CN110012285B - 一种多视点立体显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种多视点立体显示装置。该多视点立体显示装置由平面光显示面板、第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板及分光元件组成。第一及第二聚合物分散液晶板在散射和透明两种状态间不断交替，用于接收所述平面光显示面板投射的视差合成图像。同一时刻，仅有唯一的聚合物分散液晶板呈散射态。平面光显示面板投射的视差合成图像将成像于呈散射态的聚合物液晶板位置。分光元件可将成像于聚合物分散液晶板上的视差合成图像投射到不同的空间方向，因第一及第二分光聚合物分散液晶板位置不同，则可以形成不同最佳观看距离的视点。观看者可根据在不同的最佳观看距离上看到立体图像。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术，更具体地说，本发明涉及立体显示技术。
背景技术
3D显示技术是可以实现立体场景真实再现的一种显示技术，其可以为人眼分别提供不同的视差图像，从而使人产生立体视觉。通常立体显示由光栅和立体视差合成图像构成。通过精确耦合，立体视差合成图像像素可以被光栅投射到指定的方向，从而形成视点。当人眼分别处于不同视点时，左右眼可以分别看到不同的视差图像，从而产生立体视觉。然而传统立体显示装置仅能在最佳观看距离位置上显示对应的立体视差图像。因此，本发明提出了一种多视点立体显示装置，该装置相对于传统立体显示装置具有更广的观看范围。
发明内容
本发明提出了一种多视点立体显示装置。附图1为该多视点立体显示装置的结构示意图。该多视点立体显示装置由平面光显示面板、第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板及分光元件组成。所述平面光显示面板用以投射视差合成图像。其显示的视差合成图像中每个像素所发出的光线均为平行光束，仅在一个空间方向上传播。所述第一聚合物分散液晶板及所述第二聚合物分散液晶板放置于平面光显示面板之前，用于接收所述平面光显示面板投射的视差合成图像。所述第一聚合物分散液晶板、所述第二聚合物分散液晶可在散射和透明两种状态间转换。同一时刻，仅有唯一的一块聚合物分散液晶板呈散射态。当第一聚合物分散液晶板呈散射态，第二聚合物分散液晶板呈透明态时，则所述平面光显示面板投射的视差合成图像将成像于第一聚合物分散液晶板位置。反之，当第一聚合物分散液晶板呈透明态，第二聚合物分散液晶板呈散射态时，则所述平面光显示面板投射的视差合成图像将成像于第二聚合物分散液晶板位置。分光元件置于所述第一聚合物分散液晶板及所述第二聚合物分散液晶板之前，用以将成像于聚合物分散液晶板上的视差合成图像投射到不同的空间方向，以形成视点。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。
设分光元件的节距为p，视差合成图像中水平方向上属于同一视差图像的像素节距为l，第一聚合物分散液晶板到分光元件的间距为d1，第二聚合物分散液晶板到分光元件的间距为d2，当视差合成图像成像于第一聚合物分散液晶板位置时，最佳观看距离为D1，当视差合成图像成像于第二聚合物分散液晶板位置时，最佳观看距离为D2，则上述参数满足D1=pd1/(l-p)及D2=pd2/(l-p)。
时分复用地，所述第一聚合物分散液晶板及所述第二聚合物分散液晶板的散射及透明状态交替转换，并由平面光显示面板分别提供与之最佳观看距离对应的视差合成图像。具体地，第一时刻，第一聚合物分散液晶板呈散射态，第二聚合物分散液晶板呈透明态，平面光显示面板提供与第一聚合物分散液晶板位置匹配的最佳观看距离对应的视差合成图像；第二时刻，第一聚合物分散液晶板呈透明态，第二聚合物分散液晶板呈散射态，平面光显示面板提供与第二聚合物分散液晶板位置匹配的最佳观看距离对应的视差合成图像。
可选地，分光元件可以为狭缝光栅也可以为柱透镜光栅。
可选地，可设置额外的聚合物分散液晶板以形成更多视点。
可选地，平面光显示面板以平行光源和液晶显示面板的组合形式出现。
可选地，对平面光显示面板所发出的光线平行度要求不高时，平面光显示面板可替换为投影机。
本发明中，由于所述第一聚合物分散液晶板及所述第二聚合物分散液晶板在散射和透明两种状态间不断交替，观看者可在不同的最佳观看距离上看到立体图像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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为本发明的结构示意图。
图2为本发明中聚合物分散液晶板的原理示意图。
图3为本发明实现远视距的原理示意图。
图标：010-多视点立体显示装置；100-平面光显示面板；210-第一聚合物分散液晶板；220-第二聚合物分散液晶板；300-分光元件； 020-聚合物分散液晶板光路；030-远视距模式光路。
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
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
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为本实施例提供的多视点立体显示装置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。请参照图1，本实施例提供一种多视点立体显示装置010，由平面光显示面板100、第一聚合物分散液晶板210、第二聚合物分散液晶板220及分光元件300组成。
下面对本实施例提供的多视点立体显示装置010进行进一步说明。
所述平面光显示面板100用以投射视差合成图像。所述平面光显示面板100由平行光源和液晶显示面板的组合而成。平行光源由点光源及透镜构成，点光源放置透镜的焦点位置，由点光源发射的光线经透镜折射后可形成平行光束。液晶显示面板放置于透镜之前，由透镜折射形成的平行光束可将液晶显示面板提供的视差合成图像进行投射。则其显示的视差合成图像中每个像素所发出的光线均为平行光束，且仅在一个空间方向上传播。
所述第一聚合物分散液晶板210、所述第二聚合物分散液晶板220放置于平面光显示面板100之前，用于接收所述平面光显示面板100投射的视差合成图像。请参照图2，第一聚合物分散液晶板210与第二聚合物分散液晶板220相同，其上下两层聚合物材料上设置有电极，电极之间设置有均匀分布的液晶微粒，可在散射和透明两种状态间进行切换。聚合物分散液晶板光路020可参考图2。当在聚合物分散液晶板210的电极上不施加电压时，电极间不能形成有规律的电场，液晶微粒的光轴取向随机，呈现无序状态，其有效折射率不与聚合物的折射率匹配，入射光线被强烈散射。当在电极间施加电压时，液晶微粒的折射率与聚合物的折射率基本匹配，聚合物分散液晶板210呈透明状，入射光不会发生散射。
同一时刻，仅有唯一的一块聚合物分散液晶板呈散射态。当第一聚合物分散液晶板210呈散射态，第二聚合物分散液晶板220呈透明态时，则所述平面光显示面板100投射的视差合成图像将成像于第一聚合物分散液晶板210位置。反之，当第一聚合物分散液晶板210呈透明态，第二聚合物分散液晶板220呈散射态时，则所述平面光显示面板100投射的视差合成图像将成像于第二聚合物分散液晶板220位置。
分光元件300由狭缝光栅制备而成，置于所述第一聚合物分散液晶板210及所述第二聚合物分散液晶板200之前，用以将成像于聚合物分散液晶板上的视差合成图像投射到不同的空间方向，以形成视点。
本实施例中，作为分光元件300的狭缝光栅其节距p为2 mm，视差合成图像中水平方向上属于同一视差图像的像素节距l为2.01 mm，第一聚合物分散液晶板210到分光元件300的间距d1为5 mm，第二聚合物分散液晶板220到分光元件300的间距d2为6 mm。
请参考图1，视差合成图像成像于第一聚合物分散液晶板210位置时，最佳观看距离D1为1000 mm，可在距离分光元件300位置1000 mm处形成视点。上述参数满足D1=pd1/(l-p)。
请参考图3，当视差合成图像成像于第二聚合物分散液晶板220位置时，最佳观看距离D2为1200 mm，可在距离分光元件300位置1200 mm处形成视点。上述参数满足D2=pd2/(l-p)。
时分复用地，所述第一聚合物分散液晶板210及所述第二聚合物分散液晶板220的散射及透明状态交替转换，并由平面光显示面板100分别提供与之最佳观看距离对应的视差合成图像。具体地，第一时刻，第一聚合物分散液晶210板呈散射态，第二聚合物分散液晶板220呈透明态，平面光显示面板100提供与第一聚合物分散液晶板210位置匹配的最佳观看距离对应的视差合成图像；第二时刻，第一聚合物分散液晶板210呈透明态，第二聚合物分散液晶板220呈散射态，平面光显示面板100提供与第二聚合物分散液晶板220位置匹配的最佳观看距离对应的视差合成图像。则可以在最佳观看距离1000 mm及1200 mm位置处形成多个视点。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。
本发明中，由于所述第一聚合物分散液晶板210及所述第二聚合物分散液晶板220在散射和透明两种状态间不断交替，观看者可在不同的最佳观看距离上看到立体图像。
Claims (7)
1.一种多视点立体显示装置，其特征在于：该多视点立体显示装置由平面光显示面板、第一聚合物分散液晶板、第二聚合物分散液晶板及分光元件组成，所述平面光显示面板用以投射视差合成图像，其显示的视差合成图像中每个像素所发出的光线均为平行光束，仅在一个空间方向上传播，所述第一聚合物分散液晶板及所述第二聚合物分散液晶板放置于平面光显示面板之前，用于接收所述平面光显示面板投射的视差合成图像，所述第一聚合物分散液晶板、所述第二聚合物分散液晶板可在散射和透明两种状态间转换，同一时刻，仅有唯一的一块聚合物分散液晶板呈散射态，当第一聚合物分散液晶板呈散射态，第二聚合物分散液晶板呈透明态时，则所述平面光显示面板投射的视差合成图像将成像于第一聚合物分散液晶板位置，反之，当第一聚合物分散液晶板呈透明态，第二聚合物分散液晶板呈散射态时，则所述平面光显示面板投射的视差合成图像将成像于第二聚合物分散液晶板位置，分光元件置于所述第一聚合物分散液晶板及所述第二聚合物分散液晶板之前，用以将成像于聚合物分散液晶板上的视差合成图像投射到不同的空间方向，以形成视点，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；设分光元件的节距为p，视差合成图像中水平方向上属于同一视差图像的像素节距为l，第一聚合物分散液晶板到分光元件的间距为d1，第二聚合物分散液晶板到分光元件的间距为d2，当视差合成图像成像于第一聚合物分散液晶板位置时，最佳观看距离为D1，当视差合成图像成像于第二聚合物分散液晶板位置时，最佳观看距离为D2，则上述参数满足D1=pd1/(l-p)及D2=pd2/(l-p)。
2.如权利要求1所述的一种多视点立体显示装置，其特征在于：时分复用地，所述第一聚合物分散液晶板及所述第二聚合物分散液晶板的散射及透明状态交替转换，并由平面光显示面板分别提供与之最佳观看距离对应的视差合成图像。
3.如权利要求1所述的一种多视点立体显示装置，其特征在于：分光元件为狭缝光栅。
4.如权利要求1所述的一种多视点立体显示装置，其特征在于：分光元件为柱透镜光栅。
5.如权利要求1所述的一种多视点立体显示装置，其特征在于：设置额外的聚合物分散液晶板以形成更多视点。
6.如权利要求1所述的一种多视点立体显示装置，其特征在于：平面光显示面板以平行光源和液晶显示面板的组合构成。
7.如权利要求1所述的一种多视点立体显示装置，其特征在于：对平面光显示面板所发出的光线平行度要求不高时，平面光显示面板替换为投影机。
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