专利名称：立体投影光学系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及立体成像领域，尤其涉及一种立体投影光学系统。
背景技术：
成像技术不断发展，像素越来越高，我们能够在更大的屏幕上看到更清晰明亮、色彩丰富的视频和图形，但它们始终有一个限制，即它们是二维的。我们眼睛所看到的真实世界不只是简单的平面图像，而是具有景深的立体三维，这种感知三维的能力是视网膜不一致(或称为左右眼看一个物体位置的轻微偏移)的一个副功能。因此如果要设计一个立体投影装置，它必须要模拟人类在观看物体时视网膜成像的这种视差。这种感觉暗示我们，看到的就是真实的(或几乎是真实的)，而不是平面的二维的。立体投影是通过光的偏振原理来实现的，立体投影光学系统产生两种偏振方向互相垂直的偏振光投影到屏幕上。而偏振光投射到投影幕上再反射到观众位置时偏振光方向须不改变，观众通过偏光眼镜每只眼睛只能看到相应的偏振光图像，从而在视觉神经装置中产生立体感觉。现有技术中主流的立体投影是采用两台投影机同步放映图像，两台投影机前的偏光片的偏振方向互相垂直，让产生的两束偏振光的偏振方向互相垂直。这种技术获得的立体效果较好，但是在播放时需要两台投影机，因此存在以下缺点1、在安装时必须采取一系列的措施将两台投影机相对固定，因此安装复杂，只适合在一些大型场合的固定使用。2、占用的空间较大。3、价格高。4、需要对两台投影机进行调试，因此不容易调试。针对以上现有技术的缺点，2005年10月5日公开的申请号为“200510025141. x”(公开号CN1677222A)的中国专利公开了“一种单芯片单色轮立体投影光学引擎”，只需要采用一台投影机就可以实现立体投影，但是该立体投影光学引擎中使用的部件较多，结构复杂。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中的立体投影光学系统使用的部件较多，结构复
ο为解决上述问题，本发明提供一种立体投影光学系统，包括发光装置，用于发出光线；偏振分光器件，用于接收所述发光装置发出的光线，并将其转换成两束偏振方向互相垂直的偏振光出射；投影装置，用于接收所述偏振分光器件出射的偏振光并将接收的偏振光成像。可选的，所述偏振分光器件包括第一面、第二面、偏振分光面、第三面、第四面，所述第一面、第二面与偏振分光面之间的夹角为布儒斯特角；从所述第一面垂直入射的光线经所述偏振分光面折射后为P光从所述第三面透射出所述偏振分光器件，经所述偏振分光面反射后为S光从所述第四面透射出所述偏振分光器件；从所述第二面垂直入射的光线经所述偏振分光面折射后为P光从所述第四面透射出所述偏振分光器件，经所述偏振分光面反射后为S光从所述第三面透射出所述偏振分光器件。可选的，所述发光装置包括第一组光源、第二组光源、第一会聚透镜、第二会聚透镜；所述第一组光源和第一会聚透镜位于第一面一侧，第一会聚透镜位于第一组光源和第一面之间；第二组光源和第二会聚透镜位于第二面一侧，第二会聚透镜位于第二组光源和第二面之间；所述投影装置位于所述第三面一侧，接收从第三面出射的偏振光。可选的，所述投影装置包括反射镜、棱镜组、一个数字微镜芯片和投影物镜组；所述反射镜位于所述第三面一侧，用于反射从所述偏振分光器件中出射的偏振光；所述棱镜组位于所述反射镜反射的偏振光的光路上，用于接收所述反射镜反射的偏振光并使其射入所述数字微镜芯片中，所述投影物镜组用于接收从数字微镜芯片中出射的偏振光并将其会聚成像。