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：
本實用新型涉及立體成像領(lǐng)域，尤其涉及一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)
背景技術(shù)：
成像技術(shù)不斷發(fā)展，像素越來越高，我們能夠在更大的屏幕上看到更清晰明亮、色彩豐富的視頻和圖形，但它們始終有一個限制，即它們是二維的。我們眼睛所看到的真實世界不只是簡單的平面圖像，而是具有景深的立體三維，這種感知三維的能力是視網(wǎng)膜不一致(或稱為左右眼看一個物體位置的輕微偏移)的一個副功能。因此如果要設(shè)計一個立體投影裝置，它必須要模擬人類在觀看物體時視網(wǎng)膜成像的這種視差。這種感覺暗示我們，看到的就是真實的(或幾乎是真實的)，而不是平面的二維的。立體投影是通過光的偏振原理來實現(xiàn)的，立體投影光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生兩種偏振方向互相垂直的偏振光投影到屏幕上。而偏振光投射到投影幕上再反射到觀眾位置時偏振光方向須不改變，觀眾通過偏光眼鏡每只眼睛只能看到相應(yīng)的偏振光圖像，從而在視覺神經(jīng)裝置中產(chǎn)生立體感覺。現(xiàn)有技術(shù)中主流的立體投影是采用兩臺投影機同步放映圖像，兩臺投影機前的偏光片的偏振方向互相垂直，讓產(chǎn)生的兩束偏振光的偏振方向互相垂直。這種技術(shù)獲得的立體效果較好，但是在播放時需要兩臺投影機，因此存在以下缺點1、在安裝時必須采取一系列的措施將兩臺投影機相對固定，因此安裝復(fù)雜，只適合在一些大型場合的固定使用。2、占用的空間較大。3、價格高。4、需要對兩臺投影機進(jìn)行調(diào)試，因此不容易調(diào)試。針對以上現(xiàn)有技術(shù)的缺點，2005年10月5日公開的申請?zhí)枮椤?00510025141. x”(公開號CN1677222A)的中國專利公開了“一種單芯片單色輪立體投影光學(xué)引擎”，只需要采用一臺投影機就可以實現(xiàn)立體投影，但是該立體投影光學(xué)引擎中使用的部件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)中的立體投影光學(xué)系統(tǒng)使用的部件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為解決上述問題，本實用新型提供一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)，包括發(fā)光裝置，用于發(fā)出光線；偏振分光器件，用于接收所述發(fā)光裝置發(fā)出的光線，并將其轉(zhuǎn)換成兩束偏振方向互相垂直的偏振光出射；投影裝置，用于接收所述偏振分光器件出射的偏振光并將接收的偏振光成像。可選的，所述偏振分光器件包括第一面、第二面、偏振分光面、第三面、第四面，所述第一面、第二面與偏振分光面之間的夾角為布儒斯特角；從所述第一面垂直入射的光線經(jīng)所述偏振分光面折射后為P光從所述第三面透射出所述偏振分光器件，經(jīng)所述偏振分光面反射后為S光從所述第四面透射出所述偏振分光器件；從所述第二面垂直入射的光線經(jīng)所述偏振分光面折射后為P光從所述第四面透射出所述偏振分光器件，經(jīng)所述偏振分光面反射后為S光從所述第三面透射出所述偏振分光器件?？蛇x的，所述發(fā)光裝置包括第一組光源、第二組光源、第一會聚透鏡、第二會聚透鏡；所述第一組光源和第一會聚透鏡位于第一面一側(cè)，第一會聚透鏡位于第一組光源和第一面之間；第二組光源和第二會聚透鏡位于第二面一側(cè)，第二會聚透鏡位于第二組光源和第二面之間；所述投影裝置位于所述第三面一側(cè)，接收從第三面出射的偏振光?？蛇x的，所述投影裝置包括反射鏡、棱鏡組、一個數(shù)字微鏡芯片和投影物鏡組；所述反射鏡位于所述第三面一側(cè)，用于反射從所述偏振分光器件中出射的偏振光；所述棱鏡組位于所述反射鏡反射的偏振光的光路上，用于接收所述反射鏡反射的偏振光并使其射入所述數(shù)字微鏡芯片中，所述投影物鏡組用于接收從數(shù)字微鏡芯片中出射的偏振光并將其會聚成像?？