四光路立体投影偏振调制装置与四光路立体投影系统的制作方法

本实用新型涉及数字影院立体放映领域，尤其涉及一种四光路立体投影偏振调制装置与四光路立体投影系统。

背景技术：

立体影像的观影原理，是由人的左右眼分别接收按照帧顺序播放的左右眼视频图像，再经过大脑将左右眼视频图像予以合成，产生立体效果。目前的左右眼接收图像的技术主要有左右偏振分光方式、左右快门开关同步方式和左右红蓝分光方式等，其中，左右偏振分光方式的使用更为广泛。

其中，在左右偏振分光方式中，按照技术发展轨迹先后产生了三光路偏振分光技术。在三光路偏振分光系统中，如图1所示，主要是基于两组具有一定夹角的斜板式的偏振分光棱镜实现，来自投影机的投影光束被这两组偏振分光棱镜分束为一束透射的P偏振光和两束反射的S偏振光，然后再将P偏振光转换为S偏振光或将S偏振光转换为P偏振光，最后再统一将三束光按照帧顺序调制为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光。

由于上述两组具有一定夹角的斜板式的偏振分光棱镜彼此相连呈V字形，且相连所形成的脊的凸出方向与投影光束的传播方向相逆，因此，当投影光束照射至两组偏振分光棱镜所形成的脊时，投影光束会在脊的位置发生一定的折射，导致有一部分光束无法从脊的位置透射过去，因此，当上述透射光束投影至幕布时，投影图像的中心位置的会出现一条细小的黑带，影响观影群众的观影体验。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种四光路立体投影偏振调制装置与四光路立体投影系统，可以解决现有技术中的采用V字形设置的偏振分光棱镜进行分光时，会导致投影光束在透过偏振分光棱镜时损失一部分光束，进而导致投影效果不佳的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种四光路立体投影偏振调制装置，所述装置包括：反射分光组件、第一偏振分光组件、第二偏振分光组件、第一反射组件、第二反射组件及偏振调制组件；

所述反射分光组件用于将立体投影仪发出的投影光束分解为第一投影光束与第二投影光束；

所述第一偏振分光组件设置于所述第一投影光束所在的光路，用于将所述第一投影光束分解为具有第一偏振态的第一透射光束和具有第二偏振态的第一反射光束，所述第二偏振分光组件设置于所述第二投影光束所在的光路，用于将所述第二投影光束分解为具有第一偏振态的第二透射光束和具有第二偏振态的第二反射光束；

所述第一反射组件用于调整所述第一透射光束的传播方向，使所述第一透射光束的传播方向转向投影屏幕，所述第二反射组件用于调整所述第二透射光束的传播方向，使所述第二透射光束的传播方向转向投影屏幕；

所述偏振调制组件用于按照帧顺序调制所述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态，使得所述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态按照帧顺序在所述第一偏振态与第二偏振态之间或预设的第三偏振态与第四偏振态之间切换。

可选的，所述装置还包括第一偏振态转换单元与第二偏振态转换单元；

所述第一偏振态转换单元设置于所述第一反射组件与所述偏振调制组件之间，用于将所述第一透射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态；

所述第二偏振态转换单元设置于所述第二反射组件与所述偏振调制组件之间，用于将所述第二透射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态。

可选的，所述装置还包括第一偏振态转换单元与第二偏振态转换单元；

所述第一偏振态转换单元设置于所述第一偏振分光组件与所述第一反射组件之间，用于将所述第一透射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态；

所述第二偏振态转换单元设置于所述第二偏振分光组件与所述第二反射组件之间，用于将所述第二透射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态。

可选的，所述装置还包括第一偏振态转换单元与第二偏振态转换单元；

所述第一偏振态转换单元设置于所述第一偏振分光组件与所述偏振调制组件之间，用于将所述第一反射光束的偏振态从第二偏振态转换为第一偏振态；

所述第二偏振态转换单元设置于所述第二偏振分光组件与所述偏振调制组件之间，用于将所述第二反射光束的偏振态从第二偏振态转换为第一偏振态。

可选的，所述偏振调制组件包括第一偏振调制组件与第二偏振调制组件；

所述第一偏振调制组件设置于所述第一透射光束和所述第一反射光束所在的光路上，所述第二偏振调制组件设置于所述第二透射光束和所述第二反射光束所在的光路上；

所述第一偏振调制组件用于按照帧顺序调制所述第一透射光束、第一反射光束的偏振态，所述第二偏振调制组件用于按照帧顺序调制所述第二透射光束及第二反射光束的偏振态，使得所述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态按照帧顺序同时在所述第一偏振态与第二偏振态之间或预设的第三偏振态与第四偏振态之间切换。

