[发明专利]偏振转换装置及使用其的投影系统有效
申请号: | 200810066262.2 | 申请日: | 2008-03-28 |
公开(公告)号: | CN101546045A | 公开(公告)日: | 2009-09-30 |
发明(设计)人: | 曲鲁杰 | 申请(专利权)人: | 红蝶科技(深圳)有限公司 |
主分类号: | G02B27/28 | 分类号: | G02B27/28;G03B21/00;G03B21/20 |
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地址: | 518055广东省深圳市南山*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 偏振 转换 装置 使用 投影 系统 | ||
技术领域
本发明涉及偏振光转换器件及投影显示系统,特别涉及一种可将光源发 出的非偏振光全部转换为均匀的单一偏振光的偏振转换装置,以及采用该偏 振转换装置的单芯片LCOS液晶投影系统。
背景技术
传统的单芯片反射式液晶投影系统可归纳如图1所示,包括光源1、偏 振分光器2、反射式液晶芯片3和投影透镜4。光源1可为各种类型的光 源,本身可能含有滤光片(去除紫外红外光)、聚焦透镜组或者光棒等,光 源1发射光进入偏振分光器2后分离出P偏振光和S偏振光,其中仅有S偏 振光用来照明液晶芯片3,而P偏振光泄出损失掉,故该种投影系统光利用 率低,投影显示亮度不好。
为了克服上述缺陷,一般采用偏振转换器PCS(polarization conversion systems),该PCS用来将非偏振光转换为一种偏振状态光,其中可充分利用 光源发出的光全部转换为S偏振光以照明显示芯片,提高光效。两种典型的 PCS如图2和图3所示,图2中PCS由两块棱镜胶合组成,结合面上涂覆有 偏振分光膜层,在出射P偏振光的那一块棱镜的表面设置一个二分之一波 片,用来将该P偏振光转换为S偏振光,另一块棱镜的一侧面还涂覆有反光 膜用来反射S偏振光,最后从该PCS出射的光便全部为S偏振光了。图3中 PCS由三块棱镜胶合组成,在中间一块棱镜的出射面上设置二分之一波片, 光路工作原理可从图中看出,最后从该PCS出射的便全部为S偏振光。
以上两种PCS结构非常简单,在中国专利CN02217355.2和美国专利 US7281803中均被揭露,但存在缺陷:从这两种PCS出射的S偏振光不够均 匀。若将若干微小PCS组成阵列,可以使从PCS出射的光均匀化,中国专利 CN200480011836.6以及若干外国专利均公开了图4所示的PCS阵列结构,该 PCS阵列01由若干棱镜线性排列胶合在一起,在该PCS阵列01的出射面上间 隔设置有若干二分之一波片7,该PCS阵列01的入射面被分成若干间隔错开 的透光部分和不透光部分(设置不透光部分的目的是为了防止光束从此部分 进入,以免最后从PCS阵列出射的光中夹杂有非偏振光或P偏振光,这样会 影响光的利用率),必须使用微透镜阵列02和03才能保证来自光源的光束只 进入PCS阵列01入射面上的透光部分。故采用该种PCS阵列01的投影系统光 源部分设计复杂,成本高。
美国专利US20070008494公开了另外一种结构的PCS阵列,如图5所 示,该PCS阵列04仍由若干棱镜线性排列组合在一起,在该PCS阵列04的光 出射面上每隔一块棱镜设置一个二分之一波片7,该PCS阵列04的入射面被 分成若干间隔错开的接收光部分和不接收光部分。与上一种PCS阵列01相 比,该PCS阵列04的部分棱镜结构和排列方式稍微不同(对比图4和图5容 易看出),欲采用该PCS阵列04将非偏振光全部转换为S偏振光,必须还要 同时配合使用微透镜阵列05和06,将来自光源的光束倾斜一定角度,以保证 光束只进入PCS阵列04的入射面上的接收光部分,这样才能全部利用光源发 出的光,并且将射入该PCS阵列04的非偏振光全部转换为S偏振光。显然, 采用该种PCS阵列04的投影系统光源部分仍然设计复杂,成本较高。
发明内容
本发明的目的即是为了克服上述缺陷,提供一种结构新颖的PCS阵列式 的偏振转换装置,该偏振转换装置可以将射入的非偏振光束全部转换为一种 偏振状态光并且均匀化。本发明同时提供的投影系统采用该偏振转换装置, 不需要再配合使用微透镜阵列组,这样显著降低了光源部分的设计难度,且 节约了成本。均匀化的照明光可使液晶投影系统成像质量更好。
本发明的目的通过以下技术方案来实现。
技术方案之一:
一种偏振转换装置,用来将入射的非偏振光转换为S偏振光出射,其结 构特征为:
(1)它包括顺序排列、结合成一体的七个棱镜,其中第四个棱镜横截面 为等边直角三角形,其他六个棱镜均为等大小的平行四边形棱镜,且这六个 棱镜对半且对称的分布在所述第四个棱镜的两边。
(2)在第一个棱镜、第四个棱镜、第七个棱镜的出射面上均设有二分之 一波片。
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