专利名称：立体投影系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光学仪器技术领域，尤其涉及一种立体投影系统。
背景技术：
投影系统用于对影像进行放大以及投影显示，其广泛应用于人们的日常生活中， 例如内置于数码相机的投影系统、掌上投影机等。而随着其应用的日趋广泛，投影系统的相关技术也得到了长足发展。随着投影技术的发展，立体投影系统也开始得到了应用。与常规的2D图像不同， 立体图像并非由RGB三原色构成，例如3D偏振是一种常见的立体图像显示方式，其光源产生的自然光包括P偏振光以及S偏振光。图1示出了现有技术的一种立体投影显示装置的结构示意图，主要包括自然光源 10、照明系统(illumination system) 11、偏振分光镜((PBS, Polarization Beam Splitter)) 12、显示基板13以及投影透镜14。其中，显示基板13通常采用硅基液晶(LC0S， Liquid Crystal on Silicon)，一般的液晶显示基板(LCD，Liquid Crystal Display)为透射式显示方式，而LCOS则为反射式显示方式，通过将入射光反射来显示图像。其工作原理如下自然光源10发出的自然光经过照明系统11后，被转换为包括P偏振光和S偏振光的两种偏振矢量互相垂直的偏振光，所述偏振光沿第一方向χ传播并入射至所述偏振分光镜 12 ；其中，偏振分光镜12的设置方向与所述第一方向χ成45°角，且使得P偏振光和S偏振光中的一种透射，另一种反射，以透射P偏振光，反射S偏振光为例，反射的S偏振光入射至所述显示基板13的表面，经过LCOS调制后转化为P偏振光反射回所述偏振分光镜12， 由于偏振分光镜12对于P偏振光为透射，使得透射的P偏振光进入投影透镜14，经过放大后，将所述显示基板13产生的显示图像投影至接收屏幕上。现有技术的投影显示装置仅利用了偏振分光镜12反射的偏振光来投影成像，而透射的偏振光则被浪费。如果要合成立体图像，则需要另一台投影显示装置，变更偏振分光镜12的透射以及反射偏振光的类型，投影不同种类的偏振光至同一接收屏幕，合成所需的立体图像。上述投影显示装置的光强利用率较低，一般不超过10%，在自然光源10功率固定的情况下，成像质量较差。申请号为200910172326. 1的中国专利申请中，采用非球面透镜和柱面透镜对光源的光束进行整形后再传输，使得整形后的光斑与LCOS的长宽相匹配，在一定程度上提高了光强利用率，但是其整体结构与图1中的结构类似，仍然是利用了偏振光中的一种来进行成像，并不能显著提高光强利用率。因此提供一种具有较高的光源利用率，并且结构简单容易加工的立体投影系统是投影显示技术发展的迫切需求。
实用新型内容本实用新型解决的问题是提供一种高光源利用率的立体投影系统。本实用新型所述的立体投影系统，包括[0009]立体光源，偏振分光镜，投影透镜；所述偏振分光镜具有相对的第一表面以及第二表面；其中，所述立体光源产生携带第一图像信息的第一偏振光和携带第二图像信息的第二偏振光，并照射于所述偏振分光镜的第一表面；所述偏振分光镜的第一表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光从所述第二表面出射；所述偏振分光镜的第二表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光从所述第一表面出射；第一显示镜面组，用于将从偏振分光镜的第二表面出射的携带第一图像信息的第一偏振光转换为携带第一图像信息的第二偏振光，并反射回所述第二表面；第二显示镜面组，用于将从偏振分光镜的第一表面出射的携带第二图像信息的第二偏振光转换为携带第二图像信息的第一偏振光，并反射回所述第一表面；所述投影透镜用于接收从偏振分光镜的第二表面出射的所述携带第一图像信息的第二偏振光和所述携带第二图像信息的第一偏振光，并投影于外部接收屏幕上。