CN113703177B - 基于复合狭缝光栅的3d显示装置 - Google Patents

基于复合狭缝光栅的3d显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113703177B
CN113703177B CN202111065155.XA CN202111065155A CN113703177B CN 113703177 B CN113703177 B CN 113703177B CN 202111065155 A CN202111065155 A CN 202111065155A CN 113703177 B CN113703177 B CN 113703177B
Authority
CN
China
Prior art keywords
polarization
light
unit
polarizing
polarized light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111065155.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113703177A (zh
Inventor
吴非
樊为
高燕
范钧
陈章达
谢了尖
徐雯
任洪娇
曾星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Foshan Yuling Optoelectronic Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Chengdu Technological University CDTU
Chengdu Vocational and Technical College of Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chengdu Technological University CDTU, Chengdu Vocational and Technical College of Industry filed Critical Chengdu Technological University CDTU
Priority to CN202111065155.XA priority Critical patent/CN113703177B/zh
Publication of CN113703177A publication Critical patent/CN113703177A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113703177B publication Critical patent/CN113703177B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/25—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using polarisation techniques
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/30—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers
    • G02B30/32—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving parallax barriers characterised by the geometry of the parallax barriers, e.g. staggered barriers, slanted parallax arrays or parallax arrays of varying shape or size

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)

Abstract

本发明公开了基于复合狭缝光栅的3D显示装置，包括显示屏和复合狭缝光栅；复合狭缝光栅包括遮光材料和偏振透光狭缝；偏振透光狭缝包括偏振单元I和偏振单元II；偏振单元I将经过该偏振单元I的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光I，偏振光I不能通过遮光材料和偏振单元II；偏振单元II将经过该偏振单元II的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光II，偏振光II不能通过遮光材料和偏振单元I；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元I投射到成像空间；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元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。

Description

基于复合狭缝光栅的3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及基于复合狭缝光栅的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。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图像元的节距的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
本发明提出了基于复合狭缝光栅的3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏和复合狭缝光栅；复合狭缝光栅平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示图像元；复合狭缝光栅包括遮光材料和偏振透光狭缝，如附图2所示；偏振透光狭缝包括偏振单元I和偏振单元II；偏振透光狭缝中的偏振单元I和偏振单元II交替紧密排列；偏振单元I与偏振单元II的宽度均相同；偏振单元I与偏振单元II的偏振方向正交；偏振透光狭缝的节距与图像元的节距相同，偏振透光狭缝的数目与图像元的数目相同；偏振透光狭缝的中心与对应图像元的中心对应对齐，单个偏振透光狭缝中偏振单元的数目均相同； w与t满足下式
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
（1）
其中，w是偏振单元I的宽度，t是复合狭缝光栅的厚度，p是偏振透光狭缝的节距，g是显示屏与复合狭缝光栅的间距，a是单个偏振透光狭缝中偏振单元的数目；遮光材料阻挡光线通过；偏振单元I将经过该偏振单元I的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光I，偏振光I不能通过遮光材料和偏振单元II；偏振单元II将经过该偏振单元II的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光II，偏振光II不能通过遮光材料和偏振单元I；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元I投射到成像空间；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元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，3D显示装置的成像效率k为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中，p是偏振透光狭缝的节距，w是偏振单元I的宽度，a是单个偏振透光狭缝中偏振单元的数目。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明的单个图像元对应相间排列的偏振单元I和偏振单元II；与单个图像元对应的偏振单元I和偏振单元II分别独立调制该图像元发出的一部分光线；投射到成像空间重建3D图像的光线通过且只通过一次偏振单元I或者偏振单元II；从而在保持深度的前提下显著增大成像效率。
附图说明
附图1为本发明的示意图
附图2为本发明的复合狭缝光栅的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 复合狭缝光栅，3. 遮光材料，4. 偏振透光狭缝，5. 偏振单元I，6.偏振单元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。
本发明提出了基于复合狭缝光栅的3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏和复合狭缝光栅；复合狭缝光栅平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示图像元；复合狭缝光栅包括遮光材料和偏振透光狭缝，如附图2所示；偏振透光狭缝包括偏振单元I和偏振单元II；偏振透光狭缝中的偏振单元I和偏振单元II交替紧密排列；偏振单元I与偏振单元II的宽度均相同；偏振单元I与偏振单元II的偏振方向正交；偏振透光狭缝的节距与图像元的节距相同，偏振透光狭缝的数目与图像元的数目相同；偏振透光狭缝的中心与对应图像元的中心对应对齐，单个偏振透光狭缝中偏振单元的数目均相同； w与t满足下式
Figure 911556DEST_PATH_IMAGE001
（1）
其中，w是偏振单元I的宽度，t是复合狭缝光栅的厚度，p是偏振透光狭缝的节距，g是显示屏与复合狭缝光栅的间距，a是单个偏振透光狭缝中偏振单元的数目；遮光材料阻挡光线通过；偏振单元I将经过该偏振单元I的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光I，偏振光I不能通过遮光材料和偏振单元II；偏振单元II将经过该偏振单元II的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光II，偏振光II不能通过遮光材料和偏振单元I；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元I投射到成像空间；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元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，3D显示装置的成像效率k为
Figure 828697DEST_PATH_IMAGE002
（2）
其中，p是偏振透光狭缝的节距，w是偏振单元I的宽度，a是单个偏振透光狭缝中偏振单元的数目。
显示屏与复合狭缝光栅的间距是2mm，偏振透光狭缝的节距是10mm，复合狭缝光栅的厚度是1mm，单个图像元对应的偏振单元的数目是6，则由式（1）计算得到偏振单元I与偏振单元II的宽度是1mm，由式（2）计算得到3D显示装置的成像效率是60%。

