CN107229127B - 立体显示屏幕与使用其的立体显示装置 - Google Patents

Abstract

一种立体显示屏幕与使用其的立体显示装置，该立体显示屏幕包含光偏折元件与双凸柱面透镜。光偏折元件用以使穿过其的光束朝多个方向行进。双凸柱面透镜设置于光偏折元件的一侧，并包含本体、第一柱面透镜阵列与第二柱面透镜阵列。第一柱面透镜阵列设置于本体上，并包含多个第一柱面透镜，第一柱面透镜于第一方向具有第一长度A。第二柱面透镜阵列设置于本体上，并包含第二柱面透镜与第三柱面透镜。第二柱面透镜及第三柱面透镜于第一方向分别具有第二长度B及第三长度C，其中第一长度大于第二长度且第二长度大于第三长度A>B>C。

Description

立体显示屏幕与使用其的立体显示装置

技术领域

本发明涉及一种立体显示装置，特别是一种立体显示屏幕与使用其的立体显示装置。

背景技术

随着科技的发展，能呈现立体视觉显示的光学产品已成为消费市场上的注目焦点。利用两眼视差，立体显示装置可透过光学组件而将光源分布影像分别送至双眼，进而产生立体画面。亦即，利用人类的两眼视差，立体显示装置可以分别提供观赏者两眼不同的光源分布影像，以达成立体显示。

于立体显示装置中，立体裸视显示器不像其他的立体显示装置需要使用眼镜来区分左右眼光源分布影像。亦即，立体裸视显示器是将具不同光源分布影像的光束分别传送到空间上不同的位置。因此，若不同的光源分布影像被分别传至对应观赏者的左右眼，观赏者即能够以裸视感受到立体光源分布影像。换言之，立体裸视显示技术能避免眼镜式立体显示技术的不便，是目前重要的发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种立体显示屏幕与使用其的立体显示装置，该立体显示屏幕可应用于立体显示装置，其中立体显示装置包含光源分布影像发射源，光源分布影像发射源用以提供光源分布影像信号。为了实现上述目的，本发明提供了一种立体显示屏幕，包含光偏折元件与双凸柱面透镜。光偏折元件用以使穿过其的光束朝多个方向行进。双凸柱面透镜设置于光偏折元件的一侧，并包含本体、第一柱面透镜阵列与第二柱面透镜阵列。第一柱面透镜阵列设置于本体上，并位于光偏折元件与本体之间。第一柱面透镜阵列包含多个第一柱面透镜，且每一第一柱面透镜于第一方向具有第一长度A。第二柱面透镜阵列设置于本体上，且本体位于第一柱面透镜阵列与第二柱面透镜阵列之间。第二柱面透镜阵列包含多个第二柱面透镜与至少一个第三柱面透镜。每一第二柱面透镜于第一方向具有第二长度B。第三柱面透镜于第一方向具有第三长度C，其中第一长度大于第二长度，且第二长度大于第三长度A>B>C。第一方向实质上垂直于第一柱面透镜阵列、本体与第二柱面透镜阵列的排列方向。

于部分实施方式中，立体显示屏幕应用于立体显示装置。立体显示装置包含光源分布影像发射源，设置于立体显示屏幕的一侧。光偏折元件光学耦合于光源分布影像发射源与双凸柱面透镜之间，其中光源分布影像发射源用以朝立体显示屏幕提供光源分布影像信号。光源分布影像信号具有依一时序呈现的多个光源分布影像。

于部分实施方式中，光源分布影像信号通过第一柱面透镜阵列，被成像于本体之中。所成像的光源分布影像信号于第一方向具有第四长度S，其中第一长度A的量值实质上与(2*N+1)*S相同，第二长度B的量值实质上与(N+2)*S相同，第三长度(C)的量值实质上与(N*S)相同，且N为大于1的正整数。

于部分实施方式中，第二柱面透镜阵列的第二柱面透镜的数量与第三柱面透镜的数量的比值为(M+1)/M，其中M为正整数。

于部分实施方式中，至少两个第二柱面透镜彼此相邻。

于部分实施方式中，部分第二柱面透镜与部分第三柱面透镜为交错排列。

于部分实施方式中，光偏折元件包含多个折射界面。折射界面朝向双凸柱面透镜，且折射界面沿第二方向排列并沿第三方向延伸。第二方向与第三方向的其中任一异于第一方向，且第二方向与第三方向正交。光偏折元件用以通过折射界面而使穿过其的光束偏折至多个偏折方向，且多个偏折方向彼此相异。

