CN103616772A - 3d影视系统及3d投影方法 - Google Patents

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本发明涉及3D影视系统及3D影视方法，通过使入射的投影光被第一透镜转化平行光后经偏振分光棱镜分为反射平行光及透射平行光，反射平行光经过反射镜反射至第一液晶波片组，再经第一液晶波片组透射至第二透镜的光线路径的长度，与透射平行光经过第二液晶波片组透射至第三透镜的光线路径的长度相等，并使第二透镜的几何中心与第三透镜的几何中心位于同一平面内，从而可以通过微调使反射平行光与透射平行光到达银幕的光线路径相等，使得反射平行光在银幕上呈现的影像与透射平行光在银幕上呈现的影像重合，增加了到达银幕的光线，使到达银幕的光线相对入射的投影光的比值较大，从而银幕上呈现的影像画面明亮清楚，视觉效果较好。

Description

3D影视系统及3D投影方法
技术领域
本发明涉及光学领域，具体而言，涉及3D影视系统及3D影视方法。
背景技术
随着3D影视的发展，观众及院线对3D影视呈现效果的要求也在不断提高，需要使用3D影视系统，以满足观看需要。
相关技术中，如图1所示，3D影视系统包括透射型偏光片101及第一液晶波片组102；透射型偏光片101的透射方向上设有第一液晶波片组。放映时，放映机的投影光经透射型偏光片101透射后到达第一液晶波片组102，经第一液晶波片组102透射后变为圆偏光到达银幕。观众通过特定的眼镜来观看，眼镜的镜片为一对透振方向互相垂直的偏光片，则人眼通过该眼镜观看银幕上的光影像，两只眼睛分别看到独立的影像，就会产生立体的影像效果。
这样的3D影视系统，由于放映机的投影光通过透射型偏光片101时发生了反射及透射，只有透射的光到达第一液晶波片组102，再经第一液晶波片组102透射后到达银幕，到达银幕的光与放映机的投影光相比，比值较小，造成银幕上呈现的影像画面昏暗模糊，视觉效果较差。
发明内容
本发明的目的在于提供3D影视系统及3D投影方法，以解决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了3D影视系统，包括：反射镜、第一液晶波片组、第二液晶波片组、第二透镜、第三透镜、用于将入射的投影光转化为平行光的第一透镜，以及用于将所述平行光分为反射平行光及透射平行光的偏振分光棱镜；
所述偏振分光棱镜的反射方向设有用于将所述反射平行光反射至所述第一液晶波片组的所述反射镜，所述第一液晶波片组用于将所述反射平行光转变为圆偏振态的反射平行光，其透射方向设有用于将所述圆偏振态的反射平行光转化为第一路发散光的第二透镜；
所述偏振分光棱镜的透射方向设有用于将所述透射平行光转变为圆偏振态的透射平行光的所述第二液晶波片组，所述第二液晶波片组的透射方向设有用于将所述圆偏振态的透射平行光转化为第二路发散光的所述第三透镜；
所述第二透镜的几何中心与所述第三透镜的几何中心位于同一平面内；
所述反射平行光到达所述第二透镜的光线路径与所述透射平行光到达所述第三透镜的光线路径长度相等。
在本发明的实施例中还提供了一种如上述实施例所述的3D影视系统的3D投影方法，包括：
使用第一透镜将入射的投影光转化为平行光；
通过所述偏振分光棱镜将所述平行光分为反射平行光及透射平行光；
对于所述反射平行光，通过反射镜将所述反射平行光反射至第一液晶波片组；
通过所述第一液晶波片组将所述反射平行光透射至第二透镜；
通过所述第二透镜将所述反射平行光转化为第一路发散光；
对于所述透射平行光，通过第二液晶波片组将所述透射平行光透射至第三透镜，并通过所述第三透镜将其转化为第二路发散光；
令所述第二透镜的几何中心与所述第三透镜的几何中心位于同一平面内；
令所述反射平行光到达所述第二透镜的光线路径与所述透射平行光到达所述第三透镜的光线路径长度相等。
