TW201303375A - 光學極性轉換系統 - Google Patents

Abstract

一種光學極性轉換系統包含複數透光且緊密排列的柱狀體、一形成於柱狀體一端面的入光面、一形成於柱狀體另一端面且平行入光面的出光面、一具有將入射光線依極性分光的性質的一第一光學鍍膜、一具有反射光線的性質的第二光學鍍膜，及一寬度為一個基礎寬度的半波片，第一、第二光學鍍膜介於入光面與出光面間且與入光面夾45度角，並且間隔一個基礎寬度，該半波片對應第一、第二光學鍍膜其中一者設置於出光面，透過第一、第二光學鍍膜分別具有分光、反光性質，無需遮蔽光線，使所有入射光皆可轉換極性，提高光使用效率並使結構更緊緻。

Description

光學極性轉換系統

本發明是有關於一種光學系統，特別是指一種光學極性轉換系統。

參閱圖1，以往的一種光學極性轉換系統1(PCS，Polarizatioh Converter System)應用於投影機照明裝置中，包含複數透光柱狀體10、一入光面11、一出光面12、複數介於該入光面11與出光面12間且與該入光面11夾45度角的分光鍍膜(Polarization Beam Splitter)13、複數彼此間隔排列於該入光面11且分別對應一個分光鍍膜13的遮板14、複數彼此間隔排列於該出光面12且分別對應一個分光鍍膜13的半波片15，及一設置於該入光面11的陣列透鏡組16，其中，該陣列透鏡組16包括複數對應設置於該等遮板14間的子透鏡161，每一子透鏡161的寬度約為兩個遮板14的寬度。

光線通過該陣列透鏡組16後，部分光線被該等遮板14遮擋，而部分光線由該入光面11進入該等柱狀體10後，P型偏振光穿透該分光鍍膜13後由該出光面12出射，並經過半波片15之後轉換為S型偏振光，而S型偏振光則被該等分光鍍膜13反射兩次後，由該出光面12出射。

由前述可知，光的使用效率因該等遮板14遮蔽光線而大幅降低，又，現今投影機愈趨微型化，該等遮板14增加了整個光學極性轉換系統1的厚度，而該陣列透鏡組16的寬度過大，也造成佈局困難，因此，一種可以提高光的使用效率及結構更緊緻(compact)的光學極性轉換系統，為目前相關業者的研發目標之一。

因此，本發明之目的，即在提供一種可以提高光的使用效率及結構更緊緻的光學極性轉換系統及對稱式光學極性轉換模組。

於是，本發明光學極性轉換系統包含複數柱狀體、一入光面、一出光面、一第一光學鍍膜、一第二光學鍍膜，及一半波片，該等柱狀體為透光介質製成，彼此緊密排列，該入光面形成於該等柱狀體的一端面，該出光面形成於該等柱狀體的另一端面且與該入光面平行相對設置，在該入光面與該出光面上定義複數個基礎寬度，該第一光學鍍膜介於該入光面與該出光面間且與該入光面夾45度角，該第一光學鍍膜具有將入射光線依極性分光的性質，該第二光學鍍膜介於該入光面與該出光面間且與該入光面夾45度角，且與該第一光學鍍膜間隔一個基礎寬度，該第二光學鍍膜具有反射光線的性質，該半波片寬度為一個基礎寬度，該半波片對應該第一光學鍍膜與該第二光學鍍膜其中一者設置於該出光面。

又，本發明對稱式光學極性轉換模組包含一對稱中線，及一對如前所述之光學極性轉換系統，該對稱中線垂直該對光學極性轉換系統的入光面、出光面，且介於該對第一光學鍍膜間，該對光學極性轉換系統左右對稱於該對稱中線。

本發明之功效在於，透過該第一光學鍍膜與該第二光學鍍膜分別具有將入射光線依極性分光與反射光線的性質，無需遮蔽光線，能使所有位置的入射光皆可轉換極性，有效提高光的使用效率並使結構更緊緻。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之數個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明光學極性轉換系統2之第一較佳實施例包含複數柱狀體21、一入光面22、一出光面23、一第一光學鍍膜24、一第二光學鍍膜25、一第三光學鍍膜26、一第四光學鍍膜27、二半波片28，及一陣列透鏡組29。

該等柱狀體21為透光介質製成，且彼此緊密排列，該入光面22形成於該等柱狀體21的一端面，該出光面23形成於該等柱狀體21的另一端面且與該入光面22平行相對設置，在該入光面22與該出光面23上定義複數個基礎寬度d。