于部分实施方式中，第一方向平分第二方向与第三方向之间的夹角。

于部分实施方式中，光偏折元件包含入光面及多个微棱镜，且微棱镜位于入光面与双凸柱面透镜之间。

于部分实施方式中，微棱镜沿第四方向排列，其中第一方向与第四方向夹一角度，且此角度介于30度至60度之间。

于部分实施方式中，第一柱面透镜的其中至少之一的光轴与第二柱面透镜的其中之一的光轴平行，且第一柱面透镜的其中至少之一的光轴与第三柱面透镜的光轴平行。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种立体显示装置，包含立体显示屏幕与光源分布影像发射源。立体显示屏幕包含光偏折元件与双凸柱面透镜。光偏折元件用以使穿过其的光束朝多个方向行进。双凸柱面透镜设置于光偏折元件的一侧，并包含本体、第一柱面透镜阵列与第二柱面透镜阵列。第一柱面透镜阵列设置于本体上，并位于光偏折元件与本体之间。第一柱面透镜阵列包含多个第一柱面透镜，且每一第一柱面透镜于第一方向具有第一长度A。第二柱面透镜阵列设置于本体上，且本体位于第一柱面透镜阵列与第二柱面透镜阵列之间。第二柱面透镜阵列包含多个第二柱面透镜与至少一个第三柱面透镜。每一第二柱面透镜于第一方向具有第二长度B。第三柱面透镜于第一方向具有第三长度C，其中第一长度大于第二长度，且第二长度大于第三长度A>B>C。第一方向实质上垂直于第一柱面透镜阵列、本体与第二柱面透镜阵列的排列方向。光源分布影像发射源设置于立体显示屏幕的一侧。光偏折元件光学耦合于光源分布影像发射源与双凸柱面透镜之间，其中光源分布影像发射源用以朝立体显示屏幕提供光源分布影像信号。光源分布影像信号具有依一时序呈现的多个光源分布影像。

本发明的技术效果在于：

本发明的立体显示装置可通过光源分布影像发射源，以时间多工的方式提供立体光源分布影像。立体显示屏幕包含光偏折元件与双凸柱面透镜。立体显示屏幕可通过光偏折元件与双凸柱面透镜的组合调整穿过立体显示屏幕的光源分布影像信号的投射方向，使得光源分布影像信号于穿过立体显示屏幕后可朝多个方向投射。因此，立体显示屏幕可通过光偏折元件与双凸柱面透镜的组合，以空间多工的方式呈现完整的立体光源分布影像。此外，立体显示屏幕可通过双凸柱面透镜加大立体光源分布影像的可视角度范围。另一方面，双凸柱面透镜可根据所设定的参数，对应调整其上的柱面透镜间的配置关系，以进一步调整立体显示屏幕所呈现的观赏视区。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明立体显示装置的一实施方式的配置示意图；

图2A为图1的立体显示装置的光源分布影像发射源的正视示意图；

图2B至图2D为光源分布影像发射源于时序内发射不同光源分布影像的正视示意图；

图3A为本发明立体显示屏幕的光偏折元件的一实施方式的正视示意图；

图3B为沿图3A的连线BB的剖面示意图；

图4A为本发明立体显示屏幕的光偏折元件的另一实施方式的正视示意图；

图4B为沿图4A的连线BB的剖面示意图；

图5为光源分布影像信号通过本发明立体显示屏幕的双凸柱面透镜的一实施方式的示意图；

图6为本发明立体显示屏幕的双凸柱面透镜的另一实施方式的示意图；

图7为本发明立体显示屏幕的双凸柱面透镜的再一实施方式的示意图；

图8A为本发明立体显示屏幕于导引光源分布影像的一实施方式的示意图；

图8B为图8A的第C1列与第C2列的示意图；

图9A为本发明立体显示屏幕于导引光源分布影像的另一实施方式的示意图；

图9B为图9A的第C1列至第C3列的示意图；

图10A为本发明立体显示屏幕于导引光源分布影像的再一实施方式的示意图；

图10B为图10A的第C1列与第C2列的示意图。

其中，附图标记

100 立体显示装置

102 光源分布影像发射源

104、104a、104b 光源分布影像信号

106、106a、106b、106c 光源分布影像

108 成像信号

110 立体显示屏幕

112 光偏折元件

113 入光面

114 出光面

116a、116b 微棱镜

120 双凸柱面透镜

122 本体

124 第一柱面透镜阵列

126、126a、126b、126c、126d 第一柱面透镜

128 第二柱面透镜阵列

130 第二柱面透镜

132 第三柱面透镜

P、P1-P9 像素

A 第一长度

A1 第一折射界面

A2 第二折射界面

A3 第三折射界面

A4 第四折射界面

B 第二长度

BB 连线

C 第三长度

D1 第一方向

D2 第二方向

D3 第三方向

D4 第四方向

O1-O4 观赏视区

S 第四长度

θ 角度

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明的一实施方式提供一种立体显示屏幕，其可应用于立体显示装置，其中立体显示装置包含光源分布影像发射源。光源分布影像发射源用以提供光源分布影像信号。立体显示装置可通过光源分布影像发射源，以时间多工的方式提供立体光源分布影像。立体显示屏幕包含光偏折元件与双凸柱面透镜。立体显示屏幕可通过光偏折元件与双凸柱面透镜的组合调整穿过立体显示屏幕的光源分布影像信号的投射方向，使得光源分布影像信号于穿过立体显示屏幕后可朝多个方向投射。因此，立体显示屏幕可通过光偏折元件与双凸柱面透镜的组合，以空间多工的方式呈现完整的立体光源分布影像。此外，立体显示屏幕可通过双凸柱面透镜加大立体光源分布影像的可视角度范围。另一方面，双凸柱面透镜可根据所设定的参数，对应调整其上的柱面透镜间的配置关系，以进一步调整立体显示屏幕所呈现的观赏视区。

请参照图1，其中图1为本发明第一实施方式的立体显示装置100的配置示意图。立体显示装置100可通过时间多工与空间多工提供立体光源分布影像至观赏视区O1-O4。观赏视区O1-O4沿第一方向D1陈列，其中第一方向D1为观赏者观看立体显示装置100时的双眼连线方向。此外，为了不使图式过于复杂，因此图1的观赏视区数量为4个。然而，观赏视区的数量可以是超过4个。

