CN115202064B - 立体影像显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种立体影像显示设备，包含平面显示单元、透镜阵列单元及间隔单元。平面显示单元具有显示面。透镜阵列单元包含至少一聚光透镜，并且聚光透镜设置于显示面的一侧。间隔单元设置于显示面与聚光透镜之间，以使得透镜阵列单元与平面显示单元呈间隔设置。其中，在立体影像显示设备的光场系统中，平面显示单元的显示面至透镜阵列单元的聚光透镜之间的物距被配置成使得立体影像显示设备在光场系统中的一中心深度平面(CDP，central depth plane)的绝对值是介于1 mm至200 mm之间。借此，立体影像显示质量不佳的问题可以有效地被改善。

Description

立体影像显示设备

技术领域

本发明涉及一种立体影像显示设备，特别是涉及一种改善立体影像显示质量的立体影像显示设备。

背景技术

一般来说，立体影像显示设备在平面显示器的显示像素及透镜阵列单元之间会存在许多不同的透光层，例如：覆盖于显示像素上的光学材料层(如：保护膜、扩散片、增亮片、导光板……等)；或者，用来支撑透镜阵列单元的透镜支撑基层。

然而，现有的立体影像显示设备在上述透光层的设计上，并未具有特别的考虑。再者，现有的立体影像显示设备在平面显示器以及透镜阵列单元之间的物距(objectdistance)设计上，也并未具有特别的考虑，从而使得立体影像显示设备在成像时，立体影像显示质量不佳的问题，例如：色块或分辨率不佳等问题。

综上所述，本发明人有感上述缺失可改善，乃特潜心研究并配合学理的应用，终于提出一种设计合理且有效改善上述缺失的本发明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种立体影像显示设备。

为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是，提供一种立体影像显示设备，其包括：一平面显示单元，其具有一显示面；一透镜阵列单元，其包含至少一聚光透镜，并且所述聚光透镜是设置于所述显示面的一侧；以及一间隔单元，其设置于所述显示面与所述聚光透镜之间，以使得所述透镜阵列单元与所述平面显示单元呈间隔设置；其中，在所述立体影像显示设备的一光场系统中，所述平面显示单元的所述显示面至所述透镜阵列单元的所述聚光透镜之间的一物距被配置成使所述立体影像显示设备在所述光场系统中的一中心深度平面(CDP，central depth plane)的绝对值是介于1mm至200mm之间。

优选地，在所述立体影像显示设备运行时，所述平面显示单元的所述显示面经配置产生一集成式影像(integral image)，所述集成式影像的光线能按序穿透所述间隔单元及所述透镜阵列单元，并且所述透镜阵列单元经配置将所述集成式影像重新汇聚在所述立体影像显示设备上方的空间中，以形成经重组的一立体影像(stereo image)。

优选地，所述显示面至所述聚光透镜之间的所述物距满足以下公式：s＝s1+A₁H；其中，s为所述物距；s1为等效间距，其是将所述间隔单元等效为空气层所计算出来的间距；A₁为所述聚光透镜的一第一表面的顶点的位置，并且所述第一表面为所述聚光透镜面向所述显示面的表面；H为所述聚光透镜的一第一主光点的位置；并且，A₁H为A₁至H的距离。

优选地，所述间隔单元包含彼此堆叠的多个透光层，多个所述透光层由所述平面显示单元的所述显示面至所述透镜阵列单元的所述聚光透镜的方向按序定义为第一透光层至第n透光层，并且n为不小于2的正整数。

优选地，所述第一透光层至所述第n透光层按序具有第一厚度T1至第n厚度Tn，并且所述第一透光层至所述第n透光层按序具有第一折射率N1至第n折射率Nn；其中，所述等效间距s1的计算公式为：

优选地，所述等效间距s1的计算是先将所述第一厚度T1至所述第n厚度Tn分别除以所述第一折射率N1至所述第n折射率Nn，接着，将所计算出来的n个数值进行加总，以得到所述等效间距s1。

优选地，所述间隔单元的多个所述透光层的层数是介于2层至20层之间；在多个所述透光层中，每个所述透光层具有介于0.01mm至30mm之间的一厚度，并且每个所述透光层具有介于1至2之间的一折射率。

