专利名称：单镜头立体投影装置及滤光色轮的制作方法
单镜头立体投影装置及滤光色轮技术领域：
本发明涉及投影领域，尤其是涉及一种单镜头立体投影装置及滤光色轮。背景技术：
通常的三维立体输出显示方式，都利用两台投影机投射偏振方向不同 的光，通过偏振光立体成像。产生偏振光是利用光的偏振效应。由于投射 到屏幕上的光是偏振方向正交的偏振光，观看者佩带偏光眼镜，每个眼镜 都只能透过各自的偏振光。具体操作时，使一种偏振光投影左眼的影像， 另一种偏振光投影右眼的影像，这样观看者每个眼镜看到的影像就不相同。 左右眼看到的影像经合成就成为立体像。现有技术的缺点在于，立体影像 播放时必须使用两台投影机同步播放，而且还需要采取一定的措施将两台 投影机相对固定，并对投影的像有一定的定位要求，这使得安装和使用都 比较复杂。同时，采用两台投影机也不利于设备小型化。
发明内容本发明的主要目的就是解决现有技术中的问题，提供一种只使用一个 镜头模块就能实现立体成像的单镜头立体投影装置。本发明的另一目的是提供一种可用在所述单镜头立体投影装置上的 滤光色轮。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案-一种单镜头立体投影装置，包括光源以及沿光源传播方向依次设置的滤光色轮、数字微镜芯片(DMD)和投影镜头，所述滤光色轮用于周期 性地滤过红、绿、蓝三种原色光，所述数字微镜芯片将三种原色光反射至 所述投影镜头并经所述投影镜头的作用而成像，其特征在于所述滤光色轮设置有分别对应于三种原色的三个偏振滤光单元，每一个偏振滤光单元 包括偏振方向正交的两个偏振滤光片，轮流生成不同偏振态的单色偏振 光。优选的方案中，所述偏振滤光单元的两个偏振滤光片关于所述滤光色 轮的轴心中心对称。相邻的偏振滤光片之间设置有遮光块。还包括设置在所述光源与所述滤光色轮之间的光源整形透镜。 所述光源为发光二极管。一种滤光色轮，用于周期性地滤过红、绿、蓝三种原色光，其特征在 于包括分别对应于红、绿、蓝三种原色的三个偏振滤光单元，每一个偏 振滤光单元包括偏振方向正交的两个偏振滤光片。优选的方案中，所述偏振滤光单元的两个偏振滤光片关于所述滤光色 轮的轴心中心对称。相邻的偏振滤光片之间设置有遮光块。本发明的有益效果是本发明中，滤光色轮设置有对应于三种原色的三个偏振滤光单元，， 每一个偏振滤光单元包括偏振方向正交的两个偏振滤光片，将滤光色轮置 于光源和数字微镜芯片之间，滤光色轮转动时，各偏振滤光单元的两个偏 振滤光片分别将光源信号轮流转换为两个偏振态的单色光，利用外部的视 频控制信号控制数字微镜芯片对原色光进行反射，再经投影镜头作用，即 可投射出迅速交替的不同偏振态的偏振光，观者通过偏光眼镜就可以看到 立体影像。因此，本发明只使用一个镜头模块就实现了立体投影，与现有 技术采用两个投影机来投放立体影像相比，本发明的单镜头立体投影装置 结构更为简单，安装、使用更方便，也更容易实现投影设备的小型化。
图1为本发明一种实施例的单镜头立体投影装置的结构示意图； 图2为本发明一种实施例的滤光色轮的结构示意图。具体实施方式
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。 请参考图1，单镜头立体投影装置包括光源1即投影灯1以及沿光源 传播方向依次设置在光路上的滤光色轮3、数字微镜芯片4和投影镜头5， 在投影灯1与滤光色轮3之间还优选设置有光源整形透镜2。滤光色轮3 将投影灯l发出的光滤为单色偏振光，再照射到数字微镜芯片4上，由数 字微镜芯片4反射到投影镜头5，经投影镜头5调整后实现投影。请参考图1和图2，滤光色轮3设置有对应于红、绿、蓝三种原色的 三个偏振滤光单元，滤光色轮3旋转时周期性地将投影灯1发出的光滤为 红、绿、蓝三种单色光。与以往单纯用于获得三种原色光的色轮不同，滤 光色轮3除了滤光作用，还具有对光信号的偏振作用。每个偏振滤光单元均包括偏振方向正交的两个偏振滤光片，能分别对入射光源作用而生成不 同偏振态的单色光。本实施例中，该三个偏振滤光单元分别为红色单元、绿色单元以及蓝色单元，其中，红色单元包括红色偏振滤光片1 a和lb， 绿色单元包括绿色偏振滤光片2 a和2 b ，蓝色单元包括蓝色偏振滤光片 3a和3 b 。上述各单元的两个偏振滤光片关于滤光色轮3的轴心呈中心对 称分布。作为改进，相邻的偏振滤光片之间还设置有遮光块C，这样能防 止两个不同色的滤光片之间的过渡区因加工问题出现颜色的混叠。