專利名稱：一種雙照明系統(tǒng)的立體投影光機(jī)引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生三維效果的光學(xué)系統(tǒng)，特別是涉及一種雙照明系統(tǒng)的立體投 影光機(jī)引擎。
背景技術(shù)：
近年來，反射式硅基液晶(Liquid Crystal on Silicon，縮略詞為LCOS)技術(shù)的 成熟，使投影顯示技術(shù)出現(xiàn)了巨大突破，成本的進(jìn)一步降低，微型投影儀的出現(xiàn)，使投影儀 市場從商務(wù)、教育領(lǐng)域逐漸投向了家庭個人的娛樂應(yīng)用。立體影視市場的繁榮，進(jìn)一步拓寬 了立體家庭影院的市場。立體電視成本高，便攜性差，微型立體投影是未來立體家庭影院的 發(fā)展趨勢。
基于偏振光的立體投影技術(shù)的核心是偏振分光技術(shù)，用偏振分光裝置將 入射光束分離成偏振方向相互垂直的兩路照明光束，經(jīng)顯示裝置調(diào)制成帶有圖像信息的光 束，觀眾帶上偏振方向與圖像光束偏振方向?qū)?yīng)的眼鏡即可看到立體圖像。
二維顯示僅對通道的亮度、對比度等有要求，而雙通道立體顯示中，不但 每個通道的亮度、對比度等需要滿足顯示要求，并且兩路通道之間的串?dāng)_、一致性都需要達(dá) 到要求。
美國專利US70597^和中國專利CN1570704A均提出了僅使用一個偏振分 光器和兩塊LCOS面板的三維投影顯示裝置，該偏振分光器中有一個偏振分光面，如圖1所 示。由于偏振分光器件的鍍膜技術(shù)的限制，只能保證一路偏振光的偏振純度可以達(dá)到實際 顯示需要的對比度要求，使兩路的差異性和串?dāng)_都比較大，立體顯示質(zhì)量不好。
中國專利CN03803103. 5公開了一種使用四個偏振分光面與兩塊LCOS面板的立體 投影光機(jī)，四個偏振分光面呈米字型放置，兩束LCOS照明光都經(jīng)過了兩次起偏，對比度提 高。但在此專利中，兩塊LCOS分別調(diào)制s偏振態(tài)和ρ偏振態(tài)的照明光束。
中國專利CN1462895A “反射式液晶立體投影光機(jī)”，CN101162296A “偏振分光器 及使用該偏振分光器的LCOS液晶立體投影系統(tǒng)”，分別公布了使用四個偏振分光面與兩塊 LCOS面板的立體投影光機(jī)。其區(qū)別在于，四個偏振分光面分別呈米字型、平行型放置，分別 如圖2，圖3所示。圖2是專利CN1462895A公布的立體投影光機(jī)，兩塊用于旋轉(zhuǎn)光束偏振 態(tài)的白光波片都被放置同一路通道中，雖然可以通過在波片前后添加偏振片的方法，降低 波片對對比度的影響，但這一通道的亮度也會因此降低，不易獲得一致性好的兩通道圖像。 圖3為CN101162^6A公布的立體投影光機(jī)，其關(guān)鍵器件——具有三個分光面的偏振分光器 (Polarizing Beam Splitter，縮略詞為PBS)，其實質(zhì)是四塊分光面平行放置的PBS的組 合。兩路通道的空間排布不對稱，不易達(dá)到一致性要求。
以上專利提出的立體投影光機(jī)引擎都是使用一路照明系統(tǒng)，由分光/合光器件與 偏振轉(zhuǎn)換器件來控制兩路照明的亮度、對比度及一致性參數(shù)，以求達(dá)到高的光能利用率。事 實上，現(xiàn)有技術(shù)水平的偏振分光與轉(zhuǎn)換器件并不能達(dá)到實際的參數(shù)指標(biāo)要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種雙照明系統(tǒng)的立體投影光機(jī)引擎。
本發(fā)明的雙照明系統(tǒng)的立體投影光機(jī)引擎，包括光源組件、分光/合光系統(tǒng)和投 影鏡頭，所述分光/合光系統(tǒng)包括偏振分束器、偏振轉(zhuǎn)換器、第一反射式電光調(diào)制器和第二 反射式電光調(diào)制器；所述偏振分束器包括第一寬波帶偏振分束器、第二寬波帶偏振分束器 和第三寬波帶偏振分束器；所述光源組件包括第一光源組件和第二光源組件；第一光源組 件產(chǎn)生的光束經(jīng)第一寬波帶偏振分束器和第一反射式電光調(diào)制器調(diào)整后形成第一偏振光 束，所述第一偏振光束透過所述第三寬波帶偏振分束器后進(jìn)入所述投影鏡頭；第二光源組 件產(chǎn)生的光束經(jīng)第二寬波帶偏振分束器、第二反射式電光調(diào)制器和偏振轉(zhuǎn)換器調(diào)整后形成 偏振態(tài)與所述第一偏振光束的偏振態(tài)垂直的第二偏振光束；所述第二偏振光束經(jīng)所述第三 寬波帶偏振分束器折射后進(jìn)入所述投影鏡頭。
