TWI639795B - 反射型複眼陣列照明器 - Google Patents

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Abstract

本發明大體係關於反射型複眼陣列、用於投影一影像之緊密型照明器，且尤其關於使用一反射型複眼陣列(FEA)以使諸如矽上液晶(LCoS)反射型成像器之一空間光調變器能夠均勻照明的照明器。該等照明器使用準直光學器件、一偏光分光器及該反射型FEA將未經小孔徑偏光之發光二極體(LED)輸入光轉換成可均勻照明該空間光調變器的經偏光之光。

Description

反射型複眼陣列照明器
用於將影像投影於螢幕上之投影系統可使用諸如發光二極體(LED)之多個色彩光源，其具有不同色彩以產生照明光。若干光學元件經安置於LED與影像顯示單元之間，以將光組合且自LED轉移至影像顯示單元。影像顯示單元可使用各種方法在光上強加一影像。舉例而言，影像顯示單元可如同透射或反射液晶顯示器，使用偏光。
影像亮度為投影系統之一重要參數。色彩光源之亮度及收集、組合、均勻化光及將光遞送至影像顯示單元的效率均影響亮度。隨著投影機系統之大小減小，需要維持足夠的輸出亮度等級，而同時將由色彩光源產生之熱保持在可在小投影機系統中耗散的低級別。需要一光組合系統，該系統以增大的效率將多個色彩光組合以提供具有足夠的亮度等級而不會造成光源之過度功率消耗的光輸出。
此等電子投影機常包括用於以光學方式均勻化光束以便改良投影於螢幕上之光的亮度及色彩均勻性之一裝置。兩個普通裝置為整合隧道及複眼陣列(FEA)均勻器。複眼均勻器可非常緊密，且因此為常用裝置。整合隧道可在均勻化上更有效率，但中空隧道一般需要常為高度或寬度的5倍之長度，甚至更大。歸因於折射效應，實心隧道常比中空隧道長。
微微及口袋型投影機具有用於有效率的照明器、光整合器及/或均勻器之有限可用空間。結果，來自用於此等投影機(諸如，照明器 及偏光轉換器)中之光學裝置的有效率且均勻光輸出可需要緊密且有效率的光學設計。
本發明大體係關於反射型複眼陣列、用於投影一影像之緊密型照明器，且詳言之，使用一反射型複眼陣列(FEA)以實現諸如矽上液晶(LCoS)反射型成像器之一空間光調變器的均勻照明之照明器。該等照明器使用準直光學器件、一偏光分光器及該反射型FEA將未經小孔徑偏光之發光二極體(LED)輸入光轉換至可均勻照明該空間光調變器之經偏光的光。
在一態樣中，本發明提供一種反射型複眼陣列，該反射型複眼陣列包括：一基板，其具有在一第一主表面上之一複眼陣列；及一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面，其中進入該複眼陣列的一經部分準直之輸入光束聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且作為一經部分準直之輸出光束離開該複眼陣列。
在另一態樣中，本發明提供一種照明器，該照明器包括：光收集光學器件，其經安置以將一經部分準直之輸入光束射入一偏光分光器(PBS)中，該PBS經組態以輸出一經部分準直之經偏光之光束；及一反射型複眼陣列，其包括：具有在一第一主表面上之一複眼陣列的一基板；及鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面的一反射體。該照明器進一步包括安置於該PBS與該反射體之間的一四分之一波長延遲器，其中離開該PBS的該經部分準直之經偏光之光束進入該複眼陣列，聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且離開該複眼陣列而作為一經部分準直的經正交偏光之輸出光束重新進入該PBS。
在又一態樣中，本發明提供一種影像投影機，該影像投影機包括一光照明器；一空間光調變器；及投影光學器件。該照明器包括：光收集光學器件，其經安置以將一經部分準直之輸入光束射入一偏光 分光器(PBS)中，該PBS經組態以輸出一經部分準直之經偏光之光束；及一反射型複眼陣列，其包括：具有在一第一主表面上之一複眼陣列的一基板；及鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面的一反射體。該照明器進一步包括安置於該PBS與該反射體之間的一四分之一波長延遲器，其中離開該PBS的該經部分準直之經偏光之光束進入該複眼陣列，聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且離開該複眼陣列而作為一經部分準直的經正交偏光之輸出光束重新進入該PBS。該空間光調變器經安置以攔截且成像該實質上均勻的經部分準直的經正交偏光之輸出光束，且將該經成像的光束引導至該投影光學器件。
在又一態樣中，本發明提供一種照明器，該照明器包括：一光收集光學器件，其具有在一光軸上之一光輸入表面、一第一及一第二聚光透鏡及一光輸出表面；一第一及一第二光源，其經安置以將一第一及一第二色彩光射入該光輸入表面中，該第一光源及該第二光源中之至少一者自該光軸位移；及一偏光分光器(PBS)之面對該光收集光學器件且鄰近該光輸出表面的一第一面，該PBS包括與該光軸成一偏光器角度安置之一第一反射型偏光器。該照明器進一步包括：一第二反射型偏光器，其安置於該光輸出表面與該PBS之該第一面之間，該第一反射型偏光器及該第二反射型偏光器經對準以反射一第二偏光方向；一反射型複眼陣列，其安置於該光軸上且具有鄰近該PBS之一第三面鄰近的一第一主表面，該PBS之該第三面與該PBS之該第一面相對；一第三聚光透鏡，其在該光軸上安置於該PBS之該第三面與該反射型複眼陣列之間；及一延遲器，其在該光軸上安置於該PBS與該反射體之間。該反射型複眼陣列包括：一基板，其具有在該第一主表面上之一複眼陣列；及一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面，其中該第一色彩光及該第二色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且自該第一反射型偏光器反射以 作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一及第二色彩光離開該PBS之垂直於該PBS之該第一面及該第二面的一第二面。在另一態樣中，該照明器進一步包括一第三光源，其經安置以將一第三色彩光射入該光輸入表面中，且其中該第一、該第二及該第三色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且自該第一反射型偏光器反射以作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一、第二及第三色彩光離開該PBS之垂直於該PBS之該第一面及該第二面的一第二面。
在又一態樣中，本發明提供一種影像投影器，該影像投影器包括：一照明器；一空間光調變器，其經安置以將一影像賦予至具有該第二偏光方向之該實質上均勻的第一及第二色彩光；及投影光學器件，其經安置以投影該影像。該照明器包括：一光收集光學器件，其具有在一光軸上之一光輸入表面、一第一及一第二聚光透鏡及一光輸出表面；一第一及一第二光源，其經安置以將一第一及一第二色彩光射入該光輸入表面中，該第一光源及該第二光源中之至少一者自該光軸位移；及一偏光分光器(PBS)中面對該光收集光學器件且鄰近該光輸出表面的一第一面，該PBS包括經安置與該光軸成一偏光器角度之一第一反射型偏光器。該照明器進一步包括：一第二反射型偏光器，其經安置於該光輸出表面與該PBS之該第一面之間，該第一反射型偏光器與該第二反射型偏光器經對準以反射一第二偏光方向；一反射型複眼陣列，其經安置於該光軸上且具有與該PBS之一第三面鄰近的一第一主表面，該PBS之該第三面與該PBS之該第一面相對；一第三聚光透鏡，其在該光軸上安置於該PBS之該第三面與該反射型複眼陣列之間；及一延遲器，其在該光軸上安置於該PBS與該反射體之間。該反射型複眼陣列包括：一基板，其具有在該第一主表面上的一複眼陣列；及一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面，其中 該第一色彩光及該第二色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且自該第一反射型偏光器反射以作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一及第二色彩光離開該PBS之垂直於該PBS之該第一面及該第二面的一第二面。
