用于硅基液晶投影顯示器lcos的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】影像投影機(jī)包括具有輸入和輸出微透鏡陣列的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器，和可在其上透射光線成為轉(zhuǎn)換的線性偏振光線。影像投影機(jī)還包括透鏡單元和具有像素陣列且能反射該轉(zhuǎn)換光的投影機(jī)組件。該輸出微透鏡陣列，透鏡單元和投影機(jī)組件形成影像系統(tǒng)，其將該輸入透鏡陣列映像至像素陣列的頂部表面。一種用于轉(zhuǎn)換光成為具有單一共同的偏振狀態(tài)的輸出光束的方法，包括透射該光束成為多個(gè)每個(gè)都具有s偏振分量和p偏振分量的微光子束，分離每個(gè)微光子束成為透射的p偏振微光子束和反射的s偏振微光子束，轉(zhuǎn)換每個(gè)p偏振微光子束為第一s偏振輸出微光子束，并在空間上交錯(cuò)該s偏振微光子束與該第一s偏振輸出微光子束。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于硅基液晶投影顯示器LCOS的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明與硅基液晶投影顯示器(IX0S)有關(guān)，且具體地說(shuō)，用于LC0S顯示器的偏振 轉(zhuǎn)換器。
【背景技術(shù)】
[0002] LC0S顯示器是用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品，如手持式投影機(jī)和近眼顯示器，并且還具有 在光通訊技術(shù)上的應(yīng)用。LC0S顯示器包括反射由照明器所發(fā)射的寬帶可見(jiàn)光所產(chǎn)生的光源 照明入射其上的一個(gè)LC0S面板。在一個(gè)包括LC0S面板的手持式投影機(jī)，由LC0S面板反射的 光線是透射通過(guò)投影機(jī)組件和被投射到一個(gè)表面上。這樣的電池供電的LC0S為基礎(chǔ)的組件 的效用部分取決于它們的小尺寸和光源照明的有效利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本文所揭露的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器可使電池供電的LC0S組件能夠有效地利用 光源的照度，同時(shí)保持小尺寸。
[0004] 空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器具有光學(xué)組件，包括一個(gè)輸入微透鏡陣列、第一雙通四分 之一波延遲器、第二雙通四分之一波延遲器、偏振光束分離器(PBS)以及波延遲器陣列。該 輸入微透鏡陣列具有相應(yīng)的透鏡光軸平行的多個(gè)輸入微透鏡。該半波延遲器陣列有具有平 行于透鏡光軸的平行的各個(gè)波延遲器光軸的不連續(xù)的多個(gè)半波延遲器;該偏振光束分離器 PBS具有位于(a)該輸入微透鏡陣列和波延遲器陣列之間和(b)該第一雙通四分之一波延遲 器和第二雙通四分之一波延遲器之間的平面分束器;該光學(xué)組件被配置為將輸入光束轉(zhuǎn)換 成具有多個(gè)第一 s偏振微光子束與多個(gè)第二s偏振微光子束交錯(cuò)的輸出光束。
[0005] 在一個(gè)實(shí)施例中，影像投影機(jī)包括具有包含輸入微透鏡陣列和輸出微透鏡陣列的 光學(xué)組件的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器。該影像投影機(jī)是可在其上透射入射光成為具有共同偏 振態(tài)的轉(zhuǎn)換光。該影像投影機(jī)還包括透鏡單元和具有像素陣列且能反射該轉(zhuǎn)換光的投影機(jī) 組件。該輸出微透鏡陣列，該透鏡單元和該投影機(jī)組件形成成像系統(tǒng)，其映像該輸入微透鏡 陣列到像素陣列的頂部表面。
[0006] 在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于將具有多個(gè)線性偏振狀態(tài)的輸入光束轉(zhuǎn)換成具有單一 的共同極化狀態(tài)的輸出光束的方法。該方法包括透射該多個(gè)輸入光束，每個(gè)具有s偏振分量 和P偏振分量，分離每個(gè)微光子束成為透射的P偏振微光子束和反射的s偏振微光子束，轉(zhuǎn)換 每個(gè)P偏振的微光子束為第一 S偏振輸出微光子束，并在空間上交錯(cuò)該反射的S偏振微光子 束與第一 S偏振輸出微光子束，導(dǎo)致輸出光束。
【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1在一個(gè)實(shí)施例中說(shuō)明了在手持影像投影機(jī)內(nèi)用于照明器其照射偏振轉(zhuǎn)換器和 投影機(jī)組件的一個(gè)示范性的使用情境。
[0008] 圖2在一個(gè)實(shí)施例中是圖1的LC0S顯示器的照明器和投影機(jī)組件的詳細(xì)視圖。
[0009 ]圖3在一個(gè)實(shí)施例中包括在影像投影機(jī)內(nèi)運(yùn)作的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的第一說(shuō) 明性的例子。
[0010] 圖4說(shuō)明圖3的偏振轉(zhuǎn)換器的放大視圖。
[0011] 圖5在一個(gè)實(shí)施例中包括在影像投影機(jī)內(nèi)運(yùn)作的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的第二說(shuō) 明性的例子。
[0012] 圖6說(shuō)明圖5的偏振轉(zhuǎn)換器的放大視圖。
[0013] 圖7在一個(gè)實(shí)施例中是一個(gè)流程圖來(lái)說(shuō)明用于轉(zhuǎn)換輸入光束成為具有單一的共同 極化狀態(tài)的輸出光束的方法。
[0014] 圖8在一個(gè)實(shí)施例中是示范性的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的剖視圖。
[0015] 圖9在一個(gè)實(shí)施例中是與圖8的偏振轉(zhuǎn)換器的微透鏡的表面有相同的形狀的凸透 鏡表面的剖視圖。
[0016] 圖10在一個(gè)實(shí)施例中是與圖8的偏振轉(zhuǎn)換器的凹面反射鏡的表面具有相同形狀的 凸透鏡表面的剖視圖。
[0017]圖11在一個(gè)實(shí)施例中是圖8的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的輸入微透鏡陣列的平面 圖。
[0018]圖12在一個(gè)實(shí)施例中是圖8的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的輸出微透鏡陣列的平面 圖。
[0019] 圖13是通過(guò)圖8的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的示例性光線軌跡。
