CN221101259U - 一种多视点显示*** - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种多视点显示***，包括：投影屏幕；其中，投影屏幕的出光面设置有扩散层；扩散层包括多个微结构单元，每个微结构单元的延伸方向为第一方向，第二方向与第一方向垂直，每个微结构单元沿第一方向的特征尺寸大于沿第二方向的特征尺寸；其中，扩散层包括第一方向扩散角与第二方向扩散角；投影机组，设置在投影屏幕的入光面的一侧，包括至少两个投影机；其中，多个投影机用于放映不同视点场景；其中，任意两个投影机的投影光线所形成的夹角大于扩散层的第一方向扩散角。本申请能够满足多视需求以及实现防窥效果，从而满足多元化的观看需求。

Description

一种多视点显示***

技术领域

本申请涉及显示领域，尤其是涉及一种多视点显示***。

背景技术

由于光学技术的快速发展，许多显示装置已经逐渐应用到日常生活中。其中，投影装置具有大尺寸显示的优点，被视为显示装置的重要发展趋势。

现有技术中，投影装置是观看者与投影机位于投影屏幕的两侧或同侧，通过投影机从投影屏幕上透射或反射出来的投影光线来观看图像。

然而，投影屏幕虽然具有较大观看视角，但不同位置的观看者通过投影屏幕观看的仍为同一画面，无法使不同位置的观看者观看互不影响的多个投影画面，无法满足多元化观看需求。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种多视点显示***，能够解决现有投影设备无法满足多元化观看需求的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是提供一种多视点显示***，包括：投影屏幕；其中，投影屏幕的出光面设置有扩散层；扩散层包括多个微结构单元，每个微结构单元的延伸方向为第一方向，第二方向与第一方向垂直，每个微结构单元沿第一方向的特征尺寸大于沿第二方向的特征尺寸；其中，扩散层包括第一方向扩散角与第二方向扩散角；投影机组，设置在投影屏幕的入光面的一侧，包括至少两个投影机；其中，多个投影机用于放映不同视点场景；其中，任意两个投影机的投影光线所形成的夹角大于扩散层的第一方向扩散角。

其中，第一方向扩散角为0～10°，第二方向扩散角为0～60°。

其中，扩散层包括交错排布的多个微结构单元，且多个微结构单元之间无固定间隔；其中，微结构单元呈山峰状，且每个微结构单元在投影屏幕的平面内的截面形状为椭圆形或纺锤形；其中，椭圆形或纺锤形的长轴平行于第一方向，椭圆形或纺锤形的短轴平行于第二方向。

其中，多个微结构单元分别对应的特征尺寸不同，且多个特征尺寸随机变化并符合高斯分布；其中，特征尺寸包括长轴、短轴与厚度。

其中，多个微结构单元的长轴的平均长度为10～1000微米；多个微结构单元的长轴与短轴的平均比值为1:1～1000:1；多个微结构单元的平均厚度为2～10微米。

其中，投影屏幕的出光面设置有柱面光栅，扩散层设置在柱面光栅上。

其中，柱面光栅的棱柱周期大于扩散层中多个微结构单元的特征尺寸。

其中，棱柱周期小于或等于预设值。

其中，投影屏幕为透射式屏幕；其中，出光面与入光面为相对设置的两侧表面。

其中，投影屏幕为反射式屏幕；其中，出光面与入光面为同一表面。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请提供多视点显示***，通过设置包括至少两个投影机的投影机组，能够通过多个投影机在投影屏幕上形成多个不同的视点场景，以使不同位置的观看者观看不同的投影画面，从而满足多视需求；同时，通过在投影屏幕的出光面设置包括多个微结构单元的扩散层，并通过扩散层控制投影画面的扩散角度，能够使同一投影画面在不同观看位置形成较大的对比度，以确保观看者处于不同视点场景对应的观看位置内才能观看到对应的投影画面，从而实现防窥的效果；进一步地，通过使任意两个投影机的投影光线所形成的夹角大于扩散层的第一方向扩散角，能够消除多个投影画面之间的串扰，从而避免多个投影画面之间互相影响，继而满足多元化的观看需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请多视点显示***第一实施方式的结构示意图；

