專利名稱：投影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及執(zhí)行視頻顯示的投影設(shè)備。
背景技術(shù)：
近來(lái)，已開(kāi)發(fā)了采用3D(三維)有源快門技術(shù)的IXD(液晶顯示器)投影儀。
有源快門技術(shù)屬于視頻顯示技術(shù)，通過(guò)其可產(chǎn)生深度感。利用這種有源快門技術(shù)，可獲得具有視差的立體觀看，這是通過(guò)交替地顯示左眼圖像和右眼圖像與通過(guò)交替地遮擋用戶3D眼鏡的左眼和右眼視線來(lái)切換圖像同步進(jìn)行而產(chǎn)生的。
這里的問(wèn)題在于，與投影2D(二維)圖像的投影儀相比，如上所述的投影3D圖像的投影儀在質(zhì)量控制上有難度。這是因?yàn)椋瑢?duì)于反射到屏幕上的偏振光，3D眼鏡只允許在特定方向偏振的分量從其通過(guò)，且這種偏振狀態(tài)會(huì)很大地影響3D圖像的質(zhì)量，即造成顏色不均勻，亮度降低。
顯示2D圖像時(shí)用不到3D眼鏡，因此圖像質(zhì)量不會(huì)受到反射到屏幕上的光的偏振狀態(tài)影響，這是因?yàn)楣饩鶆虻刂苯舆M(jìn)入用戶的眼睛而不涉及偏振狀態(tài)。另一方面，對(duì)于LCD投影儀或其它采用3D有源快門技術(shù)的投影儀，一個(gè)重要因素是考慮光在到達(dá)3D眼鏡之前的偏振狀態(tài)。
作為先前技術(shù)，提出了 一種投影顯示設(shè)備，能使水平/垂直方向的RGB (紅、綠和藍(lán))光的總量均勻，并改變每一種色光的偏振狀態(tài)。作為示例，參見(jiàn)日本公開(kāi)專利申請(qǐng)2007-304607 號(hào)。發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于投影3D圖像的先前投影儀，在從其發(fā)出的投影光在屏幕上反射到達(dá)3D眼鏡之前，并未對(duì)光進(jìn)行任何適當(dāng)?shù)钠褶D(zhuǎn)換處理以提高3D圖像的質(zhì)量。
因此，存在一個(gè)問(wèn)題，即當(dāng)3D眼鏡不傾斜時(shí)，用戶會(huì)感覺(jué)3D圖像的顏色不均勻，而當(dāng)3D眼鏡傾斜時(shí)，用戶感覺(jué)3D圖像不僅顏色不均勻，而且亮度也降低了。
考慮到以上所述的情況，因此，希望提供這樣一種投影設(shè)備:當(dāng)3D眼鏡不傾斜時(shí)，其能大大提高3D圖像的質(zhì)量且不會(huì)產(chǎn)生顏色不均勻，而當(dāng)3D眼鏡傾斜時(shí)，其不會(huì)產(chǎn)生顏色不均勻且亮度也不會(huì)降低。
根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施例，提供了投影設(shè)備。該投影設(shè)備包括顏色合成部、偏振轉(zhuǎn)換部和投影透鏡。顏色合成部被配置為將三種原色光合并，并發(fā)出合并光。偏振轉(zhuǎn)換部設(shè)置在顏色合成部的光發(fā)出側(cè)，其被配置為在所有方向均勻地使光處于非偏振狀態(tài)。投影透鏡被配置為發(fā)出偏振轉(zhuǎn)換部所提供的光。
這樣可以大大提高3D圖像的質(zhì)量。
通過(guò)下面對(duì)附圖所示的最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯。


圖1是示出投影設(shè)備的示例性配置的示意圖；圖2是示出改變光的偏振狀態(tài)的因素的示意圖；圖3是圖示通過(guò)3D眼鏡觀察到的彩色不均勻的示意圖；圖4是圖示通過(guò)3D眼鏡觀察到的彩色不均勻的示另一個(gè)意圖；圖5是示出透射式IXD投影儀的示例性光學(xué)單元配置的示意圖；圖6是示出反射式LCD投影儀的示例性光學(xué)單元配置的示意圖；圖7是示出波長(zhǎng)選擇性半波片的示意圖；圖8是圖示波長(zhǎng)選擇性半波片的特征的示意圖；圖9是示出單軸有機(jī)材料和單軸晶體的示意圖；圖10是圖示單軸有機(jī)材料和單軸晶體的特征的示意圖；圖11是示出受單軸有機(jī)材料的相位延遲和單軸晶體和相位延遲影響的光的偏振狀態(tài)的示意圖；圖12是示出投影設(shè)備的示例性配置的示意圖；圖13是示出投影設(shè)備的另一個(gè)示例性配置的示意圖；圖14是示出投影設(shè)備的再另一個(gè)示例性配置的示意圖；圖15是示出投影設(shè)備的再另一個(gè)示例性配置的示意圖；圖16是示出投影設(shè)備的再另一個(gè)示例性配置的示意圖；圖17是示出示例性放置的示意圖；圖18是示出另一個(gè)示例性放置的示意圖；圖19是示出再另一個(gè)示例性放置的示意圖；和圖20是投影設(shè)備投影的概念圖。
具體實(shí)施例方式以下，將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是示出投影設(shè)備的示例性配置的示意圖。投影設(shè)備I包括顏色合成部10、偏振轉(zhuǎn)換部20和投影透鏡30。顏色合成部10將三原色光R(紅色)、G(綠色)和B (藍(lán)色)合并，并發(fā)出合成的合并光。偏振轉(zhuǎn)換部20設(shè)置在顏色合成部10的光發(fā)出側(cè)，其被配置為使光在所有方向均勻，處于非偏振狀態(tài)。投影透鏡30將偏振轉(zhuǎn)換部20提供的光發(fā)射到屏幕上。在本示例中，偏振轉(zhuǎn)換部20是波長(zhǎng)選擇性半波片、單軸有機(jī)材料和單軸晶體中的任意一項(xiàng)。波長(zhǎng)選擇性半波片對(duì)具有預(yù)定波長(zhǎng)的光產(chǎn)生相移η。單軸有機(jī)材料是具有一個(gè)光軸的有機(jī)材料，單軸晶體是具有一個(gè)光軸的晶體。偏振轉(zhuǎn)換部20設(shè)置在顏色合成部10 (其發(fā)出合并光)的光發(fā)出側(cè)與投影透鏡30的光入射側(cè)之間。因此，來(lái)自顏色合成部10的合并光內(nèi)的每一種色光基于波長(zhǎng)被分別起偏振，在所有方向均勻地使光處于非偏振狀態(tài)。這樣，投影設(shè)備I設(shè)置有顏色合成部10、偏振轉(zhuǎn)換部20和投影透鏡30。偏振轉(zhuǎn)換部20被配置為使來(lái)自顏色合成部10的色光在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)，投影透鏡30被配置為發(fā)出處于非偏振狀態(tài)的光。利用這種配置，被投影設(shè)備I投射到屏幕7的光在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)，且在屏幕7上反射之后進(jìn)入用戶的3D眼鏡2的光也在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。
因此，當(dāng)3D眼鏡2不傾斜時(shí)，3D圖像的質(zhì)量可大大提高且完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而當(dāng)3D眼鏡2傾斜時(shí)，完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻且亮度也不會(huì)降低。
接下來(lái)要詳細(xì)描述的是通過(guò)本發(fā)明將要解決的問(wèn)題。圖2是示出改變光的偏振狀態(tài)的因素的示意圖。在投影設(shè)備(投影儀)50中，來(lái)自投影透鏡的光在屏幕7上反射，然后到達(dá)3D眼鏡2。進(jìn)入3D眼鏡2的光的偏振狀態(tài)主要受到以下三個(gè)的影響。
L在投影儀50中造成的偏振不均勻
在投影儀50中光被不均勻地偏振，特別是在從顏色合成棱鏡52到投影透鏡51的部分。具體地，不論投影透鏡51是玻璃透鏡還是塑料透鏡，偏振的不均勻尤其是由投影透鏡51引起的。
當(dāng)投影透鏡51是玻璃透鏡時(shí)，產(chǎn)生使光被不均勻地偏振的影響因素包括玻璃透鏡的材料、形狀、AR(抗反射)涂層等。當(dāng)投影透鏡51是塑料透鏡時(shí)，影響光被不一致偏振的因素包括塑料透鏡的材料、形狀、AR涂層、成型條件等。尤其是當(dāng)投影透鏡為塑料透鏡時(shí)，偏振的不均勻性非常明顯。
2.屏幕7的反射/偏振特性
特別是當(dāng)屏幕7為銀幕時(shí)，進(jìn)入其中的光在屏幕上反射時(shí)保持原來(lái)的偏振狀態(tài)。因此，在投影儀50中由以上描述的因素I引起的偏振的不一致性直接影響3D圖像的質(zhì)量。此外，如果屏幕具有任何面內(nèi)不一致性的偏振特征，則應(yīng)用這種屏幕的話，光直接受到以下因素3的影響。
3.用戶3D眼鏡2的傾角