可选的，所述投影装置包括反射镜、棱镜组、三个数字微镜芯片、色分离合成棱镜、投影物镜组；所述色分离合成棱镜具有三个分色面，所述三个数字微镜芯片分别位于三个分色面一侧；所述色分离合成棱镜用于使射入其内的白色光线分色，并将射入其内的单色光线合色；所述反射镜位于所述第三面一侧，用于反射从所述偏振分光器件中出射的偏振光；所述棱镜组位于所述反射镜反射的偏振光的光路上，且位于所述色分离合成棱镜与所述投影物镜组之间，用于接收所述反射镜反射的偏振光并接收从所述色分离合成棱镜出射的偏振光；所述色分离合成棱镜接收从所述棱镜组出射的偏振光且分色后，将单色的偏振光射入对应的数字微镜芯片，并且接收从所述三个数字微镜芯片反射的单色偏振光对其合色后使其射入棱镜组；所述投影物镜组用于接收从所述棱镜组出射的偏振光并将其会聚成像。可选的，每一组光源为一个白色光源，在所述偏振分光器件和所述反射镜之间设置有色轮，所述色轮偏心设置；或者，每组光源均包括R光源、G光源和B光源。可选的，所述色轮为三段色轮或六段色轮。可选的，每一组光源为一个白色光源。可选的，所述发光装置包括第一白色光源、第二白色光源、第一会聚透镜、第二会聚透镜、分光器件；所述第一白色光源、第一会聚透镜位于所述分光器件的一侧，所述第二白色光源、 第二会聚透镜位于所述分光器件的另一侧，所述第一会聚透镜位于所述第一白色光源与所述分光器件之间，所述第二会聚透镜位于所述第二白色光源与所述分光器件之间，所述第一白色光源发出的光线经所述分光器件的分光面折射后的光线、所述第二白色光源发出的光线经所述分光器件的分光面反射后的光线经所述分光器件的同一侧出射；所述分光器件出射的光线入射至所述偏振分光器件的第一面；所述投影装置包括第三会聚透镜、第四会聚透镜、第一硅基液晶芯片、第二硅基液晶芯片、投影物镜组；所述第一硅基液晶芯片、第三会聚透镜位于所述偏振分光器件的第三面一侧，且所述第三会聚透镜位于所述偏振分光器件和所述第一硅基液晶芯片之间；所述第二硅基液晶芯片、第四会聚透镜位于所述偏振分光器件的第四面一侧，且所述第四会聚透镜位于所述偏振分光器件和所述第二硅基液晶芯片之间；所述投影物镜组位于所述偏振分光器件的第二面一侧。可选的，所述发光装置包括一个白色光源和第一会聚透镜，所述第一会聚透镜用于会聚所述白色光源发出的光线使其符合入射角要求；所述第一会聚透镜位于所述偏振分光器件和所述白色光源之间，且位于所述偏振分光器件的第一面一侧；所述投影装置包括第二会聚透镜、第三会聚透镜、第一硅基液晶芯片、第二硅基液晶芯片、投影物镜组；所述第一硅基液晶芯片、第二会聚透镜位于所述偏振分光器件的第三面一侧，且所述第三会聚透镜位于所述分光器件和所述第一硅基液晶芯片之间；所述第二硅基液晶芯片、第三会聚透镜位于所述偏振分光器件的第四面一侧，且所述第四会聚透镜位于所述分光器件和所述第二硅基液晶芯片之间；所述投影物镜组位于所述偏振分光器件的第二面一侧。可选的，还包括投影屏幕，位于所述投影物镜组会聚接收的偏振光而成像的位置，用于显示图像。可选的，所述偏振分光器件包括第一分光棱镜和第二分光棱镜，所述第一面为第一分光棱镜的一面，所述第二面为第二分光棱镜的一面，第一分光棱镜和第二分光棱镜的贴合面为偏振分光面，且所述贴合面上具有膜层，使以布儒斯特角入射在偏振分光面上的光线的P偏振光的透过率为 100%，S偏振光的反射率为100%。可选的，所述第一分光棱镜和第二分光棱镜均为三棱体。与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点本发明的立体投影光学系统，利用偏振分光器件可以起到分光与偏振的两个作用，可以减少立体投影光学系统的部件，使其结构相对简单，并且可以降低价格，安装也相对容易。
图1为本发明具体实施例的偏振分光器件的结构示意图；图2是本发明第一具体实施例的立体投影光学系统的结构示意图；图3是本发明第二具体实施例的立体投影光学系统的结构示意图；图4是本发明第三具体实施例的立体投影光学系统的结构示意图；图5是本发明第四具体实施例的立体投影光学系统的结构示意图。
