光回收装置及相应的立体成像系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种光回收装置及相应的立体成像系统，光回收装置，包括：具有多个反射面的分光器，以及对应于每个反射面的子光路，其中，所述分光器用于透射第一偏振光反射第二偏振光，分光器的所述多个反射面用于将入射图像分割为多个子图像，各所述的子光路将相应子图像反射到预设区域，使各子图像融合成完整图像。本实用新型能够显著减小光回收装置的体积。
【专利说明】光回收装置及相应的立体成像系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光学【技术领域】，具体地说，本实用新型涉及一种光回收装置及相应的立体成像系统。
【背景技术】
[0002]现有技术中，普通的偏振光3D系统为了得到3D效果，需要将投影机发出的混合偏振光(或自然光)打到偏振片上以获得线偏振光，例如图1示出了一种典型的普通偏振光3D系统中的获取线偏振光的技术原理示意图，其中:P光通过偏振片打到银幕上，而S光则被偏振片反射回来。这样，在整个光路中，S光被白白浪费。因此实际银幕上可见光的亮度只有经过偏振片前的一半。
[0003]为解决上述问题，人们提出了一种光回收立体成像系统，投影机发出的混合偏振光(或自然光)先是通过分光片分为P光与S光，P光直接通过分光片，经过偏振片后打到银幕上，而S光经过反射以及相关处理(例如偏振特性调整)，然后再投影到银幕上使经过反射的原S光的图像与P光图像重合。这样就把原来图1中浪费的S光重新回收利用了。经过这一循环利用，可以大大的提高光强度，使得偏振片输出的偏振光的亮度可以提高一倍。
[0004]然而，由于投影机发出的光是散射光，在沿着光路的传播过程中，图像的光斑会越来越大，由于S光图像被分光片反射后，光程加大，从而造成如下三个方面的问题:
[0005]I)体积大，造成运输，包装，安装以及使用维护的不便，例如放映需要足够大的窗□。
[0006]2)重量大；造成运输，包装，安装以及使用维护的不便。
[0007]3)成本高，相关配件的成本以及由于体积大，重量大造成的成本增加。
[0008]因此，当前迫切需要一种能够减小系统体积、重量和成本的解决方案。
实用新型内容
[0009]本实用新型的任务是提供一种能够减小系统体积、重量和成本的光回收解决方案。
[0010]为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种光回收装置，包括:含多个反射面的分光器，以及对应于每个反射面的子光路，所述分光器用于透射第一偏振光反射第二偏振光，分光器的各个反射面将入射图像分割为多个子图像，每个所述子光路包括与相应反射面相配合的反射镜，所述反射镜的尺寸与分光器反射面所分割出的子图像的尺寸相适应，并布置在靠近所配合的反射面的位置处，各子光路将相应子图像反射到预设区域，使各子图像融合成完整图像。
[0011]其中，所述分光器为含多个反射面的分光棱镜。
[0012]其中，所述分光器为具有4个反射面的四分割分光棱镜。
[0013]其中，所述分光器为具有2个反射面的二分割分光棱镜。
[0014]其中，每条所述子光路依次包括所述反射镜和后端处理单元，所述后端处理单元用于旋转所述第二偏振光的偏振角，使其转换成第一偏振光。
[0015]其中，各个所述子光路的反射镜安装于全向调整镜架上。
[0016]其中，各子光路还用于使各子图像融合成完整图像后与透射的第一偏振光的图像置加。
[0017]本实用新型还提供了一种立体成像系统，包括:放映机、设置在放映机输出光路上的光回收装置，所述光回收装置为前述的光回收装置，用于对放映机输出的立体图像序列进行偏振光调制，所述光回收装置输出的所述第一偏振光的图像和所述第二偏振光的图像分别作为左、右眼图像。
[0018]本实用新型还提供了另一种立体成像系统，包括:多台放映机、设置在每台放映机输出光路上的光回收装置，所述光回收装置为前述的光回收装置，用于对放映机输出的立体图像序列进行偏振光调制，所述每台光回收装置均输出单一偏振角度的图像作为左眼或右眼图像。
[0019]与现有技术相比，本实用新型具有下列技术效果:
[0020]1、本实用新型能够显著减小光回收装置的体积。
[0021]2、本实用新型便于对子图像的投射位置进行调整，使得子图像能够完美融合。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1不出了一种典型的普通偏振光3D系统中的获取线偏振光的技术原理不意图；