[0020] 圖14是以反射平面鏡取代選擇性的凹面反射鏡通過(guò)圖8的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器 的示例性光線軌跡。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 圖1表示投射影像160到屏幕150上的手持式影像投影機(jī)140內(nèi)的偏振轉(zhuǎn)換器100的 一個(gè)示例性使用。照明器110產(chǎn)生由偏振轉(zhuǎn)換器100透射和由投影機(jī)組件141投射的光線。偏 振轉(zhuǎn)換器100可以替代地被運(yùn)用在不同的顯示設(shè)備，例如在透視型頭戴式顯示器系統(tǒng)中。
[0022] 圖2是偏振轉(zhuǎn)換器100,照明器110和投影機(jī)組件141的詳圖。在圖2中，S偏振和p偏 振參考電場(chǎng)分量分別垂直于該圖平面，和平行于該圖平面。投影機(jī)組件141包括LC0S面板 252、偏振光束分離器(PBS)立方體254以及投影透鏡256。影像投影機(jī)140還可以包括在偏振 轉(zhuǎn)換器100和投射器組件141之間的聚光透鏡274。
[0023] 照明器110包括色彩合并器立方體211、藍(lán)色LED 204、綠色LED 205和紅色LED 206。藍(lán)色LED 204,綠色LED 205和紅色LED 206分別發(fā)射光源的照明214、215和216其是分 別被每個(gè)相應(yīng)的透鏡202平行校準(zhǔn)。合并器立方體211反射照明214s和216s，它們是分別為 照明214和照明216的s偏振分量。合并器立方體211透射照明215p，它是照明215的p偏振分 量。合并器立方體211結(jié)合照明214s、215p和216s以形成白光輸出光束290,其可包括的s偏 振分量290s及p偏振分量290p中的至少一個(gè)。色彩合并器立方體211是例如本領(lǐng)域已知的如 "X-立方體"或交叉二向分色棱鏡，商用上可購(gòu)自日東光學(xué)工業(yè)株式會(huì)社(Nitto Optical Co. Ltd.)。是可使用不同的色彩合并器立方體而不脫離本發(fā)明的范圍。
[0024]輸出光束290是入射到位于照明器110和投影機(jī)組件141之間的轉(zhuǎn)換器100。偏振轉(zhuǎn) 換器100透射輸出光束290成為轉(zhuǎn)換的光束293s，其包括兩個(gè)S偏振光束291s和292s。
[0025] 轉(zhuǎn)換光束293s通過(guò)聚光透鏡274傳播，和入射在偏振光束分離器立方體254上，它 只反射了s偏振光到LC0S面板252。偏振光束分離器立方體254反射轉(zhuǎn)換光293s至LC0S面板 252，其空間調(diào)變和反射轉(zhuǎn)換光293s成為p偏振輸出照明299，其是通過(guò)偏振光束分離器立方 體254透射和由投影鏡頭256投射。
[0026] 偏振轉(zhuǎn)換器100能夠有效地利用輸出光束290,如沒(méi)有偏振轉(zhuǎn)換器100，p偏振分量 290p不會(huì)到達(dá)LC0S面板252(如同偏振光束分離器立方體254僅反射s偏振光），且不是輸出 照明299的一部分?，F(xiàn)有技術(shù)的偏振轉(zhuǎn)換器的一個(gè)問(wèn)題是s偏振光束291s和292s是空間分離 的，如由一個(gè)距離225說(shuō)明，這導(dǎo)致轉(zhuǎn)換光束293s比入射光束290更寬。該增加的光束寬度增 大投影器組件141的最小尺寸，以容納該加寬的光束。
[0027]圖3包括在影像投影機(jī)340內(nèi)的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300運(yùn)作的說(shuō)明性范例。圖4 示出空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300的放大圖。影像投影機(jī)340和空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300分 別是影像投影機(jī)140和偏振轉(zhuǎn)換器100的實(shí)施例。影像投影機(jī)340可以包括一個(gè)透鏡單元 374,其可以類(lèi)似于聚光透鏡274,并且可以包括一個(gè)或多個(gè)透鏡。在下面的描述中，圖3和4 最好一起觀看。
[0028]空間上交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300包括偏振光束分離器立方體330、輸入微透鏡陣列 321、輸出微透鏡陣列327、四分之一波延遲器323和325、反射鏡陣列324和326以及半波延遲 器陣列328。偏振光束分離器立方體330可以由其間帶有一個(gè)分束器組件322的兩個(gè)棱鏡形 成。分束器組件322例如是薄膜涂層。四分之一波延遲器323和反射鏡陣列324可以形成一個(gè) 雙通四分之一波延遲器347。四分之一波延遲器325和反射鏡陣列326可以形成一個(gè)雙通四 分之一波延遲器351。
[0029]可以變化雙通四分之一波延遲351的光學(xué)組件的順序而不脫離本發(fā)明的范圍。例 如，反射鏡陣列326是可由一個(gè)微透鏡陣列類(lèi)似于輸入微透鏡陣列321和平面反射鏡，與四 分之一波延遲器325在其間所取代。
[0030]微透鏡陣列3 21和3 27是二維的且各自包括數(shù)量分別為他=Nx X Ny的微透鏡361和 367。微透鏡361和367被布置成具有Ny列和Nx行的陣列，其中x和y是坐標(biāo)軸350的方向。微透 鏡陣列321和327可以類(lèi)似于那些在科勒積分器中所使用的微透鏡陣列，用于在空間上均勻 化光源，如在"激光束均勻化:限制和約束"國(guó)際光電工程學(xué)會(huì)專(zhuān)刊7102期Proc.SPIE 7102， 由Voelke and Weible所著中說(shuō)明。
[0031]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)輸入微透鏡361是與相應(yīng)的輸出微透鏡367(a)同軸和(b)共 焦中的至少一個(gè)。在不同的實(shí)施例中，每個(gè)輸入微透鏡361具有自由空間焦距，使得當(dāng)配置 在空間交錯(cuò)偏振轉(zhuǎn)換器300內(nèi)并給予偏振光束分離器立方體330折射率時(shí)，每個(gè)輸入微透鏡 361聚焦入射光在位于偏振光束分離器立方體330的表面343和半波延遲陣列328之間的區(qū) 域332。
[0032] LC0S面板252包括具有頂部表面372的像素陣列371。在影像投影機(jī)340的實(shí)施例 中，輸出微透鏡陣列327、透鏡單元374和分束表面375被布置成映像輸入微透鏡陣列321至 頂表面372之上。在不同的影像投影機(jī)340的實(shí)施例中，透鏡單元374是不存在的，且輸出微 透鏡陣列327和分束表面375被布置成映像輸入微透鏡陣列321至頂表面372之上。輸入微透 鏡陣列321可以被映像到平行于頂表面372相交LC0S面板252的平面，而不脫離本發(fā)明的范 圍。
