CN114967173A - 基于渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的3D显示装置，显示屏用于显示渐变节距图像元阵列；渐变狭缝光栅用于光路调制；渐变节距针孔阵列用于成像；渐变节距针孔阵列中针孔的孔径宽度均相同；渐变狭缝光栅中狭缝的节距从中间到两边逐渐增大，渐变狭缝光栅中狭缝的孔径宽度从中间到两边逐渐增大；渐变节距针孔阵列中针孔的水平节距从中间到两边逐渐增大；图像元的中心与对应狭缝和针孔的中心对应对齐；图像元发出的一部分光线依次通过对应的狭缝和针孔投射到成像区域重建3D图像；在最佳观看距离处，水平观看视角与水平方向上针孔的数目无关，且与针孔的孔径宽度成正比。

Description

基于渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示技术，更具体地说，本发明涉及一种基于渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的3D显示装置。
背景技术
现有的技术方案提出一种基于渐变节距针孔阵列的集成成像3D显示装置，包括显示屏和渐变节距针孔阵列；显示屏用于显示微图像阵列；渐变节距针孔阵列放置在显示屏前方，微图像阵列中的图像元通过渐变节距针孔阵列中的针孔重建3D场景；渐变节距针孔阵列中，位于同一列的针孔其水平节距相同；位于同一行的针孔其垂直节距相同，其水平节距从行中心到行边缘逐渐增大；图像元与针孔一一对应，图像元的水平和垂直节距分别与其对应的针孔的水平和垂直节距相同；在最佳观看距离处，集成成像3D显示装置的水平观看视角θ为
Figure 626934DEST_PATH_IMAGE002
其中，p是位于渐变节距针孔阵列中心位置的针孔的水平节距，g是显示屏与渐变节距针孔阵列的间距，w是针孔的孔径宽度。由上式可知，现有的技术方案中，水平观看视角与水平方向上针孔的数目无关，但是与针孔的孔径宽度成反比。
发明内容
本发明提出了基于渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列；显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列依次平行放置；显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的水平宽度均相同；显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的垂直宽度均相同；显示屏用于显示渐变节距图像元阵列；渐变狭缝光栅用于光路调制；渐变节距针孔阵列用于成像；渐变节距针孔阵列中针孔的孔径宽度均相同；
渐变狭缝光栅中狭缝的节距从中间到两边逐渐增大，渐变狭缝光栅中狭缝的孔径宽度从中间到两边逐渐增大，如附图2所示；渐变狭缝光栅中第i列狭缝的节距h i 和渐变狭缝光栅中第i列狭缝的孔径宽度w i 由下式计算得到
Figure 544075DEST_PATH_IMAGE004
（1）
Figure 323812DEST_PATH_IMAGE006
（2）
其中，p是位于渐变狭缝光栅中间的狭缝的节距，g是显示屏与渐变节距针孔阵列的间距，m是狭缝的数目，l是最佳观看距离，v是针孔的孔径宽度，d是渐变狭缝光栅与渐变节距针孔阵列的间距；
位于渐变节距针孔阵列同一列的针孔的水平节距均相同，渐变节距针孔阵列中针孔的水平节距从中间到两边逐渐增大，如附图3所示；水平方向上针孔的数目等于狭缝的数目；渐变节距针孔阵列中第i列针孔的水平节距等于渐变狭缝光栅中第i列狭缝的节距；渐变狭缝光栅与渐变节距针孔阵列的间距d满足下式
Figure 597317DEST_PATH_IMAGE008
（3）
水平方向上图像元的数目等于水平方向上针孔的数目；垂直方向上图像元的数目等于垂直方向上针孔的数目；位于渐变节距图像元阵列同一列的图像元的水平节距均相同；渐变节距图像元阵列中第i列图像元的水平节距等于渐变节距针孔阵列中第i列针孔的水平节距；图像元和针孔的垂直节距均相同；图像元的中心与对应狭缝和针孔的中心对应对齐；图像元发出的一部分光线依次通过对应的狭缝和针孔投射到成像区域重建3D图像；在最佳观看距离处，水平观看视角θ由下式计算得到
Figure 411689DEST_PATH_IMAGE010
（4）
水平观看视角与水平方向上针孔的数目无关，且与针孔的孔径宽度成正比。
附图说明
附图1为本发明的示意图
附图2为本发明的渐变狭缝光栅示意图
附图3为本发明的渐变节距针孔阵列示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 渐变狭缝光栅，3. 渐变节距针孔阵列。
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。
本发明提出了基于渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列；显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列依次平行放置；显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的水平宽度均相同；显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的垂直宽度均相同；显示屏用于显示渐变节距图像元阵列；渐变狭缝光栅用于光路调制；渐变节距针孔阵列用于成像；渐变节距针孔阵列中针孔的孔径宽度均相同；
渐变狭缝光栅中狭缝的节距从中间到两边逐渐增大，渐变狭缝光栅中狭缝的孔径宽度从中间到两边逐渐增大，如附图2所示；渐变狭缝光栅中第i列狭缝的节距h i 和渐变狭缝光栅中第i列狭缝的孔径宽度w i 由下式计算得到
Figure 234152DEST_PATH_IMAGE004
（1）
Figure 501185DEST_PATH_IMAGE006
（2）
其中，p是位于渐变狭缝光栅中间的狭缝的节距，g是显示屏与渐变节距针孔阵列的间距，m是狭缝的数目，l是最佳观看距离，v是针孔的孔径宽度，d是渐变狭缝光栅与渐变节距针孔阵列的间距；
位于渐变节距针孔阵列同一列的针孔的水平节距均相同，渐变节距针孔阵列中针孔的水平节距从中间到两边逐渐增大，如附图3所示；水平方向上针孔的数目等于狭缝的数目；渐变节距针孔阵列中第i列针孔的水平节距等于渐变狭缝光栅中第i列狭缝的节距；渐变狭缝光栅与渐变节距针孔阵列的间距d满足下式
Figure 700085DEST_PATH_IMAGE008
（3）
水平方向上图像元的数目等于水平方向上针孔的数目；垂直方向上图像元的数目等于垂直方向上针孔的数目；位于渐变节距图像元阵列同一列的图像元的水平节距均相同；渐变节距图像元阵列中第i列图像元的水平节距等于渐变节距针孔阵列中第i列针孔的水平节距；图像元和针孔的垂直节距均相同；图像元的中心与对应狭缝和针孔的中心对应对齐；图像元发出的一部分光线依次通过对应的狭缝和针孔投射到成像区域重建3D图像；在最佳观看距离处，水平观看视角θ由下式计算得到
Figure 244330DEST_PATH_IMAGE010
（4）
水平观看视角与水平方向上针孔的数目无关，且与针孔的孔径宽度成正比。
狭缝的数目是5，位于渐变狭缝光栅中间的狭缝的节距是10mm，针孔的孔径宽度是2mm，显示屏与渐变节距针孔阵列的间距是10mm，渐变狭缝光栅与渐变节距针孔阵列的间距是6mm，最佳观看距离是1010mm，则由式（1）计算得到渐变狭缝光栅中第1~5列狭缝的节距分别是10.4mm、10.2mm、10mm、10.2mm、10.4mm；由式（2）计算得到渐变狭缝光栅中第1~5列狭缝的孔径宽度分别是5.44mm、5.32mm、5.2mm、5.32mm、5.44mm；由式（4）计算得到3D显示装置的水平观看视角是62°。基于上述参数的现有技术方案的水平观看视角是44°。

