采用侧面透光的圆筒状调整器的3d转换系统的制作方法
【专利摘要】采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统涉及光学领域，具体涉及一种3D转换系统。采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统。2D投影镜头接口位于偏振光调制器的侧面，投影窗口位于偏振光调制器的一端，偏振光调制器的内侧设有一反光镜，2D投影镜头接口与投影窗口，通过线偏振片、四分之一波片机构和反光镜构成光线连接；偏振光调制器设有一转轴；还包括一驱动机构，驱动机构设有一驱动转轴；驱动转轴与转轴联动；2D投影镜头接口射出的光线，通过线偏振片、四分之一波片机构和反光镜后，通过投影窗口射出，投射在保偏屏上。通过本发明，可以简便的将2D投影机投射出的2D影像转化为3D影像。
【专利说明】采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学领域，具体涉及一种3D转换系统。
【背景技术】
[0002]目前，在相关技术中，3D投影机相比普通的2D投影机价格昂贵，同时还要搭配专门的快门眼镜，眼镜内置电池，佩戴不便，结构繁琐，相比偏光眼镜成本较高。
[0003]同时，在相关技术中，有采用两台投影机以及两块偏光镜，这种方式无疑增加了使用成本，另外还需要对两台投影机的相对位置做精准调整，操作复杂，一致性较差，使用起来不方便。
[0004]有一中更为优良的3D光学转换系统，通过控制左旋圆偏振光影像和右旋圆偏振光影像的频繁切换实现3D转换，具有结构简单、成本低、成像效果好等优点。这种系统中需要用到3D转换调制器，通过3D转换调制器实现将投影机的一般光线影像转化为频繁切换的左旋圆偏振光影像和右旋圆偏振光影像。现有的3D转换调制器还存在成本高、性能不够理想等缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，解决以上技术问题。
[0006]本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0007]采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，设有一 2D投影镜头接口、一投影窗口，其特征在于，自所述2D投影镜头接口至所述投影窗口，从光路走向上依次设有线偏振片和一四分之一波片机构；
[0008]所述四分之一波片机构包括至少两片四分之一波片，至少两片角度相异的四分之一波片围成一闭合的圆筒状机构，所述圆筒状机构称为偏振光调制器，所述偏振光调制器设有一转轴；
[0009]还包括一驱动机构，所述驱动机构设有一驱动转轴；所述驱动转轴与所述转轴联动；
[0010]所述2D投影镜头接口位于所述所述偏振光调制器的侧面，所述投影窗口位于所述偏振光调制器的一端，所述偏振光调制器的内侧设有一反光镜，所述2D投影镜头接口与所述投影窗口，通过线偏振片、四分之一波片机构和反光镜构成光线连接。
[0011]2D投影镜头接口射出的光线，通过线偏振片、四分之一波片机构和反光镜后，通过所述投影窗口射出，投射在保偏屏上。
[0012]采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统作为3D光学转换系统中的关键部分。上述设计具有成本低、成像效果好等优点。
[0013]所述四分之一波片，为具有四分之一波片功能的透光片，可以为常规的四分之一波片，也可以为具有四分之一波片光学效果的光学器件。[0014]所述投影窗口位于3D光学转换系统的设备壳体上。在使用中，2D影像由2D投影机产生，通过2D投影镜头接口进入3D光学转换系统内，通过线偏振片后2D影像中的光线成为线偏振光，再通过四分之一波片后，光线成为圆偏振光。因为偏振光调制器包含至少两片角度相异的四分之一波片，并且做旋转动作，因此在投影窗口出射的光线为旋转方向相异的圆偏振光。观众通过佩戴一副两个镜片偏振角度不同的偏振眼镜，可以使两只眼睛看到的画面不同。在两只眼睛看到的画面不同的前提下，通过调整2D投影机投放画面，以及偏振光调制器的转速，可以实现对人的左眼和右眼视觉画面的控制，进而通过对设备的有机调整，通过保偏屏接收图像，实现3D显示。保偏屏表面含有金属成份，可以保证所反射的光线仍然保持偏振特性。
[0015]所述2D投影镜头接口设有锁紧密封装置。将2D投影机的镜头伸入到2D投影镜头接口后，通过锁紧密封装置锁紧，并密封，进而固定住2D投影镜头，并防止灰尘进入。
