CN118091974A - 一种裸眼三维显示装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裸眼三维显示装置及方法，属于自由立体显示领域。所述裸眼三维显示装置包括逐像素指向背光系统、液晶显示模组、光场指向屏。所述逐像素指向背光系统包括准直背光源和逐像素背照明方向调控屏。所述准直背光源包括光源阵列、光阑阵列、第一层菲涅尔透镜阵列、光学平板、第二层菲涅尔透镜阵列，用于实现定向均匀背光。由该准直背光源产生的均匀光场经过逐像素背照明方向调控屏的初步偏转后，进入液晶显示模组加载显示信息，再由光场指向屏汇聚到多个空间预定视点处，构成了该裸眼三维显示装置。本发明根据自由立体显示的基本原理实现多视点三维成像，克服现有技术中的串扰和视场角限制的问题。

Description

一种裸眼三维显示装置及方法

技术领域

本发明涉及自由立体显示领域，尤其涉及一种裸眼三维显示装置及方法。

背景技术

三维显示系统是一种能够呈现立体影像的技术。它利用计算机生成的三维模型，将其转化为平面上的二维影像，并通过特定的方法再将其重构成立体影像。传统的三维显示技术需要配合使用特殊眼镜或头戴式显示器才能呈现出真正的三维显示效果。近年来，随着科技的发展，裸眼三维显示技术已经逐渐兴起，它使观看者无需佩戴特殊眼镜，就可以看到立体效果，进而可以提供更为真实、自然的视觉效果，使得用户可以更好地沉浸其中。

在裸眼三维显示系统中，背光源发出的光线进入液晶显示面板，然后通过一些光学系统去控制显示面板上不同位置处的像素发出的光线，从而使这些光线分别投射到不同的方向，这些携带不同信息的图像再被观看者捕捉到从而产生立体感。因此背光源和能够将光线投射到不同视点的光学系统是裸眼三维显示系统的重要组成部分。

裸眼三维显示系统要求背光源发出的光具有高准直性和高均匀性，否则不仅导致背光源的能量利用效率较低，还会降低图像分辨率，加大视点间的串扰，削弱观看者的使用体验。目前的背光源主要采用网点、微棱镜结构和衍射等结构。网点结构可以产生均匀的背光，但是准直度难以调控，发散角度较大；微棱镜结构可以实现高准直度，但对入射光有较高的角度选择性，对结构的角度也需要精密的调控，制作较为困难；衍射结构由于需要平衡衍射元件对波长和角度的选择性，加大了设计的困难，甚至有些设计中只能使用单色激光源。

在自由立体显示中，通常使用狭缝光栅、柱面透镜光栅等光学结构作为光场指向屏，来调控不同视图的光线，以汇聚到预定的视点。在实际的裸眼三维显示应用中，串扰、视场角等因素都会严重影响图像的显示效果，目前许多研究通过改进光场指向屏的设计来解决这些问题，如采用先进的体全息光栅、结合多个狭缝或柱面透镜光栅、设计更复杂的光学结构等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种裸眼三维显示装置及方法，该裸眼三维显示装置使用了一种准直背光源，其可以提供高准直度、高均匀度的白光照明，产生大面积、大角度的定向背光。同时本发明在准直背光源后面添加了一个逐像素背照明方向调控屏，可以分别将对应每个像素的光线偏转指定角度，为光场指向屏的设计降低了难度并提供了更高的自由度。

为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种裸眼三维显示装置，包括准直背光源、液晶显示模组、像素调控透镜阵列、光场指向屏；

所述准直背光源包括第一层菲涅尔透镜阵列和第二层菲涅尔透镜阵列，用于产生定向均匀白光；

所述逐像素背照明方向调控屏由若干微结构紧密排列组成用于将准直背光源产生的均匀光线偏折指定角度；

所述液晶显示模组用于对经逐像素背照明方向调控屏偏折后的光场进行调制，形成彩色图像，所述彩色图像包含多个视图的图像；液晶显示模组均匀分为多个区域，每个区域包含多个像素，一个区域的各个像素分别属于各视图；

所述逐像素背照明方向调控屏的每一个微结构对应一个像素，所述将准直背光源产生的均匀光线偏折指定角度具体为：准直背光源在同一视图的像素对应位置产生的光线也对应该视图，逐像素背照明方向调控屏将准直背光源产生的对应不同视图的光线偏折到指定的不同角度，而对应同一视图的光线沿相同角度出射；

