CN111158162A - 一种超多视点三维显示装置以及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超多视点三维显示装置以及系统，超多视点三维显示装置包括：转台，围绕所述转台的中心轴转动，所述中心轴沿垂直方向延伸；至少一个灯杆，固定于所述转台上，用于发光显示；灯杆在水平面内至少独立朝两个方向发光，以形成至少两个视点；所述灯杆包括灯板和单向散射屏；所述单向散射屏，与灯板一一对应设置，固定于所述转台上，位于所述灯板远离所述中心轴一侧的外围，且位于所述灯板的出射光路上。本发明提供一种超多视点三维显示装置以及系统，以增加三维显示的视点数，并提高空间分辨率。

Description

一种超多视点三维显示装置以及系统

技术领域

本发明涉及三维显示技术，尤其涉及一种超多视点三维显示装置以及系统。

背景技术

目前裸眼3D显示主要是是利用全息、柱镜光栅、体三维、集成成像等原理实现，就以上裸眼3D实现原理来看，存在以下主要问题限制裸眼3D的应用和发展：全息技术是匈牙利科学家Dennis Gabor发明的利用相干光的干涉和衍射原理记录和再现物体三维图像的三维显示技术，全息技术虽然是最真实的3D显示技术，但其显示需要的相干光源的结构比较复杂且由于数据量巨大无法实现实时显示。柱镜光栅显示是利用柱透镜的折射效应，将左右眼图像分开，利用视差产生3D视觉效果，但是这种显示方法的视点数较少，通常观看起来各视点并不连续，视觉效果不够完美。体三维技术是利用高速旋转的透明投影屏幕，利用人眼的视觉暂留效应，使投影仪投射到投影屏幕上的二维图像序列在空间合并实现三维显示，但其系统制备难度比较大，成本较高，较难实现大尺度高分辨率的三维显示。集成成像技术是利用平面周期排列的微透镜阵列记录和再现真是三维立体裸眼3D显示技术，但是其存在观看视角较小且深度分辨率不高等问题。

近年来，基于柱镜光栅的超多视点立体显示器(Super Multi-View，SMV)逐渐成为3D显示的主流方向，这种技术是尽可能的增加视点数量提供平滑的立体视差影像，但在现有的投影器件或平板显示器件的分辨率都很大程度上限制着3D显示的空间分辨率。

