CN1124362A - 彩色立体放映机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种彩色立体放映机，它包括一个发射光的光源，一个对发射光进行聚光以及把它变换成平行光的聚光装置和一个把平行光分成红、蓝、绿三色成分的分色装置，一个把红光成分分离成偏振光束，并形成红色光学像的第一装置，一个把蓝光成分分离成偏振光束并形成蓝色光学像的第二装置，以及一个把绿光成分分离成偏振光束，并形成绿色光像的第三装置。整个系统的尺寸可以减小，同时可明显减少热损失。

Description

彩色立体放映机

本发明涉及一种彩色立体放映机，尤其是一种彩色偏振象可以用一台放映机得到的彩色立体放映机。

近年来，立体放映机实际上是采用把放映的偏振象重迭到人眼上来获得立体图象的。一种方法是采有二台放映机或显示系统，其一台放映机在屏幕上提供一种右眼显示，另一台提供一个左眼显示。每个显示都有它的自身偏振，例如分别为“p”和“s”，他们是采用在放映机上放置偏振片来获取的。

每一个由放映机形成并被放映的偏振象，经过象准直和/或象聚焦从而在一个屏幕上提供最佳的映象。经过偏振的象通过用于立体观看的偏振镜由人眼观看。

图1是用于说明用传统的立体放映机实现立体图象的方法。

在图1所列举的立体放映机中，一个第一放映机10和一个第二放映机12分别具有各自的偏振片，屏幕14用于显示从第一和第二放映机10和12投射的影象。

在这种情况下，需要用二台放映机来完成立体象的显示，同时也需要二个光源。因此，光源中的热损会致使光效率的变坏。另外，由于立体影象是利用多个放映机，以及对影象进行准直和聚焦获得的，所以放映机的尺寸很大，并且对每个元件的控制也是非常困难的。

基于上述常用技术中所伴随的问题，本发明的目的是，提供一种具有小尺寸的彩色立体放映机，其立体映象显示可以利用单一光源来实现。

为实现上述目的，本发明所提供的全彩色立体放映机包括：一个光源，用于发射包括红、蓝和绿色成分的光；一个聚光装置，用于会聚发射光并把它变换成平行的光；一个分色装置，用于把平行光分成红、蓝和绿色光成分；一个第一装置，用于把红光成分分离成为偏振光束，并形成红光成分的光学象；一个第二装置，用于把蓝光成分分离成为偏振光束，并形成蓝光成分的光学象；一个第三装置，用于把绿光成分分离成分偏振光束，并形成绿光成分的光学象；一个第一投射装置，用于把三种偏振色成分中的一种色成分投射到屏幕上；一个第二投射装置，用于把三种偏振色成分中的另一种色成分投射到屏幕上；一个第三投射装置，用于把三种偏振色成分中的第三种色成分投射到屏幕上。

最好，第二和第三投射装置是相同的，以及在投射装置前面还包括一个用于把三个偏振色成分中的二个偏振色成分混合的混光装置。作为一个混光装置，可以采用一种二向色反射镜或一种二向色棱镜。

还有，第一装置包括：一个第一偏振涂层，用于反射一个第一偏振光成分和透过一个第二偏振光成分；一个第一转换装置，用于把第一偏振涂层反射的第一偏振光成分转换成第二偏振光成分；一个第一光阀调制器，用于提供第一偏振光成分的第一光学象；一个第二转换装置，用于把透过第一偏振涂层的第二偏振光成分转换成第一偏振光成分；一个第二光阀调制器，用于提供一个第二偏振光成分的第二光学象。第二装置包括：一个第二偏振涂层，用于反射第三偏振光成分，并透过第四偏振光成分；一个第三转换装置，用于把由第二偏振涂层反射的第三偏振光成分转换成第四振光成分；一个第三光阀调制器，用于提供一个第三偏振光成分的第三光学象；一个第四转换装置，用于把透过第二偏振涂层的第四偏振光成分转换成第三偏振光成分；一个第四光阀调制器，用于提供一个第四偏振光成分的第四光学象。第三装置包括：一个第三偏振涂层，用于反射第五偏振光成分和透过第六偏振光成分；一个第五转换装置，用于把由第三偏振涂层反射的第五偏振光成分变换成为第六偏振光成分；一个第五光阀调制器，用于提供第五偏振光成分的第五光学象；一个第六转换装置，用于转换透过第三偏振涂层的第六偏振光成分成为第五偏振光成分；一个第六光阀调制器，用于提供第六偏振光成分的第六光学象。

