基于径向光学的显示装置及其显示方法

本发明涉及三维显示，尤其是一种基于径向光学的显示装置及其显示方法。

背景技术：

1、现有技术中，基于传统视差屏障和柱状透镜方法的立体技术基本上能够支持多用户无眼镜的三维体验，前提是所有观众都位于屏幕大致相同的距离，即最佳观看距离。然而，对于户外广告，它需要适应广泛的行人区域以及汽车内的观众；对于电影院，它需要适应整个电影院观众席上的观众。任何成功应用于户外广告或电影院等场景的方案都必须清晰地适应广泛的区域。由于现有的裸眼三维显示设备需要在一个最佳观看距离才能获得良好的观看效果，该最佳观看距离是平行于显示屏的一个平面。因此用户需要处在该平面内观看，但是对于一些特定的场景，如电影院等，观众的位置是前后分布的，因此现有的显示装置无法适用于各种观影场景，影响观众的观看体验。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的目的在于提供基于径向光学的显示装置及其显示方法，将成像平面设置在水平面或接近水平面的位置，扩大水平方向上的观察距离，提高基于径向光学的显示装置的兼容性和观看便利性，提升观众的观看体验。

2、本发明解决其问题所采用的技术方案是：

3、第一方面，本申请实施例提供基于径向光学的显示装置，包括发光显示板和光导向组件；所述光导向组件包括多个径向组件，所述径向组件包括屏障部和透光部；所述屏障部和所述透光部的汇聚点位于所述发光显示板的下方；所述发光显示板位于所述光导向组件的前方，所述发光显示板与所述光导向组件之间的水平距离由上至下逐渐减小；所述汇聚点在所述发光显示板所在的平面与所述光导向组件所在的平面的相交线上，所述发光显示板的顶部和所述发光显示板的底部均平行于所述相交线。

4、上述基于径向光学的显示装置至少具有以下的有益效果：通过设置发光显示板和光导向组件，径向组件能将发光显示板发出的光线成像到光导向组件远离发光显示板一侧的水平面或接近水平面的位置，有效扩大基于径向光学的显示装置在水平方向上的观察距离，提高基于径向光学的显示装置的兼容性和观看便利性，提升观众的观看体验。

5、进一步，所述屏障部和所述透光部间隔设置，且所述屏障部和所述透光部沿非水平方向对齐。这种结构保证径向组件能使发光显示板发出的光线汇聚在水平面或接近水平面的位置，更清晰地向观众展现图片的三维效果，提升观众的观看体验。

6、进一步，所述屏障部和所述透光部的侧边的延长线汇聚在所述汇聚点。这种结构能保证了与光导向组件距离不同的位置能观察到发光显示板展示的图片的三维效果，扩大基于径向光学的显示装置在水平方向上的成像距离，提高基于径向光学的显示装置的兼容性。

7、第二方面，本申请实施例还提供一种基于径向光学的显示装置，包括发光显示板和光导向组件；所述光导向组件包括多个径向组件，且所述径向组件为透镜，所述透镜的焦点位于所述发光显示板上；多个所述透镜的凸面呈锥体，多个所述透镜所在的锥体的顶点为位于所述发光显示板的下方的汇聚点；所述发光显示板位于所述光导向组件的前方，所述发光显示板与所述光导向组件之间的水平距离由上至下逐渐减小；所述汇聚点在所述发光显示板所在的平面与所述光导向组件所在的平面的相交线上，所述发光显示板的顶部和所述发光显示板的底部均平行于所述相交线。

8、上述基于径向光学的显示装置至少具有以下的有益效果：通过设置发光显示板和光导向组件，透镜能将发光显示板发出的光线成像到光导向组件远离发光显示板一侧的水平面或接近水平面的位置，有效扩大基于径向光学的显示装置在水平方向上的观察距离，提高基于径向光学的显示装置的兼容性和观看便利性，提升观众的观看体验。

9、进一步，所述透镜为凸透镜，且所述透镜的凸面朝向所述发光显示板。这种结构保证了透镜能稳定、有序地把发光显示板发出的光线汇聚到光导向组件远离发光显示板一侧，提高基于径向光学的显示装置的观看便利性。

10、进一步，所述发光显示板上设有多个像素点，所述像素点包括多个垂直或者水平排列的子像素。通过设置像素点和子像素，能保证发光显示板能稳定、清晰地向光导向组件发射不同颜色的光线，并在观察区域形成彩色的三维图像，提升观众的观看体验。

11、进一步，所述光导向组件远离所述发光显示板的一侧形成观察平面，所述光导向组件所在的平面与所述发光显示板所在的平面形成夹角，使得所述相交线位于所述观察平面上。通过形成观察平面，能快速、精准地得到发光显示板通过光导向组件后的成像区域，保证基于径向光学的显示装置的显示效果。

12、进一步，所述观察平面与水平面的倾斜角由所述夹角、所述径向组件的顶端的长度和所述像素点的长度确定。通过发光显示板和光导向组件的位置关系确定观察平面与水平面的夹角，能灵活地设置观察平面，提高径向光学的显示装置的兼容性和观看便利性。

13、进一步，所述倾斜角的计算公式如下所示：

14、；

15、其中，为所述夹角，为所述像素点的长度，为所述径向组件的顶端的长度。

16、上述基于径向光学的显示装置的有益效果是：通过设置发光显示板和光导向组件，光导向组件能将发光显示板发出的光线成像到光导向组件远离发光显示板一侧的水平面或接近水平面的位置，有效扩大基于径向光学的显示装置的在水平方向上的成像距离，提高基于径向光学的显示装置的兼容性和观看便利性，提升观众的观看体验；通过发光显示板和光导向组件的位置关系确定观察平面与水平面的夹角，能灵活地设置观察平面，提高径向光学的显示装置的兼容性和观看便利性；通过设置观察平面和观察区域，能有效地保证观察者能稳定、清晰地感知到发光显示板展示的图片的三维效果，提升观众的观看体验；通过设置像素点和子像素，能保证发光显示板能稳定、清晰地向光导向组件发射不同颜色的光线，并在观察区域形成彩色的三维图像，提升观众的观看体验。

