CN109061997B - 一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3d显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统，根据指向性光源投影显示技术，采用将指向投影组合的出光投影路径置于真空密封的密闭空间，使指向性光源发出的光线投影无空气干扰，在真空环境中投射，避免了空气流、气体中杂物对光线的阻碍影响，有效实现指向性光源能完全、稳定的投影到投影屏幕上，从而有效提高投影的画面质量与裸眼3D的显示效果；同时，通过泵组件可实时保证密闭空间的真空状态，优选的低温泵与冷却风机可有效控制密闭空间的温度，通过设置垫片可便于安装时调节投影装置与投影屏幕之间的间距，通过设置减震机构，可有效避免显示系统受外界震动的影响，具有结构布局合理、抗干扰能力强与显示效果良好的特点。

Description

一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统

技术领域

本发明涉及3D显示技术领域，具体是一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统。

背景技术

回顾显示产业的发展历史，从原始的黑白电视到彩色电视，到现在的高清电视，以及VR、AR等高科技产品，人们的视觉需求不断在提升，于是裸眼3D显示技术就应运而生。近年来，裸眼3D显示技术快速发展，其中狭缝光栅3D技术，柱状透镜3D技术与指向光源3D技术，目前已经成为了大屏广告市场中的主流技术。

光学原理上，由于光源扩散作用，在空间不同角度上的图像并不唯一，因此，在人眼观察3D图像时，易引起视觉疲劳。申请号为201610034105.8的发明专利公开了一种投影式裸眼3D显示装置及其彩色化显示装置，该发明相较于现有技术，指向性投影屏幕提供空间位相调制，液晶芯片提供视角图像振幅调制，二者结合，具备了全息显示的全部信息，不易产生视觉疲劳，也没有距离限制，而且通过投影镜头放大成型，实现大幅面的裸眼3D显示。

但上述技术方案的投影式裸眼3D显示装置，虽然具备了全息显示的全部信息，没有距离限制，实现了大幅面的裸眼3D显示，但该方案并没有从系统上对显示装置进行合理布局，其投影的画面质量或分辨率受限，显示效果不稳定，容易受空气、温度、震动等现实环境的干扰与影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提出了一种能克服空气、温度与震动等现实环境影响，并具有抗干扰能力强与画面显示质量高的基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统，包括指向性光源、投影装置与投影屏幕，其特征在于：所述指向性光源与投影装置构成指向投影组合，还包括支座、壳体、盒体、减震机构以及泵组件：

所述壳体通过减震机构与支座固定连接，且壳体具有一端开口的中空腔体；

所述盒体设置在中空腔体内，盒体用于固定安装指向性光源与投影装置，盒体、指向性光源与投影装置构成投影方向与开口相对应的指向投影组合；

所述投影屏幕安装在所述开口处，安装投影屏幕后的中空腔体构成密闭空间；

所述泵组件包括设置在支座上的抽气泵、设置在壳体上并与密闭空间连通的导管以及设置在导管的出口段的控制阀与压力表，所述导管和抽气泵的吸气口通过管路连接；

工作时，指向投影组合的出光端投向投影屏幕，投影屏幕的正前方空间形成聚视点，以获得裸眼3D显示，密闭空间始终保持真空状态，当压力表的压力值高于真空状态压力值时，控制阀打开，抽气泵启动向外抽气，当压力表的压力值达到真空状态压力值，控制阀关闭，抽气泵停止。

进一步地，所述壳体的周向设有环形护罩，所述环形护罩与壳体之间形成环形空腔。

进一步地，在所述环形护罩上分别设有进气口与出气孔，所述出气孔的数量为多个，且进气口与出气孔均与环形空腔导通。

进一步地，还包括设置在支座上的冷却风机，所述冷却风机的出风口通过连接管路与进气口连接。

进一步地，所述抽气泵为低温泵。

进一步地，还包括设置在盒体与壳体之间的若干个垫块，通过增减所述垫块用于调节投影装置与投影屏幕之间的间距。

进一步地，所述减震机构包括数量为若干的卡块与弹性件，所述卡块固设在支座上，若干卡块合围之间构成对壳体的侧向固定约束空间，所述若干个弹性件设置在壳体与支座的连接面之间。

进一步地，所述指向性光源包括至少两个互相叠合的矩形导光板以及分别设置在各矩形导光板侧边上的光源组，所述矩形导光板上的单个像素为纳米衍射光栅。

进一步地，所述投影装置包括依次设置于所述指向性光源的出光端的显示芯片和投影镜头，所述显示芯片将获取的指向性光源照射的光源与多视角图像信号调制后由投影镜头放大，所述投影镜头的出光端凸出于盒体之外，且与投影屏幕相对应。

