CN109991751B - 光场显示装置与方法 - Google Patents

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Abstract

一种光场显示装置，包括显示器、透镜阵列、多个光学元件及运算单元。显示器用于发出光场影像光束至投射目标。透镜阵列配置于光场影像光束的传递路径上，且位于显示器与投射目标之间。这些光学元件配置于光场影像光束的传递路径上。运算单元电连接至显示器，且用于接收具有深度信息的影像信号，并将具有深度信息的影像信号转换为光场影像信号。光场影像信号被传递至显示器。运算单元利用等效光学模型来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号。本发明提及的光场显示装置能够让使用者观看到良好品质的影像。一种光场显示方法亦被提出。

Description

光场显示装置与方法
技术领域
本发明是有关于一种显示装置与显示方法，且特别是有关于一种光场显示装置与光场显示方法。
背景技术
随着显示技术的进步，一般的平面显示或立体显示已经不能够完全满足使用者所追求的视觉体验。因此，近年来虚拟实境显示技术开始蓬勃发展。然而，一般常见的虚拟实境技术所产生的立体视觉效果是利用两个具有视差的平面显示画面来形成。虽然这种做法可以让使用者的大脑感到看到具有不同深度(即距离)的立体影像，但人眼的水晶体确是对焦在固定距离的平面显示画面上。因此，这两者之间的不协调情形容易导致使用者感到晕眩与不适。
相较之下，光场显示技术，在原理上提供了指定空间内所有的光线信息，包括光的颜色、亮度、方向及距离，也就是光场显示技术能产生真实的景深信息，因此能解决使用者使用虚拟实境的不适问题，并且让使用者有更接近真实观看的体验。
对于光场显示装置所显示的影像品质而言，除了有关于显示装置本身的光学设计之外，使用者所观看到影像品质亦与所输入至显示面板的预处理影像有关，而预处理影像的计算方法也所采用的光场显示装置的光学架构有关。在预处理影像部分，常用的计算方法是将光学元件的成像模型视为针孔相机，因此输入影像可透过针孔成像模型转换为光场近眼显示所需的处理后影像。然而，针孔模型与实际光场元件在成像模型存在差异，所以利用针孔模型所计算出的预处理影像容易使使用者所看到的影像不够准确，而产生影像模糊的现象。
“背景技术”部分只是用来帮助了解本发明内容，因此在“背景技术”部分所揭露的内容可能包括一些没有构成本领域技术人员所知道的公知技术。在“背景技术”部分所揭露的内容，不代表该内容或者本发明一个或多个实施例所要解决的问题，在本发明申请前已被本领域技术人员所知晓或认知。
发明内容
本发明提供一种光场显示装置，其能够让使用者观看到良好品质的影像。
本发明提供一种光场显示方法，其能够让使用者观看到良好品质的影像。
本发明的其他目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明的一实施例提出一种光场显示装置，包括显示器、透镜阵列、多个光学元件及运算单元。显示器用于发出光场影像光束至投射目标。透镜阵列配置于光场影像光束的传递路径上，且位于显示器与投射目标之间。这些光学元件配置于光场影像光束的传递路径上。运算单元电连接至显示器，且用于接收具有深度信息的影像信号，并将具有深度信息的影像信号转换为光场影像信号。光场影像信号被传递至显示器。运算单元利用等效光学模型来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号。等效光学模型等效于显示器、透镜阵列、这些光学元件及投射目标所形成的光学系统。
本发明的一实施例提出一种光场显示装置，包括显示器、透镜阵列、偏光片、偏振选择元件、光线位移元件及运算单元。显示器用于发出光场影像光束至投射目标。透镜阵列配置于光场影像光束的传递路径上，且位于显示器与投射目标之间。偏振选择元件配置于偏光片与透镜阵列之间。光线位移元件配置于偏振选择元件与透镜阵列之间。运算单元电连接至显示器，且用于接收具有深度信息的影像信号，并将具有深度信息的影像信号转换为光场影像信号。光场影像信号被传递至显示器。
本发明的一实施例提出另一种光场显示装置，包括显示器、透镜阵列、偏振选择元件、光线位移元件及运算单元。显示器用于发出光场影像光束至投射目标，其中显示器为液晶显示器，用于发出具有偏振性的光场影像光束。透镜阵列配置于光场影像光束的传递路径上，且位于显示器与投射目标之间。偏振选择元件配置于显示器与透镜阵列之间。光线位移元件配置于偏振选择元件与透镜阵列之间。运算单元电连接至显示器，且用于接收具有深度信息的影像信号，并将具有深度信息的影像信号转换为光场影像信号。光场影像信号被传递至显示器。
