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《大连工业大学》 2012年
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LED立体显示光学系统设计

刘青  
【摘要】:图像显示器在人们传递信息中起着接收的重要功能,而立体图像显示器再现场景的全部三维信息,显示出具有纵深感的图像,通过图像观看者可以直观地得到物体的现实分布状况。立体显示技术可以应用于军事、医疗、教育、娱乐等许多方面,日益受到世界各国的重视。针对现有多数立体显示器使用时需要佩戴眼镜,而裸眼立体显示系统存在技术复杂、容易引起视觉疲劳等问题,本文提出一套可供多用户裸眼使用的LED立体显示光学系统。主要工作和研究成果如下: 1.对立体显示器的现状进行调查,了解到现有立体显示器的技术进展。通过研究各种立体显示方案的基本原理,分析它们各自的优势和缺陷。介绍普通显示器系统的主要构成,从寿命、光效、显色性、散热和环保等方面对LED与传统背光源CCFL进行比较分析,确定LED作为背光源的优势。 2.有机结合短焦距的菲涅尔透镜、偏振技术、LED和自由曲面透镜组,构成厚度较小的裸眼LED立体显示系统;根据立体成像的物象关系,得到具体的系统参数;根据参数设计出菲涅尔透镜,使得光源发出的光线都能会聚到所有用户的双眼位置;分析背光照明的实际照明需求,使用数学模型来描述自由曲面透镜的结构组成,表示方法和计算方式。 3.利用3D建模软件犀牛和光学软件TracePro建立LED光源的模型,根据已得到的菲涅尔透镜和自由曲面透镜参数在犀牛中建立模型,并分别导入TracePro中进行光线追迹,检验其照明效果;单元器件检验完毕后,再在TracePro中进行整体光学系统的仿真,结果表明,多个用户可以在不同位置同时接收到立体效果,并且互相不受干扰。采用的自由曲面透镜组将液晶屏背面的照度均匀度增加到0.7以上,提高了图像的质量,优化了立体显示的效果。液晶屏的用户观察面的平均亮度为406cd/m2,亮度均匀度约等于0.76,达到国家标准的要求。 本系统结构紧凑,厚度较小,具有较强的应用价值,对立体显示技术的发展能够起到一定的引导作用。
【学位授予单位】:大连工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN873

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