CN103869594A - 3d转换装置和3d转换*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种3D转换装置，包括：壳体；2D投影镜头接口，设置于壳体的一侧；投影窗口，设置于壳体的另一侧；转换桶，由桶壁和单个桶底构成，其中转换桶在一驱动单元的驱动下绕该转换桶的中心轴旋转，其中转换桶的桶壁和桶底均由彼此交错的至少一个左旋圆偏振片和至少一个右旋圆偏振片组成；偏振分光器件，设置于转换桶内；以及反射镜，设置于壳体内并位于转换桶的桶壁外部；其中，偏振分光器件使得来自2D投影镜头接口的投影图像透射穿过偏振分光器件后经桶底投射到投影窗口，同时将投影图像经桶壁反射到反射镜并在反射镜反射后投射到投影窗口。此外，本发明还提供了一种3D转换***。

Description

3D转换装置和3D转换***

技术领域

本发明涉及三维影像领域，尤其涉及一种新颖的3D转换装置和3D转换***。

背景技术

目前，在相关技术中，3D投影机相比普通的2D投影机价格昂贵，同时有的还要搭配专门的快门眼镜，眼镜内置电池，佩戴不便，结构繁琐，相比偏光眼镜成本较高。

同时，在相关技术中，有采用两台投影机以及两块偏光镜，这种方式无疑增加了使用成本，另外还需要对两台投影机的相对位置做精准调整，操作复杂，一致性较差，使用起来不方便。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种3D转换装置，包括：壳体；2D投影镜头接口，设置于所述壳体的一侧；投影窗口，设置于所述壳体的另一侧；转换桶，由桶壁和单个桶底构成，其中所述转换桶在一驱动单元的驱动下绕该转换桶的中心轴旋转，其中所述转换桶的桶壁和桶底均由彼此交错的至少一个左旋圆偏振片和至少一个右旋圆偏振片组成；偏振分光器件，设置于所述转换桶内；以及反射镜，设置于所述壳体内并位于所述转换桶的桶壁外部；其中，所述偏振分光器件使得来自所述2D投影镜头接口的投影图像透射穿过所述偏振分光器件后经所述桶底投射到所述投影窗口，同时将所述投影图像经所述桶壁反射到所述反射镜并在所述反射镜反射后投射到所述投影窗口。

较佳地，在上述的3D转换装置中，所述桶底和所述桶壁由彼此交错布置的左旋圆偏振片和右旋圆偏振片拼接形成。

较佳地，在上述的3D转换装置中，所述桶底被等分成至少两个扇区，其中所述至少两个扇区中的相邻两个扇区之一以及与其相对应的桶壁采用所述左旋圆偏振片，且所述至少两个扇区中的相邻两个扇区中的另一个以及与其相对应的桶壁采用所述右旋圆偏振片。

较佳地，在上述的3D转换装置中，所述左旋圆偏振片和所述右旋圆偏振片由一线偏振片和一四分之一波片叠加构成，其中所述左旋圆偏振片的四分之一波片和所述右旋圆偏振片的四分之一波片两者的偏振角度相差90度。

较佳地，在上述的3D转换装置中，所述转换桶的每秒转动次数等于来自所述2D投影镜头接口的视频帧频率的数值除以所述扇区的数量。

较佳地，在上述的3D转换装置中，还包括：透镜组，由并排设置的一凹透镜和一凸透镜构成并设置于所述桶底到所述投影窗口的光路中，其中所述凹透镜邻近所述桶底。

较佳地，在上述的3D转换装置中，所述转换桶为圆柱体，或者所述转换桶为圆锥体且所述单个桶底是所述圆锥体的面积较大的底面。

较佳地，在上述的3D转换装置中，还包括一稳定组件，该稳定组件由陀螺件和磁稳定部件构成，所述陀螺件装在所述转换桶的轴心处且所述磁稳定部件设置于所述转换桶的外部；其中，所述陀螺件由非磁性陀螺杆、套设与所述非磁性陀螺杆上的环形磁体以及套设与所述非磁性陀螺杆上并同所述环形磁体接合的驱动接口构成，其中，所述磁稳定部件由磁体、套设在所述磁体上的导电线圈以及从所述导电线圈引出的两个连接端子构成；其中，所述陀螺件的旋转轴心与所述磁稳定部件的中心对准。

