CN201576164U - 一种用于3d显示的微投影仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于3D显示的微投影仪，包括：光源，所述光源包括实现三基色的三种单色光源；匀光单元，连接所述光源，用于对所述三种单色光源输出的光进行合光、匀光处理；偏振态调制单元，连接所述匀光单元，用于调制所述匀光单元输出光的偏振态；空间光调制单元，连接所述偏振态调制单元，用于对所述偏振态调制单元的输出光进行空间调制，形成空间图像输出；投影单元，连接所述空间光调制单元，用于将所述空间图像进行放大输出。本实用新型提供的用于3D显示的微投影仪功耗低，且光利用率高。

Description

一种用于3D显示的微投影仪

技术领域

本实用新型涉及投影显示设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于3D显示的微投影仪。

背景技术

随着电子产品行业的不断发展，功能多样化、体积微型化已经成为目前各类电子产品的发展趋势。

投影仪作为一种能够提供多人共享观看的显示设备，已被广泛应用于商务、教学等各个领域。但是，现有的投影仪通常体积较大、功耗较高，因此，某些场合下对其应用产生了限制。随着移动投影概念的提出，逐渐出现了可方便携带的口袋型投影仪，大大拓展了投影仪的应用。

此外，随着手机技术的发展，涌现出各种智能手机。智能手机能够集成相机、媒体播放等多种功能，其功能相当于一台电脑，能进行电子文档、相片的浏览，也能进行视频的观看。这使得人们一方面要求手机内存储的电子文档、相片及视频能够通过大屏幕显示，另一方面又要求手机小型化，以方便携带。在这样的应用需求驱动下，随后出现了能够集成在手机中的微型投影模块。微型投影模块能够将手机内存储的电子文档、相片及视频投影在墙面、屏幕上，实现信息的交流和共享。目前，随着人们需求的提高，又出现了用于3D显示的微投影仪。

实现3D显示的原理是将通过光学或者电路处理将具有微小视差的两幅画面分别传递到左眼和右眼，且互不干扰，在大脑皮层的合成作用下形成立体感觉。

通过研究发现，目前的3D微投影产品中，通常采用高压气体放电灯泡作为照明光源。高压气体放电灯泡具有寿命短的特点，并且，采用高压气体放电灯泡作为照明光源的微投影仪体积大、光利用率低、成本高等一系列问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种用于3D显示的微投影仪，以降低微投影仪的功耗。

