CN108513125A - 一种基于障壁的宽视角和高亮度集成成像3d显示装置 - Google Patents

一种基于障壁的宽视角和高亮度集成成像3d显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种基于障壁的宽视角和高亮度集成成像3D显示装置，包括点光源阵列，显示屏和障壁阵列。在点光源阵列中，任意一列的点光源的水平宽度相同，任意一行的点光源的垂直宽度相同，且点光源阵列中点光源的宽度从中心到边缘逐渐增大。在障壁阵列中，障壁的一端固定在相邻两个图像元之间，且该障壁的长度等于点光源阵列与显示屏的间距；每个点光源照明与该点光源对应的图像元，且每个点光源不能照明其他图像元。

Description

一种基于障壁的宽视角和高亮度集成成像3D显示装置
技术领域
本发明涉及集成成像3D显示，更具体地说，本发明涉及一种基于障壁的宽视角和高亮度集成成像3D显示装置。
背景技术
集成成像3D显示技术是一种无需任何助视设备的真3D显示技术。该技术具有裸眼观看的特点，其记录和显示的过程相对简单，且能显示全视差和全真色彩的立体图像，是目前3D显示的热点技术之一。集成成像3D显示的观看视角与微图像阵列中图像元的数目成反比，因此存在水平观看视角小于垂直观看视角的缺点。此外，集成成像3D显示还存在亮度较低等缺点。
发明内容
本发明提出了一种基于障壁的宽视角和高亮度集成成像3D显示装置，如附图1所示，包括点光源阵列，显示屏和障壁阵列。显示屏用于显示微图像阵列。显示屏平行放置在点光源阵列正前方。点光源阵列的中心与显示屏的中心对应对齐。障壁阵列由一系列不透光的障壁组成。障壁阵列位于点光源阵列与显示屏之间。点光源阵列由多个点光源间隔排列组成，微图像阵列由多个参数相同的图像元紧密排列组成。如附图2和3所示，在障壁阵列中，障壁的一端固定在相邻两个图像元之间，且该障壁的长度等于点光源阵列与显示屏的间距；每个点光源照明与该点光源对应的图像元，且每个点光源不能照明其他图像元。
在点光源阵列中，任意一列的点光源的水平宽度相同，任意一行的点光源的垂直宽度相同，且点光源阵列中点光源的宽度从中心到边缘逐渐增大。微图像阵列与点光源阵列均包含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，点光源与图像元的节距均为p，观看距离为l，点光源阵列与显示屏的间距为g，位于点光源阵列中心位置的点光源的水平和垂直宽度均为w，则点光源阵列上第i列点光源的水平宽度Hi和第j行点光源的垂直宽度Vj分别由下式计算得到：
其中i是小于或等于m的正整数,j是小于或等于n的正整数。
集成成像3D显示的水平观看视角θ1、垂直观看视角θ2和亮度c分别为：
其中，B为点光源阵列的亮度。由式(3)和(4)看出，集成成像3D显示的水平观看视角和垂直观看视角只与点光源的节距和位于点光源阵列中心位置的点光源的宽度有关，因此水平观看视角等于垂直观看视角。由式(5)看出，点光源阵列中点光源的宽度从中心到边缘逐渐增大，增大了亮度。
附图说明
附图1为本发明的集成成像3D显示的示意图
附图2为本发明的集成成像3D显示的水平观看视角的示意图
附图3为本发明的集成成像3D显示的垂直观看视角的示意图
上述附图中的图示标号为：
1.点光源阵列，2.显示屏，3.障壁阵列，4.重建的3D图像，5.微图像阵列。
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种基于障壁的宽视角和高亮度集成成像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。
本发明提出了一种基于障壁的宽视角和高亮度集成成像3D显示装置，如附图1所示，包括点光源阵列，显示屏和障壁阵列。显示屏用于显示微图像阵列。显示屏平行放置在点光源阵列正前方。点光源阵列的中心与显示屏的中心对应对齐。障壁阵列由一系列不透光的障壁组成。障壁阵列位于点光源阵列与显示屏之间。点光源阵列由多个点光源间隔排列组成，微图像阵列由多个参数相同的图像元紧密排列组成。如附图2和3所示，在障壁阵列中，障壁的一端固定在相邻两个图像元之间，且该障壁的长度等于点光源阵列与显示屏的间距；每个点光源照明与该点光源对应的图像元，且每个点光源不能照明其他图像元。
在点光源阵列中，任意一列的点光源的水平宽度相同，任意一行的点光源的垂直宽度相同，且点光源阵列中点光源的宽度从中心到边缘逐渐增大。微图像阵列与点光源阵列均包含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，点光源与图像元的节距均为p，观看距离为l，点光源阵列与显示屏的间距为g，位于点光源阵列中心位置的点光源的水平和垂直宽度均为w，则点光源阵列上第i列点光源的水平宽度Hi和第j行点光源的垂直宽度Vj分别由下式计算得到：
其中i是小于或等于m的正整数,j是小于或等于n的正整数。
集成成像3D显示的水平观看视角θ1、垂直观看视角θ2和亮度c分别为：
其中，B为点光源阵列的亮度。
微图像阵列与点光源阵列均包含5×5个单元，其中，水平方向上5个单元，垂直方向上5个单元，微图像阵列与点光源阵列的间距为g＝10mm，图像元与点光源的节距为p＝12mm，观看距离为l＝390mm，点光源阵列的亮度为 C＝500cd/m2。位于点光源阵列中心位置的点光源的水平和垂直宽度均为 w＝3mm，由式(1)和(2)得到点光源阵列第1～5列点光源的水平宽度分别为 4.2mm、3.6mm、3mm、3.6mm、4.2mm，点光源阵列第1～5行点光源的垂直宽度分别为4.2mm、3.6mm、3mm、3.6mm、4.2mm；由式(3)、(4)和(5)得到集成成像3D显示的水平观看视角、垂直观看视角和亮度分别为74°、74°和45cd/m2。基于上述参数的传统集成成像3D显示的水平观看视角、垂直观看视角和亮度分别为48°、48°和31.25cd/m2。

Claims (1)

1.本发明提出了一种基于障壁的宽视角和高亮度集成成像3D显示装置，包括点光源阵列，显示屏和障壁阵列；显示屏用于显示微图像阵列；显示屏平行放置在点光源阵列正前方；点光源阵列的中心与显示屏的中心对应对齐；障壁阵列由一系列不透光的障壁组成；障壁阵列位于点光源阵列与显示屏之间；点光源阵列由多个点光源间隔排列组成，微图像阵列由多个参数相同的图像元紧密排列组成；在障壁阵列中，障壁的一端固定在相邻两个图像元之间，且该障壁的长度等于点光源阵列与显示屏的间距；每个点光源照明与该点光源对应的图像元，且每个点光源不能照明其他图像元；
在点光源阵列中，任意一列的点光源的水平宽度相同，任意一行的点光源的垂直宽度相同，且点光源阵列中点光源的宽度从中心到边缘逐渐增大；微图像阵列与点光源阵列均包含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，点光源与图像元的节距均为p，观看距离为l，点光源阵列与显示屏的间距为g，位于点光源阵列中心位置的点光源的水平和垂直宽度均为w，则点光源阵列上第i列点光源的水平宽度Hi和第j行点光源的垂直宽度Vj分别由下式计算得到：
其中i是小于或等于m的正整数,j是小于或等于n的正整数；
集成成像3D显示的水平观看视角θ1、垂直观看视角θ2和亮度c分别为：
其中，B为点光源阵列的亮度。
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