專利名稱：單鏡頭立體投影裝置及濾光色輪的制作方法
單鏡頭立體投影裝置及濾光色輪技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影領(lǐng)域，尤其是涉及一種單鏡頭立體投影裝置及濾光色輪。背景技術(shù)：
通常的三維立體輸出顯示方式，都利用兩臺投影機(jī)投射偏振方向不同 的光，通過偏振光立體成像。產(chǎn)生偏振光是利用光的偏振效應(yīng)。由于投射 到屏幕上的光是偏振方向正交的偏振光，觀看者佩帶偏光眼鏡，每個眼鏡 都只能透過各自的偏振光。具體操作時(shí)，使一種偏振光投影左眼的影像， 另一種偏振光投影右眼的影像，這樣觀看者每個眼鏡看到的影像就不相同。 左右眼看到的影像經(jīng)合成就成為立體像?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于，立體影像 播放時(shí)必須使用兩臺投影機(jī)同步播放，而且還需要采取一定的措施將兩臺 投影機(jī)相對固定，并對投影的像有一定的定位要求，這使得安裝和使用都 比較復(fù)雜。同時(shí)，采用兩臺投影機(jī)也不利于設(shè)備小型化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種只使用一個 鏡頭模塊就能實(shí)現(xiàn)立體成像的單鏡頭立體投影裝置。本發(fā)明的另一目的是提供一種可用在所述單鏡頭立體投影裝置上的 濾光色輪。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案-一種單鏡頭立體投影裝置，包括光源以及沿光源傳播方向依次設(shè)置的濾光色輪、數(shù)字微鏡芯片(DMD)和投影鏡頭，所述濾光色輪用于周期 性地濾過紅、綠、藍(lán)三種原色光，所述數(shù)字微鏡芯片將三種原色光反射至 所述投影鏡頭并經(jīng)所述投影鏡頭的作用而成像，其特征在于所述濾光色輪設(shè)置有分別對應(yīng)于三種原色的三個偏振濾光單元，每一個偏振濾光單元 包括偏振方向正交的兩個偏振濾光片，輪流生成不同偏振態(tài)的單色偏振 光。優(yōu)選的方案中，所述偏振濾光單元的兩個偏振濾光片關(guān)于所述濾光色 輪的軸心中心對稱。相鄰的偏振濾光片之間設(shè)置有遮光塊。還包括設(shè)置在所述光源與所述濾光色輪之間的光源整形透鏡。 所述光源為發(fā)光二極管。一種濾光色輪，用于周期性地濾過紅、綠、藍(lán)三種原色光，其特征在 于包括分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)三種原色的三個偏振濾光單元，每一個偏 振濾光單元包括偏振方向正交的兩個偏振濾光片。優(yōu)選的方案中，所述偏振濾光單元的兩個偏振濾光片關(guān)于所述濾光色 輪的軸心中心對稱。相鄰的偏振濾光片之間設(shè)置有遮光塊。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中，濾光色輪設(shè)置有對應(yīng)于三種原色的三個偏振濾光單元，， 每一個偏振濾光單元包括偏振方向正交的兩個偏振濾光片，將濾光色輪置 于光源和數(shù)字微鏡芯片之間，濾光色輪轉(zhuǎn)動時(shí)，各偏振濾光單元的兩個偏 振濾光片分別將光源信號輪流轉(zhuǎn)換為兩個偏振態(tài)的單色光，利用外部的視 頻控制信號控制數(shù)字微鏡芯片對原色光進(jìn)行反射，再經(jīng)投影鏡頭作用，即 可投射出迅速交替的不同偏振態(tài)的偏振光，觀者通過偏光眼鏡就可以看到 立體影像。因此，本發(fā)明只使用一個鏡頭模塊就實(shí)現(xiàn)了立體投影，與現(xiàn)有 技術(shù)采用兩個投影機(jī)來投放立體影像相比，本發(fā)明的單鏡頭立體投影裝置 結(jié)構(gòu)更為簡單，安裝、使用更方便，也更容易實(shí)現(xiàn)投影設(shè)備的小型化。
圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的單鏡頭立體投影裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例的濾光色輪的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式
本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。 請參考圖1，單鏡頭立體投影裝置包括光源1即投影燈1以及沿光源 傳播方向依次設(shè)置在光路上的濾光色輪3、數(shù)字微鏡芯片4和投影鏡頭5， 在投影燈1與濾光色輪3之間還優(yōu)選設(shè)置有光源整形透鏡2。濾光色輪3 將投影燈l發(fā)出的光濾為單色偏振光，再照射到數(shù)字微鏡芯片4上，由數(shù) 字微鏡芯片4反射到投影鏡頭5，經(jīng)投影鏡頭5調(diào)整后實(shí)現(xiàn)投影。請參考圖1和圖2，濾光色輪3設(shè)置有對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)三種原色的 三個偏振濾光單元，濾光色輪3旋轉(zhuǎn)時(shí)周期性地將投影燈1發(fā)出的光濾為 紅、綠、藍(lán)三種單色光。與以往單純用于獲得三種原色光的色輪不同，濾 光色輪3除了濾光作用，還具有對光信號的偏振作用。每個偏振濾光單元均包括偏振方向正交的兩個偏振濾光片，能分別對入射光源作用而生成不 同偏振態(tài)的單色光。本實(shí)施例中，該三個偏振濾光單元分別為紅色單元、綠色單元以及藍(lán)色單元，其中，紅色單元包括紅色偏振濾光片1 a和lb， 綠色單元包括綠色偏振濾光片2 a和2 b ，藍(lán)色單元包括藍(lán)色偏振濾光片 3a和3 b 。上述各單元的兩個偏振濾光片關(guān)于濾光色輪3的軸心呈中心對 稱分布。