CN111766715A - 用于立体图像投影仪的光学偏振装置 - Google Patents

用于立体图像投影仪的光学偏振装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111766715A
CN111766715A CN202010738318.5A CN202010738318A CN111766715A CN 111766715 A CN111766715 A CN 111766715A CN 202010738318 A CN202010738318 A CN 202010738318A CN 111766715 A CN111766715 A CN 111766715A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light beam
optical
polarization
reflected light
transmitted
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010738318.5A
Other languages
English (en)
Inventor
M·黄
C·布罗西尔
B·蔡劳德
S-P·德洛德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volfoni
Volfoni R&D
Original Assignee
Volfoni R&D
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from FR1354854A external-priority patent/FR3000232B1/fr
Application filed by Volfoni R&D filed Critical Volfoni R&D
Publication of CN111766715A publication Critical patent/CN111766715A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/02Telephoto objectives, i.e. systems of the type + - in which the distance from the front vertex to the image plane is less than the equivalent focal length
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/16Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use in conjunction with image converters or intensifiers, or for use with projectors, e.g. objectives for projection TV
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0825Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a flexible sheet or membrane, e.g. for varying the focus
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/24Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type involving temporal multiplexing, e.g. using sequentially activated left and right shutters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/25Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using polarisation techniques
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0136Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  for the control of polarisation, e.g. state of polarisation [SOP] control, polarisation scrambling, TE-TM mode conversion or separation
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/16Cooling; Preventing overheating
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/28Reflectors in projection beam
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00Stereoscopic photography
    • G03B35/18Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/26Stereoscopic photography by simultaneous viewing using polarised or coloured light separating different viewpoint images
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/332Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD]
    • H04N13/341Displays for viewing with the aid of special glasses or head-mounted displays [HMD] using temporal multiplexing
