專(zhuān)利名稱(chēng)：波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件、照明光學(xué)系統(tǒng)和圖像投影設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，它從進(jìn)入其中的光生 成偏振方向和波長(zhǎng)區(qū)域互不相同的兩個(gè)光分量，還涉及一種配備有該 元件的照明光學(xué)系統(tǒng)以及一種圖像投影設(shè)備。
背景技術(shù)：
所謂的三板投影儀(圖像投影設(shè)備)執(zhí)行顏色分離以把從光源發(fā) 射的白光分離成三個(gè)色光分量(例如，紅光分量、綠光分量和藍(lán)光分 量)。然后，色光分量被引入三個(gè)圖像形成元件，例如液晶板。
日本專(zhuān)利特開(kāi)第2000-9933號(hào)公開(kāi)了以下的三板投影儀。即，為 了通過(guò)顏色分離光學(xué)系統(tǒng)執(zhí)行顏色分離，三板投影儀具有照明光學(xué)系 統(tǒng)。照明光學(xué)系統(tǒng)從發(fā)射自光源的非偏振白光生成偏振方向互不相同 的兩個(gè)波長(zhǎng)分量(例如，P偏振綠光以及S偏振紅和藍(lán)光)。
照明光學(xué)系統(tǒng)用偏振光束分光棱鏡的偏振分光表面把從光源發(fā) 射的非偏振白光分離成S偏振紅和綠光以及P偏振藍(lán)光。進(jìn)一步，半 波片把P偏振光轉(zhuǎn)換成S偏振光。S偏振紅、綠和藍(lán)光入射到偏振轉(zhuǎn) 換二向色鏡上。偏振轉(zhuǎn)換二向色鏡只把S偏振綠光轉(zhuǎn)換成P偏振光。 因此，P偏振綠光以及S偏振紅和藍(lán)光前進(jìn)到顏色分離光學(xué)系統(tǒng)。
偏振轉(zhuǎn)換二向色鏡從光進(jìn)入側(cè)按順序包括二向色表面、四分之一 波片和反射鏡表面。二向色表面透射S偏振綠光，反射S偏振紅和藍(lán) 光。S偏振綠光通過(guò)二向色表面，在被反射鏡表面反射之前和之后兩 次通過(guò)四分之一波片。從而，四分之一波片把S偏振綠光轉(zhuǎn)換成P偏 振綠光。通過(guò)該布置，P偏振綠光以及S偏振紅和藍(lán)光從偏振轉(zhuǎn)換二 向色鏡射出。然而，在日本專(zhuān)利特開(kāi)第2000-9933號(hào)中>^開(kāi)的照明光學(xué)系統(tǒng)中， 進(jìn)入偏振轉(zhuǎn)換二向色鏡的紅光分量、綠光分量和藍(lán)光分量必須事先通 過(guò)偏振光束分光棱鏡和半波片被轉(zhuǎn)換成S偏振光。如上文所述把光從 光源經(jīng)由偏振光束分光棱鏡和半波片導(dǎo)向偏振轉(zhuǎn)換二向色鏡降低了 光的使用效率。而且，由于使用來(lái)自光源的光經(jīng)由偏振光束分光棱鏡 和偏振轉(zhuǎn)換二向色鏡被反射的配置，照明光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)靈活性受到 限制，并且照明光學(xué)系統(tǒng)的尺寸趨向于變得更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，它能夠從非偏振光生 成偏振方向和波長(zhǎng)區(qū)域互不相同的多個(gè)光分量，同時(shí)以小型配置防止 光的使用效率降低，本發(fā)明還提供一種配備有該元件的照明光學(xué)系統(tǒng) 和一種圖像投影設(shè)備。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，所述 元件包括多個(gè)偏振分光表面，其中各表面把進(jìn)入的光分離成偏振方 向互不相同的兩個(gè)偏振光分量；多個(gè)相位片，它使來(lái)自偏振分光表面 的兩個(gè)偏振光分量中的一個(gè)偏振光分量的偏振方向與另 一偏振光分 量的偏振方向一致；以及多個(gè)二向色表面，其被布置為比所述多個(gè)偏 振分光表面更接近光進(jìn)入側(cè)，或者在所述多個(gè)偏振分光表面與所述多 個(gè)相位片之間，各二向色表面把進(jìn)入的光分離成互不相同的兩個(gè)波長(zhǎng) 區(qū)域分量。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，所述 元件包括沿著第一方向布置的多個(gè)偏振分光表面，沿著第一方向布置 的多個(gè)二向色表面，和沿著第一方向布置的多個(gè)相位片。所述多個(gè)偏
振分光表面和所述多個(gè)二向色表面把非偏振白光分離成多個(gè)第一光 通量和多個(gè)第二光通量，第一光通量包括作為S偏振光的第一顏色的 光、作為S偏振光的第二顏色的光和作為P偏振光的第三顏色的光，
第二光通量包括作為p偏振光的第一顏色的光、作為p偏振光的第二
顏色的光和作為s偏振光的第三顏色的光。所述多個(gè)相位片使第一和第二光通量中一個(gè)光通量的偏振方向與另一光通量的偏振方向一致。根據(jù)再另一方面，本發(fā)明提供一種波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，所 述元件從光進(jìn)入側(cè)按順序包括沿著第一方向布置的多個(gè)第一光學(xué)表 面、沿著第一方向布置的多個(gè)第二光學(xué)表面和沿著第一方向布置的多 個(gè)半相位片。在第一光學(xué)表面和第二光學(xué)表面中， 一個(gè)是偏振分光表 面，另一個(gè)是二向色表面。半相位片布置在與沿著第一方向布置的多 個(gè)第二光學(xué)表面中每隔一個(gè)第二光學(xué)表面相對(duì)應(yīng)的位置。根據(jù)再另 一方面，本發(fā)明提供一種照明光學(xué)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 透鏡陣列，其把來(lái)自光源的光分成多個(gè)光通量；上述波長(zhǎng)選擇性偏振 轉(zhuǎn)換元件之一，來(lái)自透鏡陣列的多個(gè)光通量進(jìn)入其中；以及聚光光學(xué) 系統(tǒng)，其聚集來(lái)自波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)光通量以使光通量 在照明表面上相互重疊。根據(jù)再另一方面，本發(fā)明提供一種圖像投影設(shè)備，所述系統(tǒng)包括 照明光學(xué)系統(tǒng)；三個(gè)圖像形成元件，各形成一個(gè)原始圖像；顏色分離 /合成光學(xué)系統(tǒng)，其把從照明光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入的偏振方向互不相同的兩個(gè) 波長(zhǎng)區(qū)域分量分離成波長(zhǎng)互不相同的三個(gè)光分量，以把這三個(gè)光分量 引入三個(gè)圖像形成元件，并合成來(lái)自這三個(gè)圖像形成元件的三個(gè)光分 量；以及投影光學(xué)系統(tǒng)，其把來(lái)自顏色分離/合成光學(xué)系統(tǒng)的合成光投 射到投影表面上。根據(jù)下文參考附圖描述的實(shí)施例，本發(fā)明的其它方面將變得清晰。


