[发明专利]基于偏振针孔阵列的穿透式集成成像3D显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成成像技术，特别涉及基于偏振针孔阵列的穿透式集成成像3D显示装置。

背景技术

穿透式显示是显示领域的热点研究对象，观看者不仅可以观看到显示屏显示的内容，还能透过显示屏观看到屏幕之后的场景，使得显示屏提供的内容与真实场景互相呼应。然而目前已有的穿透式显示屏都只能显示普通的2D图像信息，不能显示3D立体信息。

集成成像3D显示技术采用微透镜阵列或针孔阵列再现出全真的3D图像，较之其它3D显示技术，集成成像3D显示具有无需助视设备、无需相干光源、全真色彩、准连续视点、全视差、无立体观看视疲劳等优点，因此是很有希望实现3D电视的一种真3D显示方式之一。

发明内容

本发明提出基于偏振针孔阵列的穿透式集成成像3D显示装置，如附图1所示，该装置由投影机、偏振片和偏振针孔阵列组成。常规微图像阵列经过投影机投射和偏振片起偏后在空间中形成偏振微图像阵列，偏振微图像阵列与偏振针孔阵列组合实现集成成像3D显示；真实空间中3D物体发出的光线通过偏振针孔阵列透射，实现穿透式显示。

所述偏振针孔阵列如附图2所，由偏振区和针孔构成，偏振区的偏振方向与偏振片的偏振方向正交，尺寸相同的针孔在水平和垂直方向上等间距排列成二维矩阵，相邻针孔的水平和垂直间距相等，都为p，针孔的面积为a，偏振区的面积为b，针孔的占空比k为

                                                                                                                                                             （1）

优选地，偏振针孔阵列中针孔的占空比k在1%到10%之间最为合适。

所述常规微图像阵列经过投影机投射和偏振片起偏后在空间中形成偏振微图像阵列，偏振微图像阵列与偏振针孔阵列组合实现集成成像3D显示，如附图3所示。常规微图像阵列由投影机投射后，再经过偏振片起偏，在空间中成像形成偏振微图像阵列，偏振微图像阵列的偏振方向与偏振片的偏振方向相同，与偏振针孔阵列中偏振区的偏振方向正交，偏振微图像阵列中偏振图像元的个数与偏振针孔阵列中针孔的个数相同，且偏振图像元与针孔一一对应。偏振微图像阵列上同名点发出的光线只能通过偏振针孔阵列的针孔透射出去，所有同名点发出的光线经针孔透射后在空间相交形成3D像点，如附图3中的虚线箭头所示，实现了集成成像3D显示。

所述真实空间中3D物体发出的光线通过偏振针孔阵列透射，实现穿透式显示，如附图3中的实线箭头所示。3D物体发出的光线为自然光，该自然光被偏振针孔阵列的针孔和偏振区透射，并被观看者所接收，实现了穿透式显示。

本发明通过偏振针孔阵列的偏振区对偏振微图像阵列光线的阻挡和针孔对偏振微图像阵列光线的透射实现集成成像3D显示，以及通过偏振针孔阵列的偏振区和针孔对真实3D物体光线的透射实现穿透式显示，达到了穿透式集成成像3D显示效果。

附图说明

附图1为本发明提出的基于偏振针孔阵列的穿透式集成成像3D显示装置的结构示意图

附图2为偏振针孔阵列示意图

附图3为本发明提出的基于偏振针孔阵列的穿透式集成成像3D显示装置的原理示意图

上述附图中的图示标号为：

1 投影机，2 偏振片，3 偏振针孔阵列，4 偏振区，5 针孔，6 偏振微图像阵列，7偏振图像元，8 同名点，9 3D 像点，10 3D物体，11 观看者。

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基于偏振针孔阵列的穿透式集成成像3D显示装置的一个典型实施例，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。

本发明提出基于偏振针孔阵列的穿透式集成成像3D显示装置，如附图1所示，该装置由投影机、偏振片和偏振针孔阵列组成。常规微图像阵列经过投影机投射和偏振片起偏后在空间中形成偏振微图像阵列，偏振微图像阵列与偏振针孔阵列组合实现集成成像3D显示；真实空间中3D物体发出的光线通过偏振针孔阵列透射，实现穿透式显示。