CN105824127A - 一种3d显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种3D显示装置，利用图像分离结构将显示面板显示的2D图像分离为偏振方向相互垂直的第一图像和第二图像，利用3D成像结构分别将第一图像和第二图像形成3D像差图像对，并利用图像防串扰结构防止第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对相互串扰，以供左眼和右眼分别接收所述第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对，并通过人的视觉系统产生立体图像。该3D显示装置结构简单，易于实现，无需对图像进行预处理即可实现3D图像显示。

Description

一种3D显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种3D显示装置。

背景技术

目前，3D立体电影广泛采用偏光眼镜实现观看，即以人眼观察景物的方法，利用两台并列安置的电影摄影机，同步拍摄出两条略带水平视差的电影画面。放映时，将两条电影影片分别装入左、右电影放映机，并在放映镜头前分别装置两个偏振轴互成90度的偏振镜。两台放映机需同步运转，同时将画面投放在金属银幕上，形成左像右像双影。偏光眼镜的左、右两片偏光镜的偏振轴互相垂直，并与放映镜头前的偏振轴相一致，致使观众的左眼只能看到左像、右眼只能看到右像，通过双眼汇聚功能将左、右像叠和在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果，从而展现出立体画面。

然而，实现3D显示效果需要拍摄3D片源，而目前3D片源匮乏，因此3D显示的实现过程复杂。现有的另一种3D显示方案需要借助计算机对图像进行处理，并需要显示器图像芯片支持运算才能实现，同样存在3D显示实现过程复杂的问题。

因此，亟需一种3D显示装置以解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种3D显示装置，用以至少部分解决3D显示实现困难的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种3D显示装置，包括用于显示2D图像的显示面板，其特征在于，还包括图像分离结构、3D成像结构和图像防串扰结构；

所述图像分离结构用于，将显示面板显示的2D图像分离为第一图像和第二图像，所述第一图像与第二图像的偏振方向相互垂直；

所述3D成像结构用于，分别将所述第一图像和第二图像形成3D像差图像对；

所述图像防串扰结构用于，防止第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对相互串扰，以供左眼和右眼分别接收所述第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对。

优选的，所述图像分离结构包括：FPR膜和设置有第一检偏孔和第二检偏孔的挡板，所述FPR膜贴覆于所述显示面板上；

所述第一图像是经过所述第一检偏孔形成的，所述第二图像是经过第二检偏孔形成的。

优选的，所述3D成像结构包括：第一棱镜、第二棱镜、以及能够使光线透过的第一成像面和第二成像面；

所述第一棱镜设置于所述挡板和第一成像面之间，并与所述第一检偏孔相对应；所述第二棱镜设置于所述挡板和第二成像面之间，并与所述第二检偏孔相对应。

优选的，所述第一成像面和第二成像面上各部分的透过率能够调节。

优选的，所述第一成像面和第二成像面上贴覆有光激发增亮膜。

优选的，所述第一成像面远离第二成像面的一端，以及第二成像面远离第一成像面的一端设置有遮光板。

优选的，所述第一棱镜、第二棱镜、第一成像面和第二成像面的位置能够调节。

优选的，所述图像防串扰结构包括遮光的隔板，所述隔板设置于所述第一成像面与第二成像面之间以及所述第一棱镜与第二棱镜之间。

进一步的，所述3D显示装置还包括遮光的外壳，所述显示面板、图像分离结构、3D成像结构和图像防串扰结构容置于所述外壳内；

所述外壳上与所述第一成像面和第二成像面相对的一侧开设有第一开孔和第二开孔，第一开孔和第二开孔分别设置于所述隔板的两侧。

优选的，所述第一成像面和第二成像面由透明材料制成。

优选的，所述第一成像面和第二成像面为漫反射面。

优选的，所述图像防串扰结构包括：第一透镜、第二透镜、第一检偏镜片和第二检偏镜片；

所述第一透镜设置于所述第一成像面与第一检偏镜片之间，所述第二透镜设置于所述第二成像面与第二检偏镜片之间；

所述第一透镜和第二透镜用于，分别形成第一虚拟倒像和第二虚拟倒像，第一虚拟倒像和第二虚拟倒像叠加形成虚拟成像面；

所述第一检偏镜片的检偏方向与所述第一检偏孔的检偏方向相反，所述第二检偏镜片的检偏方向与所述第二检偏孔的检偏方向相反。

优选的，所述第一成像面和第二成像面为非漫反射面。

本发明能够实现以下有益效果：

本发明利用图像分离结构将显示面板显示的2D图像分离为偏振方向相互垂直的第一图像和第二图像，利用3D成像结构分别将第一图像和第二图像形成3D像差图像对，并利用图像防串扰结构防止第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对相互串扰，以供左眼和右眼分别接收所述第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对，并通过人的视觉系统产生立体图像。该3D显示装置结构简单，易于实现，无需对图像进行预处理即可实现3D图像显示。