发明内容

本发明实施例提供一种超多视点三维显示装置以及系统，以增加三维显示的视点数，并提高空间分辨率。

第一方面，本发明实施例提供一种超多视点三维显示装置，包括：

转台，围绕所述转台的中心轴转动，所述中心轴沿垂直方向延伸；

至少一个灯杆，固定于所述转台上，用于发光显示；所述灯杆在水平面内至少独立朝两个方向发光，以形成至少两个视点；所述灯杆包括灯板和单向散射屏；

所述单向散射屏，与所述灯板一一对应设置，位于所述灯板远离所述中心轴一侧的外围，且位于所述灯板的出射光路上。

可选地，所述单向散射屏包括第一柱镜光栅，所述第一柱镜光栅包括多个沿第一方向延伸的第一柱面镜，所述第一方向与所述垂直方向交叉。

可选地，所述单向散射屏还包括菲涅尔柱镜，所述菲涅尔柱镜位于所述灯板与所述第一柱镜光栅之间，所述菲涅尔柱镜为负焦距柱镜，且所述菲涅尔柱镜的轴向为竖直方向。

可选地，所述灯板包括多个发光部件；

所述单向散射屏还包括匀光结构，所述匀光结构位于所述灯板与所述第一柱镜光栅之间。

可选地，所述灯杆与所述中心轴之间的距离大于0。

可选地，所述至少一个灯杆包括第一灯杆和第二灯杆，所述第一灯杆与所述第二灯杆关于所述中心轴对称设置。

可选地，所述单向散射屏为曲面屏。

可选地，所述第一方向不垂直于所述垂直方向；

所述超多视点三维显示装置还包括上镜面和下镜面；沿所述垂直方向，所述第一柱镜光栅位于所述上镜面和所述下镜面之间。

第二方面，本发明实施例提供一种超多视点三维显示装置，包括：

转台，围绕所述转台的中心轴转动，所述中心轴沿垂直方向延伸；

至少一个灯杆，固定于所述转台上，用于发光显示；所述灯杆在水平面内至少独立朝两个方向发光，以形成至少两个视点；灯杆包括灯板和单向散射屏；

所述单向散射屏，与所述灯板一一对应设置，位于所述灯板的内侧，且位于所述灯板的出射光路上。

第三方面，本发明实施例提供一种超多视点三维显示装置，包括：

固定平台；

至少一个灯杆，固定于所述固定平台上，用于发光显示；所述灯杆在水平面内至少独立朝两个方向发光，以形成至少两个视点；所述灯杆包括灯板和单向散射屏；

所述单向散射屏，位于所述灯板的内侧，且位于所述灯板的出射光路上。

第四方面，本发明实施例提供一种的三维显示系统，包括至少两个第一方面所述的超多视点三维显示装置。

可选地，还包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜与所述超多视点三维显示装置一一对应，与所述超多视点三维显示装置一一对应的所述第一反射镜为所有的第一反射镜中与该超多视点三维显示装置距离最近的一个，所述第二反射镜的一端朝向与之距离最近的所述第一反射镜，所述第二反射镜的另一端朝向相邻两个所述超多视点三维显示装置之间的间隙，所述第一反射镜与所述第二反射镜位于所述超多视点三维显示装置的同一侧；所述第三反射镜的一端朝向所述第一反射镜，所述第三反射镜的另一端朝向所述第二反射镜。

可选地，相邻两个所述超多视点三维显示装置的中心的连接线为中心连接线，所述第一反射镜平行于所述中心连接线；

所有的所述超多视点三维显示装置的中心位于同一直线上。

可选地，相邻两个所述超多视点三维显示装置的中心的连接线为中心连接线，所述第一反射镜与所述中心连接线的夹角大于0；

所有的所述超多视点三维显示装置的中心位于同一个曲线上，所述第一反射镜以及所述第二反射镜背离该曲线任意位置的曲率中心。

可选地，相邻两个所述超多视点三维显示装置的中心的连接线为中心连接线，所述第一反射镜与所述中心连接线的夹角大于0；

所有的所述超多视点三维显示装置的中心位于同一个曲线上，所述第一反射镜以及所述第二反射镜位于朝向该曲线任意位置曲率中心的一侧。

本发明实施例提供的超多视点三维显示装置中，灯杆位于转台上，从而可以转动转台，并利用机械扫描的方式结合人眼视觉暂留效应，以显示像素(灯杆中的发光部件包括多个显示像素)的时间复用换取空间分辨率的提高，从而增加三维显示的视点数，并提高空间分辨率。另外，灯板发射的光投射到单向散射屏上，单向散射屏将投影其上的光在垂直方向打开，而水平方向保持原有的窄光束的矢量性质，这样投射图像将在垂直方向有很大的视角，在水平方向的视角很小并且有很多视点，保证了人双眼观看时可以看到具有视差的图像，从而实现3D视觉效果。也就是说，单向散射屏扩大了垂直方向上的可见视角，在垂直方向上的任一可见视角内均可以观察到图像，并非在垂直方向上的某一特定视点才能观察到图像，从而提高了超多视点三维显示装置的应用性能和易用性能。本发明实施例提供的超多视点三维显示装置可以实现大视场、高分辨率，超多视点实时3D显示，且垂直视场可以达到160度以上，分辨率可以达到视网膜品质。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种超多视点三维显示装置的结构示意图；

图2为单向散射屏在垂直方向上将灯板发射的光进行扩展的示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种超多视点三维显示装置的部分结构俯视图；

图4为本发明实施例提供的一种菲涅尔柱镜对光线在水平方向扩展的示意图；

图5本发明实施例提供的一种匀光结构匀光效果的示意图；

图6为单向散射屏中第一柱镜光栅的结构示意图；

图7为图1中第一灯板和第二灯板的位置示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种超多视点三维显示装置的部分结构侧视图；

