CN111273456A - 具有提高的亮度的立体图像装置和提供立体图像的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立体图像装置和提供立体图像的方法，更具体地，涉及能够通过使用两个投影仪和与其相关装置提供高质量立体图像的立体图像装置和能够提供立体图像的方法。为此目的，本发明提供了立体图像装置和提供立体图像的方法，所述装置包括：第一偏振分束器，用于根据偏振分量将沿第一路径接收的入射光在第一方向和第二方向上反射并在第三方向上透射所述光；第一反射元件，用于在屏幕的方向反射从第一偏振分束器反射的光；第二偏振分束器，用于根据偏振分量将沿第二路径接收的入射光在第一方向和第二方向上反射并将所述光透射在第三方向；和第二反射元件，用于在屏幕的方向反射从第二偏振分束器反射的光。

Description

具有提高的亮度的立体图像装置和提供立体图像的方法

本申请是分案申请，其原案申请是申请号为PCT/IB2014/002886、申 请日为2014年12月29日的PCT申请并且于2016年6月7日进入中国国 家阶段，国家申请号为201480066988.X，名称为“具有提高的亮度的立体 图像装置和提供立体图像的方法”。

技术领域

本发明涉及具有提高的亮度的立体图像装置和提供立体图像的方法， 并且更具体地，涉及能够使用两个投影仪以三光束模式投影立体图像来提 供高质量的立体图像的立体图像装置和提供立体图像的方法。

背景技术

图13是示出常规的偏振分束器的结构的视图。

当以混合状态具有P偏振和S偏振的光入射至偏振分束器(PBS)1 上时，P偏振透射经过偏振分束器1，而S偏振被偏振分束器1反射。

被反射的S偏振和透射的P偏振被菱形的棱镜2和3导向相同的方向。

例如，P偏振透射经过棱镜，随后被半波片(延迟器)4变为S偏振。

结果，以混合状态具有P偏转和S偏振的光被偏振分束器变为相同的 偏振，例如，S偏振。即，以混合状态具有P偏振和S偏振的光具有相同 的方向。

使用常规的偏振分束器的立体图像装置的工作原理如下。参考美国专 利第7,857,455号。

如图14所示，从成像面5射出以用于在投影仪中产生图像的光穿过投 射透镜6，然后被偏振分束器7分离成两束光。

即，具有S偏振分量和P偏振分量的光被偏振光分束器7反射，或透 射穿过偏振光分束器7。

当穿过半波片延迟器8时，透射的P偏振分量被变为S偏振。S偏振 通过反射元件9和10、偏振器11和调制器12被集中在投影屏幕上。

调制器12可以根据例如电信号来改变偏振方向。

另一方面，被偏振分束器7反射的S偏振通过反射元件13在将该S 偏振保持在相同方向的状态下到达投影屏幕。

因此，从成像面5射出的具有混合偏振方向的光被改变为单一的S偏 振。

然而，使用常规的偏振分束器的立体图像装置具有如下问题。

左眼图像和右眼图像轮流从成像面5射出。图像通过上述元件被显示 在屏幕上。在使用单个投影仪来提供立体图像的情况下，当提供左眼图像 和右眼图像时出现视差。

此外，被单个投影仪投射的光根据该光的偏振状态被分离，并且当光 入射至屏幕上时光能被消耗。结果，光的亮度较低。

发明内容

技术问题

本发明设计为解决上述问题的目标在于：能够在与视差无关的情况下 连续提供右眼图像和左眼图以便提供高质量的立体图像并且能够在不使用 电驱动的调制器的情况下提供立体图像的立体图像装置和提供立体图像的 方法。

技术方案

根据本发明的一方面，通过提供立体图像装置能够实现上述和其他目 标，该立体图像装置包括：第一偏振分束器，用于基于光的偏振分量将沿 第一路径的入射光在第一方向和第二方向上反射并使所述光在第三方向上 透射；第一反射元件，用于将第一偏振分束器反射的光反射至屏幕；第二 偏振分束器元件，用于基于光的偏振分量将沿第二路径入射的光在第一方 向和第二方向上反射并使其在第三方向上透射；和第二反射元件，用于将第二偏振分束器反射的光反射至屏幕。