對(duì)于正常使用的3D眼鏡2，當(dāng)用戶傾斜其頭部時(shí)，相對(duì)于偏振光傳動(dòng)軸而言，3D眼鏡2的傾角大約為±25°。由于用戶傾斜其頭部，因此當(dāng)3D眼鏡2大約傾斜±25°角時(shí)，3D眼鏡2在偏振光的透射方向上也發(fā)生改變。結(jié)果是，這也大大改變了 3D圖像的質(zhì)量。
由于存在上述偏振狀態(tài)改變因素I至3，因此進(jìn)入3D眼鏡2的光的偏振狀態(tài)被改變，因此之前存在以下兩個(gè)主要問(wèn)題。
A.在3D圖像中，當(dāng)3D眼鏡2未傾斜時(shí)可感覺(jué)到顏色不均勻。
B.在3D圖像中，當(dāng)3D眼鏡2傾斜時(shí)，可感覺(jué)到顏色不均勻和亮度降低。
圖3和4中的每一個(gè)是圖示通過(guò)3D眼鏡感覺(jué)到的顏色不均勻的示意圖。例如，當(dāng)背景為白色時(shí)，如圖3所示(通過(guò)橢圓圖表示)的這種顏色不均勻可在屏幕7上觀察到。例如，當(dāng)屏幕7具有任何面內(nèi)不一致性的偏振特征時(shí)，在用戶傾斜其頭部時(shí)可感覺(jué)到如圖4所示的線狀顏色不均勻。
為了解決上述問(wèn)題A和B，預(yù)期將偏振狀態(tài)改變因素I用于解決方案。這是因?yàn)?，利用偏振狀態(tài)改變因素2，無(wú)法要求用戶(消費(fèi)者)使用特定類型的屏幕7。利用偏振狀態(tài)改變因素3，考慮到3D眼鏡2標(biāo)準(zhǔn)化的近期趨勢(shì)，使用特別設(shè)計(jì)的3D眼鏡不太實(shí)際。
就利用偏振狀態(tài)改變因素I解決問(wèn)題而言，問(wèn)題A可以下方法#1至#3解決。
#1.投影透鏡51使用完全由玻璃制造的透鏡，即避免使用塑料透鏡。然而，這確實(shí)可解決問(wèn)題A,但是解決不了問(wèn)題B。
#2.當(dāng)顏色合成棱鏡52為SPS型時(shí)，在投影透鏡51和顏色合成棱鏡52之間提供波長(zhǎng)選擇性半波片(顏色選擇)。使用波長(zhǎng)選擇性半波片，按RGB的順序?qū)?zhǔn)S偏振光/P偏振光/S偏振光以獲得P偏振光/P偏振光/P偏振光，或S偏振光/S偏振光/S偏振光。然而，這確實(shí)可解決問(wèn)題A，但是解決不了問(wèn)題B。對(duì)于通常在投影儀中使用的顏色合成棱鏡，SPS型比SSS型更受歡迎，這是因?yàn)楸籔偏振的綠光的透過(guò)率高于被S偏振的綠光的透過(guò)率。然而，SSS型還用于從顏色合成棱鏡發(fā)出的RGB光的偏振對(duì)準(zhǔn)。#3.使用SSS型顏色合成棱鏡52。然而,這確實(shí)可解決問(wèn)題A，但是解決不了問(wèn)題B。此外，這極大地降低了 G(綠光)的透過(guò)率，從而大大減低了 2D亮度。如此，為了解決問(wèn)題A，上述方法#1至#3都可以作為解決辦法。然而，這些方法#1至#3并不能解決問(wèn)題B。這是因?yàn)?，利用方?1至#3，RGB光僅僅在相同方向上被線性偏振，來(lái)自投影儀50的光未處于非偏振狀態(tài)(尚未有人發(fā)現(xiàn)將光置于非偏振狀態(tài)是一種解決辦法)。為了解決問(wèn)題A和B，一種可能的方法是通過(guò)將波長(zhǎng)選擇性半波片、單軸有機(jī)材料和單軸晶體中的任意一種設(shè)置在投影透鏡51的光發(fā)出側(cè)，即投影透鏡51的光發(fā)出級(jí)，使光處于非偏振狀態(tài)。這種配置可在解決以上描述的問(wèn)題A和B時(shí)產(chǎn)生令人滿意的效果。然而，這種配置不能總是使3D圖像完全免于顏色不均勻以及亮度降低的情況。這是因?yàn)楫?dāng)光的偏振模式受到太多影響，尤其是當(dāng)投影透鏡為塑料透鏡時(shí)，例如光未完全處于非偏振狀態(tài)。在這種情況下，產(chǎn)生的3D圖像的顏色會(huì)略微不均勻，亮度也會(huì)略微降低。如果將波長(zhǎng)選擇性半波片、單軸有機(jī)材料和單軸晶體中的任意一個(gè)設(shè)置在投影透鏡51的光發(fā)出側(cè)，則來(lái)自投影透鏡51的光確實(shí)能更充分地被置于非偏振狀態(tài)。然而，當(dāng)投影透鏡51為可大大影響光的偏振模式的塑料透鏡時(shí)，來(lái)自投影透鏡51的光確實(shí)能更充分地被置于非偏振狀態(tài)，但是很難使其在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。由于這些原因，即便具有上述配置，3D圖像也不能完全免于顏色不均勻和亮度降低的情況有一種方法是使單軸有機(jī)材料和單軸晶體變厚。然而，這種方法會(huì)損害對(duì)焦能力?？紤]到以上所述的情況，因此，希望提供這樣一種投影設(shè)備1:當(dāng)3D眼鏡2不傾斜時(shí)，其能大大提高3D圖像的質(zhì)量且完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而當(dāng)3D眼鏡2傾斜時(shí)，其不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻且也不會(huì)使亮度降低。接下來(lái)將描述作為投影設(shè)備I的應(yīng)用示例的透射式LCD投影儀和反射式LCD投影儀。圖5是示出透射式IXD投影儀的示例性光學(xué)單元配置的示意圖。透射式IXD投影儀100包括光源部、照明光學(xué)系統(tǒng)、分光系統(tǒng)、光調(diào)制兀件部、合成光學(xué)系統(tǒng)和投影光學(xué)系統(tǒng)。光源部包括光源101和反射鏡器102。光源101的示例包括HID(高強(qiáng)度放電)燈，例如超高壓水銀燈和金屬鹵化物燈。光源101發(fā)出白光。光源101設(shè)置在反射器102的焦點(diǎn)位置，并且通過(guò)在反射器102上反射從光源101發(fā)出的白光生成大體上平行的光。反射器102的形狀不限于拋物線狀，其可以例如是橢圓形。照明光學(xué)系統(tǒng)包括UV(紫外線)截止濾波器111、復(fù)眼透鏡112-1和112_2、偏振光分尚兀件113、波片單兀(偏振光調(diào)制兀件)114和聚光透鏡115。UV截止濾波器111設(shè)置在光源101前面以阻擋來(lái)自光源101的紫外線。復(fù)眼透鏡112-1和112-2接收在反射器102反射后大體上平行的光，并將其發(fā)射至偏振光分離元件113。復(fù)眼透鏡112-1和112-2使進(jìn)入光調(diào)制元件部的光的照度變得均勻。
偏振光分尚兀件113將進(jìn)入其中的光通量分為第一偏振分量和第二偏振分量。也就是說(shuō)，例如，偏振光分離兀件113接收的光為S偏振光和P偏振光的合并光，并將P偏振光發(fā)射至第一區(qū)域，將S偏振光發(fā)射至第二區(qū)域。
波片單元114使來(lái)自偏振光分離元件113的光的偏振軸沿預(yù)定方向?qū)?zhǔn)。也就是說(shuō)，例如，波片單元114將已進(jìn)入第一區(qū)域的P偏振光調(diào)制為S偏振光，并將其偏振軸沿已進(jìn)入第二區(qū)域的S偏振光對(duì)準(zhǔn)。
聚光透鏡115接收并聚集來(lái)自波片單元114的光。來(lái)自聚光透鏡115的白光進(jìn)入分光系統(tǒng)。
分光系統(tǒng)將來(lái)自聚光透鏡115的光分為RGB(紅、綠和藍(lán))光。分光系統(tǒng)包括分色鏡(dichroic mirror) 121-1 和 121-2、反射鏡 122-1 至 122-3、中繼透鏡 123-1 和 123-2，和聚光透鏡124R、124G和124B。
分色鏡121-1和121-2基于RGB光的波長(zhǎng)范圍選擇性地透射或反射RGB光的每一個(gè)。分色鏡121-1透射分別在綠光波長(zhǎng)范圍和紅光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的綠光G和紅光R，并反射藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的藍(lán)光B。
分色鏡121-2透射紅光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅光，并反射綠光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的綠光。利用這樣的分色鏡121-1和121-2，白光被分成RGB三種顏色的光。不論光的顏色如何，即紅光或藍(lán)光，分色鏡都可將光分離。