图9为单向散射屏中第一柱镜光栅、上镜面和下镜面的正视图；

图10为单向散射屏中第一柱镜光栅、上镜面和下镜面的立体图；

图11为光线在上镜面和下镜面之间反射的示意图；

图12为本发明实施例提供的一种超多视点三维显示装置的结构示意图；

图13为本发明实施例提供的一种三维显示系统的示意图；

图14为图13所示三维显示系统的部分结构示意图；

图15为本发明实施例提供的另一种三维显示系统的示意图；

图16为图15所示三维显示系统的部分结构示意图；

图17为本发明实施例提供的另一种三维显示系统的示意图；

图18为图17所示三维显示系统的部分结构示意图；

图19为本发明实施例提供的一种轨迹圆等效为等效圆的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种超多视点三维显示装置的结构示意图，参考图1，超多视点三维显示装置包括转台10和至少一个灯杆70。灯杆70包括灯板20和单向散射屏30。在一些可行的实施方式中，一个灯板20对应一个单向散射屏30，灯板20与单向散射屏30一一对应设置。在另一些可行的实施方式中，至少两个灯板20对应一个单向散射屏30。本发明实施例对于超多视点三维显示装置中包含的单向散射屏30的数量不作限定。转台10围绕转台10的中心轴L1转动，中心轴L1沿垂直方向延伸。至少一个灯杆70固定于转台10上，用于发光显示。灯杆70在水平面内至少独立朝两个方向发光，以形成至少两个视点。也就是说，灯杆70在水平方向上可以独立地以至少两种不同的角度发光，以在水平方向上形成至少两个视点。单向散射屏30位于灯板20远离中心轴L1一侧的外围，且位于灯板20的出射光路上。

示例性地，单向散射屏30用于在垂直于第一柱面镜延伸方向上将灯板20发射的光进行扩展。单向散射屏30中第一柱面镜沿水平方向延伸，则单向散射屏30用于在垂直方向上将灯板20发射的光进行扩展。

图2为单向散射屏在垂直方向上将灯板发射的光进行扩展的示意图，参考图2，光轴的方向为Z方向，中心轴L1的延伸方向平行于Y方向，单向散射屏30将灯板20发射的光在Y方向上进行扩展，从而扩大了垂直方向上(即Y方向)人眼Eye的可见视角。

示例性地，灯板20与单向散射屏30一一对应设置，且灯板20与单向散射屏30之间的距离固定，灯板20与单向散射屏30相对固定。

本发明实施例提供的超多视点三维显示装置中，灯杆位于转台上，从而可以转动转台，并利用机械扫描的方式结合人眼视觉暂留效应，以显示像素(灯杆中的发光部件包括多个显示像素)的时间复用换取空间分辨率的提高，从而增加三维显示的视点数，并提高空间分辨率。另外，灯板发射的光投射到单向散射屏上，单向散射屏将投影其上的光在垂直方向打开，而水平方向保持原有的窄光束的矢量性质，这样投射图像将在垂直方向有很大的视角，在水平方向的视角很小并且有很多视点，保证了人双眼观看时可以看到具有视差的图像，从而实现3D视觉效果。也就是说，单向散射屏扩大了垂直方向上的可见视角，在垂直方向上的任一可见视角内均可以观察到图像，并非在垂直方向上的某一特定视点才能观察到图像，从而提高了超多视点三维显示装置的应用性能和易用性能。本发明实施例提供的超多视点三维显示装置可以实现大视场、高分辨率，超多视点实时3D显示，且垂直视场可以达到160度以上，分辨率可以达到视网膜品质。

图3为本发明实施例提供的另一种超多视点三维显示装置的部分结构俯视图，图6为单向散射屏中第一柱镜光栅的结构示意图，参考图3和图6，单向散射屏30包括第一柱镜光栅31，第一柱镜光栅31包括多个沿第一方向延伸的第一柱面镜311，第一方向与垂直方向交叉。本发明实施例中，单向散射屏30包括第一柱镜光栅31，第一柱镜光栅31中第一柱面镜311的延伸方向与垂直方向垂直，或者第一柱镜光栅31中第一柱面镜311的延伸方向大致与垂直方向垂直，从而单向散射屏30可以在垂直于第一柱面镜311的延伸方向上将灯板20发射的光进行扩展。在其他实施方式中，单向散射屏30例如还可以包括狭缝光栅等。第一柱镜光栅31中第一柱面镜311的延伸方向大致与垂直方向垂直时，第一柱面镜311的延伸方向相对于水平方向有一些偏转，偏转角度由最大观看距离，屏幕高度(即灯板20的高度)，人双眼之间的距离共同决定。示例性地，第一方向与垂直方向之间的夹角大于或者等于85°且小于或者等于90°。

