立體圖像投影儀的光學(xué)偏振裝置和顯示立體圖像的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于立體圖像投影儀的光學(xué)偏振裝置（3），其包括：光學(xué)元件（304），其能夠?qū)⑷肷涔馐?2）分解成：呈現(xiàn)第一光學(xué)偏振的透射光束（306），和呈現(xiàn)第二光學(xué)偏振的第一反射光束（308）和第二反射光束（310）；該元件（304）包括接合在一起的兩個(gè)分束器-偏振器板（322、324），所述板之間的接合部（326）放置在所述入射光束（22）的軌跡（328）上；兩個(gè)光學(xué)反射器（312、314），其配置為使得將第一光束和第二光束投影以形成完全相同的立體圖像；三個(gè)偏振調(diào)制器（316、318、320），其能夠選擇性地切換所述光束的光學(xué)偏振，使得其均呈現(xiàn)相同的光學(xué)偏振。該裝置能夠顯示具有高亮度的立體圖像并呈現(xiàn)降低的笨重性。
【專利說(shuō)明】立體圖像投影儀的光學(xué)偏振裝置和顯示立體圖像的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于立體圖像投影儀的光學(xué)偏振裝置。本實(shí)用新型還涉及一種用于顯示立體圖像的系統(tǒng)和一種顯示立體圖像的方法。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]在已知的方式中，立體圖像的投影通常使用時(shí)間上多路傳輸?shù)牧Ⅲw圖像的兩個(gè)子序列在屏幕上的交替投影。圖像的這些子序列中的一個(gè)旨在由觀看者的左眼看到，而圖像的另一個(gè)子序列旨在由觀看者的右眼看到，從而為觀看者形成凸現(xiàn)的印象。觀看者通常佩戴有立體眼鏡，所述立體眼鏡配置為使得觀看者的每只眼僅能夠看到為其準(zhǔn)備的圖像的子序列。特別地，已知具有被動(dòng)立體眼鏡的顯示系統(tǒng)。在這類系統(tǒng)中，對(duì)圖像的兩個(gè)子序列應(yīng)用不同的光學(xué)偏振狀態(tài)；立體眼鏡包括與每只眼相對(duì)的偏振濾光器，其配置為僅透過(guò)為這只眼準(zhǔn)備的子序列。通常，借助偏振器和偏振調(diào)制器對(duì)投影儀發(fā)出的最初非偏振的光束應(yīng)用這些偏振。
[0004]該技術(shù)的已知缺點(diǎn)為，因?yàn)槠衿鞯墓馔干渎首疃嗟扔?0%，所以立體圖像以降低的亮度顯示。降低的亮度不利于觀看者的觀看舒適性，并使得必須依靠高光功率的投影儀來(lái)彌補(bǔ)降低的亮度，從而導(dǎo)致過(guò)多的生熱和電消耗。專利US7857455B2 (C0WAN等)描述了一種旨在解決該問(wèn)題的光學(xué)偏振裝置。該裝置包括:
[0005]-分束器-偏振器,其能夠?qū)⑷肷涔馐纸獬沙尸F(xiàn)第一光學(xué)偏振狀態(tài)的透射光束，和呈現(xiàn)不同于所述第一光學(xué)偏振狀態(tài)的第二光學(xué)偏振狀態(tài)的反射光束；
[0006]-光學(xué)反射器，其配置為調(diào)整所述反射光束的軌跡，使得能夠?qū)⑺龇瓷涔馐屯干涔馐队耙孕纬赏耆嗤牧Ⅲw圖像；
[0007]-第一偏振調(diào)制器和第二偏振調(diào)制器，其分別能夠在所述第一光學(xué)偏振狀態(tài)和第二光學(xué)偏振狀態(tài)之間切換所述透射光束和反射光束的光學(xué)偏振，使得所述反射光束和透射光束均呈現(xiàn)完全相同的光學(xué)偏振狀態(tài)。
[0008]在該裝置中，通過(guò)導(dǎo)致比在投影儀所發(fā)出的入射光束全部穿過(guò)偏振器時(shí)少的亮度損失來(lái)應(yīng)用光學(xué)偏振。然而，該裝置呈現(xiàn)出許多缺點(diǎn)，例如顯著的笨重性或者生產(chǎn)復(fù)雜，從而導(dǎo)致高成本。事實(shí)上，光束寬度的快速放大，結(jié)合該光束的連續(xù)反彈(最初如在分束器-偏振器上的第一反射，然后如在反射器上的第二次反射)，迫使使用具有顯著放大率的光學(xué)元件，特別是對(duì)于反射器，從而使裝置的成本和笨重性逐步上升。此外，分束器-偏振器必須明顯遠(yuǎn)離投影儀放置，以便正確地運(yùn)轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致與入射光束相交的分束器-偏振器極為笨重。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]因此，需要一種用于立體圖像投影儀的光學(xué)偏振器，其使得能夠顯示具有高亮度的立體圖像并呈現(xiàn)降低的笨重性。
