一种局部2D3D快速转换的高分辨率三维显示系统的制作方法

本发明涉及局部2d/3d转换技术领域，尤其涉及一种局部2d3d快速转换的高分辨率三维显示系统。

背景技术：

集成成像是一种非常有潜力并最有可能产业化的三维显示方法。但是受限于微透镜阵性能的影响，其景深和分辨率都受到严重的影响。使其无法达到目前2d显示器的分辨率。因此2d/3d转换技术使其只在显示3d物体时，切换到有透镜的状态，而在显示2d图像及视频时，则没有透镜的状态，以提高在显示2d图像时的分辨率。但是这种全局2d/3d转换，没法在3d模式下显示高分辨率的2d信息。

现有技术中，2006年，hiddink提出了局部2d/3d转换技术，旨在三维图像显示区域开启3d模式，其余区域则是2d模式。这样可以保证3d模式区域以外的区域有较高的分辨率，可以显示文字及2d图像。该方法采用曲面预制透镜，使用十字交叉电极对每个曲面预制透镜进行局部独立控制，实现了局部2d/3d转换。2010年takagi采用grin透镜结合tn偏振调制器，通过局部控制每个tn偏振调制器实现了局部2d/3d转换。2013年takagi又提出独立电极来对每个grin透镜进行独立控制。2015年tai-hsiangjen提出基于十字交叉电极对，对每个grin透镜进行独立控制实现了局部2d/3d转换。以上方法需要对透镜部分加载不同的电压来控制其透镜效应，其响应的速度制约了其在动态三维显示的应用。

因此，如何实现局部2d/3d快速转换及高分辨率三维显示成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于如何实现局部2d/3d快速转换及高分辨率三维显示。

为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种局部2d3d快速转换的高分辨率三维显示系统，包括：图像源，用于提供待显示的2d/3d显示图像；转换透镜阵列单元，用于提高三维显示图像的分辨率以及2d/3d区域切换的速度；所述转换透镜单元包括用于对偏振光进行快速调制变换的tn偏振调制器阵列以及预制曲面透镜阵列，所述tn偏振调制器阵列用于控制所述预制曲面透镜阵列的工作状态并根据待显示内容局部控制显示区域，以使所述图像显示单元显示2d显示区域或3d显示区域；其中，所述预制液晶透镜阵列中预制部分由各向同性的聚合物制成，该预制部分面形可为平凸透镜，也可为平凹透镜，且该平凹或平凸透镜面形根据光学成像需求可为球面、也可为非球面。

可选地，所述预制部分聚合物的折射率np根据其面形与液晶双折射率中某一折射率相匹配。

可选地，所述tn偏振调制器阵列中的每个tn偏振调制器与所述预制曲面透镜阵列中的每个子透镜一一对应。

可选地，所述tn偏振调制器阵列尺寸与所述预制曲面透镜阵列尺寸相同。

可选地，所述tn偏振调制器阵列中每个tn偏振调制器上的电压可独立被驱动。

可选地，2d内容显示在2d显示屏上，3d内容显示在凸屏或凹屏上。

本发明具有以下有益效果：图像源用于提供待显示的2d/3d显示图像，图像源发射出偏振光，通过tn偏振调制器阵列的偏振调制作用，控制预制曲面透镜阵列的工作状态，使预制曲面透镜阵列开启或关闭透镜功能，进而使图像显示单元显示2d图像或3d图像，从而实现了局部2d/3d快速转换，并提高了三维显示图像的分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实施例公开的一种局部2d3d快速转换的高分辨率三维显示系统的结构示意图；

图2是本实施例公开的一种局部2d3d快速转换的高分辨率三维显示系统的结构示意图；

图3是本实施例公开的一种局部2d3d快速转换的高分辨率三维显示系统的结构示意图；

图4是本实施例公开的一种局部2d3d快速转换的高分辨率三维显示系统的应用示意图。

附图标记：1、图像源；2、转换透镜阵列单元；21、tn偏振调制器阵列；22、预制曲面透镜阵列；3、聚合物。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例公开了一种局部2d3d快速转换的高分辨率三维显示系统，如图1所示，包括：图像源1与转换透镜阵列单元2，图像源1用于提供待显示的2d/3d显示图像；转换透镜阵列单元2用于提高三维显示图像的分辨率以及实现2d/3d区域快速切换；转换透镜单元包括用于对偏振光进行快速调制变换的tn偏振调制器阵列21以及预制曲面透镜阵列22，tn偏振调制器阵列21用于控制预制曲面透镜阵列22的工作状态并根据待显示内容局部控制显示区域，以使图像源1显示2d显示区域或3d显示区域；其中，预制曲面透镜阵列22的外侧填充有各向同性的聚合物3，聚合物3构成与预制曲面透镜阵列22相契合的凹型微透镜阵列。

