CN101843108B - 具有宽视角的实像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用菲涅尔透镜具有宽视角的3D图像显示装置。根据本发明的一种实施方式，该3D图像显示装置包括：像源供给部，其用于供给图像；第一菲涅尔透镜，其用于折射和透射从像源供给部入射过来的图像；以及第二菲涅尔透镜，其用于通过折射和透射经由第一菲涅尔透镜所透射的像源来产生3D图像。所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜中的至少一个为曲面菲涅尔透镜。本发明可以使3D图像的显示面积最大化，并且，可以实现在左右边界上无图像失真并具有宽视角的3D图像。

Description

具有宽视角的实像显示装置

技术领域

本发明涉及一种图像显示装置，更具体而言，涉及一种使用菲涅尔透镜而具有宽视角的真实感图像显示装置。

背景技术

通常，三维图像显示指的是一种将深度信息添加到二维图像中，使用该深度信息使观察者感到三维的生动性和真实感的技术。三维图象显示技术应用在各种部门中，尤其应用在教育、卫生、军事、特殊目的机构等部门中。在现有技术中，根据上述此种技术，在各种方式和方法上，已经提出了一般三维图像显示装置的几种类型。截至到目前，大部分这些三维图像显示装置应用的是人类双眼视差的原理。由于呈现在人们左眼和右眼中的图像之间存在有一些轻微差异，由左眼和右眼引起的视差感知就给人一种三维的感觉，因此，可以获得一种凸起的感觉。

现有技术的通常方式主要是通过使用或者不使用眼镜来分离左右图像。在色差式、偏振光眼镜式和液晶快门式中使用眼镜，而在光栅片式、视差栅栏式和光学平板式中不使用眼镜。

在上述这些技术中，偏振光眼镜式是最早的和最稳定的三维图像显示方式，其在3D电影和3D显示器等中应用最为广泛。然而，这种方法最大的缺点在于需要使用3D图像专用偏振光眼镜。因此，戴上该专用偏振光眼镜就会增加眼睛的疲劳。

在现有技术不使用眼镜的方式中，光栅片式和视差栅栏式形成的图像亮度和分辨率都低，并且需要为观看者固定一个观测位置，因此，在观看一段较长的时间后，这两种方式都会使观看者产生头痛和眩晕感。

也有一些全三维显示方式，包括全息3D显示方式和立体3D显示方式。虽然这些方式可以在空间中自由地形成3D图像，但是，这些方式需要一些昂贵的激光部件和精密光学部件，用以显示甚至静止的图像，并不能够形成实时的3D图像。

有人提出一些不用眼镜的方式来解决上述这些问题，其利用反射镜、传统光学透镜和凹透镜等，以较低的成本形成实时3D图像。然而，大部分这些方法由于使用了凹透镜等而都会使图像遭受变形失真，并且，如果使用大型装置，这些方式需要较高的生产成本。尤其是当为了得到在大型显示设备的3D图像而使用大型装置时，就需要设置非常大的空间宽度，因此，这妨碍了这些方法的实用性和适用性。

除了使用凹面镜和反射镜的这些方法外，长期以来，也有人提出了一些以各种方式使用菲涅尔透镜的方法。已经公开的技术有，可以使用两个菲涅尔透镜产生3D图像效果，也可以使用一个或者多个菲涅尔透镜和反射镜来形成具有3D图像效果的3D图像。然而，这些技术的缺点是由于对每次重现的目标内容物有限制而使可用部分的显示比例较低。为了得到大型显示设备的3D图像，需要设置两块或两块以上的大型透射式反射镜和大型显示设备像源。因此，形成非常大的空间宽度就不可避免使生产成本变高。

特别地，为了得到大型显示设备的3D图像，在液晶投影机中使用两个菲涅尔透镜，由该液晶投影机扩大宽视角，可以得到具有这样宽视角的3D图像。在这里所产生的3D图像，在与中心成10度到20度范围内的视角内可能不会出现图像变形失真，但是，在超出这个范围的视角内可能会出现严重的图像变形失真。即，存在的问题是：会发生这样的图像变形失真，其中，在屏幕中心处具有相同深度感的3D图像在临界视角的左右侧上朝向屏幕的反面变小。

根据现有技术来实现3D图像的问题是：由于在除了与屏幕中心成10度到20度角的部位以外，在屏幕的剩余部位上会出现严重的图像变形失真，因此，有可能看不到完整的3D图像。而且，由于存在的各种问题，生成大型显示设备的3D图像的各种应用可能会受到限制，因此，可能难以高效地生成3D图像。由于除显示设备中心处外，在其剩余部位上图像变形失真，使用三个菲涅尔透镜的3D成像技术在再现性和适用性方面也可能受到限制。使用一个菲涅尔透镜和一个反射镜技术的优点与使用两个菲涅尔透镜的优点相同。为了得到大型显示设备的3D图像，当使用大型设备时，需要使上下侧和前后侧空间的宽度相当大，以便与该3D图像显示设备的大小成比例。并且，由于使用反射镜，3D图像的投影距离会变短，因而深度感会降低。

下面，参照附图1来说明根据现有技术的使用平面菲涅尔透镜的3D成像的原理和存在的一些问题。

图1表示根据现有技术的3D成像方法。平面菲涅尔透镜的焦距f恒定，由第一菲涅尔透镜115和第二菲涅尔透镜120构成，其中，第一菲涅尔透镜115使输入图像光源入射进来，第二菲涅尔透镜120用于投射3D图像。在与第二菲涅尔透镜120相隔d3的位置处形成3D图像，其中，根据从像源供给部110的中心到第一菲涅尔透镜115的距离d1与从第一菲涅尔透镜115到第二菲涅尔透镜120的距离d2的不同，该3D图像相对于输入像源以放大和缩小的形式具有不同的深度感。

如图1所示，通过在与像源供给部距离为d1处的某一位置组合第一菲涅尔透镜115和第二菲涅尔透镜120，3D图像就可以形成d3位置处上方的空间中，观看者从某一区域θ1可以观测到该3D图像。其中，从第一菲涅尔透镜115到第二菲涅尔透镜120的距离d2保持在一定范围内，在该范围内，图像不会发生变形失真和像差现象。