本发明的有益效果：

本技术方案根据指向性光源投影显示技术，采用将指向投影组合的出光投影路径置于真空密封的密闭空间，使指向性光源发出的光线投影无空气干扰，在真空的环境中投射，避免了空气流、气体中杂物对光线的阻碍影响，有效实现指向投影组合的光源能完全、稳定的投影到投影屏幕上，从而有效提高投影的画面质量与裸眼3D的显示效果；同时，通过泵组件可实时保证密闭空间的真空状态，优选的低温泵与冷却风机可有效控制密闭空间的温度，通过设置垫片可便于安装时调节投影装置与投影屏幕之间的间距，通过设置减震机构，可有效避免显示系统受外界震动的影响，具有结构布局合理、抗干扰能力强、画面质量稳定与显示效果良好的特点，适于本领域内的实际应用。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为图1中的局部放大结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明作进一步详细说明。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1、图2所示，一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统，包括指向性光源1、投影装置2与投影屏幕3，所述指向性光源与投影装置构成指向投影组合，具体的，投影屏幕位于指向投影组合的出光端，指向投影组合发出的光线投影到投影屏幕上，也即指向性光源发出的视角图像信号进行位相调制后在投影屏幕的正前方形成聚视点，还包括支座4、壳体5、盒体6、减震机构7以及泵组件8。

所述壳体通过减震机构与支座固定连接，支座可作为安装基面，减震机构可起到对壳体的减震作用，进而有效避免外界震动对壳体的干扰，保证壳体的稳定性，且壳体具有一端开口51的中空腔体52。

所述盒体设置在中空腔体内，盒体用于固定安装指向性光源与投影装置，盒体、指向性光源与投影装置构成投影方向与开口相对应的指向投影组合。

所述投影屏幕安装在所述开口处，安装投影屏幕后的中空腔体构成密闭空间，由上可知，安装后的指向投影组合的投影方向与投影屏幕相对应，以满足指向投影组合与投影屏幕的投影显示功能需要。

所述泵组件包括设置在支座上的抽气泵81、设置在壳体上并与密闭空间连通的导管82以及设置在导管的出口段的控制阀83与压力表84，所述导管和抽气泵的吸气口通过管路连接，控制阀优选为电磁阀，还包括控制单元，压力表能够实施显示密闭空间的压力值，抽气泵、压力表及电磁阀均与控制单元电连接，以实现控制单元集成控制，其中，可以设定密闭空间的真空状态的压力值为参考值，通过控制单元以控制抽气泵的启停，进而保证密闭空间始终维持在参考值内。

上述技术方案的一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统的技术原理：

工作时，指向投影组合的出光端投向投影屏幕，投影屏幕的正前方空间形成聚视点，以获得裸眼3D显示，密闭空间始终保持真空状态，当压力表的压力值高于真空状态压力值时，控制阀打开，抽气泵启动向外抽气，当压力表的压力值达到真空状态压力值，控制阀关闭，抽气泵停止，抽气泵的启停及电磁阀的打开与关闭由上述优选的控制单元集成控制。相比于现有技术，上述技术方案采用将指向投影组合的出光投影路径置于真空密封的密闭空间，进而使指向性光源发出的投影光线无空气干扰，能够在真空的环境中投射，避免了空气流、气体中杂物对投影光线的阻碍影响，有效实现指向投影组合的光源能完全、稳定的投影到投影屏幕上，从而有效提高投影的画面质量与裸眼3D的显示效果；同时，通过泵组件可实时保证密闭空间的真空状态，通过设置减震机构，可有效避免显示系统受外界震动的影响，具有结构布局合理、抗干扰能力强、画面质量稳定与显示效果良好的特点，适于本领域内的实际应用。

作为优选的一种技术方案，所述壳体的周向设有环形护罩501，所述环形护罩与壳体之间形成环形空腔502，环形护罩即可起到对壳体的保护作用，还可使形成的环形空腔构成冷却通道。

作为优选的一种技术方案，在所述环形护罩上分别设有进气口503与出气孔504，所述出气孔的数量为多个，且进气口与出气孔均与环形空腔导通，优选的，出气孔的设置位置与进气口相远离，进而提高后续冷却风流的冷却效果。

作为优选的一种技术方案，还包括设置在支座上的冷却风机9，所述冷却风机的出风口通过连接管路与进气口连接，具体的，冷却风机的出风口产生的风流通过进气口进入环形空腔，同时通过若干出气孔排出，进而使风流能绕环形空腔的路径实现对壳体周向的冷却，也即环形空腔构成了冷却通道，进而有效加快壳体上热量的散发，提高散热效果，保证密闭空间的温度，提高投影的画面质量。

作为优选的一种技术方案，所述抽气泵为低温泵，优选的低温泵具有与冷却风机相近的冷却效果，可进一步有效控制密闭空间的温度。

作为优选的一种技术方案，还包括设置在盒体与壳体之间的若干个垫块10，通过增减所述垫块用于调节投影装置与投影屏幕之间的间距，进而便于盒体的安装调试，消除装配误差，利于精确调节投影装置与投影屏幕之间的投影距离。

