CN101419341B - 偏振光转换器及具有该偏振光转换器的投影系统 - Google Patents
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Abstract
一种偏振光转换器,其用于使入射光转换为同一个偏振方向的偏振光。偏振光转换器包括一个第一玻璃基板与一个第二玻璃基板,第一玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第一偏振分光镀膜斜面,第二玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第二偏振分光镀膜斜面。第一玻璃基板与第二玻璃基板之间具有一个定位面及一个第一连接面,定位面与第一连接面位于同一平面。第二玻璃基板通过第一连接面与第一玻璃基板相连接。利用位于偏振光转换器的第一玻璃基板与第二玻璃基板间相连的表面所形成的定位面进行定位,定位面即位于偏振光转换器靠近中间位置,从而保证偏振光转换器中心定位准确,提高了偏振光转换器的通光效率。本发明还提供了一种具有所述偏振光转换器的投影系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学元件,尤其涉及一种应用于液晶投影机的偏振光转换器及具有该偏振光转换器的投影系统。
背景技术
投影系统中一般利用偏振光转换器(Polarization ConversionSystem,PCS)对光路方向进行偏振转换,偏振光转换器包括一个玻璃基板,玻璃基板内形成有与玻璃基板表面呈一定方向倾斜的(一般倾斜45度)偏振分光(Polarization Bean,PB)镀膜。偏振光转换器分为对称式和非对称式两种,一般利用玻璃基板四侧雾面进行定位,使PB镀膜斜面正确对位到入射光的位置。非对称式偏振光转换器在制作时容易一体成型,在中心定位要求较高时也不会影响非对称式偏振光转换器的中心定位准确性。
然而,在对称式偏振光转换器中,一般利用两个玻璃基板粘贴形成,两个玻璃基板内的偏振分光镀膜轴为对称设置,若仍然依靠玻璃基板外围的四侧雾面来进行定位,在中心定位要求较高时,对称式偏振光转换器无法保证PB镀膜斜面正确对位到入射光的位置。因此四侧雾面对位的准确度非常不稳定。若PB镀膜斜面与入射光对位不良,将严重影响通光效率。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种定位准确的偏振光转换器及具有该偏振光转换器的投影系统。
一种偏振光转换器,其用于使入射光转换为同一个偏振方向的偏振光。所述偏振光转换器包括一个第一玻璃基板与一个第二玻璃基板。所述第一玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第一偏振分光镀膜斜面,所述第二玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第二偏振分光镀膜斜面。所述第一玻璃基板沿平行所述第一偏振分光镀膜斜面的方向的宽度大于所述第二玻璃基板沿平行所述第二偏振分光镀膜斜面的方向的宽度。所述第一玻璃基板包括一个定位面及一个第一连接面,所述定位面与所述第一连接面位于同一平面。所述定位面包括一个第一定位面及一个第二定位面,所述第一定位面与所述第二定位面沿所述第一连接面中心轴对称。所述第二玻璃基板通过所述第一连接面与所述第一玻璃基板相连接。所述第一定位面和第二定位面用于使所述多个第一偏振分光镀膜斜面及所述多个第二偏振分光镀膜斜面准确对位到入射光的位置。
