一种阶梯型透镜光栅及三维显示系统技术方案

本实用新型专利技术实施例提供了一种阶梯型透镜光栅及三维显示系统，所述阶梯型透镜光栅由至少两层柱透镜光栅沿光轴方向拼接而成，每层柱透镜光栅中包含多个相同的柱透镜，每层柱透镜光栅中的多个柱透镜与相邻柱透镜光栅中的多个柱透镜一一对应设置，且相邻的两层柱透镜光栅中相对应的两个柱透镜的光轴之间的距离为第一预设距离。通过将阶梯型透镜光栅中相邻两层柱透镜光栅中相对应的两个柱透镜的光轴错开一定的距离，在进行三维显示时，使得阶梯型透镜光栅竖直方向的分辨率降低，从而使得阶梯型透镜光栅的整体分辨率均匀。

A Stepped Lens Grating and Three-Dimensional Display System

The embodiment of the utility model provides a stepped lens grating and a three-dimensional display system. The stepped lens grating is composed of at least two layers of cylindrical lens gratings connected along the optical axis direction. Each layer of cylindrical lens grating contains multiple identical cylindrical lenses, and the multiple cylindrical lenses in each layer of cylindrical lens grating correspond to the multiple cylindrical lenses in the adjacent cylindrical lens grating one by one, and the adjacent cylindrical lenses The distance between the optical axes of the corresponding two cylindrical lenses in a two-layer cylindrical lens grating is the first preset distance. By staggering the optical axes of two cylindrical lenses corresponding to the two adjacent layers of the stepped lens grating, the vertical resolution of the stepped lens grating is reduced and the overall resolution of the stepped lens grating is uniform.

【技术实现步骤摘要】
一种阶梯型透镜光栅及三维显示系统
本技术实施例涉及三维显示
，更具体地，涉及一种阶梯型透镜光栅及三维显示系统。
技术介绍
随着科学技术的高速发展和信息的飞速增加，越来越多的行业领域如医学成像、军事指挥、卫星测绘和太空探索等，不再满足于二维显示提供的平面信息，而是要求实现精确的三维数据采集、高效的三维数据处理和逼真的三维显示。在三维显示技术中，需要有控光结构对来自二维显示器发出的光线方向进行控制。柱透镜光栅由周期紧密排列的柱透镜组成，具有空间分光控光的功能。由于高透光率、可批量化生产等优势，柱透镜光栅已经成为三维显示系统最主要采用的控光结构。目前柱透镜光栅的加工工艺非常成熟，通过紫外线固化技术可以实现精度10微米的高精度光学柱透镜光栅加工。现有技术中比较常见的三维显示系统是基于漫射背光或自发光的显示源结合柱透镜光栅的结构，该系统结构即为最传统的自由立体显示系统。显示源包括具有漫射背光的LCD显示器、LED显示器、OLED显示器、投影仪、透光显示的灯片等器件，柱透镜光栅所采用的材料可以是各种玻璃材料，可以是塑料树脂材料等。此类三维显示器需要显示源放置于柱透镜光栅的焦距处，利用透镜成像原理将显示源上的不同像素的位置信息转化为不同视点光强的方向信息，从而在显示系统前方观看到三维效果。但是，由于柱透镜光栅长条形的透镜形状，水平方向分辨率会随着视点数增多而降低，竖直方向分辨率几乎没有损失，导致分辨率不均匀，影响观看效果。
