用于3D图像显示的硅基液晶投影系统

摘要

本发明的主要目的在于提供一种用于3D图像显示的硅基液晶投影系统。其中，该系统包括：硅基液晶芯片组件，还包括：光源组件，用于输出包含三基色光的第一光；分光合光组件，用于将包含三基色光的第一光分为具有第一偏振态的三基色光，并将具有第一偏振态的三基色光传输至硅基液晶芯片组件进行调制得到调制光，同时将硅基液晶芯片组件的调制光合路；偏振调制组件，用于按照调制频率以分时的方式对合路后的调制光进行偏振调制，得到包含按照时序输出的至少两束光的第二光；镜头，设置在第二光的传输路径中，用于利用时序输出的具有第一偏振态的第一光束和具有第二偏振态的第二光束投影形成3D图像。采用本发明实施例，实现了一台投影仪输出3D图像。

说明书

技术领域

本发明涉及投影显示领域，具体而言，涉及一种用于3D图像显示的硅基液晶投影系统。

背景技术

随着投影技术的不断发展，3D(3Dimensions，即三维)技术也越来越成熟和规模化，目前已经广泛应用于电影院、家庭影院等场所。随着3D显示技术(即立体显示技术)的不断发展，人们对3D显示逼真度的要求也越来越高。3D显示的基本原理为人的左眼与右眼接收不同的图像，经过大脑的叠加，形成立体显示效果，为了得到3D图像，一般在拍摄时通过左右两台投影仪分别拍摄左右眼图像，在用户观看3D视频时，佩戴相应的立体眼镜，使得左、右眼分别接收各自的图像。

现有技术中，用户观看3D视频一般使用3D立体眼镜，3D立体眼镜一般包括主动式和被动式两种，主动式即为主动快门式眼镜，通过左右眼镜片的快速切换，使得某一时段只有左眼看到左眼图像，另一时段只有右眼看到右眼图像，并且通过同步发射器使眼镜的切换与图像同步起来；被动式眼镜一般包括光谱分离式眼镜和偏振分离式眼镜，光谱分离式眼镜的左右眼镜片分别镀有不同波段的滤光片，使得左右眼接收不同光谱成分组成的左右眼图像，偏振分离式眼镜，左右眼镜片只能透过某一偏振态的光，并且这两种偏振态不同，一般为相互垂直的线偏振光。当前3D显示领域应用最多的就是偏振分离式技术，LCOS(Liquid Crystal on Silicon，即硅基液晶)投影系统为天然的偏振光处理投影系统，因此成为3D投影显示的一种理想选择。

当前使用LCOS投影仪实现3D一般为选用两台LCOS投影仪，分别投射不同偏振态的图像，不同偏振态的图像分别入射到对应的左右眼，从而实现3D。

如图1所示，该投影系统可以LCOS投影仪1和LCOS投影仪2两台LCOS投影仪，其中投影仪1包括光源101、光中继系统102、起偏器103、PBS棱镜104、LCOS芯片105、检偏器106以及投影镜头107；类似的，投影仪2包括光源108、光中继系统109、起偏器110、PBS棱镜111、LCOS芯片112、偏振转换器113以及投影镜头114。

其中，投影仪1中，101为灯泡或者LED光源，发出时序的红、绿、蓝光，经过光中继系统102准直，通过起偏器103变为线偏振光(例如S光)，入射到PBS棱镜104后被反射到达LCOS芯片105，经过LCOS芯片调制后出射，此时偏振态变为P 光，透射PBS棱镜后，经过检偏器106，最终通过镜头107成像；投影仪2与投影系统1类似，不同的地方在于偏振转换器113，将PBS棱镜出射的P光转变为S光，最后通过镜头114成像。投影仪1和投影仪2分别出射P光和S光的图像，人眼佩戴相应的偏振眼镜，便能够使一只眼睛只接收P光图像，另外一只眼镜只接收S光图像，经过大脑叠加后最终形成3D立体显示效果。

采用现有技术中的3D投影系统，需要配备两台LCOS投影仪，占用空间体积以及成本都比较高。每台LCOS投影仪可以是如上图1所示的单片式LCOS投影系统，也可以是三片式LCOS投影系统，只要保证两台投影仪出射不同偏振态的图像即可。需要注意的是，在投射图像时，两台投影仪要严格保持同步，否则会造成画面的错乱，失去3D效果。

由上述可知，现有技术中的3D投影系统虽然能实现3D，但是占用空间以及成本相对较高，同时两台投影仪要严格保持同步，有一定的技术难度。

针对现有技术中使用两台投影仪显示3D图像占用空间大且成本高的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种用于3D图像显示的硅基液晶投影系统，以解决使用两台投影仪显示3D图像占用空间大且成本高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种用于3D图像显示的硅基液晶投影系统，该系统包括：硅基液晶芯片组件，还包括：