立体显示装置100包含光源分布影像发射源102与立体显示屏幕110。光源分布影像发射源102设置于立体显示屏幕110的一侧，并用以朝立体显示屏幕110提供光源分布影像信号104，使得自光源分布影像发射源102发射的光源分布影像信号104可通过立体显示屏幕110的导引而行进至观赏视区O1-O4。立体显示屏幕110包含光偏折元件112与双凸柱面透镜120，其中光偏折元件112可以是微光偏折元件(micro-deflector)。双凸柱面透镜120设置于光偏折元件112的一侧，且光偏折元件112位于并光学耦合于光源分布影像发射源102与双凸柱面透镜120之间。

双凸柱面透镜120包含本体122、第一柱面透镜阵列124与第二柱面透镜阵列128，其中本体122、第一柱面透镜阵列124与第二柱面透镜阵列128可为一体成形。第一柱面透镜阵列124设置于本体122上，并位于光偏折元件112与本体122之间。第二柱面透镜阵列128设置于本体122上，并与第一柱面透镜阵列124相对，且本体122位于第一柱面透镜阵列124与第二柱面透镜阵列128之间。此外，第一方向D1实质上垂直于第一柱面透镜阵列124、本体122与第二柱面透镜阵列128的排列方向。

第一柱面透镜阵列124包含多个第一柱面透镜126。每一第一柱面透镜126于第一方向D1具有第一长度(A)。第二柱面透镜阵列128设置于本体122上，且本体122位于第一柱面透镜阵列124与第二柱面透镜阵列128之间。第二柱面透镜阵列128包含多个第二柱面透镜130与第三柱面透镜132。每一第二柱面透镜130于第一方向D1具有第二长度(B)，第三柱面透镜132于第一方向D1具有第三长度(C)，其中第一长度大于第二长度，且第二长度大于第三长度(A>B>C)。亦即，第一柱面透镜126、第二柱面透镜130与第三柱面透镜132分别具有不同的尺寸。此外，第一方向D1实质上垂直于第一柱面透镜阵列124、本体122与第二柱面透镜阵列128的排列方向。

由于第一柱面透镜126、第二柱面透镜130与第三柱面透镜132分别具有不同的尺寸，第一柱面透镜阵列124与第二柱面透镜阵列128为非对称关系。亦即，第一柱面透镜阵列124与第二柱面透镜阵列128不会对称于本体122。于第一柱面透镜阵列124之中，第一柱面透镜126沿第一方向D1重复地排列。于第二柱面透镜阵列128之中，第二柱面透镜130与第三柱面透镜132为周期性地排列。通过上述配置，光源分布影像发射源102所提供的光源分布影像信号104可借由双凸柱面透镜120而被分配至适当的位置，并加大观赏者可视得立体光源分布影像的区域的范围，此部分的细节于后将有更进一步的描述。

请同时看到图1与图2A，其中图2A为图1的立体显示装置100的光源分布影像发射源102的正视示意图。同前所述，自光源分布影像发射源102发射的光源分布影像信号104可通过立体显示屏幕110的导引而行进至观赏视区O1-O4。光源分布影像信号104具有依时序呈现的多个光源分布影像106。由于光源分布影像发射源102所提供的光源分布影像信号104具有依时序呈现的多个光源分布影像106，故立体显示装置100可通过光源分布影像发射源102，以时间多工的方式提供立体光源分布影像。

举例而言，请看到图2B至图2D，其中图2B至图2D为光源分布影像发射源102于时序内发射不同光源分布影像106a、106b与106c的正视示意图。为了不使图式过于复杂，图2A至图2D所绘的光源分布影像信号104的光源分布影像为沿水平方向排列。然而，光源分布影像发射源102所发射的光源分布影像信号104的光源分布影像106也可以是沿垂直方向排列，或是，光源分布影像发射源102所发射的光源分布影像信号104的光源分布影像106也可以是以阵列方式排列。

图2B中，光源分布影像发射源102于时序的第一时间点发射第一个光源分布影像106a。图2C中，光源分布影像发射源102于时序的第二时间点发射第二个光源分布影像106b。图2D中，光源分布影像发射源102于时序的第三时间点发射第三个光源分布影像106c。以此类推，当经过一个完整时序(即自时序的第一时间点至第八时间点)后，光源分布影像发射源102即可完成发射光源分布影像信号104(请看到图1)的一个周期。图2B至图2D中，光源分布影像发射源102可于时序内发射具有八个光源分布影像106的光源分布影像信号104，其中时序具有八个时间点，且此八个光源分布影像106于时序内由光源分布影像发射源102依序发射。

于立体显示装置中，光偏折元件与双凸柱面透镜的结构配置可根据光源分布影像发射源所提供的光源分布影像信号做调整，以使光源分布影像信号可被分配至适当的位置。以下将先分别对多个实施方式中的光偏折元件与双凸柱面透镜的结构作说明，而结合光偏折元件与双凸柱面透镜所产生的效果将于说明完光偏折元件与双凸柱面透镜的结构后再作进一步说明。

请参照再看到图1与图3A，其中图3A为本发明立体显示屏幕110的光偏折元件112的一实施方式的正视示意图。于图3A所绘的光偏折元件112中，“正视示意图”所指的正视视角为自双凸柱面透镜120指向光偏折元件112。此外，为了方便说明，图1中的第一方向D1也为于图3A中。光偏折元件112具有相对的入光面113与出光面114，其中入光面113朝向光源分布影像发射源102，而出光面114朝向双凸柱面透镜120。换言之，图3A所绘的视角为由双凸柱面透镜120朝向光偏折元件112的出光面114。

