专利名称：双液晶光阀单投影机式立体投影系统、投影机及驱动方法
技术领域：
本发明属于立体投影技术领域，尤其涉及一种双液晶光阀单投影机的式立体投影系统、投影机及驱动方法，利用一台投影机搭配两个光学自补偿弯曲型液晶光阀以及圆偏光眼镜实现立体投影。
背景技术：
在现有的立体电影技术中，一般采用144Hz的频率来进行立体电影的播放，这144 帧包含72帧左眼画面和72帧右眼画面，在每只眼对应的72帧画面中，实际仅有M幅画面，每幅画面重复播放3次，从而构成72帧画面；以每秒每只眼睛M幅画面的播放速度在播放高速运动的画面时，由于画面数量不足，往往会造成画面模糊和拖尾，使得画面质量明显下降。为了改善高速运动画面的模糊以及拖尾，数字电影机厂商分别对出了 48帧或更高帧频率的播放技术，对应的电影播放服务器也升级为48帧或更高帧频率。然而现有的使用液晶光阀对光线进行偏振调整的3D设备中，其液晶光阀响应时间在毫秒级别，在频率提高时，往往由于响应速度不够快，会造成3D效果下降等问题。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题在于提供一种双液晶光阀单投影机式的立体投影系统，旨在提高立体投影系统中的液晶光阀的响应速度，提高立体投影效果。本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种投影机，旨在提高立体投影效^ ο本发明所要解决的第三个技术问题在于提供一种对上述双液晶光阀的驱动方法， 旨在提高立体投影系统中的液晶光阀的响应速度，提高立体投影效果。本发明为解决第一个技术问题而提供的双液晶光阀单投影机式的立体投影系统沿光路方向依次包括用于交替播放左眼图像和右眼图像、支持帧频率为100HZ或更高帧频率的视频播放的投影机；所述投影机为数字微镜式投影机、硅上液晶式投影机、液晶显示式投影机或激光投影式投影机；用于将所述投影机的投影光线转换为第一线偏振光的线偏振器；第一光学自补偿弯曲型液晶光阀，用于通过同步调制所述线偏振器的奇数帧次和偶数帧次的输出光，将从线偏振器透过的第一线偏振光转化为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光，或者不对第一线偏振光产生任何作用；第二光学自补偿弯曲型液晶光阀，用于通过同步调制所述线偏振器的奇数帧次和偶数帧次的输出光，将经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的第一线偏振光转化成为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光，或者将经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的第二线偏振光回转为第一线偏振光；偏振状态转换器，其位于所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的出光侧，用于将所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀输出的第一线偏振光和第二线偏振光分别转换为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；投影屏幕，用于对所述偏振状态转换器输出的投影光线反射成像，反射光保持从所述偏振状态转换器输出的圆偏振光的偏振状态；用于分离所述投影屏幕反射的左右眼图像的圆偏光眼镜；所述立体投影系统还包括一同步电路，用于从所述投影机提取左右眼图像的帧频率同步信号，并根据提取结果以动态补偿方式驱动第一光学自补偿弯曲型液晶光阀和第二光学自补偿弯曲型液晶光阀。本发明为解决第二个技术问题而提供的上述投影机包括用于将所述投影机的投影光线转换为第一线偏振光的线偏振器；第一光学自补偿弯曲型液晶光阀，用于通过同步调制所述线偏振器的奇数帧次和偶数帧次的输出光，将从线偏振器透过的第一线偏振光转化为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光，或者不对第一线偏振光产生任何作用；第二光学自补偿弯曲型液晶光阀，用于通过同步调制所述线偏振器的奇数帧次和偶数帧次的输出光，将经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的第一线偏振光转化成为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光，或者将经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的第二线偏振光回转为第一线偏振光；偏振状态转换器，其位于所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的出光侧，用于将所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀输出的第一线偏振光和第二线偏振光分别转换为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。