在又一態樣中，本發明提供一種影像投影器，該影像投影器包括：一照明器；一空間光調變器，其經安置以將一影像賦予至具有該第二偏光方向之該實質上均勻的第一、第二及第三色彩光；及投影光學器件，其經安置以投影該影像。該照明器包括：一光收集光學器件，其具有在一光軸上之一光輸入表面、一第一及一第二聚光透鏡及一光輸出表面；一第一及一第二光源，其經安置以將一第一及一第二色彩光射入該光輸入表面中，該第一光源及該第二光源中之至少一者自該光軸位移；及一偏光分光器(PBS)之面對該光收集光學器件且鄰近該光輸出表面的一第一面，該PBS包括與該光軸成一偏光器角度安置之一第一反射型偏光器。該照明器進一步包括：一第二反射型偏光器，其安置於該光輸出表面與該PBS之該第一面之間，該第一反射型偏光器與該第二反射型偏光器經對準以反射一第二偏光方向；一反射型複眼陣列，其安置於該光軸上且具有鄰近該PBS之一第三面的一第一主表面，該PBS之該第三面與該PBS之該第一面相對；一第三聚光透鏡，其在該光軸上安置於該PBS之該第三面與該反射型複眼陣列之間；及一延遲器，其在該光軸上安置於該PBS與該反射體之間。該反射型複眼陣列包括：一基板，其具有在該第一主表面上之一複眼陣列；及一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面，其中該第一色彩光及該第二色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且自該第一反射型偏光器反射以作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一及第二色彩光離開該PBS之垂直於該PBS之該第一面及該第二面的一第二面。該照明器進一步包括一第 三光源，其經安置以將一第三色彩光射入該光輸入表面中，且其中該第一、該第二及該第三色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且自該第一反射型偏光器反射以作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一、第二及第三色彩光離開該PBS之垂直於該PBS之該第一面及該第二面的一第二面。
在又一態樣中，本發明提供一種包括一照明器之投影系統，該照明器具有：一光收集光學器件，其包含在一光軸上之一光輸入表面、一第一及一第二聚光透鏡及一光輸出表面；一第一、一第二及一第三光源，其經安置以將一第一及一第二色彩光射入該光輸入表面中，該第一光源及該第二光源中之至少一者自該光軸位移；及一偏光分光器(PBS)之面對該光收集光學器件且鄰近該光輸出表面的一第一面，該PBS包括與該光軸成一偏光器角度安置之一第一反射型偏光器。該照明器進一步包括：一第二反射型偏光器，其安置於該光輸出表面與該PBS之該第一面之間，該第一反射型偏光器與該第二反射型偏光器經對準以反射一第二偏光方向；一反射型複眼陣列，其經安置於該光軸上且具有鄰近該PBS之一第三面的一第一主表面，該PBS之該第三面與該PBS之該第一面相對。該反射型複眼陣列包括：一基板，其具有在該第一主表面上之一複眼陣列；及一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面。該照明系統仍進一步包括：一第三聚光透鏡，其在該光軸上安置於該PBS之該第三面與該反射型複眼陣列之間；及一延遲器，其在該光軸上安置於該PBS與該反射體之間，其中該第一色彩光、該第二色彩光及該第三色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且自該第一反射型偏光器反射以作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一、第二及第三色彩光離開該PBS之垂直於該PBS之該第一面及該第二面的一第二面。該投影系統進一步包括一反射型成像器，其經安置以攔截具有 該第二偏光方向之該實質上均勻的第一、第二及第三色彩光，其中將具有該第二偏光方向之該實質上均勻的第一、第二及第三色彩光作為具有與該第二偏光方向正交之一第一偏光方向的一經成像之第一、第二及第三色彩光自該反射型成像器反射且旋轉至該PBS之該第二面內；及投影光學器件，其經安置以投影離開該PBS之與該PBS之該第二面相對的一第四面之具有一第一偏光方向之該經成像之第一、第二及第三色彩光。
以上概述並不意欲描述各已揭示之實施例或本發明之每一實施。諸圖及以下詳細描述更特定地舉例說明說明性實施例。
100‧‧‧反射型複眼陣列照明器
102‧‧‧光軸
104‧‧‧光射入表面
105‧‧‧光收集光學器件
107‧‧‧預偏光器
109‧‧‧延遲器
110‧‧‧第一透鏡元件
112‧‧‧第一凸表面
114‧‧‧光輸入表面
120‧‧‧第二透鏡元件
122‧‧‧第二表面
123‧‧‧光輸出表面
124‧‧‧第三輸入面
125‧‧‧第三透鏡
127‧‧‧第三表面
130‧‧‧偏光分光器(PBS)
131‧‧‧第一稜鏡面
132‧‧‧第二稜鏡面
133‧‧‧第三稜鏡面
134‧‧‧第四稜鏡面
135‧‧‧第一稜鏡
136‧‧‧第二稜鏡
137‧‧‧反射型偏光器
139‧‧‧第一偏光方向
140‧‧‧第一光源
141‧‧‧第一色彩光
142‧‧‧中心第一色彩光線
142c‧‧‧經圓偏光之第一色彩光線
142p‧‧‧第一色彩p偏光之光線
142s‧‧‧經s偏光之第一色彩光線
144‧‧‧邊界第一色彩光線
144c‧‧‧經圓偏光之第一色彩光線
144p‧‧‧第一色彩p偏光之光線
144s‧‧‧經s偏光之第一色彩光線
146‧‧‧邊界第一色彩光線
146c‧‧‧經圓偏光之第一色彩光線
146p‧‧‧第一色彩p偏光之光線
146s‧‧‧經s偏光之第一色彩光線
150‧‧‧第二光源
151‧‧‧第二色彩光
152‧‧‧中心第二色彩光線
152c‧‧‧經圓偏光之第二色彩光線
152p‧‧‧第二色彩p偏光之光線
152s‧‧‧經s偏光之第二色彩光線
154‧‧‧邊界第二色彩光線
154c‧‧‧經圓偏光之第二色彩光線
154p‧‧‧第二色彩p偏光之光線
154s‧‧‧經s偏光之第二色彩光線
156‧‧‧邊界第二色彩光線
156c‧‧‧經圓偏光之第二色彩光線
156p‧‧‧第二色彩p偏光之光線
156s‧‧‧經s偏光之第二色彩光線
160‧‧‧第三光源
161‧‧‧第三色彩光
162‧‧‧中心第三色彩光線
162c‧‧‧經圓偏光之第三色彩光線
162p‧‧‧第三色彩p偏光之光線
162s‧‧‧經s偏光之第三色彩光線
164‧‧‧邊界第三色彩光線
164c‧‧‧經圓偏光之第三色彩光線
164p‧‧‧第三色彩p偏光之光線
164s‧‧‧經s偏光之第三色彩光線
166‧‧‧邊界第三色彩光線
166c‧‧‧經圓偏光之第三色彩光線
166p‧‧‧第三色彩p偏光之光線
166s‧‧‧經s偏光之第三色彩光線
170‧‧‧反射型FEA
171‧‧‧透鏡
172‧‧‧複眼陣列(FEA)
173‧‧‧第一主表面
174‧‧‧支撐基板
175‧‧‧第二主表面
176‧‧‧反射體
