具体实施方式

以下结合附图1-17，对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种光场模拟器。

实施例一

参照图1，3D物体上每一点都会向周围发出光线，这些光线的总和称为发光场，在发光场内人眼可看见3D物体。发光场可以看做有多个面P构成。

参照图1和图2，如果在发光场的球面P1上，通过光场模拟器模拟出3D物体向外的发光场球面P1’，球面P1’与球面P1位置重合，人眼同样会在球面P1’处感觉看到3D物体，从而达到裸眼3D显示的效果。

参照图3，为了在球面P1上模拟出3D物体的发光场，先分析球面P1上任意一点a1的情况，通过a1点的发光场如图3所示。

参照图4，点a1的3D物体发光场可通过显示屏2和透镜3模拟。透镜3焦点为a1，显示屏2发出的光线经透镜3折射后通过点a1。显示屏2显示特定图像，通过a1点的光线即可模拟出a1点的3D物体发光场。

参照图5，而多块显示屏2组成球形阵列，即可模拟球面P1上多点的发光场。但受显示屏2最小尺寸的限制，点和点之间的距离比较大，模拟出的发光场“分辨率”不高。

参照图6，此时显示屏2阵列双向旋转，显示屏2多次发光，模拟球面P1上多点的发光场。由于人眼的视觉残留，多点的发光场会被人眼视为“同时”看到，这样就可提高模拟发光场的“分辨率”。当“分辨率”足够高时，人眼即可更清晰地看到3D物体。

参照图5和图6，为了实现本实施例一中上述的裸眼三维立体成像的目的，本实施例一公开了一种呈球形设置的光场模拟器。该光场模拟器包括呈中空球形设置的安装架1，安装架1内安装有图像处理模块，安装架1的外球面上包覆设置有若干受所述图像处理模块控制的显示模块，各显示模块依次拼接成球形状。各显示模块均包括显示屏2和设置于显示屏2的透镜3，显示屏2远离安装架1的一面为显示面，透镜3位于显示面上。显示屏2用于二维成像的显示屏2，比如液晶显示屏2等。透镜3为凸透镜、凹透镜或透镜组，透镜组则是由凸透镜和凹透镜组合而成。

图像处理模块用于将采集到的3D物体通过球面P1上a1点的光线显示在显示屏2的显示面上。具体地，3D物体位于球面P1上a1点的光线数据可以通过拍照和建模等方式获取，而后将这部分的数据输入图像处理模块以通过图像处理模块显示在显示屏2的显示面上。所有显示面的光线在对应的透镜3的作用下进行汇聚a1’点，所有a1’点模拟形成模拟发光场球面P1’，球面P1’与球面P1重合，从而使得该光场模拟器能够模拟出3D物体发光场。

参照图6和图7，该光场模拟器双向旋转时，受外力驱使转动的安装架1会沿着两条旋转轴线进行旋转，两条旋转轴线相互垂直，且两条轴线均穿过该光场模拟器安装架1的球心。安装架1旋转以带动显示屏2旋转，从而使得各个a1’点发生旋转，由此能够利用人眼三维视觉残留以使多点的发光场被人眼“同时”看见，从而提高模拟发光场内球面P1’上的“分辨率”。

采用本实施例一的裸眼三维显示成像方法，包括以下步骤：

S1、将采集到的3D物体位于球面P1上所有a1点的光线模拟出来：光场模拟器上的每个显示屏2拟一个a点的光线，显示屏2呈球面分布以使个显示屏模拟出的方向呈球形发出。

S2、显示屏2显示的光线穿过对应的透镜3，以使光线汇聚在透镜3远离显示屏2一侧的a1’点上，所有显示屏2与对应透镜3配合的显示模块能够汇聚形成的a1’点数量与a1点的数量相同，所有a1’点模拟形成模拟发光场球面P1’，球面P1’与球面P1位置重合，a’点射出的光线在不同方向有不同的色彩和亮度，从而可以全息模拟a’点的光场，使得该光场模拟屏可以显示裸眼三维立体图像。

S3、在模拟发光场球面P1’远离显示屏2的一侧观察模拟发光场球面P1’，安装架1旋转以带动显示屏2旋转，从而使得各个a1’点发生旋转，利用视觉残留，使得一个光场模拟器可以模拟各个a1’点，从而减少光场模拟器的间距，同时减少光场模拟器的数量，增加本方法的实用性，用户在模拟发光场球面P1’的外侧通过观察球面P1’即可裸眼看到3D物体的模拟“全息”三维立体光信息。

实施例二

参照图8，本实施例二与实施例一的区别在于，本实施例需要模拟的发光场面P为平面P2。

参照图8和图9，如果在平面P2上，通过光场模拟器模拟出3D物体向外的发光场平面P2’，平面P2’与平面P2位置重合，人眼同样会在平面P2’处感觉看到3D物体，从而达到裸眼3D显示的效果。

参照图10，为了在平面P2上模拟出3D物体的发光场，先分析平面P2上任意一点a2的情况，通过a2点的发光场如图3所示。

参照图11，点a2的3D物体发光场可通过显示屏2和透镜3模拟。透镜3焦点为a2’，显示屏2发出的光线经透镜3折射后通过点a2’。显示屏2显示特定图像，通过a2’点的光线即可模拟出a2’点的3D物体发光场。

