一种定向背光源裸眼3D平行光纤阵列制作装置的制作方法

本实用新型涉及定向背光源显示技术领域，具体涉及一种定向背光源裸眼3D平行光纤阵列制作装置。

背景技术：

随着显示技术的发展，显示屏等一些显示器件已经越发成熟，目前普遍使用的背光源包括LED背光源，但是LED作为定向背光裸眼3D的背光源具有一定的局限性。定向背光3D技术的设计结构是基于透镜式结构上进行改进，通过背光源的变更以及显示层之间的结构调整来达到裸眼3D显示的效果，即定向时分背光裸眼3D。定向时分背光裸眼3D技术可以保持液晶面板的原有分辨率不变，传统方法在特定视点位置可以实现很低的串扰，使得裸眼观看不会产生晕眩感以及分辨率低等问题。利用光纤背光源进行空间性周期显示，与3D视频源同步周期进行，从而降低串扰，并且可以在2D与3D之间进行转换，也可以多视点的供多人进行观看。光线背光源背光模组的特点在于光纤的均匀发光以及平行光纤阵列的精度控制与误差的检测的控制。平行光纤阵列的定向背光的精密控制可以使得光纤光源更准确地进行定向分光，同时进行视频源图像的左右分离，达到裸眼3D高质量的视觉效果。

现有的定向背光3D显示屏一般利用两组LED和对称结构的导光板组成的背光源结合特殊结构的3D膜片形成定向背光。两组LED置于显示屏左右两侧，在LED之间放置导光板，导光板的背面为具有对称结构的三角形柱状光栅，在导光板的正面前方放置3D膜片，3D膜片的背面为三角形柱状光栅，3D膜片的正面为圆柱状光栅。LED发出的光线经过导光板的三角形柱状光栅反射到3D膜片的三角形柱状光栅上，再由3D膜片的圆柱状光栅聚光，将LCD屏上的右眼图像投射到观察者右眼上，达到定向背光目的；同样，LED发出的光线经过导光板的三角形柱状光栅反射到3D膜片的三角形柱状光栅上，再由3D膜片的圆柱状光栅聚光，将LCD屏上的左眼图像投射到观察者左眼上。可以看出，上述现有技术的定向背光需要特殊结构的导光板和特殊结构的3D膜片，光线经过的反射面和折射面要求加工精度高，结构复杂，而且导光板的输出光能量均匀性难以控制，因此难以形成成熟的产品。

POF平行光纤阵列包括依次连接的光纤束入射段、光纤束过渡段和由若干侧面发光POF组成的侧面发光光纤阵列，所有侧面发光POF沿直线平行排列粘贴在黑色背板上，所有侧面发光POF按顺序进行编号，编号顺序为①②③①②③…,相同编号的侧面发光POF为1组，共分成3组，所有编号相同的侧面发光POF通过相应的光纤束过渡段在光纤束入射段合并为与侧面发光POF相同编号的光纤束，共有①②③三个编号的光纤束，各编号的光纤束与相同编号的发光二极管(LED)耦合连接，通过控制LED驱动脉冲实现侧面发光POF分时点亮。POF平行光纤阵列是裸眼3D显示屏的定向背光源的关键部件，其制作精度直接影响多视点防眩晕裸眼3D显示屏的性能指标，因此需要对平行光纤阵列的排布进行精度控制，设计一套可行的误差检测装置，得到可靠有效的数据参数。

现有的光纤阵列制备是建立供纤轮与绕纤轮之间速度差的数学模型，并经过仿真得到换光纤层绕制时必须改变供线轮的转速以保证张力的基本范围，而且使用舞蹈轮微控设备实现张力波动小范围控制；再采用光纤绕制检测设备实时检测光纤排线性能；并确定合适的滞后角度以实现高精度排线；最后，采用一从两主的电机控制方法实现光纤绕制设备的自动绕制。

