CN117518519B - 一种弧形视点排布的立体显示装置 - Google Patents

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Abstract

为解决传统立体显示所有视点均具有相同最佳观看距离的问题，本发明提出了一种弧形视点排布的立体显示装置。该弧形视点排布的立体显示装置的结构由光源面板、第一光阑、第二光阑、第三光阑、透明液晶显示面板及分光元件构成。上述光阑均由光路控制单元阵列构成，并具有全透光及孔径透光两种状态。处于孔径透光态的光路控制单元能通过分光元件将透明液晶显示面板上的视差图像像素投射到视点位置从而实现立体显示。因孔径透光态的光路控制单元形成弧形分布，从而使得视点也形成弧形分布，并使本发明更符合人眼观看习惯。

Description

一种弧形视点排布的立体显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术，具体涉及一种弧形视点排布的立体显示技术。
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，同时为人眼分别提供不同的视差图像，从而使人产生立体视觉。通常立体显示装置由分光元件和用于提供立体视差合成图像的透明液晶显示面板构成。立体视差合成图像像素通过精确耦合被分光元件投射到指定的方向，从而形成视点。然而传统立体显示的视点均分布于最佳观看距离位置处，当观看者观看显示器时，通常面部正对显示器，人眼到显示器的距离不等，因此传统立体显示器具有完全相同最佳观看距离的视点排布方式并不符合人眼观看习惯。为解决传统立体显示视点均分布于最佳观看距离位置处，从而不符合人眼观看习惯的问题，本发明提出了一种弧形视点排布的立体显示装置。本发明所提出的一种弧形视点排布的立体显示装置，其通过三维分布的像素形成弧形排布的视点，从而使得观看者从任意方向正对屏幕时，其左右眼都在视点位置，从而降低观看串扰，并使本发明更符合人眼观看习惯。
发明内容
为解决传统立体显示视点均分布于最佳观看距离位置处，从而不符合人眼观看习惯的问题，本发明提出了一种弧形视点排布的立体显示装置。
该弧形视点排布的立体显示装置的结构由光源面板、第一光阑、第二光阑、第三光阑、透明液晶显示面板及分光元件构成。
光源面板、第一光阑、第二光阑、第三光阑、透明液晶显示面板及分光元件从后至前依次放置。
第一光阑、第二光阑、第三光阑具有厚度且紧贴放置。第一光阑、第二光阑、第三光阑均由光路控制单元阵列构成；第一光阑、第二光阑、第三光阑中的光路控制单元一一对应，前后对齐。光路控制单元具有两种形态，一种为全透光态，另一种为孔径透光态；全透光态是指该光路控制单元区域内完全透光；孔径透光态是指该光路控制单元区域内仅留一透光小孔。第一光阑、第二光阑、第三光阑中前后对齐的光路控制单元将其定义为一个光路控制单元组，其中仅有1个光路控制单元处于孔径透光态，其余2个光路控制单元处于全透光态。
透明液晶显示面板上的像素与光路控制单元组一一对应，前后对齐。透明液晶显示面板不改变光线传播方向。不同视差图像的像素在透明液晶显示面板上按列交替排列。
分光元件放置于透明液晶显示面板之前，其与透明液晶显示面板之间存在间隔且平行放置；分光元件把光路控制单元组中处于孔径透光态光路的控制单元透射出的光线投射至视点位置，在此过程中经过与光路控制单元组对应的透明液晶显示面板像素，从而使得观看者能够在视点位置看到与之对应的视差图像。分光元件可以采用狭缝光栅和柱透镜光栅。
设光路控制单元组中孔径透光态单元到透明液晶显示面板的距离为l 1，透明液晶显示面板到分光元件的距离为l 2，分光元件到观看视点距离为l 3，设同一光阑上对应同一视点的两个孔径透光态光路控制单元节距为p 1，分光元件的节距为p 2，那么他们满足(l 1+l 2+l 3)/l 3=p 1/p 2，因为p 2是常数，p 1也为常数，故p 1/p 2为一常数c，有l 3=(l 1+l 2)/(c-1)，因此l 1变化时，一定导致l 3的变化。
本发明对与不同视差图像中的像素对应的光路控制单元组设置不同的参数，使得光路控制单元组中孔径透光态单元形成弧形分布。因l 3=(l 1+l 2)/(c-1)，故，视点也形成弧形分布。
可选地，第一光阑、第二光阑、第三光阑与透明液晶显示面板前后位置可以互换。
可选地，设置额外光阑以获得更多不同观看距离的视点。
可选地，可移除第三光阑。
基于上述原理，我们提出的一种弧形视点排布的立体显示装置，能对与不同视差图像中的像素对应的光路控制单元组设置不同的参数，使得光路控制单元组中孔径透光态单元形成弧形分布，从而使得视点也形成弧形分布，该发明因此可以解决传统立体显示视点均分布于最佳观看距离位置处，其不符合人眼观看习惯的问题，并提升观看者的观看舒适度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明透明液晶显示面板像素排布示意图。
图3为本发明在视点区域进行显示的示意图。
图标：100-光源面板；200-第一光阑；300-第二光阑；400-第三光阑；500-透明液晶显示面板；600-分光元件；701-第一视点位置；702-第二视点位置；703-第三视点位置；704-第四视点位置；705-第五视点位置；706-第六视点位置；801-全透光态；802-孔径透光态；111-第1视差图像像素单元；112-第2视差图像像素单元；113-第3视差图像像素单元；114-第4视差图像像素单元；115-第5视差图像像素单元；116-第6视差图像像素单元。
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
该弧形视点排布的立体显示装置的结构由光源面板100、第一光阑200、第二光阑300、第三光阑400、透明液晶显示面板500及分光元件600构成。
图1为本实施例提供的弧形视点排布的立体显示装置的结构示意图。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。光源面板100、第一光阑200、第二光阑300、第三光阑400、透明液晶显示面板500及分光元件600从后至前依次放置。
图2为本发明透明液晶显示面板像素排布示意图。第一光阑200、第二光阑300、第三光阑400具有厚度且紧贴放置。第一光阑200、第二光阑300、第三光阑400均由光路控制单元阵列构成；第一光阑200、第二光阑300、第三光阑400中的光路控制单元一一对应，前后对齐。光路控制单元具有两种形态，一种为全透光态801，另一种为孔径透光态802；全透光态801是指该光路控制单元区域内完全透光；孔径透光态802是指该光路控制单元区域内仅留一透光小孔。第一光阑200、第二光阑300、第三光阑400中前后对齐的光路控制单元将其定义为一个光路控制单元组，其中仅有1个光路控制单元处于孔径透光态802，其余2个光路控制单元处于全透光态801。
透明液晶显示面板500上的像素与光路控制单元组一一对应，前后对齐。透明液晶显示面板500不改变光线传播方向。不同视差图像的像素在透明液晶显示面板500上按列交替排列。
分光元件600放置于透明液晶显示面板500之前，其与透明液晶显示面板500之间存在间隔且平行放置；分光元件600把光路控制单元组中处于孔径透光态802光路的控制单元透射出的光线投射至视点位置，在此过程中经过与光路控制单元组对应的透明液晶显示面板像素，从而使得观看者能够在视点位置看到与之对应的视差图像。分光元件600可以采用狭缝光栅和柱透镜光栅。
图3为本发明在视点区域进行显示的示意图。设光路控制单元组中孔径透光态802单元到透明液晶显示面板500的距离为l 1，透明液晶显示面板500到分光元件600的距离为l 2，分光元件600到观看视点距离为l 3，设同一光阑上对应同一视点的两个孔径透光态802光路控制单元节距为p 1，分光元件600的节距为p 2，那么他们满足(l 1+l 2+l 3)/l 3=p 1/p 2，因为p 2是常数，p 1也为常数，故p 1/p 2为一常数c，有l 3=(l 1+l 2)/(c-1)，因此l 1变化时，一定导致l 3的变化。
本发明对与不同视差图像中的像素对应的光路控制单元组设置不同的参数，使得光路控制单元组中孔径透光态802单元形成弧形分布。因l 3=(l 1+l 2)/(c-1)，故，视点也形成弧形分布。透明液晶显示面板500上的6幅视差图像的像素111~116按列交替进行周期性排列，6幅视差图像的像素111~116分别汇集在701~706视点位置，当人眼处于对应的视点位置时，可以看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。

