一種三維圖像顯示裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種三維圖像顯示裝置，裝置包括：透鏡陣列和顯示屏幕，其中，所述透鏡陣列，包括水平排列的n個相同的透鏡單元，所述透鏡單元由m個透鏡子單元組成，其中，n，m均為正整數(shù)，且n，m≥2；所述顯示屏幕，平行于所述透鏡陣列，所述透鏡陣列的任意頂點與其頂點對應(yīng)的所述顯示屏幕頂點構(gòu)成的直線垂直于所述顯示屏幕的高對應(yīng)的邊或?qū)拰?yīng)的邊，所述透鏡陣列的寬和高分別與所述顯示屏幕的寬和高相等。應(yīng)用本發(fā)明實施例，解決了三維圖像水平方向和豎直方向分辨率失衡的問題。
【專利說明】
一種三維圖像顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及圖像技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三維圖像顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 通俗的講，三維圖像就是利用人兩眼視覺差別和光學(xué)折射原理在一個平面內(nèi)使人 們可直接看到一幅三維立體圖。
[0003] 目前的，三維圖像顯示裝置由液晶顯示屏和柱透鏡陣列組成，其中，柱透鏡陣列由 多個柱透鏡單元組成。通過柱透鏡陣列將液晶顯示屏上像素發(fā)出的光導(dǎo)向空間中形成至少 2個視點，即能生成三維圖像。當(dāng)用戶同時觀看到不同視點時，即能看到三維圖像。
[0004] 為了緩解用戶觀看疲勞的問題，提高用戶的觀看效果。通常情況下，需要增大柱透 鏡單元的橫向尺寸(通常情況下，透鏡的橫向尺寸也被稱為透鏡節(jié)距），使得柱透鏡單元覆 蓋的像素數(shù)增加。但是，目前的三維圖像顯示裝置只利用到了液晶顯示屏上水平方向的像 素，隨著柱透鏡單元的橫向尺寸的增加，三維圖像的水平方向的分辨率降低，豎直方向的分 辨率不變，導(dǎo)致三維圖像水平方向和豎直方向分辨率失衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明實施例的目的在于提供一種三維圖像顯示裝置，可以解決三維圖像水平方 向和豎直方向分辨率失衡的問題。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實施例公開了一種三維圖像顯示裝置。技術(shù)方案如下：
[0007] 所述裝置包括:透鏡陣列和顯示屏幕，其中，
[0008] 所述透鏡陣列，包括水平排列的η個相同的透鏡單元，所述透鏡單元由m個透鏡子 單元組成，其中，n，m均為正整數(shù)，且n，m彡2;
[0009] 所述顯示屏幕，平行于所述透鏡陣列，所述透鏡陣列的任意頂點與其頂點對應(yīng)的 所述顯示屏幕頂點構(gòu)成的直線垂直于所述顯示屏幕的高對應(yīng)的邊或?qū)拰?yīng)的邊，所述透鏡 陣列的寬和高分別與所述顯示屏幕的寬和高相等。
[0010]較佳的，所述顯示屏幕為：
[0011] 陰極射線管顯示屏幕、液晶顯示屏幕、等離子體顯示屏幕或發(fā)光二極管顯示屏幕。
[0012] 較佳的，所述裝置還包括:透明亞克力板，其中，
[0013] 所述透明亞克力板，位于所述顯示屏幕與所述透鏡陣列之間，所述透明亞克力板 的厚度等于所述透鏡陣列的焦距。
[0014] 較佳的，所述透鏡子單元為：
[0015] 平凸透鏡。
[0016] 較佳的，所述平凸透鏡與所述顯示屏幕相鄰的面為平面，與所述顯示屏幕不相鄰 的面為凸面。
[0017] 較佳的，所述平凸透鏡為：
[0018] 菲涅耳透鏡。
[0019] 由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明實施例公開了一種三維圖像顯示裝置，裝置包括:透 鏡陣列和顯示屏幕，其中，所述透鏡陣列，包括水平排列的η個相同的透鏡單元，所述透鏡單 元由m個透鏡子單元組成，其中，n，m均為正整數(shù)，且n，m多2;所述顯示屏幕，平行于所述透鏡 陣列，所述透鏡陣列的任意頂點與其頂點對應(yīng)的所述顯示屏幕頂點構(gòu)成的直線垂直于所述 顯示屏幕的高對應(yīng)的邊或?qū)拰?yīng)的邊，所述透鏡陣列的寬和高分別與所述顯示屏幕的寬和 尚相等。
[0020] 可見，本發(fā)明實施例通過利用顯示屏幕豎直方向的像素，每個透鏡單元覆蓋下的 像素在水平方向和豎直方向都被放大，因此，三維圖像水平方向和豎直方向的分辨率都會 降低，相較于目前的三維圖像顯示裝置，水平方向的分辨率降低程度減少很多，解決了三維 圖像水平方向和豎直方向分辨率失衡的問題。
[0021] 當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品或方法必不一定需要同時達(dá)到以上所述的所有優(yōu) 點。
【附圖說明】
