[发明专利]基于精准控光的高分辨率3D显示装置

说明书

本发明提出了一种基于精准控光的高分辨率3D显示装置，该装置结构由下至上依次由包括精准控光子部件、透射式显示面板和透镜阵列组成。精准控光子部件包含点光源和优化的菲涅尔透镜两个元件，点光源放置于优化的菲涅尔透镜的焦点处，为装置提供高亮且照度均匀的准直光；透射式显示面板显示3D片源；透镜阵列对透过透射式显示面板的光线进行调制。精准控光子部件提供高亮且照度均匀的准直光照射透射式显示面板，透镜阵列对透射式显示面板出射的光进行调制，实现高分辨率3D图像显示。

技术领域

本发明属于三维(3D)显示技术领域，特别涉及一种基于精准控光的高分辨率3D显示装置。

背景技术

3D显示技术是近年来快速发展的新型显示技术，相比于二维(2D)显示增加了深度方面的信息，能够显示视觉上具有纵深感的图像，正确还原空间物体的位置关系，避免2D显示的局限性带来的图像歧异或混乱。

集成成像3D显示技术能够在不需要相干光源的情况下，为观看者提供全彩色、全视差、大幅面且无立体观看视疲劳的3D图像。集成成像显示技术基于光线可逆原理，分为记录阶段和再现阶段。在记录阶段，透镜阵列中的透镜元以不同方位视角对3D场景进行记录，记录的结果以一幅幅不同方位视角的图像元组成的微图像阵列保存起来。在再现阶段，显示面板承载的微图像阵列通过透镜阵列在空间中投影，还原与原3D场景深度、色彩一致的3D图像。在集成成像3D显示技术实际应用的过程中，还面临着3D图像分辨率低的问题。

发明内容

本发明提出基于精准控光的高分辨率3D显示装置。如附图1所示，所述装置包括精准控光子部件、透射式显示面板和透镜阵列。所述精准控光子部件包含点光源和优化的菲涅尔透镜两个元件，所述点光源放置于所述优化的菲涅尔透镜的焦点处，所述精准控光子部件为装置提供高亮且照度均匀的准直光；所述透射式显示面板显示3D片源，即微图像阵列；所述透镜阵列，由多个透镜元阵列式排列而成，用于对透过所述透射式显示面板的光线进行调制，在空间中形成3D体素；所述精准控光子部件出射的准直光照射所述透射式显示面板，所述透镜阵列对所述透射式显示面板出射的光进行调制，实现高分辨率3D图像显示。

所述精准控光子部件位于所述装置最底层，往上依次是所述透射式显示面板和所述透镜阵列。

所述优化的菲涅尔透镜结构如附图2所示，其单元齿距等宽且顶部对齐。

所述微图像阵列如附图3所示，由多个图像元以阵列式排布而成。

所述精准控光子部件发出的准直光透过所述透射式显示面板，再由所述透镜阵列进行调制，如附图4所示，在空间上方不同位置处形成3D体素，3D体素尺寸为，

其中，l₀为中心深度平面与所述透镜阵列的距离，g为所述透镜阵列与所述透射式显示面板之间的距离，p_d为所述透射式显示面板的像素尺寸，φ为精准控光子部件的发散角，l为3D体素与所述透镜阵列的距离。

3D图像分辨率与所述3D体素尺寸呈负相关变化，所述精准控光子部件的发散角φ极小，因此形成的3D体素尺寸也极小，可实现高分辨率3D图像显示。

优选地，优化的菲涅尔透镜相邻拔模面垂直，如附图2所示，以最小化菲涅尔透镜的拔模损失，提高所述精准控光子部件的光效率和照度均匀性。

优选地，精准控光子部件、透射式显示面板和透镜阵列中心对齐，微图像阵列的每个图像元与对应透镜元一一对应，以避免串扰光线。

优选地，在所述装置最上方添加光学扩散屏，如附图5所示，用于对经过所述透镜阵列调制的光线进行扩散，产生平滑连续的3D图像。

本发明提出基于精准控光的高分辨率3D显示装置，精准控光子部件为透射式显示面板提供高亮且照度均匀的准直光，经过透镜阵列调制后，在空间中形成较小的3D体素，有效提升了3D图像分辨率。

附图说明