所述光场指向屏用于将各视图图像的光线汇聚到相应各个空间预定视点位置，实现三维显示的视点重构。

作为本发明的优选方案，所述准直背光源还包括光源阵列、光阑阵列和光学平板，光源阵列发出的光束通过光阑阵列后进入第一层菲涅尔微透镜阵列，再经过光学平板偏折后进入第二层菲涅尔微透镜阵列。

作为本发明的优选方案，所述准直背光源中的光源阵列由若干个光源均匀分布在基板上组成，所述光源为MiniLED、LED或MicroLED。

作为本发明的优选方案，所述第一层菲涅尔透镜阵列和第二层菲涅尔透镜阵列均由多个菲涅尔微透镜紧密排列组成，第一层菲涅尔阵列的菲涅尔微透镜与第二层菲涅尔阵列的菲涅尔微透镜两两构成准直匀光单元；所述准直背光源中的光阑阵列由多个光阑单元构成，每个光阑单元与光源一一对应，光源发出的光束经过光阑后进入对应的准直匀光单元；所述光阑阵列用于限定进入准直匀光单元的光束角度，防止相邻光源之间发生串扰。

作为本发明的优选方案，所述准直背光源中，第一层菲涅尔透镜阵列和第二层菲涅尔透镜阵列的面型为非球面或自由曲面，材料均为光学塑料，其折射率为1.4～1.8。

作为本发明的优选方案，所述准直背光源中，所述第一层菲涅尔透镜阵列的菲涅尔微透镜齿型一侧对向光源阵列；所述第二层菲涅尔透镜阵列的菲涅尔微透镜齿型一侧背向光源阵列；光学平板的一面与第一层菲涅尔透镜阵列的光滑面胶合在一起，光学平板的另一面与第二层菲涅尔透镜阵列的光滑面胶合在一起。

作为本发明的优选方案，所述光学平板的折射率大于1，为玻璃或光学塑料。

作为本发明的优选方案，所述像素调控透镜阵列中微透镜的面型为非球面或自由曲面，材料为光学塑料，其折射率为1.4～1.8。

作为本发明的优选方案，所述光场指向屏为柱面透镜光栅、表面浮雕光栅或体全息光栅。

作为本发明的优选方案，所述准直背光源具有较高的定向性，根据不同的设计方案，所述光源发出的光束通过特殊设计好的其他组件后，可以沿背光板的法线方向出射，也可以成一定角度倾斜出射，可以更好地满足后续显示模块的使用需求。

作为本发明的优选方案，所述准直背光源发出的光束具有较高的准直度，通过对准直匀光单元的优化设计，其出射光束强度的半角全宽可以小于5°。

作为本发明的优选方案，所述逐像素背照明方向调控屏中的微结构是由两种光学材料上下紧密胶合而成的立方体微棱镜块，大小与液晶显示模组的一个像素等同；所有立方体微棱镜块的上表面在同一平面，所有下表面在同一平面，内部胶合面与所述上下表面形成夹角，若干所述立方体微棱镜块紧密排列在一起构成逐像素背照明方向调控屏；

所述准直背光源产生的光线接触对应的立方体微棱镜块下表面，经过第一次折射后进入第一光学材料传播，经过胶合面时产生第二次折射进入第二光学材料，再接触上表面产生第三次折射后从所述立方体微棱镜块出射。

作为本发明的优选方案，所述逐像素背照明方向调控屏的微结构按以下方法设计：

若两种光学材料的折射率满足n₁＜n₂，光线第二次折射时入射角将大于出射角，根据斯涅尔定律推导出关系式：

其中n₁为第一光学材料的折射率，n₂为第二光学材料的折射率，为两种光学材料的胶合面与立方体微棱镜块的上下表面的角度；若两种光学材料的折射率满足n₁＞n₂，光线第二次折射时入射角将小于出射角，根据斯涅尔定律，可以推导出关系式，

调整所述立方体微棱镜块中两种光学材料的折射率n₁、n₂和胶合面的角度控制从所述立方体微棱镜块出射的光线的出射角θ的大小，使光线往更靠近视点的方向偏折，并在穿过光场指向屏后将各视图图像的光线汇聚到相应各个空间预定视点位置。

