CN211180436U

CN211180436U - 一种多观看距离的立体显示装置

Info

Publication number: CN211180436U
Application number: CN202020060273.6U
Authority: CN
Inventors: 吕国皎
Original assignee: Chengdu Technological University CDTU
Current assignee: Chengdu Technological University CDTU; Chengdu Univeristy of Technology
Priority date: 2020-01-11
Filing date: 2020-01-11
Publication date: 2020-08-04
Anticipated expiration: 2030-01-11

Abstract

本实用新型提出了一种多观看距离的立体显示装置。该多观看距离的立体显示装置由2D显示面板、柱透镜光栅、棱镜阵列构成；棱镜阵列放置于柱透镜光栅之前，柱透镜光栅放置于2D显示面板之前；2D显示面板的最小结构单元由多个像素构成；每个像素又由多个子单元构成；像素的子单元发出的光线可通过柱透镜光栅和棱镜阵列投射并汇聚到空间中的视点位置；水平方向上相邻的最小结构单元用以表示不同的视差图像，其光线可通过棱镜的不同折射面，折射到不同的方向，并最终汇聚到不同的视点位置，从而实现立体显示；同一最小结构单元中不同像素的子单元具有不同的节距，因此其投射距离不同，从而实现多个观看距离。

Description

一种多观看距离的立体显示装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术，更具体地说，本实用新型涉及显示中的立体技术。

背景技术

立体显示装置可以在不同的空间方向上提供视差图像，从而使观看者产生立体视觉。然而传统立体显示装置仅能提供唯一的最佳观看距离，即视点仅分布于该最佳观看距离上。仅当观看者位于最佳观看距离时，可以看到正确的视差图像。因此，本实用新型提出了一种多观看距离的立体显示装置，其可以提供多个最佳观看距离，即各视点到显示器的距离可以不同。

实用新型内容

本实用新型提出了一种多观看距离的立体显示装置。附图1为该多观看距离的立体显示装置的结构示意图。该多观看距离的立体显示装置由2D显示面板、柱透镜光栅、棱镜阵列构成。棱镜阵列放置于柱透镜光栅之前，柱透镜光栅放置于2D显示面板之前。

进一步的，请参照图2，图2为2D显示面板的最小结构单元。最小结构单元由y方向排列的多个像素构成。其中，每个像素又由x方向上排列的多个子单元构成。

进一步的，请参考图2，y方向排列的不同的像素中，其x方向上排列的子单元具有不同的节距。

进一步的，请参考图3，2D显示面板上各最小结构单元中，像素的每一子单元均有一条柱透镜与之对应。这些子单元发出的光线可通过柱透镜光栅和棱镜阵列投射并汇聚到空间中的视点位置。

进一步的，请参考图3，放置于柱透镜光栅之前的棱镜阵列可折射光线。水平方向上相邻的最小结构单元用以表示不同的视差图像，其光线可通过棱镜的不同折射面，折射到不同的方向，并最终汇聚到不同的视点位置。

当人眼分处于不同视点位置时，可以看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。

进一步的，请参考图3，设柱透镜光栅节距为p，子单元的节距为l，柱透镜光栅到2D显示面板的距离为d，视点到柱透镜光栅的距离为D。则上述参数应满足：

根据上式，因2D显示面板上各最小结构单元中，不同像素的子单元具有不同的节距l，则这些像素可以被柱透镜光栅投射到不同的距离位置，其视点到柱透镜光栅的距离D不同。

可选地，2D显示面板可以替换为投影幕布，并由投影机提供图像，投影幕布上的最小结构单元、像素及子单元依然遵循上述2D显示面板上的排布规则。

可选地，2D显示面板可以替换为印刷图像。

可选地，柱透镜光栅可以替换为狭缝光栅。

可选地，棱镜阵列中的棱镜可以有多个折射面，从而实现多方向的光线折射。

可选地，棱镜阵列可以替换为与其节距相同的柱透镜光栅。

综上所述，因本实用新型的一种多观看距离的立体显示装置，其水平方向上相邻最小结构单元中的像素可以被棱镜的不同折射面，折射到不同的方向并汇聚成为视点，因此可以实现立体显示；且最小结构单元中不同像素可以被柱透镜光栅投射到不同的距离位置，因此，本实用新型可以在多个观看距离上实现立体显示。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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实用新型的某些实施例，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为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型最小单元结构的示意图。

图3为本实用新型的光路。

图标：010-一种多观看距离的立体显示装置；020-最小单元结构；030-结构光路；100-2D显示面板；200-柱透镜光栅；300-棱镜阵列；110-像素1；120-像素2；130-像素3；140-像素4；111-像素1的子单元；121-像素2的子单元；131-像素3的子单元；141-像素4的子单元；111a-奇数列最小结构单元中像素1的子单元；111b-偶数列最小结构单元中的像素1的子单元。

