CN110275311B - 一种基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置及三维显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置，包括：第一偏振片，所述第一偏振片的偏振方向为第一方向；散射偏振片，位于所述第一偏振片的出光侧，所述散射偏振片用于显示单元图像阵列，所述单元图像阵列发射的光线的偏振方向为第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第一方向的偏振光允许透过所述散射偏振片；投影仪，向所述散射偏振片投射所述单元图像阵列；液晶透镜阵列，位于所述散射偏振片的出光侧，所述液晶透镜阵列用于折射所述单元图像阵列发射的偏振光，以形成三维图像，所述第一方向的偏振光允许透过所述液晶透镜阵列。本发明提出的基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置设计合理，提高了用户的体验感。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置及三维显示系统。
背景技术
随着对诸如计算机游戏产业、电影产业等中的动画显示产业中提供三维立体图像的需求增大，进行了提供能显示三维动画图像的实用3D显示装置的尝试。在3D成像的一种途径中，向观看者的左眼和右眼提供两个不同的二维(2D)图像。例如，观看者通过各眼睛观看成对的2D图像，2D图像在观看者的大脑中混合从而可以识别三维效果。
增强现实(Augmented reality，AR)显示技术是一种将显示设备渲染出的虚拟图像与真实场景进行叠加融合，增强真实世界内容丰富性的一种显示技术。有赖于处理单元技术和电子器件的快速发展，增强现实显示技术研究成为热点，并在教育、广告、建筑、娱乐、医疗、军事等应用领域带来巨大变革。目前主流增强现实显示技术主要基于头戴式显示(head-mounted display，HMD)技术，需要用户佩戴笨重的显示设备，用户体验较差；AR三维(three dimensional，3D)显示通常基于双目视差原理，其中的双眼汇聚调焦失配将导致严重的视疲劳；实时的空间定位和图像渲染延迟将导致晕动症引发眩晕感。如何使增强现实显示实现无HMD设备的裸眼化无视疲劳观看，以摆脱上述头戴式增强现实显示技术瓶颈制约，是一个亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷，本发明提出一种基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置及三维显示系统，以减少佩戴的设备，提高用户的体验感，缓解观看疲劳。
为实现上述目的及其他目的，本发明提出一种基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置，包括：
第一偏振片，所述第一偏振片的偏振方向为第一方向；
散射偏振片，位于所述第一偏振片的出光侧，所述散射偏振片用于显示单元图像阵列，所述单元图像阵列发射的光线的偏振方向为第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第一方向的偏振光允许透过所述散射偏振片；
投影仪，向所述散射偏振片投射所述单元图像阵列；
液晶透镜阵列，位于所述散射偏振片的出光侧，所述液晶透镜阵列用于折射所述单元图像阵列发射的偏振光，以形成三维图像，所述第一方向的偏振光允许透过所述液晶透镜阵列。
在一实施例中，背景物体发射的光线经过所述第一偏振片后，所述光线的偏振方向为第一方向。
在一实施例中，所述光线经过第一偏振片，散射偏振片及液晶透镜阵列后，所述光线与所述三维图像叠加。
在一实施例中，所述投影仪包括一起偏器，通过所述起偏器的光线的偏振方向为第二方向。
在一实施例中，所述投影仪投射的单元图像阵列完全覆盖所述散射偏振片。
在一实施例中，所述液晶透镜阵列包括：
相对设置的第一基板及第二基板；
第一导电层，位于所述第一基板靠近所述第二基板的表面上；
第二导电层，位于所述第二基板靠近所述第一基板的表面上；
第一取向层，位于所述第一导电层靠近所述第二导电层的表面上；
第二取向层，位于所述第二导电层靠近所述第一导电层的表面上；
液晶层，位于所述第一取向层及第二导电层之间。
