[发明专利]光场显示系统

说明书

本发明涉及一种光场显示系统，包括：呈角度拼接的多个光场显示模组，每个光场显示模组包括显示屏和位于显示屏的出光侧的微透镜阵列；透镜组，包括与多个光场显示模组一一对应的拼接透镜，用于在光场显示模组远离拼接透镜的一侧、形成与多个光场显示模组一一对应的多个第一成像面，且所述多个第一成像面之间无缝拼接、以在远离所述多个光场显示模组的一侧形成无缝拼接的多个第二成像面，其中，所述第一成像面显示的是对应的所述光场显示模组的正立的虚像。

技术领域

本发明涉及光场显示技术领域，尤其涉及一种光场显示系统。

背景技术

近年来，随着3D技术的发展，VR显示技术得到了人们的广泛关注，但其缺点是有辐辏冲突问题(双眼立体视觉位置与单眼聚焦位置不匹配)，长时间观看会产生眩晕感。光场显示作为能解决人眼辐辏冲突问题的显示方案，在学术界的研究由来已久，但是在成像视场和远景成像清晰度方面，一直未能达到令人满意的效果。例如，利用微透镜实现光场显示的光学装置，由于单透镜的孔径限制和成像视场角的限制，使光场成像视场被限制在了±10°以内，并且随着成像深度的增加(光场像面到显示屏的距离)，成像清晰度逐渐降低。

解决成像视场问题，易于想到拼接显示屏的方法，但由于显示屏的边框限制，拼接后会在相邻两个显示屏的拼接处形成拼缝，从而在成像面形成一定大小的显示黑区。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种光场显示系统，解决通过拼接显示屏的方法实现大视场光场显示时的拼缝问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种光场显示系统，包括：

呈角度拼接的多个光场显示模组，每个光场显示模组包括显示屏和位于显示屏的出光侧的微透镜阵列；

透镜组，包括与所述多个光场显示模组一一对应的多个拼接透镜，被配置为在光场显示模组远离拼接透镜的一侧、形成与所述多个光场显示模组一一对应的多个第一成像面，且所述多个第一成像面之间无缝拼接、以在远离所述多个光场显示模组的一侧形成无缝拼接的多个第二成像面，其中，所述第一成像面显示的是对应的所述光场显示模组的正立的虚像。

可选的，所述第一成像面位于人眼的明视距离处。

可选的，所述拼接透镜为双凸球面透镜，或者平凸球面透镜。

可选的，每个所述第一成像面包括第一子成像面和第二子成像面，所述第一子成像面显示对应的所述显示屏的正立的虚像，所述第二子成像面显示对应的所述微透镜阵列的正立的虚像，所述第一子成像面位于所述第二子成像面显示的所述微透镜阵列的虚像的焦平面上，使得所述第一成像面显示的所述显示屏的虚像发出的光束形成入射人眼的准直光束。

可选的，多个光场显示模组拼接形成一曲面，该曲面的内凹面面向人眼。

可选的，所述第一子成像面与所述第二子成像面之间的实际距离nf₂′和显示屏与微透镜阵列之间的距离t之间的关系满足关系式：

其中，f₂′为等效空气层后所述第一子成像面到所述第二子成像面之间的距离，L₁为人眼到第二子成像面之间的距离，L₂为拼接透镜与微透镜之间的距离，L₃为人眼到拼接透镜之间的距离，n为微透镜的折射率，t为微透镜相对于显示屏的实际放置高度。

可选的，微透镜相对于显示屏的实际放置高度t、拼接透镜的焦距f₁、微透镜的焦距f₂可由以下公式获得：

根据凸透镜成像原理可获得以下公式：