光偏折元件112包含多个折射界面，例如，第一折射界面A1与第二折射界面A2，其中第一折射界面A1与第二折射界面A2分别以不同的阴影表示。第一折射界面A1与第二折射界面A2可视为光偏折元件112的出光面114，亦即第一折射界面A1与第二折射界面A2会朝向双凸柱面透镜120。第一折射界面A1与第二折射界面A2沿第二方向D2排列并沿第三方向D3延伸。第二方向D2与第三方向D3的其中任一者异于第一方向D1，且第二方向D2与第三方向D3正交。此外，于部分实施方式中，第一方向D1可平分第二方向D2与第三方向D3之间的夹角。

光偏折元件112用以通过折射界面而使穿过其的光束偏折至多个偏折方向，且多个偏折方向彼此相异。例如，光偏折元件112可用以使穿过其的光束朝多个行进方向(D)行进，其中D为大于1的正整数。本实施方式中，光偏折元件112为二阶的光偏折元件。因此，自光源分布影像发射源102发射的光源分布影像信号104于穿过光偏折元件112后可朝两个方向行进。换言之，本实施方式的行进方向数D为2。

此外，光偏折元件112的折射界面可通过微棱镜形成。具体而言，请看到图3A与图3B，其中图3B为沿图3A的连线BB的剖面示意图。光偏折元件112可包含微棱镜116a与116b，其中微棱镜116a与116b的位置与入光面113相对。换言之，微棱镜116a与116b位于入光面113与双凸柱面透镜120之间。微棱镜116a与116b是沿第四方向D4排列，其中第二方向D2与第四方向D4互相平行。于微棱镜116a与116b的排列方向中，第一方向D1与第四方向D4夹角度θ，且角度θ为介于30度至60度之间。例如，于第一方向D1平分第二方向D2与第三方向D3之间的夹角的实施方式中，第一方向D1与第四方向D4所夹的角度可为45度。

于此配置下，折射界面可以是通过微棱镜116a与116b的表面而形成。例如，微棱镜116a的两个出光面分别为第一折射界面A1与第二折射界面A2，而微棱镜116b的两个出光面分别为第一折射界面A1与第二折射界面A2。借由此配置，自光源分布影像发射源102发射的光源分布影像信号104(请看到图1)于穿过光偏折元件112时，光源分布影像信号104可被微棱镜116a与116b偏折，并朝两个相异的方向行进。

此外，第一折射界面A1与第二折射界面A2的尺寸可根据光源分布影像信号104的光源分布影像大小作调整。例如，每一折射界面于第二方向D2上的长度可略小于或等于光源分布影像信号104进入光偏折元件112时的单一光源分布影像的对角线长度。另一方面，第一折射界面A1与第二折射界面A2的数量也可根据光源分布影像信号104的光源分布影像数量作调整。

另一方面，由于折射界面的延伸方向是与第一方向D1夹45度角，故当光源分布影像信号104穿过光偏折元件112后，穿过光偏折元件112的光源分布影像信号104相对原光源分布影像信号104会具有水平方向上的平移分量与铅直方向上的平移分量。另外，由于折射界面的延伸方向是与第一方向D1夹45度角，因此，穿过光偏折元件112的光源分布影像信号104所具有的水平方向上的平移分量与铅直方向上的平移分量实质上会相等。

请再看到图4A与图4B，其中图4A为本发明立体显示屏幕的光偏折元件的另一实施方式的正视示意图，而图4B为沿图4A的连线BB的剖面示意图。图4A所绘的光偏折元件112与图3A所绘的光偏折元件112之间的至少一个差异为，图4A与图4B所绘的光偏折元件112为三阶的光偏折元件，其中光偏折元件112具有第一折射界面A1、第二折射界面A2与第三折射界面A3，其分别以不同阴影绘示。

图4B中，光偏折元件112可包含微棱镜116a与116b，其中第一折射界面A1、第二折射界面A2与第三折射界面A3分别为微棱镜116a与116b的三个出光面。例如，微棱镜116a的三个出光面分别为第一折射界面A1、第二折射界面A2与第三折射界面A3，微棱镜116b的三个出光面分别为第一折射界面A1、第二折射界面A2与第三折射界面A3。借由此配置，自光源分布影像发射源102发射的光源分布影像信号104于穿过光偏折元件112时，光源分布影像信号104可被微棱镜116a与116b偏折，并朝三个相异的方向行进。

请再看到图5，其中图5为光源分布影像信号通过本发明立体显示屏幕的双凸柱面透镜120的一实施方式的示意图。当光源分布影像发射源102所提供的光源分布影像信号104穿过光偏折元件112后，由光偏折元件112偏折的光源分布影像信号104会再接着进入双凸柱面透镜120。于部分实施方式中，立体显示屏幕110(请看到图1)可还包含菲涅尔透镜(未绘示)。菲涅尔透镜可设置于光偏折元件112与双凸柱面透镜120之间，并用以使穿过光偏折元件112的光源分布影像信号104可平行地进入双凸柱面透镜120。于光源分布影像信号104进入双凸柱面透镜120后，光源分布影像信号104可通过第一柱面透镜阵列124而被成像于本体122中，使得成像于本体122中的光源分布影像信号104成为成像信号108，其中成像信号108于第一方向D1具有第四长度(S)。亦即，光源分布影像信号104于成像于本体122后具有第四长度(S)。

