專利名稱：偏振轉(zhuǎn)換的發(fā)光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供偏振轉(zhuǎn)換象素化面板之間的發(fā)光系統(tǒng)，尤其涉及采用偏振轉(zhuǎn)換的發(fā)光系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
正如在本領(lǐng)域中所熟知的，采用偏振轉(zhuǎn)換象素化面板(例如，采用諸如LCoS(硅上液晶)液晶技術(shù)的透射或反射的象素化面板)的投影系統(tǒng)，需要偏振的輸入光。但是，通常用于投影系統(tǒng)的光源產(chǎn)生隨著偏振的光。處理這事實(shí)的一個(gè)方法就是從光源過濾該光，使它成為單一偏振光。但是，這樣的過濾損耗了50％的輸出光源。
對付隨著偏振問題的另一方法是把由光源產(chǎn)生的光分離為兩束具有不同偏振的光(例如，一束P偏振光和一束S偏振光)，然后把這兩束光中的一束光的偏振轉(zhuǎn)換到與另一束匹配的偏振(例如，把S偏振光轉(zhuǎn)換到P偏轉(zhuǎn))。由于它利用了光源更多的輸出，所以它比過濾光的方向更為可取。本發(fā)明與這樣的偏振轉(zhuǎn)換有關(guān)，尤其是，把集成功與經(jīng)濟(jì)一體的偏振轉(zhuǎn)換進(jìn)入用于在投影屏幕上產(chǎn)生高質(zhì)量光學(xué)圖像的完整光學(xué)系統(tǒng)之內(nèi)。
已經(jīng)在專利文獻(xiàn)中揭示的偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的幾個(gè)例子包括那些美國專利第4,913,529，5,884,991和6,139,157號，它們的有關(guān)部分通過此用結(jié)合在此。

發(fā)明內(nèi)容


圖1示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)筑的一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)。正如在此所示，這系統(tǒng)總的目的是從燈10取光，由一塊或多塊象素貨面板12(例如，分別用紅，綠和藍(lán)光的三塊面板)來調(diào)制該光，然后把已調(diào)制好的光顯示在屏幕14上。在燈與象素化面板(或多塊面板)之間是光綜合器(均質(zhì)器)16，而在象素化面板(或多塊面板)與屏幕之間則是投影透鏡18。光綜合器可以是一種示于圖5的呈錐臺(tái)的管道型式，而這樣一種用燈10的管道的綜合效率可根據(jù)在Simon Magarill的“First Order Property of Illumination System，”NovelOptical Systems Design and Optimization，Proc，SPIE，vol 4768，pp57-64，September，2002中討論的方法使其最佳化。
本發(fā)明光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)重要方面是光孔處理以便取得經(jīng)過該系統(tǒng)有最大的光傳輸，而又要提供該系統(tǒng)各種部件需要的雙重目的。尤其是，當(dāng)采用具有焦闌或近焦闌光孔的發(fā)光系統(tǒng)和投影透鏡時(shí)，通常，偏振轉(zhuǎn)換象素化面板(例如LCoS面板)，完成得較好。在此所使用的“近光闌”指的是光孔離象化面板(或多塊面板)的距離至少為一米。
根據(jù)本發(fā)明，即使這系統(tǒng)對偏振轉(zhuǎn)換光(例如，轉(zhuǎn)換成P-偏振光的原來的S-偏振光)和非偏振轉(zhuǎn)換光(例如，仍為P-偏振光的原來的P-偏振光)具有不同長度的光路，也能獲得這較佳的光孔位置。
本發(fā)明通過圖1中偏振轉(zhuǎn)換中繼器的結(jié)構(gòu)和操作才獲得這個(gè)結(jié)果。
