TW202101067A - 緊湊型準直圖像投影儀 - Google Patents

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尤奇 丹齊格
埃拉德 沙爾林
羅寧 切里基
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以色列商魯姆斯有限公司
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Abstract

準直圖像投影儀，其接收來自照明源的光並且沿光路徑朝向出射瞳傳播光，該投影儀包括：第一均勻電介質偏振分束器(PBS，Polarizing Beam Splitter)，其沿光路徑被部署並且限定從第一光路徑段到第二光路徑段的第一過渡；第二均勻電介質PBS，其沿第二光路徑段與第一PBS平行地被部署並且限定從第二光路徑段到第三光路徑段的第二過渡；以及準直光學器件，其沿光路徑被部署在第二PBS之後，以將準直圖像朝向出射瞳引導；其中，第一PBS和第二PBS被部署成使得第一過渡和第二過渡兩者都經由透射來執行，或者第一過渡和第二過渡兩者都經由反射來執行。

Description

緊湊型準直圖像投影儀
本發明主題涉及圖像投影儀，並且更具體地涉及緊湊型準直圖像投影儀。
諸如可以用於某些增強現實顯示器或其他近眼顯示器的緊湊型圖像投影儀使用諸如矽上液晶(LCOS，Liquid Crystal on Silicon)的空間光調變器(SLM，Spatial Light Modulator)來生成要顯示的圖像。在這些投影儀中，佈置各種光學元件以i)以均勻的空間分佈和所需的角度分佈跨LCOS分配來自照明源的光，以及ii)將由LCOS反射的光投射到無限遠(準直的)並且將其透射到投影儀出射瞳。從該出射瞳，圖像可以進一步被透射到組合器，以用於將投射的圖像與真實世界的視圖組合。典型的組合器基於具有一對平行主面的光導元件和耦合出佈置，例如一組平行傾斜的部分反射表面或衍射元件。
這些投影儀中的一些使用以下架構，在該架構中一對平行的電介質塗覆的偏振分束器(PBS，Polarizing Beam Splitter)與準直光學器件結合用於照射LCOS以及用於準直從LCOS朝向出射瞳反射的光。然而，與結構偏振器不同，這些PBS的缺點在於，光是根據與PBS表面的相交角度而分離的。因此，未與PBS完全對準的任何光(例如，偏角偏斜光線)都可能通過PBS朝向出射瞳洩漏，導致圖像劣化。
此外，在一些情況下，例如在短有效焦距(EFL，Effective Focal Length)投影儀中，期望沿SLM與準直光學元件之間的光路徑僅放置單個光學元件。
根據本發明主題的一個方面，提供了一種準直圖像投影儀，其 接收來自照明源的光並且沿光路徑朝向出射瞳傳播光，該投影儀包括：第一均勻電介質偏振分束器(PBS)，其沿光路徑被部署並且限定從第一光路徑段到第二光路徑段的第一過渡；第二均勻電介質PBS，其沿第二光路徑段與第一PBS平行地被部署，並且限定從第二光路徑段到第三光路徑段的第二過渡；以及準直光學器件，其沿光路徑被部署在第二PBS之後，以將準直圖像朝向出射瞳引導；其中，第一PBS和第二PBS被部署成使得第一過渡和第一過渡兩者都經由透射來執行，或者第一過渡和第一過渡兩者都經由反射來執行。
根據一些方面，投影儀可以包括空間光調變器(SLM)。第三光路徑段可以終止於SLM處。
根據一些方面，該投影儀可以包括沿光被部署在第一PBS之前的一個或更多個光學元件，該投影儀包括沿光路徑被部署在第一PBS之前的掃描模組，該掃描模組被配置成在第二PBS之後並且在準直光學器件之前的圖像平面中生成圖像。投影儀還可以包括以下中至少之一：沿光路徑被部署在第二PBS之後並且在準直光學器件之前的漫射器、微透鏡陣列或反射器。
根據一些方面，第一PBS和第二PBS被塗覆在棱鏡的相對表面上。
根據本發明主題的另一方面，提供了一種複合偏振分束器裝置，該複合偏振分束器裝置包括：第一單塊棱鏡，用於接收輸入光；第二單塊棱鏡，用於透射輸出光，第一棱鏡和第二棱鏡具有第一折射率(RI，Refractive Index)；以及夾在第一棱鏡與第二棱鏡之間的以下部件：一對偏振分束器塗層，其被施加至由結構P偏振器分開的平行表面，偏振器具有與第一RI不同的第二RI；以及第一基本透明補償板，其具有與第一RI和第二RI中的每一個不同的第三RI以及厚度，以至少部分地補償由於第一RI與第二RI之間的差異而通過偏振器引入的光學像差；其中，第三RI與第二RI之間的增量和第二RI與第一RI之間的增量相比具有相反的符號。
根據一些方面，該裝置包括具有第三RI的第二補償板，其中，第一板和第二板具有組合厚度，以至少部分補償通過偏振器引入的光學像差。
根據一些方面，該裝置包括接收輸入光的第一棱鏡的外表面上的與該對塗層平行的第三塗層。
根據一些方面，第一補償板位於該對電介質塗層中的塗層中的每一個之間。
根據一些方面，塗層中至少之一與第二棱鏡相鄰。
根據一些方面，該對塗層中的一個塗層與第一棱鏡相鄰，並且該對塗層中的另一個塗層與第二棱鏡相鄰。
根據一些方面，其中，該對塗層、偏振器和第一板被佈置在第一棱鏡與第二棱鏡之間，使得輸入光的P偏振分量遵循以下透射路徑：該透射路徑順序地穿過第一棱鏡、該對塗層中的一個塗層、補償板、偏振器、該對塗層中的另一個塗層和第二棱鏡。
根據一些方面，其中，該對塗層、偏振器和第一板被佈置在第一棱鏡與第二棱鏡之間，使得輸入光的P偏振分量遵循以下透射路徑：該透射路徑順序地穿過第一棱鏡、第一板、該對塗層中的一個塗層、偏振器、該對塗層中的另一個塗層和第二棱鏡。
