TW200935091A

TW200935091A - Light combiner

Info

Publication number: TW200935091A
Application number: TW097151067A
Authority: TW
Inventors: Simon Magarill; David Manning Snively
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2009-08-16
Also published as: CN101952766A; WO2009086310A1; US20100277796A1; EP2235582A1; CN101952766B

Description

200935091 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本說明概言之係關於光結合器及光分束器、以及使用光結合器及光分束器之方法。特定而言，本說明係關於使用偏振光束分束器分別結合及分離具有不同波長頻譜之光之 • 光結合器及分束器。【先前技術】用於將影像投射至屏幕上之投影系統可使用具有不同波 ❹ 長頻譜之多個波長頻譜光源（例如發光二極體（LED))來產生照射光。若干光學元件位於LED與影像顯示單元之間以結合光並將光自LED傳遞至影像顯示單元。影像顯示單元可使用各種方法來將影像施加於光上。例如，影像顯示單元可如同透射或反射液晶顯示器（LCD)—樣使用偏振。用於將影像投射至屏幕上之再其他投影系統可使用經構形以自數位微反射鏡陣列（例如德克薩斯儀器之數位光處理器（DLP®)顯示器中所使用之陣列）以影像方式反射之白〇色光。在DLP®顯示器中，數位微反射鏡陣列内之個別反射鏡代表所投射影像之個別像素。當對應之反射鏡傾斜以將入射光引導至所投射光程中時，一顯示像素受到照射。使一放置於光程内之旋轉色輪與自數位微反射鏡陣列之光反射合拍’以便過濾所反射之白色光以投射對應於該像素之色彩。然後，將數位微反射鏡陣列切換至下一所期望像素色彩，並使該過程以整個投射顯示看似受到連續照射此一快速率繼續。該數位微反射鏡投影系統需要更少像素化 I37231.doc 200935091 陣列組件，從而可產生一更小尺寸投影機。【發明内容】影像亮度係-投影系統之_重要參數。色光源之亮度及收集、結合、皆勻化光並將光投送至影像顯示單元之效率 .冑影響亮度。隨著現代投影機尺寸之減小，需要保持—適當輸出亮度位階同時使由光源所產生之熱量處於一可在一小投影系統中耗散之低位階。需要一種光結合系統，其以提高之效率來結合多個色光以提供一具有一適當亮度位階 © 而不存在光源之過度功率消耗之光輸出。一般而言，本說明係關於包含偏振光束分束器之光結合器、及使用光結合器之方法。本說明亦係關於包含偏振光束分束器之光分束器、及使用光分束器之方法。於一個態樣中，一種光結合器包括一由四個偏振光束分束器構成之配置，其中每一偏振光束分束器皆包括兩個各自具有兩個稜鏡面及兩個端面之稜鏡及一位於該兩個稜鏡之間的反射偏光器。該等稜鏡面及端可經拋光以便可在每 ® —稜鏡内出現全内反射。每一偏振光束分束器之該等面及端中之每一者可與一具有一低於該等稜鏡之折射率之折射率之光學透射材料接觸。該光學透射材料可係空氣。該光 -學透射材料可係一將該光結合器之組件黏接在一起之光學黏合劑。該反射偏光器可係一與一第一偏振方向對準之笛卡兒反射偏光器’例如一聚合多層光學膜。該光結合器亦包括四個濾光片，該四個濾光片位於每一對毗鄰偏振光束分束器之間。該等濾光片中之每一者可改變至少一個波長 137231.doc -9- 200935091 頻譜之光之偏振方向，同時使其他波長頻譜之光能夠保持不變。一改變偏振光之偏振方向及傳播方向之反射器可毗鄰該四個偏振光束分束器中之每一者之一面定位。該偏振旋轉反射器可係一四分之一波長延遲器及一反射器，且該四分之一波長延遲器可與該第一偏振方向呈45。對準。於另一態樣中’闡述一種使用該光結合器來結合光之方法。分別將一第一、第二及第三波長頻譜之光朝第一、第一及第二偏振光束分束器引導，並自該第四偏振光束分束器接收結合光。於一個實施例中，該第一、第二及第三波長頻譜之光中之每一者皆係非偏振的，且該結合光亦係非偏振的。於再一態樣中，闞述一種使用該光結合器來分離光之方法。將多色光朝該第四偏振光束分束器引導，並分別自該第一、第二及第三偏振光束分束器接收一第一、第二及第三波長頻譜之光。於一個實施例中，該多色光係非偏振的’且該第一、第二及第三波長頻譜之光亦係非偏振的。【實施方式】本文中所述之光結合器接收不同波長頻譜光並產生一包括不同波長頻譜光之結合光輸出。於—些實施例中，所於合之光具有與所接收之光中之每—者相同之光展量合之光可係-包含多於一個波長頻譜之光之多色結合光。於一個態樣中，該等不同夕、处且相μ Λ k + — 个丨』之波長頻§f之光中之母一者皆對應於一不同色光（例如，红& Λ*. A ^ . 、工色、綠色及藍色）’且所結合之光為白色光。為了本女 +又中所^供之說明之目的，"色光"及 137231.doc I S1 -10- 200935091 波長頻谱光"皆旨在指具有一可在由人眼看到時與一特定色彩相關之波長頻譜範圍之光。更通用之術語"波長頻譜光"係指可見光及其他波長頻譜之光兩者，包括（例如）紅外光。當兩個或兩個以上非偏振色光被引導至該色彩結合器時，每一非偏振色光皆由一偏振光束分束器（pBS)中之一 . 反射偏光器根據偏振來進行分離。當該光進入該PBS時，其可係準直、會聚或發散的。進入該PBs之會聚或發散光 ® 可經由邊卩即之面或端中之一者損失。為了避免此類損失’可拋光該PBS之所有外部面以達成該pBS内之全内反射（TIR)。達成TIR提高對進入該pBS之光之利用率，以便重引導在一角度範圍内進入該PBS之光之大致全部以經由所期望之面退出該PBS。進入光結合器之每一色光之至少一個偏振分量透過至一偏振旋轉反射器。該偏振旋轉反射器反轉光之傳播方向並根據一位於該偏振旋轉反射器中之延遲器之類型及定向來 ® 改變該等偏振分量之量值。該偏振旋轉反射器可包括一反射鏡及一延遲器。該延遲器可提供任一所期望之延遲，例如一八分之一波長延遲器、一四分之一波長延遲器及類似延遲器。於本文中所述之實施例中，具有一使用一四分之一波長延遲器及一關聯反射器之優點。當線性偏振光透過一與光偏振軸線呈45°角對準之四分之一波長延遲器時，線性偏振光變成圓偏振光。來自該色彩結合器之反射偏光器及四分之一波長延遲器/反射器之後續反射產生來自該 137231.doc -11 - 200935091 光結合器之有效結合光輸出。與此相反，當線性偏振光透過其他延遲器及定向時’線性偏振光改變至一介於3_偏振與p偏振之中途之偏振狀態（搞圓形或線性），且可導致結合器之效率下降。光結合器之組件（包括稜鏡、反射偏光器、四分之一波長延遲器、反射鏡及濾光片）可藉由一合適之光學黏合劑黏接在一起。用於將該等組件黏接在一起之光學黏合劑可具有一較用於光結合器中之稜鏡之折射率為低之折射率。 β 一完全黏接在一起之光結合器提供包括裝配、操縱及使用期間之對準穩定性在内之優點。參考圖式及下文對其之隨附說明可更容易理解上文所述之實施例。圖1係一 PBS之透視圖。PBS 100包括一位於稜鏡11〇與 12〇之對角面之間的反射偏光器190。稜鏡11()包括兩個端面175、185、以及其之間呈90。角之第一及第二棱鏡面 130、140。稜鏡120包括兩個端面170、180、以及其之間 ® 呈90。角之第三及第四稜鏡面1 5〇、1 6〇。第一稜鏡面丨3〇平行於第三稜鏡面150,且第二稜鏡面14〇平行於第四稜鏡面 160。以一"第一"、"第二"、"第三"及"第四"來識別圖i中所示之四個稜鏡面用來詳細闡明下文闡述中對pBS 1〇〇之說明。反射偏光器190可係一笛卡兒反射偏光器或一非笛卡兒反射偏光器。一非笛卡兒反射偏光器可包括諸如藉由依序沈積無機介電質而產生之多層無機膜，例如一 MacNeille偏光器。一笛卡兒反射偏光器具有一偏振軸線 137231.doc •12- 200935091 方向’且包括線柵偏光器及諸如可藉由擠製並隨後拉伸多層聚合壓層而產生之聚合多層光學膜兩者。於一個實施例中’反射偏光器190經對準以使一個偏振軸線並行於一第一偏振方向195，且垂直於一第二偏振方向Mg。於一個實施例中’第一偏振方向195可係s -偏振方向，且第二偏振方向196可係p偏振方向。如圖1中所示，第一偏振方向丄％垂直於端面170、175、180、185中之每一者。一笛卡兒反射偏光器膜為偏振光束分束器提供一傳遞不完全準直且相對於一中心光束轴線發散或偏斜之輸入光線之能力。笛卡兒反射偏光器膜可包含一聚合多層光學膜，該聚合多層多光學膜包含多個介電質或聚合材料層。介電膜之使用可具有低光农減及高透光效率之優點。多層光學臈可包含聚合多層光學膜，例如美國專利5 962 1 14 (Wa 等人）或美國專利6,721，〇96 (BrUZZOne等人）中所述之聚合多層光學膜。圖2係用於些實加例中之四分之一波長延遲器與pBS 之對準之一透視圖。四分之一波長延遲器可用來改變入射光之偏振狀態。PBS延遲器系統2〇〇包括具有第一及第二稜鏡110及12G之PBS 1GG。-四分之—波長延遲器2观鄰第一稜鏡面130安置。反射偏光器19〇係一與第一偏振方向 195對準之笛卡兒反射偏光器棋。四分之—波長延遲器22〇包括-可與第—偏振方向195呈45。對準之四分之—波長偏振方向295。儘管圖2顯示偏振方向295沿一順時針方向斑第一偏振方向195呈45。對準，然而偏振方向295亦可沿一 137231 .doc -13· 200935091 逆時針方向與第一偏振方向195呈45。對準。於一些實施例中四分之—波長偏振方向295可與第一偏振方向195呈任度數疋向對準，例如從沿一逆時針方向90。到沿一順時針方向90 。如所述，可有利地將延遲器定向成大約 • 45 ，此乃因圓偏振光產生于線性偏振光透過一與偏振方向如此對準之四分之一波長延遲器時。四分之一波長延遲 - 器之其他定向可導致在自反射鏡反射時s-偏振光不完全變換至p-偏振光，且p偏振光不完全變換至s_偏振光，從而導 ❹ 致本說明中別處所述之光結合器之效率下降。圖3顯示一拋光pBS 3〇〇内之一光線路徑之一俯視圖。根據一個實施例，稜鏡11〇及120之第一、第二、第三及第四稜鏡面130、140、150、160係與一具有一小於稜鏡丨1〇及 120之折射率”η/之折射率"n]"之材料接觸之拋光外部表面。根據另一實施例，PBS 3 00之所有該等外部面（包括未顯示之端面）皆係達成PBS 300内之傾斜光之tir之拋光面。該等拋光外部表面與一具有一小於稜鏡丨丨〇及i 2〇之折 ® 射率”η/之折射率”ηι"之材料接觸。TIR提高PBS 3〇〇中之光利用率’尤其在引導至PBS中之光不沿一中心轴線準直 (亦即’入射光係會聚或發散的）時。至少一些光由全内反射陷獲於PBS 300中直至其經由第三稜鏡面π〇離開為止。在一些情況下’該光之大致全部由全内反射陷獲於pBS 300中直至其經由第三稜鏡面150離開為止。如圖3中所示’光線L〇在一角度範圍01内進入第一稜鏡面130。PBS 300内之光線L丨在一角度範圍02内傳播，以在 137231.doc -14- 200935091 稜鏡面140、160及端面（未顯示）處滿足Snell之定律。光線 "AB"、"AC"及"AD"代表經由PBS 300之諸多光路徑中之三個光路徑，其在經由第三棱鏡面150退出之前與反射偏光器190交切成不同之入射角度。光線"AB”及” AD”亦在退出之前分別在稜鏡面140及160處經歷TIR。應理解，角度範圍Θ〗及Θ2可係一角度錐，以便亦可在PBS 3 00之端面處出現 • 反射。於一個實施例中，反射偏光器190經選擇以有效地分離處於一廣泛之入射角度範圍内之不同偏振之光。一聚〇合多層光學膜尤其很適用於分離處於一廣泛之入射角度範圍内之光。其他反射偏光器（包括MacNeille偏光器及線栅偏光器）亦可使用，但其在分離偏振光方面不太有效。 MacNeille偏光器不能有效地以高入射角透射光。使用 MacNeille偏光器來有效地分離偏振光可僅限於相對於法線低於約6或7度之入射角，此乃因在更大角度下出現兩種偏振狀態之顯著反射。使用綫栅偏光器來有效地分離偏振光通常需要一毗鄰導綫之一側之空氣間隙，且效率在一殘 w 栅偏光器沉沒於一更高指數介質中時下降。於一個態樣中，圖4A係一光結合器400之一俯視示意圖，光結合器400分別包括第一、第二、第三及第四PBS 420、440、460、4 80。分別地’第一、第二、第三及第四濾光片431、432、433及434分別位於每一對毗鄰PBS(420 與 480、420與 440、440與 460、460與 480)之間。第一、第二、第三及第四濾光片431、432、433及434可係色彩選擇堆疊式延遲偏振（CSSRP)濾光片。在本說明中，自始至終 137231.doc •15- 200935091 參考CSSRP濾光片；然而，可使用能夠如所述影響波長選擇偏振旋轉之任何濾光片。CSSRP濾光片431、432、433 及434中之每一者中之偏振旋轉取決於透過該等濾光片中每一者之光之色彩。根據一個態樣，該等滤光片中之每一者包含一可自科羅拉多州Boulder之ColorLink公司購得之 ColorSelect™濾光片。一包含延遲器425及反射鏡430之偏 ‘ 振旋轉反射器面向第一、第二及第三PBS 420、440、460 中之每一者之第四稜鏡面424、444、464安置。於一個實 Ο 施例中，延遲器425係一與第一偏振方向195定向成45。之四分之一波長延遲器。第一 PBS 420包括：一第一棱鏡405，其具有其之間呈 90°角之第一及第二稜鏡面；及一第二稜鏡406,其具有其之間呈90。角之第三及第四稜鏡面423、424。一反射偏光器190位於第一與第二稜鏡405、406之間以使第一稜鏡面 421與第三稜鏡面423相對。反射偏光器190可係一與第一偏振方向195(在此視圖中，垂直於頁面）對準之笛卡兒反射 W 偏光器。反射偏光器190亦可係一非笛卡兒偏光器。第二PBS 440包括：一第一稜鏡445，其具有其之間呈 90°角之第一及第二稜鏡面441、442 ;及一第二稜鏡446，其具有其之間呈90。角之第三及第四稜鏡面443、444。反射偏光器190位於第一與第二稜鏡445、446之間以使第一稜鏡面441與第三稜鏡面443相對》第三PBS 460包括：一第一棱鏡465，其具有其之間呈 90°角之第一及第二棱鏡面461、462 ;及一第二稜鏡466， 137231.doc •16· 200935091 其具有其之間呈呈90。角之第三及第四稜鏡面463、464。反射偏光器190位於第一與第二稜鏡465、466之間以使第一棱鏡面461與第三棱鏡面463相對。第四PBS 480包括：一第一稜鏡485 ’其具有其之間呈 90。角之第一及第二稜鏡面481、482 ;及一第二稜鏡486 ’ 其具有其之間呈90。角之第三及第四棱鏡面483、484。反 ' 射偏光器190位於第一與第二稜鏡485、486之間以使第一稜鏡面481與第三稜鏡面483相對。參一光學透射材料435毗鄰該等棱鏡面中之每一者安置。光學透射材料435可係任一具有低於棱鏡405、406、445、 446、465、466、485、486之折射率之折射率之材料。於一個實施例中，光學透射材料435係空氣。於另一實施例中，光學透射材料435係一將延遲器425及CSSRP濾光片 431、432、433、434黏接至其相應棱鏡面之光學黏合劑。

