3d成像方法及装置的制造方法
3d成像方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种3D成像方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着三维(3 Dimens1ns，3D)成像技术的发展，其应用范围已普及到工业设计、模具设计、影视动漫等多个领域，给人们带来真实、立体的视觉享受。传统的3D成像系统通过两台完全相同参数的投影设备分别交替投射左眼图像和右眼图像，再通过相应的3D眼镜使左右眼图像在正确的时间透过相应的镜片进入人眼，进而人的大脑就可以根据左右眼的视差将左右眼图像合成为具有真实景深、无重影的三维立体图像。
[0003]可见，上述3D成像系统采用两台投影设备分别投射左右眼图像，不仅导致系统结构复杂，还增加了系统成本。另外，与投影设备配套使用的3D眼镜一般包括快门式和偏振式两种。如果采用快门式3D眼镜，则会进一步提高系统成本，特别是影院等需要配置多个3D眼镜的应用场景，系统成本会更高；如果采用偏振式3D眼镜，则易发生重影现象，3D效果差，且易造成眼疲劳。因此，如何降低3D成像系统的成本，并保证其实现的3D效果，成为本领域亟需解决的问题。
【发明内容】
[0004]为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种3D成像方法及装置。
[0005]本申请第一方面提供一种3D成像方法；该方法包括:
[0006]通过起偏器件将源光线转换为线偏振光线；
[0007]将所述线偏振光线射入施加有交变磁场的各向同性介质中，得到混合偏振光线；其中，所述混合偏振光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振光线的振动面平行；
[0008]根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。
[0009]结合第一方面，在第一方面的第一种可行的实施方式中，所述根据所述混合偏振图像光线执行图像显示，包括:通过数字微镜器件对所述混合偏振图像光线执行图像显示。
[0010]结合第一方面，在第一方面的第二种可行的实施方式中，所述根据所述混合偏振图像光线执行图像显示，包括:通过液晶显示器件对所述混合偏振图像光线执行图像显示。
[0011]本申请第二方面提供一种3D成像装置；该装置包括:偏振模块、偏转模块和成像丰吴块；
[0012]其中，所述偏振模块用于，将源光线转换为线偏振光线；
[0013]所述偏转模块包括各向同性介质和交变磁场发生器件，用于对将所述线偏振图像光线光线的振动面进行偏转，得到混合偏振图像光线光线；其中，所述混合偏振图像光线光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振图像光线光线的振动面平行；
[0014]所述成像模块用于，根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。
[0015]结合第二方面，在第二方面的第一种可行的实施方式中，所述成像模块包括:数字微镜器件。
[0016]结合第二方面，在第二方面的第二种可行的实施方式中，所述成像模块包括:液晶显示器件。
[0017]由以上技术方案可知，本申请实施例可以仅通过一套成像设备实现3D成像，其中该成像设备具有如下三个功能:将源光线转换为线偏振光线、将所述线偏振光线通过法拉第效应转化为由偏振方向不同的两种线偏振光构成的混合偏振光线，以及根据所述混合偏振光线执行图像显示；观察者通过普通的偏振式3D眼镜即可获得偏振方向不同的左/右眼图像，从而可以在观察者大脑中合成3D图像。因此，与传统3D投影技术必须使用两套成像设备的情况相比，应用本申请实施例可以为每个3D成像系统省去一套成像设备，从而简化系统结构，降低系统成本；另外，偏振式3D眼镜成本较低，可以节省配置3D眼镜的投资，进一步降低系统成本。
[0018]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
【附图说明】
[0019]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0020]图1是本申请实施例提供的一种3D成像方法的流程图。
[0021]图2是本申请实施例所应用的法拉第效应的原理图。
[0022]图3是本申请实施例提供的3D成像方法的原理图。
