一種裸眼3d顯示系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種裸眼3D顯示系統，涉及3D顯示技術，包括平行光源產生器，可產生并輸出均勻的平行白光；二維陣列圖形產生器，接收所述均勻的平行白光后，輸出具有散射光的二維陣列圖形的平行光；散射光濾除器，接收所述散射光的二維陣列圖形的平行光，濾除散射光后，再輸出二維陣列圖形的平行光；二維點光源空間投射器，接收所述二維陣列圖形的平行光后，將二維陣列圖形中的圖形單元，以點光源的形式，聚焦投射于空間中不同的位置。本實用新型的2裸眼3D顯示系統，在無須使用實體銀幕的情況下，即可將二維陣列圖形中的圖形單元，以點光源的形式，聚焦投射于空間中不同的位置，以達到裸眼3D顯示的目的。
【專利說明】
_種裸眼3D顯不系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及3D顯示技術，尤其是一種裸眼3D顯示系統。
【背景技術】
[0002]現有的裸眼3D顯示器主要通過將點光源投射于旋轉的投射面上，以顯示3D的圖案。根據投射面性質的不同，可區分為平面投射法及螺旋曲面投射法兩種方法。
[0003]如圖1所示，為常用平面投射法的示意圖:
[0004]利用LED技術的平面投射裝置包括旋轉平面LED陣列顯示器10，可在該平面LED陣列顯示器10的旋轉空間中，根據該平面顯示器10的旋轉角度，正確地顯示3D的圖案。
[0005]如圖2所示，為常用螺旋曲面投射法的示意圖:
[0006]利用雷射技術的螺旋曲面投射裝置包括雷射點光源11，適當地投射于旋轉的螺旋曲面12上，可在該旋轉的螺旋曲面12的旋轉空間中，產生出3D的圖案。
[0007]不論是平面投射法還是螺旋曲面投射法，常用的實像3D顯示器存在三個確定:
[0008]1、所能呈現的立體空間的范圍有限，而且3D影像是被局限在固定的空間中。
[0009]2、無法提供全彩的影像，以LED為主的常用技術，目前尚無單一的LED可提供任意顏色的光源；雖然雷射可個別提供近似紅、藍、綠三原色的光源，但是要把三種光源同時聚在同一點并提供全彩的顏色，將成為非常昂貴且龐大的裝置。
[0010]3、必須將常用的裝置放在黑暗的空間中，以避免裝置的物體影像干擾3D影像。【實用新型內容】
[0011]本實用新型提出了一種裸眼3D顯示系統，不必配戴任何特殊眼鏡，即可裸眼直接觀視3D影像。
[0012]本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0013]一種裸眼3D顯示系統，包括:
[0014]平行光源產生器，可產生并輸出均勻的平行白光；
[0015]二維陣列圖形產生器，接收所述均勻的平行白光后，輸出具有散射光的二維陣列圖形的平行光；
[0016]散射光濾除器，接收所述散射光的二維陣列圖形的平行光，濾除散射光后，再輸出二維陣列圖形的平行光；
[0017]二維點光源空間投射器，接收所述二維陣列圖形的平行光后，將二維陣列圖形中的圖形單元，以點光源的形式，聚焦投射于空間中不同的位置。
[0018]作為優選，所述平行光源產生器，由點光源產生器和平行光轉換器組成，所述點光源產生器產生并輸出近似點狀的白光點光源，所述平行光轉換器接收近似點狀的白光點光源，并輸出均勻的平行白光。
[0019]作為優選，所述平行光轉換器，由光學透鏡組與散射光濾除器組成，所述光學透鏡組，接收近似點狀的白光點光源后將其轉換成具有散射光的平行白光，所述散射光濾除器接收該具有散射光的平行白光，濾除散射光的部分后，再輸出平行白光。
[0020]作為優選，所述點光源生產器包括:
[0021 ]白光燈源，可產生輸出任意散射的白光；
[0022]筒體，其一端設置有散射口，所述散射口設置在散射體后端，達到封閉筒體的目的，所述筒體內表面為全反射面；
[0023]聚焦光學透鏡組，設置于所述筒體內，可將大部分的白光聚集至所述散射體；
