本发明涉及3d显示，更具体地说，本发明涉及基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置。
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，传统的集成成像双视3d显示存在两个视区分离的缺点。观看者需要移动观看位置才能看到另外一个画面，在一定程度上限制了集成成像双视3d显示在家庭娱乐设备和医疗设备中的应用。通过采用偏振阵列以及配套的偏振眼镜可以分离两个不同的3d画面，观看者通过切换不同的偏振眼镜即可看到不同的3d画面。
通过采用单个矩形图像元对应多个矩形针孔的技术方案，传统的基于矩形偏振阵列和矩形针孔阵列的集成成像双视3d显示装置具有无行或者列像素缺失以及高分辨率的优点。但是，传统的基于矩形偏振阵列和矩形针孔阵列的集成成像双视3d显示装置存在以下缺点：矩形偏振单元的水平节距等于矩形针孔的水平节距。矩形偏振阵列水平方向上矩形偏振单元的数目等于矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目。集成成像双视3d显示装置的水平分辨率等于矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目。因此，水平分辨率越大，矩形偏振阵列的制造难度和成本越高。
技术实现要素：
本发明提出了基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏，矩形偏振阵列，矩形针孔阵列，偏振眼镜i和偏振眼镜ii；显示屏，矩形偏振阵列，矩形针孔阵列依次平行放置，且对应对齐；矩形偏振阵列与显示屏贴合；显示屏用于显示矩形微图像阵列；矩形微图像阵列包括矩形图像元i和矩形图像元ii，如附图3所示；矩形针孔阵列包含多组矩形针孔，如附图4所示；与同一个矩形图像元i对应的多个矩形针孔以该矩形图像元i的中心为中心对称；与同一个矩形图像元i对应的多个矩形针孔的数目等于矩形针孔阵列中矩形针孔的组数；与同一个矩形图像元ii对应的多个矩形针孔以该矩形图像元ii的中心为中心对称；与同一个矩形图像元ii对应的多个矩形针孔的数目等于矩形针孔阵列中矩形针孔的组数；矩形偏振阵列由矩形偏振单元i和矩形偏振单元ii在水平和垂直方向上交替排列组成，矩形偏振单元i的偏振方向与矩形偏振单元ii的偏振方向正交，如附图5所示；多个在水平方向上连续排列的矩形图像元i与同一个矩形偏振单元i对应对齐；多个在水平方向上连续排列的矩形图像元ii与同一个矩形偏振单元ii对应对齐；矩形图像元i通过与其对应的矩形偏振单元i和多个矩形针孔重建出多个3d图像i，并在观看区域合并成一个高分辨率3d图像i；矩形图像元ii通过与其对应的矩形偏振单元ii和多个矩形针孔重建出多个3d图像ii，并在观看区域合并成一个高分辨率3d图像ii；偏振眼镜i的偏振方向与矩形偏振单元i的偏振方向相同，偏振眼镜ii的偏振方向与矩形偏振单元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。
优选的，每组矩形针孔水平方向上的数目均等于矩形微图像阵列中矩形图像元水平方向上的数目；每组矩形针孔垂直方向上的数目均等于矩形微图像阵列中矩形图像元垂直方向上的数目。
优选的，矩形针孔、矩形图像元i和矩形图像元ii的水平节距均相同；相邻两组矩形针孔的间距均相同。
优选的，与同一个偏振单元i对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元i的数目等于与同一个偏振单元ii对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元ii的数目。
优选的，矩形偏振阵列水平方向上矩形偏振单元的数目t由下式计算得到
矩形偏振单元i和矩形偏振单元ii的水平节距s由下式计算得到
其中，p是矩形针孔的水平节距，a是与同一个偏振单元i对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元i的数目，m是矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目，z是矩形针孔的组数。
优选的，矩形针孔阵列的厚度t为
其中，p是矩形针孔的水平节距，w是矩形针孔的孔径宽度，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，z是矩形针孔的组数，d是相邻两组矩形针孔的间距。
优选的，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，p是矩形针孔的水平节距，d是相邻两组矩形针孔的间距，t是矩形针孔阵列的厚度，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，l是观看距离，a是与同一个偏振单元i对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元i的数目，m是矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目，z是矩形针孔的组数。
优选的，矩形针孔、矩形偏振单元i、矩形偏振单元ii、矩形图像元i和矩形图像元ii的垂直节距均相同；矩形偏振单元i的垂直节距q由下式计算得到
其中，p是矩形针孔的水平节距，z是矩形针孔的组数，w是矩形针孔的孔径宽度，d是相邻两组矩形针孔的间距。
优选的，3d图像i与3d图像ii的垂直观看视角相同；3d图像i与3d图像ii的垂直观看视角θ2由下式计算得到
其中，q是矩形针孔的垂直节距，t是矩形针孔阵列的厚度，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，l是观看距离，n是矩形针孔阵列垂直方向上矩形针孔的数目。
附图说明
附图1为本发明的结构和水平方向参数示意图
