TW523610B - Optical devices employing beam folding with polarizing splitters - Google Patents

Description

523610 A7 ________B7 五、發明 (1 ) ~ ~'~ 技術領域. 本發明係關於光學系統，尤其係關於用以折疊光線以增 加其光線長度之裝置。 背景 許多用以處理光線之裝置係具有相當大的尺寸限制，尤 其係針對在裝置内部需要較長光線長度之裝置。 一種常見用以增加光學裝置中之光線長度的技術，便係 在裝置内部來折疊光線。舉例來說，雙筒望遠鏡通常係將 反射光線以“ Z”字形來加以反射，以增加光學長度，同時 保持其較小的實體長度。許多反射式相機係採用五稜鏡， 而得以在較小的相機主體中來增加其鏡頭的光學長度。各 種投影系統係可以藉由在内部折疊其光線，而使得在投影 器與營幕之間距離較短的情況下，可以得到較寬的偏移角 度。舉例來說，投影式電視接收器係經常會採用具有特定 形狀之面鏡，以將由電子鎗行進至螢幕的光線加以折疊。 猫準器及其他類型的裝置係可以藉由在裝置中折疊入射光 線來增加光線的長度。抬頭顯示器及頭戴式軍事光學裝 置，係需要在很小體積中具有多種光學功能。其他類型的 射線，諸如X射線及電子束，係可以藉由在適當裝置中來進 行折疊。 。午夕習知裝置係藉由平面鏡或其他反射器來折疊光線。 以習知反射器所構成之光線折疊器係無法節省較大的空 間。亦即，此一裝置之至少一實聽尺寸係在該裝置的邊界 尺寸内保持相當大部分的有效光學長度。其他習知的折疊 -4- 523610 A7 B7 ==光線分離器。這些裝置係可相較於其實體尺 寸而大f地增加光學長度。然而，光線分離器通常係具有 低光學效率之缺點。輸ά光線之強度通常 :::r小的比例部分。此外，此類裝置在其内= 法執仃，、他的光學功能。其僅具有的魏便係增加路徑長 度；其他的光線操作係必須分開地完成，因而增加了該 之總體積。 發明摘要 本發明係提供一種光學梦晉1 # π 、 很尤子裝置，具係可以在有限的體積中 來增加光線長度，其係制極化光線分離器來重極化或變 換一入射光線之極性，藉此在一定的實體空間中可以提供 較大的光學操縱性。某些裝置係利用極化之光線，而其他 裝置則係以非極化光線來操作。 依照本發明之裝置，其係包括一個或多個極化光線分離 态’每一分離器係具有一通過軸，可以使一入射光線之極 陘通過该分離器，以及一反射軸，其可將不同極性之光線 由《亥刀離态來將其沿著不同方向來反射。採用本發明之裝 置亦包括一個或多個重極化反射器，亦即，可以同時改變 入射光線之方向及其極性之反射器。這些元件係設計成可 使一進入裝置之光線穿透，使得一個或多個分離器會由於 光線之極性在一個或多個反射器中改變而使該光線通過或 反射。 本發明係可應用在光學系統乏許多用途上，諸如投影 為、映像器、準直儀，以及光學及類似射線之操縱。在此 本紙張尺度適用中_家標準(CNS) A4規格( X 297公爱)

裝 訂

523610 五、發明説明（ 長及類型之放射性能量 所用之“光學，，及“光線，，等詞，係廣義地涵蓋具有任何波 圖式 圖係顯示光學元件， 觀念 以說明在本發明t所使用 之 圖2係光線折疊裝置之概要示意圖，其中顯示本發明之直 中一種型式。 八 圖3.1係本發明另一型式之概要示意圖。 之裝置的混合 圖3.2係顯示一種使用多個如圖3」所示型式 裝置。 圖4-9係本發明其他型式之概要示意圖。 裝 圖1(M1係使用在本發明中之極化光線分離器的視圖。 背景環境 訂 圖1.1至1.4係顯示用以闡述本發明之習知元件及觀念。一 進入元件或裝置之光線或射線，在此係稱之為入射光線。 當光線部分離開裝置時則係稱之為離開，並且離開光線一 詞稱之。在圖式中係以細線來顯示光線。當一光線碰到裝 置中之一元件或其一表面時，其係具有方向、極性及/或其 他特性。當在圖式中指示極性時，箭頭及圓圈係表示不同 的極性方向及模式。這些方向係任意的，且不同的符號僅 係用以標示所指定之極性模式彼此的不同。舉例來說，一 稱之為水平極性之光線，係可相對於一光學裝置而具有任 意方向；該標示僅具有的意義係-在於，其極性係相反於在 相同裝置中被稱之為垂直極化之光線。術語“S”及“P，，有 -6 - 本紙張尺度適財s g家料(CNS) A4規格(21QX 297公愛) 523610 A7 ____ B7 五、發明説明（4 ) 時係使用在這些模式中.極性亦可以在彼此相反的右側及 左側圓圈及橢圓模式中發生。以下之說明主要係著重在電 磁波之光學範圍内的光線。本發明亦可以應用在其他範圍 的電磁射線，諸如X光或無線電波。其亦可以應用在不同種 類的波，諸如聲音能量波。諸如反射器及分離器之光學元 件’乃係熟習此一技術領域者所習知的。 圖1.1係顯示一典型五稜鏡光學裝置的概要示意圖，其係 用以增加一單眼反射式相機之鏡頭的光學長度，其整體以 70件標號110所標示。一入射光線或射線U1係進入至相機 透鏡112 ’並且由位在薄膜平面前面之樞接面鏡所反 射。該光線係穿過下表面丨15丨而進入至五稜鏡115，然後 會碰到在表面115.2上之反射性覆層。光線係會反射至另一 表面115.3，該表面亦具有一反射性覆層。表面1152及 115.3係呈角度配置’使得光線係以垂直於其進入稜鏡之方 向而穿過後表面115.4來離開該稜鏡。鏡頭透鏡116接著便 可以構成一可供觀看者觀看的直立影像。 藉由，光線111之行經距離便可遠大於僅在面鏡117處之 反射光線111所會具有之距離。該五稜鏡係將光線i i i加以 折疊，使得其在稜鏡裝置中之長度係會遠大於裝置之實體 尺寸。該尺寸通常係裝置之實體長度或寬度。在稜鏡115 中，相關的尺寸係由進入表面i i 5 ·丨至點i i 7之距離，再加 上由點117至離開表面115.4之距離。換言之，可應用尺寸 係該光線在裝置中若未被折疊之狀態下的行進距離。因 此，折疊係會造成光學長度大於裝置之實體長度。在本說 本紙張又度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2ΐ〇χ 297公釐） 五、發明説明（5 ) ;- 明書中所用之“光線長度，，一詞，·係指一光線在裝置内部 7行經之距離。在光學技術中，所謂的“路徑長度，，便係 才曰此光學距離，但其亦將光線所通過之材料的折射率考 慮在内。在本說明書中，兩長度之差異係相當小。 圖1.2係一習知極化光線分離器12〇之概要視圖。一具有由 箭頭122所示之極性之入射光線121係穿透或通過分離器， 而成為具有與該入射光線大致相同方向之離開光線123。一 具有不同或相反極性（如圓圈125所示）之入射光線1241或 124.2，係會由分離器所排除，亦即，沿不同之方向來加以 反射，如圖所示之離開光線分離器傳送或通 過之光線的極性模式係稱之為通過軸；而其排斥或反射之光 線的極性模式則係稱之為反射軸。一極化光線分離器之通 過及反射軸大體上係彼此垂直，然而其亦可相對於彼此而 具有某些角度。針對圓形極性，該通過軸可以係一右側極 性模式，而反射軸則可以係相反的左側極性模式。換言 之，所謂“軸”並不一定是一線性或其他字義上的方向，其 亦可以視為與極性模式具有相同的意義。 極化光線分離器係可以由數種方式來建構，諸如以一種 在玻璃或可提供結構強度之其他透明基質128上具有一極化 光線-分離功能之反應層127來構成。雖然在此係描述某些 特定的型式，然而任何結構型式皆可以與本發明相配合。 在此所說明之分離器係可以使一光線極性模式穿透且保持 其方向不變，並且以相同於其入-射角度之另一相反模式來 加以反射。然而，重點在於，不同的極性係可以區分成具 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 523610 A7 --—_ B7五、發明説明（6 ) 有不同方向或位置之光線。因此，在此所用之通過軸及反 射軸一詞，係以一般性的認知來標示分離器在一給定極性 之波上所具有的不同作用方向，在此並未限制不同極性在 特定方向或角度上之穿透及反射。 圖1.3係顯示一波狀雙極性元件13〇。此一元件係可使一通 過忒兀件之波形相位有某程度的改變，通常係以一波長或 一角度的比例來表示。舉例來說，在以標號13〇概要顯示之 板體中，入射光線13 1係以13 2所示之相位來碰觸到板體， 並且以134所示之延遲相位來顯現為一離開光線133。圖上 亦顯不一未通過板體之參考光線135，以成為比較之用。該 離開光線133之相位134係相對於參考光線之相位136而呈 180度或者係相位之半個波長。因此，板體13〇便可稱之為 半波延遲器。其他相位量值亦相同；例如，四分之一板（9〇 度）延遲器係可使用在許多應用中。延遲器係具有改變一入 射波或光線之極性模式的功效。舉例來說，當適當定位 時’一個半波延遲器係可以將水平極化光線轉換或旋轉成 一垂直極化的光線，且反之亦然。右側及左側圓圈或橢圓 形極化波亦可以藉由一半波延遲器而相互轉換成其相反的 極性。某些特定型式之延遲器將說明如下，但仍可以採用 其他任何類型的延遲器。再者，可以改變一波形極性之其 他習知方法亦可使用在本發明中。 圖1.4係本發明用以執行兩種操作模式之單一光學元件i4〇 之一型式的放大部分視圖。元件—140，稱之為反射重極化 器，係可以同時反射一入射波14 1且修正其極性模式。光線

