CN109116573A - 一种裸眼3d膜片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裸眼3D膜片，属于裸眼3D领域，包括柱状透镜，所述柱状透镜包括上板玻璃和柱状镜膜片，所述柱状镜膜片设置多个柱状透镜单元，所述柱状透镜单元的曲率半径r_i由中间向两侧逐渐变小，其中i∈{0,1,…,n}表示柱状透镜单元的序号，0表示中心柱状透镜单元序号，n表示边缘柱状透镜单元序号；采用渐变式的柱状透镜，能够有效的聚合膜片周边区域的光线，使周边区域光线增强，提到3D裸视效果的边缘对比度，进而提高周边区域的立体效果，从而提高整体裸眼3D的视觉效果。

Description

一种裸眼3D膜片

技术领域

本发明涉及裸眼3D领域，具体涉及一种裸眼3D膜片。

背景技术

现实世界是三维世界，人眼观看物体时看到的图像具有位差，两幅图像之间的偏差我们称之为视差(disparity/parallax)。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，视差又可分为正视差(posiTIve parallax)，负视差(negaTIveparallax)和零视差(zero parallax)。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，物体刚好被投射到屏幕上，即我们常说的零平面。夏天夜晚的星星离我们很远，我们观看星星的视线几乎是平行的，这时视差接近于零，人眼难以区分星星的距离，因而我们觉得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，以及视觉心理反应便可产生三维立体感觉。利用这个原理，将两幅具有视差的左右图像通过显示器显示，将其分别送给左右眼，从而获得3D感。

裸眼3D显示的原理一般是通过光栅或透镜将显示器显示的图像进行分光，从而使人眼接收到不同的图像，这样便实现了3D显示。狭缝光栅显示器通过在显示面板前方放置一个参数合适的狭缝，对显示的内容进行遮挡，在经过一定距离后，到达人眼的光线便可被分开，双眼接收到两幅含有视差的图像。

柱状透镜式采用了相同的原理，只是实现的方式由狭缝换成了透镜，透镜通过对光的折射作用，将不同的显示内容折射到空间中不同的地方，到达人眼时显示的内容被分开，人眼接收到两幅含有视差的图像，这样便产生了立体效果。

目前的裸眼3D膜片上设置有结构相同的柱状透镜，将该膜片贴至显示装置上时，由于人眼的视觉特性，观察到该显示装置的中间光强最强，两边光强逐渐减弱，虽然理论上在观察距离处从屏幕中间一直到两侧都会有立体视区，但是只有屏幕中间附近的几个立体视区的光强足够强，能看到较好的立体效果，两侧的光强逐渐减弱，立体效果变得不明显，视区数目少。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种裸眼3D膜片，解决了利用现有的裸眼3D膜片进行观察时，由于柱状透镜结构均相同，导致膜片中间区域光线强而周边区域光线弱，使周边的立体效果不明显，从而影响整体的立体效果的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种裸眼3D膜片，包括柱状透镜，所述柱状透镜包括上板玻璃和柱状镜膜片，所述柱状镜膜片设置多个柱状透镜单元，所述柱状透镜单元的曲率半径r_i由中间向两侧逐渐变小，其中i∈{0,1,…,n}表示柱状透镜单元的序号，0表示中心柱状透镜单元序号，n表示边缘柱状透镜单元序号。

进一步地，所述边缘柱状透镜单元的曲率半径r_n不低于中心柱状透镜单元的曲率半径r₀的80％。

进一步地，所述柱状透镜单元的曲率半径r_i变化规律为：r_i＝k₁·i+r₀，其中k₁表示柱状透镜单元的曲率半径r_i的渐变系数，k₁<0，r₀表示中心柱状透镜单元的曲率半径。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

采用渐变式的柱状透镜，能够有效的聚合膜片周边区域的光线，使周边区域光线增强，提到3D裸视效果的边缘对比度，进而提高周边区域的立体效果，从而提高整体裸眼3D的视觉效果。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明整体光路示意图；

图2是本发明中屏幕中心柱状透镜示意图；

图3是本发明中柱状镜膜片中柱状镜厚度不变时边缘柱状透镜的示意图；

附图说明：1-上板玻璃，2-画素，3-柱状镜膜片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。

需要说明的是，术语“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。

一种裸眼3D膜片，包括柱状透镜，所述柱状透镜包括上板玻璃和柱状镜膜片，所述柱状镜膜片设置多个柱状透镜单元，所述柱状透镜单元的曲率半径r_i由中间向两侧逐渐变小，其中i∈{0,1,…,n}表示柱状透镜单元的序号，0表示中心柱状透镜单元序号，n表示边缘柱状透镜单元序号。

