三维显示器制造技术

本发明专利技术提出一种三维显示器，包括：图像源背光投射模块，用以将图像源投射输出；液晶板，接收来自所述图像源背光投射模块的光，具有多个平行排列的液晶膜片；透镜组，接收所述液晶板输出的成像光束，成像后输出；反射镜，为部分反射镜或全反射镜，将所述透镜组所成的像投影到人眼。本发明专利技术能够实现大景深、高分辨率的三维显示。

Three-dimensional display

The invention provides a three-dimensional display, backlight source includes an image projection module is used to output image projection source; liquid crystal panel, receiving from the image projection light source backlight module, having a plurality of parallel aligned liquid crystal film; lens group, the imaging beam receives the output of the liquid crystal panel, imaging output; mirror, mirror or as part of a total reflection mirror, the lens group and the image is projected onto the human eye. The invention can realize three-dimensional display with large depth of field and high resolution.

【技术实现步骤摘要】
三维显示器
本专利技术涉及显示
，特别涉及的是三维显示器。
技术介绍
传统的自由立体三维显示主要是利用一些具有双目视差的二维图像，在特定的位置观看到三维图像。此种三维显示由于不能解决眼球聚焦深度和眼球辐辏之间的矛盾，容易使观看者感到视觉疲劳。被人们所看好的全息三维显示，虽能解决上述矛盾并能显示正确的深度，但对制造工艺、光源的相干性、计算量以及调制器像素尺寸要求极高，所以目前较难应用于实际中。头戴式三维显示，结合传统的三维显示方式的同时，能够把传统三维显示方法显示信息直接呈现在眼前，极大的减小了信息的冗余度，同时头戴式三维显示的体积和重量小，具有便携、可穿戴等特点，具有增强现实或虚拟现实的显示效果。ShengLiu、HongHua等人利用可变焦液体透镜实现了头戴式显示(文章：LiuS,HuaH,ChengD.Anovelprototypeforanopticalsee-throughhead-mounteddisplaywithaddressablefocuscues[J].VisualizationandComputerGraphics,IEEETransactionson,2010,16(3):381-393)，通过对液体透镜施加不同的电压来改变液体透镜的焦距，来实现不同深度的显示，这种显示方法由于液体透镜的响应速度不够快，只能实现两层深度的显示，使得三维效果不够好。HongHua利用集成成像的方法结合透镜实现了三维头戴式显示(文章：HuaH,JavidiB.A3Dintegralimagingopticalsee-throughhead-mounteddisplay[J].Opticsexpress,2014,22(11):13484-13491)，由于微显示器的分辨率有限，使得利用集成成像方法显示出的三维物体分辨率很低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种三维显示器，能够实现大景深、高分辨率的三维显示。为解决上述问题，本专利技术提出一种三维显示器，包括：图像源背光投射模块，用以将图像源投射输出；液晶板，接收来自所述图像源背光投射模块的光，具有多个平行排列的液晶膜片；透镜组，接收所述液晶板输出的成像光束，成像后输出；反射镜，为部分反射镜或全反射镜，将所述透镜组所成的像投影到人眼。根据本专利技术的一个实施例，所述液晶膜片由电压控制而在散射态和透过态之间切换，每液晶膜片在处于散射态时该液晶膜片输出成像光束。根据本专利技术的一个实施例，通过不断切换各液晶膜片的状态，每次选中一液晶膜片为散射态而其余为透过态，从而所述液晶板得以输出不断切换成像平面的成像光束，液晶膜片的状态切换速率和所述图像源的图像切换速率同步。根据本专利技术的一个实施例，所述液晶膜片为能够在散射态、透过态之间切换的液晶膜。根据本专利技术的一个实施例，所述液晶膜片为聚合物稳定液晶、聚合物分散液晶、胆甾相液晶、或聚合物稳定胆甾相液晶。根据本专利技术的一个实施例，聚合物稳定液晶，其组份按重量比包括：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体为5-15wt％、5CB液晶为84.5-94.5wt％、光引发剂为0.1-0.5wt％。根据本专利技术的一个实施例，所述液晶膜片两侧具有透明基板，所述液晶膜片的组份混合后在黑暗条件下置入透明基板之间，之后在均匀紫外光下曝光固化，以形成所述液晶膜片。根据本专利技术的一个实施例，所述透明基板之间通过隔离结构相隔开，所述液晶膜片的膜厚为0.5微米到1毫米。根据本专利技术的一个实施例，所述液晶板包括至少2层液晶膜片。根据本专利技术的一个实施例，时序上轮流选中一液晶膜片为散射态、同时其余为透过态，以使图像源的相应帧图像投影至处于散射态的液晶膜片上。根据本专利技术的一个实施例，还包括电压控制装置，其包括数目对应于所述液晶膜片数目的电压驱动模块，每电压驱动模块控制相应所述液晶膜片上电而进入透过态、断电而进入散射态。根据本专利技术的一个实施例，还包括一头戴连接结构，所述反射镜接收所述透镜透过的光并形成人眼可观察的虚像。根据本专利技术的一个实施例，所述反射镜为平面反射镜或曲面反射镜。根据本专利技术的一个实施例，所述图像源背光投射模块的光为近似平行光束。根据本专利技术的一个实施例，所述透镜组包括至少一个透镜。根据本专利技术的一个实施例，每个所述透镜为透射式或反射式透镜。采用上述技术方案后，本专利技术相比现有技术具有以下有益效果：液晶板为多层式，且各层液晶膜片根据电压控制在散射态和透过态之间切换，液晶膜片在散射态时能够在作为三维切片发出光，在透过态时则将光束直接透过而作为三维切片发出光，从而不同液晶膜片相当于不同的三维发光切片，也就是投影到不同的成像平面上，当成像平面高速切换时，在空间上可形成三维图像。控制液晶膜片状态切换速率与图像源的图像切换速率同步，则当图像源高速刷新时，成像平面在液晶膜片间切换，由于人眼的视觉暂留效应就会在眼前呈现一个具有深度的三维图像。由于用透镜组将该液晶板形成的三维图像进行放大，并且利用人眼对近的物体观察分辨率高，远的物体观察分辨率低的特点，可以实现大三维景深、高分辨率的三维显示。附图说明图1为本专利技术实施例的三维显示器的结构示意图；图2为本专利技术实施例的液晶膜片的结构示意图；图3为本专利技术实施例的液晶膜片的工作状态切换示意图；图4为本专利技术实施例的液晶板的状态切换示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。图1示出本专利技术一实施例的三维显示器，包括：投影仪1，第一透镜2，液晶板3，第二透镜4和部分反射镜5，部分反射镜5能够对接收的光进行部分反射、部分透射，其中部分反射镜5可以替换为全反射镜。投影仪1与第一透镜2组成图像源背光投射模块，当然图像源背光投射模块也可以由其他部件组成。第一透镜2接收来自投影仪1的图像源，并将图像源转换为近似平行光束输出。投影仪1可以选为高速投影仪，图像源的图像可高速切换。第二透镜4是透镜组的一个实例，透镜组也可以包含2个以上的透镜，这些透镜中，任一透镜可以是透射式的，也可以是反射式的。液晶板3接收第一透镜2透过的平行光束，平行光束照射到不同成像位置的液晶板3上，形成大小近似相同的像(近似平行光成像)。液晶板3具有多个平行排列的液晶膜片，各液晶膜片可由电压控制而处于散射态或透过态，当一液晶膜片为散射态时，该液晶膜片可以用于平行光束成像，同时其余液晶膜片为透过态，仅将近似平行光束做透过处理，不在这些液晶膜片上成像，换言之，每液晶膜片在处于散射态时该液晶膜片输出成像光束。当液晶膜片切换为散射态时，光束成像在不同平面上，经过第二透镜4和部分反射镜5的光线传输后，人眼6可观察到虚像，虚像可以是适当放大后的虚像，人眼5位于部分反射镜5的反射线位置上，当图像源高速刷新时，液晶膜片同步切换，图像源每刷新一帧，电压控制切换另一液晶膜片为散射态，由于人眼的视觉暂留效应，就会在眼前呈现一个具有深度的三维图像。液晶膜片为能够在散射态、透过态之间切换的液晶膜。可选的，液晶膜片为聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维显示器，其特征在于，包括：图像源背光投射模块，用以将图像源投射输出；液晶板，接收来自所述图像源背光投射模块的光，具有多个平行排列的液晶膜片；透镜组，接收所述液晶板输出的成像光束，成像后输出；反射镜，为部分反射镜或全反射镜，将所述透镜组所成的像投影到人眼。

