專利名稱：用于投影系統(tǒng)的棱鏡組件和核心配置的設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)裝置。更具體地說，涉及用于光學(xué)投影系統(tǒng)的棱鏡和核心，再具體地說，涉及用于基于圖像投影系統(tǒng)的LCoS中的棱鏡組件和核心。
背景討論光管理系統(tǒng)(LMS)用于光學(xué)裝置，特別是圖像投影裝置，并一般地包括光源、聚光鏡、核心、投影透鏡和顯示屏以及相關(guān)的電子線路?，F(xiàn)將參照

圖1解釋圖像投影機(jī)100各部件的功能。如圖所示，白光110由光源105產(chǎn)生。光由聚光鏡115收集、均勻化，并形成適當(dāng)?shù)男螤睢V光鏡(例如熱/冷反射鏡116/117)消除UV(紫外線)和IR(紅外線)分量。然后白光110進(jìn)入棱鏡組件150，在這里被偏振，分成紅光、綠光和藍(lán)光偏振光束。提供一組反射式微顯示器152A、152B和152C，并將它們?cè)O(shè)置成對(duì)應(yīng)于每一束偏振光束(具有附著的微顯示器的棱鏡組件150稱作核心)。然后各光束沿著棱鏡組件150內(nèi)不同的路程而行，使得每束光束射向特定的反射式微顯示器。與綠光光束相互作用(反射)的微顯示器顯示全色視頻圖像的綠色內(nèi)容。于是，被反射的綠光束含有全色視頻圖像的綠色內(nèi)容。對(duì)于藍(lán)和紅色微顯示器情況類似。微顯示器逐個(gè)象素地調(diào)制彩色光束，然后反射彩色光束。然后，棱鏡組件150重新把調(diào)制的光束結(jié)合為調(diào)制的白光光束160，它包含全色視頻圖像。然后所述結(jié)果調(diào)制白光光束160從棱鏡組件射出，進(jìn)入投影透鏡165。最后，所述包含全色圖像的光束(白光光束160已被調(diào)制，現(xiàn)在包含全色圖像)投影在屏幕170上。
所公開的棱鏡組件包括·Digital Reflection公司的星形棱鏡
·Philip公司的三色棱鏡·IBM公司的帶有3個(gè)PBS的X棱鏡·S-Vision/Arora System公司的離軸棱鏡·Digital Reflection公司的MG棱鏡·ColorLink公司的ColorQuad棱鏡·Unaxis公司的ColorCorner棱鏡發(fā)明概要盡管存在(若無法購得)上列棱鏡配置，但是新的圖像投影機(jī)設(shè)計(jì)仍舊要求開發(fā)一種新的棱鏡。其原因是，適當(dāng)設(shè)計(jì)的圖像投影機(jī)要求系統(tǒng)內(nèi)所有組件的相互優(yōu)化，包括棱鏡。本發(fā)明者已經(jīng)認(rèn)識(shí)到可以應(yīng)用于光引擎和其他光管理系統(tǒng)(LMS)的棱鏡組件和核心的若干種獨(dú)特設(shè)計(jì)和配置。本發(fā)明者還意識(shí)到需要安排棱鏡組件的各部件，以便使用于特定的投影系統(tǒng)的棱鏡組件的結(jié)構(gòu)易于優(yōu)化，并在這里提供幾種可以應(yīng)用于任何一個(gè)或多個(gè)投影系統(tǒng)設(shè)計(jì)(LMS、圖像投影機(jī)、光學(xué)引擎等)的棱鏡組件光學(xué)設(shè)計(jì)。本發(fā)明者還設(shè)計(jì)了新型圖像投影機(jī)(也在上述Detro等人的IV中描述了)。盡管這里公開的棱鏡和核心配置也可以用于其他用途，但是正如這里描述的，它們是為與新型圖像投影機(jī)配合使用而開發(fā)的，并相信最宜用于此。
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種核心，它包括設(shè)置在四個(gè)象限的棱鏡組件，所述棱鏡組件又包括在第一象限上的輸入面、在第二象限上的第一和第二面、在第三象限上的輸出面和在四個(gè)象限中的第四象限上的第三和第四面，其中，四個(gè)面中的一個(gè)附有紅光微顯示器，四個(gè)面中的一個(gè)附有綠光微顯示器，四個(gè)面中的一個(gè)附有藍(lán)光微顯示器；而棱鏡組件包括有助于把通過輸入面進(jìn)入棱鏡組件的光分成紅光、綠光和藍(lán)光光束的光學(xué)部件，這些光束各自指向紅光、綠光和藍(lán)光微顯示器中相應(yīng)的一個(gè)，在這里光束被反射，然后使它們射向輸出面。
在一個(gè)實(shí)施例中，第二象限與第四象限處于對(duì)角線位置，輸入面與第四面相鄰，輸出面與第三面相鄰。在另一個(gè)實(shí)施例中，第二象限與第四象限處于對(duì)角線位置，輸入面與第一面相鄰，而輸出面與第三面相鄰。
紅光、綠光和藍(lán)光微顯示器附在棱鏡組件的不同面上，而諸如波片、濾光鏡等相應(yīng)的附加光學(xué)部件和分束裝置一起設(shè)置在棱鏡組件的關(guān)鍵位置上，使相應(yīng)的光束射向每一個(gè)微顯示器。所述圖舉例說明不同光學(xué)部件最有用的組合和最佳的布置，但是，本專業(yè)普通技術(shù)人員在閱讀本公開之后，其他組合和布置對(duì)他們而言是顯而易見的。
在一個(gè)實(shí)施例中，分束器包括光程長(zhǎng)匹配的各分束器，其中通過各分束器的光程長(zhǎng)相等。而棱鏡組件的各部件，包括任何分束器，可以設(shè)置在光程長(zhǎng)匹配的各位置上，其中，通過整個(gè)棱鏡組件的光程相等。
