CN105676475A

CN105676475A - 成像系统

Info

Publication number: CN105676475A
Application number: CN201410657787.9A
Authority: CN
Inventors: 柯若莫夫·马克西姆; 佩车夫·尼克来; 尼可廷·乌拉迪斯拉夫; 谢清鹏
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: US20160139498A1; US9778556B2; JP6134359B2; EP3023830A1; JP2016099621A; EP3023830B1; KR101718777B1; CN105676475B; KR20160059410A

Abstract

本发明的实施例提供了一种成像系统，包括：具有第一偏振方向的第一偏振元件；具有第二偏振方向的第二偏振元件；第三偏振元件，第三偏振元件具有分别对应于多个像素位置的多个区域，多个区域中的每个区域由第一半区域和第二半区域构成，第一半区域具有第一偏振方向，第二半区域具有第二偏振方向；第一投影设备，通过第一偏振元件，基于多个像素位置，将图像投射到多个区域上，第二投影设备，通过第二偏振元件，基于多个像素位置，将图像投射到多个区域上。本发明的实施例可以采用偏振元件在像素位置对应的区域上呈现来自多个视图的图像，因此能够提高成像的分辨率。

Description

成像系统

技术领域

本发明涉及成像领域，并尤其涉及一种成像系统。

背景技术

3D显示技术可以分为眼镜式和裸眼式两大类，眼镜式3D技术，又可以细分为色差式、偏光式和主动快门式，也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。其中色差式、偏光式3D技术主要为投射式屏幕(电影、投影机)所使用，主动快门式3D技术在3D电视、3D电影上都有使用。

目前各个厂家采用的裸眼3D显示技术主要有以下几种。光屏障式3D技术，也被称为视差屏障或视差障栅技术，其原理和偏振式3D较为类似。光屏障式3D产品与既有的LCD液晶工艺兼容，因此在量产性和成本上较具优势，但采用此种技术的产品影像分辨率和亮度会下降。光屏障式3D技术的实现方法是使用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹。这些条纹宽几十微米，通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为“视差障壁”。而该技术正是利用了安置在背光模块及LCD面板间的视差障壁，在立体显示模式下，应该由左眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡右眼；同理，应该由右眼看到的图像显示在液晶屏上时，不透明的条纹会遮挡左眼，通过将左眼和右眼的可视画面分开，使观者看到3D影像。

柱状透镜技术，也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术，其最大的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被放大，因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像。因为柱状透镜不会阻挡背光，因此画面亮度能够得到很好地保障。

现有技术公开了一种成像系统，包括具有各自光学滤光片的像素位置的阵列，每个相邻列具有交替不同的偏振方向，通过每个相邻列像素位置的光学滤光片产生交替偏振。但是这种成像系统仍然不能满足观看者对于图像分辨率的要求。

发明内容

本发明的实施例提供了一种成像系统，能够提高成像的分辨率。

第一方面，提供了一种装置，包括：具有第一偏振方向的第一偏振元件；

具有第二偏振方向的第二偏振元件，第二偏振方向和第一偏振方向不同；第三偏振元件，第三偏振元件的第一区域由第一半区域和第二半区域构成，第一区域的第一半区域具有第一偏振方向，第一区域的第二半区域具有第二偏振方向；第一投影设备，通过第一偏振元件，将第一图像投射到第一区域，第二投影设备，通过第二偏振元件，将第二图像投射到第一区域。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，第一图像是根据第一对象的第一视图采集得到的，第二图像是根据第一对象的第二视图采集得到的，第一视图和第二视图不相同。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式中，第二偏振元件还包括与第一区域相邻的第二区域，第二区域的第一半区域具有第一偏振方向，第二区域的第二半区域具有第二偏振方向，其中，第二区域的第一半区域与第一区域的第一半区域相邻，或者，第二区域的第二半区域与第一区域的第二半区域相邻，第一投影设备，还通过第一偏振元件，将第三图像投射到第二区域，第二投影设备，还通过第二偏振元件，将第四图像投射到第二区域，其中，第三图像是根据第二对象的第三视图采集的，第四图像是根据第二对象的第四视图采集的，第三视图和第四视图不相同。

结合第一方面的第一种或第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，该成像系统还包括：柱状透镜层，其中，第三偏振元件设置在柱状透镜层与第一偏振元件之间，或者，第三偏振元件设置在柱状透镜层与第二偏振元件之间。

结合第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，第一图像是根据第三对象的第一视图采集得到的，第二图像是根据第三对象的第二视图采集得到的，第一视图和第二视图相同。

