[实用新型]用于立体投影的光学系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及3D立体投影显示领域，更具体地涉及一种用于立体投影的光学系统，该光学系统可将自然光97%以上的能量极化为线偏振光，大大提高画面亮度和立体显示逼真度。

背景技术

随着2009年阿凡达3D立体电影的首映，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，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，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，这将会导致偏振片升温，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。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种用于立体投影的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。

解决本实用新型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，其包括物图像和放映物镜，所述光学系统具有透射光路和反射光路；在所述透射光路上，所述光学系统包括一极化分光器和第一液晶可变位相延迟器；在所述反射光路上，所述光学系统包括所述极化分光器、第一透镜或透镜组、第二透镜或透镜组、具有转像作用的平面反射镜以及第二液晶可变位相延迟器；其中，所述极化分光器包括第一三角棱镜、第二三角棱镜、第一平板玻璃和第二平板玻璃；所述极化分光器将输入的自然光在透射光路中输出P光或S光，同时在反射光路中输出P光或S光，使两光路具有同一偏振态；在所述反射光路中的第一透镜或透镜组和第二透镜或透镜组构成变焦透镜组，可使反射光路在银幕上的像放大或缩小，使其垂轴放大率与所述透射光路一致；在所述反射光路中，通过调节所述平面反射镜、第一透镜或透镜组和第二透镜或透镜组使两路画面完全重合；在所述透射光路中的所述第一液晶可变位相延迟器和在所述反射光路中的所述第二液晶可变位相延迟器都是使输入的线偏振光产生双折射效应，利用电压控制液晶分子的扭转角度以达到输出o光与e光任意位相差值。

在本实用新型的光学系统中，优选地，所述第一透镜或透镜组和第二透镜或透镜组放置在透射光路的极化分光器与第二液晶可变位相延迟器之间，以构成变焦透镜组使两路画面等大重合。

在本实用新型的光学系统中，优选地，所述第一三角棱镜的斜面和所述第二三角棱镜的斜面相互贴合，所述第一平板玻璃与所述第一三角棱镜的出光面相互贴合，所述第二平板玻璃与所述第二三角棱镜的出光面相互贴合。

在本实用新型的光学系统中，优选地，所述第一三角棱镜、第二三角棱镜、第一平板玻璃和第二平板玻璃的通光表面均镀多层介质膜。

在本实用新型的光学系统中，优选地，所述平面反射镜基板采用化学和物理稳定性佳的光学玻璃，在所述光学玻璃的超光滑表面上镀金属介质膜。