光回收裝置及相應(yīng)的立體成像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光回收裝置，包括：具有多個反射面的分光器，以及對應(yīng)于每個反射面的子光路，其中，所述分光器用于透射第一偏振光反射第二偏振光，分光器的所述多個反射面用于將入射圖像分割為多個子圖像，各所述的子光路將相應(yīng)子圖像反射到預(yù)設(shè)區(qū)域，使各子圖像融合成完整圖像。本發(fā)明能夠顯著減小光回收裝置的體積。
【專利說明】光回收裝置及相應(yīng)的立體成像系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，本發(fā)明涉及一種光回收裝置及相應(yīng)的立體成像系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，普通的偏振光3D系統(tǒng)為了得到3D效果，需要將投影機發(fā)出的混合偏振光(或自然光)打到偏振片上以獲得線偏振光，例如圖1示出了一種典型的普通偏振光3D系統(tǒng)中的獲取線偏振光的技術(shù)原理示意圖，其中:P光通過偏振片打到銀幕上，而S光則被偏振片反射回來。這樣，在整個光路中，S光被白白浪費。因此實際銀幕上可見光的亮度只有經(jīng)過偏振片前的一半。
[0003]為解決上述問題，人們提出了一種光回收立體成像系統(tǒng)，投影機發(fā)出的混合偏振光(或自然光)先是通過分光片分為P光與S光，P光直接通過分光片，經(jīng)過偏振片后打到銀幕上，而S光經(jīng)過反射以及相關(guān)處理(例如偏振特性調(diào)整)，然后再投影到銀幕上使經(jīng)過反射的原S光的圖像與P光圖像重合。這樣就把原來圖1中浪費的S光重新回收利用了。經(jīng)過這一循環(huán)利用，可以大大的提高光強度，使得偏振片輸出的偏振光的亮度可以提高一倍。
[0004]然而，由于投影機發(fā)出的光是散射光，在沿著光路的傳播過程中，圖像的光斑會越來越大，由于S光圖像被分光片反射后，光程加大，從而造成如下三個方面的問題:
[0005]I)體積大，造成運輸，包裝，安裝以及使用維護的不便，例如放映需要足夠大的窗□。
[0006]2)重量大；造成運輸，包裝，安裝以及使用維護的不便。
[0007]3)成本高，相關(guān)配件的成本以及由于體積大，重量大造成的成本增加。
[0008]因此，當(dāng)前迫切需要一種能夠減小系統(tǒng)體積、重量和成本的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的任務(wù)是提供一種能夠減小系統(tǒng)體積、重量和成本的光回收解決方案。
[0010]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種光回收裝置，包括:含多個反射面的分光器，以及對應(yīng)于每個反射面的子光路，所述分光器用于透射第一偏振光反射第二偏振光，分光器的各個反射面將入射圖像分割為多個子圖像，每個所述子光路包括與相應(yīng)反射面相配合的反射鏡，所述反射鏡的尺寸與分光器反射面所分割出的子圖像的尺寸相適應(yīng)，并布置在靠近所配合的反射面的位置處，各子光路將相應(yīng)子圖像反射到預(yù)設(shè)區(qū)域，使各子圖像融合成完整圖像。
[0011]其中，所述分光器為含多個反射面的分光棱鏡。
[0012]其中，所述分光器為具有4個反射面的四分割分光棱鏡。
[0013]其中，所述分光器為具有2個反射面的二分割分光棱鏡。
[0014]其中，每條所述子光路依次包括所述反射鏡和后端處理單元，所述后端處理單元用于旋轉(zhuǎn)所述第二偏振光的偏振角，使其轉(zhuǎn)換成第一偏振光。[0015]其中，各個所述子光路的反射鏡安裝于全向調(diào)整鏡架上。
[0016]其中，各子光路還用于使各子圖像融合成完整圖像后與透射的第一偏振光的圖像置加。
[0017]本發(fā)明還提供了一種立體成像系統(tǒng)，包括:放映機、設(shè)置在放映機輸出光路上的光回收裝置，所述光回收裝置為前述的光回收裝置，用于對放映機輸出的立體圖像序列進行偏振光調(diào)制，所述光回收裝置輸出的所述第一偏振光的圖像和所述第二偏振光的圖像分別作為左、右眼圖像。
