CN110262052B - 基于双显示屏的均匀分辨率3d显示装置 - Google Patents

基于双显示屏的均匀分辨率3d显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置，包括显示屏I，显示屏II，矩形针孔偏振片I和矩形针孔偏振片II；矩形图像元阵列I通过矩形针孔阵列II和矩形针孔阵列IV重建出一个均匀分辨率3D图像，矩形针孔阵列I发出的光线通过矩形针孔阵列III照明矩形图像元阵列II重建出一个均匀分辨率3D图像，两个均匀分辨率3D图像在观看区域合并成一个均匀分辨率和高分辨率的3D图像。

Description

基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置。
背景技术
集成成像3D显示具有裸眼观看的特点，其拍摄与显示的过程相对简单，且能显示全视差和全真色彩的3D图像，是目前3D显示的主要方式之一。但是，在传统的基于双显示屏的集成成像3D显示中，图像元的水平节距等于垂直节距，针孔的水平节距等于垂直节距。
对于电视和显示器而言，电视和显示器的水平宽度与垂直宽度之比为16:9、16:10或者4:3，即，水平方向上图像元的数目与垂直方向上图像元的数目之比为16:9、16:10或者4:3。其缺点在于：
(1)水平观看视角远小于垂直观看视角。
(2)水平方向上的3D像素与垂直方向上的3D像素之比为16:9、16:10或者4:3。垂直方向上的3D像素过少，从而影响了观看效果。
对于手机而言，手机的水平宽度与垂直宽度之比为9:16、10:16或者3:4，即，水平方向上图像元的数目与垂直方向上图像元的数目之比为9:16、10:16或者3:4。其缺点在于：
(1)水平方向上的3D像素与垂直方向上的3D像素之比为9:16、10:16或者3:4。水平方向上的3D像素过少，从而影响了观看效果。
发明内容
本发明提出了基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏I，显示屏II，矩形针孔偏振片I和矩形针孔偏振片II；显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II平行放置，且对应对齐；矩形针孔偏振片I与显示屏I贴合，矩形针孔偏振片II与显示屏II贴合；矩形针孔偏振片I位于显示屏I与矩形针孔偏振片II之间，矩形针孔偏振片II位于矩形针孔偏振片I与显示屏II之间；矩形针孔偏振片I带有矩形针孔阵列I，矩形针孔偏振片II带有矩形针孔阵列II，如附图3和附图4所示；矩形针孔偏振片I与矩形针孔偏振片II的偏振方向正交；显示屏I用于显示复合矩形图像元阵列I，复合矩形图像元阵列I包括矩形图像元阵列I和矩形针孔阵列III，显示屏II用于显示复合矩形图像元阵列II，复合矩形图像元阵列II包括矩形图像元阵列II和矩形针孔阵列IV，如附图5和附图6所示；矩形图像元阵列I通过矩形针孔阵列II和矩形针孔阵列IV重建出一个均匀分辨率3D图像，矩形针孔阵列III发出的光线通过矩形针孔阵列I照明矩形图像元阵列II重建出一个均匀分辨率3D图像，两个均匀分辨率3D图像在观看区域合并成一个均匀分辨率和高分辨率的3D图像。
优选的，矩形针孔偏振片I、显示屏I的水平宽度相同；矩形针孔偏振片I、显示屏I的垂直宽度相同；矩形针孔偏振片II、显示屏II的水平宽度相同；矩形针孔偏振片II、显示屏II的垂直宽度相同；显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II的水平宽度与垂直宽度的比值均相同。
优选的，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的水平节距相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的垂直节距相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平节距相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直节距相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值均等于显示屏I的水平宽度与垂直宽度的比值。
优选的，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的水平孔径宽度相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的垂直孔径宽度相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直孔径宽度相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度与垂直孔径宽度的比值均等于显示屏I的水平宽度与垂直宽度的比值。
优选的，矩形针孔阵列II中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列IV中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列II中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中垂直方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列IV中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中垂直方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列I中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列III中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列I中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中垂直方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列III中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中垂直方向上矩形图像元的数目。
优选的，显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II的水平宽度均相同；显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II的垂直宽度均相同。
优选的，矩形图像元阵列I中的矩形图像元I的水平节距等于矩形针孔阵列II中的矩形针孔的水平节距，矩形图像元阵列I中的矩形图像元I的垂直节距等于矩形针孔阵列II中的矩形针孔的垂直节距；矩形图像元阵列II中的矩形图像元II的水平节距等于矩形针孔阵列I中的矩形针孔的水平节距，矩形图像元阵列II中的矩形图像元II的垂直节距等于矩形针孔阵列I中的矩形针孔的垂直节距。
优选的，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平节距均相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直节距均相同。
优选的，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度均相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直孔径宽度均相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度与水平节距的比值在10％到20％之间最为合适，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直孔径宽度与垂直节距的比值在10％到20％之间最为合适。
优选的，集成成像3D显示的水平观看视角θ1、垂直观看视角θ2、水平分辨率R1、垂直分辨率R2分别为：
R1＝R2＝m1+m2 (3)
