CN114815296B - 基于复合偏振片和渐变狭缝光栅的双视3d显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于复合偏振片和渐变狭缝光栅的双视3D显示装置，渐变狭缝光栅中狭缝I的节距从中间到两边逐渐增大，渐变狭缝光栅中狭缝I的孔径宽度从中间到两边逐渐增大；渐变节距狭缝光栅中狭缝II的孔径宽度均相同；图像元I发出的一部分光线依次通过偏振片I以及对应的狭缝I和狭缝II投射到成像区域I重建3D图像I；图像元II发出的一部分光线依次通过偏振片II以及对应的狭缝I和狭缝II投射到成像区域II重建3D图像II；通过偏振眼镜I只能观看到3D图像I，通过偏振眼镜II只能观看到3D图像II；3D图像I和3D图像II的观看视角均与狭缝II的数目无关，且均与狭缝II的孔径宽度成正比。
Description
技术领域
本发明涉及3D显示技术，更具体地说，本发明涉及一种基于复合偏振片和渐变狭缝光栅的双视3D显示装置。
背景技术
采用渐变节距针孔阵列可以增大集成成像双视3D显示的观看视角。现有的一种双视3D显示装置包括显示屏，偏振片，渐变节距矩形针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏、偏振片和渐变节距矩形针孔阵列的水平和垂直中轴线分别对应对齐，且互相平行；偏振片与显示屏贴合，且位于显示屏与渐变节距矩形针孔阵列之间；显示屏、偏振片和渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度均相同，显示屏、偏振片和渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度均相同；在渐变节距矩形针孔阵列中，任意一列的矩形针孔的水平节距相同，任意一行的矩形针孔的垂直节距相同；渐变节距矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目等于垂直方向上矩形针孔的数目的两倍；位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的垂直节距与水平节距的比值等于渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值的两倍；显示屏用于显示渐变节距矩形图像元阵列，渐变节距矩形图像元阵列包括矩形图像元I和矩形图像元II；矩形图像元I位于显示屏的左半部分，矩形图像元II位于显示屏的右半部分；矩形图像元I的水平节距和垂直节距分别等于与其对应的矩形针孔的水平节距和垂直节距；矩形图像元II的水平节距和垂直节距分别等于与其对应的矩形针孔的水平节距和垂直节距；偏振片包括子偏振片I和子偏振片II，子偏振片I与子偏振片II的偏振方向正交；子偏振片I和子偏振片II的水平宽度均等于显示屏的水平宽度的一半，子偏振片I和子偏振片II的垂直宽度均等于显示屏的垂直宽度；子偏振片I与显示屏的左半部分对应对齐，子偏振片II与显示屏的右半部分对应对齐；偏振眼镜I的偏振方向与子偏振片I相同，偏振眼镜II的偏振方向与子偏振片II相同；矩形图像元I通过子偏振片I以及对应的矩形针孔重建出3D图像I，且只能通过偏振眼镜I看到；矩形图像元II通过子偏振片II以及对应的矩形针孔重建出3D图像II，且只能通过偏振眼镜II看到。在最佳观看距离处，3D图像I的水平观看视角θ 1和3D图像II的水平观看视角θ 2为
其中，p是位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距，w是矩形针孔的孔径宽度，g是显示屏与渐变节距矩形针孔阵列的间距。由上式可知，3D图像I和3D图像II的水平观看视角均与水平方向上矩形针孔的数目无关，但是均与矩形针孔的孔径宽度成反比。
发明内容