技术实现思路
本技术实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的阶梯型透镜光栅就三维显示系统。一方面本技术实施例提供了一种阶梯型透镜光栅，所述阶梯型透镜光栅由至少两层柱透镜光栅沿光轴方向拼接而成，每层柱透镜光栅中包含多个相同的柱透镜，每层柱透镜光栅中的多个柱透镜与相邻柱透镜光栅中的多个柱透镜一一对应设置，且相邻的两层柱透镜光栅中相对应的两个柱透镜的光轴之间的距离为第一预设距离；其中，每层柱透镜光栅中的柱透镜由玻璃材料、塑料树脂材料或电控光学材料制成。进一步地，每层柱透镜光栅与相邻柱透镜光栅间隔第二预设距离设置，且每层柱透镜光栅中每个柱透镜与相邻柱透镜之间间隔第三预设距离设置。进一步地，每层柱透镜光栅中每个柱透镜的倾斜角为0度；相应地，每层柱透镜光栅中的柱透镜的孔径为矩形，所述矩形的款为h，且10mm≥h≥0mm，所述矩形的长为P，且10mm≥P≥0mm，所述第一预设距离为d，且10mm≥d≥0mm。进一步地，所述第二预设距离为Gh，且10mm≥Gh>0mm；所述第三预设距离为Gw，且10mm≥Gw>0mm。另一方面本技术实施例提供了一种三维显示系统，所述三维显示系统包括显示源和阶梯型透镜光栅；其中，所述阶梯型透镜光栅为上述阶梯型透镜光栅，所述显示源为自发光的显示源或带有背光光源的显示源，且所述阶梯型透镜光栅正对所述显示源设置。进一步地，当所述显示源为自发光的显示源，且所述阶梯型透镜光栅中每层柱透镜光栅与相邻的柱透镜光栅间隔第二预设距离设置，且每层柱透镜光栅中每个柱透镜与相邻柱透镜之间间隔第三预设距离设置时，所述三维显示系统还包括第一光线扩散结构，且所述第一光学扩散结构正对所述阶梯型透镜光栅远离所述显示源的一侧设置。进一步地，当所述显示源为带有背光光源的显示源时，所述显示源包括背光源和可透光显示设备，所述三维显示系统还包括第二光学扩散结构；其中，所述阶梯型透镜光栅包括至少两个单体阶梯型透镜光栅，所述阶梯型透镜光栅中的多层柱透镜光栅分别设置到不同的单体阶梯型透镜光栅中，所述至少两个单体阶梯型透镜光栅分别正对所述可透光显示设备的两侧设置，所述阶梯型透镜光栅与所述可透光显示设备构成复合结构；所述第二光学扩散结构包括至少两个单体第二光学扩散结构，所述至少两个第二光学扩散结构分别正对所述复合结构的两侧设置；所述背光源正对任一个单体第二光学扩散结构远离所述复合结构的一侧设置。本技术实施例提供的一种阶梯型透镜光栅及三维显示系统，通过将阶梯型透镜光栅中相邻两层柱透镜光栅中相对应的两个柱透镜的光轴错开一定的距离，在进行三维显示时，使得阶梯型透镜光栅竖直方向的分辨率降低，从而使得阶梯型透镜光栅的整体分辨率均匀。附图说明图1为本技术实施例提供的一种阶梯型透镜光栅的结构示意图；图2为本技术实施例提供的另一种阶梯型透镜光栅的结构示意图；图3为本技术实施例中多种传统透镜的结构示意图；图4为本技术实施例提供的一种复合透镜的结构示意图；图5为本技术实施例提供的一种三维显示系统的结构示意图；图6为本技术实施例中复合结构的结构示意图；图7为本技术实施例提供的另一种三维显示系统的结构示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。本技术实施例提供了一种阶梯型透镜光栅，所述阶梯型透镜光栅由至少两层柱透镜光栅沿光轴方向拼接而成，每层柱透镜光栅中包含多个相同的柱透镜，每层柱透镜光栅中的多个柱透镜与相邻柱透镜光栅中的多个柱透镜一一对应设置，且相邻的两层柱透镜光栅中相对应的两个柱透镜的光轴之间的距离为第一预设距离；其中，每层柱透镜光栅中的柱透镜由玻璃材料、塑料树脂材料或电控光学材料制成。