[发明专利]一种自由立体显示系统

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种自由立体显示系统。

背景技术

随着当今科学技术的飞速发展，传统的二维平面显示技术已经远远无法满足目前各个行业领域对于深度数据与空间信息感知的需求。越来越多的应用领域，如医学成像、科学研究、外太空探索、重要远程会议和军事等，要求能够实现3D场景的真实重建，从而使得观看者可以更加精确的捕获相关信息，准确地进行现场判断。

图1为现有技术提供的理想柱透镜光栅显示原理示意图，如图1所示，现有技术中的自由立体显示装置通常由柱透镜光栅与2D液晶显示屏组成；柱透镜光栅的作用是将不同像素的位置信息转化为不同视点光强的方向信息；对于理想透镜，每个子像素发出的散射光线经过柱透镜后都被约束成过透镜光心的平行光。

其中，柱面透镜光栅具有空间分光的功能，它是传统裸眼立体显示器的重要组成部分；柱透镜光栅的加工工艺非常成熟，通过紫外线固化技术可以实现精度10微米的高精度光学柱透镜光栅加工。设计柱透镜光栅的主要参数包括材料折射率n、光栅厚度d、柱面透镜截距p、透镜焦距f和曲率半径r。调整光栅厚度d、透镜截距p和曲率半径r的取值可以改变立体显示器的观看距离与视点间距等参数，达到满足3D显示需求的目的。图2为现有技术提供的理想柱面透镜控光原理示意图，如图2所示，H₁与H₂分别是柱透镜的第一主平面与第二主平面，F是柱透镜光栅的焦平面，根据几何光学可知焦距f的表达式：

其中，液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则；如果给液晶施加一个电场，会改变它的分子排列，这时如果给它配合偏振光片，就可以控制透光强度。液晶显示器就是利用该原理实现不同图像的显示。目前分辨率为3840×2160的液晶显示面板已经广泛商用，可以预见8k显示器在不久的未来将会普及。液晶显示设备的快速发展对三维显示质量的提高有着重要的推动作用。

然而，现有技术至少存在以下技术缺陷：图3为现有技术提供的漫散射光源的示意图，如图3所示，当像素发出的漫射光经过其它透镜时会产生跳变视区，不同视区间会出现视差翻转的现象，严重影响观看效果。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种自由立体显示系统。

本发明提供一种自由立体显示系统，包括背光源、控光结构和全息功能屏；所述背光源用于射出光线，任意两条出射光线之间的夹角小于预设度数；所述控光结构用于控制所述出射光线在水平方向上的射向；所述全息功能屏用于在竖直方向上对所述出射光线进行扩散。

所述系统还包括显示设备；所述控光结构、所述全息功能屏和所述显示设备在所述出射光线的光路上按照任意顺序依次排列。

其中，所述出射光线为平行光、发散光或汇聚光；所述预设度数为10°。

其中，所述出射光线经所述全息功能屏扩散后，在竖直方向上的扩散角度为10°至180°之间，在水平方向上的扩散角度为0°至10°之间。

其中，所述背光源、所述控光结构、所述全息功能屏和所述显示设备中的任意相邻两个之间的距离为0至5000mm之间。

其中，所述控光结构为包括柱面透镜阵列或微棱镜结构的折射型控光结构，或衍射型控光结构；所述全息功能屏为利用散斑全息制作的对入射光线具有角度扩展作用的光学薄膜。

其中，所述显示设备为液晶显示面板或透光显示灯片。

本发明提供的自由立体显示系统，通过设置出射光线之间夹角较小的背光源，避免了漫射光产生的跳变视区；并利用扩散结构对出射光线在竖直方向上进行了扩散，增大了最终的在竖直方向上的观看范围，增强了显示效果，实现了大视角、具有真实空间感的三维立体显示效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的理想柱透镜光栅显示原理示意图；

图2为现有技术提供的理想柱面透镜控光原理示意图；

图3为现有技术提供的漫散射光源的示意图；

图4为本发明实施例提供的自由立体显示系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的出射光线的示意图。

具体实施方式