一种CMYK编码的高色准静态光场显示系统及编码算法
本发明涉及静态光场显示技术领域，为了解决现有静态光场显示系统结构复杂和色准低的技术问题，本发明公开了一种CMYK编码的高色准静态光场显示系统及编码算法，包括控光模块和加载有多视点图片的多通道光信息的CMYK光信息模块，控光模块控制透射光束的光程差，周期性调控光束相位变化，光束被控光模块周期性调控到不同方向，形成多角度光束；CMYK光信息模块分为CMY色彩通道光信息子模块与K通道光信息子模块。两模块耦合使多角度光束加载其对应的色彩信息与光强信息，携带光信息的光束在空间中交汇形成空间中体像素，堆叠体像素构建三维图像点云，实现高清、平滑视差、高色阶和高色准的静态光场显示系统。
发明专利
CN202311676310.0
2023-12-08
CN117369158A
2024-01-09
G02B30/27(2020.01)
深圳臻像科技有限公司%北京邮电大学
张盛娟;张钊赫;于迅博;高鑫;邢树军;张凯庆;刘博阳;黄辉;高超;周硕
518000 广东省深圳市南山区粤海街道高新技术产业园南区深圳清华大学研究院C615-2室;
广东凯卓律师事务所
曹飞扬
广东;44
1.一种CMYK编码的高色准静态光场显示系统，其特征在于，包括CMYK光信息模块和位于其前方的控光模块(30)，CMYK光信息模块用于将多视点图片的多通道光信息加载在该模块中，控光模块(30)控制透射光束的光程差，周期性调控光束相位变化，使得光束被控光模块(30)周期性调控到不同方向，形成多角度光束；CMYK光信息模块分为CMY色彩通道光信息子模块(10)与K通道光信息子模块(20)。 2.根据权利要求1所述的CMYK编码的高色准静态光场显示系统，其特征在于，CMY色彩通道光信息子模块(10)由打印机油墨印制在膜片基材上，形成不同颜色的低PPI打印像素点，打印像素点仅包含色彩信息；K通道光信息子模块(20)由激光曝光形成单色高DPI曝光点，通过排布曝光点实现不同区域的光强度控制。 3.根据权利要求2所述的CMYK编码的高色准静态光场显示系统，其特征在于，打印像素点通过多种油墨按调频打印方法叠加形成像素点，K通道光信息子模块(20)的激光曝光点为经过曝光、显影、定影流程生成的黑色点，激光曝光点在膜片平面上任意排布。 4.根据权利要求1所述的CMYK编码的高色准静态光场显示系统，其特征在于，CMY色彩通道光信息子模块(10)和K通道光信息子模块(20)附着于同一膜片的两侧。 5.根据权利要求2所述的CMYK编码的高色准静态光场显示系统，其特征在于，CMY色彩通道光信息子模块(10)和K通道光信息子模块(20)分别附着于两张膜片，K通道光信息子模块(20)所在膜片的曝光点药膜面与CMY色彩通道光信息子模块(10)所在膜片的打印像素的油墨面紧贴。 6.根据权利要求2所述的CMYK编码的高色准静态光场显示系统，其特征在于，打印像素点的密度大于或等于400PPI，曝光点的密度大于或等于2400DPI。 7.根据权利要求1所述的CMYK编码的高色准静态光场显示系统，其特征在于，CMY色彩通道光信息子模块(10)与K通道光信息子模块(20)的光信息分布均按照控光模块(30)的周期性结构进行区域划分，定义形成的划分区域为大周期； 在每个周期内部，光信息分布沿视差方向划分成多个周期区域，定义形成的划分区域为小周期； 小周期内的光信息为该位置的光场信息抽样的一个角度光信息，CMY色彩通道光信息子模块(10)的小周期内的信息对应为该角度光信息的色彩信息，K通道光信息子模块(20)的小周期内的信息对应为该角度光信息的光强信息。 