CN104570369B - 3d显示眼镜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种3D显示眼镜。该3D显示眼镜包括：眼镜架；固定于眼镜架上的第一图像投射单元和第二图像投射单元，用于分别投射带有第一图像的第一光束和带有第二图像的第二光束；以及与眼镜架保持固定的第一透镜和第二透镜，用于分别接收所述第一光束和所述第二光束，其中，所述第一透镜和第二透镜配置成分别将所述第一光束和第二光束准直成平行光并分别传送至眼镜佩带者的左眼和右眼。该3D显示眼镜可以不依赖于显示屏进行显示，从而获得良好的便携性和3D显示效果。

Description

3D显示眼镜
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种3D显示眼镜。
背景技术
3D显示技术已经发展的较为成熟，主要可以分为两大类。一类3D显示技术是需要借助3D眼镜的。一种3D眼镜可以具有滤光或者分光的作用，例如，利用垂直角度的偏振片，过滤掉来自显示设备的垂直于偏振片偏振角度的偏振光来达到显示不同画面的目的，属于被动式3D眼镜。另一种3D眼镜安装有扫描装置，该扫描装置以固定频率依次开和关两只镜片的显示功能，使得每一画面一次只能通过一只镜片，从而达到人眼几乎同时观察到不同画面实现3D显示的目的，这样的3D眼镜属于主动式3D眼镜。这类3D显示技术需要眼镜与显示屏幕进行良好的调试。第二类3D显示技术不需要借助3D眼镜，由显示设备利用分光装置投射不同图像到人的左眼和右眼，实现3D成像，主要有光屏障式、柱状透镜、指向光源技术等。这两类3D显示技术都需要大的显示屏幕，体积较大。这类3D显示技术则需要牺牲一定的亮度、分辨率或观看角度范围来实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种3D显示眼镜，其能够独立于显示屏进行3D显示，获得更好的3D显示体验。
本发明的实施例提供一种3D显示眼镜，包括：
眼镜架；
固定于眼镜架上的第一图像投射单元和第二图像投射单元，用于分别投射带有第一图像的第一光束和带有第二图像的第二光束；以及
与眼镜架保持固定的第一透镜和第二透镜，用于分别接收所述第一光束和所述第二光束，
其中，所述第一透镜和第二透镜配置成分别将所述第一光束和第二光束准直成平行光并分别传送至眼镜佩带者的左眼和右眼。
在一实施例中，所述第一图像投射单元的图像发射位置至第一透镜中心的光路长度等于第一透镜的焦距，所述第二图像投射单元的图像发射位置与第二透镜中心之间的光路长度等于第二透镜的焦距。
在一实施例中，所述3D显示眼镜还包括第一反射单元和第二反射单元，所述第一反射单元配置成将来自第一图像投影单元的所述第一光束反射至第一透镜，所述第二反射单元配置成将来自第二图像投影单元的所述第二光束反射至第二透镜。
在一实施例中，所述第一反射单元具有用于反射所述第一光束的第一反射面，所述第一反射单元的第一反射面与第一透镜的光轴相交；且所述第二反射单元具有用于反射所述第二光束的第二反射面，所述第二反射单元的第二反射面与第二透镜的光轴相交。
在一实施例中，从所述第一图像投射单元的光束发射位置至所述第一反射面与第一透镜的光轴的交点的光路长度与从所述第一反射面与第一透镜的光轴的交点至第一透镜中心的光路长度之和等于第一透镜的焦距；且从所述第二图像投射单元的光束发射位置至所述第二反射面与第二透镜的光轴的交点的光路长度与从所述第二反射面与第二透镜的光轴的交点至第二透镜中心的光路长度之和等于第二透镜的焦距。
在一实施例中，在第一透镜的光轴的径向上，所述第一图像投射单元和第二图像投射单元均位于所述第一反射单元外侧；且在第二透镜的光轴的径向上，所述第一图像投射单元和第二图像投射单元均位于所述第二反射单元外侧。
在一实施例中，所述第一反射单元具有第一贴合面，所述第二反射单元具有第二贴合面，所述第一透镜和第二透镜分别设置在所述第一贴合面和所述第二贴合面上。
在一实施例中，所述第一透镜和第二透镜的焦距均在24mm至26mm之间。
在一实施例中，所述第一光束和第二光束的发散角均在5度至11度之间。