图4为本发明实施例提供的一种菲涅尔柱镜对光线在水平方向扩展的示意图，参考图3和图6，单向散射屏30还包括菲涅尔柱镜32，菲涅尔柱镜32位于灯板20与第一柱镜光栅31之间。菲涅尔柱镜32为负焦距柱镜，且菲涅尔柱镜32的轴向为竖直方向。菲涅尔柱镜32可以对灯板20发射的光在水平方向(即X方向)上进行扩展，以增加水平方向上的可见视角。需要说明的是，人眼(即人的左右眼)在水平方向上排列，菲涅尔柱镜32对于光线在水平方向的扩展为对单向散射屏30显示图像整体的扩展。

示例性地，对于左右眼而言，相邻两个显示像素或者间隔N个显示像素的两个显示像素在水平方向上形成的视角很小，且分别被左右眼可见，从而在水平方向形成多个视点，保证了人双眼观看时可以看到具有视差的图像，从而实现三维视觉效果。其中，N为正整数。菲涅尔柱镜32可以为菲涅尔凹面镜或者菲涅尔凸面镜。

图5本发明实施例提供的一种匀光结构匀光效果的示意图，参考图1、图3和图5，灯板20包括多个发光部件21(发光部件21包括多个显示像素)，单向散射屏30还包括匀光结构33，匀光结构33位于灯板20与第一柱镜光栅31之间。灯板20包括多个发光部件21时，相邻发光部件21投影图像存在拼接问题，本发明实施例中，单向散射屏30还包括匀光结构33，匀光结构33使拼接部位亮度均匀，提高了超多视点三维显示装置的成像质量。需要说明的是，图1中示意出发光部件21的数量，并非对本发明实施例的限定。

示例性地，当单个灯杆包含两个或以上发光部件21(例如矢量像素)时，发光部件21扫描显示图像在竖直方向(Y方向)需要拼接，如果没有匀光结构33，显示图像亮度将会不均匀，因此单向散射屏30中还包括匀光结构33，如图5所示，图像亮度在竖直方向上与入射光的方向无关。

示例性地，匀光结构33可以位于菲涅尔柱镜32与第一柱镜光栅31之间。在其他实施方式中，还可以将匀光结构33设置于菲涅尔柱镜32与灯板20之间，或者将匀光结构33设置于第一柱镜光栅31远离所述灯板20一侧。

示例性地，第一柱镜光栅31、菲涅尔柱镜32和匀光结构33三者是紧密结合在一起，第一柱镜光栅31、菲涅尔柱镜32和匀光结构33中的任意两者之间可以没有缝隙。

示例性地，发光部件21可以为矢量像素或者高帧率微型投影机。矢量像素指的是利用光学成像装置和具有高亮、微小、快速响应特点的光源如MicroLed、激光等，结合芯片驱动程序实现显示像素对不同角度的光线的强度分别可控，使得每个显示像素可单独点亮、单独定址、单独控制，即让每个显示像素都有了矢量指向性，称为矢量像素，从而实现高精度、宽视区、独立多方向的投射。

可选地，参考图1，灯板20还包括驱动电路22，驱动电路22与发光部件21电连接，用于为发光部件21提供驱动电压或者驱动电流。

可选地，参考图1，灯杆70与中心轴L1之间的距离大于0。也就是说，灯杆70不在转台10的旋转中心，灯杆70的面积比转台10的面积小，当转台10高速转动时，灯杆70的转动速度超过人眼的捕捉频率，人眼则看不到灯杆70，实现了完全透明，即灯杆70的显示内容可以有完全浮空的效果。

可选地，参考图1，至少一个灯杆70包括第一灯杆71和第二灯杆72，第一灯杆71与第二灯杆72关于中心轴L1对称设置。本发明实施例中，超多视点三维显示装置包括两个灯杆70，一方面，相对于仅包括一个灯杆70而言，相同扫描频率的情况下减半了转台10的转速，提高了超多视点三维显示装置的系统稳定性；另一方面，相对于包括至少三个灯杆70而言，设置两个灯杆70降低了超多视点三维显示装置的成本。

