正交柱镜光栅
阅读：525发布：2020-05-12
专利汇可以提供正交柱镜光栅专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 提供了一种 正交 柱镜光栅 ，包括：第一柱镜光栅膜和第二柱镜光栅膜，第一柱镜光栅膜和第二柱镜光栅膜层叠设置；第一柱镜光栅膜的第一柱镜面与第二柱镜光栅膜的第二柱镜面正交设置，第一柱镜光栅膜与第二柱镜光栅膜之间的区域通过预设折射率胶填充。通过将第一柱镜面与第二柱镜面正交设置，形成正交柱镜光栅，没有成像盲区，可以制作出高 质量 360度立体图像，以及4D图片，同时还可以替代球面光栅制作360度循环立体图案，可以作为立体光栅制作裸眼立体图片，可作为构成各种裸眼立体图片的关键部件。通过在第一柱镜光栅膜与第二柱镜光栅膜之间的区域填充预设折射率胶，可以实现正交柱镜光栅一体化，结构紧凑、便于生产运输和使用。，下面是正交柱镜光栅专利的具体信息内容。
1.一种正交柱镜光栅，其特征在于，包括：第一柱镜光栅膜和第二柱镜光栅膜，所述第一柱镜光栅膜和所述第二柱镜光栅膜层叠设置；
所述第一柱镜光栅膜的第一柱镜面与所述第二柱镜光栅膜的第二柱镜面正交设置，且所述正交柱镜光栅至少有一个面为平面，所述第一柱镜光栅膜与所述第二柱镜光栅膜之间的区域通过预设折射率胶填充。
2.根据权利要求1所述的正交柱镜光栅，其特征在于，所述第一柱镜面与所述第二柱镜面接触；
相应地，所述第一柱镜面与所述第二柱镜面之间的区域通过所述预设折射率胶填充。
3.根据权利要求1所述的正交柱镜光栅，其特征在于，所述第一柱镜面与所述第二柱镜光栅膜的片基接触；
相应地，所述第一柱镜面与所述第二柱镜光栅膜的片基之间的区域通过所述预设折射率胶填充。
4.根据权利要求1所述的正交柱镜光栅，其特征在于，还包括：预设厚度的透明平板，所述透明平板的第一面与所述第一柱镜光栅膜的片基贴合设置。
5.根据权利要求4所述的正交柱镜光栅，其特征在于，所述第一柱镜面对应的第一柱镜的折射率与所述第二柱镜面对应的第二柱镜的折射率相同，且所述第一柱镜的曲率半径与所述第二柱镜的曲率半径相同；
相应地，所述预设厚度根据所述第一柱镜的折射率、所述第一柱镜的曲率半径、所述预设折射率胶的折射率以及所述第一柱镜光栅膜的片基厚度确定。
6.根据权利要求5所述的正交柱镜光栅，其特征在于，所述预设厚度具体通过如下公式确定：
D2＝D1-d1，
其中，D2为所述预设厚度，D1为所述正交柱镜光栅的聚焦厚度，d1为所述第一柱镜光栅膜的片基厚度，n为所述第一柱镜与所述预设折射率胶的相对折射率，r1为所述第一柱镜的曲率半径，nz1为所述第一柱镜的折射率，nd为所述预设折射率胶的折射率。
7.根据权利要求4所述的正交柱镜光栅，其特征在于，所述第一柱镜光栅膜形成的光栅栅距大于或等于所述第二柱镜光栅膜形成的光栅栅距。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的正交柱镜光栅，其特征在于，所述预设折射率胶的折射率小于1.4。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的正交柱镜光栅，其特征在于，所述预设折射率胶具体为紫外固化胶。
正交柱镜光栅
技术领域
背景技术
[0002] 3D立体画，又称“三维立体画、立体画、光栅立体画等”，是利用两眼视觉差别和光学折射原理，在一个平面内可以直接看到一幅三维立体画，而想要呈现出立体效果，则需要利用“光栅”这种光学装置。
[0003] 随着光栅立体成像技术的日趋成熟，立体图片的质量越来越高，而制作成本越来越低，立体图片开始得到普及。在立体图片的制作材料中，立体光栅是必不可少的，立体光栅包括柱镜光栅、狭缝光栅和球面光栅，柱镜光栅用于制作反射式和透射式立体图片，狭缝光栅只能制作透射式立体灯片。柱镜光栅和狭缝光栅还可以作为动画光栅使用，制作变图和帧序列动画。球面光栅，可以从360度看到立体效果，由于表面为一个一个球冠组成，球冠之间一般会有空隙，制作立体图像时存在透射灰雾，常常用来制作比较简单的循环图案型立体。
