CN212276127U - 基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3d显示装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置，包括显示屏和阶梯渐变复合针孔阵列；一维针孔和二维针孔在奇数行依次排列；二维针孔和一维针孔在偶数行依次排列；位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距相同；一维图像元I透过对应的一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的二维针孔重建出一个二维3D图像I，一维3D图像I与二维3D图像I在3D视区I合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的二维针孔重建出一个二维3D图像II，一维3D图像II与二维3D图像II在3D视区II合并成一个高分辨率3D图像II。
Description
技术领域
本实用新型涉及3D显示，更具体地说，本实用新型涉及基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置。
背景技术
基于集成成像的3D显示，简称集成成像3D显示，是一种真3D显示。较之助视/光栅3D显示，它具有无立体观看视疲劳等显著优点；较之全息3D显示，它具有相对较小的数据量、无需相干光源并且无苛刻的环境要求等优点。因此，集成成像3D显示已成为目前国际上的前沿3D显示方式之一，也是最有希望实现3D电视的一种裸视真3D显示方式。
近年来，集成成像3D显示与双视显示融合形成集成成像双视3D显示。它可以在不同的观看方向上提供不同的3D画面。但是，3D分辨率不足的瓶颈问题严重影响了观看者的体验。在传统的集成成像双视3D显示中，垂直方向上的3D像素过少，从而进一步影响了观看效果，制约了集成成像双视3D显示的广泛应用。此外，传统的集成成像双视3D显示还存在观看视角与图像元个数成反比以及光学效率低等缺点。
发明内容
本实用新型提出了基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏和阶梯渐变复合针孔阵列；阶梯渐变复合针孔阵列平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏和阶梯渐变复合针孔阵列的水平宽度相同，显示屏和阶梯渐变复合针孔阵列的垂直宽度相同；阶梯渐变复合针孔阵列包含一维针孔和二维针孔，如附图3所示；一维针孔和二维针孔在奇数行依次排列；二维针孔和一维针孔在偶数行依次排列；位于同一列的一维针孔和二维针孔的水平节距均相同；位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距相同；阶梯渐变复合针孔阵列中第i列一维针孔和二维针孔的水平节距P i 由下式计算得到
其中，p是位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距，n是位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的列数，m是阶梯渐变复合针孔阵列水平方向上一维针孔和二维针孔的数目之和，l是观看距离，g是显示屏与阶梯渐变复合针孔阵列的间距；显示屏显示复合微图像阵列，如附图4所示；复合微图像阵列包含一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II；一维图像元I和二维图像元I通过3D场景I获取；一维图像元II和二维图像元II通过3D场景II获取；一维图像元I、一维图像元II、二维图像元I和二维图像元II在奇数行依次排列；二维图像元I、二维图像元II、一维图像元I和一维图像元II在偶数行依次排列；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II、二维图像元II、一维针孔和二维针孔的水平方向上的数目均相同；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II、二维图像元II、一维针孔和二维针孔的垂直方向上的数目均相同；一维图像元I的水平节距等于与其对应的一维针孔的水平节距的一半，一维图像元II的水平节距等于与其对应的一维针孔的水平节距的一半，二维图像元I的水平节距等于与其对应的二维针孔的水平节距的一半，二维图像元II的水平节距等于与其对应的二维针孔的水平节距的一半；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II、二维图像元II、一维针孔和二维针孔的垂直节距均相同；一维图像元I透过对应的一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的二维针孔重建出一个二维3D图像I，一维3D图像I与二维3D图像I在3D视区I合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的二维针孔重建出一个二维3D图像II，一维3D图像II与二维3D图像II在3D视区II合并成一个高分辨率3D图像II。
优选的，3D图像I每一行的水平分辨率均相同，且具有全视差；3D图像I每一列的垂直分辨率均相同，且具有全视差；3D图像II每一行的水平分辨率均相同，且具有全视差；3D图像II每一列的垂直分辨率均相同，且具有全视差。
优选的，3D图像I的垂直分辨率R 1和3D图像II的垂直分辨率R 2为
其中，v是阶梯渐变复合针孔阵列垂直方向上一维针孔和二维针孔的数目之和，q是一维针孔的垂直节距，x是显示屏单个像素的节距。
优选的，一维针孔和二维针孔的孔径宽度均相同。
优选的，双视3D显示装置的的光学效率φ为
其中，q是一维针孔和二维针孔的垂直节距，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，m是阶梯渐变复合针孔阵列水平方向上一维针孔和二维针孔的数目之和，P i 是阶梯渐变复合针孔阵列中第i列一维针孔和二维针孔的水平节距。
