全光显示装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种全光显示装置及方法，该装置包括壳体、全光镜片和显示单元；显示单元转换全光电子信号；全光镜片设置于显示单元的前方；全光镜片上设置透镜阵列；透镜与显示单元上的像素单元簇对应设置，透镜的成像面覆盖相应的像素单元簇，且每个像素单元簇的中心位于相对应透镜的焦平面上。由于全光数据记录了同一位置不同方向的光线信息，通过使用全光镜片可以还原光线的方向信息，从而以接近自然光方式还原场景，无需佩戴辅助设备，方便用户观看；而且，全光镜片的场景还原，无需采用棱镜、分光等技术，从而防止视觉跳跃、色彩亮度降低、角度限制及眩晕，有效提高观看质量和效果；另外，还原后的图像能够与自然环境融合，增强用户体验。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及成像设备
，具体涉及全光显示装置及方法。
技术介绍
随着虚拟和增强现实技术的发展，虚拟现实或者增强现实场景展示方面一直存在很多瓶颈。目前通常通过显示器或者是投影设备展示双目3D的源数据，用户佩戴具有匹配镜片的相关眼镜，通过眼镜对光线的选择，在左右眼分别呈现不同的内容，获得可见的立体场景。其中，对于红绿3D、红蓝3D等色彩滤光技术，用户使用红绿或红蓝眼镜可以看到立体场景；对于主动式和被动式等偏振技术，用户使用偏振眼镜也能看到立体场景。另外一种立体场景的展示方式是裸眼3D技术，通过特制的片源，以不同形式的技术手段对左右眼单独显示不同的数据，从而达到无需佩戴任何设备即可观察到立体场景的效果。裸眼3D技术手段有光栅、棱柱和指向光源，其基本原理都是通过遮挡和拆分部分源数据，从而使得左右眼可以分别接收到不同的影像，实现观测立体场景的效果。然而，在立体场景展示时，对于通过显示器或者投影设备展示双目3D源数据的方式，用户需要佩戴特殊的辅助设备，造成观看不便；辅助设备对光产生影响，而且由于需要分别对左右眼提供不同的图像，容易造成亮度、色彩方面的损失，观看质量低；在时间较长或者场景运动幅度较大的情况下，还会造成用户的眩晕，观看效果差。对于裸眼3D技术，由于需要以固定的设备对移动的人的左右眼展现不同的数据，从而造成视角限制；在场景较大的情况下，由于光栅、棱柱或光源设计问题，不同视点的物体会呈现不同程度的偏差，导致整体立体场景无法完整有效呈现；当用户在移动过程中观察目标场景时，由于左右眼分光的不连续性，所观察的立体场景会出现不同程度的跳跃问题；由于也需要分光，裸眼3D技术也会导致亮度损失，并且在时间较长或者场景运动幅度较大的情况下，也容易造成用户眩晕。因此，如何提供一种观看方便、观看质量高和效果好的立体场景显示装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的立体场景显示技术存在的观影不便、观看质量低、和观看效果差的问题，本专利技术要解决的技术问题是提供一种全光显示装置及方法，能够增强用户立体场景的观看体验。为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种全光显示装置，该装置包括壳体，以及设置在壳体内的全光镜片和显示单元，其中：所述显示单元为能够将全光电子信号转换为可视信号的单元；沿所述显示单元的显示方向，所述全光镜片设置于所述显示单元的前方；所述全光镜片上设置由多个透镜均匀排布构成的透镜阵列；所述透镜与显示单元上的像素单元簇对应匹配设置，所述透镜的成像面覆盖相应的像素单元簇，且每个像素单元簇的中心位于相对应透镜的焦平面上。可选地，当像素单元簇为正方形结构时，且所述全光镜片为平面镜片时，与所述像素单元簇相对应的透镜的直径根据如下公式计算得到：其中，d为透镜的直径，n为像素单元簇中显示像元的个数，r为显示像元直径，e为显示像元的间距，α为全光数据缩放比例。可选地，当像素单元簇为正方形结构时，且所述全光镜片为弧面镜片时，与所述像素单元簇相对应的透镜的直径根据如下公式计算得到：其中，d为透镜的直径，n为像素单元簇中显示像元的个数，r为显示像元直径，e为显示像元的间距，α为全光数据缩放比例，β为全光镜片缩放比例。可选地，所述透镜的形状与像素单元簇的形状一致，其中，所述像素单元簇的形状包括正方形、圆形和六边形中的一种或多种。可选地，所述透镜的成像区域与对应的像素单元簇的面积相等。可选地，该装置还包括半透材质的成像面板，沿所述显示单元的显示方向，所述成像面板设置于全光镜片的前方。可选地，所述成像面板的中轴线与全光镜片的中轴线相重合。可选地，所述成像面板与全光镜片的间距为产生全光电子信号所使用透镜的焦距。可选地，所述成像面板活动设置于所述壳体内、且能够沿所述壳体的中轴线滑动。本专利技术实施例还提供一种全光数据采集方法，该方法包括以下步骤：显示单元将全光电子信号转换为可视信号，所述可视信号通过显示单元上的多个像素单元簇显示；全光镜片上的透镜，对设置在相应透镜焦平面上的像素单元簇图像进行成像。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：1.