CN112859366B - 基于复合偏振片的双视3d显示方法 - Google Patents

基于复合偏振片的双视3d显示方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于复合偏振片的双视3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现双视3D显示；集成成像显示设备包括显示屏，复合偏振片，针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II；图像元I通过偏振片I以及与该图像元I对应的针孔向右边重建3D图像I，与该图像元I相邻的图像元I发出的光线不会干扰该图像元I重建的3D图像I；图像元II通过偏振片II以及与该图像元II对应的针孔向左边重建3D图像II，与该图像元II相邻的图像元II发出的光线不会干扰该图像元II重建的3D图像II；在右边通过偏振眼镜I只能观看到3D图像I，在左边通过偏振眼镜II只能观看到3D图像II。

Description

基于复合偏振片的双视3D显示方法
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及基于复合偏振片的双视3D显示方法。
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。近年来，集成成像3D显示与双视显示融合形成集成成像双视3D显示。它可以在不同的观看方向上提供不同的3D画面。与基于复合偏振片和微透镜阵列的集成成像双视3D显示相比，基于复合偏振片和针孔阵列的集成成像双视3D显示具有成本低、重量小、器件厚度薄和节距不受制作工艺限制等优点。
在传统的基于复合偏振片和针孔阵列的宽视角集成成像双视3D显示中，图像元I位于显示屏的左边，图像元II位于显示屏的右边。通过合理设置针孔与图像元I和图像元II的节距，图像元I通过偏振片I以及与该图像元I对应的针孔向右边重建3D图像I，图像元II通过偏振片II以及与该图像元II对应的针孔向左边重建3D图像II，从而实现宽视角集成成像双视3D显示。但是，与图像元I相邻的图像元I发出的一部分光线也通过该针孔，而且干扰了该图像元I重建的3D图像I，从而减小了3D图像I的观看视角；与图像元II相邻的图像元II发出的一部分光线也通过该针孔，而且干扰了该图像元II重建的3D图像II，从而减小了3D图像II的观看视角。此外，传统的基于偏振片和针孔阵列的集成成像双视3D显示还存在光学效率偏低的问题。3D图像I的观看视角θ 1、3D图像II的观看视角θ 2、3D图像I的光学效率φ 1、3D图像II的光学效率φ 2分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距，t是复合偏振片和偏振眼镜的光透射率。
发明内容
本发明提出了基于复合偏振片的双视3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现双视3D显示；其特征在于，集成成像显示设备包括显示屏，复合偏振片，针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II，如附图1所示；显示屏，复合偏振片，针孔阵列依次平行放置；显示屏，复合偏振片，针孔阵列的中心对应对齐；复合偏振片与显示屏贴合；复合偏振片包括偏振片I和偏振片II，如附图2所示；偏振片I的偏振方向与偏振片II的偏振方向正交；偏振片I与偏振片II的水平宽度相同；偏振片I与偏振片II的垂直宽度相同；偏振眼镜I的偏振方向与偏振片I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振片II的偏振方向相同；显示屏用于显示离散式复合图像元阵列，如附图3所示；离散式复合图像元阵列包括多个离散排列的图像元I和图像元II；图像元I位于显示屏的左边，图像元II位于显示屏的右边；图像元I与偏振片I对应对齐，图像元II与偏振片II对应对齐；水平方向上针孔的数目是奇数；水平方向上图像元I和图像元II的数目之和比水平方向上针孔的数目多一个；图像元I通过偏振片I以及与该图像元I对应的针孔向右边重建3D图像I，与该图像元I相邻的图像元I发出的光线不会干扰该图像元I重建的3D图像I；图像元II通过偏振片II以及与该图像元II对应的针孔向左边重建3D图像II，与该图像元II相邻的图像元II发出的光线不会干扰该图像元II重建的3D图像II；在右边通过偏振眼镜I只能观看到3D图像I，在左边通过偏振眼镜II只能观看到3D图像II。
优选的，图像元I的宽度等于图像元II的宽度；相邻图像元I的间隔宽度、相邻图像元II的间隔宽度、图像元I与图像元II的间隔宽度均相同。
优选的，相邻图像元I的间隔宽度a、图像元I的宽度q和针孔的节距p满足下式
Figure DEST_PATH_IMAGE006
（1）
Figure DEST_PATH_IMAGE008
（2）
其中，l是最佳观看距离，w是针孔的孔径宽度，g是显示屏与针孔阵列的间距；图像元I的成像区域均在最佳观看距离处重合；图像元II的成像区域均在最佳观看距离处重合。
优选的，相邻图像元I的间隔宽度a、图像元I的宽度q分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE010
（3）
Figure DEST_PATH_IMAGE012
（4）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距。
优选的，3D图像I的观看视角θ 1、3D图像II的观看视角θ 2、3D图像I的光学效率φ 1、3D图像II的光学效率φ 2分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
（5）
Figure DEST_PATH_IMAGE016
（6）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距，t是复合偏振片和偏振眼镜的光透射率。
优选的，相邻图像元I的间隔宽度a、图像元I的宽度q分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE018
（7）
Figure DEST_PATH_IMAGE020
（8）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距；图像元I的成像区域均在最佳观看距离处重合；图像元II的成像区域均在最佳观看距离处重合。
优选的，3D图像I的观看视角θ 1、3D图像II的观看视角θ 2、3D图像I的光学效率φ 1、3D图像II的光学效率φ 2分别为：
