CN105954884B - 一种宽视角的集成成像双视3d显示装置 - Google Patents

一种宽视角的集成成像双视3d显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种宽视角的集成成像双视3D显示装置，其包括显示屏、障壁阵列和渐变节距针孔阵列；显示屏用于显示微图像阵列；微图像阵列由第一图像元和第二图像元构成；微图像阵列的第一图像元和第二图像元通过渐变节距针孔阵列的针孔，分别形成用于观看第一3D场景的第一视区和用于观看第二3D场景的第二视区。本发明不仅能够在两个视区内观看到两个不同的3D场景，而且实现宽视角的集成成像双视3D显示。

Description

一种宽视角的集成成像双视3D显示装置
技术领域
本发明涉及双视3D显示技术领域，特别涉及一种宽视角的集成成像双视3D显示装置。
背景技术
双视显示是近年来出现的一种新型显示，它的原理是通过在一个显示屏上同时显示两个不同的画面，在不同观看方向上的观看者只能看到其中一个画面，从而实现在一个显示屏上同时满足多个观看者的不同需求。
集成成像3D显示是一种无需任何助视设备的真3D显示。集成成像3D显示利用了光路可逆原理，通过微透镜阵列将3D场景的立体信息记录到图像记录设备上，生成微图像阵列，然后把该微图像阵列显示于显示屏上，透过微透镜阵列重建出原3D场景的立体图像。
集成成像双视3D显示是以上两种显示技术的融合。它可以使得观看者无需佩戴助视设备即可在不同的观看方向上看到3D画面。但是，传统的集成成像双视3D显示存在观看视角窄等缺点，因此它的应用范围受到了限制。传统的集成成像双视3D显示的观看视角θ为：
其中，p为图像元的水平节距，g为显示屏与渐变节距针孔阵列的间距，m为微图像阵列水平方向上图像元的数目。
发明内容
本发明的目的在于：解决传统的集成成像双视3D显示技术中存在观看视角窄的问题，进一步扩大集成成像双视3D显示的应用范围。
为了实现上述发明目的，本发明提供一种宽视角的集成成像双视3D显示装置，其包括显示屏、障壁阵列和渐变节距针孔阵列；所述显示屏用于显示微图像阵列；所述微图像阵列由第一图像元和第二图像元构成；所述微图像阵列的第一图像元和第二图像元通过所述渐变节距针孔阵列的针孔，分别形成用于观看第一3D场景的第一视区和用于观看第二3D场景的第二视区；其中，
所述渐变节距针孔阵列中位于同一列的针孔其水平节距相同，其垂直节距相同，位于同一行的针孔其垂直节距相同，其水平节距从行中心到行边缘逐渐增大；
所述微图像阵列中的第一图像元连续排列形成第一微图像子阵列，所述微图像阵列中的第二图像元连续排列形成第二微图像子阵列，第一微图像子阵列和第二微图像子阵列的行数与所述微图像阵列相同，列数为所述微图像阵列的一半；
所述微图像阵列中第一图像元与第二图像元的交界处与所述渐变节距针孔阵列中心列上的针孔以及与所述障壁阵列中心列上的障壁一一对应，其中所述障壁阵列中心列上的障壁其一端设置在第一图像元与第二图像元的交界处，其另一端设置在与所述第一图像元与第二图像元的交界处相对应的针孔内，使所述针孔被分隔成两个子针孔，所述第一图像元与所述第二图像元分别通过对应的子针孔投射出图像；
所述微图像阵列中其余的第一图像元和第二图像元分别与所述渐变节距针孔阵列中其余的针孔一一对应，所述障壁阵列中其余的障壁其一端设置在所述第一图像元之间和所述第二图像元之间的交界处上，其另一端设置在所述渐变节距针孔阵列上，并且在所述第一图像元或所述第二图像元中，其对应的针孔位于其交界处的障壁的范围内，其中所述针孔靠近所述微图像阵列的中心处设置。
根据一种具体的实施方式，在所述第一图像元或所述第二图像元中，其对应的针孔紧贴着其交界处上且靠近所述微图像阵列中心处的障壁设置。
根据一种具体的实施方式，所述显示屏为液晶显示屏、等离子显示屏和有机电致发光显示屏中之一。
根据一种具体的实施方式，所述渐变节距针孔阵列上第i列针孔的水平节距Hi为：
其中，ceil()是向上取整，floor()是向下取整，i为小于或等于m的正整数，p为位于所述渐变节距针孔阵列中心位置的针孔的水平节距，观看距离为l，g为所述渐变节距针孔阵列与所述显示屏的间距，m为渐变节距针孔阵列水平方向上针孔的个数。
根据一种具体的实施方式，所述第一视区和所述第二视区的视角均为：
