直接投影光场显示器制造技术

直接投影光场显示器，包括用于直接投影光场的投影仪阵列。整体设计和附加光学器件的结合实现了最佳的光分布和较小的像素尺寸，从而可以产生高清3D显示。直接投影光场显示器的体系结构对每个投影仪的亮度要求低，从而导致产生高清晰度的光场的同时，增加了投影仪的密度，减少了系统并降低了功率要求。减少了系统并降低了功率要求。减少了系统并降低了功率要求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】直接投影光场显示器
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求于2018年9月28日提交的美国专利申请序号62/738,307的优先权，其全部内容通过引用合并于本文中。

技术介绍

[0003]三维显示器允许观看者在他们正在观看的图像上获得更广阔的视野。一些三维显示器使用偏振光，并且要求观看者戴上专门的眼镜。其他人则使用直接投影并产生在单个维度上提供一定视差的图像。

技术实现思路

[0004]本公开涉及用于以固定的一组基本图像直接投影光场的投影仪阵列。直接投影方法在整体设计中产生了许多好处，包括减小的系统深度，直接的像素与视图数的关系以及每个投影仪的亮度要求降低。
[0005]根据一个方面，存在光场显示器，其包括：
[0006]i.包括多个光投影仪的投影仪阵列，其中每个投影仪被配置为产生光线；ii.多个透镜系统，被配置为使由所述投影仪阵列产生的光线产生光场，其中，所述多个透镜系统包括：
[0007]a.第一透镜系统，其包括小透镜阵列，所述第一透镜系统被定位成接收来自所述投影仪阵列的光线；以及
[0008]b.第二透镜系统，其包括微阵列小透镜，所述第二透镜系统被定位成接收来自所述第一透镜系统的漫射的准直光束，其中从所述微阵列小透镜输出的光形成所述光场。
[0009]实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。
[0010]在光场显示器的实施方案中，第一透镜系统的每个小透镜被定位成接收来自投影仪阵列中的相应的一个投影仪的光。
[0011]在光场显示器的实施方案中，第一透镜系统包括第一透镜子系统和第二透镜子系统，其中，第二透镜子系统位于第一透镜子系统与所述第二透镜系统之间，第二透镜子系统被定位为接收来自第一透镜子系统的光，并且第二透镜系统被定位成接收来自第二透镜子系统的漫射的，准直光束。
[0012]在光场显示器的实施方案中，第二透镜子系统包括漫射阵列。
[0013]在光场显示器的一个实施方案中，漫射阵列被定位成接收来自第一透镜子系统的一个或多个小透镜的准直光束。
[0014]在光场显示器的一个实施方案中，第一透镜系统包括准直小透镜阵列。
[0015]在光场显示器的一个实施方案中，由第二透镜系统接收的漫射的，准直光束根据点扩展函数而漫射。
[0016]在光场显示器的一个实施方案中，点扩展函数由具有半峰全宽(FWHM)的高斯函数来描述，所述高斯函数由所述光场显示器的一个或多个参数来表征。
[0017]在光场显示器的一个实施方案中，光场显示器的一个或多个参数包括以下各项中的一项或多项：
[0018]i.霍格尔节距；
[0019]ii.像素节距；以及
[0020]iii.第二透镜系统的焦距。
[0021]在光场显示器的实施方案中，投影仪阵列包括用于调节每个投影仪的方向的调节元件。
[0022]在包括壳体的光场显示器的实施方案中，其中投影仪阵列和多个透镜系统布置在所述壳体中。
[0023]根据一个方面，存在用于创建光场的方法，包括：
[0024]i.由投影仪阵列的多个投影仪中的每一个产生光线；
[0025]ii.将投影仪阵列产生的光线渲染为光场图像，包括：
[0026]a.通过包括小透镜阵列的第一透镜系统，将由投影仪阵列产生的光线准直以形成准直光束；
[0027]b.通过包括微阵列小透镜的第二透镜系统，将漫射的准直光束渲染到光场中。
[0028]实施方案可以包括以下特征中的一个或多个。
[0029]在该方法的实施方案中，从第一微阵列小透镜阵列的相应一个小透镜发射的光在漫射阵列处被接收。
[0030]在该方法的实施方案中，从漫射器阵列发射的漫射光由点扩展函数来表征。
[0031]在该方法的实施方案中，点扩展函数由具有半峰全宽(FWHM)的高斯函数描述，所述高斯函数由光场显示器的一个或多个参数来表征。
