CN203204295U - 复合式立体成像屏幕 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及显示领域，尤其涉及立体显示领域。复合式立体成像屏幕包括至少两层成像层，自前往后分别为第一成像层、第二成像层；第一成像层与第二成像层之间分离，具有间隙；第一成像层为一透明投影屏幕，且为半透明结构；投影系统朝向第一成像层投影。使用中，使至少第一成像层和第二成像层成像。因为第一成像层为半透明状，因此可以透过第一成像层看到第二成像层上的影像。另外因为第一成像层和第二成像层之间具有间隙，因此可以产生视差，所以通过对第一成像层和第二成像层上的画面进行有机组合，可以实现3D效果。

Description

复合式立体成像屏幕

技术领域

本实用新型涉及显示领域，尤其涉及立体显示领域。

背景技术

“3D”里的“D”，是英文单词Dimension(线度、维)的首字母。3D指的就是三维空间。与普通2D画面显示相比，3D技术可以使画面变得立体逼真，图像不再局限于屏幕平面，仿佛能够走出屏幕外面，让观众有身临其境的感觉。

尽管3D显示技术分类繁多，不过最基本的原理是相似的，就是利用人眼左右分别接收不同画面，然后大脑经过对图像信息进行叠加重生，构成一个具有前—后、上—下、左—右、远—近等立体方向效果的影像。

在眼镜式3D技术中，我们又可以细分出三种主要的类型：色差式、偏光式和主动快门式。也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。当然现今很多裸眼的3D技术也都有实际产品，如lens技术，barrier技术等。

相对于传统的电视机而言，3D电视能够呈现出来的图像不再局限于平面，画面大小也不再受屏幕大小的约束，观众会仿佛看到海豚在自己身边优雅游动，鸟儿从头顶轻轻掠过，足球朝面门飞速袭来……这些场景都是以往平面成像电视难以表达出来的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复合式立体成像屏幕，解决以上技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

复合式立体成像屏幕，包括成像层，其特征在于，所述复合式立体成像屏幕包括至少两层成像层，自前往后分别为第一成像层、第二成像层；

所述第一成像层与所述第二成像层之间分离，具有间隙；

第一成像层为一透明投影屏幕。且为半透明投影屏幕。

投影系统朝向所述第一成像层投影。使用中，使至少第一成像层和第二成像层成像。因为第一成像层为半透明状，因此可以透过第一成像层看到第二成像层上的影像。另外因为第一成像层和第二成像层之间具有间隙，因此可以产生视差，所以通过对第一成像层和第二成像层上的画面进行有机组合，可以实现3D效果。

所述第二成像层可以为液晶屏、等离子屏、投影屏、LED屏、OLED屏、阴极射线管屏中的至少一种。

所述第二成像层也可以为半透明的投影屏。

所述投影系统中，至少设有一向所述第一成像层投影的投影器件，称为第一投影器件。所述第一投影器件位于所述第一成像层后方。或者所述第一投影器件位于所述第一成像层前方。

通过上述设计，第一投影器件向前投影，投放在第一成像层上。第一投影器件产生的光线，不会照射到第二成像层上，进而保证第二成像层上的图形显示。

所述投影系统中，还包括至少另一向所述第二成像层投影的投影器件称为第二投影器件。所述第二投影器件位于所述第二成像层前方。或者，所述第二投影器件位于所述第二成像层后方。第二投影器件产生的光线，不会照射到第一成像层上，进而保证第一成像层上的图形显示。

所述投影系统中的第一投影器件和所述第二投影器件中，至少一个为反光镜面，一投影仪将画面投射在所述反光镜面上，由所述反光镜面反射后，投射到对应的所述成像屏上。

优选为，所述投影系统中的第一投影器件和所述第二投影器件均采用所述反光镜面，一投影仪的光线分别投射到两个所述反光镜面上，由两个所述反光镜面分别投射到第一成像层和第二成像层上。从而在第一成像层和第二成像层上显示不同的画面，用以组成3D影像。

所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为一内部掺杂有颗粒的半透明层。可以为半透明膜层、半透明片层或半透明板层中的至少一种。所掺杂的颗粒优选为金属颗粒。

在所述第二成像层后方还设有一第三成像层，所述第三成像层可以为液晶屏、等离子屏、投影屏、LED屏、OLED屏、阴极射线管屏中的至少一种。

或者，所述成像屏的最后方一个屏幕为液晶屏、等离子屏、投影屏、LED屏、OLED屏、阴极射线管屏中的至少一种。

所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为3D屏幕。用以显示立体图形。

具体的：所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为3D投影屏幕。所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为一裸眼3D投影屏幕。或者，所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为一偏振3D投影屏幕。或者，所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为一红蓝3D投影屏幕。