根据本发明的另一方面，提供了一种3D转换装置，包括：壳体；2D投影镜头接口，设置于所述壳体的一侧；投影窗口，设置于所述壳体的另一侧；转换桶，由桶壁和单个桶底构成，其中所述转换桶在一驱动单元的驱动下绕该转换桶的中心轴旋转，其中所述转换桶的桶底由彼此交错的至少一个左旋圆偏振片和至少一个右旋圆偏振片组成，且所述桶壁由彼此交错的至少一个线偏振片以及至少一个线偏振片和一二分之一波片叠加形成的偏振片构成；偏振分光器件，设置于所述转换桶内；反射镜，设置于所述壳体内并位于所述转换桶的桶壁外部；以及四分之一波片，设置于所述反射镜和所述投影窗口之间的光路上，其中，所述偏振分光器件使得来自所述2D投影镜头接口的投影图像透射穿过所述偏振分光器件后经所述桶底投射到所述投影窗口，同时将所述投影图像经所述桶壁反射到所述反射镜并在所述反射镜反射后经所述四分之一波片投射到所述投影窗口。

根据本发明的又一方面，提供了一种3D转换***，包括：如上所述的3D转换装置；投影机，所述投影机的镜头与所述2D投影镜头接口相接；屏幕，铺设于所述3D转换装置的投影窗口的正前方；处理单元，与所述投影机、一驱动单元和一编码盘信号连接，其中所述驱动单元驱动所述转换桶匀速旋转。

本发明的3D转换装置和3D转换***可以简便地将2D投影机投射出的2D影像转化为3D影像。相对于DLP技术的3D投影机，具有设备成本低、眼镜结构简单等优点。相对于传统的其他3D成像设备，具有结构简单、体积小、使用方便、成像效果理想等优点。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的3D转换装置的一个实施例的结构。

图2a～图2c示出了转换桶的一种实施例。

图3a和图3b示出了转换桶的另一种实施例。

图4示意性地示出了根据本发明的3D转换***的一个实施例的结构。

图5示意性地示出了根据本发明的3D转换装置的另一实施例的结构。

图6a和图6b示意性地示出了本发明的转换桶的稳定组件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图1示意性地示出了根据本发明的3D转换装置的一个实施例的结构。如图所示，本发明的3D转换装置100可以至少包括：壳体101、2D投影镜头接口102、投影窗口103、转换桶104、桶壁105、桶底106、偏振分光器件107以及反射镜108。

2D投影镜头接口102设置于壳体101的一侧。投影窗口103设置于壳体101的另一侧。

转换桶104由桶壁105和单个桶底106构成。其中，转换桶104在一驱动单元(以下将结合图4更详细地描述)的驱动下绕该转换桶104的中心轴旋转。

特别是，在本发明中，转换桶104的桶壁105和桶底106均由彼此交错的至少一个左旋圆偏振片和至少一个右旋圆偏振片组成。例如，桶底106和桶壁105由彼此交错布置的左旋圆偏振片和右旋圆偏振片拼接形成。

现在转到图2a、图2b、图2c和图3a和图3b。在本发明的3D转换装置100中，桶底106可以被等分成至少两个扇区，例如图2a～图2c中其被等分为两个扇区，且在图3a和图3b中其被等分为四个扇区。可以理解，其他数量的扇区也可以根据需要而进行变化，因此本发明并不仅限于图2和图3中所示的两个实施例。

需要注意的是，图2a和图2c示出了本发明的转换桶104的两种优选形状。图2a中的转换桶104为圆柱体。图2c中的转换桶104为圆锥体，且在这种圆锥体的结构中上述的单个桶底106是该圆锥体的面积较大的底面。图2c的圆锥体形状的转换桶104在图1中也用虚线示出。从该图1中可以看出，在采用圆锥体的形状的实施例中，由于圆锥体转换桶104的筒壁105的倾斜角度与反射镜108的倾斜角度想接近，因此这样的结构可以允许将反射镜108设置在距离转换桶104更近的位置处，这样就可以使得整个3D转换装置100的体积变得更小，从而可以获得体积更小、结构更紧凑的设备。