裝 訂

線 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 523610 發明説明（ 141首先係通過一層體142，其係可以將光線延遲其波長範 圍之四刀之一波長。接著，光線便由層體143反射，而形成 一具有與光線141之入射角度相同之離開光線144。由於 線係通過層體142兩次，因此其總延遲量便為半個波長，且 其極性模式係相反於入射光線141，與圖13所示者相同。 光、=141係由層體143之前表面145所反射。雖然亦可以採用 一背面反射器，然而一般使用前面反射器係較有效。此一 反射重極化器係可以在_單_光學元件中提供本說明内容 中之兩種加長路徑長度的操作，《中該單一光學元件係可 以延構且定位成-單—整體裝置，藉此可以同時節省成本 及工間。兩種無作方式亦可以幾乎同時來進行，使得不當 裝 的作用不會干擾到其對準性或相互的配合性。然、而，依照 本發明之-裝置’ |亦可以採用兩種分開的元件，以進行 光線之反射> 以及修正其極性；在此所用之”反射重極化器，，一 «司係/函蓋可以進仃這兩種功能之任何裝置或裝置的组 合。 、 詳細說明 圖2係概要地顯示—種光學裝置·，其係用以折疊-入 射先線201，以產生一具有光線長度大於相關之裝置尺寸 2〇3的離開光線。可由任何光源21〇發出之光線201係具有一 以心號204所;^不之極性。該光源本身亦可具有極性，或者 :傳統的析光器(未顯示)亦可設置在該入射光線進入路 徑或在裝置200内部之路徑上，甚-至係、設置在離開部位。該 極性模式係任意的；其可以係線性垂直或水平的，右側圓 -10-

523610 A7 B7 五、發明説明（8 ) 圈或左側圓圈等等。一極化光線分離器220係設置成使其反 射軸係位在光線201之極性模式上。因此，該光線便可以由 分離器220所反射。經反射之光線接著便會通過極化光線分 離器240，其中該極化光線分離器240之反射軸係垂直於該 分離器220之反射轴，且該光線係會碰到一反射重極化器 230。已具有不同或相反極性之光線係以標號205加以標 示，其接著便會碰觸到極化光線分離器240，其中該極化光 線分離器240之通過及反射軸係設計成使得該光線會被反 射。當光線再次碰到第一分離器220時，其極性便會與其通 過軸相對齊。因此，該光線便可以穿透該220，並且離開該 裝置220而成為一朝向一標的之離開光線202，其在圖上係 概要地以250來加以標示。為了方便說明，在圖2中係以相 同於標示光線之極性符號來標示該分離器之通過及反射 軸。若入射光線20 1之角度或位置改變，例如朝向圖2右 側’則入射光線可能會先碰到分離器240，該光線將會通該 分離器240而到達分離器220，並且將其反射至重極化器 230。該重極化器係可將光線反射回到分離器22〇，而該光 線將會通過該分離器220而碰到分離器240，並且在該處反 射而由裝置頂部離開。換言之，接觸之順序係可以改變， 但其功效則保持相同。 在裝置200中之光線210的光學長度係兩倍於裝置之實體 長度203，且不會有過大的光學損失。圖示之分離器22〇及 240係彼此垂直，並且相對於反奸重極化器23〇而呈對角配 置（亦即，大約45度之銳角），而呈現X-立方體的組合型式。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 523610 A7 B7 五、發明説明（9 ) -— 相交之分離器的中心軸係彼此正交·：其中一者的反射軸係 與另-者之通過軸相同，且反之亦然。光線係碰觸每一分 離器兩次，且碰觸該重極化器一次。每一分離器係同時； 使光線在其路徑上的不同位置處來通過及反射。很明顯 地，兩分離器之中心軸係可以互換，或者係光線極性係^ 以旋轉的。在此例中，光線係會先通過分離器22()，然後在 分離器240處被反射。重極化器23〇亦可以放置在裝置之另 一側面。 用以作為極化光線分離器之大部分物質係等向性，且未 具有實質的通過軸及反射軸。某些材料，諸如可換性塑夥 片（例如，由明尼蘇達礦業及製造公司以，，Dual Bnghtnew