[0004] 将球面光栅表面的球冠外轮廓切为方形，即可解决球面光栅有空隙而无法形成复杂图像的问题，但是光栅模具的工艺难度和成本都非常高，目前光栅图片制作领域还没有如此高精细度的光栅。因此，现急需提供一种可以解决球面光栅有空隙而无法形成复杂图像的问题的正交柱镜光栅。
发明内容
[0005] 为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供了一种正交柱镜光栅。
[0006] 本发明实施例提供了一种正交柱镜光栅，包括：第一柱镜光栅膜和第二柱镜光栅膜，所述第一柱镜光栅膜和所述第二柱镜光栅膜层叠设置；
[0007] 所述第一柱镜光栅膜的第一柱镜面与所述第二柱镜光栅膜的第二柱镜面正交设置，且所述正交柱镜光栅至少有一个面为平面，所述第一柱镜光栅膜与所述第二柱镜光栅膜之间的区域通过预设折射率胶填充。
[0008] 本发明实施例提供的正交柱镜光栅包括：第一柱镜光栅膜和第二柱镜光栅膜；第一柱镜光栅膜的第一柱镜面与第二柱镜光栅膜的第二柱镜面正交设置，第一柱镜光栅膜与第二柱镜光栅膜之间的区域通过预设折射率胶填充。通过将第一柱镜面与第二柱镜面正交设置，形成正交柱镜光栅，与球面光栅相比，没有成像盲区，可以制作出高质量的360度立体图像，也可以制作4D图片，同时还可以替代球面光栅制作360度循环立体图案，可以作为立体光栅制作裸眼立体图片，可作为构成各种裸眼立体图片的关键部件。通过在第一柱镜光栅膜与第二柱镜光栅膜之间的区域填充预设折射率胶，可以实现正交柱镜光栅一体化，结构紧凑、便于生产运输和使用。附图说明
[0009] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010] 图1为本发明实施例提供的一种正交柱镜光栅的结构示意图；
[0011] 图2为本发明实施例提供的一种正交柱镜光栅中第一柱镜光栅膜的结构示意图；
[0012] 图3为本发明实施例提供的一种正交柱镜光栅中第一柱镜光栅膜作为纵向光栅的结构示意图；
[0013] 图4为本发明实施例提供的一种正交柱镜光栅中第二柱镜光栅膜的结构示意图；
[0014] 图5为本发明实施例提供的一种正交柱镜光栅中第二柱镜光栅膜作为横向光栅的结构示意图；
[0015] 图6为本发明实施例提供的一种正交柱镜光栅的结构示意图；
[0016] 图7为本发明实施例提供的一种正交柱镜光栅的外部结构示意图。
具体实施方式
[0017] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0018] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0019] 在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
[0020] 由于现有技术中立体图片越来越普及，在立体图片的制作材料中，立体光栅是必不可少的，而现有技术中的球面光栅要想制作出立体图片，因其存在透射灰雾，常常用来制作比较简单的循环图案型立体，并不制作复杂图像的问题，将球面光栅表面的球冠外轮廓切为方形工艺难度和成本又都非常高，本发明实施例中为解决上述问题，提供了一种可以解决球面光栅有空隙而无法形成复杂图像的问题的正交柱镜光栅。
[0021] 在详细叙述本发明实施例中提供的正交柱镜光栅之前，对本发明实施例中涉及到的、可能出现的名词进行如下解释：
[0022] 光栅立体图片是指用一维光栅制作的裸眼光栅立体图片，当立体图片旋转一定角度后，无法看到立体图像。
