CN1349618A - 反射型液晶显示器用的光学系统 - Google Patents

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Abstract

提供了供反射型液晶显示器(8,9,32,34,36)使用的光学系统。该系统包括一偏振光分束器(5),它可以由接合面上具有片状偏振器(30)和/或半波片(28)的偏振光分束立方体(26A－26D)组成。半波片的定位使得S偏振转换成P偏振,P偏振转换成S偏振,由此偏振光分束器能在来自反射型液晶显示器的“接通”和“断开”象素的光之间,在观察屏上提供高反差率。

Description

反射型液晶显示器用的光学系统
对相关临时申请的交叉参考
根据35 USC§119(e)，本申请要求于1999年4月21日提交的临时申请60/130,419、1999年5月6日提交的临时申请60/132,928、于1999年11月19日提交的临时申请60/166,468，以及于2000年1月31日提交的的临时申请的60/179,227的优先权，这些申请的所有内容包括在此。
发明领域
本发明涉及使用反射型液晶显示器的投影光学系统。
发明背景
图1是现有技术中使用三个反射型液晶显示器板的投影系统的同轴布局，其中三个显示板是用于红光的LCD 10，用于绿光的LCD 12，以及用于蓝光的LCD 14。来自光源16的光经偏振光分束立方体18起偏，光的S分量(在本图及所有其它图中皆由一实线表示)被反射到彩色立方体20和液晶显示器。彩色立方体把光分为红，绿和蓝三种基色。
被液晶显示器“接通”象素反射的光具有P偏振(在本图及所有其它图中皆由一虚线表示)，因而它通过偏振光分束立方体(PBS立方体)的对角线到达投影透镜22，在屏幕(未示出)上形成一像。被“断开”象素反射的光具有S偏振，它从PBS立方体的对角线反射，从而不能传入屏幕区。
虽然图1的设计具有紧凑的结构，但是它有许多基本缺点，包括：(1)从光源来的P偏振全部损失掉；(2)系统的反差受到PBS立方体对角线偏振性质的限制，所述性质使得在商用投影仪一般要求的f数变差；以及(3)对于三种颜色，彩色立方体需要与S和P偏振两者一起工作，这种情况会导致分色/颜色重组的效率变低。
具体地说，二向色截止滤光器的斜度总是小于100％，用以避免不希望有的颜色混合。在蓝、绿之间和绿、红之间边界处的一些光必须故意截止，因此就损失掉了。而且，被截止的光量必须考虑到二向色滤光器的斜度和截止波长与入射偏振和入射角有关。作为这些作用的结果，当把所有三个液晶显示器放在同一偏振通路中并用单个彩色立方体来分光和再组合三基色光时，就会发生大量的光损耗。
日本专利公报第10-253922号说明了图1系统的一种变化，它用两个二向色棱镜代替单个彩色立方体。虽比基础系统好了一点，但这个专利公开的方法在机械上是复杂的，由于它依赖于只有一个偏振对角线的单个偏振光分束立方体，所以反差降低。
另一个已知的结构是由California州，Santa Clara市的S-VISION Inc.开发的。参阅Bone等人的“Novel Optical System Design For Reflective CMOSTechnology”Proceeding of SPIE，Volume 3634，pages 80-86，1999。这个方法采用离轴光学元件、两个彩色立方体，和两个薄膜偏振器(一个作为起偏器，而另一个作为检偏器)来加强反差。每个彩色立方体对一个偏振起作用，这就增加了彩色分离/重组的效率。这里的问题包括：(1)两个彩色立方体的成本；(2)从光源来的第二偏振的损耗；以及(3)离轴光学元件的复杂性和化费。
发明内容
由于前面所述，本发明的一个目的是提供用于反射型液晶显示器的改良的系统。尤其是，本发明的一个目的是提供一个具有某些和最好是所有的如下性质：(1)系统在机械上是简单的和紧凑的，(2)系统对较贵的光学元件的使用降至最小，(3)系统至少采用每个偏振的一些光，以及(4)系统获得高水准的反差。
