CN103018916B - 基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块及其实现方法，主要解决了现有技术中存在的3D成像方法不便于应用，且生产成本较高的问题。该基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块，包括2n块长度为a，宽度为b，厚度为c的透光板，所述每个透光板的两个ab面均覆盖有反光层，且相邻透光板的相邻ab面紧密对准贴合在一起；其中，n为正整数，所述透光板的长度a为显示屏的高度，厚度c为显示屏的最小像素列宽度的两倍加上反光层的厚度，宽度b为厚度c的三倍以上。通过上述方案，本发明达到了成本低廉、便于应用，且成像效果较好的目的，具有很高的实用价值和推广价值。

Description

基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种成像方法，具体地说，是涉及一种基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块及其实现方法。

背景技术

随着技术的发展，影音娱乐行业日趋壮大，3D影像技术发展日趋成熟，大大丰富了观影体验，然而，在观看3D影像时大都需要佩戴特制的3D眼镜，由于3D眼镜造价较高，因此需要专门设置人员进行管理和清洗，用户在使用时也多有不便，对于本身已佩戴有眼镜的用户来说，佩戴双重眼镜更是不便，且3D眼镜的交互使用很容易造成交叉感染，对用户的健康造成了不利影响。

为了解决上述问题，人们迫切需要一种不需佩戴3D眼镜便可观看3D影像的技术，因此，裸眼立体成像技术应运而生。

目前的裸眼立体成像技术主要有以下三种：

光屏障技术：光屏障式技术利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，在立体显示模式下，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼，同理，应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像，然而这种成像方式存在画面亮度低，分辨率会随着显示屏在同一时间播出影像的增加呈反比降低的缺陷，不便于应用；

柱状透镜技术：在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成了几个子像素，这样透镜便能以不同的方向投影每个子像素，于是双眼从不同的角度观看显示屏就看到不同的子像素，不过像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地叠加子像素，由于柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的角度，因此可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像，然而这种成像方式存在生产成本较高、生产难度较大的缺陷；

指向光源技术：搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果，然而这种成像方式存在需要许多附加设备监控并控制自身显示区域随观赏者瞳孔移动而移动的缺陷，是一种暂时无法应用于商业领域的技术理念。

综上所述，发明创造一种便于应用、生产成本适中的裸眼立体成像技术为技术发展所需。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块及其实现方法，主要解决现有技术中存在的3D成像方法不便于应用，且生产成本较高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块，包括2n块长度为a，宽度为b，厚度为c的透光板，所述每个透光板的两个ab面均覆盖有反光层，且相邻透光板的相邻ab面紧密对准贴合在一起；

其中，n为正整数，所述透光板的长度a为显示屏的高度，厚度c为显示屏的最小像素列宽度的两倍加上反光层的厚度，宽度b为厚度c的三倍以上。本发明中，透光板由透光材料制成。

为了提高成像效果，所述反光层的光反射率大于或等于80%。

基于上述硬件设备，本发明还提供了一种基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块的实现方法，包括以下步骤：

（a）将基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块安装于影像发生器的显示屏上，其中，基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块中每个透光板的其中一ac面与显示屏上的两列子像素列紧密对准并固定；

（b）开启影像发生器，当两束光线从显示屏的两列子像素列中射入其中一个ac面与其贴合的透光板中时，设置在该透光板两个ab面上的反光层则将从与之相对应的子像素列中射入的光线分别进行反射形成与入射光线对应的虚像；此时，该基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块将显示屏上的图像内容中的左视图分解为像素列由偶数编号列的显示屏发光单元显示，将右视图分解为像素列由奇数编号列的显示屏发光单元列显示；

当大于零的偶数块透光板均将射入的光线进行反射形成虚像时，透光板的另一个ac面则呈现出3D影像。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明只需将由大于零的偶数个覆盖有反光层且体积固定的透光板所构成的模块安装在显示屏上，无需观影者佩戴3D眼睛便可实现3D观影，大大提高了用户体验，十分便于应用。

（2）本发明中，由于反光层的光反射率大于或等于80%，且各透光板体积较小，厚度较薄，因此不会对画面的亮度和分辨率造成太大影响，从而有效确保了观影效果。

（3）本发明结构简单、所需材料均较为常见，整体成本较为低廉，以较优的性价比实现了成像效果较好的3D观影，具有突出的实质性特点和显著进步，适合大规模推广应用。

（4）本发明突破了传统裸眼成像方式的思维局限，利用光的反射原理以及人眼间的距离形成了一套全新的成像方法，构思十分独特，设计非常巧妙。

附图说明

图1为本发明中单个透光板的结构示意图。

图2为本发明的原理示意图一。

图3为本发明的原理示意图二。

图4为本发明中各透光板的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

三维立体影像显示即3D成像技术是一种将物体的远近大小关系反映到观看者左右两眼中形成3D影像的显示技术，观看者通过左右两眼观看到的不同视差图形在大脑中生成影像中的物体的三维空间特性。