本实用新型采用侧面发光塑料光纤(POF)平行光纤阵列作为多视点防眩晕裸眼3D显示屏的定向背光源的制作装置，代替传统导光板和液晶开关板，以提供一种结构简单可靠、制造成本低的定向背光裸眼3D显示背光源。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可靠、精度高、结构简单、成本低的定向背光源裸眼3D平行光纤阵列制作装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种定向背光源裸眼3D平行光纤阵列制作装置，包括：包括：两基座、光纤阵列面板装置、滑动导轨装置、误差检测装置、光纤引导装置和误差矫正装置；所述两基座对称设置在地面上；所述光纤阵列面板装置包括两支座、平行光纤背板、第一减速电机和中心支杆，所述两支座对称设置在两基座上方，所述平行光纤背板的两侧分别固定设置半圆柱体以进行光纤曲度与直线之间的过度，所述中心支杆固定设置于平行光纤背板的中心位置；所述中心支杆的两端分别穿过两支座，且一端与所述第一减速电机相连，所述第一减速电机固定在一基座上方，所述第一减速电机工作时通过所述中心支杆带动所述平行光纤背板转动；所述滑动导轨装置包括两滑动导轨、螺旋传动杆、第二减速电机和滑动底座，所述螺旋传动杆设置于两滑动导轨中间且与滑动底座相连，所述螺旋传动杆一端与所述第二减速电机相连，所述滑动导轨两端分别固定在两基座上方，所述第二减速电机固定在一基座上方，所述第二减速电机工作时通过所述螺旋传动杆推动所述滑动底座移动；所述误差检测装置包括CCD相机、显示屏和检测支架，所述CCD相机和显示屏固定在所述检测支架上方，且所述CCD相机与显示屏相连以发送采集图像，所述检测支架固定在所述滑动底座上方；所述光纤引导装置包括引导板、长方形薄片和弧形薄片，所述引导板上设置有光纤引导孔和间隔铜线引导孔，所述引导板固定在所述检测支架上；所述误差矫正装置包括校正杆、误差校正马达和锥形校正器；所述校正杆包括直线段和折线段，所述误差校正马达固定在所述折线段一侧，所述锥形校正器设置在所述误差校正马达正上方，所述长方形薄片和弧形薄片分别固定在所述直线段两侧，所述校正杆一端固定在所述检测支架上。

优选的，所述误差校正马达固定在所述校正杆折线段端部三分之一处。

优选的，所述半圆柱体的直径与平行光纤背板等厚，且半圆柱体表面光滑。

优选的，当平行光纤背板的水平夹角为60度左右时，所述CCD相机位于所述半圆柱体上方15cm左右。

优选的，所述滑动底座设置有滑动底座延长杆，所述滑动底座延长杆上设置有一延长孔，所述延长孔内设置有螺母；所述螺旋传动杆穿过所述延长孔并通过所述螺母与所述滑动底座相连。

优选的，所述第一减速电机的转速比为1：300左右，所述第二减速电机转速比为1:600左右。

优选的，所述光纤引导孔的光纤孔直径为0.4mm左右，所述间隔铜线引导孔的直径为0.3mm左右，所述光纤引导孔设置在所述间隔铜线引导孔右下方，且相距30mm左右。

优选的，所述长方形薄片厚度为2mm左右；所述弧形薄片厚度为4mm左右，弧度约为3rad。

优选的，所述长方形薄片与弧形薄片之间穿过间隔铜线，且所述间隔铜线经过所述间隔铜线引导孔；所述长方形薄片右侧为光纤，且所述光纤经过所述光纤引导孔。

优选的，所述误差校正马达转速为13rad/s左右，转动方向与滑动底座移动方向相反。

优选的，所述锥形校正器为锥形不规则体，材料表面为磨砂面。

优选的，长方形薄片与弧形薄片竖直固定校正杆直线段中间位置。

优选的，所述误差校正马达固定相对于所述折线段水平向下呈45度角。

优选的，所述支座包括支座中心孔，所述支座中心孔内设置有旋转轴承，所述中心支杆绕所述轴承进行旋转。

优选的，所述折线段相对于所述直线段呈15度角，所述直线段一端固定在检测支架上且位于所述引导板上方。

采用上述方案后，本实用新型的定向背光源裸眼3D平行光纤阵列制作装置，第一减速电机通过中心支杆带动平行光纤背板进行转动，光纤经过光纤引导孔，间隔铜线经过间隔铜线引导孔，长方形薄片与弧形薄片将光纤与间隔铜线隔开，第一减速电机转动将光纤与间隔铜线旋转绕到平行光纤背板上；平行光纤背板转动同时，第二减速电机通过接螺旋传动杆带动滑动底座在滑动导轨上匀速向一端运动。误差校正马达的转动方向与滑动底座移动的方向相反，当平行光纤背板旋转至锥形误差校正器正下方时，误差校正马达将光纤与间隔铜线用转速推动，紧密排列，形成无间隙的光纤间隔铜线面。误差检测装置设置在平行光纤背板正上方，通过CCD相机采集光纤阵列制作过程中的图像，显示屏显示图像信号。所述平行光纤背板转动速度与螺旋传动杆转动速度可自行校对，对光纤阵列绕制速度实时调整。间隔铜线只作为间隔填充使用，制作的平行光纤阵列作为裸眼3D定向背光源面板。

