可提升影像质量的立体影像显示设备.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910080598.2 (22)申请日 2019.01.28 (71)申请人 幻景启动股份有限公司 地址 中国台湾台北市 (72)发明人 杨钧翔黄乙白丁志宏张凯杰 吴瑞翊陈韦安周毓宸 (74)专利代理机构 隆天知识产权代理有限公司 72003 代理人 黄艳 (51)Int.Cl. G02B 30/27(2020.01) (54)发明名称 可提升影像质量的立体影像显示设备 (57)摘要 一种可提升影像质量的立体影像显示设备， 包括显示器、 透镜数组层及遮蔽单元。 透镜数组 层。

2、设置于邻近显示器的显示面处， 透镜数组层包 含多个透镜。 遮蔽单元设置于显示器及透镜数组 层之间， 或设置于显示器上， 或设置于透镜数组 层上。 遮蔽单元包含多个透光区及至少一遮蔽 区， 遮蔽区位于该些透光区的外围， 该些透光区 分别与该些透镜相对应， 遮蔽单元的遮蔽区用以 遮蔽该些透镜的无效区或边缘。 显示器的显示面 所显示尚未重建的图像能通过该透镜数组层重 组， 重新组合成集成式影像， 以形成立体影像。 由 此， 能提升影像质量。 权利要求书1页 说明书5页 附图8页 CN 111487787 A 2020.08.04 CN 111487787 A 1.一种可提升影像质量的立体影像显示设备。

3、， 其特征在于， 包括： 一显示器， 该显示器具有一显示面及一图像演算单元； 一透镜数组层， 该透镜数组层设置于邻近该显示器的显示面处， 该透镜数组层包含多 个透镜； 以及 一遮蔽单元， 该遮蔽单元设置于该显示器及该透镜数组层之间， 该遮蔽单元包含多个 透光区及至少一遮蔽区， 该遮蔽区位于该些透光区的外围， 该些透光区分别与该些透镜相 对应， 该显示面所显示尚未重建的图像能通过该透镜数组层重组， 重新组合成集成式影像， 以形成立体影像。 2.如权利要求1所述的可提升影像质量的立体影像显示设备， 其特征在于， 该遮蔽单元 设置于一中间介质层上， 该中间介质层设置于该显示器及该透镜数组层之间， 使。

4、该遮蔽单 元设置于该显示器及该透镜数组层之间。 3.一种可提升影像质量的立体影像显示设备， 其特征在于， 包括： 一显示器， 该显示器具有一显示面及一图像演算单元； 一透镜数组层， 该透镜数组层设置于邻近该显示器的显示面处， 该透镜数组层包含多 个透镜； 以及 一遮蔽单元， 该遮蔽单元设置于该显示器上， 该遮蔽单元包含多个透光区及至少一遮 蔽区， 该遮蔽区位于该些透光区的外围， 该些透光区分别与该些透镜相对应， 该显示面所显 示尚未重建的图像能通过该透镜数组层重组， 重新组合成集成式影像， 以形成立体影像。 4.如权利要求3所述的可提升影像质量的立体影像显示设备， 其特征在于， 该遮蔽单元 设。

5、置于一固定透光盖板上， 该固定透光盖板覆盖于该显示器的显示面上， 使该遮蔽单元设 置于该显示器的显示面上。 5.如权利要求3所述的可提升影像质量的立体影像显示设备， 其特征在于， 该遮蔽单元 形成于该显示器内， 该显示器的显示面显示影像时， 能将该显示器的显示面中对应该遮蔽 区部分的像素关闭， 使该遮蔽单元以软件的方式显现。 6.一种可提升影像质量的立体影像显示设备， 其特征在于， 包括： 一显示器， 该显示器具有一显示面及一图像演算单元； 一透镜数组层， 该透镜数组层设置于邻近该显示器的显示面处， 该透镜数组层包含多 个透镜； 以及 一遮蔽单元， 该遮蔽单元设置于该透镜数组层上， 该遮蔽单元。

