CN104272172B - 立体图像装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种能够使光能损失最小化并提高立体图像质量的立体图像装置。所述立体图像装置包括：偏振分束器，其用于基于光的偏振分量反射或透射入射光，以将光分成至少三个不同的方向；反射部件，其用于将被偏振分束器反射的光反射到屏幕；至少一个调制器，其用于调制被反射部件反射的光和透射通过偏振分束器的光；和折射部件，其布置在待入射到偏振分束器上的光的行进方向上，用于使待入射到偏振分束器上的光发生折射。

Description

立体图像装置
技术领域
本发明涉及一种立体图像装置，其能够透射由入射图像信号构成的光的一部分并反射所述光的其余部分以使所述光分离，并使分离的光汇聚在屏幕上以增强亮度。
背景技术
图1是示出了常规偏振分束器的视图。
当具有处于混合态的P偏振光和S偏振光的光入射到偏振分束器(PBS)1上时，P偏振光透射通过偏振分束器1，而S偏振光被偏振分束器1反射。
反射的S偏振光和透射的P偏振光通过菱形棱镜2和3以相同的方向引导。
例如，P偏振光透射通过棱镜，然后通过半波片(延迟器)4变成S偏振光。
因此，具有处于混合态的P偏振光和S偏振光的光通过偏振分束器变成相同的偏振光，例如S偏振光。换言之，具有处于混合态的P偏振光和S偏振光的光具有相同的方向。
利用常规偏振分束器的立体图像装置的工作原理如下。参照美国专利7,857,455号。
如图2所示，从在投影仪中产生图像的图像表面5中发射的光通过投影透镜6，然后被偏振分束器7分成两条光束。
换言之，具有S偏振态和P偏振态的光被偏振分束器7反射或透射通过偏振分束器7。
透射或反射的P偏振分量在通过半波延迟器8时变成S偏振光。S偏振光经由反射部件9和10、起偏器11和调制器12汇聚到投影屏幕上。
调制器12可以例如根据电信号改变偏振态/偏振方向。
另一方面，被偏振分束器7反射的S偏振分量在维持S偏振光在相同方向的状态下经由反射部件13到达投影屏幕。
因此，从图像表面5发射的具有混合偏振态/偏振方向的光变成单一的S偏振光。
但是，利用常规偏振分束器的立体图像装置具有以下问题。
通常，投影仪的垂直出射角为大约15°。在图3中示出了出射角为15度的情况。为了简单起见，图3中省略了起偏器和调制器。
假设偏振分束器和反射部件16之间的距离以及偏振分束器和另一个反射部件17之间的距离分别是h1和h2，且各个反射部件16和17与屏幕18之间的距离分别为L1和L2。
在这种情况下，被反射部件16反射的光和从投影仪发射的光的光轴之间的角θ1为TAN-1(h1/L1)，被反射部件17反射的光和从投影仪发射的光的光轴之间的角θ2为TAN-1(h2/L2)。
附图标记161表示被反射部件16反射的光，附图标记171表示被反射部件17反射的光。
由于角度θ1和θ2产生的屏幕18上的图像失真如下。图4是示出了图3中的部分(A)的放大图。
参照图4，附图标记161表示被反射部件16反射的光，附图标记171表示被反射部件17反射的光。
另外，附图标记162表示被反射部件16反射的光的成像表面，附图标记172表示被反射部件17反射的光的成像表面。
假设屏幕18的高度是H，被反射部件16反射的光的成像表面与屏幕18上的图像之间的高度差d1和被反射部件17反射的光的成像表面与屏幕18上的图像之间的高度差d2如下表示。
d1＝H TAN(θ1),d2＝H TAN(θ2)
因此，被反射部件16和17反射的光束在成像表面上形成了距离差为Δ＝(H/2){TAN(θ1)+TAN(θ2)}的图像。
在h1≒h2＝340mm，L1≒L2＝15000mm，且H＝8500mm的情况下，θ1≒θ2＝1.3度，因此，Δ＝193mm。
这意味着被反射部件16反射的光和被反射部件17反射的光在成像表面上彼此偏离193mm的最大距离。通常，光的光斑尺寸为几毫米。由于与屏幕18的中心的距离增大，因此，图像较不清楚，这会导致使用中的限制。
