立体影像显示设备的制作方法

本发明涉及一种立体影像显示设备，特别涉及一种为显示目的使用，主要领域为3d立体显示，采用3d裸视技术，使用上较为简易方便的立体影像显示设备。

背景技术：

现有的立体影像显示设备，一般主流采用双眼融合影像的技术制成。一般裸视立体影像显示设备，皆让观赏者在正对显示设备的角度观看，抑或影像深度不能远离显示平面太多。然而在考虑一些情境状况的场合里，例如航空地形模型、建筑模型、医疗3d训练等，显示设备为水平摆放的情况时，观赏者自然的视角为斜向的观看显示设备。此时一般主流的立体影像显示技术无法提供对观赏者自然的观看角度，造成不便。再者，一般立体影像显示设备，在正面所观看的3d感知，对观赏者来说是只有一个方向的视觉刺激，就像是画面突出或沉入，而无法达到真正让影像脱离平面的感觉，实现漂浮于空中的感觉。再者，现有的立体影像显示设备，大多具有质量不佳的问题，难以达到较佳立体影像显示效果。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种立体影像显示设备，提供漂浮显示的效果，能让观赏者在正向、斜向的角度观看立体影像，且能改善质量，使显示器上来的光线可以准直，以消除其他阶的光线，以具有较佳的立体影像显示效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种立体影像显示设备，包括：一显示器，该显示器具有一显示面及一图像演算单元；一透镜阵列层，该透镜阵列层设置于邻近该显示器的显示面处，该透镜阵列层包含多个透镜；以及一指向性结构，该指向性结构设置于该显示器与该透镜阵列层之间，或设置于该透镜阵列层上，该指向性结构使该显示器产生的光线能指向性地照射，该显示面所显示尚未重建的图像能通过该透镜阵列层重组，重新组合成集成式影像，以形成立体影像。

优选地，该指向性结构为一挡板层，该挡板层呈板状体，该挡板层具有多个透光部，所述多个透光部分别与所述多个透镜相对应，所述多个透光部的外围各具有一遮挡壁，该遮挡壁垂直或倾斜于该显示器的显示面。

优选地，所述多个透镜使用光线的波长范围为300nm至1100nm，所述多个透镜的直径为100um到5mm，所述多个透镜符合造镜者公式：1/f＝(n-1)(1/r1+1/r2)，其中r1和r2分别为透镜两边的曲率半径，f是透镜焦距，n是透镜折射率。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种立体影像显示设备，包括：一显示器，该显示器为一自发光显示器，该显示器具有一显示面、一图像演算单元及多个指向性发光组件，所述多个指向性发光组件位于该显示面；以及一透镜阵列层，该透镜阵列层设置于邻近该显示器的显示面处，该透镜阵列层包含多个透镜，所述多个透镜分别与所述多个指向性发光组件相对应，所述多个指向性发光组件能形成一指向性结构，使该显示器产生的光线能指向性地照射，该显示面所显示尚未重建的图像能通过该透镜阵列层重组，重新组合成集成式影像，以形成立体影像。

优选地，所述多个指向性发光组件为微型led(microled)、led或oled。

优选地，所述多个透镜分别成形在所述多个指向性发光组件上。

优选地，所述多个透镜使用光线的波长范围为300nm至1100nm，所述多个透镜的直径为100um到5mm，所述多个透镜符合造镜者公式：1/f＝(n-1)(1/r1+1/r2)，其中r1和r2分别为透镜两边的曲率半径，f是透镜焦距，n是透镜折射率。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种立体影像显示设备，包括：一显示器，该显示器为一被动发光显示器，该显示器具有一显示面、一图像演算单元及一指向性背光源层；以及一透镜阵列层，该透镜阵列层设置于邻近该显示器的显示面处，该透镜阵列层包含多个透镜，该指向性背光源层能形成一指向性结构，该显示器产生的光线能指向性地照射，该显示面所显示尚未重建的图像能通过该透镜阵列层重组，重新组合成集成式影像，以形成立体影像。

