CN101162296B - 偏振分光器及使用该偏振分光器的lcos液晶立体投影系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种偏振分光器及使用了该偏振分光器的LCOS液晶立体投影系统。所述偏振分光器由透光的棱镜和棱镜上的偏振分光面构成，该偏振分光器包含有三个偏振分光面，该偏振分光器由四个棱镜或者三个棱镜合成为一体，该偏振分光器结构简单对光利用率好，非偏振光经该偏振分光器后可得到各自纯度较高的S偏振光和P偏振光。本发明所述的LCOS液晶立体投影系统采用了该偏振分光器和由图象信号同步驱动的两块LCOS液晶面板，最终投射给投影镜头的S偏振光和P偏振光分别经过三次过滤和两次过滤，均具有较高的对比度，分别携带有不同图象信息的S偏振光和P偏振光之间的隔离度非常高，本发明投影系统结构紧凑，产生的图象质量和立体显示效果良好。

Description

偏振分光器及使用该偏振分光器的LCOS液晶立体投影系统

技术领域

本发明是关于偏振分光器件及投影显示技术领域，特别关于一种偏振分光器及使用该偏振分光器的立体显示LCOS液晶投影系统。

背景技术

人们对于图象显示品质的追求，已经从过去的二维平面图象转换为三维立体显示图象了，人们追求的目的在于观看高对比度、高清晰度且真实的影像。人类之所以能看到立体的影像，是因为我们的双眼可以各自独立看东西，双眼所观察影像的视角不同而在双眼内产生影像差异，刺激大脑视觉神经后便产生立体效果观看的感觉。基于此，人类广泛开展立体显示技术的研究工作，目前存在四种主流立体显示技术，其原理及实现方法包括分色技术、分光技术、分时技术和光栅技术。

其中需要特别提及的是，投影显示技术在21世纪得到了巨大的发展，广泛应用于电脑显示、投影电视、投影机等，随着三维游戏动画、立体影视显示的需要，立体投影显示技术逐渐成为投影显示的重要研究方向。

用于立体显示的投影系统已经被研究人员开发出来，其基本采用分光技术：让光束通过偏振转换后变为线性偏振光，通过偏振光束分光装置将其分离为不同偏振状态的偏振光，然后经过液晶面板调制，不同偏振状态的偏振光带上不同的图象信息射向投影镜头，观众带上偏振眼镜即可看到立体图象。

现有的立体显示液晶投影系统一般由光源组件、反射式液晶光学引擎和投影透镜等组成，光源组件包括照明光源、准直整形透镜组和滤光器(滤掉不需要的紫外光和红外光)等，用来输出均匀平行的照明光。在常见的反射式液晶光学引擎中，光源输出光被分成红绿蓝三色，分别提供给三个LCOS液晶面板进行调制，最后经调制的三束光被合成后经投影镜头射出形成图象。这种结构的液晶显示系统需使用三个液晶面板，以及其他多个光学器件，成本昂贵。

法国汤姆森特许公司在中国申请的专利CN03803103.5公开了一种立体光引擎体系结构，如图1所示，该投影系统仅使用了二块液晶微显示装置(LCOS)，但同时使用了四个偏振分光器，这样显得结构复杂繁琐，装配调整困难，而且该发明还使用若干滤光片，这些滤光片会浪费掉一部分光，影响光强，该发明成本也并未得到降低。在中国专利CN03137759.9(名称为一种LCOS液晶立体投影光机)也公布了类似的投影显示结构，该专利也使用了两片LCOS液晶面板，四个偏振分光器的分光面构成“米”字形放置，该结构中还使用了多个白光波片对光进行偏振转换，该发明同样结构复杂，而且宽波段的波片导致了光效率低。

法国汤姆森特许公司的另一中国专利CN200380104730.6揭露了高对比度的立体投影系统，具有第一通道(含两块LCOS液晶面板和一个偏振分光器)、第二通道(含两块LCOS液晶面板，一个偏振分光器)，第一通道与第二通道之间设有中继透镜系统实现光传输，第二通道用来对第一通道发出的S偏振光和P偏振光进行二级调制，再次形成S偏振光和P偏振光投射给投影透镜系统显示立体图象，此专利确实能提供高对比度的图象质量，但结构似乎更显复杂，成本更高。

