单盒液晶光阀及其单光路、双光路及三光路立体投影系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及立体投影技术领域，尤其涉及单盒液晶光阀结构及包括所述单盒液晶光阀的立体投影系统。
【背景技术】
[0002]在立体显示产品中，采用偏振眼镜的3D投影显示是当今主流产品，但由于受成本等的限制，目前主要用于娱乐(如立体电影院)、虚拟现实等特殊领域。已投入使用的偏振3D立体显示装置，一般采用两台2D ( 二维)投影仪，每台都含有一组偏振光分离器、产生土 λ /4的位相差膜和投影透镜，两台2D投影仪共用一个投影银幕。这种结构的投影显示采用两台投影仪，因此装置体积庞大，生产和运行成本高。
[0003]另一方面，目前采用单台投影仪实现立体投影的技术中所使用的液晶光阀为由驱动液晶盒和补偿液晶盒组成的双盒液晶结构，其中所使用的双盒的扭曲向列TN型液晶层或超级扭曲向列STN型液晶层存在较严重的光吸收现象和色散现象，从而造成较差的投影显示效果。同时，双盒液晶型光阀还存在结构复杂，成本高，光效低等缺点。
[0004]因此，需要提供单盒液晶光阀和利用单盒液晶光阀的立体投影系统来解决上述问题。
【实用新型内容】
[0005]为解决上述问题，本实用新型提供了单盒液晶光阀及立体投影系统。
[0006]—种单盒液晶光阀，其特征在于，沿着光的传播方向，依次包括偏光片、四分之一波片、第一玻璃板、第一导电层、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二导电层、第二玻璃板，以及第一电压源控制器和第二电压源控制器；其中，所述第一电压源控制器和第二电压源控制器与投影仪互相通信，并且分别与第一导电层和第二导电层相连接。
[0007]所述偏光片用于透过与其透振方向平行的光线，得到第一线偏振光；所述四分之一波片与所述偏光片粘合，其快轴与所述第一线偏振光振动方向成45° (或-45° )，用于使所述第一线偏振光调制成第一圆偏振光；所述第一玻璃板与第二玻璃板用于保持所述液晶层，所述第一玻璃板与第二玻璃板均匀透光且各向同性；所述第一导电层与第二导电层分别粘合与第一玻璃板的出射面与第二玻璃板的入射面，所述第一导电层与第二导电层产生的电场驱动所述液晶层；所述第一取向层及第二取向层分别粘合于第一导电层的出射面与第二导电层的入射面，用于配向所述液晶层中的液晶分子；所述液晶层为超级扭曲向列STN型液晶层，起到调制所述第一圆偏振光相位的作用，使透过的第一圆偏振光被调制为左旋圆偏振光与右旋圆偏振光交替帧；所述第一电压源控制器与所述第二电压源控制器与投影仪互相通信，并且第一电压源控制器与所述第一导电层相连并向第一导电层输出第一电压；第二电压源控制器与所述第二导电层相连并向第二导电层输出第二电压。
[0008]其中，第一电压源控制器和第二电压源控制器有共用的地线，第一电压源控制器和第二电压源控制器分别与单盒液晶光阀两导电层连接，按时序输出不同电压，构成一个电路回路。
[0009]第一电压源控制器与所述第二电压源控制器与投影仪互相通信，是指投影仪直接输出方波电信号，直接被第一电压源控制器和第二电压源控制器所接收，然后第一电压源控制器和第二电压源控制器按附图2的时序输出电压，控制单盒液晶光阀工作。
[0010]其中，第一电压源控制器和第二电压源控制器每个工作周期可分为四个连续相等时间段，所述四个时间段依次为第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间段；第一电压源控制器和第二电压源控制器在四个所述时间段内分别依次输出三种电平；
[0011]所述三种电平依次为第一高电平，第二高电平和低电平；所述第一时间段内；第一电压控源制器输出第一高电平，第二电压源控制器输出低电平；所述第二时间段内，第一电压源控制器输出第二高电平，第二电压源控制器输出低电平；所述第三时间段内，第一电压源控制器输出低电平，第二电压控源制器输出第一高电平；所述第四时间段内，第一电压源控制器输出低电平，第二电压控源制器输出第二高电平；