与现在的定向背光源面板相比，本实用新型采用平行光纤阵列，利用光纤的侧面发光原理来进行整体发光，通过本实用新型装置进行光纤阵列面板的排布和光纤位置固定，不仅降低了成本，而且结构简单，由于间隔铜线有各种微小直径尺寸，容易实现高精度的平行光纤阵列的制作，能够有效避免定向背光的裸眼3D串扰问题。

本实用新型的定向背光源裸眼3D平行光纤阵列制作装置不仅可以使得平行光纤等间距，而且无需人工进行手动操作，是一种自动化的装置，成本低，结构简单，能够有效的减少平行光纤阵列得间距误差。

下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的一种定向背光源裸眼3D平行光纤阵列制作装置不局限于实施例。

附图说明

图1为本实用新型实施例的定向背光源裸眼3D平行光纤阵列制作装置结构图；

图2为本实用新型实施例的平行光纤背板和半圆柱体结构图；

图3为本实用新型实施例的滑动底座及螺旋传动杆结构图；

图4为本实用新型实施例的引导板(包括光纤引导孔和间隔铜线引导孔)结构图；

图5为本实用新型实施例的光纤间隔薄板(包括长方形薄片和弧形薄片)结构图；

图6为本实用新型实施例的误差校正器(包括误差校正马达和锥形校正器)结构图。

附图标记：11、基座，21、支座，22、平行光纤背板，23、第一减速电机，24、中心支杆，25、半圆柱体，31、滑动导轨，32、螺旋传动杆，33、第二减速电机，34、滑动底座，341、滑动底座延长杆，342、螺母，41、CCD相机，42、显示屏，43、检测支架，51、引导板，511、光纤引导孔，512、间隔铜线引导孔，52、长方形薄片，53、弧形薄片，611、直线段，612、折线段，62、误差校正马达，63、锥形校正器。

具体实施方式

以下将结合本实用新型附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行详细描述和讨论。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1至图6所示，本实施例一种定向背光源裸眼3D平行光纤阵列制作装置，包括：两基座11、光纤阵列面板装置、滑动导轨装置、误差检测装置、光纤引导装置和误差矫正装置；所述两基座11对称设置在地面上；所述光纤阵列面板装置包括两支座21、平行光纤背板22、第一减速电机23和中心支杆24，所述两支座21对称设置在两基座11上方，所述平行光纤背板22的两侧分别固定设置半圆柱体25以进行光纤曲度与直线之间的过度，所述中心支杆24固定设置于平行光纤背板22的中心位置；所述中心支杆24的两端分别穿过两支座21，且一端与所述第一减速电机23相连，所述第一减速电机23固定在一基座11上方，所述第一减速电机23工作时通过所述中心支杆24带动所述平行光纤背板22转动；所述滑动导轨31装置包括两滑动导轨31、螺旋传动杆32、第二减速电机33和滑动底座34，所述螺旋传动杆32设置于两滑动导轨31中间且与滑动底座34相连，所述螺旋传动杆32一端与所述第二减速电机33相连，所述滑动导轨31两端分别固定在两基座11上方，所述第二减速电机33固定在一基座11上方，所述第二减速电机33工作时通过所述螺旋传动杆32推动所述滑动底座34移动；所述误差检测装置包括CCD相机41、显示屏42和检测支架43，所述CCD相机41和显示屏42固定在所述检测支架43上方，且所述CCD相机41与显示屏42相连以发送采集图像，所述检测支架43固定在所述滑动底座34上方；所述光纤引导装置包括引导板51、长方形薄片52和弧形薄片53，所述引导板51上设置有光纤引导孔511和间隔铜线引导孔512，所述引导板51固定在所述检测支架43上；所述误差矫正装置包括校正杆、误差校正马达62和锥形校正器63；所述校正杆包括直线段611和折线段612，所述误差校正马达62固定在所述折线段612一侧，所述锥形校正器63设置在所述误差校正马达62正上方，所述长方形薄片52和弧形薄片53分别固定在所述直线段611两侧，所述校正杆一端固定在所述检测支架43上。

