傾斜的二向色偏振分束器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明整體涉及可用于合色器的分束器，并且具體地涉及可用于諸如口袋投影儀等小尺寸形式的投影儀的合色器。本發(fā)明所公開的分束器和合色器包括傾斜的二向色反射偏振器板，其具有至少兩個相對于入射光束以不同角度傾斜的二向色反射偏振器，用光收集光學器件組合至少兩種顏色的光。
【專利說明】傾斜的二向色偏振分束器
[0001]相關(guān)的申請
[0002]本專利申請涉及以引用方式并入的以下美國專利申請:名稱為“Tilted DichroicColor Combiner I”(傾斜的二向色合色器I)(代理人案卷號66530US002)的美國專利申請序列號61/385237 ;名稱為“Tilted Dichroic Combiner II”(傾斜的二向色合色器II)(代理人案卷號66791US002)的美國專利申請序列號61/385241 ;以及名稱為“TiltedDichroic Combiner III”(傾斜的二向色合色器III)(代理人案卷號66792US002)的美國專利申請序列號61/385248 ;所有這些專利申請均提交于2010年9月22日；并且還涉及與本文同日提交的名稱為TILTED DICHR0IC POLARIZED COLOR COMBINER(傾斜的二向色偏振合色器)(代理人案卷號67924US002)的美國專利申請。。
【背景技術(shù)】
[0003]用于將圖像投影到屏幕上的投影系統(tǒng)可使用多色光源，例如發(fā)光二極管(LED)，其具有不同顏色以生成照明光。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組合和傳送。圖像顯示單元可以使用多種方法來將圖像賦予光。例如，如同透射型或反射型液晶顯示器一樣，圖像顯示單元可以利用偏振。
[0004]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(gòu)造用于從數(shù)字微反射鏡(DMM)陣列中進行影像反射的白光，該數(shù)字微反射鏡陣列例如為用于德州儀器(Texas
Instruments)的數(shù)字光處理器(DLP?)顯示器中的陣列。在DLP?顯示器中，數(shù)字微反射
鏡陣列內(nèi)的各個反射鏡表示投影圖像的各個像素。當對應的反射鏡傾斜以使得入射光導入投影的光路時，顯示像素被照亮。安置在光路內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)色輪被定時，以對來自數(shù)字微反射鏡陣列的光進行反射，使得反射的白光得以過濾，從而投影對應于像素的顏色。然后，數(shù)字微反射鏡陣列切換到下一個所需的像素顏色，并且這個過程會繼續(xù)非常迅速地進行，從而使得整個投影的顯示內(nèi)容看起來被持續(xù)照亮。數(shù)字微反射鏡投影系統(tǒng)需要的像素化陣列部件較少，這可形成尺寸較小的投影儀。
[0005]圖像亮度是投影系統(tǒng)的重要參數(shù)。顏色光源的亮度以及收光收集、組合光、勻化光并且將光遞送到圖像顯示單元的效率均會影響亮度。由于現(xiàn)代投影儀系統(tǒng)的尺寸減小，因此，在將顏色光源產(chǎn)生的熱保持在小型投影儀系統(tǒng)中可以消散的低水平的同時，需要保持足夠的輸出亮度水平。需要一種以提高的效率組合多種顏色光的光組合系統(tǒng)，以提供亮度水平足夠的光輸出，同時不會使光源的功耗過大。
[0006]此類電子投影儀通常包括用于對光束進行光學勻化以提高投影于屏幕上的光的亮度和顏色均勻度的裝置。兩種常見的裝置為積分隧道和蠅眼陣列(FEA)勻化器。蠅眼勻化器可以非常緊湊，并且為此成為常用裝置。積分隧道在勻化方面的效率可能更高，但中空隧道需要的長度通常為高度或?qū)挾?取較大者)的5倍。實心隧道通常由于折射效應而比中空隧道長。
[0007]微型投影儀和口袋式投影儀中可用于有效合色器、光學積分器和/或勻化器的空間有限。因此，來自這些投影儀(諸如合色器和偏振轉(zhuǎn)換器)中使用的光學裝置的有效且均勻的光輸出可能需要緊湊且有效的光學設計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明整體涉及可用于合色器的分束器，并且具體地涉及可用于諸如口袋投影儀等小型投影儀的合色器。本發(fā)明所公開的分束器和合色器包括傾斜的二向色反射偏振器板，其具有至少兩個相對于入射光束以不同角度傾斜的二向色反射偏振器，用光收集光學器件組合至少兩種顏色的光。在一個方面，本發(fā)明提供了一種合色器，該合色器包括具有光輸入表面和光軸的光收集光學器件；以及第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源設置為將第一顏色光和第二顏色光注射到所述光輸入表面中，所述第一光源和第二光源中的至少一者從所述光軸移位。合色器還包括二向色反射偏振器板，其具有第一二向色反射偏振器，所述第一二向色反射偏振器能夠朝偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的第一顏色光，并透射其他光；以及第二二向色反射偏振器，所述第二二向色反射偏振器能夠朝偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的第二顏色光，并透射其他光。第一二向色反射偏振器和第二二向色反射偏振器各自傾斜，使得第一和第二顏色光從偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，形成具有正交的第二偏振方向的合色偏振光束，所述合色偏振光束沿著垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器的方向傳播。在另一個方面，本發(fā)明提供了包括合色器和投影光學器件的圖像投影儀。
[0009]在另一個方面，本發(fā)明提供了一種合色器，所述合色器包括具有光輸入表面和光軸的光收集光學器件；第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源設置為將第一顏色光和第二顏色光注射到所述光輸入表面中，所述第一光源和第二光源中的至少一者從所述光軸移位；以及二向色反射偏振器板。二向色反射偏振器板包括第一二向色反射偏振器，所述第一二向色反射偏振器能夠朝第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的第一顏色光，并朝第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器透射其他光；以及第二二向色反射偏振器，所述第二二向色反射偏振器能夠朝第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的第二顏色光，并朝第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器透射其他光。第一二向色反射偏振器和第二二向色反射偏振器各自傾斜，使得:第一和第二顏色光從第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，形成具有正交的第二偏振方向的第一合色光束；并且第一和第二顏色光從第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，形成具有第一偏振方向的第二合色光束，且第一和第二合色光束沿著垂直于第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器的方向傳播。在另一個方面，本發(fā)明提供了包括合色器和投影光學器件的圖像投影儀。
[0010]在另一個方面，本發(fā)明提供了一種合色器，所述合色器包括具有光輸入表面和光軸的光收集光學器件；第一、第二和第三光源，所述第一、第二和第三光源設置為將第一、第二和第三顏色光注射到所述光輸入表面中，所述第一、第二和第三光源中的至少一者從所述光軸移位；以及二向色反射偏振器板。二向色反射偏振器板包括第一二向色反射偏振器，所述第一二向色反射偏振器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第一顏色光，并透射其他光；第二二向色反射偏振器，所述第二二向色反射偏振器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第二顏色光，并透射其他光；以及第三二向色反射偏振器，所述第三二向色反射偏振器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第三顏色光，并透射其他光。合色器還包括半波長延遲片，其被設置為將其他透射光的正交的第二偏振方向轉(zhuǎn)換成第一偏振方向；以及二向色反射板，其被設置為向輸出方向反射第一偏振方向的其他透射光。二向色反射板包括第一二向色反射器，所述第一二向色反射器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第一顏色光；第二二向色反射器，所述第二二向色反射器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第二顏色光；以及第三二向色反射器，所述第三二向色反射器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第三顏色光。第一、第二和第三二向色反射偏振器以及第一、第二和第三二向色反射器各自傾斜，使得第一、第二和第三顏色光形成具有第一偏振方向的合色光束。在另一個方面，本發(fā)明提供了圖像投影儀，所述圖像投影儀包括合色器、空間光調(diào)制器和投影光學器件。
[0011]上述
【發(fā)明內(nèi)容】
并非意圖描述本發(fā)明的每個所公開實施例或每種實施方案。以下附圖和【具體實施方式】更具體地舉例說明了示例性實施例。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]整個說明書參考附圖，在附圖中，類似的附圖標號表示類似的元件，并且其中:
[0013]圖1A-1C示出了傾斜的二向色偏振合色器的橫截面示意圖；
[0014]圖2示出了傾斜的二向色偏振合色器的橫截面示意圖；并且
[0015]圖3示出了傾斜的二向色偏振合色器的橫截面示意圖。
[0016]附圖未必按比例繪制。附圖中使用的類似標號是指類似的部件。然而，應當理解，使用標號來指代給定附圖中的部件并非意圖限制在另一附圖中以相同標號標記的部件。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明整體涉及圖像投影儀，具體地講，涉及通過使用二向色反射偏振器板來組合光從而改進光的均勻度的圖像投影儀。在一個具體的實施例中，二向色反射偏振器板包括多個層合在一起的二向色反射偏振器，其中二向色反射偏振器中的每一個可以與二向色反射偏振器板的垂直方向成一定角度傾斜，并且組合光為偏振光。