示例性地，参考图1，第一灯板71包括第一灯板201，第二灯杆72包括第二灯板202。

图7为图1中第一灯板和第二灯板的位置示意图，参考图1和图7，灯板20包括多个发光部件21。沿垂直方向(Y方向)，第一灯板201上的发光部件21与第二灯板202上的发光部件21错位排列。本发明实施例中，第一灯板201上的发光部件21与第二灯板202上的发光部件21错位排列，转台10围绕中心轴L1旋转扫描显示时，在运动方形上形成隔行扫描不但可以降低对转台10转速的要求，还可以提高分辨率。示例性地，沿垂直方向(Y方向)，第一灯板201上的发光部件21与第二灯板202上的发光部件21可以错位二分之一个发光部件21。

可选地，参考图1，单向散射屏30为曲面屏。示例性地，单向散射屏30所在曲面为圆柱面。本发明实施中，单向散射屏30为曲面屏，曲面屏具有扩大视角的功能。

可选地，参考图1，超多视点三维显示装置还可以包括电机40和外壳50，电机40与转台10机械连接，用于驱动转台10旋转。外壳50位于灯杆70(包括灯板20和单向散射屏30)的外围，用于将灯杆70和外界进行机械隔离，保护灯杆70免受外界损伤。

本发明实施例提供的超多视点三维显示装置还可以包括人眼追踪装置，人眼追踪装置追踪人眼的位置，超多视点三维显示装置仅显示每位观众两个视角下的数据，而不是显示所有视角下的数据，从而可以减小投影显示信息传输量，并降低超多视点三维显示装置的功耗。本发明实施例提供的超多视点三维显示装置还可以包括手势识别模块或者触摸屏等。

图8为本发明实施例提供的另一种超多视点三维显示装置的部分结构侧视图，图9为单向散射屏中第一柱镜光栅、上镜面和下镜面的正视图，图10为单向散射屏中第一柱镜光栅、上镜面和下镜面的立体图，参考图8、图9和图10，第一方向与垂直方向(Y方向)交叉。第一柱面镜311的延伸方向与垂直方向不垂直，第一柱面镜311的延伸方向相对于水平方向(X方向)存在一定的倾斜。超多视点三维显示装置还包括上镜面41和下镜面42。沿垂直方向，第一柱镜光栅31位于上镜面41和下镜面42之间。灯板20发射的光被单向散射屏30扩束后的光束面(图10中三角形区域)与上镜面41以及下镜面42均存在一定夹角。灯板20发射的光被单向散射屏30扩束后形成一条扫描线L23，L23被上镜面41反射后的光束形成第二条扫描线L22，L23被下镜面42反射后的光束形成第三条扫描线L21，L21平行于L22，且三条扫描线(即L21、L22和L23)不在一条直线上，从而增加了垂直方向的分辨率。另外，配合人眼追踪装置，确定人眼位置后点亮合适发光部件中的显示像素，可以达到扩大视野的效果。

图11为光线在上镜面和下镜面之间反射的示意图，参考图8-图11，W1为发光部件21发射的光经过单向散射屏30后照射到人眼Eye处的光斑宽度，θ示意出了发光部件21发射的光经过单向散射屏30后打开光斑中心线与水平方向的夹角，90°-θ为第一柱镜光栅31的延伸方向(与水平方向)的倾角，h1为人眼Eye距上镜面41的垂直距离，h2为人眼Eye距下镜面42的垂直距离。当观看者(的人眼Eye)与超多视点三维显示装置之间的距离为K,观看者与超多视点三维显示装置之间距离指的是观看者与超多视点三维显示装置的几何中心之间距离。发光部件21中显示像素的发散角为φ，则W1＝2*tan(φ/2)*K。需要说明的是，图11中以上下镜面41反射光线至人眼的左眼为例，并非对本发明实施例的限定，右眼的观看情况与左眼相同。