当将焦距为f1的第一菲涅尔透镜115和焦距为f2的第二菲涅尔透镜120在某一距离内设置成一排时，则该两个菲涅尔透镜115和120可以形成焦距f3127。在这里，f3是由这两个菲涅尔透镜所形成的焦距。当使用两个菲涅尔透镜115和120投射二维像源时，其上形成有图像的焦平面125可以形成为从两个菲涅尔透镜115和120的焦距127处向内凹入的球形。同时，在从观看者的角度进行观测时，人眼就可以在具有某一孔径并通过由两个菲涅尔透镜115和120所形成的焦距127的观测角θ1的范围内看到该3D图像的输出部分。在该范围内，观看者可以看到与形成在输出图像焦平面125上的图像相同的图像。在这里，所产生的3D图像看起来好像漂浮在空中。下面将详细说明其原理。在图1中，从像源供给部110所投射的二维图像可以向第一菲涅尔透镜115进行投射。第一菲涅尔透镜115和第二菲涅尔透镜120结合起来，像单个透镜一样地发挥作用。输出图像焦平面125位于两个菲涅尔透镜115和120的焦距127的范围内。参看图1，只要使从像源供给部110投射在屏幕上的图像与第一菲涅尔透镜115保持某一距离d1，就可以在输出图像焦平面125上得到所需的3D图像。并且，3D图像可以形成在根据第一菲涅尔透镜115和第二菲涅尔透镜120的凹槽方向的设置方式不同而具有不同形式的输出图像焦平面125上。这是由于根据从菲涅尔透镜凹面的入射角的不同，光线的折射角也不同。存在的问题是，与第二菲涅尔透镜120的整个显示区域相比，形成为球形的输出图像焦平面125仅形成在中心部的大约1/4区域上，并且，从输出图像焦平面125的中心到边缘3D图像逐渐变小，同时产生图像的变形失真。球形输出图像焦平面125在使第一菲涅尔透镜115和第二菲涅尔透镜120的凹槽面对面的情况下而形成，其可以形成在具有圆形边界平面225(在图2中)的3D像源的屏幕210(在图2中)上。因而，与屏幕210(在图2中)的整个大小相比，所形成的3D图像可形成在位于屏幕中心的圆形边界平面225内。屏幕210作为衬托3D图像的背景，显示区域与其整个尺寸相比只可以为比较小的一部分，因此，在形成3D图像时，总的来说，深度感可能会降低。并且，在与屏幕左右侧相隔某一距离位置处进行观看时，由于3D图像的表面为球形而会出现图像变形失真现象。

图2表示根据现有技术的3D图像源和观测角的形式。

根据图2，当使用平面菲涅尔透镜形成3D图像时，在屏幕上可以形成圆形边界平面225。其中，观看者只能够看到在该圆形边界平面225内的3D图像。

图2中，在观看者240a、240b和240c中，位于中间部位的240a可以感觉到具有一定深度感的3D图像。然而，观看者240b和240c看到的图像230b和230c变形失真，并且看上去比由观看者240a所看到的图像230a要小，而且，由于深度感降低，图像230b和230c看上去似乎向着屏幕210弯曲。因此，根据观看者的位置不同，3D图像有可能变形失真。并且，由于观测角度较窄，不能同时使多个观看者看到图像，而只能够在某些部位内看到3D图像。

如图2所示，根据观看者240a、240b和240c的位置不同，3D图像的3D效果可能会发生变化。从中心部位起的左右侧的图像显示区域，即视角，可能非常狭窄。因此，当生成3D图像时，只有整个屏幕210的中心部位可以使用。因此，在现有技术中，由于视角和3D图像显示区域的限制，这种方法不能应用在各种部门中。按照这种方式，根据现有技术形成为球形的输出图像焦平面125的视角狭窄，同时根据输入图像源的二维平面图像形成球形的图像，从像源中心到边缘失真逐渐加重。在实施现有技术的方法时，由于相对于整个屏幕区域，只允许使用中心部位的1/4来生成3D图像，因而图像的再现性可能受到限制，并且，在边界平面上图像失真加重，而在边界平面上生成有3D图像，因此，在采用这种方法时，视角就不可避免地变得很狭窄。

发明内容

本发明提供一种具有宽视角从而可以使3D图像显示区域最大化的3D图像显示装置和实现在左右边界区域上无失真图像并且具有宽视角的3D图像。

根据本发明的一个方面，公开了一种通过采用第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜的双结合结构而具有宽视角的3D图像显示装置。

根据本发明的一种实施方式，公开了一种具有宽视角的显示装置，其中，第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜中的至少一个应为曲面菲涅尔透镜。该3D图像显示装置可以包括：用于提供图像的像源；用于折射和透射像源图像的第一菲涅尔透镜以及通过折射和透射经由第一菲涅尔透镜所透射的图像而形成3D图像的第二菲涅尔透镜。

该第一菲涅尔透镜可以为曲面菲涅尔透镜，该第二菲涅尔透镜可以为平面菲涅尔透镜。

其中，该第一菲涅尔透镜的焦距可以比该第二菲涅尔透镜的焦距长或者与其相等。

其中，该第一菲涅尔透镜的焦距可以比该第二菲涅尔透镜的焦距短。

根据本发明的一种实施方式，其公开了一种具有宽视角的3D图像显示装置，其中，第一菲涅尔透镜和第三菲涅尔透镜为沿相反方向弯曲的平面菲涅尔透镜，该第一菲涅尔透镜的凹槽设置为面向像源的方向而形成，该第三菲涅尔透镜的凹槽设置为面向第二菲涅尔透镜的方向而形成，该第二菲涅尔透镜为平面菲涅尔透镜。该3D图像显示装置还可以包括：设置在第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜之间的第三菲涅尔透镜，其用于折射和透射经由第一菲涅尔透镜所透射的图像。

在此，根据本发明的一种实施方式，具有宽视角的3D图像显示装置中，将该第一菲涅尔透镜和第三菲涅尔透镜设置为平面菲涅尔透镜，将第一菲涅尔透镜的凹槽和第三菲涅尔透镜的凹槽设置为沿着面对面的方向或者沿着相反的方向而形成。将第二菲涅尔透镜设置为曲面菲涅尔透镜。该3D图像显示装置还可以包括：设置在第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜之间的第三菲涅尔透镜，其用于折射和透射经由第一菲涅尔透镜所透射的图像。

