專利名稱：三維微型投影機模塊的制作方法
技術領域：
本發明屬于投影顯示技術領域，涉及一種能夠實現三維投影功能并且可安裝在移 動設備上的微型投影機模塊。
背景技術：
隨著生活質素的提高，人們不再滿足于單純的二維顯示，而是不斷追求身臨其境 的三維立體感受。但是由于三維顯示對技術要求高，一般只能在大型的電影院等地點觀看， 不能滿足人們的感官需求。現有的微型投影機模塊雖然能夠安裝在移動設備上以實現投影 功能，但是投影出來的都是二維圖像，同樣不能滿足人們對三維立體感受的需求。同時，現有的一些微型投影機采用一片微顯示芯片，只能利用一種偏振態光成像， 光的利用率較低。通過檢索，發現三篇同領域的相關專利文獻，1、一種基于高速投影機的全景視場 三維顯示裝置(CN101630066)，該裝置包括高速投影機、透射式定向散射屏、反射鏡系統、轉 動裝置、傳感器、轉動同步檢測模塊和上位機。高速投影機將三維物體水平360°全景視場 的組合圖像投影到高速旋轉的反射鏡系統上，圖像經反射鏡系統實現光路轉折后，投影到 固定的柱面的透射式定向散射屏上。透射式定向散射屏可控制出射光的發散角度，使得觀 察者的左右眼看到不同視角的圖像，實現三維物體在全景視場上的三維顯示。轉動同步檢 測模塊檢測轉動信號，并與上位機通信，確保組合圖像位置與旋轉反射鏡系統的位置同步。 本發明可實現觀察者在不同位置雙眼看到具有雙目視差的圖像，實現三維顯示。2、一種基 于多投影機旋轉屏的體三維顯示系統(CN101038421)，包括一旋轉屏，由電機帶動旋轉； 圖像處理裝置，在柱坐標系中將三維物體模型分解成一系列多角度的二維圖像并傳送給各 個投影機的數據處理單元；至少兩臺投影機，沿旋轉屏周圍擺放，將對應角度的一個二維圖 像同步投影在一個旋轉屏幕上，從而重構出與真實物體相似的三維圖像。采用本發明，可以 提高刷新率、分辨率及灰階，在現有的軟硬件技術水平上，能夠制造出成本更低，顯示效果 更好的體三維顯示裝置。3、一種用于采用形貌測量的測量方法對物體進行三維光學測量的 裝置用的投影機(CN1865847)，在該形貌測量的測量方法中攝取并分析處理被投影到物體 上的投影圖案的圖像，其中，投影機具有一個照射單元及一個用于投影結構光的、設置有投 影圖案的載體。此發明的任務這樣解決在該載體上設置一些呈重復的幾何單個結構的形 式的投影圖案，并且該帶有這些投影圖案的載體可這樣運動地設置，使得在運動和照射期 間投影圖案的所選出的區域移動到照射單元與物體之間的光路中并且通過運動模糊在物 體上呈現條紋形的圖案。上述三篇文獻雖然屬于同一領域，但解決的問題及技術方案完全不同。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種能夠實現三維投影功能的 三維微型投影機模塊。
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本發明的目的是這樣實現的一種三維微型投影機模塊，包括照明系統、偏振分光系統以及投影透鏡，在照明系 統的輸出光路上設置偏振分光系統，在偏振分光系統輸出光路上設置投影透鏡，其特征在 于在與照明系統相鄰的偏振分光系統一側安裝有一微顯示芯片，在與照明系統相對的偏 振分光系統一側安裝有另一片微顯示芯片，該兩個微顯示芯片相互垂直設置。而且，所述照明系統包括光源及聚光器件，其中光源為白光LED光源、紅綠藍三基 色LED光源、HID光源或Halogen光源的其中一種；聚光器件為復合拋物面聚光器或由兩片 透鏡組成的聚光透鏡組。而且，所述偏振分光系統為立體偏振射束分裂器或薄膜極性轉換系統。