[0010]因此，本實(shí)用新型涉及一種用于立體圖像投影儀的光學(xué)偏振裝置，其包括:
[0011]-偏振器光學(xué)元件，其能夠?qū)⒘Ⅲw圖像投影儀所發(fā)出的入射光束分解成:[0012]?呈現(xiàn)第一光學(xué)偏振狀態(tài)的透射光束，和
[0013].呈現(xiàn)不同于第一光學(xué)偏振狀態(tài)的第二光學(xué)偏振狀態(tài)的第一反射光束和第二反射光束；
[0014]該偏振器光學(xué)元件包括接合在一起的兩個(gè)分束器-偏振器板，所述板之間的接合部放置在入射光束的軌跡上；
[0015]-第一光學(xué)反射器和第二光學(xué)反射器，其配置為分別調(diào)整所述第一反射光束和第二反射光束的軌跡，使得將所述反射光束和透射光束投影以形成完全相同的立體圖像；
[0016]-第一偏振調(diào)制器、第二偏振調(diào)制器和第三偏振調(diào)制器，其分別能夠響應(yīng)控制信號(hào)在第一光學(xué)偏振狀態(tài)和第二光學(xué)偏振狀態(tài)之間選擇性地切換透射光束、第一反射光束和所述第二反射光束的光學(xué)偏振；
[0017]-用于偏振調(diào)制器的控制電路，其被程序化為在指定時(shí)刻傳遞控制信號(hào)，所述控制信號(hào)控制第一反射光束和第二反射光束中的每一個(gè)或者透射光束的偏振的切換，使得所述反射光束和透射光束均呈現(xiàn)完全相同的光學(xué)偏振狀態(tài)。[0018]根據(jù)另一實(shí)施方案，偏振器光學(xué)元件最多包括兩個(gè)板，這兩個(gè)板接合在一起以呈現(xiàn)人字形，這兩個(gè)板之間的接合部形成脊，垂直于入射光束的軌跡放置在該軌跡上。
[0019]根據(jù)另一實(shí)施方案，兩個(gè)板之間的角度等于90°，土10%。
[0020]根據(jù)另一實(shí)施方案，兩個(gè)板關(guān)于穿過(guò)接合部并穿過(guò)入射光束的軌跡的對(duì)稱面對(duì)稱。
[0021]根據(jù)另一實(shí)施方案，沿著入射光束的軌跡測(cè)量的在立體圖像投影儀的輸出端和板之間的接合部之間的距離小于或等于50mm。
[0022]根據(jù)另一實(shí)施方案，裝置還包括放置在透射光束的光路上的望遠(yuǎn)物鏡，該望遠(yuǎn)物鏡配置為放大由該透射光束的投影所形成的圖像。
[0023]根據(jù)另一實(shí)施方案，第一光學(xué)反射器和第二光學(xué)反射器中的每個(gè)都能夠響應(yīng)控制信號(hào)而變形，以便分別調(diào)整第一反射光束和第二反射光束的軌跡和/或大小。
[0024]根據(jù)另一實(shí)施方案，第一光學(xué)反射器和第二光學(xué)反射器各自包括反射鏡。
[0025]根據(jù)另一實(shí)施方案，第一光學(xué)偏振和第二光學(xué)偏振分別為P型和S型。
[0026]根據(jù)另一實(shí)施方案:
[0027].第一光學(xué)偏振狀態(tài)和第二光學(xué)偏振狀態(tài)是相互交叉的圓偏振狀態(tài)；
[0028].裝置包括放置在每個(gè)所述偏振調(diào)制器的輸出端處的四分之一波長(zhǎng)板，這些四分之一波長(zhǎng)板中的每個(gè)都與離開(kāi)偏振調(diào)制器的光束的偏振軸成45°定向。
[0029]根據(jù)另一實(shí)施方案,透射性熱障布置在光束在偏振器光學(xué)兀件上游的軌跡上。[0030]根據(jù)另一實(shí)施方案，裝置包括第一偏振旋轉(zhuǎn)器和第二偏振旋轉(zhuǎn)器，其分別布置在第一反射光束和第二反射光束的軌跡上，使得反射光束和透射光束在偏振調(diào)制器的輸入端處呈現(xiàn)完全相同的偏振狀態(tài)。
[0031]根據(jù)另一方面，本實(shí)用新型涉及一種用于顯示立體圖像的系統(tǒng)，其包括:
[0032]-投影儀，其配置為產(chǎn)生包括時(shí)間上多路傳輸?shù)牧Ⅲw圖像的兩個(gè)子序列的交替的光束，所述兩個(gè)子序列旨在分別由佩戴有被動(dòng)立體眼鏡的使用者的左眼和右眼單獨(dú)觀看，
[0033]-根據(jù)本實(shí)用新型的光學(xué)偏振裝置，其配置為接收由視頻投影儀所產(chǎn)生的光束，并配置為將不同光學(xué)偏振狀態(tài)應(yīng)用于立體圖像的兩個(gè)子序列；[0034]-偏振保留反射屏幕，其配置為顯示已經(jīng)穿過(guò)光學(xué)偏振裝置的立體圖像。
[0035]根據(jù)另一方面，本實(shí)用新型涉及一種顯示立體圖像的方法，其包括:
[0036]-產(chǎn)生包括時(shí)間上多路傳輸?shù)牧Ⅲw圖像的兩個(gè)子序列的交替的光束，所述兩個(gè)子序列旨在分別由佩戴有被動(dòng)立體眼鏡的使用者的左眼和右眼單獨(dú)觀看；
[0037]-將所產(chǎn)生的光束分成:
[0038].呈現(xiàn)第一光學(xué)偏振狀態(tài)的透射光束；和
[0039].呈現(xiàn)不同于第一狀態(tài)的第二光學(xué)偏振狀態(tài)并沿著不同于透射光束的軌跡的軌跡傳播的第一反射光束和第二反射光束；
[0040]-調(diào)整第一反射光束和第二反射光束的軌跡，使得能夠?qū)⑦@些第一反射光束和第二反射光束投影在與透射光束完全相同的屏幕上，使得第一反射光束和第二反射光束以及透射光束在屏幕上的投影的結(jié)合形成立體圖像；
[0041]-將光學(xué)偏振選擇性地應(yīng)用到透射光束或者第一反射光束和第二反射光束,使得所述反射光束和透射光束對(duì)于立體圖像的每個(gè)子序列都呈現(xiàn)完全相同的光學(xué)偏振狀態(tài)；
[0042]-將第一反射光束和第二反射光束以及透射光束投影在偏振保留反射屏幕上，以便顯示立體圖像。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0043]參照附圖，根據(jù)下文以完全非限制性表示的方式給出的說(shuō)明，本實(shí)用新型的其他特性和優(yōu)點(diǎn)會(huì)顯得清楚，其中:
[0044]-圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例的用于顯示立體圖像的系統(tǒng)的示意性側(cè)視圖；
[0045]-圖2和圖3為圖1的系統(tǒng)的光學(xué)偏振裝置的兩個(gè)實(shí)施方案的示意性側(cè)視圖；
[0046]-圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方案的顯示立體圖像的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]本實(shí)用新型提出一種用于立體圖像的投影的光學(xué)偏振裝置，其特別地包括由接合在一起的兩個(gè)分束器-偏振器板所形成的偏振器光學(xué)元件。特別地，該偏振器光學(xué)元件配置為將立體圖像投影儀所發(fā)出的入射光束分成兩個(gè)反射光束和一個(gè)透射光束，所述透射光束和反射光束呈現(xiàn)不同的偏振。
[0048]通過(guò)將入射光束分成呈現(xiàn)不同偏振的反射光束和透射光束，可以只將偏振調(diào)制應(yīng)用于反射光束或透射光束，從而相對(duì)于其中將該偏振應(yīng)用于全部入射光束的情況，降低了發(fā)光強(qiáng)度的總損失。此外，通過(guò)將入射光束分成兩個(gè)反射光束和一個(gè)透射光束，而不是僅分成一個(gè)反射光束和一個(gè)透射光束，去除了大尺寸的光學(xué)反射器，并用較小尺寸的兩個(gè)光學(xué)反射器替代，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，降低了裝置的笨重性。
[0049]最后，本發(fā)明人已經(jīng)注意到以下事實(shí):將分束器-偏振器板的接合部放置在入射光束的軌跡上不僅不會(huì)引起光學(xué)偽影(例如暗條)在立體圖像上的出現(xiàn)，還會(huì)使得能夠減小立體圖像投影儀的光學(xué)輸出端和光學(xué)偏振元件之間的最小距離，從而有助于降低裝置的笨重性。
