本實(shí)用新型涉及成像設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及全光顯示裝置。

背景技術(shù)：

隨著虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)或者增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場景展示方面一直存在很多瓶頸。目前通常通過顯示器或者是投影設(shè)備展示雙目3D的源數(shù)據(jù)，用戶佩戴具有匹配鏡片的相關(guān)眼鏡，通過眼鏡對光線的選擇，在左右眼分別呈現(xiàn)不同的內(nèi)容，獲得可見的立體場景。其中，對于紅綠3D、紅藍(lán)3D等色彩濾光技術(shù)，用戶使用紅綠或紅藍(lán)眼鏡可以看到立體場景；對于主動式和被動式等偏振技術(shù)，用戶使用偏振眼鏡也能看到立體場景。另外一種立體場景的展示方式是裸眼3D技術(shù)，通過特制的片源，以不同形式的技術(shù)手段對左右眼單獨(dú)顯示不同的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到無需佩戴任何設(shè)備即可觀察到立體場景的效果。裸眼3D技術(shù)手段有光柵、棱柱和指向光源，其基本原理都是通過遮擋和拆分部分源數(shù)據(jù)，從而使得左右眼可以分別接收到不同的影像，實(shí)現(xiàn)觀測立體場景的效果。

然而，在立體場景展示時，對于通過顯示器或者投影設(shè)備展示雙目3D源數(shù)據(jù)的方式，用戶需要佩戴特殊的輔助設(shè)備，造成觀看不便；輔助設(shè)備對光產(chǎn)生影響，而且由于需要分別對左右眼提供不同的圖像，容易造成亮度、色彩方面的損失，觀看質(zhì)量低；在時間較長或者場景運(yùn)動幅度較大的情況下，還會造成用戶的眩暈，觀看效果差。對于裸眼3D技術(shù)，由于需要以固定的設(shè)備對移動的人的左右眼展現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)，從而造成視角限制；在場景較大的情況下，由于光柵、棱柱或光源設(shè)計問題，不同視點(diǎn)的物體會呈現(xiàn)不同程度的偏差，導(dǎo)致整體立體場景無法完整有效呈現(xiàn)；當(dāng)用戶在移動過程中觀察目標(biāo)場景時，由于左右眼分光的不連續(xù)性，所觀察的立體場景會出現(xiàn)不同程度的跳躍問題；由于也需要分光，裸眼3D技術(shù)也會導(dǎo)致亮度損失，并且在時間較長或者場景運(yùn)動幅度較大的情況下，也容易造成用戶眩暈。因此，如何提供一種觀看方便、觀看質(zhì)量高和效果好的立體場景顯示裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的立體場景顯示技術(shù)存在的觀影不便、觀看質(zhì)量低、和觀看效果差的問題，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種全光顯示裝置，能夠增強(qiáng)用戶立體場景的觀看體驗(yàn)。

為了解決上述問題，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種全光顯示裝置，該裝置包括殼體，以及設(shè)置在殼體內(nèi)的全光鏡片和顯示單元，其中：

所述顯示單元為能夠?qū)⑷怆娮有盘栟D(zhuǎn)換為可視信號的單元；

沿所述顯示單元的顯示方向，所述全光鏡片設(shè)置于所述顯示單元的前方；

所述全光鏡片上設(shè)置由多個透鏡均勻排布構(gòu)成的透鏡陣列；所述透鏡與顯示單元上的像素單元簇對應(yīng)匹配設(shè)置，所述透鏡的成像面覆蓋相應(yīng)的像素單元簇，且每個像素單元簇的中心位于相對應(yīng)透鏡的焦平面上。

可選地，當(dāng)像素單元簇為正方形結(jié)構(gòu)時，且所述全光鏡片為平面鏡片時，與所述像素單元簇相對應(yīng)的透鏡的直徑根據(jù)如下公式計算得到：

其中，d為透鏡的直徑，n為像素單元簇中顯示像元的個數(shù)，r為顯示像元直徑，e為顯示像元的間距，α為全光數(shù)據(jù)縮放比例。

可選地，當(dāng)像素單元簇為正方形結(jié)構(gòu)時，且所述全光鏡片為弧面鏡片時，與所述像素單元簇相對應(yīng)的透鏡的直徑根據(jù)如下公式計算得到：

