CN108627991A - 基于柱透镜光栅的双视3d显示装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了基于柱透镜光栅的双视3D显示装置及方法，包括显示屏，偏振阵列，柱透镜光栅，障壁阵列，偏振眼镜1，偏振眼镜2；柱透镜光栅由多个参数相同的透镜元紧密排列组成，偏振阵列由偏振单元1和偏振单元2在水平和垂直方向上交替排列组成，偏振单元1与偏振单元2的偏振方向正交，偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，偏振眼镜1与偏振单元1的偏振方向相同，偏振眼镜2与偏振单元2的偏振方向相同；障壁阵列使得任意两个图像元发出的光线互不干扰，在同一个视区内同时提供分辨率均匀的两个不同的无串扰3D图像。
Description
技术领域
本发明涉及双视3D显示，更具体地说，本发明涉及基于柱透镜光栅的双视3D显示装置及方法。
背景技术
集成成像双视3D显示是双视显示技术和集成成像3D显示技术的融合。它可以使得观看者在不同的观看方向上看到不同的3D画面。但是，现有的集成成像双视3D显示存在四个明显的缺点：1、两个3D视区分离，观看者需要移动观看位置才能看到另外一个3D画面；2、分辨率不均匀；3、视角窄；4、存在串扰。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种基于柱透镜光栅的双视3D显示装置及方法，基于该显示方法的显示装置可以在同一个视区内同时提供分辨率均匀的两个不同的无串扰3D图像。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
基于柱透镜光栅的双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏，偏振阵列，柱透镜光栅，障壁阵列，偏振眼镜1，偏振眼镜2；所述柱透镜光栅由多个参数相同的透镜元紧密排列组成，所述偏振阵列由偏振单元1和偏振单元2在水平和垂直方向上交替排列组成，所述偏振单元1与所述偏振单元2的偏振方向正交，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，如附图2所示；所述偏振眼镜1与所述偏振单元1的偏振方向相同，所述偏振眼镜2与所述偏振单元2的偏振方向相同；
所述显示屏用于显示微图像阵列，所述微图像阵列由图像元1和图像元2在水平和垂直方向上交替排列组成，如附图3所示；所述图像元1通过3D场景1获取，所述图像元2通过3D场景2获取；所述图像元1和所述图像元2分别与所述偏振单元1和所述偏振单元2对应且对齐；所述偏振单元1的节距、所述偏振单元2的节距均相同，且所述偏振单元1和所述偏振单元2的节距大于所述狭缝的节距；
所述障壁阵列放置在所述显示屏与所述柱透镜光栅之间，每隔两个透镜元设置一个障壁，所述障壁的一端位于透镜元连接处，所述障壁的另一端位于上述透镜元对应的偏振单元连接处；障壁阵列使得任意两个图像元1发出的光线互不干扰，障壁阵列使得任意两个图像元2发出的光线互不干扰，从而消除了串扰。
优选的，所述显示屏，所述偏振阵列和所述柱透镜光栅的中心均对应且对齐。
优选的，所述偏振阵列与所述显示屏紧密贴合，所述偏振单元1的节距、所述偏振单元2的节距、所述图像元1的节距、所述图像元2的节距均相同。
优选的，所述柱透镜光栅包含m个透镜元，所述透镜元的节距为a，所述透镜元的焦距为f，则所述偏振单元1和所述偏振单元2的节距p由下式计算得到：
其中，l为最佳观看距离。
3D图像1和3D图像2的观看视角θ由下式计算得到：
。
基于柱透镜光栅的双视3D显示方法，包括：
偏振方向正交的偏振单元1和偏振单元2在水平和垂直方向上交替排列，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，
通过3D场景1和3D场景2获取的所述图像元1和所述图像元2分别与所述偏振单元1和所述偏振单元2对应且对齐；
所述偏振单元1将所述图像元1发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述图像元1对应的透镜元重建3D图像1，且只能通过所述偏振眼镜1看到；所述图像元1的节距大于所述透镜元的节距，所有所述图像元1的成像区域在最佳观看距离处重合，增大了3D图像1的观看视角；
所述偏振单元2将所述图像元2发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述图像元2对应的透镜元重建3D图像2，且只能通过所述偏振眼镜2看到；所述图像元2的节距大于所述透镜元的节距，所有所述图像元2的成像区域在最佳观看距离处重合，增大了3D图像2的观看视角；