[0023]图4是本申请实施例提供的一种3D成像装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0025]图1为本申请实施例提供的一种3D成像方法的流程图图。如图1所示，该方法包括以下步骤。
[0026]SI 1、通过起偏器件将源光线转换为线偏振光线。
[0027]S12、将所述线偏振光线射入施加有交变磁场的各向同性介质中，得到混合偏振光线。
[0028]其中，所述混合偏振光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振光线的振动面平行。
[0029]S13、根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。
[0030]线偏振光在各向同性(即物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而变化)的介质中传播时，在平行于光传播方向的磁场作用下，振动面会发生偏转(即光矢量发生偏转)，该现象称为法拉第效应，又称磁致旋光效应。所谓振动面，即光的振动方向与传播方向构成的平面，也即光矢量方向与光传播方向构成的平面。如图2所示，为便于描述相关矢量方向，建立空间直角坐标系Ο-xyz，其中，X轴正方向为光传播方向轴正方向的光矢量E，其振动面为X轴和z轴构成的平面S1，当其经过平行于X轴的磁场B时，光矢量E以X轴为轴心，在垂直于光传播方向的平面S0内旋转，得到光矢量E’，相应的，振动面以X轴为轴心向1轴负方向旋转，由S1旋转为E’和X轴构成的平面S2 ;其中，光矢量或振动面转过的角度Φ称为法拉第转角，其大小计算公式为Φ = VBd(B为磁场强度，d为光线在该磁场中经过的路径长度，V为费尔德常数)。
[0031]本申请实施例根据以上原理，将单一线偏振光转化为光矢量方向不同的两束线偏振光(即上述混合偏振光线)。如图3所示原理图，为便于描述相关矢量方向，建立空间直角坐标系Ο-xyz，其中，X轴正方向为光传播方向。源光线L1为自然光(非偏振光)，其光矢量方向包括垂直于z轴的所有方向(即y轴和z轴构成的平面内的所有矢量方向)。
[0032]为实现法拉第效应，在步骤S11中，通过起偏器件T1 (如偏振片)对源光线L1进行过滤，得到光矢量方向只限于固定的两个相反方向的线偏振光线L2。例如，图3所示起偏器件T1只允许光矢量方向为z轴正方向和z轴负方向(可以统称为平行于z轴的方向)的光线透过，其他方向的光线均被滤除，从而得到L2的波形为图3所示的平面直角坐标系0-χζ中的正弦(余弦)曲线。
[0033]在步骤S12中，在交变磁场B0的作用下，对线偏振光线L2进行偏转；其中，该交变磁场的磁场强度与L2传播方向平行。由于在一定的介质中，无论线偏振光沿磁场方向相同或逆磁场方向传播，光矢量的偏转方向不变，故在交变磁场B0的大小及方向周期性变化过程中，法拉第转角Φ的方向不变，即:当B0为零时，Φ为零，L2不偏转；当即由零趋近于正/负向最大值时，Φ增大，L2偏转。因此，在交变磁场的作用下，L2在偏转和不偏转两种状态之间交替变换，得到偏振方向不同的两种线偏振光构成的混合偏振光线，如图3所示，该混合偏振光线包括:不偏转状态对应的第一线偏振光L2’和偏转状态对应的第二线偏振光L3 (L2’和L3对应的振动面相交于X轴)。
[0034]在步骤S13中，根据所述混合偏振光线执行图像显示，具体为:将所述混合偏振光线(白光)作为投影显示器件的入射光源，通过棱镜将混合偏振光线转换为有色混合偏振 光线(基于三原色原理，所述有色混合偏振光线包括与第一线偏振光L2’的偏振方向相同的第一红色线偏振光、第一绿色线偏振光和第一蓝色线偏振光，以及与第二线偏振光L3的偏振方向相同的第二红色线偏振光、第二绿色线偏振光和第二蓝色线偏振光)；同时，根据待显示的目标图像对应的编码信息形成相应的电控制信号，控制投影显示器件中的开关元件的状态，使得相应颜色的线偏振光射出，投射到显示屏或银幕等介质上形成相应的像素块，各个像素块组合成目标图像。由于每种颜色均对应两种偏振方向的线偏振光，故观察者在观察显示屏或银幕上的目标图像时，可以分别通过与L2’对应的第一检偏器件T2获得与L2’偏振方向相同的各色线偏振光形成的第一目标图像，同时通过与L3对应的第二检偏器件T3获得与L3偏振方向相同的各色线偏振光形成的第二目标图像，第一目标图像和第二目标图像中一者作为左眼图像，另一者作为右眼图像，可以在观察者大脑中合成为相应的3D图像。上述T2和T3具体可以为相应的偏振片，进一步的，二者可以分别为偏振式3D眼镜的左/右眼偏振镜片。