作为优选的一种技术方案，所述减震机构包括数量为若干的卡块71与弹性件72，所述卡块固设在支座上，若干卡块合围之间构成对壳体的侧向固定约束空间，当壳体的固定处呈矩形状，优选卡块的数量至少为四个，进而构成对壳体周向的侧向固定约束空间，进而有效防止壳体发生侧向的位移，提高安装固定的稳定性与可靠性，所述若干个弹性件设置在壳体与支座的连接面之间，优选弹性件为弹簧，可以理解的是，壳体与支座之间通过紧固螺栓固定连接，弹簧位于壳体与支座之间，弹簧的预压力，可根据壳体及壳体内安装物件的总质量进行合理设定，在支座发生震动的情况下，若干个弹簧可起到对壳体的缓冲作用，从而有效保证指向性光源、投影装置与投影屏幕固定的可靠性以及画面质量的稳定性，提高投影显示效果。

作为优选的一种技术方案，所述指向性光源包括至少两个互相叠合的矩形导光板11以及分别设置在各矩形导光板侧边上的光源组12，所述矩形导光板上的单个像素为纳米衍射光栅。也即将矩形导光板与光源组置于投影装置的后侧作为出光端，矩形导光板与光源组的组成结构可结合申请号为201510622025公开的一种量子点激光器指向型背光模组及裸眼3D进行理解，此处不作赘述。

作为优选的一种技术方案，所述投影装置包括依次设置于所述指向性光源的出光端的显示芯片21和投影镜头22，所述显示芯片将获取的指向性光源照射的光源与多视角图像信号调制后由投影镜头放大，所述投影镜头的出光端凸出于盒体之外，且与投影屏幕相对应。具体的，通过利用指向性光源以特定角度和位置入射在投影屏幕上，投影屏幕优选为具有纳米光栅像素的指向性投影屏幕，进而形成相同的出射光场，通过直接对投射光的空间调制，实现彩色3D显示，从而构成多视点的指向功能，以提高裸眼3D显示效果。

以上的说明和实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统，包括指向性光源(1)、投影装置(2)与投影屏幕(3)，其特征在于：所述指向性光源与投影装置构成指向投影组合，还包括支座(4)、壳体(5)、盒体(6)、减震机构(7)以及泵组件(8)：

所述壳体通过减震机构与支座固定连接，且壳体具有一端开口(51)的中空腔体(52)；

所述盒体设置在中空腔体内，盒体用于固定安装指向性光源与投影装置，盒体、指向性光源与投影装置构成投影方向与开口相对应的指向投影组合；

所述投影屏幕安装在所述开口处，安装投影屏幕后的中空腔体构成密闭空间；

所述泵组件包括设置在支座上的抽气泵(81)、设置在壳体上并与密闭空间连通的导管(82)以及设置在导管的出口段的控制阀(83)与压力表(84)，所述导管和抽气泵的吸气口通过管路连接，该抽气泵用于将所述密闭空间抽为真空状态；

工作时，指向投影组合的出光端投向投影屏幕，投影屏幕的正前方空间形成聚视点，以获得裸眼3D显示，密闭空间始终保持真空状态，当压力表的压力值高于真空状态压力值时，控制阀打开，抽气泵启动向外抽气，当压力表的压力值达到真空状态压力值，控制阀关闭，抽气泵停止；

所述壳体的周向设有环形护罩(501)，所述环形护罩与壳体之间形成环形空腔(502)；

在所述环形护罩上分别设有进气口(503)与出气孔(504)，所述出气孔的数量为多个，且进气口与出气孔均与环形空腔导通；

还包括设置在支座上的冷却风机(9)，所述冷却风机的出风口通过连接管路与进气口连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统，其特征在于：所述抽气泵为低温泵。

3.根据权利要求1所述的一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统，其特征在于：还包括设置在盒体与壳体之间的若干个垫块(10)，通过增减所述垫块用于调节投影装置与投影屏幕之间的间距。

4.根据权利要求1所述的一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统，其特征在于：所述减震机构包括数量为若干的卡块(71)与弹性件(72)，所述卡块固设在支座上，若干卡块合围之间构成对壳体的侧向固定约束空间，所述若干个弹性件设置在壳体与支座的连接面之间。

5.根据权利要求1所述的一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统，其特征在于：所述指向性光源包括至少两个互相叠合的矩形导光板(11)以及分别设置在各矩形导光板侧边上的光源组(12)，所述矩形导光板上的单个像素为纳米衍射光栅。

6.根据权利要求1所述的一种基于指向光源的光栅后置式裸眼3D显示系统，其特征在于：所述投影装置包括依次设置于所述指向性光源的出光端的显示芯片(21)和投影镜头(22)，所述显示芯片将获取的指向性光源照射的光源与多视角图像信号调制后由投影镜头放大，所述投影镜头的出光端凸出于盒体之外，且与投影屏幕相对应。

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