於一個態樣中’一種使用光結合器400來結合光之方法顯示於圖4A中。將一第一波長頻譜光450朝第一 PBS 420之 ❿ 第一稜鏡面421引導，將一第二波長頻譜光470朝第二PBS 440之第一棱鏡面441引導，將〆第二波長頻譜光490朝第三PBS 460之第一稜鏡面461引導，並自第四PBS 480之第一稜鏡面481接收一結合光4〇1。於一個實施例中，將第一、第二或第三波長頻譜光450、470、490中至少兩者朝相應稜鏡面421、ΦΠ、461引導，並自第四PBS 480之第一稜鏡面461 接收結合光401。於一個實施例中，第一、第二及第三波長頻譜光450、470、490係非偏振光，且結合光401亦係非偏振 137231.doc •17· 200935091 的。第一、第二及第三光45〇、470、490中每一者可包含來自一發光二極體（LED)源之光。可使用各種光源，例如雷射、雷射二極體、有機LED (〇LED)、及非固態光源，例如具有適當集光器或反射器之超高壓（UHp)、鹵素或氤燈。LED光源可具有相對於其他光源之優點，包括運作經濟、長壽命、耐久性、有效光產生及改進之光譜輸出β 於一個實施例中，第一及第三CSSRP濾光片431、433經選擇以改變第一波長頻譜光45〇之偏振方向，且第二及第四CSSRP濾光片432、434經選擇以改變第三波長頻譜光 490之偏振方向。於圖4A-4D中所示之另一實施例中，第一、第一及第三波長頻譜光450、470、490分別係綠色、紅色及藍色非偏振光，第一及第三CSSRP滤光片43 1、433 係綠色CSSRP濾光片’第二及第四CSSRP濾光片432、434 係藍色CSSRP濾光片，且結合光4〇1係白色非偏振光。現在參見圖4B，描述經由光結合器4〇〇之非偏振綠色光 45 0之光程。於此實施例中，非偏振綠色光45〇經由第一稜鏡面421進入第一 PBS 420並以包含具有第一偏振方向之綠色光458及具有第二偏振方向之綠色光453之非偏振綠色光形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 480。綠色光450經由第一稜鏡面421進入第一 Pbs 420，交切反射偏光器190,並被分離成具有第一偏振方向之綠色光 451及具有第二偏振方向之綠色光452。具有第一偏振方向之綠色光451經由第三稜鏡面423退出第一PBS 420，隨著其透過第— CSSRP濾光片431而改變偏 137231.doc •18- 200935091 振方向，並以具有第二偏振方向之綠色光453形式經由第二稜鏡面482進入第四PBS 480。具有第二偏振方向之綠色光453自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之綠色光453形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 480。具有第二偏振方向之綠色光452經由第二稜鏡面422退出第一 PBS 420，無偏振變化地透過第二CSSRP濾光片432， • 經由第三稜鏡面443進入第二PBS 440、自反射偏光器190 反射，經由第四棱鏡面444退出第二PBS 440，並隨著其透 φ 過四分之一波長延遲器425而變成綠色圓偏振光499G。綠色圓偏振光499G自反射鏡430反射，改變圓偏振方向，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第一偏振方向之綠色光454。具有第一偏振方向之綠色光454經由第四棱鏡面444進入第二PBS 440，透過反射偏光器190，經由第二稜鏡面442退出第二PBS 440，並在透過第三CSSRP 濾光片433而改變偏振方向，從而成為具有第二偏振方向之綠色光456。具有第二偏振方向之綠色光456經由第三稜 ® 鏡面463進入第三PBS 460，自反射偏光器190反射，經由第四稜鏡面464退出第三PBS 460，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成綠色圓偏振光499G，隨著其自反射鏡 430反射而改變圓偏振方向，並在再次透過四分之一波長延遲器425時變為具有第一偏振方向之綠色光45 8。具有第一偏振方向之綠色光45 8經由第四稜鏡面464進入第三PBS 460，透過反射偏光器190，經由第二稜鏡面462退出第三 PBS 460，無偏振變化地透過第四第二CSSRP濾光片434， 137231.doc -19- 200935091 經由第四稜鏡面484進入第四PBS 480，透過反射偏光器 190，並以具有第一偏振方向之綠色光458形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS。圖4C顯示經由光結合器400之非偏振紅色光470之光程。於此實施例中，非偏振紅色光470經由第一稜鏡面441進入第二PBS 440並以包含具有第一偏振方向之紅色光474及具有第二偏振方向之紅色光473之非偏振紅色光形式經由第一棱鏡面481退出第四PBS 480。 ❹ 紅色光470經由第一稜鏡面441進入第二PBS 440，交切反射偏光器190，並被分離成具有第一偏振方向之紅色光 471及具有第二偏振方向之紅色光472。具有第一偏振方向之紅色光471經由第三稜鏡面443退出第二PBS 440，無變化地透過第二CSSRP濾光片432，經由第二稜鏡面422進入第一PBS 420，透過反射偏光器190，經由第四稜鏡面424退出第一 PBS 420，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成紅色圓偏振光499R。紅色圓偏 ® 振光499R隨著其自反射鏡43 0反射而改變圓偏振之方向，

隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第二偏振方向之紅色光473 ’並經由第四棱鏡面424重新進入第一 PBS 420。具有第二偏振方向之紅色光473自反射偏光器 190反射，經由第三稜鏡面423退出第一 PBS 420，無變化地透過第一 CSSRP濾光片431，經由第二棱鏡面482進入第四PBS 480，自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之紅色光473形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 137231.doc -20- [S1 200935091 480 ° 具有第二偏振方向之紅色光472經由第二稜鏡面442退出第二PBS 440，無偏振變化地透過第三CSSRP濾光片433，經由第三稜鏡面463進入第三PBS 460，自反射偏光器190 反射，經由第四稜鏡面464退出第三PBS 460，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成紅色圓偏振光499R。紅色圓偏振光499R自反射鏡430反射，改變圓偏振方向，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第一偏振 φ 方向之紅色光474。具有第一偏振方向之紅色光474經由第四棱鏡面464進入第三PBS 460，透過反射偏光器190，經由第二稜鏡面462退出第三PBS 460，無變化地透過第四 CSSRP濾光片434，經由第三稜鏡面483進入第四PBS 480，透過反射偏光器190,並以具有第一偏振方向之紅色光474形式經由第一棱鏡面481退出第四PBS 480。圖4D顯示經由光結合器400之非偏振藍色光490之光程。於此實施例中，非偏振藍色光490經由第一稜鏡面461進入 ® 第三PBS 460並以包含具有第一偏振方向之藍色光494及具有第二偏振方向之藍色光497之非偏振藍色光形式經由第一棱鏡面481退出第四PBS 480。藍色光490經由第一稜鏡面441進入第三PBS 460，交切反射偏光器190，並被分離成具有第一偏振方向之藍色光 491及具有第二偏振方向之藍色光492。具有第一偏振方向之藍色光491經由第三稜鏡面463退出第三PBS 460，無變化地透過第三CSSRP濾光片433，經由 137231.doc •21 200935091 第二棱鏡面442進入第二PBS 440，透過反射偏光器190, 經由第四稜鏡面444退出第二PBS 440，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成藍色圓偏振光499B。藍色圓偏振光499B隨著其自反射鏡43 0反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第二偏振方向之藍色光493，並經由第四棱鏡面444重新進入第二PBS 440。具有第二偏振方向之藍色光493自反射偏光器190反射，經由第三稜鏡面443退出第二PBS 440，並隨著其透過 _ 第二CSSRP濾光片432而改變偏振方向，從而成為具有第一偏振方向之藍色光495。具有第一偏振方向之藍色光495 經由第二稜鏡面422進入第一 PBS 420，透過反射偏光器 190，經由第四稜鏡面481退出第一 PBS 420，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成藍色圓偏振光499B。藍色圓偏振光499B隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第二偏振方向之藍色光497，經由第四棱鏡面424進入第一 PBS ® 420，自反射偏光器190反射，並經由第三棱鏡面423退出第一 PBS 420。具有第二偏振方向之藍色光497無偏振變化地透過第一 CSSRP濾光片431，經由第二稜鏡面482進入第四PBS 480，自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之藍色光497形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 480 ° 具有第二偏振方向之藍色光492經由第二棱鏡面462退出第三PBS 490，隨著其透過第四CSSRP濾光片434而改變偏 137231.doc -22- 200935091 振從而成為具有第一偏振方向之藍色光494。具有第一偏振方向之藍色光494經由第三稜鏡面483進入第四pBS 480，透過反射偏光器19〇，並以具有第一偏振方向之藍色光494形式經由第一稜鏡面481退出第四pbs 480。於另一態樣中，一種使用光結合器400來分離光之方法包括分別改變圖4A-4D中所示第一、第二、第三及結合光 450、470、490、401之傳播方向。將結合光4〇1朝第四pBS 480之第一稜鏡面481引導，並分別自第一、第二及第三 ® PBS 420、440、460之第一稜鏡面 421、441、461接收第一、第二及第三波長頻譜光中之至少一者。圖5A描述一光結合器500之一個實施例，其中光結合器 400之第一、第二、第三及第四CSSRp濾光片431、432、 433及434分別由第一、第二、第三及第四CSSRP濾光片 531、532、533及 534取代。於一個態樣中’一種使用光結合器500來結合光之方法顯示於圖5A中。將一第一波長頻譜光550朝第一 pbs 420之第一棱鏡面421引導’將一第二波長頻譜光570朝第二pbs 440之第一稜鏡面441引導，將一第三波長頻譜光59〇朝第二PBS 460之第一稜鏡面461引導’並自第四pbs 480之第一棱鏡面481接收一結合光501。於一個實施例中，將第一、第二或第三波長頻譜光550、570、590中之至少兩者朝相應稜鏡面421、441、461引導，並自第四PBS 48〇之第一稜鏡面461接收結合光501。於一個實施例中，第一、第二及第三波長頻譜光550、570、590係非偏振光，且結合 137231.doc -23- 200935091 光501亦係非偏振的。第一、第二及第三光55〇、57〇、59〇中每一者可包含來自一發光二極體（LED)源之光。可使用各種光源，例如雷射、雷射二極體、有機LED (〇led)、及非固態光源，例如具有適當集光器或反射器之超高壓 (UHP)、鹵素或氙燈8 LED光源可具有超越其他光源之優點，包括運作經濟、長壽命、耐久性、有效光產生及改進之光譜輸出。於一個實施例中，第一及第三CSSRP濾光片531、533經 ❿ 選擇以改變第一波長頻譜光550之偏振方向，且第二及第四CSSRP濾光片532、534經選擇以改變第三波長頻譜光 590之偏振方向。於圖5A_5D中所示之另一實施例中第一、第二及第三波長頻譜光550、570、590分別係紅色、綠色及藍色，第一及第三CSSRP濾光片531、533為紅色/青色CSSRP濾光片，且第二及第四CSSRp濾光片532、534係藍色/黃色CSSRP濾光片。現在參見圖5B，描述經由光結合器5〇〇之非偏振紅色光 550之光程。於此實施例中，非偏振紅色光55〇經由第一稜鏡面421進入第一PBS 420，並以包含具有第一偏振方向之紅色光558及具有第二偏振方向之紅色光553之非偏振紅色光形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 480。紅色光550經由第一稜鏡面421進入第一Pbs 420,交切反射偏光器190,並被分離成具有第一偏振方向之紅色光 551及具有第二偏振方向之紅色光552。具有第一偏振方向之紅色光551經由第三稜鏡面423退出 137231.doc -24- 200935091 第一 PBS 420，隨著其透過第一 cSSRp濾光片531而改變偏振方向，並以具有第二偏振方向之紅色光553形式經由第二稜鏡面482進入第四PBS 48〇。具有第二偏振方向之紅色光553自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之紅色光553形式經由第一稜鏡面481退出第四具有第二偏振方向之紅色光552經由第二稜鏡面422退出第一 PBS 420，在無偏振變化的狀況下透過第二CSSRP濾光片532，經由第三稜鏡面4斗3進入第二pBS 44〇，自反射 ® 偏光器190反射，經由第四棱鏡面444退出第二PBS 440，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成紅色圓偏振光599R。紅色圓偏振光599R自反射鏡43〇反射，改變圓偏振方向，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第一偏振方向之紅色光554。具有第一偏振方向之紅色光554經由第四稜鏡面444進入第二PBS 44〇，透過反射偏光器190 ’經由第二稜鏡面442退出第二Pbs 44〇，並隨著 ❹其透過第三CSSRP濾光片533而改變偏振方向，從而成為具有第二偏振方向之紅色光556。具有第二偏振方向之紅色光556經由第三棱鏡面463進入第三PBS 46〇，自反射偏光器190反射，經由第四稜鏡面464退出第三pBS 46〇，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成紅色圓偏振光 599R，隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向並在其再次透過四分之一波長延遲器425時成為具有第一偏振方向之紅色光558。具有第一偏振方向之紅色光558經由第四棱鏡面464進入第三PBS 460,透過反射偏光器丨列，經 137231.doc -25- 200935091 由第二棱鏡面462退出第三PBS 46〇,無偏振變化地透過第四第一 CSSRP;慮光片534，經由第四棱鏡面⑽進入第四 PBS 480,透過反射偏光器19〇，並以具有第一偏振方向之紅色光558形式經由第一稜鏡面481退出第四pBs。 • 圖5C顯示經由光結合器500之非偏振綠色光57〇之光程。於此實施例中，非偏振綠色光57〇經由第一稜鏡面441進入第一PBS 440並以包含具有第一偏振方向之綠色光574及具有第二偏振方向之綠色光573之非偏振綠色光形式經由第 ❿ 一棱鏡面481退出第四pbs 480。綠色光570經由第一稜鏡面441進入第二Pbs 440,交切反射偏光器190，並被分離成具有第一偏振方向之綠色光 571及具有第二偏振方向之綠色光572。具有第一偏振方向之綠色光571經由第三稜鏡面443退出第二PBS 440，無變化地透過第二CSSRP濾光片532，經由第一稜鏡面422進入第一 PBS 420’透過反射偏光器190，經由第四棱鏡面424退出第一 PBS 420，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成綠色圓偏振光599G。綠色圓偏振光599G隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器42 5而變成具有第二偏振方向之綠色光573，並經由第四稜鏡面424重新進入第一 PBS 420。具有第二偏振方向之綠色光573自反射偏光器19〇反射，經由第三稜鏡面423退出第一 PBS 42〇，無變化地透過第一 CSSRP濾光片531，經由第二棱鏡面482進入第四Pbs 480 ’自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之綠 137231.doc -26- 200935091 色光573形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 480。具有第二偏振方向之綠色光572經由第二稜鏡面442退出第二PBS 440，無偏振變化地透過第三CSSRP濾光片533，經由第三稜鏡面463進入第三PBS 460，自反射偏光器190 反射，經由第四棱鏡面464退出第三PBS 460，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成紅色圓偏振光599G。綠色圓偏振光599G自反射鏡430反射，改變圓偏振方向，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第一偏振 ❹ 方向之綠色光574。具有第一偏振方向之綠色光574經由第四稜鏡面464進入第三PBS 460，透過反射偏光器190，經由第二稜鏡面462退出第三PBS 460，無變化地透過第四 CSSRP渡光片534，經由第三稜鏡面483進入第四PBS 480，透過反射偏光器190，並以具有第一偏振方向之綠色光574形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 480。圖5D顯示經由光結合器500之非偏振藍色光590之光程。於此實施例中，非偏振藍色光590經由第一稜鏡面461進入 ® 第三PBS 460並以包含具有第一偏振方向之藍色光594及具有第二偏振方向之藍色光597之非偏振藍色光形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 480。藍色光590經由第一稜鏡面441進入第三PBS 460，交切反射偏光器190，並被分離成具有第一偏振方向之藍色光 591及具有第二偏振方向之藍色光592。具有第一偏振方向之藍色光591經由第三稜鏡面463退出第三PBS 460，無變化地透過第三CSSRP濾光片533，經由 137231.doc -27- 200935091 第二棱鏡面442進入第二PBS 440，透過反射偏光器190，經由第四稜鏡面444退出第二PBS 440，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成藍色圓偏振光599B。藍色圓偏振光599B隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第二偏振方向之藍色光593，並經由第四棱鏡面444重新進入第二PBS 440。具有第二偏振方向之藍色光593自反射偏光器190反射，經由第三稜鏡面443退出第二PBS 440，並隨著其透過〇第二CSSRP濾光片532而改變偏振方向，從而成為具有第一偏振方向之藍色光595。具有第一偏振方向之藍色光595 經由第二棱鏡面422進入第一 PBS 420，透過反射偏光器 190，經由第四稜鏡面481退出第一PBS 420，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成藍圓偏振光599B。藍色圓偏振光599B隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第二偏振方向之藍色光597，經由第四棱鏡面424進入第一 PBS ® 420，自反射偏光器190反射，並經由第三稜鏡面423退出第一 PBS 420。具有第二偏振方向之藍色光597無偏振變化地透過第一 CSSRP濾光片531，經由第二棱鏡面482進入第四PBS 480，自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之藍色光5 97形式經由第一棱鏡面481退出第四PBS 480。具有第二偏振方向之藍色光592經由第二稜鏡面462退出第三PBS 490，隨著其透過第四CSSRP濾光片534而改變偏 137231.doc • 28 - 200935091 振從而成為具有第一偏振方向之藍色光594。具有第一偏振方向之藍色光594經由第三棱鏡面483進入第四PBS 480,透過反射偏光器190,並以具有第一偏振方向之藍色光594形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 480。於另一實施例中，一種使用光結合器500來分離光之方法包括分別改變圖5A-5D中所示第一、第二、第三及結合光550、570、590、501之傳播方向。將結合光501朝第四 PBS 5 80之第一稜鏡面481引導，並分別自第一、第二及第 φ 三PBS 5 20、540、560之第一棱鏡面421、441、461接收第一、第二及第三波長頻譜光中之至少一者。於一個態樣中，圖6A係一光結合器600之俯視示意圖，該光結合器分別包括第一、第二、第三及第四PBS 620、 640、660、680。分別地，第一、第二、第三及第四 CSSRP濾光片631、632、633及634分別位於每一對毗鄰 PBS (620與 680、620與 640、640與 660、660與 680)之間。 CSSRP濾光片631、632、633及634中之每一者中之偏振旋 ® 轉取決於透過個別濾光片中之每一者之光之色彩。每一個別CSSRP濾光片皆適合使至少一種色彩之光能夠無變化地 - 透過該等濾光片，同而改變至少一種其他色彩之偏振方向。根據一個態樣，該等濾、光片中之每一者皆包含一可自科羅拉多州Boulder之ColorLink公司購得之ColorSelectTM 濾光片。一包含延遲器425及反射鏡430之偏振旋轉反射器分別面向第一、第二、第三及第四PBS 620、640、660、 680中之每一者之第四稜鏡面424、444、464 ' 484安置。 137231.doc -29- i S] 200935091 於一個實施例中，延遲器425係一與第一偏振方向195定向成45°之四分之一波長延遲器。第一 PBS 620包括：一第一棱鏡405，其具有其之間呈 90。角之第一及第四稜鏡面421、424 ;及一第二稜鏡406，其具有其之間呈90°角之第二及第三稜鏡面422、423。一反射偏光器190位於第一與第二稜鏡405、406之間以使第一棱鏡面421與第三稜鏡面423相對。反射偏光器190可係一與第一偏振方向195(在此視圖中，垂直於頁面）對準之笛〇卡兒反射偏光器。反射偏光器190亦可係一非笛卡兒偏光器。第二PBS 640包括：一第一棱鏡445，其具有其之間呈 90。角之第一及第四9稜鏡面441、444 ;及一第二稜鏡 446，其具有其之間呈90 °角之第二及第三稜鏡面442、 443。反射偏光器190位於第一與第二稜鏡445、446之間以使第一棱鏡面441與第三稜鏡面443相對。第三PBS 660包括：一第一稜鏡465，其具有其之間呈90。 ® 角之第一及第四稜鏡面461、464;及一第二稜鏡466，其具有其之間呈90°角之第二及第三棱鏡面462、463。反射偏光器190位於第一與第二棱鏡465、466之間以使第一稜鏡面461與第三棱鏡面463相對。第四PBS 680包括：一第一稜鏡485，其具有其之間呈 90。角之第一及第四稜鏡面481、484 ;及一第二稜鏡486，其具有其之間呈90°角之第二及第三稜鏡面482、483。反射偏光器190位於第一與第二稜鏡485、486之間以使第一 137231.doc -30- 200935091 稜鏡面481與第三稜鏡面483相對》一光學透射材料435毗鄰該等稜鏡面中之每一者安置。光學透射材料435可係任一具有低於稜鏡4〇5、406、445、 446、465、466、485、486之折射率之折射率之材料。於一個實施例中’光學透射材料435係空氣。於另一實施例中’光學透射材料435係一將延遲器425及CSSRP濾光片 631、632、633、634黏接至其相應稜鏡面之光學黏合劑。於一個態樣中，一種使用光結合器6〇〇來結合光之方法顯示於圖6A中。將一第一波長頻譜光65〇朝第一 pBS 62〇之第一稜鏡面421引導，將一第二波長頻譜光67〇朝第二pBS 640之第一稜鏡面441引導，將一第三波長頻譜光69〇朝第三PBS 660之第一稜鏡面461引導，並自第四pBS 68〇之第一稜鏡面481接收一結合光6〇1。於一個實施例中將第一、第二或第三波長頻譜光65〇、67〇、69〇中之至少兩者朝相應棱鏡面421、441、461引導，並自第四PBS 68〇之第一稜鏡面461接收結合光6〇1。於一個實施例中，第一、第二及第三波長頻譜光650、670、690係非偏振光，且結合光601亦係非偏振的。第一、第二及第三光65〇、67〇、69〇中之每一者可包含來自一發光二極體（LED)源之光。可使用各種光源’例如雷射、雷射二極體、有機led (OLED)、及非固態光源，例如具有適#集光器或反射器之超高壓（UHP)、鹵素或氙燈。lED光源可具有相對於其他光源之優點，包括運作經濟、長壽命、耐久性、有效光產生及改進之光譜輪出。 137231.doc -31 - 200935091 於一個實施例中，第一及第三CSSRP濾光片63 i、633經選擇以改變第二及第三波長頻譜光670、690之偏振方向，且第二及第四CSSRP濾、光片632、634經選擇以改變第一及第二波長頻譜光650、670之偏振方向。於圖6A-6D中所示之另一實施例中’第一、第二及第三波長頻譜光65〇、 670、690分別係綠色、紅色及藍色非偏振光，第一及第三 CSSRP濾光片631、633係綠色/洋紅色CSSRP濾光片，其旋轉紅色光及藍色光之偏振方向，同時保持綠色光之偏振方參向，第一及第四CSSRP濾'光片632、634係黃色/藍色CSSRP 遽光片，其旋轉紅色光及綠色光之偏振方向同時保持藍色光之偏振方向，且結合光601係白色非偏振光。現在參見圖0B，描述經由光結合器6〇〇之非偏振綠色光 65 0之光程。於此實施例中，非偏振綠色光650經由第一稜鏡面421進入第一 PBS 620並以包含具有第一偏振方向之綠色光658及具有第二偏振方向之綠色光653之非偏振綠色光形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 680。 ▼綠色光650經由第一稜鏡面421進入第一 PBS 620，交切反射偏光器190，並被分離成具有第一偏振方向之綠色光 651及具有第二偏振方向之綠色光652。具有第一偏振方向之綠色光651經由第三稜鏡面42 3退出第一PBS 620，無變化地透過第一 CSSRP濾光片631，經由第二稜鏡面482進入第四PBS 680，透過反射偏光器190，經由第四稜鏡面484退出第四PBS 680，並隨著其透過四分之一波長延遲器425進變成綠色圓偏振光699G。綠色圓偏 137231.doc -32- 200935091 振光699G隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第二偏振方向之綠色光653，經由第四稜鏡面484進入第四PBS 680，自反射偏光器190反射’並以具有第二偏振方向之綠色光 653形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 680。具有第二偏振方向之綠色光652經由第四稜鏡面424退出第一 PBS 620，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成綠色圓偏振光699G。綠色圓偏振光699G隨著其自反射 φ 鏡430反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第一偏振方向之綠色光654，經由第四稜鏡面424重新進入第一 PBS 620，透過反射偏光器190 並經由第二棱鏡面422退出第一PBS。具有第一偏振方向之綠色光654隨著其透過第二CSSRP濾光片632而變成具有第二偏振方向之綠色光656，經由第三稜鏡面443進入第二 PBS 640，自反射偏光器190反射，經由第二稜鏡面442退出第二PBS 640，無偏振變化地透過第三CSSRP濾光片 ❹ 633，並經由第三棱鏡面463進入第三PBS 660。具有第二偏振方向之綠色光656自反射偏光器190反射，經由第二稜鏡面462退出第三PBS 660，隨著其透過第四CSSRP濾光片 634而變成具有第一偏振方向之綠色光658，經由第三稜鏡面483進入第四PBS 680，透過反射偏光器190並以具有第一偏振方向之綠色光658形式經由第一稜鏡面481退出第四 PBS 680。圖6C顯示經由光結合器600之非偏振紅色光670之光程。 137231.doc -33- 200935091 於此實施例中，非偏振光670經由第一稜鏡面441進入第二 PBS 640並以包含具有第一偏振方向之紅色光678及具有第二偏振方向之紅色光677之非偏振紅色光形式經由第一棱鏡面481退出第四PBS 680。紅色光670經由第一稜鏡面441進入第二PBS 640並交切反射偏光器190,在那裏紅色光670被分離成具有第一偏振 • 方向之紅色光671及具有第二偏振方向之紅色光672。具有第一偏振方向之紅色光671經由第三稜鏡面443退出 Ο 第二PBS 640並隨著其透過第二CSSRP濾光片632而變成具