蛇x的，所述投影裝置包括反射鏡、棱鏡組、三個數(shù)字微鏡芯片、色分離合成棱鏡、投影物鏡組；所述色分離合成棱鏡具有三個分色面，所述三個數(shù)字微鏡芯片分別位于三個分色面一側(cè)；所述色分離合成棱鏡用于使射入其內(nèi)的白色光線分色，并將射入其內(nèi)的單色光線合色；所述反射鏡位于所述第三面一側(cè)，用于反射從所述偏振分光器件中出射的偏振光；所述棱鏡組位于所述反射鏡反射的偏振光的光路上，且位于所述色分離合成棱鏡與所述投影物鏡組之間，用于接收所述反射鏡反射的偏振光并接收從所述色分離合成棱鏡出射的偏振光；所述色分離合成棱鏡接收從所述棱鏡組出射的偏振光且分色后，將單色的偏振光射入對應(yīng)的數(shù)字微鏡芯片，并且接收從所述三個數(shù)字微鏡芯片反射的單色偏振光對其合色后使其射入棱鏡組；所述投影物鏡組用于接收從所述棱鏡組出射的偏振光并將其會聚成像。可選的，每一組光源為一個白色光源，在所述偏振分光器件和所述反射鏡之間設(shè)置有色輪，所述色輪偏心設(shè)置；或者，每組光源均包括R光源、G光源和B光源?？蛇x的，所述色輪為三段色輪或六段色輪可選的，所述發(fā)光裝置包括第一白色光源、第二白色光源、第一會聚透鏡、第二會聚透鏡、分光器件；所述第一白色光源、第一會聚透鏡位于所述分光器件的一側(cè)，所述第二白色光源、 第二會聚透鏡位于所述分光器件的另一側(cè)，所述第一會聚透鏡位于所述第一白色光源與所述分光器件之間，所述第二會聚透鏡位于所述第二白色光源與所述分光器件之間，所述第一白色光源發(fā)出的光線經(jīng)所述分光器件的分光面折射后的光線、所述第二白色光源發(fā)出的光線經(jīng)所述分光器件的分光面反射后的光線經(jīng)所述分光器件的同一側(cè)出射；[0029]所述分光器件出射的光線入射至所述偏振分光器件的第一面；所述投影裝置包括第三會聚透鏡、第四會聚透鏡、第一硅基液晶芯片、第二硅基液晶芯片、投影物鏡組；所述第一硅基液晶芯片、第三會聚透鏡位于所述偏振分光器件的第三面一側(cè)，且所述第三會聚透鏡位于所述偏振分光器件和所述第一硅基液晶芯片之間；所述第二硅基液晶芯片、第四會聚透鏡位于所述偏振分光器件的第四面一側(cè)，且所述第四會聚透鏡位于所述偏振分光器件和所述第二硅基液晶芯片之間；所述投影物鏡組位于所述偏振分光器件的第二面一側(cè)?？蛇x的，所述發(fā)光裝置包括一個白色光源和第一會聚透鏡，所述第一會聚透鏡用于會聚所述白色光源發(fā)出的光線使其符合入射角要求；所述第一會聚透鏡位于所述偏振分光器件和所述白色光源之間，且位于所述偏振分光器件的第一面一側(cè)；所述投影裝置包括第二會聚透鏡、第三會聚透鏡、第一硅基液晶芯片、第二硅基液晶芯片、投影物鏡組；所述第一硅基液晶芯片、第二會聚透鏡位于所述偏振分光器件的第三面一側(cè)，且所述第三會聚透鏡位于所述分光器件和所述第一硅基液晶芯片之間；所述第二硅基液晶芯片、第三會聚透鏡位于所述偏振分光器件的第四面一側(cè)，且所述第四會聚透鏡位于所述分光器件和所述第二硅基液晶芯片之間；所述投影物鏡組位于所述偏振分光器件的第二面一側(cè)?？蛇x的，所述偏振分光器件包括第一分光棱鏡和第二分光棱鏡，所述第一面為第一分光棱鏡的一面，所述第二面為第二分光棱鏡的一面，第一分光棱鏡和第二分光棱鏡的貼合面為偏振分光面，且所述貼合面上具有膜層，使以布儒斯特角入射在偏振分光面上的光線的P偏振光的透過率為 100%，S偏振光的反射率為100%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點本實用新型的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，利用偏振分光器件可以起到分光與偏振的兩個作用，可以減少立體投影光學(xué)系統(tǒng)的部件，使其結(jié)構(gòu)相對簡單，并且可以降低價格，安裝也相對容易。

圖1為本實用新型具體實施例的偏振分光器件的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是本實用新型第一具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型第二具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型第三具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型第四具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
結(jié)合參考圖2、圖3、圖4、圖5，本實用新型具體實施方式
