CN112485919A - 基于渐变节距点光源阵列的双视3d显示装置 - Google Patents

基于渐变节距点光源阵列的双视3d显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于渐变节距点光源阵列的双视3D显示装置，包括主动发光型显示屏，渐变节距偏振光栅，透射型显示屏，偏振眼镜I和偏振眼镜II；位于渐变节距点光源阵列同一列的点光源的水平节距相同；渐变节距点光源阵列中点光源的水平节距从中间到两边逐渐增大；点光源发出的光线通过与其对应的光栅单元I照明图像元I重建出3D图像I；点光源发出的光线通过与其对应的光栅单元II照明图像元II重建出3D图像II；偏振眼镜I的偏振方向与光栅单元I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与光栅单元II的偏振方向相同；通过偏振眼镜I只能看到3D图像I，通过偏振眼镜II只能看到3D图像II。

Description

基于渐变节距点光源阵列的双视3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及基于渐变节距点光源阵列的双视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。但是，传统的集成成像双视3D显示存在两个视区分离的缺点。观看者需要移动观看位置才能看到另外一个画面，在一定程度上限制了集成成像双视3D显示在家庭娱乐设备和医疗设备中的应用。通过采用渐变节距偏振光栅以及配套的偏振眼镜可以分离两个不同的3D画面，观看者通过切换不同的偏振眼镜即可看到不同的3D画面。
但是，传统的基于渐变节距偏振光栅的集成成像双视3D显示装置存在以下缺点：光栅单元的节距等于与其对应的点光源的水平节距。渐变节距点光源阵列水平方向上相邻两个点光源的水平节距以等比关系变化，增加了渐变节距偏振光栅的制作难度以及成本。进一步的，渐变节距偏振光栅中光栅单元的数目等于渐变节距点光源阵列水平方向上点光源的数目。集成成像双视3D显示装置的水平分辨率等于渐变节距点光源阵列水平方向上点光源的数目。因此，水平分辨率越大，渐变节距偏振光栅的制造难度和成本越高。
发明内容
本发明提出了基于渐变节距点光源阵列的双视3D显示装置，如附图1、2和3所示，其特征在于，包括主动发光型显示屏，渐变节距偏振光栅，透射型显示屏，偏振眼镜I和偏振眼镜II；主动发光型显示屏，渐变节距偏振光栅和透射型显示屏依次平行放置，且对应对齐；渐变节距偏振光栅与主动发光型显示屏贴合；主动发光型显示屏，渐变节距偏振光栅和透射型显示屏的水平宽度相同；主动发光型显示屏用于显示渐变节距点光源阵列；位于渐变节距点光源阵列同一列的点光源的水平节距相同；渐变节距点光源阵列中点光源的水平节距从中间到两边逐渐增大；渐变节距点光源阵列中第i列点光源的水平节距P i 由下式计算得到
Figure 285137DEST_PATH_IMAGE002
（1）
其中，p是位于渐变节距点光源阵列中心的点光源的水平节距，m是渐变节距点光源阵列水平方向上点光源的数目，l是观看距离，g是主动发光型显示屏与透射型显示屏的间距；透射型显示屏用于显示渐变节距微图像阵列；渐变节距微图像阵列包括图像元I和图像元II，如附图4所示；图像元I的水平节距等于与其对应的点光源的水平节距；图像元II的水平节距等于与其对应的点光源的水平节距；渐变节距偏振光栅由光栅单元I和光栅单元II在水平方向上交替排列组成，如附图5所示；光栅单元I的偏振方向与光栅单元II的偏振方向正交；多个在水平方向上连续排列的点光源及其对应的多个在水平方向上连续排列的图像元I均与同一个光栅单元I对应对齐；多个在水平方向上连续排列的点光源及其对应的多个在水平方向上连续排列的图像元II均与同一个光栅单元II对应对齐；点光源发出的光线通过与其对应的光栅单元I照明图像元I重建出3D图像I；点光源发出的光线通过与其对应的光栅单元II照明图像元II重建出3D图像II；偏振眼镜I的偏振方向与光栅单元I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与光栅单元II的偏振方向相同；通过偏振眼镜I只能看到3D图像I，通过偏振眼镜II只能看到3D图像II。
优选的，与同一个光栅单元I对应的在水平方向上连续排列的点光源的数目等于与同一个光栅单元II对应的在水平方向上连续排列的点光源的数目。
优选的，渐变节距偏振光栅中光栅单元的数目t由下式计算得到
Figure 202278DEST_PATH_IMAGE004
（2）
渐变节距偏振光栅中第j列光栅单元的节距S j 由下式计算得到
Figure 44332DEST_PATH_IMAGE006
（3）
其中，P i 是渐变节距点光源阵列中第i列点光源的水平节距，m是渐变节距点光源阵列水平方向上点光源的数目，a是与同一个光栅单元I对应的在水平方向上连续排列的点光源的数目。
优选的，3D图像I与3D图像II的水平观看视角相同；3D图像I与3D图像II的垂直观看视角相同；3D图像I与3D图像II的水平观看视角θ 1和垂直观看视角θ 2由下式计算得到
Figure 439541DEST_PATH_IMAGE008
（4）
Figure DEST_PATH_IMAGE010
（5）
