立体投影光的偏振调制装置及立体影像放映系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术适用于投影显示技术领域，提供了一种立体投影光的偏振调制装置，包括：偏振分束组件，用于将携带有影像信息的投影光束分束为两个透射光束和两个反射光束，其中，两透射光束的偏振态不同、两反射光束的偏振态也不同；第一光路方向调整组件，用于调整第一反射光束的传播方向；第二光路方向调整组件，用于调整第二反射光束的传播方向；偏振态转换组件，用于对两个透射光束和两个反射光束中的部分或全部进行偏振态调制，调制后两个透射光束和两个反射光束具有相同的偏振态。与双光路的偏振分光方式相比，本实用新型专利技术能有效减少反射光束与透射光束的光程差，从而使整个装置的体积大大缩小。

Polarization modulation device for stereoscopic projection light and stereoscopic projection system

The utility model is suitable for the field of projection display, and provides a polarization modulation device for a stereoscopic projection light, including a polarization beam splitter component, which is used to divide the projecting beam with image information into two transmission beams and two reflected beams, in which the polarization state of the two transmission beam is different and the two reflected beam is biased. The vibration state is also different; the first optical direction adjustment component is used to adjust the propagation direction of the first reflection beam; the second optical path adjustment component is used to adjust the propagation direction of the second reflected beam, and the polarization state conversion component is used to modulate the polarization state of the two transmission beams and the two reflected beams. After modulation, the two transmitted beams and two reflected beams have the same polarization state. Compared with the polarization splitting method of the double light path, the utility model can effectively reduce the optical path difference between the reflected beam and the transmitted light beam, so that the volume of the whole device is greatly reduced.