[0035]基于以上原理可知，本申请实施例可以仅通过一套成像设备实现3D成像，其中该成像设备具有如下三个功能:将源光线转换为线偏振光线、将所述线偏振光线通过法拉第效应转化为由偏振方向不同的两种线偏振光构成的混合偏振光线，以及根据所述混合偏振光线执行图像显示；观察者通过普通的偏振式3D眼镜即可获得偏振方向不同的左/右眼图像，从而可以在观察者大脑中合成3D图像。因此，与传统3D投影技术必须使用两套成像设备的情况相比，应用本申请实施例可以为每个3D成像系统省去一套成像设备，从而简化系统结构，降低系统成本；另外，偏振式3D眼镜成本较低，可以节省配置3D眼镜的投资，进一步降低系统成本。
[0036]根据目标图像显示位置的不同，本申请提供的3D成像方法具体可以应用于近眼显示器、电脑或电视等设备实现3D显示，以及3D电影放映等领域。
[0037]需要说明的是，由于只要磁场在平行于光传播方向上的分量不为零，无论磁场总量的方向如何，都会发生法拉第效应，故在本申请其他实施例中，上述步骤S12中所施加的交变磁场的方向也可以不平行于光线传播方向，只要存在平行于光线传播方向的磁场分量即可。
[0038]在本申请一个可行的实施例中，上述根据所述混合偏振光线执行图像显示，具体实现器件多种多种，包括但不仅限于以下任意一种:数字微镜器件(Digital MicromirrorDevice，DMD)、液晶显不器件(Liquid Crystal Display，LCD)。
[0039]上述实施例中先对源光线进行偏振、磁致偏转处理，再通过投影显示器件将其分解为波长不同(即颜色不同)的线偏振光实现成像，可以避免某些特定波长光线在磁场作用下偏转角度错误造成部分画面损失，保证3D成像质量。
[0040]图4为本申请实施例提供的3D成像装置的结构示意图。参见图4，该装置包括:偏振模块100、偏转模块200和成像模块300。
[0041]其中，该偏振模块100用于，将源光线转换为线偏振光线。偏振模块100具体可以米用偏振片。
[0042]该偏转模块200用于，通过法拉第效应对将所述线偏振光线的振动面进行偏转，得到混合偏振光线；其中，所述混合偏振光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振光线的振动面平行。
[0043]具体的，偏转模块包括各向同性介质和交变磁场发生器；其中，各向同性介质可采用磁旋光玻璃；通过交变磁场发生器在各向同性介质中产生交变磁场，从而当所述线偏振光线通过该交变磁场区域时，因法拉第效应产生周期性偏转(当光线传播方向上的磁场强度分量为零时不偏转，磁场强度分量不为零时偏转)，从而得到上述混合偏振光线。
[0044]该成像模块300用于，根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。
[0045]由以上装置结构可知，本申请实施例通过偏振模块将源光线转换为线偏振光线、通过偏转模块将所述线偏振光线转化为由偏振方向不同的两种线偏振光构成的混合偏振光线，进而通过成像模块根据所述混合偏振光线执行图像显示，观察者通过普通的偏振式3D眼镜即可获得偏振方向不同的左/右眼图像，从而可以在观察者大脑中合成3D图像。因此，与传统3D投影技术必须使用两套成像设备的情况相比，应用本申请实施例只需一台上述3D成像装置即可实现3D成像，可以简化3D成像系统结构，降低系统成本；另外，偏振式3D眼镜成本较低，可以节省配置3D眼镜的投资，进一步降低系统成本。
[0046]在本申请一个可行的实施例中，成像模块300可以包括但不仅限于以下任意一种:数字微镜器件、液晶显示器件。
[0047]上述实施例中先对源光线进行偏振、磁致偏转处理，再通过投影显示器件将其分解为波长不同(即颜色不同)的线偏振光实现成像，可以避免某些特定波长光线在磁场作用下偏转角度错误造成部分画面损失，保证3D成像质量。
[0048]本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0049]应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
【主权项】
