專利名稱：立體影像投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及投影顯示技術(shù)，更具體地說，涉及一種立體影像投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
投影技術(shù)已經(jīng)得到了充分的發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于電腦顯示、投影電視、以及投影儀 等。隨著三維游戲動畫、立體影視顯示的需要，立體投影顯示技術(shù)逐漸成為投影顯示的重要 研究方向。 目前已經(jīng)出現(xiàn)立體顯示影像的投影系統(tǒng)，它們基本都包括兩個投影子系統(tǒng)，其中 一個投影子系統(tǒng)投射左眼的影像，另一個投影子系統(tǒng)則投射右眼的影像，觀眾再帶上偏振 眼鏡就可以看到立體圖像。 這種達(dá)到3D投影效果的投影系統(tǒng)，不僅所需成本高，而且使用者在建置該投影系 統(tǒng)所需的空間也較大，若要移動該系統(tǒng)，更是相對造成使用者相當(dāng)?shù)牟槐恪?br>
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)中的立體影像投影系統(tǒng)具有成
本高、所需空間大及移動不便的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單的立體影像投影系統(tǒng)。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種立體影像投影系統(tǒng)，
包括用于發(fā)出非偏振光的光源模塊、以及接收光束的投影鏡頭；其中，所述立體影像投影系
統(tǒng)還包括 將所述非偏振光轉(zhuǎn)換成偏振光的偏振分光模塊，包括供第一極性光輸入、第二極 性光反射的第一偏振分光面； 接收所述第一極性光并調(diào)制成攜帶影像信號的第二極性光、之后將其反射的第一 影像單元；以及 接收所述第二極性光并調(diào)制成攜帶影像信號的第一極性光、之后將其反射的第二 影像單元。 根據(jù)本實(shí)用新型所述的立體影像投影系統(tǒng)，該光源模塊包括分別發(fā)出不同波長的 復(fù)數(shù)個發(fā)光組件。 根據(jù)本實(shí)用新型所述的立體影像投影系統(tǒng)，所述第一偏振分光面設(shè)置在所述非偏 振光的出射方向，所述偏振分光模塊還包括 接收所述第一極性光的第二偏振分光面，其一側(cè)設(shè)置有將第一極性光轉(zhuǎn)換成第二 極性光的所述第一影像單元； 接收所述第一偏振分光面反射的第二極性光的第三偏振分光面，其一側(cè)設(shè)置有將 第二極性光轉(zhuǎn)換成第一極性光的所述第二影像單元； 接收第二偏振分光面輸出的第二極性光、第三偏振分光面輸出的第一極性光的第 四偏振分光面，設(shè)置在所述投影鏡頭的光軸上。 根據(jù)本實(shí)用新型所述的立體影像投影系統(tǒng)，所述第一至第四偏振分光面均為供第一極性光輸入、第二極性光反射的偏振分光面。 根據(jù)本實(shí)用新型所述的立體影像投影系統(tǒng)，所述第一、第二偏振分光面以及所述 第一影像單元位于同一直線上。 根據(jù)本實(shí)用新型所述的立體影像投影系統(tǒng)，所述第三、第四偏振分光面以及所述 第二影像單元位于所述投影鏡頭的光軸上。 根據(jù)本實(shí)用新型所述的立體影像投影系統(tǒng)，所述第二、第三偏振分光面的至少一 者是供第一極性光反射、第二極性光輸入的偏振分光面。 根據(jù)本實(shí)用新型所述的立體影像投影系統(tǒng)，所述第四偏振分光面是供第一極性光 反射、第二極性光輸入的偏振分光面，所述投影鏡頭的光軸垂直于所述非偏振光的出射方 向。 根據(jù)本實(shí)用新型所述的立體影像投影系統(tǒng)，所述偏振分光模塊包括四個偏振分光 鏡，其上分別設(shè)置所述第一至第四偏振分光面。 根據(jù)本實(shí)用新型所述的立體影像投影系統(tǒng)，所述第一和第四偏振分光面與所述非 偏振光的出射方向呈45。角，且所述第二、第三偏振分光面與所述第一、第四偏振分光面垂直。 實(shí)施本實(shí)用新型的高對比度的立體影像投影系統(tǒng)，具有以下有益效果與現(xiàn)有技 術(shù)相比，本實(shí)用新型采用簡單的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)立體影像投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)所需空間小，搬 運(yùn)方便。在采用四個偏振分光面的偏振分光模塊中，第一極性光和第二極性光均經(jīng)過多次 過濾，到達(dá)投影鏡頭的第一極性光和第二極性光具有更好的隔離度和更高的純度，提高了 對比度，觀眾可以看到真實(shí)的立體圖像。

