真空電子技術(shù)2002年第2期5VACUUM ELECTRONICS多視點成像技術(shù)賈正根(南京電子器件研究所江蘇南京210016)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:介紹幾種多視點成像技術(shù)對其發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)缺點以及應(yīng)用范圍進(jìn)行了詳細(xì)探討。關(guān)鍵詞:立體顯示;多視點成像;凹凸透鏡全息微透鏡陣列中圖分類號:0438文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B .文章編號:1002-8935( 2002 )2-0051-03多視點成像技術(shù)其實質(zhì)就是裸眼立體顯示技有較高的精度。術(shù),該技術(shù)近年發(fā)展很快在醫(yī)療、軍事、科研等領(lǐng)域該顯示技術(shù)的主要問題是對觀察位置、兩眼距的應(yīng)用十分引人注目。離及左、右視差圖像關(guān)系設(shè)計要求準(zhǔn)確。若設(shè)計不裸眼立體顯示技術(shù),與以前的立體顯示技術(shù)相當(dāng)三者位置不佳就會影響到圖像質(zhì)量。比裝置簡單效果更好。裸眼立體顯示主要有兩類①雙視點技術(shù)②多.視點技術(shù)。1雙 視點技術(shù)擋板雙視點成像技術(shù)，也就是雙視點立體顯示技術(shù),它又分為3類①視差擋板顯示技術(shù)②尾正交凸透鏡技術(shù)③雙板顯示技術(shù)。雙視點立體顯示技術(shù)是根據(jù)左、右眼具有不同液晶板的視點運用光學(xué)手段在一定距離上左右雙眼觀背光源察不同的觀察面來實現(xiàn)立體顯示1。1.1視差擋板 顯示技術(shù)圖1視差擋板立體顯示原理圖近年日本三洋電機公司應(yīng)用薄膜晶體管液晶顯示( TFT-LCD )技術(shù),實現(xiàn)了視差擋板立體顯示。其為改進(jìn)這-缺陷三洋公司最近開發(fā)出新的立顯示原理如圖1所示左右兩眼各有一個視點,中間體顯示裝置,如圖2所示。該裝置通過電子擋板方擋板是馬賽克式的-部分透光,另-部分不透光。法在大大視上移動時偉伴 坂作相應(yīng)的移動電子LCD板分左、右視區(qū)液晶板后面是是背光源。從圖中國煤化工)1/4節(jié)距。同時液晶1也可看出，雙視點視差擋板立體顯示比以前介紹TYHCNMH(顯示板工、口見工山際還巴比乍出相應(yīng)的位移。的立體顯示更為簡單有效。但對LCD板視區(qū)要求收稿日期2001-07-03作者簡介52真空電子技術(shù)2002年CCD該立體顯示實現(xiàn)高亮度,創(chuàng)造了極有利的條件。頭控制電路2多視點技術(shù)馬賽克門LR圖像裸眼立體顯示除運用雙視點技術(shù)之外還可運控制電路L控制電路用多視點技術(shù)。多視點立體顯示是通過順序觀察來實現(xiàn)的,可劃分為3種類型:①多像凸透鏡法②一體化成像法③聚焦光陣列法。2.1多 像凸透鏡法最近菲力浦公司用多像凸透鏡法實現(xiàn)了這種立體顯示。多像凸透鏡法是將透鏡和LCD相結(jié)合并圖2電子擋板型 立體顯示使LCD相對于凸透鏡有-定傾斜。這樣可以克服1.2尾正交凸透鏡立體顯示2]擋板式立體顯示的一個缺點是:觀察者兩眼允前述用凸透鏡法使水平分辨率下降的缺點。