附图说明

图1为本发明实施例1的3D显示装置的结构示意图；

图2为本发明实施例2的3D显示装置的结构示意图。

图例说明：

1、显示面板2、挡板5、遮光板

6、隔板7、外壳21、第一检偏孔

22、第二检偏孔31、第一棱镜32、第二棱镜

41、第一成像面42、第二成像面71、第一开孔

72、第二开孔81、第一透镜82、第二透镜

91、第一检偏镜片92、第二检偏镜片10、虚拟成像面

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1和图2所示，本发明提供的3D显示装置包括显示面板1，显示面板用于显示2D图像。所述3D显示装置还包括图像分离结构、3D成像结构和图像防串扰结构。图像分离结构用于，将显示面板显示的2D图像分离为第一图像和第二图像，所述第一图像与第二图像的偏振方向相互垂直。3D成像结构用于，分别将所述第一图像和第二图像形成3D像差图像对。图像防串扰结构用于，防止第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对相互串扰，以供左眼和右眼分别接收第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对。

需要说明的是，该3D显示装置可以是近眼式(手持式)3D显示装置，即人眼需要接近该3D显示装置才能够实现3D显示效果的呈现。该3D显示装置也可以是开放式3D显示装置，无需人眼接近该3D显示装置即可实现3D显示效果的呈现。

本发明利用图像分离结构将显示面板显示的2D图像分离为偏振方向相互垂直的第一图像和第二图像，利用3D成像结构分别将第一图像和第二图像形成3D像差图像对，并利用图像防串扰结构防止第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对相互串扰，以供左眼和右眼分别接收所述第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对，并通过人的视觉系统产生立体图像。该3D显示装置结构简单，易于实现，无需对图像进行预处理即可实现3D图像显示。

以下分别结合图1和图2，通过两个具体的实施例，分别对上述两种3D显示装置的结构进行详细描述。

实施例1

在本实施例的3D显示装置中，如图1示，3D显示装置的图像分离结构可以包括：FPR(Film-typePatternedRetarder)膜(图中未绘示)和挡板2，挡板2设置在显示面板1的出光侧，挡板2上设置有第一检偏孔21和第二检偏孔22。所述第一图像是经过第一检偏孔21形成的，第二图像是经过第二检偏孔22形成的。

显示面板1划分多个像素单元，能够提供普通的2D片源。FPR膜贴覆于显示面板1上，FPR膜与挡板2相配合，利用偏光原理分离出两幅图像，即左眼图像和右眼图像。具体的，如图1所示，显示面板1的奇数列像素的图像通过挡板2的第一检偏孔21，显示面板1的偶数列像素的图像通过挡板2的第二检偏孔22，第一检偏孔21与左眼的位置相对应，通过第一检偏孔21的第一图像为左眼图像，第二检偏孔22与右眼的位置相对应，通过第二检偏孔22的第二图像为右眼图像。

需要说明的是，所述图像分离结构还可以通过光栅实现左、右眼图像的分离。利用光栅分离左、右眼图像的图像分离结构包括光栅(此时，显示面板1上无需再贴覆FPR膜)，光栅可设置在显示面板1的入光侧或出光侧。利用光栅实现左、右眼图像分离的原理及具体实现过程属于现有技术，在此不再赘述。

如图1所示，所述3D成像结构可以包括：第一棱镜31、第二棱镜32、以及能够使光线透过的第一成像面41和第二成像面42。第一棱镜31设置于挡板2与第一成像面41之间，并与第一检偏孔21相对应。第二棱镜32设置于挡板2与第二成像面42之间，并与第二检偏孔22相对应。

经过第一检偏孔21分离出的第一图像经由第一棱镜31形成倒立的像，并成像在第一成像面41上。经过第二检偏孔22分离出的第二图像经由第二棱镜32形成倒立的像，并成像在第二成像面42上。

第一成像面41和第二成像面42由透明材料制成，例如，第一成像面41和第二成像面42可以由玻璃制成。

优选的，第一成像面41和第二成像面42为漫反射面，漫反射面能更好地均匀投影成像，与透明材料制成的成像面相比，可以减少环境光的影响，也能提高画面质量(透明介质容易透射过去，观感较差)。

