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CN108776388B - 基于渐变狭缝光栅的双视3d显示装置及方法 - Google Patents

基于渐变狭缝光栅的双视3d显示装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于渐变狭缝光栅的双视3D显示装置及方法，第1偏振单元和第2偏振单元在水平和垂直方向上交替排列，第1图像元和第2图像元分别与第1偏振单元和第2偏振单元对应且对齐，在不增大3D图像分辨率的前提下，使得3D图像的分辨率更加均匀，改善了显示效果；无需移动观看位置，通过佩戴不同的偏振眼镜来切换不同的3D图像；渐变狭缝光栅的孔径宽度从中间到两边逐渐增大，增大了亮度；渐变狭缝光栅的厚度从中间到两边逐渐增大，使得任意两个第1图像元发出的光线互不干扰，任意两个第2图像元发出的光线互不干扰，从而消除了串扰。

Description

基于渐变狭缝光栅的双视3D显示装置及方法
技术领域
本发明涉及双视3D显示，更具体地说，本发明涉及基于渐变狭缝光栅的双视3D显示装置及方法。
背景技术
集成成像双视3D显示是双视显示技术和集成成像3D显示技术的融合。它可以使得观看者在不同的观看方向上看到不同的3D画面。但是，现有的集成成像双视3D显示存在四个明显的缺点：1、两个3D视区分离，观看者需要移动观看位置才能看到另外一个3D画面；2、分辨率不均匀；3、存在串扰；4、亮度低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供基于渐变狭缝光栅的双视3D显示装置及方法，基于该显示方法的显示装置可以在同一个视区内同时提供分辨率均匀的两个不同的无串扰3D图像。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
基于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，偏振阵列，渐变狭缝光栅，第1偏振眼镜，第2偏振眼镜；所述显示屏，所述偏振阵列和所述渐变狭缝光栅的中心均对应且对齐，所述渐变狭缝光栅中，任意一列狭缝的厚度相同，任意一列狭缝的孔径宽度相同，狭缝的厚度和孔径宽度从中间到两边逐渐增大；所述偏振阵列由第1偏振单元和第2偏振单元在水平和垂直方向上交替排列组成，所述第1偏振单元与所述第2偏振单元的偏振方向正交，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，如附图2所示；所述第1偏振眼镜与所述第1偏振单元的偏振方向相同，所述第2偏振眼镜与所述第2偏振单元的偏振方向相同；
所述显示屏用于显示微图像阵列，所述微图像阵列由第1图像元和第2图像元在水平和垂直方向上交替排列组成，如附图3所示；所述第1图像元通过第1三维场景获取，所述第2图像元通过第2三维场景获取；所述第1图像元和所述第2图像元分别与所述第1偏振单元和所述第2偏振单元对应且对齐；
在所述微图像阵列中，位于奇数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第1图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于偶数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第1图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于奇数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第2图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于偶数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第2图像元对应的狭缝。
优选的，第1图像元的节距、第2图像元的节距、第1偏振单元的节距、第2偏振单元的节距、狭缝的节距均为p，渐变狭缝光栅包含m个单元，显示屏与渐变狭缝光栅的间距为g，位于渐变狭缝光栅上第i列狭缝的孔径宽度为wi，则渐变狭缝光栅上第i列狭缝的厚度ti由下式计算得到：
其中，i是小于或等于m的正整数。
优选的，第1图像元的节距、第2图像元的节距、第1偏振单元的节距、第2偏振单元的节距、狭缝的节距均为p，渐变狭缝光栅包含m个单元，位于渐变狭缝光栅上第i列狭缝的孔径宽度为wi，显示屏的亮度为b，则第1三维图像和第2三维图像的亮度a计算如下：
其中，i是小于或等于m的正整数。
优选的，所述偏振阵列与所述渐变狭缝光栅紧密贴合。
基于渐变狭缝光栅的双视3D显示方法，包括：
偏振方向正交的第1偏振单元和第2偏振单元在水平和垂直方向上交替排列，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，
通过第1三维场景和第2三维场景获取的所述第1图像元和所述第2图像元分别与所述第1偏振单元和所述第2偏振单元对应且对齐；
所述第1偏振单元将所述第1图像元发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述第1图像元对应的狭缝重建第1三维图像，且只能通过所述第1偏振眼镜看到；
所述第2偏振单元将所述第2图像元发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述第2图像元对应的狭缝重建第2三维图像，且只能通过所述第2偏振眼镜看到；
所述渐变狭缝光栅中，任意一列狭缝的厚度相同，任意一列狭缝的孔径宽度相同，狭缝的厚度和孔径宽度从中间到两边逐渐增大；
在所述微图像阵列中，位于奇数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第1图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于偶数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第1图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于奇数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第2图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于偶数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第2图像元对应的狭缝。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明中的第1偏振单元和第2偏振单元在水平和垂直方向上交替排列，第1图像元和第2图像元分别与第1偏振单元和第2偏振单元对应且对齐，在不增大3D图像分辨率的前提下，使得3D图像的分辨率更加均匀，改善了显示效果；2、进一步的，无需移动观看位置，通过佩戴不同的偏振眼镜来切换不同的3D图像；
