2d投影系统3d转换系统的制作方法
【专利摘要】2D投影系统3D转换系统涉及光学领域，具体涉及一种3D转换系统。包括一设备壳体，设备壳体上设有一2D投影镜头接口、一3D光学转换系统；从2D投影镜头接口一侧开始，从光路走向上3D光学转换系统依次设有线偏振片和一四分之一波片机构；四分之一波片机构包括至少两片四分之一波片，至少两片角度相异的四分之一波片围成一闭合的圆形机构，圆形机构称为偏振光调制器，偏振光调制器设有一转轴；还包括一驱动机构，驱动机构设有一驱动转轴；驱动转轴与转轴联动；四分之一波片后方还设有用于投射影像的投影窗口，投影窗口位于设备壳体上。通过本发明，可以简便的将2D投影机投射出的2D影像转化为3D影像。
【专利说明】2D投影系统3D转换系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学领域，具体涉及一种3D转换系统。
【背景技术】
[0002]目前，在相关技术中，3D投影机相比普通的2D投影机价格昂贵，同时还要搭配专门的快门眼镜，眼镜内置电池，佩戴不便，结构繁琐，相比偏光眼镜成本较高。
[0003]同时，在相关技术中，有采用两台投影机以及两块偏光镜，这种方式无疑增加了使用成本，另外还需要对两台投影机的相对位置做精准调整，操作复杂，一致性较差，使用起来不方便。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种2D投影系统3D转换系统，解决以上技术问题。
[0005]本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0006]2D投影系统3D转换系统，其特征在于，包括一设备壳体，所述设备壳体上设有一2D投影镜头接口，所述2D投影镜头接口后方设有一 3D光学转换系统；
[0007]从2D投影镜头接口一侧开始，从光路走向上所述3D光学转换系统依次设有线偏振片和一四分之一波片机构；
[0008]所述四分之一波片机构包括至少两片四分之一波片，至少两片角度相异的四分之一波片围成一闭合的圆形机构，所述圆形机构称为偏振光调制器，所述偏振光调制器设有一转轴；
[0009]还包括一驱动机构，所述驱动机构设有一驱动转轴；所述驱动转轴与所述转轴联动；
[0010]所述四分之一波片后方还设有用于投射影像的投影窗口，所述投影窗口位于所述设备壳体上。圆形机构可以呈现圆盘状或者圆筒状。所述四分之一波片，为具有四分之一波片的透光片，可以为常规的四分之一波片，也可以为具有四分之一波片光学效果的相位差膜。
[0011 ] 在使用中，2D影像由2D投影机产生，通过2D投影镜头接口进入3D光学转换系统，通过线偏振片后2D影像中的光线成为线偏振光，再通过四分之一波片后，光线成为圆偏振光。因为偏振光调制器包含至少两片角度相异的四分之一波片，并且做旋转动作，因此在投影窗口出射的光线为旋转方向相异的圆偏振光。观众通过佩戴一副两个镜片偏振角度不同的偏振眼镜，可以使两只眼睛看到的画面不同。在两只眼睛看到的画面不同的前提下，通过调整2D投影机投放画面，以及偏振光调制器的转速，可以实现对人的左眼和右眼视觉画面的控制，进而通过对设备的有机调整，通过保偏屏接收图像，实现3D显示。保偏屏表面含有金属成份，可以保证所反射的光线仍然保持偏振特性。
[0012]所述2D投影镜头接口设有锁紧密封装置。将2D投影机的镜头伸入到2D投影镜头接口后，通过锁紧密封装置锁紧，并密封，进而固定住2D投影镜头，并防止灰尘进入。[0013]所述投影窗口面积和宽度均小于等于所述偏振光调制器中的四分之一波片，所述投影窗口被所述四分之一波片遮挡；
[0014]所述偏振光调制器包括两个四分之一波片组；一组四分之一波片中的各四分之一波片在所述偏振光调制器旋转过程中，遮挡住所述投影窗口时的偏振角度一致；
[0015]另一组四分之一波片中的各四分之一波片在所述偏振光调制器旋转过程中，遮挡住所述投影窗口时的偏振角度一致；
