[发明专利]用于硅基液晶投影显示器LCOS的空间交错的偏振转换器

说明书

技术领域

本发明与硅基液晶投影显示器(LCOS)有关，且具体地说，用于LCOS显示器的偏振转换器。

背景技术

LCOS显示器是用于消费性电子产品，如手持式投影机和近眼显示器，并且还具有在光通讯技术上的应用。LCOS显示器包括反射由照明器所发射的宽带可见光所产生的光源照明入射其上的一个LCOS面板。在一个包括LCOS面板的手持式投影机，由LCOS面板反射的光线是透射通过投影机组件和被投射到一个表面上。这样的电池供电的LCOS为基础的组件的效用部分取决于它们的小尺寸和光源照明的有效利用。

发明内容

本文所揭露的空间交错的偏振转换器可使电池供电的LCOS组件能够有效地利用光源的照度，同时保持小尺寸。

空间交错的偏振转换器具有光学组件，包括一个输入微透镜阵列、第一双通四分之一波延迟器、第二双通四分之一波延迟器、偏振光束分离器(PBS)以及波延迟器阵列。该输入微透镜阵列具有相应的透镜光轴平行的多个输入微透镜。该半波延迟器阵列有具有平行于透镜光轴的平行的各个波延迟器光轴的不连续的多个半波延迟器；该偏振光束分离器PBS具有位于(a)该输入微透镜阵列和波延迟器阵列之间和(b)该第一双通四分之一波延迟器和第二双通四分之一波延迟器之间的平面分束器；该光学组件被配置为将输入光束转换成具有多个第一s偏振微光子束与多个第二s偏振微光子束交错的输出光束。

在一个实施例中，影像投影机包括具有包含输入微透镜阵列和输出微透镜阵列的光学组件的空间交错的偏振转换器。该影像投影机是可在其上透射入射光成为具有共同偏振态的转换光。该影像投影机还包括透镜单元和具有像素阵列且能反射该转换光的投影机组件。该输出微透镜阵列，该透镜单元和该投影机组件形成成像系统，其映像该输入微透镜阵列到像素阵列的顶部表面。

在一个实施例中，一种用于将具有多个线性偏振状态的输入光束转换成具有单一的共同极化状态的输出光束的方法。该方法包括透射该多个输入光束，每个具有s偏振分量和p偏振分量，分离每个微光子束成为透射的p偏振微光子束和反射的s偏振微光子束，转换每个p偏振的微光子束为第一s偏振输出微光子束，并在空间上交错该反射的s偏振微光子束与第一s偏振输出微光子束，导致输出光束。

附图说明

图1在一个实施例中说明了在手持影像投影机内用于照明器其照射偏振转换器和投影机组件的一个示范性的使用情境。

图2在一个实施例中是图1的LCOS显示器的照明器和投影机组件的详细视图。

图3在一个实施例中包括在影像投影机内运作的空间交错的偏振转换器的第一说明性的例子。

图4说明图3的偏振转换器的放大视图。

图5在一个实施例中包括在影像投影机内运作的空间交错的偏振转换器的第二说明性的例子。

图6说明图5的偏振转换器的放大视图。

图7在一个实施例中是一个流程图来说明用于转换输入光束成为具有单一的共同极化状态的输出光束的方法。

图8在一个实施例中是示范性的空间交错的偏振转换器的剖视图。

图9在一个实施例中是与图8的偏振转换器的微透镜的表面有相同的形状的凸透镜表面的剖视图。

图10在一个实施例中是与图8的偏振转换器的凹面反射镜的表面具有相同形状的凸透镜表面的剖视图。

图11在一个实施例中是图8的空间交错的偏振转换器的输入微透镜阵列的平面图。

图12在一个实施例中是图8的空间交错的偏振转换器的输出微透镜阵列的平面图。

图13是通过图8的空间交错的偏振转换器的示例性光线轨迹。

图14是以反射平面镜取代选择性的凹面反射镜通过图8的空间交错的偏振转换器的示例性光线轨迹。

具体实施方式

图1表示投射影像160到屏幕150上的手持式影像投影机140内的偏振转换器100的一个示例性使用。照明器110产生由偏振转换器100透射和由投影机组件141投射的光线。偏振转换器100可以替代地被运用在不同的显示设备，例如在透视型头戴式显示器系统中。

图2是偏振转换器100，照明器110和投影机组件141的详图。在图2中，S偏振和p偏振参考电场分量分别垂直于该图平面，和平行于该图平面。投影机组件141包括LCOS面板252、偏振光束分离器(PBS)立方体254以及投影透镜256。影像投影机140还可以包括在偏振转换器100和投射器组件141之间的聚光透镜274。