[发明专利]一种高亮度的集成成像3D显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及集成成像技术，特别涉及一种高亮度的集成成像3D显示装置。

背景技术

集成成像是一种真3D技术，包括拍摄和显示两个过程。拍摄过程采用微透镜阵列拍摄3D物体不同角度的信息，获得微图像阵列；显示过程中微透镜阵列将微图像阵列发出的光线聚集还原，重建出原3D物体的光场信息。基于几何光学中光路可逆的原理，集成成像3D显示能再现出3D物体的光场信息，从而构建出全真的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。

集成成像3D显示通过在显示屏前附加微透镜阵列或针孔阵列两种方式实现，微透镜阵列通过对光线的折射成像作用产生3D效果，但其制作工艺较为复杂，且制造精度有限；虽然针孔阵列的制作工艺相对简单，但由于其通过对光线的遮挡和透射作用产生3D效果，因此将阻挡大部分光线，只有小部分光线从针孔透射出来，从而使得再现3D图像的亮度非常低。

发明内容

本发明提出一种高亮度的集成成像3D显示装置，如附图1所示，该装置由漫反射层Ⅰ、背光源、棱锥针孔阵列、以及透射型显示面板组成。背光源由附图2所示的四个线光源组成，为整个显示装置提供光源；棱锥针孔阵列由附图3所示的棱锥针孔在水平和垂直方向上等间距排列而成，棱锥针孔的侧面为漫反射层Ⅱ；透射型显示面板上显示微图像阵列。漫反射层Ⅰ、背光源、棱锥针孔阵列三者精密贴合且中心对齐，由背光源发出的光线经过漫反射层Ⅰ和各棱锥针孔侧面的漫反射层Ⅱ的多次反射后，由棱锥针孔阵列顶部的小孔透射出来，并照射到透射型显示面板上，从而显示出3D图像。

所述漫反射层Ⅰ为矩形，长、宽分别为H、V。透射型显示面板上显示的微图像阵列包含M×N个图像元（其中水平方向为M个，垂直方向为N个），每个图像元的节距为p，则漫反射层Ⅰ的长H、宽V分别为：

                                                               H=M×p                                                                 （1）

                                                              V=N×p                                                                   （2）

所述背光源为附图2所示的四个线光源组成的矩形，且长、宽与漫反射层Ⅰ的长、宽相同，都分别为H、V。

所述棱锥针孔阵列由附图3所示的棱锥针孔在水平和垂直方向上等间距排列而成，该棱锥针孔阵列包含的棱锥针孔个数与微图像阵列包含的图像元个数相同，都为M×N（其中水平方向为M个，垂直方向为N个），棱锥针孔的底面为正方形的透明玻璃基底，边长与图像元的节距相同，都为p，棱锥针孔各侧面为等腰梯形的漫反射层Ⅱ，棱锥针孔顶部有一个小孔，该小孔与透明玻璃基底中心对齐。棱锥针孔顶部的小孔的边长为q，小孔的占空比K为：

                                                                                                                                                                       (3)

优选地，棱锥针孔中小孔的占空比K在1%到10%之间最为合适。