根据本发明的另一方面，提供了一种提供立体图像的方法。该方法包 括：基于光的偏振分量，将沿第一路径入射的光和沿第二路径入射的光在 第一方向和第二方向上反射，并使其透射在第三方向上透射的步骤；和将 透射的和反射的光束沿各自的路径投射至屏幕上，使得光束在屏幕上重叠 以形成图像的步骤。其中，在反射和透射所述光的步骤，入射光通过偏振 分束器被在第一方向和第二方向上反射并在第三方向上透射。该入射光被分为至少两部分，在第一方向和第二方向上反射的光束被定位以将入射光 的截面分为两个相等的部分，并且沿第一方向和沿第二方向前进的光束的 每个以这样的状态到达屏幕：在所述状态中，光束的每个被分为三个在屏 幕上重叠的光束部分。

有益效果

根据本发明，使用两个投影仪同时提供左眼图像和右眼图像，并且将 左眼图像和右眼图像同时投射至屏幕上。因此，能够克服在常规立体图像 装置中出现的、由于交替提供图像所产生的视差。

另外，因为使用两个投影仪向屏幕提供图像，所以能够提供比常规立 体图像装置中的具有更高亮度的图像。

此外，被一个投影仪投射的光被分为三束在屏幕上结合的光束，从而 能够显著减小在图像之间的高度差并实现较大的屏幕。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一实施例的立体图像装置的结构的视图；

图2是示出根据本发明的第二实施例的立体图像装置的结构的视图；

图3是示出在根据本发明的立体图像装置中没有包含光折射元件的情 况下光的路径的视图。

图4是示出在根据本发明的立体图像装置中包含光折射元件的情况下 光的路径的视图。

图5是示出根据本发明的第一实施例的、不同线性偏振入射至屏幕上 的操作的视图。

图6是示出根据本发明的第二实施例的、不同圆偏振入射至屏幕上的 操作的视图。

图7是示出来自根据本发明的立体图像装置的一个投影仪的光的路径 的视图。

图8是示出了用于修正透射穿过根据本发明的立体图像装置的一个投 影仪的光的路径的结构的侧视图。

图9至12是示出用于修正由根据本发明的立体图像装置的一个投影仪 反射的光的路径的结构的侧视图。

图13是示出用于获得单一偏振的常规偏振分束方法的视图。

图14是示出常规立体图像装置的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。

如图1所示，根据本发明的立体图像装置包括两个投影仪10和20。

在下文中，为方便起见，将图像信号称为“光”，并且因此术语“光” 包含“图像信号”的意思。

光由第一投影仪10和第二投影仪20投射。第一投影仪10包括第一图 像面11和第一投射透镜12，并且第二投影仪20包括第二图像面21和第 二投射透镜22。

在下文中，光被第一投影仪10投射并随后被分离的路径称为第一路径 1，光被第二投影仪20投射并随后被分离的路径称为第二路径2。

沿第一路径1前进的光与左眼图像有关，并且沿第二路径2前进的光 与右眼图像有关。替代地，沿第一路径1前进的光与右眼图像有关，并且 沿第二路径2前进的光与左眼图像有关。

布置在第一路径1上的立体图像装置100包括：第一偏振分束器110、 折射元件120、一对第一折射元件130、第一延迟器140和第一净化 (clean-up)偏振器150。

布置在第二路径2上的立体图像装置200包括：第二偏振分束器210、 折射元件220、一对第二折射元件230、第二延迟器240和第二净化偏振器 250。

第一偏振分束器110和第二偏振分束器210可以不以单个平板形状成 形。第一偏振分束器110和第二偏振分束器210可以成形为使得第一偏振 分束器110和第二偏振分束器210的截面是弯曲的。

第一偏振分束器110和第二偏振分束器210中的每一个的中心可以位 于入射光的光轴上。

第一偏振分束器110包括一个侧部111和另一个侧部112，并且第二偏 振分束器210包括一个侧部211和另一个侧部212。所述一个侧部111和 另一个侧部112可以在不同方向上倾斜，并且所述一个侧部211和另一个 侧部212可以在不同方向上倾斜。

在以上结构中，入射至第一偏振分束器110和第二偏振分束器210的 光的一半可以入射至第一偏振分束器110和第二偏振分束器210的一个侧 部111和211，并且入射至第一偏振分束器110和第二偏振分束器210上的 光的另一半可以入射至第一偏振分束器110和第二偏振分束器210的另一 个侧部112和212。