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/363Image reproducers using image projection screens

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

本发明涉及用于立体图像投影仪的光学偏振装置(3),该装置包括:‑偏振光学元件(304),包括彼此接合的两个分束/偏振片(322、324);‑第一(312)和第二(314)光学反射器,配置为分别修改第一和第二反射光束的轨迹,使得投影所述反射和透射光束以形成相同的立体图像;‑第一(316)、第二(318)、以及第三(320)偏振调制器,分别能够在第一和第二光学偏振状态之间选择性地切换透射光束、以及第一和第二反射光束的光学偏振;‑控制电路(31),用于控制偏振调制器。

Description

用于立体图像投影仪的光学偏振装置
分案申请说明
本申请是申请日为2014年05月27日、国家申请号为201480030791.0、发明名称为“用于立体图像投影仪的光学偏振装置”的中国发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于立体图像投影仪的光学偏振装置。本发明还涉及用于显示立体图像的系统和显示立体图像的方法。
背景技术
在已知的方式中,立体图像的投影通常使用时间上多路传输的立体图像的两个子序列在屏幕上的交替投影。图像的这些子序列中的一个旨在由观看者的左眼看到,而图像的另一个子序列旨在由观看者的右眼看到,从而为观看者创建凸现的印象。观看者通常配备有立体眼镜,立体眼镜配置为允许观看者的每只眼仅看到为其准备的图像的子序列。特别地,已知具有无源立体眼镜的显示系统。在这类系统中,对图像的两个子序列应用不同的光学偏振状态;立体眼镜包括与每只眼相对的偏振滤光器,其配置为仅透过为这只眼准备的子序列。
该技术的已知缺点为,因为偏振器的光透射最多等于50%,所以立体图像以降低的亮度显示。降低的亮度不利于观看者的观看舒适性,并使得有必要依靠高发光功率的投影仪来弥补降低的亮度,从而导致过多的生热和电消耗。
专利US7857455B2描述了将两幅图像重新组合在屏幕上的光学偏振装置。这两幅图像由两个光束产生,这两个光束具有不同光学路径并且具有由投影仪发出的完全相同的光束作为源头。该装置包括:
-分束器-偏振器,其能够将入射光束分解成呈现第一光学偏振状态的透射光束、和呈现不同于第一光学偏振状态的第二光学偏振状态的反射光束;
-光学反射器,其配置为修改反射光束的轨迹,使得能够将所述反射光束和透射光束投影以形成完全相同的立体图像;
-第一偏振调制器和第二偏振调制器,其分别能够在第一光学偏振状态和第二光学偏振状态之间切换透射光束和反射光束的光学偏振,使得所述反射光束和透射光束均呈现完全相同的光学偏振状态。
然而,该装置呈现出许多缺点,诸如显著的笨重性或者生产复杂,从而导致高成本。事实上,光束宽度的快速放大,结合该光束的连续反弹(最初作为在分束器-偏振器上的第一反射,并且然后作为在反射器上的第二反射),迫使使用具有显著放大率的光学组件,特别是对于反射器,从而使装置的成本和笨重性逐步上升。此外,分束器-偏振器必须放置在明显远离投影仪的距离处,以便正确地运转,从而涉及用于与入射光束相交的分束器-偏振器的显著笨重性。此外,穿过分束器-偏振器的一级光束和首先在分束器-偏振器上反射接着在反射器上反射的二级光束之间的路径长度差不可忽略,从而导致了从一级光束得到的图像和从二级光束得到的图像之间可感知的尺寸差异。
发明内容
因此,需要一种用于立体图像投影仪的光学偏振器,其保证一级光束和二级光束的图像尺寸完全相同,同时避免使用劣化图像质量的昂贵、笨重的光学元件,并且同时保持高亮度。
此外,由于其小的尺寸和减少的重量,该系统将能够安装在市场上越来越普遍的诸如“无放映室(boothless)”之类的配置中,其中与常规放映室相比,空间大大减少。
因此,本发明涉及用于立体图像投影仪的光学偏振装置,如在所附权利要求中限定的那样。本发明进一步涉及用于显示立体图像的系统,如在所附权利要求中限定的那样。此外本发明涉及用于显示立体图像的方法,如在所附权利要求中限定的那样。
附图说明
参照附图,根据下文以完全非限制性表示的方式给出的说明,本发明的其他特性和优点会清楚显现,其中:
-图1为根据本发明的实施例的示例的用于显示立体图像的系统的示意性侧视图;
-图2为图1的系统的光学偏振装置的第一实施例的示意性侧视图;
-图3为图1的系统的光学偏振装置的第二实施例的示意性侧视图;
-图4为根据本发明的一个实施例的显示立体图像的方法的流程图;
-图5为由图1的显示系统投影到屏幕上的光束的示意性图示;
-图6和图7分别为根据第一变体的配备有变形机制的镜的侧视图和端视图;
-图8和图9分别为根据第二变体的配备有变形机制的镜的侧视图和端视图;
-图10和图11为镜和变形促动器的底视图和侧视图;
-图12和图13为图8和图9中的镜在两种变形配置下的侧视图;
-图14为使得可能修改镜的承载部的支撑部的透视图。
具体实施方式
本发明提出一种用于立体图像的投影的光学偏振装置,其特别地包括由接合在一起的两个分束器-偏振器板所形成的偏振器光学元件。特别地,该偏振器光学元件配置为将立体图像投影仪所发出的入射光束分成两个反射光束和一个透射光束,透射光束和反射光束呈现不同的偏振。
通过将入射光束分成呈现不同偏振的反射光束和透射光束,可以只将偏振调制应用于反射光束或透射光束,从而相对于其中将该偏振应用于全部入射光束的情况,降低了发光强度的总损失。此外,通过将入射光束分成两个反射光束和一个透射光束,而不是仅分成一个反射光束和一个透射光束,去除了大尺寸的光学反射器,并用较小尺寸的两个光学反射器替代,从而与现有技术相比,降低了装置的笨重性。
最后,本发明人已经注意到以下事实;将分束器-偏振器板的接合部放置在入射光束的轨迹上,不仅不会引起光学伪影(例如暗条)在立体图像上的出现,还会使得可能减小立体图像投影仪的光学输出和光学偏振元件之间的最小距离,从而大大有助于降低装置的笨重性。
反射光束的轨迹可以由光学反射器修改,使得该反射光束和透射光束被投影为形成完全相同的立体图像。光学反射器可以为了该目的而配备有变形装置。
在本说明书的下文中,不再详细描述本领域技术人员众所周知的特性和功能。
图1表示用于显示立体图像的组合件。此处,该组合件包括:
-立体图像投影仪2;
-光学偏振装置3;
-偏振保留反射屏幕4,和
-一副无源立体眼镜5。