180‧‧‧空間光調變器(SLM)
185‧‧‧反射的經p偏光之成像光
189‧‧‧透射的成像光
190‧‧‧投影光學器件
199‧‧‧投影之影像
200‧‧‧反射型複眼陣列照明器
209‧‧‧延遲器
209'‧‧‧延遲器
236‧‧‧第二稜鏡
242p‧‧‧第一色彩p偏光之光線
242s‧‧‧第一色彩s偏光之中心光線
272‧‧‧FEA
276‧‧‧反射體
貫穿說明書，對隨附圖式進行參看，其中相同參考數字指示相同元件，且其中：圖1A至圖1C展示反射型複眼陣列照明器及穿過該反射型複眼陣列照明器的光之路徑之橫截面示意圖；及圖2展示反射型複眼陣列照明器的一部分及穿過該反射型複眼陣列照明器的光之路徑之橫截面示意圖。
諸圖未必按比例繪製。諸圖中使用的相同編號指相同組件。然而，將理解，在給定圖中使用一編號指一組件並不意欲限制在另一圖中用相同編號標註的該組件。
本發明大體係關於反射型複眼陣列、用於投影一影像之緊密型照明器，且詳言之，使用一反射型複眼陣列(FEA)以實現諸如矽上液晶(LCoS)反射型成像器之一空間光調變器的均勻照明之照明器。該等照明器使用準直光學器件、一偏光分光器及該反射型FEA將未經小孔徑偏光之發光二極體(LED)輸入光轉換至可均勻照明該空間光調變器之經偏光的光。
在以下描述中，對附圖進行參看，附圖形成本文之一部分且其中藉由說明而展示。應理解，設想了其他實施例，且可在不偏離本發明之範疇或精神的情況下進行其他實施例。因此，不應以限制意義來理解以下詳細描述。
除非另有指示，否則，用於本說明書及申請專利範圍中的表達特徵大小、數量及物理性質之所有數應理解為在所有實例中由術語「約」修飾。因此，除非相反地指示，否則，在前述說明書及隨附申請專利範圍中闡述之數值參數為可取決於熟習此項技術者利用本文中揭示之教示所設法獲得之所要的性質而變化之近似值。
如本說明書及隨附申請專利範圍中使用，單數形式「一」及「該」涵蓋具有複數個提及物之實施例，除非上下文另有清晰規定。如本說明書及隨附申請專利範圍中使用，術語「或」通常按其包括「及/或」之意義來使用，除非上下文另有清晰規定。
包括(但不限於)「下部」、「上部」、「在……之下」、「在……下方」、「在……上方」及「在……之上」之空間有關術語(若在本文中使用)為了易於描述而利用，以描述元件之間的空間關係。除了諸圖中描繪及本文中描述之特定定向外，此等空間有關術語亦涵蓋使用或操作中之裝置的不同定向。舉例而言，若將諸圖中描繪之物品翻轉或翻動，則先前描述為在其他元件下方或之下的部分將在彼等其他元件上方。
如本文中所使用，當一元件、組件或層(例如)描述為與另一元件、組件或層形成「重合界面」、或「在另一元件、組件或層上」、「連接至另一元件、組件或層」、「與另一元件、組件或層耦接」或「與另一元件、組件或層接觸」時，其可直接在該另一元件、組件或層上，直接連接至該另一元件、組件或層，直接與該另一元件、組件或層耦接，直接與該另一元件、組件或層接觸，或例如，介入元件、 組件或層可在特定元件、組件或層上，連接至特定元件、組件或層，與該特定元件、組件或層耦接或接觸。舉例而言，當一元件、組件或層(例如)被稱作「直接在該另一元件上」、「直接連接至另一元件」、「直接與另一元件耦接」或「直接與另一元件接觸」另一元件時，不存在介入元件、組件或層。
出於本文中提供之描述之目的，「色彩光」及「波長光譜光」均意欲意謂具有與特定色彩相關之波長光譜範圍的光(若人眼可見)。更普通術語「波長光譜光」指可見光及包括(例如)紅外光之其他波長光譜的光兩者。
又，出於本文中提供之描述的目的，術語「對準至所要的偏光狀態」意欲關聯光學元件之通過軸線與穿過該光學元件之光的所要的偏光狀態(意即，諸如s偏光、p偏光、右圓偏光、左圓偏光或類似者的所要的偏光狀態)的對準。在本文參看諸圖描述之一實施例中，諸如偏光器之光學元件與第一偏光狀態對準意謂穿過光之p偏光狀態且反射或吸收光之第二偏光狀態(在此狀況下，s偏光狀態)的偏光器之定向。應理解，若需要，偏光器可替代地經對準以穿過光之s偏光狀態，且反射或吸收光之p偏光狀態。
又，出於本文中提供之描述之目的，術語「面對」指一元件經安置使得自該元件之表面的垂直線沿著亦垂直於另一元件之光學路徑。面對另一元件之一元件可包括彼此鄰近地安置之元件。面對另一元件之一元件進一步包括由光學器件分離而使得垂直於一元件之光線亦垂直於另一元件的元件。
在一特定實施例中，描述了包括至少兩個發光二極體(LED)(每一者具有不同色彩)之照明器。自該等兩個LED發射之光經準直為實質上重疊的光束，且來自該等兩個LED之光經組合且引導至一共同區域，其中經組合之光束具有比由該兩個LED發射之光低的光展量及高 的亮度。
在一態樣中，本發明提供一種將自不同色彩光源產生之光輸出有效率地均勻化至成像裝置之緊密方法。此可特別適用於生產用於受光展量限制之緊密型投影系統的照明器。舉例而言，紅色、綠色及藍色LED之線性陣列入射於偏光分光器(PBS)上且穿過光之一偏光至反射型複眼陣列(FEA)總成，其中每一LED之輸出部分地藉由一組主要光學器件準直。反射型FEA接著可將光聚焦於反射體上，且經由該FEA將光返回，隨著光束進入PBS而展開且均勻化該光束。PBS可接著將紅光、綠光及藍光作為三種色彩中每一者之經均勻化光束反射至成像裝置。可與成像裝置一起使用LED中之每一者之時間依序啟動，以產生可隨後引導至成像光學器件的彩色影像。
在一特定實施例中，揭示一種照明器，該照明器降低兩個不同彩色光源之組合光展量，其中自該等光源發射的光至少部分經準直成實質上重疊的光束。該等光束由偏光分光器分裂為經偏光之光束，每一經偏光之光束在藉由¼波延遲器轉換至經圓偏光之光之前或之後使用FEA聚焦於反射體上，且所反射的經圓偏光之光擴展且向後穿過FEA而回到PBS。所反射的經圓偏光之光經轉換至經線性偏光之光，其中偏光狀態在其再次穿過¼波片時與該入射偏光之光束正交，且組合光束具有降低的光展量。
在一些狀況下，LED可用以照明諸如矽上液晶(LCoS)成像器之反射型LCD，且經由PBS發送回至投影光學器件。在一些狀況下，LED可用以照明透射型LCS，且直接穿過而發送至投影光學器件。由於LED按近乎朗伯(Lambertian)角分佈在一區域上發射光，因此投影機之亮度受源及投影系統之光展量限制。用於降低LED光源之光展量的一種方法為使用反射型FEA以LED之兩個或兩個以上色彩重疊，使得其顯得自同一區發射。在一特定實施例中，本發明描述使用與入射光 束成近乎法線角之反射型FEA組合不同色彩LED之一物品。
如熟習此項技術者所理解，3個LED之組態可擴展至其他色彩，包括黃光及紅外光。光源可包括與LED組合之雷射，且亦可基於一全雷射系統。LED可由發射紅色、綠色及藍色之短波長範圍上之至少原色的一集合及發射紅色、綠色及藍色之長波長範圍上之原色的第二集合組成。如其他處所描述，反射型FEA可由一維或二維透鏡陣列組成，其中至少一個維度具有2至約20或20個以上透鏡。
基於LCoS之攜帶型投影系統歸因於低成本及高解析度LCoS面板之可用性而變得常見。LED照明之LCoS投影機中的元件之清單可包括一或多個LED光源、可選照明器、可選預偏光系統、轉播光學器件、PBS、LCoS面板及投影透鏡單元。對於基於LCoS之投影系統，投影機之效率及對比度可與進入PBS之光的偏光程度有直接關係。至少因為此原因，常需要利用反射/再循環光學器件或偏光-轉換光學元件的預偏光系統。
利用偏光分光器及半波延遲器之偏光轉換方案為將經偏光之光提供至PBS內之最有效率方法中的一者。經偏光轉換之光的一難題在於其可能患有空間非均勻性，從而導致所顯示之影像中的假影。因此，如其他處所描述的，在具有偏光轉換器之系統中，均勻化系統可為合乎需要的。
