偏振转换元件、光源系统及投影系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种偏振转换元件、光源系统及投影系统，包括转向器、相位延迟器和将入射的非偏振光束分成相互垂直的P分量和S分量偏振光的分光器，所述分光器包括第一出光面和第二出光面，所述第一出光面出射S分量偏振光，第二出光面出射P分量偏振光，或者所述第一出光面出射P分量偏振光，第二出光面出射S分量偏振光；所述转向器位于所述第一出光面，所述相位延迟器位于所述第二出光面或者位于所述转向器的出光面；所述第一出光面与所述转向器之间具有间隙，所述间隙的四周密封。由于第一出光面与转向器之间具有间隙，因此，入射到第一出光面的非偏振光束会被全反射回分光器，从而不会影响偏振转换元件的消光比，使得消光比较高。
【专利说明】
偏振转换元件、光源系统及投影系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及投影显示【技术领域】，更具体地说，涉及一种偏振转换元件、光源系统及投影系统。
【背景技术】
[0002]现有的偏振转换元件，如图1a所示，包括由棱镜11和12构成的分光器1、转向器2以及相位延迟器3。如图1a所示，非偏振光束从左向右射入偏振转换元件，分光器I将非偏振光束分成P分量和S分量光束，所述S分量光束被转向器2反射后射出，所述P分量光束通过相位延迟器3后射出。由于通过相位延迟器3后的P分量光束与所述S分量光束同相，因此，从偏振转换兀件出射的光束均为S偏振的偏振光。
[0003]图1a为现有的偏振转换元件用于准直光路的示意图。当现有的偏振转换元件用于非准直光路时，如图1b所示，由于棱镜11和转向器2之间是胶合的，其折射率相差不大，因此，部分非偏振光束会不经过分光器I的分光面而直接从转向器2的出光面出射，这样这部分非偏振光就不能被转换为偏振光，从而使得偏振转换元件的消光比较低。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型提供了一种偏振转换元件、光源系统及投影系统，以解决现有技术中的偏振转换元件的消光比较低的问题。
[0005]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0006]—种偏振转换兀件，包括:转向器、相位延迟器和将入射的非偏振光束分成相互垂直的P分量和S分量偏振光的分光器,所述分光器包括第一出光面和第二出光面,所述第一出光面出射P分量偏振光，所述第二出光面出射S分量偏振光,或者所述第一出光面出射S分量偏振光，所述第二出光面出射P分量偏振光；
[0007]所述转向器位于所述第一出光面，所述相位延迟器位于所述第二出光面或者位于所述转向器的出光面；
[0008]其中，所述分光器的第一出光面与所述转向器之间具有间隙，所述间隙的四周密封。
[0009]优选的，所述分光器包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜重合的表面为分光面，所述第一棱镜的一个表面为所述第一出光面，所述第二棱镜的一个表面为所述第二出光面，所述间隙形成在所述第一棱镜与所述转向器之间，且所述间隙的四周密封。
[0010]优选的，密封在所述间隙内的物质为空气或者将所述密封间隙抽为真空。
[0011]优选的，密封在所述间隙内的物质为折射率小于所述第一棱镜和第二棱镜的折射率的介质层。
[0012]优选的，所述间隙的四周采用胶密封。
[0013]一种光源系统,包括:
[0014]光源；
[0015]位于所述光源光路上的收光装置和匀光装置；
[0016]位于所述收光装置和匀光装置之间，且如上述任一项所述的偏振转换元件。
[0017]优选的，还包括:
[0018]位于所述收光装置、偏振转换元件以及匀光装置外侧的密封壳体。
[0019]优选的，还包括:
[0020]位于所述偏振转换元件与所述匀光装置之间的光路中继系统。
[0021]优选的，还包括:
[0022]位于所述收光装置、偏振转换元件、光路中继系统以及匀光装置外侧的密封壳体。
[0023]一种投影系统，包括如上任一项所述的光源系统。
[0024]与现有技术相比，本实用新型所提供的技术方案具有以下优点:
[0025]本实用新型所提供的偏振转换元件、光源系统及投影系统，由于分光器的第一出光面与转向器之间具有间隙，因此，入射到分光器第一出光面的非偏振光束会被全反射回所述分光器，即不会通过间隙进入到转向器，从而不会影响偏振转换元件的消光比，即与现有的偏振转换元件相比，本实用新型提供的偏振转换元件的消光比较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0027]图1a为现有的偏振转换元件用于准直光路的示意图；
