CN108051928A - 一种虚拟现实眼镜及3d显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虚拟现实眼镜及3D显示系统，涉及3D显示技术领域。一种虚拟现实眼镜，包括第一调节组件和第二调节组件。第一调节组件包括相互连接的第一光楔、第一凸透镜，第一光楔连接有第一偏振片。第二调节组件包括相互连接的第二光楔、第二凸透镜，第二光楔连接有第二偏振片，第二偏振片与第一偏振片的偏振方向相互垂直。2D显示面板上的同一像素的光线在两个正交的偏振方向上，调制成分属于不同视点的视差图像像素，且人左右眼均可看到2D显示面板屏幕上的所有像素，因此和传统的虚拟现实眼镜相比，其3D像素的数目可以得到较大提升。

Description

一种虚拟现实眼镜及3D显示系统

技术领域

本发明涉及3D显示技术领域，具体而言，涉及一种虚拟现实眼镜及3D显示系统。

背景技术

人的左右两眼有间距，造成两眼的视角有些细微的差别，而这样的差别会让两眼个别看到的景物有一点点的位移。而左眼与右眼图像的差异就称为视差。虚拟现实眼镜(也称3D眼镜)通过透镜分别在人左右两眼前显示2D显示对应位置提供的视差图像，从而提供立体视觉。但传统虚拟现实眼镜单幅视差图像的分辨率偏低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种虚拟现实眼镜，其能够提高视差图像的分辨率。

本发明的另一目的在于提供一种3D显示系统，其能够提高用户的3D观看体验。

本发明的实施例是这样实现的：

一种虚拟现实眼镜，包括第一调节组件和第二调节组件。

第一调节组件包括相互连接的第一光楔、第一凸透镜，第一光楔连接有第一偏振片。

第二调节组件包括相互连接的第二光楔、第二凸透镜，第二光楔连接有第二偏振片，第二偏振片与第一偏振片的偏振方向相互垂直。

在本发明的一种实施例中，第一光楔、第一偏振片、第一凸透镜依次排列；第二光楔、第二偏振片、第二凸透镜依次排列。

在本发明的一种实施例中，第一偏振片、第一光楔、第一凸透镜依次排列；第二偏振片、第二光楔、第二凸透镜依次排列。

一种3D显示系统，包括上述任意一种虚拟现实眼镜。

在本发明的一种实施例中，包括相互连接的2D显示面板以及光偏振态调制层。光偏振态调制层位于2D显示面板靠近虚拟现实眼镜的一侧，光偏振态调制层用于调节2D显示面板上的像素所发出光线的偏振方向。

在本发明的一种实施例中，光偏振态调制层包括液晶面板。

在本发明的一种实施例中，2D显示面板与液晶面板之间设置起偏器。

在本发明的一种实施例中，2D显示面板上的像素覆盖有彩色滤光片。

本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明实施例提供一种虚拟现实眼镜，主要包括第一调节组件和第二调节组件。两个调节组件分别在人左右两眼前显示2D显示对应位置提供的视差图像，从而提供立体视觉。其中，第一调节组件包括相互连接的第一光楔、第一凸透镜，第一光楔连接有第一偏振片。第二调节组件包括相互连接的第二光楔、第二凸透镜，第二光楔连接有第二偏振片。第二偏振片与第一偏振片的偏振方向相互垂直。2D显示面板上的同一像素的光线在两个正交的偏振方向上，调制成分属于不同视点的视差图像像素，且人左右眼均可看到2D显示面板屏幕上的所有像素，因此和传统的虚拟现实眼镜相比，其3D像素的数目可以得到较大提升。

本发明实施例还提供一种3D显示系统，包括上述虚拟现实眼镜。该3D显示系统能够大大提高用户的3D观看体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的虚拟现实眼镜的结构示意图；

图2为本发明实施例2提供的3D显示系统的结构示意图；

图3为本发明实施例2提供的光偏振态调制层的光线调节示意图。

图标：100-虚拟现实眼镜；110-第一调节组件；112-第一偏振片；114-第一凸透镜；116-第一光楔；130-第二调节组件；132-第二偏振片；134-第二凸透镜；136-第二光楔；200-3D显示系统；210-3D显示器；212-2D显示面板；214-光偏振态调制层；216-像素。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

