專利名稱：一種基于偏振光回收的偏振3d系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)系統(tǒng)，更詳細(xì)地說，涉及基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
偏振式3D是利用光線有“振動方向”的原理來分解原始圖像的，通過在顯示屏幕上加放偏光板，可以向觀看者輸送兩幅偏振方向不同的兩幅畫面，當(dāng)畫面經(jīng)過偏振眼睛時，由于偏振式眼鏡的每只鏡片只能接受一個偏振方向的畫面，這樣人的左右眼就能接收兩組畫面，再經(jīng)過大腦合成立體影像。圖1所示為非偏振光和完全偏振光的示意圖。圖1左側(cè)即為自然光在所有方向是均勻分布或傳輸?shù)?，即為非偏振光。圖1右側(cè)表不光線在同一方向上產(chǎn)生振動，此即為偏振光。由光學(xué)原理可知,光其實(shí)就是由互相垂直的電場和磁場形成的一種電磁波，自然光是很多電磁波的混合物，它在各個方向的振動是均勻的。當(dāng)它以特定的角度(布儒斯特角)經(jīng)過非金屬表面后反射形成的眩光是偏振光。偏離了這個角度，就會有部分非偏振光混雜在偏振光里。部分偏振光偏離角度的程度是不相同，偏離的角度越大，偏振光的成分越少，最終成為非偏振光。有了偏振光，有時會給攝像帶來不利，玻璃表面的反射光，使人們拍攝不到玻璃櫥窗里面的東西，水面的反射光使我們拍攝不到水中的魚。人們利用偏振光的這種特性正好就能夠很好的滿足立體電影即3D電影的需求，使得人們的左右眼看到完全不同的畫面。通過給兩個投影機(jī)加裝偏振片，讓投影機(jī)投射出互相垂直的完全偏振光波，然后觀眾 通過特定的偏振眼鏡，就能讓左右眼看到各自不同的畫面而互不干涉。偏振放映技術(shù)目前在3D電影院中較為常見，在早期放映立體電影時，也曾經(jīng)使用過偏振眼鏡。但確切的說，那時使用的眼鏡應(yīng)該叫線偏振眼鏡。而現(xiàn)在普遍使用的圓偏振技術(shù)是在線偏振的基礎(chǔ)上發(fā)展的，原理基本一致，但它在觀看效果上比線偏振有了質(zhì)的飛躍。以前人們在使用線偏振眼鏡看立體電影時，應(yīng)始終保持眼鏡處于水平狀態(tài)，使水平偏振鏡片看到水平偏振方向的圖像，而垂直偏振鏡片看到垂直偏振方向的圖像。如果眼鏡略有偏轉(zhuǎn)，垂直偏振鏡片就會看見一部分水平方向的圖像，水平偏振鏡片也會看見一部分垂直方向的圖像，左、右眼就會看到明顯的重影。傳統(tǒng)的偏振式3D技術(shù)，其缺點(diǎn)是，存在亮度損失。由偏光原理可知,這種技術(shù)會使畫面亮度只能達(dá)到原來亮度的16%，所以偏振式3D技術(shù)對投影機(jī)的亮度輸出的要求較高?；蛘咄ㄟ^使用雙機(jī)輸出的方式提高亮度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)，其由分光片、光路調(diào)節(jié)器組、下偏振片、銀幕、反射鏡、上偏振片組成。從投影機(jī)透射的光，一路經(jīng)分光片、光路調(diào)節(jié)器組、下偏振投射到銀幕上；另一路經(jīng)分光片折射到反射鏡上，折射到反射鏡上的光，再經(jīng)上偏光片投射到銀幕上。所述光路調(diào)節(jié)器組是一種用于調(diào)節(jié)光路中圖像大小的裝置。在光學(xué)上應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)對光路中的放大率進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)，其技術(shù)解決方案的原理在于，光效是本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)基本的核心技術(shù)要素，而對于想獲得優(yōu)質(zhì)3D視聽體驗(yàn)觀眾來說無疑也是最重要的。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的偏振式3D成像會對光亮有很大損耗，進(jìn)而影響觀眾觀看的視覺舒適度和影像層次的呈現(xiàn)，所以經(jīng)常會看到觀看3D電影的觀眾抱怨畫面昏暗，看不清細(xì)節(jié)，長時間佩戴眼睛不適、疲勞等問題。雖然3D設(shè)備不能制造更多光亮，但可以盡量減少光的損耗。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)能把原本在制造偏振光中消耗的光效回收再利用，而把光亮損耗減少到最低。對于普通的偏振光3D系統(tǒng)來說，投影機(jī)發(fā)出的混合偏振光打到偏振片上，P光通過偏振片打到銀幕上，而S光則被偏振片反射回來，在整個光路中，S光被白白浪費(fèi)。