圖1是示出作為本發(fā)明實(shí)施例1的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列的配置的 截面圖。圖2到4是圖示實(shí)施例l的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列的光學(xué)功能的截面圖。圖5圖示用于二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列中的二向色膜的特性。圖6是示出作為本發(fā)明實(shí)施例2的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列的配置的截面圖。圖7到9是圖示實(shí)施例2的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列的光學(xué)功能的 截面圖。圖IO是示出作為本發(fā)明實(shí)施例3的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列的配置 的截面圖。圖11到13是圖示實(shí)施例3的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列的光學(xué)功能 的截面圖。圖14是示出作為本發(fā)明實(shí)施例4的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列的配置 的截面圖。圖15和16圖示實(shí)施例4的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列制造方法。 圖17是示出作為本發(fā)明實(shí)施例5的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列的配置 的截面圖。圖18圖示使用實(shí)施例1的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列的投影儀的配置。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。 [實(shí)施例1圖18圖示了投影儀(圖像投影設(shè)備)中的光學(xué)單元的配置，該 投影儀使用作為本發(fā)明第一實(shí)施例(實(shí)施例1)的波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn) 換元件(在下文中稱(chēng)為二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列)。在下列描述中，參考 符號(hào)R指示紅色(紅光，包括從620nm到650nm的波長(zhǎng)區(qū)域)，參 考符號(hào)G指示綠色(綠光，包括從520nm到550nm的波長(zhǎng)區(qū)域)， 參考符號(hào)B指示藍(lán)色(藍(lán)光，包括從450nm到480nm的波長(zhǎng)區(qū)域)。 藍(lán)光、紅光和綠光可以分別被稱(chēng)為第一顏色的光、第二顏色的光和第 三顏色的光。參考數(shù)字101指示光源，諸如發(fā)射無(wú)特定偏振方向(非偏振光) 的白(基本上白)光通量的超高壓水銀放電管。參考數(shù)字102指示使 發(fā)射自光源101的光通量準(zhǔn)直的反射器。光源101和反射器102整體地構(gòu)成光源燈。光源燈是獨(dú)立于光學(xué)單元可替換的，不是光學(xué)單元的 組成元件。參考數(shù)字103指示第一透鏡陣列，104指示第二透鏡陣列，106 指示作為波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列。參考數(shù)字 107指示作為聚光光學(xué)系統(tǒng)的聚光透鏡。從第一透鏡陣列103到聚光 透鏡107的組成元件構(gòu)成照明光學(xué)系統(tǒng)。參考數(shù)字117指示二向色鏡(具有二向色表面的光學(xué)元件)。參 考數(shù)字108指示RB偏振光束分光器(在下文中稱(chēng)為RB-PBS)。所 述RB-PBS具有透射紅光和藍(lán)光的波長(zhǎng)區(qū)域中的S偏振光和P偏振光 之一并且反射其他光的偏振分光功能。所述RB-PBS不必需要具有綠 光的波長(zhǎng)區(qū)域中的這種偏振分光功能。參考數(shù)字109指示G偏振光束 分光器(在下文中稱(chēng)為G-PBS )。參考數(shù)字110指示G反射圖像形 成元件，lll指示R反射圖像形成元件，112指示B反射圖像形成元 件。使用反射液晶顯示元件作為各圖像形成元件。該實(shí)施例給出一個(gè) 示例，其中使用液晶顯示元件作為圖像形成元件。然而，本發(fā)明不局 限于上文，可以使用DMD (數(shù)字微鏡器件)作為圖像形成元件。圖像形成元件110到112中的每一個(gè)連接到驅(qū)動(dòng)電路150。驅(qū)動(dòng) 電路150連接到圖像提供設(shè)備160,諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)、DVD播放器、 TV調(diào)諧器等。從圖像提供設(shè)備160接收?qǐng)D像信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路150基 于圖像信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)各圖像形成元件IIO到112，并使相應(yīng)各圖像形 成元件110到112形成相應(yīng)各顏色的原始圖像。圖像提供設(shè)備160和 投影儀構(gòu)成圖像顯示系統(tǒng)。參考數(shù)字113指示G半相位片，114指示R半相位片，115指示 B半相位片。參考數(shù)字116指示顏色合成棱鏡。參考數(shù)字118指示投 影透鏡。從光源101發(fā)射并經(jīng)由反射器102進(jìn)入照明光學(xué)系統(tǒng)的非偏振白 光被第一復(fù)眼透鏡103分成多個(gè)光通量。所述多個(gè)光通量通過(guò)第二復(fù) 眼透鏡104進(jìn)入二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106。二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106被布置在或鄰近通過(guò)第一透鏡陣列103會(huì)聚的光通量的會(huì)聚點(diǎn)。在本實(shí)施例中，二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106從進(jìn)入其中的非偏振白 光生成兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域分量(兩個(gè)光分量)。即，生成偏振方向互不相 同的P偏振R光(Rp)和S偏振BG光(BGs)。