发明内容
技术问题
为解决上述问题设计的本发明的一个目的在于一种能够提高立体图像的质量并使光能的损失最小化的立体图像装置。
技术方案
根据本发明的一个方面，上述和其它目的可以通过提供一种立体图像装置来实现，所述立体图像装置包括：偏振分束器，其用于基于光的偏振态来反射或透射入射光以将光分成至少三个不同的方向；反射部件，其用于将被偏振分束器反射的光反射到屏幕；至少一个调制器，其用于调制被反射部件反射的光和透射通过偏振分束器的光；和折射部件，其布置在待入射到偏振分束器上的光的行进方向上并适于使待入射到偏振分束器上的光发生折射。
有益效果
根据本发明，可以克服由于在常规立体图像装置中产生的两条光束在屏幕上的未对准引起的图像质量变差和不能实现大屏幕的问题。
换言之，光的路径被分为一条透射光的路径和两条反射光的路径，并且分开的光束在屏幕上组合，从而显著地降低图像的高度误差。
此外，提供了彼此相连同时弯曲的两个偏振分束器，使得入射光的一部分被偏振分束器中的一个反射和透射通过该偏振分束器，并且入射光的其余部分被另一个偏振分束器反射和透射通过该偏振分束器。因此，光束沿着各自的路径分开，从而实现准确的立体图像。
同时，折射部件布置在偏振分束器的前面以防止光入射到偏振分束器处形成的暗区域上，从而防止光能的损失。
换言之，入射到折射部件中心的光被折射，折射的光束彼此均匀间隔开地发射，并入射到偏振分束器上。因为暗区域位于折射光束之间，所以可以防止从折射部件发射的光进入暗区域。
此外，另外的部件可以布置在透射光的路径上以增大透射光的发散角，或另外的部件可以布置在反射光的路径上以减小反射光的发散角，从而减小透射光和反射光之间的高度差并由此显著地减小图像的误差。
另外，偏振分束器包括彼此相连的两个光透射部件和布置在光透射部件之间的偏振分束膜。因此，可以消除被偏振分束器反射的和透射通过偏振分束器的光的像散现象。
同时，与常规立体图像装置相比，可以减小偏振分束器和反射部件之间的距离，从而减小立体图像装置的尺寸并由此实现立体图像装置的紧凑结构。
本领域技术人员会理解，利用本发明可以实现的效果并不限于上文已经特别描述的效果，根据结合附图做出的以下详细描述会更清楚地理解本发明的其它优点。
附图说明
图1是示出用于获得单一偏振的常规偏振分束方法的视图；
图2是示出常规立体图像装置的结构的视图；
图3和图4是说明常规立体图像装置的问题的侧截面图；
图5是示出根据本发明的立体图像装置的基本结构的视图；
图6是示出根据本发明的立体图像装置的偏振分束器中的光的路径的视图；
图7是示出根据本发明的将折射部件添加到立体图像装置的情况下的光的路径的视图；
图8是示出根据本发明的立体图像装置的偏振分束器的另一种形式的视图；
图9是示出在将折射部件添加到立体图像装置的情况下根据本发明的立体图像装置的结构的视图；
图10是示出在将多个不同调制器布置在立体图像装置中的情况下根据本发明的立体图像装置的结构的视图；
图11是示出在将半波延迟器布置在图10的立体图像装置中的情况下根据本发明的立体图像装置的结构的视图；
图12是示出根据本发明的立体图像装置中的光的路径的视图；
图13是示出在根据本发明的立体图像装置中校正透射光的路径的结构的侧视图；和
图14至17是示出在根据本发明的立体图像装置中校正反射光的路径的结构的侧视图。
具体实施方式
下文中，会参照附图描述本发明的优选实施方案。
图5是示出根据本发明的立体图像装置的基本结构的视图。
下文中，为了方便起见图像信号会被称为“光”，因此，术语“光”包括“图像信号”的意思。
如图5中所示，已经从图像表面19发射并通过投影透镜20的光在其具有处于混合态的P偏振光和S偏振光的状态下入射到偏振分束器(PBS)21和22上。
为了方便起见，由附图标记21表示的偏振分束器会被称为第一偏振分束器，由附图标记22表示的偏振分束器会被称为第二偏振分束器。
