CN107966754B - 裸眼led屏3d显示中弱化莫尔纹的狭缝光栅设计方法 - Google Patents

裸眼led屏3d显示中弱化莫尔纹的狭缝光栅设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了裸眼LED屏3D显示中弱化莫尔纹的狭缝光栅设计方法。该方法包括以下三个基本步骤：第一步，计算传统竖直狭缝光栅的参数和LED屏的像素发光部分及像素非发光部分各自的宽度；第二步，根据LED屏的像素间距和像素非发光部分宽度设计狭缝光栅的多种透光条宽度；第三步，在多个连续周期内各自移动其中透光条的位置，并重复这些周期结构直到它们所构成的狭缝光栅与LED屏宽度相同。该方法根据LED屏像素非发光部分较宽的特点，通过适当增大狭缝光栅的透光条宽度和移动透光条在其周期中的位置，来增加狭缝光栅的周期结构与LED屏的像素周期结构之间的差异，既可以弱化莫尔纹，又不会增加立体图像的串扰。

Description

裸眼LED屏3D显示中弱化莫尔纹的狭缝光栅设计方法
技术领域
本发明涉及裸眼3D（三维）显示技术领域，更具体地说，涉及一种基于LED（发光二极管）屏的裸眼3D显示中弱化莫尔纹的狭缝光栅设计方法。
背景技术
在观看狭缝光栅裸眼3D显示器时，观看者无需佩戴任何助视设备即能观看到立体图像。随着近年来狭缝光栅裸眼3D显示技术的成熟，大尺寸、高亮度、色彩鲜明并且无莫尔纹的狭缝光栅裸眼3D显示产品逐渐成为人们追求的目标。LED屏由于其具有大尺寸、高亮度、色彩鲜明等特点，适合用于大屏幕显示。然而，在传统竖直狭缝光栅设计中，将透光条与显示屏的列像素平行摆放，当眼睛通过透光条看到相邻子像素之间的非发光部分时，一般会观看到明显的周期性亮暗渐变的条纹，即莫尔纹，严重影响了观看效果。
发明内容
本发明公开了裸眼LED屏3D显示中弱化莫尔纹的狭缝光栅设计方法。该方法的特征是根据LED屏的各像素之间非发光部分较宽的特点，通过适当增大狭缝光栅的透光条宽度和移动透光条在其周期中的位置，来增加狭缝光栅的周期结构与LED屏的像素周期结构之间的差异，从而弱化莫尔纹。
该方法包括以下三个具体步骤：
第一步，计算传统竖直狭缝光栅的参数和LED屏的像素发光部分及像素非发光部分各自的宽度。附图1为狭缝光栅裸眼LED屏3D显示器的结构示意图和LED屏的像素结构图；附图2为狭缝光栅裸眼LED屏3D显示器的分光原理和参数示意图。设附图1和附图2中的LED屏的像素间距为p，狭缝光栅到LED屏的距离为D，狭缝光栅的透光条宽度为W w ，挡光条宽度为W b ，狭缝光栅的周期为T=W b +W w ，理想观看位置到LED屏的距离为S，相邻视点间距按照人眼平均瞳距设为e，视点数设为K，其中K为大于等于2的自然数。各个参数之间的关系式为：
（1）
（2）
（3）
其中，p、S、e、K为已知参数，根据公式（1）-（3）可以得到在传统竖直狭缝光栅设计中的重要参数：D、W w 、W b 、T。
附图1和附图2中的LED屏的像素是正方形，其边长与像素间距相同，均为p。每个LED屏的像素发光部分近似圆形，除此之外的部分是非发光部分，对于LED屏的单个像素，设发光部分宽度为d，非发光部分的半宽度为c，它们之间的关系式为：
（4）
第二步，根据LED屏的像素间距和像素非发光部分宽度设计狭缝光栅的多种透光条宽度。设本方法要设计的透光条宽度种类数为n，其中n为不小于2的自然数，最大透光条宽度为W wmax ，最小透光条宽度为W wmin ，它们的关系式分别为：
（5）
（6）
所有透光条宽度W w 都应介于W wmax 与W wmin 之间，即它们之间的关系式为：
（7）
且周期T保持不变，挡光条宽度W b 随透光条宽度W w 的变化而变化。
第三步，在多个连续周期内各自移动其中透光条的位置，并重复这些周期结构直到它们所构成的狭缝光栅与LED屏宽度相同。如附图3所示为非均匀透光条宽度的错位竖直狭缝光栅的周期结构示意图。该多个连续周期的周期数与透光条宽度种类数相同，均设为n，且每个透光条的位移量为a i ，其中i表示位移量、透光条和挡光条的序数且为小于等于n的自然数。在连续的n个周期中，每个周期的透光条均向同一方向偏移a i ，透光条位移之后留下的原空间替换成不透光部分，与挡光条作用一致。这样会增加狭缝光栅的周期结构与LED屏的像素周期结构之间的差异，又不会增加立体图像的串扰，所以每个透光条的位移量a i 与其对应透光条宽度W wi 之和必须小于等于W wmax ，即关系式为：
（8）
这样在每个周期中从左往右或在每个周期中从右往左依次由三部分构成：位移量部分a i ，透光条部分W wi ，挡光条部分W bi 。然后，重复这n个连续的非均匀透光条宽度的错位竖直狭缝光栅的周期结构，直到它们所构成的狭缝光栅与LED屏宽度相同。
本发明通过增加狭缝光栅的周期结构与LED屏的像素周期结构之间的差异来弱化莫尔纹，且不会增加立体图像的串扰。
附图说明
附图1 狭缝光栅裸眼LED屏3D显示器的结构示意图和LED屏的像素结构图。
附图2 狭缝光栅裸眼LED屏3D显示器的分光原理和参数示意图。
附图3 非均匀透光条宽度的错位竖直狭缝光栅的周期结构示意图。
上述附图中的图示标号为：
1 LED屏，2 狭缝光栅，3 视点，4 LED屏的像素发光部分，5 LED屏的像素非发光部分，6 透光条，7 挡光条，8 位移量部分。
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
下面详细说明本发明提出的裸眼LED屏3D显示中弱化莫尔纹的狭缝光栅设计方法的实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对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。
本实施例是一个视点数K=5的裸眼LED屏3D显示中弱化莫尔纹的狭缝光栅设计方法的设计实例，该LED屏的尺寸为320 mm×640 mm。人眼平均瞳距约为65 mm，故相邻视点间距e=65 mm，理想观看位置到LED屏的距离S=4 m。
本实施例按以下步骤实施：
第一步，计算传统竖直狭缝光栅的参数和LED屏的像素发光部分及像素非发光部分各自的宽度。本实施例中选择的LED屏是由四块小的LED屏拼接而成，由LED屏生产厂家提供的数据可以得到以下参数：LED屏的像素间距p=2.50 mm，实际发光部分宽度d=1.50 mm。根据公式
（1）
（2）
（3）
可以得到以下参数：狭缝光栅到LED屏的距离D=148.15 mm，狭缝光栅的周期T=12.04 mm，狭缝光栅透光条宽度W w =2.41 mm，挡光条宽度W b =9.63 mm。根据公式
（4）
可以得到非发光部分的半宽度c=0.50 mm。
第二步，根据LED屏的像素间距和像素非发光部分宽度设计狭缝光栅的多种透光条宽度。本实施例要设计的透光条宽度种类数为n=3，根据公式
（5）
（6）
可以得到以下参数：最大透光条宽度W wmax =3.00 mm，最小透光条宽度为W wmin =2.41mm。根据公式
（7）
本实施例设计的第一种透光条宽度W w1=3.00 mm，第二种透光条宽度W w2=2.70 mm，第三种透光条宽度W w3=2.41 mm。
第三步，在多个连续周期内各自移动其中透光条的位置，并重复这些周期结构直到它们所构成的狭缝光栅与LED屏宽度相同。该多个连续周期的周期数与透光条宽度种类数相同均为n，设n=3。而且，根据公式
（8）
即每个透光条的位移量a i 与其对应透光条宽度W wi 之和必须小于等于W wmax ，其中i表示位移量、透光条和挡光条的序数且为小于等于n的自然数。所以本实施例设计的第一个透光条的位移量a 1=0 mm，第二个透光条的位移量a 2=0.2 mm，第三个透光条的位移量a 3=0.4mm。这样在每个周期中从左往右或在每个周期中从右往左依次是位移量部分a i ，透光条部分W wi ，挡光条部分W bi 。然后，重复这3个连续的非均匀透光条宽度的错位竖直狭缝光栅的周期结构，直到它们所构成的狭缝光栅与LED屏宽度相同。至此完成了本实施例的狭缝光栅的设计。

