一種3d顯示系統的製作方法
2023-06-17 15:10:41
一種3d顯示系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種3D顯示系統，包括第一顯示器、第二顯示器、半反射鏡和偏振3D眼鏡；其中第一顯示器和第二顯示器發射出的偏振光是同向的，第一顯示器和第二顯示器的背光源為LED或CCFL光源，第一顯示器和第二顯示器面板為TN型面板；第一顯示器與第二顯示器呈a夾角放置在同一平面上，70°≤a≤110°；半反射鏡放置夾角的角平分線上，偏振3D眼鏡放置在半反射鏡後，位於第一顯示器或第二顯示器正前方。本系統能夠近距離觀看細緻的圖像。因為兩個顯示器輸出的圖像既沒有損失像素點，也是連續的圖像，畫面清晰細緻。本實用新型的3D顯示系統能夠直接採用現有常規的設備來實現，在達到觀看效果良好的同時，無需增加觀看成本。
【專利說明】—種3D顯示系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及3D顯示領域，更具體地，涉及一種3D顯示系統。
【背景技術】
[0002]如今，3D技術已經被廣泛地應用於各行各界。生活中，人們可以通過各種方式來體驗3D技術的效果。實現方式也是多種多樣。有偏振光3D，有120Hz主動快門3D等等。當前的3D電影所應用的技術，就是用兩個鏡頭按照人眼的位置安放，拍攝景物的雙視點圖像，再通過兩臺放映機把兩個圖像同步放映，在放映機和人眼之前都加上相應的偏振片，利用偏振消光技術使左眼只接收左機的圖像，右眼只接收右機圖像，形成視差，從而達到3D效果。
[0003]現在電影院用的是同時投影出兩個方向垂直的偏振光到一個熒幕上，觀眾戴眼鏡看。作為大場面，這是目前最好的技術，效果逼真，而且由於距離遠，對人眼來說非常清晰了 ；然而，電影院的設備不是能在家裡使用的。然後是nVIDIA的主動式快門3D，通過電腦顯示器120Hz分別顯示左右眼的圖像，人戴上同步開關左右眼的眼睛達到3D效果。這算是家用現在最便攜的一種方案了，但其存在明顯的缺點，一是電腦的顯示屏輸出是有延遲的，所以做不到每1/120秒切換一個圖片，導致眼睛的同步效果也打折扣了，還有就是眼前不停地閃對眼睛來說也不好。
[0004]再有現在主流的3D電視使用的是一種隔行掃描的技術。就是他的每一行像素點輸出是同一個偏振方向的光，下一行輸出的是偏振方向與之垂直的光，再下一行偏振方向又轉回來了。這種技術算是不會閃爍，但是左眼和右眼接收到的圖像縱向的像素點減少了一半，圖像也就不清晰了。但是作為電視，從一定距離之外(如3米)觀看，就沒有太大關係。不過這樣的屏幕製造的成本非常高，且精度較難保證。再有就是一些低質量的3D技術了，比方說紅藍3D，通過兩種濾光片來選擇則進入左右眼的光，色彩完全變了。
實用新型內容
[0005]為了克服現有3D技術存在的不足，本實用新型提出一種適用於家庭等小型場所的3D顯示系統。該系統能夠製造出細膩的3D顯示效果，且成本低。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型的技術方案為:
[0007]一種3D顯示系統，包括第一顯示器、第二顯示器、半反射鏡和偏振3D眼鏡；其中第一顯示器和第二顯示器發射出的偏振光是同方向的，第一顯示器和第二顯示器的背光源為LED光源或CCFL (冷陰極螢光燈管)光源，第一顯示器和第二顯示器的面板為TN型面板(扭曲向列型面板)；
[0008]只要不影響視角，第一顯示器與第二顯示器呈a夾角放置在同一平面上，70° ^ 110° ;半反射鏡放置夾角的角平分線上，偏振3D眼鏡放置在半反射鏡後，且位於第一顯示器或第二顯示器的正前方。
[0009]現有採用TN型面板的顯示器都是嚴格的45°偏振光，而且偏振光線純度非常高。經過測試，當檢偏器與偏振方向垂直時看到屏幕的效果幾乎是全黑。所以不需要再在顯示器外加線偏振膜，出來的就是現成的線偏振光，而且偏振方向都是高度一致。這樣有一個非常大的好處，就是在其中一個顯示器的光經過反射之後的偏振方向是鏡像變化。觀察者戴上偏振3D眼鏡，在半反射鏡後看其中一個顯示器；這時另一個顯示器的虛像正好與使用者所觀察的這個顯示器重合。讓兩臺顯示器同步顯示左眼和右眼的圖像，通過偏振3D眼鏡的偏振片後讓觀察者的左眼和右眼接收到各自的圖像；這樣使用者就觀察到了有視差的3D圖像。
[0010]優選的，所述第一顯示器和第二顯示器形成的夾角為90°。
