專利名稱：立體投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及光學儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種立體投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
投影系統(tǒng)用于對影像進行放大以及投影顯示，其廣泛應用于人們的日常生活中， 例如內(nèi)置于數(shù)碼相機的投影系統(tǒng)、掌上投影機等。而隨著其應用的日趨廣泛，投影系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)也得到了長足發(fā)展。隨著投影技術(shù)的發(fā)展，立體投影系統(tǒng)也開始得到了應用。與常規(guī)的2D圖像不同， 立體圖像并非由RGB三原色構(gòu)成，例如3D偏振是一種常見的立體圖像顯示方式，其光源產(chǎn)生的自然光包括P偏振光以及S偏振光。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種立體投影顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括自然光源 10、照明系統(tǒng)(illumination system) 11、偏振分光鏡((PBS, Polarization Beam Splitter)) 12、顯示基板13以及投影透鏡14。其中，顯示基板13通常采用硅基液晶(LC0S， Liquid Crystal on Silicon)，一般的液晶顯示基板(LCD，Liquid Crystal Display)為透射式顯示方式，而LCOS則為反射式顯示方式，通過將入射光反射來顯示圖像。其工作原理如下自然光源10發(fā)出的自然光經(jīng)過照明系統(tǒng)11后，被轉(zhuǎn)換為包括P偏振光和S偏振光的兩種偏振矢量互相垂直的偏振光，所述偏振光沿第一方向χ傳播并入射至所述偏振分光鏡 12 ；其中，偏振分光鏡12的設置方向與所述第一方向χ成45°角，且使得P偏振光和S偏振光中的一種透射，另一種反射，以透射P偏振光，反射S偏振光為例，反射的S偏振光入射至所述顯示基板13的表面，經(jīng)過LCOS調(diào)制后轉(zhuǎn)化為P偏振光反射回所述偏振分光鏡12， 由于偏振分光鏡12對于P偏振光為透射，使得透射的P偏振光進入投影透鏡14，經(jīng)過放大后，將所述顯示基板13產(chǎn)生的顯示圖像投影至接收屏幕上。現(xiàn)有技術(shù)的投影顯示裝置僅利用了偏振分光鏡12反射的偏振光來投影成像，而透射的偏振光則被浪費。如果要合成立體圖像，則需要另一臺投影顯示裝置，變更偏振分光鏡12的透射以及反射偏振光的類型，投影不同種類的偏振光至同一接收屏幕，合成所需的立體圖像。上述投影顯示裝置的光強利用率較低，一般不超過10%，在自然光源10功率固定的情況下，成像質(zhì)量較差。申請?zhí)枮?00910172326. 1的中國專利申請中，采用非球面透鏡和柱面透鏡對光源的光束進行整形后再傳輸，使得整形后的光斑與LCOS的長寬相匹配，在一定程度上提高了光強利用率，但是其整體結(jié)構(gòu)與圖1中的結(jié)構(gòu)類似，仍然是利用了偏振光中的一種來進行成像，并不能顯著提高光強利用率。因此提供一種具有較高的光源利用率，并且結(jié)構(gòu)簡單容易加工的立體投影系統(tǒng)是投影顯示技術(shù)發(fā)展的迫切需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的問題是提供一種高光源利用率的立體投影系統(tǒng)。