[发明专利]基于双偏振狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置

说明书

本发明公开了基于双偏振狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置，包括显示屏、偏振狭缝光栅I和偏振狭缝光栅II；偏振狭缝光栅I与偏振狭缝光栅II紧密贴合；偏振狭缝光栅I与偏振狭缝光栅II的偏振方向正交；偏振狭缝光栅I带有透光狭缝I；偏振狭缝光栅II带有透光狭缝II；显示屏用于显示多个图像元；每个图像元发出的一部分光线经过偏振狭缝光栅I，且被偏振狭缝光栅I调制成具有相同偏振方向的偏振光I，偏振光I通过与该图像元对应的透光狭缝II投射到成像空间；每个图像元发出的一部分光线通过与该图像元对应的透光狭缝I，经过偏振狭缝光栅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狭缝光栅的一维集成成像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。基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示具有垂直分辨率高、景深大、节距不受制造工艺限制以及价格低廉等优点。但是，基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示也存在缺点与不足。与基于柱透镜光栅的一维集成成像3D显示不同，在基于狭缝光栅的一维集成成像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。在基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示中，成像效率等于狭缝光栅的开口率。虽然可以通过增大狭缝光栅的孔径宽度来增大狭缝光栅的开口率，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，狭缝光栅的孔径宽度一般不超过对应图像元节距的20%。即，基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示的成像效率一般不超过20%。成像效率偏低的瓶颈问题严重影响了观看者的体验，从而制约了基于狭缝光栅的一维集成成像3D显示的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供基于双偏振狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置，可以在保持深度感的同时显著增大成像效率。

本发明提出了基于双偏振狭缝光栅的一维集成成像3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏、偏振狭缝光栅I和偏振狭缝光栅II；显示屏、偏振狭缝光栅I和偏振狭缝光栅II依次平行放置；偏振狭缝光栅I与偏振狭缝光栅II紧密贴合；偏振狭缝光栅I与偏振狭缝光栅II的偏振方向正交；偏振狭缝光栅I带有透光狭缝I，如附图2所示；偏振狭缝光栅II带有透光狭缝II，如附图3所示；显示屏用于显示多个图像元；每个图像元发出的一部分光线经过偏振狭缝光栅I，且被偏振狭缝光栅I调制成具有相同偏振方向的偏振光I，偏振光I通过与该图像元对应的透光狭缝II投射到成像空间；每个图像元发出的一部分光线通过与该图像元对应的透光狭缝I，经过偏振狭缝光栅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。

优选的，与单个图像元对应的透光狭缝I的数目均相同，与单个图像元对应的透光狭缝II的数目均相同。

优选的，与单个图像元对应的透光狭缝I的数目比透光狭缝II的数目多一个。

优选的，图像元的节距均相同；与单个图像元对应的透光狭缝I与透光狭缝II交替相间，与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度等于透光狭缝II的孔径宽度；与单个图像元对应的透光狭缝I和透光狭缝II以该图像元的中心为中心对称排列。

优选的，透光狭缝I的孔径宽度 w、透光狭缝II的孔径宽度 v、偏振狭缝光栅I的厚度 s、偏振狭缝光栅II的厚度 t满足下式

  （1）

  （2）

  （3）