作為改進(jìn)，相鄰的偏振濾光片之間還設(shè)置有遮光塊C，這樣能防 止兩個不同色的濾光片之間的過渡區(qū)因加工問題出現(xiàn)顏色的混疊。濾光色 輪3旋轉(zhuǎn)時(shí)，各個偏振濾光片依次透光，得到三種原色的單色偏振光，每 種原色光又包括兩種不同偏振態(tài)光。以圖2為例，從紅色偏振濾光片l a 始，濾光色輪3依次產(chǎn)生第一種偏振態(tài)的紅色光、綠色光、藍(lán)色光以及第 二種偏振態(tài)的紅色光、綠色光和藍(lán)色光。數(shù)字微鏡芯片4具有很多個反射微鏡，各反射微鏡都具有獨(dú)立控制光 線的開關(guān)能力，反射鏡對光線的反射受外部視頻信號控制。通過數(shù)字光處 理器(DLP),將外部視頻信號調(diào)制形成等幅的脈寬調(diào)制信號，再利用脈沖 寬度大小控制各反射鏡開、關(guān)光路的時(shí)間，從而控制三種原色的單色偏振 光的反射狀態(tài)。數(shù)字微鏡芯片4與濾光色輪3之間還設(shè)置同步控制措施， 確保將正確顏色和偏正態(tài)的光投射至投影鏡頭5。人眼觀看經(jīng)投影鏡頭5 調(diào)整作用后所成的像時(shí)，由于視覺暫留作用，會認(rèn)為同時(shí)看到兩種偏振態(tài) 的偏振光。帶上專用的立體眼鏡后，每只眼睛都只看到其中一種偏振態(tài)光 的影像，由此而產(chǎn)生立體效果。在另一種實(shí)施例中，圖2所示的濾光色輪3的三個偏振濾光單元按照 如下方式布置。其中，紅色單元包括紅色偏振濾光片1 a和2a，綠色單元 包括綠色偏振濾光片3 a和1 b ，藍(lán)色單元包括藍(lán)色偏振濾光片2b和3 b 。 上述各單元的兩個偏振濾光片關(guān)于濾光色輪3平面上過其軸心的一直線呈 軸對稱分布。同樣，在濾光色輪3旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，不同偏振方向的兩個偏振 片是交替出現(xiàn)的，也能夠產(chǎn)生三種單色雙偏振態(tài)光的效果。本發(fā)明中，投影燈l可采用發(fā)光二極管(LED)投影燈作為白光光源。 投影鏡頭5可以選擇手動變焦或電動變焦來調(diào)整投影像的大小和距離。此 外，還可增設(shè)防塵裝置，以避免數(shù)字微鏡芯片因沾到灰塵而無法工作。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說 明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù) 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種單鏡頭立體投影裝置，包括光源以及沿光源傳播方向依次設(shè)置的濾光色輪、數(shù)字微鏡芯片和投影鏡頭，所述濾光色輪用于周期性地濾過紅、綠、藍(lán)三種原色光，所述數(shù)字微鏡芯片將三種原色光反射至所述投影鏡頭并經(jīng)所述投影鏡頭的作用而成像，其特征在于所述濾光色輪設(shè)置有分別對應(yīng)于三種原色的三個偏振濾光單元，每一個偏振濾光單元包括偏振方向正交的兩個偏振濾光片，輪流生成不同偏振態(tài)的單色偏振光。
2. 如權(quán)利要求2所述的單鏡頭立體投影裝置，其特征在于所述偏 振濾光單元的兩個偏振濾光片關(guān)于所述濾光色輪的軸心中心對稱。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的單鏡頭立體投影裝置，其特征在于相 鄰的偏振濾光片之間設(shè)置有遮光塊。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的單鏡頭立體投影裝置，其特征在于還 包括設(shè)置在所述光源與所述濾光色輪之間的光源整形透鏡。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的單鏡頭立體投影裝置，其特征在于所 述光源為發(fā)光二極管。
6. —種濾光色輪，用于周期性地濾過紅、綠、藍(lán)三種原色光，其特 征在于包括分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)三種原色的三個偏振濾光單元，每一 個偏振濾光單元包括偏振方向正交的兩個偏振濾光片。
7. 如權(quán)利要求7所述的濾光色輪，其特征在于所述偏振濾光單元 的兩個偏振濾光片關(guān)于所述濾光色輪的軸心中心對稱。
8. 如權(quán)利要求7或8所述的濾光色輪，其特征在于相鄰的偏振濾 光片之間設(shè)置有遮光塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單鏡頭立體投影裝置，包括光源以及沿光源傳播方向依次設(shè)置的濾光色輪、數(shù)字微鏡芯片和投影鏡頭，濾光色輪用于周期性地濾過紅、綠、藍(lán)三種原色光，數(shù)字微鏡芯片將三種原色光反射至投影鏡頭并經(jīng)投影鏡頭的作用而成像，濾光色輪設(shè)置有分別對應(yīng)于三種原色的三個偏振濾光單元，每一個偏振濾光單元包括偏振方向正交的兩個偏振濾光片，輪流生成不同偏振態(tài)的單色偏振光。本發(fā)明同時(shí)公開了一種濾光色輪，包括分別對應(yīng)于紅、綠、藍(lán)三種原色的三個偏振濾光單元，每一個偏振濾光單元包括偏振方向正交的兩個偏振濾光片。采用本發(fā)明，可用一個鏡頭模塊實(shí)現(xiàn)立體投影，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，且有利于設(shè)備的小型化。
文檔編號G02B5/20GK101271261SQ20081006686
公開日2008年9月24日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者松 張, 毛樂山, 程雪岷, 馬建設(shè) 申請人:清華大學(xué)深圳研究生院