[0050]在本說(shuō)明書(shū)的下文中，不再詳細(xì)描述本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的特性和功能。[0051]圖1表示一種用于顯示立體圖像的組合件。此處，該組合件包括:
[0052]-立體圖像投影儀2;
[0053]-光學(xué)偏振裝置3；
[0054]-偏振保留反射屏幕4，和
[0055]-一副被動(dòng)立體眼鏡5。
[0056]此處，投影儀2為高速數(shù)字投影儀，能夠以大于或等于50Hz、優(yōu)選大于或等于144Hz的頻率投影圖像。特別地，該投影儀2能夠產(chǎn)生包括圖像的兩個(gè)時(shí)間上多路傳輸?shù)淖有蛄械牧Ⅲw圖像序列，所述兩個(gè)子序列分別為觀看者的左眼和右眼準(zhǔn)備，以及能夠?qū)⑦@些圖像投影到屏幕4上。該投影儀2包括輸出物鏡21，通過(guò)所述輸出物鏡21能夠?qū)⑼队皟x2所產(chǎn)生且包括立體圖像的入射光束22 (此處為非偏振光)投影。
[0057]特別地，裝置3配置為對(duì)旨在投影到屏幕4上的圖像子序列應(yīng)用正交光學(xué)偏振。此處，圖像的兩個(gè)子序列的光學(xué)偏振為相互正交的線性偏振。在該實(shí)例中，選擇以下規(guī)約:為左眼準(zhǔn)備的圖像呈現(xiàn)線性P偏振，且為右眼準(zhǔn)備的圖像呈現(xiàn)線性S偏振。為此，裝置3特別地包括控制電路31，其能夠響應(yīng)投影儀2所接收的同步信號(hào)來(lái)控制穿過(guò)裝置3的光的偏振的應(yīng)用。該同步信號(hào)使得能夠使偏振的應(yīng)用與投影儀2所發(fā)出的圖像子序列之間的切換同步。例如，借助基于導(dǎo)線的連接將該電路31連接到投影儀2的輸出端，所述輸出端配置為傳遞同步信號(hào)。該裝置3會(huì)參照?qǐng)D2更詳細(xì)地描述。該裝置3布置在物鏡21和屏幕4之間，使得光束22穿過(guò)裝置3。
[0058]眼鏡5為被動(dòng)立體眼鏡。該眼鏡5包括兩個(gè)鏡片51和52，其旨在分別放置于觀看者的左眼和右眼前面以便觀察投影到屏幕4上的立體圖像。鏡片51和52各自包括分別對(duì)應(yīng)于針對(duì)相應(yīng)圖像子序列預(yù)先確定的偏振狀態(tài)的透射性偏振濾光器。因此，此處鏡片51和52適合于僅允許呈現(xiàn)線性偏振(分別為P和S)的光通過(guò)。
[0059]在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”是相對(duì)于投影儀2所發(fā)出的光的傳播方向從物鏡21到屏幕4來(lái)定義的。
[0060]圖2更詳細(xì)地表示裝置3的一個(gè)示例性實(shí)施方案。該裝置3從上游到下游包括:
[0061]-光學(xué)輸入端302，其配置為在將該裝置3放置于投影儀2的下游時(shí)允許通過(guò)投影儀2所產(chǎn)生的光束22。光學(xué)輸入端302垂直于光束22所期望的軌跡328 ；
[0062]-光學(xué)元件304，其能夠?qū)⒐馐?2分解成:
[0063].呈現(xiàn)P光學(xué)偏振的透射光束306,和
[0064].各自呈現(xiàn)S光學(xué)偏振的兩個(gè)反射光束308和310。
[0065]-兩個(gè)光學(xué)反射器312和314，其配置為分別調(diào)整光束308和310的軌跡，使得這些光束308和310投影到屏幕4上以與光束306 —起形成立體圖像。
[0066]-三個(gè)光學(xué)偏振調(diào)制器316、318和320，其配置為分別響應(yīng)由電路31所發(fā)出的控制信號(hào)在P狀態(tài)和S狀態(tài)之間切換光束306、308和310的偏振。為了簡(jiǎn)化圖2，不再表示電路31與每個(gè)調(diào)制器316、318和320之間的連接。
[0067]元件304特別能夠?qū)⒃摴馐?2分開(kāi)，使得兩個(gè)光束308和310各自對(duì)應(yīng)于由投影儀2所產(chǎn)生的圖像的互補(bǔ)部分。因此，這些光束308和310在屏幕4上的同時(shí)投影導(dǎo)致完整圖像的形成。在這種情況下，這些光束308和310分別對(duì)應(yīng)于立體圖像的上半部分和下半部分。[0068]元件304包括兩個(gè)板322、324，以實(shí)施分束和光束偏振。板322和324通過(guò)接合部326接合在一起。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“分束器-偏振器板”以通用的方式指光學(xué)分束器-偏振器。