如圖2所示，中繼器和偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)13包括(1)示于圖2中的第一透鏡單元，包括兩個(gè)一起具有主平面PP1的透鏡元件L1和L2；(2)偏振分離器在圖中所示的是柵格起偏振器(GP)；(3)折合平面鏡(FM)；(4)偏振轉(zhuǎn)換器如圖中所示它包括半波片(HWP)；(5)硬光圈孔徑；以及(6)第二透鏡單元，如圖中所示它包括單一透鏡元件L3且具有主平面PP2。
第一和第二透鏡單元一同起著中繼器的功能，由于它們使來自光綜合器16輸出端的光成象于象素化面板(或多塊面板)12上。因此，由于這些單元的結(jié)果，光綜合器的輸出端和象素化面板的表面是光學(xué)共軛的。但是，因?yàn)橹欣^器系統(tǒng)執(zhí)行偏振轉(zhuǎn)換，所以對偏振轉(zhuǎn)換(PC)光的光路長度和對非偏振轉(zhuǎn)換(N-PC)光的光路長度并不相同(例如，如圖2所示，對PC光的光路比對N-PC光的光路長)。
考慮到在光路長度上的這個(gè)差異又仍要在光綜合器的輸出端和像素化面板(或多塊面板)之間獲得共軛關(guān)系，則第一透鏡單元，要這樣來放置，是使它的后焦平面基本上在光綜合器的輸出端處。這樣，中繼器系統(tǒng)是遠(yuǎn)焦的并可提供對PC和N-PC光的路徑長度的差異。考查另一情況，第一透鏡在無窮遠(yuǎn)處產(chǎn)生光綜合器輸出端的中間圖像，因此，當(dāng)?shù)诙哥R單元使該中間圖像成象于象素化面板(或幾塊面板)上時(shí)，任何由不同路徑長度造成的散焦效應(yīng)抹去了。
轉(zhuǎn)向中繼器的偏振轉(zhuǎn)換功能，如圖2所示，這個(gè)功能通過偏振分離器，折合平面鏡，和偏轉(zhuǎn)換器來完成。
平面鏡和偏振轉(zhuǎn)換器是標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。適合的折合平面鏡的非限制例子包括直角棱鏡，五棱鏡，和Dove棱鏡。適合的偏振轉(zhuǎn)換器的非限制例子包括半波片和棱鏡偏振旋轉(zhuǎn)器。
偏振分離器較佳的是一種由Orem，Utal的MOXTEK以PROFLUX商標(biāo)出售的柵格起偏振器的型式。與一種立方型偏振光分解器相比，它也能使用但不太令人滿意的，柵格起偏振器具有一些優(yōu)點(diǎn)，包括較高的總效率；對入射角的靈敏度較低，即柵格起偏振器能較好地處理總是存在于即使是已被準(zhǔn)直的延伸光源中的不交軸光線，在兩個(gè)通道中都有不僅改善反差，還使轉(zhuǎn)換效率和信息通過量更高的較高偏振純度；以及較低的成本。除了立方型偏振光分解器和柵格起偏振器之外，也可由，例如，F(xiàn)oster棱鏡或其它采用雙折射晶體的偏振分解器棱鏡來完成。
如圖2所示，偏振轉(zhuǎn)換導(dǎo)致總的不對稱(偏心的)的光學(xué)系統(tǒng)。它也導(dǎo)致對通道1的光(N-PC光)和通道2的光(PC光)的不同的光孔位置。尤其是，燈/光綜合器組合的輸出光孔典型地是在無窮遠(yuǎn)處，而第一透鏡單元使該光孔成象于離PP1距離為f1處的前焦平面(象素化的面板一側(cè))上。但是，因?yàn)槠穹蛛x器把來自燈/光綜合器組合的光分離為兩個(gè)部分，又因?yàn)閷@兩個(gè)部分的光路是不同的，所以結(jié)果是兩個(gè)光孔在不同的位置，如圖2中的虛線所示。
為解決這問題，本發(fā)明的偏振轉(zhuǎn)換中繼器要做兩件事首先，光圈孔徑引入到該系統(tǒng)，以及其次，把該系統(tǒng)的第二透鏡單元放在使這硬光圈孔徑基本上在這單元的后(朝向光源)焦平面的位置上，這樣，這中繼器系統(tǒng)再限定了正如從象素化的面板(或多塊面板)這來看的總系統(tǒng)的焦闌度，它因此解決了由兩個(gè)光孔位置造成的焦闌斷開的問題。在這樣做的時(shí)候，通過提供象素化面板(或在多塊面板)和具有正規(guī)孔徑的限定，它改善了系統(tǒng)的反差。
