基于阶梯渐变节距狭缝光栅的双视3D显示装置

基于阶梯渐变节距狭缝光栅的双视3d显示装置
技术领域
1.本发明涉及3d显示技术，更具体地说，本发明涉及一种基于阶梯渐变节距狭缝光栅的双视3d显示装置。


背景技术：

2.现有的技术方案提出基于阶梯渐变节距偏振光栅的双视3d显示装置，包括显示屏，阶梯渐变节距偏振光栅，阶梯渐变节距针孔阵列，偏振眼镜i和偏振眼镜ii；显示屏，阶梯渐变节距偏振光栅与阶梯渐变节距针孔阵列平行放置，且对应对齐；阶梯渐变节距偏振光栅与显示屏贴合，且位于显示屏与阶梯渐变节距针孔阵列之间；位于阶梯渐变节距针孔阵列同一列的针孔的水平节距相同；位于阶梯渐变节距针孔阵列中心的连续多列针孔的水平节距相同；阶梯渐变节距偏振光栅由光栅单元i和光栅单元ii在水平方向上交替排列组成，光栅单元i的偏振方向与光栅单元ii的偏振方向正交；显示屏用于显示阶梯渐变节距微图像阵列；阶梯渐变节距微图像阵列包括图像元i和图像元ii；图像元i的水平节距等于与其对应的针孔的水平节距；图像元ii的水平节距等于与其对应的针孔的水平节距；多个在水平方向上连续排列的图像元i及其对应的多个在水平方向上连续排列的针孔均与同一个光栅单元i对应对齐；多个在水平方向上连续排列的图像元ii及其对应的多个在水平方向上连续排列的针孔均与同一个光栅单元ii对应对齐；与同一个光栅单元i对应的在水平方向上连续排列的针孔的数目等于位于阶梯渐变节距针孔阵列中心的水平节距相同的连续多列针孔的列数的一半；与同一个光栅单元ii对应的在水平方向上连续排列的针孔的数目等于位于阶梯渐变节距针孔阵列中心的水平节距相同的连续多列针孔的列数的一半；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；偏振眼镜i的偏振方向与光栅单元i的偏振方向相同，偏振眼镜ii的偏振方向与光栅单元ii的偏振方向相同；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；3d图像i与3d图像ii的水平观看视角相同；3d图像i与3d图像ii的水平观看视角θ1由下式计算得到其中，pi是阶梯渐变节距针孔阵列中第i列针孔的水平节距，p1是阶梯渐变节距针孔阵列第一列针孔的水平节距，w是针孔的孔径宽度，m是阶梯渐变节距针孔阵列水平方向上针孔的数目，a是位于阶梯渐变节距针孔阵列中心的水平节距相同的连续多列针孔的列数，l是观看距离，g是显示屏与阶梯渐变节距针孔阵列的间距。由上式可知，3d图像i和3d图像ii的水平观看视角均与针孔的孔径宽度成反比。


