[發(fā)明專利]一種自由立體顯示系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711229268.2
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107861256A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 桑新柱;于迅博;劉博陽;高鑫;劉立;楊樂;楊神武;顏玢玢;苑金輝;王葵如
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22;G02B5/02;G02B5/32
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王瑩,吳歡燕

技術領域

本發(fā)明涉及顯示技術領域，具體涉及一種自由立體顯示系統(tǒng)。

背景技術

隨著當今科學技術的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的二維平面顯示技術已經遠遠無法滿足目前各個行業(yè)領域對于深度數據與空間信息感知的需求。越來越多的應用領域，如醫(yī)學成像、科學研究、外太空探索、重要遠程會議和軍事等，要求能夠實現3D場景的真實重建，從而使得觀看者可以更加精確的捕獲相關信息，準確地進行現場判斷。

圖1為現有技術提供的理想柱透鏡光柵顯示原理示意圖，如圖1所示，現有技術中的自由立體顯示裝置通常由柱透鏡光柵與2D液晶顯示屏組成；柱透鏡光柵的作用是將不同像素的位置信息轉化為不同視點光強的方向信息；對于理想透鏡，每個子像素發(fā)出的散射光線經過柱透鏡后都被約束成過透鏡光心的平行光。

其中，柱面透鏡光柵具有空間分光的功能，它是傳統(tǒng)裸眼立體顯示器的重要組成部分；柱透鏡光柵的加工工藝非常成熟，通過紫外線固化技術可以實現精度10微米的高精度光學柱透鏡光柵加工。設計柱透鏡光柵的主要參數包括材料折射率n、光柵厚度d、柱面透鏡截距p、透鏡焦距f和曲率半徑r。調整光柵厚度d、透鏡截距p和曲率半徑r的取值可以改變立體顯示器的觀看距離與視點間距等參數，達到滿足3D顯示需求的目的。圖2為現有技術提供的理想柱面透鏡控光原理示意圖，如圖2所示，H₁與H₂分別是柱透鏡的第一主平面與第二主平面，F是柱透鏡光柵的焦平面，根據幾何光學可知焦距f的表達式：

其中，液晶是一種介于固體和液體之間的特殊物質，它是一種有機化合物，常態(tài)下呈液態(tài)，但是它的分子排列卻和固體晶體一樣非常規(guī)則；如果給液晶施加一個電場，會改變它的分子排列，這時如果給它配合偏振光片，就可以控制透光強度。液晶顯示器就是利用該原理實現不同圖像的顯示。目前分辨率為3840×2160的液晶顯示面板已經廣泛商用，可以預見8k顯示器在不久的未來將會普及。液晶顯示設備的快速發(fā)展對三維顯示質量的提高有著重要的推動作用。

然而，現有技術至少存在以下技術缺陷：圖3為現有技術提供的漫散射光源的示意圖，如圖3所示，當像素發(fā)出的漫射光經過其它透鏡時會產生跳變視區(qū)，不同視區(qū)間會出現視差翻轉的現象，嚴重影響觀看效果。

發(fā)明內容

針對現有技術中存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種自由立體顯示系統(tǒng)。

本發(fā)明提供一種自由立體顯示系統(tǒng)，包括背光源、控光結構和全息功能屏；所述背光源用于射出光線，任意兩條出射光線之間的夾角小于預設度數；所述控光結構用于控制所述出射光線在水平方向上的射向；所述全息功能屏用于在豎直方向上對所述出射光線進行擴散。

所述系統(tǒng)還包括顯示設備；所述控光結構、所述全息功能屏和所述顯示設備在所述出射光線的光路上按照任意順序依次排列。

其中，所述出射光線為平行光、發(fā)散光或匯聚光；所述預設度數為10°。

其中，所述出射光線經所述全息功能屏擴散后，在豎直方向上的擴散角度為10°至180°之間，在水平方向上的擴散角度為0°至10°之間。

其中，所述背光源、所述控光結構、所述全息功能屏和所述顯示設備中的任意相鄰兩個之間的距離為0至5000mm之間。

其中，所述控光結構為包括柱面透鏡陣列或微棱鏡結構的折射型控光結構，或衍射型控光結構；所述全息功能屏為利用散斑全息制作的對入射光線具有角度擴展作用的光學薄膜。

其中，所述顯示設備為液晶顯示面板或透光顯示燈片。

本發(fā)明提供的自由立體顯示系統(tǒng)，通過設置出射光線之間夾角較小的背光源，避免了漫射光產生的跳變視區(qū)；并利用擴散結構對出射光線在豎直方向上進行了擴散，增大了最終的在豎直方向上的觀看范圍，增強了顯示效果，實現了大視角、具有真實空間感的三維立體顯示效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有技術提供的理想柱透鏡光柵顯示原理示意圖；

圖2為現有技術提供的理想柱面透鏡控光原理示意圖；

圖3為現有技術提供的漫散射光源的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的自由立體顯示系統(tǒng)的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的出射光線的示意圖。

具體實施方式