相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用：PCT國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2012/046917是2011年7月14日遞交的、題為“緊湊偏振轉(zhuǎn)換立體投影(Compact polarization converting stereoscopic projection)”的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.61/507,959以及2011年7月15日遞交的、題為“寬投射比偏振轉(zhuǎn)換立體投影系統(tǒng)(Wide throw ratio polarization converting stereoscopic projection system)”的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.61/508,428的非臨時(shí)轉(zhuǎn)換且由此要求這兩個(gè)美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.61/507,959和No.61/508,428的優(yōu)先權(quán)，并且PCT國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2012/046917是2008年5月9日遞交的、題為“用于立體投影的偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和方法(Polarization Conversion System and Method for Stereoscopic Projection)”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.12/118,640的部分繼續(xù)申請(qǐng)并由此要求該美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.12/118,640的優(yōu)先權(quán)，所有這些申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被并入本文。根據(jù)37 CFR 1.7(b)，PCT國(guó)際申請(qǐng)PCT/US2012/046917由此于2012年7月16日(周一)遞交，即臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.61/507,959和No.61/508,428遞交的一周年后的下一工作日。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)一般地涉及光學(xué)系統(tǒng)，并且更具體地，涉及二維和三維投影技術(shù)和部件。

背景技術(shù)：

投影技術(shù)可以包括部署、觀看、投影和/或顯示三維(“3D”)內(nèi)容的功能。有源和無(wú)源偏振轉(zhuǎn)換立體投影系統(tǒng)已經(jīng)在共同所有的美國(guó)專(zhuān)利No.7,905,602和No.7,959,296以及序號(hào)為No.12/118,640和No.13/034,643的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中被公開(kāi)，所有這些專(zhuān)利/專(zhuān)利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被并入本文。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)示例性實(shí)施方案，光學(xué)系統(tǒng)可以包括可操作來(lái)輸出光的成像源、可操作來(lái)從所述成像源接收所述光的中繼部件以及投影透鏡。所述中繼部件可以被配置來(lái)形成中間圖像，所述中間圖像具有鄰近所述投影透鏡的進(jìn)入表面(entry surface)的焦點(diǎn)，所述中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述投影透鏡的所述進(jìn)入表面在所述中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定后焦距。所述投影透鏡可以可操作來(lái)投影所述中間圖像。

根據(jù)另一示例性實(shí)施方案，光學(xué)系統(tǒng)可以包括可操作來(lái)輸出光的成像源、可操作來(lái)從所述成像源接收所述光的中繼部件、偏振分束器組件以及分別被設(shè)置為鄰近所述偏振分束器組件的第一和第二出射端口(exit port)的第一和第二投影透鏡。所述中繼部件可以被配置來(lái)形成第一中間圖像，所述第一中間圖像具有介于所述偏振分束器組件的所述第一出射端口和所述第一投影透鏡之間的焦點(diǎn)，所述第一中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第一投影透鏡的進(jìn)入表面在所述第一中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第一投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定第一后焦距。所述中繼部件可以被配置來(lái)形成第二中間圖像，所述第二中間圖像具有介于所述偏振分束器組件的所述第二出射端口和所述第二投影透鏡之間的焦點(diǎn)，所述第二中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第二投影透鏡的進(jìn)入表面在所述第二中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第二投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定第二后焦距。所述第一和第二投影透鏡可以可操作來(lái)分別投影所述第一和第二中間圖像。

根據(jù)另一示例性實(shí)施方案，光學(xué)系統(tǒng)可以包括可操作來(lái)輸出光的成像源、可操作來(lái)從所述成像源接收所述光的中繼部件、投影透鏡以及偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。所述中繼部件可以被配置來(lái)形成中間圖像，所述中間圖像具有鄰近所述投影透鏡的進(jìn)入表面的焦點(diǎn)，所述中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述投影透鏡的進(jìn)入表面在所述中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定后焦距。投影透鏡可以可操作來(lái)將所述中間圖像投影通過(guò)所述偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以可操作來(lái)將包括所述中間圖像的所述光轉(zhuǎn)換為單一偏振態(tài)并且沿第一和第二光路輸出轉(zhuǎn)換的光。

本申請(qǐng)的一個(gè)方面提供一種光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括：可操作來(lái)輸出光的成像源；可操作來(lái)從所述成像源接收所述光的中繼部件；以及投影透鏡；其中所述中繼部件被配置來(lái)形成中間圖像，所述中間圖像具有鄰近所述投影透鏡的進(jìn)入表面的焦點(diǎn)，所述中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述投影透鏡的所述進(jìn)入表面在所述中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定后焦距；并且其中所述投影透鏡可操作來(lái)投影所述中間圖像。

在一些實(shí)施方案中，所述光學(xué)系統(tǒng)還包括偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可操作來(lái)將包括所述中間圖像的光轉(zhuǎn)換為基本上單一偏振態(tài)并且沿第一和第二光路輸出轉(zhuǎn)換的光。

在一些實(shí)施方案中，光學(xué)系統(tǒng)還包括偏振分束器組件和第二投影透鏡，其中所述投影透鏡和所述第二投影透鏡分別被設(shè)置為鄰近所述偏振分束器組件的第一和第二射出端口，并且其中所述中繼部件被配置來(lái)形成第二中間圖像，所述第二中間圖像具有鄰近所述第二投影透鏡的進(jìn)入表面的焦點(diǎn)，所述第二中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述投影透鏡的所述進(jìn)入表面在所述第二中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定后焦距。