如圖2所示，第一和第二通道較佳的是從第二透鏡單元的光軸偏心一個(gè)相同的量，即距離“D”。而且，較佳的是D與硬光圈孔徑的f-數(shù)(f/#)通過下面的關(guān)系相聯(lián)系。
D＝f2/ (4·f/#)此處f2是第二透鏡單元的焦距。對硬光圈孔徑f/#的典型值是～2.8。
除了形成硬光圈孔徑(即，焦闌的或近焦闌的光孔)的焦闌圖像(或近焦闌圖象)之外，如上面所討論的，第二透鏡單元也使光綜合器16的輸出端的中間圖像也成象于象素化的面板(或多塊面板)12上。供象素化的面板之用的光機(jī)通常在極接近于象素化的面板(或多塊面板)的地方(見，例如，在圖3和4中的參考數(shù)字20)包括各種各樣的光學(xué)元件(例如，PBS立方塊)。這對發(fā)射光和成象光這兩者都在機(jī)反同一側(cè)的反射象素化面板特別是如此，但是對透鏡面板也是正確的。
要對這些元件提供合適的間隙，第二透鏡單元較佳的是一弱的單元，就是說，它較佳的是具有比較長的焦距，使得光綜合器輸出端的圖像位于離第二透鏡單元長的距離的位置上。更確切地說，第二透鏡單元(因此全盤加以考慮偏振轉(zhuǎn)換中繼器)需要有長的前(即，在面板的方向)焦距(FFL)來提供在第二透鏡單元的光輸出端和象素化面板(或多塊面板)表面之間的合適間隙。尤其是，避免在象素化的面板(或多塊面板)的附近象在美國專利第6,139,157號中所做的場透鏡的使用是重要的，由于這樣的透鏡增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性并僅次于面板浪費(fèi)了寶貴的間隙。
作為合適的f2和FFL值的一個(gè)例子，對表1中的規(guī)定，f2是105.0毫米和在空氣中FFL是101毫米。更一般地說，用“L”來表示在投影系統(tǒng)中所使用的象素化面板(或向塊面板)對角線的長度，則f2較佳的是大于或等于2L，更佳的是大于或等于3L，而最佳的是大于或等于4L。類似地，F(xiàn)FL較佳的是大于或等于2L，更佳的是大于或等于3L，而最佳的是大于或等于4L。作為參考，用于表1象素為面板的L是21.15毫米。
為使從燈到象素化面板光的轉(zhuǎn)移為最大，f2對f1的比率較佳的是2。更一般地說，這比率應(yīng)在下面的范圍中1.5≤f2/f1≤2.5已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這個(gè)焦距比把對氙弧燈的近場和遠(yuǎn)場的截?cái)鄿p為最小，因此使從燈到象素化面板(或多塊面板)的光產(chǎn)出量成為最大。對其它類型的燈，在這范圍內(nèi)之外的比率可能是合適的。
如圖2所示，第一透鏡單元由兩個(gè)透鏡元件L1和L2組成，而第二透鏡單元由單個(gè)透鏡元件L3組成。由于它把該系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性減到最小，所以這對中繼器是一較佳的結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，其它的結(jié)構(gòu)可用于本發(fā)明的實(shí)踐中，例如，單一透鏡元件可用于第一透鏡單元。
較佳的是，相同的材料用于所有的中繼透鏡，例如，對用于圖2實(shí)施例的透鏡元件L1，L2和L3。尤其是，較佳的是采用諸如BK7的一種不貴的皇冠玻璃。在實(shí)踐中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)即使采用這種類型的玻璃，當(dāng)采用呈錐臺(tái)管道綜合器時(shí)，該綜合器提供具有沿矩形象素化面板長軸的低發(fā)散大的視野，通過紅，綠和藍(lán)光一致重心的測量時(shí)，該系統(tǒng)呈現(xiàn)出橫向顏色比較低的水平。尤其是，對表1的系統(tǒng)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)紅，綠和藍(lán)光的重心在18.43mm×10.37mm象素化面板的邊緣處重合在幾個(gè)微米之內(nèi)。這種橫向顏色的低水平不僅對采用紅，綠和藍(lán)光三個(gè)各別的象素化面板系統(tǒng)有利，而且也意味著本發(fā)明的發(fā)光系統(tǒng)可用于成旋渦形的彩色系統(tǒng)中，在這系統(tǒng)中，彩色圖像被順序地產(chǎn)生并應(yīng)用到一共用的象素化面板，而不是分離面板上。
