CN112859363A - 基于双显示屏的3d显示方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于双显示屏的3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现3D显示；集成成像显示设备包括显示屏I，针孔偏振片I，显示屏II和针孔偏振片II；每个图像元I通过与该图像元I对应的针孔II和针孔IV重建3D图像I，与该图像元I相邻的图像元I发出的光线不会干扰该图像元I重建的3D图像；每个图像元II被该图像元II对应的针孔I和针孔III发出的光线照明重建3D图像II，与该图像元II对应的针孔I和针孔III相邻的针孔I和针孔III发出的光线不会干扰该图像元II重建的3D图像II；3D图像I和3D图像II在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。

Description

基于双显示屏的3D显示方法
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及基于双显示屏的3D显示方法。
背景技术
集成成像3D显示具有裸眼观看的特点，其拍摄与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显示的主要方式之一。与基于微透镜阵列的集成成像3D显示相比，基于针孔阵列的集成成像3D显示具有成本低、重量小、器件厚度薄和节距不受制作工艺限制等优点。
通过采用双显示屏以及配套的针孔偏振片，可以将分辨率增大一倍。但是，传统的基于双显示屏的集成成像3D显示存在以下问题：
位于显示屏I的图像元阵列I由多个图像元I紧密排列组成；每个图像元I通过与该图像元I对应的针孔II和针孔IV重建3D图像I，但是，与该图像元I相邻的图像元I发出的一部分光线也通过与该图像元I对应的针孔II和针孔IV，而且干扰了该图像元I重建的3D图像I；位于显示屏II的图像元阵列II由多个图像元II紧密排列组成；每个图像元II被该图像元II对应的针孔I和针孔III发出的光线照明重建3D图像II，但是，与该图像元II对应的针孔I和针孔III相邻的针孔I和针孔III发出的一部分光线也照明该图像元，而且干扰该图像元II重建的3D图像II；从而减小了观看视角。传统的基于双显示屏的集成成像3D显示的观看视角θ 1和垂直观看视角θ 2分别为：
Figure 457038DEST_PATH_IMAGE001
Figure 450401DEST_PATH_IMAGE002
其中，p是针孔I的节距，w是针孔I的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏I与显示屏II的间距，m是水平方向上图像元I的数目，n是垂直方向上图像元I的数目。
发明内容
本发明提出了基于双显示屏的3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现3D显示；其特征在于，集成成像显示设备包括显示屏I，针孔偏振片I，显示屏II和针孔偏振片II；如附图1和2所示，显示屏I，针孔偏振片I，显示屏II和针孔偏振片II依次平行放置；针孔偏振片I与显示屏I贴合，针孔偏振片II与显示屏II贴合；针孔偏振片I带有针孔阵列I，针孔偏振片II带有针孔阵列II，如附图3和4所示；针孔偏振片I的偏振方向与针孔偏振片II的偏振方向正交；显示屏I用于显示复合离散式图像元阵列I，复合离散式图像元阵列I包括离散式图像元阵列I和针孔阵列III，显示屏II用于显示复合离散式图像元阵列II，复合离散式图像元阵列II包括离散式图像元阵列II和针孔阵列IV，如附图5和6所示；离散式图像元阵列I包括多个离散排列的图像元I；图像元I的宽度均相同；相邻图像元I的间隔宽度均相同；每个图像元I的中心均与该图像元I对应的针孔II和针孔IV的中心对应对齐；离散式图像元阵列II包括多个离散排列的图像元II；图像元II的宽度均相同；相邻图像元II的间隔宽度均相同；每个图像元II的中心均与该图像元II对应的针孔I和针孔III的中心对应对齐；每个图像元I通过与该图像元I对应的针孔II和针孔IV重建3D图像I，与该图像元I相邻的图像元I发出的光线不会干扰该图像元I重建的3D图像；每个图像元II被该图像元II对应的针孔I和针孔III发出的光线照明重建3D图像II，与该图像元II对应的针孔I和针孔III相邻的针孔I和针孔III发出的光线不会干扰该图像元II重建的3D图像II；3D图像I和3D图像II在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。
优选的，针孔I、针孔II、针孔III和针孔IV的节距均相同；针孔I和针孔III的孔径宽度相同；针孔II和针孔IV的孔径宽度相同；相邻图像元I的间隔宽度a和相邻图像元II的间隔宽度b满足下式
Figure 516315DEST_PATH_IMAGE003
（1）
Figure 253327DEST_PATH_IMAGE004
（2）
其中，p是针孔I的节距，w是针孔I的孔径宽度，v是针孔II的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏I与针孔偏振片II的间距。
