CN114895481B - 基于狭缝光栅和偏振光栅的双视3d显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于狭缝光栅和偏振光栅的双视3D显示装置，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；图像元I发出的一部分光线分别通过偏振单元I以及对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域I，重建多个3D图像I，并在观看区域I合并成一个高分辨率3D图像I；图像元II发出的一部分光线分别通过偏振单元II以及对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域II，重建多个3D图像II，并在观看区域II合并成一个高分辨率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狭缝光栅和偏振光栅的双视3D显示装置。
背景技术
中国专利201910442404.9提出高分辨率集成成像双视3D显示装置，包括显示屏，偏振阵列，针孔阵列，偏振眼镜1和偏振眼镜2；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在水平和垂直方向上交替排列组成；偏振阵列与显示屏贴合，且位于显示屏与针孔阵列之间；针孔阵列平行放置在偏振阵列前方，且对应对齐；针孔阵列包含多组透光孔；偏振阵列由偏振单元1和偏振单元2在水平和垂直方向上交替排列组成，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；透光孔的节距、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；每组透光孔的数目均等于微图像阵列中图像元的数目；相邻两组透光孔的间距均相同；与同一个图像元1对应的多个透光孔以该图像元1的中心为中心对称；与同一个图像元2对应的多个透光孔以该图像元2的中心为中心对称；针孔阵列的厚度t为
其中，p是偏振单元1的节距，v是透光孔的垂直宽度，g是显示屏与针孔阵列的间距，z是透光孔的组数，a是相邻两组透光孔的垂直间距；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通过多组透光孔重建出多个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通过多组透光孔重建出多个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。该技术方案可以有效提升3D图像I和3D图像II的分辨率。根据中国专利201910442404.9附图5计算得到，D图像I的观看视角θ 1和3D图像II的观看视角θ 2为
其中，m是微图像阵列中水平方向上图像元的数目，l是观看距离。由上述两个公式可知，一方面：现有技术方案的针孔的厚度需要满足特定的关系式，且针孔的厚度与透光针孔的垂直宽度成正比；另一方面：现有技术方案的3D图像I和3D图像II的水平观看视角均与针孔的厚度成反比。因此，现有技术方案的应用范围受到了限制。
发明内容
本发明提出了基于狭缝光栅和偏振光栅的双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、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与图像元II交替排列；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；偏振单元I的数目等于图像元I的数目，偏振单元II的数目等于图像元II的数目；图像元I、图像元II、偏振单元I和偏振单元II的节距均相同；图像元I与偏振单元I一一对应对齐，图像元II与偏振单元II一一对应对齐；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；狭缝光栅II用于成像；狭缝II的数目等于狭缝I的数目；每个图像元I均对应多个狭缝I，每个图像元I均对应多个狭缝II；每个图像元II均对应多个狭缝I，每个图像元II均对应多个狭缝II；每个图像元I对应的狭缝I的数目、每个图像元I对应的狭缝II的数目、每个图像元II对应的狭缝I的数目、每个图像元II对应的狭缝II的数目均相同；与每个图像元I对应的多个狭缝I以该图像元I的中心为中心对称，与每个图像元I对应的多个狭缝II以该图像元I的中心为中心对称；与每个图像元II对应的多个狭缝I以该图像元II的中心为中心对称，与每个图像元II对应的多个狭缝II以该图像元II的中心为中心对称；与每个图像元I对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度、与每个图像元II对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度均相同；与每个图像元I对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度、与每个图像元II对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度均相同；
狭缝I的孔径宽度w、与每个图像元I对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度a由下式计算得到
（1）
（2）
其中，p是偏振单元II的节距，n是每个图像元I对应的狭缝I的数目，v是狭缝II的孔径宽度，b是与每个图像元I对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度，d是狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距，g是显示屏与狭缝光栅II的间距；
狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距d满足下式
（3）
图像元I发出的一部分光线分别通过偏振单元I以及对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域I，重建多个3D图像I，并在观看区域I合并成一个高分辨率3D图像I；图像元II发出的一部分光线分别通过偏振单元II以及对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域II，重建多个3D图像II，并在观看区域II合并成一个高分辨率3D图像II；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；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）
其中，l是观看距离，m是图像元I与图像元II的数目之和；3D图像I和3D图像II的观看视角均与狭缝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。