本實用新型所述的立體投影系統(tǒng)，包括[0009]立體光源，偏振分光鏡，投影透鏡；所述偏振分光鏡具有相對的第一表面以及第二表面；其中，所述立體光源產(chǎn)生攜帶第一圖像信息的第一偏振光和攜帶第二圖像信息的第二偏振光，并照射于所述偏振分光鏡的第一表面；所述偏振分光鏡的第一表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光從所述第二表面出射；所述偏振分光鏡的第二表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光從所述第一表面出射；第一顯示鏡面組，用于將從偏振分光鏡的第二表面出射的攜帶第一圖像信息的第一偏振光轉(zhuǎn)換為攜帶第一圖像信息的第二偏振光，并反射回所述第二表面；第二顯示鏡面組，用于將從偏振分光鏡的第一表面出射的攜帶第二圖像信息的第二偏振光轉(zhuǎn)換為攜帶第二圖像信息的第一偏振光，并反射回所述第一表面；所述投影透鏡用于接收從偏振分光鏡的第二表面出射的所述攜帶第一圖像信息的第二偏振光和所述攜帶第二圖像信息的第一偏振光，并投影于外部接收屏幕上。優(yōu)選的，所述第一顯示鏡面組包括四分之一波片、雙光路合成器件、DMD鏡面以及遮光板；所述攜帶第一圖像信息的第一偏振光首先通過四分之一波片后偏轉(zhuǎn)45度，再經(jīng)由雙光路合成器件到達DMD鏡面；所述DMD鏡面將上述偏轉(zhuǎn)了 45度的攜帶第一圖像信息的第一偏振光沿原路反射，再次經(jīng)由雙光路合成器件，并通過四分之一波片形成所述攜帶第一圖像信息的第二偏振光，最后到達偏振分光鏡的第二表面；或者，所述DMD鏡面將上述偏轉(zhuǎn)了 45度的攜帶第一圖像信息的第一偏振光直接或經(jīng)由雙光路合成器件間接反射至遮光板。優(yōu)選的，所述雙光路合成器件包括第一光學器件和第二光學器件，所述第一光學器件和第二光學器件相貼合，且第一光學器件和第二光學器件之間還設置有一空氣層，所述入射光從第一光學器件的第一鏡面進入雙光路合成器件，透過第一光學器件與第二光學器件的貼合面進入第二光學器件，并從第二光學器件的第二鏡面出射，上述光路可逆；或者，所述入射光從第二光學器件的第二鏡面進入雙光路合成器件，在第二光學器件與第一光學器件相連接的面上發(fā)生全反射之后從第二光學器件的所述第三鏡面出射，并照射于遮光板上。優(yōu)選的，所述第一光學器件為直角三角形棱鏡，且第一鏡面為斜邊；所述第二光學器件為等腰三角形棱鏡，且第二鏡面與第三鏡面為兩條等邊；所述第一光學器件的一條直角邊與第二光學器件的底邊構(gòu)成貼合面。優(yōu)選的，所述第二光學器件的等邊與底邊的夾角大于或等于光線從第二光學器件材料入射空氣時的全反射臨界角。優(yōu)選的，所述第二顯示鏡面組包括四分之一波片、雙光路合成器件、DMD鏡面以及遮光板；所述攜帶第二圖像信息的第二偏振光首先通過四分之一波片后偏轉(zhuǎn)45度，再經(jīng)由雙光路合成器件到達DMD鏡面；所述DMD鏡面將上述偏轉(zhuǎn)了 45度的攜帶第二圖像信息的第二偏振光沿原路反射，再次經(jīng)由雙光路合成器件，并通過四分之一波片形成所述攜帶第二圖像信息的第一偏振光，最后到達偏振分光鏡的第一表面；或者，所述DMD鏡面將上述偏轉(zhuǎn)了 45度的攜帶第二圖像信息的第二偏振光直接或經(jīng)由雙光路合成器件間接反射至遮光板。所述雙光路合成器件包括第一光學器件和第二光學器件，所述第一光學器件和第二光學器件相貼合，且第一光學器件和第二光學器件之間還設置有一空氣層，所述入射光從第一光學器件的第一鏡面進入雙光路合成器件，透過第一光學器件與第二光學器件的貼合面進入第二光學器件，并從第二光學器件的第二鏡面出射，上述光路可逆；或者，所述入射光從第二光學器件的第二鏡面進入雙光路合成器件，在第二光學器件與第一光學器件相連接的面上發(fā)生全反射之后從第二光學器件的所述第三鏡面出射，并照射于遮光板上。優(yōu)選的，所述第一光學器件為直角三角形棱鏡，且第一鏡面為斜邊，光線的入射角為90度；所述第二光學器件為等腰三角形棱鏡，且第二鏡面與第三鏡面為兩條等邊；所述第一光學器件的一條直角邊與第二光學器件的底邊構(gòu)成貼合面；所述第一光學器件與第二光學器件的材料相同，所述第一鏡面與第二鏡面平行。優(yōu)選的，所述第二光學器件的等邊與底邊的夾角大于或等于光線從第二光學器件材料入射空氣時的全反射臨界角。優(yōu)選的，所述偏振分光鏡為金屬光柵或具有PBS薄膜的棱鏡。