优选地，所述间隔单元的多个所述透光层包含覆盖于所述平面显示单元的所述显示面上的至少一光学材料层，以及用来支撑所述透镜阵列单元的所述聚光透镜的至少一支撑基层。

优选地，所述立体影像显示设备在所述光场系统中的所述中心深度平面(CDP，central depth plane)是将所述物距代入所述光场系统的一透镜成像公式计算所求得。

优选地，所述平面显示单元的所述显示面为液晶显示器的一显示像素；并且，所述聚光透镜为球面透镜、非球面透镜、透镜组、双凸透镜、平凸透镜、凹凸透镜、及涅菲尔透镜的至少其中之一。

优选地，所述间隔单元为仅具有单层结构的透光层。

本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的立体影像显示设备，其能通过“在所述立体影像显示设备的一光场系统中，所述平面显示单元的所述显示面至所述透镜阵列单元的所述聚光透镜之间的一物距被配置成使所述立体影像显示设备在所述光场系统中的一中心深度平面(CDP，central depth plane)的绝对值是介于1mm至200mm之间”，以有效地改善立体影像显示质量不佳的问题，例如：色块或分辨率不佳等问题。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明一实施例立体影像显示设备的示意图(聚光透镜为双凸透镜)。

图2为本发明聚光透镜的光学路径示意图(一)。

图3为图1的区域III的局部放大示意图，其显示位于平面显示单元及透镜阵列单元之间的多个透光层。

图4为本发明聚光透镜的光学路径示意图(二)。

图5为本发明另一实施例立体影像显示设备的示意图(聚光透镜为平凸透镜)。

图6为本发明又一实施例立体影像显示设备的示意图(间隔单元为单层结构)。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

[立体影像显示设备]

请参阅图1所示，本发明实施例提供一种立体影像显示设备100(stereoscopicimage display device)。所述立体影像显示设备100可以应用于光电、医疗、军事、展示、显示器、教育、娱乐、及消费型电子等应用领域。所述立体影像显示设备100可以例如是一主动式漂浮立体影像显示设备，其能在立体影像显示设备100上方的空间显示一立体影像(stereo image)。再者，所述立体影像显示设备100在使用时可以例如是设置于桌面、地面、或天花板……等任意合适的设置位置上。

本发明实施例所提供的立体影像显示设备100包含：一平面显示单元1(flatpanel display unit，平板显示单元)、一透镜阵列单元2(lens array unit)、及一间隔单元3(spacer unit)。其中，所述平面显示单元1具有一显示面11(也称显示像素)，所述透镜阵列单元2是设置于平面显示单元1的显示面11的一侧，并且所述间隔单元3是设置于平面显示单元1与透镜阵列单元2间，以使得所述透镜阵列单元2与平面显示单元1通过间隔单元3而彼此呈间隔设置。

在立体影像显示设备100运行时，所述平面显示单元1的显示面11经配置发射出光线(或称光线簇，light cluster)以产生一集成式影像(integral image)，该集成式影像的光线能按序穿透间隔单元3及透镜阵列单元2，且所述透镜阵列单元2经配置将该集成式影像重新汇聚在立体影像显示设备100上方的空间中，以形成一立体影像(stereo image)。

进一步地说，所述平面显示单元1是用来显示集成式摄影(integralphotography)技术的图案，并且所述平面显示单元1进一步包含有用来执行算法的演算组件(图未示出)。再者，所述平面显示单元1的显示面11所显示的集成式影像，是通过将一平面影像进行演算及重新绘制所产生的，但本发明不受限于此。

在本发明的一些实施方式中，所述平面显示单元1可以例如是一主动式平面显示器(active flat panel display，主动式平板显示器)。举例而言，所述平面显示单元1可以例如是智能型手机、平板计算机、平面屏幕……等具有LCD屏幕或LED屏幕的电子装置。对于所述平面显示单元1的形式及构造，本发明并不予以限制。所述平面显示单元1的特点在于可以控制立体影像的切换，以达到动态画面显示的效果。

在本发明的一些实施方式中，所述平面显示单元1也可以例如是一被动式平面显示设备(passive flat panel display，被动式平面显示器)，其仅能显示静态的图案，且不能随意变动影像画面。举例而言，所述平面显示单元1可以例如是灯箱绘图装置、光罩刻图装置、印刷绘图装置……等仅能显示静态图案的装置。

