[发明专利]基于阶梯渐变孔径狭缝光栅的宽视角3D显示方法

说明书

本发明公开了基于阶梯渐变孔径狭缝光栅的宽视角3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现3D显示；集成成像显示设备包括显示屏和阶梯渐变孔径狭缝光栅；显示屏用于显示离散式图像元阵列；离散式图像元阵列包括多个离散排列的图像元；图像元的宽度均相同；相邻图像元的间隔宽度均相同；狭缝的节距均相同；位于阶梯渐变孔径狭缝光栅中间的连续多个狭缝的孔径宽度相同；每个图像元的中心均与该图像元对应的狭缝的中心对应对齐；每个图像元通过与该图像元对应的狭缝重建3D图像，与该图像元相邻的图像元发出的光线不会干扰该图像元重建的3D图像。

技术领域

本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及基于阶梯渐变孔径狭缝光栅的宽视角3D显示方法。

背景技术

集成成像3D显示具有裸眼观看的特点，其拍摄与显示的过程相对简单，且能显示全视差和全真色彩的3D图像，是目前3D显示的主要方式之一。与基于微透镜阵列的集成成像3D显示相比，基于针孔阵列的集成成像3D显示具有成本低、重量小、器件厚度薄和节距不受制作工艺限制等优点。通过采用阶梯渐变孔径狭缝光栅来取代针孔阵列实现一维集成成像3D显示，可以在改善3D图像亮度均匀度的前提下，增加3D图像的光学效率以及垂直或水平分辨率。

在现有的基于阶梯渐变孔径狭缝光栅的一维集成成像3D显示中，图像元阵列由多个图像元紧密排列组成；每个图像元通过与该图像元对应的狭缝重建3D图像。但是，与该图像元相邻的图像元发出的一部分光线也通过该狭缝，而且干扰了该图像元重建的3D图像，从而减小了观看视角。此外，现有的基于阶梯渐变孔径狭缝光栅的一维集成成像3D显示还存在光学效率偏低的问题。现有的基于阶梯渐变孔径狭缝光栅的一维集成成像3D显示的观看视角θ和光学效率φ分别为：

其中，p是狭缝的节距，w是位于阶梯渐变孔径狭缝光栅中间的孔径宽度相同的连续多列狭缝的孔径宽度，n是位于阶梯渐变孔径狭缝光栅中间的孔径宽度相同的连续多列狭缝的数目，H_i是阶梯渐变孔径狭缝光栅中第i列狭缝的孔径宽度，l是观看距离，g是显示屏与阶梯渐变孔径狭缝光栅的间距，m是狭缝的数目。

发明内容

本发明提出了基于阶梯渐变孔径狭缝光栅的宽视角3D显示方法，该方法通过集成成像显示设备实现3D显示；其特征在于，集成成像显示设备包括显示屏和阶梯渐变孔径狭缝光栅；如附图1所示，阶梯渐变孔径狭缝光栅位于显示屏前方，阶梯渐变孔径狭缝光栅的中心与显示屏的中心对应对齐；显示屏用于显示离散式图像元阵列，如附图2所示；离散式图像元阵列包括多个离散排列的图像元；图像元的宽度均相同；相邻图像元的间隔宽度均相同；狭缝的节距均相同；位于阶梯渐变孔径狭缝光栅中间的连续多个狭缝的孔径宽度相同；阶梯渐变孔径狭缝光栅中第i列狭缝的孔径宽度H_i由下式计算得到

（1）

其中，p是狭缝的节距，w是位于阶梯渐变孔径狭缝光栅中间的孔径宽度相同的连续多列狭缝的孔径宽度，n是位于阶梯渐变孔径狭缝光栅中间的孔径宽度相同的连续多列狭缝的数目，l是观看距离，g是显示屏与阶梯渐变孔径狭缝光栅的间距，m是狭缝的数目；每个图像元的中心均与该图像元对应的狭缝的中心对应对齐；每个图像元通过与该图像元对应的狭缝重建3D图像，与该图像元相邻的图像元发出的光线不会干扰该图像元重建的3D图像。