[0016]两组四分之一波片中的各四分之一波片在遮挡住所述投影窗口时的偏振角度相差90度。因为相差90度，所以在投影窗口投射出的光线会出现左旋偏振光和右旋偏振光，进而在投影窗口投射出的影像会交替出现具有左旋偏振光特性的影像和具有右旋偏振光特性的影像。在观众佩戴了两片镜片分别为左旋偏振光镜片和右旋偏振光镜片的情况下，左眼和右眼看到的画面不同，具备产生3D视觉效果的条件。
[0017]所述2D投影系统3D转换系统还包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统设有一视频帧信息输入接口 ；所述微型处理器系统还连接一马达驱动模块，所述驱动机构设有一驱动马达，所述马达驱动模块连接一所述驱动马达的受控端。
[0018]所述视频帧信息输入接口可以连接2D投影机，通过2D投影机获取视频帧信息。所述视频帧信息输入接口也可以通过连接光学传感器，监测2D投影机的视频帧信息。光学传感器可以通过监测视频帧的跳变信息获得视频帧信息。
[0019]在获得视频帧信息后，微型处理器系统根据所述获得的视频帧信息驱动所述驱动马达，进而驱动所述偏振光调制器，实现3D转换。
[0020]所述偏振光调制器与一光学编码盘联动，所述光学编码盘的信号输出端连接所述微型处理器系统的信号输入端。通过光学编码盘为所述微型处理器系统反馈偏振光调制器的转动信息。以保证驱动的精确性。
[0021]偏振光调制器的转动速率，应该为2D投影机视频帧频率的一半。偏振光调制器的转动速率，应该为2D投影机视频帧率的一半。如帧率为144hz，则光学编码单元的转速为每秒72转。
[0022]具体实施1:
[0023]所述偏振光调制器中的各个四分之一波片围成一圆盘状，构成圆盘状的偏振光调制器。所述投影窗口位于圆盘状的所述偏振光调制器后方。被遮挡的2D投影机光斑尺寸，小于等于每片四分之一波片的尺寸，使圆偏振光可以从投影窗口透出。
[0024]所述偏振光调制器包括两组四分之一波片，每组设有相邻排布的n个四分之一波片，共计2n个四分之一波片，2n个四分之一波片为扇形，且扇形弧度相同；
[0025]每组四分之一波片中各个四分之一波片的偏振角度依次逐个增加360/2n度，以便于每片四分之一波片在旋转到所述投影窗口时，偏振角度相同。
[0026]两组四分之一波片中，相邻的两个四分之一波片，在旋转方向上先后相差:90度一360/2n度。以便于在从一组四分之一波片转换到另一组四分之一波片透光时，从投射口来看偏振角度相差90度，进而使经过两组四分之一波片投射出去的光线分别具有左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0027]每组四分之一波片的数量优选6片，即一个偏振光调制器中优选含有12个四分之一波片。实验表明这是比较理想的状态。[0028]具体实施2:
[0029]所述偏振光调制器中的各个四分之一波片围成一圆筒状,构成一圆筒状的偏振光调制器。所述投影窗口位于圆筒状的所述偏振光调制器后方。以保证从投影窗口射出的光线都具有圆偏振光特性。
[0030]所述2D投影镜头接口的光线自所述圆筒状的所述偏振光调制器的一端射入；
[0031]所述圆筒状的所述偏振光调制器的内侧设有一反光镜，所述2D投影镜头接口的光线照射所述反光镜，所述反光镜的反射方向朝向所述投影窗口，所述反光镜将光线反射到所述偏振光调制器上，进而通过所述投影窗口出射到外界的屏幕上，呈现3D影像。
[0032]所述偏振光调制器包括两组偏振角度相异的四分之一波片组，两组四分之一波片组的四分之一波片均为条状，多条条状的四分之一波片围成一圆筒状。
[0033]两组所述四分之一波片组中，各组四分之一波片组中的各个四分之一波片偏振角度相同；两组所述四分之一波片组之间的四分之一波片的偏振角度相差90度。进而使经过两组四分之一波片投射出去的光线分别具有左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0034]通过本发明，可以简便的将2D投影机投射出的2D影像转化为3D影像。相对于传统的3D投影机，对于佩戴的立体眼镜要求较低，仅为普通的圆偏光眼镜，成本较低，成像效果理想，适合多人一起观看。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为本发明整体结构示意图；
