之間的距離為1θ，滿足關(guān)系式
丨，微光 學(xué)單元下的像素點距離微光學(xué)單元光心的距離為ge，滿足關(guān)系式〗
其中空間所成圖像的中心深度平面CDP與豎直平面Y-Z的夾角為co，d為該點微光學(xué)單元光 心到CDP平面的距離，f為微光學(xué)單元的焦距，β為微光學(xué)單元的主面或者主面的像面與微圖 像陣列形成的平面的夾角；Θ為像素點通過集成成像光學(xué)系統(tǒng)出射光線相對于微圖像陣列 形成的平面的俯仰角。
[0024]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，空間中任意單元圖像中的子像素Ρ，Ρ點坐標(biāo)為(X，y， z)，經(jīng)過集成成像光學(xué)系統(tǒng)按照任意角度(θ，φ)在空間中投射成像，任意子像素P在中心深 度平面CDP上成的像的大小都是相同的，并且像與像之間的間距相同；Θ為像素點通過集成 成像光學(xué)系統(tǒng)出射光線的俯仰角，Φ為像素點通過集成成像光學(xué)系統(tǒng)出射光線的水平方位 角。
[0025]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在空間中建立X-Y-Z坐標(biāo)系，微圖像陣列形成的平面 定義為χ-γ平面;通過集成成像光學(xué)系統(tǒng)對應(yīng)于不同俯仰角θ出射光線的微單元圖像中的子 像素，在空間成像的中心深度平面cDΡ上成的像具有不同的放大倍數(shù)kθ，
:，其中ω為⑶Ρ平面與豎直平面Υ-Ζ的夾 角，d為該點微光學(xué)單元的光心到CDP平面的距離，f為微光學(xué)單元的焦距，β為微光學(xué)單元的 主面或者該主面的像面與水平面Χ-Υ平面的夾角，Θ為像素點通過集成成像光學(xué)系統(tǒng)出射光 線相對于微圖像陣列形成的平面的俯仰角；
[0026]微圖像單元平面或該微圖像單元的像面與微圖像陣列形成的平面Χ-Υ成一定夾角 α，將該平面定義為Y-U平面;對于s行t列的單元圖像子像素陣列，t列沿著Υ方向排列，s行沿 著U方向排列;微光學(xué)單元中的每一行子像素的大小a和間距ρ設(shè)置為相同，不同行的子像素 的大小a和間距ρ設(shè)置為不相同，滿足關(guān)系￥
為該像素在CDP平面形成的像的 大小，PA空間平面成像的像素間距，ke為出射光線俯仰角為Θ的子像素在空間中成像的放 大倍數(shù)；
[0027]微圖像單元中的每一行子像素的放大倍數(shù)ke隨著其經(jīng)過集成成像光學(xué)系統(tǒng)出射 光線的俯仰角Θ增加而線性增加;每一行子像素的大小a和間距ρ隨著其經(jīng)過集成成像光學(xué) 系統(tǒng)出射光線的俯仰角Θ的增加而線性減小。
[0028]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在空間中建立X-Y-Z坐標(biāo)系，微圖像陣列形成的平面 定義為X-Y平面，微圖像單元平面或微圖像單元的像面與微圖像陣列形成的平面X-Y成一定 夾角α，將該平面定義為Y-U平面;對于s行t列的單元圖像子像素陣列，t列沿著Y方向排列，s 行沿著U方向排列；微光學(xué)單元中心在Y方向的坐標(biāo)yo與空間中成像的中心深度平面CDP的 中心在Y方向的坐標(biāo)yi的距離為￥ =7。_71;0為像素點通過集成成像光學(xué)系統(tǒng)出射光線相對 于微圖像陣列形成的平面的俯仰角;該微光學(xué)單元中的每一行內(nèi)的子像素經(jīng)過集成成像光 學(xué)系統(tǒng)的出射光線具有相同的俯仰角Θ，該行子像素的中心相對于其對應(yīng)的微光學(xué)單元的 中心沿Y方向的位置偏移量為ke為不同俯仰角Θ出射光線對應(yīng)行像素的成像放大 倍數(shù);微光學(xué)單元下不同行的像素的行中心相對于微光學(xué)單元中心沿Y方向的位置偏移量Ay為不相同；
[0029]微光學(xué)單元下不同行像素的行中心相對于微光學(xué)單元中心沿Y方向的位置偏移量 Δy隨俯仰角Θ的增加而線性減小。
[0030]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在空間中建立X-Y-Z坐標(biāo)系，微圖像陣列形成的平面 定義為X-Y平面;對與m行η列的微光學(xué)單元陣列，m行沿Y方向排列，η列沿X方向排列;每一列 中不同的微光學(xué)單元的光心的橫坐標(biāo)設(shè)置為相同，即在同一條橫坐標(biāo)為X的直線上，不同微 光學(xué)單元的光心在Υ方向的間距為不相同。
[0031]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述微光學(xué)單元為微透鏡，或針孔，或凹面鏡，或光 學(xué)衍射單元;所述微圖像單元為膠片或顯示裝置;所述微光線折變單元為具有反射層的光 學(xué)單元或折射棱鏡;所述微光線折變單元和光學(xué)單元陣列設(shè)置為一個整體的光學(xué)單元。
[0032] 一種集成成像光學(xué)系統(tǒng)，實現(xiàn)在與物理顯示平面形成一定夾角的空間平面上形成 多個中心深度平面CDP，多個中心深度平面拼接形成一個與物理顯示平面形成一定夾角的 中心深度平面。