[0018]本發(fā)明還提供了另一種立體成像系統(tǒng)，包括:多臺放映機、設(shè)置在每臺放映機輸出光路上的光回收裝置，所述光回收裝置為前述的光回收裝置，用于對放映機輸出的立體圖像序列進行偏振光調(diào)制，所述每臺光回收裝置均輸出單一偏振角度的圖像作為左眼或右眼圖像。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列技術(shù)效果:
[0020]1、本發(fā)明能夠顯著減小光回收裝置的體積。
[0021]2、本發(fā)明便于對子圖像的投射位置進行調(diào)整，使得子圖像能夠完美融合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1不出了一種典型的普通偏振光3D系統(tǒng)中的獲取線偏振光的技術(shù)原理不意圖；
[0023]圖2示出了本發(fā)明一個實施例的光回收裝置的光路示意圖；
[0024]圖3不出了一種4分割分光棱鏡的分光不意圖；
[0025]圖4示出了入射圖像被4分割分光棱鏡的分為四個象限的子圖像的一個示例；
[0026]圖5示出了子圖像在銀幕上的移動方向的示意圖；
[0027]圖6示出了本發(fā)明又一個實施例中基于單機方案的立體成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖7示出了本發(fā)明再一個實施例中基于雙機方案的立體成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0029]首先，需要說明的是，本文中描述的P偏振光與S偏振光為相互區(qū)別的兩種線偏振光的代名詞，P偏振光與S偏振光可以有多種含義，例如可以但不限于按下列a至f中的任一項進行定義:
[0030]a.P偏振光為水平線偏振光，S偏振光為垂直線偏振光
[0031]b.P偏振光為垂直線偏振光，S偏振光為水平線偏振光
[0032]c.P偏振光為45度線偏振光，S偏振光為135度線偏振光
[0033]d.P偏振光為135度線偏振光，S偏振光為45度線偏振光
[0034]e.P偏振光為透過線偏振光，S偏振光為反射線偏振光
[0035]f.P偏振光為反射線偏振光，S偏振光為透過線偏振光
[0036]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步地描述。
[0037]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例提供的光回收裝置，包括:具有4個反射面的分光棱鏡，分別對應(yīng)于分光棱鏡的各個反射面的反射鏡la、lb、lc、ld，第一反射面Ia及其后端處理單元構(gòu)成第一子光路(上子光路)，第二反射面Ib及其后端處理單元構(gòu)成第二子光路(下子光路)，第三反射面Ic及其后端處理單元構(gòu)成第三子光路(左子光路)，第四反射面Id及其后端處理單元構(gòu)成第四子光路(右子光路)。另外，分光棱鏡后方也設(shè)置有相應(yīng)的后端處理單元。
[0038]本實施例中使用了光學(xué)分割技術(shù)，把一幅完整的畫面分割為多個獨立的小畫面進行單獨處理，最后通過畫面融合技術(shù)，把分割出來的小畫面再合并成一副完整的畫面。在原有的光回收裝置中，是采用分光片對完整的圖像進行P偏光與S偏光的分光，然后再對分離出的P偏光與S偏光進行分別處理。在本實施例中，使用了具有四個反射面的分光棱鏡，分光棱鏡的每個反射面均能反射S偏光透射P偏光。圖3示出了本實施例的分光棱鏡的分光示意圖，其中P偏光被透射，S偏光的畫面被四個反射面做了 4分割(如圖4所示)，形成四個象限的子畫面，并分別向上下左右4個方向反射，上、下、左、右子光路的反射鏡分別對應(yīng)于向這個4個方向反射的子畫面。在一個例子中，上、下、左、右子光路的反射鏡分別對應(yīng)并反射第一、第四、第二、第三象限的子圖像。這樣，當(dāng)混合偏振光(或自然光)圖像入射分光棱鏡后，將得到透射的P偏光圖像，以及向四個方向反射的4幅S偏光子圖像。4幅S偏光子圖像經(jīng)過相應(yīng)的反射鏡反射，沿著相應(yīng)的子光路傳播至各自的預(yù)設(shè)指定區(qū)域(例如銀幕上的相應(yīng)區(qū)域)，通過畫面融合技術(shù)進行無縫拼接即可融合成一幅完整的圖像。
