反射式光阀显像系统技术方案

一种反射式光阀显像系统，包括一棱镜模块，含有两外表面及一侧表面，内部介于两外表面间具有倾斜的两相邻切面；一金属线栅偏光器，设在靠侧表面的一切面上；一反射式光阀，设在靠金属线栅偏光器的外表面附近；以及一透镜组，设在另一外表面附近。由偏光片预先极化照明光束形成所需极性光束，令均一极性照明光束射入棱镜模块，经全反射后入射至金属线栅偏光器，由金属线栅偏光器完全反射各种入射角度的极性光束，照射至反射式光阀，经光阀调变后再投射至透镜组，形成图像。本发明专利技术可避免斜向入射的极化分离损失，增加系统图像的对比，并使显像系统空间配置更具弹性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种显像系统，特别是涉及一种使用棱镜模块的反射式光阀显像系统。
技术介绍
现有显像系统为了配合光阀对特定极性光束的需求，预先将照明光束形成单一极性光束，再以单一极性照射光束照射至光阀，以提高显像画面的质量。如图1所示，现有显像系统10使用一极性偏光器11(polarizing beamsplitter，PBS)作为极化照明光束的手段，该极性偏光器11由两个直角柱状棱镜111、112的斜边相互粘结形成方形剖面棱镜，并在该粘结斜边表面上设一极性分离镀层113(polarization splitting coating)，通过极性分离镀层113选择性反射特定极性光束的特性，进行极化光束。当混含P极性(平行于图1的纸面)及S极性(垂直于图1的纸面)的照明光束12，照射设于极性偏光器11一侧的偏光片15(Polarizer)，仅让S极性照明光束12穿过，并投射进入直角柱状棱镜111，再斜向入射至极性分离镀层111，S极光束被反射，转向由直角柱状棱镜111另一边穿出，并投射至邻近LCOS反射式光阀13(Liquid CrystalOn Silicon)，由反射式光阀改变极性，即由S极性改变为P极性，调变后形成一具有图像信息的光束，经LCOS反射式光阀13反射后，又由直角柱状棱镜111同一边射入极性偏光器11，再入射至极性分离镀层113，极性分离镀层113让P极光束直接穿过，进入直角柱状棱镜112，并入射至透镜组14，形成一图像。由于传统极性偏光器具有角度相依性(angular dependence)，即传统极性偏光器对于各种斜向角度入射的光束(skew rays)，会因方向不同而产生偏极性不同的光束，造成部分极性光束转换的损失，形成严重的对比度不均匀及对比度偏低的问题。因此现有显像系统10构件配置时，将受限于极性分离镀层113相对于入射照明光束及光阀反射光的偏极角度特性分布，一般仅应用于光束发散角较小(即光圈F/#较大)的光学系统中，因而降低光学系统的亮度输出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种反射式光阀显像系统，可减少照明光束斜向入射损失，以提高入射照明光束极化分离效果，增加画面的对比。本专利技术的另一目的在于提供一种反射式光阀显像系统，使构件间配置降低限制，增加配置弹性，并缩减背焦距离。本专利技术的目的是这样实现的，即提供一种反射式光阀显像系统，包括一棱镜模块，含有两外表面及一侧表面，内部介于两外表面间具有倾斜的两相邻切面；一金属线栅偏光器，设在靠该侧表面的前述的一切面上；一反射式光阀，设在前述靠金属线栅偏光器的外表面附近；以及一透镜组，设在前述另一外表面附近。本专利技术还提供一种棱镜模块，为一柱状棱镜包括两外表面；一侧表面，位于两外表面一侧；两切面，相邻位于棱镜模块内部，倾斜介于两外表面间；以及一金属线栅偏光器，设于靠该侧表面的前述一切面上。本专利技术还提供一种使用上述的棱镜模块的反射式光阀显像系统，包括一合光棱镜，为一块状棱镜，含有同一水平的四个表面；三棱镜模块，分别以一外表面面对并设于前述四个表面中三个表面邻近；一透镜组，设于前述四个表面中一个表面附近；三反射式光阀，分别设于三棱镜模块的另一外表面邻近；以及三光束，分别投射并经三棱镜模块，反射至三反射式光阀。进一步说明，本专利技术由一偏光片预先极化照明光束形成所需极性光束，令均一极性照明光束射入棱镜模块，棱镜模块具有两实质平行的外表面，以及跨两外表面对角边的金属线栅偏光器，使入射至棱镜模块内照明光束经全反射后，投射于金属线栅偏光器上，由金属线栅偏光器完全反射各种入射角度的极性光束，照射至反射式光阀，再经光阀调变后反射至透镜组，形成图像。附图说明图1为现有显像系统的光路径示意图；图2为本专利技术第一实施例显像系统光路径的示意图；图3为本专利技术第二实施例显像系统光路径的示意图；图4为本专利技术第三实施例显像系统光路径的示意图；图5为本专利技术第四实施例显像系统的外观图。具体实施例方式请参阅图2，为本专利技术第一实施例的显像系统20，包括一偏光片21、一具有金属线栅偏光器23(Wire-Grid Polarizer)的棱镜模块22、反射式光阀24及透镜组25。主要通过偏光片21及金属线栅偏光器23，将照明光束26极化成所需极性光束，入射至反射式光阀24，再反射至透镜组25，形成图像。其中，显像系统20的棱镜模块22为一柱状棱镜，具有两实质平行的外表面221及222，一侧表面223不平行于外表面221及222，棱镜模块22内部具有跨两外表面221、222两对角边的切面224、225，该两切面224、225实质相互平行，并间隔一微小的间隙226，其中近外表面221的切面224上，设一金属线栅线偏光器23，通过间隙226防止损坏金属线栅偏光器23。此外，反射式光阀24实质平行设于外表面221附近，而透镜组25的底部则实质平行设于外表面222附近，一偏光片21实质平行设于侧表面223外侧附近，构成本专利技术的显像系统20。本专利技术的显像系统20，由一混含P极及S极的照明光束26，从棱镜模块22侧表面223方向，以垂直方向照射至偏光片21，经过偏光片21预先极化作用，使照明光束穿过偏光片21，形成均一S极照明光束，接着进入侧表面223，通过适当选择外表面221及侧表面223的夹角θ，使照明光束26能以大于全反射临界角的较大角度，照射至外表面221，使照明光束26形成全反射，接着反射至金属线栅偏光器23，利用由金属线栅偏光器23无角度相依性，即各种不同角度入射所有光束，金属线栅偏光器23会反射特定方向极性照明光束，以及让垂直该特定方向极性照明光束穿透金属线栅偏光器23，将S极光束反射以实质垂直穿出外表面221，以避免光束反射损失，接着照射至反射式光阀24，经过反射式光阀24调变后，形成一具有图像信息的P极光束261，由反射式光阀24反射，再以近垂直穿过外表面221进入棱镜模块22，入射至金属线栅偏光器23，以P极光束261穿过金属线栅偏光器23，进入间隙226，由于间隙226间隔极小，对光路径影响很小，因此P极光束261约以相同方向前进，穿过邻接切面225，再近垂直穿过外表面222离开棱镜模块22，最后入射至透镜组25，形成一图像。由于本专利技术第一实施例的显像系统20，通过偏光片21，预先极化照明光束26成所需极性光束，并适当选择照明光束26照射至外表面221的角度，令均一S极性照明光束26全反射后，入射至金属线栅偏光器23，且由于金属线栅偏光器23可完全反射各种入射角度的S极性光束，可避免斜向入射的极化分离损失，增加系统20的对比，也可以金属线栅偏光器23较大倾斜范围的角度α，约在15-40度间，使显像系统配置更具弹性。如图3所示，其为本专利技术第二实施例的显像系统30，其中棱镜模块32为一柱状棱镜，具有两实质平行的外表面321及322，一侧表面323分别垂直于外表面321及322，棱镜模块32内部具有跨两外表面321、322两对角边的切面324、325，切面324及外表面321的夹角α角，约在22.5度，该两切面324、325实质相互平行，并间隔一微小的间隙326，其中近外表面321的切面324上，设一金属线栅线偏光器33，通过间隙326防止损坏金属线栅偏光器33。此外，反射式光阀34本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反射式光阀显像系统，包括： 一棱镜模块，含有两外表面及一侧表面，内部介于两外表面间具有倾斜的两相邻切面； 一金属线栅偏光器，设在靠该侧表面的前述的一切面上； 一反射式光阀，设在前述靠金属线栅偏光器的外表面附近；以及 一透镜组，设在前述另一外表面附近。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕和，
申请(专利权)人：扬明光学股份有限公司，吕和，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]