要获得这些以及其它的目的，与发明的某些方面相一致的本发明提供了一具有第一、第二、第三和第四侧面的单一偏振光分束器和两个偏振对角线，所述对角线互相垂直相交，所述分束器相对于每条对角线是对称的(即：分束器相对于每条对角线具有镜面对称)，其中，具有S偏振的光主要从每条对角线反射，而具有P偏振的光主要通过每条对角线透射。
在某些较佳实施例中，该单一分束器包括四个偏振光分束立方体，每个立方体沿着两个面与两个另外的立方体相连以形成整个偏振光分束器。在某些实施例中，立方体都是相同大小的，而在其它的实施例中，二个立方体具有第一个尺寸以及二个立方体具有第二个尺寸。
可把半波片和/或片状偏振器放在偏振光分束立方体的邻接面之间的地方。可按所需采用零，两或四片半波片和零，两或四张片状偏振器的任何组合。该薄片偏振器改善了反差。本波片可用于对不交轴光线偏振泄漏的补偿或可用于改善反差，在这种情况下每个半波片要这样来定位，使得把S偏振光转变为P偏振光，而把P偏振光转变为S偏振光。
根据本发明的其它方面，它提供了一种包括上述类型的偏振光分束器的光学系统，为提供到分束器的部分第一侧面的光的一个光源，为接收从分束器的部分第二侧面传出来的光的一个投影透镜，所述第二侧面是在第一侧面的对面，以及至少一块第一反射的、偏振转换的、已象素化的板和一块第二反射的偏振转换的，已象素化的板，每块板用来调制来自光源传到投影透镜的光。在某些较佳实施例中，已象素化的一块或两块板与分束器的侧面相关联，这些侧面和分束器与光源和投影透镜相关联的侧面不同。
根据本发明的更深一层的方面，它提供了用于改善投影系统反差的方法，这种系统使用至少一块反射的、偏振转换的、已象素化的板，这板包括来自光源的传到该已象素化的板的光，在该已象素化的板上调制该光，并把这已调制好的光传到投影透镜，其特征在于：
(a)在光源和投影透镜之间，至少一些光通过两片半波片来传播，半波片是这样来定位的，使得S偏振光转换为P偏振光，而P偏振光转换为S偏振光；
(b)在光源和已象素化的板之间，该光与两根偏振对角线相互作用，具有S偏振的光，相对于所述相互作用中之一，而具有P偏振的光则相对于所述相互作用中的另一个；以及
(c)在已象素化的板和投影透镜之间，该光与两根偏振对角线相互作用，具有S偏振的光，相对于所述相互作用中之一，而具有P偏振的光，则相对于所述相互作用中的另一个。
此外与一条对角线的一次相互用包含：
(i)如果光具有P偏振，则通过对角线主要是透镜；以及
(ii)如果光具有S偏振，则从对角线上主要是反射。
根据这些方面的某些较佳实施例，本发明了为改善投影系统反差的一个方法，该系统至少使用两块反射的，转换偏振的，已象素化的板，它包括来自在光源，传到两块已象素的板的光，在该两块已象素化的板上调制该光，并把已调制好的光传到投影透镜，其特征在于：
(a)在光源和投影透镜之间，第一部分的光通过第一和第二片半波片来传播，和第二部分的光通过第三和第四片半波片来传播，每片半波片是这样来定位的，使得S偏振光转换成P偏振光，而P偏振光转换成S偏振光；
(b)在光源和两块已象素化的板的每一块之间，该光与两条对角线相互作用，具有S偏振的光，相对于所述相互作用中之一，具有P偏振的光，相对于所述相互作用中的另一个；以及
(c)在两块已象素化的板的每一块与投影透镜之间，该光与两条对角线相互作用，具有S偏振的光，相对于所述相互作用中之一，具有P偏振的光，相对于所述相互作用中的另一个。
此外与一条对角线的一次相互作用包含：
(i)如果光具有P偏振，则通过对角线的主要是透射；以及
(ii)如果光具有S偏振，则从对角线上主要是反射。
根据本发明的还有更深一层的方面，它提供了一种光学系统包括：
(a)用来产生两束偏振光光束的偏振光分束器；