本发明为解决第三个技术问题而提供的对上述液晶光阀的驱动方法，包括下述步骤步骤A，同步电路用于产生若干驱动电压信号，并实时从投影机提取左右眼图像的帧频率同步信号；步骤B，同步电路根据提取结果对第一光学自补偿弯曲型液晶光阀进行驱动，以使在奇数帧的动态补偿时间段内(tl)、奇数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、偶数帧时， 第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、一致态，延迟量分别为零、二分之一波长、零；或者在偶数帧的动态补偿时间段内(tl)、偶数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、奇数帧时，使第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、一致态，延迟量分别为零、二分之一波长、零；步骤C，同步电路在执行步骤B的同时，还对第二光学自补偿弯曲型液晶光阀进行驱动，以使在奇数帧的动态补偿时间段内(tl)、奇数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、 偶数帧时，第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、弯曲态， 延迟量分别为零、二分之一波长、二分之一波长；或者在偶数帧的动态补偿时间段内(tl)、 偶数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、奇数帧时，使第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、弯曲态，延迟量分别为零、二分之一波长、二分之一波长。本发明提供的采用两个0CB(0ptical self-Compensated Bend Mode，光学自补偿弯曲模式)型液晶光阀的单投影机立体投影装置，配合动态补偿驱动技术，两个光学自补偿弯曲型液晶光阀可以高速调整光的偏振状态，实现了更高帧频率的立体投影。相比于其他液晶光阀类型的立体投影装置，本发明具有更高的响应速度，可以支持更高频率的立体电影播放，可明显改善立体电影高速运动画面的拖尾和模糊问题；并且结构简单，成本低廉，利用一台投影机搭配两个液晶光阀以及配套驱动电路，观众通过佩戴圆偏光眼镜即可观看立体投影。
图1是本发明实施例提供的双液晶光阀单投影机式的立体投影系统的光学结构图；图2是本发明实施例提供的第一光学自补偿弯曲型液晶光阀和第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的结构图；图3A、图;3B分别是本发明实施例提供的线偏振器、第一光学自补偿弯曲型液晶光阀、第二光学自补偿弯曲型液晶光阀、偏振状态转换器的光轴相对角度示意图；图4A、图4B分别是本发明实施例提供的对第一光学自补偿弯曲型液晶光阀和第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的驱动波形示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明中，通过一台投影机搭配两个液晶光阀以及配套电路，配合动态补偿驱动技术，来实现单台投影机、高帧频率的投影立体影像。图1示出了本发明实施例提供的双液晶光阀单投影机式的立体投影系统的光学结构，为了便于描述，仅示出了与本实施例相关的部分。参照图1，本发明实施例提供的双液晶光阀单投影机式的立体投影系统沿光路方向依次包括投影机1、线偏振器2、第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3、第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4、偏振状态转换器5、投影屏幕 6、圆偏光眼镜7。其中，投影机1用于交替播放左眼图像和右眼图像，例如以帧顺序的方式播放，第一帧播放左眼图像，第二帧播放右眼图像、第三帧再播放左眼图像，第四帧再播放右眼图
像......，以此类推，从硬件上要求能支持帧频率为100HZ或更高帧频率的视频播放，可采
用数字微镜式投影机、硅上液晶式投影机、液晶显示式投影机或激光投影式投影机等。线偏振器2用于将投影机1的投影光线转换为第一线偏振光，具体可采用吸收型线偏振器件、金属线栅型线偏振器件、偏振分光棱镜型、偏振分光膜型线偏振器件或玻堆型线偏振器件(常采用多层半反射膜结构)，上述吸收型线偏振器件为偏光度高于99%的染料型或碘型偏光片。为了增加光利用率，还可在上述各线偏振器的光线入射面镀一层防反射膜。顺次排列的第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3和第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4同步调制将线偏振器2的奇数帧次和偶数帧次的输出光，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3通过同步调制线偏振器2的奇数帧次和偶数帧次的输出光，将从线偏振器透过的第一线偏振光转化为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光，或者不对第一线偏振光产生任何作用。第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4配合第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3，进行光学动态补偿，以此提高整个光阀系统的光学响应速度，通过同步调制线偏振器 2的奇数帧次和偶数帧次的输出光，将经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3的第一线偏振光转化成为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光，或者将经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3的第二线偏振光回转为第一线偏振光。