[发明专利]一种高亮度2D/3D可切换的集成成像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成成像显示技术，特别涉及一种高亮度2D/3D可切换的集成成像显示装置。

背景技术

集成成像是一种真3D技术，包括拍摄和显示两个过程。拍摄过程采用微透镜阵列拍摄3D物体，获得具有物体不同方向信息的微图像阵列；显示过程中微图像阵列发出的光线被聚集还原，重建出原3D物体的光场信息。集成成像3D显示能再现出3D场景发出或反射的光线信息，从而构建出全真的3D图像，具有真3D显示、不需辅助设备、适合多人观看、全视差、连续视点、成本低廉、结构简单、超薄屏幕（可壁挂）等优点，已成为科研工作者的研究热点。

集成成像3D显示可通过在显示屏前附加微透镜阵列或针孔阵列两种方式实现，微透镜阵列通过对每个像素发出光线的折射成像作用产生3D效果，但其制作工艺较为复杂，精度不高，而且由于像差等因素，使得重建的3D图像质量下降。针孔阵列的制作工艺相对简单，但由于其通过对光线的遮挡和透射作用产生3D效果，因此将阻挡大部分光线，只有小部分光线从针孔透射出来，从而使得再现3D图像的亮度非常低。

由于目前大多数的节目源都是2D内容，既能兼容普通的2D节目源又能实现3D节目播放的2D/3D可切换显示将被更多的使用者所接受。

发明内容

本发明提出一种高亮度2D/3D可切换的集成成像显示装置，如附图1所示，该装置由漫反射片、背光源、反射偏振片Ⅰ、偏振光转换器、棱锥针孔阵列、以及透射型显示面板组成。棱锥针孔阵列的侧面为反射偏振片Ⅱ，反射偏振片Ⅰ和反射偏振片Ⅱ的偏振方向正交。透射型显示面板上显示3D内容时，偏振光转换器上不施加驱动电压，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，该发明装置实现高亮度的集成成像3D显示；透射型显示面板上显示2D内容时，偏振光转换器上施加驱动电压，偏振光转换器使入射光的偏振方向产生90°的旋转，该发明装置实现2D显示。

所述漫反射片对入射光线产生漫反射作用。

所述反射偏振片Ⅰ对与其偏振方向相同的入射光透射，而对与其偏振方向正交的入射光反射。

所述棱锥针孔阵列由附图2所示的棱锥针孔在水平和垂直方向上等间距排列而成，棱锥针孔底面是边长为p的正方形，棱锥针孔各侧面为等腰梯形的反射偏振片Ⅱ，该反射偏振片Ⅱ对与其偏振方向相同的入射光透射，而对与其偏振方向正交的入射光反射，该反射偏振片Ⅱ和反射偏振片Ⅰ的偏振方向正交，棱锥针孔顶部有一个小孔，该小孔与棱锥针孔底面中心对齐。棱锥针孔顶部的小孔的边长为q，小孔的占空比K为

                                                                                                                                                                 (1)

优选地，棱锥针孔中小孔的占空比K在1%到10%之间最为合适。

所述透射型显示面板上显示3D内容时，偏振光转换器上不施加驱动电压，偏振光转换器不改变入射光的偏振方向，该发明装置实现高亮度的集成成像3D显示，如附图3所示。如附图3中的实线箭头所示，反射偏振片Ⅰ将背光源发出的与其偏振方向相同的偏振光透射，而将正交方向的偏振光反射到背光源下方的漫反射片上，反射的偏振光经过漫反射片的消偏振之后变为自然光，再次入射到反射偏振片Ⅰ上，继而又有一半被透射一半被反射，周而复始，最终背光源发出的所有光线都被转化为与反射偏振片Ⅰ偏振方向相同的偏振光。如附图3中的虚线箭头所示，在不施加电压的情况下，偏振光转换器对入射的偏振光的偏振方向不发生改变，偏振光直接透过偏振光转换器进入棱锥针孔阵列，到达棱锥针孔阵列顶部的小孔的偏振光由小孔透射出去，而到达棱锥针孔阵列侧面的反射偏振片Ⅱ的偏振光被反射回背光源下方的漫反射片上，偏振光多次经过漫反射片的消偏振以及反射偏振片Ⅰ的透射和反射，再次进入到棱锥针孔阵列，继而又有一部分偏振光被棱锥针孔阵列顶部的小孔透射，一部分偏振光被反射偏振片Ⅱ反射，周而复始，最终所有的光线都通过棱锥针孔阵列顶部的小孔透射出来，从而提升了光线的利用率。透射型显示面板上显示集成成像3D显示所需的微图像阵列，图像元节距与棱锥针孔底面的边长相同，都为p，且各图像元与对应的棱锥针孔中心对齐，棱锥针孔阵列顶部的小孔透射的光线照射到微图像阵列上，获得高亮度的集成成像3D显示效果。