[发明专利]一种用于立体投影的光学系统

说明书

技术领域

本发明涉及3D立体投影显示领域，更具体地涉及一种用于立体投影的分色极化合束变焦光学系统。

背景技术

随着2009年《阿凡达》3D立体电影在全球的热映，到《暮光之城3：月食》的人气爆炸，世界大范围内均响起3D热潮，目前大部分影院均支持3D播放，其中以显示芯片为德州仪器DMD（Digital Micro mirror Device，数字微镜元件）的DLP(Digital Light Procession，即数字光处理)放映机为大多数影院所采用。由于其所用光源为氙灯，所发出的光线为自然光，即偏振态为随机产生的，而实现立体显示需要将其极化为线偏振光，然后用液晶可变位相延迟器（Liquid Crystal Variable Retarder，简称LCVR）对其进行调制，然后左右眼图像分时进入左右眼，以达到立体显示的效果。由于传统产生线偏振光的方法是在投影物镜前直接加入二向色性偏振片，二向色性偏振片会对平行于吸收轴的电矢量光线进行吸收，即将有55%以上的光能量被偏振片吸收、反射和散射，这将大大降低银幕的显示亮度。

由于放映机持续播放画面，即出射的55%以上光能量会持续被偏振片吸收、反射和散射，这将会导致偏振片材料吸收大量光能导致升温，其偏振度等性能会降低，甚至导致损坏。而且一般偏振片会附在液晶可变位相延迟器表面，这将导致液晶盒中的液晶分子也会吸收大部分热量，而液晶分子是对温度非常敏感的物质，这将会影响其双折射系数，导致其极化o，e光的光程差也会改变甚至失效，进而影响银幕显示的立体画面效果。

由于能量损失55%以上，为了提高显示亮度，影院会采用更高功率的氙灯，大大提高了成本，而且更高的氙灯功率，将会导致更多的能量被偏振片吸收，使偏振片和液晶盒更容易损坏。而偏振片的偏振度等参数急剧下降，将使左右眼画面串扰加剧，3D立体显示效果大大下降，这将会陷入恶性循环的怪圈。而氙灯功率的提高，其寿命会大大缩短，影院将会更为频繁地更换氙灯，运营成本也将大大提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于立体投影的分色极化分光合束变焦的光学系统，该光学系统使投影物镜出射的光能尽量多地转化成偏振光，比只用二向色性偏振片和液晶可变位相延迟器（LCVR）的系统亮度要提高100%以上。

解决本发明的技术问题所采用的技术方案是：提供一种用于立体投影的光学系统，其包括物图像、放映物镜或投影物镜，所述光学系统还包括分色棱镜、从所述放映物镜或投影物镜出射的光束通过所述分色棱镜分裂形成绿色光路、红色光路及蓝色光路；

在所述绿色光路里，所述光学系统进一步包括三角棱镜、绿光极化分光器、绿光变焦透镜组固定组、绿光变焦透镜组变焦组、绿光变焦透镜组补偿组、四分之一波片、平面反射镜；

在所述红色光路里，所述光学系统进一步依次包括红光极化分光器、红光变焦透镜组固定组、红光变焦透镜组变焦组、红光变焦透镜组补偿组、四分之一波片、平面反射镜；

在所述蓝色光路里，所述光学系统进一步依次包括蓝光极化分光器、蓝光变焦透镜组固定组、蓝光变焦透镜组变焦组、蓝光变焦透镜组补偿组、四分之一波片、平面反射镜；及

液晶可变位相延迟器；

其中，在所述绿色光路里光束被所述绿光极化分光器极化后最终输出同一偏振态的两个子光路，在所述红色光路里光束被所述红光极化分光器极化后最终输出同一偏振态的两个子光路，在所述蓝色光路里光束被所述蓝光极化分光器极化后最终输出同一偏振态的两个子光路，这六个子光路同步分时被所述液晶可变位相延迟器极化调制为左圆偏振光和右圆偏振光。

在本发明的光学系统中，优选地，所述分色棱镜由四个大小一致的三角棱镜构成，且三角棱镜的每一通光表面均镀多层介质膜。

在本发明的光学系统中，优选地，所述介质膜的材料为氟化镁、二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、或二氧化锆。

在本发明的光学系统中，优选地，所述三角棱镜在斜面上镀有起转向作用的内反射膜。