在这种情况下，最好使第一、第三和第五偏振光成分具有s取向，而第二、第四和第六偏振光成分具有P取向。还有，最好使第一、第二、第三、第四、第五和第六转换装置是1/4波片。

作为分色装置，可以使用交叉为x形状的、具有一个红色成分反射表面和一个蓝色成分反射表面的二向色棱镜。

偏振光束分束棱镜或偏振光束分光束板可以用在第一、第二和第三装置中，最好使用投射透镜作为第一、第二和第三投射装置。

在按本发明的立体放映机中，立体映象可以用单个放映机来显示，所以其制造简单，其尺寸也可以减小。

本发明的上述目的和优点将通过附图对优选实施例的详细描述更为明白。其中，

图1是说明在常用的立体放映机中实现立体映象方法的示意图。

图2是按本发明的实施例，用于说明沿着立体放映机中红色光成分的分色路径上的各元件和其操作的结构视图。

图3是按本发明实施例，用于说明沿立体放映机中蓝色光成分分色路径上的各元件和其操作的结构视图。

图4是按本发明实施例，用于说明沿立体放映机中绿色光成分分色路径上的各元件和其操作的结构视图。

下面将参见附图详细描述本发明的实施例。

图2-4是按本发明实施例，用于说明立体放映机中各元件及其操作的结构视图。

在该实施例的放映机中，一个发射白光的卤素灯20用作为发射包含红、蓝和绿色光成分的光源。

会聚透镜21，用于会聚由光源20发射的光，并把它转换成一束平行光，凹面反射镜22作为聚光元件。另外，一个二向色棱镜23作为一个分色部件，把平行光分成红、蓝和绿色光成分。二向色棱镜23包括，交叉为x状的一片红色光反射表面24和一片蓝色光反射表面25。

所构成的装置用于把每种色光成分分离成偏振的光束，并形成光学象。一个第一偏振光束分离棱镜26，用于对红色光成分偏振光束的分离，并形成相应的光学象；一个第二偏振光束分离棱镜32，用于对蓝色光成分偏振光束的分离，并形成相应的光学象；一个第三偏振光束分离棱镜38，用于对绿色光成分偏振光束的分离，并提供相应的光学象。

尤其是，第一偏振光束分离棱镜26，用于分离由二向色棱镜23中的红色光成分反射表面24分开的红色光成分，并形成光学象。该棱镜包括，一个第一偏振涂层27，用于反射具有s取向的红色光成分，同时透过具有p取向的红色光成分；一个第一1/4波片28，用于把由第一偏振涂层27反射的具有S取向的红色光成分转换成具有p取向的红色光成分，这种转换是在红色光通过和从第一1/4波片28返回时使具有s取向的红色光成分旋转90°进行的；一个第一光阀调制器29，用于形成一个第一光学象；一个第二1/4波片30，用于把透过第一偏振涂层27的具有p取向的红色光成分转换成具有s取向的红色光成分，这种转换是在红色光成分通过和从第二1/4波片30返回时使具有p取向的红光成分旋转90°进行的；一个第二光阀调制器，用于形成一个第二光学象。

第二偏振光束分离棱镜32，用于分离由双色棱镜23中的蓝色光成分反射表面25分开的蓝色光成分，并形成光学象，棱镜32具有与第一偏振光束分离棱镜26相似的构成，即，该装置包括，一个第二偏振涂层33，用于反射具有s取向的蓝色光成分，同时透过具有p取向的蓝色光成分；一个第三1/4波片34，用于转换由第二偏振涂层33反射的，具有s取向的蓝色光成分为具有p取向的蓝色光成分，这种转换是在蓝色光通过和从第三1/4波片34返回时使具有s取向的蓝色光成分旋转90°进行的；一个第三光阀调制器35、用于形成一个第三光学象；一个第四1/4波片36、用于转换从第二偏振涂层33透过的具有p取向的蓝色光成分成为具有s取向的蓝色光成分，这种转换是使蓝色光通过和从第四1/4波片36返回时使具有p取向的蓝色光成分旋转90°进行的；一个第四光阀调制器37，用于形成一个第四光学象。

