CN110058420A - 一种逆反射立体投影显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种逆反射立体投影显示装置。该逆反射立体投影显示装置由投影机阵列、柱透镜光栅及逆反射膜组成，所述柱透镜光栅其由多个柱透镜在垂直方向上排列而成，所述逆反射膜上具有光逆反射结构，所述投影机阵列由多台处于不同水平位置的投影机组成，可将视差图像光线投射到所述柱透镜光栅及所述逆反射膜位置处，其反射光线在水平传输方向上汇聚到投影机所在水平位置，在垂直方向上由柱透镜光栅散射至各个方向，当人眼处于与某一投影机水平位置相同的任意垂直方位时，均可看到该投影机投射出的图像，观看者左右眼分别处于不同投影机所在的水平位置时，可以分别看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。

Description

一种逆反射立体投影显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术，更具体地说，本发明涉及立体投影显示技术。
背景技术
投影显示装置可将图像投影成像于屏幕上，相对于传统的平板显示装置，其在画面尺寸方面具有优势。此外，投影显示装置还可用于立体图像的显示。常见的立体投影显示装置由柱透镜光栅、投影机等元器件构成，其通过投影机提供视差图像，并利用柱透镜分光作用实现立体图像显示，其光学结构要求精密耦合。本发明提出了一种逆反射立体投影显示装置，其可通过逆反射原理实现立体图像显示，相对于传统立体投影显示器，其对光学结构匹配的精密程度要求较低，便于推广制造。
发明内容
本发明提出了一种逆反射立体投影显示装置。附图1为该逆反射立体投影显示装置的结构示意图。该逆反射立体投影显示装置由投影机阵列、柱透镜光栅及逆反射膜组成。所述柱透镜光栅及逆反射膜前后依次紧贴放置。所述柱透镜光栅置于逆反射膜之前，其由多个柱透镜在垂直方向上排列而成。所述逆反射膜上具有光逆反射结构，可将入射到该逆反射膜上的光线按原入射方向进行反射。所述投影机阵列由多台处于不同水平位置的投影机组成，可将视差图像投射到所述柱透镜光栅及所述逆反射膜位置处。投影机阵列中任一投影机所发出的光线首先经柱透镜光栅入射到逆反射膜；入射光线由逆反射膜反射后，按原入射方向进行反射，其反射光相对于入射光产生一定位移；反射光相对于入射光的位移可使反射光经过柱透镜光栅时，被折射到与入射光不同的其他垂直传播方向，但水平传播方向保持不变；最终反射光线在水平传输方向上汇聚到投影机所在水平位置，在垂直方向上由柱透镜光栅散射至各个方向。当人眼处于与某一投影机水平位置相同的任意垂直方位时，均可看到该投影机投射出的图像。观看者左右眼分别处于不同投影机所在的水平位置时，可以分别看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。
优选地，所述逆反射膜采用立方晶结构，其周期结构由呈九十度正交放置的三个正方形反射平面构成。
优选地，逆反射膜的节距大于或等于柱透镜光栅节距。
本发明中，由于柱透镜光栅和逆反射膜的位置及结构无需匹配，故相对于传统立体投影显示器，其对光学结构匹配的精密程度要求较低，便于推广制造。
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为本发明中逆反射膜的结构原理图。
图3为本发明中的柱透镜光栅光路图。
图4为本发明中水平方向的光路图。
图5为本发明中垂直方向的光路图。
图标：010-逆反射立体投影显示装置；100-逆反射膜；200-柱透镜光栅；300-投影机；020-逆反射立方晶微观结构；410-逆反射膜入射光线；420-逆反射膜反射光线；030-柱透镜折射过程；040-水平方向分光原理；050-垂直方向折射原理。
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。
实施例
图1为本实施例提供的逆反射立体投影显示装置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表示与x-y平面垂直的方向。请参照图1，本实施例提供一种逆反射立体投影显示装置010，其包括四台投影机300所构成的投影机阵列、柱透镜光栅200及逆反射膜100。柱透镜光栅200及逆反射膜100前后依次紧贴放置。柱透镜光栅200置于逆反射膜100之前，其由多个柱透镜在垂直方向上排列而成。逆反射膜100采用立方晶结构，其周期结构由呈九十度正交放置的三个正方形反射平面构成，可将入射到该逆反射膜上的光线按原入射方向进行反射。投影机阵列由多台处于不同水平位置的投影机300组成，可将视差图像投射到所述柱透镜光栅200及所述逆反射膜100位置处。阵列中每一台投影机300分别投射一幅与之对应的视差图像。
下面对本实施例提供的逆反射立体投影显示装置010进行进一步说明。
投影机阵列中任一投影机300所发出的光线首先经柱透镜光栅200入射到逆反射膜100。请参照图2，逆反射膜具有逆反射立方晶微观结构020，逆反射膜入射光线410到达逆反射膜100后，在呈九十度正交放置的三个正方形反射平面上进行三次反射，并最终形成逆反射膜反射光线420，其逆反射膜反射光线420方向与原逆反射膜入射光线410一致，但传播方向相反。同时，反射过程中，逆反射膜反射光线420位置与逆反射膜入射光线410位置产生一定位移。
上述反射所形成的逆反射膜反射光线420经过柱透镜光栅时，可被柱透镜光栅折射至与入射光不同的其他垂直传播方向。柱透镜折射过程030请参考图3。逆反射膜入射光线410与逆反射膜反射光线420间存在一定位移，该位移使逆反射膜反射光线420在柱透镜光栅上的入射点不与逆反射膜入射光线410重合，并被柱透镜光栅200折射至与入射光不同的其他垂直方向。
本逆反射立体投影显示装置010的水平方向分光原理请参考图4。因柱透镜光栅200仅在垂直方向上排列，水平方向上并无区别，故逆反射膜反射光线420被折射到其他垂直传播方向时，其水平传播方向保持不变。故最终逆反射膜反射光线420在水平传输反向上汇聚到投影机300所在水平位置，并形成视点。人眼处于该视点位置时可以看到该投影机300投射的视差图像。
本逆反射立体投影显示装置010的垂直方向分光原理请参考图5。因逆反射膜入射光线410与逆反射膜反射光线420间存在的位移并非常数，故逆反射膜反射光线420被柱透镜光栅200折射后，其在任意垂直方向上均有光线出射。故当人眼处于与投影机300水平位置相同的任意垂直方位时，均可看到该投影机300投射出的图像。
本实施例中，四台投影机300用于投射四幅视差图像，并经逆反射膜100反射及柱透镜光栅200折射后，于四台投影机300的水平位置处形成四个不同视点，当观看者左右眼分别处于不同投影机300所在的水平位置时，可以分别看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。本实施例中，由于柱透镜光栅200和逆反射膜100的位置及结构无需特殊匹配，故相对于传统立体投影显示器，其对光学结构匹配的精密程度要求较低，便于推广制造。