生成的兩個(gè)光分量 從二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106射出。稍后將描述二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106 的配置和光學(xué)功能。從二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106射出的多個(gè)光通量通過(guò)聚光透鏡107 前進(jìn)到二向色鏡117。聚光透鏡107具有把多個(gè)光通量在作為照明表 面的三個(gè)圖像形成元件110到112的每一個(gè)上相互重疊的功能。二向色鏡117透射來(lái)自聚光透鏡107的光中的G光(Gs),反 射R光(Rp )和B光(Bs ),從而把G光與R和B光相互分離。實(shí)際上，二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106中的二向色膜(二向色表面) 和偏振分光膜(偏振分光表面)被布置成具有下列關(guān)系。即，二向色 膜和偏振分光膜中的每一個(gè)圍繞光軸關(guān)于圖18中的二向色鏡117扭 動(dòng)卯°。通過(guò)該布置，關(guān)于二向色鏡的相應(yīng)各色光分量的各偏振狀態(tài) 被更換。即，進(jìn)入二向色鏡117的光被分離成P偏振G光(Gp) 、 S 偏振R光(Rs )和P偏振B光(Bp )。G光經(jīng)過(guò)G-PBS 109透射，通過(guò)半相位片113,然后進(jìn)入G圖 像形成元件110。 G圖像形成元件IIO根據(jù)原始圖像調(diào)制G光并反射 之。調(diào)制后的G光再次通過(guò)半相位片113，作為S偏振光進(jìn)入G-PBS 109。 G-PBS109把S偏振G光向顏色合成棱鏡116反射。被二向色鏡117反射的R光被RB-PBS 108反射。反射的R光 通過(guò)半相位片114，并且進(jìn)入R圖像形成元件111。 R圖像形成元件 lll根據(jù)原始圖像調(diào)制R光并反射之。調(diào)制后的R光再次通過(guò)半相位 片114，并且作為P偏振光進(jìn)入RB-PBS 108。 P偏振R光透射經(jīng)過(guò) RB-PBS 108以進(jìn)入顏色合成棱鏡116。被二向色鏡117反射的B光透射經(jīng)過(guò)RB-PBS 108，通過(guò)半相位 片115,然后進(jìn)入B圖像形成元件112。 B圖像形成元件112根據(jù)原 始圖像調(diào)制B光并反射之。調(diào)制后的B光再次通過(guò)半相位片115，并且作為S偏振光進(jìn)入RB-PBS 108。 RB-PBS 108把S偏振B光向顏色 合成棱鏡116反射。顏色合成棱鏡116反射進(jìn)入的G光并透射進(jìn)入的R光和B光以 合成G光、R光和B光。合成光從顏色合成棱鏡116向著投影透鏡(投 影光學(xué)系統(tǒng))118射出。投影透鏡118把合成光投射到諸如屏幕(未 示出)之類(lèi)的投影表面上。從二向色鏡117到顏色合成棱鏡116的光 學(xué)元件構(gòu)成顏色分離/合成光學(xué)系統(tǒng)。如上文所述，二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106、 二向色鏡117和RB-PBS 108把來(lái)自光源101的非偏振白光分離成波長(zhǎng)區(qū)域和偏振方向互不相 同的三個(gè)光分量。圖1圖示了用在上述光學(xué)單元中的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106的配置。參照?qǐng)D1，參考數(shù)字l指示偏振分光陣列部分(第一元件部分)， 2指示二向色陣列部分(第二元件部分)。參考數(shù)字3指示在二向色 陣列部分2的離開(kāi)表面?zhèn)忍峁┑陌胂辔黄⒖紨?shù)字4指示在偏振分 光陣列部分1的進(jìn)入表面?zhèn)忍峁┑墓馄帘诬?。偏振分光陣列部?和 二向色陣列部分2在圖1中以分離的狀態(tài)示出。然而，實(shí)際上，偏振 分光陣列部分1和二向色陣列部分2通過(guò)接合等被一體化，并且作為 一個(gè)單元元件處理。本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106包括從光進(jìn)入側(cè)依次布置 的多個(gè)偏振分光膜(偏振分光表面)13、多個(gè)二向色膜(二向色表面) 23和多個(gè)半相位片(半波片)3。多個(gè)偏振分光膜13、多個(gè)二向色膜23和多個(gè)半相位片3沿著垂 直于光進(jìn)入方向(圖1中從左到右)的方向(第一方向，垂直方向) 布置。各偏振分光膜13和各二向色膜23不僅關(guān)于光進(jìn)入方向而且關(guān) 于垂直于光進(jìn)入方向的方向傾斜(45。)布置。半相位片3垂直于光進(jìn) 入方向(與垂直于光進(jìn)入方向的方向平行)布置。偏振分光表面和二向色表面不局限于具有膜結(jié)構(gòu)，而是可以具有 微周期結(jié)構(gòu)或其它結(jié)構(gòu)。半相位片可以形成為，不局限于，片狀元件、膜(單層膜或多層膜)或者可以具有微周期結(jié)構(gòu)。偏振分光陣列部分1具有進(jìn)入表面11和平行于進(jìn)入表面11的離開(kāi)表面12。在進(jìn)入表面ll和離開(kāi)表面12之間，提供所迷多個(gè)偏振分 光膜13和多個(gè)反射膜(反射表面)14。這些膜13和14中的每一個(gè) 形成為關(guān)于進(jìn)入表面11以45。角傾斜。偏振分光膜13和反射膜14在 垂直于光進(jìn)入方向的方向(第一方向)上交替地形成并且相互平行。 偏振分光膜13可以由反射膜14代替。進(jìn)入表面11包括多個(gè)狹縫狀光通過(guò)區(qū)域C。光經(jīng)過(guò)所述多個(gè)狹 縫狀光通過(guò)區(qū)域C進(jìn)入偏振分光陣列部分1，并且進(jìn)入所述多個(gè)偏振 分光膜13。除了多個(gè)狹縫狀光通過(guò)區(qū)域C，進(jìn)入表面ll還包括多個(gè) 提供有光屏蔽革4的區(qū)域。如同半相位片，多個(gè)光屏蔽軍4沿著垂直 于光進(jìn)入方向的方向布置。各光屏蔽軍4被布置為平行于與光進(jìn)入方 向垂直的方向。二向色陣列部分2包括進(jìn)入表面21和平行于進(jìn)入表面21的離開(kāi) 表面22。在進(jìn)入表面21和離開(kāi)表面22之間，在垂直于光進(jìn)入方向的 方向上提供多個(gè)二向色膜23。 二向色膜23中的每一個(gè)被形成為關(guān)于 進(jìn)入表面21以45。角傾斜。離開(kāi)表面22包括多個(gè)狹縫狀光通過(guò)區(qū)域 D和E。從所述多個(gè)狹縫狀光通過(guò)區(qū)域D，透射經(jīng)過(guò)多個(gè)二向色膜23 的光射出。從多個(gè)狹縫狀光通過(guò)區(qū)域E，被多個(gè)二向色膜23反射的 光射出。