附图2为本发明的结构和垂直方向参数示意图
附图3为本发明的矩形微图像阵列的结构示意图
附图4为本发明的矩形针孔阵列的结构示意图
附图5为本发明的矩形偏振阵列的结构示意图
上述附图中的图示标号为：
1.显示屏，2.矩形偏振阵列，3.矩形针孔阵列，4.偏振眼镜1，5.偏振眼镜2，6.矩形图像元i，7.矩形图像元ii，8.矩形偏振单元i，9.矩形偏振单元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基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置的一个典型实施例，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。
本发明提出了基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏，矩形偏振阵列，矩形针孔阵列，偏振眼镜i和偏振眼镜ii；显示屏，矩形偏振阵列，矩形针孔阵列依次平行放置，且对应对齐；矩形偏振阵列与显示屏贴合；显示屏用于显示矩形微图像阵列；矩形微图像阵列包括矩形图像元i和矩形图像元ii，如附图3所示；矩形针孔阵列包含多组矩形针孔，如附图4所示；与同一个矩形图像元i对应的多个矩形针孔以该矩形图像元i的中心为中心对称；与同一个矩形图像元i对应的多个矩形针孔的数目等于矩形针孔阵列中矩形针孔的组数；与同一个矩形图像元ii对应的多个矩形针孔以该矩形图像元ii的中心为中心对称；与同一个矩形图像元ii对应的多个矩形针孔的数目等于矩形针孔阵列中矩形针孔的组数；矩形偏振阵列由矩形偏振单元i和矩形偏振单元ii在水平和垂直方向上交替排列组成，矩形偏振单元i的偏振方向与矩形偏振单元ii的偏振方向正交，如附图5所示；多个在水平方向上连续排列的矩形图像元i与同一个矩形偏振单元i对应对齐；多个在水平方向上连续排列的矩形图像元ii与同一个矩形偏振单元ii对应对齐；矩形图像元i通过与其对应的矩形偏振单元i和多个矩形针孔重建出多个3d图像i，并在观看区域合并成一个高分辨率3d图像i；矩形图像元ii通过与其对应的矩形偏振单元ii和多个矩形针孔重建出多个3d图像ii，并在观看区域合并成一个高分辨率3d图像ii；偏振眼镜i的偏振方向与矩形偏振单元i的偏振方向相同，偏振眼镜ii的偏振方向与矩形偏振单元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。
优选的，每组矩形针孔水平方向上的数目均等于矩形微图像阵列中矩形图像元水平方向上的数目；每组矩形针孔垂直方向上的数目均等于矩形微图像阵列中矩形图像元垂直方向上的数目。
优选的，矩形针孔、矩形图像元i和矩形图像元ii的水平节距均相同；相邻两组矩形针孔的间距均相同。
优选的，与同一个偏振单元i对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元i的数目等于与同一个偏振单元ii对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元ii的数目。
优选的，矩形偏振阵列水平方向上矩形偏振单元的数目t由下式计算得到
矩形偏振单元i和矩形偏振单元ii的水平节距s由下式计算得到
其中，p是矩形针孔的水平节距，a是与同一个偏振单元i对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元i的数目，m是矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目，z是矩形针孔的组数。
优选的，矩形针孔阵列的厚度t为
其中，p是矩形针孔的水平节距，w是矩形针孔的孔径宽度，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，z是矩形针孔的组数，d是相邻两组矩形针孔的间距。
优选的，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，p是矩形针孔的水平节距，d是相邻两组矩形针孔的间距，t是矩形针孔阵列的厚度，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，l是观看距离，a是与同一个偏振单元i对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元i的数目，m是矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目，z是矩形针孔的组数。
优选的，矩形针孔、矩形偏振单元i、矩形偏振单元ii、矩形图像元i和矩形图像元ii的垂直节距均相同；矩形偏振单元i的垂直节距q由下式计算得到
其中，p是矩形针孔的水平节距，z是矩形针孔的组数，w是矩形针孔的孔径宽度，d是相邻两组矩形针孔的间距。
优选的，3d图像i与3d图像ii的垂直观看视角相同；3d图像i与3d图像ii的垂直观看视角θ2由下式计算得到
其中，q是矩形针孔的垂直节距，t是矩形针孔阵列的厚度，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，l是观看距离，n是矩形针孔阵列垂直方向上矩形针孔的数目。
矩形针孔的水平节距为p=10mm，与同一个偏振单元i对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元i的数目为a=3，m是矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目为m=18，矩形针孔的孔径宽度为w=2mm，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距为g=5mm，z是矩形针孔的组数为z=2，相邻两组矩形针孔的间距为d=1mm，观看距离为l=500mm，矩形针孔阵列垂直方向上矩形针孔的数目为n=6，则由式（1）计算得到矩形偏振阵列水平方向上矩形偏振单元的数目为3，由式（2）计算得到矩形偏振单元i和矩形偏振单元ii的水平节距为30mm，由式（3）计算得到矩形针孔阵列的厚度为4mm，由式（4）计算得到3d图像i与3d图像ii的水平观看视角为54°，由式（5）计算得到矩形偏振单元i的垂直节距为7mm，由式（6）计算得到3d图像i与3d图像ii的垂直观看视角为54°。
