基于渐变孔径矩形针孔阵列的3D显示装置的制作方法

本实用新型涉及3d显示，更具体地说，本实用新型涉及基于渐变孔径矩形针孔阵列的3d显示装置。

背景技术：

基于集成成像的3d显示，简称集成成像3d显示，是一种真3d显示。较之助视/光栅3d显示，它具有无立体观看视疲劳等显著优点；较之全息3d显示，它具有相对较小的数据量、无需相干光源并且无苛刻的环境要求等优点。因此，集成成像3d显示已成为目前国际上的前沿3d显示方式之一，也是最有希望实现3d电视的一种裸视真3d显示方式。但是，3d分辨率不足的瓶颈问题严重影响了观看者的体验，从而制约了集成成像3d显示的广泛应用。此外，集成成像3d显示还存在垂直分辨率和光学效率低的问题。

技术实现要素：

本实用新型提出了基于渐变孔径矩形针孔阵列的3d显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括背光源、渐变孔径矩形针孔阵列和显示屏；背光源、渐变孔径矩形针孔阵列和显示屏平行放置，且对应对齐；渐变孔径矩形针孔阵列与背光源紧密贴合，且位于背光源与显示屏之间；显示屏用于显示复合微图像阵列，如附图2所示；复合微图像阵列包含一维矩形图像元和二维矩形图像元；一维矩形图像元和二维矩形图像元在水平和垂直方向上交替排列；一维矩形图像元水平方向上的数目等于二维矩形图像元水平方向上的数目；渐变孔径矩形针孔阵列包含多组一维矩形针孔和多组二维矩形针孔，如附图3所示；一维矩形针孔的组数等于二维矩形针孔的组数；每组一维矩形针孔水平方向上的数目均等于一维矩形图像元水平方向上的数目，每组一维矩形针孔垂直方向上的数目均等于一维矩形图像元垂直方向上的数目；每个一维矩形图像元均对应多个一维矩形针孔，多个一维矩形针孔以该一维矩形图像元的中心为中心水平对称；每个一维矩形图像元对应的一维矩形针孔的数目等于一维矩形针孔的组数；每组二维矩形针孔水平方向上的数目均等于二维矩形图像元水平方向上的数目，每组二维矩形针孔垂直方向上的数目均等于二维矩形图像元垂直方向上的数目；每个二维矩形图像元均对应多个二维矩形针孔，多个二维矩形针孔以该二维矩形图像元的中心为中心水平对称；每个二维矩形图像元对应的二维矩形针孔的数目等于二维矩形针孔的组数；与同一个一维矩形图像元对应的多个一维矩形针孔的水平间距等于与同一个二维矩形图像元对应的多个二维矩形针孔的水平间距；一维矩形针孔、二维矩形针孔、一维矩形图像元和二维矩形图像元的水平节距均相同；与同一列一维矩形图像元和二维矩形图像元对应的一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平孔径宽度均相同；与第i列一维矩形图像元和二维矩形图像元对应的一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平孔径宽度hi由下式计算得到

（1）

其中，a是渐变孔径矩形针孔阵列的水平宽度，p是一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平节距，w是与复合微图像阵列中间两列一维矩形图像元和二维矩形图像元对应的一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平孔径宽度，z是一维矩形针孔的组数，l是观看距离，g是渐变孔径矩形针孔阵列与显示屏的间距；多个一维矩形针孔发出的光线照明对应的一维矩形图像元重建出多个一维3d图像，多个二维矩形针孔发出的光线照明对应的二维矩形图像元重建出多个二维3d图像；多个一维3d图像与多个二维3d图像在观看区域合并成一个高分辨率3d图像。

优选的，一维矩形针孔、二维矩形针孔、一维矩形图像元和二维矩形图像元的垂直节距均相同；一维矩形针孔、二维矩形针孔、一维矩形图像元和二维矩形图像元垂直方向上的数目均相同。

优选的，3d图像每一行的水平分辨率均相同，且具有全视差；3d图像每一列的垂直分辨率均相同，且具有全视差。

优选的，一维矩形针孔和二维矩形针孔的垂直节距q为

（2）

其中，a是渐变孔径矩形针孔阵列的水平宽度，b是渐变孔径矩形针孔阵列的垂直宽度，p是一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平节距，x是显示屏单个像素的节距，z是一维矩形针孔的组数。

优选的，3d图像的水平分辨率r1、垂直分辨率r2和光学效率φ分别为

（3）

（4）

其中，a是渐变孔径矩形针孔阵列的水平宽度，p是一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平节距，q是一维矩形针孔和二维矩形针孔的垂直节距，hi是与第i列一维矩形图像元和二维矩形图像元对应的一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平孔径宽度，v是二维矩形针孔的垂直孔径宽度，z是一维矩形针孔的组数。