在一实施例中，所述第一导电层包括多个圆孔。
在一实施例中，所述第一取向层及第二取向层的取向方向为第二方向。
本发明提出一种三维显示系统，包括：
处理单元，用于形成单元图像阵列，所述单元图像阵列包括多个单元图像；
投影仪，连接所述处理单元，所述投影仪用于投射所述单元图像阵列；
第一偏振片，所述第一偏振片的偏振方向为第一方向；
散射偏振片，用于显示所述单元图像阵列，所述单元图像阵列发射的光线的偏振方向为第二方向，所述第一方向的偏振光允许透过所述散射偏振片；
液晶透镜阵列，用于折射所述单元图像阵列发射的偏振光，以形成三维图像，所述第一方向的偏振光允许透过所述液晶透镜阵列。
在一实施例中，当背景物体位于所述第一偏振片的一侧时，所述背景物体发射的光线经过第一偏振片，散射偏振片及液晶透镜阵列后，所述光线与所述三维图像叠加。
本发明提出一种基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置及三维显示系统，散射偏振片发射的光线通过液晶透镜阵列折射形成三维图像，背景物体发射的光线通过第一偏振片，散射偏振片及液晶透镜阵列后与三维图像叠加，从而达到增强现实裸眼三维显示效果，同时通过液晶透镜阵列能够提高三维图像的分辨率。本发明提出的基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置设计合理，能够形成较大尺寸的三维图像。
附图说明
图1：本实施例提出的一种透视三维显示装置的简要示意图。
图2：偏振显示面板的简要示意图。
图3：偏振片的简要示意图。
图4：本实施例提出的一种三维显示系统的简要示意图。
图5：本实施例提出的一种投影式三维显示装置的简要示意图。
图6：单元图像阵列上的显示单元的简要示意图。
图7：第二偏振片的简要示意图。
图8：本实施例提出的一种三维显示系统的简要示意图。
图9：本实施例提出的一种基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置的简要示意图。
图10：液晶透镜阵列的简要示意图。
图11：第一导电层的简要示意图。
图12：本实施例提出的一种三维显示系统的简要示意图。
符号说明
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1-12，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图1，本实施例提出一种透视三维显示装置100，所述透视三维显示装置100包括：偏振显示面板110及偏振片120。
请参阅图1-2，在本实施例中，所述透视三维显示装置100包括一偏振显示面板110，所述偏振显示面板110用于显示三维图像的单元图形阵列，所述三维图像的单元图形阵列包括多个单元图形130。在本实施例中，所述偏振显示面板110包括多个显示单元111，所述偏振显示面板110用于发射偏振光，所述偏振光的偏振方向为第一方向(Y方向)，所述第一方向例如为垂直方向，即所述偏振光的偏振方向为垂直偏振。在本实施例中，所述偏振显示面板110允许非偏振光透过，所述偏振显示面板110例如为透明偏振有机发光二极管面板。在本实施例中，所述显示单元111可按照阵列方式设置在所述偏振显示面板110，所述显示单元111例如为方形或其他形状。
请参阅图1-4，在本实施例中，所述偏振显示面板110连接处理单元150，所述处理单元150用于形成三维图像的单元图形阵列，所述三维图像的单元图形阵列包括多个单元图形130，并将所述三维图像的单元图形阵列130发送至所述偏振显示面板110。在本实施例中，所述处理单元150根据针孔集成成像原理来获得所述三维图像的单元图形阵列。在本实施例中，假定所述三维图像140上的任一物点A的坐标为O(x,y,z)，然后根据小孔成像原理，计算该坐标在(m，n)个偏振孔121后成像点A’的坐标为
其中(m，n)表示为偏振片120上的偏振孔121的序号，p表示为相邻两个偏振孔121的间距，g表示为偏振显示面板110和偏振片120的间距，然后将物点A的亮度值赋予该坐标对应的显示单元111，然后根据针孔集成成像原理对所述虚拟三维图形140上所有的物点和所有的偏振孔121进行对应，即得到三维图像的单元图形阵列，即得到多个所述单元图形130，然后所述处理单元150将所述三维图像的单元图形阵列发送至所述偏振显示面板110。在本实施例中，所述单元图形130与三维图像140为倒置关系，所述处理单元150例如为计算机或其他处理设备。
