專利名稱：顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及三維顯示裝置，尤其涉及一種顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置。
背景技術(shù)：
三維顯示區(qū)別于二維顯示就是要通過各種方法給觀看者帶來視覺上的深度感知， 使其自然或不自然地獲得畫面中第三維度的信息，這種獲取方式的自然與不自然對(duì)于觀看 者來說就有真三維與假三維(或者說準(zhǔn)三維)的區(qū)別。三維顯示技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)產(chǎn)生 大量的成果，這些成果大致可以分為全息三維顯示、體三維顯示、體視三維顯示等。全息技 術(shù)能夠產(chǎn)生非常逼真的空間效果，但是在動(dòng)態(tài)顯示方面它需要高分辨的空間光調(diào)制器以及 超高速的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這兩個(gè)因素極大地限制了這使這種技術(shù)的進(jìn)步，使它目前還不能 很好地進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用。體三維顯示和體視三維顯示目前都已有比較好的顯示設(shè)備出現(xiàn)，其 中也有部分設(shè)備能滿足全視角觀看的要求，但顯示裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜造價(jià)也比較昂貴。并 且現(xiàn)有的三維顯示器顯示面積都很小，要想實(shí)現(xiàn)一種數(shù)十平米的大面積準(zhǔn)三維顯示，我們 只能另辟蹊徑。 于是，我們回歸到最簡(jiǎn)單的成像理論，基于反射成像原理和多視點(diǎn)拼接以及偏振
光原理構(gòu)建了一種簡(jiǎn)單實(shí)用的顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置。 VIZ00公司在US 2008/0144175 Al中公開了一種類金字塔結(jié)構(gòu)的懸浮式顯示裝
置，該裝置基于反射鏡像原理，通過四個(gè)反射鏡，把反射鏡上方或下方的平面圖像成像在類
金字塔結(jié)構(gòu)的中心，可以實(shí)現(xiàn)360。全角度觀看。然而人們?cè)谟^察這種儀器顯示的圖像時(shí)，
卻會(huì)看到頂部的投影屏幕。目前都是通過在屏幕四周設(shè)置垂簾，或者在裝置四周設(shè)置護(hù)欄，
來限制觀察角度。所以人們只能在一定得觀察距離之外和有限的觀察角度之內(nèi)觀賞，否則
便會(huì)暴漏頂部屏幕。本發(fā)明利用偏振光的原理，有效克服了這一缺點(diǎn)，提供一種顯示屏幕遮
擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯 示裝置。 顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置包括偏振顯示器、金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射 鏡、第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片、第四偏振片和底座，底座中心設(shè)有金字塔型偏振 旋轉(zhuǎn)反射鏡，金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡上方設(shè)有偏振顯示器，金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡為 正四棱錐或正四棱臺(tái)，正四棱錐或正四棱臺(tái)的四個(gè)側(cè)面均與底面成45。角，底座四周垂直 設(shè)有第一偏振片，第二偏振片，第三偏振片，第四偏振片。 所述的偏振顯示器為液晶顯示器或非偏振光的顯示器與線偏振器的組合件。所述 的金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡為部分反射部分透射的金字塔型反射鏡，金字塔型反射鏡材料 表面有偏振光選擇性反射特性。所述的金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡具有部分反射部分透射的金字塔型反射鏡，在金字塔型反射鏡各個(gè)側(cè)面貼有位相延遲片。所述的金字塔型偏振旋 轉(zhuǎn)反射鏡具有部分反射部分透射的金字塔型反射鏡，在金字塔型反射鏡表面鍍有偏振反射 膜。 本發(fā)明可以將顯示屏幕利用偏振片簡(jiǎn)單的遮擋起來，提高懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置 的應(yīng)用范圍。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是顯示屏幕遮擋懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置原理圖； 圖3是使用相位延遲片的顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置原理圖；
