雙液晶光閥單投影機式立體投影系統及投影機的製作方法
2023-07-02 18:02:46
專利名稱：雙液晶光閥單投影機式立體投影系統及投影機的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於立體投影技術領域，尤其涉及ー種雙液晶光閥單投影機的式立體投影系統及投影機，利用一臺投影機搭配兩個光學自補償彎曲型液晶光閥以及圓偏光眼鏡實現立體投影。
背景技術：
在現有的立體電影技術中，一般採用144Hz的頻率來進行立體電影的播放，這144幀包含72幀左眼畫面和72幀右眼畫面,在每隻眼對應的72幀畫面中，實際僅有24幅畫面，每幅畫面重複播放3次，從而構成72幀畫面；以每秒每隻眼睛24幅畫面的播放速度在播放高速運動的畫面時，由於畫面數量不足，往往會造成畫面模糊和拖尾，使得畫面質量明顯下降。為了改善高速運動畫面的模糊以及拖尾，數字電影機廠商分別對出了 48幀或更高 幀頻率的播放技術，對應的電影播放伺服器也升級為48幀或更高幀頻率。然而現有的使用液晶光閥對光線進行偏振調整的3D設備中，其液晶光閥響應時間在暈秒級別，在頻率提聞時，往往由於響應速度不夠快，會造成3D效果下降等問題。
實用新型內容本實用新型所要解決的第一個技術問題在於提供ー種雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統，g在提高立體投影系統中的液晶光閥的響應速度，提高立體投影效果。本實用新型所要解決的第二個技術問題在於提供ー種投影機，g在提高立體投影效果。本實用新型為解決第一個技術問題而提供的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統沿光路方向依次包括用於交替播放左眼圖像和右眼圖像、支持幀頻率為100HZ或更高幀頻率的視頻播放的投影機；所述投影機為數字微鏡式投影機、矽上液晶式投影機、液晶顯示式投影機或雷射投影式投影機；用於將所述投影機的投影光線轉換為第一線偏振光的線偏振器；第一光學自補償彎曲型液晶光閥，用於通過同步調製所述線偏振器的奇數幀次和偶數巾貞次的輸出光，將從線偏振器透過的第一線偏振光轉化為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者不對第一線偏振光產生任何作用；第二光學自補償彎曲型液晶光閥，用於通過同步調製所述線偏振器的奇數幀次和偶數幀次的輸出光，將經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥的第一線偏振光轉化成為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者將經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥的第二線偏振光迴轉為第一線偏振光；偏振狀態轉換器，其位於所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥的出光側，用於將所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光和第二線偏振光分別轉換為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光；[0011]投影屏幕，用於對所述偏振狀態轉換器輸出的投影光線反射成像，反射光保持從所述偏振狀態轉換器輸出的圓偏振光的偏振狀態；用於分離所述投影屏幕反射的左右眼圖像的圓偏光眼鏡；所述立體投影系統還包括一同步電路，用於從所述投影機提取左右眼圖像的幀頻率同步信號，並根據提取結果以動態補償方式驅動第一光學自補償彎曲型液晶光閥和第二光學自補償彎曲型液晶光閥。進ー步地，所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥用於在奇數幀的動態補償時間段內tl對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在奇數幀的動態補償之外的時間段內t2將所述第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光、在偶數巾貞時對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變；或者，用於在偶數幀的動態補償時間段內tl對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在偶數幀的動態補償之外的時間段內t2將所述第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光、在奇數巾貞時對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變； 