在一特定實施例中，用於影像投影機之照明器包括光源，其中發射的未經偏光之光被引導至準直光學器件內且穿過反射型或吸收型偏光器。接著，經偏光之光束可穿過PBS至反射型FEA。諸如四分之一波長延遲器之延遲器可定位於PBS與FEA之反射器之間，以將經偏光之光轉換成經圓偏光之光。反射型FEA可接著使光束發散且旋轉至正交偏光方向，且向後穿過延遲器及PBS，且光束接著自PBS中之偏光器反射且穿過以供進一步處理，例如，藉由使用空間光調變器以將 影像賦予至該光束，及使用投影光學器件將影像顯示於螢幕上。
在一特定實施例中，反射型FEA用以在投影系統中均勻化光。反射型FEA之透鏡可為圓柱形的、雙凸面的、球面的或非球面的；然而，在許多狀況下，球面透鏡可較佳。如其他處所描述，複眼透鏡將輸入光聚焦於反射體，且將經反射之光經由透鏡輸出回以在空間上均勻化光強度，且亦旋轉偏光方向，使得可將光朝向成像及投影裝置引導。光準直光學器件可提供用於輸入待組合之若干色彩的光之技術，且反射型FEA可補償在自光準直光學器件之光軸移除之位置處輸入的光。如其他處所描述，反射型FEA至光路徑之合併可顯著改良投影機之照度及色彩均勻性。
根據本發明之一態樣，圖1A至圖1C展示反射型複眼陣列照明器100及穿過該反射型複眼陣列照明器100之光的路徑之橫截面示意圖。照明器100包括一光收集光學器件105，其包括第一透鏡元件110及第二透鏡元件120。光收集光學器件105包括光輸入表面114及垂直於光輸入表面114之光軸102。第一光源140、第二光源150，及可選第三光源160各安置於面對光輸入表面114之光射入表面104。第一光源140、第二光源150及可選第三光源160中之每一者經安置以將第一色彩光141、第二色彩光151及第三色彩光161分別射入光輸入表面114中，如其他處所描述。
在一特定實施例中，光收集光學器件105可為用以準直自第一光源140、第二光源150及可選第三光源160發射之光的光準直器。光收集光學器件105可包括單透鏡光準直器(未圖示)、雙透鏡光準直器(圖示)、繞射光學元件(未圖示)或其組合。該雙透鏡光準直器具有第一透鏡元件110，其包括與光輸入表面114相對安置之第一凸表面112。第二透鏡元件120包括面對第一凸表面112之第二表面122，及與第二表面122相對之光輸出表面123。如熟習此項技術者已知，第二表面122 可選自凸表面、平表面及凹表面。
照明器100進一步包括一偏光分光器(PBS)130，其具有第一稜鏡135、第二稜鏡136及安置於其之間對角面上的反射型偏光器137。第一稜鏡135包括第一稜鏡面131及第二稜鏡面132，且第二稜鏡136包括與第二稜鏡面132相對之第三稜鏡面133及與第一稜鏡面131相對之第四稜鏡面134。
PBS包括在圖1A至圖1C中展示為第二稜鏡面132之輸入表面、在圖1A至圖1C中展示為第四稜鏡面134之輸出表面及反射型偏光器137。在一實施例中，反射型偏光器137可與第一偏光方向139對準。反射型偏光器137經定位使得輸入至PBS 130的來自第一光源140、第二光源150及可選第三光源160之光以大致45度角攔截反射型偏光器137。在一實施例中，攔截角之範圍為自35度至55度；自40度至50度；自43度至48度；或自44.5度至45.5度。
反射型偏光器137可為任何已知反射型偏光器，諸如，MacNeille偏光器、線柵偏光器或多層光學膜偏光器。根據一實施例，多層光學膜偏光器可為較佳第一反射型偏光器。第一反射型偏光器可安置於兩個稜鏡之對角面之間，或其可為諸如薄膜之獨立式膜。在一些實施例中，PBS光利用效率在第一反射型偏光器安置於兩個稜鏡之間時得以改良。在此實施例中，穿越PBS之光中的將另外自光學路徑丟失的一些光可經歷自稜鏡面之全內反射(TIR)，且重新加入該光學路徑。至少因為此原因，以下描述係有關PBS，其中第一反射型偏光器安置於兩個稜鏡之對角面之間；然而，應理解，PBS可以與當用作薄膜時相同的方式發揮作用。在一態樣中，PBS稜鏡之所有外部面高度拋光，使得進入PBS之光經歷TIR。以此方式，將光包含於PBS內，且在仍保持光展量的同時將該光部分均勻化。照明器100亦可包括一可選預偏光器107，該預偏光器可將進入PBS 130之光限制於單一偏光狀態(諸 如，經p偏光之光)，使得照明器100展現改良之對比度。預偏光器107可與反射型偏光器137相同，或可不同，諸如，為吸收型偏光器。在一特定實施例中，反射型偏光器可為較佳的。
在一特定實施例中，照明器100進一步包括沿著光軸102定位之第三透鏡125，且具有鄰近第三稜鏡面133之第三輸入面124及鄰近反射型FEA 170之第三表面127。第三表面127可選自凸表面、平表面及凹表面；在一些狀況下，進入反射型FEA 170之光的準直可為需要的，且可指定第三表面127之曲率，如熟習此項技術者已知。
反射型FEA 170包括與第一主表面173相對的具有複數個透鏡171之FEA 172。第一主表面173可與FEA之焦點重合，且反射體176經鄰近第一主表面173安置。如圖中所示，反射體176可鄰近支撐基板174之第二主表面175定位。
延遲器109(諸如，四分之一波長延遲器)定位於反射型偏光器137與反射體176之間。延遲器109與反射型偏光器137及反射體176參與改變反射回至PBS 130之光的偏光狀態，如其他處所描述。延遲器可定位於反射型偏光器137與反射體176之間的任何所要的位置中，例如：緊鄰反射型偏光器137(未圖示)；在第三透鏡125與第三稜鏡面133之間(如所示)；在第三透鏡125與反射型FEA 170之間(未圖示)；或在FEA 172之第一主表面173與反射體176之間(未圖示)。如熟習此項技術者已知的，延遲器109之位置可減少雙折射對FEA 172之光學組件的影響。
延遲器可提供任何所要的延遲，諸如，八分之一波長延遲器、四分之一波長延遲器及類似者。在本文中描述之實施例中，使用四分之一波長延遲器及相關聯之反射型偏光器有優勢。經線性偏光之光在其穿過以45°角與光偏光之軸線對準的四分之一波長延遲器時改變為經圓偏光之光。隨後的自反射體176之反射及穿過照明器中之四分之 一波長延遲器109的透射導致自光組合器輸出的有效率組合之光。相比之下，經線性偏光之光在其穿過其他延遲器及定向時改變至在s偏光與p偏光(橢圓或線性)之間中途的偏光狀態，且可導致照明器之較低效率。
根據下文描述之一實施例，照明器自不同色彩未經偏光之光源接收未經偏光之光，且產生經偏光之光輸出。根據一特定實施例，該延遲器為具有以45度與第一偏光方向139對準之慢軸的四分之一波長延遲器。此外，如熟習此項技術者已知的，光輸入表面114、光輸出表面123及第三輸入面124可各個別地選自凸表面、平表面及凹表面；然而，在一些狀況下，平表面可為較佳的。
參看圖1A至圖1C，可穿過照明器100追蹤第一色彩光141、第二色彩光151及第三色彩光161之路徑。圖1A展示將第一色彩光141射入光輸入表面114中的沿著光軸102安置之第一光源140。第一色彩光141包括一中心第一色彩光線142及兩個邊界第一色彩光線144、146，其表示第一輸入準直角θ1內的光。第一色彩光線142、144、146中之每一者穿過光收集光學器件105及可選預偏光器107，且作為具有第一偏光方向(例如，經p偏光之光)的經至少部分準直之第一色彩光束進入PBS 130之第二稜鏡面132。第一色彩p偏光之光線142p、144p、146p中之每一者攔截且穿過反射型偏光器137，且經由第三稜鏡面133離開PBS 130。第一色彩p偏光之光線142p、144p、146p中之每一者穿過四分之一波長延遲器109而變為穿過FEA 172的經圓偏光之第一色彩光線142c、144c、146c，聚焦於反射體176且自反射體176反射，從而改變了圓偏光之方向。經圓偏光之第一色彩光線142c、144c、146c接著經由FEA 172向回擴展，且再次穿過四分之一波長延遲器109而變為經s偏光之第一色彩光線142s、144s、146s，穿過第三稜鏡面133重新進入PBS 130，自反射型偏光器137反射，且作為經s偏光之第一色彩光 線142s、144s、146s經由第四稜鏡面134離開PBS 130。