在一些實(shí)施方案中，所述中繼部件被配置來(lái)補(bǔ)償像差。

在一些實(shí)施方案中，所述投影透鏡被配置來(lái)補(bǔ)償像差。

在一些實(shí)施方案中，所述中繼部件和所述投影透鏡被配置來(lái)合作以補(bǔ)償總體像差。

在一些實(shí)施方案中，所述成像源包括空間光調(diào)制器。

在一些實(shí)施方案中，所述成像源包括反射微鏡裝置。

在一些實(shí)施方案中，所述成像源通過(guò)激光光源、燈源或者包括發(fā)光二極管的源來(lái)照明。

在一些實(shí)施方案中，所述投影透鏡包括變焦透鏡或者固定焦距透鏡。

在一些實(shí)施方案中，所述成像源是第一成像源，所述中繼部件是第一中繼部件，并且所述投影透鏡是第一投影透鏡，并且其中所述第一成像源、所述第一中繼部件以及所述第一投影透鏡被包括在第一投影子系統(tǒng)中，并且所述光學(xué)系統(tǒng)還包括第二投影子系統(tǒng)，所述第二投影子系統(tǒng)包括：可操作來(lái)輸出光的第二成像源；可操作來(lái)從所述第二成像源接收所述光的第二中繼部件；以及第二投影透鏡；其中所述第二中繼部件被配置來(lái)形成第二中間圖像，所述第二中間圖像具有鄰近所述第二投影透鏡的進(jìn)入表面的焦點(diǎn)，所述第二中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第二投影透鏡的所述進(jìn)入表面在所述第二中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第二投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定后焦距；并且其中所述第二投影透鏡可操作來(lái)投影所述第二中間圖像。

本申請(qǐng)的一個(gè)方面還提供一種光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括：可操作來(lái)輸出光的成像源；可操作來(lái)從所述成像源接收所述光的中繼部件；偏振分束器組件；以及分別被設(shè)置為鄰近所述偏振分束器組件的第一和第二出射端口的第一和第二投影透鏡；其中所述中繼部件被配置來(lái)形成第一中間圖像，所述第一中間圖像具有介于所述偏振分束器組件的所述第一出射端口和所述第一投影透鏡之間的焦點(diǎn)，所述第一中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第一投影透鏡的進(jìn)入表面在所述第一中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第一投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定第一后焦距；其中所述中繼部件被配置來(lái)形成第二中間圖像，所述第二中間圖像具有介于所述偏振分束器組件的所述第二出射端口和所述第二投影透鏡之間的焦點(diǎn)，所述第一中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第二投影透鏡的進(jìn)入表面在所述第一中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第二投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定第二后焦距；其中所述第一和第二投影透鏡可操作來(lái)分別投影所述第一和第二中間圖像。

在一些實(shí)施方案中，所述偏振分束器組件包括：偏振分束器；奇數(shù)個(gè)反射器，所述奇數(shù)個(gè)反射器在第一輸出光路中在光學(xué)上處于所述偏振分束器之后；以及偶數(shù)個(gè)反射器，所述偶數(shù)個(gè)反射器在第二輸出光路中在光學(xué)上處于所述偏振分束器之后。

在一些實(shí)施方案中，所述偏振分束器組件包括：偏振分束器；單個(gè)反射器，所述單個(gè)反射器在第一輸出光路中在光學(xué)上處于所述偏振分束器之后；并且沒(méi)有反射器在第二輸出光路中在光學(xué)上處于所述偏振分束器之后。

在一些實(shí)施方案中，光學(xué)系統(tǒng)還包括第一和第二偏振部件以及偏振旋轉(zhuǎn)器，所述第一和第二偏振部件在光學(xué)上分別位于所述第一和第二投影透鏡之后，所述偏振旋轉(zhuǎn)器被設(shè)置在所述偏振分束器組件的所述第一出射端口和所述第一偏振部件之間。

在一些實(shí)施方案中，所述第一和第二偏振部件每個(gè)包括無(wú)源偏振器或延遲片。

在一些實(shí)施方案中，所述第一和第二偏振部件每個(gè)包括可操作來(lái)輸出正交偏振光的偏振調(diào)制器。

在一些實(shí)施方案中，所述成像源是第一成像源，所述中繼部件是第一中繼部件，并且所述偏振分束器組件是第一偏振分束器組件，并且其中所述第一成像源、所述第一中繼部件、所述第一和第二投影透鏡以及所述第一偏振分束器組件被包括在第一投影子系統(tǒng)中，并且所述光學(xué)系統(tǒng)還包括第二投影子系統(tǒng)，所述第二投影子系統(tǒng)包括：可操作來(lái)輸出光的第二成像源；可操作來(lái)從所述第二成像源接收所述光的第二中繼部件；第二偏振分束器組件；以及分別被設(shè)置為鄰近所述第二偏振分束器組件的第一和第二出射端口的第三和第四投影透鏡；其中所述第二中繼部件被配置來(lái)形成第三中間圖像，所述第三中間圖像具有介于所述第二偏振分束器組件的所述第一出射端口和所述第三投影透鏡之間的焦點(diǎn)，所述第三中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第三投影透鏡的進(jìn)入表面在所述第三中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第三投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定第三后焦距；其中所述第二中繼部件被配置來(lái)形成第四中間圖像，所述第四中間圖像具有介于所述第二偏振分束器組件的所述第二出射端口和所述第四投影透鏡之間的焦點(diǎn)，所述第四中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第四投影透鏡的進(jìn)入表面在所述第四中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第四投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定第四后焦距；其中所述第三和第四投影透鏡可操作來(lái)分別投影所述第三和第四中間圖像。