光源组件，用于输出包含三基色光的第一光；分光合光组件，设置在包含三基色光的第一光的传输路径中，用于将包含三基色光的第一光分为具有第一偏振态的三基色光，并将具有第一偏振态的三基色光传输至硅基液晶芯片组件进行调制得到调制光，同时将硅基液晶芯片组件的调制光合路；偏振调制组件，设置在合路后的调制光的传输路径中，用于按照调制频率以分时的方式对合路后的调制光进行偏振调制，得到包含按照时序输出的至少两束光的第二光，其中，至少两束光中的第一光束具有第一偏振态，至少两束光中的第二光束具有第二偏振态，第一光束和第二光束包括三基色光；镜头，设置在第二光的传输路径中，用于利用时序输出的具有第一偏振态的第一光束和具有第二偏振态的第二光束投影形成3D图像；其中，第一偏振态与第二偏振态互相垂直。

进一步地，分光合光组件包括：第一起偏器，用于将包含三基色光的第一光转换为具有第一偏振态的第三光；波长分光组件，设置于第三光的传输路径中，用于将具 有第一偏振态的第三光分成沿不同光路传输的具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光、以及具有第一偏振态的第三基色光。

进一步地，波长分光组件包括：第一二向色镜，设置在第三光的传输路径中，用于反射第三光中的第一分光得到具有第一偏振态的第一基色光，透射第三光中的第二分光；反射镜，设置在具有第一偏振态的第一基色光的传输路径中，用于反射具有第一偏振态的第一基色光；第二二向色镜，设置在第二分光的传输路径中，用于透射第二分光中的具有第一偏振态的第二基色光，并反射第二分光中的具有第一偏振态的第三基色光。

进一步地，分光合光组件还包括：偏振分光合光组件，设置于波长分光组件的后端光路中，用于将沿不同光路传输的具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光、以及具有第一偏振态的第三基色光分光到硅基液晶芯片组件；还用于将硅基液晶芯片组件出射的调制光合成一路。

进一步地，偏振分光合光组件包括：第一偏振分光合光棱镜，设置在具有第一偏振态的第一基色光的传输路径中，用于将具有第一偏振态的第一基色光反射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的调制光；第二偏振分光合光棱镜，设置在具有第一偏振态的第二基色光的传输路径中，用于将透射的具有第一偏振态的第二基色光反射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的调制光；第三偏振分光合光棱镜，设置在第三基色光的传输路径中，用于将反射的第三基色光反射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的调制光。

进一步地，硅基液晶芯片组件包括：第一硅基液晶芯片，设置在具有第一偏振态的第一基色光的传输路径中，用于基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第一基色光调制为具有第二偏振态的第一调制光；第二硅基液晶芯片，设置在具有第一偏振态的第二基色光的传输路径中，用于基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第二基色光调制为具有第二偏振态的第二调制光；第三硅基液晶芯片，设置在具有第一偏振态的第三基色光的传输路径中，用于基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第三基色光调制为具有第二偏振态的第三调制光。其中，调制光包括第一调制光、第二调制光以及第三调制光，调制频率与3D源图像信号的交替频率同步，交替频率为3D源图像信号的左眼图像信号与右眼图像信号相交替的频率。

进一步地，偏振分光合光组件还包括：三色合光棱镜，设置在第一调制光、第二调制光以及第三调制光的传输路径的交汇处，用于将第一调制光、第二调制光、以及第三调制光合路，得到合路后的调制光。

进一步地，光源组件包括：激发光源，用于发出激发光；色轮，设置在激发光的 传输路径中，色轮上设置有波长转换材料，色轮在激发光的照射下出射包含三基色光的第一光。

进一步地，激发光为蓝光，波长转换材料为黄光波长转换材料，包含三基色光的第一光包括未被波长转换材料吸收的蓝光和黄光波长转换材料将蓝光转换成的黄光。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种用于3D图像显示的硅基液晶投影系统，该系统包括：硅基液晶芯片组件，还包括：光源组件，用于时序输出第一光束和第二光束，第一光束和第二光束分别包括至少两种基色光，且第一光束和第二光束的合光包含三基色光。分光组件，设置在时序输出的第一光束和第二光束的传输路径中，用于将第一光束分成具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光，并分别将具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光传输至硅基液晶芯片组件进行调制得到第一调制子光束、第二调制子光束以及第三调制子光束；还用于将第二光束分成具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光，并分别将具有第二偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光传输至硅基液晶芯片组件进行调制得到第一调制子光束、第四调制子光束以及第五调制子光束。调制合光组件，设置在硅基液晶芯片组件调制得到的调制子光束的传输路径中，用于按照调制频率以分时的方式对第一调制子光束进行偏振调制，得到按照时序输出的基色调制光束，基色调制光束、第二调制子光束以及第三调制子光束合光得到第三光束，基色调制光束、第四调制子光束以及第五调制子光束合光得到第四光束，第三光束和第四光束合光得到第二光。镜头，设置在第二光的传输路径中，用于利用时序输出的第三光束和第四光束投影形成3D图像。其中，第一偏振态与第二偏振态互相垂直。

