CN105158918A - 一种基于矩形针孔阵列的集成成像3d显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置，包括，用于显示微图像阵列的2D显示屏及矩形针孔阵列，所述矩形针孔阵列放置在2D显示屏前方，矩形针孔阵列的水平和垂直中轴线与2D显示屏的水平和垂直中轴线都分别对应对齐；在所述矩形针孔阵列中，所有针孔的水平孔径宽度相同，所有针孔的垂直孔径宽度相同，且针孔的水平孔径宽度不等于垂直孔径宽度。目的在于提供一种水平观看视角等于垂直观看视角的基于针孔阵列的集成成像3D显示装置。

Description

一种基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置

技术领域

本发明涉及集成成像3D显示装置，特别涉及一种基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置。

背景技术

集成成像3D显示装置利用了光路可逆原理，通过针孔阵列或者微透镜阵列将3D场景的立体信息记录到图像记录设备上，生成微图像阵列，然后把该微图像阵列显示于2D显示屏上，透过针孔阵列或者微透镜阵列重建出原3D场景的立体图像。与基于微透镜阵列的集成成像3D显示装置相比，基于针孔阵列的集成成像3D显示装置具有成本低、重量小、器件厚度薄和节距不受制作工艺限制等优点。

在传统的基于针孔阵列的集成成像3D显示装置中，针孔阵列中的针孔是圆形或者正方形，因此针孔的水平孔径宽度等于垂直孔径宽度。

其缺点在于，

1.对于显示器而言，显示器水平宽度大于垂直宽度，此时传统的基于针孔阵列的集成成像3D显示装置的水平观看视角小于垂直观看视角，因而亟需一种水平孔径宽度小于垂直孔径宽度的针孔阵列，使得水平观看视角等于垂直观看视角。

2.对于手机显示屏而言，手机显示屏的水平宽度小于垂直宽度，此时传统的基于针孔阵列的集成成像3D显示装置的水平观看视角大于垂直观看视角，因而亟需一种水平孔径宽度大于垂直孔径宽度的针孔阵列，使得水平观看视角等于垂直观看视角。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术基于针孔阵列的集成成像3D显示装置的水平观看视角不等于垂直观看视角的问题，提供一种水平观看视角等于垂直观看视角的基于针孔阵列的集成成像3D显示装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置，包括，用于显示微图像阵列的2D显示屏及矩形针孔阵列，所述矩形针孔阵列放置在2D显示屏前方，矩形针孔阵列的水平和垂直中轴线与2D显示屏的水平和垂直中轴线都分别对应对齐，在所述矩形针孔阵列中，所有针孔的水平孔径宽度相同，所有针孔的垂直孔径宽度相同，且针孔的水平孔径宽度不等于垂直孔径宽度。

优选的，所述矩形针孔阵列中单个针孔的节距为p，观看距离为L，2D显示屏与矩形针孔阵列的间距为g，微图像阵列与矩形针孔阵列均包含M×N个单元，其中，水平方向上M个单元,垂直方向上N个单元，矩形针孔阵列中针孔的水平孔径宽度为H，则矩形针孔阵列中针孔的垂直孔径宽度V由下式计算得到：

$V=H+\frac{(M-N)pg}{L}$

优选的，水平观看视角等于垂直观看视角，且水平观看视角θ_H和垂直观看视角θ_V的计算公式为：

${\mathrm{\θ}}_H={\mathrm{\θ}}_V=2\arctan \[\frac{p-H}{2g}-\frac{(M-1)(H-V)}{(M-N)g}\]$

优选的，所述矩形针孔阵列中单个针孔的节距为p＝2.5mm，观看距离为L＝500mm，2D显示屏与矩形针孔阵列的间距为g＝3.6mm，微图像阵列与矩形针孔阵列均包含48×27个单元，其中，水平方向上48个单元,垂直方向上27个单元，矩形针孔阵列中针孔的水平孔径宽度为H＝0.3mm，垂直孔径宽度V＝0.5mm，水平观看视角θ_H和垂直观看视角θ_V均为20°。

与现有技术相比，本发明的有益效果：采用本发明基于针孔阵列的集成成像3D显示装置的水平观看视角等于垂直观看视角，解决了传统的基于针孔阵列的集成成像3D显示装置应用于显示器时的水平观看视角小于垂直观看视角以及应用于手机显示屏时水平观看视角大于垂直观看视角的问题，实现了水平观看视角等于垂直观看视角，从而可被广泛运用。

附图说明：

图1为传统的基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置示意图。

图2为本发明的集成成像3D显示装置的结构示意图。

图3为本发明的矩形针孔阵列的示意图。

图4为本发明的集成成像3D显示装置的水平观看视角原理图。

图5为本发明的集成成像3D显示装置的垂直观看视角原理图。

图中标记：1-2D显示屏，2-矩形针孔阵列，3-观看者。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

本发明旨在解决传统的基于针孔阵列的集成成像3D显示装置的水平观看视角小于垂直观看视角的问题，从而提供一种水平观看视角等于垂直观看视角的基于矩形针孔阵列的集成成像3D立体显示装置。

