成成像裸眼3D自由立体LED显示系统，以及该系统包含的集成成像裸眼3D自由立体LED显示屏。

背景技术

目前3D显示已经逐渐进入到人们的生活，市场上我们所能见到的3D显示产品主要是助视3D显示方式，其原理是佩戴在观众双眼上的助视设备（比如偏振光眼镜，液晶开关眼镜，滤色眼镜等）将两幅视差图像分别送入人的左右眼。根据视差原理，两幅视差图像经过大脑融合使人形成3D立体感觉。助视3D显示方式具有立体深度深，串扰小等优点，但必须佩戴笨重的助视设备，从而严重影响了人的观看舒适度。

不用佩戴助视设备的裸眼3D显示技术目前备受人们的青睐，也是未来3D显示技术的发展方向。目前实现裸眼3D自由立体显示的方式主要有：光栅式3D显示、全息3D显示和集成成像（Integral Imaging）。

相较于助视3D显示，光栅式3D显示技术同样利用视差原理，将左右两幅图像送入人的左右眼，从而使人感知到3D立体效果。但在这个过程中，光栅式3D显示并没有利用佩戴在人眼上的助视设备进行分光，而是利用耦合在二维显示屏上的光栅进行分光。分光光栅使两幅像素列间隔排布的图像分别进入人的左右眼，而人把两幅视差图像通过大脑融合从而感知3D立体效果。如中国发明专利申请201110119344.0提出的一种裸眼3D电视墙，其中采用的光栅可以是遮挡式狭缝光栅，也可以是亮度无损失的柱面光栅。然而光栅式3D显示要求观看者必须位于一定的狭小位置范围内才可以观看到3D立体效果，而且相较于助视3D显示具有更大的串扰，这些都限制了光栅式3D显示技术的广泛应用。

全息3D显示的原理是采用相干光源将物体表面光强和光的相位信息记录在全息胶片上，利用相干光使二维全息胶片前再现出3D物体场景。该技术成像清晰无串扰，被认为是解决3D显示的最终解决方案，然而全息3D显示在拍摄时必须利用相干光源，不能直接在自然光下获得图像源，其苛刻的拍摄条件和庞大的数据处理量限制了全息3D显示的实际应用和普及，且目前全息3D显示所能呈现的颜色也很有限。

集成成像技术是由M.G.Lippmann早在1908年提出的全景3D成像技术，其基本原理是利用微透镜阵列将空间场景记录到微透镜阵列后面的胶片上，每个微透镜对应其背后胶片上的一个图像元，每个图像元记录了空间场景中的一部分信息，当所有图像元集成起来组成的图像元阵列就记录了整个空间场景的3D信息。根据光路可逆原理，若在图像元阵列前面放置与记录时同样的微透镜阵列，就可以在微透镜阵列前重构起原始的3D空间场景。由于集成成像技术所重构的空间场景是实像，因此观看距离较为灵活且串扰度较小。

综上所述，集成成像技术是目前较为理想的裸眼3D显示技术，而LED(半导体发光二极管)显示屏以其发光亮度高、功耗低、工作电压低、视角大、耐冲击、寿命长等诸多优点而备受人们的宠爱。将集成成像裸眼3D技术应用于LED显示屏为裸眼3D技术拓展出新的发展空间，必将给人们带来更大的视觉享受。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种集成成像裸眼3D自由立体LED显示屏，解决目前没有技术将集成成像裸眼3D技术应用于LED显示屏的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

集成成像裸眼3D自由立体LED显示屏，包括集成成像裸眼3D自由立体LED显示灯板以及与所述集成成像裸眼3D自由立体LED显示灯板相连接的驱动电路，所述驱动电路与扫描控制卡相连接；所述集成成像裸眼3D自由立体LED显示灯板包括阵列拼装在一起的若干个图像单元；所述图像单元包括平凸透镜、设置在所述平凸透镜周缘的挡光膜，以及多个LED像素灯；所述平凸透镜一面为平面，另一面为凸面，所述LED像素灯位于所述平面上，且LED像素灯的发光中心位于平凸透镜的焦平面上。

优选的技术方案中，所述平凸透镜的四周围边缘具有棱柱面，所述棱柱面的一侧与平凸透镜的所述平面垂直相交，且所述挡光膜设置在所述棱柱面上。

优选的技术方案中，所述平凸透镜的四周围边缘具有棱锥面，所述棱锥面的一侧与平凸透镜的所述平面相交成锐角，且所述挡光膜设置在所述棱锥面上。

优选的技术方案中，平凸透镜的所述平面为正方形、矩形、正六边形中的一种。

优选的技术方案中，所述若干个图像单元阵列拼装形成一个平面的集成成像裸眼3D自由立体LED显示灯板，且所述曲面是可以展开成矩形的圆弧曲面。