[实用新型]基于障壁的针孔型集成成像3D显示装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及集成成像3D显示技术，更具体地说，本实用新型涉及一种基于障壁的针孔型集成成像3D显示技术。

背景技术

集成成像3D显示装置利用了光路可逆原理，通过针孔阵列或者微透镜阵列将3D场景的立体信息记录到图像记录设备上，生成微图像阵列，然后把该微图像阵列显示于2D显示屏上，透过针孔阵列或者微透镜阵列重建出原3D场景的立体图像。

与透镜型集成成像3D显示装置相比，针孔型集成成像3D显示装置具有成本低、重量小、器件厚度薄和节距不受制作工艺限制等优点。但是，目前的针孔型集成成像3D显示装置存在光学效率和水平观看视角相互制约的缺点，从而限制了它的实际应用。

如附图1所示，在观看距离l处，传统的针孔型集成成像3D显示装置的光学效率和水平观看视角θ为：

其中，w为针孔的孔径宽度，p为单个图像元和单个针孔的节距，g为2D显示屏与针孔阵列的距离，m为微图像阵列中水平方向上图像元的数目。因此，在传统的针孔型集成成像3D显示装置中，光学效率与针孔的孔径宽度成正比，水平观看视角与针孔的孔径宽度成反比。即，在传统的针孔型集成成像3D显示装置中，可以通过减小针孔的孔径宽度来增大水平观看视角，但会减小光学效率。

发明内容

本实用新型提出了基于障壁的针孔型集成成像3D显示装置，如附图2所示，该装置包括2D显示屏、障壁阵列、针孔阵列。2D显示屏用于显示微图像阵列。障壁阵列垂直放置在2D显示屏与针孔阵列之间，且障壁阵列中的障壁与微图像阵列中的图像元相间排列。其特征在于，障壁阵列使得每个图像元发出的光线只能通过其对应的针孔成像，从而使得每个图像元的成像区域与针孔的孔径宽度成正比，从而使得集成成像3D显示装置的水平观看视角与孔径宽度成正比。本实用新型所述的集成成像3D显示装置的光学效率和水平观看视角θ′计算如下：

其中，w为针孔的孔径宽度，p为单个图像元和单个针孔的节距，g为2D显示屏与针孔阵列的距离，m为微图像阵列中水平方向上图像元的数目。在本实用新型的集成成像3D显示装置中，光学效率和水平观看视角均与针孔的孔径宽度成正比。即，在本实用新型的集成成像3D显示装置中，可以通过增大针孔的孔径宽度来同时增大水平观看视角和光学效率。

附图说明

附图1为传统的针孔型集成成像3D显示装置的水平观看视角示意图

附图2为本实用新型提出的集成成像3D显示装置的结构和原理图

上述附图中的图示标号为：

1.2D显示屏，2.针孔阵列，3.障壁阵列。

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

下面详细说明利用本实用新型基于障壁的针孔型集成成像3D显示装置的一个典型实施例，对本实用新型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实用新型做进一步的说明，不能理解为对本实用新型保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本实用新型内容对本实用新型做出一些非本质的改进和调整，仍属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提出了基于障壁的针孔型集成成像3D显示装置，如附图2所示，该装置包括2D显示屏、障壁阵列、针孔阵列。2D显示屏用于显示微图像阵列。障壁阵列垂直放置在2D显示屏与针孔阵列之间，且障壁阵列中的障壁与微图像阵列中的图像元相间排列。其特征在于，障壁阵列使得每个图像元发出的光线只能通过其对应的针孔成像，从而使得每个图像元的成像区域与针孔的孔径宽度成正比，从而使得集成成像3D显示装置的水平观看视角与孔径宽度成正比。

某微图像阵列和针孔阵列均包含31×20个单元，其中，水平方向上31个单元，垂直方向上20个单元，单个图像元和针孔的节距为p＝5mm，微图像阵列与针孔阵列的间距为g＝5mm，观看距离为l＝500mm，针孔的孔径宽度为w＝1mm。

根据公式和可以求得本实用新型的集成成像3D显示装置的光学效率和水平观看视角为20％和48°；而根据公式和可以求得基于上述参数的传统集成成像3D显示装置的光学效率和水平观看视角为20％和28°。