專利名稱：雙液晶光閥單投影機式立體投影系統(tǒng)、投影機及驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于立體投影技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙液晶光閥單投影機的式立體投影系統(tǒng)、投影機及驅(qū)動方法，利用一臺投影機搭配兩個光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥以及圓偏光眼鏡實現(xiàn)立體投影。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的立體電影技術(shù)中，一般采用144Hz的頻率來進行立體電影的播放，這144 幀包含72幀左眼畫面和72幀右眼畫面，在每只眼對應(yīng)的72幀畫面中，實際僅有M幅畫面，每幅畫面重復(fù)播放3次，從而構(gòu)成72幀畫面；以每秒每只眼睛M幅畫面的播放速度在播放高速運動的畫面時，由于畫面數(shù)量不足，往往會造成畫面模糊和拖尾，使得畫面質(zhì)量明顯下降。為了改善高速運動畫面的模糊以及拖尾，數(shù)字電影機廠商分別對出了 48幀或更高幀頻率的播放技術(shù)，對應(yīng)的電影播放服務(wù)器也升級為48幀或更高幀頻率。然而現(xiàn)有的使用液晶光閥對光線進行偏振調(diào)整的3D設(shè)備中，其液晶光閥響應(yīng)時間在毫秒級別，在頻率提高時，往往由于響應(yīng)速度不夠快，會造成3D效果下降等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題在于提供一種雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)，旨在提高立體投影系統(tǒng)中的液晶光閥的響應(yīng)速度，提高立體投影效果。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題在于提供一種投影機，旨在提高立體投影效^ ο本發(fā)明所要解決的第三個技術(shù)問題在于提供一種對上述雙液晶光閥的驅(qū)動方法， 旨在提高立體投影系統(tǒng)中的液晶光閥的響應(yīng)速度，提高立體投影效果。本發(fā)明為解決第一個技術(shù)問題而提供的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)沿光路方向依次包括用于交替播放左眼圖像和右眼圖像、支持幀頻率為100HZ或更高幀頻率的視頻播放的投影機；所述投影機為數(shù)字微鏡式投影機、硅上液晶式投影機、液晶顯示式投影機或激光投影式投影機；用于將所述投影機的投影光線轉(zhuǎn)換為第一線偏振光的線偏振器；第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥，用于通過同步調(diào)制所述線偏振器的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，將從線偏振器透過的第一線偏振光轉(zhuǎn)化為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者不對第一線偏振光產(chǎn)生任何作用；第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥，用于通過同步調(diào)制所述線偏振器的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，將經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的第一線偏振光轉(zhuǎn)化成為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者將經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的第二線偏振光回轉(zhuǎn)為第一線偏振光；偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器，其位于所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的出光側(cè)，用于將所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光和第二線偏振光分別轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光；投影屏幕，用于對所述偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器輸出的投影光線反射成像，反射光保持從所述偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器輸出的圓偏振光的偏振狀態(tài)；用于分離所述投影屏幕反射的左右眼圖像的圓偏光眼鏡；所述立體投影系統(tǒng)還包括一同步電路，用于從所述投影機提取左右眼圖像的幀頻率同步信號，并根據(jù)提取結(jié)果以動態(tài)補償方式驅(qū)動第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥和第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥。本發(fā)明為解決第二個技術(shù)問題而提供的上述投影機包括用于將所述投影機的投影光線轉(zhuǎn)換為第一線偏振光的線偏振器；第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥，用于通過同步調(diào)制所述線偏振器的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，將從線偏振器透過的第一線偏振光轉(zhuǎn)化為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者不對第一線偏振光產(chǎn)生任何作用；第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥，用于通過同步調(diào)制所述線偏振器的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，將經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的第一線偏振光轉(zhuǎn)化成為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者將經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的第二線偏振光回轉(zhuǎn)為第一線偏振光；偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器，其位于所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的出光側(cè)，用于將所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光和第二線偏振光分別轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。