CN212276126U - 大视角和高分辨率的双视3d显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了大视角和高分辨率的双视3D显示装置，包括显示屏，复合偏振光栅，复合针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II；偏振光栅I位于复合偏振光栅的奇数列，偏振光栅II位于复合偏振光栅的偶数列；一维针孔和二维针孔在奇数行依次排列，二维针孔和一维针孔在偶数行依次排列；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II的水平节距均相同；偏振光栅I和偏振光栅II的水平节距均等于一维图像元I的水平节距的两倍；偏振眼镜I的偏振方向与偏振光栅I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振光栅II的偏振方向相同；通过偏振眼镜I观看到高分辨率3D图像I，通过偏振眼镜II观看到高分辨率3D图像II。
Description
技术领域
本实用新型涉及3D显示，更具体地说，本实用新型涉及大视角和高分辨率的双视3D显示装置。
背景技术
基于集成成像的3D显示，简称集成成像3D显示，是一种真3D显示。较之助视/光栅3D显示，它具有无立体观看视疲劳等显著优点；较之全息3D显示，它具有相对较小的数据量、无需相干光源并且无苛刻的环境要求等优点。因此，集成成像3D显示已成为目前国际上的前沿3D显示方式之一，也是最有希望实现3D电视的一种裸视真3D显示方式。
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。但是，3D分辨率不足的瓶颈问题严重影响了观看者的体验。在传统的集成成像双视3D显示中，垂直方向上的3D像素过少，从而进一步影响了观看效果，制约了集成成像双视3D显示的广泛应用。此外，观看视角与图像元个数成反比以及光学效率低也是集成成像双视3D显示的缺点。
发明内容
本实用新型提出了大视角和高分辨率的双视3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏，复合偏振光栅，复合针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏，复合偏振光栅和复合针孔阵列平行放置，且水平和垂直中轴线均对应对齐；复合偏振光栅位于显示屏和复合针孔阵列之间，且与显示屏紧密贴合；复合偏振光栅的水平宽度等于显示屏的水平宽度；复合偏振光栅的垂直宽度等于显示屏的垂直宽度；复合偏振光栅包括偏振光栅I和偏振光栅II；偏振光栅I位于复合偏振光栅的奇数列，偏振光栅II位于复合偏振光栅的偶数列；偏振光栅I的偏振方向与偏振光栅II的偏振方向正交；复合针孔阵列包含一维针孔和二维针孔，如附图3所示；一维针孔和二维针孔在奇数行依次排列，二维针孔和一维针孔在偶数行依次排列；一维针孔和二维针孔的水平节距均相同，一维针孔和二维针孔的垂直节距均相同；显示屏显示复合微图像阵列，如附图4所示；复合微图像阵列包含一维图像元I，二维图像元I，一维图像元II和二维图像元II；一维图像元I和二维图像元I通过3D场景I获取；一维图像元II和二维图像元II通过3D场景II获取；一维图像元I，二维图像元I，一维图像元II和二维图像元II在奇数行依次排列，二维图像元I，一维图像元I，二维图像元II和一维图像元II在偶数行依次排列；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II的水平节距均相同；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II的垂直节距均相同；偏振光栅I和偏振光栅II的水平节距均等于一维图像元I的水平节距的两倍；偏振眼镜I的偏振方向与偏振光栅I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振光栅II的偏振方向相同；一维图像元I透过对应的偏振光栅I和一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的偏振光栅I和二维针孔重建出一个二维3D图像I；一维3D图像I与二维3D图像I在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的偏振光栅II和一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的偏振光栅II和二维针孔重建出一个二维3D图像II；一维3D图像II与二维3D图像II在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II；通过偏振眼镜I观看到高分辨率3D图像I，通过偏振眼镜II观看到高分辨率3D图像II。
优选的，3D图像I的每一行和每一列均具有全视差；3D图像II的每一行和每一列均具有全视差。
优选的，一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II水平方向上的数目均相同；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II垂直方向上的的数目均相同；一维针孔水平方向上的数目等于一维图像元I水平方向上的数目的两倍，二维针孔水平方向上的数目等于二维图像元I水平方向上的数目的两倍；一维针孔垂直方向上的数目等于一维图像元I垂直方向上的数目，二维针孔垂直方向上的数目等于二维图像元I垂直方向上的数目。
优选的，一维针孔和二维针孔的垂直节距等于一维图像元I的垂直节距。
优选的，一维针孔和二维针孔的水平节距h和垂直节距q由下式计算得到：
其中，a是复合偏振光栅的水平宽度，b是复合偏振光栅的垂直宽度，x是显示屏单个像素的节距，p是偏振光栅I的水平节距，l是观看距离，g是显示屏与复合针孔阵列的间距。
优选的，3D图像I每一行的水平分辨率、3D图像I每一列的垂直分辨率、3D图像II每一行的水平分辨率和3D图像II每一列的垂直分辨率均相同；3D图像I和3D图像II的观看视角均相同；3D图像I和3D图像II的光学效率均相同。
优选的，3D图像I的水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2、观看视角θ和光学效率φ分别为：