反射鏡122-1是全反射鏡，其在分色鏡121-1執(zhí)行分離后反射藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的藍(lán)光B，并將藍(lán)光B引入光調(diào)制元件125B。反射鏡122-2和122-3均為全反射鏡，其在分色鏡121-2執(zhí)行分離后反射紅光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅光R，并將紅光R引入光調(diào)制元件125R。
中繼透鏡123-1和123-2改變紅光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅光R的光程長(zhǎng)度。聚光透鏡124R、124G和124B分別會(huì)聚紅光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅光R、綠光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的綠光G和藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)藍(lán)光B。
來(lái)自這種分光系統(tǒng)的光，即紅光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅光R、綠光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的綠光G和藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的藍(lán)光B，被分別指向光調(diào)制元件125RU25G和125B。
光調(diào)制元件125R、125G和125B前面，即光源側(cè)，分別設(shè)有入射側(cè)偏振片128R、128G和128B。這些入射側(cè)偏振片128RU28G和128B分別對(duì)準(zhǔn)由分光系統(tǒng)提供的紅光波長(zhǎng)范圍、綠光波長(zhǎng)范圍和藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅光R、綠光G和藍(lán)光B的偏振分量。
光調(diào)制元件125RU25G和125B使紅光波長(zhǎng)范圍、綠光波長(zhǎng)范圍和藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅光R、綠光G和藍(lán)光B經(jīng)受空間調(diào)制。發(fā)出側(cè)偏振片129RU29G和129B的每一個(gè)透射已受到空間調(diào)制的光的預(yù)定偏振分量。
合成光學(xué)系統(tǒng)包括顏色合成棱鏡126。顏色合成棱鏡126透射綠光波長(zhǎng)范圍的綠光G,并將紅光波長(zhǎng)范圍的紅光R和藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的藍(lán)光B分別朝向投影光學(xué)系統(tǒng)反射。
顏色合成棱鏡126為多個(gè)玻璃棱鏡的組合，例如四個(gè)形狀基本相同的等腰直角棱鏡。在玻璃棱鏡合并在一起的表面上形成了兩個(gè)具有預(yù)定光學(xué)特性的干涉濾光片。
第一干涉濾光片反射藍(lán)光波長(zhǎng)范圍的藍(lán)光B，并透射紅光波長(zhǎng)范圍的紅光R和綠光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的綠光G。第二干涉濾光片反射紅光波長(zhǎng)范圍的紅光R，并分別透射綠光波長(zhǎng)范圍的綠光G和藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的藍(lán)光B。如此，通過(guò)光調(diào)制元件125R、125G和125B調(diào)制之后，得到的RGB光在顏色合成棱鏡126中被合并，然后被投至投影光學(xué)系統(tǒng)。作為投影光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡127將來(lái)自顏色合成棱鏡126的光放大至預(yù)定的放大率用于屏幕7上的視頻投影。圖6是示出反射式LCD投影儀的示例性光學(xué)單元配置的示意圖。在反射式LCD投影儀200中，光源201設(shè)置在反射器202的焦點(diǎn)位置，并且通過(guò)在反射器202上反射來(lái)自光源201的白光生成大體上平行的光。UV/IR(紫外線/紅外線)截止濾波器211接收大體上平行的光，并阻擋紫外線和紅外線。此處，反射器202的形狀不局限于拋物線狀，其可以例如是橢圓形。復(fù)眼透鏡212-1和212-2使光的照度均勻，PS轉(zhuǎn)換器(偏振轉(zhuǎn)換元件)213將指引隨機(jī)偏振的光，即P偏振光/S偏振光，將其沿一個(gè)偏振方向?qū)?zhǔn)。主聚光透鏡221聚集白光，其偏振方向已被PS轉(zhuǎn)換器213均勻地對(duì)準(zhǔn)。分色鏡222將白光分為紅光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅光LR，和綠光和藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光LGB。不論是何種顏色(紅或藍(lán))，分色鏡都可將光分離。反射鏡223反射由分色鏡222執(zhí)行分離后的紅光LR。另一個(gè)反射鏡224反射由分色鏡222執(zhí)行分離后的綠和藍(lán)光LGB。至于被反射鏡224反射后的綠光和藍(lán)光LGB，分色鏡225只反射綠光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，并透射剩余的藍(lán)光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光。偏振片226R透射被反射鏡223反射后的紅光LR，即P偏振光，然后將紅光LR投至反射型液晶面板230R。然后，反射型液晶面板230R使紅光LR經(jīng)受空間調(diào)制，并通過(guò)反射將得到的S偏振紅光投至顏色合成棱鏡240。作為可替代的配置，可在RGB光進(jìn)入顏色合成棱鏡240的每一個(gè)表面上設(shè)置一個(gè)偏振片。當(dāng)使用的顏色合成棱鏡240為SSS型時(shí)，綠光正常進(jìn)入顏色合成棱鏡240。當(dāng)顏色合成棱鏡240為SPS型時(shí)，在其光入射側(cè)設(shè)置有半波片，綠光被P偏振后進(jìn)入顏色合成棱鏡240。偏振片226G透射被分色鏡225反射后的綠光LG，即P偏振光，然后將綠光LG投至反射型液晶面板230G。然后，反射型液晶面板230G使綠光LG受到空間調(diào)制，并通過(guò)反射將得到的S偏振綠光投至顏色合成棱鏡240。偏振片226B透射被分色鏡225透射后的藍(lán)光LB，即P偏振光，然后將藍(lán)光LB投至反射型液晶面板230B。然后，反射型液晶面板230B使藍(lán)光LB受到空間調(diào)制，并通過(guò)反射將得到的S偏振藍(lán)光投至顏色合成棱鏡240。在每一個(gè)偏振片226R、226G和226B的光入射側(cè)，分別設(shè)置有光學(xué)透鏡227至229 (也可將偏振片設(shè)置在光學(xué)透鏡228和偏振片226G之間)。至于來(lái)自光源201的白光，復(fù)眼透鏡212-1和212-2使其照度變得均勻，且PS轉(zhuǎn)換器213將得出的光對(duì)準(zhǔn)，將其沿預(yù)定的偏振方向投射。輸出的光被主聚光透鏡221定向，使其照射反射型液晶面板230R、230G和230B。被如此定向后，該光被分色鏡222、225和其它所有的顏色分尚鏡分成三種波長(zhǎng)范圍不同的光。分離之后，得出的色光進(jìn)入反射式偏振片，且只有特定偏振方向上的光在進(jìn)入反射型液晶面板230R、230G和230B之前被偏振片226R、226G和226B選擇。正是如此，RGB光進(jìn)入反射型液晶面板230R、230G和230B。
與進(jìn)入的光的顏色相對(duì)應(yīng)的視頻信號(hào)被應(yīng)用于反射型液晶面板23OR、23OG和230B的每一個(gè)。根據(jù)視頻信號(hào)，反射型液晶面板230R、230G和230B旋轉(zhuǎn)進(jìn)入的光以改變其偏振方向。之后，得出的光被調(diào)制并被輸出。來(lái)自這些液晶面板的已調(diào)光再次進(jìn)入偏振片226R、226G 和 226B。
在偏振片226R、226G和226B中，對(duì)于偏振光，只有旋轉(zhuǎn)90度的偏振分量被選擇，然后其被投至顏色合成棱鏡240。在顏色合成棱鏡240中，經(jīng)三個(gè)反射型液晶面板調(diào)制后的每一種色光被合并以沿相同方向?qū)?zhǔn)，然后被射出。然后，來(lái)自顏色合成棱鏡240的合成的光被投影透鏡250投射以輸出到屏幕7上。
