【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,實現(xiàn)立體顯示效果較容易,可以同時提供多人觀看等優(yōu)點。但柱透鏡技術(shù)也存在串擾嚴重,立體顯示景深不強等缺點。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)計了兩個用于新型裸眼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顯示串擾較大的問題。自由曲面柱透鏡設(shè)計。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數(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原理推導了光柵單元自由曲面設(shè)計公式和光柵參數(shù)計算公式。通過MATLAB編程計算和Solid Works軟件建模得到光柵陣列模型。用Trace Pro軟件對所設(shè)計的光柵陣列模型進行光線追跡仿真,結(jié)果表明:參數(shù)優(yōu)化后的6視點斜置柱透鏡雙面光柵3D顯示在最佳視角的圖像串擾度為0.068%,與傳統(tǒng)6視點斜置柱透鏡光柵的最佳視角圖像串擾度相比降低了2個數(shù)量級,并且在觀看距離2000mm~3000mm范圍內(nèi)圖像串擾度基本不變。自由曲面透鏡耦合器設(shè)計。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)光光纖陣列實現(xiàn)光能量耦合的器件。自由曲面透鏡耦合器由兩個折射曲面和兩個反射曲面以及一個環(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償光線進行能量重新分配以提高目標面的照度均勻性,并以光纖束端面的照度均勻性和有效光利用率為優(yōu)化目標對透鏡耦合器結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。光學仿真結(jié)果表明,當采用3535規(guī)格的LED作為光源時,設(shè)計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到92%,有效光利用率達到71%。論文最后對自由曲面透鏡耦合器進行實驗測試,結(jié)果表明,所設(shè)計的耦合器可使POF光纖束端面照度均勻性達到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

狹縫光柵裸眼3D顯示原理
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TN873

【參考文獻】

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本文編號：2659490