專利名稱：立體投影光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種投影光學(xué)系統(tǒng)，尤其是一種具有立體投影顯示功能的立體投影光學(xué)系統(tǒng)
背景技術(shù)：
近年來，圖像投影儀，尤其數(shù)字投影儀，作為向觀眾顯示多種信息的工具已經(jīng)逐漸流行 。 一般，這些投影儀用于將由計算機(jī)生成的圖像投影到屏幕上。對觀看者來說，圖像投影儀 投影的圖像通?？雌饋硎瞧矫娑S圖像，除圖像本身外無法顯示任何圖像景深信息。這種顯 示可以適用于顯示多種信息。但是，在某些情況下，觀看者希望能有比二維顯示能夠更大程 度地顯示圖像的景深或結(jié)構(gòu)特征的投影儀。
使二維顯示的圖像能給出圖像景深的一種方式是通過立體地顯示圖像。立體圖像，通常 稱為"三維"或"3D"圖像，在觀看者看來具有深度尺寸。這些圖像包括分開的、疊合的左 眼和右眼圖像，這些圖像設(shè)置成模仿人的左右眼觀看時，由于人眼睛間隔引起的三維物體表 面的微小差別，而具有的景深圖像。左眼和右眼圖像是這樣顯示的，即觀看者的右眼看不到 左眼圖像，左眼看不到右眼圖像。這種顯示方式一般借助于觀看者佩戴的光學(xué)濾光鏡。
通常顯示立體圖像的方式是使用兩個分開的圖像投影系統(tǒng)分別來投影左眼圖像和右眼圖 像。而這種系統(tǒng)在成功地用于形成立體圖像的同時，系統(tǒng)的成本和重量則比單個投影儀的要 高很多。而且，兩個投影儀要求光學(xué)對準(zhǔn)相對困難并比較費(fèi)時。還有，由于這兩個系統(tǒng)的重 量和體積，使這種系統(tǒng)在兩個位置之間移動起來特別困難，還有存在潛在的圖像對準(zhǔn)的問題

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種單個的能夠投影立體圖像的立體投影光學(xué)系統(tǒng)。 一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其包括
一個第一偏振分束器，該第一偏振分束器用于將入射光分成偏振狀態(tài)互相垂直的第一偏
振光和第二偏振光；
一個第一圖像吸收器，該第一圖像吸收器設(shè)置于所述第一偏振光出射方向上，且其包括 一個第二偏振分束器以及一個第一反射式空間光調(diào)制器；
一個第二圖像吸收器，該第二圖像吸收器設(shè)置于所述第二偏振光出射方向上，且其包括
一個第三偏振分束器以及一個第二反射式空間光調(diào)制器，以及
一個設(shè)置于所述第一、第二圖像吸收器的出射光方向的第四偏振分束器； 所述第一偏振光進(jìn)入第二偏振分束器，被反射后照射在該第一反射式空間光調(diào)制器上，
第一反射式空間光調(diào)制器將該第一偏振光調(diào)制成第二偏振光反射出去，透過第二、第四偏振
分束器發(fā)射出去；
所述第二偏振光進(jìn)入并透過該第三偏振分束器，且照射在第二反射式空間光調(diào)制器上， 該第二反射式空間光調(diào)制器將該第二偏振光調(diào)制成第一偏振光反射出去，該第一偏振光經(jīng)第 三、第四偏振分束器反射后發(fā)射出去。
上述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)通過為第一、第二圖像吸收器分別輸入載有不同信息的光，而 該第一、第二圖像吸收器所形成的兩幅圖像分別以第一偏振光和第二偏振光通過投影透鏡投 影出去，當(dāng)觀看者的左右眼分別戴上檢偏方向相互垂直的兩片偏振片，就可以觀察到立體的 圖像信息。


圖l是本發(fā)明提供的第一實(shí)施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是在圖1的立體投影光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置有多個偏振片的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明提供的第二實(shí)施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明，舉以下較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)描述如下。