其中，p是位于渐变节距点光源阵列中心的点光源的水平节距，q是点光源的垂直节距，w是点光源的宽度，n是渐变节距点光源阵列垂直方向上点光源的数目，l是观看距离，g是主动发光型显示屏与透射型显示屏的间距。
附图说明
附图1为本发明的结构和水平方向的参数示意图
附图2为本发明的图像元I与光栅单元I垂直方向上的参数示意图
附图3为本发明的图像元II与光栅单元II垂直方向上的参数示意图
附图4为本发明的渐变节距微图像阵列的结构示意图
附图5为本发明的渐变节距偏振光栅的结构示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 主动发光型显示屏，2. 渐变节距偏振光栅，3. 透射型显示屏，4. 偏振眼镜I，5. 偏振眼镜II，6. 图像元I，7. 图像元II，8. 光栅单元I， 9. 光栅单元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基于渐变节距点光源阵列的双视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。
本发明提出了基于渐变节距点光源阵列的双视3D显示装置，如附图1、2和3所示，其特征在于，包括主动发光型显示屏，渐变节距偏振光栅，透射型显示屏，偏振眼镜I和偏振眼镜II；主动发光型显示屏，渐变节距偏振光栅和透射型显示屏依次平行放置，且对应对齐；渐变节距偏振光栅与主动发光型显示屏贴合；主动发光型显示屏，渐变节距偏振光栅和透射型显示屏的水平宽度相同；主动发光型显示屏用于显示渐变节距点光源阵列；位于渐变节距点光源阵列同一列的点光源的水平节距相同；渐变节距点光源阵列中点光源的水平节距从中间到两边逐渐增大；渐变节距点光源阵列中第i列点光源的水平节距P i 由下式计算得到
Figure 253913DEST_PATH_IMAGE002
（1）
其中，p是位于渐变节距点光源阵列中心的点光源的水平节距，m是渐变节距点光源阵列水平方向上点光源的数目，l是观看距离，g是主动发光型显示屏与透射型显示屏的间距；透射型显示屏用于显示渐变节距微图像阵列；渐变节距微图像阵列包括图像元I和图像元II，如附图4所示；图像元I的水平节距等于与其对应的点光源的水平节距；图像元II的水平节距等于与其对应的点光源的水平节距；渐变节距偏振光栅由光栅单元I和光栅单元II在水平方向上交替排列组成，如附图5所示；光栅单元I的偏振方向与光栅单元II的偏振方向正交；多个在水平方向上连续排列的点光源及其对应的多个在水平方向上连续排列的图像元I均与同一个光栅单元I对应对齐；多个在水平方向上连续排列的点光源及其对应的多个在水平方向上连续排列的图像元II均与同一个光栅单元II对应对齐；点光源发出的光线通过与其对应的光栅单元I照明图像元I重建出3D图像I；点光源发出的光线通过与其对应的光栅单元II照明图像元II重建出3D图像II；偏振眼镜I的偏振方向与光栅单元I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与光栅单元II的偏振方向相同；通过偏振眼镜I只能看到3D图像I，通过偏振眼镜II只能看到3D图像II。
优选的，与同一个光栅单元I对应的在水平方向上连续排列的点光源的数目等于与同一个光栅单元II对应的在水平方向上连续排列的点光源的数目。
优选的，渐变节距偏振光栅中光栅单元的数目t由下式计算得到
Figure 138693DEST_PATH_IMAGE004
（2）
渐变节距偏振光栅中第j列光栅单元的节距S j 由下式计算得到
Figure 405726DEST_PATH_IMAGE006
（3）
其中，P i 是渐变节距点光源阵列中第i列点光源的水平节距，m是渐变节距点光源阵列水平方向上点光源的数目，a是与同一个光栅单元I对应的在水平方向上连续排列的点光源的数目。
优选的，3D图像I与3D图像II的水平观看视角相同；3D图像I与3D图像II的垂直观看视角相同；3D图像I与3D图像II的水平观看视角θ 1和垂直观看视角θ 2由下式计算得到
Figure 604626DEST_PATH_IMAGE008
（4）
Figure 273505DEST_PATH_IMAGE010
（5）
其中，p是位于渐变节距点光源阵列中心的点光源的水平节距，q是点光源的垂直节距，w是点光源的宽度，n是渐变节距点光源阵列垂直方向上点光源的数目，l是观看距离，g是主动发光型显示屏与透射型显示屏的间距。
位于渐变节距点光源阵列中心的点光源的水平节距为p=10mm，渐变节距点光源阵列水平方向上点光源的数目为m=9，渐变节距点光源阵列垂直方向上点光源的数目为n=6，与同一个光栅单元I对应的在水平方向上连续排列的点光源的数目为a=3，观看距离为l=1010mm，主动发光型显示屏与透射型显示屏的间距为g=10mm，点光源的宽度为w=2mm，点光源的垂直节距为q=10mm。根据式（1）得到，渐变节距点光源阵列中第1~9列点光源阵列的水平节距分别为10.4mm、10.3mm、10.2mm、10.1mm、10mm、10.1mm、10.2mm、10.3mm、10.4mm；根据式（2）得到，渐变节距偏振光栅中光栅单元的数目为3；根据式（3）得到，渐变节距偏振光栅中第1~3列光栅单元的节距分别为30.9mm、30.2mm、30.9mm；根据式（4）得到，3D图像I与3D图像II的水平观看视角为44°；根据式（5）得到，3D图像I与3D图像II的垂直观看视角为44°。

