立体放映系统的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年05月14日申请的专利申请号为cn202010407007.0且发明名称为“立体放映系统”的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种立体放映系统。

背景技术：

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

随着被动偏振式3d设备的广泛应用和自动化放映技术在影院等投影行业的发展，自动2d、3d切换立体放映系统成为3d放映显示领域的主流技术。其主要思路是在进行3d放映时，运用运动机构将被动偏振3d设备移入至放映机镜头和金属银幕的光路中，投影机光线经过偏振3d设备后变成按帧序时序变化的左旋或右旋圆偏振光，经金属银幕和3d眼镜在人眼中生成3d图案。在进行2d投影时，运动机构将被动偏振立体转换设备从光路中移出，人眼直接看到镜头投射出来的2d图案。

此自动切换系统中的运动装置存在使得整个投影系统的结构较为复杂，占用的空间大，对安装环境要求高，对吊装等特殊场合应用兼容性差，而且运动机构及支架的制造、运输安装成本相对较高。而且投影镜头和3d光阀需要相互运动，没法进行密封，暴露在空气中吸灰和油烟较多造成光学界面污染，影响2d和3d的画面质量。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题，提出了一种立体放映系统，利用这种立体放映系统，能够解决上述问题中的至少一种。

本发明提供了以下方案。

提供一种立体放映系统，包括至少一个放映组件，所述放映组件包括：

放映机，所述放映机包括镜头组件，用于发射部分偏振光；

偏振立体转换设备，所述偏振立体转换设备包括第一外壳和设置于所述第一外壳内部的光阀，所述光阀为单光路光阀，所述第一外壳固定连接至所述放映机，其中，所述光阀与所述镜头组件并排设置，以使所述放映机发射的所述部分偏振光穿过所述光阀转换为用于3d放映的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。

在一种可能的实施方式中，所述立体放映系统包括单个所述放映组件，所述系统还包括：

控制电路，所述控制电路与所述放映机、所述偏振立体转换设备电气连接，用于在所述放映机进行3d放映时控制所述光阀按帧顺序地输出所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光。

在一种可能的实施方式中，所述立体放映系统包括两个或两个以上所述放映组件，其中，所述两个或两个以上所述放映组件的放映机之间电气连接，并且所述两个或两个以上所述放映组件的所述放映机发射的所述部分偏振光在穿过各自对应的所述光阀后，分别形成所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光。

在一种可能的实施方式中，所述光阀包括：

相位处理器、偏光片和液晶相位处理器，其中，所述放映机发射的所述部分偏振光依次穿过所述相位处理器、所述偏光片以及所述液晶相位处理器，所述部分偏振光中的偏振光在穿过所述相位处理器后形成的偏振方向与所述偏光片的透光轴相同。

在一种可能的实施方式中，所述偏光片为反射式偏光片。

在一种可能的实施方式中，所述放映机发射的所述部分偏振光的偏振度大于75％。

在一种可能的实施方式中，所述第一外壳可拆卸地固定连接至所述放映机上。

在一种可能的实施方式中，所述镜头组件包括第二外壳和设置于所述第二外壳内部的出光透镜；其中，所述光阀和所述出光透镜之间形成一密封空间。

在一种可能的实施方式中，所述光阀可旋转安装至所述镜头组件的端部，所述光阀根据所述部分偏振光的偏振态和所述光阀的旋转对称特性进行自旋转调节，以覆盖所述放映机射出的所述部分偏振光的当前光斑范围。