Enhancmg Fllm，’（DBEF)名稱所販售），其本身係具有異向 性，且可以在本發明中作為極化光線分離器。換言之，該 材料本身係具有通過軸及反㈣，並且不需要額外的元 件諸如半波延遲器，來構成一極化光線分離器。此一特 f可以大大地減少重量及尺寸。DBEF薄膜在可見光範圍中 係具有良好的功效，並且具有較大的接受角度，且成本較 低。用以製造該薄臈之方法將在下文中參考圖10來加以說 明。 。裝置200如可以應用在，例如，一投影系統中。光源2⑺ 可以係-投影器，且朝向一螢幕25〇來發射。整個系統係可 以安裝影像後面，且其損失很小。 圖3.仏一 $置3〇〇之概要示意圖一，其係具有一類似於圖2 裝置200的結構。光源310係可發射一未極化之光線301- -12-

523610 A7 __ B7 五、發明説明（1Q ) 換言之’同時具有水平及垂直極性部分之光線，如3 〇2所標 示者。光線之一部分303係會在極化分離器320處被反射， 通過分離器340，在重極化器330處以相反極性反射，在分 離器340處被反射，通過分離器320，而以離開光線3〇4打向 標的350，此與裝置2〇〇相同。元件320、330及340係設計成 具有與元件220、230及240相同的方向；換言之，分離器 320之通過軸及反射軸係可以與分離器34〇互換。入射光線 3〇1其具有不同於部分303之極性的另一部分3〇5，係會通過 该分離為320 ’但在分離器340處係會被反射。接著，此一 部分便會碰觸到另一反射重極化器36〇，而改變其極性，使 其會通過該分離器340且由分離器320反射，並且以離開光 線306打向標的350。分離器32〇及34〇係可以由一本身具有 通過軸及反射軸之薄膜所製成，或者係由其他結構所製 成，諸如具有半波延遲器（圖上未顯示）之傾斜薄片或層體。 裝置300係具有許多用途。較為人所知的是一種長桿，其 係可用以作為一種多光線之高效率混合器。裝置3〇〇亦可以 作為由多光源310發出之多個入射光線3〇1之高效率混合 器，但僅具有一未經折疊之裝置的實體長度3〇7的一半，其 中該未經折疊之裝置係具有一相等的光線長度。若重極化 器330及360係以具有可變相位改變或延遲係數之重極化器 ^取代時，則裝置300便可以作為一種可變衰減器或調光 為。兀件371及372亦可表示傳統的可變衰減器或具有此用 途之其他控制器。在此例中，可:變延遲僅係將水平極性部 刀也改憂成垂直極性，或者反之亦然，使得分離器只會使 •13-

A7

碰觸到該分離器之不同入射曰 ^ „ 町往性之先線犯I的一部分地通 2反射。亦可串聯使用多個裝置·，以得到具有任何所 為要之動錢圍的複合裝置1由適#地 器，輸出光線便可以由一搞純L 』殳莖極化 換成另一極性。在寒置30 ° 、，J I由任意極性而轉 裝置3 〇〇之輸出表面上之可變延哭 如380)係可以藉由使—極性模式通過而控制離開光線之極 性。若僅有-重極化器’諸如33〇,係可變的，則兩 :串聯而構成-調光器’但僅需要-組控制電子裝置371。 當然，其所具有之限制係在於，可變衰減器僅可以係一 on/off開關一種相應於電子信號或其他媒介而選擇性地拇 閉光線之閘閥。 某些型式的極化光線分離器僅可以在一特別的波長波段 上有效地操作。若分離器32〇及34〇係僅可以在一種顏色或 其他範圍之波長上操作，則裝置3〇〇便可用以控制顏色的平 衡。舉例來說，若選擇反射重極化器，則在光線中之紅光 分量係可以受到控制，而不會影響到綠光及藍光。若此一 型式之裝置300係額外串聯具有綠光分離器以及藍光分離器 之另一裝置300，則複合的裝置便可以同時進行混合、調整 一顏色的平衡。串聯該光學裝置係表示將裝置排配成使得 一裝置之離開光線會變成下一個裝置之入射光線。 圖3.2係顯示此一複合裝置。個別之裝置300.1、300.2以及 300.3係串聯在一起，使得一裝置之離開光線會變成下一個 裝置之進入或入射光線。組成裝—置3〇〇 1-3〇〇 3係具有可以 分別在紅、綠及藍光波長波段上操作之分離器。（亦可以採 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210χ 297公釐) 523610 A7 B7 五、發明説明（12 ) " 用其他的波長帶）。控制器組371.1/372.1、37 1.2/372.2以及 371.3/372.3仏可分別改變裝置之延遲，並且因此可以獨立 地改變每—顏色之強度。每一構成裝置300.1、300.2以及 300.3係可使這些顏色的其中兩種穿透，如同未具有反射極 化器一般-亦即，如同其分離器未具有反射軸一般。 裝置3 0 0 ’之形狀係會造成射線將構成裝置之反射重極化器 以極陡的角度彈回。在接近垂直及較大的入射角度上，其 係很難獲得高效率。若每一裝置係由具有高折射率之連續 的（此術語係包括一液體）透明材料所構成時，則在連續材料 與每一重極化器之間設置低折射率覆層係可以造成光線未 受影響的部分，形成内部全反射，這比掠過式反射還更具 有效率。此一技術亦可應用在其他實施例中，尤其係在用 以作為混合器之裝置中，其中某些入射光線係未受到分離 器的影響。若重極化器之折射率夠低’則不需要覆層便可 以達到内部全反射。重極化器之面鏡便可以在所要之波長 上以接近垂直的角度來反射。視光源31〇的尺寸及角度以及 串聯的裝置數量而定，為數頗多的大入射角度的反射係會 由重極化器來產生；低折射率之覆層將可以增加這些系統的 效率。 當光線以一角度行經透明板時，在一光學系統中之傾斜 透明板係會造成像差。該像差對於影像品質最大的影響便 係像散性。在一具有多個裝置串聯在一起之複合系統3〇〇, 中，如圖3.1所示，像散性係可以―藉由將構成裝置以特定方 式加以定向而降低，此將在下文中配合圖4來加以說明。 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂

523610 A7 ______B7 五、發明説明（13 ) 在圖2-3中所示之裝置係具有兩個極化光線分離器，其係 定位成彼此垂直。採用其他數量之此類光線分離器，以及/ 或其他的形狀，便可以在一較小的體積中以不同的方式來 執行光學功能。 圖4係顯示一裝置4〇〇，其中由光源41〇發出之光線4〇1係 被限制在預定的極性，諸如垂直或右側圓圈。一單一極化 光線分離器420，其結構如同圖3」之分離器32〇或34〇，其 反射軸‘與光線4 01之極性相對準。因此，光線係會由分離 器反射回來’且會碰觸到該重極化器43〇。該極性已由元件 430所改變之光線便會通過該分離器42〇，並且撞擊在另一 個重極化器440上。該已修正回其原來極性方向之光線便會 因此再次被分離器420所反射，並且離開該裝置。換言之， 光線係以三次不同的時間來碰觸該分離器42〇，並且有兩次 反射及一次通過。兩重極化器係定位成彼此平行，且與分 離器呈對角線配置，使得該離開光線402係沿著相同於入射 光線40 1之方向來離開。在此，該光線長度係三倍於相關的 裝置尺寸403，亦即裝置之實體長度。經修正過之光線々ο] 仏以大致相同於入射光線4〇1入射的方向來離開裝置4〇〇。 其他裝置，諸如裝置400，係能以如圖3·2所示之相同方式 來加以混合。圖表404係表示該γζ平面係位在圖4之紙面 上。令分離器420之表面法線在圖表4〇4之標準表示法中係 平行於向量j+k。將其他裝置（圖上未顯示）之對應分離器定 位在相同的方向上，以將整體裝-置之像差合成在一起。然 而，將第二裝置之分離器定向成使其表面法線平行於向量 -16-

523610 A7 _____B7 1、發明説明（14 ) ' ^

Hk(或者同義地平行該-i + k)，係會大大地減少像差的整體 量值。另一種可以看出此方法的方式，係將第二裝置以圖 表404之Z軸為中心而在任一方向上旋轉9〇度。就中空元件 裝置而言，分離器係會增加像差；使用此裝置之串聯系統則 係可以成對地增加該像差，以使該像差可以相互抵消。 圖5係顯示一裝置500，其係用以將影像由一光源51〇投射 至一標的520。標號50 1.1、501.2以及501.3係標示由一液晶 顯示器（LCD)511或其他類型之習知光源51〇所發出之極化射 線的入射光線5 0 1。光源5 10係包括投影或聚光性光學元 件，諸如一投影透鏡5 12以及一折疊面鏡513。透鏡512及面 鏡5 13係習知的，且視裝置500所需要的整體設計，其可以 由其他光學元件以任何習知設置方式來加以取代，或者全 部省略之。舉例來說’在此一實例中，藉由利用元件5 3 〇後 面之其他閒置空間’該面鏡5 13便可以減少投影器5 〇 〇之整 體尺寸。 該極化之入射光線501係由光源510之面鏡513行進至一第 一極化光線分離器520，該分離器係具有一相對於該光線 501之極性而定位之通過軸，以使射線5〇ι·υ〇1.3可以穿透 而到達一第二極化光線分離器540。分離器540係具有一反 射軸，其係與分離器520之通過軸方向相對齊，換言之，其 通過軸係相對於分離器520之通過軸而大致呈垂直或正交。 因此’該通過第一分離器5 20之光線501係會由第二分離器 540所反射。分離器520及540以及其他將在下文中針對其他 實施例來說明之分離器，係可以由本身具有通過軸及反射 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐） 523610 五、發明説明（15 軸之薄片或層體材料所構成，或者係以下文中將說明之其 他方式來製成。 〃 光線501接著便會行進至一反射重極化器53〇，其係將光 線之極性轉變成相反的模式：水平轉變成垂直等等（再次 地，極性方向或模式係任意命名的；本發明之重點係在於 這些極性之間的差異）。光線5〇 1因此所具有之極性便與分 離器520之反射軸相對齊，因此其可將光線反射回到該分離 器540。由於分離器540之軸係與分離器53〇之軸相交，因此 光線511之極性如今便會與該分離器54〇之通過軸對齊。因 此，分離器540便會使光線穿透而成為一離開光線5〇2，以 抵達一穿透性標的投射螢幕550。射線502.1-502.3係分別對 應於光源射線501.1-501.3。分離器520及54〇之平面係以相 對於彼此而呈一銳角、非平行之角度而延伸出於圖5之紙 面。該特定之角度係視系統所需要的整體幾何形狀而定。 元件之投影光學裝置及形狀係可使該離開光線聚合在一 起，而在螢幕550上構成由LCD 5 12所形成之影像。當由方 向551觀看時，圖5所顯示之螢幕55〇係大致位在與第二分離 540相同的位置上。螢幕55〇及分離器54〇係可以製造成一 單一整合裝置，以易於作結構上的支撐。或者，其可以 5又计成分離式的實體裝置，或者該螢幕可以與分離器54〇分 開且具有反射性，使得其可以在相反於箭頭551之方向上被 看到。依照本發明之裝置5〇〇的形狀，其中極化光線分離器 並非係彼此垂直的（亦即，非正交且其中該重極化器亦非 相對於分離器而呈斜向配置（亦即，非以45度角來配置）。該 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(2獻挪公爱) 裝 訂 18- A7 B7 五、發明説明（16 ) 光線係分別經過兩分離器兩:欠，並且由每—分離器通過及 反射。再次地，經折疊之光線係遠大於裝置之實體尺寸 5〇2。裝置500之分離器，以及以下將說明之裝置，係可以 由一種本身具有通過軸及反射軸之材料 任何其他可以在所需波長帶中作為一極化丄 一或複合結構所構成。 在圖2-5所示之系統中，其係具有平行且平坦狀之極化反 射器。然@，去除其中一個或兩個需求，其亦可以藉由將 其併入至依照本發明之光線折疊器中，而得以在一實體上 較小之裝置中來執行其他的光學功能。這可以藉由元件形 狀的设計來達成，使得相同的元件可以執行除了簡單的反 射及極性轉換以外之其他光學功能或光線操縱。 圖6係顯示一裝置6〇〇，其係用以作為一種同軸準直儀。 射線源610係包括一以標號611概要顯示之照明器、一可控 制之光閥612以及透鏡、濾波器或其他光學元件613。極化 之入射光線601係以不同的角度進入裝置。如圖2所示之裝 置200，該入射光線係由一第一極化光線分離器62〇所反 射。（某些射線係先通過第二極化光線分離器64〇，其中該 分離器640之軸係與分離器620相交）。元件630係反射光線 601且延遲其全部波長的一半。然而，此一重極化器並非上 述的扁平或平坦狀。相反地，其係具有非扁平的形狀，使 其可以藉由聚合 '準直或其他光學操作而操縱光學特性。 在此一實例中，一拋物線形狀之-重極化器係可將相同方向 上所有入射光線加以重新導向，以使其準直。換言之，該 -19- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 523610 A7 ________ B7 五、發明説明（17—) —~ ^ --- 操縱係在進行反射及重極化操作之相同光學元件中來進 行，並且可以在大致相同的時間來進行，以藉此在一單— 元件中來組合數種操作，以節省空間及時間。在不同模式 中已經極化之後’雖然某些射線係先通過該分離器62〇，1 而光線501便可以由分離器640所反射。 射線602係彼此平行地行進至標的65〇。若有需要，可視 情況選用的光學元件660亦可控制或進_步操縱該離開光^ 6〇2 ;例如，元件660可以係一光閥。在圖示之裝置6〇〇中， 重極化器㈣之形狀係設計成可以準直該離開光線。不同的 形狀亦可達到其他的功效。當然，在相反方向上行進之光 線係會通過裝置而有不當的影響：由一位在標的65〇之位置 上的光源發出之平行入射光線6〇2係可以聚合在先前的光源 610。在相同的整體裝置中，重極化器係可更換或可控制 的，以達到不同的功效。重極化器630係可設計成一中空立 方體狀的分離元件，或者係在實心立方體之表面上設計有 適當的曲率，然後再以延遲及反射層來加以塗佈。諸如612 及660之光學元件係可設計成分離元件，或者係在一載有元 件620-640之實心立方體之表面上形成進入及離開表面。舉 例來說，此元件亦可用以控制像差。其他的光學元件（未顯 不）亦可進一步放置在特定形狀之反射重極化器63〇的前 面，其係位在重極化器與分離器62〇及64〇之間的路徑上。 裝置600之光線長度係大致兩倍於其實體尺寸6〇3，藉此可 以在距離光源610之較短距離中來~達到準直光線的功效。 圖7係顯示另一個曲面反射重極化器，其係應用在諸如一 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 523610 A7 ______B7 五、發明説明（ΐίΊ " 頭戴式顯不器中。在裝置7〇〇中，一由光源71〇發出之入射 光線701係具有一極性，其係與極化光線分離器72〇之反射 軸相對準以及與另一極化光線分離器740之通過軸相對準。 該光線係可以先通過任一分離器，但在碰到反射重極化器 730之前則係會先碰到兩個分離器。在此一實例中，元件 730係包括一光閥731，其係可加以控制，以改變一碰到該 70件之波的延遲性。舉例來說，閥73 i係可以藉由一電子信 號或其他裝置來加以設定，以延遲一入射光線之半個波長 或完全不延遲，或者係逐漸地延遲。此一設計之一優點係 在於，極性未由光閥73丨所改變的光線係會經由分離器7別 及740而沿著路徑702及7〇3而返回到光源71〇。若光源將某 些射線加以散射回來而未保留其極性，則便可以增加裝置 700之整體效率。裝置7〇〇之光線長度係大約三倍於未折疊 之尺寸。在圖7中，此一未折疊尺寸係入射光線7〇1其由光 源710至首先被反射之分離器72〇之長度，再加上離開光線 704其由分離器至離開表面之長度。 極性在重極化器730中已改變之射線便會與分離器72〇之 通過軸以及分離器740之反射軸相對齊。此一射線便會行進 至反射重極化器750，其極性係會再次改變。圖示之重極化 器750係曲面狀，使得其可以圖6所示之元件63〇之方式來操 縱光線，然而其結果或有些許不同。射線接著便會回到分 離器720及740，然後通過在先前反射該光線之分離器，然 後再由先前使其通過之分離器所友射。離開光線7〇4接著便 離開立方體7 0 〇而到達標的7 6 〇。 -21 -

