CN102087420A - 一种立体投影设备 - Google Patents

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苏萍
马建设
周倩
倪凯
陈鼎如
李艳
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Abstract

本发明提供一种立体投影设备，包括：光源组件、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第三偏振分束器、第四偏振分束器、第一偏振转换器、第二偏振转换器、第一反射式电光调制器、第二反射式电光调制器和投影镜头；所述光源组件发出的光，由所述第一偏振分束器分为偏振状态相互垂直的第一偏振光束和第二偏振光束；所述第一偏振光束由所述第一偏振分束器反射至所述第二偏振分束器；所述第二偏振光束依次透射过所述第一偏振分束器和所述第二偏振转换器。本发明的优点在于，其提出了一种实用的两片式反射式电光调制器的立体投影设备方案，分光光路对称，易得到亮度和对比度平衡的双目视差投影图像，在现有的技术水平下实现更为出色的微型立体投影显示。

Description

一种立体投影设备
技术领域
本发明涉及一种立体投影设备，尤其涉及一种微型的立体投影设备。
背景技术
现在，反射式硅基液晶（Liquid Crystal On Silicon，LCOS）技术的成熟，使投影显示技术出现了巨大突破，成本的进一步降低，微型投影仪的出现，使投影仪市场从商务、教育领域逐渐投向了家庭个人的娱乐应用。立体影视市场的繁荣，进一步拓宽了立体家庭影院的市场。立体电视成本高，便携性差，微型立体投影是未来立体家庭影院的发展趋势。
基于偏振光的立体投影技术的核心是偏振分光技术，用偏振分光装置将入射光束分离成偏振方向相互垂直的两路照明光束，经显示装置调制成带有图像信息的光束，观众戴上偏振方向与图像光束偏振方向对应的眼镜即可看到立体图像。二维显示仅对通道的亮度、对比度等有要求，而双通道立体显示中，不但每个通道的亮度、对比度等需要满足显示要求，并且两路通道之间的串扰、一致性都需要达到要求。共用一路投影镜头的立体投影光机，两通道的空间排布最好具有一定的对称性，可大概保证光程相等，投影镜头的设计加工才比较容易进行。如果两通道的空间排布的不对称，将严重影响立体投影设备的整体投影效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种与现有的立体投影设备相比具有更好的投影效果的立体投影设备。
一种立体投影设备，包括：光源组件、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第三偏振分束器、第四偏振分束器、第一偏振转换器、第二偏振转换器、第一反射式电光调制器、第二反射式电光调制器和投影镜头；
所述的光源组件是指可以出射自然光或者圆偏振光的照明光束的光源及附加的用于光束整形、均匀的光路组件。
所述第一偏振分束器、第二偏振分束器、第三偏振分束器和第四偏振分束器分别能够将入射光束分离成偏振态相互垂直的，且出射方向也相互垂直的两束光，并相互呈“米”字形放置组成偏振分光镜组；所述光源组件发出的光，由所述第一偏振分束器分为偏振状态相互垂直的第一偏振光束和第二偏振光束；
所述第一偏振光束由所述第一偏振分束器反射至所述第二偏振分束器，再由所述第二偏振分束器反射至第一反射式电光调制器，由所述第一反射式电光调制器调制后反射至所述第二偏振分束器，透射过所述第二偏振分束器再透射过第一偏振转换器，然后由所述第四偏振分束器反射至所述投影镜头；
所述第二偏振光束依次透射过所述第一偏振分束器和所述第二偏振转换器，再由所述第三偏振分束器反射至所述第二反射式电光调制器，由所述第二反射式电光调制器调制后反射，然后依次透射过所述第三偏振转换器和第四偏振分束器，射向所述投影镜头。
采用上述技术方案，当所述第一偏振光束和第二偏振光束分别射到所述光源组件的时候，光的强度尽量相互均衡，这样获得的投影效果更为出色。
而且，所述第一偏振分束器、第二偏振分束器、第三偏振分束器和第四偏振分束器分别能够将入射光束分离成偏振态相互垂直的，且出射方向也相互垂直的两束光，并相互呈“米”字形放置组成偏振分光镜组。这样的安装也较为便利，而且所述第一偏振光束和第二偏振光束的光程也能对称分布，便于获得较均衡的第一偏振光束和第二偏振光束的强度。
中国专利申请CN03137759.9“反射式液晶立体投影光机”，也公布了使用四个偏振分光面与两块LCOS面板的立体投影光机。其中，两块用于旋转光束偏振态的白光波片都被放置同一路通道中，虽然可以通过在波片前后添加偏振片的方法，降低波片对对比度的影响，但这一通道的亮度也会因此降低，不易获得一致性好的两通道图像。