此处,投影仪2为高速数字投影仪,能够以大于或者等于50Hz、优选地大于或者等于144Hz的频率投影图像。特别地,该投影仪2能够产生包括图像的两个时间上多路传输的子序列的立体图像序列(两个子序列分别为观看者的左眼和右眼准备),并且能够将这些图像投影到屏幕4上。该投影仪2包括输出物镜21,通过输出物镜21能够将投影仪2所产生且包括立体图像的入射光束22(此处为非偏振光)投影。
特别地,装置3配置为对旨在投影到屏幕4上的图像子序列应用正交光学偏振。此处,图像的两个子序列的光学偏振为相互正交的线性偏振。在该示例中,选择以下规约:为左眼准备的图像呈现线性P偏振,且为右眼准备的图像呈现线性S偏振。为此,装置3特别地包括控制电路31,其能够响应投影仪2所接收的同步信号来控制对穿过装置3的光的偏振应用。该同步信号使得可能使偏振的应用与投影仪2所发出的图像子序列之间的切换同步。例如,借助基于接线的链接将该电路31链接到投影仪2的输出,该输出配置为传递同步信号。该装置3会参照图2更详细地描述。该装置3布置在物镜21和屏幕4之间,使得光束22穿过装置3。
眼镜5为无源立体眼镜。该眼镜5包括两个镜片51和52,其旨在分别放置于观看者的左眼和右眼前面以便观察投影到屏幕4上的立体图像。镜片51和52各自包括分别对应于针对对应图像子序列预定义的偏振状态的透射性偏振滤光器。因此,此处镜片51和52适合于仅允许呈现线性偏振(分别为P和S)的光通过。
在本说明书中,术语“上游”和“下游”是相对于投影仪2所发出的光的从物镜21到屏幕4的传播方向来定义的。
图2更详细地表示装置3的示例性实施例。图5示意性地图示了投影在屏幕4上的光束。该装置3从上游到下游包括:
-光学输入302,其配置为在将该装置3放置于投影仪2的下游时允许通过投影仪2所产生的光束22。光学输入302垂直于光束22所期望的轨迹328;
-光学元件304,其能够将光束22分解成:
·呈现P光学偏振的透射光束306,和
·各自呈现S光学偏振的两个反射光束308和310。
-两个光学反射器312和314,其配置为分别修改光束308和310的轨迹,使得这些光束308和310投影到屏幕4上以与光束306一起形成立体图像。
-三个光学偏振调制器316、318和320,其配置为分别响应由电路31所发出的控制信号而在P状态和S状态之间切换光束306、308和310的偏振。为了简化图2,不再表示电路31与每个调制器316、318和320之间的连接。
元件304特别能够将该光束22分开,使得两个光束308和310各自对应于由投影仪2所产生的图像的互补部分。因此,这些光束308和310在屏幕4上的同时投影导致完整图像的形成。在这种情况下,这些光束308和310分别对应于立体图像的上半部分和下半部分。
元件304包括两个板322、324,以实施分束和光束偏振。板322和324通过接合部326接合在一起。在本说明书中,术语“分束器-偏振器板”以通用的方式指光学分束器-偏振器。
在该示例中,这两个板322、324并置以呈现人字形或“V”形。这些板322、324仅沿着其边缘之一彼此接触;于是接合部326为基本上直线形的脊。该接合部326垂直于光束的轨迹328放置在该轨迹328上。在这种情况下,该接合部326沿水平方向定向。在这种情况下,接合部326形成元件304最接近于光学输出302的末端。
板322、324之间的角度等于90°,误差在10%或5%或3%以内。有利地,这些板322、324关于包含接合部326和轨迹328的对称面(或光学输入302的法线)对称布置。
有利地,装置3相对于投影仪2布置,使得物镜21和接合部326之间的距离小于或等于100mm,优选小于或等于50mm,优选小于或等于30mm,优选小于或等于25mm,且有利地为20mm。
在该示例中,板322、324各自包括薄玻璃片材,薄玻璃片材的一面覆盖有线栅光学偏振器。这种片材的厚度小于5mm,且优选小于或等于3mm或0.9mm。该片材的覆盖有偏振器的面朝向投影仪2定向。此处,每个板322、324对可见光的光学反射和透射系数等于50%,误差在±15%以内。
优选地,这些片材的接触放置以形成接合部326的那些边缘呈现互补的形状,诸如斜角形状,以便减小该接合部326的厚度。有利地,通过将板322和324的平坦边缘并置来形成接合部326。此处,借助诸如UV胶之类的粘合剂将这些板322、324接合并无自由度地牢固地紧固在一起。板322和324之间的胶膜的厚度通常小于或等于200μm。板322和324还可以不使用胶合方式而彼此相抵接合。
此处,反射器312、314是相同的。在这种情况下,这些反射器中的每一个都包括由覆盖有光学反射可见光的材料的薄玻璃板形成的前面镜。该薄玻璃板具有小于或等于5mm、优选在1mm和3mm之间的厚度。例如,这些镜相对于轨迹328成40°和60°之间、优选45°的角度定向。
调制器316、318和320中的每个都能够在正交偏振状态之间切换光束的光学偏振。例如,在本身已知的方式中,调制器316、318和320为液晶偏振调制器。
此处,光学输入302为对可见光透明的窗口。该输入302有利地包括透射性热障。该热障允许可见光的透射,同时限制红外辐射的透射。通过将热障插入投影仪2和元件304之间,到达元件304的光束21中含有的红外辐射的量是有限的,以便降低对该元件304的加热。例如,该障包括Schott KG型玻璃滤光器。
图3表示能够替代装置3使用的装置3'。该装置3'除了其另外包括望远物镜330以外,与装置3相同,望远物镜330配置为选择性地修改屏幕4上的由光束306的投影而产生的图像的大小以避免光束的不良叠加(诸如图5所示)。该望远物镜330放置在光束306的轨迹上,且优选地放置在调制器316上游的该轨迹上,以防止该望远物镜330能够劣化在调制器316的输出处的光束306的偏振。因此,改善该图像与通过光束308和310投影到屏幕上而形成的图像的叠加,以便补偿由一方面光束308和310和另一方面光束306的相应光学路径的长度差引起的可能的图像变形。实际上,如果屏幕上的这两个图像之间的相对偏移小于或等于像素长度的三倍,那么将可能认为两个图像在屏幕4上叠加。
例如,望远物镜330包括组装以形成无焦系统的多个光学透镜或多个透镜组。该系统包括调节元件,调节元件配置为选择性地修改这些透镜或这些透镜组之间的距离,以便修改所显示图像的放大。为简单起见,在图2中将该望远物镜330表示为单个透镜。
现在将参考图4的流程图并借助于图1和图2来描述装置3的操作的示例。
在步骤70中,通过投影仪2产生包含立体图像的两个子序列的交替的光束22,并通过物镜21将光束22朝向装置3投影。
接下来,在步骤72中,由元件304将光束22分成:
-沿着轨迹328传播并呈现P偏振的光束306,和
-各自在不同于轨迹328的方向中沿相对方向传播并呈现S偏振的光束308和310。光束308和310分别对应于投影仪2所产生的图像的两个互补部分。在这种情况下,这些光束分别对应于这些图像的上半部分和下半部分。