本发明实施例提供的3D影视系统及3D投影方法，使入射的投影光被第一透镜转化平行光后经偏振分光棱镜分为反射平行光及透射平行光，反射平行光经过反射镜反射至第一液晶波片组，再经第一液晶波片组透射至第二透镜的光线路径的长度，与透射平行光经过第二液晶波片组透射至第三透镜的光线路径的长度相等，并使第二透镜的几何中心与第三透镜的几何中心位于同一平面内，从而可以通过微调使反射平行光与透射平行光到达银幕的光线路径相等，使得反射平行光在银幕上呈现的影像与透射平行光在银幕上呈现的影像重合，增加了到达银幕的光线，使到达银幕的光线相对入射的投影光的比值较大，从而银幕上呈现的影像画面明亮清楚，视觉效果较好。
附图说明
图1示出了本发明相关技术中的3D影视系统的示意图；
图2示出了本发明的3D影视系统的一种实施例的示意图；
图3示出了使用图2中的影视系统将入射的投影光投影至银幕
的示意图。
附图标记：101-透射型偏光片；102-第一液晶波片组；201-第一透镜；202-偏振分光棱镜；203-反射镜；204-第一液晶波片组；205-第二透镜；206-第二液晶波片组；207-第三透镜；208-外壳。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
一种3D影视系统，如图2及图3所示，包括：反射镜203、第一液晶波片组204、第二液晶波片组206、第二透镜205、第三透镜207、用于将入射的投影光转化为平行光的第一透镜201，以及用于将平行光分为反射平行光及透射平行光的偏振分光棱镜202；偏振分光棱镜202的反射方向设有用于将反射平行光反射至第一液晶波片组204的反射镜203，第一液晶波片组204用于将反射平行光转变为圆偏振态的反射平行光，其透射方向设有用于将圆偏振态的反射平行光转化为第一路发散光的第二透镜205；偏振分光棱镜202的透射方向设有用于将透射平行光转变为圆偏振态的透射平行光的第二液晶波片组206，第二液晶波片组206的透射方向设有用于将圆偏振态的透射平行光转化为第二路发散光的第三透镜207；第二透镜205的几何中心与第三透镜207的几何中心位于同一平面内；反射平行光到达第二透镜205的光线路径与透射平行光到达第三透镜207的光线路径长度相等。
其中，偏振分光棱镜202能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光，因此，投影光经偏振分光棱镜202反射的反射平行光与透射的透射平行光均为线偏光，但偏振态不同，使用时应使第一液晶波片组204与第二液晶波片组206的工作时序相反，以保证经过第一液晶波片组204透射出的光线与经过第二液晶波片组206透射出的光线的偏振极性一致。
本发明实施例提供的3D影视系统，使入射的投影光被第一透镜201转化平行光后经偏振分光棱镜202分为反射平行光及透射平行光，反射平行光经过反射镜203反射至第一液晶波片组204，再经第一液晶波片组204透射至第二透镜205的光线路径的长度，与透射平行光经过第二液晶波片组206透射至第三透镜207的光线路径的长度相等，并使第二透镜205的几何中心与第三透镜207的几何中心位于同一平面内，从而可以通过微调使反射平行光与透射平行光到达银幕的光线路径相等，使得反射平行光在银幕上呈现的影像与透射平行光在银幕上呈现的影像重合，增加了到达银幕的光线，使到达银幕的光线相对入射的投影光的比值较大，从而银幕上呈现的影像画面明亮清楚，视觉效果较好。
进一步的，在上述的3D影视系统中，还包括：用于保护设于其内的第一透镜201、偏振分光棱镜202、反射镜203、第一液晶波片组204、第二液晶波片组206、第二透镜205及第三透镜207的外壳208。
通过设置外壳208，可保护设于其内的第一透镜201、偏振分光棱镜202、反射镜203、第一液晶波片组204、第二液晶波片组206、第二透镜205及第三透镜207，并且将3D影视系统一体化设置，方便进行运输及流通。
进一步的，在上述的3D影视系统中，反射镜203与反射平行光形成45°夹角。
