CN203882019U - 一种利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统，包括：用于将自然光视频图像光线导向主路径和侧路径的偏振分光装置；设置于侧路径上用于使得两路光在到达成像屏幕时重合的反射镜；设置于主路径上用于补偿两偏振光光程差的补偿镜；设置于主路径或侧路径上的半波片；同步控制器以及与之电连接的两个液晶旋光装置；其中，所述偏振分光装置包括透明基板和镀设在透明基板上的金属膜偏振分光光栅结构，所述光栅缝宽B满足关系式0.03μm<B<0.06μm，光栅常数A满足关系式：0.08μm<A<0.16μm，光栅狭缝深度C满足关系式：0.1μm<C<0.18μm。通过上述方式，本实用新型的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统可获得较高的光效。

Description

一种利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统

技术领域

本实用新型涉及立体显示技术领域，特别是涉及一种利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统。

背景技术

立体电影放映系统，需要将有视差的二幅视频画面，分别发送到观看者的左、右眼，再经过人的大脑合成，产生立体感。现有的技术主要有左右偏振分光方式、左右快门开关同步方式和左右红蓝分光方式。其中，左右偏振分光方式的单光路偏振分光（图1所示）是最为普遍使用的影院立体转换方式中的一种。

图1是现有技术的单光路偏振分光立体视频转换系统的结构示意图。如图1所示，放映机放映的自然光视频图像入射到偏振片11上后，仅有偏振方向平行于偏振片11的透振方向的光透过后入射到液晶板12上。同步控制器13驱动液晶板12分时同步改变入射到液晶板12上的偏振光的偏振方向，交替产生偏振方向相互垂直的第一偏振光和第二偏振光。第一偏振光和第二偏振光经过观察者的偏光眼镜选择性透过左右视差画面，使得人的左右眼只能看到各自的左右视差图像，从而在人脑形成3d画面。这种方式系统简单，容易实现，但它会损失一半以上的光通量，因此画面偏暗，光效低。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统。

实用新型内容

本实用新型主要为解决现有单光路偏振分光立体视频转换系统光效低的技术问题，提供一种利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供一种利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统，包括：

偏振分光装置，用于接收自然光视频图像光线并将其导向主路径和侧路径，入主路径与侧路径上的偏振光偏振方向相互垂直；

反射镜，设置于侧路径上，用于使偏振分光装置分开的两路光在到达成像屏幕时重合；

补偿镜，设置于主路径上，用于补偿经主路径和侧路径的偏振光的光程差；

半波片，设置于主路径或侧路径上，用于使两路光偏振同向；

同步控制器以及与之电连接的两个液晶旋光装置，所述两个液晶旋光装置分别设置于主路径、侧路径上，同步控制器用于根据左眼同步信号和右眼同步信号驱动液晶旋光装置改变所述两路光的偏振态，交替产生左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；

其中，所述偏振分光装置包括透明基板和镀设在透明基板上的金属膜偏振分光光栅结构，所述光栅缝宽B满足关系式0.03μm<B<0.06μm，光栅常数A满足关系式：0.08μm<A<0.16μm，光栅狭缝深度C满足关系式：0.1μm<C<0.18μm。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述金属膜包括铝膜。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述驱动液晶盒包括沿入射光的传递方向依次平行排列的第一玻璃板、第一导电层、第一液晶层、第二导电层和第二玻璃板，所述第一导电层和第二导电层为透明导电层，所述第一导电层设置于第一玻璃板上，所述第二导电层设置于第二玻璃板上，所述补偿液晶盒包括沿驱动液晶盒的光线出射方向依次平行排列的第三导电层、第二液晶层、第四导电层和第三玻璃板，所述第三导电层和第四导电层为透明导电层，第三导电层设置于第二玻璃板上，所述第四导电层设置于第三玻璃板上。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述驱动液晶盒包括沿入射光的传递方向依次平行排列的第一玻璃板、第一导电层、第一液晶层、第二导电层和第二玻璃板，所述第一导电层和第二导电层为透明导电层，所述第一导电层设置于第一玻璃板上，所述第二导电层设置于第二玻璃板上，所述补偿液晶盒包括沿驱动液晶盒的光线出射方向依次平行排列的第四玻璃板、第三导电层、第二液晶层、第四导电层和第三玻璃板，所述第三导电层和第四导电层为透明导电层，第三导电层设置于第四玻璃板上，所述第四导电层设置于第三玻璃板上。

