[发明专利]一种裸眼3D摩尔条纹消除装置及其使用方法

说明书

本发明提供一种裸眼3D系统摩尔条纹消除装置及其使用方法，所述装置包括依次排布的背光源、菲涅尔透镜阵列、光学膜层、液晶面板和虚拟接收器，第一发光单元和第二发光单元发出的光线经菲涅尔透镜阵列折射后在菲涅尔透镜阵列出射面形成带有准周期性的聚焦光线；带有准周期性的聚焦光线到达光学膜层，在光学膜层所在局域区域的分布发生改变，失去了原有的准周期性，但是光线的传播方向不改变，故经过光学膜层之后，成为不具有准周期性的聚焦光线；不具有准周期性的聚焦光线到达液晶面板的子像素光栅上，被分成不同颜色；第一虚拟接收器和第二虚拟接收器收集光线，此时摩尔条纹已被削弱。

技术领域

本发明涉及裸眼3D显示系统领域，更具体地，涉及一种裸眼3D摩尔条纹消除装置及其使用方法。

背景技术

近年来，虚拟现实技术(VR)迅猛发展，使得人们通过穿戴设备，达到“身临其境”的效果，已被广泛应用于教学、传媒、体感游戏、虚拟训练等各个领域。而裸眼3D技术使得观众不再有长期佩戴3D眼镜等辅助设备引起眼胀、眩晕等不适症状，减小用眼负担，拥有广阔的应用前景。但是无论是虚拟现实还是裸眼3D显示技术，显示区域都会出现一定程度的摩尔条纹，极大地影响了观看效果。

光学系统中两个空间周期性或准周期性结构相互叠加时，光在周期性物体间以恒定的角度和频率发生干涉。当人眼无法分辨原本的物体而只能看到干涉纹时，该干涉纹称为摩尔条纹。在自由立体显示系统中，液晶面板与具有周期或准周期性结构的光学膜层以一定的周期比和倾斜角度叠加时，会在屏幕上产生明显的摩尔条纹，极大破坏屏幕的亮度、色彩饱和度的均匀性，严重影响观看效果。

为了消除摩尔条纹，人们进行了大量的研究，并针对不同的系统提出了各种各样的消除方法。由于摩尔条纹是差拍原理的一种表现，可以使重叠的两个周期元件的周期相差甚远、打破某一个周期、改变两周期物体的夹角、扫描时可令图像偏离焦距等等。

在基于菲涅尔透镜的自由立体显示系统中，除了液晶面板为周期性结构，而所加的菲涅尔透镜通常为等宽或者等高齿形，故存在周期或者准周期的亮度分布变化，二者叠加容易产生摩尔条纹。

这种摩尔条纹的一般消除方法有以下两种：

(1)借助摩尔条纹对比敏感度等高线图，找到菲涅尔透镜与液晶面板的最佳夹角：

对于等宽齿形菲涅尔透镜，虽各齿的高度不同，仍接近固定周期结构，故能直接从摩尔条纹对比敏感度等高线图中找合适的周期比和倾角组合，但是制作难度大，与其他部件贴合时容易发生齿形压损。

对于等高齿形菲涅尔透镜，可看作各部分周期差异较大的准周期结构，如果在比较有限的范围内改变倾角，总会在某个地方因为满足与像素的特定周期比，产生明显的摩尔条纹。

故在光学结构比较复杂的显示系统中，倾斜放置并非总是有效的消除摩尔条纹的方法，且对系统的显示性能和结构造成额外的负担。

(2)采用伪随机排布的彩色滤光片，破坏子像素光栅的周期性，从而消除摩尔条纹：

虽然这个方法可以有效消除摩尔条纹，但需更换整个LCD面板，重新设计和制造子像素伪随机排列的液晶面板将会大大增加系统的成本，且画面色彩均匀性可能受到影响。

发明内容

本发明的首要目的是提供一种裸眼3D摩尔条纹消除装置，在基于菲涅尔透镜的自由立体显示系统中加入各向异性光学结构来消除摩尔条纹，并能提高屏幕的亮度均匀性，优化观看效果。

一种裸眼3D系统摩尔条纹消除装置，包括依次排布的背光源、菲涅尔透镜阵列、光学膜层、液晶面板和虚拟接收器，其中：

背光源：背光源设置在菲涅尔透镜阵列的入射面一侧，背光源由若干独立的线型发光单元拼接组成，线型发光单元组合形成为第一发光单元和第二发光单元，每一个发光单元在整个装置的最前端对应一个应视区，第一发光单元对应第一应视区，第二发光单元对第二应视区；