CN114967174B - 基于渐变孔径针孔阵列的3d显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于渐变孔径针孔阵列的3D显示装置，包括显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列；显示屏用于显示图像元阵列；渐变孔径狭缝光栅用于光路调制；渐变孔径针孔阵列用于成像；图像元、狭缝和针孔的节距均相同；渐变孔径狭缝光栅中狭缝的孔径宽度从中间到两边逐渐减小；渐变孔径针孔阵列中针孔的水平孔径宽度从中间到两边逐渐增大；图像元的中心与对应狭缝和针孔的中心对应对齐；图像元发出的一部分光线依次通过对应的狭缝和针孔投射到成像区域重建3D图像；在最佳观看距离处，水平观看视角与渐变孔径针孔阵列中第1列针孔的水平孔径宽度成正比。

Description

基于渐变孔径针孔阵列的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渐变孔径针孔阵列的3D显示装置。
背景技术
采用渐变孔径针孔阵列可以增大集成成像3D显示的光学效率。现有的技术方案提出一种基于渐变孔径针孔阵列的集成成像3D立体显示装置，包括显示屏和渐变孔径针孔阵列，渐变孔径针孔阵列放置在显示屏前方，在渐变孔径针孔阵列中，任意一列的针孔的水平孔径宽度相同，任意一行的针孔的垂直孔径宽度相同，且渐变孔径针孔阵列的孔径宽度从边缘到中心逐渐增大。在最佳观看距离处，水平观看视角θ为
其中，p是针孔的节距，H 1是渐变孔径针孔阵列中第1列针孔的水平孔径宽度，g是显示屏与渐变孔径针孔阵列的间距，m是水平方向上针孔的数目，l是最佳观看距离。由上式可知，现有的技术方案的水平观看视角与第1列针孔的水平孔径宽度成反比。
发明内容
本发明提出了基于渐变孔径针孔阵列的3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列；显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列依次平行放置；显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列的水平宽度均相同；显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列的垂直宽度均相同；显示屏用于显示图像元阵列；渐变孔径狭缝光栅用于光路调制；渐变孔径针孔阵列用于成像；图像元、狭缝和针孔的节距均相同；
渐变孔径狭缝光栅中狭缝的孔径宽度从中间到两边逐渐减小，如附图2所示；渐变孔径狭缝光栅中第i列狭缝的孔径宽度w i 由下式计算得
（1）
其中，是渐变孔径狭缝光栅中第/>列狭缝的孔径宽度，p是狭缝的节距，g是显示屏与渐变孔径针孔阵列的间距，d是渐变孔径狭缝光栅与渐变孔径针孔阵列的间距，m是狭缝的数目，l是最佳观看距离；
位于渐变孔径针孔阵列中同一列的针孔的水平孔径宽度均相同；渐变孔径针孔阵列中针孔的水平孔径宽度从中间到两边逐渐增大，如附图3所示；水平方向上针孔的数目等于狭缝的数目；渐变孔径针孔阵列中第i列针孔的水平孔径宽度v i 由下式计算得到
（2）
渐变孔径狭缝光栅与渐变孔径针孔阵列的间距d满足下式
（3）
其中，v 1是渐变孔径针孔阵列中第1列针孔的水平孔径宽度；水平方向上图像元的数目等于水平方向上针孔的数目；垂直方向上图像元的数目等于垂直方向上针孔的数目；图像元的中心与对应狭缝和针孔的中心对应对齐；图像元发出的一部分光线依次通过对应的狭缝和针孔投射到成像区域重建3D图像；在最佳观看距离处，3D显示装置的水平观看视角θ为
（4）
水平观看视角与渐变孔径针孔阵列中第1列针孔的水平孔径宽度成正比。
优选的，针孔的垂直孔径宽度均相同。
附图说明
附图1为本发明的示意图
附图2为本发明的渐变孔径狭缝光栅的示意图
附图3为本发明的渐变孔径针孔阵列的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 渐变孔径狭缝光栅，3. 渐变孔径针孔阵列。
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孔径针孔阵列的3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列；显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列依次平行放置；显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列的水平宽度均相同；显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列的垂直宽度均相同；显示屏用于显示图像元阵列；渐变孔径狭缝光栅用于光路调制；渐变孔径针孔阵列用于成像；图像元、狭缝和针孔的节距均相同；
渐变孔径狭缝光栅中狭缝的孔径宽度从中间到两边逐渐减小，如附图2所示；渐变孔径狭缝光栅中第i列狭缝的孔径宽度w i 由下式计算得
（1）
其中，是渐变孔径狭缝光栅中第/>列狭缝的孔径宽度，p是狭缝的节距，g是显示屏与渐变孔径针孔阵列的间距，d是渐变孔径狭缝光栅与渐变孔径针孔阵列的间距，m是狭缝的数目，l是最佳观看距离；
位于渐变孔径针孔阵列中同一列的针孔的水平孔径宽度均相同；渐变孔径针孔阵列中针孔的水平孔径宽度从中间到两边逐渐增大，如附图3所示；水平方向上针孔的数目等于狭缝的数目；渐变孔径针孔阵列中第i列针孔的水平孔径宽度v i 由下式计算得到
（2）
渐变孔径狭缝光栅与渐变孔径针孔阵列的间距d满足下式
（3）
其中，v 1是渐变孔径针孔阵列中第1列针孔的水平孔径宽度；水平方向上图像元的数目等于水平方向上针孔的数目；垂直方向上图像元的数目等于垂直方向上针孔的数目；图像元的中心与对应狭缝和针孔的中心对应对齐；图像元发出的一部分光线依次通过对应的狭缝和针孔投射到成像区域重建3D图像；在最佳观看距离处，3D显示装置的水平观看视角θ为
（4）
水平观看视角与渐变孔径针孔阵列中第1列针孔的水平孔径宽度成正比。
优选的，针孔的垂直孔径宽度均相同。
狭缝的数目是5，渐变孔径狭缝光栅中第3列狭缝的孔径宽度是5.36mm，狭缝的节距是10mm，显示屏与渐变孔径针孔阵列的间距是10mm，渐变孔径狭缝光栅与渐变孔径针孔阵列的间距是6mm，最佳观看距离是990mm，则由式（1）计算得到渐变孔径狭缝光栅中第1~5列狭缝的孔径宽度分别是5.2mm、5.28mm、5.36mm、5.28mm、5.2mm；由式（2）计算得到渐变孔径针孔阵列中第1~5列针孔的水平孔径宽度分别是2mm、1.8mm、1.6mm、1.8mm、2mm；由式（4）计算得到3D显示装置的水平观看视角是38°。基于上述参数的现有技术方案的水平观看视角是18°。