(b)接收所述光束中的一束的二向色棱镜；
(c)接收所述光束中的另一束的光程补偿器；以及
(d)至少一个与光程补偿器相关联的滤光器。
在某此实施例中，该至少一个滤光器在补偿器相对的侧面上包括两个滤光器，一个是短通滤光器，即：通过较短波长的滤光器，而另一个是长通滤光器，即：通过较长波长的滤光器。
正如在下面详细讨论的，本发明获得了包括通过较低成本的二向色的利用而降低了成本和/或至少通过部分的用于彩色分离，增强亮度的滤光器，以及，在某些实施例中，全部偏振复远，和在已透射到观看屏幕上的光中“接通”与“断开”色素之间的离反差在内的各种好处。
附图简述
图1是一示意图，示出了现有技术中使用三个反射型液晶显示器板的投影系统的同轴布局。
图2是一示意图，示出了本发明的一个实施例，它使用了能提供全部偏振复原的双通路偏振光分束器。
图3-5是示意图，示出了本发明的一个实施例，它使用了由偏振光分束立方体组成的偏振光分束器。图3示出了产生像的光路，图4示出了“泄漏”偏振通过立方体26A、26B和26C之“照射”对角线的光路。图5示出了“泄漏”偏振通过立方体26B、26C和26D之“成像”对角线的光路。
图6图示了本发明的一个实施例，它通过以45度或135度定位的半波片获得了高反差率。
图7图示了以45度或135度定位的半波片的作用，其中虚线表示该半波片的快(或慢)轴方向，水平轴表示入射光的偏振，垂直轴示出了透射光的偏振。
图8与表1和表2结合一同示出了图6布局获得高反差率的方式。为了清晰起见，本图未示出标号，它们应与图6相同。
图9示出了图6实施例的一种变化，其中半波片仅用于构成本发明偏振光分束器中三个而不是所有四个立方体的交界面上。
图10图示了本发明的一个实施例，它使用三个硅上液晶器件(即，三个LCoS’s)。
图11图示了图10实施例中来自不同通路的彩色重叠。
上面的附图被归于本说明书中，并构成本说明书的一部分，它们图示了本发明的较佳实施例，并与文字部分一起用来阐明本发明的原理。当然，附图和描述部分两者都仅是解释性的，对本发明不作限制。
附图中使用的标号对应如下：
1偏振光分束器的第一侧面
2偏振光分束器的第二侧面
3偏振光分束器的第三侧面
4偏振光分束器的第四侧面
5偏振光分束器
6偏振光分束器的对角线
7偏振光分束器的对角线
8反射型LCD
9反射型LCD
10红色反射型LCD
12绿色反射型LCD
14蓝色反射型LCD
16光源
18传统的偏振光分束立方体(PBS立方体)
20彩色立方体
22投影透镜
26A偏振光分束立方体
26B偏振光分束立方体
26C偏振光分束立方体
26D偏振光分束立方体
26S小的偏振光分束立方体
26L大的偏振光分束立方体
28半波片
30片状偏振器
32红色反射型LCoS
34绿色反射型LCoS
36蓝色反射型LCoS
38彩色二向色立方体(二向色棱镜)
40  补偿器
100射向投影透镜的输出光
较佳实施例的描述
如上所讨论的，本发明提供了供反射型LCD使用的光学系统。如现有技术已知的，这种器件的“接通”象素把S偏振转变为P偏振，把P偏振转变为S偏振，而“断开”象素保持入射光的偏振不变。
目前已知的或随后开发的各种类型的反射型LCD都可用于本发明的实践中。更为一般地，不论是否使用一种液晶材料来获得偏振的转变，本发明可以用于任何类型的反射的、偏振转换的、已象素化的板。为了易于描述，在整个说明书中使用术语LCD，应该理解，该术语的使用并不试图以任何方式限制本
发明的范围。
本发明的光学系统能用两个或三个反射型液晶显示器来完成。用于液晶显示器入射光的偏振可以相同(例如，参见图9)或不同(例如，参见图2，3和6)。
