CN214335378U - 背光源和三维成像系统 - Google Patents

Abstract

本公开实施例公开了一种背光源和三维成像系统。其中，一种背光源，包括：发光部件；第一光学器件，所述第一光学器件的第一侧靠近所述发光部件的发光侧，用于将所述发光部件发出的光调整为平行的第一形状的第一光束；背光成形器件，所述背光成形器件的第一侧靠近与所述第一光学器件的第一侧相对的所述第一光学器件的第二侧，用于从所述平行的第一形状的第一光束获取第二形状的第二光束；第二光学器件，所述第二光学器件的第一侧靠近所述背光成形器件的第一侧，用于消除所述第二形状的第二光束的相差，并投射到透射器件，得到特定形状的背光；透射器件，所述透射器件的第一侧靠近与所述第二光学器件的第一侧相对的所述第二光学器件的第二侧。

Description

背光源和三维成像系统

技术领域

本公开涉及光学技术领域，具体涉及背光源和三维成像系统。

背景技术

裸眼三维显示技术日益成熟，已经在医疗、娱乐、工业、教育等领域表现出极大的发展潜力和应用价值。采用光栅、柱透镜技术的裸眼三维显示存在例如分辨率损失、串扰较高以及出屏较小的问题。指向背光裸眼三维技术可以解决分辨率损失问题，通过采用像源与背光源相独立的技术，以不损失分辨率的形式，实现三维图像的呈现。三维显示的背光源可以采用mini LED的光源方式，但其价格较高。此外，对于大尺寸显示装置，mini LED的数量也会剧增，加大了加工、操作难度。

OSA Continuum,2020,3(6)上刊载的下述非专利文献中记载了采用自由曲面的动态可配置的指向背光结构，在很大程度上改善了透镜的成像质量，进而降低串扰。但对于较大光源的LED,随着纵深的扩展，图像的串扰也会加剧，并影响三维图像的纵深观看范围。

<现有技术文献>

<非专利文献>《Adaptive glasses-free 3D display with extendedcontinuous viewing volume by dynamically configured directional backlight》(中文译文：《采用动态可配置指向式背光的具有扩展的连续可视区域的自适应无眼镜三维显示》)

实用新型内容

为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供背光源和三维成像系统。

第一方面，本公开实施例中提供了一种背光源，包括：

发光部件；

第一光学器件，所述第一光学器件的第一侧靠近所述发光部件的发光侧，用于将所述发光部件发出的光调整为平行的第一形状的第一光束；

背光成形器件，所述背光成形器件的第一侧靠近与所述第一光学器件的第一侧相对的所述第一光学器件的第二侧，用于从所述平行的第一形状的第一光束获取第二形状的第二光束；

第二光学器件，所述第二光学器件的第一侧靠近所述背光成形器件的第一侧，用于消除所述第二形状的第二光束的相差，并投射到透射器件，得到特定形状的背光；

透射器件，所述透射器件的第一侧靠近与所述第二光学器件的第一侧相对的所述第二光学器件的第二侧，用于呈现所述特定形状的背光。

结合第一方面，本公开在第一方面的第一种实现方式中，所述背光成形器件包括：

光反射模块，设置于所述背光成形器件的第一侧，用于控制所述第二光束的所述第二形状，在所述透射器件得到所述特定形状的背光。

结合第一方面，本公开在第一方面的第二种实现方式中，所述背光成形器件包括：

数字微镜装置。

结合第一方面的第一种实现方式，本公开在第一方面的第三种实现方式中，在所述背光源针对二维图像成像的条件下，所述特定形状的背光包括：

与所述透射器件的形状相同的背光；

在所述背光源针对三维图像成像的条件下，所述特定形状的背光包括：

针对所述三维图像成像的左眼图像或右眼图像，在所述透射器件的特定位置的条形背光。

结合第一方面的第三种实现方式，本公开在第一方面的第四种实现方式中，在所述背光源针对所述二维图像成像的条件下，

所述光反射模块的所有镜面反射所述第一光束，获取与所述光反射模块相同形状的所述第二光束。

结合第一方面的第三种实现方式，本公开在第一方面的第五种实现方式中，在所述背光源针对所述三维图像成像的条件下，

在所述光反射模块中，与所述透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射所述第一光束，获取与所述透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的所述第二光束；或

在所述光反射模块中，多于所述透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射所述第一光束，获取与所述透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的所述第二光束。

