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液晶与显示：偏振复用实现高分辨率3D显示目录1.研究背景进入21世纪以来，3D显示技术迅速开展，在科研教育、医疗诊断和军事 演习等领域具有极大的应用前景。特别是裸眼3D显示技术，观众不需要佩戴 助视设备即可体验逼真的3D效果，也为当下火热的元宇宙、智慧城市等概念 提供了技术支撑。在众多裸眼3D技术中，集成成像3D显示系统结构紧凑，能 够直接嫁接在现有的2D显示器上，减少开发本钱，是最被市场所看好的裸眼 3D显示技术之一。集成成像技术由诺贝尔奖获得者李普曼在1908年提出，通过微透镜阵列将 3D场景不同角度下的视差信息记录在图像传感器上，再传输给2D显示器显 示，根据光路可逆原理，3D场景的视差信息会通过微透镜阵列再现出来，真实 的还原出3D图像。众所周知，3D场景的光场数据量大，而2D显示器的空间 带宽积有限，这就导致3D图像的分辨率、视角和景深之间相互制约。如何突 破这种制约？在不损失视角和景深的前提下，提升3D分辨率，是目前3D显示 技术所面临的主要挑战之一。微透镜阵列.2D显示屏”微透镜阵列w/"j IP: / /.I信号传献/TJ M1 J3D场景金懵I3D图像。（a） 3D拍摄（b） 3D显示。图1集成成像技术原理近日，四川大学何伟硕士生、邓欢教授等人在液晶与显示（ESCL Scopus收录、中文核心期刊）发表了题为“基于回返器和反射偏振片的分辨率 增强集成成像3D显示器”的学术文章。该文章剖析了集成成像3D显示性能的第1页共4页制约因素，提出偏振复用技术突破常规2D显示器的空间带宽积限制，实现集 成成像3D分辨率的提高。文章介绍了偏振复用的原理，剖析了回返器和反射 偏振片等核心元件的结构和功能，阐述了高分辨率3D片源的生成方法。2 .何为偏振复用？自然光中包含着不同的偏振态光线，通过光学器件将不同偏振态的光别离 出来，对每种偏振态光进行独立的光场调控，到达偏振复用的效果。随着反射 偏振片、液晶透镜和几何相位透镜等偏振光学器件的出现，让偏振复用技术在 显示领域具有更广泛的应用。图2偏振状态别离3 .偏振复用3D分辨率提升从2D显示屏出射的光线被反射偏振片别离成两组偏振方向互相正交的偏 振光，并向不同的方向传播，随后分别经由回返器反射，在镜面对称的成像面 上重叠。通过调节两个反射偏振片的间距，使得两组偏振光的像素分别在水平 和竖直方向上错位1/2像素，实现像素光线的错位叠加。第2页共4页回返器2图3偏振复用3D显示系统光路.图源：液晶与显示两组偏振光分别携带偏振片源，叠加后生成高分辨率3D片源，完成3D片 源的偏振复用。根据叠加的3D片源和两个偏振片源的之间的像素索引关系， 可由叠加的3D片源的像素值计算出偏振片源的像素值。偏振片源图4 3D片源的偏振复用第3页共4页叠加后的3D片源像素尺寸为2D显示器像素尺寸的1/4,像素数约为4 倍，可以实现更精密的光场调控。叠加后的高分辨率3D片源经过透镜阵列实 现方向性调制，保证3D视角和景深的前提下，在空间中重构出更多体素的高 分辨率3D图像。图5偏振复用3D分辨率增强以上研究说明，偏振复用为提高集成成像3D显示分辨率提供了一种新思 路。在2D显示器固有的空间带宽积条件下，增加3D片源的可控光线数，有效 的提升3D图像的分辨率，为实现高分辨率集成成像3D显示提供更多的可能。第4页共4页