可适应各种放映厅大小的高光效3d系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于3D投影显示技术领域，尤其涉及一种可适应各种放映厅大小的高光效3D系统。
【背景技术】
[0002]随着立体电影的普及，立体投影技术也得到了飞速发展。目前的3D投影技术主要有以下两种:
[0003]—、双光路技术。其原理为:通过使用偏振分束器件将投影机的投射光束分为偏振状态不同的两路光束，再使用扭曲型液晶器件将其中一路光束的偏振状态进行调整，使之与另一路光束的偏振状态一致，并使用反射镜将偏振分光器的反射光束调整至与原入射光束方向一致的光束，从而在银幕上将两束光重合在一起，增加光利用率以及投影显示画面的亮度。
[0004]二、三光路技术。其原理为:通过偏振分光器件将入射光束分为三部分，即两路反射光束和一路透射光束，再将三路光束的偏振状态调整一致，最后在金属幕上将三束光线重合在一起。采用此设计可以将投影机约70%左右的光线转换为偏振光线，从而提高立体投影装置的光利用率来增加投影画面的亮度，同时具有结构小巧，投射比小等特点，适用于1:1左右的投影机。
[0005]但是由于出自投影机的投射光束为发散形式，这就要求偏振分束器件以及后续各器件的大小满足一定尺寸要求，给成本带来一定压力。而且，整个光束从投影机开始投射，到最后投影在金属幕上，光束在整个过程都处于发散状态，若投影机距离金属幕的距离较远，则光束在到达金属幕时很有可能大小与金属幕不太匹配，因此，目前的投影机对放映厅的兼容度较差。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于降低3D投影系统的成本，并使之兼容各种大小的放映厅。
[0007]为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，一种可适应各种放映厅大小的高光效3D系统，包括:
[0008]透镜组件，位于投影机的出射光路上，用于将所述投影机投射出的光束由发散状态调整为平行状态；其中，所述投影机所投射出的光束携带有图像信息；
[0009]一偏振分光器件，用于将经所述透镜组件调整过的平行光束分束为偏振态相互垂直的平行透射光束和第一平行反射光束；
[0010]在所述平行透射光束的光路上，所述高光效3D系统还依次包括:用于将平行透射光束还原为发散状态的透射光束的第一液晶透镜、用于按照所述投影机所投射光束的帧顺序将被还原为发散状态的透射光束调制为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的第一光调制器；
[0011]第一液晶透镜驱动模块，与所述第一液晶透镜连接，用于针对输入的所述第一液晶透镜与金属幕的第一距离，根据预存的第一液晶透镜与金属幕之间的距离和驱动电压的对应关系，确定与所述第一距离相对应的驱动电压来驱动所述第一液晶透镜，以使被还原为发散状态的透射光束以最优的发散角度投射到金属幕上；
[0012]在所述第一平行反射光束的光路上，所述高光效3D系统还依次包括:用于改变反射光束传播方向的第一光束方向调整组件、用于将第一平行反射光束还原为发散状态的第一反射光束的第二液晶透镜、用于按照所述投影机所投射光束的帧顺序将被还原为发散状态的第一反射光束调制为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的第二光调制器；
[0013]第二液晶透镜驱动模块，与所述第二液晶透镜连接，用于针对输入的所述第二液晶透镜与金属幕的第二距离，根据预存的第二液晶透镜与金属幕之间的距离和驱动电压的对应关系，确定与所述第二距离相对应的驱动电压来驱动所述第二液晶透镜，以使被还原为发散状态的第一反射光束以最优的发散角度投射到金属幕上；
[0014]在所述平行透射光束的光路或所述第一平行反射光束的光路上还设有用于将平行透射或所述第一平行反射光束的偏振态进行正交转换的偏振态转换器件。
[0015]进一步地，所述偏振分光器件还用于同时将经所述透镜组件调整过的平行光束进一步分束为第二平行反射光束，所述第二平行反射光束的偏振态与所述第一平行反射光束的偏振态一致；
