[发明专利]一种裸眼3D显示装置

说明书

本发明公开了一种裸眼3D显示装置，包括：光源，所述光源位于视窗生成装置的下方，视窗生成装置，包括：位相信息调制装置，用于位相调制；视角图像信息调制装置，用于振幅调制；其中视角图像信息调制装置产生的视角图像的像素与位相信息调制装置产生的视点像素匹配对准。利用全息成像与波前转换原理，巧妙利用位相信息调制装置用于位相调制，同时利用视角图像信息调制装置用于振幅调制，其中视角图像信息调制装置产生的视角图像的像素与位相信息调制装置产生的视点像素匹配对准。意即将具有相位调制功能的组件与具有振幅调制功能的显示技术相结合，实现裸眼3D显示，呈现3D图像信息。

技术领域

本发明属于周视裸眼3D显示领域，特别涉及一种像素化指向投影屏幕和基于该屏幕的周视裸眼3D显示装置。

背景技术

为了提高图像及视频等的显示质量，3D显示技术快速发展，广泛应用于日常娱乐、医疗及军事等多个方面。3D显示技术主要包含眼镜式3D技术以及裸眼式3D技术，随着新技术的不断涌现，未来将给观察者带来更加舒适和身临其境的感受。在上述显示模式之外，研究者还在积极研究4D显示及全息影像，4D显示除了视觉、听觉外还能提供触觉、嗅觉等全方位的感受，全息影像可以让观察者看到更佳的立体效果。

全息图是一种携带振幅与位相信息的图像，能真实再现三维信息，不产生视觉疲劳，立体效果与观察者的距离无关。全息显示的原理可概括为：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在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，应看到不同视角的整幅图像，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，全息显示未能成为裸眼3D显示的主流。

基于视差原理发明的3D显示技术已100多年，虽然国内外企业不断有3D显示的样机展示，但由于图像分辨率和视觉疲劳等问题的限制，裸眼3D显示一直未能真正进入消费领域。

基于视差原理有视障法与微柱透镜法的3D显示装置，设有指向性背光源，将视障屏或微柱透镜板覆盖在液晶显示LCD表面。视障屏或柱透镜阵列将不同视角图像实现空间角度分离，光学原理上，由于光源的扩散作用，在空间不同角度上图像并不唯一，因此，在人眼观察3D图像时，易引起视觉疲劳。同时由于上述方法对光线不能实现任意的调控，因此也无法实现周视的裸眼3D显示效果。

体3D显示技术是一种很好的周视裸眼3D显示方法，其显示方式多借助装置的高速旋转或者高速扫描的方式，对运行设备要求高，成本大，目前难以实现产业化，面向大众的消费。

点阵全息技术能够提供大视角，减小信息量，且其中的纳米结构能够任意的调控光线的方向，中国专利CN201510778086.5公布了一种基于纳米光栅像素的指向投影屏幕，可以实现多视角裸眼3D显示。专利US20140300960A1提出一种指向性背光结构，采用像素化光栅调制出射光场分布，同时提出采用六边形或者三角形波导结构耦合R、G、B三色光，实现彩色光的定向调制。专利US20140293759A1提出一种多视角3D手腕手表结构，采用像素化光栅结构调制光场，配合LCD图像的刷新，实现3D效果显示，然而结构同样采用的是六边形或者三角形波导结构耦合R、G、B三色光，实现彩色显示。惠普公司在国际专利W02014/051624A1上公开了利用集成混合激光波导阵列指向性背光来实现多视角显示，用波导阵列来耦合红、绿、蓝三色光，通过像素型光栅实现光线的定向导出，这种方法可实现彩色3D显示。上述专利虽然可以实现多视角裸眼3D显示，但仍没有实现周视效果。

如果能提供一种无视觉疲劳、周视的裸眼3D显示装置，将是一项极具价值的发明创造。

发明内容

鉴于此，本发明旨在基于全息原理，通过纳米结构的指向投影屏幕与显示技术相结合，提供一种无视觉疲劳、周视的裸眼3D显示装置。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种裸眼3D显示装置，包括：