CN204009348U - 立体投影装置及其偏振分光棱镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种立体投影装置的偏振分光棱镜，具有光谱范围宽、入射角度范围大及消光比高的特点。通过偏振分光棱镜将投影机投影出的光线分为P偏振光及S偏振光。其中，第一偏振分光面与第二偏振分光面相交于入射面的垂直平分面，且两者的交线位于偏振分光棱镜内。当光线斜射向偏振分光棱镜时，经第一偏振分光面或第二偏振分光面反射的S偏振光，不会在入射面发生折射或反射，而是由第一出射面或第二出射面射出。当光线斜射向上述偏振分光棱镜时，不会因得部分光线从入射面反射出去而使该部分光线无法投影到屏幕上。因此，上述立体投影装置及其偏振分光棱镜可有效防止在屏幕上出现中心暗线。此外，本实用新型还提供一种立体投影装置。

Description

立体投影装置及其偏振分光棱镜

技术领域

本实用新型涉及立体投影技术，特别是涉及一种立体投影装置及其偏振分光棱镜。

背景技术

在传统的立体投影装置中，由于光调制器的液晶装置带有线偏振起偏器，会将放映机射出光线中的S偏振光吸收或反射掉，从而使得光透过率低于40％，投影机射出的光线得不到充分应用。因此，需要通过提高放映机灯泡亮度来满足观影时银幕图像的亮度，从而降低了放映机灯泡寿命。而且，由于放映机射出的光线有60％被液晶装置吸收，使得液晶装置温度较高，降低了液晶装置的寿命。现有技术一般通过设置偏振分光棱镜，将投影出的光线分为P偏振光及S偏振光，再通过转化，将分离出的S偏振光转化成P偏振光。

然而，在现有技术中，偏振分光棱镜的两个偏振分光面相交，且交点位于入射面上。当投影出的光线斜射至交点位置时，部分光线会经过反射后又从入射面射出，从而导致屏幕上对应区域没有光线达到。因此，最终在屏幕上形成的投影会出现中心暗线。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种可防止在屏幕上出现中心暗线的立体投影装置及其偏振分光棱镜。

一种偏振分光棱镜，包括入射面、第一出射面、第二出射面、第三出射面、第一偏振分光面及第二偏振分光面，所述第一偏振分光面及所述第二偏振分光面均位于所述偏振分光棱镜内部，且与所述入射面呈45度夹角，所述第一偏振分光面与所述第二偏振分光面相互垂直，所述第一偏振分光面与所述第二偏振分光面相交于所述入射面的垂直平分面，且两者的交线位于所述偏振分光棱镜内；

其中，光线经所述入射面入射后，P偏振光从所述第三出射面出射，S偏振光经所述第一偏振分光面及所述第二偏振分光面反射后，分别从所述第一出射面及所述第二出射面出射。

在其中一个实施例中，所述偏振分光棱镜包括一个45度棱镜及两个梯形棱镜，两个所述梯形棱镜与所述45度棱镜镀膜贴合，以形成所述偏振分光棱镜。

在其中一个实施例中，所述偏振分光棱镜包括第一45度棱镜、第二45度棱镜及两个四边形棱镜，两个所述四边形棱镜与所述第一45度棱镜及所述第二45度棱镜镀膜贴合，以形成所述偏振分光棱镜。

一种立体投影装置，包括：

投影机；

如上述优选实施例中任一项所述的偏振分光棱镜，所述入射面与所述投影机相对设置，所述投影机投射出的光线经所述入射面入射；

光路调整组件，对从所述第一出射面及所述第二出射面出射的所述S偏振光的传播方向进行调整，以使所述S偏振光的传播方向与所述P偏振光的传播方向一致；

偏振状态转换件，设置于所述S偏振光的传播路线上，所述偏振状态转换件用于将所述S偏振光的偏振状态转变成P偏振状态；及

光调制器，与所述偏振分光棱镜背向所述入射面的一侧相对设置，所述光调制器将从所述偏振分光棱镜出射的光线转变为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光。

在其中一个实施例中，所述光路调整组件包括第一反射镜及第二反射镜，所述第一反射镜与所述第一出射面相对设置且与所述第一出射面呈45度夹角，所述第二反射镜与所述第二出射面相对设置且与所述第二出射面呈45度夹角。

