專利名稱：投影立體顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及包括光學系統(tǒng)的投影立體顯示器，該光學系統(tǒng)包括反射液晶面板和起偏器。
背景技術：
存在多種投影立體顯示器，其分別提供獨立圖像給觀眾的右眼和左眼，以允許使 用雙眼視差的立體視覺，并且已經(jīng)提出各種投影立體顯示器的系統(tǒng)。例如，兩個投影顯示器 (投影儀)用于疊加具有相互正交的偏振方向的右眼畫面和左眼畫面，并且投影它們，當佩 戴使用具有正交的偏振方向的起偏振片作為右眼和左眼透鏡的一幅眼鏡的觀眾觀看畫面 時，允許觀眾體驗立體視覺。 此外，例如如在日本未審專利申請公開No. 2001-4957中描述的，存在一種投影立 體顯示器，其中從單個投影儀中包括的兩個反射液晶面板獲得具有正交的偏振方向的右眼 畫面和左眼畫面，并且各畫面通過反射起偏器(如偏振束分離器)相互空間疊加，以便允許 立體顯示。在該系統(tǒng)中，可利用一個投影儀實現(xiàn)立體顯示器。
發(fā)明內容
在上述現(xiàn)有技術的立體顯示器中，偏振束分離器組合由一個面板反射的畫面光和 由另一個面板反射的畫面光以允許立體顯示。 然而，這種立體顯示器中的偏振束分離器還具有將來自光源的入射光分發(fā)到兩個 反射液晶面板的功能。因此，來自光源的入射光必須處于包括相等量的相互正交的偏振分 量的非偏振狀態(tài)。優(yōu)選地使用如燈或發(fā)光二極管的非偏振光源。 然而，在使用如激光器的偏振光源的情況下，必須預先將光轉換為非偏振狀態(tài)，從 而分量的數(shù)目和光損耗增加。激光器光源具有比燈或發(fā)光二極管低的功耗，并且具有高的 聚光屬性和非常高的顏色純度，所以可實現(xiàn)具有更高效率和寬色域的投影儀。此外，通過上 述使用反射液晶面板的投影儀，可以以低成本實現(xiàn)高清晰度和大屏幕的立體顯示器。因此， 需要這樣的光學配置，其中可照常使用具有線偏振的激光器作為光源。 期望提供一種投影立體顯示器，其使用線偏振光源并通過使用具有簡單光學系統(tǒng) 的反射液晶面板的單個投影儀實現(xiàn)立體顯示器。 根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種投影立體顯示器，包括立體顯示器光學系統(tǒng)， 接收來自光源的線偏振光并顯示第一畫面和第二畫面，所述第一畫面和第二畫面兩者通過 具有相互正交的偏振方向的線偏振光具有雙眼視差。所述立體顯示器光學系統(tǒng)包括反射 液晶面板，其響應于畫面信號，調制并反射來自光源的線偏振光；第一偏振器件，從來自所 述反射液晶面板的反射光分離所述第一畫面；延遲器件，將所述第一畫面的偏振方向轉換 為與其正交的方向；以及第二偏振器件，從來自所述反射液晶面板的反射光分離所述第二 畫面，并且將所述第二畫面疊加在其偏振方向通過所述延遲器件轉換的所述第一畫面上。
在根據(jù)本發(fā)明實施例的投影立體顯示器中，來自光源的線偏振光通過所述第一偏
3振器件和所述第二偏振器件到達反射液晶面板。通過所述反射液晶面板，將到達的線偏振 光的偏振方向調制為對應于用于左眼的第一畫面和對應于用于右眼的第二畫面的偏振方 向，然后反射該線偏振光。通過第一和第二偏振器件將反射光偏振分離為第一畫面和第二 畫面，并且通過延遲器件(A/2波片)將第一畫面的偏振方向轉換為與其正交的方向，然后 在第二偏振器件中將第一畫面空間疊加到第二畫面上。 在根據(jù)本發(fā)明實施例的投影立體顯示器中，作為第一偏振器件和第二偏振器件的 功能，只有偏振分離來自反射液晶面板的反射光并組合兩種畫面的功能是必須的，而將入 射光分發(fā)到反射液晶面板的功能不是必須的。