優(yōu)選的，所述立體光源產(chǎn)生的第一偏振光以及第二偏振光與所述偏振分光鏡的入射夾角為45度。優(yōu)選的，所述第一顯示鏡面組與第二顯示鏡面組采用相同的光學元器件結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點將立體光源所產(chǎn)生的兩種偏振光經(jīng)過分光、轉(zhuǎn)換再合成、投影，實現(xiàn)立體顯示效果，理論上除了在偏振光類型的轉(zhuǎn)換過程中存在一定的光強損失，其余過程中的光強損失極小，因此對原光源產(chǎn)生的兩種偏振光均具有較高的利用率。進一步的，如果轉(zhuǎn)換過程中采用完全相同的光學元器件結(jié)構(gòu)，使得兩種偏振光的轉(zhuǎn)換效率一致，經(jīng)過合成后形成的立體圖像與原立體光源的圖像相比，具有較佳的圖像還原效果。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)立體投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型立體投影系統(tǒng)第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是立體投影系統(tǒng)第一實施例的雙光路合成器件的結(jié)構(gòu)放大示意圖；圖4是立體投影系統(tǒng)第一實施例的第一工作狀態(tài)光路示意圖；圖5是立體投影系統(tǒng)第一實施例的第二工作狀態(tài)光路示意圖；圖6是立體投影系統(tǒng)第一實施例的第三工作狀態(tài)光路示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明。現(xiàn)有技術(shù)的投影顯示裝置中，自然光源產(chǎn)生的自然光經(jīng)照明系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為P偏振光和S偏振光后，其中的一種經(jīng)由偏振分光鏡反射后入射至顯示基板，并最終反射至投影透鏡，而透射的另一種偏振光則被浪費，使得整個投影顯示裝置的光強利用率較低，成像效果較差。為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本實用新型的發(fā)明人設計了一種立體投影系統(tǒng)，將立體光源產(chǎn)生的兩種偏振光經(jīng)過分光、轉(zhuǎn)換再合成、投影，實現(xiàn)立體顯示效果，理論上除了在偏振光類型的轉(zhuǎn)換過程中存在一定的光強損失，其余過程中的光強損失極小，因此對原光源產(chǎn)生的兩種偏振光均具有較高的利用率。具體的，本實用新型的立體投影系統(tǒng)包括立體光源，偏振分光鏡，投影透鏡；所述偏振分光鏡具相對的有第一表面以及第二表面，即第一表面與第二表面位于偏振分光鏡的相對兩側(cè)；其中，所述立體光源產(chǎn)生攜帶第一圖像信息的第一偏振光和攜帶第二圖像信息的第二偏振光，并照射于所述偏振分光鏡的第一表面；所述偏振分光鏡的第一表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光從所述第二表面出射；所述偏振分光鏡的第二表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光從所述第一表面出射；第一顯示鏡面組，用于將從偏振分光鏡的第二表面出射的攜帶第一圖像信息的第一偏振光轉(zhuǎn)換為攜帶第一圖像信息的第二偏振光，并反射回所述第二表面；第二顯示鏡面組，用于將從偏振分光鏡的第一表面出射的攜帶第二圖像信息的第二偏振光轉(zhuǎn)換為攜帶第二圖像信息的第一偏振光，并反射回所述第一表面；所述投影透鏡用于接收從偏振分光鏡的第二表面出射的所述攜帶第一圖像信息的第二偏振光和所述攜帶第二圖像信息的第一偏振光，并將其投影于外部接收屏幕上，形成立體圖像。上述第一偏振光以及第二偏振光分別是P偏振光或S偏振光中的一種。所述第一顯示鏡面組以及第二顯示鏡面組起到對偏振光類型進行轉(zhuǎn)換的功能。