CN108810519A - 一种3d图像显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D图像显示设备，包括多个结构相同且用于发射单个像素的显示元件，每个显示元件产生锥形射束，每个显示元件根据待显示的立体图像的光场信息在各出射角度出射具有相应RGB灰度值的光线。本发明的各显示元件均能够根据待显示的立体图像的光场信息在各出射角度出射具有相应RGB灰度值的光线，从而使得每个像素均可实现当人眼在不同的观察距离和/或不同的观测角度观看时，进入人眼的是锥形射束的不同出射角度的出射光线，这使得本发明具有光场显示功能，使人眼能够观察到立体光场图像。

Description

一种3D图像显示设备

技术领域

本发明涉及立体显示技术领域，尤其涉及一种3D图像显示设备。

背景技术

目前，用于使观看者能够有立体感地观看图像的显示装置，通常是在显示装置上显示由具有视差的右眼和左眼图像组成的合成图像，并且使观看者的右眼只能看到右眼图像，左眼只能看到左眼图像，从而使得观看者能够得到纵深感，这种纵深感取决于右眼与左眼图像之间的视差量。但是，这种视差通常不会很大，以避免观看者会感到眼疲劳、眩晕感，并且由于分别感觉到左眼和右眼图像，观看者也许不能得到三维感。

现有的增强现实显示技术和虚拟现实显示技术大多采用双目视差实现3D图像的深度显示和感知，会存在视觉辐轴调节和感知深度的冲突，出现头晕，恶心的情况，难以满足市场消费者的需要。

发明内容

本发明实施例提供一种3D图像显示设备，用以实现光场显示功能，使人眼能够观察到立体光场图像。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种3D图像显示设备，包括多个结构相同且用于发射单个像素的显示元件，每个显示元件产生锥形射束，每个显示元件根据待显示的立体图像的光场信息在各出射角度出射具有相应RGB灰度值的光线。从而使得出射光线携带有立体图像的光场信息。

所述的立体图像的光场信息是指立体图像中的每个像素出射的所有光线的出射角度信息和RGB灰度值。每个显示元件根据待显示的立体图像的光场信息中对应像素的所有光线的角度信息和RGB灰度值，在各相应角度出射具有相应RGB灰度值的光线，实现光场的重现。当用户从不同视角观察该像素时，人眼接收到的是锥形射束的不同局部，获得不同出射角度范围内的光线，其效果即相当于人眼从不同视角观察现实环境中的某一点，人眼接收到的同样是该点向空间各个方向发射出的光线中的不同局部，获得不同出射角度范围内的光线。从而本发明能够实现光场显示，使得人眼能够在不同视角获得不同的光场信息，使人眼能够观察到立体光场图像。

每个显示元件的锥形射束携带的图像信息为待显示的立体图像中该显示元件所对应的像素的光场信息，即每个显示元件的锥形射束的各出射角度的出射光线的RGB灰度值与该显示元件所对应的像素在立体图像中相对应的出射角度的出射光线的RGB灰度值相同。当人眼在不同的观察距离、不同的观测角度时，每个像素进入人眼的是锥形射束的不同出射角度的出射光线。

优选的，所述的多个显示元件呈阵列排布。并优选的，所述的多个显示元件朝向同一方向出射锥形射束。

所述的立体图像的光场信息可由光场设备拍摄形成，因而，立体图像的光场信息非二维平面信息，立体图像的光场信息包括立体图像中的每个像素出射的所有光线的出射角度信息和RGB灰度值。

优选的，所述的用于发射单个像素的显示元件均为独立发光单元。并且优选的，其与控制器电连接，以受控于控制器，控制器可调制显示元件各出射角度出射的光线的RGB灰度值。

所述的用于发射单个像素的显示元件均可以为光纤扫描器、MEMS扫描器或者微反射镜扫描器中的任意一种。通过匹配任意时刻出射光线出射角度及相对应的光线RGB灰度值，达到显示元件根据待显示的立体图像的光场信息在各出射角度的出射具有相应RGB灰度值的光线的目的。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本发明的各显示元件均能够根据待显示的立体图像的光场信息在各出射角度出射具有相应RGB灰度值的光线，从而使得每个像素均可实现当人眼在不同的观察距离和或/不同的观测角度观看时，进入人眼的是锥形射束的不同出射角度的出射光线，这使得本发明具有光场显示功能，使人眼能够观察到立体光场图像。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为光纤扫描器或MEMS扫描器的结构示意图；

图3为微反射镜扫描器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种3D图像显示设备，用以实现光场显示功能，使人眼能够观察到立体光场图像。

作为本发明的一个实施例，如图1所示，一种3D图像显示设备，其包括多个结构相同且用于发射单个像素的显示元件1，每个显示元件1产生锥形射束，每个显示元件1根据待显示的立体图像的光场信息在各出射角度出射具有相应RGB灰度值的光线。从而使得出射光线携带有立体图像的光场信息。