针对上述结构较复杂的立体投影系统，美国专利US7059728和中国专利CN03141689.6均提出了仅使用一个偏振分光器和二个LCOS(硅基液晶)面板的三维投影显示装置，该偏振分光器中含一个偏振分光面，如图2所示，该结构在US0759728的FIG.6中和CN03141689.6的摘要附图中均得到了呈现，这种结构虽然简单紧凑，但实际上是没有立体显示使用价值的，这种结构中的偏振分光器及其他光学器件可以把P偏振光的纯度做得较高，但不可能把S偏振光的纯度做到实际可用的程度，因为目前的镀膜技术还不能满足这种要求。该投影系统产生的P偏振光和S偏振光对比度和隔离度很低，图象显示质量不好，观众难以真正感受到立体显示效果。

从以上所述得知，现阶段所出现的立体显示投影系统要么结构复杂成本昂贵，要么结构稍简单但却不能真正实现好的立体显示效果，而为了满足立体显示的需要，投影系统中不得不配入较多的光学器件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单的偏振分光器，该偏振分光器具有集成功能，对光利用率佳，从该偏振分光器出射的S偏振光和P偏振光有较高的隔离度和对比度，适用于投影系统，特别适合用于立体显示技术。

本发明还提供一种结构紧凑的LCOS液晶立体投影系统，使用了上述的偏振分光器，该投影系统三维显示效果良好，对光源利用率较高，且使用了较少的光学器件，易于装配。

本发明所述的偏振分光器采用以下技术方案：

一种偏振分光器，由透光的棱镜和棱镜上的偏振分光面构成，该偏振分光器至少含有三个偏振分光面：

第一偏振分光面，入射光射在该偏振分光面上分成S偏振光和P偏振光；

第二偏振分光面，从第一偏振分光面出射的S偏振光射入该第二偏振分光面后被反射给第一偏振分光面，然后经该第一偏振分光面再次反射出，所述S偏振光中夹杂的P偏振光先后被第二偏振分光面、第一偏振分光面滤出到该偏振分光器外部；

第三偏振分光面，从第一偏振分光面出射的P偏振光透过该偏振分光面后射出。

其中，所述三个偏振分光面相互平行且与光射入方向均呈45°夹角。

所述偏振分光器的一种结构为：该偏振分光器是由四块棱镜顺序合成为一体的，沿光射入方向分别为第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜和第四棱镜，所述第二偏振分光面设在第一棱镜和第二棱镜之间，第一偏振分光面设在第二棱镜和第三棱镜之间，第三偏振分光面设在第三棱镜和第四棱镜之间。此种结构的偏振分光器可以被合成为表面平整的长方体。

所述偏振分光器的另一种结构为：该偏振分光器是由三块棱镜顺序合成为一体的，沿光射入方向分别为第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜，所述第一偏振分光面设在第一棱镜和第二棱镜之间，第二偏振分光面设在第一棱镜上的和第一偏振分光面相对且平行的表面上，第三偏振分光面设在第二棱镜和第三棱镜之间。

上述偏振分光器的三个偏振分光面上分别镀有均匀一致特性的偏振分光膜层。

本发明的另一种技术方案是：

一种LCOS液晶立体投影系统，包括：输出非偏振光的光源组件，一个将非偏振光转换为偏振光并分成P偏振光和S偏振光的偏振分光器，由图象信号同步驱动的两块LCOS液晶面板，其中，所述P偏振光和S偏振光分别投射给上述两块LCOS液晶面板，经调制反射后再通过所述偏振分光器合成一束光进入投影镜头。

所述偏振分光器含有：

第一偏振分光面，从光源组件输出的非偏振光射入该偏振分光面上分成S偏振光和P偏振光；

第二偏振分光面，从第一偏振分光面出射的S偏振光射入该第二偏振分光面后被反射给第一偏振分光面，然后经该第一偏振分光面再次反射后提供给一LCOS液晶面板，所述S偏振光中夹杂的P偏振光先后被第二偏振分光面、第一偏振分光面滤出到偏振分光器外部。

