一种定向背光分辨率增强光场显示系统技术方案

本发明专利技术提出一种定向背光分辨率增强光场显示系统，涉及立体图像光场显示的技术领域，利用弧形背光源发出定向背光，定向背光由第一光束整形部整形后，变为准直的光束，准直后的光束透过显示面板，成为携带显示面板上编码视差影像信息的光束，光束经过分光阵列的折射作用，在特定方向的有限范围内汇聚形成视区。同时，编码视差影像信息经过第二光束整形部的解码，在视区范围内形成一系列间足够密集的视点，能够刺激人眼的调节焦距，使眼睛聚焦在显示面板上显示的画面，通过人眼位置采集装置实时获取人眼的位置信息，并反馈给弧形背光源，调整定向背光光束，实现视区跟随人的移动而进行动态位置调整，拓宽可视角度，实现更好的光场显示效果。场显示效果。场显示效果。

【技术实现步骤摘要】
一种定向背光分辨率增强光场显示系统


[0001]本专利技术涉及立体图像光场显示的
，更具体地，涉及一种定向背光分辨率增强光场显示系统。

技术介绍

[0002]传统的自由立体显示可以提供高亮度、低串扰、全高清的立体图像，给人以独特的视觉感受。基于双目视差的自由立体显示技术主要是将视差图像分别送入左右眼，通过双目视差形成立体视觉，基于此原理的3D显示系统可以提供独特的视觉体验。然而，这种裸眼3D实现方式无法提供平滑的移动视差，无法提供单目聚焦深度线索，通常伴随着辐辏汇聚冲突的问题，长时间观看时容易产生视觉疲劳，甚至产生眩晕、呕吐等不适感。
[0003]光场显示技术以有限的采样光线拟合真实场景中物体发出的光线，可以真实的还原现场景的样貌，可以刺激人眼焦距调节，不仅提供了平滑的移动视差和单目聚焦深度线索，而且能够解决辐辏调节冲突的问题，能够解决双目视差型裸眼3D显示中的视疲劳等不适现象，是一种较为理想的三维显示方式。如现有技术公开了一种三维光场显示系统，该显示系统包括光源、线性菲涅尔透镜、第一柱透镜阵列、液晶面板以及第二柱透镜阵列。其中，光源用于向线性菲涅尔透镜投射原始光线，线性菲涅尔透镜用于将原始光线转换为定向发散光线；第一柱透镜阵列用于对定向发散光线进行第一次调节，液晶面板用于对经过第一次调节后的光线进行调制，第二柱透镜阵列用于对调制后的光线进行第二次调节，形成第一显示视区。第一柱透镜阵列的节距大于第二柱透镜阵列的节距，第一方向与第二方向之间具有预设夹角。基于设置节距不同的柱透镜阵列，本专利技术能够有效改善光场显示系统的可观看区域，以实现在高分辨率的前提下实现大视角和大视区的3D观看。
[0004]然而，在光场显示的显示内容生成过程中，需要处理大量的数据，且显示过程中总是呈现完整的场景，而观看者在同一时刻只能接收到部分场景信息，因此，传统光场显示中存在着大量的闲置视点，导致了大量信息的浪费或称信息冗余，信息利用率不高。由于显示面板空间带宽积的限制，以及光场显示原理中视点数和3D画面分辨率之间的权衡关系，呈现完整的三维物体画面往往造成光场显示中3D画面的分辨率较低。此外，基于透镜阵列的光场显示技术中，除了在显示设备正前方的主视区之外，还存着侧边视区，侧边视区显示的内容与主视区重复，是多余的无效视区。由于侧边视区的存在，在主视区与侧边视区交界处存在着严重的串扰以及显示内容跳变现象，导致用户观看体验下降。

