文档介绍：南开大学
硕士学位论文
集成成像三维显示系统光学性能的研究
姓名:王芳
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:方志良;赵星
2012-05
摘要数——分辨率、景深和观看视场角的含义,分析了系统各器件对分辨率、景深集成成像技术作为三维显示技术中的一种手段,由于其观看方便、具有连续的观察点和全视差、实验条件简单等受到了越来越多的关注。然而,由于受集成成像系统光学性能的限制,再现像的质量不高,主要体现为分辨率低、景深短和观看视场角小。虽然许多研究者提出了多种方法提高集成成像系统的分辨率、景深和观看视场角,但是对于集成成像系统的客观评价标准、透镜阵列与系统性能的关系以及集成成像技术在裸眼平板立体显示中的应用等问题仍然没有得到足够的关注和深入研究。本文针对这些问题对集成成像三维显示系统的光学性能展开了研究,具体内容如下:酆下凼隽斯谕夤赜诟纳萍沙上袢允鞠低彻庋阅艿难芯肯状,并提出了现有研究中存在的一些问题;樯芰思沙上窦际醯幕驹恚约坝跋煜低彻庋阅艿娜鲋饕2和观看视场角的影响;岷先搜鄣氖泳跆匦裕诜治鱿低撤直媛视胩囟ü劭刺跫氯搜鄯直姹领关系的基础上,提出了用相对分辨率参数表征实际观看时系统视觉分辨效果的方法,可有效区分和比较不同集成成像系统的实际分辨性能,并论述了透镜阵列在集成成像三维显示系统中的重要作用;庸庀咦芳5慕嵌瘸龇ⅲ岢隼孟嗔谠K赝枷竦耐慵渚啾碚骷成像三维显示系统的景深及其极值,阐述了同名点间距和透镜阵列间距对系统景深的重要影响。在此基础上,通过改变元素图像的同名点间距实现了集成成像三维显示系统景深的调制;治隽讼允酒劣胪妇嫡罅兄渌罱橹实恼凵渎识韵低彻劭词映〗堑影响,针对未来裸眼平板立体显示技术的发展趋势,设计了液晶显示屏和透镜阵列组成的实验装置,使用介质填充的方法增大了集成成像系统的观看视场角。关键词:集成成像,光学性能,分辨率,视觉分辨效果,景深,观看视场角
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第一章绪论第一节集成成像技术概述随着现代科学技术的高速发展,人们对视觉感受的体验不再局限于二维平面显示,三维立体显示技术逐渐崭露头角,并且以其独特的优势成为人们关注和研究的热点。与传统二维显示技术相比,三维立体显示技术能够更加真实的反映现实世界,让人有身临其境的感觉,在医疗、工业检测、军事、娱乐等方面都有广泛的应用【。根据观看立体图像时是否需要佩戴特殊设备,可以将三维立体显示技术分为两类。以立体眼镜显示和头盔立体显示为代表的非裸眼三维显示技术,以及以全息术、体三维显示和集成成像技术为代表的裸眼三维显示技术【。前者技术相对比较成熟,且部分已经产品化,但都需要佩戴特殊的立体眼镜或头盔显示器才能看到三维立体像,减少了观看时的娱乐性和自然性,长时间观看还伴随着视觉疲劳,舒适度下降等问题。后者裸眼三维显示技术虽然不存在视觉疲劳的问题,但全息三维显示技术需要相干光的特殊照明,且对实验条件的严格要求使其应用受到限制。体三维显示需要系统控制显示空间中物体发出、吸收和散射的光线或显示屏高速旋转形成成像区域,装置比较复杂。而集成成像技术既不需要相干光照明,实验装置也较为简单,因此近年来受到了人们的关注。集成成像技术实现立体显示分为记录和显示两部分。记录时利用透镜阵列记录不同视角的物空间信息,形成元素图像阵列;再现时通过显示屏显示元素图像阵列,根据光路可逆原理,。
心拶善零◆:沙上窦际是一种自由立体显示技术,不需要配戴任何辅助设备就可以观看到三维立体像;鄄斓懔劭凑呖梢栽谝欢ㄊ咏悄诳吹搅耐枷瘢铱山卸嗳送时观看;哂兴椒较蚝褪狈较虻氖硬钚Ч沟霉劭凑咴诹礁龇较蛏移动时可以看到物体不同视角的信息;笛樽爸眉笆笛樘跫冉霞虻ィ然光照明即可。虽然集成成像技术有着一些独特的优点,使其得到快速发展,但是集成成像三维显示技术也存在一些问题,如再现图像的分辨率较低、三维图像的景深较短、可观看的视场角范围较小、缺少可靠有效的系统评价标准,这些问题都限制了集成成像三维显示系统光学性能的进一步提高。要想观看到高临场感和高质量的再现立体图像,进而比较不同集成成像三维显示系统的性能,就要深入研究包括分辨率、景深和观看视场角在内的系统光学性能,在此基础上有针对性的提出各种改善方法,从而提高系统的光学性能。集成成像三维显示系统的分辨率主要受透镜阵列个数、子透镜的孔径以及显示屏分辨率的影响。所以,通过时空复用或者改变系统结构的方法增加透镜第一章绪论像图集成成像技术原理显示屏
镜的孔径,提高了系统的分辨掣阵列的个数,或通过附