因此，具有高聚光屬性和低功耗的激光器可 用作具有簡單光學系統(tǒng)的線偏振光源，并且可通過使用激光器實現(xiàn)具有比現(xiàn)有技術的投影 立體顯示器更高效率和更高性能的投影立體顯示器。 從下面的描述中，本發(fā)明的其它和進一步目的、特征和優(yōu)點將更完全地出現(xiàn)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的投影立體顯示器的配置的圖示。 圖2是用于彩色顯示的立體顯示器的配置的圖示。 圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的投影立體顯示器的配置的圖示。 圖4是根據(jù)修改1的投影立體顯示器的配置的圖示。 圖5是根據(jù)修改2的投影立體顯示器的配置的圖示。 圖6是根據(jù)修改3的投影立體顯示器的配置的圖示。 圖7是其中激光器光源應用于現(xiàn)有技術中的立體顯示器光學系統(tǒng)的比較示例的 圖示。
具體實施例方式以下，將參照附圖詳細描述優(yōu)選實施例。將按照以下順序給出描述
(1)第一實施例圖示基本配置的示例 (2)比較示例在激光器應用于現(xiàn)有技術中的立體顯示器光學系統(tǒng)的情況下的配 置示例 (3)應用示例其中基本配置應用于彩色顯示的示例 (4)第二實施例其中用另一偏振器件替代第一偏振器件的示例 (5)修改1 :其中集成兩個反射液晶面板的示例 (6)修改2 :其中第一畫面和第二畫面具有相等的光程長度的示例
(7)修改3 :其中利用圓偏振光投影畫面的示例
第一實施例 圖1圖示根據(jù)本發(fā)明第一實施例的投影立體顯示器(以下稱為立體顯示器)1的 配置。立體顯示器1基于從外部提供的輸入畫面信號立體顯示畫面，并且大概包括光源10 和立體顯示器光學系統(tǒng)20。 光源10是激光器(LD或固態(tài)激光器)，并且來自光源10的激光10a包括例如在與 紙面平行的方向上(在附圖中的箭頭所示的方向上)的線偏振分量(第一線偏振分量)。
立體顯示器光學系統(tǒng)20包括第一調制部分23A，其由第一偏振束分離器21A和第一反射液晶面板22A配置；以及第二調制部分23B，其由第二偏振束分離器21B和第二反 射液晶面板22B配置。作為延遲器件的A/2波片24安排在第一調制部分23A和第二調制 部分23B之間。投影透鏡和屏幕(都沒有示出)安排在第二調制部分23B中的第二偏振束 分離器21B的畫面發(fā)射側。 第一偏振束分離器21A和第二偏振束分離器21B都具有這樣的配置，其中介電多 層膜通過覆蓋結合到直角棱鏡的斜面，并且具有反射與斜面平行的偏振分量并允許不與斜 面平行的偏振分量通過其的功能。具有第一線偏振分量的激光10a進入第一偏振束分離器 21A和第二偏振束分離器21B的每個。 已經(jīng)通過第一偏振束分離器21A的激光10a和已經(jīng)通過第二偏振束分離器21B 的激光10a分別進入第一反射液晶面板22A和第二反射液晶面板22B。第一反射液晶面板 22A和第二反射液晶面板22B具有調節(jié)入射光的偏振方向以便分別對應于例如用于左眼的 第一畫面和用于右眼的第二畫面、并且反射入射光的功能。 A /2波片24具有將具有垂直于紙面的偏振方向的分量(第二線偏振分量)轉換 為具有平行于紙面的偏振方向的分量(第一線偏振分量)的功能，該第二線偏振分量從來 自第一反射液晶面板22A的反射光分離。 在這種配置中，在根據(jù)該實施例的立體顯示器1中，以下面的方式執(zhí)行立體顯示。 即，在立體顯示器1中，具有第一線偏振分量并且已經(jīng)從光源10發(fā)射的激光10a分別通過 第一偏振束分離器21A和第二偏振束分離器21B，以到達第一反射液晶面板22A和第二反射 液晶面板22B。在第一反射液晶面板22A中，將入射激光10a的偏振方向調制為對應于例如 用于左眼的第一畫面的偏振方向，并且反射調制的光。