[0011]優選的，所述半反射鏡的透射光強度T與反射光強度R的比為5:5，即T/R = 5: 5。半反射鏡的厚度在保證TR比的情況下越薄越好，這樣可以避免半反射鏡前後兩個面反射重影帶來的影響。
[0012]優選的，所述半反射鏡為無色玻璃。
[0013]如果使用兩臺主機來分別輸出至第一顯示器和第二顯示器，很難達到圖像的同步輸出，為了使得3D效果更好，則最好能保證輸出值第一顯示器和第二顯示器的圖像同步，則第一顯示器和第二顯示器是由一臺主機控制。
[0014]所述偏振3D眼鏡中一鏡片的偏振方向為45° ,另一鏡片的偏振方向為135°。至少是左邊鏡片為45°的偏振方向還是右邊鏡片為45°的偏振方向是沒有影響的，因為主機的輸出可以根據眼鏡左右來改設置。
[0015]與現有技術相比，本實用新型的有益效果為:本實用新型的3D顯示系統能夠近距離觀看細緻的圖像。因為兩個顯示器輸出的圖像既沒有損失像素點，也是連續的圖像，畫面清晰細緻。本實用新型的3D顯示系統能夠直接採用現有常規的設備來實現，在達到觀看效果良好的同時，無需增加觀看成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的光路示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型做進一步的描述，但本實用新型的實施方式並不限於此。
[0018]如圖1, 一種3D顯不系統,包括LED第一顯不器、LED第二顯不器、半反射鏡和偏振3D眼鏡；其中LED第一顯示器和LED第二顯示器發射出的偏振光是同方向的，LED第一顯示器和LED第二顯不器的背光源為LED光源，LED第一顯不器和LED第二顯不器的面板為TN型面板(扭曲向列型面板)；在本實施例中，第一顯示器和第二顯示器是採用兩臺筆記本電腦。
[0019]第一顯示器與第二顯示器呈90°夾角放置在同一平面上；半反射鏡放置夾角的角平分線上，偏振3D眼鏡放置在半反射鏡後，且位於第一顯示器的正前方。
[0020]由於LED第一顯示器、2發射出的是同方向的偏振光，而第二顯示器所發出的光經過中間半反射鏡後，偏振方向恰好改變90°，與第一顯不器所發出的光偏振方向垂直。兩個顯示器分別顯示左眼和右眼需要的圖像。這樣，觀察者通過佩戴相應偏振方向的偏振3D眼鏡，使左眼只接受第二顯示器經半反射鏡反射的光，右眼只接受第一顯示器經半反射鏡透射的光，就可以觀察到3D效果。
[0021]圖1中，LED第二顯示器發出的45°偏振光的偏振方向在反射之後變成了豎直軸對稱的135° ,而135°恰好與45°垂直,也就是與LED第一顯不器發出的光的偏振方向垂直。這樣一來讓左眼右眼的偏振片偏振方向分別是135°和45°，就可以讓左眼只看到LED第一顯示器的圖像，右眼只看到LED第二顯示器的圖像了。這樣還有一個很大的好處，就是在生產過程不用區分左眼屏幕和右眼屏幕；全部按照45°的偏振角生產就可以了。
[0022]本實施例的半反射鏡放是一個關鍵器件，正是因為利用了這個半反射鏡，觀察者就可以在LED第一顯示器的位置上同時看到兩個顯示器所發出的圖像。調整也非常方便。
[0023]在實際的使用過程中，其實兩個顯示器並不用嚴格擺成90°的夾角，只要不影響視角，誤差20°以內都是可以的。把半反射鏡放到角平分線上也非常簡單。將擺放好顯示器後，先目測一下半反射鏡的位置，大致放在角平分線上，然後在觀測位置上戴上眼鏡，先睜開右眼看LED第一顯示器的位置，然後睜開左眼看LED第二顯示器邊框是不是與LED第一顯示器重合就可以了。可以採用這種方式將該3D系統中的顯示設備生產為獨立的顯示設備，固定後虛像的位置不會隨著視角的改變而改變，即在觀看的時候只要能同時看到兩個屏幕，隨便哪個角度都可以。關於半反射鏡，理想參數是T/R = 5:5(透射光強度/反射光強度)，對於14寸的屏幕來說長400mm，寬250mm就夠了。厚度在保證TR比的情況下越薄越好，這樣可以避免前後兩個面反射重影帶來的影響；半反射鏡採用無色玻璃最佳。
[0024]偏振3D眼鏡採用最普通的偏振3D眼鏡就可以了 ；其偏振方向分別是45°和135°。左右其實無所謂，因為電腦的輸出可以根據眼鏡左右來改設置。以現在的工藝，這種精度要求的偏振眼鏡，質量好一些的成本也只有幾塊錢而已。放置一臺普通的筆記本電腦，屏幕左邊與之垂直放置一面普通的鏡子。顯示器發出的光偏振方向是45°，鏡子中的像發出的光偏振方向是135°。而3D眼鏡右眼鏡片偏振方向是45° ,左眼鏡片偏振方向是135°，那麼，因為線偏振光是不能通過偏振方向與之垂直的偏振片的，所以通過兩個鏡片分別觀察顯示器和鏡子中的像就會有不同的效果。由於拍攝角度的關係，不能很好地反應真實效果，實際觀察的效果是通過右眼鏡片只能看到實際的電腦屏幕，而看鏡子中的電腦屏幕是黑的；通過左眼鏡片只能看到鏡子中的電腦屏幕，而實際的電腦屏幕是黑的。