具体实施例方式结合参考图2、图3、图4、图5，本发明具体实施方式
的立体投影光学系统包括发光装置10，用于发出光线；偏振分光器件20，用于接收所述发光装置10发出的光线，并将其转换成两束偏振方向互相垂直的偏振光出射；投影装置30，用于接收所述偏振分光器件出射的偏振光并将接收的偏振光成像。本发明具体实施例中，立体投影光学系统还包括投影屏幕40，位于所述投影装置30会聚接收的偏振光而成像的位置，用于显示图像。图1为本发明具体实施例的偏振分光器件的结构示意图，参考图1，本发明具体实施例中，所述偏振分光器件20包括第一面21、第二面22、偏振分光面25、第三面23、第四面对，所述第一面21、第二面22与偏振分光面25之间的夹角a、b为布儒斯特角。从所述第一面21垂直入射的光线201经所述偏振分光面25折射后为P光202从所述第三面23透射出所述偏振分光器件20，经所述偏振分光面25反射后为S光203从所述第四面M透射出所述偏振分光器件20。从所述第二面22垂直入射的光线经所述偏振分光面25折射后为P 光从所述第四面M透射出所述偏振分光器件20，经所述偏振分光面25反射后为S光从所述第三面23透射出所述偏振分光器件20。在图1所示中，没有示意出从第二面22入射的光线在偏振分光面25上的折射、反射情况，其折射、反射根据从第一面入射的光线偏振分光面25上的折射、反射可以推知。在本发明具体实施例中，所述偏振分光器件20为偏振分光棱镜。所述偏振分光棱镜包括第一分光棱镜26和第二分光棱镜27，所述第一面21为第一分光棱镜沈的一面， 所述第二面22为第二分光棱镜27的一面，第一分光棱镜沈和第二分光棱镜27的贴合面为偏振分光面25，且所述贴合面上具有膜层(图中未示)，使以布儒斯特角入射在偏振分光面25上的光线的P光的透过率为100%，S光的反射率为100%。而且，本发明具体实施例中，第一分光棱镜26和第二分光棱镜27均为三棱体。需要说明的是，本发明的其他实施例中，偏振分光器件20的结构不限于图1所示的结构，还可以为本领域技术人员公知的其他结构，只要可以满足本发明中偏振分光器件 20的用途即可。本发明的立体投影光学系统可以为DLP(digital light processing)立体投影光学系统，也可以为LCOS(liquid crystal on silicon)立体投影光学系统。下面结合附图以及具体实施例详细说明本发明的立体投影光学系统。图2为本发明第一具体实施例的立体投影光学系统的结构示意图，第一具体实施例的立体投影光学系统为DLP立体投影光学系统，参考图2，在第一具体实施例中，所述发光装置10包括第一组光源11a、第二组光源12a、第一会聚透镜13a、第二会聚透镜14a。 所述第一组光源Ila和第一会聚透镜13a位于偏振分光器件20的第一面21 —侧，第一会聚透镜13a位于第一组光源Ila和偏振分光器件20的第一面21之间，用于会聚所述第一组光源Ila发出的光线使其垂直射入偏振分光器件20的第一面21 ；第二组光源1 和第二会聚透镜Ha位于第二面22 —侧，第二会聚透镜Ha位于第二组光源1 和偏振分光器件20的第二面22之间，用于会聚所述第二组光源1 发出的光线使其垂直射入偏振分光器件20的第二面22 ；所述投影装置30位于所述偏振分光器件20的第三面23 —侧，接收从偏振分光器件20的第三面23出射的偏振光。投影装置30包括反射镜31a、棱镜组32a、一个数字微镜芯片33a和投影物镜组 34a。所述反射镜31a位于所述偏振分光器件20的第三面23 —侧，用于反射从所述偏振分光器件20中出射的偏振光；所述棱镜组3 位于所述反射镜31a反射的偏振光的光路上， 用于接收所述反射镜31a反射的偏振光并使其射入所述数字微镜芯片33a中，所述投影物镜组3 用于接收从数字微镜芯片33a中出射的偏振光并将其会聚成像。