为了人眼(包括左眼和右眼)观看发光部件21发射的光经过单向散射屏30后直接出射的光线和被上镜面41以及下镜面42反射后的光线互不相影响(以瞳距L计算，瞳距为左眼和右眼的瞳孔之间的距离)，则需要满足图11所示的倾斜角θ，使得经下镜面42反射光斑覆盖左眼且上镜面反射光斑与直接出射的光斑不覆盖右眼。假设经下镜面42反射光斑与直接出射的光斑为间隔n(n＝1,2,3…)个显示像素的两个光斑，则该两光斑的距离为n*W1,其不直接影响右眼的条件是n*W1～＝L(其中符号“～＝”表示不等于)，其经上镜面41的反射光斑不覆盖人眼的条件是n*w1+W0～＝L；则W0满足：

其中，W0为显示像素发出的光线经单向散射屏30后，被下镜面42反射的光斑覆盖左眼时的光斑中心距右眼的距离。

图1中所示超多视点三维显示装置适用于在超多视点三维显示装置的外部进行图像显示，例如可以作为桌面精灵显示装置。在其他实施方式中，还可以在超多视点三维显示装置的内部进行图像显示。

图12为本发明实施例提供的一种超多视点三维显示装置的结构示意图，参考图12，超多视点三维显示装置包括转台(图12中未示出)和至少一个灯杆70。灯杆70包括灯板20和单向散射屏30。转台围绕转台的中心轴转动，中心轴沿垂直方向延伸。至少一个灯杆70固定于转台上，用于发光显示。灯杆70在水平面内至少独立朝两个方向发光，以形成至少两个视点。也就是说，灯杆70在水平方向上可以独立地以至少两种不同的角度发光，以在水平方向上形成至少两个视点。单向散射屏30与灯板20一一对应设置，位于灯板20的内侧，且位于灯板20的出射光路上，用于在垂直于第一柱面镜311的延伸方向上将灯板20发射的光进行扩展。

示例性地，参考图12，超多视点三维显示装置还可以包括观景平台60，观众可以在观景平台60观察到灯杆70显示的图像。由于单向散射屏30将灯杆20发射的光在垂直于第一柱面镜311的延伸方向上进行扩展，从而扩大了垂直方向上人眼的可见视角。本发明实施例中，对单向散射屏30的可视角度要求降低，水平方向不再需要扩大视角。

在一些可行的实施方式中，也可以不将灯杆70设置于转台上，使转台带动灯杆70运动，观察者静止。而是利用相对运动的原理，并将其运用于观察者相对于三维显示装置运动的场景，例如安装在地铁沿线，处于行驶地铁中的人可以透过窗户看到地铁沿线灯杆70显示的多视点立体图像。此时，观察者与三维显示装置中的灯杆存在相对运动，因此，仍可以实现高分辨率的超多视点显示。其中，灯杆70可以包括一一对应设置的灯板20与单向散射屏30，灯板20与单向散射屏30之间的距离固定，即灯板20与单向散射屏30相对固定。该场景中，超多视点三维显示装置可以包括：固定平台、至少一个灯杆70。至少一个灯杆70固定于固定平台上，用于发光显示。灯杆70在水平面内至少独立朝两个方向发光，以形成至少两个视点。灯杆70包括灯板20和单向散射屏30。单向散射屏30固定于固定平台上，位于灯板20的内侧，且位于灯板20的出射光路上。

图13为本发明实施例提供的一种三维显示系统的示意图，参考图13，三维显示系统包括至少两个超多视点三维显示装置。该超多视点三维显示装置适用于在超多视点三维显示装置的外部进行图像显示。

可选地，参考图13，三维显示系统还包括第一反射镜210、第二反射镜220和第三反射镜230，第一反射镜210与超多视点三维显示装置100一一对应，与超多视点三维显示装置100一一对应的第一反射镜210为所有的第一反射镜210中与该超多视点三维显示装置100距离最近的一个，第二反射镜220的一端朝向与之距离最近的第一反射镜210，第二反射镜220的另一端朝向相邻两个超多视点三维显示装置100之间的间隙，第一反射镜210与第二反射镜220位于超多视点三维显示装置100的同一侧。第三反射镜230的一端朝向第一反射镜210，第三反射镜230的另一端朝向第二反射镜220。本发明实施例中，多个超多视点三维显示装置100显示的图像可以通过第一反射镜210、第二反射镜220和第三反射镜230进行拼接，从而实现拼接显示、大屏显示的效果。