根據一些方面，其中，該對塗層、偏振器和第一板被佈置在第一棱鏡與第二棱鏡之間，使得輸入光的P偏振分量遵循以下透射路徑：該透射路徑順序地穿過第一棱鏡、該對塗層中的一個塗層、第一板、偏振器、第二板、該對塗層中的另一個塗層和第二棱鏡。
根據本發明主題的另一方面，提供了一種複合偏振分束器裝置，該複合偏振分束器裝置包括：第一單塊棱鏡，用於接收輸入光；第二單塊棱鏡，用於透射輸出光；以及夾在第一棱鏡與第二棱鏡之間的一對偏振分束器塗層，該對偏振分束器塗層被施加至由間隔層分開的平行表面，該間隔層包括具有約40%至約90%的透射率的光學衰減材料。
根據一些方面，間隔層是非偏振的。根據一些方面，光學衰減材料具有約50%至約80%的透射率。
根據本發明主題的另一方面，提供了一種包括複合偏振分束器裝置的準直圖像投影儀，該準直圖像投影儀包括：第一單塊棱鏡，用於接收輸入光；第二單塊棱鏡，用於透射輸入光的P偏振分量，第一棱鏡和第二棱鏡具有第一折射率(RI)；以及夾在第一棱鏡與第二棱鏡之間的以下部件：一對偏振分束器塗層，其被施加至由結構P偏振器分開的平行表面，偏振器具有與第一RI不同的第二RI；以及第一基本透明補償板，其具有與第一RI和第二RI中的每一個不同的第三RI以及厚度，以至少部分地補償由於第一RI與第二RI之間的差異而通過偏振器引入的光學像差。
根據本發明主題的另一方面，提供了一種包括複合偏振分束器裝置的準直圖像投影儀，該準直圖像投影儀包括：第一單塊棱鏡，用於接收輸入光；第二單塊棱鏡，用於透射輸入光的P偏振分量；以及夾在第一棱鏡與第二棱鏡之間的一對偏振分束器塗層，該對偏振分束器塗層被施加至由間隔層分開的平行表面，該間隔層包括具有約40%至約90%的透射率的光學衰減材料。
s,p:偏振
10a,10b,10c,10d,10e,11a,11b,34,36,39a,39b,39c,39d,41a,41b,42,52,102,104,106,108:光
20s,20p,55:偏振器
22,28,40a,40b:PBS
24:SLM
26:波片
30,46,504:準直光學器件(透鏡)
32:出射瞳
40b1,40b2:塗層
54a,54b:補償板(透明板)，偏振器
54a1,54a2:板
60,62,80,82:棱鏡
100:介質(中間層，間隔層，吸收層，衰減層)
150,152,154:示例
500:照明源(光源)
502:準直反射透鏡
506:反射器
507:掃描模組
為了理解本發明並瞭解其在實踐中如何被實施，將參照圖式通過非限制性示例描述實施方式，在圖式中：
圖1A至圖1C示出了現有技術的準直圖像投影儀的各種實施方式的示意圖；
圖2A示出了根據本發明主題的實施方式的準直圖像投影儀的示意圖；
圖2B示出了與圖2A所示的實施方式對應的光線跟蹤圖；
圖2C示出了在圖2A所示PBS之間反射的光線；
圖3A示出了根據本發明主題的另一實施方式的準直圖像投影儀的示意圖；
圖3B示出了與圖3A所示的實施方式對應的光線跟蹤圖；
圖3C示出了與圖3A所示的投影儀的另一實施方式對應的光線跟蹤圖；
圖4示出了根據本發明主題的另一實施方式的準直圖像投影儀的示意圖；
圖5A示出了根據本發明主題的另一實施方式的準直圖像投影儀的示意圖；
圖5B示出了通過複合PBS裝置的示例性P偏振光線路徑；
圖6A至圖6C示出了複合PBS裝置的各種實施方式；
圖7示出了利用複合PBS裝置的準直圖像投影儀的另一實施方式的示意圖；
圖8A示出了表示PBS塗層之間的多次內反射的效果的光線圖；
圖8B示出了表示對比度相對於介質透射率的曲線圖；
圖9A示出了表示單個PBS塗層在圍繞標稱值(nominal)的三個入射角處的光譜性能的一系列曲線圖；
圖9B示出了表示相反取向上的兩個PBS塗層的參考性能的一系列曲線圖；
圖9C示出了表示具有吸收性間隔層的兩個PBS塗層的性能的一系列曲線圖；
圖10示出了複合PBS裝置的各種替選塗覆方法示例；
圖11A示出了使用具有衰減層的複合PBS和用於對偏斜光線進行預過濾的第二PBS的投影儀的實施方式；以及
圖11B示出了根據本發明主題的另一實施方式的準直圖像投影儀的示意圖。
在以下詳細描述中，闡述了許多具體細節以便提供對本發明的透徹理解。然而，本領域技術人員將理解，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐本發明主題。在其他情況下，未詳細描述公知的方法、過程和部件，以免使本發明主題模糊。
在整個說明書中，除非另有說明，否則術語“準直光學器件”和“準直透鏡”可互換使用，並且是指準直接收到的光的反射透鏡或透鏡系統，並且其被假設為包括用於偏振旋轉的λ/4波片(四分之一波片)。此外，還假設照明透鏡包括四分之一波片。
圖1A示出了現有技術的緊湊型準直圖像投影儀。在該系統中，使用兩個單獨的PBS：一個PBS照射空間光調變器(SLM)24(例如，LCOS等)，而第二PBS準直圖像。來自照明源(未示出)的光10a被偏振器20s過濾成s偏振。PBS 22將s偏振光10b反射到SLM 24上。在偏振調變(通過像素根據圖像資訊進行調變，使得亮像素被移位元到P偏振)之後，具有P偏振的與圖像資訊對應的反射光10c穿過PBS 22到將P偏振轉換成S偏振的波片26上。然後，PBS 28將光10d反射到將準直光10e反射為P偏振的準直透鏡30上。然後，光10e朝向出射瞳32透射通過PBS 28。PBS 22和PBS 28具有由於偏角偏斜光線引起的一些光洩漏11a、11b，如下所述。然而，該洩漏離開系統而未進入出射瞳32，並且因此不會使圖像對比度劣化或生成重影圖像。