进一步地，分光组件包括：第一二向色镜，设置在光源组件的后端光路中，用于在第一光时序，反射第一光束中的第一分光，透射第一光束中的第二分光；还用于在第二光时序，反射第一光中的第一分光，透射第一光中的第三分光；第一起偏器，设置在第一分光的传输路径中，用于在第一光时序和第二光时序，将第三分光变换为具有第一偏振态的第一基色光。偏振分光组件，设置于第一二向色镜和第一起偏器的后端光路中，用于将第二分光分为沿不同光路传输的具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光，并将沿不同光路传输的具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光、以及具有第二偏振态的第二基色光传输至硅基液晶芯片组件；还用于将第三分光分为沿不同光路传输的具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光，并将沿不同光路传输的具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光以及具有第二偏振态的第二基色光分光到硅基液晶芯片组件。

进一步地，偏振分光组件包括：第一偏振分光棱镜，设置在具有第一偏振态的第一基色光的传输路径中，用于在第一光时序和第二光时序，将具有第一偏振态的第一基色光反射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的第一调制子光束；第二偏振分光棱镜，设置在第二分光和第三分光的传输路径中，用于在第一光时序，将第二分光分为具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光，并将具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光发射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的第二调制子光束和第三调制子光束；还用于在第二光时序，将第三分光分为具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光，并将具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光发射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的第四调制子光束和第五调制子光束。

进一步地，硅基液晶芯片组件包括：第一硅基液晶芯片，设置在第一基色光的传输路径中，用于在第一光时序和第二光时序，基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第一基色光调制为具有第二偏振态的第一调制子光束。第二硅基液晶芯片，设置在具有第一偏振态的第二基色光和具有第一偏振态的第三基色光的传输路径中，用于在第一光时序，基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第二基色光调制为具有第二偏振态的第二调制子光束；还用于在第二光时序，基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第三基色光调制为具有第二偏振态的第四调制子光束。第三硅基液晶芯片，设置在具有第二偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第三基色光的传输路径中，用于在第一光时序，基于3D源图像信号将具有第二偏振态的第二基色光调制为具有第一偏振态的第三调制子光束；还用于在第二光时序，基于3D源图像信号将具有第二偏振态的第三基色光调制为具有第一偏振态的第五调制子光束。其中，调制频率与3D源图像信号的交替频率同步，交替频率为3D源图像信号的左眼图像信号与右眼图像信号相交替的频率。

进一步地，调制合光组件包括：第一偏振调制器件，设置于第一偏振分光棱镜的后端光路中，用于在第一光时序输出具有第二偏振态的第一调制子光束；在第二光时序输出具有第一偏振态的第一调制子光束。第二二向色镜，设置在第二偏振分光棱镜和第一偏振调制器件出射光的光路交汇处，用于在第一光时序，将具有第二偏振态的第一调制子光束、具有第二偏振态的第二调制子光束以及具有第一偏振态的第三调制子光束合光为第三光束；还用于在第二光时序，将具有第一偏振态的第一调制子光束、具有第一偏振态的第四调制子光束以及具有第二偏振态的第五调制子光束合光为第四光束，以及将第三光束和第四光束和光为第二光。

进一步地，光源组件包括：激发光源，用于发出激发光；色轮，设置在激发光的传输路径中，色轮上设置有至少两种波长转换材料，色轮在激发光的照射下按照时序输出第一光束和第二光束，其中，调制频率与色轮的至少两种波长转换材料的交替频 率一致。

进一步地，激发光为蓝光，至少两种波长转换材料包括绿光波长转换材料和红光波长转换材料，其中，第一光束包括未被绿光波长转换材料吸收的蓝光和绿光波长转换材料将蓝光转换成的绿光；第二光束包括未被红光波长转换材料吸收的蓝光和红光波长转换材料将蓝光转换成的红光。

根据发明实施例，偏振分光合光组件可以将光源组件输出的第一光，分光后得到三基色，然后分别对三基色进行调制，得到按照时序输出的具有第一偏振态和第二偏振态的第二光，该第二光通过镜头成像，以显示具有第一偏振态和第二偏振态的3D图像，无需采用两台投影仪分别投射P偏振态图像和S偏振态图像的方法，在结构方面，本发明上述实施例采用一台投影仪即可输出时序上交替的投射P偏振态图像和S偏振态图像，结构简单，节省了大量成本与空间，并且避免了两台投影仪需要同步的问题。通过本发明，解决了现有技术中使用两台投影仪显示3D图像占用空间大且成本高的问题，实现了一台投影仪输出3D图像，结构简单，节省了大量成本与空间的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是现有技术中的投影系统的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的用于3D图像显示的硅基液晶投影系统的示意图；以及

