CN109286805A - 一种基于柱透镜的立体投影装置 - Google Patents

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    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays

Abstract

本发明提出了一种基于柱透镜的立体投影装置。该基于柱透镜的立体投影装置由第一柱透镜光栅、散射层、第二柱透镜光栅、反射镜以及多个投影机组成。所述投影机可将与之对应的视差图像进行投射，并经所述反射镜成像于所述第二柱透镜光栅附近。所述第二柱透镜光栅、所述散射层及所述第一柱透镜光栅可将视差图像投射到空间中指定方向，从而汇聚成视点。当人眼分处于不同视点位置时，可以分别看到与之对应的视差图像，从而实现立体视觉。该立体投影装置由于投影机和观看者分布于第一柱透镜光栅、散射层及第二柱透镜光栅的不同侧，故便于用于室外、橱窗等展示环境。

Description

一种基于柱透镜的立体投影装置
技术领域
本发明涉及显示技术，更具体地说，本发明涉及3D立体显示技术。
背景技术
3D显示技术是可以实现立体场景真实再现的一种显示技术，其可以为人眼分别提供不同的视差图像，从而使人产生立体视觉。通常立体显示由光栅和立体视差合成图像构成。通过精确耦合，立体视差合成图像像素可以被光栅投射到指定的方向，从而形成视点。即是当人眼分别处于不同视点时，左右眼可以分别看到不同的视差图像，从而产生立体视觉。在实现大尺寸立体显示时，可使用立体投影装置，其使用投影机作为立体视差合成图像的提供媒介。传统的立体投影装置常采用前置投影机方式，即观看者和投影机处于屏幕的同一侧进行投影。本发明的一种基于柱透镜的立体投影装置观看者和投影机分布于屏幕的不同侧进行显示，便于用于室外、橱窗等展示环境。
发明内容
本发明提出了一种基于柱透镜的立体投影装置。附图1为该基于柱透镜的立体投影装置的结构原理图。该基于柱透镜的立体投影装置由第一柱透镜光栅、散射层、第二柱透镜光栅、反射镜以及多个投影机组成。所述第一柱透镜光栅、所述散射层、所述第二柱透镜光栅前后依次放置，所述投影机放置于靠近所述第二柱透镜光栅一侧。所述投影机可将与之对应的视差图像进行投射，并经所述反射镜成像于所述第二柱透镜光栅附近。所述第二柱透镜光栅可将所述投影机投射来的成像光束聚焦后形成条纹，并投射于所述散射层处。所述散射层可对所述第二柱透镜光栅形成的条纹进行散射。所述第一柱透镜光栅可将该条纹再次投射到空间中指定方向，从而汇聚成视点。
由于该基于柱透镜的立体投影装置中，多个投影机分处于不同的水平空间位置，则其光线透过第二柱透镜光栅时，其成像光束在散射层上形成条纹的水平空间位置不同。因此，第一柱透镜光栅可以将来自于不同投影机的视差图像投射并汇聚到不同的视点位置。当人眼分处于不同视点位置时，可以分别看到与之对应的视差图像，从而实现立体视觉。
设该基于柱透镜的立体投影装置第一柱透镜光栅的焦距为f 1，第二柱透镜光栅的焦距为f 2，视点到第一柱透镜光栅的距离为l 1，第一柱透镜光栅到散射层的距离为l 2，散射层到第二柱透镜光栅的距离为l 3，第二柱透镜光栅到投影机在反射镜中所成的像的距离为l 4，视点间距为d 1，投影机间距为d 2。优选地，上述参数应满足：，，。
可选地，第一柱透镜光栅和第二柱透镜光栅之一可由柱透镜光栅替代。
本发明中，由于该基于柱透镜的立体投影装置不涉及视差图像像素和光栅结构的耦合，视点的投射位置仅由投影机的位置确定，故在制备时可直接固定投影机的位置，使用时仅需要将视差图像输送到投影机即可；由于该基于柱透镜的立体投影装置使用投影机进行投影显示，便于实现大尺寸显示；由于该基于柱透镜的立体投影装置中，投影机和观看者分布于所述第一柱透镜光栅、所述散射层及所述第二柱透镜光栅的不同侧，故便于用于室外、橱窗等展示环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明其中一个视点的光路原理示意图。
图3为本发明实现立体显示的原理示意图。
图标：010-基于柱透镜的立体投影装置；100-第一柱透镜光栅； 200-散射层；300-第二柱透镜光栅；400-反射镜；500-投影机；020-某一投影机发出光线的光路；510-投影机在反射镜中所成的镜像；030-系统整体投射原理模型。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例
图1为本实施例提供的基于柱透镜的立体投影装置010的结构示意图，图中x坐标表示空间中的水平方向，y坐标表示空间中的垂直方向，z方向表示垂直于x-y平面的轴向方向。请参照图1，本实施例提供一种基于柱透镜的立体投影装置010，其包括第一柱透镜光栅100、散射层200、第二柱透镜光栅300、反射镜400以及4个投影机500。
下面对本实施例提供基于柱透镜的立体投影装置010进行进一步说明。
第一柱透镜光栅100、散射层200、第二柱透镜光栅300前后依次放置，所述投影机500放置于靠近第二柱透镜光栅300一侧。所述投影机500可将与之对应的视差图像进行投射，并经所述反射镜400成像于所述第二柱透镜光栅300附近。所述第二柱透镜300可将所述投影机500投射来的成像光束聚焦后形成条纹，并投射于所述散射层200处。所述散射层200可对所述第二柱透镜光栅300形成的条纹进行散射。所述第一柱透镜光栅100可将该条纹再次投射到空间中指定方向，从而汇聚成视点。
图2为本发明其中一个视点的光路原理示意图，图中x坐标表示空间中的水平方向，y坐标表示空间中的垂直方向，z方向表示垂直于x-y平面的轴向方向。请参照图2，由于反射镜400的作用，所述投影机500将在反射镜400中形成镜像，则本实施例可依照图2进行光学展开。其中以视点2为例，与之对应的投影机在反射镜中所成的镜像510可将视差图像投射至第二柱透镜光栅300附近。来自该投影机在反射镜中所成的镜像510的光线经第二柱透镜光栅300上的不同柱透镜聚焦后，可在散射层200上形成条纹，散射层200向前散射该条纹，可以将该条纹通过第一柱透镜光栅100上与之对应的柱透镜聚焦，并最终汇聚到同一位置，从而形成视点2。
图3为本实施例实现立体显示的原理示意图，图中x坐标表示空间中的水平方向，y坐标表示空间中的垂直方向，z方向表示垂直于x-y平面的轴向方向。请参照图3，由于该基于柱透镜的立体投影装置中，4个所述投影机500分处于不同的水平空间位置，则其光线透过第二柱透镜光栅300时，其成像光束在散射层200上形成条纹的水平空间位置不同。因此，第一柱透镜光栅100可以将来自于4个不同投影机500的视差图像投射并汇聚到不同的4个视点位置，形成4视点的立体图像显示。当人眼分处于不同视点位置时，可以分别看到与之对应的视差图像，从而实现立体视觉。
设该基于柱透镜的立体投影装置，第一柱透镜光栅100的焦距f 1为24.69 mm，第二柱透镜光栅300的焦距f 2为4.98 mm，视点到第一柱透镜光栅100的距离l 1为2 m，第一柱透镜光栅100到散射层200的距离l 2为25 mm，散射层200到第二柱透镜光栅300的距离l 3为5mm，第二柱透镜光栅300到投影机在反射镜中所成的镜像510的距离l 4为1 m，视点间距d 1为65 mm，投影机500间距d 2为162.5 mm。上述参数满足：，，。
本实施例中，由于该基于柱透镜的立体投影装置010不涉及视差图像像素和光栅结构的耦合，视点的投射位置仅由投影机500的位置确定，故在制备时可直接固定投影机500的位置，使用时仅需要将视差图像输送到投影机500即可；由于该基于柱透镜的立体投影装置010使用投影机500进行投影显示，便于实现大尺寸显示；由于该基于柱透镜的立体投影装置010中，投影机500和观看者分布于所述第一柱透镜光栅100、所述散射层200及所述第二柱透镜光栅300的不同侧，故便于用于室外、橱窗等展示环境。