优选的，图像元I的宽度q、相邻图像元I的间隔宽度a、图像元II的宽度h和相邻图像元I的间隔宽度b分别为：
Figure 776712DEST_PATH_IMAGE005
（3）
Figure 206557DEST_PATH_IMAGE006
（4）
Figure 448182DEST_PATH_IMAGE007
（5）
Figure 785623DEST_PATH_IMAGE008
（6）
其中，p是针孔I的节距，w是针孔I的孔径宽度，v是针孔II的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏I与针孔偏振片II的间距。
优选的，水平方向上图像元I的数目等于水平方向上图像元II的数目；垂直方向上图像元I的数目等于垂直方向上图像元II的数目；集成成像3D显示的水平观看视角θ 1和垂直观看视角θ 2分别为：
Figure 429094DEST_PATH_IMAGE009
（7）
Figure 577309DEST_PATH_IMAGE010
（8）
其中，p是针孔I的节距，l是观看距离，g是显示屏I与针孔偏振片II的间距，m是水平方向上图像元I的数目，n是垂直方向上图像元I的数目。
附图说明
附图1为本发明水平方向示意图
附图2为本发明垂直方向示意图
附图3为本发明的针孔偏振片I的示意图
附图4为本发明的针孔偏振片II的示意图
附图5为本发明的复合离散式图像元阵列I的示意图
附图6为本发明的复合离散式图像元阵列II的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏I， 2. 针孔偏振片I，3. 显示屏II，4. 针孔偏振片II，5. 针孔I，6.针孔II，7. 针孔III，8. 针孔IV，9. 图像元I，10. 图像元II，11. 相邻图像元I的间隔，12.相邻图像元II的间隔。
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双显示屏的3D显示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。
本发明提出了基于双显示屏的3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现3D显示；其特征在于，集成成像显示设备包括显示屏I，针孔偏振片I，显示屏II和针孔偏振片II；如附图1和2所示，显示屏I，针孔偏振片I，显示屏II和针孔偏振片II依次平行放置；针孔偏振片I与显示屏I贴合，针孔偏振片II与显示屏II贴合；针孔偏振片I带有针孔阵列I，针孔偏振片II带有针孔阵列II，如附图3和4所示；针孔偏振片I的偏振方向与针孔偏振片II的偏振方向正交；显示屏I用于显示复合离散式图像元阵列I，复合离散式图像元阵列I包括离散式图像元阵列I和针孔阵列III，显示屏II用于显示复合离散式图像元阵列II，复合离散式图像元阵列II包括离散式图像元阵列II和针孔阵列IV，如附图5和6所示；离散式图像元阵列I包括多个离散排列的图像元I；图像元I的宽度均相同；相邻图像元I的间隔宽度均相同；每个图像元I的中心均与该图像元I对应的针孔II和针孔IV的中心对应对齐；离散式图像元阵列II包括多个离散排列的图像元II；图像元II的宽度均相同；相邻图像元II的间隔宽度均相同；每个图像元II的中心均与该图像元II对应的针孔I和针孔III的中心对应对齐；每个图像元I通过与该图像元I对应的针孔II和针孔IV重建3D图像I，与该图像元I相邻的图像元I发出的光线不会干扰该图像元I重建的3D图像；每个图像元II被该图像元II对应的针孔I和针孔III发出的光线照明重建3D图像II，与该图像元II对应的针孔I和针孔III相邻的针孔I和针孔III发出的光线不会干扰该图像元II重建的3D图像II；3D图像I和3D图像II在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。
优选的，针孔I、针孔II、针孔III和针孔IV的节距均相同；针孔I和针孔III的孔径宽度相同；针孔II和针孔IV的孔径宽度相同；相邻图像元I的间隔宽度a和相邻图像元II的间隔宽度b满足下式
Figure 306231DEST_PATH_IMAGE003
（1）
Figure 385045DEST_PATH_IMAGE004
（2）
其中，p是针孔I的节距，w是针孔I的孔径宽度，v是针孔II的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏I与针孔偏振片II的间距。
优选的，图像元I的宽度q、相邻图像元I的间隔宽度a、图像元II的宽度h和相邻图像元I的间隔宽度b分别为：
Figure 945340DEST_PATH_IMAGE005
（3）
Figure 716987DEST_PATH_IMAGE006
（4）
Figure 667625DEST_PATH_IMAGE007
（5）
Figure 550130DEST_PATH_IMAGE008
（6）
其中，p是针孔I的节距，w是针孔I的孔径宽度，v是针孔II的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏I与针孔偏振片II的间距。