本申請(qǐng)的一個(gè)方面還提供一種光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)包括：可操作來(lái)輸出光的成像源；可操作來(lái)從所述成像源接收所述光的中繼部件；以及投影透鏡；以及偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；其中所述中繼部件被配置來(lái)形成中間圖像，所述中間圖像具有鄰近所述投影透鏡的進(jìn)入表面的焦點(diǎn)，所述中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述投影透鏡的進(jìn)入表面在所述中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定后焦距；并且其中所述投影透鏡可操作來(lái)將包括所述中間圖像的光投影通過(guò)所述偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可操作來(lái)將包括所述中間圖像的所述光轉(zhuǎn)換為基本上單一偏振態(tài)并且沿第一和第二光路輸出轉(zhuǎn)換的光。

在一些實(shí)施方案中，所述偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括偏振分束器以及第一和第二偏振部件，所述偏振分束器可操作來(lái)將從所述投影透鏡接收的光分為第一和第二光路，所述第一和第二偏振部件分別被設(shè)置在所述第一和第二光路中，并且其中所述第一和第二偏振部件每個(gè)可操作來(lái)可切換地調(diào)制通過(guò)所述偏振部件的光并且輸出基本上正交偏振態(tài)的輸出光。

在一些實(shí)施方案中，所述偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)還包括反射器來(lái)沿第一光路朝向與所述第二光路相同的方向引導(dǎo)光。

在一些實(shí)施方案中，所述第一和第二偏振部件可操作來(lái)順序地輸出基本上正交偏振態(tài)的光，由此提供立體圖像。

在一些實(shí)施方案中，所述成像源是第一成像源，所述中繼部件是第一中繼部件，所述投影透鏡是第一投影透鏡，并且所述偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是第一偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，并且其中所述第一成像源、所述第一中繼部件、所述第一投影透鏡以及所述第一偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被包括在第一投影子系統(tǒng)中，并且所述光學(xué)系統(tǒng)還包括第二投影子系統(tǒng)，所述第二投影子系統(tǒng)包括：可操作來(lái)輸出光的第二成像源；可操作來(lái)從所述第二成像源接收所述光的第二中繼部件；以及第二投影透鏡；以及第二偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；其中所述第二中繼部件被配置來(lái)形成第二中間圖像，所述第二中間圖像具有鄰近所述第二投影透鏡的進(jìn)入表面的焦點(diǎn)，所述第二中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第二投影透鏡的所述進(jìn)入表面在所述第二中間圖像的所述焦點(diǎn)和所述第二投影透鏡的所述進(jìn)入表面之間限定后焦距；并且其中所述第二投影透鏡可操作來(lái)將包括所述第二中間圖像的光投影通過(guò)所述第二偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述第二偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可操作來(lái)將包括所述第二中間圖像的所述光轉(zhuǎn)換為基本上單一偏振態(tài)并且沿第一和第二光路輸出轉(zhuǎn)換的光；其中所述第二偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括第二偏振分束器以及第三和第四偏振部件，所述第二偏振分束器可操作來(lái)將從所述第二投影透鏡接收的光分成第三和第四光路，所述第三和第四偏振部件分別位于所述第三和第四光路中，并且其中所述第三和第四偏振部件每個(gè)可操作來(lái)可切換地調(diào)制通過(guò)所述偏振部件的光并且順序地輸出基本上正交偏振態(tài)的光，由此提供立體圖像。

附圖說(shuō)明

在附圖中，以舉例的方式圖示說(shuō)明實(shí)施方案，圖中相同的數(shù)字指代相似的部件，并且其中：

圖1A是圖示說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖；

圖1B是圖示說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的雙投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖；

圖2A是圖示說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的具有偏振分束器組件的光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖；

圖2B是圖示說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的具有偏振分束器組件的雙投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖；

圖3A是圖示說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的具有偏振分束器組件的光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)施方案的示意圖；以及

圖3B是圖示說(shuō)明根據(jù)本公開(kāi)的具有偏振分束器組件的雙投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)的另一實(shí)施方案的示意圖。

具體實(shí)施方式

對(duì)部署、觀看、投影和/或顯示三維(“3D”)內(nèi)容的增加的需求會(huì)推動(dòng)對(duì)投影技術(shù)的增強(qiáng)性能和更低成本的需要。投影透鏡和特定光學(xué)部件(例如，投影系統(tǒng)的偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS))的尺寸可能影響性能和成本二者。大的投影透鏡和PCS會(huì)限制對(duì)比度性能和投射比。投射比可以被定義為投影機(jī)到屏幕的距離除以屏幕寬度并且實(shí)際光學(xué)部件尺寸限制會(huì)導(dǎo)致投射比受限。由于更大部件的最終成本，投影系統(tǒng)的成本會(huì)增加。

偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)的尺寸可以至少通過(guò)適合的投射比、投影透鏡出射光瞳位置以及投影透鏡出射光瞳的尺寸來(lái)確定。出射光瞳尺寸可以經(jīng)由光學(xué)不變式通過(guò)投影透鏡f值(或數(shù)值孔徑)和投射比來(lái)確定?？梢杂绊懲队巴哥R以及投影系統(tǒng)的特定光學(xué)部件的尺寸的因素包括，但不限于，適合的投射比、f值以及后焦距(BFL)。投射比可以通過(guò)劇院幾何結(jié)構(gòu)來(lái)確定。f值可以通過(guò)面板和照明光學(xué)器件來(lái)確定。

BFL可以通過(guò)系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)確定。使用空間光調(diào)制器(例如DLP微鏡面板)的投影機(jī)可能出于包括照明和色彩管理在內(nèi)的各種原因在面板和投影透鏡之間利用平面玻璃光學(xué)器件。用于這些投影機(jī)的投影透鏡可以具有長(zhǎng)的BFL來(lái)在面板和透鏡之間留出照明和色彩管理光學(xué)器件的空間。

但是通過(guò)PCS投影系統(tǒng)中的照明和色彩管理光學(xué)器件的長(zhǎng)的后焦距(BFL)會(huì)增加投影透鏡和其他光學(xué)部件的尺寸。大的BFL配置可以迫使透鏡擁有比具有較小的BFL配置的透鏡更大的包絡(luò)體。大的BFL透鏡的更大的包絡(luò)體又可以將透鏡的出射光瞳安置為更加遠(yuǎn)離透鏡的正面頂點(diǎn)。在該實(shí)施例中，從透鏡發(fā)出的光的照明范圍(illumination footprint)可以是大的并且可以影響隨后的PCS部件的尺寸。

在詳細(xì)地進(jìn)入所公開(kāi)的實(shí)施方案之前，應(yīng)該理解本公開(kāi)在其應(yīng)用或創(chuàng)建方面不限于所示的具體布置的細(xì)節(jié)，因?yàn)楸竟_(kāi)能夠?qū)崿F(xiàn)其他實(shí)施方案。而且，可以在不同組合和布置中對(duì)本公開(kāi)的方面進(jìn)行闡述，以限定本發(fā)明自身的獨(dú)特性。此外，本文所使用的術(shù)語(yǔ)用于描述而非限制的目的。

本公開(kāi)的示例性實(shí)施方案可以包括使用中繼部件，例如一個(gè)或更多個(gè)中繼透鏡，來(lái)形成中間圖像，所述中間圖像具有鄰近投影透鏡的焦點(diǎn)，由此允許相對(duì)短的BFL。本公開(kāi)的示例性實(shí)施方案可以包括中繼部件、至少一個(gè)短的BFL投影透鏡以及偏振分束器(PBS)組件。在這樣的實(shí)施方案中，投影透鏡和PCS的尺寸可以被減少，并且系統(tǒng)對(duì)比度的一致性和總體值可以被增加。

圖1是圖示說(shuō)明光學(xué)系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。光學(xué)系統(tǒng)100可以包括可操作來(lái)輸出光的成像源101以及可操作來(lái)直接地或間接地從成像源101接收光的中繼部件103。成像源101可以包括照明源，例如激光照明光、燈源或者包括發(fā)光二極管的源。在實(shí)施方案中，圖像源101可以包括本領(lǐng)域中已知的任何成像面板，包括例如空間調(diào)制器或反射微鏡裝置。在實(shí)施方案中，光學(xué)部件102可以被設(shè)置在成像源101和中繼部件103之間，來(lái)管理到成像源101的光或來(lái)自成像源101的光的照明或色彩。光學(xué)系統(tǒng)100還可以包括可操作來(lái)投影中間圖像104的投影透鏡105。如在圖1中所示的，中繼部件103可以通過(guò)照明和色彩管理光學(xué)器件102對(duì)圖像源101成像并且可以創(chuàng)建成像源101的中間實(shí)像104。在示例性實(shí)施方案中，中繼部件103被配置來(lái)形成這樣的中間圖像104，以使其焦點(diǎn)鄰近投影透鏡105的進(jìn)入表面107。中間圖像104的焦點(diǎn)和投影透鏡105的進(jìn)入表面107可以在所述焦點(diǎn)和進(jìn)入表面107之間限定后焦距108。

投影透鏡105可以被定位在中間圖像104之后并且可以朝向屏幕(未示出)投影光或圖像。投影透鏡105可以為各種類(lèi)型的透鏡，例如但不限于，變焦透鏡、固定焦距透鏡等。在實(shí)施方案中，有源切換或無(wú)源偏振部件PCS 106可以被定位在投影透鏡105之后。通過(guò)使用中繼部件103和相對(duì)短的投影透鏡105，投影透鏡入射光瞳111可以被移動(dòng)得更靠近PCS 106的入射端口112。該配置可以在光通過(guò)PCS 106的兩條光路時(shí)允許更小的照明范圍。PCS 106因此可以用于更寬的投射比，或者可替換地，針對(duì)給定投射比，PCS 106在尺寸上可以被減小。