高还原度，通过特有的结构还原了全光数据所包含的原始场景的信息，其场景还原度和逼真程度超过了目前常见的任何技术，具有广阔的应用前景。2.观看方便，由于同一位置的不同区域均有多条向量光表达，因此和双眼在自然界看到物体的光学情况非常接近，可以在无需佩戴任何设备的情况下观察所显示的场景，从而方便用户观看。3.无视觉跳跃，由于使用全光镜片对全光数据以接近自然光方式还原了场景，因此也无需采用棱镜等其他技术，用户在移动观察时也不会产生视觉跳跃。4.无色彩和亮度损失，由于无需特别对左右眼进行分别成像，因此无需进行分光或者是同步刷新操作，从而保证了成像的色彩和亮度的完整。5.无观察角度限制，由于以接近自然光方式还原了场景，因此无需采取特定角度或者姿势，即可很好的观察目标场景，消除了各种因视角引起的观察限制。6.无眩晕，全光镜片以自然光方式还原了场景，而不是以同一平面显示所有信息的形式，能够很好的适应人眼的生理特征，防止用户眩晕。7.用户体验高，在增强现实应用场景中，也能够很好的实现与自然环境的融合，增强现实的体验会更加逼真，提高用户的观看体验。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种全光显示装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种全光镜片与显示单元的装配示意图；图3为本专利技术实施例提供的另一种全光显示装置的结构示意图；图1-3的符号表示为：1001-显示单元，1002-像素单元簇，2001-全光镜片，2002-透镜，3001-壳体，4001-成像面板。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。全光数据可以使用全光镜片采集场景中的图像，通过包括光学传感器和数据处理单元的图像处理系统，将全光镜片采集到的图像，转换成数字信号，并对数字信号进行计算、转换、压缩等得到全光电子信号，存储在存储单元，或传输到外置设备，供后期处理。本专利技术实施例提供的全光显示装置应用于上述全光数据的显示。本专利技术实施例提供的全光显示装置通过全光镜片的透镜阵列与显示单元中像素单元簇的匹配设置，实现全光数据的显示，有效提高显示质量和效果，增强用户的观看体验。对于不同的原始影像，显示单元的像素单元簇的位置和排列均有不同，但这种不同无需进行任何硬件改动，通过软件控制的方式，即可在通用显示器上进行相关信息的显示。以下均以横竖对其排列方式进行描述，其他方式如六边形及错位排序等，其原理是相同的。而且，全光数据采集时，最终生成的图像应以图像簇的方式存在，同时图像簇的排列应具有一定的规律，一般情况图像簇是相互不重叠的。实施例一参见图1，为本专利技术实施例提供的一种全光显示装置的结构示意图，如图1所示的全光显示装置，包括显示单元1001、全光镜片2001和壳体3001。其中，所示显示单元1001和全光镜片2001设置在所述壳体3001内；沿所述显示单元1001的显示方向，所述全光镜片2001设置在所述显示单元1001的前方；需要说明的是，所述显示单元1001的显示方向可以理解显示单元1001向外发射光线的方向。其中，所述显示单元1001为能够将全光电子信号转换为可视信号的单元。在具体实施时，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全光显示装置，其特征在于，包括壳体，以及设置在壳体内的全光镜片和显示单元，其中：所述显示单元为能够将全光电子信号转换为可视信号的单元；沿所述显示单元的显示方向，所述全光镜片设置于所述显示单元的前方；所述全光镜片上设置由多个透镜均匀排布构成的透镜阵列；所述透镜与显示单元上的像素单元簇对应匹配设置，所述透镜的成像面覆盖相应的像素单元簇，且每个像素单元簇的中心位于相对应透镜的焦平面上。

【技术特征摘要】
1.一种全光显示装置，其特征在于，包括壳体，以及设置在壳体内的全光镜片和显示单元，其中：所述显示单元为能够将全光电子信号转换为可视信号的单元；沿所述显示单元的显示方向，所述全光镜片设置于所述显示单元的前方；所述全光镜片上设置由多个透镜均匀排布构成的透镜阵列；所述透镜与显示单元上的像素单元簇对应匹配设置，所述透镜的成像面覆盖相应的像素单元簇，且每个像素单元簇的中心位于相对应透镜的焦平面上。2.根据权利要求1所述的全光显示装置，其特征在于，当像素单元簇为正方形结构时，且所述全光镜片为平面镜片时，与所述像素单元簇相对应的透镜的直径根据如下公式计算得到：d=(r+e)*α*n,]]>其中，d为透镜的直径，n为像素单元簇中显示像元的个数，r为显示像元直径，e为显示像元的间距，α为全光数据缩放比例。3.根据权利要求1所述的全光显示装置，其特征在于，当像素单元簇为正方形结构时，且所述全光镜片为弧面镜片时，与所述像素单元簇相对应的透镜的直径根据如下公式计算得到：d=β*(r+e)*α*n,]]>其中，d为透镜的直径，n为像素单元簇中显示像元的个数，r为显示像元直径，e为显示像元的间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓明，
申请(专利权)人：胡晓明，
类型：发明
国别省市：北京;11