CN104243960B - 基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3d显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器，包括：2D显示屏、第一偏光片阵列、液晶盒、微透镜阵列和第二偏光片阵列，2D显示屏、第一偏光片阵列和液晶盒三者紧贴，2D显示屏置于微透镜阵列的后焦平面上；微透镜阵列与第二偏光片阵列紧贴；2D显示屏上显示的微图像阵列、第一偏光片阵列、微透镜阵列和第二偏光片阵列的各个阵列单元精确匹配且中心对齐。

Description

基于液晶盒和偏光片的集成成像双视 3D 显示器
技术领域
本发明涉及3D显示领域，更确切地说，本发明涉及集成成像3D技术，尤指基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器。
背景技术
集成成像3D技术是一种无需任何助视设备的真3D技术。该技术具有裸眼观看的特点，其拍摄和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显示技术中的热点研究技术之一。该技术的拍摄过程10和显示过程11如附图1所示。拍摄过程10采用微透镜阵列2对3D场景101进行记录并保存到图像记录设备4上，微透镜阵列2由许多透镜元在水平和垂直方向上并行排列组成，因此图像记录设备4上保存的也是由各个透镜元记录得到的图像元在水平和垂直方向上并行排列组成的微图像阵列3。显示过程11为拍摄过程10的逆过程，通过微透镜阵列2对微图像阵列3进行光场重建，从而再现出拍摄的3D场景101。
集成成像3D显示器是在2D显示设备前加上微透镜阵列组成。由于微透镜阵列中透镜元与微图像阵列中图像元的周期性排列，集成成像3D显示器存在多个重复的观看视区。如附图2所示为集成成像3D显示的观看视区示意图，主视区61和次视区62分别经过相邻的两个透镜元看到同一个图像元的图像信息，两个视区之间存在一个串扰区63。由于在相邻的观看视区内看到的是完全重复的内容以及观看串扰区的存在，从而影响了集成成像3D显示器的观看效果。
双视显示是近年来出现的一种新型显示，它通过在一个显示屏上同时显示两个不同的画面/节目，在不同观看方向上的观看者只能看到其中一个画面/节目，从而实现在一个显示屏上同时满足多个观看者的不同需求。
发明内容
本发明提供了一种基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器，包括：2D显示屏、第一偏光片阵列、液晶盒、微透镜阵列和第二偏光片阵列。2D显示屏、第一偏光片阵列和液晶盒三者紧贴，2D显示屏置于微透镜阵列的后焦平面上。微透镜阵列与第二偏光片阵列紧贴。2D显示屏上显示的微图像阵列、第一偏光片阵列、微透镜阵列和第二偏光片阵列的各个阵列单元精确匹配且中心对齐。
其中，所述液晶盒的厚度小于所述微透镜阵列透镜元的焦距f。
其中，所述第一偏光片阵列和所述第二偏光片阵列中的偏光片元具有相同的结构排布，均采用水平和垂直方向上并行排列，相邻两个偏光片元的偏振方向正交。
本发明提供的一种基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器，通过刷新所述液晶盒中液晶分子的偏转方向并同步刷新所述2D显示屏的显示图像，实现主视区和次视区交替播放不同的3D节目。本发明的双视3D显示器分以下两个工作状态：工作状态I和工作状态II。
工作状态I：液晶盒施加驱动电压，2D显示屏发出的光经第一偏光片阵列中偏光片元线性起偏，穿过液晶盒，偏转方向不发生改变，经透镜元折射后，从第二偏光片阵列中与之正对应的偏光片元出射，形成主视区图像，而从第二偏光片阵列中相邻偏光片元出射的光线受阻，次视区图像消失，此时2D显示屏显示内容为3D节目I；
工作状态II液晶盒不施加驱动电压，2D显示屏发出的光经第一偏光片阵列中偏光片元线性起偏，通过液晶盒时偏振方向发生90°旋转，经透镜元折射后，从第二偏光片阵列中相邻偏光片元出射，形成次视区图像，由于直射方向的光在第二偏光片阵列中与之正对应的偏光片元处受阻，主视区图像消失，此时2D显示屏显示内容为3D节目II。
本发明提出的一种基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器，通过时序的切换工作状态I和工作状态II，实现了两套3D节目的同时播放，即实现了双视3D显示功能。
附图说明
附图1为集成成像3D技术的原理示意图
附图2为集成成像3D显示的观看视区示意图
附图3为本发明的基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器的结构层次图示意图
附图4为本发明的基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器第一偏光片阵列的结构排布示意图
附图5为本发明的基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器第二偏光片阵列的结构排布示意图
附图6为本发明的基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器工作状态I的原理示意图
附图7为本发明的基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器工作状态II的原理示意图
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
下面结合附图和实施例，对本发明的基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器做详细的描述。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。
附图3所示为本发明的一种实施方式，基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器，包括：2D显示屏5，第一偏光片阵列71，液晶盒8，微透镜阵列2和第二偏光片阵列72。
优选地，所述2D显示屏5和所述液晶盒8的刷新频率为144 Hz。
优选地，所述第一偏光片阵列71、所述微透镜阵列2和所述第二偏光片阵列72，均包含383×215个单元，每个单元均为方形且尺寸为1.27mm×1.27mm。
优选地，所述微透镜阵列2的焦距f=3mm。
优选地，所述液晶盒8盒厚为2mm。
其中，所述2D显示屏5、所述第一偏光片阵列71和所述液晶盒8三者紧贴，所述2D显示屏5和所述微透镜阵列2的间距为3mm，即位于所述微透镜阵列2的后焦平面上。所述微透镜阵列2和所述第二偏光片阵列72紧贴。
图4所示为所述第一偏光片阵列71的结构排布示意图，偏光片元711的偏振方向为纵向，偏光片元712的偏振方向为横向，偏光片元711和偏光片元712的偏振方向互相垂直。
图5所示为所述第二偏光片阵列72的结构排布示意图，偏光片元721的偏振方向为纵向，偏光片元722的偏振方向为横向，偏光片元721和偏光片元722的偏振方向互相垂直。
本发明的基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器，包含两个工作状态：工作状态I和工作状态II。
工作状态I：所述2D显示屏5上显示3D节目I的微图像阵列，同时给所述液晶盒8施加驱动电压，液晶分子顺着电场有序排列，所述2D显示屏5发出的光经所述第一偏光片阵列71中偏光片元线性起偏，穿过所述液晶盒8，经透镜元折射后，从所述第二偏光片阵列72中与之正对应的偏光片元射出直射光线91，形成主视区图像，而从所述第二偏光片阵列72的相邻偏光片元出射的斜射光线92受阻，次视区图像消失，如附图6所示；
工作状态I：所述2D显示屏5上显示3D节目II的微图像阵列，并关闭所述液晶盒8的驱动电压，液晶分子扭曲向列排布，所述2D显示屏5发出的光经所述第一偏光片阵列71中偏光片元线性起偏，通过所述液晶盒8时偏振方向发生90°旋转，经透镜元折射后，从所述第二偏光片阵列72中相邻的偏光片元射出斜射光线92，形成次视区图像，由于直射光线91在所诉第二偏光片阵列72中与之正对应的偏光片元处受阻，主视区图像消失，如附图7所示。
时序地重复上述两步操作，并使得频率达到144Hz，实现本发明提出的集成成像双视3D显示。

