[发明专利]一种提高图像均匀性的前投式2D/3D融合显示装置

说明书

本发明公开了一种提高图像均匀性的前投式2D/3D融合显示装置，该装置由投影机、起偏器、偏振依赖液晶透镜阵列、高精度相位延迟模组和保偏屏组成。投影机投影2D/3D融合片源，起偏器用于将所述投影机发出的光线调制为线偏振光，偏振依赖液晶透镜阵列根据偏振光的偏振方向实现透过或聚焦的功能，高精度相位延迟模组由n层棋盘格相位延迟片错位叠加组成，实现全屏2D显示、全屏3D显示和2D/3D融合显示。

一、技术领域

本发明属于三维显示技术领域，特别涉及一种提高图像均匀性的前投式2D/3D融合显示装置。

二、背景技术

传统的2D显示通过平面显示屏来重构3D世界，丢失了非常重要的深度信息。3D立体显示因其显示效果良好、深度信息完整以及符合人眼观看等优势，成为了研究的前沿，并逐渐走进了人们的日常生活。被广泛应用在医疗、影视、教学以及军事等各个方面，在计算机视觉、深度学习、机器学习等新兴领域也有着广阔的应用市场和极大的挖掘价值。3D图像包含复杂的角度信息，但对于信息量固定的显示屏，角度信息的增加必然引起3D图像空间分辨率的下降。2D/3D融合将图像中具有深度信息的3D前景，进行3D再现，对于没有深度信息的2D场景，进行高分辨2D再现，从而有效的利用显示屏的信息带宽。2D/3D融合显示一方面增加了3D图像的深度信息，另一方面保持了2D图像的分辨率，受到广泛关注。

2D图像和3D图像的显示方式不同，因而2D/3D显示的核心在于如何将2D图像和3D图像以不同的方式显示。变焦透镜阵列具有透射和聚焦的功能，通常被用作为2D/3D融合显示的主要器件，通过控制变焦透镜阵列，使其在透过状态下实现2D显示；在聚焦状态下，实现3D信息的方向性调制，重构出3D图像。2D/3D融合显示可采用时分或空分复用方式来实现。时分复用是通过显示屏时序快速切换2D图像和3D图像，同时控制变焦透镜阵列的透射或聚焦状态与显示片源保持同步，利用人眼的视觉暂留效应达到2D/3D融合显示效果。时分复用方式对显示屏的刷新率要求较高，同时变焦透镜阵列的状态切换需要与显示片源高度同步。空分复用方式将2D信息和3D信息通过空间交叠融合在一张显示片源上，局部控制变焦透镜阵列的透射或聚焦状态，与2D信息对应的变焦透镜单元为透过状态，显示2D图像；与3D信息对应的变焦透镜单元为聚焦状态，对3D信息进行方向性调制，重构出3D场景。此方法通过牺牲空间分辨率来实现2D/3D融合显示，没有时序刷新和同步的问题，但是图像的均匀性受制于变焦透镜阵列的最小可控单元。

三、发明内容

本发明提出一种提高图像均匀性的前投式2D/3D融合显示装置，如附图1所示，该装置由投影机、起偏器、偏振依赖液晶透镜阵列、高精度相位延迟模组和保偏屏组成。

所述投影机投影2D/3D融合片源，所述2D/3D融合片源是由2D图像单元和3D图像单元成棋盘格状交错排布组成，如附图2所示，所述2D图像单元和所述3D图像单元的水平和垂直节距分别与高精度相位延迟模组中相位延迟单元的水平和垂直节距对应相等。

所述起偏器用于将所述投影机发出的光线调制为线偏振光，所述线偏振光的偏振方向为α，与偏振方向α正交的线偏振光的偏振方向为β。

所述偏振依赖液晶透镜阵列对所述偏振方向α的线偏振光直接透过，不改变光线的传播方向，如附图3所示；所述偏振依赖液晶透镜阵列对偏振方向β的线偏振光具有聚焦作用，如附图4所示。偏振依赖液晶透镜阵列的单元形状有附图5所示的一维柱透镜形状、附图6所示的矩形、附图7所示的六边形。