一種投影式裸眼立體顯示系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種投影式裸眼立體顯示系統，包括發光單元與顯像系統，發光單元為投影儀，顯像系統包括自靠近投影儀一側依次設置的霧度可調單元、透明材質屏幕與光學透鏡單元，顯示器還包括調節霧度可調單元電壓大小的電壓調節器。通過設置霧度可調單元與電壓調節器，可根據實際立體投影的觀看需求通過調節電壓值來調節霧度可調單元的霧度值，如：根據視距、圖像明亮程度、觀察者的高矮、觀察者的人數、是否需要左右或前后移動等來調節霧度可調單元的霧度，從而控制光線的擴散角度，實現控制立體投影的可視范圍和亮度，達到以最簡單的設備實現多種需求的最佳立體投影效果的目的，是現有立體投影技術的重大革新，擴展了立體投影技術的應用范圍。
【專利說明】—種投影式裸眼立體顯示系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于顯示影像的顯示器裝置，具體涉及一種投影式裸眼立體顯示系統。
【背景技術】
[0002]裸眼3D原理:依據聚光及折射原理改變光行進方向，觀賞者左、右眼在影像光線集中的設定區域分別看到不同畫面，達到立體視覺感受。
[0003]一般在透明材質屏幕上貼一層柱狀透鏡膜，使得投影儀投影到透明材質屏幕上的圖像經柱狀透鏡膜后可產生立體效果。但由于投影所成圖案像素之間間距較大，觀察者在最佳觀看視距位置處稍有移動立體效果就會減弱，且畫面過渡容易出現突變，另外還存在黑色條紋影響觀看。
[0004]現有技術中描述了 “裸眼立體視覺顯示器(專利號:201110038308)”，該專利描述了一種立體顯示裝置，由多臺同時工作的投影儀、一擴散板以及一透鏡單元組成。其中擴散板位于透鏡單元的焦深范圍以及投影儀的成像范圍內，投影儀發出的光經過擴散板擴散后再投射到透鏡單元發生折射，可分別把投影儀發出的不同圖案投射到人的左右眼，產生3D效果。其中多個投影儀緊密排列，擴散板起的作用是把投影儀射出的光線進行擴散，擴散后的光線再經過透鏡單元所成的像的像素會變寬，像素間距會變小，當人眼觀看時可看到更加柔和的圖像且當觀察者略微左右晃動時效果不會減弱，視覺效果比較好。透鏡單元的作用是:把光線經行匯聚再發射，一般為微透鏡整列，雙凸透鏡，此為一般裸眼立體顯示的常規技術。該專利的主要特征還是在提供了一個擴散板。
[0005]但是由于擴散板的霧度不能變化，光線通過擴散板后的擴散角也是固定的，所以擴散后的人眼最佳視距范圍也是固定的。因此此種裝置靈活性不高，當有需要靈活切換觀看效果與觀看范圍時，現有技術很難滿足需求。
[0006]鑒于以上問題，有必要提出一種新型投影式裸眼立體顯示系統，可根據實際立體投影的觀看需求來調節霧度值，從而控制光線的擴散角度，實現控制立體投影的可視范圍和亮度，達到以最簡單的設備實現多種需求的立體投影效果。
實用新型內容
[0007]有鑒于此，本實用新型提供了一種投影式裸眼立體顯示系統，可根據實際立體投影的觀看需求來調節霧度值，從而控制光線的擴散角度，實現控制立體投影的可視范圍和亮度，達到以最簡單的設備實現多種需求的立體投影效果的目的。
[0008]根據本實用新型的目的提出的一種投影式裸眼立體顯示系統，包括發光單元與顯像系統，所述發光單元包括用于發出交織圖案的投影儀，所述顯像系統包括從靠近至遠離所述投影儀一側依次設置的霧度可調單元、透明材質屏幕與光學透鏡單元，所述顯示系統還包括調節所述霧度可調單元電壓大小的電壓調節器。
[0009]優選的，所述霧度可調單元為聚合物分散液晶屏。[0010]優選的，所述光學透鏡單元為貼附于所述透明材質屏幕上的柱狀透鏡膜，所述柱 狀透鏡膜為柱狀陣列透鏡或雙凸透鏡。
[0011]優選的，所述霧度可調單元位于所述投影儀的成像范圍以及光學透鏡單元的焦深 范圍內。
[0012]優選的，所述電壓調節器的調節范圍為0-250V。
[0013]優選的，所述投影儀發射的平行光穿過所述霧度可調單元時的擴散角0-80°。