而且，所述微顯示芯片為彩色微顯示器或者單色微顯示器；微顯示芯片為彩色微 顯示器時采用的光源為白光LED光源、HID光源或Halogen光源，微顯示芯片為單色微顯示 器時采用的光源為紅綠藍三基色LED光源、HID光源加色輪或Halogen光源加色輪。而且，所述每一微顯示芯片前放置一片透鏡。本發明的優點和積極效果是1、本發明首先利用偏振分光系統將光分成兩束具有不同偏振態的偏振光，再利用 兩片微顯示芯片分別賦予這兩束偏振光以左右眼三維圖像信息，載有左右眼三維圖像信息 的兩束偏振光投射到屏幕上，實現了三維投影的功能；而且，該三維微型投影機模塊將偏振 分光系統分出的兩束具有不同偏振態的偏振光都加以利用，大大提高了光的利用率和投影亮度。2、本發明的所有組成部件均為微型化器件，可以嵌入手機、筆記本電腦、游戲機、 媒體播放器等移動設備中，使其成為三維移動投影設備，滿足人們對三維立體感受的需求。
圖1為本發明三維微型投影機模塊系統結構示意圖；圖2為本發明實施例2的系統結構示意圖；圖3為本發明實施例3的系統結構示意圖；圖4為本發明實施例4的系統結構示意圖；圖5為本發明實施例5的系統結構示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明進一步說明；下述實施例是說明性的，不是限定性的， 不能以下述實施例來限定本發明的保護范圍。實施例1 一種三維微型投影機模塊，參見圖1，包括照明系統lw、偏振分光系統2、兩片相鄰 垂直設置的微顯示芯片3和4，以及投影透鏡5。照明系統包括光源和聚光器件，在本實施 方式中，光源可以采用白光LED光源、HID光源或Halogen光源，聚光器件采用復合拋物面聚 光器。偏振分光系統采用立體偏振射束分裂器，該立體偏振射束分裂器可以將從照明系統 Iw射出的光分成s偏振光和ρ偏振光，并將s偏振光反射，ρ偏振光透射。兩片相鄰垂直設 置的微顯示芯片3、4均可采用彩色微顯示器，如彩色濾光型LCoS或DLP，其中微顯示芯片3設置于所述偏振分光系統2與照明系統Iw相鄰的一側，用于接收經偏振分光系統2分出并 反射的s偏振光；微顯示芯片4設置于所述偏振分光系統2與照明系統Iw相對的一側，用 于接收經偏振分光系統2分出并透射的ρ偏振光。微顯示芯片3對s偏振光進行調制并反 射，同時電子信號賦予這束光三維圖像中的左眼圖像信息，出射光為載有左眼圖像信息的P 偏振光；微顯示芯片4對ρ偏振光進行調制并反射，同時電子信號賦予這束光三維圖像中的 右眼圖像信息，出射光為載有右眼圖像信息的s偏振光。載有左眼圖像信息的ρ偏振光經 偏振分光系統2透射后進入投影透鏡5 ；載有右眼圖像信息的s偏振光經偏振分光系統2反 射后進入投影透鏡5。投影透鏡5接收載有左右眼圖像信息的ρ偏振光和s偏振光并把它 們投射到外部屏幕上形成三維圖像，人眼通過偏光眼鏡每只眼睛只能看到相應的偏振光圖 像，從而在視覺神經系統中產生立體感覺。實施例2 一種三維微型投影機模塊，參見圖2，包括照明系統、偏振分光系統2、兩片相鄰垂 直設置的微顯示芯片3和4，以及投影透鏡5。在本實施例中，照明系統包括紅光照明系統 Ir、綠光照明系統lg、藍光照明系統Ib以及交叉形合色棱鏡lx。該三色照明系統設置在交 叉形合色棱鏡Ix的三側。紅光照明系統Ir、綠光照明系統lg、藍光照明系統Ib均由LED 光源和聚光器件組成。紅光光束、綠光光束、藍光光束經交叉形合色棱鏡Ix后被合成為一 束光并進入偏振分光系統2中。兩片相鄰垂直設置的微顯示芯片3、4均可采用單色微顯示 器，如色序型LCoS或DLP。本實施例采用紅、綠、藍三色光源，色彩表現力及光利用效率都可 以得到大幅提升。