[發明專利]一種具有保持投影光偏振狀態的投影屏幕

在審

• 申請號: 202010587632.8
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號: CN111610689A
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 王勇競;鄭港;張喜玉;周永業
• 申請（專利權）人: 深圳光子晶體科技有限公司;深圳市時代華影科技股份有限公司
• 主分類號: G03B21/604
• 分類號: G03B21/604;G03B21/60
• 代理公司: 深圳市中科創為專利代理有限公司 44384
• 代理人: 譚雪婷;彭西洋

本發明公開一種具有保持投影光偏振狀態的投影屏幕，包括若干投影屏幕單元，每一所述投影屏幕單元包括至少兩層的光學層狀結構，每一光學層狀結構的相位變化可以由其他層補償。每一層所述光學層狀結構的材質設置為光學介質膜和/或金屬膜。本發明通過設置至少兩層的光學層狀結構，通過對構成每一層光學層狀結構的介質的材質選擇和厚度設計，可以起到相位補償的作用，使得一層光學層狀結構產生的相位和振幅的變化，可以被其它層光學層狀結構補償，從而可以保持出射光的偏振態與入射光的偏振態相一致，保偏率可以做到200：1到2000：1或以上，典型的保偏率為1000：1；如此，可以大大消除3D電影的重影，降低眩暈感，提高3D觀影體驗。

技術領域

本發明涉及3D顯示技術領域，尤其涉及一種具有保持投影光偏振狀態的投影屏幕。

背景技術

3D電影院給人們提供了更接近現實的觀影體驗，近年來其已經成為電影院的主流。3D電影院的實現方式一般是用一臺或者兩臺投影機，通過增加偏振片或者偏振轉換裝置，投影出分別給左眼和右眼觀看的畫面。左右眼的畫面圖像偏振狀態不同，屏幕散射和反射來自投影機的光，觀眾通過戴偏振眼鏡來區分左眼和右眼的圖像，使得左眼只看到左眼圖像，右眼只看到右眼圖像，人腦不斷地在處理左眼和右眼看到的圖像，產生立體感形成3D視覺。

3D投影屏幕一般是用金屬銀幕，在基材上涂布金屬反射層，一般是金屬粉末或者金屬片狀，它既有一定的角度分布，使得屏幕有一定的視角范圍，在不同角度上觀眾可以看得見，又可以保證反射光線的偏振狀態。但是，光線在任意界面上反射時，都會產生一定的退偏作用。這一退偏作用主要來源于幾種完全不同的物理機制，具體如圖1-3所示：

第一、相位退偏。光在反射時，任何介質都會附加一個相位，無論是透明材質還是金屬材質，p線偏振光和s線偏振光的偏振均會被附加一個不同相位變化Δ，如圖1A和圖1B所示。值得注意的是，對于光學多層介質膜的反射，在小于一定角度時，相位變化Δ是一個常數π；對于金屬鍍膜，這一相位的變化Δ是一個變量，這一相位變化使得入射的線偏光的偏振狀態發生了變化，即產生了光線的退偏。

第二、振幅退偏。光線I的在任何表面上反射時，除了對正入射的光線，其它角度的光線反射時，表面對p線偏振光和s線偏振光具有不同的反射率，p線偏振光和s線偏振光經過反射之后反射光O變成P’和S’，如圖2所示。雖然反射光的相位沒有變化，但是由于p線偏振光和s線偏振光的振幅發生了變化，P’和S’最終也會合成一個偏正態發生變化的光線，即產生了退偏。

第三、幾何退偏。光線在反射時，有時雖然對于光線隨線坐標系而言，其偏振態沒有發生變化，但是對絕對坐標系，實際上它的空間矢量偏振已經發生變化，這種偏振態的變化，在多次反射的情況下，可以變成光的偏振方向的變化。圖3給出了一種極端情況，雖然每一次的反射都是理想的反射，沒有附加任何相位變化和振幅變化，但是光線經過三次反射后，偏振狀態被旋轉了90度。

目前的3D投影屏幕對反射光線都有一定的退偏，尤其是在大角度的情況：例如，投影機為左眼投射的圖像，有一個特定的偏振方向，比如左旋光，當它投射到3D投影屏幕時，基于半波延遲，反射光大部分為右旋圓偏振光，少部分因為退偏，變成了左旋圓偏振光，這就使得投影光的偏振態在屏幕上發生了變化，右眼不但看到右眼的圖像，還會看到少部分左眼的圖像，在屏幕上產生重影，觀者容易產生眩暈感，大大降低了3D影院的觀影體驗。目前一般的3D投影屏幕，其偏振保持率只有100：1，即1％的左眼圖像的偏振光變成另外一個偏振，被右眼所看到，用戶體驗不好。少數高端屏幕，其偏振保持率可以接近800：1。市場上急需一種可以保持投影光線偏振狀態而不產生重影的3D投影屏幕。

因此，現有技術存在缺陷，需要改進。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種具有保持投影光偏振狀態，保偏率可以達到200：1到2000：1或以上，可以大大消除3D電影的重影，降低眩暈感，提高3D觀影體驗的投影屏幕。