2d投影系統3d轉換系統的制作方法
【專利摘要】2D投影系統3D轉換系統涉及光學領域，具體涉及一種3D轉換系統。包括一設備殼體，設備殼體上設有一2D投影鏡頭接口、一3D光學轉換系統；從2D投影鏡頭接口一側開始，從光路走向上3D光學轉換系統依次設有線偏振片和一四分之一波片機構；四分之一波片機構包括至少兩片四分之一波片，至少兩片角度相異的四分之一波片圍成一閉合的圓形機構，圓形機構稱為偏振光調制器，偏振光調制器設有一轉軸；還包括一驅動機構，驅動機構設有一驅動轉軸；驅動轉軸與轉軸聯動；四分之一波片后方還設有用于投射影像的投影窗口，投影窗口位于設備殼體上。通過本發明，可以簡便的將2D投影機投射出的2D影像轉化為3D影像。
【專利說明】2D投影系統3D轉換系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學領域，具體涉及一種3D轉換系統。
【背景技術】
[0002]目前，在相關技術中，3D投影機相比普通的2D投影機價格昂貴，同時還要搭配專門的快門眼鏡，眼鏡內置電池，佩戴不便，結構繁瑣，相比偏光眼鏡成本較高。
[0003]同時，在相關技術中，有采用兩臺投影機以及兩塊偏光鏡，這種方式無疑增加了使用成本，另外還需要對兩臺投影機的相對位置做精準調整，操作復雜，一致性較差，使用起來不方便。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于，提供一種2D投影系統3D轉換系統，解決以上技術問題。
[0005]本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:
[0006]2D投影系統3D轉換系統，其特征在于，包括一設備殼體，所述設備殼體上設有一2D投影鏡頭接口，所述2D投影鏡頭接口后方設有一 3D光學轉換系統；
[0007]從2D投影鏡頭接口一側開始，從光路走向上所述3D光學轉換系統依次設有線偏振片和一四分之一波片機構；
[0008]所述四分之一波片機構包括至少兩片四分之一波片，至少兩片角度相異的四分之一波片圍成一閉合的圓形機構，所述圓形機構稱為偏振光調制器，所述偏振光調制器設有一轉軸；
[0009]還包括一驅動機構，所述驅動機構設有一驅動轉軸；所述驅動轉軸與所述轉軸聯動；
[0010]所述四分之一波片后方還設有用于投射影像的投影窗口，所述投影窗口位于所述設備殼體上。圓形機構可以呈現圓盤狀或者圓筒狀。所述四分之一波片，為具有四分之一波片的透光片，可以為常規的四分之一波片，也可以為具有四分之一波片光學效果的相位差膜。
[0011 ] 在使用中，2D影像由2D投影機產生，通過2D投影鏡頭接口進入3D光學轉換系統，通過線偏振片后2D影像中的光線成為線偏振光，再通過四分之一波片后，光線成為圓偏振光。因為偏振光調制器包含至少兩片角度相異的四分之一波片，并且做旋轉動作，因此在投影窗口出射的光線為旋轉方向相異的圓偏振光。觀眾通過佩戴一副兩個鏡片偏振角度不同的偏振眼鏡，可以使兩只眼睛看到的畫面不同。在兩只眼睛看到的畫面不同的前提下，通過調整2D投影機投放畫面，以及偏振光調制器的轉速，可以實現對人的左眼和右眼視覺畫面的控制，進而通過對設備的有機調整，通過保偏屏接收圖像，實現3D顯示。保偏屏表面含有金屬成份，可以保證所反射的光線仍然保持偏振特性。
[0012]所述2D投影鏡頭接口設有鎖緊密封裝置。將2D投影機的鏡頭伸入到2D投影鏡頭接口后，通過鎖緊密封裝置鎖緊，并密封，進而固定住2D投影鏡頭，并防止灰塵進入。[0013]所述投影窗口面積和寬度均小于等于所述偏振光調制器中的四分之一波片，所述投影窗口被所述四分之一波片遮擋；
[0014]所述偏振光調制器包括兩個四分之一波片組；一組四分之一波片中的各四分之一波片在所述偏振光調制器旋轉過程中，遮擋住所述投影窗口時的偏振角度一致；
[0015]另一組四分之一波片中的各四分之一波片在所述偏振光調制器旋轉過程中，遮擋住所述投影窗口時的偏振角度一致；
