CN102692744A - 一种3d眼镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D眼镜。该3D眼镜包括：用于能够形成3D影像的第一镜片结构和第二镜片结构；对应于所述第一镜片结构和第二镜片结构设置的液晶透镜元件，每个液晶透镜元件均包括：用于形成电极的第一和第二透明基板；设置于所述第一透明基板和第二透明基板之间的液晶层；电场施加机构，与第一和第二透明基板连接，用于通过在所述第一和第二透明基板之间施加电场，从而在所述液晶层形成电场；控制模块，用于控制所述电场施加机构施加的电场的大小。

Description

一种3D眼镜

技术领域

本发明涉及3D显示领域，特别地涉及一种3D眼镜。

背景技术

在观看3D影像时，人们需要佩戴3D眼镜来观看3D影像。但是现在，为了能够更清楚地观看3D影像，需要佩戴近视眼镜和专门3D眼镜。

下面对现有技术中观看3D影像(电影)时佩戴的主动式快门(activeshutter)眼镜进行说明。

在一般的主动快门式眼镜的结构中，在1帧期间左眼关闭，只显示从右面液晶眼镜上通过的信号，通过右眼传达到左脑。在下一个帧，右眼关闭，通过左眼传达到右脑。因此右脑和左脑进入的画面不一样，所以我们能看到3D影像。由于现有的主动快门式眼镜没有近视眼镜的功能，因此视力不好的人需要佩戴近视眼镜，否则无法看清3D影像，而同时佩戴两幅眼镜给用户带来了极大的不方便。

当然，对于其他形式的3D眼镜结构而言，如通常的红蓝两色镜片结构的眼镜，同样存在上述的问题。

发明内容

本发明是鉴于现有技术中的上述问题而提出的，其目的在于提供一种即使视力不好的人也可以方便清楚地观看3D影像的3D眼镜。

为了实现上述目的，本发明提供一种3D眼镜，该3D眼镜包括：用于能够形成3D影像的第一镜片结构和第二镜片结构；

对应于所述第一镜片结构和第二镜片结构设置的液晶透镜元件，每个液晶透镜元件均包括：

用于形成电极的第一和第二透明基板；

设置于所述第一透明基板和第二透明基板之间的液晶层；

电场施加机构，与第一和第二透明基板连接，用于通过在所述第一和第二透明基板之间施加电场，从而在所述液晶层形成电场；

控制模块，用于控制所述电场施加机构施加的电场的大小。

在本发明的3D眼镜中，所述电场施加机构包括与电源连接的开关，

当所述开关导通时，在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间形成电场。

在本发明的3D眼镜中，所述透明基板是玻璃基板。

在本发明的3D眼镜中，所述电场施加机构包括与电源连接的极化开关，该极化开关设在所述第一透明基板和所述第一镜片结构之间或者设在所述第一透明基板和所述第二镜片结构之间，在所述极化开关导通时，所述第一透明基板和第二透明基板被极化而在所述第一透明基板和第二透明基板之间形成电场。

在本发明的3D眼镜中，所述第一透明基板和所述第二透明基板由上下贯通的一个贯通电极构成。

在本发明的3D眼镜中，所述控制模块是电压调节器。

在本发明的3D眼镜中，还包括设在液晶层和所述第二透明基板之间的凹透镜。

在本发明的3D眼镜中，所述液晶透镜元件还具有偏光板，该偏光板设在所述第一透明基板和所述第一镜片结构之间或者设在所述第一透明基板和所述第二镜片结构之间。

在本发明的3D眼镜中，在液晶层中的液晶的配向是在扭曲向列中使用的水平扭曲配向、在平面方向转换、边缘场开关中使用的水平配向、或者在垂直配向模式中使用的垂直配向。

根据本发明的3D眼镜，视力不好的人观看3D影像时不需要佩戴眼镜而能够清楚地观看3D影像。

附图说明

图1是表示本发明的3D眼镜的结构的图；

图2是表示液晶透镜的基本结构的图；

图3a是表示本发明的3D眼镜的开关截止时的情形，图3b表示本发明的3D眼镜的开关导通时的情形的图；

图4a是表示本发明的3D眼镜的开关截止时的情形，图4b表示本发明的第二实施例的3D眼镜的开关导通时的情形的图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的3D眼镜具有用于使用户能够形成3D影像的左右对称的第一镜片结构和第二镜片结构以及对应于所述第一镜片结构和第二镜片结构设置的液晶透镜元件。在图1中表示第一镜片结构20(或第二镜片结构20)以及与之相对应的液晶透镜元件10。液晶透镜元件10设在所述第一镜片结构20(或第二镜片结构20)的前方，从荧屏反射的光通过已有的第一镜片结构20(或第二镜片结构20)到达对应的液晶透镜元件10，液晶透镜元件10根据电压的变化，调整入射到该液晶透镜元件10的光的焦距之后传播至戴3D眼镜的人的眼睛。