与上述现有技术相比，本发明的技术方案中，两块偏振分光器分别在两块反射式电光调制器，例如LCOS面板，所在的光路中，平衡了由于在光路中加入偏振分光器而引入的光能损耗。
本发明的优点在于，其提出了一种实用的两片式反射式电光调制器的立体投影设备方案，分光光路对称，易得到亮度和对比度平衡的双目视差投影图像，在现有的技术水平下实现更为出色的微型立体投影显示。
优选的，所述第一偏振分束器、第二偏振分束器、第三偏振分束器和第四偏振分束器分别选择采用，立方体的偏振分光棱镜或偏振分光片。
优选的，所述第一偏振分束器、第二偏振分束器、第三偏振分束器和第四偏振分束器相互固定连接为一体，或者部分相互连接为一体，或者相互物理分离。
优选的，所述第一反射式电光调制器和第二反射式电光调制器分别采用反射式硅基液晶面板。
进一步的，所述第一反射式电光调制器和第二反射式电光调制器分别采用彩色反射式硅基液晶面板；所述光源组件采用出射白光的光源。
或者，所述第一反射式电光调制器和第二反射式电光调制器分别采用单色反射式硅基液晶面板；所述光源组件采用出射时序的可合成白光的光源。
优选的，所述的立体投影设备，还包括：设置在所述第一偏振光束和第二偏振光束中至少一者上的亮度调整装置。
采用上述技术方案，还能够通过调整设置所述亮度调整装置，来进一步平衡所述第一偏振光束和第二偏振光束的强度，以获得更加出色的显示效果。
进一步的，所述亮度调整装置采用至少一个亮度衰减器。
优选的，所述亮度衰减器固定连接于所述第一偏振转换器或第二偏振转换器，或者与所述第一偏振转换器或第二偏振转换器相互物理分离。
附图说明
图1是本发明立体投影设备一种实施例的结构示意图；
图2是本发明立体投影设备另一种实施例的结构示意图；
图3是本发明立体投影设备另一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的较优的实施例作进一步的详细说明：
如图1所示，一种立体投影设备包括：光源组件100；四块偏振分光棱镜201、202、203和204；两块白光波片301和302；两片LCOS面板401和402。
其中，光源组件100用于出射经整形后均匀的自然光或者圆偏振光的照明光束。为了实现彩色显示，所述的照明光束可以是白光光束，也可以是时序的单色光。
偏振分光棱镜201用于将自然光或者圆偏振光的照明光束分成偏振态相互垂直的s偏振光和p偏振光束。
所述的s偏振光束进入偏振分光棱镜202，被反射后照射在LCOS面板401表面，经LCOS面板调制为p偏振光束反射，透过偏振分光棱镜202，再经过偏振转换器301，转换为s偏振光束，经偏振分光棱镜204反射进入投影镜头500。
所述的另一路p偏振光束透过偏振分光棱镜201和白光波片302后变为s偏振光束，进入偏振分光棱镜203被反射到LCOS面板402，被调制为p偏振光束；透过偏振分光棱镜203后，再透过偏振分光棱镜204进入投影镜头500。
若LCOS面板401与402上加载相同的信号，则本发明所述光机引擎投射出平面的图像。若LCOS面板401与402上分别加载按照立体显示要求拍摄和制作的两路不同信号，则LCOS面板401和402上的两幅视差图像分别通过s偏振光束和p偏振光束投射到屏幕上，观察者戴上相应的检偏眼镜，就可以观察到立体图像。
为了平衡两路光束的亮度，可根据实际亮度测量结果，在所述的分光/合光***中的相应部位加入1个或多个亮度衰减器。
如图2所示，另一种立体投影设备包括：光源组件100，具有四个偏振分光面201、202、203和204，为组合分光/合光器件的两个偏振转换面301和302；两片LCOS面板401和402。
其中，光源组件100用于出射自然光或者圆偏振光的照明光束。为了实现彩色显示，所述的照明光束可以是白光光束，也可以是时序的单色光。
偏振分光面201用于将自然光或者圆偏振光的照明光束分成偏振态相互垂直的s偏振光和p偏振光束。
所述的s偏振光束进入偏振分光面202，被反射后照射在LCOS面板401表面，经LCOS面板调制为p偏振光束反射，透过偏振分光面202，再经过偏振转换面301，被转换为s偏振光束，经偏振分光面204反射进入投影镜头500；
所述的另一路p偏振光束透过偏振分光面201和偏振转换面302后变为s偏振光束，进入偏振分光面203被反射到LCOS面板402，被调制为p偏振光束；透过偏振分光面203后，再透过偏振分光面204进入投影镜头500。
