具有紧凑后焦距的光学系统的制作方法
【专利摘要】光学系统（例如2-D和3-D投影系统）可以被配置来具有紧凑后焦距以允许更紧凑的投影透镜、更低的投射比、提高的对比度或者这些的组合。在实施方案中，光学系统可以包括被配置来形成中间图像的中继部件，所述中间图像具有邻近投影透镜的焦点。
【专利说明】具有紧凑后焦距的光学系统
[0001]相关申请的交叉引用:本申请是2011年7月14日递交的、题为“紧凑偏振转换立体投影(Compact polarization converting stereoscopic projection)，，的美国临时专利申请N0.61/507，959以及2011年7月15日递交的、题为“宽投射比偏振转换立体投影系统(Wide throw ratio polarization converting stereoscopic projection system)，，的美国临时专利申请N0.61/508，428的非临时转换且由此要求这两个美国临时专利申请N0.61/507，959和N0.61/508,428的优先权，并且本申请是2008年5月9日递交的、题为“用于立体投影的偏振转换系统和方法(Polarization Conversion System and Methodfor Stereoscopic Pro jection)”的美国专利申请N0.12/118, 640的部分继续申请并由此要求该美国专利申请N0.12/118,640的优先权，所有这些申请的全部内容通过引用被并入本文。根据37CFR1.7(b)，本申请由此于2012年7月16日(周一)递交，即临时专利申请N0.61/507, 959和N0.61/508, 428递交的一周年后的下一工作日。
【技术领域】
[0002]本公开一般地涉及光学系统，并且更具体地，涉及二维和三维投影技术和部件。
【背景技术】
[0003]投影技术可以包括部署、观看、投影和/或显示三维(“3D”)内容的功能。有源和无源偏振转换立体投影系统已经在共同所有的美国专利N0.7，905, 602和N0.7，959，296以及序号为N0.12/118，640和N0.13/034，643的美国专利申请中被公开，所有这些专利/专利申请的全部内容通过引用被并入本文。
【发明内容】
[0004]根据示例性实施方案，光学系统可以包括可操作来输出光的成像源、可操作来从所述成像源接收所述光的中继部件以及投影透镜。所述中继部件可以被配置来形成中间图像，所述中间图像具有邻近所述投影透镜的进入表面(entry surface)的焦点，所述中间图像的所述焦点和所述投影透镜的所述进入表面在所述中间图像的所述焦点和所述投影透镜的所述进入表面之间限定后焦距。所述投影透镜可以可操作来投影所述中间图像。
[0005]根据另一示例性实施方案，光学系统可以包括可操作来输出光的成像源、可操作来从所述成像源接收所述光的中继部件、偏振分束器组件以及分别被设置为邻近所述偏振分束器组件的第一和第二出射端口(exit port)的第一和第二投影透镜。所述中继部件可以被配置来形成第一中间图像，所述第一中间图像具有介于所述偏振分束器组件的所述第一出射端口和所述第一投影透镜之间的焦点，所述第一中间图像的所述焦点和所述第一投影透镜的进入表面在所述第一中间图像的所述焦点和所述第一投影透镜的所述进入表面之间限定第一后焦距。所述中继部件可以被配置来形成第二中间图像，所述第二中间图像具有介于所述偏振分束器组件的所述第二出射端口和所述第二投影透镜之间的焦点，所述第二中间图像的所述焦点和所述第二投影透镜的进入表面在所述第二中间图像的所述焦点和所述第二投影透镜的所述进入表面之间限定第二后焦距。所述第一和第二投影透镜可以可操作来分别投影所述第一和第二中间图像。
