CN111552094A - 一种多模立体显示装置 - Google Patents

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吕国皎
赵百川
付强
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Chengdu Technological University CDTU
Chengdu Univeristy of Technology
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Abstract

本发明提出了一种多模立体显示装置。该多模立体显示装置由2D显示面板、透镜阵列及透明液晶显示面板组成；2D显示面板用于提供模式图像，模式图像由亮点阵列构成，亮点阵列的节距、位置可调；透明液晶显示面板用于提供视差图像，其不改变光线传播方向；透镜阵列位于中间，其用于投射图像；本发明在空间内预设多个视区，视区在空间中排布形成视区阵列；每一视区对应该多模立体显示装置的一种模式；每一模式内，2D显示面板上具有与之对应的模式图像；时分复用地，2D显示面板依次提供各视区的模式图像，透明液晶显示面板依次提供对应于各视区的视差图像；当观看者两眼分别处于不同视区时，可以分别看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。

Description

一种多模立体显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术，更具体地说，本发明涉及立体显示技术。
背景技术
立体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。传统立体显示器件的视点数目及分辨率有限，难以提供高度真实的立体图像。本发明提出了一种多模立体显示装置，其可以提供大量的视点数目和高分辨率的图像，从而改善立体显示效果。
发明内容
本发明提出了一种多模立体显示装置。附图1为该多模立体显示装置的结构示意图。该多模立体显示装置由2D显示面板、透镜阵列及透明液晶显示面板组成。2D显示面板、透镜阵列及透明液晶显示面板前后依次放置，2D显示面板置于最后，透镜阵列置于中间，透明液晶显示面板置于最前。
请参考图2，2D显示面板用于提供模式图像，模式图像由亮点阵列构成，亮点阵列的节距、位置可调。
请参考图3，透明液晶显示面板为低散射高透过率液晶面板，用于提供视差图像，其不改变光线传播方向。
请参考图3，透镜阵列位于中间，其可将2D显示面板上模式图像亮点所发射的光线投射并汇聚到空间中一定的视区位置。
请参考图4，本发明在空间内预设多个视区，视区在空间中排布形成视区阵列，其每一视区对应该多模立体显示装置的一种模式。
请参考图4，每一模式内，2D显示面板上具有与之对应的模式图像。时分复用地，2D显示面板依次提供各视区的模式图像，透明液晶显示面板依次提供对应于各视区的视差图像。当观看者两眼分别处于不同视区时，可以分别看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。
请参考图4，该多模立体显示装置的某一水平平面内，设某视区到透镜阵列的最佳观看距离为D，透镜阵列到2D显示面板的距离为d，模式图像中水平方向上的亮点节距为p h，透镜阵列节距为p l，则模式图像的水平亮点节距满足：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
。请参考图2和图4，对于同一最佳观看距离上的不同水平视区，其具有相同的模式图像亮点节距p h，但两个视区对应的模式图像中的亮点位置之差Δf h满足：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
，其中Δl为两个视区的水平位置之差。请参考图4，设2D显示面板上的像素点距为w，相邻视区的位移为l，则w应满足：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
。
进一步的，同理，该多模立体显示装置的某一垂直平面内，本发明完全参照上述规律设置模式图像参数。
可选地，透镜阵列可替换为柱透镜光栅。
可选地，模式图像的亮点阵列可替换为亮条纹。
可选地，搭配人脸位置识别装置，时分复用地，2D显示面板依次提供对应于人左右眼位置的模式图像，透明液晶显示面板依次提供对应于人左右眼的视差图像，则观看者两眼分别可以分别看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。
区别于传统传统立体显示装置，本发明在图像投射过程中，2D显示面板仅控制投射方向而不提供视差图像，视差图像由透明液晶显示面板提供，从而可实现全分辨率的立体图像显示；此外，本发明由2D显示面板上的模式图像控制投射的视区位置，能够方便地实现多视点多最佳观看距离的立体图像显示。
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为本发明的模式图像。
图3为本发明实现显示的原理图。
图4为本发明的视区阵列参数结构图。
图标：100-2D显示面板；200-透镜阵列；300-透明液晶显示面板；400-视区阵列；40305-阵列中位于第三行第五列的视区。
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为本实施例提供的一种多模立体显示装置的结构示意图。图1中，x表示空间中的水平方向，y表示空间中的垂直方向，z表示垂直于本多模立体显示装置图像显示面的方向，图2、图3及图4中，坐标系的定义与图1一致。该多模立体显示装置由2D显示面板100、透镜阵列200及透明液晶显示面板300组成。2D显示面板100、透镜阵列200及透明液晶显示面板300前后依次放置，2D显示面板100置于最后，透镜阵列200置于中间，透明液晶显示面板300置于最前。
请参考图2，2D显示面板100用于提供模式图像，模式图像由亮点阵列构成，亮点阵列的节距、位置可调。
请参考图3，透明液晶显示面板300为低散射高透过率液晶面板，用于提供视差图像，光线经过该透明液晶显示面板300时，传播方向不发生改变。
请参考图3，透镜阵列200位于中间，其可将2D显示面板100上模式图像亮点所发射的光线投射并汇聚到空间中一定的视区位置。
请参考图4，本发明在空间内预设多个视区，视区在空间中排布形成视区阵列，其每一视区对应该多模立体显示装置的一种模式。
请参考图4，每一模式内，2D显示面板100上具有与之对应的模式图像。时分复用地，2D显示面板100依次提供各视区的模式图像，透明液晶显示面板300依次提供对应于各视区的视差图像。当观看者两眼分别处于不同视区时，可以分别看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。
请参考图4，该多模立体显示装置的某一水平平面内，视区阵列中第三行第五列的视区40305到透镜阵列200的最佳观看距离D为500 mm，透镜阵列200到2D显示面板100的距离d为5 mm，透镜阵列节距p l为3 mm，模式图像中水平方向上的亮点节距p h则为3.03 mm，其满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
。
请参考图2和图4，对于同一最佳观看距离上的不同水平视区，其具有相同的模式图像亮点节距，但两个视区对应模式图像中的亮点位置不同。具体的，请参考图4，以第三行视区为例，相邻视区的位移l为50 mm，则这两个视区对应的模式图像中，亮点位置之差Δf h为0.5 mm，其满足
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
，其中Δl为两个视区的水平位置之差50 mm。
请参考图4，2D显示面板上的像素点距w为0.1 mm， w满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE006A
。
进一步的，该多模立体显示装置的某一垂直平面内，本发明在垂直方向上的模式图像参数与水平方向保持一致。
区别于传统传统立体显示装置，本发明在图像投射过程中，2D显示面板100仅控制投射方向而不提供视差图像，视差图像由透明液晶显示面板300提供，从而可实现全分辨率的立体图像显示；此外，本发明由2D显示面板100上的模式图像控制投射的视区位置，能够方便地实现多视点多最佳观看距离的立体图像显示。

