專利名稱：偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組的制作方法
偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電顯示元件，尤其涉及一種偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組。
背景技術(shù)：
在LCD(或LCoS)調(diào)制的光引擎的照明光路中，常需要偏振轉(zhuǎn)換，尤其是高質(zhì)量和 小型化投影顯示系統(tǒng)中，常常采用三基色的LED為照明光路，這就不僅需要偏振轉(zhuǎn)換，還需 要三基色的合成光路。 傳統(tǒng)的方式是直接采用偏振片起偏，最后再用X-棱鏡來合色，這樣就造成50%以 上的光源能量浪費(fèi)，并產(chǎn)生大量熱或雜光。為讓光強(qiáng)無損的使用，也有采用大量的元件來實(shí) 現(xiàn)偏振轉(zhuǎn)換，再加上后續(xù)的合色光路，這使得最后系統(tǒng)的體積龐大，效率低，尤其難用于手 機(jī)投影等微投影系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，直接將偏振轉(zhuǎn)換
和合色光路有效的結(jié)合起來，使得結(jié)構(gòu)簡單，并且膠合要求簡單，制造成本更低，合光效率
更高，可以實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)三種基色光的合成可以廣泛應(yīng)用于LCD或LCoS的投影顯示。 本發(fā)明可以這樣實(shí)現(xiàn)一種偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，包括第一棱鏡、第二棱鏡，和第
三棱鏡，所述第一棱鏡的截面為直角三角形，所述第二棱鏡的截面是一內(nèi)角與第一棱鏡的
銳角互余的菱形，所述第三棱鏡的截面為矩形；所述第三棱鏡的任一直角面以及第一棱鏡
的斜面分別與所述第二棱鏡的形成銳角的相鄰兩面連接；所述第二棱鏡與所述第一棱鏡的
兩連接面之間鍍有偏振分光膜，所述第三棱鏡的一對(duì)角面鍍有一濾光膜，該濾光膜對(duì)從該
第三棱鏡入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面垂直出射的光透射，同時(shí)對(duì)從該第三棱
鏡入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面平行出射的光反射；所述第二棱鏡的處于該第
二棱鏡與第三棱鏡的連接面的對(duì)面連接一第一波片，所述第一棱鏡處于與該第一波片同側(cè)
的直角面連接有一第二波片，該第一波片是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的半波片，該第
二波片是紅光的半波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。 本發(fā)明也可以這樣實(shí)現(xiàn)一種偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，包括第一棱鏡、第二棱鏡，和 第三棱鏡，所述第一棱鏡的截面為直角三角形，所述第二棱鏡的截面是內(nèi)角與第一棱鏡的 銳角互余的菱形，所述第三棱鏡的截面為矩形；所述第三棱鏡的任一直角面以及第一棱鏡 的斜面分別與所述第二棱鏡的形成銳角的相鄰兩面連接；所述第二棱鏡與所述第一棱鏡的 兩連接面之間鍍有偏振分光膜，所述第三棱鏡的一對(duì)角面鍍有一濾光膜，該濾光膜對(duì)從該 第三棱鏡入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面垂直出射的光透射，同時(shí)對(duì)從該第三棱 鏡入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面平行出射的光反射；所述第二棱鏡的處于該第 二棱鏡與第三棱鏡的連接面的對(duì)面連接一第二波片，所述第一棱鏡處于與該第一波片同側(cè) 的直角面連接有一第一波片，該第一波片是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的半波片，該第 二波片是紅光的半波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。
上述的技術(shù)方案中，所述第三棱鏡鍍有所述濾光膜的對(duì)角面與第一棱鏡的斜面平 行或垂直。 所述第一棱鏡的截面為等腰直角三角形，所述第二棱鏡的截面是內(nèi)角分別為45。
