【摘要】：基于柱透鏡光柵技術(shù)的裸眼3D顯示屏具有亮度損失小,實(shí)現(xiàn)立體顯示效果較容易,可以同時(shí)提供多人觀看等優(yōu)點(diǎn)。但柱透鏡技術(shù)也存在串?dāng)_嚴(yán)重,立體顯示景深不強(qiáng)等缺點(diǎn)。為此研究一種新型裸眼3D顯示器面板結(jié)構(gòu),主要由自由曲面柱透鏡光柵陣列、液晶圖像顯示屏、側(cè)面發(fā)光光纖定向背光源組成。其中,背光源由平凸柱透鏡陣列、側(cè)面發(fā)光光纖陣列、透鏡耦合器、白光LED光源組成。論文主要設(shè)計(jì)了兩個(gè)用于新型裸眼3D顯示器中的自由曲面透鏡,旨在解決傳統(tǒng)柱透鏡式裸眼3D顯示串?dāng)_較大的問(wèn)題。自由曲面柱透鏡設(shè)計(jì)。自由曲面柱透鏡光柵陣列的入射面為等間距排列的與顯示器子像素?cái)?shù)量相同的凹形自由曲面光柵結(jié)構(gòu),出射面為斜置的凸形自由曲面光柵結(jié)構(gòu)。根據(jù)裸眼3D顯示原理和幾何光學(xué)原理推導(dǎo)了光柵單元自由曲面設(shè)計(jì)公式和光柵參數(shù)計(jì)算公式。通過(guò)MATLAB編程計(jì)算和Solid Works軟件建模得到光柵陣列模型。用Trace Pro軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的光柵陣列模型進(jìn)行光線追跡仿真,結(jié)果表明:參數(shù)優(yōu)化后的6視點(diǎn)斜置柱透鏡雙面光柵3D顯示在最佳視角的圖像串?dāng)_度為0.068%,與傳統(tǒng)6視點(diǎn)斜置柱透鏡光柵的最佳視角圖像串?dāng)_度相比降低了2個(gè)數(shù)量級(jí),并且在觀看距離2000mm~3000mm范圍內(nèi)圖像串?dāng)_度基本不變。自由曲面透鏡耦合器設(shè)計(jì)。側(cè)面發(fā)光光纖陣列接近理想線光源陣列,將其放在平凸柱透鏡陣列的焦平面處,可發(fā)出小發(fā)散角的光束,能夠很好的解決傳統(tǒng)LED背光源發(fā)散角太大的不足。所設(shè)計(jì)的自由曲面透鏡耦合器就是將LED光源與側(cè)面發(fā)光光纖陣列實(shí)現(xiàn)光能量耦合的器件。自由曲面透鏡耦合器由兩個(gè)折射曲面和兩個(gè)反射曲面以及一個(gè)環(huán)形柱透鏡面組成,折射曲面將修正的朗伯光型大功率LED光束中發(fā)散角度較小的光線均勻分配在POFB端面上;反射曲面將LED光束中發(fā)散角度較大的光線作為補(bǔ)償光線進(jìn)行能量重新分配以提高目標(biāo)面的照度均勻性,并以光纖束端面的照度均勻性和有效光利用率為優(yōu)化目標(biāo)對(duì)透鏡耦合器結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。光學(xué)仿真結(jié)果表明,當(dāng)采用3535規(guī)格的LED作為光源時(shí),設(shè)計(jì)的耦合器可使直徑為0.5mm的20×20根POF光纖束端面照度均勻性達(dá)到92%,有效光利用率達(dá)到71%。論文最后對(duì)自由曲面透鏡耦合器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試,結(jié)果表明,所設(shè)計(jì)的耦合器可使POF光纖束端面照度均勻性達(dá)到90%以上,與模擬仿真結(jié)果基本一致。
【圖文】：

裸眼3D顯示技術(shù)的分類(lèi)

狹縫光柵裸眼3D顯示原理
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TN873

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2659490