CN110441918B - 分辨率均匀的集成成像双视3d显示装置 - Google Patents

分辨率均匀的集成成像双视3d显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了分辨率均匀的集成成像双视3D显示装置，包括背光源，矩形针孔阵列，显示屏，偏振光栅，偏振眼镜I和偏振眼镜II；矩形图像元I的水平节距等于矩形针孔的水平节距，矩形图像元I的垂直节距等于矩形针孔的垂直节距；矩形图像元II的水平节距等于矩形针孔的水平节距，矩形图像元II的垂直节距等于矩形针孔的垂直节距；通过矩形针孔的光线照明矩形图像元I重建出3D图像I，且只能通过偏振眼镜I看到；通过矩形针孔的光线照明矩形图像元II重建出3D图像II，且只能通过偏振眼镜II看到。

Description

分辨率均匀的集成成像双视3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及分辨率均匀的集成成像双视3D显示装置。
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。
在传统的基于偏振光栅的集成成像双视3D显示中：
（1）微图像阵列中包含两组图像元，两组图像元在水平方向上相间排列。
（2）两组图像元均为正方形，即图像元的水平节距等于垂直节距。
（3）与图像元对应的针孔为正方形，针孔的水平节距等于垂直节距。
对于手机而言，手机的水平宽度与垂直宽度之比为3:4、10:16或者9:16。其缺点在于：
（1）集成成像双视3D显示中的单个3D图像的3D像素数量是集成成像3D显示中的单个3D图像的3D像素数量的一半。集成成像双视3D显示中的单个3D图像的水平方向上的3D像素与垂直方向上的3D像素之比为3:8、5:16或者9:32。因此，3D像素的不均匀分布进一步影响了观看效果。
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4:3、16:10或者16:9。其缺点在于：
（1）集成成像双视3D显示中的单个3D图像的3D像素数量是集成成像3D显示中的单个3D图像的3D像素数量的一半。集成成像双视3D显示中的单个3D图像的水平方向上的3D像素与垂直方向上的3D像素之比为2:3、8:10或者8:9。因此，3D像素的不均匀分布进一步影响了观看效果。
发明内容
本发明提出了分辨率均匀的集成成像双视3D显示装置，如附图1、2和3所示，其特征在于，包括背光源，矩形针孔阵列，显示屏，偏振光栅，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏用于显示矩形微图像阵列，矩形微图像阵列由矩形图像元I和矩形图像元II在水平方向上交替排列组成，如附图4所示；矩形针孔阵列与背光源紧密贴合，偏振光栅与显示屏紧密贴合；矩形针孔阵列位于背光源与显示屏之间；显示屏位于偏振光栅与矩形针孔阵列之间；矩形针孔阵列，显示屏，偏振光栅对应对齐；在矩形针孔阵列中，所有矩形针孔的水平节距均相同，所有矩形针孔的垂直节距均相同，且矩形针孔的水平节距不等于矩形针孔的垂直节距，如附图5所示；偏振光栅由偏振单元I和偏振单元II在水平方向上交替排列组成，偏振单元I与偏振单元II的偏振方向正交，如附图6所示；偏振单元I和偏振单元II的水平宽度均等于矩形针孔的水平节距，偏振单元I和偏振单元II的垂直宽度均等于矩形针孔阵列的垂直宽度；偏振眼镜I的偏振方向与偏振单元I相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振单元II相同；矩形图像元I与偏振单元I对应对齐，矩形图像元II与偏振单元II对应对齐；矩形图像元I的水平节距等于矩形针孔的水平节距，矩形图像元I的垂直节距等于矩形针孔的垂直节距；矩形图像元II的水平节距等于矩形针孔的水平节距，矩形图像元II的垂直节距等于矩形针孔的垂直节距；通过矩形针孔的光线照明矩形图像元I重建出3D图像I，且只能通过偏振眼镜I看到；通过矩形针孔的光线照明矩形图像元II重建出3D图像II，且只能通过偏振眼镜II看到。
优选的，矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值的一半。
优选的，矩形针孔的水平孔径宽度与水平节距的比值等于矩形针孔的垂直孔径宽度与垂直节距的比值。
优选的，3D图像I与3D图像II的水平观看视角、垂直观看视角、水平分辨率、垂直分辨率、水平光学效率、垂直光学效率分别相等。
优选的，3D图像I的水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2、水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2、水平光学效率φ 1和垂直光学效率φ 2分别为：
（1）
（2）
（3）
（4）
其中，p是矩形针孔的水平节距，w是矩形针孔的水平孔径宽度，m是矩形微图像阵列水平方向上矩形图像元I的数目，l是观看距离，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，a是矩形针孔阵列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参数示意图
附图2为本发明的结构和3D图像I垂直方向参数示意图
附图3为本发明的结构和3D图像II垂直方向参数示意图
附图4为本发明的矩形微图像阵列的结构示意图
附图5为本发明的矩形针孔阵列的结构示意图
附图6为本发明的偏振光栅的结构示意图
上述附图中的图示标号为：
1.背光源，2. 矩形针孔阵列，3. 显示屏，4. 偏振光栅， 5. 偏振眼镜I，6. 偏振眼镜II，7.矩形图像元I， 8. 矩形图像元II，9. 偏振单元I， 10. 偏振单元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分辨率均匀的集成成像双视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。
本发明提出了分辨率均匀的集成成像双视3D显示装置，如附图1、2和3所示，其特征在于，包括背光源，矩形针孔阵列，显示屏，偏振光栅，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏用于显示矩形微图像阵列，矩形微图像阵列由矩形图像元I和矩形图像元II在水平方向上交替排列组成，如附图4所示；矩形针孔阵列与背光源紧密贴合，偏振光栅与显示屏紧密贴合；矩形针孔阵列位于背光源与显示屏之间；显示屏位于偏振光栅与矩形针孔阵列之间；矩形针孔阵列，显示屏，偏振光栅对应对齐；在矩形针孔阵列中，所有矩形针孔的水平节距均相同，所有矩形针孔的垂直节距均相同，且矩形针孔的水平节距不等于矩形针孔的垂直节距，如附图5所示；偏振光栅由偏振单元I和偏振单元II在水平方向上交替排列组成，偏振单元I与偏振单元II的偏振方向正交，如附图6所示；偏振单元I和偏振单元II的水平宽度均等于矩形针孔的水平节距，偏振单元I和偏振单元II的垂直宽度均等于矩形针孔阵列的垂直宽度；偏振眼镜I的偏振方向与偏振单元I相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振单元II相同；矩形图像元I与偏振单元I对应对齐，矩形图像元II与偏振单元II对应对齐；矩形图像元I的水平节距等于矩形针孔的水平节距，矩形图像元I的垂直节距等于矩形针孔的垂直节距；矩形图像元II的水平节距等于矩形针孔的水平节距，矩形图像元II的垂直节距等于矩形针孔的垂直节距；通过矩形针孔的光线照明矩形图像元I重建出3D图像I，且只能通过偏振眼镜I看到；通过矩形针孔的光线照明矩形图像元II重建出3D图像II，且只能通过偏振眼镜II看到。
优选的，矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值的一半。
优选的，矩形针孔的水平孔径宽度与矩形针孔的水平节距的比值在10%到20%之间最为合适，矩形针孔的垂直孔径宽度与矩形针孔的垂直节距的比值在10%到20%之间最为合适。
优选的，3D图像I与3D图像II的水平观看视角、垂直观看视角、水平分辨率、垂直分辨率、水平光学效率、垂直光学效率分别相等。
优选的，3D图像I的水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2、水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2、水平光学效率φ 1和垂直光学效率φ 2分别为：
（1）
（2）
（3）
（4）
其中，p是矩形针孔的水平节距，w是矩形针孔的水平孔径宽度，m是矩形微图像阵列水平方向上矩形图像元I的数目，l是观看距离，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，a是矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值。
矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值为a=0.6，矩形针孔的水平节距为p=5mm，矩形针孔的水平孔径宽度为w =1mm，观看距离为l=2000mm，显示屏与矩形针孔阵列的间距为g=5mm，矩形微图像阵列水平方向上矩形图像元I的数目为m=100。根据式（1）、（2）、（3）和（4）得到，3D图像I和3D图像II的水平观看视角、垂直观看视角、水平分辨率、垂直分辨率、水平光学效率和垂直光学效率分别为44°、20°、100、100、20%和20%。