[0036]图2为本发明圆盘状的偏振光调制器结构示意图；
[0037]图3为本发明圆筒状的偏振光调制器剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0038]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
[0039]参照图1, 2D投影系统3D转换系统,包括一设备壳体I,设备壳体I上设有一 2D投影镜头接口 11，2D投影镜头接口 11后方设有一 3D光学转换系统。从2D投影镜头接口 11一侧开始，从光路走向上3D光学转换系统依次设有线偏振片12和一四分之一波片机构13。四分之一波片，为具有四分之一波片的透光片，可以为常规的四分之一波片，也可以为具有四分之一波片光学效果的相位差膜。
[0040]参照图2、图3，四分之一波片机构13包括至少两片四分之一波片，至少两片角度相异的四分之一波片围成一闭合的圆形机构，圆形机构称为偏振光调制器2,偏振光调制器2设有一转轴21。还包括一驱动机构14，驱动机构14设有一驱动转轴，驱动转轴与转轴21联动。四分之一波片机构13的四分之一波片后方还设有用于投射影像的投影窗口 15，投影窗口 15位于设备壳体I上。2D投影镜头接口 11设有锁紧密封装置。将2D投影机4的镜头伸入到2D投影镜头接口 11后，通过锁紧密封装置锁紧，并密封，进而固定住2D投影镜头，并防止灰尘进入。
[0041 ] 在使用中，2D影像由2D投影机4产生，通过2D投影镜头接口 11进入3D光学转换系统，通过线偏振片12后2D影像中的光线成为线偏振光，再通过四分之一波片后，光线成为圆偏振光。因为偏振光调制器2包含至少两片角度相异的四分之一波片，并且做旋转动作，因此在投影窗口 15出射的光线为旋转方向相异的圆偏振光。观众通过佩戴一副两个镜片偏振角度不同的偏振眼镜，可以使两只眼睛看到的画面不同。在两只眼睛看到的画面不同的前提下，通过调整2D投影机4投放画面，以及偏振光调制器2的转速，可以实现对人的左眼和右眼视觉画面的控制，进而通过对设备的有机调整，通过保偏屏接收图像，实现3D显示。保偏屏表面含有金属成份，可以保证所反射的光线仍然保持偏振特性。投影窗口 15面积和宽度均小于等于偏振光调制器2中的四分之一波片，投影窗口 15被四分之一波片遮挡。被遮挡的光斑16尺寸小于等于每片四分之一波片的尺寸。使圆偏振光可以从投影窗口 15透出。
[0042]参照图2、图3，偏振光调制器2包括两个四分之一波片组22、23。一组四分之一波片22中的各四分之一波片在偏振光调制器2旋转过程中，遮挡住投影窗口 15时的偏振角度一致。另一组四分之一波片22中的各四分之一波片在偏振光调制器2旋转过程中，遮挡住投影窗口 15时的偏振角度一致。两组四分之一波片22、23中的各四分之一波片在遮挡住投影窗口 15时的偏振角度相差90度。因为相差90度，所以在投影窗口 15投射出的光线会出现左旋偏振光和右旋偏振光，进而在投影窗口 15投射出的影像会交替出现具有左旋偏振光特性的影像和具有右旋偏振光特性的影像。在观众佩戴了两片镜片分别为左旋偏振光镜片和右旋偏振光镜片的情况下，左眼和右眼看到的画面不同，具备产生3D视觉效果的条件。
[0043]对于2D投影系统3D转换系统的电子控制系统采用如下设计:
[0044]2D投影系统3D转换系统还包括一微型处理器系统3,微型处理器系统3设有一视频帧信息输入接口。微型处理器系统3还连接一马达驱动模块5，驱动机构14设有一驱动马达，马达驱动模块5连接一驱动马达的受控端。
[0045]视频帧信息输入接口可以连接2D投影机4，通过2D投影机4获取视频帧信息。视频帧信息输入接口也可以通过连接光学传感器，监测2D投影机4的视频帧信息。光学传感器可以通过监测视频帧的跳变信息获得视频帧信息。在获得视频帧信息后，微型处理器系统3根据获得的视频帧信息驱动驱动马达，进而驱动偏振光调制器2，实现3D转换。
