CN101426147A - 复合柱面镜光栅自由立体显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合柱面镜光栅自由立体显示器，该立体显示器由平面显示屏和复合柱面镜光栅构成。复合柱面镜光栅由两种不同折射率的透明材料紧密耦合或粘接在一起构成，其两侧可有起支撑作用或保护作用的附加层，其两侧还可有增加透光的增透膜。复合柱面镜光栅中的高折射率层就是常规的柱面镜光栅，低折射率层为折射率低于高折射率层并能与高折射率层紧密耦合或粘接的透明材料。本发明的复合柱面镜光栅自由立体显示器具有立体图像显示效果好，制造成本低的特点。

Description

复合柱面镜光栅自由立体显示器

一、技术领域

本发明涉及立体显示技术领域，更具体地说，本发明涉及柱面光栅式自由立体显示技术领域。

二、背景技术

基于双目视差和光栅分光原理的光栅式自由立体显示器是一种重要的自由立体显示器，它由二维平面显示器上加装光栅而成。常见的光栅有狭缝光栅和柱面镜光栅两种，其中柱面镜光栅自由立体显示器因其具有高亮度的特点而备受关注。

柱面镜光栅的焦距f由下式决定

$f=\frac{1}{n-n_0}r---\left(1\right)$

其中n是柱面镜光栅材料的折射率，n₀是空气或真空的折射率，即有n₀＝1，r为柱面镜光栅曲率半径。常规柱面镜光栅山一种材料制成，为单透镜光栅，其焦距往往较短，一般都不大于5毫米，适用于分辨率较高(像素点距小，每英寸可达数千点)的立体光栅画，不适用于分辨率相对较低(像素点距大，每英寸约几十点)的立体显示器，其原理分别如附图1(a)和(b)所示。

复合柱面镜光栅由两种不同折射率的透明材料构成，如附图2所示，其中高折射率层就是常规的柱面透镜光栅，低折射率层为折射率低于高折射率层的透明材料，附加层为能起到支撑作用或保护作用的透明材料，此外，为了增加透光量，还可敷上增透膜。复合柱面镜光栅的焦距f_复合由下式决定

其中n是复合柱面镜光栅的高折射率层的折射率，即常规柱面镜光栅的折射率，n_介质是复合柱面镜光栅的低折射率层的折射率。

由式(1)和(2)可得

由于n_介质>n₀，显然有

f_复合>f　　　(4)

即复合柱面镜光栅的焦距大于相应的单柱面镜光栅的焦距。通过合理的选用低折射率层材料，可以实现任何焦距的复合透镜，其焦距可以长达10多毫米，甚至更长。因此复合柱面镜光栅可适用于分辨率相对较低的立体显示器，其原理如附图1(c)所示。

三、发明内容

为此，本发明提出一种复合柱面镜光栅自由立体显示器，如附图3所示，该复合柱面镜光栅自由立体显示器由平面显示屏和复合柱面镜光栅构成。复合柱面镜光栅的结构如附图2所示，它由两种不同折射率的透明材料紧密耦合或粘接在一起构成，其两侧可有起支撑作用或保护作用的附加层，其两侧还可有增加透光的增透膜。复合柱面镜光栅中的高折射率层就是常规的柱面镜光栅，低折射率层为折射率低于高折射率层并能与高折射率层紧密耦合或粘接的透明材料，比如液态的水、透明的油等材料，或啫喱状的透明粘接剂等材料，或者能与高折射率层紧密耦合的透明固体材料。附加层为能起到支撑作用或保护作用的透明材料，比如玻璃、有机玻璃等。增透膜包括具有增透作用的金属和介质膜。平面显示屏包括常见的直视平面显示屏，诸如液晶显示屏LCD、等离子显示屏PDP、场发射显示屏FED、有机电致发光显示屏OLED等以及各种投影平面显示屏，如DLP，LCOS，CRT和激光投影等的投影图像平面屏。

本发明的复合柱面镜光栅自由立体显示器可实现立体感好、低成本的立体图像显示效果。因为针对不同规格的平面显示屏需求不同焦距的柱面镜光栅，只用调整复合柱面镜光栅中低折射率层材料，而不用改变柱面镜光栅的曲率半径而带来的高成本光栅模具费用，这在柱面镜光栅自由立体显示器的科学研究和小批量生产时大大节省成本。比如，可将柱面光栅立体画用短焦距的柱面镜光栅与低折射率透明材料构成复合柱面镜光栅，再与平面显示屏装配成立体显示器，其成本较低，因为柱面光栅立体画用柱面镜光栅已是批量生产的成熟的商品，价格低廉。

四、附图的说明

附图1为焦距不同的柱面镜光栅适用于立体光栅画和立体显示器的情形，其中(a)为短焦距的柱面镜光栅适用于高分辨率的立体光栅画，(b)为短焦距的柱面镜光栅不适用于低分辨率的立体显示器，(c)为复合柱面镜光栅的焦距变长，适用于低分辨率的立体显示器。

附图2为复合柱面镜光栅的结构。

附图3为本发明的复合柱面镜光栅自由立体显示器的结构。

附图4为本发明的复合柱面镜光栅自由立体显示器的一个具体实施例。该立体显示器采用液晶显示器作为平面显示屏，采用水作为复合柱面镜光栅的低折射率透明材料，采用玻璃作为附加层。

附图5为本发明的复合柱面镜光栅自由立体显示器的另一个具体实施例。该立体显示器采用等离子显示器作为平面显示屏，采用透明粘接剂作为复合柱面镜光栅的低折射率透明材料，附加层为玻璃。

上述各附图中的图示标号为：

11光栅画，12平面显示屏，13液晶显示屏，14等离子显示屏，21柱面镜光栅，22低折射率透明材料，23附加层，24复合柱面镜光栅，25水，26玻璃，27透明粘接剂，30眼睛。

应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。

五、具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明提出的一种复合柱面镜光栅自由立体显示器的实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

附图4为本发明的复合柱面镜光栅自由立体显示器的一个具体实施例。该立体显示器采用液晶显示器作为平面显示屏，采用水作为复合柱面镜光栅的低折射率透明材料，采用玻璃作为附加层。柱面镜光栅与玻璃在边框处封结成腔体，水填充其中。

附图5为本发明的复合柱面镜光栅自由立体显示器的另一个具体实施例。该立体显示器采用等离子显示器作为平面显示屏，采用透明粘接剂作为复合柱面镜光栅的低折射率透明材料，附加层为玻璃。将透明粘接剂敷在柱面镜光栅上，再在粘接剂上盖上玻璃形成复合柱面镜光栅。

Claims (3)

1、一种复合柱面镜光栅自由立体显示器，其特征是该立体显示器由平面显示屏和复合柱面镜光栅构成。

2、根据权利要求1所述的一种复合柱面镜光栅自由立体显示器，其特征是复合柱面镜光栅由两种不同折射率的透明材料紧密耦合或粘接在一起构成，其两侧可有起支撑作用或保护作用的附加层，其两侧还可有增加透光的增透膜，复合柱面镜光栅中的高折射率层就是常规的柱面镜光栅，低折射率层为折射率低于高折射率层并能与高折射率层紧密耦合或粘接的透明材料。

3、根据权利要求1或2所述的一种复合柱面镜光栅自由立体显示器，其特征是复合柱面镜光栅中的低折射率层可以是液态的水、透明的油等材料，或啫喱状的透明胶等材料，或者其它能与高折射率层紧密耦合的透明固体材料。

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