CN104076593A - 双入射裸眼3d成像系统及其3d成像屏幕 - Google Patents

Abstract

双入射裸眼3D成像系统及其3D成像屏幕涉及显示领域，尤其涉及立体显示领域。双入射裸眼3D成像系统，包括一光源系统、成像屏，成像屏采用一双入射立体成像屏幕，双入射立体成像屏幕包括一成像层还包括一光线方向调制机构；光线方向调制机构对成像层出射的光线进行调整；光线方向调制机构，包括一光入射选择阵列和一汇聚透镜阵列；由左入射面射入的光线，经过一左汇聚透镜后，定向射出；由右入射面射入的光线，经过一右汇聚透镜后，定向射出。使用中，经过左入射面后，定向发射的光线，射入一只眼睛；经过右入射面后，定向发射的光线，射入另一只眼睛。通过上述设计可以实现具有裸眼3D显示效果的显示系统。

Description

双入射裸眼3D成像系统及其3D成像屏幕

技术领域

本发明涉及显示领域，尤其涉及立体显示领域。

背景技术

“3D”里的“D”，是英文单词Dimension(线度、维)的首字母。3D指的就是三维空间。与普通2D画面显示相比，3D技术可以使画面变得立体逼真，图像不再局限于屏幕平面，仿佛能够走出屏幕外面，让观众有身临其境的感觉。

尽管3D显示技术分类繁多，不过最基本的原理是相似的，就是利用人眼左右分别接收不同画面，然后大脑经过对图像信息进行叠加重生，构成一个具有前—后、上—下、左—右、远—近等立体方向效果的影像。

在眼镜式3D技术中，我们又可以细分出三种主要的类型：色差式、偏光式和主动快门式。也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。当然现今很多裸眼的3D技术也都有实际产品，如lens技术，barrier技术等。

相对于传统的电视机而言，3D电视能够呈现出来的图像不再局限于平面，画面大小也不再受屏幕大小的约束，观众会仿佛看到海豚在自己身边优雅游动，鸟儿从头顶轻轻掠过，足球朝面门飞速袭来……这些场景都是以往平面成像电视难以表达出来的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双入射裸眼3D成像系统，解决以上技术问题。

本发明的目的还在于提供一种双入射立体成像屏幕，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

双入射裸眼3D成像系统，包括一光源系统、成像屏，其特征在于，

所述成像屏采用一双入射立体成像屏幕，所述双入射立体成像屏幕包括一成像层还包括一光线方向调制机构；

所述光线方向调制机构对所述成像层出射的光线进行调整；

所述光线方向调制机构，包括一光入射选择阵列和一汇聚透镜阵列；

所述光入射选择阵列包括至少100个光入射选择单元，所述光入射选择单元包括至少两个相邻的光入射面，一个所述光入射面斜朝向左方，为左入射面；一个所述光入射面斜朝向右方，为右入射面；

所述汇聚透镜阵列包括至少100个汇聚透镜，所述汇聚透镜设置在所述光入射面前方；

所述光源系统包括至少两个光源，一个为左光源、一个为右光源；所述左光源朝向所述左入射面照射；所述右光源朝向所述右入射面照射；

位于所述左入射面前方的汇聚透镜称为，左汇聚透镜，由所述左入射面射入的光线，经过一所述左汇聚透镜后，定向射出；

位于所述右入射面前方的汇聚透镜称为，右汇聚透镜，由所述右入射面射入的光线，经过一所述右汇聚透镜后，定向射出。

使用中，经过左入射面后，定向发射的光线，射入一只眼睛；经过右入射面后，定向发射的光线，射入另一只眼睛。因此在两只眼睛中呈现不同画面。从而为实现3D立体显示提供条件。通过上述设计，利用人眼左右分别接收不同画面，然后大脑经过对图像信息进行叠加重生，构成一个具有前—后、上—下、左—右、远—近等立体方向效果的影像。通过上述设计可以实现具有裸眼3D显示效果的显示系统。