[0046]偏振光调制器2与一光学编码盘6联动,光学编码盘6的信号输出端连接微型处理器系统3的信号输入端。通过光学编码盘6为微型处理器系统3反馈偏振光调制器2的转动信息。以保证驱动的精确性。偏振光调制器2的转动速率，应该为2D投影机4视频帧频率的一半。如帧率为144hz，则偏振光调制器2的转速为每秒72转。
[0047]具体实施例1:
[0048]参照图2，偏振光调制器2中的各个四分之一波片围成一圆盘状，构成圆盘状的偏振光调制器。投影窗口 15位于圆盘状的偏振光调制器2后方。被遮挡的2D投影机光斑尺寸，小于等于每片四分之一波片的尺寸，以保证从投影窗口 15射出的光线都具有圆偏振光特性。
[0049]偏振光调制器2包括两组四分之一波片组22、23，两组四分之一波片组22、23均设有相邻排布的n个四分之一波片,共计2n个四分之一波片，2n个四分之一波片为扇形,且扇形弧度相同。每组四分之一波片中各个四分之一波片依次逐个增加360/2n度，以便于每片四分之一波片在旋转到投影窗口 15时，偏振角度相同。[0050]两组四分之一波片组22、23中，相邻的两个四分之一波片，在旋转方向上先后相差:90度减去360/2n度的度数。以便于在从一组四分之一波片转换到另一组四分之一波片透光时，从投射口来看偏振角度相差90度，进而使经过两组四分之一波片投射出去的光线分别具有左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0051]光学编码盘6的光学编码设置在圆盘状的偏振光调制器2的周边。从而将光学编码盘与偏振片组2融合为一体。
[0052]具体实施中，四分之一波片组22、23中四分之一波片的数量优选6片，即一个偏振光调制器2中优选含有12个四分之一波片。实验表明这是比较理想的状态。
[0053]具体实施例2:
[0054]参照图3,偏振光调制器2中的各个四分之一波片围成一圆筒状,构成一圆筒状的偏振光调制器。投影窗口 15位于圆筒状的偏振光调制器后方。以保证从投影窗口 15射出的光线都具有圆偏振光特性。2D投影镜头接口 11的光线经过线偏振片12后，自圆筒状的偏振光调制器的一端射入。圆筒状的偏振光调制器的内侧设有一反光镜7，2D投影镜头接口 11的光线照射反光镜7,反光镜7的反射方向朝向投影窗口 15,反光镜7将光线反射到偏振光调制器2上，进而通过投影窗口 15出射到外界的屏幕上，呈现3D影像。
[0055]偏振光调制器包括两组偏振角度相异的四分之一波片组22、23，两组四分之一波片组22、23的四分之一波片均为条状，多条条状的四分之一波片围成一圆筒状。
[0056]两组四分之一波片组22、23中，各组四分之一波片组中的各个四分之一波片偏振角度相同。两组四分之一波片组22、23之间的四分之一波片的偏振角度相差90度。进而使经过两组四分之一波片22、23投射出去的光线分别具有左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0057]光学编码盘6的光学编码设置在圆筒状的偏振光调制器2的周边。从而将光学编码盘与偏振片组2融合为一体。
[0058]通过本发明，可以简便的将2D投影机投射出的2D影像转化为3D影像。相对于传统的3D投影机，对于佩戴的立体眼镜要求较低，仅为普通的圆偏光眼镜，成本较低，成像效果理想，适合多人一起观看。
[0059]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.2D投影系统3D转换系统，其特征在于，包括一设备壳体，所述设备壳体上设有一 2D投影镜头接口，所述2D投影镜头接口后方设有一 3D光学转换系统； 从2D投影镜头接口一侧开始，从光路走向上所述3D光学转换系统依次设有线偏振片和一四分之一波片机构； 所述四分之一波片机构包括至少两片四分之一波片，至少两片角度相异的四分之一波片围成一闭合的圆形机构，所述圆形机构称为偏振光调制器，所述偏振光调制器设有一转轴； 还包括一驱动机构，所述驱动机构设有一驱动转轴；所述驱动转轴与所述转轴联动； 所述四分之一波片后方还设有用于投射影像的投影窗口，所述投影窗口位于所述设备壳体上。