[0024]散射體，將入射光做均勻散射，并經由所述散射口的開口，向所述筒體的外部輸出近似點狀的白光點光源。
[0025]作為優選，所述散射體可為球體或者方塊體。
[0026]作為優選，該二維陣列圖形產生器，由排列于二維空間中多個圖形單元陣列所組成。
[0027]作為優選，所述散射光濾除器由前光學器、遮蔽器與后光學器所組成。
[0028]作為優選，所述二維點光源空間投射器，由排列于二維空間上多對的可變焦光學器單元陣列所組成。
[0029]作為優選，該可變焦光學器單元，由固定式光學透鏡組與移動式光學透鏡組組成，所述移動式光學透鏡組的移動，通過電機控制，可于光軸上做線性的移動，達到變焦的目的。
[0030]本實用新型通過提供的一種裸眼3D顯示系統，其有益效果在于:在無須使用實體銀幕的情況下，利用平行光源產生器、二維陣列圖形產生器、散射光濾除器與二維點光源空間投射器等元件的使用，即可將二維陣列圖形中的圖形單元，以點光源的形式，聚焦投射于空間中不同的位置，以達到裸眼3D顯示的目的。
【附圖說明】
[0031]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0032]圖1為現有技術中利用LED方式的平面投射裝置示意圖；
[0033]圖2為現有技術中利用雷射方式的螺旋曲面投射裝置示意圖；
[0034]圖3為人體肉眼瞬間立體融合機制的示意圖；
[0035]圖4為人造點光源機制的不意圖；
[0036]圖5為本實施例裸眼3D顯不系統的不意圖；
[0037]圖6為本實施例中平行光源產生器的示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0039]如圖3所示，人類肉眼的瞬間立體融合機制的示意圖。所謂瞬間立體融合機制，SP是在不轉動眼球改變視線、不改變水晶體焦距的條件下，肉眼所能感知的立體空間大小的機制。透過這樣的一個機制，人類可正確地判斷出視空間中物體的距離感。一般，人類的肉眼主要是靠雙眼的水晶體的聚焦、雙眼的匯聚角度及視差效果來感知物體的遠近距離。由于，物體整體的外觀，皆可通過點光源來詮釋其光學的外觀，亦即該物體的表面，是由無數的點光源所構成。以下以兩個不同距離的點光源40、41來說明遠近距離的感知機制。假設左眼20與右眼30是注視于點光源40，則左、右眼的視線22、32將交匯于點光源40之處，且使得雙眼的匯聚角度成q。另外，左、右水晶體21、31會調整其焦距，使點光源40成像于左、右視網膜23、33的中心處42、43，而點光源41則成像于左、右視網膜23、33不同的位置44、45。對于點光源40而言，感知距離是由匯聚角度q與左右水晶體焦距所決定，而點光源41對于點光源40的相對距離則由不同成像的位置44、45(也就是視差效果)所決定。基本上，肉眼的瞬間立體融合范圍50極為有限，人是靠著不斷地掃描空間，及對影像的瞬間記憶，將眼前的立體空間組裝而成。在瞬間立體融合范圍里，雙眼的注視點(如點光源40)的絕對距離感是由匯聚角度q與左右水晶體焦距所決定，而融合區中的其他物體(如點光源41)的相對距離感(如相對于點光源40)，則由視差效果所決定。
[0040]如圖4所示，人造點光源機制的示意圖。機制包括平行光源60及光學透鏡系統61。該平行光源60被該光學透鏡系統61聚焦于焦點處f而成為點光源62。對于處在該點光源62的可視區63的左、右眼65、66即可感知該點光源62的距離。改變該光學透鏡系統61的焦距f，即可改變點光源62的距離。
[0041]如圖5所述，本實施例提供裸眼3D顯示系統，由平行光源產生器100、二維陣列圖形產生器110、散射光濾除器120與二維點光源空間投射器130所組成。該平行光源產生器100可產生并輸出均勻的平行白光250。該平行光源產生器100的設計方式，參閱圖6，平行光源產生器200由點光源產生器201與平行光轉換器220所組成。該點光源產生器201可產生并輸出近似點狀的白光點光源210，該平行光轉換器220則接收該近似點狀的白光點光源210，并將該點光源作用后，輸出均勻的平行白光250。
