专利名称：双液晶光阀单投影机立体投影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及立体投影装置，特别是一种双液晶光阀单投影机立体投影装置，利用 一台投影机搭配两个液晶光阀以及圆偏光眼镜实现立体投影效果。
背景技术：
现有立体投影技术一般利用两台投影机，两镜头前分别加装固定的左旋圆偏振器 和右旋圆偏振器，将光线转化为左旋圆偏振和右旋圆偏振光，两台投影机同时投影在一个 银幕上，观众佩戴圆偏振片眼镜后可观看到立体影像。此种方式需要两台投影机精确对位， 以保证投影位置的准确性，同时使用两台投影机，成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双液晶光阀单投影机立体投影装置，通过液晶光阀控 制光的偏振状态，实现了单台投影机投影立体影像的方式。实现了单台投影机投影立体影 像的方式，相比于双投影机的立体投影装置，本发明结构简单，电路简单，成本低，无需考虑 两投影机投影图像对位问题。利用一台投影机搭配两个液晶光阀以及配套电路，观众通过 佩戴圆偏光眼镜即可观看立体投影效果。本发明提供的双光阀单投影机立体投影装置包括投影机、偏振器、同步电路、两 个光学自补偿弯曲模式液晶光阀，银幕和圆偏光眼镜。投影机，用于支持帧频率为100HZ或更高的视频播放；采用DLP技术、LCOS技术、 LCD技术等。线偏振器，用于产生线偏振光；采用偏光度高于99%的偏光片或者其他同等功能 的线偏光器件。两个光学自补偿弯曲模式液晶光阀，用于将线偏振光转为左旋圆偏振光或右旋圆 偏振光；同步电路用于从视频信号输入端口采集左右眼图像的帧频率信号，两信号交替 输入给投影机投影至银幕。同时产生用于驱动液晶光阀的同步波形信号；偏光眼镜为线偏光眼镜，线偏光眼镜的左右眼偏光片透光轴方向相互垂直；线偏振器位于投影机镜头前，第一个光学自补偿弯曲模式液晶光阀位于线偏振器 外侧(投影机镜头一侧为内侧)，第二个光学自补偿弯曲模式液晶光阀位于第一个光学自 补偿弯曲模式液晶光阀外侧(投影机镜头一侧为内侧)。视频输入信号分左右眼图像信号，依次交替传输给投影机，投影机发出的光线依 次经过线偏振器、第一液晶光阀、第二液晶光阀后，投影到银幕，佩戴圆偏振眼镜观看银幕。银幕普通银幕或金属银幕。圆偏光片眼镜圆偏光片眼镜的左右眼分别为左旋圆偏光片和右旋圆偏光片。所述的线偏振器、液晶光阀、同步电路可作为普通投影机的外部附加部分，也可内 置在投影机内部。
光学自补偿弯曲模式(即OCB模式，也称π盒)第一液晶光阀和第二液晶光阀中 液晶层厚度小于或等于5微米，具有快速响应的特点，一般上升时间0. 8毫秒或以下，下降 时间1.5毫秒或以下。第一液晶光阀中液晶分子长轴投影方向与线偏振器2偏振方向成45度或负45 度。第二液晶光阀5与第一液晶光阀中液晶分子长轴投影方向相互垂直，具体位置关系见 图2和图3。同步电路3可产生两个电压信号A与B，A和B在同一时间内分别加在第一液晶光 阀和第二液晶光阀上，即当第一液晶光阀上所加电压为A时，第二液晶光阀所加电压为B ； 当第一液晶光阀上所加电压为B时，第二液晶光阀上所加电压为Α。同步电路3产生的电压信号中A为高电压，一般高于IOV ；B为低于IOV的适当电 压，电压值一般为3V至IOV之间，典型高电压值为6V至7V，用于保持第一液晶光阀或第二 液晶光阀的延迟量在1/4波长左右，具体电压依赖于液晶材料本身参数等因素。同步电路可以侦测视频输入端的左右眼图像的帧频信号，当左右眼图像更换时， 同步电路产生的电压信号A与B做同步交替。所述的圆偏振眼镜中左眼与右眼分别为左旋圆偏光片和右旋圆偏光片，眼镜上左 右眼偏光片可交换。本发明提供了一种双液晶光阀单投影机立体投影装置，通过液晶光阀控制光的偏 振状态，实现了单台投影机投影立体影像的方式，相比于双投影机的立体投影装置，本发明 结构简单，电路简单，成本低，无需考虑两投影机投影图像对位问题。利用一台投影机搭配 两个液晶光阀以及配套电路，观众通过佩戴圆偏光眼镜即可观看立体投影效果。
图1 双液晶光阀单投影机立体投影装置构成及光路。图2 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系一。图3 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系二。图4 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系一时右旋圆偏振光 的获得。图5 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系一时左旋圆偏振光 的获得。图6 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系二时左旋圆偏振光 的获得。图7 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系二时右旋圆偏振光 的获得。