所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥用於在奇數幀的動態補償時間段內tl對所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在奇數幀的動態補償之外的時間段內t2將所述第二線偏振光的偏振方向迴轉90度轉換為第一線偏振光、在偶數幀時將所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光；或者，用於在偶數幀的動態補償時間段內對所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在偶數幀的動態補償之外的時間段內將所述第二線偏振光的偏振方向迴轉90度轉換為第一線偏振光、在奇數中貞時將所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光。進ー步地，所述線偏振器、第一光學自補償彎曲型液晶光閥、第二光學自補償彎曲型液晶光閥、偏振狀態轉換器、同步電路內置於所述投影機中或外置於所述投影機之外。進ー步地，所述線偏振器為吸收型線偏振器件、金屬線柵型線偏振器件、偏振分光稜鏡型、偏振分光膜型線偏振器件或玻堆型線偏振器件；所述吸收型線偏振器件為偏光度高於99 %的染料型或碘型偏光片。進ー步地，所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥和/或第二光學自補償彎曲型液晶光閥的液晶層厚度在2微米至7微米之間，未加電壓時液晶層的光學延遲量在500nm以上；在最小的彎曲態電壓下，液晶層對應的光學延遲量大於或等於1/2波長。進ー步地，所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向與所述線偏振器的偏振方向成45度或負45度；所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向與所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向相互垂直。進ー步地，所述偏振狀態轉換器為ー個四分之一波長延遲膜，其光軸方向與所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向平行，延遲量範圍在120nm 150nm之間。本實用新型為解決第二個技術問題而提供的上述投影機包括用於將所述投影機的投影光線轉換為第一線偏振光的線偏振器；第一光學自補償彎曲型液晶光閥，用於通過同步調製所述線偏振器的奇數幀次和偶數幀次的輸出光，將從線偏振器透過的第一線偏振光轉化為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者不對第一線偏振光產生任何作用；第二光學自補償彎曲型液晶光閥，用於通過同步調製所述線偏振器的奇數幀次和偶數幀次的輸出光，將經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥的第一線偏振光轉化成為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者將經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥的第二線偏振光迴轉為第一線偏振光；偏振狀態轉換器，其位於所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥的出光側，用於將所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光和第二線偏振光分別轉換為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。本實用新型提供的米用兩個OCB (Optical seIf-Compensated Bend Mode,光學自補償彎曲模式)型液晶光閥的單投影機立體投影裝置，配合動態補償驅動技術，兩個光學自補償彎曲型液晶光閥可以高速調整光的偏振狀態，實現了更高幀頻率的立體投影。相比於其他液晶光閥類型的立體投影裝置，本實用新型具有更高的響應速度，可以支持更高頻 率的立體電影播放，可明顯改善立體電影高速運動畫面的拖尾和模糊問題；並且結構簡單，成本低廉，利用一臺投影機搭配兩個液晶光閥以及配套驅動電路，觀眾通過佩戴圓偏光眼鏡即可觀看立體投影。
圖I是本實用新型實施例提供的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統的光學結構圖；圖2是本實用新型實施例提供的第一光學自補償彎曲型液晶光閥和第二光學自補償彎曲型液晶光閥的結構圖；圖3A、圖3B分別是本實用新型實施例提供的線偏振器、第一光學自補償彎曲型液晶光閥、第二光學自補償彎曲型液晶光閥、偏振狀態轉換器的光軸相對角度示意圖；圖4A、圖4B分別是本實用新型實施例提供的對第一光學自補償彎曲型液晶光閥和第二光學自補償彎曲型液晶光閥的驅動波形示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，