17、第三方面，本申请实施例还提供一种基于径向光学的显示方法，应用于如上所述的基于径向光学的显示装置，所述基于径向光学的显示装置包括发光显示板和光导向组件，所述发光显示板上设有多个像素点，所述方法包括：

18、获取图片的总数量及其图像信息；

19、根据所述图片的总数量、所述像素点的总行数、径向组件的顶端的长度、所述径向组件的底端的长度，得到所述像素点对应的所述图片的编号；

20、根据所述编号和对应的所述图像信息驱动所述像素点发光，以展示所述图片的三维效果。

21、上述基于径向光学的显示方法的有益效果是：通过根据图片的总数量、像素点的总行数、径向组件的顶端的长度、径向组件的底端的长度，得到像素点对应的图片的编号，能精准地获取像素点的对应的图像信息，保证发光显示板能稳定、清晰地向光导向组件发射光线，并形成清晰的三维图像，有效扩大基于径向光学的显示装置在水平方向上的观察距离，提升观众的观看体验。

22、本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于径向光学的显示装置，其特征在于，包括发光显示板（100）和光导向组件（200）；所述光导向组件（200）包括多个径向组件（210），所述径向组件（210）包括屏障部（211）和透光部（212）；所述屏障部（211）和所述透光部（212）的汇聚点（213）位于所述发光显示板（100）的下方；所述发光显示板（100）位于所述光导向组件（200）的前方，所述发光显示板（100）与所述光导向组件（200）之间的水平距离由上至下逐渐减小；所述汇聚点（213）在所述发光显示板（100）所在的平面与所述光导向组件（200）所在的平面的相交线（120）上，所述发光显示板（100）的顶部和所述发光显示板（100）的底部均平行于所述相交线（120）。

2.根据权利要求1所述的基于径向光学的显示装置，其特征在于，所述屏障部（211）和所述透光部（212）间隔设置，且所述屏障部（211）和所述透光部（212）沿非水平方向对齐。

3.根据权利要求2所述的基于径向光学的显示装置，其特征在于，所述屏障部（211）和所述透光部（212）的侧边的延长线汇聚在所述汇聚点（213）。

4.一种基于径向光学的显示装置，其特征在于，包括发光显示板（100）和光导向组件（200）；所述光导向组件（200）包括多个径向组件（210），且所述径向组件（210）为透镜（220），且所述透镜（220）的焦点位于所述发光显示板（100）上；多个所述透镜（220）的凸面呈锥体，多个所述透镜（220）所在的锥体的顶点为位于所述发光显示板（100）的下方的汇聚点（213）；所述发光显示板（100）与所述光导向组件（200）之间的水平距离由上至下逐渐减小；所述汇聚点（213）位于所述发光显示板（100）所在的平面与所述光导向组件（200）远离所述发光显示板（100）一侧所在的平面的相交线（120）上，所述发光显示板（100）的顶部和所述发光显示板（100）的底部均平行于所述相交线（120）。

5.根据权利要求4所述的基于径向光学的显示装置，其特征在于，所述透镜（220）为凸透镜，且所述透镜（220）的凸面朝向所述发光显示板（100）。

6.根据权利要求1或4所述的基于径向光学的显示装置，其特征在于，所述发光显示板（100）上设有多个像素点（110），所述像素点（110）包括多个垂直或者水平排列的子像素（111）。

7.根据权利要求6所述的基于径向光学的显示装置，其特征在于，所述光导向组件（200）远离所述发光显示板（100）的一侧形成观察平面（300），所述光导向组件（200）所在的平面与所述发光显示板（100）所在的平面形成夹角，使得所述相交线（120）位于所述观察平面（300）上。

8.根据权利要求7所述的基于径向光学的显示装置，其特征在于，所述观察平面（300）与水平面之间的倾斜角由所述夹角、所述径向组件（210）的顶端的长度和所述像素点（110）的长度确定。

9.根据权利要求8所述的基于径向光学的显示装置，其特征在于，所述倾斜角的计算公式如下所示：

10.一种基于径向光学的显示方法，应用于如上权利要求1至8任一项所述的基于径向光学的显示装置，所述基于径向光学的显示装置包括发光显示板（100）和光导向组件（200），所述发光显示板（100）上设有多个像素点（110），所述方法包括：

技术总结
本发明公开了一种基于径向光学的显示装置及其显示方法，所述显示装置包括发光显示板和光导向组件；光导向组件包括多个径向组件，径向组件包括屏障部和透光部；屏障部和透光部的汇聚点位于发光显示板的下方；发光显示板位于光导向组件的前方，发光显示板与光导向组件之间的水平距离由上至下逐渐减小；汇聚点在发光显示板所在的平面与光导向组件所在的平面的相交线上。通过设置发光显示板和光导向组件，光导向组件能将发光显示板发出的光线成像到光导向组件远离发光显示板的一侧，有效扩大基于径向光学的显示装置在水平方向上的成像距离，提高基于径向光学的显示装置的兼容性和观看便利性，提升观众的观看体验。

技术研发人员：孙小卫,菲利普·安东尼·苏尔曼,李萌,郑昌雄
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/17