在一种可能的实施方式中，所述光阀未在单一时刻覆盖所述放映机射出的所述部分偏振光的全部光斑范围，所述全部光斑范围为对应于每个时刻的所述当前光斑范围之和。

在一种可能的实施方式中，所述光阀与所述镜头组件之间的最小距离根据所述光阀的尺寸和所述光阀的最大光能密度确定，优选地，所述光阀的尺寸小于所述出光透镜的尺寸。

在一种可能的实施方式中，所述控制电路集成在所述第一外壳内部且与所述光阀安装为一体。

在一种可能的实施方式中，所述相位处理器和所述偏光片之间相隔第一间隙，所述偏光片和所述液晶相位处理器之间相隔第二间隙；或，所述相位处理器和所述偏光片之间贴合在一起，所述偏光片和所述液晶相位处理器之间相隔第二间隙；或，所述相位处理器和所述偏光片之间相隔第一间隙，所述偏光片和所述液晶相位处理器之间贴合在一起。

在一种可能的实施方式中，所述光阀中的相位处理器、偏光片、液晶相位处理器独立设置于镜头组件外的单光路光阀中；或，所述相位处理器嵌入所述镜头组件的所述第二外壳中；或，所述相位处理器和与所述相位处理器贴合的所述偏光片嵌入所述镜头组件的所述第二外壳中。

在一种可能的实施方式中，所述相位处理器形成为有源器件，所述系统还包括：

温度监控设备，用于监控所述偏振立体转换设备内部的温度；

驱动装置，用于根据所述温度监控设备获取的温度驱动电压以调节所述相位处理器的工作参数。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本实施例中，不需要移动偏振立体转换设备20，也不必设置额外的运动机构移动偏振立体转换设备20匹配2d、3d电影放映的切换，使得整个系统的尺寸更小，结构变得简单、稳定性得到提高、而且成本更低、可维护性更强。性能上更小光阀使3d串绕度更低、密封设计使系统帧内对比度损失更小。

应当理解，上述说明仅是本发明技术方案的概述，以便能够更清楚地了解本发明的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施。为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举例说明本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文的示例性实施例的详细描述，本领域普通技术人员将明白本文所述的优点和益处以及其他优点和益处。附图仅用于示出示例性实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的标号表示相同的部件。在附图中：

图1为根据本发明一实施例的立体放映系统的结构示意图；

图2为根据本发明一实施例的单机立体放映系统装置的结构示意图；

图3为根据本发明一实施例的光阀的结构示意图；

图4为根据本发明一实施例的光阀的光轴关系示意图；

图5为根据本发明一实施例的立体放映系统的结构示意图，其中控制电路集成在第一外壳内部；

图6a为根据本发明一实施例的光阀的结构示意图,图6b为根据本发明另一实施例的光阀的结构示意图,图6c为根据本发明又一实施例的光阀的结构示意图；

图7a为根据本发明一实施例的立体放映系统的结构示意图,图7b为根据本发明另一实施例的立体放映系统的结构示意图,图7c为根据本发明又一实施例的立体放映系统的结构示意图；

图8为根据本发明一实施例的双机立体放映系统装置的结构示意图；

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在本发明中，应理解，本说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。“包括”或“具有”等术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不旨在排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在的可能性。

另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1，本发明实施例提供一种立体放映系统，包括至少一个放映组件，立体放映系统可以是单机立体放映系统，也可以是双机或多机立体放映系统，本申请对此不做限制，

其中，放映组件包括：放映机10，所述放映机10包括镜头组件11，用于向外发射部分偏振光，部分偏振光是指偏振光和自然光的组合光束；偏振立体转换设备20，所述偏振立体转换设备20包括第一外壳21和设置于所述第一外壳21内部的光阀22，所述光阀22为单光路光阀，其中，所述光阀22与所述镜头组件11并排设置，以使当进行3d放映时所述放映机10发射的所述部分偏振光穿过所述光阀转换为用于3d放映的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。

本发明的立体放映系统，将光阀22与镜头组件11并排设置，使偏振立体转换设备20始终处于放映机10的出射光路中，放映机10发射的所述部分偏振光穿过所述光阀转换为用于3d放映的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，这样不需要移动偏振立体转换设备20，也不必设置额外的运动机构移动偏振立体转换设备20匹配2d、3d电影放映的切换，使得整个系统的结构变得简单、稳定性得到提高，对安装空间要求小，具有占用空间小、制造成本低、维护费用少等优点。