[0018]本文所述的光學元件可構(gòu)造成合色器，所述合色器接收不同波長譜的光，并且產(chǎn)生包括不同波長譜的光的組合輸出光。在一個方面，所接收的輸入光為非偏振的，并且組合輸出光為偏振的。在一些實施例中，組合光具有與每個所接收的光相同的光收集率。組合光可為包括一種以上波長譜的光的多色組合光。組合光可為所接收的光中的每一種的時序輸出。在一個方面，不同波長譜的光中的每一者對應于不同顏色光(如，紅光、綠光和藍光)，并且組合輸出光為白光或按時間排序的紅光、綠光和藍光。為了在本文進行說明，“顏色光”和“波長譜光”均是指具有與人眼可見的特定顏色相關(guān)的波長譜范圍的光。更普遍的術(shù)語“波長譜光”是指可見光和包括例如紅外光等的其他波長譜光。
[0019]同樣為了本文說明的目的，術(shù)語“與所需偏振態(tài)對準”旨在涉及光學元件的透光軸與穿過光學元件的光的所需偏振態(tài)(即，諸如s偏振、P偏振、右圓偏振、左圓偏振等之類的所需偏振態(tài))對準。在本文參照附圖所述的一個實施例中，與第一偏振態(tài)對準的光學元件(例如偏振器)是指下述取向的偏振器，即通過P偏振態(tài)的光、并且反射或吸收第二偏振態(tài)(在這種情況下為S偏振態(tài))的光。應當理解，如果需要，偏振器可相反對準成通過S偏振態(tài)的光、并且反射或吸收P偏振態(tài)的光。
[0020]同樣為了本發(fā)明說明的目的，術(shù)語“面向”是指設置一個元件使得元件表面的垂直線沿著同樣垂直于其他元件的光路。面向另一個元件的一個元件可包括彼此相鄰設置的元件。面向另一個元件的一個元件還包括這些元件，其被光學分離以便垂直于一個元件的光線同樣垂直于另一個兀件。
[0021]在一個具體實施例中，描述了一種合色器，所述合色器包括至少兩個發(fā)光二極管(LED)，各LED具有不同的顏色。從兩個LED發(fā)出的光被準直成基本上重疊的光束，并且來自兩個LED的光被組合并被轉(zhuǎn)換成單偏振態(tài)。組合的單偏振態(tài)光具有比兩個LED發(fā)出的光更低的光收集率和更高的亮度。
[0022]LED可以用來對投影儀進行照明。由于LED在接近朗伯角分布的區(qū)域內(nèi)發(fā)出光，因此，投影儀的亮度會受到光源和投影系統(tǒng)的光收集率限制。用于降低LED光源的光收集率的一種方法是使用二向色反射器來使LED的兩個或更多個顏色在空間重疊,從而使這些顏色看起來是從相同區(qū)域發(fā)出的。在一個具體的實施例中，本發(fā)明描述了用二向色反射偏振器組合不同顏色LED的制品，所述二向色反射偏振器反射一個偏振方向的一種波長譜的光，并透射其他偏振方向，而且還透射兩個偏振方向的其他波長譜的光。
[0023]在一個方面，本發(fā)明提供一種有效組合從不同顏色光源的輸出的簡明方法。這可尤其用于為光收集率有限的緊湊型投影系統(tǒng)形成照明器。例如，紅色、綠色和藍色LED的線性陣列入射在包括二向色反射偏振器板組件的偏振轉(zhuǎn)換器上，其中每個LED的輸出被一組初級光學器件部分地準直。二向色反射偏振器板組件包含以不同角度反射紅光、綠光和藍光的傾斜二向色反射偏振器。然后，所反射的光作為偏振準直的合色光束而輸出。
[0024]如本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，3個LED的配置可以擴展至其他顏色，包括黃光和紅外光。這些LED能夠以各種圖案來布置，包括線性陣列以及三角形陣列。光源可以包括組合了 LED的激光器，而且還可以基于所有的激光系統(tǒng)。LED可以包括至少在紅光、綠光和藍光的短波長范圍上發(fā)出原色的一套設備，以及至少在紅光、綠光和藍光的長波長范圍上發(fā)出原色的第二套設備。
[0025]基于LCoS的便攜式投影系統(tǒng)因可利用低成本和高分辨率的LCoS面板而變得普遍。LED照明式LCoS投影儀中的元件列表可以包括LED光源、任選的合色器、任選的預偏振系統(tǒng)、光中繼器件、PBS、LCoS面板以及投影透鏡單元。對于基于LCoS的投影系統(tǒng)，投影儀的效率和對比度與進入PBS的光的偏振程度直接相關(guān)。至少出于這一原因，常常需要利用反射/循環(huán)光學器件或偏振轉(zhuǎn)換光學兀件的預偏振系統(tǒng)。
[0026]采用偏振分束器和半波長延遲片的偏振轉(zhuǎn)換方案是將偏振光提供到PBS內(nèi)的最有效方式之一。偏振轉(zhuǎn)換光的一個挑戰(zhàn)在于，它可能存在空間不均勻度，由此導致所顯不的圖像中出現(xiàn)偽影。因此，在使用偏振轉(zhuǎn)換器的系統(tǒng)中，可能需要勻化系統(tǒng)，如其他地方所述。
[0027]在一些情況下，光學投影儀使用發(fā)光二極管(LED)或放電光源等非偏振光源、偏振選擇元件、第一偏振空間調(diào)制器，以及第二偏振選擇元件。由于第一偏振選擇元件會阻隔50%從非偏振光源發(fā)出的光，因此，偏振選擇型投影儀的效率通?？赡鼙确瞧裱b置低。在某些情況下，可以通過回收舍棄的偏振方向，例如通過使用反射偏振器和四分之一波片，或通過將舍棄的偏振方向轉(zhuǎn)換成所需的偏振方向來提高此類裝置的效率，如其他地方所述。
[0028]一種提高偏振選擇型投影儀的效率的技術(shù)是在光源和第一偏振選擇元件之間添加偏振轉(zhuǎn)換器。一般來講，有兩種方式用來設計本領(lǐng)域中所用的偏振轉(zhuǎn)換器。第一種方式為使光源發(fā)出的光部分地準直、使部分準直的光束穿過透鏡陣列，以及將偏振轉(zhuǎn)換器陣列定位在各個焦點處。偏振轉(zhuǎn)換器通常具有偏振分束器，偏振分束器具有偏振選擇型傾斜膜(例如，麥克尼爾偏振器、線柵偏振器或雙折射光學膜偏振器)，其中反射的偏振被傾斜反射器反射，使得反射光束平行于偏振選擇型傾斜膜所透射的光束傳播。使偏振光的一個或另一個光束穿過半波長延遲片，使得這兩個光束具有相同的偏振態(tài)。
[0029]另一種將非偏振光束轉(zhuǎn)換為具有單個偏振態(tài)的光束的技術(shù)是使整個光束穿過傾斜的偏振選擇器，而且分開的光束由反射器和半波長延遲片進行調(diào)節(jié)，從而發(fā)出單個偏振態(tài)。用偏振轉(zhuǎn)換器直接對偏振選擇型空間光調(diào)制器進行照明可導致照明度和顏色不均勻。
[0030]圖1A-1C示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的傾斜二向色偏振合色器100的橫截面示意圖。在圖1A-1C中，傾斜二向色偏振合色器100包括光收集光學器件105和傾斜二向色偏振分束器組件106。光收集光學器件105包括第一透鏡兀件110和第二透鏡兀件120、光輸入表面114和垂直于光輸入表面114的光軸102。第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160各自設置在面向光輸入表面114的光注入表面104上。第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160中的至少兩者從光軸102移位，并且第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160中的一者可被設置在光軸上。第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160中的每個光源經(jīng)過設置，以分別將第一顏色光141、第二顏色光151和任選的第三顏色光161注入到光輸入表面114中，如其他地方所述。
[0031]在一個具體實施例中，光收集光學器件105可以是光準直儀，用來對從第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160發(fā)出的光進行準直。光收集光學器件105可以包括單透鏡光準直儀(未示出)、雙透鏡光準直儀(示出)、衍射光學元件(未示出)，或其組合。雙透鏡光準直儀具有第一透鏡兀件110，所述第一透鏡兀件包括設置成與光輸入表面114相對的第一凸形表面112。第二透鏡元件120包括面向第一凸形表面112的第二表面122，以及與第二表面122相對的第三凸形表面124。第二表面122可以選自凸形表面、平坦表面，以及凹形表面。
[0032]第一顏色光141、第二顏色光151和任選的第三顏色光161中的每一個在離開光收集光學器件105時變成準直的第一顏色光141c、準直的第二顏色光151c和準直的任選的第三顏色光161c。由于第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160中的每一個都設置在光注入表面104上并與光收集光學器件105的光軸102相距不同的距離，當它們進入傾斜二向色偏振分束器組件106時，準直的第一顏色光141c、準直的第二顏色光151c和準直的任選的第三顏色光161c中的每一個都以相對于光軸的稍微不同的角度準直。
[0033]在一個具體的實施例中，傾斜二向色偏振合色器100還包括對準第一偏振方向139并設置在傾斜二向色偏振分束器組件106與光注入表面104之間的任選的偏振器172。如果需要，任選的偏振器172可用于只將一個偏振方向注入到傾斜二向色偏振合色器100中，并且在本文所述的實施例中，包括任選的偏振器172。應當了解，在某些情況下，省略了任選的偏振器172，并且可以注入兩個偏振態(tài)。
[0034]任選的偏振器172可以設置在傾斜二向色偏振分束器組件106與光注入表面104之間的任何所需位置處；然而，在某些情況下，可以優(yōu)選地將任選的偏振器172設置在準直的第一顏色光141c、準直的第二顏色光151c和準直的任選的第三顏色光161c的區(qū)域中。任選的偏振器172可以是本文所述的反射偏振器中的任何一種，或者可以是吸收型偏振器。任選的偏振器172還可以包括相關(guān)的四分之一波長延遲片(未示出)，其設置在偏振器與光源之間，用于光循環(huán)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。任選的偏振器172能夠透射第一偏振方向的第一顏色光141、第二顏色光151和任選的第三顏色光161中的每一個,并且反射或吸收第二偏振方向的第一顏色光141、第二顏色光151和任選的第三顏色光161中的每一個。
