CN105093801A - 一种基于色彩分割的单机立体投影装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于色彩分割的单机立体投影装置，仅包括一台投影机，该投影机包括光源、带通色轮、成像装置以及投影镜头；所述光源、带通色轮、成像装置依次对应间隔设置形成光路，所述投影镜头设置在成像装置的反射或透射路径上，所述光源发出的光通过带通色轮射入成像装置后，成像装置将其反射或透射入投影镜头。与现有技术相比，本发明具有投影效果好、成本低、安装方便等优点。

Description

一种基于色彩分割的单机立体投影装置

技术领域

本发明涉及一种投影装置，尤其是涉及一种基于色彩分割的单机立体投影装置。

背景技术

目前，投入商业运行的主流立体投影技术可以分为三类：主动立体显示系统、被动偏振立体显示系统和光谱分离立体显示系统。

主动立体用一台刷新率为120Hz左右的投影机交替输出左右眼画面，配合可以左右交替开关的LCD立体眼镜同步切换实现左、右眼图像的分离，立体效果很好。但是主动立体眼镜成本较高，而且立体眼镜的频繁开关闪烁会给眼睛带来不适，光线通过液晶立体眼镜片后亮度损失也很大。眼镜需要定时充电、每次使用前需打开开关。

被动偏振立体投影基于光的偏振态原理，用振动方向相互垂直(或圆偏振光方向相反)的两束偏振光把两幅图像投射到银幕上，再用透光方向垂直的两个偏振镜片观看，两只眼睛就会看到不同的图像，从而得到立体画面。偏振立体投影除了对屏幕的偏振性要求很高，在投影过程中还存在严重的光损问题，要求屏幕的增益较高。此外，偏振立体投影采用的金属幕存在严重的太阳效应和金属眩光问题。

上述的主动立体和被动偏振立体投影作为目前单机立体投影的主要方式，被市场上大量厂商应用，如索尼和RealD，但如前所述，这些立体方式要么存在亮度损失大、眼镜笨重、须定时充电、观看角度限制等弊端，要么具有实施成本和使用成本高的缺点。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种投影效果好、成本低、安装方便的基于色彩分割的单机立体投影装置。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

一种基于色彩分割的单机立体投影装置，其特征在于，仅包括一台投影机，该投影机包括光源、带通色轮、成像装置以及投影镜头：所述光源、带通色轮、成像装置依次对应间隔设置形成光路，所述投影镜头设置在成像装置的反射或透射路径上，所述光源发出的光通过带通色轮射入成像装置后，成像装置将其反射或透射入投影镜头。

所述带通色轮包括转轴、与转轴连接的驱动电路、套置在转轴外围可绕转轴旋转的色轮本体、以及分别设置在色轮本体上的第一带通滤光片和第二带通滤光片。

所述第一带通滤光片和第二带通滤光片均为半圆形。

所述第一带通滤光片和第二带通滤光片呈左右相对设置。

所述光源、带通色轮的一侧与成像装置依次对应设置后形成光路，设置在色轮本体上的第一带通滤光片和第二带通滤光片随着色轮本体绕转轴旋转，当第一带通滤光片旋转到与光源、成像装置对应的一侧位置时，光源发出的光通过第一带通滤光片传输到成像装置，当第二带通滤光片旋转到与光源、成像装置对应的一侧位置时，光源发出的光通过第二带通滤光片传输到成像装置，从而光源发出的光经旋转的带通色轮的第一带通滤光片、第二带通滤光片按时序生成光序列。

所述第一带通滤光片、第二带通滤光片为RGB三通道窄带多带通滤光片；所述第一带通滤光片与第二带通滤光片的波段为互补关系，光源发出的光经第一带通滤光片、第二带通滤光片按时序分别生成两组不同波长的光序列R1、G1、B1和光序列R2、G2、B2后，光序列R1、G1、B1和光序列R2、G2、B2分别传输到成像装置上生成两组同一表现内容的不同时序图像，两组时序图像按照时序先后被投影镜头投影到外部的投影幕上，经投影幕反射后被观影人佩戴的立体眼镜的左右眼镜片分别接收。

所述的成像装置为数字微镜装置DMD或LCD芯片或LCOS成像芯片。

所述的光源是激光固态光源或超高压水银灯或LED光源或氩弧灯。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、由于采用单台投影机作为立体投影输出信号，有效避免了现有技术中的重影、鬼影等现象。

2、由于采用单台投影机，建设成本和使用成本大幅降低。

3、由于采用单台投影机，安装时无需考虑双机重合问题，减少安装难度。

4、由于采用单台投影机，使用中不会出现左右眼亮度不均的问题。

5、由于使用单台投影机，更有利于搭建带融合的多通道立体投影。

6、由于使用色彩分割立体方式，无金属幕布要求。

7、眼镜佩戴方便，无方向要求，无需开关、无需电源、无需充电。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的带通色轮的第一带通滤光片的工作原理图；

图3为本发明的带通色轮的第二带通滤光片的工作原理图；

图4为本发明的带通色轮的第一带通滤光片输出光序列的时序示意图；

图5为本发明的带通色轮的第二带通滤光片输出光序列的时序示意图；

图6为本发明的带通色轮的第一带通滤光片输出的带通波段示意图；

图7为本发明的带通色轮的第二带通滤光片输出的带通波段示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明一种基于色彩分割的单机立体投影装置，仅包括一台投影机，该投影机包括光源7、带通色轮4、成像装置6以及投影镜头3；光源7、带通色轮4、成像装置6依次对应间隔设置形成光路，投影镜头3设置在成像装置6的反射或透射路径上，光源7发出的光通过带通色轮4射入成像装置6后，成像装置6将其反射或透射入投影镜头3。观众通过无源立体眼镜2观看本发明单机立体投影装置投影到投影幕1上的立体影像。

光源7是激光固态光源或超高压水银灯或LED光源或氩弧灯。成像装置6是数字微镜装置DMD或LCD芯片或LCOS芯片。

带通色轮4包括转轴，与转轴连接的驱动电路，套置在转轴外围可绕转轴旋转的色轮本体，分别设置在色轮本体上的第一带通滤光片41、第二带通滤光片42。驱动电路可以是电动机等现有技术的驱动电路。第一带通滤光片41、第二带通滤光片42均为半圆形，其左右相对镶嵌在色轮本体上。

光源7发出的光通过带通色轮4的第一带通滤光片41、第二带通滤光片42后分别产生左、右眼图像。

如图2和图3所示，光源7、成像装置6与带通色轮4的一侧对应设置形成光路，设置在色轮本体4上的第一带通滤光片41、第二带通滤光片42随着色轮本体绕转轴旋转，光源7发出的光仅能通过带通色轮4的一侧传输到成像装置6上，当第一带通滤光片41旋转到与光源7、成像装置6对应的一侧位置时，光源7发出的光通过第一带通滤光片41传输到成像装置6，当第二带通滤光片42旋转到与光源7、成像装置6对应的一侧位置时，光源7发出的光通过第二带通滤光片42传输到成像装置6，从而光源7发出的光经旋转的带通色轮4的第一带通滤光片41、第二带通滤光片42按时序生成光序列。

如图6和图7所示，第一带通滤光片41、第二带通滤光片42为RGB三通道窄带多带通滤光片，第一带通滤光片41与第二带通滤光片42的通过的光波段为互补关系。如图4和图5所示，光源7发出的光经第一带通滤光片41、第二带通滤光片42过滤按时序分别生成两组不同波长的光序列R1、G1、B1和光序列R2、G2、B2后，光序列R1、G1、B1和光序列R2、G2、B2分别传播到成像装置6上生成两组具有微小差别的同一表现内容的不同时序图像R1G1B1和R2G2B2，并经过成像装置6反射或透射到投影镜头3后，两组时序图像按照时序先后被投影镜头3投影到外部的投影幕1上，观影人佩戴无源立体眼镜2，该无源立体眼镜2具有特殊透光性，其左眼镜片21的带通光波段与带通色轮4的第一带通滤光片41对应，只能通过经过第一带通滤光片41的时序图像R1G1B1，其右眼镜片22的带通光波段与带通色轮4的第二带通滤光片42对应，只能通过经过第二带通滤光片42的时序图像R2G2B2，从而使时序图像R1G1B1进入观影人的左眼形成“左眼图像”，时序图像R2G2B2进入观影人的右眼形成“右眼图像”。由于人眼的生理特性，视觉具有暂留效应，左右眼两幅具有微小视差的图像在大脑中结合呈现出立体的视觉效果。由于第一带通滤光片41与第二带通滤光片42的通过的光波段为互补关系，没有重叠，因此无源立体眼镜2的左右眼镜片接收到的左眼图像和右眼图像相互之间不受干扰。

本发明还可以在成像装置6与投影镜头3之间设置棱镜系统5，对成像装置6输出的光进行优化，提高图像的亮度、对比度等性能。

综上所述，本发明由于采用单台投影机作为立体投影输出信号，安装时无需考虑双机重合问题，降低了安装难度，降低了建设成本和使用成本，更有利于搭建带融合的多通道立体投影；本发明由于通过设置在色轮本体上的半圆形第一带通滤光片和第二带通滤光片的带通光波段为互补关系，并且第一带通滤光片、第二带通滤光片随色轮本体旋转，使光源发出的光分别形成波长互补的时序光序列，因此通过成像装置、投影镜头最终分别进入观影人左右眼的左眼图像和右眼图像没有重叠，相互之间不受干扰，避免了现有技术使用左右两台投影机分别生成左眼图像和右眼图像的存在的重影、鬼影等现象，并且左眼图像和右眼图像亮度一致；本发明由于使用色彩分割立体方式，无金属幕布要求；本发明由于采用单台投影机，无源立体眼镜佩戴方便，无方向要求，无需开关、无需电源、无需充电。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种基于色彩分割的单机立体投影装置，其特征在于，仅包括一台投影机，该投影机包括光源、带通色轮、成像装置以及投影镜头；所述光源、带通色轮、成像装置依次对应间隔设置形成光路，所述投影镜头设置在成像装置的反射或透射路径上，所述光源发出的光通过带通色轮射入成像装置后，成像装置将其反射或透射入投影镜头。

2.根据权利要求1所述的一种基于色彩分割的单机立体投影装置，其特征在于，所述带通色轮包括转轴、与转轴连接的驱动电路、套置在转轴外围可绕转轴旋转的色轮本体、以及分别设置在色轮本体上的第一带通滤光片和第二带通滤光片。

3.根据权利要求2所述的一种基于色彩分割的单机立体投影装置，其特征在于，所述第一带通滤光片和第二带通滤光片均为半圆形。

4.根据权利要求2所述的一种基于色彩分割的单机立体投影装置，其特征在于，所述第一带通滤光片和第二带通滤光片呈左右相对设置。

5.根据权利要求2所述的一种基于色彩分割的单机立体投影装置，其特征在于，所述光源、带通色轮的一侧与成像装置依次对应设置后形成光路，设置在色轮本体上的第一带通滤光片和第二带通滤光片随着色轮本体绕转轴旋转，当第一带通滤光片旋转到与光源、成像装置对应的一侧位置时，光源发出的光通过第一带通滤光片传输到成像装置，当第二带通滤光片旋转到与光源、成像装置对应的一侧位置时，光源发出的光通过第二带通滤光片传输到成像装置，从而光源发出的光经旋转的带通色轮的第一带通滤光片、第二带通滤光片按时序生成光序列。

6.根据权利要求5所述的一种基于色彩分割的单机立体投影装置，其特征在于，所述第一带通滤光片、第二带通滤光片为RGB三通道窄带多带通滤光片；所述第一带通滤光片与第二带通滤光片的波段为互补关系，光源发出的光经第一带通滤光片、第二带通滤光片按时序分别生成两组不同波长的光序列R1、G1、B1和光序列R2、G2、B2后，光序列R1、G1、B1和光序列R2、G2、B2分别传输到成像装置上生成两组同一表现内容的不同时序图像，两组时序图像按照时序先后被投影镜头投影到外部的投影幕上，经投影幕反射后被观影人佩戴的立体眼镜的左右眼镜片分别接收。

7.根据权利要求1所述的一种基于色彩分割的单机立体投影装置，其特征在于，所述的成像装置为数字微镜装置DMD或LCD芯片或LCOS成像芯片。

8.根据权利要求1所述的一种基于色彩分割的单机立体投影装置，其特征在于，所述的光源是激光固态光源或超高压水银灯或LED光源或氩弧灯。