在两个液晶显示器系统的情况下，用一色轮产生全色的像。众所周知，像的质量主要基于绿色，三基色强度之间的常规比率为红∶绿∶蓝＝30∶60∶10。所以，用于两个液晶显示器系统的一种方法是将一个液晶显示器用于绿色通路，另一个液晶显示器结合一色轮用于红/蓝色通路。引方法造成的光损耗仅约20％，即，0.5(30+10)＝20％。为了在屏幕上保持白光所需的色温度，红/蓝色轮可以包括一绿色滤光器以俘获来自该通路的一些绿色。另一种方法是，把一色轮放置在光源和所具有的两个液晶显示器板都以全色工作的偏振光分束器之间。
可以用三个反射型液晶显示器来代替一色轮，它们与一个或更多个二向色棱镜和/或二向色反射镜和/或彩色滤光器一起产生红，绿和蓝色通路。在这样的情况下，由偏振光分束器产生的光束之一将被用于绿色通路，而另一光束将在红和蓝色通路之间被分离。当用二向色棱镜分离红色和蓝色通路时，最好把一光程补偿包括在绿色通路中(例如，参见图10)。
将上面的一般性讨论作为背景，本发明将由下面的非限制的例子作更为全部的描述。
例1
本发明的第一个示范实施例示于图2。这个实施例使用：(1)具有侧面1，2，3和4以及对角线6和7的偏振光分束器；(2)光源(发光器)16；以及(3)反射型液晶显示器8和9。正图2所示，具有S偏振的光(实线)在每条对角线上反射，而具有P偏振的光(虚线)透过每条对角线。用这种方式，可以完全利用发光器发出的光，即，获得了完全偏振复原。
具体地说，来自光源16的光具有随机的偏振，该光在偏振光分束器5的对角线6处被分为S偏振光和P偏振光。S偏振从对角线6反射，经对角线7第二次反射后，照射到液晶显示器8上。被液晶显示器8“接通”象素反射来的光改变偏振状态，变成P偏振光，它通过对角线7和6，入射到投影透镜(图2中未示出)上。被“断开”象素反射的光不改变偏振状态，因此被对角线7和6反射回到发光器16。
来自光源的P偏振光通过对角线6和7，照射到液晶显示器9上。被此液晶显示器的“接通”象素反射后，P偏振光改变它的偏振状态，成为S偏振光。此光从对角线7反射，经对角线6第二次反射后，入射到投影透镜上。被“断开”象素反射的光不改变偏振状态，被反射回到发光器。
为了在屏蔽上产生一彩色的像，本系统可以在偏振光分束器5的照明侧面1上使用一色轮。另一种方法是，本系统可以使用三个反射型液晶显示器，例如，在分束器的侧面2上使用绿色液晶显示器，在分束器的侧面1上使用红色和蓝色液晶显示器，用图10所示且在下面讨论的彩色二向色立方体(二向色棱镜)类型分离红色和蓝色S偏振光。
在实践中，可把液晶显示器与偏振光分束器5胶合。另外，在每个液晶显示器前使用场透镜，以减小偏振光分束器的尺寸。再有，如果需要，这些场透镜也可以与偏振光分束器胶合。
图2结构的优点包括：(1)来自发光器的光的两种偏振都被用到了，这就增加了在屏幕上亮度；(2)系统是紧凑的；以及(3)这系统显著地增加了偏振光分束器的偏振效力，并且在屏幕上提供高反差，因为从发光器传到液晶显示器的光与偏振光分束器的对角线互作用两次，在液晶显示器和投影透镜之间传送的光也与对角线互作用两次。
这最后的优点可由下列数字例来阐明。如果假设来自液晶显示器“断开”象素的2％“错误”偏振将通过一条对角线泄漏，那么此错误偏振光经与第二对角线相互作用后，净效应将使抵达屏幕的错误偏振量降低到0.04％，即，0.02·0.02＝0.0004(或0.04％)。因此，图2的系统可以减少需要额外的偏振器来加强反差。
例2
图3-5示出了本发明的第二个示范实施例。这实施例具有第一个实施例所示一般类型，但具有下列变化：(1)该实施例使用偏振光分束立方体26A，26B，26C和26D；(2)该实施例在分光立方体的邻接面之间使用片状偏振器30；以及(3)该实施例在分束立方体的邻接面之间使用半波片28。
图3-5示出了来自光源16的P和S偏振光通过偏振光分束棱镜5到达投影透镜(未在这些图中示出)的光路。具体地说，图3示出了来自液晶显示器“接通”象素的光的传播路径。正如上面讨论的，当“接通”状态下，液晶显示器改变反射光的偏振状态。正是这反射光在屏蔽上产生了像。
