專利名稱：一種自由立體顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種立體圖像顯示技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及一種自由立體圖像顯
示裝置，以允許使用者在一定的視角范圍內(nèi)，僅通過(guò)裸眼即可觀賞到立體圖像。
背景技術(shù)：
立體圖像顯示技術(shù)是一門既古老又先進(jìn)的顯示技術(shù)，它根據(jù)人眼的視覺(jué)特性，當(dāng)
左右眼分別觀察相同的圖像內(nèi)容但具有不同視差的兩個(gè)圖像時(shí)，會(huì)產(chǎn)生立體的視覺(jué)效果。
其中一種常用的立體圖像顯示技術(shù)，是利用光的偏振效應(yīng)，將兩個(gè)圖像以不同的偏振光輸
出，要求觀看者必須配合特制極化眼鏡，才能分別在左右眼之間產(chǎn)生視差，從而產(chǎn)生相應(yīng)的
主觀立體視覺(jué)。這種立體顯示技術(shù)，必須借助特制的眼鏡才能實(shí)現(xiàn)，使用起來(lái)有很多不方便
的地方，特別是對(duì)那些戴眼鏡的使用者，再戴一副眼鏡顯然是一件很不舒適的做法。 隨著高質(zhì)量的平面顯示技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展完善，觀看時(shí)不需佩戴特制眼
鏡的所謂"自由立體(auto stereoscopic display)"顯示技術(shù)也于近年被開(kāi)發(fā)出來(lái)并獲得
迅速發(fā)展，這種自由立體顯示技術(shù)的基本原理是在進(jìn)行圖像拍攝時(shí)采用兩臺(tái)以上的攝像機(jī)
從不同的視點(diǎn)進(jìn)行同步拍攝，以獲得一組具有不同視差信息的雙視點(diǎn)或多視點(diǎn)圖像，在進(jìn)
行圖像顯示時(shí)，再將顯示器上的像素矩陣分為相應(yīng)的在水平方向交錯(cuò)排列的兩組或多組子
像素矩陣，用每組子像素矩陣來(lái)顯示對(duì)應(yīng)的一個(gè)視點(diǎn)的子圖像，再通過(guò)與顯示屏幕精密配
合的圖像分離光柵將不同視點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的子圖像像素發(fā)出的光導(dǎo)向?qū)?yīng)的方向，觀看者的雙
眼分別觀看到具有不同立體視差的子圖像發(fā)出的光，從而產(chǎn)生立體視覺(jué)。 基于以上原理的自由立體顯示技術(shù)，觀看者需要在特定的位置才能觀看到較為理
想的立體圖像，這些特定位置的多少與系統(tǒng)所采用的"視點(diǎn)"數(shù)量有關(guān)，系統(tǒng)采用的視點(diǎn)數(shù)
量越多，這種特定位置就越多，也就是觀看到理想的立體圖像的范圍越大，因此，現(xiàn)有的自
由立體顯示裝置至少存在兩方面的缺陷其一，觀看立體圖像的自由度與觀看到的立體圖
像的分辨率及亮度相矛盾，因?yàn)槿缫@得較寬的立體圖像觀看范圍，就必須要采用更多的
"視點(diǎn)"，而在所采用的顯示器的分辨率和顯示亮度有限，即像素?cái)?shù)和顯示圖像亮度有限的
條件下，分配給每一個(gè)視點(diǎn)所用于顯示相應(yīng)的子圖像的像素矩陣的像素?cái)?shù)越少，即所觀看
到的立體圖像的分辨率和圖像亮度越低；其二，所顯示的立體圖像尺寸受所采用的顯示屏
幕尺寸所限，在現(xiàn)在的條件下， 一般采用液晶顯示器或等離子顯示器等平面顯示器，而這些
