專利名稱：偏振眼鏡以及采用該偏振眼鏡的立體顯示系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種偏振眼鏡以及采用該偏振眼鏡的顯示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人類在觀看周圍世界時，不僅能看到物體的寬度和高度，而且能知道它們的深度，能判斷物體之間或觀看者與物體之間的距離。這種三維視覺特性產(chǎn)生
的主要原因是人們通?？偸请p目同時觀看物體，而由于兩只眼睛視軸的間距(約65mm),左眼和右眼在看一定距離的物體時，左眼和右眼所接收到的視覺圖像是存在一定的移位，這種移位產(chǎn)生的視覺上的差異叫做視差，因而大腦通過眼球的運動、調(diào)整，綜合了這兩幅圖像的信息，就產(chǎn)生立體感。
目前，根據(jù)人眼睛產(chǎn)生立體感的基本原理，已經(jīng)使用的立體顯示系統(tǒng)通常包括信源、顯示器以及一偏振眼鏡。該信源為該顯示器提供圖像信號，該顯示器對圖像信號解碼并顯示相應(yīng)的圖像，該立體眼鏡輔助觀察者觀看立體影像。
該信源可以由具有兩個鏡頭和兩個攝影器件的立體攝像機攝取，其用來模擬人的兩只眼睛攝取圖像，兩個鏡頭之間的距離及其光軸之間的夾角和距離必須模仿人的兩個眼球動作，隨著拍攝物體的距離變化不斷進行調(diào)整，以使拍攝的兩個圖像的視差與人眼直接觀看的視差相同。立體攝像機輸出的左右兩個圖像信號，采取頻帶壓縮或碼率壓縮等方法傳送到該顯示器，該顯示器解碼圖像信號，在屏幕上同時顯示分別提供給左眼和右眼的兩幅圖像左眼圖像、右眼圖像。
通常，該顯示器上設(shè)置一偏振裝置，將左眼圖像和右眼圖像調(diào)制成為偏振方向正交的線偏振光。觀察者為體驗到立體圖像，觀看時需戴上偏振眼鏡。其
3中，左眼所對鏡片的偏振軸與左眼圖像線偏振光的偏振方向相同，而右眼所對 鏡片的偏振軸與右眼圖像線偏振光的偏振方向相同。這樣，人的左眼只能觀察 到左眼圖像，人的右眼只能觀察到右眼圖像，雙眼就感受到圖像的視差，經(jīng)過 大腦的作用人就感受到產(chǎn)生立體感。
然而，人眼的感光細胞習(xí)慣于自然光，自然光的偏振方向是在各個方向分 布均勻的非線偏振光，其對人眼感光細胞的刺激在各個偏振方向上是相同的。 但是人眼通過這種偏振眼鏡所接收的光是線偏振光。人眼的感光細胞僅接收一 個偏振方向的光能刺激，其獲得的刺激是非均衡的。因此，當立體電視系統(tǒng)采 用這種產(chǎn)生線偏振光的偏振眼鏡時，觀察者很容易會出現(xiàn)眼干、眼脹、眼痛、 視覺疲勞，甚至頭暈、頭痛等不良反應(yīng)。另外，用戶釆用這種產(chǎn)生線偏振光偏 振眼鏡的進行其他方面的應(yīng)用時，如用作太陽鏡時，同樣會導(dǎo)致上述不良反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種偏振眼鏡以及采用該偏振眼鏡的立體顯示系 統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有偏振眼鏡和立體顯示系統(tǒng)導(dǎo)致用戶不良反應(yīng)的問題。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的， 一種偏振眼鏡，所迷的偏振眼鏡包括偏振片，所述 偏振片使經(jīng)射向偏振眼鏡的光成為線偏振光，所述偏振眼鏡還包括與所述偏振 片層疊設(shè)置的補償膜，所述的補償膜用來對所述線偏振光進行相位補償，將所 述線偏振光轉(zhuǎn)換成非線偏振光。所述偏振片包括一靠近觀察者眼睛的內(nèi)側(cè)面和一相對該內(nèi)側(cè)面的外側(cè)面， 所述補償膜設(shè)置于所述偏振片的內(nèi)側(cè)面。
所述補償膜是由對光各向異性的雙折射物質(zhì)制成，其具有一光軸，該光軸
與補償膜表面平行，且與該偏振片的偏振方向呈45度夾角。
所述補償膜是由具有精確厚度的石英、方解石或云母制成的波片或者液晶 分子制成的薄膜。
所述補償膜用來對可見光中特定波長的光進行7T / 2奇數(shù)倍的相位補償，使該波長的光由線偏振光轉(zhuǎn)化為圓偏振光，其余波長的光則轉(zhuǎn)化為橢圓偏振光。
所述的特定波長的光是波長550nm的綠光。