【技术实现步骤摘要】
立体投影光的偏振调制装置及立体影像放映系统
本技术属于投影显示
，尤其涉及一种立体投影光的偏振调制装置及立体影像放映系统。
技术介绍
立体影像的观影原理，是由人的左右眼分别接收按照帧顺序播放的左右眼视频图像，再经过大脑将左右眼视频图像予以合成，产生立体效果。目前的左右眼接收图像的技术主要有左右偏振分光方式、左右快门开关同步方式和左右红蓝分光方式等，其中，左右偏振分光方式的使用更为广泛。在左右偏振分光方式中，按照技术发展轨迹先后产生了单光路偏振分光技术和双光路偏振分光技术。一种典型的单光路偏振分光的原理如图1所示，投影机11按照帧顺序依次投射出携带有左眼图像的投影光束和携带有右眼图像的投影光束，投影光束由偏振片12进行起偏而转换为线偏振光，再由偏振调制器13根据帧顺序调制出左旋圆偏振光和右旋圆偏振光、并投射至幕布15，观众的左右眼分别通过佩戴的圆偏光眼镜16接收由幕布15反射的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，其中同步电路14用于控制投影机11和偏振调制器13同步工作。但是由于偏振片12为吸收型，在起偏过程中仅将部分光能量进行起偏而舍弃了另一部分光能量，使得大量的光能量在偏振片12上转化为热量，在使用高亮度的电影投影机时，偏振片12的温度会迅速上升，使得偏振片12的老化速度加快，光学性能明显变差，严重时强光束会将偏振片12烧毁。因此单光路偏振分光后来被双光路偏振分光取代。双光路偏振分光方式的原理如图2所示，主要基于一斜板式的分光棱镜实现，该分光棱镜具有一倾斜设置的偏振分光膜2，来自投影机的投影光束被偏振分光膜分束为透射的P偏振光和反射的S偏振光，然后再将P偏振光转换为S偏振光或将S偏振光转换为P偏振光，最后再统一将两束光按照帧顺序调制为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光。由于投影光在起偏过程中被充分利用，也提高了投影光线的利用率和投影画面的亮度。但是，采用双光路偏振分光的调制系统尺寸会较大，所需光学器件也较大，在器件加工与组装时存在诸多困难。
技术实现思路
本技术实施例所要解决的技术问题为现有的基于双光路偏振分光技术的立体投影偏振光调制装置体积大的问题，旨在提供一种体积较小的全新的立体投影光的偏振调制装置。为解决上述技术问题，本技术实施例是这样实现的，一种立体投影光的偏振调制装置，包括：偏振分束组件，用于将携带有影像信息的投影光束分束为具有第一偏振态的第一透射光束、具有第二偏振态的第二透射光束、具有第二偏振态的第一反射光束和具有第一偏振态的第二反射光束；其中，被分束出的第一透射光束和第二透射光束向成像表面所在的方向传播，且所述第一透射光束与所述第一反射光束在成像表面上的成像位置相同，所述第二透射光束与所述第二反射光束在成像表面上的成像位置相同；第一光路方向调整组件，用于调整所述第一反射光束的传播方向，使得所述第一反射光束向成像表面所在的方向传播；第二光路方向调整组件，用于调整所述第二反射光束的传播方向，使得所述第二反射光束向成像表面所在的方向传播；偏振态调制组件，用于对所述第一透射光束、所述第二透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束中的部分或全部进行偏振态调制，以使所述第一透射光束、所述第二透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束具有相同的偏振态。本技术实施例还提供了一种立体影像放映系统，包括：投影机，用于以帧顺序依次投射出携带有左眼影像信息的投影光束和携带有右眼影像信息的投影光束；如上所述的立体投影光的偏振调制装置；幕布，用于供所述立体投影光的偏振调制装置调制出的具有相同偏振态的各投影光束成像，且将所成的像反射至用户佩戴的3D眼镜。本技术实施例与现有技术相比，有益效果在于：本技术实施例所提供的立体光的投影偏振调制装置采用偏振分光组件将投影光束分为包含两透射、两反射的四束光，其中两透射光束的偏振态不同、两反射光束的偏振态也不同，而由于一副完整影像画面所对应的光束在起偏时被分成两个反射光束，与一个透射光束、一个反射光束的双光路偏振分光方式相比，本技术实施例有效减少了反射光束与透射光束的光程差，使得后续的光路方向调整组件、光程补偿组件可以选用更小的尺寸，从而使整个装置体积大大缩小。附图说明图1是现有技术提供的立体影像放映系统采用单光路偏振分光的原理示意图；图2是现有技术提供的立体影像放映系统采用双光路偏振分光的原理示意图；图3是本技术第一实施例提供的立体投影光的偏振调制装置的结构原理图；图4是本技术第二实施例提供的立体投影光的偏振调制装置的结构原理图；图5是本技术第二实施例提供的棱镜组结构形式的偏振分束组件的结构原理图；图6A和图6B分别是本技术第二实施例提供的第一基板上的偏振分光层的线栅结构示意图；图7A和图7B分别是本技术第二实施例提供的第二基板上的偏振分光层的线栅结构示意图；图8和图9分别是本技术第二实施例提供的棱镜组结构形式的偏振分束组件中两个偏振分光层的线栅结构示意图；图10是本技术第二实施例提供的两个透射光束存在混合偏振区域的光路示意图；图11是本技术第三实施例提供的立体投影光的偏振调制装置的结构原理图；图12是本技术第三实施例提供的棱镜组结构形式的偏振分束组件的结构原理图；图13是本技术第四实施例提供的立体投影光的偏振调制装置的结构原理图；图14是本技术第四实施例提供的棱镜组结构形式的偏振分束组件的结构原理图；图15是本技术第四实施例提供的两个透射光束存在混合偏振区域的光路示意图；图16是本技术第五实施例提供的棱镜组结构形式的偏振分束组件的结构原理图；图17是本技术第五实施例提供的棱镜组结构形式的偏振分束组件的结构原理图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。不同于传统的双光路偏振分光方式将投影光束分成一透射光束、一反射光束的思路，本技术实施例将投影光束分为包含两透射、两反射的四束光。基于此原理，如图3所示，本技术第一实施例提供了一种立体投影光的偏振调制装置，包括：偏振分束组件31、第一光路方向调整组件32、第二光路方向调整组件33和偏振态调制组件34，各组件的功能介绍如下：偏振分束组件31-----用于将携带有影像信息的投影光束分束为具有第一偏振态的第一透射光束、具有第二偏振态的第二透射光束、具有第二偏振态的第一反射光束和具有第一偏振态的第二反射光束。本技术实施例所提供的立体投影光的偏振调制装置31在使用时放置于投影机与成像表面(即幕布)之间，用于对投影机所投射出的投影光束进行光学作用，使投影光束在投射至成像表面之前具有统一的线偏振或圆偏振等偏振状态，成像表面再将具有偏振状态的投影光束反射至观众佩戴的3D眼镜中，其中，成像表面需具有保偏特性，即成像表面在反射投影光束的过程中不能改变投影光束的偏振状态，通常采用金属幕布实现。首先，投影机交替投射出携带有左眼影像信息的投影光束和携带有右眼影像信息的投影光束，例如可以以帧顺序的方式投射，类似于播放视频，T1时刻投射携带左眼影像信息的投影光束，T2时刻投射携带右眼影像信息的投影光束、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种立体投影光的偏振调制装置，其特征在于，包括：偏振分束组件，用于将携带有影像信息的投影光束分束为具有第一偏振态的第一透射光束、具有第二偏振态的第二透射光束、具有第二偏振态的第一反射光束和具有第一偏振态的第二反射光束；其中，被分束出的第一透射光束和第二透射光束向成像表面所在的方向传播，且所述第一透射光束与所述第一反射光束在成像表面上的成像位置相同，所述第二透射光束与所述第二反射光束在成像表面上的成像位置相同；第一光路方向调整组件，用于调整所述第一反射光束的传播方向，使得所述第一反射光束向成像表面所在的方向传播；第二光路方向调整组件，用于调整所述第二反射光束的传播方向，使得所述第二反射光束向成像表面所在的方向传播；偏振态调制组件，用于对所述第一透射光束、所述第二透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束中的部分或全部进行偏振态调制，以使所述第一透射光束、所述第二透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束具有相同的偏振态。