Claims (2)

1.一种基于液晶盒和偏光片的集成成像双视3D显示器，其特征在于，包括：2D显示屏、第一偏光片阵列、液晶盒、微透镜阵列和第二偏光片阵列；
所述2D显示屏、所述第一偏光片阵列和所述液晶盒三者紧贴，所述2D显示屏置于所述微透镜阵列的后焦平面上；
所述微透镜阵列和所述第二偏光片阵列紧贴；
所述2D显示屏上显示的微图像阵列、所述第一偏光片阵列、所述微透镜阵列和所述第二偏光片阵列的各个阵列单元精确匹配且中心对齐；
所述第一偏光片阵列和所述第二偏光片阵列中的偏光片元具有相同的结构排布，均采用水平和垂直方向上并行排列，相邻两个偏光片元的偏振方向正交；
通过刷新所述液晶盒中液晶分子的偏转方向并同步刷新所述2D显示屏的显示图像，实现中心主视区和相邻两个次视区交替播放不同的3D节目。
2.根据权利要求1所述的集成成像双视3D显示器，其特征在于，包括工作状态I和工作状态II；
工作状态I，所述液晶盒施加驱动电压，所述2D显示屏发出的光经所述第一偏光片阵列中偏光片元线性起偏，穿过液晶盒，偏转方向不发生改变，经透镜元折射后，从所述第二偏光片阵列中与之正对应的偏光片元出射，形成主视区图像，而从所述第二偏光片阵列中相邻偏光片元出射的光线受阻，次视区图像消失，此时所述2D显示屏显示内容为3D节目I；
工作状态II，所述液晶盒不施加驱动电压，所述2D显示屏发出的光经所述第一偏光片阵列中偏光片元线性起偏，通过所述液晶盒时偏振方向发生90°旋转，经透镜元折射后，从所述第二偏光片阵列中相邻偏光片元出射，形成次视区图像，由于直射方向的光在所述第二偏光片阵列中与之正对应的偏光片元处受阻，主视区图像消失，此时所述2D显示屏显示内容为3D节目II。
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