[0023]图2示出了本实用新型一个实施例的光回收装置的光路示意图；
[0024]图3不出了一种4分割分光棱镜的分光不意图；
[0025]图4示出了入射图像被4分割分光棱镜的分为四个象限的子图像的一个示例；
[0026]图5示出了子图像在银幕上的移动方向的示意图；
[0027]图6示出了本实用新型又一个实施例中基于单机方案的立体成像系统的结构示意图；
[0028]图7示出了本实用新型再一个实施例中基于双机方案的立体成像系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]首先，需要说明的是，本文中描述的P偏振光与S偏振光为相互区别的两种线偏振光的代名词，P偏振光与S偏振光可以有多种含义，例如可以但不限于按下列a至f中的任一项进行定义:
[0030]a.P偏振光为水平线偏振光，S偏振光为垂直线偏振光
[0031]b.P偏振光为垂直线偏振光，S偏振光为水平线偏振光
[0032]c.P偏振光为45度线偏振光，S偏振光为135度线偏振光
[0033]d.P偏振光为135度线偏振光，S偏振光为45度线偏振光
[0034]e.P偏振光为透过线偏振光，S偏振光为反射线偏振光
[0035]f.P偏振光为反射线偏振光，S偏振光为透过线偏振光
[0036]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步地描述。[0037]图2示出了根据本实用新型的一个实施例提供的光回收装置，包括:具有4个反射面的分光棱镜，分别对应于分光棱镜的各个反射面的反射镜la、lb、lc、ld，第一反射面Ia及其后端处理单元构成第一子光路(上子光路)，第二反射面Ib及其后端处理单元构成第二子光路(下子光路)，第三反射面Ic及其后端处理单元构成第三子光路(左子光路)，第四反射面Id及其后端处理单元构成第四子光路(右子光路)。另外，分光棱镜后方也设置有相应的后端处理单元。
[0038]本实施例中使用了光学分割技术，把一幅完整的画面分割为多个独立的小画面进行单独处理，最后通过画面融合技术，把分割出来的小画面再合并成一副完整的画面。在原有的光回收装置中，是采用分光片对完整的图像进行P偏光与S偏光的分光，然后再对分离出的P偏光与S偏光进行分别处理。在本实施例中，使用了具有四个反射面的分光棱镜，分光棱镜的每个反射面均能反射S偏光透射P偏光。图3示出了本实施例的分光棱镜的分光示意图，其中P偏光被透射，S偏光的画面被四个反射面做了 4分割(如图4所示)，形成四个象限的子画面，并分别向上下左右4个方向反射，上、下、左、右子光路的反射镜分别对应于向这个4个方向反射的子画面。在一个例子中，上、下、左、右子光路的反射镜分别对应并反射第一、第四、第二、第三象限的子图像。这样，当混合偏振光(或自然光)图像入射分光棱镜后，将得到透射的P偏光图像，以及向四个方向反射的4幅S偏光子图像。4幅S偏光子图像经过相应的反射镜反射，沿着相应的子光路传播至各自的预设指定区域(例如银幕上的相应区域)，通过画面融合技术进行无缝拼接即可融合成一幅完整的图像。
[0039]在本实施例中，每个子光路的后端处理单元用于将S偏光调整为P偏光(例如将S偏光的偏振角旋转得到P偏光)，这样，融合后的完整图像为P偏光图像，将其与从分光棱镜透射后打到银幕的P偏光图像叠加，就可以增加亮度。
[0040]进一步地，参考图2，本实施例中，各个子光路的反射镜可安装于与之配合的全向调整镜架2a、2b、2c、2d上，通过调整全向调整镜架，可方便地调整各个子图像的投影位置，使得投射到银幕的两幅子图像无缝拼接融合成一幅完整的图像(子图像在银幕上的移动方向如图5所示)。这个融合图像与从分光棱镜透射后打到银幕的图像叠加，即可增加银幕的亮度。
[0041]本实施例在保持传统光回收装置的高光效、高画质的特点上，由于采用了光学分割技术，把图像分割成小块进行处理，大大缩小了光学元件的物理尺寸，缩小了系统的大小体积，减少了系统的重量，这是因为本发明人经过研究发现:1)分光棱镜的反射面将入射窗口的图像分割为多个子图像，这样子图像的尺寸将缩小至少一半，这样反射镜的尺寸(例如纬度方向的尺寸)就能相应缩小，这样每个对应的反射镜所需的窗口的面积显著缩小；2)由于反射镜的尺寸的缩小，反射镜可以布置得更加紧凑，例如布置在更加靠近分光棱镜的位置处(其距离只要保证反射的S偏光和透射的P偏光图像的光路不相互干扰即可)，这样子图像从分光棱镜的反射面到达相应反射镜的光程也相应缩小，进而减少图像随着光程增加的扩散，使得反射镜的入射窗口可以进一步地缩小。因此，在上述两个因素的综合作用下，反射镜及后续光学元件的尺寸和各元件之间的距离可以显著缩小，使得每条子图像所对应的光路所占的体积远小于传统光回收装置的反射光路的1/4。所以，虽然本实施例回收被反射的S偏光需要四条光路(传统光回收装置回收被反射的S偏光只需要一条光路)，本实施例仍然能够显著地缩小系统的整体体积。[0042]根据本实用新型的其他实施例，本实用新型也可以采用具有其它数目(大于等于2)反射面的分光器,例如2分割分光棱镜、3分割分光棱镜、5分割分光棱镜等。2分割分光棱镜可以是三棱镜，包括一个底面和两个侧面，其中两个侧面为反射面，能够透射第一偏振光反射第二偏振光，底面能够透射第一偏振光。