Claims (3)

1.分辨率均匀的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，包括背光源，矩形针孔阵列，显示屏，偏振光栅，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏用于显示矩形微图像阵列，矩形微图像阵列由矩形图像元I和矩形图像元II在水平方向上交替排列组成；矩形针孔阵列与背光源紧密贴合，偏振光栅与显示屏紧密贴合；矩形针孔阵列位于背光源与显示屏之间；显示屏位于偏振光栅与矩形针孔阵列之间；矩形针孔阵列，显示屏，偏振光栅对应对齐；在矩形针孔阵列中，所有矩形针孔的水平节距均相同，所有矩形针孔的垂直节距均相同，且矩形针孔的水平节距不等于矩形针孔的垂直节距；矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值的一半；矩形针孔的水平孔径宽度与矩形针孔的水平节距的比值在10％到20％之间最为合适，矩形针孔的垂直孔径宽度与矩形针孔的垂直节距的比值在10％到20％之间最为合适；偏振光栅由偏振单元I和偏振单元II在水平方向上交替排列组成，偏振单元I与偏振单元II的偏振方向正交；偏振单元I和偏振单元II的水平宽度均等于矩形针孔的水平节距，偏振单元I和偏振单元II的垂直宽度均等于矩形针孔阵列的垂直宽度；偏振眼镜I的偏振方向与偏振单元I相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振单元II相同；矩形图像元I与偏振单元I对应对齐，矩形图像元II与偏振单元II对应对齐；矩形图像元I的水平节距等于矩形针孔的水平节距，矩形图像元I的垂直节距等于矩形针孔的垂直节距；矩形图像元II的水平节距等于矩形针孔的水平节距，矩形图像元II的垂直节距等于矩形针孔的垂直节距；通过矩形针孔的光线照明矩形图像元I重建出3D图像I，且只能通过偏振眼镜I看到；通过矩形针孔的光线照明矩形图像元II重建出3D图像II，且只能通过偏振眼镜II看到。
2.根据权利要求1所述的分辨率均匀的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，3D图像I与3D图像II的水平观看视角、垂直观看视角、水平分辨率、垂直分辨率、水平光学效率、垂直光学效率分别相等。
3.根据权利要求2所述的分辨率均匀的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，3D图像I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、水平光学效率和垂直光学效率/>分别为：
R1＝R2＝m
其中，p是矩形针孔的水平节距，w是矩形针孔的水平孔径宽度，m是矩形微图像阵列水平方向上矩形图像元I的数目，l是观看距离，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，a是矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值。
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