[0006]根据另一示例性实施方案，光学系统可以包括可操作来输出光的成像源、可操作来从所述成像源接收所述光的中继部件、投影透镜以及偏振转换系统。所述中继部件可以被配置来形成中间图像，所述中间图像具有邻近所述投影透镜的进入表面的焦点，所述中间图像的所述焦点和所述投影透镜的进入表面在所述中间图像的所述焦点和所述投影透镜的所述进入表面之间限定后焦距。投影透镜可以可操作来将所述中间图像投影通过所述偏振转换系统，所述偏振转换系统可以可操作来将包括所述中间图像的所述光转换为单一偏振态并且沿第一和第二光路输出转换的光。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]在附图中，以举例的方式图示说明实施方案，图中相同的数字指代相似的部件，并且其中:
[0008]图1A是图示说明根据本公开的光学系统的实施方案的示意图；
[0009]图1B是图示说明根据本公开的双投影机光学系统的实施方案的示意图；
[0010]图2A是图示说明根据本公开的具有偏振分束器组件的光学系统的实施方案的示意图；
[0011]图2B是图示说明根据本公开的具有偏振分束器组件的双投影机光学系统的实施方案的不意图；
[0012]图3A是图示说明根据本公开的具有偏振分束器组件的光学系统的另一实施方案的不意图；以及
[0013]图3B是图示说明根据本公开的具有偏振分束器组件的双投影机光学系统的另一实施方案的示意图。
【具体实施方式】
[0014]对部署、观看、投影和/或显示三维(“3D”)内容的增加的需求会推动对投影技术的增强性能和更低成本的需要。投影透镜和特定光学部件(例如，投影系统的偏振转换系统(PCS))的尺寸可能影响性能和成本二者。大的投影透镜和PCS会限制对比度性能和投射t匕。投射比可以被定义为投影机到屏幕的距离除以屏幕宽度并且实际光学部件尺寸限制会导致投射比受限。由于更大部件的最终成本，投影系统的成本会增加。
[0015]偏振转换系统(PCS)的尺寸可以至少通过适合的投射比、投影透镜出射光瞳位置以及投影透镜出射光瞳的尺寸来确定。出射光瞳尺寸可以经由光学不变式通过投影透镜f值(或数值孔径)和投射比来确定。可以影响投影透镜以及投影系统的特定光学部件的尺寸的因素包括，但不限于，适合的投射比、f值以及后焦距(BFL)。投射比可以通过剧院几何结构来确定。f值可以通过面板和照明光学器件来确定。
[0016]BFL可以通过系统架构来确定。使用空间光调制器(例如DLP微镜面板)的投影机可能出于包括照明和色彩管理在内的各种原因在面板和投影透镜之间利用平面玻璃光学器件。用于这些投影机的投影透镜可以具有长的BFL来在面板和透镜之间留出照明和色彩管理光学器件的空间。[0017]但是通过PCS投影系统中的照明和色彩管理光学器件的长的后焦距(BFL)会增加投影透镜和其他光学部件的尺寸。大的BFL配置可以迫使透镜拥有比具有较小的BFL配置的透镜更大的包络体。大的BFL透镜的更大的包络体又可以将透镜的出射光瞳安置为更加远离透镜的正面顶点。在该实施例中，从透镜发出的光的照明范围(iIIuminationfootprint)可以是大的并且可以影响随后的PCS部件的尺寸。
[0018]在详细地进入所公开的实施方案之前，应该理解本公开在其应用或创建方面不限于所示的具体布置的细节，因为本公开能够实现其他实施方案。而且，可以在不同组合和布置中对本公开的方面进行阐述，以限定本发明自身的独特性。此外，本文所使用的术语用于描述而非限制的目的。
[0019]本公开的示例性实施方案可以包括使用中继部件，例如一个或更多个中继透镜，来形成中间图像，所述中间图像具有邻近投影透镜的焦点，由此允许相对短的BFL。本公开的示例性实施方案可以包括中继部件、至少一个短的BFL投影透镜以及偏振分束器(PBS)组件。在这样的实施方案中，投影透镜和PCS的尺寸可以被减少，并且系统对比度的一致性和总体值可以被增加。
[0020]图1是图不说明光学系统100的一个实施方案的不意图。光学系统100可以包括可操作来输出光的成像源101以及可操作来直接地或间接地从成像源101接收光的中继部件103。成像源101可以包括照明源，例如激光照明光、灯源或者包括发光二极管的源。在实施方案中，图像源101可以包括本领域中已知的任何成像面板，包括例如空间调制器或反射微镜装置。在实施方案中，光学部件102可以被设置在成像源101和中继部件103之间，来管理到成像源101的光或来自成像源101的光的照明或色彩。光学系统100还可以包括可操作来投影中间图像104的投影透镜105。如在图1中所示的，中继部件103可以通过照明和色彩管理光学器件102对图像源101成像并且可以创建成像源101的中间实像104。在示例性实施方案中，中继部件103被配置来形成这样的中间图像104，以使其焦点邻近投影透镜105的进入表面107。中间图像104的焦点和投影透镜105的进入表面107可以在所述焦点和进入表面107之间限定后焦距108。