Figure DEST_PATH_IMAGE022
（9）
Figure DEST_PATH_IMAGE024
（10）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距，t是复合偏振片和偏振眼镜的光透射率。
附图说明
附图1为本发明的示意图
附图2为本发明的复合偏振片的示意图
附图3为本发明的离散式复合图像元阵列的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 复合偏振片，3. 针孔阵列，4. 偏振眼镜I，5. 偏振眼镜II，6. 偏振片I，7. 偏振片II，8. 图像元I，9. 图像元II，10. 相邻图像元I的间隔，11. 相邻图像元II的间隔，12. 图像元I与图像元II的间隔。
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复合偏振片的双视3D显示方法的一个典型实施例，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。
本发明提出了基于复合偏振片的双视3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现双视3D显示；其特征在于，集成成像显示设备包括显示屏，复合偏振片，针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II，如附图1所示；显示屏，复合偏振片，针孔阵列依次平行放置；显示屏，复合偏振片，针孔阵列的中心对应对齐；复合偏振片与显示屏贴合；复合偏振片包括偏振片I和偏振片II，如附图2所示；偏振片I的偏振方向与偏振片II的偏振方向正交；偏振片I与偏振片II的水平宽度相同；偏振片I与偏振片II的垂直宽度相同；偏振眼镜I的偏振方向与偏振片I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振片II的偏振方向相同；显示屏用于显示离散式复合图像元阵列，如附图3所示；离散式复合图像元阵列包括多个离散排列的图像元I和图像元II；图像元I位于显示屏的左边，图像元II位于显示屏的右边；图像元I与偏振片I对应对齐，图像元II与偏振片II对应对齐；水平方向上针孔的数目是奇数；水平方向上图像元I和图像元II的数目之和比水平方向上针孔的数目多一个；图像元I通过偏振片I以及与该图像元I对应的针孔向右边重建3D图像I，与该图像元I相邻的图像元I发出的光线不会干扰该图像元I重建的3D图像I；图像元II通过偏振片II以及与该图像元II对应的针孔向左边重建3D图像II，与该图像元II相邻的图像元II发出的光线不会干扰该图像元II重建的3D图像II；在右边通过偏振眼镜I只能观看到3D图像I，在左边通过偏振眼镜II只能观看到3D图像II。
优选的，图像元I的宽度等于图像元II的宽度；相邻图像元I的间隔宽度、相邻图像元II的间隔宽度、图像元I与图像元II的间隔宽度均相同。
优选的，相邻图像元I的间隔宽度a、图像元I的宽度q和针孔的节距p满足下式
Figure 368618DEST_PATH_IMAGE006
（1）
Figure 285759DEST_PATH_IMAGE008
（2）
其中，l是最佳观看距离，w是针孔的孔径宽度，g是显示屏与针孔阵列的间距；图像元I的成像区域均在最佳观看距离处重合；图像元II的成像区域均在最佳观看距离处重合。
优选的，相邻图像元I的间隔宽度a、图像元I的宽度q分别为
Figure 65496DEST_PATH_IMAGE010
（3）
Figure 460705DEST_PATH_IMAGE012
（4）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距。
优选的，3D图像I的观看视角θ 1、3D图像II的观看视角θ 2、3D图像I的光学效率φ 1、3D图像II的光学效率φ 2分别为：
Figure 337394DEST_PATH_IMAGE014
（5）
Figure 159857DEST_PATH_IMAGE016
（6）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距，t是复合偏振片和偏振眼镜的光透射率。
优选的，相邻图像元I的间隔宽度a、图像元I的宽度q分别为
Figure 489207DEST_PATH_IMAGE018
（7）
Figure 688107DEST_PATH_IMAGE020
（8）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距；图像元I的成像区域均在最佳观看距离处重合；图像元II的成像区域均在最佳观看距离处重合。
优选的，3D图像I的观看视角θ 1、3D图像II的观看视角θ 2、3D图像I的光学效率φ 1、3D图像II的光学效率φ 2分别为：
Figure 419303DEST_PATH_IMAGE022
（9）
Figure 412666DEST_PATH_IMAGE024
（10）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距，t是复合偏振片和偏振眼镜的光透射率。
针孔的节距为10mm，针孔的孔径宽度为2mm，最佳观看距离为500mm，显示屏与针孔阵列的间距为10mm，复合偏振片和偏振眼镜的光透射率为0.5，则由式（3）和（4）计算得到相邻图像元I的间隔宽度、图像元I的宽度分别为2.04mm、8.16mm；由式（5）和（6）计算得到3D图像I的观看视角、3D图像II的观看视角、3D图像I的光学效率、3D图像II的光学效率分别为45°、45°、3%、3%。在基于上述参数的传统的基于复合偏振片和针孔阵列的集成成像双视3D显示中，3D图像I的观看视角、3D图像II的观看视角、3D图像I的光学效率、3D图像II的光学效率分别为38°、38°、2%、2%。
针孔的节距为10mm，针孔的孔径宽度为2mm，最佳观看距离为500mm，显示屏与针孔阵列的间距为10mm，复合偏振片和偏振眼镜的光透射率为0.5，则由式（7）和（8）计算得到相邻图像元I的间隔宽度、图像元I的宽度分别为4.24mm、5.96mm；由式（9）和（10）计算得到3D图像I的观看视角、3D图像II的观看视角、3D图像I的光学效率、3D图像II的光学效率分别为38°、38°、5.6%、5.6%。在基于上述参数的传统的基于复合偏振片和针孔阵列的集成成像双视3D显示中，3D图像I的观看视角、3D图像II的观看视角、3D图像I的光学效率、3D图像II的光学效率分别为38°、38°、2%、2%。