优选的，所述第一显示镜面组包括四分之一波片、双光路合成器件、DMD镜面以及遮光板；所述携带第一图像信息的第一偏振光首先通过四分之一波片后偏转45度，再经由双光路合成器件到达DMD镜面；所述DMD镜面将上述偏转了 45度的携带第一图像信息的第一偏振光沿原路反射，再次经由双光路合成器件，并通过四分之一波片形成所述携带第一图像信息的第二偏振光，最后到达偏振分光镜的第二表面；或者，所述DMD镜面将上述偏转了 45度的携带第一图像信息的第一偏振光直接或经由双光路合成器件间接反射至遮光板。优选的，所述双光路合成器件包括第一光学器件和第二光学器件，所述第一光学器件和第二光学器件相贴合，且第一光学器件和第二光学器件之间还设置有一空气层，所述入射光从第一光学器件的第一镜面进入双光路合成器件，透过第一光学器件与第二光学器件的贴合面进入第二光学器件，并从第二光学器件的第二镜面出射，上述光路可逆；或者，所述入射光从第二光学器件的第二镜面进入双光路合成器件，在第二光学器件与第一光学器件相连接的面上发生全反射之后从第二光学器件的所述第三镜面出射，并照射于遮光板上。优选的，所述第一光学器件为直角三角形棱镜，且第一镜面为斜边；所述第二光学器件为等腰三角形棱镜，且第二镜面与第三镜面为两条等边；所述第一光学器件的一条直角边与第二光学器件的底边构成贴合面。优选的，所述第二光学器件的等边与底边的夹角大于或等于光线从第二光学器件材料入射空气时的全反射临界角。优选的，所述第二显示镜面组包括四分之一波片、双光路合成器件、DMD镜面以及遮光板；所述携带第二图像信息的第二偏振光首先通过四分之一波片后偏转45度，再经由双光路合成器件到达DMD镜面；所述DMD镜面将上述偏转了 45度的携带第二图像信息的第二偏振光沿原路反射，再次经由双光路合成器件，并通过四分之一波片形成所述携带第二图像信息的第一偏振光，最后到达偏振分光镜的第一表面；或者，所述DMD镜面将上述偏转了 45度的携带第二图像信息的第二偏振光直接或经由双光路合成器件间接反射至遮光板。所述双光路合成器件包括第一光学器件和第二光学器件，所述第一光学器件和第二光学器件相贴合，且第一光学器件和第二光学器件之间还设置有一空气层，所述入射光从第一光学器件的第一镜面进入双光路合成器件，透过第一光学器件与第二光学器件的贴合面进入第二光学器件，并从第二光学器件的第二镜面出射，上述光路可逆；或者，所述入射光从第二光学器件的第二镜面进入双光路合成器件，在第二光学器件与第一光学器件相连接的面上发生全反射之后从第二光学器件的所述第三镜面出射，并照射于遮光板上。优选的，所述第一光学器件为直角三角形棱镜，且第一镜面为斜边，光线的入射角为90度；所述第二光学器件为等腰三角形棱镜，且第二镜面与第三镜面为两条等边；所述第一光学器件的一条直角边与第二光学器件的底边构成贴合面；所述第一光学器件与第二光学器件的材料相同，所述第一镜面与第二镜面平行。优选的，所述第二光学器件的等边与底边的夹角大于或等于光线从第二光学器件材料入射空气时的全反射临界角。优选的，所述偏振分光镜为金属光栅或具有PBS薄膜的棱镜。优选的，所述立体光源产生的第一偏振光以及第二偏振光与所述偏振分光镜的入射夹角为45度。优选的，所述第一显示镜面组与第二显示镜面组采用相同的光学元器件结构。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点将立体光源所产生的两种偏振光经过分光、转换再合成、投影，实现立体显示效果，理论上除了在偏振光类型的转换过程中存在一定的光强损失，其余过程中的光强损失极小，因此对原光源产生的两种偏振光均具有较高的利用率。进一步的，如果转换过程中采用完全相同的光学元器件结构，使得两种偏振光的转换效率一致，经过合成后形成的立体图像与原立体光源的图像相比，具有较佳的图像还原效果。