参看图1所示现有技术中的基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置，其中针孔阵列中的针孔是正方形，因此针孔的水平孔径宽度等于垂直孔径宽度。因为2D显示屏1的水平宽度大于垂直宽度，所以传统的基于针孔阵列的集成成像3D显示装置的水平观看视角小于垂直观看视角，从而限制了它的实际应用。

本实施例提出了一种基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置，如图2所示，包括，用于显示微图像阵列的2D显示屏1及矩形针孔阵列2，所述矩形针孔阵列放置在2D显示屏1前方，矩形针孔阵列2的水平和垂直中轴线与2D显示屏1的水平和垂直中轴线都分别对应对齐；参看图3所示的矩形针孔阵列的示意图，在所述矩形针孔阵列2中，所有针孔的水平孔径宽度相同，所有针孔的垂直孔径宽度相同，且针孔的水平孔径宽度不等于垂直孔径宽度。

具体的，应用于显示器时，由于显示器水平宽度大于垂直宽度，此时针孔阵列中针孔的水平孔径宽度小于垂直孔径宽度的针孔阵列，从而使得水平观看视角等于垂直观看视角。

应用于手机显示屏时，由于手机显示屏的水平宽度小于垂直宽度，此时针孔阵列中针孔的的水平孔径宽度大于垂直孔径宽度，从而使得水平观看视角等于垂直观看视角。

所述矩形针孔阵列2中单个针孔的节距为p，观看者3的观看距离为L，2D显示屏与矩形针孔阵列2的间距为g，微图像阵列与矩形针孔阵列2均包含M×N个单元，其中，水平方向上M个单元,垂直方向上N个单元，矩形针孔阵列2中针孔的水平孔径宽度为H，则矩形针孔阵列2中针孔的垂直孔径宽度V由下式计算得到：

$V=H+\frac{(M-N)pg}{L}$

同时，参看图4、图5，本发明所述的基于矩形针孔阵列的集成成像3D立体显示装置的水平观看视角θ_H和垂直观看视角θ_V的计算公式为：

${\mathrm{\θ}}_H={\mathrm{\θ}}_V=2\arctan \[\frac{p-H}{2g}-\frac{(M-1)(H-V)}{(M-N)g}\]$

故可以得出：本发明所提出的一种基于矩形针孔阵列的集成成像3D立体显示装置的水平观看视角等于垂直观看视角。

在具体应用中，所述矩形针孔阵列2中单个针孔的节距为p＝2.5mm，观看距离为L＝500mm，2D显示屏与矩形针孔阵列2的间距为g＝3.6mm，微图像阵列与矩形针孔阵列2均包含48×27个单元，其中，水平方向上48个单元,垂直方向上27个单元，矩形针孔阵列2中针孔的水平孔径宽度为H＝0.3mm，则由公式计算得到矩形针孔阵列2中针孔的垂直孔径宽度V＝0.5mm。

由公式计算得到基于矩形针孔阵列的集成成像3D立体显示装置的水平观看视角θH和垂直观看视角θV均为20°综上，采用本发明的一种基于针孔阵列的集成成像3D显示装置，其水平观看视角等于垂直观看视角，从而可被广泛运用。

Claims (4)

1.一种基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置，包括，用于显示微图像阵列的2D显示屏及矩形针孔阵列，所述矩形针孔阵列放置在2D显示屏前方，矩形针孔阵列的水平和垂直中轴线与2D显示屏的水平和垂直中轴线都分别对应对齐；其特征在于，在所述矩形针孔阵列中，所有针孔的水平孔径宽度相同，所有针孔的垂直孔径宽度相同，且针孔的水平孔径宽度不等于垂直孔径宽度。

2.根据权利要求1所述一种基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置，其特征在于，所述矩形针孔阵列中单个针孔的节距为p，观看距离为L，2D显示屏与矩形针孔阵列的间距为g，微图像阵列与矩形针孔阵列均包含M×N个单元，其中，水平方向上M个单元,垂直方向上N个单元，矩形针孔阵列中针孔的水平孔径宽度为H，则矩形针孔阵列中针孔的垂直孔径宽度V由下式计算得到：

。

3.根据权利要求2所述一种基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置，其特征在于，所述3D显示装置的水平观看视角等于垂直观看视角，且水平观看视角θ_H和垂直观看视角θ_V的计算公式为：

。

4.根据权利要求3所述一种基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示装置，其特征在于，所述矩形针孔阵列中单个针孔的节距为p＝2.5mm，观看距离为L＝500mm，2D显示屏与矩形针孔阵列的间距为g＝3.6mm，微图像阵列与矩形针孔阵列均包含48×27个单元，其中，水平方向上48个单元，垂直方向上27个单元，矩形针孔阵列中针孔的水平孔径宽度为H＝0.3mm，垂直孔径宽度V＝0.5mm，水平观看视角θ_H和垂直观看视角θ_V均为20°。