【技术特征摘要】
1.一种三维显示器，其特征在于，包括：图像源背光投射模块，用以将图像源投射输出；液晶板，接收来自所述图像源背光投射模块的光，具有多个平行排列的液晶膜片；透镜组，接收所述液晶板输出的成像光束，成像后输出；反射镜，为部分反射镜或全反射镜，将所述透镜组所成的像投影到人眼。2.如权利要求1所述的三维显示器，其特征在于，所述液晶膜片由电压控制而在散射态和透过态之间切换，每液晶膜片在处于散射态时该液晶膜片输出成像光束。3.如权利要求1所述的三维显示器，其特征在于，通过不断切换各液晶膜片的状态，每次选中一液晶膜片为散射态而其余为透过态，从而所述液晶板得以输出不断切换成像平面的成像光束，液晶膜片的状态切换速率和所述图像源的图像切换速率同步。4.如权利要求1所述的三维显示器，其特征在于，所述液晶膜片为能够在散射态、透过态之间切换的液晶膜。5.如权利要求1或4所述的三维显示器，其特征在于，所述液晶膜片为聚合物稳定液晶、聚合物分散液晶、胆甾相液晶、或聚合物稳定胆甾相液晶。6.如权利要求5所述的三维显示器，其特征在于，聚合物稳定液晶，其组份按重量比包括：三羟甲基丙烷三丙烯酸酯单体为5-15wt％、5CB液晶为84.5-94.5wt％、光引发剂为0.1-0.5wt％。7.如权利要求6所述的三维显示器，其特征在于，所述液晶膜片两侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李燕，刘澍鑫，周鹏程，黄帅佳，李潇，荣娜，袁亚超，苏翼凯，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31