[发明专利]桌面式3D光场显示装置

说明书

本发明公开了一种桌面式3D光场显示装置，该3D显示装置包括激光投影仪，指向性3D光场调制器和定向扩散膜。其中激光投影仪用于投射多视角图像源；指向性3D光场调制器由像素型纳米光栅结构组成，其功能是将视角图像进行空间调制，并在水平方形进行分离投射，形成360°视点分布；定向扩散膜用于将视点进行定向扩散调制，填补视点之间的间隙，形成水平方向360°连续光场分布的桌面式3D显示效果。本发明能够增强视觉体验效果、降低显示系统成本。

技术领域

本发明涉及3D光场显示技术领域，特别是涉及一种桌面式3D光场显示装置。

背景技术

3D显示能够提供全方位的、立体的视觉冲击感，被认为是信息显示技术的终极目标之一。桌面式3D光场显示作为3D显示技术方式的一种，能够提供周视、无视觉疲劳、多用户观看的三维显示效果，在医疗、教育、军事、广告等多个领域都具有巨大的应用价值。

中国专利ZL201610239265.6公开了一种周视裸眼3D显示装置，所描述的3D显示装置包括光源、位相信息调制装置和图像信息调制装置。图像信息调制装置提供周视视角图像信息，经过位相信息调制装置调制后进行空间分离投射，形成360°视窗的周视三维显示。但由于投射的视角之间间隙较大，要形成连续视角光场，需要大量的视点信息，因此会大大减小显示图像的分辨率，降低视觉体验效果。中国专利ZL201710829816.9和ZL201710829887.9公开了一种360°集成成像桌面3D显示系统，采用圆形排列的点状背光源时序点亮，将通过准直透镜、微透镜阵列和显示面板的视角图像信息进行快速时序刷新分离投射于360°视窗，形成桌面式3D显示效果。但系统要形成满足人眼视觉暂留效应的周视集成成像效果，需要超高刷新率的显示设备和同步控制系统，造成系统成本太高，难以产业化推广。

发明内容

本发明的目的在于提出一种桌面式3D光场显示装置，以增强视觉体验效果、降低显示系统成本。

一种桌面式3D光场显示装置，包括由下而上依次排布的激光投影仪，指向性3D光场调制器和定向扩散膜；

所述激光投影仪用于提供3D光场显示系统的入射光源和视角图像源；

所述指向性3D光场调制器用于对入射的视角图像进行空间调制，形成水平方向360°分离投射；

所述定向扩散膜用于将投射图像进行二次调制，填补视角间隙，在水平方向形成连续360°视场分布的桌面式3D光场显示效果。

上述桌面式3D光场显示装置，其中，所述激光投影仪由下而上投射图像源，单幅图像源由多幅视角图像经过一定编码排列组合形成，其中图像像素数目等于各幅视角图像像素数目之和。视角图像由相机对三维物体从不同角度拍摄而成，并且需要与所观看的视角信息相一致。

上述桌面式3D光场显示装置，其中，所述指向性3D光场调制器由多组像素阵列组成，各组像素阵列之间以有序或无序的方式彼此互相嵌合，并均匀分布在所述指向性3D光场调制器的出光面上，同一组的像素阵列发出的光指向相同视点，不同组的像素阵列指向不同视点，多组像素阵列共同形成水平方向360°环形视点分布。

上述桌面式3D光场显示装置，其中，所述指向性3D光场调制器中的像素单元由纳米光栅结构填充，纳米光栅结构的周期和取向满足全息记录和再现原理，每个纳米光栅的参数能够根据光栅衍射方程进行计算，所述纳米光栅出射为透射方式。

上述桌面式3D光场显示装置，其中，所述纳米光栅周期处于100 nm到2000 nm 之间，取向角度处于0°到360°之间。