CN115128827A - 一种用于3d光场显示景深增强的像素优化算法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于裸眼3D自由立体显示技术领域，公开了一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法，平凸柱透镜阵列倾斜一定角度后与显示屏紧密贴合并严格对齐，像源中单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数为N(N＞2)；设定显示器子像素宽度w，倾斜角度a，柱透镜节宽P，单透镜单行覆盖子像素个数X，单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数N，单个子图在水平方向上子像素的个数M，满足以下关系：N*X＝M。本发明在总视点数和显示器尺寸不变的情况下，从柱透镜的个数、节宽以及倾斜角度等方面的优化设计，可有效增大裸眼3D自由立体显示立体成像的景深感，提高立体显示器的立体感。

Description

一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法
技术领域
本发明涉及裸眼3D自由立体显示技术领域，更具体地说，涉及一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法。
背景技术
近年来，三维成像与显示技术受到越来越多的关注。由于具有完整的视差，连续的视点、无需任何观察眼镜和特殊光照，基于微透镜阵列的集成成像脱颖而出，逐渐发展成为最具潜力和前景的自动立体显示技术。人的左、右眼有间距，造成两眼的视角存在细微的差别，这样的差别会让左、右眼分别观察的景物有略微的位移，从而在人的大脑中形成立体图像，这种差别被称为视差。
微透镜阵列(Micro lens array)就是裸眼3D显示器技术中一种重要的微光学元件，在显示前前面放置一微透镜阵列，将RGB子像素发出的光按照特定角度依次排布在空间中，那么在最佳观看位置人眼就可以接收不同方向的景物信息，从而产生立体感，而现有的显示器的景深感较差，故提出一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法，以增大裸眼3D自由立体显示立体成像的景深感，提高立体显示器的立体感。
发明内容
本发明的目的是为了增加立体显示器的景深感，而提出的一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法。
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法，平凸柱透镜阵列倾斜一定角度后与显示屏紧密贴合并严格对齐，像源中单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数为N(N＞2)；
设定显示器子像素宽度w，倾斜角度a，柱透镜节宽P，单透镜单行覆盖子像素个数X，单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数N，单个子图在水平方向上子像素的个数M，满足以下关系：
N*X＝M，
即在水平方向，单行视点排布周期等于单透镜在水平方向上覆盖的子像素个数与单子图横跨的柱透镜数的乘积。
作为上述技术方案的进一步描述：所述单透镜所覆盖的子像素个数X满足关系式：X＝P/(w*cosθ)，即单透镜所覆盖的子像素个数X等于柱透镜的水平节宽除以单个子像素宽度，所述X可以为非整数。
作为上述技术方案的进一步描述：所述单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数N，柱透镜阵列可以以N为周期与显示器严格对齐且N为大于2的整数
作为上述技术方案的进一步描述：所述单个子图在水平方向上子像素的个数M，在像源视点分布上每一行都以子图在该行的所占的子像素个数为周期进行周期性分布，所述周期为M。
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案在总视点数和显示器尺寸不变的情况下，从柱透镜的个数、节宽以及倾斜角度等方面的优化设计，可有效增大裸眼3D自由立体显示立体成像的景深感，提高立体显示器的立体感。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为景深分析原理图；
图3为应用实例1中像素对应示意图；
图4对应用实例2中像素对应示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法，平凸柱透镜阵列倾斜一定角度后与显示屏紧密贴合并严格对齐，像源中单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数为N(N＞2)；
设定显示器子像素宽度w，倾斜角度a，柱透镜节宽P，单透镜单行覆盖子像素个数X，单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数N，单个子图在水平方向上子像素的个数M，理论上应该满足以下关系：
N*X＝M，
即在水平方向，单行视点排布周期等于单透镜在水平方向上覆盖的子像素个数与单子图横跨的柱透镜数的乘积。
进一步的，所述单透镜所覆盖的子像素个数X满足关系式：X＝P/(w*cosθ)，即单透镜所覆盖的子像素个数X等于柱透镜的水平节宽除以单个子像素宽度，所述X可以为非整数。
进一步的，所述单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数N，柱透镜阵列可以以N为周期与显示器严格对齐且N为大于2的整数
进一步的，所述单个子图在水平方向上子像素的个数M，在像源视点分布上每一行都以子图在该行的所占的子像素个数为周期进行周期性分布，该周期为M。
立体显示器的景深depth值满足以下关系：
depth＝4*λ*(L/P)2 (1)
其中L为透镜成像距离，P为透镜节宽，为波长。从公式中可以得到景深值depth的大小与L和成正比，与P成反比。然而L和是固定值，所以立体显示器的景深值仅与透镜节宽P有关系。
设定显示器子像素宽度w，倾斜角度a，柱透镜节宽P，单透镜单行覆盖子像素个数X，单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数N，单个子图在水平方向上子像素的个数M，理论上应该满足以下关系：
N*X＝M (2)
单透镜所覆盖的子像素个数X，满足关系式：
X＝P/(w*cosθ) (3)
将(3)式带入(2)式可得：
N*P＝(w*cosθ)*M (4)
其中子像素宽度w是定值，如果柱透镜倾斜角度和单个子图在水平方向上子像素的个数M都是定值，那么要想减少P，只能增加周期数N。
在确定节宽P和周期数N之后，根据视点排布公式：
Figure BDA0003704673100000051
即可完成用于裸眼立体显示的视点分布表。
实施例1
一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法(N＝3)
设定显示器子像素宽度w＝0.0191mm，倾斜角度a＝18.43°，当单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数N＝3时，柱透镜节宽P＝0.1mm，单透镜单行覆盖子像素个数X＝5.667，单个子图在水平方向上子像素的个数M＝17。根据公式(5)可得到附图3所示的像素分布。
实施例2
一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法(N＝5)
设定显示器子像素宽度w＝0.0191mm，倾斜角度a＝18.43°，当单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数N＝3时，柱透镜节宽P＝0.06mm，单透镜单行覆盖子像素个数X＝3.4，单个子图在水平方向上子像素的个数仍然为M＝17。根据公式(5)可得到附图4所示的像素分布。
综上所述：在总视点数和显示器尺寸不变的情况下，通过增加单个子图水平方向横跨柱透镜的个数N，适当减小柱透镜的节宽，可有效增大裸眼3D自由立体显示立体成像的景深感，提高立体显示器的立体感。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法，其特征在于：平凸柱透镜阵列倾斜一定角度后与显示屏紧密贴合并严格对齐，像源中单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数为N(N＞2)；
设定显示器子像素宽度w，倾斜角度a，柱透镜节宽P，单透镜单行覆盖子像素个数X，单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数N，单个子图在水平方向上子像素的个数M，满足以下关系：
N*X＝M，
即在水平方向，单行视点排布周期等于单透镜在水平方向上覆盖的子像素个数与单子图横跨的柱透镜数的乘积。
2.根据权利要求1所述的一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法，其特征在于：所述单透镜所覆盖的子像素个数X满足关系式：X＝P/(w*cosθ)，即单透镜所覆盖的子像素个数X等于柱透镜的水平节宽除以单个子像素宽度，所述X可以为非整数。
3.根据权利要求1所述的一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法，其特征在于：所述单个子图在水平方向上横跨的柱透镜个数N，所述柱透镜阵列可以以N为周期与显示器严格对齐且N为大于2的整数。
4.根据权利要求1所述的一种用于3D光场显示景深增强的像素优化算法，其特征在于：所述单个子图在水平方向上子像素的个数M，在像源视点分布上每一行都以子图在该行的所占的子像素个数为周期进行周期性分布，所述周期为M。
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