以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一歩詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。本實用新型中，通過一臺投影機搭配兩個液晶光閥以及配套電路，配合動態補償驅動技術，來實現單臺投影機、高幀頻率的投影立體影像。圖I示出了本實用新型實施例提供的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統的光學結構，為了便於描述，僅示出了與本實施例相關的部分。參照圖1，本實用新型實施例提供的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統沿光路方向依次包括投影機I、線偏振器2、第一光學自補償彎曲型液晶光閥3、第二光學自補償彎曲型液晶光閥4、偏振狀態轉換器5、投影屏幕6、圓偏光眼鏡7。其中，投影機I用於交替播放左眼圖像和右眼圖像，例如以幀順序的方式播放，第一幀播放左眼圖像，第二幀播放右眼圖像、第三幀再播放左眼圖像，第四幀再播放右眼圖像......，以此類推，從硬體上要求能支持幀頻率為IOOHZ或更高幀頻率的視頻播放，可採
用數字微鏡式投影機、矽上液晶式投影機、液晶顯示式投影機或雷射投影式投影機等。線偏振器2用於將投影機I的投影光線轉換為第一線偏振光，具體可採用吸收型線偏振器件、金屬線柵型線偏振器件、偏振分光稜鏡型、偏振分光膜型線偏振器件或玻堆型線偏振器件(常採用多層半反射膜結構)，上述吸收型線偏振器件為偏光度高於99%的染料型或碘型偏光片。為了增加光利用率，還可在上述各線偏振器的光線入射面鍍ー層防反射膜。順次排列的第一光學自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學自補償彎曲型液晶光閥4同步調製將線偏振器2的奇數幀次和偶數幀次的輸出光，第一光學自補償彎曲型液晶光閥3通過同步調製線偏振器2的奇數幀次和偶數幀次的輸出光，將從線偏振器透過的第一線偏振光轉化為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者不對第一線偏振光產生任何作用。第二光學自補償彎曲型液晶光閥4配合第一光學自補償彎曲型液晶光閥3，進行光學動態補償，以此提高整個光閥系統的光學響應速度，通過同步調製線偏振器2的奇數幀次和偶數幀次的輸出光，將經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥3的第一線偏·振光轉化成為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者將經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥3的第二線偏振光迴轉為第一線偏振光。具體地，第一光學自補償彎曲型液晶光閥3用於在奇數幀的動態補償時間段內(tl)對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在奇數幀的動態補償之外的時間段內(t2)將所述第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光、在偶數幀時對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變；或者，用於在偶數幀的動態補償時間段內(tl)對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在偶數幀的動態補償之外的時間段內(t2)將所述第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光、在奇數巾貞時對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變。第二光學自補償彎曲型液晶光閥4用於在奇數幀的動態補償時間段內對第一光學自補償彎曲型液晶光閥3輸出的第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在奇數中貞的動態補償之外的時間段內(t2)將所述第二線偏振光的偏振方向迴轉90度轉換為第一線偏振光、在偶數巾貞時將第一光學自補償彎曲型液晶光閥3輸出的第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光；或者，用於在偶數巾貞的動態補償時間段內對第一光學自補償彎曲型液晶光閥3輸出的第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在偶數幀的動態補償之外的時間段內(t2)將所述第二線偏振光的偏振方向迴轉90度轉換為第一線偏振光、在奇數幀時將所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥3輸出的第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光。