在第一菲涅尔透镜和第二菲涅尔透镜的表面上涂布抗眩光膜、AR偏振膜和表面抗反射膜中的任意一种。

像源可以包括：主像源，其设置为用于提供主图像；背景像源，其设置为用于提供作为主图像背景的背景图像。

该像源可以包括：设置为用于反射像源和透射像源的半透明镜。

像源可以为实物，或者为选自CRT、LCD、PDP、LED、OLED、DLP投影机和柔板显示器中的一种显示设备。

根据本发明的另外一种实施方式，具有宽视角的3D图像显示装置可以包括：像源，其设置为提供图像；菲涅尔透镜，其在两侧分别设置有弯曲型菲涅尔透镜表面和平面型菲涅尔透镜表面，该弯曲型菲涅尔透镜表面折射和透射所入射的光线，平面型菲涅尔透镜表面的焦距比弯曲型菲涅尔透镜表面的焦距。

在平面型菲涅尔透镜面的表面上涂布抗眩光膜、AR偏振膜和表面抗反射膜中的任意一种。

根据本发明的另外一个方面，其公开了一种具有在其两侧形成有凹槽的菲涅尔透镜。

根据本发明的一种实施方式，在其两侧形成有凹槽的菲涅尔透镜可以包括：弯曲型菲涅尔透镜表面，其被设置为折射和透射所入射的光线；平面型菲涅尔透镜表面，其被设置为折射和透射经由弯曲型菲涅尔透镜表面所透射的入射光线，并且，其被设置为焦距比弯曲型菲涅尔透镜表面的焦距短。

附图说明

图1是表示根据现有技术的3D图像显示装置的剖视图。

图2是表示根据现有技术的3D像源和视角的形式。

图3是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。

图4是表示一种图像和由图3的装置所实现的从观看者位置可以看到的3D图像的表现形式。

图5是表示在根据本发明的一种实施方式的3D图像显示装置中所具有的平面菲涅尔透镜和曲面菲涅尔透镜的折射性的图。

图6是表示根据本发明的一种实施方式的形成曲面菲涅尔透镜和曲率的方法的图。

图7是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。

图8是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。

图9是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。

图10是表示根据本发明的实现了如图7所示的具有宽视角的3D图像装置的一种实施方式的立体图。

图11是表示根据本发明的实现了如图8所示的具有宽视角的3D图像装置的一种实施方式的立体图。

图12是表示根据本发明的实现了如图7所示的具有宽视角的3D图像装置的一种实施方式的立体图。

图13是表示在根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像装置中所使用的菲涅尔透镜的剖视图。

图14是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。

图15是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。

具体实施方式

本发明可以有各种变化和许多种实施方式，然而，在附图和该书面说明中将对一些具体实施方式进行表示和详细说明。但是，本说明并不是旨在将本发明限制到一些具体实施方式中。应当理解，在不脱离本发明的精神和技术范围的前提下，各种变化、等同变形和替代形式都应包含在本发明中。诸如“第一”和“第二”等一些术语可以用于描述各种部件，但是，上述部件不应该被限制到上述术语中。上述术语仅用于区分各个部件。例如，在不脱离本发明的权利要求范围的前提下，第一部件可以命名为第二部件，反之亦然。术语“和/或者”应该包括多个所列举对象的组合或者多个所列举对象中的任意一个。当提及某部件“连接至”或者“进入”另外一个部件时，这可以指其直接形成或者叠加在该另外一个部件上，但是，应该理解，在其两者之间可以存在有其他部件。另外一个方面，当提及某部件“直接连接至”或者“直接进入”另外一个部件时，应该理解，在它们两者之间不存在其他一些部件。

在本说明书中所使用的一些术语仅用于说明一些具体实施方式，而不是旨在限制本发明。除非在上下文中具有明确的不同含义，否则，所使用的单数表达方式包含有复数含义。在本说明书中，应该明白，诸如“包括”或者“具有”等一些术语旨在指明存在有在本说明书中所公开的特征、数字、步骤、动作、部件、部分或者它们的组合，并不是旨在排除可以存在或者可以添加一个或者更多个特征、数字、步骤、动作、部件、部分或者它们的组合的可能性。

除非另有限定，否则，包括技术术语和科学术语，在本文中所使用的所有术语的含义与在本发明所属领域中的普通技术人员所通常理解的含义相同。应当理解，在一般的词典中所定义的任何术语在相关技术的背景中具有相同的含义，除非另有明确定义，否则，不应将其理解为理想化的或者过于刻板的含义。

下面，将参照附图，详细说明本发明的某些实施方式。为了从总体上更好地理解对本发明的一些方面所作的说明，相同的附图标记用于表示相同的部件，而不论图号是否相同。相同或者一致的部件都标注相同的附图标记，而不论图号是否相同，并略去一些多余说明。

图3是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的真实感图像显示装置的剖视图。

根据本发明的一种实施方式的3D图像显示装置可以包括：像源供给部310，其用于提供像源；曲面菲涅尔透镜315，其用于扩大视角，并且从由像源供给部310所投射的像源形成无失真变形的3D图像；平面菲涅尔透镜320，其通过对经由曲面菲涅尔透镜所折射和扩展的图像进行折射和聚光来在焦平面上形成3D图像。

作为像源310，例如，可以为诸如CRT、LCD、PDP、LED、OLED、DLP投影机和柔板显示器等的显示设备。在本发明的另外一种实施方式中，该像源310可以为实物。也就是说，如果通过使用在该发明的本实施方式中公开的菲涅尔透镜来产生3D图像，则显示设备或实物可以作为像源310。

此处，曲面菲涅尔透镜可以具有某种曲率样式。曲面菲涅尔透镜可以通过对平面菲涅尔透镜两端施加相等的压力使其具有某一曲率半径R而形成。通过采用这种方法，可以以较低的成本进行大量制造曲面菲涅尔透镜，而且，可以生产具有曲面菲涅尔透镜的一些性质的特殊形式的平面菲涅尔透镜。