接下來(lái)將描述投影設(shè)備I中的偏振轉(zhuǎn)換部20。偏振轉(zhuǎn)換部20是波長(zhǎng)選擇性半波片、單軸有機(jī)材料和單軸晶體中的任意一個(gè)。在下文中，將描述其特征。
圖7是示出波長(zhǎng)選擇性半波片的示意圖。波長(zhǎng)選擇性半波片21a包括第一光軸和與第光軸正交的第二光軸。波長(zhǎng)選擇性半波片21a具有以下特征:通過(guò)將光的振動(dòng)方向從水平振動(dòng)變?yōu)榇怪闭駝?dòng)(反之亦然)，對(duì)具有預(yù)定波長(zhǎng)的光產(chǎn)生移相η。
圖8是圖示波長(zhǎng)選擇性半波片的特征的示意圖。當(dāng)其振動(dòng)方向與第一光軸平行的線性偏振光束進(jìn)入波長(zhǎng)選擇性半波片21a時(shí)，即角度為0°或π，會(huì)發(fā)生移相π，且光束的方向被變?yōu)榕c第二光軸平行，之后光束被射出。
反過(guò)來(lái)，當(dāng)其振動(dòng)方向與第二光軸平行的線性偏振光束進(jìn)入波長(zhǎng)選擇性半波片21a時(shí)，即角度為0°或π，會(huì)發(fā)生移相π，且光束的方向被變?yōu)榕c第一光軸平行，之后光束被射出。
當(dāng)投影設(shè)備I使用這樣的波長(zhǎng)選擇性半波片21a時(shí)，不是將與第一光軸和第二光軸平行的光束投至波長(zhǎng)選擇性半波片21a，而是希望與第一光軸和第二光軸不平行的光束，例如，線性偏振光束、圓偏振光束或橢圓偏振光束被投至波長(zhǎng)選擇性半波片21a。
也就是說(shuō)，由于來(lái)自顏色合成部10合并光中的色光不再與波長(zhǎng)選擇性半波片21a的第一光軸和第二光軸平行，因此來(lái)自波長(zhǎng)選擇性半波片21a的光變得更像“基于波長(zhǎng)發(fā)生不同偏振的光”，且該光被置于非偏振狀態(tài)。
正如這樣，通過(guò)其振動(dòng)方向與第一光軸和第二光軸不平行的偏振光穿過(guò)波長(zhǎng)選擇性半波片21a，波長(zhǎng)選擇性半波片21a基于波長(zhǎng)使來(lái)自顏色合成部10的光發(fā)生不同偏振，并將其置于非偏振狀態(tài)。
如上所述，通過(guò)使用波長(zhǎng)選擇性半波片21a，由于進(jìn)入其中的偏振光失去了沿第一光軸和第二光軸的線性，因此來(lái)自波長(zhǎng)選擇性半波片21a的偏振光變得更像“基于波長(zhǎng)發(fā)生不同偏振的光”，例如，圓偏振光、橢圓偏振光和線性偏振光，它們都是從第一光軸和第二光軸的方向旋轉(zhuǎn)的結(jié)果。應(yīng)注意波長(zhǎng)選擇性半波片并不是唯一的選擇，只要具有產(chǎn)生“基于波長(zhǎng)發(fā)生不同偏振的光”的特征，其它任何光學(xué)的部件都可用作波長(zhǎng)選擇性半波片。
波長(zhǎng)選擇性半波片21a具有以下優(yōu)點(diǎn):為第一光軸和第二光軸提供較寬的放置范圍，這是由于只預(yù)期進(jìn)入其中的光沿第一光軸和第二光軸不呈線性。此外，在波長(zhǎng)選擇性半波片的光入射級(jí)，并未預(yù)期光的偏振方向(旋轉(zhuǎn)方向)提前對(duì)準(zhǔn)。
圖9是示出單軸有機(jī)材料和單軸晶體的示意圖。單軸有機(jī)材料21b是具有一個(gè)光軸的有機(jī)材料，例如大相位延遲板。這種單軸有機(jī)材料21b可使進(jìn)入其中的光發(fā)生IOOOOnm或更多的相位延遲。單軸晶體21c是具有一個(gè)光軸的晶體，其示例是石英晶體(石英)、藍(lán)寶石、方解石和氟化鎂。這種單軸晶體21c可使進(jìn)入其中的光發(fā)生大約IOOOOnm的相位延遲(對(duì)于石英大約為Imm)。單軸有機(jī)材料21b和單軸晶體21c的慢軸角度都為45°。圖10是圖示單軸有機(jī)材料和單軸晶體的特征的示意圖。利用單軸有機(jī)材料21b和單軸晶體21c的特征，對(duì)振動(dòng)方向與圖10中慢軸相同的入射光，折射率影響較大，而對(duì)振動(dòng)方向與慢軸不同的入射光，折射率影響較小。正如這樣，當(dāng)入射偏振光在與慢軸成45°角的方向振蕩(旋轉(zhuǎn))時(shí),發(fā)出的光處于非偏振狀態(tài)。當(dāng)入射偏振光在與慢軸成0°或90°的方向振蕩時(shí)，發(fā)出的光相對(duì)入射偏振光的相位未發(fā)生變化。另一方面，當(dāng)入射偏振光在除慢軸外的任何其它方向振蕩時(shí)，出射偏振光的偏振模式從而受到很大影響，因此其狀態(tài)離非偏振狀態(tài)很遠(yuǎn)。當(dāng)投影設(shè)備I使用單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c時(shí)，期望被投至其中的光束是與在慢軸成45°角的方向上振蕩的線性偏振光束、圓偏振光束或橢圓偏振光束。如此，通過(guò)其振動(dòng)方向與慢軸成45°角的偏振光穿過(guò)單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c，單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c基于波長(zhǎng)使來(lái)自顏色合成部10的合并光中的色光發(fā)生不同偏振，并將其置于非偏振狀態(tài)。當(dāng)從顏色合成部10射出的光被直接均勻地偏振時(shí)，單軸有機(jī)材料21b和單軸晶體21c的作用最大。二者之間，單軸晶體21c(特別是晶體)具有如下所述的特征，因此將單軸晶體21c用作偏振轉(zhuǎn)換部20會(huì)產(chǎn)生很好的效果。Al.與波長(zhǎng)選擇性半波片21a和單軸有機(jī)材料21b相比，其成本較低。A2.由于其是一種光學(xué)玻璃，因此其機(jī)械強(qiáng)度和可靠性較高。A3.由于其不是有機(jī)材料，比如薄片/薄膜，因此即使將其放置在IXD和投影透鏡之間，其對(duì)焦能力也恒定。接下來(lái)描述的是受到單軸有機(jī)材料21b的相位延遲和單軸晶體21c的相位延遲影響的光的偏振狀態(tài)。圖11是示出受單軸有機(jī)材料的相位延遲和單軸晶體和相位延遲影響的光的偏振狀態(tài)的示意圖?？v軸指示光的偏振狀態(tài)，橫軸指示波長(zhǎng)(nm)。在圖11中，曲線kl具有500nm的相位延遲，曲線k2具有IOOOnm的相位延遲，曲線k3具有2000nm的相位延遲，曲線k4(鋸齒狀線)具有IOOOOnm的相位延遲。此處示例了這種情況:相位延遲較大(例如IOOOOnm)，且慢軸與入射線性偏振光成45°角，其與圖中的鋸齒狀線對(duì)應(yīng)。假設(shè)具有某波長(zhǎng)(例如550nm)的線性偏振光穿過(guò)慢軸，則具有相鄰波長(zhǎng)(例如501nm)的光被橢圓形偏振(乎為線性)。如此，將在所使用的波長(zhǎng)范圍內(nèi)(大約430到700nm)被不同偏振的光合并會(huì)產(chǎn)生基于波長(zhǎng)被不同偏振的光，以便創(chuàng)建非偏振狀態(tài)。因此，當(dāng)所使用的偏振轉(zhuǎn)換部20是單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c時(shí)，如果滿足條件，即慢軸為45°角且相位延遲很大，則光隨著波長(zhǎng)的改變被很大程度偏振，因此光在所得的非偏振狀態(tài)內(nèi)變得更一致。此外，當(dāng)偏振光在S和P方向?yàn)榫€性偏振光/橢圓偏振光/圓偏振光時(shí)，單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c尤其有用，因?yàn)槠鋭?chuàng)建了“基于波長(zhǎng)而被不同地偏振的光”而不論光為何種類型。此外，在單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c的光入射級(jí)，并不預(yù)期光的偏振方向(旋轉(zhuǎn)方向)要被提前對(duì)準(zhǔn)。參見(jiàn)圖12至16，接下來(lái)描述的是執(zhí)行投影設(shè)備I中的偏振轉(zhuǎn)換處理的各種方法，即，光學(xué)的部件的各種放置模式。圖12是示出投影設(shè)備的示例性配置的示意圖。投影設(shè)備