在图2所示的具体实施例中，每一组光源为一个白色光源，因此在所述偏振分光器件20和所述反射镜31a之间设置有色轮60。本发明具体实施例中，色轮60为R、G、B三段色轮或者R、G、B六段色轮。其中，两个白色光源1 la、12a交替点亮，色轮60旋转，任一时刻立体投影光学系统输出一种偏振态的单色光。如果色轮60为六段色轮，则需要合理的控制六段色轮的旋转，其旋转的时间与三段色轮的旋转时间不同，保证同一时刻只输出一种偏振态的单色光。如果为三段色轮，色轮转一圈，两白色光源IlaUh交替点亮一次。如果为六段色轮，可以为色轮转一圈，两白色光源IlaUh交替点亮一次；也可以为色轮转半圈白色光源IlaUh交替点亮一次。并且，本发明具体实施例中，色轮60是偏心放置的，也就是说色轮60的中心轴线与立体投影光学系统的光学装置的中心轴线不重合，保证从偏振分光器件20出射的光线在同一时刻仅通过一个色段。在该第一具体实施例中，立体投影光线系统还包括勻光器件50，位于所述偏振分光器件20和所述投影装置30之间，具体的说，勻光器件50位于反射镜31a和色轮60之间， 将色轮60出射的光线均勻化。勻光器件60为勻光棒或者勻光镜。图2所示的本发明第一具体实施例的立体投影光学系统的工作原理为白色光源 1 la、12a交替点亮，各自发出的光线经会聚透镜13a、14a入射到偏振分光器件20 ；由于两白色11、12光源交替点亮，即同一时刻由于只有一个光源点亮，因此偏振分光器件20的第三面23同一时刻只能出射一种偏振态的光，两个光源发出的光经偏振分光棱镜后，产生的光的偏振态不同，两种偏振态相互垂直；白色光源Ila发出的光透射出偏振分光器件20，产生P光，白色光源1 发出的光经反射从偏振分光器件20输出，产生S光；偏振光经过色轮 60 (色轮60处于旋转状态，同一时刻只输出一种单色光，即R、G、B色其中之一)、勻光器件 50、反射镜31a、棱镜组3 入射到数字微镜芯片33a，数字微镜芯片33a将不同偏振态的三种单色光反射至投影物镜组3 ；投影物镜组3 会聚接收到的偏振光成像投影到投影屏幕40最后得到立体图像。在第一具体实施例中，立体投影光学系统还可以包括IR-UV (红外-紫外)截止器 (图中未示)，分别设于会聚透镜13a、Ha前，也就是设置于两白色光源和相应的会聚透镜之间，该IR-UV(红外-紫外)截止器的作用是去除白色光源中的红外光和紫外光。该第一实施例的立体投影光学系统，利用偏振分光器件将两束光线会聚并转换成两种偏振方向互相垂直的偏振光。无需像现有专利中的立体投影光学系统那样，需要两个偏振片；而且，从偏振分光器件中出射的两个偏振光传播方向均在一个光路上，也就不需要现有专利中的立体投影光学系统那样，需要将平行的两束光线分别通过三个棱镜改变其光路，使平行的两束光线的光路转换在同一光路上。因此，本技术方案节省了一个偏振片，且节省了三个棱镜，这样可以减少立体投影光学系统的部件，使其结构相对简单，并且可以降低价格，安装也相对容易。而且用单一色轮即可实现立体投影，光学系统结构简单，成本低，
9易于实现。在图2所示的具体实施例中，也可以为每组光源即第一组光源11a、第二组光源 lib均包括R光源、G光源和B光源。每一组光源中R光源、G光源和B光源其排列顺序没有限制，但是需要保证各个单色光源之间不会相互阻碍光线的传播。而且，该具体实施例中不需要色轮，通过合理控制R光源、G光源和B光源的交替发光，保证同一时刻只有一种单色偏振光射出偏振分光器件20。图3为本发明第二具体实施例的立体投影光学系统的结构示意图，第二具体实施例的立体投影光学系统为DLP立体投影光学系统，参考图3，第二具体实施例中，发光装置 10与第一具体实施例的发光装置10相同，而且，发光装置10与偏振分光器件20的位置关系也与第一具体实施例相同，在此不做赘述。