结合第一方面的第一种实现方式，本公开在第一方面的第六种实现方式中，所述第一光学器件包括：

第一透镜，所述第一透镜的第一侧靠近所述发光部件的发光侧，用于对所述发光部件发出的光进行聚焦、聚束，获取聚焦、聚束后光线；

第二透镜，所述第二透镜的第一侧靠近与第一透镜的第一侧相对的所述第一透镜的第二侧，用于从所述聚焦、聚束后光线获取平行光束；

光阑，靠近与所述第二透镜的第一侧相对的所述第二透镜的第二侧，用于调整所述平行光束的形状，获取所述平行的第一形状的第一光束，其中，

所述第一形状与所述背光成形器件的所述光反射模块的形状相匹配。

结合第一方面，本公开在第一方面的第七种实现方式中，所述第二光学器件包括：

消除相差透镜。

结合第一方面，本公开在第一方面的第八种实现方式中，所述透射器件包括：

特定面形状的透明底板；和

铺设于所述特定面形状的透明底板上的透射膜。

结合第一方面的第八种实现方式，本公开在第一方面的第九种实现方式中，所述特定面形状以模拟第三光学器件最佳成像质量的理想背光形状为主，包括：

平面；或

椭圆弧面；或

自由曲面，和/或

所述透射膜的透过率高于95％，雾度高于80％。

第二方面，本公开实施例中提供了一种三维成像系统，包括：

背光源，其包括：

发光部件；

第一光学器件，所述第一光学器件的第一侧靠近所述发光部件的发光侧，用于将所述发光部件发出的光调整为平行的第一形状的第一光束；

背光成形器件，所述背光成形器件的第一侧靠近与所述第一光学器件的第一侧相对的所述第一光学器件的第二侧，用于从所述平行的第一形状的第一光束获取第二形状的第二光束；

第二光学器件，所述第二光学器件的第一侧靠近所述背光成形器件的第一侧，用于消除所述第二形状的第二光束的相差，并投射到透射器件，得到特定形状的背光；

透射器件，所述透射器件的第一侧靠近与所述第二光学器件的第一侧相对的所述第二光学器件的第二侧，用于呈现所述特定形状的背光；

第三光学器件，所述第三光学器件的第一侧靠近与所述透射器件的第一侧相对的所述透射器件的第二侧，用于将所述透射器件上的所述特定形状的背光投射到图像呈现器件；

图像呈现器件，靠近与所述第三光学器件的第一侧相对的所述第三光学器件的第二侧，用于呈现二维或者三维的图像；

控制器件，与所述背光成形器件和所述图像呈现器件相连接，用于控制所述背光成形器件和所述图像呈现器件。

结合第二方面，本公开在第二方面的第一种实现方式中，所述背光成形器件包括：

光反射模块，设置于所述背光成形器件的第一侧，用于控制所述第二光束的所述第二形状，在所述透射器件得到所述特定形状的背光。

结合第二方面，本公开在第二方面的第二种实现方式中，所述背光成形器件包括：

数字微镜装置，和/或

所述图像呈现器件包括：

液晶屏。

结合第二方面的第一种实现方式，本公开在第二方面的第三种实现方式中，在所述背光源针对二维图像成像的条件下，所述特定形状的背光包括：

与所述透射器件的形状相同的背光；

在所述背光源针对三维图像成像的条件下，所述特定形状的背光包括：

针对所述三维图像成像的左眼图像或右眼图像，在所述透射器件的特定位置的条形背光。

结合第二方面的第三种实现方式，本公开在第二方面的第四种实现方式中，在所述背光源针对所述二维图像成像的条件下，

所述光反射模块的所有镜面反射所述第一光束，获取与所述光反射模块相同形状的所述第二光束。

结合第二方面的第三种实现方式，本公开在第二方面的第五种实现方式中，在所述背光源针对所述三维图像成像的条件下，

在所述光反射模块中，与所述透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射所述第一光束，获取与所述透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的所述第二光束；或

在所述光反射模块中，多于所述透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射所述第一光束，获取与所述透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的所述第二光束。

结合第二方面至第二方面的第五种实现方式中的任意一项，本公开在第二方面的第六种实现方式中，在二维图像成像的条件下，所述控制器件控制所述背光源中的所述光反射模块，获取与所述光反射模块相同的形状的所述第二光束，并且控制所述图像呈现器件呈现所述二维图像；和/或

在三维图像成像的条件下，针对所述三维图像成像的左眼图像或右眼图像，所述控制器件控制所述背光源中的所述光反射模块，获取与所述透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的所述第二光束，并且控制所述图像呈现器件呈现所述左眼图像或所述右眼图像。

结合第二方面，本公开在第二方面的第七种实现方式中，所述第三光学器件包括：

菲涅尔透镜；或柱面透镜。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

根据本公开的实施方式，通过背光源，包括：发光部件；第一光学器件，所述第一光学器件的第一侧靠近所述发光部件的发光侧，用于将所述发光部件发出的光调整为平行的第一形状的第一光束；背光成形器件，所述背光成形器件的第一侧靠近与所述第一光学器件的第一侧相对的所述第一光学器件的第二侧，用于从所述平行的第一形状的第一光束获取第二形状的第二光束；第二光学器件，所述第二光学器件的第一侧靠近所述背光成形器件的第一侧，用于消除所述第二形状的第二光束的相差，并投射到透射器件，得到特定形状的背光；透射器件，所述透射器件的第一侧靠近与所述第二光学器件的第一侧相对的所述第二光学器件的第二侧，用于呈现所述特定形状的背光，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：

图1示出根据本公开一实施方式的背光源的示例性结构示意图；

图2示出根据图1所示实施方式中的透射器件的示例性结构示意图；

图3示出根据图2所示的透射器件上的三维图像的背光的示例性示意图；

图4示出根据图1所示实施方式中的背光成形器件的光反射模块的示例性结构示意图；

图5示出控制图4所示的光反射模块的示例性示意图；

图6示出根据本公开一实施方式的三维成像系统的示例性结构示意图。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施方式，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施方式无关的部分。

在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的标签、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他标签、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。

另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的标签可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

裸眼三维显示技术日益成熟，已经在医疗、娱乐、工业、教育等领域表现出极大的发展潜力和应用价值。采用光栅、柱透镜技术的裸眼三维显示存在例如分辨率损失、串扰较高以及出屏较小的问题。指向背光裸眼三维技术可以解决分辨率损失问题，通过采用像源与背光源独立的技术，以不损失分辨率的形式，实现三维图像的呈现。三维显示的背光源可以采用mini LED等光源的方式，但其价格较高。此外，对于大尺寸显示装置，mini LED的数量也会剧增，加大了加工、操作难度。