第三偏振分光面，从第一偏振分光面出射的P偏振光透过该偏振分光面后提供给另一LCOS液晶面板，从所述两块LCOS液晶面板调制反射出的偏振光经该第三偏振分光面合成后提供给投影镜头。

在上述结构基础上，其中，所述第一偏振分光面、第二偏振分光面和第三偏振分光面相互平行且与光射入方向均呈45°夹角。

所述偏振分光器的一种结构方式为：该偏振分光器是由四块棱镜顺序合成为一体的，沿光入射方向分别为第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜和第四棱镜，所述第二偏振分光面设在第一棱镜和第二棱镜之间，第一偏振分光面设在第二棱镜和第三棱镜之间，第三偏振分光面设在第三棱镜和第四棱镜之间。该偏振分光器被合成为表面平整的长方体形状。

所述偏振分光器的一种另结构方式为：所述偏振分光器是由三块棱镜顺序合成为一体的，沿光入射方向分别为第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜，所述第一偏振分光面设在第一棱镜和第二棱镜之间，第二偏振分光面设在第一棱镜上的和第一偏振分光面相对且平行的表面上，第三偏振分光面设在第二棱镜和第三棱镜之间，此种情况下偏振分光器被合成为一个不规则体。

所述第一偏振分光面、第二偏振分光面和第三偏振分光面上分别镀有均匀一致特性的偏振分光膜层。

所述光源组件输出的非偏振光为-8°～+8°的矩形准直白光。

所述的LCOS液晶面板为彩色的硅基液晶面板。

所述两块LCOS液晶面板前分别设置有四分之一波片，可选的，在非偏振光射入所述偏振分光器的路径上设有色温校准片。

根据与现有技术中的立体显示投影系统及其偏振分光装置相比，本发明的优点在于：

1、本发明的偏振分光器中至少含有三个偏振分光面，这三个偏振分光面上镀有均匀一致特性的偏振分光膜层，对光利用率佳，当将该偏振分光器用在液晶投影系统中时，在光束传输过程S偏振光被三次过滤，P偏振光被二次过滤，从该偏振分光器最后出射的S偏振光和P偏振光各自纯度好，S偏振光和P偏振光具有较高的隔离度和对比度，极适于立体投影显示。

2、本发明的立体投影系统中仅使用一个具有良好偏振转换和分离功能的上述偏振分光器，而没有使用滤光片等其他光器件，使得本发明结构简单紧凑，可靠性好。

3、该偏振分光器是一个集成光学器件，能有效减少和消除界面残余反射，其中光源提供的±8°的矩形准直光，也使得本发明对光的利用率更好。

4、偏振分光器由几个棱镜合成为一体的，其中可以由该几个具有规则形状的棱镜合成，使得偏振分光器成为具有平整表面的长方体，此种构造更易于生产装配。

附图说明

图1为中国专利CN03803103.5所述的液晶显示投影系统的结构示意图。

图2为现有技术中使用一个偏振分光器和二个LCOS液晶面板的三维投影显示装置的结构示意图。

图3为本发明所述的偏振分光器的结构截面示意图。

图4为本发明所述偏振分光器的另一种结构的截面示意图。

图5为本发明一种LCOS液晶立体投影系统实施例一的原理示意图。

图6为本发明立体投影系统实施例二的原理示意图。

图7为本发明所述偏振分光器内光束传输的一种光路示意图。

图8为本发明所述偏振分光器的一种结构变化示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明的众多具体细节作进一步的说明。

