本发明专利技术描述了光学元件、使用所述光学元件的合色器以及使用所述合色器的图像投影仪。所述光学元件可构造成下述合色器，所述合色器接收不同波长谱的光并且产生包括不同波长谱的光的组合输出光。在一个方面，所接收的输入光为非偏振的，并且组合输出光是在所需状态偏振的。所述光学元件被构造用于使可对该合光器中的波长敏感型部件造成损害的光的通过降至最低。使用该合色器的图像投影仪可包括通过反射或透射偏振光工作的成像模块。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】偏振转换合色器
技术介绍
用于将图像投影到屏幕上的投影系统可使用多色光源，例如发光二极管(LED)，其具有不同颜色以生成照明光。在LED和图像显示单元之间设置若干光学元件，用于将来自 LED的光混合并转移到图像显示单元。图像显示单元可以使用多种方法来将图像施加到光上。例如，正如透射型或反射型液晶显示器一样，图像显示单元可以利用偏振。用于将图像投影在屏幕上的其它投影系统可以使用被构造用于从数字微反射镜镜阵列显示器中的阵列)进行影像反射的白光，该数字微反射镜阵列例如为用于Texas Instruments的数字光处理器(DLP )。在DI^P 显示器中，数字微反射镜阵列中的各个反射镜表示投影的图像的各个像素。当对应的反射镜倾斜以使得入射光导向到投影的光路时，显示像素被照明。安置在光路内部的旋转色轮被定时为对来自数字微反射镜阵列的光进行反射，从而使得反射的白光经过滤来投射与像素对应的颜色。然后，数字微反射镜阵列切换到下一个需要的像素颜色，并且这个过程以非常迅速的速度继续进行，从而使得整个投影的显示内容看起来被持续照亮。数字微反射镜投影系统需要较少的像素化阵列部件， 这可能形成较小尺寸的投影仪。图像亮度是投影系统的重要参数。彩色光源的亮度以及将集光、组合光、均质化光及将光递送到图像显示单元的效率均会影响亮度。由于现代投影仪系统的尺寸减小，因此在将彩色光源产生的热保持在低水平(可以在小型投影仪系统中扩散)的同时需要保持足够的输出亮度水平。需要光组合系统以更高的效率组合多个彩色光，从而得到具有足够亮度水平的输出光，而光源的功耗不能过大。另外需要一种光组合系统，所述光组合系统以该光组合器中的波长敏感部件的劣化降至最低的方式来导向不同波长谱的光。
技术实现思路
一般来讲，本说明书涉及高耐久性光学元件、使用该光学元件的合色器以及使用该合色器的图像投影仪。在一个方面，光学元件包括第一颜色选择型二向色滤光器，其具有第一输入表面且设置为透射垂直于第一输入表面的第一光束；光学元件还包括第二颜色选择型二向色滤光器，其具有第二输入表面且设置为透射垂直于第二输入表面的第二光束。 光学元件还包括反射型偏振器、第一延迟片和第二延迟片，该反射型偏振器设置为以成大约45度角与第一光束和第二光束相交，该第一延迟片设置为面向第一颜色选择型二向色滤光器，并且该第二延迟片设置为面向第二颜色选择型二向色滤光器。反射型偏振器和延迟片设置用于将第一和第二光束的第二偏振态分别转换成该第一和第二光束的第一偏振态。在另一个方面，光学元件包括第一颜色选择型二向色滤光器，其具有第一输入表面且设置为透射垂直于第一输入表面的第一光束。光学元件还包括第二颜色选择型二向色滤光器，其具有第二输入表面且设置为透射垂直于第二输入表面的第二光束。光学元件还包括第一反射型偏振器和第二反射型偏振器，第一反射型偏振器设置为以成大约45度角与第一光束相交，第二反射型偏振器设置为以成大约45度角与第二光束相交。光学元件另外还包括设置为面向第一颜色选择型二向色滤光器的第一延迟片和设置为面向第二颜色选择型二向色滤光器的第二延迟片。第一和第二反射型偏振器以及第一和第二延迟片设置用于将第一和第二光束的第二偏振态分别转换成第一和第二光束的第一偏振态。在另一方面，光学元件包括第一颜色选择型二向色滤光器，其具有第一输入表面且设置为透射垂直于第一输入表面的第一光束；第二颜色选择型二向色滤光器，其具有第二输入表面且设置为透射垂直第二输入表面的第二光束；以及第三颜色选择型二向色滤光器，其具有第三输入表面且设置为透射垂直于第三输入表面的第三光束。光学元件还包括第一反射型偏振器和第二反射型偏振器，该第一反射型偏振器设置为以成大约45度角与第一光束和第二光束相交，该第二反射型偏振器设置为以成大约45度角与第三光束相交。 光学元件还包括反射器，其设置为使得垂直于该反射器的线以成大约45度角与第二反射型偏振器相交。光学元件另外还包括第一、第二、第三和第四延迟片，其设置为分别面向第一、第二和第三颜色选择型二向色滤光器以及反射器中的每一个。第一和第二反射型偏振器以及延迟片设置用于将第一、第二和第三光束的第二偏振态分别转换成第一、第二和第三光束的第一偏振态。在另一方面，光学元件包括第一颜色选择型二向色滤光器，其具有第一输入表面且设置为透射垂直于第一输入表面的第一光束；第二颜色选择型二向色滤光器，其具有第二输入表面且设置为透射垂直第二输入表面的第二光束；以及第三颜色选择型二向色滤光器，其具有第三输入表面且设置为透射垂直于第三输入表面的第三光束。光学元件还包括第一反射型偏振器，其设置为以成大约45度角与第一光束和第二光束相交；第二反射型偏振器，其设置为以成大约45度角与第三光束相交；以及半波长延迟片，其设置在第一反射型偏振器和第二反射型偏振器之间。光学元件另外还包括第一、第二和第三四分之一波长延迟片，其设置为分别面向第一、第二和第三颜色选择型二向色滤光器中的每一个。第一和第二反射型偏振器以及延迟片设置用于将第一、第二和第三光束的第二偏振态分别转换成第一、第二和第三光束的第一偏振态。在另一方面，光学元件包括第一颜色选择型二向色滤光器，其具有第一输入表面且设置为透射垂直于第一输入表面的第一光束；第二颜色选择型二向色滤光器，其具有第二输入表面且设置为透射垂直第二输入表面的第二光束；以及第三颜色选择型二向色滤光器，其具有第三输入表面且设置为透射垂直于第三输入表面的第三光束。光学元件还包括第一反射型偏振器，其设置为以成大约45度角与第一光束和第二光束相交；以及第二反射型偏振器，其设置为以成大约45度角与第三光束相交。光学元件还包括半波长延迟片，其设置为面向第三颜色选择型二向色滤光器且位于第二反射型偏振器的相反侧；以及第一、 第二和第三四分之一波长延迟片，其设置为分别面向第一、第二和第三颜色选择型二向色滤光器中的每一个。在一个实施例中，半波长延迟片改为邻近第二反射型偏振器，并且位于与第三颜色选择型二向色滤光器相反的一侧。第一反射型偏振器以及第一和第二延迟片设置用于将第一和第二光束的第二偏振态分别转换成第一和第二光束的第一偏振态，并且第二反射型偏振器和第三延迟片设置用于将第一、第二和第三光束的第一偏振态分别转换成第一、第二和第三光束的第二偏振态。附图说明整个说明书中都参考了附图，其中类似的附图标记表示类似的元件，并且其中图1是偏振分束器的透视图。图2是具有四分之一波长延迟片的偏振分束器的透视图。图3为具有抛光表面的偏振分束器的俯视示意图。图4a-4b为合色器的俯视示意图。图为合色器的俯视示意图。图6a-6b为合色器的俯视示意图。图7a-7d为合色器的俯视示意图。图8a_8d为合色器的俯视示意图。图9a_9c为合色器的俯视示意图。图10是投影仪的示意图。附图未必按比例绘制。在附图中使用的相同的标号表示相同的部件。然而，应当理解，在给定附图中使用标号指示部件并非意图限制另一个附图中用相同标号标记的部件。 具体实施例方式本文描述的光学元件可以被构造为合色器，该合色器接收不同波长谱的光并且产生包括不同波长谱的光的组合输出光。在一个方面，所接收的输入光为非偏振的，并且组合输出光是在所需状态偏振的。在一个实施例中，将具有非所需偏振态的所接收的光进行再本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种光学元件，包括：第一颜色选择型二向色滤光器，具有第一输入表面且设置为透射垂直于所述第一输入表面的第一光束；第二颜色选择型二向色滤光器，具有第二输入表面且设置为透射垂直于所述第二输入表面的第二光束；反射型偏振器，设置为以成大约４５度角与所述第一光束和所述第二光束相交；第一延迟片，设置为面向所述第一颜色选择型二向色滤光器；和第二延迟片，设置为面向所述第二颜色选择型二向色滤光器，其中所述反射型偏振器和所述延迟片设置用于将所述第一和第二光束的第二偏振态分别转换成所述第一和第二光束的第一偏振态。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁·J·乌德科克，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US
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