下面参照图2说明能够液晶透镜元件通过改变电压来调整焦距的原理。

首先对一般的液晶透镜的结构说明。

在图2的液晶透镜中，折射光与入射平行光之间的角度γ是关于anchoringenergy W(x)(锚定能量，描述配向层与液晶分子之作用力量之大小)的空间分布、外加电压V以及液晶层厚度d的函数，γ的表达式如下：

$\mathrm{\γ}(W\left(x\right),V,d)=\arctan \left(\frac{x}{f}\right)$

其中：f为液晶透镜的焦距，V为外加电压，d为液晶透镜的厚度，x为折射光距离入射平行光的x轴上的距离；

根据上述公式，当电压V、液晶透镜的厚度d和焦距f固定，而且液晶单元作为透镜时，可以得到W(x)的空间分布。

因此，当W(x)的空间分布、液晶透镜的厚度d和折射光距离入射平行光的x轴上的距离固定时，改变电压V就可以引起焦距的变化。

即构成一个液晶透镜后可以通过改变电压来来调整焦距。此时，即使是视力不好的人，也通过调整焦距，可以清楚地观看3D影像。下面参照附图说明本发明的第一实施例的液晶透镜元件的结构。

图3a是表示本发明的3D眼镜的开关截止时的情形的图，图3b是表示本发明的3D眼镜的开关导通时的情形的图。

如图3a所示，本发明的液晶透镜元件10从下到上，依次包括偏光板100、玻璃基板200、正电极300、液晶透镜400、负电极500、以及玻璃基板600。而且，该液晶透镜元件10还具有与正电极300、负电极500连接的电场施加机构以及控制模块。该电场施加机构包含与电源700连接的开关S/W，该控制模块包括电压调节器。上述液晶透镜400具有液晶层410以及设在液晶层410上方的凹透镜420。上述偏光板100将从第一镜片结构或第二镜片结构入射的圆平光转换为线平光。通过偏光板100的线平光透过玻璃基板到液晶层410。

此时，正电极300设在玻璃基板和凹透镜420之间，负电极500设在玻璃基板2和液晶层之间。两个电极通过开关S/W与电源600连接。如图3a所示，当开关S/W截止时，在两个电极之间没有电场，液晶透镜400的折射率没有改变。通过偏光板的线平光透过玻璃基板到液晶层。由于在第一实施例中的液晶是垂直排列的液晶，所以线平光的传播几乎不受影响，到达凹透镜。经过凹透镜的光再经过凹透镜外层的玻璃基板后到达人的眼睛。如图3b所示，当开关S/W导通，在正电极300和负电极500之间流过电流时，在正电极300和负电极500之间形成电场。此时通过偏光板100的线平光透过玻璃基板到液晶层，但此时在电场的作用下，液晶偏向电场方向，垂直排列，因此，经过液晶透镜400的线平光到达液晶层的光受电场的影响，偏向电场方向。随着电压变高，光更偏向电场方向，焦距f变长，因此，此时到达液晶透镜400的光受电场的影响，改变焦距f。观看3D影像的人可以根据自己的视力，通过电压调节器来调节施加在正电极300和负电极500之间的电场，从而改变电压来调节液晶透镜400的焦距。因此，在戴本发明的液晶快门式眼镜时，通过液晶透镜元件改变了焦距的光透过玻璃基板600到达人的眼睛，观看3D影像的人可以清楚地观看电影。

下面参照图4说明本发明的第二实施例。

图4a是表示本发明的第二实施例的3D眼镜的开关截止时的情形的图，图4b是表示本发明的第二实施例的3D眼镜的开关导通时的情形的图。

在图4a、b中，液晶透镜元件10′具有偏光板100′、透明基板200′、透明基板300′。设在透明基板200′和300′之间的液晶透镜400′以及电场施加机构。在本实施例中电场施加机构包含与电源600′连接的极化开关500′。该极化开关500′设在偏光板100′和透明基板200′之间，当极化开关500′导通时，形成感应电场，在感应电场的作用下，透明基板200′和300′被极化而形成负电极和正电极。此时，透明基板200′和透明基板300′是一个上下贯通的贯通电极。该液晶透镜元件10′还具有用于控制通过所述电场施加机构施加的电场的控制模块。本实施例中的控制模块是电压调节器。上述液晶透镜400′具有液晶层410′以及设在液晶层410′上方的凹透镜420′。