本发明的一实施例提出一种光场显示方法，包括利用一等效光学模型来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号；以及将光场影像信号传递至显示器。其中，等效光学模型等效于显示器、透镜阵列、多个光学元件及投射目标所形成的光学系统。等效光学模型是由多个等效元件所形成的系统，这些等效元件包括等效透镜阵列的多个等效子透镜的多个第一主点与多个第二主点、显示器的显示面、透镜阵列中朝向投射目标的表面的顶点、透镜阵列中朝向显示器的表面的顶点及等效投射目标。显示器用于发出光场影像光束至投射目标，透镜阵列配置于光场影像光束的传递路径上，且位于显示器与投射目标之间。这些光学元件配置于光场影像光束的传递路径上。
基于上述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例的光场显示装置与光场显示方法中，采用了等效于显示器、透镜阵列、多个光学元件及投射目标所形成的光学系统的等效光学模型，来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号。如此一来，可让使用者观看到良好品质的影像。此外，在本发明的实施例的光场显示装置中，由于采用了偏振选择元件与光线位移元件来提升影像的解析度，因此可让使用者观看到良好品质的影像。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1A为本发明的一实施例的光场显示装置的示意图。
图1B为绘示图1A中的偏振选择元件与光线位移元件及在其中传递的光场影像光束的细节的示意图。
图2A绘示图1A之光场显示装置的等效光学模型，其包括了多个等效子透镜的模型。
图2B为图2A之等效光学模型中包括其中一个等效子透镜的细节模型。
图3绘示图1A的光场显示装置的虚像与光场影像分割区域及其与透镜阵列及显示器的对应关系。
图4为本发明的另一实施例的光场显示装置的示意图。
图5为本发明的一实施例的光场显示方法的流程图。
具体实施方式
有关本发明之前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1A为本发明的一实施例的光场显示装置的示意图，图1B为绘示图1A中的偏振选择元件与光线位移元件及在其中传递的光场影像光束的细节的示意图。请参照图1A与图1B，本实施例的光场显示装置100包括显示器110、透镜阵列140、多个光学元件130及运算单元120。显示器110用于发出光场影像光束112至投射目标150。在本实施例中，投射目标150例如为使用者的瞳孔，光场影像光束112可成像于人眼的视网膜上。本发明主要在说明显示器110用于发出光场影像光束112至投射目标150的光场显示装置100。在本实施例中，显示器110为自发光，但不局限于此，在另一实施例中，显示器为非自发光显示器(例如具有背光源(backlight)的显示器)。在本实施例中，显示器110用于发出非偏振的光场影像光束112，例如为随机偏振的光场影像光束。自发光显示器例如为有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)显示器、发光二极管(light-emitting diode,LED)显示器、微发光二极管(micro light-emitting diode,Micro LED)显示器或其他适当的显示器。在其他实施例中，显示器为非自发光显示器例如为液晶显示器(liquid crystal display,LCD)、数字微镜元件(digital micro-mirror device,DMD)或其他适当的显示器。