3、进一步的，渐变狭缝光栅的孔径宽度从中间到两边逐渐增大，增大了亮度；4、进一步的，渐变狭缝光栅的厚度从中间到两边逐渐增大，使得任意两个第1图像元发出的光线互不干扰，任意两个第2图像元发出的光线互不干扰，从而消除了串扰。
附图说明
附图1为本发明的双视3D显示的结构图
附图2为本发明的偏振阵列的排列示意图
附图3为本发明的微图像阵列的排列示意图
上述附图中的图示标号为：
1显示屏，2偏振阵列，3渐变狭缝光栅，4第1偏振眼镜，5第2偏振眼镜，6第1偏振单元，7第2偏振单元，8微图像阵列，9第1图像元，10第2图像元，11第1三维图像，12第2三维图像。
具体实施方式
下面详细说明利用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。
基于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，偏振阵列，渐变狭缝光栅，第1偏振眼镜，第2偏振眼镜；所述显示屏，所述偏振阵列和所述渐变狭缝光栅的中心均对应且对齐，所述渐变狭缝光栅中，任意一列狭缝的厚度相同，任意一列狭缝的孔径宽度相同，狭缝的厚度和孔径宽度从中间到两边逐渐增大；所述偏振阵列由第1偏振单元和第2偏振单元在水平和垂直方向上交替排列组成，所述第1偏振单元与所述第2偏振单元的偏振方向正交，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，如附图2所示；所述第1偏振眼镜与所述第1偏振单元的偏振方向相同，所述第2偏振眼镜与所述第2偏振单元的偏振方向相同；
所述显示屏用于显示微图像阵列，所述微图像阵列由第1图像元和第2图像元在水平和垂直方向上交替排列组成，如附图3所示；所述第1图像元通过第1三维场景获取，所述第2图像元通过第2三维场景获取；所述第1图像元和所述第2图像元分别与所述第1偏振单元和所述第2偏振单元对应且对齐；
在所述微图像阵列中，位于奇数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第1图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于偶数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第1图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于奇数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第2图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于偶数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第2图像元对应的狭缝。
优选的，第1图像元的节距、第2图像元的节距、第1偏振单元的节距、第2偏振单元的节距、狭缝的节距均为p，渐变狭缝光栅包含m个单元，显示屏与渐变狭缝光栅的间距为g，位于渐变狭缝光栅上第i列狭缝的孔径宽度为wi，则渐变狭缝光栅上第i列狭缝的厚度ti由下式计算得到：
其中，i是小于或等于m的正整数。
优选的，第1图像元的节距、第2图像元的节距、第1偏振单元的节距、第2偏振单元的节距、狭缝的节距均为p，渐变狭缝光栅包含m个单元，位于渐变狭缝光栅上第i列狭缝的孔径宽度为wi，显示屏的亮度为b，则双视3D显示装置的光学效率a计算如下：
其中，i是小于或等于m的正整数。
优选的，所述偏振阵列与所述渐变狭缝光栅紧密贴合。
基于渐变狭缝光栅的双视3D显示方法，包括：
偏振方向正交的第1偏振单元和第2偏振单元在水平和垂直方向上交替排列，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，
通过第1三维场景和第2三维场景获取的所述第1图像元和所述第2图像元分别与所述第1偏振单元和所述第2偏振单元对应且对齐；
所述第1偏振单元将所述第1图像元发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述第1图像元对应的狭缝重建第1三维图像，且只能通过所述第1偏振眼镜看到；
所述第2偏振单元将所述第2图像元发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述第2图像元对应的狭缝重建第2三维图像，且只能通过所述第2偏振眼镜看到；
所述渐变狭缝光栅中，任意一列狭缝的厚度相同，任意一列狭缝的孔径宽度相同，狭缝的厚度和孔径宽度从中间到两边逐渐增大；
在所述微图像阵列中，位于奇数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第1图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于偶数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第1图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于奇数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第2图像元对应的狭缝；
在所述微图像阵列中，位于偶数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第2图像元对应的狭缝。
微图像阵列、偏振阵列均包含10×10个单元，其中，水平方向上10个单元，垂直方向上10个单元，渐变狭缝光栅包含10个单元，第1图像元的节距、第2图像元的节距、第1偏振单元的节距、第2偏振单元的节距、狭缝的节距均为p＝4mm，显示屏与渐变狭缝光栅的间距为g＝4mm，位于渐变狭缝光栅中第1～10列针孔的孔径宽度分别为0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.4mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm，显示屏的亮度为b＝400cd/m2；则由公式计算得到，渐变针孔阵列中第1～10列针孔的厚度分别为0.571mm、0.496mm、0.421mm、0.349mm、0.275mm、0.275mm、0.349mm、0.421mm、0.496mm、0.571mm；由公式/>计算得到第1三维图像和第2三维图像的亮度a均为30cd/m2；第1三维图像和第2三维图像均有10行和10列像素；第1三维图像和第2三维图像每一行的像素数目均为5个，每一列的像素数目均为5个；基于上述参数的传统集成成像双视3D显示中，第1三维图像奇数行的像素数目为10个，偶数行的像素数目为0个；第2三维图像奇数行的像素数目为0个，偶数行的像素数目为10个，第1三维图像和第2三维图像的亮度均为20cd/m2。