附圖簡(jiǎn)要說明聯(lián)系附圖參照以下的詳細(xì)描述，將會(huì)獲得對(duì)本發(fā)明及其伴隨的優(yōu)點(diǎn)的更加深入的理解，附圖中圖1是光管理系統(tǒng)(LMS)圖像投影機(jī)的示意圖；圖2是簡(jiǎn)化的示例性核心示意圖，舉例說明本發(fā)明應(yīng)用于其中的棱鏡組件的一種可能的配置的光程和各部件；圖3是舉例說明按照本發(fā)一個(gè)實(shí)施例的LMS棱鏡組件的結(jié)構(gòu)技術(shù)的示意圖；圖4是按照本發(fā)一個(gè)實(shí)施例的LMS棱鏡組件中各部件的液體耦合的示意圖；圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例的固定LMS棱鏡組件的各部件的框架的頂視圖和側(cè)視圖；圖6是按照本發(fā)明實(shí)施例的LMS棱鏡組件的各部件的間隔物和液體耦合的示意圖；圖7是舉例說明按照本發(fā)明實(shí)施例的耦合液體填充方法的示意圖；圖8是按照本發(fā)明實(shí)施例的用來固定棱鏡組件的各部件的示例性機(jī)構(gòu)示意圖；圖9是按照本發(fā)明實(shí)施例的裝備了膜片900的棱鏡組件的示意圖；圖10是按照本發(fā)明實(shí)施例的裝備了氣囊的棱鏡組件的實(shí)施例的示意圖；圖11是按照本發(fā)明實(shí)施例的密封管組件的實(shí)施例的示意圖；圖12是按照本發(fā)明實(shí)施例的敞開的活塞配置的示意圖；圖13是按照本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)部密封棱鏡組件的示意圖；圖14是按照本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)部密封的棱鏡組件的內(nèi)部密封口細(xì)部的示意圖；圖15是光程長(zhǎng)匹配的偏振分束器(PBS)立方體的圖解說明；圖16A是用于產(chǎn)生按照本發(fā)明實(shí)施例的光程長(zhǎng)匹配的PBS立方體的裝置的圖解說明；圖16B是產(chǎn)生按照本發(fā)明實(shí)施例的光程長(zhǎng)匹配的分束器的流程圖；圖17是用于產(chǎn)生按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的光程長(zhǎng)匹配的PBS立方體的裝置的圖解說明；圖18是可以應(yīng)用于若干種不同核心配置的光學(xué)部件布局的方框圖；圖19-66是按照本發(fā)明不同實(shí)施例的核心配置的圖解說明；圖67是按照本發(fā)明實(shí)施例的再一種核心配置；圖68是按照本發(fā)明實(shí)施例的再一種核心配置；以及圖69是按照本發(fā)明實(shí)施例的再一種核心配置。
推薦實(shí)施例的描述再次參見附圖，其中類似的標(biāo)號(hào)標(biāo)識(shí)相同或相應(yīng)的部件，更具體地說，其中的圖2圖解說明光管理系統(tǒng)(LMS)核心200，說明本發(fā)明應(yīng)用于其中的棱鏡組件的一種可能的配置的路程和部件。根據(jù)本發(fā)明提供光程長(zhǎng)匹配和其他特征。核心200包括棱鏡組件201、附著的微顯示器(”綠”光微顯示器230、”紅”光微顯示器232和”藍(lán)”光微顯示器234，所以考慮顏色是因?yàn)轭伾珮?biāo)識(shí)要顯示的圖像內(nèi)容，或者由各個(gè)微顯示器處理的光)。核心是圖像投影機(jī)的基本部件。
棱鏡組件201包括構(gòu)成單一棱鏡組件單元的一組光學(xué)部件、薄膜和匹配元件。白光205被引向偏振分束器(PBS)210。偏振分束器薄膜215使白光垂直偏振，并把白光分成兩個(gè)偏振光束220和240。分別標(biāo)明通過棱鏡組件的各光程，以便指示每個(gè)光程的顏色和偏振。例如，輸入白光205標(biāo)識(shí)為WS+P(意思是白光S和P偏振)；光束220最初標(biāo)識(shí)為WS(意思是白光、S偏振)。S偏振白光220通過綠色選色鏡221和清除偏振器221B(例如，Mostek偏振器)，它去除從薄膜215(選色鏡221和清除偏振器221B讓綠光通過，使光束220成為綠色s偏振光束(并標(biāo)識(shí)為GS))反射的任何不想要的P偏振光。綠色s偏振光束進(jìn)入第二分束器212。偏振分束器薄膜217把s偏振的綠光反射到”綠”微顯示器230。
圖解說明各光程，W表示白，R表示紅，B表示藍(lán)，R表示紅。利用以下符號(hào)表示偏振用S表示S偏振光，用P表示P偏振光。另外，Y表示黃，C表示青色。
綠光微顯示器230按照要顯示的圖像的綠色內(nèi)容處理偏振綠光。”綠”微顯示器逐個(gè)象素地調(diào)制綠光的偏振。例如，要顯示的圖像沒有綠光內(nèi)容的象素將保持不變，要顯示的圖像的強(qiáng)綠光內(nèi)容象素，使其偏振旋轉(zhuǎn)90°，而具有不同綠光內(nèi)容等級(jí)的其他象素，其偏振旋轉(zhuǎn)一個(gè)與綠光內(nèi)容的量成正比的角度。微顯示器還把(通過微顯示器的處理，對(duì)光產(chǎn)生反射或其他偏振作用)綠光(現(xiàn)在是經(jīng)過調(diào)制的)向后朝偏振分束器薄膜217反射。
然后，偏振分束器薄膜217反射某一部分綠光，并讓其余部分綠光通過。反射的量與通過的量是以對(duì)被反射綠光的調(diào)制量為基礎(chǔ)確定的。帶有相同偏振的光在被反射進(jìn)入綠光微顯示器時(shí)再次被反射。讓相反偏振的光(或至少是與偏振分束器薄膜217的偏振靈敏度不同的光)通過。依調(diào)制的量的不同，綠光量小于原來綠光的總量，而大于0。
光束235代表向后通過偏振分束器薄膜217的調(diào)制綠光(例如，調(diào)制到足以通過偏振分束器薄膜217的綠光)。光束235進(jìn)入最后的分束器216，并從偏振分束器薄膜213被反射出去。紅和藍(lán)分量中的每一個(gè)都類似地被調(diào)制并通過或從相應(yīng)的偏振敏感材料反射，以便產(chǎn)生光束250。被反射離開偏振分束器薄膜213之后，被調(diào)制的綠光光束235與光束250的紅色和藍(lán)色分量組合，然后，作為包含要顯示的圖像的白光，通過輸出面275離開棱鏡組件。
PBS 210、212、214和216結(jié)構(gòu)類似。在這種配置中，每一個(gè)PBS都包含兩個(gè)光學(xué)部件(例如，棱鏡208和206)和偏振分束器薄膜(例如，215)。偏振分束器薄膜是一種反射S偏振光而讓P偏振光通過的涂層。光學(xué)元件(例如，延遲器、旋轉(zhuǎn)器等)用來改變偏振，使得想要的光束或者被反射或者通過偏振分束器薄膜，使得隨后的偏振分束器薄膜可以根據(jù)光學(xué)部件和每一個(gè)光束的所需路程的配置讓想要的光束通過或反射之(圖2是一個(gè)示例性配置和所需路程)。例如，當(dāng)PBS 210把輸入的白光分成兩個(gè)光束時(shí)，第二光束240通過波長(zhǎng)特定的延遲器(藍(lán)/紅彩色選擇291)，使得PBS 214可以再把光束240分成分量光束，引向紅光微顯示器232和藍(lán)光微顯示器234中的每一個(gè))(沒有延遲器，光束240中的藍(lán)光分量就會(huì)保持P偏振，于是PBS 214然后讓藍(lán)光通過，到達(dá)紅光微顯示器232，而不是被藍(lán)光微顯示器234反射)。