采用自由曲面的动态可配置的指向背光结构，在很大程度上改善了透镜的成像质量，进而降低串扰。但对于较大光源的LED,随着纵深的扩展，图像串扰也会加剧，并影响三维图像的纵深观看范围。

为了解决上述问题，本公开提出一种背光源和三维成像系统。

图1示出根据本公开一实施方式的背光源的示例性结构示意图。

本领域普通技术人员可以理解，图1示例性地示出了背光源的结构，而不构成对本公开的限制。

如图1所示，背光源100包括：例如高亮白光LED的发光部件101、第一透镜103、第二透镜104、光阑106、例如数字微镜装置(Digital Micromirror Device，DMD)的背光成形器件108、第三透镜110、透射器件111。

在本公开的实施例中，发光部件101发出的光102经第一透镜103聚焦、聚束，并经第二透镜104形成平行光束105。平行光束105经光阑106调整形状，获得与背光成形器件108的光反射模块形状相同的第一光束107。背光成形器件108的光反射模块可以是DMD的微镜阵列。第一光束107经背光成形器件108的光反射模块反射，形成第二光束109，经第三透镜110消除相差后投射到透射器件111上形成背光。

在本公开的实施例中，第一透镜103、第二透镜104、光阑106可以组成第一光学器件112，第一光学器件112的第一侧1121靠近发光部件101的发光侧1011，可以针对面积较大的发光部件101发出的光102进行聚焦、聚束并获取平行光，防止串扰。

在本公开的实施例中，背光成形器件108的第一侧1081靠近与第一光学器件112的第一侧1121相对的第一光学器件112的第二侧1122，第三透镜110的第一侧1101靠近背光成形器件108的第一侧1081，透射器件111的第一侧1111靠近与第三透镜110的第一侧1101相对的第三透镜110的第二侧1102。

在本公开的实施例中，在第一光学器件112中，第一透镜103的第一侧1031靠近发光部件101的发光侧1011，第二透镜104的第一侧1041靠近与第一透镜103的第一侧1031相对的第一透镜103的第二侧1032，光阑106靠近与第二透镜104的第一侧1041相对的第二透镜104的第二侧1042。

在本公开的实施例中，第三透镜110还可以实现短焦距成像，从而减小背光源100的体积。

在本公开的实施例中，根据二维或三维成像的需求，可以通过控制背光成形器件108获取不同形状的第二光束109，从而在透射器件111上形成不同形状的背光。例如，针对二维成像，背光成形器件108的光反射模块中的所有微镜可以全部反射第一光束107，形成较宽的第二光束109，从而在透射器件111上形成与透射器件111的形状相同的背光。针对三维成像中的左眼图像或者右眼图像，背光成形器件108的光反射模块中的部分微镜可以反射第一光束107，分别形成条形的第三光束1091或第四光束1092，从而在透射器件111上的特定位置分别形成条形背光。

本领域普通技术人员可以理解，发光部件101可以是除高亮白光LED外的其它发光部件，本公开对此不作限定。

本领域普通技术人员可以理解，背光成形器件108除了可以是DMD，还可以是硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)，或其它响应时间快的微反射器件等，或者其它背光成形器件，本公开对此不作限定。

图2示出根据图1所示实施方式中的透射器件111的示例性结构示意图。

本领域普通技术人员可以理解，图2示例性地示出了图1中的透射器件111的结构，而不构成对本公开的限制。

如图2所示，透射器件111包括：特定面形状的透明底板201和铺设于透明底板201上的透射膜202。透明底板201对透射膜202起到支撑作用，透射膜202用于呈现背光。

透射膜的透过率可以高于95％，雾度可以高于80％，

本领域普通技术人员可以理解，透明底板201的特定面形状可以是平面或者椭圆弧面或者自由曲面，或者其它面形状；透射膜的透过率、雾度也可以根据需要是其它数值，本公开对此不作限定。

图3示出根据图2所示的透射器件111上的三维图像的背光的示例性示意图。

本领域普通技术人员可以理解，图3示例性地示出了图2中的透射器件111上的三维图像的背光的，而不构成对本公开的限制。

如图3所示，对于三维图像的成像，对于左眼图像，可以在透射器件111上形成第一条形背光301；对于右眼图像，可以在透射器件111上形成第二条形背光302。第一条形背光301和第二条形背光302可以处于透射器件111的特定位置，并且分时出现，配合例如液晶屏的图像呈现器件生成裸眼三维图像。