因此實(shí)際銀幕上可見光的亮度只有經(jīng)過偏振光前的一半。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)，投影機(jī)發(fā)出的混合偏振光先是通過分光片分為P光與S光,P光直接通過分光片,經(jīng)過偏振片后打到銀幕上,S光被分光片向上反射，通過上面的反射鏡后，經(jīng)過偏振片打到銀幕上。這樣就把原來浪費(fèi)的S光重新回收利用了。經(jīng)過這一循環(huán)利用，能夠顯著的提高到投射到偏振片上的光強(qiáng)度，這樣經(jīng)過偏振片輸出的偏振光的亮度就可以提高一倍。如果假定2D電影放映的亮度水平為雙眼100%，則3D系統(tǒng)中的理論極限值為每只眼睛為50%，市場上大多數(shù)的3D設(shè)備只能達(dá)到每只眼睛10% —17%，本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)能夠把偏振光中消耗的光效回收再利用，使得光效可達(dá)到接近30%。本發(fā)明基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)中的畫面重合原理，通過調(diào)整上光路中反射鏡的角度，使得通過上、 下光路投射到銀幕上的光斑重合。由于從投影機(jī)中投射出來的光是具有某種角度的發(fā)散光，而本發(fā)明中，上光路與下光路存在光路長度不一的情況，上光路與下光路在銀幕中調(diào)整畫面重合時，當(dāng)中心點(diǎn)重合后，會在銀幕中呈現(xiàn)出大圖套小圖的現(xiàn)象。為此，本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)，在下光路中加入了一個光路調(diào)節(jié)器組，用于調(diào)整下光路中光的發(fā)散角度，使得下光路打出的光斑在銀幕上能與上光路的光斑重合。本發(fā)明所述光路調(diào)節(jié)器組是一種用于調(diào)節(jié)光路中圖像大小的裝置。在光學(xué)應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)對光路中的放大率進(jìn)行調(diào)整。目前，本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)有兩種技術(shù)，一種是線偏振光，就是上面所描述的偏振光。另一種是圓偏振光，它是其于線偏振光的，在線偏振光的基礎(chǔ)上，通過光學(xué)起旋，讓線偏振光旋轉(zhuǎn)。圓偏振光偏振方向是有規(guī)律的旋轉(zhuǎn)著的，它可分為左旋偏振光和右旋偏振光，它們相互間的干擾非常小，它的通光特性和阻光特性基本不受旋轉(zhuǎn)角度的影響?，F(xiàn)在看偏振形式的3D電影時，觀眾佩戴的偏振眼鏡片一個是左旋偏振片，另一個是右旋偏振片，也就是說觀眾的左右眼分別看到的是左旋偏振光和右旋偏振光帶來的不同畫面，通過人的視覺系統(tǒng)產(chǎn)生立體感。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)如上所述的兩種技術(shù)，即一種是線偏振光，就是上面所描述的偏振光；另一種是圓偏振光。
本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)在應(yīng)用中色彩損失是最小的，色彩顯示更為準(zhǔn)確，更接近其原始值。鑒于眼鏡的透鏡本身幾乎沒有任何顏色，對用于偏振光系統(tǒng)的節(jié)目內(nèi)容進(jìn)行色彩糾正也更為容易。尤其是膚色，在一個偏振光系統(tǒng)中，看上去更為真實(shí)可信。偏振式3D技術(shù)的3D效果也比較突出，立體感覺真實(shí)。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng),光效是3D系統(tǒng)的核心技術(shù)要素,而對于想獲得優(yōu)質(zhì)3D視聽體驗(yàn)觀眾來說無疑也是最重要的。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的偏振式3D成像會對光亮有很大損耗，進(jìn)而影響觀眾觀看的視覺舒適度和影像層次的呈現(xiàn)，所以經(jīng)常會看到觀看3D電影的觀眾抱怨畫面昏暗，看不清細(xì)節(jié)，長時間佩戴眼睛不適、疲勞等問題。雖然3D設(shè)備不能制造更多光亮，但可以盡量減少光的損耗。