CN103019013A

CN103019013A - 一种偏光式投影显示装置

Info

Publication number: CN103019013A
Application number: CN2011102986986A
Authority: CN
Inventors: 石小杰; 康庆
Original assignee: SUZHOU INTELLIGENT TAIKE CO Ltd
Current assignee: SUZHOU INTELLIGENT TAIKE CO Ltd
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-04-03

Abstract

一种偏光式投影显示装置，包括依次设置的光源部、复眼系统、聚光透镜、起偏器、反射镜、以及显示合成系统；所述反射镜包括第一反射镜与第二反射镜，所述第一反射镜和所述起偏器的连线与所述第二反射镜和所述起偏器的连线相互垂直；所述显示合成系统包括偏振光合成棱镜与两组用于接收所述反射镜反射后光线的场镜与液晶板，所述偏光式投影显示装置还包括成像系统。本发明公开的偏光式投影显示装置，实现了可采用一台投影机就能实现三维效果的目的，减少了投影机的使用数量，且由于将原有的彩色液晶板更换为黑白液晶板，从而简化显示装置的整体结构及占地面积，降低生产制造成本，方便进行调试。

Description

一种偏光式投影显示装置

技术领域

本发明涉及一种投影显示装置，具体涉及一种偏光式投影显示装置。

背景技术

随着科技的发展投影显示技术不断进步，投影机被广泛应用于商务、教育、家庭影院等各个领域。

三维投影有补色眼镜、快门眼镜、偏振光眼镜等方式。

补色眼镜方式，红色（ Red）和蓝色（ Blue）不具有共同的透过波长区域，不能显示真正的彩色画面。

快门眼镜方式，分时交替显示左眼用和右眼用的影像，这种方式会产生不自然感，使眼睛产生疲劳。

偏振光眼镜方式接近人眼状态，不会产生不自然的3D影像，并具有安全性，因此，偏振光眼镜方式为多数3D影像所使用。

然而，现有的偏振光眼镜方式需要左眼用与右眼用两台投影机，器械数量增加，存在占地面积较大，制造成本较高，且调试较困难等问题。

此外，传统的偏振光眼镜方式采用两枚彩色液晶板实现三维投影成像，但彩色液晶板会导致投影装置体积增大，光源利用率较低等问题。

发明内容

为解决传统的偏振光眼镜方式存在机器部件较多、投影装置体积增大、占地面积较广、制造成本较高、且调试困难等问题，本发明公开了一种偏光式投影显示装置，以达到简化机器结构，减小投影装置体积，降低生产制造成本，便于调试的目的。

本发明的技术方案如下：

一种偏光式投影显示装置，包括依次设置的光源部、将所述光源部发出的光线分为复数小光束的复眼系统、对复眼系统发出的复数小光束进行聚光的聚光透镜、表面设置ps分离膜的起偏器、对所述起偏器分离后的光线进行反射投影的反射镜、以及对反射后的光线进行合成的显示合成系统；所述反射镜包括第一反射镜与第二反射镜，所述第一反射镜和所述起偏器的连线与所述第二反射镜和所述起偏器的连线相互垂直；

所述显示合成系统包括偏振光合成棱镜与两组用于接收所述反射镜反射后光线的场镜与液晶板，所述偏振光合成棱镜位于反射后光线的交点处，所述每条反射光线上设置有一组场镜与液晶板，所述场镜位于所述液晶板前端，所述液晶板为黑白液晶板；

所述偏光式投影显示装置还包括成像系统，所述成像系统为对偏振光合成棱镜合成的影像光进行投影的投射镜头。

优选的，所述光源部包括红、绿、蓝三种LED灯，所述三种LED灯按照顺序依次开启。

优选的，所述光源部与所述复眼系统间还设置有将所述光源部发出的光束调整方向保证光束垂直射入所述复眼系统的光源反射镜。

优选的，所述各LED灯的光源输出端还设置有保证发射光束平行的准直镜片。

优选的，所述起偏器与所述反射镜相互平行设置且均与水平面成45°夹角。

优选的，所述偏光式投影显示装置还包括保持偏振光偏正方向的反射屏幕。

本发明公开的偏光式投影显示装置，实现了可采用一台投影机就能实现三维效果的目的，减少了投影机的使用数量；同时，通过将原有的彩色液晶板更换为黑白液晶板，从而简化了显示装置的整体结构及占地面积，降低生产制造成本，方便进行调试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的一种偏光式投影显示装置的结构示意图。