图1是现有技术立体投影系统的结构示意图；图2是本实用新型立体投影系统第一实施例的结构示意图；图3是立体投影系统第一实施例的双光路合成器件的结构放大示意图；图4是立体投影系统第一实施例的第一工作状态光路示意图；图5是立体投影系统第一实施例的第二工作状态光路示意图；图6是立体投影系统第一实施例的第三工作状态光路示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，
以下结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式
做详细的说明。现有技术的投影显示装置中，自然光源产生的自然光经照明系统转换为P偏振光和S偏振光后，其中的一种经由偏振分光镜反射后入射至显示基板，并最终反射至投影透镜，而透射的另一种偏振光则被浪费，使得整个投影显示装置的光强利用率较低，成像效果较差。为了解决上述现有技术中的问题，本实用新型的发明人设计了一种立体投影系统，将立体光源产生的两种偏振光经过分光、转换再合成、投影，实现立体显示效果，理论上除了在偏振光类型的转换过程中存在一定的光强损失，其余过程中的光强损失极小，因此对原光源产生的两种偏振光均具有较高的利用率。具体的，本实用新型的立体投影系统包括立体光源，偏振分光镜，投影透镜；所述偏振分光镜具相对的有第一表面以及第二表面，即第一表面与第二表面位于偏振分光镜的相对两侧；其中，所述立体光源产生携带第一图像信息的第一偏振光和携带第二图像信息的第二偏振光，并照射于所述偏振分光镜的第一表面；所述偏振分光镜的第一表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光从所述第二表面出射；所述偏振分光镜的第二表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光从所述第一表面出射；第一显示镜面组，用于将从偏振分光镜的第二表面出射的携带第一图像信息的第一偏振光转换为携带第一图像信息的第二偏振光，并反射回所述第二表面；第二显示镜面组，用于将从偏振分光镜的第一表面出射的携带第二图像信息的第二偏振光转换为携带第二图像信息的第一偏振光，并反射回所述第一表面；所述投影透镜用于接收从偏振分光镜的第二表面出射的所述携带第一图像信息的第二偏振光和所述携带第二图像信息的第一偏振光，并将其投影于外部接收屏幕上，形成立体图像。上述第一偏振光以及第二偏振光分别是P偏振光或S偏振光中的一种。所述第一显示镜面组以及第二显示镜面组起到对偏振光类型进行转换的功能。本实用新型利用四分之一波片偏转偏振光的偏振方向进而改变偏振光的类型，基本原理是p偏振光与S偏振光的偏振矢量相互垂直，偏振光每经过一次四分之一波片，其偏振矢量将偏转45度，故仅需往返两次经过四分之一波片便可以转换该偏振光的类型。下面结合具体实施例进一步描述本实用新型的技术方案。图2示出了本实用新型立体投影装置第一实施例的结构示意图，本实施例的立体投影装置包括立体光源101、偏振分光镜102、第一显示镜面组200、第二显示镜面组300、 投影透镜103。立体光源101用于将自然光转换成P偏振光以及S偏振光。通常为了在人眼中形成3D的立体图像，所述P偏振光以及S偏振光分别代表同一幅图像光束的不同偏振光类型，可以定义为第一图像信息以及第二图像信息。例如，对一幅立体图像，肉眼观测到上述第一图像信息以及第二图像信息，便会产生立体效果。将立体光源101所产生的P偏振光以及S偏振光，放大投影到同一块接收屏幕上，即立体投影系统的主要功能。所述偏振分光镜102可以是金属光栅还可以是偏振分光薄膜(PBS薄膜)，用于透射一种偏振光而反射另一种偏振光。通常为了简化光路，可以使得立体光源101产生的偏振光与偏振分光镜102的入射夹角为45度，这样透射的偏振光与反射的偏振光可以相互垂直。本实施例的偏振分光镜102以透射P偏振光，反射S偏振光为例，具有相对的第一表面10 以及第二表面102b，且第一表面10 面向立体光源101，接收立体光源101产生的P偏振光以及S偏振光。当立体光源101产生的P偏振光以及S偏振光照射于偏振分光镜102的第一表面10 后被分离。