如果即使想要進(jìn)一步的色彩校正和/或使余下的球面象差減為最小，則第二透鏡單元也可以是用色彩校正雙合透鏡的形式或可包括提供色彩校正的衍射表面，例如，L3可在它的兩側(cè)中的一側(cè)包括衍射表面。
在隨后的詳細(xì)描述中，會(huì)陳述本發(fā)明另外的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，描述或通過實(shí)踐本發(fā)明的認(rèn)可，如本文所描述的，對在本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員容易理解其中的部分。要知道，前面的一般描述和下面的詳細(xì)描述這兩者，都僅是本發(fā)明示范性的例子，而企圖為理解本發(fā)明的本質(zhì)和特性提供綜述或框架。
附圖簡述圖1是本發(fā)明投影系統(tǒng)的基本光學(xué)部件的方框圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)偏振轉(zhuǎn)換中繼器實(shí)施例的示意圖；圖3是通過管道光綜合器的小孔徑(高發(fā)散)平面所取的本發(fā)明投影系統(tǒng)實(shí)施例的橫截面示意圖。這也是矩形象素化諸面板的小尺寸平面。
圖4是通過管道光綜合器的呈錐臺(tái)的孔徑(低發(fā)散)平面所取的本發(fā)明投影系統(tǒng)實(shí)施例的橫截面示意視圖。這也是矩形象素化諸面板的大尺寸平面，且就是在其中偏振被偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)轉(zhuǎn)換的平面；圖5是圖3和4的管道光綜合器的透視圖。
被結(jié)合進(jìn)并構(gòu)成本說明書部分的前面諸圖，說明了本發(fā)明的幾個(gè)較佳實(shí)施例，并與描述在一起，起了解釋本發(fā)明原理的作用。當(dāng)然，要知道這附圖和描述這兩者都僅是說明性的，而對本發(fā)明不是限制性的。
具體實(shí)施例方式
如上面所討論的，本發(fā)明提供一種用于使用一塊或幾塊偏振轉(zhuǎn)換的象素化面板(例如，一塊或幾塊LCoS反射面板)的投影系統(tǒng)的偏振轉(zhuǎn)換中繼器。該偏振轉(zhuǎn)換中繼器包括硬孔徑光圈來解決對于當(dāng)偏振分離和轉(zhuǎn)換時(shí)，兩束偏振光產(chǎn)生的不同光孔位置的問題。
如圖2所示，該硬孔徑光圈，對兩個(gè)光路中的一個(gè)較短光路(在圖2中的通道1)可以是與光孔位置是一致的，而對較長的光路(圖2中的通道2)則與光孔位置是不一致的。尤其是，在圖2中，該硬孔徑光圈，對較長光路，是在光孔的象素化面板一側(cè)。換一方法，且是較佳的，該硬孔徑光圈與兩個(gè)光孔的位置都不一致，而是位于它們之間。這就是表1的中繼器例子。如果想要除了上面的兩個(gè)例子之外，則可在本發(fā)明的實(shí)踐中采用硬孔徑光圈的其它位置。在所有的場合下，硬孔徑光圈不會(huì)與由偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)產(chǎn)生的兩個(gè)光孔中的至少一個(gè)光孔相一致。
這孔徑光圈稱之為“硬”孔徑光圈(或換一種說法為“硬”光圈孔徑)，因?yàn)樗还室獾匕ㄔ谄褶D(zhuǎn)換中繼器中。它可由在本技術(shù)領(lǐng)域中熟知的任何標(biāo)準(zhǔn)方法來制作，例如，它可以是對中繼器的一個(gè)或多個(gè)其它光學(xué)部件機(jī)械裝置的其中一部分，或它可以是一分離部件。