第一偏振分束器110和第二偏振分束器210使沿第一路径1和第二路 径2前进的光的P偏振分量透射，并反射沿第一路径1和第二路径2前进 的光的S偏振分量。

结果，沿第一路径1和第二路径2前进的光被分离，使得光能够在三 个不同的方向上前进。

因此，沿第一路径1入射至第一偏振分束器110上的光的P偏振分量 被透射并前进至屏幕S。

另一方面，入射至第一偏振分束器110的一个侧部111上的光的S偏 振分量被反射并然后在第一方向(图1中向上的方向)上前进，并且入射 至第一偏振分束器110的另一个侧部112上的光的S偏振分量被反射并然 后在第二方向(图1中向下的方向)上前进。

即，入射光中的一些被反射，而其余入射光被透射。

沿第二路径2前进的光被透射和反射的方向与沿第一路径1前进的光 被透射和反射的方向相同。

第一反射元件130被布置在第一偏振分束器110的相对侧，并且第二 反射元件230被布置在第二偏振分束器210的相对侧。

反射元件130和230的典型实例可以是镜子。然而，本发明并不限于 此。反射元件130和230可以由能够执行反射光功能的所有元件(例如棱 镜)构成。

可以定位被第一偏振分束器110和第二偏振分束器210反射并之后沿 两个方向前进的光束，以便将入射光的截面划分为两个相等的部分。

被反射并之后沿两个方向前进的光束具有相同的偏振分量。

反射元件130中的一个被布置以便面向第一偏振分束器110的一个侧 部111，并且反射元件130的另一个被布置以便面向第一偏振分束器110 的另一侧部112。

第一反射元件130和第一偏振分束器110之间的关系同样地应用于第 二反射元件230和第二偏振分束器210之间的关系。

因此，被第一偏振分束器110的一个侧部111反射的光和被第一偏振 分束器110的另一个侧部112反射的光入射至第一反射元件130上，被第 一反射元件130反射，并随后前进到屏幕。

以同样的方式，被第二偏振分束器210的一个侧部211反射的光和被 第二偏振分束器210的另一侧部212反射的光入射至第二反射元件230上， 被第二反射元件230反射，并随后前进到屏幕。

在沿第一路径1前进时被第一偏振分束器110和第一反射元件130反 射的光束与在沿第二路径2前进时被第二偏振分束器210和第二反射元件 230反射的光束在屏幕上彼此组合。

该光束与已经透射穿过第一偏振分束器110和第二偏振分束器210的 光束在屏幕上组合。

同时，第一光折射元件120被布置在第一偏振分束器110的前方，而 第二光折射元件220被布置在第二偏振分束器210的前方。

设置第一光折射元件120和第二光折射元件220以避免入射至第一偏 振分束器110和第二偏振分束器210的中心上的光衰减。

将在后文详细描述光折射元件。

第一延迟器140被布置在光从第一偏振分束器110射出的方向上(在 第一偏振分束器110的后面)。第一延迟器140是半波长延迟器，其使透射 穿过第一偏振分束器110的P偏振旋转90度，使得P偏振变成S偏振。

可以将半波长延迟器用作第一延迟器140。

同时，除第一延迟器140外还设置了第一净化偏振器150。第一净化 偏振器150用于改善偏振特性。

第一净化偏振器150用于改善被第一偏振分束器110和第一反射元件 130反射的光以及透射穿过第一偏振分束器110和第一延迟器140的光的 偏振状态。

第一净化偏振器150接收反射光和透射光两者。为此目的，第一净化 偏振器150由单个宽元件形成。替代地，第一净化偏振器150可以被分为 三个元件，可以依据第一净化偏振器150的偏振效率，有选择地布置或移 除这三个元件。

同时，在光从第二偏振分束器210发射的方向上没有布置延迟器。而 是，在光从第二反射元件230发射的方向上布置第二延迟器240。

因为设置有两个第二反射元件230，所以设置有两个第二延迟器240。

第二延迟器240用于改变在沿第二路径2前进时被第二反射元件230 反射的光束的偏振状态。

例如，在被第二反射元件230反射的光束是S偏振的情况下，第二延 迟器240将S偏振的波长延迟半个波长，使得S偏振变为P偏振。

第二净化偏振器250被布置在光从第二偏振分束器210射出的方向上 并在第二反射元件230(或第二延迟器240)附近。第二净化偏振器250 被配置为具有能够接收沿第二路径前进的两种光束(反射光和透射光)的 形状。

为此目的，第二净化偏振器250由单个宽元件形成。替代地，第二净 化偏振器250可以被分为三个元件，可以依据第二净化偏振器250的偏振 效率，有选择地布置或移除这三个元件。

