[发明专利]广角裸眼立体显示系统

说明书

技术领域

本发明涉及立体影像显示装置，特别是采用激光光源、具有大可视角度（即广角）、无需佩带分光眼镜、无需从特定角度观看的立体影像显示设备。

背景技术

现有立体显示技术大致可分为以下两种：

1、分光眼镜式：需要借助特殊的眼睛，再配合其它辅助设备产生视差，呈现立体效果。对这类显示技术不做详细介绍。

2、无需佩戴眼睛（裸眼）式：从技术上来看，裸眼式3D可分为光屏障式（Barrier）、柱状透镜(Lenticular Lens)技术、指向光源（Directional Backlight）、多层显示(multi-layer display)技术等。

（1）、光屏障式（Barrier）：该技术的实现方法是使用一个开关液晶层、偏振膜和高分子液晶层。利用开关液晶层对屏幕像素的遮挡，从而使人的左右眼分别看到不同的像素列，利用人眼的视差实现立体效果。

（2）柱状透镜(Lenticular Lens)技术：该技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使以不同像素投射到特定的方向，如果人的左右眼处在特定的角度，就能呈现立体效果；

如，中国专利文献公开的一种“单组合图像立体显示镜”（CN1031766A），它包括一块双面柱面组透镜和一块与之重叠的透明平板，双面柱面组透镜两面具有同样的圆柱面，彼此平行，两两对称。当通过该显示镜观察位于透明平板后的平面图像可获得立体感。

（3）指向光源（Directional Backlight）：该技术搭配两组LED，配合快速反应的LCD面板和驱动方法，让3D内容以排序（sequential）方式进入观看者的左右眼互换影像产生视差，进而让人眼感受到3D三维效果。

（4）多层显示(multi-layer display)技术：该技术在一定间隔位置上重复放置多层液晶面板，不同的面板负责显示相应深度的景物。

总结：现有的裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚，但是分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需佩戴分光眼镜，具有大可视角度的裸眼立体显示装置。

本发明的是这样实现的：一种广角裸眼立体显示系统，包括，显示屏，激光发射器，显示屏成像区域内均布若干矩形像素单元，每一矩形像素单元位置上对应有一个或一组镜片，该一个镜片是凸面镜、凹面镜、凸透镜、凹透镜、马鞍面反射镜或马鞍形透镜，上述马鞍面反射镜或马鞍形透镜的一个方向是凸形，另一方向是凹形；该一组镜片构成为：由内、外两层柱镜片以轴线正交方式重叠组成，对于正面投影式，其内层柱镜片是柱凸面镜或者柱凹面镜，其外层柱镜片是柱凸透镜或者柱凹透镜，对于背面投影式，其内层和外层都为柱凸透镜或者柱凹透镜。

上述凸面镜和凹透镜的表面形状呈球面、抛物面或椭球面。

上述激光发射器发射的激光束是由三条单色激光合并而成，激光束的横切面为沿竖向的细长条形，且该细长条形的高度不大于矩形像素单元的高度。

本发明主要由激光发射器、布满镜片的显示屏两大部分组成。显示屏结构为：基板上的成像区域内均布若干矩形像素单元，每一像素单元上对应有一块或一组镜片，对激光束起发散作用。采用竖向细条状的激光束对显示屏上的像素单元进行逐行扫描，镜片对扫描光线进行发散后，发射出一个横切面为竖长条的光束从观看者眼前扫过。每个像素单元发出的光束宽度小于观看者左右眼的水平距离。采用多路图像通道的信号控制激光发射器，即可使左右眼接收到不同的图像信号，从而产生逼真的立体效果。

激光发射器的光束横切面为竖向细长条形状，其高度和显示屏像素上的镜片高度相等或略小。

显示屏像素单元上的镜片有多种实现方式。可以由一块镜片组成，也可由水平、竖直两个方向的柱状镜片叠合而成；可作为背投方式显示，也可作为反射方式显示。

本发明的特点和优点如下：         

1、立体效果的有效角度大。观看者只要处在显示屏上的镜片的发散光线范围内，均可观察到立体效果。

2、观看者位置自由。由于人的左右眼水平分布特性，只要像素单元发散后的激光束宽度小于左右眼之间的距离，均能看到立体效果。

3、光利用效率较高，节约能源。现有市场上的的激光成像技术是通过显示屏对激光的漫反射点亮像素单元，很大一部分光线被浪费掉。而本装置通过显示屏像素上的镜片对激光进行折射或镜面反射实现，光利用效率极高。