本实用新型实施例是这样实现的：

一种用于3D显示的微投影仪，包括：

光源，所述光源包括实现三基色的三种单色光源；

匀光单元，连接所述光源，用于对所述三种单色光源输出的光进行合光、匀光处理；

偏振态调制单元，连接所述匀光单元，用于调制所述匀光单元输出光的偏振态；

空间光调制单元，连接所述偏振态调制单元，用于对所述偏振态调制单元的输出光进行空间调制，形成空间图像输出；

投影单元，连接所述空间光调制单元，用于将所述空间图像进行放大输出。

优选的，所述三种单色光源包括：三基色LED光源或三基色激光光源。

优选的，当所述光源为三基色LED光源时，所述偏振态调制单元包括：偏振片及连接所述偏振片的液晶光阀。

优选的，当所述光源为三基色LED光源时，所述偏振态调制单元包括：偏振控制器及连接所述偏振控制器的液晶光阀。

优选的，当所述光源为三基色激光光源时，所述偏振态调制单元为液晶光阀。

优选的，当所述光源为三基色激光光源时，所述光源和匀光单元之间连接有扩束单元。

优选的，所述空间光调制单元包括：数字微镜器件DMD及连接所述DMD的内部全反射棱镜TIR。

一种用于3D显示的微投影仪，包括：

光源，所述光源包括高亮度自发光微显示芯片；

偏振态调制单元，设置于所述高亮度自发光微显示芯片成像侧，用于调制所述高亮度自发光微显示芯片所成图像的偏振态；

投影单元，连接所述偏振态调制单元，用于将偏振态调制后的图像进行放大输出。

优选的，所述高亮度自发光微显示芯片包括：有机发光二极管OLED微显示芯片或场致发射显示器FED微显示芯片。

优选的，所述偏振态调制单元为偏振片及连接所述偏振片的液晶光阀。

同现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有以下优点和特点：

本实用新型采用RGB三基色LED或RGB三基色激光作为照明光源，同高压气体放电灯泡相比，RGB三基色LED或RGB三基色激光这类照明光源功耗低，且光利用率高；

此外，本实用新型采用高亮度自发光微显示芯片直接进行图像显示，将所显示的图像通过投影透镜组进行放大投影输出，由于采用高亮度自发光微显示芯片的微型投影仪光利用高，因此，采用高亮度自发光微显示芯片直接进行将显示的图像通过投影镜头放大输出的微型投影仪功耗低；且省去传统微型投影仪中的照明光源、汇聚透镜及准直透镜等各种光路系统，使得微型投影仪的体积小巧，便于加工。

附图说明

图1是本实用新型实施例一用于3D显示的微投影仪的结构示意图；

图2是本实用新型实施例二用于3D显示的微投影仪的结构示意图；

图3是PCS偏振光转换系统原理示意图；

图4是本实用新型实施例三用于3D显示的微投影仪的结构示意图；

图5是本实用新型实施例四用于3D显示的微投影仪的结构示意图；

图6是3D眼镜的原理示意图；

图7是3D实现原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

实施例一

本实用新型实施例中，提供了一种用于3D显示的微投影仪，如图1所示，所述微投影仪包括：

光源10，所述光源包括实现三基色的三种单色光源；

匀光单元11，连接所述光源10，用于对所述三种单色光源输出的光进行合光、匀光处理；

偏振态调制单元12，连接所述匀光单元11，用于调制所述匀光单元11输出光的偏振态；

空间光调制单元13，连接所述偏振态调制单元12，用于对所述偏振态调制单元12的输出光进行空间调制，形成空间图像输出；

投影单元14，连接所述空间光调制单元13，用于将所述空间图像进行放大输出。

上述实施例中，所述三种单色光源包括：三基色LED光源或三基色激光光源，采用实现三基色的三种单色光源作为照明光源，同传统的高压气体放电灯泡相比，RGB三基色LED功耗低，寿命长，可以达到数万小时；而RGB三基色激光这类照明光源同样具有功耗低的优点，且光利用率高。因此，采用此类照明光源制造的用于3D显示的微投影仪功耗低，且成本低，应用更为广泛。

实施例二

在该实施例中，用于3D显示的微投影仪采用三基色LED光源作为照明光源，如图2所示。当所述光源为三基色LED光源时，所述偏振态调制单元包括：偏振片及连接所述偏振片的LCD(Liquid Crystal Display，液晶)光阀；所述空间光调制单元包括：DMD(Digital Micro mirror Device，数字微镜器件)及连接所述DMD的TIR(Total Internal Reflection，内部全反射棱镜)。该用于3D显示的微投影仪包括：红光(R)LED光源200、绿光(G)LED光源201及蓝光(B)LED光源202，R光LED光源200经过第一半透镜203发生透射，G光LED光源201经过第一半透镜203发生反射，经透射的R光和经反射的G光经过第二半透镜204发生透射，B光LED光源202经过第二半透镜204发生反射，反射的B光和透射出的R光、G光射入匀光单元205；RGB光在均光单元205进行聚光、合光及匀光处理后输出；输出光经过偏振片206后得到线偏振光；线偏振光经过LCD 207光阀调制，改变线偏振光的偏振方向，LCD207由周期脉冲电压208进行驱动，输出两种线偏振光P光和S光；改变偏振方向的线偏振光经汇聚、准直后入射至TIR209中，发生全发射后照射在DMD210上；DMD210根据像素驱动信号的情况反射光，反射光再从TIR209出射到经投影单元211进行投影成像，并将所成图像输出。输出图像由轮流交替的P光图像和S光图像构成，交替频率≥120Hz，一般取120Hz。