1.基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，其特征在于，包括显示屏，矩形偏振阵列，矩形针孔阵列，偏振眼镜i和偏振眼镜ii；显示屏，矩形偏振阵列，矩形针孔阵列依次平行放置，且对应对齐；矩形偏振阵列与显示屏贴合；显示屏用于显示矩形微图像阵列；矩形微图像阵列包括矩形图像元i和矩形图像元ii；矩形针孔阵列包含多组矩形针孔；与同一个矩形图像元i对应的多个矩形针孔以该矩形图像元i的中心为中心对称；与同一个矩形图像元i对应的多个矩形针孔的数目等于矩形针孔阵列中矩形针孔的组数；与同一个矩形图像元ii对应的多个矩形针孔以该矩形图像元ii的中心为中心对称；与同一个矩形图像元ii对应的多个矩形针孔的数目等于矩形针孔阵列中矩形针孔的组数；矩形偏振阵列由矩形偏振单元i和矩形偏振单元ii在水平和垂直方向上交替排列组成，矩形偏振单元i的偏振方向与矩形偏振单元ii的偏振方向正交；多个在水平方向上连续排列的矩形图像元i与同一个矩形偏振单元i对应对齐；多个在水平方向上连续排列的矩形图像元ii与同一个矩形偏振单元ii对应对齐；矩形图像元i通过与其对应的矩形偏振单元i和多个矩形针孔重建出多个3d图像i，并在观看区域合并成一个高分辨率3d图像i；矩形图像元ii通过与其对应的矩形偏振单元ii和多个矩形针孔重建出多个3d图像ii，并在观看区域合并成一个高分辨率3d图像ii；偏振眼镜i的偏振方向与矩形偏振单元i的偏振方向相同，偏振眼镜ii的偏振方向与矩形偏振单元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。
2.根据权利要求1所述的基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，其特征在于，每组矩形针孔水平方向上的数目均等于矩形微图像阵列中矩形图像元水平方向上的数目；每组矩形针孔垂直方向上的数目均等于矩形微图像阵列中矩形图像元垂直方向上的数目。
3.根据权利要求2所述的基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，其特征在于，矩形针孔、矩形图像元i和矩形图像元ii的水平节距均相同；相邻两组矩形针孔的间距均相同。
4.根据权利要求3所述的基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，其特征在于，与同一个偏振单元i对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元i的数目等于与同一个偏振单元ii对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元ii的数目。
5.根据权利要求4所述的基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，其特征在于，矩形偏振阵列水平方向上矩形偏振单元的数目t由下式计算得到
矩形偏振单元i和矩形偏振单元ii的水平节距s由下式计算得到
其中，p是矩形针孔的水平节距，a是与同一个偏振单元i对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元i的数目，m是矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目，z是矩形针孔的组数。
6.根据权利要求3所述的基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，其特征在于，矩形针孔阵列的厚度t为
其中，p是矩形针孔的水平节距，w是矩形针孔的孔径宽度，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，z是矩形针孔的组数，d是相邻两组矩形针孔的间距。
7.根据权利要求6所述的基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，其特征在于，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，p是矩形针孔的水平节距，d是相邻两组矩形针孔的间距，t是矩形针孔阵列的厚度，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，l是观看距离，a是与同一个偏振单元i对应的在水平方向上连续排列的矩形图像元i的数目，m是矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目，z是矩形针孔的组数。
8.根据权利要求6所述的基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，其特征在于，矩形针孔、矩形偏振单元i、矩形偏振单元ii、矩形图像元i和矩形图像元ii的垂直节距均相同；矩形偏振单元i的垂直节距q由下式计算得到
其中，p是矩形针孔的水平节距，z是矩形针孔的组数，w是矩形针孔的孔径宽度，d是相邻两组矩形针孔的间距。
9.根据权利要求8所述的基于矩形偏振阵列的双视3d显示装置，其特征在于，3d图像i与3d图像ii的垂直观看视角相同；3d图像i与3d图像ii的垂直观看视角θ2由下式计算得到
其中，q是矩形针孔的垂直节距，t是矩形针孔阵列的厚度，g是显示屏与矩形针孔阵列的间距，l是观看距离，n是矩形针孔阵列垂直方向上矩形针孔的数目。
技术总结