以往的偏振分光器一般为立方体形状，即由二个三角棱镜胶合而成，在其中间接触面上镀有偏振分光膜层，由该偏振分光膜层形成一个偏振分光面，该偏振分光面可以将非偏振光转换为偏振光并分离出S光和P光，但对光的偏振转换效率不够好，分离出的S光和P光有较低的隔离度。在美国专利US7059728的FIG.8中示出了一种偏振分光器，其实际上由二个偏振分光器合成为一体，其含有相互平行且与光射入方向成45°角的二个偏振分光面，该偏振分光器可以对S光和P光过滤二次，其对光的偏振转换效率较好，但该偏振分光器主要用于单片LCOS投影系统进行平面显示，其损失掉50％的P光。若不增加使用其它将光束换向传输的光学器件，该偏振分光器是不能用作立体投影显示的，因为即使采用双片LCOS，最后被双LCOS调制反射出的S光和P光没有被合成一束光，象素不能对准重合。

请参照图3和图4，为本发明一种结构新颖的偏振分光器，该偏振分光器由透光的棱镜合成一体，该棱镜可以为玻璃棱镜，合成方式可以为胶合或者采用紧固件使棱镜紧密贴合在一起。通过在棱镜表面镀偏振分光膜层，使得本偏振分光器至少含有三个偏振分光面。

图3示出了本发明所述偏振分光器一种结构的沿光束射入方向的横截面示意图，该偏振分光器2包含第一偏振分光面6、第二偏振分光面5和第三偏振分光面7：

第一偏振分光面6，入射光1射在该偏振分光面6上分成S偏振光和P偏振光；

第二偏振分光面5，从第一偏振分光面6出射的S偏振光射入该第二偏振分光面5后被反射给第一偏振分光面6，然后经该第一偏振分光面6再次反射出，所述S偏振光中夹杂的残余P偏振光先后被第二偏振分光面5、第一偏振分光面6滤出到该偏振分光器2外部(如图中虚线所示)；

第三偏振分光面7，从第一偏振分光面6出射的P偏振光透过该偏振分光面7后射出。

以上描述的光路可参考图3中箭头所示意。

其中，上述三个偏振分光面相互平行且与光射入方向均呈45°夹角，该三个偏振分光面分别镀有均匀一致特性的偏振分光膜层，这样可以保证偏振分光的一致性以及简化镀膜工艺。

在本实施例中，该偏振分光器2是由四块棱镜顺序合成为一体的，沿光束1射入方向分别为第一棱镜8、第二棱镜9、第三棱镜10和第四棱镜11，所述第二偏振分光面5设在第一棱镜8和第二棱镜9之间，第一偏振分光面6设在第二棱镜9和第三棱镜10之间，第三偏振分光面7设在第三棱镜10和第四棱镜11之间。在以上结构中，第一棱镜8最好制作成为等边直角三角形棱镜，第二棱镜9最好制作成斜边角为45°的等边梯形棱镜，且该等边梯形的上边长等于前面所述等边直角三角形的斜边长，第三棱镜10最好制作成平行四边形棱镜，且该平行四边形的斜边长等于前面所述等边梯形的下边长，第四棱镜11也被制作成为一个等边直角三角形棱镜，该等边直角三角形的斜边长等于前面所述平行四边形的斜边长，这样偏振分光器2可以被合成为一个表面平整的长方体，结构空间良好，易于生产装配。

上述偏振分光器2中，既可以通过在第二棱镜9的斜面上镀偏振分光膜层形成第一偏振分光面6，也可以在第三棱镜10的斜面上镀偏振分光膜层以形成第一偏振分光面6，同样，第二偏振分光面5既可以设置在第一棱镜8上，也可以设在第二棱镜9上，第三偏振分光面7既可以设置在第三棱镜10上，也可以设在第四棱镜11的斜表面上。

在图3所示的光路中，被第一偏振分光面6分离出的S偏振光经二次反射，即S偏振光从偏振光束中被二次过滤后射出，S偏振光中夹杂的残余P偏振光被去掉至偏振分光器2外部。而被分离出的P偏振光透过第三偏振分光面7后再射出，P偏振光中夹杂的残余S偏振光被过滤掉。此时从该偏振分光器2出射的S偏振光和P偏振光已经各自有较高的纯度，若将该S偏振光和P偏振光再经液晶面板调制反射，则从液晶面板出射的S偏振光和P偏振光具有更高的隔离度，对比度更好，因此本发明的偏振分光器2适合图象显示，特别适用于立体投影显示。

