Author Affiliations
Abstract
1 Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
In this Letter, we present a display system based on a curved screen and parallax barrier, which provides stereo images with a horizontal field of view of 360° without wearing any eyewear, to achieve an immersive autostereoscopic effect. The display principle and characteristics of this display system are studied theoretically in detail. Three consecutive pixels on a curved screen and parallax barrier form a display unit, which can generate separate viewing zones for the left and right eyes, respectively. Simulation and experimental results show that the non-crosstalk effect can be obtained in the viewing zones, which proves the effectiveness of this display system. This study provides some new ideas for the improvement of the autostereoscopic display and to enable envisioned applications in virtual reality technology.
autostereoscopic display parallax barrier curved screen Chinese Optics Letters
2021, 19(1): 013301
红外与激光工程
2020, 49(3): 0303002
1 四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610065
2 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
传统虚拟视点生成采用像素填充法对生成的虚拟视点图像进行空洞填充和伪影修复, 其修复效果无法满足自由立体显示需求。为了获取高质量的虚拟视点图像, 提出了一种基于深度卷积神经网络的虚拟视点生成方法。该方法采用随机初始化的深度卷积神经网络作为图像先验, 经过卷积神经网络结构的不断迭代, 对虚拟视点图像的空洞和伪影进行修复, 并将得到的高质量虚拟视点图像合成为自由立体图像, 用于自由立体显示。修复后的虚拟视点图像的PSNR均值为25.6, 相比传统像素填充方法有明显提升。实验结果表明, 所提方法能够实现高质量的自由立体显示效果。
自由立体显示 虚拟视点生成 深度卷积神经网络 图像修复 autostereoscopic display virtual viewpoint image deep convolutional neural network image inpainting
平板显示技术国家地方联合工程实验室,福州大学 物理与信息工程学院, 福州, 350116
利用传统狭缝光栅实现的自由立体显示器, 存在着串扰严重、莫尔条纹明显、可视区域较小、在水平和竖直方向上光损失不平衡等缺陷。针对这些问题, 本文就狭缝光栅的倾斜角度、狭缝宽度、狭缝错开距离等光栅关键参数对立体显示莫尔条纹、串扰、可视区域的影响展开研究, 分析了交错狭缝光栅设计方案, 优化设计了两种狭缝光栅立体显示器件, 分别采用了垂直交错狭缝光栅和倾斜交错狭缝光栅。以4视点的自由立体显示器为例, 以像素半高度将相邻的两段狭缝错开。实验测试结果表明, 当倾角θ为12.2°, 错开距离分别为0.053 7 mm和0.030 2 mm时, 垂直/倾斜交错光栅均能有效减少莫尔条纹的发生。对比发现, 倾斜交错光栅的串扰仅增加1.57%, 但可视区域增加了17.9%, 且在水平和竖直方向上光损失率匹配度较高, 立体显示效果明显改善。
自由立体显示 垂直交错光栅 倾斜交错光栅 莫尔条纹 串扰 autostereoscopic display vertical staggered barrier slanted staggered barrier moire fringe crosstalk
中国(福建)自由贸易试验区厦门片区管委会, 福建 厦门 361006
利用TracePro仿真软件对狭缝光栅自由立体LED显示器件的串扰进行仿真。首先, 通过对狭缝光栅的设计原理分析, 并基于LED模块的发光像素面积2 mm×2 mm, 黑矩阵的面积1 mm×1 mm, 设定最佳观看距离为5 m的两视点狭缝光栅自由立体LED显示器件, 计算出光栅的狭缝宽度和挡光宽度都为2.87 mm。其次, 利用这些参数, 通过TracePro软件建立狭缝光栅自由立体LED显示器件的仿真模型, 通过仿真运算得到左、右视频的光照度分布图, 并通过归一化发现它们的光照度均匀性较差, 观看时会导致“眩晕”现象。最后, 借助自由立体显示器件串扰的测量方法, 根据仿真左、右视频照度分布图的交叉曲线, 定性分析了仿真结果, 并结合Orign 9.1软件定量对仿真的串扰值进行计算, 得出其串扰值为42.4%。这为进一步优化狭缝光栅自由立体LED显示器件的设计和性能提供了理论依据和技术支持。