请参照图1，图1所示为虚拟现实眼镜100的结构示意图。本实施例提供一种虚拟现实眼镜100，其主要用于3D影像的观看。

虚拟现实眼镜100主要包括第一调节组件110和第二调节组件130。其中，用户佩戴虚拟现实眼镜100时，第一调节组件110和第二调节组件130分别位于人的左眼和右眼之前，即第一调节组件110和第二调节组件130分别作为左眼镜片和右眼镜片。当然，其他实施例中，第一调节组件110和第二调节组件130也可以分别作为右眼镜片和左眼镜片。

第一调节组件110包括相互连接的第一光楔116和第一凸透镜114，且第一光楔116上连接有第一偏振片112。光线经过第一偏振片112的偏振后进入第一凸透镜114。本实施例中，第一偏振片112、第一光楔116、第一凸透镜114依次排列。使用时，第一凸透镜114直接位于人眼之前。当然，其他实施例中，也可以是第一光楔116、第一偏振片112、第一凸透镜114依次排列。

第二调节组件130包括相互连接的第二光楔136和第二凸透镜134，且第二光楔136还连接有第二偏振片132，第二偏振片132与第一偏振片112的偏振方向相互垂直。光线经过第二偏振片132的偏振后进入第二凸透镜134。本实施例中，第二偏振片132、第二光楔136、第二凸透镜134依次排列。使用时，第二凸透镜134直接位于人眼之前。当然，其他实施例中，也可以是第二光楔136、第二偏振片132、第二凸透镜134依次排列。

虚拟现实眼镜100的工作原理是：

虚拟现实眼镜100使用时，佩戴在人眼前，第一调节组件110和第二调节组件130分别作为左眼镜片和右眼镜片。两个调节组件分别在人左右两眼前显示2D显示对应位置提供的视差图像，从而提供立体视觉。2D显示面板上的同一像素的光线在两个正交的偏振方向上，调制成分属于不同视点的视差图像像素，且人左右眼均可看到2D显示面板屏幕上的所有像素，因此和传统的虚拟现实眼镜相比，其3D像素的数目可以得到较大提升。

实施例2

请参照图2，图2所示为3D显示系统200的结构示意图。本实施例提供一种3D显示系统200，其包括了上述的虚拟现实眼镜100。

3D显示系统200还包括3D显示器210。3D显示器210包括相互连接的2D显示面板212以及光偏振态调制层214。光偏振态调制层214位于2D显示面板212靠近虚拟现实眼镜100的一侧，光偏振态调制层214用于调节2D显示面板212上的像素216所发出光线的偏振方向。本实施例中，光偏振态调制层214采用液晶面板。液晶面板内的液晶分子将对进入液晶内的光线进行偏转，液晶分子的偏振方向的改变量取决于该层上对应位置所施加电压的大小。液晶分子偏转后，液晶面板即可将2D显示面板212上对应位置像素216发出的光线调制为指定的偏振方向，如图3所示，图3所示即为光偏振态调制层214的光线调节示意图。

本实施例中，3D显示系统200主要用于提供近距离观看3D影像，例如，3D显示器210与虚拟现实眼镜100的距离在5厘米以内。

本实施例中，2D显示面板212与液晶面板之间设置起偏器(图中未示出)。当然，其他实施例中，起偏器也可以是液晶面板内自带的。起偏器使得进入到光偏振态调制层214的光线的偏振方向和液晶盒取向矢的方向一致，能够让液晶分子发挥光波导作用，否则无法对光线进行偏振态的调制。

2D显示面板212上的像素216可以进一步覆盖彩色滤光片，从而实现彩色显示。

3D显示系统200的工作原理是：

3D显示系统200主要包括2D显示面板212、光偏振态调制层214、第一调节组件110和第二调节组件130。2D显示面板212、光偏振态调制层214、光楔(两个光楔位于同一平面)、透镜(两个凸透镜位于同一平面)前后依次放置。

2D显示面板212置于最后，用于提供显示用的合成视差图像，其合成图像的灰度值为两幅视差图像灰度值之和。光偏振态调制层214放置于2D显示面板212之前，紧贴2D显示面板212放置，用于改变2D显示面板212上像素216所发出光线的偏振状态。光楔和透镜置于人眼之前，用于显示2D显示面板212的整个区域。