圖2的配置舉例說明由4個(gè)結(jié)構(gòu)類似的PBS構(gòu)成的棱鏡組件，與利用完成各種功能的光學(xué)部件的系統(tǒng)相比，優(yōu)點(diǎn)是由于PBS結(jié)構(gòu)相似，降低了特定光學(xué)設(shè)計(jì)中部件和組件的不同功能的數(shù)目。因此，相應(yīng)的生產(chǎn)線從規(guī)模經(jīng)濟(jì)、減少風(fēng)險(xiǎn)等得到好處。然而，還可以看到，可以利用光學(xué)元件的許多種不同的組合來適當(dāng)?shù)胤瓷洳煌墓馐蛄钇渫ㄟ^，然后重新組合為最后的光束280。此外，可以利用具有各種不同功能的光學(xué)部件來構(gòu)造棱鏡組件。而且，如上所述，可以利用這里討論的技術(shù)和工藝構(gòu)造所有這些不同(不同尺寸、不同形狀、不同配置等)的棱鏡組件。
組合各光學(xué)部件以便建立分束器。例如，各個(gè)棱鏡206和208是組合起來形成偏振分束器(PBS)210的光學(xué)部件。制造棱鏡組件之前，先構(gòu)造分束器光學(xué)部件。棱鏡組件201圖解說明四個(gè)分束光學(xué)部件(偏振分束器(PBS)210、212、214和216)。每一個(gè)偏振分束器(下稱PBS)包含偏振分束器薄膜(例如，215、217、219和213)。偏振分束器薄膜最好處于分束器的對(duì)角位置，并通過由PBS的外表面形成的角伸展。例如，偏振分束器薄膜215沿著206和208的對(duì)角線通過PBS 210的角202和204伸展。可以這樣構(gòu)造PBS，使得偏振分束器薄膜處在對(duì)角線平面上，而不必通過角伸展，具體地說，光并不通過對(duì)角線的整個(gè)范圍。
可以通過利用光程長(zhǎng)匹配來完成這樣的PBS組件。參見PBS 210，可以看出，兩個(gè)光學(xué)部件(棱鏡)206和208不必準(zhǔn)確地具有相同的尺寸(并因而，PBS的外部尺寸不必符合任何特定的尺寸要求)。由于對(duì)PBS沒有特定的尺寸要求，故可以利用機(jī)械允差”寬松的”的光學(xué)部件。這樣的光學(xué)部件(和構(gòu)造這些部件用的棱鏡)可以由現(xiàn)有的光學(xué)部件銷售商以不高的成本大批量生產(chǎn)。
光學(xué)部件”從外側(cè)向內(nèi)側(cè)”裝配。如圖3所示，通過裝配工具310的角300A，300B，300C和300D的精密對(duì)準(zhǔn)來把棱鏡組件201的四個(gè)PBS中的每一個(gè)的兩個(gè)外表面保持在適當(dāng)?shù)奈恢?。例如，把PBS 210的外表面保持在由對(duì)準(zhǔn)角300A確定的固定位置。
裝配工具包括裝配工具座板315，精確對(duì)準(zhǔn)角300便固定于其上。對(duì)準(zhǔn)角300A，300B，300C和300D可以利用機(jī)械加工完成。按照一定的允差構(gòu)造對(duì)準(zhǔn)角并將它們定位在裝配工具座板上，使得它們準(zhǔn)確地固定每個(gè)PBS的外部尺寸。每個(gè)對(duì)準(zhǔn)角包括裝配時(shí)把PBS固定就位用的裝置。例如，通過真空固定架330和335把PBS 210牢牢地固定。真空固定架通過真空管道325連接到真空泵320。在一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)準(zhǔn)角的一個(gè)角有一個(gè)真空固定架。
對(duì)準(zhǔn)角提供達(dá)到光程長(zhǎng)匹配所需的精確尺寸準(zhǔn)確度，并由機(jī)械工具而不是昂貴的允差緊密的光學(xué)部件完成。但是，僅僅光程長(zhǎng)匹配不足以產(chǎn)生可以接受的棱鏡組件。由于光學(xué)部件具有不同的不精確的允差(不同的尺寸)，盡管光程長(zhǎng)匹配，PBS不能精確地裝配在一起(例如，PBS 210和214和設(shè)置在它們之間任何選色鏡或?yàn)V光鏡的插入，無法裝配，并在PBS的內(nèi)部光學(xué)表面之間引入空氣隙?？諝庀侗旧硪鹌渌麊栴}，包括衍射和其他需要減少和消除的光學(xué)變化。
本發(fā)明通過利用液體耦合PBS來減小PBS不精確裝配造成的不希望有的效應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，棱鏡組件所有的內(nèi)部光學(xué)表面都利用液體耦合。圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例的光學(xué)組件的各部件的液體耦合的示意圖。相鄰的PBS之間的接縫用液體填充。液體填充的接縫的厚度隨著各個(gè)PBS(或其他棱鏡組件配置用的其他光學(xué)部件的尺寸的變化而變化)以便維持棱鏡組件所需的外部尺寸(例如，維持棱鏡組件內(nèi)所需的光程長(zhǎng)匹配)。例如，液體填充的接縫J1(PBS 212和PBS 216之間的接縫)包括這些PBS之間的液體，整個(gè)接縫包括空隙t1、t2和t3中的液體耦合液和選色鏡，以及設(shè)置在PBS之間的其他光學(xué)元件(例如，設(shè)置在所述PBS之間的光學(xué)元件410和420)。其他光學(xué)元件可以是例如選色鏡或其他濾光鏡的其他組合。液體耦合液的適應(yīng)作用將防止應(yīng)力在組件中積聚。
