一種用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)，其包括物圖像、放映物鏡或投影物鏡，所述光學(xué)系統(tǒng)還包括分色棱鏡、從所述放映物鏡或投影物鏡出射的光束通過所述分色棱鏡分裂形成綠色光路、紅色光路及藍(lán)色光路；其中，在所述綠色光路里光束被所述綠光極化分光器極化后最終輸出同一偏振態(tài)的兩個子光路，在所述紅色光路里光束被所述紅光極化分光器極化后最終輸出同一偏振態(tài)的兩個子光路，在所述藍(lán)色光路里光束被所述藍(lán)光極化分光器極化后最終輸出同一偏振態(tài)的兩個子光路，這六個子光路同步分時被所述液晶可變位相延遲器極化調(diào)制為左圓偏振光和右圓偏振光。該系統(tǒng)可將自然光97%以上的能量分色后極化為線偏振光，大大提高畫面亮度和立體顯示逼真度。
【專利說明】一種用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及3D立體投影顯示領(lǐng)域，更具體地涉及一種用于立體投影的分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著2009年《阿凡達(dá)》3D立體電影在全球的熱映，到《暮光之城3:月食》的人氣爆炸，世界大范圍內(nèi)均響起3 D熱潮，目前大部分影院均支持3 D播放，其中以顯示芯片為德州儀器 DMD (Digital Micro mirror Device,數(shù)字微鏡兀件)的 DLP (Digital LightProcession，即數(shù)字光處理)放映機(jī)為大多數(shù)影院所采用。由于其所用光源為氙燈，所發(fā)出的光線為自然光，即偏振態(tài)為隨機(jī)產(chǎn)生的，而實現(xiàn)立體顯示需要將其極化為線偏振光，然后用液晶可變位相延遲器(Liquid Crystal Variable Retarder,簡稱LCVR)對其進(jìn)行調(diào)制，然后左右眼圖像分時進(jìn)入左右眼，以達(dá)到立體顯示的效果。由于傳統(tǒng)產(chǎn)生線偏振光的方法是在投影物鏡前直接加入二向色性偏振片，二向色性偏振片會對平行于吸收軸的電矢量光線進(jìn)行吸收，即將有55%以上的光能量被偏振片吸收、反射和散射，這將大大降低銀幕的顯不売度。
[0003]由于放映機(jī)持續(xù)播放畫面，即出射的55%以上光能量會持續(xù)被偏振片吸收、反射和散射，這將會導(dǎo)致偏振片材料吸收大量光能導(dǎo)致升溫，其偏振度等性能會降低，甚至導(dǎo)致?lián)p壞。而且一般偏振片會附在液晶可變位相延遲器表面，這將導(dǎo)致液晶盒中的液晶分子也會吸收大部分熱量，而液晶分子是對溫度非常敏感的物質(zhì)，這將會影響其雙折射系數(shù)，導(dǎo)致其極化O，e光的光程差也會改變甚至失效，進(jìn)而影響銀幕顯示的立體畫面效果。
[0004]由于能量損失55%以上，為了提高顯示亮度，影院會采用更高功率的氙燈，大大提高了成本，而且更高的氙燈功率，將會導(dǎo)致更多的能量被偏振片吸收，使偏振片和液晶盒更容易損壞。而偏振片的偏振度等參數(shù)急劇下降，將使左右眼畫面串?dāng)_加劇，3D立體顯示效果大大下降，這將會陷入惡性循環(huán)的怪圈。而氙燈功率的提高，其壽命會大大縮短，影院將會更為頻繁地更換氙燈，運營成本也將大大提高。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于立體投影的分色極化分光合束變焦的光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)使投影物鏡出射的光能盡量多地轉(zhuǎn)化成偏振光，比只用二向色性偏振片和液晶可變位相延遲器(LCVR)的系統(tǒng)亮度要提高100%以上。
[0006]解決本實用新型的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)，其包括物圖像、放映物鏡或投影物鏡，所述光學(xué)系統(tǒng)還包括分色棱鏡、從所述放映物鏡或投影物鏡出射的光束通過所述分色棱鏡分裂形成綠色光路、紅色光路及藍(lán)色光路；
[0007]在所述綠色光路里，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步包括三角棱鏡、綠光極化分光器、綠光變焦透鏡組固定組、綠光變焦透鏡組變焦組、綠光變焦透鏡組補償組、四分之一波片、平面反射鏡；[0008]在所述紅色光路里，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步依次包括紅光極化分光器、紅光變焦透鏡組固定組、紅光變焦透鏡組變焦組、紅光變焦透鏡組補償組、四分之一波片、平面反射鏡;
[0009]在所述藍(lán)色光路里，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步依次包括藍(lán)光極化分光器、藍(lán)光變焦透鏡組固定組、藍(lán)光變焦透鏡組變焦組、藍(lán)光變焦透鏡組補償組、四分之一波片、平面反射鏡；及
[0010]液晶可變位相延遲器；
[0011]其中，在所述綠色光路里光束被所述綠光極化分光器極化后最終輸出同一偏振態(tài)的兩個子光路，在所述紅色光路里光束被所述紅光極化分光器極化后最終輸出同一偏振態(tài)的兩個子光路，在所述藍(lán)色光路里光束被所述藍(lán)光極化分光器極化后最終輸出同一偏振態(tài)的兩個子光路，這六個子光路同步分時被所述液晶可變位相延遲器極化調(diào)制為左圓偏振光和右圓偏振光。
[0012]在本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述分色棱鏡由四個大小一致的三角棱鏡構(gòu)成，且三角棱鏡的每一通光表面均鍍多層介質(zhì)膜。
[0013]在本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述介質(zhì)膜的材料為氟化鎂、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、或二氧化鋯。
[0014]在本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述三角棱鏡在斜面上鍍有起轉(zhuǎn)向作用的內(nèi)反射膜。