所述左入射面与所述右入射面之间设有遮光层。通过遮光层限制左入射面射出的光线进入右入射面前方的右汇聚透镜；或通过遮光层限制右入射面射出的光线进入左入射面前方的左汇聚透镜。从而尽量保证两只眼睛分别看到两幅不同的画面。

所述遮光层可以是金属层、有机材料层、偏振膜等能够遮挡光线的层结构。

或者，所述汇聚透镜为偏振汇聚透镜，所述左汇聚透镜的偏振性，与所述右汇聚透镜的偏振性不同。以便于实现光线选择。优选，左汇聚透镜与所述右汇聚透镜的偏振角度相差90度。从而尽量保证两只眼睛分别看到两幅不同的画面。

或者，左汇聚透镜和所述右汇聚透镜一个为具有左旋偏振性，另一个具有右旋偏振性。

进一步，优选所述光入射面为具有偏振性的光入射面；所述左入射面和所述右入射面的偏振性，分别与所述左汇聚透镜和右汇聚透镜的偏振性匹配。以便于通过左入射面和右入射面的光线，能够分别顺利通过左汇聚透镜和右汇聚透镜。

所述汇聚透镜的焦平面与其后方的所述光入射面重合。以便于使经过汇聚透镜的光线定向性更好。

或者是，所述汇聚透镜的焦平面与其后方的所述光入射面的距离在焦距的五分之一距离以内。以适应设定距离内的观众视觉。

所述汇聚透镜与其后方的所述光入射面的倾斜方向一致。

所述汇聚透镜可以采用凸透镜或者菲尼尔透镜。

所述光入射面为成像贴膜或者磨砂层中的至少一种。以便于使所述光源射入的光线产生散射，失去方向性。

所述汇聚透镜设置在所述光入射面上方形成一体化结构。以便于简化整体结构。

所述光入射选择单元的左入射面、右入射面之间的夹角为钝角。

所述左入射面、右入射面之间的夹角可以根据观众的观赏距离进行调整。以保证视觉效果。

所述光源可以为偏振光源；所述左光源为与所述左汇聚透镜偏振性一致的偏振光源；所述右光源为与所述右汇聚透镜偏振性一致的偏振光源。以便于光线分别顺利通过。

所述左入射面和所述右入射面为条状，所述左汇聚透镜和所述右汇聚透镜为纵向的条状。以便于生产和适应人眼的左右分布。

所述左入射面和所述右入射面为块状，各个块状的所述左入射面和右入射面前方分别设有左汇聚透镜和右汇聚透镜。

所述光入射选择单元的左入射面和右入射面的连接线，与相邻的所述光入射选择单元的左入射面和右入射面的连接线，错开，不在同一直线上。以便于优化显示效果。

所述光源可以为激光光源、LED光源、无极灯光源、气体放电光源等。

所述光线方向调制机构为膜状结构、片状结构、板状结构中的至少一种。

所述光线方向调制机构可以设置在一透明基体上。以保证机械强度。

所述光线方向调制机构可以设置在所述透明基体前方，或后方。

所述透明基体可以为玻璃板、钢化玻璃板、亚克力板中的至少一种。

具体实施一：

所述成像层为一液晶屏，所述液晶屏位于所述汇聚透镜阵列前方。光源的光线，经过所述光线方向调制机构后，再照射到液晶屏上。从而使液晶屏出射的光线具有方向性。

所述光源可以为激光光源、LED光源、无极灯光源、气体放电光源等。

所述左光源和所述右光源，可以同时点亮，也可以交替点亮。优选为交替点亮。

或者，所述液晶屏位于所述光线方向调制机构后方。液晶屏射出的光线，经过所述光线方向调制机构后，射出。从而使液晶屏出射的光线具有方向性。

具体实施二：

所述成像层为一投影屏，所述投影屏包括至少两组成像阵列，分别为左成像阵列和右成像阵列；所述左成像阵列设置在所述左入射面上；所述右成像阵列设置在所述右入射面上。

所述左光源为一投影系统，称为左投影系统；所述右光源为一投影系统，称为右投影系统。