在一实施例中，所述第一透镜的光轴和第二透镜的光轴相互平行。
在一实施例中，所述第一反射单元和第二反射单元是反射棱镜或反射片。
本发明的上述至少一个实施例能够通过两条独立的光路将不同的图像引导至眼镜佩带者的左眼和右眼，从而实现3D显示。根据本发明的实施例的3D显示眼镜，可以不依赖于显示屏进行显示，从而获得良好的便携性和3D显示效果。
附图说明
图1示出根据本发明的一实施例的3D显示眼镜的示意图；以及
图2示出根据本发明的一实施例的3D显示眼镜中的示例性反射单元和透镜的示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
另外，在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下,公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
根据本发明的一实施例，提供了一种3D显示眼镜，包括：眼镜架；固定于眼镜架上的第一图像投射单元和第二图像投射单元，用于分别投射带有第一图像的第一光束和带有第二图像的第二光束；以及与眼镜架保持固定的第一透镜和第二透镜，用于分别接收所述第一光束和所述第二光束，其中，所述第一透镜和第二透镜配置成分别将所述第一光束和第二光束准直成平行光并分别传送至眼镜佩带者的左眼和右眼。
图1示出了根据本发明的实施例的3D显示眼镜的结构示意图。该3D显示眼镜100可以包括眼镜架10、第一图像投射单元21、第二图像投射单元22、第一透镜31和第二透镜32。第一图像投射单元21和第二图像投射单元22、第一透镜31和第二透镜32均与眼镜架10保持固定。第一图像投射单元21和第二图像投射单元22配置成分别投射带有第一图像的第一光束41和带有第二图像的第二光束42。第一透镜31和第二透镜32分别用于接收所述第一光束41和第二光束42，并能够分别将所述第一光束41和第二光束42准直成平行光并分别传送至眼镜佩带者的左眼和右眼。在图1示出的示例中，眼镜佩带者的左眼和右眼可以分别位于第一透镜31和第二透镜32左侧的位置。
3D显示的基本原理就是通过两个照相机或摄像头分别拍摄针对于左眼和右眼的两组图像，并将其分别提供给人的左眼和右眼以使人观察到3D显示效果。
根据本发明的实施例的3D显示眼镜采用两个图像投射单元和两个透镜构建与眼镜佩带者的左眼和右眼分别对应的两条光路，这可以使得左眼和右眼能够完全独立地观看不同的图像。由于对应于左眼和右眼的两条光路本身就是独立构建的，因此，在根据本发明的实施例的3D显示眼镜中，并不需要通过牺牲分辨率、亮度或视角来分解光束来形成分别供左眼和右眼观看的图像。而良好的分辨率、亮度和视角提高了眼镜佩带者的观看舒适感。另外，该3D显示眼镜实现3D显示功能不需要笨重的显示屏、大型分光装置等设备，因此，便携性得到提高。
作为示例，第一图像投射单元21的图像发射位置与第一透镜31的中心之间的光路长度可以等于第一透镜31的焦距。在第一图像投射单元21与第一透镜31满足这种位置关系的情况下，第一图像在处于第一透镜31处的人眼(左眼或右眼)中成像最为清晰。从而，眼镜佩带者可以获得更好的观看效果。同样，第二图像投射单元22的图像发射位置与第二透镜32的中心之间的光路长度也可以等于第二透镜32的焦距。
作为示例，所述3D显示眼镜还可以包括第一反射单元51和第二反射单元52。所述第一反射单元51可以配置成将来自第一图像投影单元21的所述第一光束41反射至第一透镜31，所述第二反射单元52可以配置成将来自第二图像投影单元22的所述第二光束42反射至第二透镜32。所述第一反射单元51和第二反射单元52可以使第一光束41和第二光束42的光路进行折叠，可以减小光路在第一透镜31和第二透镜32的光轴方向上的尺寸，从而减小3D显示眼镜的体积，提高各个部件布置的灵活性。
作为示例，所述第一反射单元51具有用于反射所述第一光束41的第一反射面511，该第一反射面511与第一透镜31的光轴相交；且所述第二反射单元52具有用于反射所述第二光束42的第二反射面521，所述第二反射单元52的第二反射面521与第二透镜32的光轴相交。第一反射面511和第二反射面521分别与第一透镜31和第二透镜32的光轴相交，可以使经过反射的光束的主方向仍沿光轴，以保证经过第一透镜31和第二透镜32的光束正对人眼，提高观看的舒适度。