請參閱圖l，為本發(fā)明所提供的第一實(shí)施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖。該立 體投影光學(xué)系統(tǒng)100包括沿光路方向依次設(shè)置的一光源組件11、 一個第一偏振分束器12，分 別設(shè)置于第一偏振分束器12不同出射光路上的第一、第二圖像吸收器13、 14， 一個設(shè)置于所 述第一、第二圖像吸收器13、 14的出射光路上的第四偏振分束器15以及一個設(shè)置于第四偏振 分束器15出射光路上的投影透鏡16 。
所述光源組件ll包括依光路設(shè)置的一個照明光源l 11 、 一個色輪l 12以及一個積分器l 13 。所述照明光源111發(fā)射包括顯示彩色圖像所需的紅光(R)、綠光(G)和藍(lán)光(B)的白光。該光 源ll可以為鹵素?zé)?、金屬鹵化物燈或氙燈等。在本實(shí)施例中，該光源ll為鹵素?zé)?。所述色?112包括紅、綠、藍(lán)三色區(qū)，其可在電機(jī)(圖未示)的帶動下高速旋轉(zhuǎn)，以給投影光路配以各 種色彩。所述積分器l 13用來均勻化和有效地使用光源l 1發(fā)出的光。
所述第一偏振分束器(Polarization Beam Splitter, PBS) 12用于將來自光源組件l 1的 非偏振光變成第一偏振光和第二偏振光，即變成S偏振光和P偏振光。該S偏振光被該第一偏
振分束器12反射，而P偏振光透過該第一偏振分束器12。該第一偏振分束器12可以為金屬柵 格型偏振片(Wire Grid Polarizer,簡稱WGP偏振片)，也可以為偏振分光棱鏡，在本實(shí)施例 中，該第一偏振分束器12為偏振分光棱鏡。
所述第一、第二圖像吸收器(Image Assimilator) 13、 14分別設(shè)置于S、 P偏振光的出射 光路上，即第一圖像吸收器13接收S偏振光，第二圖像吸收器14接收P偏振光。所述第一、第 二圖像吸收器13、 14結(jié)構(gòu)及工作原理基本相同，下面以第一圖像吸收器13為例來說明其結(jié)構(gòu) 及工作原理。
所述第一圖像吸收器13包括一個第二偏振分束器131和一個第一反射式空間光調(diào)制器 132。該第二偏振分束器131可以為金屬柵格型偏振片(Wire Grid Polarizer,簡稱WGP偏振 片)，也可以為偏振分光棱鏡，在本實(shí)施例中，該第二偏振分束器131為偏振分光棱鏡。該第 二偏振分束器131用于將入射的第一偏振光即S偏振光反射到第一反射式空間光調(diào)制器132中 。所述第一反射式空間光調(diào)制器132可以為硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon, LCoS)顯 示面板。該硅基液晶顯示面板工藝結(jié)構(gòu)結(jié)合了液晶技術(shù)與半導(dǎo)體集成電路技術(shù)。LCoS面板利 用半導(dǎo)體制程制作驅(qū)動面板，然后在電晶體上采用研磨技術(shù)磨平，并鍍上鋁或銀等當(dāng)作反射 鏡，形成CM0S基板，再將CMOS基板與含有透明電極的玻璃基板貼全后灌入液晶分子并封裝測 試，形成LCoS面板。LCoS面板通過控制光的偏振狀態(tài)來調(diào)制入射光并給入射光加入空間信息 ，形成包括該入射光和該空間信息的經(jīng)過調(diào)制的出射光。所述空間信息可以為該LCoS所加載 的控制信號電壓，該控制信號電壓直接控制薄膜晶體管的開關(guān)狀態(tài)，再利用該薄膜晶體管來 控制所述液晶分子的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)，而液晶分子具有明顯的光學(xué)各向異性，能夠控制來自入射光 的光線，從而實(shí)現(xiàn)為入射光加載圖像信號的目的。在本實(shí)施例中，該第一反射式空間光調(diào)制 器132對該S偏振光進(jìn)行調(diào)制，并在所述S偏振光上疊加空間信息，以產(chǎn)生一個包括空間信息 的出射光，即包括有空間信息的P偏振光。該P(yáng)偏振光重新被第一反射式空間光調(diào)制器132反 射并透過第二偏振分束器131發(fā)射出去。