这些光束308和310分别通过反射器312和314而偏离,以便能够投影到屏幕4上,从而基于分别对应于这些光束308和310的两个图像部分来重构整个图像,并且将该图像叠加在由光束306的投影所形成的图像上。
接下来,在步骤74中,选择性地修改光束306或光束308和310中的一个或其他的光学偏振,使得这些光束306、308和310均呈现完全相同的光学偏振。
例如,当投影仪发出为左眼准备的图像时,在屏幕4上显示的图像必须呈现P偏振。然后电路31命令调制器318和320将光束308和310的偏振从S状态切换到P状态。光束306的偏振保持不变,这是因为在光束306离开元件304时其已经呈现P偏振。接下来,当投影仪2发出为右眼准备的图像时,此时在屏幕4上显示的图像必须呈现S偏振。然后电路31命令调制器316将光束306的偏振从P状态切换到S状态。光束308和310的偏振保持不变,这是因为在这些光束离开元件304时它们已经呈现S偏振。
因此,因为无需对形成图像的所有光束修改光学偏振,所以降低了由光学偏振的应用和调制所引起的图像亮度损失。
最后,在步骤76中,将光束306、308和310投影到屏幕4上以显示立体图像。
许多其他实施例是可能的。
元件304可以不同方式布置。例如,接合部326可沿空间中的另一方向定向,同时保持垂直于轨迹328。例如,该接合部326竖直地定向。然后,相应地适配反射器312、314以及调制器318、320的相对位置。
元件304可包括多于两个的板322、324。例如,该元件304由四个相同的板形成,板接合在一起以形成角锥体,四个板共用的角锥体的顶点放置于轨迹328上。然后将光束22分成一个透射光束和四个反射光束。这四个反射光束各自对应于图像的互补部分。装置3于是包括四个反射器和四个偏振调制器,它们配置为对四个反射光束起到与反射器312、314和调制器318、320对光束308和310所起的作用相同的作用。
光学输入302的透射性热障可以省去。
偏振调制器318和/或320还可以放置在元件304和反射器(分别为312和314)之间。
可以以不同的方式制作板322和/或324。例如,作为变体,用介电材料的薄层的堆叠来替代栅格。板还可以是偏振器-分束器立方体(或者“分束器立方体”),诸如MacNeill棱镜。已经参照板312、314所描述的一切都适用于这种立方体,且特别适用于形成这些立方体中的每一个的两个棱镜之间的界面。然后例如借助胶或机械固定通过将两个这种立方体接合在一起来制作元件304。该立方体还可以是Rochon棱镜、Sernamont棱镜、Wollaston棱镜或者Glan-Thompson棱镜。在这些情况下,相应地适配装置3(诸如相对位置、反射器312、314的定向或者偏振调制器316、318、320的控制)以便特别考虑光束306、308、310的方向和/或偏振状态的差异。
望远物镜330可包括液体透镜,从而允许容易的调节同时降低装置3的笨重性。作为变体,望远物镜330放置在调制器316上游,在该调制器306和元件304之间。
与图像的两个子序列中的每个相关联的光学偏振可以是不同的。例如,该偏振可为圆偏振。在这种情况下,将四分之一波长板添加在调制器316、318和320的输出处、以及眼镜5的镜片51、52上。这些四分之一波长板优选地定位为相对于调制器316、318、320的光学偏振轴成45°角。P和S偏振状态可用任何两个正交偏振状态替代。
电路31和投影仪2之间的接线链接可用无线链接(诸如通过红外辐射或通过无线电的链接)替代。
装置3或3'可以包括光学偏振旋转器,旋转器分别布置在光束308和310的轨迹上,使得光束308、310和光束306在调制器316、318和320的输入处呈现完全相同的偏振状态。在这种情况下,适配电路31,使得调制器316、318和320在步骤64中应用完全相同的偏振调制。因此,使调制器318和320对光束308、310的偏振的调制变得容易,特别是在其中这些调制器318和320为液晶偏振调制器的情况下。在该示例中,这些旋转器将光束308、310的S偏振转换成P偏振。优选地,这些第一旋转器和第二旋转器放置在元件304与反射器(分别为312和314)之间。
可省去望远物镜330。在这种情况下,还可以通过用能够响应控制信号来修改光束308和310的轨迹的反射器(诸如可变形反射器)替代反射器312和314,来进行图像在屏幕4上的叠加的改善,以避免图5所示的效果。
例如,诸如这样的可变形反射器包括前面镜,其由薄玻璃制成并在其背面在四个固定点处锚定到装置3。在该背面的中心和相应边缘中间是胶合垫,该镜可借助接合到这些垫的调节螺钉通过形变(anamorphosis)而变形。
图6为可以代替诸如之前描述的镜312和/或314使用的镜6的第一变体的透视侧视图。图7为该镜6的端视图。镜6包括支撑部61,该支撑部61包括例如刚性底盘。镜6还包括可变形反射面板62,例如呈现反射面的薄玻璃面板。镜6还包括变形促动器63。此处,促动器63穿过支撑部61,以便由未示出的机构驱动。此处,反射面板62被保持在点状承载部之间,点状承载部固定到支撑部61。四个承载点641、642、643、以及644与反射面板62的一面接触并且被紧固到支撑部61,四个其他可选承载点优选地与承载点641、642、643、以及644相对布置,并且与反射面板62的另一个面接触。面的点状承载点有利地位于等腰梯形的顶点。
图8为可以代替诸如之前描述的镜312和/或314使用的镜6的第二变体的透视侧视图。图8是该镜6的表面视图。镜6包括与第一变体中的那些相同的支撑部61、反射面板62、以及变形促动器63。此处,反射面板62被保持在线性承载部之间,线形承载部固定到支撑部61。承载部645和承载部646与反射面板62的一面线性接触并且被紧固到支撑部61,两个其他可选线性承载部优选地与这些承载部645和646相对布置,并且与反射面板62的另一个面接触。承载部的接触线形成等腰梯形的非平行边。
在图6至图9中的变体中:
-梯形的张角α有利地在5°和75°之间,并且优选地在20°和25°之间,例如为22.5°的值。
-变形促动器63对反射面板62加负载以压缩或者拉伸,以便使反射面选择性地凹或凸(具有合适的幅度)。例如,变形促动器63将被位移以获得调节,其中各种反射和透射光束被叠加在屏幕4上。变形促动器63在梯形的底的垂直平分线的水平对反射面板62加负载。
-例如,变形促动器63将能够以点状方式固定(例如通过胶合)在梯形的底的垂直平分线上。变形促动器63的固定部将能够例如位于梯形的短底和长底之间从短底开始的三分之一距离处。理想地,变形促动器63将能够位于短底和长底之间从短底开始的x=I*(1-1/√2)距离处,其中I是反射面板的宽度。
