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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:郭名晃
研究生(外文):Ming-Huang Kuo
論文名稱:近接投影陣列自立體顯示器之研究
論文名稱(外文):Autostereoscopic 3D Display With Proximity Projector Array
指導教授:陳政寰陳政寰引用關係
指導教授(外文):Cheng-Huan Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:光電科技產業研發碩士專班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:80
中文關鍵詞:近接投影陣列偏極分光器微型顯示器微柱面透鏡陣列傾斜的微柱面透鏡陣列
外文關鍵詞:Proximity Projector ArrayPolarization Beam SplitterMicrodisplayLenticular ArraySlanted Lenticular ArrayZEMAX
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立體顯示器為朝向自然視覺顯示技術發展之主要努力目標。因目前高性能關鍵組件的可實現性問題使目前立體顯示器遭遇到低解析度以及窄視角問題,導致立體顯示器在消費者市場上的低接受度。本研究以一新穎的概念,即藉由目前已有之近接投影陣列技術之方式構成一具有高解析度與廣視角之自立體顯示器。近接投影光學系統對微顯示器做低放大率之投影,可獲致僅數十微米之畫素,且將多個微投影螢幕接合即可獲得大面積及精細畫素之平面顯示器。配合傾斜的微柱面透鏡陣列則更能獲得高解析度以及廣視角之立體顯示器。本研究主要是針對近接投影陣列光學系統之設計與評估,以及傾斜的微柱面透鏡陣列之最佳化設計。本論文研究在單一模組近接投影光學系統之完成設計部分,所設計出之光學系統之MTF值在64lp/mm處至少可達到32%,最大畸變量小於0.1%,已可達到小於一個畫素大小且接近二分之ㄧ個畫素大小之間之範圍。另外,此光學系統所用的材料除了偏極分光器之外,透鏡部份全是用PC與COC等塑膠光學材料所組成,具有容易達到大量製造與降低成本的優點。
Three dimensional display is the major effort toward natural vision in the development of display technology. Current 3D display suffers from the issues of low resolution and narrow viewing angle due to the availability of high performance key components, which results in low acceptability of 3D displays in the consumer market. In this research, a novel concept of constructing high resolution and wide viewing angle autostereoscopic 3D display by using proximity projector array has been proposed for solving the issue with currently available technology. A pixel size down to a few tens micro can be achieved by projecting microdisplay with low magnification ratio, and a large screen can be made by tiling up an array of such projected screen. Accompanying with slant lenticular array, it becomes possible to make a high resolution and wide viewing angle 3D displays. The major work of the research are the design and evaluation on the proximity projection optics, and optimization of slant lenticular array. In this research, the single proximity projection optics has been designed with the MTF value up to 32% at the spatial frequency of 64lp/mm and the greatest distortion value smaller than 0.1% which value is in between half to one pixel size. Besides to polarization beam splitter, all the lens are made of plastic optics materials, such as PC and COC, and therefore it can be potentially fabricated with low cost.
中文摘要…………………………………………………………i
英文摘要…………………………………………………………ii
誌謝………………………………………………………………iii
目錄………………………………………………………………iv
圖目錄……………………………………………………………vi
表目錄……………………………………………………………x
第一章 緒論………………………………………………………1
1.1前言…………………………………………………………1
1.2 研究背景與動機……………………………………………2
1.3 立體顯示技術發展歷史簡介………………………………3
1.4 研究方法……………………………………………………9
1.5 研究流程與內容……………………………………………10
第二章 雙眼立體視覺原理………………………………………12
2.1 前言…………………………………………………………12
2.2 人眼的基本結構……………………………………………14
2.3 空間深度感覺………………………………………………15
2.3.1 心理視深因子…………………………………………16
2.3.2 生理視深子因子………………………………………18
第三章 近接投影陣列自立體顯示器系統架構 …………………23
3.1 前言…………………………………………………………23
3.2 理想立體顯示器之特性……………………………………23
3.3 各種立體顯示技術比較……………………………………24
3.4 系統架構設計理念與方向…………………………………26
3.5 系統架構……………………………………………………27
第四章 光學像差理論……………………………………………33
4.1前言……………………………………………………………33
4.2幾何光學範圍內造成之像差…………………………………34
4.2.1球面像差(spherical aberration)及修正方式………36
4.2.2彗差(coma aberration)及修正方式…………………37
4.2.3 像散像差(astigmatism)及修正方式…………………40
4.2.4 場曲(field curvature)及修正方式…………………41
4.2.5 畸變(distortion)及修正方式………………………42
4.2.6 色差(chromatic aberration)及修正方式…………43
4.3 透鏡形狀因子………………………………………………47
第五章 近接投影陣列光學系統模擬設計與分析結果…………49
5.1 柱狀透鏡為主結構之近接投影光學系統…………………49
5.2 一般透鏡為主結構之近接投影光學系統…………………56
第六章 結論與未來展望…………………………………………75
參考文獻……………………………………………………………78
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