離開PBS 130的經s偏光之第一色彩光線142s、144s、146s均勻地攔截空間光調變器(SLM)180，且視SLM 180之本質而定，作為反射的經p偏光之成像光185的第一色彩部分引導回至PBS 130中(例如，針對反射型LCoS SLM)，或作為透射的成像光189的第一色彩部分透射穿過SLM 180至透射成像光學器件(未圖示)(例如，針對透射型LC顯示器)。反射的經p偏光之成像光185未經改變地穿過PBS 130，且進入投影光學器件190，在投影光學器件190，該光作為投影之影像199引導至投影螢幕(未圖示)。
圖1B展示將第二色彩光151射入光輸入表面114中的沿著光軸102安置之第二光源150。第二色彩光151包括一中心第二色彩光線152及兩個邊界第二色彩光線154、156，其表示第二輸入準直角θ2內的光。第二色彩光線152、154、156中之每一者穿過光收集光學器件105及可選預偏光器107，且作為具有第一偏光方向(例如，經p偏光之光)的經至少部分準直之第二色彩光束進入PBS 130之第二稜鏡面132。第二色彩p偏光之光線152p、154p、156p中之每一者攔截且穿過反射型偏光器137，且經由第三稜鏡面133離開PBS 130。第二色彩p偏光之光線152p、154p、156p中之每一者穿過四分之一波長延遲器109而變為穿過FEA 172的經圓偏光之第二色彩光線152c、154c、156c，聚焦於反射體176且自反射體176反射，從而改變了圓偏光之方向。經圓偏光之第二色彩光線152c、154c、156c接著經由FEA 172向回擴展，且再次穿過四分之一波長延遲器109而變為經s偏光之第二色彩光線152s、154s、156s，穿過第三稜鏡面133重新進入PBS 130，自反射型偏光器137反射，且作為經s偏光之第二色彩光線152s、154s、156s經由第四稜鏡面134離開PBS 130。
離開PBS 130的經s偏光之第二色彩光線152s、154s、156s均勻地 攔截空間光調變器(SLM)180，且視SLM 180之本質而定，作為反射的經p偏光之成像光185的第二色彩部分引導回至PBS 130中(例如，針對反射型LCoS SLM)，或作為透射的成像光189的第二色彩部分透射穿過SLM 180至透射成像光學器件(未圖示)(例如，針對透射型LC顯示器)。反射的經p偏光之成像光185未經改變地穿過PBS 130，且進入投影光學器件190，在投影光學器件190，該光作為投影之影像199引導至投影螢幕(未圖示)。
圖1C展示將第三色彩光161射入光輸入表面114中的沿著光軸102安置之第三光源160。第三色彩光161包括一中心第三色彩光線162及兩個邊界第三色彩光線164、166，其表示第三輸入準直角θ3內的光。第三色彩光線162、164、166中之每一者穿過光收集光學器件105及可選預偏光器107，且作為具有第一偏光方向(例如，經p偏光之光)的經至少部分準直之第三色彩光束進入PBS 130之第二稜鏡面132。第三色彩p偏光之光線162p、164p、166p中之每一者攔截且穿過反射型偏光器137，且經由第三稜鏡面133離開PBS 130。第三色彩p偏光之光線162p、164p、166p中之每一者穿過四分之一波長延遲器109而變為穿過FEA 172的經圓偏光之第三色彩光線162c、164c、166c，聚焦於反射體176且自反射體176反射，從而改變了圓偏光之方向。經圓偏光之第三色彩光線162c、164c、166c接著經由FEA 172向回擴展，且再次穿過四分之一波長延遲器109而變為經s偏光之第三色彩光線162s、164s、166s，穿過第三稜鏡面133重新進入PBS 130，自反射型偏光器137反射，且作為經s偏光之第三色彩光線162s、164s、166s經由第四稜鏡面134離開PBS 130。
離開PBS 130的經s偏光之第三色彩光線162s、164s、166s均勻地攔截空間光調變器(SLM)180，且視SLM 180之本質而定，作為反射的經p偏光之成像光185的第三色彩部分引導回至PBS 130中(例如，針 對反射型LCoS SLM)，或作為透射的成像光189的第三色彩部分透射穿過SLM 180至透射成像光學器件(未圖示)(例如，針對透射型LC顯示器)。反射的經p偏光之成像光185未經改變地穿過PBS 130，且進入投影光學器件190，在投影光學器件190，該光作為投影之影像199引導至投影螢幕(未圖示)。
在一特定實施例中，第一輸入準直角θ1、第二輸入準直角θ2、第三輸入準直角θ3中之至少一者可相同，且與第一光源140、第二光源150及可選第三光源160中之每一者相關聯的射入光學器件(未圖示)可將此等輸入準直角限制為在約10度與約80度之間、或在約10度至約70度之間、或在約10度至約60度之間、或在約10度至約50度之間、或在約10度至約40度之間、或在約10度至約30度或更小之間的角度。在一特定實施例中，輸入準直角中之每一者的範圍自約60度至約70度，且輸出準直角中之每一者的範圍可小於約20度，或小於約15度，或甚至小於約12度；意即，輸出光可經良好地準直。
根據本發明之一態樣，圖2展示反射型複眼陣列照明器200之一部分及穿過該反射型複眼陣列照明器200之光的路徑之橫截面示意圖。圖2中所示之元件209-276中之每一者對應於圖1A至圖1C中所示的先前已描述之相似編號的元件109-176。舉例而言，圖2中展示之第二稜鏡236對應於圖1A至圖1C中所示之第二稜鏡136等等。在圖2中，延遲器209之位置已自圖1A至圖1C中所示的位置移動至新位置，作為FEA 272與反射體276之間的延遲器209'。以此方式，諸如(例如)第一色彩p偏光之中心光線242p的經p偏光之光進入FEA 272，自延遲器209'及反射體276反射且旋轉，且作為第一色彩s偏光之中心光線242s離開FEA 272。以此方式，將雙折射材料用於FEA 272且仍保持照明器200之有效效能可為可能的。光線之路徑的其餘部分未自參看圖1A至圖1C所描述改變。
以下為本發明之實施例的清單。
項1為一種反射型複眼陣列，其包含：一基板，其具有在一第一主表面上之一複眼陣列；及一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面，其中進入該複眼陣列的一經部分準直之輸入光束聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且作為一經部分準直之輸出光束離開該複眼陣列。
項2為項1之反射型複眼陣列，其中該複眼陣列包含複數個透鏡，該複數個透鏡中之每一者能夠攔截該經部分準直之輸入光束的一部分且將其聚焦至該反射體上。
項3為項1或項2之反射型複眼陣列，其進一步包含安置於該第二主表面與該反射體之間的一四分之一波長延遲器。
項4為項3之反射型複眼陣列，其中該經部分準直之輸入光束經在一第一偏光方向上偏光，且該四分之一波長延遲器經對準，使得該經部分準直之輸出光束經在與該第一偏光方向正交之一第二偏光方向上偏光。
項5為一種照明器，其包含：光收集光學器件，其經安置以將一經部分準直之輸入光束射入一偏光分光器(PBS)中，該PBS經組態以輸出一經部分準直的經偏光之光束；一反射型複眼陣列，其包含：一基板，其具有在一第一主表面上之一複眼陣列；一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面；及一四分之一波長延遲器，其安置於該PBS與該反射體之間，其中離開該PBS的該經部分準直的經偏光之光束進入該複眼陣列，聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且離開該複眼陣列以作為一經部分準直的經正交偏光之輸出光束重新進入該PBS。
