CN112969962B

CN112969962B - 基于偏振相关型光束转向装置的宽投影显示系统

Info

Publication number: CN112969962B
Application number: CN201980073486.2A
Authority: CN
Inventors: 金鹤麟; 朴民规
Original assignee: Qingbei University School Industry University Cooperative Force
Current assignee: Qingbei University School Industry University Cooperative Force
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2019-11-08
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2039-11-08
Also published as: CN112969962A; KR20200053241A; WO2020096422A1; KR102180581B1; US20230229070A1

Abstract

本发明公开一种能够在不降低分辨率的情况下以低成本扩大图像的屏幕投影区域的基于偏振相关型光束转向装置的宽投影显示系统。根据本发明的实施例的宽投影显示系统包括：投影机，以时分方式顺序地输出要投影在屏幕的不同区域的复数个图像；以及光束转向装置，设置在所述投影机的后方，根据复数个所述图像的偏振方向，不同地控制所述图像的输出方向。所述光束转向装置包括具有偏振相关性的复数个菲涅耳棱镜阵列。所述复数个菲涅耳棱镜阵列在从所述投影机输出复数个图像的投影方向上彼此层叠。

Description

基于偏振相关型光束转向装置的宽投影显示系统

技术领域

本发明涉及基于偏振相关型光束转向装置的宽投影显示系统，更详细而言，涉及一种可以在不降低分辨率的情况下扩大图像的屏幕投影区域的宽投影显示系统。

背景技术

在虚拟现实体验馆、电影院等中使用各种投影显示(projection display)系统。投影显示系统利用投影机(projector)将图像投影到屏幕上以在屏幕上显示画面。当需要在大屏幕电影院之类的大型屏幕上投影图像时，可以通过增加投影机和屏幕之间的距离来放大投影到屏幕中的图像，从而增加图像画面的大小，但是与之成反比，降低了投影在屏幕上的图像的分辨率。为了在不降低分辨率的情况下增加屏幕大小，必须使用两个以上的投影机，因此安装和经营成本与使用的投影机数量成比例地增加。

发明内容

发明要解决的问题

本发明旨在提供一种基于偏振相关型光束转向装置的宽投影显示系统，其可以在不降低分辨率的情况下使用最少的投影机以低成本扩大图像的屏幕投影区域。

本发明所要解决的问题不限于上述课题。本领域普通技术人员将从以下描述中清楚地理解未提及的其他技术问题。

用于解决问题的手段

根据本发明的实施例的宽投影显示系统包括：投影机，以时分方式顺序地输出要投影在屏幕的不同区域的图像；以及光束转向装置，设置在所述投影机的后方，根据所述图像的偏振方向不同地控制所述图像的输出方向。所述光束转向装置包括具有偏振相关性的复数个菲涅耳棱镜阵列。所述复数个菲涅耳棱镜阵列在从所述投影机输出图像的投影方向上彼此层叠。

所述菲涅尔棱镜阵列可以包括棱镜阵列和所述棱镜阵列上的液晶聚合物层。

在一实施例中，所述复数个菲涅耳棱镜阵列可以包括在复数个所述图像的投影方向上层叠的第一菲涅尔棱镜阵列和第二菲涅尔棱镜阵列。所述第一菲涅尔棱镜阵列和第二菲涅尔棱镜阵列中的所述液晶聚合物层的液晶取向方向彼此可以垂直。

所述第一菲涅尔棱镜阵列可以使复数个所述图像之中向第一偏振方向偏振的第一图像通过而不偏转，所述第二菲涅尔棱镜阵列可以使所述第一图像向所述屏幕的第一区域偏转。

所述第一菲涅尔棱镜阵列可以使复数个所述图像之中向垂直于所述第一方向的第二偏振方向偏振的第二图像向所述屏幕的第二区域偏转，所述第二菲涅尔棱镜阵列可以使所述第二图像通过而不偏转。

