一種用於3d顯示的微投影儀的製作方法
2023-12-05 02:02:11
專利名稱：一種用於3d顯示的微投影儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及投影顯示設備技術領域，更具體地說，涉及一種用於3D顯示的微 投影儀。
背景技術：
隨著電子產品行業的不斷發展，功能多樣化、體積微型化已經成為目前各類電子 產品的發展趨勢。投影儀作為一種能夠提供多人共享觀看的顯示設備，已被廣泛應用於商務、教學 等各個領域。但是，現有的投影儀通常體積較大、功耗較高，因此，某些場合下對其應用產生 了限制。隨著移動投影概念的提出，逐漸出現了可方便攜帶的口袋型投影儀，大大拓展了投 影儀的應用。此外，隨著手機技術的發展，湧現出各種智慧型手機。智慧型手機能夠集成相機、媒體 播放等多種功能，其功能相當於一臺電腦，能進行電子文檔、相片的瀏覽，也能進行視頻的 觀看。這使得人們一方面要求手機內存儲的電子文檔、相片及視頻能夠通過大屏幕顯示，另 一方面又要求手機小型化，以方便攜帶。在這樣的應用需求驅動下，隨後出現了能夠集成在 手機中的微型投影模塊。微型投影模塊能夠將手機內存儲的電子文檔、相片及視頻投影在 牆面、屏幕上，實現信息的交流和共享。目前，隨著人們需求的提高，又出現了用於3D顯示 的微投影儀。實現3D顯示的原理是將通過光學或者電路處理將具有微小視差的兩幅畫面分別 傳遞到左眼和右眼，且互不幹擾，在大腦皮層的合成作用下形成立體感覺。通過研究發現，目前的3D微投影產品中，通常採用高壓氣體放電燈泡作為照明光 源。高壓氣體放電燈泡具有壽命短的特點，並且，採用高壓氣體放電燈泡作為照明光源的微 投影儀體積大、光利用率低、成本高等一系列問題。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型提供一種用於3D顯示的微投影儀，以降低微投影儀的功耗。本實用新型實施例是這樣實現的一種用於3D顯示的微投影儀，包括光源，所述光源包括實現三基色的三種單色光源；勻光單元，連接所述光源，用於對所述三種單色光源輸出的光進行合光、勻光處 理；偏振態調製單元，連接所述勻光單元，用於調製所述勻光單元輸出光的偏振態；空間光調製單元，連接所述偏振態調製單元，用於對所述偏振態調製單元的輸出 光進行空間調製，形成空間圖像輸出；投影單元，連接所述空間光調製單元，用於將所述空間圖像進行放大輸出。[0015]優選的，所述三種單色光源包括三基色LED光源或三基色雷射光源。優選的，當所述光源為三基色LED光源時，所述偏振態調製單元包括偏振片及連 接所述偏振片的液晶光閥。優選的，當所述光源為三基色LED光源時，所述偏振態調製單元包括偏振控制器 及連接所述偏振控制器的液晶光閥。優選的，當所述光源為三基色雷射光源時，所述偏振態調製單元為液晶光閥。優選的，當所述光源為三基色雷射光源時，所述光源和勻光單元之間連接有擴束單元。優選的，所述空間光調製單元包括數字微鏡器件DMD及連接所述DMD的內部全反 射稜鏡TIR。一種用於3D顯示的微投影儀，包括光源，所述光源包括高亮度自發光微顯示晶片；偏振態調製單元，設置於所述高亮度自發光微顯示晶片成像側，用於調製所述高 亮度自發光微顯示晶片所成圖像的偏振態；投影單元，連接所述偏振態調製單元，用於將偏振態調製後的圖像進行放大輸出。優選的，所述高亮度自發光微顯示晶片包括有機發光二極體OLED微顯示晶片或 場致發射顯示器FED微顯示晶片。優選的，所述偏振態調製單元為偏振片及連接所述偏振片的液晶光閥。同現有技術相比，本實用新型提供的技術方案具有以下優點和特點本實用新型採用RGB三基色LED或RGB三基色雷射作為照明光源，同高壓氣體放 電燈泡相比，RGB三基色LED或RGB三基色雷射這類照明光源功耗低，且光利用率高；此外，本實用新型採用高亮度自發光微顯示晶片直接進行圖像顯示，將所顯示的 圖像通過投影透鏡組進行放大投影輸出，由於採用高亮度自發光微顯示晶片的微型投影儀 光利用高，因此，採用高亮度自發光微顯示晶片直接進行將顯示的圖像通過投影鏡頭放大 輸出的微型投影儀功耗低；且省去傳統微型投影儀中的照明光源、匯聚透鏡及準直透鏡等 各種光路系統，使得微型投影儀的體積小巧，便於加工。
