基于渐变孔径针孔阵列的集成成像双视3D显示装置的制作方法

本发明涉及3d显示，更具体地说，本发明涉及基于渐变孔径针孔阵列的集成成像双视3d显示装置。

背景技术：

集成成像双视3d显示是双视显示技术与集成成像3d显示技术的融合。它可以使得观看者在不同的观看方向上看到不同的3d画面。传统的基于渐变孔径针孔阵列的集成成像双视3d显示装置存在以下缺点：

（1）传统的渐变孔径针孔阵列中水平和垂直方向上相邻的两个针孔的孔径宽度以等差关系变化，造成相邻两个3d像素的亮度存在等差关系，从而影响3d图像的观看效果。

（2）针孔的孔径宽度一般不小于针孔节距的5%，过小的孔径宽度会导致衍射以及亮度过低无法观看等问题。传统的渐变孔径针孔阵列中针孔的孔径宽度从中间到两边以等差的关系逐渐减小。因此，传统的渐变孔径针孔阵列中针孔的数目受到了限制，无法被广泛应用。

（3）水平分辨率不等于垂直分辨率，进一步加深了低分辨率带来的观看体验不佳的问题。

技术实现要素：

本发明提出了基于渐变孔径针孔阵列的集成成像双视3d显示装置，如附图1、2和3所示，其特征在于，包括显示屏，偏振片，渐变孔径针孔阵列，偏振眼镜i和偏振眼镜ii；显示屏，偏振片，渐变孔径针孔阵列依次平行放置，且对应对齐；偏振片与显示屏贴合；如附图4所示，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；位于渐变孔径针孔阵列中心的连续多列针孔的水平孔径宽度相同，渐变孔径针孔阵列的水平孔径宽度从中心到左右两边逐渐减小；位于渐变孔径针孔阵列中心的连续多行针孔的垂直孔径宽度相同，渐变孔径针孔阵列的垂直孔径宽度从中心到上下两边逐渐减小；渐变孔径针孔阵列中第i列针孔的水平孔径宽度hi、第j行针孔的垂直孔径宽度vj由下式计算得到

（1）

（2）

其中，p是针孔的水平节距，q是针孔的垂直节距，a是位于渐变孔径针孔阵列中心的水平孔径宽度相同的连续多列针孔的列数，b是位于渐变孔径针孔阵列中心的垂直孔径宽度相同的连续多行针孔的行数，w是位于渐变孔径针孔阵列中心的水平孔径宽度相同的连续多列针孔的水平孔径宽度，v是位于渐变孔径针孔阵列中心的垂直孔径宽度相同的连续多行针孔的垂直孔径宽度，m是渐变孔径针孔阵列中水平方向上针孔的数目，n是渐变孔径针孔阵列中垂直方向上针孔的数目，l是观看距离，g是显示屏与渐变孔径针孔阵列的间距；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列包括图像元i和图像元ii；图像元i的水平节距和垂直节距分别等于针孔的水平节距和垂直节距；图像元ii的水平节距和垂直节距分别等于针孔的水平节距和垂直节距；如附图5所示，偏振片包括子偏振片i和子偏振片ii，子偏振片i的偏振方向与子偏振片ii的偏振方向正交；图像元i与子偏振片i对应对齐，图像元ii与子偏振片ii对应对齐；偏振眼镜i的偏振方向与子偏振片i的偏振方向相同，偏振眼镜ii的偏振方向与子偏振片ii的偏振方向相同；图像元i通过子偏振片i以及对应的针孔阵列重建出3d图像i，且只能通过偏振眼镜i看到；图像元ii通过子偏振片ii以及对应的针孔阵列重建出3d图像ii，且只能通过偏振眼镜ii看到。

优选的，显示屏、偏振片和渐变孔径针孔阵列的水平宽度均相同，显示屏、偏振片和渐变孔径针孔阵列的垂直宽度均相同。

优选的，针孔的垂直节距与水平节距的比值等于渐变孔径针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值的两倍。

优选的，图像元i位于显示屏的左半部分，图像元ii位于显示屏的右半部分；子偏振片i与显示屏的左半部分对应对齐，子偏振片ii与显示屏的右半部分对应对齐；子偏振片i和子偏振片ii的水平宽度均等于显示屏的水平宽度的一半，子偏振片i和子偏振片ii的垂直宽度均等于显示屏的垂直宽度。