在一個(gè)實(shí)施例中，粘結(jié)到棱鏡組件外表面上的框架用來保存所述液體，并把所述各部件保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。圖5是按照本發(fā)明實(shí)施例的用于固定LMS棱鏡組件的框架500的頂視圖和側(cè)視圖?？梢杂梢粔K或幾塊制成的框架500(應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)框架材料沒有任何光學(xué)要求)設(shè)置在PBS之間的每個(gè)接縫上面。在所述實(shí)施例中，框架500包括2個(gè)側(cè)構(gòu)件500A和500C和4個(gè)邊緣構(gòu)件500B。每一個(gè)側(cè)構(gòu)件都是加號(hào)(+)形狀的玻璃、塑料、丙烯酸等，或其他材料，加號(hào)的每個(gè)附屬部分都覆蓋一條接縫，而加號(hào)的中部覆蓋所有4條接縫的結(jié)合部。邊緣構(gòu)件500B覆蓋每條接縫的邊沿。頂部側(cè)構(gòu)件500A包括借以裝入或根據(jù)需要添加液體的填充孔510。帽(未示出)用來蓋住填充孔，以防液體溢出。設(shè)置空氣泡550來補(bǔ)償液體的膨脹/收縮，并防止應(yīng)力在光學(xué)部件上積聚。以加號(hào)形狀的形式舉例說明框架500，但是框架500可以是完全的矩形或者任何其他形狀，只要它能夠充分地覆蓋住每一條接縫即可。膠或其他粘結(jié)劑涂在框架上，在框架和PBS之間建立密封，以便完全包住耦合液。膠或其他粘結(jié)劑還固定PBS對(duì)框架的位置，以保證PBS彼此之間不運(yùn)動(dòng)(維持LMS的整體性)。
利用框架和PBS之間粘結(jié)劑來固定匹配的光程長(zhǎng)，執(zhí)行該操作的方法是確定各棱鏡組件部件的匹配光程長(zhǎng)位置(例如，利用具有角塊的工具或其他定位裝置來保證正確的光程長(zhǎng))，然后把各部件(例如，PBS)粘結(jié)到框架的一個(gè)或多個(gè)部分的匹配光程長(zhǎng)位置上。然后把附加的光學(xué)元件定位在接縫(例如，光學(xué)元件410和420)內(nèi)，接著至少部分地填充光學(xué)耦合液(液體耦合液)，然后用頂框片蓋住接縫，接著蓋住耦合液(空氣泡或其他膨脹空氣間隙)，然后蓋住填充孔。
本發(fā)明包括用耦合液填充棱鏡組件的不同的方法和裝置。例如，圖7舉例說明按照本發(fā)明實(shí)施例的耦合液填充裝置和方法。耦合液利用裝滿耦合液的針管注射入中心填充孔700。中心填充孔700在棱鏡組件的中心區(qū)，這里一般沒有光學(xué)部件。但是，可能一個(gè)或多個(gè)光學(xué)部件可以定位在至少進(jìn)入中心填充孔的半路上。在一個(gè)實(shí)施例中，棱鏡組件在把框架頂部固定在棱鏡組件上面之前至少進(jìn)行部分地填充。若不附貼框架頂部，則耦合液也可以加在中心填充孔以外的區(qū)域，但最好在中心填充孔填充。另外，最好在填充孔底部注入耦合液。光學(xué)元件和PBS之間在垂直和水平兩個(gè)方向上的毛細(xì)管作用有助于填充過程。在另一個(gè)實(shí)施例中，同樣的過程出現(xiàn)在框架頂部，在這種情況下針管通過填充孔510插到中心填充孔底部(摘去蓋帽)，并給棱鏡組件填充耦合液。其他裝置包括管子、泵、或其他注入裝置可以用來把液體注入中心填充孔。
可以認(rèn)識(shí)到，若棱鏡組件內(nèi)的各部件要直接接觸(例如，光學(xué)元件410直接接觸光學(xué)元件420或PBS 212)，則結(jié)果可能在棱鏡組件投影的圖像中出現(xiàn)可見的非自然信號(hào)。這個(gè)問題的解決方法是保證液體薄層存在于所述組件的各部件和/或各元件之間。可以實(shí)現(xiàn)許多不同的方法和/或裝置，以保證液體層存在于各部件之間。例如，在填充耦合液時(shí)物理地分開各光學(xué)元件，可以把間隔物固定在框架的一部分，以便把元件和PBS隔開。在一個(gè)實(shí)施例中，在各光學(xué)表面之間加上間隔物。圖6是按照本發(fā)明實(shí)施例的LMS各棱鏡組件部件的間隔物(間隔球600)和耦合液的示意圖。間隔物可以是玻璃棒或球，尺寸在千分之幾英寸的數(shù)量級(jí)。選擇液體耦合液的折射率，使得它們與間隔物的折射率匹配，從而使間隔物變得不可見。
本發(fā)明包括施加間隔物的不同方法和裝置。在一組實(shí)施例中，間隔物直接施加在PBS和/或光學(xué)元件的表面上。在一個(gè)實(shí)施例中，間隔物噴涂在光學(xué)表面上。把間隔物噴涂在光學(xué)表面上可以利用液晶顯示器制造技術(shù)和機(jī)械設(shè)備來完成?？梢岳没蛘邼穹ㄩg隔物施加法或者干法間隔物施加法。在另一個(gè)實(shí)施例中，至少在制造過程中間隔物懸浮在液體耦合液中。制造棱鏡組件之后，懸浮的間隔物仍舊呆在光學(xué)表面之間和/或沉到視域之外的棱鏡組件的底部。
液體耦合液是光學(xué)耦合液，這樣選擇液體耦合液，使其具有與處于所述液體內(nèi)的PBS和任何光學(xué)元件的折射率匹配(或緊密匹配)的折射率。折射率隨著波長(zhǎng)而改變，而且對(duì)于棱鏡組件中的每一個(gè)部件或元件是不同的。對(duì)于塑料元件，典型值是1.52，而對(duì)于玻璃元件，是1.71。光學(xué)耦合液一般最好具有范圍在1.50-1.85的折射率。1.60折射率的光學(xué)耦合液在本發(fā)明者進(jìn)行的試驗(yàn)中工作得很好。類似地，在利用間隔物的實(shí)施例中，這樣選擇光學(xué)耦合液，使得其具有最好與每一個(gè)PBS、光學(xué)元件、間隔物盡可能緊密匹配的折射率。折射率的匹配可以采用分解光學(xué)部件和元件折射率之間的差值的方法來實(shí)現(xiàn)。另一個(gè)方法是執(zhí)行算術(shù)的阻抗匹配類型(例如，取每一個(gè)光學(xué)部件/元件折射率平方和的平方根)。但是，本發(fā)明者注意到，光學(xué)部件和元件的高和低的折射率之間的任何折射率選擇提供優(yōu)于光程長(zhǎng)匹配棱鏡組件的任何其他實(shí)施例的匹配，包括本文其他地方討論的膠、固化的環(huán)氧樹脂和空氣填充的實(shí)施例。耦合液所選的折射率也可以給比較頻繁地出現(xiàn)在棱鏡組件中的匹配組件界面加權(quán)。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合液的折射率與間隔物的折射率一致。