本发明的偏振分光器还可以为另一种结构，如图4所示，该偏振分光器2a仍然含有三个偏振分光面：第一偏振分光面6、第二偏振分光面5和第三偏振分光面7。入射光1经过该偏振分光器2a的光路如前面关于图3中描述的光路完全一致，故在这里不再重述。该三个偏振分光面相互平行且与光束1射入方向均呈45°夹角，该第一偏振分光面6、第二偏振分光面5和第三偏振分光面7的光学特性也与前面所述偏振分光器2a中的一致。

该偏振分光器2a的具体结构为：其由三块棱镜顺序合成为一体，合成方式可以为胶合或者其它机械紧固方式。沿光束1射入方向分别为第一棱镜9a、第二棱镜10a、第三棱镜11a，所述第一偏振分光面6设在第一棱镜9a和第二棱镜10a之间，第二偏振分光面5设在第一棱镜9a上的和第一偏振分光面6相对且平行的表面上，第三偏振分光面7设在第二棱镜10a和第三棱镜11a之间。在这种结构中，第一棱镜9a为斜边角为45°的等边梯形棱镜，第二棱镜10a也为斜边角为45°的等边梯形棱镜，第三棱镜11a为一斜边角为45°，另一斜边角为90°的梯形棱镜，该偏振分光器2a虽然被合成为不规则体形状，但相比图3所示的偏振分光器2来说，其结构尺寸稍小，既可以节省材料，又可以在光学显示系统的应用中节约空间。

上述偏振分光器2a中，既可以通过在第一棱镜9a的梯形下底面上镀偏振分光膜层形成第一偏振分光面6，也可以在第二棱镜10a的梯形下底面上镀偏振分光膜层以形成第一偏振分光面6，第二偏振分光面5只能被设置在第一棱镜9a的梯形上表面，而第三偏振分光面7既可以设置在第二棱镜10a上，也可以设在第三棱镜11a的斜表面上。

由于输入光束1在该偏振分光器2a中的光路与光束1在偏振分光器2中的光路相同，因而最后从该偏振分光器2a出射的S偏振光和P偏振光仍然各自有较高的纯度，对光利用率好，该偏振分光器2a同样特别适用于立体投影显示，当然也适用于二维平面显示。

下面结合附图具体描述本发明的采用了上述偏振分光器的立体显示液晶投影系统。

本发明LCOS液晶立体投影系统实施例一：

请参照图5，该LCOS液晶立体投影系统包括：输出非偏振光束1的光源组件(图中未示出)，一个将非偏振光束1转换为偏振光并分成P偏振光和S偏振光的偏振分光器2，由图象信号同步驱动的两块LCOS液晶面板3和4，其中，最后从偏振分光器2最后出射的P偏振光和S偏振光分别投射给上述两块LCOS液晶面板3和4，经调制反射后再通过所述偏振分光器2合成一束光进入投影镜头12。

所述光源组件一般包括光源、整形匀化透镜系统和聚焦透镜等，光源可以为高压汞灯或LED，或者其它合适的光源以产生适于投影显示的光。在光源后方还可以设置反射镜装置，以提高对光源的利用率。在本实施例中通过设置光源组件以输出发散角范围为-8°～+8°的矩形准直白光。

本发明使用的两块LCOS液晶面板3和4为彩色的硅基液晶面板，在该LCOS液晶面板3和4前分别设有四分之一波片13和14，以调整LCOS液晶面板起偏角保证一致性。另外，该两块LCOS液晶面板3和4由图象信号同步驱动。

在本实施例中投影系统采用了图3所示结构的偏振分光器2，从光源组件输出的非偏振光束1射入该偏振分光器2，在第一偏振分光面6上分成S偏振光和P偏振光后出射，然后S偏振光射入第二偏振分光面5后被反射给第一偏振分光面6，然后经该第一偏振分光面6再次反射后提供给LCOS液晶面板3，所述S偏振光中夹杂的P偏振光先后被第二偏振分光面5、第一偏振分光面6滤出到偏振分光器2外部(见图5中虚线所示意)。从第一偏振分光面6出射的P偏振光透过第三偏振分光面7后提供给LCOS液晶面板4。

