TWI435117B - 偏極轉換系統及其適用之立體投影光學系統 - Google Patents

偏極轉換系統及其適用之立體投影光學系統 Download PDF

Info

Publication number
TWI435117B
TWI435117B TW100126361A TW100126361A TWI435117B TW I435117 B TWI435117 B TW I435117B TW 100126361 A TW100126361 A TW 100126361A TW 100126361 A TW100126361 A TW 100126361A TW I435117 B TWI435117 B TW I435117B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polarization
state
polarized
optical path
polarized light
Prior art date
Application number
TW100126361A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201213869A (en
Inventor
June Jei Huang
Original Assignee
Delta Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Electronics Inc filed Critical Delta Electronics Inc
Publication of TW201213869A publication Critical patent/TW201213869A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI435117B publication Critical patent/TWI435117B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/25—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using polarisation techniques
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2073—Polarisers in the lamp house
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/22—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using single projector with stereoscopic-base-defining system
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/26—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using polarised or coloured light separating different viewpoint images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/332—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/337—Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using polarisation multiplexing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/363—Image reproducers using image projection screens
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30—Image reproducers
    • H04N13/365—Image reproducers using digital micromirror devices [DMD]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Description

偏極轉換系統及其適用之立體投影光學系統
本案係關於一種立體投影光學系統，尤指一種偏極轉換系統及其適用之立體投影光學系統。
近年來，隨著立體(3D)影像之盛行，市面上開始廣泛研發相關的立體影像產品。傳統的立體投影系統主要是透過左右眼分別接受不同的影像，進而疊合形成立體影像。目前業界應用的立體投影方式有兩種，第一種是主動式的，藉由使用者配戴一立體濾鏡眼鏡，並在不同的時間點分別開、關不同眼的濾鏡，使立體影像光束交錯進入左、右眼，進而使兩眼接收到具有時間差的影像光束，以進一步疊合為立體影像。然而此方式使用者所配戴的立體濾鏡眼鏡之體積大、相當笨重，以及，該立體濾鏡眼鏡更需不定期更換電池，十分不便利。