本发明的技术方案通过形成左、右眼图像像差(即左、右眼视差)来实现3D显示，也就是说，本发明只考虑了同一平面上左、右眼图像像差的因素，并未考虑景深的因素。因此，为了达到更好的3D成像效果，可以使第一成像面41和第二成像面42上各部分的透过率能够调节，不但使左、右眼图像具有像差差异，也具有明暗差异，从而进一步优化3D显示效果。此外，对于第一成像面41或第二成像面42来说，也可以对其局部区域的明暗度进行调节，从而提高相应区域图像的亮度。具体的，第一成像面41和第二成像面42作为投影面，可以根据片源自动调节不同区域的明暗度。明暗度的测量及控制，以及第一成像面41和第二成像面42材料的选取属于现有技术，在此不再赘述。

优选的，第一成像面41和第二成像面42上贴覆有光激发增亮膜，这样，可以在一定程度上弥补光在传输过程中产生的亮度损失。

为了形成3D像差图像对，可以在第一成像面41和第二成像面42的边缘设置遮光板。如图1所示，在第一成像面41远离第二成像面42的一端，以及在第二成像面42远离第一成像面41的一端设置遮光板5，使第一图像丢失掉靠近左侧(外侧)的一部分，使第二图像丢失掉靠近右侧(右侧)的一部分，从而形成3D像差图像对。

优选的，第一棱镜31、第二棱镜32、第一成像面41和第二成像面42的位置能够调节，即所述棱镜(第一棱镜31和第二棱镜32)和成像面(第一成像面41和第二成像面42)相对于人眼的位置可以进行微调，以达到更好的3D显示效果。

如图1所示，所述图像防串扰结构包括遮光的隔板6，隔板6设置于第一成像面41与第二成像面42之间以及第一棱镜31与第二棱镜32之间，能够隔离第一图像与第二图像的光路，即隔离左、右眼，保证左、右眼的3D像差图像对相互不形成串扰，从而保证3D图像能够正常形成。

所述3D显示装置还包括遮光的外壳7，显示面板1、图像分离结构、3D成像结构和图像防串扰结构容置于所述外壳7内。外壳7上与第一成像面41和第二成像面42相对的一侧开设有第一开孔71和第二开孔72，第一开孔71和第二开孔72分别设置于隔板6的两侧。

如图1所示，在本实施例中，外壳7为六边形，外壳7与显示面板1、挡板2、第一、二棱镜(31、32)以及第一、二成像面(41、42)平行的一侧开设第一开孔71和第二开孔72，这样，显示面板1发出的光可以分别通过第一开孔71和第二开孔72到达左、右眼。需要说明的是，本发明对外壳7的形状不做限定，任何形状的外壳均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例1的3D显示装置为手持式设备，在使用时需要使用者手持该3D显示装置并将第一开孔71和第二开孔72靠近双眼。

实施例2

本实施例的3D显示装置与实施例1的3D显示装置的区别在于：不再设置外壳7，且图像防串扰结构的组成不同。本实施例的3D显示装置也包括：显示面板1、图像分离结构和3D成像结构，显示面板、图像分离结构和3D成像结构的组成和位置关系与实施例1均相同，在此不再赘述。

如图2示，在本实施例中，所述图像防串扰结构包括：第一透镜81、第二透镜82、第一检偏镜片91和第二检偏镜片92。第一透镜81设置于第一成像面41与第一检偏镜片91之间，第二透镜82设置于第二成像面42与第二检偏镜片92之间。

第一透镜81和第二透镜82用于，分别形成第一虚拟倒像和第二虚拟倒像，第一虚拟倒像和第二虚拟倒像叠加形成虚拟成像面10。虚拟成像面10位于透镜(第一透镜81和第二透镜82)与检偏镜片(第一检偏镜片91和第二检偏镜片92)之间。

第一检偏镜片81的检偏方向与第一检偏孔21的检偏方向相反，第二检偏镜片82的检偏方向与第二检偏孔22的检偏方向相反。

第一检偏镜片81和第二检偏镜片82可以制成检偏眼镜供使用者佩戴。

第一图像在第一成像面41上形成3D像差图像对后，进一步经过第一透镜81形成虚拟的第一倒像，同样，第二图像在第二成像面42上形成3D像差图像对后，进一步经过第二透镜82形成虚拟的第二倒像，第一倒像与第二倒像形成叠加在一起的图像对，即形成虚拟成像面10。

由于第一图像与第二图像是具有不同偏振效果的图像，二者的偏振方向相互垂直，因此，通过在左眼观察位置设置与第一检偏孔21的检偏方向相反的第一检偏镜片81，可以利用第一检偏镜片81将右眼图像过滤掉，即过滤掉与第一图像的偏振方向相互垂直的第二图像。同理，通过在右眼观察位置设置与第二检偏孔22的检偏方向相反的第二检偏镜片82，可以利用第二检偏镜片82将左眼图像过滤掉，即过滤掉与第二图像的偏振方向相互垂直的第一图像。这样就能够实现将左、右眼图像再次分离，分离后的图像分别被左、右眼接收，然后再通过双眼的汇聚功能将左、右眼图像叠和在视网膜上，由大脑神经产生三维立体的视觉效果，从而展现出3D立体画面。

