CN113741044A - 基于复合矩形针孔阵列的3d显示装置 - Google Patents

基于复合矩形针孔阵列的3d显示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN113741044A
CN113741044A CN202111065145.6A CN202111065145A CN113741044A CN 113741044 A CN113741044 A CN 113741044A CN 202111065145 A CN202111065145 A CN 202111065145A CN 113741044 A CN113741044 A CN 113741044A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rectangular
light
polarization unit
polarization
composite
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.)
Pending
Application number
CN202111065145.6A
Other languages
English (en)
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.)
Chengdu Technological University CDTU
Chengdu Univeristy of Technology
Original Assignee
Chengdu Technological University CDTU
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 filed Critical Chengdu Technological University CDTU
Priority to CN202111065145.6A priority Critical patent/CN113741044A/zh
Publication of CN113741044A publication Critical patent/CN113741044A/zh
Pending legal-status Critical Current

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矩形针孔阵列的3D显示装置，包括显示屏和复合矩形针孔阵列；矩形偏振透光针孔的水平节距与垂直节距的比值等于复合矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；矩形偏振单元I将经过该矩形偏振单元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矩形偏振单元II；矩形偏振单元II将经过该矩形偏振单元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矩形偏振单元I；每个矩形图像元发出的一部分光线经过与该矩形图像元对应的矩形偏振单元I投射到成像空间；每个矩形图像元发出的一部分光线经过与该矩形图像元对应的矩形偏振单元II投射到成像空间。