和135°的菱形，所述第三棱鏡是兩個(gè)相同的截面為腰直角三角形的斜面對(duì)接而成。 所述第二棱鏡的處于該第二棱鏡與所述第一棱鏡的連接面的對(duì)面鍍有全反膜。 本發(fā)明還可以這樣實(shí)現(xiàn)一種偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，包括第一棱鏡、第二棱鏡，和
一二向色鏡，所述第一棱鏡的截面為直角三角形，所述第二棱鏡的截面是一內(nèi)角與第一棱
鏡的銳角互余的菱形；所述第一棱鏡的斜面與所述第二棱鏡的一棱面連接，并使二者的出
射面處于同一平面，所述第二棱鏡的與所述第一棱鏡連接面的對(duì)面連接所述二向色鏡的一
端，且所述二向色鏡與所述第一棱鏡的斜面平行；所述第二棱鏡與所述第一棱鏡的兩連接
面之間鍍有偏振分光膜，所述二向色鏡鍍有一濾光膜，該濾光膜對(duì)從該二向色鏡入射且從
所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面垂直出射的光透射，同時(shí)對(duì)從該二向色鏡入射且從所述偏
振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面平行出射的光反射；所述第二棱鏡的出射面連接一第一波片，所
述第一棱鏡的出射面連接有一第二波片，該第一波片是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的半
波片，該第二波片是紅光的半波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。 所述二向色鏡具有一延長連接段，該延長連接段覆蓋連接在所述第二棱鏡的棱面 上。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)利用一種特殊設(shè)計(jì)的棱鏡、鍍膜技術(shù)以及波片偏振轉(zhuǎn)化功 能相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)紅、綠、藍(lán)三種基色光的偏振轉(zhuǎn)換并合色，以實(shí)現(xiàn)LED等光源全光強(qiáng)的利 用，并可直接用后面LCD(或LCoS)來實(shí)現(xiàn)色彩調(diào)制。本發(fā)明可不限尺寸生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)簡單，并 且膠合要求簡單，制造成本更低，合光效率更高，可以實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)三種基色光的合成可以 廣泛應(yīng)用于LCD或LCoS的投影顯示，尤其是低成本，小尺寸要求的手機(jī)投影顯示的需求。


下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。 圖1是本發(fā)明偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是本發(fā)明偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是本發(fā)明偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是本發(fā)明偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

本發(fā)明是利用一些特殊鍍膜棱鏡和波片結(jié)合來實(shí)現(xiàn)對(duì)紅、綠、藍(lán)三種基色光偏振 轉(zhuǎn)換并合色功能。具體以下述幾個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。