具体地，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3用于在奇数帧的动态补偿时间段内 (tl)对所述第一线偏振光的偏振状态保持不变、在奇数帧的动态补偿之外的时间段内 (t2)将所述第一线偏振光的偏振方向旋转90度转换为第二线偏振光、在偶数帧时对所述第一线偏振光的偏振状态保持不变；或者，用于在偶数帧的动态补偿时间段内(tl)对所述第一线偏振光的偏振状态保持不变、在偶数帧的动态补偿之外的时间段内(^)将所述第一线偏振光的偏振方向旋转90度转换为第二线偏振光、在奇数帧时对所述第一线偏振光的偏振状态保持不变。第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4用于在奇数帧的动态补偿时间段内对第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3输出的第一线偏振光的偏振状态保持不变、在奇数帧的动态补偿之外的时间段内(O将所述第二线偏振光的偏振方向回转90度转换为第一线偏振光、在偶数帧时将第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3输出的第一线偏振光的偏振方向旋转90度转换为第二线偏振光；或者，用于在偶数帧的动态补偿时间段内对第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3输出的第一线偏振光的偏振状态保持不变、在偶数帧的动态补偿之外的时间段内(O将所述第二线偏振光的偏振方向回转90度转换为第一线偏振光、在奇数帧时将所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3输出的第一线偏振光的偏振方向旋转90 度转换为第二线偏振光。本实施例中，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3和第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4具有完全相同的结构，如图2所示，包括玻璃基板9，二氧化硅层10、氧化铟锡层11、取向层12 ( 一般为聚酰亚胺)、液晶层13、边框胶14、衬垫粒子15 ；其中液晶层13厚度在2微米至7微米之间，未加电压时液晶层13的光学延迟量在500nm以上；在光学自补偿弯曲型液晶光阀的弯曲态时，其最小电压下对应的延迟量大于等于1/2波长，即大于等于240nm ； 取向层12的预倾角介于1度和10度之间；OCB型液晶光阀所用液晶具有正性介电各向异性；第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3和第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4采用相同设计， 具有相同延迟量、并采用相同种类的液晶材料。偏振状态转换器5位于所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4的出光侧，用于将第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4输出的第一线偏振光和第二线偏振光分别转换为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。上述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3中的液晶分子长轴投影方向与线偏振器2 的偏振方向成45度或负45度，而第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4中的液晶分子长轴投影方向与第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3中的液晶分子长轴投影方向相互垂直，其中液晶分子长轴方向由取向层12的摩擦方向决定，上述偏振转换器5可采用四分之一波长延迟膜实现，其光轴方向与所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀中的液晶分子长轴投影方向平行，延迟量范围在120nm 150nm之间，典型值为125nm和138nm。图3A、图为四者光轴相对角度对比，图3A中线偏振方器2的偏振方向为16，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3 的液晶分子长轴投影方向为17，第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4中的液晶分子长轴投影方向为18，四分之一波长延迟膜5的光轴方向为19，方向16与方向17夹角45度，方向17与方向18垂直，方向17与方向19平行。图:3B中线偏振方器2的偏振方向为16，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3的液晶分子长轴投影方向为20，第二光学自补偿弯曲型液晶光阀 4中的液晶分子长轴投影方向为21，四分之一波长延迟膜5的光轴方向为22。方向16与方向20夹角负45度，方向20与方向21垂直，方向20与方向22平行。投影屏幕6用于对偏振状态转换器5输出的圆偏振光投影光线进行反射成像，将左右图像反射至圆偏光眼镜7，反射光保持了从偏振状态转换器5输出的圆偏振光的偏振状态，圆偏光眼镜7再将左右眼图像分离。上述投影屏幕6须为金属银幕，一般增益系数在 1. 5以上，常见范围为1. 8 2. 5之间，入射偏振光线经过金属银幕的反射后，可以保持入射偏振光的偏振态，基本无退偏振现象发生。