在本实用新型的优选实施例中，所述反射镜为平面或曲面反射镜。

本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统利用金属偏振分光光栅将入射视频光线分别导入主路径和侧路径，然后再利用反射镜将两路光合并使其投射至屏幕时重合，因此相较于单光路偏振分光立体视频转换系统提高了光效，可节约成本。

附图说明

图1是现有技术一种单光路偏振分光立体视频转换系统的结构示意图；

图2是本实用新型的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统的一实施例的结构示意图；

图3是图2所示的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统的两路光的对位原理示意图；

图4是图2所示的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统中偏振分光装置21的剖面结构示意图；

图5是图2所示的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统的液晶旋光装置25的一实施例的结构示意图；

图6是图2所示的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统的双液晶盒驱动原理简图。

具体实施方式

请参见图2，图2是本实用新型的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统的一实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统20主要包括偏振分光装置21、反射镜22、半波片24、补偿镜23、两个液晶旋光装置25以及同步控制器26。图2中，实线箭头代表光线的传播方向，虚线箭头代表电信号的传输方向。

如图2所示，放映机放映的自然光视频图像光线经过偏振分光装置21后生成两路偏振方向相互垂直的偏振光，第一路偏振光透过偏振分光装置21入主路径，另一路偏振光被偏振分光装置21反射入侧路径，其中，入主路径与侧路径上的偏振光偏振方向相互垂直。在侧路径上设置有用于反射第二路偏振光的反射镜22，使得侧路径光线与主路径光线在放映机的成像屏幕上重合。主路径上设置有补偿镜23，以补偿主路径偏振光和侧路径偏振光的光程差，使得到达屏幕的两路光光程一致，在成像屏幕上得到两路相同大小的画面。

如图2所示，在侧路径上还设置有半波片24，使得侧路径偏振光的偏振方向与主路径偏振光的偏振方向一致。当然，在本实用新型的其他实施例中，也可以将半波片24设置在主路径上，同样可使得两路光偏振同向。

请参见图3，图3是图2所示的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统20的两路光对位的原理示意图。如图3所示，放映机放映的自然光视频图像的整个画面光线经偏振分光装置21分成两路光，一路直接透射，另一路反射。反射光再经过反射镜22反射后在成像屏幕上与偏振分光装置21透射的光线在投射至成像屏幕上时重合。

请进一步参见图3，由于入射到偏振分光装置21上的自然光视频图像光线被分成两路光之后，又经过反射镜22反射之后两路光共同照亮成像屏幕成像，因此，本实施例的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统20相较于单光路偏振分光立体视频转换系统，光效可以提高100%以上，成像图像亮度较高。

请参见图4，图4是图2所示的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统中偏振分光装置21的剖面结构示意图。如图4所示，偏振分光装置21包括透明基板211以及镀设在透明基板211上的金属膜偏振分光光栅结构212。其中，金属膜偏振分光光栅结构212的光栅缝宽B满足关系式0.03μm<B<0.06μm，光栅常数A满足关系式0.08μm<A<0.16μm，光栅狭缝深度C满足关系式0.1μm<C<0.18μm。

图4中镀设在透明基板211上的金属膜优选铝膜，当然也可以是其他可以实现本实用新型思路的金属膜，本实用新型对此不做限制。

在本实施例中，透明基板211优选透明玻璃基板，当然也可以是能替代玻璃基板功能的其他透明材料基板。

本实用新型采用了如图4所示的金属偏振分光光栅作为偏振分光装置，因此入射的视频图像光线经过金属偏振分光光栅衍射之后，一个偏振方向的光线透过，而另一个偏振方向的光线反射到反射镜22上。

本实施例中，反射镜22采用平面反射镜，也可以采用曲面反射镜，当然还可以采用其他组合镜来实现本实用新型的目的。

如图2所示，在主路径和侧路径上还分别设置有一个液晶旋光装置25，液晶旋光装置25电连接于同步控制器26。同步控制器26用于根据左眼同步信号和右眼同步信号驱动两个液晶旋光装置25改变两路偏振同向的偏振光的偏振态，交替产生左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，经过相匹配的圆偏光眼镜，使得观察者能观看到3D视频图像的效果。

在本实用新型的实施例中，液晶旋光装置25可以是单盒液晶装置。

在本实用新型的一优选实施例中，液晶旋光装置25优选包括驱动液晶盒和补偿液晶盒，驱动液晶盒和补偿液晶盒之间通过胶合设置在一起或利用其他固定间隔方式设置在一起，且驱动液晶盒与补偿液晶盒临近的电极相同，可以同为正电极也可以同为负电极。