技术实现要素：

3.本发明提出了基于阶梯渐变节距狭缝光栅的双视3d显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、阶梯渐变节距偏振光栅、阶梯渐变狭缝光栅、阶梯渐变节距狭缝光栅、偏振眼镜i和偏振眼镜ii；显示屏、阶梯渐变节距偏振光栅、阶梯渐变狭缝光栅和阶梯渐变节距狭缝光栅依次平行放置，且中心对应对齐；阶梯渐变节距偏振光栅与显示屏贴合；显示屏用于显示阶梯渐变节距复合图像元阵列；阶梯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；阶梯渐变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；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；阶梯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；狭缝i的数目等于图像元i与图像元ii的数目之和；阶梯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；阶梯渐变节距狭缝光栅中狭缝ii的孔径宽度均相同；位于阶梯渐变狭缝光栅中间的连续多列狭缝i的节距相同，所述连续多列狭缝i的孔径宽度均相同；阶梯渐变狭缝光栅中狭缝i的节距从中间到两边阶梯式增大；阶梯渐变狭缝光栅中狭缝i的孔径宽度从中间到两边阶梯式增大；阶梯渐变狭缝光栅中第i列狭缝i的节距hi和阶梯渐变狭缝光栅中第i列狭缝i的孔径宽度wi由下式计算得（1）
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（2）其中，p是位于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的节距，a是位于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的列数，g是显示屏与阶梯渐变狭缝光栅的间距，m是狭缝i的数目，l是最佳观看距离，v是狭缝ii的孔径宽度，d是阶梯渐变狭缝光栅与阶梯渐变节距狭缝光栅的间距；阶梯渐变节距狭缝光栅中第i列狭缝ii的节距等于阶梯渐变狭缝光栅中第i列狭缝i的节距；阶梯渐变狭缝光栅与阶梯渐变节距狭缝光栅的间距d满足下式
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（3）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；图像元i
的节距等于对应狭缝i和狭缝ii的节距；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ii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；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。
4.优选的，图像元i的数目等于图像元ii的数目；每个偏振单元i对应的连续排列的图像元i的数目均相同；每个偏振单元ii对应的连续排列的图像元ii的数目均相同；每个偏振单元i对应的连续排列的图像元i的数目等于每个偏振单元ii对应的连续排列的图像元ii的数目。
5.优选的，每个偏振单元i对应的连续排列的图像元i的数目等于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的列数的一半。
6.优选的，阶梯渐变节距偏振光栅中偏振单元的列数t由下式计算得到
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（4）其中，a是位于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的列数，m是狭缝i的数目；阶梯渐变节距偏振光栅中第j列偏振单元的节距sj由下式计算得到
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（5）其中，是阶梯渐变狭缝光栅中第列狭缝i的节距。
7.优选的，在最佳观看距离处，3d图像i的观看视角θ1和3d图像ii的观看视角θ2为
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（6）其中，hi是阶梯渐变狭缝光栅中第i列狭缝i的节距，h1是阶梯渐变狭缝光栅中第1列狭缝i的节距，a是位于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的列数，g是显示屏与阶梯渐变狭缝光栅的间距，m是狭缝i的数目，l是最佳观看距离，v是狭缝ii的孔径宽度；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。
8.优选的，显示屏、阶梯渐变节距偏振光栅、阶梯渐变狭缝光栅和阶梯渐变节距狭缝光栅的垂直宽度均相同。
附图说明
9.附图1为本发明的示意图附图2为本发明的阶梯渐变节距复合图像元阵列的示意图附图3为本发明的阶梯渐变节距偏振光栅的示意图
附图4为本发明的阶梯渐变狭缝光栅的示意图附图5为本发明的阶梯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. 阶梯渐变节距偏振光栅，3. 阶梯渐变狭缝光栅，4. 阶梯渐变节距狭缝光栅，5. 偏振眼镜i，6. 偏振眼镜ii，7. 图像元i，8. 图像元ii，9. 偏振单元i，10. 偏振单元ii。
10.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
11.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。