本发明还提供了一种基于上述的裸眼三维显示装置的方法，所述方法包括：

准直背光源产生定向均匀白光，逐像素背照明方向调控屏的微结构将对应像素位置的各部分光线偏折指定角度；

液晶显示模组对偏折后的光线进行调制，形成彩色图像，所述彩色图像包含多个视图的图像；

所述光场指向屏将各视图图像的光线汇聚到相应的各个空间预定视点位置，实现三维显示的视点重构。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明可以提供一种裸眼三维显示装置，基于一种由高准直性、高均匀性的准直背光源构成的逐像素指向背光系统。本发明采用两层菲涅尔透镜阵列对光源发出的光进行联合调控，达到背光均匀化的目的；基于自由曲面光束调控理论，对菲涅尔透镜进行结构参数设计，使背光具有高准直度，且能根据需要偏转不同的角度。本发明根据自由立体显示的基本原理，采用逐像素背照明方向调控屏对准直背光源发出的光线进行初步偏转，构成了逐像素指向背光系统，可以减小后续光场指向屏的设计难度并提供更高的自由度，有利于实现多视点三维成像，克服现有技术中的串扰和视场角限制的问题。

附图说明

图1为一种实施例中采用本发明所述逐像素指向背光系统的裸眼三维显示装置示意图；

图2、3分别为在一种实施例中本发明所述基板及光源分布示意图；

图4、5分别为在一种实施例中本发明所述光阑结构示意图；

图6为在一种实施例中本发明所述准直背光源照明面上照度分布图；

图7为在一种实施例中本发明所述准直背光源结构示意图；

图8为在另一种实施例中本发明所述准直背光源结构示意图；

图9为在一种实施例中本发明所述立方体微棱镜块示意图；

图10为在另一种实施例中本发明所述立方体微棱镜块示意图；

图11为在一种实施例中本发明所述多视点三维显示结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面将结合附图进一步说明本发明。

图1为一种实施例中采用本发明所述逐像素指向背光系统的裸眼三维显示装置示意图。如图1所示，该系统包括逐像素指向背光系统108、液晶显示模组109、光场指向屏110。所述逐像素指向背光系统包括准直背光源和逐像素背照明方向调控屏107。所述准直背光源采用特殊的结构，通过两层可自由设计面型的菲涅尔透镜阵列，提供大面积、高均匀度的白光照明，实现定向背光。由该准直背光源产生的均匀光场经过逐像素背照明方向调控屏的初步偏转后，进入液晶显示模组加载显示信息，再由光场指向屏汇聚到到指定位置，实现多视点的三维显示效果。

如图1所示，所述准直背光源包括基板101、光源阵列102、光阑阵列103、第一层菲涅尔透镜阵列104、光学平板106、第二层菲涅尔透镜阵列105。所述光源阵列由若干个光源均匀分布在基板上组成，所述光源包括但不限于MiniLED、LED、MicroLED等。所述光学平板的折射率大于1，包括但不限于玻璃、光学塑料等，其下表面与所述第一层菲涅尔透镜阵列的光滑面紧密胶合在一起，其上表面与所述第二层菲涅尔透镜阵列的光滑面紧密胶合在一起。

实施例1

图2、3分别为在本实施例中本发明所述基板及光源分布示意图。两幅示意图均表示了一个4x4的光源阵列所在区域，所示基板上都均匀分布有光源211，包括但不限于激光二极管、发光二极管等。在所示实施例中，所示221-224四个位置打有通孔，用于固定一个覆盖该4x4区域的光阑，该光阑有4x4的光阑单元分别与单个光源对应，遮挡发出的光线。所示231-234四个位置打有通孔，用于固定4x4的菲涅尔微透镜阵列，每个透镜与光源和光阑一一对应。在该实施例中，整个光源阵列由若干所示4x4阵列拼接而成，同样也可以由其他数量和大小的阵列拼接而成，不局限于上述的设计。

