CN212460210U - 一种带有折射装置的双光路立体投影系统 - Google Patents
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Abstract
一种带有折射装置的双光路立体投影系统，其特征在于，包括有：折射装置；位于折射装置之后的偏振分光组件；反射镜或光束方向调整组件；偏振态转换组件；偏振调制器。该系统可以大幅度缩小设备的体积和重量以及增加设备的清晰度和提高设备对比度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种立体图像光学偏振系统，尤其是一种带有折射装置的双光路立体投影系统。
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系统加偏振式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系统普遍存在光的亮度损失严重，为了解决亮度损失严重的问题，双光路立体投影系统开始出现并应用在影院里。但双光路立体投影系统还是普遍存在着体积庞大、重量笨重、清晰度和对比度较差等缺点。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷和不足，提供一种包括有：折射装置、偏振分光组件、反射镜或光束方向调整组件、偏振态转换组件、偏振调制器的双光路立体投影系统，来大幅度缩小设备的体积和重量，同时增加设备的清晰度和提高设备的对比度。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：1，折射装置，所述的折射装置被设置来从电影放映机或投影仪接收入射光线并对入射光线起折射作用；2，位于折射装置之后的偏振分光组件，被设置来将入射光束分解成第一偏振态的透射光束和第二偏振态的反射光束；3，反射镜或光束方向调整组件，被设置来调整反射光束的方向或透射光束的方向或同时改变反射光束和透射光束的方向；4，偏振态转换组件，被设置来改变反射光束的偏振态或透射光束的偏振态；5，偏振调制器。
进一步地，还包括有光束大小调整组件。
进一步地，还包括有两个线偏振器，被设置来过滤透过光束，使其完全变成线偏振光。
进一步地，所述的折射装置为长方体形状的折射装置。
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，所述的偏振分光组件由两个三角形棱镜贴合组成。
进一步地，还包括有控制器，被设置来进行偏振调制器和电影放映机或投影仪之间的相互通信。
进一步地，所述的偏振态转换组件为半波片或半波片堆叠组件。
进一步地，所述的光束大小调整组件为至少一透镜或透镜组。
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带有折射装置的双光路立体投影系统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带有折射装置的双光路立体投影系统移动到另外一端远离电影放映机镜头的位置。
本实用新型的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，通过采用折射装置比如长方体透明玻璃件且该折射装置被设置来从电影放映机或投影仪接收入射光线以对入射光线起折射作用，由于光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫做光的折射。当光从空气斜射入玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。由于一般的玻璃折射率是1.5，其他玻璃的折射率都不同，主要看材质：比如说冕玻璃K6的折射率为1.51110，重冕玻璃ZK8的为1.61400，重火石玻璃2F6的为1.75500(均有较大的折射率)。因此投影仪的光斑从空气进入长方体透明玻璃件时均会发生较为明显的折射且折射角小于入射角从而使光斑明显变小。从而使得位于折射装置之后的偏振分光组件(偏振分光组件紧贴着长方体透明玻璃件，或者偏振分光组件虽然与长方体透明玻璃件有微小间隙但微小间隙同样用折射率较大的透明物比如透明胶体填充)的体积可以明显变小，反射镜或光束方向调整组件、偏振态转换组件、偏振调制器等可以同样明显变小，因此双光路立体投影系统的体积和重量可以明显变小。从而明显改善目前双光路立体投影系统普遍存在的体积庞大、重量笨重的问题点。另外由于双光路立体投影系统的偏振调制器通常为液晶光阀型偏振调制器且大尺寸的液晶光阀驱动困难往往会导致清晰度和对比度不理想，因此(光斑明显变小后)液晶光阀尺寸明显变小后驱动困难问题会明显改善，设备的清晰度也可以得到改善，设备的对比度可以进一步提高。
附图说明
图1为本实用新型一种带有折射装置的双光路立体投影系统的一种较佳实施例示意图。
图2为本实用新型一种带有折射装置的双光路立体投影系统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实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的一种较佳实施例示意图。
如图1所示，本实施例的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，包括：1，长方体透明玻璃件10(即折射装置)；2，偏振分光棱镜组件20；3，反射镜30；4，一个二分之一波片40(即偏振态转换组件)；5，两个线偏振器51、52；6，两个偏振调制器61、62(有时又称偏振开关)；7，控制电路模块(即控制器)。