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例、投影系統(tǒng)的示意圖； 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例、投影系統(tǒng)的示意圖； 圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例、投影系統(tǒng)的示意圖； 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的第四實(shí)施例、投影系統(tǒng)的示意圖； 圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的第五實(shí)施例、投影系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施方式有關(guān)本實(shí)用新型所述的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效，在以下配合附圖的五 個較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的第一實(shí)施例、投影系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，該投影系 統(tǒng)100包括用于發(fā)出非偏振光的光源模塊101、將非偏振光轉(zhuǎn)換成偏振光并使其攜帶影像 信號的偏振分光模塊102和信號模塊103、以及接收偏振光的投影鏡頭104，該投影鏡頭104 具有光軸L。 光源模塊101包括輸出非偏振光束的一個或多個發(fā)光元件105、依序排列于該發(fā) 光元件105的輸出方向的透鏡組106以及中繼透鏡107。該發(fā)光元件105可以是例如發(fā)光二 極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)或激光二極管(Laser Diode，簡稱LD)，當(dāng)其數(shù)量為多個時，可發(fā)出不同波長的光，如紅色、綠色、藍(lán)色等，提供投影系統(tǒng)100所需的光束，于 本實(shí)施例中，光源模塊101發(fā)出的光束方向垂直于光軸L，經(jīng)透鏡組106以及中繼透鏡107 整形、勻化并進(jìn)行聚焦。 在第一實(shí)施例中，偏振分光模塊102包括供第一極性光輸入、第二極性的光反射 的第一偏振分光面108。信號模塊103包括第一影像單元109和第二影像單元110，其中 第一影像單元109設(shè)置在偏振分光模塊102 —側(cè)，位于光源模塊101的光線出射方向上， 用于將第一極性光轉(zhuǎn)換成含有影像信號的第二極性光并將其反射回去。第二影像單元110 設(shè)置在偏振分光模塊102的一側(cè)，且位于光軸L上，用于將第二極性光轉(zhuǎn)換成含有影像信 號的第一極性光并反射回去。該第一影像單元109和第二影像單元110可以是硅基液晶 (XiquidCrystal on Silicon,簡稱1XoS)面板。 光源模塊101所發(fā)出的光線到達(dá)第一偏振分光面108后，第一極性的光通過，并到
達(dá)第一影像單元109 ;第二極性的光被第一偏振分光面108反射，朝向第二影像單元110行
進(jìn)。第一極性的光被第一硅基液晶面板109轉(zhuǎn)換成攜帶影像信號的第二極性光后，返回偏
振分光模塊102，并被反射投向投影鏡頭104。第二極性的光被第二硅基液晶面板110轉(zhuǎn)換
成攜帶影像信號的第一極性光，通過偏振分光模塊102，投向投影鏡頭104。 其中，第一極性的光為P極光，第二極性的光為S極光。當(dāng)?shù)谝挥跋駟卧?17和第
二影像單元218被來自同一場景、不同視角的不同圖像信號同步驅(qū)動時，觀眾帶上偏振眼
鏡，一只眼睛可以看到第一極性的偏振光圖像，另一只眼睛可以看到第二極性的偏振光圖
