CN108663820A - 一种宽视角和高分辨率双视3d显示装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置及方法，包括显示屏1、显示屏2、针孔偏振片1、针孔偏振片2，偏振眼镜1，偏振眼镜2；显示屏1用于显示复合微图像阵列1，显示屏2用于显示复合微图像阵列2；图像元1的节距大于针孔阵列2的节距，所有图像元1的成像区域在最佳观看距离处重合，针孔阵列3的节距大于图像元2的节距，所有图像元2的成像区域在最佳观看距离处重合，可以在同一个视区内同时提供两个不同的分辨率均匀的高分辨率和宽视角的3D图像。

Description

一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置及方法

技术领域

本发明涉及双视3D显示，更具体地说，本发明涉及一种宽视角和高分辨率双视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显示存在五个明显的缺点：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、分辨率低；3、分辨率不均匀；4、视角窄；5、采用的偏振光栅和偏振阵列制造工艺复杂、成本高。

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，提供一种宽视角和高分辨率双视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两个不同的分辨率均匀的高分辨率和宽视角的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：

一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏1、显示屏2、针孔偏振片1、针孔偏振片2，偏振眼镜1，偏振眼镜2；所述显示屏1和所述显示屏2平行放置；所述针孔偏振片1带有针孔阵列1，所述针孔偏振片2带有针孔阵列2；所述针孔偏振片1和所述针孔偏振片2分别与所述显示屏1和所述显示屏2贴合，所述针孔偏振片1与所述针孔偏振片2的偏振方向正交；所述偏振眼镜1与所述针孔偏振片1的偏振方向相同，所述偏振眼镜2与所述针孔偏振片2的偏振方向相同，如附图2和附图3所示；

所述显示屏1用于显示复合微图像阵列1，所述复合微图像阵列1由图像元1和针孔阵列3在水平和垂直方向上交替排列组成，所述复合微图像阵列1中的图像元1通过3D场景1获取，所述显示屏2用于显示复合微图像阵列2，所述复合微图像阵列2由图像元2和针孔阵列4在水平和垂直方向上交替排列组成，所述复合微图像阵列2中的图像元2通过3D场景2获取，如附图4和附图5所示；

所述针孔偏振片1中的针孔阵列1与所述复合微图像阵列1中的针孔阵列3对应且对齐，所述针孔偏振片2中的针孔阵列2与所述复合微图像阵列2中的针孔阵列4对应且对齐；

所述图像元1的节距、所述针孔阵列1的节距与所述针孔阵列3的节距均相同；所述图像元2的节距、所述针孔阵列2的节距与所述针孔阵列4的节距均相同；且所述针孔阵列1的节距与所述针孔阵列3的节距大于所述针孔阵列2的节距与所述针孔阵列4的节距；

优选的，所述显示屏1、所述显示屏2、所述针孔偏振片1和所述针孔偏振片2的中心均对应且对齐。

优选的，所述针孔为一维针孔。

优选的，所述针孔为二维针孔。

优选的，所述针孔阵列1的孔径宽度与所述针孔阵列3的孔径宽度相同；所述针孔阵列2的孔径宽度与所述针孔阵列4的孔径宽度相同；且所述针孔阵列1的孔径宽度与所述针孔阵列3的孔径宽度大于所述针孔阵列2的孔径宽度与所述针孔阵列4的孔径宽度。