作为示例，从所述第一图像投射单元21的光束发射位置(图1中示出的位置A)至所述第一反射面511与第一透镜31的光轴的交点(图1中示出的位置B)的光路长度与从所述第一反射面511与第一透镜31的光轴的交点至第一透镜31的中心(图1中示出的位置C)的光路长度之和可以等于第一透镜31的焦距。在如图1中的示例中，即，AB段的光路长度加上BC段的光路长度等于第一透镜31的焦距。第一图像投射单元21、第一反射面511和第一透镜31之间保持这样的位置关系，可以使第一图像的成像最为清晰。同样，作为示例，从所述第二图像投射单元22的光束发射位置至所述第二反射面512与第二透镜32的光轴的交点的光路长度与从所述第二反射面512与第二透镜32的光轴的交点至第二透镜32的中心的光路长度之和也可以等于第二透镜32的焦距。
在一示例中，在第一透镜31的光轴的径向(即与光轴垂直的方向)上，所述第一图像投射单元21和第二图像投射单元22均位于所述第一反射单元51外侧；且在第二透镜32的光轴的径向上，所述第一图像投射单元21和第二图像投射单元22均位于所述第二反射单元52外侧。这样，可以使第一图像投射单元21和第二图像投射单元22位于偏离开第一透镜31和第二透镜32正前方(相对于眼镜佩带者的人眼观察方向而言)的位置，能够避免对人眼的遮挡，使眼镜佩带者在看3D图像的同时还可以看到外界的事物，甚至从事其它的工作。
虽然在图1示出的示例中，第一图像投射单元21和第二图像投射单元22分别位于第一反射单元51和第二反射单元52的两边，但是这不是必须的。例如，第一图像投射单元21可以在垂直于第一透镜31的光轴的平面中位于第一反射单元51周围的任一侧，只要能够避免第一图像投射单元21对人眼的遮挡即可。第二图像投射单元22也是如此，不再赘述。
在一示例中，第一反射单元51’和第二反射单元52’可以分别具有第一贴合面512和第二贴合面522，第一透镜31’和第二透镜32’可以分别设置在所述第一贴合面512'和所述第二贴合面522上。由于第一反射单元51’和第二反射单元52’可以具有大致相同或对称的结构，因此，在图2中，仅示出一反射单元，既可以将其看成第一反射单元51’，也可以将其看成第二反射单元52’。第一反射单元51’和第二反射单元52’分别与第一透镜31’和第二透镜32’贴合在一起，能够提高眼镜的可加工性且易于保持部件之间的相互位置。图2中仅给出了一种示例，即当第一反射单元51’(或第二反射单元52’)为反射棱镜时将其一个侧面用作第一贴合面512(或第二贴合面522)，但是本发明不限于此。第一贴合面512(或第二贴合面522)可以与第一反射面511’(第二反射面521’)成任何位置关系，只要能够实现前述的反射功能和第一透镜31’(或第二透镜32’)的准直功能即可。
需要说明的是，在虽然图2示出的示例中，第一贴合面512(或第二贴合面522)为平面，但是本发明不限于此，例如，第一贴合面512(或第二贴合面522)可以为弯曲面，如根据第一透镜31’(或第二透镜32’)的形状来设置。作为示例，第一透镜31’和第二透镜32’可以是凸透镜，既可以在一侧上具有凸面，例如菲涅耳透镜，也可以在两侧上都具有凸面。
需要说明的是，利用第一贴合面512(或第二贴合面522)来定位第一透镜31’(或第二透镜32’)的方式，并不是必须的，第一反射单元51’(或第二反射单元52’)可以不具有第一贴合面512(或第二贴合面522)，而采用其它方式来对第一透镜31’(或第二透镜32’)进行固定，例如将其直接固定在眼镜架10上。
作为示例，第一反射单元51,51’和第二反射单元52,52’可以由反射棱镜或反射片形成，这例如能够实现更为紧凑的反射单元。但是本发明不限于此，也可以由例如本领域所知的其它反射元件来实现第一反射单元51,51’和第二反射单元52,52’。