优选地，所述多个透镜使用光线的波长范围为300nm至1100nm，所述多个透镜的直径为100um到5mm，所述多个透镜符合造镜者公式：1/f＝(n-1)(1/r1+1/r2)，其中r1和r2分别为透镜两边的曲率半径，f是透镜焦距，n是透镜折射率。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种立体影像显示设备，包括：一显示器，该显示器为一出光具有指向性的自发光显示器，该显示器具有一显示面及一图像演算单元；以及一透镜阵列层，该透镜阵列层设置于邻近该显示器的显示面处，该透镜阵列层包含多个透镜，该显示器出光具有指向性，能形成一指向性结构，使该显示器产生的光线能指向性地照射，该显示面所显示尚未重建的图像能通过该透镜阵列层重组，重新组合成集成式影像，以形成立体影像。

优选地，所述多个透镜使用光线的波长范围为300nm至1100nm，所述多个透镜的直径为100um到5mm，所述多个透镜符合造镜者公式：1/f＝(n-1)(1/r1+1/r2)，其中r1和r2分别为透镜两边的曲率半径，f是透镜焦距，n是透镜折射率。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种立体影像显示设备，包括：一显示器，该显示器为一自发光显示器，该显示器具有一显示面及一图像演算单元；一透镜阵列层，该透镜阵列层设置于邻近该显示器的显示面处，该透镜阵列层包含多个透镜；以及一指向性结构，该指向性结构设置于该显示器及该透镜阵列层之间，或设置于该透镜阵列层上，该指向性结构使该显示器产生的光线能指向性地照射，该显示面所显示尚未重建的图像能通过该透镜阵列层重组，重新组合成集成式影像，以形成立体影像。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种立体影像显示设备，包括：一显示器，该显示器为一自发光显示器，该显示器具有一显示面、一图像演算单元及多个指向性发光组件，所述多个指向性发光组件位于该显示面。

本发明的有益效果：

本发明在显示器与透镜阵列层之间，或显示器上或透镜阵列层上，设置有一指向性结构，能用以改善质量，使显示器产生的光线能指向性地照射，以消除其他阶的光线，以具有较佳的立体影像显示效果。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。

附图说明

图1为本发明立体影像显示设备第一实施例的平面示意图。

图2为本发明透镜阵列相对排列的示意图。

图3为本发明透镜阵列交错排列的示意图。

图4为本发明单一透镜聚焦情形的示意图。

图5为本发明立体影像显示设备第二实施例的平面示意图。

图6为本发明立体影像显示设备第三实施例的平面示意图。

图7为本发明立体影像显示设备第四实施例的平面示意图。

图8为本发明立体影像显示设备第五实施例的平面示意图。

具体实施方式

[第一实施例]

本发明提供一种立体影像显示设备，其可应用于例如光电、医疗、军事、展示、显示器、教育娱乐及消费型电子等各种产业，该立体影像显示设备可应用于主动式或被动式等显示器，并不予以限制。

如图1所示，该立体影像显示设备包括一显示器1、一透镜阵列层2及一指向性结构3，可以通过显示图像的改变，更改观赏者角度位置所看到的立体影像画面，让观赏者可以在其他视角位置观赏立体影像。

该显示器1可为一般的平面显示器，显示器1具有一显示面11，可用于显示图像。透镜阵列层2设置于邻近显示器1的显示面11处，亦即透镜阵列层2可设置于显示器1的上方。透镜阵列层2可接触显示器1的显示面11，透镜阵列层2也可与显示器1的显示面11形成间隔设置，或是在显示器1的显示面11与透镜阵列层2之间设置中间层。

显示器1可设置于最下层，其负责显示尚未经过光线重现的平面图像，此平面图像可以通过透镜阵列层2的透镜阵列达到光线重新分配和组合，进而显示重组的三维立体影像。第一层的显示器1只需显示目标图像，因此可以是任意的硬件构造，包括手机、平板或平面屏幕，抑或是印刷、刻印等图像，也可以是投影显示类型等，该显示器1的形式及构造并不限制，该显示器1亦可为一种自发光显示器。