图中的数字或字母所代表的相应部件的名称：

11R、红色LED 11G、绿色LED 11B、蓝色LED 12、复眼系统 13、聚光透镜 14、起偏器 15、第一反射镜 16、第二反射镜 17、场镜 18、液晶板 19、偏振光合成棱镜 20、投射镜头 21、偏振光反射屏幕 22、第一光源反射镜 23、第二光源反射镜 24、准直镜片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种偏光式投影显示装置，以达到简化机器结构，减小投影装置体积，降低生产制造成本，便于调试的目的。

一种偏光式投影显示装置，包括依次设置的光源部、将光源部发出的光线分为复数小光束的复眼系统12、对复眼系统12发出的复数小光束进行聚光的聚光透镜13、表面设置ps分离膜的起偏器14、对起偏器14分离后的光线进行反射投影的反射镜、以及对反射后的光线进行合成的显示合成系统；

起偏器14表面的ps分离膜将光线分成相互垂直的p光束与s光束，反射镜包括第一反射镜15与第二反射镜16，第一反射镜15和起偏器14的连线与第二反射镜16和起偏器14的连线相互垂直；第一反射镜15与第二反射镜16分别位于p光束与s光束上，起偏器14与反射镜相互平行设置且均与水平面成45°夹角，将p光束与s光束进行反射形成矩形光圈。起偏器与反射镜相对于水平面的角度可视具体情况而定，在此不做限制。

显示合成系统包括偏振光合成棱镜19与两组用于接收反射镜反射后光线的场镜17与液晶板18，每条反射光线上设置有一组场镜17与液晶板18，场镜17位于液晶板18前端，液晶板为黑白液晶板；偏振光合成棱镜19位于p光束与s光束反射后的光束交点处，场镜17与液晶板18分别位于偏振光合成棱镜19相邻的两个矩形光边上，液晶板位于场镜的后端，其中，聚光透镜13与复眼系统12同时作用，确保液晶板18面内照度均一，同时确保主光线以垂直方向进入液晶板。

偏光式投影显示装置还包括成像系统，成像系统为对偏振光合成棱镜合成的影像光进行投影的投射镜头20。

光源部包括红11R、绿11G、蓝11B三种LED灯，三种LED灯按照顺序依次开启。LED具有体积小、耗电量低、使用寿命长及高亮度、低热量环保等功效，采用LED灯可有效的保证投影效果，提高成像质量。光源部与复眼系统12间还设置有将光源部发出的光束调整方向保证光束垂直射入复眼系统12的光源反光镜。光源反光镜包括第一光源反光镜22与第二光源反光镜23，三种LED灯发出的光束经过光源反射镜产生反射和/或透过现象，保证光线垂直进入复眼系统。其中三种灯的摆放位置视具体情况而定，在此不做限制，此外，光源反射镜的数量及摆放位置、角度均由LED灯的摆放位置而定，可保证光线垂直射入即可，在此不做限制。

各LED灯的光源输出端还设置有保证发射光束平行的准直镜片24。

偏光式投影显示装置还包括保持偏振光偏正方向的偏振光反射屏幕21，确保投射镜头投射出的影像光按照原有偏振方向反射出去，观测者使用特定的偏振眼镜进行观看，就可以得到三维效果或双画面效果。

使用两枚黑白液晶板和R、G、B单色LED实现彩色三维投影显示功能和双画面功能。与传统的三维投影显示器相比较具有以下优点：

（1）因为左右眼能同时观看到画面，所以与快门式比较，三维效果更为自然。

（2）与使用两台投影机的偏振光式相比较，因为使用一台投影机就能实现三维效果，所以成本更为低廉。而且不需要复杂的调整设置，使用更为便捷。

（3）与使用两枚彩色液晶板的偏振光式相比较，以同样像素节距为0.012mm的XGA液晶板为例。

使用彩色液晶板时：

液晶板的显示区域的尺寸为36.864×27.648mm，由于液晶板显示区域的增大，所有光学部品和机构部品的尺寸都要增大，不利于小型化的实现，同样也会导致成本增加。