进一步地，所述边缘柱状透镜单元的曲率半径r_n不低于中心柱状透镜单元的曲率半径r₀的80％。

进一步地，所述柱状透镜单元的曲率半径r_i变化规律为：r_i＝k₁·i+r₀，其中k₁表示柱状透镜单元的曲率半径r_i的渐变系数，k₁<0，r₀表示中心柱状透镜单元的曲率半径。

实施例1

本实施例用于对本发明中柱状镜的曲率变化规律进行详细的说明。

如图1所示，为整体的光路示意图，柱状透镜包括上板玻璃1和柱状镜膜片3，画素2设置于上板玻璃1底部，将3D膜片贴于手机屏幕上实现3D视觉效果时，由于屏幕边缘的R/L画素中心与对应的柱状镜光轴偏离程度加大，对裸眼3D效果产生影响。由于R/L画素的位置应低于且接近柱状镜的焦距，以使光线以略发散的形式自柱状镜表面射出。

如图2所示，为中心柱状透镜单元示意图，由于在中心区域，R/L画素中心与对应的柱状镜光轴偏离程度小，中心柱状透镜单元到R/L画素的高度为h₀，h₀高度接近且略低于中心柱状透镜单元的焦距值f₀'，设柱状镜膜片的折射率为n'，外界的折射率为n，中心柱状透镜单元的曲率半径为r₀，根据近轴关系式可知：

如图3所示，为柱状镜膜片中柱状镜厚度不变时边缘柱状透镜单元的示意图，R/L画素中心与对应的柱状镜光轴偏离程度W_n大，边缘柱状透镜单元到R/L画素中心的高度仍为h₀，明显低于边缘柱状透镜单元的焦距值f_n'，即h₀ ²+W_n ²≤f_n'，

此时边缘柱状透镜单元的曲率半径r_n由近轴关系式可知：

即所述柱状镜膜片中柱状透镜单元的曲率半径r_i由中间向两侧逐渐变大，但在实际应用场合，荧幕边缘的画素中心位置因为偏离边缘柱状透镜单元的中心位置较大，离轴效应造成光线由画素传递到柱状镜面时会更为发散，降低眼睛的观看对比度，影像会模糊，为改善此情况，可将有效焦距缩短，亦即将边缘柱状透镜单元的曲率半径调降。在实际制作时考虑制程可行性，边缘柱状透镜单元的曲率半径r_n不低于中心柱状透镜单元的曲率半径r₀的80％，柱状透镜单元的曲率半径r_i变化规律为：r_i＝k₁·i+r₀，其中k₁表示柱状透镜单元的曲率半径r_i的渐变系数，k₁<0，r₀表示中心柱状透镜单元的曲率半径。仿真研究中显示，若荧幕宽度为1920画素，每画素节距为63.3微米，每两个画素则节距为126.6微米，柱状镜膜片周期为126.225微米，接近两个画素的节距值；根据仿真数据获取传统设计数据表即表一和本设计数据表即表二；

表一传统设计数据表

	左眼对比度	右眼对比度
			中心柱状透镜单元曲率半径_1300微米	0.649	0.649
边缘柱状透镜单元曲率半径_1300微米	0.736	0.638

表二本设计数据表

	左眼对比度	右眼对比度
			中心柱状透镜单元曲率半径_1300微米	0.649	0.649
边缘柱状透镜单元曲率半径_1170微米	0.828	0.746

综上所述，比较表一与表二可知，当膜片中心柱状透镜单元曲率半径为1300微米，边缘柱状透镜单元曲率半径为1170微米，可使左右眼看到画面之对比度由传统设计的0.736/0.638提升到本设计的0.828/0.746；其中对比度C＝(I_max-I_min)/(I_max+I_min)，其中I_max为各眼应接受到的信息照度，I_min为各眼不应接受到的杂讯照度；采用渐变式的柱状透镜，能够有效的聚合膜片周边区域的光线，使周边区域光线增强，提到3D裸视效果的边缘对比度，进而提高周边区域的立体效果，从而提高整体裸眼3D的视觉效果。

Claims (3)

1.一种裸眼3D膜片，包括柱状透镜，所述柱状透镜包括上板玻璃(1)和柱状镜膜片(3)，其特征在于：所述柱状镜膜片(3)设置多个柱状透镜单元，所述柱状透镜单元的曲率半径r_i由中间向两侧逐渐变小，其中i∈{0,1,…,n}表示柱状透镜单元的序号，0表示中心柱状透镜单元序号，n表示边缘柱状透镜单元序号。

2.根据权利要求1所述的一种裸眼3D膜片，其特征在于：所述边缘柱状透镜单元的曲率半径r_n不低于中心柱状透镜单元的曲率半径r₀的80％。

3.根据权利要求1或者2所述的一种裸眼3D膜片，其特征在于：所述柱状透镜单元的曲率半径r_i变化规律为：r_i＝k₁·i+r₀，其中k₁表示柱状透镜单元的曲率半径r_i的渐变系数，k₁<0，r₀表示中心柱状透镜单元的曲率半径。