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一种广色域的3D显示眼镜及成像系统.pdf

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一种 广色域 显示 眼镜 成像 系统
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摘要
申请专利号:

CN201611145134.8

申请日:

2016.12.13

公开号:

CN106483669A

公开日:

2017.03.08

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G02B 27/22申请日:20161213|||公开
IPC分类号: G02B27/22; G02C7/10 主分类号: G02B27/22
申请人: 中国工程物理研究院流体物理研究所
发明人: 储松南; 王海峰; 胡奇琪; 段佳著; 骆永全; 张大勇; 李大鹏; 吴凡
地址: 621000 四川省绵阳市绵山路64号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 成都行之专利代理事务所(普通合伙) 51220 代理人: 冯龙
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法律状态
申请(专利)号:

CN201611145134.8

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.04.05|||2017.03.08

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公布了一种广色域的3D显示眼镜及及成像系统,包括多色显示设备、3D显示眼镜:包括左眼镜片、右眼镜片,其中左眼镜片和右眼镜片均包括依次层叠的高通滤光片、低通滤光片、交叠片,所述交叠片包括N个相位延迟片、以及N+1个偏振片,N为自然数,延迟片与偏振片交叠设置,并且交叠片中的第一个偏振片与低通滤光片直接层叠,还包括为高通滤光片、低通滤光片、偏振片、相位延迟片提供驱动电压的驱动电路。本发明可以同时?#30452;?#26174;示左右眼画面,实现3D显示的功能,相对于现有技术中Film?Patterned?Retarder技术而言,其帧频不变,大大提高了空间?#30452;媛剩?#21516;时双眼同时成像,不需要显示设备快速交替显示左右眼画面,解决了Active?Shutter?Glasses技术中存在的高帧频、?#20102;?#38382;题。

权利要求书

1.一种广色域的3D显示眼镜,包括左眼镜片(202)、右眼镜片(203),其特征在于,其中
左眼镜片(202)和右眼镜片(203)均包括依次层叠的高通滤光片、低通滤光片、交叠片,所述
交叠片包括N个相位延迟片、以及N+1个偏振片,N为自然数,延迟片与偏振片交叠设置,并且
交叠片中的第一个偏振片与低通滤光片直接层叠,还包括为高通滤光片、低通滤光片、偏振
片、相位延迟片提供驱动电压的驱动电路。
2.一种广色域的3D显示眼镜成像系统,其特征在于包括:
多色显示设备(101):用于输出图像画面,其具有至少6种单元颜色,在3D显示时,将不
同的颜色光的组合?#30452;?#26174;示左右眼画面,实现3D显示;
3D显示眼镜:包括左眼镜片(202)、右眼镜片(203),其中左眼镜片(202)和右眼镜片
(203)均包括依次层叠的高通滤光片、低通滤光片、交叠片,所述交叠片包括N个相位延迟
片、以及N+1个偏振片,N为自然数,延迟片与偏振片交叠设置,并且交叠片中的第一个偏振
片与低通滤光片直接层叠,还包括为高通滤光片、低通滤光片、偏振片、相位延迟片提供驱
动电压的驱动电路。
3.根据权利要求2所述的一种广色域的3D显示眼镜成像系统,其特征在于:所述的3D显
示眼镜中,左眼镜片(202)与右眼镜片(203)的透过波长彼此交替错开,且与多色显示设备
(101)子像元的谱段一一对应,镜片的单一透过谱段与相邻子像元的谱段不产生交叠。

说明书

一种广色域的3D显示眼镜及成像系统

技术领域

本发明涉及3D显示技术领域,具体是指一种广色域的3D显示眼镜及成像系统。

背景技术

目前显示技术由传统的CRT发展到等离子显示、液晶显示、OLED显示、激光投影显
示等,随技术的革新,显示设备的尺寸得到了增加,诸如色域、亮度、能耗等性能参数也得到
了较大提升,尤其近年来发展迅速的激光投影显示,其利用三色激光光源,显示色域达到了
普通液晶显示色域的约1.9倍,尽管色域得到了大幅度提升,但和人眼色能够看到颜色?#27573;?br />来说还有很大不足,有待进一步发展。

部分市售显示产品除了显示2D图像画面外,还可以显示3D图像,目前主流的技术
阵营有Film Patterned Retarder(FPR)和Active Shutter Glasses(ASG)两种。FPR利用空
间混合技术,显示设备将左右眼的画面隔行同时显示,通过专业的膜片将左右眼画面的光
束?#30452;?#36716;化为左旋光和右旋光,3D眼镜将左旋光和右旋光再转化为不同方向的线偏光,通
过偏振片滤除另外一只眼睛的画面以实现3D显示,这种3D显示技术对显示设备的帧频要求
低,但3D画面的空间?#30452;媛式?#20302;了一半。ASG利用时间混合技术,显示设备快速交替显示左
右眼画面,3D眼镜具有与显示设备对应的光开关,当显示左眼画面是时左眼开右眼关,当显
示右眼画面时右眼开左眼关,以此实现3D显示,这种3D显示技术的空间?#30452;?#29575;未损失,但对
显示设备的帧频需提高一倍,另外还伴随有?#20102;?#38382;题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种广色域的3D显示眼镜及成像系统,解决目前的两种3D
显示技术存在的空间?#30452;?#29575;低、帧?#21040;?#39640;的问题,达到相同的帧频条件下3D显示的同时空
间?#30452;?#29575;提高的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现:

一种广色域的3D显示眼镜,包括左眼镜片、右眼镜片,其中左眼镜片和右眼镜片均
包括依次层叠的高通滤光片、低通滤光片、交叠片,所述交叠片包括N个相位延迟片、以及N+
1个偏振片,N为自然数,延迟片与偏振片交叠设置,并且交叠片中的第一个偏振片与低通滤
光片直接层叠,还包括为高通滤光片、低通滤光片、偏振片、相位延迟片提供驱动电压的驱
动电路。本发明的3D显示眼镜通过N+1个偏振片和N个相位延迟片交错叠加的方式,相邻两
个偏振片与其间的相位延迟片组成一个Lyot型滤光片,Lyot型滤光片的透过率公式可表达
为:


在相位延迟片光程差(△nd)的设计上保证在可见光?#27573;?#20869;有3个或3个以上间距
较大的透过?#26159;?#23792;,左右眼透过?#26159;?#23792;的位置刚好错开,如此,就可以提高2D显示的色域,
同时?#30452;?#26174;示左右眼画面,实现3D显示的功能,相对于现有技术中Film Patterned
Retarder技术而言,其帧频不变,大大提高了空间?#30452;媛剩?#21516;时双眼同时成像,不需要显示
设备快速交替显示左右眼画面,解决了Active Shutter Glasses技术中存在的高帧频、闪
烁问题。

一种广色域的3D显示眼镜成像系统,包括:

多色显示设备:用于输出图像画面,其具有至少6种单元颜色,在3D显示时,将不同
的颜色光的组合?#30452;?#26174;示左右眼画面,实现3D显示;

3D显示眼镜:包括左眼镜片、右眼镜片,其中左眼镜片和右眼镜片均包括依次层叠
的高通滤光片、低通滤光片、交叠片,所述交叠片包括N个相位延迟片、以及N+1个偏振片,N
为自然数,延迟片与偏振片交叠设置,并且交叠片中的第一个偏振片与低通滤光片直接层
叠,还包括为高通滤光片、低通滤光片、偏振片、相位延迟片提供驱动电压的驱动电路。本发
明通过提供6个或更多个单元颜色提高2D显示的色域;在3D显示时,采用合适的配色编码方
案,利用不同的颜色光的组合?#30452;?#26174;示左右眼画面,通过专业匹配的眼镜可观看到3D效果,
通过在相位延迟片光程差△nd的设计上保证在可见光?#27573;?#20869;有3个或3个以上间距较大的
透过?#26159;?#23792;,左右眼透过?#26159;?#23792;的位置刚好错开,如此,就可以提高2D显示的色域,同时分
别显示左右眼画面,实现3D显示的功能,相对于现有技术中Film Patterned Retarder技术
而言,其帧频不变,大大提高了空间?#30452;媛剩?#21516;时双眼同时成像,不需要显示设备快速交替
显示左右眼画面,解决了Active Shutter Glasses技术中存在的高帧频、?#20102;?#38382;题。

具体讲,所述的3D显示眼镜中,左眼镜片与右眼镜片的透过波长彼此交替错开,且
与多色显示设备子像元的谱段一一对应,镜片的单一透过谱段宽度不大于与其对应的子像
元谱段。

本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:

本发明一种广色域的3D显示眼镜及成像系统,通过提供6个或更多个单元颜色提
高2D显示的色域;在3D显示时,采用合适的配色编码方案,利用不同的颜色光的组合?#30452;?#26174;
示左右眼画面,通过专业匹配的眼镜可观看到3D效果,通过在相位延迟片光程差△nd的设
计上保证在可见光?#27573;?#20869;有3个或3个以上间距较大的透过?#26159;?#23792;,左右眼透过?#26159;?#23792;的位
置刚好错开,如此,就可以提高2D显示的色域,同时?#30452;?#26174;示左右眼画面,实现3D显示的功
能,相对于现有技术中Film Patterned Retarder技术而言,其帧频不变,大大提高了空间
?#30452;媛剩?#21516;时双眼同时成像,不需要显示设备快速交替显示左右眼画面,解决了Active
Shutter Glasses技术中存在的高帧频、?#20102;?#38382;题。

附图说明

此处所说明的附?#21152;?#26469;提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部
分,并?#36824;?#25104;对本发明实施例的限定。在附图中:

图1为本发明的成像原理框图;

图2为本发明中3D显示眼镜的结构示意图;

图3为本发明实施例一中实物像元示意图;

图4为本发明实施例一种光混合像元示意图;