[0021]投影透镜105可以被定位在中间图像104之后并且可以朝向屏幕(未示出)投影光或图像。投影透镜105可以为各种类型的透镜，例如但不限于，变焦透镜、固定焦距透镜等。在实施方案中，有源切换或无源偏振部件PCS106可以被定位在投影透镜105之后。通过使用中继部件103和相对短的投影透镜105，投影透镜入射光瞳111可以被移动得更靠近PCS106的入射端口 112。该配置可以在光通过PCS106的两条光路时允许更小的照明范围。PCS106因此可以用于更宽的投射比，或者可替换地，针对给定投射比，PCS106在尺寸上可以被减小。
[0022]中继部件103可以包括本领域中已知的任何中继透镜，包括美国专利N0.7，317，578中所描述的中继透镜，该美国专利N0.7，317，578的全部内容通过引用被并入本文。投影透镜105可以包括本领域中已知的任何投影透镜，包括在J.BrianCaldwell和Ellis 1.Betensky在((IODC技术文摘》(1998)第78页的“用于DMD投影机的紧凑的宽范围远心变焦透镜”(Compact, wide range, telecentric zoom lens for DMDprojectors, IODC Technical Digest, p.78 (1998))中所描述的投影透镜,该文献的全部内容通过引用被并入本文。在实施方案中，中继部件103和投影透镜105可以被独立地优化来获得与其他透镜性能无关的像差控制。在实施方案中，两个透镜可以被这样设计，以致两个透镜中的相反像差补偿或者使总体像差基本上为零。此外，当激光被用作成像源101中的照明源时，中继部件103和投影透镜105可以被设计来获得更高的f值和更高的传输。在实施方案中，PCS106可以包括针对在窄带激光照明下的性能来优化的抗反射部件、反射镜或偏振分束器覆层。
[0023]在一个实施方案中，光学系统100可以被配置来投影立体图像。中继部件103可以具有长的后焦距来通过照明和色彩管理光学器件102对成像源101成像，并且投影透镜105可以具有短的后焦距来减少投影透镜105的出射光瞳和出射表面顶点之间的距离。偏振转换系统106可以将在两条分离光路中的随机或者部分偏振光转换为单一偏振态，以叠覆(overlay)在屏幕(未示出)上。
[0024]光学系统100可以与有源地调制的PCS或无源部件PCS—起操作。PCS106可以如序号为N0.12/118,640的共同所有的美国专利申请中所描述的那样被配置，该美国专利申请N0.12/118，640通过引用被并入本文。如图1中所示的，PCS106可以包括可操作来将从投影透镜105接收的光分为两条路径的偏振分束器120。PCS106还可以包括反射器122来沿第一路径朝向与第二光路相同的方向引导光。PCS106可以包括被配置来基本上匹配第一和第二光路之间的投影的图像放大的透镜130和132。在实施方案中，PCS106还可以包括分别被设置在第一和第二光路中的偏振部件126和128，并且它们每个可以包括这样的调制器(未示出)，所述调制器可操作来可切换地调制通过所述偏振部件的光并且在时间上顺序地输出基本上正交偏振态的光。偏振部件128还可以包括在光学上处于偏振部件128的调制器之前的偏振器(未示出)和偏振旋转器(未示出)。偏振部件128的旋转器可以可操作来将弟二路径中的偏振态旋转为大致且基本上匹配弟一路径中的偏振态。在实施方案中，偏振部件126和128的偏振调制器可操作来朝向屏幕(未示出)顺序地输出第一和第二正交态的光，由此提供立体图像。
