圆偏振光学系统3d转换系统的制作方法
【专利摘要】圆偏振光学系统3D转换系统涉及光学领域，具体涉及一种3D转换系统。圆偏振光学系统3D转换系统，壳体上设有一2D投影镜头接口，2D投影镜头接口后方设有一3D光学转换系统；3D光学转换系统后方还设有用于投射影像的投影窗口，投影窗口位于设备壳体上；3D光学转换系统的偏振光调整器包括一偏振片切换机构、一偏振片组，偏振片组设有至少两片圆偏振片，且为至少一片左旋圆偏振片以及一片右旋圆偏振片；偏振片切换机构用于切换遮挡在2D投影镜头接口与投影窗口之间的圆偏振片。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】圆偏振光学系统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。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种圆偏振光学系统3D转换系统，解决以上技术问题。
[0005]本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现:
[0006]圆偏振光学系统3D转换系统，其特征在于，包括一设备壳体，所述设备壳体上设有一 2D投影镜头接口，所述2D投影镜头接口后方设有一 3D光学转换系统；3D光学转换系统后方还设有用于投射影像的投影窗口，所述投影窗口位于所述设备壳体上；
[0007]所述3D光学转换系统,设有一偏振光调整器，所述偏振光调整器包括一偏振片切换机构、一偏振片组，所述偏振片组设有至少两片圆偏振片，且为至少一片左旋圆偏振片以及一片右旋圆偏振片；
[0008]所述偏振片组中的一片圆偏振片遮挡在所述2D投影镜头接口与所述投影窗口之间；
[0009]所述偏振片切换机构用于切换遮挡在所述2D投影镜头接口与所述投影窗口之间的圆偏振片；
[0010]所述偏振片切换机构包括一动作部件、一驱动机构，所述驱动机构连接所述动作部件，所述动作部件连接并驱动所述偏振片组，带动圆偏振片进行切换。
[0011 ] 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，通过圆偏振片后2D影像中的光线成为圆偏振光。因为偏振光调整器包含至少一片左旋圆偏振片以及一片右旋圆偏振片，因此在投影窗口出射的光线为偏振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，以及偏振光调整器的切换速度，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。
[0012]所述偏振片组的至少两片所述圆偏振片，围成一闭合的圆形机构的偏振片组。
[0013]圆形机构可以呈现圆盘状或者圆筒状。
[0014]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。
[0015]所述投影窗口面积和宽度均小于等于所述偏振片组中的所述圆偏振片，所述投影窗口被所述圆偏振片遮挡；
[0016]所述偏振片组包括至少两片所述左旋圆偏振片，至少两片所述左旋圆偏振片排列构成一左旋圆偏振组；还包括至少两片所述右旋圆偏振片，至少两片所述右旋圆偏振片排列构成一右旋圆偏振组。
[0017]所述左旋圆偏振组中的各所述左旋圆偏振片依次顺序连接，在遮挡住所述投影窗口时各所述左旋圆偏振片的偏振角度相同。
[0018]所述右旋圆偏振组中的各所述右旋圆偏振片依次顺序连接，在遮挡住所述投影窗口时各所述右旋圆偏振片的偏振角度相同，所以在投影窗口投射出的光线会出现相对性强的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相对性强的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。
[0019]所述圆偏振光学系统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 ；所述偏振片切换机构的驱动机构采用一驱动马达；所述微型处理器系统还连接一马达驱动模块，所述马达驱动模块连接一所述驱动马达的受控端；
[0020]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。
[0021]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，进而驱动所述偏振片组，实现3D转换。
[0023]所述偏振片组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片组的转动信息。以保证驱动的精确性。
