CN113687572A - 一种三光路高光效立体投影装置 - Google Patents

Abstract

一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于，包括有：由4个三角形棱镜贴合组成的偏振分光棱镜组件；位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片或者是可使偏振光的振动面旋转90度的TN液晶屏；由一个半凹透镜和一个凸透镜组成的透镜组件；位于上侧波片之后的上反射镜；位于下侧波片之后的下反射镜；分别位于上、中、下的三个偏振调制器；控制电路模块。该装置可明显降低产品的体积、重量，同时有效提升观众所看到的立体图像的亮度、清晰度并降低色差。

Description

一种三光路高光效立体投影装置

技术领域

本发明涉及一种立体图像光学偏振装置，尤其是一种三光路高光效立体图像光学偏振装置。

背景技术

目前，电影院普遍采用电影放映机加立体图像光学偏振装置加偏振式3D眼镜加金属银幕来观看3D电影。但目前的立体图像光学偏振装置普遍存在光的亮度损失严重、光经过立体图像光学偏振装置颜色容易产生偏色等问题，从而影响到观众的观影效果和观影体验。同时装置还普遍存在体积庞大、重量重等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷和不足，提供一种包括有偏振分光棱镜组件、透镜组件、上反射镜、下反射镜、偏振调制器、波片的三光路高光效立体图像光学偏振装置，从而有效地提升观众的观影效果和观影体验。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：1、一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于，包括有：由4个三角形棱镜贴合组成的偏振分光棱镜组件，所述的偏振分光棱镜组件将入射光束分解成P偏振态的中间透射光束、S偏振态的上反射光束、S偏振态的下反射光束，所述的偏振分光棱镜组件由4个棱镜组成，包含1个钝角为156±2度的钝角三角棱镜、1个等腰直角棱镜、2个相同的锐角三角棱镜，4个棱镜贴合后呈长方体；位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片或者是可使偏振光的振动面旋转90度的TN液晶屏，用于将S偏振态的上反射光束、S偏振态的下反射光束调整为P偏振态的上反射光束、P偏振态的下反射光束；由一个半凹透镜和一个凸透镜组成的透镜组件，用于调整所述透射光束的大小范围；位于上侧波片之后的上反射镜，用于调整所述上反射光束的传播方向；位于下侧波片之后的下反射镜，用于调整所述下反射光束的传播方向；分别位于上、中、下的三个偏振调制器，用于将所述的透射光束、上反射光束、下反射光束按照帧顺序调制为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；控制电路模块。

进一步地，所述的位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片为各1个二分之一波片。

进一步地，所述的位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片为各2个四分之一波片且2个四分之一波片贴合在一起。

进一步地，所述的位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片为各2个二分之一波片。

进一步地，所述的位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片为各3个二分之一波片。

进一步地，所述的偏振调制器为液晶光阀型偏振调制器且其延迟量为四分之一波长。

进一步地还包括有电动支架，所述的电动支架在电影播放为3D状态时可将所述的一种三光路高光效立体投影装置移动到电影放映机的镜头前，当电影播放为2D状态时可将所述的一种三光路高光效立体投影装置移动到另外一端远离电影放映机镜头的位置。

进一步地，还包括有上、中、下三个线偏振器且分别位于三个偏振调制器之前，用于过滤透过光束，使其完全变成线偏振光。

进一步地，还包括有上、中、下三个线偏振器，上侧的线偏振器位于上反射镜之前，下侧的线偏振器位于下反射镜之前，中间的线偏振器位于中间的偏振调制器之前，所述的上、中、下三个线偏振器均用于过滤透过光束，使其完全变成线偏振光。

进一步地，还包括有单级单剪高度升降机构或单级双剪高度升降机构。

本发明的一种三光路高光效立体投影装置，通过采用4个三角形棱镜贴合组成的偏振分光棱镜组件、透镜组件、上反射镜、下反射镜、偏振调制器、上下两侧各1至3个波片的整体方案，能有效降低光的损失及光的色偏现象并明显降低设备的体积重量。