[0016]兩組四分之一波片中的各四分之一波片在遮擋住所述投影窗口時的偏振角度相差90度。因為相差90度，所以在投影窗口投射出的光線會出現左旋偏振光和右旋偏振光，進而在投影窗口投射出的影像會交替出現具有左旋偏振光特性的影像和具有右旋偏振光特性的影像。在觀眾佩戴了兩片鏡片分別為左旋偏振光鏡片和右旋偏振光鏡片的情況下，左眼和右眼看到的畫面不同，具備產生3D視覺效果的條件。
[0017]所述2D投影系統3D轉換系統還包括一微型處理器系統，所述微型處理器系統設有一視頻幀信息輸入接口 ；所述微型處理器系統還連接一馬達驅動模塊，所述驅動機構設有一驅動馬達，所述馬達驅動模塊連接一所述驅動馬達的受控端。
[0018]所述視頻幀信息輸入接口可以連接2D投影機，通過2D投影機獲取視頻幀信息。所述視頻幀信息輸入接口也可以通過連接光學傳感器，監測2D投影機的視頻幀信息。光學傳感器可以通過監測視頻幀的跳變信息獲得視頻幀信息。
[0019]在獲得視頻幀信息后，微型處理器系統根據所述獲得的視頻幀信息驅動所述驅動馬達，進而驅動所述偏振光調制器，實現3D轉換。
[0020]所述偏振光調制器與一光學編碼盤聯動，所述光學編碼盤的信號輸出端連接所述微型處理器系統的信號輸入端。通過光學編碼盤為所述微型處理器系統反饋偏振光調制器的轉動信息。以保證驅動的精確性。
[0021]偏振光調制器的轉動速率，應該為2D投影機視頻幀頻率的一半。偏振光調制器的轉動速率，應該為2D投影機視頻幀率的一半。如幀率為144hz，則光學編碼單元的轉速為每秒72轉。
[0022]具體實施1:
[0023]所述偏振光調制器中的各個四分之一波片圍成一圓盤狀，構成圓盤狀的偏振光調制器。所述投影窗口位于圓盤狀的所述偏振光調制器后方。被遮擋的2D投影機光斑尺寸，小于等于每片四分之一波片的尺寸，使圓偏振光可以從投影窗口透出。
[0024]所述偏振光調制器包括兩組四分之一波片，每組設有相鄰排布的n個四分之一波片，共計2n個四分之一波片，2n個四分之一波片為扇形，且扇形弧度相同；
[0025]每組四分之一波片中各個四分之一波片的偏振角度依次逐個增加360/2n度，以便于每片四分之一波片在旋轉到所述投影窗口時，偏振角度相同。
[0026]兩組四分之一波片中，相鄰的兩個四分之一波片，在旋轉方向上先后相差:90度一360/2n度。以便于在從一組四分之一波片轉換到另一組四分之一波片透光時，從投射口來看偏振角度相差90度，進而使經過兩組四分之一波片投射出去的光線分別具有左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0027]每組四分之一波片的數量優選6片，即一個偏振光調制器中優選含有12個四分之一波片。實驗表明這是比較理想的狀態。[0028]具體實施2:
[0029]所述偏振光調制器中的各個四分之一波片圍成一圓筒狀,構成一圓筒狀的偏振光調制器。所述投影窗口位于圓筒狀的所述偏振光調制器后方。以保證從投影窗口射出的光線都具有圓偏振光特性。
[0030]所述2D投影鏡頭接口的光線自所述圓筒狀的所述偏振光調制器的一端射入；
[0031]所述圓筒狀的所述偏振光調制器的內側設有一反光鏡，所述2D投影鏡頭接口的光線照射所述反光鏡，所述反光鏡的反射方向朝向所述投影窗口，所述反光鏡將光線反射到所述偏振光調制器上，進而通過所述投影窗口出射到外界的屏幕上，呈現3D影像。
[0032]所述偏振光調制器包括兩組偏振角度相異的四分之一波片組，兩組四分之一波片組的四分之一波片均為條狀，多條條狀的四分之一波片圍成一圓筒狀。
