專利名稱：光組合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及光組合器和分光器，以及使用光組合器和分光器的方法。具體地 講，本發(fā)明涉及使用偏振分束器分別對不同波長光譜的光進行混合和分解的光組合器和分光器。
背景技術：
用于將圖像投影在屏幕上的投影系統(tǒng)可使用多波長光譜光源，例如采用不同波長 光譜生成照明光的發(fā)光二極管(LED)。若干光學元件設置在LED與圖像顯示單元之間，用于 從LED向圖像顯示單元對光進行混合和傳送。圖像顯示單元可以使用多種方法來將圖像施 加到光上。例如，圖像顯示單元可以利用偏振現象，如透射式或反射式液晶顯示器(IXD)。用于將圖像投影在屏幕上的其它投影系統(tǒng)可以使用被構造用于從數字微反射鏡 鏡陣列顯示器中的陣列)進行影像反射的白光，該數字微反射鏡陣列例如為用于Texas Instruments的數字光處理器(DLP )。在DLP 顯示器中，數字微反射鏡陣列中的各個反 射鏡表示投影的圖像的各個像素。當對應的反射鏡傾斜以使得入射光導向到投影的光路 時，顯示像素被照明。安置在光路內部的旋轉色輪被定時為對來自數字微鏡陣列的光進行 反射，從而使得反射的白光經過濾來投射與像素對應的顏色。數字微反射鏡陣列然后切換 到下一個需要的像素顏色，并且這個過程以非常迅速的速度繼續(xù)進行，從而使得整個投影 的顯示內容看起來被持續(xù)照亮。數字微反射鏡投影系統(tǒng)需要較少的像素化陣列部件，這可 能形成較小尺寸的投影儀。

發(fā)明內容
圖像亮度是投影系統(tǒng)的重要參數。彩色光源的亮度和會聚、混合、均化光以及向圖 像顯示單元傳送光的效率均會影響亮度。隨著現代投影系統(tǒng)的尺寸的減小，需要保證充足 的輸出亮度并且同時保證由光源產生的低水平的熱量能夠在小投影系統(tǒng)內進行散發(fā)。需要 光組合系統(tǒng)以更高的效率混合多個彩色光，從而得到具有足夠亮度水平的輸出光，而光源 的功耗不大。一般來講，本發(fā)明涉及包括偏振分束器的光組合器以及使用光組合器的方法。本 發(fā)明還涉及包括偏振分束器的分光器以及使用分光器的方法。在一個方面，光組合器包括具有四個偏振分束器的裝置，這四個偏振分束器的每 一個包括兩個棱鏡，每個棱鏡具有兩個棱面和兩個端面；和反射型偏振器，其設置在這兩個 棱鏡之間。棱鏡面和端面可進行拋光，從而能夠在每個棱鏡內進行全內反射。每個偏振分 束器的表面和端部的每一個可以與折射率低于棱鏡折射率的光傳輸材料接觸。光傳輸材料 可以是空氣。光傳輸材料可以是將光組合器的部件粘合在一起的光學粘合劑。反射型偏振 器可以是與第一偏振方向對準的笛卡爾反射型偏振器，例如聚合物型多層光學薄膜。光組 合器還包括設置在每一對相鄰的偏振分束器之間的四個濾波片。這些濾波片的每一個能夠 改變至少一個波長光譜的光的偏振方向，而使得其它波長光譜的光保持不變。改變偏振光
5的偏振方向和傳播方向的反射器可與四個偏振分束器的每一個的一個表面相鄰設置。偏振 旋轉反射器可以是1/4波長延遲片和反射器，并且1/4波長延遲片可以關于第一偏振方向 成45°對準。在另一個方面，描述了一種使用光組合器對光進行混合的方法。第一、第二和第三 波長光譜光分別導向第一、第二和第三偏振分束器，并且從第四偏振分束器接收混合光。在 一個實施例中，第一、第二和第三波長光譜的光的每一束是非偏振的，并且混合光也是非偏 振的。在另一個方面，描述了一種使用光組合器對光進行分解的方法。多色光導向第四 偏振分束器，并且分別從第一、第二和第三偏振分束器接收第一、第二和第三波長光譜光。 在一個實施例中，多色光是非偏振的，并且第一、第二和第三波長光譜的光的每一束也是非 偏振的。


整個說明書中都參考了附圖，其中類似的附圖標記表示類似的元件，并且其中
圖1是偏振分束器的透視圖。
圖2是具有1/4波長延遲片的偏振分束器的透視圖。
圖3是示出具有拋光表面的偏振分束器的俯視示意圖。
圖4A-4D是光組合器的俯視圖。
圖5A-5D是光組合器的俯視圖。
圖6A-6D是光組合器的俯視圖。
圖7A-7D是光組合器的俯視圖。
圖8A-8D是光組合器的俯視圖。
這些附圖未必按比例繪制。附圖中使用的相同附圖標記指示相同部件。然而，應
當理解，使用附圖標記指示給定附圖中的部件并非意圖限制在另一個附圖中由相同附圖標 記進行標記的部件。
具體實施例方式本文所述的光組合器接收不同的波長光譜的光，并且產生包括不同波長光譜的光 的混合輸出光。在一些實施例中，混合光具有與每個所接收的光相同的集光率?；旌瞎饪?以是包括不止一個波長光譜的多色混合光。在一個方面，不同波長光譜的光的每一束對應 于不同顏色的光(例如，紅色、綠色和藍色)，并且混合輸出光是白光。為了在本文進行說 明，“彩色光”和“波長光譜光”均是指具有與人眼可見的特定顏色相關的波長光譜范圍的 光。更一般的術語“波長光譜光”是指可見光和包括例如紅外光的其它波長光譜光。當兩個或更多的非偏振彩色光導向到合色器時，每個光根據偏振態(tài)由偏振分束器 (PBS)中的反射型偏振器進行分解。當光進入PBS時，它能夠被準直、會聚或發(fā)散。當通過 PBS的表面或端部之一時，進入PBS的會聚或發(fā)散光可能受到損失。為了避免這種損失，可 將PBS的所有外表面進行拋光，從而能夠在PBS內部實現全內反射(TIR)。實現TIR提高了 進入PBS的光的利用率，從而在一定角度范圍內進入PBS的基本上所有光被重新導向，以通 過期望表面離開PBS。
進入光組合器的每一種彩色光的至少一個偏振分量穿過其到達偏振旋轉反射器。 根據設置在偏振旋轉反射器中的延遲片的類型和取向，偏振旋轉反射器對光的傳播方向進 行反轉，并且改變偏振分量的振幅。偏振旋轉反射器可包括反射鏡和延遲片。延遲片可提 供任何所需的延遲，例如1/8波長延遲片、1/4波長延遲片等等。在本文所述的實施例中， 優(yōu)點在于使用1/4波長延遲片和相關的反射器。當線偏振光穿過關于光偏振軸成45°角 的1/4波長延遲片時，線偏振光變成圓偏振光。由于合色器中的反射型偏振器和1/4波長 延遲片/反射器的反射，能夠實現從光組合器輸出的有效的混合光。相比較，當線偏振光穿過其它延遲片和取向時，線偏振光變成在S偏振與P偏振之 間的偏振態(tài)(是橢圓或者是直線)，并且可能導致較低的組合器效率。光組合器的部件，包 括棱鏡、反射型偏振器、1/4波長延遲片、反射鏡和濾波片，可通過合適的光學粘合劑結合在 一起。用于將這些部件結合在一起的光學粘合劑的折射率可低于光組合器中采用的棱鏡的 折射率。完全結合在一起的光組合器的優(yōu)點包括組裝、處理和應用過程中的對準穩(wěn)定性。通過參照附圖及其下面對應的描述，可更易于理解上述的實施例。圖1是PBS的透視圖。PBS 100包括設置在棱鏡110和120的對角面之間的反射 型偏振器190。棱鏡110包括兩個端面175和185以及其之間成90°角的第一和第二棱鏡 面130和140。棱鏡120包括兩個端面170、180以及在其之間成90°角的第三和第四棱鏡 面150和160。第一棱鏡面130與第三棱鏡面150平行，第二棱鏡面140與第四棱鏡面160 平行。采用“第一”、“第二”、“第三”和“第四”標識圖1所示的四個棱鏡面，以使下面的討 論中對PBS 100的描述更清楚。反射型偏振器190可以是笛卡爾反射型偏振器或非笛卡爾 反射型偏振器。非笛卡爾反射型偏振器可包括多層無機膜，例如MacNeille偏振器，所述多 層無機膜例如為通過無機電介質順序沉積制備的那些薄膜。笛卡爾反射型偏振器具有偏振 軸方向，并且包括例線柵偏振器和聚合物多層光學薄膜，所述聚合物多層光學薄膜例如可 通過對多層聚合層合物進行擠出并且隨后進行拉伸制備。在一個實施例中，反射型偏振器 190定向為一個偏振軸與第一偏振方向195平行，并與第二偏振方向196垂直。在一個實施 例中，第一偏振方向195可以是S偏振方向，第二偏振方向196可以是P偏振方向。如圖1 所示，第一偏振方向195與端面170、175、180和185的每一個垂直。笛卡爾反射型偏振膜形成偏振分束器，該偏振分束器能夠使沒有完全準直以及從 中心光束軸發(fā)散或偏斜的輸入光線通過。笛卡爾反射型偏振膜可包括聚合物型多層光學薄 膜，該聚合物型多層光學薄膜包括多層電介質或聚合物材料。使用介電膜的優(yōu)點在于低 光衰減量、高透光率。多層光學薄膜可包括例如在U. S.專利5，962，114(J0nza等人)或 U. S.專利6，721，096 (Bruzzone等人)中公開的聚合物多層光學薄膜。圖2是在一些實施例中使用的1/4波長延遲片與PBS對準的透視圖。1/4波長延 遲片可用于改變入射光的偏振態(tài)。PBS延遲片系統(tǒng)200包括具有第一棱鏡110和第二棱鏡 120的PBS 100。1/4波長延遲片220設置為與第一棱鏡面130相鄰。反射型偏振器190是 與第一偏振方向195對準的笛卡爾反射型偏振膜。1/4波長延遲片220包含1/4波偏振方 向295，該1/4波偏振方向295可以與關于第一偏振方向195成45°處對準。盡管圖2示 出與順時針方向上關于第一偏振方向195偏成45°處對準的偏振方向295，但是偏振方向 295可以相反為與逆時針方向上關于第一偏振方向195成45°處對準。在一些實施例中， 1/4波長偏振方向295可以與關于第一偏振方向195成任意角度處對準，例如該角度為從逆時針方向的90°到順時針方向的90°。如所述以大約+/-45°定向1/4波長延遲片是有利 的，這是因為當線偏振光穿過如此設置偏振方向的1/4波長延遲片時產生圓偏振光。1/4波 長延遲片的其它取向能夠導致反射鏡反射時s偏振光沒有完全轉變成P偏振光，并且P偏 振光沒有完全轉變成s偏振光，從而導致本說明書中別處描述的光組合器效率降低。圖3示出了拋光的PBS 300內的光線路徑的俯視圖。根據一個實施例，棱鏡110 和120的第一、第二、第三和第四棱鏡面130、140、150和160是與具有小于棱鏡110和120 的折射率“n2”的折射率“Ii1 ”的材料接觸的拋光的外表面。根據另一個實施例，PBS 300的 所有外表面(包括未示出的端面)是拋光的表面，其在PBS 300內部產生傾斜光線的TIR。 拋光的外表面與具有小于棱鏡110和120的折射率“Ii2”的折射率“η/’的材料接觸。TIR提 高了 PBS 300中的光利用率，尤其是當導向到PBS的光沒有沿中心軸準直時，即入射光為會 聚光或者發(fā)散光時。至少一些光由于全內反射捕獲在PBS 300中，直到其通過第三棱鏡面 150離開。在一些情況下，幾乎所有的光由于全內反射捕獲在PBS 300內，直到它們通過第 三棱鏡面150離開。如圖3所示，光線Ltl在角度θ i范圍內進入第一棱鏡面130。PBS300內的光線L1 在角度θ 2的范圍內傳播，以在棱鏡面140、160和端面(未示出)滿足Snell定律。