[发明专利]一种悬浮式集成成像3D显示装置

说明书

本发明公开了一种悬浮式集成成像3D显示装置，所述装置包括点状背光源、准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板。点状背光源位于最底层，往上依次是准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板。所述点状背光源，用于发射光束，为显示装置提供照明光源；所述准直透镜，用于将点状背光源发出的光束进行光束准直；所述微透镜阵列由多个透镜元等间距排列而成，用于将入射的平行光束进行会聚，产生离轴点光源阵列；所述透射型显示面板，用于显示集成成像片源。所述装置的点状背光源、准直透镜和微透镜阵列产生离轴点光源阵列，该离轴点光源阵列照射透射型显示面板实现悬浮式集成成像3D显示。

一、技术领域

本发明涉及悬浮显示技术和集成成像3D显示技术，特别涉及悬浮式集成成像3D显示装置。

二、背景技术

随着显示技术的发展，人们对显示器件的要求越来越高，不再局限于直接通过显示屏或投影屏来获得图像信息。人们想要在无任何介质的空间中呈现影像信息，即悬浮显示。一种简单的悬浮显示是通过半透半反膜制成的倒金字塔装置，半透半反膜将平躺的平面图像成像在空间中，并在前后左右显示不同角度的平面图像，观看者看到没有显示屏存在的悬浮图像效果，增强了观看体验和乐趣。悬浮显示如果只显示平面的2D图像，就失去了3D信息，显示的虚拟2D图像没有深度暗示。若采用助视3D显示技术或多视点光栅3D显示技术与悬浮显示技术结合，3D图像与真实物体融合后将引起调节与集合的矛盾，产生立体观看视疲劳。

集成成像3D显示是一种真3D显示技术，通过在显示屏前附加微透镜阵列，并将显示屏上显示的微图像阵列与微透镜阵列精密匹配，微透镜阵列将微图像阵列发出的光线聚集还原，在空间中重建出原3D物体的光场信息，显示的3D图像逼真再现了真实3D物体。集成成像3D显示具有裸眼观看、全真3D再现、无视疲劳、提供正确的深度暗示和准连续的观看视点等优点。将悬浮显示与集成成像3D显示相结合，集成成像重建的全真3D图像悬浮在空间中，并与真实的3D物体融合在一起，大大增强了悬浮观看效果，并且重建的3D图像没有调节与集合的冲突，没有立体观看视疲劳产生。

三、发明内容

本发明的目的在于实现集成成像3D图像的悬浮显示。

为了达到上述目的，本发明提出一种悬浮式集成成像3D显示装置。如附图1所示，所述装置包括点状背光源、准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板。点状背光源位于最底层，往上依次是准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板。

所述点状背光源，用于发射光束，为显示装置提供照明光源。

所述准直透镜，用于将点状背光源发出的光束进行光束准直。

所述微透镜阵列由多个透镜元等间距排列而成，用于将入射的平行光束进行会聚，产生离轴点光源阵列。

所述透射型显示面板，用于显示集成成像片源，集成成像片源是一幅由多个图像元组成的微图像阵列，每个图像元包含3D图像的一小部分信息。

所述装置的点状背光源、准直透镜和微透镜阵列产生离轴点光源阵列，该离轴点光源阵列照射透射型显示面板实现悬浮式集成成像3D显示。

所述点状背光源、准直透镜和微透镜阵列产生离轴点光源阵列如附图2所示。准直透镜的焦距为f ′，点状背光源位于准直透镜的焦平面上，且点状背光源与准直透镜光轴的离轴距离为d。点状背光源发出的光束照射准直透镜，经过准直透镜后变为一束倾斜的平行光束，倾斜的平行光束照明微透镜阵列上的每个透镜元，且在各透镜元的焦平面上会聚为一个离轴点光源，从而产生附图3所示的一组离轴点光源阵列。微透镜阵列的焦距为f，透镜元节距为p，如附图4所示，离轴点光源的发散角θ由式（1）计算得出。

（1）