在其中一个实施例中，偏振状态转换件为两个半波片，所述两个半波片分别与所述第一出射面及所述第二出射面相对且平行设置。

在其中一个实施例中，还包括透镜，所述透镜与所述第三出射面相对设置，且位于所述偏振分光棱镜与所述光调制器之间。

在其中一个实施例中，还包括线偏振器，所述线偏振器与所述光调制器相对设置，且位于所述偏振分光棱镜与所述光调制器之间。

上述立体投影装置及其偏振分光棱镜，通过偏振分光棱镜将投影机投影出的光线分为P偏振光及S偏振光。其中，第一偏振分光面与第二偏振分光面相交于入射面的垂直平分面，且两者的交线位于偏振分光棱镜内。当光线斜射向偏振分光棱镜时，经第一偏振分光面或第二偏振分光面反射的S偏振光，不会在入射面发生折射或反射，而是由第一出射面或第二出射面射出。当光线斜射向上述偏振分光棱镜时，不会因得部分光线从入射面反射出去而使该部分光线无法投影到屏幕上。因此，上述立体投影装置及其偏振分光棱镜可有效防止在屏幕上出现中心暗线。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中立体投影装置的结构示意图；

图2为图1所示立体投影装置中偏振分光棱镜的结构示意图；

图3为另一实施例中偏振分光棱镜的结构示意图；

图4为入射角为45度时S偏振光透过率；

图5为入射角为45度时P偏振光透过率；

图6为不同入射角时，P偏振光透过率与波长的关系；

图7为不同入射角时，S偏振光透过率与波长的关系。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1及图2，本实用新型较佳实施例中的立体投影装置10包括投影机101、偏振分光棱镜100、光路调整组件102、偏振状态转换件103及光调制器104。

投影机101可根据帧的顺序播放左眼图像或右眼图像，同时将相应的光线透射出去。投影机101投射出的光线，最终在屏幕上成像。

偏振分光棱镜100包括入射面110、第一出射面120、第二出射面130、第三出射面140、第一偏振分光面150及第二偏振分光面160。第一偏振分光面150及第二偏振分光面160均位于偏振分光棱镜100内部，且与入射面110呈45度夹角。第一偏振分光面150与第二偏振分光面160相互垂直。第一偏振分光面150与第二偏振分光面160相交于入射面110的垂直平分面，且两者的交线位于偏振分光棱镜100内。

入射面110与投影机101相对设置。投影机101投射出的光线经入射面110入射。其中，光线经入射面110入射后，P偏振光从第三出射面140出射，S偏振光经第一偏振分光面150及第二偏振分光面160反射后，分别从第一出射面120及第二出射面130出射。

因此，通过偏振分光棱镜100，将投影机101投射出的光线分成P偏振态的光线以及S偏振态的光线。

图4、图5所示，分别为入射角为45度时，S偏振态的光线及P态偏振光线的透过率光谱，平均透过率分别为0.07％和94.93％，即消光比大于1000。图6、图7分别为不同入射角时，P态偏振光线及S偏振态的光线的透过率光谱，在一定入射角范围内，P偏振光的平均透过率大于85％。由此可以得出：偏振分光棱镜100具有光谱范围宽、入射角范围大，以及消光比高等特点。其中，消光比＝P光透过率/S光透过率。

在本实施例中，偏振分光棱镜100包括一个45度棱镜11及两个梯形棱镜12，两个梯形棱镜12与45度棱镜11镀膜贴合，以形成偏振分光棱镜100。

具体的，45度棱镜11夹持于两个梯形棱镜12之间，以形成矩形的偏振分光棱镜100。

请参阅图3，在另一个实施例中，偏振分光棱镜100包括第一45度棱镜41、第二45度棱镜42及两个四边形棱镜43，两个四边形棱镜43与第一45度棱镜41及第二45度棱镜42镀膜贴合，以形成偏振分光棱镜100。

具体的，第一45度棱镜41的体积大于第二45度棱镜42的体积，且第一45度棱镜41与第二45度棱镜42的顶角相接。而且，两个四边形棱镜43夹持于第一45度棱镜41与第二45度棱镜42的两侧，以形成呈矩形的偏振分光棱镜100。

需要指出的是，偏振分光棱镜100不限于为上述几种结构，偏振分光棱镜100能使第一偏振分光面150与第二偏振分光面160相交的交线位于偏振分光棱镜100内即可。

光路调整组件102对从第一出射面120及第二出射面130出射的S偏振光的传播方向进行调整，以使S偏振光的传播方向与P偏振光的传播方向一致。具体在本实施例中，光路调整组件102包括第一反射镜1021及第二反射镜1023。第一反射镜1021与第一出射面120相对设置且与第一出射面120呈45度夹角，第二反射镜1023与第二出射面130相对设置且与第二出射面130呈45度夹角。

偏振状态转换件103设置于S偏振光的传播路线上，偏振状态转换件103用于将S偏振光的偏振状态转变成P偏振状态。具体在本实施例中，偏振状态转换件103为两个半波片，两个半波片分别与第一出射面120及第二出射面130相对且平行设置。

