一种3D投影组件、3D投影仪及显示系统的制作方法

文档序号:25540375发布日期:2021-06-18 20:36
一种3D投影组件、3D投影仪及显示系统的制作方法

本发明涉及3d投影技术领域,尤其涉及一种3d投影组件、3d投影仪及显示系统。



背景技术:

3d投影技术(3dprojection)实现3d显示的原理是将不同的图像分别发送到人的左右眼,经大脑合成后,使观看者能够感受到画面的立体感。

目前3d投影仪主要有快门式、偏光式和色差式:

(1)快门式3d投影仪,是利用快门式3d显示技术设计的高端视频眼镜,构造复杂,主要通过提高画面的快速刷新率(通常要达到120hz)来实现3d效果,缺点是亮度大打折扣,眼睛容易疲劳,眼镜构造复杂且价格高,需经常充电;

(2)色差式3d投影仪,是采用两组画面印制上两种不同的颜色,观众通过配套对应的色差式3d眼镜就可以看到立体效果。以红蓝眼镜为例,红色镜片下只能看到红色的影像,蓝色镜片只能看到蓝色的影像,两只眼睛看到的不同影像在大脑中重叠呈现出3d立体效果,缺点是会出现避免不了的重影现象,技术相对落后,基本上已经被快门式和偏振光式3d所取代;

(3)偏光式3d投影仪,通常通过两台投影仪叠加,在镜头前配上偏振片和对应的眼镜,并且有时候也需要利用软件来进行两台投影仪的几何矫正,价格昂贵且精度要求较高。

dlp3d投影仪是通过含有数百万个可以反射光线的数字微镜芯片dmd,同时在屏幕上准确生成两个图像,再通过特殊的3d眼镜将其融合分别作用于左右眼,其数字微镜芯片dmd成本较高且眼镜造价昂贵。



技术实现要素:

为解决3d投影设备结构复杂且造价较高的问题,本发明提供一种3d投影组件、3d投影仪及显示系统,实现两组画面同步显示,增强3d投影效果。

第一方面,本发明实施例提供一种3d投影组件,包括:

光源;

第一偏振分光棱镜,设置于所述光源的前方,用于将所述光源发出的光线分离为空间垂直的两束线偏振光;

第一显示面板、第二显示面板,分别贴附于所述第一偏振分光棱镜的两个出光面,分别接收所述两束线偏振光中的一束线偏振光并将所述一束线偏振光的偏振方向进行偏转;

第一反光镜、第二反光镜,用于将所述第一显示面板、所述第二显示面板的出射光线反射至第二偏振分光棱镜;及

第二偏振分光棱镜,所述第二偏振分光棱镜与所述第一偏振分光棱镜的偏振分光介质膜位于同一平面,所述第一显示面板、所述第二显示面板的出射光线重合于所述第二偏振分光棱镜的偏振分光介质膜。

在一些实施方式中,所述的3d投影组件还包括:

第一透镜,位于所述光源的出光侧与所述第一偏振分光棱镜之间,用于将所述光源发出的光线变为近似平行光;

第二透镜,位于所述第二偏振分光棱镜的出光侧,且所述第二透镜的入光面与所述第二偏振分光棱镜的出光面平行,用于将第二偏振分光棱镜的出射光线汇聚。

在一些实施方式中,所述第一透镜、所述第二透镜为菲涅尔透镜。

在一些实施方式中,所述的3d投影组件还包括:

投影镜头,用于将所述第二透镜的出射光线投影出去。

在一些实施方式中,所述第一反光镜与所述第一显示面板成45°夹角,所述第二反光镜与所述第二显示面板成45°夹角。所述第二偏振分光棱镜的两个入光面分别与所述第一偏振分光棱镜的两个出光面重合。

在一些实施方式中,所述的3d投影组件还包括:

λ/4玻片,位于所述第二偏振分光棱镜的前方,用于将所述第二偏振分光棱镜发出的空间垂直的两束线偏振光转变为旋向相反的圆偏振光。

在一些实施方式中,所述第一显示面板的入射光的偏振角度与所述第一显示面板的上偏光片透过轴垂直,所述第二显示面板的入射光的偏振角度与所述第二显示面板的上偏光片透过轴垂直。