[0015]在本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述紅光極化分光器包括具有相同結(jié)構(gòu)的紅光第一極化分光器和紅光第二極化分光器，所述紅光第一極化分光器和紅光第二極化分光器的膠合斜面在空間上的方向余弦不一致，兩斜面相互正交擺放；所述綠光極化分光器包括具有相同結(jié)構(gòu)的綠光第一極化分光器和綠光第二極化分光器，所述綠光第一極化分光器和綠光第二極化分光器的膠合斜面在空間上的方向余弦不一致，兩斜面相互正交擺放；所述藍(lán)光極化分光器包括具有相同結(jié)構(gòu)的藍(lán)光第一極化分光器和藍(lán)光第二極化分光器，所述藍(lán)光第一極化分光器和藍(lán)光第二極化分光器的膠合斜面在空間上的方向余弦不一致，兩斜面相互正交擺放。
[0016]在本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述四分之一波片用一液晶可變位相延遲器替代。
[0017]在本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述四分之一波片和所述平面反射鏡用硅基液晶替代。
[0018]在本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述液晶可變位相延遲器分成六個單獨的具有相同的功能液晶可變位相延遲器，將所述六個液晶可變位相延遲器分別放置在對應(yīng)的六個子光路出口處且分別對各六個子光路的偏振光進(jìn)行調(diào)制，從而輸出左圓偏振光或右圓偏振光。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)點在于:在本實用新型中，該光學(xué)系統(tǒng)可將自然光97%以上的能量分色后極化為線偏振光，大大提高畫面亮度和立體顯示逼真度。本實用新型引入極化分光器將使光學(xué)系統(tǒng)的偏振度更高，達(dá)到99.999%以上，使左右眼畫面串?dāng)_率更低，3D立體顯示效果更佳，使影院觀眾的用戶體驗大大提高。
[0020]另外，由于本實用新型引入極化分光器使液晶可變位相延遲器(LCVR)組件里的液晶盒吸收的熱量大大下降(傳統(tǒng)方式液晶盒將吸收50%以上熱量，而本實用新型可使液晶盒吸收熱量降低到2%以下)，液晶分子在正常溫度內(nèi)穩(wěn)定工作，液晶可變位相延遲器極化線偏振光為左或右圓偏振光，銀幕顯示畫面立體效果能穩(wěn)定保持，使系統(tǒng)可靠運行。
[0021]總的來說，分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)首先將來自于投影物鏡焦面上的物圖像所發(fā)出的自然光(隨機(jī)偏振態(tài))首先通過分色棱鏡分成三個光路(分別對應(yīng)紅、綠、藍(lán)三種顏色)，三色光路分別進(jìn)入對應(yīng)的極化分光器及其后置光路，將三色光路分成六路繼續(xù)向前傳播，最后所有光路中的光線被同時轉(zhuǎn)化成P光或同時轉(zhuǎn)化成S光，通過液晶可變位相延遲器同步極化偏振光，分時輸出左和右圓偏振光，最后六個光路均在銀幕上成像，且六光路對應(yīng)的垂軸放大率基本一致，圖像在銀幕上等大重合，亮度大大提高，現(xiàn)有技術(shù)僅僅利用了透射光路一路的光能，而吸收掉50%以上的自然光能量，本實用新型充分利用了光能，使畫面顯示亮度相對已有技術(shù)方式提高了 100%以上。觀眾只要佩戴具有1/4位相延遲膜和偏振片的眼鏡，便能觀看到畫面的立體投影效果。
[0022]其次，采用分色后再極化分光，使自然光的透過率和反射率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直接采用偏振分束器的技術(shù)，而分色后，本實用新型的每個R、G、B極化分光光路均用兩個極化分光器構(gòu)成。例如，在紅光光路中，光束通過第一紅光極化分光器后透過的P光繼續(xù)通過第二紅光極化分光器，使P光純度更高。偏振光的純度越高，即偏振度越高，使整個光學(xué)系統(tǒng)中不需要另外加入偏振片，因為偏振片是由化學(xué)材料構(gòu)成，透過率低和溫度穩(wěn)定性很差，且在可見光波段偏振片的透過率不一致，會導(dǎo)致系統(tǒng)色度出現(xiàn)偏差，色偏和亮度低嚴(yán)重影響了觀看效果。而本實用新型的分色極化分光器不存在偏振片的缺點，更高的偏振度和透過率，使觀眾的立體視覺效果大大加強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明，附圖中:
[0024]圖1是根據(jù)本實用新型實施例的應(yīng)用于立體投影的分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)中對應(yīng)的光路不意圖。
[0025]圖2a、2b、2c是極化分光器(藍(lán)光極化分光器、綠光極化分光器和紅光極化分光器各自分光特性圖分別對應(yīng)圖2a、2b和2c)透射光路光學(xué)特性數(shù)據(jù)是利用可見光-分光光度計實測所得與現(xiàn)有技術(shù)所得曲線對比圖。
[0026]圖3a、3b、3c是極化分光器(藍(lán)光極化分光器、綠光極化分光器和紅光極化分光器各自分光特性圖分別對應(yīng)圖3a、3b和3c)反射光路光學(xué)特性數(shù)據(jù)是利用可見光-分光光度計實測所得與現(xiàn)有技術(shù)所得曲線對比圖。
[0027]圖4是將LCVR單獨置于可見光-分光光度計光路的樣品室中，利用線偏振光入射所實測得到關(guān)于LCVR極化為圓偏振光后透過率曲線與現(xiàn)有技術(shù)所得曲線對比圖。
[0028]圖5是線偏振光(P光或S光)入射至LCVR前利用可見光-分光光度計的檢偏模塊實測得到的關(guān)于光學(xué)系統(tǒng)偏振度曲線與現(xiàn)有技術(shù)所得曲線對比圖。
【具體實施方式】