或者具体的，所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为主动光源3D屏幕。如液晶3D屏幕、等离子3D屏幕、LED3D屏幕、OLED3D屏幕、阴极射线管屏3D幕中的至少一种。

所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个上设有立体成像光栅，所述立体成像光栅可以是遮光条纹式立体成像光栅、由柱状透镜排列组成的柱镜光栅或其他立体成像光栅中的至少一种。

成像屏的3D显示技术具体实施方案：

一、第一成像层和第二成像层中至少一层采用双光源立体成像屏：

双光源立体成像屏，包括一成像层，还包括一光线方向调制系统；

所述光线方向调制系统对所述成像层出射的光线进行调整；

所述光线方向调制系统，包括一光入射选择阵列和一汇聚透镜阵列；

所述光入射选择阵列包括至少500个光入射选择单元，所述光入射选择单元包括至少两个相邻的光入射面，一个所述光入射面斜朝向左方，为左入射面；一个所述光入射面斜朝向右方，为右入射面；

所述汇聚透镜阵列包括至少500个汇聚透镜，所述汇聚透镜设置在所述光入射面前方；

位于所述左入射面前方的汇聚透镜称为，左汇聚透镜，由所述左入射面射入的光线，经过一所述左汇聚透镜后，定向射出；

位于所述右入射面前方的汇聚透镜称为，右汇聚透镜，由所述右入射面射入的光线，经过一所述右汇聚透镜后，定向射出。

可以搭配一光源系统使用。所述光源系统包括至少两个光源，一个为左光源、一个为右光源；所述左光源朝向所述左入射面照射；所述右光源朝向所述右入射面照射。

使用中，经过左入射面后，定向发射的光线，射入一只眼睛；经过右入射面后，定向发射的光线，射入另一只眼睛。通过上述设计可以实现具有裸眼3D显示效果的显示系统。

所述左入射面与所述右入射面之间设有遮光层。通过遮光层限制左入射面射出的光线进入右入射面前方的右汇聚透镜；或通过遮光层限制右入射面射出的光线进入左入射面前方的左汇聚透镜。从而尽量保证两只眼睛分别看到两幅不同的画面。

所述遮光层是金属层、有机材料层、偏振膜中的至少一种。

或者，所述汇聚透镜为偏振汇聚透镜，所述左汇聚透镜的偏振性，与所述右汇聚透镜的偏振性不同。

二、第一成像层和第二成像层中至少一层采用指向光源投影屏幕:

指向光源投影屏幕，包括一透明基体，所述透明基体包括至少前层和后层，所述后层设有成像层，所述前层设有指向光源3D光学机构。

所述透明基体可以采用玻璃材质、钢化玻璃材质、亚克力材质等透明材质中的至少一种。可以是上述材质的复合结构。

所述成像层优选为位于所述透明基体后层后方的成像屏幕、成像贴膜或者磨砂层中的至少一种。可以是上述结构的复合结构。允许所述成像层后方再设置有其他辅助光学器件，比如附有偏振膜等。

所述指向光源3D光学机构包括一夹角反射阵列和一汇聚透镜阵列；所述夹角反射阵列包括至少500个夹角反射模块，所述夹角反射模块包括左右设置且成角度的透光的反光面；左侧的反光面称为左反光面，右侧的反光面称为右反光面；两个反光面的夹角位于后方，反射方向斜朝向前方；至少500个夹角反射模块依次顺序排列，构成所述夹角反射阵列；

所述汇聚透镜阵列包括至少500个汇聚透镜，位于所述夹角反射模块前方；所述成像层呈半透明状态。

所述成像层与所述夹角反射模块通过光线连接；

光线连接关系为，所述成像层的光线穿过所述夹角反射模块的一个反光面后，到达另一反光面；

所述另一反光面的反射方向朝向所述汇聚透镜。

所述成像层呈半透明状态，一侧的所述投影系统投射的光线经过成像层形成像点，所述像点的光线穿过一所述夹角反射模块的一个反光面后，经另一反光面反射，到达前方的所述汇聚透镜，由所述汇聚透镜转化为定向光线。通过产生定向光线，进行定向传输，使特定的眼睛接收到设定的光信号，产生视觉效果。