實(shí)施例一 請參閱圖1所示，本實(shí)施例的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，包括第一棱鏡1、第二棱鏡2， 和第三棱鏡3，所述第一棱鏡1的截面為等腰直角三角形(也可以是任意直角三角形)，所 述第三棱鏡3的截面為矩形，所述第二棱鏡2的截面是內(nèi)角分別為45。和135°的菱形(其 內(nèi)角不限于45。和135° ，只要與第一棱鏡l的銳角互余即可)；所述第二棱鏡2與所述第一棱鏡1的兩連接面(22) 13之間鍍有偏振分光膜(PBS) 4，所述第二棱鏡2的處于該第二棱 鏡2與所述第一棱鏡1的連接面22的對(duì)面(稱為第二外表面24)鍍有全反膜5 (針對(duì)LED 光源)或不鍍膜而直接全反射實(shí)現(xiàn)全反(視LED半角大小而定)，所述第三棱鏡3的對(duì)角 面33鍍有對(duì)藍(lán)光透射綠光反射的濾光膜6，且該對(duì)角面與第一棱鏡的斜面平行；所述第二 棱鏡2的處于該第二棱鏡2與第三棱鏡3的連接面21的對(duì)面(稱為第一外表面23)連接 一第一波片7，所述第一棱鏡1處于與該第一波片7同側(cè)的直角面12連接有一第二波片8， 該第一波片7是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的半波片，該第二波片8是紅光的半波片同 時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。 將發(fā)紅、綠、藍(lán)基色光的LED等發(fā)光體分別置于第一棱鏡1的直角面11之前、第三 棱鏡3的直角面32之前、以及第三棱鏡3的另一直角面34之前。如此，從LED等發(fā)光體發(fā) 出的任意偏振的紅、綠、藍(lán)基色光，進(jìn)入棱鏡后，其中 紅基色光(R)從第一棱鏡1的直角面11進(jìn)入第一棱鏡l，被第一棱鏡1的斜面13 上的偏振分光膜4分解為反射的S偏振光(垂直于紙面，圖中用點(diǎn)表示，下同)和透過的P 偏振光(平行于紙面，圖中用雙箭頭表示，下同)。S偏振的紅基色光出射時(shí)被第二波片8 旋轉(zhuǎn)90度偏振方向變成P偏振出射。P偏振的紅基色光經(jīng)第二棱鏡2的第二外表面24上 全反膜5反射后經(jīng)第一波片7出射，其偏振方向保持不變。 藍(lán)基色光(B)從第三棱鏡3的直角面34進(jìn)入第三棱鏡3，直接透射過對(duì)角面33 后，在斜面13上的偏振分光膜4分解為S偏振光和P偏振光，S偏振光的反射光經(jīng)第二棱 鏡2的第二表面24上的全反膜5反射后經(jīng)第一波片7出射，其偏振方向被旋轉(zhuǎn)90度偏振 方向變成P偏振出射；透射的P偏振的藍(lán)光經(jīng)第二波片8出射，其偏振方向保持不變。
綠基色光(G)從第三棱鏡3的直角面32進(jìn)入第三棱鏡3，在第三棱鏡3的對(duì)角面 33上的濾光膜6反射后，分解為S偏振光和P偏振光，S偏振光的反射光經(jīng)第二棱鏡2的第 二表面24上的全反膜5反射后經(jīng)第一波片7出射，其偏振方向被旋轉(zhuǎn)90度偏振方向變成 P偏振出射；透射的P偏振的綠光經(jīng)第二波片8出射，其偏振方向保持不變。其光路和偏振 轉(zhuǎn)化和藍(lán)光一樣。 這樣就實(shí)現(xiàn)了三種顏色的任意偏振的入射光轉(zhuǎn)換成同一偏振光(即同為P偏振 光)目的，并從由不同的端口入射，最后都從同一端口出射，從而實(shí)現(xiàn)合光的效果。同一偏 振的光就可以直接利用后續(xù)的LCD或LCoS調(diào)制設(shè)備對(duì)三基色光實(shí)際入射量控制后，最后出 射端將顯現(xiàn)我們需要的各種顏色。且本實(shí)施例中所述第二棱鏡和所述第三棱鏡用一個(gè)具有 與該第二棱鏡和第三棱鏡連接后的形狀相同形狀的梯形棱鏡代替，其功能和效果不變。
實(shí)施例二 請參閱圖2所示，本實(shí)施例的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，是將實(shí)施例一中的第一波片 和第二波片的位置對(duì)調(diào)，其余結(jié)構(gòu)不變。即所述第二棱鏡2的處于該第二棱鏡2與第三棱 鏡3的連接面21的對(duì)面即第一外表面23連接一第二波片8，所述第一棱鏡1處于與該第一 波片7同側(cè)的直角面12連接有一第一波片7，該第一波片7是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠 光的半波片，該第二波片8是紅光的半波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。
將發(fā)紅、綠、藍(lán)基色光的LED等發(fā)光體分別置于第一棱鏡1的直角面11之前、第三 棱鏡3的一直角面32之前、以及第三棱鏡3的另一直角面34之前。如此，從LED等發(fā)光體 發(fā)出的任意偏振的紅、綠、藍(lán)基色光，進(jìn)入棱鏡后，其中