除此之外，第一柱面透镜126、第二柱面透镜130与第三柱面透镜132于第一方向D1的长度可通过立体显示装置100的其他参数计算而得。具体而言，第一柱面透镜126于第一方向D1的长度以第一长度(A)表示，第二柱面透镜130于第一方向D1的长度以第二长度(B)表示，而第三柱面透镜132于第一方向D1的长度为以第三长度(C)表示。第一长度(A)的量值实质上与[(2*N+1)*S]相同，第二长度(B)的量值实质上与[(N+2)*S]相同，第三长度(C)的量值实质上与(N*S)相同，且N为大于1的正整数。于部分实施方式中，正整数N可以是立体显示屏幕110中，光源分布影像信号104于穿过双凸柱面透镜120后，光源分布影像信号104被投射的方向数量。例如，当一束平行光穿过双凸柱面透镜120之后，双凸柱面透镜120可将此平行光往N个方向投射。

此外，第二柱面透镜130与第三柱面透镜132的排列方式可由正整数N推算。以下以X表示第二柱面透镜130的位置，并以Y表示第三柱面透镜132的位置。第二柱面透镜130与第三柱面透镜132的排列方式可表示为[X(XY)(N-1)]，且第二柱面透镜130与第三柱面透镜132是根据此排列方式做周期性排列。例如，当正整数N为2时，第二柱面透镜130与第三柱面透镜132会以[XXY]的排列方式做周期性排列。亦即，以[XXYXXYXXY]的规律进行周期性地排列。而当正整数N为3时，第二柱面透镜130与第三柱面透镜132会以[XXYXY……]的排列方式做周期性排列。亦即，以[XXYXYXXYXYXXYXY……]的规律进行周期性地排列。于此排列方式下，至少两个第二柱面透镜130会彼此相邻，换句话说，两个第二柱面透之间没有其他柱面透镜(如第三柱面透镜132)，且部分第二柱面透镜130与部分第三柱面透镜132为交错排列。此外，第二柱面透镜阵列128的第二柱面透镜130的数量与第三柱面透镜132的数量的比值为[(M+1)/M]，其中M为正整数。换言之，第二柱面透镜130的数量可设定为比第三柱面透镜132的数量多一个。

于图5所绘的双凸柱面透镜120中，双凸柱面透镜120被设定为将穿过其的光源分布影像朝两个方向投射，亦即正整数N等于2。因此，根据前述第一长度(A)、第二长度(B)与第三长度(C)的计算式，第一长度(A)会等于5S，第二长度(B)会等于4S，而第三长度(C)会等于2S。于第一柱面透镜阵列124中，第一柱面透镜126为重复性地排列。于第二柱面透镜阵列128中，第二柱面透镜130与第三柱面透镜132为周期性排列。于每一个第二柱面透镜130与第三柱面透镜132的周期排列中，为先设置两个第二柱面透镜130，接着再设置一个第三柱面透镜132。

同前所述，第一柱面透镜阵列124与第二柱面透镜阵列128为非对称关系，故第一柱面透镜阵列124中的柱面透镜与第二柱面透镜阵列128的柱面透镜之间可存在至少一个光轴的偏移关系。举例而言，第一柱面透镜126的其中至少之一的光轴与第二柱面透镜130的其中之一的光轴平行且不重合。此外，第一柱面透镜126的其中至少之一的光轴与第三柱面透镜132的光轴平行且不重合。通过第一柱面透镜阵列124的柱面透镜与第二柱面透镜阵列128的柱面透镜之间所存在的光轴的偏移关系，进入双凸柱面透镜120的光源分布影像信号104将会被投射往不同的方向。例如，分别通过第一柱面透镜126a与126b进入双凸柱面透镜120的光源分布影像信号104a与104b会被投射往不同的方向。

此外，当光束穿过双凸柱面透镜120后，行进往观赏视区O1-O4的光束相较自光源分布影像发射源102发射的光束会具有更广的发射角度。因此，双凸柱面透镜120可增加光源分布影像信号104的发射角度，借以使观赏视区O1-O4可具有更广的观赏范围。换言之，立体显示屏幕110(请见图1)可通过双凸柱面透镜120加大立体光源分布影像的可视角度范围。

请再看到图6，其中图6为本发明立体显示屏幕的双凸柱面透镜120的另一实施方式的示意图。图6所绘的双凸柱面透镜120与图5所绘的双凸柱面透镜120的至少一个差异为，图6所绘的双凸柱面透镜120可将穿过其的光源分布影像朝三个方向投射，亦即正整数N等于3。举例而言，分别通过第一柱面透镜126a、126b与126c进入双凸柱面透镜120的光源分布影像信号104a、104b与104c会被投射往不同的方向。

因此，根据前述第一长度(A)、第二长度(B)与第三长度(C)的计算式，第一长度(A)会等于7S，第二长度(B)会等于5S，而第三长度(C)会等于3S。于第一柱面透镜阵列124中，第一柱面透镜126为重复性地排列。于第二柱面透镜阵列128中，第二柱面透镜130与第三柱面透镜132为周期性排列。于每一个第二柱面透镜130与第三柱面透镜132的周期排列中，为依序设置两个第二柱面透镜130、一个第三柱面透镜132、一个第二柱面透镜130，接着再设置一个第三柱面透镜132。

请再看到图7，其中图7为本发明立体显示屏幕的双凸柱面透镜120的再一实施方式的示意图。图7所绘的双凸柱面透镜120与图5所绘的双凸柱面透镜120的至少一个差异为，图7所绘的双凸柱面透镜120可将穿过其的光源分布影像朝四个方向投射，亦即正整数N等于4。举例而言，分别通过第一柱面透镜126a、126b、126c与126d进入双凸柱面透镜120的光源分布影像信号104a、104b、104c与104d会被投射往不同的方向。