本發(fā)明為解決第三個技術(shù)問題而提供的對上述液晶光閥的驅(qū)動方法，包括下述步驟步驟A，同步電路用于產(chǎn)生若干驅(qū)動電壓信號，并實時從投影機提取左右眼圖像的幀頻率同步信號；步驟B，同步電路根據(jù)提取結(jié)果對第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥進行驅(qū)動，以使在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、偶數(shù)幀時， 第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、一致態(tài)，延遲量分別為零、二分之一波長、零；或者在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、奇數(shù)幀時，使第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、一致態(tài)，延遲量分別為零、二分之一波長、零；步驟C，同步電路在執(zhí)行步驟B的同時，還對第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥進行驅(qū)動，以使在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、 偶數(shù)幀時，第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、彎曲態(tài)， 延遲量分別為零、二分之一波長、二分之一波長；或者在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、 偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、奇數(shù)幀時，使第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、彎曲態(tài)，延遲量分別為零、二分之一波長、二分之一波長。本發(fā)明提供的采用兩個0CB(0ptical self-Compensated Bend Mode，光學(xué)自補償彎曲模式)型液晶光閥的單投影機立體投影裝置，配合動態(tài)補償驅(qū)動技術(shù)，兩個光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥可以高速調(diào)整光的偏振狀態(tài)，實現(xiàn)了更高幀頻率的立體投影。相比于其他液晶光閥類型的立體投影裝置，本發(fā)明具有更高的響應(yīng)速度，可以支持更高頻率的立體電影播放，可明顯改善立體電影高速運動畫面的拖尾和模糊問題；并且結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，利用一臺投影機搭配兩個液晶光閥以及配套驅(qū)動電路，觀眾通過佩戴圓偏光眼鏡即可觀看立體投影。


圖1是本發(fā)明實施例提供的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥和第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的結(jié)構(gòu)圖；圖3A、圖;3B分別是本發(fā)明實施例提供的線偏振器、第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥、第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥、偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器的光軸相對角度示意圖；圖4A、圖4B分別是本發(fā)明實施例提供的對第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥和第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的驅(qū)動波形示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明中，通過一臺投影機搭配兩個液晶光閥以及配套電路，配合動態(tài)補償驅(qū)動技術(shù)，來實現(xiàn)單臺投影機、高幀頻率的投影立體影像。圖1示出了本發(fā)明實施例提供的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)的光學(xué)結(jié)構(gòu)，為了便于描述，僅示出了與本實施例相關(guān)的部分。參照圖1，本發(fā)明實施例提供的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)沿光路方向依次包括投影機1、線偏振器2、第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3、第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4、偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器5、投影屏幕 6、圓偏光眼鏡7。其中，投影機1用于交替播放左眼圖像和右眼圖像，例如以幀順序的方式播放，第一幀播放左眼圖像，第二幀播放右眼圖像、第三幀再播放左眼圖像，第四幀再播放右眼圖
像......，以此類推，從硬件上要求能支持幀頻率為100HZ或更高幀頻率的視頻播放，可采
用數(shù)字微鏡式投影機、硅上液晶式投影機、液晶顯示式投影機或激光投影式投影機等。線偏振器2用于將投影機1的投影光線轉(zhuǎn)換為第一線偏振光，具體可采用吸收型線偏振器件、金屬線柵型線偏振器件、偏振分光棱鏡型、偏振分光膜型線偏振器件或玻堆型線偏振器件(常采用多層半反射膜結(jié)構(gòu))，上述吸收型線偏振器件為偏光度高于99%的染料型或碘型偏光片。為了增加光利用率，還可在上述各線偏振器的光線入射面鍍一層防反射膜。順次排列的第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4同步調(diào)制將線偏振器2的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3通過同步調(diào)制線偏振器2的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，將從線偏振器透過的第一線偏振光轉(zhuǎn)化為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者不對第一線偏振光產(chǎn)生任何作用。第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4配合第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3，進行光學(xué)動態(tài)補償，以此提高整個光閥系統(tǒng)的光學(xué)響應(yīng)速度，通過同步調(diào)制線偏振器 2的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，將經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3的第一線偏振光轉(zhuǎn)化成為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者將經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3的第二線偏振光回轉(zhuǎn)為第一線偏振光。