CN114815295B - 基于狭缝光栅的集成成像3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于狭缝光栅的集成成像3D显示装置，包括显示屏、狭缝光栅I和狭缝光栅II；显示屏用于显示图像元阵列；狭缝光栅I用于光路调制；狭缝光栅II用于成像；每个图像元均对应多个狭缝I，每个图像元均对应多个狭缝II；每个图像元对应的狭缝I的数目、每个图像元对应的狭缝II的数目均相同；图像元发出的一部分光线分别通过对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域，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；观看视角与狭缝II的孔径宽度成正比。

Description

基于狭缝光栅的集成成像3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示技术，更具体地说，本发明涉及一种基于狭缝光栅的集成成像3D显示装置。
背景技术
中国专利CN201910442390.0提出一种高分辨率集成成像3D显示装置，包括显示屏和针孔阵列；针孔阵列平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示图像元；针孔阵列包含多组透光针孔；透光针孔的节距均等于图像元的节距；每组透光针孔的数目均等于图像元的数目；相邻两组透光针孔的间距均相同；与同一图像元对应的多个透光针孔以该图像元的中心为中心对称；针孔阵列的厚度t为
其中，p是图像元的节距，v是透光针孔的垂直宽度，g是显示屏与针孔阵列的间距，z是透光针孔的组数，a是相邻两组透光针孔的垂直间距；图像元分别通过多组透光针孔重建出多个3D图像，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。该技术方案可以有效提升3D图像的分辨率。根据中国专利CN201910442390.0附图1计算得到，水平观看视角θ为
其中，m是水平方向上图像元的数目，l是观看距离。由上述两个公式可知，一方面：现有技术方案的针孔的厚度需要满足特定的关系式，且针孔的厚度与透光针孔的垂直宽度成正比；另一方面：现有技术方案的水平观看视角与针孔的厚度成反比。因此，现有技术方案的应用范围受到了限制。
发明内容
本发明提出了基于狭缝光栅的集成成像3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、狭缝光栅I和狭缝光栅II；显示屏、狭缝光栅I和狭缝光栅II依次平行放置，且对应对齐；显示屏用于显示图像元阵列；狭缝光栅I用于光路调制；狭缝光栅II用于成像；狭缝I的数目等于狭缝II的数目；每个图像元均对应多个狭缝I，每个图像元均对应多个狭缝II；每个图像元对应的狭缝I的数目、每个图像元对应的狭缝II的数目均相同；与每个图像元对应的多个狭缝I以该图像元的中心为中心对称，与每个图像元对应的多个狭缝II以该图像元的中心为中心对称；与每个图像元对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度均相同，与每个图像元对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度均相同；狭缝I的孔径宽度w、与每个图像元对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度a由下式计算得到
（1）
（2）
其中，p是图像元的节距，n是每个图像元对应的狭缝I的数目，v是狭缝II的孔径宽度，b是与每个图像元对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度，d是狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距，g是显示屏与狭缝光栅II的间距；狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距d满足下式
（3）
图像元发出的一部分光线分别通过对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域，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；3D显示装置的观看视角θ为
（4）
其中，l是观看距离，m是图像元的数目；观看视角与狭缝II的孔径宽度成正比。
附图说明
附图1为本发明的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 狭缝光栅I，3. 狭缝光栅II。
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。
本发明提出了基于狭缝光栅的集成成像3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、狭缝光栅I和狭缝光栅II；显示屏、狭缝光栅I和狭缝光栅II依次平行放置，且对应对齐；显示屏用于显示图像元阵列；狭缝光栅I用于光路调制；狭缝光栅II用于成像；狭缝I的数目等于狭缝II的数目；每个图像元均对应多个狭缝I，每个图像元均对应多个狭缝II；每个图像元对应的狭缝I的数目、每个图像元对应的狭缝II的数目均相同；与每个图像元对应的多个狭缝I以该图像元的中心为中心对称，与每个图像元对应的多个狭缝II以该图像元的中心为中心对称；与每个图像元对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度均相同，与每个图像元对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度均相同；狭缝I的孔径宽度w、与每个图像元对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度a由下式计算得到
（1）
（2）
其中，p是图像元的节距，n是每个图像元对应的狭缝I的数目，v是狭缝II的孔径宽度，b是与每个图像元对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度，d是狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距，g是显示屏与狭缝光栅II的间距；狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距d满足下式
（3）
图像元发出的一部分光线分别通过对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域，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；3D显示装置的观看视角θ为
（4）
其中，l是观看距离，m是图像元的数目；观看视角与狭缝II的孔径宽度成正比。
图像元的节距是10mm，图像元的数目是21，每个图像元对应的狭缝I的数目是2，与每个图像元对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度是4mm，狭缝II的孔径宽度是1mm，显示屏与狭缝光栅II的间距是10mm，狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距是5mm，观看距离是500mm，则由式（1）计算得到狭缝I的孔径宽度是2mm；由式（2）计算得到与每个图像元对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度是3mm；由式（4）计算得到3D显示装置的观看视角是38°。基于上述参数的现有技术方案的观看视角是22°。

Claims (1)

1.基于狭缝光栅的集成成像3D显示装置，其特征在于，包括显示屏、狭缝光栅I和狭缝光栅II；显示屏、狭缝光栅I和狭缝光栅II依次平行放置，且对应对齐；显示屏用于显示图像元阵列；狭缝光栅I用于光路调制；狭缝光栅II用于成像；狭缝I的数目等于狭缝II的数目；每个图像元均对应多个狭缝I，每个图像元均对应多个狭缝II；每个图像元对应的狭缝I的数目、每个图像元对应的狭缝II的数目均相同；与每个图像元对应的多个狭缝I以该图像元的中心为中心对称，与每个图像元对应的多个狭缝II以该图像元的中心为中心对称；与每个图像元对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度均相同，与每个图像元对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度均相同；狭缝I的孔径宽度w、与每个图像元对应的多个狭缝I的相邻间隔宽度a由下式计算得到
其中，p是图像元的节距，n是每个图像元对应的狭缝I的数目，v是狭缝II的孔径宽度，b是与每个图像元对应的多个狭缝II的相邻间隔宽度，d是狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距，g是显示屏与狭缝光栅II的间距；狭缝光栅I与狭缝光栅II的间距d满足下式
图像元发出的一部分光线分别通过对应的多个狭缝I和多个狭缝II投射到成像区域，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；3D显示装置的观看视角θ为
其中，l是观看距离，m是图像元的数目；观看视角与狭缝II的孔径宽度成正比。
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