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

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型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实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

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为本实施例提供的一种多观看距离的立体显示装置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。

该多观看距离的立体显示装置010由2D显示面板100、柱透镜光栅200、棱镜阵列300构成。棱镜阵列放置于柱透镜光栅之前，柱透镜光栅放置于2D显示面板之前。

请参照图2，图2为2D显示面板100的最小结构单元020。最小结构单元020由y方向排列的多个像素110~140构成。

请参照图2，最小结构单元020中，像素110由x方向上排列的4个子单元111构成；像素120由x方向上排列的4个子单元121构成；像素130由x方向上排列的4个子单元131构成；像素140由x方向上排列的4个子单元141构成。

请参考图2，构成各个像素110~140的各子单元111~141在x方向上具有不同的节距。其中，子单元111的节距最大，子单元141的节距最小。

请参考图3，图3以2D显示面板100上水平方向上临近的两个最小结构单元为例进行光路原理阐释。

请参考图3，2D显示面板上各最小结构单元中，像素的每一子单元均有一条柱透镜与之对应。这些子单元发出的光线可通过柱透镜光栅200和棱镜阵列300投射并汇聚到空间中的视点位置。

水平方向上相邻的最小结构单元用以表示不同的视差图像。以像素110为例，其中，奇数列的最小结构单元中的像素110用以显示视差图像2，偶数列的最小结构单元中的像素110用以显示视差图像1。请参考图3，放置于柱透镜光栅200之前的棱镜阵列300可折射光线。因此，奇数列的最小结构单元中的像素110其子单元111a发出的光线，可通过柱透镜光栅200汇聚后，经棱镜折射面折射，并最终汇聚到视点2；偶数列的最小结构单元中的像素110其子单元111b发出的光线，可通过柱透镜光栅200汇聚后，经棱镜折射面折射，并最终汇聚到视点1。当人眼分处于不同视点位置时，可以看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。

进一步的，请参考图2和图3，柱透镜光栅200节距p为2.54 mm，柱透镜光栅200到2D显示面板100的距离d为4.2 mm，子单元111的节距l为2.56 mm，子单元121节距l为2.558mm，子单元131节距l为2.556 mm；子单元141节距l为2.554 mm，视点到柱透镜光栅200的距离为D。

根据

可知，因2D显示面板上各最小结构单元020中，不同像素110~140的子单元111~141具有不同的节距l，则这些像素可以被柱透镜光栅投射到不同的距离位置，其中像素110的投射距离最近，像素140的投射距离最远。

综上所述，因本实用新型的一种多观看距离的立体显示装置010，其水平方向上相邻最小结构单元中的像素可以被棱镜300的不同折射面，折射到不同的方向并汇聚成为视点，因此可以实现立体显示；且最小结构单元中不同像素可以被柱透镜光栅投射到不同的距离位置，因此，本实用新型可以在多个观看距离上实现立体显示。

Claims

1.一种多观看距离的立体显示装置，其特征在于：该多观看距离的立体显示装置由2D显示面板、柱透镜光栅、棱镜阵列构成；棱镜阵列放置于柱透镜光栅之前，柱透镜光栅放置于2D显示面板之前；2D显示面板的最小结构单元由多个像素构成；每个像素又由多个子单元构成；像素的子单元发出的光线可通过柱透镜光栅和棱镜阵列投射并汇聚到空间中的视点位置；水平方向上相邻的最小结构单元用以表示不同的视差图像，其光线可通过棱镜的不同折射面，折射到不同的方向，并最终汇聚到不同的视点位置，从而实现立体显示；同一最小结构单元中不同像素的子单元具有不同的节距，因此其投射距离不同，从而实现多个观看距离。

2.如权利要求1所述的一种多观看距离的立体显示装置，其特征在于：设柱透镜光栅节距为p，子单元的节距为l，柱透镜光栅到2D显示面板的距离为d，视点到柱透镜光栅的距离为D，则上述参数应满足：

。

3.如权利要求1所述的一种多观看距离的立体显示装置，其特征在于：2D显示面板可以替换为投影幕布，并由投影机提供图像，投影幕布上的最小结构单元、像素及子单元依然遵循上述2D显示面板上的排布规则。

4.如权利要求1所述的一种多观看距离的立体显示装置，其特征在于：2D显示面板可以替换为印刷图像。

5.如权利要求1所述的一种多观看距离的立体显示装置，其特征在于：柱透镜光栅可以替换为狭缝光栅。

6.如权利要求1所述的一种多观看距离的立体显示装置，其特征在于：棱镜阵列中的棱镜可以有多个折射面，从而实现多方向的光线折射。

7.如权利要求1所述的一种多观看距离的立体显示装置，其特征在于：棱镜阵列可以替换为与其节距相同的柱透镜光栅。