请参阅图1-3，在本实施例中，所述透视三维显示装置100包括一偏振片120，所述偏振片120位于所述偏振显示面板110的出光侧，所述偏振片120的偏振方向为第二方向(X方向)，所述第二方向垂直于所述第一方向，在本实施例中，所述第二方向例如为水平方向，即所述偏振片120的偏振方向为水平偏振。所述偏振片120上包括多个偏振孔121，在本实施例中，所述偏振显示面板110发射的偏振光从所述偏振孔121内穿过，无法从所述偏振片120上的其他位置上穿过。在本实施例中，所述偏振孔121可按照正方排列设置在所述偏振片120上，所述偏振孔121的中心对准所述单元图形130的中心，即所述偏振孔121的中心和所述单元图形130的中心处于同一直线上，同时，所述偏振孔121对应多个所述显示单元111。在本实施例中，所述偏振孔121的直径大约等于所述显示单元111的宽度。为便于理解，本实施例给出一个例子：所述偏振显示面板110例如包括50×50个显示单元111，所述显示单元111的尺寸例如为300-500微米，例如为400微米。所述偏振片120例如包括4×4个偏振孔121，所述偏振孔121的直径例如为300-500微米，例如为400微米，在本实施例中，所述显示单元111的宽度大约等于所述偏振孔121的直径，每一所述偏振孔121对应多个所述显示单元111。相邻两个所述偏振孔121的间距例如为3-6毫米，例如为5毫米，所述偏振显示面板110与所述偏振片120的间距例如为8-10毫米，例如为9毫米。在本实施例中，所述偏振片120允许非偏振光透过，由于所述偏振显示面板110的偏振方向垂直于所述偏振孔121的偏振方向，所以当所述偏振显示面板110上发出的三维图像光线从所述偏振孔121上穿过后，形成三维图像140。在本实施例中，当所述非偏振光透过所述偏振显示面板110及偏振片120时，所述非偏振光携带背景物体信息与所述三维图像叠加，从而达到了增强现实裸眼三维显示效果。
请参阅图4，本实施例提出一种三维显示系统200，所述三维显示系统200包括：处理单元150，偏振显示面板110，偏振片120。
请参阅图4，所述处理单元150用于形成三维图像的单元图形阵列130，本实施例中，所述处理单元150通过针孔集成成像原理获得所述三维图像的单元图形阵列130，并将所述三维图像的单元图形阵列130发送至所述偏振显示面板110。本实施例中，所述处理单元150例如为计算机或其他处理设备。
请参阅图4，所述偏振显示面板110连接所述处理单元150，所述偏振显示面板110用于显示所述三维图像的单元图形阵列130，所述偏振显示面板110包括多个显示单元，所述偏振显示面板110用于发射偏振光，所述偏振光的偏振方向为第一方向(Y方向)。在本实施例中，所述偏振显示面板110可允许非偏振光穿过，所述偏振显示面板110例如为透明偏振有机二极管面板或其他显示面板。
请参阅图4，所述偏振片120位于所述偏振显示面板110的出光侧，所述偏振片120包括多个偏振孔，所述偏振片120的偏振方向为第二方向(X方向)，且所述第二方向垂直于所述第一方向，即，所述偏振片120的偏振方向垂直于所述偏振显示面板110发出的偏振光的偏振方向，所述偏振显示面板110发射的三维图像光线经过所述偏振孔121后，形成三维图像140。
请参阅图4，当使用所述三维显示系统200时，设置在所述偏振显示面板110一侧的背景物体160可发射非偏振光161，所述非偏振光161可透过所述偏振显示面板110及偏振片120，所述非偏振光161与所述三维图像140叠加，在本实施例中，所述非偏振光161携带所述背景物体160的信息，通过所述背景物体160的信息与所述三维图像叠加，从而达到了增强现实裸眼三维显示效果。所述非偏振光161可通过所述偏振孔121及所述偏振片120上的其他部分，所述非偏振光161还可穿过所述偏振显示面板110，以实现增强现实裸眼三维显示效果，即当用户在使用该三维显示系统200时，可透过所述三维图像140观察到所述背景物体160。
请参阅图5，本实施例提出一种投影式三维显示装置101，所述投影式三维显示装置101包括：第一偏振片171，散射偏振片172，第二偏振片173及投影仪180。
