[发明专利]提供高分辨率图像的偏振分束器板和利用此类偏振分束器板的系统

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请与2011年11月28日提交的名称为“提供高分辨率图像的偏振分束器和利用此类分束器的系统(Polarizing Beam Splitters Providing High Resolution Images and Systems Utilizing Such Beam Splitters)”的待审的美国专利申请序列号61/564161(代理人案卷号67895US002)和2011年11月28日提交的名为“制造提供高分辨率图像的偏振分束器和利用此类分束器的系统的方法(Method of Making Polarizing Beam Splitters Providing High Resolution Images and Systems Utilizing Such Beam Splitters)”的待审的美国专利申请序列号61/564172(代理人案号68016US002)相关，其全文以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及偏振分束器板和组装了此类分束器板的系统。更具体地，本发明涉及偏振分束器板以及具有此类分束器板的系统，所述分束器板包含多层光学膜并且朝向观察者或具有高有效分辨率的观察屏反射成像光。

背景技术

采用偏振分束器(PBS)的照明系统用于在诸如投影显示器的观察屏上形成图像。典型的显示图像包括照明源，该照明源被布置成使得来自该照明源的光线从包含待投影的所需图像的图像形成装置(即，成像器)反射出来。系统将光线合拢，使得来自照明源的光线和投影图像的光线共用PBS与成像器之间的相同物理空间。PBS将入射的照明光与来自成像器的偏振旋转光分离。由于对PBS的新需求，部分地由于PBS在例如三维投影和成像的应用中的新用途，已出现了许多新的问题。本申请提供了解决此类问题的制品。

发明内容

在一个方面，本发明涉及偏振子系统。偏振子系统包括第一成像器和偏振分束器。在一些实施例中，成像器可为LCOS成像器。偏振分束器部分由反射偏振片构成，并且接收来自成像器的成像光。反射偏振片可为多层光学膜。在一些实施例中，反射偏振片将具有小于45nm的表面粗糙度Ra或小于80nm的表面粗糙度Rq。偏振分束器朝向观察者或具有小于12微米的有效像素分辨率的屏幕反射成像光。在一些实施例中，偏振分束器可朝向观察者或具有小于9微米或小于6微米的有效像素分辨率的屏幕反射成像光。偏振子系统可包括第二成像器，其中偏振分束器在与接收来自第一成像器的光的不同面处接收来自第二成像器的成像光。偏振子系统还可包括投影透镜，该投影透镜从偏振分束器朝向观察者或屏幕投射光。在一些情况下，偏振子系统可为三维图像投影仪的一部分。

在另一方面，本发明涉及一种偏振分束器。该偏振分束器包括定位在第一覆盖件与第二覆盖件之间的反射偏振片。该反射偏振片可为多层光学膜。偏振分束器能够朝向观察者或具有小于12微米、并且可能小于9微米或小于6微米的有效像素分辨率的屏幕反射成像光。偏振分束器的第一覆盖件和/或第二覆盖件可至少部分由玻璃或合适的光学塑料制成。可利用另外的处理(诸如暴露于真空)通过合适的光学粘合剂将第一覆盖件和/或第二覆盖件附接到反射偏振片，从而实现多层光学膜的所需平坦度。反射偏振片可具有小于45nm的表面粗糙度Ra或小于80nm的表面粗糙度Rq。

在另一方面，本发明涉及一种投影子系统。该投影子系统包括光源、偏振分束器、至少第一成像器，并且可能包括第二成像器。偏振分束器接收来自光源的光，并且包括由多层光学膜构成的反射偏振片。第一成像器定位在偏振分束器附近。第二成像器定位在偏振分束器的与第一成像器不同侧面上的偏振分束器附近。来自光源的光入射到偏振分束器上，并且入射光的第一偏振透射穿过反射偏振片，而与第一偏振态正交的入射光的第二偏振由该反射偏振片反射。第二偏振的光从偏振分束器行进到第二成像器，并且被成像和反射回该偏振分束器。从第二成像器反射的光穿过偏振分束器透射到像平面。第一偏振的光穿过偏振分束器透射到第一成像器，并且被成像和反射回该偏振分束器。从第一成像器反射的光在偏振分束器处朝向具有小于12微米的有效像素分辨率的像平面反射。在至少一些实施例中，从第一成像器反射的光在偏振分束器处朝向具有小于9微米或小于6微米的有效分辨率的像平面反射。反射偏振片可具有小于45nm的表面粗糙度Ra或小于80nm的表面粗糙度Rq。投影子系统的光源可为任何合适的光源，诸如弧光灯或者一个或多个LED。