图10和图11分别为与变形促动器63的有利示例关联的反射面板62的底视图和截面侧视图。此处,变形促动器包括以垂直于面板62的方式延伸的杆体633。条633固定到细长刚性元件632(元件632也可以是柔性的),细长刚性元件632布置在由线性或者点状接触限定的梯形的垂直平分线上。条633有利地至少在该梯形的高度上延伸并且稳固到元件632。刚性元件63通过胶膜631的方式固定在反射面板62的背面上,以便分布施加在该反射面板62上的负载并且因此以均匀的方式使反射面板62变形。此处,胶膜631形成柔性元件(胶膜631也可以是刚性的)并且呈现例如梯形形状,该梯形的底的垂直平分线与接触点或者线的梯形的垂直平分线重叠(以虚线图示)。元件632可以例如呈现为叠加在胶膜632的形状上的梯形形状的一部分。元件632可以包括具有细长压出形状的部分,并且条633固定到该部分。膜631有利地至少在接触点或者线的梯形的整个高度上延伸。接触线或者点的梯形的短底与膜631的梯形的短底相对。杆体633有利地基本上位于由膜631形成的梯形的高度从长底开始的三分之一处。由膜631形成的梯形的张角θ有利地在5°和45°之间,并且优选地在10°和20°之间,例如为15°的值。详述的镜6为完全分立的发明的主题。
图12和图13图示了图8和图9的变体中的镜6的变形的配置的两个示例。在图12的配置中,面板62的反射面是凹的。在图13的配置中,面板62的反射面是凸的。
图14是使得可能修改与反射元件62的接触点或者线的梯形的几何形状的变体支撑部61的透视图。在该示例中,支撑部61包括基本平的框架。安装两个臂611和612,从而绕垂直于该框架的平面的相应轴617和618相对于框架枢转。轴617和618布置在臂611和612的第一端部的水平。臂611和612旨在于在其上表面的水平上接收与反射面板62的接触点或者线。臂611和612从而限定接触点或者线的梯形的非平行边。链接部613和614安装为通过第一端部绕相应轴615和616枢转。这些轴615和616垂直于框架的平面并且分别布置在臂611和612的第二端部的水平上。链接部613和614安装为在第二端部的水平上绕垂直于框架的平面的轴610相对于彼此枢转。轴610选择性地由促动器619加负载。当轴610、615、以及616对准时,轴615和616之间的距离为最大值,使得梯形的张角α为最小值。当促动器619使得轴610从与轴615和616的对准偏离时,链接部613和614使得轴615和616彼此接近。于是增加了梯形的张角α。

Claims (20)

1.一种用于立体图像投影仪的光学偏振装置(3),其特征在于,所述装置包括:
-偏振器光学元件(304),能够将立体图像投影仪所发出的入射光束(22)分解成:
··呈现第一光学偏振状态的透射光束(306),和
··呈现不同于所述第一光学偏振状态的第二光学偏振状态的第一反射光束(308)和第二反射光束(310);
该偏振器光学元件(304)包括接合在一起的两个分束器-偏振器板(322、324),所述板之间的接合部(326)放置在所述入射光束(22)的轨迹(328)上,所述接合部(326)通过将所述两个分束器-偏振器板(322、324)的平坦边缘并置而被形成,所述两个分束器-偏振器板(322、324)各自包括玻璃板;
-第一光学反射器(312)和第二光学反射器(314),配置为分别修改所述第一反射光束和所述第二反射光束的轨迹,使得将所述反射光束和所述透射光束投影以形成完全相同的立体图像;
-第一偏振调制器(316)、第二偏振调制器(318)和第三偏振调制器(320),分别能够响应控制信号在所述第一光学偏振状态和所述第二光学偏振状态之间选择性地切换所述透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束的光学偏振;
-用于所述偏振调制器的控制电路(31),被编程为在给定时刻传递控制信号,所述控制信号控制所述第一反射光束和所述第二反射光束中每一个或者所述透射光束的偏振的切换,使得所述反射光束和所述透射光束均呈现完全相同的光学偏振状态。
2.根据权利要求1所述的装置,其中所述偏振器光学元件(304)最多包括两个板(322、324),这两个板接合在一起以呈现人字形,这两个板之间的所述接合部(326)形成脊,所述接合部(326)垂直于所述入射光束的轨迹放置在该轨迹(328)上。
3.根据权利要求2所述的装置,其中所述两个板(322、324)之间的角度等于90°,误差在10%以内。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的装置,其中所述两个板(322、324)关于穿过所述接合部(326)并穿过所述入射光束的所述轨迹(328)的对称面对称。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中沿着所述入射光束的所述轨迹测量的在所述立体图像投影仪的输出和所述板之间的所述接合部(326)之间的距离小于或等于50mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中所述装置还包括放置在所述透射光束的光学路径上的望远物镜(330),该望远物镜配置为放大由该透射光束的投影所形成的图像。
7.根据权利要求1到5中任一项所述的装置,其中所述第一光学反射器(312)和所述第二光学反射器(314)中的每一个都能够响应于控制信号变形,以便分别修改所述第一反射光束和所述第二反射光束的轨迹和/或尺寸。
8.根据权利要求7所述的装置,其中所述第一光学反射器包括承载在至少四个点上的反射面板(62),这四个点布置在优选等腰梯形的顶点处,所述装置还包括至少一个促动器,所述促动器在穿过所述梯形的方向上对所述反射面板加负载,以便将所述反射面板(62)变形为从所述梯形的平面离开。
9.根据权利要求8所述的装置,其中所述梯形包括至少一个在5°到75°之间的角。
10.根据权利要求8或9所述的装置,其中所述促动器至少在所述梯形的整个高度上固定到所述反射面板。
11.根据权利要求10所述的装置,其中所述促动器包括固定到所述反射面板的柔性元件,所述柔性元件胶合到所述反射面板在表面上成等腰梯形的形状,所述等腰梯形的长底与用于保持在适当位置的点的梯形的长底相对,所述促动器通过所述柔性元件的方式对所述反射面板加负载。
12.根据权利要求8到11中任一项所述的装置,其中所述梯形的底的垂直平分线被包括在与所述透射光束完全相同的平面中。