两个光楔置于眼前，可通过光线折射，使得人眼向前直视时，看到2D显示面板212的整个屏幕区域。左右光楔上分别覆偏振方向正交的两个偏振片，可将经光偏振态调制层214调制的像素216在对应的两个正交偏振方向上分离成对应的偏振分量，其两个偏振分量分别对应了左右两幅视差图像的灰度值。透镜用于将置于近处的2D显示面板212的屏幕清晰成像于人眼视网膜上，使得人眼在正常聚焦情况下，可以清楚看到2D显示面板212的屏幕上的信息。

举例说明如下：

设视差图像A(对应左眼)某像素216的灰度值为a，视差图像B(对应右眼)同一像素216的灰度值为b。光偏振态调制层214依照a与b的比例关系对像素216光线的偏振方向进行调整，光线的偏振角度为90*a/(a+b)，使最后左眼和右眼的灰度值分别是为a/2和b/2。经过光偏振态调制层214调节后的像素216在对应的两个正交偏振方向上分离成对应的偏振分量。两个光楔最后分别将两个偏振分量检偏，分别提供给左右两眼，以进行视差图像显示。

若a＝255，b＝0，则2D显示面板212上的像素216灰度值为128。由于立体图像的灰度只在A图像(对应左眼)中有亮度，而B图像(对应右眼)中，像素216灰度值为0，则光偏振态调制层214需要将像素光的偏振方向完全调制到与第一光楔116(左光楔)对应的偏振方向上，而在与B图像对应的第二光楔136(右光楔)上没有分量。最终，上覆偏振片的光楔将调制后的图像分别在左右眼上进行显示，左眼看到灰度值为128的像素216，右眼看到灰度值为0的像素216。

同理，若a＝255，b＝255，则2D显示面板212上的像素216灰度值为255。此时，该像素216在A图像和B图像中都有最大的灰度值，则光偏振态调制层214需要将光调制到分别与左右镜片均成45°夹角的偏振方向。此时，经上覆偏振片的光楔检偏后，分别呈现出灰度值为128的像素216。

最后，处于上覆偏振片的光楔和凸透镜后的左右眼可以分别看到处于正交偏振方向的两幅视差图像，从而产生立体视觉。由于2D显示面板212上的同一像素216可由光偏振态调制层214在两个正交的偏振方向上，调制成分属于不同视点的视差图像像素，且人左右眼均可看到2D显示面板212屏幕上的所有像素，因此和传统的虚拟现实眼镜相比，其3D像素的数目可以提升一倍，即分辨率提高一倍。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种虚拟现实眼镜，其特征在于，包括第一调节组件和第二调节组件；

所述第一调节组件包括相互连接的第一光楔、第一凸透镜，所述第一光楔连接有第一偏振片；

所述第二调节组件包括相互连接的第二光楔、第二凸透镜，所述第二光楔连接有第二偏振片，所述第二偏振片与所述第一偏振片的偏振方向相互垂直。

2.根据权利要求1所述的虚拟现实眼镜，其特征在于，所述第一光楔、所述第一偏振片、所述第一凸透镜依次排列；所述第二光楔、所述第二偏振片、所述第二凸透镜依次排列。

3.根据权利要求1所述的虚拟现实眼镜，其特征在于，所述第一偏振片、所述第一光楔、所述第一凸透镜依次排列；所述第二偏振片、所述第二光楔、所述第二凸透镜依次排列。

4.一种3D显示系统，包括如权利要求1-3任一项所述的虚拟现实眼镜。

5.根据权利要求4所述的3D显示系统，其特征在于，包括相互连接的2D显示面板以及光偏振态调制层，所述光偏振态调制层位于所述2D显示面板靠近所述虚拟现实眼镜的一侧，所述光偏振态调制层用于调节所述2D显示面板上的像素所发出光线的偏振方向。

6.根据权利要求5所述的3D显示系统，其特征在于，所述光偏振态调制层包括液晶面板。

7.根据权利要求6所述的3D显示系统，其特征在于，所述2D显示面板与所述液晶面板之间设置起偏器。

8.根据权利要求5所述的3D显示系统，其特征在于，所述2D显示面板上的像素覆盖有彩色滤光片。