[发明专利]一种宽视角集成成像3D显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成成像3D显示，更具体地说，本发明涉及一种宽视角集成成像3D显示装置。

背景技术

集成成像3D显示装置利用了光路可逆原理，通过针孔阵列或者微透镜阵列将3D场景的立体信息记录到图像记录设备上，生成微图像阵列，然后把该微图像阵列显示于2D显示屏上，透过针孔阵列或者微透镜阵列重建出原3D场景的立体图像。与基于微透镜阵列的集成成像3D显示装置相比，基于针孔阵列的集成成像3D显示装置具有成本低、重量小、器件厚度薄和节距不受制作工艺限制等优点。

如图1所示，在传统的基于偏振光栅的无串扰集成成像3D显示装置中，第一偏振光栅使得通过它的光变为具有不同偏振方向的线偏振光，而第二偏振光栅对线偏振光具有调制作用，使得2D显示屏上的每个图像元透过该图像元对应的针孔重建出3D场景，且其他列的图像元不能透过该针孔，从而实现了基于偏振光栅的无串扰集成成像3D显示。在观看距离l处，该3D显示装置的水平观看视角θ为：

其中，w为针孔的水平孔径宽度，p为图像元的水平宽度，g为2D显示屏与针孔阵列的距离，m为微图像阵列水平方向上的图像元的数目。但是，该3D显示装置仍然存在观看视角较窄等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有3D显示装置仍然存在观看视角较窄的问题，提供一种有着更宽的集成成像3D显示视角的宽视角集成成像3D显示装置。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种宽视角集成成像3D显示装置，包括：用于显示微图像阵列的2D显示屏、渐变孔径针孔阵列、第一偏振光栅和第二偏振光栅；

所述第一偏振光栅与2D显示屏贴合，第二偏振光栅与渐变孔径针孔阵列贴合；所述第一偏振光栅由一系列相同尺寸的栅线单元在水平方向上排列组成，每个栅线单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个栅线单元的偏振方向正交；第一偏振光栅中栅线单元的数目与微图像阵列水平方向上图像元的数目相等，第一偏振光栅中栅线单元的水平宽度与微图像阵列中图像元的水平宽度相等；

所述第二偏振光栅由一系列相同尺寸的栅线单元在水平方向上排列组成，每个栅线单元只具有一种偏振方向，任意相邻的两个栅线单元的偏振方向正交；第二偏振光栅中栅线单元的数目与渐变孔径针孔阵列水平方向上针孔的数目相等，第二偏振光栅中栅线单元的水平宽度与渐变孔径针孔阵列中针孔的水平宽度相等；

在所述渐变孔径针孔阵列中，任意一列的针孔的水平节距相同，且渐变孔径针孔阵列中针孔的水平孔径宽度从中间到两边逐渐增大；微图像阵列中的图像元通过渐变孔径针孔阵列中的针孔重建3D视区的水平宽度从中间到两边逐渐增大。

优选的，每一个图像元对应的第一偏振光栅中栅线单元的偏振方向与该图像元对应的针孔对应的第二偏振光栅中栅线单元的偏振方向相同，第一偏振光栅使得通过它的光变为具有不同偏振方向的偏振光，第二偏振光栅对偏振光具有调制作用，使得微图像阵列中每个图像元透过该图像元对应的针孔重建出正常3D图像，且水平方向上与该图像元相邻的图像元发出的光线不能透过该针孔。

优选的，所述渐变孔径针孔阵列中第i列针孔的水平孔径宽度Wi为：

其中，w为位于中心位置的针孔的水平孔径宽度，p为图像元的水平宽度，g为2D显示屏与渐变孔径针孔阵列的距离，m为微图像阵列水平方向上图像元的数目，l为观看距离，i是小于或等于m的正整数。

优选的，所述3D显示装置的水平观看视角θ为：

其中，w为位于中心位置的针孔的水平孔径宽度，p为图像元的水平宽度，g为2D显示屏与渐变孔径针孔阵列的距离，m为微图像阵列水平方向上图像元的数目。