专利名称：一种高效率的偏光立体显示方法
技术领域：
本发明是有关于一种高效率的偏光立体显示方法背景技术
近年来，3D显示产业随着3D影片的开播而快速发展起来，以被动式偏光技术和主动式快门技术为代表的3D显示技术被绝大多数3D电视或3D投影才采用，在这一两年内迅速普及，部分3D显示产品也降到了与2D显示产品接近的价格区间，逐渐在商务会议，大型展示，家庭娱乐等很多方面占据了一席之地。但是目前的主流立体显示技术仍然有一定的缺陷性，主动快门式技术使得3D亮度只有2D亮度的20%左右，而被动偏光式技术中，偏光电视有分辨率减半的缺点，而双投影系统调整对位复杂难以用于工程以外的场合。因此，切换3D、2D模式时如何能够做到不降低图像亮度或画质，仍然是一大课题需要解决，这样才能更好推进3D产业的深入发展。
发明内容
本发明提供一种高效率的偏光立体显示方法，两组相同光学参数的投射光线关于偏振分光器镜像投影，经过偏光转换器后，两组出射光分别具有偏振方向互相垂直或相反的偏光特性，且投射光线将最终在投影屏幕上会合重叠在一起。让两组投射光线分别携带左右眼画面的信号，那么在佩戴相应偏光特性的眼镜以后左右眼分别看到各自的图像，从而在大脑中合成立体图像。本发明是一种高效率的偏光立体显示方法，利用这个方法可以使不具备相同偏振方向或者没有偏光特性的光线，比如常见的3LCD，DLP光学引擎的投影光线，实现偏光立体显示的同时，几乎没有亮度损失，能实现2D显示时候同样的图像质量。本发明是一种高效率的偏光立体显示方法，适用于投影领域。
图I是本发明提供的第一实施例的一种高效率的线偏光立体显示方法的结构示意图。图2是本发明提供的第二实施例的一种高效率的圆偏光立体显示方法的结构示意图。
具体实施例方式为了对本发明作更进一步的说明，举以下较佳实施例并配合附图详细描述如下。请参阅图1，为本发明提供的第一实施例的一种高效率的偏光立体显示方法的结构示意图。两组相同的DLP光学引擎的出射光1,2关于偏振分光器31镜像投射,与偏振分光器31呈45度角，出射光是自然光，没有偏振特性。出射光I向右入射到偏振转换器3，出射光2向上入射到偏振转换器3。偏振转换器3由偏振分光器31,偏振转换片32,合光器33三个部分组成，这里偏振分光器31是一个PBS分光棱镜,偏振转换片32是一片全可见光波长范围的宽域1/2波片(波片光轴方向与光线偏振方向呈45度夹角)贴在分光棱镜的一个出光侧表面，同侧与偏振转换片32呈约45度放置了一个可微调角度的反射镜作为合光器33，合光器33的反射面与偏振分光器31的偏振分光面接近平行。出射光I经过分光棱镜后一部分光向上反射出去，反射光11带有s光偏振特性，另外一部分光透射，透射光带有P光偏振特性，继续向右经过偏振转换片32后透射光转换成s光偏振特性，最后经由反射镜向上反射出去，反射光12因而也具有s光偏振特性，反射镜的角度可以根据偏振转换器距离投影屏幕的远近进行微调，使得一个光学引擎出来的被分离的两束光11，12可以在屏幕上成像且画面重合。同样的，出射光2经过分光棱镜后一部分光向上透射出去，透射光22带有P光偏振特性，另外一部分光反射 ，反射光21带有s光偏振特性，继续向右经过偏振转换片32后反射光转换成p光偏振特性，最后经由反射镜向上反射出去，反射光21因而也具有P光偏振特性，反射镜的角度可以根据偏振转换器距离投影屏幕的远近进行微调，目的是让一个光学引擎出来的被分离的两束光21，22可以在屏幕上成像且画面重合。