CN110208954A - 基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3d显示装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置及方法，包括显示屏，偏振光栅，针孔阵列，微透镜阵列，偏振眼镜1和偏振眼镜2；偏振光栅与显示屏贴合，针孔阵列与微透镜阵列贴合；显示屏，偏振光栅，针孔阵列，微透镜阵列平行放置且对应对齐；图像元1均通过对应的多个微透镜重建出多个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均通过对应的多个微透镜重建出多个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

基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置及方法
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置及方法。
背景技术
集成成像双视3D显示是双视显示技术和集成成像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，现有的集成成像双视3D显示存在3D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
本发明提出了基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置，如附图1和附图2所示，其特征在于，包括显示屏，偏振光栅，针孔阵列，微透镜阵列，偏振眼镜1和偏振眼镜2；偏振光栅与显示屏贴合，针孔阵列与微透镜阵列贴合；显示屏，偏振光栅，针孔阵列，微透镜阵列平行放置且对应对齐；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组成，如附图3所示；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；图像元1均通过对应的多个微透镜重建出多个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均通过对应的多个微透镜重建出多个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，针孔的节距、偏振单元1的节距、偏振单元2的节距、图像元1的节距、图像元2的节距均相同。
优选的，图像元1和图像元2的节距是微透镜的节距的倍数，针孔的水平孔径宽度是微透镜的节距的倍数，针孔的垂直孔径宽度是微透镜的节距的倍数。
优选的，图像元1的中心均与对应针孔的中心对应对齐，图像元2的中心均与对应针孔的中心对应对齐。
优选的，显示屏位于微透镜阵列的焦平面。
优选的，3D图像1的分辨率R 1和3D图像2的分辨率R 2分别为
（1）
（2）
其中，p是微透镜的节距，m是微图像阵列中水平方向上图像元的数目，n是微图像阵列中垂直方向上图像元的数目，w是针孔的水平孔径宽度，v是针孔的垂直孔径宽度。
基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示方法，其特征在于，包括：
微图像阵列由图像元1和图像元2组成；
偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成；
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；
图像元1和图像元2的节距是微透镜的节距的倍数，针孔的水平孔径宽度是微透镜的节距的倍数，针孔的垂直孔径宽度是微透镜的节距的倍数；
图像元1的中心均与对应针孔的中心对应对齐，图像元2的中心均与对应针孔的中心对应对齐；
针孔阵列用于限定参与成像的微透镜的个数；
图像元1均通过对应的多个微透镜重建出多个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均通过对应的多个微透镜重建出多个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。
附图说明
附图1为本发明的结构和参数示意图
附图2为本发明的结构和参数示意图
附图3为本发明的微图像阵列的结构示意图
附图4为本发明的偏振光栅的结构示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 偏振光栅，3. 针孔阵列，4. 微透镜阵列，5. 偏振眼镜1，6. 偏振眼镜2，7.图像元1， 8. 图像元2，9. 偏振单元1， 10. 偏振单元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基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置及方法的一个典型实施例，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。
本发明提出了基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置，如附图1和附图2所示，其特征在于，包括显示屏，偏振光栅，针孔阵列，微透镜阵列，偏振眼镜1和偏振眼镜2；偏振光栅与显示屏贴合，针孔阵列与微透镜阵列贴合；显示屏，偏振光栅，针孔阵列，微透镜阵列平行放置且对应对齐；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组成，如附图3所示；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；图像元1均通过对应的多个微透镜重建出多个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均通过对应的多个微透镜重建出多个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，针孔的节距、偏振单元1的节距、偏振单元2的节距、图像元1的节距、图像元2的节距均相同。
优选的，图像元1和图像元2的节距是微透镜的节距的倍数，针孔的水平孔径宽度是微透镜的节距的倍数，针孔的垂直孔径宽度是微透镜的节距的倍数。
优选的，图像元1的中心均与对应针孔的中心对应对齐，图像元2的中心均与对应针孔的中心对应对齐。
优选的，显示屏位于微透镜阵列的焦平面。
优选的，3D图像1的分辨率R 1和3D图像2的分辨率R 2分别为
（1）
（2）
其中，p是微透镜的节距，m是微图像阵列中水平方向上图像元的数目，n是微图像阵列中垂直方向上图像元的数目，w是针孔的水平孔径宽度，v是针孔的垂直孔径宽度。
基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示方法，其特征在于，包括：
微图像阵列由图像元1和图像元2组成；
偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成；
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；
图像元1和图像元2的节距是微透镜的节距的倍数，针孔的水平孔径宽度是微透镜的节距的倍数，针孔的垂直孔径宽度是微透镜的节距的倍数；
图像元1的中心均与对应针孔的中心对应对齐，图像元2的中心均与对应针孔的中心对应对齐；
针孔阵列用于限定参与成像的微透镜的个数；
图像元1均通过对应的多个微透镜重建出多个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均通过对应的多个微透镜重建出多个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。
微图像阵列中水平方向上图像元的数目为10，微图像阵列中垂直方向上图像元的数目为10，偏振单元1的节距为20mm，针孔的水平孔径宽度为2mm，针孔的垂直孔径宽度为4mm，微透镜的节距为0.5mm，则由式（1）和式（2）计算得到3D图像1的分辨率为20×40，3D图像2的分辨率为20×40；基于上述参数的传统集成成像双视3D显示中，3D图像1和3D图像2的分辨率均为5×5。

Claims (7)

1.基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏，包括显示屏，偏振光栅，针孔阵列，微透镜阵列，偏振眼镜1和偏振眼镜2；偏振光栅与显示屏贴合，针孔阵列与微透镜阵列贴合；显示屏，偏振光栅，针孔阵列，微透镜阵列平行放置且对应对齐；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组成；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；图像元1均通过对应的多个微透镜重建出多个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均通过对应的多个微透镜重建出多个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所述的基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置，其特征在于，针孔的节距、偏振单元1的节距、偏振单元2的节距、图像元1的节距、图像元2的节距均相同。
3.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置，其特征在于，图像元1和图像元2的节距是微透镜的节距的倍数，针孔的水平孔径宽度是微透镜的节距的倍数，针孔的垂直孔径宽度是微透镜的节距的倍数。
4.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置，其特征在于，图像元1的中心均与对应针孔的中心对应对齐，图像元2的中心均与对应针孔的中心对应对齐。
5.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置，其特征在于，显示屏位于微透镜阵列的焦平面。
6.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示装置，其特征在于，3D图像1的分辨率R 1和3D图像2的分辨率R 2分别为
其中，p是微透镜的节距，m是微图像阵列中水平方向上图像元的数目，n是微图像阵列中垂直方向上图像元的数目，w是针孔的水平孔径宽度，v是针孔的垂直孔径宽度。
7.基于微透镜阵列和偏振光栅的双视3D显示方法，其特征在于，包括：
微图像阵列由图像元1和图像元2组成；
偏振光栅由偏振单元1和偏振单元2交替排列组成；
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；
图像元1和图像元2的节距是微透镜的节距的倍数，针孔的水平孔径宽度是微透镜的节距的倍数，针孔的垂直孔径宽度是微透镜的节距的倍数；
图像元1的中心均与对应针孔的中心对应对齐，图像元2的中心均与对应针孔的中心对应对齐；
针孔阵列用于限定参与成像的微透镜的个数；
图像元1均通过对应的多个微透镜重建出多个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均通过对应的多个微透镜重建出多个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。
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