專利名稱：立體投影光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種投影光學(xué)系統(tǒng)，尤其是一種具有立體投影顯示功能的立體投影光學(xué)系統(tǒng) 背景技術(shù)近年來，圖像投影儀，尤其數(shù)字投影儀，作為向觀眾顯示多種信息的工具已經(jīng)逐漸流行 。 一般，這些投影儀用于將由計算機生成的圖像投影到屏幕上。對觀看者來說，圖像投影儀 投影的圖像通?？雌饋硎瞧矫娑S圖像，除圖像本身外無法顯示任何圖像景深信息。這種顯 示可以適用于顯示多種信息。但是，在某些情況下，觀看者希望能有比二維顯示能夠更大程 度地顯示圖像的景深或結(jié)構(gòu)特征的投影儀。使二維顯示的圖像能給出圖像景深的一種方式是通過立體地顯示圖像。立體圖像，通常 稱為"三維"或"3D"圖像，在觀看者看來具有深度尺寸。這些圖像包括分開的、疊全的左 眼和右眼圖像，這些圖像設(shè)置成模仿人的左右眼觀看時，由于人眼睛間隔引起的三維物體表 面的微小差別，而具有的景深圖像。左眼和右眼圖像是這樣顯示的，即觀看者的右眼看不到 左眼圖像，左眼看不到右眼圖像。這種顯示方式一般借助于觀看者佩戴的光學(xué)濾光鏡。通常顯示立體圖像的方式是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。而這種系統(tǒng)在成功地用于形成立體圖像的同時，系統(tǒng)的成本和重量則比單個投影儀的要 高很多。而且，兩個投影儀要求光學(xué)對準相對困難并比較費時。還有，由于這兩個系統(tǒng)的重 量和體積，使這種系統(tǒng)在兩個位置之間移動起來特別困難，還有存在潛在的圖像對準的問題發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，有必要提供一種單個的能夠投影立體圖像的立體投影光學(xué)系統(tǒng)。 一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其包括依光路設(shè)置的一個圖像吸收器，用于對入射光進行調(diào)制并加載空間信息，并出射經(jīng)調(diào)制并加載有空間信息的偏振方向垂直的第一偏振光和第二偏振光；一個穿透式光調(diào)制器，設(shè)置于所述圖像吸收器出射的第一偏振光的出射光路上，該穿透 式光調(diào)制器具有開啟和截止兩個交替的工作狀態(tài)，該穿透式光調(diào)制器處于開啟狀態(tài)時，所述 第一偏振光穿過所述穿透式光調(diào)制器，該穿透式光調(diào)制器處于截止狀態(tài)時，所述穿透式光調(diào)
制器將入射的所述第 一偏振光調(diào)制為第二偏振光并出射。上述立體投影光學(xué)系統(tǒng)使用時可通過為穿透式光調(diào)制器輸入信號使得該穿透式光調(diào)制器 具有開啟和截止兩個交替的工作狀態(tài)，使得觀看者的左、右眼交替獲得不同偏振狀態(tài)的影像 ，當該輸入信號的頻率足夠快時，觀看者的左右眼分別戴上檢偏方向相互垂直的兩片偏振片 ，就可以觀察到立體的圖像信息。


圖l是本發(fā)明第一實施例的提供的一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)在所述穿透式光調(diào)制器開啟時 的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明圖1中的立體投影光學(xué)系統(tǒng)在所述穿透式光調(diào)制器截止時的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1的所述穿透式光調(diào)制器的輸入信號以及相對于左右眼輸出的光的偏振狀態(tài)的波 形圖；圖4是本發(fā)明第二實施例的提供的一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了對本發(fā)明作更進一步的說明，舉以下較佳實施例并配合附圖詳細描述如下。請參閱圖1及圖2，為本發(fā)明提供的第一實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該立 體投影光學(xué)系統(tǒng)100包括沿光路方向依次設(shè)置的一光源組件11、 一個圖像吸收器12、 一個設(shè) 置于所述圖像吸收器12的一條出射光路上的穿透式光調(diào)制器14以及一個投影鏡頭15。所述光源組件ll包括依光路設(shè)置的一個照明光源l 11 、 一個色輪l 12以及一個積分器l 13 。所述照明光源111發(fā)射包括顯示彩色圖像所需的紅光(R)、綠光(G)和藍光(B)的白光。該光 源ll可以為鹵素燈、金屬鹵化物燈、氤燈或LED等。在本實施例中，該光源ll為鹵素燈。所 述色輪112包括紅、綠、藍三色區(qū)，其可在電機(圖未示)的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，以給投影光路 配以各種色彩。所述積分器l 13用來均勻化和有效地使用光源11發(fā)出的光。所述圖像吸收器12包括依光路設(shè)置的一個偏振分束器121和一個反射式空間光調(diào)制器 122。所述偏振分束器(Polarization Beam Splitter, PBS) 121用于將來自光源組件l 1的非 偏振光變成第一偏振光和第二偏振光，在本實施例中所第一偏振光為S偏振光，第二偏振光 為P偏振光。該S偏振光被該偏振分束器121反射，而P偏振光透過該偏振分束器121。該偏振 分束器121可以為金屬柵格型偏振片(Wire Grid Polarizer,簡稱WGP偏振片)，也可以為偏 振分光棱鏡，在本實施例中，該偏振分束器121為偏振分光棱鏡。該偏振分束器121根據(jù)對S 偏振光和P偏振光的作用不同，可以分為反射S偏振光而透過P偏振光，與透過S偏振光而反射 P偏振光兩種形式。在本實施例中，所述偏振分束器23反射S偏振光，而可以讓P偏振光透過
