分辨率均匀的高分辨率3d显示装置
阅读说明：本技术 分辨率均匀的高分辨率3d显示装置 (High-resolution 3D display device with uniform resolution ) 是由 吴非 樊为 高燕 范钧 陈章达 谢了尖 徐雯 任洪娇 曾星 于 2021-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了分辨率均匀的高分辨率3D显示装置,包括显示屏、偏振矩形针孔阵列I和偏振矩形针孔阵列II；与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I的间隔宽度大于位于该相邻矩形透光针孔I之间的矩形透光针孔II的水平孔径宽度；每个矩形图像元发出的一部分光线经过偏振矩形针孔阵列I,且被偏振矩形针孔阵列I调制成具有相同偏振方向的偏振光I,偏振光I通过与该矩形图像元对应的矩形透光针孔II投射到成像空间,重建3D图像；每个矩形图像元发出的一部分光线通过与该矩形图像元对应的矩形透光针孔I,经过偏振矩形针孔阵列II投射到成像空间,重建3D图像；重建的3D图像在观看区域合并成一个分辨率均匀的高分辨率3D图像。(The invention discloses a high-resolution 3D display device with uniform resolution, which comprises a display screen, a polarized rectangular pinhole array I and a polarized rectangular pinhole array II, wherein the polarized rectangular pinhole array I is arranged on the display screen; the interval width of adjacent rectangular light-transmitting pinholes I corresponding to a single rectangular image element is larger than the horizontal aperture width of a rectangular light-transmitting pinhole II positioned between the adjacent rectangular light-transmitting pinholes I; a part of light rays emitted by each rectangular image element pass through the polarized rectangular pinhole array I and are modulated into polarized light I with the same polarization direction by the polarized rectangular pinhole array I, and the polarized light I is projected to an imaging space through a rectangular light-transmitting pinhole II corresponding to the rectangular image element to reconstruct a 3D image; a part of light rays emitted by each rectangular image element pass through a rectangular light-transmitting pinhole I corresponding to the rectangular image element and are projected to an imaging space through a polarized rectangular pinhole array II, and a 3D image is reconstructed; the reconstructed 3D images are combined in the viewing area into a high resolution 3D image of uniform resolution.)
技术领域
本发明涉及3D显示，更具体地说，本发明涉及分辨率均匀的高分辨率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。现有的技术方案采用多组透光针孔实现高分辨率集成成像将3D显示：针孔阵列包含多组透光针孔；每组透光针孔的数目均等于图像元的数目；相邻两组透光针孔的间距均相同；与同一图像元对应的多个透光针孔以该图像元的中心为中心对称；透光针孔的节距均等于图像元的节距；图像元分别通过多组透光针孔重建出多个3D图像，并在观看区域合并成一个高分辨率3D图像。但是，上述技术方案仍然存在分辨率不足的问题。
发明内容
本发明提出了分辨率均匀的高分辨率3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏、偏振矩形针孔阵列I和偏振矩形针孔阵列II；显示屏、偏振矩形针孔阵列I和偏振矩形针孔阵列II依次平行放置；偏振矩形针孔阵列I与偏振矩形针孔阵列II的偏振方向正交；偏振矩形针孔阵列I带有矩形透光针孔I，如附图3所示；偏振矩形针孔阵列II带有矩形透光针孔II，如附图4所示；显示屏用于显示矩形图像元阵列；与单个矩形图像元对应的多个矩形透光针孔I以该矩形图像元的中心为中心水平对称排列；与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I的间隔宽度均相同；与单个矩形图像元对应的矩形透光针孔II位于与该矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I之间，与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I之间有且仅有一个矩形透光针孔II；位于相邻矩形透光针孔I之间的矩形透光针孔II的中心与该相邻矩形透光针孔I的间隔的中心对应对齐；与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I的间隔宽度大于位于该相邻矩形透光针孔I之间的矩形透光针孔II的水平孔径宽度；矩形透光针孔I和矩形透光针孔II的中心均与对应矩形图像元的水平中轴线对齐；矩形图像元的水平节距p与垂直节距q满足下式
（1）
其中，n是单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目，b是显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值；每个矩形图像元发出的一部分光线经过偏振矩形针孔阵列I，且被偏振矩形针孔阵列I调制成具有相同偏振方向的偏振光I，偏振光I通过与该矩形图像元对应的矩形透光针孔II投射到成像空间，重建3D图像；每个矩形图像元发出的一部分光线通过与该矩形图像元对应的矩形透光针孔I，经过偏振矩形针孔阵列II投射到成像空间，重建3D图像；重建的3D图像在观看区域合并成一个分辨率均匀的高分辨率3D图像。
优选的，分辨率均匀的高分辨率3D显示装置的水平分辨率r 1、垂直分辨率r 2为