光通過(guò)區(qū)域E中的每一個(gè)提供有半相位片3。通過(guò)該布置，多個(gè) 二向色膜23被布置在多個(gè)偏振分光膜13與多個(gè)相位片3之間。偏振分光陣列部分1中的偏振分光膜13與反射膜14之間的間距 b和二向色陣列部分2中二向色膜23之間的間距a彼此相等。偏振分 光陣列部分1的離開(kāi)表面12上的狹縫狀光通過(guò)區(qū)域Bl和二向色陣列 部分2的進(jìn)入表面21上的狹縫狀光通過(guò)區(qū)域A被布置為靠近地相互 面對(duì)。透射經(jīng)過(guò)偏振分光膜13的光從狹縫狀光通過(guò)區(qū)域B1射出，并 且通過(guò)狹縫狀光通過(guò)區(qū)域A進(jìn)入二向色陣列部分2。偏振分光陣列部分l的離開(kāi)表面12上的狹縫狀光通過(guò)區(qū)域F和二向色陣列部分2的進(jìn)入表面21上的狹縫狀光通過(guò)區(qū)域H也被布置 為靠近地相互面對(duì)。被偏振分光膜13和反射膜14反射的光從狹縫狀 光通過(guò)區(qū)域F射出，通過(guò)狹縫狀光通過(guò)區(qū)域H進(jìn)入二向色陣列部分2。偏振分光陣列部分1的偏振分光膜13具有把進(jìn)入光分離成偏振 方向互不相同的兩個(gè)偏振光分量的功能。更精確地，偏振分光膜13 具有透射包括在進(jìn)入光中的P偏振光和反射包括在其中的S偏振光的 特性。因此，反射膜14反射S偏振光。二向色陣列部分2的二向色膜23把進(jìn)入光分離成互不相同的兩 個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域分量。更精確地，二向色膜23透射包括在進(jìn)入光中的R 光并反射包括在其中的B和G光，如圖5所示。半相位片3轉(zhuǎn)換來(lái)自偏振分光膜13的兩個(gè)偏振光分量中的一個(gè) 偏振光分量的偏振方向，以使所述一個(gè)偏振光分量的偏振方向與另一 偏振光分量的偏振方向一致。在本實(shí)施例中，半相位片3被如此布置 以使其快軸傾斜為關(guān)于光通過(guò)區(qū)域E的縱向方向成45°的方向。通過(guò)該布置，半相位片3把作為P偏振光而進(jìn)入其中的光的偏 振方向旋轉(zhuǎn)90。，并且允許光作為S偏振光從其中射出。半相位片3 把作為S偏振光而進(jìn)入其中的光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°,并且允許光作 為P偏振光從其中射出。接下來(lái)，下面將參考圖2到4描述二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106的光學(xué)功能。參照?qǐng)D2，參考符號(hào)Wn指示非偏振白光。偏振分光陣列部分l 的偏振分光膜13把非偏振白光Wn分離成P偏振白光Wp和S偏振 白光Ws。 P偏振白光Wp，在透射經(jīng)過(guò)偏振分光膜13之后，從偏振 分光陣列部分l的離開(kāi)表面12上的光通過(guò)區(qū)域B1射出。另一面，S偏振白光Ws在被偏振分光膜13反射之后被反射 膜14向與P偏振白光Wp相同的方向反射。S偏振白光Ws從光通過(guò) 區(qū)域F射出，所述光通過(guò)區(qū)域F與P偏振白光Wp所射出的光通過(guò)區(qū) 域B1相鄰。參照?qǐng)D3， P偏振白光Wp通過(guò)二向色陣列部分2的進(jìn)入表面21上的光通過(guò)區(qū)域A進(jìn)入二向色陣列部分2。 二向色膜23把P偏振白 光Wp分離成P偏振紅光Rp以及P偏振藍(lán)和綠光(在下文中，藍(lán)和 綠光被稱(chēng)為藍(lán)/綠光)BGp。 P偏振紅光Rp在透射經(jīng)過(guò)二向色膜23 之后，從二向色陣列部分2的離開(kāi)表面22上的光通過(guò)區(qū)域D射出。另一方面，P偏振藍(lán)/綠光BGp在被二向色膜23反射之后被相 鄰的二向色膜23向與P偏振紅光Rp相同的方向反射。P偏振藍(lán)/綠 光BGp從光通過(guò)區(qū)域E射出，所述光通過(guò)區(qū)域E與二向色陣列部分 2的離開(kāi)表面22上的P偏振紅光Rp所射出的光通過(guò)區(qū)域D相鄰。P 偏振藍(lán)/綠光BGp通過(guò)經(jīng)過(guò)半相位片3被轉(zhuǎn)換成S偏振藍(lán)/綠光BGs。參照?qǐng)D4， S偏振白光Ws通過(guò)光通過(guò)區(qū)域H (不同于P偏振白 光Wp所進(jìn)入通過(guò)的光通過(guò)區(qū)域)，進(jìn)入二向色陣列部分2。 二向色 膜23把S偏振白光Ws分離成S偏振紅光Rs和S偏振藍(lán)/綠光BGs。 S偏振紅光Rs在透射經(jīng)過(guò)二向色膜23之后從二向色陣列部分2的離 開(kāi)表面22上的光通過(guò)區(qū)域E射出。S偏振紅光Rs通過(guò)經(jīng)過(guò)半相位片 3而被轉(zhuǎn)換成P偏振紅光Rp。S偏振藍(lán)/綠光BGs在被二向色膜23反射之后被其相鄰的二向色 膜23向與S偏振紅光Rs相同的方向反射，然后從光通過(guò)區(qū)域D射出， 所述光通過(guò)區(qū)域D與S偏振紅光Rs所射出的光通過(guò)區(qū)域E相鄰。如上文參考附圖2到4所述，S偏振藍(lán)光(第一顏色的光)、S 偏振綠光(第二顏色的光)和P偏振紅光(第三顏色的光)作為一個(gè) 光通量(第一光通量)通過(guò)光通過(guò)區(qū)域D。結(jié)果，這些色光分量中的 每一個(gè)從二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106射出，同時(shí)保持其在經(jīng)過(guò)光通過(guò)區(qū) 域D之前的偏振狀態(tài)(合成為第一光通量時(shí)的偏振狀態(tài))。P偏振藍(lán)光(第一顏色的光)、P偏振綠光(第二顏色的光)和 S偏振紅光(第三顏色的光)作為一個(gè)光通量(第二光通量)進(jìn)入布 置有半相位片3的光通過(guò)區(qū)域E中。結(jié)果，各色光分量的偏振方向通 過(guò)半相位片3的功能旋轉(zhuǎn)90°。從而，P偏振藍(lán)光、P偏振綠光和S 偏振紅光被轉(zhuǎn)換成S偏振藍(lán)光(第一顏色的光)、S偏振綠光(第二 顏色的光)和P偏振紅光(第三顏色的光)。這些S偏振藍(lán)光、S偏振綠光和P偏振紅光從波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換陣列106射出。如上文所述，緊接在光經(jīng)過(guò)光通過(guò)區(qū)域D和E之前的點(diǎn)，經(jīng)過(guò) 光通過(guò)區(qū)域D的光通量和經(jīng)過(guò)光通過(guò)區(qū)域E的光通量分別被轉(zhuǎn)換成第 一光通量，其中合成了三個(gè)色光分量，以及第二光通量，其中合成了 偏振方向與第一光通量中的不同的三個(gè)色光分量。進(jìn)入光通過(guò)區(qū)域D 或E的兩個(gè)光通量(第一和第二光通量)之一通過(guò)半相位片3的功能 被賦予90。