所述反射式空間光調(diào)制器122可以為硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon, LCoS)顯示 面板。該硅基液晶顯示面板工藝結(jié)構(gòu)結(jié)合了液晶技術(shù)與半導(dǎo)體集成電路技術(shù)。LCoS面板利用 半導(dǎo)體制程制作驅(qū)動面板，然后在電晶體上采用研磨技術(shù)磨平，并鍍上鋁或銀等當作反射鏡 ，形成CM0S基板，再將CMOS基板與含有透明電極的玻璃基板貼全后灌入液晶分子并封裝測試 ，形成LCoS面板。LCoS面板通過控制光的偏振狀態(tài)來調(diào)制入射光并給入射光加入空間信息， 形成包括該入射光和該空間信息的經(jīng)過調(diào)制的出射光。所述空間信息可以為該LCoS所加載的 控制信號電壓，該控制信號電壓直接控制薄膜晶體管的開關(guān)狀態(tài)，再利用該薄膜晶體管來控 制所述液晶分子的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，而液晶分子具有明顯的光學(xué)各向異性，能夠控制來自入射光的 光線，從而實現(xiàn)為入射光加載圖像信號的目的。在本實施例中，該反射式空間光調(diào)制器122 對S偏振光進行調(diào)制并加載空間信息，并將經(jīng)調(diào)制及加載有空間信息的P偏振光反射出去，該 P偏振光透過偏振分束器121并發(fā)射出去。所述穿透式光調(diào)制器14可以為液晶顯示裝置(Liquid Crystal Dispaly， LCD)。通過為 該穿透式光調(diào)制器14輸入脈沖信號來控制該穿透式光調(diào)制器14的開啟與截止。如圖3所示， 為輸入穿透式光調(diào)制器14的輸入信號以及相對于左右眼輸出光的偏振狀態(tài)的波形圖。在本實 施例中，所述穿透式光調(diào)制器14按照圖3所示的輸入信號波形圖開啟或截止，從而交替為左 右眼提供不同偏振方向的S偏振光和P偏振光。當為該穿透式光調(diào)制器輸入該信號時，該穿透 式光調(diào)制器14便可交替輸出S偏振光或P偏振光以提供觀看者左右眼之不同偏振方向的光?？?以理解的是，該輸入信號的周期是可以調(diào)整的。通過穿透式光調(diào)制器14的開啟與截止可以控 制所輸入偏振光的偏振方向，在本實施例中，輸入穿透式光調(diào)制器14的是P偏振光，下以P偏 振光為例，來說明該穿透式光調(diào)制器14的作用原理。當然，可以想到的是，對S偏振光的作 用是與P偏振光相同的。在該穿透式光調(diào)制器14開啟時，如圖1所示，該P偏振光直接穿過該穿透式光調(diào)制器14而 不會對該P偏振光的偏振狀態(tài)進行調(diào)制。但是，在穿透式光調(diào)制器14截止時，如圖2所示，就 會對穿過的P偏振光進行調(diào)制，即把輸入的P偏振光調(diào)制為S偏振光輸出，從而可以交替地為 觀看者提供左右眼之不同偏振方向的光。所述投影鏡頭15設(shè)置于穿透式光調(diào)制器14的出射光的光路上，用于將出射光所形成的圖 像放大，并將放大的圖像投影到屏幕(圖未示)上。圖4為本發(fā)明提供的第二實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。該立體投影光學(xué)系 統(tǒng)200包括沿光路方向依次設(shè)置的一光源組件21、 一個圖像吸收器22， 一個設(shè)置于所述圖像
吸收器22的一條出射光路上的穿透式光調(diào)制器24以及一個投影鏡頭25。該第二實施例與第一實施例的不同在于所述圖像吸收器22的組成結(jié)構(gòu)不同，第二實施例 的圖像吸收器22包括一個偏振分束器221和一個穿透式空間光調(diào)制器222。該穿透式空間光調(diào) 制器222可以為液晶顯示裝置(Liquid Crystal Dispaly， LCD)。所述穿透式空間光調(diào)制器 222通過控制輸入光的偏振狀態(tài)來調(diào)制入射光并給入射光加入空間信息，形成包括該空間信 息的經(jīng)過調(diào)制的出射光。所述空間信息可以為所述穿透式空間光調(diào)制器222所加載的控制信 號電壓，該控制信號電壓直接控制薄膜晶體管的開關(guān)狀態(tài)，再利用該薄膜晶體管來控制所述 液晶分子的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，而液晶分子具有明顯的光學(xué)各向異性，能夠控制來自入射光的光線， 從而實現(xiàn)為入射光加載圖像信號的目的。