也如上面所討論的，偏振轉(zhuǎn)換中繼器的第二透鏡單元是這樣來放置的，使得該單元的后(朝向燈)和前(朝向面板)焦平面分別與硬孔徑光圈和象素化的面板(或多塊面板)基本一致。因此，第二透鏡單元基本上在硬孔徑光圈和象素化面板(或多塊面板)之間是光學(xué)等距的。當(dāng)在第二透鏡單元和象素化面板(或多塊面板)之間有平面玻璃元件(例如，PBS立方體)出現(xiàn)時(shí)，在第二透鏡單元和象素化面板(或多塊面板)的物理距離(與光學(xué)系統(tǒng)不同)將大于在第二透鏡單元和硬孔徑光圈之間的物理距離。尤其是，對每個(gè)平面玻璃元件，物理距離將增加t*(n-1)/n，此處t是這元件的厚度，而n則是它的折射率。
在沒有用任何方式來企圖限制它的情況下，通過表1和圖3-5的專門例子更全面地描述本發(fā)明。從采用由聚點(diǎn)軟件有限公司(Focus Software Inc.Tucson，Arizona)出售的ZEMEX光學(xué)設(shè)計(jì)程序的表1的規(guī)定來制備圖3和4。在表中給出的所有尺寸的單位是毫米。清晰的孔徑之值，對圓形孔徑是半徑值，而對矩形孔徑則是全寬值。
這例子采用了具有內(nèi)部表面裝有平面鏡的呈錐臺(tái)的綜合器管道。尤其是，這管道具有5.7mm×6.07mm的輸入面和5.7mm×9.9mm的輸出面。這錐臺(tái)在象素化面板(或多塊面板)長軸方向減少了發(fā)光的發(fā)散性。這樣，反過來又減少了在象素化面板(或多塊面板)處的橫向顏色，使得這中繼器恰好由三個(gè)透鏡元件組成，所有這些元件都由不貴的玻璃制成，例如，BK7。除了具有低橫向顏色外，采用不貴的BK7玻璃的中繼器還具有低縱向顏色。
與只采用一個(gè)由發(fā)光燈產(chǎn)生的隨意偏振光的偏振發(fā)光系統(tǒng)相比，通過完成偏振轉(zhuǎn)換，表1的中繼器系統(tǒng)，在光產(chǎn)出量方面獲得約25～35％的提高。
雖在本文已描述了本發(fā)明較佳的和其它實(shí)施例，但是在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，在本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員可能會(huì)理解另外一些實(shí)施例。
表 1


權(quán)利要求
1.一種從光源接收非偏振光并把偏振光傳輸?shù)酱樟廖矬w的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，所述中繼器，其特征在于，包括(a)偏振分離器，用于分離來自光源的非偏振光成為根據(jù)偏振的第一第二部分；以及(b)偏振轉(zhuǎn)換器，用于轉(zhuǎn)換那些部分中的一個(gè)偏振；其中(i)第一和第二部分沿著有不同長度的光路經(jīng)過中繼器通過，以及(ii)該中繼器具有輸出孔徑，它是焦闌的或近焦闌的。
2.如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，其特征在于，其中(a)該光源具有輸出光孔；(b)該中繼器包括(i)在光源和偏振分離器之間包括至少一個(gè)透射元件的透鏡單元；以及(ii)在偏振分離器和待照亮物件之間的硬孔徑光圈；其中(1)該透鏡單元和偏振分離器產(chǎn)生光源輸出光孔的兩個(gè)圖像；以及(2)硬孔徑光圈與所述兩個(gè)圖像中的至少一個(gè)圖像不一致。
3.如權(quán)利要求2所述的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，其特征在于，其中該硬孔徑光圈與所述兩個(gè)圖像中的兩個(gè)圖像都不一致。
4.如權(quán)利要求3所述的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，其特征在于，其中該硬孔徑光圈在這兩個(gè)圖像之間。
5.如權(quán)利要求2所述的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，其特征在于，其中透鏡單元由兩個(gè)透鏡元件組成。