有第二偏振方向之紅色光673。具有第二偏振方向之紅色光673經由第二棱鏡面422進入第一 PBS 620，自反射偏光器190反射，經由第三稜鏡面423退出第一PBS 620，並隨著其透過第一 CSSRP濾光片631而變成具有第一偏振方向之紅色光675。具有第一偏振方向之紅色光675經由第二稜鏡面482進入第四PBS 680，透過反射偏光器190，經由第三稜鏡面484退出第四PBS 680並隨著其透過四分之一波長 ® 延遲器425而變成紅色圓偏振光699R。紅色圓偏振光699R 隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425而改變具有第二偏振方向之紅色光077，經由第四棱鏡面484進入第四PBS 680，自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之紅色光677形式經由第一棱鏡面481退出第四PBS 680。具有第二偏振方向之紅色光672自反射偏光器190反射，經由第四稜鏡面444退出第二PBS 640，隨著其透過四分之 137231.doc -34- 200935091 一波長延遲器42 5而變成紅色圓偏振光699R，隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，並在其再次透過四分之一波長延遲器425而變成具有第一偏振方向之紅色光674 〇具有第一偏振方向之紅色光674經由第四稜鏡面444進入第二PBS 640，透過反射偏光器19〇，經由第二稜鏡面442退出第二PBS 640，並隨著其透過第三CSSRp濾光片633而變成具有第二偏振方向之紅色光676。具有第二偏振方向之紅色光676經由第三稜鏡面463進入第三PBS 660，自反射碜偏光器190反射，經由第二稜鏡面462退出第三PBS 660，並隨著其透過第三CSSRP濾光片634而變成具有第一偏振方向之紅色光678。具有第一偏振方向之紅色光6?8經由第二稜鏡面483進入第四pBS 680，透過反射偏光器19〇，並以具有第一偏振方向之紅色光678形式經由第一棱鏡面48 i 退出第四PBS 680。圖6D顯示經由光結合器600之非偏振藍色光690之光程。 A 於此實施例中，非偏振藍色光690經由第一稜鏡面461進入第二PBS 660並以包含具有第一偏振方向之藍色光694及具有第二偏振方向之藍色光697之非偏振藍色光形式經由第一稜鏡面481退出第四pbs 680。藍色光690經由第一稜鏡面461進入第三Pbs 660並交切反射偏光器190 ’在那裏藍色光690被分離成具有第一偏振方向之藍色光691及具有第二偏振方向之藍色光692。具有第一偏振方向之藍色光691經由第三稜鏡面463退出第二PBS 660 ’並隨著其透過第三csSRP濾光片633而變成 137231.doc ί •35· 200935091 具有第二偏振方向之藍色光693。具有第二偏振方向之藍色光693經由第二稜鏡面442進入第二PBS 640，自反射偏光器190反射，經由第三棱鏡面443退出第二PBS 640，並無變化地透過第二CSSRP濾光片632。具有第二偏振方向之藍色光693經由第二稜鏡面422進入第一 PBS 620，自反射偏光器190反射，經由第三稜鏡面423退出第一 PBS ' 620，隨著其透過第一 CSSRP濾光片631而變成具有第一偏

