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拟转化成果 | 低串扰:多指向型背光三维显示
来源: | 作者:4SHQ | 发布时间: 153天前 | 367 次浏览 | 分享到:

20 世纪以来,显示技术经历了不断革新,从笨重的阴极射线管到轻薄的平板显示器,从黑白到彩色,从标清到超高清,显示设备正朝着更真实的还原世界的目标发展。如今,为了还原三维世界中立体物体的深度信息,裸眼三维显示已悄然而至,人们在无需佩戴眼镜等助视设备的情况下,仍可观察到生动形象的立体图像,获得奇妙非凡的观看体验。


裸眼三维显示可采用平板显示器作为图像信息的来源,为了能完整再现一个立体图像,平板显示器上的图像信息被调制到各个视点处,立体图像的分辨率将不可避免的有所降低。而今,生活中充满了高清乃至超高清的二维图像,人们同样期望可以观看到高分辨率的立体图片。


基于指向型背光源的三维显示技术可实现图像分辨率的提升。具有指向型的背光源即是此技术的关键器件,顾名思义,此背光源出射具有方向性的光束,分别指向观看者的左右眼,再配合高帧速液晶屏,可分别产生左右眼对应的视差图像。左右视差图像快速切换,根据人眼的视觉暂留效果,观看者可观察到高分辨率的三维图像。指向型背光源多采用微结构导光板和三维薄膜来实现,但由于三维薄膜对光线的调控能力有限,基于指向型背光源的三维显示技术的串扰通常较大,同时,较难实现具有多个方向的背光源。


为了解决以上两个问题,来自浙江大学的 李海峰 教授研究团队,提出了采用体全息光学元件(Holographic optical element, HOE) 实现多指向型背光源,不仅实现了低串扰、高分辨率的三维图像,视点数目也得到了提升。


该成果以“基于多指向型背光源的三维显示系统”为题发表在《液晶与显示》(ESCI、Scopus 收录,中文核心期刊)2022 年第 5 期。


  1. 实现原理  
在多指向型背光源中,不同位置处的 LED 光源经柱面镜准直后,入射到体全息光学器件上,产生不同方向的衍射光束。人眼追踪模块负责捕获观看者左右眼的位置,并传递给液晶屏和多指向型背光源。左眼观看时,液晶屏显示左眼视差图像,多指向型背光源仅投射左眼方向光束,右眼观看时,液晶屏显示右眼视差图像,多指向型背光源仅投射右眼方向光束,二者快速交替进行,根据人眼的视觉暂留效应,观看者可观察到视差图像,获得三维感知。
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图1:多指向型背光三维显示装置图
图源:液晶与显示,2022, 37(5):599. Fig.1

  2. HOE 器件制备  
HOE 是多指向型背光源中的关键器件。