其中，所述第一预设距离根据单个柱透镜的尺寸以及每层柱透镜光栅中柱透镜的数量确定。具体地，所述阶梯型透镜光栅与现有技术中柱透镜光栅的显著区别在于：阶梯型透镜光栅中相邻的两层柱透镜光栅中相对应的两个柱透镜的光轴之间的距离为第一预设距离，且每层柱透镜光栅的高度控制在一定范围内，一般此高度会设置的比较小，通过错开上下两层中相对应的两个柱透镜的光轴，将现有技术中柱透镜光栅中单个柱透镜变化为多个柱透镜上下阶梯型叠加。本技术实施例提供的一种阶梯型透镜光栅，通过将阶梯型透镜光栅中相邻两层柱透镜光栅中相对应的两个柱透镜的光轴错开一定的距离，在进行三维显示时，使得阶梯型透镜光栅竖直方向的分辨率降低，从而使得阶梯型透镜光栅的整体分辨率均匀。在上述实施例的基础上，每层柱透镜光栅与相邻柱透镜光栅间隔第二预设距离设置，且每层柱透镜光栅中每个柱透镜与相邻柱透镜之间间隔第三预设距离设置。进一步地，每层柱透镜光栅中每个柱透镜的倾斜角为0度；相应地，每层柱透镜光栅中的柱透镜的孔径为矩形，所述矩形的款为h，且10mm≥h≥0mm，所述矩形的长为P，且10mm≥P≥0mm，第一预设距离为d，且10mm≥d≥0mm。具体地，如图1所示，阶梯型透镜光栅由透镜以阶梯型分布方式构成，柱透镜孔径为矩形。h为每个柱透镜孔径的高度，其取值范围是：10mm≥h≥0mm，处于同一层的柱透镜高度相同，不同层的柱透镜的高度可以相等也可以不相等；P为每个柱透镜孔径的宽度，其取值范围是：10mm≥P≥0mm，处于同一层的柱透镜孔径宽度相等，不同层柱透镜孔径宽度可以相等也可以不相等。d为相邻的两层柱透镜光栅中相对应的两个柱透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阶梯型透镜光栅，其特征在于，所述阶梯型透镜光栅由至少两层柱透镜光栅沿光轴方向拼接而成，每层柱透镜光栅中包含多个相同的柱透镜，每层柱透镜光栅中的多个柱透镜与相邻柱透镜光栅中的多个柱透镜一一对应设置，且相邻的两层柱透镜光栅中相对应的两个柱透镜的光轴之间的距离为第一预设距离；其中，每层柱透镜光栅中的柱透镜由玻璃材料、塑料树脂材料或电控光学材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种阶梯型透镜光栅，其特征在于，所述阶梯型透镜光栅由至少两层柱透镜光栅沿光轴方向拼接而成，每层柱透镜光栅中包含多个相同的柱透镜，每层柱透镜光栅中的多个柱透镜与相邻柱透镜光栅中的多个柱透镜一一对应设置，且相邻的两层柱透镜光栅中相对应的两个柱透镜的光轴之间的距离为第一预设距离；其中，每层柱透镜光栅中的柱透镜由玻璃材料、塑料树脂材料或电控光学材料制成。2.根据权利要求1所述阶梯型透镜光栅，其特征在于，每层柱透镜光栅与相邻柱透镜光栅间隔第二预设距离设置，且每层柱透镜光栅中每个柱透镜与相邻柱透镜之间间隔第三预设距离设置。3.根据权利要求2所述阶梯型透镜光栅，其特征在于，每层柱透镜光栅中每个柱透镜的倾斜角为0度；相应地，每层柱透镜光栅中的柱透镜的孔径为矩形，所述矩形的款为h，且10mm≥h≥0mm，所述矩形的长为P，且10mm≥P≥0mm，所述第一预设距离为d，且10mm≥d≥0mm。4.根据权利要求3所述阶梯型透镜光栅，其特征在于，所述第二预设距离为Gh，且10mm≥Gh＞0mm；所述第三预设距离为Gw，且10mm≥Gw＞0mm。5.一种三维显示系统，其特征在于，所述三维显示系统包括显示源和阶梯型透镜光栅；其中，所述阶梯型透镜光栅为如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：于迅博，高鑫，刘博阳，刘立，高超，杨神武，
申请(专利权)人：北京眸合科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11