所述第一区域和所述第二区域彼此可以是不分开且不重叠的区域。所述第一区域可以是所述屏幕的左侧区域，所述第二区域可以是所述屏幕的右侧区域。

在另一实施例中，所述第一菲涅尔棱镜阵列和第二菲涅尔棱镜阵列中的所述液晶聚合物层的液晶取向方向彼此可以平行。所述光束转向装置还可以包括半波片，所述半波片堆叠在所述第一菲涅尔棱镜阵列和第二菲涅尔棱镜阵列之间。所述半波片可以使所述图像的偏振方向改变90°。

所述光束转向装置可以包括：第一偏振调节层，根据第一控制信号选择性地使所述图像的偏振方向改变90°；第一菲涅尔棱镜阵列，堆叠在所述第一偏振调节层上并根据所述图像的偏振方向调节所述图像的投影方向；第二偏振调节层，堆叠在所述第一菲涅尔棱镜阵列上并根据第二控制信号选择性地使所述图像的偏振方向改变90°；以及第二菲涅尔棱镜阵列，堆叠在所述第二偏振调节层上并根据所述图像的偏振方向调节所述图像的投影方向。

所述第一偏振调节层和所述第二偏振调节层可以包括液晶层，所述液晶层的液晶取向被电场改变。

所述图像中的第一图像可以被所述第二菲涅尔棱镜阵列向第一方向偏转，并被投影到所述屏幕的左侧区域，所述图像中的第二图像可以被所述第一菲涅尔棱镜阵列向第二方向偏转，并投影到所述屏幕的右侧区域，所述图像中的第三图像可以直接投影到所述屏幕的中央区域而没有被所述第一菲涅尔棱镜阵列和第二菲涅尔棱镜阵列偏转。所述左侧区域、所述右侧区域和所述中央区域可以使彼此之间不分开且不重叠的区域。

根据本发明的实施例的宽投影显示系统还可以包括：分析部，对由所述光束转向装置投影到所述屏幕的图像之间的重叠区域或投影到所述屏幕的图像之间的间隔距离进行分析；以及屏幕驱动部，根据所述重叠区域的大小或所述间隔距离来调节所述屏幕的位置。

根据本发明的实施例的宽投影显示系统还可以包括第一驱动部，所述第一驱动部调节所述光束转向装置相对于从所述投影机输出所述图像的投影方向的取向。所述第一驱动部可以调节所述光束转向装置的方向，使得由所述光束转向装置投影到所述屏幕的图像彼此不分开且不重叠。

根据本发明的实施例的宽投影显示系统还可以包括第二驱动部，所述第二驱动部调节所述第一菲涅尔棱镜阵列和第二菲涅尔棱镜阵列之间的角度。所述第二驱动部可以调节所述第一菲涅尔棱镜阵列和第二菲涅尔棱镜阵列之间的角度,使得由所述光束转向装置投影到所述屏幕的图像彼此不分开且不重叠。

