CN108513124A - 基于点光源和偏振阵列的集成成像3d显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了基于点光源和偏振阵列的集成成像3D显示装置，包括点光源阵列，显示屏，偏振阵列I和偏振阵列II。点光源阵列的光线均用于照明微图像阵列，因此光学效率与点光源的直径无关；每个点光源只能照明与其对应的图像元，且不能照明与其对应图像元相邻的图像元，从而消除相邻图像元的串扰。
Description
技术领域
本发明涉及集成成像3D显示，更具体地说，本发明涉及基于点光源和偏振阵列的集成成像3D显示装置。
背景技术
集成成像3D显示技术是一种无需任何助视设备的真3D显示技术。该技术具有裸眼观看的特点，其记录和显示的过程相对简单，且能显示全视差和全真色彩的立体图像，是目前3D显示的热点技术之一。基于针孔阵列的集成成像3D显示的光学效率与开口率有关，因此光学效率过低。水平和垂直方向上相邻图像元的串扰是限制集成成像3D显示广泛应用的因素之一。
发明内容
本发明提出了基于点光源和偏振阵列的集成成像3D显示装置，如附图1所示，包括点光源阵列，显示屏，偏振阵列I和偏振阵列II。显示屏用于显示微图像阵列。显示屏平行放置在点光源阵列正前方。点光源阵列的中心与显示屏的中心对应对齐。偏振阵列I与点光源阵列紧密贴合，且偏振阵列I的中心与点光源阵列的中心对应对齐。偏振阵列II与显示屏紧密贴合，且偏振阵列II的中心与显示屏的中心对应对齐。偏振阵列I由一系列相同尺寸的偏振单元在水平和垂直方向上紧密排列组成，每个偏振单元只具有一种偏振方向，水平和垂直方向上任意相邻的两个偏振单元的偏振方向正交。偏振阵列II由一系列相同尺寸的偏振单元在水平和垂直方向上紧密排列组成，每个偏振单元只具有一种偏振方向，水平和垂直方向上任意相邻的两个偏振单元的偏振方向正交。偏振阵列I中偏振单元的节距等于点光源的节距；偏振阵列II中偏振单元的节距等于图像元的节距。点光源阵列由多个参数相同的点光源间隔排列组成，微图像阵列由多个参数相同的图像元紧密排列组成。偏振阵列I中与点光源贴合的偏振单元的偏振方向与偏振阵列II中与该点光源对应的图像元贴合的偏振单元的偏振方向相同。点光源阵列的光线均用于照明微图像阵列，因此光学效率与点光源的直径无关；每个点光源只能照明与其对应的图像元，且不能照明与其对应图像元相邻的图像元，从而消除相邻图像元的串扰。
优选的，点光源的直径为w，点光源与图像元的节距均为p，微图像阵列与点光源阵列的间距为g，点光源阵列的亮度为C。如附图2和3所示，在观看距离l处，水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2和亮度a分别为：
（1）
（2）
（3）
其中， m和n分别为微图像阵列与点光源阵列在水平和垂直方向上单元的数目。
附图说明
附图1为本发明的集成成像3D显示的示意图
附图2为本发明的集成成像3D显示的水平观看视角的示意图
附图3为本发明的集成成像3D显示的垂直观看视角的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 点光源阵列，2. 显示屏，3. 偏振阵列I，4. 偏振阵列II，5. 3D图像，6. 微图像阵列。
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点光源和偏振阵列的集成成像3D显示装置的一个典型实施例，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。
