[发明专利]一种无深度反转的集成成像3D投影显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成成像技术，特别涉及一种无深度反转的集成成像3D投影显示装置。

背景技术

集成成像包括3D拍摄和3D显示两个过程。3D拍摄过程中，由于构成微透镜阵列的每个透镜元都具有独特的成像功能，且每个透镜元从不同角度记录3D场景的小部分信息，每个透镜元的后焦平面上对应生成了一幅不同方位视角的微小图像，称为图像元，因此微透镜阵列将3D场景不同角度的信息记录于微透镜阵列的后焦平面上，组成了微图像阵列。3D显示过程中，微图像阵列被置于微透镜阵列的后焦平面上进行显示，根据光路可逆原理，微透镜阵列又把所有图像元像素发出的光线聚集还原，在微透镜阵列的前后方重建出与记录时的3D场景完全相同的3D图像。集成成像3D显示能构建出全真的3D图像，因此具有真3D显示、不需辅助设备、适合多人观看、全视差、连续视点、成本低廉、结构简单、超薄屏幕（可壁挂）等优点，成为各国科研工作者的研究热点。

由于3D拍摄时微透镜阵列的拍摄方向与3D显示时观看者的观看方向相反，使得重建的3D图像存在深度反转问题。科研工作者提出了旋转图像元法、两步拍摄法、渐变折射率微透镜阵列法等来解决深度反转问题。旋转图像元法和两步拍摄法都需要在3D拍摄之后对获取的微图像阵列进行额外的图像处理，这无疑会增加操作复杂度和计算机处理时间，而渐变折射率微透镜阵列难以制造，成本高。

发明内容

本发明提出一种无深度反转的集成成像3D投影显示装置，附图1所示。该装置由投影机和微反射镜阵列组成，投影机将微图像阵列直接投影到微反射镜阵列的后方，微反射镜阵列包含的反射单元个数与微图像阵列包含的图像元个数相同，且反射单元与图像元中心对齐，微反射镜阵列的反射单元对投影机投影的光线进行反射并聚集还原，再现出无深度反转的3D图像。

所述微反射镜阵列如附图2所示，由白色所示的透射区和灰色所示的反射单元组成，该透射区对投影机投影的光线具有透射作用，反射单元对投影机投影的光线具有反射作用。反射单元在水平和垂直方向上等间距排列，相邻反射单元的水平和垂直间距与微图像阵列中图像元的节距相同，都为p。微反射镜阵列的总面积为S，单个反射单元的面积为Q，反射单元的占空比K为

                                                                                                                                                        (1)

其中M和N分别是微反射镜阵列包含的反射单元的水平和垂直个数。

优选地，微反射镜阵列中，反射单元的占空比K在1%到10%之间最为合适。

优先地，反射单元的形状与微图像阵列的形状一样。

所述微反射镜阵列的反射单元对投影机投影的光线进行反射并聚集还原，再现出无深度反转的3D图像，如附图3所示。由投影机投影的微图像阵列的光线到达微反射镜阵列上，其中一部分光线由透射区透过而不能被观看者所接收，另一部分光线到达反射单元而被反射，从而被观看者所接收，如附图3中的实线箭头所示。反射单元反射的光线的反向延长线在微反射镜阵列后方的空间中相交，重建出3D图像。由于该3D图像是由反射单元反射的光线会聚而成，相当于将传统集成成像显示装置的图像元进行了180°的旋转，因此重建的3D图像没有深度反转。

本发明提出的一种无深度反转的集成成像3D投影显示装置，通过微反射镜阵列中反射单元对微图像阵列像素光线的反射作用，实现了无深度反转的集成成像3D显示。

附图说明

附图1 为本发明提出的一种无深度反转的集成成像3D投影显示装置示意图

附图2为本发明提出的微反射镜阵列示意图

附图3为本发明提出的一种无深度反转的集成成像3D投影显示装置原理示意图

上述附图中的图示标号为：

1. 投影机，2. 微反射镜阵列，3. 微图像阵列，4. 透射区，5. 反射单元，6. 3D图像

应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。

具体实施方式