发明的效果

根据本发明的实施例，提供了一种基于偏振相关型光束转向装置的宽投影显示系统，其能够在不降低分辨率的情况下使用一台投影机以低成本扩大图像的屏幕投影区域。

根据本发明的实施例，提供了一种宽投影显示系统，其可以在保持现有技术的投影显示的分辨率的同时将屏幕画面的大小增加两倍或三倍以上。

本发明的效果不限于上述效果。根据本说明书和附图，本发明所属领域普通技术人员将清楚地理解上文中未提及的效果。

附图说明

图1是示意性地示出根据本发明的一实施例的宽投影显示系统的图。

图2和图3是构成根据本发明的实施例的宽投影显示系统的光束转向装置的截面图。

图4和图5是构成根据本发明的另一实施例的宽投影显示系统的光束转向装置的截面图。

图6是示意性地示出根据本发明的又另一实施例的宽投影显示系统的图。

图7至图9是用于说明构成根据图6的实施例的宽投影显示系统的分析部的动作的图。

图10是示意性地示出根据本发明的又另一实施例的宽投影显示系统的图。

图11至图14是用于说明构成根据图10的实施例的宽投影显示系统的第一驱动部的动作的图。

图15至图18是示出构成根据本发明的又另一实施的宽投影显示系统的光束转向装置的图。

图19是示意性地实处根据本发明的又另一实施例的宽投影显示系统的图。

图20至图22是示出构成根据图19的实施例的宽投影显示系统的光束转向装置的截面图。

具体实施方式

通过以下参照附图详细描述的实施例，会更加明确本发明的其他优点、特征及其实现方法。然而，本发明不限于以下公开的实施例，本发明的保护范围仅由权利要求的范围来决定。即使没有定义，本文中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。为了避免对已知的构成的一般说明使本发明的要旨不清楚，可以省略该说明。在本发明的附图中，对于相同或相应的构成，尽可能使用相同的附图标记。为了帮助理解本发明，附图中的一些构成可以被稍微放大或缩小。

在本申请中使用的术语仅用于说明特定实施例，并不意图限制本发明。除非上下文另有明确规定，否则单数的表达包括复数个表示。本申请中使用的“包括”、“具有”或“具备”之类的术语应被理解为旨在指示存在本说明书中公开的特征、数量、步骤、动作、构成要素，部件或其组合，还应该理解为，没有预先排除一个或复数个其他特征、数字、步骤、动作、构成要素，部件或其组合的存在或附加可能性。

本发明涉及一种基于偏振相关型光束转向装置(polarization-dependent beam-steering device)的宽投影显示系统(wide projection display system)。图1是示意性地示出根据本发明的一实施例的宽投影显示系统的图。参照图1，根据本发明的实施例的宽投影显示系统100包括投影机110和光束转向装置120。投影机110、光束转向装置120以及屏幕30沿X方向排列。

投影机(projector)110以时分方式按顺序输出要投影在屏幕30的不同区域上的图像。以时分方式从投影机110输出的图像顺序地被输入到光束转向装置120。以时分方式从投影机110输出的图像可以是从连续图像帧的每个图像帧分割出的图像。

例如，图像之中的第一图像可以是图像帧中的左侧区域的图像，第二图像可以是图像帧中的右侧区域的图像。作为另一例，第一图像可以是图像帧中的上部区域的图像，第二图像可以是图像帧中的下部区域的图像。作为另一例，图像可以由从图像帧分割的三个或更多的图像来提供。

光束转向装置120设置在投影机110的后方。光束转向装置120根据图像的偏振方向不同地控制图像的输出方向。在图1的示例中，在第一视点从投影机110输出的第一图像10被光束转向装置120从X方向向第一方向(例如，左方向)偏转并投影到屏幕30的第一区域32，在第二视点从投影机110输出的第二图像20被光束转向装置120从X方向向第二方向(例如，右方向)偏转并投影到屏幕30的第二区域34。屏幕30的第一区域32和第二区域34可以是彼此不间隔且不重叠的区域。第一区域32可以是屏幕30的左侧区域，第二区域34可以是屏幕30的右侧区域。

图2和图3是构成根据本发明的实施例的宽投影显示系统的光束转向装置的截面图。图2是示出第一图像10被光束转向装置120向第一方向(例如，左侧方向)偏转的图，图3是第二图像20被光束转向装置120向第二方向(例如，左方向)偏转的图。

参照图1至图3，光束转向装置120包括具有偏振相关性的复数个菲涅耳棱镜阵列(fresnel prism array)130、140。复数个菲涅耳棱镜阵列130、140将从投影机110输出的图像在投影方向上彼此层叠。为了实现左右对称的光分支流，复数个菲涅耳棱镜阵列130、140可以包括将从投影机110输出的图像在投影方向上层叠的第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140。

每个菲涅尔棱镜阵列130、140可以包括透明基板132、142和形成在基板132、142上的棱镜阵列134、144以及棱镜阵列134、144上的液晶聚合物层136、146，以具有光学各向异性。在实施例中，棱镜阵列134、144可以由各向同性聚合物(Isotropic Polymer)物质来提供。液晶聚合物层136、146可以利用反应性液晶(Reactive Mesogen)来确定液晶取向。第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140可以彼此层叠，使得液晶聚合物层136、146之间彼此接触。