菲力浦許的位置有嚴(yán)格的限制。用尾正交凸透鏡方式可以公司已用11.3英寸SVGA級的全色TFT-LCD板做出立體顯示樣品。較好地克服這一缺點。圖3為尾正交凸透鏡立體顯示的結(jié)構(gòu)。從圖中.2.2 - 體化成像法看到背光源是馬賽克式的縱向凸透鏡和橫向凸透日本NHK技術(shù)研究所已設(shè)計出用特殊光學(xué)成鏡兩者正交。液晶顯示板的左、右視差圖像是平行像系統(tǒng)多視點攝像裝置、再配合TFTLCD(在LCD板前加微型透鏡陣列實現(xiàn)-體化成像法立體顯示裝相間的條。置其原理如圖6所示。它分為攝像和顯示2個部/馬賽克似凸透鏡,分。攝像部分由高清晰度攝像機透鏡、折射率分布背光溝構(gòu)與遵鏡、式微透鏡陣列、透鏡和成像目標(biāo)組成,顯示部分由1.CD-LCD板微型凸透鏡構(gòu)成。左觀察區(qū)右觀察區(qū)右視差像左視差你<左限右眼觀察陽離圖3尾正交凸透鏡立體顯示該立體顯示的觀察距離和觀察區(qū)關(guān)系如圖4所左眼觀察距離示觀察區(qū)有較大變化范圍。尾正交凸透鏡式立體顯示觀察區(qū)范圍寬。圖5為圖像亮度分布亮度在橫向范圍內(nèi)變化緩慢這是圖4觀察 距離和觀察區(qū)關(guān)系該立體顯示優(yōu)越于視差擋板式的地方,它允許觀察1.0r者兩眼位置有較大變化。1.3雙板式立體 顯示前面介紹的立體顯示都用單板LCD( 液晶顯0.5-示)用單板LCD雖節(jié)省,但 顯示分辨率僅有LCD中國煤化工板的一半。為改進(jìn)顯示分辨率夏普公司研究所設(shè)計出二板式立體顯示。左、 右眼各用一塊LCD圖像MYHCNMH(IJ250再用透鏡光學(xué)元件來合成,這樣就獲得了高分辨率觀察距離/mm ;立體顯示。圖5亮度分布不論是單板LCD式或雙板式的尾正交凸透鏡該立體顯示裝置可觀察任意方向的立體顯示圖立體顯示在教攝顯示板前不需加光學(xué)元件。這為第2期賈正根多視點成像技術(shù)5:屏上。經(jīng)水平和垂直方向掃描后得到的信號光再攝像系統(tǒng)微透鏡陣列經(jīng)透鏡聚焦成像到另一屏上得到立體圖像。圖像,垃鏡的亮度和像差都可調(diào)節(jié),相鄰激光束的交叉角也可HIDTYV調(diào)節(jié)這使觀察者瞳孔可同時接收多束光故這種立體顯示也叫超多眼立體顯示。FLA倒像”通鏡^半字體繳點激光器校正透鏡. 顯示系統(tǒng)-集光通就再生像、圖7聚焦光陣列型 立體顯示觀察青3結(jié)論LCD板以上介紹了幾種多視點立體顯示其裝置簡單圖像也有-定質(zhì)量是有發(fā)展前途的新技術(shù)。圖6一 體化成像型立體顯示像也可做成高分辨率顯示,是很有發(fā)展前景的產(chǎn)參考文獻(xiàn)品。[1]安田.最近0映像三入于0應(yīng)用展 4- 1立體映2.3聚焦光陣列 FLA )型立體顯示3]像D原理七方法.映情學(xué),1997 51 13.利用FLA可實現(xiàn)立體顯示其顯示原理如圖7 [2] Morishima H. Rear Cross Lenicular 3D Display without eye-所示。由圖中可以看出,從半導(dǎo)體激光器發(fā)出的聚glasses. Proc SPIE ,1998 3295 :193.焦陣列通過焦點后散開再經(jīng)過透鏡校正后成像在[3]木集束化光源列|C多眼立體亍億Jo0研窮. 高度立體 畫通信才口工勹卜最終成果 告,1997 :144.中國煤化工MHCNMHG.