1-1包括顏色合成部10-1、偏振轉(zhuǎn)換部20和投影透鏡30。顏色合成部10-1包括顏色合成棱鏡11和半波片12。偏振轉(zhuǎn)換部20是以上描述的圖7至11中波長(zhǎng)選擇性半波片21a、單軸有機(jī)材料21b和單軸晶體中的任意一個(gè)。半波片12設(shè)置在SPS型顏色合成棱鏡的光入射側(cè)，綠光從此處進(jìn)入。半波片12對(duì)S偏振綠光gls執(zhí)行偏振轉(zhuǎn)換以便生成綠色P偏振光glp。此處，半波片的功能大體上是當(dāng)光從其穿過(guò)時(shí)，在兩個(gè)線性偏振光(橫向分量和垂直分量)之間產(chǎn)生半個(gè)波長(zhǎng)的光程延遲(相位延遲S = 180° +NX360° )。半波片主要用于以預(yù)定角度(N= 1、2、3等)轉(zhuǎn)動(dòng)偏振面。顏色合成棱鏡11生成作為紅色S偏振光rls、綠色P偏振光glp和藍(lán)色S偏振光bis的合并光的光。紅色S偏振光rls是S偏振紅光,藍(lán)色S偏振光bis是S偏振藍(lán)光。偏振轉(zhuǎn)換部20使從顏色合成棱鏡11發(fā)出的光，即紅色S偏振光rls、綠色P偏振光glp和藍(lán)色S偏振光bis,在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。投影透鏡30接收由偏振轉(zhuǎn)換部20提供的合并光，并將合并光放大至預(yù)定放大率用于發(fā)射。在合并光中，所有的色光都處于非偏振狀態(tài)。此后，在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)的光投至屏幕上。當(dāng)波長(zhǎng)選擇性半波片21a被用作偏振轉(zhuǎn)換部20時(shí)，波長(zhǎng)選擇性半波片21a被設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，使得第一光軸便與入射偏振光形成45°角，第二光軸便與入射偏振光形成135°角。可替代地，波長(zhǎng)選擇性半波片21a也可這樣設(shè)置，以至于第一光軸與入射偏振光形成135°角,第二光軸與入射偏振光形成45°角。當(dāng)單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c被用作偏振轉(zhuǎn)換部20時(shí)，單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c被設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，使得慢軸與入射偏振光形成45°或135。角。投影設(shè)備1-1按以上所述配置時(shí)，投至屏幕的光和在屏幕上被反射的光在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。因此，這便大大提高了 3D圖像的質(zhì)量，當(dāng)3D眼鏡不傾斜時(shí)，完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而當(dāng)3D眼鏡傾斜時(shí)，完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而且亮度也不會(huì)降低。圖13是示出投影設(shè)備的示例性配置的示意圖。投影設(shè)備1-2包括顏色合成部10-2、偏振轉(zhuǎn)換部20和投影透鏡30。顏色合成部10-2包括顏色合成棱鏡11、半波片12和四分之一波片13。偏振轉(zhuǎn)換部20使用以上描述的圖7至11中波長(zhǎng)選擇性半波片21a、單軸有機(jī)材料21b和單軸晶體中的任意一個(gè)。半波片12設(shè)置在SPS型顏色合成棱鏡的光入射側(cè)，綠光從此處進(jìn)入。半波片12對(duì)S偏振綠光g2s執(zhí)行偏振轉(zhuǎn)換以便生成綠色P偏振光g2p。顏色合成棱鏡11生成的光為紅色S偏振光r2s、綠色P偏振光g2p和藍(lán)色S偏振光b2s的合并光。紅色S偏振光r2s是S偏振紅光，藍(lán)色S偏振光b2s是S偏振藍(lán)光。
四分之一波片13被設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，且被如此定向以至于光軸與入射偏振光形成45°角。四分之一波片13將紅色S偏振光r2s轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光，即紅色左旋圓偏振光r21 ;將綠色P偏振光g2p轉(zhuǎn)換為右旋圓偏振光，即綠色右旋圓偏振光g21 ;并將藍(lán)色S偏振光b2s轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光，即藍(lán)色左旋圓偏振光b21。
此處，四分之一波片的功能大體上為當(dāng)光從其穿過(guò)時(shí)在兩個(gè)線性偏振光(橫向分量和垂直分量)之間產(chǎn)生四分之一波長(zhǎng)的光路延遲(相位延遲S =90° +NX360。)。四分之一波片經(jīng)常主要用于將線性偏振光轉(zhuǎn)換為圓偏振光，或反過(guò)來(lái)將圓偏振光轉(zhuǎn)換為線性偏振光度(N= 1、2、3等)。
此處所擔(dān)心的是，當(dāng)來(lái)自顏色合成棱鏡11的光進(jìn)入投影透鏡30時(shí)，在投影透鏡30上被反射的光可返回至顏色合成棱鏡11。如果是這種情況，則會(huì)生成雜散光，并會(huì)在屏幕上產(chǎn)生重影現(xiàn)象等。
因此，在以上描述中，如上所述的四分之一波片13用于防止顏色合成棱鏡11的光發(fā)出級(jí)與偏振轉(zhuǎn)換部20的光入射級(jí)之間的雜散光。
另一方面，偏振轉(zhuǎn)換部20使從四分之一波片13發(fā)出的光，即紅色左旋圓偏振光r21、綠色右旋圓偏振光g21和藍(lán)色左旋圓偏振光b21，在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。
投影透鏡30接收由偏振轉(zhuǎn)換部20提供的合并光，并將合并光放大至預(yù)定放大率用于發(fā)射。在合并光中，所有的色光都處于非偏振狀態(tài)。此后，在所有方向一致處于非偏振狀態(tài)的光被投至屏幕上。
當(dāng)波長(zhǎng)選擇性半波片21a被用作偏振轉(zhuǎn)換部20時(shí)，波長(zhǎng)選擇性半波片21a被設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，使得第一光軸便可與入射偏振光形成45°角，第二光軸便可與入射偏振光形成135°角?？商娲?，波長(zhǎng)選擇性半波片21a也可這樣設(shè)置，以至第一光軸與入射偏振光形成135°角,第二光軸與入射偏振光形成45°角。
當(dāng)單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c被用作偏振轉(zhuǎn)換部20時(shí)，單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c被設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，使得慢軸便與入射偏振光形成45°或135°角。
投影設(shè)備1-2按以上所述配置時(shí)，投至屏幕的光和在屏幕上被反射的光在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。因此，這便大大提高了 3D圖像的質(zhì)量，當(dāng)3D眼鏡不傾斜時(shí)，完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而當(dāng)3D眼鏡傾斜時(shí)，不僅完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而且亮度也不會(huì)降低。
圖14是示出投影設(shè)備的示例性配置的示意圖。投影設(shè)備1-3包括顏色合成部10-3、偏振轉(zhuǎn)換部20和投影透鏡30。偏振轉(zhuǎn)換部20使用以上描述的圖7至11中波長(zhǎng)選擇性半波片21a、單軸有機(jī)材料21b和單軸晶體中的任意一個(gè)。
SSS型顏色合成棱鏡11生成的光為紅色S偏振光r3s、綠色S偏振光g3s和藍(lán)色S偏振光b3s的合并光。紅色S偏振光r3s為S偏振紅光、綠色S偏振光g3s為S偏振綠光，藍(lán)色S偏振光b3s為S偏振藍(lán)光。
偏振轉(zhuǎn)換部20使從顏色合成棱鏡11發(fā)出的光，即紅色S偏振光r3s、綠色S偏振光g3s和藍(lán)色S偏振光b3s,在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。