图3是根据本发明实施例的一个可选的色轮上荧光粉色段的示意图；

图4是根据本发明实施例的一个可选的第一光的输出光谱的示意图；

图5是根据本发明实施例的一个可选的硅基液晶投影系统的示意图；

图6是根据本发明实施例的一个可选的偏振调制器件的调制频率与3D源图像信号的交替频率对应的示意图；

图7是根据本发明实施例的一种可选的用于3D图像显示的硅基液晶投影系统的示意图；

图8是根据本发明实施例的另一个可选的色轮上荧光粉色段的示意图；

图9是根据本发明实施例的另一个可选的硅基液晶投影系统的示意图；以及

图10是根据本发明实施例的一个可选的硅基液晶芯片上处理光的时序的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图2是根据本发明实施例的用于3D图像显示的硅基液晶投影系统的示意图。如图2所示，该投影系统包括：光源组件10、分光合光组件30、硅基液晶芯片组件50偏振调制组件70以及镜头90。

其中，光源组件10用于输出包含三基色光的第一光。

分光合光组件30设置在包含三基色光的第一光的传输路径中，用于将包含三基色光的第一光分为具有第一偏振态的三基色光，并将具有第一偏振态的三基色光传输至硅基液晶芯片组件进行调制得到调制光，同时将硅基液晶芯片组件50的调制光合路。

偏振调制组件70，设置在合路后的调制光的传输路径中，用于按照调制频率以分时的方式对合路后的调制光进行偏振调制，得到包含按照时序输出的至少两束光的第二光，其中，至少两束光中的第一光束具有第一偏振态，至少两束光中的第二光束具有第二偏振态，第一光束和第二光束包括三基色光。

镜头90设置在第二光的传输路径中，用于利用时序输出的具有第一偏振态的第一光束和具有第二偏振态的第二光束投影形成3D图像；其中，第一偏振态与第二偏振态互相垂直。

采用本发明实施例，光源组件输出包含三基色光的第一光，然后通过分光合光组件、硅基液晶芯片组件和偏振调制组件，得到包含按照时序输出的至少两束光的第二光，该第二光通过镜头成像，时序输出的具有第一偏振态的第一光束和具有第二偏振态的第二光束投影形成3D图像。通过本发明上述实施例，无需采用两台投影仪分别投射P偏振态图像和S偏振态图像，在结构方面，采用一台投影仪即可输出时序上交替的投射P偏振态图像和S偏振态图像，结构简单，节省了大量成本与空间，并且避免了两台投影仪需要同步的问题。通过本发明，解决了现有技术中使用两台投影仪显示3D图像占用空间大且成本高的问题，实现了一台投影仪输出3D图像，结构简单，节省了大量成本与空间的效果。

本发明上述实施例中的分光合光组件30可以包括：第一起偏器206，用于将包含三基色光的第一光转换为具有第一偏振态的第三光；波长分光组件，设置于第三光的传输路径中，用于将具有第一偏振态的第三光分成沿不同光路传输的具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光、以及具有第一偏振态的第三基色光。

通过分光合光组件可以将包含三基色光的第一光转换为具有第一偏振态的三基色光。

具体地，波长分光组件包括：第一二向色镜207，设置在第三光的传输路径中，用于反射第三光中的第一分光得到具有第一偏振态的第一基色光，透射第三光中的第二分光；反射镜208，设置在具有第一偏振态的第一基色光的传输路径中，用于反射具有第一偏振态的第一基色光；第二二向色镜211，设置在第二分光的传输路径中，用于透射第二分光中的具有第一偏振态的第二基色光，并反射第二分光中的具有第一偏振态的第三基色光。

在本发明的上述实施例中，分光合光组件还可以包括：偏振分光合光组件，设置于波长分光组件的后端光路中，用于将沿不同光路传输的具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光、以及具有第一偏振态的第三基色光分光到硅基液晶芯片组件；还用于将硅基液晶芯片组件出射的调制光合成一路。

具体地，偏振分光合光组件可以包括：第一偏振分光合光棱镜209，设置在具有第一偏振态的第一基色光的传输路径中，用于将具有第一偏振态的第一基色光反射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的调制光；第二偏振分光合光棱镜214，设置在具有第一偏振态的第二基色光的传输路径中，用于将透射的具有第一偏振态的第二基色光反射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的调制光；第三偏振分光合光棱镜212，设置在第三基色光的传输路径中，用于将反射的第三基色光反射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的调制光。