523610 A7 B7

圖8係顯示另一裝置8〇〇，其係可以應用在直線準直器。 在此一實例中，一由光源810發出之極化入射光線8〇1係與 極化光線分離器820之反射軸相對齊。分離器82〇及84〇之軸 線係相交的，使得光線80 1係在由分離器820反射之前係先 碰到且通過分離器840。在由分離器82〇所反射之後，該光 線便會碰到極化光線分離器83〇。元件83〇係設計為一回射 器，使得光線係沿著大致相反於其抵達之方向而被反射回 去，藉由一分離層體831，便可以達到延遲的目的。然而， 在經過延遲以改變其極性模式之後，該光線便可以在分離 器840處反射，並且通過該分離器82〇(或者係反向的順序）。 離開光線802係會由立方體通至標的85〇。回射器亦可以設 计成一皁一角緣反射器、一周緣之陣列或者係其他的設 計。 到目刚為止所述之裝置8〇〇係在一小型光學系統中構成一 真實影像。該光線長度係兩倍於該裝置之實體長度8〇3。若 光源810係包括一準直透鏡811及一光圈812，則該光圈之影 像2形成在標的850上。舉例來說，此一系統係在頭戴式顯 示為中提供較大的眼睛調適。 圖9係一投影裝置9〇〇之實例，其中顯示數個功能性光 元件係如何利用本發明之光線折疊而内裝在一小體積中 由光源910發出之極化光線9〇1係可以在通過分離器94〇之 由極化光線分離器92〇所反射。這些分離器之通過轴及反 軸係相交#，或者係可配置在不，同的方向上。該 遇到彎曲的重極化3930,且一裳一矣而品拉 '' ” 态30且一第一表面面鏡係可操縱該 國豕標準(CNS) A4規格(210X297公釐）

裝 訂

-22- 523610

線且以相反的極性來將其反射回到光線分離器。若元件 之兩表面係具有不同的曲率，則甚至可以達到其他的光學 操縱功能。在此邊上，極性係與分離器94〇之通過軸以及與 分離器92G之反射軸對齊。因此，光線便可通至重極化器 950’其係具有不同曲面之另一個第二表面面鏡。因此，該 光線便可與分離器940之通過軸相對齊，但在到達分離器 920之後便會被反射。在通過另—㈣96〇之後，㈣光線 9〇2便會碰到標的970，其可以係—投影螢幕。 圖1〇係一圖表1000，其中顯示使用一可挽性薄膜， 諸如前述的職F，以作為—極化光線分㈣。薄膜ΠΠΜ 活性表面係具有]、的捲曲狀，而降低了 m統的解相 度，且因此限制了此一薄膜在高性能裝置中之可使用性。 加熱該薄膜且將其置於拉緊狀態下，係可以大大地減少指 曲的尺寸，而增進其性能，使其可以使用在光學折疊裝置 中’其中該光學折疊裝置係使用薄膜來作為一影像元件。 薄膜係能以數種方法來加以拉伸。在㈣中，Μ過的薄 膜刪係、可岐在骨㈣21上，同時該#架购㈣加壓 =成密封。骨架刪料以具有圓形以外之形狀，諸如 長方形。就某些形狀而言，該薄膜應加以切開，以解除受 較大應力的區域，以避免其破損。骨架1〇2〇係會在其平面 上沿著兩方向來拉張該薄膜。若骨架僅 張，其性能仍會大大地增進。 7内术# 在薄膜刪拉張之後，該捲曲部係必須維持在較小的尺 寸。若薄膜在冷卻之後於拉緊狀態下保持在骨竿刪中， -23-

