一种高光效无彩带起偏装置
阅读说明：本技术 一种高光效无彩带起偏装置 (High light efficiency does not have colored ribbon device of polarizing ) 是由 高逸 阮仕叠 龚杰 于 2021-01-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高光效无彩带起偏装置,用于对入射播放画面光束进行立体投射,包括棱镜结构主体,棱镜结构主体包括用于将入射播放画面光束分解成第一偏振态及第二偏振态的第一分光膜层、第二分光膜层及用于接收入射播放画面光束的入射窗口,第一分光膜层与第二分光膜层在棱镜结构主体内部交接,第一分光膜层包括第一入分光部及第二分光部,第二分光膜层包括第三分光部及第四分光部,入射窗口由第二分光部及第四分光部围合而成。实施本发明,解决了现有技术中光路结构对于较近投影屏幕无法有效调焦的问题,同时避免了现有技术中投影屏幕中间出现的彩带问题。(The invention discloses a high-light-efficiency non-colored-band polarizing device, which is used for performing three-dimensional projection on an incident playing picture light beam and comprises a prism structure main body, wherein the prism structure main body comprises a first light splitting film layer, a second light splitting film layer and an incident window, the first light splitting film layer and the second light splitting film layer are used for decomposing the incident playing picture light beam into a first polarization state and a second polarization state, the incident window is used for receiving the incident playing picture light beam, the first light splitting film layer and the second light splitting film layer are connected in the prism structure main body, the first light splitting film layer comprises a first light incident part and a second light incident part, the second light splitting film layer comprises a third light incident part and a fourth light incident part, and the incident window is formed by the second light incident. By implementing the invention, the problem that the light path structure in the prior art cannot effectively focus a nearer projection screen is solved, and the problem of a color ribbon appearing in the middle of the projection screen in the prior art is avoided.)
技术领域
本发明涉及立体投影技术领域，特别涉及一种低成本、可近距离调焦的高光效无彩带起偏装置。
背景技术