[0033] 反射鏡陣列324和326分別包括數(shù)量為見(jiàn)的反射鏡364和366。每個(gè)反射鏡364和366 可為凹面反射鏡。在一個(gè)實(shí)施例中，每一個(gè)反射鏡364是與對(duì)應(yīng)的反射鏡366 (a)同軸和(b) 共焦中的至少一個(gè)。在不同的實(shí)施例中，每個(gè)反射鏡鏡364具有超過(guò)立方體邊長(zhǎng)331且小于 反射鏡陣列324和326的外表面之間的距離333的焦距。
[0034]輸入微透鏡陣列321包括數(shù)量為他個(gè)的相互平行的光軸，且每個(gè)光軸對(duì)應(yīng)于一個(gè) 相應(yīng)的微透鏡361。同樣地，微透鏡陣列327包括數(shù)量為他個(gè)的相互平行的光軸每個(gè)對(duì)應(yīng)于 一個(gè)相應(yīng)的微透鏡367。輸入微透鏡陣列321的光軸基本上平行于輸出微透鏡陣列327的光 軸。這里，"大致平行"指的是軸平行于在± 5°內(nèi)。
[0035] 在一個(gè)實(shí)施例中，半波延遲器陣列328包括至少數(shù)量為Ny個(gè)的半波延遲器329每個(gè) 對(duì)應(yīng)于輸出微透鏡陣列327的鏡片的一行。半波延遲器329具有大體平行于微透鏡367的光 軸的相互平行的光軸。半波延遲器329是不連續(xù)的，例如，半波延遲器329(1)和329(2)由間 隙352分隔開(kāi)。
[0036] 在一個(gè)不同的實(shí)施例中，半波延遲器陣列328可由具有空間上變化的雙折射輪廓 的連續(xù)光學(xué)組件形成。實(shí)例包括普克爾斯盒(Pockels cell)、全像光學(xué)組件或配置成具有 空間上變化的雙折射輪廓的液晶單元與其模仿半波片的陣列類(lèi)似于半波延遲陣列328。 [0037]輸入微透鏡陣列321透射入射光束390為多個(gè)每個(gè)對(duì)應(yīng)于輸入微透鏡陣列321的各 個(gè)透鏡的微光子束395(1-7)。為了清楚說(shuō)明，圖3和4示出微光子束395(1-7)中的一個(gè)微光 子束395(4)，通過(guò)空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300傳播。微光子束395以相對(duì)于法線的入射角0 2 矣45°入射到光束分離組件322上，如圖4中所示。在此，微光子束相對(duì)于表面的入射角是微 光子束的主光線垂直于該表面的入射角。
[0038] 分束器單元322以一個(gè)角度0322 = 45°相交表面342(圖4)。從入射光束390而來(lái)的微 光子束395的入射角02是相對(duì)于偏振光束分離器立方體330的一個(gè)表面342為非垂直入射(01 矣0°)。在圖3中，楔形棱鏡311引導(dǎo)和透射輸出光束290成為具有入射角0:的入射光束390。 可替代地，可以借由改變照明器110和空間上交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300的相對(duì)方向使得輸出光 束290以具有相對(duì)于表面342的入射角0:被透射。在空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300的不同實(shí)施 例中，當(dāng)0 1 = 〇度時(shí)，角度0322矣45°，使得入射角02矣45°。
[0039] 微光子束395各自包括一個(gè)s偏振分量和一個(gè)p偏振分量。為響應(yīng)微光子束395( 1- 7)入射在光束分離組件3 22上，空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300輸出相應(yīng)的第一 s偏振輸出微光 子束396s(1-7)和第二s偏振輸出微光子束399s(1-7)，如圖4中所不。例如，s偏振微光子束 396s(4)和399s(4)由微光子束395(4)形成。
[0040]忽略由于吸收和由構(gòu)成空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300的光學(xué)組件的散射損失，微光 子束396s和399s統(tǒng)括包括所有微光子束395的電磁能量。為了說(shuō)明清楚，圖4示出微光子束 395通過(guò)在空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300透射，并轉(zhuǎn)換為微光子束396s和399s。
[00411接下來(lái)描述空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300如何將輸入的微光子束395(1-7)輸出為微 光子束396s(l-7)和399s(l-7)，輸入微光子束395(4)是一個(gè)說(shuō)明性的例子。光束分離組件 322分割微光子束395(4)成為p偏振穿透微光子束395p(4)和s偏振反射微光子束395s(4)?？?偏振光微光子束395p(4)傳播通過(guò)輸出微透鏡陣列327和半波延遲329(4)，其旋轉(zhuǎn)p偏振微 光子束395p(4)的偏振，使得半波延遲329(4)發(fā)送一個(gè)s偏振微光子束396s(4) ^偏振微光 子束395s(4)在兩次穿越過(guò)四分之一波延遲器347和由反射鏡陣列324的反射后成為p偏振 光微光子束398p(4)的中間態(tài)。中間態(tài)p偏振微光子束398p(4)在兩次穿越四分之一波延遲 器351和由反射鏡陣列326的反射后成為s偏振微光子束399s(4)。微光子束399s(4)是入射 至光束分離組件322上，其反射了微光子束399s(4)通過(guò)輸出微透鏡陣列327和相鄰的半波 延遲器329之間?？臻g交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300的實(shí)施例示于圖3和4中，0:^0°，使得輸出微光 子束396s和399s不共同傳播，并且沒(méi)有輸出微光子束399s傳播通過(guò)任何半波延遲器329。
[0042]圖5是示例性影像投影機(jī)540的橫截面圖，其包括在照明器110和投影機(jī)141之間的 空間交錯(cuò)偏振轉(zhuǎn)換器500。影像投影機(jī)540和空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500可以分別為影像投 影機(jī)140和偏振轉(zhuǎn)換器100的實(shí)施例。空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500類(lèi)似于空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn) 換器300,不同之處在于平面反射鏡陣列524取代反射鏡陣列324。平面反射鏡陣列524可以 包括多個(gè)具有反射涂層的棱鏡564。例如，平面鏡陣列524可以包括多個(gè)棱鏡564各自具有反 射表面574。
[0043]空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500還包括空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300的部件:偏振光束分 離器立方體330、微透鏡陣列321和327、四分之一波延遲器323和325、反射鏡陣列326以及半 波延遲陣列328。四分之一波延遲器323和平面反射鏡陣列524可以形成一個(gè)雙通四分之一 波板547。
