偏振转换系统和利用偏振光对立体图像编码的投影系统技术方案

一种偏振转换系统和利用偏振光对立体图像编码的投影系统。偏振转换系统安置在投影仪的输出光路中。所述偏振转换系统可以包括偏振分束器、偏振旋转元件、反射元件和偏振开关。通常，投影仪输出随机偏振光。该光被输入到所述偏振转换系统，在所述偏振转换系统中，所述偏振转换系统在偏振分束器处分离p偏振光和s偏振光。p偏振光在第一光路上被朝向偏振开关引导。s偏振光在第二光路上被传递通过偏振旋转元件(例如，半波片)，从而将它变换为p偏振光。反射元件朝向偏振开关沿着第二光路引导经过变换的偏振光(现在p偏振)。第一光路和第二光路最终被朝向投影屏幕引导，以在利用偏振光进行三维观看的电影应用中共同形成更亮的屏幕图像。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
偏振转换系统和利用偏振光对立体图像编码的投影系统
本技术涉及一种用于投影图像来进行三维观看体验的投影系统，并且更具体地，涉及一种偏振转换系统和利用偏振光对立体图像编码的投影系统。
技术介绍
三维(3D)影像可以使用投影仪之后的偏振控制和偏振控制眼镜来合成(参见例如Lipton的美国专利N0.4，792，850，该专利特此通过引用并入本文)。投影仪处的偏振控制的常规实现方式在图1中被示出。在这种实现方式中，几乎平行的光线(ray)从透镜10的输出射出，似乎来源于透镜10内部的光瞳12，并且会聚来在屏幕14上形成光斑。图1中的光线束A、B和C分别是在屏幕14的底部、中心和顶部形成光斑的束。从投影透镜射出的光20被随机地偏振,在图1中被描绘为s偏振光和P偏振光两者[s偏振光通常被表示为“ο”;p偏振光用末端为双箭头的线表示]。光20穿过线偏振器22，在偏振器22之后导致单一偏振态。正交偏振态被吸收(或者被反射)，并且偏振器22之后的光通量通常小于原始通量的一半，因而导致变暗的最终图像。偏振开关30与图像中贞同步，并且从偏振开关射出的偏振态24交替,在屏幕处产生交替正交偏振的图像。偏振选择眼镜允许一种偏振的图像传到左眼，并且正交偏振的图像传到右眼。通过对每只眼睛呈现不同的图像，3D影像可以被合成。这种常规系统已被用在影院中。然而，该常规系统要求大于50%的光被偏振器吸收，并且所得图像比典型的2D影院的图像暗50%以上。较暗的图像将会限制用于3D应用的影院的大小和/或为观众提供不太令人满意的观看体验。因此，需要提供一种偏振转换系统和利用偏振光对立体图像编码的投影系统，来解决上述问题。
技术实现思路
解决前述问题、从投影仪接收光的偏振转换系统的各种实施方案被描述。偏振转换系统在利用偏振光进行三维观看的电影应用中呈现更亮的屏幕图像。在实施方案中,偏振转换系统包括偏振分束器、偏振旋转器和偏振开关，偏振分束器被设置来从投影仪透镜接收随机偏振光束，并且被设置来沿着第一光路引导具有第一偏振态的第一光束，并沿着第二光路引导具有第二偏振态的第二光束；偏振旋转器安置在第二光路上，所述偏振旋转器被设置来将第二偏振态转变为第一偏振态；偏振开关被设置来分别从第一光路和第二光路接收第一光束和第二光束，并且被设置来选择性地将第一光束和第二光束的偏振态转变为第一输出偏振态和第二输出偏振态之一。其中，第一光束朝向投影屏幕传送。反射元件可以安置在第二光路中，以朝向投影屏幕引导第二光束，以使得第一光束和第二光束基本上交叠(overlap)以形成更亮的屏幕图像。本技术还提供一种偏振转换系统，所述偏振转换系统包括偏振分束器、偏振旋转兀件、反射器兀件、偏振开关、控制器以及外壳，偏振分束器被设置来在第一光路和第二光路上引导光并且被设置来从投影仪接收光；偏振旋转元件安置在第二光路上；反射器元件安置在第二光路上；偏振开关在第一光路和第二光路上安置在反射器元件后面，其中反射器元件被设置来朝向投影屏幕上基本上类似于第一光路的位置引导第二光路；控制器与投影仪通信；外壳基本上封装偏振分束器、偏振旋转元件、反射器元件以及偏振开关。