相比之下，圖1B示出了在SLM 24與透鏡30之間具有單個PBS的短有效焦距(EFL)現有技術配置，在該短有效焦距(EFL)現有技術配置中，光洩漏事實上使圖像品質劣化。現在參照圖1B，來自照明源的光10a被偏振器20p過濾成p偏振，以穿過PBS 22並且撞擊在SLM 24上，光在SLM 24處被S調變。然後，光被PBS 22朝向透鏡30反射，在該透鏡30處被準直，轉換成P偏振，並且被引導朝向出射瞳32。該配置的缺點在於，從10a反射的光洩漏34也離開出射瞳32，並且因此降低了圖像對比度。該問題可以通過使用高對比PBS層部分地解決，但是這樣做會引入更多的光損失並且可能引入圖像失真。
圖1C示出了圖1B的可能變型，其中結構偏振器20s朝向PBS 22傳遞S偏振，在PBS 22處S偏振被反射到SLM 24上並且被調變為P偏振。然後光穿過PBS 22到達準直透鏡30，並且朝向出射瞳反射離開PBS 22。然而，該配置還遭受由到達出射瞳的入射光10a的直接透射引起的光洩露36，並且導致圖像品質劣化。
PBS 22、PBS 28通常是反射S偏振光並且透射P偏振光的基於均勻棱鏡的電介質塗層偏振器。該類型的PBS根據相對於PBS的頂點的光取向來反射S偏振。換言之，與結構偏振器或“笛卡爾”偏振器相反，PBS的電介質塗層根據與表面的局部相交角度來分離偏振分量。因此，穿過偏振器20s的偏斜光線(即，相對於光軸成角度，並且尤其是具有在圖1A中被引導到頁面中的重要分量)的偏振具有未與均勻PBS 22、PBS 28的偏振完全對準的偏振取向。這種對準的缺乏導致光洩漏11a、11b。雙折射塗覆的偏振器和線柵偏振器與偏振器20s具有較好的交疊，並且因此具有較好的消光比(即，S偏振和P偏振的分離)。遺憾的是，這些偏振器更昂貴，使光衰減，並且將失真引入反射圖像。
與其中沿SLM 24與準直透鏡30之間的光路徑放置兩個PBS的圖1A相反，在一些情況下，有利的是或事實上需要在SLM 24與透鏡30之間僅放置單個物理PBS元件，類似於圖1B至圖1C。然而，如以上所討論的，現有技術配置由於偏斜光線或入射光的洩漏而導致圖像品質劣化。
根據本發明主題的第一方面，公開了一種短有效焦距(EFL)的緊湊型準直投影儀，其沿SLM與準直光學器件之間的光路徑具有單個均勻電介質均勻PBS以及用作入射預偏振器的在先相同的均勻電介質PBS，從而消除了從偏斜光線到出射瞳上的光洩漏。緊湊型準直投影儀最優選地使用無氣隙結構。“均勻”指的是光學性質在所有取向上都相同。換言之，“S”和“P”由入射光線方向而不是PBS的性質來限定(並且對垂直入射光線沒有偏振效應)。下面在圖2A至圖4中示出的PBS應該被理解為均勻電介質PBS。在一些特別優選的實施方式中，例如在無氣隙結構中，第一PBS和第二PBS可以被塗覆在同一棱鏡(例如，單塊棱鏡)的平行表面上。
應當注意，在本文呈現的許多圖式中，描繪光路徑的箭頭由表示中心光束的箭頭描繪。為了視覺清晰起見，省略了其他光束。術語“光路徑”包括折疊的光路徑。“光路徑段”是指光路徑的未被其他光學元件折疊的部分，並且可以包括未折疊部分的整體或其子部分。
圖2A示意性地示出了緊湊型準直投影儀的實施方式。投影儀 接收來自照明源(未示出)的光39b，並且沿光路徑朝向出射瞳32傳播光。投影儀包括空間光調變器(SLM)24(例如，LCOS等)、準直光學器件30和透射P偏振並反射S偏振的兩個平行的電介質塗層偏振分束器(PBS)40a、40b。PBS 40a用作用於消除偏斜光線的入射預偏振器。PBS 40a沿第一光路徑段(圖2A中被示為光39b)被部署並且限定從第一光路徑段到第二光路徑段(圖2A中被示為光39c)的第一過渡。PBS 40b沿光路徑被部署在第一PBS之後並且限定從第二光路徑段到第三光路徑段(在圖2A中被示為光39d)的第二過渡，在這種情況下，第三光路徑段終止於SLM處。PBS 40a、PBS 40b被部署成使得第一過渡和第二過渡兩者都經由透射來執行，或者第一過渡和第二過渡兩者都經由反射來執行。優選地，在PBS 40a、PBS 40b之間不應部署其他光學元件。在第三光路徑段中，光39d反射離開PBS 40b並且照射SLM 24。準直光學器件30被部署成準直來自SLM的光，以將準直圖像朝向出射瞳32引導。
如圖2A所示，來自照明源(未示出)的入射光39b撞擊在PBS 40a上。光線39c經由反射被引導朝向另一相同且平行的PBS 40b，而透射光線42(本文中被稱為“洩漏”)離開系統而未進入出射瞳32，並且因此對投射的圖像的品質影響很小或沒有影響。反射光39c(包括偏斜光線)現在已被PBS 40a預過濾，使得光與PBS 40b完全對準。光線39c撞擊在PBS 40b上並且朝向SLM 24被反射。光被SLM調變並且然後朝向準直光學器件30透射通過PBS 40b，該光在準直光學器件30處被準直並且被反射回到PBS 40b，以朝向出射瞳32反射。與現有技術配置相反，被PBS 40a過濾的39b中的偏斜光線的偏振現在對於PBS 40b是最佳的(即，處於光學對準中)，並且因此不會發生通過PBS 40b到出射瞳32上的洩漏。換言之，對於偏斜光線的任何特定角度，僅在PBS 40a處針對該特定光線方向反射的偏振的對準才會到達PBS 40b，並且該偏振也必然是在PBS 40b處反射的偏振。為了優化該效果，PBS 40a、PBS 40b優選地是基於棱鏡的PBS，其在相對於入射平面的傾斜平面上在內部塗覆有均勻電介質塗層並且在投影儀內被定向成使得兩個PBS中的塗層平面平行。此外，在兩個PBS之間優選地不存在光學擾動，例如膠、波片等。