顯示器的屏幕尺寸現(xiàn)在還只能做到幾十英寸。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)自由立體顯示技術(shù)的的上述缺 陷，提供一種自由立體顯示裝置，可同時(shí)兼顧顯示分辨率和觀看立體圖像的自由度，且能夠 大尺寸顯示的自由立體顯示裝置。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種自由立體顯示裝置， 包括[0007] 兩個(gè)或兩個(gè)以上的圖像顯示器，每個(gè)所述圖像顯示器顯示一個(gè)具有立體視差的子 圖像，每個(gè)所述圖像顯示器匹配一個(gè)像素光纖匹配板，所述像素光纖匹配板具有像素孔矩 陣，所述像素孔矩陣包括多列沿橫向方向排列的像素孔列，每個(gè)像素孔列包括多個(gè)像素孔， 所述像素光纖匹配板將所述子圖像沿橫向離散成多個(gè)像素列； 像素光纖屏，以及用于將所述像素列導(dǎo)引至像素光纖屏的相對(duì)應(yīng)位置的像素傳導(dǎo) 光纖，所述像素傳導(dǎo)光纖一端由所述像素孔引出，另一端固定在所述像素光纖屏上，導(dǎo)引至 像素光纖屏的位于每個(gè)子圖像相同位置的像素列按次序排列，所述像素光纖屏還具有圖像 分離光柵。 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，所述光纖匹配板包括一基板，所述基 板上開(kāi)設(shè)有所述像素孔陣列。 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，所述像素光纖匹配板包括層疊在一起 的多個(gè)光纖夾片，每個(gè)所述光纖夾片開(kāi)設(shè)有所述像素孔列。 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，所述像素孔包括一矩形截面段、一圓 柱截面段、以及連接所述矩形截面段和圓柱截面段的錐形段，所述像素孔的內(nèi)表面為反光面。 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，所述光纖匹配板還包括與所述像素孔 適配的導(dǎo)光柱，所述導(dǎo)光柱包括一段矩形柱、一段圓柱、以及用于連接矩形柱與圓柱的錐形 段，所述圓柱段與所述像素孔適配。 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，所述像素光纖屏具有顯示孔矩陣，所 述顯示孔矩陣包括多列沿橫向方向排列的顯示孔列，每個(gè)顯示孔列包括多個(gè)顯示孔，所述 像素傳導(dǎo)光纖一端由所述像素孔引出，另一端引入所述顯示孔。 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，所述像素光纖屏包括一板材，所述板 材上開(kāi)設(shè)有所述顯示孔矩陣。 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，所述像素光纖屏包括層疊在一起的多 個(gè)顯示光纖夾片，每個(gè)所述顯示光纖夾片上開(kāi)設(shè)有所述顯示孔列。 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，相鄰的顯示孔列的顯示孔交錯(cuò)分布。 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，所述像素光纖屏還包括一光散射層， 所述光散射層覆蓋所述顯示孔矩陣。 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，所述圖像分離光柵為狹縫光柵或柱鏡 在本實(shí)用新型所述的自由立體顯示裝置中，所述像素光纖屏包括一板材，所述板 材上開(kāi)設(shè)有多行水平通槽，用于傳導(dǎo)像素列的像素傳導(dǎo)光纖按次序固定于與其對(duì)應(yīng)的水平 通槽中 實(shí)施本實(shí)用新型的自由立體顯示裝置，具有以下有益效果 1、本實(shí)用新型的自由立體顯示裝置，每個(gè)圖像顯示器顯示具有立體視差的圖像的 像素全部被導(dǎo)引至像素光線屏貢獻(xiàn)給對(duì)應(yīng)的視差子圖像，不存在多個(gè)具有視差的子圖像分 享顯示器的分辨率的情況，能保證圖像顯示的清晰度。 2、本實(shí)用新型的自由立體顯示裝置，像素光纖屏的顯示孔矩陣的顯示孔的間距可 以根據(jù)需要做成不同規(guī)格，也即像素光纖屏的尺寸可以根據(jù)需要做大或做小，能實(shí)現(xiàn)大尺寸的自由立體顯示。