調制的反射光通過第一偏振束分離 器21A偏振分離，并且第二線偏振分量通過第一偏振束分離器21A反射，以發(fā)射作為第一畫 面25A。反射光的第一線偏振分量通過第一偏振束分離器21A，以在朝向光源10的方向上 返回。從第一偏振束分離器21A發(fā)射的第一畫面25A通過入/2波片24轉換為第一線偏振 分量，然后通過第二偏振束分離器21B。 另一方面，在第二反射液晶面板22B中，將入射激光10a的偏振方向調制為對應于 例如用于右眼的第二畫面的偏振方向，然后反射到第二偏振束分離器21B。在第二偏振束分 離器21B中，如在第一偏振束分離器21A的情況下，反射具有第二線偏振分量的用于右眼的 第二畫面25B，并且將第二畫面25B疊加在第一畫面25A上并且發(fā)射。第一畫面25A和第二 畫面25B聚焦在投影透鏡(未示出)上以投影在屏幕上。然后，當通過一對偏振眼鏡觀看 投影在屏幕上的畫面時，可觀看立體畫面。 因此，在根據(jù)該實施例的立體顯示器1中，因為只使用線偏振光，所以允許用于左 眼的第一畫面和用于右眼的第二畫面相互空間重疊并投影。因此，具有高聚光屬性和低功 耗的激光器可用作光源，并且可實現(xiàn)具有比現(xiàn)有技術的投影立體顯示器更高效率和更高性 能的投影立體顯示器。 此外，立體顯示器1具有這樣的配置，其中第一反射液晶面板22A和第二反射液晶 面板22B并行安排，并且它們反射入射光，因此與現(xiàn)有技術中的立體顯示器光學系統(tǒng)相比， 允許減少用于立體顯示器光學系統(tǒng)的空間，并且不同于現(xiàn)有技術，偏振束分離器不需要具 有將入射光分發(fā)到反射液晶面板的功能，所以允許減少光學元件的數(shù)目。因此，允許小型化 和成本降低。
下面將參照其中激光器光源應用于現(xiàn)有技術中的立體顯示器光學系統(tǒng)作為比較 示例的配置，詳細描述減少光學元件的數(shù)目的效果。
比較示例 圖7圖示現(xiàn)有技術中的立體顯示器光學系統(tǒng)120。激光110a和激光110b在垂直 于紙面的方向上偏振。激光110a通過鏡子121轉向，然后激光110a的偏振通過A/2波片 122轉換為平行于紙面的方向，并且激光110a通過第一偏振束分離器123A。激光110b直接 進入第一偏振束分離器123A以在第一偏振束分離器123A中反射。結果，通過疊加具有正 交偏振方向的兩個分量而變?yōu)榉瞧駹顟B(tài)的激光110進入第二偏振束分離器123B，并且激 光110再次分離為兩個分量以分別進入第一反射液晶面板124A和第二反射液晶面板124B。 具有由第一反射液晶面板124A調制的偏振的反射光和具有由第二反射液晶面板124B調制 的偏振的反射光從第二偏振束分離器123B發(fā)出，分別作為第一畫面125A和第二畫面125B。
在比較示例中，為了給第二偏振束分離器123B提供將光分發(fā)到兩個面板的功能， 必須將入射光轉換為非偏振狀態(tài)。因此，除了反射液晶面板外，還必須四個光學元件，即，鏡 子121、 A/2波片122、第一偏振束分離器123A和第二偏振束分離器123B。另一方面，在根 據(jù)本實施例的立體顯示器l中，不必將線偏振光轉換為非偏振狀態(tài)。因此，光學元件的數(shù)目 減少為3，即，第一偏振束分離器21A、第二偏振束分離器21B和A /2波片24，從而如上所述
允許降低制造成本和立體顯示器的小型化。
