CN105911708B - 一种基于双显示屏的集成成像双视3d显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及双视3D显示，特别涉及一种基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统，包括用于显示点光源阵列的2D显示屏Ⅰ，显示微图像阵列的2D显示屏Ⅱ，偏振光栅Ⅰ和偏振光栅Ⅱ；所述偏振光栅Ⅰ与所述2D显示屏Ⅰ的水平和垂直中轴线对应对齐，且紧密贴合；所述偏振光栅Ⅱ与所述2D显示屏Ⅱ的水平和垂直中轴线对应对齐，且紧密贴合；所述偏振光栅Ⅰ和所述偏振光栅Ⅱ的水平和垂直中轴线对应对齐。通过采用如上基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统，有效克服了采用微透镜阵列成本高和采用针孔阵列光学效率低的不足，为有效广泛地推广集成成像双视3D显示技术提供了便利。

Description

一种基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统
技术领域
本发明涉及双视3D显示，特别涉及一种基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统。
背景技术
集成成像双视3D显示是近年来出现的一种新型显示，它的原理是在一个2D显示屏上同时显示两个不同的子微图像阵列，通过微透镜阵列或针孔阵列将两个子微图像阵列向两个不同的方向成像，在不同观看方向上的观看者只能看到其中一个3D图像，从而实现在一个2D显示屏上同时满足多个观看者的不同需求。
然而，微透镜的制造成本和制造工艺仍然是阻碍基于微透镜阵列的集成成像双视3D显示广泛应用的主要因素。虽然基于针孔阵列的集成成像双视3D显示具有更低的成本，但是基于针孔阵列的集成成像双视3D显示系统光学效率较低。为了同时达到降低制造成本和保持较高的光学的效率的有益效果，本发明提供一种基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中采用微透镜阵列成本较高和采用针孔阵列光学效率较低的不足，提供一种基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：一种基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统，包括用于显示点光源阵列的2D显示屏Ⅰ，显示微图像阵列的2D显示屏Ⅱ，偏振光栅Ⅰ和偏振光栅Ⅱ；
所述偏振光栅Ⅰ与所述2D显示屏Ⅰ的水平和垂直中轴线对应对齐，且紧密贴合；
所述偏振光栅Ⅱ与所述2D显示屏Ⅱ的水平和垂直中轴线对应对齐，且紧密贴合；
所述偏振光栅Ⅰ和所述偏振光栅Ⅱ的水平和垂直中轴线对应对齐。
进一步的，所述2D显示屏为液晶显示屏、等离子显示屏或有机电致发光显示屏。
进一步的，所述偏振光栅Ⅰ由一系列相同尺寸的单元在水平方向上紧密排列而成，位于所述偏振光栅Ⅰ中间位置的是透光单元，位于偏振光栅Ⅰ其他位置的是偏振单元。
进一步的，每个所述偏振单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个所述偏振单元的偏振方向正交。
进一步的，所述偏振光栅Ⅱ由一系列相同尺寸的偏振单元在水平方向上紧密排列而成，每个所述偏振单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个所述偏振单元的偏振方向正交。
进一步的，所述微图像阵列由子微图像阵列Ⅰ和子微图像阵列Ⅱ组成，通过3D场景Ⅰ获取的子微图像阵列Ⅰ位于微图像阵列的左半部分；
通过3D场景Ⅱ获取的子微图像阵列Ⅱ位于微图像阵列的右边部分；
所述子微图像阵列Ⅰ和所述子微图像阵列Ⅱ分别由一系列相同尺寸的图像元组成。
进一步的，所述点光源阵列中水平方向上点光源的数目与所述偏振光栅Ⅰ中单元的数目相等。
进一步的，所述微图像阵列中水平方向上图像元的数目与所述偏振光栅Ⅱ中单元的数目相等。
进一步的，所述偏振光栅Ⅱ水平方向上单元的数目比所述偏振光栅Ⅰ水平方向上单元的数目多一个。
进一步的，所述偏振光栅Ⅰ中偏振单元的尺寸p与所述偏振光栅Ⅱ中偏振单元的尺寸d满足公式：
其中，l为最佳观看距离，
g为所述2D显示屏Ⅰ与所述2D显示屏Ⅱ的间距。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
通过采用如上基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统，有效克服了采用微透镜阵列成本高和采用针孔阵列光学效率低的不足，为有效广泛地推广集成成像双视3D显示技术提供了便利。
附图说明：
图1为本发明基于双显示屏集成成像双视3D显示系统的结构图；
图2为本发明的偏振光栅Ⅰ的结构示意图；
图3为本发明的偏振光栅Ⅱ的结构示意图；
图4为本发明的微图像阵列中子微图像阵列Ⅰ和子微图像阵列Ⅱ的排列示意图；
图5为本发明基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统的视区分布图。
图中标记：100-2D显示屏Ⅰ，200-2D显示屏Ⅱ，300-偏振光栅Ⅰ，400-偏振光栅Ⅱ，500-微图像阵列，501-子微图像阵列Ⅰ，502-子微图像阵列Ⅱ，600-3D视区Ⅰ，700-3D视区Ⅱ，800-3D场景Ⅰ，900-3D场景Ⅱ。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
本发明提出基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统。如图1所示，该系统包括显示点光源阵列的2D显示屏Ⅰ100，显示微图像阵列的2D显示屏Ⅱ200，偏振光栅Ⅰ300和偏振光栅Ⅱ400。
所述偏振光栅Ⅰ与所述2D显示屏Ⅰ的水平和垂直中轴线对应对齐，且紧密贴合；
所述偏振光栅Ⅱ与所述2D显示屏Ⅱ的水平和垂直中轴线对应对齐，且紧密贴合；
所述偏振光栅Ⅰ和所述偏振光栅Ⅱ的水平和垂直中轴线对应对齐。
如图2所示，偏振光栅Ⅰ300由一系列相同尺寸的偏振单元在水平方向上紧密排列组成，位于偏振光栅Ⅰ300中间位置的是透光单元，位于偏振光栅Ⅰ300其他位置的是偏振单元，每个偏振单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个偏振单元的偏振方向正交。
如图3所示，偏振光栅Ⅱ400由一系列相同尺寸的偏振单元在水平方向上紧密排列组成，每个偏振单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个偏振单元的偏振方向正交。
如图4所示，微图像阵列500由子微图像阵列Ⅰ501和子微图像阵列Ⅱ502组成，通过3D场景Ⅰ800获取的子微图像阵列Ⅰ501位于微图像阵列的左半部分，而通过3D场景Ⅱ900获取的子微图像阵列Ⅱ502位于微图像阵列的右半部分。子微图像阵列Ⅰ501和子微图像阵列Ⅱ502分别由一系列相同尺寸的图像元组成。
如图5所示，位于2D显示屏Ⅰ100中间的点光源发出的全偏振光通过偏振光栅Ⅰ300的透光单元，仍然是全偏振光，可以照亮微图像阵列中间位置的图像元；位于2D显示屏Ⅰ100其他位置的点光源发出的全偏振光通过偏振光栅Ⅰ300中的偏振单元，变成偏振光，由于偏振光栅Ⅱ400对偏振光具有调制作用，因此只能照亮对应的图像元，而不能照亮与对应图像元相邻的图像元。因此，子微图像阵列Ⅰ501中的图像元在集成成像双视3D显示系统的左边的3D视区Ⅰ600重建出3D场景Ⅰ800，子微图像阵列Ⅱ502中的图像元在集成成像双视3D显示系统的右边的左边的3D视区Ⅱ700重建出3D场景Ⅱ900，从而实现了集成成像双视3D显示。
具体的，最佳观看距离为l＝90mm，2D显示屏Ⅰ100和2D显示屏Ⅱ200的间距为g＝10mm，偏振光栅Ⅰ中单元的尺寸p＝10mm；则根据公式
计算得与偏振光栅Ⅱ中单元的尺寸d＝9mm。