三、第一成像层和第二成像层中至少一层采用光栅裸眼3D投影屏幕：

光栅裸眼3D投影屏幕，包括一屏幕基体，所述屏幕基体设有成像层，成像层上包括至少两组显示阵列，分别为第一显示阵列、第二显示阵列；

所述第一显示阵列包括至少50条纵向排布的第一条状显示区域；

所述第二显示阵列包括至少50条纵向排布的第二条状显示区域；

所述第一显示阵列的第一条状显示区域与所述第二显示阵列的第二条状显示区域相间排布；至少两个所述至少两组显示阵列前方设有光线方向调制机构；

光线方向调整机构采用3D成像光栅系统。

在第一显示阵列和第二显示阵列上显示的不同画面的光线，经过光线方向调制机构对光线的发射方向进行调整，使不同画面的光线分别照射向观众的左眼和右眼。通过上述设计可以实现具有裸眼3D显示效果的投影系统。

所述光栅裸眼3D投影屏幕包括一屏幕基体，所述第一显示阵列、所述第二显示阵列、所述光线方向调制机构建立在所述屏幕基体上；

所述屏幕基体包括一透明基体，所述透明基体包括至少前层和后层，所述后层设有成像层，所述前层设有所述光线方向调制机构的光调制层，所述透明基体的所述成像层与所述光调制层之间透明；

所述后层设有成像层，所述第一显示阵列和所述第二显示阵列设置在所述成像层上；

所述前层设有光调制层，进而将所述光线方向调制机构设置在所述前层上。

所述光线方向调制机构采用光栅屏障系统，所述光栅屏障系统包括至少一条状光栅阵列。

使用中，投影系统位于所述光栅裸眼3D投影屏幕后方，所述条状光栅阵列位于所述投影屏幕前方。以便于优化视觉效果。

所述光线方向调制机构采用柱镜光栅系统，所述柱状光栅系统包括至少一柱状光栅层，所述柱状光栅层包括透镜光栅阵列。

所述透镜光栅阵列的焦平面位于所述成像层上。所述透镜光栅阵列中的透镜光栅由汇聚透镜排列构成。排列构成透镜光栅的汇聚透镜可以是凸透镜或者菲涅尔透镜。

所述透镜光栅阵列中的透镜光栅可以是块状汇聚透镜或条状汇聚透镜排列构成的透镜光栅。优选为条状汇聚透镜排列构成的条状的透镜光栅。以便于简化结构。

所述膜材柱状光栅包括一小于1.2mm厚度的透明膜，所述柱状光栅层设置在所述透明膜上。

附图说明

图1为复合投影裸眼3D系统原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。

参照图1，复合式立体成像屏幕包括至少两层成像层，自前往后分别为第一成像层11、第二成像层12。第一成像层11与第二成像层12之间分离，具有间隙。第一成像层11为一透明投影屏幕。且为半透明投影屏幕。投影系统朝向第一成像层11投影。

使用中，使至少第一成像层11和第二成像层12成像。因为第一成像层11为半透明状，因此可以透过第一成像层11看到第二成像层12上的影像。另外因为第一成像层11和第二成像层12之间具有间隙，因此可以产生视差，所以通过对第一成像层11和第二成像层12上的画面进行有机组合，可以实现3D效果。

第二成像层12可以为液晶屏、等离子屏、投影屏、LED屏、OLED屏、阴极射线管屏中的至少一种。第二成像层12也可以为半透明的投影屏。

投影系统中，至少设有一向第一成像层11投影的投影器件，称为第一投影器件。第一投影器件位于第一成像层11后方。或者第一投影器件位于第一成像层11前方。第一投影器件21可以直接为投影仪。

通过上述设计，第一投影器件21向前投影，投放在第一成像层11上。第一投影器件21产生的光线，不会照射到第二成像层12上，进而保证第二成像层12上的图形显示。

投影系统中，还包括至少另一向第二成像层12投影的投影器件称为第二投影器件22。第二投影器件22位于第二成像层12前方。或者，第二投影器件22位于第二成像层12后方。第二投影器件22产生的光线，不会照射到第一成像层11上，进而保证第一成像层11上的图形显示。第二投影器件22也可以直接为投影仪。优选为第一投影器件21与第二投影器件22位于第一成像层11与第二成像层12之间。

还可以是：投影系统中的第一投影器件和第二投影器件中，至少一个为反光镜面，一投影仪将画面投射在反光镜面上，由反光镜面反射后，投射到对应的成像屏上。优选为，投影系统中的第一投影器件和第二投影器件均采用反光镜面，一投影仪的光线分别投射到两个反光镜面上，由两个反光镜面分别投射到第一成像层11和第二成像层12上。从而在第一成像层11和第二成像层12上显示不同的画面，用以组成3D影像。

