本發(fā)明涉及三維顯示，尤其涉及一種空中懸浮三維立體顯示裝置。

背景技術：

1、懸浮3d(三維)顯示技術是一種通過光學、電子、計算機和顯示技術的融合，實現空間立體影像顯示的技術。傳統(tǒng)的2d顯示技術由于僅能呈現平面的圖像信息，無法滿足人類對立體視覺效果的需求，尤其是在虛擬現實、增強現實、醫(yī)學影像、廣告展示等領域。為了解決這一問題，研究人員開發(fā)了多種3d顯示技術，其中懸浮3d顯示技術因其優(yōu)越的立體感和無需佩戴特殊設備的優(yōu)勢，逐漸成為研究的熱點。目前懸浮3d顯示多采用逆反射器將3d圖像反射至空中實現懸浮3d顯示，但是由于傳統(tǒng)逆反射成像板的結構設計，顯示的3d圖像左右兩側各存在著一個鬼影圖像，不能滿足懸浮3d顯示需求。因此，如何消除懸浮3d顯示中的鬼影，已成為為現階段懸浮3d顯示亟待解決的關鍵問題。

技術實現思路

1、鑒于以上現有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種空中懸浮三維立體顯示裝置，以解決懸浮3d顯示中存在鬼影現象的技術問題。

2、為實現上述目的及其它相關目的，本發(fā)明提供了一種空中懸浮三維立體顯示裝置，包括：三維顯示屏，用于利用光場三維成像技術顯示三維內容，以得到重構光線；以及逆反射成像板，所述三維顯示屏位于所述逆反射成像板的一側傾斜設置；所述重構光線經過所述逆反射成像板后在空中重構出三維光場，以實現所述三維內容的懸浮顯示；所述逆反射成像板包括交錯布置的光波導，以形成供所述重構光線出射的多個光通道；通過將所述光波導按預設尺寸設置以控制所述重構光線在每個所述光波導中只發(fā)生一次反射、或者所述三維顯示屏按預設角度發(fā)出重構光線以控制所述重構光線在每個所述光波導中只發(fā)生奇數次反射。

3、于本發(fā)明一實施例中，所述逆反射成像板包括前置單元和后置單元；所述前置單元設置于靠近所述三維顯示屏的一側，且由多個沿第一方向并排布置的第一光波導構成；所述后置結構設置于遠離所述三維顯示屏的一側，且由多個沿第二方向并排布置的第二光波導構成；所述第一方向垂直于所述第二方向且兩個方向均位于水平面內。

4、于本發(fā)明一實施例中，所述第一光波導沿所述第一方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向的高度按第一預設高度設置；所述第二光波導沿所述第二方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向的高度按第二預設高度設置。

5、于本發(fā)明一實施例中，所述第一預設高度按如下步驟獲得：根據所述三維顯示屏到所述逆反射成像板的距離、所述第一光波導的序號，得到該序號對應的所述第一光波導的第一高度；根據所述三維顯示屏到所述逆反射成像板的距離、所述第一光波導的序號、所述三維顯示屏的長度、所述第一光波導的寬度，得到該序號對應的所述第一光波導的第二高度；根據所述第一高度和所述第二高度，得到每個所述第一光波導的第一預設高度。

6、于本發(fā)明一實施例中，所述第一光波導沿所述重構光線的出射方向等高設置、且沿所述第一方向的寬度按第一預設寬度設置；所述第二光波導沿所述重構光線的出射方向等高設置、且沿所述第二方向的寬度按第二預設寬度設置。

7、于本發(fā)明一實施例中，所述第一預設寬度按如下步驟獲得：根據所述第一光波導的序號，得到該序號對應的所述第一光波導的寬度累加值；根據所述第一光波導的寬度累加值、所述三維顯示屏到所述逆反射成像板的距離、所述三維顯示屏的長度、所述第一光波導的高度，得到該序號對應的所述第一光波導的第一寬度；根據所述第一光波導的寬度累加值、所述三維顯示屏到所述逆反射成像板的距離、所述三維顯示屏的長度，得到該序號對應的所述第一光波導的第二寬度；根據所述第一寬度和所述第二寬度，得到每個所述第一光波導的第一預設寬度。

8、于本發(fā)明一實施例中，所述第一光波導沿所述第一方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向等高設置；所述第二光波導沿所述第二方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向等高設置；所述三維顯示屏包括均勻背光層、液晶顯示層、微透鏡陣列以及視角控制器，所述均勻背光層發(fā)出的光線經過所述液晶顯示層調制后，再經過所述微透鏡陣列發(fā)生偏轉，所述視角控制器用于控制所述三維顯示屏發(fā)出的光線按預設角度射出，以控制所述重構光線在每個所述光波導中只發(fā)生奇數次反射。

9、于本發(fā)明一實施例中，所述視角控制器由多個子區(qū)域構成，每個所述子區(qū)域對應一個所述光通道，每個所述子區(qū)域用于控制所述三維顯示屏發(fā)出光線按預設角度射出。