本发明提出了基于复合偏振片和渐变狭缝光栅的双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅、渐变节距狭缝光栅、偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅和渐变节距狭缝光栅依次平行放置；复合偏振片与显示屏贴合；显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅和渐变节距狭缝光栅的水平宽度均相同；显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅和渐变节距狭缝光栅的垂直宽度均相同；显示屏用于显示渐变节距复合图像元阵列；渐变节距复合图像元阵列包括图像元I和图像元II，如附图2所示；图像元I位于显示屏的左半部分，图像元II位于显示屏的右半部分；图像元I的数目等于图像元II的数目；复合偏振片包括偏振片I和偏振片II，如附图3所示；偏振片I的水平宽度等于偏振片II的水平宽度，且均等于复合偏振片的水平宽度的一半；偏振片I的垂直宽度和偏振片II的垂直宽度均等于复合偏振片的垂直宽度；偏振片I与显示屏的左半部分对应对齐，偏振片II与显示屏的右半部分对应对齐；图像元I与偏振片I对应对齐，图像元II与偏振片II对应对齐；偏振片I的偏振方向与偏振片II的偏振方向正交；偏振片I用于起偏图像元I发出的光线，偏振片II用于起偏图像元II发出的光线；渐变狭缝光栅由一系列狭缝I组成，如附图4所示；狭缝I用于光路调制；渐变狭缝光栅以垂直中轴线为中心左右对称；渐变狭缝光栅中狭缝I的节距从中间到两边逐渐增大，渐变狭缝光栅中狭缝I的孔径宽度从中间到两边逐渐增大；狭缝I的数目等于图像元I的数目的两倍；渐变狭缝光栅中第i列狭缝I的节距h i 由下式计算得到
（1）
其中，p是位于渐变狭缝光栅中间的狭缝I的节距，g是显示屏与渐变节距狭缝光栅的间距，m是狭缝I的数目，l是最佳观看距离；渐变节距狭缝光栅由一系列狭缝II组成，如附图5所示；狭缝II用于成像；狭缝II的数目等于狭缝I的数目；渐变节距狭缝光栅以垂直中轴线为中心左右对称；渐变节距狭缝光栅中第i列狭缝II的节距等于渐变狭缝光栅中第i列狭缝I的节距；渐变节距狭缝光栅中狭缝II的孔径宽度均相同；渐变狭缝光栅中第i列狭缝I的孔径宽度w i 由下式计算得
（2）
其中，v是狭缝II的孔径宽度，d是渐变狭缝光栅与渐变节距狭缝光栅的间距；渐变狭缝光栅与渐变节距狭缝光栅的间距d满足下式
（3）
偏振眼镜I的偏振方向与偏振片I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振片II的偏振方向相同；偏振眼镜I和偏振眼镜II用于分离3D图像I和3D图像II；图像元I的中心与对应狭缝I和狭缝II的中心对应对齐；图像元I的节距等于对应狭缝I和狭缝II的节距；图像元II的中心与对应狭缝I和狭缝II的中心对应对齐；图像元II的节距等于对应狭缝I和狭缝II的节距；图像元I发出的一部分光线依次通过偏振片I以及对应的狭缝I和狭缝II投射到成像区域I重建3D图像I；图像元II发出的一部分光线依次通过偏振片II以及对应的狭缝I和狭缝II投射到成像区域II重建3D图像II；通过偏振眼镜I只能观看到3D图像I，通过偏振眼镜II只能观看到3D图像II；在最佳观看距离处，3D图像I的观看视角θ 1和3D图像II的观看视角θ 2为
（4）
3D图像I和3D图像II的观看视角均与狭缝II的数目无关，且均与狭缝II的孔径宽度成正比。
附图说明
附图1为本发明的示意图
附图2为本发明的渐变节距复合图像元阵列的示意图
附图3为本发明的复合偏振片的示意图
附图4为本发明的渐变狭缝光栅的示意图
附图5为本发明的渐变节距狭缝光栅的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 复合偏振片，3. 渐变狭缝光栅，4. 渐变节距狭缝光栅，5. 偏振眼镜I，6. 偏振眼镜II，7. 图像元I，8. 图像元II，9. 偏振片I，10. 偏振片II，11. 狭缝I，12. 狭缝II。