圆偏光眼镜7的左右眼分别对应左旋圆偏光片和右旋圆偏光片，具体可以为左眼对应左旋圆偏光片、右眼对应右旋圆偏光片，或者反过来左眼对应右旋圆偏光片、右眼对应左旋圆偏光片。如上文所述，投影机1用于交替播放左眼图像和右眼图像的投影机，在具体工作时，为配合投影机具体播放的图像，需要对第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3、第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4进行相应的驱动。因此上述立体投影系统还包括一同步电路8，用于从投影机1提取左右眼图像的帧频率同步信号，并根据提取结果以动态补偿方式驱动第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3和第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4。驱动波形分别为图4A 和图4B所示。上述线偏振器2、第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3、第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4、偏振状态转换器5、同步电路8可以外置于投影机1之外，作为投影机的外围部件， 也可内置于投影机1之中。下文结合图1及图4A、图4B对上述投影系统的工作原理进行详细描述。首先，将线偏振器2设于投影机1镜头前，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3位于线偏振器2的外侧(投影机1镜头一侧定义为内侧)，第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4位于第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3的外侧，第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4的外侧贴覆四分之一波长延迟膜5。视频输入信号分左右眼图像信号，依次交替传输给投影机1，投影机1按照时序方式依次播放左眼画面和右眼画面，即左右眼画面分别对应奇数帧画面和偶数帧画面； 投影机1发出的光线依次经过线偏振器2、第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3、第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4、波长延迟膜5后，投影到投影屏幕6上，光线经过投影屏幕6的反射，光线仍保持圆偏振的状态，观众佩戴圆偏光眼镜7即可分别看到左眼图像和右眼图像， 实现左眼图像与右眼图像的分离，从而实现3D显示。投影机播放一帧画面所需时间为T，左眼画面和右眼画面按照顺序依次来循环播放，分别对应奇数帧和偶数帧；由两个OCB型液晶光阀以及四分之一波长延迟膜5组成的光阀系统分别对每帧画面的光线进行同步调制，使得奇数帧与偶数帧的光线对应不同的偏振状态。本发明还提供了对上述立体投影系统中的液晶光阀进行驱动的方法，包括下述步骤步骤A，同步电路用于产生若干驱动电压信号，并实时从投影机提取左右眼图像的帧频率同步信号；步骤B，同步电路根据提取结果对第一光学自补偿弯曲型液晶光阀进行驱动，以使在奇数帧的动态补偿时间段内、奇数帧的动态补偿之外的时间段内、偶数帧时，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、一致态，延迟量分别为零、二分之一波长、零；或者在偶数帧的动态补偿时间段内、偶数帧的动态补偿之外的时间段内、奇数帧时，使第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、一致态， 延迟量分别为零、二分之一波长、零；步骤C，同步电路在执行步骤B的同时，还对第二光学自补偿弯曲型液晶光阀进行驱动，以使在奇数帧的动态补偿时间段内、奇数帧的动态补偿之外的时间段内、偶数帧时， 第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、弯曲态，延迟量分别为零、二分之一波长、二分之一波长；或者在偶数帧的动态补偿时间段内、偶数帧的动态补偿之外的时间段内、奇数帧时，使第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、弯曲态，延迟量分别为零、二分之一波长、二分之一波长。下文以奇数帧对应左眼图像、偶数帧对应右眼图像为例来说明本发明的工作原理，应当理解，也可以奇数帧对应右眼图像、偶数帧对应左眼图像。图4A、4B中tl与t2时间共同组成第一个奇数帧画面周期T，也为左眼画面的播放周期；tl时间为动态补偿时间，t2为动态补偿之外的时间，同步电路产生的驱动电压信号按照从大到小的顺序包括正高压V2、次正高压VI、零电压0、次负高压-VI、负高压-V2。