所述障壁阵列使得任意两个图像元1发出的光线互不干扰，障壁阵列使得任意两个图像元2发出的光线互不干扰，从而消除了串扰。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明中的偏振单元1和偏振单元2在水平和垂直方向上交替排列，图像元1和图像元2分别与偏振单元1和偏振单元2对应且对齐，在不增大3D图像分辨率的前提下，使得3D图像的分辨率更加均匀，改善了显示效果；
2、进一步的，无需移动观看位置，通过佩戴不同的偏振眼镜来切换不同的3D图像；
3、进一步的，偏振单元1和图像元1的节距大于透镜元的节距，所有图像元1的成像区域在最佳观看距离处重合，偏振单元2和图像元2的节距大于透镜元的节距，所有图像元2的成像区域在最佳观看距离处重合，增大了观看视角；
4、进一步的，障壁阵列使得任意两个图像元1发出的光线互不干扰，障壁阵列使得任意两个图像元2发出的光线互不干扰，从而消除了串扰。
附图说明
附图1为本发明的双视3D显示的结构图
附图2为本发明的偏振阵列的排列示意图
附图3为本发明的微图像阵列的排列示意图
上述附图中的图示标号为：
1显示屏，2偏振阵列，3 柱透镜光栅，4 障壁阵列，5 偏振眼镜1，6偏振眼镜2，7偏振单元1，8偏振单元2，9微图像阵列，10 图像元1，11图像元2，12 3D图像1，13 3D图像2。
具体实施方式
下面详细说明利用本发明的一个典型实施例，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。
基于柱透镜光栅的双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏，偏振阵列，柱透镜光栅，障壁阵列，偏振眼镜1，偏振眼镜2；所述柱透镜光栅由多个参数相同的透镜元紧密排列组成，所述偏振阵列由偏振单元1和偏振单元2在水平和垂直方向上交替排列组成，所述偏振单元1与所述偏振单元2的偏振方向正交，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，如附图2所示；所述偏振眼镜1与所述偏振单元1的偏振方向相同，所述偏振眼镜2与所述偏振单元2的偏振方向相同；
所述显示屏用于显示微图像阵列，所述微图像阵列由图像元1和图像元2在水平和垂直方向上交替排列组成，如附图3所示；所述图像元1通过3D场景1获取，所述图像元2通过3D场景2获取；所述图像元1和所述图像元2分别与所述偏振单元1和所述偏振单元2对应且对齐；所述偏振单元1的节距、所述偏振单元2的节距均相同，且所述偏振单元1和所述偏振单元2的节距大于所述狭缝的节距；
所述障壁阵列放置在所述显示屏与所述柱透镜光栅之间，每隔两个透镜元设置一个障壁，所述障壁的一端位于透镜元连接处，所述障壁的另一端位于上述透镜元对应的偏振单元连接处；障壁阵列使得任意两个图像元1发出的光线互不干扰，障壁阵列使得任意两个图像元2发出的光线互不干扰，从而消除了串扰。
优选的，所述显示屏，所述偏振阵列和所述柱透镜光栅的中心均对应且对齐。
优选的，所述偏振阵列与所述显示屏紧密贴合，所述偏振单元1的节距、所述偏振单元2的节距、所述图像元1的节距、所述图像元2的节距均相同。
优选的，所述柱透镜光栅包含m个透镜元，所述透镜元的节距为a，所述透镜元的焦距为f，则所述偏振单元1和所述偏振单元2的节距p由下式计算得到：
其中，l为最佳观看距离。
3D图像1和3D图像2的观看视角θ由下式计算得到：
。
基于柱透镜光栅的双视3D显示方法，包括：
偏振方向正交的偏振单元1和偏振单元2在水平和垂直方向上交替排列，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，
通过3D场景1和3D场景2获取的所述图像元1和所述图像元2分别与所述偏振单元1和所述偏振单元2对应且对齐；
所述偏振单元1将所述图像元1发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述图像元1对应的透镜元重建3D图像1，且只能通过所述偏振眼镜1看到；所述图像元1的节距大于所述透镜元的节距，所有所述图像元1的成像区域在最佳观看距离处重合，增大了3D图像1的观看视角；
所述偏振单元2将所述图像元2发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述图像元2对应的透镜元重建3D图像2，且只能通过所述偏振眼镜2看到；所述图像元2的节距大于所述透镜元的节距，所有所述图像元2的成像区域在最佳观看距离处重合，增大了3D图像2的观看视角；