本實施例中，第一光學自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學自補償彎曲型液晶光閥4具有完全相同的結構，如圖2所示，包括玻璃基板9，ニ氧化矽層10、氧化銦錫層11、取向層12 ( 一般為聚醯亞胺)、液晶層13、邊框膠14、襯墊粒子15 ;其中液晶層13厚度在2微米至7微米之間，未加電壓時液晶層13的光學延遲量在500nm以上；在光學自補償彎曲型液晶光閥的彎曲態時，其最小電壓下對應的延遲量大於等於1/2波長，即大於等於240nm ；取向層12的預傾角介於I度和10度之間；0CB型液晶光閥所用液晶具有正性介電各向異性；第一光學自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學自補償彎曲型液晶光閥4採用相同設計，具有相同延遲量、並採用相同種類的液晶材料。[0035]偏振狀態轉換器5位於所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥4的出光側，用於將第二光學自補償彎曲型液晶光閥4輸出的第一線偏振光和第二線偏振光分別轉換為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。上述第一光學自補償彎曲型液晶光閥3中的液晶分子長軸投影方向與線偏振器2的偏振方向成45度或負45度，而第二光學自補償彎曲型液晶光閥4中的液晶分子長軸投影方向與第一光學自補償彎曲型液晶光閥3中的液晶分子長軸投影方向相互垂直，其中液晶分子長軸方向由取向層12的摩擦方向決定，上述偏振轉換器5可採用四分之一波長延遲膜實現，其光軸方向與所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向平行，延遲量範圍在120nm 150nm之間，典型值為125nm和138nm。圖3A、圖3B為四者光軸相對角度對比，圖3A中線偏振方器2的偏振方向為16,第一光學自補償彎曲型液晶光閥3的液晶分子長軸投影方向為17，第二光學自補償彎曲型液晶光閥4中的液晶分子長軸投影方向為18,四分之一波長延遲膜5的光軸方向為19,方向16與方向17夾角45度,方向17與方向18垂直,方向17與方向19平行。圖3B中線偏振方器2的偏振方向為16,第一光學自補償彎曲型液晶光閥3的液晶分子長軸投影方向為20，第二光學自補償彎曲型液晶 光閥4中的液晶分子長軸投影方向為21,四分之一波長延遲膜5的光軸方向為22。方向16與方向20夾角負45度，方向20與方向21垂直，方向20與方向22平行。投影屏幕6用於對偏振狀態轉換器5輸出的圓偏振光投影光線進行反射成像，將左右圖像反射至圓偏光眼鏡7，反射光保持了從偏振狀態轉換器5輸出的圓偏振光的偏振狀態，圓偏光眼鏡7再將左右眼圖像分離。上述投影屏幕6須為金屬銀幕，一般増益係數在
I.5以上，常見範圍為I. 8 2. 5之間，入射偏振光線經過金屬銀幕的反射後，可以保持入射偏振光的偏振態，基本無退偏振現象發生。圓偏光眼鏡7的左右眼分別對應左旋圓偏光片和右旋圓偏光片，具體可以為左眼對應左旋圓偏光片、右眼對應右旋圓偏光片，或者反過來左眼對應右旋圓偏光片、右眼對應左旋圓偏光片。如上文所述，投影機I用於交替播放左眼圖像和右眼圖像的投影機，在具體工作時，為配合投影機具體播放的圖像，需要對第一光學自補償彎曲型液晶光閥3、第二光學自補償彎曲型液晶光閥4進行相應的驅動。因此上述立體投影系統還包括一同步電路8，用於從投影機I提取左右眼圖像的幀頻率同步信號，並根據提取結果以動態補償方式驅動第一光學自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學自補償彎曲型液晶光閥4。驅動波形分別為圖4A和圖4B所示。上述線偏振器2、第一光學自補償彎曲型液晶光閥3、第二光學自補償彎曲型液晶光閥4、偏振狀態轉換器5、同步電路8可以外置於投影機I之外，作為投影機的外圍部件，也可內置於投影機I之中。下文結合圖I及圖4A、圖4B對上述投影系統的工作原理進行詳細描述。首先，將線偏振器2設於投影機I鏡頭前，第一光學自補償彎曲型液晶光閥3位於線偏振器2的外側(投影機I鏡頭ー側定義為內側)，第二光學自補償彎曲型液晶光閥4位於第一光學自補償彎曲型液晶光閥3的外側，第二光學自補償彎曲型液晶光閥4的外側貼覆四分之一波長延遲膜5。視頻輸入信號分左右眼圖像信號，依次交替傳輸給投影機1，投影機I按照時序方式依次播放左眼畫面和右眼畫面，即左右眼畫面分別對應奇數幀畫面和偶數幀畫面；投影機I發出的光線依次經過線偏振器2、第一光學自補償彎曲型液晶光閥3、第二光學自補償彎曲型液晶光閥4、波長延遲膜5後，投影到投影屏幕6上，光線經過投影屏幕6的反射，光線仍保持圓偏振的狀態，觀眾佩戴圓偏光眼鏡7即可分別看到左眼圖像和右眼圖像，實現左眼圖像與右眼圖像的分離，從而實現3D顯示。