作为示例，所述第一透镜31,31’和第二透镜32,32’的焦距可以与人眼的瞳距和图像投射单元的尺寸相匹配，例如，均在24mm至26mm之间。作为示例，所述第一光束41和第二光束42的发散角可以与人眼的瞳距相匹配，例如，均在5度至11度之间。
在一示例中，所述第一透镜31,31’的光轴和第二透镜32,32’的光轴相互平行。这可以提高人眼观看的舒适度。
作为示例，眼镜架10可以由塑料、树脂、金属等多种材料制成，可用于实现对于如第一图像投射单元21、第二图像投射单元22、第一透镜31,31’、第二透镜32,32’、第一反射单元51,51’和第二反射单元52,52’等部件的稳定支撑。
采用根据本发明的实施例的3D显示眼镜，由于两眼图像的光路各自完全独立且不需要使用显示屏，因此可以避免左右眼图像之间的干扰以及外界杂散光(例如由显示屏造成)的干扰。
在本发明的实施例中，第一图像投射单元21和第二图像投射单元22例如可以是投影仪，如微型投影仪等本领域已知的图像投影设备。
根据本发明的实施例的3D显示眼镜，可以应用于各种需要3D显示的领域，例如3D电影、电视节目的观看、实景观测等等。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明示例性实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (9)

1.一种3D显示眼镜，包括：
眼镜架；
固定于眼镜架上的第一图像投射单元和第二图像投射单元，用于分别投射带有第一图像的第一光束和带有第二图像的第二光束；以及
与眼镜架保持固定的第一透镜和第二透镜，用于分别接收所述第一光束和所述第二光束，
其中，所述第一透镜和第二透镜配置成分别将所述第一光束和第二光束准直成平行光并分别传送至眼镜佩带者的左眼和右眼，
其中，所述第一图像投射单元的图像发射位置至第一透镜中心的光路长度等于第一透镜的焦距，所述第二图像投射单元的图像发射位置与第二透镜中心之间的光路长度等于第二透镜的焦距，且
其中所述第一光束和第二光束的发散角均在5度至11度之间。
2.根据权利要求1所述的3D显示眼镜，还包括第一反射单元和第二反射单元，所述第一反射单元配置成将来自第一图像投影单元的所述第一光束反射至第一透镜，所述第二反射单元配置成将来自第二图像投影单元的所述第二光束反射至第二透镜。
3.根据权利要求2所述的3D显示眼镜，其中，所述第一反射单元具有用于反射所述第一光束的第一反射面，所述第一反射单元的第一反射面与第一透镜的光轴相交；且所述第二反射单元具有用于反射所述第二光束的第二反射面，所述第二反射单元的第二反射面与第二透镜的光轴相交。
4.根据权利要求3所述的3D显示眼镜，其中，从所述第一图像投射单元的光束发射位置至所述第一反射面与第一透镜的光轴的交点的光路长度与从所述第一反射面与第一透镜的光轴的交点至第一透镜中心的光路长度之和等于第一透镜的焦距；且从所述第二图像投射单元的光束发射位置至所述第二反射面与第二透镜的光轴的交点的光路长度与从所述第二反射面与第二透镜的光轴的交点至第二透镜中心的光路长度之和等于第二透镜的焦距。
5.根据权利要求3所述的3D显示眼镜，其中，在第一透镜的光轴的径向上，所述第一图像投射单元和第二图像投射单元均位于所述第一反射单元外侧；且在第二透镜的光轴的径向上，所述第一图像投射单元和第二图像投射单元均位于所述第二反射单元外侧。
6.根据权利要求2所述的3D显示眼镜，其中，所述第一反射单元具有第一贴合面，所述第二反射单元具有第二贴合面，所述第一透镜和第二透镜分别设置在所述第一贴合面和所述第二贴合面上。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的3D显示眼镜，其中所述第一透镜和第二透镜的焦距均在24mm至26mm之间。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的3D显示眼镜，其中所述第一透镜的光轴和第二透镜的光轴相互平行。
9.根据权利要求2-6中任一项所述的3D显示眼镜，其中所述第一反射单元和第二反射单元是反射棱镜或反射片。
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