其中，P偏振光透射过偏振分光镜102的第一表面102a， 沿原光路方向从偏振分光镜102的第二表面102b出射，进入第一显示镜面组200 ；而S偏振光则被偏振分光镜102的第一表面10 反射，进入第二显示镜面组300。所述第一显示镜面组200包括四分之一波片210、双光路合成器件220、DMD镜面 230以及遮光板M0。所述P偏振光进入第一显示镜面组200，首先经过四分之一波片210 后偏转45度，再经由双光路合成器件220到达DMD镜面230。以下提及的“偏转45度的P 偏振光”均指代与P偏振光的偏振矢量相差45度的偏振光，特此说明。DMD镜面230即数字微镜器件(Digital Micro Mirror, DMD)，最早由美国德州仪器公司(Tl)开发，是一种由许多微小的反射镜组成的微镜阵列，这些微镜处于悬浮状态， 可以向两侧偏转10-12度左右，从而控制对入射光的反射方向，构成“启通”和“断开”两种状态，起到开关的作用。微镜的偏转由DMD镜面230上的半导体电路控制。基于上述两种状态，DMD镜面230很容易控制所述偏转了 45度的P偏振光的反射方向。例如DMD镜面230 可以偏转微镜使得入射角为90度，将所述偏转了 45度的P偏振光沿原路反射，再次经由双光路合成器件220以及四分之一拨片210从而转换成S偏振光，相当于“启通”；还可以将所述偏转了 45度的P偏振光直接或者间接通过双光路合成器件220反射至遮光板240上，相当于“断开”。由于DMD镜面230中微镜的偏转范围有限，因此受到投影系统的外壳结构限制，直接将所述偏转了 45度的P偏振光反射至遮光板240存在一定困难。因此可以借助于双光路合成器件220，使得DMD镜面230中微镜仅需偏转极小的范围，便能够使得所述偏转了 45 度的P偏振光经DMD镜面230反射后经由所述双光路合成器件220全反射至遮光板240上。所述双光路合成器件220包括第一光学器件221以及第二光学器件222，所述第一光学器件221和第二光学器件222相贴合，且第一光学器件221和第二光学器件222之间还设置有一空气层。当P偏振光经过四分之一波片210后，偏转45度的P偏振光从第一光学器件221的第一镜面221a进入双光路合成器件220，透过第一光学器件221与第二光学器件222的贴合面进入第二光学器件222，并从第二光学器件222的第二镜面22 出射，达到DMD镜面230。如果DMD镜面230将所述偏转45度的P偏振光沿原路反射，根据光路可逆的原理，所述偏转45度的P偏振光将原路返回，经过双光路合成器件220以及四分之一波片210。假设DMD镜面230将所述偏转45度的P偏振光按照一定的反射角反射，使得所述偏转45度的P偏振光从第二光学器件222的第二镜面22 进入双光路合成器件220，在第二光学器件222与第一光学器件221相连接的面上发生全反射之后从第二光学器件222的第三镜面22 出射，而照射于遮光板240上。图3是本实施例所述双光路合成器件的结构放大示意图，作为一个具体的方案， 本实施例中，所述第一光学器件221可以为直角三角形棱镜，且第一镜面221a为斜边，光线的入射角为90度；所述第二光学器件222为等腰三角形棱镜，且第二镜面22 与第三镜面 222b为两条等边；所述第一光学器件221的一条直角边与第二光学器件222的底边构成贴合面。所述第一光学器件221与第二光学器件222的材料相同，所述第一镜面221a与第二镜面22 平行。所述第二光学器件222的等边与底边的夹角α大于或等于光线从第二光学器件222材料入射空气时的全反射临界角。当入射光L从第一镜面221a垂直入射后，将从第二镜面22 垂直出射，DMD镜面 230上的微镜表面仅需与所述第二镜面22 平行，即可将入射光L沿原路反射形成反射光Li，根据光路可逆原理，所述反射光Ll的光路与入射光L重合。如果所述DMD镜面230上的微镜偏转，将入射光L按照一定的夹角β反射，形成反射光L2。由于夹角β极小，因此可以忽略反射光L2经过第二镜面22 的折射。