CN110095875B - 一种一维集成成像双视3d显示装置 - Google Patents

一种一维集成成像双视3d显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种一维集成成像双视3D显示装置，包括显示屏，渐变节距偏振光栅，渐变狭缝光栅，偏振眼镜1和偏振眼镜2；在渐变节距偏振光栅中，偏振单元1的节距从中间到两边逐渐增大，偏振单元2的节距从中间到两边逐渐增大；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大；图像元1通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；图像元2通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。

Description

一种一维集成成像双视3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及一种一维集成成像双视3D显示装置。
背景技术
一维集成成像双视3D显示是双视显示技术和一维集成成像3D显示技术的融合。它可以使得观看者在不同的观看方向上看到不同的3D画面。但是，现有的一维集成成像双视3D显示存在分辨率不足的瓶颈问题，严重影响了观看者的体验。
发明内容
本发明提出了一种一维集成成像双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏，渐变节距偏振光栅，渐变狭缝光栅，偏振眼镜1和偏振眼镜2；渐变节距偏振光栅与显示屏贴合，且位于显示屏与渐变狭缝光栅之间；渐变狭缝光栅平行放置在渐变节距偏振光栅前方，且对应对齐；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列由图像元1和图像元2交替排列组成，如附图2所示；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅，如附图3所示；渐变节距偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成，偏振单元1与偏振单元2的偏振方向正交，如附图4所示；偏振眼镜1的偏振方向与偏振单元1相同，偏振眼镜2的偏振方向与偏振单元2相同；图像元1与偏振单元1对应对齐，图像元2与偏振单元2对应对齐，如附图5所示；在渐变节距偏振光栅中，偏振单元1的节距从中间到两边逐渐增大，偏振单元2的节距从中间到两边逐渐增大；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大；图像元1通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；图像元2通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。
优选的，图像元1的数目等于图像元2的数目。
优选的，每组子狭缝光栅中狭缝的数目等于微图像阵列中图像元1的数目的两倍。
优选的，与同一图像元1对应的多个狭缝的节距均等于该图像元1的节距，与同一图像元1对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元2对应的多个狭缝的节距均等于该图像元2的节距，与同一图像元2对应的多个狭缝的孔径宽度均相同。
优选的，与第i列图像元1对应的狭缝的节距等于与第i列图像元2对应的狭缝的节距，与第i列图像元1对应的狭缝的节距P i 和与第i+1列图像元1对应的狭缝的节距P i+1满足下式：
（1）
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度，m是微图像阵列中图像元1的数目。
优选的，与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度等于与第i列图像元2对应的狭缝的孔径宽度，与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度W i 和与第i+1列图像元1对应的狭缝的孔径宽度W i+1满足下式：
（2）
其中，P i 是与第i列图像元1对应的狭缝的节距，P i+1是与第i+1列图像元1对应的狭缝的节距，l是观看距离，t是渐变狭缝光栅的厚度，m是微图像阵列中图像元1的数目。
优选的，与同一图像元1对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元2对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元1对应的多个狭缝以该图像元1的中心为中心对称；与同一图像元2对应的多个狭缝以该图像元2的中心为中心对称。
优选的，与第i列图像元1对应的狭缝的间距等于与第i列图像元2对应的狭缝的间距，与第i列图像元1对应的狭缝的间距B i 为：
（3）
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，P i 是与第i列图像元1对应的狭缝的节距，W i 是与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
优选的，3D图像1的水平分辨率r 1为
（4）
3D图像2的水平分辨率r 2为
（5）
其中，m是微图像阵列中图像元1的数目，P i 是与第i列图像元1对应的狭缝的节距，W i 是与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度，B i 是与第i列图像元1对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图
附图2为本发明的微图像阵列的示意图
附图3为本发明的渐变狭缝光栅的结构示意图
附图4为本发明的渐变节距偏振光栅的结构示意图
附图5为本发明的原理和参数示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 渐变节距偏振光栅，3.渐变狭缝光栅，4. 偏振眼镜1，5.偏振眼镜2，6. 子狭缝光栅，7偏振单元1，8. 偏振单元2，9. 图像元1，10. 图像元2。
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一种一维集成成像双视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。
本发明提出了一种一维集成成像双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏，渐变节距偏振光栅，渐变狭缝光栅，偏振眼镜1和偏振眼镜2；渐变节距偏振光栅与显示屏贴合，且位于显示屏与渐变狭缝光栅之间；渐变狭缝光栅平行放置在渐变节距偏振光栅前方，且对应对齐；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列由图像元1和图像元2交替排列组成，如附图2所示；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅，如附图3所示；渐变节距偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成，偏振单元1与偏振单元2的偏振方向正交，如附图4所示；偏振眼镜1的偏振方向与偏振单元1相同，偏振眼镜2的偏振方向与偏振单元2相同；图像元1与偏振单元1对应对齐，图像元2与偏振单元2对应对齐，如附图5所示；在渐变节距偏振光栅中，偏振单元1的节距从中间到两边逐渐增大，偏振单元2的节距从中间到两边逐渐增大；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大；图像元1通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；图像元2通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。
优选的，图像元1的数目等于图像元2的数目。
优选的，每组子狭缝光栅中狭缝的数目等于微图像阵列中图像元1的数目的两倍。
优选的，与同一图像元1对应的多个狭缝的节距均等于该图像元1的节距，与同一图像元1对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元2对应的多个狭缝的节距均等于该图像元2的节距，与同一图像元2对应的多个狭缝的孔径宽度均相同。
优选的，与第i列图像元1对应的狭缝的节距等于与第i列图像元2对应的狭缝的节距，与第i列图像元1对应的狭缝的节距P i 和与第i+1列图像元1对应的狭缝的节距P i+1满足下式：
（1）
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度，m是微图像阵列中图像元1的数目。
优选的，与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度等于与第i列图像元2对应的狭缝的孔径宽度，与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度W i 和与第i+1列图像元1对应的狭缝的孔径宽度W i+1满足下式：
（2）
其中，P i 是与第i列图像元1对应的狭缝的节距，P i+1是与第i+1列图像元1对应的狭缝的节距，l是观看距离，t是渐变狭缝光栅的厚度，m是微图像阵列中图像元1的数目。
优选的，与同一图像元1对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元2对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元1对应的多个狭缝以该图像元1的中心为中心对称；与同一图像元2对应的多个狭缝以该图像元2的中心为中心对称。
优选的，与第i列图像元1对应的狭缝的间距等于与第i列图像元2对应的狭缝的间距，与第i列图像元1对应的狭缝的间距B i 为：
（3）
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，P i 是与第i列图像元1对应的狭缝的节距，W i 是与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
优选的，3D图像1的水平分辨率r 1为
（4）
3D图像2的水平分辨率r 2为
（5）
其中，m是微图像阵列中图像元1的数目，P i 是与第i列图像元1对应的狭缝的节距，W i 是与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度，B i 是与第i列图像元1对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
显示屏与渐变狭缝光栅的间距为8mm，图像元1的数目为4，图像元2的数目为4，子狭缝光栅的组数为3，渐变狭缝光栅的厚度为1mm，观看距离为233mm，与第1列图像元对应的狭缝的节距为20mm，与第1列图像元对应的狭缝的孔径宽度为1mm；则由式（1）计算得到与第1~4列图像元1对应的狭缝的节距分别为20mm，18.68mm，18.68mm，20mm，与第1~4列图像元2对应的狭缝的节距分别为20mm，18.68mm，18.68mm，20mm，由式（2）计算得到与第1~4列图像元1对应的狭缝的孔径宽度分别为1mm，0.83mm，0.83mm，1mm，与第1~4列图像元2对应的狭缝的孔径宽度分别为1mm，0.83mm，0.83mm，1mm，由式（3）计算得到与第1~4列图像元1对应的狭缝的间距分别为0.5mm，2.11mm，2.11mm，0.5mm，与第1~4列图像元1对应的狭缝的间距分别为0.5mm，2.11mm，2.11mm，0.5mm，由式（4）计算得到3D图像1的水平分辨率为10，由式（5）计算得到3D图像2的水平分辨率为10；基于上述参数的传统集成成像双视3D显示的3D图像的水平分辨率均为4。

