專利名稱：一種單成像器投影引擎組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微顯示(Miscrodisplay)投影系統(tǒng)，尤其涉及采用反射式凝: 顯示成像器和偏振束分光器的微顯示投影系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
典型的微顯示投影系統(tǒng)包括一透射式微顯示成像器或一反射式微顯示成 像器，透射式或反射式微顯示成像器通常是指一光閥或光閥陣列，其用于將 圖像施加到照明光束上。反射式光閥相比于透射式光閥的重要優(yōu)點(diǎn)之一M 射式光閥允許將控制電路就地放置在反射表面的后面，且因?yàn)榛撞牧喜幌?于必須采用透明性材料，所以可以采用更先進(jìn)的集成電路技術(shù)。
反射式硅基液晶(Liquid-Crystal-0n-Silicon;以下簡(jiǎn)稱LC0S )成像
器是反射式微顯示成像器的一種，其通過旋轉(zhuǎn)來調(diào)制入射光的偏振狀態(tài)。因 此，偏振光可以由LCOS成像器以大致未改變的自身偏振狀態(tài)^皮反射，或者按 照被施加的偏振旋轉(zhuǎn)角度被反射，用于呈現(xiàn)所需的灰度等級(jí)。因此，偏振光 束通常被用作為反射式LCOS成像器的輸入光束，同時(shí)典型地采用偏振束分光 器(Polarizing Beam-Splitter;以下簡(jiǎn)稱PBS)將引入的光束進(jìn)行分光，成 為兩個(gè)偏振光束，這兩個(gè)偏振光束的偏振狀態(tài)相互正交。
廣泛使用于各種便攜、手持的投影顯示應(yīng)用中的一典型投影引擎組件 500為單一反射式調(diào)制面板光學(xué)引擎，如圖1所示，包括一個(gè)反射式偏振調(diào) 制成像器110和一個(gè)PBS200a，這種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單也最緊湊。該反射式偏振調(diào) 制成像器110是單反射的，且具體可以為L(zhǎng)COS調(diào)制成像器。這種由單個(gè) PBS200a和反射式偏振調(diào)制成像器110組成的投影引擎組件500為笛卡爾投影引擎，其最明顯的缺點(diǎn)之一是，只有有限部分的一種偏振狀態(tài)的照明光10 被用來照明反射式偏振調(diào)制成像器110，經(jīng)過反射式偏振調(diào)制成像器110調(diào) 制和反射之后，穿過投影透鏡系統(tǒng)300被透射在投影屏幕390上的總照明量 是有限的。如現(xiàn)有技術(shù)的圖1所示，照明光10包括第一偏振狀態(tài)1的第一偏 振照明光11和第二偏振狀態(tài)2的第二偏振照明光12，且第一偏振狀態(tài)1和 第二偏振狀態(tài)2相互正交，只有大部分第一偏振狀態(tài)1的照明光10能被利用， 而附贈(zèng)部分的其他正交的第二偏振狀態(tài)2的照明光10不能被用于照明該反射 式偏振調(diào)制成像器110?；蝾愃频?，只有第二偏振狀態(tài)2的照明光10可以被 應(yīng)用，而第一偏振狀態(tài)1的照明光10不能被利用。所以，現(xiàn)有投影引擎組件 500的光利用率4交j氐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種單成像器投影引擎組件，以提高投影引擎組件的 光利用率。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種單成像器投影引擎組件(500 )，包括 一光源(400 ),用于引發(fā)第一方向(51)的照明光(10)，所述照明光 (10 )包括第一偏振狀態(tài)(1 )的第一偏振照明光(11 )和第二偏振狀態(tài)(2 ) 的第二偏振照明光(12)，所述第二偏振狀態(tài)(2)與第一偏振狀態(tài)(1)相
互垂直；
一偏振束分光器組件(200 )，包括
第一偏振束分光膜層(221)，用于以第一入射角a接收所述照明光 (10 ),將所述第一偏振狀態(tài)(1)的第一偏振照明光(11 )反射成為沿 第二方向(52 )的第一偏振狀態(tài)(1)的第一偏振反射光(21 )，并透射 所述第二偏振狀態(tài)(2)的第二偏振照明光(l2);及
第二偏振束分光膜層(222 )，用于以第二入射角e接收并透射穿過 所述第一偏振束分光膜層(221)的所述第二偏振狀態(tài)(2)的第二偏振照明光(12);
一反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片(120),用于反射首先穿過所述第一偏振 束分光膜層(221)且隨后穿過所述第二偏振束分光膜層(222 )的所述第二 偏振狀態(tài)(2)的第二偏振照明光(12)，且同時(shí)將所述第二偏振狀態(tài)(2) 的第二偏振照明光(12 )偏振旋轉(zhuǎn)90度以成為與所述第一方向(51 )相反方 向上的第一偏振狀態(tài)(1)的第三偏振照明光(13),其中所述第二偏振束分 光膜層(222 )接收并反射所述第一偏振狀態(tài)(1 )的第三偏振照明光(13 ) 以成為沿第二方向(52)的第一偏振狀態(tài)(1)的第二偏振反射光(22);