本實用新型利用四分之一波片偏轉(zhuǎn)偏振光的偏振方向進而改變偏振光的類型，基本原理是p偏振光與S偏振光的偏振矢量相互垂直，偏振光每經(jīng)過一次四分之一波片，其偏振矢量將偏轉(zhuǎn)45度，故僅需往返兩次經(jīng)過四分之一波片便可以轉(zhuǎn)換該偏振光的類型。下面結(jié)合具體實施例進一步描述本實用新型的技術(shù)方案。圖2示出了本實用新型立體投影裝置第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例的立體投影裝置包括立體光源101、偏振分光鏡102、第一顯示鏡面組200、第二顯示鏡面組300、 投影透鏡103。立體光源101用于將自然光轉(zhuǎn)換成P偏振光以及S偏振光。通常為了在人眼中形成3D的立體圖像，所述P偏振光以及S偏振光分別代表同一幅圖像光束的不同偏振光類型，可以定義為第一圖像信息以及第二圖像信息。例如，對一幅立體圖像，肉眼觀測到上述第一圖像信息以及第二圖像信息，便會產(chǎn)生立體效果。將立體光源101所產(chǎn)生的P偏振光以及S偏振光，放大投影到同一塊接收屏幕上，即立體投影系統(tǒng)的主要功能。所述偏振分光鏡102可以是金屬光柵還可以是偏振分光薄膜(PBS薄膜)，用于透射一種偏振光而反射另一種偏振光。通常為了簡化光路，可以使得立體光源101產(chǎn)生的偏振光與偏振分光鏡102的入射夾角為45度，這樣透射的偏振光與反射的偏振光可以相互垂直。本實施例的偏振分光鏡102以透射P偏振光，反射S偏振光為例，具有相對的第一表面10 以及第二表面102b，且第一表面10 面向立體光源101，接收立體光源101產(chǎn)生的P偏振光以及S偏振光。當立體光源101產(chǎn)生的P偏振光以及S偏振光照射于偏振分光鏡102的第一表面10 后被分離。其中，P偏振光透射過偏振分光鏡102的第一表面102a， 沿原光路方向從偏振分光鏡102的第二表面102b出射，進入第一顯示鏡面組200 ；而S偏振光則被偏振分光鏡102的第一表面10 反射，進入第二顯示鏡面組300。所述第一顯示鏡面組200包括四分之一波片210、雙光路合成器件220、DMD鏡面 230以及遮光板M0。所述P偏振光進入第一顯示鏡面組200，首先經(jīng)過四分之一波片210 后偏轉(zhuǎn)45度，再經(jīng)由雙光路合成器件220到達DMD鏡面230。以下提及的“偏轉(zhuǎn)45度的P 偏振光”均指代與P偏振光的偏振矢量相差45度的偏振光，特此說明。DMD鏡面230即數(shù)字微鏡器件(Digital Micro Mirror, DMD)，最早由美國德州儀器公司(Tl)開發(fā)，是一種由許多微小的反射鏡組成的微鏡陣列，這些微鏡處于懸浮狀態(tài)， 可以向兩側(cè)偏轉(zhuǎn)10-12度左右，從而控制對入射光的反射方向，構(gòu)成“啟通”和“斷開”兩種狀態(tài)，起到開關(guān)的作用。微鏡的偏轉(zhuǎn)由DMD鏡面230上的半導體電路控制。基于上述兩種狀態(tài)，DMD鏡面230很容易控制所述偏轉(zhuǎn)了 45度的P偏振光的反射方向。例如DMD鏡面230 可以偏轉(zhuǎn)微鏡使得入射角為90度，將所述偏轉(zhuǎn)了 45度的P偏振光沿原路反射，再次經(jīng)由雙光路合成器件220以及四分之一撥片210從而轉(zhuǎn)換成S偏振光，相當于“啟通”；還可以將所述偏轉(zhuǎn)了 45度的P偏振光直接或者間接通過雙光路合成器件220反射至遮光板240上，相當于“斷開”。由于DMD鏡面230中微鏡的偏轉(zhuǎn)范圍有限，因此受到投影系統(tǒng)的外殼結(jié)構(gòu)限制，直接將所述偏轉(zhuǎn)了 45度的P偏振光反射至遮光板240存在一定困難。因此可以借助于雙光路合成器件220，使得DMD鏡面230中微鏡僅需偏轉(zhuǎn)極小的范圍，便能夠使得所述偏轉(zhuǎn)了 45 度的P偏振光經(jīng)DMD鏡面230反射后經(jīng)由所述雙光路合成器件220全反射至遮光板240上。所述雙光路合成器件220包括第一光學器件221以及第二光學器件222，所述第一光學器件221和第二光學器件222相貼合，且第一光學器件221和第二光學器件222之間還設置有一空氣層。