[0023] 360度立体图片是指用二维光栅制作的裸眼光栅立体图片，当立体图片旋转360度时，仍然可以看到立体图片。
[0024] 360度立体图案是指用二维光栅制作的循环图案，旋转360度时，仍然可以看到立体图案。
[0025] 一维光栅包括柱镜光栅和狭缝光栅。二维光栅又称为立体光栅，包括：球面光栅和正交柱镜光栅。
[0026] 如图1所示，本发明实施例提供了一种正交柱镜光栅，包括：第一柱镜光栅膜1和第二柱镜光栅膜2；第一柱镜光栅膜1和第二柱镜光栅膜2层叠设置。第一柱镜光栅膜1的第一柱镜面11与第二柱镜光栅膜2的第二柱镜面正交设置，且所述正交柱镜光栅至少有一个面为平面；第一柱镜光栅膜1与第二柱镜光栅膜2之间的区域通过预设折射率胶3填充。
[0027] 具体地，本发明实施例中的第一柱镜面是指第一柱镜光栅膜1中包含的柱镜面，第二柱镜面是指第二柱镜光栅膜2中包含的柱镜面。第一柱镜面与第二柱镜面正交设置是指第一柱镜面的母线与第二柱镜面的母线相互垂直。图1为从第一柱镜光栅膜1的侧面观察得到的侧视图，由于本发明实施例中的第一柱镜面11与第二柱镜面正交设置，所以在图1中并未体现出第二柱镜面，实际上第二柱镜面是沿第一柱镜面的设置方向延伸，即第二柱镜面的母线与第一柱镜面的设置方向平行。
[0028] 本发明实施例中由第一柱镜光栅膜和第二柱镜光栅膜构成的正交柱镜光栅，为保证其广泛应用且在应用过程中操作简单容易实现，需要至少将正交柱镜光栅的一个面设置为平面，另一个面为柱镜面或平面均可。
[0029] 由于第一柱镜光栅膜和第二柱镜光栅膜在配合使用的过程中，二者之间会存在缝隙，即第一柱镜光栅膜1与第二柱镜光栅膜2之间的区域，为避免这一区域的空气对正交柱镜光栅的功能产生影响，也为了避免第一柱镜光栅膜1与第二柱镜光栅膜2分立、位置不固定而造成的正交柱镜光栅无法制作图片，在第一柱镜光栅膜1与第二柱镜光栅膜2之间的区域通过预设折射率胶3填充。填充了预设折射率胶既可以保证第一柱镜光栅膜1与第二柱镜光栅膜2之间的区域折射率稳定，还可以保证第一柱镜光栅膜1与第二柱镜光栅膜2成为一体，有助于集成性能稳定的正交柱镜光栅。需要说明的是，本发明实施例中并不对第一柱镜光栅膜和第二柱镜光栅膜的叠加顺序进行限定，只要二者通过预设折射率胶进行连接形成一体即可。
[0030] 本发明实施例中采用的预设折射率胶的折射率小于第一柱镜面对应的第一柱镜的折射率以及第二柱镜面对应的第二柱镜的折射率，其中预设折射率的具体取值可根据需要进行设置，本发明实施例中在此不再赘述。
[0031] 本发明实施例中提供的正交柱镜光栅包括：第一柱镜光栅膜和第二柱镜光栅膜；第一柱镜光栅膜的第一柱镜面与第二柱镜光栅膜的第二柱镜面正交设置，第一柱镜光栅膜与第二柱镜光栅膜之间的区域通过预设折射率胶填充。通过将第一柱镜面与第二柱镜面正交设置，形成正交柱镜光栅，与球面光栅相比，没有成像盲区，可以制作出高质量的360度立体图像，也可以制作4D图片，同时还可以替代球面光栅制作360度循环立体图案，可以作为立体光栅制作裸眼立体图片，可作为构成各种裸眼立体图片的关键部件。通过在第一柱镜光栅膜与第二柱镜光栅膜之间的区域填充预设折射率胶，可以实现正交柱镜光栅一体化，结构紧凑、便于生产运输和使用。
[0032] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中第一柱镜光栅膜的结构示意图如图2所示，第一柱镜光栅膜1包括第一柱镜面11和第一平面12，第一柱镜面11对应着第一柱镜13，第一平面12对应着第一柱镜光栅膜1的片基14。其中，片基14厚度为d1，第一柱镜13的曲率半径为Rv，第一柱镜材料的折射率为nz1，第一柱镜的厚度为dz1。当第一柱镜光栅膜1在正交柱镜光栅中作为纵向光栅时，对应的纵向光栅结构如图3所示，图3中每一条形为纵向光栅条，对应一第一柱镜。图3中每个第一柱镜均相同，每两个第一柱镜是相互紧密排列的，且每个第一柱镜的宽度为纵向光栅的栅距，记为Pv。