偏振分束器21和22可以不以单个平板的形状形成。偏振分束器21和22可以形成为使得由偏振分束器21和22限定的部分是弯曲的。
偏振分束器21和22的中心可以位于入射光的光轴上。
第一偏振分束器21和第二偏振分束器22可以彼此相连。第一偏振分束器21和第二偏振分束器22可以布置为使得第一偏振分束器21和第二偏振分束器22朝着不同的方向。
换言之，第一偏振分束器21和第二偏振分束器22可以各自以板形形成，使得第一偏振分束器21的板形和第二偏振分束器22的板形沿不同方向倾斜。
在上述结构中，入射到偏振分束器21和22上的光的一半可以入射到第一偏振分束器21上，而入射到偏振分束器21和22的光的另一半可以入射到第二偏振分束器22上。
偏振分束器21和22透射特定的偏振分量(P偏振分量)并在与光透射的方向不同的方向上反射另一偏振分量(S偏振分量)，以将光分成多个方向。
因此，入射到第一偏振分束器21上的光的P偏振分量被透射，然后行进到屏幕。
另一方面，入射到第一偏振分束器21上的光的S偏振分量被反射，然后沿第一方向(沿图5中向上的方向)行进。
另外，入射到第二偏振分束器22上的光的P偏振分量被透射，然后行进到屏幕。
另一方面，入射到第二偏振分束器22上的光的S偏振分量被反射，然后沿第二方向(沿图5中向下的方向)行进。
换言之，入射光的一部分被反射，入射光的其余部分被透射。
反射光也被分离。反射光的一部分被第一偏振分束器21反射，反射光的其余部分被第二偏振分束器22反射。
另外，透射光也被分离。透射光的一部分透射通过第一偏振分束器21，透射光的其余部分透射通过第二偏振分束器22。
在第一偏振分束器21和第二偏振分束器22之上分别提供反射部件23和24，例如反射镜，其分别与第一偏振分束器21和第二偏振分束器22间隔开。
反射部件23和24的典型实例可以是反射镜。但是，本发明并不限于此。反射部件23和24可以由能够实现反射光的功能的所有元件组成。
由附图标记23表示的反射部件被称为第一反射部件，由附图标记24表示的反射部件被称为第二反射部件。
被第一偏振分束器21和第一反射部件23反射的光以及被第二偏振分束器22和第二反射部件24反射的光各自具有S偏振光。被第一偏振分束器21和第一反射部件23以及被第二偏振分束器22和第二反射部件24反射的光行进到屏幕，然后在屏幕上彼此组合。
可以提供被反射然后沿两个方向行进的光束以将入射光的部分分为两个相等的部分。被反射然后沿两个方向行进的光束具有相同的偏振分量。
同时，透射通过第一偏振分束器21和第二偏振分束器22的光束在具有P偏振分量时沿着光轴行进到屏幕。
在上述结构中，已经通过投影透镜20的光的一半可以到达第一偏振分束器21，然后可以被第一偏振分束器21反射或可以透射通过第一偏振分束器21，透射通过投影透镜20的光的另一半可以到达第二偏振分束器22，然后可以被第二偏振分束器22反射或可以透射通过第二偏振分束器22。
因此，在具有相同尺寸的图像投影到屏幕上的情况下，与常规立体图像装置相比，可以显著地减小偏振分束器21和22与反射部件23和24之间的距离，这意味着可以减小立体图像装置的尺寸。
另一方面，在根据本发明的立体图像装置的偏振分束器21和22与反射部件23和24之间的距离与常规立体图像装置的偏振分束器与反射部件之间的距离相等的情况下，基于上述结构，根据本发明的立体图像装置中投影到屏幕上的图像的尺寸可以显著地大于常规立体图像装置中投影到屏幕上的图像的尺寸。
下文中会详细描述可以如上所述减小立体图像装置的尺寸的原因。
图6示出了透射通过第一偏振分束器21和第二偏振分束器22的光的路径。
如图6中所示，入射到第一偏振分束器21和第二偏振分束器22上的具有直径D的光在其透射通过第一偏振分束器21和第二偏振分束器22时发生折射。
在这种情况下，透射光的大部分透射通过第一偏振分束器21和第二偏振分束器22并移动到第一偏振分束器21和第二偏振分束器22之后。但是，中心的光(具有直径d的光)进入第一偏振分束器21和第二偏振分束器22，然后汇集到一点上。