[0029]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0030]圖1是根據(jù)本實用新型一種用于立體投影的分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)的實施例對應(yīng)的光路圖。總的來說，分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)可以包括物圖像101(如來自于DMD芯片或其它可以發(fā)出圖像信息光的物)、放映物鏡或投影物鏡102、分色棱鏡103、三角棱鏡104、紅光第一極化分光器105、紅光第二極化分光器106、紅光變焦透鏡組固定組107、紅光變焦透鏡組變焦組108、紅光變焦透鏡組補償組109、四分之一波片110、平面反射鏡111、藍(lán)光第一極化分光器112、藍(lán)光第二極化分光器113、藍(lán)光變焦透鏡組固定組114、藍(lán)光變焦透鏡組變焦組115、藍(lán)光變焦透鏡組補償組116、四分之一波片117、平面反射鏡118、綠光第一極化分光器119、綠光第二極化分光器120、綠光變焦透鏡組固定組121、綠光變焦透鏡組變焦組122、綠光變焦透鏡組補償組123、四分之一波片124、平面反射鏡125、液晶可變位相延遲器(LCVR) 126、銀幕 127。
[0031]總的來說，本實用新型實施例用于立體投影的分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)實施方法如下:由物圖像101 (如來自于DMD芯片或其它可以發(fā)出圖像信息光的物)發(fā)出的隨機(jī)偏振態(tài)的光束，通過放映物鏡(或投影物鏡)102后，出射的自然光繼續(xù)向前傳播，近似于平行光的光束通過分色棱鏡103，光束被分裂成三種不同波段的光路，即向前繼續(xù)傳播的綠光透射光路，垂直向上反射的紅光光路，垂直向下反射的藍(lán)光光路。其中，向前繼續(xù)傳播的綠光透射光路里的三角棱鏡104，可以在三角斜面上鍍內(nèi)反射膜，起轉(zhuǎn)像作用，此時綠光仍為隨機(jī)偏振態(tài)。為了極化隨機(jī)偏振態(tài)的綠光，可在后續(xù)光路里加入綠光第一極化分光器119，綠光第一極化分光器119將反射S光，透射P光，綠色P光繼續(xù)進(jìn)入綠光第二極化分光器120，綠色P光被進(jìn)一步極化，然后進(jìn)入綠光變焦透鏡組(由綠光變焦透鏡組固定組121、綠光變焦透鏡組變焦組122和綠光變焦透鏡組補償組123構(gòu)成)作變焦，進(jìn)而繼續(xù)通過四分之一波片124，平面反射鏡125，之后綠色P光被極化為圓偏振光，且逆向傳播繼續(xù)通過四分之一波片124，依次進(jìn)入綠光變焦透鏡組補償組123，綠光變焦透鏡組變焦組122、綠光變焦透鏡組固定組121，即由綠光第二極化分光器120與平面反射鏡125之間的光路構(gòu)成了變焦補償極化子系統(tǒng)，使此路綠色P光路作變焦與綠色S光路匹配，最終在銀幕(像面)上的垂軸放大率相等，且偏振態(tài)一致。即可認(rèn)為，由物光源發(fā)出的自然光中的綠光幾乎無損地被綠光第一極化分光器119和綠光第二極化分光器120極化為P光或S光，比現(xiàn)有技術(shù)的光能利用率提高100%以上。而被分色棱鏡103分裂垂直向下反射的藍(lán)光光路中，進(jìn)入藍(lán)光第一極化分光器112前，光線的偏振態(tài)仍為隨機(jī)，藍(lán)光光束傳播進(jìn)入第一極化分光器112,藍(lán)光第一極化分光器112將反射S光，透射P光，藍(lán)色P光繼續(xù)進(jìn)入綠光第二極化分光器113，藍(lán)色P光被進(jìn)一步極化，然后進(jìn)入藍(lán)光變焦透鏡組(由藍(lán)光變焦透鏡組固定組114、藍(lán)光變焦透鏡組變焦組115和藍(lán)光變焦透鏡組補償組116構(gòu)成)作變焦，進(jìn)而繼續(xù)通過四分之一波片117，平面反射鏡118，之后藍(lán)色P光被極化為圓偏振光，且逆向傳播繼續(xù)通過四分之一波片117，依次進(jìn)入藍(lán)光變焦透鏡組補償組116，藍(lán)光變焦透鏡組變焦組115、藍(lán)光變焦透鏡組固定組114，即由藍(lán)光第二極化分光器113與平面反射鏡118之間的光路構(gòu)成了變焦補償極化子系統(tǒng)，使此路藍(lán)色P光路作變焦與藍(lán)色S光路匹配，最終在銀幕(像面)上的垂軸放大率相等，且偏振態(tài)一致。同理，被分色棱鏡103分裂垂直向上反射的紅光光路中，進(jìn)入紅光第一極化分光器105前,光線的偏振態(tài)仍為隨機(jī),紅光光束傳播進(jìn)入第一極化分光器105,紅光第一極化分光器105將反射S光，透射P光，紅色P光繼續(xù)進(jìn)入紅光第二極化分光器106，紅色P光被進(jìn)一步極化，然后進(jìn)入紅光變焦透鏡組(由紅光變焦透鏡組固定組107、紅光變焦透鏡組變焦組108和紅光變焦透鏡組補償組109構(gòu)成)作變焦，進(jìn)而繼續(xù)通過四分之一波片110，平面反射鏡111，之后紅色P光被極化為圓偏振光，且逆向傳播繼續(xù)通過四分之一波片110，依次進(jìn)入紅光變焦透鏡組補償組109，紅光變焦透鏡組變焦組108、紅光變焦透鏡組固定組107，使此路紅色P光路作變焦與紅色S光路匹配，最終在銀幕上(像面)的垂軸放大率相等，且偏振態(tài)一致。最終，RGB光路(即紅光光路、綠光光路和藍(lán)光光路)被分裂成六個子光路，且每個子光路被紅光、綠光和藍(lán)光極化分光器極化后最終輸出同一偏振態(tài)，即同為S偏振光或同為P偏振光。進(jìn)而六個子光路同步分時被液晶可變位相延遲器126 (LCVR)極化調(diào)制為左圓偏振光和右圓偏振光。該液晶可變位相延遲器126可以通過電路時序產(chǎn)生不同幅值的脈沖電壓來控制LCVR中液晶盒的液晶分子偏轉(zhuǎn)角度，不同的偏轉(zhuǎn)角度對應(yīng)不同的雙折射等級，以對ο光和e光產(chǎn)生不同的相位延遲值。即可通過設(shè)定適當(dāng)?shù)碾妷褐盗钊肷涞木€偏振光(P光或S光)通過液晶可變位相延遲器126后,輸出左圓偏振光或右圓偏振光,根據(jù)電路時序(一般3D立體電影幀頻為144Hz，即按照時序一周期內(nèi)輸出左眼畫面72幅，接著輸出右眼畫面72幅)分時輸出左圓偏振光和右圓偏振光對應(yīng)的電壓幅值，左圓偏振光和右圓偏振光分別被調(diào)制產(chǎn)生左眼圖像和右眼圖像。從分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)分時輸出左圓偏振光或右圓偏振光，左圓偏振光或右圓偏振光將繼續(xù)向前傳播至像面(即銀幕127，銀幕一般采用具有保偏振態(tài)作用的金屬銀幕，增益1.8?2.4以上)成像，左圓偏振光或右圓偏振光將反射回來分時對應(yīng)進(jìn)入人的左眼和右眼，得到逼真的立體觀看效果。
