CN217034502U - 一种高光效起偏装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高光效起偏装置，用于对放映画面光束进行立体投影，包括：透镜组及棱镜分光结构；棱镜分光结构包括棱镜分光部及棱镜反射部，棱镜反射部设置在棱镜分光部的一侧，棱镜分光部包括入射面及设置棱镜分光部内部的棱镜分光膜层，入射面用于入射放映画面光束，棱镜分光膜层用于将入射放映画面光束分解为具有第一偏振态的透射光束及具有第二偏振态的反射光束。实施本实用新型，通过采用折射率较大的玻璃棱镜并将反射结构与棱镜分光结构设在一起，大偏角入射画面光也能以较小的角度出射，使得更为紧凑的光路结构成为现实，大大降低了立体投影系统中的光路结构的空间占用，并能在支持更低透射比投影仪的同时显著改善棱镜分光效率。

Description

一种高光效起偏装置

技术领域

本实用新型涉及立体投影技术领域，特别涉及一种支持低投影比，高光效，低成本、空间占用少的高光效起偏装置。

背景技术

现有的放映机光源发出的光为自然光，不显示偏振性，而实现立体显示需要将其极化为线偏振光或圆偏振光，然后用液晶可变位相延迟器(Liquid CrystalVariableRetarder，简称LCVR)对其进行调制，然后左右眼图像分时进入左右眼，以达到立体显示的效果。由于传统产生偏振光的方法是在投影物镜前直接加入二向色性偏振片，二向色性偏振片会对平行于吸收轴的电矢量光线进行吸收，即将有55％以上的光能量被偏振片吸收，这将大大降低银幕的显示亮度。

出射的55％以上光能量会持续被偏振片吸收，这将会导致偏振片升温，其偏振度等性能会降低，甚至导致损坏。而且一般偏振片会附在液晶可变位相延迟器表面，这将导致液晶盒中的液晶分子也会吸收大部分热量，而液晶分子是对温度非常敏感的物质，这将会影响其双折射系数，导致其极化o，e光的光程差也会改变甚至失效，进而影响银幕显示的立体画面效果。

在播放画面光的透射光路上，增设极化棱镜分光结构和透镜结构，相对于已有技术的偏振分束器，极化棱镜分光结构优势在于可使透射光束和反射光束离开极化棱镜分光器后具有同一偏振态，且在可见波段的透过率和反射率远远高于普通偏振分束器。

现有的极化棱镜分光结构包含1个钝角为的钝角三角棱镜、1个等腰直角棱镜、2个相同的锐角三角棱镜和上反射镜及下反射镜，透镜结构由一个半凹透镜和一个凸透镜组成的透镜组件。

但是上述棱镜分光结构整体体积过大，导致生产安装成本过高，使其小投射比版价格过高体积过大，实用价值低，同时照射膜层时偏角过大，降低棱镜分光效率，光效很低。

实用新型内容

针对现有的棱镜分光结构整体体积过大，导致生产安装成本过高，使其小投射比版价格过高体积过大，实用价值低，同时照射膜层时偏角过大，降低棱镜分光效率，光效很低的问题，提出一种高光效起偏装置，通过采用折射率较大的玻璃棱镜并将反射结构与棱镜分光结构一体成型设置，即使是大偏角入射画面光也能以较小的角度出射，使得更为紧凑的光路结构成为现实，大大降低了立体投影系统中的光路结构的空间占用，并能在支持更低透射比投影仪的同时显著改善棱镜分光效率。

一种高光效起偏装置，用于对放映画面光束进行立体投影，包括：

透镜组；

棱镜分光结构；

所述棱镜分光结构包括棱镜分光部及棱镜反射部，所述棱镜反射部设置在所述棱镜分光部的一侧，所述棱镜分光部包括入射面及设置所述棱镜分光部内部的棱镜分光膜层，所述入射面用于入射所述放映画面光束，所述棱镜分光膜层用于将入射放映画面光束分解为具有第一偏振态的透射光束及具有第二偏振态的反射光束，所述棱镜分光结构折射率n大于1.6。

结合本实用新型所述的高光效起偏装置，第一种可能的实施方式中，所述棱镜反射部包括第一棱镜反射部、第二棱镜反射部，所述第一棱镜反射部、第二棱镜反射部设置在所述棱镜分光部的两侧。