所述偏振眼鏡還包括一增透膜，所述增透膜與所述補償膜夾持所述偏振片， 且所述增透膜所增透光波的波長等于所述補償膜所補償光波的波長。 所述補償膜所補償?shù)墓獾牟ㄩL范圍是380nm至760nm。
本發(fā)明還提供了一種立體顯示系統(tǒng)，其包括 一顯示裝置， 一為該顯示裝 置提供立體圖像信號的信源以及一用于觀看該顯示裝置所顯示圖像的偏振眼 鏡，該偏振眼鏡為具有上述技術(shù)特征的偏振眼鏡。
所述顯示裝置包括一設(shè)置于其屏幕前面的偏振片，所述偏振片具有兩個偏 振方向，所述偏振眼鏡的兩個鏡片分別包括兩種偏振方向不同的偏振片，其偏 振方向分別與該顯示裝置的偏振片的偏振方向相同。
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，當佩戴者帶本發(fā)明的偏振眼鏡觀看顯示裝置 顯示的立體圖像時，該顯示裝置發(fā)出的光經(jīng)該偏振片成為線偏振光，該線偏振 光經(jīng)過透明元件對該線偏振光進行相位補償，使該線偏振光轉(zhuǎn)化為非線偏振光， 這樣人眼感受的光是非線偏振光，人眼的感光細胞接收的刺激來自多個方向， 而非某一特定方向。這樣人眼睛獲得的刺激獲得改善。因此，當觀察者佩戴這 種產(chǎn)生非線偏振光的偏振眼鏡時，可以有效緩解眼千、眼脹、眼痛、視覺疲勞， 甚至頭暈、頭痛等視覺不良反應(yīng)。


圖1是本發(fā)明立體顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1所示立體顯示系統(tǒng)中偏振眼鏡的鏡片沿A-A方向截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅 僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
請參閱圖1，是本發(fā)明立體顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該立體顯示系統(tǒng)包括 一顯示裝置101以及一用于觀看該顯示裝置101所顯示圖像的偏振眼鏡100， 該顯示裝置101的信源為立體圖像信號。
該顯示裝置101包括一設(shè)置于屏幕前面的偏振片103,該偏振片103具有 兩個偏振方向，這兩個不同的偏振方向使該顯示裝置101發(fā)出的光成為兩種不 同的線偏振光，這兩種不同偏振方向的偏振光顯示兩幅具有微小視差的畫面。
該偏振眼鏡100的兩個鏡片分別包括兩種偏振方向不同的偏振片，其偏振 方向分別與該顯示裝置的偏振片的偏振方向相同，以便于觀察者的兩個眼睛通 過不同的鏡片接受顯示裝置顯示的不同畫面，業(yè)界將觀察者接受的這兩種不同 的畫面分別稱為左眼圖像和右眼圖像。
請參閱圖2，是該偏振眼鏡100鏡片沿A-A方向的截面結(jié)構(gòu)示意圖。該該 偏振眼鏡100的鏡片包括一偏振片110以及一與該偏振片110層疊設(shè)置的補償 膜120。該偏振片110將外界射向該鏡片100的光形成沿偏振軸方向振動的線 偏振光，其為一薄片結(jié)構(gòu)，具有一靠近觀察者眼睛的內(nèi)側(cè)面和一相對該內(nèi)側(cè)面 的外側(cè)面。
該補償膜120設(shè)置于該偏振片110的內(nèi)側(cè)面，例如，通過對光各向同性的 粘合劑粘著于該偏振片IIO內(nèi)側(cè)面。該補償膜120針對人眼可見光進行相位補 償，使可見光由線偏振光變?yōu)榉蔷€偏振光。通常，該補償膜120是由對光各向 異性的雙折射物質(zhì)制成，如具有精確厚度的石英、方解石或云母制成的波片或 者液晶分子制成的薄膜，其光軸與補償膜表面平行，且與該偏振片的偏振方向 呈45度夾角。
來自該顯示裝置101的光經(jīng)該偏振片110的檢偏作用形成線偏振光而垂直 入射到補償膜120，偏振振動方向與波片光軸夾45度角，入射的光振動分解成 垂直于光軸(o振動)和平行于光軸(e振動)兩個分量，它們對應(yīng)晶片中的o光和e光。晶片中的o光和e光沿同一方向傳播，但由于晶片對o光和e光 折射率不同造成兩種光的傳播速度不同，這里o光和e光的電矢量可以表示為
五。二a。COS"Of+伊o)
其中，A是入射光的振幅，w是角頻率， 光的振動面與光軸夾角的互余角，并且
a。=爿CCWa
(1-1)
^是相位，a是入射的線偏振
令:
r 二 W
則，i-i式改寫為a.