可选的，所述第一偏振态和第二偏振态均为线偏振且二者的偏振方向正交，所述第三偏振态和第四偏振态均为圆偏振或椭圆偏振且二者的偏振方向正交。

可选的，反射分光组件包括两个表面涂覆有反光涂层的基板，所述两个基板彼此相连呈V字形，且相连所形成的脊的凸出方向与所述投影光束的传播方向相逆。

可选的，所述装置还包括抖动组件，所述抖动组件用于控制所述反射分光组件做周期性抖动或非周期性抖动；

或者，所述抖动组件用于控制所述第一偏振分光组件与第二偏振分光组件做周期性抖动或非周期性抖动；

或者，所述抖动组件用于控制所述第一反射组件与第二反射组件做周期性抖动或非周期性抖动。

为实现上述目的，本实用新型第二方面提供一种四光路立体投影系统，所述系统包括：

立体投影仪，用于以帧顺序依次投射出携带有左眼影像信息的投影光束和携带有右眼影像信息的投影光束；

四光路立体投影偏振调制装置，所述四光路立体投影偏振调制装置为本实用新型第一方面提供的四光路立体投影偏振调制装置；

投影屏幕，用于供所述四光路立体投影偏振调制装置调制出的具有相同偏振态的各投影光束成像，且将所成的像反射至用户佩戴的3D眼镜。

本实用新型所提供的四光路立体投影偏振调制装置，包括：反射分光组件、第一偏振分光组件、第二偏振分光组件、第一反射组件、第二反射组件及偏振调制组件，相较于现有技术而言，本实用新型利用上述反射分光组件来将立体投影仪发出的投影光束分解为第一投影光束与第二投影光束，然后再分别对第一投影光束与第二投影光束进行偏振分光及偏振调制后投影至投影屏幕，由于上述反射分光组件只用于将上述投影光束分解为两束传播方向不同的反射光，并不存在透射光，因此不会对投影光束造成损失，从而可以有效的保证投影图像不受影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中斜板式偏振分光棱镜的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例中四光路立体投影偏振调制装置的结构示意图；

图3为本实用新型第二实施例中四光路立体投影偏振调制装置的结构示意图；

图4为本实用新型第三实施例中四光路立体投影偏振调制装置的结构示意图；

图5为本实用新型第四实施例中四光路立体投影偏振调制装置的结构示意图；

图6为本实用新型第五实施例中四光路立体投影偏振调制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图2，图2为本实用新型第一实施例中四光路立体投影偏振调制装置的结构示意图，本实施例中，上述四光路立体投影偏振调制装置包括：反射分光组件10、第一偏振分光组件20、第二偏振分光组件30、第一反射组件40、第二反射组件50及偏振调制组件60；

反射分光组件10用于将立体投影仪70发出的投影光束分解为第一投影光束与第二投影光束；

第一偏振分光组件20设置于上述第一投影光束所在的光路，用于将上述第一投影光束分解为具有第一偏振态的第一透射光束和具有第二偏振态的第一反射光束，第二偏振分光组件30设置于上述第二投影光束所在的光路，用于将上述第二投影光束分解为具有第一偏振态的第二透射光束和具有第二偏振态的第二反射光束；

第一反射组件40用于调整上述第一透射光束的传播方向，使上述第一透射光束的传播方向转向投影屏幕80，第二反射组件50用于调整上述第二透射光束的传播方向，使上述第二透射光束的传播方向转向投影屏幕80；

偏振调制组件60用于按照帧顺序调制上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态，使得上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态按照帧顺序在预设的第三偏振态与第四偏振态之间切换。