本技术还提供一种利用偏振光对立体图像编码的投影系统，所述投影系统包括:投影仪、偏振转换系统以及偏振开关，投影仪包括被设置来输出随机偏振光到偏振转换系统的投影透镜；偏振转换系统与投影透镜光学耦合，偏振转换系统包括偏振分束器、偏振旋转元件以及反射器元件，偏振分束器被设置来在第一光路和第二光路上引导光；偏振旋转元件安置在第二光路上；反射器元件安置在第二光路上；偏振开关安置在第一光路和第二光路上，其中第一光路在投影屏幕上形成图像，并且其中反射器元件朝向投影屏幕引导第二光路上的光。下面在【具体实施方式】中描述其他方面和实施方案。【附图说明】图1是用于立体投影的常规偏振开关的示意图；图2A是根据本公开的用于电影投影的偏振转换系统(PCS)的示意图；图2B是根据本公开的偏振分束器(PBS)的示意图；图3是根据本公开的用于电影投影的PCS的另一实施方案的示意图；图4是根据本公开的用于电影投影的PCS的另一实施方案的示意图，该实施方案包括沿着光路并且具有以光轴为中心的视场的远摄透镜(telephoto lens)；图5是根据本公开的用于电影投影的PCS的另一实施方案的示意图，该实施方案包括沿着光路并且具有不以光轴为中心的视场的远摄透镜；图6是根据本公开的提供圆偏振输出的用于电影投影的PCS的另一实施方案的示意图，该实施方案包括沿着光路并且具有以光轴为中心的视场的远摄透镜；图7是根据本公开的提供线偏振输出的用于电影投影的PCS的另一实施方案的示意图，该实施方案包括沿着光路并且具有以光轴为中心的视场的远摄透镜；图8是根据本公开的用于电影投影的PCS的另一实施方案的示意图；图9是根据本公开的用于电影投影的PCS的另一实施方案的示意图；图10是根据本公开的用于电影投影的PCS的另一实施方案的示意图；以及图11是根据本公开的用于电影投影的PCS的实施方案的立体视图。【具体实施方式】描述从投影仪接收光的偏振转换系统的各种实施方案。偏振转换系统在利用偏振光进行三维观看的电影应用中呈现更亮的屏幕图像。图2A是示出用于电影投影的偏振转换系统(PCS)IOO的示意图。偏振转换系统100的实施方案包括如所不那样布置的偏振分束器(PBS) 112、偏振旋转器114 (例如,半波片)、反射元件116(例如，折叠反射镜(fold mirror))以及偏振开关120。偏振转换系统100可以从具有投影透镜122的常规投影仪接收图像。在操作中，射线束A、B和C从透镜122随机偏振地射出，并且朝向屏幕130投影以形成图像。在该实施方案中，PBS112代替图1中所示的偏振器22被插入。PBS112透射P偏振光124,并且反射S偏振光126。P偏振光124穿过偏振开关(束A、B和C),并且在交替中贞中被偏振开关旋转，与图1中的束A、B和C相同。被PBS112反射的S偏振光126穿过偏振旋转器114 (例如，半波片，在一些实施方案中优选为消色差的)，并且被旋转为P偏振光128。新的P偏振光128传到折叠发射镜116。折叠反射镜116反射新的P偏振光128,并将它传到偏振开关120。对p偏振射线束A'、B'和C作用的偏振开关120与束A、B和C的旋转同步地在交替帧中旋转射线束的偏振。束A'、B'和C'在屏幕处的位置可以被调整(例如，通过调整折叠反射镜116的倾斜)为与射束A、B和C在屏幕处的位置接近一致或者完全一致。因为来自投影透镜122的几乎所有的随机偏振光106在屏幕130处都被以单一偏振态成像，所以图2A中的系统的所得图像亮度大约是用于图1中的系统的屏幕处的图像亮度的三倍。