光栅式自由立体显示器空间视区建模与串扰计算

为了实现光栅式自由立体显示器的空间视区建模与串扰的理论计算,提出一种基于光学仿真软件Lighttools的空间视区模型建立与串扰计算方法。首先,在Lighttools中,以设计最佳观看位置(OVD)为轴心,建立3个空间平面探测器。然后,对探测平面上的照度仿真数据进行特征分析,得到空间视区的简化模型;分析简化模型与原始模型的空间线性和空间角度关系,得到空间视区在三维空间的几何分布。最后,依据视区模型的理论边界,计算各个视区范围内的串扰度。从而完成了视区与串扰两个参数的规范化与数字化,为自由立体显示器的设计和使用提供明确的理论指导。     

垂直/倾斜型交错狭缝光栅对立体显示效果的影响

利用传统狭缝光栅实现的自由立体显示器,存在着串扰严重、莫尔条纹明显、可视区域较小、在水平和竖直方向上光损失不平衡等缺陷。针对这些问题,本文就狭缝光栅的倾斜角度、狭缝宽度、狭缝错开距离等光栅关键参数对立体显示莫尔条纹、串扰、可视区域的影响展开研究,分析了交错狭缝光栅设计方案,优化设计了两种狭缝光栅立体显示器件,分别采用了垂直交错狭缝光栅和倾斜交错狭缝光栅。以4视点的自由立体显示器为例,以像素半高度将相邻的两段狭缝错开。实验测试结果表明,当倾角θ为12.2°,错开距离分别为0.053 7mm和0.030 2mm时,垂直/倾斜交错光栅均能有效减少莫尔条纹的发生。对比发现,倾斜交错光栅的串扰仅增加1.57%,但可视区域增加了17.9%,且在水平和竖直方向上光损失率匹配度较高,立体显示效果明显改善。     

狭缝光栅裸眼立体显示器的参数优化设计

在传统的狭缝光栅裸眼立体显示器设计中,在增大可视区域左右尺寸和降低图像间串扰时,将会引起光能损失率增大。针对这一问题,对传统的设计参数进行优化,在确保光能损失率可以接受的条件下,依据立体视觉要求进行仿真和实验,通过减小狭缝宽度的值,增大视区的左右尺寸,降低串扰。实验结果表明,与理论值相比较,优化后的视区左右尺寸增大9 mm,串扰值降低2.3%,而光能损失率只增加0.07,具有较高的应用价值。     

基于方形RGBW子像素排列的跟踪式自由立体显示屏

针对传统基于移动狭缝光栅的跟踪式自由立体显示中因观看者头部微动看到串扰立体图像的问题,提出了一种基于方形RGBW子像素排列和斜置狭缝光栅的跟踪式自由立体显示屏,通过创建具有固定宽度的无串扰视区,为不同观看者提供无串扰的立体图像。分析了自由立体显示屏的工作原理,给出了其参数计算公式。实际设计了基于提出方法和传统方法的跟踪式自由立体显示屏,并仿真了它们在最佳观看距离处水平方向上的亮度分布。通过对比分析,得出基于提出方法的跟踪式自由立体显示屏在最佳观看距离处获得了具有固定宽度的无串扰视区,从而保证了观看者始终观看到无串扰的立体图像。     

基于柱透镜光栅的合成图像生成及分辨率损失

根据柱透镜单元光传输原理,提出了一种非均匀宽度视差图条纹及其在合成图像中非均匀排列的方法,该方法可以减少立体图像串扰,增加各个视点接收到的对应视差图的信息量,使观看到的自由立体图像更加清晰。此外,置于LCD屏前的柱透镜光栅条纹方向与屏表面的坐标轴倾斜角度的改变会导致图像在竖直和水平方向分辨率的变化。与光线追迹测量分辨率损失的ASAP软件模拟法不同,本文以解析法分析了光栅条纹倾斜角度对竖直和水平方向分辨率损失的影响,计算结果对柱透镜光栅自由立体显示器的设计有一定的参考性。     