Claims (4)

1.一种一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏，渐变节距偏振光栅，渐变狭缝光栅，偏振眼镜1和偏振眼镜2；渐变节距偏振光栅与显示屏贴合，且位于显示屏与渐变狭缝光栅之间；渐变狭缝光栅平行放置在渐变节距偏振光栅前方，且对应对齐；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列由图像元1和图像元2交替排列组成；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅；渐变节距偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成，偏振单元1与偏振单元2的偏振方向正交；偏振眼镜1的偏振方向与偏振单元1相同，偏振眼镜2的偏振方向与偏振单元2相同；图像元1与偏振单元1对应对齐，图像元2与偏振单元2对应对齐；在渐变节距偏振光栅中，偏振单元1的节距从中间到两边逐渐增大，偏振单元2的节距从中间到两边逐渐增大；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大；图像元1的数目等于图像元2的数目；每组子狭缝光栅中狭缝的数目等于微图像阵列中图像元1的数目的两倍；与同一图像元1对应的多个狭缝的节距均等于该图像元1的节距，与同一图像元1对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元2对应的多个狭缝的节距均等于该图像元2的节距，与同一图像元2对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与第i列图像元1对应的狭缝的节距等于与第i列图像元2对应的狭缝的节距；与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度等于与第i列图像元2对应的狭缝的孔径宽度；与第i列图像元1对应的狭缝的节距Pi和与第i+1列图像元1对应的狭缝的节距Pi+1、与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度Wi和与第i+1列图像元1对应的狭缝的孔径宽度Wi+1分别满足下式：
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度，m是微图像阵列中图像元1的数目；图像元1通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像1，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像1，且只能通过偏振眼镜1看到；图像元2通过多组子狭缝光栅重建出多个3D图像2，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像2，且只能通过偏振眼镜2看到。
2.根据权利要求1所述的一种一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，与同一图像元1对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元2对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元1对应的多个狭缝以该图像元1的中心为中心对称；与同一图像元2对应的多个狭缝以该图像元2的中心为中心对称。
3.根据权利要求2所述的一种一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，与第i列图像元1对应的狭缝的间距等于与第i列图像元2对应的狭缝的间距，与第i列图像元1对应的狭缝的间距Bi为：
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，Pi是与第i列图像元1对应的狭缝的节距，Wi是与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
4.根据权利要求1所述的一种一维集成成像双视3D显示装置，其特征在于，3D图像1的水平分辨率r1为
3D图像2的水平分辨率r2为
其中，m是微图像阵列中图像元1的数目，Pi是与第i列图像元1对应的狭缝的节距，Wi是与第i列图像元1对应的狭缝的孔径宽度，Bi是与第i列图像元1对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
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