该实施例中，RGB三色LED光源采用场序混色的方法实现彩色图像的输出，即：通过轮流高速切换该三色LED，当三种基色光以足够快的速度出现时，利用人眼的视觉惰性，合成彩色，详细原理在此不再进行赘述。需要注意的是，RGB三色LED光源点亮的频率是驱动LCD的周期脉冲电压信号频率的3倍。

该实施例中，由于采用偏振片改变光的偏振态，使得RGB LED照明光源的部分输出光经过偏振片后，发生较大的光损失。为了减少照明光源的光损失，本领域技术人员可以采用PCS(Polarizing Coversion System，偏振光转换系统)模块代替偏振片，以提高对照明光源的光利用率。

PCS偏振光转换系统原理示意图如图3所示。LED光源发出的光是非极化光，非极化光可以分解成线偏振光P光和S光，偏振片只能透过其中某一种偏振态的偏振光，导致光损失达到50％以上。PCS内部镀有极化镀膜30，两层极化镀膜之间的出射面上设置有半波片31，非极化光的某一偏振光透过，没透过的偏振光通过半波片旋转90°。这样就能尽可能多地将非极化光转换成某一种极化光，从而提高光利用率。这部分内容属于本领域技术人员熟知的技术，本实用新型在此不再进行赘述。

实施例三

在本实用新型的另一个实施例中，用于3D显示的微投影仪采用三基色激光作为照明光源，如图4所示。当所述光源为三基色激光光源时，所述偏振态调制单元包括LCD光阀；所述空间光调制单元包括：DMD及连接所述DMD的TIR。该用于3D显示的微投影仪包括：RGB激光光源400-402，R光激光经过第一半透镜403发生透射，与经过第一半透镜403发生反射的G光激光透射第一半透镜404，与经过第二半透镜404发生反射的B光激光射入扩束单元405进行光束扩束处理，接着射入匀光单元406进行聚光、合光及匀光处理后输出；输出光经过LCD407光阀调制，改变线偏振光的偏振方向，LCD407由周期脉冲电压408进行驱动，输出两种线偏振光P光和S光；改变偏振方向的线偏振光经汇聚、准直后入射至TIR409中，发生全发射后照射在DMD410上；DMD410根据像素驱动信号的情况反射光，反射光再从TIR409出射到经投影单元411进行投影成像，并将所成图像输出。输出图像由轮流交替的P光图像和S光图像构成。

该实施例中，RGB三色激光光源仍然采用场序混色的方法实现彩色图像的输出。

同LED光源相比，激光光源本身是线偏振光，因此在经过LCD407光阀调制之前，不需设置专门的偏振片对RGB激光的偏振态进行改变，因此，避免出现偏振片导致的光损失，激光光源的光利用率高。同时，最终输出的图像不需要调焦便能透射出清晰的图像。

实施例四

为了进一步降低用于3D显示的微投影仪的功耗，在本实用新型的又一个实施例中，采用高亮度自发光微显示芯片直接进行高亮显示，所显示图像能够直接通过设置在成像侧的投影透镜组进行投影，将高亮度自发光微显示芯片上所显示的图像进行放大输出，显示在幕布或墙壁上。具体的结构示意图如图5所示，该用于3D显示的微投影仪包括：高亮度自发光微显示芯片501，通常，该高亮度自发光微显示芯片501固定设置在基底500上，高亮度自发光微显示芯片501前方设置偏振片502及LCD503光阀，将所显示的图像经过偏振态调制，其中，LCD503光阀由周期脉冲电压504进行驱动；再经过投影单元505进行投影成像，最终得到由轮流交替的P光图像和S光图像构成的输出图像。

采用高亮度自发光微显示芯片的微投影仪，不需要照明光源，因此功耗更低；此外，由于不需要合光、匀光的匀光光路单元，使得微投影仪的体积更为小巧、制造成本更低；所成像的光强均匀性好，光线发散角小，出光率高、性能稳定，更有利于集成在各种便携式电子产品中，应用广泛。