該第一光學鍍膜24、第二光學鍍膜25、第三光學鍍膜26、第四光學鍍膜27依序間隔一個基礎寬度d平行排列，且都介於該入光面22與該出光面23間，並且皆與該入光面22夾45度角。

該第一光學鍍膜24與該第三光學鍍膜26皆具有將入射光線依極性分光的性質，在本第一較佳實施例中，該第一光學鍍膜24與該第三光學鍍膜26具相同極性分光性質，皆使得P型偏振光穿透，而S型偏振光反射；該第二光學鍍膜25與該第四光學鍍膜27皆具有反射光線的性質，也就是對於所有極性的入射光線皆反射。

該等半波片28寬度分別為一個基礎寬度d，其中一半波片28對應該第一光學鍍膜24與該第二光學鍍膜25其中一者設置於該出光面23，另一半波片28對應該第三光學鍍膜26與該第四光學鍍膜27其中一者設置於該出光面23，在本第一較佳實施例中，該等半波片28對應該第一光學鍍膜24與第四光學鍍膜27設置於該出光面23。

該陣列透鏡組29設置於該入光面22，該陣列透鏡組29包括二分別對應該第一光學鍍膜24與第二光學鍍膜25的子透鏡291，該等子透鏡291在該入光面22上分別佔一個基礎寬度d，有效減低光學極性轉換系統2的組裝難度。

本發明對稱式光學極性轉換模組包含一對稱中線L，及一對如前所述之光學極性轉換系統2，該對稱中線L垂直該對光學極性轉換系統2的入光面22、出光面23，且介於該對第一光學鍍膜24間，該對光學極性轉換系統2左右對稱於該對稱中線L。

所有通過該對陣列透鏡組29的各個子透鏡291後的光線皆進入該等柱狀體21，以下依序以對應該對第一光學鍍膜24與該對第二光學鍍膜25的子透鏡291詳述：通過對應該對第一光學鍍膜24的子透鏡291的光線中，P型偏振光穿透該對第一光學鍍膜24後由該對出光面23出射，並經過該對半波片28之後轉換為S型偏振光，而S型偏振光則被該對第一光學鍍膜24反射向該對第二光學鍍膜25後，反射向該對出光面23出射；而通過對應該對第二光學鍍膜25的子透鏡291的光線被該對第二光學鍍膜25反射向該對第三光學鍍膜26，其中S型偏振光被該對第三光學鍍膜26反射向該對出光面23出射，而P型偏振光穿透該對第三光學鍍膜26後再被該對第四光學鍍膜27反射向該對出光面23出射，並經過該對半波片28之後轉換為S型偏振光。

藉由前述結構，所有通入該對陣列透鏡組29的光線皆轉換為S型偏振光，大幅提高光的使用效率並使結構更緊緻。

值得一提的是，該光學極性轉換系統2若不包含該第三光學鍍膜26、第四光學鍍膜27，且僅包含一個子透鏡291，同樣具有將所有通入該對陣列透鏡組29的光線皆轉換為S型偏振光的特性。(圖未示)

參閱圖3，本發明光學極性轉換系統2及對稱式光學極性轉換模組的第二較佳實施例與該第一較佳實施例構件與組裝方式大致相同，不同處在於該第二較佳實施例中，該等半波片28的設置位置不同，使得出射光線改變為P型偏振光。

在本第二較佳實施例中，該等半波片28對應該第二光學鍍膜25與第三光學鍍膜26設置於該出光面23。

所有通過該對陣列透鏡組29的各個子透鏡291後的光線皆進入該等柱狀體21，以下依序以對應該對第一光學鍍膜24與該對第二光學鍍膜25的子透鏡291詳述：通過對應該對第一光學鍍膜24的子透鏡291的光線中，P型偏振光穿透該對第一光學鍍膜24後由該對出光面23出射，而S型偏振光則被該對第一光學鍍膜24反射向該對第二光學鍍膜25後，並經過該對半波片28之後轉換為P型偏振光；而通過對應該對第二光學鍍膜25的子透鏡291的光線被該對第二光學鍍膜25反射向該對第三光學鍍膜26，其中S型偏振光被該對第三光學鍍膜26反射向該對出光面23出射，並經過該對半波片28之後轉換為P型偏振光，而P型偏振光穿透該對第三光學鍍膜26後再被該對第四光學鍍膜27反射向該對出光面23出射。

