[发明专利]具有改进的光效水平的立体3D投影系统

说明书

一种时分复用立体3d投影系统，其包括：分束元件，用以将单镜头投影机所产生的随机偏振像束分割为具有第一线偏振状态的一个主像束、以及均具有第二线偏振状态的两个辅像束。所述偏振状态是相互正交的。所述主像束和所述辅像束重新组合以在偏振保持投影屏幕的表面上形成完整的图像。存在用于在左旋圆偏振状态和右旋圆偏振状态之间调制所述第一线偏振状态和所述第二线偏振状态的偏振调制器。在位于所述偏振调制器和所述投影屏幕之间的主像束或辅像束的光路中存在对比度增强膜。该对比度增强膜包括扰动所述像束的圆偏振状态、并且具有大致等于140nm、270nm或540nm的面内延迟值的至少三个单轴拉伸延迟膜的堆叠体。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年6月25日提交的美国申请14/750,227的提交日的权益，上述文献的全部内容通过引用而包含于此。

技术领域

本发明涉及一种立体3d投影系统，其提供改进的光效水平并且被设计为使用单镜头投影机连同偏振分束器、偏振调制器、银幕和被动式圆偏振观看护目镜一起来提供时分复用立体3d图像。

背景技术

立体3d投影系统已经使用了许多年。本领域已知且例如在日期为2006年12月28日并且标题为“Achromatic Polarization Switches”的美国专利2006/0291053A1中所述的一种技术描述了如何能够在诸如3片式DLP数字电影投影机等的单镜头投影机的前面放置偏振调制器。

投影机被布置为以通常为144Hz的高速产生包括一系列交替的左眼图像和右眼图像的单光束。然后，偏振调制器将光学偏振状态赋予所述投影机所产生的图像，并且所述偏振调制器与所述投影机同步工作以确保所有的左眼图像具有第一圆偏振状态、并且所有的右眼图像具有第二圆偏振状态，其中所述第一圆偏振状态和所述第二圆偏振状态是相互正交的(即，具有相反的圆形旋转方向)。

此后，所述左眼图像和所述右眼图像聚焦到诸如银幕等的偏振保持投影屏幕的表面上，从而使得能够通过利用被动式圆偏振观看护目镜(passive circular-polarizedviewing-goggle)来观看时分复用立体3d图像。

而且，本领域技术人员将会知道，所述偏振调制器可以包括堆叠在一起以实现所需的电光切换特性的至少一个或多个液晶元件。本领域已知且例如在日期为2010年7月20并且标题为“Enhanced ZScreen modulator techniques”的美国专利7,760,157B2中所述的一种技术描述了所述偏振调制器可以如何包括以取向相互交叉的方式堆叠在一起的两个单独的液晶pi单元(pi-cell)。Pi单元液晶元件是本领域已知的，并且其特征在于各基板上的表面对准导向器相互平行并且在同一方向上对准。因此，在至少一个光学状态中，所述pi单元中的液晶材料在所述基板之间形成具有180度(即，pi或π弧度)整体扭曲的螺旋结构。pi单元的设计和功能的详细说明可以在根据现有技术的文献中的其它各处找到。

在这种情况下，各pi单元可以例如在以下两种光学状态之间快速切换：在以高压(例如，25伏)驱动以将液晶材料切换为垂直配向纹理时具有主要为零的光学延迟的第一光学状态、和在以低压(例如，3伏)驱动以将液晶材料切换为具有主要为零度的扭曲的展曲纹理时具有接近于140nm(纳米)的光学延迟的第二光学状态。而且，所述pi单元能够以通常大于350μs(微妙)的速度在所述第一光学状态和所述第二光学状态之间快速切换，并因此经常在设计根据现有技术的这种偏振调制器产品时使用。

此外，本领域技术人员将已知，在所述pi单元处于具有接近于140nm的延迟值的光学状态时，所述pi单元构成可见光波长区域的中央部分所用的光学四分之一波片(QWP)并且因此将把线偏振的可见光直接转换为圆偏振。