同时，在入射至屏幕S上的图像的最终状态是线性偏振(包括在一侧 的S偏振和在另一侧的P偏振)的情况下，设置第一净化偏振器150和第 二净化偏振器250。

然而，可以依据最终导向屏幕的线性偏振的状态，有选择地设置第一 净化偏振器150和第二净化偏振器250。即，提供第一净化偏振器150和 第二净化偏振器250，以便增强线性偏振的水平。因此，在偏振的原始程 度很高的情况下，第一净化偏振器150和第二净化偏振器250不一定需要。

在待入射至屏幕S上的图像为圆偏振的情况下，特别是在由第一投影 仪10投射的图像为左眼图像且由第二投影仪20投射的图像为右眼图像的 情况下，如图2所示，在第一净化偏振器150和第二净化偏振器250的后 面分别布置有第一四分之一波长延迟器160和第二四分之一波长延迟器 260。

第一四分之一波长延迟器160可以布置在第一净化偏振器150的后面， 而第二四分之一波长延迟器160可以布置在第二净化偏振器250的后面。

可以省略第一净化偏振器150和第二净化偏振器250。

第一四分之一波长延迟器160和第二四分之一波长延迟器260可以将 入射的线性偏振转变为在顺时针方向或逆时针方向上旋转的圆偏振。在使 线性偏振延迟四分之一波长时，第一四分之一波长延迟器160和第二四分 之一波长延迟器260可以使线性偏振沿顺时针方向或沿逆时针方向旋转以 产生圆偏振。具体地，在四分之一波长延迟器被布置在光入射的方向以使 光的波长延迟四分之一波长的情况下，该光可以变为沿顺时针方向旋转的 圆偏振。另一方面，在四分之一波长延迟器被布置在光入射方向的反方向 以使光的波长延迟四分之一波长的情况下，该光可以变为沿逆时针方向旋 转的圆偏振。

在本发明的另一个实施例中，透射穿过第一投影仪10的光和透射穿过 第二投影仪20的光可以具有相同的偏振轴，并且由第一投影仪10反射的 光和由第二投影仪20反射的光也可以具有相同的偏振轴。另外，使用四分 之一波长延迟器，可以从被第一投影仪10投射的透射光和反射光生成沿顺 时针方向旋转的圆偏振，而使用负四分之一波长延迟器，可以从被第二投 影仪20投射的透射光和反射光生成沿逆时针方向旋转的圆偏振。

在这种情况下，如图2所示，由于使用半波长延迟器，由第一投影仪 10和/或第二投影仪20投射的透射光和反射光可以具有相同的偏振轴。然 而，即使在由于不使用半波长延迟器而导致的、由第一投影仪10和/或第 二投影仪20投射的透射光和反射光具有垂直的偏振轴线的情况下，可以使 用四分之一波长延迟器(或负四分之一波长延迟器)来仅控制圆偏振的方 向，以实现左图像和/或右图像。

同时，除如上所述，在净化偏振器后面另外设置四分之一波长延迟器 (在偏振程度很高的情况下，仅设置四分之一波长延迟器而不设置净化偏 振器)外，在入射至屏幕上的图像是圆偏振的情况下的结构和在入射至屏 幕上的图像是线性偏振的情况下的结构是相同的，并因此省略其详细说明。

图3是示出了在未设置光折射元件的情况下，入射至第一偏振分束器 或第二偏振分束器上的光的路径的视图，图4是示出了在设置有光折射元 件的情况下，入射至第一偏振分束器或第二偏振分束器上的光的路径的视 图。

如图3所示，当具有直径为D、入射至第一偏振分束器110或第二偏 振分束器210上的光透射穿过第一偏振分束器110或第二偏振分束器210 的倾斜的一个侧部111或211和倾斜的另一个侧部112或212时，该光被 折射。

在这种情况下，大多数透射光透射穿过第一偏振分束器110或第二偏 振分束器210，并在第一偏振分束器110或第二偏振分束器210后面前进。

然而，光(具有直径为d的光)的中央部分进入第一偏振分束器110 或第二偏振分束器210的一个侧部111或211与另一个侧部112或212之 间的连接处，并随后会聚于一点上。