优选的，水平方向上图像元I的数目等于水平方向上图像元II的数目；垂直方向上图像元I的数目等于垂直方向上图像元II的数目；集成成像3D显示的水平观看视角θ 1和垂直观看视角θ 2分别为：
Figure 902614DEST_PATH_IMAGE009
（7）
Figure 156747DEST_PATH_IMAGE010
（8）
其中，p是针孔I的节距，l是观看距离，g是显示屏I与针孔偏振片II的间距，m是水平方向上图像元I的数目，n是垂直方向上图像元I的数目。
针孔I的节距为5mm，针孔I的孔径宽度为1mm，针孔II的孔径宽度为1mm，水平方向上图像元I的数目为10，垂直方向上图像元I的数目为6，水平方向上图像元II的数目为10，垂直方向上图像元II的数目为6，观看距离为500mm，显示屏I与针孔偏振片II的间距为5mm，则由式（3）和（4）计算得到图像元I的宽度和相邻图像元I的间隔宽度分别为3.99mm、1.01mm；由式（5）和（6）计算得到图像元II的宽度和相邻图像元II的间隔宽度分别为3.96mm、1.01mm；由式（7）和（8）计算得到，集成成像3D显示的水平观看视角和垂直观看视角分别为49°和51°。基于上述参数的传统的基于双显示屏的集成成像3D显示的水平观看视角和垂直观看视角分别为39°和40°。

Claims (4)

1.基于双显示屏的3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现3D显示；其特征在于，集成成像显示设备包括显示屏I，针孔偏振片I，显示屏II和针孔偏振片II；显示屏I，针孔偏振片I，显示屏II和针孔偏振片II依次平行放置；针孔偏振片I与显示屏I贴合，针孔偏振片II与显示屏II贴合；针孔偏振片I带有针孔阵列I，针孔偏振片II带有针孔阵列II；针孔偏振片I的偏振方向与针孔偏振片II的偏振方向正交；显示屏I用于显示复合离散式图像元阵列I，复合离散式图像元阵列I包括离散式图像元阵列I和针孔阵列III，显示屏II用于显示复合离散式图像元阵列II，复合离散式图像元阵列II包括离散式图像元阵列II和针孔阵列IV；离散式图像元阵列I包括多个离散排列的图像元I；图像元I的宽度均相同；相邻图像元I的间隔宽度均相同；每个图像元I的中心均与该图像元I对应的针孔II和针孔IV的中心对应对齐；离散式图像元阵列II包括多个离散排列的图像元II；图像元II的宽度均相同；相邻图像元II的间隔宽度均相同；每个图像元II的中心均与该图像元II对应的针孔I和针孔III的中心对应对齐；每个图像元I通过与该图像元I对应的针孔II和针孔IV重建3D图像I，与该图像元I相邻的图像元I发出的光线不会干扰该图像元I重建的3D图像；每个图像元II被该图像元II对应的针孔I和针孔III发出的光线照明重建3D图像II，与该图像元II对应的针孔I和针孔III相邻的针孔I和针孔III发出的光线不会干扰该图像元II重建的3D图像II；3D图像I和3D图像II在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。
2. 根据权利要求1所述的基于双显示屏的3D显示方法，其特征在于，针孔I、针孔II、针孔III和针孔IV的节距均相同；针孔I和针孔III的孔径宽度相同；针孔II和针孔IV的孔径宽度相同；相邻图像元I的间隔宽度a和相邻图像元II的间隔宽度b满足下式
Figure 802000DEST_PATH_IMAGE001
（1）
Figure 839357DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中，p是针孔I的节距，w是针孔I的孔径宽度，v是针孔II的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏I与针孔偏振片II的间距。
3.根据权利要求2所述的基于双显示屏的3D显示方法，其特征在于，图像元I的宽度q、相邻图像元I的间隔宽度a、图像元II的宽度h和相邻图像元I的间隔宽度b分别为：
Figure 900854DEST_PATH_IMAGE003
（3）
Figure 185205DEST_PATH_IMAGE004
（4）
Figure 597732DEST_PATH_IMAGE005
（5）
Figure 625731DEST_PATH_IMAGE006
（6）
其中，p是针孔I的节距，w是针孔I的孔径宽度，v是针孔II的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏I与针孔偏振片II的间距。
4.根据权利要求3所述的基于双显示屏的3D显示方法，其特征在于，水平方向上图像元I的数目等于水平方向上图像元II的数目；垂直方向上图像元I的数目等于垂直方向上图像元II的数目；集成成像3D显示的水平观看视角θ 1和垂直观看视角θ 2分别为：
Figure 869630DEST_PATH_IMAGE007
（7）
Figure 59303DEST_PATH_IMAGE008
（8）
其中，p是针孔I的节距，l是观看距离，g是显示屏I与针孔偏振片II的间距，m是水平方向上图像元I的数目，n是垂直方向上图像元I的数目。
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