其中，p是矩形针孔阵列I中的矩形针孔的水平节距，w是矩形针孔阵列I中的矩形针孔的水平孔径宽度，m1是矩形图像元阵列I中水平方向上矩形图像元的数目，m2是矩形图像元阵列II中水平方向上矩形图像元的数目，l是观看距离，g是显示屏I与显示屏II的间距，a是显示屏I的垂直宽度与水平宽度的比值。
附图说明
附图1为本发明的结构和水平方向上参数的示意图
附图2为本发明的结构和水平方向上参数的示意图
附图3为本发明的矩形针孔偏振片I的示意图
附图4为本发明的矩形针孔偏振片II的示意图
附图5为本发明的复合矩形图像元阵列I的示意图
附图6为本发明的复合矩形图像元阵列II的示意图
上述附图中的图示标号为：
1.显示屏I，2.矩形针孔偏振片I，3.矩形针孔偏振片II，4.显示屏II，5.矩形针孔阵列I，6.矩形针孔阵列II，7.矩形针孔阵列III，8.矩形针孔阵列IV，9.复合矩形图像元阵列I，10.复合矩形图像元阵列II，11.矩形图像元阵列I，11.矩形图像元阵列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基于双显示屏的均匀分辨率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。
本发明提出了基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏I，显示屏II，矩形针孔偏振片I和矩形针孔偏振片II；显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II平行放置，且对应对齐；矩形针孔偏振片I与显示屏I贴合，矩形针孔偏振片II与显示屏II贴合；矩形针孔偏振片I位于显示屏I与矩形针孔偏振片II之间，矩形针孔偏振片II位于矩形针孔偏振片I与显示屏II之间；矩形针孔偏振片I带有矩形针孔阵列I，矩形针孔偏振片II带有矩形针孔阵列II，如附图3和附图4所示；矩形针孔偏振片I与矩形针孔偏振片II的偏振方向正交；显示屏I用于显示复合矩形图像元阵列I，复合矩形图像元阵列I包括矩形图像元阵列I和矩形针孔阵列III，显示屏II用于显示复合矩形图像元阵列II，复合矩形图像元阵列II包括矩形图像元阵列II和矩形针孔阵列IV，如附图5和附图6所示；矩形图像元阵列I通过矩形针孔阵列II和矩形针孔阵列IV重建出一个均匀分辨率3D图像，矩形针孔阵列III发出的光线通过矩形针孔阵列I照明矩形图像元阵列II重建出一个均匀分辨率3D图像，两个均匀分辨率3D图像在观看区域合并成一个均匀分辨率和高分辨率的3D图像。
优选的，矩形针孔偏振片I、显示屏I的水平宽度相同；矩形针孔偏振片I、显示屏I的垂直宽度相同；矩形针孔偏振片II、显示屏II的水平宽度相同；矩形针孔偏振片II、显示屏II的垂直宽度相同；显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II的水平宽度与垂直宽度的比值均相同。
优选的，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的水平节距相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的垂直节距相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平节距相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直节距相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值均等于显示屏I的水平宽度与垂直宽度的比值。
优选的，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的水平孔径宽度相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的垂直孔径宽度相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直孔径宽度相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度与垂直孔径宽度的比值均等于显示屏I的水平宽度与垂直宽度的比值。
优选的，矩形针孔阵列II中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列IV中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列II中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中垂直方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列IV中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中垂直方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列I中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列III中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列I中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中垂直方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列III中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中垂直方向上矩形图像元的数目。
优选的，显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II的水平宽度均相同；显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II的垂直宽度均相同。
优选的，矩形图像元阵列I中的矩形图像元I的水平节距等于矩形针孔阵列II中的矩形针孔的水平节距，矩形图像元阵列I中的矩形图像元I的垂直节距等于矩形针孔阵列II中的矩形针孔的垂直节距；矩形图像元阵列II中的矩形图像元II的水平节距等于矩形针孔阵列I中的矩形针孔的水平节距，矩形图像元阵列II中的矩形图像元II的垂直节距等于矩形针孔阵列I中的矩形针孔的垂直节距。
优选的，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平节距均相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直节距均相同。
优选的，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度均相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直孔径宽度均相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度与水平节距的比值在10％到20％之间最为合适，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直孔径宽度与垂直节距的比值在10％到20％之间最为合适。
优选的，集成成像3D显示的水平观看视角θ1、垂直观看视角θ2、水平分辨率R1、垂直分辨率R2分别为：
R1＝R2＝m1+m2 (3)
其中，p是矩形针孔阵列I中的矩形针孔的水平节距，w是矩形针孔阵列I中的矩形针孔的水平孔径宽度，m1是矩形图像元阵列I中水平方向上矩形图像元的数目，m2是矩形图像元阵列II中水平方向上矩形图像元的数目，l是观看距离，g是显示屏I与显示屏II的间距，a是显示屏I的垂直宽度与水平宽度的比值。
矩形针孔阵列I中矩形针孔的节距为5mm，矩形针孔阵列I中矩形针孔的水平孔径宽度为1mm，矩形图像元阵列I中水平方向上矩形图像元的数目为10，矩形图像元阵列II中水平方向上矩形图像元的数目为10，观看距离为1000mm，显示屏I与显示屏II的间距为5mm，显示屏I的垂直宽度与水平宽度的比值为0.75，则由式(1)、(2)、(3)得到，水平观看视角、垂直观看视角、水平分辨率、垂直分辨率分别为42°、32°、20、20。