在一些实施方式中,所述第一显示面板、所述第二显示面板为具有单偏光片的lcd面板,所述单偏光片为上偏光片。

第二方面,本发明实施例提供一种3d投影仪,包括第一方面所述的3d投影组件。

第三方面,本发明实施例提供一种显示系统,包括:

第一方面所述的3d投影组件或者第二方面所述的3d投影仪;

投影幕布,用于对所述第二偏振分光棱镜的出射光线进行投影,形成投影画面;及

成像眼镜,用于将所述投影画面反射进入人眼。

在一些实施方式中,所述3d投影组件或者所述的3d投影仪包括λ/4玻片时,所述成像眼镜的两个镜片分别为能透过左旋偏振光的镜片和右旋偏振光的镜片。

本发明的一个或多个实施例至少具有如下有益效果:

本发明提供的3d投影组件,包括光源,设置于光源的前方的第一偏振分光棱镜,分别贴附于第一偏振分光棱镜的两个出光面的第一显示面板、第二显示面板,第一反光镜、第二反光镜,第一偏振分光棱镜将光源发出的光线分离为空间垂直的两束线偏振光,第一显示面板、第二显示面板分别将一束线偏振光的偏振方向进行偏转,第一反光镜、第二反光镜将第一显示面板、所述第二显示面板的出射光线反射至第二偏振分光棱镜,使第一显示面板、所述第二显示面板的出射光线重合于第二偏振分光棱镜的偏振分光介质膜。通过两片显示面板、两个pbs棱镜及两个反光镜之间的光学特性,能够实现单光源的3d投影,两组画面同步显示,增强3d投影效果,解决了3d投影设备结构复杂且造价较高的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的一种3d投影组件结构示意图;

图2是本发明实施例提供的另一种3d投影组件结构示意图;

图3是本发明实施例提供的3d成像原理示意图;

图4是本发明实施例提供的显示面板出光原理示意图;

其中:1-光源,2-第一偏振分光棱镜,3-第一显示面板,4-第一反光镜,5-第二偏振分光棱镜,6-第二透镜,7-投影镜头,8-投影幕布,9-成像眼镜,10-第二反光镜,11-第二显示面板,12-第一透镜,13-灯罩,14-λ/4玻片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1示出了一种3d投影组件结构示意图,如图1所示,本实施例提供一种3d投影组件,包括:

光源1;

第一偏振分光棱镜2(pbs棱镜,polarizationbeamsplitter),设置于光源1的前方,用于将光源1发出的光线分离为空间垂直的两束线偏振光;

第一显示面板3、第二显示面板11,分别贴附于第一偏振分光棱镜2的两个出光面,分别接收该两束线偏振光中的一束线偏振光并将一束线偏振光的偏振方向进行偏转;

第一反光镜4、第二反光镜10,用于将第一显示面板3、第二显示面板11的出射光线反射至第二偏振分光棱镜5;及

第二偏振分光棱镜5,第二偏振分光棱镜5与第一偏振分光棱镜2的偏振分光介质膜位于同一平面,第一显示面板3、第二显示面板11的出射光线重合于第二偏振分光棱镜5的偏振分光介质膜。

在实际应用中,光源1为led光源,位于整个3d投影组件的尾部,led光源的前方还设置有灯罩13,led光源与灯罩13连接,汇聚led光源的光线,以提高光源利用率。第一显示面板3、第二显示面板11为lcd显示面板。

本实施例中,为实现3d显示效果,光源1发出的光线经第一偏振分光棱镜2分离为空间垂直的两束线偏振光(p光和s光),p光入射贴附于第一偏振分光棱镜2的一个出光面的第一显示面板3,s光入射贴附于第一偏振分光棱镜2的另一个出光面的第二显示面板11,第一显示面板3、第二显示面板11分别将p光、s光的偏振方向进行偏转,第一显示面板3、第二显示面板11分别显示左右眼画面,再通过第一反光镜4、第二反光镜10,分别将第一显示面板3、第二显示面板11的出射光线反射至第二偏振分光棱镜5,第一显示面板3、第二显示面板11的出射光线重合于第二偏振分光棱镜5的偏振分光介质膜。通过两片显示面板、两个pbs棱镜及两个反光镜之间的光学特性,组成结构简单的光路,能够实现单光源的3d投影,两组画面同步显示,增强了3d投影效果。

