CN105388624B - 立体显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的立体显示器包括光源组件和与光源组件贴合设置的显示组件，所述显示组件包括多个子显示单元，每一子显示单元包括多个进光器、多个光道、多个散光器和多个光格。所述光格为多面体光格，每个所述光格的表面设置有位置和数量相同的至少一个发光点，每相邻的两个光格共用发光点。每个所述光道的一端连接一个所述进光器，另一端连接一个所述散光器，每个所述散光器位于一个所述光格的表面。光源组件发出的光经进光器汇聚进入光道，由散光器散射至光格表面的发光点，使发光点发光，以达到成像的目的。本立体显示器通过将平面光源直接转换为立体光源的方式，实现立体成像，立体成像效果明显，能从各个角度进行观影。

Description

立体显示器

技术领域

本发明涉及立体成像领域，具体而言，涉及一种立体显示器。

背景技术

随着成像技术的日益发展，普通的平面成像已经无法满足大众对影像的要求。今年来，立体成像技术被大量地应用在影视行业中，最常见的是去电影院观赏3D电影，但是这种方式需要观看者戴上特定的眼镜才能实现，不方便。鉴于此，裸眼立体成像技术开始慢慢发展，市面上出现了一些立体显示器，通过立体显示器观看影像，无需使用额外的设备，实现裸眼3D的效果。然而，现有的立体显示器显示大多通过人视觉错觉实现立体效果，立体成像的效果并不是很理想，且现有的立体显示器的可视方向一般只有一面，视角较窄。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种立体显示器，以改善上述的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种立体显示器，包括光源组件和与光源组件贴合设置的显示组件，所述显示组件包括多个子显示单元，每一子显示单元包括多个进光器、多个光道、多个散光器和多个光格，所述光格为多面体光格，每个所述光格的表面设置有位置和数量相同的至少一个发光点，每相邻的两个光格共用发光点，所述多个进光器分布在所述光源组件的表面，所述多个进光器、多个光道、多个散光器和多个光格一一对应，每个所述光道的一端连接一个对应的所述进光器，每个所述光道的另一端连接一个对应的所述散光器，每个所述散光器位于一个对应的所述光格的表面，其中，

所述光源组件，用于提供平面光源；

所述进光器，用于汇聚和传输光源组件产生的光线；

所述光道，用于将所述进光器汇聚的光线导向所述散光器；

所述散光器，用于将光道中的光散射到所述发光点；

所述发光点，用于反射所述散光器散射的光。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述多个子显示单元按照矩阵的方式排列，所述每一子显示单元的多个光格排成一列，每一子显示单元的多个进光器以矩阵的方式设置在每一列光格的底部，所述每一子显示单元的多个进光器的数量与所述每一子显示单元的多个光格的数量一致。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述散光器位于一个所述光格朝向所述光源组件的一面的中心。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述进光器包括凸透镜、凹透镜和聚光器，所述凹透镜位于所述凸透镜和所述聚光器的中间，所述凸透镜用于汇聚所述光源组件的光，所述凹透镜用于将经过所述凸透镜的光恢复为平行光，所述聚光器用于汇聚经过凹透镜的光，使之进入所述光道。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述聚光器呈银色漏斗状。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述散光器由凹透镜构成。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述光道的一端连接所述进光器后沿光格的表面延伸至所述散光器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述显示组件的表面还包覆有透明的保护层，用于防止所述显示组件被损坏。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述进光器与所述光源组件之间填充有填充油。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述光道由银色反光材料制作而成。

本发明实施例提供的立体显示器通过进光器、光道、散光器和发光点构成一套转换机制，将光源组件发出的平面光直接转换为立体光源。观影者观影过程中无需借助额外的观影工具配合观影，立体成像的效果良好，能够从多个角度进行观影，实用性强。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明第一实施例所提供的一种立体显示器的结构示意图。

