CN211627954U - 一种宽视角的3d显示装置 - Google Patents

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范钧
赵百川
高燕
曾丹
陶豪作
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韩顺怡
聂子程
李芹涛
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Abstract

本实用新型公开了一种宽视角的3D显示装置，包括背光源、渐变节距矩形针孔阵列、障壁阵列和显示屏位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；矩形图像元的水平节距与其对应矩形针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与其对应矩形针孔的垂直节距相同；障壁阵列包括多个与显示屏和渐变节距矩形针孔阵列垂直设置的障壁，用于分隔相邻的矩形针孔及其对应的矩形图像元，透过每个矩形针孔的光线只能照明与其对应的矩形图像元成像。

Description

一种宽视角的3D显示装置
技术领域
本实用新型涉及3D显示，更具体地说，本实用新型涉及一种宽视角的3D显示装置。
背景技术
与其他3D显示相比，如眼镜式助视3D显示、头盔式助视3D显示、光栅3D显示、体3D显示和全息3D显示等，集成成像3D显示具有连续视点、适合多人观看、无需助视设备和相干光源、结构简单和成本低廉等优点。现有的渐变节距针孔阵列技术可以通过改变针孔的节距增大视角。但是，现有的渐变节距针孔阵列存在技术缺陷：针孔的数目必须是奇数，此时才可以保证节距最小的针孔是唯一的，才可以得到与针孔数目无关的观看视角计算公式。因此，对应的图像元阵列中图像元的数目必须是奇数。显示器的水平宽度与垂直宽度不相等，因此传统的集成成像3D显示还存在分辨率不均匀的问题。此外，传统的集成成像3D显示还存在水平观看视角小于垂直观看视角，水平和垂直观看视角与针孔的孔径宽度成反比的问题。
实用新型内容
本实用新型提出一种宽视角的3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括背光源、渐变节距矩形针孔阵列、障壁阵列和显示屏；显示屏用于显示渐变节距矩形图像元阵列；背光源、渐变节距矩形针孔阵列和显示屏平行放置；渐变节距矩形针孔阵列与背光源紧密贴合，且位于背光源与障壁阵列之间；障壁阵列垂直放置在显示屏和渐变节距矩形针孔阵列之间；背光源、渐变节距矩形针孔阵列、障壁阵列和显示屏的中心均对应对齐；背光源、渐变节距矩形针孔阵列和显示屏的水平宽度均相同，背光源、渐变节距矩形针孔阵列和显示屏的垂直宽度均相同；如附图3所示，在渐变节距矩形针孔阵列中，任意一列的矩形针孔的水平节距相同，任意一行的矩形针孔的垂直节距相同，且矩形针孔阵列的水平节距和垂直节距从中心到边缘逐渐增大；渐变节距矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目等于垂直方向上矩形针孔的数目，且均为偶数；位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；渐变节距矩形针孔阵列中第i列矩形针孔的水平节距H i 、第j行矩形针孔的垂直节距V j 由下式计算得到
Figure 60742DEST_PATH_IMAGE002
（1）
Figure 977882DEST_PATH_IMAGE004
（2）
其中，p是位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距，m是渐变节距矩形针孔阵列中水平方向上矩形针孔的数目，l是观看距离，g是显示屏与渐变节距矩形针孔阵列的间距，v是渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值，i是小于或等于m的正整数，j是小于或等于m的正整数；如附图4所示，在渐变节距矩形图像元阵列中，矩形图像元的水平节距与其对应矩形针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与其对应矩形针孔的垂直节距相同；障壁阵列包括多个与显示屏和渐变节距矩形针孔阵列垂直设置的障壁，用于分隔相邻的矩形针孔及其对应的矩形图像元，透过每个矩形针孔的光线只能照明与其对应的矩形图像元成像；
集成成像3D显示的水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2、水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2分别为：
Figure 757619DEST_PATH_IMAGE006
（3）
Figure 90512DEST_PATH_IMAGE008
（4）
Figure 525123DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 347586DEST_PATH_IMAGE012
（6）
其中，w是矩形针孔的孔径宽度。
优选的，障壁的一端位于相邻矩形图像元连接处，另一端位于与相邻矩形图像元对应的相邻矩形针孔的连接处。
附图说明
附图1为本实用新型的结构和水平方向参数示意图
附图2为本实用新型的结构和垂直方向参数示意图
附图3为本实用新型的矩形针孔阵列示意图
附图4为本实用新型的矩形图像元阵列示意图
上述附图中的图示标号为：
1.背光源，2.渐变节距矩形针孔阵列，3.障壁阵列，4.显示屏。
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
下面详细说明利用本实用新型的一个典型实施例，对本实用新型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实用新型做进一步的说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本实用新型内容对本实用新型做出一些非本质的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。
本实用新型提出一种宽视角的3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括背光源、渐变节距矩形针孔阵列、障壁阵列和显示屏；显示屏用于显示渐变节距矩形图像元阵列；背光源、渐变节距矩形针孔阵列和显示屏平行放置；渐变节距矩形针孔阵列与背光源紧密贴合，且位于背光源与障壁阵列之间；障壁阵列垂直放置在显示屏和渐变节距矩形针孔阵列之间；背光源、渐变节距矩形针孔阵列、障壁阵列和显示屏的中心均对应对齐；背光源、渐变节距矩形针孔阵列和显示屏的水平宽度均相同，背光源、渐变节距矩形针孔阵列和显示屏的垂直宽度均相同；如附图3所示，在渐变节距矩形针孔阵列中，任意一列的矩形针孔的水平节距相同，任意一行的矩形针孔的垂直节距相同，且矩形针孔阵列的水平节距和垂直节距从中心到边缘逐渐增大；渐变节距矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目等于垂直方向上矩形针孔的数目，且均为偶数；位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；渐变节距矩形针孔阵列中第i列矩形针孔的水平节距H i 、第j行矩形针孔的垂直节距V j 由下式计算得到
Figure 614619DEST_PATH_IMAGE002
（1）
Figure 470DEST_PATH_IMAGE004
（2）
其中，p是位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距，m是渐变节距矩形针孔阵列中水平方向上矩形针孔的数目，l是观看距离，g是显示屏与渐变节距矩形针孔阵列的间距，v是渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值，i是小于或等于m的正整数，j是小于或等于m的正整数；如附图4所示，在渐变节距矩形图像元阵列中，矩形图像元的水平节距与其对应矩形针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与其对应矩形针孔的垂直节距相同；障壁阵列包括多个与显示屏和渐变节距矩形针孔阵列垂直设置的障壁，用于分隔相邻的矩形针孔及其对应的矩形图像元，透过每个矩形针孔的光线只能照明与其对应的矩形图像元成像；
集成成像3D显示的水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2、水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2分别为：
Figure 669348DEST_PATH_IMAGE006
（3）
Figure 600395DEST_PATH_IMAGE008
（4）
Figure 354725DEST_PATH_IMAGE010
（5）
Figure 91737DEST_PATH_IMAGE012
（6）
其中，w是矩形针孔的孔径宽度。
优选的，障壁的一端位于相邻矩形图像元连接处，另一端位于与相邻矩形图像元对应的相邻矩形针孔的连接处。
渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值为v=0.8，位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距为p=5mm，矩形针孔的孔径宽度为w=1，观看距离为l=100mm，显示屏与渐变节距矩形针孔阵列的间距为g=5mm，渐变节距矩形针孔阵列中水平方向上矩形针孔的数目为m=6。根据式（1）和（2）得到，第1~6列矩形针孔的水平节距分别为6.05mm、5.5mm、5mm、5mm、5.5mm、6.05mm，第1~6行矩形针孔的垂直节距分别为4.84mm、4.4mm、4mm、4mm、4.4mm、4.84mm；根据式（3）、（4）、（5）和（6）得到，本实用新型所述的集成成像3D显示的水平观看视角、垂直观看视角、水平分辨率、垂直分辨率分别为53°、43°、6、6。

