CN118169901A - 一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置 - Google Patents
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Abstract
为解决传统透明立体显示装置提供的立体像通常只能位于立体显示器的镜像范围内，立体视觉效果有限的问题，本发明提出了一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置。该显示装置由定向背光源、透明液晶显示面板和半透半反镜构成。定向背光源投射光线，部分光线不经半透半反镜反射直接汇聚形成视点，透明液晶显示面板提供与其本体位置对应的视差图像；另一部分光线经过半透半反镜反射后汇聚形成共轭视点，共轭视点与视点位置重叠，透明液晶显示面板同步提供与其镜像位置对应的视差图像。此时，立体像可显示于透明液晶显示面板本体及其镜像范围内，从而扩大成像范围并增强立体视觉效果。
Description
技术领域
本发明属于立体显示技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置。
背景技术
传统透明立体显示装置，通常以立体显示器和半透半反镜组合而成。半透半反镜通过反射显示立体显示器的镜像，同时其通过透射作用显示后方的事物，从而实现透明显示。然而，因透明立体显示装置提供的立体像通常只能位于立体显示器的镜像范围内，立体视觉效果有限。为解决这一问题，本发明提出了一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置。该基于共轭视点成像的透明立体显示装置由定向背光源、透明液晶显示面板和半透半反镜构成，透明液晶显示面板在半透半反镜中形成镜像，定向背光源经透明液晶显示面板投射光线，从而实现显示。定向背光源所投射光线，部分不经半透半反镜反射直接汇聚形成视点，透明液晶显示面板提供与其本体位置对应的视差图像，从而在透明液晶显示面板本体位置实现立体图像显示；另一部分光线经过半透半反镜反射后汇聚形成共轭视点，共轭视点与视点位置重叠，透明液晶显示面板同步提供与其镜像位置对应的视差图像，从而在透明液晶显示面板镜像位置实现立体图像显示。此时，立体像可显示于透明液晶显示面板本体及其镜像范围内，从而扩大成像范围并增强立体视觉效果。
发明内容
为解决传统透明立体显示装置提供的立体像通常只能位于立体显示器的镜像范围内，立体视觉效果有限的问题，本发明提出了一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置。
该基于共轭视点成像的透明立体显示装置由定向背光源、透明液晶显示面板和半透半反镜构成。
定向背光源放置于透明液晶显示面板之后，用于提供显示用的光线。
透明液晶显示面板位于定向背光源与半透半反镜之间，并与半透半反镜呈一定角度放置。
定向背光源与半透半反镜呈一定角度放置。
优选地，定向背光源与半透半反镜呈90度放置。
定向背光源由立体显示结构构成，可以将光线汇聚到空间中指定位置。
优选地，定向背光源由2D显示面板、透镜阵列组合而成。
可选地，定向背光源由2D显示面板、柱透镜光栅组合而成。
可选地，定向背光源由全息立体显示器构成。
定向背光源与透明液晶显示面板时分复用地完成立体显示：
第一时间片隙内，定向背光源向人左眼所在的物方视点位置投射光线，透明液晶显示面板提供与其自身本体位置对应的视差图像；
第二时间片隙内，定向背光源向人左眼在半反半透镜中所成镜像的像方视点位置投射光线，透明液晶显示面板提供与其在半反半透镜中所成镜像位置对应的视差图像；
第三时间片隙内，定向背光源向人右眼所在的物方视点位置投射光线，透明液晶显示面板提供与其自身本体位置对应的视差图像；
第四时间片隙内，定向背光源向人右眼在半反半透镜中所成镜像的像方视点位置投射光线，透明液晶显示面板提供与其在半反半透镜中所成镜像位置对应的视差图像；
上述第一至第四时间片隙按任意顺序组合并形成周期交替进行，从而实现立体显示。
本发明的工作原理如下：
第一及第三时间片隙内，定向背光源发射的光线不经半透半反镜反射，直接在人眼位置汇聚形成物方视点，透明液晶显示面板提供与其本体位置对应的视差图像，从而人眼可在物方视点看到位于透明液晶显示面板本体位置处的立体图像；
第二及第四时间片隙内，定向背光源发射的光线向人眼在半反半透镜中所成镜像的像方视点位置投射，并经由半透半反镜反射形成共轭视点；因物方视点与像方视点位置构成物像共轭关系，位于像方视点共轭像位置的共轭视点与物方视点位置重合；此时，透明液晶显示面板同步提供与其镜像位置对应的视差图像，从而人眼可在物方视点看到位于透明液晶显示面板镜像位置处的立体图像。
综上所述，本发明的一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置可在物方视点位置处于透明液晶显示面板本体和镜像位置处分别提供不同的立体图像，从而拓宽立体图像视觉范围，并增强立体感观。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中定向背光源的原理示意图。
图3为本发明中的共轭原理示意图。
图4为本发明中的定向背光源优选位置示意图。
图标：100-定向背光源；200-透明液晶显示面板；300-半透半反镜；400-人眼；101-2D显示面板；102-透镜阵列；110-定向背光源镜像；210-透明液晶显示面板镜像；410-物方视点；420-像方视点。
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
图1为本实施例提供的一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置。
该基于共轭视点成像的透明立体显示装置由定向背光源100、透明液晶显示面板200和半透半反镜300构成。