耦合液的重要特性是毒性、可燃性、黃化傾向、化學(xué)特性和成本。毒性和可燃性是安全考慮，產(chǎn)品最好是無毒、不可燃的。另外，光學(xué)耦合液，要實(shí)用，必須耐黃化，尤其是在強(qiáng)光和熱的條件下。光學(xué)耦合液必須具有不與其他光學(xué)元件、部件和棱鏡組件的各部分反應(yīng)的化學(xué)特性。而且，要經(jīng)濟(jì)上可行，光學(xué)耦合液必須是相對(duì)不昂貴的，容易獲得的。在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)耦合液是例如礦物油。在商業(yè)上可以獲得不同類型和特性的光學(xué)耦合液(例如，CargilleCorp公司制造的許多不同類型的折射率匹配液)。
在一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)耦合液是UV固化的粘結(jié)劑，它在固化時(shí)制造一種固體棱鏡組件，所述固化的粘結(jié)劑在沒有液體的情況下將各光學(xué)元件/部件結(jié)合在一起。但是，與商業(yè)上可行的UV固化的粘結(jié)劑相比，液體填充具有較好的折射率匹配，使得液體填充的實(shí)施例是推薦的實(shí)施例。在另一個(gè)實(shí)施例中，光學(xué)耦合是通過在棱鏡組件不同部件/元件之間插入光學(xué)耦合膠來完成的。NYE公司制造適用的膠(匹配膠)。在再一個(gè)實(shí)施例中，耦合材料是空氣或利用其他氣體作為光學(xué)元件/部件之間的耦合劑。在空氣填充的實(shí)施例中，防反射涂層設(shè)置在光學(xué)元件和組件的表面上，以便消除或減少反射。
應(yīng)該指出，這里描述的裝配技術(shù)的各種方案可以應(yīng)用于本文件討論的任何棱鏡組件的配置。
上述配置和制造方法提供幾個(gè)其他優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括幾種棱鏡組件配置包括偏振旋轉(zhuǎn)部件(回旋器)(例如，通過偏振分束器薄膜217后的旋轉(zhuǎn)光束235，使它被偏振分束器薄膜213反射)。旋轉(zhuǎn)器一般由粘結(jié)在一起的聚碳酸酯塑料層構(gòu)成。在先有技術(shù)的系統(tǒng)中，粘結(jié)劑必須能夠把旋轉(zhuǎn)器的聚碳酸酯塑料粘結(jié)到棱鏡組件的玻璃上。這個(gè)問題的解決方法是從銷售商購買”分層結(jié)構(gòu)”形式的偏振旋轉(zhuǎn)器。在”分層結(jié)構(gòu)”形式中，旋轉(zhuǎn)器已經(jīng)粘結(jié)在兩塊覆蓋玻璃之間。覆蓋玻璃使棱鏡組件制造商較易把旋轉(zhuǎn)器粘結(jié)在棱鏡組件中(例如，粘結(jié)在相鄰覆蓋玻璃表面之間)。但是，與聚碳酸酯塑料旋轉(zhuǎn)器本身相比，”分層結(jié)構(gòu)”只能從有限的來源供應(yīng)。反之，在本發(fā)明中，液體耦合方法允許直接使用不昂貴的容易獲得的聚碳酸酯部件。因?yàn)樵谝后w耦合的情況下所述聚碳酸酯部件不用粘結(jié)劑粘結(jié)，所以這類問題得以消除。
利用新的制造方法獲得的棱鏡組件精確的外部尺寸不僅允許直接把微顯示器安裝在棱鏡組件上，而且允許使用精確(或固定)的安裝點(diǎn)，把完成的核心(帶有附著的微顯示器的棱鏡組件)安裝到該核心將用于其中的裝置(例如，光引擎)中。精確或固定的安裝點(diǎn)的使用減小了或消除了把核心裝入光引擎時(shí)使用物理調(diào)整機(jī)構(gòu)和程序的必要性。
傳統(tǒng)的棱鏡組件一般利用一系列膠固化步驟。隨著棱鏡組件在尺寸上變大并變得復(fù)雜，由于玻璃對(duì)光的吸收和/或組件的光學(xué)特性，粘結(jié)劑變得日益難以固化。正如本發(fā)明提供的，液體耦合消除了這個(gè)問題，并能大大減少棱鏡裝配所需的時(shí)間。
本發(fā)明包括把光學(xué)元件(例如，光學(xué)元件410和420)固定在適當(dāng)位置的裝置和方法。光學(xué)元件一般還稱為扁平部件，因?yàn)樗鼈円话愠示匦味冶馄?具有薄的寬度)。但是，利用不同形狀和寬度的光學(xué)部件也可以實(shí)施本發(fā)明。
任何時(shí)候，包括制造、銷售、貯存和/或在實(shí)際使用過程中，一件令人擔(dān)心的事是，光學(xué)部件在耦合液中潛在的運(yùn)動(dòng)。向中心填充孔700的運(yùn)動(dòng)潛在地會(huì)使運(yùn)動(dòng)過的部件(運(yùn)動(dòng)過的部件的各部分)脫離光路。本發(fā)明提出在中心填充孔700中設(shè)置間隔物裝置來把扁平部件固定在穩(wěn)定的一般的位置上。圖8是按照本發(fā)明實(shí)施例的用以固定光學(xué)部件的示例性間隔物裝置800的示意圖。在舉例說明的實(shí)施例中，間隔物裝置800是卷成結(jié)實(shí)的園柱體的聚碳酸酯板。間隔物裝置800插入中心填充孔700中。一旦就位，園柱體便”展開”，壓在部件上，使它們保持在離開中心孔的位置上。
正如上面討論的，考慮到不同部件的膨脹，可以在棱鏡組件內(nèi)保留空氣泡。涉及部件膨脹的一個(gè)問題是，部件以不同的速率膨脹。隨著光學(xué)耦合液的膨脹，棱鏡組件的各部件也膨脹。但是，液體和光學(xué)部件的膨脹是以不同的速率進(jìn)行的(差動(dòng)膨脹)。在最大多數(shù)情況下，光學(xué)耦合液以高于光學(xué)部件的速率膨脹。在沒有空氣泡的情況下，膨脹的液體把相當(dāng)大的應(yīng)力施加在光學(xué)部件上。在沒有空氣泡的情況下，這個(gè)應(yīng)力可以引起不希望有的應(yīng)力量，導(dǎo)致通過棱鏡組件的光學(xué)部件的不同光束隨著液體耦合液的膨脹而產(chǎn)生雙折射效應(yīng)。
再次參見圖5，舉例說明空氣泡550。一旦填充孔封閉，所述空氣泡便永久地被保持在棱鏡組件內(nèi)。在圖5中，棱鏡組件外側(cè)的”框架”元件(500A，500B和500C)既起保持液體的作用，又起剛性地使棱鏡組件保持就位的作用。
在圖5的示例性實(shí)施例中，由框架500包圍的棱鏡組件中的容積被棱鏡組件部件(例如，PBS)的玻璃、光學(xué)元件和光學(xué)耦合液占據(jù)。隨著棱鏡組件溫度的上升(正如它在操作過程中將會(huì)出現(xiàn)的)，所有部件的線性和體積尺寸都將增大。但是，至少部分地由于光學(xué)耦合液的體積熱膨脹系數(shù)顯著地高于玻璃和其他材料，當(dāng)溫度上升時(shí)，液體體積膨脹得比”玻璃容器”(包圍液體的光學(xué)部件和框架)快。除了不希望有的光學(xué)效應(yīng)外，由差動(dòng)膨脹引起的過量應(yīng)力，會(huì)潛在地引起粘結(jié)的部件分離?？諝馀?50是一種適應(yīng)差動(dòng)膨脹效應(yīng)的方法，并避免應(yīng)力積聚。
