专利名称：单液晶光阀单投影机立体投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及立体投影装置，特别是一种单液晶光阀单投影机立体投影装置，利用
一台投影机搭配液晶光阀以及偏光眼镜实现立体投影效果。
背景技术：
现有立体投影技术一般利用两台投影机，两镜头前分别加装固定的左旋圆偏振器 和右旋圆偏振器，将光线转化为左旋圆偏振和右旋圆偏振光，两台投影机同时投影在一个 银幕上，观众佩戴圆偏振片眼镜后可观看到立体影像。此种方式需要两台投影机精确对位， 以保证投影位置的准确性，同时使用两台投影机，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的单光阀单投影机立体投影装置，通过液晶光阀控 制光的偏振状态，实现了单台投影机投影立体影像的方式。 本发明提供单光阀单投影机立体投影装置包括投影机、偏振器、同步电路、液晶 光阀、银幕和偏光眼镜 投影机，用于支持帧频率为100HZ或更高的视频播放；采用DLP技术、LC0S技术、 LCD技术等。 线偏振器，用于产生线偏振光；线偏振器位于普通投影机镜头前，可以产生线偏振 光。采用高偏光度偏光片或者其他同等功能的线偏光器件， 扭曲向列相液晶光阀，用于控制是否将线偏振器产生的偏振光方向扭转90度；
同步电路用于从视频信号输入端口采集左右眼图像的帧频率信号，同时产生用 于驱动液晶光阀的同步电压信号；同步电路可以作为普通投影机的外部附加部分，也可内 置在投影机内部。
偏光眼镜为线偏光眼镜，线偏光眼镜的左右眼偏光片透光轴方向相互垂直；
线偏振器位于投影机镜头前，液晶光阀位于线偏振器外侧(投影机镜头一侧为内 侧)； 投影机发出的光线依次经过线偏振器、扭曲向列相液晶光阀后，投影到银幕，佩戴
线偏振眼镜观看银幕，视频输入信号分左右眼图像信号，依次交替传输给投影机。 观看银幕上的投影图像时佩戴线偏振片眼镜；线偏振器的偏振方向与光线入射面
液晶分子排列方向平行，液晶扭曲角度为逆时针90度；线偏振器的偏振方向与光线入射面
液晶分子排列方向垂直，液晶扭曲角度为顺时针90度。 所述的银幕为普通银幕或金属银幕。 本发明还包括相位器用于将线偏振光转化成左旋圆偏振光或右旋圆偏振光；使 用一个l/4波长相位器或3/4波长相位器，为圆偏振光工作方式；相位器位于液晶光阀外侧 (投影机镜头及线偏振器一侧为内侧)；相位器的慢光轴方向与线偏振器透光轴方向夹角 为45度或-45度；
4
投影机发出的光线依次经过线偏振器、扭曲向列相液晶光阀、l/4波长相位器或 3/4后，投影到银幕，佩戴圆偏振眼镜观看银幕，视频输入信号分左右眼图像信号，依次交替
传输给投影机；圆偏光眼镜的左右眼分别为左旋圆偏光片和右旋圆偏光片。 扭曲向列相液晶光阀采用扭曲向列相液晶盒，所述的扭曲向列相液晶光阀中液晶
扭曲角度为左旋90度或右旋90度，液晶层光程差为400纳米 550纳米，液晶层厚度小于
或等于4微米，具有快速响应的特点，一般上升时间1. 2毫秒或以下，下降时间3毫秒或以下。 所述的线偏振器为偏光度高于99%的偏光片或者其他同等功能的线偏光器件；
偏光眼镜分为线偏光眼镜和圆偏光片眼镜两种，线偏光眼镜的左右眼偏光片透 光轴方向相互垂直。圆偏光片眼镜的左右眼分别为左旋圆偏光片和右旋圆偏光片。
投影机发出的光线依次经过线偏振器、扭曲向列相液晶光阀、l/4波长相位器或 3/4波长相位器(只在工作方式之二时使用1/4波长相位器或3/4波长相位器)后，投影到 银幕，观众佩戴线偏振眼镜或者(圆偏振眼镜)观看银幕。视频输入信号分左右眼图像信 号，依次交替传输给投影机。同步电路可以侦测视频输入端的左右眼图像的帧频信号，并可 产生用于驱动液晶光阀的同步驱动电压信号。 工作方式之一中不使用1/4波长相位器或3/4波长相位器5，观众观看银幕上的 投影图像时需要佩戴线偏振片眼镜。线偏振器与液晶光阀相对位置及角度关系如图5、图6 所示。 工作方式之二中使用1/4波长相位器或3/4波长相位器，观众观看银幕上的投影 图像时需要佩戴圆偏振片眼镜。线偏振器、液晶光阀、相位器相对位置及角度关系如图7、图 8、图9、图IO所示。 观众所佩戴的线偏光眼镜左眼偏振片偏振方向与右眼偏振片偏振方向垂直。