因此，根据前述第一长度(A)、第二长度(B)与第三长度(C)的计算式，第一长度(A)会等于9S，第二长度(B)会等于6S，而第三长度(C)会等于4S。于第一柱面透镜阵列124中，第一柱面透镜126为重复性地排列。于第二柱面透镜阵列128中，第二柱面透镜130与第三柱面透镜132为周期性排列。于每一个第二柱面透镜130与第三柱面透镜132的周期排列中，为依序设置两个第二柱面透镜130、一个第三柱面透镜132、一个第二柱面透镜130、一个第三柱面透镜132、一个第二柱面透镜130，接着再设置一个第三柱面透镜132。

以下将对结合光偏折元件与双凸柱面透镜后所产生的效果作进一步的说明。请看到图8A，其中图8A为本发明立体显示屏幕于导引光源分布影像的一实施方式的示意图。本实施方式中，使用二阶的光偏折元件112以及正整数N为2的双凸柱面透镜120。图8A中，每一个方格可视为光源分布影像信号的光源分布影像中的一个像素P。斜线为表示光偏折元件112的相邻的折射界面之间的界线，其中图8A为有例如第一折射界面A1与第二折射界面A2。虚线表示双凸柱面透镜120的相邻的第一柱面透镜126a与126b之间的界线，其中穿过第一柱面透镜126a与126b的光源分布影像会分别往两个方向投射。此外，立体显示屏幕110还可包含遮蔽元件134。遮蔽元件134可贴附于光偏折元件112上，其以阴影的方式绘示于图8A中。

通过以上结合光偏折元件112、双凸柱面透镜120与遮蔽元件134的配置，每一个像素P会对应到一个第一柱面透镜(第一柱面透镜126a或126b)与一个折射界面(第一折射界面A1或第二折射界面A2)，使得光源分布影像发射源102(请见图1)所提供的光源分布影像信号104(请见图1)可被投射往多个方向。进一步而言，由于光偏折元件112可将穿过其的光源分布影像朝两个方向投射，而双凸柱面透镜120可通过第一柱面透镜126a与126b将穿过其的光源分布影像朝两个方向投射，故光源分布影像发射源102所提供的光源分布影像信号104于穿过光偏折元件112及双凸柱面透镜120后，光源分布影像信号104可被投射往四个方向(即前述的行进方向D与正整数N的乘积)。

请再看到图8A与图8B，其中图8B为图8A的第C1列与第C2列的示意图。像素P1(标记为1的方格)为对应到第一柱面透镜126a与第一折射界面A1、像素P2(标记为2的方格)为对应到第一柱面透镜126a与第二折射界面A2、像素P3(标记为3的方格)为对应到第一柱面透镜126b与第一折射界面A1，而像素P4(标记为4的方格)为对应到第一柱面透镜126b与第二折射界面A2。像素P1-P4于穿过光偏折元件与双凸柱面透镜后，将会分别朝不同的四个方向行进。换言之，光源分布影像发射源102(请见图1)所提供的光源分布影像信号104(请见图1)于穿过立体显示屏幕110后，将会被投射至四个方向。因此，立体显示屏幕110可通过空间多工的方式，将完整的立体光源分布影像提供至观赏视区中。

请再看到图9A，其中图9A为本发明立体显示屏幕110于导引光源分布影像的另一实施方式的示意图。图9A所绘的实施方式与图8A所绘的实施方式的间的至少一个差异为，图9A所绘的实施方式为使用三阶的光偏折元件112以及为正整数N为3的双凸柱面透镜120。本实施方式中，由于光偏折元件112可将穿过其的光源分布影像往三个方向投射，而双凸柱面透镜120亦可将穿过其的光源分布影像往三个方向投射，故光源分布影像发射源102(请见图1)所提供的光源分布影像信号104(请见图1)于穿过光偏折元件112及双凸柱面透镜120后，光源分布影像信号104可被投射往九个方向(即前述的行进方向D与正整数N的乘积)。

图9A中，每一个方格可视为光源分布影像信号104(请见图1)的光源分布影像中的一个像素P。斜线为表示光偏折元件112的相邻的折射界面之间的界线，其中图9A为有第一折射界面A1、第二折射界面A2与第三折射界面A3。虚线表示双凸柱面透镜120的相邻的第一柱面透镜126a、126b与126c之间的界线，其中穿过第一柱面透镜126a、126b与126c的光源分布影像会分别往三个方向投射。遮蔽元件134以阴影的方式绘示于图9A中。

请再看到图9A与图9B，其中图9B为图9A的第C1列至第C3列的示意图。像素P1(标记为1的方格)为对应到第一柱面透镜126a与第一折射界面A1、像素P2(标记为2的方格)为对应到第一柱面透镜126a与第二折射界面A2、像素P3(标记为3的方格)为对应到第一柱面透镜126a与第三折射界面A3、像素P4(标记为4的方格)为对应到第一柱面透镜126b与第一折射界面A1、像素P5(标记为5的方格)为对应到第一柱面透镜126b与第二折射界面A2、像素P6(标记为6的方格)为对应到第一柱面透镜126b与第三折射界面A3、像素P7(标记为7的方格)为对应到第一柱面透镜126c与第一折射界面A1、像素P8(标记为8的方格)为对应到第一柱面透镜126c与第二折射界面A2，而像素P9(标记为9的方格)为对应到第一柱面透镜126c与第三折射界面A3。像素P1-P9于穿过光偏折元件112与双凸柱面透镜120后，将会分别朝不同的九个方向行进。换言之，光源分布影像发射源102(请见图1)所提供的光源分布影像信号104(请见图1)于穿过立体显示屏幕110后，将会被投射至九个方向。