图2是图1中投影屏幕水平扩散效果示意图；

图3是图1中扩散层的微观结构图；

图4是图1中扩散层的等高线图；

图5是本申请多视点显示***第二实施方式的结构示意图；

图6是本申请多视点显示***第三实施方式的结构示意图；

图7是图6中投影屏幕A区一实施方式的放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，均属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，本文中使用的术语“包括”、“包含”或者其他任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

投影屏幕虽然具有较大观看视角，但不同位置的观看者通过投影屏幕观看的仍为同一画面，无法使不同位置的观看者观看互不影响的多个投影画面，无法满足多元化观看需求。

基于上述情况，本申请提供一种多视点显示***，能够解决现有投影设备无法满足多元化观看需求的问题。

本申请所提供的多视点显示***，包括：投影屏幕；其中，投影屏幕的出光面设置有扩散层；扩散层包括多个微结构单元，每个微结构单元的延伸方向为第一方向，第二方向与第一方向垂直，每个微结构单元沿第一方向的特征尺寸大于沿第二方向的特征尺寸；其中，扩散层包括第一方向扩散角与第二方向扩散角；投影机组，设置在投影屏幕的入光面的一侧，包括至少两个投影机；其中，多个投影机用于放映不同视点场景；其中，任意两个投影机的投影光线所形成的夹角大于扩散层的第一方向扩散角。通过设置投影机组，能够通过多个投影机在投影屏幕上形成多个不同的视点场景，以使不同位置的观看者观看不同的投影画面，从而满足多视需求。同时，通过在投影屏幕的出光面设置包括多个微结构单元的扩散层，并通过扩散层控制投影画面的扩散角度，能够使同一投影画面在不同观看位置形成较大的对比度，以确保观看者处于不同视点场景对应的预设观看位置内才能观看到对应的投影画面，从而实现防窥的效果。进一步地，通过使任意两个投影机的投影光线所形成的夹角大于扩散层的第一方向扩散角，能够消除多个投影画面之间的串扰，从而避免多个投影画面之间互相影响，继而满足多元化的观看需求。

为了说明本申请多视点显示***的具体结构，请参阅图1，图1是本申请多视点显示***第一实施方式的结构示意图。

本实施方式中，多视点显示***100包括投影屏幕10与投影机组20。其中，投影屏幕10的出光面12设置有扩散层(图未示)，扩散层包括多个微结构单元，每个微结构单元的延伸方向为第一方向，第二方向与第一方向垂直，每个微结构单元沿第一方向的特征尺寸大于沿第二方向的特征尺寸，扩散层包括第一方向扩散角α与第二方向扩散角。投影机组20设置在投影屏幕10的入光面11的一侧，包括第一投影机21与第二投影机22。其中，第一投影机21与第二投影机22用于放映不同视点场景。其中，第一投影机21与第二投影机22的投影光线所形成的夹角γ大于第一方向扩散角α。

本实施方式中，投影屏幕10为透射式屏幕，出光面12与入光面11为相对设置的两侧表面，第一投影机21与第二投影机22的投影光线射到投影屏幕10的入光面11，由投影屏幕10的出光面12射出，第一投影机21、第二投影机22与第一观看位置31、第二投影机22分别位于投影屏幕10的两侧。

本实施方式中，第一方向为投影屏幕10的水平方向，也即投影画面的左右方向。第二方向为投影屏幕10的垂直方向，也即投影画面的上下方向。

本实施方式中，投影屏幕10通过扩散层中的多个微结构单元实现投影光线的扩散效果。第一方向扩散角α为扩散层的水平扩散角，其定义为水平亮度分布下降的1/2峰值处。第二方向扩散角为扩散层的垂直扩散角，其定义为垂直亮度分布下降的1/2峰值处。

其中，观看视角包括水平方向和垂直方向，水平方向为多视角分布的方向，即不同观看位置的分布方向，垂直方向为高度分布的方向，即不同身高的分布方向。

其中，第一观看位置31与第二观看位置32沿水平方向分布，且第一观看位置31位于第一投影机21的投影光线通过投影屏幕10扩散所形成的第一方向扩散角α的范围内，第二观看位置32位于第二投影机22的投影光线通过投影屏幕10扩散所形成的第一方向扩散角α的范围内。