使用黑白液晶板时：

液晶板的显示区域的尺寸为12.288×9.216mm，液晶板显示区域面积为彩色液晶板的1/9，更利于产品的小型化和成本降低。从而更容易实现普通家庭的普及。

另外，彩色液晶板的光能利用率约为6%，与此相比，黑白液晶板的光能利用率可以达到25%以上，约为彩色液晶板的4倍。有利于实现低能耗，并为保护环境做出贡献。

本使用新型的工作原理如下：

如图1所示，11R发出的红光R沿Y轴方向首先透过第一光源反射镜22射入第二光源反射镜23的反射面，第二光源反射镜23相对于坐标系为45度配置，R被第二光源反射镜23沿X轴方向反射出去，进入复眼系统12。通过复眼系统R被分为复数小光束进入聚光透镜13进行聚光，之后进入起偏器14，由于起偏器14表面设置ps分离膜，把光分离为RP和RS，其中RP透过起偏器14，沿X轴方向前进，RS被分离后反射后沿Y轴反方向前进，RP、RS分别经第一反射镜15和第二反射镜16反射后，进入所对应的场镜17，场镜17把RP、RS转为近似平行光后射入液晶板18，液晶板18根据红色部分的影视信号，把RP、RS转为影像光。影像光经过偏正光合成棱镜19合成后，通过投射镜头20投射到偏振光反射屏幕21，便可得到两个不同偏振光成分的投影画面（P和S）。

使用特定的偏振光眼镜，例如，使用左右镜片互为90度垂直的偏振片时，就可以使左右眼看到不同画面，从而达到三维观看效果。

若使用左右镜片为同一方向的偏振片时，就可以观看到两个偏振光成分投影画面中的一个。根据所输入的影视信号，可实现双画面的同时投影，供两类不同喜好的观众同时欣赏。

11R点灯完成后，11G开始点灯。绿光G先后经第一光源反射镜22与第二光源反射镜23反射面反射进入复眼系统12，其余走向与上述R相同，而液晶板根据绿色部分的影视信号，把GP、GS转化为影像光后投影。

11G点灯完成后，11B开始点灯。蓝光B透过第二光源反射镜23进入复眼系统12，蓝光B的其余走向与上述R相同，而液晶板根据蓝色部分的影视信号，把BP、BS转化为影像光后投影。

然后再回到11R点灯。重复上述循环进行投影显示，利用人眼的残影特性达到画面观看的效果。如果对液晶板输入同样的影视信号时，也可以欣赏普通的二维画面。

本发明公开的偏光式投影显示装置，实现了可采用一台投影机就能实现三维效果的目的，减少了投影机的使用数量；而且，通过将原有的彩色液晶板更换为黑白液晶板，从而简化了显示装置的整体结构及占地面积，降低生产制造成本，方便进行调试。

此外，LED灯具有体积小、耗电量低、使用寿命长及高亮度、低热量环保等功效，采用LED灯作为光源，可有效的保证投影效果，提高成像质量。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种偏光式投影显示装置，其特征在于，包括依次设置的光源部、将所述光源部发出的光线分为复数小光束的复眼系统、对复眼系统发出的复数小光束进行聚光的聚光透镜、表面设置ps分离膜的起偏器、对所述起偏器分离后的光线进行反射投影的反射镜、以及对反射后的光线进行合成的显示合成系统；所述反射镜包括第一反射镜与第二反射镜，所述第一反射镜和所述起偏器的连线与所述第二反射镜和所述起偏器的连线相互垂直；

2.根据权利要求1所述的偏光式投影显示装置，其特征在于，所述光源部包括红、绿、蓝三种LED灯，所述三种LED灯按照顺序依次开启。

3.根据权利要求1所述的偏光式投影显示装置，其特征在于，所述光源部与所述复眼系统间还设置有将所述光源部发出的光束调整方向保证光束垂直射入所述复眼系统的光源反射镜。

4.根据权利要求2所述的偏光式投影显示装置，其特征在于，所述各LED灯的光源输出端还设置有保证发射光束平行的准直镜片。

5.根据权利要求1所述的偏光式投影显示装置，其特征在于，所述起偏器与所述反射镜相互平行设置且均与水平面成45°夹角。

6.根据权利要求1-5任一项所述的偏光式投影显示装置，其特征在于，所述偏光式投影显示装置还包括保持偏振光偏正方向的反射屏幕。