[0032]該放映物鏡102即為放映機(jī)(或投影儀)內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)，也稱為投影鏡頭，影院一般物鏡的投射比在1.0?4.0:1范圍內(nèi)，在本實用新型中的光學(xué)系統(tǒng)均能適應(yīng)此范圍。
[0033]該分色棱鏡103由四個大小一致的三角棱鏡構(gòu)成，且三角棱鏡的每一通光表面均鍍多層介質(zhì)膜，膜層所用材料、厚度以及鍍膜順序由麥克斯韋方程組和干涉衍射理論求解所得，通過鍍膜軟件優(yōu)化和試鍍反復(fù)驗證確定最優(yōu)解。鍍膜所用材料可以是氟化鎂(MgF2)、二氧化硅(Si02)、氧化鋁(A1203)、二氧化鈦(Ti02)、二氧化鋯(ZrO2),厚度約為λ/4，λ為膜系設(shè)計時所用波段的中心波長值，本實用新型采用520nm作為中心波長，優(yōu)化設(shè)計時采用具有光學(xué)薄膜設(shè)計和分析功能的軟件進(jìn)行，例如采用美國RadiantZemax公司的光學(xué)軟件ZEMAX進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。例如:本實用新型可采用氟化鋁AlF3和氟化鎂MgF2作最簡單的雙層減反膜，第一層為空氣，第二層為氟化鎂MgF2,厚度614.2nm，第三層為氟化鋁AlF3,厚度596.5nm，第四層為材料基底，本實用新型的基底可采用任意牌號材料，只需按照對應(yīng)的折射率作優(yōu)化設(shè)計便能求解出初始結(jié)構(gòu)。膜系層數(shù)越多，優(yōu)化出來的效果越好，即減反性能越好，按照上述雙層減反例子的基本原理，本實用新型也可采用十層以上的不同鍍膜材料和厚度實現(xiàn)減反特性，使本光學(xué)系統(tǒng)的所有通光表面(反射鏡表面除外)的可見波段平均反射率低于0.3%。四個三角棱鏡的膠合擺放順序分別按圖1的光路結(jié)構(gòu)所示一一作膠合。相對于已有技術(shù)平板分光技術(shù)，本實用新型中的分色棱鏡103優(yōu)勢在于可使透射光束和反射光束離開分色棱鏡后在可見波段的透過率和反射率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通平板分色器。而且平板型結(jié)構(gòu)的兩側(cè)面表面反射存在鬼像，降低銀幕上像面的有效對比度，而傾斜擺放的平板引入大量像差，影響光學(xué)成像質(zhì)量，進(jìn)而影響影片觀賞效果。
[0034]本實用新型中三角棱鏡104擺放于綠光光路中，在斜面上鍍內(nèi)反射膜，起轉(zhuǎn)像作用，使綠光光束轉(zhuǎn)折后再進(jìn)入綠光第一極化分光器119，使整個光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊。三角棱鏡104的斜面也可不鍍內(nèi)反膜，直接根據(jù)設(shè)計要求推導(dǎo)出光束入射角范圍，利用全反射原理，選擇適合的光學(xué)玻璃牌號，使綠光波段高反豎直向下傳播。
[0035]在垂直向上反射的紅光光路中，紅光第一極化分光器105和紅光第二極化分光器106具有相同的結(jié)構(gòu)，但兩極化分光器105與106的膠合斜面在空間上的方向余弦不一致，兩斜面相互正交擺放。相對于已有技術(shù)的偏振分束器，本實用新型中的紅光極化分光器優(yōu)勢在于各通光表面(包括膠合斜面)的膜層材料、層數(shù)和放置順序均以紅光波段為參考，在鍍膜軟件上僅僅以紅光波段作優(yōu)化，忽略其它色光使軟件聯(lián)立麥克斯韋方程組和多縫干涉衍射公式求解出最優(yōu)配置，紅光波段范圍要比可見光波段小，所以優(yōu)化的效率和準(zhǔn)確性更高，且在紅光波段的透過率和反射率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通偏振分束器。如圖2c和圖3c所示，本實用新型中紅光第一極化分光器105和紅光第二極化分光器106在紅光波段的平均透過率高達(dá)99%,而常規(guī)偏振分束器平均透過率低于70%,在反射光路中紅光第一極化分光器105和紅光第二極化分光器106在紅光波段平均反射率高達(dá)96%，而常規(guī)偏振分束器平均反射率只在65%左右，遠(yuǎn)低于本實用新型的紅光極化分光器性能，即本實用新型中的紅光極化分光器對光能的平均利用率達(dá)到97.5%，扣除紅光極化分光器與空氣接觸的通光面反射損失，紅光極化分光器對光能的平均利用率也能達(dá)到97%，之所以能使通光表面的反射能量損失如此低，是因為本實用新型的每個光學(xué)元件均用物理光學(xué)原理求解得到最佳鍍膜材料和厚度，使每個光學(xué)元件的光能損失大大降低。
[0036]在豎直向下反射的藍(lán)光光路中，藍(lán)光第一極化分光器112和藍(lán)光第二極化分光器113具有相同的結(jié)構(gòu)，但兩極化分光器112與113的膠合斜面在空間上的方向余弦不一致，兩斜面相互正交擺放。相對于已有技術(shù)的偏振分束器，本實用新型中的藍(lán)光極化分光器優(yōu)勢在于各通光表面(包括膠合斜面)的膜層材料、層數(shù)和放置順序均以藍(lán)光波段為參考，在鍍膜軟件上僅僅以藍(lán)光波段作優(yōu)化，忽略其它色光使軟件聯(lián)立麥克斯韋方程組和多縫干涉衍射公式求解出最優(yōu)配置，藍(lán)光波段范圍要比可見光波段小，所以優(yōu)化的效率和準(zhǔn)確性更高，且在藍(lán)光波段的透過率和反射率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通偏振分束器。如圖2a和圖3a所示，本實用新型中藍(lán)光第一極化分光器112和藍(lán)光第二極化分光器113在藍(lán)光波段的平均透過率高達(dá)99%,而常規(guī)偏振分束器平均透過率低于70%,在反射光路中藍(lán)光第一極化分光器112和藍(lán)光第二極化分光器113在藍(lán)光波段平均反射率高達(dá)96%，而常規(guī)偏振分束器平均反射率只在65%左右，遠(yuǎn)低于本實用新型的藍(lán)光極化分光器性能，即本實用新型中的藍(lán)光極化分光器對光能的平均利用率達(dá)到97.5%，扣除藍(lán)光極化分光器與空氣接觸的通光面反射損失，藍(lán)光極化分光器對光能的平均利用率也能達(dá)到97%，之所以能使通光表面的反射能量損失如此低，是因為本實用新型的每個光學(xué)元件均用物理光學(xué)原理求解得到最佳鍍膜材料和厚度，使每個光學(xué)元件的光能損失大大降低。