1.一种3D成像方法，其特征在于，包括: 通过起偏器件将源光线转换为线偏振光线； 将所述线偏振光线射入施加有交变磁场的各向同性介质中，得到混合偏振光线；其中，所述混合偏振光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振光线的振动面平行； 根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。2.根据权利要求1所述的3D成像方法，其特征在于，所述根据所述混合偏振图像光线执行图像显示，包括: 通过数字微镜器件对所述混合偏振图像光线执行图像显示。3.根据权利要求1所述的3D成像方法，其特征在于，所述根据所述混合偏振图像光线执行图像显示，包括: 通过液晶显示器件对所述混合偏振图像光线执行图像显示。4.一种3D成像装置，其特征在于，包括:偏振模块、偏转模块和成像模块； 其中，所述偏振模块用于，将源光线转换为线偏振光线； 所述偏转模块包括各向同性介质和交变磁场发生器件，用于对将所述线偏振图像光线光线的振动面进行偏转，得到混合偏振图像光线光线；其中，所述混合偏振图像光线光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振图像光线光线的振动面平行； 所述成像模块用于，根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。5.根据权利要求4所述的3D成像装置，其特征在于，所述成像模块包括:数字微镜器件。6.根据权利要求4所述的3D成像装置，其特征在于，所述成像模块包括:液晶显示器件。
【专利摘要】本申请公开了一种3D成像方法及装置，其仅通过一套成像设备实现3D成像，其中该成像设备具有如下三个功能：将源光线转换为线偏振光线、将所述线偏振光线通过法拉第效应转化为由偏振方向不同的两种线偏振光构成的混合偏振光线，以及根据所述混合偏振光线执行图像显示；观察者通过普通的偏振式3D眼镜即可获得偏振方向不同的左/右眼图像，从而可以在观察者大脑中合成3D图像。因此，与传统3D投影技术必须使用两套成像设备的情况相比，应用本申请实施例可以为每个3D成像系统省去一套成像设备，从而简化系统结构，降低系统成本；另外，偏振式3D眼镜成本较低，可以节省配置3D眼镜的投资，进一步降低系统成本。
【IPC分类】G02B27/26
【公开号】CN105487246
【申请号】CN201510372512
【发明人】梁捷, 甄焱鲲
【申请人】广州优视网络科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年6月29日
【技术领域】
[0001]本申请涉及光学技术领域，尤其涉及一种3D成像方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着三维(3 Dimens1ns，3D)成像技术的发展，其应用范围已普及到工业设计、模具设计、影视动漫等多个领域，给人们带来真实、立体的视觉享受。传统的3D成像系统通过两台完全相同参数的投影设备分别交替投射左眼图像和右眼图像，再通过相应的3D眼镜使左右眼图像在正确的时间透过相应的镜片进入人眼，进而人的大脑就可以根据左右眼的视差将左右眼图像合成为具有真实景深、无重影的三维立体图像。
[0003]可见，上述3D成像系统采用两台投影设备分别投射左右眼图像，不仅导致系统结构复杂，还增加了系统成本。另外，与投影设备配套使用的3D眼镜一般包括快门式和偏振式两种。如果采用快门式3D眼镜，则会进一步提高系统成本，特别是影院等需要配置多个3D眼镜的应用场景，系统成本会更高；如果采用偏振式3D眼镜，则易发生重影现象，3D效果差，且易造成眼疲劳。因此，如何降低3D成像系统的成本，并保证其实现的3D效果，成为本领域亟需解决的问题。
【发明内容】
[0004]为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种3D成像方法及装置。
[0005]本申请第一方面提供一种3D成像方法；该方法包括:
[0006]通过起偏器件将源光线转换为线偏振光线；
[0007]将所述线偏振光线射入施加有交变磁场的各向同性介质中，得到混合偏振光线；其中，所述混合偏振光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振光线的振动面平行；
[0008]根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。
[0009]结合第一方面，在第一方面的第一种可行的实施方式中，所述根据所述混合偏振图像光线执行图像显示，包括:通过数字微镜器件对所述混合偏振图像光线执行图像显示。
[0010]结合第一方面，在第一方面的第二种可行的实施方式中，所述根据所述混合偏振图像光线执行图像显示，包括:通过液晶显示器件对所述混合偏振图像光线执行图像显示。
[0011]本申请第二方面提供一种3D成像装置；该装置包括:偏振模块、偏转模块和成像丰吴块；