項6為項5之光照明器，其中該四分之一波長延遲器安置於該反射型複眼陣列內，該第二主表面與該反射體之間。
項7為項5之光照明器，其中該四分之一波長延遲器安置於該PBS與該反射型複眼陣列之間。
項8為項5至項7之光照明器，其中該經部分準直的經正交偏光之輸出光束自一反射型偏光器反射，且作為一實質上均勻的經部分準直的經正交偏光之輸出光束離開該PBS。
項9為一種影像投影機，其包含：項5至項8之光照明器；一空間光調變器；及投影光學器件，其中該空間光調變器經安置以攔截且成像該實質上均勻的經部分準直的經正交偏光之輸出光束，且將該經成像的光束引導至該投影光學器件。
項10為項9之影像投影機，其中該空間光調變器包含一矽上液晶(LCoS)成像器或一透射型液晶顯示器(LCD)。
項11為一種照明器，其包含：一光收集光學器件，其包含在一光軸上之一光輸入表面、一第一及一第二聚光透鏡及一光輸出表面；一第一及一第二光源，其經安置以將一第一及一第二色彩光射入該光輸入表面中，該第一光源及該第二光源中之至少一者自該光軸位移；一偏光分光器(PBS)之面對該光收集光學器件且鄰近該光輸出表面的一第一面，該PBS包括與該光軸成一偏光器角度安置之一第一反射型偏光器；一第二反射型偏光器，其安置於該光輸出表面與該PBS之該第一面之間，該第一反射型偏光器與該第二反射型偏光器經對準以反射一第二偏光方向；一反射型複眼陣列，其安置於該光軸上且具有鄰近該PBS之一第三面的一第一主表面，該PBS之該第三面與該PBS之該第一面相對，該反射型複眼陣列包含：一基板，其具有在該第一主表面上之一複眼陣列；一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面；一第三聚光透鏡，其在該光軸上安置於該PBS之該第三面與該反射型複眼陣列之間；及一延遲器，其在該光軸上安置於該PBS與該反射體之間，其中該第一色彩光及該第二色彩光在穿過該複眼陣列 之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且自該第一反射型偏光器反射以作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一及第二色彩光離開該PBS之垂直於該PBS之該第一面及該第二面的一第二面。
項12為項11之照明器，其中該光收集光學器件包含光準直光學器件。
項13為項12之照明器，其中該光準直光學器件包含一單透鏡設計、一雙透鏡設計、一繞射光學元件或其一組合。
項14為項11至項13之照明器，其中該第一聚光透鏡包括與該光輸入表面相對之一第一凸表面，且該第二聚光透鏡包括面對該第一凸表面之一第二凸表面，該光輸出表面與該第二凸表面相對。
項15為項11至項14之照明器，其中該第一色彩光及該第二色彩光中之每一者包括小於約25度之一第一發散角度，且具有該第二偏光方向的該實質上均勻之第一及第二色彩光包括一第二發散角度，其包含小於約25度之一角度。
項16為項11至項15之照明器，其中該反射體包含一寬頻帶鏡。
項17為項11至項16之照明器，其中該延遲器包含安置於該PBS與該第三聚光透鏡之間的一四分之一波長延遲器。
項18為項11至項17之照明器，其中該延遲器包含安置於該複眼陣列基板之該第二主表面與該反射體之間的一四分之一波長延遲器。
項19為項11至項18之照明器，其進一步包含一第三光源，其經安置以將一第三色彩光射入該光輸入表面中，且其中該第一、該第二及該第三色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且自該第一反射型偏光器反射以作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一、第二及第三色彩光離開該PBS之垂直於該PBS之該第一面及該第二面的一第二面。
項20為項15之照明器，其中該第二發散角度包含小於約20度之 一角度。
項21為項15之照明器，其中該第二發散角度包含小於約15度之一角度。
項22為一種影像投影機，其包含：項11至項18之照明器；一空間光調變器，其經安置以將一影像賦予至具有該第二偏光方向的該實質上均勻之第一及第二色彩光；及投影光學器件，其經安置以投影該影像。
項23為項22之影像投影機，其中該空間光調變器包含一矽上液晶(LCoS)成像器或一透射型液晶顯示器(LCD)。
項24為一種影像投影機，其包含：項19至項21之照明器；一空間光調變器，其經安置以將一影像賦予至具有該第二偏光方向的該實質上均勻之第一、第二及第三色彩光；及投影光學器件，其經安置以投影該影像。
項25為項24之影像投影機，其中該空間光調變器包含一矽上液晶(LCoS)成像器或一透射型液晶顯示器(LCD)。
項26為一種投影系統，其包含：一照明器，其包含：一光收集光學器件，其包含在一光軸上之一光輸入表面、一第一及一第二聚光透鏡及一光輸出表面；一第一、一第二及一第三光源，其經安置以將一第一及一第二色彩光射入該光輸入表面中，該第一光源及該第二光源中之至少一者自該光軸位移；一偏光分光器(PBS)之面對該光收集光學器件且鄰近該光輸出表面的一第一面，該PBS包括與該光軸成一偏光器角度安置之一第一反射型偏光器；一第二反射型偏光器，其安置於該光輸出表面與該PBS之該第一面之間，該第一反射型偏光器與該第二反射型偏光器經對準以反射一第二偏光方向；一反射型複眼陣列，其安置於該光軸上且具有鄰近該PBS之一第三面的一第一主表面，該PBS之該第三面與該PBS之該第一面相對；該反射型複眼陣列 包含：一基板，其具有在該第一主表面上之一複眼陣列；一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面；一第三聚光透鏡，其在該光軸上安置於該PBS之該第三面與該反射型複眼陣列之間；一延遲器，其在該光軸上安置於該PBS與該反射體之間，其中該第一色彩光、該第二色彩光及該第三色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且自該第一反射型偏光器反射以作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一、第二及第三色彩光離開該PBS之垂直於該PBS之該第一面及該第二面的一第二面；一反射型成像器，其經安置以攔截具有該第二偏光方向之該實質上均勻的第一、第二及第三色彩光，其中具有該第二偏光方向之該實質上均勻的第一、第二及第三色彩光作為具有正交於該第二偏光方向之一第一偏光方向的一經成像之第一、第二及第三色彩光自該反射型成像器反射且旋轉至該PBS之該第二面；及投影光學器件，其經安置以投影離開該PBS之與該PBS之該第二面相對的一第四面的具有該第一偏光方向之該經成像之第一、第二及第三色彩光。
項27為項26之投影系統，其中該光收集光學器件包含光準直光學器件。
項28為項26或項27之投影系統，其中該光準直光學器件包含一單透鏡設計、一雙透鏡設計、一繞射光學元件或其一組合。
項29為項26至項28之投影系統，其中該第一聚光透鏡包括與該光輸入表面相對之一第一凸表面，且該第二聚光透鏡包括面對該第一凸表面之一第二凸表面，該光輸出表面與該第二凸表面相對。
項30為項26至項29之投影系統，其中該第一色彩光及該第二色彩光中之每一者包括小於約25度之一第一發散角度，且具有該第二偏光方向的該實質上均勻之第一及第二色彩光包括一第二發散角度，其包含小於約25度之一角度。
項31為項26至項30之投影系統，其中該反射體包含一寬頻帶鏡。
項32為項26至項31之投影系統，其中該延遲器包含安置於該PBS與該第三聚光透鏡之間的一四分之一波長延遲器。
項33為項26至項32之投影系統，其中該延遲器包含安置於該複眼陣列基板之該第二主表面與該反射體之間的一四分之一波長延遲器。