[0044] 圖5包括在影像投影機(jī)540內(nèi)運(yùn)作的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500的說(shuō)明性范例。圖6 示出空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500的放大圖。在下面的描述中，圖5和6是最好一起觀看。
[0045] 輸入微透鏡陣列321透射入射光束590成為對(duì)應(yīng)于輸入微透鏡陣列321的各個(gè)透鏡 的多個(gè)微光子束595(1-7)。為了清楚說(shuō)明，圖5和6示出微光子束595 (1 -7)中的一個(gè)微光子 束595 (4 )，通過(guò)空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500中傳播。如圖6中所示，微光子束595以相對(duì)于法 線的入射角h矣45°入射到光束分離組件322上。
[0046] 在圖5和6中，分束器組件322以一個(gè)角度0322 = 45°相交于表面342,且從入射光束 590而來(lái)的微光子束595的入射角02相對(duì)于偏振光束分離器立方體330的一個(gè)表面342是非 垂直入射(9i矣0°)。在圖5中，楔形棱鏡311引導(dǎo)和透射入射光束390成為具有入射角0:的入 射光束590?？商娲?，輸出光束290是可通過(guò)改變照明器110和空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500 的相對(duì)方向被轉(zhuǎn)向到相對(duì)于表面342具有入射角0 i。在空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500不同的實(shí) 施例中，當(dāng)01 = 0°時(shí)，角度0322矣45°，使得入射角02矣45°時(shí)。
[0047] 微光子束595各自包括一個(gè)s偏振分量和一個(gè)p偏振分量。為響應(yīng)微光子束595( 1- 7)入射光束分離組件322,空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500輸出相應(yīng)的第一 s偏振輸出微光子束 596s( 1-7)和第二s偏振輸出微光子束599s( 1-7)，如圖6中所不。例如，s偏振微光子束596s (4)和599s(4)由微光子束595(4)形成。
[0048]忽略由于吸收和從構(gòu)成空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500的光學(xué)組件的散射損失，微光 子束596s和599s統(tǒng)括包括所有微光子束595的電磁能量。
[0049]接下來(lái)描述空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器500如何將輸入的微光子束595(1-7)輸出為微 光子束596s(l-7)和599s(l-7)，輸入微光子束595(4)是一個(gè)說(shuō)明性的例子。光束分離組件 322分離微光子束595(4)成為p偏振穿透微光子束595p(4)和s偏振反射微光子束595s(4)。 微光子束595p(4)透射通過(guò)輸出微透鏡陣列327和半波延遲329(4)，其旋轉(zhuǎn)微光子束595p (4)的偏振，使得半波延遲329(4)發(fā)送一個(gè)s偏振微光子束596s(4)。微光子束595s(4)在兩 次穿越過(guò)四分之一波延遲器347和由平面反射鏡陣列524的反射后成為p偏振微光子束598p (4)。微光子束598p(4)在兩次穿越四分之一波延遲器351和由反射鏡陣列326的反射后成為 s偏振微光子束599s(4)。微光子束599s(4)是入射至光束分離組件322上，其反射了微光子 束599s(4)通過(guò)輸出微透鏡陣列327和相鄰的半波延遲器329之間?？臻g交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器 500的實(shí)施例示于圖5和6中，0:^0°，使得輸出微光子束596s和599s不共同傳播，并且沒(méi)有 輸出微光子束599s傳播通過(guò)任何半波延遲器329。
[0050]空間上交錯(cuò)偏振轉(zhuǎn)換器300和500的實(shí)施例分別在圖4和6中所示，兩次穿越過(guò)的四 分之一波延遲器347和351被放置定位成彼此相對(duì)，偏振光束分離器立方體330在其間。在不 脫離本發(fā)明的范圍下，空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300和500的實(shí)施例可配置以使得兩次穿越過(guò) 的過(guò)四分之一波延遲器347和351不位于彼此相對(duì)的位置。
[0051]圖7是說(shuō)明用于將輸入光束轉(zhuǎn)換為具有單一的共同極化狀態(tài)的輸出光束的示例性 方法700的流程圖。在步驟702中，方法700透射所輸入的光束成為多個(gè)每一個(gè)具有s偏振分 量和P偏振分量的微光子束。在步驟702的一個(gè)例子，輸入微透鏡陣列321透射入射光束390 成為多個(gè)各自具有s偏振分量和p偏振分量的微光子束395。
[0052]在步驟704中，方法700分離每個(gè)微光子束成為相應(yīng)的透射的p偏振微光子束和相 應(yīng)的反射的s偏振微光子束。在步驟704的實(shí)例中，光束分離組件322分離每一微光子束395 成一個(gè)相應(yīng)的穿透P偏振微光子束395p和一個(gè)相應(yīng)的反射s偏振微光子束395s。
[0053]在步驟706中，方法700轉(zhuǎn)換每個(gè)透射的p偏振微光子束成為一個(gè)相應(yīng)的第一s偏振 輸出微光子束。在步驟706的一個(gè)例子中，半波延遲器陣列328轉(zhuǎn)換每個(gè)p偏振微光子束395p 成為相應(yīng)的第一 s偏振輸出微光子束396s。
[0054]在步驟710中，方法700空間的交錯(cuò)該反射s偏振微光子束與該第一s偏振微光子束 輸出，成為輸出光束。在步驟710的一個(gè)例子中，雙通四分之一波延遲器351和分束器322交 錯(cuò)s偏振微光子束395s與第一s偏振輸出微光子束396s。
[0055] 在一個(gè)方法700的實(shí)施例中，步驟710包括步驟712,714和716。在步驟712中，方法 700轉(zhuǎn)換每個(gè)反射的s偏振微光子束到一個(gè)相應(yīng)的中間態(tài)p偏振微光子束。在步驟714中，方 法700轉(zhuǎn)換每個(gè)中間態(tài)p偏振微光子束到一個(gè)相應(yīng)的第二s偏振輸出微光子束。在步驟716 中，方法700在一個(gè)大致平行于第一s偏振輸出微光子束的方向上反射的每個(gè)第二s偏振輸 出微光子束。在步驟710的一個(gè)例子中，其包括步驟712、714和716,雙通四分之一波延遲器 347轉(zhuǎn)換各s偏振微光子束395s到一個(gè)相應(yīng)的中間態(tài)p偏振微光子束398p，雙通四分之一波 延遲器351轉(zhuǎn)換每個(gè)中間態(tài)p偏振微光子束398p到相應(yīng)的第二s偏振輸出微光子束399s，和 分束器322在大體上平行于第一 s偏振光的輸出微光子束396s方向上反射每個(gè)第二s偏振輸 出微光子束399s。
