[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于微透鏡陣列的集成成像三視3D顯示設(shè)備及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410779047.2
• 申請(qǐng)日: 2014-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104614861A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳非;樊為
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都工業(yè)學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/22
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/22;G02B3/00
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所 51221
• 代理人: 熊曉果;劉雪蓮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D顯示技術(shù)，特別涉及集成3D顯示領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

雙視顯示是近年來(lái)出現(xiàn)的一種新型顯示，可在一個(gè)顯示屏上同時(shí)顯示兩個(gè)不同的畫(huà)面，在不同觀看方向上的觀看者只能看到其中一個(gè)畫(huà)面，從而實(shí)現(xiàn)在一個(gè)顯示屏上同時(shí)滿足多個(gè)觀看者的不同需求。現(xiàn)有的雙視顯示通過(guò)視差光柵或柱透鏡等分光元件將兩個(gè)畫(huà)面分開(kāi)，或者讓觀看者佩戴不同的濾鏡裝置，來(lái)達(dá)到在某一觀看方向上只能觀看到一個(gè)畫(huà)面的效果。但是，現(xiàn)有的雙視顯示存在兩個(gè)明顯的不足：1、只能同時(shí)向左、右兩個(gè)方向顯示兩個(gè)不同的2D畫(huà)面，無(wú)法滿足位于顯示屏中間的觀看者的需求；2、顯示畫(huà)面為2D畫(huà)面，無(wú)法實(shí)現(xiàn)3D顯示。

而集成成像3D顯示是一種無(wú)需任何助視設(shè)備的真3D顯示。集成成像3D顯示利用了光路可逆原理，通過(guò)針孔陣列或者微透鏡陣列將3D場(chǎng)景的立體信息記錄到圖像記錄設(shè)備上，生成微圖像陣列，然后把該微圖像陣列顯示于圖像顯示設(shè)備上，透過(guò)針孔陣列或者微透鏡陣列重建出原3D場(chǎng)景的立體圖像。與基于針孔陣列的集成成像3D顯示相比，基于微透鏡陣列的集成成像3D顯示具有高光學(xué)效率等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于微透鏡陣列的集成成像三視3D顯示方法，該方法通過(guò)集成成像顯示設(shè)備實(shí)現(xiàn)三視3D顯示。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種基于微透鏡陣列的集成成像三視3D顯示設(shè)備，包括，2D顯示屏和微透鏡陣，其中，所述微透鏡陣列由參數(shù)相同的多個(gè)透鏡元組成，所述2D顯示屏用于顯示微圖像陣列；微圖像陣列由第一子微圖像陣列、第二子微圖像陣列和第三子微圖像陣列相間排列組成。

進(jìn)一步的，第一子微圖像陣列、第二子微圖像陣列和第三子微圖像陣列分別由多個(gè)子圖像元排成一列組成。

進(jìn)一步的，每三個(gè)相鄰并排的第一子微圖像陣列、第二子微圖像陣列和第三子微圖像陣列中的子圖像元構(gòu)成一個(gè)圖像元；且單個(gè)圖像元的水平寬度大于單個(gè)透鏡元的水平寬度。

本一種基于微透鏡陣列的集成成像三視3D顯示設(shè)備的工作原理如下：第一子微圖像陣列中的每個(gè)子圖像元透過(guò)對(duì)應(yīng)的透鏡元重建出第一3D場(chǎng)景；第二子微圖像陣列中的每個(gè)子圖像元透過(guò)對(duì)應(yīng)的透鏡元重建出第二3D場(chǎng)景；第三子微圖像陣列中的每個(gè)子圖像元透過(guò)對(duì)應(yīng)的透鏡元重建出第三3D場(chǎng)景。

進(jìn)一步的，所述微圖像陣列透過(guò)微透鏡陣列分別向集成成像顯示設(shè)備的右、中和左三個(gè)方向呈現(xiàn)第一視區(qū)、第二視區(qū)和第三視區(qū)，在三個(gè)視區(qū)內(nèi)分別觀看到第一3D場(chǎng)景、第二3D場(chǎng)景和第三3D場(chǎng)景，從而實(shí)現(xiàn)基于微透鏡陣列的集成成像三視3D顯示。

一種基于微透鏡陣列的集成成像三視3D顯示方法包括以下步驟：

第一步，確定用于顯示的微透鏡陣列包含m×n個(gè)透鏡元。

水平方向上m個(gè)透鏡元，垂直方向上n個(gè)透鏡元，透鏡元的焦距為f，透鏡元的水平寬度和垂直寬度均為p，微圖像陣列包含m×n個(gè)圖像元，水平方向上m個(gè)圖像元，垂直方向上n個(gè)圖像元，圖像元包含第一子圖像元、第二子圖像元和第三子圖像元，圖像元的垂直寬度等于透鏡元的垂直寬度，圖像元的水平寬度為w，最佳觀看距離為l；

第二步，根據(jù)公式求出圖像元的水平寬度w；

第三步，將滿足上一步條件的第一子微圖像陣列中的第一子圖像元、第二子微圖像陣列中的第二子圖像元和第三子微圖像陣列中的第三子圖像元在水平方向上相間排列；

第四步，將所述第三步得到的微圖像陣列進(jìn)行集成成像顯示，分別向集成成像顯示設(shè)備的右、中和左三個(gè)方向呈現(xiàn)第一視區(qū)、第二視區(qū)和第三視區(qū)，在三個(gè)視區(qū)內(nèi)分別觀看到第一3D場(chǎng)景、第二3D場(chǎng)景和第三3D場(chǎng)景，從而實(shí)現(xiàn)基于微透鏡陣列的集成成像三視3D顯示。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了三視3D的集成顯示效果；改變了現(xiàn)有3D成像中，觀看者需要佩戴不同的濾鏡裝置等輔助設(shè)備才能達(dá)到的立體視覺(jué)效果的缺點(diǎn)，同時(shí)本發(fā)明中的基于微透鏡陣列的集成成像三視3D顯示設(shè)備及方法，通過(guò)在微圖像陣列采用第一子微圖像陣列、第二子微圖像陣列和第三子微圖像陣列相間排列組成的方式，所述微圖像陣列透過(guò)微透鏡陣列分別向集成成像顯示設(shè)備的右、中和左三個(gè)方向呈現(xiàn)第一視區(qū)、第二視區(qū)和第三視區(qū)，并分別呈現(xiàn)第一3D場(chǎng)景、第二3D場(chǎng)景和第三3D場(chǎng)景，從而實(shí)現(xiàn)了三視3D的獨(dú)特效果，可廣泛應(yīng)用于廣告顯示以及其他的三視3D成像領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的集成成像三視3D顯示的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的微圖像陣列中子微圖像陣列的排列示意圖。

圖3為本發(fā)明的集成成像三視3D顯示的視區(qū)分布圖。