[發明專利]三維光場顯示系統

有效

• 申請號: 201810573895.6
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108803053B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 桑新柱;葉曉倩;劉博陽;劉立;楊樂;楊神武;于迅博;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: G02B30/27
• 分類號: G02B30/27;G02F1/1335;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;李相雨

本發明實施例提供一種三維光場顯示系統，包括背光源、液晶面板、柱透鏡光柵、全息功能屏和狹縫光柵；背光源用于向液晶面板投射光線；沿光線的傳播方向依次布置有液晶面板、柱透鏡光柵、全息功能屏和狹縫光柵；液晶面板用于調制背光源投射的光線；柱透鏡光柵用于基于調制后的光線提供具有立體效果的單視差光場；全息功能屏用于發散柱透鏡光柵提供的光場，使觀察者從不同的角度都能看到柱透鏡光柵提供的光場；狹縫光柵用于基于發散后的光場提供具有立體效果的全視差光場。本發明實施例通過設置柱透鏡光柵提供具有立體效果的單視差光場、全息功能屏發散廣場，以及狹縫光柵提供具有立體效果的全視差光場，三者相互配合工作，能夠實現全視差觀看。

技術領域

本發明實施例涉及光學領域，更具體地，涉及一種三維光場顯示系統。

背景技術

電子沙盤顯示技術目前在軍事指揮、城市規劃、應急響應和房地開發等領域發揮著重要的作用。但是現有的電子沙盤顯示技術仍大都局限在二維的平面顯示，無法滿足對于深度數據與空間信息感知的需求。能夠實現高清晰度、大視角、真實再現三維場景成為電子沙盤技術的最大需求。目前存在的三維電子沙盤主要包括助鏡式顯示和全息顯示。助鏡式顯示技術由于需要佩戴特殊設配而增加觀看者的不舒適。全息顯示技術雖然可以逼真的還原三維場景，但是仍然存在角度小、顏色單一、數據量過大等缺點。

自由立體顯示技術是發展較為成熟的一種無需佩戴輔助設備，直接為人眼提供三維信息的顯示方式，目前主流的技術是柱透鏡光柵和狹縫光柵的方案。

柱透鏡光柵立體顯示器由柱透鏡光柵與液晶顯示面板組成。柱透鏡光柵是該技術中的核心部分，其具有空間分光能力，控制來自液晶上的不同的視差圖像光線形成空間視點，分別進入左右眼，形成立體感。圖1為現有技術中柱鏡光柵立體顯示器顯示原理圖，顯示原理如圖1所示。

圖2為現有技術中狹縫光柵立體顯示器顯示原理圖，基于狹縫光柵的裸眼3D顯示設備結構如圖2所示，狹縫光柵可以看作是由周期性的透光條與遮光條交替排列共同組成的，遮光條可以保證完全擋住光線。通過在2D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。柱鏡光柵和狹縫光柵需要傾斜一定角度，以消除LCD像素空間周期與光柵空間周期形成的莫爾條紋，需要說明的是，莫爾條紋是指光柵周期結構與LCD顯示屏上黑矩陣周期結構的干涉作用產生的條紋。

目前的自由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。在目前的顯示器中也基本是單視差顯示。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明實施例提供一種三維光場顯示系統。

本發明實施例提供一種三維光場顯示系統，包括背光源、液晶面板、柱透鏡光柵、全息功能屏和狹縫光柵；所述背光源，用于向所述液晶面板投射光線；沿光線的傳播方向依次布置有所述液晶面板、所述柱透鏡光柵、所述全息功能屏和所述狹縫光柵；所述液晶面板，用于調制所述背光源投射的光線；所述柱透鏡光柵，用于基于調制后的光線提供具有立體效果的單視差光場；所述全息功能屏，用于發散所述柱透鏡光柵提供的光場，使觀察者從不同的角度都能看到所述柱透鏡光柵提供的光場；所述狹縫光柵，用于基于發散后的光場提供具有立體效果的全視差光場。

本發明實施例提供一種三維光場顯示系統，包括定向背光源、液晶面板、柱透鏡光柵、全息功能屏和狹縫光柵；所述背光源，用于向所述液晶面板投射光線；沿光線的傳播方向依次布置有所述柱透鏡光柵、所述液晶面板、所述全息功能屏和所述狹縫光柵；所述柱透鏡光柵，用于基于所述背光源投射的光線提供具有立體效果的單視差光場；所述液晶面板，用于調制所述單視差光場；所述全息功能屏，用于發散調制后的單視差光場，使觀察者從不同的角度都能看到所述柱透鏡光柵提供的光場；所述狹縫光柵，用于基于發散后的光場提供具有立體效果的全視差光場。