狭缝光栅开口率与裸眼3D显示串扰之间的关系

研究了狭缝光栅开口率和3D串扰之间的关系。先采用固定式的狭缝光栅显示器件进行实验,发现2%～4%光栅开口率的增加导致了0.2%～2%串扰的增加,初步验证了"光栅开口率越高,3D串扰越大"的规律。考虑到2D显示产品的个体性能差异以及在贴合过程中的操作误差都可能对这个结果产生影响,又用TN盒制作成活动式狭缝光栅,通过改变电压来改变狭缝光栅的开口率,从而在其他条件都一致的情况下,测试出狭缝光栅透过率和3D串扰之间的关系。对于2视点的裸眼3D设备,随着控制电压从4V增大到15V,串扰逐步减小了1.6%,从而最终确认了"开口率越高,3D串扰越大"的规律。     

基于双面光栅的LED三维立体显示系统的研制

LED显示屏已被广泛应用于户外大型显示,将3D显示技术应用到LED显示上已经成为LED显示的新的热点和方向。针对LED显示屏上各个LED显示单元之间上下左右出现倾斜、歪曲,表面出现凹凸不平等现象,导致传统的光栅很难精确对齐、3D串扰很大的问题,提出了一种新型的双面光栅。其中,后光栅用于保证组成LED显示屏的每个LED子像素的发光中心点在水平和垂直方向保持一致,前光栅则用于立体分光。同时,还设计了LED三维立体显示系统,以ARM作为视频控制系统,FPGA实现3D像素预处理和显示屏控制,通过在LED屏前放置双面光栅,系统最终可以实现较好的3D显示效果。     

作波分复用AWG同频串扰的相关特性及理论研究

本文讨论了光信号在阵列波导光栅（AWG）中同频光电流串扰的自相关函数,从理论上探讨了同频串扰的自相关系数,研究了相关系数与同频串扰引起延时的关系,及同频串扰噪声功率和串扰的极化方向的关系,得到了相关系数R_F与AWG延时时间τ、记录值n之间的关系曲线.数值计算表明:串扰延时使AWG的传输信号存在负相关、弱相关、正相关,其串扰延时对记录长度的影响呈周期性变化.     

体光栅的垂直选择角和光栅简并

从理论和实验上探讨了体光栅在垂直方向的角度选择性，根据ｋ矢量球与参考点源平面上的对应关系，导出了垂直方向的选择角，并得到光栅简并线方程。实验结果表明体光栅在垂直方向具有有限的选择角     

一种可预测TFT-LCD垂直串扰水平的定量分析方法

电容耦合和TFT漏电引起的垂直串扰问题在高分辨率液晶显示器产品上变得较为突出,大大影响了产品良率。业内通常采用VESA 2.0标准利用窗口画面测试串扰水平,但目前还没有一种预测串扰水平的定量分析方法。本文从垂直串扰形成机理出发,提出了一种可预测垂直串扰水平的定量分析方法,可预测出不同模式产品垂直串扰最严重的画面,有利于我们更好地研究和分析产品的品质。首先,通过分析垂直串扰机理,得到了垂直串扰现象与源电压差之间的定性对应关系。然后,通过分析V-T曲线,得到窗口画面下的亮度变化与源电压差之间的定量关系|ΔL|=kα|ΔV|。通过PCB板上的输出节点可以得到各灰阶对应的正负源电压,依据灰阶画面对应的源电压找到V-T曲线上对应的点可求出对应的斜率k值,依据漏电机理可求出对应的源电压差值|ΔV|,|ΔV|变化不大时可认为漏电电压降系数α为定值,故可计算出不同灰阶背景画面在窗口画面影响下的亮度变化值|ΔL|,将|ΔL|除以V-T曲线上对应灰阶的亮度值即可得到串扰值,通过比较不同窗口画面的串扰计算值即可得出串扰最严重的画面。最后,采用VESA 2.0标准方法测试不同窗口画面下的垂直串扰水平,与此方法的计算结果进行比较,串扰变化趋势吻合较好,TN和ADS模式下的线性相关系数分别达0.98和0.93以上。结果表明,此方法可以用来定量地研究产品垂直串扰的问题。     