[0035]在一個具體實施例中，傾斜二向色偏振分束器組件106包括傾斜二向色偏振分束器130和偏振旋轉(zhuǎn)反射器138。在某些情況下，可以使用棱鏡偏振分束器(如圖所示)；然而，作為另外一種選擇，部件可以作為薄膜(未示出)保留在光路中。傾斜二向色偏振分束器130包括具有第一面131和輸入面132的第一棱鏡135以及具有第三面133和輸出面134的第二棱鏡136。傾斜二向色偏振分束器130還包括設置在傾斜二向色偏振分束器130的對角上并在第一棱鏡135和第二棱鏡136之間的二向色反射偏振器板137,其包括第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和任選的第三二向色反射偏振器167。
[0036]偏振旋轉(zhuǎn)反射器138可將光的傳播方向反向，并且根據(jù)設置在偏振旋轉(zhuǎn)反射器中的延遲片的類型和取向改變偏振分量的大小。偏振旋轉(zhuǎn)反射器可包括寬帶反射鏡或波長選擇型反射鏡(例如顏色選擇型二向色濾光器)以及延遲片。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。在本文所述的實施例中，例如通過使用四分之一波長延遲片和相關(guān)的二向色反射器使偏振方向向正交方向旋轉(zhuǎn)，使得光可透射穿過二向色反射偏振器板137，這是有利的。例如，當S-偏振光穿過與光偏振軸成45°角的四分之一波長延遲片時變?yōu)閳A形偏振光，經(jīng)反射而改變圓形偏振的方向，并在再次穿過四分之一波長延遲片時變成p-偏振光。
[0037]在一個具體實施例中，偏振旋轉(zhuǎn)反射器138可以包括空間光調(diào)制器,例如娃基液晶(LCoS)成像儀，它可以為每種顏色的入射偏振光束賦予圖像，并反射具有垂直偏振狀態(tài)的包含圖像的光束。在某些情況下，空間光調(diào)制器可以對光的每種顏色按時間排序，以產(chǎn)生可通過投影光學器件放大到投影屏幕上的準直的合色圖像。
[0038]在一個具體實施例中，組合形成二向色反射偏振器板137的第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和任選的第三二向色反射偏振器167中的每一個可以使用例如用于制造MacNeille偏振器的薄膜無機沉積技術(shù)來制造,如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。在某些情況下，二向色反射偏振器中的每一個可以在可被研磨和拋光至所需角度的單獨的玻璃基板上制造，并使用光學粘合劑粘結(jié)在一起。
[0039]在一個具體實施例中，對于二向色反射偏振器中的每一個，可以使用不同的聚合物多層光學膜。多層光學膜偏振器可包括用于與不同波長范圍的光相互作用的不同分“組”。例如，一體式多層光學膜偏振器可包括通過膜厚度的若干分組，每個組與不同波長范圍(例如顏色)的光相互作用以反射一個偏振態(tài)且透射另一個偏振態(tài)。在一個方面，多層光學膜可具有第一分組、第二分組和第三分組，第一分組鄰近膜的第一表面并且與(例如)藍色光相互作用(即，“藍層”)，第二分組與(例如)綠色光相互作用(即，“綠層”)，且第三分組鄰近膜的第二表面并且與(例如)紅色光相互作用(即，“紅層”)。通常，“藍層”中的層之間的間距遠小于“紅層”中的層之間的間距，以便與較短(和較高能量)的藍色波長的光相互作用。
[0040]在某些情況下，聚合物多層光學膜偏振器可為尤其優(yōu)選的反射型偏振器，其可包括如上文所述的膜分組?？梢灾圃炫c第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和任選的第三二向色反射偏振器167對應的單獨的聚合物多層光學膜偏振器，并使用玻璃基板和光學粘合劑進行組裝，以形成二向色反射偏振器板137。在某些情況下，一個或多個聚合物多層光學膜偏振器組可以與一個或多個薄膜無機沉積薄膜一起使用，以得到二向色反射偏振器板。
[0041]傾斜二向色偏振分束器106的所述部件共同將準直的(和未偏振的)第一顏色光141c、第二顏色光151c和任選的第三顏色光161c中的每一個轉(zhuǎn)換成準直的組合偏振光，其中不同準直光顏色中的每一個以相同方向準直，如參照圖所述。
[0042]轉(zhuǎn)到圖1A，來自第一光源140的第一顏色光141的路徑可以穿過傾斜二向色偏振合色器100。第一顏色光141包括沿第一光傳播方向行進的第一中心光線142，以及第一輸入光準直角Θ I內(nèi)的光線錐，所述光線錐的邊界由第一邊界光線144、146表示。第一中心光線142從第一光源140以大致平行于光軸102的方向注入到光輸入表面114中，穿過第一透鏡元件110、第二透鏡元件120，并作為在第一準直顏色光141c中心的第一中心光線142從光收集光學器件105顯現(xiàn)。第一邊界光線144、146中的每一個以大致與光軸102成第一輸入光準直角Θ I的方向注入到光輸入表面114中，穿過第一透鏡元件110、第二透鏡元件120，并且作為形成第一準直顏色光141c的邊界的第一邊界光線144、146從光收集光學器件105顯現(xiàn)。如可以從圖1A中看出，光收集光學器件105用于準直從第一光源140傳遞的第一顏色光141,以使其作為第一準直顏色光141c顯現(xiàn)。
[0043]第一中心光線142和第一邊界光線144、146中的每一個交切任選的偏振器172并各自分成透射的S-偏振分量和反射或吸收的p-偏振分量。在某些情況下，任選的偏振器172可以是反射偏振器并且可以如其他地方所述使用四分之一波長延遲片反射和回收P-偏振光線；在某些情況下，任選的偏振器172可以替代地為吸收型偏振器，并且可以吸收P-偏振光線。第一中心光線142被分成第一 S-偏振中心光線142s和第一 p-偏振中心光線(未不出)。透射的第一 S-偏振中心光線142s進入第一棱鏡135的輸入面132,穿過第三二向色反射偏振器167，從第一二向色反射偏振器147反射，再次穿過第三二向色反射偏振器167,并穿過第一面131離開第一棱鏡135。透射的第一 s_偏振中心光線142s以垂直方向交切偏振旋轉(zhuǎn)反射器138,作為垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器138的p-偏振中心光線142p反射，穿過第一面131進入傾斜二向色偏振分束器130，不變地穿過第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和第三二向色反射偏振器167,并作為第一 p-偏振準直光148的一部分穿過輸出面134離開傾斜二向色偏振分束器130。
[0044]第一邊界光線144、146被分成第一 s_偏振邊界光線144s、146s和第一 p-偏振邊界光線(未不出)。透射的第一 S-偏振邊界光線144s、146s進入第一棱鏡135的輸入面132，穿過第三二向色反射偏振器167，從第一二向色反射偏振器147反射，再次穿過第三二向色反射偏振器167,并穿過第一面131離開第一棱鏡135。透射的第一 s_偏振邊界光線144s、146s以垂直方向交切偏振旋轉(zhuǎn)反射器138,作為垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器138的p-偏振邊界光線144p、146p反射，穿過第一面131進入傾斜二向色偏振分束器130，不變地穿過第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和第三二向色反射偏振器167,并作為第一 P-偏振準直光148的一部分穿過輸出面134離開傾斜二向色偏振分束器130。
[0045]轉(zhuǎn)到圖1B，來自第二光源150的第二顏色光151的路徑可以穿過傾斜二向色偏振合色器100。第二顏色光151包括沿第二光傳播方向行進的第二中心光線152,以及第二輸入光準直角Θ 2內(nèi)的光線錐，所述光線錐的邊界由第二邊界光線154、156表示。第二中心光線152從第二光源150以大致平行于光軸102的方向注入到光輸入表面114中，穿過第一透鏡元件110、第二透鏡元件120，并作為在第二準直顏色光151c中心的第二中心光線152從光收集光學器件105顯現(xiàn)。第二邊界光線154、156中的每一個以大致與光軸102成第二輸入光準直角Θ 2的方向注入到光輸入表面114中，穿過第一透鏡元件110、第二透鏡元件120，并作為形成第二準直顏色光151c的邊界的第二邊界光線154、156從光收集光學器件105顯現(xiàn)。如可以從圖1B中看出，光收集光學器件105用于準直從第二光源150傳遞的第二顏色光151，以使其作為第二準直顏色光151c顯現(xiàn)。
[0046]第二中心光線152和第二邊界光線154、156中的每一個交切任選的偏振器172并各自分成透射的S-偏振分量和反射或吸收的p-偏振分量。在某些情況下，任選的偏振器172可以是反射偏振器并且可以如其他地方所述使用四分之一波長延遲片反射和回收P-偏振光線；在某些情況下，任選的偏振器172可以替代地為吸收型偏振器，并且可以吸收P-偏振光線。第二中心光線152被分成第二 S-偏振中心光線152s和第二 p-偏振中心光線(未不出)。透射的第二 S-偏振中心光線152s進入第一棱鏡135的輸入面132,穿過第三二向色反射偏振器167和第一二向色反射偏振器147,從第二二向色反射偏振器157反射，再次穿過第三二向色反射偏振器167和第一二向色反射偏振器147，并穿過第一面131離開第一棱鏡135。透射的第二 S-偏振中心光線152s以垂直方向交切偏振旋轉(zhuǎn)反射器138,作為垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器138的p-偏振中心光線152p反射,穿過第一面131進入傾斜二向色偏振分束器130，不變地穿過第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和第三二向色反射偏振器167,并作為第二 p-偏振準直光158的一部分穿過輸出面134離開傾斜二向色偏振分束器130。
[0047]第二邊界光線154、156被分成第二 s_偏振邊界光線154s、156s和第二 p_偏振邊界光線(未不出)。透射的第二 S-偏振邊界光線154s、156s進入第一棱鏡135的輸入面132,穿過第三二向色反射偏振器167和第一二向色反射偏振器147,從第二二向色反射偏振器157反射，再次穿過第三二向色反射偏振器167和第一二向色反射偏振器147，并穿過第一面131離開第一棱鏡135。透射的第二 S-偏振邊界光線154s、156s以垂直方向交切偏振旋轉(zhuǎn)反射器138,作為垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器138的p-偏振邊界光線154p、156p反射，穿過第一面131進入傾斜二向色偏振分束器130，不變地穿過第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和第三二向色反射偏振器167,并作為第二 p-偏振準直光158的一部分穿過輸出面134尚開傾斜二向色偏振分束器130。
