[發明專利]多光源光束擴展量的有效組合

有效

• 申請號: 200680004407.5
• 申請日: 2006-02-09
• 公開（公告）號: CN101248384A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 肯尼斯K·李
• 申請（專利權）人: 微陽有限公司
• 主分類號: G02B27/12
• 分類號: G02B27/12;G02B5/04
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司
• 代理人: 王勇

相關申請的交叉引用

本申請要求2005年2月9日申請的美國臨時申請No.60/651079的權益，并且本申請是申請于2005年9月30日的序列號為No.11/240169的部分繼續申請，后者是2003年1月21日申請的序列號為No.10/347522(即現在美國專利No.6982830)的繼續申請，而后者又是2001年3月23日申請的序列號為No.09/814970(即現在美國專利No.6587269)的繼續申請，后者要求2000年8月24日申請的美國臨時申請No.60/227312和2000年11月8日申請的美國臨時申請No.60/246683的權益。以上所有申請被全文引用于本申請。?

技術領域

本發明涉及一種未增加系統光束擴展量(etendue)而提供多色照明的系統和方法。?

背景技術

液晶顯示器(LCD)是一種已知的用于控制偏振光能透射的裝置。受對其施加的電流影響，LCD可能透明或不透明。因該功能問題，投影系統通常使用一種包含多個LCD的陣列形成圖像源。具體的說，就是投影系統將高強度偏振光能輸入到LCD陣列(也稱成像器)，后者選擇性的透射部分輸入的光能用于形成一個所需的圖像的投影。由于單個LCD相對較小，將多個LCD組裝在一起形成陣列，就會形成一個能夠產生高分辨率圖像的成像器。?

正如以上所設想的，一個投影系統必須首先將輸入到LCD中的光偏振。然而，來自光源(比如燈泡)的光能可能具有p偏振態或s偏振態。由于這種輸入到LCD成像器的光必須是在一個取向上(比如p偏振態或s偏振態)，而LCD投影儀通常僅用了光源中一半的光能，人們期望在投影系統中將光輸出的亮度和強度最大化。為此，人們已開發過各種方法捕獲那些無用偏振狀態的光能，并改變所捕獲的光能的偏振狀態，然后將其改向于LCD成像器。已知的偏振校正(polarization?recovery)方法涉及產生一個光的擴展束，?該光束中未使用部分(也就是非期望的極性)的光被發送通過一個半波片使其偏振狀態發生改變，然后與原偏振光束進行再組合。不幸的是，這種已知方法在實施上需要復雜而龐大的系統，該系統通常包括二維透鏡陣列組和一個偏振分束器陣列。此外，該已知的方法會損失大量光能，因此影響了投影儀產生高強度輸出的目的。?

導光管系統利用導光管、棱鏡和分束器將白光分離為單獨的紅色(R)、藍色(B)和綠色(G)分量。該系統可逆向應用于在不增加光束擴展量的情況下組合具有不同光譜的多光源。所以，就需要有一種無需增加光束擴展量而提供多色照明的系統。?

發明內容

為了滿足上述需求，本發明利用一個波導系統在LCD投影系統中實現偏振校正功能。具體的說，就是本發明中的波導偏振校正系統既能偏振輸入光能使其用于LCD成像器，又可改變無用光能的極性以增加LCD成像器的照明。這種小型偏振校正波導系統通常包含以下被集成為一個獨立單元的光學元件：(1)一個將非偏振光能輸入到系統的輸入波導；(2)一個將偏振光能移出該系統的輸出波導；(3)一個偏振分束器，用于接收來自輸入波導的光能、透射第一種偏振類型的光能并反射第二種偏振類型的光能，和(4)一個波片，該波片能夠修改透射的或反射的任一光能的偏振狀態。偏振校正系統通常還包括一個或多個置于所需位置的反射鏡，用于引導透射的和(或)反射的光能到輸出波導。輸入波導和輸出波導可由投影系統根據需要而成形，例如該輸入和輸出波導兩者或其一可以根據需要逐漸變細或逐漸變粗，從而產生所需的圖像。?

在波導偏振校正系統中，輸入和輸出波導可構造為大體上平行或大體上垂直的取向。在二者大體上平行的構造中，輸出波導直接接收分束器透射的光能。這樣，光能大體上在相同方向進入和射出偏振校正系統。作為另一種選擇，輸入和輸出波導可置于彼此大體上垂直的位置，這樣光能可在與其進入方向呈直角的方向從偏振校正系統射出。在輸入和輸出波導呈垂直取向的構造中，反射鏡接收由偏振分束器透射的光能，并將其改向90°至輸出波導。?

本發明中的波導偏振校正系統將上述列舉的光學元件組成為一個獨立的小型單元。在一個實施例中，波導偏振校正系統還包括一個或多個置于光學元件之間的光學透明材料的“間隙”(gaps)，以通過該系統促進能將光能損?失減至最小的全內部反射的發生。?