【技术实现步骤摘要】
本技术涉及光学投影，特别是涉及一种偏振复用匀光器件和微投影光引擎。
技术介绍
1、在基于lcos(liquid crystal on silicon，硅基液晶)等液晶显示的投影系统中，为满足其偏振光照明条件，通常需要在投影系统中采用偏振复用器件将光源发射的自然光转换为偏振光。由于现有的偏振复用器件中的一个pcs(polarizing conversion system，偏光转换系统)周期单元包括两个棱镜，其中一个棱镜为偏振分光棱镜(polarized beamsplitter，简称pbs)，并在该偏振分光棱镜的出光侧设置一个半波片，另一个棱镜为斜面镀有高反膜的分光棱镜，因此为了确保该偏振复用器件正常工作，还需要在该偏振复用器件和该光源之间额外增设复眼透镜阵列，使得平行入射的自然光经过该复眼透镜阵列分别聚焦于多个偏振分光棱镜的中心，其中一路p光先透过该偏振分光棱镜、再经过该半波片转化为s光，并且另一路s光先经该偏振分光棱镜反射后、再经该高反膜反射而出射，确保在该偏振复用器件输出后形成具有同一偏振态的光束(s光)以满足lcos显示器件的偏振光照明需求。
2、然而，这种偏振复用器件+复眼透镜阵列的方案存在以下缺点：一方面，该偏振复用器件在实际光路装配过程中，一个pcs周期单元中的偏振分光棱镜需要与半波片一一对应，导致其工艺组装较为复杂，且一旦出现组装误差，就会降低自该偏振复用器件出射的偏振光纯度，严重影响投影质量；另一方面，由于该复眼透镜阵列中的透镜单元为传统曲面透镜，需要与该偏振复用器件中的pcs周期单元一一对应，因此该
技术实现思路
1、本申请的一个优势在于提供一种偏振复用匀光器件和微投影光引擎，其能够在有效地将非偏振光转化为具有同一偏振态的偏振光的同时，降低装配难度，提高光效和纯度。
2、本申请的另一个优势在于提供一种偏振复用匀光器件和微投影光引擎，其中，在本技术的一个实施例中，所述偏振复用匀光器件能够通过平面化设计，易于系统集成。
3、本申请的另一个优势在于提供一种偏振复用匀光器件和微投影光引擎，其中，在本技术的一个实施例中，所述偏振复用匀光器件无需在装调时对准安装，有利于提供系统光效和纯度。
4、本申请的另一个优势在于提供一种偏振复用匀光器件和微投影光引擎，其中为了达到上述目的，在本技术中不需要采用昂贵的材料或复杂的结构。因此，本技术成功和有效地提供一种解决方案，不只提供一种简单的偏振复用匀光器件和微投影光引擎，同时还增加了所述偏振复用匀光器件和微投影光引擎的实用性和可靠性。
5、为了实现本申请的上述至少一个优势或其他优点和目的，本技术提供了一种偏振复用匀光器件，包括：
6、透光基板，具有相背布置的入光表面和出光表面；
7、超透镜层，包括周期性排布于所述入光表面的多个纳米柱以形成二维阵列排布的多个超透镜单元，其中每个所述超透镜单元用于将旋向相反的第一圆偏振光和第二圆偏振光分别汇聚至不同的焦点处；
8、相位延迟阵列层，包括一维阵列排布于所述出光表面的多个相位延迟单元，其中每个所述相位延迟单元对应于一排所述超透镜单元，并且每个所述相位延迟单元包括快轴相互垂直的第一相位延迟件和第二相位延迟件，所述第一相位延迟件和所述第二相位延迟件分别用于对应地调制该第一圆偏振光和该第二圆偏振光的相位，以出射具有同一偏振态的线偏振光；以及
9、clc阵列层，包括与所述相位延迟单元一一对应的多个clc棱镜，其中多个所述clc棱镜一维阵列排布于所述超透镜层上远离所述相位延迟阵列层的一侧，并且每个所述clc棱镜包括第一棱镜、第二棱镜以及设置在所述第一棱镜和所述第二棱镜之间的胆甾相液晶膜，用于透射该第一圆偏振光，并反射该第二圆偏振光。
10、根据本申请的一个实施例，所述第一相位延迟件和所述第二相位延迟件均为四分之一波片，并且所述四分之一波片的快轴方向与所述相位延迟单元的阵列排布方向呈±45夹角。
11、根据本申请的一个实施例，所述超透镜层中所述超透镜单元的纳米柱周期等于所述clc棱镜和/或所述相位延迟单元在阵列排布方向上的尺寸。
12、根据本申请的一个实施例，所述相位延迟阵列层位于所述超透镜层的焦平面处。
13、根据本申请的一个实施例，所述第一棱镜和所述第二棱镜均为直角棱镜；所述胆甾相液晶膜位于所述第一棱镜的斜面和所述第二棱镜的斜面之间。
14、根据本申请的一个实施例，所述第一棱镜和所述第二棱镜均为等腰直角棱镜。
15、根据本申请的一个实施例，所述clc棱镜中的所述第一棱镜与相邻的所述clc棱镜中的所述第二棱镜一体地连接，以使相邻的所述第一棱镜和所述第二棱镜共同构成具有平行四边形横截面的共用棱镜。
16、根据本申请的另一方面，本申请进一步提供了一种微投影光引擎，包括：
17、光源组件，用于发射非偏振光；
18、偏振显示组件，位于所述光源组件的发光侧；以及
19、上述任一所述的偏振复用匀光器件，被设置于所述光源组件和所述偏振显示组件之间的光路中，用于将来自所述光源组件的非偏振光转换成具有同一偏振态的线偏振光以照射所述偏振显示组件。
20、根据本申请的一个实施例，所述偏振显示组件包括中继单元、显示单元以及成像单元，所述中继单元被设置于所述偏振复用匀光器件、所述显示单元以及所述成像单元之间，用于先将来自所述偏振复用匀光器件的线偏振光中继传输至所述显示单元以被调制成图像光，再将来自所述显示单元的图像光中继传输至所述成像单元以投射成像。