[0069]在該實(shí)例中，這兩個(gè)板322、324并置以呈現(xiàn)人字形或“V”形。這些板322、324僅沿著其邊緣之一彼此接觸；于是接合部326為基本上直線形的脊。該接合部326垂直于光束的軌跡328放置在該軌跡328上。在這種情況下，該接合部326沿水平方向定向。在這種情況下，接合部326形成元件304最接近于光學(xué)輸出端302的末端。
[0070]板322、324之間的角度等于90°，± 10%或±5%或±3%。有利地，這些板322、324布置為關(guān)于包含接合部326和軌跡328的對(duì)稱面(或光學(xué)輸入端302的法線)對(duì)稱。
[0071]有利地，裝置3相對(duì)于于投影儀2布置為物鏡21和接合部326之間的距離小于或等于100mm，優(yōu)選小于或等于50mm，優(yōu)選小于或等于30mm，優(yōu)選小于或等于25mm，且有利地為 20mm。
[0072]在該實(shí)例中，板322、324各自包括薄玻璃片材，所述薄玻璃片材的一面覆蓋有線柵光學(xué)偏振器。這種片材的厚度小于5mm,且優(yōu)選小于或等于3mm或0.9mm。該片材的覆蓋有偏振器的面朝向投影儀2定向。此處，每個(gè)板322、324對(duì)可見(jiàn)光的光學(xué)反射和透射系數(shù)等于 50%, ±15%ο
[0073]優(yōu)選地，這些片材的接觸放置以形成接合部326的那些邊緣呈現(xiàn)互補(bǔ)的形狀，例如斜角形狀，以便減小該接合部326的厚度。有利地，通過(guò)將板322和324的平坦邊緣并置來(lái)形成接合部326。此處，借助粘合劑、例如UV膠將這些板322、324接合并無(wú)任何自由度地牢固地緊固在一起。板322和324之間的膠膜的厚度通常小于或等于200 μ m。板322和324還可以不使用膠合方式而彼此相抵接合。
[0074]此處，反射器312、314是相同的。在這種情況下，這些反射器中的每一個(gè)都包括由覆蓋有光學(xué)反射可見(jiàn)光的材料的薄玻璃板形成的前面鏡。該薄玻璃板具有小于或等于5_、優(yōu)選在Imm和3mm之間的厚度。例如，這些鏡與軌跡328成40°和60°之間的角度、優(yōu)選45°定向。
[0075]調(diào)制器316、318和320中的每個(gè)都能夠在正交偏振狀態(tài)之間切換光束的光學(xué)偏振。例如，在本身已知的方式中，調(diào)制器316、318和320為液晶偏振調(diào)制器。
[0076]此處,光學(xué)輸入端302為對(duì)可見(jiàn)光透明的窗口。該輸入端302有利地包括透射性熱障。該熱障允許可見(jiàn)光的透射，同時(shí)限制紅外輻射的透射。熱障插入投影儀2和元件304之間，到達(dá)元件304的光束21中含有的紅外輻射的量是有限的，以便降低對(duì)該元件304的加熱。例如，該障壁包括Schott KG型玻璃濾光器。
[0077]圖3表示能夠替代裝置3使用的裝置3’。該裝置3’除了另外包括望遠(yuǎn)物鏡330以外，與裝置3相同，所述望遠(yuǎn)物鏡330配置為選擇性地調(diào)整屏幕4上的由光束306的投影而產(chǎn)生的圖像的大小。該望遠(yuǎn)物鏡330放置在光束306的軌跡上，且優(yōu)選地放置在調(diào)制器316上游的該軌跡上，以防止該望遠(yuǎn)物鏡330能夠使在調(diào)制器316的輸出端處的光束306的偏振減弱。因此，改善該圖像與通過(guò)光束308和310投影到屏幕上而形成的圖像的疊加，以便補(bǔ)償由一方面光束308和310和另一方面光束306的各自的光路的長(zhǎng)度差引起的可能的圖像變形。實(shí)際上，如果屏幕上的這兩個(gè)圖像之間的相對(duì)偏移小于或等于像素長(zhǎng)度的三倍，那么就能夠認(rèn)為兩個(gè)圖像在屏幕4上疊加。[0078]例如，望遠(yuǎn)物鏡330包括組裝在一起形成無(wú)焦系統(tǒng)的多個(gè)光學(xué)透鏡或多組透鏡。該系統(tǒng)包括調(diào)節(jié)元件，所述調(diào)節(jié)元件配置為選擇性地調(diào)整這些透鏡或這些透鏡組之間的距離，以便調(diào)整所顯示圖像的放大。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在圖2中將該望遠(yuǎn)物鏡330表示為單個(gè)透鏡。