（2）
其中，n是单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目，m是矩形图像元阵列水平方向上矩形图像元的数目。
优选的，矩形透光针孔I的水平孔径宽度w 1、矩形透光针孔II的水平孔径宽度w 2 、与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I的间隔宽度a、偏振矩形针孔阵列I的厚度s、偏振矩形针孔阵列II的厚度t满足下式
（3）
（4）
（5）
（6）
其中，p是矩形图像元的水平节距，n是单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目，g是显示屏与偏振矩形针孔阵列I的间距，d是偏振矩形针孔阵列I与偏振矩形针孔阵列II的间距。
优选的，矩形透光针孔I的垂直孔径宽度v 1、矩形透光针孔II的垂直孔径宽度v 2满足下式
（7）
（8）
其中，p是矩形图像元的水平节距，n是单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目，b是显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值，g是显示屏与偏振矩形针孔阵列I的间距，s是偏振矩形针孔阵列I的厚度，d是偏振矩形针孔阵列I与偏振矩形针孔阵列II的间距，t是偏振矩形针孔阵列II的厚度。
优选的，矩形透光针孔I的水平孔径宽度w 1与矩形透光针孔II的水平孔径宽度w 2满足下式
（9）
其中，p是矩形图像元的水平节距，n是单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目，a是与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I的间隔宽度。
附图说明
图1为本发明的结构和水平方向示意图
图2为本发明的结构和垂直方向示意图
图3为本发明的偏振矩形针孔阵列I的示意图
图4为本发明的偏振矩形针孔阵列II的示意图
上述附图中的图示标号为：
1. 显示屏，2. 偏振矩形针孔阵列I，3. 偏振矩形针孔阵列II，4. 矩形透光针孔I，5. 矩形透光针孔II。
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。
本发明提出了分辨率均匀的高分辨率3D显示装置，如附图1和2所示，其特征在于，包括显示屏、偏振矩形针孔阵列I和偏振矩形针孔阵列II；显示屏、偏振矩形针孔阵列I和偏振矩形针孔阵列II依次平行放置；偏振矩形针孔阵列I与偏振矩形针孔阵列II的偏振方向正交；偏振矩形针孔阵列I带有矩形透光针孔I，如附图3所示；偏振矩形针孔阵列II带有矩形透光针孔II，如附图4所示；显示屏用于显示矩形图像元阵列；与单个矩形图像元对应的多个矩形透光针孔I以该矩形图像元的中心为中心水平对称排列；与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I的间隔宽度均相同；与单个矩形图像元对应的矩形透光针孔II位于与该矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I之间，与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I之间有且仅有一个矩形透光针孔II；位于相邻矩形透光针孔I之间的矩形透光针孔II的中心与该相邻矩形透光针孔I的间隔的中心对应对齐；与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I的间隔宽度大于位于该相邻矩形透光针孔I之间的矩形透光针孔II的水平孔径宽度；矩形透光针孔I和矩形透光针孔II的中心均与对应矩形图像元的水平中轴线对齐；矩形图像元的水平节距p与垂直节距q满足下式
（1）
其中，n是单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目，b是显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值；每个矩形图像元发出的一部分光线经过偏振矩形针孔阵列I，且被偏振矩形针孔阵列I调制成具有相同偏振方向的偏振光I，偏振光I通过与该矩形图像元对应的矩形透光针孔II投射到成像空间，重建3D图像；每个矩形图像元发出的一部分光线通过与该矩形图像元对应的矩形透光针孔I，经过偏振矩形针孔阵列II投射到成像空间，重建3D图像；重建的3D图像在观看区域合并成一个分辨率均匀的高分辨率3D图像。
优选的，分辨率均匀的高分辨率3D显示装置的水平分辨率r 1、垂直分辨率r 2为
（2）
其中，n是单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目，m是矩形图像元阵列水平方向上矩形图像元的数目。
优选的，矩形透光针孔I的水平孔径宽度w 1、矩形透光针孔II的水平孔径宽度w 2 、与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I的间隔宽度a、偏振矩形针孔阵列I的厚度s、偏振矩形针孔阵列II的厚度t满足下式
（3）
（4）
（5）
（6）
其中，p是矩形图像元的水平节距，n是单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目，g是显示屏与偏振矩形针孔阵列I的间距，d是偏振矩形针孔阵列I与偏振矩形针孔阵列II的间距。
优选的，矩形透光针孔I的垂直孔径宽度v 1、矩形透光针孔II的垂直孔径宽度v 2满足下式
（7）
（8）
其中，p是矩形图像元的水平节距，n是单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目，b是显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值，g是显示屏与偏振矩形针孔阵列I的间距，s是偏振矩形针孔阵列I的厚度，d是偏振矩形针孔阵列I与偏振矩形针孔阵列II的间距，t是偏振矩形针孔阵列II的厚度。
优选的，矩形透光针孔I的水平孔径宽度w 1与矩形透光针孔II的水平孔径宽度w 2满足下式
（9）
其中，p是矩形图像元的水平节距，n是单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目，a是与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I的间隔宽度。
矩形图像元阵列水平方向上矩形图像元的数目是100，显示屏的垂直宽度与水平宽度的比值为0.75，矩形图像元的水平节距是8mm，显示屏与偏振矩形针孔阵列I的间距是2mm，偏振矩形针孔阵列I与偏振矩形针孔阵列II的间距是0.2mm，矩形透光针孔I的水平孔径宽度是1mm，单个矩形图像元对应的矩形透光针孔I的数目是2，则由式（1）计算得到矩形图像元的垂直节距是2mm；由式（3）、（4）、（5）、（6）和（9）计算得到矩形透光针孔II的水平孔径宽度、与单个矩形图像元对应的相邻矩形透光针孔I的间隔宽度、偏振矩形针孔阵列I的厚度、偏振矩形针孔阵列II的厚度分别是1.6mm、2mm、1mm和1.6mm；由式（7）和（8）计算得到矩形透光针孔I的垂直孔径宽度、矩形透光针孔II的垂直孔径宽度分别是0.4mm和0.4mm；由式（2）计算得到分辨率均匀的高分辨率3D显示装置的水平和垂直分辨率均为300。