本发明实施例涉及光学显示领域，更具体地，涉及一种基于柱透镜光栅的三维显示系统。
背景技术
目前，裸眼3d显示已成为显示行业的主流发展趋势，其中基于柱镜光栅的裸眼3d显示方式因其具有结构简单，成本低等优势，成为裸眼3d商用化程度最高的显示方式。为了提高显示的效果，有很多研究工作围绕这种裸眼3d方式展开。
图1为现有技术中的基于柱镜光栅和液晶显示屏组成的裸眼3d显示技术的原理图，如图1所示，柱透镜光栅起到控制光线的作用，它能将2d液晶显示屏上像素发出的光偏折到空间中不同的位置。图中的4个视点指的是在空间中不同位置分别看到的三维物体的不同侧面信息。例如采集一个三维模型的4个不同侧面信息，然后将4个不同侧面信息合成一张图像，这张图像包含了4个视点的信息，因此每个视点的分辨率下降了1/4，合成图像的规则如图1中像素排布所示。
将合成的图像在柱透镜光栅后方显示，经过柱透镜的控光作用，合成图像中不同视点的像素将会在空间中分别形成4个构建出的视点，也就是说观看者在空间中一定范围内能观看到4个不同侧面信息的图像。这个范围由柱透镜光栅的节距p和2d液晶显示屏与柱透镜光栅的距离g决定，观看角度
根据这种显示原理设计的裸眼3d显示设备，会使视点数目和分辨率形成相互制约的关系，并且显示的视角很小。在裸眼3d显示中，视点数目越多显示的3d像效果越好，但是随着视点的增多，分辨率会下降，例如视点数目为q，则显示的分辨率下降为1/q。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种基于柱透镜光栅的三维显示系统。
本发明实施例提供一种基于柱透镜光栅的三维显示系统，包括投影仪阵列、柱透镜光栅和垂直扩散膜，所述投影仪阵列包括多个投影仪；所述多个投影仪，用于向所述柱透镜光栅投射影像；所述柱透镜光栅，用于基于多个投影仪投射的影像提供具有立体效果的光场；所述垂直扩散膜，用于将所述具有立体效果的光场中的光线扩散，以形成三维影像。
本发明实施例提供的基于柱透镜光栅的三维显示系统，通过设置投影仪阵列包括多个投影仪，能够在视点增多的情况下，相较于现有技术，具有更高的分辨率和更宽的观看视角，解决了现有技术中存在的视点数目和分辨率形成相互制约的关系，能够显示更好效果的3d影像。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为现有技术中的基于柱镜光栅和液晶显示屏组成的裸眼3d显示技术的原理图；
图2为本发明基于柱透镜光栅的三维显示系统实施例的结构示意图；
图3为本发明实施例中的来自投影仪的影像的光穿过垂直扩散膜扩散的原理图；
图4为本发明实施例中的三维影像显示原理图；
其中，
101—2d液晶显示屏；102—柱透镜光栅；201—投影仪；
203—垂直扩散膜；204—三维影像。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
图2为本发明基于柱透镜光栅的三维显示系统实施例的结构示意图，如图2所示，包括投影仪阵列、柱透镜光栅102和垂直扩散膜203，所述投影仪阵列包括多个投影仪201；所述多个投影仪201，用于向所述柱透镜光栅102投射影像；所述柱透镜光栅102，用于基于多个投影仪投射的影像提供具有立体效果的光场；所述垂直扩散膜203，用于将所述具有立体效果的光场中的光线扩散，以形成三维影像204。
具体地，所述多个投影仪201，用于向所述柱透镜光栅102投射影像，所述多个投影仪中的任一投影仪发射的均为定向的光线，将多个投影仪投射的2d影像显示为3d影像是本发明实施例的实施的目的。
所述柱透镜光栅102，用于基于多个投影仪投射的影像提供具有立体效果的光场。柱透镜光栅是一种常见的光学元件。需要说明的是，由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅(grating)。一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成，刻痕为不透光部分，两刻痕之间的光滑部分可以透光，相当于一狭缝。精制的光栅，在1cm宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅，还有利用两刻痕间的反射光衍射的光栅，如在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕，两刻痕间的光滑金属面可以反射光，这种光栅称为反射光栅。即光栅是有透射、反射和衍射的作用的。
进一步地，柱透镜即为平凸柱面透镜，成线状像，用于仅需控制光束的一个方向的尺寸。此透镜的材料为bk7，所以不适用于紫外波长。
进一步地，本发明实施例中，柱透镜光栅102和垂直扩散膜203共同作用，生成了三维影像204。