附图说明

附图1为本实用新型的结构和原理示意图

附图2为本实用新型的复合微图像阵列的示意图

附图3为本实用新型的渐变孔径矩形针孔阵列的示意图

上述附图中的图示标号为：

1.背光源，2.渐变孔径矩形针孔阵列，3.显示屏，4.复合微图像阵列，5.一维矩形图像元，6.二维矩形图像元，7.一维矩形针孔，8.二维矩形针孔。

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

下面详细说明本实用新型的基于渐变孔径矩形针孔阵列的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

技术实现要素：
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渐变孔径矩形针孔阵列的3d显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括背光源、渐变孔径矩形针孔阵列和显示屏；背光源、渐变孔径矩形针孔阵列和显示屏平行放置，且对应对齐；渐变孔径矩形针孔阵列与背光源紧密贴合，且位于背光源与显示屏之间；显示屏用于显示复合微图像阵列，如附图2所示；复合微图像阵列包含一维矩形图像元和二维矩形图像元；一维矩形图像元和二维矩形图像元在水平和垂直方向上交替排列；一维矩形图像元水平方向上的数目等于二维矩形图像元水平方向上的数目；渐变孔径矩形针孔阵列包含多组一维矩形针孔和多组二维矩形针孔，如附图3所示；一维矩形针孔的组数等于二维矩形针孔的组数；每组一维矩形针孔水平方向上的数目均等于一维矩形图像元水平方向上的数目，每组一维矩形针孔垂直方向上的数目均等于一维矩形图像元垂直方向上的数目；每个一维矩形图像元均对应多个一维矩形针孔，多个一维矩形针孔以该一维矩形图像元的中心为中心水平对称；每个一维矩形图像元对应的一维矩形针孔的数目等于一维矩形针孔的组数；每组二维矩形针孔水平方向上的数目均等于二维矩形图像元水平方向上的数目，每组二维矩形针孔垂直方向上的数目均等于二维矩形图像元垂直方向上的数目；每个二维矩形图像元均对应多个二维矩形针孔，多个二维矩形针孔以该二维矩形图像元的中心为中心水平对称；每个二维矩形图像元对应的二维矩形针孔的数目等于二维矩形针孔的组数；与同一个一维矩形图像元对应的多个一维矩形针孔的水平间距等于与同一个二维矩形图像元对应的多个二维矩形针孔的水平间距；一维矩形针孔、二维矩形针孔、一维矩形图像元和二维矩形图像元的水平节距均相同；与同一列一维矩形图像元和二维矩形图像元对应的一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平孔径宽度均相同；与第i列一维矩形图像元和二维矩形图像元对应的一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平孔径宽度hi由下式计算得到

（1）

其中，a是渐变孔径矩形针孔阵列的水平宽度，p是一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平节距，w是与复合微图像阵列中间两列一维矩形图像元和二维矩形图像元对应的一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平孔径宽度，z是一维矩形针孔的组数，l是观看距离，g是渐变孔径矩形针孔阵列与显示屏的间距；多个一维矩形针孔发出的光线照明对应的一维矩形图像元重建出多个一维3d图像，多个二维矩形针孔发出的光线照明对应的二维矩形图像元重建出多个二维3d图像；多个一维3d图像与多个二维3d图像在观看区域合并成一个高分辨率3d图像。

优选的，一维矩形针孔、二维矩形针孔、一维矩形图像元和二维矩形图像元的垂直节距均相同；一维矩形针孔、二维矩形针孔、一维矩形图像元和二维矩形图像元垂直方向上的数目均相同。

优选的，3d图像每一行的水平分辨率均相同，且具有全视差；3d图像每一列的垂直分辨率均相同，且具有全视差。

优选的，一维矩形针孔和二维矩形针孔的垂直节距q为

（2）

其中，a是渐变孔径矩形针孔阵列的水平宽度，b是渐变孔径矩形针孔阵列的垂直宽度，p是一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平节距，x是显示屏单个像素的节距，z是一维矩形针孔的组数。

优选的，3d图像的水平分辨率r1、垂直分辨率r2和光学效率φ分别为

（3）

（4）

其中，a是渐变孔径矩形针孔阵列的水平宽度，p是一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平节距，q是一维矩形针孔和二维矩形针孔的垂直节距，hi是与第i列一维矩形图像元和二维矩形图像元对应的一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平孔径宽度，v是二维矩形针孔的垂直孔径宽度，z是一维矩形针孔的组数。

渐变孔径矩形针孔阵列的水平宽度为100mm，渐变孔径矩形针孔阵列的垂直宽度为60mm，一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平节距为5mm，一维矩形针孔的组数为2，渐变孔径矩形针孔阵列与显示屏的间距为4mm，观看距离为400mm，显示屏单个像素的节距为1mm，与复合微图像阵列中间两列一维矩形图像元和二维矩形图像元对应的一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平孔径宽度为1.2mm，二维矩形针孔的垂直孔径宽度0.6mm，则由式（1）计算得到与第1~20列一维矩形图像元和二维矩形图像元对应的一维矩形针孔和二维矩形针孔的水平孔径宽度分别为0.75mm、0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm、1mm、1.05mm、1.1mm、1.15mm、1.2mm、1.2mm、1.15mm、1.1mm、1.05mm、1mm、0.95mm、0.9mm、0.85mm、0.8mm、0.75mm；由式（2）计算得到一维矩形针孔和二维矩形针孔的垂直节距为3mm；由式（3）计算得到水平分辨率和垂直分辨率均为40；由式（4）计算得到光学效率为11.7%。