其中，第一观看位置31用于观看第一投影机21在投影屏幕10上形成的第一投影画面，第二观看位置32用于观看第二投影机22在投影屏幕10上形成的第二投影画面。其中，第一投影画面与第二投影画面为不同的投影画面。

具体地，请参阅图2，图2是图1中投影屏幕水平扩散效果示意图。对于第一投影画面而言，第一观看位置31的观看亮度为峰值～1/2峰值之间，第二观看位置32的观看亮度显著低于1/2峰值，观看者在第一观看位置31能够看到较为清晰的第一投影画面，在第二观看位置32则无法看清第一投影画面。同理，对于第二投影画面而言，第二观看位置32的观看亮度为峰值～1/2峰值之间，第一观看位置31的观看亮度显著低于1/2峰值，观看者在第二观看位置32能够看到较为清晰的第二投影画面，在第一观看位置31则无法看清第二投影画面。

一些实施方式中，第一方向扩散角α为0～10°，第二方向扩散角为0～60°。其中，在水平方向上超出第一方向扩散角α的范围(即超出第一观看位置31或第二观看位置32)或在垂直方向上超出第二方向扩散角的范围(即身高过矮或过高)，投影画面基本不可见。

可以理解地，第一方向扩散角α的范围较小，能够在水平方向上较好地实现多视分布，第二方向扩散角的范围较大，能够满足不同身高的观看者的观看需求。

可以理解地，由于不同投影画面在不同的观看位置产生了较大的对比度，因而可以确保观看者处于不同视点场景对应的观看位置内才能观看到对应的投影画面，从而不仅满足了多视需求，还保护了观看者的隐私需求，实现了防窥效果。

本实施方式中，投影屏幕10的扩散层包括交错排布的多个微结构单元其中，微结构单元呈山峰状，且每个微结构单元在投影屏幕10的平面内的截面形状为椭圆形或纺锤形。其中，椭圆形或纺锤形的长轴平行于第一方向，椭圆形或纺锤形的短轴平行于第二方向。

具体地，请参阅图3与图4，图3是图1中扩散层的微观结构图，图4是图1中扩散层的等高线图。

本实施方式中，多个微结构单元分别对应的特征尺寸不同，且多个特征尺寸随机变化并符合高斯分布。其中，特征尺寸包括长轴、短轴与厚度。扩散层的多个微结构单元的扩散效果为椭圆高斯扩散，即在水平方向和垂直方向上的光分布均符合高斯分布特征，其特征尺寸中短轴的分布特征对应宏观上水平方向的分布特征。

其中，每个微结构单元沿第一方向的特征尺寸即为长轴，每个微结构单元沿第二方向的特征尺寸即为短轴。

一些实施方式中，多个微结构单元的长轴的平均长度为10～1000微米，多个微结构单元的长轴与短轴的平均比值为1:1～1000:1，多个微结构单元的平均厚度为2～10微米。

一些实施方式中，多个微结构单元之间无固定间隔，排布无周期特征，在宏观上呈现无周期性边界。可以理解地，随机交错排布可以避免屏幕上出现周期性的亮斑，从而提高投影屏幕10的显示效果。

一些实施方式中，投影屏幕10的雾度大于70％，以不能看到投影机的亮度为宜。投影屏幕10的屏幕透过率大于80％，以使投影光线能更好地射出。

本实施方式中，第一投影机21与第二投影机22的投影光线所形成的夹角γ大于第一方向扩散角α。在一个具体的实施场景中，扩散层的第一方向扩散角α为4°，第一投影机21与第二投影机22的投影光线所形成的夹角γ为60°。在另一个具体的实施场景中，扩散层的第一方向扩散角α为7°，第一投影机21与第二投影机22的投影光线所形成的夹角γ为65°。

现有技术中，一般通过复杂的光栅、透镜等结构实现光线扩散，以及通过在投影屏幕上设置多个子屏幕来实现分区显示，以消除不同画面之间的串扰。

区别于现有技术，本实施方式通过扩散层就能控制投影画面的扩散角度，以及通过使第一投影机21与第二投影机22的投影光线所形成的夹角γ大于第一方向扩散角α，就能够消除第一投影画面与第二投影画面之间的串扰，避免多个投影画面之间互相影响，无需进行分区设置，降低了投影屏幕10的体积，从而降低了多视点显示***100的设计难度以及制备成本。