进一步地说，所述透镜阵列单元2具有调控光场的能力(ability of controllinglight field)。所述透镜阵列单元2包含有多个聚光透镜21，并且多个所述聚光透镜21经配置调控立体影像的光线角度，进而提供用户观看立体影像的不同角度。借此，该用户对立体影像能感受深度的立体视觉。

每个所述聚光透镜21的镜面曲率由透镜的材料决定，并且所述透镜阵列单元2配合平面显示单元1的设置，能决定立体影像的显示高度、可视角度的范围、及立体影像的清晰程度。

在本发明的一些实施方式中，每个所述聚光透镜21是由光学特性良好的材料所制成。举例而言，所述聚光透镜21的材料是选自由玻璃(glass)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、及聚乙烯(polyethylene，PE)所组成的材料群的至少其中之一，但本发明不受限于此。所述聚光透镜21的材料只要能具有适合用来形成透镜的光穿透率及软硬程度，即符合本发明的保护构思，而属于本发明的保护范围。

在本发明的一些实施方式中，每个所述聚光透镜21的种类可以例如是双凸透镜、平凸透镜、或菲涅尔透镜……等具有聚光能力(或称聚焦能力)的透镜。

在本发明的一些实施方式中，多个所述聚光透镜21是设置于平面显示单元1的显示面11的一侧，并且所述间隔单元3是设置于平面显示单元1与聚光透镜21之间。再者，多个所述聚光透镜21呈矩阵状排列、交错状排列、或无规则排列，本发明并不予以限制。

进一步地说，所述间隔单元3为设置于平面显示单元1与透镜阵列单元2之间的彼此堆叠的多个透光层31(lght-transmissive layer)。所述间隔单元3能用来间隔及支撑平面显示单元1与透镜阵列单元2，并且所述间隔单元3能用来提供光线穿透于其中。

值得一提的是，上述透光层31可以例如是具有固态介质(如：OCA胶或玻璃)的透光层，但本发明不受限于此。所述透光层31也可以例如是具有气态介质(如：空气或其它气体)的透光层，或者，所述透光层31也可以例如是具有液态介质的透光层，本发明并不予以限制。举例而言，在多个所述透光层31中，部分的所述透光层31可以设计为具有固态介质的透光层，而另一部分的所述透光层31可以设计为具有气态介质的透光层。

一般来说，立体影像显示设备100在平面显示单元1的显示面11(显示像素)及透镜阵列单元2之间会存在许多不同的透光层，例如：覆盖于平面显示单元1的显示面11上的光学材料层(如：保护膜、扩散片、增亮片、导光板……等)；或者，用来支撑透镜阵列单元2的透镜支撑基层。

然而，现有的立体影像显示设备在上述透光层的设计上，并未具有特别的考虑。再者，现有的立体影像显示设备在平面显示单元以及透镜阵列单元之间的物距(objectdistance)设计上，也并未具有特别的考虑，从而使得立体影像显示设备在成像时，立体影像显示质量不佳的问题，例如：色块或分辨率不佳等问题。

为了解决上述的技术问题，本发明的主要技术特征在于，平面显示单元1的显示面11(显示像素)至透镜阵列单元2之间的物距在设计上需要满足一预定范围(0.5mm至300mm、优选1mm至150mm)，其带入成像公式后所得的一CPD绝对值范围需介于1mm至200mm之间、且优选介于5mm至150mm之间，进而改善现有技术存在的立体影像质量下降的问题。

为了更清楚说明及了解本发明的主要技术特征及技术效果，以下将按序针对与本发明实施方式相关的透镜参数及与成像公式相关的推导步骤进行说明。其中，上述推导步骤按序包含：

推导步骤1—计算聚光透镜的屈光率；

推导步骤2—推导聚光透镜的主光点/主平面的位置；

推导步骤3—计算平面显示单元的显示面以及聚光透镜之间的等效间距(也就是，将间隔单元等效为空气层)；以及

推导步骤4—计算成像距离。

[透镜参数]

