一种增强现实的集成成像3d显示装置的制造方法

一种增强现实的集成成像3d显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成成像技术和增强现实技术，特别涉及一种增强现实的集成成像三维(3D)显示装置。
【背景技术】
[0002]增强现实是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，它将计算机生成的图形叠加到真实世界中，不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。增强现实技术已广泛应用于医疗、军事、工业、电视转播、娱乐、旅游等领域。现有的增强现实技术通常显示二维(2D)图像或采用助视3D方式显示3D图像，显示的2D图像缺少了 3D信息，而助视3D方式显示的3D图像被叠加到空间中的真实3D物体上时缺少了正确的深度线索，因此产生了调节与集合的差异，从而导致了视觉疲劳。集成成像3D显示采用微透镜阵列或针孔阵列重建出原3D物体的真实光场信息，再现的全真3D图像能为观看者提供正确的深度线索，因此是一种真3D显示技术。同时集成成像3D显示还具有众多优点，如:无需助视设备、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，受到人们的重视。

【发明内容】

[0003]本发明提出一种增强现实的集成成像3D显示装置，如附图1所示，该装置由微显示屏、微透镜阵列、凸透镜和分光棱镜组成。微显示屏上显示微图像阵列，微图像阵列与微透镜阵列重建出微3D图像；微3D图像经凸透镜和分光棱镜后在空间中形成放大的3D虚像；真实3D物体与3D虚像在空间中叠加，实现增强现实的集成成像3D显示。
[0004]所述微显示屏上显示微图像阵列，微图像阵列与微透镜阵列重建出微3D图像，如附图2所示。微图像阵列包含的图像元个数与微透镜阵列包含的透镜元个数相同，微图像阵列与微透镜阵列中心对齐，组成了微集成成像3D显示单元，同名点像素发出的光线在空间会聚形成微3D像点，从而重建出微3D图像。
[0005]优选地，针孔阵列代替微透镜阵列同样能重建出微3D图像。
[0006]所述微3D图像经凸透镜和分光棱镜后在空间中形成放大的3D虚像，如附图2所示。组成微3D图像的光线被凸透镜折射，凸透镜的焦距为/，微透镜阵列与凸透镜物方主平面的间距为4，微显示屏与凸透镜物方主平面的间距为"2，三者满足如下关系:
W1 < W2< f(I)
由凸透镜折射的光线经分光棱镜反射进入人眼，反射光线的反向延长线在空间中形成放大的3D虚像。
[0007]优选地，图像元节距A与透镜元节距A满足公式⑵:
Pi= P2 O1-1) / O2- ?)(2)
这使得3D虚像在不同深度上的垂轴放大率相同，避免产生畸变。
[0008]所述真实3D物体与3D虚像在空间中叠加，实现了增强现实的集成成像3D显示，如附图2所示，空间中真实3D物体发出的光线经分光棱镜透射进入人眼，而放大的3D虚像的光线则由分光棱镜反射进入人眼，在人眼视网膜上将形成真实3D物体像和放大的3D虚像的叠加，实现了增强现实的集成成像3D显示效果。
[0009]本发明通过微显示屏和微透镜阵列组成的微集成成像3D显示单元重建出微3D图像，凸透镜将微3D图像进行放大，并通过分光棱镜对光线的反射作用在空间中形成放大的3D虚像，3D虚像与空间中的真实3D物体进行叠加，实现了增强现实的集成成像3D显示。
【附图说明】
[0010]附图1为本发明提出的一种增强现实的集成成像3D显示装置的结构示意图附图2为本发明提出的一种增强现实的集成成像3D显示装置的原理示意图上述附图中的图示标号为:
I微显不屏，2微透镜阵列，3凸透镜，4分光棱镜，5微3D图像，6同名点像素，7微3D像点，8 3D虚像，9 3D虚像点，10真实3D物体，11真实3D物点，12人眼。
[0011]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】
