[发明专利]具有短投射比的立体三维投影系统

说明书

本发明涉及时分多路复用立体3d投影系统，其中来自数字电影投影仪的像束通过偏振分束元件分离为具有第一偏振状态的一个初级像束和具有第二偏振状态的至少一个次级像束。偏振调制器被提供以便对其所述初级像束和次级像束中的每一个的偏振状态进行调制，并且偏振调制器被布置为使得所有左眼图像具有第一偏振调制状态，而所有右眼图像具有第二偏振调制状态。附加地，提供了一个单轴聚光透镜和至少一个单轴扩展透镜，以将其所述初级像束和次级像束中的每一个的光学路径长度最小化，从而使得与其他现有技术相比，根据本发明的所述立体3d投影系统能够与具有较短投射比的投影仪一起操作。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月11日提交的美国临时申请号62/570,924的优先权的权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及具有短投射比的立体三维(3d)投影系统，并且更具体地涉及时分多路复用立体3d投影系统，时分多路复用立体3d投影系统被设计为在与数字电影激光投影仪一起使用时，提供具有良好光学质量和屏幕上均匀性的立体3d图像。

背景技术

立体三维(3d)投影系统已使用了很多年。一种本领域已知的并且例如在日期为2006年1月23日的、题为“Achromatic Polarization Switches”的美国专利号US7528906B2中描述的技术描述了如何将偏振调制器放置在单透镜投影仪(例如，3芯片DLP数字电影投影仪等)的前部。

投影仪被布置为生成单个像束，该单个像束包括以通常为144Hz(赫兹)的高速度快速连续地交替的左眼图像和右眼图像。偏振调制器将光学偏振状态赋予由所述投影仪生成的图像，并且所述偏振调制器与所述投影仪同步地操作，以使得所有左眼图像具有第一圆偏振状态，并且使得所有右眼图像具有第二圆偏振状态，其中所述第一和第二圆偏振状态相互正交(即，具有相对的旋转方向，例如，所述第一光学状态包括顺时针或右旋圆偏振，所述第二光学状态包括逆时针或左旋圆偏振)。

此后，将所述左眼图像和右眼图像聚焦在诸如银幕或其他屏幕的保偏投影屏幕的表面上，从而使得能够通过利用无源圆偏振观测镜来观看时分多路复用立体3d图像。

此外，本领域技术人员将知道，所述偏振调制器可以包括堆叠在一起的至少一个或多个液晶元件来实现所需的电光切换特性。用于实现该指标的本领域已知的并且例如在日期为2005年12月6日的、题为“Enhanced ZScreen modulator techniques”的美国专利号US 7477206B2中描述的一种技术描述了所述偏振调制器如何可以包括以相互交叉的定向堆叠在一起的两个单独的pi单元液晶元件，使得第一pi单元中的表面对准指向器与其第二pi单元中的表面对准指向器正交。Pi单元液晶元件是本领域已知的，并且特征在于每个衬底上的表面对准指向器相互平行地对准。因此，在至少一种光学状态下，构成所述pi单元的液晶材料在所述衬底之间形成螺旋结构，螺旋结构的总扭转为180度(即，pi或π弧度)。关于pi单元液晶元件的设计和功能的详细描述可以在根据现有技术的文献中的其他地方找到。

此外，每个pi单元液晶元件可以例如在第一光学状态和第二光学状态之间快速切换，第一光学状态具有在以高电压(例如，25伏特)驱动时基本上等于零的光学延迟值，以将所述液晶材料切换到垂直纹理，第二光学状态具有在以低电压(例如，3伏特)驱动时基本上等于140nm(纳米)的光学延迟值，以将所述液晶材料切换到倾斜纹理。垂直纹理的特征在于所述液晶材料的分子轴基本垂直于所述衬底的表面对准，而倾斜纹理的特征在于所述分子轴与所述衬底基本平行地对准，并且此外所述液晶材料内的扭转基本上等于零。此外，所述pi单元液晶元件能够以大于通常250μs(微秒)的高速度在其第一光学状态和第二光学状态之间快速切换，因此在根据现有技术设计这样的偏振调制器时经常使用。