的立體投影光學(xué)系統(tǒng)包括發(fā)光裝置10，用于發(fā)出光線；偏振分光器件20，用于接收所述發(fā)光裝置10發(fā)出的光線，并將其轉(zhuǎn)換成兩束偏振方向互相垂直的偏振光出射；投影裝置30，用于接收所述偏振分光器件出射的偏振光并將接收的偏振光成像。本實用新型具體實施例中，立體投影光學(xué)系統(tǒng)還包括投影屏幕40，位于所述投影物鏡組30會聚接收的偏振光而成像的位置，用于顯示圖像。圖1為本實用新型具體實施例的偏振分光器件的結(jié)構(gòu)示意圖，參考圖1，本實用新型具體實施例中，所述偏振分光器件20包括第一面21、第二面22、偏振分光面25、第三面 23、第四面M，所述第一面21、第二面22與偏振分光面25之間的夾角a、b為布儒斯特角。 從所述第一面21垂直入射的光線201經(jīng)所述偏振分光面25折射后為P光202從所述第三面23透射出所述偏振分光器件20，經(jīng)所述偏振分光面25反射后為S光203從所述第四面 24透射出所述偏振分光器件20。從所述第二面22垂直入射的光線經(jīng)所述偏振分光面折射后為P光從所述第四面透射出所述偏振分光器件，經(jīng)所述偏振分光面反射后為S光從所述第三面透射出所述偏振分光器件。在圖1所示中，沒有示意出從第二面22入射的光線在偏振分光面25上的折射、反射情況，其折射、反射根據(jù)從第一面入射的光線偏振分光面25上的折射、反射可以推知。在本實用新型具體實施例中，所述偏振分光器件20為偏振分光棱鏡。所述偏振分光棱鏡包括第一分光棱鏡26和第二分光棱鏡27，所述第一面21為第一分光棱鏡沈的一面，所述第二面22為第二分光棱鏡27的一面，第一分光棱鏡沈和第二分光棱鏡27的貼合面為偏振分光面25，且所述貼合面上具有膜層(圖中未示)，使以布儒斯特角入射在偏振分光面25上的光線的P光的透過率為100%，S光的反射率為100%。而且，本實用新型具體實施例中，第一分光棱鏡和第二分光棱鏡均為三棱體。需要說明的是，本實用新型的其他實施例中，偏振分光器件20的結(jié)構(gòu)不限于圖1 所示的結(jié)構(gòu)，還可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他結(jié)構(gòu)，只要可以滿足本實用新型中偏振分光器件20的用途即可。本實用新型的立體投影光學(xué)系統(tǒng)可以為DLP(digital light processing)立體投影光學(xué)系統(tǒng)，也可以為LCOS(liquid crystal on silicon)立體投影光學(xué)系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖以及具體實施例詳細(xì)說明本實用新型的立體投影光學(xué)系統(tǒng)。圖2為本實用新型第一具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，第一具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)為DLP立體投影光學(xué)系統(tǒng)，參考圖2，在第一具體實施例中，所述發(fā)光裝置10包括第一組光源11a、第二組光源12a、第一會聚透鏡13a、第二會聚透鏡 14a。所述第一組光源Ila和第一會聚透鏡13a位于偏振分光器件20的第一面一側(cè)，第一會聚透鏡13a位于第一組光源Ila和偏振分光器件20的第一面21之間，用于會聚所述第一組光源Ila發(fā)出的光線使其垂直射入偏振分光器件20的第一面21 ；第二組光源1 和第二會聚透鏡Ha位于第二面一側(cè)，第二會聚透鏡Ha位于第二組光源1 和偏振分光器件20的第二面22之間，用于會聚所述第二組光源1 發(fā)出的光線使其垂直射入偏振分光器件20的第二面22 ；所述投影裝置30位于所述偏振分光器件20的第三面23 —側(cè)，接收從偏振分光器件20的第三面23出射的偏振光。投影裝置30包括反射鏡31a、棱鏡組32a、一個數(shù)字微鏡芯片33a和投影物鏡組 34a。所述反射鏡31a位于所述偏振分光器件20的第三面23 —側(cè)，用于反射從所述偏振分光器件20中出射的偏振光；所述棱鏡組3 位于所述反射鏡31a反射的偏振光的光路上，用于接收所述反射鏡31a反射的偏振光并使其射入所述數(shù)字微鏡芯片33a中，所述投影物鏡組3 用于接收從數(shù)字微鏡芯片中出射的偏振光并將其會聚成像。在圖2所示的具體實施例中，每一組光源為一個白色光源，因此在所述偏振分光器件20和所述反射鏡31之間設(shè)置有色輪60。