[0042]該點光源產生器201由白光燈源202、封閉式筒體203、聚焦光學透鏡組205、散射體206所組成。該白光燈源202可產生輸出任意散射的白光。該封閉式筒體203主要由適當的封閉面所構成，于其端設置有適當開口的散射口 204，該散射口 204裝置在該散射體206后，達到封閉筒體203的目的。該筒體203封閉面的內表面被處理成為全反射面，配合適當光學透鏡205的使用，可將大部分的白光聚焦至散射體206之處，其余部分的白光因被該封閉式筒體203所封閉，除了被白光燈源202再度吸收外，經過多次的鏡射，亦可到達該散射體206。該散射體206的作用，將入射光作均勻的散射，并經由該散射口 204的開口，向該封閉式筒體203的外部輸出近似點狀的白光點光源210。該散射體206可為具有適當徑的球體207、或者是具有適當厚度的方塊體208。該散射體206為在透明的材質內207、208，參雜適當密度的不同材質的細小透明物或不透明鏡射物209，該細小透明物或不透明鏡射物209以隨機的方式分布于散射體206內。由于該細小透明物或不透明鏡射物209具有不同的折射率或鏡射特性、及隨機分布的特性，可將入射于該散射體206的入射光作均勻的散射。通過適當的散射口 204的設計，可控制該近似點狀的白光點光源210的發光立體角。
[0043]另外，該平行光轉換器220由光學透鏡組221與散射光濾除器230所組成。該光學透鏡組221，接收該近似點狀的白光點光源210后，將其轉換成具有散射的平行白光240。該散射光濾除器230后接收該具有散射的平行白光240，于濾除散射光的部分后，在輸出均勻的平行白光250，該散射光濾除器230由前光學器222、遮蔽器223與后光學器224所組成。該前光學器222為光學透鏡組，具有Π的焦距，可將該入射的具有散射的平行白光240聚焦于焦點Π;該遮蔽器223為遮光板，設置于該前光學器222的焦點fl上，其上裝置有適當半徑的圓孔225，該圓孔225的作用是將無法聚焦Π焦點的散射光濾除。另外，該后光學器224為光學透鏡組，具有f2的焦距，并以f2的距離設置于該遮蔽器223之后，可將聚焦于Π的光源再作用后，輸出均勻的平行白光250。
[0044]如圖5所示，二維陣列圖形產生器110，由排列于二維空間的多數的圖形產生單元111陣列所組成，于接收該均勻的平行白光250后，輸出具有散射光的二維陣列圖形的平行光源114，該散射光的產生，由于平行光通過該二維陣列圖形產生器110時，因內部結構所造成。對于入射的白光，該圖形產生單元111系可由外部電氣信號的控制，達到選擇透光的顏色;或者成為完全的遮蔽體，不輸出任何光源。由對所有圖形產生單元111做電氣的控制，即可產生所需要的圖形。例如，圖形產生單元112被設定成綠色時，即對入射的均勻平行白光250作濾除的作用，只讓綠光透過；另外，圖形產生單元113被設定成紅色時，即對入射的均勻的平行白光250作濾除的作用，只讓紅光透過;而其他的圖形產生單元111則被設定成遮蔽狀態，將入射的均勻的平行白光250作完全遮蔽的作用，不輸出任何光源。
[0045]散射光濾除器120接收該具有散射光的二維陣列圖形的平行光源114，于濾除散射光的部分后，再輸出二維陣列圖形的平行光源115。該散射光濾除器120系由前光學器121、遮蔽器123與后光學器122所組成。該前光學器121為光學透鏡組，具有Π的焦距，可將具有散射光的二維陣列圖形的平行光源114聚焦于焦點Π處;該遮蔽器123為遮光板，設置于該前光學器121的焦點fl上，其上裝置有適當半徑的圓孔124，該圓孔124的作用是將無法聚焦于Π焦點的散射光濾除。另外，該后光學器122為光學透鏡組，具有f2的焦距，并以f2的距離設置于該遮蔽器123之后，可將聚焦于Π的光源再作用成二維陣列圖形的平行光源115。