结合第一方面、第一方面的第一种至第四种中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，第一偏振方向和第二偏振方向垂直。

结合第一方面、第一方面的第一种至第五种中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，第三偏振元件为偏振光栅。

结合第一方面、第一方面的第一种至第六种中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，第三偏振元件为开关液晶。

结合第一方面、第一方面的第一种至第七种中的任一种可能的实现方式，在第一方面的第八种可能的实现方式中，该成像系统还包括：散射器，其中，第三偏振元件设置在散射器与第一偏振元件之间，或者，第三偏振元件设置在散射器与第二偏振元件之间。

本发明的实施例的成像装置包括多个偏振元件以及投影设备，由于投影设备可以在与像素位置对应的偏振元件的区域上呈现来自两个视图的图像，因此能够提高成像的分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的一个实施例的成像系统的示意图。

图2为根据本发明的另一实施例的成像系统的示意图。

图2A为根据本发明的另一实施例的成像原理的示意图。

图3为根据本发明的另一实施例的成像系统的示意图。

图3A为根据本发明的另一实施例的成像原理的示意图。

图4为根据本发明的另一实施例的多个像素位置和第三偏振元件的多个区域的相对位置关系的对比示意图。

图5为根据本发明的另一实施例的成像系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

图1为根据本发明的一个实施例的成像系统的示意图。图1的成像系统100包括：

具有第一偏振方向的第一偏振元件110；

具有第二偏振方向的第二偏振元件120；

第三偏振元件130，第三偏振元件的第一区域由第一半区域和第二半区域构成，第一半区域具有第一偏振方向，第二半区域具有第二偏振方向

第一投影设备140，通过第一偏振元件，将第一图像投射到第一区域，

第二投影设备150，通过第二偏振元件，将第二图像投射到第一区域上。

具体地，第一区域对应于第一像素位置，第一投影设备140，通过第一偏振元件，将第一图像投射到第一区域上，以在第一像素位置上呈现第一图像，

第二投影设备150，通过第二偏振元件，将第二图像投射到第一区域上，以在第一像素位置上呈现第二图像。

应理解，第一图像是基于针对第一对象的第一视图采集的，第二图像是基于针对第一对象的第二视图采集的，其中，第一视图和第二视图可以为相同视图，也可以为不同视图。文中的“相同视图”应理解为以相同视角呈现内容的多个图像。采集视角相同、其他参数不同的多个图像也可以是相同的视图，例如采集视角相同、分辨率等不同的两个图像。文中的“不同视图”应理解为以不同视角呈现内容的多个图像，不同的视图分别进入观看者的左眼和右眼，例如左视图和右视图。第一偏振方向和第二偏振方向可以是垂直的，也可以不是垂直的。

还应理解，第三偏振元件可以是由包括横向或纵向排列的多个第一区域构成。也可以由多个第一区域与多个第二区域相间排列构成，该第二区域的第一半区域具有第一偏振方向，第二区域的第二半区域具有第二偏振方向，第二区域对应于第二像素位置，第二区域的第一半区域与第一区域的第一半区域相邻，或者，第二区域的第二半区域与第一区域的第二半区域相邻。换句话说，第一区域和第二区域具有对称的结构。

另外，第一偏振元件可以与第一投影设备集成为一体作为偏振投影设备。或者，第二偏振元件可以与第二投影设备集成为一体作为偏振投影设备。

此外，当投射到多个区域中的相同区域上的两个图像来自于不同视图的情况下，还可以包括分离不同视图的元件，例如偏振眼镜或柱状透镜等来实现3D成像。

图2为根据本发明的另一实施例的成像系统的示意图。图2的成像系统200包括：具有第一偏振方向的第一偏振元件210；具有第二偏振方向的第二偏振元件220；第三偏振元件230，第三偏振元件的第一区域由第一半区域和第二半区域构成，第一区域的第一半区域具有第一偏振方向，第一区域的第二半区域具有第二偏振方向。在本实施例中，第一图像是基于针对第一对象的第一视图采集的，第二图像是基于针对第一对象的第二视图采集的，第一视图和第二视图不相同。