[0039]在本實施例中，每個子光路的后端處理單元用于將S偏光調(diào)整為P偏光(例如將S偏光的偏振角旋轉(zhuǎn)得到P偏光)，這樣，融合后的完整圖像為P偏光圖像，將其與從分光棱鏡透射后打到銀幕的P偏光圖像疊加，就可以增加亮度。
[0040]進一步地，參考圖2，本實施例中，各個子光路的反射鏡可安裝于與之配合的全向調(diào)整鏡架2a、2b、2c、2d上，通過調(diào)整全向調(diào)整鏡架，可方便地調(diào)整各個子圖像的投影位置，使得投射到銀幕的兩幅子圖像無縫拼接融合成一幅完整的圖像(子圖像在銀幕上的移動方向如圖5所示)。這個融合圖像與從分光棱鏡透射后打到銀幕的圖像疊加，即可增加銀幕的亮度。
[0041]本實施例在保持傳統(tǒng)光回收裝置的高光效、高畫質(zhì)的特點上，由于采用了光學(xué)分割技術(shù)，把圖像分割成小塊進行處理，大大縮小了光學(xué)元件的物理尺寸，縮小了系統(tǒng)的大小體積，減少了系統(tǒng)的重量，這是因為本發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn):1)分光棱鏡的反射面將入射窗口的圖像分割為多個子圖像，這樣子圖像的尺寸將縮小至少一半，這樣反射鏡的尺寸(例如緯度方向的尺寸)就能相應(yīng)縮小，這樣每個對應(yīng)的反射鏡所需的窗口的面積顯著縮小；2)由于反射鏡的尺寸的縮小，反射鏡可以布置得更加緊湊，例如布置在更加靠近分光棱鏡的位置處(其距離只要保證反射的S偏光和透射的P偏光圖像的光路不相互干擾即可)，這樣子圖像從分光棱鏡的反射面到達相應(yīng)反射鏡的光程也相應(yīng)縮小，進而減少圖像隨著光程增加的擴散，使得反射鏡的入射窗口可以進一步地縮小。因此，在上述兩個因素的綜合作用下，反射鏡及后續(xù)光學(xué)元件的尺寸和各元件之間的距離可以顯著縮小，使得每條子圖像所對應(yīng)的光路所占的體積遠小于傳統(tǒng)光回收裝置的反射光路的1/4。所以，雖然本實施例回收被反射的S偏光需要四條光路(傳統(tǒng)光回收裝置回收被反射的S偏光只需要一條光路)，本實施例仍然能夠顯著地縮小系統(tǒng)的整體體積。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的其他實施例，本發(fā)明也可以采用具有其它數(shù)目(大于等于2)反射面的分光器，例如2分割分光棱鏡、3分割分光棱鏡、5分割分光棱鏡等。2分割分光棱鏡可以是三棱鏡，包括一個底面和兩個側(cè)面，其中兩個側(cè)面為反射面，能夠透射第一偏振光反射第二偏振光，底面能夠透射第一偏振光。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，基于上述實施例的光回收裝置可分別實現(xiàn)基于單機方案的立體成像系統(tǒng)和基于雙機方案的立體成像系統(tǒng)。
[0044]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,如圖6所不,單機應(yīng)用中，在放映機輸出光路上增加一個基于前述實施例的光回收裝置對輸出的立體圖像序列進行偏振光調(diào)制。其中，此時光回收裝置各子光路中的后端處理單元不需要將S偏光轉(zhuǎn)換為P偏光，而是將融合后的S偏光直接作為左眼(或右眼)圖像，同時把透射的P偏光直接作為右眼(或左眼)圖像。銀幕采用金屬銀幕，這樣偏振光在經(jīng)過銀幕反射后保持偏振方向不變。同時，在放映機輸出3D同步信號給控制器，控制器根據(jù)3D同步信號輸出3D控制信號。當(dāng)銀幕反射的圖像序列經(jīng)過偏振3D眼鏡后，能使左右眼分別看到左右眼圖像，從而在大腦中合成立體圖像。