[0024]所述偏振片组的转动频率，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。
[0025]具体实施1:
[0026]所述偏振片组中的各个圆偏振片围成一圆盘状，构成圆盘状的偏振片组。所述投影窗口位于圆盘状的所述偏振片组后方。被遮挡的2D投影机光斑尺寸，小于等于每片圆偏振片的尺寸，使圆偏振光可以从投影窗口透出。
[0027]偏振片切换机构为一转动机构，动作部件带动圆盘状的偏振片组转动。
[0028]所述偏振片组包括一左旋圆偏振组、一右旋圆偏振组，分别设有η个圆偏振片，共计2η个圆偏振片，2η个圆偏振片为扇形且扇形弧度相同；
[0029]左旋圆偏振组与右旋圆偏振组中各个圆偏振片的偏振角度依次逐个增加或者减小360/2η度，以便于每片圆偏振片在旋转到所述投影窗口时，偏振角度相同。[0030]每组圆偏振片的数量优选6片，即一个所述偏振片组中优选含有12个圆偏振片。实验表明这是比较理想的状态。
[0031]具体实施2:
[0032]所述偏振片组中的各个圆偏振片围成一圆筒状，构成一圆筒状的偏振片组。所述投影窗口位于圆筒状的所述偏振片组后方。以保证从投影窗口射出的光线都具有圆偏振光特性。偏振片切换机构为一转动机构，动作部件带动圆筒状的偏振片组转动。
[0033]所述2D投影镜头接口的光线自所述圆筒状的所述偏振片组的一端射入；
[0034]所述圆筒状的所述偏振片组的内侧设有一反光镜，所述2D投影镜头接口的光线照射所述反光镜，所述反光镜的反射方向朝向所述投影窗口，所述反光镜将光线反射到所述偏振片组上，进而通过所述投影窗口出射到外界的屏幕上，呈现3D影像。
[0035]所述偏振片组包括一左旋圆偏振组、一右旋圆偏振组，左旋圆偏振组、右旋圆偏振组中的圆偏振片为条状，多条条状的圆偏振片围成一圆筒状。
[0036]左旋圆偏振组中的各个左旋圆偏振片偏振角度相同；右旋圆偏振组中的各个右旋圆偏振片偏振角度相同。进而使经过左旋圆偏振组、右旋圆偏振组投射出去的光线分别具有对比性较强的左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0037]具体实施例3:
[0038]所述偏振片组中包括一左旋圆偏振片、一右旋圆偏振片。所述左旋圆偏振片与右旋圆偏振片相邻设置。
[0039]所述偏振片切换机构为一摆动机构，所述动作部件做往复摆动动作，从而切换使左旋圆偏振片与所述右旋圆偏振片交替遮挡所述投影窗口，从而使所述投影窗口交替投射出左旋圆偏振光影像和右旋圆偏振光影像，进而使经过左旋圆偏振组、右旋圆偏振组投射出去的光线分别具有对比性较强的左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0040]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DLP技术的3D投影机，具有设备成本低、眼镜结构简单等优点。相对于传统的其他3D成像设备，具有结构简单、体积小、使用方便、成像效果理想等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1为本发明整体结构示意图；
[0042]图2为本发明圆盘状的偏振片组结构示意图；
[0043]图3为本发明圆筒状的偏振片组剖视结构示意图；
[0044]图4为本发明另一种偏振片组结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]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。
[0046]参照图1、图2,圆偏振光学系统3D转换系统,包括一设备壳体I，设备壳体I上设有一 2D投影镜头接口 11，2D投影镜头接口 11后方设有一 3D光学转换系统。3D光学转换系统后方还设有用于投射影像的投影窗口 15，投影窗口 15位于设备壳体I上。
[0047]3D光学转换系统,设有一偏振光调整器13,偏振光调整器13包括一偏振片切换机构14、一偏振片组2。偏振片组2设有至少两片圆偏振片，且为至少一片左旋圆偏振片以及一片右旋圆偏振片。偏振片组2中的一片圆偏振片遮挡在2D投影镜头接口 11与投影窗口15之间。偏振片切换机构14用于切换遮挡在2D投影镜头接口 11与投影窗口 15之间的圆偏振片。偏振片切换机构14包括一动作部件、一驱动机构，驱动机构连接动作部件，动作部件连接并驱动偏振片组2，带动圆偏振片进行切换。
[0048]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，通过圆偏振片后2D影像中的光线成为圆偏振光。因为偏振光调整器13包含至少一片左旋圆偏振片以及一片右旋圆偏振片，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，以及偏振光调整器13的切换速度，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。