[0014]與現有技術相比，本實用新型公開的投影式裸眼立體顯示系統的優點是:本實用 新型通過設置霧度可調單元與電壓調節器，可根據實際立體投影的觀看需求通過調節電壓 值來調節霧度可調單元的霧度值，如:根據視距、圖像明亮程度、觀察者的高矮、觀察者的人 數、是否需要左右或前后移動等來調節霧度可調單元的霧度，從而控制光線的擴散角度，實 現控制立體投影的可視范圍和亮度，達到以最簡單的設備實現多種需求的最佳立體投影效 果的目的，是現有立體投影技術的重大革新，擴展了立體投影技術的應用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提 下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例1的立體圖。
[0017]圖2為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例1電壓最大時的出 射光線效果圖。
[0018]圖3為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例1電壓最大時a處 光線輸出效果圖。
[0019]圖4為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例1電壓最大時的觀 看區域效果圖。
[0020]圖5為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例1電壓較小時的出 射光線效果圖。
[0021]圖6為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例1電壓較小時b處 光線輸出效果圖。
[0022]圖7為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例1電壓較小時的觀 看區域效果圖。
[0023]圖8為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例2電壓最大時的出 射光線效果圖。
[0024]圖9為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例2電壓最大時c處 光線輸出效果圖。
[0025]圖10為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例2電壓最大時的 觀看區域效果圖。
[0026]圖11為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例2電壓較小時的 出射光線效果圖。[0027]圖12為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例2電壓較小時d處光線輸出效果圖。
[0028]圖13為本實用新型公開的一種投影式裸眼立體顯示系統實施例2電壓較小時的觀看區域效果圖。
[0029]圖中的數字或字母所代表的相應部件的名稱:
[0030]10、投影儀20、入射光線30、PDLC屏40、透明材質屏幕50、柱狀透鏡膜60、出射光線70、左右眼
【具體實施方式】
[0031]傳統的立體顯示器由于擴散板的霧度不能變化，光線通過擴散板后的擴散角也是固定的，所以擴散后的人眼最佳視距范圍也是固定的。因此此種裝置靈活性不高，當有需要靈活切換觀看效果與觀看范圍時，現有技術很難滿足需求。
[0032]本實用新型針對現有技術中的不足，本實用新型提供了一種投影式裸眼立體顯示系統，可根據實際立體投影的觀看需求來調節霧度值，從而控制光線的擴散角度，實現控制立體投影的可視范圍和亮度，達到以最簡單的設備實現多種需求的立體投影效果的目的。
[0033]一種投影式裸眼立體顯示系統，包括發光單元與顯像系統，發光單元為可發出交織圖案的投影儀10，顯像系統包括自靠近至遠離投影儀10 —側依次設置的霧度可調單元、透明材質屏幕40與光學透鏡單元，顯示系統還包括調節霧度可調單元電壓大小的電壓調節器(未示出)。其中，電壓調節器的調節范圍為0-250V。對應的在霧度可調單元的電壓產生變化時，其霧度值會產生相應的變化，因此投影儀發射的平行光穿過霧度可調單元時的擴散角會產生相應的比變化，擴散角的具體范圍值為0-80°。