圖2B示出了光線跟蹤圖，其示出了與圖2A所示的投影儀實施 方式的圖像場中的單個點相關聯的光線。圖2C示出了另外的光線跟蹤圖，其示出了在PBS 40a、PBS 40b之間反射的光線39b(此處被表示為41a和41b)。主光線41a(實線)在光軸內被反射。這樣，在被PBS 40a反射之後生成的線性正交偏振與PBS 40b的偏振一致。偏斜光線41b以不同角度反射並且不一定與PBS軸正交。然而，由於PBS 40a、PBS 40b是平行的，光線41b與PBS 40a之間的相對角度等於光線41b與PBS 40b之間的角度。因此，在從PBS 40a反射時發生洩漏，並且當光線41b撞擊在PBS 40b上時，光線41b的偏振對於從PBS 40b反射是最佳的，因此在PBS 40b處發生顯著減少的洩漏。
應當注意，所公開的投影儀的實施方式可以包括沿光路徑部署在第二PBS之後並且在準直光學器件之前的一個或更多個光學元件，和/或沿光路徑部署在第一PBS之前的一個或更多個光學元件。此外，投影儀實施方式在不使用SLM的情況下是可能的。例如，在一些實施方式中，投影儀可以包括沿光路徑部署在第一PBS之前的掃描模組(例如，鐳射掃描器)，該掃描模組被配置成在第二PBS之後並且在準直光學器件之前的圖像平面中生成圖像。在該實施方式中，與第二PBS之後的SLM不同，投影儀可以包括微透鏡陣列、漫射器或反射器。
圖3A示意性地示出了緊湊型準直投影儀的另一實施方式。在該實施方式中，照明還由照明透鏡46操縱以實現改進的照明效率。來自照明源(未示出)的光39a被線性結構偏振器20p過濾成具有P偏振。p偏振光透射通過PBS 40a到透鏡46上，該透鏡46將出射瞳32成像到入射瞳(在該示例中為20p)上。換言之，在特別優選的實施方式中，出射瞳和入射瞳是共軛焦平面。透鏡46可以用於例如掃描或高效照明。在從透鏡46反射之後，光以S偏振傳播，並且首先反射離開PBS 40a以對偏斜光線進行預過濾，然後朝向SLM 24反射離開PBS 40b。在該實施方式中，由偏斜光線引起的通過PBS 40a的光洩漏(虛線箭頭)不被引導遠離出射瞳32，並且由於在PBS 40a處對偏斜光線進行預過濾，因此在PBS 40b處不發生洩漏。在該實施方式中，第一過渡(39b到39c)和第二過渡(39c到39d)兩者分別由PBS 40a、PBS 40b通過反射來執行。
圖3B示出了圖3A所示的投影儀佈置的光線跟蹤圖。圖3C示出了變型配置的另外的光線跟蹤圖。該配置使用將由照明源500生成的照明圖案掃描到SLM 24上的掃描模組507(例如，鐳射掃描器等)。在該配置中，使用額外的透鏡504來準直來自光源的光。可以作為例如雷射器、LED(發光二極體，Light-emitting Diode)或LED陣列的光源500是s偏振的並且照射PBS 40a。PBS 40a將光轉向準直反射透鏡502。反射光被改變成P偏振，並且因此返回穿過PBS 40a，以進一步被透鏡504的彎曲表面聚焦並且撞擊在反射器506上。該反射器位於出射瞳32的圖像平面處。在這種情況下，透鏡504與反射器506之間的間隙是系統中的僅有氣隙。然後，從反射器506反射的光穿過與如以上在圖2A中描述的光路徑相同的光路徑，即到SLM 24上，接著到透鏡30上，並且然後到出射瞳32。
圖4示意性地示出了緊湊型準直投影儀的另一實施方式。在這種情況下，兩個平行PBS 40a、PBS 40b被部署成使得第一過渡(39b到39c)和第二過渡(39c到39d)兩者都通過透射而不是反射來執行。來自照明源(未示出)的光39a穿過結構偏振器20s並且作為s偏振光離開偏振器20s。光被PBS 40a反射到透鏡46上並且作為P偏振反射回通過PBS 40a和PBS 40b到SLM 24上。反射的亮像素(旋轉到S偏振)被PBS 40b反射到準直光學器件30上，並且到出射瞳32上。在該實施方式中，並且與現有技術配置相反，光學元件在系統內被定向成使得投影儀的短EFL被保持(由於SLM和準直光學器件的接近)，而由於偏斜光線(如虛線箭頭所示)引起的光洩漏也被引導遠離出射瞳32。
複合偏振分束器裝置
雖然上述投影儀實施方式被示出為利用兩個平行PBS，優選地在兩個平行PBS之間沒有其他光學元件，但是在一些情況下，投影儀可以利用包括由一個或更多個其他層分開的兩個PBS塗層平面的複合分束器裝置。下面描述的實施方式包括具有補償層的P偏振層和衰減層。在以下示例中，假設提到的PBS優選地是如上述示例中的均勻電介質塗覆的PBS，但是不限於此，並且事實上在其他實施方式中，這些PBS替選地可以是非均勻電介質(例如，由 3M製造的PBS)或者甚至是線柵偏振器。
具有補償層的複合PBS裝置
實際地，電介質分束器塗層的有限效率可能導致一些S偏振透射到出射瞳上並且引起圖像對比度的降低。該S透射洩漏可能在1%至20%之間變化，這取決於PBS的角度和塗層性質。將結構偏振器和補償層結合可以減少或消除S偏振洩漏。
因此，根據本發明主題的另一方面，公開了複合PBS裝置的各種實施方式，該複合PBS裝置包括兩個單塊棱鏡，分別用於接收輸入光(偏振或非偏振的)以及透射輸出光。夾(並接合)在單塊棱鏡的平行平坦表面之間的是：由(結構)P偏振層分開的包括一對平行的PBS的多個平行材料平面；以及作為補償層的基本上透明的板。補償層由材料和厚度製成，以至少部分地補償由於棱鏡與偏振器之間的折射率(RI)的差異而通過偏振器引入的光學像差。
在以上和以下的描述中，第一棱鏡和/或第二棱鏡的表面上的塗層使得在棱鏡被接合之後塗層的平面位於第一棱鏡與第二棱鏡之間被認為是“夾在”棱鏡之間。此外，“基本上透明”包括在至少80%的透射率的情況下部分地吸收。“結構偏振器”包括具有固有地限定透射的偏振光的偏振取向的結構的任何偏振元件。假設本文中所提到的結構偏振器具有平行的表面，並且也比PBS塗層更厚(更寬)。
在以下描述中，術語“補償板”和“透明板”可互換使用。此外，術語“塗層”應該被理解為多層塗層，其中任何給定層可以與任何其他層相同或不同。
