发明名称 以极化分离器进行光线折叠之光学装置
摘要 一种光线折叠器,其系藉由极化光线分离器以及反射器来延迟光线以重极化该光线,而使光学长度增加。一入射光线系会碰触光线分离器许多次,且同一分离器系会使光线通过及反射。该分离器及重极化反射器系设计成可以在较小的体积中来执行光学功能。光阀及控制器系可以改变光线密度及组合多个光线。本发明之应用包括投影、映像、准直、混合及平衡。
申请公布号 TW523610 申请公布日期 2003.03.11
申请号 TW090132815 申请日期 2001.12.28
申请人 哈尼威尔国际公司 发明人 马修 杜宾;布兰 拉桑
分类号 G02B27/28 主分类号 G02B27/28
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种光学装置,其包括至少一具有通过轴及反射轴之极化光线分离器,以及至少一用以将入射光线之极性在通过轴及反射轴之间变换之重极化反射器,该分离器与反射器系定位成可使得该分离器至少碰触到光线两次,一次系沿着通过轴而另一次则系沿着反射轴,且该重极化反射器之设计系除了可反射及重极化该光线以外,其尚可对入射光线来执行一光学功能。2.根据申请专利范围第1项之装置,其中该入射光线系沿着该通过轴及反射轴之其中一轴而极化。3.根据申请专利范围第1项之装置,其中该重极化反射器系具有一曲面。4.根据申请专利范围第3项之装置,其中该重极化反射器系用以准直该入射光线。5.根据申请专利范围第1项之装置,其中该重极化反射器系设计成可以改变光线之密度。6.根据申请专利范围第5项之装置,其中系藉由在重极化反射器中改变光线延迟性而改变该光线之密度。7.根据申请专利范围第1项之装置,其中装置系包括另一极化光线分离器,其所具有之另一通过轴及反射轴系分别沿着第一极化光线分离器之反射轴及通过轴。8.根据申请专利范围第7项之装置,其中该另一极化光线分离器系会碰触光线两次,一次系沿着该另一通过轴而另一次系沿着另一反射轴。9.根据申请专利范围第1项之装置,其中该装置系在入射光线之路径上包括另一重极化反射器。10.根据申请专利范围第9项之装置,其中该另一重极化反射器系除了反射及重极化该光线以外,其尚可执行另一光学功能。11.根据申请专利范围第10项之装置,其中该另一重极化反射器系具有一曲面。12.根据申请专利范围第10项之装置,其中另一该重极化反射器系可改变光线之密度。13.根据申请专利范围第1项之装置,其尚包括一入射光线之光源。14.根据申请专利范围第13项之装置,其尚包括一标的部位,以接收离开该装置外面的光线。15.一种光学装置,其包含:一第一极化光线分离器,其系定位成可以接收一入射光线;一重极化反射器,其系定位成可以接收由第一分离器送出之光线,且其形状系设计成可以执行重极化及反射光线以外之光学功能;一第二极化光线分离器,其系以一相对于第一分离器而呈一角度来配置,以接收由重极化器所反射之光线,以增加入射光线在装置中之光线长度。16.根据申请专利范围第15项之装置,其中该重极化反射器系可聚合光线。17.根据申请专利范围第15项之装置,其中该重极化反射器系可准直该光线。18.根据申请专利范围第15项之装置,其中该重极化反射器系可减弱该光线。19.根据申请专利范围第15项之装置,其尚包含另一重极化反射器,其系以相对于第一及第二分离器而呈一角度之方式来配置。20.根据申请专利范围第19项之装置,其中该另一重极化反射器系除了反射及重极化该光线以外,其尚可执行其他的光学功能。21.根据申请专利范围第15项之装置,其尚包含:一进入表面;一离开表面;一另一元件,其系定位在其中一表面或同时两表面上,以在光线上进行一光学功能。22.根据申请专利范围第21项之装置,其中该另一元件系一光阀。23.根据申请专利范围第21项之装置,其中该另一元件系一衰减器。24.根据申请专利范围第23项之装置,其中该衰减器系可变式衰减器。25.根据申请专利范围第21项之装置,其中该另一元件系一透镜。26.根据申请专利范围第21项之装置,其中该离开表面系平行于进入表面。27.根据申请专利范围第21项之装置,其中该离开表面系垂直于进入表面。28.根据申请专利范围第21项之装置,其尚包含额外元件,其系定位在该两表面上。29.根据申请专利范围第28项之装置,其中该光学元件系可在光束上执行不同的光学功能。30.根据申请专利范围第15项之装置,其尚包含一入射光线之光源。31.根据申请专利范围第30项之装置,其中该光源系包括一用以在入射光线上执行一光学功能之元件。32.根据申请专利范围第30项之装置,其尚包含一标的部位,以接收该光线。33.根据申请专利范围第32项之装置,其中该光线系在该标的部位上形成一影像。