在第二具体实施例中，投影装置30包括反射镜31b、棱镜组32b、三个数字微镜芯片33b、色分离合成棱镜35b、投影物镜组34b。所述色分离合成棱镜3 具有三个分色面， 所述三个数字微镜芯片3 分别位于三个分色面一侧；所述色分离合成棱镜3 用于使射入其内的白色光线分色，并将射入其内的单色光线会聚在一条光路上而合色。在该第二具体实施例中，每一组光源均为白色光源，色分离合成棱镜3 为R、G、B三色色分离合成棱镜。由于色分离合成棱镜3 可以将接收的白光分成R、G、B三色后分别发送给对应的数字微镜芯片33b，因此在该第二具体实施例中，不需要色轮。反射镜31b位于所述偏振分光器件20的第三面23 —侧，用于反射从所述偏振分光器件20中出射的偏振光；棱镜组32b位于所述反射镜31b反射的偏振光的光路上，且位于所述色分离合成棱镜3 与所述投影物镜组34b之间，用于接收所述反射镜31b反射的偏振光并接收从所述色分离合成棱镜35b出射的偏振光。所述色分离合成棱镜3 接收从所述棱镜组32b出射的偏振光且使其分色后，将单色的偏振光射入对应的数字微镜芯片 33b，并且接收从所述三个数字微镜芯片3 反射的单色偏振光对其合色后使其射入棱镜组32b。所述投影物镜组34b用于接收所述棱镜组32b出射的偏振光并将其会聚成像。具体为从偏振分光器件20中出射的白色偏振光入射至反射镜31b上，反射镜31b将白色偏振光反射后射入棱镜组32b，棱镜组32b将白色偏振光经过一系列折射反射后入射至色分离合成棱镜35b，色分离合成棱镜3 将白色偏振光分成R、G、B三色后，R、G、B单色偏振光分别入射至三个数字微镜芯片33b，三个数字微镜芯片3 反射接收到的R、G、B单色偏振光，经三个数字微镜芯片3 反射的R、G、B单色偏振光经过色分离合成棱镜3 合色后经棱镜组32b入射至投影物镜组34b，由投影物镜组34b对接收到的光线会聚成像。在该第二具体实施例中，立体投影光线系统还包括勻光器件50b，位于所述偏振分光器件20和所述投影系统30之间，具体的说，勻光器件50b位于反射镜31b和偏振分光器件20之间，将偏振分光器件20出射的光线均勻化。勻光器件50b为勻光棒或者勻光镜。在第二具体实施例中，还包括投影屏幕40，位于所述投影物镜组30会聚接收的偏振光而成像的位置，用于显示图像。第二具体实施例的立体投影光学系统的工作原理为白色光源llb、12b交替点亮，各自发出的光线经会聚透镜13b、14b入射到偏振分光器件20 ；由于两白色光源1 lb、12b 交替点亮，即同一时刻由于只有一个光源点亮，因此偏振分光器件20的第三面23同一时刻只能出射一种偏振态的白光，两个光源发出的光经偏振分光器件20后，产生的光的偏振态不同，两种偏振态相互垂直；白色光源Ila发出的光透射出偏振分光器件20，产生P光，白色光源1 发出的光经反射从偏振分光器件20输出，产生S光。从偏振分光器件20中出射的白色偏振光入射至反射镜31b上，反射镜31b将白色偏振光反射后射入棱镜组32b，棱镜组32b将白色偏振光经过一系列折射反射后入射至色分离合成棱镜35b，色分离合成棱镜3 将白色偏振光分成R、G、B三色后，R、G、B单色偏振光分别入射至三个数字微镜芯片 33b，三个数字微镜芯片3 反射接收到的R、G、B单色偏振光，经三个数字微镜芯片3 反射的R、G、B单色偏振光经过色分离合成棱镜3 合色后经棱镜组32b入射至投影物镜组 34b，由投影物镜组34b对接收到的白色偏振光会聚成像。由于白色光源llb、12b交替点亮， 因此同一时刻只有一种白色偏振光的成像，两种偏振光成像后，给人的视觉效果为立体向。