[发明专利]基于双偏振复合针孔阵列的3D显示装置

说明书

本发明公开了基于双偏振复合针孔阵列的3D显示装置，包括显示屏、偏振复合针孔阵列I和偏振复合针孔阵列II；每个一维图像元发出的一部分光线通过与该图像元对应的一维透光针孔I，经过偏振复合针孔阵列II投射到成像空间；每个二维图像元发出的一部分光线经过偏振复合针孔阵列I，且被偏振复合针孔阵列I调制成具有相同偏振方向的偏振光II，偏振光II通过与该二维图像元对应的二维透光针孔II投射到成像空间；每个二维图像元发出的一部分光线通过与该图像元对应的二维透光针孔I，经过偏振复合针孔阵列II投射到成像空间；在观看区域形成一个高成像效率的3D图像。

技术领域

本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及基于双偏振复合针孔阵列的3D显示装置。

背景技术

集成成像将3D场景的信息记录到感光胶片，利用光路可逆原理，再将感光胶片上的信息投射到成像空间，从而重建3D场景。与其他3D显示相比，集成成像3D显示具有连续观看视点、无需助视设备和相干光等优点。现有技术方案采用复合针孔阵列增加分辨率：复合针孔阵列包含一维针孔和二维针孔；一维针孔和二维针孔在水平和垂直方向上相间排列；复合微图像阵列包含一维图像元和二维图像元，一维图像元和二维图像元分别与一维针孔和二维针孔对应对齐；一维图像元透过对应的一维针孔重建出一个一维3D图像，二维图像元透过对应的二维针孔重建出一个二维3D图像；一维3D图像与二维3D图像在观看区域合并成一个高分辨率和全视差3D图像。

基于复合针孔阵列的集成成像3D显示中存在遮挡。成像效率是衡量遮挡对观看效果的影响的参数。在基于复合针孔阵列的集成成像3D显示中，成像效率等于复合针孔阵列的开口率。虽然可以通过增大一维针孔和二维针孔的孔径宽度来增大复合针孔阵列的开口率，但是孔径宽度过大会导致3D图像失去深度感。在实际应用中，一维针孔和二维针孔的孔径宽度一般不超过一维针孔和二维针孔节距的20%。因此，基于复合针孔阵列的集成成像3D显示的成像效率一般不超过12%。成像效率偏低的瓶颈问题严重影响了观看者的体验，从而制约了基于复合针孔阵列的集成成像3D显示的广泛应用。

发明内容

本发明提出了基于双偏振复合针孔阵列的3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、偏振复合针孔阵列I和偏振复合针孔阵列II；显示屏、偏振复合针孔阵列I和偏振复合针孔阵列II依次平行放置；偏振复合针孔阵列I与偏振复合针孔阵列II紧密贴合；偏振复合针孔阵列I带有一维透光针孔I和二维透光针孔I，如附图2所示；偏振复合针孔阵列II带有一维透光针孔II和二维透光针孔II，如附图3所示；偏振复合针孔阵列I与偏振复合针孔阵列II的偏振方向正交；一维透光针孔I的水平孔径宽度等于二维透光针孔I的水平孔径宽度；一维透光针孔II的水平孔径宽度等于二维透光针孔II的水平孔径宽度；显示屏用于显示复合图像元阵列，如附图4所示；复合图像元阵列包括一维图像元和二维图像元；一维图像元位于复合图像元阵列的奇数列，二维图像元位于复合图像元阵列的偶数列；一维图像元和二维图像元的节距均相同；一维透光针孔I和一维透光针孔II与一维图像元对应；与每个一维图像元对应的一维透光针孔I和一维透光针孔II在水平方向上交替相间，与每个一维图像元对应的相邻一维透光针孔I的间隔宽度等于一维透光针孔II的水平孔径宽度；二维透光针孔I和二维透光针孔II与二维图像元对应，且二维透光针孔I和二维透光针孔II的中心均与对应二维图像元的水平中轴线对齐；与每个二维图像元对应的二维透光针孔I和二维透光针孔II在水平方向上交替相间，与每个二维图像元对应的相邻二维透光针孔I的间隔宽度等于二维透光针孔II的水平孔径宽度；每个一维图像元发出的一部分光线经过偏振复合针孔阵列I，且被偏振复合针孔阵列I调制成具有相同偏振方向的偏振光I，偏振光I通过与该一维图像元对应的一维透光针孔II投射到成像空间；每个一维图像元发出的一部分光线通过与该图像元对应的一维透光针孔I，经过偏振复合针孔阵列II投射到成像空间；每个二维图像元发出的一部分光线经过偏振复合针孔阵列I，且被偏振复合针孔阵列I调制成具有相同偏振方向的偏振光II，偏振光II通过与该二维图像元对应的二维透光针孔II投射到成像空间；每个二维图像元发出的一部分光线通过与该图像元对应的二维透光针孔I，经过偏振复合针孔阵列II投射到成像空间；在观看区域形成一个高成像效率的3D图像。