圖9是按照本發(fā)明實(shí)施例的裝備了膜片900的棱鏡組件的示意圖。膜片900是由諸如橡膠、塑料和其他具有足夠強(qiáng)度和柔性的材料等柔性材料制成的，以便適應(yīng)膨脹的液體從而釋放應(yīng)力。膜片900隨著液體的膨脹和收縮而彎曲。膜片900最好呈圓形并利用粘結(jié)劑固定在填充孔上。但是，也可以采用其他形狀和固定機(jī)構(gòu)(例如，裝配在卡住填充孔周圍的框架的環(huán)下面的柔性材料)。
圖10是按照本發(fā)明實(shí)施例的裝備了空氣囊1000的棱鏡組件。在一個(gè)實(shí)施例中，框架500被(例如，帽1010)蓋住，并把空氣囊插入光學(xué)部件內(nèi)部。空氣囊隨著液體體積減小和增大而膨脹和收縮。
把填充了空氣的囊1000插入填充通道(中心填充孔700)中。囊的體積可以增大和縮小，以便適應(yīng)耦合液體的體積的改變。在替代的實(shí)施例中，囊可填充任何一種適當(dāng)?shù)目蓧嚎s的材料(例如，氣體、液體、固體或它們的組合)。囊1000還可以起協(xié)助把這些位于偏振分束立方體之間的沒有粘結(jié)到框架上的部件(例如，”扁平”部件410，420)保持在適當(dāng)位置上的作用。當(dāng)配置成協(xié)助把”扁平”部件保持就位時(shí)，諸如聚碳酸酯卷800等間隔物就沒有必要了。
圖11是按照本發(fā)明實(shí)施例的密封管組件1100的實(shí)施例的示意圖。密封管1100固定在填充孔510上。密封管110的一部分包含空氣泡1105?？諝馀?105將會(huì)增大和縮小，以便適應(yīng)棱鏡組件內(nèi)液體的膨脹和收縮。采用這樣的方法，類似于上面所討論的空氣泡唯一途徑，了解棱鏡組件在光引擎應(yīng)用中的取向是重要的。因?yàn)榭諝馀?100會(huì)移動(dòng)到棱鏡組件內(nèi)的最高位置。因此必須把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成使所述管端部處于高點(diǎn)。所述管可以用彎管或其他結(jié)構(gòu)，把空氣泡引導(dǎo)到適當(dāng)?shù)奈恢?。因此，在以空氣泡作為唯一手段的情況下，使棱鏡組件高點(diǎn)(棱鏡組件中液體的高點(diǎn))不處在棱鏡組件光路中是重要的。
圖12是按照本發(fā)明實(shí)施例的開口空氣活塞1200布置的示意圖。端部開口管1205連接到填充孔510上?；顒?dòng)的活塞緊密地裝配在端部開口管內(nèi)。隨著溫度上升光學(xué)耦合液膨脹，活塞1200在端部開口管內(nèi)向外滑動(dòng)。隨著溫度下降光學(xué)耦合液收縮，表面張力(和/或活塞組件內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間的壓力變化)使活塞在端部開口管1205內(nèi)向內(nèi)滑動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，端部開口管比預(yù)計(jì)的光學(xué)耦合液的最大膨脹長(zhǎng)。在一個(gè)替代方案中，在端部開口管內(nèi)設(shè)置止動(dòng)器1210，防止活塞達(dá)到管1205的開口端。在另一個(gè)替代方案中，止動(dòng)器1210是一個(gè)連接到緊急關(guān)斷電路的電極，而活塞1200在其外表面上具有導(dǎo)電材料。當(dāng)活塞接觸止動(dòng)器1210時(shí)，棱鏡組件安裝于其中的光引擎關(guān)閉，至少直至活塞1200不再頂住止動(dòng)器1210為止。正如這里列出的所有實(shí)施例的情況，端部開口管可以與一個(gè)或多個(gè)其他實(shí)施例結(jié)合(例如，空氣囊)，來提供應(yīng)力釋放，以便補(bǔ)償光學(xué)耦合液的膨脹和收縮。
上列實(shí)施例中的每一個(gè)都具有外框(例如，框架500，在棱鏡組件的光學(xué)部件的外面)，它密封棱鏡組件并包容光學(xué)耦合液(并包括上述釋放應(yīng)力的任何特征的任何必要的附件)?？蚣苓€向棱鏡組件提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。但是，本發(fā)明者還認(rèn)識(shí)到密封光學(xué)耦合液緊湊布置的必要性。于是，緊湊布置允許棱鏡組件在更為廣泛的光學(xué)應(yīng)用中得到利用，包括基于不同的LCoS的圖像投影機(jī)。
另外，任何新設(shè)計(jì)的和/或以前存在的光引擎系統(tǒng)可以用液體耦合的棱鏡組件裝配。在新的設(shè)計(jì)中，裝配液體耦合棱鏡組件可以通過裝配在投影機(jī)內(nèi)以便適應(yīng)一個(gè)或多個(gè)液體耦合棱鏡組件尺寸。但是，在改造更新的系統(tǒng)的情況下(把液體填充棱鏡組件裝配在以前銷售的投影系統(tǒng)和/或把液體耦合棱鏡組件裝配到以前設(shè)計(jì)的新的投影系統(tǒng)中)，液體耦合棱鏡組件的物理適配可能不容易完成。就是說，液體耦合棱鏡組件的物理尺寸和形狀可能不允許它直接裝配入現(xiàn)有光引擎內(nèi)傳統(tǒng)的棱鏡組件提供的位置。實(shí)現(xiàn)為適配液體耦合棱鏡組件所需的光引擎的改變可能是困難的、昂貴的，或者是極端的情況下是不可能的。因此，通過提供密封的液體耦合棱鏡組件和提供類似于等效傳統(tǒng)棱鏡組件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和外部尺寸，棱鏡組件便可以在任何光引擎設(shè)計(jì)中代替?zhèn)鹘y(tǒng)棱鏡組件。本發(fā)明在本文檔中公開了這樣的裝置。
由于這樣的原因，本發(fā)明者還開發(fā)了內(nèi)部密封的棱鏡組件，它將液體填充的棱鏡組件密封并向其提供結(jié)構(gòu)整體性。