相位差；從而兩個(gè)光通量中相同顏色的光分量的偏振方向 彼此一致。如上文所述，P偏振紅光Rp和S偏振藍(lán)/綠光BGs從非偏振白 光Wn生成。因此，本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106可以有效地 使用來(lái)自光源101的光。在該實(shí)施例中，藍(lán)光(第一顏色的光)和綠光(第二顏色的光) 中的每一個(gè)被轉(zhuǎn)換成S偏振光，紅光(第三顏色的光)被轉(zhuǎn)換成P偏 振光。然而，本發(fā)明不局限于上文。S偏振光和P偏振光可以相互交 換。而且，可以這樣布置，使得只有藍(lán)光被轉(zhuǎn)換成S偏振光，綠光和 紅光被轉(zhuǎn)換成P偏振光。這里，"S偏振光"和"P偏振光，，意味著關(guān)于 二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106的偏振分光表面的S偏振光和P偏振光。最近，已提出了一種膜元件，其具有與二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106 類(lèi)似的功能。然而，本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106可以使用由 玻璃制成的基底件。因此，二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106在高亮度投影儀 中具有高阻熱性。一般來(lái)說(shuō)，使用繃緊的膜用于半相位片3。然而，為了提高阻熱 性，可以使用具有子波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的光柵元件。在本實(shí)施例中，沿著第一方向(它可以是與照明光學(xué)系統(tǒng)的光軸 交叉的方向)，多個(gè)光屏蔽罩(光屏蔽構(gòu)件)、多個(gè)偏振分光表面(第 一光學(xué)表面)、多個(gè)二向色表面(第二光學(xué)表面)和多個(gè)半相位片從 光進(jìn)入側(cè)按該順序布置。比所述多個(gè)二向色表面布置得更接近光進(jìn)入側(cè)的多個(gè)偏振分光 表面與所述多個(gè)反射表面交替布置。比所述偏振分光表面布置得更接近光離開(kāi)側(cè)的二向色表面被連續(xù)地布置，以便反射表面不插入其間。 光屏蔽革和半相位片布置在與所述多個(gè)反射表面的位置相對(duì)應(yīng)的位置；即，與沒(méi)有偏振分光表面(第一光學(xué)表面)存在的位置相對(duì)應(yīng)的; 即，光屏蔽革和半相位片布置在與沿著第一方向布置的所述多個(gè) 二向色表面每隔一個(gè)相對(duì)應(yīng)的位置。換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)半相位片布置在位 于某個(gè)位置的二向色表面的光離開(kāi)側(cè)時(shí)，半相位片不是布置在兩個(gè)二 向色表面的光離開(kāi)側(cè)，其中各表面鄰近位于所述某個(gè)位置的二向色表 面。進(jìn)一步換句話(huà)說(shuō)，半相位片布置在二向色表面的光離開(kāi)側(cè)，該表 面鄰近光離開(kāi)側(cè)上沒(méi)有布置半相位片的二向色表面。而且，在該實(shí)施例中，布置在光進(jìn)入側(cè)的第一光學(xué)表面是偏振分 光表面，布置在光離開(kāi)側(cè)的第二光學(xué)表面是二向色表面。然而，偏振 分光表面和二向色表面的順序可以反轉(zhuǎn)(例如，參考后文描述的實(shí)施 例3)。即，作為布置在光進(jìn)入側(cè)的第一光學(xué)表面的二向色表面可以 與反射表面交替布置，作為第二光學(xué)表面的多個(gè)偏振分光表面可以連 續(xù)地布置，以便沒(méi)有反射表面在比二向色表面更靠近光離開(kāi)側(cè)的位置 插入其間。[實(shí)施例2圖6圖示了作為本發(fā)明第二實(shí)施例(實(shí)施例2)的二向色偏振轉(zhuǎn) 換陣列。與實(shí)施例1的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106相比，本實(shí)施例的二 向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106A在提供半相位片3的光通過(guò)區(qū)域方面不同。 本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106A生成S偏振紅光以及P偏振藍(lán) 和綠光。二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106A的其它配置與實(shí)施例1的二向色 偏振轉(zhuǎn)換陣列106的相同。本實(shí)施例中與實(shí)施例1中相同的組成元件 用與實(shí)施例1中相同的參考數(shù)字指示。本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106A用在光學(xué)單元中，該光學(xué) 單元除了由于偏振方向不同而導(dǎo)致的在偏振光束分光器處反射和透 射之間的關(guān)系不同以外，與實(shí)施例1中描述的投影儀中的類(lèi)似。參考圖7到9描述本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106A的光學(xué)功能。參照?qǐng)D7,非偏振白光Wn被偏振分光陣列部分l的偏振分光膜 (偏振分光表面)13首先分離成P偏振白光Wp和S偏振白光Ws。 經(jīng)過(guò)偏振分光膜13透射的P偏振白光Wp從偏振分光陣列部分1的 離開(kāi)表面12上的光通過(guò)區(qū)域B1射出。另一方面，被偏振分光膜13反射的S偏振白光Ws由反射膜14 向與P偏振白光Wp相同的方向反射。S偏振白光Ws從光通過(guò)區(qū)域 F射出，所述光通過(guò)區(qū)域F與P偏振白光Wp所射出的光通過(guò)區(qū)域 Bl相鄰。參照?qǐng)D8， P偏振白光Wp通過(guò)進(jìn)入表面21上的光通過(guò)區(qū)域A 進(jìn)入二向色陣列部分2。進(jìn)入的P偏振白光Wp被二向色膜(二向色 表面)23分離成P偏振紅光Rp和P偏振藍(lán)/綠光BGp。透射經(jīng)過(guò)二 向色膜23的P偏振紅光Rp從二向色陣列部分2的離開(kāi)表面22上的 光通過(guò)區(qū)域D射出。P偏振紅光Rp通過(guò)經(jīng)過(guò)半相位片3被轉(zhuǎn)換成S 偏振紅光Rs。另一方面，被二向色膜23反射的P偏振藍(lán)/綠光BGp由相鄰的 二向色膜23向與P偏振紅光Rp相同的方向反射。P偏振藍(lán)/綠光BGp 從光通過(guò)區(qū)域E射出，所述光通過(guò)區(qū)域E與二向色陣列部分2的離開(kāi) 表面22上P偏振紅光Rp所射出的光通過(guò)區(qū)域D相鄰。