第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140可以根据入射光的偏振方向打开/关闭(on/off)棱镜的功能。如果棱镜阵列134、144的各向同性聚合物物质的折射率为n_p，液晶聚合物层136、146的双折射介质的取向方向的折射率为n_e，与液晶聚合物层136、146的取向方向垂直的方向的折射率为n_o，则棱镜阵列134、144与液晶聚合物层136、146之间的折射率关系为n_o＝n_p＜n_e。

以时分方式从投影机110依次入射到光束转向装置120的第一图像的偏振方向(Y方向)和第二图像的偏振方向(垂直于XY平面的方向)可以被偏振切换部(省略图示)高速切换。偏振切换部例如可以由根据在每个时分周期变化的电场来控制液晶取向的液晶元件来提供。偏振切换部可以设置在投影机110，也可以设置在光束转向装置120的第一菲涅尔棱镜阵列130的前方。

在图2和图3的实施例，为了使入射的图像左右对称地分支，堆叠的第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140具有彼此对称的排列，液晶聚合物层136和146的液晶取向方向可以彼此垂直。菲涅尔棱镜阵列130、140可以以三角形棱镜沿着左右方向(Y方向)周期性地排列的结构来提供。在第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140中，棱镜阵列134、144与液晶聚合物层136、146之间的折射截面角可以相同也可以不同。

作为示例，在基于印迹技术使用光固化的各向同性聚合物物质形成棱镜阵列134、144之后，通过在棱镜阵列结构上将具有双折射的液晶聚合物物质沿单个方向排列来制造具有光学各向异性的菲涅尔棱镜阵列130、140。

当光入射到偏振相关型菲涅尔棱镜阵列130、140时，如果入射光的偏振方向垂直于液晶聚合物层136、146的取向方向，则双折射介质的折射率为n_o。因此，棱镜阵列134、144的各向同性聚合物物质的折射率n_p和液晶聚合物层136、146的折射率n_o变为相同，所以入射的光将直射而没有折射。

相反，当入射光的偏振方向与液晶聚合物层136、146的取向方向一致时，液晶聚合物层136、146的折射率n_e将大于棱镜阵列134、144的各向同性聚合物物质的折射率n_p。结果，入射光因各向同性聚合物层和液晶聚合物层的截面处的折射率差而折射，并且光的路径被菲涅尔棱镜阵列弯曲。即使投影机110以朗伯(lambertian)形式使光入射时，也按照相同的原理动作，因此可以实现根据光的偏振方向使光束转向的功能。

在图2和图3的实施例中，两个菲涅尔棱镜阵列130、140中只有一个菲涅尔棱镜阵列根据入射光的偏振方向作为棱镜动作。作为示例，第一菲涅尔棱镜阵列130使向第一偏振方向偏振的第一图像10通过而不使其偏转。第二菲涅尔棱镜阵列140使第一图像向屏幕30的第一区域32偏转。第一菲涅尔棱镜阵列130使向垂直于第一偏振方向的第二偏振方向偏振的第二图像20向屏幕30的第二区域34偏转。第二菲涅尔棱镜阵列140使第二图像20通过而不使其偏转。

在由光束转向装置120向左/右分支的图像中，为了准确地对齐投影在屏幕30上的图像所接触的面，菲涅尔棱镜阵列130、140的角度和棱镜阵列134、144的倾斜角是通过考虑投影机110与屏幕30之间的距离、投影图像出射角、投影机110与光束转向装置120之间的距离等之后设计的。

根据本发明的实施例的宽投影显示系统，使用偏振相关型光束转向装置，可以将光的偏振方向以时分方式进行控制，并通过将时分图像向左/右、左/右/正面或上/下之类的方向高速偏转，与现有技术的投影显示相比，可以在不降低分辨率的情况下将画面的大小增加两倍或三倍以上，从而实现大屏幕图像。投影机110可以以时分方式高速投影图像，例如120Hz以上速度，使得图像观看者在用肉眼识别投影在屏幕的图像时可以认为是连续的。

图4和图5是构成根据本发明的另一实施例的宽投影显示系统的光束转向装置的截面图。在图4和图5所示的实施例中，第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140中的液晶聚合物层136、146的液晶取向方向彼此平行地排列。另外，光束转向装置120还包括半波片(Half wave plate)150，所述半波片150堆叠在第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140之间。