LCOS液晶面板3对S偏振光进行调制，S偏振光转换为P偏振光并被赋予图象信息。从LCOS液晶面板3出射的P偏振光先后经第一偏振分光面6、第三偏振分光面7透射出去，提供给投影镜头12。

LCOS液晶面板4对接收的P偏振光进行调制，P偏振光转换为S偏振光并被赋予图象信息。从LCOS液晶面板4出射的S偏振光经第三偏振分光面7反射后提供给投影镜头12。

投影镜头12接收的携带有图象信息的P偏振光和S偏振光被合为一束光，在其显示时，若LCOS液晶面板3和4被同一图象信号驱动时，观众便可以看到画质良好的平面影像。当本发明的LCOS液晶面板3和4被来自同一景象而不同视角的不同图象信号同步驱动时，观众便可以看到真实的立体图象。

本实施例的立体显示投影系统中，对输入的非偏振光束1利用率良好。S偏振光在光路传输中经三次反射，S偏振光中夹杂的残余P偏振光被滤出到偏振分光器2外部，夹杂的P偏振光经三次衰减，很容易达到万分之几的对比度，即S光的纯度很高。对于P偏振光，其也经偏振分光面二次过滤，夹杂的S偏振光可达几万分之一，P偏振光同样有很高的纯度。最后提供给投影镜头12的P偏振光和S偏振光之间具有很好的隔离度，高度30db以上或者更高，立体显示效果良好。

本发明的立体投影系统中仅使用一个具有良好偏振转换和分离功能的上述偏振分光器2，而没有使用滤光片等其他光学器件，使得本发明对光的利用率高，结构紧凑可靠性好，易于装配调整。另外该偏振分光器2是一个集成光学器件，能有效减少和消除界面残余反射，在投影系统中去除了绝大部分可以产生施尾现象的光振荡面。可选的，在非偏振光束1射入所述偏振分光器2的路径上设置色温校准片(图中未示出)，用于光偏黄偏红调整。本发明所显示的影像具有优良的画质和对比度。

实施例二：

请参照图6，本发明的立体显示液晶投影系统采用了如图4所示结构的偏振分光器2a，该立体显示液晶投影系统的其它组成部件与前面所描述的实施例一中的完全相同。该偏振分光器2a含三个偏振分光面：第二偏振分光面5、第一偏振分光面6和第三偏振分光面7，其具体结构在前面已经给予描述。

光源组件(图中未示出)提供±8°的矩形准直白光1射入该偏振分光器2a，入射光束1在第一偏振分光面6上分出S偏振光和P偏振光，然后S偏振光射入第二偏振分光面5后被反射给第一偏振分光面6，然后经该第一偏振分光面6再次反射后提供给LCOS液晶面板3，所述S偏振光中夹杂的P偏振光先后被第二偏振分光面5、第一偏振分光面6滤出到偏振分光器2a外部(见图6中虚线所示意)。从第一偏振分光面6出射的P偏振光透过第三偏振分光面7后提供给LCOS液晶面板4。

LCOS液晶面板3对S偏振光进行调制，S偏振光转换为P偏振光并被赋予图象信息。从LCOS液晶面板3出射的P偏振光先后经第一偏振分光面6、第三偏振分光面7透射出去，提供给投影镜头12。

LCOS液晶面板4对接收的P偏振光进行调制，P偏振光转换为S偏振光并被赋予图象信息。从LCOS液晶面板4出射的S偏振光经第三偏振分光面7反射后提供给投影镜头12。投影镜头12接收的携带有图象信息的P偏振光和S偏振光被合为一束光。

在投影显示系统中必须要保证的是：P偏振光的光路和S偏振光的光路各自的光程要相等，这样才能实现同步显示，即P偏振光象素和S偏振光象素对准。通过调整偏振分光器2a的尺寸大小来保证S光和P光等光程，例如调整第三棱镜11a沿光束射入方向的厚度。