其中，至少两个扇区中的相邻两个扇区之一以及与其相对应的桶壁采用左旋圆偏振片，且该至少两个扇区中的相邻两个扇区中的另一个以及与其相对应的桶壁采用所述右旋圆偏振片。例如，参考图2和图3，图中的数字1可以表示左旋圆偏振片，数字2可以表示右旋圆偏振片。从这些附图中可以看出，相邻两个扇区所对应的那部分桶底和桶壁被彼此交错布置为不同的两种圆偏振片。

根据一个优选实施例，上述的左旋圆偏振片和上述的右旋圆偏振片可以由一线偏振片和一四分之一波片叠加构成，以使该左旋圆偏振片的四分之一波片和该右旋圆偏振片的四分之一波片两者的偏振角度相差90度。较佳地，上述的四分之一波片可以为常规的四分之一波片，也可以为具有四分之一波片光学效果的相位差膜。这样，在遮挡住投影窗口103的左旋圆偏振片与右旋圆偏振片之间出现切换时，四分之一波片的相位相差90度。因为相差90度，所以在投影窗口103投射出的光线会出现相对性强的左旋偏振光和右旋偏振光，进而在投影窗口103投射出的影像会交替出现相对性强的具有左旋偏振光特性的影像和具有右旋偏振光特性的影像。在观众佩戴了两片镜片分别为左旋偏振光镜片和右旋偏振光镜片的情况下，左眼和右眼看到的画面不同，具备产生3D视觉效果的条件。

根据本发明的一个较佳实施例，转换桶104的每秒转动次数等于来自2D投影镜头接口102的视频帧频率的数值除以上述的扇区的数量。例如，在将桶底106分成两个扇面(即两个半圆)的实施例中，转换桶104的转动速率应该为投影机401视频帧频率的一半，即当帧率为144Hz时，则转换桶104的旋转次数转速为每秒72转。

此外，偏振分光器件107设置于转换桶104内。反射镜108设置于壳体101内并位于转换桶104的桶壁105外部。较佳地，该偏振分光器件107可以是任何形式的分光器件，比如偏振分光棱镜、金属线光栅、分光膜等等形式。本领域的技术人员可以根据实际应用的需要而选用某种形式的分光器件作为本发明中的偏振分光器件107。

根据本发明，偏振分光器件107使得来自2D投影镜头接口102的投影图像透射穿过上述偏振分光器件107后经桶底106投射到投影窗口103，同时将投影图像经桶壁105反射到反射镜108并在反射镜108反射后投射到投影窗口103。

较佳地，在图1所示的实施例中，还可以在桶底106的外部设置一透镜组。如图1所示，该透镜组由并排设置的一凹透镜109和一凸透镜110构成并设置于桶底106到投影窗口106的光路中。其中，凹透镜109邻近该桶底106。该透镜组的设置可以弥补由偏振分光器件107所分出的两路光之间的光程差所导致的图像尺寸的区别，使得最终投射在平面上的两路光的图像尺寸相同。

现在转到图4，该图示意性地示出了根据本发明的3D转换***400的一个实施例的结构。

图4所示的3D转换***400至少可以包括：以上图1所示的3D转换装置100、投影机401，该投影机401的镜头与所述2D投影镜头接口102相接；屏幕402，铺设于3D转换装置100的投影窗口103的正前方；处理单元403，与投影机401、一驱动单元404和一编码盘405信号连接。

具体地，投影机401产生的是2D影像。该编码盘405可以为处理单元403反馈转换桶104的转动信息，以保证驱动的精确性。该驱动单元404驱动3D转换装置100中的转换桶104匀速旋转。较佳地，该屏幕402是保偏屏，该保偏屏表面含有金属成份，可以保证所反射的光线仍然保持偏振特性。