裝 訂

線 523610

發明説明（ 則捲曲部係會保持較小的尺寸。 方 — ^ ^ 力方法係將拉張之薄膜 猎由黏膠而層疊在一基板上。該薄膜係可以僅層叠在一表 面上，或者係層疊在兩表面丨，以增加強度。或者，—種 諸如環氧樹脂之物質係可充填在薄膜之—表面或兩表面上 之凹口中；該環氧樹脂係提供結構性支撐，以維持該曲 率。扁平式分離器亦可以藉由這些方法來加以製造。" 極化光線分離器亦可以呈彎曲狀以及扁平狀。虛線ι〇ιι 及1012係表示一薄片之曲率。該曲率係可以藉由增加空氣 壓力來產生，其係由固定在骨架1020上之薄片1010之一側 邊上的箭頭1030所表示；壓力亦可以減少，以使薄膜在另 一方向上呈彎曲。圓形骨架係會產生可旋轉式的對稱曲 線，而另一骨架的形狀則係可以產生具有另一對稱性之曲 率。彎曲之分離器形狀亦可以藉由將適當的薄膜於一實心 凸體或具有所需曲率之圓柱體上加以拉張來達成。 圖11顯示另一個極化光線分離器1 100 ,其係可以構成本 發明之裝置。在某些應用中，其係可以將該裝置製造成一 中空充氣式立方體。該通常需要使極化光線分離器支撐在 一基板上’諸如一透明基板12 8。然而，當光線以一角度而 行經這些基板時，傾斜的透明基板係會導致像差的產生， 如圖1.2所示。該像差對於影像品質最大的影響便是像散 性。雖然經反射之入射光線124.1係由主動層體127所直接 反射，然而，由相反方向接近之反射光線124.2係必須行經 基板兩次，而在每次行程中係會受到一次突然轉向。具有 足夠機械強度的基板通常係至少為覆層或其他層體的三倍 -24- 本紙張尺度適用中國國家標竿(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂 線 523610 A7 _ B7__;____ 五、發明説明（22 ) 厚度’其可以提供主動光線分離功能，而在許多應用中造 成明顯的像差。 在圖11中之分離器1100係具有一主體1110，其係由一透 明基板1111(諸如玻璃）以及在每一表面上之主動層體1112及 1113所構成。該基板係提供足夠的結構強度，以將該主動 層體固定在定位上。兩層體之通過軸及反射軸係彼此對 齊’使得可以穿透任一層體之極性方向亦可以穿透另一者； 同樣地，由一層體所反射之任何極性亦會由另一層體所反 射。一具有極性（由箭頭所示）與該層體1112及1113之通過軸 相對齊之入射光線1101，係可以穿透該層體，並且穿透該 透明基板1111，而成為一離開光線i 1〇2。一具有極性（由圓 圈所示）與層體1112之反射軸相對齊之入射光線11〇3」係會 將光線加以反射，以形成離開光線丨丨〇4.丨。一具有與光線 1103 · 1相同極性方向或模式但由分離器丨丨丨〇之另一表面抵 達之入射光線1103.2，係與層體丨113之反射軸相對齊，並 且將其反射而成為離開光線1104 2。因此，該光線11〇31及 113.2皆不需要通過該基板mi。 圖12係顯示另一種改良的極化光線分離器12〇〇。 結論 上述之說明係足以使習於此技者可以據以實施本發明。 在不脫離本發明觀念的情況下，在上述實施例之結構、材 料及其他特徵上係可以進行變化，其中本發明之範圍係僅 由以下申請專利範圍及其等義詞和界定。除了特別聲明或 者為了執行其功能所需以外’在申請專利範圍中之元件並

裝 訂

-25-

523610 A7 B7 五、發明説明（23 ) 非一定要相互連接在一起。操作方式並不一定要遵循特定 的順序，除非有加以詳述列舉或本質上應具有的特定順 序0 -26- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

Claims (1)

1. A B c D 、申請專利範圍 1· ^一種光學裝置，甘 / 、包括至少一具有通過軸及反射軸之極 、光泉刀離器，以及至少一用以將入射光線之極性在通 ϋ射轴之間變換之重極化反射器，該分離器與反 =:=位成可使得該分離器至少碰觸到光線兩次，一 人^ ϋ著通過轴而另一次則係沿著反射軸，且該重極化 反射态之设計係除了可反射及重極化該光線以外，其尚 可對入射光線來執行_光學功能。 t艮據申明專利範圍第1項之裝置，其中該入射光線係沿 著該通過軸及反射軸之其中一軸而極化。 3·根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該重極化反射器 係具有一曲面。 4·根據申請專利範圍第3項之裝置，其中該重極化反射器 係用以準直該入射光線。 5.根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該重極化反射器 係設計成可以改變光線之密度。 ， 6·根據申請專利範圍第5項之裝置，其中係藉由在重極化 反射器中改變光線延遲性而改變該光線之密度。 7.根據申請專利範圍第1項之裝置，其中裝置係包括另一 極化光線分離器’其所具有之另一通過軸及反射軸係分 別沿著第一極化光線分離器之反射軸及通過軸。 8·根據申請專利範圍第7項之裝置，其中該另一極化光線 分離器係會碰觸光線兩次，一次係沿著該另一通過轴而 另一次係沿著另一反射軸。 一 9.根據申請專利範圍第1項之裝置，其中該裝置係在入射 -27· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)