[0048]轉(zhuǎn)到圖1C，來自第三光源160的第三顏色光161的路徑可以穿過傾斜二向色偏振合色器100。第三顏色光161包括在第三光傳播方向中行進的第三中心光線162以及在第三輸入光準直角Θ 3內(nèi)的光線錐，該光線錐的邊界由第三邊界光線164、166來表示。第三中心光線162從第三光源160以大致平行于光軸102的方向注入到光輸入表面114中，穿過第一透鏡元件110、第二透鏡元件120，并作為在第三準直顏色光161c中心的第三中心光線162從光收集光學器件105顯現(xiàn)。第三邊界光線164、166中的每一個以大致與光軸102成第三輸入光準直角Θ 3的方向注入到光輸入表面114中，穿過第一透鏡元件110、第二透鏡元件120，并作為形成第三準直顏色光161c的邊界的第三邊界光線164、166從光收集光學器件105顯現(xiàn)。如可以從圖1C中看出，光收集光學器件105用于準直從第三光源160傳遞的第三顏色光161，使其作為第三準直顏色光161c顯現(xiàn)。
[0049]第三中心光線162和第三邊界光線164、166中的每一個交切任選的偏振器172并各自分成透射的S-偏振分量和反射或吸收的p_偏振分量。在某些情況下，任選的偏振器172可以是反射偏振器并且可以如其他地方所述使用四分之一波長延遲片反射和回收P-偏振光線；在某些情況下，任選的偏振器172可以替代地為吸收型偏振器，并且可以吸收P-偏振光線。第三中心光線162被分成第三S-偏振中心光線162s和第三p-偏振中心光線(未不出)。透射的第三S-偏振中心光線162s進入第一棱鏡135的輸入面132,從第三二向色反射偏振器167反射,并穿過第一面131離開第一棱鏡135。透射的第三s_偏振中心光線162s以垂直方向交切偏振旋轉(zhuǎn)反射器138,作為垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器138的p_偏振中心光線162p反射，穿過第一面131進入傾斜二向色偏振分束器130，不變地穿過第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和第三二向色反射偏振器167,并作為第三P-偏振準直光168的一部分穿過輸出面134離開傾斜二向色偏振分束器130。
[0050]第三邊界光線164、166被分成第三s_偏振邊界光線164s、166s和第三p_偏振邊界光線(未不出)。透射的第三S-偏振邊界光線164s、166s進入第一棱鏡135的輸入面132,從第三二向色反射偏振器167反射,并穿過第一面131離開第一棱鏡135。透射的第三S-偏振邊界光線164s、166s以垂直方向交切偏振旋轉(zhuǎn)反射器138,作為垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器138的P-偏振邊界光線164p、166p反射，穿過第一面131進入傾斜二向色偏振分束器130，不變地穿過第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和第三二向色反射偏振器167,并作為第三p-偏振準直光168的一部分穿過輸出面134尚開傾斜二向色偏振分束器130。在一個具體實施例中，第一 p-偏振準直光148、第二 p-偏振準直光158和第三P-偏振準直光168可以是形成合色p-偏振準直光的綠色、紅色和藍色光。合色p-偏振準直光可以通過圖像投影儀中的投影光學器件進行擴展，從而形成投射到屏幕上的放大圖像。
[0051]在一個具體實施例中，第一輸入準直角Θ 1、第二輸入準直角Θ 2以及第三輸入準直角Θ 3中的每一個可以相同，而與第一輸入光源140、第二輸入光源150以及任選的第三輸入光源160中的每一者相關(guān)的注射光學器件(未示出)可以將這些輸入準直角限制在約10度與約80度之間，或在約10度至約70度之間，或在約10度至約60度之間，或在約10度至約50度之間，或在約10度至約40度之間，或在約10度至約30度或更小之間的角度。在一個具體實施例中，輸入準直角中的每一個可在約60至約70度的范圍內(nèi)。
[0052]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的傾斜二向色偏振合色器100’的橫截面示意圖。在圖2中，傾斜二向色偏振合色器100’包括光收集光學器件105和傾斜二向色偏振分束器組件106’。光收集光學器件105包括第一透鏡兀件110和第二透鏡兀件120、光輸入表面114和垂直于光輸入表面114的光軸102。第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160各自設置在面向光輸入表面114的光注入表面104上。第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160中的至少兩者從光軸102移位，并且第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160中的一者可被設置在光軸上。第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160中的每一個被設置為以類似于參照圖1A-1C所述的方式將光注入到光輸入表面114中。為簡潔起見，僅第一顏色光141的路徑將參照圖2描述；然而，應當了解，第二顏色光151和任選的第三顏色光161將沿著類似的路徑穿過傾斜二向色偏振合色器100’，如其他地方所述。
[0053]在一個具體實施例中，光收集光學器件105可以是光準直儀，用來對從第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160發(fā)出的光進行準直。光收集光學器件105可以包括單透鏡光準直儀(未示出)、雙透鏡光準直儀(示出)、衍射光學元件(未示出)，或其組合。雙透鏡光準直儀具有第一透鏡兀件110，所述第一透鏡兀件包括設置成與光輸入表面114相對的第一凸形表面112。第二透鏡元件120包括面向第一凸形表面112的第二表面122，以及與第二表面122相對的第三凸形表面124。第二表面122可以選自凸形表面、平坦表面，以及凹形表面。第一顏色光141在離開光收集光學器件105時變?yōu)闇手钡谝活伾?41c。
[0054]在一個具體實施例中，傾斜二向色偏振分束器組件106’包括傾斜二向色偏振分束器130、第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器138a和第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器138b。在某些情況下，可以使用棱鏡偏振分束器(如圖所示)；然而，作為另外一種選擇，部件可以作為薄膜(未示出)保留在光路中。傾斜二向色偏振分束器130包括具有第一面131和輸入面132的第一棱鏡135以及具有第三面133和輸出面134的第二棱鏡136。傾斜二向色偏振分束器130還包括設置在傾斜二向色偏振分束器130的對角上并在第一棱鏡135和第二棱鏡136之間的二向色反射偏振器板137,其包括第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和任選的第三二向色反射偏振器167。
[0055]第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器138a和第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器138b可以各自將光的傳播方向反向，并根據(jù)設置在偏振旋轉(zhuǎn)反射器中的延遲片的類型和取向改變偏振分量的大小。偏振旋轉(zhuǎn)反射器可包括寬帶反射鏡或波長選擇型反射鏡(例如顏色選擇型二向色濾光器)以及延遲片。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。在本文所述的實施例中，例如通過使用四分之一波長延遲片和相關(guān)的二向色反射器使偏振方向向正交方向旋轉(zhuǎn)，使得光可透射穿過二向色反射偏振器板137，這是有利的。例如，當S-偏振光穿過與光偏振軸成45°角的四分之一波長延遲片時變?yōu)閳A形偏振光,經(jīng)反射而改變圓形偏振的方向，并在再次穿過四分之一波長延遲片時變成P-偏振光。在某些情況下，偏振旋轉(zhuǎn)反射器的此類組合可用于提供來自傾斜二向色偏振分束器組件106’的準直非偏振合色光。
[0056]在一個具體實施例中，第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器138a和第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器138b中的至少一者可包括空間光調(diào)制器，例如硅基液晶(LCoS)成像儀，它可以為入射偏振光束賦予圖像，并反射具有垂直偏振狀態(tài)的包含圖像的光束。在某些情況下，可以單獨為與空間光調(diào)制器相互作用的每個正交偏振方向賦予不同的圖像，如其他地方所述。在這種情況下，所得的準直合色光可以(例如)用作立體顯示的一部分，其中S-偏振光對應于一只眼看到的圖像，并且P-偏振光對應于另一只眼看到的第二圖像，從而形成3維立體圖像。在某些情況下，可以替代地為每個正交偏振方向賦予對準的相同圖像，并且所得的準直合色光可以具有可高達單個偏振態(tài)兩倍亮度的提高的亮度，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
[0057]在一個具體實施例中，組合形成二向色反射偏振器板137的第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和任選的第三二向色反射偏振器167中的每一個可以使用薄膜無機沉積技術(shù)制造，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。在某些情況下，二向色反射偏振器中的每一個可以在可被研磨和拋光至所需角度的單獨的玻璃基板上制造，并使用光學粘合劑粘結(jié)在一起。