在本实施例中，由于利用成像面形成的左、右眼的3D像差图像对还分别经过透镜叠加形成虚拟成像面，并再次利用检偏镜片分离为左、右眼图像，也就是说，经过第一成像面41和第二成像面42的光还需要进行检偏处理，因此，在本实施例中，将第一成像面41和第二成像面42做成非漫反射面，避免光在第一成像面41和第二成像面42上向各个方向反射，以使第一检偏镜片91和第二检偏镜片92能够正确检偏，保证3D图像显示效果。

需要说明的是，实施例1的3D显示装置不适用于开放环境，另外，该装置为手持式设备，受到外壳的限制，其内部各个部件之间的位置关系相对固定，只能够进行微调整，无法做到随意调节。而实施例2的3D显示装置为开放式设备，适用于开放环境，不受设备外壳的局限，各个部件之间的位置可以根据实际需要自行调节，调节范围较大。因此，实施例2的3D显示装置相对于实施例1的3D显示装置的人眼观看范围更大。

本发明的上述3D显示装置结构简单，无需对片源或图像进行特殊的处理，而是直接利用本装置即可观看到3D图像。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种3D显示装置，包括用于显示2D图像的显示面板，其特征在于，还包括图像分离结构、3D成像结构和图像防串扰结构；

所述图像分离结构用于，将显示面板显示的2D图像分离为第一图像和第二图像，所述第一图像与第二图像的偏振方向相互垂直；

所述3D成像结构用于，分别将所述第一图像和第二图像形成3D像差图像对；

所述图像防串扰结构用于，防止第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对相互串扰，以供左眼和右眼分别接收所述第一图像的3D像差图像对与第二图像的3D像差图像对。

2.如权利要求1所述的3D显示装置，其特征在于，所述图像分离结构包括：FPR膜和设置有第一检偏孔和第二检偏孔的挡板，所述FPR膜贴覆于所述显示面板上；

所述第一图像是经过所述第一检偏孔形成的，所述第二图像是经过第二检偏孔形成的。

3.如权利要求2所述的3D显示装置，其特征在于，所述3D成像结构包括：第一棱镜、第二棱镜、以及能够使光线透过的第一成像面和第二成像面；

所述第一棱镜设置于所述挡板和第一成像面之间，并与所述第一检偏孔相对应；所述第二棱镜设置于所述挡板和第二成像面之间，并与所述第二检偏孔相对应。

4.如权利要求3所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一成像面和第二成像面上各部分的透过率能够调节。

5.如权利要求3所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一成像面和第二成像面上贴覆有光激发增亮膜。

6.如权利要求3所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一成像面远离第二成像面的一端，以及第二成像面远离第一成像面的一端设置有遮光板。

7.如权利要求3所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一棱镜、第二棱镜、第一成像面和第二成像面的位置能够调节。

8.如权利要求3-7任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述图像防串扰结构包括遮光的隔板，所述隔板设置于所述第一成像面与第二成像面之间以及所述第一棱镜与第二棱镜之间。

9.如权利要求8所述的3D显示装置，其特征在于，所述3D显示装置还包括遮光的外壳，所述显示面板、图像分离结构、3D成像结构和图像防串扰结构容置于所述外壳内；

所述外壳上与所述第一成像面和第二成像面相对的一侧开设有第一开孔和第二开孔，第一开孔和第二开孔分别设置于所述隔板的两侧。

10.如权利要求8所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一成像面和第二成像面由透明材料制成。

11.如权利要求8所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一成像面和第二成像面为漫反射面。

12.如权利要求3-7任一项所述的3D显示装置，其特征在于，所述图像防串扰结构包括：第一透镜、第二透镜、第一检偏镜片和第二检偏镜片；

所述第一透镜设置于所述第一成像面与第一检偏镜片之间，所述第二透镜设置于所述第二成像面与第二检偏镜片之间；

所述第一透镜和第二透镜用于，分别形成第一虚拟倒像和第二虚拟倒像，第一虚拟倒像和第二虚拟倒像叠加形成虚拟成像面；

所述第一检偏镜片的检偏方向与所述第一检偏孔的检偏方向相反，所述第二检偏镜片的检偏方向与所述第二检偏孔的检偏方向相反。

13.如权利要求12所述的3D显示装置，其特征在于，所述第一成像面和第二成像面为非漫反射面。