图4为本发明第三具体实施例的立体投影光学系统的结构示意图，第三具体实施例的立体投影光学系统为LCOS立体投影光学系统，参考图4，第三具体实施例中，所述发光装置10包括第一白色光源11c、第二白色光源12c、第一会聚透镜13c、第二会聚透镜14c、 分光器件15c。所述第一白色光源11c、第一会聚透镜13c位于所述分光器件15c的一侧。 所述第二白色光源12c、第二会聚透镜Hc位于所述分光器件15c的另一侧，所述第一会聚透镜13c位于所述第一白色光源Ilc与所述分光器件15c之间，所述第二会聚透镜Hc位于所述第二白色光源12c与所述分光器件15c之间，所述第一白色光源Ilc发出的光线经所述分光器件15c的分光面折射后的光线、所述第二白色光源12c发出的光线经所述分光器件15c的分光面反射后的光线经所述分光器件15c的同一侧出射；所述分光器件15c出射的光线垂直入射至所述偏振分光器件20的第一面21。所述投影装置30包括第三会聚透镜31c、第四会聚透镜32c、第一硅基液晶芯片 33c、第二硅基液晶芯片34c、投影物镜组35c。所述第一硅基液晶芯片33c、第三会聚透镜 31c位于所述偏振分光器件的第三面23 —侧，且所述第三会聚透镜31c位于所述偏振分光器件20和所述第一硅基液晶芯片33c之间，将从偏振分光器件20出射的偏振光会聚成符合入射角要求的光线发送给第一硅基液晶芯片33c。所述第二硅基液晶芯片34c、第四会聚透镜32c位于所述偏振分光器件20的第四面M —侧，且所述第四会聚透镜32c位于所述偏振分光器件20和所述第二硅基液晶芯片3如之间，将从偏振分光器件20出射的偏振光会聚成符合入射角要求的光线发送给第二硅基液晶芯片34c。投影物镜组35c位于所述偏振分光器件20的第二面22 —侧，入射至所述第一硅基液晶芯片33c的偏振光经其反射后经过第三会聚透镜31c射入至所述偏振分光器件20 的第三面23，并经所述偏振分光器件20的偏振分光面25反射后由所述第二面22出射，入射至所述投影物镜组35c ；入射至所述第二硅基液晶芯片3 的偏振光经其反射后经过第四会聚透镜32c射入至所述偏振分光器件20的第四面对，并经所述偏振分光器件20的偏振分光面25折射后由第二面22出射，入射至所述投影物镜组35c。投影物镜组35c接收偏振光，并将偏振光会聚成像，该第三具体实施例中，还包括投影屏幕40，位于所述投影物镜组35c会聚接收的偏振光而成像的位置，用于显示图像。在该第三具体实施例中，立体投影光线系统还包括勻光器件50c，位于所述偏振分光器件20 和发光装置10之间，具体的说，勻光器件50c位于分光器件15c和偏振分光器件20之间， 将分光器件15c出射的光线均勻化。勻光器件50c为勻光棒或者勻光镜。第三具体实施例的立体投影光学系统的工作原理为白色光源llc、12c同时点亮，白色光源11c、12c也可以交替点亮，经会聚透镜13c、Hc会聚成符合入射角要求的光线后入射至分光器件15c，分光器件15c将白色光源llc、12c发出位于不同光路的光线转变在同一光路上；之后光线经过勻光器件50c勻光后，入射至偏振分光器件20。入射至偏振分光器件20的光线为白色自然光，该白色自然光经过偏振分光器件20的偏振分光面反射后变成白色S光，经过第三会聚透镜31c入射至第一硅基液晶芯片33c，折射后变成白色P光， 经过第四会聚透镜32c入射至第二硅基液晶芯片34c。通过控制第一硅基液晶芯片33c、第二硅基液晶芯片34c的开关，可以保证在同一时刻只有一种白色偏振光入射至投影物镜组 35c，这样可以成立体图像。图5为本发明第四具体实施例的立体投影光学系统的结构示意图，第四具体实施例的立体投影光学系统为LCOS立体投影光学系统，参考图4，第四具体实施例中，投影装置 30与第三具体实施例相同，在此不做详述，可以参考对第三具体实施例的描述。