本发明提出了基于点光源和偏振阵列的集成成像3D显示装置，如附图1所示，包括点光源阵列，显示屏，偏振阵列I和偏振阵列II。显示屏用于显示微图像阵列。显示屏平行放置在点光源阵列正前方。点光源阵列的中心与显示屏的中心对应对齐。偏振阵列I与点光源阵列紧密贴合，且偏振阵列I的中心与点光源阵列的中心对应对齐。偏振阵列II与显示屏紧密贴合，且偏振阵列II的中心与显示屏的中心对应对齐。偏振阵列I由一系列相同尺寸的偏振单元在水平和垂直方向上紧密排列组成，每个偏振单元只具有一种偏振方向，水平和垂直方向上任意相邻的两个偏振单元的偏振方向正交。偏振阵列II由一系列相同尺寸的偏振单元在水平和垂直方向上紧密排列组成，每个偏振单元只具有一种偏振方向，水平和垂直方向上任意相邻的两个偏振单元的偏振方向正交。偏振阵列I中偏振单元的节距等于点光源的节距；偏振阵列II中偏振单元的节距等于图像元的节距。点光源阵列由多个参数相同的点光源间隔排列组成，微图像阵列由多个参数相同的图像元紧密排列组成。偏振阵列I中与点光源贴合的偏振单元的偏振方向与偏振阵列II中与该点光源对应的图像元贴合的偏振单元的偏振方向相同。点光源阵列的光线均用于照明微图像阵列，因此光学效率与点光源的直径无关；每个点光源只能照明与其对应的图像元，且不能照明与其对应图像元相邻的图像元，从而消除相邻图像元的串扰。
优选的，点光源的直径为w，点光源与图像元的节距均为p，微图像阵列与点光源阵列的间距为g，点光源阵列的亮度为C。如附图2和3所示，在观看距离l处，水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2和亮度a分别为：
（1）
（2）
（3）
其中， m和n分别为微图像阵列与点光源阵列在水平和垂直方向上单元的数目。
微图像阵列与点光源阵列均包含11×11个单元，其中，水平方向上11个单元，垂直方向上11个单元，微图像阵列与点光源阵列的间距为g=10mm，图像元与点光源的节距为p=10mm，观看距离为l=500mm，点光源阵列的亮度为C=30cd/m2，点光源的直径为w=3mm，由式（1）、（2）和（3）计算得到，集成成像3D显示的水平观看视角为59°，垂直观看视角为59°，亮度为30cd/m2。
Claims (2)
1.本发明提出了基于点光源和偏振阵列的集成成像3D显示装置，包括点光源阵列，显示屏，偏振阵列I和偏振阵列II；显示屏用于显示微图像阵列；显示屏平行放置在点光源阵列正前方；点光源阵列的中心与显示屏的中心对应对齐；偏振阵列I与点光源阵列紧密贴合，且偏振阵列I的中心与点光源阵列的中心对应对齐；偏振阵列II与显示屏紧密贴合，且偏振阵列II的中心与显示屏的中心对应对齐；偏振阵列I由一系列相同尺寸的偏振单元在水平和垂直方向上紧密排列组成，每个偏振单元只具有一种偏振方向，水平和垂直方向上任意相邻的两个偏振单元的偏振方向正交；偏振阵列II由一系列相同尺寸的偏振单元在水平和垂直方向上紧密排列组成，每个偏振单元只具有一种偏振方向，水平和垂直方向上任意相邻的两个偏振单元的偏振方向正交；偏振阵列I中偏振单元的节距等于点光源的节距；偏振阵列II中偏振单元的节距等于图像元的节距；点光源阵列由多个参数相同的点光源间隔排列组成，微图像阵列由多个参数相同的图像元紧密排列组成；偏振阵列I中与点光源贴合的偏振单元的偏振方向与偏振阵列II中与该点光源对应的图像元贴合的偏振单元的偏振方向相同；点光源阵列的光线均用于照明微图像阵列，因此光学效率与点光源的直径无关；每个点光源只能照明与其对应的图像元，且不能照明与其对应图像元相邻的图像元，从而消除相邻图像元的串扰。
2.根据权利要求1所述的基于点光源和偏振阵列的集成成像3D显示装置，其特征在于，点光源的直径为w，点光源与图像元的节距均为p，微图像阵列与点光源阵列的间距为g，点光源阵列的亮度为C；在观看距离l处，水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2和亮度a分别为：
（1）
（2）
（3）
其中， m和n分别为微图像阵列与点光源阵列在水平和垂直方向上单元的数目。
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