本实施例的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，首先是1个长方体透明玻璃件10且该透明玻璃件被设置来从投影仪接收入射光线以对入射光线起折射作用，由于光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫做光的折射。当光从空气斜射入玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。由于一般的玻璃折射率是1.5，其他玻璃的折射率都不同，主要看材质：比如说冕玻璃K6的折射率为1.51110，重冕玻璃ZK8的为1.61400，重火石玻璃2F6的为1.75500(均有较大的折射率)。因此投影仪的光斑从空气进入长方体透明玻璃件时均会发生较为明显的折射且折射角小于入射角从而使光斑明显变小。位于折射装置之后的是偏振棱镜分光组件20(偏振分光组件紧贴着长方体透明玻璃件，或者偏振分光组件虽然与长方体透明玻璃件有微小间隙但微小间隙同样用折射率较大的透明物比如透明胶体填充)。光斑明显变小后偏振棱镜分光组件的体积可以明显变小，反射镜或光束方向调整组件、偏振态转换组件、偏振调制器等可以同样明显变小，因此本实施例的双光路立体投影系统的体积和重量可以明显变小。从而明显改善目前双光路立体投影系统普遍存在的体积庞大、重量笨重的问题点。另外由于双光路立体投影系统的偏振调制器通常为液晶光阀型偏振调制器且大尺寸的液晶光阀驱动困难往往会导致清晰度和对比度不理想，因此(光斑明显变小后)液晶光阀尺寸明显变小后驱动困难问题会明显改善，设备的清晰度也可以得到改善，设备的对比度可以进一步提高。本实施例的偏振分光棱镜组件20由2个等腰直角三角棱镜组成，2个棱镜贴合后呈长方体，以左侧等腰直角棱镜的垂直边所在平面为出射面，右侧等腰直角三角棱镜的垂直边所在平面为入射面。当光经过右侧等腰直角三角棱镜后入射光束将分解成P偏振态的透射光束和S偏振态的反射光束。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，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。反射镜30用来调整反射光束的轨迹，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。透射光束接着通过1个二分之一波片40(注：二分之一波片也可以位于上光路即反射光束所在光路)。二分之一波片会将P偏振光的振动面旋转90度，从而将P偏振态的透射光束变成S偏振态的透射光束，从而使得透射光束、反射光束的偏振态全部统一变为S偏振态。全部变为S偏振态的透射光束和反射光束接着经过2个线偏振器51和52，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S偏振态的透射光束和反射光束接着通过2个偏振调制器61和62，2个偏振调制器均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，2个偏振调制器分别用于将透射光束和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，所述的控制电路模块用于从电影放映机的GPIO接口或3DINTERFACE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，使得偏振调制器能够分别用于将透射光束和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。配合用户佩戴的被动式圆偏光3D眼镜，用户可看到高亮度的3D图像。
图2为本实用新型的另一种较佳实施例示意图。
如图2所示，本实施例的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，包括：1，长方体透明玻璃件10(即折射装置)；2，偏振分光棱镜组件20；3，反射镜30；4，光束大小调整组件40(为至少一透镜或透镜组)；5，两个二分之一波片41、42(即偏振态转换组件)；6，两个线偏振器51、52；7，两个偏振调制器61、62(有时又称偏振开关)；8，控制电路模块(即控制器)。
本实施例的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，首先是1个长方体透明玻璃件10且该透明玻璃件被设置来从投影仪接收入射光线以对入射光线起折射作用，由于光从一种介质斜射到另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫做光的折射。当光从空气斜射入玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。由于一般的玻璃折射率是1.5，其他玻璃的折射率都不同，主要看材质：比如说冕玻璃K6的折射率为1.51110，重冕玻璃ZK8的为1.61400，重火石玻璃2F6的为1.75500(均有较大的折射率)。因此投影仪的光斑从空气进入长方体透明玻璃件时均会发生较为明显的折射且折射角小于入射角从而使光斑明显变小。位于折射装置之后的是偏振棱镜分光组件20(偏振分光组件紧贴着长方体透明玻璃件，或者偏振分光组件虽然与长方体透明玻璃件有微小间隙但微小间隙同样用折射率较大的透明物比如透明胶体填充)。光斑明显变小后偏振棱镜分光组件的体积可以明显变小，反射镜或光束方向调整组件、偏振态转换组件、偏振调制器等可以同样明显变小，因此本实施例的双光路立体投影系统的体积和重量可以明显变小。从而明显改善目前双光路立体投影系统普遍存在的体积庞大、重量笨重的问题点。