在本实施例中，透镜阵列140配置于光场影像光束112的传递路径上，且位于显示器110与投射目标150之间。这些光学元件130配置于光场影像光束112的传递路径上。在本实施例中，这些光学元件130包括盖体131、偏光片132、偏振选择元件133及光线位移元件134。盖体131配置于显示器110与透镜阵列140之间。盖体131的材料为透光材料，例如为玻璃。偏光片132配置于盖体131与透镜阵列140之间，用于将显示器110所发出的光场影像光束112转变为具特定偏振特性的光场影像光束112。偏振选择元件133配置于偏光片132与透镜阵列140之间。偏振选择元件133例如为液晶盒(liquid crystal cell)，能够藉由电场的产生而改变液晶盒中的液晶的方向，使得来自偏光片132的光场影像光束112的特定偏振方向发生转变，例如能够将具有光场影像光束112原本相对于水平方向倾斜45度的线偏振方向转变为水平偏振方向或垂直偏振方向。在本领域的技术人员可容易了解图1A中绘示于光场影像光束112旁的双箭头代表光场影像光束112在平行于偏光片132的平面上的偏振方向。透镜阵列(lens array)140包括呈阵列排列的多个子透镜142。在其他实施例中，藉由光学设计，透镜阵列(lens array)140的位置可摆放多个透镜阵列140。在其他实施例中，透镜阵列140可为复眼透镜阵列(fly-eye lens array)，但不局限于此。
光线位移元件134配置于偏振选择元件133与透镜阵列140之间。在一实施例中，光线位移元件134的材料为双折射材料，光线位移元件134对不同偏振方向(例如水平偏振方向与垂直偏振方向)的光具有不同的折射率，而光线位移元件134的双折射材料可以相对偏振选择元件133倾斜摆放(如图1B所绘示)。如此一来，不同的折射率可使不同偏振方向的光在通过光线位移元件134之后具有不同的平移量，例如图1A中，在光线位移元件134与透镜阵列(lens array)140之间，光场影像光束112藉由虚线的箭头代表光场影像光束112的位移。
当偏振选择元件133快速交替地改变其中的液晶方向，而交替地产生水平偏振方向与垂直偏振方向的光场影像光束112时，藉由光线位移元件134便能够交替地产生不同的平移量的光场影像光束112。这样的话，藉由时间多工(in time sequence)的原理便能够提升人眼在接收光场影像光束112后所看到的最终影像的解析度，因此可让使用者观看到良好品质的影像。然而，本发明不限制光线位移元件134采用上述架构，其也可以是具有双折射材料的其他架构，只要能藉由不同的偏振方向对应到不同的折射率来使不同偏振方向的光产生不同的平移量的架构均可。举例而言，光线位移元件134是具有双折射材料制成，例如各向异性晶体(anisotropic materials)(单轴晶体，如方解石、石英、红宝石等)，本发明对此并不加以限制。其他架构中，光线位移元件134例如是液晶层(liquid crystallayer)，本发明对此并不加以限制。
图2A绘示图1A之光场显示装置的等效光学模型，其包括了多个等效子透镜的模型，而图2B为图2A之等效光学模型中包括其中一个等效子透镜的细部模型。请参照图1A、图2A及图2B，运算单元120电连接至显示器110，且用于接收具有深度信息的影像信号，并将具有深度信息的影像信号转换为光场影像信号。值得一提的是，具有深度信息的影像信号可以是由外部影像源(未显示)传递给运算单元120或者具有深度信息的影像信号可直接储存于具有储存单元(未显示)的运算单元120，储存单元例如是可移动随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、闪存(flash memory)或类似元件或上述元件的组合。光场影像信号被传递至显示器110。运算单元120利用等效光学模型100a(如图2A与图2B所绘示)来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号。等效光学模型100a等效于显示器110、透镜阵列140、这些光学元件130及投射目标150所形成的光学系统。等效光学模型100a是由多个等效元件所形成的系统，这些等效元件包括等效透镜阵列140a的多个等效子透镜142a(呈阵列排列)的多个第一主点(first principal point)P1与多个第二主点(second principal point)P2、显示器110的显示面110a。参考图2B，透镜阵列140a中朝向投射目标150a的表面141的顶点Q1(亦即子透镜142的表面141的顶点Q1)、透镜阵列140中朝向显示器110的表面143的顶点Q2(亦即子透镜142的表面143的顶点Q2)及等效投射目标150a，其中顶点Q1以及顶点Q2指的是子透镜142的表面141与表面143上的几何中心位置。等效光学模型100a已把光线通过这些光学元件130时产生平移的现象都考虑进去，因此如图2A所绘示，未考虑光线通过这些光学元件130后会产生平移的现象的光线如图2A的虚线所示，而已考虑光线通过这些光学元件130后会产生平移的现象的光线如图2A的实线所示。由图2A中可看出，有考虑光线平移现象与未考虑光线平移的现象的光线对应至显示面110a的位置会相差了一至数个像素的节距(pitch)，而这样的差距即可使本实施例的光场显示装置100提供给使用者更为清晰的影像。此外，在本实施例中，采用等效光学模型100a来将具有深度信息的影像信号转换为光场影像信号时，兼顾了演算法的可执行性与运算效率，将所需考虑的各光学元件130的数量最少化。
