專利名稱：一種投影儀及其光路的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影顯示領(lǐng)域，特別是涉及一種投影儀及其光路的控制方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的3D電影播放，為雙鏡頭方式，需要兩臺相同的普通投影儀，分別在兩臺投影儀的投影鏡頭前加相互正交的線偏振鏡片，通過線偏振鏡片對光束的偏振作用，兩線偏振鏡片分別出射S-偏振光和P-偏振光，將該S-偏振光和P-偏振光投射到不改變?nèi)肷涔馄駪B(tài)的屏幕上，如金屬屏幕、磨砂屏幕。之后，觀看者配帶3D眼鏡，3D眼鏡的左右鏡片分別采用不同偏振方向的偏光鏡片，這樣觀看者的左右眼就能分別接收其中一個(gè)偏振方向的畫面，再經(jīng)過大腦即可合成立體影像。上述3D電影的播放方式，成本很高，且操作很復(fù)雜， 首先，屏幕位置要預(yù)先固定，然后需要分別對兩臺投影儀調(diào)焦和調(diào)整投影鏡頭投射的傾斜角度，使投影到屏幕上的圖像高精度重合，對操作者的專業(yè)性要求高，難以大眾化，目前只應(yīng)用于影院。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種投影儀及其光路控制方法，使得其應(yīng)用于3D電影播放時(shí)操作簡便，方便3D電影播放的大眾化。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下的技術(shù)方案予以解決
一種投影儀，包括光源、偏振分光單元、第一微顯示芯片、第二微顯示芯片、第一六軸調(diào)整裝置、第二六軸調(diào)整裝置和投影鏡頭；所述光源發(fā)射照明光束；所述偏振分光單元設(shè)置于所述光源的出口，接收光束并反射接收光束中的S-偏振光、透射接收光束中的P-偏振光；所述第一微顯示芯片和所述第二微顯示芯片設(shè)置于所述偏振分光單元的相鄰光出口側(cè)；所述第一微顯示芯片接收所述照明光束的S-偏振光，將其調(diào)制成P-偏振光，并反射回所述偏振分光單元；所述第二微顯示芯片接收所述照明光束的P-偏振光，將其調(diào)制成S-偏振光，并反射回所述偏振分光單元；第一六軸調(diào)整裝置與所述第一微顯示芯片連接，用于調(diào)整所述第一微顯示芯片的位置；第二六軸調(diào)整裝置與所述第二微顯示芯片連接，用于調(diào)整所述第二微顯示芯片的位置；所述投影鏡頭與所述第一微顯示芯片間隔所述偏振分光單元相對設(shè)置，用于接收所述偏振分光單元出射的光束并將其放大輸出。本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決
一種投影儀光路的控制方法，包括以下步驟1)對照明光束進(jìn)行偏振分光處理，將所述照明光束中的S-偏振光和P-偏振光分別沿兩個(gè)方向射出；2)對所述照明光束中的S-偏振光進(jìn)行偏振調(diào)制處理，將其調(diào)制成P-偏振光；對所述照明光束中的P-偏振光進(jìn)行偏振調(diào)制處理，將其調(diào)制成S-偏振光；3)將步驟2)中得到的所述P-偏振光和S-偏振光合成一束光束；4)將步驟3)中合成的所述光束放大處理后輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是
本發(fā)明的投影儀，利用偏振分光單元對光束的進(jìn)行分光，并通過偏振分光單元和第一微顯示芯片、第二微顯示芯片以及投影鏡頭的空間設(shè)置，將分開的S-偏振光和P-偏振光分別調(diào)制后又合成一束光束，使得投影儀出射的光束即是包括S-偏振光和P-偏振光的光束， 后續(xù)投影到金屬屏幕上即可用于3D的顯示。本發(fā)明的投影儀成本低，微型化，容易操作，播放調(diào)焦等操作與普通的2D投影儀沒有明顯區(qū)別，使得其應(yīng)用于3D電影播放時(shí)操作簡便，方便3D電影播放的大眾化，可以讓大眾在家就能觀看3D影像。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的投影儀中的偏振分光單元選用光柵偏振分光器時(shí)的內(nèi)部光路圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的投影儀中的偏振分光單元選用偏振分光棱鏡時(shí)的內(nèi)部光路圖3是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的第一微顯示芯片和第二微顯示芯片輸入圖像關(guān)系圖； 圖4是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的投影儀輸入圖2所示圖像時(shí)在外界屏幕上呈現(xiàn)的圖像； 圖5是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的投影儀光路的控制方法流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并對照附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，為本具體實(shí)施方式