應用示例1 圖2所示的立體顯示器2具有這樣的配置，其中組合上述立體顯示器1中的立體 顯示器光學系統(tǒng)20以允許顯示三原色R(紅)、G(綠)和B(藍)的彩色顯示。在該情況 中，用于各組件的參照標號對應于顏色RGB表示，例如立體顯示器光學系統(tǒng)20R、20G和20B。 立體顯示器2包括立體顯示器光學系統(tǒng)20R、20G和20B、以及用于組合從立體顯示器光學系 統(tǒng)20R、20G和20B發(fā)出的這些顏色的畫面的復用棱鏡26。 換句話說，在立體顯示器2中，如在上述實施例的情況下，紅色激光10aR已經(jīng)進入 其中的立體顯示器光學系統(tǒng)20R發(fā)出通過疊加右和左畫面形成的紅色畫面。同樣，綠色激 光10aG已經(jīng)進入其中的立體顯示器光學系統(tǒng)20G發(fā)出綠色畫面，并且藍色激光10aB已經(jīng) 進入其中的立體顯示器光學系統(tǒng)20B發(fā)出藍色畫面，并且這些三原色畫面通過復用棱鏡26 組合以合成彩色畫面。然后，可通過例如一對偏振眼鏡27觀看作為立體畫面的合成的彩色 畫面。彩色畫面可以投影到屏幕上。
第二實施例 圖3圖示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的立體顯示器3的配置。立體顯示器3具有這樣 的配置，其中第一實施例中的第一偏振束分離器21A用線柵起偏器30替代，并且A /2波片 24安排在線柵起偏器30之前的位置。其它配置、功能和效果與上述實施例中的那些相同。 非常薄的金屬線在與紙面平行的方向上形成在線柵起偏器30的表面，并且線柵起偏器30 允許具有垂直于紙面的偏振方向的光通過它，并且反射具有平行于紙面的偏振方向的光。
在該實施例中，在激光10a進入線柵起偏器30之前，激光10a的偏振方向通過 入/2波片24轉換，使得激光10a具有第二線偏振分量。具有第二線偏振分量的激光10a通 過線柵起偏器30，并且被調制，然后通過第一反射液晶面板22A反射。反射光通過線柵起偏 器30偏振分離，然后具有第一線偏振分量的反射光發(fā)射為第一畫面25A。第一畫面25A被線柵起偏器30反射，然后通過第二偏振束分離器21B，并且疊加在如在第一實施例的情況 下形成的第二畫面25B上以實現(xiàn)立體顯示。 此外，同樣在該實施例中，當應用圖2所示的配置時，可實現(xiàn)使用三原色的投影立
體顯示器。 修改1 圖4圖示第一實施例的修改1。立體顯示器4具有這樣的配置，其中集成第一反射 液晶面板22A和第二反射液晶面板22B以形成單個反射液晶面板40。其它配置與第一實施 例的那些相同。 在這種配置中，在立體顯示器4中，反射液晶面板40左半?yún)^(qū)域形成第一畫面25A， 并且反射液晶面板40的右半?yún)^(qū)域形成第二畫面25B，使得液晶面板的驅動電路簡化。
修改2 圖5圖示根據(jù)修改2的立體顯示器5的配置。立體顯示器5具有這樣的配置，其 中第一實施例中的第二反射液晶面板22B安排在圖1中安排第二反射液晶面板22B的位置 后面的位置，使得第二反射液晶面板22B和第二偏振束分離器21B之間的空間大于第一反 射液晶面板22A和第一偏振束分離器21A之間的空間。在這種配置中，在立體顯示器5中， 第一畫面25A和第二畫面25B的光程長度相互相等，并且兩個畫面的投影直徑容易相互匹 配。 修改3 圖6圖示根據(jù)修改3的立體顯示器6的配置。立體顯示器6具有這樣的配置，其 中在對應于圖2所示的彩色顯示器的立體顯示器2中，作為延遲器件的A /4波片60增加 到復用棱鏡26的發(fā)射側。 在圖2所示的立體顯示器2中，顯示作為相互正交的線偏振光的第一畫面25A和 第二畫面25B。另一方面，在立體顯示器6中，因為使用A/4波片60，所以將第一畫面25A 和第二畫面25B轉換為具有相對旋轉方向的圓偏振光。在該情況下，作為用于觀看的一對 偏振眼鏡61，可以使用其中將用作A /4波片61A的層增加到偏振濾光層61B的表面的一對 偏振眼鏡。換句話說，在一對偏振眼鏡61中，通過入/4波片61，將來自立體顯示器6(入/4 波片60)的圓偏振光轉換為線偏振光，然后通過偏振濾光層61B將線偏振光分離為第一畫 面25A和第二畫面25B。 