当本发明的LCOS液晶面板3和4被来自同一景象而不同视角的不同图象信号同步驱动时，在投影镜头12投射影像时，观众便可以看到具有真实立体效果的图象。本发明同样可进行二维平面显示切换，即LCOS液晶面板3和4受同一图象信号驱动时。

同前面所述实施例一中的LCOS液晶立体投影系统一样，本实施例对光束1利用率良好。S偏振光在光路传输中经三次反射，S偏振光中夹杂的残余P偏振光被滤出到偏振分光器2a外部，夹杂的P偏振光经三次衰减，很容易达到万分之几的对比度，即S光的纯度很高。对于P偏振光，其也经偏振分光面二次过滤，夹杂的S偏振光可达几万分之一，P偏振光同样有很高的纯度。最后提供给投影镜头12的P偏振光和S偏振光之间具有很好的隔离度，高度30db以上，本实施例投影系统立体显示效果良好。

虽然在前面已经综述了本发明的若干细节，但所述的偏振分光器及应用其的投影显示系统并不局限于以上各附图和实施方式所示意，下面对此做举例说明：

请参照图7，偏振分光器2内的光路并不同于图3和图4中描绘的光路，入射光1在该偏振分光器2内分成S偏振光和P偏振光后，其中S偏振光在两偏振分光面之间进行了往复的多次反射(至少二次)，最后被发射出去的S偏振光纯度极高。在实际应用中，所需要对偏振光纯化次数的多少取决于最终显示时亮度和纯度的平衡。显然也可以在图4所示结构的偏振分光器2a中实现这种光路。该种光路的偏振分光器适用于投影系统中，特别适合于对隔离度高要求的立体显示系统。

可对本发明的偏振分光器做一些修改性的变化，如图8所示，在偏振分光器2中后续增加一个偏振分光面，这时偏振分光器2含有四个互相平行的偏振分光面。光束1射入该偏振分光器2后，所得到的P偏振光经过三个偏振分光面透射出去，P偏振光被三次过滤纯化。这种结构的偏振分光器2虽然不适合用于立体显示(由于S偏振光和P偏振光最后没有被合成)，但适合用于平面显示，或者仅仅为得到高纯度的P偏振光。当然，在这种偏振分光器2中还可以继续增加偏振分光面以不断提高偏振光的纯度。

以上具体实施方式仅用来诠释本发明的创造精神，而不是对本发明的实施范围加以限制，例如本发明所述的偏振分光器可以使用在其它的显示系统之中。本领域的技术人员应当理解：可以进行不脱离本发明精神的任何修改或局部替换，如可以对本发明偏振分光器的形状尺寸或者增加光学器件合成等做一些变化性的设计，或对本发明的LCOS液晶立体投影系统做些增减光学零部件的变化。这些变化均应涵盖在本发明的权利要求保护范围当中。

Claims (16)

1.一种偏振分光器，由透光的棱镜和棱镜上的偏振分光面构成，其特征在于：该偏振分光器至少含有三个偏振分光面：

第一偏振分光面，入射光射在该偏振分光面上分成S偏振光和P偏振光；

第二偏振分光面，从第一偏振分光面出射的S偏振光射入该第二偏振分光面后被反射给第一偏振分光面，然后经该第一偏振分光面再次反射出，所述S偏振光中夹杂的P偏振光先后被第二偏振分光面、第一偏振分光面滤出到该偏振分光器外部；

第三偏振分光面，从第一偏振分光面出射的P偏振光透过该偏振分光面后射出。

2.根据权利要求1所述的一种偏振分光器，其特征在于：所述三个偏振分光面相互平行且与光射入方向均呈45°夹角。

3.根据权利要求1或2所述的一种偏振分光器，其特征在于：所述偏振分光器是由四块棱镜顺序合成为一体的，沿光射入方向分别为第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜和第四棱镜，所述第二偏振分光面设在第一棱镜和第二棱镜之间，第一偏振分光面设在第二棱镜和第三棱镜之间，第三偏振分光面设在第三棱镜和第四棱镜之间。