其中，a是复合偏振光栅的水平宽度，p是偏振光栅I的水平节距，q是一维针孔和二维针孔的垂直节距，g是显示屏与复合针孔阵列的间距，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，t是复合偏振光栅的光透射率。
附图说明
附图1为本实用新型的结构和奇数行参数示意图
附图2为本实用新型的结构和偶数行参数示意图
附图3为本实用新型的复合针孔阵列的示意图
附图4为本实用新型的复合微图像阵列的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 复合偏振光栅，3. 复合针孔阵列，4. 偏振眼镜I，5. 偏振眼镜II，6. 偏振光栅I，7. 偏振光栅II，8.一维针孔，9.二维针孔，10.一维图像元I，11. 二维图像元I，12. 一维图像元II，13. 二维图像元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
下面详细说明本实用新型的大视角和高分辨率的双视3D显示装置的一个典型实施例，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。
本实用新型提出了大视角和高分辨率的双视3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏，复合偏振光栅，复合针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏，复合偏振光栅和复合针孔阵列平行放置，且水平和垂直中轴线均对应对齐；复合偏振光栅位于显示屏和复合针孔阵列之间，且与显示屏紧密贴合；复合偏振光栅的水平宽度等于显示屏的水平宽度；复合偏振光栅的垂直宽度等于显示屏的垂直宽度；复合偏振光栅包括偏振光栅I和偏振光栅II；偏振光栅I位于复合偏振光栅的奇数列，偏振光栅II位于复合偏振光栅的偶数列；偏振光栅I的偏振方向与偏振光栅II的偏振方向正交；复合针孔阵列包含一维针孔和二维针孔，如附图3所示；一维针孔和二维针孔在奇数行依次排列，二维针孔和一维针孔在偶数行依次排列；一维针孔和二维针孔的水平节距均相同，一维针孔和二维针孔的垂直节距均相同；显示屏显示复合微图像阵列，如附图4所示；复合微图像阵列包含一维图像元I，二维图像元I，一维图像元II和二维图像元II；一维图像元I和二维图像元I通过3D场景I获取；一维图像元II和二维图像元II通过3D场景II获取；一维图像元I，二维图像元I，一维图像元II和二维图像元II在奇数行依次排列，二维图像元I，一维图像元I，二维图像元II和一维图像元II在偶数行依次排列；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II的水平节距均相同；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II的垂直节距均相同；偏振光栅I和偏振光栅II的水平节距均等于一维图像元I的水平节距的两倍；偏振眼镜I的偏振方向与偏振光栅I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振光栅II的偏振方向相同；一维图像元I透过对应的偏振光栅I和一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的偏振光栅I和二维针孔重建出一个二维3D图像I；一维3D图像I与二维3D图像I在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的偏振光栅II和一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的偏振光栅II和二维针孔重建出一个二维3D图像II；一维3D图像II与二维3D图像II在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II；通过偏振眼镜I观看到高分辨率3D图像I，通过偏振眼镜II观看到高分辨率3D图像II。
优选的，3D图像I的每一行和每一列均具有全视差；3D图像II的每一行和每一列均具有全视差。
优选的，一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II水平方向上的数目均相同；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II垂直方向上的的数目均相同；一维针孔水平方向上的数目等于一维图像元I水平方向上的数目的两倍，二维针孔水平方向上的数目等于二维图像元I水平方向上的数目的两倍；一维针孔垂直方向上的数目等于一维图像元I垂直方向上的数目，二维针孔垂直方向上的数目等于二维图像元I垂直方向上的数目。
优选的，一维针孔和二维针孔的垂直节距等于一维图像元I的垂直节距。
优选的，一维针孔和二维针孔的水平节距h和垂直节距q由下式计算得到：
其中，a是复合偏振光栅的水平宽度，b是复合偏振光栅的垂直宽度，x是显示屏单个像素的节距，p是偏振光栅I的水平节距，l是观看距离，g是显示屏与复合针孔阵列的间距。
优选的，3D图像I每一行的水平分辨率、3D图像I每一列的垂直分辨率、3D图像II每一行的水平分辨率和3D图像II每一列的垂直分辨率均相同；3D图像I和3D图像II的观看视角均相同；3D图像I和3D图像II的光学效率均相同。
优选的，3D图像I的水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2、观看视角θ和光学效率φ分别为：
其中，a是复合偏振光栅的水平宽度，p是偏振光栅I的水平节距，q是一维针孔和二维针孔的垂直节距，g是显示屏与复合针孔阵列的间距，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，t是复合偏振光栅的光透射率。
复合偏振光栅的水平宽度为24mm，复合偏振光栅的垂直宽度为12mm，偏振光栅I的水平节距为3mm，观看距离为98mm，显示屏与复合针孔阵列的间距为2mm，显示屏单个像素的节距为1mm，一维针孔和二维针孔的孔径宽度为0.3mm，复合偏振光栅的光透射率为0.5，则由式（1）计算得到一维针孔和二维针孔的水平节距为1.47mm，由式（2）计算得到一维针孔和二维针孔的垂直节距为3mm，由式（3）计算得到3D图像I和3D图像II的水平分辨率以及垂直分辨率均为8，由式（4）计算得到3D图像I和3D图像II的观看视角均为34°，由式（5）计算得到3D图像I和3D图像II的光学效率均为5.5%。