另一方式則為被動式的接收立體影像，即在立體影像要投射出來的時候，就先將影像分為P及S兩不同偏光束，如此一來，使用者僅需配戴較為輕便的、由不同偏光板所組成的立體影像眼鏡，即可分別接收到P或S偏光束，進而疊合為立體影像。
為了改善影像亮度損失的問題，美國專利証號US7,857,455係揭 露一種結合P及S偏光束之立體投影光學系統，如第1圖所示，該立體投射光學系統1具有分光鏡103用以接受鏡頭102投射出之影像光束，並將之分為主要光徑及次要光徑，在次要光徑上具有反射鏡106，以及，在主要光徑及次要光徑上各具有一組偏光組件104、105以旋轉偏光的方向。當影像表面101之光束經由鏡頭102投射出去後，先由分光鏡103將立體影像光束分為主要光徑及次要光徑，主要光徑之水平方向偏極光(P光束)107係透過偏光組件104以旋轉偏光的方向，次要光徑同樣透過偏光組件105旋轉偏光的方向，再由反射鏡106將調變後之偏極光108進行反射，並調整位置，藉此以使調變後之S光束108及調變後之P光束107變成相同極化方向並分別成像於投射表面109之相同位置。
美國專利証號US7,905,602揭露了另一個具偏光轉換之立體投影光學系統，如第2圖所示，偏極轉換系統(Polarization Conversion System，PCS)設置於立體投影光學系統2中，主要由偏振分光鏡(Polarization Beam Splitter，PBS)202、偏極旋轉元件203、反射元件204及偏極開關205所組成，當立體影像光束透過鏡頭201進入偏極轉換系統中時，首先由偏振分光鏡202將立體影像光束分為P光束206及S光束207，P光束206行進的第一光徑係為直接穿越偏極開關205，而S光束207行進的第二光徑則為透過偏極旋轉元件203將之轉換為P光束208，接著再由反射元件204將轉換後的P光束208沿第二光徑進入偏極開關205，藉由偏極開關205可將來自於第一光徑與第二光徑的偏光束轉換於P光束及S光束之間，使第一光徑及第二光徑的立體影像光束最終成像於螢幕209上，且其疊合後的影像光束亮度將不會折半。立體投影光 學系統不論1或2雖可取得較佳的立體影像品質，然而，由於其偏極轉換系統係以外加的方式設置於鏡頭201之後，由於其設置於影像光束發散的位置上之緣故，使得其所需的偏振分光鏡202、偏極旋轉元件203、反射元件204等組件的體積較大，如此一來，偏極轉換系統不僅需要較高的成本，同時亦會產生體積龐大等缺失，此外，當立體影像光束穿越偏振分光鏡202時亦會導致其成像品質受到影像。
本案之目的為提供一種偏極轉換系統，其係內建於立體投影光學系統。
本案之另一目的為提供一種立體投影光學系統，其具有偏極轉換系統及中繼鏡組，可將非極化影像光束轉換為兩等光路長度之極化光束，以使立體投影光學系統達到可薄型化，影像不失真，且具有較高的影像品質之優點。
為達上述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一種偏極轉換系統，包括：偏振分光鏡，接收來自中繼鏡組之非極化影像光束，並將非極化影像光束分為以第一光徑行進之第一狀態之第一極化光束及以第二光徑行進之第二狀態之第二極化光束，其中第一光徑及第二光徑之光路長度係為實質上相同；偏極旋轉元件，設置於第二光徑上，其係將第二狀態之第二極化光束轉換為第一狀態之第二極化光束；以及偏極開關，接收第一狀態之第一極化光束及第一狀態之第二極化光束，並選擇性地將之分別轉換為具有第一狀態及第二狀態之一的第一輸出極化光束及第二輸出極化光束，以輸出第一輸出極化光束及第二輸出極化光束至兩對應且相同之 投影鏡頭。
為達上述目的，本案之另一較佳實施態樣為提供一種立體投影光學系統，包括：光學引擎，用以輸出非極化影像光束；中繼鏡組，用以傳送非極化影像光束；偏極轉換系統，其中透過中繼鏡組，非極化影像光束形成一中間影像於偏極轉換系統中，且偏極轉換系統包括：偏振分光鏡，接收來自中繼鏡組之非極化影像光束，並將非極化影像光束分為以第一光徑行進之第一狀態之第一極化光束及以第二光徑行進之第二狀態之第二極化光束，其中第一光徑及第二光徑之光路長度係為實質上相同；偏極旋轉元件，設置於第二光徑上，其係將第二狀態之第二極化光束轉換為第一狀態之第二極化光束；以及偏極開關，接收第一狀態之第一極化光束及第一狀態之第二極化光束，並選擇性地將之分別轉換為具有第一狀態及第二狀態之一的第一輸出極化光束及第二輸出極化光束；以及兩相同之投影鏡頭，分別設置於第一光徑及第二光徑上，以對應接收第一輸出極化光束及第二輸出極化光束，並將中間影像投射於螢幕上。
1‧‧‧立體投影光學系統
101‧‧‧影像表面
102‧‧‧鏡頭
103‧‧‧分光鏡
104、105‧‧‧偏光組件
106‧‧‧反射鏡
107‧‧‧P光束
108‧‧‧S光束
109‧‧‧投射表面
2‧‧‧立體投影光學系統
201‧‧‧鏡頭
202‧‧‧偏振分光鏡
203‧‧‧偏極旋轉元件
204‧‧‧反射元件