因此，具有直径为d的光没有到达屏幕而是消逝了。
换言之，光入射到第一偏振分束器21和第二偏振分束器22之间限定的弯曲部分上，然后汇集到一点上而形成暗区域(DA)。
已经通过偏振分束器21和22的光的一部分通过暗区域(DA)。此时，光的能量降低。因此，屏幕上的发光强度降低，以致屏幕的整体区域相对变暗。
因此，必须提供能够解决上述问题的校正方法。
图7示出了与这种校正方法相关的结构。
如图7中所示，提供了折射率和厚度与第一偏振分束器21和第二偏振分束器22的折射率和厚度相似的折射部件25和26。
折射部件25和26可以各自以板形形成。但是，本发明并不限于此。
与第一偏振分束器21对应的折射部件25被称为第一折射部件，与第二偏振分束器22对应的折射部件26被称为第二折射部件。
第一折射部件25的形状与第一偏振分束器21的形状相似，第二折射部件26的形状与第二偏振分束器22的形状相似。
换言之，第一折射部件25位于光轴上方，第二折射部件26位于光轴下方。第一折射部件25和第二折射部件26彼此相连。在第一折射部件25和第二折射部件26的中心处形成弯曲部分。
第一折射部件25和第二折射部件26可以以对称的方式分别朝向第一偏振分束器21和第二偏振分束器22。
第一折射部件25和第二折射部件26在第一折射部件25和第二折射部件26彼此相连的状态下沿不同的方向倾斜。
在上述结构中，光束的路径形成如下。
入射到折射部件25和26上的光束发生折射，以致光束的路径发生变化。光束移动到偏振分束器21和22。
此时，在折射部件25和26的中心与偏振分束器21和22之间形成不通过光束的空区域(EA)，这是因为折射部件25和26的中心是弯曲的。
入射到图6中所示的暗区域(DA)上的光的入射路径对应于图7中所示的空区域(EA)。因为由于光被折射部件25和26折射，光不再行进到空区域(EA)，所以光不再入射到暗区域(DA)上。因此，可以防止由于光消减造成的光的损失。
图8是示出了一种减少可能在偏振分束器中发生的像散的方法的视图。
图8中示出了第一偏振分束器21、第一折射部件25和第一反射部件23。但是，第一偏振分束器21、第一折射部件25和第一反射部件23的描述同样适用于第二偏振分束器22、第二折射部件26和第二反射部件24。
当已经通过第一折射部件25的光到达第一偏振分束器21时，P偏振光透射通过第一偏振分束器21，而S偏振光被第一偏振分束器21的整个表面反射，然后行进到第一反射部件23。
此时，与反射光的路径长度相比，透射光的路径长度增加了第一偏振分束器21的厚度T。这是因为反射光不是在第一偏振分束器21中移动，然后被反射，而是被第一偏振分束器21的表面反射，而透射光通过第一偏振分束器21。
在这种情况下，可能由于反射光和透射光的路径长度差而发生光的像散。
为了校正这种像散，必须使被第一偏振分束器21反射的光的长度和透射通过第一偏振分束器21的光的长度相等。
因此，通过将具有相同厚度的两个光透射部件211和212结合来形成第一偏振分束器21。偏振分束膜213布置在光透射部件211和212之间。
假设第一偏振分束器21的厚度为T，光透射部件211和212中每个的厚度为t，T＝2t(忽略偏振分束膜的厚度)。
为了方便起见，假设位于前侧的光透射部件211的厚度为t1，位于后侧的光透射部件212的厚度为t2。
入射光的P偏振光通过前侧光透射部件211、偏振分束膜213和后侧光透射部件212。此时，透射光在第一偏振分束器21中的路径长度为t1+t2。
另一方面，入射光的S偏振光通过前侧光透射部件211，到达偏振分束膜213并被偏振分束膜213反射，然后通过前侧光透射部件211。
此时，反射光在第一偏振分束器21中的路径长度为t1+t1。因为如上所述t1＝t2，所以反射光的路径长度和透射光的路径长度相等。因此，可以防止像散的发生。
