[发明专利]大景深集成成像三维显示装置及方法

说明书

本发明提供大景深集成成像三维显示装置及方法，其中大景深集成成像三维显示装置包括：依次排列的显示面板层、液晶透镜阵列层、小孔阵列液晶面板层；液晶透镜阵列层包括若干子透镜单元；液晶透镜阵列层用于汇聚2D图像对应的不同像素所发出的光并汇聚于预设的不同焦平面以形成3D图像；小孔阵列液晶层用于形成小孔阵列；小孔阵列液晶层包括通光口径驱动模块单元，通光口径驱动模块单元用于控制小孔阵列中任一小孔的通光口径；所述液晶透镜阵列层中的任一子透镜单元的焦距独立可调。通过调整公共透镜单元对应的小孔阵列的通光口径，改变三维物体的成像景深，解决景深失配问题。

技术领域

本发明涉及集成成像三维显示，尤其涉及大景深集成成像三维显示装置及方法。

背景技术

集成成像是一种非常有潜力并最有可能产业化的三维显示方法。但是受限于微透镜阵(Micro-lens array MLA)性能的影响，其景深和分辨率都受到严重的影响。

为了获得大景深的三维显示，目前主要的解决方法是多显示屏叠加，基于时序可变焦微透镜阵列的方法等。

多显示屏叠加不仅成本高，系统复杂，而且其图像亮度及质量都不同程度的降低。

基于时序可变焦微透镜阵列则需要微透镜阵列的刷新频率达到KHz，所有子透镜在电压的控制下连续变焦，实现深度方向的往复扫描，但是目前的液晶透镜还无法达到如此高刷新速率。即便有的液晶材料诸如蓝相液晶透镜能达到该速度，但其稳定性差，且不易产业化。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述技术问题，一方面，提供一种大景深集成成像三维显示装置，另一方面，提供一种大景深集成成像三维显示方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：大景深集成成像三维显示装置，其特征在于包括：依次排列的显示面板层、液晶透镜阵列层、小孔阵列液晶层；所述显示面板层用于产生集成显示的2D图像；所述液晶透镜阵列层包括若干子透镜单元；所述液晶透镜阵列层用于汇聚所述2D图像对应的不同像素所发出的光并汇聚于预设的不同焦平面以形成3D图像；所述小孔阵列液晶层用于形成小孔阵列，以透射或遮蔽所述液晶透镜阵列层所射出的光线；所述小孔阵列液晶层包括通光口径驱动模块单元，所述通光口径驱动模块单元用于控制所述小孔阵列中任一小孔的通光口径；所述液晶透镜阵列层中的任一子透镜单元的焦距独立可调。

较优的，所述液晶透镜阵列层为基于预制曲面的液晶透镜阵列层，所述液晶透镜阵列层包括偏振调制器阵列单元，所述偏振调制器阵列单元设有与所述子透镜单元数量匹配的若干TN液晶单元，通过每个所述TN液晶单元对照射到每个所述子透镜单元上的光波的偏振方向进行调制，实现所述子透镜单元的焦距变换。

较优的，所述液晶透镜阵列层为GRIN液晶透镜阵列层，所述GRIN液晶透镜阵列层中任一所述子透镜单元的电极彼此绝缘且可独立控制，通过调整施加在任一所述子透镜单元的电极上的电压，改变子透镜单元的焦距。

较优的，所述小孔阵列液晶层包括LCD液晶层，通过所述LCD液晶层的两个电极间电场的驱动，引起液晶分子扭曲向列的电场效应，以控制光源透射或遮蔽功能。

较优的，所述小孔阵列液晶层还包括偏光片、TFT玻璃。

较优的，所述显示面板层包括偏光片、滤光片、液晶、TFT玻璃、集成显示驱动模块单元。

较优的，所述液晶透镜阵列层上每个所述子透镜单元设有独立的驱动模块单元，每个所述驱动模块单元能独立调控其对应的所述TN液晶单元的偏振方向。

较优的，所述若干子透镜单元构成平面型透镜阵列。

较优的，所述若干子透镜单元构成曲面型透镜阵列。

较优的，所述小孔阵列中任一小孔的通光口径符合：