图2示出了本发明第一实施例所提供的立体显示器的显示组件的子显示单元的结构示意图。

图3示出了本发明第一实施例所提供的立体显示器的显示组件的子显示单元的结构示意图。

图4示出了本发明第二实施例所提供的立体显示器的显示组件的子显示单元的结构示意图。

图5示出了本发明第二实施例提供的进光器的结构示意图。

图6示出了本发明第二实施例提供的散光器的结构示意图。

图7示出了本发明第三实施例提供的立体显示器的结构示意图。

主要元件符号说明：光源组件110、显示组件120、子显示单元1201、进光器121、光道122、散光器123、光格124、发光点125、凸透镜126、凹透镜127、聚光器128、保护层130。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于现有的立体成像技术由于需要特定的3D眼镜配合使用才能观看立体影像，条件限制较多，观影时间长会造成眼部疲劳酸胀，不利于眼部健康；或者是利用人眼的错觉达到立体成像的效果，这种方式虽然摒弃了3D眼镜限制，但是立体成像的效果不佳，观影的角度限制较大，难以做到全方位观影。基于此，发明人经过长期探索研究，提出了本发明实施例提供的立体显示器，本发明实施例提供的立体显示器通过将平面光源直接转换为立体光源的方式，能够实现真正意义上的立体成像，无需借助3D眼镜观影，能从多个角度观看，立体成像效果明显，实用性强。

第一实施例

请参阅图1，图1示出了本发明实施例提供的立体显示器100的结构示意图。本发明实施例提供的立体显示器包括光源组件110和显示组件120，所述光源组件110与所述显示组件120贴合设置。请参阅图2，图2示出了本发明实施例提供的立体显示器100的显示组件120的子显示单元1201的结构示意图。所述显示组件120包括多个子显示单元1201，所述多个子显示单元1201按照矩阵的方式(例如M×N的阵列)形成所述显示组件120，每一子显示单元1201包括多个进光器121、多个光道122、多个散光器123和多个光格124，所述多个光格124依次堆叠成一列。所述光格124为多面体，优选为正方体。所述多个进光器121位于所述一列光格124的底部。每个所述光道122的一端连接一个对应的所述进光器121，每个所述光道122的另一端连接一个对应的所述散光器123，每个所述散光器123位于一个对应的所述光格124的表面。

请参阅图3，图3示出了本发明实施例所提供的立体显示器100的显示组件120的子显示单元1201的结构示意图。每个所述光格124的表面设置有位置和数量相同的至少一个发光点125，每相邻的两个光格124共用发光点125。发光点125可以采用白色的塑料点制作而成，白色能够反射所有颜色的光，成像效果最好，塑料材质经久耐用。

所述光源组件110，用于提供平面光源。显示组件120的光源为光源组件110产生的光源。光源组件110为一块平面显示屏，可以是液晶显示屏，也可以是阴极射线显像管(Cathode Ray Tube，CRT)，本发明实施例对此不做限定。

所述进光器121，用于汇聚和传输光源组件110产生的光线。

所述光道122，用于将所述进光器121汇聚的光线导向所述散光器123。

所述散光器123，用于将光道122中的光散射到所述发光点125。

所述发光点125，用于反射所述散光器123散射的光。

本发明实施例提供的立体显示器，光源组件110发出的光经设置于光源组件110表面的进光器121汇聚后进入光道122，并经由光道122导向进入散光器123，散光器123将光道122中的光散射到光格124表面的发光点125，发光点125对光进行反射，被发光点125反射的光被人眼接收即构成影像，由于光格124为多面体的立体光格124，发光点125位于光格124的每一个表面，则发光点125在空间上按照光格124的形状呈立体分布，发光点125反射的光呈立体影像，以上所述即为本发明实施例提供的立体显示器100的成像原理。

本发明实施例提供的立体显示器100的核心原理即把平面光源转换为立体光源。光源组件110发出的光对应于一个特定的进光器121，经由光道122进入散光器123散射后在特定的光格124表面发光，经过预先设定某一进光器121对应特定的光格，形成一一对应关系，布局完成后，即形成一个转换机制，接收平面光源，转换为立体光源。一个光格124即构成一个像素点，光格124的数量即可以理解为本发明实施例提供的立体显示器100的像素。要达到实用水平的像素，光格124的数量需要达到20万个，即像素为20万像素，本发明实施例提供的立体显示器100能够轻易达到100万像素，远远超出实际需要的水平。为了使成像效果达到最佳，显示组件120的材料宜选用全透明的材料。显示组件120的制作工艺可以选用3D打印技术，通过预先设定打印程序，要打出100万个光格124，可以打印一个长、宽、高均由100个光格124构成的正方体，在每一个光格124的每一面的同一位置打印相同数量的发光点125。需要说明的是，当相邻两个光格124共用发光点125的时候，只需打印相邻两个光格124的共用的一面。

