用于实现三维图像近眼显示的装置制造方法及图纸

技术编号:22721664 阅读:90 留言:0更新日期:2019-12-04 05:06
本发明专利技术涉及显示技术,特别涉及用于实现三维图像近眼显示的装置。按照本发明专利技术一个方面的用于实现裸眼三维图像的多视角显示的装置包含:光场再现单元,其配置为重构目标物体的光场信息以再现虚拟景象;以及虚实融合单元,其配置为输出将所述虚拟景象与真实景象融合在一起的三维图像。

A device for near eye display of 3D images

The invention relates to a display technology, in particular to a device for realizing near eye display of a three-dimensional image. According to one aspect of the invention, a device for realizing multi view display of a naked eye 3D image includes: a light field reproducing unit configured to reconstruct the light field information of a target object to reproduce a virtual scene; and a virtual real fusion unit configured to output a 3D image integrating the virtual scene and the real scene.

【技术实现步骤摘要】
用于实现三维图像近眼显示的装置
本专利技术涉及显示技术,特别涉及用于实现三维图像近眼显示的装置。
技术介绍
作为三维立体成像显示的一种途径,集成成像技术受到越来越多的关注。三维显示技术分为记录与再现两个过程。传统的三维显示针对三维物体图像进行重构,在重构过程中易受到光学元件的杂散光的影响。采用微透镜阵列方式(在水平和竖直方向上均匀排列的微透镜单元)可获得3D图像的立体信息且不受杂散光影响。三维图像的立体信息通过微透镜成像于微透镜阵列的焦平面,在焦平面上可记录得到图像元。在微透镜后方放置一图像显示器,由于光线可逆性原理,显示器中图像元透射出的光线经微透镜聚焦还原,可在微透镜附近再现出三维的立体像。题为“一种集成成像3D显示微透镜阵列及其3D制作方法”的中国专利申请(公开号CN104407442A)公开了一种由两层微透镜阵列中间设置一层孔光阑的组合,其虽然提高了三维图像显示的深度,但无法消除杂散光对系统记录与再现的影响。题为“视差屏障和使用视差屏障的三维显示装置”的中国专利(专利号200610094535.5)公开了一种视差屏障的3D显示装置,显示器的左眼图像显示部分与右眼图像显示部分在视差屏障的作用下,到达人体左右眼睛的图像存在一定视差,通过观察者大脑将左右两幅图像融合,形成三维景象。这种通过双眼视差原理实现的三维显示简单易实现,但由于轴辏矛盾等影响,容易导致眩晕,使近眼显示装置的佩戴性大打折扣。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于实现三维图像近眼显示的装置,其具有制造成本低、设计简便和结构紧凑等优点。按照本专利技术一个方面的用于实现三维图像近眼显示的装置包含:光场再现单元,其配置为重构目标物体的光场信息以再现虚拟景象;以及虚实融合单元,其配置为输出将所述虚拟景象与真实景象融合在一起的三维图像。优选地,在上述装置中,进一步包括投影单元,其配置为将光场再现单元输出的虚拟景象传送至虚实融合单元。优选地,在上述装置中,所述光场再现单元包括:至少一个空间光调制器;以及在所述空间光调制器的出光方向上设置的微透镜阵列,其中,所述空间光调制器被分割为多个子图像区域,通过使来自于每个所述子图像区域的光线经所述微透镜阵列的各个微透镜单元的折射而加载空间信息。优选地,在上述装置中,所述光场再现单元包括:多个空间光调制器,其被拼接在一起;以及多个微透镜阵列,每个微透镜阵列设置于各自关联的空间光调制器的出光方向上,其中,每个所述空间光调制器被分割为多个子图像区域,通过使来自于每个所述子图像区域的光线经相关联的微透镜阵列的各个微透镜单元的折射而加载空间信息。优选地,在上述装置中,所述空间光调制器为下列中的一种:DLP显示屏、LCOS显示屏或液晶显示屏。优选地,在上述装置中,所述微透镜阵列采用弧形电极的形式以实现微透镜单元的调焦功能。优选地,在上述装置中,所述微透镜阵列的微透镜单元尺寸的范围为0.01mm-10mm。优选地,在上述装置中,所述光场再现单元进一步包括贴合在所述微透镜阵列的其中一侧的菲涅尔透镜。优选地,在上述装置中,所述虚实融合单元包括波导、设置于波导内部的第一纳米光栅和第二纳米光栅,其中,所述第一纳米光栅使进入的光线发生衍射,所述波导使被第一纳米光栅衍射的光线全反射,所述第二纳米光栅使全反射的光线发生衍射以将光线从波导引向可视区域。优选地,在上述装置中,所述虚实融合单元包括棱镜、波导和设置于波导内部的纳米光栅,其中,所述棱镜使入射光线折射进入波导,所述波导使折射的光线全反射,所述纳米光栅使全反射的光线发生衍射以将光线从波导引向可视区域。优选地,在上述装置中,所述虚实融合单元包括棱镜、波导和设置于波导内部的一对部分反射镜,其中,所述棱镜使入射光线折射进入波导,所述波导使折射的光线全反射,所述部分反射镜使全反射的光线发生衍射以将光线从波导引向可视区域。优选地,在上述装置中,所述虚实融合单元包括半反半透棱镜以将入射光线引向可视区域。优选地,在上述装置中,所述虚实融合单元包括自由曲面镜以将入射光线引向可视区域。优选地,在上述装置中,所述波导的折射率大于入射光线先前经过的介质的折射率。附图说明图1为按照本专利技术一个实施例的用于实现三维图像近眼显示的装置的示意框图。图2a为是可用于图1所示装置的光场再现单元的示意图,图2b为图2a所示光场再现单元的工作原理图。图3为按照本专利技术另一个实施例的用于实现三维图像近眼显示的装置结构示意图。图4为按照本专利技术另一个实施例的用于实现三维图像近眼显示的装置结构示意图。图5为按照本专利技术另一个实施例的用于实现三维图像近眼显示的装置结构示意图。图6为按照本专利技术另一个实施例的用于实现三维图像近眼显示的装置结构示意图。图7a和7b为按照本专利技术另一个实施例的用于实现三维图像近眼显示的装置结构示意图。图8为按照本专利技术另一个实施例的用于实现三维图像近眼显示的装置结构示意图。图9为按照本专利技术另一个实施例的用于实现三维图像近眼显示的装置结构示意图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的目的进行详细说明。图1为按照本专利技术一个实施例的用于实现三维图像近眼显示的装置的示意框图。图1所示的用于实现三维图像近眼显示的装置10包括光场再现单元110、投影单元120和虚实融合单元130。在本实施例中,光场再现单元110被配置为重构目标物体的光场信息以再现虚拟景象。投影单元120光学耦合在光场再现单元110与虚实融合单元130之间,其被配置为例如通过诸如反射、折射或衍射之类的几何光学方式,将光场再现单元110输出的虚拟景象传送至虚实融合单元130。虚实融合单元130被配置为输出将虚拟景象与真实景象融合在一起的三维图像。需要指出的是,投影系统120是可选的部件。可选地,通过合适的设计,可以使光场再现单元110重构的虚拟景象直接耦合至虚实融合单元130。在本实施例中,光场再现单元110包含空间光调制器和微透镜阵列以实现光场的重建。优选地,空间光调制器可采用DLP显示屏、LCOS显示屏和液晶显示屏中的一种。图2a为是可用于图1所示装置的光场再现单元的示意图,图2b为图2a所示光场再现单元的工作原理图。图2a所示的光场再现单元110包括空间光调制器111和微透镜阵列112。空间光调制器111优选地采用液晶显示屏。参见图2a和2b,微透镜阵列112被设置于空间光调制器111的出光方向上。微透镜阵列112中的每个微透镜单元可以是圆形、正方形或六边形结构。一般情况下,微透镜单元紧密排列,优选地,微透镜单元的尺寸范围为0.01mm-10mm。液晶显示屏中以一定方式划分的像素构成一个子图像区域,通过使来自于每个这样的子图像区域的光线经微透镜阵列的各个微透镜单元的折射而加载空间信息。具体而言,光线经微透镜单元后的图像称为单元图像,不同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于实现三维图像近眼显示的装置,其特征在于,包含:/n光场再现单元,其配置为重构目标物体的光场信息以再现虚拟景象;以及/n虚实融合单元,其配置为输出将所述虚拟景象与真实景象融合在一起的三维图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于实现三维图像近眼显示的装置,其特征在于,包含:
光场再现单元,其配置为重构目标物体的光场信息以再现虚拟景象;以及
虚实融合单元,其配置为输出将所述虚拟景象与真实景象融合在一起的三维图像。


