一种基于微透镜阵列的集成成像三视3d显示设备及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及3D显示技术，特别涉及集成3D显示领域。
【背景技术】
[0002] 双视显示是近年来出现的一种新型显示，可在一个显示屏上同时显示两个不同的 画面，在不同观看方向上的观看者只能看到其中一个画面，从而实现在一个显示屏上同时 满足多个观看者的不同需求。现有的双视显示通过视差光栅或柱透镜等分光元件将两个画 面分开，或者让观看者佩戴不同的滤镜装置，来达到在某一观看方向上只能观看到一个画 面的效果。但是，现有的双视显示存在两个明显的不足：1、只能同时向左、右两个方向显示 两个不同的2D画面，无法满足位于显示屏中间的观看者的需求；2、显示画面为2D画面，无 法实现3D显示。
[0003] 而集成成像3D显示是一种无需任何助视设备的真3D显示。集成成像3D显示利 用了光路可逆原理，通过针孔阵列或者微透镜阵列将3D场景的立体信息记录到图像记录 设备上，生成微图像阵列，然后把该微图像阵列显示于图像显示设备上，透过针孔阵列或者 微透镜阵列重建出原3D场景的立体图像。与基于针孔阵列的集成成像3D显示相比，基于 微透镜阵列的集成成像3D显示具有高光学效率等优点。
【发明内容】
[0004] 本发明提出了一种基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示方法，该方法通过集 成成像显示设备实现三视3D显示。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案： 一种基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示设备，包括，2D显示屏和微透镜阵，其中， 所述微透镜阵列由参数相同的多个透镜元组成，所述2D显示屏用于显示微图像阵列；微图 像阵列由第一子微图像阵列、第二子微图像阵列和第三子微图像阵列相间排列组成。
[0006] 进一步的，第一子微图像阵列、第二子微图像阵列和第三子微图像阵列分别由多 个子图像元排成一列组成。
[0007] 进一步的，每三个相邻并排的第一子微图像阵列、第二子微图像阵列和第三子微 图像阵列中的子图像元构成一个图像元；且单个图像元的水平宽度大于单个透镜元的水平 宽度。
[0008] 本一种基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示设备的工作原理如下：第一子微 图像阵列中的每个子图像元透过对应的透镜元重建出第一 3D场景；第二子微图像阵列中 的每个子图像元透过对应的透镜元重建出第二3D场景；第三子微图像阵列中的每个子图 像元透过对应的透镜元重建出第三3D场景。
[0009] 进一步的，所述微图像阵列透过微透镜阵列分别向集成成像显示设备的右、中和 左三个方向呈现第一视区、第二视区和第三视区，在三个视区内分别观看到第一 3D场景、 第二3D场景和第三3D场景，从而实现基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示。
[0010] 一种基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示方法包括以下步骤： 第一步，确定用于显示的微透镜阵列包含mXn个透镜元。
[0011] 水平方向上m个透镜元，垂直方向上n个透镜元，透镜元的焦距为f，透镜元的水平 宽度和垂直宽度均为P，微图像阵列包含mXn个图像元，水平方向上m个图像元，垂直方向 上n个图像元，图像元包含第一子图像元、第二子图像元和第三子图像元，图像元的垂直宽 度等于透镜元的垂直宽度，图像元的水平宽度为《，最佳观看距离为1 ; 第二步，根据公式
【主权项】
1. 一种基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示设备，包括2D显示屏和微透镜阵列，其 特征是，所述微透镜阵列由参数相同的透镜元组成；所述2D显示屏用于显示微图像阵列； 所述微图像阵列由第一子微图像阵列、第二子微图像阵列和第三子微图像阵列相间排列组 成。
2. 如权利要求1所述的一种基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示设备，其特征是， 第一子微图像阵列、第二子微图像阵列和第三子微图像阵列分别由多个子图像元排成一列 组成。
3. 如权利要求2所述的一种基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示设备，其特征是， 每三个相邻并排的第一子微图像阵列、第二子微图像阵列和第三子微图像阵列中的子图像 元构成一个图像元；且单个图像元的水平宽度大于单个透镜元的水平宽度。
4. 如权利要求3所述的一种基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示设备，其特征是， 第一子微图像阵列中的每个子图像元透过对应的透镜元重建出第一 3D场景；第二子微图 像阵列中的每个子图像元透过对应的透镜元重建出第二3D场景；第三子微图像阵列中的 每个子图像元透过对应的透镜元重建出第三3D场景。
5. 如权利要求4所述的一种基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示设备，其特征是， 微图像阵列透过微透镜阵列分别所述设备的右、中和左三个方向呈现第一视区、第二视区 和第三视区，在三个视区内分别观看到第一 3D场景、第二3D场景和第三3D场景，从而实现 基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示。
6. -种基于如权利要求1至5之一所述设备的三视3D显示方法，其特征是，包含如下 步骤：
第一步，确定用于显示的微透镜阵列包含mXn个透镜元，水平方向上m个透镜元，垂直 方向上n个透镜元，透镜元的焦距为f，透镜元的水平宽度和垂直宽度均为p，微图像阵列包 含mXn个图像元，水平方向上m个图像元，垂直方向上n个图像元，图像元包含子图像元、 子图像元和子图像元，图像元的垂直宽度等于透镜元的垂直宽度，图像元的水平宽度为w， 最佳观看距离为1 ; 第二步，根据公3 求出图像元的水平宽度w; 第三步，将满足上一步条件的第一子微图像阵列中的子图像元、第二子微图像阵列中 的子图像元和第三子微图像阵列中的子图像元在水平方向上相间排列； 第四步，将上一步得到的微图像阵列进行集成成像显示，分别向集成成像显示设备的 右、中和左三个方向呈现第一视区、第二视区和第三视区，在三个视区内分别观看到第一 3D 场景、第二3D场景和第三3D场景，从而实现基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示。
【专利摘要】本发明涉及3D显示技术，具体指一种基于微透镜阵列的集成成像三视3D显示设备及方法；实现了三视3D显示。其中设备包括2D显示屏和微透镜阵列；微透镜阵列由参数相同的多个透镜元组成；2D显示屏用于微图像阵列，微图像阵列包括第一子微图像阵列、第二子微图像阵列和第三子微图像阵列，每一个微图像阵列包括并列排布的多个子图像元；每个图像元包括三个并排排布的子图像元；且单个图像元的水平宽度大于单个透镜元的水平宽度；三个子微图像阵列中的子图像元分别透过对应的透镜元向集成成像显示设备的右、中和左重建3D场景，从而实现了三视3D显示。本发明的设备方法可广泛应用于广告显示以及其他的三视3D成像领域。
【IPC分类】G02B27-22, G02B3-00
【公开号】CN104614861
【申请号】CN201410779047
【发明人】吴非, 樊为
【申请人】成都工业学院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月17日