图4示出了偏振通过棱镜5的发光部分泄漏时的作用。当小量错误偏振从棱镜的对角线通过或反射并抵达液晶显示器时，这光将被“断开”象素(不改变偏振状态)被反射并抵达屏幕，在屏幕上，此光降低了系统的反差。
图5示出了偏振通过棱镜5的成象部分泄漏时的作用。在这个例子中，照明光从液晶显示器的“断开”象素上反射。如果让这光的一些量泄出或从棱镜的对角线上反射，它将抵达屏幕并降低其反差。
片状偏振器30可以抑制了这种泄漏照明，并仍旧让成象光线抵达屏蔽，如下所述：
(1)在立方体A和B之间的片状偏振器被定位成透射P偏振和吸收S偏振。它将在立方体A和B之间透射有用的光(图3)和吸收不需要的光(图4)。
(2)在立方体C和D之间的片状偏振器被定位成透射P偏振和吸收S偏振。它将在立方体C和D之间透射有用的光(图3)和吸收不需要的光(图5)。
(3)在立方体A和C之间的片状偏振器被定位成透射S偏振和吸收P偏振。它将在立方体A和C之间透射有用的光(图3)和吸收不需要的光(图4)。
(4)在立方体B和D之间的片状偏振器被定位成透射S和吸收P偏振，它将在立方体B和D之间透射有用的光(图3)和吸收不需要的光(图5)。
半波片28对于不交轴光线的偏振泄漏起补偿器的作用。由这些半波片提供的补偿机制在美国专利第5,327,270号中描述的一般性类型，在该专利中使用一1/4波片，它在双倍路程中起作用。由于光只在立方体A，B，C和D之间界面上通过一次，所以在图3-5的棱镜5中采用这些半波片。
例3
对于图2和3的布局，机械干扰可能发生在下述地方：(1)投影透镜和液晶显示器之间，它们被一起安置在棱镜5的侧面2上；和/或(2)照明系统和液晶显示器，它们被一起安置在棱镜5的侧面1上。
图6示出了本发明的第三个示范实施例，它可用来消除这种干扰，但不增加棱镜的尺寸。正如可从这图中看到的，液晶显示器8和9已从投影和照明系统所在的棱镜的前后侧移到棱镜的侧面，由此避免了机械干扰的问题。正如下面所讨论的，这图的实施例也获得高反差率。
如图3的实施例中，半波片28被用于图6的实施例中。然而，这些半波片并不处理不交轴光线，它们通过对其快轴和慢轴定向来控制偏振状态，从而增强了反差。具体地说，半波片以45度或135度定向在半波片快轴或慢轴与图6的水平轴之间。如图7所示，此定向使每个波片能对通过其中的光的偏振平面转动90度。
具体地说，图6中灯16发出的光在通过棱镜的第一条对角线后是P偏振光，它的偏振平面是水平方向的。对于该半波片，在偏振方向和例如快轴方向之间的夹角γ是45度。
如正在图7所示，半波片将把偏振方向转动角度2γ。在这个情况下，通过半波片的光的偏振方向将被垂直定向，这对应于S偏振。由相同的机制，入射到半波片的S偏振在通过半波片后被转换成P偏振。
用此方法，具有S偏振的光在灯和液晶显示器之间的路程中，从棱镜的对角线反射一次(并且只有一次)。相似地，具有S偏振的光在液晶显示器和投影透镜之间的路程中，从棱镜的对角线反射一次(并且只有一次)。常规的PBS立方体对被反射的S光具有高的消光比，即约99.8％的S光被反射，只有0.2％通过对角线。结果，图6的结构在接通象素上和断开象素之间获得非常高的反差。
图8与表1和表2一起示出了如何获得这个高的反差率。正如在其中所示，图6系统的估计的偏振效率(反差)是1000∶1。(注意，表2计算了只有一个通路的光强，即与液晶显示器9相关。对液晶显示器8的计算是同样的)。在实践中，对按照图6构筑的偏振光分束器已从实验上测得反差率约为700∶1。
如在图3实施例中的那样，在图6的实施例中可以采用片状偏振器30以增加系统的反差。这些片状偏振器的定向被选为通过像的光而阻断不需要的光。所采用的特定方向取决于半波片是被放置在片状偏振器之前还是之后。假如棱镜对角线的偏振镀层和/或半波片的定向提供了合适的反差，则可省去片状偏振器，来增加光透射率并降低成本。
  例4