像，這樣就可以看到真實(shí)的立體圖像。 根據(jù)對比度計(jì)算公式 對比度=亮場強(qiáng)度/暗場強(qiáng)度 亮場照度=S極光路徑(Rs X Tp) +P極光路徑(Tp X Rs) 暗場照度=S極光路徑(Ts X Rs) +P極光路徑(Rp X Tp) 其中Rp為P極光的振幅反射系數(shù)，Tp為P極光的振幅透射系數(shù)，Rs為P極光的振 幅反射系數(shù)，Ts為S極光的振幅透射系數(shù)。 假設(shè)Tp = 0. 9 Rp = 0. 1 Rs = 0.9 Ts = 0. 1 則得到對比度為9。 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的第二實(shí)施例、投影系統(tǒng)的示意圖。如圖2所示，該投影系 統(tǒng)200包括用于發(fā)出非偏振光的光源模塊201、將所述非偏振光轉(zhuǎn)換成偏振光并使其攜帶 影像信號的偏振分光模塊202和信號模塊203、以及接收偏振光的投影鏡頭204，該投影鏡 頭204具有光軸L。 光源模塊201包括輸出分別具有不同波長的非偏振光束的複數(shù)個發(fā)光元件205、 依序排列于該發(fā)光元件205的輸出方向的透鏡組206以及中繼透鏡207。該發(fā)光元件205 可以是例如發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，簡稱LED)或激光二極管(Laser Diode， 簡稱LD)，依據(jù)本身可發(fā)出特定波長的光，如紅色、綠色、藍(lán)色等，提供投影系統(tǒng)200所需的 光束，於本實(shí)施例中，所述光源模塊發(fā)出的光束方向平行于光軸L，經(jīng)透鏡組206以及中繼 透鏡207整形、勻化并進(jìn)行聚焦。 在第二實(shí)施例中，該偏振分光模塊202包括供第一極性光(P極光)輸入的四個偏振分光鏡，依次為第一至第四偏振分光鏡208-211 ，它們兩兩相鄰，呈矩形排列。其中第一和 第二偏振分光鏡208、209與光源模塊201位于平行于光軸L的非偏振光出射方向上，而第 三和第四偏振分光鏡210、211均位于光軸L上。 在該實(shí)施例中，第一至第四偏振分光鏡208-211均由兩個三角棱鏡組合而成，在 兩個三角棱鏡的接觸面上，鍍設(shè)偏振分光膜，分別形成第一至第四偏振分光面212-215，這 四者對稱設(shè)置。第一極性光(P極光)可輸入通過第一至第四偏振分光面212-215，且第二 極性光(S極光)在第一至第四偏振分光面212-215上發(fā)生反射。其中第一和第四偏振分 光面212、215彼此平行且最好位于同一平面上，與投影鏡頭204的光軸L夾45。角。第二 和第三偏振分光面213、214彼此平行且最好位于同一平面上，且與第一和第四偏振分光面 212、215垂直。 第一偏振分光鏡208靠近光源模塊201，且設(shè)置在非偏振光的出射方向上。第四 偏振分光鏡211靠近投影鏡頭204，并設(shè)置在投影鏡頭204的光軸上。信號模塊203包括 第一影像單元217和第二影像單元218，其中第一影像單元217設(shè)置在第二偏振分光鏡209 一側(cè)，與第一、第二偏振分光鏡208、209位于同一直線上，用于將第一極性光轉(zhuǎn)換成含有影 像信號的第二極性光并將其反射回去。第二影像單元218設(shè)置在第三偏振分光鏡210的一 側(cè)，且位于光軸L上，用于將第二極性光轉(zhuǎn)換成含有影像信號的第一極性光并反射回去。該 第一影像單元217和第二影像單元218可以是硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，簡 稱LCoS)面板。 光源模塊201發(fā)出的光線到達(dá)第一偏振分光面212后，第一極性光通過，第二極性 光被反射。通過第一偏振分光面212的第一極性光繼續(xù)通過第二偏振分光面213，到達(dá)第 一影像單元217。第一影像單元217將第一極性光轉(zhuǎn)換成包含影像信號的第二極性光，將 其反射回第二偏振分光鏡209，并在第二偏振分光面213上發(fā)生反射，朝向第四偏振分光鏡 211行進(jìn)。該第二極性光在第四偏振分光面215上被反射，到達(dá)投影鏡頭204。兩種極性光 所行進(jìn)的路程相同。 被第一偏振分光面212反射的第二極性光到達(dá)相鄰的第三偏振分光鏡210，并在
第三偏振分光面214上發(fā)生反射，到達(dá)第二影像單元218。第二影像單元218將第二極性光
轉(zhuǎn)換成包含影像信號的第一極性光，并將其反射回第三偏振分光鏡210。該第一極性光通過
