CN104166242A - 三维图像显示装置及三维图像显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种三维图像显示装置及三维图像显示器，该三维图像显示装置包括元素图像阵列、背光源以及复眼透镜阵列。元素图像阵列设置在背光源和复眼透镜阵列之间，不同指向性光源的出射光相对元素图像阵列的入射角度不同。本发明还提供一种三维图像显示器。本发明的三维图像显示装置及三维图像显示器通过采用具有多个指向性光源的背光源，提高了三维图像显示装置的图像解析度。

Description

三维图像显示装置及三维图像显示器
技术领域
本发明涉及显示器领域，特别是涉及一种三维图像显示装置及三维图像显示器。
背景技术
随着科技的发展，在诸如娱乐、游戏、广告、医疗、教育、军事等的各种领域都需要更真实有效地显示图像的三维(三维)图像显示装置。因此，显示装置的开发商已经提出了用于显示三维图像的各种技术，并且各种类型的三维图像显示装置已经商业化。
图1为一种现有的三维图像显示装置的结构示意图，其通过包括多个微透镜阵列的复眼透镜阵列来显示三维图像。其中11为背光源，12为使用液晶显示面板构成的元素图像阵列，13为复眼透镜阵列。
该三维图像显示装置使用元素图像阵列12通过复眼透镜阵列13采集三维场景信息，比如图示的数字“3”以及字母“D”。然后通过背光源11以及复眼透镜阵列13可以重构元素图像阵列12中的三维场景信息，用户通过裸眼即可实现三维图像的观看，其中图1中的A方向为显示方向。
上述三维图像的显示方法提供了连续的视角，并且三维图像显示装置的结构简单。但是上述三维图像显示装置的图像分辨率取决于复眼透镜阵列13上的微透镜的尺寸，微透镜的尺寸越小，三维图像显示装置的图像分辨率越高。由于小尺寸的微透镜制作成本较高，因此该三维图像显示装置的图像解析度一般较低。
故，有必要提供一种三维图像显示装置及三维图像显示器，以解决现有技术所存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较高图像解析度的三维图像显示装置及三维图像显示器；以解决现有的三维图像显示装置及三维图像显示器的图像解析度较低的技术问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明实施例提供一种三维图像显示装置，其包括：
元素图像阵列，包括多个像素单元，用于显示三维场景信息；
背光源，包括多个指向性光源，用于向所述元素图像阵列提供显示光源；以及
复眼透镜阵列，包括多个微透镜；用于对所述三维场景信息进行处理，以在显示区域重构三维场景；
其中所述元素图像阵列设置在所述背光源和所述复眼透镜阵列之间，不同所述指向性光源的出射光相对所述元素图像阵列的入射角度不同。
在本发明所述的三维图像显示装置中，相邻所述指向性光源的出射光相对所述元素图像阵列的入射角度差小于设定值。
在本发明所述的三维图像显示装置中，所述背光源包括：
散射光源阵列，包括多个散射光源；以及
准直透镜，用于将所述散射光源的散射光转换为准直光；
其中所述准直透镜设置在所述散射光源阵列与所述元素图像阵列之间。
在本发明所述的三维图像显示装置中，所述散射光源阵列包括多个等间距阵列排布的散射光源。
在本发明所述的三维图像显示装置中，所述散射光源阵列为3*3阵列排布的散射光源阵列或4*4阵列排布的散射光源阵列。
在本发明所述的三维图像显示装置中，所述散射光源阵列设置在所述准直透镜的一焦平面上。
在本发明所述的三维图像显示装置中，所述元素图像阵列的所述像素单元，与所述复眼透镜阵列的所述微透镜一一对应。
在本发明所述的三维图像显示装置中，通过控制所述元素图像阵列的所述像素单元的显示信息以及每个所述指向性光源的开关，调整所述三维图像显示装置的图像解析度。
在本发明所述的三维图像显示装置中，不同所述指向性光源对应的所述元素图像阵列的所述像素单元的显示信息不同。
本发明实施例还提供一种三维图像显示器，其包括：
上述任一的三维图像显示装置；
元素图像阵列驱动电路，用于驱动所述元素图像阵列；以及
背光源驱动电路，用于驱动所述背光源。
相较于现有的三维图像显示装置及三维图像显示器，本发明的三维图像显示装置及三维图像显示器通过采用具有多个指向性光源的背光源，提高了三维图像显示装置的图像解析度；解决了现有的三维图像显示装置及三维图像显示器的图像解析度较低的技术问题。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：
