CN112596261A - 一种基于双光栅的多视区立体显示装置 - Google Patents

一种基于双光栅的多视区立体显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于双光栅的多视区立体显示装置，该基于双光栅的多视区立体显示装置由2D显示面板、狭缝光栅和柱透镜光栅组成；2D显示面板放置于柱透镜光栅及狭缝光栅之后；2D显示面板用于提供视差合成图像；柱透镜光栅用于将视差合成图像的光线投射到垂直观看区域；狭缝光栅用于将不同视差图像的光线投射到不同的水平空间位置，从而形成视点；人眼分处于不同视点位置时可以看见与之对应的视差图像，从而产生立体视觉；本基于双光栅的多视区立体显示装置的视点可以在空间中组合形成多个视区，且各视区的位置、宽度等参数相互独立，互不影响。

Description

一种基于双光栅的多视区立体显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术，更具体地说，本发明涉及立体显示技术。
背景技术
立体显示技术是可以实现立体场景真实再现的一种显示技术，其可以为人眼分别提供不同的视差图像，从而使人产生立体视觉。本发明提出了一种基于双光栅的多视区立体显示装置，该系统可以提供多个视区，每个视区位置相互独立。
发明内容
本发明提出了一种基于双光栅的多视区立体显示装置。附图1为该基于双光栅的多视区立体显示装置的结构示意图,其中x表示空间中的水平方向,y表示空间中的垂直方向,z表示与xy平面垂直的轴向方向。该基于双光栅的多视区立体显示装置由2D显示面板、狭缝光栅和柱透镜光栅组成。2D显示面板放置于柱透镜光栅及狭缝光栅之后。2D显示面板用于提供视差合成图像，柱透镜光栅用于将视差合成图像的光线投射到垂直观看区域，狭缝光栅用于将不同视差图像的光线投射到不同的水平空间位置，从而形成视点。人眼分处于不同视点位置时可以看见与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。
进一步的，请参考图2，2D显示面板上设置有多种开口高度位置的像素。
进一步的，请参考图3，狭缝光栅设置有多种开口高度位置的通孔，分别与多种开口高度位置的像素对应。
进一步的，请参考图1，像素可由柱透镜光栅及与之对应的通孔投射到垂直观看区域。具体的，请参考图1，垂直观看区域为一多边型，多边形存在上、下两个拐点，两个拐点位置对应于推荐最小观看距离D 2，当观看位置小于推荐最小观看距离D 2时，垂直观看范围急剧缩小。设2D显示面板上各像素的开口高度为H 1，2D显示面板到柱透镜光栅的距离为D 1，推荐最小观看距离为D 2；推荐最小观看距离D 2上的垂直观看范围H 2为
Figure 412289DEST_PATH_IMAGE002
。
进一步的，请参考图4，水平方向上，2D显示面板上水平方向相邻且开口高度位置一致的若干像素定义为一个像素单元，开口高度位置一致的像素单元被狭缝光栅投射后在最佳观看距离上形成视区。像素单元内各列像素来自不同的视差图像，不同列像素可被投射到同一视区内不同的视点位置。
进一步的，请参考图4，设2D显示面板到狭缝光栅的距离为D 3，开口高度位置一致的某一类像素单元其节距为P 1，与这些开口高度位置一致的像素单元对应的通孔其节距为P 2，则其所形成的视区所在的最佳观看距离D 4满足
Figure 595008DEST_PATH_IMAGE004
。
具体的，请参考图4，某一类像素单元所形成的视区最佳观看距离为D 4，该类像素单元的宽度为W 1，该像素单元被狭缝光栅上与之对应的通孔投射后形成的视区宽度为W 2，W 2满足
Figure 30538DEST_PATH_IMAGE006
。
具体的，请参考图4，2D显示面板上任意像素单元相对于轴线的水平位移为S 1，与之对应的通孔相对于轴线的水平位移为S 2，则其经由该通孔投射后形成的视区相对于轴线的位移S 3为
Figure 629009DEST_PATH_IMAGE008
。
综上所述，本发明可以在空间中形成多个视区，且对于各视区通过设置独立的参数P 2、S 2和W 1，可使各视区的位置、宽度等参数相互独立，互不影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明像素的示意图。
图3为本发明狭缝光栅的示意图。
图4为本发明水平方向分光的示意图。
图标： 100-2D显示面板；200-狭缝光栅；110-第一视区像素; 120-第二视区像素130-第三视区像素;210-第一视区狭缝光栅通孔;220-第二视区狭缝光栅通孔;230-第三视区狭缝光栅通孔。
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
