[發明專利]折疊式指向背光與透鏡陣列的裸眼立體顯示系統

在審

• 申請號: 201611227456.7
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106773084A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 范杭;周延桂
• 申請（專利權）人: 廣州彌德科技有限公司
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22;H04N13/04
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司44100
• 代理人: 張玲春

技術領域

本發明屬于裸眼立體顯示領域，具體涉及一種折疊式指向背光與透鏡陣列的裸眼立體顯示系統。

背景技術

自由立體顯示技術是裸眼3D顯示技術的一種。而自由立體顯示技術主要有3個技術流派，分別是基于視障光柵(Barrier)的裸眼立體顯示技術、基于柱透鏡(Lenticular)的裸眼立體顯示技術、基于指向背光式的裸眼立體顯示技術。它們都是利用視差原理，通過將左右眼圖像分別輸送進入左右眼中，并在大腦中融合，從而使人感知到立體信息。

其中，基于視障光柵(Barrier)的技術、基于柱透鏡(Lenticular)的技術是目前主流的裸眼立體顯示方法。二者主要是通過匹配光柵/柱透鏡與液晶像素，從而實現左右眼圖像光束的分離，但是上述的方案會降低圖像的分辨率。

基于指向背光的裸眼立體顯示技術，是先實現光束的定向傳播，再加載圖像信息，從而實現左右眼圖像光束的定向傳播。這種技術不會降低圖像分辨率。但這種技術常見于中小尺寸的屏幕。如平板式無輔助立體顯示裝置CN 103605211 A，該技術需要將面光源發出的發散光，先壓縮成平行光。而平行光的要求，使得光學系統的實現變得復雜。同時，這種基于單一透鏡的結構會使得顯示器體積太大。如果利用透鏡陣列結構可以進一步減小體積厚度，并通過增加光束擴散膜層，使得屏幕達到均勻顯示。而對于大尺寸的屏幕，特別是臺式裸眼立體顯示技術，基于這種技術的顯示器普遍比較厚，而且最佳觀察位置被限定在特定的距離。

發明內容

本發明的目的在于提供一種折疊式指向背光與透鏡陣列的全分辨率(全高清或者超高清)裸眼立體顯示系統，以降低基于指向背光技術的裸眼立體顯示系統的厚度。

為此，本發明提供了一種折疊式指向背光與透鏡陣列的裸眼立體顯示系統，包括若干折疊式的背光照明模組和光源控制模塊，以及層疊設置的光束整形擴散膜層、透鏡陣列和圖像顯示單元，

所述折疊式的背光照明模組包括若干發光單元和若干反射膜層，所述發光單元發出的光束入射到所述反射膜層后，通過所述反射膜層的一次或者一次以上的反射，實現光路折疊， 并向靠近所述圖像顯示單元的方向傳播，所述反射膜層反射的光束經過所述光束整形擴散膜層進行光束整形后，照明所述圖像顯示單元。

所述多個背光照明模組的光束經過所述透鏡陣列中的多個透鏡分別實現定向傳播，通過層疊設置的所述透鏡陣列、光束整形擴散膜層和圖像顯示單元形成多個裸眼3D視區。

所述光源控制模塊分別與所述背光照明模組和所述圖像顯示單元電性連接。

進一步，所述背光照明模組在水平面的投影整體朝向所述圖像顯示單元，對所述圖像顯示單元進行照明。

進一步，所述背光照明模組在豎直面的投影整體朝向所述圖像顯示單元，對所述圖像顯示單元進行照明。

進一步，所述背光照明模組輸出大于或者等于100Hz的脈沖光束，所述脈沖光束的頻率同步于所述圖像顯示單元的圖像刷新頻率。

進一步的，每個所述背光照明模組至少包括兩個亮暗狀態獨立可控的發光單元，這些發光單元可以是發光二極管(LED)、有機發光二極管(OLED)等。

進一步，所述背光照明模組包括多個反射膜層，所述發光單元發出的光束經所述反射膜層多次反射后向靠近所述圖像顯示單元的方向傳播。

進一步，所述透鏡陣列包括多個透鏡，并且所述透鏡陣列對應于至少兩個所述發光單元。

進一步，所述透鏡為菲涅爾透鏡，所述透鏡陣列為菲涅爾透鏡陣列。

進一步，所述菲涅爾透鏡陣列以平面結構對光束的傳播方向進行調整。

進一步，所述菲涅爾透鏡陣列以彎曲的弧面結構對光束的傳播方向進行調整。

進一步，所述圖像顯示單元以大于或者等于100赫茲的頻率交替刷新立體圖像。所述發光單元發出的光束在以透射方式穿透所述圖像顯示單元的過程中，所述圖像顯示單元加載圖像信息，并傳遞到對應的視區空間位置。

進一步，所述圖像顯示單元可以是液晶顯示屏幕(LCD)，也可以有機發光二極管(OLED)屏幕等。

進一步，所述光源控制模塊從所述圖像顯示單元中獲取圖像刷新的同步信號，并同步控制所述發光單元，使得所述發光單元以大于或者等于100赫茲的頻率輸出照明光束，其中，對應左眼的所述發光單元同步左眼圖像信號的刷新，對應右眼的所述發光單元同步右眼圖像信號的刷新。

進一步，所述光束整形擴散膜層對入射光束在豎直方向上實現強擴散，在水平方向上實現小于5度的弱擴展。