结合本实用新型所述的高光效起偏装置，第二种可能的实施方式中，所述棱镜反射部与所述棱镜分光部拼接设置在一起，所述棱镜反射部为三角结构体。

结合本实用新型所述的高光效起偏装置，第三种可能的实施方式中，所述棱镜反射部与所述棱镜分光部分离设置，所述棱镜反射部为三角结构体。

结合本实用新型所述的高光效起偏装置，第四种可能的实施方式中，所述棱镜分光部与棱镜反射部一体成型，所述棱镜反射部为三角结构体。

结合本实用新型所述的高光效起偏装置，第五种可能的实施方式中，所述棱镜分光膜层围成等腰直角结构体，所述等腰直角结构体关于所述棱镜分光部中线轴对称，所述棱镜分光膜层为45度角棱镜分光膜层。

结合本实用新型所述的高光效起偏装置，第六种可能的实施方式中，所述棱镜分光部包括三角形棱镜、分光棱镜，所述分光棱镜及第一棱镜反射部、第二棱镜反射部为异形结构体，所述第一棱镜反射部、第二棱镜反射部棱镜结构相同且对称拼接在所述分光棱镜的两侧，所述分光膜层设置在所述第一棱镜反射部与所述分光棱镜、所述第二棱镜反射部与所述分光棱镜的拼接面上。

结合本实用新型所述的高光效起偏装置，第七种可能的实施方式中，所述透镜组为调焦透镜组，包括半凹透镜及凸透镜，所述半凹透镜及凸透镜用于调整所述透射光束的大小范围。

结合本实用新型所述的高光效起偏装置，第八种可能的实施方式中，所述起偏装置还包括线偏振器，所述线偏振器包括第一线偏振器、第二线偏振器及第三线偏振器，所述第一线偏振器、第二线偏振器及第三线偏振器分别与所述第一棱镜反射部、棱镜分光部及第二棱镜反射部的出射光路对应设置。

结合本实用新型所述的高光效起偏装置，第九种可能的实施方式中，所述起偏装置还包括偏振调制器，所述偏振调制器包括第一偏振调制器、第二偏振调制器及第三偏振调制器，所述第一偏振调制器、第二偏振调制器及第三偏振调制器分别对应所述第一线偏振器、第二线偏振器及第三线偏振器设置。

实施本实用新型所述的一种高光效起偏装置，通过采用折射率较大的玻璃棱镜并将反射结构与棱镜分光结构一体成型设置，即使是大偏角入射画面光也能以较小的角度出射，使得更为紧凑的光路结构成为现实，大大降低了立体投影系统中的光路结构的空间占用，并能在支持更低透射比投影仪的同时显著改善棱镜分光效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提出的高光效起偏装置立体图；

图2是本实用新型提出的高光效起偏装置布局组成主视图；

图3是本实用新型提出的高光效起偏装置双光路示意图；

附图中各数字所指代的部位名称为：100——起偏装置、110——第一棱镜反射部、120——第二棱镜反射部、130——棱镜分光部、140——棱镜分光膜层、200——透镜组、300——线偏振器、310——第一线偏振器、320——第二线偏振器3、330——第三线偏振器、400——偏振调制器、410——第一偏振调制器、420——第二偏振调制器、430——第三偏振调制器。

具体实施方式

下面将结合实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

针对现有的棱镜分光结构整体体积过大，导致生产安装成本过高，使其小投射比版价格过高体积过大，实用价值低，照射膜层时偏角过大，降低棱镜分光效率，影响光效的问题，提出一种高光效起偏装置100。

一种高光效起偏装置100，如图1，图1是本实用新型提出的高光效起偏装置100立体图，用于对放映画面光束进行立体投影。

双光路实施例

如图3，图3是本实用新型提出的高光效起偏装置双光路示意图，在双光路的实施方式中高光效起偏装置100包括：透镜组200及棱镜分光结构，棱镜分光结构包括棱镜分光部130及棱镜反射部，棱镜反射部设置在棱镜分光部130的一侧，棱镜分光部130包括入射面及设置棱镜分光部内部的棱镜分光膜层140，入射面用于入射放映画面光束，棱镜分光膜层140用于将入射放映画面光束分解为具有第一偏振态的透射光束及具有第二偏振态的反射光束，棱镜分光结构折射率n大于1.6。