8.根据权利要求1所述的CMYK编码的高色准静态光场显示系统，其特征在于，控光模块(30)为可以调控光束相位变化的透射式周期性光学结构，用于将入射的加载光信息的光束偏转到一定角度出射； 控光模块(30)的类型可以为第一类透镜阵列：柱透镜光栅阵列、双层正交柱透镜光栅阵列、矩形透镜阵列、圆形透镜阵列、狭缝光栅阵列或光阑孔阵列以及多层上述结构构成的复合控光阵列； 控光模块(30)的类型也可以为第二类透镜阵列：微棱镜阵列、菲涅尔镜阵列、超表面超构透镜阵列或超表面纳米线周期性相位调控阵列； 若控光模块(30)为第一类透镜阵列，则以自然光照或侧入式导光板匀光背光或满天星LED阵列匀光背光作为背光光源； 若控光模块(30)为第二类透镜阵列，则须采用经过准直的背光光源，准直的背光光源的扩散角不大于10°。 9.根据权利要求8所述的CMYK编码的高色准静态光场显示系统，其特征在于，若选择柱透镜光栅阵列、狭缝光栅阵列、非正交多层柱透镜-狭缝复合光栅、水平折射方向的微棱镜阵列、竖直折射方向的微棱镜阵列或超表面纳米线周期性单方向相位调控阵列作为控光模块(30)，则光场显示系统构建的体像素为单视差光场显示系统； 若选择菲涅尔镜阵列、双层正交柱透镜光栅阵列、矩形透镜阵列、圆形透镜阵列、超表面超构透镜阵列、超表面纳米线周期性多方向相位调控阵列等作为控光模块(30)，则光场显示系统构建的体像素为全视差光场显示系统； 若光场显示系统为单视差光场显示系统，则CMYK光信息模块为CMY色彩通道光信息子模块(10)的光信息小周期的周期宽度为油墨点像素直径；K通道光信息子模块(20)的光信息小周期的周期宽度为曝光点直径，且同一大周期内的小周期光信息分别对应着该位置的某一方向的三维图像的光信息； 若光场显示系统为全视差光场显示系统，则CMYK光信息模块为两个子模块的小周期尺寸分别为CMY色彩通道光信息子模块(10)所在膜片的打印像素尺寸与K通道光信息子模块(20)所在膜片的曝光点尺寸。 10.一种CMYK编码的高色准静态光场显示的编码算法，其特征在于，包括如下流程： 步骤S1、控光单元参数确定，确定控光单元中的CMYK光信息模块的光信息大周期、小周期与对应的控光模块(30)的周期性结构单元参数； 步骤S2、光场抽样精度判断，根据控光单元参数判断光场抽样的空间频率与角频率，为光场点云分解提供参数基础； 步骤S3、三维图像光场建模，将需要呈现的三维图像进行光场建模，实现连续三维图像的虚拟呈现； 步骤S4、光场点云体像素分解，将虚拟连续三维图像按照步骤S2的判断结果进行离散化抽样，形成体像素阵列； 步骤S5、体素光束控光单元追踪，对每个体素进行光束反向追踪，将体素包含的光束追踪到具体的控光单元； 步骤S6、光束信息位置抽样分解，将体像素的光信息映射到控光单元所包含的光束的信息中； 步骤S7、分解光束色彩强度分离，将光束的光信息分离为色彩信息与强度信息，用于后序K通道光场信息和CMY色彩通道光场信息的生成； 步骤S8、K通道光场信息生成，根据K通道光信息子模块(20)的小周期划分与步骤S7中实现的信息分离，生成平面上的光场信息，并通过曝光点实现信息填充； 步骤S9、CMY色彩通道光场信息生成，根据CMY色彩通道光信息子模块(10)的小周期划分与步骤S7流程中实现的信息分离，生成平面上的光场信息，并通过打印油墨像素实现信息填充。