在该示例性实施方案中，图2A中的PBS112被描绘为片。然而，可以使用各种类型的PBS。例如，PBS片可以使用以下来构造:玻璃上的线栅层(wire grid layer onglass)(例如，来自美国犹他州奥瑞姆的Moxtek的Proflux偏振器(Proflux polarizerfrom Moxtek in Orem, UT))、偏光回收膜(polarization recycling f本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振转换系统，其特征在于，所述偏振转换系统包括：偏振分束器，所述偏振分束器被设置来从投影仪透镜接收随机偏振光束，并且被设置来沿着第一光路引导具有第一偏振态的第一光束，并沿着第二光路引导具有第二偏振态的第二光束；偏振旋转器，所述偏振旋转器安置在所述第二光路上，所述偏振旋转器被设置来将所述第二偏振态转变为所述第一偏振态；以及偏振开关，所述偏振开关被设置来分别从所述第一光路和所述第二光路接收所述第一光束和所述第二光束，并且被设置来选择性地将所述第一光束和所述第二光束的偏振态转变为第一输出偏振态和第二输出偏振态之一。

【技术特征摘要】
1.一种偏振转换系统，其特征在于，所述偏振转换系统包括: 偏振分束器，所述偏振分束器被设置来从投影仪透镜接收随机偏振光束，并且被设置来沿着第一光路引导具有第一偏振态的第一光束，并沿着第二光路引导具有第二偏振态的第二光束； 偏振旋转器，所述偏振旋转器安置在所述第二光路上，所述偏振旋转器被设置来将所述第二偏振态转变为所述第一偏振态；以及 偏振开关，所述偏振开关被设置来分别从所述第一光路和所述第二光路接收所述第一光束和所述第二光束， 并且被设置来选择性地将所述第一光束和所述第二光束的偏振态转变为第一输出偏振态和第二输出偏振态之一。2.如权利要求1所述的偏振转换系统，其特征在于，所述偏振转换系统还包括反射器，所述反射器安置在所述第二光路上，被设置来将所述第二光束引导到投影屏幕上基本上类似于所述第一光束的位置。3.如权利要求1所述的偏振转换系统，其特征在于，所述偏振开关包括单个板，所述单个板被设置来从所述第一光路和所述第二光路接收光。4.如权利要求1所述的偏振转换系统，其特征在于，所述偏振开关包括第一偏振开关板和第二偏振开关板，所述第一偏振开关板被设置来从所述第一光路接收光，并且所述第二偏振开关板被设置来从所述第二光路接收光。5.如权利要求4所述的偏振转换系统，其特征在于，所述偏振转换系统还包括在所述第一光路上安置在所述第一偏振开关后面的远摄透镜对。6.如权利要求1所述的偏振转换系统，其特征在于，所述第一输出偏振态与所述第二输出偏振态正交。7.如权利要求1所述的偏振转换系统，其特征在于，所述偏振转换系统还包括在所述第一光路上安置在所述偏振开关后面的一对反射镜，所述一对反射镜被设置来使所述第一光路与所述第二光路之间的光程长度基本上相等。8.如权利要求1所述的偏振转换系统，其特征在于，所述偏振转换系统还包括控制器，所述控制器与所述投影仪通信。9.如权利要求1所述的偏振转换系统，其特征在于，所述偏振转换系统还包括控制器，所述控制器与所述偏振开关和所述投影仪通信。10.如权利要求1所述的偏振转换系统，其特征在于，所述偏振转换系统还包括封装所述偏振分束器、所述偏振旋转器和所述偏振开关的外壳。11.如权利要求1所述的偏振转...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·H·舒克，M·G·鲁宾逊，G·D·夏普，
申请(专利权)人：瑞尔D股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：