一种裸眼3D指向性背光系统中减弱摩尔条纹的方法技术方案

本发明专利技术提供一种裸眼3D指向性背光系统中减弱摩尔条纹的方法，计算出菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕在不同角度、距离和周期比之下在LCD液晶屏幕产生的摩尔条纹并作图；在裸眼3D指向性背光系统中菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕的周期性信息所产生摩尔条纹视觉对比度分布图中，找出菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕距离以及角度的最优值；根据所找出的菲涅尔透镜组与LCD屏幕的距离以及角度的最优值来构建3D指向性背光系统。本发明专利技术在不影响裸眼3D系统的视觉享受的同时，减弱摩尔条纹得，可以大幅度提高视觉感官视图的质量。

Method for reducing moire fringe in naked eye 3D directional backlight system

The present invention provides a method of pointing to the naked eye 3D Moore fringe reduced backlight system, calculate the Finel lens group and LCD LCD screen in different angle, distance and cycle compared with LCD LCD screen produced by Moore stripe and drawing; the naked eye 3D points to the periodical information of Finel lens and backlight system LCD LCD screen produced by Moore fringe visual contrast distribution map, find the optimal Finel lens group and LCD LCD screen distance and angle values; according to the optimal distance of the Finel lens group and the LCD screen and the angle of value to construct the 3D directional backlight system. The invention can greatly improve the quality of the visual sensory view without affecting the visual enjoyment of the naked eye 3D system and reducing the moire fringe.