此外，可以通过调整两组光学引擎的相对位置以便使得反射光11和透射光22能够在屏幕上基本画面重合，那么合光器33在调节11，12两束光画面重合时我们就可以认为21，22两束光在屏幕上也能画面重合。这里补充一点的是，反射光11，12能够实现画面重合是因为光程差(等于偏振分光器31的尺寸)远远小于投影距离，且反射光11，12的夹角一般小于0.5度，因而对聚焦，画面大小的影响都可以忽略不计。给左侧光学引擎I输出一副左右翻转的左眼画面信号，而给下侧光学引擎2输出一副正常的右眼画面信号，也即两幅画面信号也是关于偏振分光器31呈镜像关系的。那么经由偏振转换器之后的出射光将分别具有以下信号出射光22是带有正常右眼画面的p偏振光，出射光21也是带有正常右眼画面的p偏振光，出射光11是带有正常左眼画面的s偏振光，出射光12也是带有正常左眼画面的s偏振光。也就是说在屏幕上呈现的是带有s偏振光特性的左眼画面和带有p偏振光特性的右眼画面。戴上相应的偏光眼镜之后左眼将只会看到左眼画面而右眼将只会看到右眼画面，从而在大脑形成立体图像。这种方式对于非偏振光的光学引擎也实现了高效率的偏光立体显示。应当理解，偏振转换片32还可以与偏振转换片321和偏振转换片322组合，当偏振转换片321和322分别在两条分光光路上的出射面且都是同一规格的全可见光波长范围的宽域1/4波片，1/4波片的光轴角度与偏振光光轴角度呈45度时，那么同一组光学引擎的投影光线将具有相同的圆偏振光光学特性，且两组投影光线将分别具有左旋或右旋圆偏振特性，也都应该理解为属于本发明的范围。请参阅图2，为本发明提供的第二实施例的一种高效率的偏光立体显示方法的结构不意图。两组相同的3LCD光学引擎的出射光1,2关于偏振分光器31镜像投射,与偏振分光器31呈45度角，3IXD的出射光通常是红光、蓝光具有s偏振特性，绿光具有p偏振特性。出射光I向右入射到偏振转换器3,出射光2向上入射到偏振转换器3。这里偏振分光器31是一个WGP线栅偏振片,合光器33放置在其中一条出射光路中且与WGP线栅偏振片平行，这里合光器33是一个可微调角度的反射镜。偏振转换片32,34是一对全可见光波长范围的宽域I / 4波片，分别置于两条出射光路中，波片光轴方向分别与两束出射光的偏振方向都呈45度夹角，且两光轴方向互相垂直。出射光I经过分光棱镜后红光和蓝光向上反射出去，反射光11是带有s光偏振特性的红色和蓝色的混合光，绿光具有p光偏振特性因而透射出去，经由约45度角的反射镜向上反射出去。反射镜的角度可以根据偏振转换器距离成像屏幕的远近进行微调，使得一个光学引擎出来的被分离的两束光11，12可以在屏幕上成像且画面重合。同样的，出射光2经过分光棱镜后带有p光偏振特性的绿光向上透射出去，具有s光偏振特性的红光和蓝光则经由偏振分光器31和合光器33两次反射出去。其中，具有s光偏振特性的出射光11，和具有p光偏振特性的出射光22经过偏振转换片32后分别转换成具有左旋或右旋圆偏振特性；而具有s光偏振特性的出射光21，和具有p光偏振特性的出射光12经过偏振转换片32后分别转换成具有右旋或左旋圆偏振特性。也就是说从一个光学引擎I出来的光都具有左旋或右旋圆偏振特性，而从另一个光学 引擎2出来的光都具有右旋或左旋圆偏振特性，两个光学引擎1，2出来的光线经过偏振转换片32，34后偏振方向总是相反的。反射镜的角度可以根据偏振转换器距离投影屏幕的远近进行微调，使得一个光学引擎出来的被分离的两束光21，22可以在屏幕上成像且画面重合。给左侧光学引擎I输出一副左右翻转的左眼画面信号，而给下侧光学引擎2输出一副正常的右眼画面信号，那么在屏幕上呈现的是具有左旋或右旋圆偏振特性的左眼画面和具有右旋或左旋圆偏振特性的右眼画面。