请参阅图2所示，本发明实施例的聚光透镜是以双凸透镜(biconvex lens)为例子做说明，并且所述聚光透镜具有如下参数。

其中，平面显示单元的显示面至聚光透镜之间的透镜参数如下：

n：入射面介质的折射率，也就是，位于平面显示单元的显示面至聚光透镜之间的透光层的折射率。

A₁：聚光透镜的第一表面的顶点或光学中点。其中，所述第一表面为聚光透镜的面朝向平面显示单元的表面。在本实施例中，聚光透镜为双凸透镜，聚光透镜的第一表面为外凸曲面、且可以定义为第一曲面，但本发明不受限于此。举例而言，所述聚光透镜也可以例如是平凸透镜(planoconvex lens)，并且聚光透镜的第一表面可以例如是平整表面。

r₁(图未标示)：聚光透镜的第一表面的曲率半径。

H：聚光透镜在成像系统中的第一主光点/平面。

F：成像系统中的第一焦点。

f(H-F的距离)：成像系统中的第一焦距长，也就是，第一主光点/平面H至第一焦点F的距离。

A₁-F的距离：成像系统中的前焦距长，也就是，第一表面的顶点A₁至第一焦点F的距离。

A₁-H的距离：聚光透镜中第一表面的顶点A₁至第一主光点/平面H的距离。

其中，聚光透镜本身的透镜参数如下：

n’：聚光透镜本身的折射率。

d：聚光透镜本身的厚度(也就是，A₁至A₂的距离)。

其中，聚光透镜至立体影像之间的透镜参数如下：

n”：出射面介质的折射率，也就是，位于聚光透镜至立体影像之间的材料介质或空气介质的折射率。

A₂：聚光透镜的第二表面的顶点或光学中点。其中，所述第二表面为聚光透镜的远离平面显示单元的表面。在本实施例中，聚光透镜为双凸透镜，聚光透镜的第二表面也为外凸曲面、且可以定义为第二曲面。

r₂(图未标示)：聚光透镜的第二表面的曲率半径。

H”：聚光透镜在成像系统中的第二主光点/平面。

F”：成像系统中的第二焦点。

f”(H”-F”的距离)：成像系统中的第二焦距长，也就是，第二主光点/平面H”至第二焦点F”的距离。

A₂-F”的距离：成像系统中的后焦距长，也就是，第二表面的顶点A₂至第二焦点F”的距离。

A₂-H”的距离：聚光透镜中第二表面的顶点A₂至第二主光点/平面H”的距离。

在上述参数中，n、r₁、n’、d、n”、r₂为公式计算实际所需要先已知的物理量，利用该些物理量带入后续的公式，即可推导出其它的参数。

另外，值得一提的是，在上述成像系统中，若所述第一表面为凸透镜曲面，则r₁的数值为正值；若所述第一表面为凹透镜曲面，则r₁的数值为负值。进一步地说，若所述第二表面为凹透镜曲面，则r₂的数值为正值；若所述第二表面为凸透镜曲面，则R₂的数值为负值。

[推导步骤1]

推导步骤1为计算聚光透镜的屈光率，其是通过将以上已知的物理量n、r₁、n’、d、n”、r₂带入以下公式1-1及公式1-2，即可以分别计算出P₁及P₂的数值。其中，P₁为第一表面(第一曲面)的屈光率(refractive index)，并且P₂为第二表面(第二曲面)的屈光率。

接着，将以上计算得知的P₁及P₂带入以下公式1-3，即可以计算出P的数值。其中，P为透镜成像系统整体的屈光率。

接着，将以上计算得知的P带入以下公式1-4，即可以分别计算出f(H-F的距离)及f”(H”-F”的距离)。其中，f(H-F的距离)为成像系统中的第一焦距长，并且f”(H”-F”的距离)为成像系统中的第二焦距长。

[推导步骤2]

推导步骤2为推导聚光透镜的主光点/主平面的位置，其是通过将以上计算所得的P₁、P₂、P、f、f”，带入以下公式2-1及公式2-2，即可以分别计算出聚光透镜在成像系统中的第一主光点/平面H及第二主光点/平面H”的位置。再者，A₁H的距离及A₂H”的距离也可以被计算出来。

其中，f₁为第一表面(第一曲面)的第一焦距长，并且f₁’为第一表面(第一曲面)的第二焦距长。再者，f₂’为第二表面(第二曲面)的第一焦距长，并且f₂”为第二表面(第二曲面)的第二焦距长。上述参数的关系如以下公式2-3及公式2-4。

