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三维显示技术因其能够对空间的深度信息进行展现,可以大幅提升人类对真实世界场景的感知,所以备受关注。在目前现有的几大类三维显示技术中,集成成像因其与二维平面显示技术的紧密联系而被视为极具应用前景的技术之一。伴随着近些年来显示器件和光学微加工技术的发展,为了改善包括视场角、分辨率和再现深度在内的集成成像系统的显示参数以及提升显示性能的研究取得了较大的进展,已经突破了经典集成成像系统各系统参数完全对称相等的限制,但是这些以实验性研究居多的集成成像研究缺少对于现代集成成像系统深入的理论分析,不利于集成成像技术显示参数的提升,评价标准的研发和未来的发展。
本文针对上述问题,提出了一种基于同源点相对位置差的集成成像系统非匹配参数设计方法。该方法建立了集成成像各系统参数之间的定量关系,基于该方法并结合人眼参数的相关考虑,分析并解决了集成成像系统的串扰现象,提升了系统的视场角等系统显示效果。具体研究内容包括:⑴提出了集成成像系统非匹配参数设计方法的相关理论,基于同源点相对位置差建立了集成成像记录阶段和显示阶段各个系统参数之间的定量关系,定量分析了其性能参数,通过与经典集成成像系统的对比,论述了该理论的优越性,以及非匹配参数设计方法对于集成成像技术发展的应用前景;⑵分析了三维集成成像显示系统中串扰现象和信息丢失现象的成因,把人眼纳入到集成成像系统的整体考虑之中,指出了上述两种现象和观察距离之间的密切关系,提出了集成成像可调谐观察区域以及舒适度预留区域,结合集成成像系统非匹配参数设计方法的相关理论,提出了集成成像非匹配无串扰系统的设计方法,通过合理调整观察距离消除了串扰现象和信息丢失现象,相关的光学实验证明了该研究工作可以显著提高系统的观看效果和用户体验;⑶基于集成成像系统非匹配参数设计方法,提出合理配置元素图像阵列和透镜阵列尺寸比提高系统视场角的方法,分析了视场角与元素图像阵列和透镜阵列尺寸比之间的函数关系,提出了集成成像的集成判别标准,通过Matlab软件进行了数值模拟,并利用3Ds Max软件全程模拟了集成成像系统的记录阶段和显示阶段,验证了理论和数值模拟分析的正确性,相关的光学实验同样验证了该方法的有效性;