CN108234993A - 一种基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统，包括：光学投影仪、背投屏幕、狭缝光栅贴膜和透光介质，透光介质的一侧与背投屏幕的图像显示侧相贴合，另一侧与狭缝光栅贴膜相贴合；光学投影仪，用于将源图像投射至背投屏幕，其中，源图像为左视图和右视图的交叉图像，左视图和右视图具有视差；背投屏幕，用于显示光学投影仪所投射的源图像。本发明实施例提供的基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统中，通过光学投影仪将源图像投射到背投屏幕上进行放映，而任意尺寸的背投屏幕均为无接缝，这样使得源图像在任意尺寸的背投屏幕上均可以无损输出，因此，通过该系统能够实现裸眼立体画面的显示质量不受屏幕尺寸影响的目的。

Description

一种基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统

技术领域

本发明涉及显示领域，特别是涉及一种基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统。

背景技术

裸眼立体显示技术，是一种不需要佩戴眼镜和其他辅助装置的立体显示技术，该技术所呈现的是立体图像，立体图像分为屏幕前图像和屏幕后图像。近几年来，裸眼立体显示技术发展十分迅速，被广泛应用于广告、传媒、示范教学、展览展示以及影视等不同领域。目前，国内外多个著名公司和研究机构已经研制出各种应用裸眼立体显示技术的中小型屏幕显示终端，如裸眼立体游戏机、裸眼立体平板电脑、裸眼立体手机等。

现阶段裸眼立体画面主要依托LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)或LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)屏幕进行放映。尽管在中小型的LED或LCD屏幕上，裸眼立体画面具有较高的显示质量，但是，对于采用拼接方式得到的尺寸较大的LED或LCD屏幕而言，裸眼立体画面的显示质量较低，具体而言：由于受拼接技术约束会保留3mm-7mm的屏幕拼接缝隙，使得在立体显示时，屏幕后图像上存在接缝黑线，接缝黑线会遮挡屏幕前图像，即屏幕前画面和屏幕后画面上都有同一空间距离的接缝黑线，导致观众在视觉上会混淆屏幕前后图像的距离，产生视觉矛盾。

可见，现有技术中裸眼立体画面的显示质量受到屏幕尺寸的影响。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统，以实现裸眼立体画面的显示质量不受屏幕尺寸影响的目的。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统，包括：光学投影仪、背投屏幕、狭缝光栅贴膜和透光介质，所述透光介质的一侧与所述背投屏幕的图像显示侧相贴合，另一侧与所述狭缝光栅贴膜相贴合；

所述光学投影仪，用于将源图像投射至所述背投屏幕，其中，所述源图像为左视图和右视图的交叉图像，所述左视图和所述右视图具有视差；

所述背投屏幕，用于显示所述光学投影仪所投射的所述源图像。

可选的，所述光学投影仪为激光投影仪。

可选的，所述激光投影仪为短焦激光投影仪。

可选的，所述背投屏幕由可透光、且光经过可发出散射光的材料构成。

可选的，所述背投屏幕的材料为含有丙烯酸的树脂。

可选的，所述透光介质为钢化玻璃。

本发明实施例提供的一种基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统，包括：光学投影仪、背投屏幕、狭缝光栅贴膜和透光介质，所述透光介质的一侧与所述背投屏幕的图像显示侧相贴合，另一侧与所述狭缝光栅贴膜相贴合。首先利用光学投影仪将含有左右视图的源图像投射至背投屏幕进行显示，再利用狭缝光栅贴膜对背投屏幕显示的图像进行分光，以获得裸眼立体显示效果。

本发明的背投屏幕可选范围较广，并采用光学投影仪投影的图像显示方式，与现有技术用LED或LCD屏幕拼接进行裸眼立体显示的方法不同。与现有技术相比，本发明实施例提供的基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统中，通过光学投影仪将源图像投射到背投屏幕上进行放映，而任意尺寸的背投屏幕均为无接缝，这样使得源图像在任意尺寸的背投屏幕上均可以无损输出，因此，通过该系统能够实现裸眼立体画面的显示质量不受屏幕尺寸影响的目的。

当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例的基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统的结构示意图；

图2为狭缝光栅裸眼立体显示技术的原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

现实世界是三维世界，人眼看物体时看到的图像具有位置上的偏差，两幅图像之间的偏差我们称之为视差。正是这种视差，使人们能区别物体的远近，并获得立体感。根据视差值的不同视差可分为正视差、负视差和零视差。当观众在观看时：正视差使人产生物体深入屏幕的感觉；负视差使人产生物体悬浮于屏幕外的感觉；零视差是正视差和负视差的分界，物体刚好投射到屏幕上，即我们常说的零平面。比如，夏天夜晚天空中的星星离我们很远，我们观看每个星星的视线几乎是平行的，这时视差接近于零，人眼就难以区分星星和我们之间的距离，因而觉得每个星星距离我们同样远，繁星仿佛在一个平面上没有立体感。

