一种大视角的集成成像3D显示屏制造技术

本发明专利技术提出一种大视角的集成成像3D显示屏。该集成成像3D显示屏由2D显示屏、微凸透镜阵列和微凹透镜阵列组成，微凸透镜阵列和微凹透镜阵列之间的距离为零，且微凸透镜阵列中透镜元的右曲率半径等于微凹透镜阵列中透镜元的左曲率半径。2D显示屏处于微凸透镜阵列的后焦平面上用于显示微图像阵列，微凸透镜阵列、微凹透镜阵列中透镜元的个数和微图像阵列中图像元的个数相同，2D显示屏上图像元发出的光线经过微凸透镜阵列和微凹透镜阵列折射，在微凹透镜阵列前方形成放大的虚拟微图像阵列，经过光线的会聚还原，再现出一个大视角的3D图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成成像技术，特别涉及一种大视角的集成成像3D显示屏。
技术介绍
集成成像包括3D拍摄和3D显示两个过程。3D拍摄由微透镜阵列和CCD成像器件完成。3D拍摄过程中，由于被拍摄场景通过微透镜阵列的每个透镜元都能生成一个独立的像，每个透镜元从不同的方向记录下3D场景的一部分信息，在每个透镜元的后焦平面上都会生成一个微小图像，称之为图像元，因此在微透镜阵列的后焦平面上就会形成一个记录3D场景不同角度信息的微图像阵列。3D显示是由微透镜阵列和2D显示屏完成。3D显示过程中，把显示图像元的2D显示屏放置在透镜元的后焦平面上，根据光路可逆原理，微透镜阵列把所有与之相对应的图像元发出的光线进行会聚还原，就会在微透镜阵列的前方重建出与记录时完全相同的3D图像。3D观看视角是集成成像3D显示的重要性能参数，它是指能看到无跳变、无串扰、完整的3D图像的观看角度。3D观看视角越大，观看的自由度越大。，常规集成成像3D显示器的主视区的3D观看视角非常窄，只有几度到十几度，而且各个阶次视区间存在较大的串扰区，这是制约集成成像发展的一个重要因素。如附图1所示，常规集成成像3D显示屏由2D显示屏和微透镜阵列组成，它的3D观看视角为：（1）其中，为微透镜阵列中透镜元的节距，为微透镜阵列到2D显示屏的距离。
技术实现思路
本专利技术提出一种大视角的集成成像3D显示屏。附图2所示，该集成成像3D显示屏由2D显示屏、微凸透镜阵列和微凹透镜阵列组成，微凸透镜阵列和微凹透镜阵列之间的距离为零，且微凸透镜阵列中透镜元的右曲率半径等于微凹透镜阵列中透镜元的左曲率半径。2D显示屏处于微凸透镜阵列的后焦平面上用于显示微图像阵列，微凸透镜阵列、微凹透镜阵列中透镜元的个数和微图像阵列中图像元的个数相同，2D显示屏上图像元发出的光线经过微凸透镜阵列和微凹透镜阵列折射，在微凹透镜阵列前方形成放大的虚拟微图像阵列，经过光线的会聚还原，再现出一个大视角的3D图像。2D显示屏上图像元的节距、微凸透镜阵列中透镜元的节距、以及微凹透镜阵列中透镜元的节距都相等，都为W，并且每个图像元及其相对应的凸透镜元和凹透镜元一一对应。微凹透镜阵列中透镜元的左曲率半径r3和右曲率半径r4需满足条件：（2）附图3为本专利技术提出的3D显示屏的3D观看视角示意图。d1和d2分别为微凸透镜阵列和微凹透镜阵列的厚度，w1为凸透镜元左球面顶点到物方主平面的距离，w2为凸透镜元右球面顶点到像方主平面的距离，w3为凹透镜元左球面顶点到物方主平面的距离，f1为凸透镜元的焦距，它们满足关系：（3）如附图3所示，本专利技术所提出集成成像3D显示屏的3D观看视角为：（4）其中β为微凸透镜阵列和微凹透镜阵列相对微图像阵列的放大率，并由下式决定：（5）其中l1为凸透镜元的物距，l2′为凹透镜元的像距，f2为凹透镜元的焦距。当微凹透镜阵列中的凹透镜元满足公式（2）和（3）时，可得到，很显然存在，即本专利技术提出的集成成像3D显示屏的3D观看视角要比常规的集成成像3D显示屏的3D观看视角大。附图说明附图1为常规集成成像3D显示屏的3D观看视角示意图附图2为本专利技术提出的一种大视角的集成成像3D显示屏示意图附图3为本专利技术提出的一种大视角的集成成像3D显示屏的3D观看视角示意图上述附图中的图示标号为：1.2D显示屏，2.微凸透镜阵列，3.微凹透镜阵列，4.凸透镜元，5.凹透镜元应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。具体实施方式下面详细说明本专利技术的一种大视角的集成成像3D显示屏的一个典型实施例，对本专利技术进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本专利技术做进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本
