CN113741053A - 高分辨率一维集成成像3d显示装置 - Google Patents

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CN113741053A CN202111065168.7A CN202111065168A CN113741053A CN 113741053 A CN113741053 A CN 113741053A CN 202111065168 A CN202111065168 A CN 202111065168A CN 113741053 A CN113741053 A CN 113741053A
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樊为
高燕
范钧
陈章达
谢了尖
徐雯
任洪娇
曾星
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Abstract

本发明公开了高分辨率一维集成成像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；与单个图像元对应的相邻透光狭缝I之间有且仅有一个透光狭缝II；与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度大于位于该相邻透光狭缝I之间的透光狭缝II的孔径宽度；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，重建3D图像；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，重建3D图像；重建的3D图像在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。

Description

高分辨率一维集成成像3D显示装置
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及高分辨率一维集成成像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。
现有的技术方案采用背光源和狭缝阵列实现高分辨率集成成像3D显示：狭缝阵列位于背光源与显示屏之间，且与背光源贴合；显示屏用于显示图像元阵列；狭缝阵列包含多组子狭缝阵列；每组子狭缝阵列中狭缝的节距均等于图像元的节距；通过多组子狭缝阵列的光线分别照明图像元阵列，重建出多个3D图像，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。但是，上述技术方案仍然存在水平分辨率不足的问题。
发明内容
本发明提出了高分辨率一维集成成像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；显示屏用于显示多个图像元；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；与单个图像元对应的透光狭缝II位于与该图像元对应的相邻透光狭缝I之间，与单个图像元对应的相邻透光狭缝I之间有且仅有一个透光狭缝II；与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度大于位于该相邻透光狭缝I之间的透光狭缝II的孔径宽度；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，重建3D图像；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，重建3D图像；重建的3D图像在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。
优选的，图像元的节距均相同；透光狭缝I的孔径宽度均相同，透光狭缝II的孔径宽度均相同；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；与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度均相同。
优选的，与单个图像元对应的多个透光狭缝I以该图像元的中心为中心对称排列；位于相邻透光狭缝I之间的透光狭缝II的中心与该相邻透光狭缝I的间隔的中心对应对齐。
优选的，透光狭缝I的孔径宽度w、与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度a、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
Figure DEST_PATH_IMAGE002
（1）
Figure DEST_PATH_IMAGE004
（2）
Figure DEST_PATH_IMAGE006
（3）
Figure DEST_PATH_IMAGE008
（4）
其中，p是图像元的节距，n是单个图像元对应的透光狭缝I的数目，g是显示屏与偏振狭缝光栅I的间距，d是偏振狭缝光栅I与偏振狭缝光栅II的间距。
优选的，透光狭缝I的孔径宽度w与透光狭缝II的孔径宽度v满足下式
Figure DEST_PATH_IMAGE010
（5）
其中，p是图像元的节距，n是单个图像元对应的透光狭缝I的数目，a是与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度。
优选的，一维集成成像3D显示装置的水平分辨率r为
Figure 610440DEST_PATH_IMAGE012
（6）
其中，n是单个图像元对应的透光狭缝I的数目，m是图像元的数目。
附图说明
附图1为本发明的示意图
附图2为本发明的偏振狭缝光栅I的示意图
附图3为本发明的偏振狭缝光栅II的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 偏振狭缝光栅I，3. 偏振狭缝光栅II，4. 透光狭缝I，5. 透光狭缝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。
本发明提出了高分辨率一维集成成像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；显示屏用于显示多个图像元；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；与单个图像元对应的透光狭缝II位于与该图像元对应的相邻透光狭缝I之间，与单个图像元对应的相邻透光狭缝I之间有且仅有一个透光狭缝II；与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度大于位于该相邻透光狭缝I之间的透光狭缝II的孔径宽度；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，重建3D图像；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，重建3D图像；重建的3D图像在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。
优选的，图像元的节距均相同；透光狭缝I的孔径宽度均相同，透光狭缝II的孔径宽度均相同；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；与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度均相同。
优选的，与单个图像元对应的多个透光狭缝I以该图像元的中心为中心对称排列；位于相邻透光狭缝I之间的透光狭缝II的中心与该相邻透光狭缝I的间隔的中心对应对齐。
优选的，透光狭缝I的孔径宽度w、与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度a、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
Figure 424812DEST_PATH_IMAGE002
（1）
Figure 247274DEST_PATH_IMAGE004
（2）
Figure 514308DEST_PATH_IMAGE006
（3）
Figure 650891DEST_PATH_IMAGE008
（4）
其中，p是图像元的节距，n是单个图像元对应的透光狭缝I的数目，g是显示屏与偏振狭缝光栅I的间距，d是偏振狭缝光栅I与偏振狭缝光栅II的间距。
优选的，透光狭缝I的孔径宽度w与透光狭缝II的孔径宽度v满足下式
Figure 319770DEST_PATH_IMAGE010
（5）
其中，p是图像元的节距，n是单个图像元对应的透光狭缝I的数目，a是与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度。
优选的，一维集成成像3D显示装置的水平分辨率r为
Figure 500084DEST_PATH_IMAGE012
（6）
其中，n是单个图像元对应的透光狭缝I的数目，m是图像元的数目。
图像元的节距是7mm，显示屏与偏振狭缝光栅I的间距是1.8mm，偏振狭缝光栅I与偏振狭缝光栅II的间距是0.3mm，单个图像元对应的透光狭缝I的数目是3，透光狭缝I的孔径宽度是0.6mm，图像元的数目是100，则由式（1）、（2）、（3）、（4）和（5）计算得到与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度、透光狭缝II的孔径宽度、偏振狭缝光栅I的厚度、偏振狭缝光栅II的厚度分别是1.4mm、1mm、0.9mm和1.5mm，由式（6）计算得到一维集成成像3D显示装置的水平分辨率是500。