本实施例中，所述误差校正马达62固定在所述校正杆折线段612端部三分之一处。

本实施例中，所述半圆柱体25的直径与平行光纤背板22等厚，且半圆柱体25表面光滑。误差校正马达62接触到半圆柱体25表面进行光纤紧密排布的阻力小。所述误差校正马达62固定相对于所述折线段612水平向下呈45度角。平行光纤背板22绕动至锥形矫正器63时，锥形矫正器63能够大约垂直于平行光纤背板22进行旋转前进，硬力通过平行光纤背板22从校正器下方通过。锥形矫正器63为锥形不规则体，材料表面为磨砂面，转速为13rad/s左右，转动方向与所述滑动底座34移动方向相反。所述折线段612相对于所述直线段611呈15度角，所述直线段611一端固定在检测支架43上且位于所述引导板51上方。半圆柱体25经过锥形矫正器63后，校正杆可以通过固定于检测支架43的旋钮进行活动将误差校正马达62和锥形矫正器63抬高，避免锥形矫正器63通过光纤背板后接触到光纤，影响平行光纤阵列精度。

本实施例中，当平行光纤背板22的水平夹角为60度左右时，所述CCD相机41位于所述半圆柱体25上方15cm左右，此时相机的对焦控制在最佳范围。所述显示屏42固定检测支架53上方，CCD相机51采集的图像传输至显示屏52，直接观测到光纤阵列制作误差的同步情况。

本实施例中，所述滑动底座34与平行光纤背板22中心线保持平行，以达到平衡状态。所述第一减速电机23的转速比为1：300左右。

本实施例中，所述螺旋传动杆32放置于两个滑动导轨31中间，并用支座支撑。所述滑动底座34设置有滑动底座延长杆341，所述滑动底座延长杆341上设置有一延长孔，所述延长孔内设置有螺母342；所述螺旋传动杆32穿过滑动底座延长杆341并通过所述螺母342与所述滑动底座34相连，以避免滑动底座34滑动过程中螺旋传动杆32晃动。所述第二减速电机33转速比为1:600左右，用连接器连接螺旋传动杆32，小转速比可以精确控制滑动滑台移动的速度。

本实施例中，所述光纤引导孔511的光纤孔直径为0.4mm左右，所述间隔铜线引导孔512的直径为0.3mm左右，采用直径为0.25mm的光纤在孔内有活动范围，避免断线。所述光纤引导孔511设置在所述间隔铜线引导孔512右下方，且相距30mm左右。光纤与间隔铜线可左右分离开，抑制串线问题产生，上下分开避免了光纤铜线同时排列在光纤背板的顺序混乱。长方形薄片52的厚度为2mm左右，弧形薄片53的厚度为4mm左右，弧度为3rad，竖直固定在校正杆中间位置。所述长方形薄片52与弧形薄片53之间穿过间隔铜线，且所述间隔铜线经过所述间隔铜线引导孔512；所述长方形薄52片右侧为光纤，且所述光纤经过所述光纤引导孔511。平行光纤背板22经过锥形矫正器63转动至水平位置，弧形薄片53可将光纤与间隔铜线间距扩大，继续转动至半圆柱体25时光纤与间隔铜线的距离缩近，防止串线。

本实用新型的定向背光源裸眼3D平行光纤阵列制作装置的工作原理如下：第一减速电机23通过中心支杆24带动平行光纤背板22进行转动，光纤经过光纤引导孔511，间隔铜线经过间隔铜线引导孔512，长方形薄片52与弧形薄片53将光纤与间隔铜线隔开，第一减速电机23转动将光纤与间隔铜线旋转绕到平行光纤背板22上；平行光纤背板22转动同时，第二减速电机33通过接螺旋传动杆32带动滑动底座34在滑动导轨31上匀速向一端运动。误差校正马达62的转动方向与滑动底座34移动的方向相反，当平行光纤背板22旋转至锥形误差校正器正下方时，误差校正马达62将光纤与间隔铜线用转速推动，紧密排列，形成无间隙的光纤间隔铜线面。误差检测装置设置在平行光纤背板22正上方，通过CCD相机41采集光纤阵列制作过程中的图像，显示屏42显示实时图像信号以进行阵列检测。所述平行光纤背板22转动速度与螺旋传动杆32转动速度可自行校对，对光纤阵列绕制速度实时调整。

以上仅为本实用新型实例中一个较佳的实施方案。但是，本实用新型并不限于上述实施方案，凡按本实用新型所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本实用新型的保护范围。