[0022] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)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 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中三維顯示裝置單個透鏡單元覆蓋下的像素點排布及其在空間中 形成的視點分布示意圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明實施例提供的分割透鏡的示意圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明實施例提供的透鏡單元覆蓋下的像素點的分布示意圖；
[0026] 圖4為本發(fā)明實施例提供的透鏡子單元覆蓋下的像素點排布及其在空間中形成的 視點分布示意圖；
[0027] 圖5為本發(fā)明實施例提供的透鏡單元覆蓋下的像素點排布及其在空間中形成的視 點分布示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0029]為了解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種三維圖像顯示裝置。下面通過 具體實施例，對本發(fā)明實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0030]本發(fā)明實施例提供的裝置包括:透鏡陣列和顯示屏幕，其中，
[0031 ]透鏡陣列，包括水平排列的η個相同的透鏡單元，透鏡單元由m個透鏡子單元組成， 其中，n，m均為正整數(shù)，且n，m彡2;
[0032]顯示屏幕，平行于透鏡陣列，透鏡陣列的任意頂點與其頂點對應(yīng)的顯示屏幕頂點 構(gòu)成的直線垂直于顯示屏幕的高對應(yīng)的邊或?qū)拰?yīng)的邊，透鏡陣列的寬和高分別與顯示屏 蒂的寬和尚相等。
[0033] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，透鏡子單元可以是單個透鏡，也可以由一個透鏡 切割而成，由m個透鏡子單元組成的透鏡單元的高與顯示屏幕的高相等。在實際應(yīng)用中，顯 示屏幕的高是透鏡子單元的高的整數(shù)倍，如果透鏡子單元為單個透鏡，需要根據(jù)顯示屏幕 的高度，選擇合適的透鏡;如果透鏡子單元由一個透鏡切割而成，可以由高與顯示屏幕的高 相等的透鏡均勻切割而成，或者由與顯示屏幕的高和寬分別相等的透鏡，分別沿透鏡節(jié)距 方向和垂直于透鏡節(jié)距方向切割而成，當(dāng)然，也可以其他方式切割而成。在實際應(yīng)用中，透 鏡子單元覆蓋的像素點的數(shù)量是正整數(shù)，透鏡陣列朝向觀看者，而且是透鏡陣列的凸面朝 向觀看者。
[0034] 在實施應(yīng)用中，本發(fā)明實施例提供的顯示屏幕為：
[0035]陰極射線管顯示屏幕、液晶顯示屏幕、等離子體顯示屏幕或發(fā)光二極管顯示屏幕。 [0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明實施例所提供的顯示屏幕用于顯示圖像和 色彩，陰極射線管(Cathode Ray Tube，簡稱CRT)顯示屏幕是實現(xiàn)最早、應(yīng)用最廣泛的顯示 屏幕，具有技術(shù)成熟、圖像色彩豐富、還原性好、全彩色、高清晰度、較低成本和豐富的幾何 失真調(diào)整能力等優(yōu)點。液晶顯示(Liquid Crystal Display)屏幕為是一種采用液晶為材料 的顯示屏幕。液晶是介于固態(tài)和液態(tài)間的有機化合物。將液晶加熱會變成透明液態(tài)，冷卻后 會變成結(jié)晶的混濁固態(tài)。在電場作用下，液晶分子會發(fā)生排列上的變化，從而影響通過其的 光線變化，這種光線的變化通過偏光片的作用可以表現(xiàn)為明暗的變化。利用液晶的特性制 成的LCD屏幕通過對電場的控制最終控制了光線的明暗變化，從而達(dá)到顯示圖像的目的。等 離子體顯不(Plasma Display Panel，簡稱FOP)屏幕是繼CRT顯不屏幕、IXD屏幕后的最新一 代顯示屏幕，顯示屏幕由大量的等離子管排列而成，等離子管對應(yīng)的每個小室內(nèi)都充有氖 氙氣體。在等離子管電極間加上高壓后，電流激發(fā)氣體，封在等離子管小室中的氣體會放 電，利用氣體放電時所產(chǎn)生的紫外光來激發(fā)彩色熒光粉發(fā)光，這種紫外光碰擊后面玻璃上 的紅、綠、藍(lán)三色熒光體，紅、綠、藍(lán)三色熒光體再發(fā)出可見光，從而就可以顯示圖像。發(fā)光二 極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)顯示屏幕是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯 示屏幕，用于顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息。在實際應(yīng)用中， 可以根據(jù)實際情況選擇顯示屏幕的種類。
[0037]在實際應(yīng)用中，本發(fā)明實施例提供的裝置還包括:透明亞克力板，其中，
[0038]透明亞克力板，位于顯示屏幕與透鏡陣列之間，透明亞克力板的厚度等于透鏡陣 列的焦距。
