基于空间光调制器的动态全息三维显示技术研究
发布时间：2021-08-03 17:21
三维显示技术可以提供人眼所需的立体视觉信息,能够广泛地应用于医疗、军事、娱乐等领域,其中全息三维显示技术能够完整地记录和再现三维物体的全部信息（包括振幅信息和位相信息）,提供人眼所需的全部立体感知,因而被认为是一种理想的真三维显示方法。然而,由于目前的全息记录材料的刷新速率有限,导致传统的光学全息难以满足实时动态的显示需求。近年来,随着空间光调制器（SLM）技术与计算机科学的进步,基于SLM的动态全息三维显示技术逐渐成为了三维显示领域的研究热点。但是,受困于现有的工艺条件和掌握的技术手段,当前SLM的结构参数与高质量全息视频显示需求的SLM的结构参数之间仍然存在差距,直接导致了SLM的空间带宽积受限,从而使得基于SLM的全息三维显示系统的显示效果不能尽如人意。此外,由于三维物体往往具有复杂的空间结构以及庞大的信息量,导致全息图的计算数据量和刷新数据量也较为庞大,从而也限制了实时动态全息三维显示技术的发展。本论文围绕基于SLM的动态全息三维显示技术中存在的关键问题,以动态全息三维显示为研究目标开展相关研究工作,具体研究内容和创新性成果如下:（1）系统性地研究了基于SLM的全息显示机理,重...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：224 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?（ａ＞视差屏障技术原理小Ｓ图：（ｂ＞柱透镜阵列技木殴理小点图??２）?指向型背光技术??
第？章绪论?基于空间光调制器的动态全总二维显示技术研究??品。随后，２０１０年同小组的Ｂｒｉｇｈａｍ?Ｓ．?Ｅ．等人在此方案中通过优化背光照明刷新时??序来减小串扰［｜９］，从而提高显示效果。??Ｌｅｆｔ?ＲｉＱｈｔ??图１．２?Ｓｃｈｕｌｔｚ?Ｊ．?Ｃ．等人提出的指向型背光结构原理示意图？??ｈ述各种显示方法通常只能实现两个方向的指向性背光，造成观看者的观看视角??受限。为此，２０１１年台湾交通大学的Ｔｉｎｇ?Ｃ．?－Ｈ．等人提出了一种倒梯形结构的３Ｄ薄??膜＿，如阁１．３所示，这种３Ｄ薄膜可将出射光分成三个方向投射，供三个观看者同??时观看，实现ｆ多视点」维显小？。之后，２０１６年同小组的研究人员在此方案中通过??优化３Ｄ薄膜的设计过程和制作工艺，实现了可供多人同时观看、多视点亮度分布均??匀、２Ｄ／３Ｄ可切换的裸眼体视二维显示［２１１。??Ｓｉｄｅ?Ｃｅｎｔｒａｌ?Ｓｉｄｅ??ｏｂｓｅｒｖｅｒ?ｏｂｓｅｒｖｅｒ?ｏｂｓｅｒｖｅｒ??Ｒ?Ｌ?Ｒ?＾?Ｒ?丄??Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ?３Ｄ?ｆｉｌｍ??Ｌｉｇｈｔ?＿?ｆ?ｆ?＂１Ｊ?Ｌｉｇｈｔ??ｓｏｕｒｃｅ?一?Ｊｓｏｕｒｃｅ?２??阁１．３?Ｔｉｎｇ?Ｃ．?－Ｈ．等人提出的指向型竹光结构原理示意图Ｐｆｌ］??２０１７年上海交通大学的Ｆｅｎｇ?ｊ．－Ｌ．等人提出，基于指向型分束器阵列的背光结构??［２２］，利用指向型分束器来对入射光的方向进行调控，吋形成多个空间分离的视点，结??合液晶显小？屏显示二维视角图像，可以实现自由，、＞：体三维显示的效果，如图１．４（ａ）所??示。图１．４（ｂ）和图１．４（ｃ）分别为Ｆｅｎｇ?Ｊ．－Ｌ．等人基？指向型
刷新速率提出了更高??的要求。??Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ｃｏｌｌｕ？＾Ｈ３ｅａｍ?Ｓｐｌｉｔｔｅｒ??ＩＸ－?Ｄ．ｓｐｌａｙ?＞?＾?ｙ?２??Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?ＣｏｌｌｉｎＴ＾ｔｅｌ＾＾＾？?＾?Ｍ??Ｂｅａｍ?Ｓｐｌｉｔｔｅｒ?？?ｍ?Ｍ??⑷?ＪＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ?Ｂｅａｍ?Ｓｐｌｉｔｔｅｒ?＾?（ｂ）??Ｃ＇ＬＳ：（ｔ：）??？？？?一??ＣＬＳ３（ｔ３＞?Ｉ－Ｓｌ（ｔｌ）??１；ｒ??｛?ＣＬＳｏ（ｔｏ）??（ｃ）??图１．４?（ａ）Ｆｃｎｇ?Ｊ．?－Ｌ．等人提出的指向型背光结构原理小意图［２２１；?（ｂ）空分复用三维显示原理图［２２〗：??（ｃ）时分反用三维显小＇原理图［２２１??３）?投影机阵列技水??