进一步地，本实施方式中，第一投影机21与第二投影机22的投影光线在夹角满足要求的情况下，可以沿着水平方向任意摆放，仅需保证投影于投影屏幕10上的第一投影画面或第二投影画面在第一观看位置31或第二观看位置32为正常画面，且无明显畸变、失真即可。

本实施方式中，第一投影机21与第二投影机22可以是正投、短焦、超短焦投影机中的任一种，也可以是特殊设计的投影机，本申请对此不作限定。

可以理解地，本实施方式对投影机的类型、分布位置(例如相互之间的间隔、与投影屏幕的距离、入射光角度)几乎无要求，在任意两个投影机的投影光线所形成的夹角大于扩散层的第一方向扩散角的情况下，入射光从任意角度入射均能实现同样的显示效果，因而多视点显示***100具有较高的灵活性与通用性。

请参阅图5，图5是本申请多视点显示***第二实施方式的结构示意图。

本实施方式中，多视点显示***200包括投影屏幕10与投影机组20。其中，投影屏幕10的出光面12设置有扩散层(图未示)，扩散层包括第一方向扩散角与第二方向扩散角，且第一方向与第二方向垂直。投影机组20设置在投影屏幕10的入光面11的一侧，包括第一投影机21与第二投影机22。其中，第一投影机21与第二投影机22用于放映不同视点场景。其中，第一投影机21与第二投影机22的投影光线所形成的夹角γ大于第一方向扩散角。

以下仅对本实施方式与上述实施方式不同的部分进行说明。

本实施方式中，投影屏幕10为反射式屏幕。其中，出光面12与入光面11为同一表面，第一投影机21、第二投影机22与第一观看位置31、第二投影机22位于投影屏幕10的同一侧。

其中，第一观看位置31对应第二投影机22的投影光线入射方向，第二观看位置32对应第一投影机21的投影光线入射方向。

本实施方式中，投影屏幕10可以为不透光材料或透光材料，本申请对此不作限定。

在一个具体的实施场景中，投影屏幕10为不透光材料，扩散层表面反射投影光线。在另一个具体的实施场景中，投影屏幕10为透光材料，在屏幕背面(即与出光面12相对设置的一侧表面)增设吸光层，以避免底面的漫反射。

本实施方式中，投影屏幕10的屏幕反射率大于80％。

可以理解地，本申请的多视点显示***对投影屏幕与投影机的类型不作限定，能够灵活地适应不同类型的投影设备，而无需重新设计元件，从而进一步提升了多视点显示***的通用性。

请参阅图6与图7，图6是本申请多视点显示***第三实施方式的结构示意图，图7是图6中投影屏幕A区一实施方式的放大结构示意图。

本实施方式中，多视点显示***300包括投影屏幕10与投影机组20。其中，投影屏幕10的出光面12设置有扩散层50，扩散层50包括第一方向扩散角与第二方向扩散角，且第一方向与第二方向垂直。投影机组20设置在投影屏幕10的入光面11的一侧，包括第一投影机21与第二投影机22。其中，第一投影机21与第二投影机22用于放映不同视点场景。其中，第一投影机21与第二投影机22的投影光线所形成的夹角γ大于第一方向扩散角。