6、包含多个透光区及至少 一遮蔽区， 该遮蔽区位于该些透光区的外围， 该些透光区分别与该些透镜相对应， 该显示面 所显示尚未重建的图像能通过该透镜数组层重组， 重新组合成集成式影像， 以形成立体影 像。 7.如权利要求6所述的可提升影像质量的立体影像显示设备， 其特征在于， 该遮蔽单元 设置于该透镜数组层远离或靠近该显示器的一侧。 8.如权利要求6所述的可提升影像质量的立体影像显示设备， 其特征在于， 该遮蔽单元 设置于一活动透光盖板上， 该活动透光盖板覆盖于该透镜数组层上， 使该遮蔽单元设置于 该透镜数组层上。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111487787 A 2 可提升影像质量的立体影。

7、像显示设备 技术领域 0001 本发明涉及一种立体影像显示设备， 特别涉及一种可提升影像质量的立体影像显 示设备。 背景技术 0002 现有的立体影像显示设备， 一般主流采用双眼融合影像的技术制成。 一般裸视立 体影像显示设备， 皆让观赏者在正对显示设备的角度观看， 抑或影像深度不能远离显示平 面太多。 然而在考虑一些情境状况的场合里， 例如航空地形模型、 建筑模型、 医疗3D训练等， 显示设备为水平摆放的情况时， 观赏者自然的视角为斜向的观看显示设备。 此时一般主流 的立体影像显示技术无法提供对观赏者自然的观看角度， 造成不便。 再者， 一般立体影像显 示设备， 在正面所观看的3D感知， 对。

8、观赏者来说是只有一个方向的视觉刺激， 就像是画面突 出或沉入， 而无法达到真正让影像脱离平面的感觉， 实现漂浮于空中的感觉。 0003 中国台湾专利公告号第I614533号公开一种立体显示设备， 包括一平面显示设备、 一透镜数组层及一微结构层， 平面显示设备具有一显示面， 透镜数组层设置于平面显示设 备的显示面上， 透镜数组层包含一基部及数个具有聚焦功能的透镜， 透镜数组层用于调控 光场， 微结构层设置于透镜数组层上， 微结构层包含一基材及数个微结构， 微结构层用于调 制光线角度方向。 因此， 用于显现漂浮于空中的立体影像， 且能在斜向的视角观赏。 然而现 有的立体显示设备， 透镜无效区或透镜。

9、边缘会造成漏光或像差等问题， 进而导致光场影像 的质量下降。 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题， 在于提供一种可提升影像质量的立体影像显示设 备， 能遮蔽或关掉会造成质量下降的像素， 以提升影像质量。 0005 为了解决上述的技术问题， 本发明提供一种可提升影像质量的立体影像显示设 备， 包括： 一显示器， 该显示器具有一显示面及一图像演算单元； 一透镜数组层， 该透镜数组 层设置于邻近该显示器的显示面处， 该透镜数组层包含多个透镜； 以及一遮蔽单元， 该遮蔽 单元设置于该显示器及该透镜数组层之间， 该遮蔽单元包含多个透光区及至少一遮蔽区， 该遮蔽区位于该些透光区的外围， 该些透光。

10、区分别与该些透镜相对应， 该显示面所显示尚 未重建的图像能通过该透镜数组层重组， 重新组合成集成式影像， 以形成立体影像。 0006 优选地， 该遮蔽单元设置于一中间介质层上， 该中间介质层设置于该显示器及该 透镜数组层之间， 使该遮蔽单元设置于该显示器及该透镜数组层之间。 0007 为了解决上述的技术问题， 本发明还提供一种可提升影像质量的立体影像显示设 备， 包括： 一显示器， 该显示器具有一显示面及一图像演算单元； 一透镜数组层， 该透镜数组 层设置于邻近该显示器的显示面处， 该透镜数组层包含多个透镜； 以及一遮蔽单元， 该遮蔽 单元设置于该显示器上， 该遮蔽单元包含多个透光区及至少一遮。