具體地，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3用于在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi) (tl)對所述第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變、在奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi) (t2)將所述第一線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第二線偏振光、在偶數(shù)幀時對所述第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變；或者，用于在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)對所述第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變、在偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(^)將所述第一線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第二線偏振光、在奇數(shù)幀時對所述第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變。第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4用于在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)對第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3輸出的第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變、在奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(O將所述第二線偏振光的偏振方向回轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第一線偏振光、在偶數(shù)幀時將第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3輸出的第一線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第二線偏振光；或者，用于在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)對第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3輸出的第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變、在偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(O將所述第二線偏振光的偏振方向回轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第一線偏振光、在奇數(shù)幀時將所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3輸出的第一線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90 度轉(zhuǎn)換為第二線偏振光。本實施例中，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4具有完全相同的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，包括玻璃基板9，二氧化硅層10、氧化銦錫層11、取向?qū)?2 ( 一般為聚酰亞胺)、液晶層13、邊框膠14、襯墊粒子15 ；其中液晶層13厚度在2微米至7微米之間，未加電壓時液晶層13的光學(xué)延遲量在500nm以上；在光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的彎曲態(tài)時，其最小電壓下對應(yīng)的延遲量大于等于1/2波長，即大于等于240nm ； 取向?qū)?2的預(yù)傾角介于1度和10度之間；OCB型液晶光閥所用液晶具有正性介電各向異性；第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4采用相同設(shè)計， 具有相同延遲量、并采用相同種類的液晶材料。偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器5位于所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4的出光側(cè)，用于將第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4輸出的第一線偏振光和第二線偏振光分別轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。上述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3中的液晶分子長軸投影方向與線偏振器2 的偏振方向成45度或負45度，而第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4中的液晶分子長軸投影方向與第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3中的液晶分子長軸投影方向相互垂直，其中液晶分子長軸方向由取向?qū)?2的摩擦方向決定，上述偏振轉(zhuǎn)換器5可采用四分之一波長延遲膜實現(xiàn)，其光軸方向與所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向平行，延遲量范圍在120nm 150nm之間，典型值為125nm和138nm。圖3A、圖為四者光軸相對角度對比，圖3A中線偏振方器2的偏振方向為16，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3 的液晶分子長軸投影方向為17，第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4中的液晶分子長軸投影方向為18，四分之一波長延遲膜5的光軸方向為19，方向16與方向17夾角45度，方向17與方向18垂直，方向17與方向19平行。圖:3B中線偏振方器2的偏振方向為16，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3的液晶分子長軸投影方向為20，第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥 4中的液晶分子長軸投影方向為21，四分之一波長延遲膜5的光軸方向為22。方向16與方向20夾角負45度，方向20與方向21垂直，方向20與方向22平行。投影屏幕6用于對偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器5輸出的圓偏振光投影光線進行反射成像，將左右圖像反射至圓偏光眼鏡7，反射光保持了從偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器5輸出的圓偏振光的偏振狀態(tài)，圓偏光眼鏡7再將左右眼圖像分離。