一种信息还原透镜阵列板制造技术

本发明专利技术公开了一种信息还原透镜阵列板，用于全息三维显示系统，包括板体和安装在所述板体上的具有平行光轴的J*K个成像参数一致的透镜，用于将平面显示器上各空间谱编码图像Sjk(m，n)还原为物体O的离散空间谱图像Imn(j，k)所构成的三维成像O’，J和K为大于1的整数，空间谱图像的空间抽样角ωmn＝d2/l2，d2是所述信息还原透镜阵列板各透镜之间的中心间距，l2是所述信息还原透镜阵列板与用于空间谱输出的全息功能屏之间的距离。本发明专利技术有效地克服了集成照相术中微透镜阵列的成像质量与其所能显示三维图像的分辨率这一固有矛盾，实现了三维空间信息的全息编码及全息显示，获得人眼可视的完美真三维显示。

An Information Restoration Lens Array Plate

【技术实现步骤摘要】
一种信息还原透镜阵列板
本专利技术涉及一种信息还原透镜阵列板，用于全息三维显示系统。
技术介绍
集成照相术(APPLIEDOPTICS/Vol.52，No.4/1February2013)理论上讲是一种理想的三维光场(lightfield)采集和显示技术，但微透镜阵列的成像质量与其所能显示三维图像的分辨率这一固有矛盾却难以克服，即：高分辨率三维显示需要更加精细尺寸的微透镜阵列，而微透镜太小，却又难以保证各个透镜的子图像成像质量，从而迄今都很难获得令人满意的真三维显示结果。WO2010/072065、WO2010/072066以及WO2010/072067披露了一种实时彩色全息三维显示系统及方法，利用数码全息原理，通过普通摄影-投影装置阵列系统以及全息功能屏实现人眼可视的完美真三维显示。但在实际操作过程中，对各单个摄影-投影设备的成像质量匹配与控制，以及阵列摄影-投影装置的锚定与校准，给系统集成化带来困难；同时，摄影-投影机的大量使用必将带来系统的制造成本的增加而难以被普通消费者所接受。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种信息还原透镜阵列板，用于全息三维显示系统。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种信息还原透镜阵列板，用于全息三维显示系统，包括板体和安装在所述板体上的具有平行光轴的J*K个成像参数一致的透镜，用于将平面显示器上各空间谱编码图像Sjk(m，n)还原为物体O的离散空间谱图像Imn(j，k)所构成的三维成像O’，J和K为大于1的整数，空间谱图像的空间抽样角ωmn＝d2/l2，d2是所述信息还原透镜阵列板各透镜之间的中心间距，l2是所述信息还原透镜阵列板与用于空间谱输出的全息功能屏之间的距离。进一步地：所述全息功能屏设置在所述J*K个成像参数一致的透镜的与所述平面显示器相反的一侧，所述全息功能屏具有规律性分布的微细空间结构，使得入射到所述全息功能屏上的各空间谱全息编码图像Sjk(m，n)都有一个相应的空间展宽输出，且各空间谱全息编码图像Sjk(m，n)的展宽角为所述空间抽样角ωmn，从而使离散的各空间谱编码图像Sjk(m，n)相互衔接却又不至于重叠覆盖，以形成一完整连续的空间谱输出。在所述J*K个成像参数一致的透镜和所述平面显示器之间设置有信息还原视场光阑，以消除或减小所述信息还原透镜阵列板各透镜相互间的成像干扰。所述J*K个成像参数一致的透镜的视场角Ω相等，tan(Ω/2)＝a2/2f2，其中a2为所述信息还原透镜阵列板各透镜的孔径，f2为所述信息还原透镜阵列板各透镜的焦距。所述全息功能屏与所述J*K个成像参数一致的透镜的距离等于所述物体O的体像素所在的物空间中的参照面PR与所述物体O的距离或所述参照面PR与所述物体O的距离的放大或缩小。所述信息采集透镜阵列板中心至少有一个透镜能够采集到所述物体的全景。所述信息还原透镜阵列板各透镜为蜂窝状的阵列形式。一种全息三维显示系统，具有所述的信息还原透镜阵列板。将本专利技术的透镜阵列板用于全息三维显示，获得的全息三维显示系统有效地克服了集成照相术中微透镜阵列的成像质量与其所能显示三维图像的分辨率这一固有矛盾，实现了三维空间信息的全息编码及全息显示，实现人眼可视的完美真三维显示，相当于WO2010/072067中各摄影-投影装置锚定在无限远。其中一要点是：合理利用平面显示器的平面像素信息(J*K*M*N)，将离散空间谱图像信息Imn通过全息编码转换为离散空间谱全息编码图像Sjk，利用相应的透镜阵列还原其离散空间谱，再通过WO2010/072067中的全息功能屏，实现抽样角为ωmn的离散空间谱展宽，以实现原三维空间的完整空间谱还原。1)利用所采集的空间谱图像Imn获得原空间某一体像素Hjk的空间谱数码全息编码Sjk，可有效实现“谱-像坐标变换”，根除传统集成照相的赝视缺陷，完美实现原空间的离散空间谱还原。2)该编码适用于任何形式的三维还原系统，所生成的全息编码图像Sjk(m，n)可直接应用于透镜阵列成像，或者作为傅里叶变换全息图的(hagel)输入逐点进行三维图像打印。3)通过对空间谱全息编码图像Sjk的简单缩放，可任意改变体像素Hjk的尺寸大小以实现三维物体的放大或缩小显示。4)可根据所要显示三维空间的具体要求(如：分辨率、景深、观察角等)设计出完整恢复该空间所需的最大空间谱抽样角ωmn，从而以最少的空间谱数目(M，N)完美恢复所要显示的三维空间。附图说明图1为本专利技术一种实施例的空间谱平行采集示意图；图2为WO2010/072065、WO2010/072066以及WO2010/072067中锚定采集的空间谱图像示意图，其中参照点R在各空间谱图像中的位置相同；图3为本专利技术一种实施例的平行采集的空间谱图像示意图，其中参照点Rmn相对于图2平行移动了一位像因子δmn；图4为本专利技术一种实施例的体像素Hjk的全息编码图像Sjk示意图；图5为本专利技术一种实施例的三维物体O的完整离散空间谱编码示意图；图6为采用本专利技术实施例的信息还原透镜阵列板的离散空间谱还原示意图；图7为采用本专利技术实施例的信息还原透镜阵列板的全息功能屏解码再现示意图；图8为本专利技术一种实施例的透镜排列示意图；图9为本专利技术一种应用实例中的全息空间谱示意图；图10为本专利技术一种应用实例的三维显示在上、下、左、右各方向所拍摄的照片。图11为本专利技术实施例的全息三维显示系统示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施方式作详细说明。虽然本专利技术已经进行了描述，但是还提供以下实例以便具体说明本专利技术的实施例以及清晰理解。对于本领域普通技术人员而言所明了的是，根据本文中所阐明的本专利技术传授内容，可以对如此所描述的这些实施例进行某些改变和修改，而此等改变和修改不脱离本专利技术的精神或范围。参阅图6和图7，一种信息还原透镜阵列板L2，用于全息三维显示系统，包括板体和安装在所述板体上的具有平行光轴的J*K个成像参数一致的透镜，用于将平面显示器D上各空间谱编码图像Sjk(m，n)还原为物体O的离散空间谱图像Imn(j，k)所构成的三维成像O’，J和K为大于1的整数，空间谱图像的空间抽样角ωmn＝d2/l2，d2是所述信息还原透镜阵列板各透镜之间的中心间距，l2是所述信息还原透镜阵列板L2与用于空间谱输出的全息功能屏HFS之间的距离。所述全息功能屏HFS设置在所述J*K个成像参数一致的透镜的与所述平面显示器D相反的一侧，所述全息功能屏HFS具有规律性分布的微细空间结构，使得入射到所述全息功能屏上的各空间谱全息编码图像Sjk(m，n)都有一个相应的空间展宽输出，且各空间谱全息编码图像Sjk(m，n)的展宽角为所述空间抽样角ωmn，从而使离散的各空间谱编码图像Sjk(m，n)相互衔接却又不至于重叠覆盖，以形成一完整连续的空间谱输出。优选地，在所述J*K个成像参数一致的透镜和所述平面显示器D之间设置有信息还原视场光阑，以消除或减小所述信息还原透镜阵列板各透镜相互间的成像干扰。优选地，所述J*K个成像参数一致的透镜的视场角Ω相等，tan(Ω/2)＝a2/2f2，其中a2为所述信息还原透镜阵列板各透镜的孔径，f2为所述信息还原透镜阵列板各透镜的焦距。优选地，所述全息功能屏HFS与所述J*K个成像参数一致的透镜的距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种信息还原透镜阵列板，用于全息三维显示系统，其特征在于，包括板体和安装在所述板体上的具有平行光轴的J*K个成像参数一致的透镜，用于将平面显示器上各空间谱编码图像Sjk(m，n)还原为物体O的离散空间谱图像Imn(j，k)所构成的三维成像O’，J和K为大于1的整数，空间谱图像的空间抽样角ωmn＝d2/l2，d2是所述信息还原透镜阵列板各透镜之间的中心间距，l2是所述信息还原透镜阵列板与用于空间谱输出的全息功能屏之间的距离。