在本公开的实施例中，图1中的背光成形器件108通过光反射模块获取不同形状的第二光束109，从而在透射器件111上形成不同形状的背光。

图4示出根据图1所示实施方式中的背光成形器件108的光反射模块的示例性结构示意图。

本领域普通技术人员可以理解，图4示例性地示出了图1中的背光成形器件108的光反射模块的结构，而不构成对本公开的限制。

光反射模块400设置于图1所示的背光成形器件108的第一侧1081。

如图4所示，例如微镜阵列的光反射模块400包括：多个微镜401。

在本公开的实施例中，微镜401的角度可以调整，从而在图1中形成不同形状的第二光束109。

本领域普通技术人员可以理解，光反射模块400可以是图4中所示出的矩形，也可以根据需要采用圆形、菱形或其它形状，本公开对此不作限定。

图5示出控制图4所示的光反射模块的示例性示意图。

本领域普通技术人员可以理解，图5示例性地示出了图4中的光反射模块的示意图，而不构成对本公开的限制。

具体地，图5示出采用光反射模块400中不同区域的微镜反射图1中的第一光束107，从而形成不同形状的第二光束109，进而形成透射器件111上的不同背光的示意图。

针对二维图像显示，光反射模块400可以全部反射图1中的第一光束107，从而形成与透射器件111的形状相同的背光。

针对三维图像显示中的左眼图像和右眼图像，可以在透射器件111上分别形成如图3中所示的第一条形背光301和第二条形背光302。

在图5的光反射模块400中，区域ABCD和区域EFGH分别与图3中的第一条形背光301和第二条形背光302所处的区域相对应。

在本公开的实施例中，可以基于图3中透射器件111上的第一条形背光301形成对应的灰度图案，由区域ABCD中的微镜401旋转一定角度反射图1中的第一光束107，形成图3中的第一条形背光301；可以基于图3中透射器件111上的第二条形背光302形成对应的灰度图案，由区域EFGH中的微镜401旋转一定角度反射图1中的第一光束107，形成图3中的第二条形背光302。采用这种方式，对微镜401的控制较为简单，区域ABCD或区域EFGH中的微镜401可以分别旋转相同的角度，较为容易实现。

在本公开的实施例中，也可以由大于区域ABCD的区域A2BCD2中的微镜401反射图1中的第一光束107，形成图3中的第一条形背光301；由大于区域EFGH的区域EF2G2H中的微镜401反射图1中的第一光束107，形成图3中的第二条形背光302。采用这种方式，对微镜401的控制较为复杂，例如区域A2BCD2或者区域EF2G2H中的微镜401可以分别采用不同的旋转角度，但是可以使用更多的微镜反射第一光束107，从而提高条形第一背光301、第二条形背光302的亮度，或者在获取同等亮度的第一条形背光301、第二条形背光302的条件下降低发光部件101的亮度，从而节约功耗，延长使用寿命，提高可靠性。

本领域普通技术人员可以理解，区域A2BCD2、区域EF2G2H除了使用如图5所示的矩形，还可以根据具体需要使用其它形状，或者覆盖光反射模块400中的所有微镜401，本公开对此不作限定。

图6示出根据本公开一实施方式的三维成像系统的示例性结构示意图。

本领域普通技术人员可以理解，图6示例性地示出了三维成像系统的结构，而不构成对本公开的限制。

如图6所示，三维成像系统600除了包括和图1相同的发光部件101、第一透镜103、第二透镜104、光阑106、背光成形器件108、第三透镜110、透射器件111，还包括：透镜601、图像呈现器件602、控制器件603。

在本公开的实施例中，透射器件111上的背光经例如菲涅尔透镜的透镜601投射到例如液晶屏的图像呈现器件602上，携带图像呈现器件602上的图像之后，投射到光线接收部件604、605。控制器件603连接到背光成形器件108和图像呈现器件602，控制背光成形器件108中的微镜，在透射器件111上形成背光，并且同步控制图像呈现器件602上的图像，从而形成二维图像或三维图像。

在本公开的实施例中，透镜601的第一侧6011靠近与透射器件111的第一侧1111相对的透射器件111的第二侧1112，图像呈现器件602靠近与透镜601的第一侧6011相对的透镜601的第二侧6012。

透射器件111的透明底板201的特定面形状可以是以模拟例如透镜601的第三光学器件最佳成像质量的理想背光形状为准，也可以是其它形状，本公开对此不作限定。

在本公开的实施例中，液晶屏的刷新频率可以是120Hz。

在本公开的实施例中，当三维成像系统600显示二维图像时，控制器件603可以控制背光成形器件108中的所有微镜反射第一光束107，在透射器件111上形成与透射器件111的形状相同的大面积背光，并且控制图像呈现器件602呈现二维图像，从而使得光线接收部件604、605接收到二维图像。

在本公开的实施例中，当三维成像系统600显示三维图像时，针对左眼图像和右眼图像，控制器件603可以控制背光成形器件108中的部分区域的微镜反射第一光束107，在透射器件111上分时地分别形成图3中的第一条形背光301、第二条形背光302，控制器件603还可以同步控制图像呈现器件602上分时地呈现左眼图像和右眼图像。第一条形背光301经透镜601，携带图像呈现器件602上的左眼图像后，投射至光线接收部件604；第二条形背光302经透镜601，携带图像呈现器件602上的右眼图像后，投射至光线接收部件605，从而在光线接收部件604、605处形成三维立体图像。

在本公开的实施例中，当三维成像系统600显示三维图像时，当光线接收部件604、605在视区606中移动时，控制器件603可以根据光线接收部件604、605的实时位置，控制背光成形器件108中不同区域的微镜反射第一光束107，和/或控制背光成形器件108中的微镜的角度，从而形成不同指向的背光来跟踪光线接收部件604、605的移动，从而实现在光线接收部件604、605处的连续、良好的三维成像。

本领域普通技术人员可以理解，液晶屏的刷新频率可以是其它数值，本公开对此不作限定。

本领域普通技术人员可以理解，透镜601可以是菲涅尔透镜，或柱面透镜，或其它透镜，本公开对此不作限定。

本领域普通技术人员可以理解，光线接收部件604、605可以是人眼，或者模拟人眼的虚拟接收器，或者其它光线接收部件，本公开对此不作限定。

在本公开的实施例中，如图1所示，用于裸眼三维显示的背光源100可以包括：例如高亮白光LED的发光部件101，用于发出光102；包括第一透镜103、第二透镜104和光阑106的第一光学器件，用于将发光部件发出的光102调整为平行的第一形状的第一光束107；例如DMD的背光成形器件108，用于从平行的第一形状的第一光束107获取第二形状的第二光束109；例如透镜的第二光学器件110，用于消除第二形状的第二光束109的相差，并投射到透射器件111，得到特定形状的背光。