上述投影屏幕6須為金屬銀幕，一般增益系數(shù)在 1. 5以上，常見范圍為1. 8 2. 5之間，入射偏振光線經(jīng)過金屬銀幕的反射后，可以保持入射偏振光的偏振態(tài)，基本無退偏振現(xiàn)象發(fā)生。圓偏光眼鏡7的左右眼分別對應(yīng)左旋圓偏光片和右旋圓偏光片，具體可以為左眼對應(yīng)左旋圓偏光片、右眼對應(yīng)右旋圓偏光片，或者反過來左眼對應(yīng)右旋圓偏光片、右眼對應(yīng)左旋圓偏光片。如上文所述，投影機1用于交替播放左眼圖像和右眼圖像的投影機，在具體工作時，為配合投影機具體播放的圖像，需要對第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3、第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4進行相應(yīng)的驅(qū)動。因此上述立體投影系統(tǒng)還包括一同步電路8，用于從投影機1提取左右眼圖像的幀頻率同步信號，并根據(jù)提取結(jié)果以動態(tài)補償方式驅(qū)動第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4。驅(qū)動波形分別為圖4A 和圖4B所示。上述線偏振器2、第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3、第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4、偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器5、同步電路8可以外置于投影機1之外，作為投影機的外圍部件， 也可內(nèi)置于投影機1之中。下文結(jié)合圖1及圖4A、圖4B對上述投影系統(tǒng)的工作原理進行詳細描述。首先，將線偏振器2設(shè)于投影機1鏡頭前，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3位于線偏振器2的外側(cè)(投影機1鏡頭一側(cè)定義為內(nèi)側(cè))，第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4位于第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3的外側(cè)，第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4的外側(cè)貼覆四分之一波長延遲膜5。視頻輸入信號分左右眼圖像信號，依次交替?zhèn)鬏斀o投影機1，投影機1按照時序方式依次播放左眼畫面和右眼畫面，即左右眼畫面分別對應(yīng)奇數(shù)幀畫面和偶數(shù)幀畫面； 投影機1發(fā)出的光線依次經(jīng)過線偏振器2、第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3、第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4、波長延遲膜5后，投影到投影屏幕6上，光線經(jīng)過投影屏幕6的反射，光線仍保持圓偏振的狀態(tài)，觀眾佩戴圓偏光眼鏡7即可分別看到左眼圖像和右眼圖像， 實現(xiàn)左眼圖像與右眼圖像的分離，從而實現(xiàn)3D顯示。投影機播放一幀畫面所需時間為T，左眼畫面和右眼畫面按照順序依次來循環(huán)播放，分別對應(yīng)奇數(shù)幀和偶數(shù)幀；由兩個OCB型液晶光閥以及四分之一波長延遲膜5組成的光閥系統(tǒng)分別對每幀畫面的光線進行同步調(diào)制，使得奇數(shù)幀與偶數(shù)幀的光線對應(yīng)不同的偏振狀態(tài)。本發(fā)明還提供了對上述立體投影系統(tǒng)中的液晶光閥進行驅(qū)動的方法，包括下述步驟步驟A，同步電路用于產(chǎn)生若干驅(qū)動電壓信號，并實時從投影機提取左右眼圖像的幀頻率同步信號；步驟B，同步電路根據(jù)提取結(jié)果對第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥進行驅(qū)動，以使在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)、奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)、偶數(shù)幀時，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、一致態(tài)，延遲量分別為零、二分之一波長、零；或者在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)、偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)、奇數(shù)幀時，使第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、一致態(tài)， 延遲量分別為零、二分之一波長、零；步驟C，同步電路在執(zhí)行步驟B的同時，還對第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥進行驅(qū)動，以使在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)、奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)、偶數(shù)幀時， 第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、彎曲態(tài)，延遲量分別為零、二分之一波長、二分之一波長；或者在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)、偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)、奇數(shù)幀時，使第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、彎曲態(tài)，延遲量分別為零、二分之一波長、二分之一波長。下文以奇數(shù)幀對應(yīng)左眼圖像、偶數(shù)幀對應(yīng)右眼圖像為例來說明本發(fā)明的工作原理，應(yīng)當(dāng)理解，也可以奇數(shù)幀對應(yīng)右眼圖像、偶數(shù)幀對應(yīng)左眼圖像。圖4A、4B中tl與t2時間共同組成第一個奇數(shù)幀畫面周期T，也為左眼畫面的播放周期；tl時間為動態(tài)補償時間，t2為動態(tài)補償之外的時間，同步電路產(chǎn)生的驅(qū)動電壓信號按照從大到小的順序包括正高壓V2、次正高壓VI、零電壓0、次負高壓-VI、負高壓-V2。