[0043]根据本实用新型的另一方面，基于上述实施例的光回收装置可分别实现基于单机方案的立体成像系统和基于双机方案的立体成像系统。
[0044]根据本实用新型的一个实施例，如图6所示，单机应用中，在放映机输出光路上增加一个基于前述实施例的光回收装置对输出的立体图像序列进行偏振光调制。其中，此时光回收装置各子光路中的后端处理单元不需要将S偏光转换为P偏光，而是将融合后的S偏光直接作为左眼(或右眼)图像，同时把透射的P偏光直接作为右眼(或左眼)图像。银幕采用金属银幕，这样偏振光在经过银幕反射后保持偏振方向不变。同时，在放映机输出3D同步信号给控制器，控制器根据3D同步信号输出3D控制信号。当银幕反射的图像序列经过偏振3D眼镜后，能使左右眼分别看到左右眼图像，从而在大脑中合成立体图像。
[0045]根据本实用新型的一个实施例，如图7所示，基于前述实施例的双机应用中，两台放映机分别输出左眼图像序列和右眼图像序列。在两台放映机输出光路上各增加一个基于前述实施例的光回收装置，分别对两台放映机输出的左眼图像序列和右眼图像序列进行偏振光调制，进而在银幕上投影具有单一偏振方向且偏振角度互相垂直的左、右眼图像序列。银幕为金属银幕，以保证偏振光在经过银幕反射后保持偏振方向不变。当银幕反射的图像序列经过偏振3D眼镜后，能使左右眼分别看到左、右眼图像序列，从而在大脑中合成立体图像。
[0046]另外，本实用新型的光回收方案也适用于多机立机成像，这是本领域技术人员易于理解的。
[0047]以上所述仅为本实用新型示意性的【具体实施方式】，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。
【权利要求】
1.一种光回收装置，包括:具有多个反射面的分光器，以及分别对应于每个反射面的子光路，其中，所述分光器用于透射入射图像的第一偏振光以及反射第二偏振光，分光器的所述多个反射面用于将入射图像分割为多个子图像，各所述的子光路将相应子图像反射到预设区域，使各子图像融合成完整图像。
2.根据权利要求1所述的光回收装置，其特征在于，所述分光器为具有多个反射面的分光棱镜。
3.根据权利要求2所述的光回收装置，其特征在于，所述分光器为具有4个反射面的四分割分光棱镜。
4.根据权利要求2所述的光回收装置，其特征在于，所述分光器为具有2个反射面的二分割分光棱镜。
5.根据权利要求1所述的光回收装置，其特征在于，每条所述子光路依次包括与相应反射面相配合的反射镜，所述反射镜的尺寸与分光器反射面所分割出的子图像的尺寸相适应，并布置在靠近所配合的反射面的位置处。
6.根据权利要求5所述的光回收装置，其特征在于，各个所述子光路的反射镜安装于全向调整镜架上。
7.根据权利要求5所述的光回收装置，其特征在于，每条所述子光路还包括后端处理单元。
8.根据权利要求7所述的光回收装置，其特征在于，所述后端处理单元用于旋转所述第二偏振光的偏振角，使其转换成第一偏振光，并使各子图像融合成完整图像后与透射的第一偏振光的图像叠加。
9.一种立体成像系统，包括:放映机、设置在放映机输出光路上的光回收装置，所述光回收装置为所述权利要求1至7中任一项所述的光回收装置，用于对放映机输出的立体图像序列进行偏振光调制，所述光回收装置输出的所述第一偏振光的图像和所述第二偏振光的图像分别作为左、右眼图像。
10.一种立体成像系统，包括:两台放映机、分别设置在每台放映机输出光路上的两个光回收装置，所述光回收装置为所述权利要求1至8中任一项所述的光回收装置，用于对放映机输出的立体图像序列进行偏振光调制，每个所述光回收装置均输出单一偏振角度的图像作为左眼或右眼图像。
【文档编号】G02B27/26GK203732813SQ201420057288
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】马士超 申请人:雷欧尼斯（北京）信息技术有限公司