[0056]圖8是空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器800的剖面圖?？臻g交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器800是空間交 錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300的一個(gè)不例性實(shí)施例?？臻g交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器800包括偏振光束分離器 立方體830、輸入微透鏡陣列821、輸出微透鏡陣列827、偏心反射鏡陣列824、反射鏡陣列826 以及半波延遲器陣列828,其分別類(lèi)似于空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器300的偏振光束分離器立方 體330、微透鏡陣列321、微透鏡陣列327、反射鏡陣列324和反射鏡陣列326、半波延遲器陣列 328〇
[0057]空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器800的組件具有以下尺寸和規(guī)格。偏振光束分離器立方體 830具有邊長(zhǎng)Lx=Ly = Lz = 10毫米和可由一種材料，例如Schott N-SF57玻璃形成，其具有在 自由空間波長(zhǎng)A〇 = 525納米時(shí)n= 1.85的折射率。偏振光束分離器立方體830包括一個(gè)分束 器822,它類(lèi)似于分束器322。半波延遲器陣列828包括多個(gè)不連續(xù)的波延遲器829。相鄰的半 波延遲器829是由間隙893隔開(kāi)。每個(gè)半波延遲829具有在x方向上的側(cè)邊長(zhǎng)度L x和在y方向 上等于0.71毫米的高度892,其中x、y和z是坐標(biāo)軸898的方向，x軸是垂直于z-y平面。
[0058]微透鏡陣列821和827均分別為偏心輸入微透鏡861和輸出微透鏡867的連續(xù)陣列。 偏心反射鏡陣列824和反射鏡陣列826均分別為偏心反射鏡864和反射鏡866的連續(xù)陣列。微 透鏡陣列821和827可以由材料例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的材料形成，即在自由空間波 長(zhǎng)入0 = 525納米時(shí)有n = l.49的折射率。反射鏡陣列826是可以由微透鏡陣列形成，例如由具 有反射涂層在其間的PMMA形成。偏心反射鏡陣列824是可以平面鏡陣列524替換，而不脫離 本發(fā)明的范圍。
[0059] 微透鏡861和867以及反射鏡864和866每個(gè)具有等于0.5毫米的厚度894。每個(gè)微透 鏡861和微透鏡867在自由空間波長(zhǎng)A〇 = 525納米時(shí)，具有6.5毫米的自由空間焦距（和對(duì)應(yīng) 的6.0暈米的后焦距）。每個(gè)反射鏡864和866在自由空間波長(zhǎng)A〇 = 525納米時(shí)具有3.0暈米的 自由空間焦距。
[0060]微透鏡861和867具有各自的彎曲表面871和877其是在圖9中所示的雙凸形900的 表面902的每個(gè)部分。表面902具有曲率中的半徑R9 = 3.16mm毫米和二次曲線常數(shù)C9 = -0.42?？?71和977包括雙凸形900的光軸904。框971具有高度912和包圍的表面902的部分相 對(duì)應(yīng)彎曲表面871。框977具有高度912和包圍的表面902的部分相對(duì)應(yīng)彎曲表面877。
[0061 ] 反射鏡864和866具有各自的彎曲表面874和876,其是在圖10中所示的雙凸形1000 的表面1002的各部分。表面1002具有曲率中的半徑R1Q = 9.0毫米和二次曲線常數(shù)C10 = 0.30?？?074和1076包括雙凸形1000的光軸1004?？?074具有高度1012和包圍的表面1002 相對(duì)應(yīng)于彎曲表面874的部分?？?076具有高度1012和包圍的表面1002相對(duì)應(yīng)于彎曲表面 876的部分。高度1012是可以等于高度912。在空間交錯(cuò)偏振的轉(zhuǎn)換器800的實(shí)施例中，（a)曲 率的半徑R9等于曲率R10的半徑和(b)二次曲線常數(shù)C9等于二次曲線常數(shù)C10中的至少一個(gè) 為真。
[0062]參考圖8,每個(gè)偏心輸入微透鏡861的光軸863在y方向上從相應(yīng)輸出微透鏡867的 光軸869偏移一個(gè)等于0.71毫米的偏心距離896。在一個(gè)實(shí)施例中，光軸863是相互平行的， 光軸869是相互平行的，以及每個(gè)光軸863是平行于每個(gè)光軸869。光軸863可正交于偏振光 束分離器立方體830的一個(gè)表面842。光軸869可正交于偏振光束分離器立方體830的一個(gè)表 面848。
[0063]圖11是在一個(gè)平行于坐標(biāo)軸898的xy平面的平面內(nèi)的輸入微透鏡陣列821的平面 圖。圖12是在一個(gè)平行于坐標(biāo)軸898的xy平面的平面內(nèi)的輸入微透鏡陣列827的平面圖。微 透鏡陣列821和827分別包括91個(gè)微透鏡861和91個(gè)微透鏡867,排列成13乘7的陣列。
[0064]每個(gè)輸入微透鏡861和輸出微透鏡867具有以下橫向尺寸:高度912 = 1.42毫米，寬 度911 =0.8毫米。反射鏡864和反射鏡866的一個(gè)或兩個(gè)可以具有相同的橫向尺寸如微透鏡 861和867。這些橫向尺寸對(duì)應(yīng)于16:9的寬高比。這種寬高比可以對(duì)應(yīng)于(a)像素陣列371像 素的高寬比，以及(b)像素陣列371的寬高比中的一個(gè)或兩個(gè)，在這種情況下，像素陣列371 可為一個(gè)寬超級(jí)視頻圖形陣列(WSVGA)顯示器。在每個(gè)微透鏡陣列821和827中，一個(gè)具有尺 寸MXM的子陣列，其中M是小于或等于7,也具有一個(gè)寬高比等于像素陣列371的寬高比。
[0065]圖13是空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器800以Zemax?追蹤穿越其中的光線1390的剖視圖。 在材料界面的折射角是當(dāng)自由空間波長(zhǎng)= 525納米時(shí)基于各自材料的折射率來(lái)計(jì)算。輸 入光線1390是以相對(duì)于垂直入射于表面842的一個(gè)角度013 = 5°入射到空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換 器800。但是應(yīng)當(dāng)理解的是，光線1390通過(guò)在空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器800的路徑取決于空間 交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器800的上述幾何和光學(xué)性質(zhì)，并且變更所述屬性將導(dǎo)致路徑的改變。 [0066] 為了清楚的說(shuō)明圖13包括三組輸入光線，光線1390(1)、1390(4)和1390(7)，而不 是通過(guò)每個(gè)輸入微透鏡861的輸入光線。分束器822透射入射光線1390(1)、1390(4)和1390 (7)的各自的p偏振分量成為p偏振光線1390p(l)、1390p(4)和1390p(7)分別，其透射通過(guò)相 應(yīng)的輸出微透鏡867和一個(gè)相應(yīng)的半波延遲器829。
