CN103984109A - 一种3d显示*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种3D显示***，包括显示器1、显示器2、半反射镜和偏振3D眼镜；其中显示器1和显示器2发射出的偏振光是同方向的，显示器1和显示器2的背光源为LED光源或CCFL光源，显示器1和显示器2的面板为TN型面板；显示器1与显示器2呈a夹角放置在同一平面上，70°≤a≤110°；半反射镜放置夹角的角平分线上，偏振3D眼镜放置在半反射镜后，且位于显示器1或显示器2的正前方。本发明的3D显示***能够近距离观看细致的图像。因为两个显示器输出的图像既没有损失像素点，也是连续的图像，画面清晰细致。本发明的3D显示***能够直接采用现有常规的设备来实现，在达到观看效果良好的同时，无需增加观看成本。

Description

一种3D显示***

 

技术领域

本发明涉及3D显示领域，更具体地，涉及一种3D显示***。

背景技术

如今，3D技术已经被广泛地应用于各行各界。生活中，人们可以通过各种方式来体验3D技术的效果。实现方式也是多种多样。有偏振光3D，有120Hz主动快门3D等等。当前的3D电影所应用的技术，就是用两个镜头按照人眼的位置安放，拍摄景物的双视点图像，再通过两台放映机把两个图像同步放映，在放映机和人眼之前都加上相应的偏振片，利用偏振消光技术使左眼只接收左机的图像，右眼只接收右机图像，形成视差，从而达到3D效果。

现在电影院用的是同时投影出两个方向垂直的偏振光到一个荧幕上，观众戴眼镜看。作为大场面，这是目前最好的技术，效果逼真，而且由于距离远，对人眼来说非常清晰了；然而，电影院的设备不是能在家里使用的。然后是nVIDIA的主动式快门3D，通过电脑显示器120Hz分别显示左右眼的图像，人戴上同步开关左右眼的眼睛达到3D效果。这算是家用现在最便携的一种方案了，但其存在明显的缺点，一是电脑的显示屏输出是有延迟的，所以做不到每1/120秒切换一个图片，导致眼睛的同步效果也打折扣了，还有就是眼前不停地闪对眼睛来说也不好。

再有现在主流的3D电视使用的是一种隔行扫描的技术。就是他的每一行像素点输出是同一个偏振方向的光，下一行输出的是偏振方向与之垂直的光，再下一行偏振方向又转回来了。这种技术算是不会闪烁，但是左眼和右眼接收到的图像纵向的像素点减少了一半，图像也就不清晰了。但是作为电视，从一定距离之外（如3米）观看，就没有太大关系。不过这样的屏幕制造的成本非常高，且精度较难保证。再有就是一些低质量的3D技术了，比方说红蓝3D，通过两种滤光片来选择则进入左右眼的光，色彩完全变了。

发明内容

为了克服现有3D技术存在的不足，本发明提出一种适用于家庭等小型场所的3D显示***。该***能够制造出细腻的3D显示效果，且成本低。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种3D显示***，包括显示器1、显示器2、半反射镜和偏振3D眼镜；其中显示器1和显示器2发射出的偏振光是同方向的，显示器1和显示器2的背光源为LED光源或CCFL（冷阴极萤光灯管）光源，显示器1和显示器2的面板为TN型面板（扭曲向列型面板）；

只要不影响视角，显示器1与显示器2呈a夹角放置在同一平面上，70°≤a≤110°；半反射镜放置夹角的角平分线上，偏振3D眼镜放置在半反射镜后，且位于显示器1或显示器2的正前方。

现有采用TN型面板的显示器都是严格的45°偏振光，而且偏振光线纯度非常高。经过测试，当检偏器与偏振方向垂直时看到屏幕的效果几乎是全黑。所以不需要再在显示器外加线偏振膜，出来的就是现成的线偏振光，而且偏振方向都是高度一致。这样有一个非常大的好处，就是在其中一个显示器的光经过反射之后的偏振方向是镜像变化。观察者戴上偏振3D眼镜，在半反射镜后看其中一个显示器；这时另一个显示器的虚像正好与使用者所观察的这个显示器重合。让两台显示器同步显示左眼和右眼的图像，通过偏振3D眼镜的偏振片后让观察者的左眼和右眼接收到各自的图像；这样使用者就观察到了有视差的3D图像。

优选的，所述显示器1和显示器2形成的夹角为90°。

优选的，所述半反射镜的透射光强度T与反射光强度R 的比为5：5，即T/R=5:5。半反射镜的厚度在保证TR比的情况下越薄越好，这样可以避免半反射镜前后两个面反射重影带来的影响。