[0037]在繼續(xù)向前透射的綠光光路中，綠光第一極化分光器119和綠光第二極化分光器120具有相同的結(jié)構(gòu)，但兩極化分光器119與120的膠合斜面在空間上的方向余弦不一致，兩斜面相互正交擺放。相對于已有技術(shù)的偏振分束器，本實用新型中的綠光極化分光器優(yōu)勢在于各通光表面(包括膠合斜面)的膜層材料、層數(shù)和放置順序均以綠光波段為參考，在鍍膜軟件上僅僅以綠光波段作優(yōu)化，忽略其它色光使軟件聯(lián)立麥克斯韋方程組和多縫干涉衍射公式求解出最優(yōu)配置，綠光波段范圍要比可見光波段小，所以優(yōu)化的效率和準(zhǔn)確性更高，且在綠光波段的透過率和反射率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通偏振分束器。如圖2b和圖3b所示，本實用新型中綠光第一極化分光器119和綠光第二極化分光器120在綠光波段的平均透過率高達(dá)99%，而常規(guī)偏振分束器平均透過率低于70%，在反射光路中綠光第一極化分光器119和綠光第二極化分光器120在綠光波段平均反射率高達(dá)96%，而常規(guī)偏振分束器平均反射率只在65%左右，遠(yuǎn)低于本實用新型的綠光極化分光器性能，即本實用新型中的綠光極化分光器對光能的平均利用率達(dá)到97.5%，扣除綠光極化分光器與空氣接觸的通光面反射損失，綠光極化分光器對光能的平均利用率也能達(dá)到97%，之所以能使通光表面的反射能量損失如此低，是因為本實用新型的每個光學(xué)元件均用物理光學(xué)原理求解得到最佳鍍膜材料和厚度，使每個光學(xué)元件的光能損失大大降低。
[0038]本實用新型中的紅光第一極化分光器105、紅光第二極化分光器106、藍(lán)光第一極化分光器112、藍(lán)光第二極化分光器113、綠光第一極化分光器119和綠光第二極化分光器120相對于平板型偏振分束器，優(yōu)勢還在于平板型偏振分束器由于兩通光面傾斜擺放于光路中，大大地提高了塞得和系數(shù)，使光學(xué)系統(tǒng)的像差加大，而且在反射光路中，兩傾斜表面均能反射光線，在像面(銀幕上)產(chǎn)生鬼像，嚴(yán)重影響了光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，使觀眾明顯感覺畫面模糊不清，降低用戶體驗效果。而本實用新型的極化分光器能克服這一缺點，使光學(xué)零件平行放置于光路中，使塞得和系數(shù)降低，光學(xué)系統(tǒng)的像差變大，而且無鬼像引入到銀幕上，用戶體驗效果極佳。
[0039]在本實用新型中的變焦透鏡組(紅光變焦透鏡組、綠光變焦透鏡組和藍(lán)光變焦透鏡組)均屬于光學(xué)變焦，補償組(紅光變焦透鏡組補償組109、綠光變焦透鏡組補償組116和藍(lán)光變焦透鏡組補償組123)屬于光學(xué)補償，相對于機(jī)械補償?shù)淖兘构鈱W(xué)透鏡組，優(yōu)勢在于只需將變焦透鏡組(紅光變焦透鏡組變焦組108、綠光變焦透鏡組變焦組115和藍(lán)光變焦透鏡組變焦組122)和補償透鏡組(紅光變焦透鏡組補償組109、綠光變焦透鏡組補償組116和藍(lán)光變焦透鏡組補償組123)相對于固定透鏡組(紅光變焦透鏡組固定組107、綠光變焦透鏡組補償組114和藍(lán)光變焦透鏡組補償組121)作線性運動便能實現(xiàn)變焦功能。將固定透鏡組(紅光變焦透鏡組固定組107、綠光變焦透鏡組補償組114和藍(lán)光變焦透鏡組補償組121)、變焦透鏡組(紅光變焦透鏡組變焦組108、綠光變焦透鏡組變焦組115和藍(lán)光變焦透鏡組變焦組122)和補償透鏡組(紅光變焦透鏡組補償組109、綠光變焦透鏡組補償組116和藍(lán)光變焦透鏡組補償組123)組成變焦光學(xué)透鏡組是為了適應(yīng)不同投影距離，因為投影距離不一樣會導(dǎo)致紅光、綠光、藍(lán)光的透射光路和反射光路對應(yīng)的垂軸放大率不同，為了使兩路圖像在銀幕上顯示的大小一致，需要對其中一路作變焦操作。本實用新型的其中一個優(yōu)勢在于將變焦透鏡組(紅光變焦透鏡組變焦組108、綠光變焦透鏡組變焦組115和藍(lán)光變焦透鏡組變焦組122)放置于透射P光光路中，因為如果放映機(jī)在未加入本實用新型極化分光合束變焦光學(xué)系統(tǒng)前投影畫面已經(jīng)剛好充滿整個銀幕的話，此時加入分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)，且將變焦透鏡組放于反射光路(即S光路)中，則會導(dǎo)致透射光路的垂軸放大率大于反射光路垂軸放大率，即透射光路的畫面邊緣區(qū)域?qū)鲢y幕有效區(qū)域，導(dǎo)致邊緣畫面無法被人眼察看。而反射光路為了和透射光路的垂軸放大率一致，必須調(diào)節(jié)變焦透鏡組中的補償組，使反射光路的畫面也逐漸變大，直到與透射光路的畫面等大。這將導(dǎo)致兩路畫面的邊緣區(qū)域都超出銀幕有效區(qū)域，必須再通過放映機(jī)自身的光學(xué)系統(tǒng)作光學(xué)變焦才能將兩路畫面整體縮小直至剛好充滿銀幕。這將導(dǎo)致一個致命的影響就是，播放2D片源與3D片源的焦距不一致，需要反復(fù)切換鏡頭的變焦系數(shù)，繁瑣的操作并不人性化，增加了放映人員的工作量。而本實用新型可改變這種做法，直接將變焦透鏡組(紅光變焦透鏡組變焦組108、綠光變焦透鏡組變焦組115和藍(lán)光變焦透鏡組變焦組122)擺放在圖1所示位置，這樣反射光路的垂軸放大率將與播放2D片源時一致，即反射光路投影至銀幕的畫面剛好充滿銀幕，而透射光路的垂軸放大率要比透射光路略大(在未進(jìn)行透鏡組變焦前)。為了將反射光路中的投影畫面縮小至剛好充滿銀幕，需要將變焦透鏡組(紅光變焦透鏡組變焦組108、綠光變焦透鏡組變焦組115和藍(lán)光變焦透鏡組變焦組122)作變焦操作，緩慢調(diào)節(jié)補償組作線性運動直至兩路畫面等大重合。最終，分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)的六個子光路在像面(銀幕)上的光學(xué)垂軸放大率相同，畫面亮度比現(xiàn)有技術(shù)大大提高，亮度至少提高100%以上，且光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量也得到提高。