第一成像层11为一内部掺杂有颗粒的半透明层。可以为半透明膜层、半透明片层或半透明板层中的至少一种。所掺杂的颗粒优选为金属颗粒。第二成像层12为一内部掺杂有颗粒的半透明层。可以为半透明膜层、半透明片层或半透明板层中的至少一种。所掺杂的颗粒优选为金属颗粒。

在第二成像层12后方还设有一第三成像层13，第三成像层13可以为液晶屏、等离子屏、投影屏、LED屏、OLED屏、阴极射线管屏中的至少一种。或者设置为：成像屏的最后方一个屏幕为液晶屏、等离子屏、投影屏、LED屏、OLED屏、阴极射线管屏中的至少一种。

还可以在单层屏上增加3D显示技术：

第一成像层11和第二成像层12中，至少一个为3D屏幕。用以显示立体图形。

（1）第一成像层11和第二成像层12中，至少一个为3D投影屏幕。具体的，第一成像层11和第二成像层12中，至少一个为一裸眼3D投影屏幕。或者，第一成像层11和第二成像层12中，至少一个为一偏振3D投影屏幕。或者，第一成像层11和第二成像层12中，至少一个为一红蓝3D投影屏幕。

（2）第一成像层11和第二成像层12中，至少一个为主动光源3D屏幕。如液晶3D屏幕、等离子3D屏幕、LED3D屏幕、OLED3D屏幕、阴极射线管屏3D幕中的至少一种。

第一成像层11上设有立体成像光栅，立体成像光栅可以是遮光条纹式立体成像光栅、由柱状透镜排列组成的柱镜光栅或其他立体成像光栅中的至少一种。

第二成像层12上设有立体成像光栅，立体成像光栅可以是遮光条纹式立体成像光栅、由柱状透镜排列组成的柱镜光栅或其他立体成像光栅中的至少一种。

成像屏的3D显示技术具体实施方案：

一、第一成像层11和第二成像层12中至少一层采用双光源立体成像屏：

双光源立体成像屏，包括一成像层，还包括一光线方向调制系统；

光线方向调制系统对成像层出射的光线进行调整；

光线方向调制系统，包括一光入射选择阵列和一汇聚透镜阵列；

光入射选择阵列包括至少500个光入射选择单元，光入射选择单元包括至少两个相邻的光入射面，一个光入射面斜朝向左方，为左入射面；一个光入射面斜朝向右方，为右入射面；

汇聚透镜阵列包括至少500个汇聚透镜，汇聚透镜设置在光入射面前方；

位于左入射面前方的汇聚透镜称为，左汇聚透镜，由左入射面射入的光线，经过一左汇聚透镜后，定向射出；

位于右入射面前方的汇聚透镜称为，右汇聚透镜，由右入射面射入的光线，经过一右汇聚透镜后，定向射出。

可以搭配一光源系统使用。光源系统包括至少两个光源，一个为左光源、一个为右光源；左光源朝向左入射面照射；右光源朝向右入射面照射。

使用中，经过左入射面后，定向发射的光线，射入一只眼睛；经过右入射面后，定向发射的光线，射入另一只眼睛。通过上述设计可以实现具有裸眼3D显示效果的显示系统。

左入射面与右入射面之间设有遮光层。通过遮光层限制左入射面射出的光线进入右入射面前方的右汇聚透镜；或通过遮光层限制右入射面射出的光线进入左入射面前方的左汇聚透镜。从而尽量保证两只眼睛分别看到两幅不同的画面。

遮光层是金属层、有机材料层、偏振膜中的至少一种。

或者，汇聚透镜为偏振汇聚透镜，左汇聚透镜的偏振性，与右汇聚透镜的偏振性不同。

二、第一成像层11和第二成像层12中至少一层采用指向光源投影屏幕:

指向光源投影屏幕，包括一透明基体，透明基体包括至少前层和后层，后层设有成像层，前层设有指向光源3D光学机构。

透明基体可以采用玻璃材质、钢化玻璃材质、亚克力材质等透明材质中的至少一种。可以是上述材质的复合结构。

成像层优选为位于透明基体后层后方的成像屏幕、成像贴膜或者磨砂层中的至少一种。可以是上述结构的复合结构。允许成像层后方再设置有其他辅助光学器件，比如附有偏振膜等。

指向光源3D光学机构包括一夹角反射阵列和一汇聚透镜阵列；夹角反射阵列包括至少500个夹角反射模块，夹角反射模块包括左右设置且成角度的透光的反光面；左侧的反光面称为左反光面，右侧的反光面称为右反光面；两个反光面的夹角位于后方，反射方向斜朝向前方；至少500个夹角反射模块依次顺序排列，构成夹角反射阵列；