在本发明的上述实施例中，硅基液晶芯片组件可以包括：第一硅基液晶芯片210，设置在具有第一偏振态的第一基色光的传输路径中，用于基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第一基色光调制为具有第二偏振态的第一调制光；第二硅基液晶芯片215，设置在具有第一偏振态的第二基色光的传输路径中，用于基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第二基色光调制为具有第二偏振态的第二调制光；第三硅基液晶芯片213，设置在具有第一偏振态的第三基色光的传输路径中，用于基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第三基色光调制为具有第二偏振态的第三调制光。其中，调制光包括第一调制光、第二调制光以及第三调制光，调制频率与3D源图像信号的交替频率同步，交替频率为3D源图像信号的左眼图像信号与右眼图像信号相交替的频率。

需要进一步说明的是，偏振分光合光组件还可以包括：三色合光棱镜216，设置在第一调制光、第二调制光以及第三调制光的传输路径的交汇处，用于将第一调制光、第二调制光、以及第三调制光合路，得到合路后的调制光。

根据本发明的上述实施例，偏振调制组件可以包括：第一偏振调制器件217，设置在合路后的调制光的传输路径中，用于按照调制频率以分时的方式对合路后的调制光进行偏振调制，得到包含按照时序输出的至少两束光的第二光。

可选地，本发明上述实施例中的光源组件可以包括：激发光源，用于发出激发光；色轮，设置在激发光的传输路径中，色轮上设置有波长转换材料，色轮在激发光的照射下出射包含三基色光的第一光。

具体地，激发光为蓝光，波长转换材料为黄光波长转换材料，包含三基色光的第一光包括未被波长转换材料吸收的蓝光和黄光波长转换材料将蓝光转换成的黄光。

其中，激发光源可以采用半导体蓝光激光器，则激发光可以为蓝色的激发光。蓝色的激发光激发色轮上的荧光粉可以产生蓝光的荧光和黄色的荧光。

如图3所示的色轮上可以涂有纯色段的黄色荧光粉，蓝色的激发光激发色轮上的黄色荧光粉后，一部分未被吸收转化为蓝色的荧光，另一部分激发黄色荧光粉产生黄色的荧光，蓝色的荧光和黄色的荧光叠加混合成白色的第一光，色轮输出的第一光的光谱如图4所示。

其中，在该实施例中第一偏振态可以为P偏振态，第二偏振态可以为S偏振态；第一基色光为蓝基色光，第二基色光为绿基色光，第三基色光为红基色光。

根据本发明的上述实施例，硅基液晶投影系统还可以包括：图5所示的收集透镜202设置在激发光源与色轮之间，用于将激发光源发出的激发光聚焦输入色轮；方棒204设置在色轮输出的第一光的传输路径上，用于对第一光进行匀光处理，得到匀光后的第一光；中继透镜205设置在匀光后的第一光的传输路径上，用于将匀光后的第 一光准直处理后，输入分光合光组件。

下面结合图5和图6详细介绍上述实施例，如图5所示的激发光源201可以采用半导体蓝光激光器，经收集透镜202聚焦后入射到如图3所示的涂有荧光粉的色轮203上，色轮上涂有纯色段黄色荧光粉，蓝色的激发光激发黄色的荧光粉后，一部分未被吸收转化，仍为蓝光，一部分激发黄色荧光粉产生黄色荧光，两个颜色的荧光叠加混合成白光(即上述实施例中的第一光)，色轮203输出的光进入方棒204匀光后，经中继透镜205准直，经过第一起偏器206后变为具有第一偏振态的第三光(例如可以为具有S偏振态的光)，在第一二向色镜207处，蓝光(即第一分光)被反射，黄光(即第二分光)透射，蓝光(即第一基色光)经过反射镜208到达第一偏振分光合光棱镜(即PBS棱镜)209处，被反射到达第一硅基液晶芯片(即第一LCOS芯片)210，经调制后变为具有第二偏振态的第一调制光(如P偏振光)出射，在三色合光棱镜(即X-cube棱镜)216处反射。类似的，透射过第一二向色镜207的黄光在第二二向色镜211处分为具有第一偏振态的第二基色光(如绿基色光)和具有第一偏振态的第三基色光(如红基色光)，绿基色光透射，红基色光反射，反射的红基色光在第三PBS棱镜212处被反射到达第三LCOS芯片213，经调制后变为具有第二偏振态的第三调制光(如P偏振态的红光)出射，在X-cube棱镜216处透射。透射过第二二向色镜211的绿光在第二PBS棱镜214处被反射到达第二LCOS芯片215，经调制后变为具有第二偏振态的第二调制光(如P偏振态的绿光)出射，在X-cube棱镜处反射。至此，蓝、红、绿三基色光在X-cube棱镜处合光，一起以P偏振光(即上述实施例中的第四光)出射，经第一偏振调制器件217后，变为时序的P偏振光与S偏振光，经过镜头218成像后形成时序的P偏振光图像与S偏振光图像，分别输送到观察者的两只眼睛处，经过大脑叠加后形成3D立体显示效果。左右眼图像信号时序的输送到三个LCOS芯片210、213与215上，三个LCOS芯片进行相应基色光的处理，与此同时，偏振调制器件217需要与图像信号保持同步，进行P偏振光与S偏振光的切换，也即是左右眼图像的切换。

