CN105913777A - 棱柱光栅在led屏幕或背投屏幕的裸眼3d显示装置 - Google Patents

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陈其炜
谢丽萍
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Abstract

棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置，是通过光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅屏，紧贴放置在LED屏幕或背投屏幕前，实现裸眼3D立体三维视觉效果,本发明创造的由光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅屏，透光率为80‑94％，使LED屏幕或背投屏幕所显示的影像由平面显示转变为裸眼3D显示，达到立体三维视觉效果。

Description

棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置
技术领域：
本发明涉及棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置，适合各种LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示技术，是一种采用棱柱光栅能使LED屏幕或背投屏幕所显示的影像由平面显示转变为裸眼3D显示，达到立体三维视觉效果的新技术。
背景技术：
随着科学技术突飞猛进和人类社会持续发展，LED显示屏幕具有环保、高亮度、高清晰度、高可靠性等特性，还具有可任意延展，并可实现无缝拼接等优点，已经广泛地应用于机场、商场、会展和写字楼等各种公共场所的室内外广告宣传，甚至开始进入百姓家庭。LED屏幕发展前景极为广泛，正朝着更小的间距和更高的均匀度及可靠性方向发展。
光学玻璃投影显示屏幕具有环保、省电、高清晰度、高可靠性等特性，还具有色彩鲜艳柔和、可视角度广和100-140吋大尺寸等优点，作为新锐产品可以应用于机场、商场、会展和写字楼等各种公共场所的室内广告宣传。家庭投影显示日益流行，投影显示屏幕将以私家影院形式进入中上收入水平的百姓家庭。投影屏幕发展前景十分看好，正朝着更大尺寸和更高亮度的方向发展。
但裸眼3D显示仍然是LED屏幕和投影屏幕的短板和弱点，目前在市场上还没有性价比高和裸眼3D视觉效果好的LED屏幕和投影屏幕面市。
发明创造内容：
针对现有LED屏幕和背投屏幕在裸眼3D显示技术存在的短板和弱点，本发明提供一种棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置。
为实现上述目的，本发明技术方案为：
棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置，包括LED屏幕或背投屏幕、光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅屏、含投影仪屏幕控制系统；其中，棱柱光栅屏包括由光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅片或板，塑料或金属外框架，所述的棱柱光栅片或板透光率为80-94％，反射率为3-8％，折射率为1.49-1.66。
进一步，所述的棱柱光栅屏包括由光学塑料或光学玻璃制作成的棱柱光栅片或板和垂直设置在棱柱光栅片或板前的塑料或金属外框架，塑料或金属外框架将棱柱光栅片或板扣合固定在LED屏幕或背投屏幕上。棱柱光栅片或板一面是棱柱竖条状，另一面是平面；棱柱竖条状面即可以朝LED屏幕或背投屏幕，也可以反之朝外。
进一步，所述的棱柱光栅片或板由光学塑料或光学玻璃制作，光学塑料包括聚甲基丙烯酸甲酯(俗称亚克力、PMMA)、聚苯乙烯(俗称PS)、聚碳酸酯(俗称PC)和聚氯乙烯(俗称PVC)中的一种，光学玻璃为二氧化硅(俗称石英)。
进一步，所述的棱柱光栅片或板用在LED屏幕上，棱柱光栅片或板的规格为：厚度0.3-10毫米，棱柱光栅密度每英寸10-150线。
进一步，所述的棱柱光栅片或板用在背投屏幕上，棱柱光栅片或板的规格为：厚度0.3-8毫米，棱柱光栅密度每英寸15-200线。
进一步，所述的棱柱光栅片或板的棱柱竖条形状根据具体需要可以是不同波形的圆弧或其他几何棱柱形状(含金字塔型四棱锥)。
棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示技术的应用，是通过光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅屏，紧贴放置在LED屏幕或背投屏幕前，实现裸眼3D立体三维视觉效果。棱柱光栅也称为微圆棱柱面或其他几何棱柱形状凸或凹透棱镜光栅，是指由一面被挤压成竖条纹的微圆柱形状或其他几何棱柱形状(含金字塔型四棱锥)线条，另一面为完整平面，且微圆柱形状或其他几何棱柱形状(含金字塔型四棱锥)线条间距相等的棱柱竖条状透棱镜组成的透明薄片或透明板，其光栅密度以每英寸线条数表述。棱柱光栅的成像原理为微圆柱弧面或其他几何棱柱形状(含金字塔型四棱锥)凸或凹透棱镜折射成像原理，视频影像平面位于微圆柱弧面或其他几何棱柱形状(含金字塔型四棱锥)凸或凹透棱镜的焦平面上，影像的可见光像素通过每个竖条微圆柱弧面或其他几何棱柱形状(含金字塔型四棱锥)凸或凹透棱镜的折射被分成不同的子像素，人的左右双眼从不同的角度会看到不同方向的子像素，就感觉到3D立体影像。
此前许多发明创造者和厂家研发试产的棱柱(镜)光栅技术主要应用于裸眼3D液晶显示屏幕，都存在着难以避免的摩尔纹(俗称水波纹)，导致影像失真变形变色，存在令人晕眩和视觉疲劳等严重缺陷，无法让消费者满意，因此难以商业化推广。原因在于，液晶屏幕显示技术采用矩阵液晶分子网格排列从左到右或从右到左显示，当棱柱(镜)光栅摆放在液晶屏幕前，两个条柱状频率接近的等幅正弦波光线叠加后的合成光线幅度将按照两个频率之差发生变化，产生了彩色和形状不规则的水波纹即摩尔纹，干扰和破坏了所显示的影像，造成令人晕眩和视觉疲劳等不良后果。因此，本发明创造的棱柱光栅技术不能应用在液晶屏幕。同样，理论和实践证明：无论是单层或多层棱柱(镜)光栅、还是螺旋状环绕光栅、或是具有一定倾斜度棱柱(镜)光栅屏，应用在液晶屏幕时具有裸眼3D效果的同时又都不可避免地出现摩尔纹现象，无法令人满意和愉悦舒适。
目前互联网上的众多视频网站已经可以提供很多的裸眼3D片源(非红蓝偏振技术3D片)，普通的2D片源经过本发明创造的棱柱光栅屏也可以显示出一定的立体效果(俗称2.5D效果)。相比较其他3D技术，本发明创造的棱柱光栅屏制作成本不高，性价比特佳，容易商品化和普及推广。特别是对普通2D片源进行一定的2D转3D软件处理后，本发明创造的棱柱光栅屏的裸眼3D效果更佳。
本发明的由光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅片或板，透光率为80-94％，反射率为3-8％，折射率为1.49-1.66，不同的材质略有不同；厚度0.3-10毫米(根据光栅屏尺寸大小和实际需要选择厚度，尺寸越大建议厚度增厚)，棱柱光栅密度每英寸10-200线(视距越大线数越少，反之线数越多)。对于LED屏幕，棱柱光栅厚度0.3-10毫米，密度每英寸10-150线；对于背投屏幕，棱柱光栅厚度0.3-8毫米，密度每英寸15-200线。所述的棱柱光栅片或板的棱柱竖条形状根据具体需要可以是不同波形的圆弧或其他几何棱柱形状(含金字塔型四棱锥)。棱柱光栅屏使LED屏幕或背投屏幕所显示的影像由平面显示转变为裸眼3D显示，达到立体三维视觉效果。
附图说明：
图1为本发明棱柱光栅屏和LED屏幕组件分解结构示意图；
图2为本发明棱柱光栅屏和背投屏幕组件分解结构示意图；
图3为本发明棱柱光栅微圆柱弧面凸或凹透棱镜折射成像原理图；
图4为本发明棱柱光栅屏的示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明创造进一步说明。
如图1-4所示，为本发明实施例。
一、棱柱光栅屏和LED屏幕组件的具体实施方式
如图1所示的棱柱光栅屏和LED屏幕组件，包括LED屏幕1及光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅屏2；LED屏幕1包括任何规格和尺寸的LED屏幕1组件(无论是室内屏幕或者是室外屏幕)，屏幕控制系统3；光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅屏2包括由光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅片或板4，塑料或金属外框架5；棱柱光栅片或板4的透光率为80-94％，反射率为3-8％，折射率为1.49-1.66，不同的材质略有不同；厚度0.3-10毫米(根据光栅屏尺寸和实际需要选择厚度，尺寸越大建议厚度增厚)，棱柱光栅密度每英寸10-150线(视距越大线数越少，反之线数越多)。所述的棱柱光栅片或板4的棱柱竖条形状根据具体需要可以是不同波形的圆弧或其他几何棱柱形状(含金字塔型四棱锥)。
在实际使用中，棱柱光栅屏2包括由光学塑料或光学玻璃制作成的棱柱光栅片或板4和塑料或金属外框架5；通过塑料或金属外框架5将棱柱光栅片或板4扣合固定在LED屏幕组件1上。棱柱光栅片或板4一面是棱柱竖条状，另一面是平面；棱柱竖条状面即可以朝LED屏幕，也可以反之朝外。
所述的LED屏幕1包括任何规格和尺寸的LED屏幕1组件(无论是室内屏幕或者是室外屏幕)，由屏幕控制系统3控制。上述LED屏幕1和屏幕控制系统3是配套组合，与本发明创造的棱柱光栅屏2无直接关联，其实施方式就不再详细描述。