[0016]所述2D投影镜头接口接入的2D投影镜头的投影面积和宽度均小于等于所述偏振光调制器中的四分之一波片，所述2D投影镜头被所述四分之一波片遮挡；
[0017]一组四分之一波片中的各四分之一波片的偏振角度一致；
[0018]另一组四分之一波片中的各四分之一波片的偏振角度一致；
[0019]两组四分之一波片中的各四分之一波片的偏振角度相差90度。因为相差90度，所以在投影窗口投射出的光线会出现左旋偏振光和右旋偏振光，进而在投影窗口投射出的影像会交替出现具有左旋偏振光特性的影像和具有右旋偏振光特性的影像。在观众佩戴了两片镜片分别为左旋偏振光镜片和右旋偏振光镜片的情况下，左眼和右眼看到的画面不同，具备产生3D视觉效果的条件。
[0020]所述采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统还包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统设有一视频帧信息输入接口 ；所述微型处理器系统还连接一马达驱动模块，所述驱动机构设有一驱动马达，所述马达驱动模块连接一所述驱动马达的受控端。
[0021 ] 所述视频帧信息输入接口可以连接2D投影机，通过2D投影机获取视频帧信息。所述视频帧信息输入接口也可以通过连接光学传感器，监测2D投影机的视频帧信息。光学传感器可以通过监测视频帧的跳变信息获得视频帧信息。
[0022]在获得视频帧信息后，微型处理器系统根据所述获得的视频帧信息驱动所述驱动马达，进而驱动所述偏振光调制器，实现3D转换。
[0023]所述偏振光调制器与一光学编码盘联动，所述光学编码盘的信号输出端连接所述微型处理器系统的信号输入端。通过光学编码盘为所述微型处理器系统反馈偏振光调制器的转动信息。以保证驱动的精确性。
[0024]所述光学编码盘的光学编码设置在圆筒状的偏振光调制器的周边。从而将光学编码盘与偏振光调制器融合为一体。
[0025]偏振光调制器的转动频率，根据相间排列的偏振片组的组数决定，转动速率应该为2D投影机视频帧频率的组数分之一。如分为左、右两个偏振片组，则转动速率应该为2D投影机视频帧频率的二分之一，例如帧率为144hz，则光学编码单元的转速为每秒72转；如分为左、右、左、右四个偏片振组，则转动速率应该为2D投影机视频帧频率的四分之一；以此类推。
[0026]所述偏振光调制器中的各个四分之一波片围成一圆筒状，构成一圆筒状的偏振光调制器。所述投影窗口位于圆筒状的所述偏振光调制器一端。以保证从投影窗口射出的光线具有圆偏振光特性。
[0027]所述偏振光调制器包括两组偏振角度相异的四分之一波片组，两组四分之一波片组的四分之一波片均为条状，多条条状的四分之一波片围成一圆筒状。
[0028]两组所述四分之一波片组中，各组四分之一波片组中的各个四分之一波片偏振角度相同；两组所述四分之一波片组之间的四分之一波片的偏振角度相差90度。进而使经过两组四分之一波片投射出去的光线分别具有左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0029]所述线偏振片贴在所述四分之一波片机构的四分之一波片的外侧，从而将线偏振片与四分之一波片整合在一起，构成一圆偏振片，从而简化结构，或者可以直接采用圆偏振片。
[0030]通过本发明，可以简便的将2D投影机投射出的2D影像转化为3D影像。相对于传统的3D投影机，对于佩戴的立体眼镜要求较低，仅为普通的圆偏光眼镜，成本较低，成像效果理想，适合多人一起观看。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为3D光学转换系统整体结构示意图；
[0032]图2为本发明圆筒状的偏振光调制器剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
[0034]参照图1、图2，采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，设有一 2D投影镜头接口 11、一投影窗口 15，自2D投影镜头接口 11至投影窗口 15，从光路走向上依次设有线偏振片12和一四分之一波片机构。四分之一波片机构包括至少两片四分之一波片，至少两片角度相异的四分之一波片围成一闭合的圆筒状机构，圆筒状机构称为偏振光调制器2,偏振光调制器2设有一转轴。还包括一驱动机构14，驱动机构14设有一驱动转轴；驱动转轴与转轴联动。2D投影镜头接口 11位于偏振光调制器2的侧面，投影窗口 15位于偏振光调制器2的一端，偏振光调制器2的内侧设有一反光镜7，2D投影镜头接口 11与投影窗口 15，通过线偏振片12、四分之一波片机构和反光镜7构成光线连接。2D投影镜头接口 11射出的光线，通过线偏振片12、四分之一波片机构和反光镜7后，通过投影窗口 15射出，投射在保偏屏上。