[0033] 相应地，本发明实施例中第二柱镜光栅膜的结构示意图如图4所示，第二柱镜光栅膜2包括第二柱镜面21和第二平面22，第二柱镜面21对应着第二柱镜23，第二平面22对应着第二柱镜光栅膜2的片基24。其中，片基24厚度为d2，第二柱镜23的曲率半径为Rh，第二柱镜材料的折射率为nz2，第二柱镜的厚度为dz2。当第一柱镜光栅膜1在正交柱镜光栅中作为纵向光栅时，第二柱镜光栅膜2在正交柱镜光栅中作为横向光栅，对应的横向光栅结构如图5所示，图5中每一条形为横向光栅条，对应一第二柱镜。图5中每个第二柱镜均相同，每两个第二柱镜是相互紧密排列的，且每个第二柱镜的宽度为横向光栅的栅距，记为Ph。
[0034] 一般情况下，第一柱镜光栅膜与第二柱镜光栅膜的参数均相同，只是形成的纵向光栅和横向光栅的栅条放置方向不相同，这是由于柱镜光栅膜的柱镜面厚度相对于焦距而言均较小，第一柱镜光栅膜与第二柱镜光栅膜的聚焦差异可以忽略。
[0035] 由于第一柱镜光栅膜1具有第一柱镜面11和第一平面12，第二柱镜光栅膜2具有第二柱镜面21和第二平面22，因此当第一柱镜光栅膜1的第一柱镜面11与第二柱镜光栅膜2的第二柱镜面21正交设置，且所述正交柱镜光栅至少有一个面为平面时，共有两种结构形式，以下分别对两种结构形式进行具体说明。
[0036] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的正交柱镜光栅，所述第一柱镜面与所述第二柱镜面接触；
[0037] 相应地，第一柱镜面与第二柱镜面之间的区域通过预设折射率胶填充。
[0038] 具体地，本发明实施例中提供的第一种结构形式是：第一柱镜光栅膜的第一柱镜面与第二柱镜光栅膜的第二柱镜面正交且接触；第一柱镜面与第二柱镜面之间的区域通过预设折射率胶填充，即如图1所示。这种结构形式保证了形成的正交柱镜光栅的上下两个面均为平面，如此可以保证正交柱镜光栅在应用时更容易与其他元器件进行组装。
[0039] 在上述实施例的基础上，所述第一柱镜面与所述第二柱镜光栅膜的片基接触；
[0040] 相应地，所述第一柱镜面与所述第二柱镜光栅膜的片基之间的区域通过所述预设折射率胶填充。
[0041] 具体地，本发明实施例中，采用的结构形式是第一柱镜光栅膜的第一柱镜面与第二柱镜光栅膜的片基接触，由于第二柱镜光栅膜的片基相当于一个平板，所以此时第一柱镜面相当于与一个平板接触，而第二柱镜光栅膜的第二柱镜面是远离第一柱镜面的面，需要保证的是第一柱镜面与第二柱镜面正交。这种结构形式的正交柱镜光栅仅有一个面为平面，但依然可以制作出高质量的360度立体图像，也可以制作4D图片，同时还可以替代球面光栅制作360度循环立体图案，可以作为立体光栅制作裸眼立体图片，可作为构成各种裸眼立体图片的关键部件。通过在第一柱镜光栅膜与第二柱镜光栅膜之间的区域填充预设折射率胶，可以实现正交柱镜光栅一体化，结构紧凑、便于生产运输和使用。
[0042] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中提供的正交柱镜光栅还包括：预设厚度的透明平板，透明平板的第一面与第一柱镜光栅膜的片基贴合设置。
[0043] 具体地，如图6所示，图6中预设厚度的透明平板4的第一面41与第一柱镜光栅膜1的片基14贴合设置；
[0044] 从第二柱镜光栅膜2入射的平行光束经第二柱镜光栅膜2、预设折射率胶3、第一柱镜光栅膜1以及透明平板4后，聚焦至透明平板4的第二面42上，形成图片。这里需要说明的是，透明平板4的预设厚度是指透明平板4第一面41与第二面42之间的距离。由于透明平板4的第二面为光束的聚焦面，这里透明平板4的预设厚度D2则由第一柱镜的折射率、第二柱镜的折射率、第一柱镜的曲率半径、第二柱镜的曲率半径以及第一柱镜光栅膜的片基厚度决定。本发明实施例中，可根据需要将第一柱镜的折射率、曲率半径设置为与第二柱镜的折射率、曲率半径相同或不同，本发明实施例中对此不作具体限定。