其中，本实施例所提供的四光路立体投影偏振调制装置在使用时放置于立体投影仪70与投影屏幕80之间，用于对立体投影仪70所投射出的投影光束进行光学作用，使投影光束在投射至投影屏幕80之前具有统一的线偏振或圆偏振等偏振状态，投影屏幕80再将具有偏振状态的投影光束反射至观众佩戴的3D眼镜中，其中，投影屏幕80需具有保偏特性，即投影屏幕80在反射投影光束的过程中不能改变投影光束的偏振状态，通常采用金属幕布实现。

首先，立体投影仪70交替投射出携带有左眼影像信息的投影光束和携带有右眼影像信息的投影光束，例如可以以帧顺序的方式投射，类似于播放视频，T1时刻投射携带左眼影像信息的投影光束，T2时刻投射携带右眼影像信息的投影光束、T3时刻再投射携带左眼影像信息的投影光束，T4时刻再投射携带右眼影像信息的投影光束，……，依此类推。从硬件上要求立体投影仪70能支持帧频率为100HZ或更高帧频率的视频播放，可采用数字微镜式投影机、硅上液晶式投影机等。

然后，由反射分光组件10对投影光束进行分束，本实施例中，反射分光组件10将投影光束分解为第一投影光束与第二投影光束，且第一投影光束与第二投影光束具有相同的偏振态。

进一步地，由第一偏振分光组件20将上述第一投影光束分解为具有第一偏振态的第一透射光束和具有第二偏振态的第一反射光束，由第二偏振分光组件30将上述第二投影光束分解为具有第一偏振态的第二透射光束和具有第二偏振态的第二反射光束；然后通过第一反射组件40调整上述第一透射光束的传播方向，使上述第一透射光束的传播方向转向投影屏幕80，通过第二反射组件50调整上述第二透射光束的传播方向，使上述第二透射光束的传播方向转向投影屏幕80。

其中，上述第一透射光束与第一反射光束携带的图像信息相同、并且在投影屏幕80上的成像位置相同；上述第二透射光束与第二反射光束携带的图像信息相同、并且在投影屏幕80上的成像位置也相同。另外，上述第一透射光束与第二透射光束会在投影屏幕80上拼接成一幅完整的投影图像，上述第一透射光束与第二透射光束也会在投影屏幕80上拼接为一幅完整的投影图像。

进一步地，上述四光路立体投影偏振调制装置还包括偏振态旋转组件，该偏振态旋转组件用于调整上述第一透射光束和第二透射光束的偏振态，以使上述第一透射光束和第二透射光束的偏振态与上述第一反射光束和第二反射光束的偏振态相同；或者，上述偏振态旋转组件用于调整上述第一反射光束和第二反射光束的偏振态，以使上述第一反射光束和第二反射光束的偏振态与上述第一透射光束和第二透射光束的偏振态相同。

进一步地，由偏振调制组件60按照帧顺序调制上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态，使得上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态按照帧顺序在预设的第三偏振态与第四偏振态之间切换。例如，在当前帧将上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束同时调制为第三偏振态，在下一帧将上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束同时调制为第四偏振态。

此外，上述偏振调制组件60还可以按照帧顺序调制上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态，使得上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态按照帧顺序在上述第一偏振态与第二偏振态之间切换。其中，上述偏振调制组件60的调制方式取决于上述四光路立体投影偏振调制装置对应的3D眼镜的偏振态，当该3D眼镜的偏振态为线偏振时，上述偏振调制组件60则可以调制上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态按照帧顺序在上述第一偏振态与第二偏振态之间切换；当该3D眼镜的偏振态为圆偏振时，上述偏振调制组件60则可以调制上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态按照帧顺序在上述第三偏振态与第四偏振态之间切换。

其中，上述第一偏振态和第二偏振态均为线性偏振且二者的偏振方向正交，例如第一偏振态为P偏振光、第二偏振态为S偏振光。上述第三偏振态和第四偏振态均为圆偏振或椭圆偏振且二者的偏振方向正交，例如第三偏振态为左旋转偏振光、第四偏振态为右旋转偏振光。

本实用新型实施例所提供的四光路立体投影偏振调制装置，包括：反射分光组件10、第一偏振分光组件20、第二偏振分光组件30、第一反射组件40、第二反射组件50及偏振调制组件60，相较于现有技术而言，本实用新型利用反射分光组件10来将立体投影仪发出的投影光束分解为第一投影光束与第二投影光束，然后再分别对第一投影光束与第二投影光束进行偏振分光及偏振调制后投影至投影屏幕，由于上述反射分光组件10只用于将上述投影光束分解为两束传播方向不同的反射光，并不存在透射光，因此不会对投影光束造成损失，从而可以有效的保证投影图像不受影响。