[0067]光束分離組件822反射各自s偏振光線1390(1)、1390(4)和1390(7)，分別成為光線 1390s(l)、1390s(4)和1390s(7)。每條光線1390s反射在偏心反射鏡陣列824的偏心反射鏡 864，朝向反射鏡866，和朝向分束器822回射，其反射每條光線1390s朝向各自的輸出小透鏡 867,使得沒(méi)有s偏振的光線1390s傳播通過(guò)半波延遲器829。
[0068] 輸入微透鏡861聚焦入射光線1390使得當(dāng)通過(guò)roS立方830的表面848傳播時(shí)p偏振 光線1390p會(huì)聚并會(huì)聚到在輸出微透鏡867的表面877的一個(gè)焦點(diǎn)。輸入微透鏡861聚焦入射 光線1390,使得每個(gè)s偏振光線1390s收斂到偏心鏡864的表面874的一個(gè)焦點(diǎn)。反射鏡866再 聚焦s偏振光線1390s，使得從分束器822反射之后，每條光線1390s收斂到在輸出微透鏡867 的表面877的一個(gè)焦點(diǎn)。雖然圖13不顯示四分之一波長(zhǎng)延遲323和325,光線1390s通過(guò)空間 交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器800傳播，如同他們都存在。光線1390穿過(guò)一個(gè)共同的微透鏡（以光線 1390(4)為例)在離開(kāi)各自的輸出微透鏡867之前或之后收斂到一個(gè)焦點(diǎn)，而不脫離本發(fā)明 的范圍。
[0069] 圖14是空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器1400以Zemax?追蹤穿越其中的光線1490s的剖視 圖。在材料界面的折射角是當(dāng)自由空間波長(zhǎng)= 525nm時(shí)基于各自材料的折射率來(lái)計(jì)算?？?間交織偏振轉(zhuǎn)換器1400是相同于空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器800,不同之處在于偏心反射鏡陣 列824置換為平面反射鏡陣列1424,其中包括7個(gè)反射棱鏡1464(未標(biāo)出）。平面反射鏡陣列 1424是類(lèi)似的平面反射鏡陣列524,圖5。為了說(shuō)明清楚，圖14表示7個(gè)的偏心輸入微透鏡861 中的三個(gè)、輸出微透鏡867和反射棱鏡1464對(duì)應(yīng)于輸入光線1490 (1 )、1490 (4)和1490 (7)。
[0070] 在圖14的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器1400的實(shí)施例中，每個(gè)反射棱鏡1464具有等于 1.42毫米的基底寬度1435和反射表面1474可具有反射涂層在其上。反射表面1474與偏振光 束分離器立方體830的面831形成角度0:434 = 3.35°。參照坐標(biāo)軸898,反射棱鏡1464可具有 在X方向，等于偏振光束分離器立方體830的邊長(zhǎng)的長(zhǎng)度，例如數(shù)十毫米。只要角度0W34和距 離1476保持恒定，空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器1400可包括大于或少于7個(gè)反射棱鏡1464。
[0071] 輸入光線1490是相對(duì)于垂直入射于表面8420以一個(gè)角度9i4 = 5°入射到空間交錯(cuò) 的偏振轉(zhuǎn)換器140。在空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器1400中，分束器822分別反射光線1490s( 1)、 1490s(4)和1490s(7)。每條光線1490s反射到一個(gè)反射棱鏡1464,朝向反射鏡866,和朝向分 束器822回射，其反射每條光線1490s朝向各自的輸出小透鏡867,使得沒(méi)有s偏振的光線 1490s傳播通過(guò)半波延遲器829。
[0072]比較圖13和圖14揭示光線1390s和1490s通過(guò)各自的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器800和 1400的路徑非常相似。也就是說(shuō)，光線1390s(l)、1390s(4)和1390s(7)的路徑分別非常類(lèi)似 于光線1490s(l)、1490s(4)和1490s(7)。參考圖13,光線1390s(4)聚焦和反射在表面874(4) 的一點(diǎn)1374(4)。光線1390s和1490s所采取的相似路徑表明，在點(diǎn)1374(4)的一個(gè)表面874 (4)的切線與偏振光束分離器立方體830的面831形成一個(gè)角度等同于01434。
[0073] 如上所述特點(diǎn)以及與下面權(quán)利要求可以以各種方式合并，而不脫離本發(fā)明的范 圍。以下實(shí)施例說(shuō)明一些可能的，非限制性的組合：
[0074] (A1)空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器可以具有光學(xué)組件，包括輸入透鏡陣列、第一雙通四 分之一波延遲、第二雙通四分之一波延遲器、偏振光束分離器(PBS)和波延遲陣列。輸入微 透鏡陣列有具有平行的各個(gè)透鏡的光軸的多個(gè)輸入微透鏡。該半波延遲器陣列有具有平行 于透鏡光軸的平行的各個(gè)波延遲器光軸的不連續(xù)的多個(gè)半波延遲器;該偏振光束分離器 PBS具有平面分束器，該平面分束器位于(a)該輸入微透鏡陣列和波延遲器陣列之間和(b) 該第一雙通四分之一波延遲器和第二雙通四分之一波延遲器之間；該光學(xué)組件是被配置為 將輸入光束轉(zhuǎn)換成具有與多個(gè)第二s偏振微光子束交錯(cuò)的多個(gè)第一 s偏振微光子束的輸出 光束。
[0075] (A2)在標(biāo)記為(A1)在空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器中，該平面光束分離組件可為將輸入 光束分離的偏振轉(zhuǎn)換器的唯一分束器(光束分離組件）。
[0076] (A3)在標(biāo)記為(A1)和(A2)在空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的任意一個(gè)或二個(gè)還可以包 括在PBS中，波延遲器陣列的輸出微透鏡陣列，該P(yáng)BS位于輸入微透鏡陣列和輸出微透鏡陣 列之間。
[0077] (A4)在標(biāo)記為(A3)的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器中，輸入微透鏡陣列和輸出微透鏡陣 列可以彼此相對(duì)，并且可以基本上是平行的。