图5为本发明实施例一中的光谱调节原理图;

图6为本发明实施例一中滤光片的透过?#26159;?#32447;;

图7为本发明实施例一中滤光片为四层叠加后的透过?#26159;?#32447;。

附图中标记及相应的零部件名称:

101-多色显示设备,102-右眼显示的远物图像,103-左眼显示的远物图像,104-右
眼显示的近物图像,105-左眼显示的近物图像,201-3D显示眼镜,301-使用者双眼,401-构
建出的远物图像,402-构建出的近物图像。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本
发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作
为对本发明的限定。

实施例

如图1所示,本发明一种广色域的3D显示眼镜成像系统,包括多色显示设备101:用
于输出图像画面,其具有至少6种单元颜色,在3D显示时,将不同的颜色光的组合?#30452;?#26174;示
左右眼画面,实现3D显示;本实施例中的显示器件采用6种单元颜色的显示设备,对有实物
像元的显示设备,一个像元提供6个显示子像元,像元以一定的规则排列,像元结构如图3所
示,BL501、GL502和RL503?#30452;?#20026;对应左眼图像的蓝、绿、红子像元,BR504、GR505和RR506分
别为对应右眼图像的蓝、绿、红子像元,每个子像元光束的中心波长存在差异,且谱段不存
在交叠,中心波长的选择匹配3D眼镜的要求,波长选择要求如图5所示,其中BL801、BR802、
GL803、GR804、RL805和RR806?#30452;?#20026;显示设备的左眼图像蓝光、右眼图像蓝光、左眼图像绿
光、右眼图像绿光、左眼图像红光及右眼图像红光的谱段,901、902与903为左眼镜片的三个
透过谱段,904、905与906为右眼镜片的三个透过谱段,镜片的单一透过谱段宽度与其对应
的相邻子像元的谱段不产生交叠;对采用空间光混合而无实物像元的显示设备,每个像元
提供6种颜色的光在空间同一位置进行颜色合成,如图4所示,BL601、BR602、GL603、GR604、
RL605和RR606?#30452;?#20026;左眼图像蓝光、右眼图像蓝光、左眼图像绿光、右眼图像绿光、左眼图
像红光、右眼图像红光,每个子像元光束的中心波长存在差异,且谱段不存在交叠,光束的
波长选择要求见图5所示;3D显示眼镜如图2所示:包括左眼镜片、右眼镜片,其中左眼镜片
和右眼镜片均包括高通滤光片、低通滤光片,还包括N个相位延迟片、以及N+1个偏振片,N为
自然数,偏振片与相位延迟片交错叠加,还包括为高通滤光片、低通滤光片、偏振片、相位延
迟片提供驱动电压的驱动电路;本实施例的3D显示眼镜以6种颜色为例,其波宽度如图5所
示;上下相邻两个偏振片和相位延迟片组成一个Lyot型滤光片,Lyot型滤光片的透过率公
式可表达为:


在相位延迟片/液晶盒光程差△nd的设计上保证在可见光?#27573;?#20869;有3个或3个以上
间距较大的透过?#26159;?#23792;,左右眼透过?#26159;?#23792;的位置刚好错开。以一层相位延迟片组成的滤
光片为例可以设计左右眼滤光片的光程差?#30452;?#20026;2525nm、2725nm,呈现如图6的透过?#26159;?br />线,左眼滤光片透过率峰值的波长?#30452;?#20026;421nm、505nm、631nm,右眼滤光片透过率峰值波长
?#30452;?#20026;389nm、454nm、545nm、681nm。图6的曲线是未考虑材料吸收的模拟结果,实际透过率
还需乘以各波长的材料吸收系数;一层相位延迟片组成的滤光片透过率的峰宽较大,可以
设计多层具有相同光程差的相位延迟片叠加减小峰宽,图7是4层叠加的结果,峰值波长未
改变,峰宽明显减小,但随之带来的是材料吸收增加,实际透过?#24335;?#20943;小。

以显示设备6色为例,此时对应左眼的3个子像元波长可?#30452;?#36873;择421nm、505nm、
631nm的单色光或?#30452;?#21253;含这三个波长的窄带光,对应右眼的3个子像元波长可选择454nm、
545nm、681nm的单色光或?#30452;?#21253;含这三个波长的窄带光,窄带光的带宽选择保证3D眼镜左
右眼不能看到的同一子像元的光。参考图6或7,此时右眼镜片可以添加一层高通滤光片,将
389nm的光滤除,以减少环境光的影响,增加人眼看到图像的对比度。此时显示设备若采用
各自的3种颜色同时显示用左右眼画面,通过该3D眼镜将能保证左右眼只看到各自对应的
画面。采用固定相位延迟片的3D眼镜只能对应与其波长匹配的显示设备,采用液晶盒的3D
眼镜可通过电压大小调节光程差,具备一定的波长调节功能,可搭配不同的显示设备。

以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步
详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明
的保护?#27573;В?#20961;在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含
在本发明的保护?#27573;?#20043;内。

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