除上述之外，在曲面菲涅尔透镜315或者平面菲涅尔透镜320的表面上涂布的抗眩光膜、AR偏振膜和表面抗反射膜可以减弱在对光线进行折射等时光的内部反射和散射的影响。由于具有本发明所属领域中常识的技术人员都普遍掌握了这些物质的结构和组合，因而略去对现有技术的某些详细说明。上述这些物质可以叠加在下述描述的透镜的表面上。

透镜部包括曲面菲涅尔透镜315和平面菲涅尔透镜320。如果平面菲涅尔透镜的焦距为f_F，曲面菲涅尔透镜的焦距为f_C，则透镜部的焦距可以为平面菲涅尔透镜的焦距f_F和曲面菲涅尔透镜的焦距f_C之和。曲面菲涅尔透镜315从像源入射输入图像，平面菲涅尔透镜320投射该输入图像。根据从输入图像到曲面菲涅尔透镜的距离D1和从曲面菲涅尔透镜到平面菲涅尔的距离D2，可以形成3D图像的宽视角和图像较少失真的大型显示设备的3D图像。在下述说明中，将对此进行较详细地阐述。菲涅尔透镜厚度薄，平面菲涅尔透镜通过在表面上设置某种曲率样式以使其具有与通常的凹透镜和凸透镜相同的光学性质而形成，并且菲涅尔透镜具有单一的F数。菲涅尔透镜有两种形式：正突起菲涅尔透镜和负突起菲涅尔透镜，正突起菲涅尔透镜作为聚光器而发挥作用，其折射平行入射光线使其聚集在菲涅尔透镜的焦点上，或者作为准直仪而发挥作用，其将入射光线折射到相反方向上，使其具有平行路径。负突起菲涅尔透镜作为发散部件而发挥作用，其使平行入射光线分散。平面菲涅尔透镜主要应用于投影电视和头顶式投影仪中。这种类型的菲涅尔透镜可以由正突起菲涅尔透镜来代替，并且，根据菲涅尔透镜凹槽方向的设置情况，可以由负突起菲涅尔透镜来代替。

如图3所示，由平面菲涅尔透镜320和曲面菲涅尔透镜315构成双菲涅尔透镜。

平面菲涅尔透镜320和曲面菲涅尔透镜315都设置在同一中心轴上。在双菲涅尔透镜结构中的菲涅尔透镜中，曲面菲涅尔透镜315的焦距f_C可以比平面菲涅尔透镜320的焦距f_F大(即f_C＞f_F)。由于变形后曲面菲涅尔透镜315具有曲率，在平面菲涅尔透镜320和曲面菲涅尔透镜315的中心和边缘处分别具有不同的距离A和B，因此，为了形成具有相同深度感的3D图像，该曲面菲涅尔透镜315可以通过使用具有长焦距的平面菲涅尔透镜来形成。在这里，曲面菲涅尔透镜315的焦距可以比平面菲涅尔透镜320的焦距大或者比其小或者与其相等。也就是说，曲面菲涅尔透镜315的焦距可以确定从平面菲涅尔透镜320到输出图像焦平面325的距离D3，并可以增加3D图像感。

因此，通过使用焦距比平面菲涅尔透镜320大或者与其相等的曲面菲涅尔透镜315可以形成宽视角，并且可以使3D图像的显示面积扩大。另外，如果按照组合平面菲涅尔透镜320和曲面菲涅尔透镜315来设置双菲涅尔透镜，则通过控制像源310与曲面菲涅尔透镜315之间的距离D1或者曲面菲涅尔透镜315与平面菲涅尔透镜320之间的距离D2，以及控制所需3D图像的大小和深度感，可以生成有效的3D图像。也就是说，若双菲涅尔透镜的焦距为F，当像源310与曲面菲涅尔透镜315之间的距离D1满足2F＜D1＜1F时，可以形成比输入图像大的3D图像。如果D1＝2F，则可以形成与输入图像的尺寸大小相等的3D图像，如果D1＞2F，则可以形成比输入图像尺寸小的3D图像。如图3所示，距离A和B是分别从曲面菲涅尔透镜315和平面菲涅尔透镜320之间的中心和边缘来测量的距离。当曲面菲涅尔透镜315和平面菲涅尔透镜320中心之间的距离如图3所示为A时，从在中心处的观看者角度进行观测的3D图像的大小和空间位置可以由3D图像的产生距离D3来确定，其中，通过沿着其光学轴线将像源310与曲面菲涅尔透镜315之间的距离D1和曲面菲涅尔透镜315与平面菲涅尔透镜320之间的距离D2相加来形成距离D3。

另外一方面，当观看者的观看位置从当前中心移动时，根据具有某一曲率半径R的曲面菲涅尔透镜315，像源310与曲面菲涅尔透镜315之间的距离可以变小。同时，曲面菲涅尔透镜315和平面菲涅尔透镜320之间的距离可以增加，并且，从像源入射的输入图像可以经由曲面菲涅尔透镜315来扩展和折射，然后投射到平面菲涅尔透镜320。

因此，通过使用曲面菲涅尔透镜315可以在左右边界上无图像失真的情况下使3D图像的视角扩展得更宽。也就是说，在增加两个透镜之间的距离的同时，输入图像可以经由曲面菲涅尔透镜315进行扩展和折射，然后投射到平面菲涅尔透镜320。通过使用这种方法，如图4所示，在视角θ2范围内，从中心开始由输入图像所产生的3D图像的大小和深度感可以与在边界平面上的相等，因此，可以呈现出在边界面上无失真的3D图像。

在具有某一曲率半径R的曲面菲涅尔透镜315中，通过使用曲面结构，可以使左右边界平面上的入射界面的凹槽角度减小，因此，射向平面菲涅尔透镜320的光线的折射角较小，并被投射。其结果，通过使用曲面菲涅尔透镜315来形成曲面形状，由于在左右边界平面上而不是在中心处的入射界面的角度发生变化，因而，可以扩大折射的范围，从而可以形成在较大范围内显示输入图像的显示区域。

通过折射和透射，输入图像可以形成在曲面菲涅尔透镜315和平面菲涅尔透镜320的双层结构的某一焦距内的输出图像焦平面325上。所显示的3D图像可以在不失真的情况下从90～100度的范围内观察到，并且，在左右最大观测角处可以具有与在观测范围内的位置上相同的深度感。因此，根据该发明的本实施方式，可以形成具有宽视角的大型显示设备的3D图像。

