[实用新型]3D显示装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及3D显示领域，具体而言，涉及一种3D显示装置。

背景技术

三维光场显示技术由于能够实现真实显著的裸眼3D显示效果，并且能够实时处理成像，所以被认为是三维显示领域最具有前景的技术之一。

目前基于普通显示器的光场显示技术的显示装置的结构如图1所示。其基本原理为基于开有小孔的遮光板和普通显示器，显示器中显示的图像可以利用计算机编码得到m×n分辨率的光场显示单元，然后利用遮光板的开孔可以控制从光场显示单元发出的每一条光线的方向与强度，即在显示屏上显示出通过编码方式调制得到的光场显示单元所组成的阵列，该阵列在空间域内被特定光学参数的小孔解调，形成的光信息相互叠加，得到目标物体的空间光场信息。人眼能够通过接收该空间光场信息，拟合出目标物体的自然形态，因此观察者能够裸眼观察到真三维效果的物像。

现有技术中显示装置的光场显示单元通过小孔形成空间光场的示意图如图2所示，其编码方式所确定的分辨率决定了空间光场所提供的视点数。若光场显示单元组成的子图像阵列为m行n列，每个光场显示单元对应一个开孔，则形成的光场视点数为m×n，即m个视点构成水平方向光场信息，n个视点构成垂直方向光场信息。因此，该技术能够在水平与垂直两个方向上同时产生视差，形成空间全视差的立体效果。水平与垂直方向的立体感与纵深感正相关于它们各自的视点数目。

然而上述现有的基于普通显示器的三维光场显示技术有以下不足：(1)对显示器分辨率要求非常高，否则难以形成3D效果，现有的遮光板的控光能力很有限，并且目前主流显示器的分辨率与像素间距不足以为成像提供足够的像素数与精细度。正由于上述两个因素，用现有光场显示技术通过适配编码形成的光场显示单元分辨率低，所成的像在水平方向与垂直方向上的视点数稀少，难以形成明显的3D效果。尤其是将现有技术应用于像素尺寸、间距非常大的LED显示器时，所成的像已能让观察者感受到明显的像素颗粒感，从而使上述缺陷更加明显，对观看体验的影响更加严重。(2)光信息亮度损失大，成像亮度低；为了尽可能精确地控制光场显示单元的光线方向，就需要将遮光板的小孔结构尺寸做得很小，使其遮挡掉大部分光线，因此遮光板的整体透光率非常低，导致最终呈现的3D图像非常暗。一旦外界环境光稍强，观看体验便会受到严重影响。

针对上述现有技术中3D效果差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种3D显示装置，以至少解决现有技术中3D效果差的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种3D显示装置，包括依次设置的：LED显示器，用于显示图像；包括多层针孔式结构的光路控制结构，用于控制图像的光路出射方向，形成三维光场信息，其中，每层针孔式结构上设置有多组针孔阵列；以及全息功能屏，用于对三维光场信息进行扩散成像，形成3D图像。

进一步的，针孔式结构为遮光板，遮光板上设置有多组针孔阵列，每一组针孔阵列包括多个针孔。

进一步的，图像包括多个光场显示单元，每个光场显示单元包括多行LED像素和多列LED像素，每个光场显示单元对应于一个针孔阵列。

进一步的，针孔阵列中的所有针孔呈一条斜线排列。

进一步的，在针孔的形状为椭圆形时，光路控制结构的参数包括：

其中，W_p表示针孔的水平开孔尺寸，W_b表示相邻两个针孔阵列中相同行的两个针孔之间的水平距离，D表示观看平面与针孔式结构之间的距离，l表示LED显示屏与针孔式结构之间的距离，ε_h表示光场显示单元中LED像素中发光部分水平方向的占空比，p表示光场显示单元中LED像素的长和宽的值，m表示多层针孔式结构之间的节距。

进一步的，光路控制结构的参数包括：

H_b+H_p＝p；

H_p＝ε_v·p；

其中，H_b表示针孔阵列中相邻两个针孔的垂直距离，H_p表示针孔的垂直开孔尺寸，ε_v表示光场显示单元中LED像素中发光部分垂直方向的占空比，p表示光场显示单元中LED像素的长和宽的值。

进一步的，光路控制结构的参数包括：

H_b＝0；

H_p＝p；