本发明实施例提供的立体显示器100的光格124应该理解为虚拟的光格124，并不是真正意义上的独立的光格124个体。即显示组件120为一个独立的整体，在这个整体内部由于多个发光点125的存在，发光点125按照特定的位置关系分布在显示组件120内部，这些发光点125的位置将整个显示组件120“切割”成多个光格124。进光器121、光道122和散光器123按照光格124的位置进行分布。

本发明实施例提供的立体显示器100将特殊格式的平面影像通过显示组件120直接转换为立体影像。无需借助眼镜等特定工具，也不是利用人眼的错觉达到立体成像，能够达到真正意义上的立体成像。立体成像效果相较于现有的立体成像有显著地提高，适用于各种场合，如家庭、展厅、大型体育馆等等。此外，本发明实施例提供的立体显示器100能够从多个角度进行观看，比如，当显示组件120为长方体时，可以从长方体显示组件120除去与光源组件110接触的一面的其他5个面进行形象观赏，增加了观影角度，立体观影的感受更加真实强烈。

第二实施例

请参阅图4，图4示出了本发明实施例提供的立体显示器200的显示组件120的子显示单元1201的结构示意图。该发明实施例与第一实施例大致相同，区别点在于：每一子显示单元1201中，所述光格124的最底部连接的进光器121的数量为N×N个，对应的一列光格124的数量为N×N个，所述N×N个进光器121和每列光格124中的每一个光格124一一对应，即一个进光器121汇聚的光线最终通过与其对应的光格124显示出来。图4所给出的是进光器121数量为3×3的情况，对应的光格124的数量为3×3＝9个，依次重叠成一列位于进光器121的表面。

容易理解的，进光器121按照N×N的原则排列只是本发明实施例的较佳的实施方式。能够使进光器121构成的形状为正方形，便于在使用3D打印技术生产显示组件120时建立打印模型，按照一列光格124直接进行复制，省去额外的建模工作，正方形更方便复制。但是进光器121的数量还可以通过其他组合得到，比如4×4、5×4、5×6等，但是，一列光格124的数量必须等于该列光格124对应的进光器121的数量，且光格124和进光器121呈一一对应关系。

一个进光器121通过一个光道122连接一个散光器123，散光器123位于光格124朝向所述光源组件110的一面的中心处。则光源组件110的光线通过所述散光器123后为从下往上照射光格124，整个光格124即被点亮，一个光格124成为一个像素点，经过多个光格124同时发光，即构成完整的立体影像。

如图4所示，光道122的一端连接所述进光器121后沿光格124的表面延伸至所述散光器123，而不是直接从光格124的内部直接穿插进行连接。如此设置的原因在于，能够增加显示组件120的透明度，如果所有的光道122均直接从光格124的内部进行穿插连接进光器121和散光器123，那么光格124的透明度会被穿插在光格124内部的光道122减弱，散光器123散射的光被穿插在光格124内的光道122遮挡，阻止一部分的光照射发光点125，影响显示组件120显示的效果。而通过沿光格124的表面延伸的方式，可以使光道122集中在光格124的某一面延伸，不会遮挡光道122中出来的光。

请参照图5，图5示出了本发明实施例提供的进光器121的结构示意图。进光器121包括凸透镜126、凹透镜127和聚光器128。其中，所述凹透镜127位于所述凸透镜126和所述聚光器128之间，所述凸透镜126位于光源组件110所在的一面。光源组件110发出的光首先经由凸透镜126汇聚，然后被凹透镜127恢复成为平行光，最后通过聚光器128汇聚进入与聚光器128连接的光道122中，只有平行光进入光道122中才能保证在光道122中最大限度地减少损耗。其中，凸透镜126、凹透镜127和聚光器128的数量不做限定。

