基于超表面的光场显示系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于超表面的光场显示系统和方法，基于超表面的光场显示系统包括：光源器件，光源器件用于发出出射光线，出射光线的光线强度由计算机根据待显示的三维光场模型，通过光线追踪计算得到；其中，出射光线的光线强度携带有不同强度的RGB信息；超表面器件，超表面器件用于对出射光线进行自由立体显示的光场调制，以还原待显示三维光场模型，得到裸眼可见的待显示三维光场模型；超表面器件是基于超原子以及相位模板通过电子束曝光和反应离子刻蚀制备得到的；其中，光源器件、超表面器件在出射光线的光路上依次排列；出射光线为准直光线。本发明专利技术具有体积小、重量轻、结构稳定的优势，实现对视角限制更小、显示效果可控的裸眼三维显示。裸眼三维显示。裸眼三维显示。

【技术实现步骤摘要】
基于超表面的光场显示系统和方法


[0001]本专利技术涉及计算机图像显示
，尤其涉及一种基于超表面的光场显示系统和方法。

技术介绍

[0002]三维显示是能够显示具有深度感的场景和物体、使观察者可以直接观察到具有物理纵深的三维图像的技术。目前三维显示技术主要包括裸眼式和器件辅助式显示，其中裸眼三维显示技术因无需眼镜等器件辅助、方便灵活的优点而备受关注。
[0003]裸眼三维显示技术也称为自由立体显示技术，是一种光场显示技术。通过光场调制器件将编码的光场信息投射到空间中的不同方向，形成在空间中不同方向具有连续视差的真实三维光场，可同时提供水平以及竖直等多个方向的立体视差。传统裸眼三维显示器件大多基于透镜阵列等器件，受到透镜加工工艺和折射调制模型的限制，其三维可视角度、三维分辨率和显示纵深间存在约束关系，三维显示效果不佳。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种基于超表面的光场显示系统和方法，用以解决现有技术受限于透镜等器件的焦距和折射角，三维图像的分辨率、纵深及视角性能无法同时提高的缺陷，实现对视角限制更小、显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超表面的光场显示系统，其特征在于，包括：光源器件，所述光源器件用于发出出射光线，所述出射光线的光线强度由计算机根据待显示的三维光场模型，通过光线追踪计算得到；其中，所述出射光线的光线强度携带有不同强度的RGB信息；超表面器件，所述超表面器件用于对所述出射光线进行自由立体显示的光场调制，以还原待显示三维光场模型，得到裸眼可见的所述待显示三维光场模型；所述超表面器件是基于超原子以及相位模板通过电子束曝光和反应离子刻蚀制备得到的；其中，所述光源器件、所述超表面器件在所述出射光线的光路上依次排列；所述出射光线为准直光线。2.根据权利要求1所述的基于超表面的光场显示系统，其特征在于，所述光源器件包括预设数量个光源亚像素，所述超表面器件包括预设数量个独立的超表面调制区域；其中，所述光源器件的每个光源亚像素对应所述超表面器件的一块独立的超表面调制区域。3.根据权利要求2所述的基于超表面的光场显示系统，其特征在于，所述超表面器件是基于超原子以及相位模板通过电子束曝光和反应离子刻蚀制备得到的，具体包括以下步骤：S1：根据立体全像光场在空间中的目标观看视点区域，计算自由立体光场出射光线的目标角度范围；所述目标角度范围记为出射光场；S2：将所述超表面器件转化为相位模板并进行仿真设计，以得到目标相位模板，所述目标相位模板能够将光源器件的入射光场调制为出射光场；S3：基于预先构建的超原子数据库，以超原子尺寸为像素大小，根据目标相位模板进行排列，以得到单个亚像素所需的超表面；对所有所述亚像素重复S1
‑
S3步骤，以得到整个显示区域的超表面结构；通过电子束曝光或光刻，结合反应离子刻蚀进行超表面制备，以得到超表面器件。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏妍，马致遥，冯雪，田甜，崔开宇，汪玉，黄翊东，刘仿，张巍，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：