CN102253443A - 光栅及立体显示装置 - Google Patents

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CN102253443A CN 201110215927 CN201110215927A CN102253443A CN 102253443 A CN102253443 A CN 102253443A CN 201110215927 CN201110215927 CN 201110215927 CN 201110215927 A CN201110215927 A CN 201110215927A CN 102253443 A CN102253443 A CN 102253443A
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郭太良
姚剑敏
林志贤
徐胜
叶芸
张永爱
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Abstract

本发明公开一种光栅，该光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为三角形式；其中，光栅的狭缝以一特定的长度为单位进行分段，相邻的交错片断在水平、垂直或斜线方向予以错位处理。本发明公开的光栅结构，使光栅狭缝在水平方向上错开一段距离，可构成锯齿状等边缘，能减轻垂直光栅所产生的莫尔条纹，而对可视区域影响较小。本发明还公开了采用该光栅的立体显示装置。

Description

光栅及立体显示装置
技术领域
本发明涉及立体显示领域，尤其涉及一种光栅及以及包含该光栅的立体显示装置。 
背景技术
立体显示技术已成为当今引人瞩目的科技领域，其中自由立体显示技术不需要佩戴诸如立体眼镜等附属设备。狭缝光栅自由立体显示器是自由立体显示中结构比较简单，比较容易实现，成本比较低廉的实验方案，具有广阔的市场价值。目前，国内外也相继有一些高校和科研机构利用该技术自主研发了一些实验性产品。
传统垂直狭缝光栅设计中将狭缝与显示屏的列像素平行摆放，但当眼睛通过狭缝看到相邻子像素之间的黑条时，容易产生明显的周期性黑白渐变条纹，即莫尔条纹，给观察者带来观看不适。为了消除莫尔条纹，有些研究人员采用斜光栅的设计方法来减轻部分莫尔条纹，但易导致较严重的左右眼串扰，影响立体效果。
发明内容
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种光栅，其特征在于，所述光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为三角形式；
其中，光栅的狭缝以一特定的长度为单位进行分段，相邻的交错片断在水平、垂直或斜线方向予以错位处理。
本发明还公开另一种光栅，其特征在于，所述光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为方形、半圆形、尖锥形等形式；
其中，光栅的狭缝以一特定的长度为单位进行分段，相邻的片断在水平、垂直或斜线方向予以错位处理。
同时，本发明公开一种立体显示装置，其特征在于，该显示装置的光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为三角形式。
优选的，所述光栅为子透光区域可为小孔的狭缝光栅。
本发明还公开另一种立体显示装置，其特征在于，该显示装置的光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为方形、半圆形、尖锥形等形式。
优选的，所述光栅为每一子透光区域可为一块微型柱面透镜的光栅。
本发明提供的光栅中，由于狭缝设计成交错形式，该狭缝比相同狭缝面积的垂直狭缝光栅和交错狭缝光栅宽，因此莫尔条纹亮度应最低；而对邻近狭缝体现为三角形式的串扰，对莫尔条纹的减轻效果将大于增加的串扰效果。
 