34.一种可在一光学装置中增加光线长度之方法,其包含:由一第一极化光线分离器来反射该入射光线;使该入射光线通过一第二极化光线分离器;在碰触到两分离器之后,便反射及重极化该光线,同时在光线上执行至少另一光学操纵;由第二分离器来将该重极化光线加以反射;使该重极化光线通过第一分离器。35.根据申请专利范围第34项之方法,其中操纵该光线系包含使该光线准直。36.根据申请专利范围第34项之方法,其中操纵该光线系包含将该光线聚合。37.根据申请专利范围第34项之方法,其中操纵该光线系包含改变其密度。38.一种光学装置,其包含:一第一极化光线分离器,其系具有第一通过轴及反射轴,且定位成可以接收一入射光线;一第二极化光线分离器,其系具有分别与第一反射轴及通过轴对齐之第二通过轴及反射轴,且以相对于第一分离器而呈锐角之方式来加以定位;一重极化反射器,其系用以将光线之极性在光线分离器之通过轴及反射轴之间来互换,且定位成使得两光线分离器系会碰到光线至少两次。39.根据申请专利范围第38项之装置,其中该入射光线系具有一单一极性模式。40.根据申请专利范围第38项之装置,其尚包含一光源,该光源系包括可将入射光线聚合之元件。41.根据申请专利范围第40项之装置,其中该光源尚包括一折叠面镜,以将光线反射至第一光线分离器。42.根据申请专利范围第38项之装置,其尚包括一投影萤幕,其系定位成可以接收该已经接触两光线分离器两次之光线。43.根据申请专利范围第42项之装置,其中该萤幕系定位在第二光线分离器之位置上。44.根据申请专利范围第38项之装置,其中该重极化反射器系定位成相对于至少一光线分离器而非呈对角线之关系。45.一种投影一影像之方法,其包含:使一由光源发出之光线通过一第一极化光线分离器之通过轴;将光线由一第二极化光线分离器之反射轴来加以反射,其中该第二极化光线分离器系相对于第一极化光线分离器而呈非正交的关系;反射及重极化该光线;由第一极化光线分离器之反射轴来反射该光线;使该光线通过第二极化光线分离器之通过轴而到达一萤幕。46.根据申请专利范围第45项之方法,其中该操作系依照上述所列之顺序来进行。47.根据申请专利范围第45项之方法,其中该反射与重极化系同时来进行。48.根据申请专利范围第45项之方法,其中该第一极化光线分离器之通过轴及反射轴系分别对应于第二极化光线分离器之反射轴及通过轴。49.根据申请专利范围第45项之方法,其中该第一及第二光线分离器系定位成彼此呈锐角之关系。50.一种光学装置,其系用以增加具有一极性模式之入射光线之光线长度,其包括一具有一通过轴及一反射轴之极化光线分离器,以及一对重极化反射器,其系用以将入射光线之极性在通过轴与反射轴之间加以变换,该分离器与反射器系定位成可使该光线碰到分离器至少三次。51.根据申请专利范围第50项之装置,其中该光线系沿分离器之通过轴而碰到分离器一次,且沿着分离器之反射轴而碰到分离器两次。52.根据申请专利范围第50项之装置,其中该光线之极性模式系沿着分离器之反射轴。53.根据申请专利范围第50项之装置,其中两重极化反射器系定位成彼此平行。54.根据申请专利范围第53项之装置,其中该分离器系相对于重极化反射器而呈对角配置关系。55.一种光学装置,其系用以增加一光线之长度,其包含:一第一极化光线分离器,其系具有第一通过轴及反射轴;一第二极化光线分离器,其系具有分别与第一反射轴及通过轴对齐之第二通过轴及反射轴;一重极化器,其系用以将光线之极性由一通过轴变换至相对应之反射轴,且反之亦然;一反射器,其系邻近该重极化器,以使光线沿着一输入路径而通过该重极化器,并且沿着相同的路径而回到该重极化器;该等分离器及反射器被定位成使光线之极化与装置内之二通过轴及二反射轴对齐。56.根据申请专利范围第55项之装置,其中该反射器系一回射器。57.根据申请专利范围第55项之装置,其中该入射光线系沿着第一分离器之反射轴来极化。58.根据申请专利范围第55项之装置,其尚包含一准直透镜。59.根据申请专利范围第58项之装置,其在入射光线之路径上尚包含一光圈。60.一种光学装置,其包含复数个串联的单元,每一单元系包括至少一具有通过轴及反射轴之极化光线分离器,以及至少一用以将入射光线之极性在通过轴与反射轴之间变换之重极化反射器,且包含一元件,其除了可加长光线之路径以外,尚可以操纵该光线。61.根据申请专利范围第60项之装置,其中每一单元系包括一第二极化光线分离器,其系具有分别与该第一极化光线分离器之反射轴与通过轴相对齐之通过轴及反射轴。62.根据申请专利范围第60项之装置,其中在至少一单元中用以操纵该入射光线之元件系一衰减器。63.根据申请专利范围第62项之装置,其中该衰减器系可变式衰减器。64.