由于第二光学器件222为等腰三角形棱镜，等边与底边的夹角α，则根据三角形内角之和为180度的定理，上述反射光L2与底边法线的夹角λ存在如下关系式人=90-[180-α-(90+β)]= α+β，由于α大于等于全反射临界角，因此λ也必然大于全反射临界角，反射光L2在第二光学器件222与第一光学器件221相连接的面上发生全反射。第二光学器件222为等腰三角形棱镜，故从第二镜面22 入射的反射光L2经过上述全反射后，从第三镜面222b出射，仅需将遮光板240设置与第三镜面222b相对，所述反射光L2便照射于遮光板240上。由于四分之一波片对于P偏振光以及S偏振光的偏转效果是相同的，因此用于将 S偏振光转换为P偏振光的第二显示镜面组300可以采用与第一显示镜面组200相同的结构。这样做的优点在于，两种偏振光的转换效果一致，经过合成后形成的立体图像与原立体光源的图像相比，具有较佳的还原效果。具体的结构可以参照以上关于第一显示镜面组200 的内容。所述第二显示镜面组300与第一显示镜面组200的区别仅在于设置方位。本实施例中，由于立体光源101产生的偏振光与偏振分光镜102的入射夹角为45 度，分离的S偏振光与P偏振光相互垂直，因此用于接收并转换所述S偏振光的第二显示镜面组300与第一显示镜面组200可以关于偏振分光镜102的中心平面对称设置。综上对第一显示镜面组200以及第二显示镜面组300的结构以及功能描述可知， 通过调节DMD镜面上微镜偏转，可以控制对P偏振光以及S偏振光的转换。经过偏振分光镜分离的偏振光要么往返经过四分之一波片，完成转换，并原路返回偏振分光镜；要么仅经过一次四分之一波片，最终照射于遮光板；上述过程对应于DMD镜面的开关状态。完成转换后的偏振光，再次回到偏振分光镜时，其透射或反射的性质也将逆转。例如经过偏振分光镜102分离后，从第二表面102b出射的P偏振光，经过第一显示镜面组200 的转换，原路返回第二表面102b时，已经变成了 S偏振光，因此无法透射偏振分光镜102，而是直接在第二表面102b发生反射，照射于投影透镜103 ；同理，从第一表面10 出射的S偏振光，经过第二显示镜面组200的转换，原路返回第一表面10 时，变成了 P偏振光，此时将直接透射偏振分光镜102，从第二表面102b出射，与前述被第二表面102b反射的S偏振光混合，也照射于投影透镜103。所述投影透镜103能够将上述偏振光投影于接收屏幕104 上，起到图像放大的作用。本实施例的立体投影系统在投影时可以有三种工作状态，以下分别结合附图进行说明。第一工作状态如图4所示，立体光源101产生的P偏振光以及S偏振光分别携带有第一图像信息以及第二图像信息。上述偏振光光路混合，图中以P1+S2标记。当携带有第一图像信息的P偏振光Pl以及携带有第二图像信息的S偏振光S2经由偏振分光镜102 分离后，所述携带第一图像信息的P偏振光Pl进入第一显示镜面组200，所述携带第二图像信息的S偏振光S2进入第二显示镜面组300。在第一工作状态中，第一显示镜面组200以及第二显示镜面组300的DMD镜面均处于“断开”。所述携带有第一图像信息的P偏振光Pi仅经过一次四分之一波片，被偏转 45度记为P’ 1。偏振光P’ 1被DMD镜面反射后，在双光路合成器件内再发生全反射，最后照射于遮光板上。所述携带有第二图像信息的S偏振光S2也仅经过一次四分之一波片，被偏转45度记为S’ 2。偏振光S’ 2被DMD镜面反射后，在双光路合成器件内发生全反射，最后同样照射于遮光板上。上述过程中，立体光源的偏振光最终均照射于遮光板，因此立体投影系统无法成像，因此第一工作状态也可以定义为立体投影系统的“关闭”状态。第二工作状态如图5所示，立体光源101产生的偏振光经由偏振分光镜分离，分别进入相应的显示镜面组。在本工作状态中，所述第一显示镜面组200以及第二显示镜面组300的DMD镜面均处于“通启”。