请参见图5，图5图2所示的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统20的液晶旋光装置25的一实施例的结构示意图。如图5所示，液晶旋光装置25包括驱动液晶盒251与补偿液晶盒252。驱动液晶盒251与补偿液晶盒252临近的电极可以同为正电极或同为负电极。驱动液晶盒251包括沿入射光的传递方向依次平行排列的第一玻璃板、第一导电层、第一液晶层、第二导电层和第二玻璃板。其中，第一导电层和第二导电层为透明导电层，第一导电层设置于第一玻璃板上，第二导电层设置于第二玻璃板上。补偿液晶盒包括沿驱动液晶盒的光线出射方向依次平行排列的第四玻璃板、第三导电层、第二液晶层、第四导电层和第三玻璃板。其中，第三导电层和第四导电层为透明导电层，第三导电层设置于第四玻璃板上，第四导电层设置于第三玻璃板上。

本实施例的液晶旋光装置25中的导电层和相邻的玻璃板优选通过胶合方式设置在一起。

请参见图6，图6是图2所示的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统的双液晶盒驱动原理简图。如图6所示，同步控制器26向驱动液晶盒251和补偿液晶盒252施加与左右眼同步信号同步改变的高低交错的交流电压，使得入射的线偏振光经过液晶旋光装置25之后变成交替的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。

在本实用新型的液晶旋光装置25的另一个优选实施例中，补偿液晶盒252不包括第四玻璃板，第三导电层优选胶合设置于第二玻璃板上，使得驱动液晶盒3251和补偿液晶盒252共用一个玻璃板。

在本实用新型的液晶旋光装置25的其他实施例中，也可以采用其他结构以达到本实用新型的同样目的，本实用新型对此不作限制。

通过上述方式，本实用新型的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统利用金属偏振分光光栅将入射视频光线分别导入主路径和侧路径，然后再利用反射镜将两路光合并使其投射至屏幕时重合，因此相较于单光路偏振分光立体视频转换系统提高了光效，可节约成本。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统，其特征在于，所述利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统包括：

偏振分光装置，用于接收自然光视频图像光线并将其导向主路径和侧路径，入主路径与侧路径上的偏振光偏振方向相互垂直；

反射镜，设置于侧路径上，用于使偏振分光装置分开的两路光在到达成像屏幕时重合；

补偿镜，设置于主路径上，用于补偿经主路径和侧路径的偏振光的光程差；

半波片，设置于主路径或侧路径上，用于使两路光偏振同向；

同步控制器以及与之电连接的两个液晶旋光装置，所述两个液晶旋光装置分别设置于主路径、侧路径上，同步控制器用于根据左眼同步信号和右眼同步信号驱动液晶旋光装置改变所述两路光的偏振态，交替产生左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；

其中，所述偏振分光装置包括透明基板和镀设在透明基板上的金属膜偏振分光光栅结构，所述光栅缝宽B满足关系式0.03μm<B<0.06μm，光栅常数A满足关系式：0.08μm<A<0.16μm，光栅狭缝深度C满足关系式：0.1μm<C<0.18μm。

2.根据权利要求1所述的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统，其特征在于，所述金属膜包括铝膜。

3.根据权利要求1所述的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统，其特征在于，所述驱动液晶盒包括沿入射光的传递方向依次平行排列的第一玻璃板、第一导电层、第一液晶层、第二导电层和第二玻璃板，所述第一导电层和第二导电层为透明导电层，所述第一导电层设置于第一玻璃板上，所述第二导电层设置于第二玻璃板上，所述补偿液晶盒包括沿驱动液晶盒的光线出射方向依次平行排列的第三导电层、第二液晶层、第四导电层和第三玻璃板，所述第三导电层和第四导电层为透明导电层，第三导电层设置于第二玻璃板上，所述第四导电层设置于第三玻璃板上。

4.根据权利要求1所述的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统，其特征在于，所述驱动液晶盒包括沿入射光的传递方向依次平行排列的第一玻璃板、第一导电层、第一液晶层、第二导电层和第二玻璃板，所述第一导电层和第二导电层为透明导电层，所述第一导电层设置于第一玻璃板上，所述第二导电层设置于第二玻璃板上，所述补偿液晶盒包括沿驱动液晶盒的光线出射方向依次平行排列的第四玻璃板、第三导电层、第二液晶层、第四导电层和第三玻璃板，所述第三导电层和第四导电层为透明导电层，第三导电层设置于第四玻璃板上，所述第四导电层设置于第三玻璃板上。

5.根据权利要求1所述的利用金属偏振分光光栅的双光路立体视频转换系统，其特征在于，所述反射镜为平面或曲面反射镜。