[0023]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是本實(shí)用新型的自由立體顯示裝置第一實(shí)施例的原理示意圖；圖2a是像素光纖匹配板第一種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b是圖2a中A部放大圖；圖3是像素光纖匹配板的剖視圖；圖4是像素光纖匹配板的另一角度的剖視圖；圖5是像素光纖匹配板的第二種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是光纖夾片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是像素光纖匹配板的第三種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是像素光纖匹配板的第四種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9導(dǎo)光柱結(jié)構(gòu)示意圖；圖10a整體式像素光纖屏的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10b圖10a中B部放大圖；圖11是由顯示光纖夾片組成的像素光纖屏的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是顯示孔列交錯(cuò)分布的像素光纖屏的結(jié)構(gòu)示意圖；圖13是帶有光散射層的像素光纖屏的結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本實(shí)用新型的自由立體顯示裝置的第二實(shí)施例的原理示意圖；圖15是本實(shí)用新型的自由立體顯示裝置的第二實(shí)施例的顯示原理示意圖。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型的自由立體顯示裝置包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的圖像顯示器，每個(gè)所述圖 像顯示器顯示一個(gè)具有立體視差的子圖像，每個(gè)圖像顯示器匹配一個(gè)像素光纖匹配板，該 像素光纖匹配板具有像素孔矩陣，像素孔矩陣包括多列沿橫向方向排列的像素孔列，每個(gè) 像素孔列包括多個(gè)像素孔，該像素光纖匹配板將顯示器沿橫向離散成多個(gè)像素列；該顯示 裝置還包括像素光纖屏，以及用于將像素列導(dǎo)引至像素光纖屏的相對(duì)應(yīng)位置的像素傳導(dǎo)光 纖，所述像素傳導(dǎo)光纖一端由所述像素孔引出，另一端固定在像素光纖屏上，導(dǎo)引至像素光 纖屏的位于每個(gè)圖像顯示器相同位置的像素列按次序排列，該像素光纖屏還具有圖像分離 光柵，用于將不同視差的圖像分離開(kāi)來(lái)，使觀察者兩眼看到是具有視差的兩個(gè)圖像。下面結(jié) 合實(shí)施例詳細(xì)介紹本實(shí)用新型的自由立體顯示裝置是如何實(shí)現(xiàn)的。 如圖l所示，為本實(shí)用新型的自由立體顯示裝置的第一實(shí)施例，由兩個(gè)完全相同 的圖像顯示器la、lb分別顯示存在立體視差的左右兩幅子圖像(可分別成為左圖像和右 圖像)，兩個(gè)圖像顯示器la、lb各自匹配一個(gè)像素光纖匹配板2a、2b。參看圖2a和圖2b， 像素光纖匹配板2a、2b結(jié)構(gòu)相同，下面依2a為例介紹像素光纖匹配板的結(jié)構(gòu)，像素光纖匹 配板2a具有像素孔矩陣，該像素孔矩陣包括多列沿橫向排列的像素孔列21，每個(gè)像素孔列 21包括多個(gè)像素孔211，像素光纖匹配板2a將顯示器la沿橫向離散成多個(gè)像素列。本實(shí) 用新型的自由立體顯示裝置還包括像素光纖屏3，以及用于將所述像素列導(dǎo)引至像素光纖屏的相對(duì)應(yīng)位置的像素傳導(dǎo)光纖4，傳導(dǎo)光纖4將圖像顯示器的像素列導(dǎo)引至像素光纖屏 3相對(duì)應(yīng)位置，導(dǎo)引至像素光纖屏3的位于每個(gè)圖像顯示器相同位置的像素列按次序排列， 相同位置是指顯示器被離散之后的像素列在像素矩陣中的列數(shù)相同的列，像素傳導(dǎo)光纖一 端由像素光纖匹配版2a、2b的像素孔矩陣的像素孔中引出，另一端固定在像素光纖屏3上 的對(duì)應(yīng)位置。