如圖9所示，S偏振白光Ws通過(guò)光通過(guò)區(qū)域H(不同于P偏振 白光Wp所進(jìn)入通過(guò)的光通過(guò)區(qū)域)進(jìn)入二向色陣列部分2。 S偏振 白光Ws被二向色膜23分離成S偏振紅光Rs和S偏振藍(lán)/綠光BGs。 經(jīng)過(guò)二向色膜23透射的S偏振紅光Rs從二向色陣列部分2的離開(kāi)表 面22上的光通過(guò)區(qū)域E射出。被二向色膜23反射的S偏振藍(lán)/綠光 BGs由相鄰的二向色膜23向與S偏振紅光Rs相同的方向反射。S偏振藍(lán)/綠光BGs從光通過(guò)區(qū)域D射出，所述光通過(guò)區(qū)域D與 S偏振紅光Rs所射出的光通過(guò)區(qū)域E相鄰。S偏振藍(lán)/綠光BGs通過(guò) 經(jīng)過(guò)半相位片3被轉(zhuǎn)換成P偏振藍(lán)/綠光BGp。如上文所述，S偏振紅光Rs和P偏振藍(lán)/綠光BGp從非偏振白 光Wn生成。因此，來(lái)自光源101的光可以通過(guò)本實(shí)施例的二向色偏 振轉(zhuǎn)換陣列106A而被有效地使用。實(shí)施例3圖10圖示了作為本發(fā)明第三實(shí)施例(實(shí)施例3)的二向色偏振 轉(zhuǎn)換陣列。本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106B用在與實(shí)施例1所 描述投影儀中使用的相同的光學(xué)單元中。參照?qǐng)D10,參考數(shù)字31指示二向色陣列部分(第一元件部分)， 32指示偏振分光陣列部分(第二元件部分)。參考數(shù)字33指示在偏 振分光陣列部分32的離開(kāi)表面?zhèn)忍峁┑陌胂辔黄?4指示在二向色 陣列部分31的進(jìn)入表面?zhèn)忍峁┑墓馄帘诬?。圖10圖示了處于相互分離狀態(tài)的二向色陣列部分31和偏振分光 陣列部分32。然而，實(shí)際上，二向色陣列部分31和偏振分光陣列部 分32通過(guò)粘連等集成，并作為一個(gè)單元元件處理。本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106B包括從光進(jìn)入側(cè)按該順序 布置的多個(gè)二向色膜(二向色表面)43、多個(gè)偏振分光膜(偏振分光 表面)53和多個(gè)半相位片33。二向色陣列部分31包括進(jìn)入表面41和平行于進(jìn)入表面41的離 開(kāi)表面42。在進(jìn)入表面41和離開(kāi)表面42之間，在垂直于光進(jìn)入方向 (在圖中從左向右)的方向上提供多個(gè)二向色膜43。 二向色膜43被 形成為關(guān)于進(jìn)入表面41成45°角，并且相互平行。多個(gè)光屏蔽罩34 附著在進(jìn)入表面41的除了光進(jìn)入二向色膜43所經(jīng)過(guò)的狹縫狀光通過(guò) 區(qū)域以外的多個(gè)區(qū)域中。偏振分光陣列部分32包括進(jìn)入表面51和平行于進(jìn)入表面51的 離開(kāi)表面52。在進(jìn)入表面51和離開(kāi)表面52之間，多個(gè)偏振分光膜 53在垂直于光進(jìn)入方向的方向上形成。所述多個(gè)偏振分光膜53關(guān)于 進(jìn)入表面51成45。角形成。離開(kāi)表面52包括多個(gè)狹縫狀光通過(guò)區(qū)域 D和多個(gè)狹縫狀光通過(guò)區(qū)域E。透射經(jīng)過(guò)偏振分光膜53的光從光通過(guò)區(qū)域D射出。被二向色膜43反射的光從光通過(guò)區(qū)域E射出。多個(gè)半波片33附著在光通過(guò)區(qū)域E上。由于該布置，多個(gè)二向 色膜43布置為比所述多個(gè)偏振分光膜53更靠近光進(jìn)入側(cè)。二向色陣列部分31中的二向色膜43之間的間距e和偏振分光陣 列部分32中的偏振分光膜53之間的間距f彼此相等。經(jīng)過(guò)二向色膜 43透射的光從二向色陣列部分31的離開(kāi)表面42上的狹縫狀光通過(guò)區(qū) 域Bl射出。從狹縫狀光通過(guò)區(qū)域Bl射出的光通過(guò)偏振分光陣列部分 32的進(jìn)入表面51上的狹縫狀光通過(guò)區(qū)域A進(jìn)入偏振分光陣列部分 32。狹縫狀光通過(guò)區(qū)域Bl和狹縫狀光通過(guò)區(qū)域A靠近地相互面對(duì)著 布置。被二向色膜43反射的光從二向色陣列部分31的離開(kāi)表面42上 的狹縫狀光通過(guò)區(qū)域F射出。來(lái)自狹縫狀光通過(guò)區(qū)域F的光通過(guò)偏振 分光陣列部分32的進(jìn)入表面51上的狹縫狀光通過(guò)區(qū)域H進(jìn)入偏振分 光陣列部分32。狹縫狀光通過(guò)區(qū)域F和狹縫狀光通過(guò)區(qū)域H靠近地 相互面對(duì)著布置。二向色陣列部分31中的二向色膜43把進(jìn)入光分離成互不相同的 兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域分量。更精確地，如圖5所示，二向色膜43具有透射 進(jìn)入光中的R光并反射相同光中的B和G光的特性。偏振分光陣列部分32中的偏振分光膜53具有把進(jìn)入光分離成偏 振方向互不相同的兩個(gè)偏振光分量的功能。更精確地，偏振分光膜53 具有透射進(jìn)入光中的P偏振光和反射相同光中的S偏振光的特性。半相位片33轉(zhuǎn)換來(lái)自偏振分光膜53的兩個(gè)偏振光分量中 一個(gè)偏 振光分量的偏振方向，以使一個(gè)偏振光分量的偏振方向與另一偏振光 分量的偏振方向一致。在本實(shí)施例中，提供半相位片33以便其快軸傾斜為關(guān)于狹縫光 通過(guò)區(qū)域E的縱向方向成45。方向。由于該布置，半相位片33把作為 S偏振光進(jìn)入其中的光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90。，并且允許光作為P偏振 光從其射出。參考圖11到13描述二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106B的光學(xué)功能。參照?qǐng)D11，參考符號(hào)Wn指示非偏振白光。非偏振白光Wn通 過(guò)二向色陣列部分31的進(jìn)入表面41上的光通過(guò)區(qū)域進(jìn)入二向色陣列 部分31。 二向色膜43把進(jìn)入光分離成非偏振紅光Rn和非偏振藍(lán)/綠 光BGn。經(jīng)過(guò)二向色膜43透射的非偏振紅光Rn從二向色陣列部分 31的離開(kāi)表面42上的光通過(guò)區(qū)域B1射出。被二向色膜43反射的非偏振藍(lán)/綠光BGn由相鄰的二向色膜43 向與非偏振紅光Rn相同的方向再次反射。非偏振藍(lán)/綠光BGn從光 通過(guò)區(qū)域F射出，光通過(guò)區(qū)域F與非偏振紅光Rn所射出的光通過(guò)區(qū) 域B1相鄰。參照?qǐng)D12,非偏振紅光Rn通過(guò)偏振分光陣列部分32的進(jìn)入表 面51上的光通過(guò)區(qū)域A進(jìn)入偏振分光陣列部分32。