[0025]在实施方案中，偏振部件126和128的调制器可以由可操作来调制第一和第二光路二者的一个单个偏振调制器(未示出)替换。在实施方案中，偏振调制器128和126每个可以为如共同所有的美国专利N0.4，792，850中所公开的有源Z屏幕(ZScreen)，该美国专利N0.4，792，850通过引用被并入本文。在实施方案中，偏振调制器128和126每个可以为在共同所有的美国专利N0.7，528，906中所公开的调制开关，该美国专利N0.7，528，906通过引用被并入本文。
[0026]在实施方案中，偏振部件128的调制器可以被配置来输出基本上正交圆偏振态的光。在这样的实施方案中，偏振部件128还可以包括在光学上处于偏振部件128的调制器之后的四分之一波片(未示出)，以从来自偏振部件128的圆偏振光创建基本上正交的线偏振态。线偏振态在反射镜122处反射时积累较低相位，并且然后可以通过PSC106的四分之一波长延迟片124转换回圆偏振态。这在偏振部件128被定位在PBS组件120的出射端口处时允许更高的对比度系统。在另一实施方案中，偏振部件128可以被移动到四分之一波长延迟片124的位置，如在序号为N0.12/118，640的共同所有的美国专利申请中所描述的，所述四分之一波长延迟片124与偏振部件182的四分之一波片一起可以被去除。
[0027]图1B是图不说明不例性双投影机光学系统150的不意图。光学系统150包括两个投影子系统190、195，并且每个投影子系统190、195可以具有与光学系统100的架构类似的架构。这样的双投影机系统可以允许以下中的至少一个:1)针对给定屏幕尺寸在亮度上的增加；2)针对给定亮度的增加屏幕尺寸；3)所述I)和2)的某种组合；或者4)屏幕上多个图像的拼接以创建更高分辨率的图像。在实施方案中，PCS的106可以由无源偏振器和/或延迟片替换，允许投影子系统190基本上投影第一偏振态，而第二投影子系统195投影第二基本上正交的偏振态。
[0028]图2A是图不说明不例性光学系统200的一个实施方案的不意图。光学系统200可以包括可操作来输出光的成像源201以及可操作来直接地或间接地从成像源201接收光的中继部件203。成像源201可以包括照明源，例如激光照明光、灯源或者包括发光二极管的源。在实施方案中，图像源201可以包括本领域中已知的任何成像面板，包括例如空间调制器或反射微镜装置。在实施方案中，光学部件202可以被设置在成像源201和中继部件203之间，来管理来自成像源201的光中的图像的照明或色彩。
[0029]光学系统200还可以包括偏振分束器组件204以及分别被设置为邻近偏振分束器组件204的第一和第二出射端口 209a、209b的第一和第二投影透镜206a、206b。如在图2A中所示的，中继部件203可以通过照明和色彩管理光学器件202对图像源201成像并且可以创建成像源201的中间实像205a、205b。在示例性实施方案中，中继部件203被配置来形成这样的第一中间图像205a，使得其焦点在偏振分束器组件204的第一出射端口 209a和第一投影透镜206a之间。第一中间图像205a的焦点和第一投影透镜206a的进入表面211a可以在所述焦点和进入表面211a之间限定后焦距210a。在示例性实施方案中，中间部件203被配置来也形成这样的第二中间图像205b，使得其焦点在偏振分束器组件204的第二出射端口 209b和第二偏振透镜206b之间。第二中间图像205b的焦点和第二投影透镜206b的进入表面211b可以在所述焦点和进入表面211b之间限定后焦距210b。
[0030]PBS组件204可以可操作来从中继部件203接收光并且输出基本上正交偏振光到至少两条不同的光路上。如在图2A中所示的，组件204可以包括反射表面212，来重新引导两条光路，从而它们以大致彼此平行的方式发出。一条路径可以包含在光学上处于偏振分束器204a之后的奇数个反射表面,而另一路径可以包含在光学上处于偏振分束器204a之后的偶数个反射表面。