[0012]其中，所述第一时间段和第三时间段内，所述液晶层对所述第一圆偏振光延迟0相位差，透过液晶层的第一圆偏振光仍为第一圆偏振光；第二时间段和第四时间段内，所述液晶层对所述第一圆偏振光延迟η相位差，透过液晶层的第一圆偏振光被调制成反向旋转的第二圆偏振光。
[0013]另一种单盒液晶光阀，其特征在于，沿着光的传播方向，依次包括偏光片、第一玻璃板、第一导电层、第一取向层、液晶层、第二取向层、第二导电层、第二玻璃板，以及第一电压源控制器和第二电压源控制器；其中，所述第一电压源控制器和第二电压源控制器与投影仪互相通信，并且分别与第一导电层和第二导电层相连接。
[0014]所述偏光片用于透过与其透振方向平行的光线，得到第一线偏振光；所述第一玻璃板与第二玻璃板用于保持所述液晶层，所述第一玻璃板与第二玻璃板均匀透光且各向同性；所述第一导电层与第二导电层分别粘合与第一玻璃板的出射面与第二玻璃板的入射面，所述第一导电层与第二导电层产生的电场驱动所述液晶层；所述第一取向层及第二取向层分别粘合于第一导电层的出射面与第二导电层的入射面，用于配向所述液晶层中的液晶分子；所述液晶层为超级扭曲向列STN型液晶层，起到调制所述第一线偏振光相位的作用，使透过的第一线偏振光被调制为左旋圆偏振光与右旋圆偏振光交替帧；所述第一电压源控制器与所述第二电压源控制器与投影仪互相通信，并且第一电压源控制器与所述第一导电层相连并向第一导电层输出第一电压；第二电压源控制器与所述第二导电层相连并向第二导电层输出第二电压；
[0015]其中，第一电压源控制器和第二电压源控制器每个工作周期可分为四个连续相等时间段，所述四个时间段依次为第一时间段、第二时间段、第三时间段和第四时间段；第一电压控制器和第二电压控制器在四个所述时间段内分别依次输出三种电平，所述三种电平次次为第一高电平，第二高电平和低电平；所述第一时间段内；第一电压源控制器输出第一高电平，第二电压源控制器输出低电平；所述第二时间段内，第一电压控源制器输出第二高电平，第二电压源控制器输出低电平；所述第三时间段内，第一电压控源制器输出低电平，第二电压源控制器输出第一高电平；所述第四时间段内，第一电压源控制器输出低电平，第二电压源控制器输出第二高电平；
[0016]其中，所述第一时间段和第三时间段内，所述液晶层对所述第一线偏振光延迟JT /2相位差，透过液晶层的第一线偏振光被调制为第一圆偏振光；第二时间段和第四时间段内，所述液晶层对所述第一线偏振光延迟(3 )/2相位差，透过液晶层的第一线偏振光被调制成反向旋转的第二圆偏振光。
[0017]上述两种单盒液晶光阀，优选地，沿着光的传播方向，最前面还包括增透膜，或/和最后面还包括防反射膜。所述增透膜用于增大投影仪投射到所述单盒液晶光阀的随机偏振光的透过率；所述防反射膜粘合于第二玻璃板的出射面，用于减小所述第二玻璃板出射面的反射光，从而减小系统杂散光。
[0018]—种含有单盒液晶光阀的单光路立体投影系统，其特征在于，包括投影仪、单盒液晶光阀和接收屏；其中，所述投影仪，用于投射时序图像随机偏振信号光；所述单盒液晶光阀，置于投影仪出射窗之后，使从所述投影仪接收到的时序图像信号光调制成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光交替帧；所述接收屏，用于接收从投影仪出射的经过单盒液晶光阀调制的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光交替帧并反射。