请参阅图5，在本实施例中，所述投影式三维显示装置101包括一第一偏振片171，所述第一偏振片171的偏振方向为第一方向(Y方向)。在本实施例中，所述第一方向例如为垂直方向，即所述第一偏振片171的偏振方向为垂直方向。在本实施例中，当背景物体发射或反射的光线经过所述第一偏振片171时，所述背景物体发射或反射的光线的偏振方向为第一方向(Y方向)。
请参阅图5-6，本实施例中，所述投影式三维显示装置101包括一散射偏振片172，所述散射偏振片172位于所述第一偏振片171的出光侧，所述散射偏振片172用于显示单元图像阵列，所述单元图像阵列包括多个单元图像130。在本实施例中，本实施例通过针孔集成成像原理计算所述三维图像140的单元图像阵列，在本实施例中，假定所述三维图像140上的任一物点A的坐标为O(x,y,z)，然后根据小孔成像原理，计算该坐标在(m，n)个偏振孔173a后成像点A’的坐标为
其中(m，n)表示为第二偏振片173上的偏振孔173a的序号，p表示为相邻两个偏振孔173a的间距，g表示为散射偏振片172和第二偏振片173的间距，然后将物点A的亮度值赋予该坐标对应的显示单元172a，然后根据针孔集成成像原理对所述虚拟三维图形140上所有的物点和所有的偏振孔173a进行对应，即得到三维图像的单元图形阵列，即得到多个所述单元图形130。在本实施例中，所述散射偏振片172上散射的光线的偏振方向为第二方向(X方向)，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第二方向例如为水平方向，即所述散射偏振片172散射的光线的偏振方向为第二方向，所述散射偏振片172允许第一方向的偏振光透过。
请参阅图5，在本实施例中，所述投影式三维显示装置101包括一投影仪180，所述投影仪180用于投射单元图像阵列，所述投影仪180位于所述第一偏振片171的一侧，所述投影仪180投射的单元图像阵列完全覆盖所述散射偏振片172，在本实施例中，所述投影仪180位于所述第一偏振片171的上方，所述投影仪180斜向下向所述散射偏振片172投射所述单元图像阵列。在本实施例中，所述投影仪180包括一起偏器(图中未显示)，所述起偏器的偏振方向为第二方向，当所述投影仪180发射的光线经过所述起偏器后，所述投影仪180发射的光线的偏振方向为第二方向。在本实施例中，所述投影仪180斜向投射单元图像阵列，为了使所述投影仪180具有较大的景深，同时为减少所述起偏器的带来的能量损失，本实施例中，所述投影仪180例如为激光扫描式投影仪，所述激光扫描式投影仪通过高速振镜偏转激光扫描出图像，避免了透镜的使用，且具有较大的景深，同时激光是偏振光，因此通过所述起偏器后的能量损失较小，提高了三维显示装置的光效。在一些实施例中，所述投影仪还包括一图像矫正单元，所述图像矫正单元用于矫正斜向投影导致的图像梯形失真。所述投影仪180例如为偏振投影仪。
请参阅图5，图7，在本实施例中，所述投影式三维显示装置101包括一第二偏振片173，所述第二偏振片173位于所述散射偏振片172的出光侧，所述第二偏振片173的偏振方向为第一方向(Y方向)，所述第二偏振片173的偏振方向例如为垂直偏振。所述第二偏振片173上包括多个偏振孔173a，所述偏振孔173a允许第二方向的偏振光透过，在本实施例中，所述散射偏振片172上的单元图像130发射的偏振光允许透过所述偏振孔，无法从所述第二偏振片173上的其他位置上穿过。从而形成三维图像140。在本实施例中，所述偏振孔173a可按照正方排列设置在所述第二偏振片173上，所述偏振孔173a的中心对准所述单元图形130的中心，即所述偏振孔173a的中心和所述单元图形130的中心处于同一直线上，同时，当所述投影仪180向所述散射偏振片172投射单元图像阵列时，所述单元图像阵列包括多个显示单元172a，所述偏振孔173a对应多个所述显示单元172a。在本实施例中，所述偏振孔173a的直径大约等于所述显示单元172a的宽度。为便于理解，本实施例给出一个例子：投影在所述散射偏振片172上的所述单元图像阵列包括1000×1000个显示单元172a，所述显示单元172a的尺寸例如为0.8-1.5毫米，例如为1毫米。所述第二偏振片173例如包括40×40个偏振孔173a，所述偏振孔173a的直径例如为0.8-1.6毫米，例如为1毫米，在本实施例中，所述显示单元172a的宽度大约等于所述偏振孔173a的直径，每一所述偏振孔173a对应多个所述显示单元172a。相邻两个所述偏振孔173a的间距例如为20-40毫米，例如为25毫米，所述散射偏振片172与所述第二偏振片173的间距例如为10-20厘米，例如为9厘米。在本实施例中，所述散射偏振片172上的散射光线的偏振方向垂直于所述第二偏振片173的偏振方向，因此当所述散射偏振片172散射的三维图像光线从所述偏振孔173a穿过后，形成三维图像140，当所述背景物体发射的光线透过所述第一偏振片，散射偏振片及第二偏振片时，所述背景物体发射的光线与所述三维图像140叠加，从而达成了增强显示裸眼三维显示效果。
