基于非對稱雙柱面鏡陣列的立體顯示裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示方法，采用非對稱雙柱面鏡單元排列成陣列，每根非對稱雙柱面鏡單元在長度方向上與顯示屏尺寸的高度近似，所述雙柱面鏡單元是一對焦距不同的柱面鏡，兩柱面鏡的成像面相互重合，成像面處放置轉(zhuǎn)像元件；顯示屏處于非對稱雙柱面鏡陣列照明方向的正前方，在非對稱雙柱面鏡陣列形成左眼照明的狀態(tài)下顯示左圖像，在非對稱雙柱面鏡陣列形成右眼照明的狀態(tài)下顯示右圖像。從而可以實現(xiàn)立體圖像的顯示。圖像顯示單元可以是液晶顯示器、透明膠片圖像、透明印刷圖片，用于提供左右圖像對。
【專利說明】基于非對稱雙柱面鏡陣列的立體顯示裝置及其方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及不帶任何輔助工具、肉眼可直接觀看的自有立體顯示 (Auto-stereoscoopic display)方法，尤其是一對立體圖像對、同時供多人觀看的自由立 體顯示方法。
【背景技術】
[0002] 在以顯示器件為主要人機互結構的信息技術時代，顯示器是人機交互中不可或缺 的器件。另一方面，人的一對眼睛能看到的立體的影像，雙眼獲得的圖像可以使人類感知景 象的縱深信息，大腦借助于這些立體信息獲得客觀世界的三維空間分布，從而能夠進行準 確的運動、定位、操作等各種復雜的活動。立體顯示技術是滿足上述需求的主要手段。
[0003] 目前，實現(xiàn)立體顯示的方法有多種，各種立體顯示方式及各自的特點如下表：
[0004] 表1、立體顯示方式分類
[0005]
【權利要求】
1. 基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示方法，其特征是采用非對稱雙柱面鏡單元排列 成陣列，每根非對稱雙柱面鏡單元在長度方向上與顯示屏尺寸的高度近似，所述雙柱面鏡 單元是一對焦距不同的柱面鏡，兩柱面鏡的成像面相互重合，成像面處放置轉(zhuǎn)像元件；顯示 屏處于非對稱雙柱面鏡陣列照明方向的正前方，在非對稱雙柱面鏡陣列形成左眼照明的狀 態(tài)下顯示左圖像，在非對稱雙柱面鏡陣列形成右眼照明的狀態(tài)下顯示右圖像。
2. 如權利要求1所述的基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示方法，其特征是非對稱雙 柱面鏡陣列構成中，各非對稱雙柱面鏡單元的光軸相互平行或相互匯聚布局；即在非對稱 雙柱面鏡陣列構成中，設置非對稱雙柱面鏡單元光軸成像面與其光軸的交點稱作"主點"處 于同一圓弧上或處于同一平面上。
3. 如權利要求1所述的基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示方法，其特征是非對稱雙 柱面鏡單元中短焦距柱鏡的焦距為3± 1. 5mm，長焦距柱鏡的焦距6± 1. 5mm。
4. 如權利要求1所述的基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示方法，其特征是該非對稱 雙柱面鏡單元陣列的前方放置一塊菲涅爾透鏡，在菲涅爾透鏡另一方，放置兩排照明光源 陣列，用于改變平行于液晶面板方向的立體顯示視窗位置；光源陣列沿液晶面板法線方向 排成兩排，用于改變垂直于液晶面板方向的立體顯示視窗位置，擴展立體顯示器的縱向顯 示區(qū)；非對稱雙柱面鏡陣列中的各非對稱雙柱面鏡單元之間光路相互獨立，不同雙柱面鏡 單元沒有光線的相互進出。
5. 基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示裝置，其特征是由非對稱雙柱面鏡單元排列成 陣列構成，每根非對稱雙柱面鏡單元在長度方向上與實用的顯示屏尺寸的高度近似，所述 非對稱雙柱面鏡單元在垂直于長度方向的縱截面是一對焦距不同的柱面鏡，兩柱面鏡的成 像面相互重合，成像面處放置轉(zhuǎn)像元件；顯示屏處于非對稱雙柱面鏡陣列照明方向的正前 方，在非對稱雙柱面鏡陣列形成左眼照明的狀態(tài)下顯示左圖像，在非對稱雙柱面鏡陣列形 成右眼照明的狀態(tài)下顯示右圖像。
6. 如權利要求5所述的基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示裝置，其特征是轉(zhuǎn)像元件 將一只柱面鏡的像面轉(zhuǎn)換成另一只柱面鏡的物面，轉(zhuǎn)像元件可以是全息薄膜、漫射面或是 導光板，結構上是平面形態(tài)、曲面形態(tài)或平面加曲面形態(tài)。
7. 如權利要求5所述的基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示裝置，其特征是短焦 距柱鏡的焦距為3±1. 5mm，長焦距柱鏡的焦距為6±1. 5mm，場鏡為菲涅爾透鏡，焦距為 550±50mm〇
8. 如權利要求5所述的基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示裝置，其特征是非對稱雙 柱面鏡陣列構成中，各非對稱雙柱面鏡單元的光軸相互平行布局或相互匯聚布局；陣列構 成中，設置非對稱雙柱面鏡單元光軸中心點處于同一圓弧上或設置成處于同一平面上。
9. 如權利要求5所述的基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示裝置，其特征是轉(zhuǎn)像元件 可以呈平面形態(tài)、曲面形態(tài)、平面加曲面形態(tài)；平面形態(tài)的轉(zhuǎn)像元件則實現(xiàn)同一平面之間的 轉(zhuǎn)換、不同平面之間的轉(zhuǎn)換，曲面形態(tài)則實現(xiàn)同一曲面的轉(zhuǎn)換、不同曲面之間的轉(zhuǎn)換，平面 加曲面形態(tài)則實現(xiàn)平面與曲面之間的轉(zhuǎn)換；幾何構造上，轉(zhuǎn)像元件是漫射層或全息層薄膜 元件或為包括導光元件在內(nèi)的具有不同結構的三維元件。
10. 如權利要求5所述的基于非對稱雙柱面鏡結構的立體顯示裝置，其特征是兩柱面 鏡的第二柱鏡（2)的另一端即下表面是球面或設計成近球面，即截面的曲線是圓錐曲線或 卵形線。
【文檔編號】G02B27/22GK104407443SQ201410393330
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權日:2014年8月11日
【發(fā)明者】王元慶 申請人:南京大學