投影機播放ー幀畫面所需時間為T，左眼畫面和右眼畫面按照順序依次來循環播放，分別對應奇數幀和偶數幀；由兩個OCB型液晶光閥以及四分之一波長延遲膜5組成的光閥系統分別對每幀畫面的光線進行同步調製，使得奇數幀與偶數幀的光線對應不同的偏振狀態。對上述立體投影系統中的液晶光閥可採用下述方法進行驅動步驟A，同步電路用於產生若干驅動電壓信號，並實時從投影機提取左右眼圖像的幀頻率同步信號；步驟B，同步電路根據提取結果對第一光學自補償彎曲型液晶光閥進行驅動，以使 在奇數幀的動態補償時間段內、奇數幀的動態補償之外的時間段內、偶數幀時，第一光學自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處於一致態、彎曲態、一致態，延遲量分別為零、二分之一波長、零；或者在偶數幀的動態補償時間段內、偶數幀的動態補償之外的時間段內、奇數幀時，使第一光學自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處於一致態、彎曲態、一致態，延遲量分別為零、二分之一波長、零；步驟C，同步電路在執行步驟B的同時，還對第二光學自補償彎曲型液晶光閥進行驅動，以使在奇數幀的動態補償時間段內、奇數幀的動態補償之外的時間段內、偶數幀時，第二光學自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處於一致態、彎曲態、彎曲態，延遲量分別為零、二分之一波長、二分之一波長；或者在偶數幀的動態補償時間段內、偶數幀的動態補償之外的時間段內、奇數幀時，使第二光學自補償彎曲型液晶光閥的液晶分子分別處於一致態、彎曲態、彎曲態，延遲量分別為零、二分之一波長、二分之一波長。下文以奇數幀對應左眼圖像、偶數幀對應右眼圖像為例來說明本實用新型的工作原理，應當理解，也可以奇數幀對應右眼圖像、偶數幀對應左眼圖像。圖4A、4B中tl與t2時間共同組成第一個奇數幀畫面周期T，也為左眼畫面的播放周期；tl時間為動態補償時間，t2為動態補償之外的時間，同步電路產生的驅動電壓信號按照從大到小的順序包括正高壓V2、次正高壓VI、零電壓O、次負高壓-VI、負高壓-V2。在tl時間段內第一光學自補償彎曲型液晶光閥3保持+Vl電壓，第二光學自補償彎曲型液晶光閥4也保持V2電壓，第一光學自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學自補償彎曲型液晶光閥4的延遲量均接近於零，因此對經過的偏振光不發生任何作用，透過第二光學自補償彎曲型液晶光閥4的光線仍為線性偏振光,偏振方向與線偏振器2的偏振方向16一致；tl時間內，兩個液晶光閥內的液晶分子長軸基本垂直於玻璃基板表面,稱為一致態；tl時間結束後，進入到t2時間段內，兩個光閥的電壓馬上同時降低至Vl電壓；此時第一光學自補償彎曲型液晶光閥3與第二光學自補償彎曲型液晶光閥4內的液晶分子由一致態轉變為彎曲態，由於第一光學自補償彎曲型液晶光閥3與第二光學自補償彎曲型液晶光閥4採用相同的設計，其動態響應一致，其光學狀態相互補償，因此經過第二光學自補償彎曲型液晶光閥4的光線仍為線性偏振光,偏振方向與線偏振器2的偏振方向16 —致；在t2時間段內，兩光閥中的液晶分子動態響應結束後，液晶分子保持穩定的彎曲態，Vl電壓用於保持第一光學自補償彎曲型液晶光閥3與第二光學自補償彎曲型液晶光閥4的有效延遲量為1/2波長，即240nm至300nm之間，典型值為250nm和270nm ;處於彎曲態的兩個光閥的光學狀態仍是互補的，因此經過第二光學自補償彎曲型液晶光閥4的光線仍為線性偏振光，偏振方向與線偏振器2的偏振方向16仍保持一致；經過對液晶材料和液晶層厚度的優化，可以使得第一光學自補償彎曲型液晶光閥3與第二光學自補償彎曲型液晶光閥4從一致態向彎曲態轉換的時間縮短至I. 2毫秒；動態補償時間tl 一般不超過I毫秒，通常為200微秒至400微秒左右；電壓V2—般高於10V，更高的電壓有助於提高液晶的響應時間；V2電壓用於使得液晶層延遲量儘量接近於零電壓用於維持液晶層有效延遲量在1/2波長；t2時間結束後，進入到t3時間段內，投影機進入第一個偶數幀畫面，也為右眼畫面的播放周期；t3時間等於投影機播放ー幀畫面的時間T ;在t3時間段內，第一光學自補償彎曲型液晶光閥3上所加電壓為高電壓+V2，用於將第一光學自補償彎曲型液晶光閥3的延遲量降低至O左右；經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥3的光線不改變原來的偏振狀態；在t3時間內，第二光學自補償彎曲型液晶光閥4所加電壓為VI，第二光學自補償彎曲型液晶光閥4液晶層保持1/2波長的延遲量，因此可以將經過第二光學自補償彎曲型液晶光閥4的光線的偏振方向旋轉90度,與進入到第一光學自補償彎曲型液晶光閥3的線偏振 光的偏振方向16相垂直；提高V2電壓可以將第一光學自補償彎曲型液晶光閥3與第二光學自補償彎曲型液晶光閥4從彎曲態向一致態轉化的時間縮短至100微秒以下；每幀畫面播放周期T依賴於投影機的播放頻率，按照以上各時間段的典型值來計算動態補償時間tl為300微秒、一致態向彎曲態轉換的時間為I. 