Claims (6)

1.一种弧形视点排布的立体显示装置，其特征在于：该弧形视点排布的立体显示装置的结构由光源面板、第一光阑、第二光阑、第三光阑、透明液晶显示面板及分光元件构成；
光源面板、第一光阑、第二光阑、第三光阑、透明液晶显示面板及分光元件从后至前依次放置；
第一光阑、第二光阑、第三光阑具有厚度且紧贴放置；第一光阑、第二光阑、第三光阑均由光路控制单元阵列构成；第一光阑、第二光阑、第三光阑中的光路控制单元一一对应，前后对齐；光路控制单元具有两种形态，一种为全透光态，另一种为孔径透光态；全透光态是指该光路控制单元区域内完全透光；孔径透光态是指该光路控制单元区域内仅留一透光小孔；第一光阑、第二光阑、第三光阑中前后对齐的光路控制单元将其定义为一个光路控制单元组，其中仅有1个光路控制单元处于孔径透光态，其余2个光路控制单元处于全透光态；
透明液晶显示面板上的像素与光路控制单元组一一对应，前后对齐；透明液晶显示面板不改变光线传播方向；不同视差图像的像素在透明液晶显示面板上按列交替排列；
分光元件放置于透明液晶显示面板之前，其与透明液晶显示面板之间存在间隔且平行放置；分光元件把光路控制单元组中处于孔径透光态光路的控制单元透射出的光线投射至视点位置，在此过程中经过与光路控制单元组对应的透明液晶显示面板像素，从而使得观看者能够在视点位置看到与之对应的视差图像；
设光路控制单元组中孔径透光态单元到透明液晶显示面板的距离为l 1，透明液晶显示面板到分光元件的距离为l 2，分光元件到观看视点距离为l 3，设同一光阑上对应同一视点的两个孔径透光态光路控制单元节距为p 1，分光元件的节距为p 2，那么他们满足(l 1+l 2+l 3)/l 3=p 1/p 2；
该弧形视点排布的立体显示装置对与不同视差图像中的像素对应的光路控制单元组设置不同的参数，使得光路控制单元组中孔径透光态单元形成弧形分布。
2.如权利要求1所述的一种弧形视点排布的立体显示装置，其特征在于：分光元件由狭缝光栅制备。
3.如权利要求1所述的一种弧形视点排布的立体显示装置，其特征在于：分光元件由柱透镜光栅制备。
4.如权利要求1所述的一种弧形视点排布的立体显示装置，其特征在于：第一光阑、第二光阑、第三光阑与透明液晶显示面板前后位置互换。
5.如权利要求1所述的一种弧形视点排布的立体显示装置，其特征在于：增加第四光阑，放置于第三光澜与透明液晶显示面板之间。
6.如权利要求1所述的一种弧形视点排布的立体显示装置，其特征在于：移除第三光阑。
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