其中，d為透鏡的直徑，n為像素單元簇中顯示像元的個數(shù)，r為顯示像元直徑，e為顯示像元的間距，α為全光數(shù)據(jù)縮放比例，β為全光鏡片縮放比例。

可選地，所述透鏡的形狀與像素單元簇的形狀一致，其中，所述像素單元簇的形狀包括正方形、圓形和六邊形中的一種或多種。

可選地，所述透鏡的成像區(qū)域與對應(yīng)的像素單元簇的面積相等。

可選地，該裝置還包括半透材質(zhì)的成像面板，沿所述顯示單元的顯示方向，所述成像面板設(shè)置于全光鏡片的前方。

可選地，所述成像面板的中軸線與全光鏡片的中軸線相重合。

可選地，所述成像面板與全光鏡片的間距為產(chǎn)生全光電子信號所使用透鏡的焦距。

可選地，所述成像面板活動設(shè)置于所述殼體內(nèi)、且能夠沿所述殼體的中軸線滑動。

本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

1.高還原度，通過特有的結(jié)構(gòu)還原了全光數(shù)據(jù)所包含的原始場景的信息，其場景還原度和逼真程度超過了目前常見的任何技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.觀看方便，由于同一位置的不同區(qū)域均有多條向量光表達(dá)，因此和雙眼在自然界看到物體的光學(xué)情況非常接近，可以在無需佩戴任何設(shè)備的情況下觀察所顯示的場景，從而方便用戶觀看。

3.無視覺跳躍，由于使用全光鏡片對全光數(shù)據(jù)以接近自然光方式還原了場景，因此也無需采用棱鏡等其他技術(shù)，用戶在移動觀察時也不會產(chǎn)生視覺跳躍。

4.無色彩和亮度損失，由于無需特別對左右眼進(jìn)行分別成像，因此無需進(jìn)行分光或者是同步刷新操作，從而保證了成像的色彩和亮度的完整。

5.無觀察角度限制，由于以接近自然光方式還原了場景，因此無需采取特定角度或者姿勢，即可很好的觀察目標(biāo)場景，消除了各種因視角引起的觀察限制。

6.無眩暈，全光鏡片以自然光方式還原了場景，而不是以同一平面顯示所有信息的形式，能夠很好的適應(yīng)人眼的生理特征，防止用戶眩暈。

7.用戶體驗(yàn)高，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場景中，也能夠很好的實(shí)現(xiàn)與自然環(huán)境的融合，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)會更加逼真，提高用戶的觀看體驗(yàn)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種全光顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種全光鏡片與顯示單元的裝配示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種全光顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1-3的符號表示為：1001-顯示單元，1002-像素單元簇，2001-全光鏡片，2002-透鏡，3001-殼體，4001-成像面板。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

全光數(shù)據(jù)可以使用全光鏡片采集場景中的圖像，通過包括光學(xué)傳感器和數(shù)據(jù)處理單元的圖像處理系統(tǒng)，將全光鏡片采集到的圖像，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并對數(shù)字信號進(jìn)行計算、轉(zhuǎn)換、壓縮等得到全光電子信號，存儲在存儲單元，或傳輸?shù)酵庵迷O(shè)備，供后期處理。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全光顯示裝置應(yīng)用于上述全光數(shù)據(jù)的顯示。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的全光顯示裝置通過全光鏡片的透鏡陣列與顯示單元中像素單元簇的匹配設(shè)置，實(shí)現(xiàn)全光數(shù)據(jù)的顯示，有效提高顯示質(zhì)量和效果，增強(qiáng)用戶的觀看體驗(yàn)。對于不同的原始影像，顯示單元的像素單元簇的位置和排列均有不同，但這種不同無需進(jìn)行任何硬件改動，通過軟件控制的方式，即可在通用顯示器上進(jìn)行相關(guān)信息的顯示。以下均以橫豎對其排列方式進(jìn)行描述，其他方式如六邊形及錯位排序等，其原理是相同的。而且，全光數(shù)據(jù)采集時，最終生成的圖像應(yīng)以圖像簇的方式存在，同時圖像簇的排列應(yīng)具有一定的規(guī)律，一般情況圖像簇是相互不重疊的。