所述障壁阵列使得任意两个图像元1发出的光线互不干扰，障壁阵列使得任意两个图像元2发出的光线互不干扰，从而消除了串扰。
微图像阵列与偏振阵列均包含30×30个单元，其中，水平方向上30个单元，垂直方向上30个单元，柱透镜光栅包含30个透镜元，透镜元的节距为a=10mm，最佳观看距离为l=500mm，透镜元的焦距为f=10mm，则由公式计算得到，偏振单元1的节距、偏振单元2的节距、图像元1的节距和图像元2的节距均为p=10.2mm，由公式计算得到，3D图像1和3D图像2的观看视角θ均为54°，3D图像1和3D图像2均有30行和30列像素；3D图像1和3D图像2每一行的像素数目均为15个，每一列的像素数目均为15个；基于上述参数的传统集成成像双视3D显示中，3D图像1和3D图像2的观看视角均为30°，3D图像1每一行的像素数目均为15个，奇数列的像素数目为30个，偶数列的像素数目为0个；3D图像2每一行的像素数目均为15个，奇数列的像素数目为0个，偶数列的像素数目为30个。
Claims (5)
1.基于柱透镜光栅的双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏，偏振阵列，柱透镜光栅，障壁阵列，偏振眼镜1，偏振眼镜2；所述柱透镜光栅由多个参数相同的透镜元紧密排列组成，所述偏振阵列由偏振单元1和偏振单元2在水平和垂直方向上交替排列组成，所述偏振单元1与所述偏振单元2的偏振方向正交，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交；所述偏振眼镜1与所述偏振单元1的偏振方向相同，所述偏振眼镜2与所述偏振单元2的偏振方向相同；
所述显示屏用于显示微图像阵列，所述微图像阵列由图像元1和图像元2在水平和垂直方向上交替排列组成；所述图像元1通过3D场景1获取，所述图像元2通过3D场景2获取；所述图像元1和所述图像元2分别与所述偏振单元1和所述偏振单元2对应且对齐；所述偏振单元1的节距、所述偏振单元2的节距均相同，且所述偏振单元1和所述偏振单元2的节距大于所述狭缝的节距；
所述障壁阵列放置在所述显示屏与所述柱透镜光栅之间，每隔两个透镜元设置一个障壁，所述障壁的一端位于透镜元连接处，所述障壁的另一端位于上述透镜元对应的偏振单元连接处；障壁阵列使得任意两个图像元1发出的光线互不干扰，障壁阵列使得任意两个图像元2发出的光线互不干扰，从而消除了串扰。
2.如权利要求1所述的基于柱透镜光栅的双视3D显示装置，其特征在于，所述显示屏，所述偏振阵列和所述柱透镜光栅的中心均对应且对齐。
3.如权利要求1所述的基于柱透镜光栅的双视3D显示装置，其特征在于，所述偏振阵列与所述显示屏紧密贴合，所述偏振单元1的节距、所述偏振单元2的节距、所述图像元1的节距、所述图像元2的节距均相同。
4.如权利要求3所述的基于柱透镜光栅的双视3D显示装置，其特征在于，所述柱透镜光栅包含m个透镜元，所述透镜元的节距为a，所述透镜元的焦距为f，则所述偏振单元1和所述偏振单元2的节距p由下式计算得到：
其中，l为最佳观看距离；
3D图像1和3D图像2的观看视角θ由下式计算得到：
。
5.基于柱透镜光栅的双视3D显示方法，其特征在于，包括：
偏振方向正交的偏振单元1和偏振单元2在水平和垂直方向上交替排列，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，
通过3D场景1和3D场景2获取的所述图像元1和所述图像元2分别与所述偏振单元1和所述偏振单元2对应且对齐；
所述偏振单元1将所述图像元1发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述图像元1对应的透镜元重建3D图像1，且只能通过所述偏振眼镜1看到；所述图像元1的节距大于所述透镜元的节距，所有所述图像元1的成像区域在最佳观看距离处重合，增大了3D图像1的观看视角；
所述偏振单元2将所述图像元2发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述图像元2对应的透镜元重建3D图像2，且只能通过所述偏振眼镜2看到；所述图像元2的节距大于所述透镜元的节距，所有所述图像元2的成像区域在最佳观看距离处重合，增大了3D图像2的观看视角；
所述障壁阵列使得任意两个图像元1发出的光线互不干扰，障壁阵列使得任意两个图像元2发出的光线互不干扰，从而消除了串扰。
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