專利名稱：偏振器組件和反射調(diào)制成像投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微顯示投影系統(tǒng)，尤其涉及一種偏振器組件和反射調(diào)制成像投影系
統(tǒng)，為采用反射偏振微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)采用透射式或反射式微顯示成像器，通常涉及光閥或光閥 陣列，其將圖像施加于照明光束上。反射式光閥相對于透射式光閥的重要優(yōu)點(diǎn)之一就是反 射式光閥允許將控制電路放置在反射表面的后方，因此反射式器件的基板材料不必限定為 透明材料，這就允許反射式器件可以采用更先進(jìn)的集成電路技術(shù)。 硅基液晶(Liquid-Crystal-On-Silicon，簡稱LCOS)成像器在調(diào)制和反射偏振入 射光的同時(shí)還旋轉(zhuǎn)偏振光。因此，偏振光以它們各自實(shí)質(zhì)上沒有改變的偏振狀態(tài)被LC0S成 像器反射，或被施以一定角度的偏振旋轉(zhuǎn)，從而提供所需的灰度等級。所以，偏振光束通常 被用作為反射式LC0S成像器的輸入光束，而偏振束分光器(Polarizing Beam-Splitter, 簡稱PBS)典型地被用于將輸入光束進(jìn)行分光，成為兩個(gè)處于正交偏振狀態(tài)的偏振光束。
典型的單一反射式調(diào)制面板光學(xué)引擎被廣泛用于各種便攜和手持投影顯示應(yīng)用 中，其最簡單且最緊湊的結(jié)構(gòu)是采用單一 LCOS成像器和一個(gè)PBS。由單一 PBS和單一 LCOS 成像器組成的這種微顯示投影引擎最顯著的缺陷之一是處于一種偏振狀態(tài)的照明光線， 只有有限部分能夠被用于照明LCOS成像器，所以，經(jīng)過成像器的調(diào)制和反射之后，通過投 影透鏡被透射在投影平面上的全部照明光是非常有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供一種偏振器組件和反射調(diào)制成像投影系統(tǒng)，以提高投影系統(tǒng)的 光利用率，從而提高投影亮度。 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種偏振器組件，包括 光源，沿第一方向放射出照明光，所述照明光包括處于第一偏振狀態(tài)的第一偏振 光和處于第二偏振狀態(tài)的第二偏振光，且所述第二偏振狀態(tài)與第一偏振狀態(tài)垂直；
偏振束分光組件，包括 第一偏振束分光膜層，用于以第一入射角a接收入射的所述照明光，將所述第一 偏振光反射成為第二方向上的第一偏振反射光，同時(shí)透射所述第二偏振光，以及
第二偏振束分光膜層，用于以第二入射角e接收并透射穿過所述第一偏振束分 光膜層的所述第二偏振光； 第一反射四分之一復(fù)合波片，用于將穿過所述第一偏振束分光膜層和第二偏振束 分光膜層的第二偏振光反射，且偏振旋轉(zhuǎn)成為第三偏振光，所述第三偏振光處于第一偏振 狀態(tài)且沿所述第一方向的反向傳輸，其中，所述第二偏振束分光膜層接收并反射所述第三 偏振光以成為沿第二方向傳輸且處于第一偏振狀態(tài)的第二偏振反射光； 第二反射四分之一復(fù)合波片，用于將所述第一偏振反射光和第二偏振反射光反射，并同時(shí)偏振旋轉(zhuǎn)，分別成為沿所述第二方向的反向傳輸且處于第二偏振狀態(tài)的第一輸 出光和第二輸出光。 上述偏振器組件，還可以進(jìn)一步包括一輸出均質(zhì)器，用于在所述第二方向的反向 上，接收、均質(zhì)化并透射所述第一輸出光和所述第二輸出光。 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)，其中包括本發(fā)明所提供 的偏振器組件和投影透鏡系統(tǒng)；所述偏振器組件將所述第一輸出光和第二輸出光傳輸向所 述投影透鏡系統(tǒng)。 采用上述技術(shù)方案，將照明光的兩種偏振狀態(tài)的光線分別通過透射、反射和偏振 旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過不同的光學(xué)路徑成為用于投影的處于同一偏振狀態(tài)的光線，幾乎所有照明光均 能夠被充分利用，因此提高了照明光的利用效率，也能夠提高投影系統(tǒng)的亮度。另外，上述 技術(shù)方案適用于反射式微顯示成像器，不會(huì)影響反射式微顯示成像器本身優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。


下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述。下述附圖中 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的偏振器組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的偏振器組件的橫截面視圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的偏振器組件應(yīng)用于反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)的橫 截面視圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)的局部橫截面視圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例五提供的反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)的局部橫截面視圖。
本發(fā)明可以進(jìn)行各種改變和替換，其詳細(xì)說明已經(jīng)通過實(shí)施例的形式示于附圖 中，且隨后將進(jìn)行詳細(xì)描述?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明并非限制于下述描述的具體實(shí)施例中。 相反的，本發(fā)明覆蓋所有落入本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的改變、等同物和可替代物。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于各種微顯示投影系統(tǒng)。實(shí)際應(yīng)用中，本發(fā)明所提供的偏振器
組件相當(dāng)于光學(xué)投影引擎，該光學(xué)投影引擎采用一個(gè)第二反射四分之一復(fù)合波片、一對偏
振束分光膜層和第一反射四分之一復(fù)合波片，當(dāng)其應(yīng)用于投影儀中時(shí)，可以使得投影儀也
呈現(xiàn)出改進(jìn)的光學(xué)性能。本發(fā)明并不限于此，本發(fā)明各方面的價(jià)值可以通過下述提供的實(shí)
施例而獲得。 該第一偏振束分光膜層將第一偏振狀態(tài)的照明光反射至第二反射四分之一復(fù)合 波片，同時(shí)第二偏振束分光膜層和第一反射四分之一復(fù)合波片相聯(lián)合，將穿過第一偏振束 分光膜層的處于第二偏振狀態(tài)的照明光轉(zhuǎn)換為第一偏振狀態(tài)，還將轉(zhuǎn)換后的光反射至第二 反射四分之一復(fù)合波片。組合照明光從第一偏振狀態(tài)偏振旋轉(zhuǎn)至第二偏振狀態(tài)，且被第二 反射四分之一復(fù)合波片反射回并穿過偏振束分光組件。 在所公開的更為實(shí)用的一個(gè)擴(kuò)展實(shí)施例中，這種偏振器組件被應(yīng)用為微顯示投影 系統(tǒng)的偏振照明光源，結(jié)合諸如LC0S這樣的反射偏振調(diào)制成像器。其他一些擴(kuò)展實(shí)施例，結(jié)合諸如電流光閥(Galvanic Light Valve，簡稱GLV)陣列裝置這樣的微電子機(jī)械干涉測 量法的像素陣列裝置，采用第三四分之一波片作為一等效LCOS成像器。
實(shí)施例一 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的偏振器組件的結(jié)構(gòu)示意圖，該偏振器組件500包括 光源400、第一反射四分之一復(fù)合波片120、第二反射四分之一復(fù)合波片IIO和偏振束分光 組件200。該偏振束分光組件200具體可以包括呈V形凹口成對結(jié)構(gòu)形式的第一偏振束分 光膜層221和第二偏振束分光膜層222。 如圖l所示，光源400沿著第一方向51，朝著偏振束分光組件200放射出照明光 IO，照明光10包括處于第一偏振狀態(tài)1的第一偏振光11和處于第二偏振狀態(tài)2的第二偏 振光12，且第二偏振狀態(tài)2正交于第一偏振狀態(tài)1。照明光10處于不同偏振狀態(tài)的兩部分 光線將經(jīng)過不同的光學(xué)路徑。 偏振束分光組件200中的第一偏振束分光膜層221，與第一方向51呈第一入射角 a設(shè)置，即用于以第一入射角a接收入射的照明光IO。第一偏振束分光膜層221被設(shè)置 為能夠?qū)嵸|(zhì)上將處于第一偏振狀態(tài)1的第一偏振光11反射成為第二方向52上的第一偏振 反射光21，第一偏振束分光膜層221還被設(shè)置為同時(shí)能夠?qū)嵸|(zhì)上透射處于第二偏振狀態(tài)2 的第二偏振光12，使第二偏振光12沿著第一方向51繼續(xù)傳輸。第一偏振束分光膜層221 與第一方向51之間的第一入射角a將影響第一偏振束分光膜層221對第一偏振反射光21 的反射以及對第二偏振光12的透射之間的比率。通過調(diào)整第一入射角a可以使上述反射 和透射實(shí)現(xiàn)接近于l的最大比例，優(yōu)選的是，第一入射角a等于或接近于45度。
第二反射四分之一復(fù)合波片110用于將第一偏振反射光21反射，并同時(shí)偏振旋 轉(zhuǎn)，成為沿第二方向52的反向傳輸且處于第二偏振狀態(tài)2的第一輸出光31。
具體而言，第二反射四分之一復(fù)合波片110包括第一半面區(qū)域llla和第二半面區(qū) 域lllb。其中第一半面區(qū)域llla與第一偏振束分光膜層221對齊，用于a)接收經(jīng)過第一 偏振束分光膜層221反射的、第二方向52上的第一偏振反射光21 ;b)將第一偏振反射光21 從第一偏振狀態(tài)1偏振旋轉(zhuǎn)為第二偏振狀態(tài)2 ;c)將偏振旋轉(zhuǎn)的光線進(jìn)行反射，成為沿第二 方向52的反向傳輸且處于第二偏振狀態(tài)2的第一輸出光31，第一輸出光31被反射向偏振 束分光組件200。隨后，偏振束分光組件200的第一偏振束分光膜層221將處于第二偏振狀 態(tài)2的第一輸出光31在第二方向52的反向上透射輸出。為滿足上述功能要求，如圖1所 示，第一半面區(qū)域llla垂直于第二方向52。 上述為照明光10中的第一偏振光11所經(jīng)過的光學(xué)路徑，經(jīng)過上述光學(xué)元件，第一 偏振光11可以轉(zhuǎn)換為沿第二方向52反向傳輸?shù)牡谝惠敵龉?1，隨后可以被用作為投影光 線。 對于第二偏振光12，其在經(jīng)過第一偏振束分光膜層221的透射之后，沿第一方向 51繼續(xù)傳輸，隨后所經(jīng)過的光學(xué)路徑涉及如下光學(xué)元件 第二偏振束分光膜層222，其與第一方向51之間具有第二入射角P ，第二入射角 P優(yōu)選的是等于第一入射角a+90度。第二偏振束分光膜層222以第二入射角P接收并 透射穿過第一偏振束分光膜層221的第二偏振光12。 第一反射四分之一復(fù)合波片120，其與光源400相對設(shè)置，且朝向第二偏振束分光 膜層222。第一反射四分之一復(fù)合波片120用于將穿過第一偏振束分光膜層221和第二偏振束分光膜層222的第二偏振光12反射，且偏振旋轉(zhuǎn)成為第三偏振光13，第三偏振光13處 于第一偏振狀態(tài)1且沿第一方向51的反向傳輸。具體而言，該第一反射四分之一符合波片 120用于a)接收處于第二偏振狀態(tài)2的第二偏振光12，該第二偏振光12是在第一方向51 上首先透射穿過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的；b)將接 收到的第二偏振光12從第二偏振狀態(tài)2偏振旋轉(zhuǎn)至第一偏振狀態(tài)1 ;以及c)將偏振旋轉(zhuǎn) 的光線進(jìn)行反射，成為處于第一偏振狀態(tài)1的第三偏振光13，第三偏振光13被反射向偏振 束分光組件200，實(shí)際上沿第一方向51的反向傳輸至第二偏振束分光膜層222。
隨后，與第一方向51呈第二入射角13的第二偏振束分光膜層222，將接收到的處 于第一偏振狀態(tài)1的第三偏振光13反射成為沿第二方向52傳輸且處于第一偏振狀態(tài)1的 第二偏振反射光22。第二偏振反射光22與朝向第二反射四分之一復(fù)合波片110傳輸?shù)牡?一偏振反射光21平行，且第二偏振反射光22實(shí)際上被反射至第二反射四分之一復(fù)合波片 110的第二半面區(qū)域lllb。 第二半面區(qū)域lllb設(shè)置為與第二偏振束分光膜層222對齊，與第一半面區(qū)域llla 的功能相似，用于將第二偏振反射光22反射，并同時(shí)偏振旋轉(zhuǎn)，成為沿第二方向52的反向 傳輸且處于第二偏振狀態(tài)2的第二輸出光32。實(shí)際上，該第二反射四分之一復(fù)合波片110 的第二半面區(qū)域lllb用于a)接收第二方向52上的第二偏振反射光22 ;b)將大部分第二 偏振反射光22從第一偏振狀態(tài)1偏振旋轉(zhuǎn)為第二偏振狀態(tài)2 ;c)對偏振旋轉(zhuǎn)光線進(jìn)行反 射，成為處于第二偏振狀態(tài)2的第二輸出光32，沿第二方向52的反向反射回至偏振束分光 組件200，且實(shí)際上是反射回至第二偏振束分光膜層222。 隨后，該偏振束分光組件200將處于第二偏振狀態(tài)2的第二輸出光32連同第一輸 出光31 —起，沿第二方向52的反向進(jìn)行透射傳輸。 照明光10的第二偏振光12經(jīng)過上述光學(xué)路徑之后成為處于第二偏振狀態(tài)2的第 二輸出光32，與第一輸出光31的方向和偏振狀態(tài)均相同，可以一起用作為投影光線。
采用本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，幾乎能夠?qū)⒄彰鞴釯O全部作為投影光線應(yīng)用，因 此有效提高了投影系統(tǒng)中的照明光利用率，能夠提高投影亮度，且同等條件下可以降低驅(qū) 動(dòng)光源400的能耗來達(dá)到同樣的亮度。 在本實(shí)施例中，第一方向51與第二方向52是相互垂直的，偏振束分光組件200設(shè) 置在光源和第一反射四分之一復(fù)合波片120之間，第二反射四分之一復(fù)合波片110設(shè)置在 偏振束分光組件200的一側(cè)。實(shí)際應(yīng)用中，只要各個(gè)光學(xué)元件的位置能夠?qū)崿F(xiàn)上述第一偏 振光11和第二偏振光12所經(jīng)過的光學(xué)路徑即可，其位置關(guān)系并不限于圖1所示。
該偏振器組件500中可以進(jìn)一步包括一輸出均質(zhì)器300，用于在第二方向52的反 向上，接收、均質(zhì)化并透射第一輸出光31和第二輸出光32。偏振束分光組件200具體是將 第一輸出光31和第二輸出光32朝著輸出均質(zhì)器300進(jìn)行透射。 本實(shí)施例中，第一反射四分之一復(fù)合波片120優(yōu)選地包括面向PBS組件200的從 前端至后端平行設(shè)置的第一透射四分之一波片121和第一平面反射鏡122，即第一透射四 分之一波片121設(shè)置在偏振束分光組件200和第一平面反射鏡122之間，且優(yōu)選是垂直于 第一方向51。這兩個(gè)組件波片可選地粘貼在堆疊復(fù)合結(jié)構(gòu)之中。同時(shí)，第二反射四分之一 復(fù)合波片110優(yōu)選地包括面向PBS組件200的從前端至后端平行設(shè)置的第一透射四分之一 波片111和第二平面反射鏡112，即第二透射四分之一波片111設(shè)置在偏振束分光組件200和第二平面反射鏡112之間，且優(yōu)選是垂直于第二方向52。其中這兩個(gè)組件波片可選地粘 貼在堆疊復(fù)合結(jié)構(gòu)之中。 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 膜層或線柵偏振波片，均在接近于45度時(shí)提供最佳的反射與透射之比。因此，第一入射角 a和第二入射角13優(yōu)選地是分別設(shè)置為等于或接近于45度和135度(45+90度)。
通過將具有正交狀態(tài)的偏振照明光向量應(yīng)用于該結(jié)構(gòu)中以改進(jìn)光線利用率的百 分比，第一半面區(qū)域111a和第二半面區(qū)域111b所接收的照明光IO之間將存在一定的亮 度或強(qiáng)度差別。實(shí)際上，在到達(dá)第二反射四分之一復(fù)合波片110之前，處于第二偏振狀態(tài)2 的照明光10的第二部分將比第一偏振狀態(tài)1的第一部分經(jīng)過更長的路徑和更多的光學(xué)組 件，即第二偏振反射光22將比第一偏振反射光21經(jīng)過更長的路徑和更多的光學(xué)組件。因 此，在具體應(yīng)用中，還可以設(shè)置一平衡調(diào)整裝置，用于調(diào)整和平衡來自第二反射四分之一復(fù) 合波片110的第一半面區(qū)域111a的第一輸出光31和來自第二半面區(qū)域111b的第二輸出 光32的整體亮度。該平衡調(diào)整裝置的實(shí)現(xiàn)方式有多種，可以包括但是不限于1)增加光學(xué) 補(bǔ)償，特別地是在第一半面區(qū)域llla上進(jìn)行光學(xué)衰減，即可以采用光衰減裝置作為平衡調(diào) 整裝置，設(shè)置在第二反射四分之一復(fù)合波片110上，用于衰減第一輸出光31的亮度；2)在 將第一偏振狀態(tài)1的照明光10的第一部分導(dǎo)出至PBS組件200之前，特意地減少該部分光 線的強(qiáng)度，即可以采用光衰減裝置作為平衡調(diào)整裝置，設(shè)置在光源400與偏振分光組件200 之間，用于衰減第一偏振光11的亮度；或者3)將第一入射角a減小至小于45度，將第二 入射角13減小至小于135度(a+90度)，用于擴(kuò)展第一半面區(qū)域llla的投影區(qū)域或減小 第二半面區(qū)域111b的投影區(qū)域，或者既擴(kuò)大第一半面區(qū)域111a的投影區(qū)域又減小第二半 面區(qū)域111b的投影區(qū)域，由此平衡第二反射四分之一復(fù)合波片110上的兩個(gè)半面區(qū)域111a 和lllb上的照明光10。
實(shí)施例二 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的偏振器組件的橫截面視圖。在本實(shí)施例中，該偏振 器組件500還包括一投影偏振波片310，投影偏振波片310設(shè)置在輸出均質(zhì)器300背離偏振 束分光組件200的外側(cè)。投影偏振波片310用于接收并透射穿過輸出均質(zhì)器300的處于第 二偏振狀態(tài)2的第一輸出光31和第二輸出光32，同時(shí)將處于第一偏振狀態(tài)1的光線吸收或 反射回去。 除此之外，如圖2所示，偏振束分光組件200可以進(jìn)一步包括第一三面棱鏡210，第 一三面棱鏡210包括第一側(cè)面210a、第二側(cè)面210b和第三側(cè)面210c，且第三側(cè)面210c面 向輸出均質(zhì)器300。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)嘏?置為以它們的優(yōu)選入射角，分別貼附在第一三面棱鏡210的第一側(cè)面210a和第二側(cè)面210b 上。實(shí)際上，連續(xù)的多層偏振束分光膜層可以被沉積在這種形成90度直角的第一三面棱鏡 210的兩面上，即沉積在第一側(cè)面210a和第二側(cè)面210b上，而同時(shí)第一三面棱鏡210的第 三側(cè)面210c面向該輸出均質(zhì)器300。 偏振束分光組件200還可以進(jìn)一步包括第一棱鏡組件211，第一棱鏡組件211包括 呈V形凹面結(jié)構(gòu)形式的第一V形凹口側(cè)面211a和第二V形凹口側(cè)面211b。類似地，第一 偏振束分光膜層221和第二偏振束分光膜層222還可以恰當(dāng)?shù)乇慌渲脼橐运鼈兊膬?yōu)選入射 角，分別貼附在凹面結(jié)構(gòu)形式的第一棱鏡組件211的第一 V形凹口側(cè)面211a和第二 V形凹口側(cè)面211b上。 在本實(shí)施例中，第一偏振束分光膜層221和第二偏振束分光膜層222夾設(shè)在第 一三面棱鏡210和第一棱鏡組件211之間，第一偏振束分光膜層221夾持在第一側(cè)面210a 和第一 V形凹口側(cè)面211a之間，第二偏振束分光膜層222夾持在第二側(cè)面210b和第二 V 形凹口側(cè)面211b之間，以一種集成度更高的結(jié)構(gòu)形式形成偏振束分光組件200。在這種結(jié) 構(gòu)中，第二反射四分之一復(fù)合波片110和/或第一反射四分之一復(fù)合波片120甚至也可以 貼附在PBS組件200上。即第一反射四分之一復(fù)合波片120可以貼附于偏振束分光組件 200的第一棱鏡組件211上。第二反射四分之一復(fù)合波片110也可以貼附于偏振束分光組 件200的第一棱鏡組件211上。 第一三面棱鏡210和第一棱鏡組件211可以如圖2所示那樣結(jié)合一起使用，也可 以獨(dú)立地應(yīng)用于偏振分光組件200。 如圖1和圖2所示，上面公開和舉例說明的偏振器組件500中的光源400可以是 任意適當(dāng)?shù)墓庠?，包括但不限于為傳統(tǒng)光源中的任意一種，例如弧光燈、鎢絲燈、鹵化燈及 其類似物，以及可替換的選擇可以為諸如電磁鎮(zhèn)流器、發(fā)光二極管和激光等。在光源400和 偏振束分光組件200的第一偏振束分光膜層221之間還可以設(shè)置一光線調(diào)節(jié)裝置410，用于 調(diào)節(jié)光源400所放射出的光線，成為朝向偏振束分光組件200的組合平行照明光10，光線彼 此之間具有良好的平行度和亮度均勻性。 本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)，其為微顯示投影系統(tǒng)，具 體包括本發(fā)明任意實(shí)施例所提供的偏振器組件，還包括一投影透鏡系統(tǒng)。偏振器組件可以 將處于第二偏振狀態(tài)的第一輸出光和第二輸出光傳輸向投影透鏡系統(tǒng)來進(jìn)行投影顯示。
實(shí)施例三 圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的偏振器組件應(yīng)用于反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)的橫 截面視圖。在本實(shí)施例中，該反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)600包括偏振器組件500和投影透 鏡系統(tǒng)620，且還包括至少一個(gè)反射偏振調(diào)制成像器610和第三偏振束分光膜層630。
照明光10穿過偏振器組件500，由均處于第二偏振狀態(tài)2的第一輸出光31和第二 輸出光32組成的偏振照明光被導(dǎo)出至第三偏振束分光膜層630。在本實(shí)施例中，第三偏振 束分光膜層630被配置為主要用于將均處于第二偏振狀態(tài)2的第一輸出光31和第二輸出 光32透射至反射偏振調(diào)制器610。在背離偏振器組件500的一側(cè)，面向第三偏振束分光630 的反射偏振調(diào)制成像器610用于接收、偏振調(diào)制并反射第一輸出光31和第二輸出光32，成 為均處于第一偏振狀態(tài)1的第一偏振調(diào)制光41和第二偏振調(diào)制光42。第一偏振調(diào)制光41 和第二偏振調(diào)制光42隨后被第三偏振束分光膜層630朝向投影透鏡系統(tǒng)620反射，成為均 處于第一偏振狀態(tài)1的第一投影光61和第二投影光62。 在本實(shí)施例中，反射偏振調(diào)制成像器610和第三偏振束分光膜層630的數(shù)量均為 一個(gè)，且反射偏振調(diào)制成像器610垂直于第二方向52設(shè)置，第三偏振束分光膜層630設(shè)置 反射偏振調(diào)制成像器610和偏振器組件500之間，與第二方向52成45度，投影透鏡系統(tǒng) 620朝向第三偏振束分光膜層630的反射面設(shè)置，與第一方向51平行。
反射偏振調(diào)制成像器610、第三偏振束分光膜層630和投影透鏡系統(tǒng)620的位置關(guān) 系的設(shè)置方式有多種。反射偏振調(diào)制成像器610和第三偏振束分光膜層630的數(shù)量并不限 于如圖3所示分別為一個(gè)。能夠滿足第一輸出光31和第二輸出光32被偏振旋轉(zhuǎn)為第一偏
10振狀態(tài)1，且射向投影透鏡系統(tǒng)620即可。 雖然由偏振器組件500和反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)600的部件所組成的大部分組 件在圖3中都設(shè)置為與紙上的繪圖平面垂直，以示出原理，但是，其他擴(kuò)展結(jié)構(gòu)顯然也是有 效的，其中，偏振器組件500可以以第二方向52為軸，在紙上的繪制平面外旋轉(zhuǎn)90、 180或 270度。 實(shí)施例四 圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)的局部橫截面視圖，該反 射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)可以采用本發(fā)明任意實(shí)施例所提供的偏振器組件500，還包括至少 一個(gè)反射偏振調(diào)制成像器610和第三偏振束分光膜層630。第三偏振束分光膜層630用于 將處于第二偏振狀態(tài)2的第一輸出光31和第二輸出光32反射至反射偏振調(diào)制器610 ;反 射偏振調(diào)制器610用于反射并偏振旋轉(zhuǎn)第一輸出光31和第二輸出光32，成為處于第一偏振 狀態(tài)1的第一偏振調(diào)制光41和第二偏振調(diào)制光42 ;本實(shí)施例與實(shí)施例三的區(qū)別在于第一 偏振調(diào)制光41和第二偏振調(diào)制光42經(jīng)第三偏振束分光膜層630透射至投影透鏡系統(tǒng)610。 圖4示出了一種反射偏振調(diào)制成像器610、第三偏振束分光膜層630和投影透鏡系統(tǒng)620之 間的位置關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)上述光學(xué)路徑。 第三偏振束分光膜層630朝向反射偏振調(diào)制成像器610反射接收到的均處于第二 偏振狀態(tài)2的第一輸出光31和第二輸出光32。相應(yīng)地，反射偏振調(diào)制成像器610偏振調(diào)制 接收到的第一輸出光31和第二輸出光32，成為均處于第一偏振狀態(tài)1的第一偏振調(diào)制光 41和第二偏振調(diào)制光42，并向第三偏振束分光膜層630反射。第一偏振調(diào)制光41和第二 偏振調(diào)制光42透射穿過第三偏振束分光膜層630，成為第一投影光61和第二投影光62，而 后到達(dá)投影透鏡系統(tǒng)620。 在本實(shí)施例中，第三偏振束分光膜層630朝向偏振器組件500設(shè)置，與第二方向2 呈45度。反射偏振調(diào)制成像器610和投影透鏡系統(tǒng)620均與第二方向52垂直，第三偏振 束分光膜層630設(shè)置在反射偏振調(diào)制成像器610和投影透鏡系統(tǒng)620之間，第三偏振束分 光膜層630的反射面朝向反射偏振調(diào)制成像器610。 在本發(fā)明實(shí)施例中，硅基液晶微顯示成像器可以被用作為反射偏振調(diào)制成像器 610，提供所需的90度偏振旋轉(zhuǎn)的空間光調(diào)制和反射。 采用上述技術(shù)方案，可以靈活的改變第一輸出光和第二輸出光的方向和偏振狀
態(tài)，無需限制投影透鏡系統(tǒng)的位置和光線出射方向。 實(shí)施例五 圖5為本發(fā)明實(shí)施例五提供的反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)的局部橫截面視圖。該反 射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)可以采用本發(fā)明任意實(shí)施例所提供的偏振器組件500。在本實(shí)施例 中，反射偏振調(diào)制成像器610可以包括水平疊置的第三四分之一波片611和反射亮度調(diào)制 成像器612，且第三四分之一波片611設(shè)置在第三偏振束分光膜層630和反射亮度調(diào)制成像 器612之間。 實(shí)際上，反射亮度調(diào)制成像器612也可以簡單地包括通過干涉量度學(xué)調(diào)制入射照 明亮度的微電子機(jī)械像素平面陣列，即由微電子機(jī)械干涉度量像素陣列組成，規(guī)則地平鋪 微平面陣列，例如GLV陣列裝置。 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，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本發(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 可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(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
一種偏振器組件，其特征在于，包括光源，沿第一方向放射出照明光，所述照明光包括處于第一偏振狀態(tài)的第一偏振光和處于第二偏振狀態(tài)的第二偏振光，且所述第二偏振狀態(tài)正交于第一偏振狀態(tài)；偏振束分光組件，包括第一偏振束分光膜層，用于以第一入射角α接收入射的所述照明光，將所述第一偏振光反射成為第二方向上的第一偏振反射光，同時(shí)透射所述第二偏振光，以及第二偏振束分光膜層， ¨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的所述第二偏振光；第一反射四分之一復(fù)合波片，用于將穿過所述第一偏振束分光膜層和第二偏振束分光膜層的第二偏振光反射，且偏振旋轉(zhuǎn)成為第三偏振光，所述第三偏振光處于第一偏振狀態(tài)且沿所述第一方向的反向傳輸，其中，所述第二偏振束分光膜層接收并反射所述第三偏振光以成為沿第二方向傳輸且處于第一偏振狀態(tài)的第二偏振反射光；第二反射四分之一復(fù)合波片，用于將所述第一偏振反射光和第二偏振反射光反射，并同時(shí)偏振旋轉(zhuǎn)，分別成為沿所述第二方向的反向傳輸且處于第二偏振狀態(tài)的第一輸出光和第二輸出光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振器組件，其特征在于所述第一方向與第二方向相互垂直。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振器組件，其特征在于，所述第一偏振束分光膜層和第二偏振束分光膜層分別為多層偏振束分光膜層或線柵偏振波片。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振器組件，其特征在于，所述第一反射四分之一復(fù)合波片包括平行設(shè)置的第一透射四分之一波片和第一平面反射鏡，所述第一透射四分之一波片設(shè)置在所述偏振束分光組件和第一平面反射鏡之間，且垂直于所述第一方向。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振器組件，其特征在于，所述第二反射四分之一復(fù)合波片包括平行設(shè)置的第二透射四分之一波片和第二平面反射鏡，所述第二透射四分之一波片設(shè)置在所述偏振束分光組件和第二平面反射鏡之間，且垂直于所述第二方向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振器組件，其特征在于，還包括一輸出均質(zhì)器，用于在所述第二方向的反向上，接收、均質(zhì)化并透射所述第一輸出光和所述第二輸出光。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的偏振器組件，其特征在于，還包括一投影偏振波片，置于所述輸出均質(zhì)器背離所述偏振束分光組件的一側(cè)，用于接收并透射穿過所述輸出均質(zhì)器的第一輸出光和第二輸出光，同時(shí)吸收或反射處于第一偏振狀態(tài)的光。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振器組件，其特征在于所述偏振束分光組件還包括第一三面棱鏡，所述第一三面棱鏡包括第一側(cè)面、第二側(cè)面和第三側(cè)面，且所述第三側(cè)面面向所述輸出均質(zhì)器，其中所述第一偏振束分光膜層和所述第二偏振束分光膜層貼附于所述第一側(cè)面和第二側(cè)面上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振器組件，其特征在于所述偏振束分光組件還包括第一棱鏡組件，所述第一棱鏡組件包括呈V形凹面結(jié)構(gòu)形式的第一 V形凹口側(cè)面和第二 V形凹口側(cè)面，其中所述第一偏振束分光膜層和所述第二偏振束分光膜層分別貼附于所述第一V形凹口側(cè)面和所述第二 V形凹口側(cè)面上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的偏振器組件，其特征在于所述偏振束分光組件還包括第一三面棱鏡，所述第一三面棱鏡包括第一側(cè)面、第二側(cè)面和第三側(cè)面，且所述第三側(cè)面面向所述輸出均質(zhì)器；所述第一偏振束分光膜層夾持在所述第一側(cè)面和第一 V形凹口側(cè)面之間，所述第二偏振束分光膜層夾持在所述第二側(cè)面和所述第二V形凹口側(cè)面之間。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的偏振器組件，其特征在于所述第二反射四分之一復(fù)合波片和/或所述第一反射四分之一復(fù)合波片貼附于所述偏振束分光組件的第一棱鏡組件上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振器組件，其特征在于，所述光源為下列組合中的任意一個(gè)弧光燈、鎢絲燈、鹵化燈、電磁鎮(zhèn)流器、發(fā)光二極管和激光。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的偏振器組件，其特征在于，還包括平衡調(diào)整裝置，用于調(diào)整和平衡來自所述第二反射四分之一復(fù)合波片的所述第一輸出光和所述第二輸出光的亮度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1或13所述的偏振器組件，其特征在于所述第一入射角a等于或小于45度，所述第二入射角13等于或小于a+90度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的偏振器組件，其特征在于所述平衡調(diào)整裝置為光衰減裝置，設(shè)置在所述第二反射四分之一復(fù)合波片上，用于衰減所述第一輸出光的亮度，或設(shè)置在所述光源與偏振分光組件之間，用于衰減所述第一偏振光的亮度。
16. —種反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求1 15任一所述的偏振器組件和投影透鏡系統(tǒng)；所述偏振器組件將所述第一輸出光和第二輸出光傳輸向所述投影透鏡系統(tǒng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的反射調(diào)制成像投影系統(tǒng)，其特征在于還包括至少一個(gè)反射偏振調(diào)制成像器和第三偏振束分光膜層；所述第三偏振束分光膜層用于將處于所述第二偏振狀態(tài)的所述第一輸出光和第二輸出光透射至所述反射偏振調(diào)制器；所述反射偏振調(diào)制器用于反射并偏振旋轉(zhuǎn)所述第一輸出光和第二輸出光，成為處于第一偏振狀態(tài)的第一偏振調(diào)制光和第二偏振調(diào)制光，所述第一偏振調(diào)制光和第二偏振調(diào)制光經(jīng)所述第三偏振束分光膜層反射，成為第一投影光和第二投影光，向所述投影透鏡系統(tǒng)傳輸。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l 6所述的反射調(diào)制成像投影系統(tǒng)，其特征在于還包括至少一個(gè)反射偏振調(diào)制成像器和第三偏振束分光膜層；所述第三偏振束分光膜層用于將處于所述第二偏振狀態(tài)的所述第一輸出光和第二輸出光反射至所述反射偏振調(diào)制器；所述反射偏振調(diào)制器用于反射并偏振旋轉(zhuǎn)所述第一輸出光和第二輸出光，成為處于第一偏振狀態(tài)的第一偏振調(diào)制光和第二偏振調(diào)制光，所述第一偏振調(diào)制光和第二偏振調(diào)制光經(jīng)所述第三偏振束分光膜層透射成為第一投影光和第二投影光，傳輸至所述投影透鏡系統(tǒng)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)，其特征在于所述反射偏振調(diào)制成像器為硅基液晶微顯示成像器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)，其特征在于所述反射偏振調(diào)制成像器包括水平疊置的第三四分之一波片和反射亮度調(diào)制成像器，且所述第三四分之一波片設(shè)置在所述第三偏振束分光膜層和反射亮度調(diào)制成像器之間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的反射調(diào)制成像器投影系統(tǒng)，其特征在于所述反射亮度調(diào)制成像器包括通過干涉量度學(xué)調(diào)制入射照明亮度的微電子機(jī)械像素平面陣列。
全文摘要
本發(fā)明提供一種偏振器組件和反射調(diào)制成像投影系統(tǒng)。該偏振器組件包括光源，沿第一方向放射出第一偏振光和第二偏振光；偏振束分光組件包括第一偏振束分光膜層，用于將第一偏振光反射成為第二方向上的第一偏振反射光，同時(shí)透射第二偏振光，第二偏振束分光膜層用于透射第二偏振光；第一反射四分之一復(fù)合波片用于將第二偏振光反射且偏振旋轉(zhuǎn)成為第三偏振光，第二偏振束分光膜層接收并反射第三偏振光以成為處于第一偏振狀態(tài)的第二偏振反射光；第二反射四分之一復(fù)合波片用于將第一偏振反射光和第二偏振反射光反射并同時(shí)偏振旋轉(zhuǎn)，分別成為沿第二方向的反向傳輸且處于第二偏振狀態(tài)的第一輸出光和第二輸出光。本發(fā)明可以提高照明光的利用率。
文檔編號G03B21/14GK101782688SQ201010003389
公開日2010年7月21日 申請日期2010年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者河·H·黃 申請人:河·H·黃