通过设置反射镜203与反射平行光形成45°夹角，可以通过调整第一液晶波片组204的位置及角度，使反射平行光到达第二透镜205的光线路径的长度与透射平行光到达第三透镜207的光线路径的长度相等，简化3D影视系统的调试步骤。
进一步的，在上述的3D影视系统中，第一液晶波片组204与第二液晶波片组206位于同一平面内。
通过设置第一液晶波片组204与第二液晶波片组206位于同一平面内，可以通过调整第一透镜201、反射镜203、第二透镜205及第三透镜207的位置及角度，使反射平行光到达第二透镜205的光线路径的长度与透射平行光到达第三透镜207的光线路径的长度相等，简化3D影视系统的调试步骤。
一种如上述实施例中的3D影视系统的3D投影方法，包括：使用第一透镜201将入射的投影光转化为平行光；通过偏振分光棱镜202将平行光分为反射平行光及透射平行光；对于反射平行光，通过反射镜203将反射平行光反射至第一液晶波片组204；通过第一液晶波片组204将反射平行光透射至第二透镜205；通过第二透镜205将反射平行光转化为第一路发散光；对于透射平行光，通过第二液晶波片组206将透射平行光透射至第三透镜207，并通过第三透镜207将其转化为第二路发散光；令第二透镜205的几何中心及第三透镜207的几何中心位于同一平面内；令反射平行光到达第二透镜205的光线路径与透射平行光到达第三透镜207的光线路径长度相等。
其中，偏振分光棱镜202能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光，因此，投影光经偏振分光棱镜202反射的反射平行光与透射的透射平行光均为线偏光，但偏振态不同，使用时应使第一液晶波片组204与第二液晶波片组206的工作时序相反，以保证经过第一液晶波片组204透射出的光线与经过第二液晶波片组206透射出的光线的偏振极性一致。
本发明实施例提供的3D投影方法，使入射的投影光被第一透镜201转化平行光后经偏振分光棱镜202分为反射平行光及透射平行光，反射平行光经过反射镜203反射至第一液晶波片组204，再经第一液晶波片组204透射至第二透镜205的光线路径的长度，与透射平行光经过第二液晶波片组206透射至第三透镜207的光线路径的长度相等，并使第二透镜205的几何中心与第三透镜207的几何中心位于同一平面内，从而可以通过微调使反射平行光与透射平行光到达银幕的光线路径相等，使得反射平行光在银幕上呈现的影像与透射平行光在银幕上呈现的影像重合，增加了到达银幕的光线，使到达银幕的光线相对入射的投影光的比值较大，从而银幕上呈现的影像画面明亮清楚，视觉效果较好。
进一步的，在上述的3D投影方法中，在使用第一透镜201将入射的投影光转化为平行光之前，还包括：令反射镜203与反射平行光形成45°夹角。
通过令反射镜203与反射平行光形成45°夹角，可以通过调整第一液晶波片组204的位置及角度，使反射平行光到达第二透镜205的光线路径的长度与透射平行光到达第三透镜207的光线路径的长度相等，简化3D影视系统的调试步骤。
进一步的，在上述的3D投影方法中，在令反射镜203与反射平行光形成45°夹角之后，在使用第一透镜201将入射的投影光转化为平行光之前，还包括：令第一液晶波片组204与第二液晶波片组206位于同一平面内。
通过令第一液晶波片组204与第二液晶波片组206位于同一平面内，可以通过调整第一透镜201、反射镜203、第二透镜205及第三透镜207的位置及角度，使反射平行光到达第二透镜205的光线路径的长度与透射平行光到达第三透镜207的光线路径的长度相等，简化3D影视系统的调试步骤。
本发明的一个具体实施例如下所述：