附图说明
图1a是示出垂直狭缝光栅的示意图；
图1b是示出与图1a对应的莫尔条纹的示意图；
图2a是示出垂直交错光栅的示意图；
图2b是示出与图2a对应的莫尔条纹的示意图；
图3a是示出锯齿状的交错狭缝光栅的示意图；
图3b是示出与图2a对应的莫尔条纹的示意图；
图4是示出垂直光栅、垂直交错光栅和锯齿状的交错光栅的莫尔条纹仿真亮度曲线；
图5是示出垂直光栅、垂直交错光栅和锯齿状的交错光栅的的可视区域的仿真曲线。
具体实施方式
       为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
      本发明公开一种光栅，所述光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为三角形式，其中，光栅的狭缝以一特定的长度为单位进行分段，相邻的交错片断在水平、垂直或斜线方向予以错位处理。
本发明还公开另一种光栅，为交错狭缝光栅，其交错部分为方形、半圆形、尖锥形等形式；
其中，光栅的狭缝以一特定的长度为单位进行分段，相邻的片断在水平、垂直或斜线方向予以错位处理。
本发明还公开一种立体显示装置，该显示装置的光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为三角形式，所述光栅为子透光区域可为小孔的狭缝光栅。
本发明公开另一种立体显示装置，该显示装置的光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为方形、半圆形、尖锥形等形式，所述光栅为每一子透光区域可为一块微型柱面透镜的光栅。
图1a为缝宽为25μm的垂直狭缝光栅。图2a为垂直交错狭缝光栅，将垂直光栅的狭缝以一个像素的高度的一半为单位进行分段，每段狭缝宽度为25μm，相邻的两段狭缝之间错开的距离为10μm，则狭缝总宽度达到40μm。
图3a为锯齿状的交错狭缝光栅，交错部分设计为三角形式，其设计宽度达到70μm，为垂直交错光栅狭缝总宽度的1.75倍。垂直式光栅中莫尔条纹可计算为透过狭缝所见显示器黑条的变化情况，交错式光栅的设计效果是当眼睛左右移动，使同一列狭缝中有部分对准子像素之间黑条的时候，另一部分狭缝将不会完全对准子像素之间的黑条，即不会看到整个黑幕。由于图1a、2a、3a所示三种光栅的狭缝面积相同，因此构成莫尔条纹的总像素数目是固定的，莫尔条纹的形状仅与狭缝形状有关。设计中为了使莫尔条纹尽可能减淡，狭缝应宽些；但太宽的狭缝易对邻近像素造成串扰，因此设计中利用锯齿形式的狭缝，该狭缝比垂直狭缝光栅和交错狭缝光栅宽，因此莫尔条纹亮度应最低；而对邻近狭缝体现为三角形式的串扰，对莫尔条纹的减轻程度将大于增加的串扰程度。
图4示出了三种光栅的亮度曲线，设置显示图像为全白，以通过光栅中的狭缝看到显示器上发光子像素的面积作为可视亮度，横轴为光栅位置，纵轴为可视亮度的累加和。波峰处为透过狭缝看到发光区域处，反映莫尔条纹中亮部分的分布情况；波谷处为透过狭缝看到黑条处，反映莫尔条纹中暗部分的分布情况。由于三种光栅的狭缝面积相同，因此莫尔条纹的亮暗仅与缝宽有关，而锯齿状交错狭缝光栅由于总缝宽最宽，因此莫尔条纹亮度最低。考察图4中波谷处莫尔条纹暗部分的分布情况，可知垂直狭缝光栅最小可视亮度宽度累加和为1330，暗条纹宽度为43μm；垂直交错光栅最小可视亮度宽度累加和为2665，暗条纹宽度为59μm；锯齿状交错狭缝光栅最小可视亮度宽度累加和为2768，暗条纹宽度为75μm。可见垂直狭缝光栅的莫尔条纹暗部分亮度最低，宽度最小，因此视觉影响最明显；锯齿状交错狭缝光栅的亮度最高，宽度最大，因此莫尔条纹宽且淡。相比于垂直狭缝光栅和垂直交错狭缝光栅，锯齿状交错狭缝光栅的莫尔条纹最低亮度分别降低了108.1%和3.9%，宽度提高了74.4%和27.1%，因此对视觉影响较小。
设置显示的图像为奇列全黑，偶列全白，通过贴近显示器观察左右眼图像的黑白程度来判断可视区域大小。以S = min(LL, LR)/max(LL, LR)表征立体度，其中LL表示左眼观测亮度值，LR表示右眼观测亮度值。在一定立体度下，若左右眼黑白分明的区域较大，则可视区域大，反之则可视区域小。图5为三种光栅的亮度仿真曲线，考察一个周期内的分布情况，通过曲线拟合可计算得立体度为11.5时，垂直光栅可视区域为58μm，垂直交错光栅可视区域为47μm，而锯齿状光栅可视区域为39μm，比垂直光栅可视区域减小了32.8%。
 
本发明实施例提出供一种采用锯齿状垂直交错的光栅以及包含该种光栅的立体显示装置，该种光栅能使莫尔条纹和可视区域都能够处于比较合理的程度。加以锯齿状的光栅改进，可进一步降低莫尔条纹的亮度以及加大莫尔条纹的宽度。
上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1. 一种光栅，其特征在于，所述光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为三角形式；
其中，光栅的狭缝以一特定的长度为单位进行分段，相邻的交错片断在水平、垂直或斜线方向予以错位处理。
2.一种光栅，其特征在于，所述光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为方形、半圆形、尖锥形等形式；
其中，光栅的狭缝以一特定的长度为单位进行分段，相邻的片断在水平、垂直或斜线方向予以错位处理。
3.一种立体显示装置，其特征在于，该显示装置的光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为三角形式。
4.根据权利要求3所述的立体显示装置，其特征在于，所述光栅为子透光区域可为小孔的狭缝光栅。
5.一种立体显示装置，其特征在于，该显示装置的光栅为交错狭缝光栅，其交错部分为方形、半圆形、尖锥形等形式。
6.根据权利要求5所述的立体显示装置，其特征在于，所述光栅为每一子透光区域可为一块微型柱面透镜的光栅。
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