Claims (6)

1.高分辨率一维集成成像3D显示装置，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；显示屏用于显示多个图像元；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；与单个图像元对应的透光狭缝II位于与该图像元对应的相邻透光狭缝I之间，与单个图像元对应的相邻透光狭缝I之间有且仅有一个透光狭缝II；与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度大于位于该相邻透光狭缝I之间的透光狭缝II的孔径宽度；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，重建3D图像；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，重建3D图像；重建的3D图像在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。
2.根据权利要求1所述的高分辨率一维集成成像3D显示装置，其特征在于，图像元的节距均相同；透光狭缝I的孔径宽度均相同，透光狭缝II的孔径宽度均相同；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；与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度均相同。
3.根据权利要求2所述的高分辨率一维集成成像3D显示装置，其特征在于，与单个图像元对应的多个透光狭缝I以该图像元的中心为中心对称排列；位于相邻透光狭缝I之间的透光狭缝II的中心与该相邻透光狭缝I的间隔的中心对应对齐。
4.根据权利要求3所述的高分辨率一维集成成像3D显示装置，其特征在于，透光狭缝I的孔径宽度w、与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度a、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
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure 631573DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE003
Figure 735664DEST_PATH_IMAGE004
其中，p是图像元的节距，n是单个图像元对应的透光狭缝I的数目，g是显示屏与偏振狭缝光栅I的间距，d是偏振狭缝光栅I与偏振狭缝光栅II的间距。
5.根据权利要求4所述的高分辨率一维集成成像3D显示装置，其特征在于，透光狭缝I的孔径宽度w与透光狭缝II的孔径宽度v满足下式
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中，p是图像元的节距，n是单个图像元对应的透光狭缝I的数目，a是与单个图像元对应的相邻透光狭缝I的间隔宽度。
6.根据权利要求2所述的高分辨率一维集成成像3D显示装置，其特征在于，一维集成成像3D显示装置的水平分辨率r为
Figure 515401DEST_PATH_IMAGE006
其中，n是单个图像元对应的透光狭缝I的数目，m是图像元的数目。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114815295A (zh) * 2022-05-18 2022-07-29 成都工业学院 基于狭缝光栅的集成成像3d显示装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114815295A (zh) * 2022-05-18 2022-07-29 成都工业学院 基于狭缝光栅的集成成像3d显示装置
CN114815295B (zh) * 2022-05-18 2024-05-03 成都工业学院 基于狭缝光栅的集成成像3d显示装置

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