振方向之藍色光695，並經由第二棱鏡面482進入第四PBS _ 680。具有第一偏振方向之藍色光695透過反射偏光器 190，經由第四稜鏡面484退出第四PBS 680，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成藍色圓偏振光699B。藍色圓偏振光699B隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第二偏振方向之藍色光697，經由第四稜鏡面484進入第四PBS 680，自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之藍色光697形式經由第一棱鏡面481退出第四PBS 680。 ® 具有第二偏振方向之藍色光692自反射偏光器190反射，經由第四稜鏡面464退出第三PBS 660，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成藍色圓偏振光699B，隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，並在其再次透過四分之一波長延遲器425而變成具有第一偏振方向之藍色光694。具有第一偏振方向之藍色光694經由第四棱鏡面464進入第三PBS 660，透過反射偏光器190，經由第二稜鏡面462退出第三PBS 660，並無變化地透過第四CSSRP濾光片634。 137231.doc •36· 200935091 具有第偏振方向之藍色光694經由第三棱鏡面4 § 3進入第四PBS 680 ’透過反射偏光器190，並以具有第一偏振方向之藍色光694形式經由第一棱鏡面481退出第四pbs 680。於另一態樣中’一種使用光結合600來分離光之方法包括分別改變圖6A至圖6D中所示第一、第二、第=及纟士人光650、070、690、601之傳播方向。將結合光6〇1朝第四 PBS 680之第一棱鏡面481引導，並分別自第一、第二及第三PBS 620、640、660之第一稜鏡面421、441、461接收第

❹ 一、第二及第三波長頻譜光中之至少一者。於一個態樣中，圖7A係一光結合器7〇〇之俯視示意圖，光結合器700分別包括第一、第二、第三及第四pBs 72〇、 740、760、780。分別地，第一、第二、第三及第四 CSSRP濾光片731、732、733及734分別位於每一對毗鄰 PBS (720與 780、720與 740、740與 760、760與 780)之間。 CSSRP濾光片731、732、733及734中之每一者中之偏振旋轉取決於透過該等渡光片中之每一者之光之色彩。根據一個態樣’該等濾、光片_之每一者皆包含一可自科羅拉多州 Boulder之ColorLink公司購得之ColorSelect™濾光片。一包含延遲器425及反射鏡430之偏振旋轉反射器分別面向第一、第二及第三PBS 720、740、760中之每一者之第四稜鏡面424、444、464安置。於一個實施例中，延遲器425係一與第一偏振方向195定向成45。之四分之一波長延遲器。第一 PBS 720包括：一第一稜鏡405，其具有其之間呈 90°角之第一及第二稜鏡面421、422 ;及一第二稜鏡406， 137231.doc -37- 200935091 其具有其之間呈90°角之第三及第四稜鏡面423、424。一反射偏光器190位於第一與第二稜鏡405、406之間以使第一稜鏡面421與第三棱鏡面423相對。反射偏光器190可係一與第一偏振方向195(在此視圖中，垂直於頁面）對準之笛卡兒反射偏光器。反射偏光器190亦可係一非笛卡兒偏光器。第二PBS 740包括：一第一棱鏡445，其具有其之間呈 90°角之第一及第四稜鏡面441、444 ;及一第二稜鏡446，〇其具有其之間呈90°角之第二及第三稜鏡面442、443。反射偏光器190位於第一與第二稜鏡445、446之間以使第一棱鏡面441與第三稜鏡面443相對。第三PBS 760包括：一第一棱鏡465，其具有其之間呈 90。角之第一及第四稜鏡面461、464 ;及一第二稜鏡466，其具有其之間呈90°角之第二及第三稜鏡面462、463。反射偏光器190位於第一與第二棱鏡465、466之間以使第一稜鏡面461與第三稜鏡面463相對。 _ 第四PBS 780包括：一第一稜鏡485，其具有其之間呈 90°角之第一及第二棱鏡面481、482 ;及一第二棱鏡486，其具有其之間呈90°角之第三及第四棱鏡面483、484。反射偏光器190位於第一與第二棱鏡485、486之間以使第一稜鏡面481與第三稜鏡面483相對。一光學透射材料435毗鄰該等棱鏡面中之每一者安置。光學透射材料435可係任一具有低於稜鏡405、406、445、 446、465、466、485、486之折射率之折射率之材料。於 137231.doc -38- 200935091 一個實施例中，光學透射材料435係空氣。於另一實施例中，光學透射材料435係一將延遲器425及CSSRP滤光片 731、732、733、734黏接至其相應稜鏡面之光學黏合劑。於一個態樣中’一種用於使用光結合器700來結合光之方法顯示於圖7A中。將一第一波長頻譜光750朝第一 pbs 720之第一稜鏡面421引導，將一第二波長頻譜光770朝第二PBS 740之第一稜鏡面441引導，將一第三波長頻譜光 790朝第三PBS 760之第一稜鏡面461引導，並自第四PBS ❹ 780之第一稜鏡面481接收一結合光701«於一個實施例中，將第一、第二或第三波長頻譜光75〇、770、79〇中之至少兩者朝相應稜鏡面421、441、461引導，並自第四pBS 780之第一稜鏡面461接收結合光701。於一個實施例中，第一、第二及第三波長頻譜光75〇、77〇、79〇係非偏振光，且結合光701亦係非偏振的。第一、第二及第三光 750、770、790中之每一者可包含一來自一發光二極體 (LED)源之光。可使用各種光源，例如雷射雷射二極體、有機LED (OLED)、及非固態光源，例如具有適當集光器或反射器之超高壓（UHP)、函素或氙燈。LED光源可具有相對於其他光源之優點，包括運作經濟、長壽命、耐久性、有效光產生及改進之光譜輸出。於一個實施例中，第一 CSSRp濾光片73丨經選擇以改變第一波長頻譜光750之偏振方向，第二CSSRp濾光片732經選擇以改變第三波長頻譜光79〇之偏振方向，第三cssRp 遽光片733經選擇以改變第二及第三波長頻譜光77〇及79〇 137231.doc •39- 200935091 之偏振方向’且第四CSSRP濾光片734經選擇以改變第一及第二波長頻譜光750及770之偏振方向。於圖7A-7D中所示之另一實施例中，第一、第二及第三波長頻譜光750、 770、790为別係綠色、紅色及藍色非偏振光，第一 cssRp 渡光片731係一綠色/洋紅色CSSRP濾光片，第二CSSRP濾光片432係一藍色/黃色cssRP濾光片’第三CSSRP濾光片 733係一洋紅色/綠色CSSRP濾光片，第四CSSRP濾光片734 係一青色/紅色CSSRP濾光片’而結合光7〇1係白色非偏振 ❹ 光。現在參見圖7B ,描述經由光結合器7〇〇之非偏振綠色光 750之光程。於此實施例中，非偏振綠色光75〇經由第一稜鏡面421進入第一 PBS 72〇並以包含具有第一偏振方向之綠色光754之具有第二偏振方向之綠色光753之非偏振綠色光形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 780。綠色光750經由第一棱鏡面421進入第一pbs 720，交切反射偏光器190，並被分離成具有第一偏振方向之綠色光 751及具有第二偏振方向之綠色光752。具有第一偏振方向之綠色光751經由第三稜鏡面423退出第一 PBS 720，隨著其透過第一 CSSRP濾光片731而改變偏振方向，並以具有第二偏振方向之綠色光753形式經由第二稜鏡面482進入第四PBS 780。具有第二偏振方向之綠色光753自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之綠色光753形式經由第一棱鏡面481退出第四pbs 780。具有第二偏振方向之綠色光752經由第二稜鏡面422退出 137231.doc •40- 200935091 第一 PBS 720，無偏振變化地透過第二CSSRP濾光片732，經由第三棱鏡面443進入第二PBS 740，自反射偏光器190 反射，經由第二稜鏡面442退出第二PBS 740，無偏振變化地透過第三CSSRP濾光片733，經由第三稜鏡面463進入第三PBS 760，自反射偏光器190反射，經由第二稜鏡面462 退出第三PBS 760，並隨著其透過第四CSSRP濾光片734而 ' 變成具有第一偏振方向之綠色光754。具有第一偏振方向之綠色光754經由第三稜鏡面483進入第四PBS 780，透過 β 反射偏光器，並以具有第一偏振方向之綠色光754形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 780。圖7C顯示經由光結合器700之非偏振紅色光770之光程。於此實施例中，非偏振紅色光770經由第一稜鏡面441進入第二PBS 740並以包含具有第一偏振方向之紅色光778及具有第二偏振方向之紅色光773之非偏振紅色光形式經由第一棱鏡面481退出第四PBS 780。紅色光77〇經由第一稜鏡面441進入第二PBS 740，交切 W 反射偏光器190,並被分離成具有第一偏振方向之紅色光 771及具有第二偏振方向之紅色光772。具有第一偏振方向之紅色光771經由第三稜鏡面443退出第二PBS 740，無變化地透過第二CSSRP濾光片732，經由第二棱鏡面422進入第一PBS 720，透過反射偏光器190，經由第四稜鏡面424退出第一 PBS 720，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成紅色圓偏振光799R。紅色圓偏振光799R隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，隨 137231.doc • 41 · 200935091 著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第二偏振方向之紅色光773，並經由第四稜鏡面424重新進入第一 PBS 720。具有第二偏振方向之紅色光773自反射偏光器190反射，經由第三棱鏡面423退出第一 PBS 720，無變化地透過第一 CSSRP濾光片731，經由第二棱鏡面482進入第四PBS 780，自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之紅色光773形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 780。具有第二偏振方向之紅色光772經由第四稜鏡面444退出 φ 第二PBS 740,並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成紅色圓偏振光799R。紅色圓偏振光799R隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第一偏振方向之紅色光774,經由第四棱鏡面444進入第二PBS 740，透過反射偏光器190，經由第二棱鏡面442退出第二PBS 740，並隨著其透過第三 CSSRP濾光片73 3而變成具有第二偏振方向之紅色光776。具有第二偏振方向之紅色光776經由第三棱鏡面463進入第 ❹ 三PBS 760，自反射偏光器190反射，經由第二稜鏡面462 退出第三PBS 760，並隨著其透過第四CSSRP濾光片734而變成具有第一偏振方向之紅色光778。具有第一偏振方向之紅色光778經由第三稜鏡面483進入第四PBS 780，透過反射偏光器190,並以具有第一偏振方向之紅色光778形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 780。圖7D顯示經由光結合器700之非偏振藍色光790之光程。於此實施例中，非偏振藍色光790經由第一棱鏡面461進入 137231.doc -42- 200935091 第三PBS 760並以包含具有第一偏振方向之藍色光796及具有第二偏振方向之藍色光795之非偏振藍色光形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 780。藍色光790經由第一棱鏡面461進入第三PBS 760，交切反射偏光器190,並被分離成具有第一偏振方向之藍色光 791及具有第二偏振方向之藍色光792。 • 具有第一偏振方向之藍色光791經由第三稜鏡面463退出第三PBS 760，並隨著其透過第三CSSRP濾光片733而變成 φ 具有第二偏振方向之藍色光793，經由第二稜鏡面442進入第二PBS 740，自反射偏光器190反射，經由第三稜鏡面 443退出第二PBS 740，並隨著其透過第二CSSRP濾光片 732而變成具有第一偏振方向之藍色光794。具有第一偏振方向之藍色光794經由第二稜鏡面422進入第一 PBS 720, 透過反射偏光器190，經由第四棱鏡面424退出第一 PBS 720,並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成藍色圓偏振光799B。藍色圓偏振光799B隨著其自反射鏡430反射 ® 而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425 而變成具有第二偏振方向之藍色光795,經由第四稜鏡面 424進入第一 PBS 720，自反射偏光器190反射，並經由第三稜鏡面423退出第一PBS 720。具有第二偏振方向之藍色光795無變化地透過第一 CSSRP濾光片731，經由第二稜鏡面482進入第四PBS 780，自反射偏光器190反射’並以具有第二偏振方向之藍色光795形式經由第一棱鏡面481退出第四 PBS 780。 137231.doc -43- 200935091 具有第二偏振方向之藍色光792經由第四稜鏡面464退出第三PBS 790，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成藍色圓偏振光799B，隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第一偏振方向之藍色光796。具有第一偏振方向之藍色光796經由第四稜鏡面464進入第三PBS *760，透過反射偏光器190，經由第二稜鏡面462退出第三PBS 760，無變化地透過第四CSSRP濾光片734，經由第三稜鏡面483進入第 ❹ 四PBS 780，透過反射偏光器190，並以具有第一偏振方向之藍色光796形式經由第一棱鏡面481退出第四PBS 780。於另一態樣中，一種使用光結合器700來分離光之方法包括分別改變圖7A-7D中所示之第一、第二、第三及結合光750、770、790、701之傳播方向。結合光701朝第四PBS 780之第一稜鏡面481引導，並分別自第一、第二及第三 PBS 720、740、760之第一稜鏡面 421、441、461接收第一、第二及第三波長頻譜光中之至少一者。 ® 於一個態樣中，圖8係一光結合器800之一俯視示意圖，光結合器800分別包括第一、第二、第三及第四PBS 820、 840、860、880。分別地，第一、第二、第三及第四 CSSRP濾光片為831、832、833及834分別位於每一對毗鄰 PBS(820與 880、820與 840、840與 860、860與 880)之間。 CSSRP濾光片831、83 2、83 3及834中之每一者中之偏振旋轉取決於透過該等濾光片中之每一者之光之色彩。根據一個態樣，該等濾光片中之每一者皆包含一可自科羅拉多州 137231.doc • 44- 200935091

