CN204989730U - 一种dlp偏光式立体投影装置 - Google Patents
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Abstract
一种DLP偏光式立体投影装置，包括白光光源、光束整形系统、DMD芯片、投影镜头、分光/合光棱镜组和驱动信号控制单元；其中分光/合光棱镜组将光源出射的白光分为红、绿、蓝三基色光，并入射至各自对应的DMD芯片上进行调制；DMD芯片中的每个微镜片顶部设置有对P光和S光选择性反射的选择性反射面，一个像素包含的两个子像素分别仅出射P光和S光，通过驱动信号控制单元分别对红绿蓝三基色光对应的DMD芯片反射的P光和S光调制形成左眼图像和右眼图像，观看者佩戴适配的偏光式3D眼镜，即可观看到立体图像。本实用新型比普通的偏光式3D投影省去一台投影机，具有成本低、体积小的优点，在无需极高分辨率的场合下可以取得很好的实用效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及投影显示技术领域，特别是一种应用了数字光处理（DLP，DigitalLightProcession）投影技术的偏光式立体（3D）投影装置，配合偏光式3D眼镜可观看3D图像。
背景技术
偏光式3D是当前应用普遍的立体显示技术，利用光线有偏振方向不同的原理来分解原始图像，先通过把图像分为垂直向偏振光和水平向偏振光两组画面，然后观众佩戴左右镜片分别采用不同偏振方向偏光片的3D眼镜，这样人的左右眼就能接收两组不同画面，再经过大脑合成立体影像。
目前的非家庭用偏光式3D投影显示利用一个投影机用P光形成左眼图像，利用另外一个投影设备用S光形成右眼图像，但这样需要使用两台投影机，导致成本较贵。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种结合DLP投影技术的新型的偏光式立体投影装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：
一种DLP偏光式立体投影装置，包括光源系统、DMD芯片、投影镜头、合光单元和驱动信号控制单元，所述光源系统输出按颜色分离的基色光，DMD芯片与各基色一一对应，各基色光分别入射至对应的DMD芯片上；所述DMD芯片的每个像素均由两个子像素组成，分别为第一偏振态子像素和第二偏振态子像素；各子像素由可独立驱动开关的微反射镜铰接在硅基板上构成；所述微反射镜顶部为选择性反射面，底部为连接硅基板的铰链；所述驱动信号控制单元控制各子像素内的微反射镜以铰链为轴旋转以实现开关切换；当处于开启状态时，第一偏振态子像素的微反射镜将入射的基色光全部反射为具有第一偏振方向的线偏振光并出射至所述合光单元，第二偏振态子像素的微反射镜将入射的基色光全部反射为具有第二偏振方向的线偏振光并出射至所述合光单元，其中所述第一偏振方向和第二偏振方向相互垂直；驱动信号控制单元控制各DMD芯片内的微反射镜根据显示图像信息对入射的基色光进行调制，合光单元将经调制反射的基色光合为一束调制光，调制光中具有第一偏振方向的光线构成左眼图像，具有第二偏振方向的光线构成左眼图像；调制光通过投影镜头投射在屏幕上。
优选的，所述屏幕为金属屏幕，可使入射其上的调制光偏振度不被破坏。
优选的，所述光源系统输出三基色光，分别为红光、绿光和蓝光，分别对应红光DMD芯片、绿光DMD芯片和蓝光DMD芯片，此时本投影装置为三DMD系统。
进一步优选的，所述光源系统包括白光光源、光束整形系统和分光单元，所述白光光源出射的白光经过光束整形系统后入射分光单元，所述分光单元将入射的白光分为红光、绿光和蓝光并分别出射至对应的DMD芯片上。
更进一步优选的，所述白光光源出射的白光为自然偏振光或圆偏振光，包含了多种色光，且可分解为多种偏振方向的线偏振光，该光源的泛用性较广。
更进一步优选的，所述分光单元和合光单元为合一的分光/合光棱镜组，以一组特定形状与组合的棱镜同时实现分光与合光的功能，使装置更加紧凑。
