[發明專利]一種裸眼3D摩爾條紋消除裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 201611193283.1
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106597675B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 周建英;李焜陽;周延桂;范杭;咸昱橋;王曉露;潘迪;王嘉輝
• 申請（專利權）人: 廣東順德中山大學卡內基梅隆大學國際聯合研究院;中山大學
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22;G02B27/60
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明提供一種裸眼3D系統摩爾條紋消除裝置及其使用方法，所述裝置包括依次排布的背光源、菲涅爾透鏡陣列、光學膜層、液晶面板和虛擬接收器，第一發光單元和第二發光單元發出的光線經菲涅爾透鏡陣列折射后在菲涅爾透鏡陣列出射面形成帶有準周期性的聚焦光線；帶有準周期性的聚焦光線到達光學膜層，在光學膜層所在局域區域的分布發生改變，失去了原有的準周期性，但是光線的傳播方向不改變，故經過光學膜層之后，成為不具有準周期性的聚焦光線；不具有準周期性的聚焦光線到達液晶面板的子像素光柵上，被分成不同顏色；第一虛擬接收器和第二虛擬接收器收集光線，此時摩爾條紋已被削弱。

技術領域

本發明涉及裸眼3D顯示系統領域，更具體地，涉及一種裸眼3D摩爾條紋消除裝置及其使用方法。

背景技術

近年來，虛擬現實技術(VR)迅猛發展，使得人們通過穿戴設備，達到“身臨其境”的效果，已被廣泛應用于教學、傳媒、體感游戲、虛擬訓練等各個領域。而裸眼3D技術使得觀眾不再有長期佩戴3D眼鏡等輔助設備引起眼脹、眩暈等不適癥狀，減小用眼負擔，擁有廣闊的應用前景。但是無論是虛擬現實還是裸眼3D顯示技術，顯示區域都會出現一定程度的摩爾條紋，極大地影響了觀看效果。

光學系統中兩個空間周期性或準周期性結構相互疊加時，光在周期性物體間以恒定的角度和頻率發生干涉。當人眼無法分辨原本的物體而只能看到干涉紋時，該干涉紋稱為摩爾條紋。在自由立體顯示系統中，液晶面板與具有周期或準周期性結構的光學膜層以一定的周期比和傾斜角度疊加時，會在屏幕上產生明顯的摩爾條紋，極大破壞屏幕的亮度、色彩飽和度的均勻性，嚴重影響觀看效果。

為了消除摩爾條紋，人們進行了大量的研究，并針對不同的系統提出了各種各樣的消除方法。由于摩爾條紋是差拍原理的一種表現，可以使重疊的兩個周期元件的周期相差甚遠、打破某一個周期、改變兩周期物體的夾角、掃描時可令圖像偏離焦距等等。

在基于菲涅爾透鏡的自由立體顯示系統中，除了液晶面板為周期性結構，而所加的菲涅爾透鏡通常為等寬或者等高齒形，故存在周期或者準周期的亮度分布變化，二者疊加容易產生摩爾條紋。

這種摩爾條紋的一般消除方法有以下兩種：

(1)借助摩爾條紋對比敏感度等高線圖，找到菲涅爾透鏡與液晶面板的最佳夾角：

對于等寬齒形菲涅爾透鏡，雖各齒的高度不同，仍接近固定周期結構，故能直接從摩爾條紋對比敏感度等高線圖中找合適的周期比和傾角組合，但是制作難度大，與其他部件貼合時容易發生齒形壓損。

對于等高齒形菲涅爾透鏡，可看作各部分周期差異較大的準周期結構，如果在比較有限的范圍內改變傾角，總會在某個地方因為滿足與像素的特定周期比，產生明顯的摩爾條紋。

故在光學結構比較復雜的顯示系統中，傾斜放置并非總是有效的消除摩爾條紋的方法，且對系統的顯示性能和結構造成額外的負擔。

(2)采用偽隨機排布的彩色濾光片，破壞子像素光柵的周期性，從而消除摩爾條紋：

雖然這個方法可以有效消除摩爾條紋，但需更換整個LCD面板，重新設計和制造子像素偽隨機排列的液晶面板將會大大增加系統的成本，且畫面色彩均勻性可能受到影響。

發明內容

本發明的首要目的是提供一種裸眼3D摩爾條紋消除裝置，在基于菲涅爾透鏡的自由立體顯示系統中加入各向異性光學結構來消除摩爾條紋，并能提高屏幕的亮度均勻性，優化觀看效果。

一種裸眼3D系統摩爾條紋消除裝置，包括依次排布的背光源、菲涅爾透鏡陣列、光學膜層、液晶面板和虛擬接收器，其中：

背光源：背光源設置在菲涅爾透鏡陣列的入射面一側，背光源由若干獨立的線型發光單元拼接組成，線型發光單元組合形成為第一發光單元和第二發光單元，每一個發光單元在整個裝置的最前端對應一個應視區，第一發光單元對應第一應視區，第二發光單元對第二應視區；