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例
图1为本实施例提供的一种基于双光栅的多视区立体显示装置的结构示意图,其中x表示空间中的水平方向,y表示空间中的垂直方向,z表示与xy平面垂直的轴向方向。该基于双光栅的多视区立体显示装置由2D显示面板100、狭缝光栅200和柱透镜光栅300组成。2D显示面板100放置于柱透镜光栅300及狭缝光栅200之后。2D显示面板100用于提供视差合成图像，柱透镜光栅300用于将视差合成图像的光线投射到垂直观看区域，狭缝光栅200用于将不同视差图像的光线投射到不同的水平空间位置，从而形成视点。人眼分处于不同视点位置时可以看见与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。
进一步的，请参考图2，2D显示面板100上设置有3种开口高度位置的像素110~130。第一视区像素110开口高度位置在上部；第二视区像素120开口高度在中部；第三视区像素130开口高度在下部。
进一步的，请参考图3，狭缝光栅200设置有3种开口高度位置的通孔210~230，分别与3种开口高度位置的像素110~130对应。第一视区狭缝光栅通孔210开口位置较高，其对应于第一视区像素110；第二视区狭缝光栅通孔220开口位置于中部，其对应于第二视区像素120；第三视区狭缝光栅通孔230开口位置较低，其对应于第三视区像素130。
进一步的，请参考图1，第一至第三视区像素110~130可由柱透镜光栅300投射到垂直观看区域，在此投射过程中，第一视区像素110将通过第一视区狭缝光栅通孔210并受其调制；第二视区像素120将通过第二视区狭缝光栅通孔220并受其调制；第三视区像素130将通过第三视区狭缝光栅通孔230并受其调制。具体的，请参考图1，垂直观看区域为一多边型，多边形存在上、下两个拐点，两个拐点位置对应于推荐最小观看距离D 2，当观看位置小于推荐最小观看距离D 2时，垂直观看范围急剧缩小。本实施例中，2D显示面板100上各像素的开口高度H 1为1 mm，2D显示面板100到柱透镜光栅300的距离D 1为5 mm，推荐最小观看距离D 2为500 mm；推荐最小观看距离D 2上的垂直观看范围H 2为100 mm，其满足
Figure 974540DEST_PATH_IMAGE002
。
进一步的，请参考图4，因在投射过程中，第一视区像素110将通过第一视区狭缝光栅通孔210；第二视区像素120将通过第二视区狭缝光栅通孔220；第三视区像素130将通过第三视区狭缝光栅通孔230，水平方向上，狭缝光栅上的通孔210~230可将第一至第三视区像素110~130分别投射至不同的水平空间位置。进一步的，2D显示面板100上水平方向相邻且开口高度位置一致的若干像素定义为一个像素单元，开口高度位置一致的像素单元被狭缝光栅200投射后在最佳观看距离上形成视区。具体的，第一视区像素110构成的像素单元被第一视区狭缝光栅通孔210投射至视区1；第二视区像素120构成的像素单元被第二视区狭缝光栅通孔220投射至视区2；第三视区像素130构成的像素单元被第三视区狭缝光栅通孔230投射至视区3。像素单元内各列像素来自不同的视差图像，不同列像素可被投射到同一视区内不同的视点位置。
进一步的，请参考图4，2D显示面板100到狭缝光栅200的距离D 3为6 mm，以第一视区像素110构成的像素单元为例，开口高度位置一致的一类像素单元其节距P 1为9.75 mm，与其对应的第一视区狭缝光栅通孔210其节距P 2为9.655 mm，则其所形成的第一视区所在的最佳观看距离D 4应为600 mm，其满足
Figure DEST_PATH_IMAGE009
。
具体的，请参考图4，以第一视区像素110构成的像素单元为例，最佳观看距离D 4为600 mm，第一视区像素110构成的像素单元的宽度W 1为2.6 mm，则该像素单元被狭缝光栅200上的第一视区狭缝光栅通孔210投射后形成的第一视区宽度W 2为260 mm，W 2满足
Figure DEST_PATH_IMAGE010
。
具体的，请参考图4，以第一视区像素110构成的像素单元为例，2D显示面板上第一视区像素110构成的像素单元相对于轴线的水平位移S 1为0.65 mm，与之对应的第一视区狭缝光栅通孔210相对于轴线的水平位移S 2为3.65 mm，则其经由该通孔投射后形成的第一视区相对于轴线的位移S 3为303.65 mm，其满足
Figure 423101DEST_PATH_IMAGE008
。
综上所述，本发明可以在空间中形成多个视区，且对于各视区通过设置独立的参数P 2、S 2和W 1，可使各视区的位置、宽度等参数相互独立，互不影响。