[0033]兩組所述四分之一波片組中，各組四分之一波片組中的各個四分之一波片偏振角度相同；兩組所述四分之一波片組之間的四分之一波片的偏振角度相差90度。進而使經過兩組四分之一波片投射出去的光線分別具有左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0034]通過本發明，可以簡便的將2D投影機投射出的2D影像轉化為3D影像。相對于傳統的3D投影機，對于佩戴的立體眼鏡要求較低，僅為普通的圓偏光眼鏡，成本較低，成像效果理想，適合多人一起觀看。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本發明整體結構示意圖；
[0036]圖2為本發明圓盤狀的偏振光調制器結構示意圖；
[0037]圖3為本發明圓筒狀的偏振光調制器剖視結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本發明。
[0039]參照圖1, 2D投影系統3D轉換系統,包括一設備殼體I,設備殼體I上設有一 2D投影鏡頭接口 11，2D投影鏡頭接口 11后方設有一 3D光學轉換系統。從2D投影鏡頭接口 11一側開始，從光路走向上3D光學轉換系統依次設有線偏振片12和一四分之一波片機構13。四分之一波片，為具有四分之一波片的透光片，可以為常規的四分之一波片，也可以為具有四分之一波片光學效果的相位差膜。
[0040]參照圖2、圖3，四分之一波片機構13包括至少兩片四分之一波片，至少兩片角度相異的四分之一波片圍成一閉合的圓形機構，圓形機構稱為偏振光調制器2,偏振光調制器2設有一轉軸21。還包括一驅動機構14，驅動機構14設有一驅動轉軸，驅動轉軸與轉軸21聯動。四分之一波片機構13的四分之一波片后方還設有用于投射影像的投影窗口 15，投影窗口 15位于設備殼體I上。2D投影鏡頭接口 11設有鎖緊密封裝置。將2D投影機4的鏡頭伸入到2D投影鏡頭接口 11后，通過鎖緊密封裝置鎖緊，并密封，進而固定住2D投影鏡頭，并防止灰塵進入。
[0041 ] 在使用中，2D影像由2D投影機4產生，通過2D投影鏡頭接口 11進入3D光學轉換系統，通過線偏振片12后2D影像中的光線成為線偏振光，再通過四分之一波片后，光線成為圓偏振光。因為偏振光調制器2包含至少兩片角度相異的四分之一波片，并且做旋轉動作，因此在投影窗口 15出射的光線為旋轉方向相異的圓偏振光。觀眾通過佩戴一副兩個鏡片偏振角度不同的偏振眼鏡，可以使兩只眼睛看到的畫面不同。在兩只眼睛看到的畫面不同的前提下，通過調整2D投影機4投放畫面，以及偏振光調制器2的轉速，可以實現對人的左眼和右眼視覺畫面的控制，進而通過對設備的有機調整，通過保偏屏接收圖像，實現3D顯示。保偏屏表面含有金屬成份，可以保證所反射的光線仍然保持偏振特性。投影窗口 15面積和寬度均小于等于偏振光調制器2中的四分之一波片，投影窗口 15被四分之一波片遮擋。被遮擋的光斑16尺寸小于等于每片四分之一波片的尺寸。使圓偏振光可以從投影窗口 15透出。
[0042]參照圖2、圖3，偏振光調制器2包括兩個四分之一波片組22、23。一組四分之一波片22中的各四分之一波片在偏振光調制器2旋轉過程中，遮擋住投影窗口 15時的偏振角度一致。另一組四分之一波片22中的各四分之一波片在偏振光調制器2旋轉過程中，遮擋住投影窗口 15時的偏振角度一致。兩組四分之一波片22、23中的各四分之一波片在遮擋住投影窗口 15時的偏振角度相差90度。因為相差90度，所以在投影窗口 15投射出的光線會出現左旋偏振光和右旋偏振光，進而在投影窗口 15投射出的影像會交替出現具有左旋偏振光特性的影像和具有右旋偏振光特性的影像。在觀眾佩戴了兩片鏡片分別為左旋偏振光鏡片和右旋偏振光鏡片的情況下，左眼和右眼看到的畫面不同，具備產生3D視覺效果的條件。
[0043]對于2D投影系統3D轉換系統的電子控制系統采用如下設計:
[0044]2D投影系統3D轉換系統還包括一微型處理器系統3,微型處理器系統3設有一視頻幀信息輸入接口。微型處理器系統3還連接一馬達驅動模塊5，驅動機構14設有一驅動馬達，馬達驅動模塊5連接一驅動馬達的受控端。