在本公开的实施例中，第一形状可以和DMD的微镜阵列的形状相匹配。在显示二维图像时，第二形状可以是和DMD的微镜阵列的形状相匹配的矩形；在显示三维图像时，第二形状可以是根据显示左眼图像和右眼图像的需求，在空间不同位置分时出现的条形。

在本公开的实施例中，第一光学器件112的第一侧1121靠近发光部件101的发光侧1011，背光成形器件108的第一侧1081靠近与第一光学器件112的第一侧1121相对的第一光学器件112的第二侧1122，例如透镜的第二光学器件110的第一侧1101靠近背光成形器件108的第一侧1081，透射器件111的第一侧1111靠近与第二光学器件110的第一侧1101相对的第二光学器件110的第二侧1102。

根据本公开的实施方式，通过背光源，包括：发光部件；第一光学器件，第一光学器件的第一侧靠近发光部件的发光侧，用于将发光部件发出的光调整为平行的第一形状的第一光束；背光成形器件，背光成形器件的第一侧靠近与第一光学器件的第一侧相对的第一光学器件的第二侧，用于从平行的第一形状的第一光束获取第二形状的第二光束；第二光学器件，第二光学器件的第一侧靠近背光成形器件的第一侧，用于消除第二形状的第二光束的相差，并投射到透射器件，得到特定形状的背光；透射器件，透射器件的第一侧靠近与第二光学器件的第一侧相对的第二光学器件的第二侧，用于呈现特定形状的背光，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰。

在本公开的实施例中，例如DMD的背光成形器件包括如图4、图5所示的微镜阵列400。微镜阵列400设置于图1所示的背光成形器件108的第一侧1081，通过控制微镜阵列中的不同区域的微镜，和/或控制微镜阵列中的微镜的角度，可以控制第二光束109的第二形状，在透射器件111得到特定形状的背光。

根据本公开的实施方式，通过背光成形器件包括：光反射模块，设置于背光成形器件的第一侧，用于控制第二光束的第二形状，在透射器件得到特定形状的背光，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰。

根据本公开的实施方式，通过背光成形器件包括：数字微镜装置，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰。

本领域普通技术人员可以理解，背光成形器件还可以是硅基液晶(LiquidCrystal on Silicon，LCOS)，或其它响应时间快的微反射器件等，或者其它背光成形器件，本公开对此不作限定。

在本公开的实施例中，在针对二维图像成像的条件下，在透射器件上形成的背光可以是与透射器件的形状相同，覆盖透射器件的全部区域的背光；针对三维图像成像的左眼图像或右眼图像，在如图3所示的透射器件111上形成的背光可以是在透射器件111的特定位置的第一条形背光301、第二条形背光302，从而形成指向性背光，进行三维立体成像。

根据本公开的实施方式，通过在背光源针对二维图像成像的条件下，特定形状的背光包括：与透射器件的形状相同的背光；在背光源针对三维图像成像的条件下，特定形状的背光包括：针对三维图像成像的左眼图像或右眼图像，在透射器件的特定位置的条形背光，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰。

在本公开的实施例中，在背光源针对二维图像成像的条件下，光反射模块的所有例如微镜的镜面可以反射第一光束，获取与光反射模块相同形状的第二光束。采用这种方式，可以用背光源中与针对三维成像相同的器件实现针对二维成像的背光。

根据本公开的实施方式，通过在背光源针对二维图像成像的条件下，光反射模块的所有镜面反射第一光束，获取与光反射模块相同形状的第二光束，从而实现二维显示与三维显示在背光上的兼容，有效形成二维图像显示。

在本公开的实施例中，在背光源针对三维图像成像的条件下，如图5所示，与图3中透射器件101的特定位置的第一条形背光301、第二条形背光302相对应的ABCD、EFGH区域中的微镜401可以分别反射第一光束107，分别获取第三光束1091、第四光束1092，从而分别形成第一条形背光301、第二条形背光302。采用这种方式，对微镜401的控制较为简单，区域ABCD或区域EFGH中的微镜401可以分别采用相同的角度，容易实现。

在本公开的实施例中，在背光源针对三维图像成像的条件下，如图5所示，也可以采用比ABCD、EFGH大的区域A2BCD2、EF2G2H区域中的微镜401分别反射第一光束107，获取第三光束1091、第四光束1092，从而分别形成第一条形背光301、第二条形背光302。采用这种方式，对微镜401的控制较为复杂，例如区域A2BCD2或者区域EF2G2H中的微镜401可以采用不同的角度，但是可以使用更多的微镜反射第一光束107，从而提高第一条形背光301、第二条形背光302的亮度，或者在获取同等亮度的第一条形背光301、第二条形背光302的条件下降低发光部件101的亮度，从而节约功耗，延长使用寿命，提高可靠性。

根据本公开的实施方式，通过在背光源针对三维图像成像的条件下，在光反射模块中，与透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射第一光束，获取与透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的第二光束；或在光反射模块中，多于透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射第一光束，获取与透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的第二光束，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰。

在本公开的实施例中，如图1所示，在第一透镜103、第二透镜104、光阑106组成的第一光学器件中，例如第一透镜103的第一透镜用于对发光部件101发出的光102进行聚焦、聚束，获取聚焦、聚束后光线；例如第二透镜104的第二透镜用于从聚焦、聚束后光线获取平行光束105；光阑106用于调整平行光束105的形状，获取平行的第一形状的第一光束107，其中，第一形状与背光成形器件108的光反射模块的形状相匹配。