定向背光源100放置于透明液晶显示面板200之后，用于提供显示用的光线。
透明液晶显示面板200位于定向背光源100与半透半反镜300之间，并与半透半反镜300呈45度角放置。
定向背光源100与半透半反镜300呈45度角放置。
请参考图2，定向背光源100由立体显示结构构成，可以将光线汇聚到空间中指定位置。
具体的，定向背光源100由2D显示面板101及透镜阵列102组合而成，2D显示面板101放置于透镜阵列102焦距位置处，从而可以以集成成像原理将光线投射到指定空间位置。
请参考图3，定向背光源100与透明液晶显示面板200时分复用地完成立体显示：
第一时间片隙内，定向背光源100向人左眼所在的物方视点410位置投射光线，透明液晶显示面板200提供与其自身本体位置对应的视差图像；
第二时间片隙内，定向背光源100向人左眼在半反半透镜中所成镜像的像方视点420位置投射光线，透明液晶显示面板200提供与透明液晶显示面板镜像210位置对应的视差图像；
第三时间片隙内，定向背光源100向人右眼所在的物方视点410位置投射光线，透明液晶显示面板200提供与其自身本体位置对应的视差图像；
第四时间片隙内，定向背光源100向人右眼在半反半透镜中所成镜像的像方视点420位置投射光线，透明液晶显示面板200提供与透明液晶显示面板镜像210位置对应的视差图像；
上述第一至第四时间片隙按顺序组合并形成周期交替进行，从而实现立体显示。
本发明的工作原理如下：
第一及第三时间片隙内，定向背光源100发射的光线不经半透半反镜300反射，直接在人眼400位置汇聚形成物方视点410，透明液晶显示面板200提供与其本体位置对应的视差图像，从而人眼400可在物方视点410看到位于透明液晶显示面板200本体位置处的立体图像；
第二及第四时间片隙内，定向背光源100发射的光线向人眼400在半反半透镜中所成镜像的像方视点420位置投射，并经由半透半反镜300反射形成共轭视点；因物方视点410与像方视点420位置构成物像共轭关系，位于像方视点420共轭像位置的共轭视点与物方视点410位置重合；此时，透明液晶显示面板200同步提供与透明液晶显示面板镜像210位置对应的视差图像，从而人眼400可在物方视点410看到位于透明液晶显示面板镜像210位置处的立体图像。请参考图3，该过程等同于定向背光源镜像110将透明液晶显示面板镜像210上的视差图像投射到了物方视点410位置。
图4为本发明中的定向背光源优选位置示意图，其给出了本发明的另一优选实施例。
请参考图4，定向背光源100放置于透明液晶显示面板200之后，用于提供显示用的光线；
透明液晶显示面板200位于定向背光源100与半透半反镜300之间，并与半透半反镜300呈45度角放置；定向背光源100与半透半反镜300呈90度角放置。
此时，因定向背光源100与半透半反镜300呈90度角放置，定向背光源及定向背光源镜像110将位于平行状态，从而使得物方视点410和像方视点420到定向背光源100平面的距离相等。
又因物方视点410和像方视点420到定向背光源100平面的距离相等，考虑到2D显示面板及柱透镜光栅组合形成的柱透镜光栅立体显示结构中，各个视点到定向背光源100平面相等，故定向背光源100可由更低成本的2D显示面板及柱透镜光栅组合制备。
综上所述，本发明的一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置可在物方视点410位置处于透明液晶显示面板200本体和透明液晶显示面板镜像210位置处分别提供不同的立体图像，从而拓宽立体图像视觉范围，并增强立体感观。
Claims (5)
1.一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置，其特征在于：
该基于共轭视点成像的透明立体显示装置由定向背光源、透明液晶显示面板和半透半反镜构成；
定向背光源放置于透明液晶显示面板之后，用于提供显示用的光线；
透明液晶显示面板位于定向背光源与半透半反镜之间，并与半透半反镜呈一定角度放置；
定向背光源与半透半反镜呈一定角度放置；
定向背光源由立体显示结构构成，可以将光线汇聚到空间中指定位置；
定向背光源与透明液晶显示面板时分复用地完成立体显示：
第一时间片隙内，定向背光源向人左眼所在的物方视点位置投射光线，透明液晶显示面板提供与其自身本体位置对应的视差图像；
第二时间片隙内，定向背光源向人左眼在半反半透镜中所成镜像的像方视点位置投射光线，透明液晶显示面板提供与其在半反半透镜中所成镜像位置对应的视差图像；
第三时间片隙内，定向背光源向人右眼所在的物方视点位置投射光线，透明液晶显示面板提供与其自身本体位置对应的视差图像；
第四时间片隙内，定向背光源向人右眼在半反半透镜中所成镜像的像方视点位置投射光线，透明液晶显示面板提供与其在半反半透镜中所成镜像位置对应的视差图像；
上述第一时间片隙至第四时间片隙按任意顺序组合并形成周期交替进行，从而实现立体显示。
2.如权利要求1所述的一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置，其特征在于：
定向背光源与半透半反镜呈90度放置。
3.如权利要求1所述的一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置，其特征在于：
定向背光源由2D显示面板、透镜阵列组合而成。
4.如权利要求1所述的一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置，其特征在于：
定向背光源由2D显示面板、柱透镜光栅组合而成。
5.如权利要求1所述的一种基于共轭视点成像的透明立体显示装置，其特征在于：
定向背光源由全息立体显示器构成。
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