Claims (4)

1.基于渐变节距点光源阵列的双视3D显示装置，其特征在于，包括主动发光型显示屏，渐变节距偏振光栅，透射型显示屏，偏振眼镜I和偏振眼镜II；主动发光型显示屏，渐变节距偏振光栅和透射型显示屏依次平行放置，且对应对齐；渐变节距偏振光栅与主动发光型显示屏贴合；主动发光型显示屏，渐变节距偏振光栅和透射型显示屏的水平宽度相同；主动发光型显示屏用于显示渐变节距点光源阵列；位于渐变节距点光源阵列同一列的点光源的水平节距相同；渐变节距点光源阵列中点光源的水平节距从中间到两边逐渐增大；渐变节距点光源阵列中第i列点光源的水平节距P i 由下式计算得到
Figure 518410DEST_PATH_IMAGE002
（1）
其中，p是位于渐变节距点光源阵列中心的点光源的水平节距，m是渐变节距点光源阵列水平方向上点光源的数目，l是观看距离，g是主动发光型显示屏与透射型显示屏的间距；透射型显示屏用于显示渐变节距微图像阵列；渐变节距微图像阵列包括图像元I和图像元II；图像元I的水平节距等于与其对应的点光源的水平节距；图像元II的水平节距等于与其对应的点光源的水平节距；渐变节距偏振光栅由光栅单元I和光栅单元II在水平方向上交替排列组成；光栅单元I的偏振方向与光栅单元II的偏振方向正交；多个在水平方向上连续排列的点光源及其对应的多个在水平方向上连续排列的图像元I均与同一个光栅单元I对应对齐；多个在水平方向上连续排列的点光源及其对应的多个在水平方向上连续排列的图像元II均与同一个光栅单元II对应对齐；点光源发出的光线通过与其对应的光栅单元I照明图像元I重建出3D图像I；点光源发出的光线通过与其对应的光栅单元II照明图像元II重建出3D图像II；偏振眼镜I的偏振方向与光栅单元I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与光栅单元II的偏振方向相同；通过偏振眼镜I只能看到3D图像I，通过偏振眼镜II只能看到3D图像II。
2.根据权利要求1所述的基于渐变节距点光源阵列的双视3D显示装置，其特征在于，与同一个光栅单元I对应的在水平方向上连续排列的点光源的数目等于与同一个光栅单元II对应的在水平方向上连续排列的点光源的数目。
3.根据权利要求2所述的基于渐变节距点光源阵列的双视3D显示装置，其特征在于，渐变节距偏振光栅中光栅单元的数目t由下式计算得到
Figure 272739DEST_PATH_IMAGE004
（2）
渐变节距偏振光栅中第j列光栅单元的节距S j 由下式计算得到
Figure 9751DEST_PATH_IMAGE006
（3）
其中，P i 是渐变节距点光源阵列中第i列点光源的水平节距，m是渐变节距点光源阵列水平方向上点光源的数目，a是与同一个光栅单元I对应的在水平方向上连续排列的点光源的数目。
4.根据权利要求3所述的基于渐变节距点光源阵列的双视3D显示装置，3D图像I与3D图像II的水平观看视角相同；3D图像I与3D图像II的垂直观看视角相同；3D图像I与3D图像II的水平观看视角θ 1和垂直观看视角θ 2由下式计算得到
Figure 595453DEST_PATH_IMAGE008
（4）
Figure 25298DEST_PATH_IMAGE010
（5）
其中，p是位于渐变节距点光源阵列中心的点光源的水平节距，q是点光源的垂直节距，w是点光源的宽度，n是渐变节距点光源阵列垂直方向上点光源的数目，l是观看距离，g是主动发光型显示屏与透射型显示屏的间距。
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