中繼部件103可以包括本領(lǐng)域中已知的任何中繼透鏡，包括美國(guó)專(zhuān)利No.7,317,578中所描述的中繼透鏡，該美國(guó)專(zhuān)利No.7,317,578的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被并入本文。投影透鏡105可以包括本領(lǐng)域中已知的任何投影透鏡，包括在J.Brian Caldwell和Ellis I.Betensky在《IODC技術(shù)文摘》(1998)第78頁(yè)的“用于DMD投影機(jī)的緊湊的寬范圍遠(yuǎn)心變焦透鏡”(Compact,wide range,telecentric zoom lens for DMD projectors,IODC Technical Digest,p.78(1998))中所描述的投影透鏡，該文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被并入本文。在實(shí)施方案中，中繼部件103和投影透鏡105可以被獨(dú)立地優(yōu)化來(lái)獲得與其他透鏡性能無(wú)關(guān)的像差控制。在實(shí)施方案中，兩個(gè)透鏡可以被這樣設(shè)計(jì)，以致兩個(gè)透鏡中的相反像差補(bǔ)償或者使總體像差基本上為零。此外，當(dāng)激光被用作成像源101中的照明源時(shí)，中繼部件103和投影透鏡105可以被設(shè)計(jì)來(lái)獲得更高的f值和更高的傳輸。在實(shí)施方案中，PCS 106可以包括針對(duì)在窄帶激光照明下的性能來(lái)優(yōu)化的抗反射部件、反射鏡或偏振分束器覆層。

在一個(gè)實(shí)施方案中，光學(xué)系統(tǒng)100可以被配置來(lái)投影立體圖像。中繼部件103可以具有長(zhǎng)的后焦距來(lái)通過(guò)照明和色彩管理光學(xué)器件102對(duì)成像源101成像，并且投影透鏡105可以具有短的后焦距來(lái)減少投影透鏡105的出射光瞳和出射表面頂點(diǎn)之間的距離。偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)106可以將在兩條分離光路中的隨機(jī)或者部分偏振光轉(zhuǎn)換為單一偏振態(tài)，以疊覆(overlay)在屏幕(未示出)上。

光學(xué)系統(tǒng)100可以與有源地調(diào)制的PCS或無(wú)源部件PCS一起操作。PCS 106可以如序號(hào)為No.12/118,640的共同所有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中所描述的那樣被配置，該美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.12/118,640通過(guò)引用被并入本文。如圖1中所示的，PCS 106可以包括可操作來(lái)將從投影透鏡105接收的光分為兩條路徑的偏振分束器120。PCS 106還可以包括反射器122來(lái)沿第一路徑朝向與第二光路相同的方向引導(dǎo)光。PCS 106可以包括被配置來(lái)基本上匹配第一和第二光路之間的投影的圖像放大的透鏡130和132。在實(shí)施方案中，PCS 106還可以包括分別被設(shè)置在第一和第二光路中的偏振部件126和128，并且它們每個(gè)可以包括這樣的調(diào)制器(未示出)，所述調(diào)制器可操作來(lái)可切換地調(diào)制通過(guò)所述偏振部件的光并且在時(shí)間上順序地輸出基本上正交偏振態(tài)的光。偏振部件128還可以包括在光學(xué)上處于偏振部件128的調(diào)制器之前的偏振器(未示出)和偏振旋轉(zhuǎn)器(未示出)。偏振部件128的旋轉(zhuǎn)器可以可操作來(lái)將第二路徑中的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)為大致且基本上匹配第一路徑中的偏振態(tài)。在實(shí)施方案中，偏振部件126和128的偏振調(diào)制器可操作來(lái)朝向屏幕(未示出)順序地輸出第一和第二正交態(tài)的光，由此提供立體圖像。

在實(shí)施方案中，偏振部件126和128的調(diào)制器可以由可操作來(lái)調(diào)制第一和第二光路二者的一個(gè)單個(gè)偏振調(diào)制器(未示出)替換。在實(shí)施方案中，偏振調(diào)制器128和126每個(gè)可以為如共同所有的美國(guó)專(zhuān)利No.4,792,850中所公開(kāi)的有源Z屏幕(ZScreen)，該美國(guó)專(zhuān)利No.4,792,850通過(guò)引用被并入本文。在實(shí)施方案中，偏振調(diào)制器128和126每個(gè)可以為在共同所有的美國(guó)專(zhuān)利No.7,528,906中所公開(kāi)的調(diào)制開(kāi)關(guān)，該美國(guó)專(zhuān)利No.7,528,906通過(guò)引用被并入本文。

在實(shí)施方案中，偏振部件128的調(diào)制器可以被配置來(lái)輸出基本上正交圓偏振態(tài)的光。在這樣的實(shí)施方案中，偏振部件128還可以包括在光學(xué)上處于偏振部件128的調(diào)制器之后的四分之一波片(未示出)，以從來(lái)自偏振部件128的圓偏振光創(chuàng)建基本上正交的線(xiàn)偏振態(tài)。線(xiàn)偏振態(tài)在反射鏡122處反射時(shí)積累較低相位，并且然后可以通過(guò)PSC 106的四分之一波長(zhǎng)延遲片124轉(zhuǎn)換回圓偏振態(tài)。這在偏振部件128被定位在PBS組件120的出射端口處時(shí)允許更高的對(duì)比度系統(tǒng)。在另一實(shí)施方案中，偏振部件128可以被移動(dòng)到四分之一波長(zhǎng)延遲片124的位置，如在序號(hào)為No.12/118,640的共同所有的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中所描述的，所述四分之一波長(zhǎng)延遲片124與偏振部件182的四分之一波片一起可以被去除。

