[发明专利]一种基于棋盘光栅的裸眼3D显示装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及裸眼3D显示领域，尤其涉及狭缝光栅设计和立体图像合成

领域。

背景技术

裸眼3D显示是不需要辅助设备（如佩戴红蓝、偏振、快门眼镜或者液晶头盔等）的一种显示技术，它在航空航天、军事、医学、广告设计和娱乐互动等领域均有广泛的应用背景。

目前，裸眼3D显示的主流技术有两种：狭缝光栅和柱镜光栅。狭缝光栅是由透光和挡光的光栅条组成，通过对光线的遮挡作用，来实现不同视点图像的空间分离，而柱镜光栅是利用柱面透镜对光线的折射作用，使光线在空间发生偏转，从而实现与狭缝光栅相似的效果，这两种方式都属于空间复用的裸眼3D显示技术。

发明内容

现有狭缝光栅的特征是由透光和不透光的条带平行排列，组成整个狭缝光栅。通常，透光条带为白色，不透光条带为黑色，所以狭缝光栅又被称之为黑白光栅。

本发明专利突破现有狭缝光栅的设计思路，提出了一种新型的光栅设计方法。整体看来，这种新型光栅是由许多通光孔以一定间距均匀排布而成，因为整个光栅形似棋盘格，因此在本发明专利中暂且称之为棋盘光栅。值得注意的，名字仅为一种称呼，凡属于本发明专利设计思想范围内的光栅设计均应在权利保护范围之内，而不应受名称限制。

下面分别从棋盘光栅的参数设计和相应的立体图像合成方法这两个方面来介绍基于棋盘光栅的裸眼3D显示技术：

一、棋盘光栅的各项参数的设计方法

1.通光孔的宽度a，其计算公式为：

a=spp+s---(1)]]>

其中，p为2D显示屏的子像素或像素尺寸，s为相邻视点间距，是由视点组合方式决定的，这里以4视点为例，组合方式可以为1-2,2-3,3-4或1-3,2-4等其他组合。为了让左右眼分别接收到每一对视点组合的两个视差图像信息，须使每一对视点组合在观看平面的间距与人眼的瞳距e相等，则相邻视点间距为

s=eΔK---(2)]]>

其中，ΔK为每一对视点组合之间所包含的视区数，双眼瞳距通常取e=65mm。

2.通光孔的高度h，其值等于2D显示屏的子像素或像素尺寸，即：

h=p    (3)

每一行的间距与孔光孔的高度相等，即每一行是间隔相邻排布，每行之间无缝隙。

3.每行通光孔的间距均相等，通光孔的水平间距d，其计算公式为：

d=Kspp+s---(4)]]>

其中，K为视点数，对于拥有K视点的裸眼3D显示器，需将K个视点的视差图像信息合成为一幅合成图像并显示在2D显示屏上。2D显示屏的分辨率是固定的，那么，单幅视差图像的分辨率只能占到2D显示屏分辨率的1/K，相应的3D分辨率也下降为2D显示屏分辨率的1/K。因此需要注意的是，采用多视点技术可提高立体观看自由度，视点数越多，则立体观看自由度越大，但同时使3D分辨率损失越严重，因此，需合理选择视点数，在立体观看自由度与立体分辨率两者间取得平衡。。

4.棋盘光栅与2D显示屏的间距，即屏栅距l的计算公式为：