第二圖像吸收器14包括一個用于直接接收所述P偏振光的第三偏振分束器141和一個第二 反射式空間光調(diào)制器142。所述P偏振光直接透過該第三偏振分束器141并照射到第二反射式 空間光調(diào)制器142中。該第二反射式空間光調(diào)制器142對該P(yáng)偏振光進(jìn)行調(diào)制，并在所述P偏振 光上疊加空間信息，以產(chǎn)生一個包括空間信息的出射光，即包括有空間信息的S偏振光。該 S偏振光重新被第二反射式空間光調(diào)制器142反射并又被第三偏振分束器141反射而發(fā)射出去
所述第四偏振分束器15與第一偏振分束器12的結(jié)構(gòu)及工作原理基本相同，在此不再累述
。該第四偏振分束器15設(shè)置于第一、第二圖像吸收器13、 14的出射光的光路上。由第一圖像 吸收器13的出射光即P偏振光透過該第四偏振分束器15發(fā)射出去而進(jìn)入下述的投影透鏡16中 。而第二圖像吸收器14的出射光即S偏振光被該第四偏振分束器15反射而發(fā)射出去而進(jìn)入投 影透鏡16中，以被投影到屏幕上(圖未示)。
所述投影透鏡16設(shè)置于第四偏振分束器15的出射光的光路上，用于將出射光所形成的圖 像放大，并將放大的圖像投影到屏幕上。
可以理解的是，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的對比度，還可以在上述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)中加 入多個偏振片17，如圖2所示，該偏振片17可以讓一定偏振方向的光通過，而吸收其它偏振 方向的光，例如讓P偏振光通過，而吸收S偏振光或者讓S偏振光通過，而吸收P偏振光。該多 個偏振片17的具體的放置位置可以為沿光路的第一偏振分束器12和第一或/與第二圖像吸收 器13、 14之間；第一或/與第二圖像吸收器13、 14和第四偏振分束器15之間。在本實(shí)施例中 在第一偏振分束器12與第一、第二圖像吸收器13、 14之間以及第一、第二圖像吸收器13、 14和第四偏振分束器15之間都設(shè)置有偏振片17 。
請參閱圖3，為本發(fā)明提供的第二實(shí)施例的投影光學(xué)系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)示意圖。該立體投影 光學(xué)系統(tǒng)200包括沿光路方向依次設(shè)置的一光源組件21、 一個第一偏振分束器22，分別設(shè)置 于第一偏振分束器22不同出射光路上的第一、第二圖像吸收器23、 24， 一個設(shè)置于所述第一 、第二圖像吸收器23、 24的出射光路上的第二偏振分束器25以及一個設(shè)置于第四偏振分束器 25出射光路上的投影透鏡26。
同第一實(shí)施例，所述第一圖像吸收器23包括一個第二偏振分束器231和一個第一反射式 空間光調(diào)制器232。所述第二圖像吸收器24包括一個第三偏振分束器241和一個第二反射式空 間光調(diào)制器242。該第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同在于所述第一、第四偏振分束器22、 25 以及第二、第三偏振分束器231、 241對S偏振光及P偏振光的作用不同。在該第二實(shí)施例中， 所述第一、第二、第三、第四偏振分束器22、 231、 241、 25反射P偏振光，而可以讓S偏振光 透過各偏振分束器。而該P(yáng)偏振光和S偏振光在各光學(xué)元件即第一偏振分束器22、第一、第二 圖像吸收器23、 24以及第四偏振分束器中的傳輸光路是相同的。
同理，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的對比度，還可以在第二實(shí)施例的立體投影光學(xué)系統(tǒng)200中 加入多個偏振片27，在設(shè)置位置與第一實(shí)施例相同。
上述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)通過為第一、第二圖像吸收器分別輸入載有不同信息的光，而 該第一、第二圖像吸收器所形成的兩幅圖像分別以P偏振光和S偏振光或S偏振光和P偏振光通 過投影透鏡投影出去，當(dāng)觀看者的左右眼分別戴上檢偏方向相互垂直的兩片偏振片，就可以