圖1是本實用新型實施例一用於3D顯示的微投影儀的結構示意圖；圖2是本實用新型實施例二用於3D顯示的微投影儀的結構示意圖；圖3是PCS偏振光轉換系統原理示意圖；圖4是本實用新型實施例三用於3D顯示的微投影儀的結構示意圖；圖5是本實用新型實施例四用於3D顯示的微投影儀的結構示意圖；圖6是3D眼鏡的原理示意圖；圖7是3D實現原理示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的 所有其他實施例，都應當屬於本申請保護的範圍。實施例一本實用新型實施例中，提供了 一種用於3D顯示的微投影儀，如圖1所示，所述微投 影儀包括光源10，所述光源包括實現三基色的三種單色光源；勻光單元11，連接所述光源10，用於對所述三種單色光源輸出的光進行 合光、勻 光處理；偏振態調製單元12，連接所述勻光單元11，用於調製所述勻光單元11輸出光的偏 振態；空間光調製單元13，連接所述偏振態調製單元12，用於對所述偏振態調製單元12 的輸出光進行空間調製，形成空間圖像輸出；投影單元14，連接所述空間光調製單元13，用於將所述空間圖像進行放大輸出。上述實施例中，所述三種單色光源包括三基色LED光源或三基色雷射光源，採用 實現三基色的三種單色光源作為照明光源，同傳統的高壓氣體放電燈泡相比，RGB三基色 LED功耗低，壽命長，可以達到數萬小時；而RGB三基色雷射這類照明光源同樣具有功耗低 的優點，且光利用率高。因此，採用此類照明光源製造的用於3D顯示的微投影儀功耗低，且 成本低，應用更為廣泛。實施例二在該實施例中，用於3D顯示的微投影儀採用三基色LED光源作為照明光源， 如圖2所示。當所述光源為三基色LED光源時，所述偏振態調製單元包括偏振片及連 接所述偏振片的IXD(Liquid Crystal Display，液晶)光閥；所述空間光調製單元包 括DMD(Digital Micro mirror Device，數字微鏡器件)及連接所述 DMD 的 TIR(Total Internal Reflection，內部全反射稜鏡)。該用於3D顯示的微投影儀包括紅光(R)LED 光源200、綠光(G) LED光源201及藍光(B) LED光源202，R光LED光源200經過第一半透 鏡203發生透射，G光LED光源201經過第一半透鏡203發生反射，經透射的R光和經反射 的G光經過第二半透鏡204發生透射，B光LED光源202經過第二半透鏡204發生反射，反 射的B光和透射出的R光、G光射入勻光單元205 ；RGB光在均光單元205進行聚光、合光及 勻光處理後輸出；輸出光經過偏振片206後得到線偏振光；線偏振光經過LCD 207光閥調 制，改變線偏振光的偏振方向，LCD207由周期脈衝電壓208進行驅動，輸出兩種線偏振光P 光和S光；改變偏振方向的線偏振光經匯聚、準直後入射至TIR209中，發生全發射後照射在 DMD210上；DMD210根據像素驅動信號的情況反射光，反射光再從TIR209出射到經投影單元 211進行投影成像，並將所成圖像輸出。輸出圖像由輪流交替的P光圖像和S光圖像構成， 交替頻率彡120Hz，一般取120Hz。該實施例中，RGB三色LED光源採用場序混色的方法實現彩色圖像的輸出，即通 過輪流高速切換該三色LED，當三種基色光以足夠快的速度出現時，利用人眼的視覺惰性， 合成彩色，詳細原理在此不再進行贅述。需要注意的是，RGB三色LED光源點亮的頻率是驅 動LCD的周期脈衝電壓信號頻率的3倍。該實施例中，由於採用偏振片改變光的偏振態，使得RGB LED照明光源的部分輸出光經過偏振片後，發生較大的光損失。為了減少照明光源的光損失，本領域技術人員可以採用PCS (Polarizing Coversion System，偏振光轉換系統)模塊代替偏振片，以提高對照明 光源的光利用率。