[0049]偏振片组2的至少两片圆偏振片，围成一闭合的圆形机构的偏振片组2。圆形机构可以呈现圆盘状或者圆筒状。
[0050]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。
[0051]投影窗口 15面积和宽度均小于等于偏振片组2中的圆偏振片，投影窗口 15被圆偏振片遮挡。偏振片组2包括至少两片左旋圆偏振片，至少两片左旋圆偏振片排列构成一左旋圆偏振组22。还包括至少两片右旋圆偏振片，至少两片右旋圆偏振片排列构成一右旋圆偏振组23。
[0052]左旋圆偏振组22中的各左旋圆偏振片依次顺序连接，在遮挡住投影窗口 15时各左旋圆偏振片的偏振角度相冋。右旋圆偏振组23中的各右旋圆偏振片依次顺序连接，在遮挡住投影窗口 15时各右旋圆偏振片的偏振角度相同，所以在投影窗口 15投射出的光线会出现相对性强的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相对性强的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。
[0053]圆偏振光学系统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设有一视频巾贞信息输入接口 ；偏振片切换机构14的驱动机构米用一驱动马达；微型处理器系统3还连接一马达驱动模块5，马达驱动模块5连接一驱动马达的受控端；
[0054]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。
[0055]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，进而驱动偏振片组2，实现3D转换。偏振片组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反馈偏振片组2的转动信息。以保证驱动的精确性。
[0056]偏振片组2的转动速率，应该为2D投影机4视频帧频率的一半。偏振片组2的转动速率，应该为2D投影机4视频帧率的一半。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。
[0057]具体实施1:
[0058]参照图2，偏振片组2中的各个圆偏振片围成一圆盘状，构成圆盘状的偏振片组2。投影窗口 15位于圆盘状的偏振片组2后方。被遮挡的2D投影机4光斑16尺寸，小于等于每片圆偏振片的尺寸，使圆偏振光可以从投影窗口 15透出。
[0059]偏振片组2包括一左旋圆偏振组22、一右旋圆偏振组23，分别设有η个圆偏振片，共计2η个圆偏振片，2η个圆偏振片为扇形且扇形弧度相同。左旋圆偏振组22与右旋圆偏振组23中各个圆偏振片的偏振角度依次逐个增加或者减小360/2η度，以便于每片圆偏振片在旋转到投影窗口 15时，偏振角度相同。
[0060]每组圆偏振片的数量优选6片，即一个偏振片组2中优选含有12个圆偏振片。实验表明这是比较理想的状态。
[0061]光学编码盘6的光学编码设置在圆盘状的偏振片组2的周边。从而将光学编码盘与偏振片组2融合为一体。
[0062]具体实施2:
[0063]参照图3,偏振片组2中的各个圆偏振片围成一圆筒状,构成一圆筒状的偏振片组
2。投影窗口 15位于圆筒状的偏振片组2后方。以保证从投影窗口 15射出的光线都具有圆偏振光特性。
[0064]2D投影镜头接口 11的光线自圆筒状的偏振片组2的一端射入。圆筒状的偏振片组2的内侧设有一反光镜7，2D投影镜头接口 11的光线照射反光镜7，反光镜7的反射方向朝向投影窗口 15，反光镜7将光线反射到偏振片组2上，进而通过投影窗口 15出射到外界的屏幕上，呈现3D影像。
[0065]偏振片组2包括一左旋圆偏振组22、一右旋圆偏振组23，左旋圆偏振组22、右旋圆偏振组23中的圆偏振片为条状，多条条状的圆偏振片围成一圆筒状。左旋圆偏振组22中的各个左旋圆偏振片偏振角度相同；右旋圆偏振组23中的各个右旋圆偏振片偏振角度相同。进而使经过左旋圆偏振组22、右旋圆偏振组23投射出去的光线分别具有对比性较强的左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0066]光学编码盘6的光学编码设置在圆筒状的偏振片组2的周边。从而将光学编码盘与偏振片组2融合为一体。
