一種低投射比高光效立體投影裝置及立體投影系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型適用于立體投影【技術領域】，提供了一種低投射比高光效立體投影裝置及立體投影系統(tǒng)，低投射比高光效立體投影裝置，包括：偏振分光組件，將投射光束分為透射光束、第一反射光束和第二反射光束；偏振態(tài)轉換組件，調整所述透射光束的偏振態(tài)或所述第一反射光束、第二反射光束的偏振態(tài)；光路方向調整組件，調整所述透射光束的傳播方向或所述第一反射光束、第二反射光束的傳播方向；光束大小調整組件，調整透射光束、第一反射光束和第二反射光束的大小范圍；光調制器，將調整后的透射光束、第一反射光束、第二反射光束按照幀順序調制為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。低投射比高光效立體投影裝置能有效減少反射光束與透射光束的光程差，從而使整個裝置體積大大縮小，各光束重合變得更加簡單。
【專利說明】一種低投射比高光效立體投影裝置及立體投影系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于立體投影【技術領域】，尤其涉及一種低投射比高光效立體投影裝置及立體投影系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]專利號為201220746320.8，專利名稱為《高光效光調制裝置及高光效立體投影系統(tǒng)》的實用新型專利公布的技術中，需要使用較大尺寸的分偏振器件，將入射光線分為透射光線和反射光線兩束，再對光線的偏振狀態(tài)進行調整，使兩束光線在金屬幕上重合。采用該技術光路尺寸會較大，所需光學器件也較大，在使用低投射比投影機的情況下，各器件尺寸將變得很大，兩束光線的重合也變得非常困難。同時在器件加工與組裝時存在諸多困難，大批量量產(chǎn)也存在較大困難。
[0003]因此，現(xiàn)有技術存在缺陷，需要改進。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種低投射比高光效立體投影裝置及立體投影系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的投影裝置體積大的問題。
[0005]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種低投射比高光效立體投影裝置，包括:
[0006]偏振分光組件，將來自投影機的投射光束分束為透射光束、第一反射光束、第二反射光束；所述透射光束的偏振方向與所述第一反射光束、第二反射光束的偏振方向正交；
[0007]偏振態(tài)轉換組件，調整所述透射光束的偏振態(tài)或所述第一反射光束、第二反射光束的偏振態(tài)，調整后所述透射光束、第一反射光束、第二反射光束具有相同的偏振態(tài)；
[0008]光路方向調整組件，調整所述透射光束的傳播方向或所述第一反射光束、第二反射光束的傳播方向，調整后所述透射光束、第一反射光束、第二反射光束具有相同的傳播方向；
[0009]光束大小調整組件，調整所述透射光束的大小范圍或所述第一反射光束、第二反射光束的大小范圍，調整后所述透射光束、第一反射光束、第二反射光束的所投影圖像大小
一致；
[0010]光調制器，將被調整后的透射光束、第一反射光束、第二反射光束按照幀順序調制為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。
[0011]進一步地,所述偏振分光組件為偏振分光棱鏡組；所述偏振分光棱鏡組由三個45度棱鏡鍍膜、貼合形成，呈長方體，具有一個入射面，三個出射面，內部有兩個分偏振面，所述兩個分偏振面相互垂直，分別與所述入射面呈45度，所述兩個分偏振面相交于入射面的中心線。
[0012]進一步地，所述偏振態(tài)轉換組件為至少一扭曲型液晶器件；所述扭曲型液晶器件放置于第一反射光束、第二反射光束所在的光路中且位于所述光路方向調整組件前或所述光路方向調整組件后，或放置于所述光束大小調整組件后與光調制器前之間的任一位置。[0013]進一步地，所述扭曲型液晶器件為基于玻璃基板的液晶器件、基于柔性塑料基板的液晶器件或基于聚合物技術的高分子液晶膜。
[0014]進一步地，所述光路方向調整組件為兩反射鏡；所述兩反射鏡置于所述第一反射光束和第二反射光束的光路中。
[0015]進一步地，所述光束大小調整組件為至少一透鏡或透鏡組，所述透鏡或透鏡組置于所述透射光束、第一反射光束和第二反射光束所在光路中的任一位置。