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。
本发明提出了基于复合偏振片和渐变狭缝光栅的双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅、渐变节距狭缝光栅、偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅和渐变节距狭缝光栅依次平行放置；复合偏振片与显示屏贴合；显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅和渐变节距狭缝光栅的水平宽度均相同；显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅和渐变节距狭缝光栅的垂直宽度均相同；显示屏用于显示渐变节距复合图像元阵列；渐变节距复合图像元阵列包括图像元I和图像元II，如附图2所示；图像元I位于显示屏的左半部分，图像元II位于显示屏的右半部分；图像元I的数目等于图像元II的数目；复合偏振片包括偏振片I和偏振片II，如附图3所示；偏振片I的水平宽度等于偏振片II的水平宽度，且均等于复合偏振片的水平宽度的一半；偏振片I的垂直宽度和偏振片II的垂直宽度均等于复合偏振片的垂直宽度；偏振片I与显示屏的左半部分对应对齐，偏振片II与显示屏的右半部分对应对齐；图像元I与偏振片I对应对齐，图像元II与偏振片II对应对齐；偏振片I的偏振方向与偏振片II的偏振方向正交；偏振片I用于起偏图像元I发出的光线，偏振片II用于起偏图像元II发出的光线；渐变狭缝光栅由一系列狭缝I组成，如附图4所示；狭缝I用于光路调制；渐变狭缝光栅以垂直中轴线为中心左右对称；渐变狭缝光栅中狭缝I的节距从中间到两边逐渐增大，渐变狭缝光栅中狭缝I的孔径宽度从中间到两边逐渐增大；狭缝I的数目等于图像元I的数目的两倍；渐变狭缝光栅中第i列狭缝I的节距h i 由下式计算得到
（1）
其中，p是位于渐变狭缝光栅中间的狭缝I的节距，g是显示屏与渐变节距狭缝光栅的间距，m是狭缝I的数目，l是最佳观看距离；渐变节距狭缝光栅由一系列狭缝II组成，如附图5所示；狭缝II用于成像；狭缝II的数目等于狭缝I的数目；渐变节距狭缝光栅以垂直中轴线为中心左右对称；渐变节距狭缝光栅中第i列狭缝II的节距等于渐变狭缝光栅中第i列狭缝I的节距；渐变节距狭缝光栅中狭缝II的孔径宽度均相同；渐变狭缝光栅中第i列狭缝I的孔径宽度w i 由下式计算得
（2）
其中，v是狭缝II的孔径宽度，d是渐变狭缝光栅与渐变节距狭缝光栅的间距；渐变狭缝光栅与渐变节距狭缝光栅的间距d满足下式
（3）
偏振眼镜I的偏振方向与偏振片I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振片II的偏振方向相同；偏振眼镜I和偏振眼镜II用于分离3D图像I和3D图像II；图像元I的中心与对应狭缝I和狭缝II的中心对应对齐；图像元I的节距等于对应狭缝I和狭缝II的节距；图像元II的中心与对应狭缝I和狭缝II的中心对应对齐；图像元II的节距等于对应狭缝I和狭缝II的节距；图像元I发出的一部分光线依次通过偏振片I以及对应的狭缝I和狭缝II投射到成像区域I重建3D图像I；图像元II发出的一部分光线依次通过偏振片II以及对应的狭缝I和狭缝II投射到成像区域II重建3D图像II；通过偏振眼镜I只能观看到3D图像I，通过偏振眼镜II只能观看到3D图像II；在最佳观看距离处，3D图像I的观看视角θ 1和3D图像II的观看视角θ 2为
（4）
3D图像I和3D图像II的观看视角均与狭缝II的数目无关，且均与狭缝II的孔径宽度成正比。
