[發明專利]一種三維顯示系統

在審

• 申請號: 201711237656.5
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108008540A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 桑新柱;劉博陽;于迅博;劉立;顏玢玢
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G02B27/22
• 分類號: G02B27/22;G02F1/1347;G02F1/29
• 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

本發明提供一種三維顯示系統，顯示系統包括：定向背光源、多層液晶片、水平方向擴散器、豎直方向擴散器和光柵；所述定向背光源用于發射光；沿光的傳播方向依次布置有第一層液晶片、所述水平方向擴散器、除所述第一層液晶片的其余層液晶片、所述光柵和所述豎直方向擴散器。本發明提供的一種三維顯示系統，由于定向背光源發射的光線通過液晶片和擴散膜的共同作用，產生定向光線簇，保證光線會落入指定視點上，從而不會出現重影的深淺和影像的模糊。定向光線簇能夠形成正確的觀看視區，不會跳變視區和視差反轉。每個像素會向不同方向發出多條不同光線，擴大了顯示視角，顯示分辨率將大大提高。

技術領域

本發明涉及三維顯示領域，更具體地，涉及一種三維顯示系統。

背景技術

隨著科技的飛速發展和生活質量的提高，人們已經不能滿足于二維平面顯示所提供的觀感和信息量。在相關科研、軍事和娛樂生活等各個領域，對三維信息的采集和重建的必要性已經越來越凸顯。目前絕大多數的三維立體顯示技術都是利用人眼的雙目視差原理，即利用進入人左右眼的內容的差異使人腦獲取三維視覺。早期對三維顯示信息的獲取需要佩戴3D眼鏡或者頭盔，這種方式阻礙了自然視覺感受。

不需要佩戴任何設備的自由立體顯示技術(裸眼3D)成為本領域技術人員研究發展的目標。目前，主流的裸眼3D顯示器技術是透鏡光柵和狹縫光柵的方案。

圖1為現有技術中的一種柱透鏡光柵三維立體顯示器的顯示原理圖，請參考圖1，柱透鏡陣列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。通過一排垂直排列的柱透鏡陣列控制液晶顯示面板中左右圖像光線的射向，使右眼圖像聚焦于觀看者右眼，左眼圖像聚焦于觀看者左眼，從而讓觀看者在不同角度看到不同的影像，產生立體影像。視點為視差圖像在空間中形成的可正確觀看的位置。

圖2為現有技術中的一種狹縫光柵三維立體顯示器的顯示原理圖，請參考圖2，狹縫光柵三維立體顯示器由二維液晶顯示器與狹縫光柵兩部分組成。通過在二維顯示器上加載多個視點的圖像編碼信息，可以讓不同的視差圖像在空間中不同位置處成像，從而實現裸眼3D的顯示效果。狹縫光柵可以看作是由透光條與遮光條交替排列共同組成的。

其中，柱透鏡光柵和狹縫光柵均需要傾斜一定角度，以消除LCD像素空間周期與光柵空間周期形成的莫爾條紋。其中，光柵周期結構與LCD顯示屏上黑矩陣周期結構的干涉作用將會產生莫爾條紋。

但是，目前的三維立體顯示器背光源發出的是朝向各個方向上的光線，柱透鏡陣列在調制光線時會產生像差現象，這會引入視點間的串擾，即本該進入某一只眼的光線進入另一只眼睛，從而會造成重影現象和影像的模糊，進而會降低三維立體顯示器的質量。其中，背光源用于點亮顯示系統加載的顯示內容。

并且，目前的三維立體顯示技術中，由于背光源發出的是朝向各個方向的光線，所以會有相當一部分光線溢出進入相鄰的透鏡構建下一個顯示周期中的視點，這樣會導致最終顯示效果一個顯示周期的角度較小，人眼左右移動的時候會感覺到明顯的內容周期跳變，影響觀看質量。

而且，透鏡焦距的表達式為：

其中，r為曲率半徑，f為透鏡焦距，n為折射率。根據透鏡控光的原理與三角幾何關系，可得出目前的裸眼3D立體顯示器在理想狀況下的觀看視為：

其中，p為透鏡截距，f為透鏡焦距，θ為觀看視。目前的三維立體顯示器，由于透鏡截距小于等于曲率半徑的兩倍，折射率一般取值為1.5，根據上述兩個公式可得，θ的取值范圍θ≤52°，即立體視角較小。

還有，目前的三維立體顯示器技術中，顯示分辨率和視點數目成反比，即視點越多分辨率下降越多。很難實現在密集視點情況下保證顯示效果的分辨率。

發明內容

本發明提供一種克服上述問題的一種三維顯示系統。