附图说明

图1为本发明一种三光路高光效立体投影装置的一种较佳实施例示意图；

图2为本发明一种三光路高光效立体投影装置的另一种较佳实施例示意图

具体实施方式

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的一种较佳实施例示意图。

如图1所示，本实施例的三光路高光效立体投影装置，包括：1，4个三角形棱镜贴合组成的偏振分光棱镜组件，包含1个钝角为156±2度的钝角三角棱镜20、1个等腰直角棱镜21、2个相同的锐角三角棱镜22和23；2，由一个半凹透镜31和一个凸透镜32组成的透镜组件；3，上反射镜11；4，下反射镜12；5，偏振调制器41、42、43；6，位于上侧的2个二分之一波片33、34；7，位于下侧的2个二分之一波片35、36；8，线偏振器51、52、53；9，控制电路模块60。

本实施例的三光路高光效立体投影装置中的偏振分光棱镜组件由4个棱镜组成，包含1个钝角为156±2度的钝角三角棱镜20、1个等腰直角棱镜21、2个相同的锐角三角棱镜22和23。4个棱镜贴合后呈长方体，以等腰直角棱镜21的两个腰所在表面为偏振分光镀膜面，等腰直角棱镜21的最长边为出射面；钝角三角棱镜20的最长边所在平面为入射面。当光由钝角三角棱镜20入射并到达等腰直角棱镜21后入射光束将分解成P偏振态的中间透射光束、S偏振态的上反射光束、S偏振态的下反射光束。P偏振态和S偏振态是不同的偏振，通过将入射光束分解成呈现不同偏振态的反射光束和透射光束，可以将对应的偏振调制器分别只用于调制反射光束或透射光束，从而相对于只将偏振调制器用于调制全部入射光速的方案降低了发光强度的总损失，更重要的是，上反射光束或下反射光束或上下两个反射光束在很多方案中属于被浪费掉的光束，本方案将其重新回收利用，这也将进一步降低亮度及清晰度的损失，亮度及清晰度的提升将有利于提高观影时的观影效果和观影体验。上反射镜11和下反射镜12则分别用来调整上反射光束和下反射光束的轨迹，从而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。由一个半凹透镜31和一个凸透镜32组成的透镜组件则用于调整所述中间透射光束的大小范围，调整后所述中间透射光束和上下反射光束的所投影图像大小一致。上、下反射光束通过偏振分光棱镜组件后会接着通过位于偏振分光棱镜组件上下两侧的每侧各2个二分之一波片(上侧为波片33、34，下侧为波片35，36)，这是本实施例的优点之一，入射光实际为多种有色光混合光，其波长并不完全相同，在同一种介质中的折射率也不完全相同。采用2个二分之一波片叠加起来除了可以将S偏振光的振动面旋转90度，从而将S偏振态的反射光束变成P偏振态的反射光束，从而使得中间透射光束、上反射光束、下反射光束的偏振态全部统一变为P偏振态外，还具有有效的消色差等优点：常见的二分之一波片，为非消色差波片，一般只是在特定波长下使用，不同波长之间使用不可兼顾，这在实际上很不经济，并且它对于非单色光的使用更是无能为力，而本实施例的两个半波片通过采用两个不同的双折射材料组合，可以使器件的双折射色散在一定波段内呈线性变化，从而使器件的延迟量与波长无关，从而有效地消除或减缓色差，有效的色差消除(减缓)方案将有效提升用户的观影效果和观影体验，此外，两个半波片可构成复合波片，复合波片通过合理的设计可使得温度效应明显降低、波长带宽容限增大、方位效应灵敏度降低等优点。全部变为P偏振态的中间透射光束、上反射光束(经上反射镜反射后)、下反射光束(经下反射镜反射后)接着经过三个线偏振器51、52、53，所述线偏振器位于偏振调制器之前，用于过滤透过光束，使其完全变成线偏振光。完全变成线偏振光且均为P偏振态的中间透射光束、上反射光束、下反射光束接着通过三个偏振调制器41、42、43，偏振调制器为液晶光阀型偏振调制器且其延迟量为四分之一波长，其通常为90度扭曲的TN型液晶器件，偏振调制器41、42、43分别用于将中间透射光束、上反射光束、下反射光束按照帧顺序调制为左旋圆偏振光和右旋偏振光。此外还包括有控制电路模块60，所述的控制电路模块用于从电影放映机的GPIO接口或3D INTERFACE接口或等同接口获得同步信号并产生相关的控制信号作用于偏振调制器上，使得偏振调制器41、42、43能够分别用于将中间透射光束、上反射光束、下反射光束按照帧顺序调制为左旋圆偏振光和右旋偏振光并在金属银幕或等同银幕上形成一幅画像。进一步地(或者有必要时)，通过调整上反射镜11和下反射镜12的角度等参数及配合调整透镜组件中的半凹透镜31、凸透镜32的相对位置等参数，可以使得中间透射光束、上反射光束、下反射光束在金属银幕上成为一幅高度重合的清晰画像。配合用户佩戴的被动式圆偏光3D眼镜，用户可看到高亮度、高清晰、色差良好消除(减缓)的3D图像。