圖1B是圖示說(shuō)明示例性雙投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)150的示意圖。光學(xué)系統(tǒng)150包括兩個(gè)投影子系統(tǒng)190、195，并且每個(gè)投影子系統(tǒng)190、195可以具有與光學(xué)系統(tǒng)100的架構(gòu)類(lèi)似的架構(gòu)。這樣的雙投影機(jī)系統(tǒng)可以允許以下中的至少一個(gè)：1)針對(duì)給定屏幕尺寸在亮度上的增加；2)針對(duì)給定亮度的增加屏幕尺寸；3)所述1)和2)的某種組合；或者4)屏幕上多個(gè)圖像的拼接以創(chuàng)建更高分辨率的圖像。在實(shí)施方案中，PCS的106可以由無(wú)源偏振器和/或延遲片替換，允許投影子系統(tǒng)190基本上投影第一偏振態(tài)，而第二投影子系統(tǒng)195投影第二基本上正交的偏振態(tài)。

圖2A是圖示說(shuō)明示例性光學(xué)系統(tǒng)200的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。光學(xué)系統(tǒng)200可以包括可操作來(lái)輸出光的成像源201以及可操作來(lái)直接地或間接地從成像源201接收光的中繼部件203。成像源201可以包括照明源，例如激光照明光、燈源或者包括發(fā)光二極管的源。在實(shí)施方案中，圖像源201可以包括本領(lǐng)域中已知的任何成像面板，包括例如空間調(diào)制器或反射微鏡裝置。在實(shí)施方案中，光學(xué)部件202可以被設(shè)置在成像源201和中繼部件203之間，來(lái)管理來(lái)自成像源201的光中的圖像的照明或色彩。

光學(xué)系統(tǒng)200還可以包括偏振分束器組件204以及分別被設(shè)置為鄰近偏振分束器組件204的第一和第二出射端口209a、209b的第一和第二投影透鏡206a、206b。如在圖2A中所示的，中繼部件203可以通過(guò)照明和色彩管理光學(xué)器件202對(duì)圖像源201成像并且可以創(chuàng)建成像源201的中間實(shí)像205a、205b。在示例性實(shí)施方案中，中繼部件203被配置來(lái)形成這樣的第一中間圖像205a，使得其焦點(diǎn)在偏振分束器組件204的第一出射端口209a和第一投影透鏡206a之間。第一中間圖像205a的焦點(diǎn)和第一投影透鏡206a的進(jìn)入表面211a可以在所述焦點(diǎn)和進(jìn)入表面211a之間限定后焦距210a。在示例性實(shí)施方案中，中間部件203被配置來(lái)也形成這樣的第二中間圖像205b，使得其焦點(diǎn)在偏振分束器組件204的第二出射端口209b和第二偏振透鏡206b之間。第二中間圖像205b的焦點(diǎn)和第二投影透鏡206b的進(jìn)入表面211b可以在所述焦點(diǎn)和進(jìn)入表面211b之間限定后焦距210b。

PBS組件204可以可操作來(lái)從中繼部件203接收光并且輸出基本上正交偏振光到至少兩條不同的光路上。如在圖2A中所示的，組件204可以包括反射表面212，來(lái)重新引導(dǎo)兩條光路，從而它們以大致彼此平行的方式發(fā)出。一條路徑可以包含在光學(xué)上處于偏振分束器204a之后的奇數(shù)個(gè)反射表面，而另一路徑可以包含在光學(xué)上處于偏振分束器204a之后的偶數(shù)個(gè)反射表面。

參照?qǐng)D2A，在實(shí)施方案中，投影透鏡206a、206b可以被定位在中間圖像205a、205b之后，并且朝向屏幕(未示出)投影各自的單個(gè)圖像。投影透鏡206a、206b可以為任何類(lèi)型的適合透鏡，例如，但不限于，變焦透鏡、固定焦距透鏡等。有源切換或無(wú)源偏振部件207a、207b可以在光學(xué)上分別處于投影透鏡206a、206b之后，來(lái)調(diào)制或無(wú)源地改變從每個(gè)投影透鏡206a、206b發(fā)出的偏振態(tài)。旋轉(zhuǎn)器208可以分別被設(shè)置在出射端口209a、209b中的一個(gè)和偏振部件207a、207b之間的一條光路中。旋轉(zhuǎn)器208可以旋轉(zhuǎn)第一路徑中的偏振態(tài)來(lái)大致且基本上匹配第二路徑中的偏振態(tài)。在實(shí)施方案中，偏振部件207a、207b每個(gè)可以包括無(wú)源偏振器或延遲片。在另一實(shí)施方案中，偏振部件207a、207b每個(gè)可以包括可操作來(lái)被有源地切換以輸出正交偏振光的偏振調(diào)制器。這樣的實(shí)施方案可以被用來(lái)提供立體成像。