在本实施例中，参考图1A与图2A，这些光学元件130还包括透镜135，配置于透镜阵列140与投射目标150之间。上述等效元件所包括的等效投射目标150a可等效于透镜135与投射目标150的组合。然而，在其他实施例中，光学元件130也可以不包括透镜135，而等效投射目标150a即为投射目标150本身。
在本实施例中，运算单元120利用等效光学模型100a时所利用到的多个参数包括等效投射目标150a的大小we(例如为等效瞳孔的直径)、等效投射目标150a至这些子透镜142的表面141的这些顶点Q1的距离de、这些等效子透镜142a的这些第一主点P1与这些第二主点P2的位置、这些等效子透镜142a的焦距及这些等效子透镜142a的这些第二主点P2至显示器110a的距离g。
图3绘示图1A的光场显示装置的虚像与光场影像分割区域及其与透镜阵列及显示器的对应关系。在本实施例中，当运算单元120利用等效光学模型100a来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号时，运算单元120先取得所需光场影像的内容、光场影像显示的距离(例如使用者的眼睛所看到的虚像50与使用者的眼睛的距离)及光场影像显示的尺寸大小(例如虚像50的尺寸大小)，然后结合这些参数计算出对应于等效投射目标150a的多个光场影像分割区域52，其中这些光场影像分割区域52分别对应于透镜阵列140的多个子透镜142，而相邻的光场影像分割区域52彼此部分重叠。运算单元完成分别对应于这些子透镜142的多个光场分割影像113的计算，并依照这些子透镜142的排列方式对这些光场分割影像113进行排列，并将这些光场分割影像113输出至显示器110。也就是说，利用等效光学模型100a可计算出更为精确的光场分割影像113，藉由显示器110投射具有光场分割影像113的光场影像光束112，进而使人眼所看到的影像更为正确且清晰。此外，人眼也可看到立体的光场影像。进一步，光场分割影像113指的是显示器110上所显示的影像。
举例而言，如图2B所绘示，假设已知等效投射目标150a的大小we(例如为使用者的瞳孔的直径)为6毫米(mm)，等效投射目标150a至这些子透镜142的这些顶点Q1的距离de为20毫米，子透镜142的表面141的顶点Q1至等效子透镜142a的第一主点P1的距离np1为-1毫米，子透镜142的表面143的顶点Q2至等效子透镜142a的第二主点P2的距离np2为1毫米，子透镜142的焦距f为5.2毫米，子透镜142的背焦距(back focal length，BFL)为5.3毫米(即顶点Q2至显示面110a的距离)。若考虑中间的子透镜142，则来自等效投射目标150a(即等效瞳孔)边缘的光线在经过顶点Q1后，于等效子透镜142a的第一主平面(first principalplane)S1的高度y＝-np1×tan(θ1)＝-np1×(we/2)/de＝-1×(6/2)/20＝-0.15，其中角度θ1＝-8.53°。而在等效子透镜142a的第二主平面S2上需考虑光线因子透镜转折的现象，故透过近轴公式可得到sin(θ2)＝sin(θ1)-y/f＝-sin(8.53°)+0.15/5.2，则角度θ2＝-6.86°。最后光线在显示面110a的高度y'＝y+(BFL-np2)×tan(θ2)＝-0.517-0.15＝-0.667。如此一来，此条光线的延伸线与虚像50的交会处的影像在显示面110a上所应显示的高度y'便可以被计算出来。其中，BFL-np2的值即为这些等效子透镜142a的这些第二主点P2至显示器110a的距离g。