戴上相应的圆偏光眼镜之后左眼将只会看到左眼画面而右眼将只会看到右眼画面，从而在大脑形成立体图像。应当理解，偏振转换片34还可以替换为偏振转换片341，都是同规格的1/4波片，但是位置不同，都能实现高效率的偏光立体显示，都应该理解为属于本发明的范围。可以理解，两组纯偏振光可以更简单的实现偏光立体显示，实现方式可以看作是偏振转换器的特例情况。另外，本人还可在本发明精神内做其它变化，只要其不偏离本发明的技术效果，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种高效率的偏光立体显示方法，其特征是两组相同光学参数的投射光线关于偏振分光器镜像投影，经过偏光转换器，依次进行偏振分光，偏振转换，合光，使得两组出射光分别具有偏振方向互相垂直或相反的偏光特性，且投射光线将最终在确保偏振性不变的投影屏幕上会合重叠在一起。让两组投射光线分别携带左右眼画面的信号，那么在佩戴相应偏光特性的眼镜以后左右眼分别看到各自的图像，从而在大脑中合成立体图像。
2.如权利要求I所述的立体显示方法，其特征是两组具有相同光学参数的投射光线关于偏振分光器镜像投影。
3.如权利要求2所述的偏振分光器，其特征是将每组入射光线分别分割成偏振特性互相垂直的两束光，通常s线偏光反射，p线偏光透射。偏振分光器可以是无机反射型偏光板，也可以是PBS分光棱镜，还可以是其他能将光线分割成两束偏振光分别反射和透射的光学器件。
4.如权利要求I所述的立体显示方法，其特征是偏振分光之后分离的两束偏振光线的其中一束经过一个偏振转换器件的转换，使得同一组投射光线从偏振转换器出射后都具有相同的偏振特性。或者偏振分光之后分离的两束偏振光线都分别经过一个或两个偏振转换器件的转换，使得同一组投射光线从偏振转换器出射后都具有相同的偏振特性。偏振转换器可以是宽可见光波长范围的1/2波片，也可以是宽可见光波长范围的1/4波片，还可以是宽可见光波长范围的1/2波片和1/4波片的组合。
5.如权利要求I所述的立体显示方法，其特征是偏振分光之后分离的两束偏振光线的其中一束经过合光器，使得同一组投射光线能在投影屏幕上会合重叠。或者偏振分光之后分离的两束偏振光线都分别经过一个或两个合光器，使得同一组投射光线能在投影屏幕上会合重叠。合光器可以是反射镜，也可以是全反射棱镜。
6.如权利要求5所述的合光器，其特征是合光器的反射面与偏振分光器的分离面接近平行，合光器可以活动，通过改变合光器的反射面与偏振分光器的分离面的夹角，以确保同一组投射光线分光后又能在不同投影距离的投影屏幕上会合重叠。
7.如权利要求I所述的立体显示方法，其特征是两组具有相同光学参数的投射光线携带的左右眼画面信号也是关于偏振分光器呈镜像关系。
全文摘要
本发明揭露了一种高效率的偏光立体显示方法。两组相同的光学引擎关于偏振分光器镜像投影，经过偏光转换器，依次进行偏振分光，偏振转换，合光的调制，两组光学引擎的出射光分别具有偏振方向互相垂直或相反的偏光特性，且投射光线将最终在投影屏幕上会合重叠在一起。给两组光学引擎分别输入左右眼画面的信号，那么在佩戴相应偏光特性的眼镜以后左右眼分别看到各自的图像，从而在大脑中合成立体图像。
文档编号G02B27/26GK102621703SQ201210115300
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者黄凤仙 申请人:黄凤仙