一种基于全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜论文和设计-何赛灵

全文摘要

本实用新型涉及一种基于全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜，它包括微光学引擎，全息聚合物分散液晶光栅，楔形棱镜，光波导；微光学引擎将视频信号输入系统，全息聚合物分散液晶光栅受电场周期控制具有光开关的功能，能够时分复用的将视频信号分别传输至左眼和右眼，实现3D图像的显示。本实用新型采取全息聚合物分散液晶光栅制作3D眼镜，具有分光效率高，响应速度高，结构简单的特点。

主设计要求

1.一种基于全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜，其特征包括：微光学引擎，全息聚合物分散液晶光栅，楔形棱镜和光波导；时分交叉提供视频信号的微光学引擎与全息聚合物分散液晶光栅信号连接，经全息聚合物分散液晶光栅输出的信号通过楔形棱镜耦合进入光波导中，光波导将信号分别传输给左眼和右眼，所述的全息聚合物分散液晶光栅受控于电信号。

设计方案

1.一种基于全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜，其特征包括：微光学引擎，全息聚合物分散液晶光栅，楔形棱镜和光波导；

时分交叉提供视频信号的微光学引擎与全息聚合物分散液晶光栅信号连接，经全息聚合物分散液晶光栅输出的信号通过楔形棱镜耦合进入光波导中，光波导将信号分别传输给左眼和右眼，所述的全息聚合物分散液晶光栅受控于电信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜，其特征在于：所述的全息聚合物分散液晶光栅为透射式全息聚合物分散液晶光栅，楔形棱镜的楔角θ满足：

设计说明书

技术领域

本实用新型属于显示领域，涉及一种基于全息聚合物分散液晶光栅的3D眼镜

背景技术

3D技术是一种通过控制进入左右眼图像差异而在大脑形成3D图像的技术。传统的3D眼镜技术利用进入左右眼的偏振光类型不同，采用两块正交的偏振片使不同偏振的光分别被左右眼接收而产生3D效果。而这种3D成像技术对输出装置要求比较高，价格高，不适用于家庭使用。

液晶在不同电压条件下呈现出不同光特性，利用该性质可通过电场控制光通过液晶光栅后的传输方向，实现时分传输左右眼的图像信息，产生3D效果。全息聚合物分散液晶光栅是一种液晶与聚合物周期混合排布形成的布拉格光栅结构，具有高衍射效率。当不加电压时，全息聚合物分散液晶光栅液晶呈现光栅效应，入射光满足布拉格条件时，光将沿衍射角方向出射。施加电压后，全息聚合物分散液晶光栅内部的折射率均一，光栅效应消失。采用全息聚合物分散液晶光栅制备3D眼镜具有制备简单，响应速度快，效率高的特点。典型的利用全息聚合物分散液晶光栅制备的3D眼镜，往往需要两个视频源及两个全息光栅，分别将视频信号传输至左右眼，这使得这种类型的3D眼镜成本非常高，装置异常复杂。

发明内容

本实用新型旨在利用时分复用技术，仅利用单个视频信号源来产生3D效果，使3D眼镜的成本降低，结构简化。

本实用新型包括微光学引擎，全息聚合物分散液晶光栅，楔形棱镜和光波导；时分交叉提供视频信号的微光学引擎与全息聚合物分散液晶光栅信号连接，经全息聚合物分散液晶光栅输出的信号通过楔形棱镜耦合进入光波导中，光波导将信号分别传输给左眼和右眼，所述的全息聚合物分散液晶光栅受控于电信号。

进一步说，所述的全息聚合物分散液晶光栅为透射式全息聚合物分散液晶光栅，楔形棱镜的楔角θ满足：

进一步说，所述的全息聚合物分散液晶光栅为反射式全息聚合物分散液晶光栅，楔形棱镜的楔角θ满足：

其中n为波导折射率。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型利用时分复用技术，采用全息聚合物分散液晶光栅作为左右视频信号的时分复用装置，具有分光效率高，响应速度快的特点。

(2)本实用新型选用楔形棱镜将波导耦合进波导中，具有耦合效率高，结构简单，成本低的特点。

附图说明

图1为本实用新型一种基于透射式全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜结构图。

图2为本实用新型一种基于反射式全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜结构图。

图3为本实用新型透射式和反射式全息聚合物分散液晶光栅的制作原理图。

附图标记说明：1、微光引擎；2、全息聚合物分散液晶光栅；3、楔形棱镜；4、光波导；5、激光器；6，7、透镜；8、分光镜；9，10、反射镜；11、样品。

具体实施方式

本实用新型包括微光学引擎，全息聚合物分散液晶光栅，楔形棱镜，光波导；微光学引擎发出的左眼、右眼的视频信号由全息聚合物分散液晶光栅在电信号的控制下时分复用的传输至左眼和右眼的波导光路；楔形棱镜将信号耦合进波导中；波导将视频信号分别传输给左右眼。