Claims (7)

1.一种基于双显示屏的集成成像双视3D显示系统，其特征在于，包括用于显示点光源阵列的2D显示屏I，显示微图像阵列的2D显示屏II，偏振光栅I和偏振光栅II；
所述偏振光栅I与所述2D显示屏I的水平和垂直中轴线对应对齐，且紧密贴合；
所述偏振光栅II与所述2D显示屏II的水平和垂直中轴线对应对齐，且紧密贴合；
所述偏振光栅I和所述偏振光栅II的水平和垂直中轴线对应对齐；
其中，所述偏振光栅I由一系列相同尺寸的单元在水平方向上紧密排列而成，位于所述偏振光栅I中间位置的是透光单元，位于偏振光栅I其他位置的是偏振单元；而且，每个所述偏振单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个所述偏振单元的偏振方向正交；
所述偏振光栅II由一系列相同尺寸的偏振单元在水平方向上紧密排列而成，每个所述偏振单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个所述偏振单元的偏振方向正交。
2.根据权利要求1所述的双视3D显示系统，其特征在于，所述2D显示屏为液晶显示屏、等离子显示屏或有机电致发光显示屏。
3.根据权利要求1所述的双视3D显示系统，其特征在于，所述微图像阵列由子微图像阵列I和子微图像阵列II组成，通过3D场景I获取的子微图像阵列I位于微图像阵列的左半部分；
通过3D场景II获取的子微图像阵列II位于微图像阵列的右边部分；
所述子微图像阵列I和所述子微图像阵列II分别由一系列相同尺寸的图像元组成。
4.根据权利要求1所述的双视3D显示系统，其特征在于，所述点光源阵列中水平方向上点光源的数目与所述偏振光栅I中单元的数目相等。
5.根据权利要求1所述的双视3D显示系统，其特征在于，所述微图像阵列中水平方向上图像元的数目与所述偏振光栅II中单元的数目相等。
6.根据权利要求1所述的双视3D显示系统，其特征在于，所述偏振光栅II水平方向上单元的数目比所述偏振光栅I水平方向上单元的数目多一个。
7.根据权利要求1所述的双视3D显示系统，其特征在于，所述偏振光栅I中偏振单元的尺寸p与所述偏振光栅II中偏振单元的尺寸d满足公式：
其中，l为最佳观看距离，
g为所述2D显示屏I与所述2D显示屏II的间距。
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