在描述裝置本身之前，現在將參照圖5A說明裝置的目的，圖5A示出了根據第二方面的緊湊型準直投影儀的實施方式的示意圖。除了用複合分束器裝置代替PBS 22之外，圖5A所示的投影儀佈置類似於圖1C所示的投影儀佈置。複合PBS包括由結構P偏振器54a分開的兩個平行PBS塗層40b1、40b2和用作補償板的基本透明中間層(板)。在這種情況下，與圖1C所示的其 中假設PBS 22具有有限的效率並且因此洩漏一些S偏振(如圖1C中的光線36所示)的配置不同，在此配置中，通過使用具有兩個電介質塗層40b1、40b2和電介質塗層40b1、40b2之間的P偏振器54a的複合PBS，基本上抑制了光洩漏52。偏振器54a優選地是結構偏振器，即，在結構偏振器中偏振透射軸由材料的結構特徵限定。合適的結構偏振器的示例包括但不限於吸收性偏振濾光器和線柵偏振器。因此，S偏振的洩漏52在到達出射瞳32之前被偏振器54a吸收。如圖5A中進一步所示，該方面可以可選地包括結構偏振器55，該結構偏振器55透射S偏振並且沿光路徑被部署在電介質塗層40b2之後並且在出射瞳32之前，以進一步抑制任何殘餘P偏振洩漏。
在圖5A中，由SLM 24反射的光具有P偏振，並且因此穿過電介質塗層40b1、偏振器54a和電介質塗層40b2。然而，還需要補償板54b以抑制不然可能由於偏振器54a和棱鏡材料的折射率不同而因偏振器54a的厚度引入的光學失真(即像差)。在圖5A中，補償板54b被示出為位於兩個電介質塗層40b1、40b2之間，然而這是非限制性的，如將在下面參照圖6A至圖6C所描述的。補償板54b可以由具有與棱鏡材料和偏振器的折射率不同的折射率的任何合適的透明材料(例如，塑膠、玻璃等)製成。補償板的折射率與棱鏡的折射率之間的增量(即，帶符號的差)和偏振器的折射率與棱鏡的折射率之間的增量相比應該具有相反符號。例如，如果棱鏡的玻璃具有1.6的折射率，並且偏振器54a具有1.5的折射率(增量為-1)，則透明板54b應當最優選地具有1.7的折射率(增量=+1)。然而，應當注意，增量的大小不必在所有情況下都相等。板的不同的折射率是可能的，並且板的厚度應當被相應地優化。
所公開的主題的該方面可以有利地單獨使用，而無需如圖2A至圖4所示的配置中那樣預先對斜光線進行預濾波，或者可以與其結合使用，如以下將參照圖7描述的。
圖5B示出了圖5A所示的配置的光線跟蹤圖。光從SLM反射到準直光學器件30上。當光穿過透明板54b時，它向一個方向折射，並且當光穿過偏振器54a時，它向相對方向折射，使得光線沿相同的原始線傳播。應當注意，電介質塗層40b1、40b2最優選地與透明板54b和偏振器54a相鄰。
現在參照圖6A至圖6C，示出了複合PBS裝置的各種實施方式。在圖6A至圖6C的每一個中，為了清楚起見，部件被分開示出，但是本領域技術人員應當理解，在製造期間使用光學黏合劑將各種部件接合在一起。在圖6A所示的變型中，電介質塗層40b1、40b2被施加至通過接合兩個三角形單塊棱鏡60、62形成的立方體基底的內表面，其中棱鏡60接收輸入光，並且棱鏡62透射輸入光的P偏振分量(如果存在的話)。這樣的實現方式是可行的，但是需要棱鏡表面的高品質精加工，以使棱鏡表面為電介質塗層的施加作準備，並且因此相對昂貴。圖6B示出了替選配置，在該替選配置中電介質塗層被施加至偏振器54b。然後，將塗覆的偏振器54b和透明板夾在楔形棱鏡60、62之間。在這種情況下，可以使用較低品質的棱鏡表面，因為層之間的介面通常填充有光學折射率匹配的黏合劑。在圖6C所示的變型中，透明板54a被分成兩個較薄的板54a1、54a2，各個板54a1、54a2被放置在偏振器54b的任一側並且塗覆有電介質塗層40b1、40b2。這些不同的配置具有幾乎相同的光學性質，但是生產成本將根據生產方法而變化。
圖7示出了與如以上圖2A所示的偏斜光線過濾相結合的補償板54b的實現方式，其示出了如何可以有利地結合使用本發明的這兩個方面。
另外的實施方式是可能的，其中實現圖3C所示的投影儀佈置以結合本發明的這兩個方面的特徵，其中PBS 40b被優選地實現為參照圖6A至圖6C描述的結構之一。
具有衰減層的複合偏振分束器裝置
現在將參照圖8A至圖10描述本發明主題的另一方面，其示出了具有用作衰減層的間隔層的複合偏振分束器裝置的各種實施方式。根據該方面，公開了複合PBS裝置的各種實施方式，該複合PBS裝置包括兩個單塊棱鏡，分別用於接收輸入光(偏振或非偏振的)以及透射輸入光的P偏振分量。在單塊棱鏡的平坦表面之間夾有(並且接合)由間隔層分開的包括一對平行的電介質偏振分束器(PBS)的多個平行材料平面，該間隔層包括具有約40%至約90%──以及優選地從約50%至約80%──的透射率的光學衰減材料。
可以與迄今為止描述的特徵一起使用或者獨立於迄今為止描述的特徵使用的該方面提供了通過包括部分吸收體(absorber)以抑制諧振來抑制直接照明的替選方法。
通過對該方面的介紹，在試圖通過提供由中間層分開的一對平行分束器層來增強PBS中的對比度的情況下，已經發現第二分束器層對消除通過雙分束器的S偏振洩漏的貢獻相對較小。這可以至少部分地由以下光線來解釋，所述光線穿過第一分束器層並且在通過第二分束器層離開之前在中間層內經歷多次內反射。
例如，現在參照圖8A，假設具有S偏振的入射光線102透射通過棱鏡60。在撞擊第一PBS塗層40b1時，光線102被反射0.95(即95%)並且被透射0.05(即5%)。通常可以預期，“直通(straight-though)”光線分量106將被衰減(0.05)2(即0.0025)倍。然而，除了直通光線分量106之外，光線102的穿過PBS塗層40b1的其他分量經歷中間層100內的一系列多次內反射以及通過第二PBS塗層40b2的多個部分出射，從而引起一系列次要“洩漏”光線分量108，每個次要“洩漏”光線分量108均具有0.05的透射率。應當注意，如下面將討論的，以上內容是作為簡化的示例提供的，並且故意忽略了中間層內的諧振效應。