在本公开的实施例中，第一透镜103的第一侧1031靠近发光部件101的发光侧1011，第二透镜104的第一侧1041靠近与第一透镜103的第一侧1031相对的第一透镜103的第二侧1032，光阑106靠近与第二透镜104的第一侧1041相对的第二透镜104的第二侧1042。

根据本公开的实施方式，通过第一光学器件包括：第一透镜，第一透镜的第一侧靠近发光部件的发光侧，用于对发光部件发出的光进行聚焦、聚束，获取聚焦、聚束后光线；第二透镜，第二透镜的第一侧靠近与第一透镜的第一侧相对的第一透镜的第二侧，用于从所述聚焦、聚束后光线获取平行光束；光阑，靠近与第二透镜的第一侧相对的第二透镜的第二侧，用于调整所述平行光束的形状，获取所述平行的第一形状的第一光束，其中，第一形状与背光成形器件的光反射模块的形状相匹配，从而将较大面积的发光部件发出的光线调整为平行光，便于实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰。

在本公开的实施例中，如图1所示，例如第三透镜110的第二光学器件可以是消除相差透镜，由于消除投射到透射器件111上的光束的相差。

根据本公开的实施方式，通过第二光学器件包括：消除相差透镜，从而消除投射到透射器件上的光束的相差，便于实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰。

在本公开的实施例中，如图2所示，透射器件包括：特定面形状的透明底板201和铺设于透明底板201上的透射膜202。透明底板201对透射膜202起到支撑作用，透射膜202用于呈现背光。

根据本公开的实施方式，通过透射器件包括：特定面形状的透明底板；和铺设于所述特定面形状的透明底板上的透射膜，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰。

在本公开的实施例中，特定面形状可以包括平面或椭圆弧面或自由曲面，透射膜的透过率可以高于95％，雾度可以高于80％。

根据本公开的实施方式，通过特定面形状包括：平面；或椭圆弧面；或自由曲面，和/或所述透射膜的透过率高于95％，雾度高于80％，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰。

本领域普通技术人员可以理解，透明底板的特定面形状可以是平面或者椭圆弧面或者自由曲面，或者其它面形状；透射膜的透过率、雾度也可以根据需要是其它数值，本公开对此不作限定。

在本公开的实施例中，如图6所示，三维成像系统除了包括和图1中的背光源100中相同的器件，还包括：透镜601、例如液晶屏的图像呈现器件602、控制器件603。例如透镜601的第三光学器件用于将透射器件111上的特定形状的背光投射到图像呈现器件602；图像呈现器件602，用于呈现二维或者三维的图像；控制器件603连接到背光成形器件108和图像呈现器件602，用于控制背光成形器件108和图像呈现器件602。控制器件603可以是计算机，或者CPU、DSP、MCU、FPGA、GPU、ASIC，或者其它控制器件，本公开对此不作限制。

在本公开的实施例中，透镜601的第一侧6011靠近与透射器件111的第一侧1111相对的透射器件111的第二侧1112，图像呈现器件602靠近与透镜601的第一侧6011相对的透镜601的第二侧6012。

根据本公开的实施方式，通过三维成像系统，包括：发光部件；第一光学器件，第一光学器件的第一侧靠近发光部件的发光侧，用于将发光部件发出的光调整为平行的第一形状的第一光束；背光成形器件，背光成形器件的第一侧靠近与第一光学器件的第一侧相对的第一光学器件的第二侧，用于从平行的第一形状的第一光束获取第二形状的第二光束；第二光学器件，第二光学器件的第一侧靠近背光成形器件的第一侧，用于消除第二形状的第二光束的相差，并投射到透射器件，得到特定形状的背光；透射器件，透射器件的第一侧靠近与第二光学器件的第一侧相对的第二光学器件的第二侧，用于呈现特定形状的背光；第三光学器件，第三光学器件的第一侧靠近与透射器件的第一侧相对的透射器件的第二侧，用于将透射器件上的特定形状的背光投射到图像呈现器件；图像呈现器件，靠近与第三光学器件的第一侧相对的第三光学器件的第二侧，用于呈现二维或者三维的图像；控制器件，与背光成形器件和图像呈现器件相连接，用于控制背光成形器件和图像呈现器件，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰，形成清晰的二维图像和三维图像。

本领域普通技术人员可以理解，控制器件603还可以是其它计算、控制部件，本公开对此不作限制。

在本公开的实施例中，例如DMD的背光成形器件包括如图4、图5所示的微镜阵列400。例如微镜阵列400的光反射模块设置于图1所示的背光成形器件108的第一侧1081，通过控制微镜阵列中的不同区域的微镜，和/或控制微镜阵列中的微镜的角度，可以控制第二光束109的第二形状，在透射器件111得到特定形状的背光。

根据本公开的实施方式，通过背光成形器件包括：光反射模块，设置于背光成形器件的第一侧，用于控制第二光束的第二形状，在透射器件得到特定形状的背光，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰，形成清晰的二维图像和三维图像。

根据本公开的实施方式，通过背光成形器件包括：数字微镜装置，和/或所述图像呈现器件包括：液晶屏，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰，形成清晰的二维图像和三维图像。

在本公开的实施例中，在针对二维图像成像的条件下，在透射器件上形成的背光可以是与透射器件的形状相同，覆盖透射器件的全部区域的背光；针对三维图像成像的左眼图像或右眼图像，在如图3所示的透射器件111上形成的背光可以是在透射器件111的特定位置的第一条形背光301、第二条形背光302，从而形成指向性背光，进行三维立体成像。