投影机阵列技术的Ｉ：作原理是利用由多个投影机组成的投影机阵列来显示多视??角图像，配合柱透镜、扩散屏等导光器件进行视点分离，从而产生三维显示的效果。??由丁－采用多个投影机，所以最终用于显示的像素数相比单个投影机有大幅提高，从而??可以很容易地提高显４分辨率或者增加观看视点数。２０１２年日本农工大学的Ｔａｋａｋｉ?Ｔ．??等人将杵透镜引入多投影机方案中，实现了多达２５６个视角的超多视点二维显示＾，??其显示原理不意图如图１．５所示。值得一提的是，此三维显示系统的视点间隔距离仅??仵１．３１ｍｍ，如此高密度的视点排列ｎｊ？以产生单眼调热的效果。２０１３年浙江大学的李??海峰教授课题组提出ｆ将微投影阵列和指向型扩散屏相结合来实现三维显示的方法??并在文验中利用１００个微投影机和－块圆柱形指向型扩散屏实现了具有平滑运动??视差的大尺寸（中间视角的图像尺寸约为ｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态体积式真三维立体显示效果优化[J]. 芦云龙,盛杰超,方勇,吕国强. 液晶与显示. 2016(05)
[2]固态体积式真三维立体显示器双灯照明系统设计[J]. 裴治棋,冯奇斌,陈晓静,吕国强. 应用光学. 2016(01)
[3]视角增大的集成成像3D显示系统[J]. 谢伟,王琼华. 四川大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]Color holographic zoom system based on a liquid lens[J]. 王迪,王琼华,沈川,周昕,刘超. Chinese Optics Letters. 2015(07)
[5]基于空分复用的大尺寸全息再现方法[J]. 李芳转,王迪,王翠,王琼华. 中国激光. 2015(04)
[6]固态体积式真三维立体显示器[J]. 杨光磊,井长龙,裴治棋,张应松,宋志刚,冯奇斌. 液晶与显示. 2015(01)
[7]可编程菲涅耳相位透镜应用于多平面全息投影[J]. 沈川,刘凯峰,张成,程鸿,韦穗. 光子学报. 2014(05)
[8]三维物体全视差全息体视图的快速计算[J]. 裴闯,蒋晓瑜,赵锴,梁浩聪. 光学精密工程. 2014(04)
[9]集成成像3D拍摄与显示方法[J]. 王琼华,邓欢. 液晶与显示. 2014(02)
[10]计算全息三维显示的信息量及其简化[J]. 王辉,金洪震,毋东元,李志光. 中国激光. 2014(02)
博士论文
[1]裸眼3D显示系统优化设计及性能提升的研究[D]. 高鑫.北京邮电大学 2018
[2]集成成像3D显示技术研究[D]. 王梓.中国科学技术大学 2017
[3]全息光电三维显示关键技术研究[D]. 曾震湘.上海大学 2017
[4]集成成像三维显示质量提升方法研究[D]. 张建磊.西安电子科技大学 2017
[5]固态体积式真三维显示关键技术研究与实现[D]. 方勇.合肥工业大学 2017
[6]基于衍射理论的计算机全息图算法研究[D]. 常琛亮.东南大学 2015
[7]动态全息三维显示中的计算全息面元方法研究[D]. 潘奕捷.北京理工大学 2015
[8]基于硅基液晶的全息视频显示系统与器件研究[D]. 沈川.安徽大学 2015
[9]数字全息成像技术应用研究[D]. 周皓.苏州大学 2015
[10]彩色LED体显示系统的建立及性能研究[D]. 谢小燕.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于层析法的三维物体计算全息算法研究[D]. 范爽.昆明理工大学 2018
[2]40寸固态体积式真三维立体显示器光学引擎设计及样机开发[D]. 陈晓静.合肥工业大学 2017
[3]计算全息三维显示的技术研究[D]. 王鹏.昆明理工大学 2013
[4]合成全息三维立体投影方法的研究[D]. 于丽.中国海洋大学 2013
[5]基于LCOS的光学相关识别研究[D]. 汤明川.苏州大学 2013
[6]基于DMD的数字化三维动态全息显示技术研究[D]. 陈立功.四川大学 2007
本文编号：3320023
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：224 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?（ａ＞视差屏障技术原理小Ｓ图：（ｂ＞柱透镜阵列技木殴理小点图??２）?指向型背光技术??