本實用新型具體實施例中，色輪60為R、G、 B三段色輪或者R、G、B六段色輪。其中，兩個白色光源1 la、12a交替點亮，色輪60旋轉(zhuǎn)，任一時刻立體投影光學(xué)系統(tǒng)輸出一種偏振態(tài)的單色光。如果色輪60為六段色輪，則需要合理的控制六段色輪的旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)的時間與三段色輪的旋轉(zhuǎn)時間不同，保證同一時刻只輸出一種偏振態(tài)的單色光。如果為三段色輪，色輪轉(zhuǎn)一圈，兩白色光源IlaUh交替點亮一次。 如果為六段色輪，可以為色輪轉(zhuǎn)一圈，兩白色光源IlaUh交替點亮一次；也可以為色輪轉(zhuǎn)半圈白色光源IlaUh交替點亮一次。并且，本實用新型具體實施例中，色輪60是偏心放置的，也就是說色輪60的中心軸線與立體投影光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)裝置的中心軸線不重合，保證從偏振分光器件20出射的光線在同一時刻僅通過一個色段。在該第一具體實施例中，立體投影光線系統(tǒng)還包括勻光器件50，位于所述偏振分光器件20和所述投影裝置30之間，具體的說，勻光器件50位于反射鏡31a和色輪60之間， 將色輪60出射的光線均勻化。勻光器件60為勻光棒或者勻光鏡。圖2所示的本實用新型第一具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的工作原理為白色光源1 la、12a交替點亮，各自發(fā)出的光線經(jīng)會聚透鏡13a、14a入射到偏振分光器件20 ；由于兩白色11、12光源交替點亮，即同一時刻由于只有一個光源點亮，因此偏振分光器件20 的第三面23同一時刻只能出射一種偏振態(tài)的光，兩個光源發(fā)出的光經(jīng)偏振分光棱鏡后，產(chǎn)生的光的偏振態(tài)不同，兩種偏振態(tài)相互垂直；白色光源Ila發(fā)出的光透射出偏振分光器件 20，產(chǎn)生P光，白色光源1 發(fā)出的光經(jīng)反射從偏振分光器件20輸出，產(chǎn)生S光；偏振光經(jīng)過色輪60 (色輪60處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，同一時刻只輸出一種單色光，即R、G、B色其中之一)、勻光器件50、反射鏡31a、棱鏡組3 入射到數(shù)字微鏡芯片33a，數(shù)字微鏡芯片33a將不同偏振態(tài)的三種單色光反射至投影物鏡組3 ；投影物鏡組3 會聚接收到的偏振光成像投影到投影屏幕40最后得到立體圖像。在第一具體實施例中，立體投影光學(xué)系統(tǒng)還可以包括IR-UV (紅外-紫外)截止器 (圖中未示)，分別設(shè)于會聚透鏡13a、Ha前，也就是設(shè)置于兩白色光源和相應(yīng)的會聚透鏡之間，該IR-UV(紅外-紫外)截止器的作用是去除白色光源中的紅外光和紫外光。該第一實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，利用偏振分光器件將兩束光線會聚并轉(zhuǎn)換成兩種偏振方向互相垂直的偏振光。無需像現(xiàn)有專利中的立體投影光學(xué)系統(tǒng)那樣，需要兩個偏振片；而且，從偏振分光器件中出射的兩個偏振光傳播方向均在一個光路上，也就不需要現(xiàn)有專利中的立體投影光學(xué)系統(tǒng)那樣，需要將平行的兩束光線分別通過三個棱鏡改變其光路，使平行的兩束光線的光路轉(zhuǎn)換在同一光路上。因此，本技術(shù)方案節(jié)省了一個偏振片，且節(jié)省了三個棱鏡，這樣可以減少立體投影光學(xué)系統(tǒng)的部件，使其結(jié)構(gòu)相對簡單，并且可以降低價格，安裝也相對容易。而且用單一色輪即可實現(xiàn)立體投影，光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低， 易于實現(xiàn)。在圖2所示的具體實施例中，也可以為每組光源即第一組光源11a、第二組光源 lib均包括R光源、G光源和B光源。每一組光源中R光源、G光源和B光源其排列順序沒有限制，但是需要保證各個單色光源之間不會相互阻礙光線的傳播。而且，該具體實施例中不需要色輪，通過合理控制R光源、G光源和B光源的交替發(fā)光，保證同一時刻只有一種單色偏振光射出偏振分光器件20。