悬浮显示系统分析与设计

杨神武; 赵娟; 肖振中; 孙瑞

doi:10.37188/CJLCD.2021-0081

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悬浮显示系统分析与设计

显示技术与应用 | 更新时间：2021-12-10

- 悬浮显示系统分析与设计
- Analysis and design of floating display system
- 液晶与显示 2021年36卷第12期页码：1637-1644
- 作者机构：
  
  1.中国科学院深圳先进技术研究院, 广东深圳 518055
  2.奥比中光科技集团股份有限公司, 广东深圳 518057
  3.深圳大学物理与光电工程学院, 广东深圳 518061
- 作者简介：
  
  [ "杨神武(1992-), 男, 湖南岳阳人, 博士后, 2019年于北京邮电大学获得博士学位, 主要从事3D光场显示、AR显示相关领域的研究。E-mail: yangshenwu@126.com" ]
  [ "赵娟(1985-), 女, 河北邢台人, 博士, 高级工程师, 2014年于英国赫瑞瓦特大学获得博士学位, 主要从事统计光学、光信息处理、光学三维成像相关领域的研究。E-mail: juan.zhao@siat.ac.cn" ]
- 基金信息：
  
  广东省重点领域研发计划(2019B010149002);深圳市技术攻关面上项目(JSGG20191129102006154);国家自然科学基金(61805162)
- DOI：10.37188/CJLCD.2021-0081
  中图分类号： TN27;TN948.57
- 收稿日期：2021-03-30，
  
  修回日期：2021-04-25，
  
  纸质出版日期：2021-12
- 稿件说明：
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杨神武, 赵娟, 肖振中, 等. 悬浮显示系统分析与设计[J]. 液晶与显示, 2021,36(12):1637-1644.

Shen-wu YANG, Juan ZHAO, Zhen-zhong XIAO, et al. Analysis and design of floating display system[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2021, 36(12): 1637-1644.
杨神武, 赵娟, 肖振中, 等. 悬浮显示系统分析与设计[J]. 液晶与显示, 2021,36(12):1637-1644. DOI： 10.37188/CJLCD.2021-0081.

Shen-wu YANG, Juan ZHAO, Zhen-zhong XIAO, et al. Analysis and design of floating display system[J]. Chinese journal of liquid crystals and displays, 2021, 36(12): 1637-1644. DOI： 10.37188/CJLCD.2021-0081.

摘要

为了提升显示系统的立体感，将图像显示在空中，无需介质承接即可实现较大的离屏距离，建立了悬浮显示系统，对该系统的显示理论和关键光学器件进行研究。首先，从人眼双目立体视觉出发，研究实现悬浮显示的两个关键因素：一是图像经过显示系统形成实像；二是双眼均能看到该实像，并形成双目视差。然后，在悬浮显示基础理论分析的基础上，利用透镜搭建了一个悬浮显示系统，验证上述原理分析。最后，通过仿真分析设计了一个基于微反光镜阵列的悬浮显示系统，并依据设计的加工流程完成系统的搭建。实验结果表明，所搭建的悬浮显示系统可成功地将图像显示在空中，无需介质承接，离屏距离大于6.5 cm，验证了本文对悬浮显示原理的分析及悬浮显示系统的设计。

Abstract

In order to improve the stereo feeling of display system

and generate a screen-free aerial image

a floating display system is established and its applied basic theory and key optical devices are investigated. Firstly

the two main factors of floating display are studied based on the binocular stereo vision of human: the first is the display system can generate a real image

and the second is the real image can be observed by both eyes and the binocular parallax is achieved. Then

based on the analysis of floating display

a display system based on lens is established to verify the feasibility of the theory. Finally

according to the simulation analysis

a floating display system using micro lens array is designed and established. Experimental results indicate that the images are displayed in mid-air without any auxiliary screen

and the aerial images are at least 6.5 cm away from the display system. It verified the analysis of floating display and the design of floating display system.

关键词

Keywords

references

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