与现有技术相比，根据该发明的本实施方式，在不发生图像失真的前提下，所形成的3D图像的显示区域和宽视角都得到扩大。

在这种情况下，当形成3D图像时，在3D图像不发生失真和无色差的范围内，菲涅尔透镜中心之间的距离差A可以保持恒定，而菲涅尔透镜的边缘之间的距离差B可以由曲面菲涅尔透镜的曲率半径R来形成。除上述之外，该真实感图像显示装置通过使用曲面菲涅尔透镜315和平面菲涅尔透镜320的双结合结构而可以弥补在指示部(indicating portion)的界面处发生图像失真，并且可以扩展在现有技术中受到限制的、生成3D图像的总屏幕面积。这是由于图像的R、G、B颜色可以减少在3D图像上它们之间的投像距离差，图像的颜色通过使其穿过曲面菲涅尔透镜而形成在3D图像上，并且，相对于传统的半球型3D图像，通过形成平面型3D图像可以减小彗差(coma)。

并且，曲面菲涅尔透镜315和平面菲涅尔透镜320的双结合结构可以减小甚至消除在彗差边界面上的色差和图像失真，而在现有技术中的多个平面菲涅尔透镜的双结合结构中会出现这些现象。根据现有技术，如果使用菲涅尔透镜，当观看作为光波长不同的R、G、B三色的3D图像时，透镜将产生作为彩色重影而被看见的色差现象，这是由于菲涅尔透镜的折射率不同而无法将每种颜色R、G、B都聚集在焦平面内的单个共同点上而形成的。而且，当光线沿着光轴倾斜投射时，可能会产生彗差现象，慧差指的是某种光学设计固有的像差或者由于透镜有缺陷导致点源脱离光轴而引起的像差。然而，使用曲面菲涅尔透镜315和平面菲涅尔透镜320的双结合结构可以使色差和彗差最小化。

图4是表示图像和由图3的装置所实现的从观看者位置可以看到的3D图像的表现形式。通过组合曲面菲涅尔透镜315和平面菲涅尔透镜320，观看3D图像装置屏幕410上的3D图像的位置可以为430a、430b、430c。在位置430a、430b、430c上可以看到较宽的并且无失真的3D图像。

输入图像430经由曲面菲涅尔透镜315而向着曲面扩展和折射。经过扩展和折射的图像在被平面菲涅尔透镜320在某一焦距327处可以被再次折射。在现有技术中，由观看者440a所看到的3D图像可以由两个平面菲涅尔透镜形成。由观看者440b、440c所看到的3D图像经由曲面菲涅尔透镜可以以更大的折射度进行扩展并被传输到更宽的部分上。该3D图像可以再次向平面菲涅尔透镜320进行投射，因而，观看者可以在视角θ2的较宽的观测范围内看到3D图像。并且，曲面菲涅尔透镜315和平面菲涅尔透镜320之间的间隔在中心处和边缘处可以不同。也就是说，由于相对于曲面菲涅尔透镜和平面菲涅尔透镜中心之间的间隔A，边缘之间的间隔B变大了，因而3D图像420可以得到扩展。

因此，由观看者440b、440c所看到的3D图像430b、430与观看者440a所看到的3D图像430a相同，并且具有深度感和无图像失真现象。与在现有技术中的圆形显示区域225相比，本发明提供一种用于大型显示设备的矩形显示区域，因此，未经任何处理的二维图像可以具有深度感。在这里，曲面菲涅尔透镜315可以通过对平面菲涅尔透镜施加压力使其具有曲率半径R而形成，因此，可以以较低成本进行大规模生产这种曲面菲涅尔透镜。根据该发明的本实施方式，本发明可以应用到3D图像显示装置中，在该装置中，通过使用在现有技术中的二维图像或者实物，二维图像在无失真的前提下作为大型平面图像在空中扩展，并且，本发明可以应用到在空中某一距离内投射无失真的图像的装置中。尤其是，在该用于产生3D效果的3D显示装置中，通过在空中某一距离内投射二维图像而无需配戴眼镜就可以看到具有深度感的空间传播效果。更具体而言，该3D图像显示装置无需眼镜，用于观看具有相同深度感并且在左右临界视角处无图像失真的3D图像，在该装置中，通过使用曲面菲涅尔透镜和平面菲涅尔透镜的并排设置的双菲涅尔透镜结构，可以从较宽的观测角观看到3D图像，并且可以在较宽的指示部上形成3D图像，从而解决了现有技术中的问题。

图5是表示平面菲涅尔透镜510和曲面菲涅尔透镜520折射性的图。平面菲涅尔透镜510的表面大小可以由下述用于非球面透镜的等式而计算得到。

$Z=\frac{{\mathrm{CX}}^2}{1+\sqrt{1-(k+1)C^2{X}^2}}+\mathrm{\α}{X}^4+\mathrm{\β}{X}^6+\mathrm{\γ}{X}^8+\mathrm{\δ}{X}^{10}---\left(1\right)$

在这里，Z为非球面透镜的表面大小，C为透镜顶点曲率，k为锥形常数。若k＝0，则为圆形；若k＜-1，则为双曲线形；若-1＜k＜0，则为扁平椭圆形；若k＞0时，则为扁长椭圆形。另外，α、β、γ、δ是决定透镜非球面性质的非球面值。就平面菲涅尔透镜510而言，如图5所示，通过对应输入图像的光源中的某点传播的单束光线(实线)可以从形成在平面菲涅尔透镜510的凹槽的界面中穿过。在这里，入射光线以入射角α沿垂直线(点划线)射向凹槽表面上，然后以角度β通过透镜510。就曲面菲涅尔透镜520而言，当一条相同的光线射向具有某一曲率大小的曲面菲涅尔透镜520时，由于曲面菲涅尔透镜520具有不同入射角的凹槽，光线以α^′进入凹槽表面。结果，α^′比α小，该光线就以角度β^′穿过透镜520。也就是说，如上述方式那样，与平面菲涅尔透镜相比，通过同一点的单束光线可以在曲面菲涅尔透镜的具有曲率的部位上以较小的角度进行折射。因此，通过曲面菲涅尔透镜的像源可以在较宽广的部位上进行扩展和折射，从而可以形成具有宽角度的视角和用于大型显示设备的指示部。