优选的，所述针孔阵列1的节距为p，所述针孔偏振片1与所述针孔偏振片2的间距为g，则所述针孔阵列2的节距q由下式计算得到：

其中，l为最佳观看距离。

优选的，所述针孔阵列1的孔径宽度为w，所述针孔偏振片1与所述针孔偏振片2的间距为g，则所述针孔阵列2的孔径宽度v由下式计算得到：

其中，l为最佳观看距离。

优选的，3D图像1和3D图像2的观看视角θ由下式计算得到：

其中，p为针孔阵列1的节距，w为针孔阵列2的孔径宽度， g为针孔偏振片1与针孔偏振片2的间距。

一种宽视角和高分辨率双视3D显示方法，包括：

所述复合微图像阵列1由图像元1和针孔阵列3在水平和垂直方向上交替排列组成，所述复合微图像阵列2由图像元2和针孔阵列4在水平和垂直方向上交替排列组成；

将所述针孔偏振片1中的针孔阵列1、所述针孔偏振片2中的针孔阵列2和所述复合微图像阵列2中的针孔阵列4用做透光针孔阵列；

将所述复合微图像阵列1中的针孔阵列3用做点光源阵列；

所述针孔偏振片1将所述复合微图像阵列1中的图像元1发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述针孔偏振片2中的针孔阵列2与所述复合微图像阵列2中的针孔阵列4，在观看视区重建出3D图像1，且只能通过所述偏振眼镜1看到；所述图像元1的节距大于所述针孔阵列2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；

所述针孔偏振片2将所述复合微图像阵列1中的针孔阵列3发出的光线调制为偏振光，上述偏振光照亮所述复合微图像阵列2中的图像元2，在观看视区重建出3D图像2，且只能通过所述偏振眼镜2看到；所述针孔阵列3的节距大于所述图像元2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。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明中的图像元1和图像元2分别在显示屏1和显示屏2上连续排列，因此3D图像1和3D图像2的分辨率均匀，避免了传统双视3D显示中3D图像的像素间隔问题；

2、进一步的，避免了两组图像元在奇数行（列）和偶数行（列）相间排列，减少了图像处理的环节；

3、进一步的，增大了分辨率，避免了传统双视3D显示中分辨率减半的问题；

4、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；

5、进一步的，采用工艺和成本低廉的针孔偏振片替代了传统双视3D显示中制造工艺复杂的偏振光栅和偏振阵列，降低了成本；

6、进一步的，图像元1的节距大于针孔阵列2的节距，所有图像元1的成像区域在最佳观看距离处重合，针孔阵列3的节距大于图像元2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。

附图说明

附图1为本发明的双视3D显示的结构图

附图2为所述针孔为二维针孔时本发明的针孔偏振片1的排列示意图

附图3为所述针孔为二维针孔时本发明的针孔偏振片2的排列示意图

附图4为所述针孔为二维针孔时本发明的复合微图像阵列1的排列示意图

附图5为所述针孔为二维针孔时本发明的复合微图像阵列2的排列示意图

上述附图中的图示标号为：

1显示屏1，2显示屏2，3针孔偏振片1，4针孔偏振片2，5偏振眼镜1，6偏振眼镜2，7 复合微图像阵列1，8复合微图像阵列2，9 针孔阵列1，10 针孔阵列2，11 针孔阵列3，12 针孔阵列4，13 图像元1，14图像元2，15 3D图像1，16 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。

一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏1、显示屏2、针孔偏振片1、针孔偏振片2，偏振眼镜1，偏振眼镜2；所述显示屏1和所述显示屏2平行放置；所述针孔偏振片1带有针孔阵列1，所述针孔偏振片2带有针孔阵列2；所述针孔偏振片1和所述针孔偏振片2分别与所述显示屏1和所述显示屏2贴合，所述针孔偏振片1与所述针孔偏振片2的偏振方向正交；所述偏振眼镜1与所述针孔偏振片1的偏振方向相同，所述偏振眼镜2与所述针孔偏振片2的偏振方向相同，如附图2和附图3所示；

所述显示屏1用于显示复合微图像阵列1，所述复合微图像阵列1由图像元1和针孔阵列3在水平和垂直方向上交替排列组成，所述复合微图像阵列1中的图像元1通过3D场景1获取，所述显示屏2用于显示复合微图像阵列2，所述复合微图像阵列2由图像元2和针孔阵列4在水平和垂直方向上交替排列组成，所述复合微图像阵列2中的图像元2通过3D场景2获取，如附图4和附图5所示；

所述针孔偏振片1中的针孔阵列1与所述复合微图像阵列1中的针孔阵列3对应且对齐，所述针孔偏振片2中的针孔阵列2与所述复合微图像阵列2中的针孔阵列4对应且对齐；

所述图像元1的节距、所述针孔阵列1的节距与所述针孔阵列3的节距均相同；所述图像元2的节距、所述针孔阵列2的节距与所述针孔阵列4的节距均相同；且所述针孔阵列1的节距与所述针孔阵列3的节距大于所述针孔阵列2的节距与所述针孔阵列4的节距；