[0031 ] 参照图2A，在实施方案中，投影透镜206a、206b可以被定位在中间图像205a、205b之后，并且朝向屏幕(未示出)投影各自的单个图像。投影透镜206a、206b可以为任何类型的适合透镜，例如，但不限于，变焦透镜、固定焦距透镜等。有源切换或无源偏振部件207a、207b可以在光学上分别处于投影透镜206a、206b之后，来调制或无源地改变从每个投影透镜206a、206b发出的偏振态。旋转器208可以分别被设置在出射端口 209a、209b中的一个和偏振部件207a、207b之间的一条光路中。旋转器208可以旋转第一路径中的偏振态来大致且基本上匹配第二路径中的偏振态。在实施方案中，偏振部件207a、207b每个可以包括无源偏振器或延迟片。在另一实施方案中，偏振部件207a、207b每个可以包括可操作来被有源地切换以输出正交偏振光的偏振调制器。这样的实施方案可以被用来提供立体成像。
[0032]要理解的是，通过将中继部件203配置为使中间图像205a、205b的焦点分别定位为邻近并且介于PBS组件204的出射端口 209a、209b和投影透镜206a、206b之间，可以实现更短的BFL以允许更加紧凑的投影透镜206a、206b，这可以获得更加紧凑且成本更低的系统。此外，紧凑的投影透镜206a、206b可以当光通过偏振部件207a、207b和208时允许更小的照明范围，由此减少这些部件的尺寸。一般地，更小的偏振部件可以更易于制造。并且，利用更小的部件，可以实现更广的投影角和更低的投射比。
[0033]图2B是图示说明示例性双投影机光学系统250的示意图。光学系统250包括两个投影子系统290、295，并且每个投影子系统290、295可以具有与光学系统200的架构类似的架构。这样的双投影机系统可以允许以下中的至少一个:1)针对给定屏幕尺寸在亮度上的增加；2)针对给定亮度的增加屏幕尺寸；3)所述I)和2)的某种组合；或者4)屏幕上多个图像的拼接以创建更高分辨率的图像。在实施方案中，偏振部件207a、207b每个可以包括无源偏振器和/或延迟片，允许投影子系统290基本上投影第一偏振态，而第二投影子系统295投影第二基本上正交的偏振态。
[0034]图3A是图示说明光学系统300的一个实施方案的示意图。类似于光学系统200，光学系统300可以包括可操作来示出光的成像源301以及可操作来直接地或间接地从成像源301接收光的中继部件303。成像源301可以包括照明源，例如激光照明光、灯源或者包括发光二极管的源。在实施方案中，图像源301可以包括本领域中已知的任何成像面板，包括例如空间调制器或反射微镜装置。在实施方案中，光学部件302可以被设置在成像源301和中继部件303之间，来管理来自成像源301的光中的图像的照明或色彩。
[0035]光学系统300还可以包括偏振分束器组件304以及分别被设置为邻近偏振分束器组件304的第一和第二出射端口 309a、309b的第一和第二投影透镜306a、306b。如在图3A中所示的，中继部件303可以通过照明和色彩管理光学器件302对图像源301成像并且可以创建成像源301的中间实像305a、305b。在示例性实施方案中，中继部件303被配置来形成这样的第一中间图像305a，使得其焦点在偏振分束器组件304的第一出射端口 309a和第一投影透镜306a之间。第一中间图像305a的焦点和第一投影透镜306a的进入表面311a可以在所述焦点和进入表面311a之间限定后焦距310a。在示例性实施方案中，中继部件303被配置来也形成这样的第二中间图像305b，使得其焦点在偏振分束器组件304的第二出射端口 309b和第二投影透镜306b之间。第二中间图像305b的焦点和第二投影透镜306b的进入表面311b可以在所述焦点和进入表面311b之间限定后焦距310b。在实施方案中，投影透镜306a、306b可以被定位在中间图像305a、305b之后并且朝向屏幕(未示出)投影各自的单个图像。
[0036]如图3A中所不的，PBS组件304的第一光路可以包括在光学上处于偏振分束器304a之后的一次反射，并且第二路径可以不包括反射。在实施方案中，第一路径中的反射可以由设置在偏振分束器304的顶部上的棱镜304b提供。该实施方案的一个好处可以在于当与图2的PBS组件204相比时在PBS组件304中利用更少的玻璃。在实施方案中，偏振旋转器308可以被设置在一条路径中并且偏振部件307a和307b可以被设置在投影透镜306a、306b之后的两条路径中。在实施方案中，偏振部件307a、307b每个可以包括无源偏振器或延迟片。在另一实施方案中，偏振部件307a、307b每个可以包括可操作来被有源切换以输出正交偏振光的偏振调制器。这样的实施方案可以被用来提供立体成像。