观众所佩戴的圆偏光眼镜左眼和右眼偏振片分别为左旋圆偏振片和右旋圆偏振 片，左眼偏振片和右眼偏振片可交换。 本发明提供一种新的单液晶光阀单投影机立体投影装置，通过液晶光阀控制光的 偏振状态，实现了单台投影机投影立体影像的方式，相比于双投影机的立体投影装置，本发 明结构简单，电路简单，成本低，无需考虑两投影机投影图像对位问题。利用一台投影机搭 配一个液晶光阀以及配套电路，观众通过佩戴偏光眼镜即可观看立体投影效果。
图1
图2 图3 图4 图5 图6 图7 图8 图9
:本发明单投影机立体投影装置示意图，利用线偏振光方式工作c
:本发明单投影机立体投影装置示意图，利用圆偏振光方式工作'
:输出光为线偏振光时本立体投影系统的详细工作原理图。
:输出光为圆偏振光时本立体投影系统的详细工作原理图。
:线偏振光工作方式一位置关系示意图。
:线偏振光工作方式一位置关系示意图。
:圆偏振光工作方式二位置关系示意图。
:圆偏振光工作方式二位置关系示意图。
:圆偏振光工作方式二位置关系示意图。
5:圆偏振光工作方式二位置关系示意图。
具体实施例方式
本发明参照附图详细描述如下 图1 :本发明单投影机立体投影装置示意图，利用线偏振光方式工作。
图2 :本发明单投影机立体投影装置示意图，利用圆偏振光方式工作。
图3 :输出光为线偏振光时本立体投影系统的详细工作原理图。工作方式一，输出
光为线偏振光时本立体投影系统的详细工作原理。线偏振光14和线偏振光15的偏振方向
相互垂直。 图4 :输出光为圆偏振光时本立体投影系统的详细工作原理图。工作方式二，输出 光为圆偏振光时本立体投影系统的详细工作原理。线偏振光14和线偏振光15的偏振方向 相互垂直，16为右旋圆偏振光，17为左旋圆偏振光。 图5 :线偏振光工作方式一示意图。工作方式一时，线偏振器2与液晶光阀4相对 位置关系，线偏振器2的偏振方向9与光线入射面液晶分子排列方向平行。图5中IO表示 液晶扭曲角度为逆时针90度。 图6 :线偏振光工作方式一示意图。工作方式一时，线偏振器2与液晶光阀4相对 位置关系，线偏振器2的偏振方向与光线入射面液晶分子排列方向垂直。图6中ll表示液 晶扭曲角度为顺时针90度。 图7 :圆偏振光工作方式二示意图。工作方式二时，线偏振器2、液晶光阀4、l/4波
长相位器或3/4波长相位器5的相对位置关系，线偏振器2的偏振方向与光线入射面液晶
分子排列方向平行。图7中10表示液晶扭曲角度为逆时针90度。1/4波长相位器或3/4
波长相位器5的慢光轴方向与线偏振器2透光轴方向夹角为正45度。 图8 :圆偏振光工作方式二示意图。工作方式二时，线偏振器、液晶光阀、1/4波长
相位器或3/4波长相位器的相对位置关系，线偏振器2的偏振方向与光线入射面液晶分子
排列方向垂直。图8中11表示液晶扭曲角度为顺时针90度。1/4波长相位器或3/4波长
相位器5的慢光轴方向12与线偏振器2的透光轴方向夹角为正45度。 图9 :圆偏振光工作方式二示意图。工作方式二时，线偏振器2、液晶光阀4、l/4波
长相位器或3/4波长相位器5的相对位置关系，线偏振器2的偏振方向与光线入射面液晶
分子排列方向平行。图9中10表示液晶扭曲角度为逆时针90度。1/4波长相位器或3/4
波长相位器5的慢光轴方向13与线偏振器2的透光轴方向夹角为负45度。 图10 :工作方式二时，线偏振器2、液晶光阀4、 1/4波长相位器或3/4波长相位器
5的相对位置关系，线偏振器2的偏振方向与光线入射面液晶分子排列方向垂直。图10中
11表示液晶扭曲角度为顺时针90度。1/4波长相位器或3/4波长相位器5的慢光轴方向
13与线偏振器2透光轴方向夹角为负45度。 运行原理和过程 工作方式一 线偏振光方式 投影系统构成及光路见图l，包括投影机1，线偏振器2，同步电路3，液晶光阀4， 银幕6，线偏光眼镜7。实线箭头为光线传播方向。 视频输入信号1A为左右图像交替，依次交替传输给投影机，投影机将视频输入线