13.根据权利要求8到12中任一项所述的装置,还包括选择性地修改用于保持在适当位置的点的位置的驱动装置。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中所述第一光学反射器(312)和所述第二光学反射器(314)每一个都包括反射镜。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中所述第一光学偏振和所述第二光学偏振分别为P型和S型。
16.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中:
-所述第一光学偏振状态和所述第二光学偏振状态是相互交叉的圆偏振状态;
-所述装置包括放置在每个所述偏振调制器(306、308、310)的输出处的四分之一波长板,这些四分之一波长板中的每个都与离开所述偏振调制器(316、318、320)的光束的偏振轴成45°定向。
17.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中在所述偏振器光学元件(304)上游的光束的轨迹上布置有透射性热障(302)。
18.根据前述权利要求中任一项所述的装置,其中所述装置(3)包括分别布置在所述第一反射光束和所述第二反射光束的轨迹上的第一偏振旋转器和第二偏振旋转器,使得所述反射光束和所述透射光束在所述偏振调制器(316、318、320)的输入处呈现完全相同的偏振状态。
19.一种用于显示立体图像的系统,包括:
-投影仪(2),配置为产生包括时间上多路传输的立体图像的两个子序列的交替的光束,所述两个子序列旨在分别由配备有无源立体眼镜(5)的使用者的左眼和右眼单独观看,
-根据权利要求1所述的光学偏振装置(3),配置为接收由视频投影仪所产生的光束,并配置为将不同光学偏振状态应用于立体图像的所述两个子序列;
-偏振保留反射屏幕(4),配置为显示已经穿过所述光学偏振装置(3)的所述立体图像。
20.一种显示立体图像的方法,特征在于,所述方法包括:
-产生(60)包括时间上多路传输的立体图像的两个子序列的交替的光束,所述两个子序列旨在分别由配备有无源立体眼镜的使用者的左眼和右眼单独观看;
-将产生的所述光束分成(62):
·透射光束,呈现第一光学偏振状态;和
·第一反射光束和第二反射光束,呈现不同于第一状态的第二光学偏振状态,并且沿着与所述透射光束的轨迹不同的轨迹传播;
-修改所述第一反射光束和所述第二反射光束的轨迹,使得这些第一反射光束和第二反射光束能够投影在与所述透射光束完全相同的屏幕上,从而使得所述第一反射光束和所述第二反射光束与所述透射光束在所述屏幕上的投影的结合形成立体图像;
-将光学偏振选择性应用(64)到所述透射光束、或者所述第一反射光束和所述第二反射光束,使得所述反射光束和所述透射光束针对立体图像的每个所述子序列都呈现完全相同的光学偏振状态;
-将所述第一反射光束和所述第二反射光束以及所述透射光束投影(66)在偏振保留反射屏幕上,以便显示所述立体图像。
CN202010738318.5A 2013-05-29 2014-05-27 用于立体图像投影仪的光学偏振装置 Pending CN111766715A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1354854A FR3000232B1 (fr) 2013-05-29 2013-05-29 Dispositif de polarisation optique pour un projecteur d'images stereoscopiques
FR1354854 2013-05-29
FR1450285 2014-01-14
FR1450285 2014-01-14
CN201480030791.0A CN105324702A (zh) 2013-05-29 2014-05-27 用于立体图像投影仪的光学偏振装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480030791.0A Division CN105324702A (zh) 2013-05-29 2014-05-27 用于立体图像投影仪的光学偏振装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111766715A true CN111766715A (zh) 2020-10-13

Family

ID=50942656

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480030791.0A Pending CN105324702A (zh) 2013-05-29 2014-05-27 用于立体图像投影仪的光学偏振装置
CN202010738318.5A Pending CN111766715A (zh) 2013-05-29 2014-05-27 用于立体图像投影仪的光学偏振装置

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480030791.0A Pending CN105324702A (zh) 2013-05-29 2014-05-27 用于立体图像投影仪的光学偏振装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9740017B2 (zh)
EP (1) EP3004968A1 (zh)
CN (2) CN105324702A (zh)
BR (1) BR112015029884A2 (zh)
RU (1) RU2669544C2 (zh)
WO (1) WO2014191439A1 (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101387097B1 (ko) 2013-04-02 2014-04-29 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 삼중 광분할 방법과 이를 이용한 입체 영상장치
US9395549B2 (en) * 2014-12-16 2016-07-19 Volfoni R&D EURL Stereoscopic three dimensional imaging system
KR101702024B1 (ko) 2015-04-06 2017-02-02 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 원격정렬형 입체영상장치 및 이를 이용한 입체영상상영방법