像素光纖屏3還具有圖像分離光柵31， 為說(shuō)明原理，設(shè)兩個(gè)圖像顯示器中的相應(yīng)的任意4個(gè)連續(xù)像素列序號(hào)為i、 i+l、 i+2、 i+3，由相應(yīng)的像素傳導(dǎo)光纖將左右圖像的這幾個(gè)像素列導(dǎo)引至像素光纖屏所對(duì)應(yīng)的 顯示圖像列分別設(shè)為Ri 、 Ri+1 、 Ri+2、 Ri+3和Li 、 Li+1 、 Li+2、 Li+3，并使其在像素光纖屏上 按照Ri、 Li、 Ri+1、 Li+1、 Ri+2、 Li+2、 Ri+3、 Li+3的順序排列，其他的所有像素列的導(dǎo)引方 式和排列方式與此完全相同，不再贅述。也就是說(shuō)，通過(guò)像素傳導(dǎo)光纖的導(dǎo)引作用，將兩個(gè) 圖像顯示器分別顯示的左右圖像以像素列水平交錯(cuò)的方式映射顯示在同一個(gè)屏幕上，在像 素光纖屏前面適當(dāng)位置設(shè)置一塊用于像素列分離的圖像分離光柵，在該圖像分離光柵的適 當(dāng)位置，等間隔地垂直或斜向開(kāi)啟有透光狹縫，使得觀看者的左眼通過(guò)每一條狹縫的觀看 視線只能看到左圖像所對(duì)應(yīng)的顯示孔列所發(fā)出的光，右眼通過(guò)每一條狹縫的觀看視線只能 看到右圖像所對(duì)應(yīng)的顯示孔列所發(fā)出的光，兩眼分別觀看到兩幅具有視差的子圖像，從而 觀看到一副完整的立體圖像。 在本實(shí)施例中，圖像顯示器可以是液晶顯示器、等離子顯示器、前投影機(jī)、背投影 顯示器或者其他類型的圖像顯示器。所采用的光纖匹配板的像素孔矩陣可以大于、小于或 等于圖像顯示器的顯示像素矩陣，一般情況下，為了提高所獲得的立體圖像的顯示分辨率， 根據(jù)制造工藝水平和系統(tǒng)成本等因素所能允許的程度，應(yīng)盡量提高組成像素孔矩陣的像素 孔數(shù)量。 由于通過(guò)此設(shè)計(jì)，將兩個(gè)圖像顯示器的列通過(guò)像素光纖束全部引導(dǎo)排列在像素光
纖屏上，使得在像素光纖屏上所獲得的實(shí)際顯示像素?cái)?shù)(即光纖像素?cái)?shù))可以大于任一個(gè)
圖像顯示器的顯示像素?cái)?shù)，和傳統(tǒng)的直接在圖像顯示器上設(shè)置圖像分離光柵方式相比，可
以使獲得的子圖像的顯示分辨率亦相應(yīng)增加，從而獲得高分辨率的立體圖像。 如圖2a和圖2b所示，為像素光纖匹配板的第一種結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，像素光纖匹
配板的尺寸可設(shè)計(jì)成與圖像顯示器的顯示圖像尺寸匹配，包括一個(gè)基板20，該基板20采用
厚度適當(dāng)?shù)慕饘倩蚍墙饘俨牧贤ㄟ^(guò)模壓制成，在像素光纖匹配板所對(duì)應(yīng)的圖像傳導(dǎo)面上等
間距地沿水平和垂直方向排列像素孔矩陣，其像素孔的間距可由制造工藝水平確定，像素
孔的直徑應(yīng)略大于所采用的像素光纖的直徑。 在制造工藝允許的條件下，應(yīng)盡量減小像素光纖匹配板上像素孔矩陣的間距，如 圖3所示，由像素光纖匹配板確定的圖像傳導(dǎo)面上，像素孔211是用來(lái)通過(guò)光纖傳導(dǎo)圖像 的，稱為傳導(dǎo)區(qū)，像素孔211之間的部分為非傳導(dǎo)區(qū)22，減少通孔間距，可以減少非傳導(dǎo)區(qū) 22的面積，以提高圖像傳導(dǎo)的效率。 在制造工藝允許的條件下，也應(yīng)盡量減小所采用的像素傳導(dǎo)光纖的直徑，以增大 所能容納的像素傳導(dǎo)光纖的數(shù)量，提高裝置的顯示分辨率。 為便于加工制造，也可以將像素光纖匹配板分解為若干相同結(jié)構(gòu)的較小的單元， 再由較小的單元拼合成為所需的像素光纖匹配板。 