现有的放映机光源发出的光为自然光，不显示偏振性，而实现立体显示需要将其极化为线偏振态的光，然后用液晶可变位相延迟器(Liquid Crystal VariableRetarder，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态的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。
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。
在播放画面光的透射光路上，增设极化分光结构和透镜结构，相对于已有技术的偏振分束器，极化分光结构优势在于可使透射光束和反射光束离开极化分光器后具有同一偏振态，且在可见波段的透过率和反射率远远高于普通偏振分束器。
现有的极化分光结构包含1个钝角为156±2度的钝角三角棱镜、1个等腰直角棱镜、2个相同的锐角三角棱镜和上反射镜及下反射镜，透镜结构由一个半凹透镜31和一个凸透镜32组成的透镜组件。
但是上述分光结构整体体积过大，导致生产安装成本过高，使其小投射比版价格过高体积过大，实用价值低，照射膜层时偏角过大，降低分光效率，影响光效，同时现有三光路结构在空间上分离入射光在屏幕中间会有彩带出现影响观感，而且透镜组需要根据实际屏幕距离调焦，对于特别近的投影屏，难以完成调焦。
发明内容
针对现有的分光结构整体体积过大，导致生产安装成本过高，使其小投射比版价格过高体积过大，同时现有三光路结构在屏幕中间会有彩带出现，且透镜组需要根据实际屏幕距离调整，对于特别近的投影屏，难以完成调焦。
针对上述问题，提出一种高光效无彩带起偏装置，通过设置两个分光膜层，分别将入射播放画面光束分解成第一偏振态的光和第二偏振态的光，并分别对所述第一偏振态的光、第二偏振态的光进行反射，由于两光路光程近于相等且简单可调，解决了现有技术中光路结构对于较近投影屏幕无法有效调焦的问题，偏振态的光被分为光程差相近的两部分，且可以通过简单的调整反射镜间距达到调重合目的，可以适配投影仪支持的任意距离，包括极近距离。同时不同偏振态的光整体上进行分离，没有从空间上先行分离的过程，避免了现有技术中投影屏幕中间出现的彩带问题。
一种高光效无彩带起偏装置，用于对入射播放画面光束进行立体投射，包括：
线偏振器；
偏振调制器；
棱镜结构主体；
所述棱镜结构主体包括用于将所述入射播放画面光束分解成第一偏振态及第二偏振态的第一分光膜层、第二分光膜层及用于接收所述入射播放画面光束的入射窗口，所述第一分光膜层与所述第二分光膜层在所述结构主体内部垂直交接，所述第一分光膜层包括第一入分光部及第二分光部，所述第二分光膜层包括第三分光部及第四分光部。
结合本发明所述的高光效无彩带起偏装置，第一种可能的实施方式中，所述第一分光膜层与所述第二分光膜层为矩形，且在对角线处交接。
结合本发明所述的第一种可能的实施方式，第二种可能的实施方式中，所述第一分光部、第三分光部设置在所述棱镜结构主体内侧，所述第二分光部、第四分光部分别由所述第一分光部、第三分光部延伸到外侧，所述入射窗口由所述第二分光部及第四分光部围合而成。
结合本发明所述的第一种可能的实施方式，第三种可能的实施方式中，所述棱镜结构主体为高折射率玻璃棱镜，所述第一分光膜层与所述第二分光膜层成型在所述棱镜结构主体内部。
结合本发明所述的第一种可能的实施方式，第四种可能的实施方式中，所述第一分光膜层与所述第二分光膜层为分光平面，在所述分光平面前和/或后侧设有空气夹层。
结合本发明所述的第一种可能的实施方式，第五种可能的实施方式中，所述第一分光膜层为以所述棱镜结构主体侧面矩形对角线为宽边的矩形结构，所述第二分光膜层为以所述棱镜结构主体底面矩形对角线为长边的矩形结构，所述第一分光膜层与所述第二分光膜层在对角线处交接。
结合本发明所述的高光效无彩带起偏装置，第六种可能的实施方式中，所述第二分光部、第四分光部用于将所述入射播放画面光束分解成第一偏振态、第二偏振态并将所述第一偏振态的光进行反射，获得第一反射光，所述第一分光部、第三分光部用于将所述第二偏振态的光进行反射，获得第二反射光。
结合本发明所述的高光效无彩带起偏装置，第七种可能的实施方式中，所述起偏装置还包括用于将所述第一偏振态的光反射至线偏振器的第一反射部及用于将所述第二偏振态的光反射至线偏振器的第二反射部。
结合本发明所述的高光效无彩带起偏装置，第八种可能的实施方式中，所述第一反射部设置在所述起偏装置的左侧和/或右侧，所述第二反射部设置在所述起偏装置的上侧和/或下侧。