Claims (1)

1.基于复合狭缝光栅的3D显示装置，其特征在于，包括显示屏和复合狭缝光栅；复合狭缝光栅平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示图像元；复合狭缝光栅包括遮光材料和偏振透光狭缝；偏振透光狭缝包括偏振单元I和偏振单元II；偏振透光狭缝中的偏振单元I和偏振单元II交替紧密排列；偏振单元I与偏振单元II的宽度均相同；偏振单元I与偏振单元II的偏振方向正交；偏振透光狭缝的节距与图像元的节距相同，偏振透光狭缝的数目与图像元的数目相同；偏振透光狭缝的中心与对应图像元的中心对应对齐，单个偏振透光狭缝中偏振单元的数目均相同； w与t满足下式
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，w是偏振单元I的宽度，t是复合狭缝光栅的厚度，p是偏振透光狭缝的节距，g是显示屏与复合狭缝光栅的间距，a是单个偏振透光狭缝中偏振单元的数目；遮光材料阻挡光线通过；偏振单元I将经过该偏振单元I的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光I，偏振光I不能通过遮光材料和偏振单元II；偏振单元II将经过该偏振单元II的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光II，偏振光II不能通过遮光材料和偏振单元I；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元I投射到成像空间；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元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；3D显示装置的成像效率k为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
CN202111065155.XA 2021-09-11 2021-09-11 基于复合狭缝光栅的3d显示装置 Active CN113703177B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111065155.XA CN113703177B (zh) 2021-09-11 2021-09-11 基于复合狭缝光栅的3d显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111065155.XA CN113703177B (zh) 2021-09-11 2021-09-11 基于复合狭缝光栅的3d显示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113703177A CN113703177A (zh) 2021-11-26
CN113703177B true CN113703177B (zh) 2022-05-17