在tl时间段内第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3保持+Vl电压，第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4也保持V2电压，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3和第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4的延迟量均接近于零，因此对经过的偏振光不发生任何作用，透过第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4的光线仍为线性偏振光，偏振方向与线偏振器2的偏振方向16 一致；tl时间内，两个液晶光阀内的液晶分子长轴基本垂直于玻璃基板表面，称为一致态； tl时间结束后，进入到t2时间段内，两个光阀的电压马上同时降低至Vl电压；此时第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3与第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4内的液晶分子由一致态转变为弯曲态，由于第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3与第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4 采用相同的设计，其动态响应一致，其光学状态相互补偿，因此经过第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4的光线仍为线性偏振光，偏振方向与线偏振器2的偏振方向16 —致；在t2时间段内，两光阀中的液晶分子动态响应结束后，液晶分子保持稳定的弯曲态，Vl电压用于保持第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3与第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4的有效延迟量为 1/2波长，即MOnm至300nm之间，典型值为250nm和270nm ；处于弯曲态的两个光阀的光学状态仍是互补的，因此经过第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4的光线仍为线性偏振光，偏振方向与线偏振器2的偏振方向16仍保持一致；经过对液晶材料和液晶层厚度的优化，可以使得第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3与第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4从一致态向弯曲态转换的时间缩短至1. 2毫秒；动态补偿时间tl 一般不超过1毫秒，通常为200微秒至400微秒左右；电压V2—般高于10V，更高的电压有助于提高液晶的响应时间；V2电压用于使得液晶层延迟量尽量接近于零；Vl电压用于维持液晶层有效延迟量在1/2波长；t2时间结束后，进入到t3时间段内，投影机进入第一个偶数帧画面，也为右眼画面的播放周期；t3时间等于投影机播放一帧画面的时间T ；在t3时间段内，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3上所加电压为高电压+V2，用于将第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3的延迟量降低至0左右；经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3的光线不改变原来的偏振状态；在t3时间内，第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4所加电压为Vl，第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4液晶层保持1/2波长的延迟量，因此可以将经过第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4的光线的偏振方向旋转90度，与进入到第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3的线偏振光的偏振方向16相垂直；提高V2电压可以将第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3与第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4从弯曲态向一致态转化的时间缩短至100微秒以下；每帧画面播放周期T依赖于投影机的播放频率，按照以上各时间段的典型值来计算动态补偿时间tl为300微秒、一致态向弯曲态转换的时间为1.2毫秒，弯曲态向一致态转换的时间为100微秒，整个过程最短时间为1. 6毫秒，因此可以支持最高625Hz的帧频率；至此，投影机分别播放完一幅左眼画面和一幅右眼画面，当投影机开始播放下一个奇偶画面的循环时，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀3和第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4的驱动波形仍按照上述方式来进行，但电平会转换为相反电平，以保持交流驱动的方式，从而避免直流驱动对液晶光阀的损坏。经过第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4后的光线均为线性偏振光，但在不同帧时间内的偏振方相互垂直，且与四分之一波长延迟膜5的光轴方向成45度或负45度夹角； 经过四分之一波长延迟膜5后，分别形成旋转方向相反的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光， 从而实现奇数帧和偶数帧画面的分离。经过金属银幕6反射后，光线仍保持圆偏振的状态； 观众佩戴圆偏光眼镜7即可分别看到左眼图像和右眼图像，实现左眼图像与右眼图像的分离，从而实现3D显示。表1列出了每个时刻对应的驱动电压，以及各电压下的延迟量，同时给出透过第二光学自补偿弯曲型液晶光阀4后的光线的偏振状态；