从液晶聚合物层136、146的取向角度来看，在偏振相关型菲涅尔棱镜阵列130、140中，优选使液晶聚合物层136、146的液晶在棱镜阵列134、144的谷方向上取向。当液晶聚合物层136、146的液晶在棱镜阵列134、144的垂直方向上取向时，由于棱镜阵列结构，可能会产生阴影效果，并且在这种情况下，在最深的谷附近，取向度可能会降低。另外，由于棱镜阵列134、14倾斜的斜面结构，在界面处的有效折射率值可能不同。

半波片150可以使图像的偏振方向改变90°。即，半波片150可以将X偏振光转换为Y偏振光，Y偏振光转换为X偏振光。两个菲涅尔棱镜阵列130、140中只有一个菲涅尔棱镜阵列沿入射的光的偏振方向作为棱镜动作，从而实现光束转向功能。

图6是示意性地示出根据本发明的又另一实施例的宽投影显示系统的图。图7至图9是用于说明构成根据图6的实施例的宽投影显示系统的分析部的动作的图。参照图6至图9，宽投影显示系统100还可以包括分析部50和屏幕驱动部40。

以时分方式投影并被光束转向装置120左/右分支的图像由于形成一个图像帧，因此，为了将图像被识别成一个图像帧，应该将投影在屏幕30上的图像的边界部分自然地连接在一起。为此，即使最初制造时是在考虑了投影机110的出射角、投影机110到屏幕30的距离、投影机110与光束转向装置120之间的距离之后设计的偏振相关型菲涅尔棱镜阵列的棱镜角度，但是实际实现系统时可能会发生误差。

为了解决上述问题，分析部50对由光束转向装置120投影到屏幕30的图像的重叠区域或投影到屏幕30的图像之间的间隔距离进行分析。可以使用校正图案图像以确定屏幕位置。校正图案图像被分成第一图像10和第二图像20，并由投影机110以时分方式进行投影，投影的第一图像10和第二图像20由光束转向装置120分别投影到屏幕30的左侧区域和右侧区域。

分析部50可以通过捕获投影在屏幕30上的第一图像10和第二图像20并对捕获的图像进行图像处理来比较校正图案之间的间隔，从而计算第一图像10与第二图像20的重叠区域(重叠间隔、面积)或第一图像10与第二图像20之间的间隔距离。如果第一图像10和第二图像20被投影在屏幕30上的正确位置而不存在重叠区域或间隔距离，则如图7所示，校正图案隔开第一间隔D1的程度。

如果校正图案之间的第二间隔D2大于第一间隔D1，则分析部50可以判断为第一图像10与第二图像20彼此隔开了相当于与校正图案之间的第二间隔D2和第一间隔D1之间的差值成比例的距离的程度。相反，如果校正图案之间的第二间隔D2小于第一间隔D1，则分析部50可以判断为第一图像10与第二图像20重叠了相当于与校正图案之间的第二间隔D2和第一间隔D1之间的差值成比例的距离的程度。

当由分析部50计算出投影在屏幕30上的第一图像10与第二图像20之间的重叠区域或间隔距离时，屏幕驱动部40根据所述重叠区域的大小或所述间隔距离来调节屏幕30的位置。可以提供屏幕驱动部40，使得屏幕30沿光投影方向移动，并且使屏幕30移动的驱动方式没有特殊的限制。

如图6所示，当在投影到屏幕30上的图像10和图像20之间形成了间隔区域G时，屏幕驱动部40根据由分析部50计算出的间隔距离将屏幕30朝投影机110向前方移动。相反，当在投影到屏幕30上的图像10和图像20之间形成了重叠区域时，屏幕驱动部40可以根据由分析部50计算出的重叠距离将屏幕30朝远离投影机110的方向向后移动。

在屏幕30被屏幕驱动部40移动之后，分析部50可以再次判断投影到屏幕30的图像10和图像20之间是否存在重叠或间隔，如果存在重叠或间隔，则利用屏幕驱动部40来调节屏幕30的位置。通过重复执行上述过程，如图9所示，如果图像10和图像20之间的边界位置准确地对齐，则屏幕30位置的设置完成。