[0028]图1b为现有的偏振转换元件用于非准直光路的示意图；
[0029]图2a为本实用新型实施例一提供的一种偏振转换元件的光路图；
[0030]图2b为本实用新型实施例一提供的另一种偏振转换元件的光路图；
[0031]图3为本实用新型其他实施例提供的偏振转换元件的光路图；
[0032]图4a和4b为本实用新型实施例一提供的偏振转换元件的侧视图；
[0033]图4c为本实用新型实施例一提供的偏振转换元件的俯视图；
[0034]图5为本实用新型实施例二提供的一种光源系统的结构图；
[0035]图6为本实用新型实施例二提供的另一种光源系统的结构图。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0037]实施例一
[0038]本实施例提供了一种偏振转换元件，如图2a所示，为本实施例中的偏振转换元件用于非准直光路的光路图，但是，本实用新型并不仅限于此，该偏振转换元件还可用于准直光路，由于用于准直光路的偏振转换元件结构和工作原理与此相同，因此，不再赘述。
[0039]本实施例提供的偏振转换元件，包括将入射的非偏振光束分成相互垂直的P分量和S分量偏振光的分光器20,该分光器20包括第一棱镜201和第二棱镜202,所述第一棱镜201和第二棱镜202斜边表面重合，以作为所述分光器20的分光面A,该分光面A具有分光膜，能够将非偏振光分成P分量和S分量的光束,此外,所述第一棱镜201的入光面B即所述分光器的入光面，所述第一棱镜201的出光面C即所述第一出光面，所述第二棱镜202的出光面D即所述第二出光面
[0040]本实施例中，分光面A的分光膜可以为透射P分量反射S分量偏振光的半透半反膜，也可以为透射S分量反射P分量偏振光的半透半反膜。当分光面A具有透射P分量反射S分量偏振光的分光膜时，所述第一出光面出射S分量偏振光,所述第二出光面出射P分量偏振光，S分量和P分量的光路图如图2a所不；当分光面A具有透射S分量反射P分量偏振光的分光膜时，所述第一出光面出射P分量偏振光，所述第二出光面出射S分量偏振光，S分量和P分量的光路图如图2b所不。
[0041]由于分光面A具有透射S分量反射P分量偏振光的分光膜与分光面A具有透射P分量反射S分量偏振光的分光膜的区别主要在于P分量和S分量的传输路径不同，因此，本实施例以分光面A具有透射P分量反射S分量偏振光的分光膜为例详细介绍本实用新型提供的偏振转换元件。
[0042]如图2a所示，本实施例提供的偏振转换元件还包括:位于第二出光面即第二棱镜202的出光面D的相位延迟器30,以及位于第一出光面即第一棱镜201的出光面C的转向器40，其中，相位延迟器30优选为1/2波延迟器，用于将P分量的光束转换为与S分量同相的光束，以便偏振转换兀件输出单一偏振的光束即S偏振光；转向器40优选为反射镜,用于反射S分量的光束，以便其与转换后的P分量的光束沿同一方向出射。
[0043]当然，在其他实施例中，如图3所示，相位延迟器30还可以位于转向器40的出光面F,此时,从第二棱镜202的出光面D出射的为P分量的偏振光，而S分量的偏振光从转向器40的出光面出射后，被相位延迟器30转换为P分量的偏振光，也就是说，图3中的相位延迟器30用于将S分量的光束转换为P分量的光束，以便偏振转换元件出射的光均为P偏振光。
[0044]其中，如图2a和3所不，分光器20的第一出光面即第一棱镜201的出光面C与转向器40的入光面E之间具有间隙50，且位于间隙50的物质的折射率与分光器的折射率不同。当非偏振光束入射到第一棱镜201的出光面C时,其会被出光面C全反射后入射到分光面A，经过分光面A分光后，P分量光束从第二棱镜202的出光面D出射，S分量光束从转向器40的出光面F出射，从而不会不经过分光面A直接从转向器40出射，即不会影响偏振转换元件的消光比，与现有的偏振转换元件相比，本实施例提供的偏振转换元件的消光比较闻。
[0045]进一步地，如图4a?4c所示，为偏振转换元件的侧视图和俯视图，间隙50的四周密封，本实施例中，第一棱镜20和转向器40的边缘四周采用胶500密封，以避免灰尘等进入间隙50，影响偏振转换元件的性能。其中，间隙50的高度D可以限定在2微米左右，如
1.5微米。
[0046]本实施例中，密封在间隙50内的物质为空气，或者间隙50可以为真空状态，即在密封时，将所述密封间隙抽为真空，当然，在其他实施例中，密封在间隙50内的物质为折射率小于所述第一棱镜和第二棱镜的折射率的介质层。
[0047]本实施例提供的偏振转换元件，由于分光器的第一出光面与所述转向器之间具有间隙，因此，入射到分光器第一出光面的非偏振光束会被全反射回所述分光器，即不会通过间隙进入到转向器，从而不会影响偏振转换元件的消光比，即与现有的偏振转换元件相比，本实用新型提供的偏振转换元件的消光比较高。
[0048]实施例二