因此，具有直径为d的光并不到达屏幕而是被衰减。

即，光入射至第一偏振分束器110或第二偏振分束器210的弯曲部分 或中央部分上，并随后集中在一点上以形成暗区(DA)。

已穿过第一偏振分束器110或第二偏振分束器210的光的一些穿过暗 区(DA)。这时，光能被减弱。结果，在屏幕上的光强度降低，从而屏幕 的整个区域略微变暗。

因此，有必要提供一种能够解决以上问题的修正方法。

图4示出与这种修正方法有关的第一光折射元件120或第二光折射元 件220的结构。

如图4所示，第一光折射元件120或第二光折射元件220可以具有与 第一偏振分束器110或第二偏振分束器210相似的折射率和厚度。

第一光折射元件120和第二光折射元件220均可以形成为具有片状。 然而，本发明并不限于此。

光折射元件120或220的、布置在第一偏振分束器110的一个侧部111 或第二偏振分束器210的一个侧部211的前方的那部分被称为一侧对应部 分121或221，而光折射元件120或220的、布置在第一偏振分束器110 的另一侧部112或第二偏振分束器210的另一侧部212的前方的那部分被 称为另一侧对应部分122或222。

光折射元件120和220的形状与偏振分束器110和210的形状相似。

即，一侧对应部分121或221位于光轴的一侧，而另一侧对应部分122 或222位于光轴的另一侧。一侧对应部分121或221与另一侧对应部分122 或222彼此连接。在光折射元件120或220的中心形成弯曲部分。

光折射元件120或220可以以对称的形式分别面向偏振分束器110或 210。

每个都形成为板形的一侧对应部分121或221和另一侧对应部分122 或222彼此连接，以便在不同的方向上倾斜。

在以上结构中，光的路径形成如下。

入射至光折射元件120或220上的光被折射，导致光的路径改变。光 前进至偏振分束器110或210。

这时，由于光折射元件120或220的中央部分是弯曲的，在光折射元 件120或220的中央部分与光折射元件120或220之间形成光不穿过的空 白区(EA)。

入射至图3所示的暗区(DA)上的光的路径对应于图4所示的空白区 (EA)。由于光折射单元120或220对光的折射，光不再到达空白区(EA)， 因此所述光不再入射至暗区(DA)。因此，能够阻止由光的衰减导致的光 损耗。

在下文中，将在由第一投影仪投射的图像和由第二投影仪投射的图像 彼此不同的情况下给出本发明的操作的说明。

图5是示出具有不同偏振特性的偏振(S偏振和P偏振)以线性偏振 的形式入射至屏幕上的视图。

在如图5所示的左眼图像被第一投影仪10沿第一路径1的方向投射， 而右眼图像被第二投影仪20沿第二路径2投射的情况下，在第一路径1 上的光的P偏振分量穿过第一偏振分束器110并且然后入射至第一延迟器 140，通过第一延迟器140，P偏振转换为S偏振。S偏振入射至第一净化 偏振器150上，通过第一净化偏振器150，S偏振被增强并之后到达屏幕。

同时，在第一路径1上的光的S偏振分量被第一偏振分束器110反射 并且之后被第一反射元件130反射。随后，S偏振入射至第一净化偏振器 150上，通过第一净化偏振器150，S偏振的程度被增强并之后到达屏幕S。

在第二路径2上的光的P偏振分量穿过第二偏振分束器210并且之后 入射至第二净化偏振器150上，通过第二净化偏振器150，P偏振的程度被 增强并且之后到达屏幕S。

此外，在第二路径2上的光的S偏振分量被第二偏振分束器210反射 并且之后被第二反射元件230反射。随后，S偏振入射至第二延迟器240 上，通过第二延迟器240，S偏振转换为P偏振。

P偏振入射至第二净化偏振器250上，通过第二净化偏振器250，P偏 振的程度被增强并且之后到达屏幕S。

结果，S偏振左眼图像和P偏振右眼图像在屏幕S上重叠。因此，能 够提供比来自使用单个投影仪交替地提供左眼图像和右眼图像而具有视差 的常规系统的立体图像更明亮的立体图像。

图6是示出了不同的圆偏振(顺时针圆偏振和逆时针圆偏振)入射至 屏幕上的视图。

在如图5所示的左眼图像被第一投影仪10沿第一路径1的方向投射而 右眼图像被第二投影仪20沿第二路径2投射的情况下，在第一路径1上的 光的P偏振分量穿过第一偏振分束器110并且之后入射至第一延迟器140 上，通过第一延迟器140，P偏振转换为S偏振。S偏振入射至第一四分之 一波长延迟器160上，通过第一四分之一波长延迟器160，S偏振转换为顺 时针圆偏振，并且该顺时针圆偏振到达屏幕S。