第四具体实施例中，所述发光装置10包括一个白色光源Ild和第一会聚透镜12d， 所述第一会聚透镜12d用于会聚所述白色光源Ild发出的光线使其符合入射角要求；所述第一会聚透镜12d位于所述偏振分光器件20和所述白色光源Ild之间，且位于所述偏振分光器件20的第一面21 —侧，从所述第一会聚透镜12d出射的光线射入偏振分光器件20的第一面21。需要说明的是，第四具体实施例中的第二会聚透镜31d对应第三具体实施例中的第三会聚透镜31c，第四具体实施例中的第三会聚透镜32d对应第三具体实施例中的第四会聚透镜32c。该第四具体实施例中，立体投影光学系统还包括勻光器件50d，位于所述偏振分光器件20和所述发光装置10之间。具体的说，勻光器件50d位于第一会聚透镜12d和偏振分光器件20之间，将第一会聚透镜12d出射的光线均勻化。勻光器件50d为勻光棒或者勻光镜。第四具体实施例的立体投影光学系统的工作原理与第三具体实施例的立体投影光学系统的工作原理基本相同，只是由于只有一个白色光源，因此，需要控制第一硅基液晶芯片、第二硅基液晶芯片交替开启、关闭，可以保证在同一时刻只有一种白色偏振光入射至投影物镜组，这样可以成立体图像。本发明的立体投影光学系统，利用偏振分光器件可以起到分光与偏振的两个作用，可以减少立体投影光学系统的部件，使其结构相对简单，并且可以降低价格，安装也相对容易。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种立体投影光学系统，其特征在于，包括发光装置，用于发出光线；偏振分光器件，用于接收所述发光装置发出的光线，并将其转换成两束偏振方向互相垂直的偏振光出射；投影装置，用于接收所述偏振分光器件出射的偏振光并将接收的偏振光成像。
2.如权利要求1所述的立体投影光学系统，其特征在于，所述偏振分光器件包括第一面、第二面、偏振分光面、第三面、第四面，所述第一面、第二面与偏振分光面之间的夹角为布儒斯特角；从所述第一面垂直入射的光线经所述偏振分光面折射后为P光从所述第三面透射出所述偏振分光器件，经所述偏振分光面反射后为S光从所述第四面透射出所述偏振分光器件；从所述第二面垂直入射的光线经所述偏振分光面折射后为P光从所述第四面透射出所述偏振分光器件，经所述偏振分光面反射后为S光从所述第三面透射出所述偏振分光器件。
3.如权利要求2所述的立体投影光学系统，其特征在于，所述发光装置包括第一组光源、第二组光源、第一会聚透镜、第二会聚透镜；所述第一组光源和第一会聚透镜位于第一面一侧，第一会聚透镜位于第一组光源和第一面之间；第二组光源和第二会聚透镜位于第二面一侧，第二会聚透镜位于第二组光源和第二面之间；所述投影装置位于所述第三面一侧，接收从第三面出射的偏振光。
4.如权利要求3所述的立体投影光学系统，其特征在于，所述投影装置包括反射镜、 棱镜组、一个数字微镜芯片和投影物镜组；所述反射镜位于所述第三面一侧，用于反射从所述偏振分光器件中出射的偏振光；所述棱镜组位于所述反射镜反射的偏振光的光路上，用于接收所述反射镜反射的偏振光并使其射入所述数字微镜芯片中，所述投影物镜组用于接收从数字微镜芯片中出射的偏振光并将其会聚成像。
5.如权利要求3所述的立体投影光学系统，其特征在于，所述投影装置包括反射镜、 棱镜组、三个数字微镜芯片、色分离合成棱镜、投影物镜组；所述色分离合成棱镜具有三个分色面，所述三个数字微镜芯片分别位于三个分色面一侧；所述色分离合成棱镜用于使射入其内的白色光线分色，并将射入其内的单色光线合色；所述反射镜位于所述第三面一侧，用于反射从所述偏振分光器件中出射的偏振光；所述棱镜组位于所述反射镜反射的偏振光的光路上，且位于所述色分离合成棱镜与所述投影物镜组之间，用于接收所述反射镜反射的偏振光并接收从所述色分离合成棱镜出射的偏振光；所述色分离合成棱镜接收从所述棱镜组出射的偏振光且分色后，将单色的偏振光射入对应的数字微镜芯片，并且接收从所述三个数字微镜芯片反射的单色偏振光对其合色后使其射入棱镜组；所述投影物镜组用于接收从所述棱镜组出射的偏振光并将其会聚成像。