棱镜分光部130与棱镜反射部一体成型为梯形结构体，棱镜反射部为对称设置在梯形结构体两侧的三角结构体。

棱镜反射部与棱镜分光部130拼接设置在一起，棱镜反射部为三角结构体。棱镜反射部与棱镜分光部130分离设置，棱镜反射部为三角结构体。

棱镜分光部130与棱镜反射部一体成型，棱镜反射部为三角结构体。

三光路实施例

在三光路的实施方式中高光效起偏装置100包括：透镜组200及棱镜分光结构，棱镜分光结构包括棱镜分光部130和棱镜反射部，棱镜反射部包括第一棱镜反射部110、第二棱镜反射部120，棱镜分光部130与第一棱镜反射部110、第二棱镜反射部120贴近设置，棱镜分光部130包括入射面及设置所述棱镜分光部内部的棱镜分光膜层140，入射面用于入射放映画面光束，棱镜分光膜层140用于将入射放映画面光束分解为具有第一偏振态的透射光束及具有第二偏振态的第一反射光束及第二反射光束。

棱镜分光部130与第一棱镜反射部110、第二棱镜反射部120材料优选LASF35玻璃，其折射率n＝1.62，入射放映画面光束经过棱镜分光膜层140后分解为第一偏振态光和第二偏振态光，其中，第一偏振态光反射到第一棱镜反射部110后，经过空气介质全反射后通过第一线偏振器300投射出去。第二偏振态光经过棱镜分光膜层140后继续透射分别经过透镜组200和第二线偏振器300。

LASF35玻璃，目前使用但不局限于此，该材质玻璃的最大接收角度为18度，最大起偏角为8.8度，具有极高的折射率和极低的阿贝系数，大偏角进入这个结构后会以一个较小的角度出射，使得起偏结构体积更小，对于大角度入射的小透射比装置，LASF35玻璃还能改善入射角的效果和显著改善棱镜分光效率，提高光效。

棱镜反射部包括第一棱镜反射部、第二棱镜反射部，第一棱镜反射部、第二棱镜反射部设置在棱镜分光部130的两侧。

第一棱镜反射部110、第二棱镜反射部120拼接设置在棱镜分光部的两侧，第一棱镜反射部与第二棱镜反射部为对称设置在梯形结构体两侧的三角结构体。

第一棱镜反射部110、第二棱镜反射部120分离设置在棱镜分光部的两侧。

棱镜分光部与第一棱镜反射部、第二棱镜反射部一体成型为梯形结构体，第一棱镜反射部与第二棱镜反射部为对称设置在梯形结构体两侧的三角结构体。

通过采用折射率较大的棱镜玻璃并将反射结构与棱镜分光结构贴近设置、分离设计或者一体成型设置，即使是大偏角入射画面光也能以较小的角度出射，使得更为紧凑的光路结构成为现实，大大降低了立体投影系统中的光路结构的体积。

棱镜分光膜层140围成等腰直角结构体，等腰直角结构体关于棱镜分光部130中线轴对称，棱镜分光膜层140为45度角棱镜分光膜层140。

棱镜分光部130包括三角形棱镜、分光棱镜，分光棱镜及第一棱镜反射部110、第二棱镜反射部120为异形结构体，第一棱镜反射部110、第二棱镜反射部120棱镜结构相同且对称拼接在分光棱镜的两侧，45度角棱镜分光膜层140设置在第一棱镜反射部110与分光棱镜、第二棱镜反射部120与分光棱镜的拼接面上。

透镜组200包括半凹透镜及凸透镜，半凹透镜及凸透镜用于调整透射光束的大小范围。透镜组200用于调整透射的第二偏振态光束的大小范围。

如图2，图2是本实用新型提出的高光效起偏装置100布局组成主视图，起偏装置100还包括线偏振器300，线偏振器300包括第一线偏振器310、第二线偏振器320及第三线偏振器330，第一线偏振器310、第二线偏振器320及第三线偏振器330分别与第一棱镜反射部110、棱镜分光部130及第二棱镜反射部120的出射光路对应设置。