Claims (7)
1.大视角和高分辨率的双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏，复合偏振光栅，复合针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏，复合偏振光栅和复合针孔阵列平行放置，且水平和垂直中轴线均对应对齐；复合偏振光栅位于显示屏和复合针孔阵列之间，且与显示屏紧密贴合；复合偏振光栅的水平宽度等于显示屏的水平宽度；复合偏振光栅的垂直宽度等于显示屏的垂直宽度；复合偏振光栅包括偏振光栅I和偏振光栅II；偏振光栅I位于复合偏振光栅的奇数列，偏振光栅II位于复合偏振光栅的偶数列；偏振光栅I的偏振方向与偏振光栅II的偏振方向正交；复合针孔阵列包含一维针孔和二维针孔；一维针孔和二维针孔在奇数行依次排列，二维针孔和一维针孔在偶数行依次排列；一维针孔和二维针孔的水平节距均相同，一维针孔和二维针孔的垂直节距均相同；显示屏显示复合微图像阵列；复合微图像阵列包含一维图像元I，二维图像元I，一维图像元II和二维图像元II；一维图像元I和二维图像元I通过3D场景I获取；一维图像元II和二维图像元II通过3D场景II获取；一维图像元I，二维图像元I，一维图像元II和二维图像元II在奇数行依次排列，二维图像元I，一维图像元I，二维图像元II和一维图像元II在偶数行依次排列；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II的水平节距均相同；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II的垂直节距均相同；偏振光栅I和偏振光栅II的水平节距均等于一维图像元I的水平节距的两倍；偏振眼镜I的偏振方向与偏振光栅I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振光栅II的偏振方向相同；一维图像元I透过对应的偏振光栅I和一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的偏振光栅I和二维针孔重建出一个二维3D图像I；一维3D图像I与二维3D图像I在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的偏振光栅II和一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的偏振光栅II和二维针孔重建出一个二维3D图像II；一维3D图像II与二维3D图像II在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II；通过偏振眼镜I观看到高分辨率3D图像I，通过偏振眼镜II观看到高分辨率3D图像II。
2.根据权利要求1所述的大视角和高分辨率的双视3D显示装置，其特征在于，3D图像I的每一行和每一列均具有全视差；3D图像II的每一行和每一列均具有全视差。
3.根据权利要求1所述的大视角和高分辨率的双视3D显示装置，其特征在于，
一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II水平方向上的数目均相同；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II垂直方向上的数目均相同；一维针孔水平方向上的数目等于一维图像元I水平方向上的数目的两倍，二维针孔水平方向上的数目等于二维图像元I水平方向上的数目的两倍；一维针孔垂直方向上的数目等于一维图像元I垂直方向上的数目，二维针孔垂直方向上的数目等于二维图像元I垂直方向上的数目。
4.根据权利要求3所述的大视角和高分辨率的双视3D显示装置，其特征在于，一维针孔和二维针孔的垂直节距等于一维图像元I的垂直节距。
5.根据权利要求4所述的大视角和高分辨率的双视3D显示装置，其特征在于，一维针孔和二维针孔的水平节距h和垂直节距q由下式计算得到：
其中，a是复合偏振光栅的水平宽度，b是复合偏振光栅的垂直宽度，x是显示屏单个像素的节距，p是偏振光栅I的水平节距，l是观看距离，g是显示屏与复合针孔阵列的间距。
6.根据权利要求5所述的大视角和高分辨率的双视3D显示装置，其特征在于， 3D图像I每一行的水平分辨率、3D图像I每一列的垂直分辨率、3D图像II每一行的水平分辨率和3D图像II每一列的垂直分辨率均相同；3D图像I和3D图像II的观看视角均相同；3D图像I和3D图像II的光学效率均相同。
7.根据权利要求6所述的大视角和高分辨率的双视3D显示装置，其特征在于，3D图像I的水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2、观看视角θ和光学效率φ分别为：
其中，a是复合偏振光栅的水平宽度，p是偏振光栅I的水平节距，q是一维针孔和二维针孔的垂直节距，g是显示屏与复合针孔阵列的间距，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，t是复合偏振光栅的光透射率。
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Cited By (1)
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| CN112859372A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-05-28 | 成都工业学院 | 基于复合针孔阵列的双视3d显示方法 |
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| CN112859372A (zh) * | 2021-04-01 | 2021-05-28 | 成都工业学院 | 基于复合针孔阵列的双视3d显示方法 |
| CN112859372B (zh) * | 2021-04-01 | 2022-11-11 | 成都航空职业技术学院 | 基于复合针孔阵列的双视3d显示方法 |
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