6.如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，其特征在于，其中該中繼器包括(a)硬孔徑光圈，位于偏振分離器和待照亮物體之間；以及(b)透鏡單元，在硬孔徑光圈和待照亮物件之間，所述透鏡單元具有一主平面；其中，在硬孔徑光圈和主平面之間的間距基本上等于在光源方向透鏡單元的焦距。
7.如權(quán)利要求6所述的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，其特征在于，其中(a)該透鏡單元具有一光軸；(b)該第一和第二部分是偏心的，離所述光軸的距離為D，由下式給出D＝f(4·f/#)此處f是該透鏡單元的焦距，而f/#是硬孔徑光圈的f數(shù)。
8.如權(quán)利要求6所述的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，其特征在于，其中該透鏡單元由單透鏡元件組成。
9.一種從光源接收非偏振光并把偏振光傳輸?shù)酱樟廖矬w的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，所述中繼器，其特征在于，包括(a)第一透鏡單元，從該光源接收非偏振光；(b)偏振分離器，從該第一透鏡單元接收非偏振光，并把該光根據(jù)偏振分成兩個(gè)部分；(c)偏振轉(zhuǎn)換器，接收兩個(gè)部分中的一個(gè)部分并轉(zhuǎn)換那個(gè)部分的偏振；以及(d)第二透鏡單元，從偏振分離器和偏振轉(zhuǎn)換器接收偏振光并把該光傳輸?shù)酱樟廖锛黄渲校?i)第一透鏡單元具有焦距f1；(ii)第二透鏡單元具有焦距f2，以及(iii)1.5≤f2/f1≤2.5
10.一種從光源接收非偏振光并把偏振光傳輸?shù)酱樟廖矬w的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，所述中繼器，其特征在于，包括(a)第一透鏡單元，從該光源接收非偏振光；(b)偏振分離器，從該第一透鏡單元接收非偏振光，并把該光根據(jù)偏振分成兩個(gè)部分；(c)偏振轉(zhuǎn)換器，接收兩個(gè)部分中的一個(gè)部分并轉(zhuǎn)換那個(gè)部分的偏振；以及(d)第二透鏡單元，從偏振分離器和偏振轉(zhuǎn)換器接收偏振光并把該光傳輸?shù)酱樟恋奈矬w；其中，該偏振分離器是金屬絲柵格起偏振器。
11.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括(a)非偏振的光源；(b)偏振變換中繼器，從該光源接收非偏振光；以及(c)至少一個(gè)象素化面板，在沒有任何具有光功率的介入元件時(shí)，直接從中繼器接收光；其中，F(xiàn)FL≥2L此處FFL是在至少一塊偏振轉(zhuǎn)換象素化面板的方向上的中繼器的焦距，而L則是面板的對角線。
12.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括(a)非偏振光的光源，包括(i)燈；以及(ii)光綜合器；(b)偏振轉(zhuǎn)換中繼器，從該光源接收非偏振光，所述中繼器包括(i)第一透鏡單元，包括至少一個(gè)透鏡元件；以及(ii)第二透鏡單元，包括至少一個(gè)透鏡元件；以及(c)至少一塊偏振轉(zhuǎn)換象素化面板，從該中繼器接收光；其中，(i)該至少一塊偏振轉(zhuǎn)換象素化面板是具有一長軸的矩形面板；(ii)該綜合器是呈錐臺(tái)的綜合器，它提供沿著面板長軸具有低發(fā)散的大的視野；以及(iii)第一和第二透鏡單元的所有元件由皇冠玻璃組成。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，其中皇冠玻璃是BK7。