实施例2

图4、5分别为在本实施例中本发明所述光阑结构示意图。如图所示，若干个光源均匀分布在基板101上，基板上分布有任意形状的光阑，每个光阑单元与光源和菲涅尔微透镜一一对应，用于遮挡光源发出的光线，防止相邻光源之间发生串扰，光线通过光阑后进入第一层菲涅尔透镜阵列104。图4所示光阑的剖面为梯形结构，图5所示光阑的剖面为方形结构。在所示实施例中，光阑具有黑色挡光表面，包括但不限于黑色塑料、黑色金属物、黑色涂料等。在所示实施例中，光阑的制作可以采用3D打印、激光加工等工艺。

实施例3

图6为在本实施例中本发明所述准直背光源照明面上照度分布图。在本实施例中，如图1所示，采用白光miniLED均匀分布在基板上作为光源阵列，所述光源阵列与第一层菲涅尔透镜阵列的距离为2mm，所述第一层菲涅尔透镜阵列的厚度为0.3mm，所述第一层菲涅尔透镜阵列与第二层菲涅尔透镜阵列的距离为1mm，所述第二层菲涅尔透镜阵列的厚度为0.3mm。

在本实施例中，对一组3x3的阵列进行了测试，该阵列包括3x3个单元结构，每一单元结构由miniLED光源、光阑、第一层菲涅尔微透镜、第二层菲涅尔微透镜一一对应组成。将照明面设置在第二层菲涅尔透镜阵列上表面，如图6所示展示了该阵列单元的在照明面上的照度情况，可以看见光线是均匀分布在照明面上的，所述背光源具有很高的照明均匀度。

选取照明平面中心区域，计算平均误差衡量照明的均匀度，所述平均误差即照度标准差和照度平均值的比值：

式中，σ为照度的标准差，n为取样像素的数量，x_i为第i个取样像素上的照度大小，为照明面上的照度平均值，V为照度的平均误差。

则均匀度U为：

U＝(1-V)×100％

按照所述公式可计算得，本实施例所设计的准直背光源在照明平面的照明均匀度为95.8％。同时，按角度对照明平面的光强进行采样分析，得到光束的夹角小于5°。而在现有背光技术中通常照明均匀度达到95％和发散角小于8°是两个难以平衡的指标，这表明采用本发明方法所设计的准直背光源具有很高的准直性和均匀性，满足裸眼三维显示系统对背光源的高要求。

实施例4

图7为在本实施例中本发明所述准直背光源结构示意图，可以用于图1所示的裸眼三维显示装置中。所述背光源可以提供高准直度、高均匀度的背光照明，同时出射的准直光线向右倾斜一定的角度，根据需要可以设置不同的倾斜角度，实现大面积的定向背光。

如图7所示，在该实施例中，所述准直背光源包括基板101、光源阵列102、光阑阵列103、第一层菲涅尔透镜阵列104、光学平板106、第二层菲涅尔透镜阵列105。所述光源阵列由若干个光源均匀分布在基板上组成，所述光源包括但不限于MiniLED、LED、MicroLED等。所述基板与第一层菲涅尔透镜阵列之间可以放置任意形状的光阑阵列，其中每个光阑单元与光源一一对应，光源发出的光束经过光阑后进入对应的准直匀光单元。所述光阑阵列用于限定进入准直匀光单元的光束角度，防止相邻光源之间发生串扰，得到更高准直度和均匀度的背光。所述光学平板的折射率大于1，包括但不限于玻璃、光学塑料等，其下表面与所述第一层菲涅尔透镜阵列的光滑面紧密胶合在一起，其上表面与所述第二层菲涅尔透镜阵列的光滑面紧密胶合在一起。

如图7所示，光源和两层菲涅尔微透镜具有一一对应关系，在每一个单元模块中，光源分布在对应菲涅尔微透镜的中心线左侧，光源发出的光线进入菲涅尔微透镜的左侧部分。根据入射情况和背光角度要求，设计两层菲涅尔微透镜的齿形参数，使得光线在对应入射区域内被约束产生准直效果。由于两层菲涅尔透镜阵列的协同调控作用，所述光源发出的光线能够高均匀度和高准直度出射的同时，还能根据需求产生向右不同倾斜角度的照明效果。

实施例5

图8为在本实施例中本发明所述准直背光源结构示意图，可以用于图1所示的裸眼三维显示装置中。所述背光源可以提供高准直度、高均匀度的背光照明，同时出射的准直光线向左倾斜一定的角度，根据需要可以设置不同的倾斜角度，实现大面积的定向背光。

