CN110099272B - 基于复合针孔阵列的集成成像双视3d显示装置及方法 - Google Patents

基于复合针孔阵列的集成成像双视3d显示装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置及方法，包括背光源，复合针孔阵列，偏振光栅，显示屏，偏振眼镜1和偏振眼镜2；通过多组透光针孔的光线分别照明图像元1，重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；通过多组透光针孔的光线分别照明图像元2，重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。

Description

基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置及方法
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及基于复合针孔阵列的集成成像双视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3D分辨率不足的瓶颈问题，严重影响了观看者的体验。
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，提供基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置及方法，基于该显示方法的显示装置可以在视区内提供高分辨率的两个3D图像。
本发明提出了基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括背光源，复合针孔阵列，偏振光栅，显示屏，偏振眼镜1和偏振眼镜2；复合针孔阵列与背光源贴合，偏振光栅与显示屏贴合；复合针孔阵列位于背光源与偏振光栅之间；复合针孔阵列包含多组透光针孔阵列，如附图2所示；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列由图像元1和图像元2交替排列组成，如附图3所示；偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成，偏振单元1与偏振单元2的偏振方向正交，如附图4所示；偏振眼镜1的偏振方向与偏振单元1相同，偏振眼镜2的偏振方向与偏振单元2相同；图像元1与偏振单元1对应对齐，图像元2与偏振单元2对应对齐，如附图5所示；通过多组透光针孔的光线分别照明图像元1，重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；通过多组透光针孔的光线分别照明图像元2，重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。
优选的，透光针孔的水平节距、偏振单元1的水平节距、偏振单元2的水平节距、图像元1的水平节距、图像元2的水平节距均相等。
优选的，每组透光针孔阵列中透光针孔的数目均等于微图像阵列中图像元的数目。
优选的，相邻两组透光针孔的间距均相同。
优选的，与同一个图像元1对应的多个透光针孔以该图像元1的中心为中心对称；与同一个图像元2对应的多个透光针孔以该图像元2的中心为中心对称。
优选的，复合针孔阵列的厚度t为
Figure 302944DEST_PATH_IMAGE002
（1）
其中，p是偏振单元1的水平节距，v是透光针孔的垂直宽度，g是显示屏与复合针孔阵列的间距，z是透光针孔的组数，a是相邻两组透光针孔的垂直间距。
优选的，微图像阵列中图像元1的数目等于图像元2的数目。
优选的，3D图像1的分辨率R 1和3D图像2的分辨率R 2分别为
Figure 930366DEST_PATH_IMAGE004
（2）
Figure 752828DEST_PATH_IMAGE006
（3）
其中，p是偏振单元1的水平节距，m是微图像阵列中水平方向上图像元的数目，n是微图像阵列中垂直方向上图像元的数目，v是透光针孔的垂直宽度，z是透光针孔的组数，a是相邻两组透光针孔的垂直间距。
基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示方法，其特征在于，包括：
微图像阵列由图像元1和图像元2交替排列组成；
偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成；
图像元1与偏振单元1对应对齐，图像元2与偏振单元2对应对齐；
复合针孔阵列包含多组透光针孔，图像元1对应多个透光针孔，图像元2对应多个透光针孔；
图像元1中有像素被照明成像多次，图像元2中有像素被照明成像多次；
通过多组透光针孔的光线分别照明图像元1，重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；
通过多组透光针孔的光线分别照明图像元2，重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明图像元1中的像素至少被照明成像一次，图像元1中的部分像素被照明成像多次；图像元2中的像素至少被照明成像一次，图像元2中的部分像素被照明成像多次；从而增大了分辨率。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图
附图2为本发明的复合针孔阵列的结构示意图
附图3为本发明的微图像阵列的结构示意图
附图4为本发明的偏振光栅的结构示意图
附图5为本发明的原理和参数示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 背光源，2. 复合针孔阵列，3. 偏振光栅，4. 显示屏， 5. 偏振眼镜1，6. 偏振眼镜2，7. 图像元1， 8. 图像元2，9. 偏振单元1，10. 偏振单元2。
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的基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置及方法的一个典型实施例，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。
本发明提出了基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括背光源，复合针孔阵列，偏振光栅，显示屏，偏振眼镜1和偏振眼镜2；复合针孔阵列与背光源贴合，偏振光栅与显示屏贴合；复合针孔阵列位于背光源与偏振光栅之间；复合针孔阵列包含多组透光针孔阵列，如附图2所示；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列由图像元1和图像元2交替排列组成，如附图3所示；偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成，偏振单元1与偏振单元2的偏振方向正交，如附图4所示；偏振眼镜1的偏振方向与偏振单元1相同，偏振眼镜2的偏振方向与偏振单元2相同；图像元1与偏振单元1对应对齐，图像元2与偏振单元2对应对齐，如附图5所示；通过多组透光针孔的光线分别照明图像元1，重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；通过多组透光针孔的光线分别照明图像元2，重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。
优选的，透光针孔的水平节距、偏振单元1的水平节距、偏振单元2的水平节距、图像元1的水平节距、图像元2的水平节距均相等。
优选的，每组透光针孔阵列中透光针孔的数目均等于微图像阵列中图像元的数目。
优选的，相邻两组透光针孔的间距均相同。
优选的，与同一个图像元1对应的多个透光针孔以该图像元1的中心为中心对称；与同一个图像元2对应的多个透光针孔以该图像元2的中心为中心对称。
优选的，复合针孔阵列的厚度t为
Figure 19862DEST_PATH_IMAGE002
（1）
其中，p是偏振单元1的水平节距，v是透光针孔的垂直宽度，g是显示屏与复合针孔阵列的间距，z是透光针孔的组数，a是相邻两组透光针孔的垂直间距。
优选的，微图像阵列中图像元1的数目等于图像元2的数目。
优选的，3D图像1的分辨率R 1和3D图像2的分辨率R 2分别为
Figure 218762DEST_PATH_IMAGE004
（2）
Figure 887641DEST_PATH_IMAGE006
（3）
其中，p是偏振单元1的水平节距，m是微图像阵列中水平方向上图像元的数目，n是微图像阵列中垂直方向上图像元的数目，v是透光针孔的垂直宽度，z是透光针孔的组数，a是相邻两组透光针孔的垂直间距。
基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示方法，其特征在于，包括：
微图像阵列由图像元1和图像元2交替排列组成；
偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成；
图像元1与偏振单元1对应对齐，图像元2与偏振单元2对应对齐；
复合针孔阵列包含多组透光针孔，图像元1对应多个透光针孔，图像元2对应多个透光针孔；
图像元1中有像素被照明成像多次，图像元2中有像素被照明成像多次；
通过多组透光针孔的光线分别照明图像元1，重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；
通过多组透光针孔的光线分别照明图像元2，重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。
显示屏与复合针孔阵列的间距为10mm，微图像阵列中水平方向上图像元1的数目为20，微图像阵列中垂直方向上图像元1的数目为20，微图像阵列中水平方向上图像元2的数目为20，微图像阵列中垂直方向上图像元2的数目为20，偏振单元1的水平节距为40mm，透光针孔的垂直宽度为1mm，透光针孔的组数为10，相邻两组透光针孔的垂直间距为0.01mm，则由式（1）计算得到复合针孔阵列的厚度为0.67mm，由式（2）和式（3）计算得到3D图像1的分辨率为20×80，3D图像2的分辨率为20×80；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的分辨率均为20×20。