另外由于双光路立体投影系统的偏振调制器通常为液晶光阀型偏振调制器且大尺寸的液晶光阀驱动困难往往会导致清晰度和对比度不理想，因此(光斑明显变小后)液晶光阀尺寸明显变小后驱动困难问题会明显改善，设备的清晰度也可以得到改善，设备的对比度可以进一步提高。本实施例的偏振分光棱镜组件由2个等腰直角三角棱镜组成，2个棱镜贴合后呈长方体，以左侧等腰直角棱镜的垂直边所在平面为出射面，右侧等腰直角三角棱镜的垂直边所在平面为入射面。当光经过右侧等腰直角三角棱镜后入射光束将分解成P偏振态的透射光束和S偏振态的反射光束。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，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。反射镜30用来调整反射光束的轨迹，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。透射光束接着通过光束大小调整组件40，所述的光束大小调整组件为至少一透镜或透镜组，透镜或透镜组的作用是将透射光束(光斑)进行扩大或缩小，使其与反射光束在金属银幕所成的图像大小(范围)一致。通过光束大小调整组件的透射光束会接着通过2个二分之一波片41和42，采用2个二分之一波片的方案是本实施例的另外一大优点：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P偏振光的振动面旋转90度，从而将P偏振态的透射光束变成S偏振态的透射光束，从而使得透射光束、反射光束的偏振态全部统一变为S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S偏振态的透射光束和反射光束接着经过2个线偏振器51、52，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S偏振态的透射光束和反射光束接着通过2个偏振调制器61、62，2个偏振调制器均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，2个偏振调制器分别用于将透射光束和反射光束按照帧顾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，所述的控制电路模块用于从电影放映机的GPIO接口或3DINTERFACE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，使得偏振调制器能够分别用于将透射光束和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。配合用户佩戴的被动式圆偏光3D眼镜，用户可看到高亮度的3D图像。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种带有折射装置的双光路立体投影系统，其特征在于，包括有：折射装置，所述的折射装置被设置来从电影放映机或投影仪接收入射光线并对入射光线起折射作用；位于折射装置之后的偏振分光组件，被设置来将入射光束分解成第一偏振态的透射光束和第二偏振态的反射光束；反射镜或光束方向调整组件，被设置来调整反射光束的方向或透射光束的方向或同时改变反射光束和透射光束的方向；偏振态转换组件，被设置来改变反射光束的偏振态或透射光束的偏振态；偏振调制器。
2.根据权利要求1所述的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，其特征在于：还包括有光束大小调整组件。
3.根据权利要求1或2所述的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，其特征在于：还包括有两个线偏振器，被设置来过滤透过光束，使其完全变成线偏振光。
4.根据权利要求1所述的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，其特征在于：所述的折射装置为长方体形状的折射装置。
5.根据权利要求1所述的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，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。
6.根据权利要求1所述的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，其特征在于：所述的偏振分光组件由两个三角形棱镜贴合组成。
7.根据权利要求1所述的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，其特征在于：还包括有控制器，被设置来进行偏振调制器和电影放映机或投影仪之间的相互通信。
8.根据权利要求1所述的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，其特征在于：所述的偏振态转换组件为半波片或半波片堆叠组件。
9.根据权利要求2所述的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，其特征在于：所述的光束大小调整组件为至少一透镜或透镜组。
10.根据权利要求1所述的一种带有折射装置的双光路立体投影系统，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带有折射装置的双光路立体投影系统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带有折射装置的双光路立体投影系统移动到另外一端远离电影放映机镜头的位置。
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