觀察到立體的圖像信息。
另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，只要其不偏離本發(fā)明的技術(shù)效 果，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于其包括一個第一偏振分束器，該第一偏振分束器用于將入射光分成偏振狀態(tài)互相垂直的第一偏振光和第二偏振光；一個第一圖像吸收器，該第一圖像吸收器設(shè)置于所述第一偏振光出射方向上，且其包括一個第二偏振分束器以及一個第一反射式空間光調(diào)制器；一個第二圖像吸收器，該第二圖像吸收器設(shè)置于所述第二偏振光出射方向上，且其包括一個第三偏振分束器以及一個第二反射式空間光調(diào)制器，以及一個設(shè)置于所述第一、第二圖像吸收器的出射光方向的第四偏振分束器；所述第一偏振光進(jìn)入第二偏振分束器，被反射后照射在該第一反射式空間光調(diào)制器上，第一反射式空間光調(diào)制器將該第一偏振光調(diào)制成第二偏振光反射出去，并透過第二、第四偏振分束器發(fā)射出去；所述第二偏振光進(jìn)入并透過該第三偏振分束器，且照射在第二反射式空間光調(diào)制器上，該第二反射式空間光調(diào)制器將該第二偏振光調(diào)制成第一偏振光反射出去，該第一偏振光經(jīng)第三、第四偏振分束器反射后發(fā)射出去。
2.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一、 第二、第三、第四偏振分束器為金屬柵格型偏振片。
3.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一、 第二、第三、第四偏振分束器為偏振分光棱鏡。
4.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一、 第二反射式空間光調(diào)制器為硅基液晶面板。
5.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述第一偏 振光為S偏振光和P偏振光中的一種。
6.如權(quán)利要求5所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)?shù)谝黄?光為S偏振光時，第二偏振光為P偏振光。
7.如權(quán)利要求5所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)?shù)谝黄窆鉃镻偏振光時，第二偏振光為s偏振光。
8.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述立體投 影光學(xué)系統(tǒng)還包括一個設(shè)置于所述第四偏振分束器出射光方向上的投影透鏡，用于將出射光 所形成的圖像放大。
9.如權(quán)利要求l所述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述立體投 影光學(xué)系統(tǒng)還包括多個偏振片，該多個偏振片分別設(shè)置于第一偏振分束器與第一、第二圖像 吸收器之間或者第二偏振分束器與第一、第二圖像吸收器之間。
全文摘要
一種立體投影光學(xué)系統(tǒng)，其包括依光路依次設(shè)置的一個用于將入射光分成第一偏振光和第二偏振光的第一偏振分束器，一個設(shè)置于所述第一偏振光出射方向的第一圖像吸收器，一個設(shè)置于所述第二偏振光出射方向的第二圖像吸收器，以及一個設(shè)置于所述第一、第二圖像吸收器所出射光的出射方向的第四偏振分束器。上述的立體投影光學(xué)系統(tǒng)通過為第一、第二圖像吸收器分別輸入載有不同信息的光，而該第一、第二圖像吸收器所形成的兩幅圖像分別以第一偏振光和第二偏振光通過投影透鏡投影出去，當(dāng)觀看者的左右眼分別戴上檢偏方向相互垂直的兩片偏振片，就可以觀察到立體的圖像信息。
文檔編號G02B27/26GK101373275SQ20071020142
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者許建文, 高嘉宏 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司