优选地，聚光器128呈漏斗状，漏斗较窄的一端连接着光道122，为了达到最大的聚光效果，聚光器128为银色的聚光器。进光器121的作用就是为了使光源组件110发出的光最大限度地进入光道122中，以保证显示组件120的显示效果。

请参照图6，图6示出了本发明实施例提供的散光器123的结构示意图。散光器123由凹透镜构成。散光器123与光道122的一端连接，光从光道122中出来之后通过散光器123散射，从而到达光格124表面的每一个发光点125，发光点125发出与光线相同的颜色，整个光格124即被点亮。散光器123的作用就是为了尽量把光道122中的光分布到光格124表面的每一个发光点125上。本发明实施例对构成散光器123的凹透镜的数量不做限定。

第三实施例

请参照图7，图7示出了本发明实施例提供的立体显示器300的结构示意图。本实施例提供的立体显示器300与第二实施例大致相同，区别点在于：所述显示组件120的表面还包覆有透明的保护层130。保护层130的设置，用于防止所述显示组件120被损坏。如果任由显示组件120长时间裸露，显示组件120会有一定的磨损或者损坏，影响观影体验。保护层130的设置，能够将显示组件120保护起来，阻止与外界环境的接触，保护层130选用透明材料制作，不影响观影体验，当保护层130因长期使用有一定的磨损后，可以通过打磨的方式将保护层130表面磨损的部分打磨掉，打磨之后不影响后续使用。

此外，进光器121的凸透镜126与光源组件110接触的一面为平面，进光器121与光源组件110之间填充有填充油。优选的，填充油的类型为植物油，填充油将进光器121与光源组件110之间细小的缝隙进行填充，有利于光线进入进光器121。

光线进入光道122中进行传输，为了使光线传输过程的损耗降到最低，光道122由银色反光材料制作而成。为了便于布局，光道122的截面形状采用正方形。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种立体显示器，其特征在于，包括光源组件和与光源组件贴合设置的显示组件，所述显示组件包括多个子显示单元，每一子显示单元包括多个进光器、多个光道、多个散光器和多个光格，所述每一子显示单元的多个光格排成一列，所述光格为多面体光格，每个所述光格的表面设置有位置和数量相同的至少一个发光点，每相邻的两个光格共用发光点，所述多个进光器分布在所述光源组件的表面，所述多个进光器、多个光道、多个散光器和多个光格一一对应，每个所述光道的一端连接一个对应的所述进光器，每个所述光道的另一端连接一个对应的所述散光器，每个所述散光器位于一个对应的所述光格的表面，其中，

所述光源组件，用于提供平面光源；

所述进光器，用于汇聚和传输光源组件产生的光线；

所述光道，用于将所述进光器汇聚的光线导向所述散光器；

所述散光器，用于将光道中的光散射到所述发光点；

所述发光点，用于反射所述散光器散射的光。

2.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述多个子显示单元按照矩阵的方式排列，每一子显示单元的多个进光器以矩阵的方式设置在每一列光格的底部，所述每一子显示单元的多个进光器的数量与所述每一子显示单元的多个光格的数量一致。

3.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述散光器位于一个所述光格朝向所述光源组件的一面的中心。

4.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述进光器包括凸透镜、凹透镜和聚光器，所述凹透镜位于所述凸透镜和所述聚光器的中间，所述凸透镜用于汇聚所述光源组件的光，所述凹透镜用于将经过所述凸透镜的光恢复为平行光，所述聚光器用于汇聚经过凹透镜的光，使之进入所述光道。

5.根据权利要求4所述的立体显示器，其特征在于，所述聚光器呈银色漏斗状。

6.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述散光器由凹透镜构成。

7.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述光道的一端连接所述进光器后沿光格的表面延伸至所述散光器。

8.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述显示组件的表面还包覆有透明的保护层，用于防止所述显示组件被损坏。

9.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述进光器与所述光源组件之间填充有填充油。

10.根据权利要求1所述的立体显示器，其特征在于，所述光道由银色反光材料制作而成。