項34為項30至項33之投影系統，其中該第二發散角度包含小於約20度之一角度。
項35為項30至項33之投影系統，其中該第二發散角度包含小於約15度之一角度。
除非另有指示，否則，用於本說明書及申請專利範圍中的表達特徵大小、數量及物理性質之所有數應理解為由術語「約」修飾。因此，除非相反地指示，否則，在前述說明書及隨附申請專利範圍中闡述之數值參數為可取決於熟習此項技術者利用本文中揭示之教示所設法獲得之所要的性質而變化之近似值。
本文中引證之所有參考及出版物在本文中被以引用的方式全部明確地併入至本發明中，惟在其可直接與本發明抵觸之方面除外。儘管已在本文中說明且描述了特定實施例，但一般熟習此項技術者應瞭解，在不偏離本發明之範疇的情況下，多種替代及/或等效實施可取代所展示及描述之特定實施例。本申請案意欲涵蓋本文中所論述之特定實施例之任何改編或變化。因此，意欲本發明僅受申請專利範圍及其等效內容限制。

Claims (27)

  1. 一種照明器，其包含：一第一及一第二光源，其經安置以將一第一及一第二色彩光射入一光收集光學器件之一光輸入表面中，該第一光源及該第二光源中之至少一者自一光軸位移，其中該光收集光學器件經安置以將一經部分準直之輸入光束射入一偏光分光器(PBS)中，該PBS經組態以輸出一經部分準直的經偏光之光束；一反射型複眼陣列，其包含：一基板，其具有在一第一主表面上之一複眼陣列；一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面；及一四分之一波長延遲器，其安置於該PBS與該反射型複眼陣列之該第一主表面之間，其中離開該PBS的該經部分準直的經偏光之光束進入該複眼陣列，聚焦於該反射體上，自該反射體反射，離開該複眼陣列，且橫過該四分之一波長延遲器而作為一經部分準直的經正交偏光之輸出光束重新進入該PBS，其中該經正交偏光之輸出光束以實質上均勻之第一及第二色彩光離開該PBS。
  2. 如請求項1之光照明器，其中該經部分準直的經正交偏光之輸出光束自一反射型偏光器反射，且作為一實質上均勻的經部分準直的經正交偏光之輸出光束離開該PBS。
  3. 一種影像投影機，其包含：如請求項1之光照明器；一空間光調變器；及投影光學器件，其中該空間光調變器經安置以攔截且成像該實質上均勻的經 部分準直的經正交偏光之輸出光束，且將該經成像的光束引導至該投影光學器件。
  4. 如請求項3之影像投影機，其中該空間光調變器包含一矽上液晶(LCOS)成像器或一透射型液晶顯示器(LCD)。
  5. 一種照明器，其包含：一光收集光學器件，其包含在一光軸上之一光輸入表面、一第一及一第二聚光透鏡及一光輸出表面；一第一及一第二光源，其經安置以將一第一及一第二色彩光射入該光輸入表面中，該第一光源及該第二光源中之至少一者自該光軸位移；一偏光分光器(PBS)之面對該光收集光學器件且鄰近該光輸出表面的一第一面，該PBS包括與該光軸成一偏光器角度安置之一第一反射型偏光器，其中該第一反射型偏光器以一第一偏光方向通過光；一第二反射型偏光器，其安置於該光輸出表面與該PBS之該第一面之間，該第一反射型偏光器與該第二反射型偏光器經對準以反射一第二偏光方向，該第二偏光方向正交於該第一偏光方向；一反射型複眼陣列，其安置於該光軸上且具有鄰近該PBS之一第三面的一第一主表面，該PBS之該第三面與該PBS之該第一面相對，該反射型複眼陣列包含：一基板，其具有在該第一主表面上之一複眼陣列；一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面；一第三聚光透鏡，其在該光軸上安置於該PBS之該第三面與該反射型複眼陣列之間；及一延遲器，其在該光軸上安置於該PBS與該反射型複眼陣列之 該第一主表面之間，其中該第一色彩光及該第二色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，橫過該延遲器，且自該第一反射型偏光器反射以離開該PBS之一第二面，其中該PBS之該第二面係垂直於該PBS之該第一面及該第二面，作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一及第二色彩光。
  6. 如請求項5之照明器，其中該光收集光學器件包含光準直光學器件。
  7. 如請求項6之照明器，其中該光準直光學器件包含一單透鏡設計、一雙透鏡設計、一繞射光學元件或其一組合。
  8. 如請求項5之照明器，其中該第一聚光透鏡包括與該光輸入表面相對之一第一凸表面，且該第二聚光透鏡包括面對該第一凸表面之一第二凸表面，該光輸出表面與該第二凸表面相對。
  9. 如請求項5之照明器，其中該第一色彩光及該第二色彩光中之每一者包括小於約25度之一第一發散角度，且具有該第二偏光方向的該實質上均勻之第一及第二色彩光包括一第二發散角度，其包含小於約25度之一角度。
  10. 如請求項5之照明器，其中該反射體包含一寬頻帶鏡。
  11. 如請求項5之照明器，其中該延遲器包含經安置於該PBS與該第三聚光透鏡之間的一四分之一波長延遲器。
  12. 如請求項5之照明器，其進一步包含一第三光源，其經安置以將一第三色彩光射入該光輸入表面中，且其中該第一、該第二及該第三色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，且自該第一反射型偏光器反射以作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一、第二及第三色彩光離開該PBS之垂直於該PBS之該第一面及該第二面的一第二面。
  13. 如請求項9之照明器，其中該第二發散角度包含小於約20度之一角度。
  14. 如請求項9之照明器，其中該第二發散角度包含小於約15度之一角度。
  15. 一種影像投影機，其包含：如請求項5之照明器；一空間光調變器，其經安置以將一影像賦予至具有該第二偏光方向的該實質上均勻之第一及第二色彩光；及投影光學器件，其經安置以投影該影像。
  16. 如請求項15之影像投影機，其中該空間光調變器包含一矽上液晶(LCoS)成像器或一透射型液晶顯示器(LCD)。
  17. 一種影像投影機，其包含：如請求項12之照明器；一空間光調變器，其經安置以將一影像賦予至具有該第二偏光方向的該實質上均勻之第一、第二及第三色彩光；及投影光學器件，其經安置以投影該影像。
  18. 如請求項15之影像投影機，其中該空間光調變器包含一矽上液晶(LCoS)成像器或一透射型液晶顯示器(LCD)。
  19. 一種投影系統，其包含：一照明器，其包含：一光收集光學器件，其包含在一光軸上之一光輸入表面、一第一及一第二聚光透鏡及一光輸出表面；一第一、一第二及一第三光源，其經安置以將一第一及一第二色彩光射入該光輸入表面中，該第一光源及該第二光源中之至少一者自該光軸位移；一偏光分光器(PBS)之面對該光收集光學器件且鄰近該光輸 出表面的一第一面，該PBS包括與該光軸成一偏光器角度安置之一第一反射型偏光器，其中該第一反射型偏光器以一第一偏光方向通過光；一第二反射型偏光器，其安置於該光輸出表面與該PBS之該第一面之間，該第一反射型偏光器與該第二反射型偏光器經對準以反射一第二偏光方向，該第二偏光方向正交於該第一偏光方向；一反射型複眼陣列，其安置於該光軸上且具有鄰近該PBS之一第三面的一第一主表面，該PBS之該第三面與該PBS之該第一面相對；該反射型複眼陣列包含：一基板，其具有在該第一主表面上之一複眼陣列；一反射體，其鄰近與該第一主表面相對之一第二主表面；一第三聚光透鏡，其在該光軸上安置於該PBS之該第三面與該反射型複眼陣列之間；一延遲器，其在該光軸上安置於該PBS與該反射型複眼陣列之該第一主表面之間，其中該第一、第二及第三色彩光在穿過該複眼陣列之後聚焦於該反射體上，自該反射體反射，橫過該延遲器，且自該第一反射型偏光器反射以離開該PBS之一第二面，其中該PBS之該第二面係垂直於該PBS之該第一面及該第二面，作為具有該第二偏光方向之一實質上均勻的第一、第二及第三色彩光；一反射型成像器，其經安置以攔截具有該第二偏光方向之該實質上均勻的第一、第二及第三色彩光，其中具有該第二偏光方向之該實質上均勻的第一、第二及第三色彩光作為具有正交於該第二偏光方向之一第一偏光方向的 一經成像之第一、第二及第三色彩光自該反射型成像器反射且旋轉至該PBS之該第二面；及投影光學器件，其經安置以投影離開該PBS之與該PBS之該第二面相對的一第四面的具有該第一偏光方向之該經成像之第一、第二及第三色彩光。