10、于本發(fā)明一實施例中，所述預設角度按如下步驟獲得：根據所述第一光波導的寬度和高度、所述三維顯示屏到所述逆反射成像板的距離、所述三維顯示屏的長度、所述第一光波導的序號，得到該序號對應的第一預設角度區(qū)間；根據所述第二光波導的寬度和高度、所述三維顯示屏到所述逆反射成像板的距離、所述三維顯示屏的長度、所述第二光波導的序號，得到該序號對應的第二預設角度區(qū)間；根據所述第一預設角度區(qū)間和所述第二預設角度區(qū)間，得到所述預設角度。

11、于本發(fā)明一實施例中，所述第一光波導沿所述第一方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向等高設置；所述第二光波導沿所述第二方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向等高設置；所述三維顯示屏包括指向背光層、液晶顯示層以及微透鏡陣列，所述指向背光層按預設角度發(fā)出的光線經過所述液晶顯示層調制后，再經過所述微透鏡陣列發(fā)生偏轉后射出。

12、于本發(fā)明一實施例中，所述三維顯示屏通過基于深度反轉的光場重構算法來修正懸浮三維顯示的視差反轉現象。

13、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出的一種空中懸浮三維立體顯示裝置，該系統(tǒng)通過設置預設尺寸的光波導或者讓三維顯示屏按預設角度發(fā)出重構光線，以使得重構光線在光波導中只能發(fā)生指定次數的反射，這樣就從根本上避免了鬼影的產生，消除鬼影以后，懸浮3d顯示技術的視覺效果更好、更清晰。

14、附圖說明

15、為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

16、圖1為本發(fā)明一實施例提供的第一種結構的立體示意圖；

17、圖2為本發(fā)明一實施例提供的第一種結構的光線示意圖；

18、圖3為本發(fā)明一實施例提供的第一種結構的單個光波導中光線示意圖；

19、圖4為本發(fā)明一實施例提供的第二種結構的光線示意圖；

20、圖5為本發(fā)明一實施例提供的第二種結構的單個光波導中光線示意圖；

21、圖6為本發(fā)明一實施例提供的第三種結構的立體示意圖；

22、圖7為本發(fā)明一實施例提供的第三種結構的光線示意圖；

23、圖8為本發(fā)明一實施例提供的第四種結構的立體示意圖；

24、圖9為本發(fā)明一實施例提供的基于深度反轉的光場重構方法的流程圖；

25、圖10為本發(fā)明一實施例提供的基于深度反轉的光場重構方法的示意圖；

技術特征：

1.一種空中懸浮三維立體顯示裝置，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的空中懸浮三維立體顯示裝置，其特征在于，所述逆反射成像板包括前置單元和后置單元；

3.根據權利要求2所述的空中懸浮三維立體顯示裝置，其特征在于，所述第一光波導沿所述第一方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向的高度按第一預設高度設置；所述第二光波導沿所述第二方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向的高度按第二預設高度設置。

4.根據權利要求3所述的空中懸浮三維立體顯示裝置，其特征在于，所述第一預設高度按如下步驟獲得：

5.根據權利要求2所述的空中懸浮三維立體顯示裝置，其特征在于，所述第一光波導沿所述重構光線的出射方向等高設置、且沿所述第一方向的寬度按第一預設寬度設置；所述第二光波導沿所述重構光線的出射方向等高設置、且沿所述第二方向的寬度按第二預設寬度設置。

6.根據權利要求5所述的空中懸浮三維立體顯示裝置，其特征在于，所述第一預設寬度按如下步驟獲得：

7.根據權利要求2所述的空中懸浮三維立體顯示裝置，其特征在于，所述第一光波導沿所述第一方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向等高設置；所述第二光波導沿所述第二方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向等高設置；

8.根據權利要求7所述的空中懸浮三維立體顯示裝置，其特征在于，所述預設角度按如下步驟獲得：

9.根據權利要求2所述的空中懸浮三維立體顯示裝置，其特征在于，所述第一光波導沿所述第一方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向等高設置；所述第二光波導沿所述第二方向等寬設置、且沿所述重構光線的出射方向等高設置；

10.根據權利要求1所述的空中懸浮三維立體顯示裝置，其特征在于，所述三維顯示屏通過基于深度反轉的光場重構算法來修正懸浮三維顯示的視差反轉現象。

技術總結
本發(fā)明提供一種空中懸浮三維立體顯示裝置，包括：三維顯示屏，用于利用光場三維成像技術顯示三維內容；以及逆反射成像板，三維顯示屏傾斜設置；重構光線經過逆反射成像板后在空中重構出三維光場，以實現三維內容的懸浮顯示；逆反射成像板包括交錯布置的光波導，以形成供重構光線出射的多個光通道；通過將光波導按預設尺寸設置或者三維顯示屏按預設角度發(fā)出重構光線，以控制重構光線在每個光波導中只發(fā)生指定次數的反射。該系統(tǒng)通過設置預設尺寸的光波導或者讓三維顯示屏按預設角度發(fā)出重構光線，以使得重構光線在光波導中只能發(fā)生指定次數的反射，這樣就從根本上避免了鬼影的產生，消除鬼影以后，懸浮3D顯示技術的視覺效果更好、更清晰。

技術研發(fā)人員：王梓,陳啟揚,呂國強,馮奇斌
受保護的技術使用者：合肥工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6