具体实施例方式本发明参照附图详细描述如下图1 本双液晶光阀单投影机立体投影装置构成及光路，实线箭头为光传播方向。图2 线偏振器2、液晶光阀4(第一液晶光阀)以及液晶光阀5 (第二液晶光阀) 的相对位置关系一。线偏振方器2偏振方向为8，液晶光阀4液晶分子长轴投影方向为9，液晶光阀5液晶分子长轴投影方向为10。方向9与方向8夹角45度，方向9与方向10垂直。图3 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系二。线偏振方器2 偏振方向为8，液晶光阀4液晶分子长轴投影方向为10，液晶光阀5液晶分子长轴投影方向 为9，方向9与方向8夹角45度，方向9与方向10垂直。图4 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系一时右旋圆偏振光的获得。液晶光阀4所加电压为A，液晶光阀5所加电压为B。图5 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系一时左旋圆偏振光的获得。液晶光阀4所加电压为B，液晶光阀5所加电压为A。图6 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系二时左旋圆偏振光的获得。液晶光阀4所加电压为A，液晶光阀5所加电压为B。图7 线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系二时右旋圆偏振光 的获得。液晶光阀4所加电压为B，液晶光阀5所加电压为A。
运行原理及过程本双液晶光阀单投影机立体投影装置利用两个叠加于一起的液晶光阀控制投影 机输出光线的光学偏振状态，左右眼图像依次交替投影到银幕，再利用圆偏振片眼镜将左 右眼图像分离，从而实现立体视觉效果。本双液晶光阀单投影机立体投影装置所要求的视频输入信号IA分为左眼图像和 右眼图像，左眼图像和右眼图像循环交替传输给投影机1。从投影机1发出的光线经过线偏振器2后变成线偏振光11，其偏振方向与线偏振 2偏振方向一致。液晶光阀4和5均采用OCB模式液晶光阀(0CB为光学自补偿弯曲模式，也称π 盒)，盒厚小于或等于5微米，具有快速响应的特点，一般上升时间0. 8毫秒或以下，下降时 间1.5毫秒或以下。OCB模式液晶光阀的快速响应的特点可以保证本投影装置在图像高速 切换时输出光线的光学偏振状态做相应的转变。液晶光阀4中液晶分子长轴投影方向与偏振器2的偏振方向夹角为45度或负45 度。液晶光阀5中液晶分子长轴投影方向与液晶光阀4中液晶分子长轴投影方向垂直。即 偏振器2的偏振方向、液晶光阀4中液晶分子长轴投影方向、液晶光阀5中液晶分子长轴投 影方向的组合方式有两种，见图2和图3，具体实施时选择其中任意一种方式。线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系一时，见图2，本投影系统 工作方式如下状态一见图4，当液晶光阀4上加高电压A时，液晶光阀4的残余延迟量接近零， 对偏振光无调制作用。线偏振光11经过液晶光阀4而光学偏振状态不发生变化。此时液 晶光阀5上所加电压为B，液晶光阀5的延迟量在1/4波长左右，此时液晶光阀5作用相当 于1/4波片。线偏振光11经过液晶光阀5后变为右旋圆偏振光12。状态二 见图5，当液晶光阀4上所加电压为B时，液晶光阀4的延迟量在1/4波 长左右，此时液晶光阀4作用相当于1/4波片，线偏振光11经过液晶光阀4后变为左旋圆 偏振光13。此时液晶光阀5上所加电压为Α，液晶光阀5的残余延迟量接近零，对偏振光无 调制作用，左旋圆偏振光13经过液晶光阀5后仍为左旋圆偏振光13。