[0045] 作为优选方案，当第一柱镜面对应的第一柱镜的折射率与第二柱镜面对应的第二柱镜的折射率相同，且第一柱镜的曲率半径与第二柱镜的曲率半径相同时，透明平板的预设厚度可以根据第一柱镜的折射率、预设折射率胶的折射率、第一柱镜的曲率半径以及第一柱镜光栅膜的片基厚度确定，以下仅以此种情况为例进行说明。
[0046] 本发明实施例中提供的正交柱镜光栅包括透明平板，通过透明平板将平行光束在透明平板的第二面上形成图片，且形成的图片是360度可观察的图片，实现了360度可观察的图片的制作。
[0047] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中的预设厚度具体通过如下公式确定：
[0048]
[0049] 其中，D2为所述预设厚度，D1为所述正交柱镜光栅的聚焦厚度，d1为所述第一柱镜光栅膜的片基厚度，n为所述第一柱镜与所述预设折射率胶的相对折射率，r1为所述第一柱镜的曲率半径，nz1为所述第一柱镜的折射率，nd为所述预设折射率胶的折射率。
[0050] 具体地，由于本发明实施例中提供的正交柱镜光栅在聚焦过程中，聚焦路径上包括了第一柱镜光栅膜的片基和透明平板，所以此时在确定透明平板的预设厚度时，需要在正交柱镜光栅的聚焦厚度的基础上将第一柱镜光栅膜的片基厚度去除，而正交柱镜光栅的聚焦厚度则根据第一柱镜与预设折射率胶的相对折射率以及第一柱镜的曲率半径确定。本发明实施例中为预设厚度的确定提供了一种行之有效且可快速确定的方式。
[0051] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中的第一柱镜光栅膜形成的光栅栅距大于或等于所述第二柱镜光栅膜形成的光栅栅距。
[0052] 具体地，本发明实施例中提供的正交柱镜光栅可以制作四维立体图片(即4D图片)，如图7所示，为正交柱镜光栅的外部结构示意图，图7中正交柱镜光栅的一个正交网格5相当于一个4D像素，宽度为纵向光栅的栅距Pv，高度为横向光栅的栅距Ph，通常情况下Pv＝Ph。为了容纳更多帧图像，形成较长的时间片段，正交柱镜光栅可以设置成Ph>Pv，这时合成4D图片的时间序列帧数大于形成立体图像的视差序列数。
[0053] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中的正交柱镜光栅中，预设折射率胶的折射率小于1.4。
[0054] 具体地，由于构成柱镜光栅膜的柱镜的折射率n通常大于1.5，则需要采用折射率小于1.4的预设折射率胶将第一柱镜光栅膜与第二柱镜光栅膜粘合在一起，保证柱镜与预设折射率胶之间的相对折射率不大于1.3，可以较好的实现平行光束聚焦至透明平板的第二面上，形成图片。
[0055] 在上述实施例的基础上，本发明实施例中采用的预设折射率胶具体可以为紫外固化胶，当采用紫外固化胶填充第一柱镜光栅膜与所述第二柱镜光栅膜之间的区域后，采用紫外灯照射紫外固化胶，以使紫外固化胶固化，使第一柱镜光栅膜与所述第二柱镜光栅膜形成一体。
[0056] 本发明实施例中提供的正交柱镜光栅，结构紧凑、便于生产和使用，可应用于4D图片、360度立体图像、360度立体图案制作。同时可以兼容立体光栅制作普通立体图片，促进立体图片的实用和普及。
[0057] 以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0058] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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