以下仅对本实施方式与上述实施方式不同的部分进行说明。

本实施方式中，投影屏幕10的出光面12设置有柱面光栅40，扩散层50设置在柱面光栅40上。

具体地，柱面光栅40与扩散层50形成复合结构，柱面光栅40为棱柱结构，扩散层50为表面扩散结构，表面扩散结构的尺寸小于棱柱结构的尺寸，并附着于棱柱结构的表面。

一些实施方式中，柱面光栅40的棱柱周期大于扩散层50中多个微结构单元的特征尺寸。

一些具体实施方式中，棱柱周期为扩散层50中多个微结构单元的长轴的平均长度的3倍以上。在其他具体实施方式中，棱柱周期还可以为其他值，本申请对此不作限定。

其中，棱柱周期小于或等于预设值。

一些具体实施方式中，预设值为800μm。在其他具体实施方式中，预设值还可以为其他值，本申请对此不作限定。

本实施方式与第二实施方式相比，差别在于第一观看位置31对应第一投影机21的投影光线入射方向，第二观看位置32对应第二投影机22的投影光线入射方向，这是通过复合结构中的棱柱结构实现的，通过棱柱结构对反射光线进行调控，能够保证不同位置的反射光线始终能够到达对应的观看位置附近，从而有效提高反射画面的亮度均匀性，避免画面局部偏暗的现象。同时，表面扩散结构能够扩展反射光线的角度范围，获得更大的观看视角，避免棱柱结构仅能够向单一方向反射的缺陷，从而解决画面较大时亮度分布不均的现象，提高均匀性，继而提升观看体验。

区别于现有技术，本申请通过设置包括至少两个投影机的投影机组，能够通过多个投影机在投影屏幕上形成多个不同的视点场景，以使不同位置的观看者观看不同的投影画面，从而满足多视需求；同时，通过在投影屏幕的出光面设置包括多个微结构单元的扩散层，并通过扩散层控制投影画面的扩散角度，能够使同一投影画面在不同观看位置形成较大的对比度，以确保观看者处于不同视点场景对应的观看位置内才能观看到对应的投影画面，从而实现防窥的效果；进一步地，通过使任意两个投影机的投影光线所形成的夹角大于扩散层的第一方向扩散角，能够消除多个投影画面之间的串扰，从而避免多个投影画面之间互相影响，继而满足多元化的观看需求。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种多视点显示***，其特征在于，包括：

投影屏幕；其中，所述投影屏幕的出光面设置有扩散层；所述扩散层包括多个微结构单元，每个所述微结构单元的延伸方向为第一方向，第二方向与所述第一方向垂直，每个所述微结构单元沿所述第一方向的特征尺寸大于沿所述第二方向的特征尺寸；其中，所述扩散层包括第一方向扩散角与第二方向扩散角；

投影机组，设置在所述投影屏幕的入光面的一侧，包括至少两个投影机；其中，多个所述投影机用于放映不同视点场景；

其中，任意两个所述投影机的投影光线所形成的夹角大于所述扩散层的所述第一方向扩散角。

2.根据权利要求1所述的多视点显示***，其特征在于，

所述第一方向扩散角为0～10°，所述第二方向扩散角为0～60°。

3.根据权利要求1所述的多视点显示***，其特征在于，

所述扩散层包括交错排布的多个所述微结构单元，且多个所述微结构单元之间无固定间隔；

其中，所述微结构单元呈山峰状，且每个所述微结构单元在所述投影屏幕的平面内的截面形状为椭圆形或纺锤形；其中，所述椭圆形或所述纺锤形的长轴平行于所述第一方向，所述椭圆形或所述纺锤形的短轴平行于所述第二方向。

4.根据权利要求3所述的多视点显示***，其特征在于，

多个所述微结构单元分别对应的所述特征尺寸不同，且多个所述特征尺寸随机变化并符合高斯分布；其中，所述特征尺寸包括所述长轴、所述短轴与厚度。

5.根据权利要求4所述的多视点显示***，其特征在于，

多个所述微结构单元的所述长轴的平均长度为10～1000微米；

多个所述微结构单元的所述长轴与所述短轴的平均比值为1:1～1000:1；

多个所述微结构单元的平均厚度为2～10微米。

6.根据权利要求5所述的多视点显示***，其特征在于，

所述投影屏幕的所述出光面设置有柱面光栅，所述扩散层设置在所述柱面光栅上。

7.根据权利要求6所述的多视点显示***，其特征在于，

所述柱面光栅的棱柱周期大于所述扩散层中多个所述微结构单元的所述特征尺寸。

8.根据权利要求7所述的多视点显示***，其特征在于，

所述棱柱周期小于或等于预设值。

9.根据权利要求1所述的多视点显示***，其特征在于，

所述投影屏幕为透射式屏幕；

其中，所述出光面与所述入光面为相对设置的两侧表面。

10.根据权利要求1所述的多视点显示***，其特征在于，

所述投影屏幕为反射式屏幕；

其中，所述出光面与所述入光面为同一表面。