[0016]在所述第二平行反射光束的光路上，所述高光效3D系统还依次包括:用于改变反射光束传播方向的第二光束方向调整组件、用于将第二平行反射光束还原为发散状态的第二反射光束的第三液晶透镜、用于按照所述投影机所投射光束的帧顺序将被还原为发散状态的第二反射光束调制为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光的第三光调制器；
[0017]所述高光效3D系统还包括第三液晶透镜驱动模块，与所述第三液晶透镜连接，用于针对输入的所述第三液晶透镜与金属幕的第三距离，根据预存的第三液晶透镜与金属幕之间的距离和驱动电压的对应关系，确定与所述第三距离相对应的驱动电压来驱动所述第三液晶透镜，以使被还原为发散状态的第二反射光束以最优的发散角度投射到金属幕上。
[0018]进一步地，在所述第二平行反射光束的光路上还设有用于将所述第二平行反射光束的偏振态进行正交转换的偏振态转换器件。
[0019]进一步地，所述第一距离与第二距离相等。
[0020]进一步地，所述第一距离与第二距离与第三距离相等。
[0021]进一步地，所述光束方向调整组件为反射镜。
[0022]本发明与现有技术相比，首先将投影机投射出的光束进行发散-平行的转换，在偏振分束后对各路光束又进行平行-发散的转换，使得最终在金属幕上所成像的大小不完全取决于投影机至金属幕距离的远近，又通过预先设置液晶透镜的驱动电压和液晶透镜与金属幕之间距离的对应关系，可选择最合适的驱动电压去驱动液晶透镜，实现光束最优的发散角度，从而可兼容各种大小的放映厅，而且，在偏振分束器件之前先进行发散-平行的转换，可以使偏振分束器件的尺寸有进一步缩小的空间，有利于节约成本。
【附图说明】
[0023]图1是本发明第一实施例提供的可适应各种放映厅大小的高光效3D系统的光学结构图；
[0024]图2是本发明第二实施例提供的可适应各种放映厅大小的高光效3D系统的光学结构图。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]参照图1，本发明第一实施例提供的基于液晶透镜的高光效3D系统位于投影机101和金属幕109之间，适用于双光路投影，包括透镜组件102、偏振分光器件103、偏振态转换器件104、光束方向调整组件105、第一液晶透镜106、第一液晶透镜驱动模块1061、第二液晶透镜107、第二液晶透镜驱动模块1071、光调制器108，当然，作为本发明的另一个实施例，光调制器108也可以采用两个单独的光调制器来代替，其中第一光调制器位于透射光路，第二光调制器位于反射光路，同时，透镜组件102也可选用液晶透镜实现。上述各部分的工作原理如下。
[0027]投影机101用于投射出呈发散状态的光束，该光束中携带有图像信息，具体以帧顺序依次播放左眼图像和右眼图像，例如，第一帧为左眼图像，第二帧为右眼图像。从投影机101的镜头发出的发散状态的光束经过透镜组件102调整为平行状态，然后再经过偏振分光器103后被分为平行透射光束和第一平行反射光束，平行透射光束和第一平行反射光束的偏振态相互垂直，例如平行透射光束为P光，而第一平行反射光束为S光。
[0028]在平行透射光束的光路上，第二液晶透镜106先将平行透射光束还原为发散状态，然后光调制器108用于按照帧顺序将被还原为发散状态的透射光束调制为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，从而使左右眼图像达到分离的效果。
[0029]在第一平行反射光束的光路上，光束方向调整组件105先将反射光束传播方向改变，使之与平行透射光束的传播方向一致，然后第二液晶透镜107将第一平行反射光束还原为发散状态的第一反射光束，最后由光调制器108按照帧顺序将被还原为发散状态的第一反射光束调制为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光，从而使左右眼图像达到分离的效果。
[0030]在附图1中，偏振态转换器件104被放置在反射光束中，用于将第一平行反射光束的偏振状态旋转90度，使之与透射光束的偏振状态相同。实际上，偏振态转换器件104也可以被放置在透射光束中。
[0031]偏振态转换器件104可采用一扭曲型液晶器件实现，所述扭曲型液晶器件通常为90度扭曲的TN型液晶器件，入射到扭曲型液晶器件的光线偏振方向与扭曲型液晶器件液晶层表层分子的排列方向平行或垂直时，经过扭曲型液晶器件后的光线偏振状态将会被旋转90度。该扭曲型液晶器件可以是