附图说明
图1为一种现有的三维图像显示装置的结构示意图；
图2为本发明的三维图像显示装置的优选实施例的结构框图；
图3为本发明的三维图像显示装置的优选实施例的结构示意图；
图4为本发明的三维图像显示装置的优选实施例的工作原理示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。
请参照图2，图2为本发明的三维图像显示装置的优选实施例的结构框图。本优选实施例的三维图像显示装置20包括元素图像阵列22、背光源21以及复眼透镜阵列23。元素图像阵列22可由液晶显示面板构成，其包括多个像素单元，用于显示三维场景信息；背光源21包括多个指向性光源，用于向元素图像阵列提供显示光源；复眼透镜阵列23包括多个微透镜，用于对三维场景信息进行处理，以在显示区域24重构三维图场景。
如图3所示，图3为本发明的三维图像显示装置的优选实施例的结构示意图。背光源21包括散射光源阵列211以及准直透镜212。散射光源阵列211包括多个等间隔阵列排布的散射光源213，图3中的散射光源阵列211为3*3阵列排布的散射光源阵列(当然这里也可将散射光源阵列211设置为4*4阵列排布的散射光源阵列)；准直透镜212用于将散射光源213的散射光转换为准直光，以形成多个指向性光源。
元素图像阵列22设置在背光源21的准直透镜212和复眼透镜阵列23之间。准直透镜212设置在散射光源阵列211与元素图像阵列22之间，散射光源阵列211设置在准直透镜212的一焦平面上。不同指向性光源的出射光相对元素图像阵列22的入射角度不同；由于元素图像阵列22与复眼透镜阵列23平行设置，因此不同指向性光源的出射光相对复眼透镜阵列23的入射角度也不同。元素图像阵列22的像素单元与复眼透镜阵列23的微透镜一一对应，以确保每个微透镜可对相应的像素单元的显示内容进行重构。
下面详细说明本优选实施例的三维图像显示装置的工作原理，请参照图4，图4为本发明的三维图像显示装置的优选实施例的工作原理示意图。
本优选实施例的三维图像显示装置工作时，首先背光源21的散射光源阵列211的某一散射光源213发出散射光线，由于散射光源213设置在准直透镜212的焦平面上，该散射光线经准直透镜212转换为准直光线。
随后由准直透镜212出射的准直光线入射到元素图像阵列22的像素单元221上，使得元素图像阵列22出射的准直光线具有三维场景信息。
然后具有三维场景信息的准直光线入射到复眼透镜阵列23上，该具有三维场景信息的准直光线经过复眼透镜阵列23中的微透镜231折射，在相应的显示区域24重构三维场景。由于某一散射光源213的散射光线，均以固定的入射角度入射到复眼透镜阵列23上(即不同指向性光源的出射光相对元素图像阵列22或复眼透镜阵列23的入射角度不同)，因此该散射光源23的散射光线仅在部分显示区域24进行光线聚集，重构三维场景。如图4所示，左下方的散射光源213的散射光线均聚集在复眼透镜阵列23的微透镜231的右上方区域，同理左上方的散射光源213的散射光线均聚集在复眼透镜阵列23的微透镜231的右下方区域，左边中间的散射光源213的散射光线均聚集在复眼透镜阵列23的微透镜231的右边中间区域。
这样不同的散射光源213分时进行工作，同时元素图像阵列22的像素单元221分时显示不同的显示信息，使得不同指向性光源(或不同散射光源213)对应的元素图像阵列22的像素单元221的显示信息不同，则可以提高显示图像的分辨率，理论上本优选实施例的三维图像显示装置的图像分辨率可为现有的三维图像显示装置的N倍，N为三维图像显示装置的背光源包含的指向性光源的数量。
如第一时间t1图4中的左下方散射光源213工作(其他散射光源213关闭)，元素图像阵列22的像素单元221显示第一显示信息；第二时间t2左边中间的散射光源213工作(其他散射光源213关闭)，元素图像阵列22的像素单元221显示第二显示信息；第三时间t3左上方的散射光源213工作(其他散射光源213关闭)，元素图像阵列22的像素单元221显示第三显示信息。这样在第一时间t1复眼透镜阵列23的微透镜231的右上方重构第一显示信息的三维场景，在第二时间t2复眼透镜阵列23的微透镜231的右边中间重构第二显示信息的三维场景，在第三时间t3复眼透镜阵列23的微透镜231的右下方重构第三显示信息的三维场景。在第一时间t1至第三时间t3的时间区域内，由于人眼的暂留效应，在原来一个像素的显示区域24显示了三个像素的内容，使得该三维图像显示装置的图像分辨率为现有的三维图像显示装置的三倍。当然如果有N个散射光源213分N个时间段对不同的显示信息进行三维场景重构，则可以使得该三维图像显示装置的图像分辨率为现有的三维图像显示装置的N倍。
