基于非对称双柱面镜阵列的立体显示装置及其方法
【专利摘要】本发明公开了基于非对称双柱面镜结构的立体显示方法，采用非对称双柱面镜单元排列成阵列，每根非对称双柱面镜单元在长度方向上与显示屏尺寸的高度近似，所述双柱面镜单元是一对焦距不同的柱面镜，两柱面镜的成像面相互重合，成像面处放置转像元件；显示屏处于非对称双柱面镜阵列照明方向的正前方，在非对称双柱面镜阵列形成左眼照明的状态下显示左图像，在非对称双柱面镜阵列形成右眼照明的状态下显示右图像。从而可以实现立体图像的显示。图像显示单元可以是液晶显示器、透明胶片图像、透明印刷图片，用于提供左右图像对。
【专利说明】基于非对称双柱面镜阵列的立体显示装置及其方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及不带任何辅助工具、肉眼可直接观看的自有立体显示 (Auto-stereoscoopic display)方法，尤其是一对立体图像对、同时供多人观看的自由立 体显示方法。
【背景技术】
[0002] 在以显示器件为主要人机互结构的信息技术时代，显示器是人机交互中不可或缺 的器件。另一方面，人的一对眼睛能看到的立体的影像，双眼获得的图像可以使人类感知景 象的纵深信息，大脑借助于这些立体信息获得客观世界的三维空间分布，从而能够进行准 确的运动、定位、操作等各种复杂的活动。立体显示技术是满足上述需求的主要手段。
[0003] 目前，实现立体显示的方法有多种，各种立体显示方式及各自的特点如下表：
[0004] 表1、立体显示方式分类
[0005]
【权利要求】
1. 基于非对称双柱面镜结构的立体显示方法，其特征是采用非对称双柱面镜单元排列 成阵列，每根非对称双柱面镜单元在长度方向上与显示屏尺寸的高度近似，所述双柱面镜 单元是一对焦距不同的柱面镜，两柱面镜的成像面相互重合，成像面处放置转像元件；显示 屏处于非对称双柱面镜阵列照明方向的正前方，在非对称双柱面镜阵列形成左眼照明的状 态下显示左图像，在非对称双柱面镜阵列形成右眼照明的状态下显示右图像。
2. 如权利要求1所述的基于非对称双柱面镜结构的立体显示方法，其特征是非对称双 柱面镜阵列构成中，各非对称双柱面镜单元的光轴相互平行或相互汇聚布局；即在非对称 双柱面镜阵列构成中，设置非对称双柱面镜单元光轴成像面与其光轴的交点称作"主点"处 于同一圆弧上或处于同一平面上。
3. 如权利要求1所述的基于非对称双柱面镜结构的立体显示方法，其特征是非对称双 柱面镜单元中短焦距柱镜的焦距为3± 1. 5mm，长焦距柱镜的焦距6± 1. 5mm。
4. 如权利要求1所述的基于非对称双柱面镜结构的立体显示方法，其特征是该非对称 双柱面镜单元阵列的前方放置一块菲涅尔透镜，在菲涅尔透镜另一方，放置两排照明光源 阵列，用于改变平行于液晶面板方向的立体显示视窗位置；光源阵列沿液晶面板法线方向 排成两排，用于改变垂直于液晶面板方向的立体显示视窗位置，扩展立体显示器的纵向显 示区；非对称双柱面镜阵列中的各非对称双柱面镜单元之间光路相互独立，不同双柱面镜 单元没有光线的相互进出。
5. 基于非对称双柱面镜结构的立体显示装置，其特征是由非对称双柱面镜单元排列成 阵列构成，每根非对称双柱面镜单元在长度方向上与实用的显示屏尺寸的高度近似，所述 非对称双柱面镜单元在垂直于长度方向的纵截面是一对焦距不同的柱面镜，两柱面镜的成 像面相互重合，成像面处放置转像元件；显示屏处于非对称双柱面镜阵列照明方向的正前 方，在非对称双柱面镜阵列形成左眼照明的状态下显示左图像，在非对称双柱面镜阵列形 成右眼照明的状态下显示右图像。
6. 如权利要求5所述的基于非对称双柱面镜结构的立体显示装置，其特征是转像元件 将一只柱面镜的像面转换成另一只柱面镜的物面，转像元件可以是全息薄膜、漫射面或是 导光板，结构上是平面形态、曲面形态或平面加曲面形态。
7. 如权利要求5所述的基于非对称双柱面镜结构的立体显示装置，其特征是短焦 距柱镜的焦距为3±1. 5mm，长焦距柱镜的焦距为6±1. 5mm，场镜为菲涅尔透镜，焦距为 550±50mm〇
8. 如权利要求5所述的基于非对称双柱面镜结构的立体显示装置，其特征是非对称双 柱面镜阵列构成中，各非对称双柱面镜单元的光轴相互平行布局或相互汇聚布局；阵列构 成中，设置非对称双柱面镜单元光轴中心点处于同一圆弧上或设置成处于同一平面上。
9. 如权利要求5所述的基于非对称双柱面镜结构的立体显示装置，其特征是转像元件 可以呈平面形态、曲面形态、平面加曲面形态；平面形态的转像元件则实现同一平面之间的 转换、不同平面之间的转换，曲面形态则实现同一曲面的转换、不同曲面之间的转换，平面 加曲面形态则实现平面与曲面之间的转换；几何构造上，转像元件是漫射层或全息层薄膜 元件或为包括导光元件在内的具有不同结构的三维元件。
10. 如权利要求5所述的基于非对称双柱面镜结构的立体显示装置，其特征是两柱面 镜的第二柱镜（2)的另一端即下表面是球面或设计成近球面，即截面的曲线是圆锥曲线或 卵形线。
【文档编号】G02B27/22GK104407443SQ201410393330
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年8月11日 优先权日:2014年8月11日
【发明者】王元庆 申请人:南京大学