CN102122077B - 双狭缝光栅液晶自由立体显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种双狭缝光栅液晶自由立体显示器，主要包括背光源、液晶面板、狭缝光栅Ⅰ和狭缝光栅Ⅱ。狭缝光栅Ⅰ置于背光源和液晶面板之间，狭缝光栅Ⅱ置于液晶面板和观看者之间。狭缝光栅Ⅰ和狭缝光栅Ⅱ的细条纹方向与液晶面板的竖直方向平行。该双狭缝光栅液晶自由立体显示器的单个视点的视区分布宽度始终等于观看者两眼间距并实现了无串扰的立体图像显示。

Description

双狭缝光栅液晶自由立体显示器
技术领域
本发明涉及立体显示技术领域，更具体地说，本发明涉及狭缝光栅自由立体显示技术领域。 
背景技术
基于双目视差的光栅自由立体显示器是一种重要的自由立体显示器，它由平面显示屏和光栅构成。平面显示屏包括液晶显示屏、等离子显示屏和有机电致发光显示屏等，光栅主要有狭缝光栅和柱透镜光栅。液晶显示屏是当今的主流平面显示屏，它由液晶面板和背光源组成。狭缝光栅是由周期性透明和不透明的细条组成的薄片。 
根据狭缝光栅的摆放位置不同，狭缝光栅液晶自由立体显示器可以分为狭缝光栅前置式和后置式两种。前者将狭缝光栅置于背光源与液晶面板之间，后者将狭缝光栅置于液晶面板与观看者之间。为了让多人自由裸眼观看立体图像，狭缝光栅自由立体显示器采用多视点技术，即立体图像由多幅视差图像组成，视差图像的个数称为视点数。 
这些采用一个狭缝光栅的自由立体显示器具有结构简单，成本低等特点。但它们不能使视差图像完全分离开，导致部分左眼视差图像串到右眼，而右眼视差图像串到左眼，从而使观看者看到不清晰的立体图像，并加重了观看者的立体观看视疲劳。 
发明内容
本发明提出了一种双狭缝光栅液晶自由立体显示器，可以很好地消除立体图像串扰。如附图1所示，该双狭缝光栅液晶自由立体显示器包括背光源、液晶面板、狭缝光栅Ⅰ和狭缝光栅Ⅱ。狭缝光栅Ⅰ置于背光源和液晶面板之间，狭缝光栅Ⅱ置于液晶面板和观看者之间。狭缝光栅Ⅰ和狭缝光栅Ⅱ的细条纹方向与液晶面板的竖直方向平行。如附图2所示，背光源发出的光首先透过狭缝光栅Ⅰ照到液晶面板上，透过液晶面板后再照到狭缝光栅Ⅱ上，最后透过狭缝光栅Ⅱ出射到达观看者的眼睛，这样，经过狭缝光栅Ⅰ和狭缝光栅Ⅱ两次分光，观看者就看到无串扰的立体图像。 
本发明的双狭缝光栅液晶自由立体显示器的参数为：液晶面板的子像素宽度为W p ，狭缝光栅Ⅰ的透明部分和不透明部分的宽度分别为W S 和W B ，狭缝光栅Ⅱ的透明部分和不透明部分的宽度分别为w s 和w b ，狭缝光栅Ⅰ和狭缝光栅Ⅱ距离液晶面板的距离分别为D和d，狭缝光栅Ⅱ与观看者眼睛的距离为L，单个视点的视区分布宽度为V，视点数为K，观看者两眼间距为E(通常设为65mm)。这些参数间存在以下关系： 
Figure 243944DEST_PATH_IMAGE001
               (1)
Figure 260442DEST_PATH_IMAGE002
             (2)
Figure 945370DEST_PATH_IMAGE003
         (3)
Figure 654700DEST_PATH_IMAGE003
        (4)
Figure 729972DEST_PATH_IMAGE004
           (5)
Figure 799428DEST_PATH_IMAGE005
                       (6) 
对于一特定的双狭缝光栅液晶自由立体显示器，E，W p ，L，K是已知的，根据公式(1)~(6)，w b 和w s ，W B 和W S ，D和d可以求解出。本发明提出的这种双狭缝光栅液晶自由立体显示器，由公式(6)可知，它的单个视点的视区分布宽度是一个恒定值。
附图说明
附图1为双狭缝光栅液晶自由立体显示器的结构。 
附图2为双狭缝光栅液晶自由立体显示器的原理。 
附图3为双狭缝光栅液晶自由立体显示器的一个实例(K=4的情况)。 
附图4 为实例的双狭缝光栅液晶自由立体显示器的视差图像在最佳观看距离处水平方向上的相对光强分布。 
上述各附图中的图示标号为： 
1 背光源， 2 狭缝光栅Ⅰ，3液晶面板，4 狭缝光栅Ⅱ,  5 观看者眼睛。 
具体实施方式
下面参照附图详细说明本发明提出的一种双狭缝光栅液晶自由立体显示器的实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。 
附图3为本发明的双狭缝光栅液晶自由立体显示器的一个具体实施例。该双狭缝光栅液晶自由立体显示器采用的液晶面板的子像素宽度W p =0.099mm、两眼间距E=65mm、视点数K=4、狭缝光栅Ⅱ与观看者眼睛的距离L= 1309mm。由公式(1)-(6)可以求出狭缝光栅Ⅰ的不透明部分的宽度W B =0.297mm，透明部分的宽度W S =0.099mm，狭缝光栅Ⅱ的不透明部分的宽度w b =0.099 mm，透明部分的宽度w s =0.099mm，狭缝光栅Ⅰ距离液晶面板的距离D=2mm，狭缝光栅Ⅱ距液晶面板的距离d=1.99mm，单个视点视区分布宽度V=65mm。为表征附图3所示实例的双狭缝光栅液晶自由立体显示器的性能，建立坐标系：以狭缝光栅Ⅱ的中点为坐标原点，x轴平行于液晶面板的水平方向，y轴垂直于液晶面板指向观看者。附图4为该实例的双狭缝光栅液晶自由立体显示器的视差图像在最佳观看距离处水平方向上的相对光强分布。从该图中可以看出，每个视点光强形成的视区在是在空间中紧紧相邻排列，相邻视区之间没有串扰。 