图10是示意性地示出根据本发明的又另一实施例的宽投影显示系统的图。图11至图14是用于说明构成根据图10的实施例的宽投影显示系统的第一驱动部的动作的图。参照图10至图14，宽投影显示系统100还包括第一驱动部60。

第一驱动部60调节光束转向装置120相对于从投影机110输出图像的投影方向的方向。第一驱动部60可以通过调节光束转向装置120的方向，使得由光束转向装置投影到屏幕30上的图像10、20彼此不分开且不重叠。第一驱动部60可以由驱动马达、驱动缸之类的装置来提供，以使光束转向装置120绕上下方向上的轴旋转，但不限于此。图像10、20的重叠或分开与否可以利用上述分析部50以相同的方式进行判断。

例如，当由于图像10、20的折射角小而在左/右分支的图像10和图像20之间存在重叠区域(OV)时，如图11和图12所示，可以通过使光束转向装置120倾斜倾斜角θ1的程度来增加折射角，以使光束转向装置120的棱镜阵列折射面进一步倾斜。相反，当由于折射角太大致使左/右分支的图像分开而彼此分离时，如图13和图14所示，可以通过使光束转向装置120向与图11和图12相反的方向倾斜倾斜角θ2的程度来减小折射角，以使光束转向装置120的棱镜阵列折射面的倾斜角减小。

图15至图18是示出构成根据本发明的又另一实施的宽投影显示系统的光束转向装置的图。在图15至图18的实施例中，进一步包括用于调节第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140之间的角度的第二驱动部70。第二驱动部70调节第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140之间的角度，以使由光束转向装置120投影到屏幕上的图像彼此不分开且不重叠。

在所示的实施例中，第二驱动部70由能够调节第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140的两侧端部之间的长度的驱动系统(例如，驱动缸)构成，但是，只要能够调节第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140之间的角度，第二驱动部70的驱动方式不受特殊限制。图像的重叠或分开与否可以利用上述的分析部以相同的方式进行判断。

例如，当由于图像的折射角小而使左/右分支的图像在屏幕的中间重叠时，如图15和图16所示，可以通过使第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140向右侧倾斜倾斜角θ3的程度来增加折射角，以使第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140的折射面之间的倾斜角之差变大。相反，当由于图像的折射角太大致使左/右分支的图像分开而彼此分离时，如图17和图18所示，可以通过使第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140向右侧倾斜倾斜角θ4的程度来减小折射角，以使第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140的折射面之间的倾斜角变小。根据本发明的实施例，可以通过使应用于宽投影显示系统的偏振相关型菲涅尔棱镜阵列倾斜来调节出射角，并由此对每个分支出的图像的位置进行细微调整，由此来实现自然宽广的图像。

图19是示意性地实处根据本发明的又另一实施例的宽投影显示系统的图。图20至图22是示出构成根据图19的实施例的宽投影显示系统的光束转向装置的截面图。参照图19至图22，光束转向装置120可以提供沿从投影机110投影图像的投影方向顺序地堆叠第一偏振调节层160、第一菲涅尔棱镜阵列130、第二偏振调节层170以及第二菲涅尔棱镜阵列140的结构。

第一偏振调节层160根据第一控制信号(例如，电压)选择性地将图像12、14、16的偏振方向改变90°。第一菲涅尔棱镜阵列130根据图像12、14、16的偏振方向调节图像12、14、16的投影方向。第二偏振调节层170根据第二控制信号选择性地将图像12、14、16的偏振方向改变90°。第二菲涅尔棱镜阵列140根据图像12、14、16的偏振方向调节图像12、14、16的投影方向。

第一偏振调节层160和第二偏振调节层170可以包括液晶层，所述该液晶层的液晶取向被电场改变。第一偏振调节层160和第二偏振调节层170中每个的正面和背面形成有电极，通过调节施加到第一和第二偏振调节层160、170的正/背面电极之间的电场来控制第一和第二偏振调节层160的液晶取向，由此可以根据图像12、14、16的偏振方向，选择性地使图像12、14、16偏转。