當P偏振光經(jīng)過四分之一波片210后，偏轉(zhuǎn)45度的P偏振光從第一光學器件221的第一鏡面221a進入雙光路合成器件220，透過第一光學器件221與第二光學器件222的貼合面進入第二光學器件222，并從第二光學器件222的第二鏡面22 出射，達到DMD鏡面230。如果DMD鏡面230將所述偏轉(zhuǎn)45度的P偏振光沿原路反射，根據(jù)光路可逆的原理，所述偏轉(zhuǎn)45度的P偏振光將原路返回，經(jīng)過雙光路合成器件220以及四分之一波片210。假設DMD鏡面230將所述偏轉(zhuǎn)45度的P偏振光按照一定的反射角反射，使得所述偏轉(zhuǎn)45度的P偏振光從第二光學器件222的第二鏡面22 進入雙光路合成器件220，在第二光學器件222與第一光學器件221相連接的面上發(fā)生全反射之后從第二光學器件222的第三鏡面22 出射，而照射于遮光板240上。圖3是本實施例所述雙光路合成器件的結(jié)構(gòu)放大示意圖，作為一個具體的方案， 本實施例中，所述第一光學器件221可以為直角三角形棱鏡，且第一鏡面221a為斜邊，光線的入射角為90度；所述第二光學器件222為等腰三角形棱鏡，且第二鏡面22 與第三鏡面 222b為兩條等邊；所述第一光學器件221的一條直角邊與第二光學器件222的底邊構(gòu)成貼合面。所述第一光學器件221與第二光學器件222的材料相同，所述第一鏡面221a與第二鏡面22 平行。所述第二光學器件222的等邊與底邊的夾角α大于或等于光線從第二光學器件222材料入射空氣時的全反射臨界角。當入射光L從第一鏡面221a垂直入射后，將從第二鏡面22 垂直出射，DMD鏡面 230上的微鏡表面僅需與所述第二鏡面22 平行，即可將入射光L沿原路反射形成反射光Li，根據(jù)光路可逆原理，所述反射光Ll的光路與入射光L重合。如果所述DMD鏡面230上的微鏡偏轉(zhuǎn)，將入射光L按照一定的夾角β反射，形成反射光L2。由于夾角β極小，因此可以忽略反射光L2經(jīng)過第二鏡面22 的折射。由于第二光學器件222為等腰三角形棱鏡，等邊與底邊的夾角α，則根據(jù)三角形內(nèi)角之和為180度的定理，上述反射光L2與底邊法線的夾角λ存在如下關(guān)系式人=90-[180-α-(90+β)]= α+β，由于α大于等于全反射臨界角，因此λ也必然大于全反射臨界角，反射光L2在第二光學器件222與第一光學器件221相連接的面上發(fā)生全反射。第二光學器件222為等腰三角形棱鏡，故從第二鏡面22 入射的反射光L2經(jīng)過上述全反射后，從第三鏡面222b出射，僅需將遮光板240設置與第三鏡面222b相對，所述反射光L2便照射于遮光板240上。由于四分之一波片對于P偏振光以及S偏振光的偏轉(zhuǎn)效果是相同的，因此用于將 S偏振光轉(zhuǎn)換為P偏振光的第二顯示鏡面組300可以采用與第一顯示鏡面組200相同的結(jié)構(gòu)。這樣做的優(yōu)點在于，兩種偏振光的轉(zhuǎn)換效果一致，經(jīng)過合成后形成的立體圖像與原立體光源的圖像相比，具有較佳的還原效果。具體的結(jié)構(gòu)可以參照以上關(guān)于第一顯示鏡面組200 的內(nèi)容。所述第二顯示鏡面組300與第一顯示鏡面組200的區(qū)別僅在于設置方位。本實施例中，由于立體光源101產(chǎn)生的偏振光與偏振分光鏡102的入射夾角為45 度，分離的S偏振光與P偏振光相互垂直，因此用于接收并轉(zhuǎn)換所述S偏振光的第二顯示鏡面組300與第一顯示鏡面組200可以關(guān)于偏振分光鏡102的中心平面對稱設置。綜上對第一顯示鏡面組200以及第二顯示鏡面組300的結(jié)構(gòu)以及功能描述可知， 通過調(diào)節(jié)DMD鏡面上微鏡偏轉(zhuǎn)，可以控制對P偏振光以及S偏振光的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過偏振分光鏡分離的偏振光要么往返經(jīng)過四分之一波片，完成轉(zhuǎn)換，并原路返回偏振分光鏡；要么僅經(jīng)過一次四分之一波片，最終照射于遮光板；上述過程對應于DMD鏡面的開關(guān)狀態(tài)。