2.根据权利要求1所述的2D投影系统3D转换系统，其特征在于:所述投影窗口面积和宽度均小于等于所述偏振光调制器中的四分之一波片，所述投影窗口被所述四分之一波片遮挡； 所述偏振光调制器包括两个四分之一波片组；一组四分之一波片中的各四分之一波片在所述偏振光调制器旋转过程中，遮挡住所述投影窗口时的偏振角度一致； 另一组四分之一波片中的各四分之一波片在所述偏振光调制器旋转过程中，遮挡住所述投影窗口时的偏振角度一致； 两组四分之一波片中的各四分之一波片在遮挡住所述投影窗口时的偏振角度相差90度。
3.根据权利要求2所述的2D投影系统3D转换系统，其特征在于:所述2D投影系统3D转换系统还包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统设有一视频帧信息输入接口 ；所述微型处理器系统还连接一马达驱动模块，所述驱动机构设有一驱动马达，所述马达驱动模块连接一所述驱动马达 的受控端。
4.根据权利要求3所述的2D投影系统3D转换系统，其特征在于:所述视频帧信息输入接口连接2D投影机，通过2D投影机获取视频帧信息。
5.根据权利要求3所述的2D投影系统3D转换系统，其特征在于:所述偏振光调制器与一光学编码盘联动，所述光学编码盘的信号输出端连接所述微型处理器系统的信号输入端，通过光学编码盘为所述微型处理器系统反馈偏振光调制器的转动信息。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的2D投影系统3D转换系统，其特征在于:所述偏振光调制器中的各个四分之一波片围成一圆盘状，构成圆盘状的偏振光调制器，所述投影窗口位于圆盘状的所述偏振光调制器后方。
7.根据权利要求6所述的2D投影系统3D转换系统，其特征在于:所述偏振光调制器包括两组四分之一波片，每组设有相邻排布的n个四分之一波片，共计2n个四分之一波片，2n个四分之一波片为扇形，且扇形弧度相同； 每组四分之一波片中各个四分之一波片依次逐个增加360/2n度，以便于每片四分之一波片在旋转到所述投影窗口时，偏振角度相同。
8.根据权利要求7所述的2D投影系统3D转换系统，其特征在于:两组四分之一波片中，相邻的两个四分之一波片，在旋转方向上先后相差:90度一360/2n度。
9.根据权利要求1、2、3、4或5所述的2D投影系统3D转换系统，其特征在于:所述偏振光调制器中的各个四分之一波片围成一圆筒状，构成一圆筒状的偏振光调制器。
10.根据权利要求1所述的2D投影系统3D转换系统，其特征在于:所述投影窗口位于圆筒状的所述偏振光调制器后方；所述2D投影镜头接口的光线自所述圆筒状的所述偏振光调制器的一端射入； 所述圆筒状的所述偏振光调制器的内侧设有一反光镜，所述2D投影镜头接口的光线照射所述反光镜，所述反光镜的反射方向朝向所述投影窗口，所述反光镜将光线反射到所述偏振光调制器上，进而通过所述投影窗口出射到外界的屏幕上； 所述偏振光调制器包括两组偏振角度相异的四分之一波片组，两组四分之一波片组的四分之一波片均为条状，多条条状的四分之一波片围成一圆筒状；两组所述四分之一波片组中，各组四分之一波片组中的各个四分之一波片偏振角度相同；两组所述四分之一波片组之间的四分之一波片的偏振角度相差90度。进而使经过两组四分之一波片投射出去的光线分别具有左旋偏振光特性 和右旋偏振光特性。
【文档编号】H04N13/04GK103676450SQ201210322564
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月3日 优先权日:2012年9月3日
【发明者】杨波, 施强, 唐舰 申请人:上海蝶维影像科技有限公司