205‧‧‧偏極開關
206‧‧‧P光束
207‧‧‧S光束
208‧‧‧轉換後之P光束
209‧‧‧螢幕
3‧‧‧投影光學系統
30‧‧‧光學引擎
301‧‧‧數位微鏡顯示裝置
302‧‧‧內部全反射稜鏡
303‧‧‧菲利浦稜鏡
304‧‧‧非極化影像光束
31‧‧‧中繼鏡組
311‧‧‧透鏡
32‧‧‧偏極轉換系統
320‧‧‧第一極化光束(第一狀態)
320’‧‧‧第一輸出極化光束
321‧‧‧第二極化光束(第二狀態)
321’‧‧‧第二極化光束(第一狀態)
321”‧‧‧第二輸出極化光束
322‧‧‧偏振分光鏡
323‧‧‧偏極旋轉元件
324‧‧‧普羅稜鏡
326‧‧‧偏極開關
327‧‧‧全反射稜鏡
33、330、331‧‧‧投影鏡頭
40、50、60、70‧‧‧偏極轉換系統
400、500、600、700‧‧‧非極化影像光束
401、501、601、701‧‧‧第一極化影像光束(第一狀態)
402、502、602、702‧‧‧第二極化影像光束(第二狀態)
402’、502’、602’、702’‧‧‧第二極化影像光束(第一狀態)
41、510、511‧‧‧直角稜鏡
42‧‧‧偏振分光塗層
43、52、62、72‧‧‧偏極旋轉元件
44、53‧‧‧普羅稜鏡
45‧‧‧梯形稜鏡
461、462、561、562、661、662、761、762‧‧‧偏極開關
51、61‧‧‧偏振分光立方體
54、64‧‧‧玻璃板
55‧‧‧全反射稜鏡
63、73‧‧‧普羅鏡面
65、75‧‧‧折疊鏡
71‧‧‧線柵極分光板
A’‧‧‧中間影像
X1‧‧‧第一光徑
X2‧‧‧第二光徑
d1、d2、d3、d4、d5‧‧‧光路長度
第1圖：係顯示傳統結合P及S偏光束之立體投影光學系統之架構示意圖。
第2圖：係顯示傳統具偏光轉換之立體投影光學系統之架構示意圖。
第3A圖：係顯示本案第一較佳實施例之立體投影光學系統之架構示意圖。
第3B圖：係顯示第三圖A之中繼鏡組之架構示意圖。
第4A圖：係顯示本案第二較佳實施例之偏極轉換系統之架構示意圖。
第4B圖：係顯示本案第三較佳實施例之偏極轉換系統之架構示意圖。
第4C圖：係顯示本案第四較佳實施例之偏極轉換系統之架構示意圖。
第4D圖：係顯示本案第五較佳實施例之偏極轉換系統之架構示意圖。
體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，然其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖式在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。
請參閱第3A圖，其係為本案第一較佳實施例之立體投影光學系統之架構示意圖。如圖所示，本案之立體投影光學系統3具有光學引擎(Optical Engine)30、中繼鏡組(Relay Lens Group)31、偏極轉換系統(Polarization Conversion System，PCS)32以及投影鏡頭33等光學組件。光學引擎30包括數位微鏡顯示裝置(Digital Micro-mirror Device，DMD)301、內部全反射稜鏡(TIR Prism)302及菲利浦稜鏡(Philip Prism)303等結構，藉此以輸出一非極化影像光束304，且數位微鏡顯示裝置301係可為單片式或三片式架構，並不以此為限。
當非極化影像光束304由光學引擎30輸出後，則進入中繼鏡組31，如第3A圖及第3B圖所示，中繼鏡組31係由複數個不同之透鏡311所組成，於本實施例中，中繼鏡組31係由5個透鏡311相互排列所組成，但不以此為限。中繼鏡組31係用以使非極化光束304於透過中繼鏡組31後可於偏極轉換系統32中成像，以形成一中間影像A’，並將該非極化影像光束304輸出至偏極轉換系統32。
偏極轉換系統32設置於中繼鏡組31及鏡頭33之間，其係具有偏振分光鏡(Polarization Beam Splitter，PBS)322、偏極旋轉元件323以及偏極開關326等光學組件。偏振分光鏡322係用以接收來自於中繼鏡組31所輸出之非極化影像光束304，並將該非極化影像光束304分光為第一極化光束320及第二極化光束321，該第一極化光束320係以第一光徑X1行進，並處於第一狀態，第二極化光束321則以第二光徑X2行進，且處於第二狀態，其中，第一光徑X1之光路長度與第二光徑X2之光路長度係為實質上相同。於本實施例中，第一狀態之第一極化光束320係可為水平方向偏極光(P偏光)，第二狀態之第二極化光束321係為垂直方向偏極光(S偏光)，但不以此為限。
以本實施例為例，偏極轉換系統32更可具有一全反射稜鏡327，其係設置於第一光徑X1上，用以調整第一光徑X1上之第一極化光束320之行進方向，使第一極化光束320朝向偏極開關326之方向行進，以進入偏極開關326。
