投影引擎制造技术

一种投影引擎，具有用于调制第一偏振的光的第一核心，和用于调制第二偏振的光的第二核心，以及用于将来自这些核心的光合并成双偏振已调制输出光束的偏振组合器。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及用于投影显示设备的光学引擎，特别涉及利用颜色转换和/或由其光源产生的光的两种偏振的改进。
技术介绍
图1说明了根据现有技术的光学引擎核心。它包括四个偏振分束器(PBS)101-104和三个空间光调制器(SLM)，以及大量所需要的偏振器和滤波器。PBS典型被构成为由两个棱镜形成的立方形玻璃，该两个棱镜在它们的配合面上具有光学涂层，它反射入射的“S”偏振光并传递入射的“P”偏振光。SLM是多像素的光电子器件，其通过在每一个像素处独立地反射(或者在一些实施例中通过透射)可控数量的光，调制成像到像素的光的强度。SLM的一个实施例是被构成为在硅上液晶(LCOS)微显示。其它实施例可以是被构成为液晶显示器(LCD)，数字镜器件(DMD)，光栅光阀(GLV)，或其它适合的技术。图1的光学引擎核心100接收入射光束Lr，该光束已经被预偏振和预滤波为例如适合用在红-绿-蓝(RGB)色空间中的色带滤波。用符号“Xy”表示颜色(X)和偏振(y)。预偏振的作用是把入射光(Ls)的s偏振反射回到光源(或对于PBS偏振器重新引导其进入吸收器)。GM滤波器用于将绿波段光的偏振态Gp旋转至s偏振态Gs，同时保留蓝波段和红波段的光的偏振Bp、Rp不变。入射光到达第一PBS101，该第一PBS101向上反射Gs分量并且传递入射光的Bp和Rp分量。绿色Gs光到达第二PBS102，该第二PBS102反射Gs光到绿色SLM上，它调制该Gs光以便插入将要显示的图像的绿色分量。在每一方向中一次通过四分之一波片之后，Gs光将被再偏振到Gp，第二PBS102将传递给第四PBS104。Bp和Rp分量从第一PBS被传递到第三PBS103，该第三PBS103传递Bp光通过到蓝色SLM并反射Rp光到红色SLM。在由四分之一波片再偏振之后，蓝色光被反射并且红色光被传递到第四PBS。第四PBS104把绿色光束与红色/蓝色光束重新组合，以形成输出光束。该系统的一个缺点是它要求放弃输入光束的一个偏振。通常，要放弃光源输出的一半。这减少了输出光束的强度和由此的在屏幕上的图像的亮度。附图说明通过下文给出的详细描述并参考本专利技术实施例的附图，可以更全面地理解本专利技术，然而，这并不意味着将本专利技术限制在所描述的具体实施例中，而是仅仅出于解释和理解的目的。图1示出了根据现有技术的光学引擎核心。图2示出了根据本专利技术的一个实施例的投影引擎。图3示出了根据本专利技术的投影引擎的另一个实施例。图4示出了根据本专利技术构成的显示系统。图5示出了根据本专利技术构成的3D显示系统。图6示出了本专利技术的投影引擎的逻辑图。图7-12示出了本专利技术的各种实施例的结构图。具体实施例方式图2说明了根据本专利技术的原理来构成的两核心双偏振投影引擎5的一个实施例。投影引擎包括偏振分离器6，第一光学引擎核心8(核心A)，第二光学引擎核心10(核心B)，和偏振组合器12。在一个实施例中，使用第一平板偏振器建立偏振分离器，分别使用第一和第二PBS32、48建立第一和第二核心，并使用第三PBS13构建偏振组合器。来自光源的输入光14可以被预滤波(借助未示出的常规装置)以基本消除红外线和紫外线，但是光谱的可见部分中的所有光基本上可以保留在输入光束中而不被放弃。因此，输入光束Lr可以包括任意的偏振分量Gr，Rr和Br(未示出)。偏振分离器反射S分量Ls至第一核心并且传递P分量Lp至第二核心。技术人员将理解其它排列是可行的。核心A作为一个完整的、两个面板的系统被说明，意味着将其装配为调制所有的三种颜色。色开关20交替阻挡其中两种颜色中的每一种，并且在一些实施例中可以以至少120Hz的频率转换。在所示的模式中，色开关20转换红色和绿色分量，同时蓝色分量不被转换。为易于说明，被转换的光分量由虚线表示，而未转换的光分量由实线表示。在经过该开关之后，光可以通过一个滤波器并且净化偏振器26、28。本领域的技术人员将很容易的理解，可以选择各种滤波器和偏振器来根据在PBS和SLM中的选择优化光学引擎核心性能。从偏振分离器反射的S偏振光Ls进入第一核心的PBS32，其中由PBS反射未转换(蓝色)分量Bs通过四分之一波片33到达第一SLM34(蓝色SLM)。第一SLM调制该未转换分量以便插入该颜色图像内容并且将其向回反射经过四分之一波片回到PBS。蓝色分量经过四分之一波片的两次通行将其从S转变为P偏振。然后经调制的蓝色光Bp经过PBS传递回偏振组合器12。转换的分量(红色和绿色)Rp，Gp在它们各自的转换期间通过PBS32，经过四分之一波片35，然后到达第二SLM36(红色/绿色SLM)。第二SLM是与该开关相协同，以便在颜色转换期间，调制经该开关传递的光颜色并且插入该颜色图像内容。来自第二SLM的已调制的光被SLM反射，经过四分之一波片进入PBS。红色或绿色光经过四分之一波片的两次通行将它们的偏振从P转变成S，产生Rs和Gs。PBS反射已调制和多路传输的Rs和Gs分量朝向偏振组合器。因此，在任一给定时刻，核心A的输出包括第一颜色(蓝色)的已调制、未转换的分量，和其它颜色(红色或绿色)的其中一个的已调制、转换的分量。该光束可以根据需要经过滤波器和偏振器，如38总体说明的那样。技术人员将理解，可以根据特殊应用的需要来选择色空间、颜色的数量和未转换颜色(如果有的话)的选择，这里描述的特殊颜色等仅仅是为了讲授。回到偏振分离器6处，传递P分量到达第二核心10(核心B)，其中它们通过第二开关22。该开关的工作与核心A的第一开关非常相似。但是，同一颜色不必须是两个核心中的未转换颜色。如图所示，红色在核心B中是未转换颜色，并且经过第二PBS48到达四分之一波片49，然后到达第三SLM50(红色SLM)，该第三SLM50调制红色光。转换的颜色分量(绿色和蓝色)被第二PBS反射，经过四分之一波片51，到达第四SLM52(绿色/蓝色SLM)，该第四SLM52调制该光以便在它们的各自转换期间插入绿色图像内容和蓝色图像内容。已调制的绿色和蓝色光经过PBS以便再结合未调制的红色光。第二核心包括所需要的滤波器和偏振器，通常如42、44，54所述，技术人员将很容易的理解如何选择和放置它们以便满足特殊应用的需要。来自第一和第二核心的已调制的光到达偏振组合器12，这里将它们组合以便作为包含两个偏振的光分量的已调制输出光束16出现。图3说明了两核心双极性投影引擎的另一个实施例，它不同于图2的实施例，其中它使用了三色开关60和62而不是两色开关，并且它在其两个核心的每一个中分别只使用单个SLM66和70。在一些应用中，三色开关和单个SLM通常可以以高于180Hz的频率工作。本领域的技术人员将理解，图2的四平板(四个SLM)的投影引擎和图3的两平板的投影引擎可以组合，产生三平板的投影引擎。在这样的实施例中，一个平板核心可以在一种颜色上以未转换的方式工作，或者对于两种或三种颜色以转换的方式工作。图4说明了使用根据本专利技术讲授的双偏振投影引擎构建的显示系统。显示系统包括一个或多个光源、双偏振投影引擎和显示器件。光源可以是任何适合形式的光源，如本申请所示。例如，光源可以是弧光灯或等离子体灯，激光器，发光二极管等。显示器件可以是任何适合形式的显示器，例如后置或前置投影屏幕，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：偏振分离器；第一偏振分束器，被光耦合至偏振分离器的第一输出光程；Ｍ≥１个第一空间光调制器，被光耦合至第一偏振分束器以便调制Ｎ≥１种颜色的光；第二偏振分束器，被光耦合至偏振分离器的第二输出光程； Ｐ≥１个第二空间光调制器，被光耦合至第二偏振分束器以便接收Ｑ≥１种颜色的光；其中Ｎ种颜色中的至少一种颜色和Ｑ种颜色的至少一种颜色是相同的；和偏振组合器，被光耦合至第一和第二偏振分束器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S鲁特曼，M奥康诺，K萨尔斯曼，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]