[0012]下面详细说明本发明的一种增强现实的集成成像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。
[0013]本发明提出的一种增强现实的集成成像3D显示装置如附图1所示，该装置由微显示屏、微透镜阵列、凸透镜和分光棱镜组成。微显示屏上显示微图像阵列，微图像阵列与微透镜阵列重建出微3D图像；微3D图像经凸透镜和分光棱镜后在空间中形成放大的3D虚像；真实3D物体与3D虚像在空间中叠加，实现增强现实的集成成像3D显示。
[0014]微显示屏上显示微图像阵列，微图像阵列与微透镜阵列重建出微3D图像，如附图2所示。微图像阵列包含的图像元个数与微透镜阵列包含的透镜元个数相同，都为40X30，微图像阵列与微透镜阵列中心对齐，组成了微集成成像3D显示单元，同名点像素发出的光线在空间会聚形成微3D像点，从而重建出微3D图像。
[0015]所述微3D图像经凸透镜和分光棱镜后在空间中形成放大的3D虚像，如附图2所示。组成微3D图像的光线被凸透镜折射，凸透镜的焦距为片20mm，微透镜阵列与凸透镜物方主平面的间距为U1=Hmm,微显示屏与凸透镜物方主平面的间距为K=16mm，三者满足公式(I)，由凸透镜折射的光线经分光棱镜反射进入人眼，反射光线的反向延长线在空间中形成放大的3D虚像。透镜元节距为/?2=0.5mm，由公式(2)计算得到图像元节距为P1=0.75mm，这使得3D虚像在不同深度上的垂轴放大率相同，避免产生畸变。
[0016]所述真实3D物体与3D虚像在空间中叠加，实现了增强现实的集成成像3D显示，如附图2所示，空间中真实3D物体发出的光线经分光棱镜透射进入人眼，而放大的3D虚像的光线则由分光棱镜反射进入人眼，在人眼视网膜上将形成真实3D物体像和放大的3D虚像的叠加，实现了增强现实的集成成像3D显示效果。
[0017]本发明通过微显示屏和微透镜阵列组成的微集成成像3D显示单元重建出微3D图像，凸透镜将微3D图像进行放大，并通过分光棱镜对光线的反射作用在空间中形成放大的3D虚像，3D虚像与空间中的真实3D物体进行叠加，实现了增强现实的集成成像3D显示。
【主权项】
1.一种增强现实的集成成像3D显示装置，其特征在于，该装置由微显示屏、微透镜阵列、凸透镜和分光棱镜组成；微显示屏上显示微图像阵列，微图像阵列包含的图像元个数与微透镜阵列包含的透镜元个数相同，微图像阵列与微透镜阵列中心对齐，组成了微集成成像3D显示单元，同名点像素发出的光线在空间会聚形成微3D像点，从而重建出微3D图像；组成微3D图像的光线被凸透镜折射，凸透镜的焦距为/，微透镜阵列与凸透镜物方主平面的间距为4，微显示屏与凸透镜物方主平面的间距为，三者满足关系4〈 u2< /，由凸透镜折射的光线经分光棱镜反射进入人眼，反射光线的反向延长线在空间中形成放大的3D虚像；空间中真实3D物体发出的光线经分光棱镜透射进入人眼，而放大的3D虚像的光线则由分光棱镜反射进入人眼，在人眼视网膜上将形成真实3D物体像和放大的3D虚像的叠加，实现增强现实的集成成像3D显示效果。2.根据权利要求1所述的一种增强现实的集成成像3D显示装置，其特征在于，针孔阵列代替微透镜阵列同样能重建出微3D图像。3.根据权利要求1所述的一种增强现实的集成成像3D显示装置，其特征在于，图像元节距P1与透镜元节距A满足公式P\= A (?- ^)/ (?- 3，这使得3D虚像在不同深度上的垂轴放大率相同，避免产生畸变。
【专利摘要】本发明提出一种增强现实的集成成像3D显示装置，该装置由微显示屏、微透镜阵列、凸透镜和分光棱镜组成。微显示屏上显示微图像阵列，微图像阵列与微透镜阵列重建出微3D图像；微3D图像经凸透镜和分光棱镜后在空间中形成放大的3D虚像；真实3D物体与3D虚像在空间中叠加，实现增强现实的集成成像3D显示。
【IPC分类】H04N13/00
【公开号】CN104883555
【申请号】CN201510223415
【发明人】邓欢, 王琼华
【申请人】四川大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月6日