优选的，所述显示屏1、所述显示屏2、所述针孔偏振片1和所述针孔偏振片2的中心均对应且对齐。

优选的，所述针孔为一维针孔。

优选的，所述针孔为二维针孔。

优选的，所述针孔阵列1的孔径宽度与所述针孔阵列3的孔径宽度相同；所述针孔阵列2的孔径宽度与所述针孔阵列4的孔径宽度相同；且所述针孔阵列1的孔径宽度与所述针孔阵列3的孔径宽度大于所述针孔阵列2的孔径宽度与所述针孔阵列4的孔径宽度。

优选的，所述针孔阵列1的节距为p，所述针孔偏振片1与所述针孔偏振片2的间距为g，则所述针孔阵列2的节距q由下式计算得到：

其中，l为最佳观看距离。

优选的，所述针孔阵列1的孔径宽度为w，所述针孔偏振片1与所述针孔偏振片2的间距为g，则所述针孔阵列2的孔径宽度v由下式计算得到：

其中，l为最佳观看距离。

优选的，3D图像1和3D图像2的观看视角θ由下式计算得到：

其中，p为针孔阵列1的节距，w为针孔阵列2的孔径宽度， g为针孔偏振片1与针孔偏振片2的间距。

一种宽视角和高分辨率双视3D显示方法，包括：

所述复合微图像阵列1由图像元1和针孔阵列3在水平和垂直方向上交替排列组成，所述复合微图像阵列2由图像元2和针孔阵列4在水平和垂直方向上交替排列组成；

将所述针孔偏振片1中的针孔阵列1、所述针孔偏振片2中的针孔阵列2和所述复合微图像阵列2中的针孔阵列4用做透光针孔阵列；

将所述复合微图像阵列1中的针孔阵列3用做点光源阵列；

所述针孔偏振片1将所述复合微图像阵列1中的图像元1发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述针孔偏振片2中的针孔阵列2与所述复合微图像阵列2中的针孔阵列4，在观看视区重建出3D图像1，且只能通过所述偏振眼镜1看到；所述图像元1的节距大于所述针孔阵列2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；

所述针孔偏振片2将所述复合微图像阵列1中的针孔阵列3发出的光线调制为偏振光，上述偏振光照亮所述复合微图像阵列2中的图像元2，在观看视区重建出3D图像2，且只能通过所述偏振眼镜2看到；所述针孔阵列3的节距大于所述图像元2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。

复合微图像阵列1包含40行和40列图像元1，39行和39列针孔；针孔偏振片1包含39行和39列针孔；复合微图像阵列2包含39行和39列图像元2，40行和40列针孔；针孔偏振片2包含40行和40列针孔；针孔偏振片1与针孔偏振片2的间距为g=5mm，针孔阵列1的节距为p=5.05mm，最佳观看距离为l=495mm，则由公式计算得到，针孔阵列2的节距为q=5mm，针孔阵列1的孔径宽度为w=1.01mm，由公式计算得到，针孔阵列2的孔径宽度为v=1mm，由公式计算得到，3D图像1和3D图像2的观看视角θ均为62°，3D图像1包含40行和40列像素，奇数行和偶数行的像素数目均为40个和40个，奇数列和偶数列的像素数目均为40个和40个；3D图像2包含39行和39列像素，奇数行和偶数行的像素数目均为39个和39个，奇数列和偶数列的像素数目均为39个和39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θ均为22°，3D图像1奇数行的像素数目为20个，偶数行的像素数目为20个，奇数列的像素数目为40个，偶数列的像素数目为0个；3D图像2奇数行的像素数目为20个，偶数行的像素数目为20个，奇数列的像素数目为0个，偶数列的像素数目为40个。

Claims (9)

