[發明專利]液晶光學模塊以及采用該液晶光學模塊的多功能眼鏡

在審

• 申請號: 201310329876.6
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103676177A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 曾永漢;陳家倫
• 申請（專利權）人: 方維創新有限公司
• 主分類號: G02B27/26
• 分類號: G02B27/26;G02F1/1343;G02F1/1335;G02F1/133
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理事務所(普通合伙) 11270
• 代理人: 武晨燕;遲姍

技術領域

本發明涉及液晶光學模塊，以及采用該液晶光學模塊的用于實現一個或多個觀察功能的眼鏡。

背景技術

與常規的觀察二維圖像相比，圖像的三維（3D）顯示為查看這種圖像的觀察者提供了更加愉悅的體驗。為了使觀察者有效觀察3D圖像，略微不同的圖像呈現在觀察者的左眼和右眼中，以便使得觀察者感知到幻覺的深度感。下文中，左眼圖像和右眼圖像表示分別將由觀察者的左眼和右眼看見的圖像，用于產生3D感覺效果。

在基于快門的3D顯示中，顯示屏在不同的時刻顯示出左眼圖像和右眼圖像。這樣要求觀察者佩戴專門的眼鏡，該眼鏡具有左眼透鏡和右眼透鏡，這些透鏡構造成分別位于觀察者的左眼和右眼前面。觀察基于快門的3D顯示的情形在圖1中示出。當左眼圖像在3D顯示上顯示時，觸發機構，使得左眼透鏡形成為透明的，而右眼透鏡形成為不透明。當右眼圖像顯示時可由這種機構執行類似的操作。通過采用左右眼顯示圖案來同步化眼鏡的操作，并且以足夠高的速度來顯示左右眼圖像，因此觀察者可以感覺出3D圖像。這種同步化可以通過將該顯示與眼鏡通過導線連接而實現，或者眼鏡可從顯示無線接收該同步化信號而實現。

在基于偏光的3D顯示中，左眼圖像和右眼圖像可以由不同的光束來產生，其中該不同的光束具有彼此垂直的偏光。這兩個圖像同時顯示。觀察基于偏光的3D顯示的情形如圖2所示。通過設置采用偏光方向與左眼圖像相同的偏光器，使得左眼圖像可以穿過偏光鏡，而同時阻斷了右眼圖像。類似的操作用于提取右眼圖像。因此，通過佩戴左眼透鏡和右眼透鏡為偏光鏡的專門眼鏡使得觀察者觀察3D圖像，其中這些偏光鏡的偏光方向分別采用左眼和右眼圖像的偏光方向來對準。

在補色立體3D顯示中，左眼圖像和右眼圖像以不同的顏色光束進行傳送，并且疊加在一起。通過使被疊加的圖像穿過其顏色與傳輸左（右）眼圖像的光束嚴格匹配的彩色濾光器，從被疊加的圖像中提取左（右）眼圖像是可能的。觀察補色立體3D顯示的情形如圖3所示。為了享受補色立體3D圖像的3D觀察，觀察者可佩戴具有左眼和右眼透鏡的專門眼鏡，其中該左眼和右眼透鏡是分別與左眼和右眼圖像的顏色匹配的彩色濾光器。

還可以通過普爾弗里希效應使人體驗到3D視覺感受。普爾弗里希效應是其中在觀察范圍內物體的橫向運動由具有深度成分的視覺皮層進行解釋的一種心理物理現象，這是因為兩眼之間的信號時間的相對差所致。為了實現普爾弗里希效應，觀察者可以佩戴深色濾光器設置在一只眼睛之上的專門眼鏡。能廣泛接受的明顯深度的解釋是視網膜亮度（相對于另一只眼睛）的減小在信號傳輸中產生了相應的延遲，導致運動物體中的瞬時空間不同。

對于基于普爾弗里希效應的3D顯示以及觀察設置來說，要求觀察者對于每種類型的顯示或者提供3D觀察體驗的設置而言佩戴特定的眼鏡。因此要求不同的眼鏡對。對于終端用戶來說具有不同的眼鏡是不方便的。因此希望具有單對多功能眼鏡，用于觀察不同的3D顯示和/或用于引起普爾弗里希效應。

發明內容

本發明的第一方面是第一種多功能眼鏡，用于使用戶在存在電源時觀察基于快門的3D顯示，或者在缺少電源時觀察基于偏光的3D顯示。該眼鏡包括左眼光學模塊以及右眼光學模塊，每個光學模塊是第一液晶光學模塊。該第一液晶光學模塊包括：第一透明導電層；第二透明導電層；位于該第一和第二透明導電層之間的液晶層；粘結到該第一透明導電層的未粘結到液晶層的表面上的透明防護層；以及以偏光方向為特征的線性偏光器，該線性偏光器粘結到第二透明導電層的未粘結到液晶層上的表面上。該眼鏡還包括電子設備，該電子設備構造成：由電源供電；從基于快門的3D顯示接收同步信號；在左眼光學模塊的第一和第二透明導電層之間提供第一電壓差；以及在右眼光學模塊的第一和第二透明導電層之間提供第二電壓差。此外，該眼鏡的特征在于：左眼和右眼光學模塊的線性偏光器具有互相垂直的偏光方向；當缺少電源時，該電子設備將第一電壓差和第二電壓差都設定為零伏，因而使用戶觀察基于偏光的3D顯示；以及當電源存在時，該電子設備設置第一電壓差和第二電壓差，從而根據該同步信號允許圖像穿過左眼光學模塊或右眼光學模塊，因而使得用戶可以觀察基于快門的3D顯示。

優選的是，該電子設備或包括射頻無線接收器或包括紅外接收器，用于從該基于快門的3D顯示接收同步信號；可選地，可以包括二者，用于進一步與多種系統進行兼容。