2毫秒，彎曲態向一致態轉換的時間為100微秒，整個過程最短時間為I. 6毫秒，因此可以支持最高625Hz的幀頻率；至此，投影機分別播放完一幅左眼畫面和一幅右眼畫面，當投影機開始播放下一個奇偶畫面的循環時，第一光學自補償彎曲型液晶光閥3和第二光學自補償彎曲型液晶光閥4的驅動波形仍按照上述方式來進行，但電平會轉換為相反電平，以保持交流驅動的方式，從而避免直流驅動對液晶光閥的損壞。經過第二光學自補償彎曲型液晶光閥4後的光線均為線性偏振光，但在不同幀時間內的偏振方相互垂直，且與四分之一波長延遲膜5的光軸方向成45度或負45度夾角；經過四分之一波長延遲膜5後，分別形成旋轉方向相反的左旋圓偏振光和右旋圓偏振光，從而實現奇數幀和偶數幀畫面的分離。經過金屬銀幕6反射後，光線仍保持圓偏振的狀態；觀眾佩戴圓偏光眼鏡7即可分別看到左眼圖像和右眼圖像，實現左眼圖像與右眼圖像的分離，從而實現3D顯示。表I列出了每個時刻對應的驅動電壓，以及各電壓下的延遲量，同時給出透過第ニ光學自補償彎曲型液晶光閥4後的光線的偏振狀態；
權利要求1.ー種雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統，其特徵在於，所述立體投影系統沿光路方向依次包括 用於交替播放左眼圖像和右眼圖像、支持幀頻率為IOOHZ或更高幀頻率的視頻播放的投影機；所述投影機為數字微鏡式投影機、矽上液晶式投影機、液晶顯示式投影機或雷射投影式投影機； 用於將所述投影機的投影光線轉換為第一線偏振光的線偏振器； 第一光學自補償彎曲型液晶光閥，用於通過同步調製所述線偏振器的奇數幀次和偶數中貞次的輸出光，將從線偏振器透過的第一線偏振光轉化為與所述第 一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者不對第一線偏振光產生任何作用； 第二光學自補償彎曲型液晶光閥，用於通過同步調製所述線偏振器的奇數幀次和偶數幀次的輸出光，將經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥的第一線偏振光轉化成為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者將經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥的第二線偏振光迴轉為第一線偏振光； 偏振狀態轉換器，其位於所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥的出光側，用於將所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光和第二線偏振光分別轉換為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光； 投影屏幕，用於對所述偏振狀態轉換器輸出的投影光線反射成像，反射光保持從所述偏振狀態轉換器輸出的圓偏振光的偏振狀態； 用於分離所述投影屏幕反射的左右眼圖像的圓偏光眼鏡； 所述立體投影系統還包括一同步電路，用於從所述投影機提取左右眼圖像的幀頻率同步信號，並根據提取結果以動態補償方式驅動第一光學自補償彎曲型液晶光閥和第二光學自補償彎曲型液晶光閥。
2.如權利要求I所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統，其特徵在於所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥用於在奇數幀的動態補償時間段內tl對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在奇數巾貞的動態補償之外的時間段內將所述第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光、在偶數幀時對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變；或者，用於在偶數幀的動態補償時間段內tl對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在偶數幀的動態補償之外的時間段內t2將所述第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光、在奇數巾貞時對所述第一線偏振光的偏振狀態保持不變； 