紅基色光(R)從第一棱鏡1的直角面11進(jìn)入第一棱鏡l，被第一棱鏡1的斜面13 上的偏振分光膜4分解為反射的S偏振光(垂直于紙面，圖中用點(diǎn)表示)和透過的P偏振 光(平行于紙面，圖中用雙箭頭表示)。S偏振的紅基色光出射時(shí)直接從第一波片7出射， 其偏振方向保持不變。P偏振的紅基色光經(jīng)第二棱鏡2的第二外表面24上全反膜5反射后 經(jīng)第二波片7旋轉(zhuǎn)90度，偏振方向變成S偏振后出射。 藍(lán)基色光(B)從第三棱鏡3的直角面34進(jìn)入第三棱鏡3，直接透射地對(duì)角面33 后，在斜面13上的偏振分光膜4分解為S偏振光和P偏振光，S偏振光的反射光經(jīng)第二棱 鏡2的第二表面24上的全反膜5反射后經(jīng)第二波片8出射，其偏振方向保持不變；透射的 P偏振的藍(lán)光經(jīng)第一波片7時(shí)，其偏振方向被旋轉(zhuǎn)90度偏振方向變成S偏振出射。
綠基色光(G)從第三棱鏡3的直角面32進(jìn)入第三棱鏡3，在第三棱鏡3的斜面33 上的濾光膜6反射后，分解為S偏振光和P偏振光，S偏振光的反射光經(jīng)第二棱鏡2的第二 表面24上的全反膜5反射后經(jīng)第二波片8出射，其偏振方向保持不變；透射的P偏振的綠 光經(jīng)第一波片7出射，其偏振方向被旋轉(zhuǎn)90度偏振方向變成S偏振出射。其光路和偏振轉(zhuǎn) 化和藍(lán)光一樣。 這樣就實(shí)現(xiàn)了三種顏色的任意偏振的入射光轉(zhuǎn)換成同一偏振光(即同為S偏振 光)目的，并從由不同的端口入射，最后都從同一端口出射，從而實(shí)現(xiàn)合光的效果。同一 偏振的光就可以直接利用后續(xù)的LCD或LCoS調(diào)制設(shè)備對(duì)三基色光實(shí)際入射量控制后，最后 出射端將顯現(xiàn)我們需要的各種顏色。且本實(shí)施例中所述第二棱鏡和所述第三棱鏡用一個(gè)具 有與該第二棱鏡和第三棱鏡連接后的形狀相同形狀的梯形棱鏡代替，其功能和效果不變。
實(shí)施例三 請參閱圖3所示，本實(shí)施例的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，是將實(shí)施例一中的第三棱鏡 逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。，其余結(jié)構(gòu)不變。具體是本實(shí)施例的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，包括第一棱鏡 1、第二棱鏡2，和第三棱鏡3，所述第一棱鏡1的截面為等腰直角三角形(也可以是任意直 角三角形)，所述第三棱鏡3的截面為矩形，所述第二棱鏡2的截面是內(nèi)角分別為45°和 135°的菱形(其內(nèi)角不限于45。和135° ，只要與第一棱鏡l的銳角互余即可)；所述第 二棱鏡2中形成銳角45。角的相鄰兩面21(22)分別與所述第三棱鏡3的另一直角面32以 及第一棱鏡1的斜面13連接；所述第二棱鏡2與所述第一棱鏡1的兩連接面(22) 13之間 鍍有偏振分光膜(PBS)4，所述第二棱鏡2的處于該第二棱鏡2與所述第一棱鏡1的連接面 22的對(duì)面即第二外表面24鍍有全反膜5 (針對(duì)LED光源)或不鍍膜而直接直接全反射實(shí)現(xiàn) 全反，所述第三棱鏡3的對(duì)角面33鍍有對(duì)藍(lán)光透射綠光反射的濾光膜6，且該對(duì)角面與第 一棱鏡的斜面垂直；所述第二棱鏡2的處于該第二棱鏡2與第三棱鏡3的連接面21的對(duì)面 即第一外表面23連接一第一波片7，所述第一棱鏡1處于與該第一波片7同側(cè)的直角面12 連接有一第二波片8，該第一波片7是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的半波片，該第二波片 8是紅光的半波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。 將發(fā)紅、綠、藍(lán)基色光的LED等發(fā)光體分別置于第一棱鏡1的直角面11之前、第三 棱鏡3的直角面31之前、以及第三棱鏡3的另一直角面35之前。如此，從LED等發(fā)光體發(fā) 出的任意偏振的紅、綠、藍(lán)基色光，進(jìn)入棱鏡后，其中 紅基色光(R)的光路和偏振轉(zhuǎn)化和實(shí)施例一中的紅基色光的相同，此處不再贅 述。
