[发明专利]一种投影光场立体显示装置

说明书

为解决传统投影光场立体显示装置中，当观看者远离屏幕移动时，光场密度越来越低，从而导致立体显示效果逐步减弱的问题，本发明提出了一种投影光场立体显示装置。该投影光场立体显示装置由投影机阵列及一维逆反射片阵列构成。一维逆反射片阵列由多个一维逆反射片构成。一维逆反射片的法线方向一致且不与图像平面的法线平行。投影机阵列中的投影机以任意形式进行密集排列，每一投影机分别投射一幅视差图像。任意一台投影机发生的光线经逆反射后，光线汇聚于一条直线上，该直线不与图像平面的法线方向垂直。当观看者沿该直线方向远离屏幕时，其观看到的光场不再发生变化，从而可使前后不同的观看者都能看到一致的立体图像。

技术领域

本发明属于光场立体显示技术领域，更具体地说，本发明涉及一种投影光场立体显示装置。

背景技术

传统投影光场立体显示装置其立体图像的法线与分光元件的法线平行，其进行立体显示时，其光场沿立体图像的法线方向进行变化，当观看者远离屏幕移动时，光场密度越来越低，从而导致立体显示效果逐步减弱。因此本发明提出了一种投影光场立体显示装置，该装置中，立体图像的法线与分光元件的法线不再平行，从而使得沿特定方向远离屏幕时，其观看到的光场不再发生变化，从而可使前后不同的观看者都能看到一致的立体图像。

区别于光栅立体显示技术领域的逆反射投影立体显示，本发明属于光场立体显示技术领域，因其技术原理不同，本发明中的一维逆反射元件应具有更小的发散特性，以满足光场成像的需要。

发明内容

为解决传统投影光场立体显示装置中，当观看者远离屏幕移动时，光场密度越来越低，从而导致立体显示效果逐步减弱的问题，本发明提出了一种投影光场立体显示装置。

该投影光场立体显示装置由投影机阵列及一维逆反射片阵列构成。投影机阵列中各个投影机投射视差图像于一维逆反射片阵列之上，形成图像平面。

一维逆反射片阵列由多个一维逆反射片构成。一维逆反射片作为分光元件能在某方向上形成一维逆反射，即在该方向上不同位置的投影机，其发射的光线能经一维逆反射片逆反射后在该方向上分别再次汇聚于各自位置。上述一维逆反射片的法线方向一致且不与图像平面的法线平行。上述一维逆反射片的法线方向与其实现一维逆反射的方向垂直。

投影机阵列中的投影机以任意形式进行密集排列，每一投影机分别投射一幅视差图像。

优选的，一维逆反射片由平面反射镜阵列及一维散射光学元件组合构成，一维散射光学元件沿一方向形成不平整的表面，而在与之正交的方向上具有平整表面。例如一维逆反射片利用立方晶反射阵列与一维散射光学元件组合构成；或利用反射棱镜阵列与一维散射光学元件组合构成，反射棱镜的工作面外角和为90度。该类一维逆反射片利用平面镜成完善对称像原理形成逆反射光路。

次选的，一维逆反射片由透镜阵列或柱透镜及传统一维逆反射层形成的复合结构构成。如一维逆反射片由在柱透镜光栅和漫反射层构成的传统一维逆反射层上额外设置一层柱透镜光栅或透镜阵列构成。因柱透镜光栅和漫反射层构成的传统一维逆反射层其逆反射光线存在一定程度的发散，该类一维逆反射片利用额外设置的一层柱透镜光栅或透镜阵列对发散光束进行约束，从而形成发散更小的一维逆反射光路。

本发明实现立体显示的技术原理为：