[0037]系统300可以包括有源地调制的PCS或者无源部件PCS。在要么有源要么无源的两种情况下，多个PCS可以被用在多个投影机上。图3B是图示说明示例性双投影机光学系统350的示意图。光学系统350包括两个投影子系统390、395，并且每个投影子系统390、395可以具有与光学系统300的架构类似的架构。这样的双投影机系统可以允许以下中的至少一个:1)针对给定屏幕尺寸在亮度上的增加；2)针对给定亮度的增加屏幕尺寸；3)所述I)和2)的某种组合；或者4)屏幕上多个图像的拼接以创建更高分辨率的图像。在实施方案中，偏振部件307a、307b每个可以包括无源偏振器和/或延迟片，允许投影子系统390基本上投影第一偏振态，而第二投影子系统395投影第二基本上正交的偏振态。
[0038]应该注意的是，本公开的实施方案可以用在多种光学系统和投影系统中以允许紧凑后焦距，所述紧凑后焦距允许更加紧凑的投影透镜、更低的投射比、提高的对比度或者这些的组合。实施方案可以包括多种投影机、投影系统、摄像机、图像捕获装置、光学组件、计算机系统、处理器、自备式投影机系统、视觉和/或视听系统以及电气设备和/或光学设备，或者可以与它们一起工作。本公开的方面可以实际上与同光学设备和电气设备、光学系统、捕获系统、呈现系统(presentation system)相关的任何装置一起使用，或者与可以包含任何类型的光学系统的任何装置一起使用。因此，本公开的实施方案可以用在光学系统、视觉和/或光学呈现中所使用的设备、视觉外设等中以及包括互联网、内联网、局域网、广域网等的一些计算环境下。
[0039]如本文可以使用的，术语“基本上”和“大致”为其对应的术语和/或项目之间的相关性提供行业公认容限。这样的行业公认容限的范围为从小于百分之一到百分之十，并且对应于，但不限于，分量值、角度等。项目之间的这样的相关性的范围在小于百分之一到百分之十之间。
[0040]尽管以上已描述了根据本文公开的原理的各种实施方案，应理解这些实施方案仅以举例的方式被提出，而非限制。因此，本公开的宽度和范围不应受任何上述的示例性实施方案限制，而应仅根据本公开公布的任何权利要求以及它们的等同形式来限定。而且，以上优点和特征提供在所描述的实施方案中，但不应将这些公布的权利要求的应用限制为实现以上优点的任一或全部的方法和结构。
[0041]此外，本文的段落标题是被提供来与37CFR1.77的建议一致，或者用于提供本文的结构线索。这些标题不应限制或特征化可以从本公开公布的任何权利要求中所阐述的一个或多个实施方案。具体地并且以举例的方式，尽管标题指“【技术领域】”，权利要求书不应被该标题下所选择的语言限制为描述所谓的领域。进一步，“背景”中的技术的描述不是要被解读为承认某项技术是本公开中的任意一个或多个实施方案的现有技术。“
【发明内容】
”也不是要被认为是在公布的权利要求书中所阐述的一个或多个实施方案的特征描述。另外，本公开中对单数的“发明”的任何引用不应被用于证明在本公开中仅有一个新颖点。根据从本公开公布的多个权利要求的限定，可以阐述多个实施方案，并且这些权利要求相应地定义了由其保护的一个或多个实施方案，以及它们的等同形式。在所有例子中，这些权利要求的范围应根据本公开按照这些权利要求本身的实质来考虑，而不应被本文所陈述的标题限制。
【权利要求】
1.一种光学系统，所述光学系统包括: 可操作来输出光的成像源； 可操作来从所述成像源接收所述光的中继部件；以及 投影透镜； 其中所述中继部件被配置来形成中间图像，所述中间图像具有邻近所述投影透镜的进入表面的焦点，所述中间图像的所述焦点和所述投影透镜的所述进入表面在所述中间图像的所述焦点和所述投影透镜的所述进入表面之间限定后焦距；并且 其中所述投影透镜可操作来投影所述中间图像。
