基于障壁和渐变孔径狭缝光栅的一维集成成像3d显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种集成成像3D显示装置，特别涉及一种基于障壁和渐变孔径狭缝光 栅的一维集成成像3D显示装置。
【背景技术】
[0002] 集成成像3D显示技术是一种无需任何助视设备的真3D显示技术。该技术具有裸眼 观看的特点，其记录和显示的过程相对简单，且能显示全视差和全真色彩的立体图像，是目 前3D显示技术中的热点技术之一。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。
[0003]目前，通过采用狭缝光栅来取代针孔阵列或者微透镜阵列实现一维集成成像3D显 示可以增加3D图像的垂直或水平分辨率。此外，其还具有成本低、重量小、器件厚度薄和节 距不受制作工艺限制等优点。但是，目前的基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置仍然 存在观看视角的缺点，从而限制了它的实际应用。而现有的解决办法有:一是通过减小狭缝 的孔径宽度来增大观看视角，但是会减小光学效率;二是可以通过减小微图像阵列中图像 元的数目来增大观看视角，但是会减小分辨率。因此目前就亟需一种能够在不减小光学效 率和分辨率的前提下，实现宽视角一维集成成像3D显示的集成成像3D显示装置。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服目前的基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置存在观 看视角窄的缺点，提供一种基于障壁和渐变孔径狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置，该 装置能够在不减小光学效率和分辨率的前提下，实现宽视角一维集成成像3D显示。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案： 一种基于障壁和渐变孔径狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置， 包括用于显示微图像阵列的2D显示屏，还包括与所述2D显示屏平行设置的渐变孔径狭 缝光栅，以及设置在所述2D显示屏和渐变孔径狭缝光栅之间的障壁阵列； 所述障壁阵列包括多个与所述2D显示屏和渐变孔径狭缝光栅垂直设置的障壁，用于分 隔相邻的图像元； 所述渐变孔径狭缝光栅包括N列平行设置的狭缝，从光栅中间的一列狭缝开始，到光栅 边缘的一列狭缝结束，各列狭缝的孔径宽度逐渐增大； N为正整数； 其中，通过使用孔径宽度从中心到边缘逐渐增大的渐变孔径狭缝光栅，使得取代传统 狭缝孔径宽度不变的狭缝光栅，再配合以隔离相邻图像元的障壁，从而使得显示装置在不 减小光学效率和分辨率的前提下，实现更宽视角的一维集成成像3D显示。
[0006] 根据本发明实施例，所述障壁设置在相邻2个图像元之间，从而将相邻的图像元分 隔开来。
[0007] 根据本发明实施例，所述图像元个数与渐变孔径狭缝光栅中狭缝列数相同，均为Μ 个和Μ列，渐变孔径狭缝光栅上第i列狭缝的孔径宽度Wi由下式计算得到： 、 I-
-1. 其中i是小于或等于Μ的正整数，p为渐变孔径狭缝光栅中单个狭缝的节距，1为观看距 离，g为2D显示屏与渐变孔径狭缝光栅的间距，w为位于渐变孔径狭缝光栅中心位置的狭缝 的孔径宽度。
[0008] 根据本发明实施例，所述显示装置的观看视角θ'计算如下：
并且由所述观看视角θ'的计算公式可以看出，显示装置的观看视角与狭缝的孔径宽度 成正比，与微图像阵列中图像元的数目无关，即在具体实施时，可不需要减小狭缝的孔径宽 度来提高显示装置的观看视角，反而是通过增大狭缝的孔径宽度来提高显示装置的观看视 角；同时，又因为显示装置的观看视角与微图像阵列中图像元的数目无关，从而也不再需要 通过减小微图像阵列中图像元的数目来增大观看视角，进而使得本显示装置可以在不减小 光学效率和分辨率的前提下，实现宽视角一维集成成像3D显示。
[0009] 与现有技术相比，本发明的有益效果:通过使用孔径宽度从中心到边缘逐渐增大 的渐变孔径狭缝光栅，使得取代传统狭缝孔径宽度不变的狭缝光栅，再配合以隔离相邻图 像元的障壁，可不需要减小狭缝的孔径宽度来提高显示装置的观看视角，反而是通过增大 狭缝的孔径宽度来提高显示装置的观看视角；同时，又因为显示装置的观看视角与微图像 阵列中图像元的数目无关，从而也不再需要通过减小微图像阵列中图像元的数目来增大观 看视角，进而使得本显示装置可以在不减小光学效率和分辨率的前提下，实现宽视角一维 集成成像3D显示。
【附图说明】： 图1为传统的基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置的观看视角示意图； 图2为本发明提出的基于障壁和渐变孔径狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置的结构 和原理图； 图3为本发明的渐变孔径狭缝光栅的示意图； 图中标记：1-2D显示屏，2-传统的狭缝光栅，3-障壁，4-渐变孔径狭缝光栅。
【具体实施方式】
[0011]下面结合试验例及【具体实施方式】对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解 为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
【发明内容】
所实现的技术均属于本 发明的范围。 实施例
[0012] 现有的基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置在观看距离1处的观看视角Θ为：
其中，公式（1)中的Wa为现有的基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置中狭缝的孔 径宽度，P为单个图像元和单个狭缝的节距，g为2D显示屏1与传统狭缝光栅2的距离，m为微 图像阵列中图像元的数目。由式（1)看出，在基于传统狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置 中，观看视角与狭缝的孔径宽度成反比，与微图像阵列中图像元的数目成反比。即，在基于 传统狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置中，可以通过减小其狭缝的孔径宽度来增大观看 视角，但是会减小光学效率;可以通过减小微图像阵列中图像元的数目来增大观看视角，但 是会减小分辨率。因此，现有技术中，存在必须在以减小光学效率或减小分辨率的前提下， 才能够实现宽视角一维集成成像3D显示的问题。
[0013] 根据现有技术的上述缺点，本实施例给出了一种基于障壁和渐变孔径狭缝光栅的 一维