在tl時間段內(nèi)第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3保持+Vl電壓，第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4也保持V2電壓，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4的延遲量均接近于零，因此對經(jīng)過的偏振光不發(fā)生任何作用，透過第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4的光線仍為線性偏振光，偏振方向與線偏振器2的偏振方向16 一致；tl時間內(nèi)，兩個液晶光閥內(nèi)的液晶分子長軸基本垂直于玻璃基板表面，稱為一致態(tài)； tl時間結(jié)束后，進入到t2時間段內(nèi)，兩個光閥的電壓馬上同時降低至Vl電壓；此時第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3與第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4內(nèi)的液晶分子由一致態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺澢鷳B(tài)，由于第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3與第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4 采用相同的設(shè)計，其動態(tài)響應(yīng)一致，其光學(xué)狀態(tài)相互補償，因此經(jīng)過第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4的光線仍為線性偏振光，偏振方向與線偏振器2的偏振方向16 —致；在t2時間段內(nèi)，兩光閥中的液晶分子動態(tài)響應(yīng)結(jié)束后，液晶分子保持穩(wěn)定的彎曲態(tài)，Vl電壓用于保持第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3與第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4的有效延遲量為 1/2波長，即MOnm至300nm之間，典型值為250nm和270nm ；處于彎曲態(tài)的兩個光閥的光學(xué)狀態(tài)仍是互補的，因此經(jīng)過第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4的光線仍為線性偏振光，偏振方向與線偏振器2的偏振方向16仍保持一致；經(jīng)過對液晶材料和液晶層厚度的優(yōu)化，可以使得第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3與第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4從一致態(tài)向彎曲態(tài)轉(zhuǎn)換的時間縮短至1. 2毫秒；動態(tài)補償時間tl 一般不超過1毫秒，通常為200微秒至400微秒左右；電壓V2—般高于10V，更高的電壓有助于提高液晶的響應(yīng)時間；V2電壓用于使得液晶層延遲量盡量接近于零；Vl電壓用于維持液晶層有效延遲量在1/2波長；t2時間結(jié)束后，進入到t3時間段內(nèi)，投影機進入第一個偶數(shù)幀畫面，也為右眼畫面的播放周期；t3時間等于投影機播放一幀畫面的時間T ；在t3時間段內(nèi)，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3上所加電壓為高電壓+V2，用于將第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3的延遲量降低至0左右；經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3的光線不改變原來的偏振狀態(tài)；在t3時間內(nèi)，第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4所加電壓為Vl，第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4液晶層保持1/2波長的延遲量，因此可以將經(jīng)過第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4的光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，與進入到第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3的線偏振光的偏振方向16相垂直；提高V2電壓可以將第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3與第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4從彎曲態(tài)向一致態(tài)轉(zhuǎn)化的時間縮短至100微秒以下；每幀畫面播放周期T依賴于投影機的播放頻率，按照以上各時間段的典型值來計算動態(tài)補償時間tl為300微秒、一致態(tài)向彎曲態(tài)轉(zhuǎn)換的時間為1.2毫秒，彎曲態(tài)向一致態(tài)轉(zhuǎn)換的時間為100微秒，整個過程最短時間為1. 6毫秒，因此可以支持最高625Hz的幀頻率；至此，投影機分別播放完一幅左眼畫面和一幅右眼畫面，當(dāng)投影機開始播放下一個奇偶畫面的循環(huán)時，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4的驅(qū)動波形仍按照上述方式來進行，但電平會轉(zhuǎn)換為相反電平，以保持交流驅(qū)動的方式，從而避免直流驅(qū)動對液晶光閥的損壞。經(jīng)過第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4后的光線均為線性偏振光，但在不同幀時間內(nèi)的偏振方相互垂直，且與四分之一波長延遲膜5的光軸方向成45度或負45度夾角； 經(jīng)過四分之一波長延遲膜5后，分別形成旋轉(zhuǎn)方向相反的左旋圓偏振光和右旋圓偏振光， 從而實現(xiàn)奇數(shù)幀和偶數(shù)幀畫面的分離。經(jīng)過金屬銀幕6反射后，光線仍保持圓偏振的狀態(tài)； 觀眾佩戴圓偏光眼鏡7即可分別看到左眼圖像和右眼圖像，實現(xiàn)左眼圖像與右眼圖像的分離，從而實現(xiàn)3D顯示。表1列出了每個時刻對應(yīng)的驅(qū)動電壓，以及各電壓下的延遲量，同時給出透過第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥4后的光線的偏振狀態(tài)；
權(quán)利要求
1.一種雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述立體投影系統(tǒng)沿光路方向依次包括用于交替播放左眼圖像和右眼圖像、支持幀頻率為100HZ或更高幀頻率的視頻播放的投影機；所述投影機為數(shù)字微鏡式投影機、硅上液晶式投影機、液晶顯示式投影機或激光投影式投影機；用于將所述投影機的投影光線轉(zhuǎn)換為第一線偏振光的線偏振器；第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥，用于通過同步調(diào)制所述線偏振器的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，將從線偏振器透過的第一線偏振光轉(zhuǎn)化為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者不對第一線偏振光產(chǎn)生任何作用；第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥，用于通過同步調(diào)制所述線偏振器的