根据图19至图22的实施例，通过使偏振切换层夹设在结构上对称且液晶聚合物的取向方向彼此相同的两个偏振相关型菲涅尔棱镜阵列130、140之间，可以控制每个菲涅尔棱镜阵列的打开/关闭。因此，当上/下部分的菲涅尔棱镜阵列130、140交替地作为棱镜动作时，可以获得左/右分支的图像12、14，两个菲涅尔棱镜阵列130、140都不动作时，可以获得正面图像16。为了顺序且快速地投影左/右/正面图像，两个偏振调节层160、170可以彼此同步以控制菲涅尔棱镜阵列130、140的偏振状态。

在所示的示例中，第一图像12被第二菲涅尔棱镜阵列140向第一方向偏转，并被投影到屏幕30的左侧区域32a，第二图像14被第一菲涅尔棱镜阵列130向第二方向偏转，并被投影到屏幕30的右侧区域32b。第三图像160可以直接投影到屏幕30的中央区域32c，而不被第一菲涅尔棱镜阵列130和第二菲涅尔棱镜阵列140偏转。左侧区域32a、右侧区域32b以及中央区域32c可以是彼此间不分开且不重叠的区域。

根据图19至图22的实施例，借助在堆叠的偏振相关型菲涅尔棱镜阵列之间堆叠的偏振调节层，可以将入射的图像对称地分为左/右/正面三个部分，并且通过顺序且快速地将左/右/正面图像12、14、16投影到屏幕30的区域32a、32b、32c上，可以呈现与现有技术的投影显示系统相同的分辨率的同时将屏幕的大小增加三倍。

在上文中，已经说明了通过控制图像在左/右或左/右/正面方向上的投影方向来扩大屏幕在左右方向上的大小的实施例，但是也可以通过改变光束转向装置的方向来扩大屏幕在诸如上下方向之类的其他方向上的大小。

在根据本发明的实施例的宽投影显示系统中，使用一台投影机将两个以上的图像以高速时分方式由光束转向装置来分开并沿不同方向投影，从而可以仅使用一台投影机在不降低分辨率的情况下实现大屏幕。根据本发明的实施例的宽投影显示系统可以应用于例如虚拟现实体验馆或大屏幕电影院。

应当理解，上述实施例仅是为了理解本发明而提出的，并不限制本发明的范围，并且由此可以变形的各种实施例也在本发明的范围内。本发明的技术保护范围应该由权利要求书的技术思想范围确定，并且应当理解为，本发明的技术保护范围不限于权利要求书本身的字面说明，而是扩展到实际上具有技术价值的等同范围的发明。