Claims (8)

1.基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，包括背光源，复合针孔阵列，偏振光栅，显示屏，偏振眼镜1和偏振眼镜2；复合针孔阵列与背光源贴合，偏振光栅与显示屏贴合；复合针孔阵列位于背光源与偏振光栅之间；复合针孔阵列包含多组透光针孔阵列；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列由图像元1和图像元2交替排列组成；偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成，偏振单元1与偏振单元2的偏振方向正交；透光针孔的水平节距、偏振单元1的水平节距、偏振单元2的水平节距、图像元1的水平节距、图像元2的水平节距均相等；偏振眼镜1的偏振方向与偏振单元1相同，偏振眼镜2的偏振方向与偏振单元2相同；图像元1与偏振单元1对应对齐，图像元2与偏振单元2对应对齐；通过多组透光针孔的光线分别照明图像元1，重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；通过多组透光针孔的光线分别照明图像元2，重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。
2.根据权利要求1所述的基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，每组透光针孔阵列中透光针孔的数目均等于微图像阵列中图像元的数目。
3.根据权利要求1所述的基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，相邻两组透光针孔的间距均相同。
4.根据权利要求3所述的基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，与同一个图像元1对应的多个透光针孔以该图像元1的中心为中心对称；与同一个图像元2对应的多个透光针孔以该图像元2的中心为中心对称。
5.根据权利要求4所述的基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，复合针孔阵列的厚度t为
Figure FDA0004132971100000021
其中，p是偏振单元1的水平节距，v是透光针孔的垂直宽度，g是显示屏与复合针孔阵列的间距，z是透光针孔的组数，a是相邻两组透光针孔的垂直间距。
6.根据权利要求1所述的基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置，微图像阵列中图像元1的数目等于图像元2的数目。
7.根据权利要求6所述的基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，3D图像1的分辨率R1和3D图像2的分辨率R2分别为
Figure FDA0004132971100000022
Figure FDA0004132971100000023
其中，p是偏振单元1的水平节距，m是微图像阵列中水平方向上图像元的数目，n是微图像阵列中垂直方向上图像元的数目，v是透光针孔的垂直宽度，z是透光针孔的组数，a是相邻两组透光针孔的垂直间距。
8.基于复合针孔阵列的集成成像双视3D显示方法，其特征在于，包括：
微图像阵列由图像元1和图像元2交替排列组成；
偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成；
图像元1与偏振单元1对应对齐，图像元2与偏振单元2对应对齐；
复合针孔阵列包含多组透光针孔，图像元1对应多个透光针孔，图像元2对应多个透光针孔；
图像元1中有像素被照明成像多次，图像元2中有像素被照明成像多次；
通过多组透光针孔的光线分别照明图像元1，重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；
通过多组透光针孔的光线分别照明图像元2，重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。
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