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，將經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的第一線偏振光轉(zhuǎn)化成為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者將經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的第二線偏振光回轉(zhuǎn)為第一線偏振光；偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器，其位于所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的出光側(cè)，用于將所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光和第二線偏振光分別轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光；投影屏幕，用于對所述偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器輸出的投影光線反射成像，反射光保持從所述偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器輸出的圓偏振光的偏振狀態(tài)；用于分離所述投影屏幕反射的左右眼圖像的圓偏光眼鏡；所述立體投影系統(tǒng)還包括一同步電路，用于從所述投影機提取左右眼圖像的幀頻率同步信號，并根據(jù)提取結(jié)果以動態(tài)補償方式驅(qū)動第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥和第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥。
2.如權(quán)利要求1所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)，其特征在于所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥用于在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)對所述第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變、在奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(^)將所述第一線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第二線偏振光、在偶數(shù)幀時對所述第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變；或者，用于在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)對所述第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變、在偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(^)將所述第一線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第二線偏振光、在奇數(shù)幀時對所述第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變；所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥用于在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)對所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變、在奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(O將所述第二線偏振光的偏振方向回轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第一線偏振光、在偶數(shù)幀時將所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第二線偏振光；或者，用于在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)對所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振狀態(tài)保持不變、在偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(O將所述第二線偏振光的偏振方向回轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第一線偏振光、在奇數(shù)幀時將所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度轉(zhuǎn)換為第二線偏振光。
3.如權(quán)利要求1所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述線偏振器、第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥、第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥、偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器、同步電路內(nèi)置于所述投影機中或外置于所述投影機之外。
4.如權(quán)利要求1所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述線偏振器為吸收型線偏振器件、金屬線柵型線偏振器件、偏振分光棱鏡型、偏振分光膜型線偏振器件或玻堆型線偏振器件；所述吸收型線偏振器件為偏光度高于99%的染料型或碘型偏光片。
5.如權(quán)利要求1所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥和/或第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶層厚度在2微米至7微米之間，未加電壓時液晶層的光學(xué)延遲量在500nm以上；在最小的彎曲態(tài)電壓下， 液晶層對應(yīng)的光學(xué)延遲量大于或等于1/2波長。
6.如權(quán)利要求1所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向與所述線偏振器的偏振方向成 45度或負45度；所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向與所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向相互垂直。
7.如權(quán)利要求1所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器為一個四分之一波長延遲膜，其光軸方向與所述第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向平行，延遲量范圍在120nm 150nm之間。