完成轉(zhuǎn)換后的偏振光，再次回到偏振分光鏡時，其透射或反射的性質(zhì)也將逆轉(zhuǎn)。例如經(jīng)過偏振分光鏡102分離后，從第二表面102b出射的P偏振光，經(jīng)過第一顯示鏡面組200 的轉(zhuǎn)換，原路返回第二表面102b時，已經(jīng)變成了 S偏振光，因此無法透射偏振分光鏡102，而是直接在第二表面102b發(fā)生反射，照射于投影透鏡103 ；同理，從第一表面10 出射的S偏振光，經(jīng)過第二顯示鏡面組200的轉(zhuǎn)換，原路返回第一表面10 時，變成了 P偏振光，此時將直接透射偏振分光鏡102，從第二表面102b出射，與前述被第二表面102b反射的S偏振光混合，也照射于投影透鏡103。所述投影透鏡103能夠?qū)⑸鲜銎窆馔队坝诮邮掌聊?04 上，起到圖像放大的作用。本實施例的立體投影系統(tǒng)在投影時可以有三種工作狀態(tài)，以下分別結(jié)合附圖進行說明。第一工作狀態(tài)如圖4所示，立體光源101產(chǎn)生的P偏振光以及S偏振光分別攜帶有第一圖像信息以及第二圖像信息。上述偏振光光路混合，圖中以P1+S2標記。當攜帶有第一圖像信息的P偏振光Pl以及攜帶有第二圖像信息的S偏振光S2經(jīng)由偏振分光鏡102 分離后，所述攜帶第一圖像信息的P偏振光Pl進入第一顯示鏡面組200，所述攜帶第二圖像信息的S偏振光S2進入第二顯示鏡面組300。在第一工作狀態(tài)中，第一顯示鏡面組200以及第二顯示鏡面組300的DMD鏡面均處于“斷開”。所述攜帶有第一圖像信息的P偏振光Pi僅經(jīng)過一次四分之一波片，被偏轉(zhuǎn) 45度記為P’ 1。偏振光P’ 1被DMD鏡面反射后，在雙光路合成器件內(nèi)再發(fā)生全反射，最后照射于遮光板上。所述攜帶有第二圖像信息的S偏振光S2也僅經(jīng)過一次四分之一波片，被偏轉(zhuǎn)45度記為S’ 2。偏振光S’ 2被DMD鏡面反射后，在雙光路合成器件內(nèi)發(fā)生全反射，最后同樣照射于遮光板上。上述過程中，立體光源的偏振光最終均照射于遮光板，因此立體投影系統(tǒng)無法成像，因此第一工作狀態(tài)也可以定義為立體投影系統(tǒng)的“關(guān)閉”狀態(tài)。第二工作狀態(tài)如圖5所示，立體光源101產(chǎn)生的偏振光經(jīng)由偏振分光鏡分離，分別進入相應的顯示鏡面組。在本工作狀態(tài)中，所述第一顯示鏡面組200以及第二顯示鏡面組300的DMD鏡面均處于“通啟”。所述攜帶有第一圖像信息的P偏振光Pl將往返經(jīng)過四分之一波片，轉(zhuǎn)換成攜帶有第一圖像信息的S偏振光Si，沿原路返回偏振分光鏡102，并在偏振分光鏡102的第二表面上反射，照射于投影透鏡103。所述攜帶有第二圖像信息的S偏振光S2也將往返經(jīng)過四分之一波片，轉(zhuǎn)換成攜帶有第二圖像信息的P偏振光P2，沿原路返回偏振分光鏡102，并直接透射過偏振分光鏡102，從其第二表面上出射，照射于投影透鏡 103。上述攜帶第一圖像信息的S偏振光Sl與攜帶第二圖像信息的P偏振光P2相混合，圖中標記為S1+P2，將被投影透鏡103投影至接收屏幕104上。與立體光源產(chǎn)生的偏振光相比，投影于接收屏幕104的偏振光S1+P2，也攜帶第一圖像信息以及第二圖像信息，區(qū)別僅在于攜帶同一圖像信息的偏振光類型不同，依然能夠形成完整的立體圖像，因此第二工作狀態(tài)也可以定義為立體投影系統(tǒng)的“開啟”狀態(tài)。第三工作狀態(tài)如圖6所示，立體光源101產(chǎn)生的偏振光經(jīng)由偏振分光鏡分離，分別進入相應的顯示鏡面組。在本工作狀態(tài)中，所述第一顯示鏡面組200以及第二顯示鏡面組300的DMD鏡面僅有一個處于“通啟”，而另一處于“斷開”。