Boulder之ColorLink公司購得之ColorSelect™慮光片。包括延遲器425及反射鏡430之偏振旋轉反射器分別面向第一、第二及第三PBS 820、840、860中之每一者之第四棱鏡面424、444、464安置。於一個實施例中，延遲器425係一與第一偏振方向195呈45°對準之四分之一波長延遲器。第一 PBS 820包括：一第一稜鏡405，其具有其之間呈 ' 90。角之第一及第四棱鏡面421、424 ;及一第二稜鏡406，其具有其之間呈90°角之第二及第三稜鏡面422、423。一 ❿ 反射偏光器190位於第一與第二稜鏡405、406之間以使第一棱鏡面421與第三稜鏡面423相對。反射偏光器190可係一與第一偏振方向195(在此視圖中，垂直於頁面）對準之笛卡兒反射偏光器。反射偏光器190亦可係一非笛卡兒偏光器。第二PBS 840包括：一第一棱鏡445，其具有其之間呈 90°角之第一及第二稜鏡面441、442 ;及一第二棱鏡446，其具有其之間呈90°角之第三及第四稜鏡面443、444。反 ® 射偏光器190位於第一與第二稜鏡445、446之間以使第一棱鏡面441與第三稜鏡面443相對。第三PBS 860包括：一第一棱鏡465，其具有其之間呈 90°角之第一及第四棱鏡面461、464 ;及一第二棱鏡466，其具有其之間呈90°角之第二及第三稜鏡面462、463。反射偏光器190位於第一與第二稜鏡465、466之間以使第一棱鏡面461與第三稜鏡面463相對。第四PBS 880包括：一第一稜鏡485，其具有其之間呈 I37231.doc -45- 200935091 90°角之第一及第二稜鏡面481、482 ;及一第二稜鏡486，其具有其之間呈90。角之第三及第四稜鏡面483、484。反射偏光器190位於第一與第二稜鏡485、486之間以使第一稜鏡面481與第三稜鏡面483相對。一光學透射材料435她鄰該等稜鏡面中之每一者安置。 . 光學透射材料435可係任一具有低於稜鏡405、406、445、 446、465、466、485、486之折射率之折射率之材料。於一個實施例中，光學透射材料435係空氣。於另一實施例 © 中’光學透射材料435係一將延遲器425及CSSRP渡光片 831、832、833、834黏接至其相應稜鏡面之光學黏合劑。於一個態樣中，一種使用光結合器8〇〇來結合光之方法顯示於圖8Α中。將一第一波長頻譜光“ο朝第一 ρβ8 820之第一棱鏡面421引導，將一第二波長頻譜光87〇朝第二pBS 840之第一稜鏡面441引導，將一第三波長頻譜光89〇朝第二PBS 860之第一稜鏡面461引導，並自第四PBS 88〇之第一稜鏡面481接收一結合光8〇1。於一個實施例中，將第一、第一或第三波長頻譜光85〇、87〇、89〇中之至少兩者朝相應棱鏡面421、料1、461引導，並自第四PBS 88〇之第一稜鏡面461接收結合光8〇1。於一個實施例中，第一、第二及第三波長頻譜光850、87〇、89〇係非偏振光，且結合光801亦係非偏振的。第一、第二及第三光85〇、87〇、89〇中之每一者可包含來自一發光二極體（LED)源之光。可使用各種光源，例如雷射、雷射二極體、有機LED (〇LED)、及非固態光源’例如具有適當集光器或反射器之超高壓 137231.doc •46· 200935091 (UHP)、齒素或氙燈。LED光源可具有相對於其他光源之優點’包括運作經濟、長壽命、耐久性、有效光產生及改進之光譜輸出。

於一個實施例中，第一及第三CSSRP濾光片831、833經選擇以改變第一波長頻譜光850之偏振方向，且第二及第四CSSRP濾光片832、834經選擇以改變第一及第二波長頻谱光850及870之偏振方向。於圖8A 8D中所示之另一實施例中，第一、第二及第三波長頻譜光85〇、87〇、分別係紅色、綠色及藍色非偏振光，第一及第三cssRp濾光片 831、833係紅色/青色CSSRp濾光片，第二及第四cssRp濾光片832、834係黃色/藍色CSSRp濾光片，且結合光8〇1係白色非偏振光。現在參見圖8B，描述經由光結合器8〇〇之非偏振紅色光 850之光程。於此實施例中，非偏振光經由第一棱鏡面a】進入第-PBS 82G並以包含具有第—偏振方向之紅色光— 及具有第二偏振方向之紅色光853之非偏振紅色絲式經由第一稜鏡面481退出第四Pbs 880。紅色光850經由第一稜鏡面421進入第—pBs 82〇 ,交切反射偏光器190，並被分離成具有第一偏振方向之紅色光 851及具有第二偏振方向之紅色光μ〗。具有第-偏振方向之紅色光851經由第三棱鏡面⑶進入第一PBS 820’隨著其透過第—CSSRp濾光片831而改變偏振方向，並以具㈣：偏振方向之紅色光如形式經由第二棱鏡面482進入第四PBS 88〇β具有第二偏振方向之紅色 I3723l.doc -47- 200935091 光853自反射偏光器ι9〇反射，並以具有第二偏振方向之紅色光853形式經由第一稜鏡面481退出第四Pbs 880。

