CN114895479A - 宽视角双视3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了宽视角双视3D显示装置，显示屏用于显示复合图像元阵列；偏振光栅包括偏振单元I和偏振单元II；多个连续排列的图像元I与同一个偏振单元I对应对齐；多个连续排列的图像元II与同一个偏振单元II对应对齐；偏振单元I用于起偏图像元I发出的光线，偏振单元II用于起偏图像元II发出的光线；狭缝光栅I用于光路调制；图像元I的成像区域I均在最佳观看距离处重合；图像元II的成像区域II均在最佳观看距离处重合；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

宽视角双视3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示技术，更具体地说，本发明涉及一种宽视角双视3D显示装置。
背景技术
中国专利CN202110355916.9提出一种基于偏振眼镜的双视3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现双视3D显示；集成成像显示设备包括显示屏，偏振光栅，针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏，偏振光栅，针孔阵列依次平行放置，且对应对齐；偏振光栅与显示屏贴合；偏振光栅由光栅单元I和光栅单元II交替排列组成，光栅单元I的偏振方向与光栅单元II的偏振方向正交；显示屏用于显示离散式复合图像元阵列；离散式复合图像元阵列包括多个离散排列的图像元I和图像元II；图像元I的宽度等于图像元II的宽度；相邻图像元I的间隔宽度、相邻图像元II的间隔宽度、相邻图像元I与图像元II的间隔宽度均相等；图像元I的宽度q、相邻图像元I的间隔宽度a和针孔的节距p满足下式
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
其中，l是最佳观看距离，g是显示屏与针孔阵列的间距；多个在水平方向上离散排列的图像元I与同一个光栅单元I对应对齐；多个在水平方向上离散排列的图像元II与同一个光栅单元II对应对齐；与同一个光栅单元I对应的在水平方向上离散排列的图像元I的数目等于与同一个光栅单元II对应的在水平方向上离散排列的图像元II的数目；光栅单元I和光栅单元II的节距s由下式计算得到
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
其中，k是与同一个光栅单元I对应的在水平方向上离散排列的图像元I的数目；图像元I通过与其对应的光栅单元I和针孔重建出3D图像I；图像元II通过与其对应的光栅单元II和针孔重建出3D图像II；图像元I的成像区域均在最佳观看距离处重合；图像元II的成像区域均在最佳观看距离处重合；通过偏振眼镜I只能看到3D图像I，通过偏振眼镜II只能看到3D图像II。图像元I的宽度q和相邻图像元I的间隔宽度a分别为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
其中，w是针孔的孔径宽度；根据中国专利CN202110355916.9附图1可知，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 3由下式计算得到
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
。
现有技术方案中，3D图像I和3D图像II的水平观看视角均与针孔的数目无关，均与针孔的孔径宽度无关。
发明内容
本发明提出了宽视角双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I、狭缝光栅II、偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I和狭缝光栅II依次平行放置；偏振光栅与显示屏贴合；显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I和狭缝光栅II的中心对应对齐；显示屏和偏振光栅的水平宽度相同；显示屏用于显示复合图像元阵列；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的数目等于图像元II的数目；图像元I的节距等于图像元II的节距；偏振光栅包括偏振单元I和偏振单元II，如附图3所示；偏振单元I的数目等于偏振单元II的数目；偏振单元I的节距等于偏振单元II的节距；偏振单元I与偏振单元II交替排列；偏振单元I的偏振方向与偏振单元II的偏振方向正交；多个连续排列的图像元I与同一个偏振单元I对应对齐；多个连续排列的图像元II与同一个偏振单元II对应对齐；与同一个偏振单元I对应的多个连续排列的图像元I的数目等于与同一个偏振单元II对应的多个连续排列的图像元II的数目；偏振单元I用于起偏图像元I发出的光线，偏振单元II用于起偏图像元II发出的光线；狭缝光栅I用于光路调制；狭缝I的数目等于图像元I的数目的两倍；狭缝光栅II用于成像；狭缝II的数目等于狭缝I的数目；狭缝I的节距q、狭缝II的节距s、偏振单元I的节距t和狭缝I的孔径宽度w由下式计算得到
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
（1）
Figure DEST_PATH_IMAGE007
（2）
Figure DEST_PATH_IMAGE008
（3）
Figure DEST_PATH_IMAGE009
（4）
其中，p是图像元II的节距，l是最佳观看距离，g是显示屏与狭缝光栅II的间距，d是狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距，k是与同一个偏振单元I对应的多个连续排列的图像元I的数目，v是狭缝II的孔径宽度；狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距d满足下式
Figure DEST_PATH_IMAGE010
（5）
图像元I发出的一部分光线依次通过偏振单元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I的成像区域I均在最佳观看距离处重合；图像元II发出的一部分光线依次通过偏振单元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，图像元II的成像区域II均在最佳观看距离处重合；偏振眼镜I的偏振方向与偏振单元I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振单元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；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
Figure DEST_PATH_IMAGE011
（6）
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。
优选的，显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I和狭缝光栅II的垂直宽度均相同。
附图说明
附图1为本发明的示意图
附图2为本发明的复合图像元阵列的示意图
附图3为本发明的偏振光栅的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 偏振光栅，3. 狭缝光栅I，4. 狭缝光栅II，5. 偏振眼镜I，6. 偏振眼镜II，7. 图像元I，8. 图像元II，9. 偏振单元I，10. 偏振单元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。
本发明提出了宽视角双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I、狭缝光栅II、偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I和狭缝光栅II依次平行放置；偏振光栅与显示屏贴合；显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I和狭缝光栅II的中心对应对齐；显示屏和偏振光栅的水平宽度相同；显示屏用于显示复合图像元阵列；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的数目等于图像元II的数目；图像元I的节距等于图像元II的节距；偏振光栅包括偏振单元I和偏振单元II，如附图3所示；偏振单元I的数目等于偏振单元II的数目；偏振单元I的节距等于偏振单元II的节距；偏振单元I与偏振单元II交替排列；偏振单元I的偏振方向与偏振单元II的偏振方向正交；多个连续排列的图像元I与同一个偏振单元I对应对齐；多个连续排列的图像元II与同一个偏振单元II对应对齐；与同一个偏振单元I对应的多个连续排列的图像元I的数目等于与同一个偏振单元II对应的多个连续排列的图像元II的数目；偏振单元I用于起偏图像元I发出的光线，偏振单元II用于起偏图像元II发出的光线；狭缝光栅I用于光路调制；狭缝I的数目等于图像元I的数目的两倍；狭缝光栅II用于成像；狭缝II的数目等于狭缝I的数目；狭缝I的节距q、狭缝II的节距s、偏振单元I的节距t和狭缝I的孔径宽度w由下式计算得到
Figure 257534DEST_PATH_IMAGE006
（1）
Figure 50041DEST_PATH_IMAGE007
（2）
Figure 829778DEST_PATH_IMAGE008
（3）
Figure 224987DEST_PATH_IMAGE009
（4）
其中，p是图像元II的节距，l是最佳观看距离，g是显示屏与狭缝光栅II的间距，d是狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距，k是与同一个偏振单元I对应的多个连续排列的图像元I的数目，v是狭缝II的孔径宽度；狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距d满足下式
Figure 39360DEST_PATH_IMAGE010
（5）
图像元I发出的一部分光线依次通过偏振单元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I的成像区域I均在最佳观看距离处重合；图像元II发出的一部分光线依次通过偏振单元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，图像元II的成像区域II均在最佳观看距离处重合；偏振眼镜I的偏振方向与偏振单元I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振单元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；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
Figure 861822DEST_PATH_IMAGE011
（6）
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。
优选的，显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I和狭缝光栅II的垂直宽度均相同。
图像元II的节距是10mm，显示屏与狭缝光栅II的间距是10mm，狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距是5mm，狭缝II的孔径宽度是2mm，与同一个偏振单元I对应的多个连续排列的图像元I的数目是4，最佳观看距离是190mm，则由式（1）计算得到狭缝I的节距是9.75mm；由式（2）计算得到狭缝II的节距是9.5mm；由式（3）计算得到偏振单元I的节距是40mm；由式（4）计算得到狭缝I的孔径宽度是4mm；由式（6）计算得到3D图像I和3D图像II的观看视角均是62°。基于上述参数的现有技术方案中，3D图像I和3D图像II的观看视角均是52°。