若LCOS面板401与402上加载相同的信号，则本发明所述光机引擎投射出平面的图像。若LCOS面板401与402上分别加载按照立体显示要求拍摄和制作的两路不同信号，则LCOS面板401和402上的两幅视差图像分别通过s偏振光束和p偏振光束投射到屏幕上，观察者戴上相应的检偏眼镜，就可以观察到立体图像。
为了平衡两路光束的亮度，可根据实际亮度测量结果，在所述的分光/合光***中的相应部位加入1个或多个亮度衰减器。
如图3所示，另一种立体投影设备包括：光源组件100；四个呈米字型放置的偏振分光平片201、202、203和204，一块具有两个偏振转换面301和302的白光波片；两片LCOS面板401与402。
其中，光源组件100用于出射自然光或者圆偏振光的照明光束。为了实现彩色显示，所述的照明光束可以是白光光束，也可以是时序的单色光。
偏振分光平片201用于将自然光或者圆偏振光的照明光束分成偏振态相互垂直的s偏振光和p偏振光束。
所述的s偏振光束进入偏振分光平片202，被反射后照射在LCOS面板401表面，经LCOS面板调制为p偏振光束反射，透过偏振分光平片202，再经过偏振转换面301，被转换为s偏振光束，经偏振分光平片204反射进入投影镜头500；
所述的另一路p偏振光束透过偏振分光平片201和偏振转换面302后变为s偏振光束，进入偏振分光平片203被反射到LCOS面板402，被调制为p偏振光束；透过偏振分光平片203后，再透过偏振分光平片204进入投影镜头500。
若LCOS面板401与402上加载相同的信号，则本发明所述光机引擎投射出平面的图像。若LCOS面板401与402上分别加载按照立体显示要求拍摄和制作的两路不同信号，则LCOS面板401和402上的两幅视差图像分别通过s偏振光束和p偏振光束投射到屏幕上，观察者戴上相应的检偏眼镜，就可以观察到立体图像。
为了平衡两路光束的亮度，可根据实际亮度测量结果，在所述的分光/合光***中的相应部位加入1个或多个亮度衰减器。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种立体投影设备，其特征在于，包括：光源组件、第一偏振分束器、第二偏振分束器、第三偏振分束器、第四偏振分束器、第一偏振转换器、第二偏振转换器、第一反射式电光调制器、第二反射式电光调制器和投影镜头；
所述第一偏振分束器、第二偏振分束器、第三偏振分束器和第四偏振分束器分别能够将入射光束分离成偏振态相互垂直的，且出射方向也相互垂直的两束光，并相互呈“米”字形放置组成偏振分光镜组；所述光源组件发出的光，由所述第一偏振分束器分为偏振状态相互垂直的第一偏振光束和第二偏振光束；
所述第一偏振光束由所述第一偏振分束器反射至所述第二偏振分束器，再由所述第二偏振分束器反射至第一反射式电光调制器，由所述第一反射式电光调制器调制后反射至所述第二偏振分束器，透射过所述第二偏振分束器再透射过第一偏振转换器，然后由所述第四偏振分束器反射至所述投影镜头；
所述第二偏振光束依次透射过所述第一偏振分束器和所述第二偏振转换器，再由所述第三偏振分束器反射至所述第二反射式电光调制器，由所述第二反射式电光调制器调制后反射，然后依次透射过所述第三偏振转换器和第四偏振分束器，射向所述投影镜头。
2.如权利要求1所述的立体投影设备，其特征在于，所述第一偏振分束器、第二偏振分束器、第三偏振分束器和第四偏振分束器分别选择采用，立方体的偏振分光棱镜或偏振分光片。
3.如权利要求1或2所述的立体投影设备，其特征在于，所述第一偏振分束器、第二偏振分束器、第三偏振分束器和第四偏振分束器相互固定连接为一体，或者部分相互连接为一体，或者相互物理分离。
4.如权利要求1所述的立体投影设备，其特征在于，所述第一反射式电光调制器和第二反射式电光调制器分别采用反射式硅基液晶面板。
5.如权利要求4所述的立体投影设备，其特征在于，所述第一反射式电光调制器和第二反射式电光调制器分别采用彩色反射式硅基液晶面板；所述光源组件采用出射白光的光源。
6.如权利要求4所述的立体投影设备，其特征在于，所述第一反射式电光调制器和第二反射式电光调制器分别采用单色反射式硅基液晶面板；所述光源组件采用出射时序的可合成白光的光源。
7.如权利要求1所述的立体投影设备，其特征在于，还包括：设置在所述第一偏振光束和第二偏振光束中至少一者上的亮度调整装置。
8.如权利要求7所述的立体投影设备，其特征在于，所述亮度调整装置采用至少一个亮度衰减器。
9.如权利要求8所述的立体投影设备，其特征在于，所述亮度衰减器固定连接于所述第一偏振转换器或第二偏振转换器，或者与所述第一偏振转换器或第二偏振转换器相互物理分离。
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