Description

基于复合矩形针孔阵列的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矩形针孔阵列的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。基于针孔阵列的集成成像3D显示具有景深大、节距不受制造工艺限制以及价格低廉等优点。基于针孔阵列的集成成像3D显示存在3D像素在水平和垂直方向上分布不均匀的问题。现有的技术方案采用矩形针孔以及配套的矩形图像元解决上述问题：在矩形针孔阵列中，所有矩形针孔的水平节距均相同，所有矩形针孔的垂直节距均相同；矩形针孔的水平节距与垂直节距的比值等于矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；矩形图像元阵列由一系列尺寸相同的矩形图像元紧密排列组成，矩形图像元的水平节距与其对应矩形针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与其对应矩形针孔的垂直节距相同。
基于矩形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。在基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示中，成像效率等于矩形针孔阵列的开口率。虽然可以通过增大矩形针孔的水平和垂直孔径宽度来增大矩形针孔阵列的开口率，但是矩形针孔的水平和垂直孔径宽度过大会导致3D图像失去深度感。在实际应用中，矩形针孔的水平和垂直孔径宽度一般不超过矩形图像元水平和垂直节距的20%。即，基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示的成像效率一般不超过4%。成像效率偏低的瓶颈问题严重影响了观看者的体验，从而制约了基于矩形针孔阵列的集成成像3D显示的广泛应用。
发明内容
本发明提出了基于复合矩形针孔阵列的3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏和复合矩形针孔阵列；复合矩形针孔阵列平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示矩形图像元阵列；复合矩形针孔阵列包括遮光材料和矩形偏振透光针孔，如附图2所示；矩形偏振透光针孔的水平节距与垂直节距的比值等于复合矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；矩形偏振透光针孔包括矩形偏振单元I和矩形偏振单元II；矩形偏振透光针孔中的矩形偏振单元I和矩形偏振单元II在水平方向上交替紧密排列；矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的偏振方向正交；遮光材料阻挡光线通过；矩形偏振单元I将经过该矩形偏振单元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矩形偏振单元II；矩形偏振单元II将经过该矩形偏振单元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矩形偏振单元I；每个矩形图像元发出的一部分光线经过与该矩形图像元对应的矩形偏振单元I投射到成像空间；每个矩形图像元发出的一部分光线经过与该矩形图像元对应的矩形偏振单元II投射到成像空间；在观看区域形成一个高成像效率和均匀分辨率的3D图像。
优选的，矩形图像元的水平节距与矩形偏振透光针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与矩形偏振透光针孔的垂直节距相同；矩形图像元与矩形偏振透光针孔一一对应，且矩形图像元的中心与对应矩形偏振透光针孔的中心对应对齐。
优选的，单个矩形偏振透光针孔中矩形偏振单元的数目均相同；矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的水平宽度均相同，矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的垂直宽度均相同。
优选的，3D显示装置的成像效率k为
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002
（1）
其中，p是矩形偏振透光针孔的水平节距，w是矩形偏振单元I的水平宽度，v是矩形偏振单元I的垂直宽度，a是单个矩形偏振透光针孔中矩形偏振单元的数目，b是显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值。
优选的，矩形偏振单元I的水平宽度w满足下式
Figure DEST_PATH_IMAGE004
（2）
其中，p是矩形偏振透光针孔的水平节距，g是显示屏与复合矩形针孔阵列的间距，a是单个矩形偏振透光针孔中矩形偏振单元的数目，t是复合矩形针孔阵列的厚度。
优选的，矩形偏振单元I的垂直宽度v满足下式
Figure DEST_PATH_IMAGE006
（3）
其中，p是矩形偏振透光针孔的水平节距，g是显示屏与复合矩形针孔阵列的间距，b是显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值，t是复合矩形针孔阵列的厚度。
附图说明
附图1为本发明的结构和水平方向示意图
附图2为本发明的复合矩形针孔阵列的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 复合矩形针孔阵列，3. 遮光材料，4. 矩形偏振透光针孔，5. 矩形偏振单元I，6. 矩形偏振单元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矩形针孔阵列的3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏和复合矩形针孔阵列；复合矩形针孔阵列平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示矩形图像元阵列；复合矩形针孔阵列包括遮光材料和矩形偏振透光针孔，如附图2所示；矩形偏振透光针孔的水平节距与垂直节距的比值等于复合矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；矩形偏振透光针孔包括矩形偏振单元I和矩形偏振单元II；矩形偏振透光针孔中的矩形偏振单元I和矩形偏振单元II在水平方向上交替紧密排列；矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的偏振方向正交；遮光材料阻挡光线通过；矩形偏振单元I将经过该矩形偏振单元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矩形偏振单元II；矩形偏振单元II将经过该矩形偏振单元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矩形偏振单元I；每个矩形图像元发出的一部分光线经过与该矩形图像元对应的矩形偏振单元I投射到成像空间；每个矩形图像元发出的一部分光线经过与该矩形图像元对应的矩形偏振单元II投射到成像空间；在观看区域形成一个高成像效率和均匀分辨率的3D图像。
优选的，矩形图像元的水平节距与矩形偏振透光针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与矩形偏振透光针孔的垂直节距相同；矩形图像元与矩形偏振透光针孔一一对应，且矩形图像元的中心与对应矩形偏振透光针孔的中心对应对齐。
优选的，单个矩形偏振透光针孔中矩形偏振单元的数目均相同；矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的水平宽度均相同，矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的垂直宽度均相同。
优选的，3D显示装置的成像效率k为
Figure 655224DEST_PATH_IMAGE002
（1）
其中，p是矩形偏振透光针孔的水平节距，w是矩形偏振单元I的水平宽度，v是矩形偏振单元I的垂直宽度，a是单个矩形偏振透光针孔中矩形偏振单元的数目，b是显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值。
优选的，矩形偏振单元I的水平宽度w满足下式
Figure 572364DEST_PATH_IMAGE004
（2）
其中，p是矩形偏振透光针孔的水平节距，g是显示屏与复合矩形针孔阵列的间距，a是单个矩形偏振透光针孔中矩形偏振单元的数目，t是复合矩形针孔阵列的厚度。
优选的，矩形偏振单元I的垂直宽度v满足下式
Figure 414419DEST_PATH_IMAGE006
（3）
其中，p是矩形偏振透光针孔的水平节距，g是显示屏与复合矩形针孔阵列的间距，b是显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值，t是复合矩形针孔阵列的厚度。
显示屏与复合矩形针孔阵列的间距是2mm，复合矩形针孔阵列的厚度是1mm，矩形偏振透光针孔的水平节距是8mm，单个矩形偏振透光针孔中矩形偏振单元的数目是4，显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值是0.75，则由式（2）计算得到矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的水平宽度均为1mm；由式（3）计算得到矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的垂直宽度均为1.2mm；由式（1）计算得到3D显示装置的成像效率是10%。

Claims (6)