具有第二偏振方向之紅色光852經由稜鏡面424退出第一 PBS 820’並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成紅色圓偏振光899R。紅色圓偏振光899R自反射鏡430反射，改變圓偏振方向，並隨著其透過四分之一波長延遲器425 而變成具有第一偏振方向之紅色光854。具有第一偏振方向之紅色光854經由第四稜鏡面424進入第一 PBS 820，透 ❹ 過反射偏光器190’經由第三稜鏡面422退出第一 PBS 820’並隨著其透過第一 CSSRP濾光片831而改變偏振方向’從而成為具有第二偏振方向之紅色光855。具有第二偏振方向之紅色光855經由第三稜鏡面443進入第二PBS 840，自反射偏光器190反射，經由第四稜鏡面444退出第二PBS 840，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成紅色圓偏振光899R ’隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向’並隨著其再次透過四分之一波長延遲器425而成為 ® 具有第一偏振方向之紅色光856 »具有第一偏振方向之紅色光856經由第四稜鏡面444進入第二PBS 840，透過反射偏光器190 ’經由第二稜鏡面442退出第二pbs 840，隨著其透過第三CSSRP濾光片433而變成具有第二偏振方向之紅色光857。具有第二偏振方向之紅色光85 7經由第三稜鏡面463進入第三PBS 860，自反射偏光器19〇反射，經由第二稜鏡面462退出第三PBS 860，並隨著其透過第四CSSRP 遽光片434而變成具有第一偏振方向之紅色光858〇具有第 137231.doc •48- 200935091 一偏振方向之紅色光85 8經由第三稜鏡面483進入第四PBS 880’透過反射偏光器190,並以具有第一偏振方向之紅色光858形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 880。圖8C顯示經由光結合器800之非偏振綠色光870之光程。於此實施例中，非偏振綠色光870經由第一稜鏡面441進入第二PBS 840並以包含具有第一偏振方向之綠色光874及具 ’ 有第二偏振方向之綠色光873之非偏振綠色光形式經由第一棱鏡面481退出第四PBS 880。 ❿ 綠色光870經由第一棱鏡面441進入第二PBS 840，交切反射偏光器190,並被分離成具有第一偏振方向之綠色光 871及具有第二偏振方向之綠色光872。具有第一偏振方向之綠色光871經由第三稜鏡面443退出第二PBS 840，並隨著其透過第二CSSRP濾光片832而變成綠色光873。具有第二偏振方向之綠色光873經由第二棱鏡面422進入第一PBS 820，自反射偏光器190反射，經由第三稜鏡面423退出第一 PBS 820，無變化地透過第一 CSSRP ® 濾光片831，經由第二棱鏡面482進入第四PBS 880，自反射偏光器190反射並以具有第二偏振方向之綠色光873形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 880。具有第二偏振方向之綠色光872經由第二稜鏡面442退出第二PBS 840，無偏振變化地透過第三CSSRP濾光片433，經由第三棱鏡面463進入第三PBS 860，自反射偏光器190 反射，經由第二稜鏡面462退出第三PBS 860，並隨著其透過第三CSSRP濾光片834而變成具有第一偏振方向之綠色 137231.doc -49· 200935091 光874。具有第一偏振方向之綠色光874經由第三稜鏡面 483進入第四PBS 880，透過反射偏光器190，並以具有第一偏振方向之綠色光874形式經由第一棱鏡面461退出第四 PBS 880。圖8D顯示經由光結合器800之非偏振藍色光890之光程。於此實施例中，非偏振藍色光890經由第一稜鏡面461進入 • 第三PBS 860並以包含具有第一偏振方向之藍色光894及具有第二偏振方向之藍色光893之非偏振藍色光形式經由第 ❹ 一稜鏡面481退出第四PBS 880。藍色光890經由第一棱鏡面441進入第三PBS 860，交切反射偏光器190，並被分離成具有第一偏振方向之藍色光 891及具有第二偏振方向之藍色光892。具有第一偏振方向之藍色光891經由第三棱鏡面463進入第三PBS 860，無變化地透過第三CSSRP濾光片833，經由第二稜鏡面442進入第二PBS 840，透過反射偏光器190，經由第四稜鏡面444退出第二PBS 840，並隨著其透過四分 ® 之一波長延遲器425而變成藍色圓偏振光899B。藍色圓偏振光899B隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏振方向，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第二偏振方向之藍色光893，並經由第四稜鏡面444重新進入第二PBS 840。具有第二偏振方向之藍色光893自反射偏光器190反射，經由第三稜鏡面443退出第二PBS 840，無變化地透過第二CSSRP濾光片832，並經由第二稜鏡面422進入第一 PBS 820。具有第二偏振方向之藍色光893自反射偏光器 137231.doc -50· 200935091 190反射，經由第三稜鏡面483退出第一 PBS 820，無變化地透過第一 CSSRP濾光片83 1，經由第二稜鏡面482進入第四PBS 880，自反射偏光器190反射，並以具有第二偏振方向之藍色光893形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 880 ° 具有第二偏振方向之藍色光892經由第四稜鏡面464退出 ' 第三PBS 860，隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成藍色圓偏振光899B，隨著其自反射鏡430反射而改變圓偏 ❹ 振方向’並隨著其透過四分之一波長延遲器425而變成具有第一偏振方向之藍色光894。具有第一偏振方向之藍色光894經由第四稜鏡面464進入第三PBS 860，透過反射偏光器190，經由第二稜鏡面462退出第三PBS 860，無變化地透過第四CSSRP濾光片834 ’經由第三稜鏡面483進入第四PBS 880，透過反射偏光器190並以具有第一偏振方向之藍色光894形式經由第一稜鏡面481退出第四PBS 880。於另一態樣中，一種使用光結合器800來分離光之方法 ® 包括分別改變圖8A-8D中所示第一、第二、第三及結合光

850、870、890、801之傳播方向。將結合光801朝第四PBS 880之第一稜鏡面481引導’並分別自第一、第二及第三 PBS 820、840、860之第一棱鏡面 421、441、461接收第一、第二及第三長波譜光中之至少一者。除非另有說明，否則本說明書及申請專利範圍中用於表示特徵大小、數量及物理性質之所有數值皆應理解為由術語"大約"來修飾。因此，除非說明相反之情形，否則上述 137231.doc 51 200935091 說明書及隨附申請專利範圍中所列之數值參數係近似值，該等近似值可端視彼等熟習此項技術者利用本文所揭示之教示試圖獲得之期望性質而改變。雖然本文已闡釋並闡述具體實施例，但熟習此項技術者應瞭解，可使用許多種替代及/或等價之構建形式來替換所顯示及闡述之具體實施例，此並不背離本發明之範疇。本申請案旨在涵蓋對本文中所討論的具體實施例的任何修改或改變。因此，旨在本揭示内容僅受申請專利範圍及其 0 等效内容限制。【圖式簡單說明】貫穿於本說明書，參照其中相同之參考編號表示相同之元件之附圖，且其中：圖1係一偏振光束分束器之一透視圖。圖2係一具有一四分之一波長延遲器之偏振光束分束器之一透視圖。圖3係一顯示一具有拋光面之偏振光束分束器之一俯視 ® 示意圖。圖4A-4D係一光結合器之俯視示意圖。圖5A-5D係一光結合器之俯視示意圖。圖6A-6D係一光結合器之俯視示意圖。圖7A-7D係一光結合器之俯視示意圖。圖8 A-8D係一光結合器之俯視示意圖。該等圖式未必按比例繪製。圖中所用之相同編號指代相同組件。然而，應理解使用一編號來指代一既定圖式中之 137231.doc • 52· 200935091 一組件並非旨在限制另一圖式中以相同編號標記之組件。【主要元件符號說明】 100 偏振光束分束器 110 稜鏡 120 棱鏡 130 第一稜鏡面 140 第二棱鏡面 150 第三稜鏡面

160 第四稜鏡面 170 端面 175 端面 180 端面 185 端面 190 反射偏光器 195 第一偏振方向 196 第二偏振方向 200 偏振光束分束器延遲器系統 220 四分之一波長延遲器 295 偏振方向 300 拋光偏振光束分束器 400 光結合器 401 結合光 405 第一稜鏡 406 第二棱鏡 137231.doc -53- 200935091

420 421 422 423 424 425 430 431 432 433 434 435 440 441 442 443 444 445 446 450 451 452 453 454 第一偏振光束分束器第一梭鏡面第二棱鏡面第三棱鏡面第四棱鏡面延遲器反射鏡色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片光學透射材料第二偏振光束分束器第一稜鏡面第二棱鏡面第三稜鏡面第四稜鏡面第一棱鏡第二棱鏡第一波長頻譜光具有第一偏振方向之綠色光具有第二偏振方向之綠色光具有第二偏振方向之綠色光具有第一偏振方向之綠色光 137231.doc -54- 200935091 456 具有第二偏振方向之綠色光 458 具有第一偏振方向之綠色光 460 第三偏振光束分束器 461 第一稜鏡面 462 第二稜鏡面 463 第三棱鏡面 464 第四稜鏡面 465 第一棱鏡