同时，在第一路径1上的光的S偏振分量被第一偏振分束器110反射 并且之后被第一反射元件130反射。随后，S偏振入射至第一四分之一波 长延迟器160上，通过第一四分之一波长延迟器160，S偏振转换为顺时针 圆偏振，并且该顺时针圆偏振到达屏幕S。

在第一净化偏振器150被布置在第一延迟器140和第一四分之一波长 延迟器160之间或在第一反射元件130与第一四分之一波长延迟器160之 间时，在光入射至第一四分之一波长延迟器160上之前，偏振入射至第一 净化偏振器150上，通过第一净化偏振器150，偏振的程度被增强。

在第二路径2上的光的P偏振分量穿过第二偏振分束器210并且之后 入射至第二四分之一波长延迟器260上，通过第二四分之一波长延迟器 260，P偏振转换为逆时针圆偏振，并该逆时针圆偏振到达屏幕S。

此外，在第二路径2上的光的S偏振分量被第二偏振分束器210反射 并且之后被第二反射元件230反射。随后，S偏振入射至第二延迟器240 上，通过第二延迟器240，S偏振转换为P偏振。

P偏振入射至第二四分之一波长延迟器250上，通过第二四分之一波 长延迟器250，S偏振转换为逆时针圆偏振，并且该逆时针圆偏振到达屏幕 S。

在第二净化偏振器250被布置在第二延迟器240和第二四分之一波长 延迟器260之间或在第二偏振分束器210与第二四分之一波长延迟器260 之间时，在光入射至第二四分之一波长延迟器260上之前，偏振入射至第 二净化偏振器250上，通过第二净化偏振器250，偏振的程度被增强。

接下来，将给出克服如图1所示的被第一偏振分束器110或第二偏振 分束器210反射的光的成像面与透射穿过第一偏振分束器110或第二偏振 分束器210的光的成像面之间的差别，以便在屏幕上提供具有同样尺寸的 图像的方法的描述。

将参照图7描述图1所示的两个投影仪的仅一个。然而，同样的原理 可以应用于另一个投影仪。

图1的第一偏振分束器110被示出为包括图7中的第一分束器21和第 二分束器22。此外，图1的第一反射元件130被示出为包括图7中的第一 反射元件23和第二反射元件24。

图7示出了首先被第一分束器21和第二分束器22反射，其次被第一 反射元件23和第二反射元件24反射的光的成像面与透射穿过第一分束器 21和第二分束器22的光的成像面之间的高度差Δ。

附图标记219表示透射穿过第一分束器21的光的成像面，且附图标记 229表示透射穿过第二分束器22的光的成像面。

附图标记239表示被第一反射元件23反射的光的成像面，且附图标记 249表示被第二反射元件24反射的光的成像面。

沿反射路径前进的光的成像面239和249位于沿透射路径前进的光的 成像面219和229前方。由于这样的位置的差别产生高度差Δ。

可以使用以下4种方法减小高度差Δ。

第一种方法是使用透镜29增大透射穿过第一分束器21和第二分束器 22透射的光的发散角，如图8所示。

为了增大光的发散角，透镜29可以具有凹透镜的特性。

在该方法中，被透镜29进行修正后的光路径299比被透镜29进行修 正前的光路径298发散更多，导致在屏幕上的尺寸增大。

参见图8，由实线表示的透射路径表示被透镜29修正前的路径298， 由虚线表示的透射路径表示被透镜29修正后的路径299。

能够看出，由虚线表示的路径比由实线表示的路径发散更多。

因此，由沿透射路径前进的光在屏幕上形成的图像的尺寸变得等于由 沿反射路径前进的光在屏幕上形成的图像，从而可以消除上述高度差Δ。

这时，应注意，透镜29必须布置在两个反射路径之间，使得沿反射路 径前进的光束不与透镜29干涉。

第二种消除高度差Δ方法是布置透镜30和31以减小在反射路径上的 光束的发散角，如图9所示。

为了将光束的发散角减小至一定程度，透镜30和31可以具有凸透镜 的特性。

透镜30和31可以以这样的状态布置在第一反射元件23和第二反射元 件24附近，在所述状态中，透镜30和31位于被第一反射元件23和第二 反射元件24反射的光束前进所沿的路径上。