  图9图示了图6实施例的一种变化，在该变化中，半波片仅用在构成本发明偏振光分束器的三个而不是所有四个立方体之间的界面上。对于这个实施例中，只有液晶显示器9从图3中移去。一般来说，对系统投影透镜的机械干扰比对系统光源的机械干扰更成问题。当处于这种情况，并且对于一部分调制光可以接收较低反差时，可采用图9的布局。
例5
已对上述具有两个液晶显示器的几个实施例作了说明，因而这些实施例可以与一个色轮一起用来产生彩色的像。
示于图10的布局采用了三个液晶显示器(红，绿和蓝)，可以将它们胶合在棱镜的出射面上，以便在屏蔽上再现彩色的像，但不需要色轮。液晶显示器最好是硅上液晶(LCoS)类型。
可在每个液晶显示器前面的棱镜表面上镀以由薄膜层组成的彩色滤光器，为三个通路提供彩色平衡和色纯度。还有，在二向色棱镜38和偏振光分束器5之间的交界面上可以放置一个红/蓝滤光器。
最好把红色和蓝色液晶显示器安置在一个偏振通路上，而把绿色液晶显示器放在另一偏振通路上。这个安排重叠用于绿色通路的光谱与用于红色和蓝色通路的光谱，以增加系统的发光效率，如图11所示。利用这个布局，绿光对红和蓝光“什么也不知道”，用低成本的吸收或反射滤光器对其滤波可以获得所要的色纯度。另外，用于红/蓝通路的二向色棱镜38可以是低斜度型，这样可以降低它的成本。如上所述，可在每个蓝色和红色LCoS的前面采用一薄膜滤光器，用以消除从二向色棱镜38的二向色对角线通过的任何剩余的错误颜色的光。
可以用补偿器40使绿光光程与红和蓝光光程基本相等。较佳的是，该补偿器将包括两个滤光器，每个侧面一个，其中一个是短通滤光器，而另一个则是长通滤光器，它们的组合产生了一个绿通滤光器。采用这种类型的两个滤光器比采用单一的绿通滤光器更为便宜。
如果需要，该补偿器可用第二个二向色棱镜来代替，并把第四个LCoS加到系统去。这第四个LCoS例如可以用来增加抵达屏蔽的蓝光量。例如，参见上述涉及的日本专利公告第10-253922的图2。
如图10所示，偏振光分束立方体可有不同的尺寸，以缩短通过棱镜系统的光路。当做到了这点时，偏振光分束器5的侧面具有台阶结构，而不是平坦结构。要注意，分束器保持对对角线6和7对称。
虽然已经描述和说明了本发明一些具体的实施例，但是要理解，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以作出修改。例如，虽然对于图6所述的本发明实施例，图10使用二向色棱镜和补偿器，但是，这种用于获得全色像的方法可以用于本发明的任何和所有的实施例中。
通过阅读这里的内容，不背离本发明范围和精神的各种修改对于本领域的一般技术人员来说是显而易见的。下面的权利要求书试图复盖在这里陈述的具体实施例以及这些修改、变化和等价方案。
             表1偏振光分束立方体对角线偏振性质的典型值
对P偏振的透射率 0.8
对S偏振的透射率 0.002
对P偏振的反射率 0.2
对S偏振的反射率 0.998
                                         表2
                                在图8中标有字母处的光强
    光位置     LCD“接通”     LCD“断开”
    S     P     S     P
  A   在光源后     1     1     1     1
  B   通过对角线透射     0.002     0.8     0.002     0.8
  C   通过半波片透射     0.8     0.002     0.8     0.002
  D   从对角线反射     0.8     0.0004     0.8     0.0004
  E   从LCD反射     0.0004     0.8     0.8     0.0004