Claims (6)

1.一种基于双光栅的多视区立体显示装置，其特征在于：该基于双光栅的多视区立体显示装置由2D显示面板、狭缝光栅和柱透镜光栅组成；2D显示面板放置于柱透镜光栅及狭缝光栅之后；2D显示面板用于提供视差合成图像；柱透镜光栅用于将视差合成图像的光线投射到垂直观看区域；狭缝光栅用于将不同视差图像的光线投射到不同的水平空间位置，从而形成视点；人眼分处于不同视点位置时可以看见与之对应的视差图像，从而产生立体视觉；本基于双光栅的多视区立体显示装置的视点可以在空间中组合形成多个视区，且各视区的位置、宽度等参数相互独立，互不影响。
2.如权利要求1所述的一种基于双光栅的多视区立体显示装置，其特征在于：2D显示面板上设置有多种开口高度位置的像素。
3.如权利要求2所述的一种基于双光栅的多视区立体显示装置，其特征在于：狭缝光栅设置有多种开口高度位置的通孔，分别与多种开口高度位置的像素对应。
4.如权利要求3所述的一种基于双光栅的多视区立体显示装置，其特征在于：像素可由柱透镜光栅及与之对应的通孔投射到垂直观看区域，具体的，垂直观看区域为一多边型，多边形存在上、下两个拐点，两个拐点位置对应于推荐最小观看距离D 2，当观看位置小于推荐最小观看距离D 2时，垂直观看范围急剧缩小，设2D显示面板上各像素的开口高度为H 1，2D显示面板到柱透镜光栅的距离为D 1，推荐最小观看距离为D 2；推荐最小观看距离D 2上的垂直观看范围H 2为
Figure 822215DEST_PATH_IMAGE002
。
5.如权利要求3所述的一种基于双光栅的多视区立体显示装置，其特征在于：水平方向上，2D显示面板上水平方向相邻且开口高度位置一致的若干像素定义为一个像素单元，开口高度位置一致的像素单元被狭缝光栅投射后在最佳观看距离上形成视区；像素单元内各列像素来自不同的视差图像，不同列像素可被投射到同一视区内不同的视点位置；设2D显示面板到狭缝光栅的距离为D 3，开口高度位置一致的某一类像素单元其节距为P 1，与这些开口高度位置一致的像素单元对应的通孔其节距为P 2，则该类像素单元所形成的视区所在的最佳观看距离D 4满足
Figure 411328DEST_PATH_IMAGE004
；某一类像素单元所形成的视区最佳观看距离为D 4，该类像素单元的宽度为W 1，该像素单元被狭缝光栅上与之对应的通孔投射后形成的视区宽度为W 2，W 2满足
Figure 17890DEST_PATH_IMAGE006
；2D显示面板上任意像素单元相对于轴线的水平位移为S 1，与之对应的通孔相对于轴线的水平位移为S 2，则该类像素单元经由该通孔投射后形成的视区相对于轴线的位移S 3为
Figure 542412DEST_PATH_IMAGE008
。
6.如权利要求1所述的一种基于双光栅的多视区立体显示装置，其特征在于：狭缝光栅和柱透镜光栅的前后位置可以互换。
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