Claims (2)

1.一种宽视角的3D显示装置，其特征在于，包括背光源、渐变节距矩形针孔阵列、障壁阵列和显示屏；显示屏用于显示渐变节距矩形图像元阵列；背光源、渐变节距矩形针孔阵列和显示屏平行放置；渐变节距矩形针孔阵列与背光源紧密贴合，且位于背光源与障壁阵列之间；障壁阵列垂直放置在显示屏和渐变节距矩形针孔阵列之间；背光源、渐变节距矩形针孔阵列、障壁阵列和显示屏的中心均对应对齐；背光源、渐变节距矩形针孔阵列和显示屏的水平宽度均相同，背光源、渐变节距矩形针孔阵列和显示屏的垂直宽度均相同；在渐变节距矩形针孔阵列中，任意一列的矩形针孔的水平节距相同，任意一行的矩形针孔的垂直节距相同，且矩形针孔阵列的水平节距和垂直节距从中心到边缘逐渐增大；渐变节距矩形针孔阵列水平方向上矩形针孔的数目等于垂直方向上矩形针孔的数目，且均为偶数；位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于渐变节距矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；渐变节距矩形针孔阵列中第i列矩形针孔的水平节距H i 、第j行矩形针孔的垂直节距V j 由下式计算得到
Figure 915950DEST_PATH_IMAGE001
Figure 858499DEST_PATH_IMAGE002
其中，p是位于渐变节距矩形针孔阵列中心位置的矩形针孔的水平节距，m是渐变节距矩形针孔阵列中水平方向上矩形针孔的数目，l是观看距离，g是显示屏与渐变节距矩形针孔阵列的间距，v是渐变节距矩形针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值，i是小于或等于m的正整数，j是小于或等于m的正整数；在渐变节距矩形图像元阵列中，矩形图像元的水平节距与其对应矩形针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与其对应矩形针孔的垂直节距相同；障壁阵列包括多个与显示屏和渐变节距矩形针孔阵列垂直设置的障壁，用于分隔相邻的矩形针孔及其对应的矩形图像元，透过每个矩形针孔的光线只能照明与其对应的矩形图像元成像；
集成成像3D显示的水平观看视角θ 1、垂直观看视角θ 2、水平分辨率R 1、垂直分辨率R 2分别为：
Figure 234116DEST_PATH_IMAGE003
Figure 654733DEST_PATH_IMAGE004
Figure 127303DEST_PATH_IMAGE005
Figure 240753DEST_PATH_IMAGE006
其中，w是矩形针孔的孔径宽度。
2.根据权利要求1所述的一种宽视角的3D显示装置，其特征在于，障壁的一端位于相邻矩形图像元连接处，另一端位于与相邻矩形图像元对应的相邻矩形针孔的连接处。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114967174A (zh) * 2022-05-18 2022-08-30 成都工业学院 基于渐变孔径针孔阵列的3d显示装置
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