其他同于實施例1實施例3 一種三維微型投影機模塊，參見圖3，包括照明系統、偏振分光系統2、兩片相鄰垂 直設置的微顯示芯片3和4，以及投影透鏡5。照明系統包括光源組件1和色輪Is。光源 組件包括光源和聚光器件。本實施例與實施例1的不同點在于色輪Is設置于光源組件1 的輸出光路上，并將從光源組件1射出的白光分成紅、綠、藍三色光。紅、綠、藍三色光束再 順序進入偏振分光系統2中，兩片相鄰垂直設置的微顯示芯片3、4均可采用單色微顯示器， 如色序型LCoS或DLP。本實施例將白光用色輪分成紅、綠、藍三色光，可以用較低的驅動功 率得到具有較高色彩表現力的圖像。其他同于實施例1實施例4 一種三維微型投影機模塊，參見圖4，本實施例類似于實施例1，包括照明系統lw、 偏振分光系統2、兩片相鄰垂直設置的微顯示芯片3和4，以及投影透鏡5。區別在于，本實 施例中聚光器件采用由兩片透鏡組成的聚光透鏡組，聚光效率更高且易制備；偏振分光系 統2采用薄膜極性轉換系統，可節省成本。該薄膜極性轉換系統將從照明系統Iw射出的光 分成s偏振光和ρ偏振光，并將s偏振光反射，ρ偏振光透射。微顯示芯片3接收經偏振分 光系統2分出并反射的s偏振光；微顯示芯片4接收經偏振分光系統2分出并透射的ρ偏 振光。其他同于實施例1實施例5
一種三維微型投影機模塊，參見圖5，本實施例類似于實施例4，包括照明系統lw、 偏振分光系統2、兩個相鄰垂直設置的微顯示芯片組件3和4，以及投影透鏡5。區別在于， 本實施例中微顯示芯片組件包括一片微顯示芯片及一片透鏡，透鏡置于微顯示芯片前，用 于增大芯片入射光束的入光量，提高光的利用效率。此兩個微顯示芯片組件3和4相鄰垂直 放置其中微顯示芯片組件3設置于所述偏振分光系統2與照明系統Iw相鄰的一側，用于 接收經偏振分光系統2分出并反射的s偏振光；微顯示芯片組件4設置于所述偏振分光系 統2與照明系統Iw相對的一側，用于接收經偏振分光系統2分出并透射的ρ偏振光。微顯 示芯片組件3中的透鏡增大s偏振光對于芯片的入射角，從而增大芯片入射光束的入光量， 微顯示芯片對s偏振光進行調制并反射，同時電子信號賦予這束光三維圖像中的左眼圖像 信息，出射光為載有左眼圖像信息的P偏振光；微顯示芯片組件4中的透鏡增大ρ偏振光對 于芯片的入射角，從而增大芯片入射光束的入光量，微顯示芯片對P偏振光進行調制并反 射，同時電子信號賦予這束光三維圖像中的右眼圖像信息，出射光為載有右眼圖像信息的s 偏振光。其他同于實施例4上面已詳細說明了本發明的幾項較好的實施方式。本發明中采用的照明系統、偏 振分光系統、微顯示芯片和投影透鏡均為微型化器件，可以實現三維微型投影機模塊微型 化的需求。本發明上述的各個部件已為現有技術，因此沒有給出各個部件的具體結構。本 發明采用了兩片相鄰垂直設置的微顯示芯片一片微顯示芯片賦予一種偏振態的光三維圖 像中的左眼圖像信息，另一片微顯示芯片賦予另一種偏振態的光三維圖像中的右眼圖像信 息；兩束偏振光經投影透鏡在外部屏幕上形成三維圖像，人眼通過偏光眼鏡就可以在視覺 神經系統中產生立體感覺，從而實現了三維微型投影機模塊三維投影的功能，同時，本發明 充分利用了經偏振分光系統分出的P偏振光和S偏振光這兩種不同偏振態的光，大大提高 了光的利用率和投影亮度。以上具體實施方式