其次，用于把透过二向色棱镜23的绿色光成分分离，并形成光学象的第三偏振光束分离棱镜38具有类似于在第一和第二偏振光束分离棱镜26和32那样的构成。即，该装置包括，一个用于反射具有s取向的绿色光成分、同时透过具有p取向的绿色光成分的第三偏振涂层39；一个第五1/4波片40，用于使由第三偏振涂层39反射的具有s取向的绿色光成分转换成具有p取向的绿色光成分，这种转换是在绿色光成分通过和从第五1/4波片40返回时使具有s取向的绿色光成分旋转90°进行的；一个第五光阀调制器41，用于形成一个第五光学象；一个第六1/4波片42，用于使透过第三偏振涂层39的具有p取向的绿色光成分转换成具有s取向的绿色光成分，这种转换是在绿色光成分通过和从第六1/4波片42返回时使具有p取向的绿色光成分旋转90°进行的；一个第六光阀调制器43，用于形成一个第六光学象。

按本实施例的放映机还包括：一个第一聚光透镜44，用于会聚第一偏振光束分离棱镜26射出的红色光成分；一个第一投影透镜45，用于投射会聚的光到屏幕上。还有，一个用作混光器件的二向色反射镜46，用于透过来自第二偏振光束分离棱镜32的蓝色光成分，并用于反射来自第三偏振光束分离棱镜38的绿色光成分；一个第二会聚透镜47，用于会聚来自混光器件46的混合的蓝色和绿色光成分；一个第二投影透镜48，用于把会聚的光成分投射到屏幕上。

下面，将对具有上述元件的立体放映机形成立体影象的过程进行详细描述。

首先，从卤素灯光源20发射含有红、蓝和绿色光成分的光，由反射镜22和聚光透镜21聚光，经过会聚的光由聚光透镜21转变成一束平行光，然后入射到二向色棱镜23上。

在入射到二向色棱镜23上的光中间的红色光成分由红色光成分反射表面24反射到第一偏振光束分离棱镜26，如图2所示。蓝色光成分由蓝色光成分反射表面25反射到第二偏振光束分离棱镜32，如图3所示。而，绿色光成分穿过二向色棱镜23射向第三偏振光束分离棱镜38，如图4所示。

入射到第一偏振光束分离棱镜26内的红色光成分的光路将参照图2予以描述。

具有s取向的红色光成分由第一偏振涂层27向下反射，并经第一1/4波片28旋转90°而转换成具有p取向的红色光成分。一个第一光学象通过加到第一光阀调制器29上的信息而形成，并再次被反射从而穿过第一偏振涂层27。同时，具有p取向的红色光成分穿过第一偏振涂层27，并经第二1/4波片30旋转90°而变换成具有s取向的红色光成分。一个第二光学象由加到第二光阀调制器31内的信息而形成，并被反射，该被反射的第二光学象再次由第一偏振涂层27向上反射。

所有红色光成分由第一会聚透镜44予以会聚，并由第一投影镜45投射到屏幕上。

入射到第二偏振光束分离棱镜32内的蓝色光成分的光路将参照图3予以说明。

具有s取向的蓝色光成分被第二偏振涂层33向下反射，并经第三1/4波片34旋转90°而变换成具有p取向的蓝色光成分。一个第三光学象由加到第三光阀调制器35上的信息而形成，并被再次反射穿过第二偏振涂层33。同时，具有p取向的蓝色光成分穿过第二偏振涂层33，并经第四1/4波片36旋转90°而转换成具有s取向的蓝色光成分。一个第四光学象由加到第四光阀调制器36上的信息而形成并被反射，被反射的第四光学象由第二偏振涂层33再次向上反射。