在下文中，针对单机立体放映系统的情况和双机或多机立体放映系统的情况对本申请进行具体描述和扩展说明，然而应当理解，本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。

单机立体放映系统

在一些实施方式中，参考图2，立体放映系统可以是单机立体放映系统，也即立体放映系统包括单个所述放映组件，系统还可以包括：控制电路30，所述控制电路30与所述放映机10、所述偏振立体转换设备20电气连接，用于在所述放映机10进行3d放映时控制所述光阀20按帧顺序地输出所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光，从而可后续合成3d三维影像投影。

可选地，控制电路30可以包括同步信号处理单元、cpu单元和偏振调制器驱动单元。同步信号处理单元用于处理放映机10输出的同步信号，并隔离放映机10的同步信号线引入的干扰信号。cpu单元根据同步信号处理单元的输出信号来判断放映机10所放映的2d、3d电影的状态，并根据电影状态来决定偏振调制器驱动单元的工作方式。偏振调制器驱动单元用于产生与放映机10的电影状态相匹配的驱动信号以驱动光阀22工作。当放映机10放映3d电影时，偏振调制器驱动单元驱动光阀22按帧顺序输出左旋的圆偏振光或右旋的圆偏振光，从而合成3d三维影像投影。

在一些实施方式中，参见图3，所述光阀22具体可以包括：相位处理器221、偏光片222和液晶相位处理器223，其中，相位处理器221用于对部分偏振光中的偏振光和部分非偏振光转换为偏振方向与偏光片222的透光轴平等的线偏振光。偏光片222用于对穿过该相位处理器之后的光束进行偏振态过滤处理；液晶相位处理器223为并排贴合的两个液晶四分之一波长延迟器组，如图4所示，线偏光片222的吸光轴线x平分液晶相位延迟器223的两个液晶光轴y互成的90度角。换言之，所述放映机10发射的部分偏振光依次穿过所述相位处理器221、所述偏光片222以及所述液晶相位处理器223，转换为用于3d放映的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光。可以理解，传统单光路光阀一般仅包括偏光片和液晶相位延迟器，在此基础上额外使用相位处理器的好处是匹配部分偏振光的与偏光片的方向来增加透过率。当放映机发射的部分偏振光的偏振比大于60％时，此单光路光阀的透过率和双光路或三光路相当，当放映机发射的1部分偏振光的偏振比大于90％时，此单光路光阀的透过率高于传统双、三光路。

在一些实施方式中，所述第一外壳21可拆卸固定连接至所述放映机10上，从而可以在需要进行2d和3d放映时将偏振立体转换设备20固定安装至放映机10上，将偏振立体转换设备20与放映机10的连接处进行防尘密封，可达到减少镜头组件11和光阀22外露污染的目的。并在只进行2d放映时将偏振立体转换设备20从放映机上拆卸下来使用。

可以理解的，偏振立体转换设备20可以是超高光效3d设备，放映机10出光在偏振立体转换设备20处为高透过率时(通常为大于80％)，则进行2d放映时不需要将偏振立体转换设备20移出放映机10的光路也可以满足放映亮度的要求，此时将偏振立体转换设备20与放映机10的连接处进行防尘密封，可达到减少镜头组件11和光阀22外露污染的目的。

在一些实施方式中，偏光片222可以是为反射式偏光片，从而可以保证偏光片散热效果。

在一些实施方式中，为了保证放映机10与偏振立体转换设备20固定连接后满足2d和3d放映的亮需求，所述放映机发射的所述部分偏振光的偏振度大于75％。可以在本申请所述光阀上产生高透过率，实现光的最大化利用，不会造成浪费太多的光。

在一些实施方式中，参考图1，所述镜头组件11包括第二外壳111和设置于所述第二外壳111内部的出光透镜112；其中，所述光阀22和所述出光透镜112之间形成一密封空间。