所述左投影系统朝向所述左成像阵列投影；所述右投影系统朝向所述右成像阵列投影。从而在所述左成像阵列和所述右成像阵列上分别呈现不同画面。

所述左投影系统与所述右投影系统同时投影，或者交替投影。

双入射立体成像屏幕包括一成像层，其特征在于，还包括一光线方向调制机构；

所述光线方向调制机构对所述成像层出射的光线进行调整；

所述光线方向调制机构，包括一光入射选择阵列和一汇聚透镜阵列；

所述光入射选择阵列包括至少100个光入射选择单元，所述光入射选择单元包括至少两个相邻的光入射面，一个所述光入射面斜朝向左方，为左入射面；一个所述光入射面斜朝向右方，为右入射面；

所述汇聚透镜阵列包括至少100个汇聚透镜，所述汇聚透镜设置在所述光入射面前方。

附图说明

图1为双入射裸眼3D成像系统原理示意图；

图2为双入射裸眼3D成像系统应用于液晶屏的原理示意图；

图3为左入射面和右入射面为块状结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2，双入射裸眼3D成像系统，包括一光源系统、成像屏，成像屏采用一双入射立体成像屏幕，双入射立体成像屏幕包括一成像层7还包括一光线方向调制机构1光线方向调制机构1对成像层7出射的光线进行调整。具体为对进入成像层7之前的光线进行调整，或者对成像层7出射后的光线进行调整。以保证从成像屏射出的光线等待调整。

光线方向调制机构1，包括一光入射选择阵列2和一汇聚透镜阵列3。光入射选择阵列2包括至少100个光入射选择单元21，光入射选择单元21包括至少两个相邻的光入射面，一个光入射面斜朝向左方，为左入射面211；一个光入射面斜朝向右方，为右入射面212。汇聚透镜阵列3包括至少100个汇聚透镜，汇聚透镜设置在光入射面前方。光源系统包括至少两个光源，一个为左光源41、一个为右光源42。左光源41朝向左入射面211照射，右光源42朝向右入射面212照射。位于左入射面211前方的汇聚透镜称为，左汇聚透镜31，由左入射面211射入的光线，经过一左汇聚透镜31后，定向射出。位于右入射面212前方的汇聚透镜称为，右汇聚透镜32，由右入射面212射入的光线，经过一右汇聚透镜32后，定向射出。

使用中，左光源41的光经过左入射面211后，定向发射的光线，射入一只眼睛；右光源42的光经过右入射面212后，定向发射的光线，射入另一只眼睛。因此在两只眼睛中呈现不同画面。从而为实现3D立体显示提供条件。通过上述设计，利用人眼左右分别接收不同画面，然后大脑经过对图像信息进行叠加重生，构成一个具有前—后、上—下、左—右、远—近等立体方向效果的影像。通过上述设计可以实现具有裸眼3D显示效果的显示系统。

汇聚透镜的焦平面与其后方的光入射面重合。以便于使经过汇聚透镜的光线定向性更好。或者是，汇聚透镜的焦平面与其后方的光入射面的距离在焦距的五分之一距离以内。以适应设定距离内的观众视觉。汇聚透镜与其后方的光入射面的倾斜方向一致。以便保证视觉效果。汇聚透镜可以采用凸透镜或者菲尼尔透镜。光入射面可以为成像贴膜或者磨砂层中的至少一种。以便于使光源射入的光线产生散射，失去方向性。汇聚透镜设置在光入射面上方形成一体化结构。以便于简化整体结构。光入射选择单元21的左入射面211、右入射面212之间的夹角为钝角。以便于改善成像效果。左入射面211、右入射面212之间的夹角可以根据观众的观赏距离进行调整。以保证视觉效果。