[0012]其中，所述偏振模块用于，将源光线转换为线偏振光线；
[0013]所述偏转模块包括各向同性介质和交变磁场发生器件，用于对将所述线偏振图像光线光线的振动面进行偏转，得到混合偏振图像光线光线；其中，所述混合偏振图像光线光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振图像光线光线的振动面平行；
[0014]所述成像模块用于，根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。
[0015]结合第二方面，在第二方面的第一种可行的实施方式中，所述成像模块包括:数字微镜器件。
[0016]结合第二方面，在第二方面的第二种可行的实施方式中，所述成像模块包括:液晶显示器件。
[0017]由以上技术方案可知，本申请实施例可以仅通过一套成像设备实现3D成像，其中该成像设备具有如下三个功能:将源光线转换为线偏振光线、将所述线偏振光线通过法拉第效应转化为由偏振方向不同的两种线偏振光构成的混合偏振光线，以及根据所述混合偏振光线执行图像显示；观察者通过普通的偏振式3D眼镜即可获得偏振方向不同的左/右眼图像，从而可以在观察者大脑中合成3D图像。因此，与传统3D投影技术必须使用两套成像设备的情况相比，应用本申请实施例可以为每个3D成像系统省去一套成像设备，从而简化系统结构，降低系统成本；另外，偏振式3D眼镜成本较低，可以节省配置3D眼镜的投资，进一步降低系统成本。
[0018]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
【附图说明】
[0019]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0020]图1是本申请实施例提供的一种3D成像方法的流程图。
[0021]图2是本申请实施例所应用的法拉第效应的原理图。
[0022]图3是本申请实施例提供的3D成像方法的原理图。
[0023]图4是本申请实施例提供的一种3D成像装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0024]这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0025]图1为本申请实施例提供的一种3D成像方法的流程图图。如图1所示，该方法包括以下步骤。
[0026]SI 1、通过起偏器件将源光线转换为线偏振光线。
[0027]S12、将所述线偏振光线射入施加有交变磁场的各向同性介质中，得到混合偏振光线。
[0028]其中，所述混合偏振光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振光线的振动面平行。
[0029]S13、根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。
[0030]线偏振光在各向同性(即物体的物理、化学等方面的性质不会因方向的不同而变化)的介质中传播时，在平行于光传播方向的磁场作用下，振动面会发生偏转(即光矢量发生偏转)，该现象称为法拉第效应，又称磁致旋光效应。所谓振动面，即光的振动方向与传播方向构成的平面，也即光矢量方向与光传播方向构成的平面。如图2所示，为便于描述相关矢量方向，建立空间直角坐标系Ο-xyz，其中，X轴正方向为光传播方向轴正方向的光矢量E，其振动面为X轴和z轴构成的平面S1，当其经过平行于X轴的磁场B时，光矢量E以X轴为轴心，在垂直于光传播方向的平面S0内旋转，得到光矢量E’，相应的，振动面以X轴为轴心向1轴负方向旋转，由S1旋转为E’和X轴构成的平面S2 ;其中，光矢量或振动面转过的角度Φ称为法拉第转角，其大小计算公式为Φ = VBd(B为磁场强度，d为光线在该磁场中经过的路径长度，V为费尔德常数)。
[0031]本申请实施例根据以上原理，将单一线偏振光转化为光矢量方向不同的两束线偏振光(即上述混合偏振光线)。如图3所示原理图，为便于描述相关矢量方向，建立空间直角坐标系Ο-xyz，其中，X轴正方向为光传播方向。源光线L1为自然光(非偏振光)，其光矢量方向包括垂直于z轴的所有方向(即y轴和z轴构成的平面内的所有矢量方向)。
[0032]为实现法拉第效应，在步骤S11中，通过起偏器件T1 (如偏振片)对源光线L1进行过滤，得到光矢量方向只限于固定的两个相反方向的线偏振光线L2。例如，图3所示起偏器件T1只允许光矢量方向为z轴正方向和z轴负方向(可以统称为平行于z轴的方向)的光线透过，其他方向的光线均被滤除，从而得到L2的波形为图3所示的平面直角坐标系0-χζ中的正弦(余弦)曲线。