实施例1

下面结合图1对本实用新型做进一步详述：

如图1所示，一种基于全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜，包括微光引擎1，全息聚合物分散液晶光栅2，楔形棱镜3，光波导4。微光引擎1为视频信号的发生源，可在T0至(T0+ΔT)时间内输出供左眼观看的视频流，在(T0+ΔT)至(T0+2ΔT)时间内输出供右眼观看的视频流，时分交叉提供视频信号。全息聚合物分散液晶光栅2在T0至(T0+ΔT)时间内，为不加电的状态，为衍射态，使得光线通过楔形棱镜3耦合进左边波导4，光线在波导中以全反射状态传输，并从波导中输出至左眼；全息聚合物分散液晶光栅2在(T0+ΔT)至(T0+2ΔT)时间内，为加电状态，呈透明态，使得光线通过楔形棱镜3耦合进右边波导4，光线在波导中以全反射状态传输，并从波导中输出至右眼。其中楔形棱镜3的楔角θ满足数学表达式

其中n为波导折射率。

实例2

如图2所示，一种基于全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜，包括微光引擎1，全息聚合物分散液晶光栅2，楔形棱镜3，光波导4。微光引擎1为视频信号的发生源，可在T0至(T0+ΔT)时间内输出供左眼观看的视频流，在(T0+ΔT)至(T0+2ΔT)时间内输出供右眼观看的视频流，时分交叉提供视频信号。光线从微光引擎1发出后透过波导4和楔形棱镜3到达全息聚合物分散液晶光栅2。在T0至(T0+ΔT)时间内，全息聚合物分散液晶光栅2为不加电的状态，光栅呈衍射态，光线被全息聚合物分散液晶光栅2衍射至楔形棱镜3中，并由楔形棱镜3耦合进波导4中。光线在波导中以全反射状态传输，并从波导中输出至左眼。在(T0+ΔT)至(T0+2ΔT)时间内，全息聚合物分散液晶光栅2为加电的状态，光栅呈透射态，光线透射过全息聚合物分散液晶光栅2后被高反膜反射至楔形棱镜3中，并由楔形棱镜3耦合进波导4中。光线在波导中以全反射状态传输，并从波导中输出至右眼。其中楔形棱镜3的楔角θ满足数学表达式

其中n为波导折射率。

全息聚合物分散液晶光栅原理如下：采用全息法在聚合物液晶材料上投射干涉条纹，使得光照的区域聚合物发生聚合，无光的区域，液晶富集从而形成液晶微滴。液晶富集区的平均折射率高，聚合物富集区的平均折射率低，材料固化后形成具有折射率梯度的布拉格光栅。这种采用全息法制备的布拉格光栅可有反射型和透射型两种，在满足布拉格条件下，光可高效率地透过透射型布拉格光栅或由反射型布拉格光栅并沿着一级衍射角方向出射。而在电场的作用下，液晶富集区的液晶分子将沿着电场方向重新排列，当其折射率和聚合区的折射率匹配时，光栅效应不再存在，光将直接透射出。根据此原理可利用和视频信号周期一致的电信号将视频信号周期性的传输至左右眼，形成3D效果。

本实用新型透射型和反射型全息聚合物分散液晶光栅的制作方法，如图3所示。例如采取532nm波长的激光来制备全息聚合物分散液晶光栅。激光器5透过的光通过透镜6、7扩束准直，通过分光镜8将光束分为两路，由反光镜9、10将光束汇聚至样品表面形成全息干涉条纹图案。亮条纹处聚合物发生聚合，暗条纹处液晶富集处形成液晶微滴。当双光路的对称线垂直于样品11表面时，形成透射式全息聚合物分散液晶光栅；当双光路的对称线平行于样品11表面时，形成反射式全息聚合物分散液晶光栅。

综上，本实用新型陈述了一种基于全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜，采用全息法制备聚合物分散液晶光栅，其具有衍射效率高的特点，且全息聚合物分散液晶光栅在电场周期作用下的响应速度高，能够满足单个视频源时分复用的要求。同时结合楔形棱镜耦合波导的方式，使得信号传输效率增高，具有结构简单，成本低的特点。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种基于全息聚合物分散液晶光栅的时分复用3D眼镜论文和设计

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