[0079]現(xiàn)在將參考圖4的流程圖并借助于圖1和圖2來(lái)描述裝置3的操作的一個(gè)實(shí)例。
[0080]在步驟60中，通過(guò)投影儀2產(chǎn)生包含立體圖像的兩個(gè)子序列的交替的光束22，并通過(guò)物鏡21將所述光束朝向裝置3投影。
[0081]接下來(lái)，在步驟62中，由元件304將光束22分成:
[0082]-沿著軌跡328傳播并呈現(xiàn)P偏振的光束306，和
[0083]-各自在不同于軌跡328的方向中沿相反方向傳播并呈現(xiàn)S偏振的光束308和310。光束308和310分別對(duì)應(yīng)于投影儀2所產(chǎn)生的圖像的兩個(gè)互補(bǔ)部分。在這種情況下，這些光束分別對(duì)應(yīng)于這些圖像的上半部分和下半部分。
[0084]這些光束308和310分別通過(guò)反射器312和314而偏離，以便能夠投影到屏幕4上，從而基于分別對(duì)應(yīng)于這些光束308和310的兩個(gè)圖像部分來(lái)重現(xiàn)整個(gè)圖像，并且將該圖像疊加在由光束306的投影所形成的圖像上。
[0085]接下來(lái)，在步驟64中，選擇性地調(diào)整光束306或光束308和310中的一個(gè)或其他的光學(xué)偏振，使得這些光束306、308和310均呈現(xiàn)完全相同的光學(xué)偏振。
[0086]例如，當(dāng)投影儀發(fā)出為左眼準(zhǔn)備的圖像時(shí)，在屏幕4上顯示的圖像必須呈現(xiàn)P偏振。然后電路31指示調(diào)制器318和320將光束308和310的偏振從S狀態(tài)切換到P狀態(tài)。光束306的偏振保持不變，這是因?yàn)樵诠馐?06離開(kāi)元件304時(shí)其已經(jīng)呈現(xiàn)P偏振。接下來(lái)，當(dāng)投影儀2發(fā)出為右眼準(zhǔn)備的圖像時(shí)，此時(shí)在屏幕4上顯示的圖像必須呈現(xiàn)S偏振。然后電路31指示調(diào)制器316將光束306的偏振從P狀態(tài)切換到S狀態(tài)。光束308和310的偏振保持不變，這是因?yàn)樵谶@些光束離開(kāi)元件304時(shí)它們已經(jīng)呈現(xiàn)S偏振。
[0087]因此，因?yàn)闊o(wú)需對(duì)形成圖像的所有光束調(diào)整光學(xué)偏振，所以降低了由光學(xué)偏振的應(yīng)用和調(diào)制所引起的圖像亮度損失。
[0088]最后，在步驟66中，將光束306、308和310投影到屏幕4上以顯示立體圖像。
[0089]許多其他實(shí)施方案也是可能的。
[0090]兀件304可以不同方式布置。例如,接合部326可沿空間中的另一方向定向，同時(shí)保持垂直于軌跡328。例如，該接合部326垂直地定向。然后，使反射器312、314以及調(diào)制器318、320的相對(duì)位置相應(yīng)地適應(yīng)。
[0091]元件304可包括多于兩個(gè)的板322、324。例如，該元件304由四個(gè)相同的板形成，所述板接合在一起以形成角錐體，四個(gè)板共用的所述角錐體的頂點(diǎn)放置于軌跡328上。然后將光束22分成一個(gè)透射光束和四個(gè)反射光束。這四個(gè)反射光束各自對(duì)應(yīng)于圖像的互補(bǔ)部分。裝置3則包括四個(gè)反射器和四個(gè)偏振調(diào)制器，所述反射器和調(diào)制器配置為對(duì)四個(gè)反射光束起到與反射器312、314和調(diào)制器318、320對(duì)光束308和310所起的作用相同的作用。
[0092]光學(xué)輸入端302的透射性熱障可以省去。
[0093]偏振調(diào)制器318和/或320還可以放置在元件304和反射器(分別為312和314)之間。
