CN110208955B - 一维集成成像双视3d显示装置 - Google Patents

一维集成成像双视3d显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一维集成成像双视3D显示装置，包括显示屏，偏振片，渐变狭缝光栅，偏振眼镜I和偏振眼镜II；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大；子微图像阵列I通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像I，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I，且只能通过偏振眼镜I看到；子微图像阵列II通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像II，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II，且只能通过偏振眼镜II看到。

Description

一维集成成像双视3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及一维集成成像双视3D显示装置。
背景技术
一维集成成像双视3D显示是双视显示技术和一维集成成像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，现有的一维集成成像双视3D显示存在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
本发明提出了一维集成成像双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏，偏振片，渐变狭缝光栅，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列由子微图像阵列I和子微图像阵列II组成，如附图2所示；偏振片与显示屏贴合，且位于显示屏与渐变狭缝光栅之间；偏振片由子偏振片I和子偏振片II组成，子偏振片I和子偏振片II的偏振方向正交，如附图3所示；子微图像阵列I与子偏振片I对应对齐，子微图像阵列II与子偏振片II对应对齐；渐变狭缝光栅平行放置在偏振片前方，且对应对齐；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大，如附图4所示；偏振眼镜I的偏振方向与子偏振片I相同，偏振眼镜II的偏振方向与子偏振片II相同；如附图5所示，子微图像阵列I通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像I，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I，且只能通过偏振眼镜I看到；子微图像阵列II通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像II，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II，且只能通过偏振眼镜II看到。
优选的，每组子狭缝光栅中狭缝的数目等于微图像阵列中图像元I和图像元II的数目之和；与同一图像元I对应的多个狭缝的节距均等于该图像元I的节距；与同一图像元II对应的多个狭缝的节距均等于该图像元II的节距；与同一图像元I对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元II对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元I对应的多个狭缝以该图像元I的中心为中心对称；与同一图像元II对应的多个狭缝以该图像元II的中心为中心对称；与同一图像元I对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元II对应的多个狭缝的间距均相同。
优选的，与第i列图像元I对应的狭缝的节距P i 和与第i+1列图像元I对应的狭缝的节距P i+1满足下式：
（1）
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度。
优选的，与第i列图像元II对应的狭缝的节距Q i 和与第i+1列图像元II对应的狭缝的节距Q i+1满足下式：
（2）
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度。
优选的，与第i列图像元I对应的狭缝的孔径宽度W i 和与第i+1列图像元I对应的狭缝的孔径宽度W i+1满足下式：
（3）
其中，P i 是与第i列图像元I对应的狭缝的节距，l是观看距离，t是渐变狭缝光栅的厚度。
优选的，与第i列图像元II对应的狭缝的孔径宽度V i 和与第i+1列图像元II对应的狭缝的孔径宽度V i+1满足下式：
（4）
其中，Q i+1是与第i+1列图像元II对应的狭缝的节距，l是观看距离，t是渐变狭缝光栅的厚度。
优选的，与第i列图像元I对应的狭缝的间距A i 为：
（5）
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，P i 是与第i列图像元I对应的狭缝的节距，W i 是与第i列图像元I对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
优选的，与第i列图像元II对应的狭缝的间距B i 为：
（6）
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，Q i 是与第i列图像元II对应的狭缝的节距，V i 是与第i列图像元II对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
优选的，3D图像I的水平分辨率R 1为
（7）
其中，m是子微图像阵列I中图像元I的数目，P i 是与第i列图像元I对应的狭缝的节距，W i 是与第i列图像元I对应的狭缝的孔径宽度，A i 是与第i列图像元I对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
优选的，3D图像II的水平分辨率R 2为
（8）
其中，s是子微图像阵列II中图像元II的数目，Q i 是与第i列图像元II对应的狭缝的节距，V i 是与第i列图像元II对应的狭缝的孔径宽度，B i 是与第i列图像元II对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图
附图2为本发明的微图像阵列的示意图
附图3为本发明的偏振片的结构示意图
附图4为本发明的渐变狭缝光栅的结构示意图