进一步地，基于本实用新型第一实施例，参照图3，图3为本实用新型第二实施例中四光路立体投影偏振调制装置的结构示意图，本实施例中，上述偏振态旋转组件包括第一偏振态转换单元90与第二偏振态转换单元100，第一偏振态转换单元90设置于第一反射组件40与偏振调制组件60之间，用于将上述第一透射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态；第二偏振态转换单元100设置于第二反射组件50与偏振调制组件60之间，用于将上述第二透射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态。

本实用新型实施例所提供的四光路立体投影偏振调制装置，还包括第一偏振态转换单元90与第二偏振态转换单元100，该第一偏振态转换单元90与第二偏振态转换单元100可以将上述第一透射光束与第二透射光束的的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态，从而使上述第一透射光束、第二透射光束、第一反射光束及第二反射光束具有相同的偏振态，然后即可由偏振调制组件60按照帧顺序调制上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态，使上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态在上述第一偏振态与第二偏振态之间或上述第三偏振态与第四偏振态之间切换。

进一步地，基于本实用新型第一实施例，参照图4，图4为本实用新型第三实施例中四光路立体投影偏振调制装置的结构示意图，本实施例中，上述偏振态旋转组件包括第一偏振态转换单元90与第二偏振态转换单元100，第一偏振态转换单元90设置于第一偏振分光组件20与第一反射组件40之间，用于将上述第一透射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态；第二偏振态转换单元100设置于第二偏振分光组件30与第二反射组件50之间，用于将上述第二透射光束的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态。

本实用新型实施例所提供的四光路立体投影偏振调制装置，还包括第一偏振态转换单元90与第二偏振态转换单元100，该第一偏振态转换单元90与第二偏振态转换单元100可以将上述第一透射光束与第二透射光束的的偏振态从第一偏振态转换为第二偏振态，从而使上述第一透射光束、第二透射光束、第一反射光束及第二反射光束具有相同的偏振态，然后即可由偏振调制组件60按照帧顺序调制上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态，使上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态在上述第一偏振态与第二偏振态之间或上述第三偏振态与第四偏振态之间切换。

进一步地，基于本实用新型第一实施例，参照图5，图5为本实用新型第四实施例中四光路立体投影偏振调制装置的结构示意图，本实施例中，上述偏振态旋转组件包括第一偏振态转换单元90与第二偏振态转换单元100，第一偏振态转换单元90设置于第一偏振分光组件20与偏振调制组件60之间，用于将上述第一反射光束的偏振态从第二偏振态转换为第一偏振态；第二偏振态转换单元100设置于第二偏振分光组件30与偏振调制组件60之间，用于将上述第二反射光束的偏振态从第二偏振态转换为第一偏振态。

本实用新型实施例所提供的四光路立体投影偏振调制装置，还包括第一偏振态转换单元90与第二偏振态转换单元100，该第一偏振态转换单元90与第二偏振态转换单元100可以将上述第一反射光束与第二反射光束的的偏振态从第二偏振态转换为第一偏振态，从而使上述第一透射光束、第二透射光束、第一反射光束及第二反射光束具有相同的偏振态，然后即可由偏振调制组件60按照帧顺序调制上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态，使上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态在上述第一偏振态与第二偏振态之间或上述第三偏振态与第四偏振态之间切换。

进一步地，基于本实用新型第一实施例至第四实施例中的任意一个实施例，参照图6，图6为本实用新型第五实施例中四光路立体投影偏振调制装置的结构示意图，本实施例中，上述偏振调制组件60包括第一偏振调制组件61与第二偏振调制组件62；

第一偏振调制组件61设置于上述第一透射光束和上述第一反射光束所在的光路上，第二偏振调制组件62设置于上述第二透射光束和上述第二反射光束所在的光路上；第一偏振调制组件61用于按照帧顺序调制上述第一透射光束与第一反射光束的偏振态，第二偏振调制组件62用于按照帧顺序调制上述第二透射光束及第二反射光束的偏振态，使得上述第一透射光束、第一反射光束、第二透射光束及第二反射光束的偏振态按照帧顺序同时在上述第一偏振态与第二偏振态之间或上述第三偏振态与第四偏振态之间切换。