[0094]可以以不同的方式制作板322和/或324。例如，作為變化方案，用介電材料的薄層的疊置體來(lái)替代柵格。板還可以是偏振-分束器立方體(或者“分束器立方體”)，例如MacNeill棱鏡。已經(jīng)參照板312、314所描述的一切都適用于這種立方體，且特別適用于形成這些立方體中的每一個(gè)的兩個(gè)棱鏡之間的界面。然后例如借助膠或機(jī)械配合通過(guò)將兩個(gè)這種立方體接合在一起來(lái)制作元件304。該立方體還可以是Rochon棱鏡、Sernamont棱鏡、Wollaston棱鏡或者Glan-Thompson棱鏡。在這些情況下,使裝置3相應(yīng)地適應(yīng)(例如相對(duì)位置、反射器312、314的定向或者偏振調(diào)制器316、318、320的控制)以便特別考慮光束306、308,310的方向和/或偏振狀態(tài)的差異。
[0095]望遠(yuǎn)物鏡330可包括液體透鏡，從而允許容易的調(diào)節(jié)同時(shí)降低裝置3的笨重性。作為變化方案，望遠(yuǎn)物鏡330放置在調(diào)制器316上游，在該調(diào)制器306和元件304之間。
[0096]可省去望遠(yuǎn)物鏡330。在這種情況下，還可以通過(guò)用能夠響應(yīng)控制信號(hào)來(lái)調(diào)整光束308和310的軌跡的反射器、例如可變形反射器替代反射器312和314來(lái)改善圖像在屏幕4上的疊加。例如，這樣的可變形反射器包括前面鏡，其由薄玻璃制成并在其背面的四個(gè)固定點(diǎn)處錨定到裝置3。膠合襯墊在該背面的中心和各自邊緣的中間，該鏡可借助接合到這些襯墊的調(diào)節(jié)螺釘通過(guò)漸變而變形。
[0097]與圖像的兩個(gè)子序列中的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的光學(xué)偏振可以是不同的。例如，該偏振可為圓形的。在這種情況下，將四分之一波長(zhǎng)板添加到調(diào)制器316、318和320的輸出端，以及眼鏡5的鏡片51、52上。這些四分之一波長(zhǎng)板優(yōu)選地定位為與調(diào)制器316、318、320的光學(xué)偏振軸成45°角。P和S偏振狀態(tài)可用任何兩個(gè)正交偏振狀態(tài)替代。
[0098]電路31和投影儀2之間的導(dǎo)線連接可用無(wú)線連接、例如通過(guò)紅外輻射或通過(guò)無(wú)線電的連接替代。
[0099]裝置3或3’可包括光學(xué)偏振旋轉(zhuǎn)器，所述旋轉(zhuǎn)器分別布置在光束308和310的軌跡上，使得光束308、310和光束306在調(diào)制器316、318和320的輸入端呈現(xiàn)完全相同的偏振狀態(tài)。在這種情況下，使電路31適應(yīng)，使得調(diào)制器316、318和320在步驟64中應(yīng)用完全相同的偏振調(diào)制。因此，使調(diào)制器318和320對(duì)光束308、310的偏振的調(diào)制變得容易，特別是在其中這些調(diào)制器318和320為液晶偏振調(diào)制器的情況下。在該實(shí)例中，這些旋轉(zhuǎn)器將光束308、310的S偏振轉(zhuǎn)換成P偏振。優(yōu)選地,這些第一旋轉(zhuǎn)器和第二旋轉(zhuǎn)器放置在兀件304與反射器(分別為312和314)之間。
【權(quán)利要求】
1.一種用于立體圖像投影儀的光學(xué)偏振裝置(3)，其特征在于，該裝置包括: -偏振器光學(xué)元件(304)，其能夠?qū)⒘Ⅲw圖像投影儀所發(fā)出的入射光束(22)分解成: ?呈現(xiàn)第一光學(xué)偏振狀態(tài)的透射光束(306),和 ?呈現(xiàn)不同于所述第一光學(xué)偏振狀態(tài)的第二光學(xué)偏振狀態(tài)的第一反射光束(308)和第二反射光束(310)； 該偏振器光學(xué)元件(304)包括接合在一起的兩個(gè)分束器-偏振器板(322、324)，所述板之間的接合部(326)放置在所述入射光束(22)的軌跡(328)上； -第一光學(xué)反射器(312)和第二光學(xué)反射器(314)，其配置為分別調(diào)整所述第一反射光束和第二反射光束的軌跡，使得將所述反射光束和透射光束投影以形成完全相同的立體圖像； -第一偏振調(diào)制器(316)、第二偏振調(diào)制器(318)和第三偏振調(diào)制器(320)，其分別能夠響應(yīng)控制信號(hào)在所述第一光學(xué)偏振狀態(tài)和第二光學(xué)偏振狀態(tài)之間選擇性地切換所述透射光