CN101702058A

CN101702058A - 显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置

Info

Publication number: CN101702058A
Application number: CN200910153864A
Authority: CN
Inventors: 茹启田; 李海峰; 刘旭; 李帅; 龚翰墨; 谢一舟
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2010-05-05

Abstract

本发明公开了一种显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置。它包括偏振显示器、金字塔型偏振旋转反射镜、第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片、第四偏振片和底座，底座中心设有金字塔型偏振旋转反射镜，金字塔型偏振旋转反射镜上方设有偏振显示器，金字塔型偏振旋转反射镜为正四棱锥或正四棱台，正四棱锥或正四棱台的四个侧面均与底面成45°角，底座四周垂直设有第一偏振片，第二偏振片，第三偏振片，第四偏振片。本发明的结构简单，可360°环绕观看，可以近距离多角度观看，既可实现数十平米的大面积准三维显示，又可实现小型号便携式三维显示。

Description

显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置

技术领域

本发明涉及三维显示装置，尤其涉及一种显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置。

背景技术

三维显示区别于二维显示就是要通过各种方法给观看者带来视觉上的深度感知，使其自然或不自然地获得画面中第三维度的信息，这种获取方式的自然与不自然对于观看者来说就有真三维与假三维(或者说准三维)的区别。三维显示技术发展到今天已经产生大量的成果，这些成果大致可以分为全息三维显示、体三维显示、体视三维显示等。全息技术能够产生非常逼真的空间效果，但是在动态显示方面它需要高分辨的空间光调制器以及超高速的数据处理系统，这两个因素极大地限制了这使这种技术的进步，使它目前还不能很好地进入实际应用。体三维显示和体视三维显示目前都已有比较好的显示设备出现，其中也有部分设备能满足全视角观看的要求，但显示装置结构相对复杂造价也比较昂贵。并且现有的三维显示器显示面积都很小，要想实现一种数十平米的大面积准三维显示，我们只能另辟蹊径。

于是，我们回归到最简单的成像理论，基于反射成像原理和多视点拼接以及偏振光原理构建了一种简单实用的显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置。

VIZOO公司在US 2008/0144175 A1中公开了一种类金字塔结构的悬浮式显示装置，该装置基于反射镜像原理，通过四个反射镜，把反射镜上方或下方的平面图像成像在类金字塔结构的中心，可以实现360°全角度观看。然而人们在观察这种仪器显示的图像时，却会看到顶部的投影屏幕。目前都是通过在屏幕四周设置垂帘，或者在装置四周设置护栏，来限制观察角度。所以人们只能在一定得观察距离之外和有限的观察角度之内观赏，否则便会暴漏顶部屏幕。本发明利用偏振光的原理，有效克服了这一缺点，提供一种显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置。

显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置包括偏振显示器、金字塔型偏振旋转反射镜、第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片、第四偏振片和底座，底座中心设有金字塔型偏振旋转反射镜，金字塔型偏振旋转反射镜上方设有偏振显示器，金字塔型偏振旋转反射镜为正四棱锥或正四棱台，正四棱锥或正四棱台的四个侧面均与底面成45°角，底座四周垂直设有第一偏振片，第二偏振片，第三偏振片，第四偏振片。

所述的偏振显示器为液晶显示器或非偏振光的显示器与线偏振器的组合件。所述的金字塔型偏振旋转反射镜为部分反射部分透射的金字塔型反射镜，金字塔型反射镜材料表面有偏振光选择性反射特性。所述的金字塔型偏振旋转反射镜具有部分反射部分透射的金字塔型反射镜，在金字塔型反射镜各个侧面贴有位相延迟片。所述的金字塔型偏振旋转反射镜具有部分反射部分透射的金字塔型反射镜，在金字塔型反射镜表面镀有偏振反射膜。

本发明可以将显示屏幕利用偏振片简单的遮挡起来，提高悬浮式准三维显示装置的应用范围。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置结构示意图；

