CN107608085A - 基于组合微图像阵列的360°集成成像桌面3d显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出基于组合微图像阵列的360°集成成像桌面3D显示装置，所述装置由背光源组、准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板组成，背光源组位于最底层，往上依次是准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板。背光源组发出的光束经过准直透镜进行光束准直后，根据入射角度的不同，产生不同倾斜角度的平行光束，这些平行光束分别被微透镜阵列会聚，在微透镜阵列的焦平面上产生组合点光源阵列，组合点光源阵列照亮透射型显示面板上显示的组合微图像阵列，在空间中呈现360°的集成成像桌面3D图像。
Description
一、技术领域
本发明涉及桌面显示技术和集成成像3D显示技术，特别涉及基于组合微图像阵列的360°集成成像桌面3D显示装置。
二、背景技术
理想的桌面显示应提供360°的环绕观看功能，因此桌面显示屏像素发出的光线不像常规显示屏一样朝正前方发散，而是向显示屏的一侧偏转，光线发散角的对称轴与显示屏的法线方向具有一定夹角，使得环绕在桌面显示屏周围的观看者位于光线发散角的中间位置，从而获得良好的360°环视观看效果。由于常规墙面显示屏的像素光线向正前方发散，发散角以显示屏的法线方向为对称轴，适合于正视观看，因此不能直接将常规墙面显示屏平躺放置来实现桌面显示。同时，理想的桌面显示应该为不同方位的观看者提供场景不同角度的图像信息，裸眼3D显示技术就是很好的选择方案。
集成成像3D显示是一种真3D显示技术，通过在显示屏前附加微透镜阵列，并将显示屏上显示的微图像阵列与微透镜阵列精密匹配，微透镜阵列将微图像阵列发出的光线聚集还原，在空间中重建出原3D物体的光场信息。集成成像3D显示具有裸眼观看、全真3D再现、无视疲劳、具有正确的深度暗示和准连续的观看视点等优点。将集成成像显示与桌面显示技术相结合，能为不同方位的观看者提供不同的3D图像信息，在桌面显示屏上还原出物体的真实形貌，且显示的虚拟3D图像还可与空间中的真实物体融合在一起，获得增强现实的显示效果。但常规的集成成像显示装置的一个图像元通过一个透镜元成像，产生有限的观看视角，无法实现360°的桌面环视效果。
三、发明内容
为了解决以上技术问题，本发明提出基于组合微图像阵列的360°集成成像桌面3D显示装置。如附图1所示，所述装置由背光源组、准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板组成，背光源组位于最底层，往上依次是准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板。如附图2所示，背光源组发出的光束经过准直透镜进行光束准直后，根据入射角度的不同，产生不同倾斜角度的平行光束，这些平行光束分别被微透镜阵列会聚，在微透镜阵列的焦平面上产生组合点光源阵列，组合点光源阵列照亮透射型显示面板上显示的组合微图像阵列，在空间中呈现360°的集成成像桌面3D图像。
所述背光源组，位于准直透镜的焦平面上，如附图3所示，由多个点状背光源成圆形排列而成并同时点亮；
所述准直透镜，用于将多个点状背光源发出的光束进行光束准直，多个点状背光源发出的光束被准直为不同倾斜角度的平行光束；
所述微透镜阵列，由多个透镜元等间距排列而成，用于将入射的倾斜平行光束会聚，产生组合点光源阵列，如附图4所示，其中，1个组合点光源由背光源组的多个点状背光源发出的光束经过准直透镜准直和微透镜阵列的1个透镜元会聚生成，1个透镜元对应生成1个组合点光源，1个点状背光源经由1个透镜元产生1个点光源；
所述透射型显示面板，用于显示组合微图像阵列；其中，如附图5所述，组合微图像阵列由N幅子图像阵列组成，每个子图像阵列包含三维场景1个角度的立体信息，N幅子图像阵列构成三维场景360°的立体信息。
所述组合点光源阵列照亮透射型显示面板上显示的组合微图像阵列，在空间中呈现360°的集成成像桌面3D图像，如附图6所示，背光源组中的1个点状背光源经过准直透镜的光束准直、微透镜阵列的光束会聚后，照亮组合微图像阵列中的1幅子图像阵列，产生1个子视区；如附图7所示，多个点状背光源同时点亮，照亮组合微图像阵列的N幅子图像阵列，产生N个子视区，从而构成360°环状视区，实现360°的桌面3D显示。
四、附图说明
附图1为基于组合微图像阵列的360°集成成像桌面3D显示装置结构示意图
附图2为基于组合微图像阵列的360°集成成像桌面3D显示装置光路示意图
附图3为背光源组示意图
附图4为组合点光源阵列生成示意图
附图5为组合微图像阵列中1幅子图像阵列被点亮的示意图