基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示

为了解决视区分离的问题,设计了一种基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示器,建立了3D成像模型,详细阐述了一维集成成像双视3D显示的原理;通过几何光学推导视区宽度以及观看视角的计算公式;研制了基于偏振光栅的一维集成成像双视3D显示测试装置,在左18°到右18°的范围内,通过左偏振眼镜和右偏振眼镜在同一视区内分别观看到两个不同的3D图像。     

视差栅栏式立体显示器的三维空间发光特性研究

通过实验研究了视差栅栏式立体显示器的某些特性,根据客观测量结果计算了显示器的最佳观看位置,验证了串扰现象的存在,解释了在某些位置观看显示器时看到的竖状条纹现象。在此基础上,提出两种视差栅栏式立体显示器的光学测量及计算方法,并进行了软件模拟。     

The Seelinder: Cylindrical 3D display viewable from 360 degrees

We propose a 3D video display technique that allows multiple viewers to see 3D images from a 360-degree horizontal arc without wearing 3D glasses. This technique uses a cylindrical parallax barrier and a one-dimensional light source array. We have developed an experimental display system using this technique.Since this technique is based on the parallax panoramagram, the parallax number and resolution are limited by the diffraction at the parallax barrier. In order to solve this problem, we improved the technique by revolving the parallax barrier. The improved technique was incorporated into two experimental display systems. The newer one is capable of displaying 3D color video images within a 200-mm diameter and a 256-mm height. Images have a resolution of 1254 circumferential pixels and 256 vertical pixels, and are refreshed at 30 Hz. Each pixel has a viewing angle of 60 degrees that is divided into over 70 views so that the angular parallax interval of each pixel is less than 1 degree. These pixels are arranged on a cylindrical surface to allow for the produced 3D images to be observed from all directions. In this case, observers may barely perceive the discrete parallax.     

自由立体显示器的光学性能测量与研究

为了评价自由立体显示器的光学性能,以八视点狭缝光栅自由立体显示器为例,针对不同的视点图像,测量了不同视角下的亮度值与色度值,研究自由立体显示器的光学性能,其光学性能包括自由立体显示器的最佳观看位置、串扰、可视范围、亮度均匀性、色度均匀性和莫尔条纹。结果表明,这种测量及分析方法实现了对多视点立体显示器光学性能的定量评估,增强了评估立体显示器性能的客观性,对自由立体显示器的设计具有指导意义。     

基于柱面光栅的液晶三维自由立体显示

根据双目视差原理和柱面光栅的分光特性研制了液晶三维自由立体显示器.该立体显示器由二维平板液晶显示器和柱面光栅有机耦合而成.采用九个视差图实现了三维静态、动态和视频的显示效果.一个19英寸的立体显示器具有相对应的平面显示器相同的亮度、对比度和色彩,其分辨率在垂直和水平方向都有合理的下降.该立体显示器的观看距离是(1000±500)mm,视角为 90°,可供多人不戴立体眼镜就能自由观看立体图像.     

基于时空一致性的立体视频稳像改进方法

随着立体拍摄设备的普及,立体影视的后期稳像需求大大增加.直接观看带有抖动的立体视频,极易造成视觉疲劳.利用传统2D稳像方法分别稳像合成的立体视频很可能引入新的垂直视差,并且会导致水平视差的不稳定,大大影响视觉体验.因此,提出了一种改进的立体视频稳像方法,在3D运动模型进行单目稳像的基础上,增强两路视频的时空一致性约束,更好地稳定水平视差及消除垂直视差.最后对稳定后的序列进行合理的裁切放大.对几组不同的立体抖动视频进行了试验,测试结果表明所提出的方法是有效的.