14.一種光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括(a)非偏振光源；(b)根據(jù)權(quán)利要求1的偏振轉(zhuǎn)換中繼器，以及(c)至少一塊偏振轉(zhuǎn)換象素化面板，它構(gòu)成待照亮物件。
15.如權(quán)利要求14所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，其中(i)該非偏振光源包括燈和具有輸出端的光綜合器；以及(ii)該偏振轉(zhuǎn)換中繼器把綜合器的輸出端成象到至少一塊偏振轉(zhuǎn)換象素化面板上。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，其中(i)該偏振轉(zhuǎn)換中繼器包括第一透鏡單元和第二透鏡單元；以及(ii)第一透鏡單元具有一主平面，而在該平面和綜合器輸出端之間的間距基本上等于第一透鏡單元在光源方向的焦距。
17.如權(quán)利要求16所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，(i)該偏振轉(zhuǎn)換中繼器包括位于第一和第二透鏡單元之間的硬孔徑光圈；以及(ii)第二透鏡單元具有一主平面，且在該平面和硬孔徑光圈之間的間距基本上等于第二透鏡單元在光源方向的焦距。
18.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，其中偏振分離器是包括絲網(wǎng)格起偏振器。
19.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，其中(i)該至少一塊偏振轉(zhuǎn)換象素化面板是具有長軸的矩形面板；(ii)該綜合器是沿著該面板的長軸，提供具有低發(fā)散大視野的呈錐臺(tái)的綜合器；以及(iii)第一和第二透鏡單元的所有透鏡元件是由皇冠玻璃組成。
20.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，其中該皇冠玻璃是BK7。
21.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，其中(i)至少一塊偏振轉(zhuǎn)換象素化面板，在沒有任何具有光功率的介入元件下，直接從中繼器接收光；以及(ii)FFL≥2L，其中FFL是第二透鏡單元在至少一塊偏振轉(zhuǎn)換象素化面板方向的前焦距，而L則是面板的對角線。
22.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，其中(i)第一透鏡單元具有焦距為f1；(ii)第二透鏡單元具有焦距為f2；以及(iii)1.5≤f2/f1≤2.5
23.如權(quán)利要求17所述的光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一透鏡單元由兩個(gè)透鏡元件組成，而第二透鏡單元由一個(gè)透鏡元件組成。
全文摘要
提供一種偏振轉(zhuǎn)換發(fā)光系統(tǒng)，在這系統(tǒng)中，來自光源(例如，燈(10)和光綜合器(16)的非偏振光被偏振轉(zhuǎn)換中繼器(13)分成第一和第二兩個(gè)部分(例如，S－偏振和P－偏振光)，且兩個(gè)部分中的一個(gè)部分的偏振被轉(zhuǎn)換成另一部分的偏振(例如，S－偏振光轉(zhuǎn)換成P－偏振光)。然后把已轉(zhuǎn)換的和未轉(zhuǎn)換的部分用于照亮一物體，諸如，偏振轉(zhuǎn)換象素化面板(12)。較佳的是，偏振轉(zhuǎn)換中繼器(13)具有通過位于中繼器(13)光輸出端處，基本上在透鏡單元(L3)的后焦平面放一硬孔經(jīng)光圈形成的焦闌或近焦闌的輸出光孔。
文檔編號G03B21/20GK1571904SQ02820722
公開日2005年1月26日 申請日期2002年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月19日
發(fā)明者P·R·德斯坦恩 申請人:3M創(chuàng)新有限公司