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CN109343229A - 一种远视距的立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种远视距的立体显示装置。该远视距的立体显示装置由2D显示面板、第一柱透镜光栅、散射层及第二柱透镜光栅组成。所述2D显示面板、所述第一柱透镜光栅、所述散射层及所述第二柱透镜光栅前后依次放置。所述2D显示面板上的像素按照周期单元进行排布。周期单元中包含来自于不同视差图像的像素。每一周期单元可通过第一柱透镜光栅缩小成像于所述散射层处。所述散射层可以将周期单元的像向前散射，并经第二柱透镜光栅投射到指定方向，形成视点。当人眼分处于不同视点位置时，可以看到与之对应视差图像从而实现立体视觉。

Description

一种远视距的立体显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术，更具体地说，本发明涉及3D立体显示技术。
背景技术
3D显示技术是可以实现立体场景真实再现的一种显示技术，其可以为人眼分别提供不同的视差图像，从而使人产生立体视觉。其通常使用狭缝光栅、柱透镜为分光元件，将2D显示面板上的像素投射到指定方向，从而形成视点。当人眼分处于不同视点位置时，可以看见与之对应的视差图像，从而实现立体视觉。传统立体显示装置在进行分光时，来自于不同视差图像像素的光线在投射到对应视点位置时，其几何关系满足相似三角形原理。故而当视距较远，即视点位置距显示器距离较远时，由于上述相似三角形原理， 2D显示面板上的像素间距应尽量减小。但像素的间距受到显示器制造工艺的限制，因此本发明提出了一种远视距的立体显示装置。
发明内容
本发明提出了一种远视距的立体显示装置。附图1为该远视距的立体显示装置的结构原理图。该远视距的立体显示装置由2D显示面板、第一柱透镜光栅、散射层及第二柱透镜光栅组成。所述2D显示面板、所述第一柱透镜光栅、所述散射层及所述第二柱透镜光栅前后依次放置。所述2D显示面板上的像素按照周期单元进行排布。周期单元中包含来自于不同视差图像的像素。每一周期单元可通过第一柱透镜光栅缩小成像于所述散射层处。所述散射层可以将周期单元的像向前散射，并经第二柱透镜光栅投射到指定方向，形成视点。当人眼分处于不同视点位置时，可以看到与之对应视差图像从而实现立体视觉。
由于第一柱透镜光栅在垂直方向上不具有成像作用，不影响光线在垂直方向上的传播，故所述散射层也为一维散射层，仅能在水平方向上散射光线，因此所述2D显示面板上的像素在经过所述第一柱透镜光栅、所述散射层及所述第二柱透镜光栅时，光线在垂直方向上的传输不受影响，方向保持不变。优选地散射层可由节距和焦距均很小的柱透镜光栅制备。
设该远视距的立体显示装置第一柱透镜光栅的焦距为f，2D显示面板像素间距为p 1，2D显示面板到第一柱透镜光栅的距离为l 1，第一柱透镜光栅到散射层的距离为l 2，散射层到第二柱透镜光栅的距离为l 3，第二柱透镜光栅到视点的距离为l 4,视点间距为p 2。优选地，上述参数应满足：，，。
式中，由于项，且的作用，则可以增大第二柱透镜光栅到视点的距离，从而在保持2D显示面板像素间距p 1、视点间距p 2及散射层到第二柱透镜光栅的距离l 3不变的情况下，实现远视距的立体图像显示。
可选地，为减少串扰，可在周期单元间加设挡光板。
可选地，每一周期单元可通过第一柱透镜光栅在散射层上形成多个像。
可选地，第一柱透镜光栅可替换为狭缝光栅。
可选地，第二柱透镜光栅可替换为狭缝光栅。
本发明中，由于该远视距的立体显示装置利用第一柱透镜光栅可将2D显示面板上的像素周期单元缩小成像于散射层，从而减小像素所成像的间距，因此该显示器能够在其他条件不变的情况下获得远视距。相对于传统立体显示装置，本发明远视距的立体显示装置更加适用于观看距离较远的场合，如广场、影院等。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的光路原理示意图。
图标：010-远视距的立体显示装置；100-2D显示面板； 200-第一柱透镜光栅；300-散射层；400-第二柱透镜光栅；020-远视距的立体显示装置光路原理示意图；500-挡光板；110-属于视差图像1的像素；120-属于视差图像2的像素；130-属于视差图像3的像素；140-属于视差图像4的像素；150-属于视差图像5的像素； 160-属于视差图像6的像素；610-视差图像1的视点区域；620-视差图像2的视点区域；630-视差图像3的视点区域；640-视差图像4的视点区域；650-视差图像5的视点区域；660-视差图像6的视点区域。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例
图1为本实施例提供的远视距的立体显示装置010的结构示意图，图中x坐标表示空间中的水平方向，y坐标表示空间中的垂直方向，z方向表示垂直于x-y平面的轴向方向。请参照图1，本实施例提供一种远视距的立体显示装置010，其包括2D显示面板100、第一柱透镜光栅200、散射层300及第二柱透镜光栅400。
下面对本实施例提供的远视距的立体显示装置010进行进一步说明。
2D显示面板100、第一柱透镜光栅200、散射层300及第二柱透镜光栅400前后依次放置。2D显示面板100上的像素按照周期单元进行排布。周期单元中包含来自于不同视差图像的像素。从属于视差图像1的像素110到属于视差图像6的像素160，像素在周期单元中依次排列。每一周期单元可通过第一柱透镜光栅200缩小成像于所述散射层300处。所述散射层300可以将周期单元的像向前散射，并经第二柱透镜光栅400投射到指定方向，形成视点。当人眼分处于不同视点位置时，可以看到与之对应视差图像从而实现立体视觉。
由于第一柱透镜光栅200在垂直方向上不具有成像作用，不影响光线在垂直方向上的传播，故所述散射层300为一维散射层，仅能在水平方向上散射光线，因此所述2D显示面板100上的像素在经过所述第一柱透镜光栅200、所述散射层300及所述第二柱透镜光栅400时，光线在垂直方向上的传输不受影响，方向保持不变。该散射层300由节距和焦距均很小的柱透镜光栅制备。
图2为本发明的远视距的立体显示装置010的光路原理示意图，图中x坐标表示空间中的水平方向，y坐标表示空间中的垂直方向，z方向表示垂直于x-y平面的轴向方向。请参照图2，属于视差图像1的像素110、属于视差图像2的像素120、属于视差图像3的像素130、属于视差图像4的像素140、属于视差图像5的像素150、属于视差图像6的像素160在x方向上依次排列，形成周期单元。第一柱透镜光栅200可将属于视差图像1的像素110到属于视差图像6的像素160的像素成像至散射层300位置处。在此成像过程中，2D显示面板到第一柱透镜光栅的距离为物距，第一柱透镜光栅到散射层的距离为像距，按照透镜成像规律，当物距大于像距时，成像为倒立缩小实像。则第一柱透镜光栅200可将从属于视差图像1的像素110到属于视差图像6的像素160的像素所构成的周期单元缩小成像于散射层300处。所成像中，像素的排列顺序与2D显示面板100上像素的排列顺序相反。散射层可将周期单元所成的缩小像向前散射，并经第二柱透镜光栅400投射到指定方向，形成视点。同理，按照透镜成像规律，在第二柱透镜光栅400投射过程中，像素排列顺序再次反转，最终在最佳观看距离上形成自视差图像1的视点区域610到视差图像6的视点区域660依次排列的视点区域集合。各个视差图像的视点区域排列顺序与2D显示面板上视差图像的像素排列顺序一致。
设该远视距的立体显示装置010第一柱透镜光栅200的焦距f为4.5455 mm，2D显示面板100像素间距p 1为0.3 mm，2D显示面板100到第一柱透镜光栅200的距离l 1为50 mm，第一柱透镜光栅200到散射层300的距离l 2为5 mm，散射层300到第二柱透镜光栅400的距离l 3为10 mm，第二柱透镜光栅400到视点的距离l 4为22m,视点间距p 2为66m，上述参数满足：，，。
式中，由于，则可以将第二柱透镜光栅到视点的距离增大到22 m，实现远视距的立体图像显示。