[0067]通过本发明，可以简便的将2D投影机4投射出的2D影像转化为3D影像。相对于DLP技术的3D投影机，具有设备成本低、眼镜结构简单等优点。相对于传统的其他3D成像设备，具有结构简单、体积小、使用方便、成像效果理想等优点。
[0068]具体实施例3:
[0069]参照图4，偏振片组2中包括一左旋圆偏振片24、一右旋圆偏振片25。左旋圆偏振片24与右旋圆偏振片25相邻设置。偏振片切换机构14为一摆动机构,动作部件做往复摆动动作，从而切换使左旋圆偏振片与右旋圆偏振片交替遮挡投影窗口 15，从而使投影窗口15交替投射出左旋圆偏振光影像和右旋圆偏振光影像，进而使经过左旋圆偏振片24、右旋圆偏振片25投射出去的光线分别具有对比性较强的左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。[0070]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.圆偏振光学系统3D转换系统，其特征在于，包括一设备壳体，所述设备壳体上设有一 2D投影镜头接口，所述2D投影镜头接口后方设有一 3D光学转换系统；3D光学转换系统后方还设有用于投射影像的投影窗口，所述投影窗口位于所述设备壳体上； 所述3D光学转换系统,设有一偏振光调整器，所述偏振光调整器包括一偏振片切换机构、一偏振片组，所述偏振片组设有至少两片圆偏振片，且为至少一片左旋圆偏振片以及一片右旋圆偏振片； 所述偏振片组中的一片圆偏振片遮挡在所述2D投影镜头接口与所述投影窗口之间； 所述偏振片切换机构用于切换遮挡在所述2D投影镜头接口与所述投影窗口之间的圆偏振片； 所述偏振片切换机构包括一动作部件、一驱动机构，所述驱动机构连接所述动作部件，所述动作部件连接并驱动所述偏振片组，带动圆偏振片进行切换。
2.根据权利要求1所述的圆偏振光学系统3D转换系统，其特征在于:所述偏振片组的至少两片所述圆偏振片，围成一闭合的圆形机构的偏振片组；所述圆形机构呈现圆盘状。
3.根据权利要求1所述的圆偏振光学系统3D转换系统，其特征在于:所述偏振片组的至少两片所述圆偏振片，围成一闭合的圆形机构的偏振片组；所述圆形机构呈现圆筒状。
4.根据权利要求1、2或3所述的圆偏振光学系统3D转换系统，其特征在于:所述投影窗口面积和宽度均小于等于所述偏振片组中的所述圆偏振片，所述投影窗口被所述圆偏振片遮挡； 所述偏振片组包括至少两片所述左旋圆偏振片，至少两片所述左旋圆偏振片排列构成一左旋圆偏振组；还包括至少两片所述右旋圆偏振片，至少两片所述右旋圆偏振片排列构成一右旋圆偏振组。
5.根据权利要求4所述的圆偏振光学系统3D转换系统，其特征在于:所述左旋圆偏振组中的各所述左旋圆偏振片依次顺序连接，在遮挡住所述投影窗口时各所述左旋圆偏振片的偏振角度相同；所述右旋圆偏振组中的各所述右旋圆偏振片依次顺序连接，在遮挡住所述投影窗口时各所述右旋圆偏振片的偏振角度相同。
6.根据权利要求2所述的圆偏振光学系统3D转换系统，其特征在于:所述偏振片组中的各个圆偏振片围成一圆盘状，构成圆盘状的偏振片组；所述投影窗口位于圆盘状的所述偏振片组后方；被遮挡的2D投影机光斑尺寸，小于等于每片圆偏振片的尺寸，使圆偏振光可以从投影窗口透出； 偏振片切换机构为一转动机构，动作部件带动圆盘状的偏振片组转动；所述偏振片组包括一左旋圆偏振组、一右旋圆偏振组，分别设有n个圆偏振片，共计2n个圆偏振片，2n个圆偏振片为扇形且扇形弧度相同； 左旋圆偏振组与右旋圆偏振组中各个圆偏振片的偏振角度依次逐个增加或者减小360/2n度，以便于每片圆偏振片在旋转到所述投影窗口时，偏振角度相同。
7.根据权利要求3所述的圆偏振光学系统3D转换系统，其特征在于: 所述偏振片组中的各个圆偏振片围成一圆筒状，构成一圆筒状的偏振片组；所述投影窗口位于圆筒状的所述偏振片组后方；偏振片切换机构为一转动机构，动作部件带动圆盘状的偏振片组转动； 所述2D投影镜头接口的光线自所述圆筒状的所述偏振片组的一端射入；所述圆筒状的所述偏振片组的内侧设有一反光镜，所述2D投影镜头接口的光线照射所述反光镜，所述反光镜的反射方向朝向所述投影窗口，所述反光镜将光线反射到所述偏振片组上，进而通过所述投影窗口出射到外界的屏幕上，呈现3D影像。
8.根据权利要求1所述的圆偏振光学系统3D转换系统，其特征在于: 所述偏振片组中包括一左旋圆偏振片、一右旋圆偏振片；所述左旋圆偏振片与右旋圆偏振片相邻设置； 所述偏振片切换机构为一摆动机构，所述动作部件做往复摆动动作，从而切换使左旋圆偏振片与所述右旋圆偏振片交替遮挡所述投影窗口，从而使所述投影窗口交替投射出左旋圆偏振光影像和右旋圆偏振光影像。
【文档编号】G02B5/30GK103676180SQ201210365203
【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