第一投影设备240，通过第一偏振元件，将第一图像投射到第一区域，

第二投影设备250，通过第二偏振元件，将第二图像投射到第一区域。

具体地，第一区域对应于第一像素位置，在第一像素位置上呈现的来自于不同投影设备的图像为针对不同视图采集的，例如左视图和右视图。在本实施例中，成像系统200有横向排列的对应于多个第一像素位置的多个第一区域构成。第一投影设备240通过第一偏振元件将第一图像投射到第一区域上，以在第一像素位置上呈现第一图像；第二投影设备250通过第二偏振元件将第二图像投射到第一区域上，以在第一像素位置上呈现第二图像。另外，图2中第三偏振元件中的加粗实线所示出了多个区域中的一个区域。多个区域中的每个区域由第一半区域和第二半区域构成，例如图2中的第一半区域231和第二半区域232。第一半区域具有第一偏振方向，第二半区域具有第二偏振方向。

进一步地，由于多个区域中的每个区域具有相同的成像原理，因此仅以图2中第三偏振元件中的加粗实线所示出的一个区域为例进行说明。来自第一投影设备的左视图的光线经过第一偏振元件210后具有第一偏振方向，然后投射到第三偏振元件上。由于半区域231和半区域232具有不同的偏振方向，因此在观看侧只能在半区域232中看到左视图，相应地，也只能在半区域231中看到右视图。

应理解，在本实施例中，第一视图和第二视图不相同，可以是：第一投影设备的投射的图像为左视图，第二投影设备的投射的图像为右视图，使得通过第三偏振元件最终呈现的图像为左右视图以半区域为单位相互间隔排列；也可以是：第一投影设备的投射的图像具有更多个视图，例如六个视图、八个视图等，以实现更好的3D效果。下面结合图2A以八个视图为例来对成像原理进行说明，图2A中的位于上侧的图示出了第三偏振元件的多个区域与多个像素位置的位置关系。图2A中的位于下侧的图示出了针对柱状透镜中的一列，八个视图投射到第三偏振元件上的情形。具体地，柱状透镜中的该列对应于四个像素位置，来自于第一投影设备的图像在该四个像素位置对应的四个区域上依次投射视图1、视图3、视图5以及视图7。相应地，来自于第二投影设备的图像在该四个像素位置对应的四个区域上依次投射视图2、视图4、视图6以及视图8。因此，基于上述原理，通过该第三偏振元件所呈现的图像在每个半区域上依次为“视图1”至“视图8”。换句话说，相邻的半区域用来投射不同的视图，因此，观看者可以在各个角度观看到更加逼真的3D效果。

还应理解，本发明的第三偏振元件230可以是任何起到该偏振元件作用的元件。例如偏振光栅，也可以是用可以起到光栅作的开关液晶。

另外，本实施例的成像系统还可以包括偏振眼镜，该偏振眼镜的两个镜片分别具有第一偏振方向和第二偏振方向。可替代的，本实施例的成像系统可以包括柱状透镜260，作为裸眼3D成像系统，其中，将第三偏振元件设置在该柱状透镜260的焦平面上，使得来自于不同偏振方向上视图经该柱状透镜后会聚于不同的方向上。

另外，本实施例的成像系统还可以包括散射器，设置于观看者与第三偏振元件之间。对于包括柱状透镜的成像系统，散射器设置与柱状透镜与第三偏振元件之间。

图3为根据本发明的另一实施例的成像系统的示意图。图3的成像系统300包括：具有第一偏振方向的第一偏振元件310；具有第二偏振方向的第二偏振元件320；第三偏振元件330，第三偏振元件的第一区域由第一半区域和第二半区域构成，第一区域的第一半区域具有第一偏振方向，第一区域的第二半区域具有第二偏振方向。在本实施例中，第一图像是根据第一对象的第一视图采集的，第二图像是根据第一对象的第二视图采集的，第一视图和第二视图不相同，第二偏振元件还包括与第一区域相邻的第二区域，第二区域的第一半区域具有第一偏振方向，第二区域的第二半区域具有第二偏振方向。

第一投影设备340，通过第一偏振元件，将第一图像投射到第一区域。第一投影设备还通过第一偏振元件，将第三图像投射到第二区域，以在第二像素位置呈现第三图像。

第二投影设备350，通过第二偏振元件，将第二图像投射到第一区域上，以在第一像素位置上呈现第二图像，第二投影设备还通过第二偏振元件，将第二图像投射到第二区域。第三图像是基于针对第二对象的第三视图采集的，第四图像是根据第二对象的第四视图采集的，其中第三视图和第四视图不相同。