圖4是使用偏振反射膜顯德示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置包括偏振顯示器1、金字塔型 偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡2、第一偏振片3、第二偏振片4、第三偏振片5、第四偏振片6和底座7，底座 7中心設(shè)有金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡2，金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡2上方設(shè)有偏振顯示器1， 金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡2為正四棱錐或正四棱臺(tái)，正四棱錐或正四棱臺(tái)的四個(gè)側(cè)面均與 底面成45°角，底座7四周垂直設(shè)有第一偏振片3，第二偏振片4，第三偏振片5，第四偏振 片6。顯示液晶屏與金字塔底面平行放置，與金字塔底面的最佳距離是地面邊長(zhǎng)的一半，這 樣可以保證金字塔四個(gè)反射面反射產(chǎn)生的像能在金字塔的中的位置同一，在人的觀察中形 成立體影像。 所述的偏振顯示器1為液晶顯示器或非偏振光的顯示器與線偏振器的組合件。偏 振顯示器1可采用液晶屏，如TFT型，0LED型等，這些屏幕發(fā)出的就是線偏振光；偏振顯示 器1也可以采用投影屏幕，并且在投影屏的前方放置一個(gè)偏振片，這樣也可以得到線偏振 光。 如圖2所示，金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡2為部分反射部分透射的金字塔型反射鏡 21，金字塔型反射鏡材料表面有偏振光選擇性反射特性。金字塔型反射鏡21表面會(huì)形成一 定的反射，產(chǎn)生部分反射部分透射特性，并且反射率估計(jì)在10% 20%，金字塔側(cè)面與底 面的夾角都是45。角。其中金字塔型反射鏡21材料表面有偏振光選擇性反射特性。金字 塔形反射鏡21可以是一個(gè)水晶等材料制成的正四棱錐，其表面會(huì)形成一定的反射，產(chǎn)生部 分反射部分透射特性。金字塔形反射鏡也可以用玻璃平板圍成一個(gè)金字塔型的結(jié)構(gòu)，玻璃 表面產(chǎn)生部分反射部分透射的特性。由于傾斜反射，表面反射對(duì)不同偏振方向的光具有不 同的反射率，因此形成具有偏振反射特性的反射鏡。具體原理是，偏振光經(jīng)過反射面反射， 由于s光和P光的反射系數(shù)不同并且P光會(huì)產(chǎn)生n的相位差，得到的反射光線偏振方向改 變或者反射光線成為橢圓偏振光。 液晶屏l所發(fā)出來的光是偏振光，因此放置四個(gè)偏振片時(shí)，使偏振片的偏振方向 與液晶屏光線的偏振方向垂直，液晶屏1直接射向偏振片3、4、5、6的光線a不能透過偏振 片，從而不能夠被觀察者V看到。而液晶屏的偏振光線b在經(jīng)過金字塔21的反射后，光線的偏振方向會(huì)發(fā)生改變，這些光線可以透過偏振片被觀察者V看到。這樣觀察者就這能夠 看到顯示系統(tǒng)所成的懸浮像，而不能看到頂部的顯示屏。故而本系統(tǒng)能使觀察者獲得更好 的視覺體驗(yàn)。 如圖3所示，金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡2具有部分反射部分透射的金字塔型反射 鏡21，在金字塔型反射鏡21各個(gè)側(cè)面貼有位相延遲片22。金字塔型反射鏡21表面會(huì)形成 一定的反射，產(chǎn)生部分反射部分透射特性，并且反射率估計(jì)在10% 20%，金字塔側(cè)面與 底面的夾角都是45。角。金字塔形反射鏡21可以是一個(gè)水晶等材料制成的正四棱錐，其表 面會(huì)形成一定的反射，產(chǎn)生部分反射部分透射特性。金字塔形反射鏡也可以是用玻璃平板 圍成的一個(gè)金字塔型結(jié)構(gòu)，玻璃表面產(chǎn)生部分反射部分透射的特性。為了提高反射率，也可 以在玻璃表面鍍制光學(xué)干涉薄膜。在金字塔型反射鏡21的四個(gè)側(cè)面貼上相位延遲片22。 偏振光在反射鏡表面發(fā)生反射時(shí)，要經(jīng)過相位延遲片。由于o光和e光存在相位差，反射光 線可以是橢圓偏振光或者與入射光相比發(fā)生了方向偏轉(zhuǎn)的線偏振光。 液晶屏l所發(fā)出來的光是偏振光，因此放置四個(gè)偏振片時(shí)，使偏振片的偏振方向 與液晶屏光線的偏振方向垂直，液晶屏1直接射向偏振片3、4、5、6的光線a不能透過偏振 片，從而不能夠被觀察者V看到。而液晶屏的偏振光線b在經(jīng)過金字塔21的反射的前后過 程中，偏振光線b經(jīng)過相位延遲片22，偏振光線b的偏振方向會(huì)發(fā)生改變，這些光線可以透 過偏振片被觀察者V看到。這樣觀察者就這能夠看到顯示系統(tǒng)所成的懸浮像，而不能看到 頂部的顯示屏。故而本系統(tǒng)能使觀察者獲得更好的視覺體驗(yàn)。 如圖4所示，金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡2具有部分反射部分透射的金字塔型反射 鏡21，在金字塔型反射鏡21表面鍍有偏振反射膜23。金字塔型反射鏡21表面會(huì)形成一定 的反射，產(chǎn)生部分反射部分透射特性，并且反射率估計(jì)在10% 20%，金字塔側(cè)面與底面 的夾角都是45。角。