[发明专利]可提高立体图像显示分辨率的蜂窝式透镜阵列设计方法

权利要求书

1.一种可提高立体图像显示分辨率的蜂窝式透镜阵列设计方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)对比成像效率设定设计对象：将正方形透镜阵列成像效率η_正与蜂窝式透镜阵列成像效率η_蜂进行对比，选取成像效率更高的蜂窝式透镜阵列作为设计对象，具体包括下列步骤：

1.1在正方形透镜阵列中，选取一个正方形内包含的四个透镜元为单元，计算正方形透镜阵列成像效率η_正；

1.2在蜂窝式透镜阵列中，选取一个正六边形内包含的七个透镜元为单元，计算蜂窝式透镜阵列成像效率η_蜂；

1.3将正方形透镜阵列成像效率η_正与蜂窝式透镜阵列成像效率η_蜂进行对比，取成像效率高、光信息多的蜂窝式透镜阵列作为设计对象；

(2)蜂窝式透镜阵列模板的光学设计及成像特性分析：包括设定蜂窝式透镜阵列每个透镜元的形状、大小、间距，计算焦距、曲率半径，分析物像关系，具体包括下列步骤：

2.1设蜂窝式透镜阵列的透镜元间距等于正方形透镜阵列的透镜元间距，即p_蜂＝p_正＝p，蜂窝式透镜阵列的折射率为n，每个透镜元的形状为正六边形，直径为球缺高为h_球缺，则蜂窝式透镜阵列的焦距f_蜂为：f_蜂＝R/n-1，R为曲率半径；R的计算与透镜阵列的制作工艺有关，若采用光刻热熔法，则H_胶为涂胶厚度；

2.2蜂窝式透镜阵列的物像关系满足高斯成像公式：由光线光学得出：

其中：u为物距、v为像距、f_蜂为焦距、H_物为空间物体物高、h_像为经蜂窝式透镜阵列的一个透镜元成像后的像高；

2.3设定蜂窝式透镜阵列的每个透镜元的间距p，p要满足h_像≤p；

(3)显示平面与蜂窝式透镜阵列的参数匹配：具体包括下列步骤：

3.1将显示模式设置为聚焦模式，即蜂窝式透镜阵列到显示平面的距离g等于蜂窝式透镜阵列的焦距f_蜂；

3.2计算正方形透镜阵列的立体图像显示分辨率R_正、观看视角Ω_正、景深ΔZ_正，正方形透镜阵列在聚焦模式时有：R_正＝1/p、

其中：p为每个透镜元的间距、f_正为焦距、pix为显示平面像素尺寸；

3.3计算蜂窝式透镜阵列的立体图像显示分辨率R_蜂、观看视角Ω_蜂、景深ΔZ_蜂，蜂窝式透镜阵列在聚焦模式时，在水平方向上有：在垂直方向上有：

其中：p为每个透镜元的间距、f_蜂为焦距、pix为显示平面像素尺寸。