位于渐变狭缝光栅中间的狭缝I的节距是10mm，狭缝II的孔径宽度是2mm，显示屏与渐变节距狭缝光栅的间距是10mm，渐变狭缝光栅与渐变节距狭缝光栅的间距是6mm，最佳观看距离是1010mm，狭缝I的数目是8，则由式（1）计算得到渐变狭缝光栅中第1~8列狭缝I的节距分别为10.6mm、10.4mm、10.2mm、10mm、10mm、10.2mm、10.4mm、10.6mm；由式（2）计算得到渐变狭缝光栅中第1~8列狭缝I的孔径宽度分别为5.56mm、5.44mm、5.32mm、5.2mm、5.2mm、5.32mm、5.44mm、5.56mm；由式（4）计算得到，3D图像I和3D图像II的观看视角均为62°。在基于上述参数的现有技术方案中，3D图像I和3D图像II的观看视角均为44°。
Claims (1)
1.基于复合偏振片和渐变狭缝光栅的双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅、渐变节距狭缝光栅、偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅和渐变节距狭缝光栅依次平行放置；复合偏振片与显示屏贴合；显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅和渐变节距狭缝光栅的水平宽度均相同；显示屏、复合偏振片、渐变狭缝光栅和渐变节距狭缝光栅的垂直宽度均相同；显示屏用于显示渐变节距复合图像元阵列；渐变节距复合图像元阵列包括图像元I和图像元II；图像元I位于显示屏的左半部分，图像元II位于显示屏的右半部分；图像元I的数目等于图像元II的数目；复合偏振片包括偏振片I和偏振片II；偏振片I的水平宽度等于偏振片II的水平宽度，且均等于复合偏振片的水平宽度的一半；偏振片I的垂直宽度和偏振片II的垂直宽度均等于复合偏振片的垂直宽度；偏振片I与显示屏的左半部分对应对齐，偏振片II与显示屏的右半部分对应对齐；图像元I与偏振片I对应对齐，图像元II与偏振片II对应对齐；偏振片I的偏振方向与偏振片II的偏振方向正交；偏振片I用于起偏图像元I发出的光线，偏振片II用于起偏图像元II发出的光线；渐变狭缝光栅由一系列狭缝I组成；狭缝I用于光路调制；渐变狭缝光栅以垂直中轴线为中心左右对称；渐变狭缝光栅中狭缝I的节距从中间到两边逐渐增大，渐变狭缝光栅中狭缝I的孔径宽度从中间到两边逐渐增大；狭缝I的数目等于图像元I的数目的两倍；渐变狭缝光栅中第i列狭缝I的节距h i 由下式计算得到
其中，p是位于渐变狭缝光栅中间的狭缝I的节距，g是显示屏与渐变节距狭缝光栅的间距，m是狭缝I的数目，l是最佳观看距离；渐变节距狭缝光栅由一系列狭缝II组成；狭缝II用于成像；狭缝II的数目等于狭缝I的数目；渐变节距狭缝光栅以垂直中轴线为中心左右对称；渐变节距狭缝光栅中第i列狭缝II的节距等于渐变狭缝光栅中第i列狭缝I的节距；渐变节距狭缝光栅中狭缝II的孔径宽度均相同；渐变狭缝光栅中第i列狭缝I的孔径宽度w i 由下式计算得
其中，v是狭缝II的孔径宽度，d是渐变狭缝光栅与渐变节距狭缝光栅的间距；渐变狭缝光栅与渐变节距狭缝光栅的间距d满足下式
偏振眼镜I的偏振方向与偏振片I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振片II的偏振方向相同；偏振眼镜I和偏振眼镜II用于分离3D图像I和3D图像II；图像元I的中心与对应狭缝I和狭缝II的中心对应对齐；图像元I的节距等于对应狭缝I和狭缝II的节距；图像元II的中心与对应狭缝I和狭缝II的中心对应对齐；图像元II的节距等于对应狭缝I和狭缝II的节距；图像元I发出的一部分光线依次通过偏振片I以及对应的狭缝I和狭缝II投射到成像区域I重建3D图像I；图像元II发出的一部分光线依次通过偏振片II以及对应的狭缝I和狭缝II投射到成像区域II重建3D图像II；通过偏振眼镜I只能观看到3D图像I，通过偏振眼镜II只能观看到3D图像II；在最佳观看距离处，3D图像I的观看视角θ 1和3D图像II的观看视角θ 2为
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