因此，在立體顯示器6中，使用了圓偏振光，因此即使觀眾的頭傾斜，也可以避免 由于第一畫面25A和第二畫面25B之間的泄漏導致的串擾。其它功能和效果與第一實施例 的那些相同。 盡管參照各實施例等描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此，并且可以進行各種改 變。例如，在圖6中，用于彩色顯示的立體顯示器6具有這樣的配置，其中使用了通過入/4 波片60的圓偏振光。然而，該配置可以應用于立體顯示器1到5。 本申請包含涉及于2009年1月7日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權專利申請JP 2009-001433中公開的主題，在此通過引用并入其全部內容。 本領域技術人員應當理解，依賴于設計需求和其他因素可以出現(xiàn)各種修改、組合、 子組合和更改，只要它們在權利要求或其等效物的范圍內。
權利要求
一種投影立體顯示器，包括光源，發(fā)射線偏振光；以及立體顯示器光學系統(tǒng)，接收來自所述光源的線偏振光并顯示第一畫面和第二畫面，所述第一畫面和第二畫面兩者通過具有相互正交的偏振方向的線偏振光具有雙眼視差，其中所述立體顯示器光學系統(tǒng)包括反射液晶面板，其響應于畫面信號，調制并反射來自所述光源的線偏振光，第一偏振器件，從來自所述反射液晶面板的反射光分離所述第一畫面，延遲器件，將所述第一畫面的偏振方向轉換為與其正交的方向，以及第二偏振器件，從來自所述反射液晶面板的反射光分離所述第二畫面，并且將所述第二畫面疊加在其偏振方向通過所述延遲器件轉換的所述第一畫面上。
2. 如權利要求l所述的投影立體顯示器，其中包括作為所述光源的對應于三種顏色RGB的三種光源和作為立體光學系統(tǒng)的對應于 三種顏色的三種立體光學系統(tǒng)，以及所述投影立體顯示器包括畫面合成部件，用于組合從三種立體光學系統(tǒng)發(fā)出的畫面。
3. 如權利要求l所述的投影立體顯示器，其中所述反射液晶面板劃分為兩部分，即，對應于所述第一偏振器件的第一反射液晶面板 和對應于所述第二偏振器件的第二反射液晶面板。
4. 如權利要求l所述的投影立體顯示器，其中所述反射液晶面板包括為所述第一畫面執(zhí)行調制的第一區(qū)域和為所述第二畫面執(zhí)行 調制的第二區(qū)域。
5. 如權利要求3所述的投影立體顯示器，其中所述第二偏振器件和所述第二反射液晶面板之間的空間大于所述第一偏振器件和所 述第一反射液晶面板之間的空間，并且所述第一畫面和所述第二畫面的光程相互相同。
6. 如權利要求l所述的投影立體顯示器，還包括延遲器件，將在所述第二偏振器件中相互疊加的所述第一畫面和所述第二畫面轉換為 具有相對旋轉方向的圓偏振光。
7. 如權利要求l所述的投影立體顯示器，其中 所述光源為激光器。
全文摘要
一種投影立體顯示器，包括立體顯示器光學系統(tǒng)，接收來自光源的線偏振光并顯示第一畫面和第二畫面，該第一畫面和第二畫面兩者通過具有相互正交的偏振方向的線偏振光具有雙眼視差，其中所述立體顯示器光學系統(tǒng)包括反射液晶面板，其響應于畫面信號，調制并反射來自光源的線偏振光，第一偏振器件，從來自所述反射液晶面板的反射光分離第一畫面，延遲器件，將第一畫面的偏振方向轉換為與其正交的方向，以及第二偏振器件，從來自所述反射液晶面板的反射光分離第二畫面，并且將第二畫面疊加在其偏振方向通過所述延遲器件轉換的第一畫面上。
文檔編號H04N13/00GK101770080SQ20101000207
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權日2009年1月7日
發(fā)明者古川昭夫, 滝口由朗 申請人:索尼公司