基于渐变线光源的高亮度集成成像3D显示

为了解决观看视角与亮度的相互制约关系,设计了一种基于渐变线光源的集成成像3D显示器,通过设置渐变线光源中每列线光源的宽度,优化微图像阵列中每列图像元的成像光路,建立了3D成像模型,通过几何光学推导了观看视角以及亮度的计算公式;研制了基于渐变线光源的集成成像3D显示实验装置,通过实验验证了可以在保持观看视角的前提下将3D图像的亮度提高为传统集成成像3D显示的4.5倍。     

基于掩膜板阵列的消串扰集成成像3D显示方法

随着立体显示技术的不断发展,集成成像三维（three-dimensional,3D）显示技术受到广泛的认可,但普遍存在的视觉串扰现象严重影响其立体观看效果。为了减小集成成像中相邻图像元间的串扰光线,提高观看舒适度,本文提出了一种基于掩膜板阵列的消串扰集成成像3D显示方法。该方法通过特定参数设计的掩膜板阵列,能有效阻挡相邻图像元间的光线,从而消除视区串扰现象,且结构简单,易于制备。文中分析了集成成像3D显示视区分布关系,以及无串扰立体视区范围和立体观看视角大小,详细阐述了基于掩膜板阵列的消串扰集成成像3D显示方法的设计原理和结构,并通过实验验证了该显示方法能有效阻挡相邻图像元间的视区串扰。随着观看视角逐渐增大,串扰图像逐渐被阻挡直至全部消失,有效提升了集成成像3D显示的观看体验。     

用于提高集成成像景深的微透镜阵列研究

集成成像3D显示是一种运用微透镜阵列从不同方 位对三维物体记录和重构的真三维显 示技术,针对集成成像3D显示技术景深不够、微透镜之间间隙透过的杂散光引起干扰导致的 重构图像质下降等问题,本文设计新型微透镜阵列结构(双层针孔/微透镜组合阵列结构)以 减少杂散光并增加集成成像3D显示的中心深度平面的个数以提高集成成像的景深。根据集成 成像原理,确定双层针孔/微透镜组合阵列的参数,利用Tracepro光学仿真软件对集成成像3D显示过程进 行仿真,结果表明,双层针孔/微透镜组合阵列能有效地较少杂散光;当两层微 透镜阵列间距为5mm时,本文系统获得的景深比传统系统大20 mm左 右,即 双层针孔/微透镜组合阵列结构能够实现在减少杂散光影响的同时又增加集成成像的景深。     

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。     

集成成像立体显示技术性能改进研究

集成成像是一种利用微透镜阵列来记录和再现3D空间场景的真3D显示技术.本文主要针对传统集成成像技术中存在的黑边、视角窄、记录速度慢和深度计算不准确等问题,进行了深入地分析与研究.文中建立了相应的数学模型,分别提出了消黑边的计算机二次记录和大视角的集成成像3D显示以及快速计算机集成成像方法,依据建立的高斯光束分布模型,还...     

立体视区完整的无串扰集成成像3D显示

集成成像三维（3D）显示技术具有连续视点、无需助视设备等特点，但普遍存在的视觉串扰现象严重影响立体观看效果。分析图像元在立体视区成像的有效像素区域，推导出图像元上的串扰图像区域分布的变化规律，提出一种立体视区完整的无串扰集成成像3D显示结构。精确设计具有渐变孔径的掩模板阵列，其既能完全透过有效像素光线，使光线向主视区和各阶立体视区成像，保留了集成成像立体视区分布的完整性，又能阻挡串扰像素光线的出射，消除了相邻视区间的串扰，实现了立体视区完整的无串扰集成成像3D显示。提出的结构简单易于实现，有助于集成成像显示技术的进一步推广。     

（英）基于中红外波段的等离子体金属孔天线

研究了周期性金属孔阵列的光学和远场辐射特性,实验发现所有样品在中红外波段都有两个透射峰,当金属孔径或者孔阵的晶格常数变大时,透过峰的中心频率发生红移.在透过率的中心频率附近,周期性的金属孔阵列表现出偶极子阵列的特性,其远场辐射特性随着孔径的减小或者孔阵列晶格常数的增大而增强.     

基于全息光学元件的增强现实3D显示系统

设计了一种基于全息光学元件的透视增强现实集成成像3D显示系统。对基于反射体全息原理的全息光学元件的记录及再现做了理论分析,并通过搭建实验光路记录一块尺寸为20mm×20mm的全息光学元件。该全息光学元件仅对满足布拉格条件的光线体现出微透镜阵列成像功能,再现出虚拟的3D图像,而真实3D物体发出的光线可以直接透过全息光学元件,因此该全息光学元件作为图像融合元件实现了真实3D物体与虚拟3D图像的融合。该实验研制的透视增强现实3D显示系统能够再现出较好的虚拟3D图像,有效地融合虚拟3D图像和真实3D物体,实现增强现实的3D显示效果。     

基于中红外波段的等离子体金属孔天线(英文)

研究了周期性金属孔阵列的光学和远场辐射特性,实验发现所有样品在中红外波段都有两个透射峰,当金属孔径或者孔阵的晶格常数变大时,透过峰的中心频率发生红移.在透过率的中心频率附近,周期性的金属孔阵列表现出偶极子阵列的特性,其远场辐射特性随着孔径的减小或者孔阵列晶格常数的增大而增强.     