其中，p为位于所述微图像阵列中心位置的图像元的水平节距，g为所述渐变节距针孔阵列与所述显示屏的间距。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明宽视角的集成成像双视3D显示装置不仅能够在两个视区内观看到两个不同的3D场景，而且实现宽视角的集成成像双视3D显示。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的微图像阵列的结构示意图；
图3是本发明第一视区观看到的第一3D场景图；
图4是本发明第二视区观看到的第二3D场景图。
附图标记列表
1-显示屏 2-渐变节距针孔阵列 3-障壁阵列 4-微图像阵列 5-第一图像元 6-第二图像元 7-第一视区 8-第二视区。
具体实施方式
下面结合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。
结合图1和图2分别所示的本发明的结构示意图与本发明的微图像阵列的结构示意图；其中，本发明宽视角的集成成像双视3D显示装置包括显示屏1、障壁阵列3和渐变节距针孔阵列2；显示屏1用于显示微图像阵列4；微图像阵列4由第一图像元5和第二图像元6构成；微图像阵列4的第一图像元5和第二图像元6通过渐变节距针孔阵列2的针孔，分别形成用于观看第一3D场景的第一视区7和用于观看第二3D场景的第二视区8。其中，第一3D场景图和第二3D场景图分别如图3与图4所示。
其中，渐变节距针孔阵列2中位于同一列的针孔其水平节距相同，其垂直节距相同，位于同一行的针孔其垂直节距相同，其水平节距从行中心到行边缘逐渐增大。
微图像阵列4中的第一图像元5连续排列形成第一微图像子阵列，微图像阵列4中的第二图像元6连续排列形成第二微图像子阵列，第一微图像子阵列和第二微图像子阵列的行数与微图像阵列相同，列数为微图像阵列的一半。
微图像阵列4中第一图像元5与第二图像元6的交界处与渐变节距针孔阵列2中心列上的针孔以及与障壁阵列3中心列上的障壁一一对应，其中障壁阵列3中心列上的障壁其一端设置在第一图像元与第二图像元的交界处，其另一端设置在与第一图像元5与第二图像元6的交界处相对应的针孔内，使该针孔被分隔成两个子针孔，第一图像元5与第二图像元6分别通过对应的子针孔投射出图像。
微图像阵列4中其余的第一图像元5和第二图像元6分别与渐变节距针孔阵列2中其余的针孔一一对应，障壁阵列3中其余的障壁其一端设置在第一图像元5之间和第二图像元6之间的交界处上，其另一端设置在渐变节距针孔阵列2上，并且在第一图像元5或第二图像元6中，其对应的针孔位于其交界处的障壁的范围内，其中该针孔靠近微图像阵列4的中心处设置。
具体的，在第一图像元或第二图像元中，其对应的针孔紧贴着其交界处上且靠近微图像阵列4中心处的障壁设置。
在实施时，本发明的显示屏为液晶显示屏、等离子显示屏和有机电致发光显示屏中之一。
具体的，渐变节距针孔阵列2上第i列针孔的水平节距Hi为：
其中，ceil()是向上取整，floor()是向下取整，i为小于或等于m的正整数，p为位于渐变节距针孔阵列中心位置的针孔的水平节距，观看距离为l，g为渐变节距针孔阵列与显示屏的间距，m为渐变节距针孔阵列水平方向上针孔的个数。
以渐变节距针孔阵列中心位置的针孔的节距为p＝5mm，观看距离为l＝105mm，渐变节距针孔阵列与显示屏的间距为g＝5mm，微图像阵列与渐变节距针孔阵列均包含10×10个单元，即水平方向上10个单元,垂直方向上10个单元。根据上述的水平节距的计算公式得到第1～10列针孔的水平节距依次为：7.3205mm、6.655mm、6.05mm、5.5mm、5mm、5mm、5.5mm、6.05mm、6.655mm、7.3205mm。
具体的，第一视区7和第二视区8的视角均为：
计算得到本发明的观看视角θ＝32°，而传统的集成成像双视3D显示技术的观看视角θ＝20°。因此，本发明能够在两个视区内观看到两个不同的3D场景，并实现宽视角的集成成像双视3D显示。
上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细说明，但本发明并不限制于上述实施方式，在不脱离本申请的权利要求的精神和范围情况下，本领域的技术人员可以作出各种修改或改型。