偏振分光膜53 把進(jìn)入光分離成P偏振紅光Rp和S偏振紅光Rs。經(jīng)過(guò)偏振分光膜 53透射的P偏振紅光Rp從偏振分光陣列部分32的離開(kāi)表面52上的 光通過(guò)區(qū)域D射出。另一方面，被偏振分光膜53反射的S偏振紅光Rs由相鄰的偏 振分光膜53向與P偏振紅光Rp相同的方向再次反射。S偏振紅光 Rs從光通過(guò)區(qū)域E射出，所述光通過(guò)區(qū)域E與P偏振紅光Rp所射 出的光通過(guò)區(qū)域D相鄰。S偏振紅光Rs通過(guò)經(jīng)過(guò)半相位片33轉(zhuǎn)換成 P偏振紅光Rp。參照?qǐng)D13，非偏振藍(lán)/綠光BGn經(jīng)過(guò)光通過(guò)區(qū)域H(不同于紅光 Rn進(jìn)入通過(guò)的光通過(guò)區(qū)域)進(jìn)入偏振分光陣列部分32。偏振分光膜 53把非偏振藍(lán)/綠光BGn分離成P偏振藍(lán)/綠光BGp和S偏振藍(lán)/綠光 BGs。經(jīng)過(guò)偏振分光膜53透射的P偏振藍(lán)/綠光BGp從離開(kāi)表面52 上的光通過(guò)區(qū)域E射出。P偏振藍(lán)/綠光BGp通過(guò)半相位片33，從而 被轉(zhuǎn)換成S偏振藍(lán)/綠光BGs。被偏振分光膜53反射的S偏振藍(lán)/綠光BGs被相鄰的偏振分光 膜53向與P偏振藍(lán)/綠光BGp相同的方向再次反射。S偏振藍(lán)/綠光 BGs從光通過(guò)區(qū)域D射出，所述光通過(guò)區(qū)域D與P偏振藍(lán)/綠光BGp 所射出的光通過(guò)區(qū)域E相鄰。如上文所述，P偏振紅光Rp和S偏振藍(lán)/綠光BGs從非偏振白 光Wn生成。因此，本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106B使來(lái)自光 源101的光能夠被有效使用。在上述實(shí)施例中，描述了生成具有不同偏振方向的紅光和藍(lán)/綠 光的情況。然而，取決于二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列中形成的二向色膜的特 性，可以選擇被分離的色光及其偏振方向的任意組合。[實(shí)施例4]圖14圖示了作為本發(fā)明第四實(shí)施例(實(shí)施例4)的二向色偏振 轉(zhuǎn)換陣列。本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106D被制造為整體的元 件，與實(shí)施例1 (到3)的不同，在實(shí)施例1 (到3)中，之后，偏振 分光陣列部分和二向色陣列部分相互接合。二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106D 的光學(xué)功能與實(shí)施例1的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106的相同。簡(jiǎn)要描述該實(shí)施例4的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106D的制造方法。 首先，制備襯底71，其中偏振分光膜部分PB和二向色膜部分DC在 圖15中所示的玻璃襯底的同一表面上以特定方向(第一方向)交替 形成。進(jìn)一步，制備襯底72，其中反射膜部分RF和二向色膜部分 DC在另一玻璃襯底的同一表面上以特定方向交替形成。然后，如圖16所示，襯底71和72相互交替附著(重疊)，以 便從圖16中的垂直方向V觀(guān)看，偏振分光膜部分PB的位置(或者 反射膜部分RF的位置)和二向色膜部分DC的位置位移半個(gè)間距。附著的村底71和72關(guān)于沿著圖16所示的虛線(xiàn)的重疊方向以45。 方向被切割。膜PB、 RF和DC的寬度設(shè)為各襯底厚度k的兩倍。通過(guò)該制造方法，可以容易地制造具有類(lèi)似于實(shí)施例1 (到3) 中的光學(xué)功能的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列。實(shí)施例5圖17圖示了作為本發(fā)明第五實(shí)施例(實(shí)施例5)的二向色偏振 轉(zhuǎn)換陣列。在該二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106E中，偏振分光陣列部分81中的偏振分光膜91和二向色陣列部分82中的二向色膜92如此布置， 以便關(guān)于光進(jìn)入方向沿著彼此相對(duì)的方向傾斜。即，偏振分光膜91 和二向色膜92被布置為相互形成90°角。本實(shí)施例的二向色偏振轉(zhuǎn)換 陣列106E的光學(xué)功能與實(shí)施例1的二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106的光學(xué) 功能相同。上面的配置減少被分離光分量之間的位移量(圖4中的A，和圖 17中的A， A，<A)，使得可以防止包括二向色偏振轉(zhuǎn)換陣列106E的 光學(xué)單元在尺寸上變得更大。如上文所述，各實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，其能夠 有效地使用光并從非偏振光生成偏振方向互不相同的兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域 分量，同時(shí)具有小型配置。因此，使用所述波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件 的照明光學(xué)系統(tǒng)、光學(xué)單元和圖像投影設(shè)備可以有效地使用來(lái)自光源 的光以投影明亮的圖像。雖然已經(jīng)參考示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā) 明并不局限于公開(kāi)的示例性實(shí)施例。應(yīng)給予下列權(quán)利要求的范圍最寬 的解釋以包括所有修改以及等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，其特征在于包括多個(gè)偏振分光表面，其中每個(gè)偏振分光表面把進(jìn)入光分離成偏振方向互不相同的兩個(gè)偏振光分量；多個(gè)相位片，其使從偏振分光表面進(jìn)入的兩個(gè)偏振光分量中的一個(gè)偏振光分量的偏振方向與另一偏振光分量的偏振方向一致；以及多個(gè)二向色表面，其被布置為比所述多個(gè)偏振分光表面更靠近光進(jìn)入側(cè)或者在所述多個(gè)偏振分光表面與所述多個(gè)相位片之間，每個(gè)二向色表面把進(jìn)入光分離成彼此不同的兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域分量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，從光進(jìn)入側(cè)按 順序進(jìn)一步包括第一元件部分，包括所述多個(gè)偏振分光表面和多個(gè)反射膜，所述 多個(gè)反射膜反射被所述多個(gè)偏振分光表面反射的光；和第二元件部分，包括所述多個(gè)二向色表面和所述多個(gè)相位片。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，從光進(jìn)入側(cè)按 順序進(jìn)一步包括第一元件部分，包括所迷多個(gè)二向色表面；和第二元件部分，包括所述多個(gè)偏振分光表面和所述多個(gè)相位片。