[0040]在本光學(xué)系統(tǒng)中，四分之一波片110、117、124與平面反射鏡111、118、125構(gòu)成另
一極化系統(tǒng)，使透射的紅光、綠光、藍(lán)光對應(yīng)的偏振光被極化，且逆向傳播重新進(jìn)入變焦光學(xué)透鏡組。最終此三路RGB光束與另三路RGB光束具有同一偏振態(tài)，且繼續(xù)向前傳播。
[0041]在一般影院中，放映機(jī)的整機(jī)擺放角度是傾斜的，使放映物鏡(或投影物鏡)光軸不在水平面上，即與銀幕(像面)的法線不平行，物鏡光軸與銀幕法線呈一定夾角，使投影光學(xué)系統(tǒng)的像面傾斜，嚴(yán)重影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。像面傾斜，即一般人所稱的出現(xiàn)梯形畫面。在本實用新型實施中，變焦光學(xué)透鏡組具有另一優(yōu)勢就是，可以在設(shè)計分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)時充分考慮放映物鏡像面傾斜這一情況，與本實用新型中的變焦透鏡組和其它光學(xué)元件的各項賽得和系數(shù)聯(lián)立初級像差方程組，根據(jù)初級像差理論、一階光學(xué)原理和物理光學(xué)求解出初始結(jié)構(gòu)，載入光學(xué)設(shè)計軟件上自動平衡像差，優(yōu)化光學(xué)系統(tǒng)，使光學(xué)結(jié)構(gòu)更為緊湊，在像面傾斜的情況下仍具有很好的成像質(zhì)量。
[0042]紅光、綠光、藍(lán)光變焦光學(xué)透鏡組中的(紅光變焦透鏡組固定組107、綠光變焦透鏡組補償組114、藍(lán)光變焦透鏡組補償組121、紅光變焦透鏡組變焦組108、綠光變焦透鏡組變焦組115、藍(lán)光變焦透鏡組變焦組122、紅光變焦透鏡組補償組109、綠光變焦透鏡組補償組116和藍(lán)光變焦透鏡組補償組123)對應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式，即各組的透鏡數(shù)量、玻璃牌號、表面曲率半徑、中心厚度、光學(xué)元件間隔以及它們之間的擺放順序和孔徑尺寸均可通過一階光學(xué)原理和初級像差理論聯(lián)立求解得到它們的初始結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)一步利用變焦光學(xué)系統(tǒng)相關(guān)理論聯(lián)立微分方程組便能得到最優(yōu)解，再利用光學(xué)軟件反復(fù)優(yōu)化使本實用新型中的光學(xué)變焦系統(tǒng)能匹配不同影院的不同投影距離、不同的投射比以及不同的整機(jī)傾斜角度。
[0043]本實用新型中的平面反射鏡111、118和125對應(yīng)的基板采用化學(xué)和物理穩(wěn)定性極佳的光學(xué)玻璃，在超光滑表面上鍍金屬介質(zhì)膜，可見光波段反射率高達(dá)99%，而普通表面鍍鋁反射鏡平均反射率只有85%左右，換言之光能將進(jìn)一步損失15%，而本實用新型所用反射鏡只有1%能量損失，對最終銀幕顯示的畫面亮度有很大的提升。
[0044]在本實用新型中的四分之一波片110和平面反射鏡111組合，四分之一波片117和平面反射鏡118組合，四分之一波片124和平面反射鏡125組合，其中四分之一波片可用液晶可變位相延遲器(LCVR)替代。四分之一波片和平面反射鏡的組合可用LCOS替代，它們具有相同的功能，LCOS (Liquid Crystal on Silicon),即液晶附娃,也叫娃基液晶，是一種基于反射模式，尺寸非常小的矩陣液晶顯示裝置。通過LCOS替代四分之一波片和平面反射鏡，可以使光學(xué)結(jié)構(gòu)更為緊湊。
[0045]本實用新型中的液晶可變位相延遲器126具有優(yōu)良的均勻性，低的光損失和低波前畸變，還具備快速響應(yīng)時間，工作的溫度范圍寬，并且工作波長范圍寬。液晶可變位相延遲器由填滿液晶(LC)分子溶液的透明盒組成，可作為可變波片。透明盒的兩個平行面鍍有透明導(dǎo)電膜，可在盒上施加電壓。在未加電壓的情況下，液晶分子的取向由配向膜決定。加上交流電壓后，液晶分子會根據(jù)所加電壓的均方根值改變默認(rèn)取向。因此，線偏振光束的位相延遲值可通過改變所加的電壓進(jìn)行主動控制。液晶可變位相延遲器具有極短的響應(yīng)時間，達(dá)到微秒量級，換言之，在通常狀況下液晶可變位相延遲器從低雙折射率到高雙折射率的轉(zhuǎn)換速度非?？?。極快的響應(yīng)速度，使液晶可變位相延遲器調(diào)制左右眼圖像時的切換速度更快，黑場時間更短，串?dāng)_更小，銀幕上顯示的畫面亮度更高。本實用新型將液晶可變位相延遲器126擺放在光路最外側(cè)優(yōu)勢在于，讓液晶層表面單位面積接受的光照度更低更均勻，即液晶分子單位面積吸收部分光能產(chǎn)生的溫度上升更小，而液晶分子是對溫度非常敏感的材料，隨著溫度的升高，材料密度降低，延遲性也隨之降低。并且，液晶材料的粘度在高溫下會變低，使液晶可變位相延遲器在粘度降低的情況下會輕易地從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個狀態(tài)，導(dǎo)致左右眼位相延遲錯亂，即會導(dǎo)致左右眼畫面出現(xiàn)串?dāng)_的現(xiàn)象。所以將液晶可變位相延遲器126擺放在光路最外側(cè)可以使液晶可變位相延遲器的均勻性和對比度以及相位延遲均有最佳的表現(xiàn)。