所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥用於在奇數幀的動態補償時間段內tl對所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在奇數巾貞的動態補償之外的時間段內t2將所述第二線偏振光的偏振方向迴轉90度轉換為第一線偏振光、在偶數幀時將所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光；或者，用於在偶數幀的動態補償時間段內對所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振狀態保持不變、在偶數幀的動態補償之外的時間段內將所述第二線偏振光的偏振方向迴轉90度轉換為第一線偏振光、在奇數巾貞時將所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光的偏振方向旋轉90度轉換為第二線偏振光。
3.如權利要求I所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統，其特徵在於，所述線偏振器、第一光學自補償彎曲型液晶光閥、第二光學自補償彎曲型液晶光閥、偏振狀態轉換器、同步電路內置於所述投影機中或外置於所述投影機之外。
4.如權利要求I所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統，其特徵在於，所述線偏振器為吸收型線偏振器件、金屬線柵型線偏振器件、偏振分光稜鏡型、偏振分光膜型線偏振器件或玻堆型線偏振器件；所述吸收型線偏振器件為偏光度高於99%的染料型或碘型偏光片。
5.如權利要求I所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統，其特徵在於，所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥和/或第二光學自補償彎曲型液晶光閥的液晶層厚度在2微米至7微米之間，未加電壓時液晶層的光學延遲量在500nm以上；在最小的彎曲態電壓下，液晶層對應的光學延遲量大於或等於1/2波長。
6.如權利要求I所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統，其特徵在於，所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向與所述線偏振器的偏振方向成 45度或負45度；所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向與所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向相互垂直。
7.如權利要求I所述的雙液晶光閥單投影機式的立體投影系統，其特徵在於，所述偏振狀態轉換器為ー個四分之一波長延遲膜，其光軸方向與所述第一光學自補償彎曲型液晶光閥中的液晶分子長軸投影方向平行，延遲量範圍在120nm 150nm之間。
8.ー種投影機，其特徵在於，包括 用於將所述投影機的投影光線轉換為第一線偏振光的線偏振器； 第一光學自補償彎曲型液晶光閥，用於通過同步調製所述線偏振器的奇數幀次和偶數中貞次的輸出光，將從線偏振器透過的第一線偏振光轉化為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者不對第一線偏振光產生任何作用； 第二光學自補償彎曲型液晶光閥，用於通過同步調製所述線偏振器的奇數幀次和偶數幀次的輸出光，將經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥的第一線偏振光轉化成為與所述第一線偏振光偏振方向垂直的第二線偏振光，或者將經過第一光學自補償彎曲型液晶光閥的第二線偏振光迴轉為第一線偏振光； 偏振狀態轉換器，其位於所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥的出光側，用於將所述第二光學自補償彎曲型液晶光閥輸出的第一線偏振光和第二線偏振光分別轉換為左旋圓偏振光和右旋圓偏振光。
專利摘要本實用新型適用於立體投影技術領域，提供了一種雙液晶光閥單投影機的式立體投影系統，沿光路方向依次包括投影機、線偏振器、第一光學自補償彎曲型液晶光閥、第二光學自補償彎曲型液晶光閥、偏振狀態轉換器、投影屏幕、圓偏光眼鏡以及同步電路。本實用新型使用雙光學自補償彎曲型液晶光閥式的單投影機立體投影裝置，配合動態補償驅動技術，兩個光學自補償彎曲型液晶光閥可以高速調整光的偏振狀態，實現了更高幀頻率的立體投影，並且結構簡單，成本低廉，利用一臺投影機搭配兩個液晶光閥以及配套驅動電路，觀眾通過佩戴圓偏光眼鏡即可觀看立體投影。
文檔編號H04N13/00GK202631941SQ20122000730
公開日2012年12月26日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者李豔龍 申請人:深圳秋田微電子有限公司