[发明专利]液晶光学模块以及采用该液晶光学模块的多功能眼镜

说明书

技术领域

本发明涉及液晶光学模块，以及采用该液晶光学模块的用于实现一个或多个观察功能的眼镜。

背景技术

与常规的观察二维图像相比，图像的三维（3D）显示为查看这种图像的观察者提供了更加愉悦的体验。为了使观察者有效观察3D图像，略微不同的图像呈现在观察者的左眼和右眼中，以便使得观察者感知到幻觉的深度感。下文中，左眼图像和右眼图像表示分别将由观察者的左眼和右眼看见的图像，用于产生3D感觉效果。

在基于快门的3D显示中，显示屏在不同的时刻显示出左眼图像和右眼图像。这样要求观察者佩戴专门的眼镜，该眼镜具有左眼透镜和右眼透镜，这些透镜构造成分别位于观察者的左眼和右眼前面。观察基于快门的3D显示的情形在图1中示出。当左眼图像在3D显示上显示时，触发机构，使得左眼透镜形成为透明的，而右眼透镜形成为不透明。当右眼图像显示时可由这种机构执行类似的操作。通过采用左右眼显示图案来同步化眼镜的操作，并且以足够高的速度来显示左右眼图像，因此观察者可以感觉出3D图像。这种同步化可以通过将该显示与眼镜通过导线连接而实现，或者眼镜可从显示无线接收该同步化信号而实现。

在基于偏光的3D显示中，左眼图像和右眼图像可以由不同的光束来产生，其中该不同的光束具有彼此垂直的偏光。这两个图像同时显示。观察基于偏光的3D显示的情形如图2所示。通过设置采用偏光方向与左眼图像相同的偏光器，使得左眼图像可以穿过偏光镜，而同时阻断了右眼图像。类似的操作用于提取右眼图像。因此，通过佩戴左眼透镜和右眼透镜为偏光镜的专门眼镜使得观察者观察3D图像，其中这些偏光镜的偏光方向分别采用左眼和右眼图像的偏光方向来对准。

在补色立体3D显示中，左眼图像和右眼图像以不同的颜色光束进行传送，并且叠加在一起。通过使被叠加的图像穿过其颜色与传输左（右）眼图像的光束严格匹配的彩色滤光器，从被叠加的图像中提取左（右）眼图像是可能的。观察补色立体3D显示的情形如图3所示。为了享受补色立体3D图像的3D观察，观察者可佩戴具有左眼和右眼透镜的专门眼镜，其中该左眼和右眼透镜是分别与左眼和右眼图像的颜色匹配的彩色滤光器。

还可以通过普尔弗里希效应使人体验到3D视觉感受。普尔弗里希效应是其中在观察范围内物体的横向运动由具有深度成分的视觉皮层进行解释的一种心理物理现象，这是因为两眼之间的信号时间的相对差所致。为了实现普尔弗里希效应，观察者可以佩戴深色滤光器设置在一只眼睛之上的专门眼镜。能广泛接受的明显深度的解释是视网膜亮度（相对于另一只眼睛）的减小在信号传输中产生了相应的延迟，导致运动物体中的瞬时空间不同。

对于基于普尔弗里希效应的3D显示以及观察设置来说，要求观察者对于每种类型的显示或者提供3D观察体验的设置而言佩戴特定的眼镜。因此要求不同的眼镜对。对于终端用户来说具有不同的眼镜是不方便的。因此希望具有单对多功能眼镜，用于观察不同的3D显示和/或用于引起普尔弗里希效应。

发明内容

本发明的第一方面是第一种多功能眼镜，用于使用户在存在电源时观察基于快门的3D显示，或者在缺少电源时观察基于偏光的3D显示。该眼镜包括左眼光学模块以及右眼光学模块，每个光学模块是第一液晶光学模块。该第一液晶光学模块包括：第一透明导电层；第二透明导电层；位于该第一和第二透明导电层之间的液晶层；粘结到该第一透明导电层的未粘结到液晶层的表面上的透明防护层；以及以偏光方向为特征的线性偏光器，该线性偏光器粘结到第二透明导电层的未粘结到液晶层上的表面上。该眼镜还包括电子设备，该电子设备构造成：由电源供电；从基于快门的3D显示接收同步信号；在左眼光学模块的第一和第二透明导电层之间提供第一电压差；以及在右眼光学模块的第一和第二透明导电层之间提供第二电压差。此外，该眼镜的特征在于：左眼和右眼光学模块的线性偏光器具有互相垂直的偏光方向；当缺少电源时，该电子设备将第一电压差和第二电压差都设定为零伏，因而使用户观察基于偏光的3D显示；以及当电源存在时，该电子设备设置第一电压差和第二电压差，从而根据该同步信号允许图像穿过左眼光学模块或右眼光学模块，因而使得用户可以观察基于快门的3D显示。

优选的是，该电子设备或包括射频无线接收器或包括红外接收器，用于从该基于快门的3D显示接收同步信号；可选地，可以包括二者，用于进一步与多种系统进行兼容。