[0016]進一步地，所述光調制器為液晶光閥型光調制器。
[0017]進一步地，所述低投射比高光效立體投影裝置還包括線偏振器，所述線偏振器位于所述光調制器前，通過過濾使透射光束、第一反射光束和第二反射光束的偏振狀態(tài)一致。
[0018]進一步地，所述光調制器替換為四分之一波長延遲膜，將所述透射光束、第一反射光束和第二反射光束轉化為角度為45度的左旋圓偏振光和角度為135度的右旋圓偏振光。
[0019]本實用新型還提供一種低投射比高光效立體投影系統(tǒng)，包括一投影機、金屬幕和任一如上所述的低投射比高光效立體投影裝置；所述投影機以幀順序依次播放左眼圖像和右眼圖像；所述金屬幕用于對反射光束和透射光束進行成像，且成對光線以相反的圓偏振狀態(tài)進行反射。
[0020]本實用新型所述的低投射比高光效立體投影裝置采用了偏振分光組件將入射光束分為三部分，分別經(jīng)過兩個偏振分光面，有效減少反射光束與透射光束的光程差，從而使整個裝置體積大大縮小，各光束重合變得更加簡單。同時，采用扭曲型液晶器件作為偏振光偏振方向的旋轉器件，具有色散小，偏振光旋轉效率高等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有技術普通偏振分光棱鏡的外形及其光路示意圖；
[0022]圖2是本實用新型實施例提供的偏振分光棱鏡組及其光路示意圖；
[0023]圖3是本實用新型提供的第一種低投射比高光效立體投影裝置光學結構圖，扭曲型液晶器件位于兩個反射光路內，且位于偏振分光器件與反射鏡之間；
[0024]圖4是本實用新型提供的第二種低投射比高光效立體投影裝置光學結構圖，扭曲型液晶器件位于透射光路內；
[0025]圖5是本實用新型提供的第三種低投射比高光效立體投影裝置光學結構圖，扭曲型液晶器件位于兩個反射光路內，且位于反射鏡和線偏振器之間。
【具體實施方式】
[0026]為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0027]本實用新型所述的低投射比高光效立體投影裝置使用偏振分光棱鏡組將入射光束分為偏振狀態(tài)不同的三束光線，再使用扭曲型液晶器件將其中一束或兩束光線的偏振狀態(tài)進行調整，使三束光線的偏振狀態(tài)一致，并使用兩個反射鏡或反射鏡組將偏振分光器的兩束反射光束調整至與原入射光束方向一致的光束，從而在金屬幕上將三束光線重合在一起，采用此設計可以將投影機光線約70%左右的光線轉換為偏振光線，從而提高立體投影裝置的光利用率來增加投影畫面的亮度，同時具有結構小巧，投射比小等特點，適用于1:1左右的投影機。
[0028]現(xiàn)有的普通偏振分光棱鏡如圖1所示，使用兩個45度棱鏡膠合在一起，具有I個分偏振面，光線入射后被分為透射的P態(tài)偏振光101和反射的S態(tài)偏振光102。根據(jù)現(xiàn)有的普通偏振分光棱鏡存在的不足對偏振分光棱鏡進行了重新設計，如圖2所示為本實用新型所采用的偏振分光棱鏡組，由三個45度棱鏡經(jīng)過鍍膜后貼合而成，呈長方體，具有一個入射面，三個出射面，內部具有兩個分偏振面，所述兩個分偏振面相互垂直，均與入射面成45度，所述兩個分偏振面在入射面中心線處相交。光線入射后，被分為透射的P態(tài)偏振光201，反射的S態(tài)偏振光202和203。
[0029]如圖3所示，本實用新型的低投射比高光效立體投影裝置，包括:偏振分光組件302、光路方向調整組件305和306、偏振態(tài)轉換組件303和304、光束大小調整組件307和光調制器309。所述偏振分光組件302用于將從投影機301的鏡頭發(fā)出的入射光束分為透射光束201、第一反射光束202和第二反射光束203，透射光束偏振態(tài)為P態(tài)，兩個反射光束的偏振狀態(tài)為S態(tài),透射光束和反射光束統(tǒng)稱為偏振光。所述偏振分光組件302將來自投影機301的投射光束分束為透射光束201、第一反射光束202、第二反射光束203，所述透射光束201的偏振方向與所述第一反射光束202、第二反射光束203的偏振方向正交。所述偏振態(tài)轉換組件303和304調整所述透射光束的偏振態(tài)或所述第一反射光束、第二反射光束的偏振態(tài)，調整后所述透射光束、第一反射光束、第二反射光束具有相同的偏振態(tài)。光路方向調整組件305和306調整所述透射光束的傳播方向或所述第一反射光束、第二反射光束的傳播方向，調整后所述透射光束、第一反射光束、第二反射光束具有相同的傳播方向。