CN201440202U - 立体影像投影系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种立体影像投影系统，包括用于发出非偏振光的光源模块、以及接收光束的投影镜头；其中，所述立体影像投影系统还包括：将所述非偏振光转换成偏振光的偏振分光模块，包括：供第一极性光输入、第二极性光反射的第一偏振分光面；接收所述第一极性光并调制成携带影像信号的第二极性光、之后将其反射的第一影像单元；以及接收所述第二极性光并调制成携带影像信号的第一极性光、之后将其反射的第二影像单元。本实用新型采用简单的结构，实现立体影像投影系统，该投影系统所需空间小，搬运方便。

Description

立体影像投影系统

技术领域

本实用新型涉及投影显示技术，更具体地说，涉及一种立体影像投影系统。

背景技术

投影技术已经得到了充分的发展，并广泛应用于电脑显示、投影电视、以及投影仪等。随着三维游戏动画、立体影视显示的需要，立体投影显示技术逐渐成为投影显示的重要研究方向。

目前已经出现立体显示影像的投影系统，它们基本都包括两个投影子系统，其中一个投影子系统投射左眼的影像，另一个投影子系统则投射右眼的影像，观众再带上偏振眼镜就可以看到立体图像。

这种达到3D投影效果的投影系统，不仅所需成本高，而且使用者在建置该投影系统所需的空间也较大，若要移动该系统，更是相对造成使用者相当的不便。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中的立体影像投影系统具有成本高、所需空间大及移动不便的缺陷，提供一种结构简单的立体影像投影系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种立体影像投影系统，包括用于发出非偏振光的光源模块、以及接收光束的投影镜头；其中，所述立体影像投影系统还包括：

将所述非偏振光转换成偏振光的偏振分光模块，包括：供第一极性光输入、第二极性光反射的第一偏振分光面；

接收所述第一极性光并调制成携带影像信号的第二极性光、之后将其反射的第一影像单元；以及

接收所述第二极性光并调制成携带影像信号的第一极性光、之后将其反射的第二影像单元。

根据本实用新型所述的立体影像投影系统，该光源模块包括分别发出不同波长的复数个发光组件。

根据本实用新型所述的立体影像投影系统，所述第一偏振分光面设置在所述非偏振光的出射方向，所述偏振分光模块还包括：

接收所述第一极性光的第二偏振分光面，其一侧设置有将第一极性光转换成第二极性光的所述第一影像单元；

接收所述第一偏振分光面反射的第二极性光的第三偏振分光面，其一侧设置有将第二极性光转换成第一极性光的所述第二影像单元；

接收第二偏振分光面输出的第二极性光、第三偏振分光面输出的第一极性光的第四偏振分光面，设置在所述投影镜头的光轴上。

根据本实用新型所述的立体影像投影系统，所述第一至第四偏振分光面均为供第一极性光输入、第二极性光反射的偏振分光面。

根据本实用新型所述的立体影像投影系统，所述第一、第二偏振分光面以及所述第一影像单元位于同一直线上。

根据本实用新型所述的立体影像投影系统，所述第三、第四偏振分光面以及所述第二影像单元位于所述投影镜头的光轴上。

根据本实用新型所述的立体影像投影系统，所述第二、第三偏振分光面的至少一者是供第一极性光反射、第二极性光输入的偏振分光面。

根据本实用新型所述的立体影像投影系统，所述第四偏振分光面是供第一极性光反射、第二极性光输入的偏振分光面，所述投影镜头的光轴垂直于所述非偏振光的出射方向。

根据本实用新型所述的立体影像投影系统，所述偏振分光模块包括四个偏振分光镜，其上分别设置所述第一至第四偏振分光面。

根据本实用新型所述的立体影像投影系统，所述第一和第四偏振分光面与所述非偏振光的出射方向呈45°角，且所述第二、第三偏振分光面与所述第一、第四偏振分光面垂直。

实施本实用新型的高对比度的立体影像投影系统，具有以下有益效果：与现有技术相比，本实用新型采用简单的结构，实现立体影像投影系统，该投影系统所需空间小，搬运方便。在采用四个偏振分光面的偏振分光模块中，第一极性光和第二极性光均经过多次过滤，到达投影镜头的第一极性光和第二极性光具有更好的隔离度和更高的纯度，提高了对比度，观众可以看到真实的立体图像。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是根据本实用新型的第一实施例、投影系统的示意图；