参考图1，放映机10具体包括机身12和镜头组件11，所述镜头组件11包括第二外壳111和透镜组，所述透镜组设置于所述第二外壳111内部，并与光阀22并排设置。在本实施方式中，透镜组可包括多个透镜，透镜的种类和数量可根据实际需要设定，本申请对此不作限制。可以理解的，图中仅示出透镜组中位于最外侧的出光透镜112，出光透镜112设置在第二外壳111内远离机身12的一侧位置。第二外壳111的其中一端与所述机身12固定连接，且另外一端与所述第一外壳21固定并密封连接。可选地，所述第一外壳21可以连接至第二外壳111的端部、外侧壁或者直接连接至机身12上，以实现上述密封连接，本实施方式不做具体限制。第二外壳111的另一端与偏振立体转换设备20的第一外壳21固定且密封连接，使出光透镜112与光阀22并排设置。该镜头组件11包括第二外壳111和设置于所述第二外壳111内部的出光透镜112；其中，所述第一外壳连接至所述第二外壳的端部、外侧壁或本体的端部。从而在光阀和所述出光透镜之间形成一密封空间。这样，能够解决放映时积灰引起的帧内对比度衰减问题。对移动式方案，进行3d放映时，有3个面容易积灰，影响帧内对比度。而在密封连接后，当进行3d放映的应用时只有一个面容易积灰。而且3d放映时比移动式的积灰面少，相对于移动式，可以减少积灰对帧内对比度的影响。此外，偏振立体转换设备20与放映机10密封连接实现密封安装，保证镜头组件11及与之相邻的光阀22不受环境污染，减少了亮度和对比度的衰减，对保证画质稳定有益。

在一些实施方式中，光阀22可旋转安装至所述镜头组件11的端部，具体地，第一外壳21可以可旋转安装至第二外壳111的端部、外侧壁或者直接连接至机身12上，光阀22设置在第一外壳21内部，可跟随第一外壳21的旋转动作而自旋转，当然也可以通过旋转构件使光阀22沿镜头组件的轴线旋转。其中，光阀22根据所述部分偏振光的偏振态和所述光阀的旋转对称特性进行自旋转调节，使得旋转前后所述光阀对出射的部分偏振光的影响相同，利用旋转位移使得所述光阀22能够覆盖放映机射出的部分偏振光的当前光斑范围，满足光斑在镜头或光阀上相同的位移范围，使得所述光阀可以与覆盖光斑位移所有面积的大光阀有相同的功效。光阀22未在单一时刻覆盖所述放映机射出的部分偏振光的全部光斑范围，全部光斑范围为对应于每个时刻的当前光斑范围之和。优选地，所述光阀22的尺寸为满足利用旋转位移使得所述光阀22能够覆盖每个当前光斑范围的最小尺寸。

在一些实施方式中，所述光阀与所述镜头组件之间的最小距离根据所述光阀的尺寸和所述光阀的最大光能密度确定。可以理解，在传统单光路光阀中，光阀与出光透镜之间的距离一般为100mm以上，且光阀宽度大于镜头外径。在本实施例中光阀与出光透镜之间的距离l>lmin,其中，当光阀22与出光透镜端面距离为lmin时，光阀22上的光能密度为其所能承受的最大经验值。所述光阀的尺寸小于所述出光透镜的尺寸，以保证加上单光路立体转换系统后依然有一个好的外观。

在一些实施方式中，参考图5，控制电路30可以集成在所述第一外壳内部且与所述光阀安装为一体，控制电路30用于驱动所述光阀进行工作。可以理解，控制电路30及其中的驱动板和光阀fpc(柔性电路板)线越近，抗外部干扰能力就更强。并且集成安装可以保证光阀参数和驱动参数的匹配问题，并且方便生产、运输和安装，有利于节省成本。