   10 10 11. 12. 13. 14. 15. 其中該另一重極化反 其中另一該重極化反 其尚包括一入射光線 光線之路徑上包括另一重極化反射器。 根據申請專利範圍第9項之裝置，其 射另一重極化反 _除了反射及重極化該光線以外 光學功能。 门了執仃另一 根據申請專，利範圍第10項之裝置 射器係具有一曲面。 根據申請專利範圍第10項之裝置 射器係可改變光線之密度。 根據申請專利範圍第1項之裝置 之光源。 根據申請專利範圍第13項 , 2 ^ ^具尚包括一標的部 位，以接收離開該裝置外面的光線。 一種光學裝置，其包含： 光線； 第一極化光線分離器，其係定位成可以接 收一入射 一重極化反射器，其係定位成可 、、， 取* J以接收由第一分離器 达出之光線，且其形狀係設計成可 上仏 τ取」以執仃重極化及反射 先線以外之光學功能； ^二極化光線分離器，其係以—相對於第—分離器 而呈-角度來配置，以接收由重極化器所反射之光線， 以增加入射光線在裝置中之光線長度。 16. 17. 根據申請專利脑第15項之裝置，;巾該重極化反射器 係可聚合光線。 〜 根據申請專利範圍第15項之裝置，其中該 器 523610 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 係可準直該光線。 18·根據中請專利範圍第15項之裝置，其中該重極化反射器 係可減弱該光線。 19·根據申請專利範圍第15項之裝置，纟尚包含另一重極化 反射器，其係以相對於第一及第二分離器而呈一角度之 方式來配置。 20·根據申請專利範圍第19項之裝置，其中該另一重極化反 射器係除了反射及重極化該光線以外，其尚可執行其他 的光學功能。 ^ 2 1 ·根據申凊專利範圍第丨5項之裝置，其尚包含： 一進入表面； 一離開表面； 另 元件’其係定位在其中一表面或同時兩表面 上，以在光線上進行一光學功能。 22·根據申請專利範圍第21項之裝置，其中該另一元件係一 光閥。 23.根據申請專利範圍第21項之裝置，其中該另一元件係一 农減器。 24·根據申請專利範圍第23項之裝置，其中該衰減器係可變 式衰減器。 25·根據申請專利範圍第21項之裝置，其中該另_元件係一 透鏡。 26.根據申請專利範圍第21項之裝置，其中該離開表面係平 行於進入表面。 -29- 本紙張尺度適财g國家標準(cns) Μ規格_ χ 297公羡) 523610 A8 B8 C8 -------___ K、申請專利範圍 27·根據申請專利範圍第2丨項之裝置.，其中該離開表面係垂 直於進入表面。 28. 根據申請專利範圍第2丨項之裝置，其尚包含額外元件， 其係定位在該兩表面上。 29. 根據申請專利範圍第28項之裝置，其中該光學元件係可 在光束上執行不同的光學功能。 30. 根據申請專利範圍第15項之裝置，其尚包含一入射光線 之光源。 31. 根據申請專利範圍第3〇項之裝置，其中該光源係包括一 用以在入射光線上執行一光學功能之元件。 32. 根據申請專利範圍第3〇項之裝置，其尚包含一標的部 位，以接收該光線。 33. 根據申請專利範圍第32項之裝置，其中該光線係在該標 的部位上形成一影像。 34· —種可在一光學裝置中增加光線長度之方法，其包含： 由一第一極化光線分離器來反射該入射光線； 使該入射光線通過一第二極化光線分離器； 在碰觸到兩分離器之後，便反射及重極化該光線，同 時在光線上執行至少另一光學操縱； 由第二分離器來將該重極化光線加以反射； 使該重極化光線通過第一分離器。 35. 根據申請專利範圍第34項之方法，其中操縱該光線係包 含使該光線準直。 - 36. 根據申請專利範圍第34項之方法，其中操縱該光線係包 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公爱) 523610

   含將該光線聚合。 37. 根據中請專利範圍第34項之方法，其中操縱該光線係包 含改變其密度。 38. —種光學裝置，其包含： 第一極化光線分離器，其係具有第一通過軸及反射 軸，且定位成可以接收一入射光線； 第一極化光線分離器，其係具有分別與第一反射軸 及通過軸對齊之第二通過軸及反射軸，且以相對於第一 分離器而呈銳角之方式來加以定位； 一重極化反射器，其係用以將光線之極性在光線分離 器之通過軸及反射軸之間來互換，且定位成使得兩光線 分離器係會碰到光線至少兩次。 39·根據申請專利範目第38項之裝置，其中該入射光線係具 有一單一極性模式。 40.根據申請專利範圍第38項之裝置，其尚包含一光源，該 光源係包括可將入射光線聚合之元件。 41·根據申請專利範圍第4〇項之裝置，其中該光源尚包括一 折疊面鏡，以將光線反射至第一光線分離器。 42·根據申請專利範圍第38項之裝置，其尚包括一投影螢 幕，其係定位成可以接收該已經接觸兩光線分離器兩次 之光線。 43·根據申請專利範圍第42項之裝置，其中該螢幕係定位在 第二光線分離器之位置上。 - 44·根據申請專利範圍第38項之裝置，其中該重極化反射器 -31 - 本紙張尺度相中g g家標準(CNS) A4規格(21Q〉〈 297公爱) ο 1Χ 6 3 2 5 A BCD 圍範利 請 中 係定位成相對於至少一光線分離器而非呈對角線之關 係。 45· —種投影一影像之方法，其包含： 使一由光源發出之光線通過一第一極化光線分離器之 通過轴； 將光線由一第二極化光線分離器之反射軸來加以反 射，其中該第二極化光線分離器係相對於第一極化光線 分離器而呈非正交的關係； 反射及重極化該光線； 由第一極化光線分離器之反射軸來反射該光線； 使該光線通過第二極化光線分離器之通過軸而到達一 螢幕。 46. 根據申請專利範圍第45項之方法，其中該操作係依照上 述所列之順序來進行。 47. 根據申請專利範圍第45項之方法，其中該反射與重極化 係同時來進行。 48·根據申請專利範圍第45項之方法，其中該第一極化光線 分離器之通過軸及反射軸係分別對應於第二極化光線分 離器之反射軸及通過軸。 49·根據申請專利範圍第45項之方法，其中該第一及第二光 線分離器係定位成彼此呈銳角之關係。 50. —種光學裝置，其係用以增加具有一極性模式之入射光 線之光線長度，其包括一具有二通過軸及一反射軸之極 化光線分離器，以及一對重極化反射器，其係用以將入 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 523610 申叩專利祀圍 $光線之極性在通過軸與反射軸之間加以變換，該分離 益與反射器係定位成可使該光線碰到分離器至少-欠。 a根據申請專利範圍第50項之裝置，其中該^線分離 益之通過軸而碰到分離器一次’且沿著分離器之反射軸 而碰到分離器兩次。 52. 根據申請專利範圍第5〇項之裝置，其中該光線之極性模 式係沿著分離器之反射軸。 、 53. 根據申請專利範圍第5〇項之裝置，其中兩重極化反射 k疋位成彼此平行。 ^ 54·根據申請專利範圍第53項之裝置，其中該分離器係相 於重極化反射器而呈對角配置關係。 55. —種光學裝置，其係用以增加一光線之長度，其包含·· 一第一極化光線分離器，其係具有第一通過軸及反 軸； 一第二極化光線分離器，其係具有分別與第一反射軸 及通過軸對齊之第二通過軸及反射軸； 重極化器’其係用以將光線之極性由一通過軸變換 至相對應之反射軸，且反之亦然； 一反射器，其係鄰近該重極化器，以使光線沿著一輪 入路徑而通過該重極化器，並且沿著相同的路徑而回 該重極化器； 該專分離器及反射器被定位成使光線之極化與裝置 之二通過軸及二反射轴對齊。~ 56·根據申請專利範圍第55項之裝置，其中該反射器係 器 曹 對 射 到 内 回 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 523610