[0034]其中，霧度可調單元為聚合物分散液晶屏即TOLC屏30。通過調節霧度可調單元的電壓值大小以調節其霧度，電壓越大，PDLC屏的霧度值越低，當電壓足夠時，PDLC屏接近透明，當電壓為O時，TOLC屏呈乳白色霧狀。霧度可調單元位于投影儀的成像范圍以及光學透鏡單元的焦深范圍內。PDLC屏霧度值越小，投影可視范圍越小，但投影圖案越亮；PDLC屏霧度值越大，則立體可視范圍越大，但霧度過大后畫面亮度會降低還會導致串擾現象，影響立體效果。
[0035]投影儀10可發出交織圖案，交織圖案為兩幅具有視差的圖像經特殊制作疊加成的圖像，當把交織圖案投影到透明材質屏幕40再經過光學透鏡單元時，可把交織前的兩幅圖案分別傳送到觀察者的左右眼，從而實現裸眼立體顯示效果。
[0036]光學透鏡單元為貼附于透明材質屏幕40上的柱狀透鏡膜50，柱狀透鏡膜50可為柱狀陣列透鏡或雙凸透鏡。
[0037]下面將通過【具體實施方式】對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0038]實施例1
[0039]如圖1至圖7所示，投影儀10發出的入射光線20依次通過TOLC屏30、透明材質屏幕40與柱狀透鏡膜50后出射光線60到達觀察者的左右眼，投影儀所投射出形成單個像素的光線的夾角為5° ,PDLC屏30、透明材質屏幕40與柱狀透鏡膜50依次緊貼固定，總厚 度為1mm。柱狀透鏡的半徑為0.57mm,柱狀透鏡的柵距為0.3223mm,每個光學透鏡覆蓋兩個 投影像素。兩個相鄰像素經過柱狀透鏡膜50投影后分別以一定角度投射向觀看者空間，當 兩部分投射光線相距約65mm時，此處位置距離柱狀透鏡膜約400mm。
[0040]當TOLC屏30所施加電壓調到最大時，PDLC屏30接近透明，此時投影儀10發出 的入射光線20直接穿透TOLC屏30到達柱狀透鏡50，此時的最佳觀看區域為圖2中所示 A-B處，A-B之間的間隔約為65mm，即人左右眼分別位于A和B處時，可以看到立體圖像，而 在此區域之外看不到立體圖像。圖4的Y坐標為觀看者左右移動方向，X坐標為觀看者上 下移動的方向，由圖4還可以看出在A、B可觀看視區域之間有明顯的黑紋，當觀察者略微左 右晃動時會看到變化較突兀的畫面，影響視覺效果。
[0041]當TOLC屏30電壓較小時，此時，PDLC屏30霧度較大，平行光穿過TOLC時有30° 的擴散角，此時的最佳觀看區域為圖5中所示A-B、C-D、E-F處，A-B、C_D、E-F之間間隔均 約為65_，即人左右眼分別位于A和B處、C和D處、E和F處時，可以看到立體圖像，并且 人眼可以在上下較大的范圍內移動仍可見3D效果；但人眼可接收到的總光能僅有霧度最 低時的1/3。由圖7還可以看出在八、8、(:、03、？可觀看視域之間并無黑紋，當觀察者左右 晃動時不會感到畫面的突兀變化，可以觀看到較柔和的畫面。
[0042]由上述對比可知，當TOLC屏30透明時，出射光線60發散角度小，單個像素光線僅 在一個或兩個柱狀透鏡上進行折射，從而造成投射出視點數僅有兩個，投影光能分散到兩 個視點內，可觀看立體效果的空間范圍較小，當觀察者上下或左右移動時圖案會消失。但當 觀察人員較少又無需移動位置時，可把TOLC屏30電壓調大使屏幕透明即可得到較佳較明 亮的顯示效果。當把TOLC屏30電壓調小，PDLC屏30呈霧狀，由于在投影屏幕上光線以較 大角度出射，投影時可投射出3個可視區域，觀看立體效果范圍較大，當觀察者上下或左右 移動時仍可在較大的范圍內觀看到立體圖像。因此當觀察人員較多時，可以把I3DLC屏30電 壓調小使屏幕霧度變大即可得到較佳顯示效果，但是投影光能被分散到3個可視區域內， 因此人眼接收到的光能會下降。
[0043]實施例2
[0044]請參見圖1、圖8-圖13，投影儀10所投射出形成單個像素的光線的夾角為5 °，霧 度可調單元、透明材質屏幕與光學透鏡單元依次緊貼固定，總厚度為7_。柱狀透鏡的半徑 為3.2mm，柱狀透鏡的柵距為0.9924mm，每個光學透鏡覆蓋兩個投影像素。兩個相鄰像素經 過柱狀透鏡膜投影后分別以一定角度投射向觀看者空間，當光學透鏡單元投射出的兩部分 光線相距約65mm時，此處位置距離柱狀透鏡膜約740mm。
[0045]當TOLC屏30所施加電壓調到最大，PDLC屏30接近透明，此時投影儀10發出的 入射光線20直接穿透TOLC屏30到達柱狀透鏡膜50，此時的最佳觀看區域為圖9中所示 A-B處，A-B之間的間隔約為65mm，即人左右眼分別位于A和B處時，可以看到立體圖像，而 在此區域之外看不到立體圖像，且A、B相鄰處有明顯黑紋存在，當觀察者略微左右晃動時 畫面會突變且視覺效果不好。
[0046]圖11為實施例2中當TOLC屏30電壓較小，I3DLC屏30霧度較大時，平行光穿過 TOLC時有60°的擴散角，此時的最佳觀看區域為圖11 *m*A-B、C-D、E-F、G-H、1-J、K-L、 N-M處，A-B、C-D、E-F、G_H、1-J、K_L、N-M之間間隔均約為65_，即人左右眼分別位于A和B處、C和D處、E和F處、G和H處、I和J處、K和L處、N和M處時可以看到立體圖像，當人眼在上下較大的范圍內移動仍可見3D效果，并且相鄰觀看區域之間無黑色條紋當觀察者左右晃動時不會感到畫面突變并能觀看到較柔和的畫面；但人眼可接收到的總光能僅有霧度最低時的1/7。
[0047]由上述對比可知，當TOLC屏30透明時，出射光線60發散角度小，單個像素光線僅在一個或兩個柱鏡上進行折射，從而造成投射出視點數僅有兩個，投影光能分散到兩個視點內，可觀看立體效果的空間范圍較小，當觀察者上下或左右移動時圖案會消失。但當觀察人員較少又無需移動位置時，可把TOLC屏30電壓調大使屏幕透明即可得到較佳較明亮的顯示效果。當把TOLC屏30電壓調小，PDLC屏30呈霧狀，由于在投影屏幕上光線以較大角度出射，投影時可投射出7個可視區域，觀看立體效果范圍較大，當觀察者上下或左右移動時仍可在較大的范圍內觀看到立體圖像。因此當觀察人員較多時，可以把TOLC屏30電壓調小使屏幕霧度變大即可得到較佳顯示效果，但是投影光能被分散到7個可視區域內，因此人眼接收到的光能會下降。
[0048]綜上所述，可根據具體使用需要而調節TOLC屏的霧度，以實現最佳觀看效果。其中平行光穿過I3DLC屏時的擴散角還可為10°、20°、40°、50°、70°、80°等，具體根據使用需要調節對應的電壓值，在此不做限制。
[0049]本實用新型公開了一種投影式裸眼立體顯示系統，通過設置霧度可調單元與電壓調節器，可根據實際立體投影的觀看需求通過調節電壓值來調節霧度可調單元的霧度值，如:根據視距、圖像明亮程度、觀察者的高矮、觀察者的人數、是否需要左右或前后移動等來調節霧度可調單元的霧度，從而控制光線的擴散角度，實現控制立體投影的可視范圍和亮度，達到以最簡單的設備實現多種需求的最佳立體投影效果的目的，是現有立體投影技術的重大革新，擴展了立體投影技術的應用范圍。
[0050]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種投影式裸眼立體顯示系統，其特征在于，包括發光單元與顯像系統，所述發光單元包括用于發出交織圖案的投影儀，所述顯像系統包括從靠近至遠離所述投影儀一側依次設置的霧度可調單元、透明材質屏幕與光學透鏡單元，所述顯示系統還包括調節所述霧度可調單元電壓大小的電壓調節器。
2.如權利要求1所述的投影式裸眼立體顯示系統，其特征在于，所述霧度可調單元為聚合物分散液晶屏。
3.如權利要求1所述的投影式裸眼立體顯示系統，其特征在于，所述光學透鏡單元為貼附于所述透明材質屏幕上的柱狀透鏡膜，所述柱狀透鏡膜為柱狀陣列透鏡或雙凸透鏡。
4.如權利要求1所述的投影式裸眼立體顯示系統，其特征在于，所述霧度可調單元位于所述投影儀的成像范圍以及光學透鏡單元的焦深范圍內。
5.如權利要求1所述的投影式裸眼立體顯示系統，其特征在于，所述電壓調節器的調節范圍為0-250V。
6.如權利要求5所述的投影式裸眼立體顯示系統，其特征在于，所述投影儀發射的平行光穿過所述霧度可調單元時的擴散角0-80°。
【文檔編號】G03B21/56GK203422528SQ201320400659
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月5日 優先權日:2013年7月5日
【發明者】陸國華, 王桂麗, 唐超, 薛峰 申請人:張家港康得新光電材料有限公司