要理解的是，通過(guò)將中繼部件203配置為使中間圖像205a、205b的焦點(diǎn)分別定位為鄰近并且介于PBS組件204的出射端口209a、209b和投影透鏡206a、206b之間，可以實(shí)現(xiàn)更短的BFL以允許更加緊湊的投影透鏡206a、206b，這可以獲得更加緊湊且成本更低的系統(tǒng)。此外，緊湊的投影透鏡206a、206b可以當(dāng)光通過(guò)偏振部件207a、207b和208時(shí)允許更小的照明范圍，由此減少這些部件的尺寸。一般地，更小的偏振部件可以更易于制造。并且，利用更小的部件，可以實(shí)現(xiàn)更廣的投影角和更低的投射比。

圖2B是圖示說(shuō)明示例性雙投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)250的示意圖。光學(xué)系統(tǒng)250包括兩個(gè)投影子系統(tǒng)290、295，并且每個(gè)投影子系統(tǒng)290、295可以具有與光學(xué)系統(tǒng)200的架構(gòu)類(lèi)似的架構(gòu)。這樣的雙投影機(jī)系統(tǒng)可以允許以下中的至少一個(gè)：1)針對(duì)給定屏幕尺寸在亮度上的增加；2)針對(duì)給定亮度的增加屏幕尺寸；3)所述1)和2)的某種組合；或者4)屏幕上多個(gè)圖像的拼接以創(chuàng)建更高分辨率的圖像。在實(shí)施方案中，偏振部件207a、207b每個(gè)可以包括無(wú)源偏振器和/或延遲片，允許投影子系統(tǒng)290基本上投影第一偏振態(tài)，而第二投影子系統(tǒng)295投影第二基本上正交的偏振態(tài)。

圖3A是圖示說(shuō)明光學(xué)系統(tǒng)300的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖。類(lèi)似于光學(xué)系統(tǒng)200，光學(xué)系統(tǒng)300可以包括可操作來(lái)示出光的成像源301以及可操作來(lái)直接地或間接地從成像源301接收光的中繼部件303。成像源301可以包括照明源，例如激光照明光、燈源或者包括發(fā)光二極管的源。在實(shí)施方案中，圖像源301可以包括本領(lǐng)域中已知的任何成像面板，包括例如空間調(diào)制器或反射微鏡裝置。在實(shí)施方案中，光學(xué)部件302可以被設(shè)置在成像源301和中繼部件303之間，來(lái)管理來(lái)自成像源301的光中的圖像的照明或色彩。

光學(xué)系統(tǒng)300還可以包括偏振分束器組件304以及分別被設(shè)置為鄰近偏振分束器組件304的第一和第二出射端口309a、309b的第一和第二投影透鏡306a、306b。如在圖3A中所示的，中繼部件303可以通過(guò)照明和色彩管理光學(xué)器件302對(duì)圖像源301成像并且可以創(chuàng)建成像源301的中間實(shí)像305a、305b。在示例性實(shí)施方案中，中繼部件303被配置來(lái)形成這樣的第一中間圖像305a，使得其焦點(diǎn)在偏振分束器組件304的第一出射端口309a和第一投影透鏡306a之間。第一中間圖像305a的焦點(diǎn)和第一投影透鏡306a的進(jìn)入表面311a可以在所述焦點(diǎn)和進(jìn)入表面311a之間限定后焦距310a。在示例性實(shí)施方案中，中繼部件303被配置來(lái)也形成這樣的第二中間圖像305b，使得其焦點(diǎn)在偏振分束器組件304的第二出射端口309b和第二投影透鏡306b之間。第二中間圖像305b的焦點(diǎn)和第二投影透鏡306b的進(jìn)入表面311b可以在所述焦點(diǎn)和進(jìn)入表面311b之間限定后焦距310b。在實(shí)施方案中，投影透鏡306a、306b可以被定位在中間圖像305a、305b之后并且朝向屏幕(未示出)投影各自的單個(gè)圖像。

如圖3A中所示的，PBS組件304的第一光路可以包括在光學(xué)上處于偏振分束器304a之后的一次反射，并且第二路徑可以不包括反射。在實(shí)施方案中，第一路徑中的反射可以由設(shè)置在偏振分束器304的頂部上的棱鏡304b提供。該實(shí)施方案的一個(gè)好處可以在于當(dāng)與圖2的PBS組件204相比時(shí)在PBS組件304中利用更少的玻璃。在實(shí)施方案中，偏振旋轉(zhuǎn)器308可以被設(shè)置在一條路徑中并且偏振部件307a和307b可以被設(shè)置在投影透鏡306a、306b之后的兩條路徑中。在實(shí)施方案中，偏振部件307a、307b每個(gè)可以包括無(wú)源偏振器或延遲片。在另一實(shí)施方案中，偏振部件307a、307b每個(gè)可以包括可操作來(lái)被有源切換以輸出正交偏振光的偏振調(diào)制器。這樣的實(shí)施方案可以被用來(lái)提供立體成像。