左入射面211与右入射面212之间设有遮光层5。通过遮光层5限制左入射面211射出的光线进入右入射面212前方的右汇聚透镜32；或通过遮光层5限制右入射面212射出的光线进入左入射面211前方的左汇聚透镜31。从而尽量保证两只眼睛分别看到两幅不同的画面。遮光层5可以是金属层、有机材料层、偏振膜等能够遮挡光线的层结构。

或者，汇聚透镜为偏振汇聚透镜，左汇聚透镜31的偏振性，与右汇聚透镜32的偏振性不同。以便于实现光线选择。优选，左汇聚透镜31与右汇聚透镜32的偏振角度相差90度。从而尽量保证两只眼睛分别看到两幅不同的画面。或者优选，左汇聚透镜31和右汇聚透镜32一个为具有左旋偏振性，另一个具有右旋偏振性。

进一步，优选光入射面为具有偏振性的光入射面；左入射面211和右入射面212的偏振性，分别与左汇聚透镜31和右汇聚透镜32的偏振性匹配，或者相同。以便于通过左入射面211和右入射面212的光线，能够分别顺利通过左汇聚透镜31和右汇聚透镜32。

光源可以为激光光源、LED光源、无极灯光源、气体放电光源等。优选为，光源为偏振光源；左光源41为与左汇聚透镜31偏振性一致的偏振光源；右光源42为与右汇聚透镜32偏振性一致的偏振光源。以便于光线分别顺利通过。

光线方向调制机构1可以为膜状结构、片状结构、板状结构中的至少一种。光线方向调制机构1可以设置在一透明基体6上。以保证机械强度。光线方向调制机构1可以设置在透明基体6前方，或后方。透明基体6可以为玻璃板、钢化玻璃板、亚克力板中的至少一种。

具体实施中，左入射面211和右入射面212的形状排布可以进行如下设计：

（1）左入射面211和右入射面212为条状，左汇聚透镜31和右汇聚透镜32为纵向的条状。以便于生产和适应人眼的左右分布。

（2）参照图3，左入射面211和右入射面212为块状，各个块状的左入射面211和右入射面212前方分别设有左汇聚透镜31和右汇聚透镜32。光入射选择单元21的左入射面211和右入射面212的连接线，与相邻的光入射选择单元21的左入射面211和右入射面212的连接线，错开，不在同一直线上。以便于优化显示效果。

具体实施一：

参照图2，成像层7为一液晶屏，液晶屏位于汇聚透镜阵列3前方。光源的光线，经过光线方向调制机构1后，再照射到液晶屏上。从而使液晶屏出射的光线具有方向性。光源可以为激光光源、LED光源、无极灯光源、气体放电光源等。左光源41和右光源42，可以同时点亮，也可以交替点亮。优选为交替点亮。

还可以是，液晶屏位于光线方向调制机构1后方。液晶屏射出的光线，经过光线方向调制机构1后，射出。从而使液晶屏出射的光线具有方向性。

具体实施二：

参照图1，成像层7为一投影屏，投影屏包括至少两组成像阵列，分别为左成像阵列和右成像阵列；左成像阵列设置在左入射面211上；右成像阵列设置在右入射面212上。左光源41为一投影系统，称为左投影系统；右光源42为一投影系统，称为右投影系统。左投影系统朝向左成像阵列投影；右投影系统朝向右成像阵列投影。从而在左成像阵列和右成像阵列上分别呈现不同画面。左投影系统与右投影系统同时投影，或者交替投影。

双入射立体成像屏幕包括一成像层7，还包括一光线方向调制机构1。光线方向调制机构1对成像层7出射的光线进行调整。光线方向调制机构1，包括一光入射选择阵列2和一汇聚透镜阵列3。光入射选择阵列2包括至少100个光入射选择单元21，光入射选择单元21包括至少两个相邻的光入射面，一个光入射面斜朝向左方，为左入射面211；一个光入射面斜朝向右方，为右入射面212；汇聚透镜阵列3包括至少100个汇聚透镜，汇聚透镜设置在光入射面前方。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.双入射裸眼3D成像系统，包括一光源系统、成像屏，其特征在于， 