附图6为1个点状背光源点亮1幅子图像阵列产生1个子视区示意图
附图7为N幅子图像阵列同时点亮产生360°环状视区示意图
上述附图中的图示标号为：
10背光源组，11 点状背光源，2准直透镜，30微透镜阵列，31透镜元，40透射型显示面板，41组合微图像阵列，42子图像阵列， 50组合点光源阵列，51组合点光源，52点光源，6 3D图像， 70 360°环状视区，71子视区。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
五、具体实施方式
下面详细说明本发明基于组合微图像阵列的360°集成成像桌面3D显示装置的一个典型实施例，对本发明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发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本发明提出基于组合微图像阵列的360°集成成像桌面3D显示装置，所述装置由背光源组、准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板组成。背光源组位于最底层，往上依次是准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板。背光源组发出的光束经过准直透镜进行光束准直后，根据入射角度的不同，产生不同倾斜角度的平行光束，这些平行光束分别被微透镜阵列会聚，在微透镜阵列的焦平面上产生组合点光源阵列，组合点光源阵列照亮透射型显示面板上显示的组合微图像阵列，在空间中呈现360°的集成成像桌面3D图像。
本实施例中，准直透镜的焦距为30mm，背光源组由6个点状背光源成圆形排列而成并同时点亮，位于准直透镜的焦平面上，为显示系统提供照明光源；准直透镜用于将6个点状背光源发出的光束进行光束准直，6个点状背光源发出的光束被准直为6束不同倾斜角度的平行光束；微透镜阵列由50×50个透镜元等间距排列而成，用于将入射的倾斜平行光束会聚，产生具有特定传播方向和发散角的组合点光源阵列；产生的组合点光源阵列包含50个组合点光源，其中，组合点光源由背光源组的6个点状背光源发出的光束经过准直透镜准直和微透镜阵列的1个透镜元会聚生成，1个透镜元对应生成1个组合点光源，1个点状背光源经由1个透镜元产生1个点光源，产生的组合点光源阵列包含50×6个点光源。
透射型显示面板，用于显示组合微图像阵列，其中，组合微图像阵列由6幅子图像阵列组成，每个子图像阵列包含三维场景1个角度的立体信息，6幅子图像阵列构成三维场景360°的立体信息。
背光源组中的1个点状背光源经过准直透镜的光束准直、微透镜阵列的光束会聚后，照亮组合微图像阵列中的1幅子图像阵列，产生1个子视区；6个点状背光源同时点亮，照亮组合微图像阵列的6幅子图像阵列，产生6个子视区，从而构成360°环状视区，实现360°的桌面3D显示。
Claims (2)
1.基于组合微图像阵列的360°集成成像桌面3D显示装置，其特征在于，所述装置由背光源组、准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板组成，背光源组位于最底层，往上依次是准直透镜、微透镜阵列和透射型显示面板；背光源组发出的光束经过准直透镜进行光束准直后，根据入射角度的不同，产生不同倾斜角度的平行光束，这些平行光束分别被微透镜阵列会聚，在微透镜阵列的焦平面上产生组合点光源阵列，组合点光源阵列照亮透射型显示面板上显示的组合微图像阵列，在空间中呈现360°的集成成像桌面3D图像；背光源组位于准直透镜的焦平面上，由多个点状背光源成圆形排列而成并同时点亮；准直透镜用于将多个点状背光源发出的光束进行光束准直，多个点状背光源发出的光束被准直为不同倾斜角度的平行光束；微透镜阵列由多个透镜元等间距排列而成，用于将入射的倾斜平行光束会聚，产生组合点光源阵列；其中，1个组合点光源由背光源组的多个点状背光源发出的光束经过准直透镜准直和微透镜阵列的1个透镜元会聚生成，1个透镜元对应生成1个组合点光源，1个点状背光源经由1个透镜元产生1个点光源；透射型显示面板，用于显示组合微图像阵列，其中，组合微图像阵列由N幅子图像阵列组成，每个子图像阵列包含三维场景1个角度的立体信息，N幅子图像阵列构成三维场景360°的立体信息。
2.根据权利要求1所述的基于组合微图像阵列的360°集成成像桌面3D显示装置，其特征在于，背光源组中的1个点状背光源经过准直透镜的光束准直、微透镜阵列的光束会聚后，照亮组合微图像阵列中的1幅子图像阵列，产生1个子视区；多个点状背光源同时点亮，照亮组合微图像阵列的N幅子图像阵列，产生N个子视区，从而构成360°环状视区，实现360°的桌面3D显示。
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