設(shè)置像素光纖匹配板的目的，其一是為了讓所有的像素傳導(dǎo)光纖通過(guò)光纖匹配板的固定作用集合成光纖束，其二是通過(guò)像素光纖匹配板嚴(yán)格約束每一根像素傳導(dǎo)光纖的幾 何位置，使得大量的像素傳導(dǎo)光纖能夠嚴(yán)格地有序排列，不至于由于像素傳導(dǎo)光纖排列順 序的紊亂導(dǎo)致所傳導(dǎo)像素及映射到像素光纖屏上的像素列的紊亂。 如圖4所示，實(shí)際制作中，每一根像素傳導(dǎo)光纖41穿入像素光纖匹配板的基板20 上的一個(gè)像素孔211，使得像素傳導(dǎo)光纖41的朝向圖像顯示器的端面與像素光纖匹配板與 圖像顯示器屏幕配合的面對(duì)齊，并采用膠合或其他方式加以固定，在像素光纖匹配板上所 有的像素孔中都插滿像素傳導(dǎo)光纖，即完成像素光纖匹配板與像素光纖束的連接以后，再 采用適當(dāng)?shù)臋C(jī)械的或粘合的方式將像素光纖匹配板與圖像顯示器的顯示屏幕貼合匹配，為 了便于將像素傳導(dǎo)光纖插入通孔，在每一個(gè)通孔的像素傳導(dǎo)光纖插入端加工出一個(gè)"喇叭 口"形狀的光纖導(dǎo)引部212。如果圖像顯示器采用前投影機(jī)，則可將圖像直接投射到像素光 纖匹配板上，并使所投射的圖像大小與像素光纖匹配板上像素孔矩陣的大小完全匹配。 根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)特征，要將導(dǎo)引至像素光纖屏的不同圖像顯示器的相同位 置的像素列在像素光纖屏上交錯(cuò)排列，為了便于按預(yù)定的序列組合光纖像素屏的像素列， 在圖5所示的像素光纖匹配板的第二種結(jié)構(gòu)中，像素光纖匹配板2可以采用光纖夾片24疊 合構(gòu)成，用一塊按圖示方向按一定間距開(kāi)有像素孔的光纖夾片24，將傳輸一個(gè)像素列的所 有像素傳導(dǎo)光纖逐一穿入一片光纖夾片24上的通孔并采用膠合或其他方法固定，再將裝 好像素傳導(dǎo)光纖的光纖夾片24按照預(yù)定順序疊合，構(gòu)成符合預(yù)定像素列排列順序要求的 像素光纖匹配板2，且可以簡(jiǎn)化加工制造工藝。 為便于加工制造，也可以將光纖夾片分解為若干相同結(jié)構(gòu)的較小的夾片，再由較 小的夾片拼合成為所需的光纖夾片。 為了減小或者消除如圖3中所示的非傳導(dǎo)區(qū)，提高圖像的傳導(dǎo)效率，可以采用如 圖6所示結(jié)構(gòu)的光纖夾片，其光纖夾片24的像素孔采用特殊的形狀，朝向圖像顯示屏幕一 端為矩形孔241，用于插入像素光纖的一端則為圓孔242，圓孔242的直徑略大于像素光纖 的直徑，矩形孔241的邊長(zhǎng)大于圓孔242的直徑，優(yōu)選的方式是矩形孔的邊長(zhǎng)等于通孔的間 距，以使得相鄰的矩形孔可以"無(wú)縫拼接"，從而使圖像顯示屏幕上發(fā)出的光線可以沒(méi)有損 失地全部進(jìn)入矩形孔，實(shí)現(xiàn)像素傳導(dǎo)光效率的最大化，在矩形孔241和圓孔242之間用錐形 孔243匹配貫通。 圖7是該種像素光纖匹配板結(jié)構(gòu)的示意圖，示出了特殊像素孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及像素 傳導(dǎo)光纖41的安裝方式，將像素孔內(nèi)至少矩形孔241和錐形孔部分243的內(nèi)表面加工成鏡 面反射面，像素傳導(dǎo)光纖插入圓孔242，與圓孔242匹配并采用膠合或其他方式固定之，為 了便于將像素光纖插入圓孔，在每一個(gè)圓孔的像素光纖插入端加工出"喇叭口"形狀的光纖 導(dǎo)引部212。需要傳導(dǎo)的像素列發(fā)出的光線進(jìn)入各像素孔列，在經(jīng)過(guò)像素孔內(nèi)反射面的反射 后，進(jìn)入像素傳導(dǎo)光纖41。 圖9是為進(jìn)一步改進(jìn)光纖夾片24而設(shè)計(jì)的特殊導(dǎo)光柱25，該導(dǎo)光柱的外形與前 述特殊像素孔的形狀相同，即一端為矩形柱251，另一端為圓柱252，在矩形柱251與圓柱 252之間采用錐形柱253過(guò)渡連接，矩形柱251的矩形截面的邊長(zhǎng)大于圓柱252的直徑，圓 柱252的直徑與像素傳導(dǎo)光纖41的直徑相近或相等，導(dǎo)光柱25采用玻璃或其他透明材料 制作。 