[实用新型]三维显示装置

说明书

本实用新型涉及显示技术，特别涉及用于实现裸眼三维图像的多视角显示的装置。按照本实用新型一个方面的三维显示装置，其特征在于，包含：光源模组，其配置为发出第一光束；位于所述第一光束传播方向上的空间光调制器，其配置为通过振幅调制方式将多视角混合图像信息加载到所述第一光束上以形成第二光束；以及位于所述第二光束传播方向上的位相板，其具有衍射结构，所述衍射结构配置为将所述第二光束所承载图像中的不同视角的图像投射至各自对应的多个观察位置。

技术领域

本发明涉及显示技术，特别涉及用于实现裸眼三维图像的多视角显示的装置。

背景技术

随着生活水平的提高，科学技术的迅猛发展，逼真的视觉体验成为了人们对显示画面的追求，3D显示技术应运而生。不仅仅是在传统的显示行业，多媒体领域和软件开发等诸多领域也迫切需要3D显示技术的发展与应用。传统的3D显示技术需要借助额外的辅助设备(比如3D眼镜等)才能观察到立体图像，这极大限制了人们观看的自由度。因此发展裸眼3D显示技术是大势所趋。

全息图是一种携带振幅与位相信息以真实再现三维信息的图像。全息显示的特点是，全息图可在空间再现三维虚像或者三维实像，全息图上的每一点均向空间各个方向传输信息，空间中的每一观察点均可看到整幅的图像。或者说，图像信息通过光场传输会聚在观察点上。因此，在空间不同观察点可观看到不同视角的整幅图像而相互不干扰。但是数十年来，受到全息记录材料、信息量和技术工艺的限制，全息显示未能实现宽视角的动态彩色裸眼3D显示。

基于视差原理的裸眼3D显示技术包括视障法和微柱透镜法。在这些技术中，视障屏或者微柱透镜阵列被设置在液晶显示面板表面以实现不同视角的图像在空间角度上的分离。由于鬼影和杂散光难以消除，因此在观察这种3D图像时易引起视觉疲劳。与此同时，受杂散光的影响，通常将视角间隔设置得较大，从而导致视角不连贯，无法实现无跳跃的裸眼3D显示效果。此外，现有的裸眼3D显示设备体积较大，难以集成到手机等小型装置内。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种三维显示装置，其具有制造成本低、设计简便和结构紧凑等优点。

按照本发明一个方面的三维显示装置包含：

光源模组，其配置为发出第一光束；

位于所述第一光束传播方向上的空间光调制器，其配置为通过振幅调制方式将多视角混合图像信息加载到所述第一光束上以形成第二光束；以及

位于所述第二光束传播方向上的位相板，其具有衍射结构，所述衍射结构配置为将所述第二光束所承载图像中的不同视角的图像投射至各自对应的多个观察位置。

优选地，在上述装置中，所述第一光束为平行光或点光源发散光。

优选地，在上述装置中，所述空间光调制器包含多个体像素，每个体像素包含多个亚像素，每个亚像素对应于不同的视角，所述衍射结构包含多个纳米结构单元，每个纳米结构单元配置为将来自于多个体像素中对应于同一个视角的亚像素的光束投射至与该亚像素相关联的多个观察位置。

优选地，在上述装置中，所述衍射结构采用下列中的一种结构实现：一维纳米光栅、二维纳米光栅、空间复用的纳米光栅、纳米光栅阵列和衍射光学元件。

优选地，在上述装置中，所述衍射结构采用衍射光学元件实现，通过调整所述衍射光学元件的结构深度使衍射光在衍射级次为零级处的衍射效率最小。

优选地，在上述装置中，所述光源模组包括：

光源；

背光板，其包括：

导光板，所述光源位于所述导光板的侧部，所述导光板包含位于导光板上表面、下表面或内部的第一微结构，该第一微结构具有周期性分布的第一单元，使得所述光源发出的光束经所述第一微结构散射至导光板的外部；以及