[發明專利]集成成像三維顯示系統視場角擴大方法和系統

有效

• 申請號: 202011238117.5
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112305778B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 劉娟;趙紫峰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B30/25
• 分類號: G02B30/25;G02B30/30;G02B30/27
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

提供一種集成成像三維顯示系統視場角擴大方法以及系統，其中將視場角擴大單元設置于集成成像三維顯示系統，所述視場角擴大單元包括偏振控制器和偏振光柵；利用所述視場角擴大單元擴大所述集成成像三維顯示系統的視場角。該系統不影響其他顯示性能，不引入復雜機械結構，擴大了觀看視角。

技術領域

本發明涉及一種集成成像三維顯示系統視場角擴大方法和系統，屬于三維顯示領域。

背景技術

二維平板顯示發展至今，在空間分辨率、視場角、亮度和色彩等方面已具有優秀的性能表現。但二維顯示往往只能通過透視關系和遮擋陰影反應空間位置，容易造成視覺和認知錯誤，三維顯示特別是主動立體三維顯示技術的產生和發展為這一問題的解決提供了方案。在諸多三維顯示技術中，集成成像技術對三維光場進行離散化的采樣和重建，在三維海量數據和人眼視覺要求中進行平衡，因結構簡單、非相干照明、全視差全彩色、物理深度提示等優點吸引了廣泛的研究興趣，具有較大的發展潛力和商業化應用前景。

集成成像三維顯示系統的一個主要制約因素為有限的視場角或觀看視角。根據視場角的定義及計算公式，常規的方法是增大重建過程微透鏡陣列的節距(或透鏡口徑)和減小物距。但上述方法通常會導致采樣間隔的增大從而造成圖像模糊和景深降低，或導致采樣數變化影響空間分辨率和三維效果間的平衡關系等等。近年來，一些基于高速震動微透鏡陣列或合成孔徑集成成像的非平穩光學方法、增加中繼光學系統的方法、以及曲面微透鏡陣列的方法被相繼提出。這些方案雖然有效擴大了視場角，但會通常引入機械結構使系統復雜性大幅提升或引入圖像畸變影響顯示效果。

鑒于上述，本發明旨在提供一種集成成像三維顯示系統視場角擴大方法和系統，來解決上述的一個或多個技術問題。

發明內容

為了解決現有技術中的一個或多個技術問題，根據本發明一方面，提供一種集成成像三維顯示系統視場角擴大方法。該方法利用偏振光柵(Polarization Grating,PG)對不同偏振態入射光具有不同衍射角的特性，在不顯著增加系統體積的情況下，使用偏振復用和時空復用的方法實現視場角的擴大。

該集成成像三維顯示系統視場角擴大方法，其特征在于包括以下步驟：

將視場角擴大單元設置于集成成像三維顯示系統，所述視場角擴大單元包括偏振控制器和偏振光柵；

利用所述視場角擴大單元擴大所述集成成像三維顯示系統的視場角。

根據本發明又一方面，所述集成成像三維顯示系統包括光線方向調制單元以及顯示器，所述顯示器包括集成二維顯示器(如液晶顯示器、發光二極管顯示器等)或具有點光源陣列背光的二維顯示器。

根據本發明又一方面，所述偏振控制器設置于液晶顯示器或發光二極管顯示器上或上方，或者設置于具有點光源陣列背光的顯示器的點光源陣列背光上或上方。

根據本發明又一方面，所述偏振光柵設置于光線方向調制單元上，或者設置于光線方向調制單元下，或者設置于所述偏振控制器上。

根據本發明又一方面，所述光線方向調制單元包括微透鏡陣列。

根據本發明又一方面，還提供了一種具有擴大的視場角的集成成像三維顯示系統，其特征在于包括：

顯示器；

光線方向調制單元；以及

視場角擴大單元，包括偏振控制器和偏振光柵。

根據本發明又一方面，所述顯示器包括集成二維顯示器(如液晶顯示器、發光二極管顯示器)或具有點光源陣列背光的顯示器。

根據本發明又一方面，所述偏振控制器設置于液晶顯示器或發光二極管顯示器上或上方，或者設置于具有點光源陣列背光的顯示器的點光源陣列背光上或上方。