图2为本发明的另一种较佳实施例示意图。

如图2所示，本实施例的三光路高光效立体投影装置，包括：1，4个三角形棱镜贴合组成的偏振分光棱镜组件，包含1个钝角为156±2度的钝角三角棱镜20、1个等腰直角棱镜21、2个相同的锐角三角棱镜22和23；2，由一个半凹透镜31和一个凸透镜32组成的透镜组件；3，上反射镜11；4，下反射镜12；5，偏振调制器41、42、43；6，位于上侧的2个二分之一波片33、34；7，位于下侧的2个二分之一波片35、36；8，线偏振器51、52、53；9，控制电路模块60。

本实施例与上一个实施例的不同之处在于：上一个实施例的上、中、下三个线偏振器均分别位于三个偏振调制器之前；而本实施例的上、中、下三个线偏振器，上侧的线偏振器位于上反射镜之前，下侧的线偏振器位于下反射镜之前，中间的线偏振器位于中间的偏振调制器之前。这将使结构更加紧凑和小型化，有利于进一步降低设备的体积及重量。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于，包括有：由4个三角形棱镜贴合组成的偏振分光棱镜组件，所述的偏振分光棱镜组件将入射光束分解成P偏振态的中间透射光束、S偏振态的上反射光束、S偏振态的下反射光束，所述的偏振分光棱镜组件由4个棱镜组成，包含1个钝角为156±2度的钝角三角棱镜、1个等腰直角棱镜、2个相同的锐角三角棱镜，4个棱镜贴合后呈长方体；位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片或者是可使偏振光的振动面旋转90度的TN液晶屏，用于将S偏振态的上反射光束、S偏振态的下反射光束调整为P偏振态的上反射光束、P偏振态的下反射光束；由一个半凹透镜和一个凸透镜组成的透镜组件，用于调整所述透射光束的大小范围；位于上侧波片之后的上反射镜，用于调整所述上反射光束的传播方向；位于下侧波片之后的下反射镜，用于调整所述下反射光束的传播方向；分别位于上、中、下的三个偏振调制器，用于将所述的透射光束、上反射光束、下反射光束按照帧顺序调制为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；控制电路模块。

2.根据权利要求1所述的一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于：所述的位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片为各1个二分之一波片。

3.根据权利要求1所述的一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于：所述的位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片为各2个四分之一波片且2个四分之一波片贴合在一起。

4.根据权利要求1所述的一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于：所述的位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片为各2个二分之一波片。

5.根据权利要求1所述的一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于：所述的位于偏振分光棱镜上下两侧的每侧各1个或2个或3个波片为各3个二分之一波片。

6.根据权利要求1所述的一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于：所述的偏振调制器为液晶光阀型偏振调制器且其延迟量为四分之一波长。

7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于：还包括有电动支架，所述的电动支架在电影播放为3D状态时可将所述的一种三光路高光效立体投影装置移动到电影放映机的镜头前，当电影播放为2D状态时可将所述的一种三光路高光效立体投影装置移动到另外一端远离电影放映机镜头的位置。

8.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于：还包括有上、中、下三个线偏振器且分别位于三个偏振调制器之前，用于过滤透过光束，使其完全变成线偏振光。

9.根据权利要求1或2或3或4或5所述的一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于：还包括有上、中、下三个线偏振器，上侧的线偏振器位于上反射镜之前，下侧的线偏振器位于下反射镜之前，中间的线偏振器位于中间的偏振调制器之前，所述的上、中、下三个线偏振器均用于过滤透过光束，使其完全变成线偏振光。

10.根据权利要求1所述的一种三光路高光效立体投影装置，其特征在于：还包括有单级单剪高度升降机构或单级双剪高度升降机构。

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