[发明专利]折叠式指向背光与透镜阵列的裸眼立体显示系统

说明书

技术领域

本发明属于裸眼立体显示领域，具体涉及一种折叠式指向背光与透镜阵列的裸眼立体显示系统。

背景技术

自由立体显示技术是裸眼3D显示技术的一种。而自由立体显示技术主要有3个技术流派，分别是基于视障光栅(Barrier)的裸眼立体显示技术、基于柱透镜(Lenticular)的裸眼立体显示技术、基于指向背光式的裸眼立体显示技术。它们都是利用视差原理，通过将左右眼图像分别输送进入左右眼中，并在大脑中融合，从而使人感知到立体信息。

其中，基于视障光栅(Barrier)的技术、基于柱透镜(Lenticular)的技术是目前主流的裸眼立体显示方法。二者主要是通过匹配光栅/柱透镜与液晶像素，从而实现左右眼图像光束的分离，但是上述的方案会降低图像的分辨率。

基于指向背光的裸眼立体显示技术，是先实现光束的定向传播，再加载图像信息，从而实现左右眼图像光束的定向传播。这种技术不会降低图像分辨率。但这种技术常见于中小尺寸的屏幕。如平板式无辅助立体显示装置CN 103605211 A，该技术需要将面光源发出的发散光，先压缩成平行光。而平行光的要求，使得光学系统的实现变得复杂。同时，这种基于单一透镜的结构会使得显示器体积太大。如果利用透镜阵列结构可以进一步减小体积厚度，并通过增加光束扩散膜层，使得屏幕达到均匀显示。而对于大尺寸的屏幕，特别是台式裸眼立体显示技术，基于这种技术的显示器普遍比较厚，而且最佳观察位置被限定在特定的距离。

发明内容

本发明的目的在于提供一种折叠式指向背光与透镜阵列的全分辨率(全高清或者超高清)裸眼立体显示系统，以降低基于指向背光技术的裸眼立体显示系统的厚度。

为此，本发明提供了一种折叠式指向背光与透镜阵列的裸眼立体显示系统，包括若干折叠式的背光照明模组和光源控制模块，以及层叠设置的光束整形扩散膜层、透镜阵列和图像显示单元，

所述折叠式的背光照明模组包括若干发光单元和若干反射膜层，所述发光单元发出的光束入射到所述反射膜层后，通过所述反射膜层的一次或者一次以上的反射，实现光路折叠， 并向靠近所述图像显示单元的方向传播，所述反射膜层反射的光束经过所述光束整形扩散膜层进行光束整形后，照明所述图像显示单元。

所述多个背光照明模组的光束经过所述透镜阵列中的多个透镜分别实现定向传播，通过层叠设置的所述透镜阵列、光束整形扩散膜层和图像显示单元形成多个裸眼3D视区。

所述光源控制模块分别与所述背光照明模组和所述图像显示单元电性连接。

进一步，所述背光照明模组在水平面的投影整体朝向所述图像显示单元，对所述图像显示单元进行照明。

进一步，所述背光照明模组在竖直面的投影整体朝向所述图像显示单元，对所述图像显示单元进行照明。

进一步，所述背光照明模组输出大于或者等于100Hz的脉冲光束，所述脉冲光束的频率同步于所述图像显示单元的图像刷新频率。

进一步的，每个所述背光照明模组至少包括两个亮暗状态独立可控的发光单元，这些发光单元可以是发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)等。

进一步，所述背光照明模组包括多个反射膜层，所述发光单元发出的光束经所述反射膜层多次反射后向靠近所述图像显示单元的方向传播。

进一步，所述透镜阵列包括多个透镜，并且所述透镜阵列对应于至少两个所述发光单元。

进一步，所述透镜为菲涅尔透镜，所述透镜阵列为菲涅尔透镜阵列。

进一步，所述菲涅尔透镜阵列以平面结构对光束的传播方向进行调整。

进一步，所述菲涅尔透镜阵列以弯曲的弧面结构对光束的传播方向进行调整。

进一步，所述图像显示单元以大于或者等于100赫兹的频率交替刷新立体图像。所述发光单元发出的光束在以透射方式穿透所述图像显示单元的过程中，所述图像显示单元加载图像信息，并传递到对应的视区空间位置。

进一步，所述图像显示单元可以是液晶显示屏幕(LCD)，也可以有机发光二极管(OLED)屏幕等。

进一步，所述光源控制模块从所述图像显示单元中获取图像刷新的同步信号，并同步控制所述发光单元，使得所述发光单元以大于或者等于100赫兹的频率输出照明光束，其中，对应左眼的所述发光单元同步左眼图像信号的刷新，对应右眼的所述发光单元同步右眼图像信号的刷新。

进一步，所述光束整形扩散膜层对入射光束在竖直方向上实现强扩散，在水平方向上实现小于5度的弱扩展。