Claims (7)

1.基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置，其特征在于，包括显示屏I，显示屏II，矩形针孔偏振片I和矩形针孔偏振片II；显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II平行放置，且对应对齐；矩形针孔偏振片I与显示屏I贴合，矩形针孔偏振片II与显示屏II贴合；矩形针孔偏振片I位于显示屏I与矩形针孔偏振片II之间，矩形针孔偏振片II位于矩形针孔偏振片I与显示屏II之间；矩形针孔偏振片I带有矩形针孔阵列I，矩形针孔偏振片II带有矩形针孔阵列II；矩形针孔偏振片I与矩形针孔偏振片II的偏振方向正交；显示屏I的水平宽度不等于显示屏I的垂直宽度，显示屏II的水平宽度不等于显示屏II的垂直宽度；矩形针孔偏振片I、显示屏I的水平宽度相同；矩形针孔偏振片I、显示屏I的垂直宽度相同；矩形针孔偏振片II、显示屏II的水平宽度相同；矩形针孔偏振片II、显示屏II的垂直宽度相同；显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II的水平宽度与垂直宽度的比值均相同；显示屏I用于显示复合矩形图像元阵列I，复合矩形图像元阵列I包括矩形图像元阵列I和矩形针孔阵列III，显示屏II用于显示复合矩形图像元阵列II，复合矩形图像元阵列II包括矩形图像元阵列II和矩形针孔阵列IV；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的水平节距相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的垂直节距相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平节距相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直节距相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值均等于显示屏I的水平宽度与垂直宽度的比值；矩形图像元阵列I中的矩形图像元I的水平节距不等于垂直节距；矩形图像元阵列I中的矩形图像元I的水平节距等于矩形针孔阵列II中的矩形针孔的水平节距，矩形图像元阵列I中的矩形图像元I的垂直节距等于矩形针孔阵列II中的矩形针孔的垂直节距；矩形图像元阵列II中的矩形图像元II的水平节距不等于垂直节距；矩形图像元阵列II中的矩形图像元II的水平节距等于矩形针孔阵列I中的矩形针孔的水平节距，矩形图像元阵列II中的矩形图像元II的垂直节距等于矩形针孔阵列I中的矩形针孔的垂直节距；矩形图像元阵列I通过矩形针孔阵列II和矩形针孔阵列IV重建出一个均匀分辨率3D图像，矩形针孔阵列III发出的光线通过矩形针孔阵列I照明矩形图像元阵列II重建出一个均匀分辨率3D图像，两个均匀分辨率3D图像在观看区域合并成一个均匀分辨率和高分辨率的3D图像。
2.根据权利要求1所述的基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置，其特征在于，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的水平孔径宽度相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列III中的矩形针孔的垂直孔径宽度相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度相同；矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直孔径宽度相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度与垂直孔径宽度的比值均等于显示屏I的水平宽度与垂直宽度的比值。
3.根据权利要求1所述的基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置，其特征在于，矩形针孔阵列II中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列IV中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列II中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中垂直方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列IV中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列I中垂直方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列I中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列III中水平方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中水平方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列I中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中垂直方向上矩形图像元的数目；矩形针孔阵列III中垂直方向上矩形针孔的数目等于矩形图像元阵列II中垂直方向上矩形图像元的数目。
4.根据权利要求3所述的基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置，其特征在于，显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II的水平宽度均相同；显示屏I、显示屏II、矩形针孔偏振片I、矩形针孔偏振片II的垂直宽度均相同。
5.根据权利要求4所述的基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置，其特征在于，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平节距均相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直节距均相同。
6.根据权利要求5所述的基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置，其特征在于，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度均相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直孔径宽度均相同；矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的水平孔径宽度与水平节距的比值在10％到20％之间最为合适，矩形针孔阵列I、矩形针孔阵列II、矩形针孔阵列III、矩形针孔阵列IV中的矩形针孔的垂直孔径宽度与垂直节距的比值在10％到20％之间最为合适。
7.根据权利要求6所述的基于双显示屏的均匀分辨率3D显示装置，其特征在于，集成成像3D显示的水平观看视角θ1、垂直观看视角θ2、水平分辨率R1、垂直分辨率R2分别为：
R1＝R2＝m1+m2
其中，p是矩形针孔阵列I中的矩形针孔的水平节距，w是矩形针孔阵列I中的矩形针孔的水平孔径宽度，m1是矩形图像元阵列I中水平方向上矩形图像元的数目，m2是矩形图像元阵列II中水平方向上矩形图像元的数目，l是观看距离，g是显示屏I与显示屏II的间距，a是显示屏I的垂直宽度与水平宽度的比值。
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