第？章绪论?基于空间光调制器的动态全总二维显示技术研究??品。随后，２０１０年同小组的Ｂｒｉｇｈａｍ?Ｓ．?Ｅ．等人在此方案中通过优化背光照明刷新时??序来减小串扰［｜９］，从而提高显示效果。??Ｌｅｆｔ?ＲｉＱｈｔ??图１．２?Ｓｃｈｕｌｔｚ?Ｊ．?Ｃ．等人提出的指向型背光结构原理示意图？??ｈ述各种显示方法通常只能实现两个方向的指向性背光，造成观看者的观看视角??受限。为此，２０１１年台湾交通大学的Ｔｉｎｇ?Ｃ．?－Ｈ．等人提出了一种倒梯形结构的３Ｄ薄??膜＿，如阁１．３所示，这种３Ｄ薄膜可将出射光分成三个方向投射，供三个观看者同??时观看，实现ｆ多视点」维显小？。之后，２０１６年同小组的研究人员在此方案中通过??优化３Ｄ薄膜的设计过程和制作工艺，实现了可供多人同时观看、多视点亮度分布均??匀、２Ｄ／３Ｄ可切换的裸眼体视二维显示［２１１。??Ｓｉｄｅ?Ｃｅｎｔｒａｌ?Ｓｉｄｅ??ｏｂｓｅｒｖｅｒ?ｏｂｓｅｒｖｅｒ?ｏｂｓｅｒｖｅｒ??Ｒ?Ｌ?Ｒ?＾?Ｒ?丄??Ｍｕｌｔｉｕｓｅｒ?３Ｄ?ｆｉｌｍ??Ｌｉｇｈｔ?＿?ｆ?ｆ?＂１Ｊ?Ｌｉｇｈｔ??ｓｏｕｒｃｅ?一?Ｊｓｏｕｒｃｅ?２??阁１．３?Ｔｉｎｇ?Ｃ．?－Ｈ．等人提出的指向型竹光结构原理示意图Ｐｆｌ］??２０１７年上海交通大学的Ｆｅｎｇ?ｊ．－Ｌ．等人提出，基于指向型分束器阵列的背光结构??［２２］，利用指向型分束器来对入射光的方向进行调控，吋形成多个空间分离的视点，结??合液晶显小？屏显示二维视角图像，可以实现自由，、＞：体三维显示的效果，如图１．４（ａ）所??示。图１．４（ｂ）和图１．４（ｃ）分别为Ｆｅｎｇ?Ｊ．－Ｌ．等人基？指向型
刷新速率提出了更高??的要求。??Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ｃｏｌｌｕ？＾Ｈ３ｅａｍ?Ｓｐｌｉｔｔｅｒ??ＩＸ－?Ｄ．ｓｐｌａｙ?＞?＾?ｙ?２??Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?ＣｏｌｌｉｎＴ＾ｔｅｌ＾＾＾？?＾?Ｍ??Ｂｅａｍ?Ｓｐｌｉｔｔｅｒ?？?ｍ?Ｍ??⑷?ＪＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?Ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ?Ｂｅａｍ?Ｓｐｌｉｔｔｅｒ?＾?（ｂ）??Ｃ＇ＬＳ：（ｔ：）??？？？?一??ＣＬＳ３（ｔ３＞?Ｉ－Ｓｌ（ｔｌ）??１；ｒ??｛?ＣＬＳｏ（ｔｏ）??（ｃ）??图１．４?（ａ）Ｆｃｎｇ?Ｊ．?－Ｌ．等人提出的指向型背光结构原理小意图［２２１；?（ｂ）空分复用三维显示原理图［２２〗：??（ｃ）时分反用三维显小＇原理图［２２１??３）?投影机阵列技水??投影机阵列技术的Ｉ：作原理是利用由多个投影机组成的投影机阵列来显示多视??角图像，配合柱透镜、扩散屏等导光器件进行视点分离，从而产生三维显示的效果。??由丁－采用多个投影机，所以最终用于显示的像素数相比单个投影机有大幅提高，从而??可以很容易地提高显４分辨率或者增加观看视点数。２０１２年日本农工大学的Ｔａｋａｋｉ?Ｔ．??等人将杵透镜引入多投影机方案中，实现了多达２５６个视角的超多视点二维显示＾，??其显示原理不意图如图１．５所示。值得一提的是，此三维显示系统的视点间隔距离仅??仵１．３１ｍｍ，如此高密度的视点排列ｎｊ？以产生单眼调热的效果。２０１３年浙江大学的李??海峰教授课题组提出ｆ将微投影阵列和指向型扩散屏相结合来实现三维显示的方法??并在文验中利用１００个微投影机和－块圆柱形指向型扩散屏实现了具有平滑运动??视差的大尺寸（中间视角的图像尺寸约为ｌ