【技术实现步骤摘要】
一种裸眼3D指向性背光系统中减弱摩尔条纹的方法
本专利技术涉及裸眼3D显示系统领域，更具体地，涉及一种裸眼3D指向性背光系统中减弱摩尔条纹的方法。
技术介绍
摩尔条纹通常在两个或多个周期性结构叠加时会产生，这是周期性结构的光学几何效应。莫尔效应会使得原本的图像上出现干扰性的条纹，干扰图像的显示，使图像在图形以及色彩上产生失真。裸眼3D系统中，模型的主要组成部分包括背光源，菲涅尔透镜组，LCD液晶屏，视点，由不同背光组合投影出的不同画面分别到达视区的不同位置达到裸眼3D的效果。其中，近似周期性排布的菲涅尔透镜组与拥有周期性排布的像素点的LCD屏幕的叠加，会造成在LCD屏幕的某些区域出现较为明显的摩尔条纹，影响图像质量，降低观看体验。这个问题在很多显示领域上都会出现，在数码相机拍摄时，若图像传感器的色彩滤镜上有分辨率较为相近的周期结构，摩尔条纹就会出现明显摩尔条纹。而在3D裸眼系统中摩尔条纹更为明显。在基于等高菲涅尔透镜的裸眼3D系统中，菲涅尔透镜组的中部会出现明显的摩尔条纹，严重地影响了视觉的感观。因此，减弱浮现在LCD屏幕上的摩尔条纹效应，成为裸眼3D显示系统中的一项重要工作。目前，减弱摩尔条纹效应的主要手段是破坏系统的周期性结构，这一手段可较为明显地减弱周期结构叠加引起的莫尔效应。但是在部分裸眼3D显示系统中，菲涅尔透镜组的结构是实现裸眼3D的一个重要因素，不能改变它的周期性结构，而使用市场上少有的非周期排布的LCD屏幕，不利于裸眼3D的商业应用。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种裸眼3D指向性背光系统中减弱摩尔条纹的方法，在不影响3D指向性背光系统的视觉享受的同时，摩尔条纹得到较大的减弱，可以大幅度提高视觉感官视图的质量。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种裸眼3D指向性背光系统中减弱摩尔条纹的方法，所述裸眼3D指向性背光系统包括依次排布的背光光源、菲涅尔透镜组、LCD液晶屏幕和虚拟接收器，包括以下步骤：S1：点亮背光光源，背光光源以光子为单位向各个方向发射，光子经过菲涅尔透镜组打在LCD液晶屏幕的子像素光栅上，被分成不同颜色，进而被位于视区的虚拟接收器接收；菲涅尔透镜可看做一种准周期性节构的光栅，LCD液晶屏幕中每个单元均可看作一系列的不同颜色透过的周期性子光栅的叠加。S2：去掉视区中虚拟接收器，直接分析打在LCD屏幕上的光子的分布情况，调整LCD液晶屏幕与透镜的距离范围以及角度范围，模拟光子打在LCD液晶屏幕上三原色子像素光栅的一维亮度分布；S3：计算出菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕在不同角度和周期比之下在LCD液晶屏幕产生的摩尔条纹并作图；S4：在裸眼3D指向性背光系统中菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕的周期性信息所产生摩尔条纹视觉对比度分布图中，找出菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕距离以及角度的最优值；S5：根据所找出的菲涅尔透镜组与LCD屏幕的距离以及角度的最优值来构建3D指向性背光系统。从而确定背光光源，菲涅尔透镜组以及LCD屏幕的相对位置，从而设计出一款可有效消除摩尔条纹效应的裸眼3D指向性背光显示系统。在一种优选的方案中，所述LCD液晶屏幕的显示层分为若干个单元，每个单元均能够用红绿蓝三原色进行亮度调配，从而显示出任何颜色。不同颜色分布互不串扰，每个单元可看作一种单色的准周期子光栅结构。在一种优选的方案中，所述菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕无需严格匹配，的其间隔距离的最优值为可消除摩尔条纹的最小间隔距离，对于所述等高菲涅尔透镜系统，最优值为40mm。随着距离的增大，摩尔条纹会产生减弱的趋势，但因裸眼3D指向性背光系统的菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕的距离限制太远会导致显示系统视角受限，系统厚度增加及串扰率上升，所以在摩尔条纹不可见的前提下，间隔距离应尽可能控制。在一种优选的方案中，所述背光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视区，第一发光单元对应第一视区，第二发光单元对第二视区。在一种优选的方案中，所述菲涅尔透镜组由若干个菲涅尔透镜单元拼接而成，每一个菲涅尔透镜单元对应一个线型发光单元，菲涅尔透镜单元能够聚焦所对应的线型发光单元所发出的光线，形成带有准周期性的聚焦光线。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术提供一种裸眼3D指向性背光系统中减弱摩尔条纹的方法，计算出菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕在不同角度和周期比之下在LCD液晶屏幕产生的摩尔条纹并作图；在裸眼3D指向性背光系统中菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕的周期性信息所产生摩尔条纹视觉对比度分布图中，找出菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕距离以及角度的最优值；根据所找出的菲涅尔透镜组与LCD屏幕的距离以及角度的最优值来构建3D指向性背光系统。由于所述LCD液晶屏幕为散射率较低的高通透结构，因此对于菲涅尔透镜组的角度和距离并不需要严格对准亦可有3D显示效果，因此可以通过调整一定角度与距离来减弱摩尔条纹的产生而不降低3D显示系统的效果。本专利技术在不影响裸眼3D系统的视觉享受的同时，减弱摩尔条纹，可以大幅度提高视觉感官视图的质量。附图说明图1为为实施例1中裸眼3D指向性背光系统示意图。图2为本专利技术中菲涅尔透镜组看做周期性光栅的依据图。图3为本专利技术中LCD液晶屏幕三原色任一种颜色被看作子像素光栅图。图4为实施例2中裸眼3D指向性背光系统光学程序模拟结构图。图5为实施例3中裸眼3D指向性背光系统摩尔条纹实验产生的模型图。图6为裸眼3D系统中光学膜层与LCD液晶屏幕不同距离下摩尔条纹一维光强度振幅位置分布图。图7为裸眼3D系统中敏感对比度随距离增大而变化的关系曲线图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1图1为裸眼3D指向性背光系统示意图，包括背光光源10、菲涅尔透镜组11、LCD液晶屏幕12(周期性遮挡光栅)、虚拟接收器13(模拟人的眼睛视区)，需要运用菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕的组合来实现3D显示效果。而指向性背光，则是选择背光的打开与关闭的排布来转换裸眼3D显示视区。为模拟简单起见，选择正对菲涅尔透镜组中间的两盏背光打开。一种由图2-3给出的裸眼3D指向性背光系统中摩尔条纹产生的分析实例，主要包括以下原理方法：1、光栅具有典型的周期性结构，两个交叠的周期性光栅可以呈现出典型的摩尔条纹，这一现象可用遮光阴影原理——即几何光学的角度解释。2、由于菲涅尔透镜的结构，背光可通过单元化化为一份一份光子数来通过菲涅尔透镜进行几何光学出入射模拟，模拟光子数打在LCD液晶屏幕上时可以进行一维统计光子数结果。由一维光子数统计结果中显示可知，经过菲涅尔透镜组后的光强呈亮暗交替的准周期性分布。因此，可将菲涅尔透镜简化为光栅结构，如图2所示。图2图像说明：(1)光子数一维统计数据进行最大值的归一化，形成准周期性起伏分布的结构；(2)将光子数统计转化为伪二维光强度渐变统计图像；(3)根据以低于光强最大值20％为界限进行边界化，可得光强呈亮暗交替的准周期性分布，可看作准周期性光栅结构。3、而对于裸眼3D系统中LCD液晶屏幕具备选取散射率低而通透率高的性质结果。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种裸眼3D指向性背光系统中减弱摩尔条纹的方法，所述裸眼3D指向性背光系统包括依次排布的背光光源、菲涅尔透镜组、LCD液晶屏幕和虚拟接收器，其特征在于，包括以下步骤：S1：点亮背光光源，背光光源以光子为单位向各个方向发射，光子经过菲涅尔透镜组打在LCD液晶屏幕的子像素光栅上，被分成不同颜色，进而被位于视区的虚拟接收器接收；S2：去掉视区中虚拟接收器，直接分析打在LCD屏幕上的光子的分布情况，调整LCD液晶屏幕与透镜的距离范围以及角度范围，模拟光子打在LCD液晶屏幕上三原色子像素光栅的一维亮度分布；S3：计算出菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕在不同角度和周期比之下在LCD液晶屏幕产生的摩尔条纹并作图；S4：在裸眼3D指向性背光系统中菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕的周期性信息所产生摩尔条纹视觉对比度分布图中，找出菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕距离以及角度的最优值；S5：根据所找出的菲涅尔透镜组与LCD屏幕的距离以及角度的最优值来构建3D指向性背光系统。