优选的，所述半反射镜为无色玻璃。

如果使用两台主机来分别输出至显示器1和显示器2，很难达到图像的同步输出，为了使得3D效果更好，则最好能保证输出值显示器1和显示器2的图像同步，则显示器1和显示器2是由一台主机控制。

所述偏振3D眼镜中一镜片的偏振方向为45°，另一镜片的偏振方向为135°。至少是左边镜片为45°的偏振方向还是右边镜片为45°的偏振方向是没有影响的，因为主机的输出可以根据眼镜左右来改设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的3D显示***能够近距离观看细致的图像。因为两个显示器输出的图像既没有损失像素点，也是连续的图像，画面清晰细致。本发明的3D显示***能够直接采用现有常规的设备来实现，在达到观看效果良好的同时，无需增加观看成本。

附图说明

图1为本发明的光路示意图。

图2（a）为右眼可见屏幕，左眼不可见屏幕效果示意图。

图2（b）为右眼可见屏幕，左眼可见镜子中的像而不可见屏幕效果示意图。

图3（a）为右眼可见屏幕，左眼可见镜子中的像效果示意图。

图3（b）为右眼可见屏幕而不可见镜子中的像，左眼可见镜子中的像效果示意图。

图4为输入静态图像时，左右眼所观察到的视图。

图5为输入静态图像时，显示器1和显示器2显示的图像示意图。

图6为输入动态图像时，所显示的效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的实施方式并不限于此。

如图1，一种3D显示***，包括LED显示器1、LED显示器2、半反射镜和偏振3D眼镜；其中LED显示器1和LED显示器2发射出的偏振光是同方向的，LED显示器1和LED显示器2的背光源为LED光源，LED显示器1和LED显示器2的面板为TN型面板（扭曲向列型面板）；在本实施例中，显示器1和显示器2是采用两台笔记本电脑。

显示器1与显示器2呈90°夹角放置在同一平面上；半反射镜放置夹角的角平分线上，偏振3D眼镜放置在半反射镜后，且位于显示器1的正前方。

由于LED显示器1、2发射出的是同方向的偏振光，而显示器2所发出的光经过中间半反射镜后，偏振方向恰好改变90°，与显示器1所发出的光偏振方向垂直。两个显示器分别显示左眼和右眼需要的图像。这样，观察者通过佩戴相应偏振方向的偏振3D眼镜，使左眼只接受显示器2经半反射镜反射的光，右眼只接受显示器1经半反射镜透射的光，就可以观察到3D效果。

图1中，LED显示器2发出的45°偏振光的偏振方向在反射之后变成了竖直轴对称的135°，而135°恰好与45°垂直，也就是与LED显示器1发出的光的偏振方向垂直。这样一来让左眼右眼的偏振片偏振方向分别是135°和45°，就可以让左眼只看到LED显示器1的图像，右眼只看到LED显示器2的图像了。这样还有一个很大的好处，就是在生产过程不用区分左眼屏幕和右眼屏幕；全部按照45°的偏振角生产就可以了。

本实施例的半反射镜放是一个关键器件，正是因为利用了这个半反射镜，观察者就可以在LED显示器1的位置上同时看到两个显示器所发出的图像。调整也非常方便。

在实际的使用过程中，其实两个显示器并不用严格摆成90°的夹角，只要不影响视角，误差20°以内都是可以的。把半反射镜放到角平分线上也非常简单。将摆放好显示器后，先目测一下半反射镜的位置，大致放在角平分线上，然后在观测位置上戴上眼镜，先睁开右眼看LED显示器1的位置，然后睁开左眼看LED显示器2边框是不是与LED显示器1重合就可以了。可以采用这种方式将该3D***中的显示设备生产为独立的显示设备，固定后虚像的位置不会随着视角的改变而改变，即在观看的时候只要能同时看到两个屏幕，随便哪个角度都可以。关于半反射镜，理想参数是T/R=5:5（透射光强度/反射光强度），对于14寸的屏幕来说长400mm，宽250mm就够了。厚度在保证TR比的情况下越薄越好，这样可以避免前后两个面反射重影带来的影响；半反射镜采用无色玻璃最佳。