CN106885159A (zh) * 2015-12-11 2017-06-23 高准精密工业股份有限公司 发光装置
CN107179594B (zh) * 2016-03-09 2019-07-19 光宝电子(广州)有限公司 镜头调焦设备及其可替换式图表显示模块
US10271046B2 (en) * 2016-03-09 2019-04-23 Lite-On Electronics (Guangzhou) Limited Lens focusing apparatus and chart display module thereof
KR101641479B1 (ko) * 2016-03-24 2016-07-20 김상수 입체 영상 디스플레이 장치
CN109477961B (zh) * 2016-07-19 2021-02-26 麦克赛尔株式会社 投射型影像显示装置
CN108732752B (zh) * 2017-01-12 2022-04-05 胡大文 一种用于虚拟现实、扩增现实的显示设备
DE102017109679A1 (de) * 2017-05-05 2018-11-08 Jos. Schneider Optische Werke Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer Ausgangslichtemission und Scheinwerfer
JP6935229B2 (ja) * 2017-05-16 2021-09-15 日東電工株式会社 円偏光フィルム、粘着剤層付円偏光フィルムおよび画像表示装置
CN107015430A (zh) * 2017-05-18 2017-08-04 北京爱格信达科技有限公司 3d放映装置及3d放映系统
US10151932B1 (en) 2017-09-01 2018-12-11 Volfoni R&D Stereoscopic three dimensional projection system using elliptical polarization
CN111448506A (zh) 2017-10-11 2020-07-24 Volfoni研发公司 具有短投射比的立体三维投影系统
CN108051977A (zh) * 2018-01-17 2018-05-18 深圳市时代华影科技股份有限公司 立体投影成像装置及立体影像放映系统
CN108508621A (zh) * 2018-03-12 2018-09-07 广东欧珀移动通信有限公司 结构光投射模组、图像获取装置及电子设备
EP3599411B1 (de) * 2018-07-27 2022-11-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Einrichtung und verfahren zum erzeugen und überwachen eines sicherheitsbereiches in einem arbeitsraum
CN114902117B (zh) 2019-11-21 2024-06-04 Volfoni研发公司 偏振转换系统、被动式线偏振3d眼镜及线偏振3d系统
WO2021144599A1 (en) 2020-01-14 2021-07-22 Volfoni R&D High brightness stereoscopic 3d projection system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6094240A (en) * 1996-09-04 2000-07-25 Hitachi, Ltd. Liquid crystal display polarizing beam splitter with specific incidence angle
CN1393720A (zh) * 2001-06-22 2003-01-29 大億科技股份有限公司 平板分合光投影显示器
US20080143965A1 (en) * 2006-10-18 2008-06-19 Real D Combining P and S rays for bright stereoscopic projection
CN101308320A (zh) * 2007-05-18 2008-11-19 三菱电机株式会社 图像失真校正机构及背投式图像显示装置
JP2010122589A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Sony Corp 立体画像表示装置、偏光分離合成装置、立体画像表示方法
WO2013017409A1 (fr) * 2011-07-29 2013-02-07 Volfoni R&D Dispositif pour la polarisation d'une sequence video a visionner en stereoscopie
CN202930412U (zh) * 2010-12-30 2013-05-08 索拉里亚公司 具有成形集中器构件的光电装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5381278A (en) * 1991-05-07 1995-01-10 Canon Kabushiki Kaisha Polarization conversion unit, polarization illumination apparatus provided with the unit, and projector provided with the apparatus
US5903388A (en) * 1992-06-11 1999-05-11 Sedlmayr Steven R High efficiency electromagnetic beam projector and systems and method for implementation thereof
GB2317524A (en) * 1996-09-19 1998-03-25 Sharp Kk Three dimensional stereoscopic projection display
US6986586B2 (en) * 2003-09-23 2006-01-17 Martinez Sr Eugene Thin film mirror
