CN110221443B - 基于渐变狭缝光栅的一维集成成像3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于渐变狭缝光栅的集成成像3D显示装置，包括显示屏和渐变狭缝光栅；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅；每组子狭缝光栅中狭缝的数目等于微图像阵列中图像元的数目；狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大；与同一图像元对应的多个狭缝的节距均等于该图像元的节距；与同一图像元对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元对应的多个狭缝以该图像元的中心为中心对称；微图像阵列分别通过多组子狭缝光栅重建多个3D图像，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。

Description

基于渐变狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及基于渐变狭缝光栅的一维集成成像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，3D分辨率不足的瓶颈问题严重影响了观看者的体验，从而制约了一维集成成像3D显示的广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供基于渐变狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置，该显示装置可以在视区内提供高分辨率3D图像。
本发明提出了基于渐变狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏和渐变狭缝光栅；渐变狭缝光栅平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示微图像阵列；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅，如附图2所示；每组子狭缝光栅中狭缝的数目等于微图像阵列中图像元的数目；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大；与同一图像元对应的多个狭缝的节距均等于该图像元的节距；与同一图像元对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元对应的多个狭缝以该图像元的中心为中心对称；微图像阵列分别通过多组子狭缝光栅重建多个3D图像，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。
优选的，与第i列图像元对应的狭缝的节距P i 和与第i+1列图像元对应的狭缝的节距P i+1满足下式：
（1）
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度，m是图像元的数目。
优选的，与第i列图像元对应的狭缝的孔径宽度W i 和与第i+1列图像元对应的狭缝的孔径宽度W i+1满足下式：
（2）
其中，P i 是与第i列图像元对应的狭缝的节距，P i+1是与第i+1列图像元对应的狭缝的节距，l是观看距离，t是渐变狭缝光栅的厚度，m是图像元的数目。
优选的，与第i列图像元对应的狭缝的间距B i 为：
（3）
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，P i 是与第i列图像元对应的狭缝的节距， W i 是与第i列图像元对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
优选的，一维集成成像3D显示的水平分辨率为
（4）
其中，m是图像元的数目，i是小于或等于m的正整数，P i 是与第i列图像元对应的狭缝的节距，W i 是与第i列图像元对应的狭缝的孔径宽度，B i 是与第i列图像元对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
附图说明
附图1为本发明的一维集成成像3D显示的示意图
附图2为本发明的渐变狭缝光栅的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2.渐变狭缝光栅，3. 图像元，4. 子狭缝光栅。
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狭缝光栅的一维集成成像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狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏和渐变狭缝光栅；渐变狭缝光栅平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示微图像阵列；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅，如附图2所示；每组子狭缝光栅中狭缝的数目等于微图像阵列中图像元的数目；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大；与同一图像元对应的多个狭缝的节距均等于该图像元的节距；与同一图像元对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元对应的多个狭缝以该图像元的中心为中心对称；微图像阵列分别通过多组子狭缝光栅重建多个3D图像，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。
优选的，与第i列图像元对应的狭缝的节距P i 和与第i+1列图像元对应的狭缝的节距P i+1满足下式：
（1）
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度，m是图像元的数目。
优选的，与第i列图像元对应的狭缝的孔径宽度W i 和与第i+1列图像元对应的狭缝的孔径宽度W i+1满足下式：
（2）
其中，P i 是与第i列图像元对应的狭缝的节距，P i+1是与第i+1列图像元对应的狭缝的节距，l是观看距离，t是渐变狭缝光栅的厚度，m是图像元的数目。
优选的，与第i列图像元对应的狭缝的间距B i 为：
（3）
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，P i 是与第i列图像元对应的狭缝的节距， W i 是与第i列图像元对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
优选的，一维集成成像3D显示的水平分辨率为
（4）
其中，m是图像元的数目，i是小于或等于m的正整数，P i 是与第i列图像元对应的狭缝的节距，W i 是与第i列图像元对应的狭缝的孔径宽度，B i 是与第i列图像元对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
显示屏与渐变狭缝光栅的间距为3mm，图像元的数目为11，子狭缝光栅的组数为6，渐变狭缝光栅的厚度为1mm，观看距离为496mm，与第1列图像元对应的狭缝的节距为20mm，与第1列图像元对应的狭缝的孔径宽度为1mm；则由式（1）计算得到与第1~11列图像元对应的狭缝的节距分别为20mm，19.86mm，19.72mm，19.58mm，19.44mm，19.3mm，19.44mm，19.58mm，19.72mm，19.86mm，20mm，由式（2）计算得到与第1~11列图像元对应的狭缝的孔径宽度分别为1mm，0.96mm，0.92mm，0.88mm，0.84mm，0.8mm，0.84mm，0.88mm，0.92mm，0.96mm，1mm，由式（3）计算得到与第1~11列图像元对应的狭缝的间距分别为1.6mm，1.67mm，1.74mm，1.81mm，1.88mm，1.95mm，1.88mm，1.81mm，1.74mm，1.67mm，1.6mm，由式（4）计算得到一维集成成像3D显示的水平分辨率为22；基于上述参数的传统一维集成成像3D显示的水平分辨率为11。

Claims (3)

1.基于渐变狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置，包括显示屏和渐变狭缝光栅；渐变狭缝光栅平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示微图像阵列；渐变狭缝光栅包含多组子狭缝光栅；每组子狭缝光栅中狭缝的数目等于微图像阵列中图像元的数目；在每组子狭缝光栅中，狭缝的节距和孔径宽度均从中间到两边逐渐增大；与同一图像元对应的多个狭缝的节距均等于该图像元的节距；与同一图像元对应的多个狭缝的孔径宽度均相同；与同一图像元对应的多个狭缝的间距均相同；与同一图像元对应的多个狭缝以该图像元的中心为中心对称；与第i列图像元对应的狭缝的节距Pi和与第i+1列图像元对应的狭缝的节距Pi+1、与第i列图像元对应的狭缝的孔径宽度Wi和与第i+1列图像元对应的狭缝的孔径宽度Wi+1分别满足下式：
其中，l是观看距离，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，t是渐变狭缝光栅的厚度，m是图像元的数目；微图像阵列分别通过多组子狭缝光栅重建多个3D图像，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。
2.根据权利要求1所述的基于渐变狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置，其特征在于，与第i列图像元对应的狭缝的间距Bi为：
其中，t是渐变狭缝光栅的厚度，Pi是与第i列图像元对应的狭缝的节距，Wi是与第i列图像元对应的狭缝的孔径宽度，g是显示屏与渐变狭缝光栅的间距，n是子狭缝光栅的组数。
3.根据权利要求1所述的基于渐变狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置，其特征在于，一维集成成像3D显示的水平分辨率为
其中，m是图像元的数目，Pi是与第i列图像元对应的狭缝的节距，Wi是与第i列图像元对应的狭缝的孔径宽度，Bi是与第i列图像元对应的狭缝的间距，n是子狭缝光栅的组数。
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