光線 “八8”、1(”和“40”代表穿過PBS 300的光的許多路徑中的三個，這三個路徑在離開第三棱 鏡面150之前以不同的入射角與反射型偏振器190相交。在離開之前，光線“ΑΒ”和“AD” 還分別在棱鏡面140和160處經受TIR。應當理解，角9工和θ 2的范圍可以是使得還可以 在PBS 300的端面處發(fā)生反射的角度圓錐。在一個實施例中，反射型偏振器190被選擇為 在寬入射角范圍內將不同的偏振光有效地分解。聚合物多層光學薄膜尤其適于在寬入射角 范圍內將光分解?？梢允褂冒∕acNeille偏振器和線柵偏振器的其它反射型偏振器，但 是這些偏振器在分解偏振光方面效率較低。MacNei 1 Ie偏振器不能有效透射高入射角的光。 使用MacNeille偏振器對偏振光進行有效分解可能受低于大約與法向成6或7度的入射角 的限制，這是因為這兩種偏振態(tài)在較大角度下出現大量反射。使用線柵偏振器對偏振光進 行有效分解通常需要與柵線的一側相鄰的空氣間隙，并且當線柵偏振器浸入更高折射率的 介質中時效率下降。在一個方面，圖4Α是分別包括第一、第二、第三和第四PBS 420、440、460和480的 光組合器400的俯視示意圖。第一、第二、第三和第四濾波片431、432、433和434分別設置 在每對相鄰PBS (420和480、420和440、440和460、460和480)之間。第一、第二、第三和第 四濾波片431、432、433和434可以是色選迭式延遲偏振(CSSRP)濾波片。在本發(fā)明的具體 實施方式中，始終參照CSSRP濾波片，然而，可以使用如所描述的能夠影響波長偏振選擇旋 轉的任何濾波片。CSSRP濾波片431、432、433和434的每一個中的偏振旋轉取決于穿過這 些濾波片的每一個的光的顏色。根據一個方面，這些濾波片的每一個包括可得自ColorLink Incorporated (Boulder, Colorado)的 ColorSelect 濾波片。包括延遲片 425 和反射鏡 430 的偏振旋轉反射器設置為分別面對第一、第二和第三PBS 420,440和460的每一個的第四 棱鏡面424、444和464。在一個實施例中，延遲片425是關于第一偏振方向195成45°取 向的1/4波長延遲片。第一 PBS 420包括第一棱鏡405和第二棱鏡406，第一棱鏡405具有其間成90°角 的第一和第二棱鏡面421、422，第二棱鏡406具有其間成90°角的第三和第四棱鏡面423、424。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡405、406之間，以使得第一棱鏡面421與第 三棱鏡面423相背對。反射型偏振器190可以是與第一偏振方向195(在這個視圖中，與頁 面垂直)對準的笛卡爾反射型偏振器。反射型偏振器190可由非笛卡爾偏振器替代。第二 PBS 440包括第一棱鏡445和第二棱鏡446，第一棱鏡445具有其間成90°角 的第一和第二棱鏡面441、442，第二棱鏡446具有其間成90°角的第三和第四棱鏡面443、 444。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡445、446之間，以使得第一棱鏡面441與第 三棱鏡面443相背對。第三PBS 460包括第一棱鏡465和第二棱鏡466，第一棱鏡465具有其間成90°角 的第一和第二棱鏡面461、462，第二棱鏡466具有其間成90°角的第三和第四棱鏡面463、 464。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡465、466之間，以使得第一棱鏡面461與第 三棱鏡面463相背對。第四PBS 480包括第一棱鏡485和第二棱鏡486，第一棱鏡485具有其間成90°角 的第一和第二棱鏡面481、482，第二棱鏡486具有其間成90°角的第三和第四棱鏡面483、 484。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡485、486之間，以使得第一棱鏡面481與第 三棱鏡面483相背對。光傳輸材料435與這些棱鏡面的每一個相鄰設置。光傳輸材料435可以是折射率 低于棱鏡405、406、445、446、465、466、485和486的折射率的任何材料。在一個實施例中， 光傳輸材料435是空氣。在另一個實施例中，光傳輸材料435是光學粘合劑，所述光學粘合 劑用于將延遲片425和CSSRP濾波片431、432、433、434與其各自的棱鏡面粘合。在一個方面，圖4A中示出了使用光組合器400對光進行混合的方法。第一波長 光譜光450導向第一 PBS 420的第一棱鏡面421，第二波長光譜光470導向第二 PBS 440 的第一棱鏡面441，第三波長光譜光490導向第三PBS 460的第一棱鏡面461，并且從第四 PBS 480的第一棱鏡面481接收混合光401。在一個實施例中，第一、第二或第三波長光譜 光450、470和490中的至少兩個導向各自的棱鏡面421、441和461，并且從第四PBS 480的 第一棱鏡面461接收混合光401。在一個實施例中，第一、第二和第三波長光譜光450、470 和490是非偏振光，并且混合光401也是非偏振光。第一、第二和第三波長光譜光450、470 和490的每一束可以包括來自發(fā)光二極管(LED)光源的光?？梢允褂酶鞣N光源，例如激光 器、激光二極管、有機LED(OLED)以及非固態(tài)光源，非固體光源包括諸如具有適當的聚光器 或反射器的超高壓(UHP)鹵素或氙燈。LED光源優(yōu)于其它光源之處在于運行經濟、長壽命、 耐用性、產生發(fā)光效率高以及改善的光譜輸出。在一個實施例中，第一和第三CSSRP濾波片431、433被選擇為改變第一波長光譜 光450的偏振方向，第二和第四CSSRP濾波片432、434被選擇為改變第三波長光譜光490 的偏振方向。在圖4A-4D所示的另一個實施例中，第一、第二和第三波長光譜光450、470和 490分別是綠色、紅色和藍色非偏振光，第一和第三CSSRP濾波片431、433是綠色CSSRP濾 波片，第二和第四CSSRP濾波片432、434是藍色CSSRP濾波片，并且混合光401是白色非偏 振光?，F在參照圖4B描述通過光組合器400的非偏振綠光450的光路。在這個實施例 中，非偏振綠光450通過第一棱鏡面421進入第一 PBS420，并且通過第一棱鏡面481以包括 具有第一偏振方向的綠光458和具有第二偏振方向的綠光453的非偏振綠光離開第四PBS480。綠光450通過第一棱鏡面421進入第一 PBS 420，與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的綠光451和具有第二偏振方向的綠光452。具有第一偏振方向的綠光451通過第三棱鏡面423離開第一 PBS420，當其穿過第 一 CSSRP濾波片431時改變偏振方向，并且通過第二棱鏡面482以具有第二偏振方向的綠 光453進入第四PBS 480。具有第二偏振方向的綠光453從反射型偏振器190反射，并且通 過第一棱鏡面481以具有第二偏振方向的綠光453離開第四PBS 480。具有第二偏振方向的綠光452通過第二棱鏡面422離開第一 PBS420，穿過第二 CSSRP濾波片432而沒有發(fā)生偏振態(tài)變化，通過第三棱鏡面443進入第二 PBS 440,從反射 型偏振器190反射，通過第四棱鏡面444離開第二 PBS 440，并且當其穿過1/4波長延遲片 425時改變成圓形偏振光499G。綠色圓形偏振光499G從反射鏡430反射，改變圓偏振的方 向，并且當其穿過1/4波長延遲片425時變成具有第一偏振方向的綠光454。具有第一偏振 方向的綠光454通過第四棱鏡面444進入第二 PBS 440，穿過反射型偏振器190，通過第二 棱鏡面442離開第二 PBS 440，并且當其穿過第三CSSRP濾波片433時改變偏振方向，以變 成具有第二偏振方向的綠光456。具有第二偏振方向的綠光456通過第三棱鏡面463進入 第三PBS 460，從反射型偏振器190反射，通過第四棱鏡面464離開第三PBS 460，當其穿過 1/4波長延遲片425時變成綠色圓形偏振光499G，當其從反射鏡430反射時改變圓偏振的 方向，并且當其再次穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第一偏振方向的綠光458。具有 第一偏振方向的綠光458通過第四棱鏡面464進入第三PBS 460，穿過反射型偏振器190， 通過第二棱鏡面462離開第三PBS460，穿過第四又一個CSSRP濾波片434而沒有發(fā)生偏振 態(tài)變化，通過第四棱鏡面484進入第四PBS 480，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡 面481以具有第一偏振方向的綠光458離開第四PBS。圖4C示出了通過光組合器400的非偏振紅光470的光路。在這個實施例中，非偏 振紅光470通過第一棱鏡面441進入第二 PBS 440，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第 一偏振方向的紅光474和具有第二偏振方向的紅光473的非偏振紅光離開第四PBS 480。紅光470通過第一棱鏡面441進入第二 PBS 440，與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的紅光471和具有第二偏振方向的紅光472。具有第一偏振方向的紅光471通過第三棱鏡面443離開第二 PBS440，無改變地穿 過第二 CSSRP濾波片432，通過第二棱鏡面422進入第一 PBS 420，穿過反射型偏振器190， 通過第四棱鏡面424離開第一 PBS 420，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成紅色圓 偏振光499R。當紅色圓偏振光499R從反射鏡430反射時，紅色圓偏振光499R改變圓偏振 的方向，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第二偏振方向的紅光473，并且通過第四 棱鏡面424再次進入第一 PBS 420。具有第二偏振方向的紅光473從反射型偏振器190反 射，通過第三棱鏡面423離開第一 PBS 420，無改變地穿過第一 CSSRP濾波片431，通過第二 棱鏡面482進入第四PBS 480，從反射型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以具有 第二偏振方向的紅光473離開第四PBS480。