的投影儀內(nèi)部光路圖。投影儀包括光源1、偏振分光單元2、第一微顯示芯片3、第二微顯示芯片4、第一六軸調(diào)整裝置5、第二六軸調(diào)整裝置6 和投影鏡頭7。其中，光源1為LED，發(fā)射照明光束。光源除可選用LED外，也可選用鹵素?zé)舻绕渌瞧窆庠?，還可選用包含P-偏振光和S-偏振光的線偏振光源。 偏振分光單元2為光柵偏振分光器，其接收光束并反射接收光束中的S-偏振光、 透射接收光束中的P-偏振光。當(dāng)照明光束入射時(shí)，光柵偏振分光器反射照明光束的S-偏振光分量，然后入射到第一微顯示芯片3 ；光柵偏振分光器透射照明光束的P-偏振光分量， 然后入射到第二微顯示芯片4。本具體實(shí)施方式
中的偏振分光單元2也可選用偏振分光棱鏡，具體內(nèi)部光路圖如圖2所示。優(yōu)選地，偏振分光單元2的參數(shù)為Rs > 0. 8 ;Tp > 0. 8 ；分光系數(shù)
1為0. 9彡1彡1 ；反射光消光比I為I > 100 :1 ；透射光消光比1為& > SsRsW ΦTs Ts
100 1 ；其中，Rs為對S-偏振光的反射率，Rp為對P-偏振光的反射率，Ts為對S-偏振光的透射率，Tp為對P-偏振光的透射率。當(dāng)偏振分光單元2的參數(shù)滿足上述設(shè)置時(shí)，可對P-偏振光和S-偏振光起到更好的分光效果，分出的P-偏振光和S-偏振光相互之間無串?dāng)_，后續(xù)形成的合成光束用于3D投影顯示時(shí)，能使投影的圖像的色彩亮度一致性好，圖像的對比度好(黑暗分明)，3D對比度好(左右眼只分別看到其中一幅影像，影像串?dāng)_更低)，即給觀看者帶來更逼真的3D觀看效果。第一微顯示芯片3和第二微顯示芯片4均為LCOS微顯示器，兩者設(shè)置于偏振分光單元2的相鄰光出口側(cè)21和22。當(dāng)照明光束中的S-偏振光分量入射至第一微顯示芯片3 時(shí)，第一微顯示芯片3將照明光束的S-偏振光分量調(diào)制成P-偏振光，并反射回偏振分光單元2 ；當(dāng)照明光束中的P-偏振光分量入射至第二微顯示芯片4時(shí)，第一微顯示芯片3將照明光束的P-偏振光分量調(diào)制成S-偏振光，并反射回偏振分光單元2。當(dāng)上述調(diào)制后的P-偏振光反射回偏振分光單元2時(shí)，偏振分光單元2對其透射，當(dāng)上述調(diào)制后的S-偏振光反射回偏振分光單元2時(shí)，偏振分光單元2對其反射，經(jīng)過偏振分光單元2后，調(diào)制的P-偏振光和S-偏振光合成一束光束。優(yōu)選地，上述偏振分光單元2投影到第一微顯示芯片3所在側(cè)和第二微顯示芯片 4所在側(cè)的尺寸分別為Ll和L2，所述第一微顯示芯片的有效顯示尺寸為L3，所述第二微顯示芯片的有效顯示尺寸為L4，滿足Ll >L3，L2>L4。滿足該尺寸大小關(guān)系，即可保證各微顯示芯片的影像信息可以完整的通過偏振分光單元2傳遞到投影鏡頭7。投影鏡頭7與第一微顯示芯片3間隔偏振分光單元2相對設(shè)置，即設(shè)置于隔偏振分光單元2光出口側(cè)23，用于接收偏振分光單元2出射的合成光束并將其放大輸出。投影鏡頭7輸出的放大光束透射至外界不改變?nèi)肷涔馄駪B(tài)的屏幕上，如金屬屏幕、磨砂屏幕等，用于3D投影顯示用。第一六軸調(diào)整裝置5與第一微顯示芯片3連接，用于調(diào)整第一微顯示芯片3的位置；第二六軸調(diào)整裝置6與第二微顯示芯片4連接，用于調(diào)整第二微顯示芯片4的位置。兩六軸調(diào)整裝置包括XY平移滑臺，XY斜度滑臺，Z軸向平移導(dǎo)軌，以及繞Z軸旋轉(zhuǎn)的平臺，分別對相應(yīng)的LCOS微顯示器的位置進(jìn)行調(diào)整，從而對到達(dá)投影鏡頭7的影像的清晰度，一致性等方面進(jìn)行最佳調(diào)整。使用投影儀時(shí)，首先利用第一六軸調(diào)整裝置5對第一微顯示芯片3的位置進(jìn)行調(diào)整1)對第一六軸調(diào)整裝置5的XY平移滑臺進(jìn)行調(diào)整，使LCOS微顯示器的中心與投影鏡頭7的中心軸線進(jìn)行對中；2)對第一微顯示芯片3輸入圖像信息源，調(diào)整第一六軸調(diào)整裝置 5的Z軸向平移導(dǎo)軌，使投影儀投射在外界幕布的圖像清晰；3)對第一六軸調(diào)整裝置5的Z 軸旋轉(zhuǎn)平臺進(jìn)行調(diào)整，使投影儀投射在外界幕布的圖像為水平狀態(tài)；4)對第一六軸調(diào)整裝置5的XY斜度滑臺和Z軸向平移導(dǎo)軌進(jìn)行配合調(diào)整，使投影儀投射在外界幕布的圖像整幅清晰一致。