所述的光源組件是指可以出射自然光或者圓偏振光的照明光束的光源及附加的 用于光束整形、均勻的光路組件。
所述的偏振分束器是指在整個白光波段內(nèi)可以將入射光束分離成偏振態(tài)相互垂 直，出射方向也相互垂直的兩束光的光學(xué)器件。其可以是立方體的偏振分光棱鏡，也可以是 45度角放置的偏振分光片或其他能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的光學(xué)器件。優(yōu)選偏振分光平片或立方 體的偏振分光棱鏡。
所述的偏振轉(zhuǎn)換器是指在整個白光波段都起作用的偏振轉(zhuǎn)換器，可以是一塊白光 波片，也可由多塊只對部分波段起作用的波片疊加組成或其他具有該功能的光學(xué)器件。
所述第一反射式電光調(diào)制器和第二反射式電光調(diào)制器是具有同時調(diào)整入射光的 光強(qiáng)度和偏振態(tài)的光學(xué)器件，優(yōu)選反射式硅基液晶(LCOS)面板。若所述的LCOS面板采用 單色的LCOS面板，則所述的光源組件為出射時序的可合成白光的單色光光源組件。若所述 的LCOS面板采用彩色的LCOS面板，則所述的光源組件為出射白光的光源組件。
為了平衡兩路光束的亮度，所述的分光/合光系統(tǒng)中還可加入1個或多個亮度衰 減器，所述亮度衰減器設(shè)置在所述第一寬波帶偏振分束器與所述第三寬波帶偏振分束器之 間和/或所述偏振轉(zhuǎn)換器與所述第三寬波帶偏振分束器之間。所述的偏振分光器、亮度衰 減器和偏振轉(zhuǎn)換器是膠合在一起的，或是部分分離的，或是完全分離的。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是采用雙照明系統(tǒng)且兩路偏振光光路基本 對稱，從而保證了兩路偏振光在亮度、對比度及其他參數(shù)上的高度一致，提高了立體投影質(zhì) 量。


圖1為美國專利US70597^和中國專利CN1570704A公開的三維投影顯示裝置結(jié) 構(gòu)示意圖；圖2為中國專利CN1462895A公開的反射式液晶立體投影光機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為中國專利CN101162^6A公開的LCOS液晶立體投影系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明優(yōu)選具體實施方式
一的光機(jī)引擎的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明優(yōu)選具體實施方式
二的光機(jī)引擎的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面對照附圖并結(jié)合優(yōu)選具體實施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
具體實施方式
一如圖4所示，為本優(yōu)選具體實施方式
的雙照明系統(tǒng)的LCOS立體投影光機(jī)引擎的結(jié)構(gòu)示 意圖。一種雙照明系統(tǒng)的LCOS立體投影光機(jī)引擎包括第一光源組件101與第二光源組件 102 ；三個寬波帶偏振分束器第一偏振分光棱鏡201，第二偏振分光棱鏡202與第三偏振 分光棱鏡203 ；偏振轉(zhuǎn)換器300為白光波片；兩個反射式電光調(diào)制器第一 LCOS面板401與 第二 LCOS面板402 ；投影鏡頭500。
其中，第一光源組件101與第二光源組件102用于出射自然光或者圓偏振 光的照明光束。為了實現(xiàn)彩色顯示，所述的照明光束可以是白光光束，也可以是時序的單色光。
第一偏振分光棱鏡201與第二偏振分光棱鏡202用于將自然光或者圓偏 振光的照明光束分成偏振態(tài)相互垂直的s偏振光束和P偏振光束。
第一光源組件101出射的自然光或圓偏振光經(jīng)第一偏振分光棱鏡201分成s偏振 光束和P偏振光束，由第一偏振分光棱鏡201出射的S偏振光束照射在第一 LCOS面板401 表面，經(jīng)第一 LCOS面板401調(diào)制為ρ偏振光束并反射，透過第三偏振分光棱鏡203，進(jìn)入投 影鏡頭500。
第二光源組件102出射的自然光或圓偏振光經(jīng)第二偏振分光棱鏡202分成s偏振 光束和P偏振光束，由第二偏振分光棱鏡202出射的S偏振光束照射在第二 LCOS面板402 表面，經(jīng)第二 LCOS面板402調(diào)制為ρ偏振光束并反射，經(jīng)過白光波片300，轉(zhuǎn)換成s偏振光 束，經(jīng)第三偏振分光棱鏡203反射后進(jìn)入投影鏡頭500。