Claims (2)

1.宽视角双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I、狭缝光栅II、偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I和狭缝光栅II依次平行放置；偏振光栅与显示屏贴合；显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I和狭缝光栅II的中心对应对齐；显示屏和偏振光栅的水平宽度相同；显示屏用于显示复合图像元阵列；复合图像元阵列包括图像元I和图像元II；图像元I的数目等于图像元II的数目；图像元I的节距等于图像元II的节距；偏振光栅包括偏振单元I和偏振单元II；偏振单元I的数目等于偏振单元II的数目；偏振单元I的节距等于偏振单元II的节距；偏振单元I与偏振单元II交替排列；偏振单元I的偏振方向与偏振单元II的偏振方向正交；多个连续排列的图像元I与同一个偏振单元I对应对齐；多个连续排列的图像元II与同一个偏振单元II对应对齐；与同一个偏振单元I对应的多个连续排列的图像元I的数目等于与同一个偏振单元II对应的多个连续排列的图像元II的数目；偏振单元I用于起偏图像元I发出的光线，偏振单元II用于起偏图像元II发出的光线；狭缝光栅I用于光路调制；狭缝I的数目等于图像元I的数目的两倍；狭缝光栅II用于成像；狭缝II的数目等于狭缝I的数目；狭缝I的节距q、狭缝II的节距s、偏振单元I的节距t和狭缝I的孔径宽度w由下式计算得到
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
Figure DEST_PATH_IMAGE004
其中，p是图像元II的节距，l是最佳观看距离，g是显示屏与狭缝光栅II的间距，d是狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距，k是与同一个偏振单元I对应的多个连续排列的图像元I的数目，v是狭缝II的孔径宽度；狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距d满足下式
Figure DEST_PATH_IMAGE005
图像元I发出的一部分光线依次通过偏振单元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I的成像区域I均在最佳观看距离处重合；图像元II发出的一部分光线依次通过偏振单元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，图像元II的成像区域II均在最佳观看距离处重合；偏振眼镜I的偏振方向与偏振单元I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振单元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；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
Figure DEST_PATH_IMAGE006
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。
2.根据权利要求1所述的宽视角双视3D显示装置，其特征在于，显示屏、偏振光栅、狭缝光栅I和狭缝光栅II的垂直宽度均相同。
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