请参阅图8，本实施例提出一种三维显示系统300，所述三维显示系统300包括：处理单元150，第一偏振片171，散射偏振片172，第二偏振片173及投影仪180。
请参阅图8，所述处理单元150用于形成三维图像的单元图形阵列，本实施例中，所述处理单元150通过针孔集成成像原理获得所述三维图像的单元图形阵列，并将所述三维图像的单元图形阵列发送至所述投影仪180。本实施例中，所述处理单元150例如为计算机或其他处理设备。
请参阅图8，所述投影仪180连接所述处理单元160，所述投影仪180用于投射所述单元图形阵列，所述投影仪180包括一起偏器及图像矫正单元，所述起偏器的偏振方向为第二方向(X方向)，当所述投影仪180发射的光线经过所述起偏器后，所述光线的偏振方向为第二方向，所述图像矫正单元用于矫正斜向投影导致的图像梯形失真，在其他实施例中，所述图像矫正单元还可位于所述处理单元150内。在本实施例中，所述投影仪180例如为激光扫描式投影仪。
请参阅图8，所述第一偏振片171的偏振方向为第一方向(Y方向)，当背景物体160位于所述第一偏振片171的一侧时，所述背景物体160发射或反射的光线162经过所述第一偏振片171后，所述光线162的偏振方向为第一方向。
请参阅图8，所述散射偏振片172位于所述第一偏振片171的出光侧，所述散射偏振片用于显示所述单元图像阵列130，所述散射偏振片172对于第二方向的偏振光具有散射特性，因此可显示单元图像阵列130，同时所述散射偏振片允许第一方向的偏振光透过。
请参阅图8，所述第二偏振片173位于所述散射偏振片172的出光侧，所述第二偏振片173包括多个偏振孔173a，所述第二偏振片173的偏振方向为第一方向，所述第一方向垂直于所述第二方向，所述散射偏振片172散射的偏振光通过所述偏振孔173a后，形成所述三维图像140。
请参阅图8，在所述第一偏振片171的一侧包括一背景物体160，所述背景物体160发射或反射的光线经过所述第一偏振片171后，所述光线162的偏振方向为第一方向，然后所述光线162透过所述散射偏振片172及第二偏振片173后，与所述三维图像140叠加，从而达到了增强现实裸眼三维显示效果，即当用户在使用该三维显示系统300时，可透过所述三维图像140观察到所述背景物体160。
请参阅图9，本实施例提出一种基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置102，包括：第一偏振片171，散射偏振片172，液晶透镜阵列174及投影仪180。
请参阅图5-6及图9，所述第一偏振片171，散射偏振片172及投影仪的作用及结构相同，本实施例不在进行阐述。
请参阅图10，本实施例通过透镜集成成像原理计算所述三维图像140的单元图像阵列，在本实施例中，假定所述三维图像140上的任一物点A的坐标为O(x,y,z)，然后根据透镜成像原理，计算该坐标在(m，n)个透镜后成像点A’的坐标为
其中(m，n)表示为透镜的序号，p表示透镜的宽度，g表示为散射偏振片172和液晶透镜阵列174的间距，然后将物点A的亮度值赋予该坐标对应的显示单元172a，然后根据透镜集成成像原理对所述虚拟三维图形140上所有的物点和所有的透镜进行对应，即得到三维图像的单元图形阵列，即得到多个所述单元图形130。在本实施例中，所述散射偏振片172上散射的光线的偏振方向为第二方向(X方向)，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第二方向例如为水平方向，即所述散射偏振片172散射的光线的偏振方向为水平偏振，所述散射偏振片172允许第一方向的偏振光透过。在本实施例中，投影在所述散射偏振片172上的所述单元图像阵列例如包括1000×1000个显示单元172a，所述显示单元172a的宽度例如为40-60微米，例如为50微米，所述散射偏振片172与液晶透镜阵列174的间距例如为2-4毫米，例如为3毫米，所述第一偏振片171与散射偏振片172的间距例如为4-6厘米，例如为5厘米。