圖13是按照本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)部密封的棱鏡組件1300的示意圖。內(nèi)部密封的棱鏡組件1300包括座板1310和棱鏡組件的光學(xué)部件之間至少一個(gè)內(nèi)部密封裝置1320。把這個(gè)實(shí)施例與以前的配置加以比較，內(nèi)部框架的最大特征在于除座板1310(座板是傳統(tǒng)和液體耦合棱鏡組件配置共同的特征)外沒有外部框架。座板1310為固定PBS1301-1394提供一個(gè)可靠、牢固的表面。如圖13所舉例說明的，內(nèi)部密封裝置裝配在光學(xué)元件410和420之間、在光學(xué)元件410和PBS1302之間、以及在光學(xué)元件420和PBS 1303之間。內(nèi)部密封裝置從光學(xué)元件/PBS的頂部向下伸展一段短距離(例如，1mm)以便形成一種維持裝在棱鏡組件內(nèi)的光學(xué)耦合液的密封口。在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)部密封裝置還重疊光學(xué)元件410和420的頂部，使得所述密封裝置蓋住光學(xué)元件的暴露面，但最好不伸展到PBS外表面以外。在深度上，密封裝置滲入光學(xué)元件/PBS之間到規(guī)定的密封深度(例如，1mm)。
圖14是按照本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)部密封棱鏡組件1400的內(nèi)部密封的密集部分(close-up)(部分視圖)。在圖14中，兩個(gè)PBS 1401和1402具有在它們之間的內(nèi)部密封裝置1410。內(nèi)部密封裝置可以描述為各PBS元件的”畫框”。粘結(jié)劑不伸展到棱鏡組件外表面之外。內(nèi)部密封裝置最好是粘結(jié)劑，不僅密封棱鏡組件，防止光學(xué)耦合液的滲漏，而且還向整個(gè)結(jié)構(gòu)提供外加的剛度。粘結(jié)劑可以是例如1或2份環(huán)氧樹脂或UV固化粘結(jié)劑，它既硬化又密封。
作為替代方案，粘結(jié)劑密封裝置可以是柔韌的粘結(jié)劑，諸如硅酮基粘結(jié)劑。但若利用不硬化的密封劑，則棱鏡組件的彎曲可能成為問題。盡管框架的底板提供足夠的剛度，使得柔韌粘結(jié)劑在某些應(yīng)用上是可以接受的，但除座板外，頂板(在棱鏡組件與座板相反的一側(cè))還加上足夠的剛度，使柔韌粘結(jié)劑在幾乎所有應(yīng)用中都完全可以接受。
圖14還舉例說明被間隔物1420隔開的光學(xué)元件(”平面”光學(xué)元件1430)。光學(xué)元件比粘結(jié)劑密封劑的底部高度短。光學(xué)元件是代表性的，事實(shí)上可以是幾種光學(xué)元件，也與PBS隔開，而且各自由另外的間隔物隔開?！逼矫妗惫鈱W(xué)元件1410是諸如選色鏡、反射偏振器和包含在PBS之間并懸浮在光學(xué)耦合液中的特定波長(zhǎng)延遲器等元件。利用上述間隔元件將平面部件與玻璃表面隔開。粘結(jié)劑1410的穿透(規(guī)定的密封深度)被限定在光路以外的區(qū)域。座板1310向棱鏡組件提供所需的剛度。
如上所述，所公開的液體耦合棱鏡組件和配置的主要優(yōu)點(diǎn)包括能夠使用比較便宜的允差較大的玻璃部件，并且能夠用”完善的”外部尺寸制造棱鏡組件，以及這樣做可以直接把微顯示器附著在棱鏡組件上。后者本身又提供幾種優(yōu)點(diǎn)，最主要的是在寬闊的狀態(tài)范圍下仍舊保持對(duì)準(zhǔn)，得到整體性組件。
籍以獲得這些優(yōu)點(diǎn)的替代裝置是利用上述”從外到內(nèi)建造”的程序，但更是用光學(xué)耦合液填充棱鏡組件，讓組件仍舊是空的，因此為空氣所”填充”。但是，采用這種方法時(shí)，必須把現(xiàn)在暴露的所有表面都涂以防反射薄膜(AR涂層)，以便抑制反射。采用這樣的配置不需要膨脹口。在某些應(yīng)用中，也可能可以省去框架的側(cè)軌(例如，500B)和可能的頂部(500C)。
在另一個(gè)替代的方案中，棱鏡組件用固化的環(huán)氧樹脂填充。固化的環(huán)氧樹脂最好具有與所使用的PBS和光學(xué)元件的折射率緊密匹配的折射率。在再一個(gè)實(shí)施例中，膠質(zhì)物質(zhì)也可以用來填充相鄰的PBS之間的接縫。膠最好也具有大致等于棱鏡組件其他部分的折射率的折射率。一種可以利用的示例性膠是由NYE Corporation(公司)制造的。
圖15是光程長(zhǎng)匹配偏振分束器(PBS)立方體的圖解說明。圖16A舉例說明用以生產(chǎn)光程長(zhǎng)匹配PBS或分束器立方體的光程長(zhǎng)匹配裝置1600?，F(xiàn)將描述光程長(zhǎng)匹配PBS立方體的生產(chǎn)程序。
光程長(zhǎng)匹配裝置1600配置成夾持兩個(gè)棱鏡(例如，棱鏡1610和1620)，并為對(duì)準(zhǔn)或匹配選定的通過兩個(gè)棱鏡的光程長(zhǎng)而提供微調(diào)(例如，測(cè)微計(jì)調(diào)節(jié)裝置1630)。生產(chǎn)過程完成時(shí)要組成一個(gè)PBS的兩個(gè)棱鏡定位在光程長(zhǎng)匹配裝置1600的精密”擋塊”(1640，1650)上。利用圖15定義的術(shù)語，面1(在頂棱鏡上)沿著側(cè)面1642附在可調(diào)節(jié)的擋塊1640上，而面2(在棱鏡1620的側(cè)面上)沿著側(cè)面1652附在固定擋塊1620上。
達(dá)到使棱鏡牢固但臨時(shí)附著在擋塊上的是利用真空固定架。例如，真空卡盤(未示出)設(shè)置在每個(gè)擋塊的至少一個(gè)位置上，連接到卡盤上的真空管線提供吸力，后者把棱鏡固定就位。但是，諸如夾具等其他裝置亦可使用。于是棱鏡被設(shè)置在與光程長(zhǎng)匹配裝置的擋塊對(duì)應(yīng)的位置上。