4. 一種照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括 透鏡陣列，其把來(lái)自光源的光分成多個(gè)光通量；根據(jù)權(quán)利要求1的波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，來(lái)自所述透鏡陣列 的所迷多個(gè)光通量進(jìn)入其中；和聚光光學(xué)系統(tǒng)，其聚集來(lái)自所述波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件的多個(gè) 光通量，以使所述光通量在照明表面上相互重疊。
5. —種波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，包括 沿著第一方向布置的多個(gè)偏振分光表面； 沿著第一方向布置的多個(gè)二向色表面；和 沿著第一方向布置的多個(gè)相位片，其特征在于，所述多個(gè)偏振分光表面和所述多個(gè)二向色表面把非 偏振白光分離成多個(gè)第一光通量和多個(gè)第二光通量，所述第一光通量 包括作為S偏振光的第一顏色的光、作為S偏振光的第二顏色的光和 作為P偏振光的第三顏色的光，所述第二光通量包括作為P偏振光的 第一顏色的光、作為P偏振光的第二顏色的光和作為S偏振光的第三 顏色的光，以及所述多個(gè)相位片使第一和第二光通量中一個(gè)光通量的偏振方向 與另一光通量的偏振方向一致。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，從光進(jìn)入側(cè)按 順序進(jìn)一步包括第一元件部分，包括所述多個(gè)偏振分光表面和多個(gè)反射膜，所述多個(gè)反射膜反射被所述多個(gè)偏振分光表面反射的光；以及第二元件部分，包括所述多個(gè)二向色表面和所述多個(gè)相位片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5的波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，從光進(jìn)入側(cè)按 順序進(jìn)一步包括第一元件部分，包括所述多個(gè)二向色表面；和第二元件部分，包括所述多個(gè)偏振分光表面和所述多個(gè)相位片。
8. —種照明光學(xué)系統(tǒng)，包括透鏡陣列，它把來(lái)自光源的光分成多個(gè)光通量； 根據(jù)權(quán)利要求6的波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，來(lái)自透鏡陣列的所 述多個(gè)光通量進(jìn)入其中；和聚光光學(xué)系統(tǒng)，聚集來(lái)自所述波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件的多個(gè)光通量，以使所述光通量在照明表面上相互重疊。
9. 一種波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，從光進(jìn)入側(cè)按順序包括 沿著第一方向布置的多個(gè)第一光學(xué)表面； 沿著第一方向布置的多個(gè)第二光學(xué)表面；和 沿著第一方向布置的多個(gè)半相位片，其特征在于，在第一光學(xué)表面和第二光學(xué)表面中， 一個(gè)是偏振分 光表面，而另一個(gè)是二向色表面，以及半相位片布置于與沿著第一方向布置的所述多個(gè)第二光學(xué)表面中每隔一個(gè)第二光學(xué)表面相對(duì)應(yīng)的位置。
10. —種照明光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括 透鏡陣列，它把來(lái)自光源的光分成多個(gè)光通量； 根據(jù)權(quán)利要求9的波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件，來(lái)自透鏡陣列的所述多個(gè)光通量進(jìn)入其中；和聚光光學(xué)系統(tǒng)，聚集來(lái)自所述波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件的所述多 個(gè)光通量，以使所述光通量在照明表面上相互重疊。
11. 一種圖像投影設(shè)備，其特征在于包括 根據(jù)權(quán)利要求4、 8和10中任一項(xiàng)的照明光學(xué)系統(tǒng)； 三個(gè)圖像形成元件，各形成原始圖像； 顏色分離/合成光學(xué)系統(tǒng)，把從照明光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)入的偏振方向互不相同的兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域分量分離成波長(zhǎng)互不相同的三個(gè)光分量，以把 所述三個(gè)光分量引入所述三個(gè)圖像形成元件，并且合成來(lái)自所述三個(gè) 圖像形成元件的所述三個(gè)光分量；以及投影光學(xué)系統(tǒng)，把來(lái)自顏色分離/合成光學(xué)系統(tǒng)的合成光投射到 投影表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件、照明光學(xué)系統(tǒng)和圖像投影設(shè)備，波長(zhǎng)選擇性偏振轉(zhuǎn)換元件包括多個(gè)偏振分光表面，其中每個(gè)表面把進(jìn)入光分離成偏振方向互不相同的兩個(gè)偏振光分量；多個(gè)相位片，其使來(lái)自偏振分光表面的所述兩個(gè)偏振光分量中的一個(gè)偏振光分量的偏振方向與另一偏振光分量的偏振方向一致。該元件進(jìn)一步包括多個(gè)二向色表面，其被布置為比所述多個(gè)偏振分光表面更靠近光進(jìn)入側(cè)或者在所述多個(gè)偏振分光表面與所述多個(gè)相位片之間，各二向色表面把進(jìn)入光分離成互不相同的兩個(gè)波長(zhǎng)區(qū)域分量。該元件能夠從非偏振光生成具有不同偏振方向和不同波長(zhǎng)區(qū)域的光分量，同時(shí)防止光使用效率的降低。
文檔編號(hào)G03B21/20GK101329422SQ20081012518
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者奧山敦, 山內(nèi)悠 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社