11、蔽区， 该遮蔽区位于该些 透光区的外围， 该些透光区分别与该些透镜相对应， 该显示面所显示尚未重建的图像能通 说明书 1/5 页 3 CN 111487787 A 3 过该透镜数组层重组， 重新组合成集成式影像， 以形成立体影像。 0008 优选地， 该遮蔽单元设置于一固定透光盖板上， 该固定透光盖板覆盖于该显示器 的显示面上， 使该遮蔽单元设置于该显示器的显示面上。 0009 优选地， 该遮蔽单元形成于该显示器内， 该显示器的显示面显示影像时， 能将该显 示器的显示面中对应该遮蔽区部分的像素关闭， 使该遮蔽单元以软件的方式显现。 0010 为了解决上述的技术问题， 本发明还提供一种可提升影像。

12、质量的立体影像显示设 备， 包括： 一显示器， 该显示器具有一显示面及一图像演算单元； 一透镜数组层， 该透镜数组 层设置于邻近该显示器的显示面处， 该透镜数组层包含多个透镜； 以及一遮蔽单元， 该遮蔽 单元设置于该透镜数组层上， 该遮蔽单元包含多个透光区及至少一遮蔽区， 该遮蔽区位于 该些透光区的外围， 该些透光区分别与该些透镜相对应， 该显示面所显示尚未重建的图像 能通过该透镜数组层重组， 重新组合成集成式影像， 以形成立体影像。 0011 优选地， 该遮蔽单元设置于该透镜数组层远离或靠近该显示器的一侧。 0012 优选地， 该遮蔽单元设置于一活动透光盖板上， 该活动透光盖板覆盖于该透镜数。

13、 组层上， 使该遮蔽单元设置于该透镜数组层上。 0013 本发明的有益效果： 0014 本发明的立体影像显示设备包括显示器、 透镜数组层及遮蔽单元， 该遮蔽单元包 含多个透光区及至少一遮蔽区， 该些透光区分别与该些透镜相对应， 遮蔽区位于该些透光 区的外围， 该遮蔽区可起到遮蔽光线的效果。 该遮蔽单元的遮蔽区可用以遮蔽该些透镜的 无效区或边缘， 以避免造成漏光或像差等问题， 以提升影像质量。 0015 为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容， 请参阅以下有关本发明的详细说 明与附图， 然而附图仅提供参考与说明用， 并非用来对本发明加以限制。 附图说明 0016 图1为本发明立体影像显示设备第。

14、一实施例的平面示意图。 0017 图2为本发明透镜数组相对排列的示意图。 0018 图3为本发明透镜数组交错排列的示意图。 0019 图4为本发明单一透镜聚焦情形的示意图。 0020 图5为本发明透镜数组相对排列时遮蔽单元的示意图。 0021 图6为本发明透镜数组交错排列时遮蔽单元的示意图。 0022 图7为本发明立体影像显示设备第二实施例的平面示意图。 0023 图8为本发明立体影像显示设备第三实施例的平面示意图。 0024 图9为本发明立体影像显示设备第四实施例的平面示意图。 0025 图10为本发明立体影像显示设备第五实施例的平面示意图。 0026 图11为本发明立体影像显示设备第六实施。

15、例的平面示意图。 具体实施方式 0027 第一实施例 0028 本发明提供一种可提升影像质量的立体影像显示设备， 其可应用于例如光电、 医 疗、 军事、 展示、 显示器、 教育娱乐及消费型电子等各种产业， 该立体影像显示设备可应用于 说明书 2/5 页 4 CN 111487787 A 4 主动式或被动式等显示器， 并不予以限制。 0029 如图1所示， 该立体影像显示设备包括一显示器1、 一透镜数组层2 及一遮蔽单元 3， 可以通过显示图像的改变， 更改观赏者角度位置所看到的立体影像画面， 让观赏者可以 在其他视角位置观赏立体影像。 0030 该显示器1可为一般的平面显示器， 显示器1具有一。

16、显示面11， 可用于显示图像。 透 镜数组层2设置于邻近显示器1的显示面11处， 亦即透镜数组层2可设置于显示器1的上方。 透镜数组层2可接触显示器1 的显示面11， 透镜数组层2也可与显示器1的显示面11形成间 隔设置， 或是在显示器1的显示面11与透镜数组层2之间设置中间层。 0031 显示器1可设置于最下层， 其负责显示尚未经过光线重现的平面图像， 此平面图像 可以通过透镜数组层2的透镜数组达到光线重新分配和组合， 进而显示重组的三维立体影 像。 第一层的显示器1只需显示目标图像， 因此可以是任意的硬件构造， 包括手机、 平板或平 面屏幕， 抑或是印刷、 刻印等图像， 也可以是投影显示类。

