[發明專利]用于立體投影的偏振轉換系統和方法

有效

• 申請號: 200880023761.1
• 申請日: 2008-05-09
• 公開（公告）號: CN101688940B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發明（設計）人: M·H·舒克;M·G·魯賓遜;G·D·夏普
• 申請（專利權）人: 瑞爾D股份有限公司
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30
• 代理公司: 北京嘉和天工知識產權代理事務所(普通合伙)11269
• 代理人: 嚴慎

背景

技術領域

本公開的實施方案總地涉及偏振編碼圖像的投影，并且，更具體地涉及用于將偏振編碼圖像傳送到投影屏幕的偏振轉換系統和方法。

背景技術

圖1是示意圖，圖示示例性保偏(polarization preserving)顯示系統100。所述顯示系統100包括投影屏幕102和偏振濾光眼鏡104。立體三維(3D)圖像是通過偏振濾光眼鏡104采用順序地顯示左和右透視圖像的單個保偏屏幕102來觀察的。偏振濾光眼鏡104含有交替正交偏振的兩個透鏡106和108。

3D圖像可以采用在投影儀的偏振控制編碼，并且采用偏振濾光眼鏡解碼左和右透視圖像而被合成(參見，如：共同擁有的授予Lenny Lipton等人的題為“Method andsystem employing a push-pull liquid crystal modulator(采用推拉液晶調制器的方法和系統)”的美國專利號4,792,850以及于2006年6月14日遞交的題為“Achromatic PolarizationSwitches(消色差偏振開關)”的美國專利申請序列號11/424,087，所述專利和專利申請兩者針對所有目的通過引用被整體并入本文)。

在投影透鏡之后的偏振控制的常規實現示于圖2中。從透鏡的輸出發出接近平行的光線(看起來似乎是源于所述透鏡之內的光瞳)，并且會聚以在遠端屏幕上形成光斑。圖2中的光線束A、B和C是在投影屏幕的底部、中部和上部形成光斑的束。如圖2中所描繪的，從投影透鏡發出的光被隨機地偏振化為S和P偏振光兩種。所述光通過線偏振器，導致在所述偏振器之后的單個偏振態。正交的偏振態被吸收(或被反射)，從而偏振器之后的光通量小于原始通量的50％(導致較暗淡的最終圖像)。偏振開關與圖像幀同步，并且從偏振開關出來的偏振態是交替的，在屏幕上產生交替正交偏振的圖像。偏振選擇眼鏡104允許一種偏振的圖像通過到左眼，并且正交偏振的圖像通過到右眼。通過對每只眼睛呈現不同的圖像，而可以合成3D圖像。

該系統目前在電影院中使用。然而，典型地，該系統設計卻有這樣的不利，即被偏振器吸收了多于50％的光，以及由此得到的圖像典型地較之傳統的2D影院暗淡50％以上。此外，時序(time-sequential)立體3D還減少了多于50％的亮度。較暗淡的圖像可以因此限制用于3D應用的影院的大小和/或為觀眾提供較不理想的觀看體驗。

發明內容

本公開針對上面提及的問題以及其他問題，提供用于立體投影的偏振轉換系統和方法。總地來說，偏振轉換系統將來自非偏振的圖像源的光分為第一偏振態(SOP)和正交的第二偏振態，并且在第一和第二光路上引導所述偏振光。所述光路中的僅一個上的光的偏振態被轉化為正交的態，從而兩個光路均具有相同的偏振態。偏振調制器將在所述第一和第二光路上的光時間調制為第一和第二輸出偏振態。第一和第二投影透鏡向投影屏幕引導在所述第一和第二光路上的光，以形成基本上重疊的偏振編碼圖像，所述偏振編碼圖像較之所引用的現有技術的系統亮得多。所述偏振編碼圖像可以采用具有適當的偏振濾光片的眼鏡來觀看。

根據一方面，用于向投影屏幕傳送偏振編碼圖像的偏振轉換系統包括第一投影透鏡、第二投影透鏡、偏振光束分束器(PBS)、反射元件和偏振調制器。PBS可操作來向第一光路上的第一投影透鏡傳送第一偏振態的光，并且還可操作來向第二光路反射第二偏振態的光。反射元件位于第二光路上，并且可操作來向第二投影透鏡反射光。偏振調制器可以位于第一和第二光路上。第一和第二投影透鏡可操作來向投影屏幕引導偏振編碼圖像。

在一些實施方案中，偏振調制器可以是位于第一和第二光路兩者上的單個單元。在其他實施方案中，偏振調制器可以包括一第一偏振開關和一第二偏振開關，每個偏振開關分別位于各自的第一和第二光路上。所述一個或兩個偏振開關可以位于所述投影透鏡之前或之后。

根據另一方面，用于投影偏振編碼立體圖像的方法包括在偏振光束分束器接收非偏振的圖像源光。所述方法包括在偏振光束分束器向位于第一光路上的投影透鏡傳送第一偏振態的圖像源光。所述方法還包括在偏振光束分束器向第二光路反射第二偏振態的圖像光。所述方法還包括在第二光路上向第二投影透鏡反射光。所述方法另外還包括將第一和第二光路中的一個上的光的偏振態旋轉到正交的偏振態。所述方法還包括在第一偏振輸出態和第二偏振輸出態之間時間調制在所述第一和第二光路上的光的偏振態。

參考前面的詳述，其他特征將是明顯的。

附圖說明