CN109239936A - 基于渐变光栅的集成成像3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于渐变光栅的集成成像3D显示装置，包括背光源，渐变光栅和显示屏；显示屏用于显示微图像，微图像中的图像元与渐变光栅中的狭缝一一对应；渐变光栅位于背光源与显示屏之间；背光源，渐变光栅和显示屏平行放置，且对应对齐；背光源与渐变光栅的间距不超过渐变光栅与显示屏的间距；在渐变光栅中，狭缝的厚度相同，任意一列的狭缝的节距相同，任意一列的狭缝的孔径宽度相同，且渐变光栅的节距和孔径宽度从中间到边缘逐渐增大；在渐变光栅中，每一列狭缝的节距与其孔径宽度的比均相同，每一列狭缝的光学效率均相同。

Description

基于渐变光栅的集成成像3D显示装置
技术领域
本发明涉及集成成像3D显示，更具体地说，本发明涉及基于渐变光栅的集成成像3D显示装置。
背景技术
一维集成成像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和高分辨率的特点，其记录和显示的过程相对简单，且能显示全真色彩的立体图像，是目前3D显示的热点技术之一。但是，观看视角是制约一维集成成像3D显示的主要因素之一。采用渐变节距光栅可以增大观看视角。
在传统的渐变节距光栅中，所有狭缝的孔径宽度相同，位于同一列的狭缝的节距相同，狭缝的节距从中间到两边逐渐增大。因此，在传统的基于渐变节距光栅的集成成像3D显示中，光学效率从中间到两边逐渐减小。
发明内容
本发明提出了基于渐变光栅的集成成像3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括背光源，渐变光栅和显示屏；渐变光栅位于背光源与显示屏之间；背光源，渐变光栅和显示屏平行放置，且对应对齐；显示屏用于显示图像元，图像元与渐变光栅中的狭缝对应且对齐；背光源与渐变光栅的间距不超过渐变光栅与显示屏的间距；在渐变光栅中，狭缝的厚度相同，任意一列的狭缝的节距相同，任意一列的狭缝的孔径宽度相同，且渐变光栅的节距和孔径宽度从中间到边缘逐渐增大；在渐变光栅中，每一列狭缝的节距与其孔径宽度的比均相同，因此，每一列狭缝的光学效率均相同；基于渐变光栅的集成成像3D显示装置的每一列狭缝的光学效率φ均为：
（1）
其中，p为位于渐变光栅中心位置的狭缝的节距，w为位于渐变光栅中心位置的狭缝的孔径宽度，g为渐变光栅与显示屏的间距，t为渐变光栅的厚度。
作为本发明优选方案，渐变光栅第i列狭缝的节距H i 和第i列狭缝的孔径宽度A i 分别为：
（2）
（3）
其中，i为小于或等于m的正整数，p为位于渐变光栅中心位置的狭缝的节距，w为位于渐变光栅中心位置的狭缝的孔径宽度，l为观看距离，g为渐变光栅与显示屏的间距，m为渐变光栅中狭缝的个数。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：基于渐变光栅的集成成像3D显示装置，合理设置渐变光栅的节距和孔径宽度的比，在狭缝厚度均匀的条件下，使得每一列狭缝的光学效率均相同。
附图说明
附图1为本发明的集成成像3D显示装置的结构和参数图
上述附图中的图示标号为：
1. 背光源，2.渐变光栅，3. 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
下面详细说明本发明的基于渐变光栅的集成成像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。
本发明提出了基于渐变光栅的集成成像3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括背光源，渐变光栅和显示屏；显示屏用于显示微图像，微图像中的图像元与渐变光栅中的狭缝一一对应；渐变光栅位于背光源与显示屏之间；背光源，渐变光栅和显示屏平行放置，且对应对齐；背光源与渐变光栅的间距不超过渐变光栅与显示屏的间距；在渐变光栅中，狭缝的厚度相同，任意一列的狭缝的节距相同，任意一列的狭缝的孔径宽度相同，且渐变光栅的节距和孔径宽度从中间到边缘逐渐增大；在渐变光栅中，每一列狭缝的节距与其孔径宽度的比均相同，因此，每一列狭缝的光学效率均相同；基于渐变光栅的集成成像3D显示装置的每一列狭缝的光学效率φ均为：
（1）
其中，p为位于渐变光栅中心位置的狭缝的节距，w为位于渐变光栅中心位置的狭缝的孔径宽度，g为渐变光栅与显示屏的间距，t是渐变光栅的厚度。
作为本发明优选方案，渐变光栅第i列狭缝的节距H i 和第i列狭缝的孔径宽度A i 分别为：
（2）
（3）
其中，i是小于或等于m的正整数，p为位于渐变光栅中心位置的狭缝的节距，w为位于渐变光栅中心位置的狭缝的孔径宽度，l为观看距离，g为渐变光栅与显示屏的间距，m为渐变光栅中狭缝的个数。
微图像与渐变光栅均包含5个单元，位于渐变光栅中心位置的狭缝的节距为p=4mm，位于渐变光栅中心位置的狭缝的孔径宽度为w=1mm，观看距离为l=102mm，渐变光栅与显示屏的间距为g=2mm，渐变光栅的厚度为t=1mm，则由式（1）计算得到第1~5列狭缝的光学效率均为15.6%；由式（2）计算得到第1~5列狭缝的节距分别为4.32mm，4.16mm，4mm，4.16mm，4.32mm；由式（3）计算得到第1~5列狭缝的孔径宽度分别为1.08mm，1.04mm，1mm，1.04mm，1.08mm。基于上述参数的传统渐变光栅的集成成像3D显示中，第1~5列狭缝的光学效率分别为13.4%，14.5%，15.6%，14.5%，13.4%。

Claims (2)

1.基于渐变光栅的集成成像3D显示装置，其特征在于，包括背光源，渐变光栅和显示屏；渐变光栅位于背光源与显示屏之间；背光源，渐变光栅和显示屏平行放置，且对应对齐；显示屏用于显示图像元，图像元与渐变光栅中的狭缝对应且对齐；背光源与渐变光栅的间距不超过渐变光栅与显示屏的间距；在渐变光栅中，狭缝的厚度相同，任意一列的狭缝的节距相同，任意一列的狭缝的孔径宽度相同，且渐变光栅的节距和孔径宽度从中间到边缘逐渐增大；在渐变光栅中，每一列狭缝的节距与其孔径宽度的比均相同，因此，每一列狭缝的光学效率均相同；基于渐变光栅的集成成像3D显示装置的每一列狭缝的光学效率φ均为：
其中，p为位于渐变光栅中心位置的狭缝的节距，w为位于渐变光栅中心位置的狭缝的孔径宽度，g为渐变光栅与显示屏的间距，t为渐变光栅的厚度。
2.根据权利要求1所述的基于渐变光栅的集成成像3D显示装置，其特征在于，渐变光栅第i列狭缝的节距H i 和第i列狭缝的孔径宽度A i 分别为：
其中，i为小于或等于m的正整数，p为位于渐变光栅中心位置的狭缝的节距，w为位于渐变光栅中心位置的狭缝的孔径宽度，l为观看距离，g为渐变光栅与显示屏的间距，m为渐变光栅中狭缝的个数。
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