[0025]當觀察視頻信號時，視頻信號分為靜態圖像和動態圖像。
[0026]當為靜態圖像時，原理很簡單，因為進入左右眼的分別是左右兩個顯示器的圖像。所以讓左邊的顯示器顯示你左眼看到的圖像，右邊的顯示器顯示你右邊看到的圖像就可以了。不過需要注意的是，由於看到的左邊顯示器的圖像是左右顛倒的，所以需要讓左邊顯示器播放水平翻轉的圖片。如果有現成的3D照片的話，讓LED第二顯示器顯示右眼圖像，讓LED第一顯示器顯示水平翻轉過的左眼圖像就可以了。自己製作也非常簡單，對準一個物體，用相機當你的一個眼睛，從左邊對著他拍一張照片，然後向右移動兩眼之間那麼長的距離，再拍一張照片，然後讓LED第二顯示器顯示從右邊拍的圖像，讓LED第一顯示器顯示水平翻轉過的左邊拍的圖像就可以了。
[0027]當為動態圖像時，也就是視頻，遊戲。這個實現起來難度主要在於如何讓兩個電腦顯示的圖像同步。對於一臺主機，兩個顯示器的情況，沒有問題，直接輸出就好了。但是對於兩臺獨立的筆記本電腦這種情況，則需要更複雜的處理。
[0028]3D的片源已經是現成的，包含了左右眼所需要的圖像，大型3D立體遊戲也是可以輸出左右兩眼的圖像的。使用TriDef 3D，Iz3D這一類的軟體就可以做到這些。至於兩屏同步顯示，測試發現使用無線區域網(WLAN)的傳輸速度和穩定性難以滿足要求，但是使用有線區域網(LAN)，或是交叉線直接連接是可以滿足這一要求的。
[0029]基本算法的原理如下，首先由A向B送出同步矯正信號，內容是A機器上的系統時間值Tal，同時A自己也記錄下發出信號的時間。B接受到後立即返回信號給A，內容是B機器上的系統時間值Tb。A在接收到B返回的信號Tb後，同時記錄下接收到信號時自己的系統時間Ta2。這樣一來，就可以計算出AB兩機的傳輸時間差，那麼AB兩機的系統時間差就可以計算出來，TS= (Tb-Tal-Tab)。得到了 AB兩機系統的時間差Ts，準備工作就做完了。播放視頻實質上就是高速播放圖片。那麼當A機想在自己系統時間時間！^播放圖片P時，就提前把時間信號(Ts+T3)發給B，讓B在B系統時間的(Ts+T3)時播放圖片P就可以了。其中提前量應大於傳輸所需時間Tab。這一過程是實時進行的，所以可以不斷修正AB兩機之間的時間差，達到同步播放。
[0030]以上所述的本實用新型的實施方式，並不構成對本實用新型保護範圍的限定。任何在本實用新型的精神原則之內所作出的修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的權利要求保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種3D顯示系統，其特徵在於，包括第一顯示器、第二顯示器、半反射鏡和偏振3D眼鏡；其中第一顯示器和第二顯示器發射出的偏振光是同方向的，第一顯示器和第二顯示器的背光源為LED光源或CCFL光源，第一顯示器和第二顯示器的面板為TN型面板； 第一顯示器與第二顯示器呈a夾角放置在同一平面上，70°110° ;半反射鏡放置夾角的角平分線上，偏振3D眼鏡放置在半反射鏡後，且位於第一顯示器或第二顯示器的正前方。
2.根據權利要求1所述的3D顯示系統，其特徵在於，所述第一顯示器和第二顯示器形成的夾角為90°。
3.根據權利要求1或2所述的3D顯示系統，其特徵在於，所述半反射鏡的透射光強度T與反射光強度R的比為5:5，即T/R=5:5。
4.根據權利要求3所述的3D顯示系統，其特徵在於，所述半反射鏡為無色玻璃。
5.根據權利要求1所述的3D顯示系統，其特徵在於，所述第一顯示器和第二顯示器是由一臺主機控制。
6.根據權利要求5所述的3D顯示系統，其特徵在於，所述偏振3D眼鏡中一鏡片的偏振方向為45° ,另一鏡片的偏振方向為135°。
【文檔編號】G02B27/26GK203941346SQ201420204188
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年4月24日 優先權日:2014年4月24日
【發明者】谷昕煒, 其他發明人請求不公開姓名 申請人:盧桓, 谷昕煒