[發明專利]一種光開關陣列及其構成的非全息真實裸眼3D顯示系統

有效

• 申請號: 201410117587.4
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN103984089A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 王廣軍;龍國徽;吳香英;紀媛;龐明俊;汪東雪;羅陽
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;G02B27/22
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王恩遠

技術領域

本發明屬于3D顯示的技術領域，涉及到一種3D顯示方法，尤其是涉及一種光開關陣列及其構成的非全息真實裸眼3D顯示系統。

背景技術

3D顯示技術是一種可以表現景深的新一代顯示技術。目前，主要的3D顯示技術就是利用一系列的光學方法使人左右眼產生視差從而接受到不同的畫面，在大腦形成3D（3Dimensions）立體效果的技術。實現3D顯示的技術方案有很多種，按顯示原理總體上可以分為兩類：全息式和非全息式。其中全息式是一種在3維空間形成真實3D畫面的技術，這種方法技術難度很大，還有一系列問題沒有解決，很難在短時間內達到商業化應用水平。非全息又可以細分為需要輔助設備式和裸眼式。前者依靠輔助設備使兩眼分別接收到相應的立體圖像對，利用視差原理來實現3D效果，后者在屏幕上設置有分光元件使兩幅圖的光線分別到達兩只眼睛。輔助設備式大多要佩戴眼睛，所以帶來很大不便，成本也會較高，光利用率較低，另外裸眼式往往有容易引起眼睛疲勞、成像質量差、畫面清晰度和亮度差、視角受限等問題。此外，還有一種體積式3D顯示方法，這種方法是在高速旋轉的屏上投影，會有散射效應，靠近中心處影像不清晰，高速旋轉部件有噪音、損耗等問題還容易帶來危險。

綜上，目前的3D顯示方式都存在很大的缺陷，不能代表3D顯示技術的成熟水平。

發明內容

本發明的主要目的是為了克服現有技術的不足，提供了一種非全息真實裸眼3D顯示方法。

為實現以上目的，本發明采用以下技術方案：

一種光開關陣列，其結構有：在三維直角坐標系下沿y軸放置的一條光開關鏈和平行于z軸放置的光開關鏈；所述的光開關鏈是由具有三個端口且具有光路轉換功能的“T”形光開關依次相連構成，其中“T”形光開關端口A和端口B處于同一直線上，端口C位于端口A和端口B之間垂直于端口A和端口B所在的直線，從端口A進入的光在控制端的控制下能夠選擇從端口B或者從端口C出來，每個“T”形光開關的端口B與其后相鄰的“T”形光開關的端口A相連，一條光開關鏈上所有“T”形光開關的端口C指向相同的方向；每條平行于z軸放置的光開關鏈的第一個“T”形光開關的端口A與沿y軸放置的光開關鏈的一個“T”形光開關的端口C相連，所有平行于z軸放置的光開關鏈上的所有“T”形光開關的端口C的指向均與x軸平行，沿y軸放置的光開關鏈的第一個“T”形光開關的端口A記為所述光開關陣列的主端口。

本發明一種光開關陣列中所述的“T”形光開關可以由可伸縮基底和平面反射鏡組成，可伸縮基底由電磁鐵和銜鐵夾著彈性材料構成或由電致伸縮材料構成，可伸縮基底的電信號端作為“T”形光開關的控制端，平面反射鏡的鏡面朝向端口A和端口C且與端口A和端口B所在的直線成45度的夾角，平面反射鏡固定在可伸縮基底上。

本發明一種光開關陣列中所述的“T”形光開關還可以由上電極、下電極、上棱鏡和下棱鏡組成；上電極和下電極均為透明平板電極，作為“T”形光開關的控制端；上棱鏡和下棱鏡均為截面是等腰直角三角形的棱鏡；下電極作為“T”形光開關的端口C；兩個棱鏡的截面三角形斜邊所在的側面相互平行且對齊；上棱鏡的截面三角形的上直角邊所在的側面與上電極相連，左直角邊所在的側面作為“T”形光開關的端口B；下棱鏡的截面三角形的下直角邊所在的側面與下電極相連，右直角邊所在的側面作為“T”形光開關的端口A。

一種立體顯示單元，其特征在于：結構包括平移驅動器11、光開關陣列12、發散單元13、顯示光源模塊14和鏡頭模塊15；光開關陣列12固定在平移驅動器11上，發散單元13是由數量和沿z軸放置的“T”形光開關的數量相等的微凹透鏡或微凸透鏡構成的，每個微凹透鏡或微凸透鏡放在一個沿z軸放置的“T”形光開關的端口C的外側，顯示光源模塊14與光開關陣列12的主端口相連，光開關陣列12在平移驅動器11的帶動下能夠在鏡頭模塊15的一倍焦距和二倍焦距之間平移。

本發明一種立體顯示單元中所述的顯示光源模塊4由三基色光源和混光單元構成，所述的三基色光源是可以發紅、綠、藍三種色光的LED光源或激光光源。

一種非全息真實裸眼3D顯示系統，其特征在于：結構包括由立體顯示單元拼接成的顯示陣列1、驅動模塊2和處理器3；立體顯示單元中的每個“T”形光開關的控制端和驅動模塊2相連，驅動模塊2和立體顯示單元中的平移驅動器11、顯示光源14均和處理器3相連。

本發明一種非全息裸眼3D顯示系統中所述的處理器3可以是單片機或計算機；所述的驅動模塊2是能接收處理器3的指令并控制光開關陣列12中“T”形光開關狀態的驅動器。