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)能把原本在制造偏振光中消耗的光效回收再利用，而把光亮損耗減少到最低。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)的優(yōu)越效果在于:I,本發(fā)明相對于一般的偏振3D系統(tǒng)，在放映3D影片時可實(shí)現(xiàn)雙倍亮度，其3D效果比一般的偏振3D系統(tǒng)要明顯與清晰。 2，本發(fā)明相對于現(xiàn)有的雙機(jī)3D系統(tǒng)與IMAX3D系統(tǒng)，系統(tǒng)組成簡單，由于雙機(jī)3D系統(tǒng)需要使用兩臺放映機(jī)，兩臺放映機(jī)的相互間的關(guān)系，機(jī)位的擺放，鏡頭角度的選擇，放映窗口的設(shè)置均需要專業(yè)人員計算調(diào)整。而本發(fā)明只需使用一臺放映機(jī)，安裝上也沒有雙機(jī)3D系統(tǒng)的要求。3，本發(fā)明相對于現(xiàn)有的雙機(jī)3D系統(tǒng)與IMAX3D系統(tǒng)，總體成本、后期維護(hù)成本要低廉。一臺放映機(jī)的價格在30萬以上，IMAX的成本更是上百萬，本發(fā)明相對于這兩種系統(tǒng)，成本節(jié)約了至少30-100萬。在后期維護(hù)上，放映機(jī)的氙燈只能用3個月，一個氙燈成本在I萬左右，使用本發(fā)明，一年至少能省下來4支氙燈，節(jié)約成本4萬。


圖1為非偏振光與偏振光不意圖；圖2為左旋和右旋偏振光波示意圖；圖3為偏振光3D系統(tǒng)光效不意圖；圖4為光基于本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)光效不意圖；圖5為本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)畫面重合調(diào)整示意圖；圖6為本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)的上光路斑與下光路斑的示意圖；圖7為本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)的光回收示意裝置；圖8為本發(fā)明所述光路調(diào)節(jié)器組對光路放大率的調(diào)整示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合說明書附圖3至8，介紹本發(fā)明具體實(shí)施方式
。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)由分光片1、光路調(diào)節(jié)器組2、下偏振片
3、銀幕4、反射鏡5、上偏振片6構(gòu)成。從投影機(jī)透射的光，一路經(jīng)分光片I經(jīng)光路調(diào)節(jié)器組
2、下偏振3投射到銀幕4上；另一組經(jīng)分光片I折射到反射鏡5上的光，經(jīng)上偏光片6投射到銀幕上。
光路調(diào)節(jié)器組2對下光路的調(diào)整如圖8所示。光路調(diào)節(jié)器組2能夠?yàn)橐粋€光路調(diào)節(jié)器，也能夠?yàn)槎鄠€光路調(diào)節(jié)器，是用于調(diào)節(jié)光路中圖像大小的裝置，在光學(xué)應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)對光路中的放大率進(jìn)行調(diào)整。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng),基本工作原理如下所述。如圖3所示，對于普通的偏振光3D系統(tǒng)來說，投影機(jī)發(fā)出的混合偏振光打到偏振片上，P光通過偏振片打到銀幕4上,而S光則被偏振片反射回來,在整個光路中，S光被白白浪費(fèi)。因此實(shí)際銀幕4上可見光的亮度只有經(jīng)過偏振光前的一半。如圖4所示，傳統(tǒng)的偏振式3D成像會對光亮有很大損耗，進(jìn)而影響觀眾觀看的視覺舒適度和影像層次的呈現(xiàn)。觀眾感覺電影銀幕畫面昏暗，看不清細(xì)節(jié)，長時間佩戴眼睛不適、疲勞等問題。本發(fā)明所述基于偏振光回收的3D系統(tǒng)能把原本在制造偏振光中消耗的光效回收再利用，而把光亮損耗減少到最低。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)的技術(shù)解決方案，投影機(jī)發(fā)出的混合偏振光先經(jīng)過分光片I后，混合偏振光分為P光與S光,P光直接通過分光片1，經(jīng)過偏振片后打到銀幕4上，S光被分光片I向上反射，通過如圖4所示的上面的反射鏡5后，經(jīng)過偏振片投射到銀幕4上，就將原來圖3中浪費(fèi)的S光重新回收利用。