[0049]本实施例提供了一种光源系统，包括光源；位于所述光源的光路上的收光装置和匀光装置；位于所述收光装置和匀光装置之间，且如实施例一所述的偏振转换元件。
[0050]收光装置501、偏振转换元件502和匀光装置503的结构示意图如图5所示，收光装置501将非偏振受激光会聚至偏振转换元件502的入光面，从偏振转换元件502出射的偏振光进入匀光装置503，即投影仪的光机方棒，经过方棒匀光以及后续的装置后进行投影图像的显示。
[0051]并且，本实施例提供的光源系统还包括:位于所述收光装置501、偏振转换元件502以及匀光装置503外侧的密封壳体504，以防止光源系统中进入尘土等。密封壳体不覆盖收光装置501的入光面和匀光装置503的出光面，且密封壳体504内的各个部件之间采用胶粘贴，此时，偏振转换元件502的间隙四周可以不用密封，即可实现防尘。
[0052]由于非偏振光束的入射角度对分光面的分光膜的效率影响较大，因此，需要收光装置501对光源出射的光线进行处理，使得非偏振受激光的角度减小。角度减小的非偏振光束经过偏振转换元件502后，出射偏振光的面积就会增加，就会出现与匀光装置503不匹配的问题。
[0053]基于此，本实施例中的光源系统，如图6所示，还包括位于所述偏振转换元件502与所述匀光装置503之间的光路中继系统505，其中，光路中继系统505包括位于出射的偏振光的光路上的第一透镜5051和第二透镜5052,且第二棱镜5052的半径小于第一透镜5051的半径，因此，能够将偏振转换元件502出射的偏振光的面积缩小，以使偏振光能够全部入射到匀光装置503的入光面。此外，还包括位于所述收光装置501、偏振转换元件502、光路中继系统505以及匀光装置503外侧的密封壳体。
[0054]本实施例提供的光源系统，由于分光器的第一出光面与所述转向器之间具有间隙，因此，入射到分光器第一出光面的非偏振光束会被全反射回所述分光器，即不会通过间隙进入到转向器，从而不会影响偏振转换元件的消光比，即与现有的偏振转换元件相比，本实用新型提供的偏振转换元件的消光比较高。
[0055]实施例三
[0056]本实施例提供了一种投影系统，包括实施例二所述的光源系统，由于分光器的第一出光面与所述转向器之间具有间隙，因此，入射到分光器第一出光面的非偏振光束会被全反射回所述分光器，即不会通过间隙进入到转向器，从而不会影响偏振转换元件的消光t匕，即与现有的偏振转换元件相比，本实用新型提供的偏振转换元件的消光比较高。
[0057]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种偏振转换兀件,其特征在于,包括:转向器、相位延迟器和将入射的非偏振光束分成相互垂直的P分量和S分量偏振光的分光器,所述分光器包括第一出光面和第二出光面； 所述第一出光面出射S分量偏振光,所述第二出光面出射P分量偏振光；或者所述第一出光面出射P分量偏振光，所述第二出光面出射S分量偏振光； 所述转向器位于所述第一出光面，所述相位延迟器位于所述第二出光面或者位于所述转向器的出光面； 其中，所述分光器的第一出光面与所述转向器之间具有间隙，所述间隙的四周密封。
2.根据权利要求1所述的元件，其特征在于，所述分光器包括第一棱镜和第二棱镜，所述第一棱镜和第二棱镜重合的表面为分光面，所述第一棱镜的一个表面为所述第一出光面，所述第二棱镜的一个表面为所述第二出光面，所述间隙形成在所述第一棱镜与所述转向器之间，且所述间隙的四周密封。
3.根据权利要求2所述的元件，其特征在于，密封在所述间隙内的物质为空气或者将所述密封间隙抽为真空。
4.根据权利要求2所述的元件，其特征在于，密封在所述间隙内的物质为折射率小于所述第一棱镜和第二棱镜的折射率的介质层。
5.根据权利要求3或4所述的元件，其特征在于，所述间隙的四周采用胶密封。
6.一种光源系统，其特征在于，包括: 光源； 位于所述光源光路上的收光装置和匀光装置； 位于所述收光装置和匀光装置之间，且如权利要求1-5任一项所述的偏振转换元件。
7.根据权利要求6所述的光源系统，其特征在于，还包括: 位于所述收光装置、偏振转换元件以及匀光装置外侧的密封壳体。
8.根据权利要求6所述的光源系统，其特征在于，还包括: 位于所述偏振转换元件与所述匀光装置之间的光路中继系统。
9.根据权利要求8所述的光源系统，其特征在于，还包括: 位于所述收光装置、偏振转换元件、光路中继系统以及匀光装置外侧的密封壳体。
10.一种投影系统，其特征在于，包括权利要求6-9任一项所述的光源系统。
【文档编号】G02B27/28GK204143078SQ201420561848
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】胡飞, 侯海雄 申请人:深圳市绎立锐光科技开发有限公司