图2是显示屏幕遮挡悬浮式准三维显示装置原理图；

图3是使用相位延迟片的显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置原理图；

图4是使用偏振反射膜显德示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置原理图。

具体实施方式

如图1所示，显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置包括偏振显示器1、金字塔型偏振旋转反射镜2、第一偏振片3、第二偏振片4、第三偏振片5、第四偏振片6和底座7，底座7中心设有金字塔型偏振旋转反射镜2，金字塔型偏振旋转反射镜2上方设有偏振显示器1，金字塔型偏振旋转反射镜2为正四棱锥或正四棱台，正四棱锥或正四棱台的四个侧面均与底面成45°角，底座7四周垂直设有第一偏振片3，第二偏振片4，第三偏振片5，第四偏振片6。显示液晶屏与金字塔底面平行放置，与金字塔底面的最佳距离是地面边长的一半，这样可以保证金字塔四个反射面反射产生的像能在金字塔的中的位置同一，在人的观察中形成立体影像。

所述的偏振显示器1为液晶显示器或非偏振光的显示器与线偏振器的组合件。偏振显示器1可采用液晶屏，如TFT型，OLED型等，这些屏幕发出的就是线偏振光；偏振显示器1也可以采用投影屏幕，并且在投影屏的前方放置一个偏振片，这样也可以得到线偏振光。

如图2所示，金字塔型偏振旋转反射镜2为部分反射部分透射的金字塔型反射镜21，金字塔型反射镜材料表面有偏振光选择性反射特性。金字塔型反射镜21表面会形成一定的反射，产生部分反射部分透射特性，并且反射率估计在10％～20％，金字塔侧面与底面的夹角都是45°角。其中金字塔型反射镜21材料表面有偏振光选择性反射特性。金字塔形反射镜21可以是一个水晶等材料制成的正四棱锥，其表面会形成一定的反射，产生部分反射部分透射特性。金字塔形反射镜也可以用玻璃平板围成一个金字塔型的结构，玻璃表面产生部分反射部分透射的特性。由于倾斜反射，表面反射对不同偏振方向的光具有不同的反射率，因此形成具有偏振反射特性的反射镜。具体原理是，偏振光经过反射面反射，由于s光和p光的反射系数不同并且p光会产生π的相位差，得到的反射光线偏振方向改变或者反射光线成为椭圆偏振光。

液晶屏1所发出来的光是偏振光，因此放置四个偏振片时，使偏振片的偏振方向与液晶屏光线的偏振方向垂直，液晶屏1直接射向偏振片3、4、5、6的光线a不能透过偏振片，从而不能够被观察者V看到。而液晶屏的偏振光线b在经过金字塔21的反射后，光线的偏振方向会发生改变，这些光线可以透过偏振片被观察者V看到。这样观察者就这能够看到显示系统所成的悬浮像，而不能看到顶部的显示屏。故而本系统能使观察者获得更好的视觉体验。

如图3所示，金字塔型偏振旋转反射镜2具有部分反射部分透射的金字塔型反射镜21，在金字塔型反射镜21各个侧面贴有位相延迟片22。金字塔型反射镜21表面会形成一定的反射，产生部分反射部分透射特性，并且反射率估计在10％～20％，金字塔侧面与底面的夹角都是45°角。金字塔形反射镜21可以是一个水晶等材料制成的正四棱锥，其表面会形成一定的反射，产生部分反射部分透射特性。金字塔形反射镜也可以是用玻璃平板围成的一个金字塔型结构，玻璃表面产生部分反射部分透射的特性。为了提高反射率，也可以在玻璃表面镀制光学干涉薄膜。在金字塔型反射镜21的四个侧面贴上相位延迟片22。偏振光在反射镜表面发生反射时，要经过相位延迟片。由于o光和e光存在相位差，反射光线可以是椭圆偏振光或者与入射光相比发生了方向偏转的线偏振光。

