一种高分辨率双视3D显示装置及方法
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及一种高分辨率双视3D显示装置及方法。
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显示还存在光学效率低等缺点。
发明内容
本发明提出了一种高分辨率双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏，复合偏振片，复合针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏，复合偏振片和复合针孔阵列平行放置；复合偏振片位于显示屏和复合针孔阵列之间，且与显示屏紧密贴合；复合偏振片由偏振片I和偏振片II组成，如附图2所示；偏振片I的偏振方向与偏振片II的偏振方向正交；偏振片I和偏振片II的水平宽度均等于显示屏的水平宽度的一半；偏振片I和偏振片II的垂直宽度均等于显示屏的垂直宽度；偏振片I与显示屏的左半部分对应对齐，偏振片II与显示屏的右半部分对应对齐；复合针孔阵列由一维针孔和二维针孔在水平和垂直方向上相间排列组成，如附图3所示；复合针孔阵列的水平宽度等于显示屏的水平宽度；复合针孔阵列的垂直宽度等于显示屏的垂直宽度；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和二维图像元I位于显示屏的左半部分，一维图像元II和二维图像元II位于显示屏的右半部分；一维图像元I和二维图像元I在水平和垂直方向上相间排列，一维图像元II和二维图像元II在水平和垂直方向上相间排列；一维针孔，二维针孔，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的节距均相同；一维图像元I和一维图像元II均与一维针孔对应对齐，二维图像元I和二维图像元II均与二维针孔对应对齐；偏振眼镜I的偏振方向与偏振片I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振片II的偏振方向相同；一维图像元I透过对应的偏振片I和一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的偏振片I和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在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的偏振片II和一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的偏振片II和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在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II；通过偏振眼镜I观看到高分辨率3D图像I，通过偏振眼镜II观看到高分辨率3D图像II。
优选的，3D图像I每一行均具有全视差；3D图像I每一列均具有全视差；3D图像II每一行均具有全视差；3D图像II每一列均具有全视差。
优选的，3D图像I的水平分辨率R1、垂直分辨率R2和光学效率φ1分别为：
其中，p是一维针孔和二维针孔的节距，x是显示屏单个像素的节距，m1是水平方向上一维图像元I的数目，m2是水平方向上二维图像元I的数目，n1是垂直方向上一维图像元I的数目，n2是垂直方向上二维图像元I的数目，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，t是复合偏振片的光透射率。
优选的，3D图像II的水平分辨率R3、垂直分辨率R4和φ2分别为：
其中，p是一维针孔和二维针孔的节距，x是显示屏单个像素的节距，m3是水平方向上一维图像元II的数目，m4是水平方向上二维图像元II的数目，n3是垂直方向上一维图像元II的数目，n4是垂直方向上二维图像元II的数目，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，t是复合偏振片的光透射率。
一种高分辨率双视3D显示方法，其特征在于，包括：
复合偏振片由偏振片I和偏振片II组成，偏振片I的偏振方向与偏振片II的偏振方向正交；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水平和垂直方向上相间排列；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在水平和垂直方向上相间排列，一维图像元II和二维图像元II在水平和垂直方向上相间排列；一维针孔，二维针孔，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的节距均相同；一维图像元I和一维图像元II均与一维针孔对应对齐，二维图像元I和二维图像元II均与二维针孔对应对齐；一维图像元I透过对应的偏振片I和一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的偏振片I和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在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的偏振片II和一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的偏振片II和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在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II；通过偏振眼镜I观看到高分辨率3D图像I，通过偏振眼镜II观看到高分辨率3D图像II。
附图说明
附图1为本发明的示意图
附图2为本发明的复合偏振片的示意图
附图3为本发明的复合针孔阵列的示意图