[0058]在一個具體實施例中，對于二向色反射偏振器中的每一個，可以使用不同的聚合物多層光學膜。多層光學膜偏振器可包括用于與不同波長范圍的光相互作用的不同分“組”。例如，一體式多層光學膜偏振器可包括通過膜厚度的若干分組，每個組與不同波長范圍(例如顏色)的光相互作用以反射一個偏振態(tài)且透射另一個偏振態(tài)。在一個方面，多層光學膜可具有第一分組、第二分組和第三分組，第一分組鄰近膜的第一表面并且與(例如)藍色光相互作用(即，“藍層”)，第二分組與(例如)綠色光相互作用(即，“綠層”)，且第三分組鄰近膜的第二表面并且與(例如)紅色光相互作用(即，“紅層”)。通常，“藍層”中的層之間的間距遠小于“紅層”中的層之間的間距，以便與較短(和較高能量)的藍色波長的光相互作用。在某些情況下，聚合物多層光學膜偏振器可為尤其優(yōu)選的反射型偏振器，其可包括如上文所述的膜分組?？梢灾圃炫c第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和任選的第三二向色反射偏振器167對應的單獨的聚合物多層光學膜偏振器,并使用玻璃基板和光學粘合劑進行組裝，以形成二向色反射偏振器板137。
[0059]傾斜二向色偏振分束器106’的所述部件共同將準直的(和未偏振的)第一顏色光141c、第二顏色光151c和任選的第三顏色光161c中的每一個轉(zhuǎn)換成第一準直組合P-偏振光和第二準直組合S-偏振光,其中不同準直光顏色中的每一個以相同方向準直，如參照圖所述。
[0060]轉(zhuǎn)到圖2，來自第一光源140的第一顏色光141的路徑可以穿過傾斜二向色偏振合色器100’。第一顏色光141包括沿第一光傳播方向行進的第一中心光線142，以及第一輸入光準直角Θ I內(nèi)的光線錐，所述光線錐的邊界由第一邊界光線144、146表示。第一中心光線142從第一光源140以大致平行于光軸102的方向注入到光輸入表面114中，穿過第一透鏡元件110、第二透鏡元件120，并作為在第一準直顏色光141c中心的第一中心光線142從光收集光學器件105顯現(xiàn)。第一邊界光線144、146中的每一個以大致與光軸102成第一輸入光準直角Θ I的方向注入到光輸入表面114中，穿過第一透鏡元件110、第二透鏡元件120，并且作為形成第一準直顏色光141c的邊界的第一邊界光線144、146從光收集光學器件105顯現(xiàn)。如可以從圖2中看出，光收集光學器件105用于準直從第一光源140傳遞的第一顏色光141，以使其作為第一準直顏色光141c顯現(xiàn)。
[0061]第一中心光線142進入傾斜二向色偏振分束器130，穿過第三二向色反射偏振器167并交切第一二向色反射偏振器147,在此處它被分成反射的第一 S-偏振中心光線142s和透射的第一 p-偏振中心光線142p。
[0062]反射的第一 142s穿過第三二向色反射偏振器167并穿過第一面131離開傾斜二向色偏振分束器130,以垂直方向交切第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器138a,并作為垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器138的第一轉(zhuǎn)換的p-偏振中心光線142p2反射。第一轉(zhuǎn)換的p_偏振中心光線142p2穿過第一面131進入傾斜二向色偏振分束器130，不變地穿過第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和第三二向色反射偏振器167,并作為第一轉(zhuǎn)換的p-偏振中心光線142p2穿過輸出面134尚開傾斜二向色偏振分束器130。
[0063]透射的第一 P-偏振中心光線142p穿過第二二向色反射偏振器157并穿過第三面133離開傾斜二向色偏振分束器130，以垂直方向交切第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器138b，并作為垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器138的第一轉(zhuǎn)換的S-偏振中心光線142s2反射。第一轉(zhuǎn)換的s_偏振中心光線142s2穿過第三面133進入傾斜二向色偏振分束器130，不變地穿過第二二向色反射偏振器157,從第一二向色反射偏振器147反射,并作為第一轉(zhuǎn)換的S-偏振中心光線142s2穿過輸出面134離開傾斜二向色偏振分束器130。[0064]第一邊界光線144、146進入傾斜二向色偏振分束器130，穿過第三二向色反射偏振器167并交切第一二向色反射偏振器147,在此處它們被分成反射的第一 S-偏振邊界光線144s、146s和透射的第一 p-偏振邊界光線144p、146p。
[0065]反射的第一 S-偏振邊界光線144s、146s穿過第三二向色反射偏振器167并穿過第一面131離開傾斜二向色偏振分束器130,以垂直方向交切第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器138a,并作為垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器138的第一轉(zhuǎn)換的p-偏振邊界光線144p2、146p2反射。第一轉(zhuǎn)換的P-偏振邊界光線144p2、146p2穿過第一面131進入傾斜二向色偏振分束器130，不變地穿過第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和第三二向色反射偏振器167，并作為第一轉(zhuǎn)換的P-偏振邊界光線144p2、146p2穿過輸出面134離開傾斜二向色偏振分束器130。
[0066]透射的第一 P-偏振邊界光線144p、146p穿過第二二向色反射偏振器157并穿過第三面133離開傾斜二向色偏振分束器130，以垂直方向交切第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器138b，并作為垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器138的第一轉(zhuǎn)換的S-偏振邊界光線144s2、146s2反射。第一轉(zhuǎn)換的S-偏振邊界光線144s2、146s2穿過第三面133進入傾斜二向色偏振分束器130，不變地穿過第二二向色反射偏振器157，從第一二向色反射偏振器147反射，并作為第一轉(zhuǎn)換的S-偏振邊界光線144s2、146s2穿過輸出面134離開傾斜二向色偏振分束器130。
[0067]在一個具體實施例中,第一準直光141c、第二準直光151c和第三準直光161c可以是形成合色P-偏振準直光和合色S-偏振準直光的綠色、紅色和藍色光。第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器138a和第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器138b中的每一個可為每一種不同顏色光的每一種偏振方向賦予不同的信息。在某些情況下，偏振旋轉(zhuǎn)反射器可以是空間光調(diào)制器，如LCoS成像儀，并且合色P-偏振準直光可包含具有對應于第一 LCoS成像儀138a的圖像信息的p_偏振光，并且合色S-偏振準直光可以包含具有對應于第二 LCoS成像儀138b的圖像信息的S-偏振光。
[0068]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的傾斜二向色偏振合色器100’’的橫截面示意圖。傾斜二向色偏振合色器100’ ’包括光收集光學器件105和傾斜二向色偏振分束器組件106’ ’。光收集光學器件105包括第一透鏡兀件110和第二透鏡兀件120、光輸入表面114和垂直于光輸入表面114的光軸102。第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160各自設置在面向光輸入表面114的光注入表面104上。第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160中的至少兩者從光軸102移位,并且第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160中的一者可被設置在光軸上。第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160中的每一個被設置為以類似于參照圖1A-1C所述的方式將光注入到光輸入表面114中。為簡潔起見，僅第一顏色光141的路徑將參照圖3描述；然而，應當了解，第二顏色光151和任選的第三顏色光161將沿著類似的路徑穿過傾斜二向色偏振合色器100’ ’，如其他地方所述。
[0069]在一個具體實施例中，光收集光學器件105可以是光準直儀，用來對從第一光源140、第二光源150和任選的第三光源160發(fā)出的光進行準直。光收集光學器件105可以包括單透鏡光準直儀(未示出)、雙透鏡光準直儀(示出)、衍射光學元件(未示出)，或其組合。雙透鏡光準直儀具有第一透鏡兀件110，所述第一透鏡兀件包括設置成與光輸入表面114相對的第一凸形表面112。第二透鏡元件120包括面向第一凸形表面112的第二表面122，以及與第二表面122相對的第三凸形表面124。第二表面122可以選自凸形表面、平坦表面，以及凹形表面。第一顏色光141在離開光收集光學器件105時變?yōu)闇手钡谝活伾?41c。
[0070]在一個具體實施例中，傾斜二向色偏振分束器組件106’ ’包括第一傾斜二向色偏振分束器130a、第二傾斜二向色偏振分束器130b和設置在它們之間的半波長延遲片。在某些情況下，棱鏡偏振分束器(如圖所示)可用于第一傾斜二向色偏振分束器130a和第二傾斜二向色偏振分束器130b中的每一個；然而，作為另外一種選擇，部件可以作為薄膜(未示出)保留在光路中。第一傾斜二向色偏振分束器130a包括具有輸入面131a和第二面132a的第一棱鏡135a,以及具有第三面133a和輸出面134a的第二棱鏡136a。第一傾斜二向色偏振分束器130a還包括設置在第一傾斜二向色偏振分束器130a的對角上并在第一棱鏡135a與第二棱鏡136a之間的第一二向色反射偏振器板137a,其包括第一二向色反射偏振器147a、第二二向色反射偏振器157a和任選的第三二向色反射偏振器167a。
[0071]第二傾斜二向色偏振分束器130b包括具有輸入面131b和第二輸出面132b的第三棱鏡135b。第二傾斜二向色偏振分束器130b還包括設置在第三棱鏡135b的對角上的第二二向色反射偏振器板137b,其包括第一二向色反射偏振器147b、第二二向色反射偏振器157b和任選的第三二向色反射偏振器167b。在某些情況下,第二二向色偏振器板137b中的第一二向色反射偏振器147b、第二二向色反射偏振器157b和第三二向色反射偏振器167b中的每一個可以替代地為第一、第二和第三二向色反射器，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