如图8所示，在该实施例中，所述准直背光源包括基板101、光源阵列102、光阑阵列103、第一层菲涅尔透镜阵列104、光学平板106、第二层菲涅尔透镜阵列105。所述光源阵列由若干个光源均匀分布在基板上组成，所述光源包括但不限于MiniLED、LED、MicroLED等。所述基板与第一层菲涅尔透镜阵列之间可以放置任意形状的光阑阵列，其中每个光阑单元与光源一一对应，光源发出的光束经过光阑后进入对应的准直匀光单元。所述光阑阵列用于限定进入准直匀光单元的光束角度，防止相邻光源之间发生串扰，得到更高准直度和均匀度的背光。所述光学平板的折射率大于1，包括但不限于玻璃、光学塑料等，其下表面与所述第一层菲涅尔透镜阵列的光滑面紧密胶合在一起，其上表面与所述第二层菲涅尔透镜阵列的光滑面紧密胶合在一起。

如图8所示，光源和两层菲涅尔微透镜具有一一对应关系，在每一个单元模块中，光源分布在对应菲涅尔微透镜的中心线右侧，光源发出的光线进入菲涅尔微透镜的右侧部分。根据入射情况和背光角度要求，设计两层菲涅尔微透镜的齿形参数，使得光线在对应入射区域内被约束产生准直效果。由于两层菲涅尔透镜阵列的协同调控作用，所述光源发出的光线能够高均匀度和高准直度出射的同时，还能根据需求产生向左不同倾斜角度的照明效果。

实施例6

图8和图9为在本实施例中本发明所述立方体微棱镜块的原理示意图。所述立方体微棱镜块由折射率为n₁的光学材料(801)和折射率为n₂的光学材料(802)上下紧密胶合而成，胶合面与上下表面形成的夹角为所述准直背光源产生的光线接触对应的立方体微棱镜块下表面，经过第一次折射后进入第一种光学材料传播，经过胶合面时产生第二次折射进入第二种光学材料，再接触上表面产生第三次折射后从所述立方体微棱镜块出射，出射角光线与上表面的夹角为θ。

在图8中，两种光学材料的折射率满足n₁＜n₂，光线进入胶合面后会向右偏折，即α＞β，根据斯涅尔定律，可以推导出关系式，

在图9中，两种光学材料的折射率满足n₁＞n₂，光线进入胶合面后会向左偏折，即α＜β，根据斯涅尔定律，可以推导出关系式，

因此可以通过控制n₁、n₂和夹角来控制出射角θ的大小，实现定向背光。

实施例7

图11为在本实施例中本发明所述多视点三维显示结构示意图，包含逐像素背照明方向调控屏107、液晶显示模组109和光场指向屏110。在本实施例中，以四个视点为例子说明了该结构如何将四个视图的图像分别传输到四个视点，实际应用中可以达到更多视点的传输。

如图11所示，液晶显示模组被分为n个区域，每个区域701有4个像素A、B、C、D，所有区域的A号像素构成了视点A 711所需要呈现的图像，也就是视图A；同理,所有区域的B号像素构成了视图B、所有区域的C号像素构成了视图C、所有区域的D号像素构成了视图D。

如图11所示，视图A中像素所对应区域的光线，从准直背光源发出后进入逐像素背照明方向调控屏中所对应的微结构，被初步偏转一定角度，然后经过液晶显示模组加载图像信息，再进入光场指向屏被汇聚到指定的四个视点。

在本实施例中，逐像素背照明方向调控屏和光场指向屏具有联合调控的作用，准直背光源发出的光线经过了两次偏折，这减小了光场指向屏所需要的光焦度，降低了设计需求，同时提供了更大的自由度，可以用于解决串扰问题并设计更大视场角的三维显示系统。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种裸眼三维显示装置，其特征在于，包括逐像素指向背光系统、液晶显示模组、光场指向屏；

所述逐像素指向背光系统包括准直背光源和逐像素背照明方向调控屏；所述准直背光源包括第一层菲涅尔透镜阵列和第二层菲涅尔透镜阵列，用于产生定向均匀白光；

所述逐像素背照明方向调控屏由若干微结构紧密排列组成，每一个微结构对应一个像素，用于将准直背光源产生的均匀光线往更靠近向视点的方向偏折；

所述液晶显示模组用于对经逐像素指向背光系统偏折后的光场进行调制，形成彩色图像，所述彩色图像包含多个视图的图像；液晶显示模组均匀分为多个区域，每个区域包含多个像素，一个区域的各个像素分别属于各视图；