附图4为本发明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. 复合偏振片，3. 复合针孔阵列，4. 偏振眼镜I，5. 偏振眼镜II，6. 偏振片I，7. 偏振片II，8.一维针孔，9.二维针孔，10. 复合微图像阵列，11. 一维图像元I，12. 二维图像元I，13. 一维图像元II，14. 二维图像元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种高分辨率双视3D显示装置及方法的一个典型实施例，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。
本发明提出了一种高分辨率双视3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏，复合偏振片，复合针孔阵列，偏振眼镜I和偏振眼镜II；显示屏，复合偏振片和复合针孔阵列平行放置；复合偏振片位于显示屏和复合针孔阵列之间，且与显示屏紧密贴合；复合偏振片由偏振片I和偏振片II组成，如附图2所示；偏振片I的偏振方向与偏振片II的偏振方向正交；偏振片I和偏振片II的水平宽度均等于显示屏的水平宽度的一半；偏振片I和偏振片II的垂直宽度均等于显示屏的垂直宽度；偏振片I与显示屏的左半部分对应对齐，偏振片II与显示屏的右半部分对应对齐；复合针孔阵列由一维针孔和二维针孔在水平和垂直方向上相间排列组成，如附图3所示；复合针孔阵列的水平宽度等于显示屏的水平宽度；复合针孔阵列的垂直宽度等于显示屏的垂直宽度；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和二维图像元I位于显示屏的左半部分，一维图像元II和二维图像元II位于显示屏的右半部分；一维图像元I和二维图像元I在水平和垂直方向上相间排列，一维图像元II和二维图像元II在水平和垂直方向上相间排列；一维针孔，二维针孔，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的节距均相同；一维图像元I和一维图像元II均与一维针孔对应对齐，二维图像元I和二维图像元II均与二维针孔对应对齐；偏振眼镜I的偏振方向与偏振片I的偏振方向相同，偏振眼镜II的偏振方向与偏振片II的偏振方向相同；一维图像元I透过对应的偏振片I和一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的偏振片I和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在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的偏振片II和一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的偏振片II和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在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II；通过偏振眼镜I观看到高分辨率3D图像I，通过偏振眼镜II观看到高分辨率3D图像II。
优选的，3D图像I每一行均具有全视差；3D图像I每一列均具有全视差；3D图像II每一行均具有全视差；3D图像II每一列均具有全视差。
优选的，3D图像I的水平分辨率R1、垂直分辨率R2和光学效率φ1分别为：
其中，p是一维针孔和二维针孔的节距，x是显示屏单个像素的节距，m1是水平方向上一维图像元I的数目，m2是水平方向上二维图像元I的数目，n1是垂直方向上一维图像元I的数目，n2是垂直方向上二维图像元I的数目，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，t是复合偏振片的光透射率。
优选的，3D图像II的水平分辨率R3、垂直分辨率R4和φ2分别为：
其中，p是一维针孔和二维针孔的节距，x是显示屏单个像素的节距，m3是水平方向上一维图像元II的数目，m4是水平方向上二维图像元II的数目，n3是垂直方向上一维图像元II的数目，n4是垂直方向上二维图像元II的数目，w是一维针孔和二维针孔的孔径宽度，t是复合偏振片的光透射率。
一种高分辨率双视3D显示方法，其特征在于，包括：
复合偏振片由偏振片I和偏振片II组成，偏振片I的偏振方向与偏振片II的偏振方向正交；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水平和垂直方向上相间排列；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在水平和垂直方向上相间排列，一维图像元II和二维图像元II在水平和垂直方向上相间排列；一维针孔，二维针孔，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的节距均相同；一维图像元I和一维图像元II均与一维针孔对应对齐，二维图像元I和二维图像元II均与二维针孔对应对齐；一维图像元I透过对应的偏振片I和一维针孔重建出一个一维3D图像I，二维图像元I透过对应的偏振片I和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在观看区域合并成一个高分辨率3D图像I；一维图像元II透过对应的偏振片II和一维针孔重建出一个一维3D图像II，二维图像元II透过对应的偏振片II和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在观看区域合并成一个高分辨率3D图像II；通过偏振眼镜I观看到高分辨率3D图像I，通过偏振眼镜II观看到高分辨率3D图像II。
一维针孔和二维针孔的节距为10mm，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，水平方向上一维图像元I的数目为10，水平方向上二维图像元I的数目为10，垂直方向上一维图像元I的数目为6，垂直方向上二维图像元I的数目为6，水平方向上一维图像元II的数目为10，水平方向上二维图像元II的数目为10，垂直方向上一维图像元II的数目为6，垂直方向上二维图像元II的数目为6，复合偏振片的光透射率为0.5，则由式（1）、（2）和（3）计算得到3D图像I的水平分辨率、垂直分辨率和光学效率分别为20、66和6%，由式（4）、（5）和（6）计算得到3D图像II的水平分辨率和垂直分辨率分别为20、66和6%。基于上述参数的传统集成成像双视3D显示中，3D图像I的水平分辨率、垂直分辨率和光学效率分别为20、12和2%，3D图像II的水平分辨率、垂直分辨率和光学效率分别为20、12和2%。