Claims

1.一种宽投影显示系统，其中，包括：

投影机，以时分方式顺序地输出要投影在屏幕的不同区域的复数个图像；以及

光束转向装置，设置在所述投影机的后方，根据复数个所述图像的偏振方向，将复数个所述图像的输出方向控制为不同，

所述光束转向装置包括具有偏振相关性的复数个菲涅耳棱镜阵列，

复数个所述菲涅耳棱镜阵列在从所述投影机输出复数个图像的投影方向上彼此层叠，

所述菲涅耳棱镜阵列包括棱镜阵列和所述棱镜阵列上的液晶聚合物层，

复数个所述菲涅耳棱镜阵列包括在复数个所述图像的投影方向上层叠的第一菲涅耳棱镜阵列和第二菲涅耳棱镜阵列，

所述第一菲涅耳棱镜阵列和第二菲涅耳棱镜阵列中的所述液晶聚合物层的液晶取向方向彼此垂直。

2.根据权利要求1所述的宽投影显示系统，其中，

所述第一菲涅耳棱镜阵列使复数个所述图像中向第一偏振方向偏振的第一图像通过而不偏转，

所述第二菲涅耳棱镜阵列使所述第一图像向所述屏幕的第一区域偏转。

3.根据权利要求2所述的宽投影显示系统，其中，

所述第一菲涅耳棱镜阵列使复数个所述图像中向垂直于所述第一偏振方向的第二偏振方向偏振的第二图像向所述屏幕的第二区域偏转，

所述第二菲涅耳棱镜阵列使所述第二图像通过而不偏转。

4.根据权利要求3所述的宽投影显示系统，其中，

所述第一区域和所述第二区域彼此不分开且不重叠。

5.根据权利要求4所述的宽投影显示系统，其中，

所述第一区域是所述屏幕的左侧区域，所述第二区域是所述屏幕的右侧区域。

6.根据权利要求1所述的宽投影显示系统，其中，还包括：

分析部，对由所述光束转向装置投影到所述屏幕的复数个图像之间的重叠区域或投影到所述屏幕的复数个图像之间的间隔距离进行分析；以及

屏幕驱动部，根据所述重叠区域的大小或所述间隔距离来调节所述屏幕的位置。

7.根据权利要求1所述的宽投影显示系统，其中，

还包括驱动部，所述驱动部调节所述光束转向装置相对于从所述投影机输出复数个所述图像的投影方向的方向。

8.根据权利要求7所述的宽投影显示系统，其中，

所述驱动部调节所述光束转向装置的方向，使得由所述光束转向装置投影到所述屏幕的复数个图像彼此不分开且不重叠。

9.根据权利要求1所述的宽投影显示系统，其中，

复数个所述菲涅耳棱镜阵列包括沿复数个所述图像的投影方向排列的第一菲涅耳棱镜阵列和第二菲涅耳棱镜阵列，

还包括驱动部，所述驱动部调节所述第一菲涅耳棱镜阵列和第二菲涅耳棱镜阵列之间的角度。

10.根据权利要求9所述的宽投影显示系统，其中，

所述驱动部调节所述第一菲涅耳棱镜阵列和第二菲涅耳棱镜阵列之间的角度，使得由所述光束转向装置投影到所述屏幕的复数个图像彼此不分开且不重叠。

11.一种宽投影显示系统，其中，包括：

所述菲涅耳棱镜阵列包括棱镜阵列和所述棱镜阵列上的液晶聚合物层，复数个所述菲涅耳棱镜阵列包括在复数个所述图像的投影方向上层叠的第一菲涅耳棱镜阵列和第二菲涅耳棱镜阵列，

所述第一菲涅耳棱镜阵列和第二菲涅耳棱镜阵列中的所述液晶聚合物层的液晶取向方向彼此平行，

所述光束转向装置还包括半波片，所述半波片层叠在所述第一菲涅耳棱镜阵列和第二菲涅耳棱镜阵列之间，

所述半波片使复数个所述图像的偏振方向改变90°。

12.一种宽投影显示系统，其中，包括：

所述光束转向装置包括：

第一偏振调节层，根据第一控制信号选择性地使复数个所述图像的偏振方向改变90°；

第一菲涅耳棱镜阵列，层叠在所述第一偏振调节层上并根据复数个所述图像的偏振方向调节复数个所述图像的投影方向；

第二偏振调节层，层叠在所述第一菲涅耳棱镜阵列上并根据第二控制信号选择性地使复数个所述图像的偏振方向改变90°；以及

第二菲涅耳棱镜阵列，层叠在所述第二偏振调节层上并根据复数个所述图像的偏振方向调节复数个所述图像的投影方向。

13.根据权利要求12所述的宽投影显示系统，其中，

所述第一偏振调节层和所述第二偏振调节层包括液晶层，所述液晶层的液晶取向根据电场而改变。

14.根据权利要求12所述的宽投影显示系统，其中，

复数个所述图像中的第一图像通过所述第二菲涅耳棱镜阵列而向第一方向偏转，并被投影到所述屏幕的左侧区域，

复数个所述图像中的第二图像通过所述第一菲涅耳棱镜阵列而向第二方向偏转，并被投影到所述屏幕的右侧区域，

复数个所述图像中的第三图像直接投影到所述屏幕的中央区域而没有通过所述第一菲涅耳棱镜阵列和第二菲涅耳棱镜阵列而偏转，

所述左侧区域、所述右侧区域和所述中央区域彼此不分开且不重叠。