專利名稱：偏振式立體雙投影光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏振式立體雙投影光學(xué)系統(tǒng)
背景技術(shù)：
近年來，投影儀隨著成本的降低，逐漸在商務(wù)會議，大型展示，家庭影院等很多方 面占據(jù)了一席之地，且不斷向高亮度，高解像度和小型化發(fā)展。目前主流顯示終端除平面圖 像本身外無法顯示任何圖像景深信息，但在自然環(huán)境里人眼所觀察的都是立體的世界，觀 看者有希望看到立體顯示的需求，這樣首先在高端影院里出現(xiàn)了立體顯示的偏振式雙投影 系統(tǒng)。由于人眼睛間隔引起的左右眼看到物體表面的微小差別，而在大腦里合成具有的景 深尺寸的立體圖像，也通常稱為三維或3D圖像。立體顯示設(shè)備可以使用兩個分開的圖像投 影系統(tǒng)分別來投影左眼圖像和右眼圖像，借助于觀看者佩戴的光學(xué)濾光鏡，觀看者的右眼 看不到左眼圖像，左眼看不到右眼圖像，從而實(shí)現(xiàn)立體感。然而這種系統(tǒng)在成功地用于形成 立體圖像的同時，因?yàn)楣鈱W(xué)濾光鏡的緣故，系統(tǒng)的光能量損失至少一半以上。因此，有必要 解決這個大問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種偏振式立體雙投影光學(xué)系統(tǒng)，每臺投影機(jī)的光引擎都是投射出相 同偏振方向的偏振光，通過各自的立體轉(zhuǎn)換器進(jìn)行偏光變換，轉(zhuǎn)變成偏振方向相互垂直的 偏振光。不同的光引擎接受不同的信號輸入后調(diào)制成不同的圖像投影到金屬屏幕上，從而 人佩戴相應(yīng)偏光眼鏡以后左右眼看到了各自的圖像，經(jīng)大腦合成立體圖像。本發(fā)明也是一種高效利用光能的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的雙投影光學(xué)系統(tǒng)都是 采用偏光器件把非偏振光轉(zhuǎn)化成偏振光，亮度損失一半以上。而本系統(tǒng)的偏光變換效率有 94%左右。本發(fā)明也是一種成本較低的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，由于效率高，同樣投影畫面大小 同樣亮度所需要的設(shè)備綜合成本相對更低。


圖1是一種LC0S雙投影的偏振式立體投影光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖2是另一種LC0S雙投影的偏振式立體投影光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖3是一種IXD雙投影的偏振式立體投影光學(xué)系統(tǒng)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明，舉以下較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)描述如下。 請參閱圖1，左右兩個虛框代表兩臺投影機(jī)，他們是并排放置的兩臺完全相同的LC0S投影 機(jī)。投影機(jī)的光源11可以是LED，UHP，LD等，發(fā)出的光經(jīng)過PCS光柵13以后轉(zhuǎn)變成S線偏 振光，通過LC0S14調(diào)制后變成帶有信息的P線偏振光經(jīng)投射鏡16投射出去。左邊投影機(jī)的圖像經(jīng)過一片高透過率玻璃17 (他的厚度折算成光程，等于波片的厚度折算成的光程)，光 的偏振特性未發(fā)生改變，仍然為P線偏振光，在金屬幕上成像；右邊投影機(jī)的圖像經(jīng)過1/2 波片18 (波片光軸與光偏振方向夾角呈45°或135° )后，光的偏振特性發(fā)生改變，由P線 偏振光轉(zhuǎn)變?yōu)镾線偏振光，同樣在金屬幕上成像，兩臺投影機(jī)的相對位置可以由平臺調(diào)整 機(jī)構(gòu)或者手動校正，使得投射圖像基本重合在金屬幕上。觀察者在佩戴上左側(cè)是P線偏振 片，右側(cè)是S線偏振片的偏光眼鏡時，左眼將只能看到左投影機(jī)投射出的圖像，右眼同樣只 能看到右投影機(jī)投射出的圖像，從而在大腦中形成立體圖像。所述1/2波片，是一種適用于450nm 650nm可見光波長范圍的消色差波片。請參閱圖2，為本發(fā)明提供的第二實(shí)施例的偏振式立體雙投影系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)示 意圖。該立體投影光學(xué)系統(tǒng)包括兩臺LC0S投影機(jī)，這兩臺投影機(jī)是左右對稱的，投影原理 也同圖一實(shí)例，經(jīng)LC0S24調(diào)制后都是P線偏振光出射。