[0035]采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统作为3D光学转换系统中的关键部分。上述设计具有成本低、成像效果好等优点。四分之一波片，为具有四分之一波片功能的透光片，可以为常规的四分之一波片，也可以为具有四分之一波片光学效果的其它光学器件。
[0036]2D投影镜头接口 11设有锁紧密封装置。将2D投影机4的镜头伸入到2D投影镜头接口 11后，通过锁紧密封装置锁紧，并密封，进而固定住2D投影镜头，并防止灰尘进入。
[0037]在使用中，2D影像由2D投影机4产生，通过2D投影镜头接口 11进入3D光学转换系统，通过线偏振片12后2D影像中的光线成为线偏振光，再通过四分之一波片后，光线成为圆偏振光。因为偏振光调制器2包含至少两片偏振角度相异的四分之一波片，并且做旋转动作，因此在投影窗口 15出射的光线为旋转方向相异的圆偏振光。观众通过佩戴一副两个镜片偏振角度不同的偏振眼镜，可以使两只眼睛看到的画面不同。在两只眼睛看到的画面不同的前提下，通过调整2D投影机4投放画面，以及偏振光调制器2的转速，可以实现对人的左眼和右眼视觉画面的控制，进而通过对设备的有机调整，通过保偏屏接收图像，实现3D显示。保偏屏表面含有金属成份，可以保证所反射的光线仍然保持偏振特性。
[0038]2D投影镜头接口 11接入的2D投影镜头的投影面积和宽度均小于等于偏振光调制器2中的四分之一波片，2D投影镜头被四分之一波片遮挡。被遮挡的光斑尺寸小于等于每片四分之一波片的尺寸。使圆偏振光可以从投影窗口 15透出。
[0039]参照图2，偏振光调制器2包括两个四分之一波片组22、23。一组四分之一波片22中的各四分之一波片在偏振光调制器2旋转过程中，遮挡住投影窗口 15时的偏振角度一致。另一组四分之一波片23中的各四分之一波片在偏振光调制器2旋转过程中，遮挡住投影窗口 15时的偏振角度一致。两组四分之一波片22、23中的各四分之一波片在遮挡住投影窗口 15时的偏振角度相差90度。因为相差90度，所以在投影窗口 15投射出的光线会出现左旋偏振光和右旋偏振光，进而在投影窗口 15投射出的影像会交替出现具有左旋偏振光特性的影像和具有右旋偏振光特性的影像。在观众佩戴了两片镜片分别为左旋偏振光镜片和右旋偏振光镜片的情况下，左眼和右眼看到的画面不同，具备产生3D视觉效果的条件。
[0040]对于采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统的电子控制系统采用如下设计:
[0041]采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统还包括一微型处理器系统3，微型处理器系统3设有一视频帧信息输入接口。微型处理器系统3还连接一马达驱动模块5，驱动机构14设有一驱动马达，马达驱动模块5连接一驱动马达的受控端。
[0042]视频帧信息输入接口可以连接2D投影机4，通过2D投影机4获取视频帧信息。视频帧信息输入接口也可以通过连接光学传感器，监测2D投影机4的视频帧信息。光学传感器可以通过监测视频帧的跳变信息获得视频帧信息。在获得视频帧信息后，微型处理器系统3根据获得的视频帧信息驱动驱动马达，进而驱动偏振光调制器2，实现3D转换。
[0043]偏振光调制器2与一光学编码盘6联动,光学编码盘6的信号输出端连接微型处理器系统3的信号输入端。通过光学编码盘6为微型处理器系统3反馈偏振光调制器2的转动信息。以保证驱动的精确性。偏振光调制器2的转动速率，应该为2D投影机4视频帧频率的一半。如帧率为144hz，则偏振光调制器2的转速为每秒72转。
[0044]偏振光调制器2中的各个四分之一波片围成一圆筒状,构成一圆筒状的偏振光调制器2。投影窗口 15位于圆筒状的偏振光调制器2—端。以保证从投影窗口 12射出的光线具有圆偏振光特性。
[0045]偏振光调制器2包括两组偏振角度相异的四分之一波片组22、23，两组四分之一波片组的四分之一波片均为条状，多条条状的四分之一波片围成一圆筒状。四分之一波片组22、23中，各组四分之一波片组中的各个四分之一波片偏振角度相同。两组四分之一波片组22、23之间的四分之一波片的偏振角度相差90度。进而使经过两组四分之一波片投射出去的光线分别具有左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。[0046]线偏振片12贴在四分之一波片机构的四分之一波片的外侧，从而将线偏振片与四分之一波片整合在一起，构成一圆偏振片，从而简化结构，或者可以直接采用圆偏振片。