入射到第三偏振光束分离棱镜38内的绿色光成分的光路将参见图4予以描述。

具有s取向的绿色光成分由第三偏振涂层39朝右侧方向反射，并由第五1/4波片40旋转90°而转换成具有p取向的绿色光成分。一个第五光学象由加到第五光阀调制器41中的信息而形成的，并再次被反射通过第三偏振涂层39。同时，具有p取向的绿色光成分，穿过第三偏振涂层39，并由第六1/4波片42旋转90°而转换成具有s取向的绿色光成分。一个第六光学象由加到第六光阀调制器43内的信息而形成并被反射，该被反射的第六光学象被第三偏振涂层39向左侧反射。

所有来自第二偏振光束分离装置32的蓝色光成分和所有来自第三偏振光束分离装置38的绿色光成分，由用作混光器件的二向色镜46予以混光。在来自第一偏振光束分离棱镜32的红色光成分通过第一会聚透镜44和第一投影透镜45的红色光被投射到屏幕上的同时，混合的蓝色和绿色光成分由第二会聚透镜47会聚，并由第二投影透镜48投射到屏幕上。

人眼通过用于彩色立体图象的偏振眼镜可观看由投射的光分量所形成的象。

利用单个放映机可获得立体图象，该放映机使用相应偏振光束分离装置分离每个彩色分量成为偏振光束，施加光学图象，并通过多个投射透镜将图象投射至屏幕。

尽管在上述的实施例中，偏振的蓝色光和绿色光被混并投射，然而，在红、蓝和绿光成分中的任何二种色光成分均可予以混合。

如上所述，由于按照本发明的立体放映机，可以实现用三光束型单放映机的象放映，所以可使整个系统的总尺寸减小，此外，因只需单个光源，故可使热损失明显下降。

在对本发明参照附图进行详细说明的同时，也可以在不偏离本发明的构思和范围的情况下，采用各种修改、变动结构和等效的替代。

Claims (10)

1、一种彩色立体放映机，它包括：

一个光源，用于发射包含红、蓝和绿色光成分的光；

一个聚光装置，用于把所述的发射光会聚，并把所述的光转换成平行光；

一个分色装置，用于把所述的平行光分成所述的红、蓝和绿色光成分；

一个第一装置，用于把所述的红光成分分离成偏振的光束，并形成所述红色光成分的光学象；

一个第二装置，用于把所述的蓝光成分分离成偏振的光束，并形成所述蓝色光成分的光学象；

一个第三装置，用于把所述的绿光成分分离成偏振的光束，并形成所述绿色光成分的光学象；

一个第一投射装置，用于把三种偏振色光成分中的一种色光投射到屏幕上；

一个第二投射装置，用于把三种偏振色光成分中的另一种色光成分投射到所述的屏幕上；

一个第三投射装置，用于把三种偏振色光成分中的第三种色光投射到所述的屏幕上。

2、如权利要求1的彩色立体放映机，其特征是，所述的第二和第三投射装置是相同的，一个混光装置用于将三种偏振色光成分中的二种偏振色光成分进行混光，该装置放置在所述的投射装置的前面。