[0032]在该方法的实施方案中，调整投影仪阵列中的一个或多个投影仪中的每一个的方向。
[0033]这里描述的方法可以具有以下一个或多个优点。光场显示器可以是自动立体显示器，其可以具有宽视场和高角度分辨率。光场显示器可以考虑水平视差和垂直视差。光场显示器可以具有相对较低的功耗。减小的像素大小将产生光场显示，该光场显示意在以高分辨率复制自然的“现实生活”图像。
[0034]在附图和以下描述中阐述一种或多种实施方式的细节。根据说明书和附图以及根据权利要求书，其他特征和优点将是显然的。
附图说明
[0035]图1是光场显示器的分解图。
[0036]图2是光场显示器的示例性实施方案的分解图。
[0037]图3A是准直透镜阵列的正视图。
[0038]图3B是图3A的准直透镜阵列的2
×
4栅格的放大视图的图。
[0039]图3C是图3A的准直透镜阵列的轮廓图的图。
[0040]图3D是图3A的准直透镜阵列中的单个透镜的等距视图的图。
[0041]图4A是工程漫射器的正视图。
[0042]图4B是激光蚀刻的工程漫射器的放大图。
[0043]图4C是漫射透镜阵列的放大图。
[0044]图4D是图4A中的工程漫射器的等距视图的图。
[0045]图5是工程漫射器阵列中的像素的点扩展函数的图。
[0046]图6A是显示透镜阵列的图。
[0047]图6B是超表面显示透镜的放大视图的图。
[0048]图6C是超表面显示透镜的放大视图的图。
[0049]图7A是显示透镜阵列的水平双凸透镜部分的正视图。
[0050]图7B是图7A中的显示透镜阵列的水平双凸透镜部分的放大视图的图。
[0051]图7C是图7A所示的显示透镜阵列的水平双凸透镜部分的轮廓图的图。
[0052]图7D是图7A中的显示透镜阵列的水平双凸透镜部分的轮廓图的放大视图的图。
[0053]图7E是显示透镜阵列的垂直双凸透镜部分的正视图。
[0054]图7F是图7A中的显示透镜阵列的垂直双凸透镜部分的放大视图的图。
[0055]图7G是图7A所示的显示透镜阵列的垂直双凸透镜部分的轮廓图的图。
[0056]图7H是图7A中的显示透镜阵列的垂直双凸透镜部分的轮廓图的放大视图的图。
[0057]图8是示出从单个投影仪到直接投影光场显示器的像素的光路的图。
具体实施方式
[0058]我们在此描述多视图，自动立体和高角度分辨率的光场显示器。可以同时以水平视差和垂直视差观看光场显示器。
[0059]基于空间和时间中的光的基于观看者的函数或全光函数的概念被开发来描述视觉系统感知到的视觉刺激。全光函数的基本变量取决于包括3D坐标(x，y，z)，从该3D坐标中可以观察到光线，并且光的方向接近该观察位置，由角度(θ，φ)描述。有了光的波长λ和观察的时间t，就得到了全光函数：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.光场显示器，包括：包括多个光场投影仪的投影仪阵列，其中每个投影仪被配置为产生光线；多个透镜系统，被配置为使由所述投影仪阵列产生的光线产生光场，其中，所述多个透镜系统包括：第一透镜系统，其包括小透镜阵列，所述第一透镜系统被定位成接收来自所述投影仪阵列的光线；以及第二透镜系统，其包括微阵列小透镜，所述第二透镜系统被定位成接收来自所述第一透镜系统的漫射的准直光束，其中从所述微阵列小透镜输出的光形成所述光场。2.根据权利要求1所述的光场显示器，其中，所述第一透镜系统的每个小透镜被定位成接收来自所述投影仪阵列中的相应的一个投影仪的光。3.根据权利要求1所述的光场显示器，其中，所述第一透镜系统包括第一透镜子系统和第二透镜子系统，其中，所述第二透镜子系统位于所述第一透镜子系统与所述第二透镜系统之间，所述第二透镜子系统被定位为接收来自第一透镜系统的光，并且所述第二透镜系统被定位成接收来自所述第二透镜子系统的漫射的，准直光束。4.根据权利要求3所述的光场显示器，其中，所述第二透镜子系统包括漫射阵列。5.根据权利要求4所述的光场显示器，其中，所述漫射阵列被定位成接收来自所述第一透镜子系统的一个或多个小透镜的准直光束。6.根据权利要求1所述的光场显示器，其中，所述第一透镜系统包括准直小透镜阵列。7.根据权利要求1所述的光场显示器，其中，由所述第二透镜系统接收的漫射的，准直光束根据点扩展函数而漫射。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：阿瓦龙全息照相技术股份公司，
类型：发明
国别省市：