一种偏振光转换器,其用于使入射光转换为同一个偏振方向的偏振光。所述偏振光转换器包括一个第一玻璃基板、一个第二玻璃基板及一个棱镜。所述第一玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第一偏振分光镀膜斜面,所述第二玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第二偏振分光镀膜斜面。所述第一玻璃基板沿平行所述第一偏振分光镀膜斜面的方向的宽度大于所述第二玻璃基板沿平行所述第二偏振分光镀膜斜面的方向的宽度。所述第一玻璃基板包括一个第一定位面、一个第二定位面及一个第一连接面。所述第一定位面、第二定位面及第一连接面位于同一平面,且所述第一定位面与所述第二定位面沿所述第一连接面中心轴对称。所述第二玻璃基板包括一个第三定位面、一个第四定位面及一个第二连接面。所述第三定位面、第四定位面及第二连接面位于同一平面,且所述第三定位面及第四定位面沿所述第二连接面轴对称设置。所述棱镜设于所述第一连接面与所述第二连接面之间以将第一玻璃基板与第二玻璃基板连接。所述第一定位面与所述第二定位面以及所述第三定位面与所述第四定位面分别用于使所述多个第一偏振分光镀膜斜面及所述多个第二偏振分光镀膜斜面准确对位到入射光的位置。
一种投影系统,其包括一个光源及一个偏振光转换器。所述偏振光转换器包括一个第一玻璃基板与一个第二玻璃基板。所述第一玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第一偏振分光镀膜斜面,所述第二玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第二偏振分光镀膜斜面。所述第一玻璃基板沿平行所述第一偏振分光镀膜斜面的方向的宽度大于所述第二玻璃基板沿平行所述第二偏振分光镀膜斜面的方向的宽度。所述第一玻璃基板包括一个定位面及一个第一连接面,所述定位面与所述第一连接面位于同一平面。所述定位面包括一个第一定位面及一个第二定位面,所述第一定位面与所述第二定位面沿所述第一连接面中心轴对称。所述第一玻璃基板通过所述第一连接面与所述第二玻璃基板相连接。所述第一定位面和第二定位面用于使所述多个第一偏振分光镀膜斜面及所述多个第二偏振分光镀膜斜面准确对位到入射光的位置。光源的光线经所述偏振光转换器的多个第一偏振分光镀膜斜面及多个第二偏振分光镀膜斜面后转换为同一个偏振方向的偏振光。
一种投影系统,其包括一个光源及一个偏振光转换器。所述偏振光转换器包括一个第一玻璃基板、一个第二玻璃基板及一个棱镜。所述第一玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第一偏振分光镀膜斜面,所述第二玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第二偏振分光镀膜斜面。所述第一玻璃基板沿平行所述第一偏振分光镀膜斜面的方向的宽度大于所述第二玻璃基板沿平行所述第二偏振分光镀膜斜面的方向的宽度。所述第一玻璃基板包括一个第一定位面、一个第二定位面及一个第一连接面。所述第一定位面、第二定位面及第一连接面位于同一平面,且所述第一定位面与所述第二定位面沿所述第一连接面中心轴对称。所述第二玻璃基板包括一个第三定位面、一个第四定位面及一个第二连接面。所述第三定位面、第四定位面及第二连接面位于同一平面,且所述第三定位面及第四定位面沿所述第二连接面轴对称设置。所述棱镜设于所述第一连接面与所述第二连接面之间以将第一玻璃基板与第二玻璃基板连接。所述第一定位面与所述第二定位面以及所述第三定位面与所述第四定位面分别用于使所述多个第一偏振分光镀膜斜面及所述多个第二偏振分光镀膜斜面准确对位到入射光的位置。光源的光线经所述偏振光转换器的多个第一偏振分光镀膜斜面及多个第二偏振分光镀膜斜面后转换为同一个偏振方向的偏振光。
相较于现有技术,所述的偏振光转换器及其应用的投影系统利用位于所述偏振光转换器的第一玻璃基板与第二玻璃基板间相连的表面所形成的定位面进行定位,即定位面位于所述偏振光转换器靠近中间位置,从而保证所述偏振光转换器中心定位准确。同时使偏振光转换器上各PB反射面正确对位到入射光的位置,提高了偏振光转换器的通光效率。
附图说明
图1为本发明第一实施例的偏振光转换器的立体示意图。
图2为图1的偏振光转换器的主视图。
图3为本发明第二实施例的偏振光转换器的立体示意图。
