自动立体显示器的光学方案制造技术

本发明专利技术涉及一种自动立体显示器的光学方案，借助于透镜和小光源，降低功耗，使用户看到更亮的图像的方法。该方案中，采用多个可独立调节工作状态、单独开关的小光源替代冷阴极荧光灯，作为自动立体显示器的背光光源，利用会聚透镜和柱透镜（或狭缝、长遮光条）的有效组合对光源发出的光线进行控制，将光线汇聚在用户眼睛附近，从而提高亮度、降低功耗，并且不需要立体眼镜，用户裸眼就能观看立体图像。该方案中，还可以根据用户的位置使用不同的小光源，以改变光线的方向，适应不同位置观看的需要。本发明专利技术能够有效提高用户得到的图像亮度、降低功耗和简化背光结构，可广泛应用于各种自动立体显示器中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自动立体显示器的光学方案，借助于透镜和小光源，有效降低功耗，提高用户看到的图像亮度的方法。
技术介绍
使用自动立体显示器，用户不需要立体眼镜等辅助设备，两眼直接能看到不同的图像，裸眼就能产生立体感。目前，自动立体显示技术中应用最成功的、使用最多的技术路线是对普通液晶显示器的改进。在液晶前面或后面添加一排焦距很小的柱透镜(或者狭缝或者长遮光条)，控制光线方向，一部分像素的光线主要射到一只眼睛，这些像素上的图片只能被一只眼睛看到。同样另一部分像素发出的光线主要到另一眼睛，另一只眼睛只能看到另一幅图片，两幅图片稍有差异，人脑融合两幅不同的图像，产生立体感和距离感。但是在这类技术路线中，大量的光线被浪费了，功耗大，用户看到的图像亮度低，难以在强环境光下使用；同时只有在特定的位置才能看到立体图像，不能满足高品质立体显示的需要。因此如何降低功耗和增加图像亮度是重要的问题。
技术实现思路
为了克服现有自动立体显示器功耗大、亮度低的缺点，本专利技术提出一种新的自动立体显示器光学系统的方案，该方案不仅能够降低显示器的功耗，而且能有效地提高自动立体显示器的亮度，还可以根据用户的位置，改变光线的方向，适应不同位置观看的需要。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是在立体显示器中增加会聚透镜，将多只小光源排列在一起，与会聚透镜进行有效组合，对光线方向进行控制后，再让光线经过一排柱透镜(或狭缝或长遮光条或它们的组合)、液晶面板等元件，使用户两眼看到不同图片。由单组小光源发出的光经过会聚透镜，如果简化柱透镜(或狭缝、长遮光条、或它们的组合)的影响，光线将主要集中在人的两眼附近，经过柱透镜后(或狭缝或长遮光条等其它元件)会使光线分散，左右眼分别得到来自不同像素的光线，人眼附近的光仍然较强，从而提高用户看到的图像亮度。如果用户眼睛的上下左右位置发生变化，没有正对着显示器，则打开其它小光源，关闭先前的小光源，在用户两眼附近光强仍然较高。在立体显示状态下，任何瞬间都只有很少的一部分光源在工作，所以功耗较低。本专利技术的有益效果是，通过使用了低功耗、高亮度、驱动电路相对简单的小光源，降低了显示器的功耗和简化了结构，而且由于较好地控制光线，有效地提高亮度，并且当用户位置改变后，光线能改变方向，以适应新的位置。附图说明图1是自动立体显示器方案的原理示意中，1是小光源，2是会聚透镜，3中包含液晶面板、一排柱透镜(或狭缝、长遮光条或它们的组合)等元件，4是用户位置。其中2和3也可以组合在一起，两者之间可以没有任何间隙，甚至在一块元件上既制作会聚透镜又制作一排柱透镜(或狭缝、长遮光条、或它们的组合)。任何满足聚焦要求的透镜或透镜组都可以作为会聚透镜，为了减小体积或降低成本，可以选择菲涅尔透镜(Fresnel)作为会聚透镜。由小光源发出的光经过会聚透镜和一排柱透镜(或狭缝、长遮光条、或它们的组合)后，光线方向得到良好的控制，人眼睛附近明显比其它位置亮度高，左、右眼分别只能看到各自的图像，两只眼睛看到的图像不一致。小光源1由任何可独立调节工作状态、单独开关的光学元件构成，常见的有发光二极管(LED)、有机电致发光二极管(OLED)、小灯泡、液晶元件、DMD芯片、LCOS芯片，或者任何其它的小型发光元器件。每组小光源也可以由多个元件共同组合而成，也可以是大面积光源的一部分。具体实施例方式整体实施过程分为几步，首先初步确定各元件的参数，然后用软件优化，寻找最佳解，完成设计。