[发明专利]一种多投影拼接三维显示装置

说明书

本发明公开了一种多投影拼接三维显示装置，所述多投影拼接三维显示装置包括定向投影屏、准直投影机阵列；所述的定向投影屏包括若干组微米光栅结构或纳米光栅结构，每组微米光栅结构或纳米光栅结构包含所有视点信息，每组微米光栅或纳米光栅结构中的微米光栅或纳米光栅有不同的方向和周期；所述的准直投影机阵列包括多个经准直透镜后阵列排布的投影机，每个投影机包含不同视点的信息，投射到定向投影屏上的信息分别传递到不同方向视点处，每个视点观察到的图像是由多个投影机的信息拼接而成的。本发明提供的多投影拼接三维显示装置通过使用光栅结构作为定向投射屏，可实现视场角更大，串扰更小的三维显示。

技术领域

本发明涉及显示装置，尤其涉及一种多投影拼接三维显示装置。

背景技术

目前，随之平板显示技术的不断发展，人们越来越希望可以更加真实的显示这个世界，因此裸眼三维显示技术得到了快速的发展，逐渐进入我们的日常生活中。裸眼三维显示主要利用人眼的视觉感知来产生立体视觉感，从而获取物体的深度信息。裸眼三维显示的应用领域极其广泛，涉及医学、建筑、娱乐、广告等多个方面。

裸眼三维显示技术是一种无须配戴眼镜等助视工具即可使左右眼观看到具有视差图像的三维显示装置。为了实现裸眼三维显示，多采用视差栅栏、柱面光栅等折射光学器件，但其有视场角小，串扰大等不足。衍射光学器件可使光线偏折，产生不同的视点，将衍射光学元件应用到裸眼三维显示装置中，可解决折射光学元件产生的视场小，串扰大的问题。

随着光刻技术的不断发展，可实现大面积微纳器件的方法不断增多，紫外光刻、干涉光刻、纳米压印等技术均可实现高效制备大面积微纳器件，同时微纳器件的分辨率不断提高。利用光刻技术制备纳米像素级衍射光学元件，可实现单个纳米光栅结构控制每一个视角，精确调控光线方向，减少串扰的产生，光学特性有所提升，且其具有超薄、轻巧的特性，在便携式平板三维显示中有巨大的应用前景。

目前，已有基于定向散射屏和投影机阵列实现空间三维显示装置，但其定向散射屏为全息散射屏，水平和垂直扩散角度分别为定值，且是均一的，无法高效实现更大角度的桌面三维显示。因此，如何实现视场角更大和串扰更小的三维显示是目前本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多投影拼接三维显示装置，通过使用光栅结构作为定向投射屏，可实现视场角更大，串扰更小的三维显示。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种多投影拼接三维显示装置，所述多投影拼接三维显示装置包括定向投影屏、准直投影机阵列；所述的定向投影屏包括若干组微米光栅结构或纳米光栅结构，每组微米光栅结构或纳米光栅结构包含所有视点信息，每组微米光栅或纳米光栅结构中的微米光栅或纳米光栅有不同的方向和周期；所述的准直投影机阵列包括多个经准直透镜后阵列排布的投影机，每个投影机包含不同视点的信息，投射到定向投影屏上的信息分别传递到不同方向视点处，每个视点观察到的图像是由多个投影机的信息拼接而成的。

进一步地，所述微米光栅或纳米光栅为普通光栅或扩散光栅。所述扩散光栅为水平和垂直方向均有扩散角的光栅，通常水平方向扩散角小，垂直方向扩散角大，且微米光栅或纳米光栅像素中心光线方向和扩散角的设置保证该方向上能量分布的连续。或所述扩散光栅为垂直方向扩散但水平方向不扩散的光栅。

每组微米光栅结构或纳米光栅结构的形状为矩形或六边形或圆形，每组微米光栅结构或纳米光栅结构的光线投射方向为二维阵列排列或圆周状等间距排列。

进一步地，所述定向投影屏由传统光刻直接刻蚀制备微纳光栅，或由纳米压印制备微纳光栅，或由光学全息术制备体光栅。

所述的准直投影机阵列的准直透镜可为普通光学透镜，或为菲涅尔透镜，或为全息透镜。