[0033]在步骤S12中，在交变磁场B0的作用下，对线偏振光线L2进行偏转；其中，该交变磁场的磁场强度与L2传播方向平行。由于在一定的介质中，无论线偏振光沿磁场方向相同或逆磁场方向传播，光矢量的偏转方向不变，故在交变磁场B0的大小及方向周期性变化过程中，法拉第转角Φ的方向不变，即:当B0为零时，Φ为零，L2不偏转；当即由零趋近于正/负向最大值时，Φ增大，L2偏转。因此，在交变磁场的作用下，L2在偏转和不偏转两种状态之间交替变换，得到偏振方向不同的两种线偏振光构成的混合偏振光线，如图3所示，该混合偏振光线包括:不偏转状态对应的第一线偏振光L2’和偏转状态对应的第二线偏振光L3 (L2’和L3对应的振动面相交于X轴)。
[0034]在步骤S13中，根据所述混合偏振光线执行图像显示，具体为:将所述混合偏振光线(白光)作为投影显示器件的入射光源，通过棱镜将混合偏振光线转换为有色混合偏振 光线(基于三原色原理，所述有色混合偏振光线包括与第一线偏振光L2’的偏振方向相同的第一红色线偏振光、第一绿色线偏振光和第一蓝色线偏振光，以及与第二线偏振光L3的偏振方向相同的第二红色线偏振光、第二绿色线偏振光和第二蓝色线偏振光)；同时，根据待显示的目标图像对应的编码信息形成相应的电控制信号，控制投影显示器件中的开关元件的状态，使得相应颜色的线偏振光射出，投射到显示屏或银幕等介质上形成相应的像素块，各个像素块组合成目标图像。由于每种颜色均对应两种偏振方向的线偏振光，故观察者在观察显示屏或银幕上的目标图像时，可以分别通过与L2’对应的第一检偏器件T2获得与L2’偏振方向相同的各色线偏振光形成的第一目标图像，同时通过与L3对应的第二检偏器件T3获得与L3偏振方向相同的各色线偏振光形成的第二目标图像，第一目标图像和第二目标图像中一者作为左眼图像，另一者作为右眼图像，可以在观察者大脑中合成为相应的3D图像。上述T2和T3具体可以为相应的偏振片，进一步的，二者可以分别为偏振式3D眼镜的左/右眼偏振镜片。
[0035]基于以上原理可知，本申请实施例可以仅通过一套成像设备实现3D成像，其中该成像设备具有如下三个功能:将源光线转换为线偏振光线、将所述线偏振光线通过法拉第效应转化为由偏振方向不同的两种线偏振光构成的混合偏振光线，以及根据所述混合偏振光线执行图像显示；观察者通过普通的偏振式3D眼镜即可获得偏振方向不同的左/右眼图像，从而可以在观察者大脑中合成3D图像。因此，与传统3D投影技术必须使用两套成像设备的情况相比，应用本申请实施例可以为每个3D成像系统省去一套成像设备，从而简化系统结构，降低系统成本；另外，偏振式3D眼镜成本较低，可以节省配置3D眼镜的投资，进一步降低系统成本。
[0036]根据目标图像显示位置的不同，本申请提供的3D成像方法具体可以应用于近眼显示器、电脑或电视等设备实现3D显示，以及3D电影放映等领域。
[0037]需要说明的是，由于只要磁场在平行于光传播方向上的分量不为零，无论磁场总量的方向如何，都会发生法拉第效应，故在本申请其他实施例中，上述步骤S12中所施加的交变磁场的方向也可以不平行于光线传播方向，只要存在平行于光线传播方向的磁场分量即可。
[0038]在本申请一个可行的实施例中，上述根据所述混合偏振光线执行图像显示，具体实现器件多种多种，包括但不仅限于以下任意一种:数字微镜器件(Digital MicromirrorDevice，DMD)、液晶显不器件(Liquid Crystal Display，LCD)。
[0039]上述实施例中先对源光线进行偏振、磁致偏转处理，再通过投影显示器件将其分解为波长不同(即颜色不同)的线偏振光实现成像，可以避免某些特定波长光线在磁场作用下偏转角度错误造成部分画面损失，保证3D成像质量。
[0040]图4为本申请实施例提供的3D成像装置的结构示意图。参见图4，该装置包括:偏振模块100、偏转模块200和成像模块300。
[0041]其中，该偏振模块100用于，将源光线转换为线偏振光线。偏振模块100具体可以米用偏振片。
[0042]该偏转模块200用于，通过法拉第效应对将所述线偏振光线的振动面进行偏转，得到混合偏振光线；其中，所述混合偏振光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振光线的振动面平行。
