[发明专利]折射型偏振转换器以及偏振合色器

权利要求书

1.一种偏振转换器，其包括：

第一集光光学系统，其具有光输入表面以及光轴；

非偏振光源，其能够沿着平行于所述光轴的第一传播方向将非偏振光束注入所述光输入表面；

光学装置，其包括双折射棱镜，所述光学装置被设置成面向所述第一集光光学系统并且与所述光输入表面相对，

其中所述光学装置能够将所述非偏振光束分离成具有正交偏振态的第一偏振光束和第二偏振光束，所述第一偏振光束和第二偏振光束中的至少一者偏离所述第一传播方向；以及

反射器，其被设置成可将所述第一偏振光束和第二偏振光束往回反射，使之穿过所述光学装置和所述第一集光光学系统而朝向所述光输入表面，

其中所述第一偏振光束在偏离于所述非偏振光源的第一位置穿过所述光输入表面，而所述第二偏振光束在偏离于所述第一位置和所述非偏振光源的第二位置穿过所述光输入表面。

2.根据权利要求1所述的偏振转换器，还包括半波延迟器，所述半波延迟器被设置成邻近所述光输入表面，能够将所述第一偏振光束的第一偏振态转换成第二偏振态，使得组合偏振输出光在所述第二偏振态下偏振。

3.根据权利要求1所述的偏振转换器，还包括被设置成接受所述第一偏振光束和所述第二偏振光束的光学积分器。

4.根据权利要求1所述的偏振转换器，其中所述第一集光光学系统包括光准直光学器件。

5.根据权利要求4所述的偏振转换器，其中所述光准直光学器件包括单透镜设计、双透镜设计、衍射光学元件，或者它们的组合。

6.根据权利要求1所述的偏振转换器，其中所述非偏振光束、所述第一偏振光束以及所述第二偏振光束各自包括光束发散角。

7.根据权利要求1所述的偏振转换器，其中所述第一集光光学系统包括：

第一透镜，其具有与所述光输入表面相对的第一凸形表面；以及

第二透镜，其具有面向所述第一凸形表面的第二表面以及与所述第二表面相对的第三凸形表面。

8.根据权利要求1所述的偏振转换器，其中所述光学装置包括沃拉斯顿棱镜、塞拿蒙棱镜、尼科耳棱镜、罗歇棱镜、诺马斯基棱镜、格兰-汤普森棱镜、格兰-傅科棱镜，或者它们的组合。

9.根据权利要求1所述的偏振转换器，其中所述反射器包括宽带反射镜。

10.根据权利要求2所述的偏振转换器，其中所述组合偏振输出光透射到第二集光光学系统，所述第二集光光学系统将所述组合偏振输出光扩展成具有小发散角的扩展偏振光束。

11.根据权利要求10所述的偏振转换器，其中所述第二集光光学系统包括：

以所述光轴为中心轴线的第三透镜，其具有第四凸形表面以及与所述第四凸形表面相对的第二光输入表面，能够将离开所述光输入表面的光透射到所述第二光输入表面；以及

以所述光轴为中心轴线的第四透镜，所述第四透镜具有面向所述第四凸形表面的第五表面以及与所述第五表面相对的第六凸形表面，

其中进入所述第二光输入表面的光作为所述扩展偏振光束离开所述第六凸形表面。

12.根据权利要求10所述的偏振转换器，其中所述小发散角包括小于约15度的角。

13.一种偏振转换合色器，其包括根据权利要求1所述的偏振转换器，其中所述非偏振光源包括能够发出第一颜色光的第一颜色光源以及能够发出第二颜色光的第二颜色光源，各光源偏离于所述光轴，并且所述反射器包括分色板。

14.根据权利要求13所述的偏振转换合色器，其中所述分色板包括：

能够反射所述第一颜色光并且透射其他颜色光的第一二向色反射器；以及

能够反射所述第二颜色光的第二反射器，

其中所述第一二向色反射器和所述第二反射器各自倾斜，使得所述第一颜色光和所述第二颜色光均被反射而沿着所述光轴穿过所述光输入表面，作为合色光束离开。

15.根据权利要求14所述的偏振转换合色器，其中所述第二反射器包括宽带反射镜。

16.根据权利要求14所述的偏振转换合色器，其中所述第二反射器包括能够反射所述第二颜色光并且透射其他颜色光的第二二向色反射器。