Claims (5)

1.基于复合偏振片的双视3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现双视3D显示；其特征在于，集成成像显示设备包括显示屏，复合偏振片，针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏，复合偏振片，针孔阵列依次平行放置；显示屏，复合偏振片，针孔阵列的中心对应对齐；复合偏振片与显示屏贴合；复合偏振片包括偏振片I和偏振片II；偏振片I的偏振方向与偏振片II的偏振方向正交；偏振片I与偏振片II的水平宽度相同；偏振片I与偏振片II的垂直宽度相同；偏振眼镜I的偏振方向与偏振片I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振片II的偏振方向相同；显示屏用于显示离散式复合图像元阵列；离散式复合图像元阵列包括多个离散排列的图像元I和图像元II；图像元I位于显示屏的左边，图像元II位于显示屏的右边；图像元I与偏振片I对应对齐，图像元II与偏振片II对应对齐；水平方向上针孔的数目是奇数；水平方向上图像元I和图像元II的数目之和比水平方向上针孔的数目多一个；图像元I的宽度等于图像元II的宽度；相邻图像元I的间隔宽度、相邻图像元II的间隔宽度、图像元I与图像元II的间隔宽度均相同；相邻图像元I的间隔宽度a、图像元I的宽度q和针孔的节距p满足下式
Figure 885486DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 622498DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中，l是最佳观看距离，w是针孔的孔径宽度，g是显示屏与针孔阵列的间距；图像元I通过偏振片I以及与该图像元I对应的针孔向右边重建3D图像I，与该图像元I相邻的图像元I发出的光线不会干扰该图像元I重建的3D图像I；图像元II通过偏振片II以及与该图像元II对应的针孔向左边重建3D图像II，与该图像元II相邻的图像元II发出的光线不会干扰该图像元II重建的3D图像II；图像元I的成像区域均在最佳观看距离处重合；图像元II的成像区域均在最佳观看距离处重合；在右边通过偏振眼镜I只能观看到3D图像I，在左边通过偏振眼镜II只能观看到3D图像II。
2.根据权利要求1所述的基于复合偏振片的双视3D显示方法，其特征在于，相邻图像元I的间隔宽度a、图像元I的宽度q分别为
Figure 145884DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure 575728DEST_PATH_IMAGE004
（4）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距。
3.根据权利要求2所述的基于复合偏振片的双视3D显示方法，其特征在于，3D图像I的观看视角θ 1、3D图像II的观看视角θ 2、3D图像I的光学效率φ 1、3D图像II的光学效率φ 2分别为：
Figure 253572DEST_PATH_IMAGE005
（5）
Figure 528695DEST_PATH_IMAGE006
（6）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距，t是复合偏振片和偏振眼镜的光透射率。
4.根据权利要求1所述的基于复合偏振片的双视3D显示方法，其特征在于，相邻图像元I的间隔宽度a、图像元I的宽度q分别为
Figure 172166DEST_PATH_IMAGE007
（7）
Figure 507332DEST_PATH_IMAGE008
（8）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距。
5.根据权利要求4所述的基于复合偏振片的双视3D显示方法，其特征在于，3D图像I的观看视角θ 1、3D图像II的观看视角θ 2、3D图像I的光学效率φ 1、3D图像II的光学效率φ 2分别为：
Figure 173937DEST_PATH_IMAGE009
（9）
Figure 252752DEST_PATH_IMAGE010
（10）
其中，p是针孔的节距，w是针孔的孔径宽度，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距，t是复合偏振片和偏振眼镜的光透射率。
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