处理单元403可以直接连接投影机401获取视频帧信息或者通过光学传感器监测投影机401的视频帧信息。比如，光学传感器可以通过监测视频帧的跳变信息获得视频帧信息。在获得视频帧信息后，处理单元403根据获得的视频帧信息驱动上述的驱动单元404，进而驱动转换桶104，实现3D转换。此外，转换桶104与编码盘405联动。该编码盘405的信号输出端连接处理单元403的信号输入端。通过编码盘405为处理单元403反馈转换桶104的转动信息。以保证驱动的精确性。

优选地，该2D投影镜头接口102还可以设有一锁紧密封装置。在将投影机401的镜头伸入到2D投影镜头接口102后，通过该锁紧密封装置锁紧并密封，进而固定住该投影机401的镜头，防止灰尘进入。

该3D转换***的使用过程中，投影机401投射出2D影像，通过2D投影镜头接口102进入3D转换装置100，通过转换桶104的桶壁105和桶底106的圆偏振片后该2D影像中的光线将被转换为圆偏振光。由于该转换桶104包含至少一片左旋圆偏振片以及至少一片右旋圆偏振片，因此在投影窗口103处出射的光线为旋转方向相异的圆偏振光。观众通过佩戴一副两个镜片偏振角度不同的偏振眼镜，可以使两只眼睛看到的画面不同。在两只眼睛看到的画面不同的前提下，通过调整投影机401投放画面，以及转换桶104的切换速度，可以实现对人的左眼和右眼视觉画面的控制，进而通过对整套***的有机调整，通过保偏屏402接收图像，实现3D显示。

此外，图5示出了本发明的3D转换装置100的另一个实施例。该实施例的大部分结构与图1所示的实施例相同，相同的元件在图1和图5中用相同的编号表示，因此这些相同的元件的技术细节可以直接根据以上图1实施例的描述而确定，此处不再赘述。

与图1所示的实施例相比，图5中的3D转换装置100的区别在于：(1)该实施例中的桶壁112由彼此交错的至少一个线偏振片以及至少一个线偏振片和一二分之一波片叠加形成的偏振片构成，特别是该实施例中的桶壁112上所应用的线偏振片是相同的；(2)一四分之一波片111被设置于反射镜108和投影窗口103之间的光路上。这样，从反射镜108反射出的投影图像将经四分之一波片111转换成圆偏振图像后再被投射到投影窗口103。

图6a和图6b示意性地示出了本发明的转换桶的稳定组件600。如图6a所示，该稳定组件600包括：陀螺件601和磁稳定部件605。

如这些图所示，该陀螺件601装在转换桶104的轴心处，以便带动该转换桶104高速旋转。具体地，该陀螺件601由非磁性陀螺杆602、套设与该非磁性陀螺杆602上的环形磁体603以及套设与该非磁性陀螺杆602上并同环形磁体603接合的驱动接口604构成，其中该驱动接口604可以与驱动单元404传动连接，以便在所述驱动单元404的带动下驱动陀螺件601旋转。此外，磁稳定部件605由磁体606、套设在所述磁体606上的导电线圈607以及从该导电线圈607引出的两个连接端子608构成。特别是，所述陀螺件601的旋转轴心与所述磁稳定部件605的中心对准。

这样，当在这两个连接端子608上提供预定的电压时，该磁稳定部件605将形成磁场，该磁场将对陀螺件601中的非磁性陀螺杆602上套设的环形磁体603形成作用力，大幅减少高速旋转中的陀螺件601的旋转轴心相对于原始轴心的偏离。参考图6b，原始轴心用标号602o表示，高速旋转时的最大偏离轴心用标号602d表示，两者之间的偏差用标号d表示。实验表明，在采用图6a所示的稳定组件600的情况下，与未采用其的情况相比，该偏差d至少可以降低到原来的1/4。因此，采用该稳定组件600可以使得本发明的3D转换装置和3D转换***输出的图像更加稳定。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种3D转换装置，其特征在于，包括：

壳体；

2D投影镜头接口，设置于所述壳体的一侧；

投影窗口，设置于所述壳体的另一侧；

转换桶，由桶壁和单个桶底构成，其中所述转换桶在一驱动单元的驱动下绕该转换桶的中心轴旋转，其中所述转换桶的桶壁和桶底均由彼此交错的至少一个左旋圆偏振片和至少一个右旋圆偏振片组成；