8.一種投影機，其特征在于，包括用于將所述投影機的投影光線轉(zhuǎn)換為第一線偏振光的線偏振器；第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥，用于通過同步調(diào)制所述線偏振器的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，將從線偏振器透過的第一線偏振光轉(zhuǎn)化為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者不對第一線偏振光產(chǎn)生任何作用；第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥，用于通過同步調(diào)制所述線偏振器的奇數(shù)幀次和偶數(shù)幀次的輸出光，將經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的第一線偏振光轉(zhuǎn)化成為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者將經(jīng)過第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的第二線偏振光回轉(zhuǎn)為第一線偏振光；偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器，其位于所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的出光側(cè)，用于將所述第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光和第二線偏振光分別轉(zhuǎn)換為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。
9.一種對如權(quán)利要求1至7任一項中的液晶光閥的驅(qū)動方法，其特征在于，包括下述步驟步驟A，同步電路用于產(chǎn)生若干驅(qū)動電壓信號，并實時從投影機提取左右眼圖像的幀頻率同步信號；步驟B，同步電路根據(jù)提取結(jié)果對第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥進行驅(qū)動，以使在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、偶數(shù)幀時，第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、一致態(tài)，延遲量分別為零、二分之一波長、零；或者在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、奇數(shù)幀時，使第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、 彎曲態(tài)、一致態(tài)，延遲量分別為零、二分之一波長、零；步驟C，同步電路在執(zhí)行步驟B的同時，還對第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥進行驅(qū)動，以使在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、偶數(shù)幀時，第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、彎曲態(tài)，延遲量分別為零、二分之一波長、二分之一波長；或者在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、奇數(shù)幀時，使第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處于一致態(tài)、彎曲態(tài)、彎曲態(tài)，延遲量分別為零、二分之一波長、二分之一波長。
10.如權(quán)利要求9所述的驅(qū)動方法，其特征在于，所述同步電路產(chǎn)生的驅(qū)動電壓信號按照從大到小的順序包括正高壓、次正高壓、零電壓、次負高壓、負高壓；所述步驟B中，同步電路在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、偶數(shù)幀時，分別以正高壓/負高壓、次正高壓/次負高壓、正高壓/負高壓驅(qū)動第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥；或者，同步電路在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi) (tl)、偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、奇數(shù)幀時，分別以正高壓/負高壓、次正高壓/次負高壓、正高壓/負高壓驅(qū)動第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥；所述步驟C中，同步電路在奇數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、奇數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、偶數(shù)幀時，分別以正高壓/負高壓、次正高壓/次負高壓、次正高壓/次負高壓驅(qū)動第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥；或者，同步電路在偶數(shù)幀的動態(tài)補償時間段內(nèi)(tl)、偶數(shù)幀的動態(tài)補償之外的時間段內(nèi)(t2)、奇數(shù)幀時，分別以正高壓/負高壓、次正高壓/次負高壓、次正高壓/次負高壓驅(qū)動第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥。
11.如權(quán)利要求10所述的驅(qū)動方法，其特征在于，所述正高壓和所述負高壓的絕對值高于IOV ；所述動態(tài)補償時間段不超過1毫秒。
全文摘要
本發(fā)明適用于立體投影技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種雙液晶光閥單投影機的式立體投影系統(tǒng)，沿光路方向依次包括投影機、線偏振器、第一光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥、第二光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥、偏振狀態(tài)轉(zhuǎn)換器、投影屏幕、圓偏光眼鏡以及同步電路。本發(fā)明使用雙光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥式的單投影機立體投影裝置，配合動態(tài)補償驅(qū)動技術(shù)，兩個光學(xué)自補償彎曲型液晶光閥可以高速調(diào)整光的偏振狀態(tài)，實現(xiàn)了更高幀頻率的立體投影，并且結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，利用一臺投影機搭配兩個液晶光閥以及配套驅(qū)動電路，觀眾通過佩戴圓偏光眼鏡即可觀看立體投影。
文檔編號G03B35/16GK102566249SQ20121000502
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者李艷龍 申請人:深圳秋田微電子有限公司