  F   通过对角线透射     0.8E-6     0.64     0.0016     0.00032
  G   通过半波片透射     0.64     0.8E-6     0.00032     0.0016
  H   从对角线反射     0.64     0.16E-6     0.00032     0.00032
  来自棱镜的总的光             0.64            0.00064

Claims (30)

1.一种偏振光分束器，其特征在于，它包括第一、第二、第三和第四侧，以及两条偏振对角线，所述对角线垂直相交，所述分束器关于每条对角线对称，并且具有S偏振的光基本上从每条对角线上反射，而具有P偏振的光基本上透过每条对角线。
2.如权利要求1所述的偏振光分束器，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四侧面基本上是平坦的。
3.如权利要求1所述的偏振光分束器，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四侧面是台阶的。
4.如权利要求1所述的偏振光分束器，其特征在于，所述分束器包括四个偏振光分束立方体，每个立方体沿其两个面与其它两个立方体邻接。
5.如权利要求4所述的偏振光分束器，其特征在于，所述偏振光分束立方体基本上是等尺寸的。
6.如权利要求4所述的偏振光分束器，其特征在于，所述立方体中有两个具有第一尺寸，另两个具有第二尺寸。
7.如权利要求6所述的偏振光分束器，其特征在于，具有第一尺寸的两个立方体沿一条对角线放置，具有第二尺寸的两个立方体沿另一条对角线放置。
8.如权利要求4所述的偏振光分束器，其特征在于，在至少两个立方体的邻接面之间还包括一片状偏振器。
9.如权利要求8所述的偏振光分束器，其特征在于，所述片状偏振器放置在所有四个立方体的邻接面上。
10.如权利要求4所述的偏振光分束器，其特征在于，在至少三个立方体的邻接面之间还包括一半波片。
11.如权利要求10所述的偏振光分束器，其特征在于，所述每个半波片的定向使得S偏振光转换成P偏振光且把P偏振光转换成S偏振光。
12.如权利要求10所述的偏振光分束器，其特征在于，在至少二个立方体的邻接面之间还包括一片状偏振器。
13.如权利要求10所述的偏振光分束器，其特征在于，在所有四个立方体的邻接面之间放置一个半波片。
14.如权利要求13所述的偏振光分束器，其特征在于，所述每片半波片的定向使得S偏振光转换成P偏振光，P偏振光转换成S偏振光。
15.如权利要求13所述的偏振光分束器，其特征在于，在所有四个立方体的邻接面之间放置一个片状偏振器。
16.如权利要求1所述的偏振光分束器，其特征在于，还包括一个与第三侧面一部分相关联的二向色棱镜，以及一个与第四侧面一部分相关联的光程补偿器。
17.如权利要求16所述的偏振光分束器，其特征在于，还包括与二向色棱镜相关联的两个反射的、偏振转换的、已象素化的板，以及与光程补偿器相关联的一个反射的、偏振转换的、已象素化的板。
18.如权利要求1所述的偏振光分束器，其特征在于，还包括与第三侧面一部分相关联的第一二向色棱镜，以及与第四侧面一部分相关联的第二二向色棱镜。
19.如权利要求18所述的偏振光分束器，其特征在于，还包括与第一二向色棱镜相关联的两块反射的、偏振转换的、已象素化的板，以及与第二二向色棱镜相关联的两块反射的、偏振转换的、已象素化的板。
20.一种光学系统，其特征在于，包括：
(a)如权利要求1所述的偏振光分束器；
(b)光源，用于向偏振光分束器第一侧面的一部分提供光；
(c)投影透镜，用于接收从偏振光分束器第二侧面的一部分传出来的光，所述第二侧面与第一侧面相对；以及
(d)至少一个第一反射的、偏振转换的、已象素化的板以及一个第二反射的、偏振转换的、已象素化的板，每块板用以调制从光源传至投影透镜的光。