[0078] (A5)在標(biāo)記為(A3)和(A4)在空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的任意一個(gè)或兩個(gè)，該輸出微 透鏡陣列可具有多個(gè)輸出微透鏡，其各自具有一個(gè)輸出微透鏡表面。每個(gè)輸入微透鏡可以 有一個(gè)輸入微透鏡表面;其中該輸入微透鏡表面和輸出微透鏡表面各自具有曲率半徑和相 同的二次曲線常數(shù)。
[0079] (A6)在標(biāo)記為(A3)到(A5)的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的任意一個(gè)之中，該P(yáng)BS可為 偏振光束分離器立方體，輸入微透鏡可在偏振光束分離器立方體的第一側(cè)，而輸出微透鏡 陣列可以在偏振光束分離器立方體的相對(duì)第一側(cè)的第二側(cè)。第一雙通四分之一波延遲器可 在偏振光束分離器立方體的第三側(cè)。第二雙通四分之一波延遲器可在偏振光束分離器立方 體相對(duì)第三側(cè)的第四側(cè)。
[0080] (A7)在標(biāo)記為(A1)到(A6)的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的任意一個(gè)之中，輸入微透鏡 可能缺乏軸對(duì)稱(chēng)。
[0081] (A8)在標(biāo)記為(A1)到(A7)的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的任意一個(gè)之中，平面光束分 離組件可相對(duì)于透鏡光軸和延遲器光軸被以一個(gè)角度轉(zhuǎn)向，該角度是40度和50度之間。
[0082] (A9)在標(biāo)記為(A1)到(A8)的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的任意一個(gè)之中，該第一和第 二雙通四分之一波延遲器可彼此相對(duì)，可基本上平行，且可正交到輸入微透鏡陣列。
[0083] (A10)在標(biāo)記為(A1)到(A9)的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的任意一個(gè)之中，該第一和 第二雙通四分之一波延遲器可彼此相對(duì)并且可以是基本平行的，該P(yáng)BS被放置于其間。 [0084] (All)在標(biāo)記為(A1)到(A10)的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的任意一個(gè)之中，該光學(xué)組 件可以被配置并布置成相對(duì)于第一 s偏振輸出微光子束不超過(guò)10度的一個(gè)角度，以共同透 射各所述多個(gè)第二S偏振輸出微光子束。
[0085] (A12)在標(biāo)記為(A1)到(All)的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的任意一個(gè)之中，光學(xué)組件 可以被配置并布置成相對(duì)于該輸入光束不超過(guò)10度的一個(gè)角度，以共同透射每個(gè)所述多個(gè) 第一 s偏振輸出微光子束。
[0086] (A13)在標(biāo)記為(A1)到(A12)的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器的任意一之中，該第一和第 二雙通四分之一波延遲器中的至少一個(gè)可以包括平面反射鏡的和凹面反射鏡中的至少一 個(gè)。
[0087] (B1)影像投影機(jī)可以包括（1)具有光學(xué)組件，包括一個(gè)輸入透鏡陣列和一個(gè)輸出 透鏡陣列的空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器，并能透射入射其上的光成為具有單一的共同極化的狀 態(tài)的轉(zhuǎn)換光，和(2)具有一個(gè)像素陣列的投射器組件，并且能夠反射該轉(zhuǎn)換的光。輸出微透 鏡陣列和投影機(jī)組件可以是成像系統(tǒng)的一部分，其映像輸入微透鏡陣列到像素陣列的頂部 表面。
[0088] (B2)在標(biāo)記為(B1)的在影像投影機(jī)中，該光學(xué)組件可以進(jìn)一步包括第一雙通四分 之一波延遲器、第二雙通四分之一波延遲器、偏振光束分離器(PBS)和波延遲器陣列。輸入 微透鏡陣列有具有平行的各個(gè)透鏡光軸的多個(gè)輸入的微透鏡。該半波延遲器陣列有具有平 行于透鏡光軸的平行的各個(gè)波延遲器光軸的不連續(xù)的多個(gè)半波延遲器;該偏振光束分離器 PBS具有平面分束器，該平面分束器位于(a)該輸入微透鏡陣列和波延遲器陣列之間和(b) 該第一雙通四分之一波延遲器和第二雙通四分之一波延遲器之間；該光學(xué)組件被配置為將 輸入光束轉(zhuǎn)換成具有與多個(gè)第二s偏振微光子束交錯(cuò)的多個(gè)第一 s偏振微光子束的輸出光 束。
[0089] (B3)在標(biāo)記為(B1)和(B2)的影像投影機(jī)中至少一個(gè)中，該成像系統(tǒng)還可以包括在 輸出微透鏡陣列和投影機(jī)組件之間的透鏡單元。
[0090] (B4)標(biāo)記為(B1)和(B3)的影像投影機(jī)中的任意一個(gè)可進(jìn)一步包括能夠產(chǎn)生入射 的光的照明器。
[0091] (B5)在標(biāo)記為(B1)和(B3)的影像投影機(jī)中的任意一個(gè)中，一個(gè)或兩個(gè)輸入透鏡陣 列和其中的微透鏡的子陣列可具有與像素陣列的寬高比相等的寬高比。
[0092] (C1)-種用于將具有多個(gè)線性偏振狀態(tài)的輸入光束轉(zhuǎn)換成到具有單一的共同極 化狀態(tài)的輸出光束的方法可以包括(a)透射輸入光束為多個(gè)分別具有s偏振分量和p偏振分 量的微光子束，（b)分割各微光子束成為各別的穿透p偏振微光子束和各別的反射s偏振微 光子束，（c)轉(zhuǎn)換每個(gè)穿透p偏振微光子束成為相應(yīng)的第一s偏振輸出微光子束，和(d)在空 間上交錯(cuò)反射s偏振微光子束與第一 s偏振微光子束，導(dǎo)致輸出光束。
[0093] (C2)標(biāo)記為(C1)的方法中，在空間上交錯(cuò)的步驟可包括轉(zhuǎn)換的每個(gè)反射的s偏振 微光子束到一個(gè)相應(yīng)的中間態(tài)P偏振微光子束，轉(zhuǎn)換每個(gè)中間P偏振微光子束成為相應(yīng)的第 二S偏振輸出微光子束;和在一個(gè)大致平行于至少一個(gè)第一 S偏振輸出微光子束的方向上反 射每個(gè)第二S偏振輸出微光子束。