液晶屏1所发出来的光是偏振光，因此放置四个偏振片时，使偏振片的偏振方向与液晶屏光线的偏振方向垂直，液晶屏1直接射向偏振片3、4、5、6的光线a不能透过偏振片，从而不能够被观察者V看到。而液晶屏的偏振光线b在经过金字塔21的反射的前后过程中，偏振光线b经过相位延迟片22，偏振光线b的偏振方向会发生改变，这些光线可以透过偏振片被观察者V看到。这样观察者就这能够看到显示系统所成的悬浮像，而不能看到顶部的显示屏。故而本系统能使观察者获得更好的视觉体验。

如图4所示，金字塔型偏振旋转反射镜2具有部分反射部分透射的金字塔型反射镜21，在金字塔型反射镜21表面镀有偏振反射膜23。金字塔型反射镜21表面会形成一定的反射，产生部分反射部分透射特性，并且反射率估计在10％～20％，金字塔侧面与底面的夹角都是45°角。金字塔形反射镜21是一个水晶等材料制成的正四棱锥，金字塔侧面与底面的夹角都是45°角，且用部分反射部分透射型材料制成，反射率估计在10％～20％。其表面会形成一定的反射，产生部分反射部分透射特性。金字塔形反射镜也可以用玻璃平板围成一个金字塔型的结构，玻璃表面产生部分反射部分透射的特性。在金字塔型反射镜21的四个侧面镀上偏振反射光学干涉薄膜23。偏振光在经过偏振反射光学干涉薄膜23的反射后，偏振方向会发生改变，因此形成具有偏振反射特性的反射镜。

液晶屏1所发出来的光是偏振光，因此放置四个偏振片时，使偏振片的偏振方向与液晶屏光线的偏振方向垂直，液晶屏1直接射向偏振片3、4、5、6的光线a不能透过偏振片，从而不能够被观察者V看到。而液晶屏的偏振光线b在经过偏振反射光学干涉薄膜23的反射后，偏振光线b的偏振方向会发生改变，这些光线可以透过偏振片被观察者V看到。这样观察者就这能够看到显示系统所成的悬浮像，而不能看到顶部的显示屏。故而本系统能使观察者获得更好的视觉体验。

Claims

1.一种显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置，其特征在于包括偏振显示器(1)、金字塔型偏振旋转反射镜(2)、第一偏振片(3)、第二偏振片(4)、第三偏振片(5)、第四偏振片(6)和底座(7)，底座(7)中心设有金字塔型偏振旋转反射镜(2)，金字塔型偏振旋转反射镜(2)上方设有偏振显示器(1)，金字塔型偏振旋转反射镜(2)为正四棱锥或正四棱台，正四棱锥或正四棱台的四个侧面均与底面成45°角，底座(7)四周垂直设有第一偏振片(3)，第二偏振片(4)，第三偏振片(5)，第四偏振片(6)。

2.根据权利要求1所述的一种显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置，其特征在于所述的偏振显示器(1)为液晶显示器或非偏振光的显示器与线偏振器的组合件。

3.根据权利要求1所述的一种显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置，其特征在于所述的金字塔型偏振旋转反射镜(2)为部分反射部分透射的金字塔型反射镜(21)，金字塔型反射镜材料表面有偏振光选择性反射特性。

4.根据权利要求3所述的一种显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置，其特征在于所述的金字塔型偏振旋转反射镜(2)具有部分反射部分透射的金字塔型反射镜(21)，在金字塔型反射镜(21)各个侧面贴有位相延迟片(22)。

5.根据权利要求3所述的一种显示屏幕遮挡的悬浮式准三维显示装置，其特征在于所述的金字塔型偏振旋转反射镜(2)具有部分反射部分透射的金字塔型反射镜(21)，在金字塔型反射镜(21)表面镀有偏振反射膜(23)。