[发明专利]立体光场显示装置

说明书

本发明提供一种立体光场显示装置，包括光场图像层和针孔阵列层，所述针孔阵列层位于所述光场图像层和所述立体光场显示装置的可视范围之间，所述光场图像层用于显示光场图像，所述针孔阵列层包括多个针孔区，相邻所述针孔区的间距随着远离所述可视范围在水平或垂直至少一个方向上单调递增，使得所述可视范围通过任意两相邻的针孔区在光场图像层上的投影区域没有重叠。

技术领域

本发明涉及裸眼立体视觉领域，特别涉及一种立体光场显示装置。

背景技术

人们对于能实际观看立体影像一直抱有强烈的期待。目前的立体电影、立体电视、VR（virtual reality）、AR（Augmented reality）等技术正是在这样的需求下逐渐出现，并在一定程度上满足了人们的要求。但这几种技术目前都需要配戴立体眼镜才能观看，而人眼对于这种立体眼镜的某些非自然因素比较敏感，长时间观看会引起不适。这种纯粹从人眼视角出发的立体成像有很多方面的局限性，实现方法并不自然。并且如VR、AR为了完成高运算量的立体视频处理，需要相当体积的高性能运算终端，相关的观看眼镜又大又重，很不方便。现有的裸眼3D显示设备，由于视角、距离等因素会严重影像到观影体验，且由于其技术本身的局限性导致其很难在多人共同观看时满足不同位置的观众的视觉感受，因此效果上远远未达到人们正常观看的要求。

人们渴望能够像科幻电影中那样自由的穿梭在虚拟现实或恢复的自然立体世界之中，但苦于没有更好的解决方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种立体光场显示装置可以三维立体显示二维图像，并且使人们通过裸眼即可从各个角度观看该三维立体图像。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种立体光场显示装置，包括光场图像层和针孔阵列层，所述针孔阵列层位于所述光场图像层和所述立体光场显示装置的可视范围之间，所述光场图像层用于显示光场图像，所述针孔阵列层包括多个针孔区，相邻所述针孔区的间距随着远离所述可视范围在水平或垂直至少一个方向上单调递增，使得所述可视范围通过任意两相邻的针孔区在光场图像层上的投影区域没有重叠。

在本发明的一实施例中，所述针孔区为针孔结构或透光材料。

在本发明的一实施例中，相邻针孔区的间距通过如下方式确定：在所述针孔阵列层上选取一基点P1，记录所述可视范围通过所述基点P1在所述光场图像层上形成投影区域A1的边界点，确定所述边界点与所述可视范围的连接线与针孔阵列层的交点中，与基点P1距离最远的点为第二针孔区P2，依次迭代计算直至针孔区的间距达到预设值。

在本发明的一实施例中，相邻所述针孔区的间距通过如下方式确定：定义穿过各针孔区Pi的法线平分对应针孔区的视野开角θPi，在所述针孔阵列层上选取一基点P1，所述基点P1的视野开角至少覆盖所述可视范围，并在所述光场图像层上形成投影区域A1，在所述针孔阵列层上确定视野开角至少覆盖所述可视范围，且在所述光场图像层上形成的投影区域与所述投影区域A1接触的点为第二针孔区P2，依次迭代计算直至针孔区的间距达到预设值。

在本发明的一实施例中，通过以下公式计算所述预设值：D1 <= 2*L*tan(α/2)，其中，D1表示预设值，L表示针孔阵列层与可视范围的最小距离，α表示人眼视觉分辨角。

在本发明的一实施例中，所述基点为所述可视范围的中心线与所述针孔阵列层的交点。

在本发明的一实施例中，所述光场图像层为被动发光层。

在本发明的一实施例中，所述光场图像层为显示面板。

在本发明的一实施例中，还包括设于所述光场图像层与所述针孔阵列层之间的透明层。

在本发明的一实施例中，所述光场图像层和/或所述针孔阵列层包括透明材质。