示例性地，第三反射镜230的一端与第一反射镜210相连接，第三反射镜230的另一端与第二反射镜220相连接。

示例性地，第三反射镜230与第二反射镜220关于第一反射镜210对称，即第三反射镜230与第二反射镜220对称地设置于第一反射镜210的相对两侧。

图14为图13所示三维显示系统的部分结构示意图，参考图13和图14，相邻两个超多视点三维显示装置100的中心(图13和图14中以“+”示出)的连接线为中心连接线L3，第一反射镜210平行于中心连接线L3。所有的超多视点三维显示装置100的中心位于同一直线上。

示例性地，参考图13和图14，第一超多视点三维显示装置110在第一反射镜210以及第二反射镜220中形成的像为第一超多视点三维显示装置像110’，第一超多视点三维显示装置110与第一超多视点三维显示装置像110’的公切线垂直于第一反射镜210。存在公切线与第一超多视点三维显示装置110、第二反射镜220和第一超多视点三维显示装置像110’相切。第二超多视点三维显示装置120在第一反射镜210以及第二反射镜220中形成的像为第二超多视点三维显示装置像120’，第二超多视点三维显示装置120和第二超多视点三维显示装置像120’的一条公切线进过第一反射镜210和第二反射镜220的连接点。

示例性地，参考图13和图14，第一反射镜210和第二反射镜220的夹角为20.82°。

图15为本发明实施例提供的另一种三维显示系统的示意图，图16为图15所示三维显示系统的部分结构示意图，参考图15和图16，相邻两个超多视点三维显示装置100的中心的连接线为中心连接线L3，第一反射镜210与中心连接线L3的夹角大于0。也就是说，第一反射镜210不平行于中心连接线L3。所有的超多视点三维显示装置100的中心位于同一个曲线(图15中虚线所示)上，第一反射镜210以及第二反射镜220背离该曲线任意位置的曲率中心。

示例性地，参考图15和图16，所有的超多视点三维显示装置100的中心位于同一个圆上，第一反射镜210以及第二反射镜220位于圆外，观众可以在该圆的内侧观察到三维显示系统显示的图像。第一反射镜210和第二反射镜220的夹角可以为21.23度。

图17为本发明实施例提供的另一种三维显示系统的示意图，图18为图17所示三维显示系统的部分结构示意图，参考图17和图18，相邻两个超多视点三维显示装置100的中心的连接线为中心连接线L3，第一反射镜210与中心连接线L3的夹角大于0。也就是说，第一反射镜210不平行于中心连接线L3。所有的超多视点三维显示装置100的中心位于同一个曲线(图17中虚线所示)上，第一反射镜210以及第二反射镜220位于朝向该曲线任意位置曲率中心的一侧。

示例性地，所有的超多视点三维显示装置100的中心位于同一个圆上，第一反射镜210以及第二反射镜220位于圆内，观众可以在该圆的外侧观察到三维显示系统显示的图像。第一反射镜210和第二反射镜220的夹角可以为18.98度。

图19为本发明实施例提供的一种轨迹圆等效为等效圆的示意图，，图13-图18所示三维显示系统中，多个三维显示装置的拼接是基于发光单元出射角为180度为基础的，实际上发光单元的出射角β达不到180度，所以图13-图18中的等效圆(在图19中标记为第一圆81)为发光单元等效出射角为180度的圆，比发光单元实际轨迹圆(在图19中标记为第二圆82)要小一些。在实际旋转扫描拼接时可能会出现遮挡，因矢量像素尺寸比较小，在扫描显示时基本透明，所以可以有效避免遮挡出现，另外也可以将灯杆透明化处理或者通过光学装置成像方法等来避免遮挡。

示例性地，参考图19，第一圆81可以由第二圆82在实际出射角β的两条反向延长线确定，出射角β的两条反向延长线为第一园81的外切线。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (15)

1.一种超多视点三维显示装置，其特征在于，包括：

转台，围绕所述转台的中心轴转动，所述中心轴沿垂直方向延伸；

至少一个灯杆，固定于所述转台上，用于发光显示；所述灯杆在水平面内至少独立朝两个方向发光，以形成至少两个视点；所述灯杆包括灯板和单向散射屏；

所述单向散射屏，与所述灯板一一对应设置，位于所述灯板远离所述中心轴一侧的外围，且位于所述灯板的出射光路上。

2.根据权利要求1所述的超多视点三维显示装置，其特征在于，所述单向散射屏包括第一柱镜光栅，所述第一柱镜光栅包括多个沿第一方向延伸的第一柱面镜，所述第一方向与所述垂直方向交叉。