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态体积式真三维立体显示效果优化[J]. 芦云龙,盛杰超,方勇,吕国强. 液晶与显示. 2016(05)
[2]固态体积式真三维立体显示器双灯照明系统设计[J]. 裴治棋,冯奇斌,陈晓静,吕国强. 应用光学. 2016(01)
[3]视角增大的集成成像3D显示系统[J]. 谢伟,王琼华. 四川大学学报(自然科学版). 2015(04)
[4]Color holographic zoom system based on a liquid lens[J]. 王迪,王琼华,沈川,周昕,刘超. Chinese Optics Letters. 2015(07)
[5]基于空分复用的大尺寸全息再现方法[J]. 李芳转,王迪,王翠,王琼华. 中国激光. 2015(04)
[6]固态体积式真三维立体显示器[J]. 杨光磊,井长龙,裴治棋,张应松,宋志刚,冯奇斌. 液晶与显示. 2015(01)
[7]可编程菲涅耳相位透镜应用于多平面全息投影[J]. 沈川,刘凯峰,张成,程鸿,韦穗. 光子学报. 2014(05)
[8]三维物体全视差全息体视图的快速计算[J]. 裴闯,蒋晓瑜,赵锴,梁浩聪. 光学精密工程. 2014(04)
[9]集成成像3D拍摄与显示方法[J]. 王琼华,邓欢. 液晶与显示. 2014(02)
[10]计算全息三维显示的信息量及其简化[J]. 王辉,金洪震,毋东元,李志光. 中国激光. 2014(02)
博士论文
[1]裸眼3D显示系统优化设计及性能提升的研究[D]. 高鑫.北京邮电大学 2018
[2]集成成像3D显示技术研究[D]. 王梓.中国科学技术大学 2017
[3]全息光电三维显示关键技术研究[D]. 曾震湘.上海大学 2017
[4]集成成像三维显示质量提升方法研究[D]. 张建磊.西安电子科技大学 2017
[5]固态体积式真三维显示关键技术研究与实现[D]. 方勇.合肥工业大学 2017
[6]基于衍射理论的计算机全息图算法研究[D]. 常琛亮.东南大学 2015
[7]动态全息三维显示中的计算全息面元方法研究[D]. 潘奕捷.北京理工大学 2015
[8]基于硅基液晶的全息视频显示系统与器件研究[D]. 沈川.安徽大学 2015
[9]数字全息成像技术应用研究[D]. 周皓.苏州大学 2015
[10]彩色LED体显示系统的建立及性能研究[D]. 谢小燕.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于层析法的三维物体计算全息算法研究[D]. 范爽.昆明理工大学 2018
[2]40寸固态体积式真三维立体显示器光学引擎设计及样机开发[D]. 陈晓静.合肥工业大学 2017
[3]计算全息三维显示的技术研究[D]. 王鹏.昆明理工大学 2013
[4]合成全息三维立体投影方法的研究[D]. 于丽.中国海洋大学 2013
[5]基于LCOS的光学相关识别研究[D]. 汤明川.苏州大学 2013
[6]基于DMD的数字化三维动态全息显示技术研究[D]. 陈立功.四川大学 2007
本文编号：3320023
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