在左投影機(jī)的投射鏡28的入光側(cè) 放置一 1/4波片26，入射光的偏振方向與波片光軸呈45°，出射光將轉(zhuǎn)變?yōu)樽笮龍A偏振光， 并通過投射鏡將圖像投影在屏幕上；在右投影機(jī)的投射鏡的入光側(cè)放置另一 1/4波片27， 入射光的偏振方向與波片光軸呈135° (兩波片光學(xué)特性完全相同，但光軸互相垂直)，出 射光將轉(zhuǎn)變?yōu)橛倚龍A偏振光，并通過投射鏡將圖像投影在金屬幕上。所述1/4波片，是一種適用于450nm 650nm可見光波長范圍的消色差波片。請參閱圖3，為本發(fā)明提供的第三實(shí)施例的偏振式立體雙投影系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)示 意圖。立體轉(zhuǎn)換器是1/2波片36和等厚的玻璃片35，除了將調(diào)制光信息的反射式液晶LC0S 換成穿透式液晶IXD34以外，工作原理同第一、第二實(shí)施例，在此不再重述。另外，本人還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，只要其不偏離本發(fā)明的技術(shù)效果，都 應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種立體雙投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征是兩臺投影機(jī)的光引擎輸出均勻分布能量相當(dāng)?shù)木€偏振光，且偏振方向相同。一對立體轉(zhuǎn)換器分別插入到兩臺光引擎的鏡頭入光側(cè)或出光側(cè)，從而將偏振方向相同的線偏振光調(diào)制成偏振方向相互垂直的偏振光，平臺調(diào)整機(jī)構(gòu)可以調(diào)整兩臺光引擎相對位置，使投影圖像重合在屏幕上，觀察者佩戴相應(yīng)的偏光眼鏡以后可以看到立體圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征是兩臺投影機(jī)的光引擎可以是完全相同的， 也可以是空間對稱的。但是光引擎的出射光都具有相同的偏振特性。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征是投影屏幕是能確保反射光不改變偏振特 性的屏幕，通常都是金屬幕。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征是一對立體轉(zhuǎn)換器可以放置在投射鏡的入 光側(cè)，也可以放置在投射鏡的出光側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征是一對立體轉(zhuǎn)換器既可以是1/2波片和與 之等光程厚度的玻璃片組合(或者在1/2波片放置于投射鏡的出光側(cè)時且波片厚度遠(yuǎn)小于 投影距離時可以省略玻璃片)；也可以是兩個1/4波片的組合。1/2波片光軸與光偏振方向 夾角為45°或135° ；1/4波片光軸與光偏振方向的夾角分別為45°和135°。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征是光閥可以是穿透式液晶LCD，也可以是反 射式液晶LCOS。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征是平臺調(diào)整機(jī)構(gòu)具有調(diào)節(jié)投影圖像在屏幕 上基本重合在一起的作用。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征是3D圖像投影時，觀看者需要佩戴一副偏振 方向互相垂直的眼鏡。立體轉(zhuǎn)換器含有1/2波片時佩戴光軸為0°和90°的線偏光眼鏡， 立體轉(zhuǎn)換器含有1/4波片時佩戴左旋，右旋圓偏光眼鏡。全文摘要
一種實(shí)現(xiàn)偏振式立體雙投影的光學(xué)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于出射光是單一偏振方向偏振光的LCD或LCOS投影機(jī)的立體投影領(lǐng)域。此系統(tǒng)包括兩臺LCD或LCOS投影機(jī)，一對立體轉(zhuǎn)換器和平臺調(diào)整機(jī)構(gòu)組成。通過立體轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)兩臺投影機(jī)的出射光具有互相垂直偏振方向的特性，平臺調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整投影機(jī)對位，使得投影畫面基本重合在屏幕上，從而人佩戴相應(yīng)的偏光眼鏡能夠看到左右眼合成的立體圖像。
文檔編號G03B21/56GK101943799SQ20101023615
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者黃鳳仙 申請人:黃鳳仙