至於第二極化光束321，當其自偏振分光鏡322分光後，係以第二光徑X2行進，並進入設置於第二光徑X2上之偏極旋轉元件323，藉此以將第二狀態之第二極化光束321轉換為第一狀態，於本實 施例中，即為將S偏光轉換為P偏光，其後，再透過同樣設置於第二光徑X2上之普羅稜鏡324調整第一狀態之第二極化光束321’之行進方向，使其朝向偏極開關326之方向行進，以進入偏極開關326。意即，於本實施例中，第一狀態之第一極化光束320及第一狀態之第二極化光束321’係可透過設置於第一光徑X1之全反射稜鏡327以及設置於第二光徑X2之普羅稜鏡324，而朝向偏極開關326之相同方向行進。
於本實施例中，偏極旋轉元件323係可為一四分之一波長板(1/4 λ)，但不以此為限。偏極開關326係可為一片式，或可為雙片式，分別設置於第一光徑X1及第二光徑X2上，且偏極開關326係可為光學補償彎曲模式(π cell)液晶，但不以此為限。
偏極開關326接收該第一狀態之第一極化光束320及第一狀態之第二極化光束321’後，係可選擇性地將之分別轉換為具有第一狀態及第二狀態之一的第一輸出極化光束320’及第二輸出極化光束321”。於本實施例中，當未施加偏壓於偏極開關326時，第一輸出極化光束320’及第二輸出極化光束321”則同為第一狀態，亦即P光束；以及當施加偏壓於偏極開關326時，第一輸出極化光束320’及第二輸出極化光束321”係同時轉換為第二狀態，亦即S光束，因此藉由偏極開關326之選擇與轉換，可使第一輸出極化光束320’及第二輸出極化光束321”藉時間差切換於S光束及P光束之間。於第一光徑X1及第二光徑X2上分別設置有兩相同之投影鏡頭330、331，其係用以對應接受該第一輸出極化光束320’及該第二輸出極化光束321”，並將該中間影像A’投射於一螢幕(未圖式)上，再藉由使用者配戴較為輕便的、且左、 右眼分別由不同偏極的偏光板所組成的立體影像眼鏡，即可分別接收到螢幕上之不同偏光束(P偏光及S偏光)，進而疊合為立體影像。如此一來，由於偏極轉換系統32係設置於投影鏡頭33之前，故其所使用之偏振分光鏡322、偏極旋轉元件323、偏極開關326等光學元件之體積係可大幅縮減，且可內建於立體投影光學系統3中，故可節省此相關光學組件之成本，同時亦可縮小整體立體投影光學系統3之體積。以及，透過中繼鏡組31先形成一中繼影像A’，更可使立體影像於螢幕上疊合後更為明亮、清晰，以獲得較佳之立體影像品質。
請參閱第4A圖，其係為本案第二較佳實施例之偏極轉換系統之架構示意圖。於本實施例中，偏極轉換系統40之偏振分光鏡係可由一直角稜鏡41、一偏振分光塗層42及一梯形稜鏡45所形成，其中，偏振分光塗層42係塗佈於直角稜鏡41與梯形稜鏡45之間。當非極化影像光束400進入偏極轉換系統40後，透過偏振分光塗層42，使該非極化影像光束400分為以第一光徑X1行進之第一狀態之第一極化光束401，以及以第二光徑X2行進之第二狀態之第二極化光束402。第一極化光束401穿越梯形稜鏡45，並改變行進方向，以進入偏極開關462中，此時，第一光徑X1之光路長度總合係為穿越梯形稜鏡45之d4及d5之總合。第二極化光束402則在經過偏振分光塗層42之分光後，進入設置於第二光徑X2上之偏極旋轉元件43，藉此以將第二狀態之第二極化光束402轉換為第一狀態，其後，再透過設置於第二光徑X2上之普羅稜鏡44調整第一狀態之第二極化光束402’之行進方向，使其朝向偏極開關461之方向行進，以進入偏極開關461，此第二光徑X2之光路長度總合係為 穿越直角稜鏡41及普羅稜鏡44之d1、d2及d3之總合。其中，第一光徑X1之光路長度總合(即d4及d5之總合)與第二光徑X2之光路長度總合(即d1、d2及d3之總合)係為實質上相同。
請參閱第4B圖，其係為本案第三較佳實施例之偏極轉換系統之結構示意圖。於本實施例中，偏極轉換系統50之偏振分光鏡係由偏振分光立方體51、玻璃板54及全反射稜鏡55所組成，其中，該偏振分光立方體51係由兩直角稜鏡510及511所組成。與前述實施例相似地，當非極化影像光束500進入偏極轉換系統50後，透過設置於偏振分光立方體51，使該非極化影像光束500分為以第一光徑X1行進之第一狀態之第一極化光束501，以及以第二光徑X2行進之第二狀態之第二極化光束502。第一極化光束501穿越偏振分光立方體51、玻璃板54及全反射稜鏡55後，於全反射稜鏡55中改變行進方向，以進入偏極開關562中，此時，第一光徑X1之光路長度總合係為穿越偏振分光立方體51、玻璃板54及全反射稜鏡55之總合。第二極化光束502則在經過偏振立方體51之分光後，進入設置於第二光徑X2上之偏極旋轉元件52，以將第二狀態之第二極化光束502轉換為第一狀態，其後，再透過設置於第二光徑X2上之普羅稜鏡53調整第一狀態之第二極化光束502’之行進方向，使其朝向偏極開關561之方向行進，以進入偏極開關561，此第二光徑X2之光路長度總合係為穿越偏極立方體51及普羅稜鏡53之總合。於本實施例中，第一光徑X1之光路長度總合與第二光徑X2之光路長度總合亦為實質上相同。