2.如权利要求1的光学系统，其中所述光学系统还包括偏振转换系统，所述偏振转换系统可操作来将包括所述中间图像的光转换为基本上单一偏振态并且沿第一和第二光路输出转换的光。
3.如权利要求1的光学系统，还包括偏振分束器组件和第二投影透镜，其中所述投影透镜和所述第二投影透镜分别被设置为邻近所述偏振分束器组件的第一和第二射出端口，并且其中所述中继部件被配置来形成第二中间图像，所述第二中间图像具有邻近所述第二投影透镜的进入表面的焦点，所述第二中间图像的所述焦点和所述投影透镜的所述进入表面在所述第二中间图像的所述焦点和所述投影透镜的所述进入表面之间限定后焦距。
4.如权利要求1的光学系统，其中所述中继部件被配置来补偿像差。
5.如权利要求1的光学系统，其中所述投影透镜被配置来补偿像差。
6.如权利要求1的光学系统，其中所述中继部件和所述投影透镜被配置来合作以补偿总体像差。`
7.如权利要求1的光学系统，其中所述成像源包括空间光调制器。
8.如权利要求1的光学系统，其中所述成像源包括反射微镜装置。
9.如权利要求1的光学系统，其中所述成像源通过激光光源、灯源或者包括发光二极管的源来照明。
10.如权利要求1的光学系统，其中所述投影透镜包括变焦透镜或者固定焦距透镜。
11.如权利要求1的光学系统，其中所述成像源是第一成像源，所述中继部件是第一中继部件，并且所述投影透镜是第一投影透镜，并且其中所述第一成像源、所述第一中继部件以及所述第一投影透镜被包括在第一投影子系统中，并且所述光学系统还包括第二投影子系统，所述第二投影子系统包括: 可操作来输出光的第二成像源； 可操作来从所述第二成像源接收所述光的第二中继部件；以及 第二投影透镜； 其中所述第二中继部件被配置来形成第二中间图像，所述第二中间图像具有邻近所述第二投影透镜的进入表面的焦点，所述第二中间图像的所述焦点和所述第二投影透镜的所述进入表面在所述第二中间图像的所述焦点和所述第二投影透镜的所述进入表面之间限定后焦距；并且 其中所述第二投影透镜可操作来投影所述第二中间图像。
12.一种光学系统，所述光学系统包括: 可操作来输出光的成像源；可操作来从所述成像源接收所述光的中继部件； 偏振分束器组件；以及 分别被设置为邻近所述偏振分束器组件的第一和第二出射端口的第一和第二投影透镜; 其中所述中继部件被配置来形成第一中间图像，所述第一中间图像具有介于所述偏振分束器组件的所述第一出射端口和所述第一投影透镜之间的焦点，所述第一中间图像的所述焦点和所述第一投影透镜的进入表面在所述第一中间图像的所述焦点和所述第一投影透镜的所述进入表面之间限定第一后焦距； 其中所述中继部件被配置来形成第二中间图像，所述第二中间图像具有介于所述偏振分束器组件的所述第二出射端口和所述第二投影透镜之间的焦点，所述第一中间图像的所述焦点和所述第二投影透镜的进入表面在所述第一中间图像的所述焦点和所述第二投影透镜的所述进入表面之间限定第二后焦距； 其中所述第一和第二投影透镜可操作来分别投影所述第一和第二中间图像。
13.如权利要求12的光学系统，其中所述偏振分束器组件包括: 偏振分束器； 奇数个反射器，所述奇数个反射器在第一输出光路中在光学上处于所述偏振分束器之后；以及 偶数个反射器，所述偶数个反射器在第二输出光路中在光学上处于所述偏振分束器之后。
14.如权利要求12的光学系统，其中所述偏振分束器组件包括: 偏振分束器； 单个反射器，所述单个反射器在第一输出光路中在光学上处于所述偏振分束器之后；并且 没有反射器在第二输出光路中在光学上处于所述偏振分束器之后。
15.如权利要求12的光学系统，还包括第一和第二偏振部件以及偏振旋转器，所述第一和第二偏振部件在光学上分别位于所述第一和第二投影透镜之后，所述偏振旋转器被设置在所述偏振分束器组件的所述第一出射端口和所述第一偏振部件之间。
16.如权利要求15的光学系统，其中所述第一和第二偏振部件每个包括无源偏振器或延迟片。
17.如权利要求15的光学系统，其中所述第一和第二偏振部件每个包括可操作来输出正交偏振光的偏振调制器。