【技术特征摘要】
1.一种立体投影光的偏振调制装置，其特征在于，包括：偏振分束组件，用于将携带有影像信息的投影光束分束为具有第一偏振态的第一透射光束、具有第二偏振态的第二透射光束、具有第二偏振态的第一反射光束和具有第一偏振态的第二反射光束；其中，被分束出的第一透射光束和第二透射光束向成像表面所在的方向传播，且所述第一透射光束与所述第一反射光束在成像表面上的成像位置相同，所述第二透射光束与所述第二反射光束在成像表面上的成像位置相同；第一光路方向调整组件，用于调整所述第一反射光束的传播方向，使得所述第一反射光束向成像表面所在的方向传播；第二光路方向调整组件，用于调整所述第二反射光束的传播方向，使得所述第二反射光束向成像表面所在的方向传播；偏振态调制组件，用于对所述第一透射光束、所述第二透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束中的部分或全部进行偏振态调制，以使所述第一透射光束、所述第二透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束具有相同的偏振态。2.如权利要求1所述的立体投影光的偏振调制装置，其特征在于，所述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交；所述偏振态调制组件包括：偏振态转换单元和光调制器；所述偏振态转换单元，用于将所述第一透射光束和所述第二反射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态，以使所述第一透射光束、所述第二透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束均为第二偏振态；或者，用于将所述第二透射光束和所述第一反射光束的偏振态从第二偏振态转换为第一偏振态，使得所述第一透射光束、所述第二透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束均为第一偏振态；或者，所述偏振态转换单元，用于在播放左眼影像对应的图像帧时，将所述第一透射光束和所述第二反射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态，以使所述第一透射光束、所述第二透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束均为第二偏振态，而在播放右眼影像对应的图像帧时，将所述第二透射光束和所述第一反射光束的偏振态从第二偏振态转换为第一偏振态，使得所述第一透射光束、所述第二透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束均为第一偏振态；所述光调制器，用于将统一具有第一偏振态或第二偏振态的第一透射光束、第二透射光束、第一反射光束和第二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。3.如权利要求1所述的立体投影光的偏振调制装置，其特征在于，所述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交；所述偏振态调制组件包括：第一偏振态转换器、第二偏振态转换器和光调制器；其中，所述第一偏振态转换器位于第一反射光束所在的光路上，用于将第一反射光束的偏振态从第二偏振态转换为第一偏振态；所述第二偏振态转换器位于第二透射光束所在的光路上，用于将第二透射光束的偏振态从第二偏振态转换为第一偏振态；或者，所述第一偏振态转换器位于第二反射光束所在的光路上，用于将第二反射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态；所述第二偏振态转换器位于第一透射光束所在的光路上，用于将第一透射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态；所述光调制器，用于将统一具有第一偏振态或第二偏振态的第一透射光束、第二透射光束、第一反射光束和第二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。4.如权利要求3所述的立体投影光的偏振调制装置，其特征在于，所述偏振分束组件包括两个基板，两个基板彼此相连呈V字形，且相连所形成的脊的凸出方向与投影光束的传播方向相逆；所述两个基板上均设有偏振分光层，并且其中的第一基板的偏振分光层可透射出第一透射光束而反射出第一反射光束，第二基板的偏振分光层可透射出第二透射光束而反射出第二反射光束。5.如权利要求4所述的立体投影光的偏振调制装置，其特征在于：所述第二偏振态转换器贴附于所述第二基板可透射出第二透射光束的表面上；或者，所述第二偏振态转换器贴附于所述第一基板可透射出第一透射光束的表面上。6.如权利要求3所述的立体投影光的偏振调制装置，其特征在于，所述偏振分束组件为偏振分光棱镜组；所述偏振分光棱镜组由至少三个棱镜贴合...

【专利技术属性】
技术研发人员：周永业，邓树端，
申请(专利权)人：深圳市时代华影科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44