[实用新型]大视角定向成像透镜阵列结构

说明书

一、技术领域

本实用新型涉及立体显示的装置及方法，特别是设计一种大视角定向成像透镜阵列结构及方法，属于信息显示技术领域。 

二、背景技术

传统的视差立体显示技术分为辅助式和无辅助式两种类型。但是传统的立体图像显示，需要借助辅助工具，如偏光眼镜、互补色眼镜、头盔等，这也就限制了它在某些领域的应用。而自由立体显示技术便是让观看者无需佩戴任何辅助设备便可观看到立体效果，又名为无辅助立体显示，该技术一般采用特殊结构的光学成像系统，使观察者对应的眼睛分别只看到不同的图像，然后在大脑中融合出立体效果，但观察者只有在屏幕前确定的位置才能观看到立体效果。 

串影（Cross talk）现象是立体图像显示的重要问题，指的是观看者的眼睛不能单独观看到单视点画面，而是同时观看到左右图像，从而导致立体显示效果下降。串影现象严重的情况下，显示器的立体显示效果将完全散失，图像重影严重。本项实用新型，不仅能实现立体观看的效果，而且能实现屏幕的分段照明拼接，可以有效减少串影。 

三、发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种新型大视角定向成像透镜阵列结构，用于不需要借助眼镜、头盔等辅助设备、在观看范围内有连续立体效果的无辅助立体显示装置；它基于时分的原理，LCD分时交替显示左右图像，通过背光模组而使观察者左眼只看到左图像右眼只看到右图像。背光采用多段设计，按照扫描的方式工作，每个透镜单元在工作时分别独立照亮前方屏幕的一块区域后汇聚于观察者人眼处。这样通过整个透镜阵列照亮区域的无缝拼接可以使得观看者看到整个屏幕的显示内容。这种大视角定向成像分块拼接显示方式可以有效降低串影，同时拓宽观察者的观看视角范围。 

实现本实用新型目的技术解决方案为：一种大视角定向成像透镜阵列结构，LCD显示中的所述成像透镜阵列结构包括直线排列的成像透镜的单元，成像透镜的单元包括若干独立的子透镜，若干独立的子透镜将视场分割成若干子视场，即每一子视场对应一片独立的子透镜；每个子透镜由一个柱状透镜作为成像透镜单元，柱状透镜采用多层结构，所有子透镜母线与柱状透镜母线相互重合，所述母线为对称轴线；每个子透镜配有一个 光学引擎，光学引擎中的光源发出的光线经子透镜指向性的照亮屏幕的一块区域。 

LCD显示的光学引擎产生的背光采用多段设计，按照扫描的方式工作，所有光学引擎整体照亮整个LCD显示器的屏幕时在LCD显示器前形成左眼或右眼的观察窗口。 

每个光学引擎发出的光线经成像透镜单元作用后光路指向性的照亮对应屏幕的一块区域，并在观看距离处形成水平方向的汇聚。 

每个透镜单元在工作时分别独立照亮前方屏幕的一块区域后汇聚于观察者人眼处，整个透镜阵列照亮屏幕区域实现无缝拼接。 

本实用新型原理是：该大视角定向成像透镜阵列由M行N列透镜单元构成，每个透镜单元配有一个光学引擎（构成独立的背光）。每个光学引擎发出的光线经透镜单元作用后能照亮对应屏幕的一块固定区域，并在观看距离处形成水平方向的汇聚，如图1所示。本实用新型的应用为无辅助立体显示装置实现了观看视角的拓展以及大尺寸屏幕高分辨率分块显示的无缝拼接。本实用新型用于无需借助眼镜、头盔等辅助设备、在观看范围内有连续立体效果的无辅助立体显示装置中，立体显示装置中还包括光电组件、人眼采集装置、人眼检测模块和控制接口模块，光电组件包括LCD液晶屏、大视角定向成像透镜阵列和一种可寻址光学引擎。所述的大视角定向成像透镜单元是一种特别设计的透镜；所述的可寻址光学引擎是指一种排列特殊的光源阵列及其驱动电路，列间距很小且每一列的亮暗可独立控制。人眼采集装置、人眼检测模块得到人眼位置驱动控制光源阵列驱动电路。 

本实用新型的有益效果，以大视角定向成像透镜阵列结构，用于不需要借助眼镜、头盔辅助设备、在观看范围内有连续立体效果的无辅助立体显示装置；它基于时分原理，通过背光模组可以使LCD显示交替的左右图像。这样通过整个透镜阵列照亮区域的无缝拼接可以使得观看者看到整个屏幕的显示内容。本实用新型的应用为无辅助立体显示装置实现了观看视角的拓展以及大尺寸屏幕高分辨率分块显示的无缝拼接。这种大视角定向成像分块拼接显示方式可以有效减轻串影现象，同时拓宽观察者的观看视角范围。 

四、附图说明

图1是本实用新型的大视角定向成像透镜阵列结构及方法在自由立体显示装置中应用原理。 

图2是本实用新型的大视角定向成像透镜阵列结构及方法的基本结构单元示意图。 

图3是本实用新型的大视角定向成像透镜阵列结构及方法的上中下三层排列方式示意图。