CN205450463U - 一种裸眼3d显示*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种裸眼3D显示***，涉及3D显示技术，包括平行光源产生器，可产生并输出均匀的平行白光；二维阵列图形产生器，接收所述均匀的平行白光后，输出具有散射光的二维阵列图形的平行光；散射光滤除器，接收所述散射光的二维阵列图形的平行光，滤除散射光后，再输出二维阵列图形的平行光；二维点光源空间投射器，接收所述二维阵列图形的平行光后，将二维阵列图形中的图形单元，以点光源的形式，聚焦投射于空间中不同的位置。本实用新型的2裸眼3D显示***，在无须使用实体银幕的情况下，即可将二维阵列图形中的图形单元，以点光源的形式，聚焦投射于空间中不同的位置，以达到裸眼3D显示的目的。

Description

一种裸眼3D显示***

技术领域

本实用新型涉及3D显示技术，尤其是一种裸眼3D显示***。

背景技术

现有的裸眼3D显示器主要通过将点光源投射于旋转的投射面上，以显示3D的图案。根据投射面性质的不同，可区分为平面投射法及螺旋曲面投射法两种方法。

如图1所示，为常用平面投射法的示意图：

利用LED技术的平面投射装置包括旋转平面LED阵列显示器10，可在该平面LED阵列显示器10的旋转空间中，根据该平面显示器10的旋转角度，正确地显示3D的图案。

如图2所示，为常用螺旋曲面投射法的示意图：

利用雷射技术的螺旋曲面投射装置包括雷射点光源11，适当地投射于旋转的螺旋曲面12上，可在该旋转的螺旋曲面12的旋转空间中，产生出3D的图案。

不论是平面投射法还是螺旋曲面投射法，常用的实像3D显示器存在三个确定：

1、所能呈现的立体空间的范围有限，而且3D影像是被局限在固定的空间中。

2、无法提供全彩的影像，以LED为主的常用技术，目前尚无单一的LED可提供任意颜色的光源；虽然雷射可个别提供近似红、蓝、绿三原色的光源，但是要把三种光源同时聚在同一点并提供全彩的颜色，将成为非常昂贵且庞大的装置。

3、必须将常用的装置放在黑暗的空间中，以避免装置的物体影像干扰3D影像。

实用新型内容

本实用新型提出了一种裸眼3D显示***，不必配戴任何特殊眼镜，即可裸眼直接观视3D影像。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种裸眼3D显示***，包括：

平行光源产生器，可产生并输出均匀的平行白光；

二维阵列图形产生器，接收所述均匀的平行白光后，输出具有散射光的二维阵列图形的平行光；

散射光滤除器，接收所述散射光的二维阵列图形的平行光，滤除散射光后，再输出二维阵列图形的平行光；

二维点光源空间投射器，接收所述二维阵列图形的平行光后，将二维阵列图形中的图形单元，以点光源的形式，聚焦投射于空间中不同的位置。

作为优选，所述平行光源产生器，由点光源产生器和平行光转换器组成，所述点光源产生器产生并输出近似点状的白光点光源，所述平行光转换器接收近似点状的白光点光源，并输出均匀的平行白光。

作为优选，所述平行光转换器，由光学透镜组与散射光滤除器组成，所述光学透镜组，接收近似点状的白光点光源后将其转换成具有散射光的平行白光，所述散射光滤除器接收该具有散射光的平行白光，滤除散射光的部分后，再输出平行白光。

作为优选，所述点光源生产器包括：

白光灯源，可产生输出任意散射的白光；

筒体，其一端设置有散射口，所述散射口设置在散射体后端，达到封闭筒体的目的，所述筒体内表面为全反射面；

聚焦光学透镜组，设置于所述筒体内，可将大部分的白光聚集至所述散射体；

散射体，将入射光做均匀散射，并经由所述散射口的开口，向所述筒体的外部输出近似点状的白光点光源。

作为优选，所述散射体可为球体或者方块体。

作为优选，该二维阵列图形产生器，由排列于二维空间中多个图形单元阵列所组成。

作为优选，所述散射光滤除器由前光学器、遮蔽器与后光学器所组成。

作为优选，所述二维点光源空间投射器，由排列于二维空间上多对的可变焦光学器单元阵列所组成。

作为优选，该可变焦光学器单元，由固定式光学透镜组与移动式光学透镜组组成，所述移动式光学透镜组的移动，通过电机控制，可于光轴上做线性的移动，达到变焦的目的。

本实用新型通过提供的一种裸眼3D显示***，其有益效果在于：在无须使用实体银幕的情况下，利用平行光源产生器、二维阵列图形产生器、散射光滤除器与二维点光源空间投射器等元件的使用，即可将二维阵列图形中的图形单元，以点光源的形式，聚焦投射于空间中不同的位置，以达到裸眼3D显示的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中利用LED方式的平面投射装置示意图；

