【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及立体显示，更具体地，涉及一种指向背光自由立体显示装置和方法。
技术介绍
1、随着显示技术的不断演进，指向背光裸眼3d显示技术崭露头角。这一领域的突破在于其能够锁定观众的空间位置信息和个体眼睛特征，通过精准的操作，交替呈现左右眼所在位置的图像，实现了左眼和右眼图像的独立投射。这一创新允许左眼接收左眼图像，右眼接收右眼图像，从而产生令人印象深刻的立体效果，观众能够清晰地感知到3d影像，摆脱了传统平面显示的限制，因此指向背光裸眼3d显示技术在近年来备受瞩目。
2、然而，当前市场上采用的指向性显示设备仍然使用传统的led灯列作为背光源。从光学系统参数的角度来看，这需要相当大规模而密集的小尺寸led灯列，导致设备制造成本大幅增加，不太适合大规模生产和市场应用。
3、除了成本问题，指向性显示技术还面临着需要高度技术精密度的密集型背光源控制方法的挑战。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一是提供一种指向背光自由立体显示装置，解决现有技术中设备制造成本较大，不适合大规模生产和市场应用的技术问题；本专利技术的目的之二是提供一种指向背光自由立体显示方法，实现高分辨率、低串扰和低成本的高质量裸眼3d显示。
2、为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
3、一种指向背光自由立体显示装置，包括分区背光源、散射片、液晶光阀、柱镜阵列、线性扩散膜、液晶面板、控制模块和人眼追踪模块，其中：
4、所述分区背光源发出光线，沿所述光线传播
5、所述控制模块分别与所述液晶面板、液晶光阀、分区背光源和人眼追踪模块连接，所述人眼追踪模块跟踪人的左眼瞳孔和右眼瞳孔位置，所述控制模块根据所述人眼的左眼瞳孔和右眼瞳孔位置及所述液晶面板的刷新率控制所述分区背光源的点亮区域和所述液晶光阀的开闭状态。
6、在上述技术手段中，所述分区背光源发出的光场依次经过散射片匀化，经过液晶光阀形成均匀线光源，经过柱镜阵列形成指向光源，经过线性扩散膜消除莫尔条纹和液晶格栅，经过液晶面板在可视区域形成观看图像。通过使用液晶光阀，可以无需大规模使用led灯列，仅需满足刷新、液晶翻转速率和背光亮度要求，因此成本较低；同时使用分区背光源的控制方法相对于密集型led背光源的控制方法技术难度较低，更具可操作性和实用性。
7、进一步的，所述柱镜阵列包括若干柱镜单元，相邻的柱镜单元的节距为：
8、p＝*l*s/l
9、式中，p为相邻的柱镜单元的节距，l为所述柱镜单元的物距，s为所述人眼瞳距，l为所述柱镜单元的像距。
10、进一步的，所述分区背光源纵向等分为若干个分区。
11、进一步的，所述液晶光阀包括若干液晶光阀单元，每两个所述液晶光阀单元组成一个液晶光阀列组，分别对应左眼视点和右眼视点，每一个液晶光阀单元的宽度为：
12、
13、式中，w为液晶光阀单元的宽度，lv为人眼实际位置到所述液晶面板的距离，k为正整数；
14、同一个液晶光阀列组内的两个所述液晶光阀单元的间隔h为：
15、
16、相邻液晶光阀列组内同一视点的两个所述液晶光阀单元的间隔w为：
17、
18、进一步的，还包括有第一偏振膜层和第二偏振膜层，其中：
19、所述分区背光源发出的光线经过所述液晶光阀后，先经过所述第一偏振膜层后再经过所述柱镜阵列；
20、所述分区背光源发出的光线经过所述线性扩散膜后，先经过所述第二偏振膜层后再经过所述液晶面板；
21、所述第一偏振膜层和第二偏振膜层的偏振方向一致。
22、进一步的，所述柱镜阵列和所述线性扩散膜由保偏光学材料制成。
23、进一步的，所述液晶光阀与所述液晶面板的刷新率大于120hz。
24、一种指向背光自由立体显示方法，所述显示方法应用所述的指向背光自由立体显示装置，方法包括以下步骤：
25、所述控制模块在所述液晶面板显示第一帧左眼视差画面时，所述控制模块控制所述人眼追踪模块追踪人的左眼瞳孔位置；
26、所述控制模块根据人的左眼瞳孔位置打开所述液晶光阀，同时所述控制模块根据所述液晶面板的刷新率控制所述分区背光源的点亮区域；
27、第一帧左眼视差画面结束时，所述控制模块关闭所述分区背光源的点亮区域和所述液晶光阀；
28、所述控制模块在所述液晶面板显示第二帧右眼视差画面时，所述控制模块控制所述人眼追踪模块追踪人的右眼瞳孔位置；
29、所述控制模块根据人的右眼瞳孔位置打开所述液晶光阀，同时所述控制模块根据所述液晶面板的刷新率控制所述分区背光源的点亮区域；
30、第二帧右眼视差画面结束时，所述控制模块关闭所述分区背光源的点亮区域和所述液晶光阀；
31、循环上述步骤，实现立体显示。
32、进一步的，所述控制模块根据人的左眼瞳孔位置打开所述液晶光阀和所述控制模块根据人的右眼瞳孔位置打开所述液晶光阀，包括以下步骤：