所述携带有第一图像信息的P偏振光Pl将往返经过四分之一波片，转换成携带有第一图像信息的S偏振光Si，沿原路返回偏振分光镜102，并在偏振分光镜102的第二表面上反射，照射于投影透镜103。所述携带有第二图像信息的S偏振光S2也将往返经过四分之一波片，转换成携带有第二图像信息的P偏振光P2，沿原路返回偏振分光镜102，并直接透射过偏振分光镜102，从其第二表面上出射，照射于投影透镜 103。上述携带第一图像信息的S偏振光Sl与携带第二图像信息的P偏振光P2相混合，图中标记为S1+P2，将被投影透镜103投影至接收屏幕104上。与立体光源产生的偏振光相比，投影于接收屏幕104的偏振光S1+P2，也携带第一图像信息以及第二图像信息，区别仅在于携带同一图像信息的偏振光类型不同，依然能够形成完整的立体图像，因此第二工作状态也可以定义为立体投影系统的“开启”状态。第三工作状态如图6所示，立体光源101产生的偏振光经由偏振分光镜分离，分别进入相应的显示镜面组。在本工作状态中，所述第一显示镜面组200以及第二显示镜面组300的DMD镜面仅有一个处于“通启”，而另一处于“断开”。以第一显示镜面组200的DMD 镜面处于“通启”，第二显示镜面组300的DMD镜面处于“断开”为例；则携带有第一图像信息的P偏振光Pl能够转换成携带有第一图像信息的S偏振光Si，并照射于投影透镜103 上；而携带有第二图像信息的S偏振光S2未能完成转换，仅经过一次四分之一波片形成偏转45度的偏振光S’ 2，并照射于遮光板。此时投影透镜投影至接收屏幕上的仅有携带第一图像信息的S偏振光Si。因此第三工作状态也可以定义为立体投影系统的“半开启”状态。综上所述，本实用新型立体投影仪通过控制DMD镜面的“通启”或“断开”，可以实现上述任意一种工作状态，且能够在上述三种工作状态之间自由切换，而并不局限于其中一种。通常为了提高立体投影仪的结构紧凑度、简化元器件，所述偏振分光镜与显示镜面组中的四分之一波片还可以做在同一个棱镜上，而第一显示镜面组以及第二显示镜面组的遮光板还可以共用。本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
权利要求1. 一种立体投影系统，其特征在于，包括立体光源，偏振分光镜，投影透镜；所述偏振分光镜具有相对的第一表面以及第二表其中，所述立体光源产生携带第一图像信息的第一偏振光和携带第二图像信息的第二偏振光，并照射于所述偏振分光镜的第一表面；所述偏振分光镜的第一表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光从所述第二表面出射；所述偏振分光镜的第二表面反射第二偏振光，透射第一偏振光，且透射的第一偏振光从所述第一表面出射；第一显示镜面组，用于将从偏振分光镜的第二表面出射的携带第一图像信息的第一偏振光转换为携带第一图像信息的第二偏振光，并反射回所述第二表面；第二显示镜面组，用于将从偏振分光镜的第一表面出射的携带第二图像信息的第二偏振光转换为携带第二图像信息的第一偏振光，并反射回所述第一表面；所述投影透镜用于接收从偏振分光镜的第二表面出射的所述携带第一图像信息的第二偏振光和所述携带第二图像信息的第一偏振光，并投影于外部接收屏幕上。
2.如权利要求1所述的立体投影系统，其特征在于，所述第一显示镜面组包括四分之一波片、双光路合成器件、DMD镜面以及遮光板；所述携带第一图像信息的第一偏振光首先通过四分之一波片后偏转45度，再经由双光路合成器件到达DMD镜面；所述DMD镜面将上述偏转了 45度的携带第一图像信息的第一偏振光沿原路反射，再次经由双光路合成器件， 并通过四分之一波片形成所述携带第一图像信息的第二偏振光，最后到达偏振分光镜的第二表面；或者，所述DMD镜面将上述偏转了 45度的携带第一图像信息的第一偏振光直接或经由双光路合成器件间接反射至遮光板。
