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擬轉(zhuǎn)化成果 | 偏振復(fù)用實(shí)現(xiàn)高分辨率3D顯示
來(lái)源:中國(guó)光學(xué)《液晶與顯示》（ESCI、Scopus收錄,，中文核心期刊）2022 年第 5 期 | 作者:4SHQ | 發(fā)布時(shí)間: 1057天前 | 4204 次瀏覽 | 分享到:
進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái),，3D 顯示技術(shù)迅速發(fā)展，在科研教育,、醫(yī)療診斷和軍事演習(xí)等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用前景,。特別是裸眼 3D 顯示技術(shù)，觀眾不需要佩戴助視設(shè)備即可體驗(yàn)逼真的 3D 效果,，也為當(dāng)下火熱的元宇宙,、智慧城市等概念提供了技術(shù)支撐。在眾多裸眼 3D 技術(shù)中,，集成成像 3D 顯示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊,，能夠直接嫁接在現(xiàn)有的 2D 顯示器上，減少開(kāi)發(fā)成本,，是最被市場(chǎng)所看好的裸眼 3D 顯示技術(shù)之一,。


集成成像技術(shù)由諾貝爾獎(jiǎng)獲得者李普曼在 1908 年提出，通過(guò)微透鏡陣列將 3D 場(chǎng)景不同角度下的視差信息記錄在圖像傳感器上,，再傳輸給 2D 顯示器顯示,，根據(jù)光路可逆原理，3D 場(chǎng)景的視差信息會(huì)通過(guò)微透鏡陣列再現(xiàn)出來(lái),，真實(shí)的還原出 3D 圖像,。眾所周知，3D 場(chǎng)景的光場(chǎng)數(shù)據(jù)量大,，而 2D 顯示器的空間帶寬積有限,，這就導(dǎo)致 3D 圖像的分辨率,、視角和景深之間相互制約。如何突破這種制約,？在不損失視角和景深的前提下,，提升 3D 分辨率，是目前 3D 顯示技術(shù)所面臨的主要挑戰(zhàn)之一,。
圖1：集成成像技術(shù)原理

近日,，四川大學(xué) 何偉 碩士生、鄧歡 教授等人在《液晶與顯示》（ESCI,、Scopus收錄,、中文核心期刊）發(fā)表了題為“基于回返器和反射偏振片的分辨率增強(qiáng)集成成像 3D 顯示器”的學(xué)術(shù)文章,。該文章剖析了集成成像 3D 顯示性能的制約因素,，提出偏振復(fù)用技術(shù)突破常規(guī) 2D 顯示器的空間帶寬積限制，實(shí)現(xiàn)集成成像 3D 分辨率的提高,。文章介紹了偏振復(fù)用的原理,，剖析了回返器和反射偏振片等核心元件的結(jié)構(gòu)和功能，闡述了高分辨率 3D 片源的生成方法,。


  1. 何為偏振復(fù)用,？  

自然光中包含著不同的偏振態(tài)光線，通過(guò)光學(xué)器件將不同偏振態(tài)的光分離出來(lái),，對(duì)每種偏振態(tài)光進(jìn)行獨(dú)立的光場(chǎng)調(diào)控,，達(dá)到偏振復(fù)用的效果。隨著反射偏振片,、液晶透鏡和幾何相位透鏡等偏振光學(xué)器件的出現(xiàn),，讓偏振復(fù)用技術(shù)在顯示領(lǐng)域具有更廣泛的應(yīng)用。

圖2：偏振狀態(tài)分離

  2. 偏振復(fù)用 3D 分辨率提升  

從 2D 顯示屏出射的光線被反射偏振片分離成兩組偏振方向互相正交的偏振光,，并向不同的方向傳播,，隨后分別經(jīng)由回返器反射，在鏡面對(duì)稱的成像面上重疊,。通過(guò)調(diào)節(jié)兩個(gè)反射偏振片的間距,，使得兩組偏振光的像素分別在水平和豎直方向上錯(cuò)位 1/2 像素，實(shí)現(xiàn)像素光線的錯(cuò)位疊加,。

圖3：偏振復(fù)用 3D 顯示系統(tǒng)光路

圖源：液晶與顯示, 2022, 37(5): 557. Fig.1