么二COSzmS^ -認r67辟。
令
5為入射光的o光和e光的相位差； 則有
叢

"0
將上式兩邊平方再相加，則得:
7<formula>formula see original document page 8</formula>
該公式是橢圓方程。
由于該偏振片110的偏振方向與該補償膜120的光軸方向呈45度角，則
爿57iVa = ^COSa ,即"o = "e ,當氣、￡。的相位差5為(2k+l)兀/2，，該橢 圓方程演化為
(A)2+fe)2=c 這里c是定值，橢圓方程成為圓方程。
但5為(2k+1 )兀/2時(k為整數(shù))，即
2兀(no — ne) d / X = ( 2k + 1 )兀/ 2
其中，(no-ne)d是穿出波片后o光和e光之間產(chǎn)生光程差，d為波片厚度， no和ne為o光和e光的折射率，這時可以推得(nQ - ne) d = (2k+l)X/4。
由上述分析可知，當某一特定波長的線偏振光的o光和e光經(jīng)過該補償膜 120進行兀/2的相位補償，且線偏振光的偏振面與該補償膜120的光軸呈45 度夾角時，該補償膜120即可將該波長的線偏振光轉(zhuǎn)化為圓偏振光；同時，其 它波長的線偏振光則變化為橢圓偏振光；只有當該補償膜120對線偏振光的o 光和e光進行2兀的相位補償時，則該線偏振光仍為線偏振光，但是因為是在可 見光(380nm 760nm)范圍內(nèi)進行的相位補償，這種情況不可能實現(xiàn)，因為考 慮邊界條件時，即當該補償膜對760nm波長的光進行兀/2相位補償時，需 要波片厚度為165nm,而該波片對380nm波長光進行的補償為0.92兀，對于其 他非極限情況，所選擇的波片對可見光的補償都會小于0.92兀，不可能達到2兀， 因此，線偏振光經(jīng)過這種波片后只能為圓偏振光或者橢圓偏振光。
當佩戴者帶上具有該鏡片IOO的眼鏡后，該顯示裝置101發(fā)出的光經(jīng)該偏 振片IIO成為線偏振光，該線偏振光經(jīng)過該補償膜120后，針對可見光范圍內(nèi) 的某一特定波長的光成為圓偏振光，而其它波長的光成為橢圓偏振光，這樣人 眼感受的光是非線偏振光，人眼的感光細胞接收的刺激來自多個方向，而非某一特定方向。這樣人眼睛獲得的刺激獲得改善。因此，當觀察者佩戴這種產(chǎn)生 非線偏振光的偏振眼鏡時，可以有效緩解眼千、眼脹、眼痛、視覺疲勞，甚至 頭暈、頭痛等^L覺不良反應(yīng)。
另外，為了進一步提高人眼觀察的舒適性，還可以在該偏振片110的外側(cè) 面沉積一增透膜，該增透膜與該補償膜110夾持該偏振片120,且該增透膜所
增透光波的波長等于該補償膜120所補償光波的波長，這樣，保證對人眼刺激
最大的光是圓偏振光。
在實際應(yīng)用中，考慮人眼的感光細胞對于550nm波長的光最敏感，可以使 該補償膜120對波長550nm的光進行兀/2的相位補償，而該偏振片外側(cè)面設(shè) 置厚度為275nm的增透膜。這樣保證人眼接受的光波中，550nm的綠色光能 量最大，并且是圓偏振光，這種情況下最能滿足人的視覺舒適性。
同樣，根據(jù)實際情況，也可以使該補償膜120對其它波長的線偏振光進行 兀/2的相位補償而使該波長的線偏振光成為圓偏振光時，同時在該偏振片120 夕卜側(cè)面沉積針對該波長的增透膜。
