自由立体显示器定向背光侧面发光光纤 
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Side-Glowing Optical Fiber as Directional Backlight in Autostereoscopic Display
华侨大学信息科学与工程学院,福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
图 & 表
图 1. 侧面发光POF时分定向背光自由立体显示原理图
Fig. 1. Schematic of autostereoscopic display with directional backlight based on side-glowing plastic optical fiber
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图 2. 侧面发光POF散射点分布示意图
Fig. 2. Schematic of scattering point distribution in side-glowing plastic optical fiber
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图 3. 激光雕刻散射点模型
Fig. 3. Model of scattering points graved by laser marking
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图 4. 散射点面积S与散射点长度半圆心角θ的关系
Fig. 4. Relationship between scattering point area S and scattering point length semicircular angle θ
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图 5. 侧面发光POF仿真模型
Fig. 5. Simulation model of side-glowing POF
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图 6. 散射率随散射点长度半圆心角θ的变化
Fig. 6. Scattering ratio versus length semicircular angle θ of scattering points
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图 7. 散射点中心间距、散射点坐标与散射点数的关系图
Fig. 7. Relationship among center spacing, center coordinate and number of scattering points
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图 8. 散射点长度半圆心角对POF侧面发光照度分布的影响。 (a) θ=14.0°;(b) θ=14.5°;(c) θ=15.0°;(d) θ=15.5°;(e) θ=16.0°
Fig. 8. Influence of length semicircular angle of scattering points on side-glowing luminance distribution of POF. (a) θ=14.0°; (b) θ=14.5°; (c) θ=15.0°; (d) θ=15.5°; (e) θ=16.0°
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图 9. 散射点宽度对POF侧面发光照度分布的影响。(a) 0.140 mm;(b) 0.145 mm;(c) 0.150 mm;(d) 0.155 mm;(e) 0.160 mm
Fig. 9. Influence of scattering point width on side-glowing illuminance distribution of POF. (a) 0.140 mm; (b) 0.145 mm; (c) 0.150 mm; (d) 0.155 mm; (e) 0.160 mm
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图 10. 不同聚焦透镜高度得到的POF散射点显微照片。 (a) 368 mm;(b) 366 mm;(c) 364 mm;(d) 362 mm;(e) 360 mm;(f) 358 mm;(g) 356 mm;(h) 354 mm;(i) 352 mm;(j) 350 mm
Fig. 10. Photomicrographs of scattering points on POF with different focusing lens heights. (a) 368 mm; (b) 366 mm; (c) 364 mm; (d) 362 mm; (e) 360 mm; (f) 358 mm; (g) 356 mm; (h) 354 mm; (i) 352 mm; (j) 350 mm
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图 11. POF侧面发光亮度均匀度检测系统
Fig. 11. Detecting system of side-glowing luminance uniformity of POF
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图 12. 长度600 mm的侧面发光POF的尼康相机照片
Fig. 12. Nikon camera photo of 600-mm length side-glowing POF
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图 13. 6点采样位置
Fig. 13. Six sampling locations
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图 14. 实验制作的POF面光源照片
Fig. 14. Photograph of fabricated POF light area source
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表 1POF参数
Table1. Parameters of POF
| Item | Specification |
|---|
| Core material | Polymetyl-methacrylate resin | | Cladding material | Fluorinated polymer | | Core refractive index | 1.496 | | Cladding refractive index | 1.363 | | Numerical aperture | 0.5 | | Refractive index profile | Step index | | Core diameter /μm | 486 | | Cladding diameter /μm | 500 |
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表 2不同散射点长度半圆心角的发光均匀度
Table2. Luminance uniformity under different length semicircular angles of scattering points
| Length semicircular angle ofscattering points θ /(°) | Luminance uniformity ofscattering points M /% |
|---|
| 14.0 | 66.0 | | 14.5 | 80.0 | | 15.0 | 87.5 | | 15.5 | 72.0 | | 16.0 | 65.0 |
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表 3不同散射点宽度的发光均匀度
Table3. Luminance uniformity of scattering points with different widths
| Width of scattering pointd /mm | Luminance uniformity ofscattering points M /% |
|---|
| 0.140 | 86.0 | | 0.145 | 87.0 | | 0.150 | 87.5 | | 0.155 | 87.0 | | 0.160 | 86.5 |
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表 46点光亮度测量结果
Table4. Luminance measurement results for six sampling points
| Sampling pointcoordinate /mm | 50 | 150 | 250 | 350 | 450 | 550 |
|---|
| Luminance /(cd·m-2) | 9.57 | 10.87 | 10.21 | 11.82 | 10.35 | 11.43 |
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表 56点侧面发光POF面光源的亮度均匀度测量结果
Table5. Measurement results of luminance uniformity for six-point side-glowing POF light area sources
| No. | Measurement results /(cd·m-2) |
|---|
| 50 mm | 15 mm | 25 mm | 35 mm | 45 mm | 55 mm |
|---|
| 1 | 16.715 | 16.077 | 14.933 | 15.363 | 15.076 | 15.033 | | 2 | 16.353 | 15.934 | 14.479 | 14.741 | 14.551 | 14.761 | | 3 | 16.674 | 16.055 | 14.985 | 15.667 | 14.603 | 15.324 | | Average | 16.581 | 16.022 | 14.799 | 15.257 | 14.743 | 15.039 |
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何涌, 李梓润, 郜飞飞, 刘楚嘉, 漆宇, 庄其仁. 自由立体显示器定向背光侧面发光光纤[J]. 中国激光, 2018, 45(11): 1106003. He Yong, Li Zirun, Gao Feifei, Liu Chujia, Qi Yu, Zhuang Qiren. Side-Glowing Optical Fiber as Directional Backlight in Autostereoscopic Display[J]. Chinese Journal of Lasers, 2018, 45(11): 1106003.
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