  20. 如請求項19之投影系統，其中該光收集光學器件包含光準直光學器件。
  21. 如請求項20之投影系統，其中該光準直光學器件包含一單透鏡設計、一雙透鏡設計、一繞射光學元件或其一組合。
  22. 如請求項19之投影系統，其中該第一聚光透鏡包括與該光輸入表面相對之一第一凸表面，且該第二聚光透鏡包括面對該第一凸表面之一第二凸表面，該光輸出表面與該第二凸表面相對。
  23. 如請求項19之投影系統，其中該第一色彩光及該第二色彩光中之每一者包括小於約25度之一第一發散角度，且具有該第二偏光方向的該實質上均勻之第一及第二色彩光包括一第二發散角度，其包含小於約25度之一角度。
  24. 如請求項19之投影系統，其中該反射體包含一寬頻帶鏡。
  25. 如請求項19之投影系統，其中該延遲器包含經安置於該PBS與該第三聚光透鏡之間的一四分之一波長延遲器。
  26. 如請求項23之投影系統，其中該第二發散角度包含小於約20度之一角度。
  27. 如請求項23之投影系統，其中該第二發散角度包含小於約15度之一角度。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11914164B2 (en) 2021-03-18 2024-02-27 Coretronic Corporation Optical engine module and projection device

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110187878A1 (en) 2010-02-02 2011-08-04 Primesense Ltd. Synchronization of projected illumination with rolling shutter of image sensor
EP3241070A1 (en) 2014-12-31 2017-11-08 3M Innovative Properties Company Compact projection systems and related components
JP7043262B2 (ja) * 2015-06-30 2022-03-29 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 照明器
CN107765495B (zh) * 2016-08-18 2019-10-25 深圳光峰科技股份有限公司 一种显示系统
US10447424B2 (en) * 2018-01-18 2019-10-15 Apple Inc. Spatial multiplexing scheme
CN111837073B (zh) * 2018-03-20 2022-10-11 索尼公司 图像显示设备
US10877285B2 (en) 2018-03-28 2020-12-29 Apple Inc. Wavelength-based spatial multiplexing scheme
US11493606B1 (en) 2018-09-12 2022-11-08 Apple Inc. Multi-beam scanning system
CN111323997B (zh) * 2020-04-26 2024-10-18 杭州光粒科技有限公司 一种lcos投影显示系统
WO2024166783A1 (ja) * 2023-02-10 2024-08-15 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光学系及び投射型映像表示装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1031869A2 (en) * 1999-02-23 2000-08-30 Seiko Epson Corporation Polarization conversion system, illumination system, and projector
US20040156130A1 (en) * 2002-12-31 2004-08-12 Powell Karlton David Homogenizing optical sheet, method of manufacture, and illumination system
JP2005010275A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Sharp Corp 照明装置及び投射型表示装置
US7058252B2 (en) * 2001-08-06 2006-06-06 Ocuity Limited Optical switching apparatus
WO2012039895A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-29 3M Innovative Properties Company Tilted dichroic color combiner iii

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1031869A2 (en) * 1999-02-23 2000-08-30 Seiko Epson Corporation Polarization conversion system, illumination system, and projector
US7058252B2 (en) * 2001-08-06 2006-06-06 Ocuity Limited Optical switching apparatus
US20040156130A1 (en) * 2002-12-31 2004-08-12 Powell Karlton David Homogenizing optical sheet, method of manufacture, and illumination system
JP2005010275A (ja) * 2003-06-17 2005-01-13 Sharp Corp 照明装置及び投射型表示装置
WO2012039895A1 (en) * 2010-09-22 2012-03-29 3M Innovative Properties Company Tilted dichroic color combiner iii

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11914164B2 (en) 2021-03-18 2024-02-27 Coretronic Corporation Optical engine module and projection device

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