在上述实施例中，采用三片式LCOS芯片结构，通过偏振调制器件实现左右眼图像的切换，从而通过时序上的叠加形成3D，此方式结构简单；并且采用激发光激发色轮上的黄色荧光粉得到白光，光效高。

图7是根据本发明实施例的一种可选的用于3D图像显示的硅基液晶投影系统的示意图。如图7所示，该系统包括：光源组件20、分光组件40、硅基液晶芯片组件60、调制合光组件80以及镜头100。

光源组件，用于时序输出第一光束和第二光束，第一光束和第二光束分别包括至少两种基色光，且第一光束和第二光束的合光包含三基色光。

分光组件，设置在时序输出的第一光束和第二光束的传输路径中，用于将第一光束分成具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光，并分别将具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光传输至硅基液晶芯片组件进行调制得到第一调制子光束、第二调制子光束以及第三调制子光束；还用于将第二光束分成具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光，并分别将具有第二偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光传输至硅基液晶芯片组件进行调制得到第一调制子光束、第四调制子光束以及第五调制子光束。

调制合光组件，设置在硅基液晶芯片组件调制得到的调制子光束的传输路径中，用于按照调制频率以分时的方式对第一调制子光束进行偏振调制，得到按照时序输出的基色调制光束，基色调制光束、第二调制子光束以及第三调制子光束合光得到第三光束，基色调制光束、第四调制子光束以及第五调制子光束合光得到第四光束，第三光束和第四光束合光得到第二光。

镜头，设置在第二光的传输路径中，用于利用时序输出的第三光束和第四光束投影形成3D图像。其中，第一偏振态与第二偏振态互相垂直。

采用本发明实施例，光源组件输出第一光束和第二光束，第一光束和第二光束分别包括至少两种基色光，然后通过分光组件、硅基液晶芯片组件以及调制合光组件，得到包含两种偏振态的二基色光的第三光束和第四光束，并利用时序输出的第三光束和第四光束投影形成3D图像。通过本发明上述实施例，无需采用两台投影仪分别投射P偏振态图像和S偏振态图像，在结构方面，采用一台投影仪即可输出时序上交替的投射P偏振态图像和S偏振态图像，结构简单，节省了大量成本与空间，并且避免了两台投影仪需要同步的问题。通过本发明，解决了现有技术中使用两台投影仪显示3D图像占用空间大且成本高的问题，实现了一台投影仪输出3D图像，结构简单，节省了大量成本与空间的效果。

需要进一步说明的是，通过上述实施例，在同一时序内输出的光束具有两种偏振态，既有左眼光，又有右眼光，如此可以使眼睛感知光强过渡更为平缓，避免左右眼交替明暗带来的疲劳感。

在本发明的上述实施例中，分光组件可以包括：第一二向色镜606，设置在光源组件的后端光路中，用于在第一光时序，反射第一光束中的第一分光，透射第一光束中的第二分光；还用于在第二光时序，反射第一光中的第一分光，透射第一光中的第三分光；第一起偏器607，设置在第一分光的传输路径中，用于在第一光时序和第二光时序，将第三分光变换为具有第一偏振态的第一基色光。

可选地，分光组件还可以包括：偏振分光组件，设置于第一二向色镜和第一起偏器的后端光路中，用于将第二分光分为沿不同光路传输的具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光，并将沿不同光路传输的具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光、以及具有第二偏振态的第二基色光传输至硅基液晶芯片组件；还用于将第三分光分为沿不同光路传输的具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光，并将沿不同光路传输的具有第一偏振态的第一基色光、具有第一偏振态的第二基色光以及具有第二偏振态的第二基色光分光到硅基液晶芯片组件。

具体地，偏振分光组件包括：第一偏振分光棱镜608，设置在具有第一偏振态的第一基色光的传输路径中，用于在第一光时序和第二光时序，将具有第一偏振态的第一基色光反射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的第一调制子光束。