21、根据本申请的一个实施例，所述显示单元为lcos显示器件；所述成像单元为成像透镜组；所述中继单元包括偏振分束器件和偏振折返器件，所述偏振分束器件位于所述偏振复用匀光器件的出光侧，所述偏振折返器件和所述lcos显示器件分别位于所述偏振分束器件的相对两侧，所述成像透镜组位于所述偏振分束器件上远离所述偏振复用匀光器件的一侧。
22、根据本申请的一个实施例，所述显示单元为lcos显示器件；所述成像单元为成像透镜组；所述中继单元包括偏振分束器件和偏振折返器件，所述偏振分束器件位于所述偏振复用匀光器件的出光侧，所述成像透镜组和所述lcos显示器件分别位于所述偏振分束器件的相对两侧，所述偏振折返器件位于所述偏振分束器件上远离所述偏振复用匀光器件的一侧。
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1.偏振复用匀光器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述第一相位延迟件和所述第二相位延迟件均为四分之一波片，并且所述四分之一波片的快轴方向与所述相位延迟单元的阵列排布方向呈±45夹角。
3.根据权利要求1所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述超透镜层中所述超透镜单元的纳米柱周期等于所述CLC棱镜和/或所述相位延迟单元在阵列排布方向上的尺寸。
4.根据权利要求1所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述相位延迟阵列层位于所述超透镜层的焦平面处。
5.根据权利要求1至4中任一所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述第一棱镜和所述第二棱镜均为直角棱镜；所述胆甾相液晶膜位于所述第一棱镜的斜面和所述第二棱镜的斜面之间。
6.根据权利要求5所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述第一棱镜和所述第二棱镜均为等腰直角棱镜。
7.根据权利要求1至4中任一所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述CLC棱镜中的所述第一棱镜与相邻的所述CLC棱镜中的所述第二棱镜一体地连接，以使相邻的所述第
8.微投影光引擎，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的微投影光引擎，其特征在于，所述偏振显示组件包括中继单元、显示单元以及成像单元，所述中继单元被设置于所述偏振复用匀光器件、所述显示单元以及所述成像单元之间，用于先将来自所述偏振复用匀光器件的线偏振光中继传输至所述显示单元以被调制成图像光，再将来自所述显示单元的图像光中继传输至所述成像单元以投射成像。
10.根据权利要求9所述的微投影光引擎，其特征在于，所述显示单元为LCOS显示器件；所述成像单元为成像透镜组；所述中继单元包括偏振分束器件和偏振折返器件，所述偏振分束器件位于所述偏振复用匀光器件的出光侧，所述偏振折返器件和所述LCOS显示器件分别位于所述偏振分束器件的相对两侧，所述成像透镜组位于所述偏振分束器件上远离所述偏振复用匀光器件的一侧。
11.根据权利要求9所述的微投影光引擎，其特征在于，所述显示单元为LCOS显示器件；所述成像单元为成像透镜组；所述中继单元包括偏振分束器件和偏振折返器件，所述偏振分束器件位于所述偏振复用匀光器件的出光侧，所述成像透镜组和所述LCOS显示器件分别位于所述偏振分束器件的相对两侧，所述偏振折返器件位于所述偏振分束器件上远离所述偏振复用匀光器件的一侧。
...【技术特征摘要】
1.偏振复用匀光器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述第一相位延迟件和所述第二相位延迟件均为四分之一波片，并且所述四分之一波片的快轴方向与所述相位延迟单元的阵列排布方向呈±45夹角。
3.根据权利要求1所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述超透镜层中所述超透镜单元的纳米柱周期等于所述clc棱镜和/或所述相位延迟单元在阵列排布方向上的尺寸。
4.根据权利要求1所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述相位延迟阵列层位于所述超透镜层的焦平面处。
5.根据权利要求1至4中任一所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述第一棱镜和所述第二棱镜均为直角棱镜；所述胆甾相液晶膜位于所述第一棱镜的斜面和所述第二棱镜的斜面之间。
6.根据权利要求5所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述第一棱镜和所述第二棱镜均为等腰直角棱镜。
7.根据权利要求1至4中任一所述的偏振复用匀光器件，其特征在于，所述clc棱镜中的所述第一棱镜与相邻的所述clc棱镜中的所述第二棱镜一体地连接，以使相邻的所述第一棱镜和所述第二棱镜共同构成具有平行四边形横截面的共用棱镜。
8.微投影光...
【专利技术属性】
技术研发人员：张本好，郝希应，
申请(专利权)人：舜宇光学浙江研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：
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