具有第二偏振方向的紅光472通過第二棱鏡面442離開第二 PBS440，穿過第三 CSSRP濾波片433而沒有發(fā)生偏振態(tài)變化，通過第三棱鏡面463進入第三PBS 460,從反射 型偏振器190反射，通過第四棱鏡面464離開第三PBS 460，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成紅色圓偏振光499R。紅色圓偏振光499R從反射鏡430反射，改變圓偏振的方 向，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第一偏振方向的紅光474。具有第一偏 振方向的紅光474通過第四棱鏡面464進入第三PBS 460，穿過反射型偏振器190，通過第 二棱鏡面462離開第三PBS 460，無改變地穿過第四CSSRP濾波片434，通過第三棱鏡面483 進入第四PBS 480，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡面481以具有第一偏振方向 的紅光474離開第四PBS 480。圖4D示出了通過光組合器400的非偏振藍光490的光路。在這個實施例中，非偏 振藍光490通過第一棱鏡面461進入第三PBS 460，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第 一偏振方向的藍光494和具有第二偏振方向的藍光497的非偏振藍光離開第四PBS 480。藍光490通過第一棱鏡面441進入第三PBS 460，與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的藍光491和具有第二偏振方向的藍光492。具有第一偏振方向的藍光491通過第三棱鏡面463離開第三PBS460，無改變穿過 第三CSSRP濾波片433，通過第二棱鏡面442進入第二 PBS 440，穿過反射型偏振器190，通 過第四棱鏡面444離開第二 PBS440，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成藍色圓偏 振光499B。當藍色圓偏振光499B從反射鏡430反射時，藍色圓偏振光499B改變圓偏振的 方向，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第二偏振方向的藍光493，并且通過第四 棱鏡面444再次進入第二 PBS 440。具有第二偏振方向的藍光493從反射型偏振器190反 射，通過第三棱鏡面443離開第二 PBS 440，并且當其穿過第二 CSSRP濾波片432時改變偏 振方向，以變成具有第一偏振方向的藍光495。具有第一偏振方向的藍光495通過第二棱鏡 面422進入第一 PBS 420，穿過反射型偏振器190，通過第四棱鏡面481離開第一 PBS 420， 并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成藍色圓偏振光499B。當藍色圓偏振光499B從反 射鏡430反射時，藍色圓偏振光499B改變圓偏振的方向，當其穿過1/4波長延遲片425時， 變成具有第二偏振方向的藍光497，通過第四棱鏡面424進入第一 PBS 420，從反射型偏振 器190反射，并且通過第三棱鏡面423離開第一 PBS 420。具有第二偏振方向的藍光497穿 過第一 CSSRP濾波片431而沒有發(fā)生偏振態(tài)變化，通過第二棱鏡面482進入第四PBS 480， 從反射型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以具有第二偏振方向的藍光497離開 第四 PBS 480。具有第二偏振方向的藍光492通過第二棱鏡面462離開第三PBS490，當其穿過第 四CSSRP濾波片434時，改變偏振，以變成具有第一偏振方向的藍光494。具有第一偏振方 向的藍光494通過第三棱鏡面483進入第四PBS 480，穿過反射型偏振器190，并且通過第 一棱鏡面481以具有第一偏振方向的藍光494離開第四PBS 480。在另一個方面，使用光組合器400將光分解的方法包括分別改變第一、第二、第三 和混合光450、470、490和401的傳播方向，如圖4A-4D所示。混合光401導向第四PBS 480 的第一棱鏡面481，并且分別從第一、第二和第三PBS 420,440和460的第一棱鏡面421、 441和461接收第一、第二和第三波長光譜光中的至少一個。圖5A描述了光組合器500的一個實施例，其中，光組合器400的第一、第二、第三 和第四CSSRP濾波片431、432、433和434分別由第一、第二、第三和第四CSSRP濾波片531、 532,533 和 534 替代。在一個方面，圖5A中示出了使用光組合器500對光進行混合的方法。第一波長光譜光550導向第一 PBS 420的第一棱鏡面421，第二波長光譜光570導向第二 PBS 440的第 一棱鏡面441，第三波長光譜光590導向第三PBS 460的第一棱鏡面461，并且從第四PBS 480的第一棱鏡面481接收混合光501。在一個實施例中，第一、第二或第三波長光譜光550、 570和590中的至少兩個導向各自的棱鏡面421、441、461，并且從第四PBS 480的第一棱鏡 面461接收混合光501。在一個實施例中，第一、第二和第三波長光譜光550、570和590是 非偏振光，并且混合光501也是非偏振的。第一、第二和第三波長光譜光550、570和590的 每一束可包括來自發(fā)光二極管(LED)光源的光?？梢允褂酶鞣N光源，例如激光器、激光二極 管、有機LED(OLED)以及非固態(tài)光源，非固態(tài)光源包括諸如具有適當的聚光器或反射器的 超高壓(UHP)鹵素或氙燈。LED光源優(yōu)于其它光源之處在于運行經濟、長壽命、耐用性、生 光效率高以及改善的光譜輸出。在一個實施例中，第一和第三CSSRP濾波片531和533被選擇為改變第一波長光 譜光550的偏振方向，第二和第四CSSRP濾波片532和534被選擇為改變第三波長光譜光 590的偏振方向。在圖5A-5D所示的另一個實施例中，第一、第二和第三波長光譜光550、 570和590分別為紅色、綠色和藍色，第一和第三CSSRP濾波片531和533是紅色/青色濾 波片，第二和第四CSSRP濾波片532和534是藍色/黃色CSSRP濾波片?，F在參照圖5B描述通過光組合器500的非偏振紅光550的光路。在這個實施例 中，非偏振紅光550通過第一棱鏡面421進入第一 PBS420，并且通過第一棱鏡面481以包括 具有第一偏振方向的紅光558和具有第二偏振方向的紅光553的非偏振紅光離開第四PBS 480。紅光550通過第一棱鏡面421進入第一 PBS 420,與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的紅光551和具有第二偏振方向的的紅光552。具有第一偏振方向的紅光551通過第三棱鏡面423離開第一 PBS420，當其穿過第 一 CSSRP濾波片531時改變偏振方向，并且通過第二棱鏡面482以具有第二偏振方向的紅 光553進入第四PBS 480。具有第二偏振方向的紅光553從反射型偏振器190反射，并且通 過第一棱鏡面481以具有第二偏振方向的紅光553離開第四PBS 480。具有第二偏振方向的紅光552通過第二棱鏡面422離開第一 PBS420，穿過第二 CSSRP濾波片532而沒有發(fā)生偏振態(tài)變化，通過第三棱鏡面443進入第二 PBS 440,從反射 型偏振器190反射，通過第四棱鏡面444離開第二 PBS 440，并且當其穿過1/4波長延遲片 425時變成紅色圓偏振光599R。紅色圓偏振光599R從反射鏡430反射，改變圓偏振的方向， 并且當其穿過1/4波長延遲片425時變成具有第一偏振方向的紅光554。具有第一偏振方 向的紅光554通過第四棱鏡面444進入第二 PBS 440，穿過反射型偏振器190，通過第二棱 鏡面442離開第二 PBS 440，并且當其穿過第三CSSRP濾波片533時，改變偏振方向，以變 成具有第二偏振方向的紅光556。具有第二偏振方向的紅光556通過第三棱鏡面463進入 第三PBS 460，從反射型偏振器190反射，通過第四棱鏡面464離開第三PBS 460，當其穿過 1/4波長延遲片425時變成紅色圓偏振光599R，當其從反射鏡430反射時，改變圓偏振的方 向，并且當其再次穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第一偏振方向的紅光558。具有第 一偏振方向的紅光558通過第四棱鏡面464進入第三PBS 460，穿過反射型偏振器190，通 過第二棱鏡面462離開第三PBS460，穿過第四CSSRP濾波片534而沒有發(fā)生偏振態(tài)變化，通 過第四棱鏡面484進入第四PBS 480，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡面481以具有第一偏振方向的紅光558離開第四PBS。圖5C示出了通過光組合器500的非偏振綠光570的光路。在這個實施例中，非偏 振綠光570通過第一棱鏡面441進入第二 PBS 440，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第 一偏振方向的綠光574和具有第二偏振方向的綠光573的非偏振綠光離開第四PBS 480。綠光570通過第一棱鏡面441進入第二 PBS 440，與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的綠光571和具有第二偏振方向的綠光572。具有第一偏振方向的綠光571通過第三棱鏡面443離開第二 PBS440，無變化地穿 過第二 CSSRP濾波片532，通過第二棱鏡面422進入第一 PBS 420，穿過反射型偏振器190， 通過第四棱鏡面424離開第一 PBS 420，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成綠色圓 偏振光599G。當綠色圓偏振光599G從反射鏡430反射時，綠色圓偏振光599G改變圓偏振 的方向，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第二偏振方向的綠光573，并且通過第四 棱鏡面424再次進入第一 PBS 420。