圖3為本實用新型第二具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，第二具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)為DLP立體投影光學(xué)系統(tǒng)，參考圖3，第二具體實施例中，發(fā)光裝置10與第一具體實施例的發(fā)光裝置10相同，而且，發(fā)光裝置10與偏振分光器件20的位置關(guān)系也與第一具體實施例相同，在此不做贅述。在第二具體實施例中，投影裝置30包括反射鏡31b、棱鏡組32b、三個數(shù)字微鏡芯片33b、色分離合成棱鏡35b、投影物鏡組34b。所述色分離合成棱鏡3 具有三個分色面， 所述三個數(shù)字微鏡芯片3 分別位于三個分色面一側(cè)；所述色分離合成棱鏡3 用于使射入其內(nèi)的白色光線分色，并將射入其內(nèi)的單色光線會聚在一條光路上而合色。在該第二具體實施例中，每一組光源均為白色光源，色分離合成棱鏡3 為R、G、B三色色分離合成棱鏡。由于色分離合成棱鏡3 可以將接收的白光分成R、G、B三色后分別發(fā)送給對應(yīng)的數(shù)字微鏡芯片33b，因此在該第二具體實施例中，不需要色輪。反射鏡31b位于所述偏振分光器件20的第三面23 —側(cè)，用于反射從所述偏振分光器件20中出射的偏振光；棱鏡組32b位于所述反射鏡31b反射的偏振光的光路上，且位于所述色分離合成棱鏡3 與所述投影物鏡組34b之間，用于接收所述反射鏡31b反射的偏振光并接收從所述色分離合成棱鏡35b出射的偏振光。所述色分離合成棱鏡3 接收從所述棱鏡組32b出射的偏振光且使其分色后，將單色的偏振光射入對應(yīng)的數(shù)字微鏡芯片 33b，并且接收從所述三個數(shù)字微鏡芯片3 反射的單色偏振光對其合色后使其射入棱鏡組32b。所述投影物鏡組34b用于接收所述棱鏡組31b出射的偏振光并將其會聚成像。具體為從偏振分光器件20中出射的白色偏振光入射至反射鏡31b上，反射鏡31b將白色偏振光反射后射入棱鏡組32b，棱鏡組32b將白色偏振光經(jīng)過一系列折射反射后入射至色分離合成棱鏡35b，色分離合成棱鏡3 將白色偏振光分成R、G、B三色后，R、G、B單色偏振光分別入射至三個數(shù)字微鏡芯片33b，三個數(shù)字微鏡芯片3 反射接收到的R、G、B單色偏振光，經(jīng)三個數(shù)字微鏡芯片3 反射的R、G、B單色偏振光經(jīng)過色分離合成棱鏡3 合色后經(jīng)棱鏡組34b入射至投影物鏡組34b，由投影物鏡組34b對接收到的光線會聚成像。在該第二具體實施例中，立體投影光線系統(tǒng)還包括勻光器件50b，位于所述偏振分光器件20和所述投影系統(tǒng)30之間，具體的說，勻光器件50b位于反射鏡31b和偏振分光器件20之間，將偏振分光器件20出射的光線均勻化。勻光器件50b為勻光棒或者勻光鏡。在第二具體實施例中，還包括投影屏幕40，位于所述投影物鏡組30會聚接收的偏振光而成像的位置，用于顯示圖像。第二具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的工作原理為白色光源llb、12b交替點亮，各自發(fā)出的光線經(jīng)會聚透鏡13b、14b入射到偏振分光器件20 ；由于兩白色光源1 lb、12b 交替點亮，即同一時刻由于只有一個光源點亮，因此偏振分光器件20的第三面同一時刻只能出射一種偏振態(tài)的白光，兩個光源發(fā)出的光經(jīng)偏振分光器件20后，產(chǎn)生的光的偏振態(tài)不同，兩種偏振態(tài)相互垂直；白色光源Ila發(fā)出的光透射出偏振分光器件20，產(chǎn)生P光，白色光源1 發(fā)出的光經(jīng)反射從偏振分光器件20輸出，產(chǎn)生S光。從偏振分光器件20中出射的白色偏振光入射至反射鏡31b上，反射鏡31b將白色偏振光反射后射入棱鏡組32b，棱鏡組 32b將白色偏振光經(jīng)過一系列折射反射后入射至色分離合成棱鏡35b，色分離合成棱鏡3 將白色偏振光分成R、G、B三色后，R、G、B單色偏振光分別入射至三個數(shù)字微鏡芯片33b，三個數(shù)字微鏡芯片3 反射接收到的R、G、B單色偏振光，經(jīng)三個數(shù)字微鏡芯片3 反射的R、 G、B單色偏振光經(jīng)過色分離合成棱鏡3 合色后經(jīng)棱鏡組34b入射至投影物鏡組34b，由投影物鏡組34b對接收到的白色偏振光會聚成像。由于白色光源llb、12b交替點亮，因此同一時刻只有一種白色偏振光的成像，兩種偏振光成像后，給人的視覺效果為立體向。