图6是表示根据本发明的实施方式的形成曲面菲涅尔透镜和曲率的方法的图。根据制作曲面菲涅尔透镜620的方法，曲率半径为R的曲面菲涅尔透镜可以通过对平面菲涅尔透镜610两端按压相等的压力而得到。当将所形成的菲涅尔透镜的曲率作为r时，恒定的r由1～4任意地表示，可以制作曲率为恒定的菲涅尔透镜。根据曲率的不同，在本发明中所使用的曲面菲涅尔透镜可以具有不同的折射和透射的性质。

虽然在本文说明了从普通的平面菲涅尔透镜610来制作曲面菲涅尔透镜620的方法，但是曲面菲涅尔透镜620可以直接从曲面菲涅尔透镜制作，而不从平面菲涅尔透镜进行制作。

图7是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。下面，将仅对不同之处进行说明。

如图所示，包括像源供给部710，其相对于观看者740a具有中心轴705；曲面菲涅尔透镜715，其用于提供输入图像具有宽视角的深度感；以及平面菲涅尔透镜720，其用于使经由曲面菲涅尔透镜715而入射过来的图像形成3D图像。在这里，构成曲面菲涅尔透镜715的一个菲涅尔透镜的焦距f2可以等于或大于平面菲涅尔透镜720的焦距f1。这两个透镜可以按如下方式进行设置：曲面菲涅尔透镜715的凹槽面朝向像源710，而平面菲涅尔透镜720的凹槽面朝向观看者。这种设置将可以以较宽的角度放大和折射输入图像，同时在左右边界上可以扩展输入图像。为了在无任何图像失真的前提下，使输入图像形成为3D图像，也可以额外设置一个或者多个菲涅尔透镜，在结构类型允许的情况下。平面菲涅尔透镜720和曲面菲涅尔透镜715两者都设置在其中心轴上。

因此，通过对透镜进行上述配置，观看者740a、740b、740c可以从比90～100度更大的观测角度看到具有相同深度感的3D图像730a、730b、730c。

图8是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。下面，将仅对不同之处进行说明。

如图8(a)所示，其表示两个曲面菲涅尔透镜815和820构成双菲涅尔透镜的结构。分别以相反的方向设置这两个透镜815和820的凹槽。第一曲面菲涅尔透镜815可以以比平面菲涅尔透镜更宽阔的方式折射输入图像，第二曲面菲涅尔透镜可以以比平面菲涅尔透镜更狭窄的方式进行折射输入图像，因而，可以使观测角变小。根据本发明的一种实施方式所形成的3D图像830a、830b、830c在左右临界角出没有出现图像失真现象。然而，通过使用图8(a)所示的透镜配置，观看者840a、840b、840c可以在20～30度的观测角范围内看到具有相同深度感的3D图像。这是由于经由第二个透镜的曲面光线聚集在中心部位处。可以使多个曲面菲涅尔透镜815和820设置在同一中心轴上。

如图8(b)所示，可以以相同的方向来设置曲面菲涅尔透镜817和822的凹槽方向。多个曲面菲涅尔透镜817和822可以设置在同一中心轴上。所产生的3D图像在左右临界角处可能会发生失真现象，图像失真的效果类似一个曲面菲涅尔透镜的情况，以便可以形成20～30度范围的较窄观测角。因此，观看者842a、842b、842c可以在20～30度的观测角范围内看到具有相同深度感的3D图像832a、832b、832c。图9是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。下面，将仅对不同之处进行说明。

如图9(a)所示，具有像源910、用于传输像源的平面菲涅尔透镜915、用于使被传输图像具有宽视角以及所深度感的曲面菲涅尔透镜920。

在上述这些情况下，即使透镜的视角较宽，在左右外侧的视角处可能会出现图像失真现象。在这种配置中，平面菲涅尔透镜915用于折射和汇集输入图像，曲面菲涅尔透镜920用于再次扩展和折射输入图像。但是，图像的折射通常发生在平面菲涅尔透镜915处，曲面菲涅尔透镜920用于将所折射的图像向左右扩展。形成在界面上方的3D图像930b和930c看起来好像在顶部与底部之间具有扩展部分。

如图9(b)所示，曲面菲涅尔透镜917的凹槽方向朝向平面菲涅尔透镜922。这样的配置可以具有宽视角，但是，在左右临界角处所看到的3D图像可能较小。如图9(c)所示，将曲面菲涅尔透镜917的凹槽方向朝着像源914进行设置，而将平面菲涅尔透镜的方向向着观看者944a、944b、944c进行设置。虽然这样的配置可以具有宽视角，并且在左右临界视角处没有图像失真现象，但是，这种配置由于在中心处形成有圆形气泡，要得到大型显示设备的3D图像可能存在困难。

如图8和图9所示，根据本发明的该实施方式的3D图像显示装置，即使在有些部位上形成的视角狭窄，在合适的部位或有限的空间内也可以看到3D图像。

图10是表示根据本发明的实现了如图7所示的具有宽视角的3D图像装置的一种实施方式的立体图。如图10所示，包括所表示的像源1010，其包括用于提供输入图像的图像交换装置；曲面菲涅尔透镜1015，其提供大型显示设备的3D图像，该3D图像具有宽视角，在左右临界角处与在中心处具有相同的深度感；平面菲涅尔透镜1020，其产生3D图像。根据3D图像1030的大小和深度感的不同，从像源1010到曲面菲涅尔透镜1015的距离可以改变。并且，从曲面菲涅尔透镜1015到平面菲涅尔透镜1020的距离可以是这样一个距离，其使得3D图像1030没有尺寸像差和色差。

为了说明在现实中实现的实施方式，菲涅尔透镜由M9700和M9550中的每一个构成，M9700和M9550分别是3M公司的产品名称。M9700的焦距为350mm，M9550的焦距为370mm。同样地，这两个菲涅尔透镜具有不同的焦距，焦距较长的菲涅尔透镜可以紧靠输入图像放置，并可以形成弧形的某一大小的曲率。包括曲面菲涅尔透镜1015和平面菲涅尔透镜1020的双菲涅尔透镜的焦距为大约185mm，曲率半径为大约120mm。从输入图像到曲面菲涅尔透镜1015的距离为大约30cm，曲面菲涅尔透镜1015和平面菲涅尔透镜1020之间的距离必须保持在1～2cm处。在这里，二维图像可以转化为形成在某处上方空中的3D图像，从观看者到平面菲涅尔透镜1020的距离为大约30～40cm。观看者可以从90～100度的宽视角范围内看到3D图像，并且在可以在临界角处看到无失真的3D图像。并且，为了形成较宽的观测角，超过90度的宽视角可以通过使用比例16∶9的宽式菲涅尔透镜来形成。