3.根据权利要求2所述的超多视点三维显示装置，其特征在于，所述单向散射屏还包括菲涅尔柱镜，所述菲涅尔柱镜位于所述灯板与所述第一柱镜光栅之间，所述菲涅尔柱镜为负焦距柱镜，且所述菲涅尔柱镜的轴向为竖直方向。

4.根据权利要求2所述的超多视点三维显示装置，其特征在于，所述灯板包括多个发光部件；

所述单向散射屏还包括匀光结构，所述匀光结构位于所述灯板与所述第一柱镜光栅之间。

5.根据权利要求1所述的超多视点三维显示装置，其特征在于，所述灯杆与所述中心轴之间的距离大于0。

6.根据权利要求1所述的超多视点三维显示装置，其特征在于，所述至少一个灯杆包括第一灯杆和第二灯杆，所述第一灯杆与所述第二灯杆关于所述中心轴对称设置。

7.根据权利要求1所述的超多视点三维显示装置，其特征在于，所述单向散射屏为曲面屏。

8.根据权利要求2所述的超多视点三维显示装置，其特征在于，所述第一方向不垂直于所述垂直方向；

所述超多视点三维显示装置还包括上镜面和下镜面；沿所述垂直方向，所述第一柱镜光栅位于所述上镜面和所述下镜面之间。

9.一种超多视点三维显示装置，其特征在于，包括：

转台，围绕所述转台的中心轴转动，所述中心轴沿垂直方向延伸；

至少一个灯杆，固定于所述转台上，用于发光显示；所述灯杆在水平面内至少独立朝两个方向发光，以形成至少两个视点；灯杆包括灯板和单向散射屏；

所述单向散射屏，与所述灯板一一对应设置，位于所述灯板的内侧，且位于所述灯板的出射光路上。

10.一种超多视点三维显示装置，其特征在于，包括：

固定平台；

至少一个灯杆，固定于所述固定平台上，用于发光显示；所述灯杆在水平面内至少独立朝两个方向发光，以形成至少两个视点；所述灯杆包括灯板和单向散射屏；

所述单向散射屏，位于所述灯板的内侧，且位于所述灯板的出射光路上。

11.一种的三维显示系统，其特征在于，包括至少两个权利要求1-8任一项所述的超多视点三维显示装置。

12.根据权利要求11所述的三维显示系统，其特征在于，还包括第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，所述第一反射镜与所述超多视点三维显示装置一一对应，与所述超多视点三维显示装置一一对应的所述第一反射镜为所有的第一反射镜中与该超多视点三维显示装置距离最近的一个，所述第二反射镜的一端朝向与之距离最近的所述第一反射镜，所述第二反射镜的另一端朝向相邻两个所述超多视点三维显示装置之间的间隙，所述第一反射镜与所述第二反射镜位于所述超多视点三维显示装置的同一侧；所述第三反射镜的一端朝向所述第一反射镜，所述第三反射镜的另一端朝向所述第二反射镜。

13.根据权利要求12所述的三维显示系统，其特征在于，相邻两个所述超多视点三维显示装置的中心的连接线为中心连接线，所述第一反射镜平行于所述中心连接线；

所有的所述超多视点三维显示装置的中心位于同一直线上。

14.根据权利要求12所述的三维显示系统，其特征在于，相邻两个所述超多视点三维显示装置的中心的连接线为中心连接线，所述第一反射镜与所述中心连接线的夹角大于0；

所有的所述超多视点三维显示装置的中心位于同一个曲线上，所述第一反射镜以及所述第二反射镜背离该曲线任意位置的曲率中心。

15.根据权利要求12所述的三维显示系统，其特征在于，相邻两个所述超多视点三维显示装置的中心的连接线为中心连接线，所述第一反射镜与所述中心连接线的夹角大于0；

所有的所述超多视点三维显示装置的中心位于同一个曲线上，所述第一反射镜以及所述第二反射镜位于朝向该曲线任意位置曲率中心的一侧。

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