在上述實施方式中，該補償膜110的光軸與該偏振片的偏振方向呈45度 夾角僅是為了獲得圓偏振光的條件，如果其夾角并非45度，則仍可實現(xiàn)由線偏 振光到橢圓偏振光的轉(zhuǎn)化。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種偏振眼鏡，所述的偏振眼鏡包括偏振片，所述偏振片使經(jīng)射向偏振眼鏡的光成為線偏振光，其特征在于，所述偏振眼鏡還包括與所述偏振片層疊設(shè)置的補償膜，所述的補償膜用來對所述線偏振光進行相位補償，將所述線偏振光轉(zhuǎn)換成非線偏振光。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振眼鏡，其特征在于，所述偏振片包括一靠近 觀察者眼睛的內(nèi)側(cè)面和一相對該內(nèi)側(cè)面的外側(cè)面，所述補償膜設(shè)置于所述偏振 片的內(nèi)側(cè)面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振眼鏡，其特征在于，所述補償膜是由對光各 向異性的雙折射物質(zhì)制成，其具有一光軸，該光軸與補償膜表面平行，且與該 偏振片的偏振方向呈45度夾角。
4、 如權(quán)利要求3所述的偏振眼鏡，其特征在于所述補償膜是由具有精 確厚度的石英、方解石或云母制成的波片或者液晶分子制成的薄膜。
5、 如權(quán)利要求1所述的偏振眼鏡，其特征在于所述補償膜用來對可見 光中特定波長的光進行71 / 2奇數(shù)倍的相位補償，使該波長的光由線偏振光轉(zhuǎn)化 為圓偏振光，其余波長的光則轉(zhuǎn)化為橢圓偏振光。
6、 如權(quán)利要求5所述的偏振眼鏡，其特征在于所述的特定波長的光是 波長550nm的纟錄光。
7、 如權(quán)利要求1所述的偏振眼鏡，其特征在于所述偏振眼鏡還包括一 增透膜，所述增透膜與所述補償膜夾持所述偏振片，且所述增透膜所增透光波 的波長等于所述補償膜所補償光波的波長。
8、 如權(quán)利要求1所述的偏振眼鏡，其特征在于所述補償膜所補償?shù)墓?的-皮長范圍是380nm至760nm。
9、 一種立體顯示系統(tǒng)，其包括 一顯示裝置， 一為該顯示裝置提供立體 圖像信號的信源以及一用于觀看該顯示裝置所顯示圖像的偏振眼鏡，其特征在 于該偏振眼鏡是權(quán)利要求1至8任一項所述的偏振眼鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種偏振眼鏡以及采用該偏振眼鏡的立體顯示系統(tǒng)。該偏振眼鏡包括一偏振片以及一與該偏振片層疊設(shè)置的補償膜，該偏振片使經(jīng)過射向該眼鏡的光成為線偏振光，該補償膜對該線偏振光進行相位補償，使該線偏振光轉(zhuǎn)化為非線偏振光。一種立體顯示系統(tǒng)采用該偏振眼鏡，觀察者佩戴該偏振眼鏡觀看立體節(jié)目時，可以有效消除眼睛疲勞等不良反應(yīng)。
文檔編號G02B27/28GK101639572SQ20081014258
公開日2010年2月3日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月29日
發(fā)明者寧尚國, 王華鈞, 田建濤 申請人:深圳Tcl新技術(shù)有限公司