2.如权利要求1所述的装置,其中,进一步包括投影单元,其配置为将光场再现单元输出的虚拟景象传送至虚实融合单元。


3.如权利要求1所述的装置,其中,所述光场再现单元包括:
至少一个空间光调制器;以及
在所述空间光调制器的出光方向上设置的微透镜阵列,
其中,所述空间光调制器被分割为多个子图像区域,通过使来自于每个所述子图像区域的光线经所述微透镜阵列的各个微透镜单元的折射而加载空间信息。


4.如权利要求1所述的装置,其中,所述光场再现单元包括:
多个空间光调制器,其被拼接在一起;以及
多个微透镜阵列,每个微透镜阵列设置于各自关联的空间光调制器的出光方向上,
其中,每个所述空间光调制器被分割为多个子图像区域,通过使来自于每个所述子图像区域的光线经相关联的微透镜阵列的各个微透镜单元的折射而加载空间信息。


5.如权利要求3或4所述的装置,其中,所述空间光调制器为下列中的一种:DLP显示屏、LCOS显示屏或液晶显示屏。


6.如权利要求3或4所述的装置,其中,所述微透镜阵列采用弧形电极的形式以实现微透镜单元的调焦功能。


7.如权利要求3或4所述的装置,其中,...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈林森乔文朱鸣万文强张云莉
申请(专利权)人:苏州苏大维格光电科技股份有限公司苏州大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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