[0033] -種集成成像光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)由η組上述的集成成像光學(xué)系統(tǒng)組成，η為 大于2;η組上述的集成成像光學(xué)系統(tǒng)按照環(huán)形排列的方式拼接在一起，每一組集成成像系 統(tǒng)在空間中形成一個與物理顯示平面呈一定角度的懸浮二維顯示平面，并指向于一個方 向，該組合集成成像光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)在空間中360°環(huán)視的顯示效果。
[0034]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的集成成像光學(xué)系統(tǒng)，可以實現(xiàn)垂直于物理 顯示平面并且成實像的懸浮顯示效果，具有很強(qiáng)的科技感和未來感。本發(fā)明可以通過拼接 顯示的方式，實現(xiàn)360度全視角的三維顯示，有效減少了實現(xiàn)復(fù)雜三維場景的數(shù)據(jù)量。并且 有效的消除了人眼觀看的疲勞感。
【附圖說明】
[0035]圖la為通過集成成像技術(shù)記錄三維場景的原理圖。
[0036]圖lb為通過集成成像技術(shù)再現(xiàn)三維場景的原理圖。
[0037]圖2為本發(fā)明專利所述的集成成像系統(tǒng)在空間中成像的原理圖。
[0038]圖3為本發(fā)明專利所述的集成成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖4經(jīng)過單元透鏡出射光線的俯仰角和水平方位角示意圖。
[0040]圖5為在空間中傾斜成像的示意圖。
[0041]圖6為單元透鏡與楔形玻璃和單元圖像的組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖7為單元透鏡與單元圖像傾斜排列的示意圖。
[0043]圖8為單元透鏡陣列排列示意圖。
[0044]圖9為單元透鏡下單元圖像的子像素排布示意圖。
[0045]圖10為成像空間坐標(biāo)系X-Y-Z與透鏡坐標(biāo)系Y-U-V示意圖。
[0046]圖11為單元圖像與單元透鏡相對位置示意圖。
[0047]圖12為不同位置單元透鏡對應(yīng)的單元圖像的子像素排布示意圖。
[0048]圖13為串?dāng)_像(鬼影)形成的光路示意圖。
[0049]圖14為單元圖像和單元透鏡水平放置成像的示意圖。
[0050]圖15為三棱鏡反射面效果的示意圖。
[0051]圖16為單元圖像和單元透鏡水平放置通過反射鏡成像的光路原理圖。
[0052]圖17為凹面鏡成像原理圖。
[0053]圖18放置凹面鏡的傾斜凹槽的底座示意圖。
[0054]圖19為凹面鏡成像的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0055]圖20為拼接方式實現(xiàn)三維顯示的示意圖。
【具體實施方式】
[0056]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0057]實施例一
[0058]本發(fā)明通過針孔成像模型分析了空間中的成像點與物理顯示陣列之間的關(guān)系，提 出了一種微光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)中心深度平面(CDP)垂直于物理顯示平面并且 成實像的懸浮顯示效果，具有很強(qiáng)的科技感和未來感。并且可以通過拼接顯示的方式，實現(xiàn) 360度全視角的三維顯示，有效減少了實現(xiàn)復(fù)雜三維場景的數(shù)據(jù)量。并且有效的消除了人眼 觀看的疲勞感。
[0059] 集成成像在再現(xiàn)三維場景時，只有一個和顯示面板共輒的像平面，當(dāng)再現(xiàn)三維像 的像面偏離這個平面時，分辨率就會下降的很厲害。人們把和顯示面板共輒的那個面稱作 中心深度平面(CentralDepthPlane，簡稱CDP)〇
[0060]本發(fā)明揭示的集成成像光學(xué)系統(tǒng)包括:光學(xué)單元陣列、微圖像陣列。所述光學(xué)單元 陣列形成一平面，包括若干微光學(xué)單元，微光學(xué)單元的主面或者微光學(xué)單元主面的像面與 微圖像陣列形成的平面形成一定的角度β，0<β<180°;該光學(xué)單元陣列用以使微圖像單元 內(nèi)的像素點發(fā)散到空間中的各個方向。所述微圖像陣列包括若干微圖像單元，微圖像單元 包括若干像素點;微圖像單元的顯示圖層或者該顯示圖層的像面位于微光學(xué)單元的焦平面 附近;微圖像單元的顯示圖層或者該顯示圖層的像面與微圖像陣列形成的平面成一定夾角 α，0<α<180°。各個微圖像單元分別與對應(yīng)的微光學(xué)單元配合，不同微光學(xué)單元下的微圖 像單元的對應(yīng)像素點在設(shè)定界面匯聚為一點，形成空間中懸浮圖像中的一點；所有微圖像 的各個像素組合在一起，形成總體圖像;形成的總體圖像與微圖像陣列形成的平面形成夾 角。