經(jīng)過這一循環(huán)利用，能夠顯著的提高到投射到偏振片上的光強(qiáng)度，這樣經(jīng)過偏振片輸出的偏振光的亮度就可以提高一倍。在本發(fā)明中，假定2D電影放映的亮度水平為雙眼100%，則3D系統(tǒng)中的理論極限值為每只眼睛為50%，市面出售的3D設(shè)備一般只能達(dá)到每只眼睛10% —17%，通過本發(fā)明所述光回收裝置把偏振光中消耗的光效回收再利用，光效提供近30%。本發(fā)明基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)的畫面重合原理如圖5所示，通過調(diào)整上光路中反射鏡的角度，使得通過 上下光路投射到銀幕4上的光斑重合。通常，從投影機(jī)中出來的光是具有一定角度的發(fā)散光，而本發(fā)明中，上光路與下光路存在光路長度不一的狀況，上光路與下光路在銀幕4中調(diào)整畫面重合時，當(dāng)中心點(diǎn)重合后，會在銀幕4中呈現(xiàn)出上光路投射到銀幕4的光斑大于下光路投射到銀幕4的光斑，兩個光斑在銀幕4上的重合效果看上去就是大光斑包圍著小光斑，這就是大圖套小圖的現(xiàn)象，如圖6所示。本發(fā)明所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)解決大圖套小圖的現(xiàn)象，即在下光路中加入了一個光路調(diào)節(jié)器組2，用于調(diào)整下光路中光的發(fā)散角度，使得下光路投射的光斑在銀幕4上能與上光路的光斑重合，如圖7所示。本發(fā)明所述光路調(diào)節(jié)器組2對下光路的調(diào)整如圖8所示。光路調(diào)節(jié)器組2是一種用于調(diào)節(jié)光路中圖像大小的裝置。在光學(xué)應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)對光路中的放大率進(jìn)行調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)，其由分光片、光路調(diào)節(jié)器組、下偏振片、銀幕、反射鏡、上偏振片組成，從投影機(jī)透射的光，一路經(jīng)分光片、光路調(diào)節(jié)器組、下偏振片投射到銀幕上；另一路經(jīng)分光片折射到反射鏡上，折射到反射鏡上的光，再經(jīng)上偏光片投射到銀幕上。
2.如權(quán)利要求1所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)，其特征在于光路調(diào)節(jié)器組能夠?yàn)橐粋€光路調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)光路中圖像的大小，實(shí)現(xiàn)對光路中的放大率的調(diào)整。
3.如權(quán)利要求1所述基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)，其特征在于，光路調(diào)節(jié)器組能夠?yàn)槎鄠€光路調(diào)節(jié)器，用于 調(diào)節(jié)光路中圖像的大小，實(shí)現(xiàn)對光路中的放大率的調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于偏振光回收的偏振3D系統(tǒng)，其由分光片、光路調(diào)節(jié)器組、下偏振片、銀幕、反射鏡、上偏振片組成，從投影機(jī)透射的光，一路經(jīng)分光片、光路調(diào)節(jié)器組、下偏振片投射到銀幕上；另一路經(jīng)分光片折射到反射鏡上，折射到反射鏡上的光，再經(jīng)上偏光片投射到銀幕上。本發(fā)明的優(yōu)越效果在于相對于一般的偏振3D系統(tǒng)，在放映3D影片時可實(shí)現(xiàn)雙倍亮度，其3D效果比一般的偏振3D系統(tǒng)要明顯與清晰；本發(fā)明相對于現(xiàn)有的雙機(jī)3D系統(tǒng)與IMAX3D系統(tǒng)，系統(tǒng)組成簡單，安裝上也沒有雙機(jī)3D系統(tǒng)的要求，而且更節(jié)省成本。
文檔編號G03B35/26GK103217863SQ20131012558
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者馬士超 申請人:雷歐尼斯(北京)信息技術(shù)有限公司