优选的，3d图像i与3d图像ii的水平分辨率、垂直分辨率、水平观看视角、垂直观看视角和光学效率分别相等；每个3d图像的水平分辨率r1、垂直分辨率r2、水平观看视角θ1、垂直观看视角θ2和光学效率φ分别为：

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

其中，p是针孔的水平节距，a是位于渐变孔径针孔阵列中心的水平孔径宽度相同的连续多列针孔的列数，b是位于渐变孔径针孔阵列中心的垂直孔径宽度相同的连续多行针孔的行数，w是位于渐变孔径针孔阵列中心的水平孔径宽度相同的连续多列针孔的水平孔径宽度，v是位于渐变孔径针孔阵列中心的垂直孔径宽度相同的连续多行针孔的垂直孔径宽度，m是渐变孔径针孔阵列中水平方向上针孔的数目，l是观看距离，g是显示屏与渐变孔径针孔阵列的间距，c是渐变孔径针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值。

附图说明

附图1为本发明的结构和水平方向的参数示意图

附图2为本发明的图像元i与子偏振片i垂直方向上的参数示意图

附图3为本发明的图像元ii与子偏振片ii垂直方向上的参数示意图

附图4为本发明的渐变孔径针孔阵列的结构示意图

附图5为本发明的偏振片的结构示意图

上述附图中的图示标号为：

1.显示屏，2.偏振片，3.渐变孔径针孔阵列，4.偏振眼镜i，5.偏振眼镜ii，6.图像元i，7.图像元ii，8.子偏振片i，9.子偏振片ii。

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基于渐变孔径针孔阵列的集成成像双视3d显示装置的一个典型实施例，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集成成像双视3d显示装置，如附图1、2和3所示，其特征在于，包括显示屏，偏振片，渐变孔径针孔阵列，偏振眼镜i和偏振眼镜ii；显示屏，偏振片，渐变孔径针孔阵列依次平行放置，且对应对齐；偏振片与显示屏贴合；如附图4所示，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；位于渐变孔径针孔阵列中心的连续多列针孔的水平孔径宽度相同，渐变孔径针孔阵列的水平孔径宽度从中心到左右两边逐渐减小；位于渐变孔径针孔阵列中心的连续多行针孔的垂直孔径宽度相同，渐变孔径针孔阵列的垂直孔径宽度从中心到上下两边逐渐减小；渐变孔径针孔阵列中第i列针孔的水平孔径宽度hi、第j行针孔的垂直孔径宽度vj由下式计算得到

（1）

（2）

其中，p是针孔的水平节距，q是针孔的垂直节距，a是位于渐变孔径针孔阵列中心的水平孔径宽度相同的连续多列针孔的列数，b是位于渐变孔径针孔阵列中心的垂直孔径宽度相同的连续多行针孔的行数，w是位于渐变孔径针孔阵列中心的水平孔径宽度相同的连续多列针孔的水平孔径宽度，v是位于渐变孔径针孔阵列中心的垂直孔径宽度相同的连续多行针孔的垂直孔径宽度，m是渐变孔径针孔阵列中水平方向上针孔的数目，n是渐变孔径针孔阵列中垂直方向上针孔的数目，l是观看距离，g是显示屏与渐变孔径针孔阵列的间距；显示屏用于显示微图像阵列，微图像阵列包括图像元i和图像元ii；图像元i的水平节距和垂直节距分别等于针孔的水平节距和垂直节距；图像元ii的水平节距和垂直节距分别等于针孔的水平节距和垂直节距；如附图5所示，偏振片包括子偏振片i和子偏振片ii，子偏振片i的偏振方向与子偏振片ii的偏振方向正交；图像元i与子偏振片i对应对齐，图像元ii与子偏振片ii对应对齐；偏振眼镜i的偏振方向与子偏振片i的偏振方向相同，偏振眼镜ii的偏振方向与子偏振片ii的偏振方向相同；图像元i通过子偏振片i以及对应的针孔阵列重建出3d图像i，且只能通过偏振眼镜i看到；图像元ii通过子偏振片ii以及对应的针孔阵列重建出3d图像ii，且只能通过偏振眼镜ii看到。