[0039]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，透明亞克力板式顯示屏幕的圖像位于透鏡陣列的 焦平面上，透鏡陣列可使透鏡陣列焦平面上任意一個像素點發(fā)出的光線經(jīng)由透鏡陣列時， 由于空氣和透鏡陣列兩種介質(zhì)對光線的折射率不同，形成具有一定角度的平行光線，且不 同像素點的光線經(jīng)過透鏡陣列后形成的平行光線角度也不同，透鏡陣列焦平面不同位置的 像素點攜帶的信息隨光線進(jìn)入人眼，每個方向的光線攜帶不同的信息，人的雙眼之間有一 定的距離(65mm左右），人眼接收到的光線是透鏡陣列覆蓋的不同像素點產(chǎn)生的，通過觀看 者的大腦合成，就能將不同視點處看到的平面圖像轉(zhuǎn)換成一幅三維圖像。
[0040] 在實施應(yīng)用中，本發(fā)明實施例提供的透鏡子單元為:平凸透鏡。
[0041] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，透鏡陣列利用平凸透鏡對光具有匯聚作用(光的 折射作用），對光線進(jìn)行分光，即把左眼視圖和右眼視圖的光線進(jìn)行分離，避免雙眼在觀看 三維圖像產(chǎn)生串?dāng)_，使雙眼只能看到各自的視圖。
[0042]在實施應(yīng)用中，本發(fā)明實施例提供的平凸透鏡與顯示屏幕相鄰的面為平面，與顯 示屏幕不相鄰的面為凸面。
[0043]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，平凸透鏡與顯示屏幕相鄰的面為平面能更好地與 透明亞克力板粘合，這種粘合的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，不容易變形。
[0044] 在實施應(yīng)用中，本發(fā)明實施例提供的平凸透鏡為:菲涅耳透鏡。
[0045] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，菲涅爾透鏡稱為螺紋透鏡，是由聚烯烴材料注壓 或玻璃制作而成的透鏡，透鏡表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓。菲涅爾透 鏡和柱透鏡一樣，滿足凸透鏡的成像公式，所以，菲涅爾透鏡覆蓋下的像素能在空間不同的 位置形成視點。菲涅爾透鏡相較于柱透鏡，更加輕薄，成本更低，當(dāng)然，在實際應(yīng)用中，本發(fā) 明實施例中的平凸透鏡也可以是柱透鏡，或者是其他可以本發(fā)明實施例所需要的功能的透 鏡。
[0046] 下面通過光的成像原理對本發(fā)明實施例進(jìn)一步說明。
[0047]本發(fā)明實施例通過三維圖像顯示裝置單個透鏡單元覆蓋25個像素點為例進(jìn)行說 明。圖1為現(xiàn)有的三維顯示裝置單個透鏡單元覆蓋下的像素點排布及其在空間中形成的視 點分布示意圖，透鏡單元下的25個像素點分布在透鏡光軸的兩側(cè)，根據(jù)透鏡的成像特性，25 個像素點發(fā)出的光會以不同角度發(fā)散到空間中，并且滿足成像公式：
[0048]
[0049]其中，g為透鏡單元覆蓋的像素點到透鏡單元光心的距離，d為透鏡單元覆蓋的像 素點對應(yīng)的視點到透鏡單元光心的距離，f為透鏡單元的焦距。
[0050]以圖1中透鏡單元下的像素點"Γ為例，其距離透鏡光軸的距離為a，則成像后在空 間中形成的視點離透鏡光軸的距離b = a*k，其中，k = d/g，k為成像系統(tǒng)的放大率。
[0051]同理，透鏡單元下的其他子像素在空間中形成的視點位置也能按上述方法分析， 可以算出其在空間中形成的視點離光軸的距離。
[0052]本發(fā)明實施例單個透鏡單元下覆蓋25個像素點，透鏡子單元可以由一個透鏡切割 而成，進(jìn)一步的，可以由一個透鏡均勻切割而成，如圖2所示，將一個透鏡均勻切割成5部分， 拼接起來形成如圖3所示的透鏡單元。透鏡子單元也可以為單個透鏡，如圖3所示，每個透鏡 單元覆蓋5個像素點。
[0053]本發(fā)明實施例的透鏡單元能夠?qū)⒏采w的像素點發(fā)出的光發(fā)散到空間中不同方向， 每個透鏡子單元下的像素點離圖1所示的目前的覆蓋25個像素點的透鏡單元光軸的距離， 仍然跟圖1所示像素點到光軸的距離一樣，而且依然滿足成像公式，仍然可以通過像素離光 軸的距離計算出該像素點在空間中形成的視點的位置。本發(fā)明實施例提供的透鏡子單元在 空間中的視點分布如圖4所示，以圖4為例，透鏡子單元A覆蓋下的像素點"Γ依然滿足成像 公式，像素點"Γ離光軸距離為a，該像素點在空間中形成的視點離光軸的距離為b = a*k，其 中，k = d/g，跟圖1所示的透鏡單元中的像素點"1"在空間中形成的視點離光軸的距離相等， 同理，透鏡子單元B、C、D、E覆蓋下的像素點在空間形成的視點的位置也能計算出來。