Claims (6)

1.一种基于柱透镜的立体投影装置，其特征在于：该基于柱透镜的立体投影装置由第一柱透镜光栅、散射层、第二柱透镜光栅、反射镜以及多个投影机组成，第一柱透镜光栅、散射层、第二柱透镜光栅前后依次放置，所述投影机放置于靠近第二柱透镜光栅一侧。
2.如权利要求1所述的一种基于柱透镜的立体投影装置，其特征在于：所述投影机可将与之对应的视差图像进行投射，并经所述反射镜成像于所述第二柱透镜光栅附近。
3.如权利要求1所述的一种基于柱透镜的立体投影装置，其特征在于：所述第二柱透镜光栅可将所述投影机投射来的成像光束聚焦后形成条纹，并投射于所述散射层处，所述散射层可对所述第二柱透镜光栅形成的条纹进行散射，所述第一柱透镜光栅可将该条纹再次投射到空间中指定方向，从而汇聚成视点。
4.如权利要求1所述的一种基于柱透镜的立体投影装置，其特征在于：多个投影机分处于不同的水平空间位置。
5.如权利要求1所述的一种基于柱透镜的立体投影装置，其特征在于：该基于柱透镜的立体投影装置第一柱透镜光栅的焦距为f 1，第二柱透镜光栅的焦距为f 2，视点到第一柱透镜光栅的距离为l 1，第一柱透镜光栅到散射层的距离为l 2，散射层到第二柱透镜光栅的距离为l 3，第二柱透镜光栅到投影机在反射镜中所成的像的距离为l 4，视点间距为d 1，投影机间距为d 2，上述参数应满足：，，。
6.如权利要求1所述的一种基于柱透镜的立体投影装置，其特征在于：第一柱透镜光栅和第二柱透镜光栅之一由狭缝光栅替代。
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