接著，再根據(jù)上述調(diào)整方法利用第二六軸調(diào)整裝置6對第二微顯示芯片4的位置進(jìn)行調(diào)整，最終使第一微顯示芯片3與第二微顯示芯片4投射出的圖像完全重合清晰。需要說明地是，該投影儀使用時(shí)對輸入的圖像信息源也有一定要求。當(dāng)?shù)谝晃@示芯片3和第二微顯示芯片4輸入圖像信息源為相同的影像時(shí)，第一微顯示芯片3和第二微顯示芯片4會顯示方向相同的影像，但通過偏振分光單元2和投影鏡頭7后，在光束的攜帶作用下，兩者在外界屏幕上的影像互為“鏡像”關(guān)系，則無法用于3D投影顯示。而當(dāng)?shù)谝晃@示芯片3和第二微顯示芯片4輸入圖像信息源是相互“鏡像”關(guān)系時(shí)，如圖3所示，以輸入的內(nèi)容為AB所示，第一微顯示芯片3輸入的圖像應(yīng)為AB，第二微顯示芯片4輸入的圖像為BA，則在光束的攜帶作用下，兩者在外界屏幕上即可實(shí)現(xiàn)有“雙目視差”的圖像，如圖 4所示，才能用于3D投影顯示。本具體實(shí)施方式
的投影儀中，利用偏振分光單元2對光束的分光處理，配合第一微顯示芯片3、第二微顯示芯片4與偏振分光單元2的空間位置關(guān)系，第一微顯示芯片3和第二微顯示芯片4分別接收分開的S-偏振光和P-偏振光，并對接收到的光的偏振方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)90°的調(diào)制，調(diào)制后的光又經(jīng)偏振分光單元2合成一束光束，經(jīng)投影鏡頭5放大后輸出。投影儀出射的光束即是包括S-偏振光和P-偏振光的光束，后續(xù)投影到金屬屏幕上即可用于3D的顯示。投影儀使用時(shí)容易操作，通過第一六軸調(diào)整裝置5和第二六軸調(diào)整裝置 6調(diào)整即可，播放調(diào)焦等操作與普通的2D投影儀沒有明顯區(qū)別，使得其應(yīng)用于3D電影播放時(shí)操作簡便，方便3D電影播放的大眾化。本具體實(shí)施方式
中還包括一種投影儀光路的控制方法，如圖5所示，包括以下步驟A1)對照明光束進(jìn)行偏振分光處理將照明光束中的S-偏振光和P-偏振光分別沿兩個(gè)方向射出；A 2)對照明光束中分出的S-偏振光和P-偏振光進(jìn)行調(diào)制處理對照明光束中的S-偏振光進(jìn)行偏振調(diào)制處理，將其調(diào)制成P-偏振光；對照明光束中的P-偏振光進(jìn)行偏振調(diào)制處理，將其調(diào)制成S-偏振光；A 3)將步驟2)中得到的P-偏振光和S-偏振光合成一束光束；A 4)將步驟3)中合成的光束放大處理后輸出。優(yōu)選地，步驟1)中通過偏振分光單元將照明光束中的S-偏振光反射射出，將照明光束中的P-偏振光透射射出。步驟2)中通過第一微顯示芯片對照明光束中的S-偏振光進(jìn)行偏振調(diào)制處理，通過第二微顯示芯片對照明光束中的P-偏振光進(jìn)行偏振調(diào)制處理。所述步驟3 )，控制P-偏振光和S-偏振光從相鄰的兩側(cè)入射至偏振分光單元，并使經(jīng)過偏振分光單元透射的所述P-偏振光和反射的所述S-偏振光從同一出口出射，合成一
束光束O以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)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(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干替代或明顯變型，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