透镜阵列层2可设置于最上层，该透镜阵列层2具有调控光场的技术效果，透镜阵列层2可以调控立体对象的光线角度，让原本尚未重组的平面影像进行重新分配和组合，进而让观赏者看到三维立体影像。单一透镜曲率将由透镜的材料本质决定，并配合与显示器1的结合，决定立体影像的高度、可视角度范围及清晰度等三维影像内容。

在本实施例中，该透镜阵列层2以光学特性良好的材质所制成，例如有机玻璃(ppma)、聚碳酸酯(pc)、聚乙烯(pe)或玻璃(glass))等透光材质制成，该透镜阵列层2的材质并不限制。该透镜阵列层2可包含一基部21及多个透镜22，所述多个透镜22设置于基部21的一面，亦即所述多个透镜22可设置于基部21远离显示器1的一面，该透镜阵列层2的排列及构造并不限制，所述多个透镜22具有聚焦功能，该显示面11所显示尚未重建的图像能通过该透镜阵列层2重组，重新组合成集成式影像，以形成立体影像。

本发明的特点在于斜向观赏三维立体影像，所谓斜向观赏的方式是指观赏者并非正对显示器1，但也能看到立体影像。在传统的裸眼式三维立体显示中，绝大多数有观赏视角的问题，而让观赏者不能在斜向的角度看到。在本发明中，斜向观赏反而是一大特点，观赏者在正对显示器1的方向上(zeroorderviewingzone)，而左右分别有一段可观赏的视角限制，一旦超出此视角，则观赏者看到的将不是相对应所在角度应该看到的立体信息。为达到斜向观赏立体影像，不再采用0阶(正向)的显示方式，而是采用斜向角度的显示方式，将光路径汇聚到斜向的方向上，而让观赏者可以在该斜向的方向上观赏立体影像。而，本发明的立体影像显示设备同样可应用于正向的角度观看立体影像。

本发明的显示器1可以为任意规格，只要能让演算法则适用，亦即显示器1具有一图像演算单元12，使用于显示器1的图像需要经过图像演算法的计算，此计算搭配透镜阵列的架构，预知其光线行走的各种路径，而计算图像相对位置。由于图像演算法为现有技术，且非本发明要求的重点，故不再加以赘述。

该指向性结构3可设置于显示器1与透镜阵列层2之间，该指向性结构3也可设置(或形成)于显示器1上或透镜阵列层2上，该指向性结构3能改善质量，使显示器1产生的光线能指向性地照射至透镜阵列层2，以消除其他阶的光线，以具有较佳的立体影像显示效果。指向性结构3可限制光线在左、右方向(控角)及前、后方向(斜角)预定的角度内照射，借此消除其他阶的光线。

在本实施例中，该指向性结构3设置于显示器1与透镜阵列层2之间，该指向性结构3为一挡板层31，该挡板层31与显示器1的显示面11及透镜阵列层2相对应，该挡板层31呈板状体，该挡板层31具有多个透光部311，所述多个透光部311分别与所述多个透镜22相对应，例如透镜22俯视呈圆形，透光部311可呈圆形或方形，透光部311可为空心状(镂空状)，透光部311也可在内部设置有透光材质而成为实心状。透光部311的外围各具有一遮挡壁312，遮挡壁312以不透光的材质制成，遮挡壁312环设于透光部311的外围。遮挡壁312垂直或倾斜于显示器1的显示面11，遮挡壁312可提供遮光的效果，使显示器1上来的光线可以指向性地照射至透镜阵列层2，以消除其他阶的光线，以具有较佳的立体影像显示效果。

本发明的透镜阵列层2对显示的效果有非常重要的关联，如图2及图3表示，透镜阵列的排列方式可以为矩形排列或六角形排列的方式，亦即每相邻两列的透镜22可呈相对的排列(如图2所示)或交错的排列(如图3所示)，皆可以显示3d影像信息。

在透镜阵列层2上的微结构为聚焦功能的透镜，此微透镜规格将依照材质折射率n值决定其透镜聚焦能力，可使用光线的波长范围为300nm至1100nm。单一的小透镜焦距情形如图4所示，符合造镜者公式：1/f＝(n-1)(1/r1+1/r2)。