【技术特征摘要】
1.一种信息还原透镜阵列板，用于全息三维显示系统，其特征在于，包括板体和安装在所述板体上的具有平行光轴的J*K个成像参数一致的透镜，用于将平面显示器上各空间谱编码图像Sjk(m，n)还原为物体O的离散空间谱图像Imn(j，k)所构成的三维成像O’，J和K为大于1的整数，空间谱图像的空间抽样角ωmn＝d2/l2，d2是所述信息还原透镜阵列板各透镜之间的中心间距，l2是所述信息还原透镜阵列板与用于空间谱输出的全息功能屏之间的距离。2.如权利要求1所述的信息还原透镜阵列板，其特征在于，所述全息功能屏设置在所述J*K个成像参数一致的透镜的与所述平面显示器相反的一侧，所述全息功能屏具有规律性分布的微细空间结构，使得入射到所述全息功能屏上的各空间谱全息编码图像Sjk(m，n)都有一个相应的空间展宽输出，且各空间谱全息编码图像Sjk(m，n)的展宽角为所述空间抽样角ωmn，从而使离散的各空间谱编码图像Sjk(m，n)相互衔接却又不至于重叠覆盖，以形成一完整连续的空间谱输出。3.如权利要求2所述的信息还原透镜阵列板，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：范诚，蔡志森，江朝川，
申请(专利权)人：深圳市泛彩溢实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44