PCS偏振光轉換系統原理示意圖如圖3所示。LED光源發出的光是非極化光，非極 化光可以分解成線偏振光P光和S光，偏振片只能透過其中某一種偏振態的偏振光，導致光 損失達到50%以上。PCS內部鍍有極化鍍膜30，兩層極化鍍膜之間的出射面上設置有半波 片31，非極化光的某一偏振光透過，沒透過的偏振光通過半波片旋轉90°。這樣就能盡可 能多地將非極化光轉換成某一種極化光，從而提高光利用率。這部分內容屬於本領域技術 人員熟知的技術，本實用新型在此不再進行贅述。實施例三在本實用新型的另一個實施例中，用於3D顯示的微投影儀採用三基色雷射作為 照明光源，如圖4所示。當所述光源為三基色雷射光源時，所述偏振態調製單元包括LCD光 閥；所述空間光調製單元包括DMD及連接所述DMD的TIR。該用於3D顯示的微投影儀包 括RGB雷射光源400-402，R光雷射經過第一半透鏡403發生透射，與經過第一半透鏡403 發生反射的G光雷射透射第一半透鏡404，與經過第二半透鏡404發生反射的B光雷射射 入擴束單元405進行光束擴束處理，接著射入勻光單元406進行聚光、合光及勻光處理後輸 出；輸出光經過IXD407光閥調製，改變線偏振光的偏振方向，IXD407由周期脈衝電壓408 進行驅動，輸出兩種線偏振光P光和S光；改變偏振方向的線偏振光經匯聚、準直後入射至 TIR409中，發生全發射後照射在DMD410上；DMD410根據像素驅動信號的情況反射光，反射 光再從TIR409出射到經投影單元411進行投影成像，並將所成圖像輸出。輸出圖像由輪流 交替的P光圖像和S光圖像構成。該實施例中，RGB三色雷射光源仍然採用場序混色的方法實現彩色圖像的輸出。同LED光源相比，雷射光源本身是線偏振光，因此在經過IXD407光閥調製之前，不 需設置專門的偏振片對RGB雷射的偏振態進行改變，因此，避免出現偏振片導致的光損失， 雷射光源的光利用率高。同時，最終輸出的圖像不需要調焦便能透射出清晰的圖像。實施例四為了進一步降低用於3D顯示的微投影儀的功耗，在本實用新型的又一個實施例 中，採用高亮度自發光微顯示晶片直接進行高亮顯示，所顯示圖像能夠直接通過設置在成 像側的投影透鏡組進行投影，將高亮度自發光微顯示晶片上所顯示的圖像進行放大輸出， 顯示在幕布或牆壁上。具體的結構示意圖如圖5所示，該用於3D顯示的微投影儀包括高 亮度自發光微顯示晶片501，通常，該高亮度自發光微顯示晶片501固定設置在基底500上， 高亮度自發光微顯示晶片501前方設置偏振片502及IXD503光閥，將所顯示的圖像經過偏 振態調製，其中，LCD503光閥由周期脈衝電壓504進行驅動；再經過投影單元505進行投影 成像，最終得到由輪流交替的P光圖像和S光圖像構成的輸出圖像。採用高亮度自發光微顯示晶片的微投影儀，不需要照明光源，因此功耗更低；此 夕卜，由於不需要合光、勻光的勻光光路單元，使得微投影儀的體積更為小巧、製造成本更低； 所成像的光強均勻性好，光線發散角小，出光率高、性能穩定，更有利於集成在各種可攜式 電子產品中，應用廣泛。實施例五[0059]上述實施例一 四中的用於3D顯示的微投影儀需要配合3D眼鏡使用。如圖6所 示，為該3D眼鏡的原理示意圖。3D眼鏡的每個鏡片只允許通過一種偏振態的光(P光或S 光)，分別用於獲取P光圖像構成的輸出圖像和S光圖像構成的輸出圖像。P光圖像構成的 輸出圖像和S光圖像構成的輸出圖像分別構成左右視頻流圖像，左右視頻流圖像分別作用 於使用者的左眼和右眼，利用人眼的視差原理，便能在使用者的大腦中形成3D動態影像。圖7所示為3D實現原理示意圖。視頻圖像的獲取採用兩個攝像機，兩個攝像機攝 取的視頻流圖像分別作為左、右視頻流圖像輸出，兩路視頻流圖像經過視頻處理，合成為一 路視頻信號，該視頻信號經過實施例一 四中的用於3D顯示的微投影儀進行投影，投射出 的視頻圖像在時序上是左右圖像輪流交替出現的，並且左右圖像調製到不同的線偏振光上 面，3D眼鏡的每一個鏡片只能通過一種線偏振光，因此左右圖像分別透過對應的左右眼鏡 進入到人的左右眼。