具体地，第一区域对应于第一像素位置，第二区域对应于第二像素位置。在本实施例中，成像系统300有横向排列的多个第一区域和多个第二区域间隔排列构成，相应地，这些区域对应于多个第一像素位置和多个第二像素位置。例如，第一区域和第二区域为如图2中第三偏振元件中的加粗实线所示出的多个区域中的相邻的两个区域：第一区域333和第二区域334。多个区域中的每个区域由第一半区域和第二半区域构成，例如图3中的第一半区域331和第二半区域332。第一半区域具有第一偏振方向，第二半区域具有第二偏振方向。另外，第一投影设备340，通过第一偏振元件，将第一图像投射到第一区域上，以在第一像素位置上呈现第一图像。第一投影设备还通过第一偏振元件，将第三图像投射到第二区域上，以在第二像素位置呈现第三图像。第二投影设备350，通过第二偏振元件，将第二图像投射到第一区域上，以在第一像素位置上呈现第二图像，第二投影设备，还通过第二偏振元件，将第四图像投射到第二区域上，以在第二像素位置呈现第四图像。第三图像是根据第二对象的第三视图采集的，第四图像是根据第二对象的第四视图采集的，其中第三视图和第四视图不相同。

在本实施例中，第一投影设备的投射到第一区域上的图像来自于左视图，第一投影设备的投射到第二区域上的图像来自于右视图，第二投影设备的投射到第一区域上的图像来自于右视图，第一投影设备的投射到第二区域上的图像来自于左视图。换句话说，来自第一投影设备的图像是基于左视图和右视图并以像素位置为基本单位间隔排列的。同样，来自第二投影设备的图像也是基于左视图和右视图并以像素位置为基本单位间隔排列的。该两个图像不同之处在于，在第一投影设备和第二投影设备在同一区域上投射不同的视图。

应理解，在本实施例中，投射到多个区域中的同一区域上的两个图像来自于不同视图，可以是：基于上述成像原理，第一投影设备的投射的图像为左视图，第二投影设备的投射的图像为右视图，使得通过第三偏振元件最终呈现的图像为左右视图以半区域为单位相互间隔排列；也可以是：第一投影设备的投射的图像具有更多个视图，例如六个视图、八个视图等，以实现更好的3D效果。下面结合图3A以八个视图为例来进行说明，图3A中的位于上侧的图示出了第三偏振元件的多个区域与多个像素位置的位置关系。图3A中的位于下侧的图示出了针对柱状透镜中的一列，八个视图投射到第三偏振元件上的情形。具体地，柱状透镜中的该列对应于四个像素位置，来自于第一投影设备的图像在该四个像素位置对应的四个区域上依次投射视图1、视图4、视图5以及视图8。相应地，来自于第二投影设备的图像在该四个像素位置对应的四个区域上依次投射视图2、视图3、视图6以及视图7。因此，基于上述原理，通过图3实施例中的第三偏振元件所呈现的图像在每个半区域上依次为“视图1”至“视图8”。换句话说，相邻的半区域用来投射不同的视图，因此，观看者可以在各个角度观看到更加逼真的3D效果。另外，图4示出了图2实施例和图3实施例中多个像素位置和第三偏振元件的多个区域的相对位置关系的对比示意图。

为了便于理解，在本实施例中仅以图3中的第三偏振元件330中的两个粗体实线所标记的第一区域333和第二区域334为例来进行描述。例如，来自第一投影设备的图像在第一区域333和第二区域334分别投射左视图和右视图，由于偏振元件的作用，观看侧只能看到投射在第一区域333的第一半区域331上的左视图，以及投射在第二区域334的第一半区域331上的右视图。相似地，来自第一投影设备的图像在第一区域333和第二区域334分别投射右视图和左视图，因此观看侧只能看到投射在第一区域333的第二半区域332上的右视图，以及投射在第二区域334的第二半区域331上的左视图。从而，在第三偏振元件中，可以形成左视图和右视图以半区域为单位间隔的呈现效果。

应理解，与图2的实施例相似，本发明的第三偏振元件330可以是任何起到该偏振元件作用的元件。例如偏振光栅，也可以是用可以起到光栅作的开关液晶。此外，当使用偏振光栅来作为第三偏振元件时，本实施例的半区域结构可以使得采用光栅中每个栅格的宽度相比于图2的实施例增加一倍，从而使偏振光栅的制造更加容易。

另外，本实施例的成像系统还可以包括偏振眼镜，该偏振眼镜的两个镜片分别具有第一偏振方向和第二偏振方向。可替代的，本实施例的成像系统可以包括柱状透镜360，作为裸眼3D成像系统，其中，将第三偏振元件设置在该柱状透镜360的焦平面上，使得来自于不同偏振方向上视图经该柱状透镜后会聚于不同的方向上。