优选的，为了保证三维图像显示装置的成像效果，散射光源阵列211优选为等间距阵列排布的散射光源213，这样使得背光源21的不同方向的准直出射光可以基本等角度分开(即相邻指向性光源的出射光相对元素图像阵列22的入射角度差基本相等，或小于一设定值)，从而可以在原来一个像素的区域形成大小相当的多个像素，形成的多个像素也会按照散射光源阵列211中的散射光源呈现阵列排布。
优选的，本优选实施例的三维图像显示装置可通过控制元素图像阵列22的像素单元221的显示信息以及每个指向性光源的开关，调整三维图像显示装置的图像解析度。如将背光源21中的指向性光源划分为四个区域，每个区域的大小相同且区域内的指向性光源的数量大致相等，如每个区域的指向性光源均对应元素图像阵列22的像素单元221的不同的显示信息，即每个区域的指向性光源只在具有像素单元221具有相应的显示信息时开启，则三维图像显示装置的图像分辨率为现有的三维图像显示装置的四倍。
如将背光源21中的指向性光源划分为八个区域，则三维图像显示装置的图像分辨率为现有的三维图像显示装置的八倍。这样通过控制元素图像阵列22的像素单元221的显示信息以及每个指向性光源的开关，可以调整三维图像显示装置的图像解析度。当然这里的图像解析度的提高还取决于元素图像阵列的像素单元的显示信息的刷新频率等其他因素。
本发明实施例还提供一种三维图像显示器，该三维图像显示器包括上述的三维图像显示装置、元素图像阵列驱动电路以及背光源驱动电路。其中元素图像阵列驱动电路用于驱动三维图像显示装置中的元素图像阵列，背光源驱动电路用于驱动三维图像显示装置中的背光源。
本发明的三维图像显示器的具体工作原理与上述的三维图像显示装置的优选实施例中的相关描述相同或相近，具体请参照上述三维图像显示装置的优选实施例中的相关描述。
本发明的三维图像显示装置及三维图像显示器通过采用具有多个指向性光源的背光源，提高了三维图像显示装置的图像解析度；解决了现有的三维图像显示装置及三维图像显示器的图像解析度较低的技术问题。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种三维图像显示装置，其特征在于，包括：
元素图像阵列，包括多个像素单元，用于显示三维场景信息；
背光源，包括多个指向性光源，用于向所述元素图像阵列提供显示光源；以及
复眼透镜阵列，包括多个微透镜；用于对所述三维场景信息进行处理，以在显示区域重构三维场景；
其中所述元素图像阵列设置在所述背光源和所述复眼透镜阵列之间，不同所述指向性光源的出射光相对所述元素图像阵列的入射角度不同。
2.根据权利要求1所述的三维图像显示装置，其特征在于，相邻所述指向性光源的出射光相对所述元素图像阵列的入射角度差小于设定值。
3.根据权利要求1所述的三维图像显示装置，其特征在于，所述背光源包括：
散射光源阵列，包括多个散射光源；以及
准直透镜，用于将所述散射光源的散射光转换为准直光；
其中所述准直透镜设置在所述散射光源阵列与所述元素图像阵列之间。
4.根据权利要求3所述的三维图像显示装置，其特征在于，所述散射光源阵列包括多个等间距阵列排布的散射光源。
5.根据权利要求4所述的三维图像显示装置，其特征在于，所述散射光源阵列为3*3阵列排布的散射光源阵列或4*4阵列排布的散射光源阵列。
6.根据权利要求3所述的三维图像显示装置，其特征在于，所述散射光源阵列设置在所述准直透镜的一焦平面上。
7.根据权利要求1所述的三维图像显示装置，其特征在于，所述元素图像阵列的所述像素单元，与所述复眼透镜阵列的所述微透镜一一对应。
8.根据权利要求1所述的三维图像显示装置，其特征在于，通过控制所述元素图像阵列的所述像素单元的显示信息以及每个所述指向性光源的开关，调整所述三维图像显示装置的图像解析度。
9.根据权利要求8所述的三维图像显示装置，其特征在于，不同所述指向性光源对应的所述元素图像阵列的所述像素单元的显示信息不同。
10.一种三维图像显示器，其特征在于，包括：
权利要求1-9中任一的三维图像显示装置；
元素图像阵列驱动电路，用于驱动所述元素图像阵列；以及
背光源驱动电路，用于驱动所述背光源。
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