4.根据权利要求3所述的一种偏振分光器，其特征在于：所述偏振分光器为长方体形状。

5.根据权利要求1或2所述的一种偏振分光器，其特征在于：所述偏振分光器是由三块棱镜顺序合成为一体的，沿光射入方向分别为第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜，所述第一偏振分光面设在第一棱镜和第二棱镜之间，第二偏振分光面设在第一棱镜上的和第一偏振分光面相对且平行的表面上，第三偏振分光面设在第二棱镜和第三棱镜之间。

6.根据权利要求1或2所述的一种偏振分光器，其特征在于：所述三个偏振分光面上分别镀有均匀一致特性的偏振分光膜层。

7.一种LCOS液晶立体投影系统，包括：

输出非偏振光的光源组件；

一个将非偏振光转换为偏振光并分成P偏振光和S偏振光的偏振分光器；

由图象信号同步驱动的两块LCOS液晶面板；

其中，所述P偏振光和S偏振光分别投射给上述两块LCOS液晶面板，经调制反射后再通过所述偏振分光器合成一束光进入投影镜头；

其特征在于：所述偏振分光器含有：

第一偏振分光面，从光源组件输出的非偏振光射入该偏振分光面上分成S偏振光和P偏振光；

第二偏振分光面，从第一偏振分光面出射的S偏振光射入该第二偏振分光面后被反射给第一偏振分光面，然后经该第一偏振分光面再次反射后提供给一LCOS液晶面板，所述S偏振光中夹杂的P偏振光先后被第二偏振分光面、第一偏振分光面滤出到偏振分光器外部，

第三偏振分光面，从第一偏振分光面出射的P偏振光透过该偏振分光面后提供给另一LCOS液晶面板，从所述两块LCOS液晶面板调制反射出的偏振光经该第三偏振分光面合成后提供给投影镜头。

8.根据权利要求7所述的一种LCOS液晶立体投影系统，其特征在于：所述第一偏振分光面、第二偏振分光面和第三偏振分光面相互平行且与光射入方向均呈45°夹角。

9.根据权利要求7或8所述的一种LCOS液晶立体投影系统，其特征在于：所述偏振分光器是由四块棱镜顺序合成为一体的，沿光入射方向分别为第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜和第四棱镜，所述第二偏振分光面设在第一棱镜和第二棱镜之间，第一偏振分光面设在第二棱镜和第三棱镜之间，第三偏振分光面设在第三棱镜和第四棱镜之间。

10.根据权利要求9任意一项所述的一种LCOS液晶立体投影系统，其特征在于：所述偏振分光器为长方体形状。

11.根据权利要求7或8所述的一种LCOS液晶立体投影系统，其特征在于：所述偏振分光器是由三块棱镜顺序合成为一体的，沿光入射方向分别为第一棱镜、第二棱镜、第三棱镜，所述第一偏振分光面设在第一棱镜和第二棱镜之间，第二偏振分光面设在第一棱镜上的和第一偏振分光面相对且平行的表面上，第三偏振分光面设在第二棱镜和第三棱镜之间。

12.根据权利要求7或8所述的一种LCOS液晶立体投影系统，其特征在于：所述第一偏振分光面、第二偏振分光面和第三偏振分光面上分别镀有均匀一致特性的偏振分光膜层。

13.根据权利要求7所述的一种LCOS液晶立体投影系统，其特征在于：所述光源组件输出的非偏振光为-8°～+8°的矩形准直白光。

14.根据权利要求7所述的一种LCOS液晶立体投影系统，其特征在于：所述LCOS液晶面板为彩色的硅基液晶面板。

15.根据权利要求7或14所述的一种LCOS液晶立体投影系统，其特征在于：所述两块LCOS液晶面板前分别设置有四分之一波片。

16.根据权利要求7所述的一种LCOS液晶立体投影系统，其特征在于：在非偏振光射入所述偏振分光器的路径上设有色温校准片。

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