[0094] 可在上述方法和系統(tǒng)做變化而不脫離本發(fā)明的范圍。因此應(yīng)當(dāng)指出的是，包含在 上述描述和示出在附圖中的事項(xiàng)應(yīng)當(dāng)被解釋為說(shuō)明性的而不是限制性的。下面的權(quán)利要求 旨在覆蓋本文中所描述的通用和具體的特征，以及本發(fā)明的系統(tǒng)和方法的所有陳述，其中， 因?yàn)檎Z(yǔ)言的關(guān)系，是可說(shuō)落入其間的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器，包含： 光學(xué)組件，其包括輸入微透鏡陣列、第一雙通四分之一波延遲器、第二雙通四分之一波 延遲器、偏振光束分離器PBS和波延遲器陣列； 所述輸入微透鏡陣列有具有平行的各個(gè)透鏡光軸的多個(gè)輸入微透鏡，所述波延遲器陣 列有具有平行于所述透鏡光軸的平行的各個(gè)波延遲器光軸的不連續(xù)的多個(gè)半波延遲器； 所述偏振光束分離器具有平面光束分離組件，其位于(a)所述輸入微透鏡陣列和所述 波延遲器陣列之間以及(b)所述第一雙通四分之一波延遲器和所述第二雙通四分之一波延 遲器之間； 所述光學(xué)組件被配置為將輸入光束轉(zhuǎn)換成具有與多個(gè)第二s偏振微光子束交錯(cuò)的多個(gè) 第一 s偏振微光子束的輸出光束。2. 如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換器，將所述輸入光束分離的所述平面光束分離組件是 所述偏振轉(zhuǎn)換器唯一的分束器組件。3. 如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換器，還包括位于所述偏振光束分離器和所述波延遲器 陣列之間的輸出微透鏡陣列，所述偏振光束分離器在所述輸入微透鏡陣列和所述輸出微透 鏡陣列之間。4. 如權(quán)利要求3所述的偏振轉(zhuǎn)換器，所述輸入微透鏡陣列和輸出微透鏡陣列彼此相對(duì) 且是基本上平行的。5. 如權(quán)利要求3所述的偏振轉(zhuǎn)換器，所述輸出微透鏡陣列具有多個(gè)輸出微透鏡，其每一 個(gè)具有輸出微透鏡表面;每個(gè)輸入微透鏡具有輸入微透鏡表面;其中所述輸入微透鏡表面 和所述輸出微透鏡表面的每一個(gè)都具有相同的曲率半徑和相同的二次曲線常數(shù)。6. 如權(quán)利要求3所述的偏振轉(zhuǎn)換器，所述偏振光束分離器為偏振光束分離器立方體，所 述輸入微透鏡陣列在所述偏振光束分離器立方體的第一側(cè)，所述輸出微透鏡陣列在相對(duì)所 述第一側(cè)的所述偏振光束分離器立方體的第二側(cè)，所述第一雙通四分之一波延遲器在所述 偏振光束分離器立方體的第三側(cè)，以及所述第二雙通四分之一波延遲器在相對(duì)所述第三側(cè) 的所述偏振光束分離器立方體的第四側(cè)。7. 如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換器，其中輸入微透鏡缺乏軸對(duì)稱(chēng)。8. 如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換器，所述平面光束分離組件相對(duì)于所述透鏡光軸和延 遲器光軸被定向在一個(gè)角度，所述角度介于40°和50°之間。9. 如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換器，所述第一和第二雙通四分之一波延遲器彼此相對(duì) 且基本上平行，并且正交于所述輸入微透鏡陣列。10. 如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換器，所述第一和第二雙通四分之一波延遲器彼此相對(duì) 且基本上平行，所述偏振光束分尚器被安置在其間。11. 如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換器，所述光學(xué)組件被配置和排列成一個(gè)角度，所述角 度相對(duì)于第一 S偏振輸出微光子束不超過(guò)10度，借以集體透射所述多個(gè)第二S偏振輸出微光 子束的每一個(gè)。12. 如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換器，所述光學(xué)組件被配置和排列成一個(gè)角度，所述角 度相對(duì)于所述輸入光束不超過(guò)10度，借以集體透射所述多個(gè)第一 s偏振輸出微光子束的每 一個(gè)。13. 如權(quán)利要求1所述的偏振轉(zhuǎn)換器，其中所述第一和第二雙通四分之一波延遲器中的 至少一個(gè)包括平面鏡和凹面鏡中的至少一個(gè)。14. 一種影像投影機(jī)，包含： 空間交錯(cuò)的偏振轉(zhuǎn)換器，其具有包括輸入微透鏡陣列和輸出微透鏡陣列的光學(xué)組件， 以及能讓透射其上的入射光成為具有單一共同偏振態(tài)的轉(zhuǎn)換光;和 投影機(jī)組件，其具有像素陣列且能夠反射所述轉(zhuǎn)換光； 所述輸出微透鏡陣列和所述投影機(jī)組件是成像系統(tǒng)的一部分，所述成像系統(tǒng)映像所述 輸入微透鏡陣列至所述像素陣列的頂部表面。15. 如權(quán)利要求14所述的影像投影機(jī)： 所述光學(xué)組件進(jìn)一步包括第一雙通四分之一波延遲器、第二雙通四分之一波延遲器、 偏振光束分離器PBS和波延遲陣列； 所述輸入微透鏡陣列有具有平行的各個(gè)透鏡光軸的多個(gè)輸入微透鏡，所述波延遲器陣 列有具有平行的各個(gè)波延遲器光軸的不連續(xù)的多個(gè)半波延遲器，所述波延遲器光軸與所述 透鏡光軸平行； 所述偏振光束分離器具有平面光束分離組件，其位于(a)所述輸入微透鏡陣列和所述 波延遲器陣列之間以及(b)所述第一雙通四分之一波延遲器和所述第二雙通四分之一波延 遲器之間；以及 所述光學(xué)組件被配置為將輸入光束轉(zhuǎn)換成具有多個(gè)第一 s偏振微光子束的輸出光束， 所述多個(gè)第一 s偏振微光子束與多個(gè)第二s偏振微光子束交錯(cuò)。16. 如權(quán)利要求14所述的影像投影機(jī)，所述成像系統(tǒng)還包括在所述輸出微透鏡陣列和 所述投影機(jī)組件之間的透鏡單元。17. 如權(quán)利要求14所述的影像投影機(jī)，進(jìn)一步包括能夠產(chǎn)生所述入射光的照明器。18. 如權(quán)利要求14所述的影像投影機(jī)，所述輸入微透鏡陣列和在其中的微透鏡子陣列 中的一個(gè)或兩個(gè)具有寬高比等于所述像素陣列的寬高比。19. 一種用于將具有多個(gè)線性偏振狀態(tài)的輸入光束轉(zhuǎn)換到具有單一的共同極化狀態(tài)的 輸出光束的方法，包括： 透射所述輸入光束成為多個(gè)微光子束，其每一個(gè)具有s偏振分量和p偏振分量； 分離每個(gè)微光子束成為相應(yīng)的透射P偏振微光子束和相應(yīng)的反射S偏振微光子束； 轉(zhuǎn)換每個(gè)透射的P偏振微光子束為相應(yīng)的第一 S偏振輸出微光子束;和 以所述第一S偏振輸出微光子束空間交錯(cuò)所述反射S偏振微光子束，導(dǎo)致所述輸出光 束。20. 如權(quán)利要求19所述的方法，所述空間交錯(cuò)的步驟包含： 轉(zhuǎn)換每個(gè)反射的S偏振微光子束成為相應(yīng)的中間P偏振微光子束； 轉(zhuǎn)換每個(gè)中間P偏振微光子束成為相應(yīng)的第二S偏振輸出微光子束;和 在基本上平行于至少一個(gè)第一 S偏振輸出微光子束的方向上反射每個(gè)第二S偏振輸出 微光子束。
【文檔編號(hào)】G03B21/20GK105911804SQ201610105560
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月25日
【發(fā)明人】劉義偉
【申請(qǐng)人】全視技術(shù)有限公司