17、型等， 该显示器1的形式及构造并不 限制， 该显示器1亦可为一种自发光显示器， 在本实施例中， 该显示器1为一般平面显示器。 0032 该透镜数组层2可设置于最上层， 该透镜数组层2具有调控光场的技术效果， 透镜 数组层2可以调控立体对象的光线角度， 让原本尚未重组的平面影像进行重新分配和组合， 进而让观赏者看到三维立体影像。 单一透镜曲率将由透镜的材料本质决定， 并配合与显示 器1的结合， 决定立体影像的高度、 可视角度范围及清晰度等三维影像内容。 0033 在本实施例中， 该透镜数组层2以光学特性良好的材质所制成， 例如有机玻璃 (PPMA)、 聚碳酸酯(PC)、 聚乙烯(PE)或玻璃(G。

18、lass)等透光材质制成， 而该透镜数组层2的材 质并不限制。 该透镜数组层2可包含一基部21及多个透镜22， 透镜22可呈圆形， 该些透镜22 设置于基部21的一面， 亦即该些透镜22可设置于基部21远离显示器1的一面， 该透镜数组层 2的排列及构造并不限制， 该些透镜22具有聚焦功能， 该显示面11所显示尚未重建的图像能 通过该透镜数组层2重组， 重新组合成集成式影像， 以形成立体影像。 0034 本发明可用于斜向观赏三维立体影像， 所谓斜向观赏的方式是指观赏者并非正对 显示器1， 但也能看到立体影像。 在传统的裸眼式三维立体显示中， 绝大多数有观赏视角的 问题， 而让观赏者不能在斜向的角。

19、度看到。 在本发明中， 斜向观赏反而是一大特点， 观赏者 在正对显示器1 的方向上(zero order viewing zone)， 而左右分别有一段可观赏的视角 限制， 一旦超出此视角， 则观赏者看到的将不是相对应所在角度应该看到的立体信息。 为达 到斜向观赏立体影像， 不再采用0阶(正向)的显示方式， 而是采用斜向角度的显示方式， 将 光路径汇聚到斜向的方向上， 而让观赏者可以在该斜向的方向上观赏立体影像。 而， 本发明 的立体影像显示设备同样可应用于正向的角度观看立体影像。 0035 本发明的显示器1可以为任意规格， 只要能让演算法则适用， 亦即该显示器1可具 有一图像演算单元12， 。

20、使用于显示器1的图像需要经过图像演算法的计算， 此计算搭配透镜 数组的架构， 预知其光线行走的各种路径， 而计算图像相对位置。 由于图像演算法为现有技 术， 且非本发明要求的重点， 故不再加以赘述。 0036 本发明的透镜数组层2对显示的效果有非常重要的关联， 如图2及图3表示， 透镜数 组的排列方式可以为矩形排列或六角形排列的方式， 亦即每相邻两列的透镜22可呈相对的 排列(如图2所示)或交错的排列 (如图3所示)， 皆可用以显示3D影像信息。 在透镜数组层2 上的微结构为聚焦功能的透镜， 此微透镜规格将依照材质折射率n值决定其透镜聚焦能力， 说明书 3/5 页 5 CN 111487787。

21、 A 5 可使用光线的波长范围为300nm至1100nm。 单一的小透镜焦距情形如图4所示， 符合造镜者 公式： 1/f(n-1)(1/R1+1/R2)。 0037 其中R1和R2分别为透镜两边的曲率半径， f是透镜焦距， n是透镜折射率。 另外透镜 直径大小从100um到5mm适用不同显示设备的像素大小。 0038 该遮蔽单元3可设置于显示器1及透镜数组层2之间， 该遮蔽单元3也可设置(或形 成)于显示器1上或透镜数组层2上， 或其他的介质层中。 该遮蔽单元3能利用硬件或软件的 方式来遮蔽或关掉会造成质量下降的像素， 以提升影像质量。 0039 在本实施例中， 该遮蔽单元3为一种实体结构， 。