图11是表示根据本发明的实现了如图8所示的具有宽视角的3D图像装置的一种实施方式的立体图。下面，将仅对不同之处进行说明。

如图11所示，具有控制装置1102，其用于提供图像；扬声器部1105；第一像源1104，其用于提供3D图像；第二像源1106，其用于提供背景图像1125；透射率50∶50的半反射镜1108，其为了使第二像源1106产生背景图像1125的同时使第一像源1104产生3D图像而将光从这两个像源中去除；曲面菲涅尔透镜115，其用于提供在中心和临界角处具有相同深度感并且具有宽视角的大型显示设备的3D图像；以及平面菲涅尔透镜1120，其用于产生3D图像1130。由第一像源1104所产生的第一输入图像被半反射镜1108所反射，并投向曲面菲涅尔透镜1115，同时，由设置在半反射镜1108后面的第二像源1106所产生的第二输入图像通过半反射镜1108投向曲面菲涅尔透镜1115。

其中，从曲面菲涅尔透镜1115到第一像源1104的距离比曲面菲涅尔透镜1115到第二像源1106的距离要大。根据每个像源与曲面菲涅尔透镜1115之间的距离，或者根据每个像源所在位置与曲面菲涅尔透镜1115之间的距离，可以产生背景图像1125和3D图像1130。图12是表示根据本发明的实现了如图9所示的具有宽视角的3D图像装置的一种实施方式的立体图。下面，将仅对不同之处进行说明。

如图12所示，提供一种空间体积小的紧凑型装置来实现本发明装置的组合。其包括控制装置1202，用于提供图像；像源1204；反射部1206(光学反射镜)；曲面菲涅尔透镜1215和平面菲涅尔透镜1220。由于像源1204与曲面菲涅尔透镜1215几乎成直角设置，因而可以鉴于本发明的装置所在位置的长度和空间大小来调节垂直或者水平长度。根据像源到曲面菲涅尔透镜1215的距离和到平面菲涅尔透镜1220的距离情况，可以产生3D图像。同样，通过仅使用半反射镜使输入图像的结构与双菲涅尔透镜之间的距离最小化可以使3D图像显示装置的整体空间宽度较窄。图13是表示在根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像装置中所使用的菲涅尔透镜的剖视图。

如图13所示，根据本发明实施例的菲涅尔透镜由在其一侧分别形成有凹槽的曲面菲涅尔透镜1310和平面菲涅尔透镜1320构成。也就是说，在其两侧具有凹槽的菲涅尔透镜1320在其一侧上可以具有曲面菲涅尔透镜面和在另一侧上具有平面菲涅尔透镜面。在这里，曲面菲涅尔透镜的焦距和平面菲涅尔透镜的焦距可以彼此不同。在本发明的各种实施方式中，根据曲面菲涅尔透镜和平面菲涅尔透镜的情况，可以专门设置焦距和凹槽类型。

按照上述那样的方式对透镜进行设置可以简化并最大化所使用的空间，并可以应用到与本发明具有相同效果的3D图像显示装置中。图14是表示表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。下面，将仅对不同之处进行说明。

如图14所示，双面菲涅尔透镜1420具有分别形成在其两侧上的曲面菲涅尔透镜凹槽和平面菲涅尔透镜凹槽。也就是说，根据本发明的一种实施方式，为了简化曲面菲涅尔透镜和平面菲涅尔透镜的结构，设置了双面菲涅尔透镜1420这样的一个复杂结构在双面透镜上来形成两个透镜的性质。由像源1410所产生的输入图像通过由双面菲涅尔透镜1420传输得到的输出图像焦平面1425形成具有宽视角的3D图像1430。通过使用这种组合，可以使制造3D图像显示装置的方法变得非常简单和容易，并且，由于使用了大规模生产的透镜，因而可以节省空间和降低生产成本。

图15是表示根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置的剖视图。下面，将仅对不同之处进行说明。

如图15所示，根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置1500包括：像源1510；第一曲面菲涅尔透镜1511，其凹槽向着像源1510；第二曲面菲涅尔透镜1515，其凹槽向着投向外部的图像；以及平面菲涅尔透镜1520。第一菲涅尔透镜1511位置的特征在于，通过缩短其焦距，使之变得比像源1510与第一曲面菲涅尔透镜1511之间的距离短来扩展输入图像，使其具有宽视角。第二曲面菲涅尔透镜1515用于将从第一曲面菲涅尔透镜1511所传输和扩展的图像聚集到平面菲涅尔透镜1520的边界上。在这里，第一菲涅尔透镜1511、第二菲涅尔透镜1515和平面菲涅尔透镜1520设置在同一条中心轴上。

按照上述方式，经过折射的输入图像经由平面菲涅尔透镜1520可以产生具有宽视角和相同深度感的3D图像1530a、1530b、1530c。因而，观看者1540a、1540b、1540c在宽视角的范围内可以看到具有宽视角和相同深度感的3D图像1530a、1530b、1530c。根据本发明的一种实施方式所使用的焦距不同、折射性质不同或者镜片大小不同的菲涅尔透镜情况，这种配置可以提供具有宽视角的3D图像显示装置。

如图15(b)所示，根据本发明的一种实施方式的具有宽视角的3D图像显示装置1520包括：像源1507；第一平面菲涅尔透镜1513，其凹槽向着像源1507；第二平面菲涅尔透镜1517，其凹槽向着投向外部的图像；以及曲面菲涅尔透镜1522。在这里，第一平面菲涅尔透镜1513、第二平面菲涅尔透镜1517和曲面菲涅尔透镜1522设置在同一条中心轴上。

