[發(fā)明專利]一種實現(xiàn)低串擾率多視點裸眼3D顯示的設計方法

有效

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• 申請日: 2013-09-03
• 公開（公告）號: CN103424875A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 周建英;安森忠;梁浩文;王嘉輝;范杭;周延桂;彼得·克雷布斯
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22;G02B27/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛(wèi)

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及3D顯示器件設計控制工程的技術(shù)領域，更具體地，涉及一種實現(xiàn)低串擾率多視點裸眼3D顯示的設計方法。

背景技術(shù)

柱狀透鏡裸眼3D顯示技術(shù)

柱狀透鏡(Lenticular?Lens)裸眼3D顯示技術(shù)，也被稱為雙凸透鏡或微柱透鏡。它相比視差障壁技術(shù)最大的優(yōu)點是其亮度不會受到影響。它的原理是在液晶顯示屏前面或者在背光源和液晶顯示屏之間加上一層柱狀透鏡陣列，前者是將柱透鏡下面的圖像的像素分成幾個子像素，這樣透鏡就能以不同的方向投影每個子像素。于是雙眼從不同的角度觀看顯示屏，就看到不同的子像素。雙眼看到不同的圖像，就會產(chǎn)生視差，特定的圖像差別下，雙眼產(chǎn)生的視差就會產(chǎn)生立體感。后者的結(jié)構(gòu)則如附圖2。通過控制背光源在一個周期內(nèi)的發(fā)光的時間順序，在一個發(fā)光周期內(nèi)，光源1,2，…，m，…，n-1,n依次發(fā)光，從而使得在L觀察平面上，視區(qū)1,2，…，M，…，N-1,N依次被照亮。傳統(tǒng)上，確定柱透鏡參數(shù)的方法是根據(jù)簡單的幾何關系，利用下列關系式

W+gapD=dL-d]]>

Rsinθ_R=N*（W+gap）

h=d+Rcosθ_R

A=N*(W+gap)

通常條件下，對于多視點裸眼3D顯示，但是根據(jù)上述設計出的柱透鏡和光源器件，得到的光強分布和理想的光場分布差別非常大，也就是整個視區(qū)的串擾率很大，通常最小值都在5%以上，而且視區(qū)內(nèi)光強分布非常不均勻,而且只在視區(qū)中央很小的區(qū)域串擾率比較低，離開視區(qū)，串擾率變化非常陡峭，從而使得只在極小的觀看范圍內(nèi)串擾較小，從而嚴重限制了裸眼3D的觀看效果和推廣應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的多種缺陷，提供一種實現(xiàn)低串擾率多視點裸眼3D顯示的設計方法，其不需要犧牲屏幕分辨率，能夠?qū)崿F(xiàn)液晶面板的全分辨率顯示。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種實現(xiàn)低串擾率多視點裸眼3D顯示的設計方法，其特征在于：利用幾何光學，算出L觀察面（距離透鏡距離為L）上的光強分布I(X)與柱透鏡、光源參數(shù)，如柱透鏡周期A、邊緣厚度h、曲率半徑R以及光源寬度W、光源間隙gap，柱透鏡折射率n_g之間的數(shù)學關系表達式，然后根據(jù)對光場的分布要求，如視區(qū)數(shù)目N、視區(qū)寬度D等，設定相應的目標函數(shù)，計算機程序采用自適應方法(包含但不限于模擬退火算法，直接掃描法等)，找出最理想目標函數(shù)值條件下所對應的柱透鏡和光源參數(shù)值，并將這些參數(shù)帶入原來的光強分布I(X)和各個參數(shù)之間的數(shù)學關系表達式，求出L平面上的光強分布，以及串擾率分布，并做出相應的關系曲線。最終根據(jù)得到的最優(yōu)效果下的柱透鏡、光源參數(shù)值，設計制造出相應的柱透鏡和光源器件。該方法包括以下步驟：

a.根據(jù)具體的柱透鏡結(jié)構(gòu)，利用幾何光學關系，假設視區(qū)數(shù)目為N,每個視區(qū)的寬度為D,利用光學追跡方法，得出在正對透鏡陣列距離為L的平面上光強分布I(X)與柱透鏡、光源的結(jié)構(gòu)參數(shù)如柱透鏡邊緣厚度h、曲率半徑R、周期A；背光源大小W、背光源間隙gap；透鏡材料折射率n_g等之間的數(shù)學關系表達式；為求得光強在目標平面上的分布，設光線發(fā)出后經(jīng)幾何傳播后到達觀看平面X處，則有第m個光源發(fā)出的光在L平面上的光強分布，