图4为应用图1的偏振光转换器的投影系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例作进一步的详细说明。
请参阅图1及图2,其为本发明第一实施例的偏振光转换器40。偏振光转换器40包括一个第一玻璃基板42、一个第二玻璃基板44、形成在第一玻璃基板42内的多个互相平行排列的第一PB镀膜斜面42a、形成在第二玻璃基板44内的多个互相平行排列的第二PB镀膜斜面44a及多个半波片46。
本实施例中,玻璃基板42设有四个第一PB镀膜斜面42a、玻璃基板44设有四个第二PB镀膜斜面44a,每个第一PB镀膜斜面42a的排列方向与每个第二PB镀膜斜面44a的排列方向轴对称设置。偏振光转换器40设有半波片46,本实施例中,设置有四个半波片46。其中半波片46间隔粘贴于相邻的第一PB镀膜斜面42a间的玻璃基板42的表面425及相邻的第二PB镀膜斜面44a间的玻璃基板44的表面445。优选地,每个第一PB镀膜斜面42a均与第一玻璃基板42表面425倾斜45度设置。每个第二PB镀膜斜面44a均与第二玻璃基板44表面445倾斜45度设置。
第一玻璃基板42包括一个连接面424、一个第一定位面426及一个第二定位面428。所述连接面424、第一定位面426及第二定位面428位于同一侧的同一平面。第二玻璃基板44通过所述第一玻璃基板42的连接面424与所述第一玻璃基板42相连接。本实施例中,采用胶合方式相连接。第一定位面426与第二定位面428沿连接面中424轴对称。
利用四侧雾面进行定位时,未对偏振光转换器40的第一玻璃基板42与第二玻璃基板44靠近中间相连的表面进行定位,从而造成各第一PB镀膜斜面44a及第二PB镀膜斜面44b无法准确对位到入射光的位置,无法使偏振光转换器40将自然光全部转变为s(s-polarized light)偏振光。在制作偏振光转换器40时,利用PB镀膜斜面排列方向不同及宽度不同的第一玻璃基板42与第二玻璃基板44相粘贴合成以使宽度较大的第一玻璃基板42露出第一定位面426及第二定位面428。第一定位面426及第二定位面428位于第一玻璃基板42与第二玻璃基板44相连的表面,即位于靠近偏振光转换器40中心位置。利用第一定位面426及第二定位面428进行定位,能使第一玻璃基板42与第二玻璃基板44的中心定位准确,从而保证第一PB镀膜斜面44a及第二PB镀膜斜面44b准确对位到入射光的位置,进而使半波片46能准确对位到入射光的位置。从而使偏振光转换器40透射自然光中的p偏振光(p-polarized light)、反射s偏振光。p偏振光自偏振光转换器40透射后进入半波片46,并转变为s偏振光射出。s偏振光在偏振光转换器40内经两次反射后由偏振光转换器40未设半波片46的部分射出,从而将入射的自然光全部转变为s偏振光。
请参阅图3,其为本发明第二实施例的偏振光转换器80。所述偏振光转换器80包括一个第一玻璃基板82、一个第二玻璃基板84、多个形成于第一玻璃基板82内的第一PB镀膜斜面82a、多个形成于第二玻璃基板84内的多个第二PB镀膜斜面84a、多个半波片86及一个棱镜87。
本实施例中,第一玻璃基板82内设置四个第一PB镀膜斜面82a,每个第一PB镀膜斜面82a互相平行排列.第二玻璃基板84内设置四个第二面PB镀膜84a,每个第二PB镀膜斜面84a互相平行排列。每个第一PB镀膜斜面82a分别与每个第二PB镀膜斜面84a关于棱镜87的轴对称设置。
偏振光转换器80设置有多个半波片86,本实施例中,设置四个半波片86。半波片86间隔粘贴于相邻的第一PB镀膜斜面84a间的第一玻璃基板82的表面825及相邻的第二PB镀膜斜面84a间的第二玻璃基板84的表面845。
第一玻璃基板82包括一个第一连接面852、一个第一定位面882及一个第二定位面884。所述第一定位面882及第二定位面884沿第一连接面852对称设置。第二玻璃基板84包括一个第二连接面854、一个第三定位面886及一个第四定位面888,所述第三定位面886及第四定位面888沿第二连接面854对称设置。