汇聚透镜阵列包括至少500个汇聚透镜，位于夹角反射模块前方；成像层呈半透明状态。

成像层与夹角反射模块通过光线连接；

光线连接关系为，成像层的光线穿过夹角反射模块的一个反光面后，到达另一反光面；

另一反光面的反射方向朝向汇聚透镜。

成像层呈半透明状态，一侧的投影系统投射的光线经过成像层形成像点，像点的光线穿过一夹角反射模块的一个反光面后，经另一反光面反射，到达前方的汇聚透镜，由汇聚透镜转化为定向光线。通过产生定向光线，进行定向传输，使特定的眼睛接收到设定的光信号，产生视觉效果。

三、第一成像层11和第二成像层12中至少一层采用光栅裸眼3D投影屏幕：

光栅裸眼3D投影屏幕，包括一屏幕基体，屏幕基体设有成像层，成像层上包括至少两组显示阵列，分别为第一显示阵列、第二显示阵列；

第一显示阵列包括至少50条纵向排布的第一条状显示区域；

第二显示阵列包括至少50条纵向排布的第二条状显示区域；

第一显示阵列的第一条状显示区域与第二显示阵列的第二条状显示区域相间排布；至少两个至少两组显示阵列前方设有光线方向调制机构；

光线方向调整机构采用3D成像光栅系统。

在第一显示阵列和第二显示阵列上显示的不同画面的光线，经过光线方向调制机构对光线的发射方向进行调整，使不同画面的光线分别照射向观众的左眼和右眼。通过上述设计可以实现具有裸眼3D显示效果的投影系统。

光栅裸眼3D投影屏幕包括一屏幕基体，第一显示阵列、第二显示阵列、光线方向调制机构建立在屏幕基体上；

屏幕基体包括一透明基体，透明基体包括至少前层和后层，后层设有成像层，前层设有光线方向调制机构的光调制层，透明基体的成像层与光调制层之间透明；

后层设有成像层，第一显示阵列和第二显示阵列设置在成像层上；

前层设有光调制层，进而将光线方向调制机构设置在前层上。

光线方向调制机构采用光栅屏障系统，光栅屏障系统包括至少一条状光栅阵列。

使用中，投影系统位于光栅裸眼3D投影屏幕后方，条状光栅阵列位于投影屏幕前方。以便于优化视觉效果。

光线方向调制机构采用柱镜光栅系统，柱状光栅系统包括至少一柱状光栅层，柱状光栅层包括透镜光栅阵列。

透镜光栅阵列的焦平面位于成像层上。透镜光栅阵列中的透镜光栅由汇聚透镜排列构成。排列构成透镜光栅的汇聚透镜可以是凸透镜或者菲涅尔透镜。

透镜光栅阵列中的透镜光栅可以是块状汇聚透镜或条状汇聚透镜排列构成的透镜光栅。优选为条状汇聚透镜排列构成的条状的透镜光栅。以便于简化结构。

膜材柱状光栅包括一小于1.2mm厚度的透明膜，柱状光栅层设置在透明膜上。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.复合式立体成像屏幕，包括成像层，其特征在于，所述复合式立体成像屏幕包括至少两层成像层，自前往后分别为第一成像层、第二成像层；

所述第一成像层与所述第二成像层之间分离，具有间隙；

第一成像层为一透明投影屏幕。

2.根据权利要求1所述的复合式立体成像屏幕，其特征在于，所述第一成像层为半透明投影屏幕。

3.根据权利要求1所述的复合式立体成像屏幕，其特征在于，所述第二成像层为液晶屏、等离子屏、投影屏、LED屏、OLED屏、阴极射线管屏中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的复合式立体成像屏幕，其特征在于，所述第二成像层为半透明的投影屏。

5.根据权利要求1所述的复合式立体成像屏幕，其特征在于，所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为一内部掺杂有颗粒的半透明层。

6.根据权利要求1所述的复合式立体成像屏幕，其特征在于，所述成像屏的最后方一个屏幕为液晶屏、等离子屏、投影屏、LED屏、OLED屏、阴极射线管屏中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的复合式立体成像屏幕，其特征在于，所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为3D屏幕。

8.根据权利要求1所述的复合式立体成像屏幕，其特征在于，所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为3D投影屏幕。

9.根据权利要求1所述的复合式立体成像屏幕，其特征在于，所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为一裸眼3D投影屏幕。

10.根据权利要求1所述的复合式立体成像屏幕，其特征在于，所述第一成像层和所述第二成像层中，至少一个为主动光源3D屏幕。

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