Claims (6)

1.一种多模立体显示装置，其特征在于：该多模立体显示装置由2D显示面板、透镜阵列及透明液晶显示面板组成；2D显示面板、透镜阵列及透明液晶显示面板前后依次放置，2D显示面板置于最后，透镜阵列置于中间，透明液晶显示面板置于最前； 2D显示面板用于提供模式图像，模式图像由亮点阵列构成，亮点阵列的节距、位置可调；透明液晶显示面板为低散射高透过率液晶面板，用于提供视差图像，其不改变光线传播方向；透镜阵列位于中间，其可将2D显示面板上模式图像亮点所发射的光线投射并汇聚到空间中一定的视区位置；本发明在空间内预设多个视区，视区在空间中排布形成视区阵列；每一视区对应该多模立体显示装置的一种模式；每一模式内，2D显示面板上具有与之对应的模式图像；时分复用地，2D显示面板依次提供各视区的模式图像，透明液晶显示面板依次提供对应于各视区的视差图像；当观看者两眼分别处于不同视区时，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所述的一种多模立体显示装置，其特征在于：该多模立体显示装置的任意水平平面内，设某视区到透镜阵列的最佳观看距离为D，透镜阵列到2D显示面板的距离为d，模式图像中水平方向上的亮点节距为p h，透镜阵列节距为p l，则模式图像的水平亮点节距满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；对于同一最佳观看距离上的不同水平视区，其具有相同的模式图像亮点节距p h，但两个视区对应的模式图像中的亮点位置之差Δf h满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
，其中Δl为两个视区的水平位置之差；设2D显示面板上的像素点距为w，相邻视区的位移为l，则w应满足：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
。
3.如权利要求2所述的一种多模立体显示装置，其特征在于：该多模立体显示装置的任意垂直平面内，本发明完全参照水平平面内的规律设置模式图像参数。
4.如权利要求1所述的一种多模立体显示装置，其特征在于：透镜阵列可替换为柱透镜光栅。
5.如权利要求1所述的一种多模立体显示装置，其特征在于：模式图像的亮点阵列可替换为亮条纹。
6.如权利要求1所述的一种多模立体显示装置，其特征在于：搭配人脸位置识别装置，时分复用地，2D显示面板依次提供对应于人左右眼位置的模式图像，透明液晶显示面板依次提供对应于人左右眼的视差图像。
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