1.一種投影儀，其特征在于包括光源、偏振分光單元、第一微顯示芯片、第二微顯示芯片、第一六軸調(diào)整裝置、第二六軸調(diào)整裝置和投影鏡頭；所述光源發(fā)射照明光束；所述偏振分光單元設(shè)置于所述光源的出口，接收光束并反射接收光束中的S-偏振光、 透射接收光束中的P-偏振光；所述第一微顯示芯片和所述第二微顯示芯片設(shè)置于所述偏振分光單元的相鄰光出口側(cè)；所述第一微顯示芯片接收所述照明光束的S-偏振光，將其調(diào)制成P-偏振光，并反射回所述偏振分光單元；所述第二微顯示芯片接收所述照明光束的P-偏振光，將其調(diào)制成S-偏振光，并反射回所述偏振分光單元；第一六軸調(diào)整裝置與所述第一微顯示芯片連接，用于調(diào)整所述第一微顯示芯片的位置；第二六軸調(diào)整裝置與所述第二微顯示芯片連接，用于調(diào)整所述第二微顯示芯片的位置；所述投影鏡頭與所述第一微顯示芯片間隔所述偏振分光單元相對設(shè)置，用于接收所述偏振分光單元出射的光束并將其放大輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀，其特征在于所述偏置分光單元的參數(shù)為Rs>0. 8 ;Tp > 0. 8 ；分光系數(shù)I1為Rs1 ；反射光消光比#為> 100 :1 ；透射光消光比1為空> 100 :1 ；其 FsPp ΦTs Ts中，Rs為對S-偏振光的反射率，Rp為對P-偏振光的反射率，Ts為對S-偏振光的透射率， Tp為對P-偏振光的透射率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的投影儀，其特征在于所述偏振分光單元在所述第一微顯示芯片所在側(cè)的投影尺寸大于所述第一微顯示芯片的有效顯示尺寸，所述偏振分光單元在所述第二微顯示芯片所在側(cè)的投影尺寸大于所述第二微顯示芯片的有效顯示尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀，其特征在于所述偏振分光單元為光柵偏振分光器或偏振分光棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀，其特征在于所述第一微顯示芯片和所述第二微顯示芯片為LCOS微顯示器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影儀，其特征在于所述第一六軸調(diào)整裝置和第二六軸調(diào)整裝置包括XY平移滑臺，XY斜度滑臺，Z軸向平移導(dǎo)軌和繞Z軸旋轉(zhuǎn)的平臺。
7.一種投影儀光路的控制方法，其特征在于包括以下步驟1)對照明光束進(jìn)行偏振分光處理，將所述照明光束中的S-偏振光和P-偏振光分別沿兩個(gè)方向射出；2)對所述照明光束中的S-偏振光進(jìn)行偏振調(diào)制處理，將其調(diào)制成P-偏振光；對所述照明光束中的P-偏振光進(jìn)行偏振調(diào)制處理，將其調(diào)制成S-偏振光；3)將步驟2)中得到的所述P-偏振光和 S-偏振光合成一束光束；4)將步驟3)中合成的所述光束放大處理后輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影儀光路的控制方法，其特征在于所述步驟1)中通過偏振分光單元將所述照明光束中的S-偏振光反射射出，將所述照明光束中的P-偏振光透射射出。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影儀光路的控制方法，其特征在于所述步驟2)中通過第一微顯示芯片對所述照明光束中的S-偏振光進(jìn)行偏振調(diào)制處理，通過第二微顯示芯片對所述照明光束中的P-偏振光進(jìn)行偏振調(diào)制處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的投影儀光路的控制方法，其特征在于所述步驟3)，控制所述P-偏振光和所述S-偏振光從相鄰的兩側(cè)入射至偏振分光單元，并使經(jīng)過所述偏振分光單元透射的所述P-偏振光和反射的所述S-偏振光從同一出口出射，合成一束光束。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種投影儀，包括光源、偏振分光單元、第一微顯示芯片、第二微顯示芯片、第一六軸調(diào)整裝置、第二六軸調(diào)整裝置和投影鏡頭；所述光源發(fā)射照明光束，利用偏振分光單元對光束的進(jìn)行分光，并通過偏振分光單元和第一微顯示芯片、第二微顯示芯片以及投影鏡頭的空間設(shè)置，將分開的S-偏振光和P-偏振光分別調(diào)制后又合成一束光束，使得投影儀出射的光束即是包括S-偏振光和P-偏振光的光束，后續(xù)投影到金屬屏幕上即可用于3D的顯示。本發(fā)明的投影儀成本低，微型化，容易操作，播放調(diào)焦等操作與普通的2D投影儀沒有明顯區(qū)別，使得其應(yīng)用于3D電影播放時(shí)操作簡便，方便3D電影播放的大眾化，可以讓大眾在家就能觀看3D影像。
文檔編號G03B21/20GK102162982SQ20111009386
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者廖漢忠, 林家用, 程雪岷 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院