6号1A转化为影像，以光线的形式从投影机镜头射出，经过线偏振器2后转化为线偏振光14。
当左眼图像传输时，同步电路3检测出帧频信号，同时产生一个高于5V的电压，施 加于液晶光阀4，使液晶光阀4延迟量接近于零，对线偏振光14无调制作用，从而线偏振光 14可通过液晶光阀4后投影到银幕6上。观众佩戴线偏光眼镜7于银幕6前观看。线偏光 眼镜7的左右眼偏光片透光轴方向相互垂直，由于线偏光眼镜7的左眼偏振片透过轴与线 偏振光14的偏振角度一致，观众左眼即可看到左眼影像，而由于右眼偏振片偏振方向与线 偏振光14的偏振方向垂直，光线无法透过右眼偏振片，观众右眼将无法看到左眼图像。
当右眼图像传输时，同步电路3检测出帧频信号，不提供电压给液晶光阀4，液晶 光阀4由于自身的旋光效应，将线偏振光14的偏振方向旋转90度，成为线偏振光15后投 影到银幕上。观众佩戴线偏光眼镜7，线偏光眼镜7的左右眼偏光片透光轴方向相互垂直， 由于线偏光眼镜7右眼偏振片透过轴与线偏振光15的偏振角度一致，观众右眼即可看到右 眼影像，而由于左眼偏振片偏振方向与线偏振光15的偏振方向垂直，光线无法透过左眼偏 振片，观众左眼将无法看到右眼图像。 线偏振器2、液晶光阀4的相对位置有两种方式，见图5和图6，具体实施时选择图
5和图6其中任意一种。 工作方式二圆偏振光方式 投影系统构成及光路见图2，包括投影机1，线偏振器2，同步电路3，液晶光阀4， 1/4波长相位器或3/4波长相位器5，银幕6，圆偏光眼镜8。实线箭头为光线传播方向。
视频输入信号分左右图像，依次交替传输给投影机，投影机将视频输入线号1A转 化为影像，以光线的形式从投影机镜头射出，经过线偏振器2后转化为线偏振光14。
当左眼图像传输时，同步电路3检测出帧频信号，同时产生一个高于5V的电压，施 加于液晶光阀4，使液晶光阀4相位差值接近于零，对线偏振光14无调制作用，从而线偏振 光14可通过液晶光阀4，由1/4波长相位器或3/4波长相位器5将线偏振光14转化为左旋 圆偏振光17或者右旋圆偏振光16后投影到银幕6上。观众佩戴圆偏光眼镜8于银幕6前 观看，圆偏光眼镜8左右眼分别为左旋圆偏光片和右旋圆偏光片，左右眼只能单独分辨左 旋圆偏振光或者右旋圆偏振光图像中的一种。从1/4波长相位器或3/4波长相位器5透过 光的偏振状态依赖于相位器5的相位差值1/4波长或3/4波长、波长相位器慢光轴方向12 或13以及经过液晶光阀调制后的光线偏振状态14或15。 当右眼图像传输时，同步电路3检测出帧频信号，不提供电压给液晶光阀2，线偏 振光14通过液晶光阀4后偏振方向被扭转90度，成为偏振光15，由1/4波长相位器或3/4 波长相位器5将偏振光15转化为左旋圆偏振光17或者右旋圆偏振光16后投影到银幕6 上。观众佩戴圆偏光眼镜8于银幕6前观看，圆偏光眼镜8左右眼分别为左旋圆偏光片和 右旋圆偏光片，左右眼只能单独分辨左旋圆偏振光或者右旋圆偏振光图像中的一种。从1/4 波长相位器或3/4波长相位器5透过光的偏振状态依赖于相位器5的相位差值1/4波长或 3/4波长、波长相位器慢光轴方向12或13以及经过液晶光阀调制后的光线偏振状态14或 15。 工作方式二中线偏振器2、液晶光阀4、 1/4波长相位器或3/4波长相位器5的组合 方式共8种方式，图7、图8、图9、图10各图中相位器5有两种相位差值可选，为1/4波长和 3/4波长。具体实施时选择8种组合中任意一种组合。
权利要求
一种单投影机立体投影装置，它包括投影机、偏振器、同步电路、液晶光阀、银幕和偏光眼镜，其特征在于投影机，用于支持帧频率为100HZ或更高的视频播放；线偏振器，用于产生线偏振光；扭曲向列相液晶光阀，用于控制是否将线偏振器产生的偏振光方向扭转90度；同步电路用于从视频信号输入端口采集左右眼图像的帧频率信号，同时产生用于驱动液晶光阀的同步电压信号；偏光眼镜为线偏光眼镜，线偏光眼镜的左右眼偏光片透光轴方向相互垂直；线偏振器位于投影机镜头前，液晶光阀位于线偏振器外侧，投影机镜头一侧为内侧；同步电路连接视频信号输入端口以及液晶光阀的输入电极；投影机发出的光线依次经过线偏振器、扭曲向列相液晶光阀后，投影到银幕，佩戴线偏振眼镜观看银幕，视频输入信号分左右眼图像信号，依次交替传输给投影机。