3、如权利要求2的彩色立体放映机，其特征是，所述的混光装置是一种二向色反射镜或一种二向色棱镜。

4、如权利要求1的彩色立体放映机，其特征是，所述的第一装置包括：

一个第一偏振涂层，用于反射第一偏振光成分，并透过所述的第二偏振光成分；

一个第一转换装置，用于把所述的由第一偏振涂层反射的第一偏振光成分转换成所述的第二偏振光成分；

一个第一光阀调制器，用于提供所述第一偏振光成分的光学象；

一个第二转换装置，用于将穿过所述的第一偏振涂层的所述第二偏振光成分转换为所述的第一偏振光成分；

一个第二光阀调制器，用于提供所述第二偏振光成分的第二光学象；

所述的第二装置包括：

一个第二偏振涂层，用于反射第三偏振光成分，并透过第四偏振光成分；

一个第三转换装置，用于把由所述第二偏振涂层反射的第三偏振光成分转换成所述的第四偏振光成分；

一个第三光阀调制器，用于提供一个所述第三偏振光成分的第三光学象；

一个第四转换装置，用于把穿过所述第二偏振涂层的所述第四偏振光成分转换成所述第三偏振光成分；

一个第四光阀调制器，用于提供所述第四偏振光成分的第四光学象；

所述的第三装置包括：

一个第三偏振涂层，用于反射一个第五偏振光成分，并透过一个第六偏振光成分；

一个第五转换装置，用于把由所述第三偏振涂层反射的第五偏振光成分转换成所述的第六偏振光成分；

一个第五光阀调制器，用于提供一个所述第五偏振光成分的光学象；

一个第六转换装置，用于把透过所述第三偏振涂层的第六偏振光成分转换成所述的第五偏振光成分；

一个第六光阀调制器，用于提供一个所述第六偏振光成分的光学象。

5、如权利要求4的彩色立体放映机，其特征是，所述的第一、第三和第五偏振光成分具有s取向，所述的第二、第四和第六偏振光成分具有p取向。

6、如权利要求4的彩色立体放映机，其特征是，第一、第二、第三、第四、第五和第六转换装置是1/4波片。

7、如权利要求1的彩色立体放映机，其特征是，所述的分色装置是一个具有红色光成分反射表面和一个与其成x-交叉的蓝色光成反射表面的二向色棱镜。

8、如权利要求1的彩色立体放映机，其特征是，所述第一、第二和第三装置包括偏振光束分离棱镜或偏振光束分离片。

9、如权利要求1的彩色立体放映机，其特征是，所述的第一、第二和第三投射装置是投影透镜。

10、一种彩色立体放映机，包括：

一个光源，用于发射包含红、蓝和绿色光成分的光；

一个聚光装置，用于把所述的发射光会聚并转换成一种平行光；

一个二向色棱镜，用于把所述的平行光分离成所述的红、蓝和绿色光成分；

一个第一偏振涂层，用于反射具有s取向的所述红色光成分、和透过具有p取向的所述红色光成分；

一个第一1/4波片，用于把由所述第一偏振涂层反射的具有s取向的红色光成分转换成所述的具有p取向的红色光成分；

一个第一光阀调制器，用于提供一个所述具有s取向的红色光成分的第一光学象；

一个第二1/4波片，用于把透过所述第一偏振涂层的具有P取向的所述红色光成分转换成所述具有s取向红色光成分；

一个第二光阀调制器，用于提供一个所述具有p取向的红色光成分的第二光学象；

一个第二偏振涂层，用于反射所述具有s取向的蓝色光成分，并透过所述具有p取向的蓝色光成分；

一个第三1/4波片，用于把由所述第二偏振涂层反射的具有s取向的蓝色光成分转换成所述具有P取向的蓝色光成分；

一个第三光阀调制器，用于提供一个所述具有s取向的蓝色光成分的第三光学象；

一个第四1/4波片，用于把透过所述第二偏振涂层的具有P取向的蓝色光成分转换成所述具有s取向的蓝色光成分；

一个第四光阀调制器，用于提供一个所述具有p取向的蓝色光成分的第四光学象；

一个第三偏振涂层，用于反射所述具有s取向的绿色光成分，并透过所述具有p取向的绿色光成分；

一个第五1/4波片，用于把由所述第三偏振涂层反射的具有s取向的所述绿色光成分转换成具有p取向的所述绿色光成分；

一个第五光阀调制器，用于提供一个所述具有s取向的绿色光成分的第五光学象；

一个第六1/4波片，用于把透过所述第三偏振涂层的具有p取向的所述绿色光成分转换成具有s取向的所述绿色光成分；

一个第六光阀调制器，用于提供一个所述具有P取向的绿色光成分的第六光学象；

一个第一聚光透镜，用于会聚所述的红色光成分；

一个第一投射透镜，用于投射所述的会聚的光成分到一个屏幕上；

一个二向色反射镜，用于把所述的蓝色和绿色光成分混合起来；

一个第二聚光透镜，用于会聚所述的混合光成分；

一个第二投射透镜，用于把由所述第二聚光透镜会聚的光成分投射到所述的屏幕上。

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