图2为现有技术中利用雷射方式的螺旋曲面投射装置示意图；

图3为人体肉眼瞬间立体融合机制的示意图；

图4为人造点光源机制的示意图；

图5为本实施例裸眼3D显示***的示意图；

图6为本实施例中平行光源产生器的示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

如图3所示，人类肉眼的瞬间立体融合机制的示意图。所谓瞬间立体融合机制，即是在不转动眼球改变视线、不改变水晶体焦距的条件下，肉眼所能感知的立体空间大小的机制。透过这样的一个机制，人类可正确地判断出视空间中物体的距离感。一般，人类的肉眼主要是靠双眼的水晶体的聚焦、双眼的汇聚角度及视差效果来感知物体的远近距离。由于，物体整体的外观，皆可通过点光源来诠释其光学的外观，亦即该物体的表面，是由无数的点光源所构成。以下以两个不同距离的点光源40、41来说明远近距离的感知机制。假设左眼20与右眼30是注视于点光源40，则左、右眼的视线22、32将交汇于点光源40之处，且使得双眼的汇聚角度成q。另外，左、右水晶体21、31会调整其焦距，使点光源40成像于左、右视网膜23、33的中心处42、43，而点光源41则成像于左、右视网膜23、33不同的位置44、45。对于点光源40而言，感知距离是由汇聚角度q与左右水晶体焦距所决定，而点光源41对于点光源40的相对距离则由不同成像的位置44、45(也就是视差效果)所决定。基本上，肉眼的瞬间立体融合范围50极为有限，人是靠着不断地扫描空间，及对影像的瞬间记忆，将眼前的立体空间组装而成。在瞬间立体融合范围里，双眼的注视点(如点光源40)的绝对距离感是由汇聚角度q与左右水晶体焦距所决定，而融合区中的其他物体(如点光源41)的相对距离感(如相对于点光源40)，则由视差效果所决定。

如图4所示，人造点光源机制的示意图。机制包括平行光源60及光学透镜***61。该平行光源60被该光学透镜***61聚焦于焦点处f而成为点光源62。对于处在该点光源62的可视区63的左、右眼65、66即可感知该点光源62的距离。改变该光学透镜***61的焦距f，即可改变点光源62的距离。

如图5所述，本实施例提供裸眼3D显示***，由平行光源产生器100、二维阵列图形产生器110、散射光滤除器120与二维点光源空间投射器130所组成。该平行光源产生器100可产生并输出均匀的平行白光250。该平行光源产生器100的设计方式，参阅图6，平行光源产生器200由点光源产生器201与平行光转换器220所组成。该点光源产生器201可产生并输出近似点状的白光点光源210，该平行光转换器220则接收该近似点状的白光点光源210，并将该点光源作用后，输出均匀的平行白光250。

该点光源产生器201由白光灯源202、封闭式筒体203、聚焦光学透镜组205、散射体206所组成。该白光灯源202可产生输出任意散射的白光。该封闭式筒体203主要由适当的封闭面所构成，于其端设置有适当开口的散射口204，该散射口204装置在该散射体206后，达到封闭筒体203的目的。该筒体203封闭面的内表面被处理成为全反射面，配合适当光学透镜205的使用，可将大部分的白光聚焦至散射体206之处，其余部分的白光因被该封闭式筒体203所封闭，除了被白光灯源202再度吸收外，经过多次的镜射，亦可到达该散射体206。该散射体206的作用，将入射光作均匀的散射，并经由该散射口204的开口，向该封闭式筒体203的外部输出近似点状的白光点光源210。该散射体206可为具有适当径的球体207、或者是具有适当厚度的方块体208。该散射体206为在透明的材质内207、208，参杂适当密度的不同材质的细小透明物或不透明镜射物209，该细小透明物或不透明镜射物209以随机的方式分布于散射体206内。由于该细小透明物或不透明镜射物209具有不同的折射率或镜射特性、及随机分布的特性，可将入射于该散射体206的入射光作均匀的散射。通过适当的散射口204的设计，可控制该近似点状的白光点光源210的发光立体角。

另外，该平行光转换器220由光学透镜组221与散射光滤除器230所组成。该光学透镜组221，接收该近似点状的白光点光源210后，将其转换成具有散射的平行白光240。该散射光滤除器230后接收该具有散射的平行白光240，于滤除散射光的部分后，在输出均匀的平行白光250，该散射光滤除器230由前光学器222、遮蔽器223与后光学器224所组成。该前光学器222为光学透镜组，具有f1的焦距，可将该入射的具有散射的平行白光240聚焦于焦点f1；该遮蔽器223为遮光板，设置于该前光学器222的焦点f1上，其上装置有适当半径的圆孔225，该圆孔225的作用是将无法聚焦f1焦点的散射光滤除。另外，该后光学器224为光学透镜组，具有f2的焦距，并以f2的距离设置于该遮蔽器223之后，可将聚焦于f1的光源再作用后，输出均匀的平行白光250。

如图5所示，二维阵列图形产生器110，由排列于二维空间的多数的图形产生单元111阵列所组成，于接收该均匀的平行白光250后，输出具有散射光的二维阵列图形的平行光源114，该散射光的产生，由于平行光通过该二维阵列图形产生器110时，因内部结构所造成。对于入射的白光，该图形产生单元111系可由外部电气信号的控制，达到选择透光的颜色；或者成为完全的遮蔽体，不输出任何光源。由对所有图形产生单元111做电气的控制，即可产生所需要的图形。例如，图形产生单元112被设定成绿色时，即对入射的均匀平行白光250作滤除的作用，只让绿光透过；另外，图形产生单元113被设定成红色时，即对入射的均匀的平行白光250作滤除的作用，只让红光透过；而其他的图形产生单元111则被设定成遮蔽状态，将入射的均匀的平行白光250作完全遮蔽的作用，不输出任何光源。

散射光滤除器120接收该具有散射光的二维阵列图形的平行光源114，于滤除散射光的部分后，再输出二维阵列图形的平行光源115。该散射光滤除器120系由前光学器121、遮蔽器123与后光学器122所组成。该前光学器121为光学透镜组，具有f1的焦距，可将具有散射光的二维阵列图形的平行光源114聚焦于焦点f1处；该遮蔽器123为遮光板，设置于该前光学器121的焦点f1上，其上装置有适当半径的圆孔124，该圆孔124的作用是将无法聚焦于f1焦点的散射光滤除。另外，该后光学器122为光学透镜组，具有f2的焦距，并以f2的距离设置于该遮蔽器123之后，可将聚焦于f1的光源再作用成二维阵列图形的平行光源115。

二维点光源空间投射器130接收该二维阵列图形的平行光源115，并将二维阵列图形中个别图形单元的平行光，以点光源的形式，聚焦投射于空间中不同的位置。该二维点光源空间投射器130，由排列于二维空间上多对的可变焦光学器单元阵列所组成。该可变焦光学器单元(133、134)、(135、136)可由固定式光学透镜组133、135与移动式光学透镜组134、136所组成，该可变焦光学器单元，于接收该二维阵列图形的平行光115后，可将该二维阵列图形单元112、113的平行光，以点光源的形式，聚焦投射于空间中不同的位置138、137。该可变焦光学器单元(133、134)、(135、136)的光学焦距由移动该移动式光学透镜组134、136达成。该移动式光学透镜组134、136的移动，由电机装置，通过外部电气信号的控制，可于光轴上做线性的移动，将移动式光学透镜组134、136移动至适当的位置，可达到变焦的目的。亦即，该可变焦光学器单元(133、134)、(135、136)，可将通过该图形产生器110的图形单元113(红色)与图形单元112(绿色)的平行光源，以点光源的形式，个别投射聚焦于不同的空间位置137、138。是以，处于是适当位置的观看者139，可感知聚焦空间位置137、138点光源的远近感，而达到本发明实像3D显示器的目的。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种裸眼3D显示***，其特征在于，包括：

平行光源产生器，可产生并输出均匀的平行白光；

二维阵列图形产生器，接收所述均匀的平行白光后，输出具有散射光的二维阵列图形的平行光；

散射光滤除器，接收所述散射光的二维阵列图形的平行光，滤除散射光后，再输出二维阵列图形的平行光；

二维点光源空间投射器，接收所述二维阵列图形的平行光后，将二维阵列图形中的图形单元，以点光源的形式，聚焦投射于空间中不同的位置。

2.根据权利要求1所述的一种裸眼3D显示***，其特征在于，所述平行光源产生器，由点光源产生器和平行光转换器组成，所述点光源产生器产生并输出近似点状的白光点光源，所述平行光转换器接收近似点状的白光点光源，并输出均匀的平行白光。

3.根据权利要求2所述的一种裸眼3D显示***，其特征在于，所述平行光转换器，由光学透镜组与散射光滤除器组成，所述光学透镜组，接收近似点状的白光点光源后将其转换成具有散射光的平行白光，所述散射光滤除器接收该具有散射光的平行白光，滤除散射光的部分后，再输出平行白光。

4.根据权利要求2所述的一种裸眼3D显示***，其特征在于，所述点光源生产器包括：

白光灯源，可产生输出任意散射的白光；

筒体，其一端设置有散射口，所述散射口设置在散射体后端，达到封闭筒体的目的，所述筒体内表面为全反射面；

聚焦光学透镜组，设置于所述筒体内，可将大部分的白光聚集至所述散射体；

散射体，将入射光做均匀散射，并经由所述散射口的开口，向所述筒体的外部输出近似点状的白光点光源。

5.根据权利要求4所述的一种裸眼3D显示***，其特征在于，所述散射体可为球体或者方块体。

6.根据权利要求1所述的一种裸眼3D显示***，其特征在于，该二维阵列图形产生器，由排列于二维空间中多个图形单元阵列所组成。

7.根据权利要求1所述的一种裸眼3D显示***，其特征在于，所述散射光滤除器由前光学器、遮蔽器与后光学器所组成。

8.根据权利要求1所述的一种裸眼3D显示***，其特征在于，所述二维点光源空间投射器，由排列于二维空间上多对的可变焦光学器单元阵列所组成。

9.根据权利要求8所述的一种裸眼3D显示***，其特征在于，该可变焦光学器单元，由固定式光学透镜组与移动式光学透镜组组成，所述移动式光学透镜组的移动，通过电机控制，可于光轴上做线性的移动，达到变焦的目的。