单像素液晶透镜的自由立体显示技术

单像素液晶透镜的自由立体显示技术

1 简介

近来，三维显示技术受到了极大的关注，并有可能在将来带来一个可观的市场。在三维立体显示当中，液晶透镜这种技术被广泛应用，主要原因是其具有很高的灵活性，只需要在液晶层控制相应的电极的电压分布，液晶透镜的折射率分布就会相应的改变，从而对像素出射光的分布进行控制，2D/3D转换大多数就是利用液晶透镜来实现的。

本文提出的基于单像素透镜的三维立体显示方法，可以解决传统方式带来的分辨率降低问题。由于一个液晶透镜控制一个像素的光线，能实现更加精确的控制，从而能提高3D显示的串扰、均匀性等性能。

2 建模与仿真

2.1 模型的建立

本文的模型如图2所示，其基本结构是在常规的LCD面板上方加上一层液晶层来实现液晶透镜。

2.2 仿真分析

由于液晶透镜与固态透镜的等效性，前期仿真时以球面单像素固态透镜建模，光源为琅勃光源，单像素宽度0.08mm，透镜焦距选择1.23mm，可以得到像素发出的光在观察面上的分布如图3(a)所示。由图可得，其光分布的范围很宽。这是因为，根据模型尺寸，透镜与对应像素的夹角很小，即像素发出的角度为180度的出射光线，其中很大部分通过相邻透镜出射，从而导致光线分散。当减小发散角到2度，仿真结果如图3(b)所示，可以看到光线的分布十分的集中。由此可见，像素出射光的发散角度对单像素液晶透镜立体显示有着很大的影响。