滤光色 轮3旋转时，各个偏振滤光片依次透光，得到三种原色的单色偏振光，每 种原色光又包括两种不同偏振态光。以图2为例，从红色偏振滤光片l a 始，滤光色轮3依次产生第一种偏振态的红色光、绿色光、蓝色光以及第 二种偏振态的红色光、绿色光和蓝色光。数字微镜芯片4具有很多个反射微镜，各反射微镜都具有独立控制光 线的开关能力，反射镜对光线的反射受外部视频信号控制。通过数字光处 理器(DLP),将外部视频信号调制形成等幅的脉宽调制信号，再利用脉冲 宽度大小控制各反射镜开、关光路的时间，从而控制三种原色的单色偏振 光的反射状态。数字微镜芯片4与滤光色轮3之间还设置同步控制措施， 确保将正确颜色和偏正态的光投射至投影镜头5。人眼观看经投影镜头5 调整作用后所成的像时，由于视觉暂留作用，会认为同时看到两种偏振态 的偏振光。带上专用的立体眼镜后，每只眼睛都只看到其中一种偏振态光 的影像，由此而产生立体效果。在另一种实施例中，图2所示的滤光色轮3的三个偏振滤光单元按照 如下方式布置。其中，红色单元包括红色偏振滤光片1 a和2a，绿色单元 包括绿色偏振滤光片3 a和1 b ，蓝色单元包括蓝色偏振滤光片2b和3 b 。 上述各单元的两个偏振滤光片关于滤光色轮3平面上过其轴心的一直线呈 轴对称分布。同样，在滤光色轮3旋转周期内，不同偏振方向的两个偏振 片是交替出现的，也能够产生三种单色双偏振态光的效果。本发明中，投影灯l可采用发光二极管(LED)投影灯作为白光光源。 投影镜头5可以选择手动变焦或电动变焦来调整投影像的大小和距离。此 外，还可增设防尘装置，以避免数字微镜芯片因沾到灰尘而无法工作。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说 明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若 干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种单镜头立体投影装置，包括光源以及沿光源传播方向依次设置的滤光色轮、数字微镜芯片和投影镜头，所述滤光色轮用于周期性地滤过红、绿、蓝三种原色光，所述数字微镜芯片将三种原色光反射至所述投影镜头并经所述投影镜头的作用而成像，其特征在于所述滤光色轮设置有分别对应于三种原色的三个偏振滤光单元，每一个偏振滤光单元包括偏振方向正交的两个偏振滤光片，轮流生成不同偏振态的单色偏振光。
2. 如权利要求2所述的单镜头立体投影装置，其特征在于所述偏 振滤光单元的两个偏振滤光片关于所述滤光色轮的轴心中心对称。
3. 如权利要求1或2所述的单镜头立体投影装置，其特征在于相 邻的偏振滤光片之间设置有遮光块。
4. 如权利要求1或2所述的单镜头立体投影装置，其特征在于还 包括设置在所述光源与所述滤光色轮之间的光源整形透镜。
5. 如权利要求1或2所述的单镜头立体投影装置，其特征在于所 述光源为发光二极管。
6. —种滤光色轮，用于周期性地滤过红、绿、蓝三种原色光，其特 征在于包括分别对应于红、绿、蓝三种原色的三个偏振滤光单元，每一 个偏振滤光单元包括偏振方向正交的两个偏振滤光片。
7. 如权利要求7所述的滤光色轮，其特征在于所述偏振滤光单元 的两个偏振滤光片关于所述滤光色轮的轴心中心对称。
8. 如权利要求7或8所述的滤光色轮，其特征在于相邻的偏振滤 光片之间设置有遮光块。
全文摘要
本发明公开了一种单镜头立体投影装置，包括光源以及沿光源传播方向依次设置的滤光色轮、数字微镜芯片和投影镜头，滤光色轮用于周期性地滤过红、绿、蓝三种原色光，数字微镜芯片将三种原色光反射至投影镜头并经投影镜头的作用而成像，滤光色轮设置有分别对应于三种原色的三个偏振滤光单元，每一个偏振滤光单元包括偏振方向正交的两个偏振滤光片，轮流生成不同偏振态的单色偏振光。本发明同时公开了一种滤光色轮，包括分别对应于红、绿、蓝三种原色的三个偏振滤光单元，每一个偏振滤光单元包括偏振方向正交的两个偏振滤光片。采用本发明，可用一个镜头模块实现立体投影，结构简单，使用方便，且有利于设备的小型化。
文档编号G02B5/20GK101271261SQ20081006686
公开日2008年9月24日 申请日期2008年4月25日 优先权日2008年4月25日
发明者松 张, 毛乐山, 程雪岷, 马建设 申请人:清华大学深圳研究生院