图2是根据本实用新型的第二实施例、投影系统的示意图；

图3是根据本实用新型的第三实施例、投影系统的示意图；

图4是根据本实用新型的第四实施例、投影系统的示意图；

图5是根据本实用新型的第五实施例、投影系统的示意图。

具体实施方式

有关本实用新型所述的前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合附图的五个较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

图1是根据本实用新型的第一实施例、投影系统的示意图。如图1所示，该投影系统100包括用于发出非偏振光的光源模块101、将非偏振光转换成偏振光并使其携带影像信号的偏振分光模块102和信号模块103、以及接收偏振光的投影镜头104，该投影镜头104具有光轴L。

光源模块101包括输出非偏振光束的一个或多个发光元件105、依序排列于该发光元件105的输出方向的透镜组106以及中继透镜107。该发光元件105可以是例如发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)或激光二极管(Laser Diode，简称LD)，当其数量为多个时，可发出不同波长的光，如红色、绿色、蓝色等，提供投影系统100所需的光束，于本实施例中，光源模块101发出的光束方向垂直于光轴L，经透镜组106以及中继透镜107整形、匀化并进行聚焦。

在第一实施例中，偏振分光模块102包括供第一极性光输入、第二极性的光反射的第一偏振分光面108。信号模块103包括第一影像单元109和第二影像单元110，其中第一影像单元109设置在偏振分光模块102一侧，位于光源模块101的光线出射方向上，用于将第一极性光转换成含有影像信号的第二极性光并将其反射回去。第二影像单元110设置在偏振分光模块102的一侧，且位于光轴L上，用于将第二极性光转换成含有影像信号的第一极性光并反射回去。该第一影像单元109和第二影像单元110可以是硅基液晶(LiquidCrystal on Silicon，简称LCoS)面板。

光源模块101所发出的光线到达第一偏振分光面108后，第一极性的光通过，并到达第一影像单元109；第二极性的光被第一偏振分光面108反射，朝向第二影像单元110行进。第一极性的光被第一硅基液晶面板109转换成携带影像信号的第二极性光后，返回偏振分光模块102，并被反射投向投影镜头104。第二极性的光被第二硅基液晶面板110转换成携带影像信号的第一极性光，通过偏振分光模块102，投向投影镜头104。

其中，第一极性的光为P极光，第二极性的光为S极光。当第一影像单元217和第二影像单元218被来自同一场景、不同视角的不同图像信号同步驱动时，观众带上偏振眼镜，一只眼睛可以看到第一极性的偏振光图像，另一只眼睛可以看到第二极性的偏振光图像，这样就可以看到真实的立体图像。

根据对比度计算公式：

对比度＝亮场强度/暗场强度

亮场照度＝S极光路径(Rs×Tp)+P极光路径(Tp×Rs)

暗场照度＝S极光路径(Ts×Rs)+P极光路径(Rp×Tp)

其中Rp为P极光的振幅反射系数，Tp为P极光的振幅透射系数，Rs为P极光的振幅反射系数，Ts为S极光的振幅透射系数。

假设Tp＝0.9    Rp＝0.1

Rs＝0.9        Ts＝0.1

则得到对比度为9。

图2是根据本实用新型的第二实施例、投影系统的示意图。如图2所示，该投影系统200包括用于发出非偏振光的光源模块201、将所述非偏振光转换成偏振光并使其携带影像信号的偏振分光模块202和信号模块203、以及接收偏振光的投影镜头204，该投影镜头204具有光轴L。

光源模块201包括输出分别具有不同波長的非偏振光束的複數個發光元件205、依序排列于该发光元件205的输出方向的透镜组206以及中继透镜207。该發光元件205可以是例如发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)或激光二極管(Laser Diode，简称LD)，依據本身可發出特定波長的光，如紅色、綠色、藍色等，提供投影系統200所需的光束，於本實施例中，所述光源模塊发出的光束方向平行于光轴L，经透镜组206以及中继透镜207整形、匀化并进行聚焦。