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. 显示屏，2. 偏振片，3.渐变狭缝光栅，4. 偏振眼镜I，5. 偏振眼镜II，6. 子微图像阵列I，7. 子微图像阵列II，8. 子偏振片I，9. 子偏振片II，10. 子狭缝光栅，11. 图像元I，12. 图像元II。
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一维集成成像双视3D显示装置的一个典型实施例，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。
本发明提出了一维集成成像双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏，偏振片，渐变狭缝光栅，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列由子微图像阵列I和子微图像阵列II组成，如附图2所示；偏振片与显示屏贴合，且位于显示屏与渐变狭缝光栅之间；偏振片由子偏振片I和子偏振片II组成，子偏振片I和子偏振片II的偏振方向正交，如附图3所示；子微图像阵列I与子偏振片I对应对齐，子微图像阵列II与子偏振片II对应对齐；渐变狭缝光栅平行放置在偏振片前方，且对应对齐；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大，如附图4所示；偏振眼镜I的偏振方向与子偏振片I相同，偏振眼镜II的偏振方向与子偏振片II相同；如附图5所示，子微图像阵列I通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像I，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I，且只能通过偏振眼镜I看到；子微图像阵列II通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像II，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II，且只能通过偏振眼镜II看到。
优选的，每组子狭缝光栅中狭缝的数目等于微图像阵列中图像元I和图像元II的数目之和；与同一图像元I对应的多个狭缝的节距均等于该图像元I的节距；与同一图像元II对应的多个狭缝的节距均等于该图像元II的节距；与同一图像元I对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元II对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元I对应的多个狭缝以该图像元I的中心为中心对称；与同一图像元II对应的多个狭缝以该图像元II的中心为中心对称；与同一图像元I对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元II对应的多个狭缝的间距均相同。
优选的，与第i列图像元I对应的狭缝的节距P i 和与第i+1列图像元I对应的狭缝的节距P i+1满足下式：
（1）
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度。
优选的，与第i列图像元II对应的狭缝的节距Q i 和与第i+1列图像元II对应的狭缝的节距Q i+1满足下式：
（2）
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度。
优选的，与第i列图像元I对应的狭缝的孔径宽度W i 和与第i+1列图像元I对应的狭缝的孔径宽度W i+1满足下式：
（3）
其中，P i 是与第i列图像元I对应的狭缝的节距，l是观看距离，t是渐变狭缝光栅的厚度。
优选的，与第i列图像元II对应的狭缝的孔径宽度V i 和与第i+1列图像元II对应的狭缝的孔径宽度V i+1满足下式：
（4）
其中，Q i+1是与第i+1列图像元II对应的狭缝的节距，l是观看距离，t是渐变狭缝光栅的厚度。
优选的，与第i列图像元I对应的狭缝的间距A i 为：
（5）
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，P i 是与第i列图像元I对应的狭缝的节距，W i 是与第i列图像元I对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
优选的，与第i列图像元II对应的狭缝的间距B i 为：
（6）
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，Q i 是与第i列图像元II对应的狭缝的节距，V i 是与第i列图像元II对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
优选的，3D图像I的水平分辨率R 1为
（7）
其中，m是子微图像阵列I中图像元I的数目，P i 是与第i列图像元I对应的狭缝的节距，W i 是与第i列图像元I对应的狭缝的孔径宽度，A i 是与第i列图像元I对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
优选的，3D图像II的水平分辨率R 2为
（8）
其中，s是子微图像阵列II中图像元II的数目，Q i 是与第i列图像元II对应的狭缝的节距，V i 是与第i列图像元II对应的狭缝的孔径宽度，B i 是与第i列图像元II对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
显示屏与渐变狭缝光栅的间距为8mm，图像元I的数目为2，图像元II的数目为2，子狭缝光栅的组数为3，渐变狭缝光栅的厚度为1mm，观看距离为233mm，与第1列图像元I对应的狭缝的节距为20mm，与第1列图像元对应的狭缝的孔径宽度为1mm，与第1列图像元II对应的狭缝的节距为18.68mm，与第1列图像元II对应的狭缝的孔径宽度为0.83mm；则由式（1）计算得到与第1~2列图像元I对应的狭缝的节距分别为20mm，18.68mm，由式（2）计算得到与第1~2列图像元II对应的狭缝的节距分别为18.68mm，20mm，由式（3）计算得到与第1~2列图像元I对应的狭缝的孔径宽度分别为1mm，0.83mm，由式（4）计算得到与第1~2列图像元II对应的狭缝的孔径宽度分别为0.83mm，1mm，由式（5）计算得到与第1~2列图像元II对应的狭缝的间距分别为0.5mm，2.11mm，由式（6）计算得到与第1~2列图像元II对应的狭缝的间距分别为2.11mm，0.5mm，由式（7）计算得到3D图像I的水平分辨率为5，由式（8）计算得到3D图像II的水平分辨率为5；基于上述参数的传统一维集成成像双视3D显示的3D图像的水平分辨率均为2。