其中，反射分光组件10包括两个表面涂覆有反光涂层的基板，所述两个基板彼此相连呈V字形，且相连所形成的脊的凸出方向与所述投影光束的传播方向相逆。例如，反射分光组件10可以由两个彼此相连且呈V字形的反射镜组成。

本实用新型实施例所提供的四光路立体投影偏振调制装置，偏振调制组件60可以拆分为第一偏振调制组件61与第二偏振调制组件62，相较于现有技术而言，上述第一偏振调制组件61仅设置于上述第一透射光束和上述第一反射光束所在的光路上，第二偏振调制组件62仅设置于上述第二透射光束和上述第二反射光束所在的光路上，因此第一偏振调制组件61与第二偏振调制组件62的表面积之和会小于偏振调制组件60的表面积，从而可以有效的降低上述四光路立体投影偏振调制装置的制造成本。

进一步地，基于本实用新型第五实施例，提出本实用新型第六实施例，本实施例中，上述装置还包括抖动组件，该抖动组件用于控制上述反射分光组件做周期性抖动或非周期性抖动；或者，该抖动组件用于控制上述第一偏振分光组件与第二偏振分光组件做周期性抖动或非周期性抖动；或者，该抖动组件用于控制上述第一反射组件与第二反射组件做周期性抖动或非周期性抖动。

其中，上述抖动组件能够生成至少一个周期性信号或非周期性信号，可以驱动上述光学组件在二维平面内做周期性抖动或非周期性抖动。其中，非周期抖动是指上述光学器件在二维平面内进行的一种无规律振动，其振动频率可在1～100赫兹随机变化，振动幅度在0.1毫米～3毫米之间随机变化。

可以理解的是，当上述抖动组件用于控制上述反射分光组件做周期性抖动或非周期性抖动时，上述投影光束在经过上述反射分光组件投射到投影屏幕上后，在投影屏幕上就不会形成稳定的散斑图样，由于人眼的反应速度有限，因此当散斑图样的变化足够快时，人眼便不容易查看到投影屏幕的散斑图样。

当上述抖动组件用于控制上述第一偏振分光组件与第二偏振分光组件做周期性抖动或非周期性抖动时，或者，当上述抖动组件用于控制上述第一反射组件与第二反射组件做周期性抖动或非周期性抖动时，基于与上述反射分光组件相同的道理，人眼也不容易查看到投影屏幕的散斑图样。

本实用新型实施例所提供的四光路立体投影偏振调制装置，通过上述抖动组件控制来控制上述反射分光组件，或上述第一偏振分光组件与第二偏振分光组件，或上述第一反射组件与第二反射组件做周期性抖动或非周期性运动，可以有效的防止投影图像中形成稳定的散斑图样，由于人眼的反应速度有限，因此当散斑图样的变化足够快时，人眼便不容易查看到投影屏幕的散斑图样，进而有效的避免了投影屏幕出现散斑的情况。

进一步地，基于本实用新型第一实施例至第六实施例，本实用新型第七实施例还提供了一种四光路立体投影系统，包括立体投影仪、四光路立体投影偏振调制装置及投影屏幕；其中，立体投影仪用于以帧顺序依次投射出携带有左眼影像信息的投影光束和携带有右眼影像信息的投影光束；四光路立体投影偏振调制装置可以采用上文任一实施例所提供的四光路立体投影偏振调制装置；而投影屏幕则用于供上述四光路立体投影偏振调制装置调制出的具有相同偏振态的各投影光束成像，且将所成的像反射至用户佩戴的3D眼镜。

需要说明的是上述各实施例在具体实施时，还可以添加不同的功能组件实现相应的效果，例如，可以在各光束的光路中设置起过滤作用的偏振器件，使得各光束的偏振态更为纯净，还可以在部分光束的光路中设置光程补偿组件，使得所有光束在到达成像表面时的光程相同。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上为对本实用新型所提供的一种立体投影成像装置及立体影像放映系统的描述，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。