在一实施例中，当运算单元120利用等效光学模型100a来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号时，运算单元120进一步藉由查表或数值拟合来修正等效光学模型100a与实际的光学系统所计算出来的这些光场分割影像113的位置的差值。换言之，即是先获取实际的光场显示装置100所对应的光学配置在真实光线追迹所计算出各光场分割影像的标记位置与等效光学模型100a的光场分割影像位置的差异信息，并将此差异信息与等效光学模型100a结合，获得更精确的光场影像重组结果。也就是说，先计算出最精细的数值表，当其他光场显示装置100出厂时可利用此数值表调整至最佳数值。如此一来，可使使用者的眼睛可观看到更好的影像品质，如影像更清晰或影像变形更少。
在一实施例中，当运算单元120利用等效光学模型100a来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号时，先对所需光场影像的内容作相当于被这些等效子透镜等距或非等距(例如考虑到来自投射目标150的光线的逆追迹通过较靠近透镜阵列140的边缘的子透镜142后至虚像50的行走距离大于此光线的逆追迹通过较靠近透镜阵列的中央的子透镜142后至虚像50的行走距离的因素时)的放大或缩小的处理后，再进行计算对应于等效投射目标150的这些光场影像分割区域52。如此一来，可使使用者的眼睛可观看到更好的影像品质，如影像更清晰或影像变形更少。在一实施例中，前述查表或数值拟合的方法及前述等距或非等距的放大或缩小的处理也可以都被运算单元120所执行，以使使用者的眼睛所观看到的品质更佳，例如影像更清晰，且影像变形更少。
此外，在本实施例中，当所需光场影像具有多个不同距离的光场子影像时(即虚像50可分成多个不同距离的子虚像)，运算单元120使距离投射目标150较近的光场子影像遮蔽距离投射目标150较远的光场子影像。详细说明就是，运算单元120筛选出将多个不同距离的光场子影像中具有重叠的影像区域，藉由光场子影像的距离信息，删除距离投射目标150较远的光场子影像的重叠影像区域，只显示距离投射目标150较近的光场子影像的重叠影像区域。换句话说，由人眼观看只会看到距离投射目标150较近的光场子影像遮蔽距离投射目标150较远的光场子影像。也就是说，当影像是具有景深的，让近距离的物品遮蔽远距离的物品能呈现有景深的观感。
在一实施例中，运算单元120例如为中央处理单元(central processing unit,CPU)、微处理器(microprocessor)、数字信号处理器(digital signal processor,DSP)、可编程控制器、可编程逻辑装置(programmable logic device,PLD)或其他类似装置或这些装置的组合，本发明并不加以限制。此外，在一实施例中，运算单元120的各功能可被实作为多个程序码。这些程序码会被储存在储存单元中，由运算单元120来执行这些程序码。或者，在一实施例中，运算单元120的各功能可被实作为一或多个电路。本发明并不限制用软件或硬件的方式来实作运算单元120的各功能。
图4为本发明的另一实施例的光场显示装置的示意图。请参照图4，本实施例的光场显示装置200类似于图1A的光场显示装置100，而两者的差异如下所述。在本实施例中，光场显示装置200的显示器110'为液晶显示器，用于发出具偏振性的光场影像光束112，因此可省略图1A中的偏光片132。所以，在本实施例中，偏振选择元件133配置于显示器110'与透镜阵列140之间，而光线位移元件134配置于偏振选择元件133与透镜阵列140之间。在本实施例中，光场显示装置200的运算单元120所利用的等效光学模型所等效的光学系统中的光学元件130包括偏振选择元件133、光线位移元件134及透镜135。
图5为本发明的一实施例的光场显示方法的流程图。请参照图1A、图4与图5，本实施例的光场显示方法可以应用于图1A的光场显示装置100或图4的光场显示装置200，且此方法可藉由上述运算单元120实行。本实施例的光场显示方法包括下列步骤。首先，执行步骤S110，为利用等效光学模型110a(如图2A与图2B所绘示)来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号。步骤S110的细节已描述于前述实施例中运算单元120所执行的细部步骤中，在此不再重述。接着，执行步骤S120，为将光场影像信号传递至显示器110或110’。步骤S120的细节已描述于前述实施例中运算单元120所执行的细部步骤中，在此不再重述。