33、所述液晶光阀包括若干液晶光阀单元，每两个所述液晶光阀单元组成一个液晶光阀列组，分别对应左眼视点和右眼视点；
34、所述控制模块根据人的左眼瞳孔位置或右眼瞳孔位置计算左眼瞳孔位置或右眼瞳孔位置对应的液晶光阀单元，并打开左眼瞳孔位置或右眼瞳孔位置对应的液晶光阀单元。
35、进一步的，所述控制模块根据所述液晶面板的刷新率控制所述分区背光源的点亮区域，包括以下步骤：
36、所述分区背光源纵向等分为n个分区，所述液晶面板在所述控制模块控制下从顶部到底部逐行刷新显示，所述液晶面板总行数为m；
37、当所述液晶面板刷新到n*m/n行时，所述控制模块在延时td时间后打开所述分区背光源的第n分区，在tw时间后关闭分区背光源的第n分区，n∈【，n】，直至一帧图像刷新完毕。
38、与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
39、本专利技术引入了同步分区背光和液晶光阀的低串扰裸眼3d显示装置，其系统厚度非常薄，同时却能实现出色的指向性显示。同步分区背光也弥补了液晶面板液晶翻转速率不足导致的串扰较高问题。精确的几何关系制约也避免了视区串扰。这种裸眼3d显示装置具有能够将观众的左眼和右眼所需图像分别定向投射到对应的眼睛，从而使观众能够欣赏到高亮度、低串扰以及完整分辨率的3d图像。
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1.一种指向背光自由立体显示装置，其特征在于，包括分区背光源(18)、散射片(17)、液晶光阀(16)、柱镜阵列(15)、线性扩散膜(14)、液晶面板(13)、控制模块(12)和人眼追踪模块(11)，其中：
2.根据权利要求1所述的指向背光自由立体显示装置，其特征在于，所述柱镜阵列(15)包括若干柱镜单元，相邻的柱镜单元的节距为：
3.根据权利要求2所述的指向背光自由立体显示装置，其特征在于，所述分区背光源(18)纵向等分为若干个分区。
4.根据权利要求3所述的指向背光自由立体显示装置，其特征在于，所述液晶光阀(16)包括若干液晶光阀单元，每两个所述液晶光阀单元组成一个液晶光阀列组，分别对应左眼视点和右眼视点，每一个液晶光阀单元的宽度为：
5.根据权利要求4所述的指向背光自由立体显示装置，其特征在于，还包括有第一偏振膜层和第二偏振膜层，其中：
6.根据权利要求5所述的指向背光自由立体显示装置，其特征在于，所述柱镜阵列(15)和所述线性扩散膜(14)由保偏光学材料制成。
7.根据权利要求6所述的指向背光自由立体
8.一种指向背光自由立体显示方法，其特征在于，所述显示方法应用权利要求1至7任一项所述的指向背光自由立体显示装置，方法包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的指向背光自由立体显示方法，其特征在于，所述控制模块(12)根据人的左眼瞳孔位置打开所述液晶光阀和所述控制模块(12)根据人的右眼瞳孔位置打开所述液晶光阀，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的指向背光自由立体显示方法，其特征在于，所述控制模块(12)根据所述液晶面板(13)的刷新率控制所述分区背光源(18)的点亮区域，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种指向背光自由立体显示装置，其特征在于，包括分区背光源(18)、散射片(17)、液晶光阀(16)、柱镜阵列(15)、线性扩散膜(14)、液晶面板(13)、控制模块(12)和人眼追踪模块(11)，其中：
2.根据权利要求1所述的指向背光自由立体显示装置，其特征在于，所述柱镜阵列(15)包括若干柱镜单元，相邻的柱镜单元的节距为：
3.根据权利要求2所述的指向背光自由立体显示装置，其特征在于，所述分区背光源(18)纵向等分为若干个分区。
4.根据权利要求3所述的指向背光自由立体显示装置，其特征在于，所述液晶光阀(16)包括若干液晶光阀单元，每两个所述液晶光阀单元组成一个液晶光阀列组，分别对应左眼视点和右眼视点，每一个液晶光阀单元的宽度为：
5.根据权利要求4所述的指向背光自由立体显示装置，其特征在于，还包括有第一偏振膜层和第二偏振膜层，其中：
...【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴宾，胡见泳，丛文博，侯裕洁，周建英，邓冬岩，
申请(专利权)人：广州弥德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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