中，實施例1結構最為簡單，實施例2色彩表現力及光利用效率 都可以得到大幅提升，實施例3可以用較低的驅動功率得到具有較高色彩表現力的圖像， 實施例4聚光效率更高，更易制備，且成本低，實施例5除具有實施例4的優點外，進一步提 高了光的利用效率。可見本發明中所有實施方式中的微型投影機模塊設計都可以實現具有 高色彩表現力、高光效的三維投影功能。本發明的三維微型投影機模塊非常適合嵌入手機，筆記本電腦，游戲機，媒體播放 器等移動設備中，使其成為三維移動投影設備，滿足人們對三維立體感受的需求。本發明的工作原理是本發明將微型投影顯示技術與三維成像技術相結合，采用了兩片相鄰垂直設置的 微顯示芯片一片微顯示芯片接收經偏振分光系統分出的s偏振光并對它進行調制，同時 電子信號賦予這束光三維圖像中的左眼圖像信息，出射光為載有左眼圖像信息的P偏振 光；另一片微顯示芯片接收經偏振分光系統分出的P偏振光并對它進行調制，同時電子信 號賦予這束光三維圖像中的右眼圖像信息，出射光為載有右眼圖像信息的s偏振光；載有 左右眼圖像信息的P偏振光和s偏振光經投影透鏡投射到外部屏幕上形成三維圖像，人眼 通過偏光眼鏡每只眼睛只能看到相應的偏振光圖像，從而在視覺神經系統中產生立體感 覺。該投影機模塊不僅能夠實現三維投影功能，而且充分利用了經偏振分光系統分出的P偏振光和s偏振光這兩種不同偏振態的光，大大提高了光的利用率和投影亮度。
本發明的范圍并不限于以上所述之實施方式，還包括將照明系統、偏振分光系統、 微顯示芯片和投影透鏡等按照不同方式組合所形成的微型投影機模塊。凡依照本發明之形 狀、結構所做的變化均包含在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種三維微型投影機模塊，包括照明系統、偏振分光系統以及投影透鏡，在照明系統 的輸出光路上設置偏振分光系統，在偏振分光系統輸出光路上設置投影透鏡，其特征在于 在與照明系統相鄰的偏振分光系統一側安裝有一微顯示芯片，在與照明系統相對的偏振分 光系統一側安裝有另一片微顯示芯片，該兩個微顯示芯片相互垂直設置。
2.根據權利要求1所述的三維微型投影機模塊，其特征在于所述照明系統包括光源 及聚光器件，其中光源為白光LED光源、紅綠藍三基色LED光源、HID光源或Halogen光源 的其中一種；聚光器件為復合拋物面聚光器，或由兩片透鏡組成的聚光透鏡組。
3.根據權利要求1所述的三維微型投影機模塊，其特征在于所述偏振分光系統為立 體偏振射束分裂器或薄膜極性轉換系統。
4.根據權利要求1所述的三維微型投影機模塊，其特征在于所述微顯示芯片為彩色 微顯示器或者單色微顯示器；微顯示芯片為彩色微顯示器時采用的光源為白光LED光源、 HID光源或Halogen光源，微顯示芯片為單色微顯示器時采用的光源為紅綠藍三基色LED光 源、HID光源加色輪或Halogen光源加色輪。
5.根據權利要求1或4所述的三維微型投影機模塊，其特征在于所述每一微顯示芯 片前放置一片透鏡。
全文摘要
本發明涉及一種三維微型投影機模塊，包括照明系統、偏振分光系統以及投影透鏡，在照明系統的輸出光路上設置偏振分光系統，在偏振分光系統輸出光路上設置投影透鏡，其特征在于在與照明系統相鄰的偏振分光系統一側安裝有一微顯示芯片，在與照明系統相對的偏振分光系統一側安裝有另一片微顯示芯片，該兩個微顯示芯片垂直設置。本發明利用兩片微顯示芯片分別賦予這兩束偏振光以左右眼三維圖像信息，實現了三維投影的功能；而且，該三維微型投影機模塊將偏振分光系統分出的兩束具有不同偏振態的偏振光都加以利用，大大提高了光的利用率和投影亮度；同時所有組成部件均為微型化器件，可以嵌入手機、筆記本電腦、游戲機、媒體播放器等移動設備中，使其成為三維移動投影設備，滿足人們對三維立體感受的需求。
文檔編號G02B27/28GK102004388SQ20101050979
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者張寶龍, 李丹 申請人:天津峰景光電科技有限公司