这种组合可以使在现有技术中使用两个平面菲涅尔透镜形成的球形3D图像变为3D图像1532a、1532b、1532c，这些图像通过从最外侧的曲面菲涅尔透镜1522扩展和折射3D图像而得到，因而图像失真较少。

根据本发明的一种实施方式，在本文中所提到的像源可以作为比例16∶9的宽式输入图像来使用，并且，可以作为CRT、LCD、PDP、LED、OLED、投影机、带有眼镜或者不带眼镜的3D显示器的显示设备来使用。该像源可以为实物。而且，通过添加诸如交互式成像摄像机、各种无线RF式传感器等附加装置可以使3D图像效果最大化。为了增强3D图像效果，可以构成和制作3D图像声音系统，也可以通过扬声器来设置该输入图像的声音。

根据本发明的一种实施方式的3D图像显示装置可以应用在3DTV、汽车导航仪、广告、室内外展览厅、活动馆、主题公园、医疗成像、游戏等中。并且，该装置可以装载到传统装置上作为各种类型的无人终端和自动化装置。更进一步，通过组合各种传感器技术可以形成更加交互的3D图像。

虽然结合一些具体实施方式对本发明的精神进行了详细说明，但是这些实施方式仅用于示例性目的而并不是限制本发明。本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围和精神的前提下，可以对这些实施方式进行改变或修改。

工业适用性

根据本发明的一种实施方式，3D图像显示装置可以应用在3DTV、汽车导航仪、广告、室内外展览厅、活动馆、主题公园、医疗成像、游戏等中。

Claims (15)

1.一种具有宽视角的3D图像显示装置，其包括：

像源，其供给图像；

第一菲涅尔透镜，其配置为用于折射和透射从所述像源入射过来的图像；以及

第二菲涅尔透镜，其配置为通过折射和透射经由所述第一菲涅尔透镜所透射的所述图像来产生3D图像；

其中，所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜中的至少一个为曲面菲涅尔透镜，

其中所述第一菲涅尔透镜的焦距大于所述第二菲涅尔透镜的焦距。

2.根据权利要求1所述的3D图像显示装置，其中，所述第一菲涅尔透镜为曲面菲涅尔透镜并且所述曲面菲涅尔透镜的凹槽在面向像源的方向形成，所述第二菲涅尔透镜为平面菲涅尔透镜并且所述平面菲涅尔透镜的凹槽在背向像源的方向形成。

3.一种具有宽视角的3D图像显示装置，其包括：

像源，其供给图像；

第一菲涅尔透镜，其配置为用于折射和透射从所述像源入射过来的图像；以及

第二菲涅尔透镜，其配置为通过折射和透射经由所述第一菲涅尔透镜所透射的所述图像来产生3D图像；

其中，所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜中的至少一个为曲面菲涅尔透镜，

其中，所述第一菲涅尔透镜的焦距小于所述第二菲涅尔透镜的焦距。

4.根据权利要求1或3所述的3D图像显示装置，其还包括第三菲涅尔透镜，其设置在所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜之间，用于折射和透射经由所述第一菲涅尔透镜所透射的图像，

其中，所述第一菲涅尔透镜和所述第三菲涅尔透镜为沿相反方向弯曲的曲面菲涅尔透镜，所述第一菲涅尔透镜的凹槽在面向像源的方向形成，所述第三菲涅尔透镜的凹槽在面向所述第二菲涅尔透镜的方向形成，并且，所述第二菲涅尔透镜为平面菲涅尔透镜。

5.根据权利要求1或3所述的3D图像显示装置，其还包括第三菲涅尔透镜，其设置在所述第一菲涅尔透镜和所述第二菲涅尔透镜之间，用于折射和透射经由所述第一菲涅尔透镜所透射的图像，

其中，所述第一菲涅尔透镜和所述第三菲涅尔透镜为平面菲涅尔透镜，并且所述第一菲涅尔透镜和所述第三菲涅尔透镜的凹槽成面对面或者相反方向形成，所述第二菲涅尔透镜为曲面菲涅尔透镜。

6.根据权利要求1或3所述的3D图像显示装置，所述第一菲涅尔透镜或者所述第二菲涅尔透镜的表面上涂布抗眩光膜、AR偏振膜和表面抗反射膜中的任何一种。

7.根据权利要求1或3所述的3D图像显示装置，其中，所述像源包括：

主像源，其用于提供主图像；以及

背景像源，其用于提供作为所述主图像背景的背景图像。

8.根据权利要求7所述的3D图像显示装置，其中，所述像源还包括设置为用于反射所述主图像和透射所述背景图像的半透明镜。

9.根据权利要求7所述的3D图像显示装置，其中，所述像源为实物或者为选自CRT、LCD、PDP、LED、OLED、DLP投影机和柔板显示器中的一种显示屏。

10.一种具有凹槽形成在其两侧上的菲涅尔透镜，其包括：

弯曲式菲涅尔透镜面，其设置为折射和透射入射光；以及

平面式菲涅尔透镜面，其设置为折射和透射经由弯曲式菲涅尔透镜面所透射的光，并且，其焦距比所述弯曲式菲涅尔透镜面的焦距小。

11.一种具有宽视角的3D图像显示装置，其包括：

像源，其用于提供图像；以及

菲涅尔透镜，弯曲式菲涅尔透镜面和平面式菲涅尔透镜面分别形成在该菲涅尔透镜的任何一侧上，所述弯曲式菲涅尔透镜面折射和透射入射光，平面式菲涅尔透镜面折射和透射经由所述弯曲式菲涅尔透镜面所透射的光，并且，其焦距比所述弯曲式菲涅尔透镜面的焦距小。

12.根据权利要求11所述的3D图像显示装置，其中，所述像源包括：

主像源，其用于提供主图像的；以及

背景像源，其用于提供作为所述主图像背景的背景图像。

13.根据权利要求11或12所述的3D图像显示装置，其中，所述像源还包括设置为用于反射所述主图像和透射所述背景图像的半透明镜。

14.根据权利要求11或12所述的3D图像显示装置，其中，所述像源为实物或者为选自CRT、LCD、PDP、LED、OLED、DLP投影机和柔板显示器中一种的显示屏。

15.根据权利要求11所述的3D图像显示装置，其中，在所述平面菲涅尔透镜的表面上涂布抗眩光膜、AR偏振膜和表面抗反射膜中的任何一种。

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