請參閱第4C圖，其係為本案第四較佳實施例之偏極轉換系統之結構示意圖。於本實施例中，偏極轉換系統60之偏振分光鏡係與前 述實施例相仿，為由偏振分光立方體61、玻璃板64及折疊鏡65所組成，即於本實施例中，係以折疊鏡65取代前述實施例之全反射稜鏡55，藉此以改變第一極化光束601之行進方向。至於非極化影像光束600進入偏極轉換系統60後，透過偏振分光立方體61進行分光、藉由偏極旋轉元件62將第二狀態之第二極化光束602調整為第一狀態之第二極化光束602’。此外，於本實施例中，亦以兩普羅鏡面63取代設置於第二光徑X2上之普羅稜鏡53，藉此以改變第一狀態之第二極化光束602’之行進方向，使其朝向偏極開關661之方向行進。惟於本實施例中，設置於第一光徑X1上之偏極開關662係設置於玻璃板64及折疊鏡65之間，然而其僅設置方式不同，其功能及作用均與前述實施例相仿。以及，相同地，偏極旋轉元件62係可為一四分之一波長板(1/4 λ)，但不以此為限。偏極開關661、662係可為光學補償彎曲模式(π cell)液晶，但不以此為限，以及，第一光徑X1之光路長度總合與第二光徑X2之光路長度總合係為實質上相同。
請參閱第4D圖，其係為本案第五較佳實施例之偏極轉換系統之結構示意圖。於本實施例中，偏極轉換系統70係與前述實施例相仿，惟於本實施例中，偏振分光鏡係為一線柵極分光板71，當非極化影像光束700進入偏極轉換系統70後，透過線柵極分光板71進行分光，使其分為第一極化光束701及第二極化光束702，再藉由設置於第一光徑X1之折疊鏡75改變第一狀態之第一極化光束701之行進方向，使其朝向偏極開關762之方向行進，以及藉由偏極旋轉元件72將第二狀態之第二極化光束702調整為第一狀態之第二極化光束702’。此外，藉由設置於第二光徑X2之兩普羅鏡面 73，改變第一狀態之第二極化光束702’之行進方向，使其朝向偏極開關761之方向行進。亦即，第一狀態之第一極化光束701及第一狀態之第二極化光束702’分別透過折疊鏡75及普羅鏡面73以朝向同一方向行進。以及，於本實施例中，設置於第一光徑X1上之偏極開關762係設置於線柵極分光板71及折疊鏡75之間，然而其僅設置方式不同，其功能及作用均與前述實施例相仿。以及，偏極旋轉元件72係可為一四分之一波長板(1/4 λ)，但不以此為限。偏極開關761、762係可為光學補償彎曲模式(π cell)液晶，但不以此為限，以及，第一光徑X1之光路長度總合與第二光徑X2之光路長度總合係為實質上相同。
由前述該等實施例可見，本案之偏極轉換系統之偏振分光鏡係可具有多樣之實施態樣變化，例如可為直角稜鏡、偏振分光塗層及梯形稜鏡之組合、可為偏振分光立方體、玻璃板及全反射稜鏡之組合、可為偏振分光立方體、玻璃板及折疊鏡之組合，或可單獨為線柵極分光板。再者，偏極開關設置之位置亦不受侷限。該偏極轉換系統僅需設置於中繼鏡組及投影鏡頭之間，且其分光後之第一光徑之光路長度總合與第二光徑之光路長度總合係為實質上相同，則其間之光學組件及排列方式則可依實際施作而任施變化，並不以此為限。
綜上所述，本案提供一種立體投影光學系統，其係由光學引擎、中繼鏡組、偏極轉換系統以及兩相同之投影鏡頭依序光學連接，並藉由設置於中繼鏡組及投影鏡頭之間之偏極轉換系統，以將非極化影像光束轉換為兩等光路長度之極化光束，進而使立體投影光學系統達到可薄型化，影像不失真，且具有較高的影像品質之 優點。
縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
2‧‧‧廣角投影光學系統
21‧‧‧前透鏡群
22‧‧‧後透鏡群
23‧‧‧反射鏡
221‧‧‧第一透鏡組
222‧‧‧第二透鏡組
222a‧‧‧透鏡
223‧‧‧孔徑光欄
211‧‧‧第三透鏡組
211a‧‧‧第一凹凸透鏡
211b‧‧‧第二凹凸透鏡
211c‧‧‧第三凹凸透鏡
3‧‧‧物件表面
4‧‧‧偏極化分光鏡
A‧‧‧物件側
B‧‧‧影像側

Claims (9)

  1. 一種偏極轉換系統，包括：一偏振分光鏡，接收來自一中繼鏡組之非極化影像光束，並將該非極化影像光束分為以一第一光徑行進之一第一狀態之第一極化光束及以一第二光徑行進之一第二狀態之第二極化光束，其中該第一光徑及該第二光徑之光路長度係為實質上相同；一偏極旋轉元件，設置於該第二光徑上，其係將該第二狀態之第二極化光束轉換為一第一狀態之第二極化光束；以及一偏極開關，接收該第一狀態之第一極化光束及該第一狀態之第二極化光束，並選擇性地將之分別轉換為具有該第一狀態及一第二狀態之一的一第一輸出極化光束及一第二輸出極化光束，以輸出該第一輸出極化光束及該第二輸出極化光束至兩對應且相同之投影鏡頭。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之偏極轉換系統，其中該偏極轉換系統更包括一全反射稜鏡以及一普羅稜鏡，該全反射稜鏡設置於第一光徑上，該普羅稜鏡設置於第二光徑上，用以使該第一狀態之第一極化光束及該第一狀態之第二極化光束分別透過該全反射稜鏡及該普羅稜鏡以朝向同一方向行進。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之偏極轉換系統，其中該偏極旋轉元件係為一四分之一波長板，以及該偏極開關係為一光學補償彎曲模式(π cell)液晶。