在第二实施例中，该偏振分光模块202包括供第一极性光(P极光)输入的四个偏振分光镜，依次为第一至第四偏振分光镜208-211，它们两两相邻，呈矩形排列。其中第一和第二偏振分光镜208、209与光源模块201位于平行于光轴L的非偏振光出射方向上，而第三和第四偏振分光镜210、211均位于光轴L上。

在该实施例中，第一至第四偏振分光镜208-211均由两个三角棱镜组合而成，在两个三角棱镜的接触面上，镀设偏振分光膜，分别形成第一至第四偏振分光面212-215，这四者对称设置。第一极性光(P极光)可输入通过第一至第四偏振分光面212-215，且第二极性光(S极光)在第一至第四偏振分光面212-215上发生反射。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，与投影镜头204的光轴L夹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，且与第一和第四偏振分光面212、215垂直。

第一偏振分光镜208靠近光源模块201，且设置在非偏振光的出射方向上。第四偏振分光镜211靠近投影镜头204，并设置在投影镜头204的光轴上。信号模块203包括第一影像单元217和第二影像单元218，其中第一影像单元217设置在第二偏振分光镜209一侧，与第一、第二偏振分光镜208、209位于同一直线上，用于将第一极性光转换成含有影像信号的第二极性光并将其反射回去。第二影像单元218设置在第三偏振分光镜210的一侧，且位于光轴L上，用于将第二极性光转换成含有影像信号的第一极性光并反射回去。该第一影像单元217和第二影像单元218可以是硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，简称LCoS)面板。

光源模块201发出的光线到达第一偏振分光面212后，第一极性光通过，第二极性光被反射。通过第一偏振分光面212的第一极性光继续通过第二偏振分光面213，到达第一影像单元217。第一影像单元217将第一极性光转换成包含影像信号的第二极性光，将其反射回第二偏振分光镜209，并在第二偏振分光面213上发生反射，朝向第四偏振分光镜211行进。该第二极性光在第四偏振分光面215上被反射，到达投影镜头204。两种极性光所行进的路程相同。

被第一偏振分光面212反射的第二极性光到达相邻的第三偏振分光镜210，并在第三偏振分光面214上发生反射，到达第二影像单元218。第二影像单元218将第二极性光转换成包含影像信号的第一极性光，并将其反射回第三偏振分光镜210。该第一极性光通过第三偏振分光镜210后，顺利通过第四偏振分光镜211，到达投影镜头204。

需要说明的是，图中将第一影像单元217和第二影像单元218的入射和反射光分别进行了图示，是为了更清楚地进行说明，实际上，该反射光是沿着入射光的同一路径返回。

图3是根据本实用新型的第三实施例、投影系统的示意图。与第二实施例相同的部分不再赘述。在该第三实施例中，第三偏振分光面214供第一极性光反射、第二极性光输入，第二影像单元218也对应改变位置，以接收第二极性光，并将其转换成带有影像信号的第一极性光之后反射回去。类似地，第二偏振分光面213也可以是供第一极性光反射、第二极性光输入的偏振分光面，此时第一影像单元217设置在第二偏振分光面213的右侧，也可达到同样的目的。

与此类似，第四偏振分光面215也可以是供第一极性光反射、第二极性光输入的偏振分光面，图4是根据本实用新型的第四实施例、投影系统的示意图。与第三实施例相同的部分不再赘述。在该第四实施例中，第四偏振分光面215供第一极性光反射、第二极性光输入，且仍设置在投影镜头204的光轴L上。此时光轴L与光源模块201发出的光束方向垂直。

图5是根据本实用新型的第五实施例、投影系统的示意图。与第二实施例相同的部分不再赘述。该实施例与第二实施例不同的是，第一偏振分光镜208为薄片状，其一面镀有分光反射膜，可到达与第二实施例相同的目的。值得说明的是，此处虽然以四个偏振分光镜208-211为例进行了说明，但是，也可采用其它数量的偏振分光镜，例如，在同一个直角棱镜的两侧面上镀设偏振分光膜，可代替两个偏振分光镜。此处，只需要有四个偏振分光面212-215即可。