请再看到图10A，其中图10A为本发明立体显示屏幕110于导引光源分布影像的再一实施方式的示意图。图10A所绘的实施方式与图8A所绘的实施方式之间的至少一个差异为，图10A所绘的实施方式为使用四阶的光偏折元件112以及为正整数N为2的双凸柱面透镜120。本实施方式中，由于光偏折元件112可将穿过其的光源分布影像往四个方向投射，而双凸柱面透镜120可将穿过其的光源分布影像往两个方向投射，故光源分布影像发射源102(请见图1)所提供的光源分布影像信号104(请见图1)于穿过光偏折元件112及双凸柱面透镜120后，光源分布影像信号104可被投射往八个方向(即前述的行进方向D与正整数N的乘积)。

图10A中，每一个方格可视为光源分布影像信号104(请见图1)的光源分布影像中的一个像素P。斜线为表示光偏折元件112的相邻的折射界面之间的界线，其中图10A为有第一折射界面A1、第二折射界面A2、第三折射界面A3与第四折射界面A4。虚线表示双凸柱面透镜120的相邻的第一柱面透镜126a与126b之间的界线，其中穿过第一柱面透镜126a与126b的光源分布影像会分别往两个方向投射。遮蔽元件134以阴影的方式绘示于图10A中。

请再看到图10A与图10B，其中图10B为图10A的第C1列与第C2列的示意图。像素P1(标记为1的方格)为对应到第一柱面透镜126a与第一折射界面A1、像素P2(标记为2的方格)为对应到第一柱面透镜126a与第二折射界面A2、像素P3(标记为3的方格)为对应到第一柱面透镜126a与第三折射界面A3、像素P4(标记为4的方格)为对应到第一柱面透镜126a与第四折射界面A4、像素P5(标记为5的方格)为对应到第一柱面透镜126b与第一折射界面A1、像素P6(标记为6的方格)为对应到第一柱面透镜126b与第二折射界面A2、像素P7(标记为7的方格)为对应到第一柱面透镜126b与第三折射界面A3，而像素P8(标记为8的方格)为对应到第一柱面透镜126b与第四折射界面A4。像素P1-P8于穿过光偏折元件112与双凸柱面透镜120后，将会分别朝不同的八个方向行进。换言之，光源分布影像发射源102(请见图1)所提供的光源分布影像信号104(请见图1)于穿过立体显示屏幕110后，将会被投射至八个方向。

综上所述，本发明的立体显示屏幕可应用于立体显示装置，其中立体显示装置包含光源分布影像发射源。光源分布影像发射源用以提供光源分布影像信号。立体显示装置可通过光源分布影像发射源，以时间多工的方式提供立体光源分布影像。立体显示屏幕包含光偏折元件与双凸柱面透镜。立体显示屏幕可通过光偏折元件与双凸柱面透镜的组合调整穿过立体显示屏幕的光源分布影像信号的投射方向，使得光源分布影像信号于穿过立体显示屏幕后可朝多个方向投射。因此，立体显示屏幕可通过光偏折元件与双凸柱面透镜的组合，以空间多工的方式呈现完整的立体光源分布影像。此外，立体显示屏幕可通过双凸柱面透镜加大立体光源分布影像的可视角度范围。另一方面，双凸柱面透镜可根据所设定的参数，对应调整其上的柱面透镜间的配置关系，以进一步调整立体显示屏幕所呈现的观赏视区。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (21)

1.一种立体显示屏幕，其特征在于，包含：

一光偏折元件，用以使穿过其的光束朝多个方向行进；以及

一双凸柱面透镜，设置于该光偏折元件的一侧，并包含：

一本体；

一第一柱面透镜阵列，设置于该本体上，并位于该光偏折元件与该本体之间，其中该第一柱面透镜阵列包含多个第一柱面透镜，且每一该第一柱面透镜于一第一方向具有一第一长度A；以及

一第二柱面透镜阵列，设置于该本体上，且该本体位于该第一柱面透镜阵列与该第二柱面透镜阵列之间，其中该第二柱面透镜阵列包含多个第二柱面透镜与至少一第三柱面透镜，每一该第二柱面透镜于该第一方向具有一第二长度B，该第三柱面透镜于该第一方向具有一第三长度C，其中该第一长度大于该第二长度，且该第二长度大于该第三长度，即A>B>C，且该第一方向垂直于该第一柱面透镜阵列、该本体与该第二柱面透镜阵列的排列方向。

2.如权利要求1所述的立体显示屏幕，其特征在于，应用于一立体显示装置，该立体显示装置包含一光源分布影像发射源，设置于该立体显示屏幕的一侧，且该光偏折元件光学耦合于该光源分布影像发射源与该双凸柱面透镜之间，其中该光源分布影像发射源用以朝该立体显示屏幕提供一光源分布影像信号，该光源分布影像信号具有依一时序呈现的多个光源分布影像。

3.如权利要求2所述的立体显示屏幕，其特征在于，该光源分布影像信号通过该第一柱面透镜阵列而被成像于该本体之中，且所成像的光源分布影像信号于该第一方向具有一第四长度S，其中该第一长度A的量值与(2*N+1)*S相同，该第二长度B的量值与(N+2)*S相同，该第三长度C的量值与N*S相同，且N为大于1的正整数。