综上所述，本发明的实施例至少具有以下其中一个优点或功效。在本发明的实施例的光场显示装置与光场显示方法中，采用了等效于显示器、透镜阵列、多个光学元件及投射目标所形成的光学系统的等效光学模型，来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号。如此一来，可让使用者观看到良好品质的影像。此外，在本发明的实施例的光场显示装置中，由于采用了偏振选择元件与光线位移元件来提升影像的解析度，因此可让使用者观看到良好品质的影像。
惟以上所述者，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施之范围，即所有依本发明权利要求书及发明内容所作之简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖之范围内。另外本发明的任一实施例或权利要求不须达成本发明所揭露之全部目的或优点或特点。此外，摘要和题目仅是用来辅助专利文件搜索之用，并非用来限制本发明之权利范围。此外，本说明书或权利要求书中提及的“第一”、“第二”等用语仅用以命名元件(element)的名称或区别不同实施例或范围，而并非用来限制元件数量上的上限或下限。
符号说明：
50：虚像
52：光场影像分割区域
100、200：光场显示装置
100a：等效光学模型
110、110'：显示器
110a：显示面
112：光场影像光束
113：光场分割影像
120：运算单元
130：光学元件
131：盖体
132：偏光片
133：偏振选择元件
134：光线位移元件
135：透镜
140：透镜阵列
141、143：表面
142：子透镜
140a：等效透镜阵列
142a：等效子透镜
150：投射目标
150a：等效投射目标
BFL：背焦距
de、g、np1、np2：距离
P1：第一主点
P2：第二主点
Q1、Q2：顶点
S1：第一主平面
S2：第二主平面
S110、S120：步骤
we：大小
y、y'：高度
θ1、θ2：角度。

Claims (20)

1.一种光场显示装置，其特征在于，所述光场显示装置包括显示器、透镜阵列、多个光学元件和运算单元，其中：
所述显示器用于发出光场影像光束至投射目标；
所述透镜阵列配置于所述光场影像光束的传递路径上，且位于所述显示器与所述投射目标之间；
所述多个光学元件配置于所述光场影像光束的传递路径上；以及
所述运算单元电连接至所述显示器，且用于接收具有深度信息的影像信号，并将所述具有深度信息的影像信号转换为光场影像信号，且所述光场影像信号被传递至所述显示器，所述显示器用于产生并发出所述光场影像光束，其中所述运算单元利用等效光学模型将所述具有深度信息的影像信号转换成所述光场影像信号，所述等效光学模型等效于所述显示器、所述透镜阵列、这些所述光学元件及所述投射目标所形成的光学系统，
其中，所述等效光学模型还包括多个等效元件，所述多个等效元件包括等效透镜阵列的多个等效子透镜的多个第一主点与多个第二主点、所述显示器的显示面、所述透镜阵列中朝向所述投射目标的表面的顶点、所述透镜阵列中朝向所述显示器的表面的顶点及等效投射目标。
2.根据权利要求1所述的光场显示装置，其特征在于，这些所述光学元件包括：
偏光片，配置于所述显示器与所述透镜阵列之间；
偏振选择元件，配置于所述偏光片与所述透镜阵列之间；以及
光线位移元件，配置于所述偏振选择元件与所述透镜阵列之间。
3.根据权利要求2所述的光场显示装置，其特征在于，所述显示器为自发光显示器，用于发出非偏振的所述光场影像光束。
4.根据权利要求1所述的光场显示装置，其特征在于，这些所述光学元件包括：
偏振选择元件，配置于所述显示器与所述透镜阵列之间；以及
光线位移元件，配置于所述偏振选择元件与所述透镜阵列之间，其中所述显示器为液晶显示器，用于发出具偏振性的所述光场影像光束。
5.根据权利要求1所述的光场显示装置，其特征在于，这些所述光学元件还包括透镜，配置于所述透镜阵列与所述投射目标之间。
6.根据权利要求5所述的光场显示装置，其特征在于，所述等效元件包括所述等效投射目标，且所述等效投射目标等效于所述透镜与所述投射目标的组合。
7.根据权利要求1所述的光场显示装置，其特征在于，所述运算单元利用所述等效光学模型时所利用到的多个参数包括所述等效投射目标的大小、所述等效投射目标至朝向所述等效投射目标的表面的这些所述顶点的距离、这些所述等效子透镜的这些所述第一主点与这些所述第二主点的位置、这些所述等效子透镜的焦距及这些所述等效子透镜的这些所述第二主点至所述显示器的距离。