光调制器104与偏振分光棱镜100背向入射面110的一侧相对设置。光调制器104将从偏振分光棱镜100出射的光线转变为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光。具体的，光调制器104将左眼图像转变为左旋圆偏振光，则就需将右眼图像转化成右旋偏振光。相应的，光调制器104将左眼图像转变为右旋圆偏振光，则就需将右眼图像转化成左旋偏振光。

本实用新型较佳实施例中的立体投影装置10还包括透镜(图未示)及线偏振器(图未示)。

透镜与第三出射面140相对设置，且位于偏振分光棱镜100与光调制器104之间。透镜可对光线进行汇聚或发散，从而调节屏幕上图像的大小。

线偏振器与光调制器104相对设置，且位于偏振分光棱镜100与光调制器104之间。线偏振器可对射向光调制器104的光线进行过滤，从而使得从不同出射面中出射的光线的偏振状态更加一致。

立体投影装置10及其偏振分光棱镜100，通过偏振分光棱镜100将投影机101投影出的光线分为P偏振光及S偏振光。其中，第一偏振分光面150与第二偏振分光面160相交于入射面110的垂直平分面，且两者的交线位于偏振分光棱镜100内。当光线斜射向偏振分光棱镜100时，经第一偏振分光面150或第二偏振分光面160反射的S偏振光，不会在入射面110发生折射或反射，而是由第一出射面120或第二出射面130射出。当光线斜射向上述偏振分光棱镜100时，不会因得部分光线从入射面110反射出去而使该部分光线无法投影到屏幕上。因此，上述立体投影装置及其偏振分光棱镜100可有效防止在屏幕上出现中心暗线。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种偏振分光棱镜，包括入射面、第一出射面、第二出射面、第三出射面、第一偏振分光面及第二偏振分光面，所述第一偏振分光面及所述第二偏振分光面均位于所述偏振分光棱镜内部，且与所述入射面呈45度夹角，所述第一偏振分光面与所述第二偏振分光面相互垂直，其特征在于，所述第一偏振分光面与所述第二偏振分光面相交于所述入射面的垂直平分面，且两者的交线位于所述偏振分光棱镜内；

其中，光线经所述入射面入射后，P偏振光从所述第三出射面出射，S偏振光经所述第一偏振分光面及所述第二偏振分光面反射后，分别从所述第一出射面及所述第二出射面出射。

2.根据权利要求1所述的偏振分光棱镜，其特征在于，所述偏振分光棱镜包括一个45度棱镜及两个梯形棱镜，两个所述梯形棱镜与所述45度棱镜镀膜贴合，以形成所述偏振分光棱镜。

3.根据权利要求1所述的偏振分光棱镜，其特征在于，所述偏振分光棱镜包括第一45度棱镜、第二45度棱镜及两个四边形棱镜，两个所述四边形棱镜与所述第一45度棱镜及所述第二45度棱镜镀膜贴合，以形成所述偏振分光棱镜。

4.一种立体投影装置，其特征在于，包括：

投影机；

如上述权利要求1～3任一项所述的偏振分光棱镜，所述入射面与所述投影机相对设置，所述投影机投射出的光线经所述入射面入射；

光路调整组件，对从所述第一出射面及所述第二出射面出射的所述S偏振光的传播方向进行调整，以使所述S偏振光的传播方向与所述P偏振光的传播方向一致；

偏振状态转换件，设置于所述S偏振光的传播路线上，所述偏振状态转换件用于将所述S偏振光的偏振状态转变成P偏振状态；及

光调制器，与所述偏振分光棱镜背向所述入射面的一侧相对设置，所述光调制器将从所述偏振分光棱镜出射的光线转变为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光。

5.根据权利要求4所述的立体投影装置，其特征在于，所述光路调整组件包括第一反射镜及第二反射镜，所述第一反射镜与所述第一出射面相对设置且与所述第一出射面呈45度夹角，所述第二反射镜与所述第二出射面相对设置且与所述第二出射面呈45度夹角。

6.根据权利要求4所述的立体投影装置，其特征在于，偏振状态转换件为两个半波片，所述两个半波片分别与所述第一出射面及所述第二出射面相对且平行设置。

7.根据权利要求4所述的立体投影装置，其特征在于，还包括透镜，所述透镜与所述第三出射面相对设置，且位于所述偏振分光棱镜与所述光调制器之间。

8.根据权利要求4所述的立体投影装置，其特征在于，还包括线偏振器，所述线偏振器与所述光调制器相对设置，且位于所述偏振分光棱镜与所述光调制器之间。