结合本发明所述的高光效无彩带起偏装置，第九种可能的实施方式中，所述棱镜结构主体还包括遮挡屏，用于过滤透射的杂光。
实施本发明所述的高光效无彩带起偏装置，通过设置两个分光膜层，分别将入射播放画面光束分解成第一偏振态的光和第二偏振态的光，并分别对所述第一偏振态的光、第二偏振态的光进行反射，解决了现有技术中光路结构对于较近投影屏幕无法有效调焦的问题，偏振态的光被分为光程差相近的两部分，且可以通过简单的调整反射镜间距达到调重合目的，可以适配投影仪支持的任意距离，包括极近距离。同时通过对入射光整体的分解和两次反射，避免了现有技术中投影屏幕中间出现的彩带问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明中高光效无彩带起偏装置中棱镜结构主体主视图示意图；
图2是本发明中高光效无彩带起偏装置中棱镜结构主体俯视图示意图；
图3是本发明中高光效无彩带起偏装置中棱镜结构主体侧面图示意图；
图4是本发明中高光效无彩带起偏装置中棱镜结构主体立体图光线1示意图；
图5是本发明中高光效无彩带起偏装置中棱镜结构主体立体图光线2示意图；
图6是本发明中高光效无彩带起偏装置立体图示意图；
图7是本发明中高光效无彩带起偏装置俯视图示意图；
附图中各数字所指代的部位名称为：100——起偏装置、101——棱镜结构主体、110——入射窗口、120——第一分光膜层、121——第二分光部、122——第一分光部、130——第二分光膜层、131——第四分光部、132——第三分光部、200——第一反射部、300——第二反射部、400——线偏振器、410——第一线偏振器、420——第二线偏振器、500——偏振调制器、510——第一偏振调制器、520——第二偏振调制器。
具体实施方式
下面将结合发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
现有的分光结构整体体积过大，导致生产安装成本过高，使其小投射比版价格过高体积过大，同时现有三光路结构在屏幕中间会有彩带出现，透镜组需要根据实际屏幕距离调整，对于特别近的投影屏，难以完成调焦。
针对上述问题，提出一种高光效无彩带起偏装置100，如图1-3，图1是本发明中高光效无彩带起偏装置100中棱镜结构主体101主视图示意图，图2是本发明中高光效无彩带起偏装置100中棱镜结构主体101俯视图示意图，图3是本发明中高光效无彩带起偏装置100中棱镜结构主体101侧面图示意图。
一种高光效无彩带起偏装置100，如图4，图4是本发明中高光效无彩带起偏装置100中棱镜结构主体101立体图光线1示意图，用于对入射播放画面光束进行立体投射，包括棱镜结构主体101，棱镜结构主体101包括用于将入射播放画面光束分解成第一偏振态及第二偏振态的第一分光膜层120、第二分光膜层130及用于接收入射播放画面光束的入射窗口110，第一分光膜层120与第二分光膜层130在棱镜结构主体101内部垂直交接，第一分光膜层120包括第一分光部122及第二分光部121，第二分光膜层130包括第三分光部132及第四分光部131。
第一分光部122、第三分光部132设置棱镜结构主体101内侧，第二分光部121、第四分光部131分别由第一分光部122、第三分光部132延伸到外侧，入射窗口由第二分光部121及第四分光部131围合而成。入射窗口110由第二分光部121及第四分光部131围合而成。
棱镜结构主体101为高折射率玻璃棱镜，第一分光膜层120与第二分光膜层130成型在棱镜结构主体101内部。
第一分光膜层120与第二分光膜层130为分光平面，在分光平面前和/或后侧设有空气夹层。
在第一分光膜层、第二分光膜层两分光面之前之后可使用玻璃或其他光学材料包裹，也可部分替换为空气，这些变形都在本申请保护范围内。
通过设置两个分光膜层，分别将入射播放画面光束分解成第一偏振态的光和第二偏振态的光，并分别对第一偏振态的光、第二偏振态的光进行反射，偏振态的光被分为光程差相近的两部分，且可以通过简单的调整反射镜间距达到调重合目的，解决了现有技术中光路结构对于较近投影屏幕无法有效调焦的问题，可以适配投影仪支持的任意距离，包括极近距离。
在有的实施方式中，所述第二分光部121和/或第四分光部131用于将入射播放画面光束分解为第一偏振态的光、第二偏振态的光，所述第一分光部122和/或第三分光部132用于对第二偏振态的光进行反射。