在一些实施方式中,第一反光镜4与第一显示面板3成45°夹角,第二反光镜10与第二显示面板11成45°夹角,第二偏振分光棱镜5的两个入光面分别与第一偏振分光棱镜2的两个出光面重合,第一显示面板3与第二显示面板11的出射光线以偏振分光介质膜为对称轴成镜像,第一显示面板3、第二显示面板11的出射光线重合于第二偏振分光棱镜5的偏振分光介质膜的相同位置。

在一些实施方式中,第一显示面板3的入射光的偏振角度与第一显示面板3的上偏光片透过轴垂直,第二显示面板11的入射光的偏振角度与第二显示面板11的上偏光片透过轴垂直。也就是说,p光与第一显示面板3的上偏光片(pol)透过轴垂直,s光与第二显示面板11的上偏光片(pol)透过轴垂直。

在一些实施方式中,本实施例的3d投影组件,还包括:

第一透镜12,位于光源1的出光侧与第一偏振分光棱镜2之间,用于将光源1发出的光线变为近似平行光;

第二透镜6,位于第二偏振分光棱镜5的出光侧,且第二透镜6的入光面与第二偏振分光棱镜5的出光面平行,用于将第二偏振分光棱镜5的出射光线汇聚。

在实际应用中,第一透镜12、第二透镜6为菲涅尔透镜,第一透镜12可以固接在灯罩13的上方,第一偏振分光棱镜2位于第一透镜12的前方,第一偏振分光棱镜2的出光面和第一透镜12的处光面平行,光源1发出的光线经第一透镜12变成近似平行光,经过第一偏振分光棱镜2的偏振分光介质膜后,光线分离为空间垂直的p光和s光,p光入射第一显示面板3,s光入射第二显示面板11,第一显示面板3、第二显示面板11分别将p光、s光的偏振方向进行偏转,再通过第一反光镜4、第二反光镜10,分别将第一显示面板3、第二显示面板11的出射光线反射至第二偏振分光棱镜5,第一显示面板3、第二显示面板11的出射光线重合于第二偏振分光棱镜5的偏振分光介质膜,再经过第二透镜6将第二偏振分光棱镜5的出射光线进行汇聚。

为了将重合于第二偏振分光棱镜5的偏振分光介质膜的画面投影出去,在一些实施方式中,本实施例的3d投影组件,还包括:

投影镜头7,位于第二透镜6的前方,用于将第二透镜6的出射光线投影出去。

第二偏振分光棱镜5的出射光线经第二透镜6汇聚后,通过投影镜头7投影到投影幕布8或者墙壁等处,实现3d画面的投影。通过两片显示面板、两个pbs棱镜及两个反光镜之间的光学特性,能够实现单光源、单镜头的3d投影显示。

为了进一步提高显示面板的光线透过率,提高3d投影的画面亮度,在一些实施方式中,第一显示面板3、第二显示面板11为具有单偏光片的lcd面板,lcd面板带有彩膜,单偏光片为上偏光片。通过去掉lcd面板下偏光片的方式,应用两个单偏光片的lcd面板分别显示左右眼画面,不仅避免了原本下偏光片滤光对光线亮度的降低,提高了显示面板的光线透过率,透过率能达到20%以上,有效解决3d投影亮度低的问题,能够增强3d显示效果,同时还降低了3d投影设备的成本。可以理解的是,lcd面板的刷新率达到60hz时即可满足3d显示,并能达到较好的3d投影显示效果。

在一些情形下,不需要3d投影显示,通过本实施例所提供的3d投影组件可以实现普通投影与3d投影的切换,也就是,无需3d投影时,关闭第一显示面板3或者第二显示面板11,通过关闭单侧显示面板,即可实现正常投影显示,通过两片显示面板、两个pbs棱镜及两个反光镜之间的光学特性,能够简单实现单光源、单镜头下普通投影与3d投影的切换,无需额外设备。