反射光和透射光的入射角、透射角和反射角并不恰好是0。但是，因为第一偏振分束器21和构成第一偏振分束器21的光透射部件211和212非常薄，所以可以忽略由于角度造成的路径长度变化。
图9是示出根据本发明的偏振分束方法的基本构造的视图。
反射的S偏振光部分被分为两个相等的部分。因此，投影透镜20的光轴和第一反射部件23之间的距离以及投影透镜20的光轴和第二反射部件24之间的距离减小了一半。例如，投影透镜20的光轴和第一反射部件23之间的距离以及投影透镜20的光轴和第二反射部件24之间的距离可以是75mm。
根据本发明的偏振分束方法中的上述距离相当于图2中所示的常规偏振分束方法中为340mm的距离的1/4，这意味着与在图2中所示的屏幕18上的成像表面的角度误差θ1和θ2减小到在使用常规方法时的角度误差θ1和θ2的1/4。
然后，会给出将图9中所示的结构应用于具有增强的亮度的立体图像装置的情况的描述。
参照图10，被第一反射部件23和第二反射部件24反射的S偏振光分别通过第一调制器27a和第三调制器27c来调制。
另一方面，透射通过第一偏振分束器21和第二偏振分束器22的P偏振光通过第二调制器27b来调制。
第一调制器27a和第三调制器27c提供为使得第一调制器27a和第三调制器27c具有相同的相位延迟功能。第二调制器27b提供为使得第二调制器27b与第一调制器27a和第三调制器27c具有半波长相位差。
第一调制器27a和第三调制器27c根据电信号来转换S偏振光的状态。例如，第一调制器27a和第三调制器27c将S偏振光的状态从线偏振态转换为圆偏振态。
同时，透射通过偏振分束器21和22的P偏振光在通过第二调制器27b时被调制为S偏振光。同时，P偏振光的状态被从线偏振态调制为圆偏振态。
第一调制器27a和第三调制器27c在维持S偏振光的同时将S偏振光的状态从线偏振态转换到圆偏振态。因此，第一调制器27a和第三调制器27c执行1/4波长相位延迟功能。
另一方面，第二调制器27b在将P偏振光转换为S偏振光(执行1/2波长相位延迟功能)的同时将P偏振光的状态从线偏振态转换为圆偏振态(执行1/4波长相位延迟功能)。因此，第二调制器27b执行总共为3/4波长的相位延迟功能。
在图10中所示的实施方案中，第一调制器27a至第三调制器27c可以彼此隔离或彼此间隔开。
这是因为，在第一调制器27a、第二调制器27b和第三调制器27c为依次布置的状态下，第一调制器27a和第三调制器27c中产生的相位延迟特征与第二调制器27b中产生的相位延迟特征不同。
图11是示出将另一个元件添加到图10中所示的实施方案中的另一个实施方案的视图。
图11示出了在图10中所示的结构中添加了半波延迟器28的结构，所述半波延迟器将透射通过第一偏振分束器21和第二偏振分束器22的P偏振光转换为S偏振光。
换言之，半波延迟器28布置在第一偏振分束器21和第二偏振分束器22的后方，并且布置在第二调制器27b的前方。
换言之，半波延迟器28布置在第一偏振分束器21和第二偏振分束器22与第二调制器27b之间。
在上述结构中，已经通过半波延迟器28的光和被第一反射部件23和第二反射部件24反射的光具有相同偏振光、即S偏振光的特征。
因此，可以利用单个大型调制器代替第一调制器27a、第二调制器27b、和第三调制器27c来将偏振光从线偏振态转换为圆偏振态。单个大型调制器可以将入射光的相位延迟1/4波长以将光从线偏振态转换为圆偏振态。
同时，虽然没有示出，但是半波延迟器28可以布置在第一反射部件23和第一调制器27a之间和/或第二反射部件24和第三调制器27c之间。
在沿着反射路径移动的偏振光和沿着透射路径移动的偏振光两者到达屏幕的情况下，偏振光必须变成单一的偏振光(P偏振光或S偏振光)。
因此，在半波延迟器28布置在透射路径上的情况下，到达屏幕的偏振光可以以S偏振态在屏幕上形成图像。
另一方面，在半波延迟器28布置在反射路径上的情况下，到达屏幕的偏振光可以以P偏振态在屏幕上形成图像。
根据如上所述的本发明，以重叠方式投影到屏幕上的光束的路径的数量为3。