技术实现思路
对本专利技术做出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。本专利技术提出一种大视角的集成成像3D显示屏，附图3所示。该集成成像3D显示屏由2D显示屏、微凸透镜阵列和微凹透镜阵列组成，2D显示屏将图像阵列直接投影到微凸透镜阵列的后焦面上，微凸透镜阵列、微凹透镜阵列与微图像阵列包含的图像元的个数相同，都为，微凹透镜阵列中凹透镜元的曲率半径满足公式（2），且凸透镜元的左曲率半径和凹透镜元的右曲率半径相等，厚度需满足公式（3），2D显示屏上图像元的节距、微凸透镜阵列透镜元的节距和微凹透镜阵列透镜元的节距三者相等，都为W，并且每个图像元相对应的凸透镜元和凹透镜元三者一一对应。微凸透镜阵列和微凹透镜阵列对2D显示屏投影的光线进行发散，在微凹透镜阵列的虚焦平面上形成放大的虚拟图像阵列，然后光线进行会聚再现出3D图像。微凸透镜阵列和微凹透镜阵列之间的距离为零，且微凸透镜阵列中透镜元的右曲率半径r2与微凹透镜阵列中凹透镜元的左曲率半径r3相等。微凸透镜阵列的节距W=1mm，厚度d1=0.6mm，折射率n1=1.586，r1=3.742mm，r2=-3.742mm。微凹透镜阵列的节距W=1mm，r3=-3.742mm，r4=0.6mm，折射率n2=1.50，厚度为d2。在聚焦模式时，图像元阵列与微凸透镜阵列之间的距离为g=3.2mm，d2=1.1mm，可得出常规集成成像3D显示屏在聚焦模式的3D观看视角Ω=10.83°，由公式（4）得出本专利技术集成成像3D显示屏在聚焦模式的3D观看视角Ω′=28.67°。在实模式时，g=4mm，d2=1.1mm，可得出常规集成成像3D显示屏在实模式的3D观看视角Ω=10.85°，由公式（4）得出本专利技术集成成像3D显示屏在实模式的3D观看视角Ω′=22.79°。在虚模式时，g=2mm，d2=1.1mm，可得出常规集成成像3D显示屏在虚模式的3D观看视角Ω=20.03°，由公式（5）得出本专利技术集成成像3D显示屏在虚模式的3D观看视角度Ω′=36.47°。综上所述，在聚焦模式、实模式、虚模式时，由上面的数据可以得出：本专利技术集成成像3D显示屏的3D观看视角大于常规集成成像3D显示屏的3D观看视角。所述微凸透镜阵列和微凹透镜阵列对2D显示屏的光线进行散射，在微凹透镜阵列的像方焦距上形成一个放大的虚拟图像阵列，虚拟图像阵列经过光线的会聚还原，再现出一个大视角的3D图像。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大视角的集成成像3D显示屏，其特征在于，该集成成像3D显示屏由2D显示屏、微凸透镜阵列和微凹透镜阵列组成，微凸透镜阵列和微凹透镜阵列之间的距离为零，且微凸透镜阵列中透镜元的右曲率半径等于微凹透镜阵列中透镜元的左曲率半径，2D显示屏处于微凸透镜阵列的后焦平面上用于显示微图像阵列，微凸透镜阵列、微凹透镜阵列中透镜元的个数和微图像阵列中图像元的个数相同，2D显示屏上图像元发出的光线经过微凸透镜阵列和微凹透镜阵列折射，在微凹透镜阵列前方形成放大的虚拟微图像阵列，经过光线的会聚还原，再现出一个大视角的3D图像。

【技术特征摘要】
1.一种大视角的集成成像3D显示屏，其特征在于，该集成成像3D显示屏由2D显示屏、微
凸透镜阵列和微凹透镜阵列组成，微凸透镜阵列和微凹透镜阵列之间的距离为零，且微凸
透镜阵列中透镜元的右曲率半径等于微凹透镜阵列中透镜元的左曲率半径，2D显示屏处于
微凸透镜阵列的后焦平面上用于显示微图像阵列，微凸透镜阵列、微凹透镜阵列中透镜元
的个数和微图像阵列中图像元的个数相同，2D显示屏上图像元发出的光线经过微凸透镜阵
列和微凹透镜阵列折射，在微凹透镜阵列前方形成放大的虚拟微图像阵列，经过光线的会
聚还原，再现出一个大视角的3D图像。
2.根据权利要求1所述的一种大视角的集成成像3D显示屏，其特征在于，凸透镜元与凹
透镜元的节距都为W，凸透镜元右曲率半径r2与凹透镜元左曲率半径r3相等，微凹透镜阵列
中凹透镜元的左曲率半径r3和右曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琼华，张汉乐，邓欢，熊召龙，邢妍，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51