如图5，图5是本发明中高光效无彩带起偏装置100中棱镜结构主体101立体图光线2示意图，第二分光部121和第四分光部131可以同时具有分光、反射作用，也可以单独一个进行分光、反射，第一分光部122和第三分光部132可以同时对第二偏振态的光进行反射，也可以单独一个进行反射，均属于本申请的保护范围。本申请的优选实施方式为第二分光部121和第四分光部131均可以对入射的光束进行分解，反射，第一分光部122和第三分光部132均可以对第二偏振态的光进行反射。
第一分光膜层120与第二分光膜层130交接，第一分光膜层120与第二分光膜层130为分光平面，自交接线处将两个分光平面分为内、外两个部分，外面的部分用于分解入射播放画面光束为第一偏振态的光和第二偏振态的光，并将分解出来的第一偏振态的光进行反射。内部部分用于对第二偏振态的光进行反射。通过上述分解和分别对第一偏振态的光和第二偏振态的光进行反射，避免了现有技术中投影屏幕中间出现的彩带问题。
在有的实施方式中，可以将棱镜结构主体101设计为类似长方体缺少一个斜角的结构体，其完整的底面、侧面和前面部分均为矩形。第一分光膜层120与第二分光膜层130为矩形分光平面，第一分光膜层120与第二分光膜层130的分光平面中间部分交接。
在有的实施方式中，第一分光膜层120为以棱镜结构主体101侧面矩形对角线为宽边的矩形结构，第二分光膜层130为以棱镜结构主体101底面矩形对角线为长边的矩形结构，第一分光膜层120与第二分光膜层130在对角线处交接。第一分光膜层120与第二分光膜层130的交接线为对角线，第一分光膜层120平面为棱镜结构主体101的左右倾斜的长斜面，第二分光膜层130平面为棱镜结构主体101的上下倾斜的短斜面。
如图6，图6是本发明中高光效无彩带起偏装置100立体图示意图，第二分光部121、第四分光部131用于将入射播放画面光束分解成第一偏振态、第二偏振态并将第一偏振态的光进行反射，获得第一反射光，第一分光部122、第三分光部132用于将第二偏振态的光进行反射，获得第二反射光。
对于位于入射窗口110左上部分的光，经由第二分光部121分光面后，如图示，分解出来的第一偏振态的光绝大部分反射至右方出离分光结构，为第一反射光。而第二偏振态的光继续行进至第三分光部132分光面，其对于此面相当于第一偏振态的光，而反射至上方出离分光结构。
对于位于入射窗口110右下部分的光，经由第四分光部131分光面后，如图示，分解出来的第一偏振态的光绝大部分反射至右方出离分光结构，为第一反射光。而第二偏振态的光继续行进至第四分光部131分光面，其对于此面相当于第一偏振态的光，而反射至上方出离分光结构。
进一步地，起偏装置100还包括用于将第一偏振态的光反射至偏振调制器的第一反射部200及用于将第二偏振态的光反射至偏振调制器的第二反射部300。第一反射部200设置起偏装置100的左侧和/或右侧，第二反射部300设置在起偏装置100的上侧和/或下侧。
如图7，图7是本发明中高光效无彩带起偏装置100俯视图示意图，起偏装置100还包括线偏振器400，线偏振器400包括第一线偏振器410及第二线偏振器420，第一线偏振器410、第二线偏振器420分别与第一反射部200及第二反射部300的出射光路对应设置。起偏装置100还包括偏振调制器500，偏振调制器包括第一偏振调制器510及第二偏振调制器520，第一偏振调制器510、第二偏振调制器520分别对应第一线偏振器410、第二线偏振器420及第三线偏振器设置。经过第一反射部200、第二反射部300反射出来的光再经过线偏振器和偏振调制器投射到屏幕上。
实施本发明的高光效无彩带起偏装置100，通过设置两个分光膜层，分别将入射播放画面光束分解成第一偏振态的光和第二偏振态的光，并分别对第一偏振态的光、第二偏振态的光进行反射，偏振态的光被分为光程差相近的两部分，且可以通过简单的调整反射镜间距达到调重合目的，解决了现有技术中光路结构对于较近投影屏幕无法有效调焦的问题，可以适配投影仪支持的任意距离，包括极近距离。同时通过上述分解和两次反射，避免了现有技术中投影屏幕中间出现的彩带问题。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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