藍(lán)基色光(B)的光路和偏振轉(zhuǎn)化和實(shí)施例一中的藍(lán)基色光的相同，此處不再贅 述。 綠基色光(G)改為從第三棱鏡3的另一直角面31進(jìn)入第三棱鏡3，其余的光路和 偏振轉(zhuǎn)化和實(shí)施例一中的綠基色光的相同。 該實(shí)施例同樣可實(shí)現(xiàn)三種顏色的任意偏振的入射光轉(zhuǎn)換成同一偏振光(即同為P 偏振光)目的，并從由不同的端口入射，最后都從同一端口出射，從而實(shí)現(xiàn)合光的效果。 同一偏振的光就可以直接利用后續(xù)的LCD或LCoS調(diào)制設(shè)備對(duì)三基色光實(shí)際入射量控制后， 最后出射端將顯現(xiàn)我們需要的各種顏色。
實(shí)施例四 請參閱圖4所示，本實(shí)施例的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，是將實(shí)施例三中的第一波片 和第二波片的位置對(duì)調(diào)，其余結(jié)構(gòu)不變。即所述第二棱鏡2的處于該第二棱鏡2與第三棱 鏡3的連接面21的對(duì)面即第一外表面23連接一第二波片8，所述第一棱鏡1處于與該第一 波片7同側(cè)的直角面12連接有一第一波片7，該第一波片7是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠 光的半波片，該第二波片8是紅光的半波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。
將發(fā)紅、綠、藍(lán)基色光的LED等發(fā)光體分別置于第一棱鏡1的直角面11之前、第三 棱鏡3的一直角面31之前、以及第三棱鏡3的另一直角面35之前。如此，從LED等發(fā)光體 發(fā)出的任意偏振的紅、綠、藍(lán)基色光，進(jìn)入棱鏡后，其中 紅基色光(R)的光路和偏振轉(zhuǎn)化和實(shí)施例三中的紅基色光的相同，此處不再贅 述。 藍(lán)基色光(B)的光路和偏振轉(zhuǎn)化和實(shí)施例三中的藍(lán)基色光的相同，此處不再贅 述。 綠基色光(G)改為從第三棱鏡3的直角面31進(jìn)入第三棱鏡3，其余的光路和偏振 轉(zhuǎn)化和實(shí)施例三中的綠基色光的相同。 該實(shí)施例同樣可實(shí)現(xiàn)三種顏色的任意偏振的入射光轉(zhuǎn)換成同一偏振光(即同為S 偏振光)目的，并從由不同的端口入射，最后都從同一端口出射，從而實(shí)現(xiàn)合光的效果。同 一偏振的光就可以直接利用后續(xù)的LCD或LCoS調(diào)制設(shè)備對(duì)三基色光實(shí)際入射量控制后，最 后出射端將顯現(xiàn)我們需要的各種顏色。
實(shí)施例五 請參閱圖5所示，本實(shí)施例的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，包括第一棱鏡1、第二棱鏡2， 和一二向色鏡3'，所述第一棱鏡1的截面為等腰直角三角形(也可以是任意直角三角形)， 所述第三棱鏡3'的截面為一薄片，所述第二棱鏡2的截面是內(nèi)角分別為45。和135°的菱 形(其內(nèi)角不限于45。和135° ，只要與第一棱鏡l的銳角互余即可)
所述第一棱鏡1的斜面13與所述第二棱鏡2的一棱面22連接，并使二者的出射 面12(23)處于同一平面，所述第二棱鏡2的與所述第一棱鏡1連接面22的對(duì)面24連接所 述二向色鏡3'的一端，為連接方便，所述二向色鏡3'具有一延長連接段30，該延長連接段 30覆蓋連接在所述第二棱鏡2的棱面24上。且所述二向色鏡3'與所述第一棱鏡1的斜面 13平行；所述第二棱鏡2與所述第一棱鏡1的兩連接面之間鍍有偏振分光膜4，所述二向色 鏡3'鍍有一濾光膜6，該濾光膜6對(duì)從該二向色鏡3'入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出 射面垂直出射的光透射，同時(shí)對(duì)從該二向色鏡3'入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面平行出射的光反射；所述第二棱鏡2的出射面連接一第一波片7，所述第一棱鏡1的出射面 連接有一第二波片8，該第一波片7是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的半波片，該第二波片 8是紅光的半波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。 將發(fā)紅、綠、藍(lán)基色光的LED等發(fā)光體分別置于第一棱鏡1的直角面11之前、二向 色鏡3'之前且平行于出射面12(23)、以及二向色鏡3'之前且垂直于出射面12(23)。如此， 從LED等發(fā)光體發(fā)出的任意偏振的紅、綠、藍(lán)基色光，進(jìn)入棱鏡后，其中