Claims (7)

1.一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏，偏振片，渐变狭缝光栅，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列由子微图像阵列I和子微图像阵列II组成；偏振片与显示屏贴合，且位于显示屏与渐变狭缝光栅之间；偏振片由子偏振片I和子偏振片II组成，子偏振片I和子偏振片II的偏振方向正交；子微图像阵列I与子偏振片I对应对齐，子微图像阵列II与子偏振片II对应对齐；渐变狭缝光栅平行放置在偏振片前方，且对应对齐；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅；每组子狭缝光栅中狭缝的数目等于微图像阵列中图像元I和图像元II的数目之和；与同一图像元I对应的多个狭缝的节距均等于该图像元I的节距；与同一图像元II对应的多个狭缝的节距均等于该图像元II的节距；与同一图像元I对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元II对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元I对应的多个狭缝以该图像元I的中心为中心对称；与同一图像元II对应的多个狭缝以该图像元II的中心为中心对称；与同一图像元I对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元II对应的多个狭缝的间距均相同；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大；与第i列图像元I对应的狭缝的节距Pi和与第i+1列图像元I对应的狭缝的节距Pi+1、与第i列图像元II对应的狭缝的节距Qi和与第i+1列图像元II对应的狭缝的节距Qi+1分别满足下式：
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度；偏振眼镜I的偏振方向与子偏振片I相同，偏振眼镜II的偏振方向与子偏振片II相同；子微图像阵列I通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像I，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I，且只能通过偏振眼镜I看到；子微图像阵列II通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像II，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II，且只能通过偏振眼镜II看到。
2.根据权利要求1所述的一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，与第i列图像元I对应的狭缝的孔径宽度Wi和与第i+1列图像元I对应的狭缝的孔径宽度Wi+1满足下式：
其中，Pi是与第i列图像元I对应的狭缝的节距，l是观看距离，t是渐变狭缝光栅的厚度。
3.根据权利要求1所述的一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，与第i列图像元II对应的狭缝的孔径宽度Vi和与第i+1列图像元II对应的狭缝的孔径宽度Vi+1满足下式：
其中，Q i+1是与第i+1列图像元II对应的狭缝的节距，l是观看距离，t是渐变狭缝光栅的厚度。
4.根据权利要求1所述的一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，与第i列图像元I对应的狭缝的间距Ai为：
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，Pi是与第i列图像元I对应的狭缝的节距，Wi是与第i列图像元I对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
5.根据权利要求1所述的一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，与第i列图像元II对应的狭缝的间距Bi为：
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，Qi是与第i列图像元II对应的狭缝的节距，Vi是与第i列图像元II对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
6.根据权利要求1所述的一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，3D图像I的水平分辨率R1为
其中，m是子微图像阵列I中图像元I的数目，Pi是与第i列图像元I对应的狭缝的节距，Wi是与第i列图像元I对应的狭缝的孔径宽度，Ai是与第i列图像元I对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
7.根据权利要求1所述的一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，3D图像II的水平分辨率R2为
其中，s是子微图像阵列II中图像元II的数目，Qi是与第i列图像元II对应的狭缝的节距，Vi是与第i列图像元II对应的狭缝的孔径宽度，Bi是与第i列图像元II对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
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