对于上述方案优选的，所述光源系统还包括反射镜，光束整形系统出射的白光经所述反射镜反射入所述分光/合光棱镜组。
上述所有技术方案优选的，所述各基色光的入射面全部平行，第一偏振态子像素内的选择性反射面反射P光，第二偏振态子像素内的选择性反射面反射S光；调制光中所有P光构成左眼图像，所有S光构成右眼图像。
本实用新型技术方案在其核心部件DMD芯片中的每个微镜片顶部设置有对P光和S光选择性反射的选择性反射面，DMD芯片一个像素包含的两个子像素分别仅出射P光和S光，且通过驱动信号控制单元分别对红绿蓝三基色光对应的DMD芯片反射的P光和S光调制形成左眼图像和右眼图像，观看者佩戴左、右镜片分别仅允许P光和S光透过的偏光式3D眼镜，即可由左、右眼分别接收左眼图像和右眼图像，从而形成立体图像。
因普通的偏光式3D投影需要为偏振相互垂直的P光和S光各配置一台投影机，而本实用新型技术方案可省去一台投影机，因此本实用新型具有成本低、体积小的优点，虽然由于采用了多子像素的设计使分辨率有所降低，但在无需极高分辨率的场合下可以取得很好的实用效果。
附图说明
图1为本实用新型DLP偏光式立体投影装置结构示意图；
图2为DMD芯片像素结构示意图；
图3为DMD芯片子像素微反射镜结构示意图。
其中：
1-1：白光光源；1-2：光束整形系统；1-3：反射镜；2：DMD芯片；2R：红光DMD芯片；2G：绿光DMD芯片；2B：蓝光DMD芯片；P：像素；P1：第一偏振态子像素；P2：第二偏振态子像素；M：微反射镜；M1：选择性反射面；M2：铰链；B：硅基板；3：分光/合光棱镜组；4：投影镜头；L1：光源光；L2：调制光；L21：P光；L22：S光。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本实用新型做进一步说明，以便更好地理解本实用新型。
图1所示为本实施例所的三DMD结构所对应的DLP立体投影设备。其中，白光光源1-1出射的光源光L1为白光，其为自然偏振光或者圆偏振光；光源光L1经过光束整形系统1-2后经一个反射镜1-3入射到分光/合光棱镜组3，白光被分为红光、绿光和蓝光，分别入射到红光DMD芯片2R、绿光DMD芯片2G和蓝光DMD芯片2B，三色光入射面均相互平行；其中，DMD芯片的结构如下：
图2和图3所示是本实施例的DMD芯片2的基本结构及像素P内的微反射镜M结构。如图2，DMD芯片2由像素P规则排列组成，每个像素P内包含两个子像素，分别为第一偏振态子像素P1和第二偏振态子像素P2；如图3，两个子像素由微反射镜M通过底部的铰链M2铰接在硅基板B上构成，所述微反射镜M顶部为选择性反射面M1，第一偏振态子像素P1内的选择性反射面仅反射P光，第二偏振态子像素P2内的选择性反射面仅反射S光；
所述驱动信号控制单元（图中未示出）可控制各子像素内的微反射镜M以铰链M2为轴旋转至不同角度以实现开关切换；如图3所示，第一偏振态子像素P1所属的微反射镜M处于开启角度，入射的光源光L1经选择性反射面M1反射为P光L21，出射光射入分光/合光棱镜组3被合入调制光L2；而第二偏振态子像素P2所属的微反射镜M处于关闭角度，入射的光源光L1经选择性反射面M1反射为S光L22，但该反射S光未合入调制光L2，而是在投影装置中被吸收。
如图1所示，驱动信号控制单元（图中未示出）根据拟显示的立体图像，将图像分为左眼图像和右眼图像并处理为微反射镜的开关信号，驱动信号控制单元控制第一偏振态子像素P1执行左眼图像显示信号，而第二偏振态子像素P2执行右眼图像显示信号，各DMD芯片内的微反射镜M根据显示信号进行开关动作从而对入射的三基色光分别进行调制，调制后的基色光反射回分光/合光棱镜组3并合为一束调制光L2；调制光L2中，来自所有第一偏振态子像素P1的P光包含了左眼图像的显示画面信息，来自所有第二偏振态子像素P2的S光包含了右眼图像的显示画面信息，调制光L2通过投影镜头4投射到显示用的屏幕上，屏幕采用金属屏幕；经屏幕反射，观看者通过佩戴合适的偏光式3D眼镜就能看到左、右眼图像合成的立体图像。