[0046]二維點光源空間投射器130接收該二維陣列圖形的平行光源115，并將二維陣列圖形中個別圖形單元的平行光，以點光源的形式，聚焦投射于空間中不同的位置。該二維點光源空間投射器130，由排列于二維空間上多對的可變焦光學器單元陣列所組成。該可變焦光學器單元(133、134)、(135、136)可由固定式光學透鏡組133、135與移動式光學透鏡組134、136所組成，該可變焦光學器單元，于接收該二維陣列圖形的平行光115后，可將該二維陣列圖形單元112、113的平行光，以點光源的形式，聚焦投射于空間中不同的位置138、137。該可變焦光學器單元(133、134)、(135、136)的光學焦距由移動該移動式光學透鏡組134、136達成。該移動式光學透鏡組134、136的移動，由電機裝置，通過外部電氣信號的控制，可于光軸上做線性的移動，將移動式光學透鏡組134、136移動至適當的位置，可達到變焦的目的。亦匡口，該可變焦光學器單元(133、134)、(135、136)，可將通過該圖形產生器110的圖形單元113(紅色)與圖形單元112(綠色)的平行光源，以點光源的形式，個別投射聚焦于不同的空間位置137、138。是以，處于是適當位置的觀看者139，可感知聚焦空間位置137、138點光源的遠近感，而達到本發明實像3D顯示器的目的。
[0047]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種裸眼3D顯示系統，其特征在于，包括: 平行光源產生器，可產生并輸出均勻的平行白光； 二維陣列圖形產生器，接收所述均勻的平行白光后，輸出具有散射光的二維陣列圖形的平行光； 散射光濾除器，接收所述散射光的二維陣列圖形的平行光，濾除散射光后，再輸出二維陣列圖形的平行光； 二維點光源空間投射器，接收所述二維陣列圖形的平行光后，將二維陣列圖形中的圖形單元，以點光源的形式，聚焦投射于空間中不同的位置。2.根據權利要求1所述的一種裸眼3D顯示系統，其特征在于，所述平行光源產生器，由點光源產生器和平行光轉換器組成，所述點光源產生器產生并輸出近似點狀的白光點光源，所述平行光轉換器接收近似點狀的白光點光源，并輸出均勻的平行白光。3.根據權利要求2所述的一種裸眼3D顯示系統，其特征在于，所述平行光轉換器，由光學透鏡組與散射光濾除器組成，所述光學透鏡組，接收近似點狀的白光點光源后將其轉換成具有散射光的平行白光，所述散射光濾除器接收該具有散射光的平行白光，濾除散射光的部分后，再輸出平行白光。4.根據權利要求2所述的一種裸眼3D顯示系統，其特征在于，所述點光源生產器包括: 白光燈源，可產生輸出任意散射的白光； 筒體，其一端設置有散射口，所述散射口設置在散射體后端，達到封閉筒體的目的，所述筒體內表面為全反射面； 聚焦光學透鏡組，設置于所述筒體內，可將大部分的白光聚集至所述散射體； 散射體，將入射光做均勻散射，并經由所述散射口的開口，向所述筒體的外部輸出近似點狀的白光點光源。5.根據權利要求4所述的一種裸眼3D顯示系統，其特征在于，所述散射體可為球體或者方塊體。6.根據權利要求1所述的一種裸眼3D顯示系統，其特征在于，該二維陣列圖形產生器，由排列于二維空間中多個圖形單元陣列所組成。7.根據權利要求1所述的一種裸眼3D顯示系統，其特征在于，所述散射光濾除器由前光學器、遮蔽器與后光學器所組成。8.根據權利要求1所述的一種裸眼3D顯示系統，其特征在于，所述二維點光源空間投射器，由排列于二維空間上多對的可變焦光學器單元陣列所組成。9.根據權利要求8所述的一種裸眼3D顯示系統，其特征在于，該可變焦光學器單元，由固定式光學透鏡組與移動式光學透鏡組組成，所述移動式光學透鏡組的移動，通過電機控制，可于光軸上做線性的移動，達到變焦的目的。
【文檔編號】G02B27/22GK205450463SQ201620221153
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月19日
【發明人】陳華欽
【申請人】上海盟云移軟網絡科技股份有限公司