第三偏振分光鏡210后，順利通過第四偏振分光鏡211，到達(dá)投影鏡頭204。 需要說明的是，圖中將第一影像單元217和第二影像單元218的入射和反射光分
別進(jìn)行了圖示，是為了更清楚地進(jìn)行說明，實(shí)際上，該反射光是沿著入射光的同一路徑返回。 圖3是根據(jù)本實(shí)用新型的第三實(shí)施例、投影系統(tǒng)的示意圖。與第二實(shí)施例相同的 部分不再贅述。在該第三實(shí)施例中，第三偏振分光面214供第一極性光反射、第二極性光輸 入，第二影像單元218也對應(yīng)改變位置，以接收第二極性光，并將其轉(zhuǎn)換成帶有影像信號的 第一極性光之后反射回去。類似地，第二偏振分光面213也可以是供第一極性光反射、第二 極性光輸入的偏振分光面，此時第一影像單元217設(shè)置在第二偏振分光面213的右側(cè)，也可 達(dá)到同樣的目的。 與此類似，第四偏振分光面215也可以是供第一極性光反射、第二極性光輸入的 偏振分光面，圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的第四實(shí)施例、投影系統(tǒng)的示意圖。與第三實(shí)施例相同的部分不再贅述。在該第四實(shí)施例中，第四偏振分光面215供第一極性光反射、第二極性光 輸入，且仍設(shè)置在投影鏡頭204的光軸L上。此時光軸L與光源模塊201發(fā)出的光束方向 垂直。 圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的第五實(shí)施例、投影系統(tǒng)的示意圖。與第二實(shí)施例相同的 部分不再贅述。該實(shí)施例與第二實(shí)施例不同的是，第一偏振分光鏡208為薄片狀，其一面鍍 有分光反射膜，可到達(dá)與第二實(shí)施例相同的目的。值得說明的是，此處雖然以四個偏振分光 鏡208-211為例進(jìn)行了說明，但是，也可采用其它數(shù)量的偏振分光鏡，例如，在同一個直角 棱鏡的兩側(cè)面上鍍設(shè)偏振分光膜，可代替兩個偏振分光鏡。此處，只需要有四個偏振分光面 212-215即可。 在偏振分光模塊202中，第一極性光和第二極性光均經(jīng)過多次過濾，第一極性光
中所摻雜的殘余第二極性光會被過濾，對于第二極性光來說，反之亦然。到達(dá)投影鏡頭204
的第一極性光和第二極性光具有更好的隔離度和更高的純度，從而提高了對比度。當(dāng)?shù)谝?br> 影像單元217和第二影像單元218被來自同一場景、不同視角的不同圖像信號同步驅(qū)動時，
觀眾就可以看到真實(shí)的立體圖像。 第二至第五實(shí)施例中，根據(jù)對比度計(jì)算公式 對比度=亮場強(qiáng)度/暗場強(qiáng)度 亮場照度=第 一 極性光路徑(TpXTpXRsXRS)+第二極性光路徑 (Rs X Rs X Tp X Tp) 暗場照度=第 一 極性光路徑(RpXRpXTpXTp)+第二極性光路徑 (TsXTsXRsXRs) 其中Rp為第一極性光的振幅反射系數(shù)，Tp為第一極性光的振幅透射系數(shù)，Rs為第 二極性光的振幅反射系數(shù)，Ts為第二極性光的振幅透射系數(shù)。 假設(shè)Tp = 0. 9 Rp = 0. 1 Rs = 0.9 Ts = 0. 1 則得到對比度為81。 由此可見，相對于第一實(shí)施例而言，本實(shí)用新型的第二至第五實(shí)施例中的投影系 統(tǒng)可得到高對比度的影像，觀眾可以感受到更好的立體效果。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用簡單的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)立體影像投影系統(tǒng)，該投影系 統(tǒng)所需空間小，搬運(yùn)方便。
權(quán)利要求一種立體影像投影系統(tǒng)，包括用于發(fā)出非偏振光的光源模塊、以及接收光束的投影鏡頭；其特征在于，所述立體影像投影系統(tǒng)還包括將所述非偏振光轉(zhuǎn)換成偏振光的偏振分光模塊，包括供第一極性光輸入、第二極性光反射的第一偏振分光面；接收所述第一極性光并調(diào)制成攜帶影像信號的第二極性光、之后將其反射的第一影像單元；以及接收所述第二極性光并調(diào)制成攜帶影像信號的第一極性光、之后將其反射的第二影像單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體影像投影系統(tǒng)，其特征在