根据本公开的实施方式，通过在背光源针对二维图像成像的条件下，特定形状的背光包括：与透射器件的形状相同的背光；在背光源针对三维图像成像的条件下，特定形状的背光包括：针对三维图像成像的左眼图像或右眼图像，在透射器件的特定位置的条形背光，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰，形成清晰的二维图像和三维图像。

在本公开的实施例中，在背光源针对二维图像成像的条件下，光反射模块的所有例如微镜的镜面可以反射第一光束，获取与光反射模块相同形状的第二光束。采用这种方式，可以用背光源中与针对三维成像相同的器件实现针对二维成像的背光。

根据本公开的实施方式，通过在背光源针对二维图像成像的条件下，光反射模块的所有镜面反射第一光束，获取与光反射模块相同形状的第二光束，从而实现二维显示与三维显示在背光上的兼容，有效形成二维图像显示。

在本公开的实施例中，在背光源针对三维图像成像的条件下，如图5所示，与图3中透射器件101的特定位置的第一条形背光301、第二条形背光302相对应的ABCD、EFGH区域中的微镜401可以反射第一光束107，分别获取第三光束1091、第四光束1092，从而分别形成第一条形背光301、第二条形背光302。采用这种方式，对微镜401的控制较为简单，区域ABCD或区域EFGH中的微镜401可以分别采用相同的角度，较为容易实现。

在本公开的实施例中，在背光源针对三维图像成像的条件下，如图5所示，也可以采用比ABCD、EFGH大的区域A2BCD2、EF2G2H区域中的微镜401分别反射第一光束107，获取第三光束1091、第四光束1092，从而分别形成第一条形背光301、第二条形背光302。采用这种方式，对微镜401的控制较为复杂，例如区域A2BCD2或者区域EF2G2H中的微镜401可以采用不同的角度，但是可以使用更多的微镜反射第一光束107，从而提高第一条形背光301、第二条形背光302的亮度，或者在获取同等亮度的第一条形背光301、第二条形背光302的条件下降低发光部件101的亮度，从而节约功耗，延长使用寿命，提高可靠性。

根据本公开的实施方式，通过在背光源针对三维图像成像的条件下，在光反射模块中，与透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射所述第一光束，获取与透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的第二光束；或在所述光反射模块中，多于透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射第一光束，获取与透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的第二光束，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰，形成清晰的三维图像。

在本公开的实施例中，如图6所示，当三维成像系统600显示二维图像时，控制器件603可以控制背光成形器件108中的所有微镜反射第一光束107，在透射器件111上形成与透射器件111的形状相同的大面积背光，并且控制图像呈现器件602呈现二维图像，从而使得光线接收部件604、605接收到二维图像。

在本公开的实施例中，如图6所示，当三维成像系统600显示三维图像时，针对左眼图像和右眼图像，控制器件603可以控制背光成形器件108中的部分区域的微镜反射第一光束107，在透射器件111上分时地分别形成图3中的第一条形背光301、第二条形背光302，控制器件603还可以同步控制图像呈现器件602上分时地呈现左眼图像和右眼图像。第一条形背光301经透镜601，携带图像呈现器件602上的左眼图像后，投射至光线接收部件604；第二条形背光302经透镜601，携带图像呈现器件602上的右眼图像后，投射至光线接收部件605，从而在光线接收部件604、605处形成三维立体图像。

根据本公开的实施方式，通过在二维图像成像的条件下，控制器件控制背光源中的光反射模块，获取与光反射模块相同的形状的第二光束，并且控制图像呈现器件呈现二维图像；和/或在三维图像成像的条件下，针对三维图像成像的左眼图像或右眼图像，控制器件控制背光源中的光反射模块，获取与透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的第二光束，并且控制图像呈现器件呈现左眼图像或右眼图像，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰，形成清晰的二维图像或三维图像。

在本公开的实施例中，第三光学器件可以是图6所示的菲涅尔透镜601，或柱面透镜，或其它透镜，本公开对此不作限定。

根据本公开的实施方式，通过第三光学器件包括：菲涅尔透镜；或柱面透镜，从而实现连续像素级别的背光，加快响应时间，减小尺寸，扩大指向背光的纵深范围，降低闪烁，降低串扰，形成清晰的二维图像或三维图像。

本领域普通技术人员可以理解，根据实际需要，第三光学器件还可以是其它类型的透镜，本公开对此不作限定。

以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (18)