投影透鏡30接收由偏振轉(zhuǎn)換部20提供的合并光，并將合并光放大至預(yù)定放大率用于發(fā)射。在合并光中，所有的色光都處于非偏振狀態(tài)。此后，在所有方向一致處于非偏振狀態(tài)的光被投至屏幕上。當(dāng)波長(zhǎng)選擇性半波片21a被用作偏振轉(zhuǎn)換部20時(shí)，波長(zhǎng)選擇性半波片21a被設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，使得第一光軸便可與入射偏振光形成45°角，第二光軸便可與入射偏振光形成135°角?？商娲?，波長(zhǎng)選擇性半波片21a也可這樣設(shè)置，以至第一光軸與入射偏振光形成135°角,第二光軸與入射偏振光形成45°角。當(dāng)單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c被用作偏振轉(zhuǎn)換部20時(shí)，單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c被設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，使得慢軸便與入射偏振光形成45°或135°角。投影設(shè)備1-3按以上所述配置時(shí)，投至屏幕的光和在屏幕上被反射的光在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。因此，這便大大提高了 3D圖像的質(zhì)量，當(dāng)3D眼鏡不傾斜時(shí)，完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而當(dāng)3D眼鏡傾斜時(shí)，不僅完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而且亮度也不會(huì)降低。圖15是示出投影設(shè)備的示例性配置的示意圖。投影設(shè)備1-4包括顏色合成部10-4、偏振轉(zhuǎn)換部20和投影透鏡30。顏色合成部10-4包括顏色合成棱鏡11和四分之一波片13。偏振轉(zhuǎn)換部20是以上描述的圖7至11中波長(zhǎng)選擇性半波片21a、單軸有機(jī)材料21b和單軸晶體中的任意一個(gè)。SSS型顏色合成棱鏡11生成的光為紅色S偏振光r4s、綠色S偏振光g4s和藍(lán)色S偏振光b4s的合并光。紅色S偏振光r4s為S偏振紅光、綠色S偏振光g4s為S偏振綠光，藍(lán)色S偏振光b4s為S偏振藍(lán)光。為了防止產(chǎn)生以上描述的雜散光，四分之一波片13被設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，并被如此定向，以至于光軸與入射偏振光形成45°角。四分之一波片13將紅色S偏振光r4s轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光，即紅色左旋圓偏振光r41 ;將綠色S偏振光g4s轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光，即綠色左旋圓偏振光g41 ;并將藍(lán)色S偏振光b4s轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光，即藍(lán)色左旋圓偏振光b41。偏振轉(zhuǎn)換部20使從四分之一波片13發(fā)出的光，即紅色左旋圓偏振光r41、綠色左旋圓偏振光g41和藍(lán)色左旋圓偏振光b41,在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。投影透鏡30接收由偏振轉(zhuǎn)換部20提供的合并光，并將合并光放大至預(yù)定放大率用于發(fā)射。在合并光中，所有的色光都處于非偏振狀態(tài)。此后，在所有方向一致處于非偏振狀態(tài)的光被投至屏幕上。當(dāng)波長(zhǎng)選擇性半波片21a被用作偏振轉(zhuǎn)換部20時(shí)，波長(zhǎng)選擇性半波片21a被設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，使得第一光軸便可與入射偏振光形成45°角，第二光軸便可與入射偏振光形成135°角。可替代地，波長(zhǎng)選擇性半波片21a也可這樣設(shè)置，以至第一光軸與入射偏振光形成135°角,第二光軸與入射偏振光形成45°角。當(dāng)單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c被用作偏振轉(zhuǎn)換部20時(shí)，單軸有機(jī)材料21b或單軸晶體21c被設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，使得慢軸便與入射偏振光形成45°或135°角。投影設(shè)備1-4按以上所述配置時(shí)，投至屏幕的光和在屏幕上被反射的光在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。因此，這便大大提高了 3D圖像的質(zhì)量，當(dāng)3D眼鏡不傾斜時(shí)，完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而當(dāng)3D眼鏡傾斜時(shí)，不僅完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而且亮度也不會(huì)降低。
圖16是示出投影設(shè)備的示例性配置的示意圖。投影設(shè)備1-5包括顏色合成部10-5、單軸晶體21c和投影透鏡30。
顏色合成部10-5包括顏色合成棱鏡11和半波片12。在圖16的示例中，所使用的偏振轉(zhuǎn)換部為以上描述的圖9至11中的單軸晶體21c(晶體)。
半波片12設(shè)置在SPS型顏色合成棱鏡11的光入射側(cè)，綠光從此處進(jìn)入。半波片12對(duì)S偏振綠光g5s執(zhí)行P偏振轉(zhuǎn)換以便生成綠色P偏振光g5p。顏色合成棱鏡11生成的光為紅色S偏振光r5s、綠色P偏振光g5p和藍(lán)色S偏振光b5s的合并光。紅色S偏振光r5s是S偏振紅光，藍(lán)色S偏振光b5s是S偏振藍(lán)光。
單軸晶體21c使從顏色合成棱鏡11發(fā)出的光，即紅色S偏振光r5s、綠色P偏振光g5p和藍(lán)色S偏振光b5s,在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。
投影透鏡30接收由單軸晶體21c提供的合并光，并將合并光放大至預(yù)定放大率用于發(fā)射。在合并光中，所有的色光都處于非偏振狀態(tài)。此后，在所有方向一致處于非偏振狀態(tài)的光被投至屏幕上。
此處，單軸晶體21c被發(fā)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，使得慢軸便可與入射偏振光形成45°或135°角。
投影設(shè)備1-5按以上所述配置時(shí)，投至屏幕的光和在屏幕上被反射的光在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。因此，這便大大提高了 3D圖像的質(zhì)量，當(dāng)3D眼鏡不傾斜時(shí)，完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而當(dāng)3D眼鏡傾斜時(shí)，不僅完全不會(huì)產(chǎn)生色彩不均勻，而且亮度也不會(huì)降低。
在投影設(shè)備1-1至1-5中，投影透鏡30可使用塑料透鏡，即可使用能大大影響光的偏振模式的塑料透鏡。此外，將SPS型顏色合成棱鏡11用于如投影設(shè)備1-5這種光學(xué)配置中，2D亮度可變?yōu)樽畲?。圖16中的投影設(shè)備1-5處于最佳光學(xué)狀態(tài)。
接下來(lái)描述的是投影設(shè)備I中偏振轉(zhuǎn)換部20的放置。圖17是示出示例性放置的示意圖。投影設(shè)備Ia-1包括顏色合成棱鏡11(SPS型)、半波片12、偏振轉(zhuǎn)換部20和投影透鏡30。
半波片12設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光入射側(cè)，綠光從此處進(jìn)入。投影透鏡30設(shè)置顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，合并光從此處射出。此外，偏振轉(zhuǎn)換部20設(shè)置在投影透鏡30的光入射側(cè)和顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)之間。在本配置中，通過(guò)將偏振轉(zhuǎn)換部20粘合到顏色合成棱鏡11的發(fā)光表面將其與顏色合成棱鏡11形成整體。應(yīng)注意，在這種放置中，可能不設(shè)置半波片12。顏色合成棱鏡11可以是SPS型，SSS型或其它任何型。
