CN211577579U - 基于偏振阵列的3d显示装置 - Google Patents

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樊为
范钧
赵百川
高燕
曾丹
陶豪作
陈键
韩顺怡
聂子程
李芹涛
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Abstract

本实用新型公开了基于偏振阵列的3D显示装置，包括显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列；渐变节距矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目等于垂直方向上矩形针孔的数目；位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；每个矩形图像元的光线通过偏振阵列I中与其对应的偏振单元和偏振阵列II中与其对应的偏振单元以及渐变节距矩形针孔阵列中与其对应的矩形针孔成像，且不能通过与其对应的矩形针孔相邻的矩形针孔成像。

Description

基于偏振阵列的3D显示装置
技术领域
本实用新型涉及3D显示，更具体地说，本实用新型涉及基于偏振阵列的3D显示装置。
背景技术
与其他3D显示相比，如眼镜式助视3D显示、头盔式助视3D显示、光栅3D显示、体3D显示和全息3D显示等，集成成像3D显示具有连续视点、适合多人观看、无需助视设备和相干光源、结构简单和成本低廉等优点。但是，在传统的集成成像3D显示中，图像元和针孔均为正方形，即图像元和针孔的水平节距均等于垂直节距。显示器的水平宽度与垂直宽度不相等，因此传统的集成成像3D显示存在分辨率不均匀的问题。集成成像3D显示的分辨率是2D显示分辨率的几十分之一。因此，分辨率不均匀加深了低分辨率导致的观看体验不佳的问题。此外，水平和垂直观看视角均与针孔的孔径宽度成反比。
实用新型内容
本实用新型提出基于偏振阵列的3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列；显示屏用于显示渐变节距矩形图像元阵列；显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列平行放置；偏振阵列I与显示屏紧密贴合，且位于偏振阵列II和显示屏之间；偏振阵列II与渐变节距矩形针孔阵列紧密贴合，且位于渐变节距矩形针孔阵列和偏振阵列I之间；显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列的中心均对应对齐；显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度均相同，显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度均相同；如附图3所示，在渐变节距矩形针孔阵列中，任意一列的矩形针孔的水平节距相同，任意一行的矩形针孔的垂直节距相同；渐变节距矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目等于垂直方向上矩形针孔的数目；位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；渐变节距矩形针孔阵列中第i列矩形针孔的水平节距H i 、第j行矩形针孔的垂直节距V j 由下式计算得到
Figure 497524DEST_PATH_IMAGE002
（1）
Figure 476982DEST_PATH_IMAGE004
（2）
其中，p是位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距，m是渐变节距矩形针孔阵列中水平方向上矩形针孔的数目，l是观看距离，g是显示屏与渐变节距矩形针孔阵列的间距，v是渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值，i是小于或等于m的正整数，j是小于或等于m的正整数；如附图4所示，在渐变节距矩形图像元阵列中，矩形图像元的水平节距与其对应矩形针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与其对应矩形针孔的垂直节距相同；如附图5和6所示，偏振阵列I由偏振单元I和偏振单元II在水平和垂直方向上交替排列组成，偏振阵列II由偏振单元I和偏振单元II在水平和垂直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的水平节距均等于其对应矩形针孔的水平节距；偏振单元I和偏振单元II的垂直节距均等于其对应矩形针孔的垂直节距；偏振阵列I中的偏振单元I和偏振单元II分别与偏振阵列II中的偏振单元I和偏振单元II对应对齐；每个矩形图像元的光线通过偏振阵列I中与其对应的偏振单元和偏振阵列II中与其对应的偏振单元以及渐变节距矩形针孔阵列中与其对应的矩形针孔成像，且不能通过与其对应的矩形针孔相邻的矩形针孔成像；集成成像3D显示的水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2、水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2分别为：
Figure 256719DEST_PATH_IMAGE006
（3）
Figure 651928DEST_PATH_IMAGE008
（4）
Figure 466300DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 351080DEST_PATH_IMAGE012
（6）
其中，w是矩形针孔的孔径宽度。
附图说明
附图1为本实用新型的结构和水平方向参数示意图
附图2为本实用新型的结构和垂直方向参数示意图
附图3为本实用新型的矩形针孔阵列示意图
附图4为本实用新型的矩形图像元阵列示意图
附图5为本实用新型的偏振阵列I示意图
附图6为本实用新型的偏振阵列II示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2.偏振阵列I，3. 偏振阵列II，4. 渐变节距矩形针孔阵列，5.矩形偏振单元I，6. 矩形偏振单元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
下面详细说明利用本实用新型的一个典型实施例，对本实用新型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实用新型做进一步的说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本实用新型内容对本实用新型做出一些非本质的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。
本实用新型提出基于偏振阵列的3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列；显示屏用于显示渐变节距矩形图像元阵列；显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列平行放置；偏振阵列I与显示屏紧密贴合，且位于偏振阵列II和显示屏之间；偏振阵列II与渐变节距矩形针孔阵列紧密贴合，且位于渐变节距矩形针孔阵列和偏振阵列I之间；显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列的中心均对应对齐；显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度均相同，显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度均相同；如附图3所示，在渐变节距矩形针孔阵列中，任意一列的矩形针孔的水平节距相同，任意一行的矩形针孔的垂直节距相同；渐变节距矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目等于垂直方向上矩形针孔的数目；位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；渐变节距矩形针孔阵列中第i列矩形针孔的水平节距H i 、第j行矩形针孔的垂直节距V j 由下式计算得到
Figure 618113DEST_PATH_IMAGE002
（1）
Figure 817013DEST_PATH_IMAGE004
（2）
其中，p是位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距，m是渐变节距矩形针孔阵列中水平方向上矩形针孔的数目，l是观看距离，g是显示屏与渐变节距矩形针孔阵列的间距，v是渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值，i是小于或等于m的正整数，j是小于或等于m的正整数；如附图4所示，在渐变节距矩形图像元阵列中，矩形图像元的水平节距与其对应矩形针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与其对应矩形针孔的垂直节距相同；如附图5和6所示，偏振阵列I由偏振单元I和偏振单元II在水平和垂直方向上交替排列组成，偏振阵列II由偏振单元I和偏振单元II在水平和垂直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的水平节距均等于其对应矩形针孔的水平节距；偏振单元I和偏振单元II的垂直节距均等于其对应矩形针孔的垂直节距；偏振阵列I中的偏振单元I和偏振单元II分别与偏振阵列II中的偏振单元I和偏振单元II对应对齐；每个矩形图像元的光线通过偏振阵列I中与其对应的偏振单元和偏振阵列II中与其对应的偏振单元以及渐变节距矩形针孔阵列中与其对应的矩形针孔成像，且不能通过与其对应的矩形针孔相邻的矩形针孔成像；集成成像3D显示的水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2、水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2分别为：
Figure 485892DEST_PATH_IMAGE006
（3）
Figure 541573DEST_PATH_IMAGE008
（4）
Figure 295902DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 32914DEST_PATH_IMAGE012
（6）
其中，w是矩形针孔的孔径宽度。
渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值为v=0.7，位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距为p=10mm，矩形针孔的孔径宽度为w=2，观看距离为l=110mm，显示屏与渐变节距矩形针孔阵列的间距为g=10mm，渐变节距矩形针孔阵列中水平方向上矩形针孔的数目为m=7。根据式（1）和（2）得到，第1~7列矩形针孔的水平节距分别为17.3mm、14.4mm、12mm、10mm、12mm、14.4mm、17.3mm，第1~7行矩形针孔的垂直节距分别为12mm、10mm、8.4mm、7mm、8.4mm、10mm、12mm；根据式（3）、（4）、（5）和（6）得到，本实用新型所述的集成成像3D显示的水平观看视角、垂直观看视角、水平分辨率、垂直分辨率分别为62°、48°、7、7。