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之偏極轉換系統，其中該偏振分光鏡係 由一偏振分光塗層、一直角稜鏡以及一梯形稜鏡所組成，該偏振分光塗層係塗佈於該直角稜鏡與該梯形稜鏡之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之偏極轉換系統，其中該偏振分光鏡係由一偏振分光立方體、一玻璃板及一全反射稜鏡所組成，該偏振分光立方體係為兩直角稜鏡所組成。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之偏極轉換系統，其中該偏振分光鏡係由一偏振分光立方體及一玻璃板所組成；以及，一折疊鏡設置於該第一光徑上，一普羅鏡面設置於該第二光徑上，用以使該第一狀態之第一極化光束及該第一狀態之第二極化光束分別透過該折疊鏡及該普羅鏡面以朝向同一方向行進。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之偏極轉換系統，其中該偏振分光鏡係為一線柵極分光板；以及，一折疊鏡設置於該第一光徑上，一普羅鏡面設置於該第二光徑上，用以使該第一狀態之第一極化光束及該第一狀態之第二極化光束分別透過該折疊鏡及該普羅鏡面以朝向同一方向行進。
  8. 一種立體投影光學系統，包括：一光學引擎，用以輸出一非極化影像光束；一中繼鏡組，用以傳送該非極化影像光束；一偏極轉換系統，其中透過該中繼鏡組，該非極化影像光束形成一中間影像於該偏極轉換系統中，且該偏極轉換系統包括：一偏振分光鏡，接收來自該中繼鏡組之非極化影像光束，並將該非極化影像光束分為以一第一光徑行進之一第一狀態之第一極化光束及以一第二光徑行進之一第二狀態之第二極化光束，其中該第一光徑及該第二光徑之光路長度係為實質上相同；一偏極旋轉元件，設置於該第二光徑上，其係將該第二狀態 之第二極化光束轉換為一第一狀態之第二極化光束；以及一偏極開關，接收該第一狀態之第一極化光束及該第一狀態之第二極化光束，並選擇性地將之分別轉換為具有該第一狀態及一第二狀態之一的一第一輸出極化光束及一第二輸出極化光束；以及兩相同之投影鏡頭，分別設置於該第一光徑及該第二光徑上，以對應接收該第一輸出極化光束及該第二輸出極化光束，並將該中間影像投射於一螢幕上。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之立體投影光學系統，其中該光學引擎包含一數位微鏡顯示裝置、一內部全反射稜鏡及一菲利浦稜鏡。
TW100126361A 2010-09-07 2011-07-26 偏極轉換系統及其適用之立體投影光學系統 TWI435117B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US38055210P 2010-09-07 2010-09-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201213869A TW201213869A (en) 2012-04-01
TWI435117B true TWI435117B (zh) 2014-04-21

Family

ID=45770503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100126361A TWI435117B (zh) 2010-09-07 2011-07-26 偏極轉換系統及其適用之立體投影光學系統

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8721083B2 (zh)
CN (1) CN102402018B (zh)
TW (1) TWI435117B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9612520B2 (en) 2015-01-06 2017-04-04 Delta Electronics, Inc. Polarized projection device and polarized projection system using the same
TWI588538B (zh) * 2016-05-25 2017-06-21 台達電子工業股份有限公司 頭戴式顯示器
TWI710805B (zh) * 2019-12-16 2020-11-21 宏碁股份有限公司 近眼顯示裝置

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SI2067066T1 (sl) 2006-09-29 2015-03-31 Reald Inc. Sistemi za pretvorbo polarizacije za stereoskopsko projekcijo
EP2145215B1 (en) 2007-05-09 2019-10-23 RealD Inc. Polarization conversion system and method for stereoscopic projection
TWI491973B (zh) * 2011-10-19 2015-07-11 揚明光學股份有限公司 車用投影系統