圖18是示出另一個(gè)示例性放置的示意圖。投影設(shè)備la-2包括顏色合成棱鏡11 (SPS型)、半波片12、偏振轉(zhuǎn)換部20和投影透鏡30。
半波片12設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光入射側(cè)，綠光從此處進(jìn)入。投影透鏡30設(shè)置顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，合并光從此處射出。此外，在投影透鏡30的光入射側(cè)和顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)之間設(shè)置機(jī)構(gòu)框架構(gòu)件4a。機(jī)構(gòu)框架構(gòu)件4a是用于安裝偏振轉(zhuǎn)換部20的機(jī)構(gòu)部分。
偏振轉(zhuǎn)換部20可插入機(jī)構(gòu)框架構(gòu)件4a中或從其拆除。通過(guò)將偏振轉(zhuǎn)換部20插入機(jī)構(gòu)框架構(gòu)件4a中，偏振轉(zhuǎn)換部20便可固定設(shè)置于顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)和投影透鏡30的光入射側(cè)之間。應(yīng)注意，在這種放置中，可不設(shè)置半波片12。顏色合成棱鏡11可以是SPS型，SSS型或其它任何型。
圖19是示出另一個(gè)示例性放置的示意圖。投影設(shè)備la-3包括顏色合成棱鏡11 (SPS型)、半波片12、偏振轉(zhuǎn)換部20和投影透鏡30。
半波片12設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光入射側(cè)，綠光從此處進(jìn)入。投影透鏡30設(shè)置顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)，合并光從此處射出。此外，在投影透鏡30的光入射表面設(shè)置機(jī)構(gòu)框架構(gòu)件4b。機(jī)構(gòu)框架構(gòu)件4b是用于安裝偏振轉(zhuǎn)換部20的機(jī)構(gòu)部分。
投影透鏡30包括透鏡移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其使透鏡在例如垂直方向和水平方向移動(dòng)。機(jī)構(gòu)框架構(gòu)件4b也跟隨投影透鏡30移動(dòng)。對(duì)于這種機(jī)構(gòu)框架構(gòu)件4b，偏振轉(zhuǎn)換部20可插入其中或從其拆除。通過(guò)將偏振轉(zhuǎn)換部20插入到機(jī)構(gòu)框架構(gòu)件4b中，偏振轉(zhuǎn)換部20位于投影透鏡30的光入射表面?zhèn)雀浇?，同時(shí)總跟隨投影透鏡30移動(dòng)。應(yīng)注意，在這種放置中，可不設(shè)置半波片12。顏色合成棱鏡11可以是SPS-型，SSS型或其它任何型。
接下來(lái)描述的是在投影設(shè)備I中使用的光源。例如，投影設(shè)備I使用具有寬波長(zhǎng)范圍連續(xù)發(fā)射光譜的光源，或用于RGB投射光的具有寬波長(zhǎng)范圍連續(xù)發(fā)射光譜的光源。
如此，一般的IXD投影儀使用連續(xù)波長(zhǎng)光源，比如UHP (超高性能)燈或Xe (氙氣)燈。因此，投影設(shè)備I的功能幾乎適用于每一種IXD投影儀。
接下來(lái)描述的是以往的技術(shù)與本技術(shù)之間的差別。圖20是每一個(gè)投影設(shè)備的投影的概念圖。利用先前技術(shù)的投影設(shè)備300，對(duì)于從其發(fā)出的光來(lái)說(shuō)，進(jìn)入屏幕7的光和在屏幕7上被反射的光未被置于非偏振狀態(tài)。另一方面，利用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的投影設(shè)備I，對(duì)于從其發(fā)出的光而言，進(jìn)入屏幕7的光和在屏幕7上被反射的光在所有方向均勻地被置于非偏振狀態(tài)。
如上所述，在投影設(shè)備I中，偏振轉(zhuǎn)換部20設(shè)置在顏色合成棱鏡11的光發(fā)出側(cè)(合并光從其射出)和投影透鏡30的光入射側(cè)之間。如此，與包括設(shè)置在投影透鏡30的光發(fā)出側(cè)的偏振轉(zhuǎn)換部20的配置相比，將偏振轉(zhuǎn)換部20設(shè)置得離顏色合成棱鏡11更近一些，即在其光發(fā)出側(cè)，可使RGB投影光在所有方向完全處于非偏振狀態(tài)。
因此，這便使通過(guò)不傾斜的3D眼鏡的3D圖像完全不會(huì)產(chǎn)生顏色不均勻。此外，例如，3D眼鏡傾斜大約±25° (預(yù)期的用戶使用范圍)，通過(guò)3D眼鏡得出的3D圖像完全不會(huì)產(chǎn)生顏色不均勻和亮度降低。
此外，投影設(shè)備I可用于各類采用3D有源快門技術(shù)的LCD投影儀，各類光學(xué)部件，或各種使用環(huán)境，因此其具有高兼容性和出色的適用性。也就是說(shuō)，投影設(shè)備I可用于，例如，包括反射式和透射式LCD的所有各類LCD投影儀，以及各類顏色合成棱鏡(SPS型和SSS型)。
更進(jìn)一步地，塑料透鏡可用于投影透鏡等，并且有可能使用各類屏幕，例如銀幕、珠幕(bead screen)和無(wú)光澤銀幕。
就當(dāng)所使用的偏振轉(zhuǎn)換部20為單軸晶體21c時(shí)的成本而言，單軸晶體21c比投影透鏡30的光入射側(cè)的波長(zhǎng)選擇性半波片21a要便宜得多，而且預(yù)期會(huì)產(chǎn)生更好的效果。單軸晶體21c本身成本就不高，當(dāng)顏色合成棱鏡面積很小時(shí)，其成本便可進(jìn)一步降低。另一方面，波長(zhǎng)選擇性半波片21a本身就很昂貴，當(dāng)預(yù)期其面積較大時(shí)，其費(fèi)用會(huì)進(jìn)一步增加。單軸晶體21c (晶體)的成本大約為波長(zhǎng)選擇性半波片21a和單軸有機(jī)材料21b的成本的1/4至 1/5。本發(fā)明還在于以下結(jié)構(gòu)。(I) 一種投影設(shè)備，其包括:顏色合成部，被配置為合并三種原色光并發(fā)出合并光；偏振轉(zhuǎn)換部，設(shè)置在顏色合成部的光發(fā)出側(cè)，并配置為在所有方向均勻地使合并光中的色光處于非偏振狀態(tài)；和投影透鏡，被配置為發(fā)出偏振轉(zhuǎn)換部所提供的光。(2)根據(jù)⑴的投影設(shè)備，其中， 偏振轉(zhuǎn)換部包括波長(zhǎng)選擇性半波片、單軸有機(jī)材料和單軸晶體中的任意一個(gè)，波長(zhǎng)選擇性半波片對(duì)具有預(yù)定波長(zhǎng)的光產(chǎn)生移相η，單軸有機(jī)材料為具有一個(gè)光軸的有機(jī)材料，單軸晶體為具有一個(gè)光軸的晶體。(3)根據(jù)⑴或⑵的投影設(shè)備，其中，顏色合成部包括:顏色合成棱鏡,和半波片，其設(shè)置在顏色合成棱鏡的光入射側(cè)，綠光從此處進(jìn)入，偏振轉(zhuǎn)換部包括單軸晶體，半波片將S偏振綠光轉(zhuǎn)換為P偏振綠光，顏色合成棱鏡合并作為S偏振紅光的紅色S偏振光、作為P偏振綠光的綠色P偏振光和作為S偏振藍(lán)光的藍(lán)色S偏振光，單軸晶體將紅色S偏振光、綠色P偏振光和藍(lán)色S偏振光置于非偏振狀態(tài)。(4)根據(jù)⑴或⑵的投影設(shè)備，其中顏色合成部包括:顏色合成棱鏡，和半波片，其設(shè)置在顏色合成棱鏡的光入射側(cè)，綠光從此處進(jìn)入，半波片將S偏振綠光轉(zhuǎn)換為P偏振綠光，顏色合成棱鏡合并作為S偏振紅光的紅色S偏振光、作為P偏振綠光的綠色P偏振光和作為S偏振藍(lán)光的藍(lán)色S偏振光，偏振轉(zhuǎn)換部使紅色S偏振光、綠色P偏振光和藍(lán)色S偏振光處于非偏振狀態(tài)。(5)根據(jù)⑴或⑵的投影設(shè)備，其中顏色合成部包括:顏色合成棱鏡，半波片，其設(shè)置在顏色合成棱鏡的光入射側(cè)，綠光從此處進(jìn)入，和四分之一波片，其設(shè)置在偏振轉(zhuǎn)換部的光入射側(cè)和顏色合成棱鏡的光發(fā)出側(cè)之間，半波片將S偏振綠光轉(zhuǎn)換為P偏振綠光，顏色合成棱鏡合并作為S偏振紅光的紅色S偏振光、作為P偏振綠光的綠色P偏振光和作為S偏振藍(lán)光的藍(lán)色S偏振光，四分之一波片將紅色S偏振光轉(zhuǎn)換為作為左旋圓偏振光的紅色左旋圓偏振光，將綠色P偏振光轉(zhuǎn)換為作為右旋圓偏振光的綠色右旋圓偏振光，并將藍(lán)色S偏振光轉(zhuǎn)換為作為左旋圓偏振光的藍(lán)色左旋圓偏振光，