Claims (3)

1.一种逆反射立体投影显示装置，其特征在于：该逆反射立体投影显示装置由投影机阵列、柱透镜光栅及逆反射膜组成，所述柱透镜光栅及逆反射膜前后依次紧贴放置，所述柱透镜光栅置于逆反射膜之前，其由多个柱透镜在垂直方向上排列而成，所述逆反射膜上具有光逆反射结构，可将入射到该逆反射膜上的光线按原入射方向进行反射，所述投影机阵列由多台处于不同水平位置的投影机组成，可将视差图像投射到所述柱透镜光栅及所述逆反射膜位置处，投影机阵列中任一投影机所发出的光线首先经柱透镜光栅入射到逆反射膜，入射光线由逆反射膜反射后，按原入射方向进行反射，其反射光相对于入射光产生一定位移，反射光相对于入射光的位移可使反射光经过柱透镜光栅时，被折射到与入射光不同的其他垂直传播方向，但水平传播方向保持不变，最终反射光线在水平传输方向上汇聚到投影机所在水平位置，在垂直方向上由柱透镜光栅散射至各个方向，当人眼处于与某一投影机水平位置相同的任意垂直方位时，均可看到该投影机投射出的图像，观看者左右眼分别处于不同投影机所在的水平位置时，可以分别看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。
2.如权利要求1所述的一种逆反射立体投影显示装置，其特征在于：所述逆反射膜采用立方晶结构，其周期结构由呈九十度正交放置的三个正方形反射平面构成。
3.如权利要求1所述的一种逆反射立体投影显示装置，其特征在于：逆反射膜的节距大于或等于柱透镜光栅节距。
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