圖8是該種像素光纖板結(jié)構(gòu)的示意圖，采用該特殊導(dǎo)光柱25與圖4所示的具有簡(jiǎn)單像素孔的光纖夾片24配合，從該光纖夾片24朝向圖像顯示器一側(cè)插入該特殊導(dǎo)光柱 25，從另一側(cè)插入像素傳導(dǎo)光纖41，并分別采用適當(dāng)?shù)姆绞焦潭ㄖ?，從而?gòu)成一種改進(jìn)的光 纖夾片24，為了便于將像素光纖和特殊導(dǎo)光柱插入通孔，在每一個(gè)通孔的兩端加工出"喇叭 口"形狀的導(dǎo)引部212。需要傳導(dǎo)的顯示像素發(fā)出的光線進(jìn)入各導(dǎo)光柱，在經(jīng)過(guò)導(dǎo)光柱內(nèi)表 面的全反射后，進(jìn)入像素傳導(dǎo)光纖。在制作這種光纖夾片24時(shí)不用加工前述特殊形狀的通 孔并鍍反射面，可以大大降低加工制造難度，采用這種光纖夾片組合而成的像素光纖匹配 板，也同時(shí)具有很好的像素傳導(dǎo)效率。 如圖10a和圖10b所示，本實(shí)用新型的像素光纖屏包括一板材30，板材30上設(shè)置 有多行水平通槽301，水平通槽301的高度大于或等于像素傳導(dǎo)光纖41的直徑，以可以方便 安裝像素傳導(dǎo)光纖41為宜，每一列像素列對(duì)應(yīng)的像素傳導(dǎo)光纖列中的像素傳導(dǎo)光纖鑲嵌 入其對(duì)應(yīng)水平通槽301對(duì)應(yīng)位置，例如圖1中顯示器la的子圖像第i列的像素列第n行的 像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像素傳導(dǎo)光纖固定在像素光纖屏第n行的水平通槽中Ri位置處，其余依次類 推。 像素傳導(dǎo)光纖在水平通槽301中的鑲嵌次序?yàn)樵诘谝粭l水平顯示孔行中鑲嵌R 和L像素矩陣第一行對(duì)應(yīng)的像素傳導(dǎo)光纖，次序?yàn)镽1、L1、R2、L2……，在第二條水平通槽的 中鑲嵌R和L像素矩陣第二行對(duì)應(yīng)的像素光纖，次序?yàn)镽l、 Ll、 R2、 L2……，依次類推。 圖11所示為像素光纖屏的另一種結(jié)構(gòu)圖，整個(gè)板材30采用以像素列為單位的相 同顯示光纖夾片32疊合而成，每一個(gè)顯示光纖夾片32沿垂直方向等間距地開(kāi)有顯示孔 321，該顯示孔321為通孔，通孔的直徑略大于像素光纖的直徑，為使所顯示的左右子圖像 水平方向與垂直方向的分辨率一致，通孔的垂直方向孔間距等于水平方向孔間距的兩倍， 顯示光纖夾片32的厚度大于通孔的直徑。 因?yàn)槊恳黄@示光纖夾片32攜帶一像素列的像素傳導(dǎo)光纖，光纖夾片的疊合順 序?yàn)镽l、 Ll、 R2、 L2、 R3、 L3、……，由此構(gòu)成完整的像素光纖屏。 為便于加工制造，也可以將顯示光纖夾片分解為若干相同結(jié)構(gòu)的較小的夾片，再 由較小的夾片拼合成為所需的顯示光纖夾片。 圖12所示為一種改進(jìn)的像素光纖屏3的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中，為了增加在水平方向的 像素傳導(dǎo)光纖排列密度，提高子圖像的顯示分辨率，像素光纖的顯示孔矩陣的顯示孔列中 相鄰兩顯示孔列按顯示孔交錯(cuò)分布，任一列顯示孔列的顯示孔的中心線位于相鄰列的相鄰 兩顯示孔的中心線之間，如圖所述相鄰的左右(R、L)光纖夾片32，顯示孔321L的中心線位 于相鄰的兩顯示孔321R的中心線之間。 為了配合這種光纖排列結(jié)構(gòu)，將光纖夾片設(shè)計(jì)成與像素光纖的垂直分布相配合的 外形結(jié)構(gòu)，再將光纖夾片相互鑲嵌疊合構(gòu)成光纖固定夾。 光纖夾片的疊合順序與上一實(shí)施例相同。 為便于加工制造，也可以將光纖夾片分解為若干相同結(jié)構(gòu)的較小的夾片，再由較 小的夾片拼合成為所需的光纖夾片。 本實(shí)用新型中的像素光纖屏也可以采用類似像素光纖匹配板的結(jié)構(gòu)，在一塊板材 上開(kāi)設(shè)顯示孔矩陣，然后將像素傳導(dǎo)光纖鑲嵌入對(duì)應(yīng)的顯示孔中。 為了增加所顯示立體圖像的可視角，可以采用如圖13所示的像素光纖屏結(jié)構(gòu)，在 像素光纖屏3的出光面設(shè)置一個(gè)光散射層33，使從像素傳導(dǎo)光纖出光端發(fā)出的光經(jīng)過(guò)光散射層33進(jìn)行散射后，增大光的出光散射角范圍，從而使所顯示的立體圖像具有更寬的可視 范圍。 該光散射層33可以采用均勻摻有散射粒子的片狀透明材料或者將其中至少一個(gè)