4.如权利要求1所述的立体显示屏幕，其特征在于，该第二柱面透镜阵列的该多个第二柱面透镜的数量与该第三柱面透镜的数量的比值为(M+1)/M，其中M为正整数。

5.如权利要求4所述的立体显示屏幕，其特征在于，至少两个该第二柱面透镜彼此相邻。

6.如权利要求4所述的立体显示屏幕，其特征在于，部分该多个第二柱面透镜与部分该多个第三柱面透镜为交错排列。

7.如权利要求1所述的立体显示屏幕，其特征在于，该光偏折元件包含多个折射界面，该多个折射界面朝向该双凸柱面透镜，且该多个折射界面沿一第二方向排列并沿一第三方向延伸，其中该第二方向与该第三方向的其中任一异于该第一方向，且该第二方向与该第三方向正交，该光偏折元件用以通过该多个折射界面而使穿过其的光束偏折至多个偏折方向，且该多个偏折方向彼此相异。

8.如权利要求7所述的立体显示屏幕，其特征在于，该第一方向平分该第二方向与该第三方向之间的夹角。

9.如权利要求1至8中任意一项所述的立体显示屏幕，其特征在于，该光偏折元件包含一入光面及多个微棱镜，且该多个微棱镜位于该入光面与该双凸柱面透镜之间。

10.如权利要求9所述的立体显示屏幕，其特征在于，该多个微棱镜沿一第四方向排列，其中该第一方向与该第四方向夹一角度，该角度介于30度至60度之间。

11.如权利要求1所述的立体显示屏幕，其特征在于，该多个第一柱面透镜的其中至少之一的光轴与该多个第二柱面透镜的其中之一的光轴平行，且该多个第一柱面透镜的其中至少之一的光轴与该第三柱面透镜的光轴平行。

12.一种立体显示装置，其特征在于，包含：

一立体显示屏幕，包含：

一光偏折元件，用以使穿过其的光束朝多个方向行进；以及

一双凸柱面透镜，设置于该光偏折元件的一侧，并包含：

一本体；

一第一柱面透镜阵列，设置于该本体上，并位于该光偏折元件与该本体之间，其中该第一柱面透镜阵列包含多个第一柱面透镜，且每一该第一柱面透镜于一第一方向具有一第一长度A；以及

一第二柱面透镜阵列，设置于该本体上，且该本体位于该第一柱面透镜阵列与该第二柱面透镜阵列之间，其中该第二柱面透镜阵列包含多个第二柱面透镜与至少一第三柱面透镜，每一该第二柱面透镜于该第一方向具有一第二长度B，该第三柱面透镜于该第一方向具有一第三长度C，其中该第一长度大于该第二长度，且该第二长度大于该第三长度，即A>B>C，且该第一方向垂直于该第一柱面透镜阵列、该本体与该第二柱面透镜阵列的排列方向；以及

一光源分布影像发射源，设置于该立体显示屏幕的一侧，且该光偏折元件光学耦合于该光源分布影像发射源与该双凸柱面透镜之间，其中该光源分布影像发射源用以朝该立体显示屏幕提供一光源分布影像信号，该光源分布影像信号具有依一时序呈现的多个光源分布影像。

13.如权利要求12所述的立体显示装置，其特征在于，该光源分布影像信号通过该第一柱面透镜阵列而被成像于该本体之中，且所成像的光源分布影像信号于该第一方向具有一第四长度S，其中该第一长度A的量值与(2*N+1)*S相同，该第二长度B的量值与(N+2)*S相同，该第三长度C的量值与N*S相同，且N为大于1的正整数。

14.如权利要求12所述的立体显示装置，其特征在于，该第二柱面透镜阵列的该多个第二柱面透镜的数量与该第三柱面透镜的数量的比值为(M+1)/M，其中M为正整数。

15.如权利要求14所述的立体显示装置，其特征在于，至少两个该第二柱面透镜彼此相邻。

16.如权利要求14所述的立体显示装置，其特征在于，部分该多个第二柱面透镜与部分该多个第三柱面透镜为交错排列。

17.如权利要求12所述的立体显示装置，其特征在于，该光偏折元件包含多个折射界面，该多个折射界面朝向该双凸柱面透镜，且该多个折射界面沿一第二方向排列并沿一第三方向延伸，其中该第二方向与该第三方向的其中任一异于该第一方向，且该第二方向与该第三方向正交，该光偏折元件用以通过该多个折射界面而使穿过其的光束偏折至多个偏折方向，且该多个偏折方向彼此相异。

18.如权利要求17所述的立体显示装置，其特征在于，该第一方向平分该第二方向与该第三方向之间的夹角。

19.如权利要求12至18中任意一项所述的立体显示装置，其特征在于，该光偏折元件包含一入光面及多个微棱镜，且该多个微棱镜位于该入光面与该双凸柱面透镜之间。

20.如权利要求19所述的立体显示装置，其特征在于，该多个微棱镜沿一第四方向排列，其中该第一方向与该第四方向夹一角度，该角度介于30度至60度之间。

21.如权利要求12所述的立体显示装置，其特征在于，该多个第一柱面透镜的其中至少之一的光轴与该多个第二柱面透镜的其中之一的光轴平行，且该多个第一柱面透镜的其中至少之一的光轴与该第三柱面透镜的光轴平行。