466 第二稜鏡 470 第二波長頻譜光 471 具有第一偏振方向之紅色光 472 具有第二偏振方向之紅色光 473 具有第二偏振方向之紅色光 474 具有第一偏振方向之紅色光 480 第四偏振光束分束器 481 第一棱鏡面 482 第二稜鏡面 483 第三稜鏡面 484 第四稜鏡面 485 第一稜鏡 486 第二稜鏡 490 第三波長頻譜光 491 具有第一偏振方向之藍色光 492 具有第二偏振方向之藍色光 137231.doc .55, 200935091 493 具有第二偏振方向之藍色光 494 具有第一偏振方向之藍色光 495 497 499B 具有第一偏振方向之藍色光具有第二偏振方向之藍色光綠色圓偏振光 . 499G 499R 紅色圓偏振光藍·色圓偏振光 500 光結合器 ❿ 501 結合光 531 532 533 534 550 551 552 φ 553 554 556 558 570 571 572 573 第一色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片第二色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片第二色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片第第四色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片第一波長頻譜光具有第一偏振方向之紅色光具有第二偏振方向之紅色光具有第*一偏振方向之紅色光具有第一偏振方向之紅色光具有第二偏振方向之紅色光具有第一偏振方向之紅色光第二波長頻譜光5 具有第一偏振方向之綠色光具有第二偏振方向之綠色光具有第二偏振方向之綠色光 137231.doc -56» 200935091 574 具有第一偏振方向之綠色光 590 第一三波長頻譜光 591 具有第一偏振方向之藍色光 592 具有第二偏振方向之藍色光 593 具有第二偏振方向之藍色光 • 594 具有第一偏振方向之藍色光 595 具有第一偏振方向之藍色光 597 具有第一偏振方向之藍色光 ❿ 599B 藍色圓偏振光 599G 綠色圓偏振光 599R 紅色圓偏振光 600 光結合器 601 結合光 620 第一偏振光束分束器 631 第一色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片 632 633 第二色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片第二色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片 634 第四色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片 640 第一偏振光束分束器 650 第一波長頻譜光 651 具有第一偏振方向之綠色光 652 具有第二偏振方向之綠色光 653 具有第二偏振方向之綠色光 654 具有第一偏振方向之綠色光 137231.doc -57- 200935091 656 第三偏振光束分束器 658 具有第一偏振方向之綠色光 660 第三偏振光束分束器 670 第二波長頻譜光 671 具有第一偏振方向之紅色光 672 具有第二偏振方向之紅色光 673 具有第二偏振方向之紅色光 674 具有第一偏振方向之紅色光 ⑩ 675 具有第一偏振方向之紅色光 676 具有第二偏振方向之紅色光 677 具有第二偏振方向之紅色光 678 具有第一偏振方向之紅色光 680 第四偏振光束分束器 690 非偏振藍色光 691 具有第一偏振方向之藍色光 692 具有第二偏振方向之藍色光響 693 具有第二偏振方向之藍色光 694 具有第一偏振方向之藍色光 695 具有第一偏振方向之藍色光 697 具有第二偏振方向之藍色光 699B 藍色圓偏振光 699G 綠色圓偏振光 699R 紅色圓偏振光 700 光結合器 I37231.doc -58- 200935091 701 結合光 720 第一偏振光束分束器 731 第一色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片 732 色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片 733 第三色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片 • 734 第四色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片 - 740 第二偏振光束分束器 750 第一波長頻譜光 751 具有第一偏振方向之綠色光 752 具有第二偏振方向之綠色光 753 具有第二偏振方向之綠色光 754 具有第一偏振方向之綠色光 760 第三偏振光束分束器 770 非偏振紅色光 771 具有第一偏振方向之紅色光 ❷ 772 具有第二偏振方向之紅色光 773 具有第二偏振方向之紅色光 774 具有第一偏振方向之紅色光 776 '、有第一偏振方向之紅色光 - 778 具有第一偏振方向之紅色光 780 第四偏振光束分束器 790 非偏振藍色光 791 具有第一偏振方向之藍色光 792 有第一偏振方向之藍色光 137231.doc -59- 200935091 793 具有第二偏振方向之藍色光 794 795 796 799B 799R 800 具有第一偏振方向之藍色光具有第二偏振方向之藍色光具有第一偏振方向之藍色光藍色圓偏振光紅色圓偏振光光結合器 801 ❹ 820 831 832 833 834 840 850 851 零 852 853 854 855 856 857 858 860 結合光第—偏振光束分束器第一色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片第二色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片第三色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片第四色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片第二偏振光束分束器第一波長頻譜光具有第一偏振方向之紅色光具有第一偏振方向之紅色光具有第二偏振方向之紅色光具有第一偏振方向之紅色光具有第二偏振方向之紅色光具有第一偏振方向之紅色光具有第二偏振方向之紅色光具有第一偏振方向之紅色光第二偏振光束分束器 137231.doc 200935091 870 非偏振綠色光 871 具有第一偏振方向之綠色光 872 具有第二偏振方向之綠色光 873 具有第二偏振方向之綠色光 874 具有第一偏振方向之綠色光 880 第四偏振光束分束器 890 非偏振藍色光 891 具有第一偏振方向之藍色光

892 具有第二偏振方向之藍色光 893 具有第二偏振方向之藍色光 894 具有第一偏振方向之藍色光 899B 藍色圓偏振光 899R 紅色圓偏振光

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Claims

200935091 十、申請專利範圍： 1. 一種光結合器，其包含：四個偏振光束分束器，每一偏振光束分束器皆包含：第一及第二稜鏡；第一 '第二、第三及第四稜鏡面，其中該第一稜鏡面與該第三稜鏡面相對； • 一反射偏光器，其位於該第一與第二稜鏡之間；該四個偏振光束分束器中之一第一偏振光束分束器毗〇鄰一第二及一第四偏振光束分束器而定位，每一偏振光束分束器之該第二稜鏡面面向一础鄰之偏振光束分束器的該第三棱鏡面安置，且該第一偏振光束分束器之該第二稜鏡面面向該第二偏振光束分束器之該第三稜鏡面；第一、第二、第三及第四濾光片，每一濾光片皆改變至少一個選定波長頻譜之光的一偏振方向而不改變至少另一個選定波長頻譜之光的一偏振方向，每一濾光片皆位於該四個偏振光束分束器之一不同毗鄰對之 © 間；及一反射器’其反射並改變入射光之偏振方向，該反射器位於面向該第―、第二及第三偏振光束分束器中之每一者的該第四棱鏡面。 2. 如π求項1之光結合器，其中該第一、第二、第三及第四遽'光片中之至少兩個濾光片改變不同之選定波長頻譜的偏振方向。 3. 如明求項1之光結合器，其中該第一濾光片位於該第一 137231.doc 200935091 與第四偏振光束分束器之間’該第二濾光片位於該第一與第二偏振光束分束器之間，該第三濾光片位於該第二與第三偏振光束分束器之間，且該第四濾光片位於該第三與第四偏振光束分束器之間。 4. 如請求項1之光結合器，其中該至少一個選定波長頻譜及該至少另一個選定波長頻譜兩者皆處於可見波長頻譜 . 中。 5. 如請求項1之光結合器，其中該反射偏光器係與一第一 ⑩ 偏振方向對準。 6·如請求項5之光結合器，其中該反射偏光器係一笛卡兒反射偏光器。如π求項6之光結合器，其中該笛卡兒反射偏光器係一聚合多層光學膜。 8. 如凊求項5之光結合器，其中每一反射器皆包含一反射鏡及—與該第一偏振方向呈45。對準的四分之一波長延遲器。 9· 如請求項1之光結合器’其中每一偏振光束分束器進一步包含若干端面’且其中所有該等棱鏡面及端面皆經拋光。 10.如明求項9之光結合器，其進—步包含—與該等經抛光面中=每-者接觸之光學透射材料，該第—及第二棱鏡中之每一者的折射率大於該光學透射材料之折射率，以便可在該第一及第二稜鏡内發生全内反射。 η.如請求項Η)之光結合器，其中與該等經拋光面中之至少 137231.doc 200935091 一者接觸之該光學透射材料係空氣。 12. 如請求項1〇之光結合器’其中與該等經拋光面中之至少一者接觸之該光學透射材料係一光學黏合劑。 13. 如凊求項3之光結合器，其中該第一稜鏡包括該第—及第二稜鏡面，該第二稜鏡包括該第三及第四稜鏡面，該第一及第三濾光片改變一第一波長頻譜光之偏振方向而不改變另一波長頻譜之光，且該第二及第四濾光片改變一第三波長頻譜光之偏振方向而不改變另一波長頻譜之 ❹ 光。 14. 如請求項13之光結合器，其中該第一、一第二及該第三波長頻譜分別係紅色、綠色及藍色，該第一及第三濾光片包含紅色/青色色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片，且該第二及第四濾光片包含藍色/黃色色彩選擇堆疊式延遲偏振渡光片。 15. 如請求項13之光結合器，其中該第一、一第二及該第三波長頻譜分別係綠色、紅色及藍色，該第一及第三遽光 ® 片包含綠色色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片，且該第二及第四濾光片包含藍色色彩選擇堆疊式延遲偏振渡光片。 16. 如請求項3之光結合器，其中該第二及第四偏振光束分束器中之每一者的該第一棱鏡包括該第一及第二稜鏡面；該第一及第三偏振光束分束器中之每一者的該第一棱鏡包括該第一及第四稜鏡面； 137231.doc 200935091 該第一及第三濾光片改變一第一波長頻譜光之偏振方向而不改變另一波長頻譜之光，且該第二及第四濾光片改變該第一及一第二波長頻譜光之偏振方向而不改變另一波長頻譜之光。 17. 如請求項16之光結合器，其中該第一、該第二及一第三波長頻譜分別係紅色、綠色及藍色，該第一及第三渡光片包含紅色/青色色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片，且該第二及第四濾光片包含藍色/黃色色彩選擇堆疊式延遲偏 4^ 振渡光片。 18. 如請求項3之光結合器，其進一步包含一面向該第四偏振光束分束器之該第四棱鏡面安置之額外反射器，其中該第一稜鏡包括該第一及第四棱鏡面，該第二稜鏡包括該第二及第三稜鏡面’該第一及第三濾光片改變一第二及一第三波長頻譜光之偏振方向而不改變另一波長頻譜之光’且該第二及第四濾光片改變一第一及該第二波長頻譜光之偏振方向而不改變另一波長頻譜之光。 19. 如請求項18之光結合器’其中該第一、第二及第三波長頻镨分別係綠色、紅色及藍色，該第一及第三濾光片包含綠色/洋紅色色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片，且該第二及第四濾光片包含黃色/藍色色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片。 20. 如請求項3之光結合器，其中該第一及第四偏振光束分束器中之每一者之該第一稜鏡包括該第一及第二稜鏡面； 137231.doc -4- 200935091 該第二及第三偏振光束分束器中之每—者之該第一稜鏡包括該第一及第四稜鏡面；該第一渡光片改變一第一波長頻譜光之偏振方向而不改變另一波長頻譜之光；該第二濾光片改變一第三波長頻譜光之偏振方向而不改變另一波長頻譜之光；該第三濾光片改變一第二及第三波長頻譜光之偏振方向而不改變另一波長頻譜之光；及 21. ❹ 22. 該第四濾光片改變該第一及第二波長頻譜光之偏振方向而不改變另一波長頻譜之光。如叫求項20之光結合器，其中該第一、第二及第三波長頻譜分別係綠色、紅色及藍色，該第一濾光片包含一綠色/洋紅色色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片，該第二濾光片包含一藍色/黃色色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片，該第三濾光片包含一洋紅色/綠色色彩選擇堆疊式延遲偏振渡光片’且該第四濾光片包含一青色/紅色色彩選擇堆疊式延遲偏振濾光片。一種結合光之方法，其包含：提供如請求項14、15、17、18或21之該光結合器；分別將該第一、第二及第三波長頻譜中之至少兩者的光朝該第一、第二及第三偏振光束分束器之該第一稜鏡面引導；及自該第四偏振光束分束器之該第一稜鏡面接收經結合之光。 137231.doc 200935091 23. —種分離光之方法，其包含： k供如請求項14、15、17、18或21之該光結合器；將多色光朝該第四偏振光束分束器之該第一稜鏡面引導；及分別透過該第一、第二及第三偏振光束分束器之該第一稜鏡面接收該第一、第二及第三波長頻譜中之至少一者之光。 24. 如請求項22之方法，其中該所引導光及該所接收光係非偏振的。〇 25.如請求項23之方法，其中該所引導光及該所接收光係非偏振的。 26. 如請求項22之方法，其中該所引導光及該所接收光包含範圍從發散到會聚之光線。 27. 如請求項23之方法，其中該所引導光及該所接收光包含範圍從發散到會聚之光線。 28. 如請求項22之方法，其中該第一、第二、第三波長頻譜係紅色、藍色及綠色，且該經結合光係白色光。 ® 29.如請求項23之方法，其中該第一、第二及第三波長頻譜係紅色、藍色及綠色，且該多色光係白色光。 137231.doc 6-