[推导步骤3]

请参阅图3所示，推导步骤3为计算平面显示单元1的显示面11(显示像素)及透镜阵列单元2的聚光透镜21间的等效间距s1。也就是，将间隔单元3的多个透光层31等效为空气层，并且所述等效间距s1为将间隔单元3等效为空气层后所计算出来的间距。

更具体地说，在将上述推导步骤1及推导步骤2所求得的参数带入透镜成像系统的成像公式以前，透镜阵列单元2的等效间距s1需要先被计算出来。

在立体影像成像的光场系统中，物(object)的位置即是平面显示单元1的显示面11(显示像素)。然而，在实际应用时，立体影像显示设备100在平面显示单元1的显示面11(显示像素)及透镜阵列单元2的聚光透镜21之间会存在许多不同的透光层31，例如：覆盖于平面显示单元1的显示面11上的光学材料层(如：保护膜、扩散片、增亮片、导光板……等)；或者，用来支撑透镜阵列单元2的透镜支撑基层。因此，等效间距s1需要先被计算出来，也就是将间隔单元3等效为空气层后所计算出来的厚度。

请继续参阅图3所示，所述间隔单元包含彼此堆叠的多个透光层31，并且多个所述透光层31由平面显示单元1的显示面11至透镜阵列单元2的聚光透镜21的方向可以按序定义为第一透光层311至第n透光层31n，且n为不小于2的一正整数、优选为2至20之间的正整数、且特优选为2至10之间的正整数。

其中，所述第一透光层311至第n透光层31n按序具有第一厚度T1至第n厚度Tn，并且所述第一透光层311至第n透光层31n按序具有第一折射率N1至第n折射率Nn。

在多个所述透光层31中，每个所述透光层31(311～31n)具有介于0.01mm至30mm之间的一厚度，并且多个所述透光层31的厚度设计可以彼此相同或不同，本发明并不予以限制。其中，厚度为0.01mm的透光层可以例如是OCA光学胶层，并且厚度为30mm的透光层可以例如是玻璃层。

在多个所述透光层31中，每个所述透光层31(311～31n)具有介于1至2之间的一折射率，并且多个所述透光层31的折射率设计可以彼此相同或不同，本发明并不予以限制。其中，折射率为1的透光层可以例如是空气层，并且折射率为2的透光层可以例如是高折射率玻璃层。

上述等效间距s1的计算方式如以下公式3-1。

也就是说，上述等效间距s1的计算方式是先将第一厚度T1至第n厚度Tn分别除以第一折射率N1至第n折射率Nn，所计算出来的n个数值的总和。借此，所述等效间距s1能被计算出来。

[推导步骤4]

请参阅图4所示，推导步骤4为计算像距(image distance)。

更具体地说，在立体影像的成像系统中，物距s(object distance)为物M(显示面，显示像素)到第一主光点H的距离，也就是，物M到第一表面(第一曲面)顶点A₁的距离s1(带入上述等效间距s1)加上第一表面顶点A₁到第一主光点/平面H的距离A₁H，其可以如以下公式4-1表示。

s＝s1+A₁H (公式4-1)

接着，将通过公式4-1计算所得的物距s带入以下的成像公式4-2，可以求得像距s”的数值。

接着，将通过公式4-2计算所得的像距s”带入以下公式4-3，可以得到s2的数值，即像M”(立体影像)到第二表面(第二曲面)顶点A₂的距离。

s”＝s2+A₂H” (公式4-3)

从另一个角度说，像距s”为像M”到第二主光点H”的距离，也就是，像M”到第二表面(第二曲面)顶点A₂的距离s2加上第二表面顶点A₂到第二主光点/平面H”的距离A₂H”。

其中，上述s2为经重组的立体影像理论上最清楚的成像平面，即中心深度平面(CDP，central depth plane)。

[中心深度平面CDP的范围]