Claims (1)

1.裸眼LED屏3D显示中弱化莫尔纹的狭缝光栅设计方法，其特征是根据LED屏的各像素之间非发光部分较宽的特点，通过适当增大狭缝光栅的透光条宽度和移动透光条在其周期中的位置，来增加狭缝光栅的周期结构与LED屏的像素周期结构之间的差异，包括三个步骤：第一步，计算传统竖直狭缝光栅的参数和LED屏的像素发光部分及像素非发光部分各自的宽度，具体过程为：设LED屏的像素间距为p，狭缝光栅到LED屏的距离为D，狭缝光栅透光条宽度为Ww，挡光条宽度为Wb，周期为T＝Wb+Ww，理想观看位置到LED屏距离为S，相邻视点间距按照人眼平均瞳距设为e，视点数设为K，其中K为大于等于2的自然数；各个参数之间的关系式为：根据这三式，得到在传统竖直狭缝光栅设计中的重要参数：D、Ww、Wb、T；LED屏的像素是正方形，其边长与像素间距相同，均为p；每个LED屏的像素发光部分近似圆形，除此之外的部分是非发光部分，对于LED屏的单个像素，设发光部分宽度为d，非发光部分的半宽度为c，它们之间的关系式为：第二步，根据LED屏的像素间距和像素非发光部分宽度设计狭缝光栅的多种透光条宽度，具体过程为：设要设计的透光条宽度种类数为n，其中n为不小于2的自然数，最大透光条宽度为Wwmax，最小透光条宽度为Wwmin，它们的关系式分别为：Wwmax＝3c+d＝p+c，所有透光条宽度Ww都应介于Wwmax与Wwmin之间，且周期T保持不变，挡光条宽度Wb随透光条宽度Ww的变化而变化；第三步，在多个连续周期内各自移动其中透光条的位置，并重复这些周期结构直到它们所构成的狭缝光栅与LED屏宽度相同，具体过程为：该多个连续周期的周期数与透光条宽度种类数相同，均设为n，且每个透光条的位移量为ai，其中i表示位移量、透光条和挡光条的序数且为小于等于n的自然数；在连续的n个周期中，每个周期的透光条均向同一方向偏移ai，透光条位移之后留下的原空间替换成不透光部分，与挡光条作用一致；每个透光条的位移量ai与其对应的透光条宽度Wwi之和必须小于等于最大透光条宽度Wwmax；在每个周期中从左往右或在每个周期中从右往左依次由三部分构成：位移量部分ai，透光条部分Wwi，挡光条部分Wbi；然后，重复这n个连续的非均匀透光条宽度的错位竖直狭缝光栅的周期结构，直到它们所构成的狭缝光栅与LED屏宽度相同。
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