【技术特征摘要】
1.一种裸眼3D指向性背光系统中减弱摩尔条纹的方法，所述裸眼3D指向性背光系统包括依次排布的背光光源、菲涅尔透镜组、LCD液晶屏幕和虚拟接收器，其特征在于，包括以下步骤：S1：点亮背光光源，背光光源以光子为单位向各个方向发射，光子经过菲涅尔透镜组打在LCD液晶屏幕的子像素光栅上，被分成不同颜色，进而被位于视区的虚拟接收器接收；S2：去掉视区中虚拟接收器，直接分析打在LCD屏幕上的光子的分布情况，调整LCD液晶屏幕与透镜的距离范围以及角度范围，模拟光子打在LCD液晶屏幕上三原色子像素光栅的一维亮度分布；S3：计算出菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕在不同角度和周期比之下在LCD液晶屏幕产生的摩尔条纹并作图；S4：在裸眼3D指向性背光系统中菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕的周期性信息所产生摩尔条纹视觉对比度分布图中，找出菲涅尔透镜组与LCD液晶屏幕距离以及角度的最优值；S5：根据所找出的菲涅尔透镜组与LCD屏幕的距离以及角度的最优值来构建3D指向性背光系统。2.根据权利要求1所述的裸眼3D指向性背光系统中减弱摩尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建英，李焜阳，周延桂，伍代轩，马雪岩，咸昱桥，范杭，王嘉辉，
申请(专利权)人：广东顺德中山大学卡内基梅隆大学国际联合研究院，中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44