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擬轉化成果 | 低串擾：多指向型背光三維顯示
來源: | 作者:4SHQ | 發(fā)布時間: 963天前 | 3768 次瀏覽 | 分享到:
兩束相干光束（參考光束和物光束）發(fā)生干涉,，在干涉位置處放置感光材料,，明暗相間的干涉條紋將記錄在感光材料上,，制備得到 HOE,。當參考光束入射到 HOE 上,，衍射光即為原始物光束，因此 HOE 可在超薄的材料上實現復雜的光學特性,。當 HOE 的入射光束以較小角度偏移參考光束時,，衍射光束亦稍偏移原始物光束，因此,，可以通過修改入射光束角度,，獲取不同方向的衍射光。系統(tǒng)中 HOE 由柱面光束和擴散光束在光致聚合物薄膜上干涉制備而成,，實現了柱透鏡和定向擴散屏的光學特性的疊加,，其制備過程如圖2所示,。光致聚合物薄膜經紫外燈均勻照射后，固化得到 HOE 器件,，實驗測得 HOE 器件的衍射效率約為 70%,。
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圖2：HOE 制備過程圖
圖源：液晶與顯示，2022, 37(5):600. Fig.3

  3. 顯示均勻度的提升  
由于該系統(tǒng)中 HOE 器件采用非平面波曝光制備而成,，HOE 上各個區(qū)域的光柵矢量不斷變化,，因此邊緣位置的 LED 入射時，HOE 上各區(qū)域的衍射方向將存在差異,，邊緣方向上背光源的均勻度將大大減低,。為了解決這一問題，研究團隊采用兩種方式來提高均勻度,，分別是雙 LED 式和擴散屏式,。

雙 LED 式即相鄰的兩個 LED 同時點亮，觀看者在相應視點看到是拼接后的顯示圖像,。在雙 LED 式下,，邊緣視場的均勻度提升至 74%，即邊緣視場顯示效果將由圖3 (a)變化為圖3 (b),。同時,，串擾值平均值僅為 1.4%，遠小于引起觀看者不適感的串擾最大值 5%,。圖4中顯示了雙 LED 點亮方式下,，三個觀看視點處分別對應的顯示圖像。
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圖3：邊緣視場處背光源的均勻度,，(a) 單 LED 式,，(b) 雙 LED 式
圖源：液晶與顯示，2022, 37(5):601. Fig.4, Fig.5

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圖4：雙 LED 式不同視區(qū)下的視差圖
圖源：液晶與顯示,，2022, 37(5):602. Fig.7

為了提高三維顯示系統(tǒng)的觀看視場角,，同時保證均勻性和串擾，研究團隊又提出添加擴散屏的方式,，實現了 25 個觀看視點,。在擴散屏式下，視場角和邊緣視場均勻度均得到提升,，系統(tǒng)平均串擾值為 2.75%,，仍小于 5% 的串擾最大值。圖5顯示了擴散屏方式下,，5 個觀看視點分別對應的顯示圖像,。
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圖5：擴散屏式不同視區(qū)下的視差圖
圖源：2022, 37(5):602. Fig.10

  四、總結與展望  
研究團隊利用 HOE 器件的衍射特性,，搭建了基于多指向型背光源的三維顯示系統(tǒng),，實現了低串擾,、全分辨、多視點的三維顯示效果,，解決了現有的基于指向型背光源的三維顯示裝置在串擾、視點數目上的問題,，大大提升了觀看者的視覺體驗,。