Claims (1)

1.基于渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的3D显示装置，其特征在于，包括显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列；显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列依次平行放置；显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的水平宽度均相同；显示屏、渐变狭缝光栅和渐变节距针孔阵列的垂直宽度均相同；显示屏用于显示渐变节距图像元阵列；渐变狭缝光栅用于光路调制；渐变节距针孔阵列用于成像；渐变节距针孔阵列中针孔的孔径宽度均相同；渐变狭缝光栅中狭缝的节距从中间到两边逐渐增大，渐变狭缝光栅中狭缝的孔径宽度从中间到两边逐渐增大；渐变狭缝光栅中第i列狭缝的节距h i 和渐变狭缝光栅中第i列狭缝的孔径宽度w i 由下式计算得到
Figure 91576DEST_PATH_IMAGE002
Figure 845905DEST_PATH_IMAGE004
其中，p是位于渐变狭缝光栅中间的狭缝的节距，g是显示屏与渐变节距针孔阵列的间距，m是狭缝的数目，l是最佳观看距离，v是针孔的孔径宽度，d是渐变狭缝光栅与渐变节距针孔阵列的间距；位于渐变节距针孔阵列同一列的针孔的水平节距均相同，渐变节距针孔阵列中针孔的水平节距从中间到两边逐渐增大；水平方向上针孔的数目等于狭缝的数目；渐变节距针孔阵列中第i列针孔的水平节距等于渐变狭缝光栅中第i列狭缝的节距；渐变狭缝光栅与渐变节距针孔阵列的间距d满足下式
Figure 458283DEST_PATH_IMAGE006
水平方向上图像元的数目等于水平方向上针孔的数目；垂直方向上图像元的数目等于垂直方向上针孔的数目；位于渐变节距图像元阵列同一列的图像元的水平节距均相同；渐变节距图像元阵列中第i列图像元的水平节距等于渐变节距针孔阵列中第i列针孔的水平节距；图像元和针孔的垂直节距均相同；图像元的中心与对应狭缝和针孔的中心对应对齐；图像元发出的一部分光线依次通过对应的狭缝和针孔投射到成像区域重建3D图像；在最佳观看距离处，水平观看视角θ由下式计算得到
Figure 981668DEST_PATH_IMAGE008
水平观看视角与水平方向上针孔的数目无关，且与针孔的孔径宽度成正比。
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