Claims (2)

1.基于渐变孔径针孔阵列的3D显示装置，其特征在于，包括显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列；显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列依次平行放置；显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列的水平宽度均相同；显示屏、渐变孔径狭缝光栅和渐变孔径针孔阵列的垂直宽度均相同；显示屏用于显示图像元阵列；渐变孔径狭缝光栅用于光路调制；渐变孔径针孔阵列用于成像；图像元、狭缝和针孔的节距均相同；渐变孔径狭缝光栅中狭缝的孔径宽度从中间到两边逐渐减小；渐变孔径狭缝光栅中第i列狭缝的孔径宽度w i 由下式计算得
其中，是渐变孔径狭缝光栅中第/>列狭缝的孔径宽度，p是狭缝的节距，g是显示屏与渐变孔径针孔阵列的间距，d是渐变孔径狭缝光栅与渐变孔径针孔阵列的间距，m是狭缝的数目，l是最佳观看距离；位于渐变孔径针孔阵列中同一列的针孔的水平孔径宽度均相同；渐变孔径针孔阵列中针孔的水平孔径宽度从中间到两边逐渐增大；水平方向上针孔的数目等于狭缝的数目；渐变孔径针孔阵列中第i列针孔的水平孔径宽度v i 由下式计算得到
渐变孔径狭缝光栅与渐变孔径针孔阵列的间距d满足下式
其中，v 1是渐变孔径针孔阵列中第1列针孔的水平孔径宽度；水平方向上图像元的数目等于水平方向上针孔的数目；垂直方向上图像元的数目等于垂直方向上针孔的数目；图像元的中心与对应狭缝和针孔的中心对应对齐；图像元发出的一部分光线依次通过对应的狭缝和针孔投射到成像区域重建3D图像；在最佳观看距离处，3D显示装置的水平观看视角θ为
水平观看视角与渐变孔径针孔阵列中第1列针孔的水平孔径宽度成正比。
2.根据权利要求1所述的基于渐变孔径针孔阵列的3D显示装置，其特征在于，针孔的垂直孔径宽度均相同。
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