[發(fā)明專利]一種虛模式集成成像3D顯示裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310546347.1
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN103605210A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧歡;王瓊?cè)A;劉堯;唐松;羅成高
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成成像技術(shù)，特別涉及一種虛模式集成成像3D顯示技術(shù)。

背景技術(shù)

集成成像包括拍攝和顯示兩個過程，拍攝過程利用微透鏡陣列拍攝3D場景的立體信息，獲得微圖像陣列，顯示過程中，微透鏡陣列與微圖像陣列精密耦合，全真地重建出3D場景的立體圖像。在集成成像中3D深度為中心深度平面與微圖像陣列的距離，3D觀看視角為單個圖像元觀看視角的公共區(qū)域，目前3D深度小和3D觀看視角窄是制約集成成像3D顯示發(fā)展的重要因素。

如附圖1所示，傳統(tǒng)集成成像的?3D深度為中心深度平面I到微透鏡陣列的距離l₁，由高斯成像公式推導得出，

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其中f₁為微透鏡陣列中透鏡元的焦距，g為微透鏡陣列到微圖像陣列的距離，符號表示取絕對值。

如附圖2所示，傳統(tǒng)集成成像的3D觀看視角θ₁為，

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其中p為微透鏡陣列中透鏡元的節(jié)距，D為觀看距離，M為微透鏡陣列在水平方向上包含的透鏡元個數(shù)。

從公式（1）和（2）得出，在傳統(tǒng)的虛模式集成成像3D顯示裝置中，即g?<?f，當微透鏡陣列的焦距f₁不變時，隨著微透鏡陣列到微圖像陣列的距離g的增大，3D深度會隨之增大，而3D觀看視角則會減小；然而隨著微透鏡陣列到微圖像陣列的距離g的減小，3D深度會隨之減少，而3D觀看視角則會增大。因此，傳統(tǒng)的虛模式集成成像3D顯示裝置無法通過改變參數(shù)來同時增大3D深度和擴大3D觀看視角。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種虛模式集成成像3D顯示裝置，如附圖3所示，該裝置包括圖像顯示設(shè)備、微透鏡陣列和大口徑成像物鏡，圖像顯示設(shè)備上的像素經(jīng)過大口徑成像物鏡成像后增大了3D深度，圖像顯示設(shè)備上每個圖像元邊緣的像素經(jīng)過大口徑成像物鏡折射后增大了3D觀看視角。

所述圖像顯示設(shè)備上的像素經(jīng)過大口徑成像物鏡成像后增大了3D深度，如附圖4所示。圖像顯示設(shè)備上顯示微圖像陣列，微圖像陣列是M×N個圖像元在水平和垂直方向上組成的二維陣列，微透鏡陣列則是M×N個透鏡元在水平和垂直方向上組成的二維陣列，圖像元與透鏡元的數(shù)目相同且一一對應，并保證微圖像陣列與微透鏡陣列的水平和垂直中軸線都分別對應對齊，設(shè)置該裝置為集成成像虛模式顯示方式，即微圖像陣列與微透鏡陣列的間距g小于微透鏡陣列的焦距f₁。圖像元上的一個像素A發(fā)出的光線經(jīng)過微透鏡陣列折射后，成像于中心深度平面I上的像點A₁，此時中心深度平面I與微圖像陣列的距離為l₁，之后，像點A₁作為物，其發(fā)出的光線再經(jīng)過大口徑成像物鏡折射，成像于中心深度平面II上的像點A₂，此時中心深度平面II與微圖像陣列的距離l₂為

?????????????????????????????????（3）

式中符號表示取絕對值，p為透鏡元和圖像元的節(jié)距，f₂為大口徑成像物鏡的焦距，l₂即為本發(fā)明提出的一種虛模式集成成像3D顯示裝置的3D深度。

所述圖像顯示設(shè)備上每個圖像元邊緣的像素經(jīng)過微透鏡陣列和大口徑成像物鏡折射后增大了3D觀看視角，如附圖5所示，每個圖像元邊緣的像素發(fā)出的光線經(jīng)過其對應透鏡元折射后，再由大口徑成像物鏡折射，使得各圖像元的觀看視角不再互相平行，而是在空間中會聚，從而使得他們的公共區(qū)域變大，即3D觀看視角θ₂增大。因此本發(fā)明提出的一種虛模式集成成像3D顯示裝置擴大了3D觀看視角。

優(yōu)選地，在微圖像陣列和微透鏡陣列間加入光學柵欄，以消除串擾圖像。

優(yōu)選地，該裝置滿足式（4）和（5）以避免微透鏡陣列折射的光線無法到達大口徑成像物鏡而造成的光線損失，