请参阅图9-11，本实施例中，所述基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置102包括一液晶透镜阵列174，所述液晶透镜阵列174位于所述散射偏振片172的出光侧，所述液晶透镜阵列174包括多个透镜，所述液晶透镜阵列174对第二方向的偏振光具有透镜折射作用，所述第二方向的偏振光通过所述液晶透镜阵列174后，形成三维图像140，所述液晶透镜阵列174同时允许第一方向的偏振光透过。在本实施例中，所述液晶透镜阵列174包括第一基板174a，第一导电层174b，第一取向层174c，液晶层174d，第二取向层174e，第二导电层174f，第二基板174g。所述第一基板174a与第二基板174g相对设置，所述第一导电层174b位于所述第一基板174a靠近所述第二基板174g的表面上，所述第二导电层174f位于所述第二基板174g靠近所述第一基板174a的表面上，所述第一取向层174c位于所述第一导电层174b靠近所述第二导电层174f的表面上，所述第二去向层174e位于所述第二导电层174f靠近所述第一导电层174b的表面上，所述液晶层174d位于所述第一取向层174c及第二取向层174de之间。所述第一导电层174b上包括多个圆孔174h，所述圆孔174h使电场强度形成梯度分布，所述圆孔174h例如按照正方排列设置在所述第一导电层174b上，所述圆孔174h将所述液晶透镜阵列174划分为多个呈阵列分布的液晶透镜单元。在本实施例中，所述第一导电层174b与所述第二导电层174f通过一驱动电压V连接，在所述第一导电层174b和所述第二导电层174f未供电时，所述液晶层174d的排列保持原始状态，不改变光线的传播方向，当所述第二导电层174f接所述驱动电压的负极，所述第一导电层174b接所述驱动电压的正极时，所述液晶层174d的排列方式改变，不同的电压使所述液晶层174d的旋转角度不同，从而呈现出不同的折射率，光线经过所述液晶层174d后折射形成三维图像。在本实施例中，所述第一基板174a及第二基板174g例如为玻璃或其他软性材料，所述第一导电层174b及第二导电层174f例如为铟锡氧化物(ITO)薄膜或其他透明导电薄膜，所述第一取向层174c及第二取向层174e例如为聚酰亚胺材料，所述第一取向层174c及第二取向层174e的取向方向为第二方向(X方向)，即所述第一取向层174c及第二取向层174e的取向方向与所述投影仪180发射的光线的偏振方向一致，从而使得所述液晶透镜阵列174对第二方向的偏振光起折射作用，对第一方向的偏振光起透射作用。所述液晶层174d例如为注入向列相液晶。在本实施例中，所述圆孔174h的直径例如为400-600微米，例如为500微米，相邻两个所述圆孔174h的圆心距例如为0.8-1.5毫米，例如为1毫米，所述第一导电层174b例如包括50×50个圆孔174h。
请参阅图12，本实施例提出一种三维显示系统400，包括：处理单元150，第一偏振片171，散射偏振片172，液晶透镜阵列174及投影仪180。
请参阅图8及12，在本实施例中，所述处理单元150，第一偏振片171，散射偏振片172及投影仪180的作用一致，本实施例不在进行阐述。
请参阅图12，所述液晶透镜阵列174位于所述散射偏振片172的出光侧，当所述第二方向的偏振光透过所述液晶透镜阵列174时，所述液晶透镜阵列174对第二方向的偏振光进行折射作用，形成三维图像140，同时所述液晶透镜阵列174允许第一方向的偏振光透过所述液晶透镜阵列174。
请参阅图12，在所述第一偏振片171的一侧包括一背景物体160，所述背景物体160发射的光线经过所述第一偏振片171后，所述光线162的偏振方向为第一方向，然后所述光线162透过所述散射偏振片172及液晶透镜阵列174后，与所述三维图像140叠加，从而达到了增强现实裸眼三维显示效果，即当用户在使用该三维显示系统400时，可透过所述三维图像140观察到所述背景物体160。
综上所述，本实施例提出一种基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置及三维显示系统，通过液晶透镜阵列折射形成三维图像，背景物体发射的光线通过第一偏振片，散射偏振片及液晶透镜阵列后与三维图像叠加，从而达到增强现实裸眼三维显示效果，同时通过液晶透镜阵列能够提高三维图像的分辨率。本发明提出的基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置设计合理，能够形成较大尺寸的三维图像，同时在使用过程中，不需要佩戴头戴式设备。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。
Claims (6)
1.一种基于液晶透镜阵列的透视三维显示装置，其特征在于，包括：
第一偏振片，所述第一偏振片的偏振方向为第一方向；
散射偏振片，位于所述第一偏振片的出光侧，所述散射偏振片用于显示单元图像阵列，背景物体发射的光线经过所述第一偏振片后，所述光线的偏振方向为第一方向，所述单元图像阵列发射的光线的偏振方向为第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第一方向的偏振光允许透过所述散射偏振片；
投影仪，向所述散射偏振片投射所述单元图像阵列，所述投影仪包括一起偏器，通过所述起偏器的光线的偏振方向为第二方向，所述投影仪斜向下向所述散射偏振片投射所述单元图像阵列，所述投影仪投射的单元图像阵列完全覆盖所述散射偏振片；
所述投影仪还包括图像矫正单元，且所述图像矫正单元用于矫正斜向投影导致的图像梯形失真；
液晶透镜阵列，位于所述散射偏振片的出光侧，所述液晶透镜阵列用于折射所述单元图像阵列发射的偏振光，以形成三维图像，所述第一方向的偏振光允许透过所述液晶透镜阵列，所述光线经过第一偏振片，散射偏振片及液晶透镜阵列后，所述光线与所述三维图像叠加；
所述三维图像上的A点坐标为O(x,y,z)，所述A点坐标在（m，n）个透镜后成像点A’的坐
标为
，其中（m，n）为透镜的序号，p为所述透镜的宽度，g为所
述散射偏振片和所述液晶透镜阵列的间距。
2.根据权利要求1所述的三维显示装置，其特征在于，所述液晶透镜阵列包括：
相对设置的第一基板及第二基板；
第一导电层，位于所述第一基板靠近所述第二基板的表面上；
第二导电层，位于所述第二基板靠近所述第一基板的表面上；
第一取向层，位于所述第一导电层靠近所述第二导电层的表面上；
第二取向层，位于所述第二导电层靠近所述第一导电层的表面上；
液晶层，位于所述第一取向层及第二导电层之间。
3.根据权利要求2所述的三维显示装置，其特征在于：所述第一导电层包括多个圆孔。
4.根据权利要求2所述的三维显示装置，其特征在于：所述第一取向层及第二取向层的取向方向为第二方向。
5.一种三维显示系统，其特征在于，包括：
处理单元，用于形成单元图像阵列，所述单元图像阵列包括多个单元图像；
第一偏振片，所述第一偏振片的偏振方向为第一方向；
散射偏振片，用于显示所述单元图像阵列，背景物体发射的光线经过所述第一偏振片后，所述光线的偏振方向为第一方向，所述单元图像阵列发射的光线的偏振方向为第二方向，所述第一方向的偏振光允许透过所述散射偏振片，所述第一方向垂直于所述第二方向；
投影仪，连接所述处理单元，所述投影仪用于投射所述单元图像阵列，所述投影仪包括一起偏器，通过所述起偏器的光线的偏振方向为第二方向，所述投影仪斜向下向所述散射偏振片投射所述单元图像阵列，所述投影仪投射的单元图像阵列完全覆盖所述散射偏振片；
所述投影仪还包括图像矫正单元，且所述图像矫正单元用于矫正斜向投影导致的图像梯形失真；
液晶透镜阵列，用于折射所述单元图像阵列发射的偏振光，以形成三维图像，所述第一方向的偏振光允许透过所述液晶透镜阵列，所述光线经过第一偏振片，散射偏振片及液晶透镜阵列后，所述光线与所述三维图像叠加；
所述三维图像上的A点坐标为O(x,y,z)，所述A点坐标在（m，n）个透镜后成像点A’的坐
标为
，其中（m，n）为透镜的序号，p为所述透镜的宽度，g为所
述散射偏振片和所述液晶透镜阵列的间距。
6.根据权利要求5所述的三维显示系统，其特征在于：当背景物体位于所述第一偏振片的一侧时，所述背景物体发射的光线经过第一偏振片，散射偏振片及液晶透镜阵列后，所述光线与所述三维图像叠加。
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