[0019]—种含有单盒液晶光阀的双光路立体投影系统，其特征在于，包括投影仪、双光路偏振分光棱镜、半波片、反射元件、调焦透镜组、单盒液晶光阀和接收屏；其中，所述投影仪，用于投射时序图像随机偏振信号光；所述双光路偏振分光棱镜，设置在投影仪之后，将由投影仪投射出的时序图像随机偏振信号光分成透射的第一光路的第一线偏振光，及反射的第二光路的第二线偏振光；所述半波片，设置在第二光路上与双光路偏振分光棱镜出射面相粘合，用于将第二线偏振光转换为第一线偏振光偏；所述反射元件，设置在第二光路上将从半波片出射的第一线偏振光导向第一光路与第一光路的第一偏线振光重合；所述调焦透镜组，设置在第一光路中双光路偏振分光棱镜出射面之后，用于在不同的环境调节不同的投影距离；所述调焦透镜组由第一透镜与第二透镜组成，所述第一透镜为平凸透镜，所述第二透镜为平凹透镜；所述单盒液晶光阀，设置在第一光路与第二光路重合的光路中，将第一线偏振光调制成左旋圆偏振光和右旋圆偏振光交替帧；所述接收屏，用于接收经过单盒液晶光阀调制后的左旋和右旋交替的圆偏振光交替帧并反射。
[0020]优选地，所述反射元件为平面反射镜或具有反射转像作用的棱镜；所述反射元件倾斜角度大小可调节，根据不同的投影距离，调节不同的倾斜角度。
[0021]另一种含有单盒液晶光阀的双光路立体投影系统，其特征在于，包括投影仪、双光路偏振分光棱镜、反射元件、调焦透镜组、第一单盒液晶光阀、第二单盒液晶光阀和接收屏；其中第二单盒液晶光阀的偏光片前面设有半波片；其中，双光路偏振分光棱镜置于投影仪出射光路中，双光路偏振分光棱镜将投影仪投射出的随机偏振图像信号光分为透射的第一线偏振光和反射的第二线偏振光，其中透射光路为第一光路，反射光路为第二光路；第一透镜及第二透镜所组成的调焦透镜组放置于第一光路中，用于调节不同投影环境中的投影距离；第一液晶光阀放置于第一光路的第二透镜之后，将从透镜出射的第一线偏振光转换为左旋圆偏振光及右旋圆偏振光的交替帧；反射元件放置于第二光路中，将第二线偏振光转向第一光路方向；第二液晶光阀放置于第二光路中，并置于反射元件之后，用于将第二线偏振光转换为左旋圆偏振光及右旋圆偏振光的交替帧；接收屏放置于所述两个单盒液晶光阀之后，用于接收并反射左旋圆偏振光及右旋圆偏振光的交替帧。
[0022]—种含有单盒液晶光阀的三光路立体投影系统，其特征在于，包括投影仪、三光路偏振分光棱镜、第一半波片、第二半波片、第一反射元件、第二反射元件、调焦透镜组、单盒液晶光阀和接收屏；其中，所述投影仪，用于投射时序图像随机偏振信号光；所述三光路偏振分光棱镜，设置于投影仪后，将由投影仪投射出的时序图像随机偏振信号光分成透射的第一光路的第一线偏振光，反射的第二光路的第二线偏振光及第三光路的第二线偏振光，第二光路和第三光路的线偏振光的偏振态相同，同为第二线偏振光；所述三光路偏振分光棱镜设置有四个通光面，所述四个通光面分别为，入射面、第一出射面、第二出射面和第三出射面；所述第一半波片与第二半波片，分别设置于第二光路与第三光路中，分别粘合于所述三光路偏振分光棱镜的第二通光面出射面与第三通光面出射面上，分别将第二光路与第三光路的第二线偏振光调制成第一线偏振光；所述第一半波片出射面与第二半波片出射面分别贴有增透膜；所述第一反射元件与第二反射元件，分别设置于第二光路与第三光路中，分别将第二光路偏振光与第三光路偏振光分别导向第一光路，与第一光路偏振光重合；所述调焦透镜组，设置于第一光路中三光路偏振分光棱镜出射面之后，用于在不同的环境调节不同的投影距离；所述调焦透镜组由第一透镜与第二透镜组成，所述第一透镜为平凸透镜，所述第二透镜为平凹透镜；所述单盒液晶光阀，设置在第一光路、第二光路和第三光路重合的光路中，将第一线偏振光调制成左旋和右旋交替的圆偏振光；所述第一圆偏振光与所述第二圆偏振光交替帧投射到所述接收屏。
[0023]优先地，所述反射元件为平面反射镜或具有反射转像作用的棱镜；所述反射元件倾斜角度大小可调节，根据不同的投影距离，调节不同的倾斜角度。
[0024]另一种含有单盒液晶光阀的三