偏振分光组件包括：第二偏振分光棱镜611，设置在第二分光和第三分光的传输路径中，用于在第一光时序，将第二分光分为具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光，并将具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光发射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的第二调制子光束和第三调制子光束；还用于在第二光时序，将第三分光分为具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光，并将具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光发射至硅基液晶芯片组件，并透射硅基液晶芯片组件出射的第四调制子光束和第五调制子光束。

根据本发明的上述实施例，硅基液晶芯片组件可以包括：第一硅基液晶芯片609，设置在第一基色光的传输路径中，用于在第一光时序和第二光时序，基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第一基色光调制为具有第二偏振态的第一调制子光束。第二硅基液晶芯片613，设置在具有第一偏振态的第二基色光和具有第一偏振态的第三基色光的传输路径中，用于在第一光时序，基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第二基色光调制为具有第二偏振态的第二调制子光束；还用于在第二光时序，基于3D源图像信号将具有第一偏振态的第三基色光调制为具有第二偏振态的第四调制子光束。第三硅基液晶芯片612，设置在具有第二偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第三基色光的传输路径中，用于在第一光时序，基于3D源图像信号将具有第二偏振态的第二基色光调制为具有第一偏振态的第三调制子光束；还用于在第二光时序，基于3D源图像信号将具有第二偏振态的第三基色光调制为具有第一偏振态的第五调制子光束。其中，调制频率与3D源图像信号的交替频率同步，交替频率为3D源图像信号的左眼图像信号与右眼图像信号相交替的频率。

可选地，调制合光组件包括：第一偏振调制器件610，设置于第一偏振分光棱镜 的后端光路中，用于在第一光时序输出具有第二偏振态的第一调制子光束；在第二光时序输出具有第一偏振态的第一调制子光束。第二二向色镜614，设置在第二偏振分光棱镜和第一偏振调制器件610出射光的光路交汇处，用于在第一光时序，将具有第二偏振态的第一调制子光束、具有第二偏振态的第二调制子光束以及具有第一偏振态的第三调制子光束合光为第三光束；还用于在第二光时序，将具有第一偏振态的第一调制子光束、具有第一偏振态的第四调制子光束以及具有第二偏振态的第五调制子光束合光为第四光束，以及将第三光束和第四光束和光为第二光。

其中，在该实施例中第一偏振态可以为P偏振态，第二偏振态可以为S偏振态；第一基色光为蓝基色光，第二基色光为绿基色光，第三基色光为红基色光。

进一步地，光源组件可以包括：激发光源601，用于发出激发光；色轮，设置在激发光的传输路径中，色轮上设置有至少两种波长转换材料，色轮在激发光的照射下按照时序输出第一光束和第二光束，其中，调制频率与色轮的至少两种波长转换材料的交替频率一致。

上述实施例中的激发光源可以为半导体蓝光激光器。

可选地，激发光为蓝光，至少两种波长转换材料包括绿光波长转换材料和红光波长转换材料，其中，第一光束包括未被绿光波长转换材料吸收的蓝光和绿光波长转换材料将蓝光转换成的绿光；第二光束包括未被红光波长转换材料吸收的蓝光和红光波长转换材料将蓝光转换成的红光。

如图8所示的色轮分为两段，第一色段上涂有绿色的荧光粉，第二色段上涂有红色的荧光粉，在第一光时序蓝色的激发光入射到绿色的荧光粉上，一部分未被吸收转化，仍为蓝光，一部分激发绿色荧光粉产生绿色荧光；在第二光时序蓝色的激发光入射到红色的荧光粉，一部分未被吸收转化，仍为蓝光，一部分激发红色荧光粉产生红色荧光，从而色轮输出时序的蓝光+绿光叠加的第一光束和蓝光+红光叠加的第二光束。

根据本发明的上述实施例，硅基液晶投影系统还可以包括：图9所示的收集透镜602，设置在激发光源与色轮之间，用于将激发光源发出的激发光聚焦输入色轮；方棒604，设置在色轮输出的第一光的传输路径上，用于对第一光进行匀光处理，得到匀光后的第一光；中继透镜605，设置在匀光后的第一光的传输路径上，用于将匀光后的第一光准直处理后，输入分光组件。

下面结合图9和图10详细介绍上述实施例，如图9所示的激发光源601可以采用半导体蓝光激光器，经收集透镜602聚焦后入射到如图8所示的荧光粉色轮上，色轮输出时序的蓝光+绿光的第一光束以及蓝光+红光的第二光束。

具体地，如图9所示，在第一光时序，色轮输出蓝光+绿光的第一光束，进入方棒604匀光后，经中继透镜605准直到达第三二向色棱镜606处，第三二向色棱镜606反射第一分光(即蓝光)，透射第二分光(即绿光)，蓝光被反射后，经过第一起偏器607变为具有第一偏振态的第一基色光(即S偏振蓝光)，在第一偏振分光棱镜(即PBS棱镜)608处被反射，经过第一LCOS芯片609调制后以具有第二偏振态的第一调制子光束(如P偏振光)出射，通过第一偏振调制器件610调制，仍为具有第二偏振态的第一调制子光束(即P偏振蓝光)，到达第二二向色镜614处，第二二向色镜614反射蓝光；另外一路绿光(即第二分光)透过第一二向色镜606后，在第二PBS棱镜611处分成两种偏振光(即具有第一偏振态的第二基色光和具有第二偏振态的第二基色光)入射到第二LCOS芯片和第三LCOS芯片上，其中，具有第一偏振态的第二基色光(即S光绿光)反射到达第二LCOS芯片613处，具有第二偏振态的第二基色光(即P光绿光)透射到达第三LCOS芯片612处，经过两个LCOS芯片调制后，两种绿光偏振态各自偏转九十度得到具有第一偏振态的第三调制子光束和具有第二偏振态的第二调制子光束在第三PBS棱镜611处合光，经过第二二向色镜614，第二二向色镜614透射绿光，由此P光蓝光和P光绿光、S光绿光合光，经过镜头615成像。

在第二光时序，色轮输出蓝光+红光的第二光束，进入方棒604匀光后，经中继透镜605准直到达二向色棱镜606处，第三二向色棱镜606反射第一分光(即蓝光)，透射第三分光(即红光)，蓝光被反射后，经过第一起偏器607变为具有第一偏振态的第一基色光(即S偏振蓝光)，在第二PBS棱镜608处被反射，经过第一LCOS芯片609调制后以具有第二偏振态的第一调制子光束(即P偏振蓝光)出射，通过第一偏振调制器件610将P偏振蓝光变为具有第一偏振态的第一调制光(即S偏振蓝光)，到达第二二向色镜614处，第二二向色镜614反射蓝光；另外一路第三分光(即红光)透过第一二向色镜606后，在第三PBS棱镜611处分成具有第一偏振态的第三基色光和具有第二偏振态的第三基色光，两种偏振光入射到两个LCOS芯片上，其中，具有第一偏振态的第三基色光(即S光红光)反射到达第二LCOS芯片613处，具有第二偏振态的第三基色光(即P光红光)透射到达第三LCOS芯片612处，经过LCOS芯片调制后，两种红光偏振态各自偏转90度在第三PBS棱镜611处合光，经过第二二向色镜614，第二二向色镜614透射红光，由此S光蓝光和P光红光、S光红光合光，经过镜头615成像。

在上述投影系统中，假设经过镜头成像后，观察者左眼接收P光图像，右眼接收S光图像，则三个LCOS芯片上处理光时序如图10所示，第一光时序输出的图像为：B左+G左+G右，第二光时序输出的图像为：B右+R左+R右。在此系统中，偏振调制器件将P光蓝光时序地变为P光和S光，其调制速率与色轮603分段保持一致。

通过上述实施例，将波长分光合光与偏振分光合光结合起来，采用三片式LCOS 结构，一片LCOS芯片处理蓝光，并且时序的输出P光蓝光和S光蓝光，另外两片LCOS芯片时序的处理绿光与红光，并且绿光和红光分为两种偏振态，由此在两个时序内，形成左右眼需要的三基色光，并且在同一时序内，既有左眼光，又有右眼光，如此可以使眼睛感知光强过渡更为平缓，避免左右眼交替明暗带来的疲劳感。

在本发明的上述实施例中，激发光源为蓝光半导体激光器模组，激发两段式分段色轮产生时序的蓝光+绿光(青光)与蓝光+红光(品红光)，光中继系统将色轮出光导引到波长与偏振分光合光模组后，蓝光与绿光和红光分开，蓝光经过起偏以及LCOS调制，又经过偏振态调制器件，输出时序的S光蓝光与P光蓝光，绿光和红光分偏振的进入两片LCOS调制后，最终与蓝光合光进入投影镜头，由此形成时序的S光蓝光+S光绿光+P光绿光、P光蓝光+S光红光+P光红光，其中S光的红、绿、蓝构成左眼图像，P光的红、绿、蓝构成右眼图像，因此形成3D图像。在该实施例中，无需用两台投影仪分别投射P偏振态图像和S偏振态图像；本发明采用一台投影仪，时序上交替的投射P偏振态图像和S偏振态图像，结构简单，节省了大量成本与空间，并且避免了两台投影仪需要同步的问题。同时，本发明的其他实施例中采用波长与偏振态组合的方式进行分光合光，使得同一时序既有左眼基色光，又有右眼基色光，左右眼感知亮度过渡更为缓和，因此避免了左右眼交替明暗带来的疲劳感，提升了3D质量与舒适度。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。