Claims (2)

1.基于渐变狭缝光栅的双视3D显示装置，其特征在于，包括显示屏，偏振阵列，渐变狭缝光栅，第1偏振眼镜，第2偏振眼镜；所述偏振阵列与所述渐变狭缝光栅紧密贴合；所述显示屏，所述偏振阵列和所述渐变狭缝光栅的中心均对应且对齐，所述渐变狭缝光栅中，任意一列狭缝的厚度相同，任意一列狭缝的孔径宽度相同，狭缝的厚度和孔径宽度从中间到两边逐渐增大；所述偏振阵列由第1偏振单元和第2偏振单元在水平和垂直方向上交替排列组成，所述第1偏振单元与所述第2偏振单元的偏振方向正交，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交；所述第1偏振眼镜与所述第1偏振单元的偏振方向相同，所述第2偏振眼镜与所述第2偏振单元的偏振方向相同；所述显示屏用于显示微图像阵列，所述微图像阵列由第1图像元和第2图像元在水平和垂直方向上交替排列组成；所述第1图像元通过第1三维场景获取，所述第2图像元通过第2三维场景获取；所述第1图像元和所述第2图像元分别与所述第1偏振单元和所述第2偏振单元对应且对齐；在所述微图像阵列中，位于奇数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第1图像元对应的狭缝；在所述微图像阵列中，位于偶数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第1图像元对应的狭缝；在所述微图像阵列中，位于奇数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第2图像元对应的狭缝；在所述微图像阵列中，位于偶数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第2图像元对应的狭缝；第1图像元的节距、第2图像元的节距、第1偏振单元的节距、第2偏振单元的节距、狭缝的节距均为p，渐变狭缝光栅包含m个单元，显示屏与渐变狭缝光栅的间距为g，位于渐变狭缝光栅上第i列狭缝的孔径宽度为wi，则渐变狭缝光栅上第i列狭缝的厚度ti由下式计算得到：
其中，i是小于或等于m的正整数；显示屏的亮度为b，则第1三维图像和第2三维图像的亮度a计算如下：
2.根据权利要求1所述的基于渐变狭缝光栅的双视3D显示装置的显示方法，其特征在于，包括：偏振方向正交的第1偏振单元和第2偏振单元在水平和垂直方向上交替排列，所述偏振阵列中水平和垂直方向上相邻的偏振单元的偏振方向正交，通过第1三维场景和第2三维场景获取的所述第1图像元和所述第2图像元分别与所述第1偏振单元和所述第2偏振单元对应且对齐；所述第1偏振单元将所述第1图像元发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述第1图像元对应的狭缝重建第1三维图像，且只能通过所述第1偏振眼镜看到；所述第2偏振单元将所述第2图像元发出的光线调制为偏振光，上述偏振光通过所述第2图像元对应的狭缝重建第2三维图像，且只能通过所述第2偏振眼镜看到；所述渐变狭缝光栅中，任意一列狭缝的厚度相同，任意一列狭缝的孔径宽度相同，狭缝的厚度和孔径宽度从中间到两边逐渐增大；在所述微图像阵列中，位于奇数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第1图像元对应的狭缝；在所述微图像阵列中，位于偶数列的第1图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第1图像元对应的狭缝；在所述微图像阵列中，位于奇数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他奇数列的第2图像元对应的狭缝；在所述微图像阵列中，位于偶数列的第2图像元的最左边和最右边发出的光线不能通过位于其他偶数列的第2图像元对应的狭缝。
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