   射器。 57. 58. 根據申請專利範圍第55項之裝置，其中該入射光線# 著第一分離器之反射軸來極化。 σ 根據申請專利範圍第55項之裝置，其尚包含一準 鏡0 59.根據申請專利範圍第58項之裝置，其在入射光線之路徑 上尚包含一光圈。 6〇· —種光學裝置，其包含複數個串聯的單元，每一單元係 包括至少一具有通過軸及反射軸之極化光線分離器，Z 及至少一用以將入射光線之極性在通過軸與反射軸之間 變換之重極化反射器，且包含一元件，其除了可加長光 線之路徑以外，尚可以操縱該光線。 61. 根據申請專利範圍第60項之裝置，其中每一單元係包括 一第二極化光線分離器，其係具有分別與該第一極化光 線分離器之反射軸與通過軸相對齊之通過軸及反射轴。 62. 根據申請專利範圍第60項之裝置，其中在至少一單元中 用以操縱該入射光線之元件係一衰減器。 63. 根據申請專利範圍第62項之裝置，其中該衰減器係可變 式衰減器。 64·根據申請專利範圍第62項之裝置，其中該衰減器係可改 變在重極化反射器中之重極化量。 65.根據申請專利範圍第60項之裝置’其中在每—單元中之 極化光線分離器係僅轉變該單-元之入射光線之部分的極 性0 -34- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 523610 A8 B8 C8 D8

   、申請專利範圍 66.根據申請專利範圍第65項之裝置，其中該光線部分係— 波長的波段。 ’' 6 7 ·根據申請專利範圍第6 5項之裝置，豆中兮本 '衣置具宁忒先線部分係針 對不同的單元而有所不同。 68. -種混合一極化光線之不同波長波段的方法， -波長波段係包含： 十對弟 使-包含所有波段之入射光線穿過一具有通過轴及反 射軸且僅針對其巾-波段有效之極化光線分離器，並且 使其他的波段通過； 使入射光線之其中該波段之極性在該分離器之通過轴 與反射軸之間變換’並且衰減其中一波段； 使該經過衰減之波段形成離開光線，而另其 光線通過； ^ 針對其他的波段來重覆上述之操作，其中每_重覆操 作之入射光線係刖一個操作之離開光束。 、 69·=申請專利範圍第68項之方法，其中該波段係紅、綠 根=巾請專利範圍第68項之方法，其尚包含在每一重覆 刼作期間，再次地變換該其中—波段之極性。 71.根據申請專利範圍第70項之 摔作ftp弓^ A L ^ , ，、尚包含在母一重覆 探作期間，再次地哀減該其中一波段。 72·根據申請專利範圍第68項之 操作係同時發生。 &以該變換及重極化 73·根據申請專利範圍第72項 义乃法，其中該衰減其中一波 # 裝 線 -35-

   523610 A B c D

   六、申請專利範圍 段係匕S將其極性變換一可變量。 74. —種光學裝置，其係用以增加一具有一定極性模式之光 線的長度，其包含： 一第一極化光線分離器，其係由一種本身具有第一通 過軸及反射軸之材料所製成； 一第二極化光線分離器，其係由一種本身具有分別與 第一反射軸及通過軸相對齊之第二通過軸及反射軸之材 料所製成； 一重極化反射器，其係用以將光線之極性模式由其中 一通過軸變換成對應之一反射軸，且反之亦然； 該分離器與反射器係定位成使得該光線之極性在裝置 内部係與兩通過軸以及兩反射軸相對齊。 75·根據申請專利範圍第74項之裝置，其中僅有一單一重極 化反射器’該重極化反射器係與兩分離器形成對角線配 置之關係。 76. 根據申請專利範圍第74項之裝置，其中該重極化反射器 係包含彼此相接觸之一反射器及一相位延遲器。 77. 根據申請專利範圍第76項之裝置，其中該反射器係一第 一表面反射器。 78·根據申請專利範圍第76項之裝置，其中該反射器係一第 二表面反射器。 79·根據申請專利範圍第76項之裝置，其中該相位延遲器係 可將一入射光線以及一反射光線延遲四分之一波長。 80.根據申請專利範圍第74項之裝置，其中該極化光線分離 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 523610

   為係彼此呈垂直〇 81·根據申請專利範圍第74項之裝置，其中每一極化光線分 離為係具有一透明基板，該基板係具有相對兩表面，且 在母一該表面上係具有一極化光線分離層。 82·根據申請專利範圍第81項之裝置，其中該極化光線分離 層係具有彼此相對齊之通過軸及反射軸。 83. 根據申請專利範圍第74項之裝置，其中至少一極化光線 分離器係非平坦狀。 84. 根據申請專利範圍第74項之裝置，&中該裝置係以固態 透明材料加以充填。 85·根據申請專利範圍第74項之裝置，其中該裝置係呈中空 狀。 I 86· —種製造一極化光線分離器之方法，其包含： 加熱一本身具有通過軸及反射軸之可撓性薄膜； 在拉張狀態下來放置該加熱過之薄膜，以減小形成在 其中之捲曲部的尺寸； 在拉張狀態下來冷卻該薄膜，以使該捲曲部保持在縮 減之尺寸。 、 87. 根據申請專利範圍第86項之方法，其中該薄膜係僅在— 方向上受拉張之狀態下來放置。 88. 根據申請專利範圍第86項之方法，其中該薄膜係在兩方 向上受拉張之狀態下來放置。 89. 根，申請專利範圍第86項之方法，其中該薄模係在拉張 狀恶下藉由將其伸展在一骨架上而加以放置·。

   裝

   -37-

   根據申請專利範圍第86項 曲。 、方去，其尚包含使該薄膜彎 根據申請專利範圍第90項 其固定在骨架上且在薄 …寻膜係藉由將 才乂據申請專利範圍第86項之 ^ 一基板上。 、 ，八中該薄膜係拉伸在 其中該基板係彎曲 其中該拉張之薄膜係 其中該拉張之薄膜係 根據申請專利範圍第92項之方法 的0 根據申請專利範圍第86項之方法 藉由黏膠而層疊於一基板上。 根據申請專利範圍第94項之方法 層疊在其兩表面上。 根據申請專利範圍第86項之方法，其中 填在鄰近該拉張薄膜之一表面上的凹洞t 基板材料係 根據申請專利i q A 5 J乾圍弟96項之方法，其中該基板材料 填在鄰近拉張薄膜之另 ^ 哥联炙另一表面上的另一凹洞。