偏振分光器件，设置于所述转换桶内；以及

反射镜，设置于所述壳体内并位于所述转换桶的桶壁外部；

其中，所述偏振分光器件使得来自所述2D投影镜头接口的投影图像透射穿过所述偏振分光器件后经所述桶底投射到所述投影窗口，同时将所述投影图像经所述桶壁反射到所述反射镜并在所述反射镜反射后投射到所述投影窗口。

2.如权利要求1所述的3D转换装置，其特征在于，所述桶底和所述桶壁由彼此交错布置的左旋圆偏振片和右旋圆偏振片拼接形成。

3.如权利要求2所述的3D转换装置，其特征在于，所述桶底被等分成至少两个扇区，其中所述至少两个扇区中的相邻两个扇区之一以及与其相对应的桶壁采用所述左旋圆偏振片，且所述至少两个扇区中的相邻两个扇区中的另一个以及与其相对应的桶壁采用所述右旋圆偏振片。

4.如权利要求3所述的3D转换装置，其特征在于，所述左旋圆偏振片和所述右旋圆偏振片由一线偏振片和一四分之一波片叠加构成，其中所述左旋圆偏振片的四分之一波片和所述右旋圆偏振片的四分之一波片两者的偏振角度相差90度。

5.如权利要求3所述的3D转换装置，其特征在于，所述转换桶的每秒转动次数等于来自所述2D投影镜头接口的视频帧频率的数值除以所述扇区的数量。

6.如权利要求1所述的3D转换装置，其特征在于，还包括：

透镜组，由并排设置的一凹透镜和一凸透镜构成并设置于所述桶底到所述投影窗口的光路中，其中所述凹透镜邻近所述桶底。

7.如权利要求1所述的3D转换装置，其特征在于，所述转换桶为圆柱体，或者所述转换桶为圆锥体且所述单个桶底是所述圆锥体的面积较大的底面。

8.如权利要求1所述的3D转换装置，其特征在于，还包括一稳定组件，该稳定组件由陀螺件和磁稳定部件构成，所述陀螺件装在所述转换桶的轴心处且所述磁稳定部件设置于所述转换桶的外部；

其中，所述陀螺件由非磁性陀螺杆、套设与所述非磁性陀螺杆上的环形磁体以及套设与所述非磁性陀螺杆上并同所述环形磁体接合的驱动接口构成，

其中，所述磁稳定部件由磁体、套设在所述磁体上的导电线圈以及从所述导电线圈引出的两个连接端子构成，

其中，所述陀螺件的旋转轴心与所述磁稳定部件的中心对准。

9.一种3D转换装置，其特征在于，包括：

壳体；

2D投影镜头接口，设置于所述壳体的一侧；

投影窗口，设置于所述壳体的另一侧；

转换桶，由桶壁和单个桶底构成，其中所述转换桶在一驱动单元的驱动下绕该转换桶的中心轴旋转，其中所述转换桶的桶底由彼此交错的至少一个左旋圆偏振片和至少一个右旋圆偏振片组成，且所述桶壁由彼此交错的至少一个线偏振片以及至少一个线偏振片和一二分之一波片叠加形成的偏振片构成；

偏振分光器件，设置于所述转换桶内；

反射镜，设置于所述壳体内并位于所述转换桶的桶壁外部；以及

四分之一波片，设置于所述反射镜和所述投影窗口之间的光路上，

其中，所述偏振分光器件使得来自所述2D投影镜头接口的投影图像透射穿过所述偏振分光器件后经所述桶底投射到所述投影窗口，同时将所述投影图像经所述桶壁反射到所述反射镜并在所述反射镜反射后经所述四分之一波片投射到所述投影窗口。

10.一种3D转换***，包括：

如权利要求1～9中的任一项所述的3D转换装置；

投影机，所述投影机的镜头与所述2D投影镜头接口相接；

屏幕，铺设于所述3D转换装置的投影窗口的正前方；

处理单元，与所述投影机、一驱动单元和一编码盘信号连接，其中所述驱动单元驱动所述转换桶匀速旋转。

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