1.一种背光源，其特征在于，包括：

发光部件；

第一光学器件，所述第一光学器件的第一侧靠近所述发光部件的发光侧，用于将所述发光部件发出的光调整为平行的第一形状的第一光束；

背光成形器件，所述背光成形器件的第一侧靠近与所述第一光学器件的第一侧相对的所述第一光学器件的第二侧，用于从所述平行的第一形状的第一光束获取第二形状的第二光束；

第二光学器件，所述第二光学器件的第一侧靠近所述背光成形器件的第一侧，用于消除所述第二形状的第二光束的相差，并投射到透射器件，得到特定形状的背光；

透射器件，所述透射器件的第一侧靠近与所述第二光学器件的第一侧相对的所述第二光学器件的第二侧，用于呈现所述特定形状的背光。

2.根据权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述背光成形器件包括：

光反射模块，设置于所述背光成形器件的第一侧，用于控制所述第二光束的所述第二形状，在所述透射器件得到所述特定形状的背光。

3.根据权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述背光成形器件包括：

数字微镜装置。

4.根据权利要求2所述的背光源，其特征在于，

在所述背光源针对二维图像成像的条件下，所述特定形状的背光包括：

与所述透射器件的形状相同的背光；

在所述背光源针对三维图像成像的条件下，所述特定形状的背光包括：

针对所述三维图像成像的左眼图像或右眼图像，在所述透射器件的特定位置的条形背光。

5.根据权利要求4所述的背光源，其特征在于，

在所述背光源针对所述二维图像成像的条件下，

所述光反射模块的所有镜面反射所述第一光束，获取与所述光反射模块相同形状的所述第二光束。

6.根据权利要求4所述的背光源，其特征在于，

在所述背光源针对所述三维图像成像的条件下，

在所述光反射模块中，与所述透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射所述第一光束，获取与所述透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的所述第二光束；或

在所述光反射模块中，多于所述透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射所述第一光束，获取与所述透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的所述第二光束。

7.根据权利要求2所述的背光源，其特征在于，所述第一光学器件包括：

第一透镜，所述第一透镜的第一侧靠近所述发光部件的发光侧，用于对所述发光部件发出的光进行聚焦和聚束，获取聚焦、聚束后光线；

第二透镜，所述第二透镜的第一侧靠近与第一透镜的第一侧相对的所述第一透镜的第二侧，用于从所述聚焦和聚束后光线获取平行光束；

光阑，靠近与所述第二透镜的第一侧相对的所述第二透镜的第二侧，用于调整所述平行光束的形状，获取所述平行的第一形状的第一光束，其中，

所述第一形状与所述背光成形器件的所述光反射模块的形状相匹配。

8.根据权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述第二光学器件包括：

消除相差透镜。

9.根据权利要求1所述的背光源，其特征在于，所述透射器件包括：

特定面形状的透明底板；和

铺设于所述特定面形状的透明底板上的透射膜。

10.根据权利要求9所述的背光源，其特征在于，所述特定面形状包括：

平面；或

椭圆弧面；或

自由曲面，和/或

所述透射膜的透过率高于95％，雾度高于80％。

11.一种三维成像系统，其特征在于，包括：

背光源，其包括：

发光部件；

第一光学器件，所述第一光学器件的第一侧靠近所述发光部件的发光侧，用于将所述发光部件发出的光调整为平行的第一形状的第一光束；

背光成形器件，所述背光成形器件的第一侧靠近与所述第一光学器件的第一侧相对的所述第一光学器件的第二侧，用于从所述平行的第一形状的第一光束获取第二形状的第二光束；

第二光学器件，所述第二光学器件的第一侧靠近所述背光成形器件的第一侧，用于消除所述第二形状的第二光束的相差，并投射到透射器件，得到特定形状的背光；

透射器件，所述透射器件的第一侧靠近与所述第二光学器件的第一侧相对的所述第二光学器件的第二侧，用于呈现所述特定形状的背光；

第三光学器件，所述第三光学器件的第一侧靠近与所述透射器件的第一侧相对的所述透射器件的第二侧，用于将所述透射器件上的所述特定形状的背光投射到图像呈现器件；

图像呈现器件，靠近与所述第三光学器件的第一侧相对的所述第三光学器件的第二侧，用于呈现二维或者三维的图像；

控制器件，与所述背光成形器件和所述图像呈现器件相连接，用于控制所述背光成形器件和所述图像呈现器件。

12.根据权利要求11所述的三维成像系统，其特征在于，所述背光成形器件包括：

光反射模块，设置于所述背光成形器件的第一侧，用于控制所述第二光束的所述第二形状，在所述透射器件得到所述特定形状的背光。

13.根据权利要求11所述的三维成像系统，其特征在于，所述背光成形器件包括：

数字微镜装置，和/或

所述图像呈现器件包括：

液晶屏。

14.根据权利要求12所述的三维成像系统，其特征在于，

在所述背光源针对二维图像成像的条件下，所述特定形状的背光包括：

与所述透射器件的形状相同的背光；

在所述背光源针对三维图像成像的条件下，所述特定形状的背光包括：

针对所述三维图像成像的左眼图像或右眼图像，在所述透射器件的特定位置的条形背光。

15.根据权利要求14所述的三维成像系统，其特征在于，

在所述背光源针对所述二维图像成像的条件下，

所述光反射模块的所有镜面反射所述第一光束，获取与所述光反射模块相同形状的所述第二光束。

16.根据权利要求14所述的三维成像系统，其特征在于，

在所述背光源针对所述三维图像成像的条件下，

在所述光反射模块中，与所述透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射所述第一光束，获取与所述透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的所述第二光束；或

在所述光反射模块中，多于所述透射器件的特定位置的条形背光相对应的部分的镜面反射所述第一光束，获取与所述透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的所述第二光束。

17.根据权利要求12，14至16中的任一项所述的三维成像系统，其特征在于，

在二维图像成像的条件下，所述控制器件控制所述背光源中的所述光反射模块，获取与所述光反射模块相同的形状的所述第二光束，并且控制所述图像呈现器件呈现所述二维图像；和/或

在三维图像成像的条件下，针对所述三维图像成像的左眼图像或右眼图像，所述控制器件控制所述背光源中的所述光反射模块，获取与所述透射器件的特定位置的条形背光的形状相同的所述第二光束，并且控制所述图像呈现器件呈现所述左眼图像或所述右眼图像。

18.根据权利要求11所述的三维成像系统，其特征在于，

所述第三光学器件包括：

菲涅尔透镜；或柱面透镜。

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