二、棱柱光栅屏和背投屏幕组件的具体实施方式
如图2所示的棱柱光栅屏2和背部投影屏幕1组件，包括背部投影屏幕1及光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅屏2；背部投影屏幕1包括任何规格和尺寸的背部投影屏幕1组件、由屏幕控制系统(含投影仪)3控制；光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅屏2包括由光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅片或板4和塑料或金属外框架5；棱柱光栅片或板的透光率为80-94％，反射率为3-8％，折射率为1.49-1.66，不同的材质略有不同；厚度0.3-8毫米(根据光栅屏尺寸和实际需要选择厚度，尺寸越大建议厚度增厚)，棱柱光栅密度每英寸15-200线(视距越大线数越少，反之线数越多)。所述的棱柱光栅片或板4的棱柱竖条形状根据具体需要可以是不同波形的圆弧或其他几何棱柱形状(含金字塔型四棱锥)。
在实际使用中，棱柱光栅屏2包括由光学塑料或光学玻璃制作成的棱柱光栅片或板4和塑料或金属外框架5；通过塑料或金属外框架5将棱柱光栅片或板4扣合固定在背部投影屏幕1上。棱柱光栅片或板4一面是棱柱竖条状，另一面是平面；棱柱状面即可以朝背投屏幕，也可以反之朝外。
所述的背部投影屏幕1包括任何规格和尺寸的背部投影屏幕1组件，上述背部投影屏幕1组件、投影仪和屏幕控制系统3是配套组合，与本发明创造的棱柱光栅屏2无直接关联，其实施方式就不再详细描述。
所述的棱柱光栅屏的棱柱光栅片或板4由光学塑料或光学玻璃制作，光学塑料材质包括聚甲基丙烯酸甲酯(俗称亚克力、PMMA)、聚苯乙烯(俗称PS)、聚碳酸酯(俗称PC)和聚氯乙烯(俗称PVC)等材质中的一种，光学玻璃材质主要采用二氧化硅(俗称石英)。
本发明创造的棱柱光栅屏制作成本不高，性价比特佳，容易商品化和普及推广。
上述说明示出并描述了本发明创造的优选实施例，如前所述，应当理解本发明创造并非局限与本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明创造构想范围内，通过上述描述或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明创造的精神和范围，则都应在本发明创造所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置，其特征在于：包括LED屏幕或背投屏幕(1)、光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅屏(2)、含投影仪的屏幕控制系统(3)；其中，棱柱光栅屏(2)包括由光学塑料或光学玻璃制作的棱柱光栅片或板(4)，塑料或金属外框架(5)，所述的棱柱光栅片或板(4)透光率为80-94％，反射率为3-8％，折射率为1.49-1.66。
2.如权利要求1所述的棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置，其特征在于：所述的棱柱光栅屏(2)包括由光学塑料或光学玻璃制作成的棱柱光栅片或板(4)和垂直设置在棱柱光栅片或板(4)前的塑料或金属外框架(5)，塑料或金属外框架(5)将棱柱光栅片或板(4)扣合固定在LED屏幕或背投屏幕(1)上；棱柱光栅片或板(4)一面是棱柱竖条状，另一面是平面；棱柱竖条状面朝LED屏幕或背投屏幕或朝外设置。
3.如权利要求1或2所述的棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置，其特征在于：所述的棱柱光栅片或板(4)由光学塑料或光学玻璃制作，光学塑料材质包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯和聚氯乙烯中的一种，光学玻璃为二氧化硅。
4.如权利要求1或2所述的棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置，其特征在于：所述的棱柱光栅片或板(4)用在LED屏幕(1)上，棱柱光栅片或板(4)的规格为：厚度0.3-10毫米，棱柱光栅密度每英寸10-150线。
5.如权利要求1或2所述的棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置，其特征在于：所述的棱柱光栅片或板(4)用在背投屏幕上，棱柱光栅片或板(4)的规格为：厚度0.3-8毫米，棱柱光栅密度每英寸15-200线。
6.如权利要求2所述的棱柱光栅在LED屏幕或背投屏幕的裸眼3D显示装置，其特征在于：所述的棱柱光栅片或板(4)的棱柱竖条形状为不同波形的圆弧或其他几何棱柱形状。
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