Claims (6)

1.一种远视距的立体显示装置，其特征在于：该远视距的立体显示装置由2D显示面板、第一柱透镜光栅、散射层及第二柱透镜光栅组成，所述2D显示面板、所述第一柱透镜光栅、所述散射层及所述第二柱透镜光栅前后依次放置，所述2D显示面板上的像素按照周期单元进行排布，周期单元中包含来自于不同视差图像的像素，每一周期单元可通过第一柱透镜光栅缩小成像于所述散射层处，所述散射层可以将周期单元的像向前散射，并经第二柱透镜光栅投射到指定方向，形成视点，当人眼分处于不同视点位置时，可以看到与之对应视差图像从而实现立体视觉。
2.如权利要求1所述的一种远视距的立体显示装置，其特征在于：设该远视距的立体显示装置第一柱透镜光栅的焦距为f，2D显示面板像素间距为p 1，2D显示面板到第一柱透镜光栅的距离为l 1，第一柱透镜光栅到散射层的距离为l 2，散射层到第二柱透镜光栅的距离为l 3，第二柱透镜光栅到视点的距离为l 4,视点间距为p 2，上述参数应满足：，，。
3.如权利要求1所述的一种远视距的立体显示装置，其特征在于：周期单元间可加设挡光板。
4.如权利要求1所述的一种远视距的立体显示装置，其特征在于：每一周期单元可通过第一柱透镜光栅在散射层上形成多个像。
5.如权利要求1所述的一种远视距的立体显示装置，其特征在于：第一柱透镜光栅可替换为狭缝光栅。
6.如权利要求1所述的一种远视距的立体显示装置，其特征在于：第二柱透镜光栅可替换为狭缝光栅。
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