22、该遮蔽单元3设置于显示器1及透镜 数组层2之间， 该遮蔽单元3包含多个透光区31及至少一遮蔽区32(如图5及图6所示)， 在本 实施例中， 该些透光区31以透光性材质制成， 从而具有透光性， 该些透光区31分别与该些透 镜22相对应， 透光区31与透镜22可为相对应的圆形， 透光区31对应于透镜 22的有效区。 该 遮蔽区32不具有透光性， 遮蔽区32位于该些透光区31 的外围， 该遮蔽区32可起到遮蔽光线 的效果。 在本实施例中， 该些透光区31可形成于一透光板体上， 再利用喷墨等方式形成遮蔽 区32， 使遮蔽区32位于该些透光区31的外围。 该遮蔽单元3的遮蔽区32可用以遮蔽该些透镜 22。

23、的无效区或边缘， 以避免造成漏光或像差等问题。 0040 所以， 本发明提出一种可以适用于正向、 斜向观赏角度的立体影像显示设备， 配合 硬件设置， 可控制装置中各个位置像素经过光学组件的光线行进方向。 本发明硬件系统为 简易光学组件， 包括显示器1、 透镜数组层2及遮蔽单元3， 可封装成一个套件， 通过设计好的 像素大小、 系统间隙、 透镜大小及焦距， 利用集成式影像原理， 搭配经过特殊演算法的屏幕 输出画面信号， 可以使其呈现实像在立体空间之中。 本发明在硬件特点上， 不需要其他光学 膜片， 只要一显示器1、 一透镜数组层2 及一遮蔽单元3， 极其简单的装置， 就可以达到悬浮 图像的效果。。

24、 0041 第二实施例 0042 请参阅图7， 其为本发明的第二实施例， 本实施例与第一实施例大致相同， 其差异 在于， 该遮蔽单元3设置于透镜数组层2上， 亦即该遮蔽单元3设置于透镜数组层2远离显示 器1的一侧。 在本实施例中， 该遮蔽单元3为一种实体结构， 该遮蔽单元3包含多个透光区31 及至少一遮蔽区32(如图5及图6所示)， 该遮蔽区32位于该些透光区31的外围， 遮蔽区32可 起到遮蔽光线的效果。 该遮蔽单元3的遮蔽区32可用以遮蔽该些透镜22的无效区或边缘， 以 避免造成漏光或像差等问题。 该遮蔽单元3设置于透镜数组层2上， 该遮蔽单元3可设置于透 镜数组层2 的上方， 该遮蔽单元。

25、3与透镜数组层2之间可以无设置任何的其他光学组件层， 也可以设置任何的其他光学组件层。 0043 第三实施例 0044 请参阅图8， 其为本发明的第三实施例， 本实施例与第一实施例大致相同， 其差异 在于， 该遮蔽单元3设置于透镜数组层2靠近显示器1 的一侧， 遮蔽单元3可设置于透镜数组 层2的基部21上， 亦即遮蔽单元 3可设置于透镜数组层2的基部21靠近显示器1的一侧。 可利 用喷墨等方式于透镜数组层2的基部21上形成该些透光区31及遮蔽区32(如图5 及图6所 示)。 该遮蔽单元3的遮蔽区32可用以遮蔽该些透镜22的无效区或边缘， 以避免造成漏光或 像差等问题。 0045 第四实施例 说。

26、明书 4/5 页 6 CN 111487787 A 6 0046 请参阅图9， 其为本发明的第四实施例， 本实施例与第一实施例大致相同， 其差异 在于， 该遮蔽单元3可设置于一活动透光盖板4上， 该活动透光盖板4可利用玻璃板或塑料板 等透光材质制成， 该活动透光盖板4覆盖于透镜数组层2上， 使该遮蔽单元3设置于透镜数组 层2上， 亦即该遮蔽单元3设置于透镜数组层2远离显示器1的一侧。 该遮蔽单元3包含多个透 光区31及至少一遮蔽区32(如图5及图6所示)， 该遮蔽区32位于该些透光区31的外围， 遮蔽 区32可起到遮蔽光线的效果。 该遮蔽单元3的遮蔽区32可用以遮蔽该些透镜22的无效区或 边缘。