在该方法中，被透镜30和31修正后的光路径309和319比被透镜30 和31修正前的光路径308和318发散更小，导致在屏幕上图像尺寸减小。

参见图9，由实线表示的反射路径表示被透镜30和31修正前的路径 308和318，并且由虚线表示的反射路径表示被透镜30和31修正后的路径 309和319。

能够看出，由虚线表示的路径比由实线表示的路径发散更小。

因此，由沿反射路径前进的光在屏幕上形成的图像的尺寸变得等于由 沿透射路径前进的光在屏幕上形成的图像，因此，可以消除上述高度差Δ。

这时，应注意，透镜30和31必须偏离透射路径使得沿透射路径前进 的光束不与透镜30和31干涉。

同时，能够使用如图10所示的、用平板或棱镜32和33修正光束路径 的方法，而不用如图9所示的、使用透镜30和31的修正方法来减小光束 的发散角。

这是第三种消除高度差Δ的方法。

为了将光束的发散角减小至一定程度，平板或棱镜32和33可以具有 凸透镜的特性。

平板或棱镜32和33可以以这样的状态布置在第一反射元件23和第二 反射元件24附近，在所述状态中，平板或棱镜32和33位于被第一反射元 件23和第二反射元件24反射的光束前进所沿的路径上。

在该方法中，被平板或透镜32和33修正后的光路径329和339比被 平板或透镜32和33修正前的光路径328和338发散更小，导致在屏幕上 图像尺寸减小。

参见图10，由实线表示的反射路径表示被平板或棱镜32和33修正前 的路径328和338，由虚线表示的反射路径表示被平板或棱镜32和33修 正后的路径329和339。

能够看出，由虚线表示的路径比由实线表示的路径发散更小。

因此，由沿反射路径前进的光束在屏幕上形成的图像的尺寸变得等于 由沿透射路径前进的光束在屏幕上形成的图像尺寸，从而可以消除上述高 度差Δ。

这时，应注意，平板或棱镜32和33必须偏离透射路径，使得沿透射 路径前进的光束不与平板或透镜32和33干涉。

消除高度差Δ的第四种方法是使用如图11所示的反射元件-棱镜组件(镜子-棱镜组件)34和35。

反射元件-棱镜组件34和35配置为使得如图9或图10所示的透镜30和31或板或棱镜31和32更容易与反射元件间隔开。

反射元件-棱镜组件34和35减小光束的发散角。

反射元件-棱镜组件34和35可以位于被第一分束器21和第二分束器 22反射的光束前进所沿的路径上。

在该方法中，被反射元件-棱镜组件34和35修正后的光路径349和359 比被反射元件-棱镜组件34和35修正前的光路径348和358发散更小，导 致在屏幕上图像尺寸减小。

参见图11，由实线表示的反射路径表示被反射元件-棱镜组件34和35 修正前的路径348和358，由虚线表示的反射路径表示被反射元件-棱镜组 件34和35修正后的路径349和359。

能够看出，由虚线表示的路径比由实线表示的路径发散更小。

因此，由沿反射路径前进的光在屏幕上形成的图像的尺寸变得等于由 沿透射路径前进的光在屏幕上形成的图像尺寸，因此，可以消除上述高度 差Δ。

同时，甚至在使用如图12中所示的由具有两个分束面36和37的棱镜 38构成的偏振分束器时，也能够提供同样的效果。

即，偏振分束器可以包括棱镜38和倾斜且彼此相交的分束面36和37。

具有特定方向(例如，P偏振)的偏振透射穿过分束面36和37。

此外，具有另一个方向(例如，S偏振)的偏振被分束面36和37反 射，并且反射光的路径被棱镜38修正。即，反射光的路径被修正使得反射 光的路径发散更小。

同时，折射元件39和40可以布置在偏振分束器的前方。折射元件39 和40的功能和结构与上述折射元件的功能和结构相同。

根据以上描述的本发明，能够减少反射光的前进路径和透射光的前进 路径之间的差别，从而获得高质量的立体图像。

此外，与常规立体图像装置相比，能够减少立体图像装置的元件之间 的距离，从而减少立体图像装置的整体尺寸。

工业实用性

本领域技术人员应理解，在不脱离本发明的精神和基本特征的基础上， 本发明可以实施在除本文陈述外的其他具体形式。以上描述因此应被理解 为在各个方面作为解释性而非限制性的。本发明的范围应由所附权利要求 的合理解释所确定，并且在本发明的等效范围内的所有变化旨在本发明的 范围内。

Claims (10)