立体显示 狭缝光栅自由立体LED显示 仿真 串扰 stereoscopic display LED autostereoscopic display simulation crosstalk
1 云南师范大学信息学院, 云南 昆明 650500
2 云南省光电信息技术重点实验室, 云南 昆明 650500
基于双目视差的光栅式自由立体显示器技术已逐步成熟,为了定量研究颜色对自由立体显示器视觉舒适度的影响,需要对显示器进行颜色特性化。实验研究了一台彩色有源矩阵薄膜液晶光栅式自由立体显示器的通道独立性、色品恒定性和颜色特性化精度。结果显示:该显示器在三维(3D)模式下的通道独立性较差,而在二维(2D)模式下的通道独立性非常好;无论3D还是2D模式,该显示器的色品恒定性均非常好;该显示器3D和2D模式下增益-偏置-伽玛(GOG)模型的特性化精度分别为3.64和0.99Δ
E*ab(CIELAB 色差),查找表(LUT)模型的精度分别为2.36和0.65Δ
E*ab。显示器在3D模式下受到串扰的影响,因此其颜色特性化精度低于2D模式,其中LUT 方法的特性化精度可基本达到颜色视觉实验的要求,但要实现立体显示下的颜色精确预测或控制,还需要寻找其他更高精度的特性化方法。
视觉光学 色度学 颜色特性化 增益-偏置-伽玛模型 自由立体显示器 串扰
华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室， 福建 厦门 361021
研究了一种采用蝶形液晶开关获得柱透镜式定向背光横向平顶光束的原理和方法，在广义惠更斯-菲涅耳衍射积分理论的基础上，推导出以蝶形液晶开关单元为光源的光束经柱透镜后的衍射光场分布表达式；将蝶形液晶开关单元置于柱透镜的物方焦平面上，利用MATLAB编程模拟不同焦距柱透镜下的横向光场能量分布曲线，并分析了蝶形参数对横向光场能量分布的影响。结果表明，随着蝶形参数减小，横向衍射光场能量均匀度先增大后减小，存在一个蝶形参数值可使能量均匀度达到最大值。
衍射 平顶光束 蝶形液晶开关 柱透镜 自由立体显示 衍射理论 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 111413
1 特种显示国家工程实验室, 上海 201114
2 现代显示技术国家重点实验室, 上海 201114
3 中航华东光电(上海)有限公司, 上海 201114
为了实现光栅式自由立体显示器的空间视区建模与串扰的理论计算, 提出一种基于光学仿真软件Lighttools的空间视区模型建立与串扰计算方法。首先, 在Lighttools中, 以设计最佳观看位置(OVD)为轴心, 建立3个空间平面探测器。然后, 对探测平面上的照度仿真数据进行特征分析, 得到空间视区的简化模型; 分析简化模型与原始模型的空间线性和空间角度关系, 得到空间视区在三维空间的几何分布。最后, 依据视区模型的理论边界, 计算各个视区范围内的串扰度。从而完成了视区与串扰两个参数的规范化与数字化, 为自由立体显示器的设计和使用提供明确的理论指导。
自由立体显示器 视区 串扰 照度 空间模型 autostereoscopic display device spatial viewing zones crosstalk Lighttools Lighttools illumination space model
1 湖北省武昌实验中学, 湖北 武汉 430061
2 华中科技大学-武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430074
在介绍自由立体显示技术工作原理的基础上,分析了该显示技术存在的技术问题,以及为了解决上述技术问题对技术方案做出的改进。其中,重点介绍了自由立体显示技术在2D与3D显示兼容性、分辨率和视角数目、自然3D显示以及3D图像触控方面的性能提升。
立体显示技术 自由立体显示技术 3D图像 视差挡板 three-dimensional display technology autostereoscopic display three-dimensional image parallax barrier
1 福州大学 物理与信息工程学院, 福州 350002
2 集美大学 理学院, 福建 厦门 361021
提出一种双层交错结构的驱动电极控制液晶分子偏转的可控液晶光栅.利用光刻和镀膜工艺在玻璃基板上制作掺铝氧化锌-二氧化硅-掺铝氧化锌双层交错结构的驱动电极, 采用液晶成盒工艺将制备好的驱动电极基板和公共电极基板组装成液晶盒.与传统单层控制电极相比, 双层交错电极实现了基板的无缝覆盖, 避免了各电极存在的空白区, 使得器件的控制区域变得完整与灵活.光学显微镜测试表明, 掺铝氧化锌第一电极和第二电极的宽度为275.8, 两者之间通过SiO2介质层隔离并相互交错覆盖在玻璃基板上.结合液晶光栅驱动电路, 可控液晶光栅能有效地控制遮光区与透光区的比值, 实现不同3D视差图片在同一套系统中的实时切换播放, 在多视点3D实时切换显示领域有一定的应用前景.
自由立体显示 视点可控 驱动电极 液晶光栅 狭缝光栅 光学仿真 Autostereoscopic display Viewpoint controllable Driving electrodes Liquid crystal grating Parallax barrier Optical simulation 光子学报
2016, 45(7): 070705002