27、， 以避免造成漏光或像差等问题。 0047 第五实施例 0048 请参阅图10， 其为本发明的第五实施例， 本实施例与第一实施例大致相同， 其差异 在于， 该遮蔽单元3可设置于一固定透光盖板5上， 该固定透光盖板5可利用玻璃板或塑料板 等透光材质制成， 该固定透光盖板5覆盖于显示器1的显示面11上， 使该遮蔽单元3设置于显 示器1 的显示面11上。 该遮蔽单元3包含多个透光区31及至少一遮蔽区32(如图5及图6所 示)， 该遮蔽区32位于该些透光区31的外围， 遮蔽区32 可起到遮蔽光线的效果。 该遮蔽单元 3的遮蔽区32可用以遮蔽该些透镜 22的无效区或边缘， 以避免造成漏光或像差等问题。 。

28、0049 第六实施例 0050 请参阅图11， 其为本发明的第六实施例， 本实施例与第一实施例大致相同， 其差异 在于， 该遮蔽单元3可设置于一中间介质层6上， 该中间介质层6例如是玻璃板或塑料板等透 光材质制成， 该中间介质层6设置于显示器1及透镜数组层2之间， 使该遮蔽单元3设置于显 示器1及透镜数组层2之间。 该遮蔽单元3包含多个透光区31及至少一遮蔽区 32(如图5及图 6所示)， 该遮蔽区32位于该些透光区31的外围， 遮蔽区32可起到遮蔽光线的效果。 该遮蔽单 元3的遮蔽区32可用以遮蔽该些透镜22的无效区或边缘， 以避免造成漏光或像差等问题。 0051 在本发明的另一实施例中， 。

29、该遮蔽单元3亦可形成于显示器1内(图略)， 该显示器1 可为LCD、 Micro LED或OLED等， 该显示器1的显示面11显示影像时， 能将显示器1的显示面11 中对应遮蔽区部分的像素关闭， 使该遮蔽单元3也能以软件的方式显现， 用以关掉会造成质 量下降的像素， 以提升影像质量。 0052 在本发明的又一实施例中， 该遮蔽单元3亦可设置于显示器1内(图略)， 例如该遮 蔽单元3可设置于显示器1的背光模块上， 或设置于显示器1的液晶面板及背光模块之间， 或 设置于显示器1的液晶面板的上下基板等处。 0053 本发明的特点及功能在于： 0054 本发明的立体影像显示设备包括显示器、 透镜数组层。

30、及遮蔽单元， 该遮蔽单元可 设置于显示器及透镜数组层之间， 该遮蔽单元也可设置 (或形成)于显示器上或透镜数组 层上， 或其他的介质层中。 该遮蔽单元包含多个透光区及至少一遮蔽区， 该些透光区分别与 该些透镜相对应， 遮蔽区位于该些透光区的外围， 该遮蔽区可起到遮蔽光线的效果。 该遮蔽 单元的遮蔽区可用以遮蔽该些透镜的无效区或边缘， 以避免造成漏光或像差等问题， 以提 升影像质量。 0055 而以上所述仅为本发明的优选实施例， 非意欲局限本发明的专利保护范围， 故举 凡运用本发明说明书及附图内容所为的等效变化， 均同理皆包含于本发明的权利保护范围 内。 说明书 5/5 页 7 CN 11148。

31、7787 A 7 图1 说明书附图 1/8 页 8 CN 111487787 A 8 图2 图3 图4 说明书附图 2/8 页 9 CN 111487787 A 9 图5 图6 说明书附图 3/8 页 10 CN 111487787 A 10 图7 说明书附图 4/8 页 11 CN 111487787 A 11 图8 说明书附图 5/8 页 12 CN 111487787 A 12 图9 说明书附图 6/8 页 13 CN 111487787 A 13 图10 说明书附图 7/8 页 14 CN 111487787 A 14 图11 说明书附图 8/8 页 15 CN 111487787 A 15 。