若第一 LCOS面板401與第二 LCOS面板402上加載相同的信號，則本發(fā)明 所述光機(jī)引擎投射出平面的圖像。若第一 LCOS面板401與第二 LCOS面板402上分別加載 按照立體顯示要求拍攝和制作的兩路不同信號，則第一 LCOS面板401和第二 LCOS面板402 上的兩幅視差圖像分別通過s偏振光束和ρ偏振光束投射到屏幕上，觀察者戴上相應(yīng)的檢 偏眼鏡，就可以觀察到立體圖像。
為了平衡兩路光束的亮度，可根據(jù)實際亮度測量結(jié)果，在所述的分光/合光系統(tǒng) 中的相應(yīng)部位加入1個或多個亮度衰減器。
具體實施方式
二如圖5所示，本優(yōu)選具體實施方式
與具體實施方式
一的區(qū)別僅在于本優(yōu)選具體實施 方式采用與水平方向呈45度放置的第一偏振分光平片201’和第二偏振分光平片202’以 及與水平方向呈負(fù)45度放置的第三偏振分光平片203’作為寬波帶偏振分束器。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng) 當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙照明系統(tǒng)的立體投影光機(jī)引擎，包括光源組件、分光/合光系統(tǒng)和投影鏡頭， 所述分光/合光系統(tǒng)包括偏振分束器、偏振轉(zhuǎn)換器、第一反射式電光調(diào)制器和第二反射式 電光調(diào)制器；其特征在于所述偏振分束器包括第一寬波帶偏振分束器、第二寬波帶偏振 分束器和第三寬波帶偏振分束器；所述光源組件包括第一光源組件和第二光源組件；所述第一光源組件產(chǎn)生的光束經(jīng)第一寬波帶偏振分束器和第一反射式電光調(diào)制器調(diào) 整后形成第一偏振光束，所述第一偏振光束透過所述第三寬波帶偏振分束器后進(jìn)入所述投 影鏡頭；所述第二光源組件產(chǎn)生的光束經(jīng)第二寬波帶偏振分束器、第二反射式電光調(diào)制器和偏 振轉(zhuǎn)換器調(diào)整后形成偏振態(tài)與所述第一偏振光束的偏振態(tài)垂直的第二偏振光束；所述第二 偏振光束經(jīng)所述第三寬波帶偏振分束器折射后進(jìn)入所述投影鏡頭。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙照明系統(tǒng)的立體投影光機(jī)引擎，其特征在于所述第一反 射式電光調(diào)制器和第二反射式電光調(diào)制器為反射式硅基液晶面板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙照明系統(tǒng)的立體投影光機(jī)引擎，其特征在于所述第一寬 波帶偏振分束器、第二寬波帶偏振分束器和第三寬波帶偏振分束器為偏振分光棱鏡或偏振 分光平片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的雙照明系統(tǒng)的立體投影光機(jī)引擎，其特征在于所述 偏振轉(zhuǎn)換器為白光波片或由多塊僅能作用于部分波段的波片疊加組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的雙照明系統(tǒng)的立體投影光機(jī)引擎，其特征在于所述 分光/合光系統(tǒng)還包括至少一個亮度衰減器，用于調(diào)整所述第一偏振光束和/或第二偏振 光束的亮度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙照明系統(tǒng)的立體投影光機(jī)引擎，其特征在于所述亮度衰 減器設(shè)置在所述第一寬波帶偏振分束器與所述第三寬波帶偏振分束器之間和/或所述偏 振轉(zhuǎn)換器與所述第三寬波帶偏振分束器之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙照明系統(tǒng)的立體投影光機(jī)引擎，其包括光源組件、分光/合光系統(tǒng)和投影鏡頭，其特征在于所述光源組件包括第一光源組件和第二光源組件；所述第一光源組件和第二光源組件出射的光束經(jīng)所述分光/合光系統(tǒng)調(diào)制成偏振態(tài)相垂直的偏振光束后進(jìn)入所述投影鏡頭。本發(fā)明的有益效果是保證了兩路偏振光在亮度、對比度及其他參數(shù)上的高度一致，提高了立體投影質(zhì)量。
文檔編號G02B27/18GK102043254SQ20101055367
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者倪凱, 周倩, 李艷, 蘇萍, 陳鼎如, 馬建設(shè) 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院