实施例五

上述实施例一～四中的用于3D显示的微投影仪需要配合3D眼镜使用。如图6所示，为该3D眼镜的原理示意图。3D眼镜的每个镜片只允许通过一种偏振态的光(P光或S光)，分别用于获取P光图像构成的输出图像和S光图像构成的输出图像。P光图像构成的输出图像和S光图像构成的输出图像分别构成左右视频流图像，左右视频流图像分别作用于使用者的左眼和右眼，利用人眼的视差原理，便能在使用者的大脑中形成3D动态影像。

图7所示为3D实现原理示意图。视频图像的获取采用两个摄像机，两个摄像机摄取的视频流图像分别作为左、右视频流图像输出，两路视频流图像经过视频处理，合成为一路视频信号，该视频信号经过实施例一～四中的用于3D显示的微投影仪进行投影，投射出的视频图像在时序上是左右图像轮流交替出现的，并且左右图像调制到不同的线偏振光上面，3D眼镜的每一个镜片只能通过一种线偏振光，因此左右图像分别透过对应的左右眼镜进入到人的左右眼。利用人眼的视差效应便在人脑中形成3D的动态影像。

需要说明的是，本实用新型提供的用于3D显示的微投影仪同时兼容2D投影显示，具体实现时，将驱动LCD的电压信号保持于低电平或高电平，由LCD调制输出的光只有一种偏振态，输出图像的刷新率将会是3D图像刷新率的两倍。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于3D显示的微投影仪，其特征在于，包括：

光源，所述光源包括实现三基色的三种单色光源；

匀光单元，连接所述光源，用于对所述三种单色光源输出的光进行合光、匀光处理；

偏振态调制单元，连接所述匀光单元，用于调制所述匀光单元输出光的偏振态；

空间光调制单元，连接所述偏振态调制单元，用于对所述偏振态调制单元的输出光进行空间调制，形成空间图像输出；

投影单元，连接所述空间光调制单元，用于将所述空间图像进行放大输出。

2.根据权利要求1所述的用于3D显示的微投影仪，其特征在于，所述三种单色光源包括：三基色LED光源或三基色激光光源。

3.根据权利要求2所述的用于3D显示的微投影仪，其特征在于，当所述光源为三基色LED光源时，所述偏振态调制单元包括：

偏振片及连接所述偏振片的液晶光阀。

4.根据权利要求2所述的用于3D显示的微投影仪，其特征在于，当所述光源为三基色LED光源时，所述偏振态调制单元包括：

偏振控制器及连接所述偏振控制器的液晶光阀。

5.根据权利要求2所述的用于3D显示的微投影仪，其特征在于，当所述光源为三基色激光光源时，所述偏振态调制单元为液晶光阀。

6.根据权利要求2所述的用于3D显示的微投影仪，其特征在于，当所述光源为三基色激光光源时，所述光源和匀光单元之间连接有扩束单元。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的用于3D显示的微投影仪，其特征在于，所述空间光调制单元包括：数字微镜器件DMD及连接所述DMD的内部全反射棱镜TIR。

8.一种用于3D显示的微投影仪，其特征在于，包括：

光源，所述光源包括高亮度自发光微显示芯片；

偏振态调制单元，设置于所述高亮度自发光微显示芯片成像侧，用于调制所述高亮度自发光微显示芯片所成图像的偏振态；

投影单元，连接所述偏振态调制单元，用于将偏振态调制后的图像进行放大输出。

9.根据权利要求8所述的用于3D显示的微投影仪，其特征在于，所述高亮度自发光微显示芯片包括：

有机发光二极管OLED微显示芯片或场致发射显示器FED微显示芯片。

10.根据权利要求8或9所述的用于3D显示的微投影仪，其特征在于，所述偏振态调制单元为偏振片及连接所述偏振片的液晶光阀。

Images