可选的，控制电路30当然也可以设置在第一外壳的外部，本申请对此不作具体限制。

在一些实施方式中，参见图6a，相位处理器221和偏光片222之间相隔第一间隙，偏光片222和所述液晶相位处理器223之间相隔第二间隙；或，参见图6b，所述相位处理器221和偏光片222之间贴合在一起，偏光片222和液晶相位处理器223之间相隔第二间隙；或，参见图6c，相位处理器221和偏光片222之间相隔第一间隙，偏光片222和液晶相位处理器223之间贴合在一起。可以理解，当相位处理器221，偏光片222和液晶相位延迟器223贴合在一起时，偏光片222吸热后使相位处理器的温度变高，进而对相位处理器221的相位延迟产生影响，使偏光片222透过率变低，进一步吸收更多且温度更高，如此形成恶性循环直至平衡。同时，偏光片222吸热后使液晶相位处理器223温度升高，导致立体对比度变小，鬼影变严重。本实施例中，可以通过分开布置相位处理器221，偏光片222和液晶相位延迟器223以增加散热面积，从而可以解决因散热引起的透过率低和鬼影严重问题。

在一些实施方式中，参见图7a和图7b，可以将相位处理器221嵌入镜头组件11的所述第二外壳111中，使光阀中剩余的偏光片222和液晶相位延迟器223集成在一起。或者，参见图7c可以将相互贴合的相位处理器221和偏光片222一起嵌入镜头组件11的所述第二外壳111中。这样设计上可减少镜头端面的ar玻璃。

可选地，图6a，图6b和图6c中所示出的光阀22当然可以不嵌入至该镜头组件11中，相反，而是独立形成为一体。

在一些实施方式中，所述相位处理器形成为有源器件，所述系统还可以包括：温度监控设备，用于监控所述偏振立体转换设备内部的温度；驱动装置，用于根据所述温度监控设备获取的温度驱动电压以调节所述相位处理器的工作参数。在实际使用中，光阀22会应用在不同亮度的放映机和不同的投射比的投影厅和投影机上，光阀上的光功率密度不同导致液晶上的温度不同，在加上不同应用场景的环境温度不一样，所以在不同应用场景下，液晶上的温度有高有低，有的甚至差异10到20摄氏度，温度不同时，相位处理器(也即四分之一的波片)不再是准确的1/4波片，从而导致对比度降低，鬼影严重。因此，可以采用温度监控设备监控内部的温度，并根据获取的温度驱动电压以调节相位处理器的工作参数，使其恢复准确功能。

双机或多机立体放映系统

在一些实施方式中，立体放映系统也可以是双机或多机立体放映系统，所述立体放映系统包括两个或两个以上所述放映组件，其中，所述两个或两个以上所述放映组件的放映机之间电气连接，并且所述两个或两个以上所述放映组件的所述放映机发射的所述部分偏振光，在穿过各自的所述光阀后，分别形成所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光。

参考图8，示出一种双机立体放映系统，与上述实施例不同的是，其中所述放映组件的数量为两个，两个所述放映组件的放映机10之间电气连接，可以理解为是两个单光路3d放映组件。所述偏振立体转换设备20的光阀可以包括相位处理器、线偏光片以及无源相位延迟器。本实施例与前述立体放映系统是单机立体放映系统的实施例的区别在于，前述实施例的光阀中的相位延迟器是液晶有源相位延迟器，而本实施例的光阀中的相位延迟器是无源相位延迟器，但两者调制后的光的偏振态方向都是左旋或右旋圆偏光。

两组所述放映组件的所述放映机10的光束经各自的所述光阀后分别输出左旋的圆偏振光和右旋的圆偏振光。可以理解的，两个放映机10的两个光束图像能够在银幕90上重合。进行3d放映时，从两个放映机10的出光透镜112出来的光束经3d光阀分别形成左旋的圆偏振光和右旋的圆偏振光，两束偏振光经金属银幕90和3d眼镜80后在人脑中合成3d图像。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。