光束大小調整組件307調整所述透射光束的大小范圍或所述第一反射光束、第二反射光束的大小范圍，調整后所述透射光束、第一反射光束、第二反射光束的所投影圖像大小一致。光調制器309將被調整后的透射光束、第一反射光束、第二反射光束按照幀順序調制為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。第一種實施例，把偏振態(tài)轉換組件303和304分別放置在第一反射光束202和第二反射光束203中，即放置于偏振分光組件302的兩相對的出射面旁邊，如圖3所示，用于將反射光束的偏振狀態(tài)旋轉90度，使之與透射光束光線的偏振狀態(tài)相同。所述偏振態(tài)轉換組件303和304為至少一扭曲型液晶器件，所述扭曲型液晶器件通常為90度扭曲的TN型液晶器件，入射到扭曲型液晶器件的光線偏振方向與扭曲型液晶器件液晶層表層分子的排列方向平行或垂直時，經(jīng)過扭曲型液晶器件后的光線偏振狀態(tài)將會被旋轉90度。提高扭曲型液晶器件的延遲量，有助于得到更好的偏振態(tài)。
[0030]與上述實施例相結合，所述光路方向調整組件305和306可以為兩反射鏡，分別置于所述偏振分光組件302反射面的兩邊，用于將反射光束進行再次反射，使其傳播方向與所述透射光束傳播方向一致，且通過調整角度使透射光束、第一反射光束和第二反射光束在金屬幕上所成的圖像重合。所述偏振分光組件302為偏振分光棱鏡組。優(yōu)選的，所述光調制器309為液晶光閥型光調制器。
[0031]與上述各實施例相結合，所述低投射比高光效立體投影裝置還可以包括線偏振器308，所述線偏振器308位于所述光調制器309前，通過過濾使透射光束、第一反射光束和第二反射光束的偏振狀態(tài)一致，使之變?yōu)楦硐氲钠窆狻?br> [0032]與上述各實施例相結合，所述偏振態(tài)轉換組件303和304為至少一扭曲型液晶器件。所述扭曲型液晶器件放置于第一反射光束、第二反射光束所在的光路中且位于所述光路方向調整組件前或所述光路方向調整組件后，或放置于所述光束大小調整組件后與光調制器前之間的任一位置。
[0033]第二種實施例，如圖4所示，所述扭曲型液晶器件放置于所述偏振分光棱鏡組后，將透射光束的偏振態(tài)調整至與所述反射光束的偏振態(tài)一致。
[0034]第三種實施例，如圖5所示，所述扭曲型液晶器件為兩個，所述扭曲型液晶器件置于反射光束中，分別位于所述兩反射鏡和線偏振器308之間，將反射光束的偏振態(tài)調整至與所述透射光束的偏振態(tài)一致。
[0035]與上述各個實施例相結合，所述扭曲型液晶器件可以是傳統(tǒng)的基于玻璃基板的液晶器件，由玻璃基板、透明導電層、取向層、間隔物、封邊材料、液晶材料等組成。也可以是基于柔性塑料基板的液晶器件，由塑料基板、透明導電層、取向層、間隔物、封邊材料、液晶材料等組成。還可以是基于聚合物技術的高分子液晶膜，例如DEJIMA公司的TwistarTM膜。應當認為具有扭曲結構的液晶器件均屬于本實用新型所描述的范圍。
[0036]所述光束大小調整組件307為至少一透鏡或透鏡組，所述透鏡或透鏡組置于所述透射光束、第一反射光束和第二反射光束所在光路中的任一位置。透鏡或透鏡組的功能是將所在光路的光束進行擴大或者縮小，使之與另外光束在金屬幕310上所成的圖像大小一致，所述透鏡或透鏡組放置的位置有多種。具體地，所述透鏡或透鏡組放置于所述偏振分光棱鏡組后，即位于偏振分光棱鏡組和線偏振器308之間,用于擴大透射光束，使之在金屬幕310上的成像大小與反射光束在金屬幕310上的成像大小一致。所述透鏡或透鏡組分別放置于所述兩反射鏡后，用于縮小反射光束，使之在金屬幕上的成像大小與透射光束在金屬幕上的成像大小一致。所述透鏡或透鏡組還可以放置在光調制器309與金屬幕310之間。但為了避免透鏡表面的反射對偏振態(tài)的影響，透鏡或透鏡組通常放置在偏振分光組件302和線偏振器308之間。
[0037]與上述各實施例相結合，所述光調制器替換為四分之一波長延遲膜；所述四分之一波長延遲膜置于所述線偏振器后，將經(jīng)過所述線偏振器后的偏振光轉化為角度為45度的左旋圓偏振光和角度為135度的右旋圓偏振光。
[0038]在上述的各實施例中，線偏振器308作為一個獨立的部件使透射光束和反射光束均經(jīng)過線偏振器308。在具體實施時，也可以使用三個較小尺寸的線偏振器件代替一個整體的線偏振器件308分別放置于第一反射光束、第二反射光束和透射光束中。同樣的，光調制器309在上述的各實施例中是一個獨立的部件，在具體實施時，也可以使用三個小尺寸的液晶光閥型光調制器代替，分別放置于第一反射光束、第二反射光束和透射光束中。