起偏装置100还包括偏振调制器400，偏振调制器包括第一偏振调制器410、第二偏振调制器420及第三偏振调制器430，第一偏振调制器410、第二偏振调制器420及第三偏振调制器430分别对应第一线偏振器310、第二线偏振器320及第三线偏振器330设置。

第一线偏振器310、第二线偏振器320、第三线偏振器330位于第一偏振调制器410、第二偏振调制器420、第三偏振调制器430之前，用于过滤透过光束，使其完全变成线偏振光。三个偏振调制器，用于将所述的透射光束、上反射光束、下反射光束按照帧顺序调制为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光

实施本实用新型的一种高光效起偏装置，通过采用折射率较大的棱镜玻璃并将反射结构与棱镜分光结构贴近设置，即使是大偏角入射画面光也能以较小的角度出射，使得更为紧凑的光路结构成为现实，大大降低了立体投影系统中的光路结构的空间占用，并能显著改善棱镜分光效率，提高光效。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高光效起偏装置，用于对放映画面光束进行立体投影，其特征在于，包括：

透镜组；

棱镜分光结构；

所述棱镜分光结构包括棱镜分光部及第一棱镜反射部、第二棱镜反射部，所述第一棱镜反射部、第二棱镜反射部设置在所述棱镜分光部的两侧，所述棱镜分光部包括入射面及设置所述棱镜分光部内部的棱镜分光膜层，所述入射面用于入射所述放映画面光束，所述棱镜分光膜层用于将入射放映画面光束分解为具有第一偏振态的透射光束及具有第二偏振态的第一反射光束或第二反射光束，所述棱镜分光结构棱镜折射率n大于1.6。

2.根据权利要求1所述的高光效起偏装置，其特征在于，所述第一棱镜反射部、第二棱镜反射部拼接设置在所述棱镜分光部的两侧，所述第一棱镜反射部与第二棱镜反射部为对称设置在梯形结构体两侧的三角结构体。

3.根据权利要求1所述的高光效起偏装置，其特征在于，所述第一棱镜反射部、第二棱镜反射部分离设置在所述棱镜分光部的两侧。

4.根据权利要求1所述的高光效起偏装置，其特征在于，所述棱镜分光部与第一棱镜反射部、第二棱镜反射部一体成型为梯形结构体，所述第一棱镜反射部与第二棱镜反射部为对称设置在所述梯形结构体两侧的三角结构体。

5.根据权利要求1-4任一所述的高光效起偏装置，其特征在于，所述棱镜分光膜层围成等腰直角结构体，所述等腰直角结构体关于所述棱镜分光部中线轴对称，所述棱镜分光膜层为45度角棱镜分光膜层。

6.根据权利要求2所述的高光效起偏装置，其特征在于，所述棱镜分光部包括三角形棱镜、分光棱镜，所述分光棱镜及第一棱镜反射部、第二棱镜反射部为异形结构体，所述第一棱镜反射部、第二棱镜反射部棱镜结构相同且对称拼接在所述分光棱镜的两侧，所述棱镜分光膜层设置在所述第一棱镜反射部与所述分光棱镜、所述第二棱镜反射部与所述分光棱镜的拼接面上。

7.根据权利要求1所述的高光效起偏装置，其特征在于，所述透镜组为调焦透镜组，包括半凹透镜及凸透镜，所述半凹透镜及凸透镜用于调整所述透射光束的大小范围。

8.根据权利要求2所述的高光效起偏装置，其特征在于，所述起偏装置还包括线偏振器，所述线偏振器包括第一线偏振器、第二线偏振器及第三线偏振器，所述第一线偏振器、第二线偏振器及第三线偏振器分别与所述第一棱镜反射部、棱镜分光部及第二棱镜反射部的出射光路对应设置。

9.根据权利要求8所述的高光效起偏装置，其特征在于，所述起偏装置还包括偏振调制器，所述偏振调制器包括第一偏振调制器、第二偏振调制器及第三偏振调制器，所述第一偏振调制器、第二偏振调制器及第三偏振调制器分别对应所述第一线偏振器、第二线偏振器及第三线偏振器设置。

Images