3.如权利要求2所述的立体投影系统，其特征在于，所述双光路合成器件包括第一光学器件和第二光学器件，所述第一光学器件和第二光学器件相贴合，且第一光学器件和第二光学器件之间还设置有一空气层，所述入射光从第一光学器件的第一镜面进入双光路合成器件，透过第一光学器件与第二光学器件的贴合面进入第二光学器件，并从第二光学器件的第二镜面出射，上述光路可逆；或者，所述入射光从第二光学器件的第二镜面进入双光路合成器件，在第二光学器件与第一光学器件相连接的面上发生全反射之后从第二光学器件的所述第三镜面出射，并照射于遮光板上。
4.如权利要求3所述的立体投影系统，其特征在于，所述第一光学器件为直角三角形棱镜，且第一镜面为斜边；所述第二光学器件为等腰三角形棱镜，且第二镜面与第三镜面为两条等边；所述第一光学器件的一条直角边与第二光学器件的底边构成贴合面。
5.如权利要求4所述的立体投影系统，其特征在于，所述第二光学器件的等边与底边的夹角大于或等于光线从第二光学器件材料入射空气时的全反射临界角。
6.如权利要求1所述的立体投影系统，其特征在于，所述第二显示镜面组包括四分之一波片、双光路合成器件、DMD镜面以及遮光板；所述携带第二图像信息的第二偏振光首先通过四分之一波片后偏转45度，再经由双光路合成器件到达DMD镜面；所述DMD镜面将上述偏转了 45度的携带第二图像信息的第二偏振光沿原路反射，再次经由双光路合成器件， 并通过四分之一波片形成所述携带第二图像信息的第一偏振光，最后到达偏振分光镜的第一表面；或者，所述DMD镜面将上述偏转了 45度的携带第二图像信息的第二偏振光直接或经由双光路合成器件间接反射至遮光板。
7.如权利要求6所述的立体投影系统，其特征在于，所述双光路合成器件包括第一光学器件和第二光学器件，所述第一光学器件和第二光学器件相贴合，且第一光学器件和第二光学器件之间还设置有一空气层，所述入射光从第一光学器件的第一镜面进入双光路合成器件，透过第一光学器件与第二光学器件的贴合面进入第二光学器件，并从第二光学器件的第二镜面出射，上述光路可逆；或者，所述入射光从第二光学器件的第二镜面进入双光路合成器件，在第二光学器件与第一光学器件相连接的面上发生全反射之后从第二光学器件的所述第三镜面出射，并照射于遮光板上。
8.如权利要求7所述的立体投影系统，其特征在于，所述第一光学器件为直角三角形棱镜，且第一镜面为斜边，光线的入射角为90度；所述第二光学器件为等腰三角形棱镜，且第二镜面与第三镜面为两条等边；所述第一光学器件的一条直角边与第二光学器件的底边构成贴合面；所述第一光学器件与第二光学器件的材料相同，所述第一镜面与第二镜面平行。
9.如权利要求8所述的立体投影系统，其特征在于，所述第二光学器件的等边与底边的夹角大于或等于光线从第二光学器件材料入射空气时的全反射临界角。
10.如权利要求1所述的立体投影系统，其特征在于，所述偏振分光镜为金属光栅或具有PBS薄膜的棱镜。
11.如权利要求1所述的立体投影系统，其特征在于，所述立体光源产生的第一偏振光以及第二偏振光与所述偏振分光镜的入射夹角为45度。
12.如权利要求1所述的立体投影系统，其特征在于，所述第一显示镜面组与第二显示镜面组采用相同的光学元器件结构。
专利摘要本实用新型提供了一种立体投影系统，包括立体光源、偏振分光镜以及投影透镜；还包括第一显示镜面组，用于将从偏振分光镜的第二表面出射的携带第一图像信息的第一偏振光转换为携带第一图像信息的第二偏振光，并反射回所述第二表面；第二显示镜面组，用于将从偏振分光镜的第一表面出射的携带第二图像信息的第二偏振光转换为携带第二图像信息的第一偏振光，并反射回所述第一表面；经过上述显示镜面组的转换，从偏振分光镜的第二表面出射的携带第一图像信息的第二偏振光和携带第二图像信息的第一偏振光被投影透镜投影于外部接收屏幕上。本实用新型立体投影系统具有较高的光源利用率以及较佳的图像还原效果。
文档编号G02B27/10GK202057901SQ201120129330
公开日2011年11月30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, 黄城 申请人:上海丽恒光微电子科技有限公司