[0043]具体的，偏转模块包括各向同性介质和交变磁场发生器；其中，各向同性介质可采用磁旋光玻璃；通过交变磁场发生器在各向同性介质中产生交变磁场，从而当所述线偏振光线通过该交变磁场区域时，因法拉第效应产生周期性偏转(当光线传播方向上的磁场强度分量为零时不偏转，磁场强度分量不为零时偏转)，从而得到上述混合偏振光线。
[0044]该成像模块300用于，根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。
[0045]由以上装置结构可知，本申请实施例通过偏振模块将源光线转换为线偏振光线、通过偏转模块将所述线偏振光线转化为由偏振方向不同的两种线偏振光构成的混合偏振光线，进而通过成像模块根据所述混合偏振光线执行图像显示，观察者通过普通的偏振式3D眼镜即可获得偏振方向不同的左/右眼图像，从而可以在观察者大脑中合成3D图像。因此，与传统3D投影技术必须使用两套成像设备的情况相比，应用本申请实施例只需一台上述3D成像装置即可实现3D成像，可以简化3D成像系统结构，降低系统成本；另外，偏振式3D眼镜成本较低，可以节省配置3D眼镜的投资，进一步降低系统成本。
[0046]在本申请一个可行的实施例中，成像模块300可以包括但不仅限于以下任意一种:数字微镜器件、液晶显示器件。
[0047]上述实施例中先对源光线进行偏振、磁致偏转处理，再通过投影显示器件将其分解为波长不同(即颜色不同)的线偏振光实现成像，可以避免某些特定波长光线在磁场作用下偏转角度错误造成部分画面损失，保证3D成像质量。
[0048]本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0049]应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
【主权项】
1.一种3D成像方法，其特征在于，包括: 通过起偏器件将源光线转换为线偏振光线； 将所述线偏振光线射入施加有交变磁场的各向同性介质中，得到混合偏振光线；其中，所述混合偏振光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振光线的振动面平行； 根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。2.根据权利要求1所述的3D成像方法，其特征在于，所述根据所述混合偏振图像光线执行图像显示，包括: 通过数字微镜器件对所述混合偏振图像光线执行图像显示。3.根据权利要求1所述的3D成像方法，其特征在于，所述根据所述混合偏振图像光线执行图像显示，包括: 通过液晶显示器件对所述混合偏振图像光线执行图像显示。4.一种3D成像装置，其特征在于，包括:偏振模块、偏转模块和成像模块； 其中，所述偏振模块用于，将源光线转换为线偏振光线； 所述偏转模块包括各向同性介质和交变磁场发生器件，用于对将所述线偏振图像光线光线的振动面进行偏转，得到混合偏振图像光线光线；其中，所述混合偏振图像光线光线包括振动面夹角固定的第一线偏振光和第二线偏振光，且所述第一线偏振光的振动面与所述线偏振图像光线光线的振动面平行； 所述成像模块用于，根据所述混合偏振光线执行图像显示，使得观察者可以通过与所述第一线偏振光对应的第一检偏器件得到第一线偏振光对应的第一目标图像，并通过与所述第二线偏振光对应的第二检偏器件得到第二线偏振光对应的第二目标图像。5.根据权利要求4所述的3D成像装置，其特征在于，所述成像模块包括:数字微镜器件。6.根据权利要求4所述的3D成像装置，其特征在于，所述成像模块包括:液晶显示器件。
【专利摘要】本申请公开了一种3D成像方法及装置，其仅通过一套成像设备实现3D成像，其中该成像设备具有如下三个功能：将源光线转换为线偏振光线、将所述线偏振光线通过法拉第效应转化为由偏振方向不同的两种线偏振光构成的混合偏振光线，以及根据所述混合偏振光线执行图像显示；观察者通过普通的偏振式3D眼镜即可获得偏振方向不同的左/右眼图像，从而可以在观察者大脑中合成3D图像。因此，与传统3D投影技术必须使用两套成像设备的情况相比，应用本申请实施例可以为每个3D成像系统省去一套成像设备，从而简化系统结构，降低系统成本；另外，偏振式3D眼镜成本较低，可以节省配置3D眼镜的投资，进一步降低系统成本。
【IPC分类】G02B27/26
【公开号】CN105487246
【申请号】CN201510372512
【发明人】梁捷, 甄焱鲲
【申请人】广州优视网络科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年6月29日
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