1.一种立体图像装置，包括：

第一偏振分束器，用于基于光的偏振分量将沿第一路径入射的光在第一方向和第二方向上反射并使所述光在第三方向上透射；

第一反射元件，用于将被所述第一偏振分束器反射的光反射至屏幕；

第二偏振分束器，用于基于所述光的偏振分量将沿第二路径入射的光在第一方向和第二方向上反射并使所述光在第三方向上透射；和

第二反射元件，用于将被所述第二偏振分束器反射的光反射至屏幕。

2.根据权利要求1所述的立体图像装置，其中，所述沿第一路径入射的光或所述沿第二路径入射的光被连续地投射以形成选自左图像和右图像中的一个。

3.根据权利要求1所述的立体图像装置，还包括：

第一延迟器，用于转换透射穿过所述第一偏振分束器的光的偏振分量；和

第二延迟器，用于转换被所述第二偏振分束器在第一方向和第二方向上反射的光的偏振分量。

4.根据权利要求1所述的立体图像装置，还包括：

第一延迟器，用于转换透射穿过所述第二偏振分束器的光的偏振分量；和

第二延迟器，用于转换被所述第一偏振分束器在第一方向和第二方向上反射的光的偏振分量。

5.根据权利要求3或4所述的立体图像装置，其中，所述第一延迟器和所述第二延迟器是半波长延迟器。

6.根据权利要求1所述的立体图像装置，还包括：

第一净化偏振器，用于改善透射穿过所述第一偏振分束器的光以及被所述第一偏振分束器和所述第一反射元件反射的光的偏振状态；和

第二净化偏振器，用于改善透射穿过所述第二偏振分束器的光以及被所述第二偏振分束器和所述第二反射元件反射的光的偏振状态。

7.根据权利要求1所述的立体图像装置，还包括：

第一半波长延迟器，用于转换从透射穿过所述第一偏振分束器的光和被所述第一偏振分束器反射的光之间选择的光的偏振分量；

第一净化偏振器，用于改善已穿过所述第一半波长延迟器的光以及从透射穿过所述第一偏振分束器的光与被所述第一偏振分束器反射的光之间选择的另一光的偏振状态；

第二半波长延迟器，用于转换从透射穿过所述第二偏振分束器的光以及被所述第二偏振分束器反射的光之间选择的光的偏振分量；和

第二净化偏振器，用于改善已穿过所述第二半波长延迟器的光以及从透射穿过所述第二偏振分束器的光与被所述第二偏振分束器反射的光之间选择的另一光的偏振状态。

8.根据权利要求1所述的立体图像装置，还包括：

第一四分之一波长延迟器，用于将透射穿过所述第一偏振分束器的光和被所述第一偏振分束器及所述第一反射元件反射的光从第一线性偏振转换为圆偏振；和

第二四分之一波长延迟器，用于将透射穿过所述第二偏振分束器的光和被所述第二偏振分束器及所述第二反射元件反射的光从第二线性偏振转换为圆偏振，其中，

已穿过所述第一四分之一波长延迟器和已穿过所述第二四分之一波长延迟器的光是具有不同方向的圆偏振。

9.根据权利要求1所述的立体图像装置，还包括：

第一半波长延迟器，用于转换从透射穿过所述第一偏振分束器的光和被所述第一偏振分束器反射的光之间选择的光的偏振分量；

第一四分之一波长延迟器，用于将已穿过所述第一半波长延迟器的光和从透射穿过所述第一偏振分束器的光与被所述第一偏振分束器反射的光之间选择的另一光转换为具有第一方向的圆偏振；

第二半波长延迟器，用于转换从透射穿过所述第二偏振分束器的光和被所述第二偏振分束器反射的光之间选择的光的偏振分量；和

第二四分之一波长延迟器，用于将已穿过所述第二半波长延迟器的光和从透射穿过所述第二偏振分束器的光与被所述第二偏振分束器反射的光之间选择的另一光转换为具有第二方向的圆偏振。

10.根据权利要求1所述的立体图像装置，其中：

在所述第一方向上反射的光和在所述第二方向上反射的光具有相同的偏振方向；

所述第一偏振分束器和所述第二偏振分束器中的每一个包括用于在所述第一方向上反射入射光的一部分的一个侧部和用于在所述第二方向上反射入射光的一部分的另一个侧部，并且

所述一个侧部和所述另一个侧部彼此连接，使得所述一个侧部和所述另一个侧部倾斜以面向不同的方向。

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