紅基色光(R)從第一棱鏡1的直角面11進(jìn)入第一棱鏡l，被第一棱鏡1的斜面13 上的偏振分光膜4分解為反射的S偏振光(垂直于紙面，圖中用點(diǎn)表示，下同)和透過的P 偏振光(平行于紙面，圖中用雙箭頭表示，下同)。S偏振的紅基色光出射時(shí)被第二波片8 旋轉(zhuǎn)90度偏振方向變成P偏振出射。P偏振的紅基色光經(jīng)第二棱鏡2的第二外表面24上 全反膜5反射后經(jīng)第一波片7出射，其偏振方向保持不變。 藍(lán)基色光(B)從二向色鏡3'進(jìn)入后直接透射后，在斜面13上的偏振分光膜4分 解為S偏振光和P偏振光，S偏振光的反射光經(jīng)第二棱鏡2的第二表面24上的全反膜5反 射后經(jīng)第一波片7出射，其偏振方向被旋轉(zhuǎn)90度偏振方向變成P偏振出射；透射的P偏振 的藍(lán)光經(jīng)第二波片8出射，其偏振方向保持不變。 綠基色光(G)從二向色鏡3'進(jìn)入，在濾光膜6反射后，分解為S偏振光和P偏振 光，S偏振光的反射光經(jīng)第二棱鏡2的第二表面24上的全反膜5反射后經(jīng)第一波片7出射， 其偏振方向被旋轉(zhuǎn)90度偏振方向變成P偏振出射；透射的P偏振的綠光經(jīng)第二波片8出 射，其偏振方向保持不變。其光路和偏振轉(zhuǎn)化和藍(lán)光一樣。 這樣就實(shí)現(xiàn)了三種顏色的任意偏振的入射光轉(zhuǎn)換成同一偏振光(即同為P偏振 光)目的，并從由不同的端口入射，最后都從同一端口出射，從而實(shí)現(xiàn)合光的效果。同一 偏振的光就可以直接利用后續(xù)的LCD或LCoS調(diào)制設(shè)備對(duì)三基色光實(shí)際入射量控制后，最后 出射端將顯現(xiàn)我們需要的各種顏色。 綜上所述，利用一種特殊設(shè)計(jì)的棱鏡、鍍膜技術(shù)以及波片偏振轉(zhuǎn)化功能相結(jié)合來 實(shí)現(xiàn)對(duì)紅、綠、藍(lán)三種基色光的偏振轉(zhuǎn)換并合色，可實(shí)現(xiàn)出射光全為P偏振光，當(dāng)?shù)谝徊ㄆ?和第二波片位置對(duì)調(diào)后，又可以實(shí)現(xiàn)出射光全為S偏振光。還可通過改變第二棱鏡的膠合 面及各棱鏡的鍍膜面的所鍍的膜，就可以實(shí)現(xiàn)具體入射光位置的變化，以實(shí)現(xiàn)LED等光源 全光強(qiáng)的利用，并可直接用后面LCD(或LCoS)來實(shí)現(xiàn)色彩調(diào)制。各棱鏡與波片的結(jié)合可以 采用膠合或深化光膠的方法，而后者主要是用于高功率的使用。
權(quán)利要求
一種偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，其特征在于包括第一棱鏡、第二棱鏡，和第三棱鏡，所述第一棱鏡的截面為直角三角形，所述第二棱鏡的截面是一內(nèi)角與第一棱鏡的銳角互余的菱形，所述第三棱鏡的截面為矩形；所述第三棱鏡的任一直角面以及第一棱鏡的斜面分別與所述第二棱鏡的形成銳角的相鄰兩面連接；所述第二棱鏡與所述第一棱鏡的兩連接面之間鍍有偏振分光膜，所述第三棱鏡的一對(duì)角面鍍有一濾光膜，該濾光膜對(duì)從該第三棱鏡入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面垂直出射的光透射，同時(shí)對(duì)從該第三棱鏡入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面平行出射的光反射；所述第二棱鏡的處于該第二棱鏡與第三棱鏡的連接面的對(duì)面連接一第一波片，所述第一棱鏡處于與該第一波片同側(cè)的直角面連接有一第二波片，該第一波片是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的半波片，該第二波片是紅光的半波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，其特征在于所述第三棱鏡鍍有所述濾光膜的對(duì)角面與第一棱鏡的斜面平行或垂直。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，其特征在于所述第一棱鏡的截面為等腰直角三角形，所述第二棱鏡的截面是內(nèi)角分別為45。和135°的菱形，所述第三棱鏡是兩個(gè)相同的截面為腰直角三角形的斜面對(duì)接而成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，其特征在于所述第二棱鏡的處于該第二棱鏡與所述第一棱鏡的連接面的對(duì)面鍍有全反膜。