其中r1和r2分别为透镜两边的曲率半径，f是透镜焦距，n是透镜折射率。另外透镜直径大小从100um到5mm适用不同显示设备的像素大小。

因此，本发明提出一种可以适用于正向、斜向观赏角度的影像显示设备，配合硬件设置，可控制装置中各个位置像素经过光学组件的光线行进方向。本发明硬件系统为简易光学组件，包括显示器1、透镜阵列层2及指向性结构3，可封装成一个套件，通过设计好的像素大小、系统间隙、透镜大小及焦距，利用集成式影像原理，搭配经过特殊演算法的屏幕输出画面信号，可以使其呈现实像在立体空间之中。本发明在硬件特点上，不需要其他光学膜片，只要一显示器1、一透镜阵列层2及一指向性结构3，极其简单的装置，就可以达到悬浮图像的效果。

[第二实施例]

请参阅图5，为本发明的第二实施例，在本实施例中，该立体影像显示设备包括一显示器1、一透镜阵列层2及一指向性结构3。

该透镜阵列层2包含一基部21及多个透镜22，所述多个透镜22设置于基部21的一面，透镜阵列层2设置于邻近显示器1的显示面11处，透镜阵列层2可接触显示器1的显示面11。该指向性结构3设置于透镜阵列层2上，该指向性结构3为一挡板层31，该挡板层31与透镜阵列层2相对应，该挡板层31呈板状体，该挡板层31具有多个透光部311，所述多个透光部311分别与所述多个透镜22相对应。透光部311的外围设有遮挡壁312，遮挡壁312以不透光的材质制成。遮挡壁312可垂直或倾斜于显示器1的显示面11，遮挡壁312可提供遮光的效果，使显示器1产生的光线能指向性地照射，以消除其他阶的光线，以具有较佳的立体影像显示效果。

[第三实施例]

请参阅图6，为本发明的第三实施例，在本实施例中，该立体影像显示设备包括一显示器1及一透镜阵列层2。该显示器1为一自发光显示器，其具有多个指向性发光组件13，所述多个指向性发光组件13位于显示面11，所述多个指向性发光组件13例如为微型led、led或oled等。该透镜阵列层2包含多个透镜22，所述多个透镜22具有聚焦功能，透镜阵列层2设置于邻近显示器1的显示面11处，所述多个透镜22可接触显示器1的显示面11，所述多个透镜22分别与所述多个指向性发光组件13相对应，所述多个透镜22亦可分别直接成形在所述多个指向性发光组件13上。所述多个指向性发光组件13能形成一指向性结构，使显示器1产生的光线能指向性地照射至透镜阵列层2，亦即显示器1产生的光线能准直地照射至透镜阵列层2，以消除其他阶的光线，以具有较佳的立体影像显示效果。在本发明的另一实施例中，所述多个指向性发光组件13亦可兼具有透镜阵列层调控光场的功能，而可将透镜阵列层2予以省略。

[第四实施例]

请参阅图7，为本发明的第四实施例，在本实施例中，该立体影像显示设备包括一显示器1及一透镜阵列层2。该显示器1为一被动发光显示器(如lcd等)，其具有一指向性背光源层14。该透镜阵列层2包含一基部21及多个透镜22，所述多个透镜22设置于基部21的一面，透镜阵列层2设置于邻近显示器1的显示面11处。该显示器1具有指向性背光源层14，该指向性背光源层14能形成一指向性结构，使显示器1产生的光线能指向性地照射至透镜阵列层2，以消除其他阶的光线，以具有较佳的立体影像显示效果。

[第五实施例]

请参阅图8，为本发明的第五实施例，在本实施例中，该立体影像显示设备包括一显示器1及一透镜阵列层2。该显示器1为一出光具有指向性的自发光显示器，例如包含微型led、led或oled等。该透镜阵列层2包含一基部21及多个透镜22，所述多个透镜22设置于基部21的一面，透镜阵列层2设置于邻近显示器1的显示面11处，该显示器1出光具有指向性，亦能形成一指向性结构，使显示器1产生的光线能指向性地照射至透镜阵列层2，以消除其他阶的光线，以具有较佳的立体影像显示效果。

而以上所述仅为本发明的优选实施例，非意欲局限本发明的专利保护范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内，合予陈明。