本发明实施例的立体影像显示设备100的透镜阵列单元2的聚光透镜21，可以利用上述四个推导步骤计算出立体影像显示设备100的光场系统的中心深度平面CDP。

若所述中心深度平面CDP的数值过小，其会导致成像高度较高的立体影像的成像质量下降。若所述中心深度平面CDP的数值过大，其会导致色块的问题。其中，球面透镜、非球面透镜、透镜组、双凸透镜、平凸透镜、凹凸透镜、或涅菲尔透镜，皆适用为本发明的聚光透镜。

本申请发明人根据模拟及实验结果得知，所述中心深度平面CDP的数值具有一较佳范围。也就是说，所述中心深度平面CDP数值的绝对值(由于负像距的条件下也适用)是介于1mm至200mm之间、且较佳是介于5mm至150mm。其中，仿真的软件可以例如是：ASAP、Zemax、Light Tools、RSoft、Code v、TracePro，但本发明不受限于此。

基于上述条件，本发明实施例的立体影像显示设备100所产生的立体影像能具有较佳的成像质量(如：立体影像具有较佳的分辨率及无色块问题)。

换个角度说，本发明的主要技术特征在于，所述平面显示单元1的显示面11(显示像素)至透镜阵列单元2的聚光透镜21之间的物距s(即，等效间距s1加上第一表面顶点A₁到第一主光点/平面H的距离A₁H)在设计上需要满足一预定范围(0.5mm至300mm、优选1mm至150mm)，并且该预定范围带入光场系统的成像公式后所得的一CPD的绝对值需介于1mm至200mm之间、且较佳是介于5mm至150mm之间。借此，现有技术中存在的立体影像质量下降的问题能被有效地改善。

进一步地说，在集成式影像(integral image)的成像系统中，成像系统可以根据物距与透镜焦距的关系大致分为两种，即分辨率优先的成像系统及深度优先的成像系统。

当物距大于焦距时，此成像系统的模式称为分辨率优先的集成式影像模式(resolution priority integral image mode，简称RPII mode)。在此模式下，立体影像显示设备无法还原成像高度较高的飘浮立体影像，其只能还原成像高度较低的飘浮立体影像。相对地，在上述分辨率优先的集成式影像模式下，经还原的飘浮立体影像能具有较佳的分辨率。

当物距非常接近焦距时，此成像系统的模式称为深度优先的集成式影像模式(depth priority integral image mode，简称DPII mode)。在此模式下，立体影像显示设备的显示面的显示像素所发出的光线可视为趋近于平行光，因此立体影像的景深(depthof field，DOF)会较深。再者，成像高度较高或成像高度较低的立体影像的各个成像面的分辨率都会较差(由于光场系统的放大率远较于RPII来的大。

当所述中心深度平面CDP数值的绝对值过小时，其可视为接近RPII mode，故成像高度较高的飘浮立体影像的成像质量会急速下降。当所述中心深度平面CDP数值的绝对值过大时，其可视为接近DPII mode，即立体影像显示设备的显示面的显示像素所发出的光线可视为接近平行光。由于一般屏幕像素都为RGB三色子像素(sub pixel)所构成，所以当所述显示像素所发出的光线接近平行光、且光场系统放大率较大时，三色子像素无法有效地混合，进而造成色块问题。

如图5所示，在本发明的另一实施例中，所述立体影像显示设备100’的透镜阵列单元2’的多个聚光透镜21’皆为平凸透镜，其在设计上只要能使中心深度平面(CDP，centraldepth plane)的绝对值是介于1mm至200mm之间，即符合本发明的保护构思，而属于本发明的保护范围。

如图6所示，在本发明的又一实施例中，所述立体影像显示设备100”之间隔单元3’也可以例如为仅具有单层结构的透光层31’，其在设计上只要能使中心深度平面(CDP，central depth plane)的绝对值是介于1mm至200mm之间，即符合本发明的保护构思，而属于本发明的保护范围。

再者，所述单层结构的透光层31’可以例如是具有固态介质的透光层、具有气态介质、或具有液态介质的透光层，本发明并不予以限制。

[实施例的有益效果]

本发明的其中一有益效果在于，本发明实施例所提供的立体影像显示设备，其能通过“在所述立体影像显示设备的一光场系统中，所述平面显示单元的所述显示面至所述透镜阵列单元的所述聚光透镜之间的一物距被配置成使所述立体影像显示设备在所述光场系统中的一中心深度平面(CDP，central depth plane)的绝对值是介于1mm至200mm之间”，以有效地改善立体影像显示质量不佳的问题，例如：色块或分辨率不佳等问题。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求内。