束、所述第一反射光束和所述第二反射光束的光學(xué)偏振； -用于所述偏振調(diào)制器的控制電路(31)，其被程序化為在指定時(shí)刻傳遞控制信號(hào)，所述控制信號(hào)控制所述第一反射光束和第二反射光束中每一個(gè)或者所述透射光束的偏振的切換，使得所述反射光束和透射光束均呈現(xiàn)完全相同的光學(xué)偏振狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的裝置，其中所述偏振器光學(xué)元件(304)最多包括兩個(gè)分束器-偏振器板(322、324)，這兩個(gè)分束器-偏振器板接合在一起以呈現(xiàn)人字形，這兩個(gè)分束器-偏振器板之間的接合部(326)形成脊，垂直于所述入射光束的軌跡(328)放置在該軌跡上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述兩個(gè)分束器-偏振器板(322、324)之間的角度等于90° ±10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述兩個(gè)分束器-偏振器板(322、324)關(guān)于穿過(guò)所述接合部(326)并穿過(guò)所述入射光束的軌跡(328)的對(duì)稱面對(duì)稱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中沿著所述入射光束的軌跡測(cè)量的在所述立體圖像投影儀的輸出端和所述板之間的接合部(326)之間的距離小于或等于50mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述裝置還包括放置在所述透射光束的光路上的望遠(yuǎn)物鏡(330)，該望遠(yuǎn)物鏡配置為放大由該透射光束的投影所形成的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一光學(xué)反射器和第二光學(xué)反射器(312、314)各自包括反射鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中: -所述裝置包括放置在每個(gè)所述偏振調(diào)制器(306、308、310)的輸出端處的四分之一波長(zhǎng)板，這些四分之一波長(zhǎng)板中的每個(gè)都與離開(kāi)所述偏振調(diào)制器(316、318、320)的光束的偏振軸成45°定向； -所述第一光學(xué)偏振狀態(tài)和第二光學(xué)偏振狀態(tài)是相互交叉的圓偏振狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中在光束在所述偏振器光學(xué)元件(304)上游的軌跡上布置有透射性熱障(302)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述裝置(3)包括第一偏振旋轉(zhuǎn)器和第二偏振旋轉(zhuǎn)器，其分別布置在所述第一反射光束和第二反射光束的軌跡上，使得所述反射光束和所述透射光束在所述偏振調(diào)制器(316、318、320)的輸入端處呈現(xiàn)完全相同的偏振狀態(tài)。
11.一種用于顯示立體圖像的系統(tǒng)，包括: -投影儀(2)，其配置為產(chǎn)生包括時(shí)間上多路傳輸?shù)牧Ⅲw圖像的兩個(gè)子序列的交替的光束，所述兩個(gè)子序列旨在分別由佩戴有被動(dòng)立體眼鏡(5)的使用者的左眼和右眼單獨(dú)觀看， -根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)偏振裝置(3)，其配置為接收由視頻投影儀所產(chǎn)生的光束，并配置為將不同光學(xué)偏振狀態(tài)應(yīng)用于所述立體圖像的兩個(gè)子序列； -偏振保留反射屏幕(4)，其配置為顯示已經(jīng)穿過(guò)所述光學(xué)偏振裝置(3)的立體圖像。
【文檔編號(hào)】G02B27/26GK203705728SQ201320848220
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月29日
【發(fā)明者】黃明, 克里斯多夫·布羅西耶, 伯特蘭·卡約 申請(qǐng)人:Volfoni研發(fā)公司