實(shí)施例一

參見圖1，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種全光顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示的全光顯示裝置，包括顯示單元1001、全光鏡片2001和殼體3001。其中，所示顯示單元1001和全光鏡片2001設(shè)置在所述殼體3001內(nèi)；沿所述顯示單元1001的顯示方向，所述全光鏡片2001設(shè)置在所述顯示單元1001的前方；需要說明的是，所述顯示單元1001的顯示方向可以理解顯示單元1001向外發(fā)射光線的方向。

其中，所述顯示單元1001為能夠?qū)⑷怆娮有盘栟D(zhuǎn)換為可視信號的單元。在具體實(shí)施時，所述顯示單元1001可以選擇CRT顯示單元、LCD顯示單元、LED顯示單元和PDP顯示單元中的任意一種。而且，根據(jù)顯示場景的不同，可以選擇使用剛性屏或者柔性屏；屏幕所有像素點(diǎn)可以處于同一平面，也可以具有一定的弧度，但需要保證根據(jù)所顯示全光數(shù)據(jù)計算所得的一簇像素點(diǎn)，對屏幕前一定距離下，同樣屏幕坐標(biāo)位置的某一點(diǎn)，該簇所有像素點(diǎn)均是同時可見。

同時參見圖2，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種全光鏡片與顯示單元的裝配示意圖。所述全光鏡片2001上設(shè)置由多個透鏡2002均勻排布構(gòu)成的透鏡陣列；在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述透鏡2002的直徑均相等，且所述透鏡2002的焦距也均相等。當(dāng)然，上述透鏡2002的直徑和焦距的限定僅是一優(yōu)選方案，在具體實(shí)施時，根據(jù)顯示需求，所述透鏡2002的直徑或者焦距也可以不必相等；而且所述透鏡2002的直徑和焦距的具體數(shù)值在本實(shí)用新型實(shí)施例中不做限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際的顯示需求設(shè)置上述直徑和焦距的具體參數(shù)。

顯示單元1001接收到全光電子信號后，對所述全光電子信號進(jìn)行計算處理，并通過多個像素單元簇1002顯示相應(yīng)的圖像；其中，所述像素單元簇1002可以理解為圖2中所示的顯示單元上一簇像素點(diǎn)；根據(jù)不同全光數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)生成的全光電子信號，通過顯示單元1001進(jìn)行顯示時，所述顯示單元1001可能使用不同的形狀的像素單元簇1002，例如所述像素單元簇1002的可以為方形、圓形和六邊形等。

為了保證透鏡陣列上的每個透鏡2002能夠?qū)︼@示單元1001上的像素單元簇1002的圖像進(jìn)行清晰成像，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，透鏡陣列中的透鏡2002根據(jù)顯示單元1001的像素單元簇的排布方式進(jìn)行設(shè)置。具體地，所述透鏡2002與顯示單元1001上的像素單元簇1002對應(yīng)設(shè)置，所述透鏡2002的成像面覆蓋相應(yīng)的像素單元簇1002，且每個像素單元簇1002的中心位于相對應(yīng)透鏡2002的焦平面上，同時對應(yīng)透鏡2002的成像面覆蓋范圍與該像素單元簇1002的大小一致。

在第一種實(shí)施方式中，所述顯示單元1001為平面顯示單元，即所有的像素單元簇1002均分布在同一平面上；所述全光鏡片2001為平面鏡片，即透鏡陣列中的所有透鏡2002均分布在同一平面上；所述顯示單元1001與所述全光鏡片2001相互平行，所述透鏡2002的焦距均相等為f；在具體實(shí)施時，設(shè)置顯示單元1001與全光鏡片2001的間距為f，而且透鏡2002與像素單元簇1002一一對應(yīng)設(shè)置，使得像素單元簇1002的中心位于透鏡2002的焦點(diǎn)上，這樣，能夠保證透鏡陣列上的透鏡2002對顯示單元1001上的對應(yīng)的像素單元簇1002的圖像進(jìn)行清晰成像。