当视频输入信号图像由左眼图像转换到右眼图像或者由右眼图像转换到左眼图 像时，同步电路3控制输出电压信号A和B，将状态一与状态二做相应切换，以保证左眼图像 与右眼图像的分离，并保持与视频输入信号IA帧频同步。线偏振器2、液晶光阀4以及液晶光阀5的相对位置关系二时，见图3，本投影系统 工作方式如下状态一见图6，当液晶光阀4上加高电压A时，液晶光阀4的残余延迟量接近零， 对偏振光无调制作用。线偏振光11经过液晶光阀4而光学偏振状态不发生变化。此时液 晶光阀5上所加电压为B，液晶光阀5的延迟量在1/4波长左右 ，此时液晶光阀5作用相当 于1/4波片。线偏振光11经过液晶光阀5后变为左旋圆偏振光13。见图状态二 见图7，当液晶光阀4上所加电压为B时，液晶光阀4的延迟量在1/4波 长左右，此时液晶光阀4作用相当于1/4波片，线偏振光11经过液晶光阀4后变为右旋圆 偏振光12。此时液晶光阀5上所加电压为A，液晶光阀5的残余延迟量接近零，对偏振光无 调制作用，右旋圆偏振光12经过液晶光阀5后仍为右旋圆偏振光12。当视频输入信号的图像由左眼图像转换到右眼图像或者右眼图像转换到左眼图 像时，同步电路3控制输出电压信号A和B，将状态一与状态二做相应切换，以保证左眼图像 与右眼图像的分离，并保持与视频输入信号IA帧频同步。通过与输入的左右眼分离的视频信号同步转换，将左右眼图像分别按照左旋圆偏 振光或者右旋圆偏振光分时间依次投影到银幕上。观众位于银幕6前，佩戴圆偏光眼镜7， 左右眼分别为左旋圆偏光片和右旋圆偏光片，左右眼只能单独分辨左旋圆偏振光或者右旋 圆偏振光图像中的一种。从而实现左眼影响和右眼影像的分离，实现立体显示效果。
权利要求
一种双液晶光阀单投影机立体投影装置，其特征在于包括投影机、偏振器、同步电路、两个光学自补偿弯曲模式液晶光阀，银幕和圆偏光眼镜；投影机，用于支持帧频率为100HZ或更高的视频播放；线偏振器，用于产生线偏振光；两个光学自补偿弯曲模式液晶光阀，用于将线偏振光转为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光；同步电路用于从视频信号输入端口采集左右眼图像的帧频率信号，同时产生用于驱动液晶光阀的同步电压信号；偏光眼镜为线偏光眼镜，线偏光眼镜的左右眼偏光片透光轴方向相互垂直；线偏振器位于投影机镜头前，第一个光学自补偿弯曲模式液晶光阀位于线偏振器外侧，投影机镜头一侧为内侧，第二个光学自补偿弯曲模式液晶光阀位于第一个光学自补偿弯曲模式液晶光阀外侧，投影机镜头一侧为内侧。视频输入信号分左右眼图像信号，依次交替传输给投影机，投影机发出的光线依次经过线偏振器、第一液晶光阀、第二液晶光阀后，投影到银幕，佩戴圆偏振眼镜观看银幕。
2.根据权利要求1所述的立体投影装置，其特征在于所述的线偏振器、液晶光阀、同 步电路可作为普通投影机的外部附加部分，也可内置在投影机内部。
3.根据权利要求1所述的立体投影装置，其特征在于第一液晶光阀和第二液晶光阀 中液晶层厚度小于或等于5微米；响应时间上升时间0.8毫秒或以下，下降时间1.5毫秒 或以下。
4.根据权利要求1所述的立体投影装置，其特征在于第一液晶光阀中液晶分子长轴 投影方向与线偏振器2偏振方向成45度或负45度。第二液晶光阀与第一液晶光阀中液晶 分子长轴投影方向相互垂直。
5.根据权利要求1所述的立体投影装置，其特征在于同步电路可产生两个电压信号 高电压A与低电压B，A和B在同一时间内分别加在第一液晶光阀和第二液晶光阀上，即当 第一液晶光阀上所加电压为A时，第二液晶光阀所加电压为B;当第一液晶光阀上所加电压 为B时，第二液晶光阀上所加电压为A。
6.根据权利要求5所述的立体投影装置，其特征在于所述的高电压高于IOV；低电压 为3V至IOV。
7.根据权利要求5所述的立体投影装置，其特征在于同步电路侦测视频输入端的左 右眼图像的帧频信号，当左右眼图像更换时，同步电路产生的电压信号A与B做同步交替。
8.根据权利要求1所述的立体投影装置，其特征在于所述的圆偏振眼镜中左眼与右眼 分别为左旋圆偏光片和右旋圆偏光片，眼镜上左右眼偏光片可交换。
全文摘要
本发明涉及一种双液晶光阀单投影机立体投影装置，包括投影机、线偏振器、两个液晶光阀、同步电路、银幕、圆偏光眼镜。线偏振器位于投影机镜头前，第一个光学自补偿弯曲模式液晶光阀位于线偏振器外侧，投影机镜头一侧为内侧，第二个光学自补偿弯曲模式液晶光阀位于第一个光学自补偿弯曲模式液晶光阀外侧。视频输入信号分左右眼图像信号，依次交替传输给投影机，投影机发出的光线依次经过线偏振器、第一液晶光阀、第二液晶光阀后，投影到银幕，佩戴圆偏振眼镜观看银幕。本发明结构简单，电路简单，成本低，无需考虑两投影机投影图像对位问题。利用一台投影机搭配两个液晶光阀以及配套电路，观众通过佩戴圆偏光眼镜即可观看立体投影效果。
文档编号H04N13/00GK101806995SQ20101013179
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月25日 优先权日2010年3月25日
发明者孙玉宝, 李艳龙 申请人:河北工业大学