基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置

摘要

本发明公开了一种基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置，包括:用于显示微图像阵列的2D显示屏及渐变孔径针孔阵列，渐变孔径针孔阵列的水平和垂直中轴线与2D显示屏的水平和垂直中轴线都分别对应对齐，所述2D显示屏贴合有第一偏振光栅，所述渐变孔径针孔阵列贴合有第二偏振光栅；其中，所述第一偏振光栅和第二偏振光栅由一系列相同尺寸的栅线单元在水平方向上紧密排列组成，每个栅线单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个栅线单元的偏振方向正交或相反。目的在于提供一种解决水平方向上的串扰从而使得基于渐变孔径针孔阵列的集成成像3D显示装置能够得到广泛应用的基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置。

权利要求

1.一种基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置，包括:用于显示微图像阵列的2D显示屏及渐变孔径针孔阵列，渐变孔径针孔阵列的水平和垂直中轴线与2D显示屏的水平和垂直中轴线都分别对应对齐，其特征在于，所述2D显示屏贴合有第一偏振光栅，所述渐变孔径针孔阵列贴合有第二偏振光栅；

所述第一偏振光栅和第二偏振光栅均由一系列相同尺寸的栅线单元在水平方向上排列组成，其中，每个栅线单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个栅线单元的偏振方向正交或相反；并且，所述微图像阵列中的每一个图像元对应的第一偏振光栅的栅线单元的偏振方向与该图像元对应的针孔对应的第二偏振光栅的栅线单元的偏振方向相同；所述第一偏振光栅使得通过它的光变为具有特定偏振方向的偏振光，所述第二偏振光栅对偏振光具有调制作用，使得微图像阵列的图像元透过该图像元对应的针孔重建出3D场景，且其他列的图像元不能透过该针孔，从而实现了基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示；

其中，所述第一偏振光栅的栅线单元的数目与微图像阵列水平方向上的图像元的数目相等；所述第二偏振光栅的栅线单元的数目与渐变孔径针孔阵列水平方向上针孔的数目相等；所述第一偏振光栅的栅线单元的水平宽度与微图像阵列的图像元的水平宽度相等；所述第二偏振光栅的栅线单元的水平宽度与渐变孔径针孔阵列的针孔的水平宽度相等。

2.根据权利要求1所述的一种基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置，其特征在于，所述2D显示屏为液晶显示屏、等离子显示屏或有机电致发光显示屏。

3.根据权利要求1所述的一种基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置，其特征在于，所述第一偏振光栅紧密贴合在2D显示屏的正前方或正后方，所述第二偏振光栅紧密贴合在针孔阵列的正前方或正后方。

4.根据权利要求3所述的一种基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置，其特征在于，所述偏振光栅为线偏振光栅或圆偏振光栅。

说明书

基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及集成成像3D显示，特别涉及一种基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置。

背景技术

[0002] 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。与基于微透镜阵列的集成成像3D显示装置相比，基于针孔阵列的集成成像3D显示装置具有成本低、重量小、器件厚度薄和节距不受制作工艺限制等优点。但是，基于针孔阵列的集成成像3D显示装置的光学效率明显小于基于微透镜阵列的集成成像3D显示装置，从而限制了它的实际应用。

[0003] 现有的基于渐变孔径针孔阵列的集成成像3D显示装置包括2D显示屏和渐变孔径针孔阵列，如图1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，且渐变孔径针孔阵列的孔径宽度从边缘到中心逐渐增大。基于渐变孔径针孔阵列的集成成像3D显示装置可以增大光学效率。但是，水平方向上的串扰仍然是限制基于渐变孔径针孔阵列的集成成像3D显示装置广泛应用的重要因素之一。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种解决水平方向上的串扰从而使得基于渐变孔径针孔阵列的集成成像3D显示装置能够得到广泛应用的基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置。

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

[0006] 一种基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置，包括: 用于显示微图像阵列的2D显示屏及渐变孔径针孔阵列，渐变孔径针孔阵列的水平和垂直中轴线与2D显示屏的水平和垂直中轴线都分别对应对齐，所述2D显示屏贴合有第一偏振光栅，所述渐变孔径针孔阵列贴合有第二偏振光栅；

[0007] 所述第一偏振光栅和第二偏振光栅均由一系列相同尺寸的栅线单元在水平方向上排列组成，其中，每个栅线单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个栅线单元的偏振方向正交或相反。

[0008] 优选的，所述微图像阵列中的每一个图像元对应的第一偏振光栅的栅线单元的偏振方向与该图像元对应的针孔对应的第二偏振光栅的栅线单元的偏振方向相同；所述第一偏振光栅使得通过它的光变为具有特定偏振方向的偏振光，所述第二偏振光栅对偏振光具有调制作用，使得微图像阵列的图像元透过该图像元对应的针孔重建出3D场景，且其他列的图像元不能透过该针孔，从而实现了基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示。