参照图11和图12，为了实现本实施例二中上述的裸眼三维立体成像的目的，本实施例二公开的是一种呈平板状设置的光场模拟器。该光场模拟器包括呈平板状设置的安装架1，安装架1内安装有图像处理模块，安装架1的一面阵列设置有若干受所述图像处理模块控制的显示模块。安装架1的其中一面为安装面，各显示模块在安装面上依次拼接成平面矩阵分布。各显示模块均包括显示屏2和设置于显示屏2的透镜3，显示屏2远离安装架1的一面为显示面，透镜3位于显示面上。显示屏2用于二维成像的显示屏2，比如液晶显示屏2等。透镜3为凸透镜、凹透镜或透镜组，透镜组则是由凸透镜和凹透镜组合而成。

图像处理模块用于将采集到的3D物体通过平面P2上a2点的光线显示在显示屏2的显示面上。具体地，3D物体位于平面P2上a2点的光线数据可以通过拍照和建模等方式获取，而后将这部分的数据输入图像处理模块以通过图像处理模块显示在显示屏2的显示面上。所有显示面的光线在对应的透镜3的作用下进行汇聚a2’点，所有a2’点模拟形成模拟发光场平面P2’，平面P2’与平面P2位置重合，从而使得该光场模拟器能够模拟出3D物体发光场。

继续参照图12，本实施例二中光场模拟器也能够通过旋转实现提高平面P2’的“分辨率”。受外力驱使转动的安装架1会沿一条旋转轴线旋转，该旋转轴线垂直于安装架1的安装面，安装面即为该光场模拟器的平移面。旋转轴线穿过安装架1的中心。该光场模拟器在安装架1上安装面所在的平面内进行任意方向的平移，从而通过平移的方式使得各个a2’点发生平移。由此能够利用人眼三维视觉残留以使多点的发光场被人眼“同时”看见，从而提高模拟发光场内平面P2’上的“分辨率”。在本实施例中，该光场模拟器的平面沿竖直方向放置，从而使得该光场模拟器产生的光线能够沿上下方向往复移动和平移面的水平延伸方向往复移动，从而使得模拟发光场P2’的移动路径大体呈“8”字形设置。

采用本实施例二的裸眼三维显示成像方法，包括以下步骤：

S1、将采集到的3D物体位于平面P2上所有a2点的光线模拟出来：光场模拟器上的每个显示屏2拟一个a点的光线，显示屏2呈平面分布以使个显示屏模拟出的方向从一个平面向外发出。

S2、显示屏2显示的光线穿过对应的透镜3，以使光线汇聚在透镜3远离显示屏2一侧的a2’点上，所有显示屏2与对应透镜3配合的显示模块能够汇聚形成的a2’点数量与a2点的数量相同，所有a2’点模拟形成模拟发光场平面P2’，平面P2和平面P2’位置重合，a’点射出的光线在不同方向有不同的色彩和亮度，从而可以全息模拟a’点的光场，使得该光场模拟屏可以显示裸眼三维立体图像。

S3、在模拟发光场平面P2’远离显示屏2的一侧观察模拟发光场平面P2’，且安装架1平移以带动显示屏2沿上下方向往复移动和平移面的水平延伸方向往复移动平移，利用视觉残留，使得一个光场模拟器可以模拟各个a2’点，从而减少光场模拟器的间距，同时减少光场模拟器的数量，增加本方法的实用性，用户在模拟发光场平面P2’的外侧通过观察平面P2’即可裸眼看到3D物体的模拟“全息”三维立体光信息。

实施例三

参照图13，本实施例三与实施例一，及本实施例三与实施例二之间的区别，均在于：显示模块还包括罩设于显示屏2的遮光罩4，显示屏2的显示面和透镜3均位于遮光罩4内。

遮光罩4上a’点对应的位置贯穿开设有供a’点光线穿过的透光孔41。显示屏2与透镜3配合汇聚的光线成型在透光孔41内。用户通过观察透光孔41内a’点的光线，能够减少显示屏2对a点光线的干扰。

实施例四

参照图14，本实施例四与实施例一、本申请与实施例二、及与实施例三的区别，均在于：显示屏2可以呈弧形设置，显示屏2向着靠近安装架1的方向凹陷。呈弧形设置的安装架1能够增加显示屏2能够显示更多的光信息，从而增大模拟范围角。

需要说明的是：

参照图15，当显示模块为实施例一至实施例五中任意一种显示模块时，在单个显示模块能够模拟范围的范围内，可将该范围分为X、Y、Z三个区域，X区域位于显示模块远离a’点的一侧，Y区域位于显示模块和a’点之间，Z区域则位于a’点。

模拟范围之内的3D物体发出的通过a点的光线（或光线的反向延长线），会在显示屏2面产生投影。光场模拟器的显示屏2显示此投影图像即可模拟这些光线。当3D物体位于X区域时，3D物体在显示屏2平面的投影比实物小。当3D物体位于Y区域时，3D物体在显示屏2平面的投影比实物大。当3D物体位于Z区域时，3D物体在显示屏2平面的投影为实物的倒影（上下左右反向）。

参照图16，而当多个显示模块共同显示以使多个显示模块的模拟范围相交时，多个显示模块的模拟范围重合以获得共同模拟区。此时，3D物体可通过多个显示模块共同模拟，从而达到高分辨率和高清晰度的模拟效果。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、 “上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。