圖4為本實用新型第三具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，第三具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)為LCOS立體投影光學(xué)系統(tǒng)，參考圖4，第三具體實施例中，所述發(fā)光裝置10包括第一白色光源11c、第二白色光源12c、第一會聚透鏡13c、第二會聚透鏡 14c、分光器件15c。所述第一白色光源11c、第一會聚透鏡13c位于所述分光器件15c的一側(cè)。所述第二白色光源12c、第二會聚透鏡Hc位于所述分光器件15c的另一側(cè)，所述第一會聚透鏡13c位于所述第一白色光源Ilc與所述分光器件15c之間，所述第二會聚透鏡Hc 位于所述第二白色光源12c與所述分光器件15c之間，所述第一白色光源Ilc發(fā)出的光線經(jīng)所述分光器件15c的分光面折射后的光線、所述第二白色光源12c發(fā)出的光線經(jīng)所述分光器件15c的分光面反射后的光線經(jīng)所述分光器件15c的同一側(cè)出射；所述分光器件15c 出射的光線垂直入射至所述偏振分光器件20的第一面21。所述投影裝置30包括第三會聚透鏡31c、第四會聚透鏡32c、第一硅基液晶芯片 33c、第二硅基液晶芯片34c、投影物鏡組35c。所述第一硅基液晶芯片33c、第三會聚透鏡 31c位于所述偏振分光器件的第三面23 —側(cè)，且所述第三會聚透鏡31c位于所述偏振分光器件20和所述第一硅基液晶芯片33c之間，將從偏振分光器件20出射的偏振光會聚成符合入射角要求的光線發(fā)送給第一硅基液晶芯片33c。所述第二硅基液晶芯片34c、第四會聚透鏡32c位于所述偏振分光器件20的第四面M —側(cè)，且所述第四會聚透鏡32c位于所述偏振分光器件20和所述第二硅基液晶芯片3 之間，將從偏振分光器件20出射的偏振光會聚成符合入射角要求的光線發(fā)送給第二硅基液晶芯片34c。投影物鏡組35c位于所述偏振分光器件20的第二面22 —側(cè)，入射至所述第一硅基液晶芯片33c的偏振光經(jīng)其反射后經(jīng)過第三會聚透鏡31c射入至所述偏振分光器件20 的第三面23，并經(jīng)所述偏振分光器件20的偏振分光面25反射后由所述第二面22出射，入射至所述投影物鏡組35c ；入射至所述第二硅基液晶芯片3 的偏振光經(jīng)其反射后經(jīng)過第四會聚透鏡32c射入至所述偏振分光器件20的第四面對，并經(jīng)所述偏振分光器件20的偏振分光面25折射后由第二面22出射，入射至所述投影物鏡組35c。投影物鏡組35c接收偏振光，并將偏振光會聚成像，該第三具體實施例中，還包括投影屏幕40，位于所述投影物鏡組35c會聚接收的偏振光而成像的位置，用于顯示圖像。在該第三具體實施例中，立體投影光線系統(tǒng)還包括勻光器件50c，位于所述偏振分光器件20 和發(fā)光裝置10之間，具體的說，勻光器件50c位于分光器件15c和偏振分光器件20之間， 將分光器件15c出射的光線均勻化。勻光器件50c為勻光棒或者勻光鏡。第三具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的工作原理為白色光源llc、12c同時點亮，白色光源llc、12c也可以交替點亮，經(jīng)會聚透鏡13c、Hc會聚成符合入射角要求的光線后入射至分光器件15c，分光器件15c將白色光源1 lc、12c發(fā)出位于不同光路的光線轉(zhuǎn)變在同一光路上；之后光線經(jīng)過勻光器件50c勻光后，入射至偏振分光器件20。入射至偏振分光器件20的光線為白色自然光，該白色自然光經(jīng)過偏振分光器件20的偏振分光面反射后變成白色S光，經(jīng)過第一會聚透鏡31c入射至第一硅基液晶芯片33c，折射后變成白色P光， 經(jīng)過第二會聚透鏡32c入射至第二硅基液晶芯片34c。通過控制第一硅基液晶芯片33c、第二硅基液晶芯片3 的開關(guān)，可以保證在同一時刻只有一種白色偏振光入射至投影物鏡組 35c，這樣可以成立體圖像。圖5為本實用新型第四具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，第四具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)為LCOS立體投影光學(xué)系統(tǒng)，參考圖4，第四具體實施例中，投影裝置30與第三具體實施例相同，在此不做詳述，可以參考對第三具體實施例的描述。