8.根据权利要求7所述的光场显示装置，其特征在于，当所述运算单元利用所述等效光学模型来将所述具有深度信息的影像信号转换成所述光场影像信号时，所述运算单元先取得所需光场影像的内容、光场影像显示的距离及显示的尺寸大小，结合这些所述参数计算出对应于所述等效投射目标的多个光场影像分割区域，其中这些所述光场影像分割区域分别对应于所述透镜阵列的多个子透镜；所述运算单元完成分别对应于这些所述子透镜的多个光场分割影像的计算，并依照这些所述子透镜的排列方式对这些所述光场分割影像进行排列，并将这些所述光场分割影像输出至所述显示器。
9.根据权利要求8所述的光场显示装置，其特征在于，当所述运算单元利用所述等效光学模型来将所述具有深度信息的影像信号转换成所述光场影像信号时，所述运算单元进一步藉由查表或数值拟合来修正所述等效光学模型与实际的所述光学系统所计算出来的这些所述光场分割影像的位置的差值。
10.根据权利要求8所述的光场显示装置，其特征在于，当所述运算单元利用所述等效光学模型来将所述具有深度信息的影像信号转换成所述光场影像信号时，先对所述所需光场影像的内容作相当于被这些所述等效子透镜等距或非等距的放大或缩小的处理后，再进行计算对应于所述等效投射目标的这些所述光场影像分割区域。
11.根据权利要求8所述的光场显示装置，其特征在于，当所需光场影像具有多个不同距离的光场子影像时，所述运算单元使距离所述投射目标较近的光场子影像遮蔽距离所述投射目标较远的光场子影像。
12.一种光场显示方法，其特征在于，包括：
利用等效光学模型来将具有深度信息的影像信号转换成光场影像信号，其中所述等效光学模型等效于显示器、透镜阵列、多个光学元件及投射目标所形成的光学系统，所述等效光学模型是由多个等效元件所形成的系统，这些所述等效元件包括等效透镜阵列的多个等效子透镜的多个第一主点与多个第二主点、所述显示器的显示面、所述透镜阵列中朝向所述投射目标的表面的顶点、所述透镜阵列中朝向所述显示器的表面的顶点及等效投射目标，所述显示器用于发出光场影像光束至所述投射目标，所述透镜阵列配置于所述光场影像光束的传递路径上，且位于所述显示器与所述投射目标之间，这些所述光学元件配置于所述光场影像光束的传递路径上；以及
将所述光场影像信号传递至所述显示器。
13.根据权利要求12所述的光场显示方法，其特征在于，这些所述光学元件包括透镜，配置于所述透镜阵列与所述投射目标之间。
14.根据权利要求13所述的光场显示方法，其特征在于，所述等效元件包括所述等效投射目标，且所述等效投射目标等效于所述透镜与所述投射目标的组合。
15.根据权利要求12所述的光场显示方法，其特征在于，利用所述等效光学模型时所利用到的多个参数包括所述等效投射目标的大小、所述等效投射目标至朝向所述等效投射目标的表面的这些所述顶点的距离、这些所述等效子透镜的这些所述第一主点与这些所述第二主点的位置、这些所述等效子透镜的焦距及这些所述等效子透镜的这些所述第二主点至所述显示器的距离。
16.根据权利要求15所述的光场显示方法，其特征在于，利用所述等效光学模型将所述具有深度信息的影像信号转换成所述光场影像信号的步骤包括：
取得所需光场影像的内容、显示的距离及显示的尺寸大小；
结合这些所述参数计算出对应于所述等效投射目标的多个光场影像分割区域，其中这些所述光场影像分割区域分别对应于所述透镜阵列的多个子透镜；以及
完成分别对应于这些所述子透镜的多个光场分割影像的计算，并依照这些所述子透镜的排列方式对这些所述光场分割影像进行排列。
17.根据权利要求16所述的光场显示方法，其特征在于，将所述光场影像信号传递至所述显示器的步骤还包括：将这些所述光场分割影像输出至所述显示器。
18.根据权利要求16所述的光场显示方法，其特征在于，还包括：
当利用所述等效光学模型来将所述具有深度信息的影像信号转换成所述光场影像信号时，藉由查表或数值拟合来修正所述等效光学模型与实际的所述光学系统所计算出来的这些所述光场分割影像的位置的差值。
19.根据权利要求16所述的光场显示方法，其特征在于，利用所述等效光学模型来将所述具有深度信息的影像信号转换成所述光场影像信号的步骤还包括：
对所述所需光场影像的内容作相当于被这些所述等效子透镜等距或非等距的放大或缩小的处理后，进行计算对应于所述等效投射目标的这些所述光场影像分割区域。
20.根据权利要求16所述的光场显示方法，其特征在于，还包括：
当所述所需光场影像具有多个不同距离的光场子影像时，使距离所述投射目标较近的光场子影像遮蔽距离所述投射目标较远的光场子影像。
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