根据申请专利范围第62项之装置,其中该衰减器系可改变在重极化反射器中之重极化量。65.根据申请专利范围第60项之装置,其中在每一单元中之极化光线分离器系仅转变该单元之入射光线之部分的极性。66.根据申请专利范围第65项之装置,其中该光线部分系一波长的波段。67.根据申请专利范围第65项之装置,其中该光线部分系针对不同的单元而有所不同。68.一种混合一极化光线之不同波长波段的方法,其针对第一波长波段系包含:使一包含所有波段之入射光线穿过一具有通过轴及反射轴且仅针对其中一波段有效之极化光线分离器,并且使其他的波段通过;使入射光线之其中该波段之极性在该分离器之通过轴与反射轴之间变换,并且衰减其中一波段;使该经过衰减之波段形成离开光线,而另其他波段之光线通过;针对其他的波段来重覆上述之操作,其中每一重覆操作之入射光线系前一个操作之离开光束。69.根据申请专利范围第68项之方法,其中该波段系红、绿及蓝。70.根据申请专利范围第68项之方法,其尚包含在每一重覆操作期间,再次地变换该其中一波段之极性。71.根据申请专利范围第70项之方法,其尚包含在每一重覆操作期间,再次地衰减该其中一波段。72.根据申请专利范围第68项之方法,其中该变换及重极化操作系同时发生。73.根据申请专利范围第72项之方法,其中该衰减其中一波段系包含将其极性变换一可变量。74.一种光学装置,其系用以增加一具有一定极性模式之光线的长度,其包含:一第一极化光线分离器,其系由一种本身具有第一通过轴及反射轴之材料所制成;一第二极化光线分离器,其系由一种本身具有分别与第一反射轴及通过轴相对齐之第二通过轴及反射轴之材料所制成;一重极化反射器,其系用以将光线之极性模式由其中一通过轴变换成对应之一反射轴,且反之亦然;该分离器与反射器系定位成使得该光线之极性在装置内部系与两通过轴以及两反射轴相对齐。75.根据申请专利范围第74项之装置,其中仅有一单一重极化反射器,该重极化反射器系与两分离器形成对角线配置之关系。76.根据申请专利范围第74项之装置,其中该重极化反射器系包含彼此相接触之一反射器及一相位延迟器。77.根据申请专利范围第76项之装置,其中该反射器系一第一表面反射器。78.根据申请专利范围第76项之装置,其中该反射器系一第二表面反射器。79.根据申请专利范围第76项之装置,其中该相位延迟器系可将一入射光线以及一反射光线延迟四分之一波长。80.根据申请专利范围第74项之装置,其中该极化光线分离器系彼此呈垂直。81.根据申请专利范围第74项之装置,其中每一极化光线分离器系具有一透明基板,该基板系具有相对两表面,且在每一该表面上系具有一极化光线分离层。82.根据申请专利范围第81项之装置,其中该极化光线分离层系具有彼此相对齐之通过轴及反射轴。83.根据申请专利范围第74项之装置,其中至少一极化光线分离器系非平坦状。84.根据申请专利范围第74项之装置,其中该装置系以固态透明材料加以充填。85.根据申请专利范围第74项之装置,其中该装置系呈中空状。86.一种制造一极化光线分离器之方法,其包含:加热一本身具有通过轴及反射轴之可挠性薄膜;在拉张状态下来放置该加热过之薄膜,以减小形成在其中之卷曲部的尺寸;在拉张状态下来冷却该薄膜,以使该卷曲部保持在缩减之尺寸。87.根据申请专利范围第86项之方法,其中该薄膜系仅在一方向上受拉张之状态下来放置。88.根据申请专利范围第86项之方法,其中该薄膜系在两方向上受拉张之状态下来放置。89.根据申请专利范围第86项之方法,其中该薄膜系在拉张状态下藉由将其伸展在一骨架上而加以放置。90.根据申请专利范围第86项之方法,其尚包含使该薄膜弯曲。91.根据申请专利范围第90项之方法,其中该薄膜系藉由将其固定在骨架上且在薄膜上施加空气压力而弯曲。92.根据申请专利范围第86项之方法,其中该薄膜系拉伸在一基板上。93.根据申请专利范围第92项之方法,其中该基板系弯曲的。94.根据申请专利范围第86项之方法,其中该拉张之薄膜系藉由黏胶而层叠于一基板上。95.根据申请专利范围第94项之方法,其中该拉张之薄膜系层叠在其两表面上。96.根据申请专利范围第86项之方法,其中一基板材料系充填在邻近该拉张薄膜之一表面上的凹洞。97.根据申请专利范围第96项之方法,其中该基板材料系充填在邻近拉张薄膜之另一表面上的另一凹洞。图式简单说明:图1.1-1.4系显示光学元件,以说明在本发明中所使用之观念。图2系光线折叠装置之概要示意图,其中显示本发明之其中一种型式。图3.1系本发明另一型式之概要示意图。图3.2系显示一种使用多个如图3.1所示型式之装置的混合装置。图4-9系本发明其他型式之概要示意图。图10-11系使用在本发明中之极化光线分离器的视图。
地址 美国