本发明公开了一种基于复合透镜阵列的集成成像3D显示装置，该装置包含同步控制器、显示器、电控掩模板、复合透镜阵列和扩散屏。所述电控掩模板，可实现两种状态，通过控制电控掩模板的不同区域分别处于全黑和透明状态，从而控制光线在不同区域通过和遮挡；所述复合透镜阵列，用于对显示器上微图像阵列发出的光线进行调制，在两个不同中心深度平面上重建出3D图像；所述同步控制器，用于控制显示器上的微图像阵列切换与电控掩模板切换同步；基于人眼的视觉暂留效应，观察者在视觉上能够同时看到上述两个中心深度平面上的3D像，实现景深增强的集成成像3D显示。