表面加工成光散射面的片狀透明材料制成，其大小尺寸可以與像素光纖屏匹配。 為了增加所顯示立體圖像的可視角，也可以將像素光纖的出光端面加工成光散射
面，具體做法，可以在(不帶散射層的)像素光纖屏或顯示光纖夾片制作完成后，將整個(gè)像
素光纖屏或顯示光纖夾片的出光面進(jìn)行粗糙化處理，從而使像素光纖屏的出光端面形成光
散射面。 采用本實(shí)用新型也可以構(gòu)成多視點(diǎn)自由立體顯示設(shè)備，如圖14所示，本實(shí)用新型 的自由立體顯示裝置為具有6顯示器的多視域自由立體顯示裝置。 6個(gè)圖像顯示器并分別經(jīng)過(guò)各自的像素光纖匹配板2轉(zhuǎn)換為像素列，通過(guò)各自的 像素傳導(dǎo)光纖束4傳送至像素光纖屏3，各視差子圖像所對(duì)應(yīng)的像素列在像素光纖屏上按 序循環(huán)排列。 如圖14所示，設(shè)6個(gè)視差子圖像分別為P1、P2、P3、P4、P5、P6，以各視差子圖像對(duì) 應(yīng)的第i、i+l、i+2、i+3像素列為例，相應(yīng)地在像素光纖屏上分為第i、i+l、i+2、i+3光纖像 素單元，每一個(gè)光纖像素單元內(nèi)按照Pl、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6的順序?qū)?yīng)地排列光纖像素列。 如圖15所示，由圖11a所示所構(gòu)成的像素光纖屏3配上圖像分離光柵31，觀看者 的眼睛在圖示的位置，右眼通過(guò)圖像分離光柵只能看到Pl所屬的光纖像素列，左眼通過(guò)圖 像分離光柵只能看到P2所屬的光纖像素列，因?yàn)镻1、P2之間的視差而使觀看者產(chǎn)生立體視 覺(jué)。 同樣地，如果橫向移動(dòng)人眼，即觀看者處于不同的橫向觀看位置，則左右眼分別可 以觀看到P2和P3、P3和P4、P4和P5、P5和P6的視差圖像，從而相應(yīng)地觀看到從不同視點(diǎn) 拍攝的立體圖像。 本實(shí)用新型的自由立體顯示裝置中的用于顯示子圖像顯示器的個(gè)數(shù)并不局限于
上述實(shí)施例中的顯示器的個(gè)數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際需要，選擇合適的數(shù)目的顯示器。 上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上
述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通
技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況
下，還可做出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求一種自由立體顯示裝置，其特征在于，包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的圖像顯示器，每個(gè)所述圖像顯示器顯示一個(gè)具有立體視差的子圖像，每個(gè)所述圖像顯示器匹配一個(gè)像素光纖匹配板，所述像素光纖匹配板具有像素孔矩陣，所述像素孔矩陣包括多列沿橫向排列的像素孔列，每個(gè)像素孔列包括多個(gè)像素孔，所述像素光纖匹配板將所述子圖像沿橫向離散成多個(gè)像素列；像素光纖屏，以及用于將所述像素列導(dǎo)引至像素光纖屏的相對(duì)應(yīng)位置的像素傳導(dǎo)光纖，所述像素傳導(dǎo)光纖一端由所述像素孔引出，另一端固定在所述像素光纖屏上，導(dǎo)引至像素光纖屏的位于每個(gè)子圖像相同位置的像素列按次序排列，所述像素光纖屏還具有圖像分離光柵。