所述棱镜87的两个表面分别与第一连接面852及第二连接面854相胶合以使第一玻璃基板82与第二玻璃基板84相连接形成偏振光转换器80。可以理解,棱镜87的高度不影响偏振光转换器80的光线偏振方向即可,棱镜87的高度可与偏振光转换器80的高度相同,也可不相同。本实施例中,棱镜87的高度与偏振光转换器80的高度相同。
第一定位面882、第二定位面884、第三定位面886及第四定位面888位于第一玻璃基板82与第二玻璃基板84通过棱镜87相连的各表面,即位于偏振光转换器80的靠近中心位置,能使第一玻璃基板82与第二玻璃基板84的中心定位准确。从而保证各第一PB镀膜斜面84a及第二PB镀膜斜面84b准确对位到入射光的位置,保证中心位置定位的准确性,进而使半波片86能准确对位到入射光的位置。从而将入射的自然光全部转变为s偏振光。
请参阅图4,其为一个投影系统100,其具有第一实施例的偏振光转换器40。所述投影系统100还包括一个光源10、一个紫外-红外(Ultraviolet-Infrared,UV-IR)滤镜20及两微镜阵列22。所述UV-IR滤镜20、所述两微镜阵列22及所述偏振光转换器40依次沿光源10的光线光路方向设置。优选地,可在两微镜阵列22间设置一反光镜24改变光路,缩小投影系统100的尺寸。另外,投影系统100还包括沿偏振光转换器40的出射光路方向上依次设置的积分柱、成像装置及投影镜头等(图中均未示)。
UV-IR滤镜20滤掉光源10射出的光线中的紫外光及红外光,避免紫外光及红外光降低成像品质。
光源10的光线从光源射出后,经UV-IR滤镜20滤掉光线中的紫外光与红外光,然后光线经两微镜阵列22、所述反光镜24不连续地会聚于偏振光转换器40的第一玻璃基板42。利用第一玻璃基板42与第二玻璃基板44相连的表面所形成的第一定位面426及第二定位面428,即靠近偏振光转换器40的中间位置来进行定位。能使各第一PB镀膜斜面42a及第二PB镀膜斜面44a准确对位到入射光的位置,进而使半波片46能准确对位到入射光的位置,使偏振光转换器40将入射的自然光全部转变为s偏振光。
可以理解,所述投影系统100中的偏振光转换器40也可为第二实施例的偏振光转换器80。利用偏振光转换器80的第一定位面882、第二定位面884、第三定位面886及第四定位面888使每个半波片86及每个第一PB镀膜斜面82a及每个第二PB镀膜斜面84a的反射面正确对位到入射光的位置,使偏振光转换器80将入射的自然光全部转变为s偏振光。
上述实施例中,每个投影系统的偏振光转换器利用靠近各偏振光转换器的中间位置的定位面进行定位,从而保证所述偏振光转换器中心定位准确,使偏振光转换器上各半波片及PB反射面正确对位到入射光的位置,提高了偏振光转换器的通光效率。
另外,本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化,只要其不偏离本发明的技术效果,都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (11)
1.一种偏振光转换器,其用于使入射光转换为同一个偏振方向的偏振光,所述偏振光转换器包括一个第一玻璃基板与一个第二玻璃基板,所述第一玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第一偏振分光镀膜斜面,所述第二玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第二偏振分光镀膜斜面,所述第一玻璃基板沿平行所述第一偏振分光镀膜斜面的方向的宽度大于所述第二玻璃基板沿平行所述第二偏振分光镀膜斜面的方向的宽度,所述第一玻璃基板包括一个定位面及一个第一连接面,所述定位面与所述第一连接面位于同一平面,所述定位面包括一个第一定位面及一个第二定位面,所述第一定位面与所述第二定位面沿所述第一连接面中心轴对称,所述第一玻璃基板通过所述第一连接面与所述第二玻璃基板相连接,所述第一定位面和第二定位面用于使所述多个第一偏振分光镀膜斜面及所述多个第二偏振分光镀膜斜面准确对位到入射光的位置。