[0072]在一個具體實施例中，組合形成二向色反射偏振器板137的第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和任選的第三二向色反射偏振器167中的每一個可以使用薄膜無機沉積技術(shù)制造，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。在某些情況下，二向色反射偏振器中的每一個可以在可被研磨和拋光至所需角度的單獨的玻璃基板上制造，并使用光學粘合劑粘結(jié)在一起。
[0073]在一個具體實施例中，對于二向色反射偏振器中的每一個，可以使用不同的聚合物多層光學膜。多層光學膜偏振器可包括用于與不同波長范圍的光相互作用的不同分“組”。例如，一體式多層光學膜偏振器可包括通過膜厚度的若干分組，每個組與不同波長范圍(例如顏色)的光相互作用以反射一個偏振態(tài)且透射另一個偏振態(tài)。在一個方面，多層光學膜可具有第一層組、第二層組和第三層組，第一層組鄰近膜的第一表面并且與(例如)藍色光相互作用(即，“藍層”)，第二層組與(例如)綠色光相互作用(即，“綠層”)，并且第三層組鄰近膜的第二表面并且與(例如)紅色光相互作用(即，“紅層”)。通常，“藍層”中的層之間的間距遠小于“紅層”中的層之間的間距，以便與較短(和較高能量)的藍色波長的光相互作用。在某些情況下，聚合物多層光學膜偏振器可為尤其優(yōu)選的反射型偏振器，其可包括如上文所述的膜層組。可以制造與第一二向色反射偏振器147、第二二向色反射偏振器157和任選的第三二向色反射偏振器167對應的單獨的聚合物多層光學膜偏振器,并使用玻璃基板和光學粘合劑進行組裝，以形成二向色反射偏振器板137。
[0074]傾斜二向色偏振分束器106’ ’的所述部件共同將準直的(和未偏振的)第一顏色光141c、第二顏色光151c和任選的第三顏色光161c中的每一個轉(zhuǎn)換成準直的組合s_偏振光，其中不同準直光顏色中的每一個以相同方向準直，如參照圖所述。
[0075]轉(zhuǎn)到圖3，來自第一光源140的第一顏色光141的路徑可以穿過傾斜二向色偏振合色器100’，。第一顏色光141包括沿第一光傳播方向行進的第一中心光線142，以及第一輸入光準直角Θ I內(nèi)的光線錐，所述光線錐的邊界由第一邊界光線144、146表示。第一中心光線142從第一光源140以大致平行于光軸102的方向注入到光輸入表面114中，穿過第一透鏡元件110、第二透鏡元件120，并作為在第一準直顏色光141c中心的第一中心光線142從光收集光學器件105顯現(xiàn)。第一邊界光線144、146中的每一個以大致與光軸102成第一輸入光準直角Θ I的方向注入到光輸入表面114中，穿過第一透鏡元件110、第二透鏡元件120，并且作為形成第一準直顏色光141c的邊界的第一邊界光線144、146從光收集光學器件105顯現(xiàn)。如可以從圖3中看出，光收集光學器件105用于準直從第一光源140傳遞的第一顏色光141，以使其作為第一準直顏色光141c顯現(xiàn)。
[0076]第一中心光線142進入第一傾斜二向色偏振分束器130a,穿過第三二向色反射偏振器167a并交切第一二向色反射偏振器147a,在此處它被分成反射的第一 s_偏振中心光線142s和透射的第一 P-偏振中心光線142p。
[0077]反射的第一 S-偏振中心光線142s穿過第三二向色反射偏振器167a并穿過第二面132a離開第一傾斜二向色偏振分束器130a。
[0078]透射的第一 P-偏振中心光線142p穿過第二二向色反射偏振器157并穿過輸出面134a離開第一傾斜二向色偏振分束器130a，并且在穿過半波長延遲片192時旋轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)換的S-偏振中心光線142s2。轉(zhuǎn)換的S-偏振中心光線142s2穿過輸入面131b進入第三棱鏡135b，穿過第三二向色反射偏振器167b，從第一二向色反射偏振器147b反射，再次穿過第三二向色反射偏振器167b,并穿過第二輸出面132b尚開第三棱鏡135b。
[0079]第一邊界光線144、146進入第一傾斜二向色偏振分束器130a，穿過第三二向色反射偏振器167a并交切第一二向色反射偏振器147a,在此處它們被分成反射的第一 s_偏振邊界光線144s、146s和透射的第一 p-偏振邊界光線144p、146s。
[0080]反射的第一 S-偏振邊界光線144s、146s穿過第三二向色反射偏振器167a并穿過第二面132a離開第一傾斜二向色偏振分束器130a。
[0081]透射的第一 P-偏振邊界光線144p、146p穿過第二二向色反射偏振器157并穿過輸出面134a離開第一傾斜二向色偏振分束器130a，并且在它們穿過半波長延遲片192時旋轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)換的S-偏振邊界光線144s2、146s2。轉(zhuǎn)換的s_偏振邊界光線144s2、146s2穿過輸入面131b進入第三棱鏡135b,穿過第三二向色反射偏振器167b,從第一二向色反射偏振器147b反射，再次穿過第三二向色反射偏振器167b并穿過第二輸出面132b離開第三棱鏡135b。
[0082]在一個具體實施例中，第一準直光141c、第二準直光151c和第三準直光161c可以是形成合色S-偏振準直光的綠色、紅色和藍色光。合色S-偏振準直光可用于照明空間光調(diào)制器，例如LCoS成像儀，以生成攜帶信息的圖像，并且投影光學器件可用于將圖像放大到投影屏幕上，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
[0083]根據(jù)一方面，各個輸入光源均包括一個或多個發(fā)光二極管(LED)。激光器、激光二極管、有機LED(OLED)等各種光源以及超高壓(UHP)鹵素燈或氙燈之類的非固態(tài)光源可以結(jié)合合適的光收集器或反射器來使用。可用于本發(fā)明的光源、光準直儀、透鏡和光積分器進一步描述于(例如)已公布的美國專利申請N0.US2008/0285129中，該專利申請的公開內(nèi)容全文并入到本文中。[0084]以下為本發(fā)明各個實施例的列表。
[0085]項目I為一種合色器，包括:光收集光學器件，所述光收集光學器件具有光輸入表面和光軸；第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源設置為將第一顏色光和第二顏色光注射到所述光輸入表面中，所述第一光源和第二光源中的至少一者從所述光軸移位；二向色反射偏振器板，所述二向色反射偏振器板包括:第一二向色反射偏振器，所述第一二向色反射偏振器能夠朝偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的第一顏色光，并透射其他光；第二二向色反射偏振器，所述第二二向色反射偏振器能夠朝偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的第二顏色光，并透射其他光；其中所述第一二向色反射偏振器和所述第二二向色反射偏振器各自傾斜，使得第一和第二顏色光從偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，以形成具有正交的第二偏振方向的合色偏振光束，所述合色偏振光束沿著垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器的方向傳播。
[0086]項目2為項目I所述的合色器，還包括設置為面向所述光收集光學器件并與光輸入表面相對的偏振器，所述偏振器能夠透射第一偏振方向的第一顏色光和第二顏色光兩者。
[0087]項目3為項目I或項目2所述的合色器，其中所述二向色反射偏振器板包括偏振分束器(PBS)或薄膜的對角面。
[0088]項目4為項目I至項目3所述的合色器，其中所述光收集光學器件包括光準直光學器件。
[0089]項目5為項目3所述的合色器，其中所述光準直光學器件包括單透鏡設計、雙透鏡設計、衍射光學元件，或它們的組合。
[0090]項目6為項目I至項目5所述的合色器，其中所述光收集光學器件包括:第一透鏡，所述第一透鏡具有與所述光輸入表面相對的第一凸形表面；以及第二透鏡，所述第二透鏡具有面向所述第一凸形表面的第二表面，以及與所述第二表面相對的第三凸形表面。
[0091]項目7為項目I至項目6所述的合色器，其中所述偏振旋轉(zhuǎn)反射器包括四分之一波長延遲片和寬帶反射鏡。
[0092]項目8為項目I至項目7所述的合色器，其中所述偏振旋轉(zhuǎn)反射器包括空間光調(diào)制器。
[0093]項目9為項目8所述的合色器，其中所述空間光調(diào)制器包括反射硅基液晶(LCoS)顯示面板。
[0094]項目10為項目I至項目9所述的合色器，其中所述第一二向色反射偏振器和第二二向色反射偏振器各自包括聚合物多層光學膜或帶涂層的介電膜。
[0095]項目11為項目I至項目10所述的合色器，還包括設置為將第三顏色光注射到光輸入表面中的第三光源，其中所述二向色反射偏振器板還包括能夠朝偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的第三顏色光并透射其他光的第三二向色反射偏振器，所述第三二向色反射偏振器傾斜，使得第三顏色光從偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，以形成具有第二偏振方向的合色光束，所述合色光束沿著垂直于偏振旋轉(zhuǎn)反射器的方向傳播。
[0096]項目12為項目11所述的合色器，其中所述第三二向色反射偏振器包括聚合物多層光學膜或帶涂層的介電膜。
[0097]項目13為項目11所述的合色器，其中所述第一、第二和第三顏色光包括紅色光、綠色光和藍色光。[0098]項目14為項目I至項目13所述的合色器，其中所述偏振器包括反射偏振器或吸收型偏振器。
[0099]項目15為項目I至項目13所述的合色器，還包括設置在偏振器與光收集光學器件之間的四分之一波長延遲片。
[0100]項目16為圖像投影儀，包括項目I至項目15所述的合色器和投影光學器件。