第一步初步选择小光源或液晶屏。根据小光源的性能、参数和液晶屏的特性，估计显示器的光学性能、机械结构、电气指标能不能满足要求，显示器的亮度、颜色、光源的发光角度是否合适等，根据结果选择小光源或液晶屏。第二步根据立体显示的要求，两只眼睛看到的像素不一样，大致设计各元器件，初步确定柱透镜(或狭缝或遮光条或它们的组合)和会聚透镜的参数。第三步以上述结果为初始值，考虑各种因素，比如用户位置的变化、各元器件的几何参量、光学特性、机械性能、公差、像差、加工性能、价格、工艺、安装和校准等等，通过优化计算和模拟仿真，以及反复试验，确定光路和元器件的最佳参数，完成设计。权利要求1.一种自动立体显示器的光学方案，通过改变立体显示器的背光光源和光学器件解决传统自动立体显示器高功耗和低亮度的问题，其特征是采用多个可独立调节工作状态、单独开关的小光源作为背光光源，与会聚透镜进行有效组合，对光源发出的光线进行控制，让光线经过柱透镜(或狭缝或长遮光条或它们的组合)、液晶面板等元件，使用户两眼看到不同的图片，产生立体感，同时也使得发出的光线汇聚在用户眼睛附近，提高用户看到的图像亮度，并且有效降低了显示器的功耗。为了满足用户在不同位置观看的需要，可以改变不同的小光源的工作状态。2.根据权利要求1所述的背光光源，其特征是背光光源由2组或2组以上小光源排列在一起构成；小光源由任何可独立调节工作状态、单独开关的光学元件构成，常见的有发光二极管(LED)、有机电致发光二极管(OLED)、小灯泡、液晶元件、DMD芯片、LCOS芯片，或者任何其它的小型发光元器件，每组小光源也可以由多个元件共同组合而成，也可以是大面积光源的一部分，也可以只有一个元件。3.根据权利要求1所述的会聚透镜，其特征是通过该透镜和柱透镜(或狭缝或长遮光条或它们的组合)后，用户眼睛附近明显比其它位置的光更强一些，任何满足该要求的透镜或透镜组都可以作为会聚透镜，为了减小体积，可以选择菲涅尔透镜(Fresnel)作为会聚透镜。也可以将柱透镜(或狭缝或长遮光条)和会聚透镜组合在一起，两者之间可以没有任何间隙，甚至在一块元件上既制作会聚透镜又制作一排柱透镜(或狭缝、长遮光条、或它们的组合)。4.根据权利要求1所述，为了满足不同位置观看的需要，通过调节不同的小光源，使用户在不同的位置，两眼都能得到明亮的图像。全文摘要本专利技术涉及一种自动立体显示器的光学方案，借助于透镜和小光源，降低功耗，使用户看到更亮的图像的方法。该方案中，采用多个可独立调节工作状态、单独开关的小光源替代冷阴极荧光灯，作为自动立体显示器的背光光源，利用会聚透镜和柱透镜(或狭缝、长遮光条)的有效组合对光源发出的光线进行控制，将光线汇聚在用户眼睛附近，从而提高亮度、降低功耗，并且不需要立体眼镜，用户裸眼就能观看立体图像。该方案中，还可以根据用户的位置使用不同的小光源，以改变光线的方向，适应不同位置观看的需要。本专利技术能够有效提高用户得到的图像亮度、降低功耗和简化背光结构，可广泛应用于各种自动立体显示器中。文档编号G02B27/22GK1945379SQ200610147130公开日2007年4月11日 申请日期2006年11月6日 优先权日2006年11月6日专利技术者朱向冰, 蒋峰 申请人:朱向冰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动立体显示器的光学方案，通过改变立体显示器的背光光源和光学器件解决传统自动立体显示器高功耗和低亮度的问题，其特征是：采用多个可独立调节工作状态、单独开关的小光源作为背光光源，与会聚透镜进行有效组合，对光源发出的光线进行控制，让光线经过柱透镜（或狭缝或长遮光条或它们的组合）、液晶面板等元件，使用户两眼看到不同的图片，产生立体感，同时也使得发出的光线汇聚在用户眼睛附近，提高用户看到的图像亮度，并且有效降低了显示器的功耗。为了满足用户在不同位置观看的需要，可以改变不同的小光源的工作状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱向冰，蒋峰，
申请(专利权)人：朱向冰，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]