所述的立体图像的光场信息是指立体图像中的每个像素出射的所有光线的出射角度信息和RGB灰度值。每个显示元件1根据待显示的立体图像的光场信息中对应像素的所有光线的角度信息和RGB灰度值，在各相应角度出射具有相应RGB灰度值的光线，实现光场的重现。当用户从不同视角观察该像素时，人眼接收到的是锥形射束的不同局部，获得不同出射角度范围内的光线，其效果即相当于人眼从不同视角观察现实环境中的某一点，人眼接收到的同样是该点向空间各个方向发射出的光线中的不同局部，获得不同出射角度范围内的光线。从而本发明能够实现光场显示，使得人眼能够在不同视角获得不同的光场信息，使人眼能够观察到立体光场图像。

每个显示元件1的锥形射束携带的图像信息为待显示的立体图像中该显示元件1所对应的像素的光场信息。即，每个显示元件1的锥形射束的各出射角度的出射光线的RGB灰度值与该显示元件1所对应的像素在立体图像中相对应的出射角度的出射光线的RGB灰度值相同。当人眼在不同的观察距离、不同的观测角度时，每个像素进入人眼的是锥形射束的不同出射角度范围的出射光线。

所述的立体图像的光场信息可由光场设备拍摄形成，因而，立体图像的光场信息非二维平面信息，立体图像的光场信息包括立体图像中的每个像素出射的所有光线的出射角度信息和RGB灰度值信息，即每个像素的光场信息均对应若干组出射角度值和RGB灰度值，这若干组出射角度值和RGB灰度值经调制后由对应的显示元件1出射形成一个锥形射束，实现该像素的光场信息重现。

本发明优选的实施例中，所述的多个显示元件1呈阵列排布。并优选的，所述的多个显示元件1朝向同一方向出射锥形射束。本发明若要实现一定分辨率的立体图像，比如1280*720，则需要相应1280*720个显示元件1来实现。

本发明的一些实施例中，所述的用于发射单个像素的显示元件1均为独立发光单元。并且优选的，其与控制器电连接，以受控于控制器，控制器可调制显示元件1各出射角度出射的光线的RGB灰度值。

具体的，本发明的一些实施例中，所述的用于发射单个像素的显示元件1均可以为光纤扫描器或MEMS扫描器中的任意一种，如图2所示的扫描器2；可选择所述的用于发射单个像素的显示元件还均可以为微反射镜扫描器3，如图3所示。通过匹配任意时刻出射光线出射角度及相对应的光线RGB灰度值，达到显示元件1根据待显示的立体图像的光场信息在各出射角度的出射具有相应RGB灰度值的光线的目的。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

本发明实施例中的一个或者多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

本发明的各显示元件均能够根据待显示的立体图像的光场信息在各出射角度出射具有相应RGB灰度值的光线，从而使得每个像素均可实现当人眼在不同的观察距离和/或不同的观测角度观看时，进入人眼的是锥形射束的不同出射角度的出射光线，这使得本发明具有光场显示功能，使人眼能够观察到立体光场图像。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种3D图像显示设备，其特征在于，包括多个结构相同且用于发射单个像素的显示元件，每个显示元件产生锥形射束，每个显示元件根据待显示的立体图像的光场信息在各出射角度出射具有相应RGB灰度值的光线。

2.如权利要求1所述的一种3D图像显示设备，其特征在于，所述的立体图像的光场信息包括立体图像中的每个像素出射的所有光线的出射角度和RGB灰度值。

3.如权利要求1所述的一种3D图像显示设备，其特征在于，所述的多个显示元件呈阵列排布。

4.如权利要求1或3所述的一种3D图像显示设备，其特征在于，所述的多个显示元件朝向同一方向出射锥形射束。

5.如权利要求1或2所述的一种3D图像显示设备，其特征在于，每个显示元件的锥形射束携带的图像信息为待显示的立体图像中该显示元件所对应的像素的光场信息。

6.如权利要求2所述的一种3D图像显示设备，其特征在于，每个显示元件的锥形射束的各出射角度的出射光线的RGB灰度值与该显示元件所对应的像素在立体图像中相对应的出射角度的出射光线的RGB灰度值相同。

7.如权利要求1或6所述的一种3D图像显示设备，其特征在于，当人眼在不同的观察距离、不同的观测角度时，每个像素进入人眼的是锥形射束的不同出射角度范围的出射光线。

8.如权利要求1所述的一种3D图像显示设备，其特征在于，所述的用于发射单个像素的显示元件均为独立发光单元。

9.如权利要求8所述的一种3D图像显示设备，其特征在于，所述的独立发光单元与控制器电连接，以受控于控制器，控制器调制显示元件各出射角度出射的光线的RGB灰度值。

10.如权利要求1或2所述的一种3D图像显示设备，其特征在于，所述的用于发射单个像素的显示元件均可以为光纤扫描器、MEMS扫描器或者微反射镜扫描器中的任意一种。