具有第二偏振方向的綠光573從反射型偏振器190反 射，通過第三棱鏡面423離開第一 PBS 420，無變化穿過第一 CSSRP濾波片531，通過第二棱 鏡面482進入第四PBS 480，從反射型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以具有第 二偏振方向的綠光573離開第四PBS480。具有第二偏振方向的綠光572通過第二棱鏡面442離開第二 PBS440，穿過第三 CSSRP濾波片533而沒有發(fā)生偏振態(tài)變化，通過第三棱鏡面463進入第三PBS 460,從反射 型偏振器190反射，通過第四棱鏡面464離開第三PBS 460，并且當其穿過1/4波長延遲片 425時，變成綠色圓偏振光599G。綠色圓偏振光599G從反射鏡430反射，改變圓偏振的方 向，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第一偏振方向的綠光574。具有第一偏 振方向的綠光574通過第四棱鏡面464進入第三PBS 460，穿過反射型偏振器190，通過第 二棱鏡面462離開第三PBS濾波片460，無變化穿過第四CSSRP濾波片534，通過第三棱鏡 面483進入第四PBS 480，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡面481以具有第一偏 振方向的綠光574離開第四PBS 480。圖5D示出了通過光組合器500的非偏振藍光590的光路。在這個實施例中，非偏 振藍光590通過第一棱鏡面461進入第三PBS 460，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第 一偏振方向的藍光594和具有第二偏振方向的藍光597的非偏振藍光離開第四PBS 480。藍光590通過第一棱鏡面441進入第三PBS 460，與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的藍光591和具有第二偏振方向的藍光592。具有第一偏振方向的藍光591通過第三棱鏡面463離開第三PBS460，無變化地穿 過第三CSSRP濾波片533，通過第二棱鏡面422進入第二 PBS 440，穿過反射型偏振器190， 通過第四棱鏡面444離開第二 PBS 440，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成藍色圓 偏振光599B。當藍色圓偏振光599B從反射鏡430反射時，藍色圓偏振光599B改變圓偏振 的方向，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第二偏振方向的藍光593，并且通過第四 棱鏡面444再次進入第二 PBS 440。具有第二偏振方向的藍光593從反射型偏振器190反 射，通過第三棱鏡面443離開第二 PBS 440，并且當其穿過第二 CSSRP濾波片532時，改變偏 振方向，以變成具有第一偏振方向的藍光595。具有第一偏振方向的藍光595通過第二棱鏡 面422進入第一 PBS 420，穿過反射型偏振器190，通過第四棱鏡面481離開第一 PBS 420， 并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成藍色圓偏振光599B。當藍色圓偏振光599B從
13反射鏡430反射時，藍色圓偏振光599B改變圓偏振的方向，當其穿過1/4波長延遲片425 時，變成具有第二偏振方向的藍光597，通過第四棱鏡面424進入第一 PBS 420，從反射型偏 振器190反射，并且通過第三棱鏡面423離開第一 PBS 420。具有第二偏振方向的藍光597 穿過第一 CSSRP濾波片531而無偏振態(tài)變化，通過第二棱鏡面482進入第四PBS 480，從反 射型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以具有第二偏振方向的藍光597離開第四 PBS 480。具有第二偏振方向的藍光592通過第二棱鏡面462離開第三PBS490，當其穿過第 四CSSRP濾波片534時，改變偏振，以變成具有第一偏振方向的藍光594。具有第一偏振方 向的藍光594通過第三棱鏡面483進入第四PBS 480，穿過反射型偏振器190，并且通過第 一棱鏡面481以具有第一偏振方向的藍光594離開第四PBS 480。在另一個方面，使用光組合器500將光分解的方法包括分別改變第一、第二、第三 和混合光550、570、590和501的傳播方向，如圖5A-5D中所示?；旌瞎?01導向第四PBS 580的第一棱鏡面481，并且分別從第一、第二和第三PBS 520,540和560的第一棱鏡面 421,441和461接收第一、第二和第三波長光譜光中的至少一個。在一個方面，圖6A是分別包括第一、第二、第三和第四PBS 620、640、660和680 的光組合器600的俯視示意圖。第一、第二、第三和第四CSSRP濾波片631、632、633和 634分別設置在每對相鄰的PBS(620和680、620和640、640和660、660和680)之間。 CSSRP濾波片631、632、633和634每一個中的偏振的旋轉取決于穿過每個單獨的濾波片 的光的顏色。每個單獨的CSSRP濾波片適用于使至少一種顏色的光無變化地穿過濾波片， 同時改變至少另一種顏色的偏振方向。根據一個方面，每個濾波片包括得自ColorLink Incorporated (Boulder, Colorado)的 ColorSelect 濾波片。包括延遲片 425 和反射鏡 430的偏振旋轉反射器設置為分別面對第一、第二、第三和第四PBS 620、640、660和680的 每一個的第四棱鏡面424、444、464和484。在一個實施例中，延遲片425是關于第一偏振方 向195以45°取向的1/4波長延遲片。第一 PBS 620包括第一棱鏡405和第二棱鏡406，第一棱鏡405具有其間成90°角 的第一和第四棱鏡面421、424，第二棱鏡406具有其間成90°角的第二和第三棱鏡面422、 423。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡405、406之間，以使得第一棱鏡面421與第 三棱鏡面423相背對。反射型偏振器190可以是與第一偏振方向195(在這個視圖中，與頁 面垂直)對準的笛卡爾反射型偏振器。反射型偏振器190可由非笛卡爾偏振器替代。第二 PBS 640包括第一棱鏡445和第二棱鏡446，第一棱鏡445具有其間成90°角 的第一和第四棱鏡面441、444，第二棱鏡446具有其間成90°角的第二和第三棱鏡面442、 443。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡445、446之間，以使得第一棱鏡面441與第 三棱鏡面443相背對。第三PBS 660包括第一棱鏡465和第二棱鏡466，第一棱鏡465具有其間成90°角 的第一和第四棱鏡面461、464，第二棱鏡466具有其間成90°角的第二和第三棱鏡面462、 463。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡465和466之間，以使第一棱鏡面461與第 三棱鏡面463相背對。第四PBS 680包括第一棱鏡485和第二棱鏡486，第一棱鏡485具有其間成90°角 的第一和第四棱鏡面481、484，第二棱鏡486具有其間成90°角的第二和第三棱鏡面482、483。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡485、486之間，以使第一棱鏡面481與第三 棱鏡面483相背對。光傳輸材料435與這些棱鏡面的每一個相鄰設置。光傳輸材料435可以是折射率 低于棱鏡405、406、445、446、465、466、485和486的折射率的任何材料。在一個實施例中， 光傳輸材料435是空氣。在另一個實施例中，光傳輸材料435是光學粘合劑，所述光學粘合 劑用于將延遲片425和CSSRP濾波片631、632、633、634與其各自的棱鏡面粘合。在一個方面，圖6A中示出了使用光組合器600對光進行混合的方法。第一波長光 譜光650導向第一 PBS 620的第一棱鏡面421，第二波長光譜光670導向第二 PBS 640的第 一棱鏡面441，第三波長光譜光690導向第三PBS 660的第一棱鏡面461，并且從第四PBS 680的第一棱鏡面481接收混合光601。在一個實施例中，第一、第二或第三波長光譜光650、 670,690中的至少兩個導向各自的棱鏡面421、441和461，并且從第四PBS 680的第一棱鏡 面461接收混合光601。在一個實施例中，第一、第二和第三波長光譜光650、670、690是非偏 振光，并且混合光601也是非偏振的。第一、第二和第三波長光譜光650、670、690的每一束 可以包括來自發(fā)光二極管(LED)光源的光?？梢允褂酶鞣N光源，例如激光器、激光二極管、 有機LED(OLED)以及非固態(tài)光源，非固體光源包括諸如具有適當的聚光器或反射器的超高 壓(UHP)鹵素或氙燈。LED光源優(yōu)于其它光源之處在于運行經濟、長壽命、耐用性、生光效 率高以及改善的光譜輸出。在一個實施例中，第一和第三CSSRP濾波片631、633被選擇為改變第二和第三波 長光譜光670、690的偏振方向，第二和第四CSSRP濾波片632、634被選擇為改變第一和第 二波長光譜光650、670的偏振方向。在圖6A-6D中所示的另一個實施例中，第一、第二和 第三波長光譜光650、670、690分別是綠色、紅色和藍色非偏振光，第一和第三CSSRP濾波 片631、633是對紅色和藍色光的偏振方向進行旋轉，同時保持綠光的偏振方向不變的綠色 /品紅色CSSRP濾波片。第二和第四CSSRP濾波片632、634是對紅光和綠光的偏振方向進 行旋轉，同時保持藍光的偏振方向不變的黃色/藍色濾波片；并且混合光601是白色非偏振 光?，F在參照圖6B描述通過光組合器600的非偏振綠光650的光路。在這個實施例 中，非偏振綠光650通過第一棱鏡面421進入第一 PBS620，并且通過第一棱鏡面481以包括 具有第一偏振方向的綠光658和具有第二偏振方向的綠光653的非偏振綠光離開第四PBS 680。綠光650通過第一棱鏡面421進入第一 PBS 620，與反射型偏振器190相交，然后 分解成具有第一偏振方向的綠光651和具有第二偏振方向的綠光652。具有第一偏振方向的綠光651通過第三棱鏡面423離開第一 PBS620，無變化地穿 過第一 CSSRP濾波片631，通過第二棱鏡面482進入第四PBS 680，穿過反射型偏振器190， 通過第四棱鏡面484離開第四PBS 680，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成綠色圓 偏振光699G。當綠色圓偏振光699G從反射鏡430反射時，綠色圓偏振光699G改變圓偏振 的方向，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第二偏振方向的綠光653，通過第四棱鏡 面484進入第四PBS 680，從反射型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以具有第二 偏振方向的綠光653離開第四PBS 680。具有第二偏振方向的綠光652通過第四棱鏡面424離開第一 PBS620，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成綠色圓偏振光699G。當綠色圓偏振光699G從反射鏡430反 射時，綠色圓偏振光699G改變圓偏振的方向，當其穿過1/4波長延遲片時，變成具有第一偏 振方向的綠光654，通過第四棱鏡面424再次進入第一 PBS 620，穿過反射型偏振器190，并 且通過第二棱鏡面422離開第一 PBS。當穿過第二 CSSRP濾波片632時，具有第一偏振方 向的綠光654變成具有第二偏振方向的綠光656，通過第三棱鏡面443進入第二 PBS 640， 從反射型偏振器190反射，通過第二棱鏡面442離開第二 PBS 640，穿過第三CSSRP濾波片 633而沒有發(fā)生偏振態(tài)變化，并且通過第三棱鏡面463進入第三PBS 660。具有第二偏振方 向的綠光656從反射型偏振器190反射，通過第二棱鏡面462離開第三PBS 660，當其穿過 第四CSSRP濾波片634時，變成具有第一偏振方向的綠光658，通過第三棱鏡面483進入第 四PBS 680，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡面481以具有第一偏振方向的綠光 658離開第四PBS 680。圖6C示出了通過光組合器600的非偏振紅光670的光路。在這個實施例中，非偏 振紅光670通過第一棱鏡面441進入第二 PBS 640，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第 一偏振方向的紅光678和具有第二偏振方向的紅光677的非偏振紅光離開第四PBS 680。紅光670通過第一棱鏡面441進入第二 PBS 640，并且與反射型偏振器190相交， 紅光670在反射型偏振器190中分解成具有第一偏振方向的紅光671和具有第二偏振方向 的紅光672。具有第一偏振方向的紅光671通過第三棱鏡面443離開第二 PBS640，并且當其穿 過第二 CSSRP濾波片632時，變成具有第二偏振方向的紅光673。具有第二偏振方向的紅光 673通過第二棱鏡面422進入第一 PBS 620,從反射型偏振器190反射，通過第三棱鏡面423 離開第一 PBS 620，并且當其穿過第一 CSSRP濾波片631時，變成具有第一偏振方向的紅光 675。具有第一偏振方向的紅光675通過第二棱鏡面482進入第四PBS 680，穿過反射型偏 振器190，通過第四棱鏡面484離開第四PBS 680，然后當其穿過1/4波長延遲片425時，變 成紅色圓偏振光699R。當紅色圓偏振光699R從反射鏡430反射時，紅色圓偏振光699R改 變圓偏振的方向，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第二偏振方向的紅光677，通過 第四棱鏡面484進入第四PBS 680，從反射型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以 具有第二偏振方向的紅光677離開第四PBS 680。具有第二偏振方向的紅光672從反射型偏振器190反射，通過第四棱鏡面444離 開第二 PBS 640，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成紅色圓偏振光699R，當其從反射鏡 430反射時，改變圓偏振的方向，并且當其再次穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第一偏 振方向的紅光674。具有第一偏振方向的紅光674通過第四棱鏡面444進入第二 PBS 640， 穿過反射型偏振器190，通過第二棱鏡面442離開第二 PBS640，并且當其穿過第三CSSRP濾 波片633時，變成具有第二偏振方向的紅光676。具有第二偏振方向的紅光676通過第三棱 鏡面463進入第三PBS 660,從反射型偏振器190反射，通過第二棱鏡面462離開第三PBS 660，并且當其穿過第四CSSRP濾波片634時，變成具有第一偏振方向的紅光678。具有第一 偏振方向的紅光678通過第三棱鏡面483進入第四PBS 680，穿過反射型偏振器190，并且 通過第一棱鏡面481以具有第一偏振方向的紅光678離開第四PBS 680。圖6D示出了通過光組合器600的非偏振藍光690的光路。在這個實施例中，非偏 振藍光690通過第一棱鏡面461進入第三PBS 660，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第
16一偏振方向的藍光694和具有第二偏振方向的藍光697的非偏振藍光離開第四PBS 680。藍光690通過第一棱鏡面461進入第三PBS 660，并且與反射型偏振器190相交， 藍光690在反射型偏振器190中分解成具有第一偏振方向的藍光691和具有第二偏振方向 的藍光692。具有第一偏振方向的藍光691通過第三棱鏡面463離開第三PBS660，并且當其穿 過第三CSSRP濾波片633時，變成具有第二偏振方向的藍光693。具有第二偏振方向的藍光 693通過第二棱鏡面442進入第二 PBS 640,從反射型偏振器190反射，通過第三棱鏡面443 離開第二 PBS 640，并且無變化地穿過第二 CSSRP濾波片632。具有第二偏振方向的藍光693 通過第二棱鏡面422進入第一 PBS 620，從反射型偏振器190反射，通過第三棱鏡面423離 開第一 PBS 620，當其穿過第一 CSSRP濾波片631時，變成具有第一偏振方向的藍光695，并 且通過第二棱鏡面482進入第四PBS 680。具有第一偏振方向的藍光695穿過反射型偏振 器190，通過第四棱鏡面484離開第四PBS 680，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成 藍色圓偏振光699B。當藍色圓偏振光699B從反射鏡430反射時，藍色圓偏振光699B改變 圓偏振的方向，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第二偏振方向的藍光697，通過第 四棱鏡面484進入第四PBS 680，從反射型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以具 有第二偏振方向的藍光697離開第四PBS680。具有第二偏振方向的藍光692從反射型偏振器190反射，通過第四棱鏡面464離 開第三PBS 660，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成藍色圓偏振光699B，當藍色圓偏振 光699B從反射鏡430反射時，改變圓偏振的方向，并且當其再次穿過1/4波長延遲片425 時，變成具有第一偏振方向的藍光694。具有第一偏振方向的藍光694通過第四棱鏡面464 進入第三PBS 660，穿過反射型偏振器190，通過第二棱鏡面462離開第三PBS 660，并且無 變化地穿過第四CSSRP濾波片634。具有第一偏振方向的藍光694通過第三棱鏡面483進 入第四PBS 680，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡面481以具有第一偏振方向的 藍光694離開第四PBS 680。在另一個方面，使用光組合器600將光分解的方法包括分別改變第一、第二、第三 和混合光650、670、690、601的傳播方向，如圖6A-6D所示?；旌瞎?01導向第四PBS 680 的第一棱鏡面481，并且分別從第一、第二和第三PBS 620,640,660的第一棱鏡面421、441、 461接收第一、第二和第三波長光譜光中的至少一個。在一個方面，圖7A是分別包括第一、第二、第三和第四PBS 720、740、760、780的光 組合器700的俯視示意圖。第一、第二、第三和第四CSSRP濾波片731、732、733、734分別設 置在每對相鄰PBS (720和780、720和740、740和760、760和780)之間。CSSRP濾波片731、 732,733和734的每一個中的偏振旋轉取決于穿過這些濾波片的每一個的光的顏色。根據 一個方面，這些濾波片的每一個包括得從ColorLink Incorporated (Boulder, Colorado)的 ColorSelec^M濾波片。包括延遲片425和反射鏡430的偏振旋轉反射器設置為分別面對第 一、第二和第三PBS720、740、760的第四棱鏡面424、444、464。在一個實施例中，延遲片425 是關于第一偏振方向195成45°取向的1/4波長延遲片。第一 PBS 720包括第一棱鏡405和第二棱鏡406，第一棱鏡405具有其間成90°角 的第一和第二棱鏡面421、422，第二棱鏡406具有其間成90°角的第三和第四棱鏡面423、 424。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡405、406之間，以使第一棱鏡面421與第三棱鏡面423相背對。反射型偏振器190可以是與第一偏振方向195(在這個視圖中，與頁面 垂直)對準的笛卡爾反射型偏振器。反射型偏振器190可由非笛卡爾偏振器替代。第二 PBS 740包括第一棱鏡445和第二棱鏡446，第一棱鏡445具有其間成90°角 的第一和第四棱鏡面441、444，第二棱鏡446具有其間成90°角的第二和第三棱鏡面442、 443。反射型偏振器190設置在第一與第二棱鏡445、446之間，以使第一棱鏡面441與第三 棱鏡面443相背對。第三PBS 760包括第一棱鏡465和第二棱鏡466，第一棱鏡465具有其間成90°角 的第一和第四棱鏡面461、464，第二棱鏡466具有其間成90°角的第二和第三棱鏡面462、 463。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡465、466之間，以使第一棱鏡面461與第三 棱鏡面463相背對。第四PBS 780包括第一棱鏡485和第二棱鏡486，第一棱鏡485具有其間成90°角 的第一和第二棱鏡面481、482，第二棱鏡486具有其間成90°角的第三和第四棱鏡面483、 484。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡485、486之間，以使第一棱鏡面481與第三 棱鏡面483相背對。光傳輸材料435與這些棱鏡面的每一個相鄰設置。光傳輸材料435可以是折射率 低于棱鏡405、406、445、446、465、466、485、486的折射率的任何材料。在一個實施例中，光 傳輸材料435是空氣。在另一個實施例中，光傳輸材料435是光學粘合劑，所述光學粘合劑 用于將延遲片425和CSSRP濾波片731、732、733、734與其各自的棱鏡面粘合。在一個方面，圖7A中示出了使用光組合器700對光進行混合的方法。第一波長光 譜光750導向第一 PBS 720的第一棱鏡面421，第二波長光譜光770導向第二 PBS 740的第 一棱鏡面441，第三波長光譜光790導向第三PBS 760的第一棱鏡面461，并且從第四PBS 780的第一棱鏡面481接收混合光701。在一個實施例中，第一、第二或第三波長光譜光750、 770、790中的至少兩個導向各自的棱鏡面421、441、461，并且從第四PBS 780的第一棱鏡面 461接收混合光701。在一個實施例中，第一、第二和第三波長光譜光750、770、790是非偏 振光，并且混合光701也是非偏振的。第一、第二和第三波長光譜光750、770、790的每一束 可以包括來自發(fā)光二極管(LED)光源的光。可以使用各種光源，例如激光器、激光二極管、 有機LED(OLED)以及非固態(tài)光源，非固體光源包括諸如具有適當的聚光器或反射器的超高 壓(UHP)鹵素或氙燈。LED光源優(yōu)于其它光源之處在于運行經濟、長壽命、耐用性、生光效 率高以及改善的光譜輸出。在一個實施例中，第一 CSSRP濾波片731被選擇為改變第一波長光譜光750的偏 振方向，第二 CSSRP濾波片732被選擇為改變第三波長光譜光790的偏振方向，第三CSSRP 濾波片733被選擇為改變第二和第三波長光譜光770和790的偏振方向，并且第四CSSRP 濾波片734被選擇為改變第一和第二波長光譜光750和770的偏振方向。在圖7A-7D所示 的另一個實施例中，第一、第二和第三波長光譜光750、770、790分別是綠色、紅色和藍色非 偏振光，第一 CSSRP濾波片731是綠色/品紅CSSRP濾波片，第二 CSSRP濾波片432是藍色 /黃色CSSRP濾波片，第三CSSRP濾波片733是品紅/綠色CSSRP濾波片，第四CSSRP濾波 片734是青色/紅色CSSRP濾波片，并且混合光701是白色非偏振光?，F在參照圖7B描述通過光組合器700的非偏振綠光750的光路。在這個實施例 中，非偏振綠光750通過第一棱鏡面421進入第一 PBS720，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第一偏振方向的綠光754和具有第二偏振方向的綠光753的非偏振綠光離開第四PBS 780。綠光750通過第一棱鏡面421進入第一 PBS 720，與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的綠光751和具有第二偏振方向的綠光752。具有第一偏振方向的綠光751通過第三棱鏡面423離開第一 PBS720，當其穿過第 一 CSSRP濾波片731時，改變偏振方向，并且通過第二棱鏡面482以具有第二偏振方向的綠 光753進入第四PBS 780。具有第二偏振方向的綠光753從反射型偏振器190反射，并且通 過第一棱鏡面481以具有第二偏振方向的綠光753離開第四PBS 780。具有第二偏振方向的綠光752通過第二棱鏡面422離開第一 PBS720，穿過第二 CSSRP濾波片732而沒有偏振態(tài)變化，通過第三棱鏡面443進入第二 PBS 740,從反射型偏 振器190反射，通過第二棱鏡面442離開第二 PBS 740，穿過第三CSSRP濾波片733而沒有 偏振態(tài)變化，通過第三棱鏡面463進入第三PBS 760,從反射型偏振器190反射，通過第二棱 鏡面462離開第三PBS 760，并且當其穿過第四CSSRP濾波片734時，變成具有第一偏振方 向的綠光754。具有第一偏振方向的綠光754通過第三棱鏡面483進入第四PBS 780，穿過 反射型偏振器，并且通過第一棱鏡面481以具有第一偏振方向的綠光754離開第四PBS780。圖7C示出了通過光組合器700的非偏振紅光770的光路。在這個實施例中，非偏 振紅光770通過第一棱鏡面441進入第二 PBS 740，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第 一偏振方向的紅光778和具有第二偏振方向的紅光773的非偏振紅光離開第四PBS 780。紅光770通過第一棱鏡面441進入第二 PBS 740,與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的紅光771和具有第二偏振方向的紅光772。具有第一偏振方向的紅光771通過第三棱鏡面443離開第二 PBS740，無變化地穿 過第二 CSSRP濾波片732，通過第二棱鏡面422進入第一 PBS 720，穿過反射型偏振器190， 通過第四棱鏡面424離開第一 PBS 720，穿過反射型偏振器190，通過第四棱鏡面424離開 第一 PBS720，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成紅色圓偏振光799R。當紅色圓偏 振光799R從反射鏡430反射時，紅色圓偏振光799R改變圓偏振的方向，當其穿過1/4波長 延遲片425時，變成具有第二偏振方向的紅光773，并且通過第四棱鏡面424再次進入第一 PBS 720。具有第二偏振方向的紅光773從反射型偏振器190反射，通過第三棱鏡面423離 開第一 PBS 720，無變化地穿過第一 CSSRP濾波片731，通過第二棱鏡面482進入第四PBS 780，從反射型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以具有第二偏振方向的紅光773 離開第四PBS 780。具有第二偏振方向的紅光772通過第四棱鏡面444離開第二 PBS740，并且當其穿 過1/4波長延遲片425時，變成紅色圓偏振光799R。當紅色圓偏振光799R從反射鏡430反 射時，紅色圓偏振光799R改變圓偏振的方向，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第 一偏振方向的紅光774，通過第四棱鏡面444進入第二 PBS 740，穿過反射型偏振器190，通 過第二棱鏡面442離開第二 PBS 740，并且當其穿過第三CSSRP濾波片733時，變成具有第 二偏振方向的紅光776。具有第二偏振方向的紅光776通過第三棱鏡面463進入第三PBS 760,從反射型偏振器190反射，通過第二棱鏡面462離開第三PBS 760，并且當其穿過第四 CSSRP濾波片734時，變成具有第一偏振方向的紅光778。具有第一偏振方向的紅光778通 過第三棱鏡面483進入第四PBS 780，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡面481以
19具有第一偏振方向的紅光778離開第四PBS 780。圖7D示出了通過光組合器700的非偏振藍光790的光路。在這個實施例中，非偏 振藍光790通過第一棱鏡面461進入第三PBS 760，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第 一偏振方向的藍光796和具有第二偏振方向的藍光795的非偏振藍光離開第四PBS 780。藍光790通過第一棱鏡面461進入第三PBS 760，與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的藍光791和具有第二偏振方向的藍光792。具有第一偏振方向的藍光791通過第三棱鏡面463離開第三PBS760，并且當其穿 過第三CSSRP濾波片733時，變成具有第二偏振方向的藍光793，通過第二棱鏡面442進入 第二 PBS 740，從反射型偏振器190反射，通過第三棱鏡面443離開第二 PBS 740，并且當其 穿過第二 CSSRP濾波片732時，變成具有第一偏振方向的藍光794。具有第一偏振方向的 藍光794通過第二棱鏡面422進入第一 PBS 720，穿過反射型偏振器190，通過第四棱鏡面 424離開第一 PBS 720，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成藍色圓偏振光799B。當 藍色圓偏振光799B從反射鏡430反射時，藍色圓偏振光799B改變圓偏振的方向，當其穿過 1/4波長延遲片425時，變成具有第二偏振方向的藍光795，通過第四棱鏡面424進入第一 PBS 720，從反射型偏振器190反射，并且通過第三棱鏡面423離開第一 PBS 720。具有第二 偏振方向的藍光795無變化地穿過第一 CSSRP濾波片731，通過第二棱鏡面482進入第四 PBS 780，從反射型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以具有第二偏振方向的藍光 795離開第四PBS 780。具有第二偏振方向的藍光792通過第四棱鏡面464離開第三PBS790，當其穿過 1/4波長延遲片425時，變成藍色圓偏振光799B，當其從反射鏡430反射時，改變圓偏振的 方向，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第一偏振方向的藍光796。具有第一 偏振方向的藍光796通過第四棱鏡面464進入第三PBS 760，穿過反射型偏振器190，通過 第二棱鏡面462離開第三PBS 760，無變化地穿過第四CSSRP濾波片734，通過第三棱鏡面 483進入第四PBS 780，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡面481以具有第一偏振方 向的藍光796離開第四PBS 780。在另一個方面中，使用光組合器700將光分解的方法包括分別改變第一、第二、第 三和混合光750、770、790、701的傳播方向，如圖7A-7D所示?；旌瞎?01導向第四PBS 780 的第一棱鏡面481，并且分別從第一、第二和第三PBS 720、740、760的第一棱鏡面421、441、 461接收第一、第二和第三波長光譜光中的至少一個。在一個方面，圖8A是分別包括第一、第二、第三和第四PBS 820、840、860、880的光 組合器800的俯視示意圖。第一、第二、第三和第四CSSRP濾波片831、832、833和834分別 設置在每對相鄰的PBS(820和880,820和840,840和860,860和880)之間。CSSRP濾波 片831、832、833和834的每一個中的偏振旋轉取決于穿過這些濾波片的每一個的光的顏 色。根據一個方面，這些濾波片的每一個包括可得自ColorLink Incorporated (Boulder, Colorado)的ColorSelect 濾波片。包括延遲片425和反射鏡430的偏振旋轉反射器設 置為分別面對第一、第二和第三PBS 820、840、860的第四棱鏡面424、444、464。在一個實施 例中，延遲片425是關于第一偏振方向195成45°取向的1/4波長延遲片。第一 PBS 820包括第一棱鏡405和第二棱鏡406，第一棱鏡405具有其間成90° 角的第一和第四棱鏡面421、424，第二棱鏡面406具有其間成90°角的第二和第三棱鏡面422、423。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡405、406之間，以使第一棱鏡面421與 第三棱鏡面423相背對。反射型偏振器190可以是與第一偏振方向195(在這個視圖中，與 頁面垂直)對準的笛卡爾反射型偏振器。反射型偏振器190可由非笛卡爾偏振器替代。第二 PBS 840包括第一棱鏡445和第二棱鏡446，第一棱鏡445具有其間成90°角 的第一和第二棱鏡面441、442，第二棱鏡446具有其間成90°角的第三和第四棱鏡面443、 444。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡445、446之間，以使第一棱鏡面441與第三 棱鏡面443相背對。第三PBS 860包括第一棱鏡465和第二棱鏡466，第一棱鏡465具有其間成90°角 的第一和第四棱鏡面461、464，第二棱鏡466具有其間成90°角的第二和第三棱鏡面462、 463。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡465、466之間，以使第一棱鏡面461與第三 棱鏡面463相背對。第四PBS 880包括第一棱鏡485和第二棱鏡486，第一棱鏡485具有其間成90°角 的第一和第二棱鏡面481、482，第二棱鏡486具有其間成90°角的第三和第四棱鏡面483、 484。反射型偏振器190設置在第一和第二棱鏡485、486之間，以使第一棱鏡面481與第三 棱鏡面483相背對。光傳輸材料435與這些棱鏡面的每一個相鄰設置。光傳輸材料435可以是折射率 低于棱鏡405、406、445、446、465、466、485、486的折射率的任何材料。在一個實施例中，光 傳輸材料435是空氣。在另一個實施例中，光傳輸材料435是光學粘合劑，所述光學粘合劑 用于將延遲片425和CSSRP濾波片831、832、833、834與其各自的棱鏡面粘合。在一個方面，圖8A中示出了使用光組合器800對光進行混合的方法。第一波長光 譜光850導向第一 PBS 820的第一棱鏡面421，第二波長光譜光870導向第二 PBS 840的第 一棱鏡面441，第三波長光譜光890導向第三PBS 860的第一棱鏡面461，并且從第四PBS 880的第一棱鏡面481接收混合光801。在一個實施例中，第一、第二或第三波長光譜光850、 870、890中的至少兩個導向各自的棱鏡面421、441、461，并且從第四PBS 880的第一棱鏡面 461接收混合光801。在一個實施例中，第一、第二和第三波長光譜光850、870、890是非偏 振光，并且混合光801也是非偏振的。第一、第二和第三光譜光850、870和890的每一束可 以包括來自發(fā)光二極管(LED)光源的光。可以使用各種光源，例如激光器、激光二極管、有 機LED(OLED)以及非固態(tài)光源，非固體光源包括諸如具有適當的聚光器或反射器的超高壓 (UHP)鹵素或氙燈。LED光源優(yōu)于其它光源之處在于運行經濟、長壽命、耐用性、生光效率 高以及改善的光譜輸出。在一個實施例中，第一和第三CSSRP濾波片831、833被選擇為改變第一波長光譜 光850的偏振方向，第二和第四CSSRP濾波片832、834被選擇為改變第一和第二波長光譜 光850和870的偏振方向。在圖8A-8D所示的另一個實施例中，第一、第二和第三波長光譜 光850、870、890分別是紅色、綠色和藍色非偏振光，第一和第三CSSRP濾波片831、833是紅 色/青色CSSRP濾波片，第二和第四CSSRP濾波片832、834是黃色/藍色CSSRP濾波片，并 且混合光801是白色非偏振光?，F在參照圖8B描述通過光組合器800的非偏振紅光850的光路。在這個實施例 中，非偏振紅光850通過第一棱鏡421進入第一 PBS 820，并且通過第一棱鏡面481以包括 具有第一偏振方向的紅光858和具有第二偏振方向的紅光853的非偏振紅光離開第四PBS
21
紅光850通過第一棱鏡面421進入第一 PBS 820，與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的紅光851和具有第二偏振方向的紅光852。具有第一偏振方向的紅光851通過第三棱鏡面423離開第一 PBS820，當其穿過第 一 CSSRP濾波片831時，改變偏振方向，并且通過第二棱鏡面482以具有第二偏振方向的紅 光853進入第四PBS 880。具有第二偏振方向的紅光853從反射型偏振器190反射，并且通 過第一棱鏡面481以具有第二偏振方向的紅光853離開第四PBS 880。具有第二偏振方向的紅光852通過第四棱鏡面424離開第一 PBS820，并且當其穿 過1/4波長延遲片425時，變成紅色圓偏振光899R。紅色圓偏振光899R從反射鏡430反 射，改變圓偏振的方向，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第一偏振方向的紅 光854。具有第一偏振方向的紅光854通過第四棱鏡面424進入第一 PBS 820，穿過反射型 偏振器190，通過第二棱鏡面422離開第一 PBS 820，并且當其穿過第一 CSSRP濾波片831 時，改變偏振方向，以變成具有第二偏振方向的紅光855。具有第二偏振方向的紅光855通 過第三棱鏡面443進入第二 PBS 840，從反射型偏振器190反射，通過第四棱鏡面444離開 第二 PBS 840，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成紅色圓偏振光899R，當紅色圓偏振光 899R從反射鏡430反射時，改變圓偏振的方向，并且當其再次穿過1/4波長延遲片425時， 變成具有第一偏振方向的紅光856。具有第一偏振方向的紅光856通過第四棱鏡面444進 入第二 PBS 840,穿過反射型偏振器190，通過第二棱鏡面442離開第二 PBS840，當其穿過第三CSSRP濾波片433時，變成具有第二偏振方向的紅光857。具有 第二偏振方向的紅光857通過第三棱鏡面463進入第三PBS 860，從反射型偏振器190反 射，通過第二棱鏡面462離開第三PBS860，并且當其穿過第四CSSRP濾波片434時，變成具 有第一偏振方向的紅光858。具有第一偏振方向的紅光858通過第三棱鏡面483進入第四 PBS 880，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡面481以具有第一偏振方向的紅光858 離開第四PBS 880。圖8C示出了通過光組合器800的非偏振綠光870的光路。在這個實施例中，非偏 振綠光870通過第一棱鏡面441進入第二 PBS 840，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第 一偏振方向的綠光874和具有第二偏振方向的綠光873的非偏振綠光離開第四PBS 880。綠光870通過第一棱鏡面441進入第二 PBS 840,與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的綠光871和具有第二偏振方向的綠光872。具有第一偏振方向的綠光871通過第三棱鏡面443離開第二 PBS840，并且當其 穿過第二 CSSRP濾波片832時，變成綠光873。具有第二偏振方向的綠光873通過第二棱 鏡面422進入第一 PBS 820,從反射型偏振器190反射，通過第三棱鏡面423離開第一 PBS 820，無變化地穿過第一 CSSRP濾波片831，通過第二棱鏡面482進入第四PBS 880，從反射 型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以具有第二偏振方向的綠光873離開第四PBS 880。具有第二偏振方向的綠光872通過第二棱鏡面442離開第二 PBS840，穿過第三 CSSRP濾波片433而無偏振態(tài)變化，通過第三棱鏡面463進入第三PBS 860,從反射型偏振 器190反射，通過第二棱鏡面462離開第三PBS 860，并且當其穿過第四CSSRP濾波片834 時，變成具有第一偏振方向的綠光874。具有第一偏振方向的綠光874通過第三棱鏡面483
22進入第四PBS 880，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡面461以具有第一偏振方向 的綠光874離開第四PBS 880。圖8D示出了通過光組合器800的非偏振藍光890的光路。在這個實施例中，非偏 振藍光890通過第一棱鏡面461進入第三PBS 860，并且通過第一棱鏡面481以包括具有第 一偏振方向的藍光894和具有第二偏振方向的藍光893的非偏振藍光離開第四PBS 880。藍光890通過第一棱鏡面441進入第三PBS 860，與反射型偏振器190相交，并且 分解成具有第一偏振方向的藍光891和具有第二偏振方向的藍光892。具有第一偏振方向的藍光891通過第三棱鏡面463離開第三PBS860，無變化地穿 過第三CSSRP濾波片833，通過第二棱鏡面442進入第二 PBS 840，穿過反射型偏振器190， 通過第四棱鏡面444離開第二 PBS 840，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成藍色圓 偏振光899B。當藍色圓偏振光899B從反射鏡430反射時，藍色圓偏振光899B改變圓偏振 的方向，當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第二偏振方向的藍光893，并且通過第四 棱鏡面444再次進入第二 PBS 840。具有第二偏振方向的藍光893從反射型偏振器190反 射，通過第三棱鏡面443離開第二 PBS 840，無變化地穿過第二 CSSRP濾波片832，并且通過 第二棱鏡面422進入第一 PBS 820。具有第二偏振方向的藍光893從反射型偏振器190反 射，通過第三棱鏡面483離開第一 PBS 820，無變化地穿過第一 CSSRP濾波片831，通過第二 棱鏡面482進入第四PBS 880，從反射型偏振器190反射，并且通過第一棱鏡面481以有第 二偏振方向的藍光893離開第四PBS 880。具有第二偏振方向的藍光892通過第四棱鏡面464離開第三PBS860，當其穿過 1/4波長延遲片425時，變成藍色圓偏振光899B，當其從反射鏡430反射時，改變圓偏振的 方向，并且當其穿過1/4波長延遲片425時，變成具有第一偏振方向的藍光894。具有第一 偏振方向的藍光894通過第四棱鏡面464進入第三PBS 860，穿過反射型偏振器190，通過 第二棱鏡面462離開第三PBS 860，無變化地穿過第四CSSRP濾波片834，通過第三棱鏡面 483進入第四PBS 880，穿過反射型偏振器190，并且通過第一棱鏡面481以具有第一偏振方 向的藍光894離開第四PBS 880。在另一個方面，使用光組合器800將光分解的方法包括分別改變第一、第二、第三 和混合光850、870、890、801的傳播方向，如圖8A-8D所示?；旌瞎?01導向第四PBS 880 的第一棱鏡面481，并且分別從第一、第二和第三PBS 820、840、860的第一棱鏡面421、441、 461接收第一、第二和第三波長光譜光中的至少一個。除非另外指明，在說明書和權利要求中使用的表示部件的尺寸、數量和物理特性 的所有數字應當被理解為由詞語“約”來修飾。因此，除非有相反的指示，在上述說明書和 所附權利要求中所提出的數值參數為近似值，可根據本領域內的技術人員利用本文所公開 的教導內容尋求獲得的所需特性而變化。盡管本文示出和描述了特定實施例，但是本領域普通技術人員應該明白，在不脫 離本發(fā)明的范圍的情況下，大量的替代形式和/或等效實施方式可替換所示和所述的特定 實施例。本申請旨在覆蓋本文討論的特定實施例的任何改動和變型。因此，本發(fā)明應該僅 僅由權利要求及其等同物進行限定。
2權利要求
一種光組合器，包括四個偏振分束器，每一個偏振分束器包括第一棱鏡和第二棱鏡；第一棱鏡面、第二棱鏡面、第三棱鏡面和第四棱鏡面，其中第一棱鏡面與第三棱鏡面相背對；反射型偏振器，設置在所述第一棱鏡和第二棱鏡之間；所述四個偏振分束器中的第一偏振分束器與第二和第四偏振分束器相鄰設置，每個偏振分束器的第二棱鏡面設置為面對相鄰偏振分束器的第三棱鏡面，并且所述第一偏振分束器的第二棱鏡面面對所述第二偏振分束器的第三棱鏡面；第一濾波片、第二濾波片、第三濾波片和第四濾波片，每個濾波片改變至少一個所選波長光譜的光的偏振方向，而不改變至少另一個所選波長光譜的光的偏振方向，每個濾波片設置在所述四個偏振分束器的不同相鄰對之間；以及反射器，其反射并改變入射光的偏振方向，設置為面對所述第一偏振分束器、第二偏振分束器和第三偏振分束器的每一個的第四棱鏡面。
2.根據權利要求1所述的光組合器，其中第一濾波片、第二濾波片、第三濾波片和第四 濾波片中的至少兩個濾波片改變不同的所選波長光譜中的偏振方向。
3.根據權利要求1所述的光組合器，其中第一濾波片設置在第一偏振分束器和第四偏 振分束器之間，第二濾波片設置在第一偏振分束器和第二偏振分束器之間，第三濾波片設 置在第二偏振分束器和第三偏振分束器之間，并且第四濾波片設置在第三偏振分束器和第 四偏振分束器之間。
4.根據權利要求1所述的光組合器，其中所述至少一個所選波長光譜和至少另一個所 選波長光譜均處于可見波長光譜范圍內。
5.根據權利要求1所述的光組合器，其中所述反射型偏振器與第一偏振方向對準。
6.根據權利要求5所述的光組合器，其中所述反射型偏振器是笛卡爾反射型偏振器。
7.根據權利要求6所述的光組合器，其中所述笛卡爾反射型偏振器是聚合物多層光學 薄膜。
8.根據權利要求5所述的光組合器，其中每一個反射器包括反射鏡和關于第一偏振方 向成45°對準的1/4波長延遲片。
9.根據權利要求1所述的光組合器，其中每一個偏振分束器還包括端面，并且其中所 有的棱鏡面和端面是拋光的。
10.根據權利要求9所述的光組合器，還包括與拋光的表面中的每一個接觸的光傳輸 材料，所述第一和第二棱鏡面的每一個的折射率大于所述光傳輸材料的折射率，從而能夠 在所述第一和第二棱鏡內進行全內反射。
11.根據權利要求10所述的光組合器，其中與所述拋光的表面中的至少一個接觸的光 傳輸材料是空氣。
12.根據權利要求10所述的光組合器，其中與所述拋光的表面中的至少一個接觸的光 傳輸材料是光學粘合劑。
13.根據權利要求3所述的光組合器，其中所述第一棱鏡包括所述第一棱鏡面和第二 棱鏡面，所述第二棱鏡包括所述第三棱鏡面和第四棱鏡面，所述第一濾波片和第三濾波片改變第一波長光譜的光的偏振方向而不改變另一波長光譜的光，并且第二濾波片和第四濾 波片改變第三波長光譜的光的偏振方向而不改變另一波長光譜的光。
14.根據權利要求13所述的光組合器，其中第一、第二和第三波長光譜光分別是紅色、 綠色和藍色的，所述第一和第三濾波片包括紅色/青色色選迭式延遲偏振濾波片，并且所 述第二和第四濾波片包括藍色/黃色色選迭式延遲偏振濾波片。
15.根據權利要求13所述的光組合器，其中第一、第二和第三波長光譜光分別是綠色、 紅色和藍色的，所述第一濾波片和第三濾波片包括綠色色選迭式延遲偏振濾波片，并且所 述第二濾波片和第四濾波片包括藍色色選迭式延遲偏振濾波片。
16.根據權利要求3所述的光組合器，其中所述第二偏振分束器和第四偏振分束器的每一個的第一棱鏡包括所述第一和第二棱 鏡面；所述第一偏振分束器和第三偏振分束器的每一個的第一棱鏡包括所述第一和第四棱 鏡面；所述第一濾波片和第三濾波片改變第一波長光譜的光的偏振方向而不改變另一波長 光譜的光，并且所述第二濾波片和第四濾波片改變第一波長光譜和第二波長光譜的光的偏 振方向而不改變另一波長光譜的光。
17.根據權利要求16所述的光組合器，其中第一波長光譜、第二波長光譜和第三波長 光譜的光分別是紅色、綠色和藍色的，所述第一濾波片和第三濾波片包括紅色/青色色選 迭式延遲偏振濾波片，并且所述第二濾波片和第四濾波片包括藍色/黃色色選迭式延遲偏 振濾波片。
18.根據權利要求3所述的光組合器，還包括設置為面對所述第四偏振分束器的第四 棱鏡面的附加反射器，其中所述第一棱鏡包括所述第一棱鏡面和第四棱鏡面，所述第二棱 鏡包括所述第二棱鏡面和第三棱鏡面，所述第一濾波片和第三濾波片改變第二波長光譜和 第三波長光譜的光的偏振方向而不改變另一波長光譜的光，并且所述第二濾波片和第四濾 波片改變第一波長光譜和第二波長光譜的光的偏振方向而不改變另一波長光譜的光。
19.根據權利要求18所述的光組合器，其中所述第一波長光譜、第二波長光譜和第三 波長光譜的光分別是綠色、紅色和藍色的，所述第一濾波片和第三濾波片包括綠色/品紅 色選迭式延遲偏振濾波片，并且所述第二濾波片和第四濾波片包括黃色/藍色色選迭式延 遲偏振濾波片。
20.根據權利要求3所述的光組合器，其中所述第一偏振分束器和第四偏振分束器的每一個的第一棱鏡包括所述第一棱鏡面和第二棱鏡面；所述第二偏振分束器和第三偏振分束器的每一個的第一棱鏡包括所述第一棱鏡面和 第四棱鏡面；所述第一濾波片改變第一波長光譜的光的偏振方向而不改變另一波長光譜的光；所述第二濾波片改變第三波長光譜的光的偏振方向而不改變另一波長光譜的光；所述第三濾波片改變第二波長光譜和第三波長光譜的光的偏振方向而不改變另一波 長光譜的光；以及所述第四濾波片改變所述第一波長光譜和第二波長光譜的光的偏振方向而不改變另一波長光譜的光。
21.根據權利要求20所述的光組合器，其中所述第一波長光譜、第二波長光譜和第三 波長光譜的光分別是綠色、紅色和藍色的，所述第一濾波片包括綠色/品紅色選迭式延遲 偏振濾波片，所述第二濾波片包括藍色/黃色色選迭式延遲偏振濾波片，所述第三濾波片 包括品紅/綠色色選迭式延遲偏振濾波片，并且所述第四濾波片包括青色/紅色色選迭式 延遲偏振濾波片。
22.一種對光進行混合的方法，包括提供權利要求14、15、17、18或21所述的光組合器；分別將第一、第二和第三波長光譜的光中的至少兩束光導向第一偏振分束器、第二偏 振分束器和第三偏振分束器的第一棱鏡面；以及從第四偏振分束器的第一棱鏡面接收混合光。
23.一種對光進行分解的方法，包括提供權利要求14、15、17、18或21所述的光組合器；將多色光導向第四偏振分束器的第一棱鏡面；以及分別通過第一偏振分束器、第二偏振分束器和第三偏振分束器的第一棱鏡面接收第一 波長、第二波長和第三波長光譜中的至少一束光。
24.根據權利要求22所述的方法，其中所導向的光和所接收的光是非偏振的。
25.根據權利要求23所述的方法，其中所導向的光和所接收的光是非偏振的。
26.根據權利要求22所述的方法，其中所導向的光和所接收的光包括從發(fā)散到會聚范 圍內的光線。
27.根據權利要求23所述的方法，其中所導向的光和所接收的光包括從發(fā)散到會聚范 圍內的光線。
28.根據權利要求22所述的方法，其中所述第一波長光譜、第二波長光譜、第三波長光 譜的光是紅色、藍色和綠色的，并且所述混合光是白光。
29.根據權利要求23所述的方法，其中所述第一波長光譜、第二波長光譜和第三波長 光譜的光是紅色、藍色和綠色的，并且所述多色光是白光。
全文摘要
本發(fā)明描述了光組合器和分光器以及使用光組合器和分光器的方法。具體地講，本發(fā)明涉及使用偏振分束器分別對不同波長光譜的光進行混合和分解的光組合器和分光器。光組合器包括具有四個偏振分束器的裝置，從而使三個不同的波長光譜的光可以導向到三個偏振分束器，并且可從第四偏振分束器接收混合光。分光器的結構可以與光組合器相同，但光傳播方向反向，以對光進行分解，而不是對光進行混合。多色光可導向偏振分束器之一，并且可從其它三個偏振分束器接收具有三個不同波長光譜的光。三個不同波長光譜的光、混合光以及多色光可以是非偏振光。光組合器可用作非偏振白光源，例如在數字微鏡顯示投影系統(tǒng)中。
文檔編號G02B27/28GK101952766SQ200880127295
公開日2011年1月19日 申請日期2008年12月22日 優(yōu)先權日2007年12月28日
發(fā)明者大衛(wèi)·M·斯尼韋利, 西蒙·馬格利爾 申請人:3M創(chuàng)新有限公司