金字塔形反射鏡21是一個(gè)水晶等材料制成的正四棱錐，金字塔側(cè)面與 底面的夾角都是45。角，且用部分反射部分透射型材料制成，反射率估計(jì)在10% 20%。 其表面會(huì)形成一定的反射，產(chǎn)生部分反射部分透射特性。金字塔形反射鏡也可以用玻璃平 板圍成一個(gè)金字塔型的結(jié)構(gòu)，玻璃表面產(chǎn)生部分反射部分透射的特性。在金字塔型反射鏡 21的四個(gè)側(cè)面鍍上偏振反射光學(xué)干涉薄膜23。偏振光在經(jīng)過偏振反射光學(xué)干涉薄膜23的 反射后，偏振方向會(huì)發(fā)生改變，因此形成具有偏振反射特性的反射鏡。 液晶屏l所發(fā)出來的光是偏振光，因此放置四個(gè)偏振片時(shí)，使偏振片的偏振方向 與液晶屏光線的偏振方向垂直，液晶屏1直接射向偏振片3、4、5、6的光線a不能透過偏振 片，從而不能夠被觀察者V看到。而液晶屏的偏振光線b在經(jīng)過偏振反射光學(xué)干涉薄膜23 的反射后，偏振光線b的偏振方向會(huì)發(fā)生改變，這些光線可以透過偏振片被觀察者V看到。 這樣觀察者就這能夠看到顯示系統(tǒng)所成的懸浮像，而不能看到頂部的顯示屏。故而本系統(tǒng) 能使觀察者獲得更好的視覺體驗(yàn)。
權(quán)利要求
一種顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置，其特征在于包括偏振顯示器(1)、金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡(2)、第一偏振片(3)、第二偏振片(4)、第三偏振片(5)、第四偏振片(6)和底座(7)，底座(7)中心設(shè)有金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡(2)，金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡(2)上方設(shè)有偏振顯示器(1)，金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡(2)為正四棱錐或正四棱臺(tái)，正四棱錐或正四棱臺(tái)的四個(gè)側(cè)面均與底面成45°角，底座(7)四周垂直設(shè)有第一偏振片(3)，第二偏振片(4)，第三偏振片(5)，第四偏振片(6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置，其特征在于所述的偏振顯示器(1)為液晶顯示器或非偏振光的顯示器與線偏振器的組合件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置，其特征在于所 述的金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡(2)為部分反射部分透射的金字塔型反射鏡(21)，金字塔型反射鏡材料表面有偏振光選擇性反射特性。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置，其特征在于所述的金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡(2)具有部分反射部分透射的金字塔型反射鏡(21)，在金字塔型反射鏡(21)各個(gè)側(cè)面貼有位相延遲片(22)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置，其特征在于所述的金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡(2)具有部分反射部分透射的金字塔型反射鏡(21)，在金字塔型反射鏡(21)表面鍍有偏振反射膜(23)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顯示屏幕遮擋的懸浮式準(zhǔn)三維顯示裝置。它包括偏振顯示器、金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡、第一偏振片、第二偏振片、第三偏振片、第四偏振片和底座，底座中心設(shè)有金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡，金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡上方設(shè)有偏振顯示器，金字塔型偏振旋轉(zhuǎn)反射鏡為正四棱錐或正四棱臺(tái)，正四棱錐或正四棱臺(tái)的四個(gè)側(cè)面均與底面成45°角，底座四周垂直設(shè)有第一偏振片，第二偏振片，第三偏振片，第四偏振片。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可360°環(huán)繞觀看，可以近距離多角度觀看，既可實(shí)現(xiàn)數(shù)十平米的大面積準(zhǔn)三維顯示，又可實(shí)現(xiàn)小型號(hào)便攜式三維顯示。
文檔編號(hào)G02B5/00GK101702058SQ20091015386
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月16日
發(fā)明者劉旭, 李帥, 李海峰, 茹啟田, 謝一舟, 龔翰墨 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)