第四具體實施例中，所述發(fā)光裝置10包括一個白色光源Ild和第一會聚透鏡12d， 所述第一會聚透鏡12d用于會聚所述白色光源Ild發(fā)出的光線使其符合入射角要求；所述第一會聚透鏡12d位于所述偏振分光器件20和所述白色光源Ild之間，且位于所述偏振分光器件20的第一面21 —側(cè)，從所述第一會聚透鏡12d出射的光線射入偏振分光器件20的第一面21。需要說明的是，第四具體實施例中的第二會聚透鏡31d對應(yīng)第三具體實施例中的第三會聚透鏡31c，第四具體實施例中的第三會聚透鏡32d對應(yīng)第三具體實施例中的第四會聚透鏡32c。該第四具體實施例中，立體投影光學(xué)系統(tǒng)還包括勻光器件50d，位于所述偏振分光器件20和所述發(fā)光裝置10之間。具體的說，勻光器件50d位于第一會聚透鏡12d和偏振分光器件20之間，將第一會聚透鏡12d出射的光線均勻化。勻光器件50d為勻光棒或者勻光鏡。第四具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的工作原理與第三具體實施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的工作原理基本相同，只是由于只有一個白色光源，因此，需要控制第一硅基液晶芯片、第二硅基液晶芯片交替開啟、關(guān)閉，可以保證在同一時刻只有一種白色偏振光入射至投影物鏡組，這樣可以成立體圖像。本實用新型的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，利用偏振分光器件可以起到分光與偏振的兩個作用，可以減少立體投影光學(xué)系統(tǒng)的部件，使其結(jié)構(gòu)相對簡單，并且可以降低價格，安裝也相對容易。本實用新型雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本實用新型技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括發(fā)光裝置，用于發(fā)出光線；偏振分光器件，用于接收所述發(fā)光裝置發(fā)出的光線，并將其轉(zhuǎn)換成兩束偏振方向互相垂直的偏振光出射；投影裝置，用于接收所述偏振分光器件出射的偏振光并將接收的偏振光成像。
2.如權(quán)利要求1所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振分光器件包括第一面、第二面、偏振分光面、第三面、第四面，所述第一面、第二面與偏振分光面之間的夾角為布儒斯特角；從所述第一面垂直入射的光線經(jīng)所述偏振分光面折射后為P光從所述第三面透射出所述偏振分光器件，經(jīng)所述偏振分光面反射后為S光從所述第四面透射出所述偏振分光器件；從所述第二面垂直入射的光線經(jīng)所述偏振分光面折射后為P光從所述第四面透射出所述偏振分光器件，經(jīng)所述偏振分光面反射后為S光從所述第三面透射出所述偏振分光器件。
3.如權(quán)利要求2所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光裝置包括第一組光源、第二組光源、第一會聚透鏡、第二會聚透鏡；所述第一組光源和第一會聚透鏡位于第一面一側(cè)，第一會聚透鏡位于第一組光源和第一面之間；第二組光源和第二會聚透鏡位于第二面一側(cè)，第二會聚透鏡位于第二組光源和第二面之間；所述投影裝置位于所述第三面一側(cè)，接收從第三面出射的偏振光。
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，所述投影裝置包括反射鏡、 棱鏡組、一個數(shù)字微鏡芯片和投影物鏡組；所述反射鏡位于所述第三面一側(cè)，用于反射從所述偏振分光器件中出射的偏振光；所述棱鏡組位于所述反射鏡反射的偏振光的光路上，用于接收所述反射鏡反射的偏振光并使其射入所述數(shù)字微鏡芯片中，所述投影物鏡組用于接收從數(shù)字微鏡芯片中出射的偏振光并將其會聚成像。