在以上示例中，一系列次要洩漏光線分量將具有與(0.95)2x(0.05)、(0.95)4x(0.05)、(0.95)6x(0.05)等或0.045、0.041、0.037等大致對應的強度。洩漏的光線分量的強度總和導致通過第一分束器塗層40b1也穿過第二分束器塗層40b2洩漏的光的比例相對高。
以上解釋適用於在塗層之間具有相對大的間距(例如，相對寬的中間層)的分束器塗層對，其中諧振/干涉效應是不相關的。對於波長量級的較小間隔，干涉效應在一些情況下可能導致與會穿過單個分束器洩漏的S偏振相比通過雙分束器洩漏的S偏振的比例較大。
相應地，已經發現，源自分束器塗層之間的多次內反射的洩漏分量可以通過在兩個分束器之間包括衰減層而不成比例地衰減。通過仔細選擇 由中間間隔層提供的衰減程度，可以將主信號(例如，圖像)的衰減保持在可接受的限度內，同時實現多次內反射的次要洩漏光線的更大的衰減，並且由此實現大大增強的輸出圖像對比度。這種方法可以應用於非諧振實現方式以及具有緊密間隔的分束器的實現方式(其中，諧振效應是顯著的)。
現在將描述該方面的各種示例性實施方式。在圖8A中，假設為s偏振(先前描述的)的入射光102進入棱鏡80並且從具有反射率Sr1的PBS塗層40b1反射到具有反射率Lr(最大圖像強度像素的P偏振強度)的SLM 24上。然後，光穿過PBS塗層40b1(透射率Pt1)，通過間隔層(“介質”)100(透射率Mt)，通過PBS塗層40b2(透射率Pt2)，並且離開棱鏡82，進入透鏡(或其他反射透鏡)30，並且隨後被PBS塗層40b2(反射率Sr2)反射。附帶說明，應當注意，如上所述，假設存在與透鏡30相關聯的四分之一波片，以將P偏振轉換成S偏振。為了方便起見，出於SLM反射率的目的，已經考慮了由於SLM、鏡、四分之一波片和與複合PBS裝置不相關的任何其他介面而引起的所有光學損失。
輸出光線104的強度透射率可以近似為：
T_out=Sr1．Lr．Pt1．Mt．Pt2．Sr2
為了簡單起見，假設PBS塗層40b1等同於PBS塗層40b2(其也對應於所公開主題的該方面的非限制性但特別優選的示例)，並且因此：
T_out=Sr 2 ．Lr．Pt 2 ．Mt
不期望的照明包括直接透射光線106和作為光線108耦合出的內部引導光(在PBS塗層40b1、40b2之間)。該內部諧振的總輸出照明可以近似為幾何級數。為了清楚起見，在下文中，假設非相干求和(沒有相位計算)為PBS塗層40b1、40b2的等效性。內部諧振之後的直接照明(光線106、108)的透射率為：
T_direct=St 2 ．Mt/(1-Sr 2 ．Mt 2 )
其中，St是S偏振通過PBS層的透射率，並且可以近似為St=1-Sr。這是無限收斂級數的總和，其中忽略了邊緣效應。圖像透射率與直接照明之間的比 率(對比度)為：
R=T_out/T_direct=Sr 2 ．Lr．Pt 2 ．(1-Sr 2 ．Mt 2 )/St 2
顯然，隨著介質100的透射率Mt降低，對比度提高：
在最大諧振時(如果介質100是完全透明的)：
R(Mt=100%)=Sr 2 ．Lr．Pt 2 ．(1-Sr 2 )/St 2
在沒有諧振時(如果介質100具有很低的透射率並且實際上沒有圖像透射率)，對比度收斂到：
R(Mt→0%)=Sr 2 ．Lr．Pt 2 /St 2
根據本發明，通過設置介質100的中等透射率來實現期望的對比度，該中等透射率引入可接受水準的信號個像衰減(優選地，衰減小於50%)，以實現增強的S/N比(對比度)。
圖8B示出了對比度(y軸)相對於介質100透射率(x軸)的曲線圖。如圖8B所示，PBS反射率Sr=95%，PBS透射率St=5%，PBS透射率Pt=95%和系統損失(SLM和光學器件)Lr=50%(值是近似的)。
顯然，在沒有吸收的情況下，對比度是R(Mt=100%)=17(對於成像系統是不可接受的)，而在最小透射率處，對比度是R(Mt→0)=170(低圖像透射率也是不可接受的)。然而，在中等(medium)透射率處，對比度R(Mt=68%)=100。這是具有良好對比度和可接受的32%圖像損失的最佳系統。根據特定的設計考慮，具有在40%至90%以及更優選地50%至80%的範圍內的介質透射率Mt的解決方案具有特定優點。
為了清楚起見，進行了關於非相干而忽略相位的以上描述，並且如果介質100的厚度大於光的相干長度，則以上描述是準確的。實際上，PBS塗層40b1、隨後是介質100和PBS塗層40b2可以被生成為具有最小間隙和厚度的連續的塗層序列。例如，介質100可以是吸收鎳的薄(例如，幾奈米厚)金屬層。在這種情況下，當基於在多於一個PBS塗層之間具有吸收體的相同原理時，應當使用考慮相位的數值反覆運算設計方法。
圖9A至圖9C示出了對基於由玻璃N-SF57基底構成的棱鏡材料的複合偏振分束器裝置執行的模擬結果。PBS塗層40b1和40b2是相同的，並且每個由十二(12)層電介質塗層構成。吸收層(介質)由四層適當吸收材料(例如，鎳等)的塗層形成。圖9A示出了表示單個PBS塗層(40b1或40b2)在圍繞標稱值的三個入射角處的光譜性能的一系列曲線圖。顯然，透射率在1%與6%之間，這對於高對比圖像要求是不可接受的。圖9B示出了表示如圖8A所示的在相反取向上彼此相對放置並且在以下兩者之間具有透明薄層的兩個PBS塗層(40b1和40b2)的參考性能的一系列曲線圖。該相干情況類似於圖8B的非相干情況中所示的100%透射率的情況。顯然，S透射率在0%與90%之間強烈振盪。這對於高對比明顯也是不可接受的。圖9C示出了表示具有吸收層(介質)100的兩個PBS塗層(40b1和40b2)的性能的一系列曲線圖。校準吸收層的透射率為70%，相當於圖8B所示的非相干情況。在這種情況下，平均透射率為約0.15%，相當於C_相干=300的對比度。這比C_非相干=100高得多，如可以從相干系統預期的那樣。