一反射式偏振調(diào)制成像器(110)，用于接收所述沿第二方向(52)的第 一偏振反射光(21),并進(jìn)行90度偏振調(diào)制且反射成為第二偏振狀態(tài)(2 ) 的第一調(diào)制光(31)，且用于接收所述沿第二方向(52)的第二偏振反射光
(22)，并進(jìn)行90度偏振調(diào)制且反射成為第二偏振狀態(tài)(2)的第二調(diào)制光
(32 );以及
一^L影透鏡系統(tǒng)(300 )，用于將所述第一調(diào)制光(31 )和所述第二調(diào)制 光(32)沿與所述第二方向(52)相反的方向接收并投射。
具體的，該偏振束分光器組件包括呈V形切口結(jié)構(gòu)成對(duì)設(shè)置的第一偏振 束分光膜層和第二偏振束分光膜層。該第一偏振束分光膜層將處于第一偏 振狀態(tài)的照明光反射至反射式偏振調(diào)制成像器，同時(shí)第二偏振束分光膜層 和反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片相聯(lián)合，將穿過第一偏振束分光膜層處于第 二偏振狀態(tài)的照明光轉(zhuǎn)換為第 一偏振狀態(tài)，并將轉(zhuǎn)換后的光反射至反射式 偏振調(diào)制成像器。組合的照明光，即反射后的第一偏振狀態(tài)的第一偏振照 明光和第二偏振照明光被反射式偏振調(diào)制成像器調(diào)制、偏振旋轉(zhuǎn)和反射， 回到偏振束分光器組件，用于通過投影透鏡投射。
因此，本發(fā)明采用上述技術(shù)方案的投影？I擎組件能夠利用從光源發(fā)射 出的幾乎全部光線來進(jìn)行投影，因此顯著提高了光利用率，且能夠提高投 影亮度、降低光耗成本。在本發(fā)明的擴(kuò)展實(shí)施例中，單成像器投影引擎組件采用了一對(duì)反射式
LCOS微顯示成像器作為反射式偏振調(diào)制成像器。在另一擴(kuò)展實(shí)施例中，替換 地采用了一微電子-機(jī)械干涉儀像素陣列裝置，或采用等同于反射式偏振調(diào)制 成像器的一帶有第二透射式四分之一波片的電化光閥(Galvanic Light Valve;以下簡(jiǎn)稱GLV)陣列裝置。
本發(fā)明的另 一實(shí)施例中，單成像器投影引擎組件進(jìn)一步采用 一放置在偏 振束分光器組件和"t殳影透鏡系統(tǒng)之間的^L影偏振片，用于進(jìn)一步過濾偏振束 分光器組件發(fā)射出的投影光線，并使與主調(diào)制光成正交的偏振狀態(tài)的偏振光 朝向投影透鏡系統(tǒng)的輸出最小化。從偏振束分光器組件朝向投影屏幕的光輸 出被高度保持偏振，最大程度沿伸來自反射式偏振調(diào)制成像器的光線，因此， 相比于其它投影引擎組件，本發(fā)明的技術(shù)方案有助于改進(jìn)投影屏幕上投影圖 像在對(duì)比度和亮度均一性方面的圖像質(zhì)量。


圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種簡(jiǎn)單緊湊的投影系統(tǒng)實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2所示為本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的單成像器投影引擎組件的結(jié)構(gòu)示
意圖3所示為本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的單成像器投影引擎組件中反射式 偏振調(diào)制成像器的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖4所示為本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的單成像器投影引擎組件的結(jié)構(gòu)示
意圖5所示為本發(fā)明第三實(shí)施例所提供的單成像器投影引擎組件的結(jié)構(gòu)示 意圖。 圖中
I- 第一偏振狀態(tài) 2-第二偏振狀態(tài) 10-照明光
II- 第 一偏振照明光12-第二偏振照明光13-第三偏振照明光21-第一偏振反射光 22-第二偏振反射光 3 2-第二調(diào)制光 10 5-調(diào)制成像器像素
111-第一半面區(qū)
112-第二半面區(qū)
200-PBS組件
121-第一透射式四分之 122-平面鏡 一波片
140-反射強(qiáng)度調(diào)制成像 器面板
210-第一三棱鏡 210c-第三側(cè)面 211b-第二V形切口側(cè)面
300-投影透鏡系統(tǒng) 400-光源
210a-第一側(cè)面 211-第一棱鏡組件 221-第一偏振束分光 膜層
310-投影偏振片 410-光調(diào)節(jié)裝置
31-第一調(diào)制光
110-反射式偏振調(diào)制成像
器
12 0-反射式四分之一 波長(zhǎng) 復(fù)合片
130-第二透射式四分之一 波片
200a-PBS
210b-第二側(cè)面
211a-第一 V形切口側(cè)面
2 2 2-第二偏l^束分光膜層
390-投影屏幕 500-投影引擎組件
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 本發(fā)明可廣泛地適用于各種微顯示投影系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及采用 一個(gè)反射式偏振調(diào)制成像器、 一對(duì)偏振束分光膜層和反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù) 合片的光學(xué)投影引擎，其共同作用以改進(jìn)投影中的光學(xué)性能。然而，本發(fā)明 并不限制于此，本發(fā)明各方面的價(jià)值可以通過下述公開的實(shí)施例來獲得。
圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中一種簡(jiǎn)單緊湊的投影系統(tǒng)實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖。廣 泛使用于各種便攜的、手持的投影顯示應(yīng)用中的這種投影引擎組件500又稱 光學(xué)單成像器投影引擎組件，為最簡(jiǎn)單但最緊湊的結(jié)構(gòu)形式，采用了一個(gè)反 射式偏振調(diào)制成像器110和一個(gè)PBS200a。這種由單個(gè)PBS200a和單一反射 式偏振調(diào)制成像器110組成的投影引擎組件500為笛卡爾引擎，其工作時(shí)的光學(xué)傳輸路徑如圖1所示。首先由光源400發(fā)射出照明光10，照明光10包 括具有第一偏振狀態(tài)1的第一偏振照明光11和具有第二偏振狀態(tài)2的第二偏 振照明光12，且第一偏振狀態(tài)1與第二偏振狀態(tài)2相互垂直。照明光10射 向PBS200a,其中第一偏振狀態(tài)1的第一偏振照明光11被PBS200a反射成為 第一偏振狀態(tài)1的第一偏振反射光21,并^皮射向反射式偏振調(diào)制成^^器110, 由反射式偏振調(diào)制成像器110偏振調(diào)制旋轉(zhuǎn)90度，成為具有第二偏振狀態(tài)2 的第一調(diào)制光31，且將第一調(diào)制光31反射向PBS200a,經(jīng)PBS200a透射之后， 第一調(diào)制光31射向投影透鏡系統(tǒng)300,最終投影在投影屏幕390上。而第二 偏振狀態(tài)2的第二偏振照明光12經(jīng)PBS200a透射后，不再用于投影。這種笛 卡爾投影引擎組件500最明顯的缺點(diǎn)之一是，只有有限部分的一種偏振狀態(tài) 的照明光10被用來照明該反射式偏振調(diào)制成像器110，經(jīng)過反射式偏振調(diào)制 成像器110調(diào)制和反射之后，穿過投影透鏡系統(tǒng)300被透射在投影屏幕390 上的總照明量是非常有限的。如圖1所示，只有第一偏振狀態(tài)1的第一偏振 照明光11射向反射式偏振調(diào)制成像器110,而第二偏振狀態(tài)2的第二偏振照 明光12沒有被利用?；蛘哳愃频囊部梢允堑诙駹顟B(tài)2的光被利用，而第 一偏振狀態(tài)1的光不被利用。所以，現(xiàn)有投影引擎組件的光利用率較低，本 發(fā)明即解決光利用率低的問題。
圖2所示為本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的單成像器^t殳影引擎組件的結(jié)構(gòu)示 意圖，本實(shí)施例為J^出實(shí)施例。該單成像器投影引擎組件500包括一光源400、 一反射式偏振調(diào)制成像器110、反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片120、 一投影透鏡 系統(tǒng)300和一偏振束分光器組件(PBS assembly) 200。
如圖2所示，光源400用于沿第一方向51朝PBS組件200發(fā)射照明光 10，該照明光10包括具有第一偏振狀態(tài)1的第一偏振照明光11和具有第二 偏振狀態(tài)2的第二偏振照明光12,且該第二偏振狀態(tài)2與第一偏振狀態(tài)1正 交，即相互垂直。
該P(yáng)BS組件200包括第一偏振束分光膜層221和第二偏振束分光膜層 222,第一偏振束分光膜層221和第二偏振束分光膜層222可以呈V形切口結(jié) 構(gòu)成對(duì)設(shè)置，第一偏振束分光膜層221與第一方向51之間具有第一入射角a,第二偏振束分光膜層222與第一方向51之間具有第二入射角/3。第一偏振束 分光膜層221和第二偏振束分光膜層222均可以是反射第一偏振狀態(tài)1光線 且透射第二偏振狀態(tài)2光線的膜層。
在PBS組件200中設(shè)置的第一偏振束分光膜層221,用于首先與第一方 向51呈第一入射角Q!來接收照明光10，且實(shí)質(zhì)上用于將接收的全部或大部 分第一偏振狀態(tài)1的第一偏振照明光11反射成為沿第二方向52的第一偏振 狀態(tài)1的第一偏振反射光21。上述反射過程具體是由第一偏振束分光膜層221 來實(shí)現(xiàn)的。PBS組件200的第一偏振束分光膜層221實(shí)質(zhì)上還用于透射全部 或大部分第二偏振狀態(tài)2的第二偏振照明光12。
第一偏振束分光膜層221將第一偏振狀態(tài)1的第一偏振照明光11反射至 第二方向52有一定的反射量，將第二偏振狀態(tài)2的第二偏振照明光12沿第 一方向51連續(xù)透射有一定的透射量，第一偏振束分光膜層221被配置為與第 一方向51呈第一入射角a是用于演示出反射量和透射量之間接近于1的最大 比例。
第二偏振束分光膜層222用于以第二入射角P接收并透射全部或大部分 穿過第一偏振束分光膜層221的第二偏振狀態(tài)2的第二偏振照明光12,使第 二偏振狀態(tài)2的第二偏振照明光12射向反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片120。
反射式偏振調(diào)制成像器110具體可以由以平面陣列形式規(guī)則鋪設(shè)的各反 射式調(diào)制成像器像素105組成，如圖3所示為本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的單 成像器投影引擎組件中反射式偏振調(diào)制成像器的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。反射 式偏振調(diào)制成像器110具體可以包括第一半面區(qū)111和第二半面區(qū)112。第 一半面區(qū)111與第一偏振束分光膜層221對(duì)齊，用于1)接收沿第二方向 52的第一偏振反射光21; b )將全部或大部分第一偏振反射光21從第一偏振 狀態(tài)1進(jìn)行90度偏振調(diào)制，成為第二偏振狀態(tài)2; c)將偏振調(diào)制后的光， 即具有第二偏振狀態(tài)2的第一調(diào)制光31反射回PBS組件200。然后，PBS組 件200將第二偏振狀態(tài)2的第一調(diào)制光31沿與第二方向52相反的方向向投影透鏡系統(tǒng)300透射。
反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片120與光源400相對(duì)設(shè)置，其用于a)首先 接收全部或大部分首先穿過PBS組件200的第一偏振束分光膜層221，且隨 后穿過第二偏振束分光膜層222，沿第一方向51透射的第二偏振狀態(tài)2的第 二偏振照明光12; b )將接收到的第二偏振照明光12從第二偏振狀態(tài)2偏振 旋轉(zhuǎn)90度以具有第一偏振狀態(tài)1; c)在與第一方向51相反的方向上，將如 第一偏振狀態(tài)1的第三偏振照明光13這樣的偏振旋轉(zhuǎn)光反射回至PBS組件 200,具體A^射回至第二偏振束分光膜層222。然后，與第一方向51成第 二入射角p的第二偏振束分光膜層222，將接收到的第一偏振狀態(tài)1的第三 偏振照明光13向反射式偏振調(diào)制成像器110反射，成為與第一偏振反射光 21平行的、沿第二方向52且具有第一偏振狀態(tài)1的第二偏振反射光22,具 體是反射在第二半面區(qū)112上。
反射式偏振調(diào)制成像器110的第二半面區(qū)112與第二偏振束分光膜層222 對(duì)齊，其用于1)接收沿第二方向52的第二偏振反射光22; b)將全部或 大部分第二偏振反射光22從第一偏振狀態(tài)1進(jìn)行90度偏振調(diào)制為第二偏振 狀態(tài)2; c)將第二偏振狀態(tài)2的第二調(diào)制光32這樣的偏振調(diào)制光反射回PBS 組件200,具體地，反射回第二偏振束分光膜層222。然后，PBS組件200將 處于第二偏振狀態(tài)2的第一調(diào)制光31與第二調(diào)制光32,沿與第二方向52相 反的方向向投影透鏡系統(tǒng)300透射。
反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片120具體可以由第一透射式四分之一波片 121和平面鏡122構(gòu)成，第一透射式四分之一波片121和平面鏡122相互平 行，均面向該P(yáng)BS組件200，且第一透射式四分之一波片121設(shè)置在平面鏡 122和PBS組件200之間。這兩個(gè)組件片可選擇地粘合在堆疊復(fù)合結(jié)構(gòu)中。
典型地，第一偏振束分光膜層221和第二偏振束分光膜層222是多層偏 振束分光膜層或線柵偏振片。
第一偏振束分光膜層221和第二偏振束分光膜層222在入射角接近45度 時(shí)均提供最佳的反射量與透射量比例。因此，第一入射角a和第二入射角(3優(yōu)選被分別設(shè)置為等于或接近于45度和135度，換言之，第一偏振束分光膜 層221和第二偏振束分光膜層222相互垂直，第二入射角(3為a+90度。
雖然采用了互為正交狀態(tài)的偏振照明光零件來改進(jìn)這個(gè)結(jié)構(gòu)中的光傳播 百分比，但是，在第一半面區(qū)111和第二半面區(qū)112所接收的照明光線之間 還有某些亮度或強(qiáng)度上的不同。特別是在到達(dá)反射式偏振調(diào)制成像器110之 前，照明光10具有第二偏振狀態(tài)2的第二部分，即經(jīng)過PBS組件200和反射 式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片120的光線，將比直接由PBS組件200反射至反射式 偏振調(diào)制成像器110的具有第一偏振狀態(tài)1的第一部分光線穿過更長(zhǎng)路徑， 經(jīng)過更多的光學(xué)零件。因此，優(yōu)選的是設(shè)置一調(diào)整平衡裝置，用于調(diào)整和平 衡來自第一半面區(qū)111的第一調(diào)制光31和來自第二半面區(qū)112的第二調(diào)制光 32之間的總亮度。該調(diào)整平衡裝置包括但不限于包括l)一輸出調(diào)整單元， 用于基于測(cè)量和校準(zhǔn)來電氣地指示反射式偏振調(diào)制成像器110，以調(diào)整兩個(gè) 半面區(qū)之間的光輸出；2)—光學(xué)補(bǔ)償單元，設(shè)置在第一半面區(qū)lll上，用于 采用光學(xué)補(bǔ)償原理實(shí)現(xiàn)，具體是使第一半面區(qū)111上的光線進(jìn)行光衰減；3) 強(qiáng)度調(diào)節(jié)單元，用于在將第一偏振狀態(tài)1的第一部分照明光10向PBS組件 200發(fā)射之前，特意將第一偏振狀態(tài)1的第一部分照明光IO的強(qiáng)度減??；4) 角度調(diào)節(jié)單元，用于減小第一入射角a至低于45度，且減小第二入射角(3至 小于135度，用于擴(kuò)展第一半面區(qū)111上的投影區(qū)，且同時(shí)減小第二半面區(qū) 112上的投影區(qū)，因此平衡兩個(gè)投影區(qū)上的照明量。
圖4為本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的單成像器投影引擎組件的結(jié)構(gòu)示意 圖，具體為單成像器投影引擎組件500的截面示意圖。在該實(shí)施例中，還包 括一投影偏振片310,配置在投影透鏡系統(tǒng)300和PBS組件200之間。投影 偏振片310將第二偏振狀態(tài)2的第一調(diào)制光31和第二調(diào)制光32，接收并透 射向投影透鏡系統(tǒng)300,同時(shí)將第一偏振狀態(tài)1的光吸收或反射回去。
此外，如圖4所示，該P(yáng)BS組件200還包括一第一三棱4竟210，該第一 三棱鏡210包括第一側(cè)面210a、第二側(cè)面210b和第三側(cè)面210c。第一偏振 束分光膜層221和第二偏振束分光膜層222可以恰當(dāng)?shù)胤謩e以它們的優(yōu)選入射角貼附在第一三棱鏡210的第一側(cè)面210a和第二側(cè)面210b上，這可以通 過i殳置第一側(cè)面210a和第二側(cè)面210b之間的夾角來實(shí)現(xiàn)。特別的，該三側(cè) 鏡面的第一三棱鏡210的第一側(cè)面210a和第二側(cè)面210b之間形成90度角， 一連續(xù)的多層偏振束分光膜層可以被設(shè)置在這樣一個(gè)第一三棱鏡210的兩側(cè) 面上，即當(dāng)?shù)谝蝗忡R210的第三側(cè)面210c面向投影透鏡系統(tǒng)300時(shí)，多層 偏振束分光膜層設(shè)置在第一側(cè)面210a和第二側(cè)面210b上。
類似地，該P(yáng)BS組件200還包括第一棱鏡組件211，該第一棱鏡組件211 包括呈凹進(jìn)結(jié)構(gòu)的一第一 V形切口側(cè)面211a和一第二 V形切口側(cè)面211b。 第一偏振束分光膜層221和第二偏振束分光膜層222可以被恰當(dāng)?shù)匾运鼈兊?優(yōu)選入射角，貼附在第一 V形切口側(cè)面211a和第二 V形切口側(cè)面211b上。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，也可以結(jié)合應(yīng)用第一三棱鏡210和第一棱鏡組件 211。第一偏振束分光膜層221和第二偏振束分光膜層222被夾在第一三棱鏡 210的第一側(cè)面210a和第二側(cè)面210b，與第一棱鏡組件211的第一 V形切口 側(cè)面211a和第二 V形切口側(cè)面211b之間，以形成偏振束分光器組件200, 形成集成度更高的組件。
在上述這種呈立方體結(jié)構(gòu)的構(gòu)造中，反射式偏振調(diào)制成像器110和/或反 射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片120甚至可以貼附在PBS組件200上。
在本發(fā)明的基礎(chǔ)實(shí)施例中，硅基微顯示面板115上的液晶可以被用作為 反射式偏振調(diào)制成像器110,提供所需的空間光調(diào)制和90度偏振旋轉(zhuǎn)的反射 (圖4)。反射式偏振調(diào)制成像器110可以包括以平面陣列形式規(guī)則鋪設(shè)的 多個(gè)調(diào)制成像器像素105。
圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例所提供的單成像器投影引擎組件的結(jié)構(gòu)示意 圖，具體為單成像器投影引擎組件500的截面示意圖。如上所公開和例示的 單成像器投影引擎組件500中的光源400可以為任何合適的光源，包括但不 限于為傳統(tǒng)的光源，例如，弧光燈、鎢絲燈泡、囟化物燈及相似物，也可以 為替代物，例如為電磁鎮(zhèn)流器、發(fā)光二極管和激光等?？梢詾樯鲜鋈巍N 光源，也可以為上述形式的任意組合。本實(shí)施例中，還可以包括一光調(diào)節(jié)裝置410,可以布設(shè)在光源400和第 一偏振束分光膜層221之間，用于調(diào)節(jié)光源400發(fā)射出的光線，使光線成為 朝向PBS組件200的、組合的、準(zhǔn)直的照明光IO，且相比于其他實(shí)施方案， 具有改進(jìn)的準(zhǔn)直和亮度均一性。
在本實(shí)施例中，與硅基微顯示面板上的液晶等同地，該反射式偏振調(diào)制 成像器IIO還可以具體包括一第二透射式四分之一波片130和一反射強(qiáng)度調(diào) 制成像器面板140，如圖5所示，該反射式偏振調(diào)制成像器110也可以滿足 功能要求。
具體的，反射強(qiáng)度調(diào)制成像器面板140在擴(kuò)展的實(shí)施例中，可以簡(jiǎn)單地 由以平面陣列形式規(guī)則鋪設(shè)的微電子-機(jī)械干涉儀像素陣列組成。
在另一些擴(kuò)展實(shí)施例中，反射式偏振調(diào)制成像器IIO進(jìn)一步可以結(jié)合一 彩色過濾器陣列，疊加在反射式偏振調(diào)制成4象器110上。彩色過濾器陣列具 體可以與多個(gè)調(diào)制成像器像素105對(duì)齊且重疊，用于提供彩色的投影光束。
最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其 限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)
人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或 者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技
術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1、一種單成像器投影引擎組件(500)，其中，包括一光源(400)，用于引發(fā)第一方向(51)的照明光(10)，所述照明光(10)包括第一偏振狀態(tài)(1)的第一偏振照明光(11)和第二偏振狀態(tài)(2)的第二偏振照明光(12)，所述第二偏振狀態(tài)(2)與第一偏振狀態(tài)(1)相互垂直；一偏振束分光器組件(200)，包括第一偏振束分光膜層(221)，用于以第一入射角α接收所述照明光(10)，將所述第一偏振狀態(tài)(1)的第一偏振照明光(11)反射成為沿第二方向(52)的第一偏振狀態(tài)(1)的第一偏振反射光(21)，并透射所述第二偏振狀態(tài)(2)的第二偏振照明光(12)；及第二偏振束分光膜層(222)，用于以第二入射角β接收并透射穿過所述第一偏振束分光膜層(221)的所述第二偏振狀態(tài)(2)的第二偏振照明光(12)；一反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片(120)，用于反射首先穿過所述第一偏振束分光膜層(221)且隨后穿過所述第二偏振束分光膜層(222)的所述第二偏振狀態(tài)(2)的第二偏振照明光(12)，且同時(shí)將所述第二偏振狀態(tài)(2)的第二偏振照明光(12)偏振旋轉(zhuǎn)90度以成為與所述第一方向(51)相反方向上的第一偏振狀態(tài)(1)的第三偏振照明光(13)，其中所述第二偏振束分光膜層(222)接收并反射所述第一偏振狀態(tài)(1)的第三偏振照明光(13)以成為沿第二方向(52)的第一偏振狀態(tài)(1)的第二偏振反射光(22)；一反射式偏振調(diào)制成像器(110)，用于接收所述沿第二方向(52)的第一偏振反射光(21)，并進(jìn)行90度偏振調(diào)制且反射成為第二偏振狀態(tài)(2)的第一調(diào)制光(31)，且用于接收所述沿第二方向(52)的第二偏振反射光(22)，并進(jìn)行90度偏振調(diào)制且反射成為第二偏振狀態(tài)(2)的第二調(diào)制光(32)；以及一投影透鏡系統(tǒng)(300)，用于將所述第一調(diào)制光(31)和所述第二調(diào)制光(32)沿與所述第二方向(52)相反的方向接收并投射。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中所述 反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片(120)包括一第一透射式四分之一波片(121) 和一平面鏡(122)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 ),其中，還包 括 一投影偏振片(310)，位于所述投影透鏡系統(tǒng)(300 )和所述偏振束分 光器組件(200 )之間，用于接收所述第二偏振狀態(tài)(2)的第一調(diào)制光(31) 和第二調(diào)制光(32)，并向所述投影透鏡系統(tǒng)(300 )透射，同時(shí)吸收或反射 回第一偏振狀態(tài)(1)的光。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中，所述 反射式偏振調(diào)制成像器(110)為硅基微顯示面板上的液晶。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的單成像器投影引擎組件(500 ),其特征 在于，所述反射式偏振調(diào)制成像器(110)包括以平面陣列形式規(guī)則鋪設(shè)的 多個(gè)調(diào)制成像器像素(105)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中，所述 反射式偏振調(diào)制成像器(110)包括 一第二透射式四分之一波片(130)和 一反射強(qiáng)度調(diào)制成像器面板(140)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的單成像器投影引擎組件(500 ),其中，所述 反射強(qiáng)度調(diào)制成像器面板(140)包括以平面陣列形式規(guī)則鋪設(shè)的一微電子 -機(jī)械干涉儀像素陣列。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中，所述 偏振束分光器組件(200 )還包括 一第一三棱鏡(210 )，其包括第一側(cè)面(210a )、第二側(cè)面(210b)和第三側(cè)面(noc)，當(dāng)所述第一三棱4竟(no)的第三側(cè)面(210c )面向所述投影透鏡系統(tǒng)(300 )時(shí)，所述第一偏振束分光膜層(221 )和所述第二偏振束分光膜層(222 )貼附在所述第一三棱鏡(no)的第一側(cè)面(210a)和第二側(cè)面(210b)上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 ),其中，所述 偏振束分光器組件(200 )還包括 一第一棱鏡組件(211),該第一棱鏡組 件(211)包括呈凹進(jìn)結(jié)構(gòu)的一第一 V形切口側(cè)面(211a)和一第二V形切口 側(cè)面(211b)，其中所述第一偏振束分光膜層(211)和所述第二偏振束分光 膜層(222 )分別貼附在所述第一 V形切口側(cè)面(211a)和所述第二V形切口 側(cè)面(211b)上。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的單成像器投影引擎組件(500 ),其中，所 述偏振束分光器組件(200 )還包括 一第一棱鏡組件(211)，該第一棱鏡 組件(211)包括呈凹進(jìn)結(jié)構(gòu)的一第一 V形切口側(cè)面(211a)和一第二V形切 口側(cè)面(211b)，所述第一偏振束分光膜層(221)和所述第二偏振束分光膜 層(222 )被夾在所述第一三棱鏡(no)的所述第一側(cè)面(210a)和第二側(cè) 面(210b)，與所述第一棱鏡組件(211)的所述第一V形切口側(cè)面(211a) 和所述第二 V形切口側(cè)面(211b )之間，以形成所述偏振束分光器組件(200 )。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中， 所述反射式偏振調(diào)制成像器(110)貼附在所述偏振束分光器組件(200 )上。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的單成像器投影引擎組件(500 ),其中， 所述^^射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片(120 )貼附在所述偏振束分光器組件(200 )上。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 ),其中，還 包括一彩色過濾器陣列，疊加在所述反射式偏振調(diào)制成像器(110)上。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中所 述反射式偏振調(diào)制成像器(110)包括以平面陣列形式規(guī)則鋪設(shè)的多個(gè)調(diào)制成 像器像素(105),所述彩色過濾器陣列與所述多個(gè)調(diào)制成像器像素(105) 對(duì)齊且相疊加。
15、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 ),其中，還 包括 一光調(diào)節(jié)裝置(410)，用于調(diào)節(jié)所述光源(400 )發(fā)射出的光線成為朝向所述偏振束分光器組件(200 )的、組合的、準(zhǔn)直的所述照明光(10)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求1或15所述的單成像器投影引擎組件(500 ),其中 所述光源(400 )為弧光燈、鴒絲燈泡、卣化物燈、電》茲鎮(zhèn)流器、發(fā)光二極管 和激光中的任——個(gè)或任意組合。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中，還 包括 一調(diào)整平衡裝置，用于調(diào)整和平衡來自所述反射式偏振調(diào)制成像器(110)的所述第一調(diào)制光(31)和所述第二調(diào)制光(32)的亮度。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中，所 述調(diào)整平衡裝置包括角度調(diào)節(jié)單元，用于將所述第一入射角a減小至小于 45度，將所述第二入射角e減小至小于135度。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中所 述反射式偏振調(diào)制成像器(110 )包括第一半面區(qū)(111 )和第二半面區(qū)(112 )， 所述第一半面區(qū)(111 )用于反射所述第一調(diào)制光(31 )，所述第二半面區(qū)(112 ) 用于反射所述第二調(diào)制光(32);所述調(diào)整平衡裝置包括輸出調(diào)整單元，用 于基于測(cè)量和校準(zhǔn)來電氣指示所述反射式偏振調(diào)制成像器(110)，以調(diào)整和 平衡所述第一半面區(qū)(111)和所述第二半面區(qū)(112)之間的光輸出。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中所 述反射式偏振調(diào)制成像器(110 )包括第一半面區(qū)(111 )和第二半面區(qū)(112 )， 所述第一半面區(qū)(111)用于反射所述第一調(diào)制光(31);所述調(diào)整平衡裝置 包括光學(xué)補(bǔ)償單元，設(shè)置在所述第一半面區(qū)(111)上，用于采用光學(xué)補(bǔ)償進(jìn) 行光衰減。
21、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中所 述第一入射角a大致等于45度，且所述第二入射角P大致等于a+90度。
22、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單成像器投影引擎組件(500 )，其中所 述第一偏振束分光膜層(221)和第二偏振束分光膜層(222 )為一多層偏振 束分光膜層或一線柵偏振片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單成像器投影引擎組件，包括光源、反射式偏振調(diào)制成像器、反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片、投影透鏡系統(tǒng)和偏振束分光器組件，該偏振束分光器組件由呈V形切口結(jié)構(gòu)成對(duì)設(shè)置的第一偏振束分光膜層和第二偏振束分光膜層組成。該第一偏振束分光膜層將第一偏振狀態(tài)的照明光反射至反射式偏振調(diào)制成像器，同時(shí)第二偏振束分光膜層和反射式四分之一波長(zhǎng)復(fù)合片相聯(lián)合，將穿過第一偏振束分光膜層的第二偏振狀態(tài)的照明光轉(zhuǎn)換為第一偏振狀態(tài)，并將轉(zhuǎn)換后的光反射至反射式偏振調(diào)制成像器。組合的照明光被反射式偏振調(diào)制成像器調(diào)制、偏振旋轉(zhuǎn)和反射，回到偏振束分光器組件，并通過投影透鏡系統(tǒng)投射。本發(fā)明可以有效提高光利用率。
文檔編號(hào)G02F1/01GK101561561SQ20091013678
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者河·H·黃 申請(qǐng)人:河·H·黃