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，所述投影裝置包括反射鏡、 棱鏡組、三個數(shù)字微鏡芯片、色分離合成棱鏡、投影物鏡組；所述色分離合成棱鏡具有三個分色面，所述三個數(shù)字微鏡芯片分別位于三個分色面一側(cè)；所述色分離合成棱鏡用于使射入其內(nèi)的白色光線分色，并將射入其內(nèi)的單色光線合色；所述反射鏡位于所述第三面一側(cè)，用于反射從所述偏振分光器件中出射的偏振光；所述棱鏡組位于所述反射鏡反射的偏振光的光路上，且位于所述色分離合成棱鏡與所述投影物鏡組之間，用于接收所述反射鏡反射的偏振光并接收從所述色分離合成棱鏡出射的偏振光；所述色分離合成棱鏡接收從所述棱鏡組出射的偏振光且分色后，將單色的偏振光射入對應(yīng)的數(shù)字微鏡芯片，并且接收從所述三個數(shù)字微鏡芯片反射的單色偏振光對其合色后使其射入棱鏡組；所述投影物鏡組用于接收從所述棱鏡組出射的偏振光并將其會聚成像。
6.如權(quán)利要求4所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，每一組光源為一個白色光源，在所述偏振分光器件和所述反射鏡之間設(shè)置有色輪，所述色輪偏心設(shè)置； 或者，每組光源均包括R光源、G光源和B光源。
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，所述色輪為三段色輪或六段色輪。
8.如權(quán)利要求2所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光裝置包括第一白色光源、第二白色光源、第一會聚透鏡、第二會聚透鏡、分光器件；所述第一白色光源、第一會聚透鏡位于所述分光器件的一側(cè)，所述第二白色光源、第二會聚透鏡位于所述分光器件的另一側(cè)，所述第一會聚透鏡位于所述第一白色光源與所述分光器件之間，所述第二會聚透鏡位于所述第二白色光源與所述分光器件之間，所述第一白色光源發(fā)出的光線經(jīng)所述分光器件的分光面折射后的光線、所述第二白色光源發(fā)出的光線經(jīng)所述分光器件的分光面反射后的光線經(jīng)所述分光器件的同一側(cè)出射； 所述分光器件出射的光線入射至所述偏振分光器件的第一面； 所述投影裝置包括第三會聚透鏡、第四會聚透鏡、第一硅基液晶芯片、第二硅基液晶芯片、投影物鏡組；所述第一硅基液晶芯片、第三會聚透鏡位于所述偏振分光器件的第三面一側(cè)，且所述第三會聚透鏡位于所述偏振分光器件和所述第一硅基液晶芯片之間；所述第二硅基液晶芯片、第四會聚透鏡位于所述偏振分光器件的第四面一側(cè)，且所述第四會聚透鏡位于所述偏振分光器件和所述第二硅基液晶芯片之間； 所述投影物鏡組位于所述偏振分光器件的第二面一側(cè)。
9.如權(quán)利要求2所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光裝置包括一個白色光源和第一會聚透鏡，所述第一會聚透鏡用于會聚所述白色光源發(fā)出的光線使其符合入射角要求；所述第一會聚透鏡位于所述偏振分光器件和所述白色光源之間，且位于所述偏振分光器件的第一面一側(cè)；所述投影裝置包括第二會聚透鏡、第三會聚透鏡、第一硅基液晶芯片、第二硅基液晶芯片、投影物鏡組；所述第一硅基液晶芯片、第二會聚透鏡位于所述偏振分光器件的第三面一側(cè)，且所述第三會聚透鏡位于所述分光器件和所述第一硅基液晶芯片之間；所述第二硅基液晶芯片、第三會聚透鏡位于所述偏振分光器件的第四面一側(cè)，且所述第四會聚透鏡位于所述分光器件和所述第二硅基液晶芯片之間； 所述投影物鏡組位于所述偏振分光器件的第二面一側(cè)。
10.如權(quán)利要求2所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振分光器件包括第一分光棱鏡和第二分光棱鏡，所述第一面為第一分光棱鏡的一面，所述第二面為第二分光棱鏡的一面，第一分光棱鏡和第二分光棱鏡的貼合面為偏振分光面，且所述貼合面上具有膜層，使以布儒斯特角入射在偏振分光面上的光線的P偏振光的透過率為100%，S 偏振光的反射率為100%。
專利摘要一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)，包括發(fā)光裝置，用于發(fā)出光線；偏振分光器件，用于接收所述發(fā)光裝置發(fā)出的光線，并將其轉(zhuǎn)換成兩束偏振方向互相垂直的偏振光出射；投影裝置，用于接收所述偏振分光器件出射的偏振光并將接收的偏振光成像。本技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝。
文檔編號G02B27/18GK202057900SQ20112012932
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者張鐳, 趙瑞萍 申請人:上海麗恒光微電子科技有限公司