[0046]在本實用新型中，液晶可變位相延遲器126也可以分裂成六個，單獨擺放于六個子光路中，如圖1所示，即可擺放在紅光第一極化分光器105與液晶可變位相延遲器126之間，紅光第二極化分光器106與液晶可變位相延遲器126之間,藍(lán)光第一極化分光器112與液晶可變位相延遲器126之間，藍(lán)光第二極化分光器113與液晶可變位相延遲器126之間，綠光第一極化分光器119與液晶可變位相延遲器126之間，綠光第二極化分光器120與液晶可變位相延遲器126之間。例如，可將紅光第一極化分光器105右側(cè)與液晶可變位相延遲器膠合，紅光第二極化分光器106右側(cè)與液晶可變位相延遲器膠合，藍(lán)光第一極化分光器112右側(cè)與液晶可變位相延遲器膠合，藍(lán)光第二極化分光器113右側(cè)與液晶可變位相延遲器膠合，綠光第一極化分光器119右側(cè)與液晶可變位相延遲器膠合，綠光第二極化分光器120右側(cè)與液晶可變位相延遲器膠合。分裂出的六個子光路液晶可變位相延遲器均同步，即時序一致，分時輸出左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。
[0047]如圖4所示，將液晶可變位相延遲器(LCVR) 126單獨置于可見光-分光光度計樣品室中，測得LCVR將線偏振光極化為圓偏振光的透過率曲線，對比已有技術(shù)所得的透過率曲線，明顯得出其透過率比本實用新型中的LCVR要低，并且在藍(lán)光和紅光波段透過率更大大下降，這將會導(dǎo)致畫面色度值出現(xiàn)偏移，即色品坐標(biāo)X，I值將出現(xiàn)偏移，而本實用新型中的LCVR幾乎不會出現(xiàn)偏色情況。
[0048]在極化分光合束變焦光學(xué)系統(tǒng)的光路中，由圖5的入射到LCVR液晶盒前的線偏振光的偏振度與已有技術(shù)所得的偏振度曲線對比圖可知，本實用新型中的偏振度可高達(dá)99.999%,遠(yuǎn)聞于已有技術(shù)的偏振度數(shù)值，更聞的偏振度，意味著更純的線偏振光進(jìn)入液晶可變位相延遲器，被調(diào)制出更純的左右眼圖像，使左右眼畫面的串?dāng)_更小，立體效果更逼真。
[0049]在本實用新型中，該系統(tǒng)可將自然光97%以上的能量分色后極化為線偏振光，大大提高畫面亮度和立體顯示逼真度。
[0050]引入極化分光器將使光學(xué)系統(tǒng)的偏振度更高，達(dá)到99.999%以上，使左右眼畫面串?dāng)_率更低，3D立體顯示效果更佳，使影院觀眾的用戶體驗大大提高。
[0051]另外，由于本實用新型引入極化分光器使LCVR組件里的液晶盒吸收的熱量大大下降(傳統(tǒng)方式液晶盒將吸收50%以上熱量，而本實用新型可使液晶盒吸收熱量降低到2%以下)，液晶分子在正常溫度內(nèi)穩(wěn)定工作，LCVR極化線偏振光為左或右圓偏振光，銀幕顯示畫面立體效果能穩(wěn)定保持，使系統(tǒng)可靠運行。
[0052]總的來說，分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)首先將來自于投影物鏡焦面上的物圖像所發(fā)出的自然光(隨機(jī)偏振態(tài))首先通過分色棱鏡分成三個光路(分別對應(yīng)紅、綠、藍(lán)三種顏色)，三色光路分別進(jìn)入對應(yīng)的極化分光器及其后置光路，將三色光路分成六路繼續(xù)向前傳播，最后所有光路中的光線被同時轉(zhuǎn)化成P光或同時轉(zhuǎn)化成S光，通過液晶可變位相延遲器(LCVR)同步極化偏振光，分時輸出左和右圓偏振光，最后六個光路均在銀幕上成像，且六光路對應(yīng)的垂軸放大率基本一致，圖像在銀幕上等大重合，亮度大大提高，現(xiàn)有技術(shù)僅僅利用了透射光路一路的光能，而吸收掉50%以上的自然光能量，本實用新型充分利用了光能，使畫面顯示亮度相對已有技術(shù)方式提高了 100%以上。觀眾只要佩戴具有1/4位相延遲膜和偏振片的眼鏡，便能觀看到畫面的立體投影效果。
[0053]在上述極化分光合束變焦光學(xué)系統(tǒng)中，除了包括分色棱鏡、全反射棱鏡和液晶可變位相延遲器(LCVR)外，還包括了紅綠藍(lán)三色光路中的紅光極化分光器、綠光極化分光器、藍(lán)光極化分光器、變焦透鏡組中的固定組、變焦透鏡組中的變焦組、變焦透鏡組中的補償組、四分之一波片、平面反射鏡。
[0054]本實用新型的光學(xué)系統(tǒng)除了包含上述光學(xué)器件外，還包括與上述元件功能相同或類似的光學(xué)零件。
[0055]在本實用新型的實施例中，紅光極化分光器可將輸入自然光(隨機(jī)偏振態(tài))的紅光波段極化為P光和S光,其中反射S光,透過P光。P光指偏振方向平行于光學(xué)系統(tǒng)子午面，且垂直于對應(yīng)光線傳播方向的光線，S光指偏振方向垂直于光學(xué)系統(tǒng)子午面，且與P光正交的光線。綠光極化分光器可將輸入自然光(隨機(jī)偏振態(tài))的綠光波段極化為P光和S光,其中反射S光,透過P光。藍(lán)光極化分光器可將輸入自然光(隨機(jī)偏振態(tài))的藍(lán)光波段極化為P光和S光，其中反射S光，透過P光。其中RGB光路(即紅光、綠光、藍(lán)光對應(yīng)光路)中的透過光束還需通過各自對應(yīng)的第二極化分光器、變焦透鏡組、四分之一波片以及平面反射鏡。而最后作轉(zhuǎn)像的平面反射鏡使光線反向再次進(jìn)入四分之一波片、變焦透鏡組、以及RGB光路對應(yīng)的各自第二極化分光器。最終六路光束具有同一偏振態(tài)(即同時為P光狀態(tài)或S光狀態(tài))，通過液晶可變位相延遲器(LCVR)調(diào)制，可以使輸入的線偏振光產(chǎn)生雙折射效應(yīng)，利用電壓控制液晶分子的扭轉(zhuǎn)角度以達(dá)到輸出ο光與e光任意位相差值的作用。本實用新型中只需要使o、e光分時輸出±1/4λ光程差便能實現(xiàn)立體顯示效果，且控制LCVR的電路時序與放映機(jī)輸出的3D信號需要同步，即線偏振光通過LCVR后便能分時產(chǎn)生左、右圓偏振光。
[0056]在一些實施中，本實用新型的液晶可變位相延遲器(LCVR)可分成6個單獨的具有相同的功能LCVR，將它們分別放置在各自對應(yīng)的六光路出口處，LCVR分別對各自光束的偏振光進(jìn)行調(diào)制，最終輸出左圓偏振光或右圓偏振光。
