一种随动照明的自由立体视频图像显示器

摘要

一种随动照明的自由立体视频图像显示器。包括：观众瞳孔位置采集装置（红外光源和红外摄像头），用于采集所有观众左右瞳孔位置信息，不影响观众观看图像；图像显示器件（透射式液晶屏），用于分时显示外部输入的左右两路视频图像；背光随动照明装置（包括光源阵列、叠层导光板和柱面透镜阵列），用于将背光照明光束分为左右两束，交替照明，一束跟随所有观众的左瞳孔移动，另一束跟随所有观众的右瞳孔移动，与分时显示的左右两路视频图像同步切换，把左路图像投射到所有观众的左瞳孔中，把右路图像投射到所有观众的右瞳孔中，使观众看到左右不串扰的视频立体图像。观众可以独立设置2D或3D模式；最高横向分辨率为液晶屏的物理分辨率。

主权项

一种随动照明的自由立体视频图像显示器，其特征在于该显示器包括观众瞳孔位置采集装置、图像显示器件和背光随动照明装置；观众瞳孔位置采集装置：由红外光源和红外摄像头组成，用于快速采集所有观众左右瞳孔位置信息，不影响观众观看图像；图像显示器件：是透射式液晶屏，设置在背光随动照明装置的前面、即显示器的最前面，用于分时显示外部输入的左右两路视频图像；背光随动照明装置：由光源阵列、叠层导光板、柱面透镜阵列组成；光源阵列设置在叠层导光板的输入端，光源阵列中的每个光源都排列在同一个平面上，各光源的光学特性相同，能够独立快速开关，能对叠层导光板中的各层导光板实现独立均匀地照明；叠层导光板设置在光源阵列的前面，将平面排列的光源阵列变换成曲面排列的光源阵列，用于抵消柱面透镜的场曲；叠层导光板中的每块导光板均由透明平面薄板制作，相邻导光板之间用不透明薄膜隔开，导光板垂直于光源阵列所在的平面，并与水平面垂直，叠层导光板靠近光源阵列一侧端面的包络面为平面，紧贴在光源阵列上，叠层导光板靠近柱面透镜阵列一侧端面的包络面为曲面；柱面透镜阵列位于叠层导光板的前方，柱面透镜阵列呈弧面排列，各柱面透镜的对称面与水平面垂直，在水平剖面中，各柱面透镜光轴位于柱面透镜中心到左右视场边缘位置连线的角平分线上，此时，各柱面透镜水平方向的视场角最小，有利于减小柱面透镜的轴外像差；背光随动照明装置用于将背光照明光束分为左右两束，交替照明，一束跟随所有观众的左瞳孔移动，另一束跟随所有观众的右瞳孔移动，与分时显示的左右两路视频图像同步切换，把左路图像投射到所有观众的左瞳孔中，把右路图像投射到所有观众的右瞳孔中，使观众看到左右不串扰的视频立体图像；所述的柱面透镜阵列由2n个相同的柱面透镜左右对称依次排列，观看平面与透射式液晶屏平行，距离为L，观众在观看平面观看液晶屏上的图像，水平方向观看的范围是±W，垂直于液晶屏方向的观看范围是观看平面前后各0.5m，柱面透镜宽为D，设第n个透镜的光轴在水平面内与液晶屏法线的夹角为An，第n个透镜两侧边缘的坐标分别是Pn(xn,yn)和Pn+1(xn+1,yn+1)，透镜中心即线段Pn Pn+1的中点为Mn(un,vn)，则透镜的焦距为 f ′ = 2 u n v n + ( W + v n ) D sin A n [ 2 u n v n + ( W + v n ) D sin A n ] cos 2 A n - 2 u n ( W + v n ) u n cos A n .