[发明专利]一种高光效光调制装置及高光效立体投影系统

说明书

技术领域

本发明属于3D投影显示技术领域，尤其涉及一种高光效光调制装置及高光效立体投影系统，可以将投影机光线约70%左右的光线转换为偏振光线，从而提高立体投影装置的光利用率来增加投影画面的亮度。

背景技术

随着立体电影的普及，立体投影技术也得到了飞速发展。常见电影投影机以氙灯作为白光发光光源，以德州仪器的DMD芯片作为显示芯片，称之为DLP投影机，这类投影机的出射光线均为非偏振光。被动式立体电影设备分为单投影机立体设备和双投影机立体投影设备，这两种设备均采用分偏振的方式来实现左右眼图像的分离，从而实现3D效果。传统被动式立体电影设备一般都采用吸收型线偏光器件作为起偏器件，随着电影银幕的逐渐扩大，电影投影机的亮度也逐步提升。传统的吸收型线偏振器件由于工作原理的限制，使得近60%的光能量在吸收型线偏振器件上转化为热量；在使用高亮度的电影投影机时，传统吸收型线偏振器件的温度迅速上升，使得偏振器件的老化速度加快，光学性能明显变差，严重时强光束会将吸收型线偏振器件烧毁。同时，由于吸收型线偏振器件吸收了近60%的光能，使得整个立体投影装置的光利用率仅维持在40%左右，投影画面亮度大大降低。为了保持大银幕立体投影画面的亮度，影院不得不提升氙灯的功率，这就使得氙灯亮度衰减速度加剧，造成影院维护成本升高。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题在于提供一种高光效光调制装置，旨在减少偏振转换过程中的色散，增加投影光线的利用率和投影显示画面的亮度。

本发明是这样实现的，一种高光效光调制装置，包括一偏振分光器件，用于将入射光分为偏振态相互垂直的透射光束和反射光束；

在所述透射光束的光路上，所述高光效光调制装置还依次包括：第一线偏振器、第一四分之一波长延迟膜；

在所述反射光束的光路上，所述高光效光调制装置还依次包括：用于改变反射光束传播方向的反射镜、第二线偏振器、第二四分之一波长延迟膜；

在所述透射光束的光路或所述反射光束的光路上还设有用于将透射/反射光束的偏振态转变为垂直偏振态的偏振方向转换器件，所述偏振方向转换器件可位于第一线偏振器或第二线偏振器之前光路上的任一位置；

在所述透射光束的光路或所述反射光束的光路上还设有用于改变投影光束大小的透镜/透镜组。

进一步地，所述第一线偏振器的偏振轴方向与所述第二线偏振器的偏振轴方向相同，所述第一四分之一波长延迟膜与第二四分之一波长延迟所述膜的延迟轴方向相同；所述第一四分之一波长延迟膜的延迟轴与所述第一线偏振器的偏振轴的夹角为、以及所述第二四分之一波长延迟膜的延迟轴与所述第二线偏振器的偏振轴的夹角同时为45度或同时-45度；所述第一四分之一波长延迟膜和第二四分之一波长延迟膜为一体结构，所述第一线偏振器和第二线偏振器为一体结构

本发明所要解决的第二个技术问题在于提供一种高光效立体投影系统，包括一投影机、一偏振分光器件，所述偏振分光器件用于将来自投影机的投影光线分为偏振态相互垂直的透射光束和反射光束；

在所述透射光束的光路上，所述高光效立体投影系统还依次包括：第一线偏振器、用于按照帧顺序的方式将奇数帧线偏振光和偶数帧线偏振光调整为的偏振态相反的圆偏振光的第一液晶光阀型光调制器；

在所述反射光束的光路上，所述高光效立体投影系统还依次包括：用于改变反射光束传播方向的反射镜、第二线偏振器、用于按照帧顺序的方式将奇数帧线偏振光和偶数帧线偏振光调整为的偏振态相反的圆偏振光的第二液晶光阀型光调制器；

在所述透射光束的光路或所述反射光束的光路上还设有用于将透射/反射光束的偏振态转变为垂直偏振态的偏振方向转换器件，所述偏振方向转换器件可位于第一液晶光阀型光调制器/第二液晶光阀型光调制器之前光路上的任一位置；

在所述透射光束的光路或所述反射光束的光路上还设有用于改变投影光束大小的透镜/透镜组。

进一步地，所述偏振方向转换器件为扭曲型液晶器件。

进一步地，当所述透镜/透镜组位于反射光路时，所述透镜/透镜组位于第二线偏振器之前的任一位置；

所述透射光路上还包括用于使透射光束在金属幕上的成像位置向反射光束在金属幕上的成像位置的方向平移的楔形棱镜；所述反射镜的反射面放置的角度可使反射光束在金属幕上的成像位置与所述楔形棱镜作用过的透射光束在金属幕上的成像位置相重合；所述楔形棱镜位于所述第一线偏振器之前的任一位置。

进一步地，当所述透镜/透镜组位于透射光路时，所述透镜/透镜组位于第一线偏振器之前的任一位置；