利用人眼的視差效應便在人腦中形成3D的動態影像。需要說明的是，本實用新型提供的用於3D顯示的微投影儀同時兼容2D投影顯示， 具體實現時，將驅動LCD的電壓信號保持於低電平或高電平，由LCD調製輸出的光只有一種 偏振態，輸出圖像的刷新率將會是3D圖像刷新率的兩倍。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新 型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定 義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因 此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理 和新穎特點相一致的最寬的範圍。
權利要求一種用於3D顯示的微投影儀，其特徵在於，包括光源，所述光源包括實現三基色的三種單色光源；勻光單元，連接所述光源，用於對所述三種單色光源輸出的光進行合光、勻光處理；偏振態調製單元，連接所述勻光單元，用於調製所述勻光單元輸出光的偏振態；空間光調製單元，連接所述偏振態調製單元，用於對所述偏振態調製單元的輸出光進行空間調製，形成空間圖像輸出；投影單元，連接所述空間光調製單元，用於將所述空間圖像進行放大輸出。
2.根據權利要求1所述的用於3D顯示的微投影儀，其特徵在於，所述三種單色光源包 括三基色LED光源或三基色雷射光源。
3.根據權利要求2所述的用於3D顯示的微投影儀，其特徵在於，當所述光源為三基色 LED光源時，所述偏振態調製單元包括偏振片及連接所述偏振片的液晶光閥。
4 根據權利要求2所述的用於3D顯示的微投影儀，其特徵在於，當所述光源為三基色 LED光源時，所述偏振態調製單元包括偏振控制器及連接所述偏振控制器的液晶光閥。
5.根據權利要求2所述的用於3D顯示的微投影儀，其特徵在於，當所述光源為三基色 雷射光源時，所述偏振態調製單元為液晶光閥。
6.根據權利要求2所述的用於3D顯示的微投影儀，其特徵在於，當所述光源為三基色 雷射光源時，所述光源和勻光單元之間連接有擴束單元。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的用於3D顯示的微投影儀，其特徵在於，所述空間 光調製單元包括數字微鏡器件DMD及連接所述DMD的內部全反射稜鏡TIR。
8.一種用於3D顯示的微投影儀，其特徵在於，包括光源，所述光源包括高亮度自發光微顯示晶片；偏振態調製單元，設置於所述高亮度自發光微顯示晶片成像側，用於調製所述高亮度 自發光微顯示晶片所成圖像的偏振態；投影單元，連接所述偏振態調製單元，用於將偏振態調製後的圖像進行放大輸出。
9.根據權利要求8所述的用於3D顯示的微投影儀，其特徵在於，所述高亮度自發光微 顯示晶片包括有機發光二極體OLED微顯示晶片或場致發射顯示器FED微顯示晶片。
10.根據權利要求8或9所述的用於3D顯示的微投影儀，其特徵在於，所述偏振態調製 單元為偏振片及連接所述偏振片的液晶光閥。
專利摘要本實用新型公開了一種用於3D顯示的微投影儀，包括光源，所述光源包括實現三基色的三種單色光源；勻光單元，連接所述光源，用於對所述三種單色光源輸出的光進行合光、勻光處理；偏振態調製單元，連接所述勻光單元，用於調製所述勻光單元輸出光的偏振態；空間光調製單元，連接所述偏振態調製單元，用於對所述偏振態調製單元的輸出光進行空間調製，形成空間圖像輸出；投影單元，連接所述空間光調製單元，用於將所述空間圖像進行放大輸出。本實用新型提供的用於3D顯示的微投影儀功耗低，且光利用率高。
文檔編號G03B21/20GK201576164SQ200920269240
公開日2010年9月8日 申請日期2009年11月13日 優先權日2009年11月13日
發明者李元兵, 林家蘭, 菅冀祁, 董建康, 謝輝, 陳本建, 駱名燈 申請人:惠州市華陽多媒體電子有限公司