人的大脑是一个极其复杂的神经系统，它可以将映入双眼的两幅具有视差的图像，经视神经中枢的融合反射，以及视觉心理反应后，产生三维立体感觉。利用这个原理，可以将两幅具有视差的左右视图通过显示器显示后进行分光，分别送给左右眼，从而获得立体感，实现裸眼立体显示。

现阶段裸眼立体画面的播放主要依托LED或LCD屏幕进行放映，并已经在中小型屏幕的裸眼立体显示上获得了较高的显示质量。但在需要进行较大屏幕放映时，需要将多个LED或LCD屏幕进行拼接。受拼接技术约束，拼接后的屏幕上会保留3mm-7mm的屏幕拼接缝隙，而屏幕拼接缝隙的存在，使得在立体显示时，屏幕后图像上存在接缝黑线，接缝黑线会遮挡屏幕前图像，即屏幕前画面和屏幕后画面上都有同一空间距离的接缝黑线，导致观众在视觉上会混淆屏幕前后图像的距离，产生视觉矛盾。可见，现有技术中裸眼立体画面的显示质量受到屏幕尺寸的影响。

本发明实施例公开了一种基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统，能够实现裸眼立体画面的显示质量不受屏幕尺寸影响的目的。下面进行详细介绍。

图1为本发明实施例所提供的基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统的结构示意图。如图1所示，本发明实施例所提供的基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统可以包括，光学投影仪101、背投屏幕102、透光介质103和狭缝光栅贴膜104，所述透光介质103的一侧与所述背投屏幕102的图像显示侧相贴合，另一侧与所述狭缝光栅贴膜104相贴合；其中，

所述光学投影仪101，用于将源图像投射至所述背投屏幕；

所述背投屏幕102，用于显示所述光学投影仪101所投射的所述源图像。

需要强调的是，所述光学投影仪101上下两侧的虚线仅仅表示所述光学投影仪101的投射视角范围，并不具有任何限定性意义。

为了便于方案理解，首先结合图2所示的狭缝光栅裸眼立体显示原理的示意图，对狭缝光栅裸眼立体显示原理进行介绍：

由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅。狭缝光栅即线型光栅，是最早的较为成熟的光栅，其成像原理为针孔成像原理。如图2所示，在显示面板201前方的预设距离放置一个狭缝光栅202，狭缝光栅202上的黑色部分为不透光部分，白色部分为透光部分。由狭缝光栅的不透光部分对显示面板201显示的图像进行遮挡，在经过一定距离后，到达人眼的光线便可被分开，右眼2031接收到实线所示光线构成的图像，左眼2032接收到虚线所示光线构成的图像，双眼接收到两幅含有视差的图像，从而产生立体效果。

需要说明的是，根据狭缝光栅的成像原理，显示面板201与狭缝光栅202之间存在预设距离的缝隙。图1所示的本发明实施例所提供的基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统中，所述背投屏幕102和所述狭缝光栅贴膜104之间的缝隙填充有透光介质103。所述透光介质103的厚度根据狭缝光栅贴膜的种类和观看要求进行设定。具体设定方法为现有技术，在此不做赘述。

下面继续对本申请实施例所提供的裸眼立体显示系统中的各个组件进行详细介绍。

所述光学投影仪101中存储待显示的裸眼立体画面对应的源图像，其中，所述源图像为左视图和右视图的交叉图像，所述左视图和所述右视图具有视差。可以理解的是，可以预先采用编码技术将左右视图进行编码交叉，从而得到所述源图像，其中，生成源图像所采用的编码技术可以为现有技术中所存在的编码技术，由于不是本申请实施例的发明点，在此不做限定。需要说明的是，所述光学投影仪101与所述背投屏幕102之间的位置关系为预设位置关系，所述预设位置关系包括所述光学投影仪101的中心与所述背投屏幕102的中心之间的距离、所述光学投影仪101的中心与所述背投屏幕102的边缘之间的距离等，且所述预设位置关系满足所述光学投影仪的成像要求。

在具体应用中，所述光学投影仪101可以为激光投影仪，由于激光投影仪具有高亮度特性，能够提高图像的显示亮度及显示清晰度。具体的，所述激光投影仪101可以为长焦激光投影仪或短焦激光投影仪。进一步的，作为优选的实施例，所述激光投影仪可以为短焦激光投影仪，相比于长焦激光投影仪，短焦激光投影仪能够减小整个显示系统的体积。其中，所谓的短焦激光投影仪是指投射比小于1的激光投影仪，所谓的长焦激光投影仪是指投射比大于1的激光投影仪。