集成成像3D拍摄与显示方法

三维(3D)显示实现了人类"真实地还原所见世界"的愿望。基于光路可逆原理的集成成像3D显示能全真地重建出原始3D场景,目前这一技术已成为3D显示领域的研究热点之一。为了全面地了解和掌握集成成像3D拍摄和显示,首先对集成成像的基本原理进行了简单的阐述,然后概述了几种典型的集成成像3D拍摄方法,如全光学拍摄法、直接拍摄法、扫描式拍摄法等,提出的稀疏相机阵列法和计算机生成法将是未来集成成像3D拍摄的发展方向。对基于视点和深度平面的两种集成成像3D显示方法进行了详细介绍,由于采用不同的方式呈现出3D图像的立体效果,将具有不同的应用领域。     

基于非均匀棱镜阵列的三维集成成像视角增强方法

针对传统集成成像系统视角受限于单元透镜尺寸及其焦长的问题,提出了一种基于非均匀棱镜阵列的三维集成成像视角增强方法。以传统集成成像重构显示原理为基础,借助于非均匀棱镜阵列对重构光线的偏转作用,设计了显示透镜阵列和非均匀棱镜阵列组合的立体显示模式。依据集成成像的三维重构显示原理,利用光线追迹理论,导出了非均匀棱镜阵列的结构参数和集成成像系统视角之间的关系模型。仿真实验表明,基于非均匀棱镜阵列的集成成像系统视角比传统集成成像系统有了显著提高。     

Time distribution characteristics of cat-eye reflected light from moving optical target

By using the Collins diffraction formula and expanding the aperture function into a finite sum of complex Gaussian functions, an analytical formula of the time light intensity distribution for oblique Gaussian beams passing through a moving cat-eye optical lens and going back along the entrance way is deduced.By numerical computation,the variation laws of the time intensity distributions of the cat-eye reflected light with the viewing angle,imaging distance,aperture and instantaneous field of view are given.The results show that the relationship between the light intensity at the return place and the detection time is linear,and it is of inverse proportion only when the viewing angle is very large.For the staring imaging optical lens, the nonlinear extent of the time distribution curve becomes larger with the decrease of the viewing angle.For the instanta- neous imaging optical lens,there is still some cat-eye reflected light when the detection system is out of the viewing field of the target lens.     

基于光学相控阵的提高APD阵列三维成像分辨率方法

小面阵APD阵列较低的像元数量限制了其三维成像分辨率。提出了一种基于光学相控阵的提高APD阵列三维成像分辨率方法,用光学相控阵生成与APD阵列像元数量相同且位置匹配的光束阵列并实现扫描。光束阵列中子光束发散角小于APD阵列中单个像元的瞬时视场角,子光束在单个像元视场内扫描实现APD阵列对目标三维信息的多次采集,进而提高APD阵列的分辨率。在Matlab中基于二维标量衍射理论仿真了光束阵列在远场的分布,并分析了子光束发散角与扩展周期数之间的关系。最后采用液晶相位空间光调制器作为光学相控阵器件,结合CCD接收回波信号,进一步验证了提出方法的可行性。     

Curved Projection Integral Imaging Using an Additional Large‐Aperture Convex Lens for Viewing Angle Improvement

In this paper, we propose a curved projection integral imaging system to improve the horizontal and vertical viewing angles. The proposed system can be easily implemented by additional use of a large‐aperture convex lens in conventional projection integral imaging. To obtain the simultaneous display of 3D images through real and virtual image fields, we propose a computer‐generated pickup method based on ray optics and elemental images, which are synthesized for the proposed system. To show the feasibility of the proposed system, preliminary experiments are carried out. Experimental results indicate that our system improves the viewing angle and displays 3D images simultaneously in real and virtual image fields.     

嵌入式设备立体图像显示技术研究

便携式裸眼3D设备屏幕规格众多,在基于嵌入式系统多规格小尺寸液晶屏的便携式设备上实现立体显示效果,需在嵌入式系统支持下对立体图像进行缩放和插值处理,满足左右眼图像的准确观看。文章对安卓操作系统中3D图像处理进行研究,应用安卓提供的函数获取屏幕物理像素和图像实际分辨率,并根据二者的参数使用失真度小的线性缩放技术和列插值融合方法完成左右格式3D视频和图像的立体播放。在多规格普通2D液晶屏的便携式设备上进行了验证得到正确显示。     

Three-dimensional integral imaging display system based on negative lens array

An integral imaging display system based on negative lens array in real mode is proposed in this letter. Compared with the conventional integral imaging system with positive lens array, the negative one has a huge advantage on viewing angle. The minimum viewing angle of the imaging display system based on negative lens array is the maximum viewing angle of the positive one with the same parameters. And the imaging display system based on negative lens array can enhance the viewing angle to 180° with special parameters. Other parameters, such as resolution and depth-of-field, are the same in both systems. Another advantage is that the proposed imaging display system based on negative lens array can fill the image area gap between 0 and 2f. The feasibility of our proposed method is experimentally proved. This work has been supported by the National Natural Science Foundation of China (No.11474169) and the Hebei Provincial Science Foundation for Youths (No.F2016402115). E-mail:XXJiao@hebeu.edu.cn      

Compact auto-stereoscopic display based on directional backlight using side-glowing polymer optical fiber array

A compact directional backlight module of time-multiplexed auto-stereoscopic display based on side-glowing polymer optical fiber (SGPOF) is proposed. The optical system is mainly composed of SGPOF array and cylindrical lens array. Spatial crosstalk is reduced by inserting a grating film as multi-slit diaphragm between the SGPOF array and the cylindrical lens array. A theoretical model is constructed based on the imaging optics principle of the off-axis ray. In the experiments, the cylindrical lens array concentrates a small number of views on three different view zones, the display can provide high luminance. The measurement results show that the luminance uniformity of the backlight module is up to 89.6%, and in the viewing zone the crosstalk is lower than 10%. The backlight module is compacted that the thickness being only 7 mm. The full-resolution and low-crosstalk 3D images are realized by using SGPOF backlight.