[发明专利]一种基于光学扩散屏的集成成像双视3D显示装置

权利要求书

1.一种基于光学扩散屏的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，所述装置由2D显示面板、光阑阵列、透镜阵列和光学扩散屏组成，2D显示面板位于最后方，往前依次是光阑阵列、透镜阵列和光学扩散屏；2D显示面板上显示组合图像阵列，组合图像阵列由子图像阵列I和子图像阵列II相间排列而成，2D显示面板上组合图像阵列的所有像素发出的光线通过光阑阵列对光束传播路径进行控制后，经过透镜阵列进行光线调制，在前方的不同轴向位置处产生两个分开的3D图像，每个3D图像不连续分布，这些3D图像被光学扩散屏接收，在两个较大的观看视区内分别重构出包含不同3D场景立体信息的连续光场，位于两个观看视区的观看者各自看到相应的完整3D图像；2D显示面板用于显示组合图像阵列，其中，组合图像阵列由子图像阵列I和子图像阵列II相间排列而成，两幅子图像阵列的大小完全相同，均由M×N个子图像元组成，1个子图像元I和1个子图像元II构成了组合图像阵列中的1个图像元，子图像阵列I包含3D场景I的立体信息，子图像阵列II包含3D场景II的立体信息；光阑阵列由多个小孔等间距排列而成，用于对2D显示面板上像素发出光线的传播路径进行约束，消除相邻图像元之间的串扰，并扩大再现3D图像的深度范围，光阑阵列紧贴在透镜阵列的后表面上，每个小孔的直径小于透镜阵列中对应透镜元的直径；透镜阵列由多个透镜元等间距排列而成，用于对2D显示面板上组合图像阵列发出的光线进行调制，向前方的光学扩散屏投射所成的3D图像，此时光线传播路径已被光阑阵列所限制，1个图像元发出的光线仅可通过对应的1个透镜元，组合图像阵列中，由子图像元I和子图像元II组成的1个图像元经过对应的1个透镜元，在光学扩散屏所在的位置处对应生成像I和像II；光学扩散屏用于对经透镜阵列调制后的光线进行扩散，产生连续的3D图像I和3D图像II。

2.根据权利要求1所述的一种基于光学扩散屏的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，所述光学扩散屏的扩散角为θ，其与所述透镜阵列中透镜元的节距p满足其中，L为光学扩散屏距透镜阵列像方主平面的距离。

3.根据权利要求1所述的一种基于光学扩散屏的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，光阑阵列中小孔的形状与透镜元的形状保持一致。

4.根据权利要求1所述的一种基于光学扩散屏的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，所述透镜元的直径大于10mm，以确保在不同的视区内能分别观看到具有密集视点的两幅3D图像。

5.根据权利要求1所述的一种基于光学扩散屏的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，所述组合图像阵列、光阑阵列和透镜阵列三者的水平和垂直中轴线分别对齐，组合图像阵列的图像元与透镜阵列的透镜元一一对应，图像元节距p'大于透镜元节距p，以确保重建的3D图像I和3D图像II都具有较大的观看视区。

6.根据权利要求1所述的一种基于光学扩散屏的集成成像双视3D显示装置，其特征在于，所述2D显示屏与透镜阵列物方主平面的距离l由透镜元焦距f及光学扩散屏与透镜阵列像方主平面的距离L两个参数确定，其表示为