论文摘要
集成成像作为一种裸眼真三维显示技术,具有连续视角、视觉疲劳小以及无需辅助器件等优点,已经成为目前三维显示领域的研究热点之一。但在现有的集成成像三维显示技术中,仍存在再现深度小、视场角小和成像范围有限等诸多缺陷,无法满足三维显示在实际应用的需要。针对上述问题,本文提出了一种新的基于无屏投影的集成成像三维显示技术。对无屏投影集成成像三维显示技术的原理进行了深入的理论分析。分析结果表明无屏投影集成成像三维显示技术相比于传统的集成成像三维显示技术,其再现像的参数均有大幅提升。并在上述理论分析的基础上,提出了提高再现像品质的方法。主要创新性工作如下：1.深入分析了无屏投影集成成像三维显示的情况下,元素图像阵列上各个像素点的定向出射光线束的出射角度和发散角度。以及在定向光束的情况下,集成成像显示技术的集成原理。得到了集成成像三维显示系统参数和再现像品质之间的关系。并基于该原理提出了一种新的无屏投影凹透镜阵列集成成像三维显示系统。2.提出了两种集成成像三维显示再现像的再现深度的拓展方法。分别是基于扩散角控制的凸透镜阵列集成像三维显示系统的再现深度的拓展方法以及基于凹透镜阵列的集成成像三维显示系统的再现深度的拓展方法。光学实验结果显示,我们所提的这两种方法能够将再现深度拓展到传统方法的6.4倍和17.5倍。3.利用无屏投影集成成像三维显示系统的特性,提出了一种基于空间复用技术的集成成像三维显示系统的视场角的拓展方法。该方法利用无屏投影的特性,将多级元素图像阵列投射到空间中指定位置,从而实现了集成成像三维显示像再现视场角的拓展。光学实验结果显示,该方法能够将视场角拓展到传统方法的2.92倍。4.进行了连续像空间集成成像三维显示系统的研究,提出了一种虚像模式下实像和虚像同时再现的技术。这种实虚像同时再现的方法能够有效的缩减传统显示技术中实像和虚像间存在的2倍焦距宽度的间隙。从而将被间隙分开的实像空间和虚像空间从新接合在一起,从而实现成像空间的有效利用和维持了再现像的连续性。光学实验结果显示,我们所提的方法将间隙的宽度减小到传统宽度的45%。
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摘要Abstract第一章：三维显示技术简介第一节 三维显示技术简介第二节 三维显示技术1.2.1 “视差”三维显示技术1.2.2 “真三维”三维显示技术第三节 不同三维显示技术的性能对比第四节 本论文的主要研究内容和创新点第二章 集成成像原理及其系统的主要参数分析第一节 集成成像技术的基本原理2.1.1 集成成像三维显示的基本原理第二节 集成成像再现三维像的主要显示参数2.2.1 分辨率2.2.2 再现深度2.2.3 视场角2.2.4 集成成像再现像关键参数和三维显示系统参数之间的关系第三节 集成成像再现模式和主要显示参数2.3.1 虚像模式（Virtual mode）2.3.2 焦面模式（Focus mode）2.3.3 实像模式（Real mode）第四节 常见集成成像三维显示系统2.4.1 基于平板显示器的集成成像三维显示系统2.4.2 基于投影仪的集成成像三维显示系统第五节 小节第三章：无屏投影集成成像显示系统第一节 无屏投影集成成像显示系统第二节 无屏投影集成成像原理分析3.2.1 投射的元素图像阵列上各像点定向出射光线分析3.2.2 无屏投影凹透镜阵列系统中的元素图像阵列第三节 无屏投影三维像集成显示原理3.3.1 集成像点的光线出射方向和光束夹角第四节 无屏投影集成成像三维显示系统再现像的主要显示参数3.4.1 视场角3.4.2 分辨率3.4.3 串扰像3.4.4 再现像点的准连续条件第五节 无屏投影凹透镜阵列集成成像显示系统第六节 小结第四章：基于无屏投影集成成像三维显示系统的再现深度拓展第一节 集成成像三维显示系统的再现深度第二节 传统集成成像再现深度拓展技术第三节 基于小发散角的无屏投影集成成像三维显示再现深度的拓展技术4.3.1 原理4.3.2 光学实验结果4.3.3 结论第四节 基于凹透镜阵列的无屏投影集成成像显示系统景深的拓展4.4.1. 基于凹透镜阵列的无屏投影集成成像三维显示系统4.4.2. 凹透镜阵列的无屏投影集成成像三维显示系统和光学实验结果第五节 小节第五章：基于空间复用的无屏投影显示系统的视场角拓展技术第一节 多级无屏投影集成成像视场角拓展原理第二节 无屏投影空间复用的原理第三节 多级无屏投影集成成像显示系统第四节 小结第六章：连续像空间集成成像显示系统第一节 不同显示模式下的像空间第二节 连续像空间的原理第三节 连续像空间集成成像三维显示系统第四节 小节第七章 总结和展望第一节 本文的主要工作第二节 拟进一步开展的工作参考文献致谢个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
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