需要说明的是，图像源1用于提供待显示的2d/3d显示图像，图像源1发射出偏振光，通过tn偏振调制器阵列21的偏振调制作用，控制预制曲面透镜阵列22的工作状态，使预制曲面透镜阵列22开启或关闭透镜功能，从而实现了局部2d/3d快速转换，并提高了三维显示图像的分辨率。

如图1所示，预制部分聚合物3的折射率np根据其面形与液晶双折射率中某一折射率相匹配。如若，所选液晶为正光性液晶，则预制部分为平凸面形时，聚合物3折射率np与液晶非寻常光折射率ne相同；若预制部分为平凹面形时，聚合物3折射率np与液晶寻常光折射率no相同。如若，所选液晶为负光性液晶，则预制部分为平凸面形时，聚合物3折射率np与液晶寻常光折射率no相同；若预制部分为平凹面形时，聚合物3折射率np与液晶非寻常光折射率ne相同。

如图1所示，tn偏振调制器阵列21中的每个tn偏振调制器与预制曲面透镜阵列22中的每个子透镜一一对应。在具体实施过程中，tn偏振调制器阵列21上每个tn偏振调制器可以加载不同的电压获得不同偏振调制状态。tn偏振调制器数目与液晶透镜阵列层中子透镜单元相对应，通过每个tn偏振调制器对照射到每一个子透镜单元上的光波的偏振方向进行调制，从而实现了局部2d/3d快速转换。

需要说明的是，预制曲面透镜阵列22中的子透镜为m×n个，其中m＝500，n＝500，共有250000个，分别为k1、k2、k3、k4……k250000。在图像源1和预制曲面透镜阵列22中间加入tn偏振调制器阵列21，tn偏振调制器阵列21数目与透镜阵列的子透镜一一对应，例如为m×n个，其中m＝500，n＝500，共有250000个，分别为q1、q2、q3、q4……q250000。

如图1所示，tn偏振调制器阵列21尺寸与预制曲面透镜阵列22尺寸相同。

如图1所示，tn偏振调制器阵列21中每个tn偏振调制器上的电压可独立被驱动。

如图1所示，2d内容显示在2d显示屏上，3d内容显示在凸屏或凹屏上。

如图2所示，如果预制曲面透镜阵列22采用正光性液晶透镜，当在tn偏振调制器上施加电压时，入射偏振光从该tn偏振调制器出射后的偏振方向不发生变化，仍垂直于纸面，接着入射至预制曲面透镜阵列22，此时偏振光相对于预制曲面透镜阵列22为寻常光，则预制曲面透镜阵列22折射率等于聚合物3折射率，偏正光不发生折射，直接从液晶透镜阵列层出射，从而实现2d显示模式。

如图3所示，当在tn偏振调制器上不施加电压时，入射偏振光从tn偏振调制器出射后偏振方向变为平行于玻璃基板与纸面，接着入射至预制曲面透镜阵列22，此时，偏振光相对于预制曲面透镜阵列22为非寻常光，则液晶透镜的折射率大于聚合物3折射率，偏正光发生折射，从而实现3d显示模式。

图4是本实施例公开的一种局部2d/3d快速转换的高分辨率三维显示系统的应用示意图，如图4所示，2d内容显示在2d显示屏上，3d内容可以凸屏或者凹屏。当显示区域的内容为2d内容时，该区域所对应的tn偏振调制器打开，则没有透镜功能，其余区域的tn偏振调制的开关关闭，则有透镜功能。通过改变加载在tn偏振调制器上的电压则能对预制曲面透镜进行快速开关，实现任意区域2d/3d高速转换。

工作原理：图像源1用于提供待显示的2d/3d显示图像，图像源1发射出偏振光，通过tn偏振调制器阵列21的偏振调制作用，控制预制曲面透镜阵列22的工作状态，使预制曲面透镜阵列22开启或关闭透镜功能，从而实现了局部2d/3d快速转换，并提高了三维显示图像的分辨率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。