2.如权利要求1所述的偏振光转换器,其特征在于,所述多个第一偏振分光镀膜斜面的排列方向与所述多个第二偏振分光镀膜斜面的排列方向轴对称。
3.如权利要求1所述的偏振光转换器,其特征在于,所述第二玻璃基板沿平行所述第二偏振分光镀膜斜面的方向的宽度与所述第一玻璃基板的第一连接面沿平行所述第一偏振分光镀膜斜面的方向的宽度相同。
4.如权利要求1-3任一项所述的偏振光转换器,其特征在于,所述偏振光转换器包括多个半波片,所述多个半波片分别间隔粘贴于相邻的所述多个第一偏振分光镀膜斜面间的第一玻璃基板的表面及相邻的所述多个第二偏振分光镀膜斜面间的第二玻璃基板的表面。
5.一种偏振光转换器,其用于使入射光转换为同一个偏振方向的偏振光,所述偏振光转换器包括一个第一玻璃基板、一个第二玻璃基板及一个棱镜,所述第一玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第一偏振分光镀膜斜面,所述第二玻璃基板内形成有多个互相平行排列的第二偏振分光镀膜斜面,所述第一玻璃基板沿平行所述第一偏振分光镀膜斜面的方向的宽度大于所述第二玻璃基板沿平行所述第二偏振分光镀膜斜面的方向的宽度,所述第一玻璃基板包括一个第一定位面、一个第二定位面及一个第一连接面,所述第一定位面、第二定位面及第一连接面位于同一平面,且所述第一定位面与所述第二定位面沿所述第一连接面中心轴对称,所述第二玻璃基板包括一个第三定位面、一个第四定位面及一个第二连接面,所述第三定位面、第四定位面及第二连接面位于同一平面,且所述第三定位面及第四定位面沿所述第二连接面轴对称设置,所述棱镜设于所述第一连接面与所述第二连接面之间以将第一玻璃基板与第二玻璃基板连接,所述第一定位面与所述第二定位面以及所述第三定位面与所述第四定位面分别用于使所述多个第一偏振分光镀膜斜面及所述多个第二偏振分光镀膜斜面准确对位到入射光的位置。
6.如权利要求5所述的偏振光转换器,其特征在于,所述棱镜的两个表面分别与所述第一连接面及所述第二连接面胶合。
7.如权利要求5-6任一项所述的偏振光转换器,其特征在于,所述偏振光转换器包括多个半波片,所述多个半波片分别间隔粘贴于相邻的所述多个第一偏振分光镀膜斜面间的第一玻璃基板的表面及相邻的所述多个第二偏振分光镀膜斜面间的第二玻璃基板的表面。
8.一种投影系统,其包括一个光源及一个如权利要求1-3任一项所述的偏振光转换器,光源的光线经所述偏振光转换器的多个第一偏振分光镀膜斜面及多个第二偏振分光镀膜斜面后转换为同一个方向偏振光。
9.如权利要求8所述的投影系统,其特征在于,所述投影系统包括多个半波片,所述多个半波片分别间隔粘贴于相邻的所述多个第一偏振分光镀膜斜面间的玻璃基板的表面及相邻的所述多个第二偏振分光镀膜斜面间的玻璃基板的表面。
10.一种投影系统,其包括一个光源及一个如权利要求5-6任一项所述的偏振光转换器,光源的光线经所述偏振光转换器的多个第一偏振分光镀膜斜面及多个第二偏振分光镀膜斜面后转换为同一个方向偏振光。
11.如权利要求10所述的投影系统,其特征在于,所述投影系统包括多个半波片,所述多个半波片分别间隔粘贴于相邻的所述多个第一偏振分光镀膜斜面间的玻璃基板的表面及相邻的所述多个第二偏振分光镀膜斜面间的玻璃基板的表面。
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- 2007-10-23 CN CN2007102022217A patent/CN101419341B/zh not_active Expired - Fee Related
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2008
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