在偏振分光模块202中，第一极性光和第二极性光均经过多次过滤，第一极性光中所掺杂的残余第二极性光会被过滤，对于第二极性光来说，反之亦然。到达投影镜头204的第一极性光和第二极性光具有更好的隔离度和更高的纯度，从而提高了对比度。当第一影像单元217和第二影像单元218被来自同一场景、不同视角的不同图像信号同步驱动时，观众就可以看到真实的立体图像。

第二至第五实施例中，根据对比度计算公式：

对比度＝亮场强度/暗场强度

亮场照度＝第一极性光路径(Tp×Tp×Rs×Rs)+第二极性光路径(Rs×Rs×Tp×Tp)

暗场照度＝第一极性光路径(Rp×Rp×Tp×Tp)+第二极性光路径(Ts×Ts×Rs×Rs)

其中Rp为第一极性光的振幅反射系数，Tp为第一极性光的振幅透射系数，Rs为第二极性光的振幅反射系数，Ts为第二极性光的振幅透射系数。

假设Tp＝0.9    Rp＝0.1

    Rs＝0.9    Ts＝0.1

则得到对比度为81。

由此可见，相对于第一实施例而言，本实用新型的第二至第五实施例中的投影系统可得到高对比度的影像，观众可以感受到更好的立体效果。

与现有技术相比，本实用新型采用简单的结构，实现立体影像投影系统，该投影系统所需空间小，搬运方便。

Claims (10)

1.一种立体影像投影系统，包括用于发出非偏振光的光源模块、以及接收光束的投影镜头；其特征在于，所述立体影像投影系统还包括：

将所述非偏振光转换成偏振光的偏振分光模块，包括：供第一极性光输入、第二极性光反射的第一偏振分光面；

接收所述第一极性光并调制成携带影像信号的第二极性光、之后将其反射的第一影像单元；以及

接收所述第二极性光并调制成携带影像信号的第一极性光、之后将其反射的第二影像单元。

2.根据权利要求1所述的立体影像投影系统，其特征在于，该光源模块包括分别发出不同波长的复数个发光组件。

3.根据权利要求1所述的立体影像投影系统，其特征在于，所述第一偏振分光面设置在所述非偏振光的出射方向，所述偏振分光模块还包括：

接收所述第一极性光的第二偏振分光面，其一侧设置有将第一极性光转换成第二极性光的所述第一影像单元；

接收所述第一偏振分光面反射的第二极性光的第三偏振分光面，其一侧设置有将第二极性光转换成第一极性光的所述第二影像单元；

接收第二偏振分光面输出的第二极性光、第三偏振分光面输出的第一极性光的第四偏振分光面，设置在所述投影镜头的光轴上。

4.根据权利要求3所述的立体影像投影系统，其特征在于，所述第一至第四偏振分光面均为供第一极性光输入、第二极性光反射的偏振分光面。

5.根据权利要求4所述的立体影像投影系统，其特征在于，所述第一、第二偏振分光面以及所述第一影像单元位于同一直线上。

6.根据权利要求4所述的立体影像投影系统，其特征在于，所述第三、第四偏振分光面以及所述第二影像单元位于所述投影镜头的光轴上。

7.根据权利要求3所述的立体影像投影系统，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极性光反射、第二极性光输入的偏振分光面。

8.根据权利要求3所述的立体影像投影系统，其特征在于，所述第四偏振分光面是供第一极性光反射、第二极性光输入的偏振分光面，所述投影镜头的光轴垂直于所述非偏振光的出射方向。

9.根据权利要求3所述的立体影像投影系统，其特征在于，所述偏振分光模块包括四个偏振分光镜，其上分别设置所述第一至第四偏振分光面。

10.根据权利要求3所述的立体影像投影系统，其特征在于，所述第一和第四偏振分光面与所述非偏振光的出射方向呈45°角，且所述第二、第三偏振分光面与所述第一、第四偏振分光面垂直。

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