所述成像屏采用一双入射立体成像屏幕，所述双入射立体成像屏幕包括一成像层还包括一光线方向调制机构； 

所述光线方向调制机构对所述成像层出射的光线进行调整； 

所述光线方向调制机构，包括一光入射选择阵列和一汇聚透镜阵列； 

所述光入射选择阵列包括至少100个光入射选择单元，所述光入射选择单元包括至少两个相邻的光入射面，一个所述光入射面斜朝向左方，为左入射面；一个所述光入射面斜朝向右方，为右入射面； 

所述汇聚透镜阵列包括至少100个汇聚透镜，所述汇聚透镜设置在所述光入射面前方； 

所述光源系统包括至少两个光源，一个为左光源、一个为右光源；所述左光源朝向所述左入射面照射；所述右光源朝向所述右入射面照射； 

位于所述左入射面前方的汇聚透镜称为，左汇聚透镜，由所述左入射面射入的光线，经过一所述左汇聚透镜后，定向射出； 

位于所述右入射面前方的汇聚透镜称为，右汇聚透镜，由所述右入射面射入的光线，经过一所述右汇聚透镜后，定向射出。 

2.根据权利要求1所述的双入射裸眼3D成像系统，其特征在于，所述左入射面与所述右入射面之间设有遮光层。 

3.根据权利要求1所述的双入射裸眼3D成像系统，其特征在于，所述汇聚透镜为偏振汇聚透镜，所述左汇聚透镜的偏振性，与所述右汇聚透镜的偏振性不同。 

4.根据权利要求3所述的双入射裸眼3D成像系统，其特征在于，所述光入射面为具有偏振性的光入射面；所述左入射面和所述右入射面的偏振性，分别与所述左汇聚透镜和右汇聚透镜的偏振性匹配。 

5.根据权利要求1、2、3或4所述的双入射裸眼3D成像系统，其特征在于，所述汇聚透镜的焦平面与其后方的所述光入射面的距离在焦距的五分之一距离以内 。

6.根据权利要求1所述的双入射裸眼3D成像系统，其特征在于，所述 汇聚透镜与其后方的所述光入射面的倾斜方向一致。 

7.根据权利要求1所述的双入射裸眼3D成像系统，其特征在于，所述左入射面和所述右入射面为块状，各个块状的所述左入射面和右入射面前方分别设有左汇聚透镜和右汇聚透镜；所述光入射选择单元的左入射面和右入射面的连接线，与相邻的所述光入射选择单元的左入射面和右入射面的连接线，错开，不在同一直线上。 

8.根据权利要求1所述的双入射裸眼3D成像系统，其特征在于，所述成像层为一液晶屏，所述液晶屏位于所述汇聚透镜阵列前方；光源的光线，经过所述光线方向调制机构后，再照射到液晶屏上；从而使液晶屏出射的光线具有方向性。 

9.根据权利要求1所述的双入射裸眼3D成像系统，其特征在于，所述成像层为一投影屏，所述投影屏包括至少两组成像阵列，分别为左成像阵列和右成像阵列；所述左成像阵列设置在所述左入射面上；所述右成像阵列设置在所述右入射面上。 

10.双入射立体成像屏幕包括一成像层，其特征在于，还包括一光线方向调制机构； 

所述光线方向调制机构对所述成像层出射的光线进行调整； 

所述光线方向调制机构，包括一光入射选择阵列和一汇聚透镜阵列； 

所述光入射选择阵列包括至少100个光入射选择单元，所述光入射选择单元包括至少两个相邻的光入射面，一个所述光入射面斜朝向左方，为左入射面；一个所述光入射面斜朝向右方，为右入射面； 

所述汇聚透镜阵列包括至少100个汇聚透镜，所述汇聚透镜设置在所述光入射面前方。