EP2875315B1 (en) * 2012-07-23 2018-09-05 Ricoh Company, Ltd. Stereo camera
CN103869467A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 联想(北京)有限公司 显示装置及穿戴式眼镜设备
US9494805B2 (en) 2013-03-26 2016-11-15 Lightspeed Design, Inc. Stereoscopic light recycling device
KR101387097B1 (ko) 2013-04-02 2014-04-29 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 삼중 광분할 방법과 이를 이용한 입체 영상장치
KR101574285B1 (ko) 2013-12-16 2015-12-03 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 향상된 밝기를 갖는 입체 영상 장치 및 입체 영상 제공방법
CN105842965B (zh) * 2015-01-12 2018-06-19 信泰光学(深圳)有限公司 光学机构
KR101702024B1 (ko) 2015-04-06 2017-02-02 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 원격정렬형 입체영상장치 및 이를 이용한 입체영상상영방법
TWI584633B (zh) * 2016-07-12 2017-05-21 台達電子工業股份有限公司 立體顯示裝置
CN108073030B (zh) * 2016-11-09 2023-08-29 深圳光峰科技股份有限公司 一种3d投影镜头及投影设备
WO2019064977A1 (ja) * 2017-09-28 2019-04-04 富士フイルム株式会社 光学系、投影装置及び撮像装置
US10447424B2 (en) * 2018-01-18 2019-10-15 Apple Inc. Spatial multiplexing scheme
US11493606B1 (en) 2018-09-12 2022-11-08 Apple Inc. Multi-beam scanning system
CN110927984A (zh) * 2019-11-18 2020-03-27 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种可调的横向错位激光分束/合束器
CN113433710A (zh) * 2020-03-23 2021-09-24 广州印芯半导体技术有限公司 偏振分光***
TWI752882B (zh) * 2021-05-25 2022-01-11 逢甲大學 製作徑向或方位偏極轉換元件之裝置及製法
CN115437159A (zh) * 2021-06-02 2022-12-06 华为技术有限公司 一种光学***、照明***及显示***

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7192139B2 (en) 2002-12-04 2007-03-20 Thomson Licensing High contrast stereoscopic projection system
US7429111B2 (en) * 2004-12-06 2008-09-30 Jds Uniphase Corporation Two-panel color management system
FR2903199A1 (fr) * 2006-06-30 2008-01-04 Thomson Licensing Sas Systeme optique pour projecteur et projecteur correspondant
CN101140359A (zh) * 2006-09-06 2008-03-12 亚洲光学股份有限公司 可提升影像效能的液晶投影***
SI2067066T1 (sl) * 2006-09-29 2015-03-31 Reald Inc. Sistemi za pretvorbo polarizacije za stereoskopsko projekcijo
US7857455B2 (en) * 2006-10-18 2010-12-28 Reald Inc. Combining P and S rays for bright stereoscopic projection
CN100520523C (zh) * 2007-02-27 2009-07-29 友达光电股份有限公司 光学膜片总成、背光模块及液晶显示装置