值得一提的是，該光學極性轉換系統2的第一光學鍍膜24若與該第三光學鍍膜26具不同極性分光性質，例如，該第一光學鍍膜24使得P型偏振光穿透，而該第三光學鍍膜26使得S型偏振光穿透，則透過將該等半波片28對應該第二光學鍍膜25與第四光學鍍膜27設置於該出光面23，同樣具有將所有通入該對陣列透鏡組29的光線皆轉換為P型偏振光的特性。(圖未示)

綜上所述，透過該第一光學鍍膜24與該第二光學鍍膜25分別具有將入射光線依極性分光與反射光線的性質，無需遮蔽光線，能使所有位置的入射光皆可轉換極性，有效提高光的使用效率並使結構更緊緻，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2．．．光學極性轉換系統

21．．．柱狀體

22．．．入光面

23．．．出光面

24．．．第一光學鍍膜

25．．．第二光學鍍膜

26．．．第三光學鍍膜

27．．．第四光學鍍膜

28．．．半波片

29．．．陣列透鏡組

291．．．子透鏡

d．．．基礎寬度

L．．．對稱中線

圖1是局部側視圖，說明以往的一種光學極性轉換系統及光路示意圖；

圖2是側視圖。說明本發明一種光學極性轉換系統的第一較佳實施例；及

圖3是側視圖，說明本發明一種光學極性轉換系統的第二較佳實施例。

2．．．光學極性轉換系統

21．．．柱狀體

22．．．入光面

23．．．出光面

24．．．第一光學鍍膜

25．．．第二光學鍍膜

26．．．第三光學鍍膜

27．．．第四光學鍍膜

28．．．半波片

29．．．陣列透鏡組

291．．．子透鏡

d．．．基礎寬度

L．．．對稱中線

Claims (7)

1. 一種光學極性轉換系統，包含：複數柱狀體，為透光介質製成，彼此緊密排列；一入光面，形成於該等柱狀體的一端面；一出光面，形成於該等柱狀體的另一端面且與該入光面平行相對設置，在該入光面與該出光面上定義複數個基礎寬度；一第一光學鍍膜，介於該入光面與該出光面間且與該入光面夾45度角，該第一光學鍍膜具有將入射光線依極性分光的性質；一第二光學鍍膜，介於該入光面與該出光面間且與該入光面夾45度角，且與該第一光學鍍膜間隔一個基礎寬度，該第二光學鍍膜具有反射光線的性質；及一半波片，寬度為一個基礎寬度，該半波片對應該第一光學鍍膜與該第二光學鍍膜其中一者設置於該出光面。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之光學極性轉換系統，還包含一設置於該入光面的陣列透鏡組，該陣列透鏡組包括一對應該第一光學鍍膜的子透鏡，該子透鏡在該入光面上佔一個基礎寬度。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之光學極性轉換系統，還包含一第三光學鍍膜、一第四光學鍍膜，及另一對應該第三光學鍍膜與第四光學鍍膜其中一者設置於該出光面的半波片，該第一、第二、第三、第四光學鍍膜依序間隔一個基礎寬度排列，該第三光學鍍膜、第四光學鍍膜介於該入光面與該出光面間且與該入光面夾45度角，該第三光學鍍膜具有將入射光線依極性分光的性質，該第四光學鍍膜具有反射光線的性質。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之光學極性轉換系統，其中，該第一光學鍍膜、第三光學鍍膜具相同極性分光性質，該等半波片對應該第一光學鍍膜與第四光學鍍膜設置於該出光面。
5. 根據申請專利範圍第3項所述之光學極性轉換系統，其中，該第一光學鍍膜、第三光學鍍膜具相同極性分光性質，該等半波片對應該第二光學鍍膜與第三光學鍍膜設置於該出光面。
6. 根據申請專利範圍第3項所述之光學極性轉換系統，還包括一設置於該入光面的陣列透鏡組，該陣列透鏡組包括二分別對應該第一光學鍍膜與第二光學鍍膜的子透鏡，該等子透鏡在該入光面上分別佔一個基礎寬度。
7. 一種對稱式光學極性轉換模組，包含一對稱中線，及一對如申請專利範圍第1項至第6項所述之光學極性轉換系統，該對稱中線垂直該對光學極性轉換系統的入光面、出光面，且介於該對第一光學鍍膜間，該對光學極性轉換系統左右對稱於該對稱中線。