[0101]項目17為一種合色器，包括:具有光輸入表面和光軸的光收集光學器件；第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源設置為將第一顏色光和第二顏色光注射到所述光輸入表面中，所述第一光源和第二光源中的至少一者從所述光軸移位；二向色反射偏振器板，所述二向色反射偏振器板包括:第一二向色反射偏振器，所述第一二向色反射偏振器能夠朝第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的第一顏色光，并朝第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器透射其他光；第二二向色反射偏振器，所述第二二向色反射偏振器能夠朝第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的第二顏色光，并朝第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器透射其他光；其中所述第一二向色反射偏振器和所述第二二向色反射偏振器各自傾斜，使得:第一和第二顏色光從第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，形成具有正交的第二偏振方向的第一合色光束；并且第一和第二顏色光從第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，形成具有第一偏振方向的第二合色光束，并且第一和第二合色光束沿著垂直于第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器的方向傳播。
[0102]項目18為項目17所述的合色器，其中所述二向色反射偏振器板包括偏振分束器(PBS)或薄膜的對角面。
[0103]項目19為項目17或項目18所述的合色器，其中所述光收集光學器件包括光準直光學器件。
[0104]項目20為項目19所述的合色器，其中所述光準直光學器件包括單透鏡設計、雙透鏡設計、衍射光學元件，或它們的組合。
[0105]項目21為項目17至項目20所述的合色器，其中所述光收集光學器件包括:第一透鏡，所述第一透鏡具有與所述光輸入表面相對的第一凸形表面；以及第二透鏡，所述第二透鏡具有面向所述第一凸形表面的第二表面，以及與所述第二表面相對的第三凸形表面。
[0106]項目22為項目17至項目21所述的合色器，其中所述第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器和第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器中的至少一者包括空間光調(diào)制器。
[0107]項目23為項目17至項目22所述的合色器，其中所述空間光調(diào)制器包括LCoS顯示面板。
[0108]項目24為項目17至項目23所述的合色器，其中所述第一二向色反射偏振器和第二二向色反射偏振器各自包括聚合物多層光學膜或帶涂層的介電膜。
[0109]項目25為項目17至項目24所述的合色器，還包括設置為將第三顏色光注射到光輸入表面中的第三光源，其中所述二向色反射偏振器板還包括第三二向色反射偏振器，所述第三二向色反射偏振器能夠朝第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的第三顏色光并朝第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器透射其他光，其中所述第三二向色反射偏振器傾斜，使得所述第三顏色光從第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，從而變成具有正交的第二偏振方向的第一合色光束的一部分；并且所述第三顏色光從第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，從而變成具有第一偏振方向的第二合色光束的一部分。
[0110]項目26為項目25所述的合色器，其中所述第三二向色反射偏振器包括聚合物多層光學膜或帶涂層的介電膜。
[0111]項目27為項目25或項目26所述的合色器，其中所述第一、第二和第三顏色光包括紅色光、綠色光和藍色光。
[0112]項目28為圖像投影儀，包括項目17至項目27所述的合色器和投影光學器件。
[0113]項目29為合色器，包括:光收集光學器件，所述光收集光學器件具有光輸入表面和光軸；第一光源、第二光源和第三光源，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源設置為將第一顏色光、第二顏色光和第三顏色光注射到所述光輸入表面中，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中的至少一者從所述光軸移位；二向色反射偏振器板，所述二向色反射偏振器板包括:第一二向色反射偏振器，所述第一二向色反射偏振器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第一顏色光，并透射其他光；第二二向色反射偏振器，所述第二二向色反射偏振器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第二顏色光，并透射其他光；第三二向色反射偏振器，所述第三二向色反射偏振器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第三顏色光，并透射其他光；半波長延遲片，所述半波長延遲片被設置為將透射的其他光的正交的第二偏振方向轉(zhuǎn)換成第一偏振方向；二向色反射板，所述二向色反射板被設置為向輸出方向反射第一偏振方向的透射的其他光，所述二向色反射板包括:第一二向色反射器，所述第一二向色反射器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第一顏色光；第二二向色反射器，所述第二二向色反射器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第二顏色光；以及第三二向色反射器，所述第三二向色反射器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的第三顏色光；其中第一、第二和第三二向色反射偏振器以及第一、第二和第三二向色反射器各自傾斜，使得第一、第二和第三顏色光形成具有第一偏振方向的合色光束。
[0114]項目30為項目29所述的合色器，其中所述二向色反射偏振器板包括偏振分束器(PBS)或薄膜的對角面。
[0115]項目31為項目29或項目30所述的合色器，其中所述光收集光學器件包括光準直光學器件。
[0116]項目32為項目29至項目31所述的合色器，其中所述第一、第二和第三二向色反射偏振器各自包括聚合物多層光學膜或帶涂層的介電膜。
[0117]項目33為項目29至項目32所述的合色器，其中所述第一、第二和第三顏色光包括紅色光、綠色光和藍色光。
[0118]項目34為圖像投影儀，包括項目29至項目33所述的合色器、設置為在所述合色光束上賦予圖像的空間光調(diào)制器；以及投影光學器件。
[0119]項目35為項目34所述的圖像投影儀，其中所述空間光調(diào)制器包括硅基液晶(LCoS)成像儀或透射型液晶顯示器(IXD)。
[0120]除非另外指明，否則在說明書和權(quán)利要求中使用的表示結(jié)構(gòu)尺寸、數(shù)量和物理特性的所有數(shù)字應當被理解為由術(shù)語“約”來修飾。因此，除非有相反的指示，否則在上述說明書和所附權(quán)利要求中提出的數(shù)值參數(shù)為近似值，所述近似值可根據(jù)本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員利用本文所公開的教導內(nèi)容尋求獲得的所需特性而變化。
[0121 ] 本文中引用的所有參考文獻和出版物均明確地全文以引用方式并入本發(fā)明中，但其可能與本發(fā)明直接沖突的部分除外。盡管本文中已示出和描述了具體實施例，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)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/或同等實施方式可以替代所示出和描述的特定實施例。本專利申請旨在覆蓋本文論述的具體實施例的任何改動和變化。因此，預期本發(fā)明應僅由權(quán)利要求書和其等同形式限制。
【權(quán)利要求】
1.一種合色器，包括: 光收集光學器件，所述光收集光學器件具有光輸入表面和光軸； 第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源設置為將第一顏色光和第二顏色光注射到所述光輸入表面中，所述第一光源和第二光源中的至少一者從所述光軸移位； 二向色反射偏振器板，所述二向色反射偏振器板包括: 第一二向色反射偏振器，所述第一二向色反射偏振器能夠朝偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的所述第一顏色光，并透射其他光；以及 第二二向色反射偏振器，所述第二二向色反射偏振器能夠朝所述偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射所述第一偏振方向的所述第二顏色光，并透射其他光； 其中所述第一二向色反射偏振器和所述第二二向色反射偏振器各自傾斜，使得所述第一顏色光和所述第二顏色光從所述偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，以形成具有正交的第二偏振方向的合色偏振光束，所述合色偏振光束沿著垂直于所述偏振旋轉(zhuǎn)反射器的方向傳播。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合色器，還包括偏振器，所述偏振器設置為面向所述光收集光學器件并與所述光輸入表面相對，能夠透射所述第一偏振方向的所述第一顏色光和所述第二顏色光兩者。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合色器，其中所述二向色反射偏振器板包括偏振分束器(PBS)或薄膜的 對角面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合色器，其中所述光收集光學器件包括光準直光學器件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的合色器，其中所述光準直光學器件包括單透鏡設計、雙透鏡設計、衍射光學元件，或它們的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合色器，其中所述光收集光學器件包括: 第一透鏡，所述第一透鏡具有與所述光輸入表面相對的第一凸形表面；以及 第二透鏡，所述第二透鏡具有面向所述第一凸形表面的第二表面，以及與所述第二表面相對的第三凸形表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合色器，其中所述偏振旋轉(zhuǎn)反射器包括四分之一波長延遲片和寬帶反射鏡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合色器，其中所述偏振旋轉(zhuǎn)反射器包括空間光調(diào)制器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的合色器，其中所述空間光調(diào)制器包括反射硅基液晶(LCoS)顯示面板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合色器，其中所述第一二向色反射偏振器和第二二向色反射偏振器各自包括聚合物多層光學膜或帶涂層的介電膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合色器，還包括第三光源，所述第三光源設置為將第三顏色光注射到所述光輸入表面中，其中所述二向色反射偏振器板還包括第三二向色反射偏振器，所述第三二向色反射偏振器能夠朝所述偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射所述第一偏振方向的所述第三顏色光并透射其他光，所述第三二向色反射偏振器傾斜，使得所述第三顏色光從所述偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，以形成具有所述正交的第二偏振方向的所述合色偏振光束，所述合色偏振光束沿著垂直于所述偏振旋轉(zhuǎn)反射器的方向傳播。