EP2145215B1 (en) * 2007-05-09 2019-10-23 RealD Inc. Polarization conversion system and method for stereoscopic projection
TWI352253B (en) 2007-07-24 2011-11-11 Delta Electronics Inc Projection apparatus
JP5311790B2 (ja) * 2007-10-01 2013-10-09 キヤノン株式会社 画像表示装置
CN101408675B (zh) * 2007-10-09 2010-06-09 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 立体投影光学***
JP5332331B2 (ja) 2008-06-17 2013-11-06 ソニー株式会社 立体映像投影装置および立体映像投影装置用アダプタ
WO2010065565A2 (en) * 2008-12-01 2010-06-10 Reald Inc. Stereoscopic projection systems and methods for employing spatial multiplexing at an intermediate image plane
WO2011106567A2 (en) * 2010-02-24 2011-09-01 Mothew, Neil Waveplate compensation in projection polarization conversion system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9612520B2 (en) 2015-01-06 2017-04-04 Delta Electronics, Inc. Polarized projection device and polarized projection system using the same
TWI588538B (zh) * 2016-05-25 2017-06-21 台達電子工業股份有限公司 頭戴式顯示器
TWI710805B (zh) * 2019-12-16 2020-11-21 宏碁股份有限公司 近眼顯示裝置

Also Published As

Publication number Publication date
US8721083B2 (en) 2014-05-13
US20120057134A1 (en) 2012-03-08
TW201213869A (en) 2012-04-01
CN102402018A (zh) 2012-04-04
CN102402018B (zh) 2013-11-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI435117B (zh) 偏極轉換系統及其適用之立體投影光學系統
TW558645B (en) Projector
KR100827862B1 (ko) 컬러 투사 디스플레이 시스템
US6247816B1 (en) Optical system for projection displays using spatial light modulators
US20050024591A1 (en) Reflective polarization valve engine and projection display using the same
JP2004126496A5 (zh)
JP2738331B2 (ja) 投射型液晶表示装置
US7303283B2 (en) Projection type display
KR101574285B1 (ko) 향상된 밝기를 갖는 입체 영상 장치 및 입체 영상 제공방법
JP5476946B2 (ja) 立体映像投影装置
JPH04131815A (ja) 投写型表示装置
JP2010217818A (ja) 投写型表示装置
TW201327012A (zh) 反射式液晶投影系統
CN103792782B (zh) 一种用于立体投影的光学***
JP3081300U (ja) 液晶投影機のビーム分割システム
JP3082366U (ja) 液晶プロジェクタのビーム分割システム
JP4422986B2 (ja) 画像表示装置
TWI322323B (zh)
JP2015210488A (ja) 照明光学系およびこれを用いた画像表示装置
KR101672217B1 (ko) 스캐닝 프로젝터
TWI332588B (zh)
TW200810567A (en) LCD projector system with improved image performance
KR101072590B1 (ko) 입체투사광학엔진
JP2004020671A (ja) 偏光分離装置
JPH1097012A (ja) 色合成光学装置および投写型表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees