蝇眼积分器偏振转换器制造技术

本发明专利技术整体上涉及一种光学元件、包括所述光学元件的光投影仪以及包括所述光学元件的图像投影仪。具体地讲，所述光学元件通过用小透镜阵列，例如“蝇眼阵列”(FEA)匀化光来提高光的均匀度。第一FEA被设置为在非偏振组合光被转换为单一偏振态之前拦截并会聚所述光，第二FEA被设置为拦截并发散具有单一偏振态的会聚光。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蝇眼积分器偏振转换器相关专利串请本专利申请涉及以引用方式并入的下述美国专利申请“CompactOpticalIntegrator”，美国序列号为61/292574 (代理人案卷号65902US002)，提交于2010年I月6日;以及“Compact Illuminator”(代理人案卷号66360US002)和“Polarized ProjectionIlluminator”(代理人案卷号66249US002)，其均与本文同一日提交。
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，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(DMM)阵列中进行影像反射的白光，该数字微反射镜阵列例如为用于德州仪器(TexasInstruments)的数字光处理器(DLP’显示器中的阵列。在DLP￥显示器中，数字微镜阵列内的各反射镜表示投影图像的各像素。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镜阵列的光进行反射，从而使得反射的白光经过滤来投影与像素对应的颜色。数字微反射镜阵列然后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。数字微镜投影系统需要较少的像素化阵列部件，这可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消散)的同时需要保持足够的输出亮度水平。需要以更高效率组合多个彩色光的光组合系统，以提供具有足够亮度水平的输出光，而不会使光源的功耗过大。此类电子投影仪通常包括用于光学均化光束以提高投影于屏幕上的光的亮度和色均匀度的器件。两种常用的器件为积分隧道和蝇眼匀化器。蝇眼匀化器可非常紧凑，并且为此成为常用器件。积分隧道可在均化上效率更高，但中空通道总体上需要通常为高度或宽度(取较大者)的5倍的长度。实心通道通常由于折射效应(effects of refraction)而比中空隧道长。微型投影仪(Pico and pocket projectors)对光积分器或勻化器的可用空间有限。然而，来自这些投影仪(诸如合色器和偏振转换器)中使用的光学器件的有效和均匀光输出可能需要紧凑和有效的积分器。
技术实现思路
本专利技术通常涉及一种光学元件、包括该光学元件的光投影仪以及包括该光学元件的图像投影仪。具体地讲，所述光学元件通过用小透镜阵列，例如“蝇眼阵列”(FEA)匀化光来提高光均匀度。在一个方面，本专利技术提供一种光学元件，其包括具有第一多个透镜的第一小透镜阵列，所述透镜被设置为接收非偏振光并输出会聚非偏振光。光学元件还包括偏振转换器，其被设置为接收所述会聚非偏振光并输出会聚偏振光。光学元件还包括具有第二多个透镜的第二小透镜阵列，所述透镜被设置为接收所述会聚偏振光并输出发散偏振光。与所述第一多个透镜中的第一透镜的光轴重合的非偏振光线穿过所述偏振转换器，并变成第一偏振光线和第二偏振光线，并且所述第一偏振光线与所述第二多个透镜中的第二透镜的光轴重合，并且所述第二偏振光线与所述第二多个透镜中的第三透镜的光轴重合。在另一方面,本专利技术提供一种光投影仪,其包括第一非偏振光源和第二非偏振光源、被设置为输出来自所述第一非偏振光源和所述第二非偏振光源的组合非偏振光的合色器、以及光学元件。所述光学元件包括具有第一多个透镜的第一小透镜阵列，所述透镜被设置为接收所述组合非偏振光并输出会聚非偏振光；偏振转换器，其被设置为接收所述会聚非偏振光并输出会聚偏振光；具有第二多个透镜的第二小透镜阵列，所述透镜被设置为接收所述会聚偏振光并输出发散偏振光。与所述第一多个透镜中的第一透镜的光轴重合的非偏振光线穿过所述偏振转换器，并变成第一偏振光线和第二偏振光线，并且所述第一偏 振光线与所述第二多个透镜中的第二透镜的光轴重合，并且所述第二偏振光线与所述第二多个透镜中的第三透镜的光轴重合。在另一方面，本专利技术提供一种图像投影仪，其包括包括第一非偏振光源和第二非偏振光源、被设置为输出来自所述第一非偏振光源和所述第二非偏振光源的组合非偏振光的合色器、光学元件、被设置为将图像赋予所述发散偏振光的空间光调制器、以及投影光学器件。所述光学元件包括具有第一多个透镜的第一小透镜阵列，所述透镜被设置为接收所述组合非偏振光并输出会聚非偏振光；偏振转换器，其被设置为接收所述会聚非偏振光并输出会聚偏振光；具有第二多个透镜的第二小透镜阵列，所述透镜被设置为接收所述会聚偏振光并输出发散偏振光。与所述第一多个透镜中的第一透镜的光轴重合的非偏振光线穿过所述偏振转换器，并变成第一偏振光线和第二偏振光线，并且所述第一偏振光线与所述第二多个透镜中的第二透镜的光轴重合，并且所述第二偏振光线与所述第二多个透镜中的第三透镜的光轴重合。上述
技术实现思路
并非意图描述本专利技术的每个公开实施例或每种实施方案。以下附图和具体实施方式更具体地举例说明了示例性实施例。附图说明整个说明书中都参考了附图，在附图中，类似的附图标号表示类似的元件，并且其中图I示出图像投影仪的示意图；图2示出光学元件的横截面示意图；图3示出光学元件的横截面示意图；图4示出光学元件的横截面示意图；和图5示出偏振转换器的横截面示意图。附图未必按比例绘制。附图中所使用的类似标号是指类似部件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的部件并非意图限制另一附图中使用相同标号标记的部件。具体实施例方式本专利技术整体涉及图像投影仪，具体地讲，涉及通过用小透镜阵列，例如“蝇眼阵列”(FEA)匀化光来提高光均匀度的图像投影仪。在一个具体实施例中，用于图像投影仪的照明器包括光源，其中发射的非偏振光被引导到透镜阵列中，所述透镜阵列将所述光聚焦。所述光可在至少一个轴线上聚焦，来自小透镜阵列的会聚光束被传输到偏振转换器中。偏振转换器将光分离到两个路径中，每一路径一种偏振态。两个偏振态中每一个的路径长度近似相等，会聚光束到达靠近第二透镜阵列的焦点。第二透镜阵列可使得光束发散，然后光束被引导以(例如)利用赋予光束图像的空间光调制器以及在屏幕上显示图像的投影光学器件来进一步处理。在一些情况下，光学投影仪使用非偏振光源(例如，发光二极管(LED)或放电灯)、偏振选择元件、第一偏振空间调制器和第二偏振选择元件。由于第一偏振选择元件阻隔从非偏振光源发射的50%的光，偏振选择型投影仪的效率常常会低于非偏振装置。增大偏振选择型投影仪的效率的一种技术是在光源和第一偏振选择元件之间增·加偏振转换器。通常有两种方式来设计本领域中所用的偏振转换器。第一种方式是将从光源发射的光部分准直，使部分准直的光束穿过透镜阵列，并将偏振转换器阵列定位于每一焦点处。偏振转换器通常具有偏振分束器，其具有偏振选择型倾斜膜(例如，麦克尼尔偏振本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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，贠智省，程晓辉，陈金良，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
国别省市：