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的合色器，其中所述第三二向色反射偏振器包括聚合物多層光學膜或帶涂層的介電膜。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的合色器，其中所述第一顏色光、所述第二顏色光和所述第三顏色光包括紅色光、綠色光和藍色光。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合色器，其中所述偏振器包括反射偏振器或吸收型偏振器。
15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的合色器，還包括設置在所述偏振器與所述光收集光學器件之間的四分之一波長延遲片。
16.一種圖像投影儀，包括根據(jù)權(quán)利要求9所述的合色器和投影光學器件。
17.一種合色器，包括: 光收集光學器件，所述光收集光學器件具有光輸入表面和光軸； 第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源設置為將第一顏色光和第二顏色光注射到所述光輸入表面中，所述第一光源和第二光源中的至少一者從所述光軸移位； 二向色反射偏振器板，所述二向色反射偏振器板包括: 第一二向色反射偏振器，所述第一二向色反射偏振器能夠朝第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射第一偏振方向的所述第一顏色光，并朝第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器透射其他光； 第二二向色反射偏振器，所述第二二向色反射偏振器能夠朝所述第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射所述第一偏振方向的所述第二顏色光，并朝所述第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器透射其他光； 其中所述第一二向色反射偏振器和所述第二二向色反射偏振器各自傾斜，使得: 所述第一顏色光和所述第二顏色光從所述第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，形成具有正交的第二偏振方向的第一合色光束；并且` 所述第一顏色光和所述第二顏色光從所述第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，以形成具有所述第一偏振方向的第二合色光束， 所述第一合色光束和所述第二合色光束沿著垂直于所述第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器的方向傳播。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的合色器，其中所述二向色反射偏振器板包括偏振分束器(PBS)或薄膜的對角面。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的合色器，其中所述光收集光學器件包括光準直光學器件。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合色器，其中所述光準直光學器件包括單透鏡設計、雙透鏡設計、衍射光學元件，或它們的組合。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的合色器，其中所述光收集光學器件包括: 第一透鏡，所述第一透鏡具有與所述光輸入表面相對的第一凸形表面；以及第二透鏡，所述第二透鏡具有面向所述第一凸形表面的第二表面，以及與所述第二表面相對的第三凸形表面。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的合色器，其中所述第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器和所述第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器中的至少一者包括空間光調(diào)制器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的合色器，其中所述空間光調(diào)制器包括LCoS顯示面板。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的合色器，其中所述第一二向色反射偏振器和第二二向色反射偏振器各自包括聚合物多層光學膜或帶涂層的介電膜。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的合色器，還包括第三光源，所述第三電源設置為將第三顏色光注射到所述光輸入表面中，其中所述二向色反射偏振器板還包括第三二向色反射偏振器，所述第三二向色反射偏振器能夠朝所述第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射所述第一偏振方向的所述第三顏色光并朝所述第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器透射其他光，其中所述第三二向色反射偏振器傾斜，使得所述第三顏色光從所述第一偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，從而變成具有所述正交的第二偏振方向的所述第一合色光束的一部分；并且所述第三顏色光從所述第二偏振旋轉(zhuǎn)反射器反射，從而變成具有所述第一偏振方向的所述第二合色光束的一部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的合色器，其中所述第三二向色反射偏振器包括聚合物多層光學膜或帶涂層的介電膜。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的合色器，其中所述第一顏色光、所述第二顏色光和所述第三顏色光包括紅色光、綠色光和藍色光。
28.一種圖像投影儀，包括根據(jù)權(quán)利要求17所述的合色器和投影光學器件。
29.一種合色器，包括: 光收集光學器件，所述光收集光學器件具有光輸入表面和光軸； 第一光源、第二光源和第三光源，所述第一光源、第二光源和第三光源設置為將第一顏色光、第二顏色光和第三顏色光注射到所述光輸入表面中，所述第一光源、所述第二光源和所述第三光源中的至少一者從所述光軸移位； 二向色反射偏振器板，所述二向色反射偏振器板包括: 第一二向色反射偏振器，所述第一二向色反射偏振器能夠朝輸出方向反射第一偏振方向的所述第一顏色光，并透射其他光； 第二二向色反射偏振器，所述第二二向色反射偏振器能夠朝所述輸出方向反射所述第一偏振方向的所述第二顏色光，并透射其他光； 第三二向色反射偏振器，所述第三二向色反射偏振器能夠朝所述輸出方向反射所述第一偏振方向的所述第三顏色光，并透射其他光； 半波長延遲片，所述半波長延遲片設置為將所述透射的其他光的正交的第二偏振方向轉(zhuǎn)換為所述第一偏振方向； 二向色反射板，所述二向色反射板設置為向所述輸出方向反射所述第一偏振方向的所述透射的其他光，所述二向色反射板包括: 第一二向色反射器，所述第一二向色反射器能夠朝所述輸出方向反射所述第一偏振方向的所述第一顏色光； 第二二向色反射器，所述第二二向色反射器能夠朝所述輸出方向反射所述第一偏振方向的所述第二顏色光；以及 第三二向色反射器，所述第三二向色反射器能夠朝所述輸出方向反射所述第一偏振方向的所述第三顏色光； 其中所述第一二向色反射偏振器、所述第二二向色反射偏振器和所述第三二向色反射偏振器以及所述第一二向色反射器、所述第二二向色反射器和所述第三二向色反射器各自傾斜，使得所述第一顏色光、所述第二顏色光和所述第三顏色光形成具有所述第一偏振方向的合色光束。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的合色器，其中所述二向色反射偏振器板包括偏振分束器(PBS)或薄膜的對角面。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的合色器，其中所述光收集光學器件包括光準直光學器件。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的合色器，其中所述第一二向色反射偏振器、所述第二二向色反射偏振器和所述第三二向色反射偏振器各自包括聚合物多層光學膜或帶涂層的介電膜。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的合色器，其中所述第一顏色光、所述第二顏色光和所述第三顏色光包括紅色光、綠色光和藍色光。
34.一種圖像投影儀，包括根據(jù)權(quán)利要求29所述的合色器、設置為在所述合色光束上賦予圖像的空間光調(diào)制器；以及投影光學器件。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的圖像投影儀，其中所述空間光調(diào)制器包括硅基液晶(LCoS)成像儀或透射型液晶顯示器(IXD)。`
【文檔編號】G02B27/14GK103890639SQ201280052035
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月24日
【發(fā)明者】潘恩賜, A·J·烏德柯克, P·E·沃森, 程曉輝, K·L·譚, S·J·威利特 申請人:3M創(chuàng)新有限公司