[发明专利]高成像效率和宽视角的3D显示装置

说明书

本发明公开了高成像效率和宽视角的3D显示装置，包括显示屏和阶梯渐变复合狭缝光栅；位于阶梯渐变复合狭缝光栅中间的连续多个偏振透光狭缝的节距均相同；阶梯渐变复合狭缝光栅中偏振透光狭缝的节距从中间到两边阶梯式增大；偏振单元I将经过该偏振单元I的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光I；偏振单元II将经过该偏振单元II的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光II；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元I投射到成像空间；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元II投射到成像空间；在观看区域形成一个高成像效率和宽视角3D图像。

技术领域

本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及高成像效率和宽视角的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。现有技术方案采用阶梯渐变节距针孔阵列减小节距变化次数，从而降低传统渐变节距针孔阵列的制造难度和成本。阶梯渐变节距针孔阵列中同一列针孔的水平节距均相同；阶梯渐变节距针孔阵列中针孔的垂直节距均相同；位于阶梯渐变节距针孔阵列中间的连续多列针孔的水平节距相同；阶梯渐变节距针孔阵列的水平节距从中心到左右两边逐渐增大。基于阶梯渐变节距针孔阵列的集成成像3D显示中存在遮挡。成像效率是衡量遮挡对观看效果的影响的参数。针孔的水平和垂直孔径宽度一般不超过对应图像元水平和垂直节距的20%。因此，现有技术方案的成像效率不超过4%。

发明内容

本发明提出了高成像效率和宽视角的3D显示装置，如附图1所示，其特征在于，包括显示屏和阶梯渐变复合狭缝光栅；阶梯渐变复合狭缝光栅平行放置在显示屏前方，且对应对齐；显示屏用于显示阶梯渐变节距图像元阵列；阶梯渐变复合狭缝光栅包括遮光材料和偏振透光狭缝，如附图2所示；位于阶梯渐变复合狭缝光栅中间的连续多个偏振透光狭缝的节距均相同；阶梯渐变复合狭缝光栅中偏振透光狭缝的节距从中间到两边阶梯式增大；偏振透光狭缝包括偏振单元I和偏振单元II；偏振透光狭缝中的偏振单元I与偏振单元II交替紧密排列；偏振单元I与偏振单元II的偏振方向正交；遮光材料阻挡光线通过；偏振单元I将经过该偏振单元I的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光I；偏振光I不能通过遮光材料和偏振单元II；偏振单元II将经过该偏振单元II的光线调制为具有相同偏振方向的偏振光II；偏振光II不能通过遮光材料和偏振单元I；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元I投射到成像空间；每个图像元发出的一部分光线经过与该图像元对应的偏振单元II投射到成像空间；在观看区域形成一个高成像效率和宽视角3D图像。

优选的，阶梯渐变节距图像元阵列中的图像元与阶梯渐变复合狭缝光栅中的偏振透光狭缝一一对应；图像元的中心与对应偏振透光狭缝的中心对应对齐；图像元的节距与对应偏振透光狭缝的节距相同。

优选的，单个偏振透光狭缝中偏振单元的数目均相同；同一个偏振透光狭缝中的偏振单元I与偏振单元II的宽度均相同。

优选的，第 i个偏振透光狭缝中的偏振单元I的宽度 w_i满足下式

  （1）

其中， p_i是第 i个偏振透光狭缝的节距， g是显示屏与阶梯渐变复合狭缝光栅的间距， a是单个偏振透光狭缝中偏振单元的数目， t是阶梯渐变复合狭缝光栅的厚度。