优选的，3D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，p是位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏与阶梯渐变复合针孔阵列的间距。
附图说明
附图1为本实用新型的结构和奇数行参数示意图
附图2为本实用新型的结构和偶数行参数示意图
附图3为本实用新型的阶梯渐变复合针孔阵列的示意图
附图4为本实用新型的复合微图像阵列的示意图
上述附图中的图示标号为：
1.显示屏，2.阶梯渐变复合针孔阵列，3.一维针孔，4.二维针孔，5.一维图像元I，6. 二维图像元I，7.一维图像元II，8.二维图像元II，9.3D视区I，10. 3D视区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
下面详细说明本实用新型的基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置的一个典型实施例，对本实用新型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实用新型做进一步的说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本实用新型内容对本实用新型做出一些非本质的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。
本实用新型提出了基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏和阶梯渐变复合针孔阵列；阶梯渐变复合针孔阵列平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏和阶梯渐变复合针孔阵列的水平宽度相同，显示屏和阶梯渐变复合针孔阵列的垂直宽度相同；阶梯渐变复合针孔阵列包含一维针孔和二维针孔，如附图3所示；一维针孔和二维针孔在奇数行依次排列；二维针孔和一维针孔在偶数行依次排列；位于同一列的一维针孔和二维针孔的水平节距均相同；位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距相同；阶梯渐变复合针孔阵列中第i列一维针孔和二维针孔的水平节距P i 由下式计算得到
其中，p是位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距，n是位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的列数，m是阶梯渐变复合针孔阵列水平方向上一维针孔和二维针孔的数目之和，l是观看距离，g是显示屏与阶梯渐变复合针孔阵列的间距；显示屏显示复合微图像阵列，如附图4所示；复合微图像阵列包含一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II；一维图像元I和二维图像元I通过3D场景I获取；一维图像元II和二维图像元II通过3D场景II获取；一维图像元I、一维图像元II、二维图像元I和二维图像元II在奇数行依次排列；二维图像元I、二维图像元II、一维图像元I和一维图像元II在偶数行依次排列；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II、二维图像元II、一维针孔和二维针孔的水平方向上的数目均相同；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II、二维图像元II、一维针孔和二维针孔的垂直方向上的数目均相同；一维图像元I的水平节距等于与其对应的一维针孔的水平节距的一半，一维图像元II的水平节距等于与其对应的一维针孔的水平节距的一半，二维图像元I的水平节距等于与其对应的二维针孔的水平节距的一半，二维图像元II的水平节距等于与其对应的二维针孔的水平节距的一半；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II、二维图像元II、一维针孔和二维针孔的垂直节距均相同；一维图像元I透过对应的一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的二维针孔重建出一个二维3D图像I，一维3D图像I与二维3D图像I在3D视区I合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的二维针孔重建出一个二维3D图像II，一维3D图像II与二维3D图像II在3D视区II合并成一个高分辨率3D图像II。
优选的，3D图像I每一行的水平分辨率均相同，且具有全视差；3D图像I每一列的垂直分辨率均相同，且具有全视差；3D图像II每一行的水平分辨率均相同，且具有全视差；3D图像II每一列的垂直分辨率均相同，且具有全视差。
优选的，3D图像I的垂直分辨率R 1和3D图像II的垂直分辨率R 2为
其中，v是阶梯渐变复合针孔阵列垂直方向上一维针孔和二维针孔的数目之和，q是一维针孔的垂直节距，x是显示屏单个像素的节距。
优选的，一维针孔和二维针孔的孔径宽度均相同。
优选的，双视3D显示装置的的光学效率φ为
其中，q是一维针孔和二维针孔的垂直节距，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，m是阶梯渐变复合针孔阵列水平方向上一维针孔和二维针孔的数目之和，P i 是阶梯渐变复合针孔阵列中第i列一维针孔和二维针孔的水平节距。
优选的，3D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，p是位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏与阶梯渐变复合针孔阵列的间距。