于，該光源模塊包括分別發(fā)出不同波長的復(fù)數(shù)個發(fā)光組件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的立體影像投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一偏振分光面設(shè)置在所述非偏振光的出射方向，所述偏振分光模塊還包括接收所述第一極性光的第二偏振分光面，其一側(cè)設(shè)置有將第一極性光轉(zhuǎn)換成第二極性光的所述第一影像單元；接收所述第一偏振分光面反射的第二極性光的第三偏振分光面，其一側(cè)設(shè)置有將第二極性光轉(zhuǎn)換成第一極性光的所述第二影像單元；接收第二偏振分光面輸出的第二極性光、第三偏振分光面輸出的第一極性光的第四偏振分光面，設(shè)置在所述投影鏡頭的光軸上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體影像投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一至第四偏振分光面均為供第一極性光輸入、第二極性光反射的偏振分光面。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的立體影像投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二偏振分光面以及所述第一影像單元位于同一直線上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的立體影像投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第三、第四偏振分光面以及所述第二影像單元位于所述投影鏡頭的光軸上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體影像投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第二、第三偏振分光面的至少一者是供第一極性光反射、第二極性光輸入的偏振分光面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體影像投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第四偏振分光面是供第一極性光反射、第二極性光輸入的偏振分光面，所述投影鏡頭的光軸垂直于所述非偏振光的出射方向。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體影像投影系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振分光模塊包括四個偏振分光鏡，其上分別設(shè)置所述第一至第四偏振分光面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的立體影像投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第四偏振分光面與所述非偏振光的出射方向呈45。角，且所述第二、第三偏振分光面與所述第一、第四偏振分光面垂直。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種立體影像投影系統(tǒng)，包括用于發(fā)出非偏振光的光源模塊、以及接收光束的投影鏡頭；其中，所述立體影像投影系統(tǒng)還包括將所述非偏振光轉(zhuǎn)換成偏振光的偏振分光模塊，包括供第一極性光輸入、第二極性光反射的第一偏振分光面；接收所述第一極性光并調(diào)制成攜帶影像信號的第二極性光、之后將其反射的第一影像單元；以及接收所述第二極性光并調(diào)制成攜帶影像信號的第一極性光、之后將其反射的第二影像單元。本實(shí)用新型采用簡單的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)立體影像投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)所需空間小，搬運(yùn)方便。
文檔編號G03B35/26GK201440202SQ20092016660
公開日2010年4月21日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者張恒祥, 洪文郎, 熊堅(jiān)智, 黃郁湘 申請人:亞洲光學(xué)股份有限公司