偏振3D眼镜采用最普通的偏振3D眼镜就可以了；其偏振方向分别是45°和135°。左右其实无所谓，因为电脑的输出可以根据眼镜左右来改设置。以现在的工艺，这种精度要求的偏振眼镜，质量好一些的成本也只有几块钱而已。效果如图2、图3所示。图中是一台普通的笔记本电脑，屏幕左边与之垂直放置一面普通的镜子。显示器发出的光偏振方向是45°，镜子中的像发出的光偏振方向是135°。而图中的3D眼镜右眼镜片偏振方向是45°，左眼镜片偏振方向是135°，那么，因为线偏振光是不能通过偏振方向与之垂直的偏振片的，所以通过两个镜片分别观察显示器和镜子中的像就会有不同的效果。由于拍摄角度的关系，不能很好地反应真实效果，实际观察的效果是通过右眼镜片只能看到实际的电脑屏幕，而看镜子中的电脑屏幕是黑的；通过左眼镜片只能看到镜子中的电脑屏幕，而实际的电脑屏幕是黑的。

当观察视频信号时，视频信号分为静态图像和动态图像。

当为静态图像时，原理很简单，因为进入左右眼的分别是左右两个显示器的图像。所以让左边的显示器显示你左眼看到的图像，右边的显示器显示你右边看到的图像就可以了。不过需要注意的是，由于看到的左边显示器的图像是左右颠倒的，所以需要让左边显示器播放水平翻转的图片。如果有现成的3D照片的话，让LED显示器2显示右眼图像，让LED显示器1显示水平翻转过的左眼图像就可以了。自己制作也非常简单，对准一个物体，用相机当你的一个眼睛，从左边对着他拍一张照片，然后向右移动两眼之间那么长的距离，再拍一张照片，然后让LED显示器2显示从右边拍的图像，让LED显示器1显示水平翻转过的左边拍的图像就可以了。图4、5是自己拍摄和处理的一组图片，其中图4（a）“左眼图像”和图4（b）“右眼图像”是按上述方式拍摄的，图5（a）的“LED显示器1图像”是“左眼图像”经过左右翻转处理得到的，图5（b）的“LED显示器2图像”就是“右眼图像”。

当为动态图像时，也就是视频，游戏。这个实现起来难度主要在于如何让两个电脑显示的图像同步。对于一台主机，两个显示器的情况，没有问题，直接输出就好了。但是对于两***立的笔记本电脑这种情况，则需要更复杂的处理。

3D的片源已经是现成的，包含了左右眼所需要的图像，大型3D立体游戏也是可以输出左右两眼的图像的。使用TriDef 3D，Iz3D这一类的软件就可以做到这些。至于两屏同步显示，测试发现使用无线局域网（WLAN）的传输速度和稳定性难以满足要求，但是使用有线局域网（LAN），或是交叉线直接连接是可以满足这一要求的。

基本算法的原理如下，首先由A向B送出同步矫正信号，内容是A机器上的***时间值                                               ，同时A自己也记录下发出信号的时间。B接受到后立即返回信号给A，内容是B机器上的***时间值。A在接收到B返回的信号后，同时记录下接收到信号时自己的***时间。这样一来，就可以计算出AB两机的传输时间差，。那么AB两机的***时间差就可以计算出来，。得到了AB两机***的时间差，准备工作就做完了。播放视频实质上就是高速播放图片。那么当A机想在自己***时间时间播放图片P时，就提前把时间信号发给B，让B在B***时间的时播放图片P就可以了。其中提前量应大于传输所需时间。这一过程是实时进行的，所以可以不断修正AB两机之间的时间差，达到同步播放，其效果如图6。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种3D显示***，其特征在于，包括显示器1、显示器2、半反射镜和偏振3D眼镜；其中显示器1和显示器2发射出的偏振光是同方向的，显示器1和显示器2的背光源为LED光源或CCFL光源，显示器1和显示器2的面板为TN型面板；

显示器1与显示器2呈a夹角放置在同一平面上，70°≤a≤110°；半反射镜放置夹角的角平分线上，偏振3D眼镜放置在半反射镜后，且位于显示器1或显示器2的正前方。

2.根据权利要求1所述的3D显示***，其特征在于，所述显示器1和显示器2形成的夹角为90°。

3.根据权利要求1或2所述的3D显示***，其特征在于，所述半反射镜的透射光强度T与反射光强度R 的比为5：5，即T/R=5:5。

4.根据权利要求3所述的3D显示***，其特征在于，所述半反射镜为无色玻璃。

5.根据权利要求1所述的3D显示***，其特征在于，所述显示器1和显示器2是由一台主机控制。

6.根据权利要求5所述的3D显示***，其特征在于，所述偏振3D眼镜中一镜片的偏振方向为45°，另一镜片的偏振方向为135°。