以第一顯示鏡面組200的DMD 鏡面處于“通啟”，第二顯示鏡面組300的DMD鏡面處于“斷開”為例；則攜帶有第一圖像信息的P偏振光Pl能夠轉(zhuǎn)換成攜帶有第一圖像信息的S偏振光Si，并照射于投影透鏡103 上；而攜帶有第二圖像信息的S偏振光S2未能完成轉(zhuǎn)換，僅經(jīng)過一次四分之一波片形成偏轉(zhuǎn)45度的偏振光S’ 2，并照射于遮光板。此時投影透鏡投影至接收屏幕上的僅有攜帶第一圖像信息的S偏振光Si。因此第三工作狀態(tài)也可以定義為立體投影系統(tǒng)的“半開啟”狀態(tài)。綜上所述，本實用新型立體投影儀通過控制DMD鏡面的“通啟”或“斷開”，可以實現(xiàn)上述任意一種工作狀態(tài)，且能夠在上述三種工作狀態(tài)之間自由切換，而并不局限于其中一種。通常為了提高立體投影儀的結(jié)構(gòu)緊湊度、簡化元器件，所述偏振分光鏡與顯示鏡面組中的四分之一波片還可以做在同一個棱鏡上，而第一顯示鏡面組以及第二顯示鏡面組的遮光板還可以共用。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. 一種立體投影系統(tǒng)，其特征在于，包括立體光源，偏振分光鏡，投影透鏡；所述偏振分光鏡具有相對的第一表面以及第二表其中，所述立體光源產(chǎn)生攜帶第一圖像信息的第一偏振光和攜帶第二圖像信息的第二偏振光，并照射于所述偏振分光鏡的第一表面；所述偏振分光鏡的第一表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光從所述第二表面出射；所述偏振分光鏡的第二表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光從所述第一表面出射；第一顯示鏡面組，用于將從偏振分光鏡的第二表面出射的攜帶第一圖像信息的第一偏振光轉(zhuǎn)換為攜帶第一圖像信息的第二偏振光，并反射回所述第二表面；第二顯示鏡面組，用于將從偏振分光鏡的第一表面出射的攜帶第二圖像信息的第二偏振光轉(zhuǎn)換為攜帶第二圖像信息的第一偏振光，并反射回所述第一表面；所述投影透鏡用于接收從偏振分光鏡的第二表面出射的所述攜帶第一圖像信息的第二偏振光和所述攜帶第二圖像信息的第一偏振光，并投影于外部接收屏幕上。
2.如權(quán)利要求1所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一顯示鏡面組包括四分之一波片、雙光路合成器件、DMD鏡面以及遮光板；所述攜帶第一圖像信息的第一偏振光首先通過四分之一波片后偏轉(zhuǎn)45度，再經(jīng)由雙光路合成器件到達DMD鏡面；所述DMD鏡面將上述偏轉(zhuǎn)了 45度的攜帶第一圖像信息的第一偏振光沿原路反射，再次經(jīng)由雙光路合成器件， 并通過四分之一波片形成所述攜帶第一圖像信息的第二偏振光，最后到達偏振分光鏡的第二表面；或者，所述DMD鏡面將上述偏轉(zhuǎn)了 45度的攜帶第一圖像信息的第一偏振光直接或經(jīng)由雙光路合成器件間接反射至遮光板。
3.如權(quán)利要求2所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述雙光路合成器件包括第一光學器件和第二光學器件，所述第一光學器件和第二光學器件相貼合，且第一光學器件和第二光學器件之間還設置有一空氣層，所述入射光從第一光學器件的第一鏡面進入雙光路合成器件，透過第一光學器件與第二光學器件的貼合面進入第二光學器件，并從第二光學器件的第二鏡面出射，上述光路可逆；或者，所述入射光從第二光學器件的第二鏡面進入雙光路合成器件，在第二光學器件與第一光學器件相連接的面上發(fā)生全反射之后從第二光學器件的所述第三鏡面出射，并照射于遮光板上。
4.如權(quán)利要求3所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光學器件為直角三角形棱鏡，且第一鏡面為斜邊；所述第二光學器件為等腰三角形棱鏡，且第二鏡面與第三鏡面為兩條等邊；所述第一光學器件的一條直角邊與第二光學器件的底邊構(gòu)成貼合面。