[0009] 优选的，所述第一偏振光栅的栅线单元的数目与微图像阵列水平方向上的图像元的数目相等。

[0010] 优选的，所述第二偏振光栅的栅线单元的数目与渐变孔径针孔阵列水平方向上针孔的数目相等。

[0011] 优选的，所述第一偏振光栅的栅线单元的水平宽度与微图像阵列的图像元的水平宽度相等。

[0012] 优选的，所述第二偏振光栅的栅线单元的水平宽度与渐变孔径针孔阵列的针孔的水平宽度相等。

[0013] 优选的，所述2D显示屏为液晶显示屏、等离子显示屏或有机电致发光显示屏。

[0014] 优选的，所述第一偏振光栅紧密贴合在2D显示屏的正前方或正后方，所述第二偏振光栅紧密贴合在针孔阵列的正前方或正后方。

[0015] 优选的，所述偏振光栅为线偏振光栅或圆偏振光栅。

[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果：采用偏振光栅解决了水平方向上的串扰从而使得基于渐变孔径针孔阵列的集成成像3D显示装置能够得到广泛应用。

附图说明

[0017] 图1为传统的基于渐变孔径针孔阵列的集成成像3D显示装置示意图。

[0018] 图2为本发明的集成成像3D显示装置的结构示意图。

[0019] 图3为本发明的集成成像3D显示装置的原理示意图。

[0020] 图4 为观看者在本发明实例装置拍摄得到的完整3D图像。

[0021] 图5 为观看者在本发明实例装置拍摄得到的部分3D图像。

[0022] 图6为观看者在本发明实例装置拍摄得到的部分3D图像。

[0023] 图中标记：

[0024] 1-2D显示屏，2-渐变孔径针孔阵列，3-观看者，4-偏振光栅I，5-偏振光栅II，6-图像元，7-显示完整3D图像的视区，8-显示部分3D图像的视区。

具体实施方式

[0025] 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。

[0026] 实施例1

[0027] 本发明提出一种基于渐变孔径针孔阵列的无串扰集成成像3D显示装置，如图2所示，包括: 用于显示微图像阵列2D显示屏1、渐变孔径针孔阵列2，渐变孔径针孔阵列2放置在2D显示屏1的前方，所述2D显示屏1与渐变孔径针孔阵列2间隔5mm放置，所述渐变孔径针孔阵列2的水平和垂直中轴线与2D显示屏1的水平和垂直中轴线都分别对应对齐，所述微图像阵列与渐变孔径针孔阵列2均包含30×20个单元，其中，水平方向上30个单元，垂直方向上20个单元，图像元和针孔的水平宽度均为5mm。

[0028] 所述第一偏振光栅4紧密贴合在所述2D显示屏1的正前方或正后方，所述第二偏振光栅5紧密贴合在所述渐变孔径针孔阵列2的正前方或正后方，其中，所述偏振光栅可以为线偏振光栅或圆偏振光栅，而在实际应用中，所述2D显示屏1可以使用液晶显示屏、等离子显示屏或有机电致发光显示屏。

[0029] 所述第一偏振光栅4和第二偏振光栅5由30个水平宽度均为5mm的栅线单元在水平方向上紧密排列组成，每个栅线单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个栅线单元的偏振方向正交或相反。

[0030] 所述微图像阵列中的每一个图像元对应的第一偏振光栅4的栅线单元的偏振方向与该图像元对应的针孔对应的第二偏振光栅5的栅线单元的偏振方向相同；

[0031] 所述第一偏振光栅4的栅线单元的数目与所述微图像阵列水平方向上的图像元的数目相等，均包含30个单元，所述第一偏振光栅4的栅线单元的水平宽度与微图像阵列的图像元的水平宽度相等，均为5mm。

[0032] 所述第一偏振光栅4使得通过它的光变为具有不同偏振方向的偏振光，所述第二偏振光栅5对偏振光具有调制作用，使得微图像阵列的图像元透过该图像元对应的针孔重建出3D场景，且其他列的图像元不能透过该针孔，从而实现了基于渐变孔径针孔阵列2的无串扰集成成像3D显示。

[0033] 其中，所述第二偏振光栅5的栅线单元的数目与渐变孔径针孔阵列水平方向上针孔的数目相等，所述第二偏振光栅5的栅线单元的水平宽度与渐变孔径针孔阵列2的针孔的水平宽度相等均为5mm。

[0034] 在实际观看中，在观看距离l=500mm处，测量得到本发明实例装置的水平观看视角为54°。图4为观看者在本发明实例装置的水平观看视角内拍摄得到的3D图像，此时该实例装置呈现出完整、清晰的3D图像7。图5、图6为观看者在本发明实例装置的水平观看视角外拍摄得到的3D图像，此时该实例装置呈现出部分3D图像8，消除了传统的基于渐变孔径针孔阵列的集成成像3D显示装置中的图像串扰与跳变。因此，本发明所述的集成成像3D显示装置实现了无串扰集成成像3D显示。