应理解，上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本实用新型的内容并据以实施，并非具体实施方式的穷举，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种DLP偏光式立体投影装置，包括光源系统、DMD芯片、投影镜头(4)、合光单元和驱动信号控制单元，其特征在于：
所述光源系统输出按颜色分离的基色光，DMD芯片与各基色一一对应，各基色光分别入射至对应的DMD芯片上；
所述DMD芯片的每个像素(P)均由两个子像素组成，分别为第一偏振态子像素(P1)和第二偏振态子像素(P2)；各子像素由可独立驱动开关的微反射镜(M)铰接在硅基板(B)上构成；所述微反射镜(M)顶部为选择性反射面(M1)，底部为连接硅基板(B)的铰链(M2)；
所述驱动信号控制单元控制各子像素内的微反射镜(M)以铰链(M2)为轴旋转以实现开关切换；当处于开启状态时，第一偏振态子像素(P1)内微反射镜(M)的选择性反射面(M1)将入射的基色光全部反射为具有第一偏振方向的线偏振光并出射至所述合光单元，第二偏振态子像素(P2)的微反射镜(M)将入射的基色光全部反射为具有第二偏振方向的线偏振光并出射至所述合光单元，其中所述第一偏振方向和第二偏振方向相互垂直；驱动信号控制单元控制各DMD芯片内的微反射镜(M)根据显示图像信息对入射的基色光进行调制，合光单元将经调制反射的基色光合为一束调制光，调制光中具有第一偏振方向的光线构成左眼图像，具有第二偏振方向的光线构成左眼图像；
调制光通过投影镜头(4)投射在屏幕上。
2.根据权利要求1所述的DLP偏光式立体投影装置，其特征在于：所述屏幕为金属屏幕。
3.根据权利要求1所述的DLP偏光式立体投影装置，其特征在于：所述光源系统输出三基色光，分别为红光、绿光和蓝光，分别对应红光DMD芯片(2R)、绿光DMD芯片(2G)和蓝光DMD芯片(2B)。
4.根据权利要求3所述的DLP偏光式立体投影装置，其特征在于：所述光源系统包括白光光源(1-1)、光束整形系统(1-2)和分光单元，所述白光光源(1-1)出射的白光经过光束整形系统(1-2)后入射分光单元，所述分光单元将入射的白光分为红光、绿光和蓝光并分别出射至对应的DMD芯片上。
5.根据权利要求4所述的DLP偏光式立体投影装置，其特征在于：所述白光光源(1-1)出射的白光为自然偏振光或圆偏振光。
6.根据权利要求4所述的DLP偏光式立体投影装置，其特征在于：所述分光单元和合光单元为合一的分光/合光棱镜组(3)。
7.根据权利要求6所述的DLP偏光式立体投影装置，其特征在于：所述光源系统还包括反射镜(1-3)，光束整形系统(1-2)出射的白光经所述反射镜(1-3)反射入所述分光/合光棱镜组(3)。
8.根据权利要求1至7任一项所述的DLP偏光式立体投影装置，其特征在于：所述各基色光的入射面全部平行，第一偏振态子像素(P1)内的选择性反射面反射P光，第二偏振态子像素(P2)内的选择性反射面反射S光；调制光中所有P光构成左眼图像，所有S光构成右眼图像。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105045019A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-11-11 | 南京先进激光技术研究院 | 一种dlp偏光式立体投影装置 |
| JP2019207279A (ja) * | 2018-05-28 | 2019-12-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | プリズム装置及び投写型映像表示装置 |
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