Claims (1)

1.基于偏振阵列的3D显示装置，其特征在于，包括显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列；显示屏用于显示渐变节距矩形图像元阵列；显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列平行放置；偏振阵列I与显示屏紧密贴合，且位于偏振阵列II和显示屏之间；偏振阵列II与渐变节距矩形针孔阵列紧密贴合，且位于渐变节距矩形针孔阵列和偏振阵列I之间；显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列的中心均对应对齐；显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度均相同，显示屏、偏振阵列I、偏振阵列II和渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度均相同；在渐变节距矩形针孔阵列中，任意一列的矩形针孔的水平节距相同，任意一行的矩形针孔的垂直节距相同；渐变节距矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目等于垂直方向上矩形针孔的数目；位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；渐变节距矩形针孔阵列中第i列矩形针孔的水平节距H i 、第j行矩形针孔的垂直节距V j 由下式计算得到
Figure 942163DEST_PATH_IMAGE002
Figure 372008DEST_PATH_IMAGE004
其中，p是位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距，m是渐变节距矩形针孔阵列中水平方向上矩形针孔的数目，l是观看距离，g是显示屏与渐变节距矩形针孔阵列的间距，v是渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值，i是小于或等于m的正整数，j是小于或等于m的正整数；在渐变节距矩形图像元阵列中，矩形图像元的水平节距与其对应矩形针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与其对应矩形针孔的垂直节距相同；偏振阵列I由偏振单元I和偏振单元II在水平和垂直方向上交替排列组成，偏振阵列II由偏振单元I和偏振单元II在水平和垂直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的水平节距均等于其对应矩形针孔的水平节距；偏振单元I和偏振单元II的垂直节距均等于其对应矩形针孔的垂直节距；偏振阵列I中的偏振单元I和偏振单元II分别与偏振阵列II中的偏振单元I和偏振单元II对应对齐；每个矩形图像元的光线通过偏振阵列I中与其对应的偏振单元和偏振阵列II中与其对应的偏振单元以及渐变节距矩形针孔阵列中与其对应的矩形针孔成像，且不能通过与其对应的矩形针孔相邻的矩形针孔成像；集成成像3D显示的水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2、水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2分别为：
Figure 613633DEST_PATH_IMAGE006
Figure 971581DEST_PATH_IMAGE008
Figure 615052DEST_PATH_IMAGE010
Figure 950219DEST_PATH_IMAGE012
其中，w是矩形针孔的孔径宽度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112485920A (zh) * 2021-01-11 2021-03-12 成都工业学院 一种基于阶梯渐变孔径针孔阵列的双视3d显示装置
CN113703176A (zh) * 2021-09-11 2021-11-26 成都工业学院 基于渐变复合狭缝光栅的3d显示装置

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