换言之，光束的路径包括第一路径，光沿着所述第一路径透射通过第一偏振分束器21和第二偏振分束器22，然后投影到屏幕上；第二路径，光沿着所述第二路径被第一偏振分束器21和第一反射部件23反射，然后投影到屏幕上；和第三路径，光沿着所述第三路径被第二偏振分束器22和第二反射部件24反射，然后投影到屏幕上。
然后，会给出克服被第一偏振分束器21和第二偏振分束器22反射的光的成像表面与透射通过第一偏振分束器21和第二偏振分束器22的光的成像表面之间的差异以在屏幕上提供具有相同尺寸的图像的方法的描述。
图12示出了首先被第一偏振分束器21和第二偏振分束器22反射，然后被第一反射部件23和第二反射部件24反射的光的成像表面与透射通过第一偏振分束器21和第二偏振分束器22的光的成像表面之间的高度差Δ。
附图标记219表示透射通过第一偏振分束器21的光的成像表面，附图标记229表示透过第二偏振分束器22的光的成像表面。
附图标记239表示被第一反射部件23反射的光的成像表面，附图标记249表示被第二反射部件24反射的光的成像表面。
沿着反射路径移动的光束的成像表面239和249位于沿着透射路径移动的光束的成像表面219和229的前面。由于这种位置上的差异产生了高度差Δ。
利用以下四种方法可以减小高度差Δ。
第一种方法为如图13中所示利用透镜29来增加透过第一偏振分束器21和第二偏振分束器22的光的发散角。
透镜可以具有凹透镜的特征以增加光的发散角。
在该方法中，通过透镜29执行校正后的光路299比通过透镜29执行校正前的光路298发散得多，以致增加了屏幕上的图像的尺寸。
参照图13，由实线表示的透射路径表示通过透镜29执行校正之前的路径298，由虚线表示的透射路径表示通过透镜29执行校正后的路径299。
可以看出，由虚线表示的路径比由实线表示的路径发散得多。
因此，由沿着透射路径移动的光束在屏幕上形成的图像的尺寸变得等于由沿着反射路径移动的光束在屏幕上形成的图像的尺寸，由此可以消除上述高度差Δ。
此时，应注意，透镜29必须布置在两条反射路径之间，使得沿着反射路径移动的光束不妨碍透镜29。
消除高度差Δ的第二种方法是如图14中所示布置透镜30和31以减小光束反射路径上的光束的发散角。
透镜30和31可以具有凸透镜的特征以在一定程度上减小光束的发散角。
透镜30和31可以在透镜30和31位于被第一反射部件23和第二反射部件24反射的光束行进的路径上的状态下布置为邻近第一反射部件23和第二反射部件24。
在该方法中，通过透镜30和31执行校正之后的光路309和319比通过透镜30和31执行校正之前的光路308和318发散得少，以致减小了屏幕上的图像的尺寸。
参照图14，由实线表示的反射路径表示通过透镜30和31执行校正之前的路径308和318，由虚线表示的反射路径表示通过透镜30和31执行校正之后的路径309和319。
可以看出，由虚线表示的路径比由实线表示的路径发散得少。
因此，由沿着反射路径移动的光束在屏幕上形成的图像的尺寸变得等于由沿着透射路径移动的光束在屏幕上形成的图像的尺寸，由此可以消除上述高度差Δ。
此时，应注意，透镜30和31必须偏离透射路径，使得沿着透射路径移动的光束不妨碍透镜30和31。
另一方面，可以使用如图15所示的利用板或棱镜32和33减小光束的发散角来校正光束的路径的方法，代替使用如图14所示的利用透镜30和31的校正方法。
这是消除高度差Δ的第三种方法。
板或棱镜32和33可以具有凸透镜的特征以在一定程度上减小光束的发散角。
板或棱镜32和33可以在板或棱镜32和33位于被第一反射部件23和第二反射部件24反射的光束行进的路径上的状态下布置为邻近第一反射部件23和第二反射部件24。
在该方法中，通过板或棱镜32和33执行校正之后的光路329和339比通过板或棱镜32和33执行校正之前的光路328和338发散得少，以致减小了屏幕上的图像的尺寸。
参照图15，由实线表示的反射路径表示通过板或棱镜32或33执行校正之前的路径328和338，由虚线表示的反射路径表示通过板或棱镜32和33执行校正之后的路径329和339。
可以看出，由虚线表示的路径比由实线表示的路径发散得少。
因此，由沿着反射路径移动的光束在屏幕上形成的图像的尺寸变得等于由沿着透射路径移动的光束在屏幕上形成的图像的尺寸，由此可以消除上述高度差Δ。
此时，应注意，板或棱镜32和33必须偏离透射路径，使得沿着透射路径移动的光束不妨碍板或棱镜32和33。
消除高度差Δ的第四种方法为使用如图16所示的反射部件-棱镜组合件(反射镜-棱镜组合件)34和35。
反射部件-棱镜组合件34和35配置为使得如图14或图15中所示的透镜30和31或板或棱镜32和33简单且方便地与反射部件间隔开。
反射部件-棱镜组合件34和35减小了光束的发散角。
反射部件-棱镜组合件34和35可以位于被第一偏振分束器21和第二偏振分束器22反射的光束行进的路径上。
在该方法中，通过反射部件-棱镜组合件34和35执行校正之后的光路349和359比通过反射部件-棱镜组合件34和35执行校正之前的光路348和358发散得少，以致减小了屏幕上的图像的尺寸。
参照图16，由实线表示的反射路径表示通过反射部件-棱镜组合件34和35执行校正之前的路径348和358，由虚线表示的反射路径表示通过反射部件-棱镜组合件34和35执行校正之后的路径349和359。
可以看出，由虚线表示的路径比由实线表示的路径发散得少。
因此，由沿着反射路径移动的光束在屏幕上形成的图像的尺寸变得等于由沿着透射路径移动的光束在屏幕上形成的图像的尺寸，由此可以消除上述高度差Δ。
同时，即使在使用如图17中所示的具有两个偏振分束表面36和37的由棱镜38构成的偏振分束器时也可以提供相同的效果。
换言之，偏振分束器可以包括彼此相连同时倾斜的偏振分束表面36和37和棱镜38。
具有特定方向的偏振光(例如P偏振光)透射通过偏振分束表面36和37。
另一方面，具有另一方向的偏振光(例如S偏振光)被偏振分束表面36和37反射，并通过棱镜38来校正反射光的路径。
换言之，校正反射光的路径，使得反射光的路径发散得少。
同时，折射部件39和40可以布置在偏振分束器前面。折射部件39和40的功能和结构与图7中所示的折射部件25和26的功能和结构相同。
因此，折射部件39和40的描述会用图7中所示的折射部件25和26的描述替换，因而会被省略。
根据如上所述的本发明，可以减小反射光的行进路径和透射光的行进路径之间的差异，从而获得高质量的立体图像。
另外，与常规立体图像装置相比，可以减小立体图像装置的元件之间的距离，从而减小了立体图像装置的整体尺寸。
本领域技术人员会理解，在不偏离本发明的精神和基本特征的情况下，本发明可以以本文中列出的形式之外的其它具体形式来实施。因此，以上描述在所有方面都会被理解为说明性而非限制性的。本发明的范围应由所附权利要求的合理解释来确定，且本发明的等同范围之内的所有变化都确定在本发明的范围之内。

Claims (14)

1.一种立体图像装置，包括：
偏振分束器(21、22)，其适于将入射光分成：(a)具有第一偏振态的透射光，和(b)具有第二偏振态的第一和第二反射光，所述第二偏振态与所述第一偏振态不同，
其中，所述偏振分束器具有彼此相连的至少两个板，且两个板的结合部位于所述入射光的路径上；
第一和第二反射部件(23、24)，其配置为调整所述第一和第二反射光的路径，使得所述透射光与所述第一和第二反射光投影以在成像表面上形成单一立体图像；
其中，通过在所述成像表面上的大致相同的区域处使来自所述透射光的第一图像和来自所述第一和第二反射光的第二图像重叠而形成所述单一立体图像，并且
其中，通过在所述成像表面上使所述第一和第二反射光与其之间的非重叠区域结合而形成所述第二图像；
第一、第二和第三偏振调制器(27a、27b、27c)，其能够选择性地将所述透射光与所述第一和第二反射光的偏振态在第一和第二圆偏振态之间切换，
其中，所述第一和第二圆偏振态为互相交叉的圆偏振态，
其中，控制所述第一、第二和第三偏振调制器以选择性地将所述透射光与所述第一和第二反射光的偏振态切换为在给定时刻具有相同的偏振态，
其中，所述装置还包括用于1/4波长相位延迟的单元。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述偏振分束器包括分别具有两个板的形式的第一偏振分束器(21)和第二偏振分束器(22)，
其中，所述第一偏振分束器(21)和所述第二偏振分束器(22)彼此相连为具有V形，和
其中，所述第一偏振分束器(21)和所述第二偏振分束器(22)之间的所述结合部形成位于所述入射光的路径的中心线上的边缘。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第一偏振分束器(21)和所述第二偏振分束器(22)朝屏幕的方向弯曲。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述两个板关于所述入射光的路径是对称的。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括：
透镜(29)，其放置在透射通过所述偏振分束器(21、22)的透射光的路径上，
其中，所述透镜(29)适于增大所述透射光的发散角。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，第一和第二反射部件(23、24)中的每个都包括反射镜。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述第一偏振态为P偏振，所述第二偏振态为S偏振。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括：
半波延迟器(28)，其用于使所述透射光、所述第一和第二反射光具有相同的偏振态。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括：
折射部件(25、26)，其布置在待入射到所述偏振分束器(21、22)上的入射光行进的方向上，以使待入射到所述偏振分束器(21、22)上的光折射，
其中，所述折射部件(25、26)包括在所述入射光的光轴的一侧提供的第一折射部件(25)和在所述入射光的光轴的另一侧提供的第二折射部件(26)。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述折射部件(25、26)使光折射，以防止所述光入射到提供在所述偏振分束器(21、22)上的暗区域上而使所述入射光变暗。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述入射光依次通过所述折射部件(25、26)和所述偏振分束器(21、22)，和
其中，在所述折射部件(25、26)和所述偏振分束器(21、22)之间形成没有光分布于其中的空区域。
12.根据权利要求9所述的装置，还包括：
至少两个板或透镜(30、31)，其提供在分别被所述第一和第二反射部件(23、24)反射的光的路径上，以减小被所述第一和第二反射部件(23、24)反射的光的发散角来校正所述光的路径。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述第一和第二反射部件(23、24)形成为第一棱镜和第二棱镜，和
其中，所述第一棱镜和所述第二棱镜还配置为减小所述第一和第二反射光的发散角。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述偏振分束器(21、22)形成为棱镜(38)的表面。
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