系統(tǒng)300可以包括有源地調(diào)制的PCS或者無(wú)源部件PCS。在要么有源要么無(wú)源的兩種情況下，多個(gè)PCS可以被用在多個(gè)投影機(jī)上。圖3B是圖示說(shuō)明示例性雙投影機(jī)光學(xué)系統(tǒng)350的示意圖。光學(xué)系統(tǒng)350包括兩個(gè)投影子系統(tǒng)390、395，并且每個(gè)投影子系統(tǒng)390、395可以具有與光學(xué)系統(tǒng)300的架構(gòu)類(lèi)似的架構(gòu)。這樣的雙投影機(jī)系統(tǒng)可以允許以下中的至少一個(gè)：1)針對(duì)給定屏幕尺寸在亮度上的增加；2)針對(duì)給定亮度的增加屏幕尺寸；3)所述1)和2)的某種組合；或者4)屏幕上多個(gè)圖像的拼接以創(chuàng)建更高分辨率的圖像。在實(shí)施方案中，偏振部件307a、307b每個(gè)可以包括無(wú)源偏振器和/或延遲片，允許投影子系統(tǒng)390基本上投影第一偏振態(tài)，而第二投影子系統(tǒng)395投影第二基本上正交的偏振態(tài)。

應(yīng)該注意的是，本公開(kāi)的實(shí)施方案可以用在多種光學(xué)系統(tǒng)和投影系統(tǒng)中以允許緊湊后焦距，所述緊湊后焦距允許更加緊湊的投影透鏡、更低的投射比、提高的對(duì)比度或者這些的組合。實(shí)施方案可以包括多種投影機(jī)、投影系統(tǒng)、攝像機(jī)、圖像捕獲裝置、光學(xué)組件、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、處理器、自備式投影機(jī)系統(tǒng)、視覺(jué)和/或視聽(tīng)系統(tǒng)以及電氣設(shè)備和/或光學(xué)設(shè)備，或者可以與它們一起工作。本公開(kāi)的方面可以實(shí)際上與同光學(xué)設(shè)備和電氣設(shè)備、光學(xué)系統(tǒng)、捕獲系統(tǒng)、呈現(xiàn)系統(tǒng)(presentation system)相關(guān)的任何裝置一起使用，或者與可以包含任何類(lèi)型的光學(xué)系統(tǒng)的任何裝置一起使用。因此，本公開(kāi)的實(shí)施方案可以用在光學(xué)系統(tǒng)、視覺(jué)和/或光學(xué)呈現(xiàn)中所使用的設(shè)備、視覺(jué)外設(shè)等中以及包括互聯(lián)網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等的一些計(jì)算環(huán)境下。

如本文可以使用的，術(shù)語(yǔ)“基本上”和“大致”為其對(duì)應(yīng)的術(shù)語(yǔ)和/或項(xiàng)目之間的相關(guān)性提供行業(yè)公認(rèn)容限。這樣的行業(yè)公認(rèn)容限的范圍為從小于百分之一到百分之十，并且對(duì)應(yīng)于，但不限于，分量值、角度等。項(xiàng)目之間的這樣的相關(guān)性的范圍在小于百分之一到百分之十之間。

盡管以上已描述了根據(jù)本文公開(kāi)的原理的各種實(shí)施方案，應(yīng)理解這些實(shí)施方案僅以舉例的方式被提出，而非限制。因此，本公開(kāi)的寬度和范圍不應(yīng)受任何上述的示例性實(shí)施方案限制，而應(yīng)僅根據(jù)本公開(kāi)公布的任何權(quán)利要求以及它們的等同形式來(lái)限定。而且，以上優(yōu)點(diǎn)和特征提供在所描述的實(shí)施方案中，但不應(yīng)將這些公布的權(quán)利要求的應(yīng)用限制為實(shí)現(xiàn)以上優(yōu)點(diǎn)的任一或全部的方法和結(jié)構(gòu)。

此外，本文的段落標(biāo)題是被提供來(lái)與37 CFR 1.77的建議一致，或者用于提供本文的結(jié)構(gòu)線(xiàn)索。這些標(biāo)題不應(yīng)限制或特征化可以從本公開(kāi)公布的任何權(quán)利要求中所闡述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案。具體地并且以舉例的方式，盡管標(biāo)題指“技術(shù)領(lǐng)域”，權(quán)利要求書(shū)不應(yīng)被該標(biāo)題下所選擇的語(yǔ)言限制為描述所謂的領(lǐng)域。進(jìn)一步，“背景”中的技術(shù)的描述不是要被解讀為承認(rèn)某項(xiàng)技術(shù)是本公開(kāi)中的任意一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的現(xiàn)有技術(shù)?！鞍l(fā)明內(nèi)容”也不是要被認(rèn)為是在公布的權(quán)利要求書(shū)中所闡述的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的特征描述。另外，本公開(kāi)中對(duì)單數(shù)的“發(fā)明”的任何引用不應(yīng)被用于證明在本公開(kāi)中僅有一個(gè)新穎點(diǎn)。根據(jù)從本公開(kāi)公布的多個(gè)權(quán)利要求的限定，可以闡述多個(gè)實(shí)施方案，并且這些權(quán)利要求相應(yīng)地定義了由其保護(hù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，以及它們的等同形式。在所有例子中，這些權(quán)利要求的范圍應(yīng)根據(jù)本公開(kāi)按照這些權(quán)利要求本身的實(shí)質(zhì)來(lái)考慮，而不應(yīng)被本文所陳述的標(biāo)題限制。