2. 根据权利要求1所述的单投影机立体投影装置，其特征在于还包括相位器用于将线偏振光转化成左旋圆偏振光或右旋圆偏振光；使用一个1/4波长相 位器或3/4波长相位器，为圆偏振光工作方式；相位器的慢光轴方向与线偏振器透光轴方 向夹角为45度或-45度；相位器位于液晶光阀外侧，投影机镜头及线偏振器一侧为内侧； 圆偏光眼镜的左右眼分别为左旋圆偏光片和右旋圆偏光片；投影机发出的光线依次经过线偏振器、扭曲向列相液晶光阀、l/4波长相位器或3/4 后，投影到银幕，佩戴圆偏振眼镜观看银幕，视频输入信号分左右眼图像信号，依次交替传 输给投影机。
3. 根据权利要求1或2所述的单投影机立体投影装置，其特征在于所述的扭曲向列相 液晶光阀中液晶扭曲角度为左旋90度或右旋90度，液晶层光程差为400纳米 550纳米， 液晶层厚度小于或等于4微米。
4. 根据权利要求1或2所述的单投影机立体投影装置，其特征在于所述的同步电路作 为普通投影机的外部附加部分，或内置在投影机内部。
5. 根据权利要求1所述的立体投影装置，其特征在于所述的线偏振器为偏光度高于 99%的偏光片或者其他同等功能的线偏光器件；
6. 根据权利要求1所述的单投影机立体投影装置，其特征在于观看银幕上的投影图像 时佩戴线偏振片眼镜；线偏振器的偏振方向与光线入射面液晶分子排列方向平行，液晶扭 曲角度为逆时针90度；线偏振器的偏振方向与光线入射面液晶分子排列方向垂直，液晶扭 曲角度为顺时针90度。
7. 根据权利要求1所述的单投影机立体投影装置，其特征在于所述的银幕为普通银幕 或金属银幕。
8. 根据权利要求2所述的单投影机立体投影装置，其特征在于观看银幕上的投影图像 时佩戴圆偏振片眼镜，线偏振器的偏振方向与光线入射面液晶分子排列方向平行，液晶扭 曲角度为逆时针90度，1/4波长相位器或3/4波长相位器的慢光轴方向与线偏振器透光轴 方向夹角为正45度；线偏振器的偏振方向与光线入射面液晶分子排列方向垂直，液晶扭曲角度为顺时针90 度，1/4波长相位器或3/4波长相位器5的慢光轴方向与线偏振器的透光轴方向夹角为正45度;线偏振器的偏振方向与光线入射面液晶分子排列方向平行，液晶扭曲角度为逆时针90 度，1/4波长相位器或3/4波长相位器5的慢光轴方向与线偏振器2的透光轴方向夹角为负 45度;线偏振器的偏振方向与光线入射面液晶分子排列方向垂直，示液晶扭曲角度为顺时针 90度，1/4波长相位器或3/4波长相位器的慢光轴方向与线偏振器透光轴方向夹角为负45 度。
9.根据权利要求2所述的单投影机立体投影装置，其特征在于所述的左眼偏振片和右 眼偏振片可交换。
全文摘要
本发明涉及立一种单液晶光阀单投影机立体投影装置，它包括投影机、偏振器、同步电路、液晶光阀、银幕和偏光眼镜，线偏振器位于投影机镜头前，液晶光阀位于线偏振器外侧，投影机镜头一侧为内侧；同步电路连接视频信号输入端口以及液晶光阀的输入电极；投影机发出的光线依次经过线偏振器、扭曲向列相液晶光阀后，投影到银幕，佩戴线偏振眼镜观看银幕，视频输入信号依次交替传输给投影机。本发明实现了单台投影机投影立体影像的方式，结构简单，电路简单，成本低，无需考虑两投影机投影图像对位问题。利用一台投影机搭配一个液晶光阀以及配套电路，观众通过佩戴偏光眼镜即可观看立体投影效果利用一台投影机搭配液晶光阀以及偏光眼镜实现立体投影效果。
文档编号G02B27/26GK101788756SQ201010131789
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月25日 优先权日2010年3月25日
发明者孙玉宝, 李艳龙 申请人:河北工业大学