應當注意，中間吸收層將兩個PBS塗層分離為實際上獨立的。因此，在兩個PBS之間不需要高準確度，因此生產對於公差和不準確性更魯棒。
優選地，吸收層(介質)100的折射率接近周圍棱鏡或塗層的折射率。應當注意，與該層的大厚度相關聯的折射率的大差異可能引起如以上參照圖5B描述的圖像失真。然而，如以上參照圖5B所述，可以使用補償層來解決失真效應。
現在參照圖10，描述用於生產根據該方面的複合PBS裝置的各種替選的塗覆方法示例。示例150示出了一種塗覆方法，其中PBS塗層40b1、40b2被施加至吸收層(介質)100的相對側，並且吸收層夾在棱鏡之間。示例152示出了一種塗覆方法，通過該塗覆方法每個棱鏡被塗覆有PBS塗層和吸收層(介質)100的一半厚度的塗層。然後將兩個棱鏡接合在一起。示例154示出了一種塗覆方法，通過該塗覆方法棱鏡之一被塗覆有第一PBS塗層，隨後是吸收層塗層，接著是第二PBS塗層。然後將兩個棱鏡接合在一起。
應當注意，棱鏡60、80可以具有與該對平行的電介質塗層平行的外表面(光進入的地方)，並且該表面可以被塗覆有用於對偏斜光線進行預過濾的第三電介質塗層，從而結合了上述本發明的各方面的特徵。
圖11A示出了根據以上參照圖2A至圖4描述的原理的投影儀的實施方式，該投影儀使用第三方面的具有衰減層的複合PBS和第一方面的用於對偏斜光線進行預過濾的第二PBS的組合。圖11A提供了與圖7類似的配置，除了偏振器54a和補償板54b被衰減層100替換之外。
類似地，圖11B示出了投影儀的實施方式，除了偏振器54a和補償板54b被衰減層100替換之外，該投影儀具有與圖5A的配置類似的配置。
在組合的實施方式中，入射光棱鏡可以具有與該對平行電介質塗層平行的外表面，光通過該外表面進入。該表面可以被塗覆有第三電介質塗層，從而在單個裝置中組合上述本發明的各方面的特徵。
儘管本文已經在特別適合於近眼顯示器的圖像投影系統的背景下描述了本發明，但是應當注意，本發明的該方面廣泛適用於期望實現期望偏振的信號與穿過PBS的不期望偏振的雜訊之間的增強對比度的任何和所有情況。例如，在圖3C中，也可以使用根據本發明的該方面的具有衰減層的複合PBS來實現PBS 40a。
39b,39c,39d,42:光
40a,40b:PBS
24:SLM
30:準直光學器件(透鏡)
32:出射瞳

Claims (21)

  1. 一種準直圖像投影儀，所述準直圖像投影儀接收來自照明源的光並且沿光路徑朝向出射瞳傳播所述光，所述投影儀包括：
    第一均勻電介質偏振分束器(PBS)，其沿所述光路徑被部署並且限定從第一光路徑段到第二光路徑段的第一過渡；
    第二均勻電介質PBS，其沿所述第二光路徑段與所述第一PBS平行地被部署並且限定從所述第二光路徑段到第三光路徑段的第二過渡；以及
    準直光學器件，其沿所述光路徑被部署在所述第二PBS之後，以將準直圖像朝向所述出射瞳引導；
    其中，所述第一PBS和所述第二PBS被部署成使得所述第一過渡和所述第二過渡兩者都經由透射來執行，或者所述第一過渡和所述第二過渡兩者都經由反射來執行。
  2. 如請求項1所述的投影儀，還包括沿所述光路徑被部署在所述第二PBS之後並且在所述準直光學器件之前的空間光調變器(SLM)。
  3. 如請求項2所述的投影儀，其中，所述第三光路徑段終止於所述SLM處。
  4. 如請求項1所述的投影儀，還包括沿所述光被部署在所述第一PBS之前的一個或更多個光學元件。
  5. 如請求項1所述的投影儀，還包括沿所述光路徑被部署在所述第一PBS之前的掃描模組，所述掃描模組被配置成在所述第二PBS之後並且在所述準直光學器件之前的圖像平面中生成圖像。
  6. 如請求項5所述的投影儀，還包括以下中至少之一：沿所述光路徑被部署在所述第二PBS之後並且在所述準直光學器件之前的漫射器、微透鏡陣列或反射器。
  7. 如請求項1所述的投影儀，其中，所述第一PBS和所述第二PBS被塗覆在棱鏡的相對表面上。
  8. 一種複合偏振分束器裝置，包括：
    第一單塊棱鏡，用於接收輸入光；
    第二單塊棱鏡，用於透射輸出光，所述第一棱鏡和所述第二棱鏡具有第一折射率(RI)；以及
    夾在所述第一棱鏡與所述第二棱鏡之間的以下部件：
    一對偏振分束器(PBS)塗層，其被施加至由結構P偏振器分開的平行表面，所述偏振器具有與所述第一RI不同的第二RI，以及
    第一基本透明補償板，其具有與所述第一RI和所述第二RI中的每一個不同的第三RI以及厚度，以至少部分地補償由於所述第一RI與所述第二RI之間的差異而通過所述偏振器引入的光學像差；
    其中，所述第三RI與所述第二RI之間的增量和所述第二RI與所述第一RI之間的增量相比具有相反的符號。
  9. 如請求項8所述的裝置，還包括具有所述第三RI的第二補償板，其中，所述第一板和所述第二板具有組合厚度，以至少部分補償通過所述偏振器引入的光學像差。
  10. 如請求項8所述的裝置，其中，還包括接收輸入光的所述第一棱鏡的外表面上的與所述一對PBS塗層平行的第三PBS塗層。
  11. 如請求項8所述的裝置，其中，所述第一補償板位於所述一對PBS塗層中的PBS塗層中的每一個之間。
  12. 如請求項8所述的裝置，其中，所述PBS塗層中至少之一與所述第二棱鏡相鄰。