6.如权利要求4所述的立体投影光学系统，其特征在于，每一组光源为一个白色光源，在所述偏振分光器件和所述反射镜之间设置有色轮，所述色轮偏心设置； 或者，每组光源均包括R光源、G光源和B光源。
7.如权利要求6所述的立体投影光学系统，其特征在于，所述色轮为三段色轮或六段色轮。
8.如权利要求5所述的立体投影光学系统，其特征在于，每一组光源为一个白色光源。
9.如权利要求2所述的立体投影光学系统，其特征在于，所述发光装置包括第一白色光源、第二白色光源、第一会聚透镜、第二会聚透镜、分光器件；所述第一白色光源、第一会聚透镜位于所述分光器件的一侧，所述第二白色光源、第二会聚透镜位于所述分光器件的另一侧，所述第一会聚透镜位于所述第一白色光源与所述分光器件之间，所述第二会聚透镜位于所述第二白色光源与所述分光器件之间，所述第一白色光源发出的光线经所述分光器件的分光面折射后的光线、所述第二白色光源发出的光线经所述分光器件的分光面反射后的光线经所述分光器件的同一侧出射； 所述分光器件出射的光线入射至所述偏振分光器件的第一面； 所述投影装置包括第三会聚透镜、第四会聚透镜、第一硅基液晶芯片、第二硅基液晶芯片、投影物镜组；所述第一硅基液晶芯片、第三会聚透镜位于所述偏振分光器件的第三面一侧，且所述第三会聚透镜位于所述偏振分光器件和所述第一硅基液晶芯片之间；所述第二硅基液晶芯片、第四会聚透镜位于所述偏振分光器件的第四面一侧，且所述第四会聚透镜位于所述偏振分光器件和所述第二硅基液晶芯片之间； 所述投影物镜组位于所述偏振分光器件的第二面一侧。
10.如权利要求2所述的立体投影光学系统，其特征在于，所述发光装置包括一个白色光源和第一会聚透镜，所述第一会聚透镜用于会聚所述白色光源发出的光线使其符合入射角要求；所述第一会聚透镜位于所述偏振分光器件和所述白色光源之间，且位于所述偏振分光器件的第一面一侧；所述投影装置包括第二会聚透镜、第三会聚透镜、第一硅基液晶芯片、第二硅基液晶芯片、投影物镜组；所述第一硅基液晶芯片、第二会聚透镜位于所述偏振分光器件的第三面一侧，且所述第三会聚透镜位于所述分光器件和所述第一硅基液晶芯片之间；所述第二硅基液晶芯片、第三会聚透镜位于所述偏振分光器件的第四面一侧，且所述第四会聚透镜位于所述分光器件和所述第二硅基液晶芯片之间； 所述投影物镜组位于所述偏振分光器件的第二面一侧。
11.如权利要求1 10任一项所述的立体投影光学系统，其特征在于，还包括投影屏幕，位于所述投影物镜组会聚接收的偏振光而成像的位置，用于显示图像。
12.如权利要求2所述的立体投影光学系统，其特征在于，所述偏振分光器件包括第一分光棱镜和第二分光棱镜，所述第一面为第一分光棱镜的一面，所述第二面为第二分光棱镜的一面，第一分光棱镜和第二分光棱镜的贴合面为偏振分光面，且所述贴合面上具有膜层，使以布儒斯特角入射在偏振分光面上的光线的P偏振光的透过率为100%，S 偏振光的反射率为100%。
13.如权利要求12所述的立体投影光学系统，其特征在于，所述第一分光棱镜和第二分光棱镜均为三棱体。
全文摘要
一种立体投影光学系统，包括发光装置，用于发出光线；偏振分光器件，用于接收所述发光装置发出的光线，并将其转换成两束偏振方向互相垂直的偏振光出射；投影装置，用于接收所述偏振分光器件出射的偏振光并将接收的偏振光成像。本技术方案结构简单，易于安装。
文档编号G03B21/20GK102169237SQ20111010750
公开日2011年8月31日 申请日期2011年4月27日 优先权日2011年4月27日
发明者张镭, 赵瑞萍 申请人:上海丽恒光微电子科技有限公司