对于包括柱状透镜的成像系统，散射器设置与柱状透镜与第三偏振元件之间。

图5为根据本发明的另一实施例的成像系统的示意图。图5的成像系统500具有第一偏振方向的第一偏振元件510；具有第二偏振方向的第二偏振元件520；第三偏振元件530，第三偏振元件的第一区域由第一半区域和第二半区域构成，第一区域的第一半区域具有第一偏振方向，第一区域的第二半区域具有第二偏振方向。在本实施例中，第一图像是根据第三对象的第一视图采集的，第二图像是根据第三对象的第二视图采集的，第一视图和第二视图相同。

第一投影设备540，通过第一偏振元件，将第一图像投射到第一区域，

第二投影设备550，通过第二偏振元件，将第二图像投射到第一区域。

具体地，第一区域对应于第一像素位置。第一投影设备540，通过第一偏振元件，将第一图像投射到第一区域上，以在第一像素位置上呈现第一图像，第二投影设备550，通过第二偏振元件，将第二图像投射到第一区域上，以在第一像素位置上呈现第二图像。

在本实施例中，由于投射到多个区域中的同一区域上的两个图像分别来自第一投影设备540和第二投影设备550，因此可以呈现更多的图像信息，作为优选的实施例，可以通过第三偏振元件上，最终呈现的图像的分辨率提高一倍。

还应理解，本实施例的第三偏振元件可以是图2的实施例的结构，即第三偏振元件由多个第一区域构成；也可以是图3的实施例的结构，即，第三偏振元件的多个区域为相互间隔排列的第一区域和第二区域，第一区域和第二区域相互间隔，第一区域的第一半区域和第二区域的第一半区域相邻，第一区域的第二半区域和第二区域的第二半区域相邻。

同样，本实施例的第三偏振元件可以是任何起到该偏振元件作用的元件。例如偏振光栅，也可以是用可以起到光栅作的开关液晶。

另外，本实施例的成像系统还可以包括散射器，第三偏振元件设置在散射器与第一偏振元件之间，或者，第三偏振元件设置在散射器与第二偏振元件之间。

以上仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。其中诸如“第一对象”、“第二对象”、“第三对象”可以是相同的对象，也可以是不同的对象。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种成像系统，包括：

具有第一偏振方向的第一偏振元件；

具有第二偏振方向的第二偏振元件，所述第二偏振方向和所述第一偏振方向不同；

第三偏振元件，所述第三偏振元件的第一区域由第一半区域和第二半区域构成，所述第一区域的第一半区域具有所述第一偏振方向，所述第一区域的第二半区域具有所述第二偏振方向；

第一投影设备，通过所述第一偏振元件，将第一图像投射到所述第一区域，

第二投影设备，通过所述第二偏振元件，将第二图像投射到所述第一区域。

2.根据权利要求1所述的系统，所述第一图像是根据第一对象的第一视图采集得到的，所述第二图像是根据所述第一对象的第二视图采集得到的，所述第一视图和所述第二视图不相同。

3.根据权利要求2所述的系统，所述第二偏振元件还包括与所述第一区域相邻的第二区域，所述第二区域的第一半区域具有所述第一偏振方向，所述第二区域的第二半区域具有所述第二偏振方向，

其中，所述第二区域的第一半区域与所述第一区域的第一半区域相邻，或者，所述第二区域的第二半区域与所述第一区域的第二半区域相邻，

所述第一投影设备，还通过所述第一偏振元件，将第三图像投射到所述第二区域，

所述第二投影设备，还通过所述第二偏振元件，将第四图像投射到所述第二区域，其中，所述第三图像是根据第二对象的第三视图采集的，所述第四图像是根据所述第二对象的第四视图采集的，所述第三视图和所述第四视图不相同。

4.根据权利要求2或3所述的系统，还包括：柱状透镜层，其中，所述第三偏振元件设置在所述柱状透镜层与所述第一偏振元件之间，或者，所述第三偏振元件设置在所述柱状透镜层与所述第二偏振元件之间。

5.根据权利要求1所述的系统，所述第一图像是根据第三对象的第一视图采集得到的，所述第二图像是根据所述第三对象的第二视图采集得到的，所述第一视图和所述第二视图相同。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的系统，所述第一偏振方向和所述第二偏振方向垂直。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的系统，所述第三偏振元件为偏振光栅。

8.根据权利要求1-7中的任一项所述的系统，所述第三偏振元件为开关液晶。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的系统，还包括：散射器，其中，所述第三偏振元件设置在所述散射器与所述第一偏振元件之间，或者，所述第三偏振元件设置在所述散射器与所述第二偏振元件之间。