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本发明提出了一种高视点密度的人眼追踪立体显示装置。该显示装置由2D显示面板、第一柱透镜光栅、散射层、第二柱透镜光栅、光路开关、第一摄像头及第二摄像头构成。第一摄像头和第二摄像头用于判断观看者位置。2D显示面板提供与观看者位置对应的视差合成图像。第一柱透镜光栅可将2D显示面板上的视差合成图像缩小成像于所述散射层位置处，用于减小像素间距。较小的像素间距有利于提高视点密度。散射层用于向第二柱透镜光栅方向散射视差合成图像。光路开关根据观看者所在位置，通过选择第二柱透镜光栅上的部分柱透镜将视差合成图像投射到观看者所在区域。当人眼处于对应的观看区域时，可以看到与之对应的视差图像，从而产生立体视觉。