图2示出了另一种3d投影组件结构示意图,如图2所示,在一些实施方式中,本实施例的3d投影组件,还包括:

λ/4玻片14,位于第二偏振分光棱镜5的前方,用于将第二偏振分光棱镜5发出的空间垂直的两束线偏振光转变为旋向相反的圆偏振光。

在实际应用中,λ/4玻片14可以设置于第二偏振分光棱镜5和第二透镜6之间,也可以设置于第二透镜6与投影镜头7之间,本实施例不做唯一限定。λ/4玻片14将第二偏振分光棱镜5发出的空间垂直的两束线偏振光转变为旋向相反的圆偏振光,以提升视觉效果,避免在一些情况下人头部晃动带来的视觉效果不佳的问题。

以图3说明本实施例的3d投影组件的3d成像原理,由于第一显示面板3与第二显示面板11外侧所显示的画面以偏振分光介质膜为对称轴成镜像关系,左右眼画面分别通过第一显示面板3外侧所显示的画面1的光线(第一显示面板3射出的光线)和第二显示面板11外侧所显示画面2的光线(第二显示面板11射出的光线),经第一反光镜4、第二反光镜10的反射作用,在第二偏振分光棱镜5上汇聚于偏振分光介质膜的相同位置。

以图4说明本实施例的3d投影组件的显示面板出光原理,其中的lcd-a与lcd-b分别表示第一显示面板3与第二显示面板11,由于入射lcd-a和lcd-b的光线为偏振光,所以lcd上无需通过下偏光片进行滤光,这种去掉下偏光片结构的lcd面板的透过率能够达到20%以上,能够提升整机的透过率,提高投影仪亮度。

实施例二

本实施例提供一种3d投影仪,包括实施例一的3d投影组件。3d投影组件的具体内容请参见实施例一,此处不再赘述。

本实施例的3d投影仪,通过两片显示面板、两个pbs棱镜及两个反光镜之间的光学特性,组成结构简单的光路,能够实现单光源的3d投影。

实施例三

本实施例提供一种显示系统,包括:

实施例一的3d投影组件或者实施例二的3d投影仪;

投影幕布8,用于对第二偏振分光棱镜5的出射光线进行投影,形成投影画面;及

成像眼镜9,用于将投影画面反射进入人眼。

本实施例的显示系统中,光源1发出的光线经第一偏振分光棱镜2分离为空间垂直的p光和s光,p光入射第一显示面板3,s光入射第二显示面板11,第一显示面板3、第二显示面板11分别将p光、s光的偏振方向进行偏转,分别显示左右眼画面,再通过第一反光镜4、第二反光镜10,分别将第一显示面板3、第二显示面板11的出射光线反射至第二偏振分光棱镜5,第一显示面板3、第二显示面板11的出射光线重合于第二偏振分光棱镜5的偏振分光介质膜,再通过投影镜头7投影到投影幕布8上形成投影画面,光线经漫反射后同步进入到成像眼镜9,以将投影画面反射进入观看投影画面的人眼,成像眼镜9的左右镜片入射光线的偏振方向分别与第一显示面板3、第二显示面板11的上偏光片透过轴相同。

需要说明的是,3d投影组件或者3d投影仪包括λ/4玻片时,成像眼镜9的两个镜片分别为能透过左旋偏振光的镜片和右旋偏振光的镜片。

本发明实施例提供的3d投影组件,第一偏振分光棱镜将光源发出的光线分离为空间垂直的两束线偏振光,第一显示面板、第二显示面板分别将一束线偏振光的偏振方向进行偏转,第一反光镜、第二反光镜将第一显示面板、所述第二显示面板的出射光线反射至第二偏振分光棱镜,使第一显示面板、所述第二显示面板的出射光线重合于第二偏振分光棱镜的偏振分光介质膜。通过两片显示面板、两个pbs棱镜及两个反光镜之间的光学特性,能够实现单光源的3d投影,两组画面同步显示,增强3d投影效果,解决了3d投影设备结构复杂且造价较高的问题。

在本发明实施例所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置和方法实施例仅仅是示意性的。

需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

再多了解一些
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