5.如權(quán)利要求4所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第二光學器件的等邊與底邊的夾角大于或等于光線從第二光學器件材料入射空氣時的全反射臨界角。
6.如權(quán)利要求1所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第二顯示鏡面組包括四分之一波片、雙光路合成器件、DMD鏡面以及遮光板；所述攜帶第二圖像信息的第二偏振光首先通過四分之一波片后偏轉(zhuǎn)45度，再經(jīng)由雙光路合成器件到達DMD鏡面；所述DMD鏡面將上述偏轉(zhuǎn)了 45度的攜帶第二圖像信息的第二偏振光沿原路反射，再次經(jīng)由雙光路合成器件， 并通過四分之一波片形成所述攜帶第二圖像信息的第一偏振光，最后到達偏振分光鏡的第一表面；或者，所述DMD鏡面將上述偏轉(zhuǎn)了 45度的攜帶第二圖像信息的第二偏振光直接或經(jīng)由雙光路合成器件間接反射至遮光板。
7.如權(quán)利要求6所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述雙光路合成器件包括第一光學器件和第二光學器件，所述第一光學器件和第二光學器件相貼合，且第一光學器件和第二光學器件之間還設置有一空氣層，所述入射光從第一光學器件的第一鏡面進入雙光路合成器件，透過第一光學器件與第二光學器件的貼合面進入第二光學器件，并從第二光學器件的第二鏡面出射，上述光路可逆；或者，所述入射光從第二光學器件的第二鏡面進入雙光路合成器件，在第二光學器件與第一光學器件相連接的面上發(fā)生全反射之后從第二光學器件的所述第三鏡面出射，并照射于遮光板上。
8.如權(quán)利要求7所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光學器件為直角三角形棱鏡，且第一鏡面為斜邊，光線的入射角為90度；所述第二光學器件為等腰三角形棱鏡，且第二鏡面與第三鏡面為兩條等邊；所述第一光學器件的一條直角邊與第二光學器件的底邊構(gòu)成貼合面；所述第一光學器件與第二光學器件的材料相同，所述第一鏡面與第二鏡面平行。
9.如權(quán)利要求8所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第二光學器件的等邊與底邊的夾角大于或等于光線從第二光學器件材料入射空氣時的全反射臨界角。
10.如權(quán)利要求1所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振分光鏡為金屬光柵或具有PBS薄膜的棱鏡。
11.如權(quán)利要求1所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述立體光源產(chǎn)生的第一偏振光以及第二偏振光與所述偏振分光鏡的入射夾角為45度。
12.如權(quán)利要求1所述的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一顯示鏡面組與第二顯示鏡面組采用相同的光學元器件結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型提供了一種立體投影系統(tǒng)，包括立體光源、偏振分光鏡以及投影透鏡；還包括第一顯示鏡面組，用于將從偏振分光鏡的第二表面出射的攜帶第一圖像信息的第一偏振光轉(zhuǎn)換為攜帶第一圖像信息的第二偏振光，并反射回所述第二表面；第二顯示鏡面組，用于將從偏振分光鏡的第一表面出射的攜帶第二圖像信息的第二偏振光轉(zhuǎn)換為攜帶第二圖像信息的第一偏振光，并反射回所述第一表面；經(jīng)過上述顯示鏡面組的轉(zhuǎn)換，從偏振分光鏡的第二表面出射的攜帶第一圖像信息的第二偏振光和攜帶第二圖像信息的第一偏振光被投影透鏡投影于外部接收屏幕上。本實用新型立體投影系統(tǒng)具有較高的光源利用率以及較佳的圖像還原效果。
文檔編號G02B27/10GK202057901SQ201120129330
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, 黃城 申請人:上海麗恒光微電子科技有限公司