另外，假設(shè)使用的全光數(shù)據(jù)的圖像簇覆蓋的顯示像元個數(shù)為n，在顯示時，其縮放比例為α，最簡單情況下，α取值可以為1。同時，選取的顯示單元1001的顯示像元直徑為r，像元間距為e。假設(shè)n個像素為正方形區(qū)域，則全光數(shù)據(jù)的圖像簇在顯示單元1001中所占據(jù)的面積為：該區(qū)域即為像素單元簇1002。

此時，當(dāng)全光鏡片2001為平面時，像素單元簇1002對應(yīng)的單個透鏡的直徑應(yīng)為其焦距為f，同時使得該透鏡2002與顯示單元1001中像素單元簇1002的距離為f，且平行光通過該透鏡成像區(qū)域正好覆蓋像素單元簇，透鏡的成像區(qū)域與像素單元簇的面積相等。

在第二種實(shí)施方式中，所述顯示單元1001為平面顯示單元；所述全光鏡片2001為弧面鏡片，即透鏡陣列中的所有透鏡2002均分布在同一弧面上；在具體實(shí)施時，所述透鏡2002與像素單元簇1002一一對應(yīng)設(shè)置，所述透鏡2002的光軸與所述像素單元簇1002的中軸線相重合，所述透鏡2002與所述像素單元簇1002存在間距f，以使所述像素單元簇1002的中心位于相對應(yīng)的透鏡2002的焦平面上，所述透鏡2002的成像面覆蓋所述像素單元簇1002，這樣透鏡2002就能夠?qū)ο袼貑卧?002的圖像進(jìn)行清晰成像。

此時，取全光鏡片與顯示單元1001的大小縮放比為β，當(dāng)全光鏡片為弧面時，β取值不為1。則像素單元簇對應(yīng)的單個透鏡的直徑應(yīng)為全光鏡片中透鏡的排列為弧形，使得每個透鏡的成像區(qū)域均正好覆蓋對應(yīng)的像素單元簇，且透鏡的成像區(qū)域與像素單元簇的面積相等。

而且，需要說明的是，由于采集圖像時所使用的透鏡種類有可能不同，如正方形，圓形，正六邊形等，因此當(dāng)顯示特定圖像時，透鏡應(yīng)與像素單元簇的形狀保持一致，當(dāng)顯示方形圖形時，透鏡2002應(yīng)采用方形透鏡，成像區(qū)域應(yīng)該覆蓋且僅覆蓋顯示單元1001中對應(yīng)像素單元簇1002的面積。同時全光鏡片上的所有的透鏡2002和對應(yīng)的像素單元簇1002均能達(dá)成上述描述的覆蓋情況，其他形狀以此類推，在此不再贅述。

另外，在特定情況下，全光數(shù)據(jù)的圖像簇可能不存在整體一致性，而存在區(qū)域規(guī)律性和分布特性，如其中一部分區(qū)域以圓形成像，同時以交錯方式排列，另一部分區(qū)域采用方形成像同時以橫豎方式排列，此時只需要使用定制的全光鏡片，不同區(qū)域使用不同透鏡，使得每個區(qū)域的透鏡和對應(yīng)的像素單元簇均滿足覆蓋且僅覆蓋關(guān)系即可。

所述殼體3001是整個裝置的支撐結(jié)構(gòu)，包括外殼、內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)和卡扣等，用于支撐上述顯示單元1001和全光鏡片2001的安裝和固定；而且在具體實(shí)施時，所述殼體3001的結(jié)構(gòu)材料根據(jù)使用場景的不同可以更換成不同的材質(zhì)，在本實(shí)用新型實(shí)施例中不做限定。