[0045]視頻幀信息輸入接口可以連接2D投影機4，通過2D投影機4獲取視頻幀信息。視頻幀信息輸入接口也可以通過連接光學傳感器，監測2D投影機4的視頻幀信息。光學傳感器可以通過監測視頻幀的跳變信息獲得視頻幀信息。在獲得視頻幀信息后，微型處理器系統3根據獲得的視頻幀信息驅動驅動馬達，進而驅動偏振光調制器2，實現3D轉換。
[0046]偏振光調制器2與一光學編碼盤6聯動,光學編碼盤6的信號輸出端連接微型處理器系統3的信號輸入端。通過光學編碼盤6為微型處理器系統3反饋偏振光調制器2的轉動信息。以保證驅動的精確性。偏振光調制器2的轉動速率，應該為2D投影機4視頻幀頻率的一半。如幀率為144hz，則偏振光調制器2的轉速為每秒72轉。
[0047]具體實施例1:
[0048]參照圖2，偏振光調制器2中的各個四分之一波片圍成一圓盤狀，構成圓盤狀的偏振光調制器。投影窗口 15位于圓盤狀的偏振光調制器2后方。被遮擋的2D投影機光斑尺寸，小于等于每片四分之一波片的尺寸，以保證從投影窗口 15射出的光線都具有圓偏振光特性。
[0049]偏振光調制器2包括兩組四分之一波片組22、23，兩組四分之一波片組22、23均設有相鄰排布的n個四分之一波片,共計2n個四分之一波片，2n個四分之一波片為扇形,且扇形弧度相同。每組四分之一波片中各個四分之一波片依次逐個增加360/2n度，以便于每片四分之一波片在旋轉到投影窗口 15時，偏振角度相同。[0050]兩組四分之一波片組22、23中，相鄰的兩個四分之一波片，在旋轉方向上先后相差:90度減去360/2n度的度數。以便于在從一組四分之一波片轉換到另一組四分之一波片透光時，從投射口來看偏振角度相差90度，進而使經過兩組四分之一波片投射出去的光線分別具有左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0051]光學編碼盤6的光學編碼設置在圓盤狀的偏振光調制器2的周邊。從而將光學編碼盤與偏振片組2融合為一體。
[0052]具體實施中，四分之一波片組22、23中四分之一波片的數量優選6片，即一個偏振光調制器2中優選含有12個四分之一波片。實驗表明這是比較理想的狀態。
[0053]具體實施例2:
[0054]參照圖3,偏振光調制器2中的各個四分之一波片圍成一圓筒狀,構成一圓筒狀的偏振光調制器。投影窗口 15位于圓筒狀的偏振光調制器后方。以保證從投影窗口 15射出的光線都具有圓偏振光特性。2D投影鏡頭接口 11的光線經過線偏振片12后，自圓筒狀的偏振光調制器的一端射入。圓筒狀的偏振光調制器的內側設有一反光鏡7，2D投影鏡頭接口 11的光線照射反光鏡7,反光鏡7的反射方向朝向投影窗口 15,反光鏡7將光線反射到偏振光調制器2上，進而通過投影窗口 15出射到外界的屏幕上，呈現3D影像。
[0055]偏振光調制器包括兩組偏振角度相異的四分之一波片組22、23，兩組四分之一波片組22、23的四分之一波片均為條狀，多條條狀的四分之一波片圍成一圓筒狀。
[0056]兩組四分之一波片組22、23中，各組四分之一波片組中的各個四分之一波片偏振角度相同。兩組四分之一波片組22、23之間的四分之一波片的偏振角度相差90度。進而使經過兩組四分之一波片22、23投射出去的光線分別具有左旋偏振光特性和右旋偏振光特性。
[0057]光學編碼盤6的光學編碼設置在圓筒狀的偏振光調制器2的周邊。從而將光學編碼盤與偏振片組2融合為一體。
[0058]通過本發明，可以簡便的將2D投影機投射出的2D影像轉化為3D影像。相對于傳統的3D投影機，對于佩戴的立體眼鏡要求較低，僅為普通的圓偏光眼鏡，成本較低，成像效果理想，適合多人一起觀看。