[0057]另外，本實用新型中的紅光極化分光器、綠光極化分光器和藍(lán)光極化分光器相對于普通的偏振分束器，優(yōu)勢在于其能將自然光中的紅綠藍(lán)各波段單獨極化，使紅綠藍(lán)光的透過率和反射率大大提高，且消光比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通的偏振分束器。透過率和反射率越高，銀幕上顯示的畫面亮度也越高，消光比越高，則輸出的偏振光純度越高，左右眼畫面串?dāng)_越小。
[0058]本實用新型實施的另一優(yōu)點在于，采用分色后再極化分光，使自然光的透過率和反射率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直接采用偏振分束器的技術(shù)，而分色后，本實用新型的每個R、G、B極化分光光路均用兩個極化分光器構(gòu)成。例如，在紅光光路中，光束通過第一紅光極化分光器后透過的P光繼續(xù)通過第二紅光極化分光器，使P光純度更高。偏振光的純度越高，即偏振度越高，使整個光學(xué)系統(tǒng)中不需要另外加入偏振片，因為偏振片是由化學(xué)材料構(gòu)成，透過率低和溫度穩(wěn)定性很差，且在可見光波段偏振片的透過率不一致，會導(dǎo)致系統(tǒng)色度出現(xiàn)偏差，色偏和亮度低嚴(yán)重影響了觀看效果。而本實用新型的分色極化分光器不存在偏振片的缺點，更高的偏振度和透過率，使觀眾的立體視覺效果大大加強(qiáng)。
[0059]總的來說，本實用新型關(guān)于立體投影的分色極化合束變焦光學(xué)系統(tǒng)包括在分色棱鏡、R、G、B極化分光器接收隨機(jī)偏振態(tài)的圖像物光。上述方法包括在極化分光器向透射光路傳播P偏振態(tài)的光線，還包括在極化分光器向反射光路傳播S偏振態(tài)的光線。而且上述六光路最終所傳輸?shù)墓馐哂邢嗤钠駪B(tài)，即同時為P光或同時為S光。
[0060]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)，其包括物圖像、放映物鏡或投影物鏡，其特征在于:還包括分色棱鏡、從所述放映物鏡或投影物鏡出射的光束通過所述分色棱鏡分裂形成綠色光路、紅色光路及藍(lán)色光路； 在所述綠色光路里，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步包括三角棱鏡、綠光極化分光器、綠光變焦透鏡組固定組、綠光變焦透鏡組變焦組、綠光變焦透鏡組補償組、四分之一波片、平面反射鏡; 在所述紅色光路里，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步依次包括紅光極化分光器、紅光變焦透鏡組固定組、紅光變焦透鏡組變焦組、紅光變焦透鏡組補償組、四分之一波片、平面反射鏡； 在所述藍(lán)色光路里，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步依次包括藍(lán)光極化分光器、藍(lán)光變焦透鏡組固定組、藍(lán)光變焦透鏡組變焦組、藍(lán)光變焦透鏡組補償組、四分之一波片、平面反射鏡；及 液晶可變位相延遲器； 其中，在所述綠色光路里光束被所述綠光極化分光器極化后最終輸出同一偏振態(tài)的兩個子光路，在所述紅色光路里光束被所述紅光極化分光器極化后最終輸出同一偏振態(tài)的兩個子光路，在所述藍(lán)色光路里光束被所述藍(lán)光極化分光器極化后最終輸出同一偏振態(tài)的兩個子光路，這六個子光路同步分時被所述液晶可變位相延遲器極化調(diào)制為左圓偏振光和右圓偏振光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述分色棱鏡由四個大小一致的三角棱鏡構(gòu)成，且三角棱鏡的每一通光表面均鍍多層介質(zhì)膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述介質(zhì)膜的材料為氟化鎂、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鈦、或二氧化鋯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述三角棱鏡在斜面上鍍有起轉(zhuǎn)像作用的內(nèi)反射膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述紅光極化分光器包括具有相同結(jié)構(gòu)的紅光第一極化分光器和紅光第二極化分光器，所述紅光第一極化分光器和紅光第二極化分光器的膠合斜面在空間上的方向余弦不一致，兩斜面相互正交擺放；所述綠光極化分光器包括具有相同結(jié)構(gòu)的綠光第一極化分光器和綠光第二極化分光器，所述綠光第一極化分光器和綠光第二極化分光器的膠合斜面在空間上的方向余弦不一致，兩斜面相互正交擺放；所述藍(lán)光極化分光器包括具有相同結(jié)構(gòu)的藍(lán)光第一極化分光器和藍(lán)光第二極化分光器，所述藍(lán)光第一極化分光器和藍(lán)光第二極化分光器的膠合斜面在空間上的方向余弦不一致，兩斜面相互正交擺放。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述四分之一波片用一液晶可變位相延遲器替代。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述四分之一波片和所述平面反射鏡用硅基液晶替代。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于立體投影的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于:所述液晶可變位相延遲器分成六個單獨的具有相同的功能液晶可變位相延遲器，將所述六個液晶可變位相延遲器分別放置在對應(yīng)的六個子光路出口處且分別對各六個子光路的偏振光進(jìn)行調(diào)制，從而輸出左圓偏振光或右圓偏振光。
【文檔編號】G03B35/26GK203732876SQ201420107349
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】劉飛, 龔杰, 蘇鵬華 申請人:劉飛