假定入射的投影光的光轴水平，光轴垂直入射第一透镜，第一透镜收缩光路，使透射出的光线近于平行（假定平行），偏振分光棱镜为PBS分光棱镜，由两个直角三棱柱组合而成，接触面为分光镀层。PBS分光棱镜水平放置。光线垂直入射，PBS分光棱镜将光线分为P偏振态的反射平行光，以及S偏振态的透射平行光这两种性质偏振光。反射镜与水平方向45度夹角，设计上要求全波段99.9%的反射平行光45°入射反射镜。第一液晶波片组、第二液晶波片组垂直放置在光路上，反射平行光与透射平行光分别近于垂直入射第一液晶波片组与第二液晶波片组，变为圆偏振态的偏振光。圆偏光经由第二透镜、第三透镜（第二透镜的曲面及第三透镜的曲面与第一透镜的曲面完全重合），使收缩的光路复原。
实际的情况是，投影机的投影光，其光轴可能不在水平面上，从第一透镜透出的光线可能不是平行光，但是设计上要求（尽可能满足）光轴通过各个入射面的几何中心。第一透镜，偏振分光棱镜、反射镜、第一液晶波片组、第二透镜的几何中心均在一条直线上，第二液晶波片组、第三透镜的几何中心均共线。偏振分光棱镜的集合中心及反射镜的几何中心在一条垂线上。各个入射面上的入射角与描述中的入射角相等。
因此进行调试时：微调反射镜（且第二透镜与反射镜45度夹角），当透过透镜1的光线不平行的时候，可以微调第三透镜沿光路方向的位置或角度，调试后使双光路画面在银幕处近于重合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种3D影视系统，其特征在于，包括：反射镜、第一液晶波片组、第二液晶波片组、第二透镜、第三透镜、用于将入射的投影光转化为平行光的第一透镜，以及用于将所述平行光分为反射平行光及透射平行光的偏振分光棱镜；
所述偏振分光棱镜的反射方向设有用于将所述反射平行光反射至所述第一液晶波片组的所述反射镜，所述第一液晶波片组用于将所述反射平行光转变为圆偏振态的反射平行光，其透射方向设有用于将所述圆偏振态的反射平行光转化为第一路发散光的第二透镜；
所述偏振分光棱镜的透射方向设有用于将所述透射平行光转变为圆偏振态的透射平行光的所述第二液晶波片组，所述第二液晶波片组的透射方向设有用于将所述圆偏振态的透射平行光转化为第二路发散光的所述第三透镜；
所述第二透镜的几何中心与所述第三透镜的几何中心位于同一平面内；
所述反射平行光到达所述第二透镜的光线路径与所述透射平行光到达所述第三透镜的光线路径长度相等。
2.根据权利要求1所述的3D影视系统，其特征在于，还包括：用于保护设于其内的所述第一透镜、偏振分光棱镜、反射镜、第一液晶波片组、第二液晶波片组、第二透镜及第三透镜的外壳。
3.根据权利要求1所述的3D影视系统，其特征在于，所述反射镜与所述反射平行光形成45°夹角。
4.根据权利要求1-3任一项所述的3D影视系统，其特征在于，所述第一液晶波片组与所述第二液晶波片组位于同一平面内。
5.一种如权利要求1～4中任一项所述的3D影视系统的3D投影方法，其特征在于，包括：
使用第一透镜将入射的投影光转化为平行光；
通过所述偏振分光棱镜将所述平行光分为反射平行光及透射平行光；
对于所述反射平行光，通过反射镜将所述反射平行光反射至第一液晶波片组；
通过所述第一液晶波片组将所述反射平行光透射至第二透镜；
通过所述第二透镜将所述反射平行光转化为第一路发散光；
对于所述透射平行光，通过第二液晶波片组将所述透射平行光透射至第三透镜，并通过所述第三透镜将其转化为第二路发散光；
令所述第二透镜的几何中心与所述第三透镜的几何中心位于同一平面内；
令所述反射平行光到达所述第二透镜的光线路径与所述透射平行光到达所述第三透镜的光线路径长度相等。
6.根据权利要求5所述的3D投影方法，其特征在于，在使用第一透镜将入射的投影光转化为平行光之前，还包括：令所述反射镜与所述反射平行光形成45°夹角。
7.根据权利要求5-6所述的3D投影方法，其特征在于，在令所述反射镜与所述反射平行光形成45°夹角之后，在使用第一透镜将入射的投影光转化为平行光之前，还包括：令所述第一液晶波片组与所述第二液晶波片组位于同一平面内。
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