[0059]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.2D投影系統3D轉換系統，其特征在于，包括一設備殼體，所述設備殼體上設有一 2D投影鏡頭接口，所述2D投影鏡頭接口后方設有一 3D光學轉換系統； 從2D投影鏡頭接口一側開始，從光路走向上所述3D光學轉換系統依次設有線偏振片和一四分之一波片機構； 所述四分之一波片機構包括至少兩片四分之一波片，至少兩片角度相異的四分之一波片圍成一閉合的圓形機構，所述圓形機構稱為偏振光調制器，所述偏振光調制器設有一轉軸； 還包括一驅動機構，所述驅動機構設有一驅動轉軸；所述驅動轉軸與所述轉軸聯動； 所述四分之一波片后方還設有用于投射影像的投影窗口，所述投影窗口位于所述設備殼體上。
2.根據權利要求1所述的2D投影系統3D轉換系統，其特征在于:所述投影窗口面積和寬度均小于等于所述偏振光調制器中的四分之一波片，所述投影窗口被所述四分之一波片遮擋； 所述偏振光調制器包括兩個四分之一波片組；一組四分之一波片中的各四分之一波片在所述偏振光調制器旋轉過程中，遮擋住所述投影窗口時的偏振角度一致； 另一組四分之一波片中的各四分之一波片在所述偏振光調制器旋轉過程中，遮擋住所述投影窗口時的偏振角度一致； 兩組四分之一波片中的各四分之一波片在遮擋住所述投影窗口時的偏振角度相差90度。
3.根據權利要求2所述的2D投影系統3D轉換系統，其特征在于:所述2D投影系統3D轉換系統還包括一微型處理器系統，所述微型處理器系統設有一視頻幀信息輸入接口 ；所述微型處理器系統還連接一馬達驅動模塊，所述驅動機構設有一驅動馬達，所述馬達驅動模塊連接一所述驅動馬達 的受控端。
4.根據權利要求3所述的2D投影系統3D轉換系統，其特征在于:所述視頻幀信息輸入接口連接2D投影機，通過2D投影機獲取視頻幀信息。
5.根據權利要求3所述的2D投影系統3D轉換系統，其特征在于:所述偏振光調制器與一光學編碼盤聯動，所述光學編碼盤的信號輸出端連接所述微型處理器系統的信號輸入端，通過光學編碼盤為所述微型處理器系統反饋偏振光調制器的轉動信息。
6.根據權利要求1、2、3、4或5所述的2D投影系統3D轉換系統，其特征在于:所述偏振光調制器中的各個四分之一波片圍成一圓盤狀，構成圓盤狀的偏振光調制器，所述投影窗口位于圓盤狀的所述偏振光調制器后方。
7.根據權利要求6所述的2D投影系統3D轉換系統，其特征在于:所述偏振光調制器包括兩組四分之一波片，每組設有相鄰排布的n個四分之一波片，共計2n個四分之一波片，2n個四分之一波片為扇形，且扇形弧度相同； 每組四分之一波片中各個四分之一波片依次逐個增加360/2n度，以便于每片四分之一波片在旋轉到所述投影窗口時，偏振角度相同。
8.根據權利要求7所述的2D投影系統3D轉換系統，其特征在于:兩組四分之一波片中，相鄰的兩個四分之一波片，在旋轉方向上先后相差:90度一360/2n度。
9.根據權利要求1、2、3、4或5所述的2D投影系統3D轉換系統，其特征在于:所述偏振光調制器中的各個四分之一波片圍成一圓筒狀，構成一圓筒狀的偏振光調制器。
10.根據權利要求1所述的2D投影系統3D轉換系統，其特征在于:所述投影窗口位于圓筒狀的所述偏振光調制器后方；所述2D投影鏡頭接口的光線自所述圓筒狀的所述偏振光調制器的一端射入； 所述圓筒狀的所述偏振光調制器的內側設有一反光鏡，所述2D投影鏡頭接口的光線照射所述反光鏡，所述反光鏡的反射方向朝向所述投影窗口，所述反光鏡將光線反射到所述偏振光調制器上，進而通過所述投影窗口出射到外界的屏幕上； 所述偏振光調制器包括兩組偏振角度相異的四分之一波片組，兩組四分之一波片組的四分之一波片均為條狀，多條條狀的四分之一波片圍成一圓筒狀；兩組所述四分之一波片組中，各組四分之一波片組中的各個四分之一波片偏振角度相同；兩組所述四分之一波片組之間的四分之一波片的偏振角度相差90度。進而使經過兩組四分之一波片投射出去的光線分別具有左旋偏振光特性 和右旋偏振光特性。
【文檔編號】H04N13/04GK103676450SQ201210322564
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月3日 優先權日:2012年9月3日
【發明者】楊波, 施強, 唐艦 申請人:上海蝶維影像科技有限公司