技术实现思路

[0005]为解决传统光场显示在较大较宽范围内呈现完整的三维场景信息，存在大量闲置视点而引起的信息冗余问题的问题，本专利技术提出一种定向背光分辨率增强光场显示系统，消除闲置视点，缓解传统的光场显示技术中冗余视点引起的立体图像分辨率迅速下降的现象，增强分辨率，拓宽显示范围。
[0006]为了达到上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种定向背光分辨率增强光场显示系统，包括：
[0008]弧形背光源，用于发出具有发散角度的定向背光光束；
[0009]第一光束整形部，用于将定向背光光束整形为准直光束；
[0010]显示面板，所述显示面板用于显示编码视差影像信息并透射所述准直光束，所述准直光束透过显示面板，成为携带编码视差影像信息的准直光束；
[0011]分光阵列，将携带编码视差影像信息的准直光束向设定方向折射，并在设定方向的有限范围内汇聚形成视区，同时对编码视差影像信息解码，在视区内形成密集视点。
[0012]第二光束整形部，将分光阵列折射后的光束调制并投射至前方设定的距离处，调制后光束重叠的区域构成一个视区，人眼在所述视区内的最佳观看位置观看影像画面；
[0013]人眼位置采集装置，与所述弧形背光源相连，用于实时获取人眼位置信息并传输至弧形背光源，以指导所述弧形背光源调整发出的定向背光光束。
[0014]在本技术方案中，弧形背光源发出的定向背光具有一定的发散角度，发散光束由第一光束整形部整形后，变为准直的光束，准直后的光束透过显示面板，成为携带显示面板上编码视差影像信息的光束。由于显示面板上的编码视差影像信息是经过编码的，光束经过分光阵列的折射作用，在特定方向的有限范围内汇聚形成视区。同时，编码视差影像信息经过第二光束整形部的解码作用，在视区范围内形成一系列间足够密集的视点。由于视区内分布着足够密集的视点，能够刺激人眼的调节焦距，使眼睛聚焦在显示面板上显示的画面，通过人眼位置采集装置实时获取人眼的位置信息，并反馈给弧形背光源，调整发出的定向背光光束，实现视区跟随人的移动而进行相应的动态位置调整，拓宽可视角度，实现更好的光场显示效果。由于视区被限制在有限范围内，显示面板上显示的内容能够精确地送入人眼，而在此范围之外没有设置视点，视点数与分辨率的权衡向着分辨率有一定程度的倾斜，不存在传统光场显示中总是同时呈现大范围三维场景的情况，没有多余的闲置视点，解决了传统光场显示中的信息冗余问题，提高了信息利用率。此外，背光具有定向传输的特性，可以在保证主视区有效显示的情况下，减弱甚至可以完全消除传统光场显示中无效的侧边视区，减弱甚至消除主视区边界处的串扰问题。
[0015]优选地，所述弧形背光源由若干个U型定向光源模组组成，所述若干个U型定向光源模组依次设置在以最佳观看位置为圆心的一段圆弧上，相邻的两个U型定向光源模组相接。
[0016]优选地，U型定向光源模组由若干个LED灯珠组成，每一个LED灯珠的点亮与熄灭是独立控制的，根据所需背光光束的发散角度，点亮对应发散角度位置的LED灯珠。
[0017]优选地，所述第一光束整形部为菲涅尔透镜阵列，菲涅尔透镜阵列设置在以最佳观看位置为圆心的一段圆弧上，由一系列透镜单元周期性排列组成，每一个U型定向光源模组与菲涅尔透镜阵列中每一个周期的透镜单元对应，所述U型定向光源模组发出的背光光束的发散角度与菲涅尔透镜阵列中每个周期的透镜单元的场曲面截面曲线拟合匹配。
[0018]优选地，所述显示面板为LCD液晶显示面板，所述编码视差影像信息中含有编码视差影像，所述编码视差影像由若干个视差图周期单元依次排列组成，每一个视差图周期单元由依次排列设置的第一视差图像素、第二视差图像素及第三视差图像素组成，每个视点呈现由第一视差图像素、第二视差图像素及第三视差图像素排列构成的影像画面。
[0019]优选地，第一视差图像素、第二视差图像素、第三视差图像素三者之间的视差的极
限趋近于0。
[0020]在此，每个视点所呈现的内容之间的视差是很小的，因此，人眼在视区内左右移动时可以观看到连续的移动视差，且不存在辐辏调节冲突问题。
[0021]优选地，所述分光阵列为柱透镜阵列或线性菲涅尔透镜阵列，与显示面板相邻，设置在以最佳观看位置为圆心的一段圆弧上。
[0022]优选地，当所述分光阵列为柱透镜阵列时，所述柱透镜阵列由节距小、焦距长的柱透镜单元组成；所述节距由视区的视点数目与显示面板的像素尺寸决定，所述节距的宽度等于视点数目乘以像素尺寸；所述焦距的大小由最佳观看位置与节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定向背光分辨率增强光场显示系统，其特征在于，包括：弧形背光源(1)，用于发出具有发散角度的定向背光光束；第一光束整形部(2)，用于将定向背光光束整形为准直光束；显示面板(3)，所述显示面板(3)用于显示编码视差影像信息并透射所述准直光束，所述准直光束透过显示面板(3)，成为携带编码视差影像信息的准直光束；分光阵列(4)，将携带编码视差影像信息的准直光束向设定方向折射，并在设定方向的有限范围内汇聚形成视区，同时对编码视差影像信息解码，在视区内形成密集视点。第二光束整形部(5)，将分光阵列(4)折射后的光束调制并投射至前方设定的距离处，调制后光束重叠的区域构成一个视区，人眼在所述视区内的最佳观看位置观看影像画面；人眼位置采集装置(6)，与所述弧形背光源(1)相连，用于实时获取人眼位置信息并传输至弧形背光源(1)，以指导所述弧形背光源(1)调整发出的定向背光光束。2.根据权利要求1所述的定向背光分辨率增强光场显示系统，其特征在于，所述弧形背光源(1)由若干个U型定向光源模组(11)组成，所述若干个U型定向光源模组(11)依次设置在以最佳观看位置为圆心的一段圆弧上，相邻的两个U型定向光源模组(11)相接。3.根据权利要求2所述的定向背光分辨率增强光场显示系统，其特征在于，U型定向光源模组(11)由若干个LED灯珠组成，每一个LED灯珠的点亮与熄灭是独立控制的，根据所需背光光束的发散角度，点亮对应发散角度位置的LED灯珠。4.根据权利要求2所述的定向背光分辨率增强光场显示系统，其特征在于，所述第一光束整形部(2)为菲涅尔透镜阵列，菲涅尔透镜阵列设置在以最佳观看位置为圆心的一段圆弧上，由一系列透镜单元周期性排列组成，每一个U型定向光源模组(11)与菲涅尔透镜阵列中每一个周期的透镜单元对应，所述U型定向光源模组(11)发出的背光光束的发散角...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光勇，周建英，梁浩文，何涌，范运嘉，黎展鸿，邓冬岩，刘兴宾，黄钟鹏，
申请(专利权)人：广州弥德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：