5. —種偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，其特征在于包括第一棱鏡、第二棱鏡，和第三棱鏡，所述第一棱鏡的截面為直角三角形，所述第二棱鏡的截面是內(nèi)角與第一棱鏡的銳角互余的菱形，所述第三棱鏡的截面為矩形；所述第三棱鏡的任一直角面以及第一棱鏡的斜面分別與所述第二棱鏡的形成銳角的相鄰兩面連接；所述第二棱鏡與所述第一棱鏡的兩連接面之間鍍有偏振分光膜，所述第三棱鏡的一對(duì)角面鍍有一濾光膜，該濾光膜對(duì)從該第三棱鏡入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面垂直出射的光透射，同時(shí)對(duì)從該第三棱鏡入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面平行出射的光反射；所述第二棱鏡的處于該第二棱鏡與第三棱鏡的連接面的對(duì)面連接一第二波片，所述第一棱鏡處于與該第一波片同側(cè)的直角面連接有一第一波片，該第一波片是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的半波片，該第二波片是紅光的半波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，其特征在于所述第三棱鏡鍍有所述濾光膜的對(duì)角面與第一棱鏡的斜面平行或垂直。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，其特征在于所述第一棱鏡的截面為等腰直角三角形，所述第二棱鏡的截面是內(nèi)角分別為45。和135°的菱形，所述第三棱鏡是兩個(gè)相同的截面為腰直角三角形的斜面對(duì)接而成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，其特征在于所述第二棱鏡的處于該第二棱鏡與所述第一棱鏡的連接面的對(duì)面鍍有全反膜。
9. 一種偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，其特征在于包括第一棱鏡、第二棱鏡，和一二向色鏡，所述第一棱鏡的截面為直角三角形，所述第二棱鏡的截面是一內(nèi)角與第一棱鏡的銳角互余的菱形；所述第一棱鏡的斜面與所述第二棱鏡的一棱面連接，并使二者的出射面處于同一平面，所述第二棱鏡的與所述第一棱鏡連接面的對(duì)面連接所述二向色鏡的一端，且所述二向色鏡與所述第一棱鏡的斜面平行；所述第二棱鏡與所述第一棱鏡的兩連接面之間鍍有偏振分光膜，所述二向色鏡鍍有一濾光膜，該濾光膜對(duì)從該二向色鏡入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面垂直出射的光透射，同時(shí)對(duì)從該二向色鏡入射且從所述偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組出射面平行出射的光反射；所述第二棱鏡的出射面連接一第一波片，所述第一棱鏡的出射面連接有一第二波片，該第一波片是紅光的全波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的半波片，該第二波片是紅光的半波片同時(shí)又是藍(lán)綠光的全波片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，其特征在于所述二向色鏡具有一延長連接段，該延長連接段覆蓋連接在所述第二棱鏡的棱面上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種偏振轉(zhuǎn)換合色棱鏡組，包括一截面為直角三角形的第一棱鏡和一截面為矩形的第三棱鏡，以及截面是內(nèi)角與第一棱鏡銳角互余的菱形的第二棱鏡；所述第三棱鏡的任一直角面以及第一棱鏡的斜面分別與第二棱鏡相應(yīng)的面連接，再結(jié)合鍍膜技術(shù)和波片的使用，以實(shí)現(xiàn)紅、綠、藍(lán)三種基色光的偏振轉(zhuǎn)化和合成，制造成本低，合光效率高，可以廣泛應(yīng)用于LCD或LCoS的投影顯示。
文檔編號(hào)G02B27/28GK101718913SQ20091011292
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者周明強(qiáng), 張?jiān)? 曾有義, 李寶華, 江賢斌, 王衛(wèi)華 申請人:福建華科光電有限公司