US7125128B2 (en) * 2004-01-26 2006-10-24 Nikon Corporation Adaptive-optics actuator arrays and methods for using such arrays
US20070058137A1 (en) * 2005-09-15 2007-03-15 Ching-An Yang Projection display apparatus and optical filter
WO2008141247A1 (en) * 2007-05-09 2008-11-20 Real D Polarization conversion system and method for stereoscopic projection
CN101408675B (zh) * 2007-10-09 2010-06-09 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 立体投影光学系统
JP5434085B2 (ja) * 2009-01-16 2014-03-05 ソニー株式会社 投射型画像表示装置および投射光学系
EP2282231A3 (en) * 2009-08-07 2011-05-04 JDS Uniphase Corporation Multi-segment optical retarder for creating 3d images
JP5768716B2 (ja) * 2009-09-28 2015-08-26 日本電気株式会社 照明装置およびそれを用いた投射型表示装置
KR20120057916A (ko) * 2010-11-29 2012-06-07 최해용 입체 변환 확대 투사 광학계
KR101387097B1 (ko) * 2013-04-02 2014-04-29 유한회사 마스터이미지쓰리디아시아 삼중 광분할 방법과 이를 이용한 입체 영상장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6094240A (en) * 1996-09-04 2000-07-25 Hitachi, Ltd. Liquid crystal display polarizing beam splitter with specific incidence angle
CN1393720A (zh) * 2001-06-22 2003-01-29 大億科技股份有限公司 平板分合光投影显示器
US20080143965A1 (en) * 2006-10-18 2008-06-19 Real D Combining P and S rays for bright stereoscopic projection
CN101308320A (zh) * 2007-05-18 2008-11-19 三菱电机株式会社 图像失真校正机构及背投式图像显示装置
JP2010122589A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Sony Corp 立体画像表示装置、偏光分離合成装置、立体画像表示方法
CN202930412U (zh) * 2010-12-30 2013-05-08 索拉里亚公司 具有成形集中器构件的光电装置
WO2013017409A1 (fr) * 2011-07-29 2013-02-07 Volfoni R&D Dispositif pour la polarisation d'une sequence video a visionner en stereoscopie

Also Published As

Publication number Publication date
BR112015029884A2 (pt) 2017-07-25
RU2669544C2 (ru) 2018-10-11
US9740017B2 (en) 2017-08-22
CN105324702A (zh) 2016-02-10
WO2014191439A1 (fr) 2014-12-04
US20160124238A1 (en) 2016-05-05
RU2015107546A (ru) 2016-09-27
EP3004968A1 (fr) 2016-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111766715A (zh) 用于立体图像投影仪的光学偏振装置
EP3327503B1 (en) Combining p and s rays for bright stereoscopic projection
US8322859B2 (en) Projector
JP5402791B2 (ja) プロジェクター
CN203705728U (zh) 立体图像投影仪的光学偏振装置和显示立体图像的系统
CA3164587A1 (en) Optical systems including light-guide optical elements with two-dimensional expansion
US8248545B2 (en) Projector
US20120257267A1 (en) Scanning device, image display device, and method for controlling image display device
WO2015111420A1 (ja) 表示装置
TW523609B (en) Illumination optical system and projector using the same
CN103676423A (zh) 投影装置
CN101893765B (zh) 偏振变换组件及单成像器微型投影引擎
JP2011257645A (ja) プロジェクター
CN102981285A (zh) 光学设备、投影设备和制造光学设备的方法
US9829714B2 (en) Illumination module and display device
JP5630045B2 (ja) 画像表示装置
JP2001174751A (ja) 立体画像表示装置及びそれに用いる投影器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20201013

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication