CN1068755C - 三维图像投影装置 - Google Patents

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Abstract

一种三维图像投影装置，包括一个用于投影三维图像的投影器，一个用于接收三维图像的屏幕，以及一副左右偏振目镜有不同偏振方向的偏振眼镜，其中投影器包括一个光源，一个用于聚焦光源发出光的会聚透镜，用于接收光源发出的光并形成左眼和右眼图像的图像形成装置，变偏装置用来使左眼和右眼偏振方向互不相同，以及一个投影透镜用来将左眼和右眼图像放大在屏幕上。因此，用单个投影器即可提供三维图像。

Description

三维图像投影装置
本发明涉及一种三维图像投影装置，尤其涉及偏振眼镜型三维图像投影装置，它通过使用液晶组件或相位延迟片，用一个单投影器提供三维图像。
三维图像投影装置根据是否带上偏振眼镜看图像而被分为眼镜型及非眼镜型。
非眼镜型的三维图像投影装置用双凸透镜或光栅分别提供左眼图像和右眼图像，而不必戴偏振眼镜看三维图像。然而用双凸透镜或光栅提供三维图像极大地限制了视角的范围。
眼镜型的三维图像投影装置分为快门型和偏振型。快门型的投影装置用单投影器交替地投影左眼图像和右眼图像。观看者可戴上与交替投影频率同步动作的快门眼镜观看三维图像。液晶器件通常作为快门眼镜的快门。当投影器投影左眼图像时，左眼快门打开，同时右眼快门关上，反之当投影右眼图像时，右眼快门打开，左眼快门关上。尽管这种快门型的投影装置具有无视角限制的优点，  然而观看者必须戴上电气连接到该投影器上的很重的快门眼镜，而且这种装置操作复杂。
其他的眼镜型三维图像投影装置，即，偏振型的投影装置使用两个投影器分别投影左眼图像和右眼图像。图1是这种投影器之一的示意图。
如图所示，这种投影器包括一个光源10，一个聚焦透镜20，一个偏振片30，一个液晶组件40，一个投影透镜50。
光源10是由一个象卤灯、钨灯或氙灯这样的光源12和一个反射镜14提供的。聚焦透镜20聚集由光源10发出的光。第一偏振片32放在聚焦透镜20和液晶组件40之间，用于偏振透过聚焦透镜20的光。由第一个偏振片32产生的偏振光通过液晶组件40，电压是根据视频信号加到该液晶组件40上。通过液晶组件40的光通过第二个偏振片34和投影透镜50，到达屏幕60，这样形成一幅图像。
偏振型的三维图像投影装置是用如上所述构成的左眼投影器和右眼投影器提供的。左眼和右眼投影器，有不同方向的偏振片，分别投影左眼和右眼图像。观看者通过戴上和投影在屏幕上的图像相同偏振方向的左右偏振片就可以欣赏三维图像。
偏振型的三维图像投影装置具有观看舒适的优点，因为和非眼镜型的投影装置比较它具有相对轻的镜片和大的视角。
这样的三维图像投影装置因为需要两个投影器而体积过大，造价高。
本发明的目在于提供一种用单个投影器提供三维图像的眼镜型三维图像投影装置。
为了达到上述的目的，所提供的三维图像投影装置，包括：一个用于投影三维图像的投影器；一个接收所投影的三维图像的屏幕；及一副左眼镜片和右眼镜片具有不同偏振方向的偏振眼镜，其中该投影器包括一个光源；一个会聚透镜，用于会聚从光源发出的光；图像形成装置，用于接收从光源发出的光并且形成左眼和右眼图像。变偏装置，用于使左眼图像和右眼图像的偏振方向不同；以及一个投影透镜，用于把左眼图像和右眼图像放大在屏幕上。
参考附图详述一个最佳实施例将使本发明的上述目的和优点更为清晰，在附图中：
图1为传统三维图像投影装置中的投影器的光学结构示意图。
图2为根据本发明的三维图像投影装置中的投影器的光学结构示意图。
图3为根据本发明的用于同时形成左右眼图像的图像形成器的前视图。
除了投影器本身外，本发明的三维图像投影装置包括一个用于接收投影图像的屏幕和一副左右偏振目镜片有不同偏振方向的偏振眼镜(未画出)。
图2表示关于屏幕160的投影器。
参照图2，根据本发明的投影器包括光源110，用于发光，会聚透镜120，用于聚焦光源110发出的光，图像形成装置130，用通过会聚透镜120会聚的光形成左右眼图像。变偏装置140，用来使在图像形成装置130中形成的左眼和右眼图像的偏振方向互不相同。及一个投影透镜150，用于放大图像并成像于屏幕160上。光源110包括灯112和一个反射镜114将灯112发出的光反射向图像形成装置130。
反射镜114的构成最好能使被反射的光与投影器的光轴相平行传播。
图像形成装置130最好是液晶装置，它包括第一偏振片131，液晶组件133，包括一对平行透明电极层(未画出)以及介于透明电极层之间的液态分子层(未画出)，及第二偏振片139。图像形成装置130接收光源110发出的光，由此形成一个图像。
由光源110发出的光经第一偏振片131后产生偏振光，并且通过由一个电源(未画出)根据左右眼图像的信号施加上了交变电压的液晶组件133，再通过第二偏振片139。因此，图像形成装置130交替形成按预定的相同方向偏振的左眼图像和右眼图像。变偏装置140周期性交替使左右眼图像的相同偏振方向互不相同。也就是说，变偏装置140使由图像形成装置130产生的左眼图像的偏振方向与观看者所戴的偏振眼镜的左偏振目镜片的偏振方向相同，使由图像形成装置130产生的右眼图像的偏振方向与偏振眼镜的右偏振目镜片的偏振方向相同。左右眼图像偏振方向的变化周期与图像形成装置130交替生成左右眼图像的周期相等。因此，由于不同偏振方向的左右眼图像经由投影透镜150交替地投影于屏幕160上，观看者通过戴具有与左右眼图像依据方向分别相同的左右偏振目镜片的偏振眼镜来欣赏三维图像。
变偏装置140最好用液晶组件，液晶组件包括两层透明电极层(未画出)和一旋光液晶分子层(未画出)介于两电极间。例如，当两层透明电极层间没有电压时，由图像形成装置130产生的左眼图像沿着旋光液晶分子穿过液晶组件。同样，当在两透明电极层间加上电压时，液晶分子被排列，右眼图像沿着排列后的液晶分子穿过液晶组件。相应地，左右眼图像穿过变偏装置140后偏振方向变得互不相同。在这里，透明电极层间的加压周期与图像形成装置生成左右眼图像的周期相同。
图像形成装置130可以分为左眼图像生成部分和右眼图像生成部分来同时生成左右眼图像。即，参照图3，图像形成装置130有多个第一像素线135用来形成左眼图像，及多个第二像素线137介于第一像素线135之间用来形成右眼图像。在此，第一像素线135和第二像素线137同时分别形成左右眼图像，液晶组件(未画出)或一个相位延迟片(未画出)可以用来做为变偏装置140(参看图2)，它位于图像形成装置130之前。
用作为液晶组件的变偏装置140也有第一变偏振线(未画出)和第二变偏振线(未画出)分别与第一像素线135和第二像素线137相对应。第一变偏线和第二变偏线中的每一个都改变由第一像素线135生成的左眼图像的像振方向或由第二像素线137生成的右眼图像的偏振方向，因此投影在屏幕160(参看图2)上的左眼图像和右眼图像偏振方向互不相同。
当用相位延迟片做变偏装置140时，相位延迟片有选择性地提供给第一像素线135和第二像素线137中的任何一个并且延迟左眼图像和右眼图像中的任何一个，由此左眼图像和右眼图像的偏振方向互不相同。相位延迟片最好是半波片，由此产生的相位延迟使左眼图像和右眼图像的偏振方向垂直。用这种相位延迟片简化了变偏装置140的结构而且无需驱动电源。
如上所述，本三维图像投影装置用单个投影器提供了三维图像。因此，此装置的结构小而简单，制造成本低。

Claims (11)

1．一种三维图像投影装置，包括：一个三维图像投影器；一个屏幕用来接收所述的三维图像；及一副左右偏振目镜有不同偏振方向的偏振眼镜，其中所述投影器包括：
一个光源；
一个会聚透镜用来聚焦所述光源发出的光；
图像形成装置，用于接收所述光源的光并形成左眼图像和右眼图像，所述图像形成装置是一液晶装置，包括一有一对透明电极层以及介于所述透明电极层之间的一个液晶分子层的液晶组件；第一和第二偏振片分别安装于所述的液晶组件的前、后表面上；
变偏装置，用来使所述的左眼图像和右眼图像的偏振方向互不相同，包括一对透明电极层以及介于所述透明电极层之间的液晶分子层的液晶组件；以及
一个投影透镜，用来将所述的左眼图像和右眼图像放大在所述的屏幕上。
2．如权利要求1中所述的三维图像投影装置，其中所述的变偏装置是一相位延迟片。
3．如权利要求2中所述的三维图像投影装置，其中所述的相位延迟片是一半波片，它产生的相位延迟使所述左眼图像的偏振方向与所述右眼图像的偏振方向垂直。
4．如权利要求1中所述的三维图像投影装置，其中所述的图像形成装置周期性交替形成所述左眼和右眼图像。
5．如权利要求4中所述的三维图像投影装置，其中所述的变偏装置是一包括一对透明电极层以及介于所述透明电极之间的液晶分子层的液晶组件，它使在与所述图像形成装置形成所述左眼图像和右眼图像的相同周期中的所述左眼图像偏振方向与右眼图像偏振方向互不相同。
6．如权利要求1中所述的三维图像投影装置，其中所述的图像形成装置分为左眼图像生成部分和右眼图像生成部分来同时形成左眼和右眼图像。
7．如权利要求6中所述的三维图像投影装置，其中所述的左眼图像生成部分包括多个第一像素线，第一像素线间按预定的间隔排列，并且所述的右眼图像生成部分包括多个第二像素线，每一个都介于第一像素线之间。
8．如权利要求7中所述的三维图像投影装置，其中所述的变偏装置包括多个第一变偏线，其位置安排与所述第一像素线相对应，及多个第二变偏线，其位置安排与所述第二像素线相对应。
9．如权利要求8中所述的三维图像投影装置，其中所述的变偏装置是一包括一对透明电极层以及介于所述透明电极层之间的液晶分子层的液晶组件。
10．如权利要求9中所述的三维图像投影装置，其中所述的第一和第二变偏线之一是由相位延迟片形成。
11．如权利要求10中所述的三维图像投影装置，其中所述的相位延迟片是一半波片，它产生的相位延迟使所述的左眼图像和右眼图的偏振方向互不相同。
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