多视点成像技术

真空电子技术2002年第2期5VACUUM ELECTRONICS多视点成像技术贾正根(南京电子器件研究所江苏南京210016)The Multi-Visual Point Image TechnologyJIA Zheng- gen( Nanjing Electronic Derice Institute ,Nanjing 210016 ,China )Abstract :In this paper several muli- visual point image techniques are introduced. The state of the art advantages and shortcomings ofthese techniques as well as their application are also discussed in detail.Keywords : Sterscopic display ;Multi-visual point image ,Lenticular Lens ;Holograph microlenticular len array摘要:介绍几种多视点成像技术对其发展现状、优缺点以及应用范围进行了详细探讨。关键词:立体显示;多视点成像;凹凸透镜全息微透镜阵列中图分类号:0438文献标识码:B .文章编号:1002-8935( 2002 )2-0051-03多视点成像技术其实质就是裸眼立体显示技有较高的精度。术,该技术近年发展很快在医疗、军事、科研等领域该显示技术的主要问题是对观察位置、两眼距的应用十分引人注目。离及左、右视差图像关系设计要求准确。若设计不裸眼立体显示技术,与以前的立体显示技术相当三者位置不佳就会影响到图像质量。比装置简单效果更好。裸眼立体显示主要有两类①双视点技术②多.视点技术。1双 视点技术挡板双视点成像技术，也就是双视点立体显示技术,它又分为3类①视差挡板显示技术②尾正交凸透镜技术③双板显示技术。双视点立体显示技术是根据左、右眼具有不同液晶板的视点运用光学手段在一定距离上左右双眼观背光源察不同的观察面来实现立体显示1。1.1视差挡板 显示技术图1视差挡板立体显示原理图近年日本三洋电机公司应用薄膜晶体管液晶显示( TFT-LCD )技术,实现了视差挡板立体显示。其为改进这-缺陷三洋公司最近开发出新的立显示原理如图1所示左右两眼各有一个视点,中间体显示装置,如图2所示。该装置通过电子挡板方挡板是马赛克式的-部分透光,另-部分不透光。法在大大视上移动时伟伴 坂作相应的移动电子LCD板分左、右视区液晶板后面是是背光源。从图中国煤化工)1/4节距。同时液晶1也可看出，双视点视差挡板立体显示比以前介绍TYHCNMH(显示板工、口见工山际还巴比乍出相应的位移。的立体显示更为简单有效。但对LCD板视区要求收稿日期2001-07-03作者简介52真空电子技术2002年CCD该立体显示实现高亮度,创造了极有利的条件。头控制电路2多视点技术马赛克门LR图像裸眼立体显示除运用双视点技术之外还可运控制电路L控制电路用多视点技术。多视点立体显示是通过顺序观察来实现的,可划分为3种类型:①多像凸透镜法②一体化成像法③聚焦光阵列法。2.1多 像凸透镜法最近菲力浦公司用多像凸透镜法实现了这种立体显示。多像凸透镜法是将透镜和LCD相结合并图2电子挡板型 立体显示使LCD相对于凸透镜有-定倾斜。这样可以克服1.2尾正交凸透镜立体显示2]挡板式立体显示的一个缺点是:观察者两眼允前述用凸透镜法使水平分辨率下降的缺点。菲力浦许的位置有严格的限制。用尾正交凸透镜方式可以公司已用11.3英寸SVGA级的全色TFT-LCD板做出立体显示样品。较好地克服这一缺点。图3为尾正交凸透镜立体显示的结构。从图中.2.2 - 体化成像法看到背光源是马赛克式的纵向凸透镜和横向凸透日本NHK技术研究所已设计出用特殊光学成镜两者正交。液晶显示板的左、右视差图像是平行像系统多视点摄像装置、再配合TFTLCD(在LCD板前加微型透镜阵列实现-体化成像法立体显示装相间的条。置其原理如图6所示。它分为摄像和显示2个部/马赛克似凸透镜,分。摄像部分由高清晰度摄像机透镜、折射率分布背光沟構与遵镜、式微透镜阵列、透镜和成像目标组成,显示部分由1.CD-LCD板微型凸透镜构成。左观察区右观察区右视差像左视差你<左限右眼观察阳离图3尾正交凸透镜立体显示该立体显示的观察距离和观察区关系如图4所左眼观察距离示观察区有较大变化范围。尾正交凸透镜式立体显示观察区范围宽。图5为图像亮度分布亮度在横向范围内变化缓慢这是图4观察 距离和观察区关系该立体显示优越于视差挡板式的地方,它允许观察1.0r者两眼位置有较大变化。1.3双板式立体 显示前面介绍的立体显示都用单板LCD( 液晶显0.5-示)用单板LCD虽节省,但 显示分辨率仅有LCD中国煤化工板的一半。为改进显示分辨率夏普公司研究所设计出二板式立体显示。左、 右眼各用一块LCD图像MYHCNMH(IJ250再用透镜光学元件来合成,这样就获得了高分辨率观察距离/mm ;立体显示。图5亮度分布不论是单板LCD式或双板式的尾正交凸透镜该立体显示装置可观察任意方向的立体显示图立体显示在教摄显示板前不需加光学元件。这为第2期贾正根多视点成像技术5:屏上。经水平和垂直方向扫描后得到的信号光再摄像系统微透镜阵列经透镜聚焦成像到另一屏上得到立体图像。图像,垃镜的亮度和像差都可调节,相邻激光束的交叉角也可HIDTYV调节这使观察者瞳孔可同时接收多束光故这种立体显示也叫超多眼立体显示。FLA倒像”通镜^半字体缴点激光器校正透镜. 显示系统-集光通就再生像、图7聚焦光阵列型 立体显示观察青3结论LCD板以上介绍了几种多视点立体显示其装置简单图像也有-定质量是有发展前途的新技术。图6一 体化成像型立体显示像也可做成高分辨率显示,是很有发展前景的产参考文献品。[1]安田.最近0映像三入于0应用展 4- 1立体映2.3聚焦光阵列 FLA )型立体显示3]像D原理七方法.映情学,1997 51 13.利用FLA可实现立体显示其显示原理如图7 [2] Morishima H. Rear Cross Lenicular 3D Display without eye-所示。由图中可以看出,从半导体激光器发出的聚glasses. Proc SPIE ,1998 3295 :193.焦阵列通过焦点后散开再经过透镜校正后成像在[3]木集束化光源列|C多眼立体亍亿Jo0研穷. 高度立体 画通信才口工勹卜最终成果 告,1997 :144.中国煤化工MHCNMHG.