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由立體顯示裝置，其特征在于，所述光纖匹配板包括一基 板，所述基板上開(kāi)設(shè)有所述像素孔陣列。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由立體顯示裝置，其特征在于，所述像素光纖匹配板包括 層疊在一起的多個(gè)光纖夾片，每個(gè)所述光纖夾片開(kāi)設(shè)有所述像素孔列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的自由立體顯示裝置，其特征在于，所述像素孔包括 一矩形截面段、一圓柱截面段、以及連接所述矩形截面段和圓柱截面段的錐形段，所述像素 孔的內(nèi)表面為反光面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的自由立體顯示裝置，其特征在于，所述光纖匹配板 還包括與所述像素孔適配的導(dǎo)光柱，所述導(dǎo)光柱包括一段矩形柱、一段圓柱、以及用于連接 矩形柱與圓柱的錐形段，所述圓柱段與所述像素孔適配。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由立體顯示裝置，其特征在于，所述像素光纖屏具有顯示 孔矩陣，所述顯示孔矩陣包括多列沿橫向排列的顯示孔列，每個(gè)顯示孔列包括多個(gè)顯示孔， 所述像素傳導(dǎo)光纖一端由所述像素孔引出，另一端引入所述顯示孔。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自由立體顯示裝置，其特征在于，所述像素光纖屏包括一板 材，所述板材上開(kāi)設(shè)有所述顯示孔矩陣。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自由立體顯示裝置，其特征在于，所述像素光纖屏包括層疊 在一起的多個(gè)顯示光纖夾片，每個(gè)所述顯示光纖夾片上開(kāi)設(shè)有所述顯示孔列。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的自由立體顯示裝置，其特征在于，相鄰的顯示孔列的顯示 孔交錯(cuò)分布。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的自由立體顯示裝置，其特征在于，所述像素光纖屏還包 括一光散射層，所述光散射層覆蓋所述顯示孔矩陣。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自由立體顯示裝置，其特征在于，所述像素光纖屏包括一板 材，所述板材上開(kāi)設(shè)有多行水平通槽，用于傳導(dǎo)像素列的像素傳導(dǎo)光纖按次序固定于與其 對(duì)應(yīng)的水平通槽中。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種自由立體顯示裝置，包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的圖像顯示器，每個(gè)所述圖像顯示器顯示一個(gè)具有立體視差的子圖像，每個(gè)所述圖像顯示器匹配一個(gè)像素光纖匹配板，所述像素光纖匹配板將所述子圖像沿橫向離散成多個(gè)像素列；像素光纖屏，以及用于將所述像素列導(dǎo)引至像素光纖屏的相對(duì)應(yīng)位置的像素傳導(dǎo)光纖，所述像素傳導(dǎo)光纖一端由所述像素孔引出，另一端固定在所述像素光纖屏上，導(dǎo)引至像素光纖屏的位于每個(gè)子圖像相同位置的像素列按次序排列，所述像素光纖屏還具有圖像分離光柵。本實(shí)用新型的自由立體顯示器可同時(shí)兼顧顯示分辨率和觀看立體圖像的自由度，且能夠大尺寸顯示的自由立體顯示裝置。
文檔編號(hào)G02B6/04GK201540408SQ20092020469
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者曹嘉燦 申請(qǐng)人:曹嘉燦