  13. 如請求項8所述的裝置，其中，所述一對PBS塗層中的一個PBS塗層與所述第一棱鏡相鄰，並且所述一對PBS塗層中的另一個PBS塗層與所述第二棱鏡相鄰。
  14. 如請求項8所述的裝置，其中，所述一對PBS塗層、所述偏振器和所述第一板被佈置在所述第一棱鏡與所述第二棱鏡之間，使得所述輸入光的P偏 振分量遵循以下透射路徑：所述透射路徑順序地穿過所述第一棱鏡、所述一對PBS塗層中的一個PBS塗層、所述補償板、所述偏振器、所述一對PBS塗層中的另一個PBS塗層和所述第二棱鏡。
  15. 如請求項8所述的裝置，其中，所述一對PBS塗層、所述偏振器和所述第一板被佈置在所述第一棱鏡與所述第二棱鏡之間，使得所述輸入光的P偏振分量遵循以下透射路徑：所述透射路徑順序地穿過所述第一棱鏡、所述第一板、所述一對PBS塗層中的一個PBS塗層、所述偏振器、所述一對PBS塗層中的另一個PBS塗層和所述第二棱鏡。
  16. 如請求項9所述的裝置，其中，所述一對PBS塗層、所述偏振器和所述第一板被佈置在所述第一棱鏡與所述第二棱鏡之間，使得所述輸入光的P偏振分量遵循以下透射路徑：所述透射路徑順序地穿過所述第一棱鏡、所述一對PBS塗層中的一個PBS塗層、所述第一板、所述偏振器、所述第二板、所述一對PBS塗層中的另一個PBS塗層和所述第二棱鏡。
  17. 一種複合偏振分束器裝置，包括：
    第一單塊棱鏡，用於接收輸入光；
    第二單塊棱鏡，用於透射輸出光；以及
    夾在所述第一棱鏡與所述第二棱鏡之間的一對偏振分束器(PBS)塗層，所述一對偏振分束器(PBS)塗層被施加至由間隔層分開的平行表面，所述間隔層包括具有約40%至約90%的透射率的光學衰減材料。
  18. 如請求項17所述的裝置，其中，所述間隔層是非偏振的。
  19. 如請求項17所述的裝置，其中，所述光學衰減材料具有約50%至約80%的透射率。
  20. 一種準直投影儀，包括如請求項8所述的複合偏振分束器裝置。
  21. 一種準直投影儀，包括如請求項17所述的複合偏振分束器裝置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11841503B2 (en) 2021-02-19 2023-12-12 Rockwell Collins, Inc. Efficiency of catadioptric system by means of recycling polarized light

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6672721B2 (en) * 2001-06-11 2004-01-06 3M Innovative Properties Company Projection system having low astigmatism
EP1405528B1 (en) * 2001-06-11 2008-04-09 3M Innovative Properties Company Projection system having low astigmatism
US20040227994A1 (en) * 2003-05-16 2004-11-18 Jiaying Ma Polarizing beam splitter and projection systems using the polarizing beam splitter
US7234816B2 (en) * 2004-02-03 2007-06-26 3M Innovative Properties Company Polarizing beam splitter assembly adhesive
JP2006145644A (ja) * 2004-11-17 2006-06-08 Hitachi Ltd 偏光分離装置及びそれを用いた投射型表示装置
IL177618A (en) * 2006-08-22 2015-02-26 Lumus Ltd Optical component in conductive substrate
US9958699B2 (en) * 2012-12-21 2018-05-01 3M Innovative Properties Company Hybrid polarizing beam splitter
IL232197B (en) * 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
AU2017224004B2 (en) * 2016-02-24 2021-10-28 Magic Leap, Inc. Polarizing beam splitter with low light leakage
TWI724174B (zh) * 2016-07-29 2021-04-11 日商索尼股份有限公司 合成光學系統單元及投影機
CN106154569B (zh) * 2016-09-14 2019-02-22 张文君 偏振分光棱镜器件与显示设备
KR20190000456U (ko) * 2016-12-02 2019-02-19 루머스 리미티드 소형 시준 이미지 프로젝터를 구비한 광학 시스템
WO2019035636A1 (ko) * 2017-08-18 2019-02-21 주식회사 엘지화학 기판
EP3721620A4 (en) * 2017-12-10 2021-01-13 Lumus Ltd. IMAGE PROJECTOR

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