在本實施例中，該所述穿透式空間光調(diào)制器222對 入射的S偏振光進行調(diào)制，并在所述S偏振光上疊加空間信息，以產(chǎn)生一個包括空間信息的出 射光，即包括有空間信息的P偏振光。該P偏振光穿過該穿透式空間光調(diào)制器222后發(fā)射出去 。而該P偏振光或S偏振光在其它光學(xué)元件如穿透式光調(diào)制器24中的傳輸光路是相同的。上述立體投影光學(xué)系統(tǒng)使用時可通過為穿透式光調(diào)制器輸入信號使得該穿透式光調(diào)制器 具有開啟和截止兩個交替的工作狀態(tài)，使得觀看者的左、右眼交替獲得不同偏振狀態(tài)的影像 ，當該輸入信號的頻率足夠快時，觀看者的左右眼分別戴上檢偏方向相互垂直的兩片偏振片 ，就可以觀察到立體的圖像信息。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(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)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，該立體投影光學(xué)系統(tǒng)包括依光路設(shè)置的一個圖像吸收器，用于對入射光進行調(diào)制并加載空間信息，并出射經(jīng)調(diào)制并加載有空間信息的偏振方向垂直的第一偏振光和第二偏振光；一個穿透式光調(diào)制器，設(shè)置于所述圖像吸收器出射的第一偏振光的出射光路上，該穿透式光調(diào)制器具有開啟和截止兩個交替的工作狀態(tài)，該穿透式光調(diào)制器處于開啟狀態(tài)時，所述第一偏振光穿過所述穿透式光調(diào)制器，該穿透式光調(diào)制器處于截止狀態(tài)時，所述穿透式光調(diào)制器將入射的所述第一偏振光調(diào)制為第二偏振光并出射。
2.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述穿透式 光調(diào)制器為液晶顯示裝置。
3.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述圖像吸 收器包括依光路設(shè)置的一個偏振分束器以及一個反射式空間光調(diào)制器。
4.如權(quán)利要求3所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述偏振分 束器為金屬柵格型偏振片和偏振分光棱鏡的一種。
5.如權(quán)利要求3所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述反射式 空間光調(diào)制器為硅基液晶面板。
6.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述圖像吸 收器包括依光路設(shè)置的一個偏振分束器以及一個穿透式空間光調(diào)制器。
7.如權(quán)利要求6所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述偏振分 束器為金屬柵格型偏振片和偏振分光棱鏡中的一種。
8.如權(quán)利要求6所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述穿透式 空間光調(diào)制器為一個加載有空間信息的液晶顯示裝置。
9.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一偏 振光為S偏振光和P偏振光中的一種。
10.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述立體 投影光學(xué)系統(tǒng)還包括一個設(shè)置于所述穿透式光調(diào)制器的出射光方向上的投影透鏡，用于將出 射光所形成的圖像放大。
全文摘要
一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其包括依光路設(shè)置的一個用于接收入射光并發(fā)射偏振狀態(tài)垂直的第一偏振光和第二偏振光的圖像吸收器，一個穿透式光調(diào)制器。該穿透式光調(diào)制器處于開啟狀態(tài)時，所述第一偏振光穿過所述穿透式光調(diào)制器，該穿透式光調(diào)制器處于截止狀態(tài)時，所述穿透式光調(diào)制器將入射的所述第一偏振光調(diào)制為第二偏振光并出射。上述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)使用時可通過為穿透式光調(diào)制器輸入信號使得該穿透式光調(diào)制器具有開啟和截止兩個交替的工作狀態(tài)，使得觀看者的左、右眼交替獲得不同偏振狀態(tài)的影像，當該輸入信號的頻率足夠快時，觀看者的左右眼分別戴上檢偏方向相互垂直的兩片偏振片，就可以觀察到立體的圖像信息。
文檔編號G02B27/26GK101398537SQ200710201840
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者許建文, 高嘉宏 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司