本发明实施例中每一投影仪201能够投射若干个视点的信息，任两个投影仪201投射的信息对应的视点均是不同的，投影仪阵列成像面位于柱透镜光栅和投影仪阵列之间，任一投影仪201成像的面均是独立的。本发明实施例中的若干个指代一个或者多个。多个视点在空间中不同位置分别能够看到的三维物体的不同侧面信息。
本发明实施例提供的基于柱透镜光栅的三维显示系统，通过设置投影仪阵列包括多个投影仪，能够在视点增多的情况下，相较于现有技术，具有更高的分辨率和更宽的观看视角，解决了现有技术中存在的视点数目和分辨率形成相互制约的关系，能够显示更好效果的3d影像。
基于上述实施例，所述多个投影仪201排布在第一面，所述柱透镜光栅102排布在第二面，所述垂直扩散膜203排布在第三面；所述第一面、所述第二面和所述第三面之间两两平行；所述第二面位于所述第一面和所述第三面之间，且与所述第三面紧贴。
具体地，所述第一面、所述第二面和所述第三面之间两两平行，即为第一面和第二面平行，第二面和第三面平行，第三面和第一面也平行。
进一步地，多个投影仪201投射的影像依次传播入柱透镜光栅102和垂直扩散膜203。
需要说明的是，本发明实施例中优选设置垂直扩散膜203和柱透镜光栅102紧贴。
本发明实施例提供的基于柱透镜光栅的三维显示系统，通过设置所述第一面、所述第二面和所述第三面之间两两平行，且第二面与所述第三面紧贴，能够显示更好效果的3d影像。
基于上述实施例，所述多个投影仪201均匀等距排布在所述第一面的第一直线上。
本发明实施例中优选设置多个投影仪201均匀等距排布，是为最后投射的影影像能够均匀地投射到柱透镜光栅102上，为本发明实施例提供的基于柱透镜光栅的三维显示系统显示的三维影像带来更好的效果。
基于上述实施例，所述第一直线与所述柱透镜光栅102的周期性结构平行。
具体地，光栅具有周期性结构，光栅对光发生反射、透射和衍射作用的方向均是和其周期性结构的方向是相同的。
基于上述实施例，所述垂直扩散膜203，进一步用于将所述具有立体效果的光场中的光线在垂直于所述柱透镜光栅102的周期型结构的方向扩散，以形成三维影像204。
垂直扩散膜203指的是以光的干涉方法制得，能够在垂直于特定方向的方向将光扩散一定角度(角度可选择)，而水平方向对光线不产生影响。
图3为本发明实施例中的来自投影仪的影像的光穿过垂直扩散膜扩散的原理图，本实施例请参考图3。
具体地，来自投影仪201的影像通过柱透镜光栅102后，向柱透镜光栅102的周期性结构方向扩展；进一步地，在通过柱透镜光栅102之后，通过垂直扩散膜203时，向垂直于所述柱透镜光栅102的周期型结构的方向扩散，这样形成了最终的三维影像204。
基于上述实施例，所述基于柱透镜光栅102的三维显示系统的观看视角为：
其中，
具体地，多个投影仪201共同在空间中形成多个视点，若投影仪的横向分辨率为m，则最终显示的三维图像分辨率仅下降至m/n。总的观看视角
需要说明的是，柱透镜光栅的节距是指柱透镜横向的宽度。
作为一个优选实施例，图4为本发明实施例中的三维影像显示原理图，请参考图4。以3个投影仪201为例。3个投影仪都在柱透镜光栅102后方距离g处成像，3个投影仪201分别构建不同的视点和观看范围，最终可形成3倍于普通单一显示屏裸眼3d设备的视点数目、分辨率、和观看范围。图4中以9视点显示为例，投影仪1显示由视点7、8、9合成的图像；投影仪2显示由视点4、5、6合成的图像，投影仪3显示由视点1、2、3合成的图像，因此投影仪1投影的图像经过柱透镜光栅102可在空间中形成视点7、8、9；投影仪2投影的图像经过柱透镜光栅102可在空间中形成视点4、5、6；投影仪3投影的图像经过柱透镜光栅102可在空间中形成视点1、2、3。因此由这3个投影仪201组成的投影阵列将共同在空间中形成9个视点，若投影仪的横向分辨率为m，则最终显示的三维图像分辨率仅下降至m/3。总的观看视角也提高了3倍。投影仪阵列的排放以图4中3个投影仪为例，其他数量投影仪可以此类推，投影仪1，2，3放置在纵向距离柱透镜光栅l+g处，它们所投影的图像都成像在距投影仪纵向l处。
投影仪1和投影仪3在横向方向，距离投影仪2的距离为
由于投影仪成像的图像其光线发散角较小，为了在垂直于柱透镜光栅102的周期性结构的方向都能观看到图像，本发明实施例提出在柱透镜光栅102前方加入垂直扩散膜203，它能将光线在垂直方向扩散开。
本发明实施例提供的基于柱透镜光栅的三维显示系统，通过设置投影仪阵列包括多个投影仪，能够在视点增多的情况下，相较于现有技术，具有更高的分辨率和更宽的观看视角，解决了现有技术中存在的视点数目和分辨率形成相互制约的关系，能够显示更好效果的3d影像。本发明实施例提供的基于柱透镜光栅的三维显示系统，通过设置所述第一面、所述第二面和所述第三面之间两两平行，且第二面与所述第三面紧贴，能够显示更好效果的3d影像。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。