由上述實(shí)施例的描述可見，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種全光顯示裝置，包括殼體，以及設(shè)置在殼體內(nèi)的全光鏡片和顯示單元；其中，所述顯示單元為能夠?qū)⑷怆娮有盘栟D(zhuǎn)換為可視信號的單元；沿所述顯示單元的顯示方向，所述全光鏡片設(shè)置于所述顯示單元的前方；所述全光鏡片上設(shè)置由多個透鏡均勻排布構(gòu)成的透鏡陣列；所述透鏡與顯示單元上的像素單元簇對應(yīng)設(shè)置，所述透鏡的成像面覆蓋相應(yīng)的像素單元簇，且每個像素單元簇的中心位于相對應(yīng)透鏡的焦平面上。由于全光數(shù)據(jù)記錄了同一位置不同方向的光線信息，通過使用全光鏡片可以還原光線的方向信息，從而以接近自然光方式還原場景，無需佩戴輔助設(shè)備，方便用戶觀看；而且，通過以接近自然光方式還原場景，無需采用棱鏡、分光等技術(shù)，從而防止視覺跳躍、成像色彩和亮度降低、觀察角度限制以及眩暈，有效提高了觀看質(zhì)量和效果；同時，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場景中，該裝置的成像也能夠很好的實(shí)現(xiàn)與自然環(huán)境的融合，增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。

實(shí)施例二

參見圖3，為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種全光顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示的全光顯示裝置包括顯示單元1001、全光鏡片2001和成像面板4001；其中，所述顯示單元1001和全光鏡片2001均設(shè)置在所述殼體3001內(nèi)；沿所述顯示單元1001的顯示方向，所述全光鏡片2001設(shè)置在所述顯示單元1001的前方。實(shí)用新型實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別之處在于，本實(shí)用新型實(shí)施例的全光顯示裝置還包括成像面板4001，所述成像面板4001設(shè)置在所述殼體3001內(nèi)，且設(shè)置在全光鏡片2001的前方；優(yōu)選地，所述成像面板4001的中軸線與全光鏡片2001的中軸線相重合。

在具體實(shí)施時，所述成像面板4001選用半透材質(zhì)制成的成像面板，如半透明的玻璃或塑料面板等，以作為全光鏡片2001所成圖像的載體，呈現(xiàn)在觀察值的眼中。為了獲得最好的呈現(xiàn)效果，所述成像面板4001與全光鏡片2001的間距d為采集全光數(shù)據(jù)時，生成全光電子信號所使用透鏡的焦距。

而且，為了提高全光顯示裝置的靈活性，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述成像面板4001活動設(shè)置在所述殼體3001內(nèi)，且能夠沿所述殼體3001的中軸線滑動。在具體實(shí)施時，可以在殼體3001內(nèi)部設(shè)置滑軌，將成像面板4001通過滑塊套接在滑軌上，從而實(shí)現(xiàn)成像面板4001的滑動連接。當(dāng)然，需要說明的是，上述滑動結(jié)構(gòu)盡是一示例性實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以使用其他方式例如螺紋旋轉(zhuǎn)的方式實(shí)現(xiàn)成像面板4001的滑動連接。這樣，成像面和全光鏡片組之間的距離d以能夠?qū)D像清晰顯示在成像面為準(zhǔn)，其前后距離可調(diào)節(jié)，方便用戶使用。

本實(shí)用新型實(shí)施例與實(shí)施例一的相同之處，可參見實(shí)施例一，在此不再贅述。

由上述實(shí)施例的描述可見，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的另一種全光顯示裝置，通過設(shè)置所述成像面板4001，成像面板4001能夠?qū)θ忡R片傳出的影像進(jìn)行融合，同時消除人眼直接觀察全光鏡片時，對全光鏡片本身所產(chǎn)生的視覺吸引，進(jìn)一步提高觀看效果和體驗(yàn)。

與本實(shí)用新型實(shí)施提供的全光數(shù)據(jù)采集裝置相對應(yīng)，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種全光數(shù)據(jù)采集方法，該方法包括以下步驟：

顯示單元1001將全光電子信號轉(zhuǎn)換為可視信號，所述可視信號通過顯示單元上的多個像素單元簇1002顯示；全光鏡片2001上的透鏡2002，對設(shè)置在相應(yīng)透鏡2002焦平面上的像素單元簇1002的圖像進(jìn)行成像。

以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。