[0039]根據(jù)上述的低投射比高光效立體投影裝置，本實用新型還提供一種低投射比高光效立體投影系統(tǒng)，包括一投影機301、金屬幕310和如上所述的任一低投射比高光效立體投影裝置；所述投影機301以幀順序依次播放左眼圖像和右眼圖像；所述金屬幕310可以為金屬幕，用于對反射光束和透射光束進行成像，同時將照射到金屬幕310上的光線以相反的圓偏振狀態(tài)進行反射，從而使光線在進入到觀眾佩戴的圓偏光眼鏡之前仍保持左右眼圖像的分離，不產(chǎn)生左右圖像的串擾。觀眾戴著圓偏振眼鏡在金屬幕前方即可觀看到立體影像，圓偏振眼鏡的左右眼鏡片分別為左旋圓偏振片和右旋圓偏振片，可以對金屬幕反射的光線進行分離，使進入到左右眼的圖像不同，從而達到左右眼圖像分離的目的。[0040]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種低投射比高光效立體投影裝置，其特征在于，包括: 偏振分光組件，將來自投影機的投射光束分束為透射光束、第一反射光束、第二反射光束；所述透射光束的偏振方向與所述第一反射光束、第二反射光束的偏振方向正交； 偏振態(tài)轉換組件，調整所述透射光束的偏振態(tài)或所述第一反射光束、第二反射光束的偏振態(tài)，調整后所述透射光束、第一反射光束、第二反射光束具有相同的偏振態(tài)； 光路方向調整組件，調整所述透射光束的傳播方向或所述第一反射光束、第二反射光束的傳播方向，調整后所述透射光束、第一反射光束、第二反射光束具有相同的傳播方向； 光束大小調整組件，調整所述透射光束的大小范圍或所述第一反射光束、第二反射光束的大小范圍，調整后所述透射光束、第一反射光束、第二反射光束的所投影圖像大小一致； 光調制器，將被調整后的透射光束、第一反射光束、第二反射光束按照幀順序調制為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。
2.根據(jù)權利要求1所述的低投射比高光效立體投影裝置，其特征在于，所述偏振分光組件為偏振分光棱鏡組；所述偏振分光棱鏡組由三個45度棱鏡鍍膜、貼合形成,呈長方體，具有一個入射面，三個出射面，內部有兩個分偏振面，所述兩個分偏振面相互垂直，分別與所述入射面呈45度，所述兩個分偏振面相交于入射面的中心線。
3.根據(jù)權利要求1所述的低投射比高光效立體投影裝置，其特征在于，所述偏振態(tài)轉換組件為至少一扭曲型液晶器件；所述扭曲型液晶器件放置于第一反射光束、第二反射光束所在的光路中且位于所述光路方向調整組件前或所述光路方向調整組件后，或放置于所述光束大小調整組件后與光調制器前之間的任一位置。
4.根據(jù)權利要求3所述的低投射比高光效立體投影裝置，其特征在于，所述扭曲型液晶器件為基于玻璃基板的液晶器件、基于柔性塑料基板的液晶器件或基于聚合物技術的高分子液晶膜。`
5.根據(jù)權利要求1所述的低投射比高光效立體投影裝置，其特征在于，所述光路方向調整組件為兩反射鏡；所述兩反射鏡置于所述第一反射光束和第二反射光束的光路中。
6.根據(jù)權利要求1所述的低投射比高光效立體投影裝置，其特征在于，所述光束大小調整組件為至少一透鏡或透鏡組，所述透鏡或透鏡組置于所述透射光束、第一反射光束和第二反射光束所在光路中的任一位置。
7.根據(jù)權利要求1所述的低投射比高光效立體投影裝置，其特征在于，所述光調制器為液晶光閥型光調制器。
8.根據(jù)權利要求1所述的低投射比高光效立體投影裝置，其特征在于，所述低投射比高光效立體投影裝置還包括線偏振器，所述線偏振器位于所述光調制器前，通過過濾使透射光束、第一反射光束和第二反射光束的偏振狀態(tài)一致。
9.根據(jù)權利要求1至8任一所述的低投射比高光效立體投影裝置，其特征在于，所述光調制器替換為四分之一波長延遲膜，將所述透射光束、第一反射光束和第二反射光束轉化為角度為45度的左旋圓偏振光和角度為135度的右旋圓偏振光。
10.一種低投射比高光效立體投影系統(tǒng)，其特征在于，包括一投影機、金屬幕和權利要求I至9任一所述的低投射比高光效立體投影裝置；所述投影機以幀順序依次播放左眼圖像和右眼圖像；所述金屬幕用于對反射光束和透射光束進行成像，且成對光線以相反的圓偏振狀態(tài)進行反射 。
【文檔編號】G03B35/26GK203405635SQ201320549548
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權日:2013年9月5日
【發(fā)明者】李艷龍, 鄧賢俊, 王葉通 申請人:深圳市時代華影科技開發(fā)有限公司