1.一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏1、显示屏2、针孔偏振片1、针孔偏振片2，偏振眼镜1，偏振眼镜2；所述显示屏1和所述显示屏2平行放置；所述针孔偏振片1带有针孔阵列1，所述针孔偏振片2带有针孔阵列2；所述针孔偏振片1和所述针孔偏振片2分别与所述显示屏1和所述显示屏2贴合，所述针孔偏振片1与所述针孔偏振片2的偏振方向正交；所述偏振眼镜1与所述针孔偏振片1的偏振方向相同，所述偏振眼镜2与所述针孔偏振片2的偏振方向相同；

所述显示屏1用于显示复合微图像阵列1，所述复合微图像阵列1由图像元1和针孔阵列3在水平和垂直方向上交替排列组成，所述复合微图像阵列1中的图像元1通过3D场景1获取，所述显示屏2用于显示复合微图像阵列2，所述复合微图像阵列2由图像元2和针孔阵列4在水平和垂直方向上交替排列组成，所述复合微图像阵列2中的图像元2通过3D场景2获取；

所述针孔偏振片1中的针孔阵列1与所述复合微图像阵列1中的针孔阵列3对应且对齐，所述针孔偏振片2中的针孔阵列2与所述复合微图像阵列2中的针孔阵列4对应且对齐；

所述图像元1的节距、所述针孔阵列1的节距与所述针孔阵列3的节距均相同；所述图像元2的节距、所述针孔阵列2的节距与所述针孔阵列4的节距均相同；且所述针孔阵列1的节距与所述针孔阵列3的节距大于所述针孔阵列2的节距与所述针孔阵列4的节距。

2.根据权利要求1所述的一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置，其特征在于，所述显示屏1、所述显示屏2、所述针孔偏振片1和所述针孔偏振片2的中心均对应且对齐。

3.根据权利要求1所述的一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置，其特征在于，所述针孔为一维针孔。

4.根据权利要求1所述的一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置，其特征在于，所述针孔为二维针孔。

5.根据权利要求1所述的一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置，其特征在于，所述针孔阵列1的孔径宽度与所述针孔阵列3的孔径宽度相同；所述针孔阵列2的孔径宽度与所述针孔阵列4的孔径宽度相同；且所述针孔阵列1的孔径宽度与所述针孔阵列3的孔径宽度大于所述针孔阵列2的孔径宽度与所述针孔阵列4的孔径宽度。

6.根据权利要求1所述的一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置，其特征在于，所述针孔阵列1的节距为p，所述针孔偏振片1与所述针孔偏振片2的间距为g，则所述针孔阵列2的节距q由下式计算得到：

其中，l为最佳观看距离。

7.根据权利要求5所述的一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置，其特征在于，所述针孔阵列1的孔径宽度为w，所述针孔偏振片1与所述针孔偏振片2的间距为g，则所述针孔阵列2的孔径宽度v由下式计算得到：

其中，l为最佳观看距离。

8.根据权利要求1所述的一种宽视角和高分辨率双视3D显示装置，其特征在于，3D图像1和3D图像2的观看视角θ由下式计算得到：

其中，p为针孔阵列1的节距，w为针孔阵列2的孔径宽度， g为针孔偏振片1与针孔偏振片2的间距。

9.一种宽视角和高分辨率双视3D显示方法，其特征在于，包括：

所述复合微图像阵列1由图像元1和针孔阵列3在水平和垂直方向上交替排列组成，所述复合微图像阵列2由图像元2和针孔阵列4在水平和垂直方向上交替排列组成；

将所述针孔偏振片1中的针孔阵列1、所述针孔偏振片2中的针孔阵列2和所述复合微图像阵列2中的针孔阵列4用做透光针孔阵列；

将所述复合微图像阵列1中的针孔阵列3用做点光源阵列；

所述针孔偏振片1将所述复合微图像阵列1中的图像元1发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述针孔偏振片2中的针孔阵列2与所述复合微图像阵列2中的针孔阵列4，在观看视区重建出3D图像1，且只能通过所述偏振眼镜1看到；所述图像元1的节距大于所述针孔阵列2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；

所述针孔偏振片2将所述复合微图像阵列1中的针孔阵列3发出的光线调制为偏振光，上述偏振光照亮所述复合微图像阵列2中的图像元2，在观看视区重建出3D图像2，且只能通过所述偏振眼镜2看到；所述针孔阵列3的节距大于所述图像元2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。