其中，投射比为投影距离与画面宽度的比值。投射比越小，说明投射出相同的画面宽度，需要的投影距离越短。举例来说，假如一台投影仪的投射比是1，那么用这台投影仪投射出100寸的画面就需要投影仪镜头距离投影屏幕2.214米。早期的长焦投影仪需要两到三米的投影距离，才可以投射出100寸的画面，需要的投影距离较长。而近期发展的短焦投影仪产品可以将投影距离缩小到2米以内，能满足更广泛的场地需求，尤其是家用需求。

可以理解的是，所述背投屏幕102，即背投所用的屏幕。目前的投影技术分为前投和背投，所谓前投，简单地说，就是投影仪的安装位置与观众在屏幕的同侧，投影仪发出的光线投射到屏幕上形成图像，然后光线再反射进入人的眼睛。类似地，所谓背投，就是投影仪的安装位置与观众分别位于屏幕的两侧，投影仪发出的光线从屏幕的一侧直射到屏幕，光线透过屏幕进入人的眼睛。因此，背投屏幕要求具有极高的光线穿透性，能够清晰成像。背投可以投影出一种与电视机图像质量相同的画面，但投影面积可以扩大到电视机显影面积的几百倍。

具体的，所述背投屏幕102由可透光、且光经过可发出散射光的材料构成，如采用丙烯酸和全彩滤晶制成的树脂投影膜，所述背投屏幕可制作成透明、乳白、浅灰、深灰等颜色以实现不同的显示效果。

可以理解的是，所述透光介质103用于填充所述背投屏幕102和所述狭缝光栅贴膜104之间的缝隙，并对所述背投屏幕102显示的光线进行透射。所述透光介质103的厚度满足所述背投屏幕102和所述狭缝光栅贴膜104之间缝隙距离对于成像的要求。所述透光介质103可以为透光树脂、钢化玻璃等。其中，钢化玻璃不但具有很高的对比度，对环境光的反射率极低，而且具有极高的光线穿透性，能表现优良的图像色彩和较好的视角。

并且，所述狭缝光栅贴膜104可以为印有狭缝光栅的可透光材料，举例而言：所述可透光材料可以为胶片等。

对于背投屏幕102、透光介质103和狭缝光栅贴膜104的设置过程而言，可以先将狭缝光栅贴膜104粘贴到一定厚度的透光介质103上，再将所述透光介质103上未粘贴狭缝光栅贴膜104的一侧粘贴至所述背投屏幕102的图像显示侧。

本发明的背投屏幕可选范围较广，并采用光学投影仪投影的图像显示方式，与现有技术用LED或LCD屏幕拼接进行裸眼立体显示的方法不同。与现有技术相比，本发明实施例提供的基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统中，通过光学投影仪将源图像投射到背投屏幕上进行放映，而任意尺寸的背投屏幕均为无接缝，这样使得源图像在任意尺寸的背投屏幕上均可以无损输出，因此，通过该系统能够实现裸眼立体画面的显示质量不受屏幕尺寸影响的目的。

为了便于理解本申请实施例所提供的基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统与现有技术的区别，下面进行举例介绍。

以构建4.6米长、2.6米宽的显示面积为例，对本发明实施例进行说明：现有技术针对上述显示面积，需要以九宫格的形式拼接9块70寸的LED屏幕，拼接后的屏幕上会出现井字格形状的共计12条屏幕拼接缝隙，同时会损失八分之一的图像清晰度。而应用本发明实施例的基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统，使用短焦激光投影仪、一个4.6米长、2.6米宽的背投屏幕及与背投屏幕同等尺寸的狭缝光栅贴膜，可以在1米的投影距离投射出4.6米长、2.6米宽的显示面积，并提供电影级4k的清晰度。

并且，如果使用传统的长焦激光投影仪则需要5-6米的投影距离才可以投射相等的显示面积。因此，相比于长焦激光投影仪，使用短焦激光投影仪能够缩小本发明实施例的显示系统的体积。

可见，通过本实施例所提供的基于狭缝光栅贴膜的裸眼立体显示系统，裸眼立体画面的显示质量不受屏幕尺寸影响的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于狭缝光栅的裸眼立体显示系统，其特征在于，包括：光学投影仪、背投屏幕、狭缝光栅贴膜和透光介质，所述透光介质的一侧与所述背投屏幕的图像显示侧相贴合，另一侧与所述狭缝光栅贴膜相贴合；

所述光学投影仪，用于将源图像投射至所述背投屏幕，其中，所述源图像为左视图和右视图的交叉图像，所述左视图和所述右视图具有视差；

所述背投屏幕，用于显示所述光学投影仪所投射的所述源图像。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述光学投影仪为激光投影仪。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述激光投影仪为短焦激光投影仪。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述背投屏幕由可透光、且光经过可发出散射光的材料构成。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述背投屏幕的材料为含有丙烯酸的树脂。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述透光介质为钢化玻璃。