1.基于复合矩形针孔阵列的3D显示装置，其特征在于，包括显示屏和复合矩形针孔阵列；复合矩形针孔阵列平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示矩形图像元阵列；复合矩形针孔阵列包括遮光材料和矩形偏振透光针孔；矩形偏振透光针孔的水平节距与垂直节距的比值等于复合矩形针孔阵列的水平宽度与垂直宽度的比值；矩形偏振透光针孔包括矩形偏振单元I和矩形偏振单元II；矩形偏振透光针孔中的矩形偏振单元I和矩形偏振单元II在水平方向上交替紧密排列；矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的偏振方向正交；遮光材料阻挡光线通过；矩形偏振单元I将经过该矩形偏振单元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矩形偏振单元II；矩形偏振单元II将经过该矩形偏振单元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矩形偏振单元I；每个矩形图像元发出的一部分光线经过与该矩形图像元对应的矩形偏振单元I投射到成像空间；每个矩形图像元发出的一部分光线经过与该矩形图像元对应的矩形偏振单元II投射到成像空间；在观看区域形成一个高成像效率和均匀分辨率的3D图像。
2.根据权利要求1所述的基于复合矩形针孔阵列的3D显示装置，其特征在于，矩形图像元的水平节距与矩形偏振透光针孔的水平节距相同，矩形图像元的垂直节距与矩形偏振透光针孔的垂直节距相同；矩形图像元与矩形偏振透光针孔一一对应，且矩形图像元的中心与对应矩形偏振透光针孔的中心对应对齐。
3.根据权利要求2所述的基于复合矩形针孔阵列的3D显示装置，其特征在于，单个矩形偏振透光针孔中矩形偏振单元的数目均相同；矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的水平宽度均相同，矩形偏振单元I与矩形偏振单元II的垂直宽度均相同。
4.根据权利要求3所述的基于复合矩形针孔阵列的3D显示装置，其特征在于，3D显示装置的成像效率k为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中，p是矩形偏振透光针孔的水平节距，w是矩形偏振单元I的水平宽度，v是矩形偏振单元I的垂直宽度，a是单个矩形偏振透光针孔中矩形偏振单元的数目，b是显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值。
5.根据权利要求3所述的基于复合矩形针孔阵列的3D显示装置，其特征在于，矩形偏振单元I的水平宽度w满足下式
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中，p是矩形偏振透光针孔的水平节距，g是显示屏与复合矩形针孔阵列的间距，a是单个矩形偏振透光针孔中矩形偏振单元的数目，t是复合矩形针孔阵列的厚度。
6.根据权利要求3所述的基于复合矩形针孔阵列的3D显示装置，其特征在于，矩形偏振单元I的垂直宽度v满足下式
Figure DEST_PATH_IMAGE003
其中，p是矩形偏振透光针孔的水平节距，g是显示屏与复合矩形针孔阵列的间距，b是显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值，t是复合矩形针孔阵列的厚度。
CN202111065145.6A 2021-09-11 2021-09-11 基于复合矩形针孔阵列的3d显示装置 Pending CN113741044A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111065145.6A CN113741044A (zh) 2021-09-11 2021-09-11 基于复合矩形针孔阵列的3d显示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111065145.6A CN113741044A (zh) 2021-09-11 2021-09-11 基于复合矩形针孔阵列的3d显示装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113741044A true CN113741044A (zh) 2021-12-03

Family

ID=78738110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111065145.6A Pending CN113741044A (zh) 2021-09-11 2021-09-11 基于复合矩形针孔阵列的3d显示装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113741044A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114355623A (zh) * 2022-03-14 2022-04-15 成都工业学院 一种用于投影光场立体显示的一维逆反射片

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114355623A (zh) * 2022-03-14 2022-04-15 成都工业学院 一种用于投影光场立体显示的一维逆反射片
CN114355623B (zh) * 2022-03-14 2022-05-17 成都工业学院 一种用于投影光场立体显示的一维逆反射片

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113741048A (zh) 高成像效率和宽视角的一维集成成像3d显示装置
CN111781737B (zh) 一种高分辨率双视3d显示装置及方法
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
CN113009709B (zh) 基于复合针孔阵列的双视3d显示方法
CN113741044A (zh) 基于复合矩形针孔阵列的3d显示装置
CN111781734B (zh) 基于双显示屏的双视3d显示装置及方法
CN211014878U (zh) 宽视角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
CN113703179B (zh) 基于双偏振狭缝光栅的一维集成成像3d显示装置
CN113741054A (zh) 高分辨率和宽视角的3d显示装置
CN113741049A (zh) 基于双偏振复合针孔阵列的高分辨率3d显示装置
CN113741047A (zh) 基于阶梯渐变孔径偏振狭缝光栅的3d显示装置
CN113741053A (zh) 高分辨率一维集成成像3d显示装置
CN114895481A (zh) 基于狭缝光栅和偏振光栅的双视3d显示装置
CN111781735B (zh) 基于偏振阵列的双视3d显示装置及方法
CN212276125U (zh) 基于复合针孔偏振片的3d显示装置
CN111781736B (zh) 基于复合针孔偏振片的3d显示装置及方法
CN113703177B (zh) 基于复合狭缝光栅的3d显示装置
CN112859372A (zh) 基于复合针孔阵列的双视3d显示方法
CN113703178A (zh) 均匀分辨率的集成成像3d显示装置
CN113741046B (zh) 基于双偏振复合针孔阵列的3d显示装置
CN113741051A (zh) 高成像效率和宽视角的3d显示装置
CN113703176B (zh) 基于渐变复合狭缝光栅的3d显示装置
CN115016135B (zh) 宽视角的双视3d显示装置
CN113741050A (zh) 分辨率均匀的高分辨率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