21.如权利要求20所述的光学系统，其特征在于，第一块板与第一侧面的一部分相关联，第二块板与第二侧面的一部分相关联。
22.如权利要求20所述的光学系统，其特征在于，所述板中至少有一块板与偏振光分束器的第三或第四侧面的一部分相关联。
23.如权利要求20所述的光学系统，其特征在于，所述板中至少有一块板与偏振光分束器的第三侧面相关联，并且至少有另一板与偏振光分束器的第四侧面相关联。
24.如权利要求20所述的光学系统，其特征在于，所述偏振光分束器包括两个半波片，每个半波片的定向使得S偏振光转换成P偏振光，P偏振光转换成S偏振光，投影透镜接收到至少一些光是通过两个半波片的光。
25.如权利要求20所述的光学系统，其特征在于，偏振光分束器包括四个半波片，每个半波片的定向使得S偏振光转换成P偏振光，P偏振光转换成S偏振光，由投影透镜接收到的第一部分光是通过所述四个半波片中两个半波片的光，由投影透镜接收到的第二部分光是通过所述四片半波片中另二个半波片的光。
26.一种光学系统，其特征在于，包括：
(a)偏振光分束器，用来产生两束偏振光；
(b)二向色棱镜，用于接收所述光束中的一束；
(c)光程补偿器，用于接收所述光束中的另一束；以及
(d)至少一个滤光器，它与光程补偿器相关联。
27.如权利要求26所述的光学系统，其特征在于，至少一个滤光器包括两个滤光器，它们位于补偿器的两侧，一个是短通滤光器，另一个是长通滤光器。
28.如权利要求26所述的光学系统，其特征在于，两个反射的、偏振转换的、已象素化的板与二向色棱镜相关联，一个反射的、偏振转换的、已象素化的板与光程补偿器相关联。
29.一种用于提高投影系统反差的方法，该方法以下步骤：使用至少一个反射的、偏振转换的、已象素化的板，使来自光源的光传到已象素化的板；在已象素化的板上调制所述光；以及把经调制的光传到投影透镜，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
(a)在光源和投影透镜之间，至少一些光通过两个半波片，所述两个半波片的定位使得把S偏振光转换为P偏振光，把P偏振光转换为S偏振光；
(b)在光源和已象素化的板之间，光与两条偏振对角线相互作用，对于所述相互作用中的一个作用，光具有S偏振，对于所述相互作用中的另一个，光具有P偏振；以及
(c)在已象素化的板和投影透镜之间，光与两条偏振对角线相互作用，对于所述相互作用中的一个作用，光具有S偏振，对于所述相互作用中的另一个，光具有P偏振；
其中与对角线的相互作用包括：
(i)如果光具有P偏振，则基本上透过对角线；
(ii)如果光具有S偏振，则基本上从对角线反射。
30.一种用于提高投影系统反差的方法，该方法包括以下步骤：使用至少两个反射的、偏振转换的、已象素化的板，使来自光源的光传到两个已象素化的板；在两个已象素化的板上调制光；以及把经调制的光传到投影透镜，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
(a)在光源和投影透镜之间，第一部分光通过第一和第二半波片，第二部分光通过第三和第四半波片，每个半波片的定向使得S偏振光转换成P偏振光，P偏振光转换成S偏振光；
(b)在光源和两块已象素化板的每一块之间，光与两条对角线相互作用，对于所述相互作用中的一个作用，光具有S偏振，对于所述相互作用中的另一个，光具有P偏振；以及
(c)在两块已象素化板的每一块与投影透镜之间，光与两条对角线相互作用，对于所述相互作用中的一个作用，光具有S偏振，对于所述相互作用中的另一个，光具有P偏振；
其中，与对角线的相互作用包括：
(i)如果光具有P偏振，则基本上透过对角线；以及
(ii)如果光具有S偏振，则基本上从对角线反射。
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