18.如权利要求12的光学系统，其中所述成像源是第一成像源，所述中继部件是第一中继部件，并且所述偏振分束器组件是第一偏振分束器组件，并且其中所述第一成像源、所述第一中继部件、所述第一和第二投影透镜以及所述第一偏振分束器组件被包括在第一投影子系统中，并且所述光学系统还包括第二投影子系统，所述第二投影子系统包括: 可操作来输出光的第二成像源； 可操作来从所述第二成像源接收所述光的第二中继部件； 第二偏振分束器组件；以及 分别被设置为邻近所述第二偏振分束器组件的第一和第二出射端口的第三和第四投影透镜； 其中所述第二中继部件被配置来形成第三中间图像，所述第三中间图像具有介于所述第二偏振分束器组件的所述第一出射端口和所述第三投影透镜之间的焦点，所述第三中间图像的所述焦点和所述第三投影透镜的进入表面在所述第三中间图像的所述焦点和所述第三投影透镜的所述进入表面之间限定第三后焦距； 其中所述第二中继部件被配置来形成第四中间图像，所述第四中间图像具有介于所述第二偏振分束器组件的所述第二出射端口和所述第四投影透镜之间的焦点，所述第四中间图像的所述焦点和所述第四投影透镜的进入表面在所述第四中间图像的所述焦点和所述第四投影透镜的所述进入表面之间限定第四后焦距； 其中所述第三和第四投影透镜可操作来分别投影所述第三和第四中间图像。
19.一种光学系统，所述光学系统包括: 可操作来输出光的成像源； 可操作来从所述成像源接收所述光的中继部件；以及 投影透镜；以及 偏振转换系统； 其中所述中继部件被配置来形成中间图像，所述中间图像具有邻近所述投影透镜的进入表面的焦点，所述中间图像的所述焦点和所述投影透镜的进入表面在所述中间图像的所述焦点和所述投影透镜的所述进入表面之间限定后焦距；并且 其中所述投影透镜可操作来将包括所述中间图像的光投影通过所述偏振转换系统，所述偏振转换系统可操作来将包括所述中间图像的所述光转换为基本上单一偏振态并且沿第一和第二光路输出转换的光。·
20.如权利要求19的光学系统,其中所述偏振转换系统包括偏振分束器以及第一和第二偏振部件，所述偏振分束器可操作来将从所述投影透镜接收的光分为第一和第二光路，所述第一和第二偏振部件分别被设置在所述第一和第二光路中，并且其中所述第一和第二偏振部件每个可操作来可切换地调制通过所述偏振部件的光并且输出基本上正交偏振态的输出光。
21.如权利要求20的光学系统,其中所述偏振转换系统还包括反射器来沿第一光路朝向与所述第二光路相同的方向引导光。
22.如权利要求20的光学系统，其中所述第一和第二偏振部件可操作来顺序地输出基本上正交偏振态的光，由此提供立体图像。
23.如权利要求19的光学系统，其中所述成像源是第一成像源，所述中继部件是第一中继部件，所述投影透镜是第一投影透镜，并且所述偏振转换系统是第一偏振转换系统，并且其中所述第一成像源、所述第一中继部件、所述第一投影透镜以及所述第一偏振转换系统被包括在第一投影子系统中，并且所述光学系统还包括第二投影子系统，所述第二投影子系统包括: 可操作来输出光的第二成像源； 可操作来从所述第二成像源接收所述光的第二中继部件；以及 第二投影透镜；以及 第二偏振转换系统；其中所述第二中继部件被配置来形成第二中间图像，所述第二中间图像具有邻近所述第二投影透镜的进入表面的焦点，所述第二中间图像的所述焦点和所述第二投影透镜的所述进入表面在所述第二中间图像的所述焦点和所述第二投影透镜的所述进入表面之间限定后焦距；并且 其中所述第二投影透镜可操作来将包括所述第二中间图像的光投影通过所述第二偏振转换系统，所述第二偏振转换系统可操作来将包括所述第二中间图像的所述光转换为基本上单一偏振态并且沿第一和第二光路输出转换的光； 其中所述第二偏振转换系统包括第二偏振分束器以及第三和第四偏振部件，所述第二偏振分束器可操作来将从所述第二投影透镜接收的光分成第三和第四光路，所述第三和第四偏振部件分别位于所述第三和第四光路中，并且其中所述第三和第四偏振部件每个可操作来可切换地调制通过所述偏振部件的光并且顺序地输出基本上正交偏振态的光，由此提供立 体图像。
【文档编号】G03B21/14GK103827745SQ201280044374
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年7月16日 优先权日:2011年7月14日
【发明者】M·H·舒克 申请人:瑞尔D股份有限公司