Family

ID=78659921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111065155.XA Active CN113703177B (zh) 2021-09-11 2021-09-11 基于复合狭缝光栅的3d显示装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113703177B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104020573A (zh) * 2014-06-04 2014-09-03 四川大学 一种基于正交偏振方向性背光源的多视点3d显示装置
CN108776388A (zh) * 2018-08-13 2018-11-09 成都工业学院 基于渐变狭缝光栅的双视3d显示装置及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104020573A (zh) * 2014-06-04 2014-09-03 四川大学 一种基于正交偏振方向性背光源的多视点3d显示装置
CN108776388A (zh) * 2018-08-13 2018-11-09 成都工业学院 基于渐变狭缝光栅的双视3d显示装置及方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dual-view integral imaging 3D display by using;Qiong-Hua Wang;《OPTICS EXPRESS》;20160104;全文 *
基于偏振光栅的一维集成成像双视3D 显示;范钧;《红外与激光工程》;20200131;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113703177A (zh) 2021-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109254413B (zh) 基于渐变光栅的双视3d显示装置
CN211426961U (zh) 宽视角一维集成成像3d显示装置
CN111781737B (zh) 一种高分辨率双视3d显示装置及方法
CN211554501U (zh) 基于偏振光栅的3d显示装置
CN212276123U (zh) 一种高分辨率双视3d显示装置
CN212181184U (zh) 基于偏振光栅的双视3d显示装置
CN113741052A (zh) 基于阶梯渐变孔径偏振狭缝光栅的高分辨率3d显示装置
CN113703177B (zh) 基于复合狭缝光栅的3d显示装置
CN211014878U (zh) 宽视角3d显示装置
CN113741044A (zh) 基于复合矩形针孔阵列的3d显示装置
CN113741045B (zh) 基于复合偏振针孔阵列的高成像效率3d显示装置
CN110068934B (zh) 基于偏振片的一维集成成像双视3d显示装置及方法
CN111781734B (zh) 基于双显示屏的双视3d显示装置及方法
CN112859368B (zh) 基于阶梯渐变孔径针孔阵列的双视3d显示方法
CN111781745B (zh) 高分辨率和全视差3d显示装置及方法
CN113741047A (zh) 基于阶梯渐变孔径偏振狭缝光栅的3d显示装置
CN113703179B (zh) 基于双偏振狭缝光栅的一维集成成像3d显示装置
CN113741053A (zh) 高分辨率一维集成成像3d显示装置
CN113741046B (zh) 基于双偏振复合针孔阵列的3d显示装置
CN113009709A (zh) 基于复合针孔阵列的双视3d显示方法
CN109298537B (zh) 基于背光源的3d显示装置
CN113703176B (zh) 基于渐变复合狭缝光栅的3d显示装置
CN113741051A (zh) 高成像效率和宽视角的3d显示装置
CN113703178B (zh) 均匀分辨率的集成成像3d显示装置
CN115145049B (zh) 基于复合偏振片的双视3d显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220424

Address after: 610031 Sichuan province Chengdu City Street No. 2

Applicant after: CHENGDU TECHNOLOGICAL University

Applicant after: CHENGDU VOCATIONAL & TECHNICAL College OF INDUSTRY

Address before: 610031 Sichuan province Chengdu City Street No. 2

Applicant before: CHENGDU TECHNOLOGICAL University

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20221014

Address after: 610031 Sichuan province Chengdu City Street No. 2

Patentee after: CHENGDU TECHNOLOGICAL University

Address before: 610031 Sichuan province Chengdu City Street No. 2

Patentee before: CHENGDU TECHNOLOGICAL University

Patentee before: CHENGDU VOCATIONAL & TECHNICAL College OF INDUSTRY

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20240416

Address after: 528000, Unit 114-115, Block 43, Times Langqiao Garden, No. 17 Industrial Avenue, Southwest Street, Sanshui District, Foshan City, Guangdong Province (Residence Declaration)

Patentee after: Foshan Yuling Optoelectronic Technology Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 610031 Sichuan province Chengdu City Street No. 2

Patentee before: CHENGDU TECHNOLOGICAL University

Country or region before: China