本发明提出了基于狭缝光栅和偏振光栅的双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、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与图像元II交替排列；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；偏振单元I的数目等于图像元I的数目，偏振单元II的数目等于图像元II的数目；图像元I、图像元II、偏振单元I和偏振单元II的节距均相同；图像元I与偏振单元I一一对应对齐，图像元II与偏振单元II一一对应对齐；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；狭缝光栅II用于成像；狭缝II的数目等于狭缝I的数目；每个图像元I均对应多个狭缝I，每个图像元I均对应多个狭缝II；每个图像元II均对应多个狭缝I，每个图像元II均对应多个狭缝II；每个图像元I对应的狭缝I的数目、每个图像元I对应的狭缝II的数目、每个图像元II对应的狭缝I的数目、每个图像元II对应的狭缝II的数目均相同；与每个图像元I对应的多个狭缝I以该图像元I的中心为中心对称，与每个图像元I对应的多个狭缝II以该图像元I的中心为中心对称；与每个图像元II对应的多个狭缝I以该图像元II的中心为中心对称，与每个图像元II对应的多个狭缝II以该图像元II的中心为中心对称；与每个图像元I对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度、与每个图像元II对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度均相同；与每个图像元I对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度、与每个图像元II对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度均相同；
狭缝I的孔径宽度w、与每个图像元I对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度a由下式计算得到
（1）
（2）
其中，p是偏振单元II的节距，n是每个图像元I对应的狭缝I的数目，v是狭缝II的孔径宽度，b是与每个图像元I对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度，d是狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距，g是显示屏与狭缝光栅II的间距；
狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距d满足下式
（3）
图像元I发出的一部分光线分别通过偏振单元I以及对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域I，重建多个3D图像I，并在观看区域I合并成一个高分辨率3D图像I；图像元II发出的一部分光线分别通过偏振单元II以及对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域II，重建多个3D图像II，并在观看区域II合并成一个高分辨率3D图像II；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；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）
其中，l是观看距离，m是图像元I与图像元II的数目之和；3D图像I和3D图像II的观看视角均与狭缝II的孔径宽度成正比。
偏振单元II的节距是10mm，狭缝II的孔径宽度是1mm，每个图像元I对应的狭缝I的数目是2，与每个图像元I对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度是4mm，显示屏与狭缝光栅II的间距是8mm，狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距是4mm，观看距离是500mm，图像元I与图像元II的数目之和是32，则由式（1）计算得到狭缝I的孔径宽度是2mm；由式（2）计算得到与每个图像元I对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度是3mm；由式（4）计算得到3D图像I和3D图像II的观看视角均是42°。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28°。
Claims (1)
1.基于狭缝光栅和偏振光栅的双视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与图像元II交替排列；偏振光栅包括偏振单元I和偏振单元II；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；偏振单元I的数目等于图像元I的数目，偏振单元II的数目等于图像元II的数目；图像元I、图像元II、偏振单元I和偏振单元II的节距均相同；图像元I与偏振单元I一一对应对齐，图像元II与偏振单元II一一对应对齐；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；狭缝光栅II用于成像；狭缝II的数目等于狭缝I的数目；每个图像元I均对应多个狭缝I，每个图像元I均对应多个狭缝II；每个图像元II均对应多个狭缝I，每个图像元II均对应多个狭缝II；每个图像元I对应的狭缝I的数目、每个图像元I对应的狭缝II的数目、每个图像元II对应的狭缝I的数目、每个图像元II对应的狭缝II的数目均相同；与每个图像元I对应的多个狭缝I以该图像元I的中心为中心对称，与每个图像元I对应的多个狭缝II以该图像元I的中心为中心对称；与每个图像元II对应的多个狭缝I以该图像元II的中心为中心对称，与每个图像元II对应的多个狭缝II以该图像元II的中心为中心对称；与每个图像元I对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度、与每个图像元II对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度均相同；与每个图像元I对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度、与每个图像元II对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度均相同；狭缝I的孔径宽度w、与每个图像元I对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度a由下式计算得到
其中，p是偏振单元II的节距，n是每个图像元I对应的狭缝I的数目，v是狭缝II的孔径宽度，b是与每个图像元I对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度，d是狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距，g是显示屏与狭缝光栅II的间距；
狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距d满足下式
图像元I发出的一部分光线分别通过偏振单元I以及对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域I，重建多个3D图像I，并在观看区域I合并成一个高分辨率3D图像I；图像元II发出的一部分光线分别通过偏振单元II以及对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域II，重建多个3D图像II，并在观看区域II合并成一个高分辨率3D图像II；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；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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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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