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，如圖7所示，基于前述實施例的雙機應(yīng)用中，兩臺放映機分別輸出左眼圖像序列和右眼圖像序列。在兩臺放映機輸出光路上各增加一個基于前述實施例的光回收裝置，分別對兩臺放映機輸出的左眼圖像序列和右眼圖像序列進行偏振光調(diào)制，進而在銀幕上投影具有單一偏振方向且偏振角度互相垂直的左、右眼圖像序列。銀幕為金屬銀幕，以保證偏振光在經(jīng)過銀幕反射后保持偏振方向不變。當(dāng)銀幕反射的圖像序列經(jīng)過偏振3D眼鏡后，能使左右眼分別看到左、右眼圖像序列，從而在大腦中合成立體圖像。
[0046]另外，本發(fā)明的光回收方案也適用于多機立機成像，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解的。
[0047]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作的等同變化、修改與結(jié)合，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種光回收裝置，包括:具有多個反射面的分光器，以及分別對應(yīng)于每個反射面的子光路，其中，所述分光器用于透射入射圖像的第一偏振光以及反射第二偏振光，分光器的所述多個反射面用于將入射圖像分割為多個子圖像，各所述的子光路將相應(yīng)子圖像反射到預(yù)設(shè)區(qū)域，使各子圖像融合成完整圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光回收裝置，其特征在于，所述分光器為具有多個反射面的分光棱鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光回收裝置，其特征在于，所述分光器為具有4個反射面的四分割分光棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光回收裝置，其特征在于，所述分光器為具有2個反射面的二分割分光棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光回收裝置，其特征在于，每條所述子光路依次包括與相應(yīng)反射面相配合的反射鏡，所述反射鏡的尺寸與分光器反射面所分割出的子圖像的尺寸相適應(yīng)，并布置在靠近所配合的反射面的位置處。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光回收裝置，其特征在于，各個所述子光路的反射鏡安裝于全向調(diào)整鏡架上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光回收裝置，其特征在于，每條所述子光路還包括后端處理單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光回收裝置，其特征在于，所述后端處理單元用于旋轉(zhuǎn)所述第二偏振光的偏振角，使其轉(zhuǎn)換成第一偏振光，并使各子圖像融合成完整圖像后與透射的第一偏振光的圖像疊加。
9.一種立體成像系統(tǒng)，包括:放映機、設(shè)置在放映機輸出光路上的光回收裝置，所述光回收裝置為所述權(quán)利要求1至7中任一項所述的光回收裝置，用于對放映機輸出的立體圖像序列進行偏振光調(diào)制，所述光回收裝置輸出的所述第一偏振光的圖像和所述第二偏振光的圖像分別作為左、右眼圖像。
10.一種立體成像系統(tǒng)，包括:兩臺放映機、分別設(shè)置在每臺放映機輸出光路上的兩個光回收裝置，所述光回收裝置為所述權(quán)利要求1至8中任一項所述的光回收裝置，用于對放映機輸出的立體圖像序列進行偏振光調(diào)制，每個所述光回收裝置均輸出單一偏振角度的圖像作為左眼或右眼圖像。
【文檔編號】G02B27/28GK103760679SQ201410043733
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】馬士超 申請人:雷歐尼斯（北京）信息技術(shù)有限公司