3D成像技术分为眼镜式和裸眼式，其中，裸眼式是运用人的双眼本身有6.5厘米左右的距离而使用某种方式使左右两幅视差图在不需要观看者佩戴任何装置的情况下就能使用两个眼睛分别看到，从而在大脑中生成影像中的空间位置关系的显示方式。

与现有技术中光屏障技术、柱状透镜技术和指向光源技术的成像原理不同，本发明利用光的反射原理提出了一种基本不会使光线减弱且无需增加子像素列的基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块，通过将该模块安装在影像发生器的显示屏上，人眼便可直接观察到3D影像。

如图1、图4所示，该基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块由多个大小相同的立体透光板组合而成，每个透光板的尺寸均为：长度a为底部显示屏的高度；厚度c为底部显示屏上两个最小像素列的宽度加上反光层的厚度，宽度b可以根据需要的虚像个数进行调节，一般其为厚度c的三倍以上，但厚度越大，光线越弱，因此在实际应用时需根据实际情况自行选择。其中，每个透光板的两个ab面上均覆盖了光反射率不小于80%的反光层，整个基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块是由大于零的偶数块透光板的ab面紧密结合组成。

如图4所示，显示屏的高度与透光板的长度a相等，由于ab面上的反光层的厚度十分小，因此显示屏上的每列子像素列的宽度f约为透光板厚度c的二分之一，在应用时，用户只需将该基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块安装于影像发生器的显示屏上，并确保该模块中每个透光板的其中一ac面与显示屏上的两列子像素列紧密对准并固定，则在开启影像发生器后便可观看到3D影像。

如图2所示，本发明的成像原理如下：当两束光线从显示屏的两列子像素列中射入其中一个ac面与其贴合的透光板中时，设置在该透光板两个ab面上的反光层则将从此子像素列中射入的光线分别进行反射形成与入射光线对应的虚像面。如图3所示，透光板的ac面与底部显示屏上的两列子像素列相对应，该两列子像素列中，其中一个像素列显示右视图的对应像素，在此用1表示，另一个像素列显示左视图的对应像素，在此用2表示，本发明中，底部显示屏中的奇数列像素列显示右视图，偶数列像素列显示左视图，当人站在观看面s上时，会看到经过多次反射后的虚像面P，虚像面P上的成像规律依次为：1、2，左右相反的2，左右相反的1、1、2，左右相反的2，左右相反的1、1、2……一直重复，由于ac面上对应的两个子像素列在横向排布上已经是底部显示器上的最小显示单元，所以左右相反的1与原本的1在人眼观看的时候是没有区别的，同理左右相反的2与原本的2在人眼观看时也没有区别。于是我们得到了虚像面P上的的虚像区α和β，像区α由1和左右相反的1组成，像区β由2和左右相反的2组成。此时注意观看面S上的右眼通过模块的另一边的ac面就能观看到右视图α，左眼同时因为角度的不同就能看到左视图β，观赏者还可以通过左右横移调整进入左右眼睛的视图，但不可能双眼都看到相同图像。组合后的模块就能使观影者在不佩戴任何装置的前提下左眼完整地观看到左视图，右眼完整地观看到右视图，从而在大脑中形成影像的三维空间位置关系，实现3D成像。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。

Claims (3)

1.基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块，其特征在于，包括2n块长度为a，宽度为b，厚度为c的透光板，所述每个透光板的两个ab面均覆盖有反光层，且相邻透光板的相邻ab面紧密对准贴合在一起，其中，基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块中每个透光板的其中一ac面与显示屏上的两列子像素列紧密对准并固定；

其中，n为正整数，所述透光板的长度a为显示屏的高度，厚度c为显示屏的最小像素列宽度的两倍加上反光层的厚度，宽度b为厚度c的三倍以上。

2.根据权利要求1所述的基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块，其特征在于，所述反光层的光反射率大于或等于80%。

3.权利要求1~2任意一项所述的基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）将基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块安装于影像发生器的显示屏上，其中，基于显示屏的窄缝式双面多次反射虚像成像模块中每个透光板的其中一ac面与显示屏上的两列子像素列紧密对准并固定；

（b）开启影像发生器，当两束光线从显示屏的两列子像素列中射入其中一个ac面与其贴合的透光板中时，设置在该透光板两个ab面上的反光层则将从与之相对应的子像素列中射入的光线分别进行反射形成与入射光线对应的虚像；

当大于零的偶数块透光板均将射入的光线进行反射形成虚像时，透光板的另一个ac面则呈现出3D影像。