Claims (5)

1.一种双狭缝光栅液晶自由立体显示器，所述自由立体显示器包括背光源、液晶面板、狭缝光栅Ⅰ和狭缝光栅Ⅱ，狭缝光栅Ⅰ置于背光源和液晶面板之间，狭缝光栅Ⅱ置于液晶面板和观看者之间，狭缝光栅Ⅰ和狭缝光栅Ⅱ的细条纹方向与液晶面板的竖直方向平行。
2.根据权利要求1所述的一种双狭缝光栅液晶自由立体显示器，其特征在于，狭缝光栅Ⅰ的不透明部分的宽度W B 和透明部分的宽度W S 可以由以下公式计算得到：
                                                                                          
Figure 92526DEST_PATH_IMAGE001
，
Figure 2011100698058100001DEST_PATH_IMAGE002
， 
其中，W p 为液晶面板的子像素宽度，E为观看者两眼间距，K为视点数。
3.根据权利要求1所述的一种双狭缝光栅液晶自由立体显示器，其特征在于，狭缝光栅Ⅱ的透明部分的宽度w s 和不透明部分的宽度w b 由以下公式计算得到：
                                           
Figure 71983DEST_PATH_IMAGE003
其中，E为观看者两眼间距，L为狭缝光栅Ⅱ与观看者眼睛的距离，d为狭缝光栅Ⅱ距离液晶面板的距离。
4.根据权利要求1 至3任一项所述的一种双狭缝光栅液晶自由立体显示器，其特征在于，狭缝光栅Ⅰ距离液晶面板的距离D和狭缝光栅Ⅱ距离液晶面板的距离d由以下公式计算得到：
                                  
Figure 2011100698058100001DEST_PATH_IMAGE004
  ，
Figure 474889DEST_PATH_IMAGE005
其中，W p 为液晶面板的子像素宽度，E为观看者两眼间距，L为狭缝光栅Ⅱ与观看者眼睛的距离。
5.根据权利要求1所述的一种双狭缝光栅液晶自由立体显示器，其特征在于，单个视点的视区分布宽度始终等于观看者两眼间距E。
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