所述光场指向屏用于将各视图图像的光线汇聚到相应各个空间预定视点位置，实现三维显示的视点重构。

2.如权利要求1所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，所述准直背光源还包括光源阵列、光阑阵列和光学平板，光源阵列发出的光束通过光阑阵列后进入第一层菲涅尔微透镜阵列，再经过光学平板偏折后进入第二层菲涅尔微透镜阵列。

3.如权利要求2所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，所述准直背光源中的光源阵列由若干个光源均匀分布在基板上组成，所述光源为MiniLED、LED或MicroLED。

4.如权利要求2所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，所述第一层菲涅尔透镜阵列和第二层菲涅尔透镜阵列均由多个菲涅尔微透镜紧密排列组成，第一层菲涅尔阵列的菲涅尔微透镜与第二层菲涅尔阵列的菲涅尔微透镜两两构成准直匀光单元；所述准直背光源中的光阑阵列由多个光阑单元构成，每个光阑单元与光源一一对应，光源发出的光束经过光阑后进入对应的准直匀光单元；所述光阑阵列用于限定进入准直匀光单元的光束角度，防止相邻光源之间发生串扰。

5.如权利要求1所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，所述准直背光源中，第一层菲涅尔透镜阵列和第二层菲涅尔透镜阵列的面型为非球面或自由曲面，材料均为光学塑料，其折射率为1.4～1.8。

6.如权利要求2所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，所述准直背光源中，所述第一层菲涅尔透镜阵列的菲涅尔微透镜齿型一侧对向光源阵列；所述第二层菲涅尔透镜阵列的菲涅尔微透镜齿型一侧背向光源阵列；光学平板的一面与第一层菲涅尔透镜阵列的光滑面胶合在一起，光学平板的另一面与第二层菲涅尔透镜阵列的光滑面胶合在一起。

7.如权利要求2所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，所述光学平板的折射率大于1，为玻璃或光学塑料。

8.如权利要求1所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，所述逐像素背照明方向调控屏中的微结构是由两种光学材料上下紧密胶合而成的立方体微棱镜块，大小与液晶显示模组的一个像素等同；所有立方体微棱镜块的上表面在同一平面，所有下表面在同一平面，内部胶合面与所述上下表面形成夹角，若干所述立方体微棱镜块紧密排列在一起构成逐像素背照明方向调控屏；

所述准直背光源产生的光线接触对应的立方体微棱镜块下表面，经过第一次折射后进入第一光学材料传播，经过胶合面时产生第二次折射进入第二光学材料，再接触上表面产生第三次折射后从所述立方体微棱镜块出射。

9.如权利要求8所述的裸眼三维显示装置，其特征在于，所述逐像素背照明方向调控屏的微结构按以下方法设计：

若两种光学材料的折射率满足n₁＜n₂，光线第二次折射时入射角将大于出射角，根据斯涅尔定律推导出关系式：

其中n₁为第一光学材料的折射率，n₂为第二光学材料的折射率，为两种光学材料的胶合面与立方体微棱镜块的上下表面的角度；若两种光学材料的折射率满足n₁＞n₂，光线第二次折射时入射角将小于出射角，根据斯涅尔定律推导出关系式：

调整所述立方体微棱镜块中两种光学材料的折射率n₁、n₂和胶合面的角度控制从所述立方体微棱镜块出射的光线的出射角θ的大小，使光线往更靠近视点的方向偏折，并在穿过光场指向屏后将各视图图像的光线汇聚到相应各个空间预定视点位置。

10.一种基于权利要求1所述的裸眼三维显示装置的方法，其特征在于，所述方法包括：

准直匀光单元将光源发出的白光调控为均匀光场，逐像素背照明方向调控屏的微结构将均匀光场往对应视点的方向偏折，传播到对应的液晶显示模组的像素上；

液晶显示模组对逐像素背照明方向调控屏偏折后的光线进行调制，形成彩色图像，所述彩色图像包含多个视图的图像；

所述光场指向屏将各视图图像的光线汇聚到相应的各个空间预定视点位置，实现三维显示的视点重构。