如图4a所示，当极化开关500′截止时，在透明基板200′和300′之间没有电场，液晶透镜的折射率不发生变化。通过上述偏光板100′将从第一镜片结构或第二镜片结构入射的圆平光转换为线平光。通过偏光板100′的线平光透过透明基板200′到液晶透镜400′中的液晶层410′。由于在第一实施例中的液晶层410′由水平排列的液晶构成，所以透过透明基板200′到达液晶层的线平光在液晶透镜被折射之后到达外层的透明基板300′，在该透明基板300′透射后到达人的眼睛。由于在第二实施例中的液晶是水平排列的液晶，所以线平光在液晶层410′折射之后，到达凹透镜420′。经过凹透镜420′折射后的光到外层的透明基板300′。

如图4b所示，当极化开关500′导通时形成感应电场，在该感应电场的作用下，透明基板300′被极化而形成正电极，透明基板200′被极化而形成负电极。此时，也在透明基板200′和透明基板30之间形成电场。此时通过偏光板100′的线平光透过透明基板300′到液晶层410′，但此时在电场的作用下，液晶偏向电场方向，垂直排列，因此，经过液晶透镜400′的线平光到达液晶层410′的光受电场的影响，偏向电场方向。随着电压变高，感应电场的强度变大，透明基板200′和透明基板30之间形成的电场的强度也变大，光更偏向电场方向，焦距f变长，因此，此时到达液晶透镜400′的光受电场的影响，焦距f变化。观看3D影像的人可以根据自己的视力，通过电压调节器来调节施加在极化开关的电压，从而调节透明基板200′和透明基板30之间形成的电场的强度，改变电压来调节液晶透镜400′的焦距。因此，在戴本发明的3D眼镜时，通过液晶透镜元件改变焦距的光透过透明基板300′到达人的眼睛，观看3D影像的人可以清楚地观看电影。

通过电压调节器调整后的电压和焦距之间的关系随着电压变高，焦距变长。

而且，在第二实施例中使用的透明基板由上下贯通的一个贯通电极构成。

本发明的电压调节器是可以通过旋转按钮来调整电压的旋转式调节器或者其他可以改变电压的电压调节器。

另外，本发明的控制模块还可以是根据用户的眼睛的情况来能够自动调节焦距的自动控制模块。

另外，用于使用户能够形成3D影像的第一镜片结构和第二镜片结构可以是主动快门式眼镜或者通常的红蓝两色镜片结构等现有的3D眼镜，是公知的技术，因此在此省略说明。

另外，在本发明中，液晶透镜中的透镜和液晶层的结构可以是根据电压来改变焦距的任意的排列。例如，也可以把凹透镜改成凸透镜，并放在液晶层下方。

在本发明中，液晶层中的液晶的配向可以是在TN(扭曲向列)中使用的水平扭曲配向、在IPS(平面方向转换)FFS(边缘场开关)中使用的水平配向、在VA(垂直配向)模式中使用的垂直配向。

Claims (9)

1.一种3D眼镜，其特征在于，包括：

用于能够形成3D影像的第一镜片结构和第二镜片结构；

对应于所述第一镜片结构和第二镜片结构设置的液晶透镜元件，每个液晶透镜元件均包括：

用于形成电极的第一和第二透明基板；

设置于所述第一透明基板和第二透明基板之间的液晶层；

电场施加机构，与第一和第二透明基板连接，用于通过在所述第一和第二透明基板之间施加电场，从而在所述液晶层形成电场；

控制模块，用于控制所述电场施加机构施加的电场的大小。

2.根据权利要求1所述的3D眼镜，其特征在于，

所述电场施加机构包括与电源连接的开关，

当所述开关导通时，在所述第一透明基板和所述第二透明基板之间形成电场。

3.根据权利要求2所述的3D眼镜，其特征在于，

所述透明基板是玻璃基板。

4.根据权利要求1所述的3D眼镜，其特征在于，

所述电场施加机构包括与电源连接的极化开关，该极化开关设在所述第一透明基板和所述第一镜片结构之间或者设在所述第一透明基板和所述第二镜片结构之间，

在所述极化开关导通时，所述第一透明基板和第二透明基板被极化而在所述第一透明基板和第二透明基板之间形成电场。

5.根据权利要求4所述的3D眼镜，其特征在于，

所述第一透明基板和所述第二透明基板由上下贯通的一个贯通电极构成。

6.根据权利要求1至5任一所述的3D眼镜，其特征在于，

所述控制模块是电压调节器。

7.根据权利要求1至5任一所述的3D眼镜，其特征在于，

还包括设在液晶层和所述第二透明基板之间的凹透镜。

8.根据权利要求1所述的3D眼镜，其特征在于，

所述液晶透镜元件还具有偏光板，该偏光板设在所述第一透明基板和所述第一镜片结构之间或者设在所述第一透明基板和所述第二镜片结构之间。

9.根据权利要求1所述的3D眼镜，其特征在于，

在液晶层中的液晶的配向是在扭曲向列中使用的水平扭曲配向、在平面方向转换、边缘场开关中使用的水平配向、或者在垂直配向模式中使用的垂直配向。

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