用于投影显示装置的高效率照明光学系统

摘要

一种照明光学系统，其包含有光源、偏极分光元件、反射镜板、透镜板以及偏光转换元件所组成，可用以提升光能利用的效率及改善系统的光均匀性，并且可以提供均一偏振方向的照明光束，特别适用于以液晶面板作为光控制阀的投影显示器。本发明主要系利用一偏极分光元件，用以分离光源产生之光线，而形成p偏极光束以及s偏极光束;接着配合一由复数个子反射镜组成的反射镜板，用以反射由前述光源产生之光线，并且形成复数个子反射光束;接着配合一由复数个子透镜组成的透镜板，每一个子透镜均对应于一子反射镜，用以将子反射光束投射至被照物上，藉以使前述复数子反射光束相互重叠投射于被照物上，进而产生均匀的照明光束;同时配合一由复数个偏光旋转片组成的偏光转换元件，其置于反射镜板至被照物间的光路之中，可将某一偏振方向的光线转换成另一偏振方向，藉以使投射于被照物上的光束维持均同一偏振方向，进而提升光能利用的效率。

主权项

1.一种照明光学系统,其包含有(a) 光源模组,用来产生一滙聚光束;(b) 偏极分光元件,用来将前述滙聚光束分成s偏极光束及p偏极光束;(c) 第一偏振旋转片,用来将前述 s偏极光束转换成椭圆偏极光束;(d) 第一反射镜板,其包含复数个反射曲面,用来分别反射前述椭圆偏极光束,而形成复数个子反射光束;(e) 第二偏振旋转片,用来将前述 p偏极光束转换成椭圆偏极光束;(f) 第二反射镜板,其包含复数个反射曲面,用来分别反射前述椭圆偏极光束,而形成复数个子反射光束;(g) 偏光转换元件,包含复数个第一子转换元件及复数个第二子转换元件,其中第一子转换元件可用以改变定第一反射镜板所产生之反射光束的偏振方向,第二子转换元件可用以改变第二反射镜板所产生之反射光束的偏振方向;(h) 透镜板,包含复数个透镜,每一透镜均对应于前述反射曲面,用来分别投射前述反射光束于被照明物,藉以使复数个反射光束相互重叠于被照明物上,进而产生高均匀度的照明光束。2.如申请专利范围第1项之照明光学系统,其中由前述偏极分光元件所产生之 s偏极光束及 p偏极光束的前进方向相互垂直;3.如申请专利范围第1项之照明光学系统,其中前述第一及第二反射镜板上的反射曲面在光轴方向上的投影形状和被照物的截面形状相同或近似。4.如申请专利范围第1项的照明光学系统,其中前述第一及第二反射镜板上的反射曲面具有正的光焦度(power orreciprocal of focus length)。5.如申请专利范围第1项之照明光学系统,其中前述偏光转换元件上的第一子转换元件为一透明平板,将不改变光束的偏振方向,第二子转换第二子转换元件为一偏光旋转片,具有将入射光的偏振态旋转90的功能,藉此可使投射于被照物上的光束维持均同一偏振方向。6.如申请专利范围第1项之照明光学系统,其中前述偏光转换元件上的第一子转换元件为一偏光旋转片,具有将入射光的偏振态旋转90的功能,第二子转换元件为一透明平板,将不改变光束的偏振方向,藉此可使投射于被照物上的光束维持均同一偏振方向。7.如申请专利范围第1项之照明光学系统,其中前述偏光转换元件上的第一子转换元件为一偏光旋转片,具有将入射光的偏振态旋转的功能,第二子转换元件为一偏光旋转片,具有将入射光的偏振态旋转+90或-90的功能,其中角度用以配合被照物上光束的偏振方向,藉此可使投射于被照物上的光束维持均同一偏振方向。8.如申请专利范围第1项的照明光学系统,其中前述透镜板上的透镜数目至少等于前述反射镜上反射曲面的数目。9.如申请专利范围第1项的照明光学系统,其中前述透镜板上的透镜具有正的光焦度(power or reciprocal offocus length)。10.如申请专利范围第1项的照明光学系统,其另包含一透镜设于光源模组与被照物之间,藉以配合前述透镜板,使复数个反射光束相互重叠于被照明物上,进而产生高均匀度的照明光束。