Claims (9)

1.一种立体影像显示设备，其特征在于，所述立体影像显示设备包括：

一平面显示单元，其具有一显示面；

一透镜阵列单元，其包含至少一聚光透镜，并且所述聚光透镜是设置于所述显示面的一侧；以及

一间隔单元，其设置于所述显示面与所述聚光透镜之间，以使得所述透镜阵列单元与所述平面显示单元呈间隔设置；

其中，在所述立体影像显示设备的一光场系统中，所述平面显示单元的所述显示面至所述透镜阵列单元的所述聚光透镜之间的一物距被配置成使所述立体影像显示设备在所述光场系统中的一中心深度平面的绝对值是介于1mm至200mm之间；

其中，所述中心深度平面由以下公式4-1、公式4-2、及公式4-3计算而得：

s＝s1+A₁H (公式4-1)

s”＝s2+A₂H” (公式4-3)

其中，s为所述物距；s1为等效间距，其是将所述间隔单元等效为空气层所计算出来的间距；A₁为所述聚光透镜的一第一表面的顶点的位置，并且所述第一表面为所述聚光透镜面向所述显示面的表面；H为所述聚光透镜的一第一主光点的位置；且A₁H为A₁至H的距离；

其中，在所述光场系统中，n为一入射面介质的折射率，n”为一出射面介质的折射率，f为一第一焦距长，f”为一第二焦距长，P为透镜成像系统整体的屈光率，H”为所述聚光透镜的一第二主光点的位置，s”为所述光场系统的立体影像到所述第二主光点的距离，A₂为所述聚光透镜的一第二表面的顶点的位置，并且所述第二表面为所述聚光透镜远离所述显示面的表面，A₂H”为A₂至H”的距离，并且s2为所述中心深度平面。

2.根据权利要求1所述的立体影像显示设备，其特征在于，在所述立体影像显示设备运行时，所述平面显示单元的所述显示面经配置产生一集成式影像，所述集成式影像的光线能按序穿透所述间隔单元及所述透镜阵列单元，并且所述透镜阵列单元经配置将所述集成式影像重新汇聚在所述立体影像显示设备上方的空间中，以形成经重组的一立体影像。

3.根据权利要求1所述的立体影像显示设备，其特征在于，所述间隔单元包含彼此堆叠的多个透光层，多个所述透光层由所述平面显示单元的所述显示面至所述透镜阵列单元的所述聚光透镜的方向按序定义为第一透光层至第n透光层，并且n为不小于2的正整数。

4.根据权利要求3所述的立体影像显示设备，其特征在于，所述第一透光层至所述第n透光层按序具有第一厚度T1至第n厚度Tn，并且所述第一透光层至所述第n透光层按序具有第一折射率N1至第n折射率Nn；其中，所述等效间距s1的计算公式为：

5.根据权利要求4所述的立体影像显示设备，其特征在于，所述等效间距s1的计算是先将所述第一厚度T1至所述第n厚度Tn分别除以所述第一折射率N1至所述第n折射率Nn，接着，将所计算出来的n个数值进行加总，以得到所述等效间距s1。

6.根据权利要求4所述的立体影像显示设备，其特征在于，所述间隔单元的多个所述透光层的层数是介于2层至20层之间；在多个所述透光层中，每个所述透光层具有介于0.01mm至30mm之间的一厚度，并且每个所述透光层具有介于1至2之间的一折射率。

7.根据权利要求3所述的立体影像显示设备，其特征在于，所述间隔单元的多个所述透光层包含覆盖于所述平面显示单元的所述显示面上的至少一光学材料层，以及用来支撑所述透镜阵列单元的所述聚光透镜至少一支撑基层。

8.根据权利要求1所述的立体影像显示设备，其特征在于，所述平面显示单元的所述显示面为液晶显示器的一显示像素；并且，所述聚光透镜为球面透镜、非球面透镜、透镜组、双凸透镜、平凸透镜、凹凸透镜、及涅菲尔透镜的至少其中之一。

9.根据权利要求1所述的立体影像显示设备，其特征在于，所述间隔单元为仅具有单层结构的透光层。