[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

摘要

可提高立体图像显示分辨率的蜂窝式透镜阵列设计方法属立体视频显示技术领域，本发明主要步骤为对比成像效率设定设计对象、蜂窝式透镜阵列模板的光学设计及成像特性分析和显示平面与蜂窝式透镜阵列的参数匹配，与传统的矩形透镜阵列相比，采用本发明的蜂窝式透镜阵列，能充分利用光学器件的有效面积，增大成像区域，使立体图像分辨率显著提高，从而获得高质量的三维再现像，提高观看的真实感和立体感。

主权项

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，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。