权利要求
1.一种双液晶光阀单投影机式的立体投影系统，其特征在于，所述立体投影系统沿光路方向依次包括用于交替播放左眼图像和右眼图像、支持帧频率为100HZ或更高帧频率的视频播放的投影机；所述投影机为数字微镜式投影机、硅上液晶式投影机、液晶显示式投影机或激光投影式投影机；用于将所述投影机的投影光线转换为第一线偏振光的线偏振器；第一光学自补偿弯曲型液晶光阀，用于通过同步调制所述线偏振器的奇数帧次和偶数帧次的输出光，将从线偏振器透过的第一线偏振光转化为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光，或者不对第一线偏振光产生任何作用；第二光学自补偿弯曲型液晶光阀，用于通过同步调制所述线偏振器的奇数帧次和偶数帧次的输出光，将经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的第一线偏振光转化成为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光，或者将经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的第二线偏振光回转为第一线偏振光；偏振状态转换器，其位于所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的出光侧，用于将所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀输出的第一线偏振光和第二线偏振光分别转换为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；投影屏幕，用于对所述偏振状态转换器输出的投影光线反射成像，反射光保持从所述偏振状态转换器输出的圆偏振光的偏振状态；用于分离所述投影屏幕反射的左右眼图像的圆偏光眼镜；所述立体投影系统还包括一同步电路，用于从所述投影机提取左右眼图像的帧频率同步信号，并根据提取结果以动态补偿方式驱动第一光学自补偿弯曲型液晶光阀和第二光学自补偿弯曲型液晶光阀。
2.如权利要求1所述的双液晶光阀单投影机式的立体投影系统，其特征在于所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀用于在奇数帧的动态补偿时间段内(tl)对所述第一线偏振光的偏振状态保持不变、在奇数帧的动态补偿之外的时间段内(^)将所述第一线偏振光的偏振方向旋转90度转换为第二线偏振光、在偶数帧时对所述第一线偏振光的偏振状态保持不变；或者，用于在偶数帧的动态补偿时间段内(tl)对所述第一线偏振光的偏振状态保持不变、在偶数帧的动态补偿之外的时间段内(^)将所述第一线偏振光的偏振方向旋转90度转换为第二线偏振光、在奇数帧时对所述第一线偏振光的偏振状态保持不变；所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀用于在奇数帧的动态补偿时间段内(tl)对所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀输出的第一线偏振光的偏振状态保持不变、在奇数帧的动态补偿之外的时间段内(O将所述第二线偏振光的偏振方向回转90度转换为第一线偏振光、在偶数帧时将所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀输出的第一线偏振光的偏振方向旋转90度转换为第二线偏振光；或者，用于在偶数帧的动态补偿时间段内对所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀输出的第一线偏振光的偏振状态保持不变、在偶数帧的动态补偿之外的时间段内(O将所述第二线偏振光的偏振方向回转90度转换为第一线偏振光、在奇数帧时将所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀输出的第一线偏振光的偏振方向旋转90度转换为第二线偏振光。
3.如权利要求1所述的双液晶光阀单投影机式的立体投影系统，其特征在于，所述线偏振器、第一光学自补偿弯曲型液晶光阀、第二光学自补偿弯曲型液晶光阀、偏振状态转换器、同步电路内置于所述投影机中或外置于所述投影机之外。
4.如权利要求1所述的双液晶光阀单投影机式的立体投影系统，其特征在于，所述线偏振器为吸收型线偏振器件、金属线栅型线偏振器件、偏振分光棱镜型、偏振分光膜型线偏振器件或玻堆型线偏振器件；所述吸收型线偏振器件为偏光度高于99%的染料型或碘型偏光片。
5.如权利要求1所述的双液晶光阀单投影机式的立体投影系统，其特征在于，所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀和/或第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶层厚度在2微米至7微米之间，未加电压时液晶层的光学延迟量在500nm以上；在最小的弯曲态电压下， 液晶层对应的光学延迟量大于或等于1/2波长。
6.如权利要求1所述的双液晶光阀单投影机式的立体投影系统，其特征在于，所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀中的液晶分子长轴投影方向与所述线偏振器的偏振方向成 45度或负45度；所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀中的液晶分子长轴投影方向与所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀中的液晶分子长轴投影方向相互垂直。