12.本发明提出了基于阶梯渐变节距狭缝光栅的双视3d显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、阶梯渐变节距偏振光栅、阶梯渐变狭缝光栅、阶梯渐变节距狭缝光栅、偏振眼镜i和偏振眼镜ii；显示屏、阶梯渐变节距偏振光栅、阶梯渐变狭缝光栅和阶梯渐变节距狭缝光栅依次平行放置，且中心对应对齐；阶梯渐变节距偏振光栅与显示屏贴合；显示屏用于显示阶梯渐变节距复合图像元阵列；阶梯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；阶梯渐变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；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；阶梯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；狭缝i的数目等于图像元i与图像元ii的数目之和；阶梯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；阶梯渐变节距狭缝光栅中狭缝ii的孔径宽度均相同；位于阶梯渐变狭缝光栅中间的连续多列狭缝i的节距相同，所述连续多列狭缝i的孔径宽度均相同；阶梯渐变狭缝光栅中狭缝i的节距从中间到两边阶梯式增大；阶梯渐变狭缝光栅中狭缝i的孔径宽度从中间到两边阶梯式增大；阶梯渐变狭缝光栅中第i列狭缝i的节距hi和阶梯渐变狭缝光栅中第i列狭缝i的孔径宽度wi由下式计算得（1）
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（2）其中，p是位于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的节距，a是位于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的列数，g是显示屏与阶梯渐变狭缝光栅的间距，m是狭缝i的数目，l是最佳观看距离，v是狭缝ii的孔径宽度，d是阶梯渐变狭缝光栅与阶梯渐变节距狭缝光栅的间距；阶梯渐变节距狭缝光栅中第i列狭缝ii的节距等于阶梯渐变狭缝光栅中第i列狭缝i的节距；阶梯渐变狭缝光栅与阶梯渐变节距狭缝光栅的间距d满足下式
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（3）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；图像元i的节距等于对应狭缝i和狭缝ii的节距；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ii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；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。
13.优选的，图像元i的数目等于图像元ii的数目；每个偏振单元i对应的连续排列的图像元i的数目均相同；每个偏振单元ii对应的连续排列的图像元ii的数目均相同；每个偏振单元i对应的连续排列的图像元i的数目等于每个偏振单元ii对应的连续排列的图像元ii的数目。
14.优选的，每个偏振单元i对应的连续排列的图像元i的数目等于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的列数的一半。
15.优选的，阶梯渐变节距偏振光栅中偏振单元的列数t由下式计算得到
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（4）其中，a是位于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的列数，m是狭缝i的数目；阶梯渐变节距偏振光栅中第j列偏振单元的节距sj由下式计算得到
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（5）其中，是阶梯渐变狭缝光栅中第列狭缝i的节距。
16.优选的，在最佳观看距离处，3d图像i的观看视角θ1和3d图像ii的观看视角θ2为
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（6）其中，hi是阶梯渐变狭缝光栅中第i列狭缝i的节距，h1是阶梯渐变狭缝光栅中第1列狭缝i的节距，a是位于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的列数，g是显示屏与阶梯渐变狭缝光栅的间距，m是狭缝i的数目，l是最佳观看距离，v是狭缝ii的孔径宽度；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。
17.优选的，显示屏、阶梯渐变节距偏振光栅、阶梯渐变狭缝光栅和阶梯渐变节距狭缝光栅的垂直宽度均相同。
18.位于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的节距是10mm，位于阶梯渐变狭缝光栅中间的节距相同的连续多列狭缝i的列数是6，显示屏与阶梯渐变狭缝光栅的间距是10mm，狭缝i的数目是12，最佳观看距离是1010mm，狭缝ii的孔径宽度是2mm，阶梯渐变狭缝光栅与阶梯渐变节距狭缝光栅的间距是6mm，则由式（1）计算得到阶梯渐变狭缝光栅中第1~12列狭缝i的节距分别是10.6mm、10.6mm、10.6mm、10mm、10mm、10mm、10mm、10mm、10mm、10.6mm、10.6mm、10.6mm；由式（2）计算得到阶梯渐变狭缝光栅中第1~12列狭缝i的孔径宽度分别是5.56mm、5.56mm、5.56mm、5.2mm、5.2mm、5.2mm、5.2mm、5.2mm、5.2mm、5.56mm、5.56mm、5.56mm；由式（4）计算得到阶梯渐变节距偏振光栅中偏振单元的列数是4；由式（5）计算得到阶梯渐变节距偏振光栅中1~4列偏振单元的节距分别是31.8mm、30mm、30mm、31.8mm；由式（6）计算得到3d图像i和3d图像ii的观看视角均是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的观看视角均是42
°
。