[0047]通过本发明，可以简便的将2D投影机投射出的2D影像转化为3D影像。相对于传统的3D投影机，对于佩戴的立体眼镜要求较低，仅为普通的圆偏光眼镜，成本较低，成像效果理想，适合多人一起观看。
[0048]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，设有一2D投影镜头接口、一投影窗口，其特征在于，自所述2D投影镜头接口至所述投影窗口，从光路走向上依次设有线偏振片和一四分之一波片机构； 所述四分之一波片机构包括至少两片四分之一波片，至少两片角度相异的四分之一波片围成一闭合的圆筒状机构，所述圆筒状机构称为偏振光调制器，所述偏振光调制器设有一转轴； 还包括一驱动机构，所述驱动机构设有一驱动转轴；所述驱动转轴与所述转轴联动； 所述2D投影镜头接口位于所述所述偏振光调制器的侧面，所述投影窗口位于所述偏振光调制器的一端，所述偏振光调制器的内侧设有一反光镜，所述2D投影镜头接口与所述投影窗口，通过线偏振片、四分之一波片机构和反光镜构成光线连接；2D投影镜头接口射出的光线，通过线偏振片、四分之一波片机构和反光镜后，通过所述投影窗口射出，投射在保偏屏上。
2.根据权利要求1所述的采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，其特征在于:所述四分之一波片，为具有四分之一波片光学效果的光学器件。
3.根据权利要求1所述的采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，其特征在于:所述2D投影镜头接口设有锁紧密封装置。
4.根据权利要求1所述的采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，其特征在于:所述2D投影镜头接口接入的2D投影镜头的投影面积和宽度均小于等于所述偏振光调制器中的四分之一波片，所述2D投影镜头被所述四分之一波片遮挡； 一组四分之一波片中的各四分之一波片的偏振角度一致； 另一组四分之一波片中的各四分之一波片的偏振角度一致； 两组四分之一波片中的各四分之一波片的偏振角度相差90度。
5.根据权利要求1所述的采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，其特征在于:所述线偏振片贴在所述四分之一波片机构的四分之一波片的外侧，从而将线偏振片与四分之一波片整合在一起。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，其特征在于:两组四分之一波片组的四分之一波片均为条状，多条条状的四分之一波片围成一圆筒状。
7.根据权利要求6所述的采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，其特征在于:所述采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统还包括一微型处理器系统，所述微型处理器系统设有一视频帧信息输入接口 ；所述微型处理器系统还连接一马达驱动模块，所述驱动机构设有一驱动马达，所述马达驱动模块连接一所述驱动马达的受控端。
8.根据权利要求7所述的采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，其特征在于:所述视频帧信息输入接口连接2D投影机，通过2D投影机获取视频帧信息。
9.根据权利要求7所述的采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，其特征在于:所述视频帧信息输入接口也可以通过连接光学传感器，监测2D投影机的视频帧信息。
10.根据权利要求7所述的采用侧面透光的圆筒状调整器的3D转换系统，其特征在于:所述偏振光调制器与一光学编码盘联动，所述光学编码盘的信号输出端连接所述微型处理器系统的信号输入端；所述光学编码盘的光学编码设置在圆筒状的偏振光调制器的周边。
【文档编号】G02B27/26GK103676451SQ201210364897
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月26日 优先权日:2012年9月26日
【发明者】杨波, 施强, 唐舰 申请人:上海蝶维影像科技有限公司