优选的，显示屏、偏振片和渐变孔径针孔阵列的水平宽度均相同，显示屏、偏振片和渐变孔径针孔阵列的垂直宽度均相同。

优选的，针孔的垂直节距与水平节距的比值等于渐变孔径针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值的两倍。

优选的，图像元i位于显示屏的左半部分，图像元ii位于显示屏的右半部分；子偏振片i与显示屏的左半部分对应对齐，子偏振片ii与显示屏的右半部分对应对齐；子偏振片i和子偏振片ii的水平宽度均等于显示屏的水平宽度的一半，子偏振片i和子偏振片ii的垂直宽度均等于显示屏的垂直宽度。

优选的，3d图像i与3d图像ii的水平分辨率、垂直分辨率、水平观看视角、垂直观看视角和光学效率分别相等；每个3d图像的水平分辨率r1、垂直分辨率r2、水平观看视角θ1、垂直观看视角θ2和光学效率φ分别为：

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

其中，p是针孔的水平节距，a是位于渐变孔径针孔阵列中心的水平孔径宽度相同的连续多列针孔的列数，b是位于渐变孔径针孔阵列中心的垂直孔径宽度相同的连续多行针孔的行数，w是位于渐变孔径针孔阵列中心的水平孔径宽度相同的连续多列针孔的水平孔径宽度，v是位于渐变孔径针孔阵列中心的垂直孔径宽度相同的连续多行针孔的垂直孔径宽度，m是渐变孔径针孔阵列中水平方向上针孔的数目，l是观看距离，g是显示屏与渐变孔径针孔阵列的间距，c是渐变孔径针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值。

针孔的水平节距为p=10mm，针孔的垂直节距为q=12mm，位于渐变孔径针孔阵列中心的水平孔径宽度相同的连续多列针孔的列数为a=4，位于渐变孔径针孔阵列中心的垂直孔径宽度相同的连续多行针孔的行数为b=2，位于渐变孔径针孔阵列中心的水平孔径宽度相同的连续多列针孔的水平孔径宽度为w=3mm，位于渐变孔径针孔阵列中心的垂直孔径宽度相同的连续多行针孔的垂直孔径宽度为v=4mm，渐变孔径针孔阵列中水平方向上针孔的数目为m=44，渐变孔径针孔阵列中垂直方向上针孔的数目为n=22，观看距离为l=3990mm，显示屏与渐变孔径针孔阵列的间距为g=10mm，渐变孔径针孔阵列的垂直宽度与水平宽度的比值为c=0.6。根据式（1）和（2）得到，第1~44列针孔的水平孔径宽度分别为2mm、2mm、2.1mm、2.1mm、2.2mm、2.2mm、2.3mm、2.3mm、2.4mm、2.4mm、2.5mm、2.5mm、2.6mm、2.6mm、2.7mm、2.7mm、2.8mm、2.8mm、2.9mm、2.9mm、3mm、3mm、3mm、3mm、2.9mm、2.9mm、2.8mm、2.8mm、2.7mm、2.7mm、2.6mm、2.6mm、2.5mm、2.5mm、2.4mm、2.4mm、2.3mm、2.3mm、2.2mm、2.2mm、2.1mm、2.1mm、2mm、2mm，第1~22行针孔的垂直孔径宽度分别为2.8mm、2.8mm、2.92mm、2.92mm、3.04mm、3.04mm、3.16mm、3.16mm、3.28mm、3.28mm、3.4mm、3.4mm、3.52mm、3.52mm、3.64mm、3.64mm、3.76mm、3.76mm、3.88mm、3.88mm、4mm、4mm、3.88mm、3.88mm、3.76mm、3.76mm、3.64mm、3.64mm、3.52mm、3.52mm、3.4mm、3.4mm、3.28mm、3.28mm、3.16mm、3.16mm、3.04mm、3.04mm、2.92mm、2.92mm、2.8mm、2.8mm；根据式（3）、（4）、（5）、（6）、（7）得到，每个3d图像的水平分辨率、垂直分辨率、水平观看视角、垂直观看视角和光学效率分别为22、22、38°、44°和3.5%。