偏振轉(zhuǎn)換部使紅色左旋圓偏振光、綠色右旋圓偏振光和藍(lán)色左旋圓偏振光的每一個(gè)都處于非偏振狀態(tài)。
(6)根據(jù)(I)或(2)的投影設(shè)備，其中
顏色合成部包括顏色合成棱鏡，
顏色合成棱鏡合并作為S偏振紅光的紅色S偏振光、作為S偏振綠光的綠色S偏振光和作為S偏振藍(lán)光的藍(lán)色S偏振光，
偏振轉(zhuǎn)換部將紅色S偏振光、綠色S偏振光和藍(lán)色S偏振光置于非偏振狀態(tài)。
(7)根據(jù)⑴或⑵的投影設(shè)備，其中
顏色合成部包括:
顏色合成棱鏡，和
四分之一波片，其設(shè)置在偏振轉(zhuǎn)換部的光入射側(cè)和顏色合成棱鏡的光發(fā)出側(cè)之間，
顏色合成棱鏡合并作為S偏振紅光的紅色S偏振光、作為S偏振綠光的綠色S偏振光和作為S偏振藍(lán)光的藍(lán)色S偏振光，
四分之一波片，紅色S偏振光轉(zhuǎn)換為作為左旋圓偏振光的紅色左旋圓偏振光，將綠色S偏振光轉(zhuǎn)換為作為左旋圓偏振光的綠色左旋圓偏振光，并將藍(lán)色S偏振光轉(zhuǎn)換為作為左旋圓偏振光的藍(lán)色左旋圓偏振光，
偏振轉(zhuǎn)換部使紅色左旋圓偏振光、綠色左旋圓偏振光和藍(lán)色左旋圓偏振光的每一個(gè)都處于非偏振狀態(tài)。
(8)根據(jù)⑴至(7)任何一個(gè)的投影設(shè)備，其中
通過(guò)將偏振轉(zhuǎn)換部粘合到顏色合成部中的顏色合成棱鏡的光發(fā)出表面使其與顏色合成棱鏡成為整體。
(9)根據(jù)⑴至(7)任何一個(gè)的投影設(shè)備，其中
偏振轉(zhuǎn)換部通過(guò)連接機(jī)構(gòu)部而固定設(shè)置，連接機(jī)構(gòu)部設(shè)置于顏色合成部中的顏色合成棱鏡的光發(fā)出側(cè)與投影透鏡的光入射側(cè)之間。
(10)根據(jù)⑴至(7)任何一個(gè)的投影設(shè)備，其中
通過(guò)將偏振轉(zhuǎn)換部設(shè)置在投影透鏡的光入射表面?zhèn)雀浇?，使其跟隨投影透鏡的移動(dòng)。
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權(quán)利要求
1.一種投影設(shè)備，包括: 顏色合成部，其被配置為合并三種原色光并發(fā)出合并光； 偏振轉(zhuǎn)換部，其設(shè)置在所述顏色合成部的光發(fā)出側(cè)，所述偏振轉(zhuǎn)換部被配置為使所述合并光中的色光處于在所有方向均勻的非偏振狀態(tài)；和 投影透鏡，其被配置為發(fā)出由所述偏振轉(zhuǎn)換部所提供的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影設(shè)備，其中， 所述偏振轉(zhuǎn)換部包括波長(zhǎng)選擇性半波片、單軸有機(jī)材料和單軸晶體中的任意一項(xiàng)，所述波長(zhǎng)選擇性半波片對(duì)具有預(yù)定波長(zhǎng)的光產(chǎn)生移相η，所述單軸有機(jī)材料為具有一個(gè)光軸的有機(jī)材料，所述單軸晶體為具有一個(gè)光軸的晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影設(shè)備，其中， 所述顏色合成部包括: 顏色合成棱鏡，和 半波片，其設(shè)置在所述顏色合成棱鏡的光入射側(cè)，綠光從該側(cè)進(jìn)入， 所述偏振轉(zhuǎn)換部包括所述單軸晶體， 所述半波片將S偏振綠光轉(zhuǎn)換為P偏振綠光， 所述顏色合成棱鏡合并作為S偏振紅光的紅色S偏振光、作為P偏振綠光的綠色P偏振光和作為S偏振藍(lán)光的藍(lán)色S偏振光， 所述單軸晶體使所述紅色S偏振光、所述綠色P偏振光和所述藍(lán)色S偏振光處于所述非偏振狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影設(shè)備，其中， 所述顏色合成部包括: 顏色合成棱鏡，和 半波片，其設(shè)置在所述顏色合成棱鏡的光入射側(cè)，綠光從該側(cè)進(jìn)入， 所述半波片將S偏振綠光轉(zhuǎn)換為P偏振綠光， 所述顏色合成棱鏡合并作為S偏振紅光的紅色S偏振光、作為P偏振綠光的綠色P偏振光和作為S偏振藍(lán)光的藍(lán)色S偏振光， 所述偏振轉(zhuǎn)換部使所述紅色S偏振光、所述綠色P偏振光和所述藍(lán)色S偏振光處于所述非偏振狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要 求2所述的投影設(shè)備，其中， 顏色合成部包括: 顏色合成棱鏡， 半波片，其設(shè)置在所述顏色合成棱鏡的光入射側(cè)，綠光從該側(cè)進(jìn)入，和四分之一波片，其設(shè)置在所述偏振轉(zhuǎn)換部的光入射側(cè)和所述顏色合成棱鏡的光發(fā)出側(cè)之間， 所述半波片將S偏振綠光轉(zhuǎn)換為P偏振綠光， 所述顏色合成棱鏡合并作為S偏振紅光的紅色S偏振光、作為P偏振綠光的綠色P偏振光和作為S偏振藍(lán)光的藍(lán)色S偏振光， 所述四分之一波片將所述紅色S偏振光轉(zhuǎn)換為作為左旋圓偏振光的紅色左旋圓偏振光，將所述綠色P偏振光轉(zhuǎn)換為作為右旋圓偏振光的綠色右旋圓偏振光，并將所述藍(lán)色S偏振光轉(zhuǎn)換為作為左旋圓偏振光的藍(lán)色左旋圓偏振光， 所述偏振轉(zhuǎn)換部使所述紅色左旋圓偏振光、所述綠色右旋圓偏振光和所述藍(lán)色左旋圓偏振光的每一個(gè)都處于所述非偏振狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影設(shè)備，其中， 顏色合成部包括顏色合成棱鏡， 所述顏色合成棱鏡合并作為S偏振紅光的紅色S偏振光、作為S偏振綠光的綠色S偏振光和作為S偏振藍(lán)光的藍(lán)色S偏振光， 所述偏振轉(zhuǎn)換部使所述紅色S偏振光、所述綠色S偏振光和所述藍(lán)色S偏振光處于所述非偏振狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的投影設(shè)備，其中， 顏色合成部包括: 顏色合成棱鏡，和 四分之一波片，其設(shè)置在所述偏振轉(zhuǎn)換部的光入射側(cè)和所述顏色合成棱鏡的光發(fā)出側(cè)之間， 所述顏色合成棱鏡，其合并作為S偏振紅光的紅色S偏振光、作為S偏振綠光的綠色S偏振光和作為S偏振藍(lán)光的藍(lán)色S偏振光， 所述四分之一波片將所述紅色S偏振光轉(zhuǎn)換為作為左旋圓偏振光的紅色左旋圓偏振光，將所述綠色S偏振光轉(zhuǎn)換為作為左旋圓偏振光的綠色左旋圓偏振光，并將所述藍(lán)色S偏振光轉(zhuǎn)換為作為左旋圓偏振光的藍(lán)色左旋圓偏振光， 所述偏振轉(zhuǎn)換部使所述紅色左旋圓偏振光、所述綠色左旋圓偏振光和所述藍(lán)色左旋圓偏振光的每一個(gè)都處于所述非偏振狀態(tài)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影設(shè)備，其中， 通過(guò)將所述偏振轉(zhuǎn)換部粘合到所述顏色合成部中的顏色合成棱鏡的光發(fā)出表面，使所述偏振轉(zhuǎn)換部與所述顏色合成棱鏡成為整體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影設(shè)備，其中， 所述偏振轉(zhuǎn)換部通過(guò)連接機(jī)構(gòu)部而固定設(shè)置，所述連接機(jī)構(gòu)部設(shè)置于所述顏色合成部中的顏色合成棱鏡的光發(fā)出側(cè)與所述投影透鏡的光入射側(cè)之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影設(shè)備，其中， 通過(guò)將所述偏振轉(zhuǎn)換部設(shè)置在所述投影透鏡的光入射表面?zhèn)雀浇?，所述偏振轉(zhuǎn)換部跟隨所述投影透鏡的移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了投影設(shè)備，包括顏色合成部、偏振轉(zhuǎn)換部和投影透鏡。顏色合成部被配置為將三種原色光合并，并發(fā)出合并光。偏振轉(zhuǎn)換部設(shè)置在顏色合成部的光發(fā)出側(cè)，并被配置為使合并光中的色光在所有方向均勻地處于非偏振狀態(tài)。投影透鏡被配置為發(fā)出偏振轉(zhuǎn)換部所提供的光。
文檔編號(hào)G02B27/28GK103149780SQ201210477640
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者本間圭祐, 大村幸生 申請(qǐng)人:索尼公司