Claims (5)

1.一种宽视角的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏、障壁阵列和渐变节距针孔阵列；所述显示屏用于显示微图像阵列；所述微图像阵列由第一图像元和第二图像元构成；所述微图像阵列的第一图像元和第二图像元通过所述渐变节距针孔阵列的针孔，分别形成用于观看第一3D场景的第一视区和用于观看第二3D场景的第二视区；其中，
所述渐变节距针孔阵列中位于同一列的针孔其水平节距相同，其垂直节距相同，位于同一行的针孔其垂直节距相同，其水平节距从行中心到行边缘逐渐增大；
所述微图像阵列中的第一图像元连续排列形成第一微图像子阵列，所述微图像阵列中的第二图像元连续排列形成第二微图像子阵列，第一微图像子阵列和第二微图像子阵列的行数与所述微图像阵列相同，列数为所述微图像阵列的一半；
所述微图像阵列中第一图像元与第二图像元的交界处与所述渐变节距针孔阵列中心列上的针孔以及与所述障壁阵列中心列上的障壁一一对应，其中所述障壁阵列中心列上的障壁其一端设置在第一图像元与第二图像元的交界处，其另一端设置在与所述第一图像元与第二图像元的交界处相对应的针孔内，使所述针孔被分隔成两个子针孔，所述第一图像元与所述第二图像元分别通过对应的子针孔投射出图像；
所述微图像阵列中其余的第一图像元和第二图像元分别与所述渐变节距针孔阵列中其余的针孔一一对应，所述障壁阵列中其余的障壁其一端设置在所述第一图像元之间和所述第二图像元之间的交界处上，其另一端设置在所述渐变节距针孔阵列上，并且在所述第一图像元或所述第二图像元中，其对应的针孔位于其交界处的障壁的范围内，其中所述针孔靠近所述微图像阵列的中心处设置。
2.如权利要求1所述的宽视角的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，在所述第一图像元或所述第二图像元中，其对应的针孔紧贴着其交界处上且靠近所述微图像阵列中心处的障壁设置。
3.如权利要求1所述的宽视角的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，所述显示屏为液晶显示屏、等离子显示屏和有机电致发光显示屏中之一。
4.如权利要求1或2所述的宽视角的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，所述渐变节距针孔阵列上第i列针孔的水平节距Hi为：
其中，ceil()是向上取整，floor()是向下取整，i为小于或等于m的正整数，p为位于所述渐变节距针孔阵列中心位置的针孔的水平节距，观看距离为l，g为所述渐变节距针孔阵列与所述显示屏的间距，m为渐变节距针孔阵列水平方向上针孔的个数。
5.如权利要求4所述的宽视角的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，所述第一视区和所述第二视区的视角均为：
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