7.如权利要求1所述的双液晶光阀单投影机式的立体投影系统，其特征在于，所述偏振状态转换器为一个四分之一波长延迟膜，其光轴方向与所述第一光学自补偿弯曲型液晶光阀中的液晶分子长轴投影方向平行，延迟量范围在120nm 150nm之间。
8.一种投影机，其特征在于，包括用于将所述投影机的投影光线转换为第一线偏振光的线偏振器；第一光学自补偿弯曲型液晶光阀，用于通过同步调制所述线偏振器的奇数帧次和偶数帧次的输出光，将从线偏振器透过的第一线偏振光转化为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光，或者不对第一线偏振光产生任何作用；第二光学自补偿弯曲型液晶光阀，用于通过同步调制所述线偏振器的奇数帧次和偶数帧次的输出光，将经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的第一线偏振光转化成为与所述第一线偏振光偏振方向垂直的第二线偏振光，或者将经过第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的第二线偏振光回转为第一线偏振光；偏振状态转换器，其位于所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的出光侧，用于将所述第二光学自补偿弯曲型液晶光阀输出的第一线偏振光和第二线偏振光分别转换为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。
9.一种对如权利要求1至7任一项中的液晶光阀的驱动方法，其特征在于，包括下述步骤步骤A，同步电路用于产生若干驱动电压信号，并实时从投影机提取左右眼图像的帧频率同步信号；步骤B，同步电路根据提取结果对第一光学自补偿弯曲型液晶光阀进行驱动，以使在奇数帧的动态补偿时间段内(tl)、奇数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、偶数帧时，第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、一致态，延迟量分别为零、二分之一波长、零；或者在偶数帧的动态补偿时间段内(tl)、偶数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、奇数帧时，使第一光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、 弯曲态、一致态，延迟量分别为零、二分之一波长、零；步骤C，同步电路在执行步骤B的同时，还对第二光学自补偿弯曲型液晶光阀进行驱动，以使在奇数帧的动态补偿时间段内(tl)、奇数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、偶数帧时，第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、弯曲态，延迟量分别为零、二分之一波长、二分之一波长；或者在偶数帧的动态补偿时间段内(tl)、偶数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、奇数帧时，使第二光学自补偿弯曲型液晶光阀的液晶分子分别处于一致态、弯曲态、弯曲态，延迟量分别为零、二分之一波长、二分之一波长。
10.如权利要求9所述的驱动方法，其特征在于，所述同步电路产生的驱动电压信号按照从大到小的顺序包括正高压、次正高压、零电压、次负高压、负高压；所述步骤B中，同步电路在奇数帧的动态补偿时间段内(tl)、奇数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、偶数帧时，分别以正高压/负高压、次正高压/次负高压、正高压/负高压驱动第一光学自补偿弯曲型液晶光阀；或者，同步电路在偶数帧的动态补偿时间段内 (tl)、偶数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、奇数帧时，分别以正高压/负高压、次正高压/次负高压、正高压/负高压驱动第一光学自补偿弯曲型液晶光阀；所述步骤C中，同步电路在奇数帧的动态补偿时间段内(tl)、奇数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、偶数帧时，分别以正高压/负高压、次正高压/次负高压、次正高压/次负高压驱动第二光学自补偿弯曲型液晶光阀；或者，同步电路在偶数帧的动态补偿时间段内(tl)、偶数帧的动态补偿之外的时间段内(t2)、奇数帧时，分别以正高压/负高压、次正高压/次负高压、次正高压/次负高压驱动第二光学自补偿弯曲型液晶光阀。
11.如权利要求10所述的驱动方法，其特征在于，所述正高压和所述负高压的绝对值高于IOV ；所述动态补偿时间段不超过1毫秒。
全文摘要
本发明适用于立体投影技术领域，提供了一种双液晶光阀单投影机的式立体投影系统，沿光路方向依次包括投影机、线偏振器、第一光学自补偿弯曲型液晶光阀、第二光学自补偿弯曲型液晶光阀、偏振状态转换器、投影屏幕、圆偏光眼镜以及同步电路。本发明使用双光学自补偿弯曲型液晶光阀式的单投影机立体投影装置，配合动态补偿驱动技术，两个光学自补偿弯曲型液晶光阀可以高速调整光的偏振状态，实现了更高帧频率的立体投影，并且结构简单，成本低廉，利用一台投影机搭配两个液晶光阀以及配套驱动电路，观众通过佩戴圆偏光眼镜即可观看立体投影。
文档编号G03B35/16GK102566249SQ20121000502
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者李艳龙 申请人:深圳秋田微电子有限公司