位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距为10mm，位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的列数为10，阶梯渐变复合针孔阵列水平方向上一维针孔和二维针孔的数目之和为30，阶梯渐变复合针孔阵列垂直方向上一维针孔和二维针孔的数目之和为20，观看距离为1010mm，显示屏与阶梯渐变复合针孔阵列的间距为10mm，一维针孔和二维针孔的垂直节距为8mm，一维针孔和二维针孔的孔径宽度为2mm，显示屏单个像素的节距为1mm，则由式（1）计算得到1~30列一维针孔和二维针孔的水平节距为12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、10mm、10mm、10mm、10mm、10mm、10mm、10mm、10mm、10mm、10mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm、12mm，由式（2）计算得到3D图像I和3D图像II的垂直分辨率均为80；由式（3）计算得到双视3D显示装置的光学效率为8.8%；由式（4）计算得到3D图像I和3D图像II的观看视角均为16°。
Claims (6)
1.基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏和阶梯渐变复合针孔阵列；阶梯渐变复合针孔阵列平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏和阶梯渐变复合针孔阵列的水平宽度相同，显示屏和阶梯渐变复合针孔阵列的垂直宽度相同；阶梯渐变复合针孔阵列包含一维针孔和二维针孔；一维针孔和二维针孔在奇数行依次排列；二维针孔和一维针孔在偶数行依次排列；位于同一列的一维针孔和二维针孔的水平节距均相同；位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距相同；阶梯渐变复合针孔阵列中第i列一维针孔和二维针孔的水平节距P i 由下式计算得到
其中，p是位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距，n是位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的列数，m是阶梯渐变复合针孔阵列水平方向上一维针孔和二维针孔的数目之和，l是观看距离，g是显示屏与阶梯渐变复合针孔阵列的间距；显示屏显示复合微图像阵列；复合微图像阵列包含一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II和二维图像元II；一维图像元I和二维图像元I通过3D场景I获取；一维图像元II和二维图像元II通过3D场景II获取；一维图像元I、一维图像元II、二维图像元I和二维图像元II在奇数行依次排列；二维图像元I、二维图像元II、一维图像元I和一维图像元II在偶数行依次排列；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II、二维图像元II、一维针孔和二维针孔的水平方向上的数目均相同；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II、二维图像元II、一维针孔和二维针孔的垂直方向上的数目均相同；一维图像元I的水平节距等于与其对应的一维针孔的水平节距的一半，一维图像元II的水平节距等于与其对应的一维针孔的水平节距的一半，二维图像元I的水平节距等于与其对应的二维针孔的水平节距的一半，二维图像元II的水平节距等于与其对应的二维针孔的水平节距的一半；一维图像元I、二维图像元I、一维图像元II、二维图像元II、一维针孔和二维针孔的垂直节距均相同；一维图像元I透过对应的一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的二维针孔重建出一个二维3D图像I，一维3D图像I与二维3D图像I在3D视区I合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的二维针孔重建出一个二维3D图像II，一维3D图像II与二维3D图像II在3D视区II合并成一个高分辨率3D图像II。
2.根据权利要求1所述的基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置，其特征在于，3D图像I每一行的水平分辨率均相同，且具有全视差；3D图像I每一列的垂直分辨率均相同，且具有全视差；3D图像II每一行的水平分辨率均相同，且具有全视差；3D图像II每一列的垂直分辨率均相同，且具有全视差。
3.根据权利要求1所述的基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置，其特征在于，3D图像I的垂直分辨率R 1和3D图像II的垂直分辨率R 2为
其中，v是阶梯渐变复合针孔阵列垂直方向上一维针孔和二维针孔的数目之和，q是一维针孔的垂直节距，x是显示屏单个像素的节距。
4.根据权利要求1所述的基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置，其特征在于，一维针孔和二维针孔的孔径宽度均相同。
5.根据权利要求4所述的基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置，其特征在于，双视3D显示装置的光学效率φ为
其中，q是一维针孔和二维针孔的垂直节距，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，m是阶梯渐变复合针孔阵列水平方向上一维针孔和二维针孔的数目之和，P i 是阶梯渐变复合针孔阵列中第i列一维针孔和二维针孔的水平节距。
6.根据权利要求4所述的基于阶梯渐变复合针孔阵列的双视3D显示装置，其特征在于，3D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，p是位于阶梯渐变复合针孔阵列中间的水平节距相同的连续多列一维针孔和二维针孔的水平节距，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏与阶梯渐变复合针孔阵列的间距。
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