[发明专利]一种双照明系统的立体投影光机引擎

说明书

技术领域

本发明涉及用于产生三维效果的光学系统，特别是涉及一种双照明系统的立体投影光机引擎。

背景技术

近年来，反射式硅基液晶（Liquid Crystal on Silicon ，缩略词为LCOS）技术的成熟，使投影显示技术出现了巨大突破，成本的进一步降低，微型投影仪的出现，使投影仪市场从商务、教育领域逐渐投向了家庭个人的娱乐应用。立体影视市场的繁荣，进一步拓宽了立体家庭影院的市场。立体电视成本高，便携性差，微型立体投影是未来立体家庭影院的发展趋势。

       基于偏振光的立体投影技术的核心是偏振分光技术，用偏振分光装置将入射光束分离成偏振方向相互垂直的两路照明光束，经显示装置调制成带有图像信息的光束，观众带上偏振方向与图像光束偏振方向对应的眼镜即可看到立体图像。

       二维显示仅对通道的亮度、对比度等有要求，而双通道立体显示中，不但每个通道的亮度、对比度等需要满足显示要求，并且两路通道之间的串扰、一致性都需要达到要求。

       美国专利US7059728和中国专利CN1570704A均提出了仅使用一个偏振分光器和两块LCOS面板的三维投影显示装置，该偏振分光器中有一个偏振分光面，如图1所示。由于偏振分光器件的镀膜技术的限制，只能保证一路偏振光的偏振纯度可以达到实际显示需要的对比度要求，使两路的差异性和串扰都比较大，立体显示质量不好。

中国专利CN03803103.5公开了一种使用四个偏振分光面与两块LCOS面板的立体投影光机，四个偏振分光面呈米字型放置，两束LCOS照明光都经过了两次起偏，对比度提高。但在此专利中，两块LCOS分别调制s偏振态和p偏振态的照明光束。

中国专利CN1462895A “反射式液晶立体投影光机”， CN101162296A “偏振分光器及使用该偏振分光器的LCOS液晶立体投影系统”，分别公布了使用四个偏振分光面与两块LCOS面板的立体投影光机。其区别在于，四个偏振分光面分别呈米字型、平行型放置，分别如图2，图3所示。图2是专利CN1462895A公布的立体投影光机，两块用于旋转光束偏振态的白光波片都被放置同一路通道中，虽然可以通过在波片前后添加偏振片的方法，降低波片对对比度的影响，但这一通道的亮度也会因此降低，不易获得一致性好的两通道图像。图3为CN101162296A公布的立体投影光机，其关键器件——具有三个分光面的偏振分光器（Polarizing Beam Splitter ，缩略词为PBS），其实质是四块分光面平行放置的PBS的组合。两路通道的空间排布不对称，不易达到一致性要求。

以上专利提出的立体投影光机引擎都是使用一路照明系统，由分光/合光器件与偏振转换器件来控制两路照明的亮度、对比度及一致性参数，以求达到高的光能利用率。事实上，现有技术水平的偏振分光与转换器件并不能达到实际的参数指标要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种双照明系统的立体投影光机引擎。

本发明的双照明系统的立体投影光机引擎，包括光源组件、分光/合光系统和投影镜头，所述分光/合光系统包括偏振分束器、偏振转换器、第一反射式电光调制器和第二反射式电光调制器；所述偏振分束器包括第一宽波带偏振分束器、第二宽波带偏振分束器和第三宽波带偏振分束器；所述光源组件包括第一光源组件和第二光源组件；第一光源组件产生的光束经第一宽波带偏振分束器和第一反射式电光调制器调整后形成第一偏振光束，所述第一偏振光束透过所述第三宽波带偏振分束器后进入所述投影镜头；第二光源组件产生的光束经第二宽波带偏振分束器、第二反射式电光调制器和偏振转换器调整后形成偏振态与所述第一偏振光束的偏振态垂直的第二偏振光束；所述第二偏振光束经所述第三宽波带偏振分束器折射后进入所述投影镜头。

所述的光源组件是指可以出射自然光或者圆偏振光的照明光束的光源及附加的用于光束整形、均匀的光路组件。

所述的偏振分束器是指在整个白光波段内可以将入射光束分离成偏振态相互垂直，出射方向也相互垂直的两束光的光学器件。其可以是立方体的偏振分光棱镜，也可以是45度角放置的偏振分光片或其他能够实现上述功能的光学器件。优选偏振分光平片或立方体的偏振分光棱镜。

所述的偏振转换器是指在整个白光波段都起作用的偏振转换器，可以是一块白光波片，也可由多块只对部分波段起作用的波片叠加组成或其他具有该功能的光学器件。