[0054]在形成相同數(shù)量的視點的情況下，本發(fā)明實施例透鏡單元覆蓋下的像素點在空間 中形成的視點的位置和目前三維圖像顯示裝置中的透鏡單元形成的視點的位置是一致的， 本發(fā)明實施例所提供單個透鏡單元覆蓋下的像素點排布及其在空間中形成的視點分布示 意圖如圖5所示，從圖中可以看出，在形成相同數(shù)量的視點的情況下，本發(fā)明實施例提的透 鏡單元的節(jié)距是目前的三維圖像顯示裝置中的透鏡單元節(jié)距的五分之一。目前的三維顯示 裝置，為了緩解用戶觀看疲勞的問題，提高用戶的觀看效果。通常情況下，需要增大柱透鏡 單元覆蓋的像素點的數(shù)量實現(xiàn)超多視點顯示，但這種方法導(dǎo)致三維圖像水平方向和豎直方 向分辨率失衡，本發(fā)明實施例通過利用顯示屏幕的豎直方向的像素，在不增加透鏡單元的 節(jié)距的情況下，增加透鏡單元覆蓋的像素點的數(shù)量，實現(xiàn)超多視點顯示，每個透鏡單元覆蓋 下的像素在水平方向和豎直方向都被放大，因此，三維圖像水平方向和豎直方向的分辨率 都會降低，相較于目前的三維圖像顯示裝置，水平方向的分辨率降低程度減少很多，解決了 三維圖像水平方向和豎直方向分辨率失衡的問題。
[0055]應(yīng)用本發(fā)明實施例，通過利用顯示屏幕豎直方向的像素，在不增加透鏡單元的節(jié) 距的情況下，增加透鏡單元覆蓋的像素點的數(shù)量，每個透鏡單元覆蓋下的像素在水平方向 和豎直方向都被放大，因此，三維圖像水平方向和豎直方向的分辨率都會降低，相較于目前 的三維圖像顯示裝置，水平方向的分辨率降低程度減少很多，解決了三維圖像水平方向和 豎直方向分辨率失衡的問題。
[0056]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實 體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存 在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋 非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要 素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備 所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除在 包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0057]本說明書中的各個實施例均采用相關(guān)的方式描述，各個實施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于裝置實 施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例 的部分說明即可。
[0058]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述方法實施方式中的全部或部分步驟是可 以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲于計算機可讀取存儲介質(zhì)中， 這里所稱得的存儲介質(zhì)，如:R0M/RAM、磁碟、光盤等。
[0059]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護范圍 內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種三維圖像顯示裝置，其特征在于，所述裝置包括:透鏡陣列和顯示屏幕，其中， 所述透鏡陣列，包括水平排列的η個相同的透鏡單元，所述透鏡單元由m個透鏡子單元 組成，其中，n，m均為正整數(shù)，且n，m彡2; 所述顯示屏幕，平行于所述透鏡陣列，所述透鏡陣列的任意頂點與其頂點對應(yīng)的所述 顯示屏幕頂點構(gòu)成的直線垂直于所述顯示屏幕的高對應(yīng)的邊或?qū)拰?yīng)的邊，所述透鏡陣列 的寬和高分別與所述顯示屏幕的寬和高相等。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述顯示屏幕為： 陰極射線管顯示屏幕、液晶顯示屏幕、等離子體顯示屏幕或發(fā)光二極管顯示屏幕。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述裝置還包括:透明亞克力板，其中， 所述透明亞克力板，位于所述顯示屏幕與所述透鏡陣列之間，所述透明亞克力板的厚 度等于所述透鏡陣列的焦距。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于，所述透鏡子單元為： 平凸透鏡。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于，所述平凸透鏡與所述顯示屏幕相鄰的面為平 面，與所述顯示屏幕不相鄰的面為凸面。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述裝置，其特征在于，所述平凸透鏡為： 菲涅耳透鏡。
【文檔編號】H04N13/04GK105898286SQ201610221490
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】桑新柱, 楊神武, 于迅博, 陳志東, 高鑫, 顏玢玢, 苑金輝, 王葵如
【申請人】北京郵電大學(xué)