[发明专利]一种自由立体显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种立体图像显示技术，更具体地说，涉及一种自由立体图像 显示装置，以允许使用者在一定的视角范围内，仅通过裸眼即可观赏到立体图 像。

背景技术

立体图像显示技术是一门既古老又先进的显示技术，它根据人眼的视觉特 性，当左右眼分别观察相同的图像内容但具有不同视差的两个图像时，会产生 立体的视觉效果。其中一种常用的立体图像显示技术，是利用光的偏振效应， 将两个图像以不同的偏振光输出，要求观看者必须配合特制极化眼镜，才能分 别在左右眼之间产生视差，从而产生相应的主观立体视觉。这种立体显示技术， 必须借助特制的眼镜才能实现，使用起来有很多不方便的地方，特别是对那些 戴眼镜的使用者，再戴一副眼镜显然是一件很不舒适的做法。

随着高质量的平面显示技术等相关技术的不断发展完善，观看时不需佩戴 特制眼镜的所谓“自由立体(auto stereoscopic display)”显示技术也于近年被开 发出来并获得迅速发展，这种自由立体显示技术的基本原理是在进行图像拍摄 时采用两台以上的摄像机从不同的视点进行同步拍摄，以获得一组具有不同视 差信息的双视点或多视点图像，在进行图像显示时，再将显示器上的像素矩阵 分为相应的在水平方向交错排列的两组或多组子像素矩阵，用每组子像素矩阵 来显示对应的一个视点的子图像，再通过与显示屏幕精密配合的图像分离光栅 将不同视点所对应的子图像像素发出的光导向对应的方向，观看者的双眼分别 观看到具有不同立体视差的子图像发出的光，从而产生立体视觉。

基于以上原理的自由立体显示技术，观看者需要在特定的位置才能观看到 较为理想的立体图像，这些特定位置的多少与系统所采用的“视点”数量有关， 系统采用的视点数量越多，这种特定位置就越多，也就是观看到理想的立体图 像的范围越大，因此，现有的自由立体显示装置至少存在两方面的缺陷：其一， 观看立体图像的自由度与观看到的立体图像的分辨率及亮度相矛盾，因为如要 获得较宽的立体图像观看范围，就必须要采用更多的“视点”，而在所采用的显 示器的分辨率和显示亮度有限，即像素数和显示图像亮度有限的条件下，分配 给每一个视点所用于显示相应的子图像的像素矩阵的像素数越少，即所观看到 的立体图像的分辨率和图像亮度越低；其二，所显示的立体图像尺寸受所采用 的显示屏幕尺寸所限，在现在的条件下，一般采用液晶显示器或等离子显示器 等平面显示器，而这些显示器的屏幕尺寸现在还只能做到几十英寸。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术自由立体显示技术的的上述 缺陷，提供一种自由立体显示装置，可同时兼顾显示分辨率和观看立体图像的 自由度，且能够大尺寸显示的自由立体显示装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种自由立体显示装 置，包括：

两个或两个以上的图像显示器，每个所述图像显示器显示一个具有立体视 差的子图像，每个所述图像显示器匹配一个像素光纤匹配板，所述像素光纤匹 配板具有像素孔矩阵，所述像素孔矩阵包括多列沿横向方向排列的像素孔列， 每个像素孔列包括多个像素孔，所述像素光纤匹配板将所述子图像沿横向离散 成多个像素列；

像素光纤屏，以及用于将所述像素列导引至像素光纤屏的相对应位置的像 素传导光纤，所述像素传导光纤一端由所述像素孔引出，另一端固定在所述像 素光纤屏上，导引至像素光纤屏的位于每个子图像相同位置的像素列按次序排 列，所述像素光纤屏还具有图像分离光栅。

在本发明所述的自由立体显示装置中，所述光纤匹配板包括一基板，所述 基板上开设有所述像素孔阵列。

在本发明所述的自由立体显示装置中，所述像素光纤匹配板包括层叠在一 起的多个光纤夹片，每个所述光纤夹片开设有所述像素孔列。

在本发明所述的自由立体显示装置中，所述像素孔包括一矩形截面段、一 圆柱截面段、以及连接所述矩形截面段和圆柱截面段的锥形段，所述像素孔的 内表面为反光面。

在本发明所述的自由立体显示装置中，所述光纤匹配板还包括与所述像素 孔适配的导光柱，所述导光柱包括一段矩形柱、一段圆柱、以及用于连接矩形 柱与圆柱的锥形段，所述圆柱段与所述像素孔适配。