涂敷粘結(jié)劑(例如，可UV固化的粘結(jié)劑)來填充頂部棱鏡和底部棱鏡之間的夾縫。在每一個(gè)擋塊的面上精密地定位對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)是一條細(xì)線(約為10微米)。擋塊1640包括對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)1644，而擋塊1650包括對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)1654。高分辨率視頻攝像機(jī)通過棱鏡1610的基準(zhǔn)面1612”窺視”尚未裝配的PBS。通過視頻攝像機(jī)觀察兩條對(duì)準(zhǔn)線。當(dāng)兩條對(duì)準(zhǔn)線重合時(shí)，光程長(zhǎng)匹配便完成?？梢酝ㄟ^在頂部棱鏡1610和底部棱鏡1620之間沿著對(duì)角面1660”滑動(dòng)”頂部棱鏡使這些線重合。
通過視覺觀察和調(diào)整棱鏡組件完成調(diào)整量。通過試驗(yàn)，裝配器能夠估計(jì)調(diào)整量，并把所述量調(diào)節(jié)到測(cè)微計(jì)中，然后或許作一個(gè)或多個(gè)小調(diào)整，把這兩個(gè)棱鏡定位在光程長(zhǎng)匹配的位置上。但是，不必精確知道調(diào)節(jié)測(cè)微計(jì)的圈數(shù)，簡(jiǎn)單地通過觀測(cè)和調(diào)整即可達(dá)到光程長(zhǎng)匹配位置。因此，測(cè)微計(jì)1630可以用細(xì)調(diào)螺釘或能夠配置成沿著對(duì)角面移動(dòng)兩個(gè)棱鏡的相對(duì)位置的任何裝置代替。
另外，應(yīng)該指出，光程長(zhǎng)調(diào)整是通過沿著它們的對(duì)角面滑動(dòng)棱鏡進(jìn)行微調(diào)，由于棱鏡尺寸一般都不是精確一致的，故棱鏡的角將不會(huì)完全對(duì)準(zhǔn)(注意，對(duì)角面每一端的突出部分(overhand))。在完成光程長(zhǎng)匹配的分束器(例如，PBS)中，所述突出的量與棱鏡尺寸上的不均勻性或不等量成正比。采用尺寸相等的一致的棱鏡，棱鏡會(huì)均勻地配合在一起，但是，如上所述，在棱鏡結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)這樣的精度成本很高。于是，在本發(fā)明中允許不必用尺寸精確的棱鏡即可達(dá)到光程長(zhǎng)匹配的結(jié)構(gòu)。
在圖16A的實(shí)施例中，利用測(cè)微計(jì)1630來調(diào)整頂部棱鏡的位置，使對(duì)準(zhǔn)線一致。在一個(gè)實(shí)施例中，操作者觀察視頻攝像機(jī)在顯示屏上的輸出，手工轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)微計(jì)調(diào)整裝置直至對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)一致。在另一個(gè)實(shí)施例中，視頻攝像機(jī)饋送到具有視覺系統(tǒng)軟件的計(jì)算裝置，它識(shí)別出何時(shí)目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)通知操作者要對(duì)測(cè)微計(jì)進(jìn)行多大的調(diào)整，或者隨著視覺系統(tǒng)發(fā)出命令，用步進(jìn)電機(jī)(或其他控制馬達(dá))進(jìn)行調(diào)整。在另一個(gè)實(shí)施例中，視頻攝像機(jī)用目鏡代替，操作者直接通過目鏡觀察對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，然后手工調(diào)整測(cè)微計(jì)1630。
最后，一旦對(duì)準(zhǔn)滿意，用UV燈輻照PBS，固化粘結(jié)劑，并把各部件鎖定就位。利用圖16A所示裝置生產(chǎn)光程長(zhǎng)匹配的分束立方體的整個(gè)過程舉例說明于圖16B。為了生產(chǎn)偏振分束器(PBS)，加上向棱鏡中的一個(gè)的對(duì)角面或在棱鏡每一個(gè)對(duì)角面之間涂敷偏振層(薄膜)的附加步驟?？梢酝ㄟ^加上或減去不同的薄膜(例如，帶有附加彩色層的彩色分束器)來構(gòu)成另一種類型的分束器。
現(xiàn)將描述生產(chǎn)光程長(zhǎng)匹配PBS立方體的第二種方法。圖17是按照本發(fā)明實(shí)施例的用以生產(chǎn)光程長(zhǎng)匹配PBS立方體的裝置的圖解說明。圖17所示裝置的幾個(gè)特征與圖16A的裝置相同。合成PBS的兩個(gè)棱鏡被夾持在精密擋塊1640和1650上。面1(在頂部棱鏡1610上)附著在可調(diào)整擋塊1640上，而面2(在底部棱鏡1620上)附著在固定擋塊1650上。再次使用真空固定架來達(dá)到把棱鏡牢固但臨時(shí)地附著在擋塊上。如前所述，可以涂敷粘結(jié)劑(可以是UV粘結(jié)劑)來填充頂部棱鏡和底部棱鏡沿著對(duì)角面1660之間的夾縫。
對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)位于每一個(gè)擋塊的面上。在所述實(shí)施例中，對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)不必精確。高分辨率視頻攝像機(jī)通過(頂部棱鏡1610的)基準(zhǔn)面1612“窺視”尚未裝配好的PBS。在所述實(shí)施例中，視頻攝像機(jī)的場(chǎng)深(DOF)(由所述透鏡決定)選擇得非常小。用測(cè)微計(jì)1630調(diào)整頂部棱鏡的位置，直至視頻攝像機(jī)同時(shí)聚焦兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。當(dāng)兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)都處于焦點(diǎn)上時(shí)，從兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)到基準(zhǔn)面(和視頻攝像機(jī)焦平面)的距離相等。限制視頻攝像機(jī)的焦點(diǎn)深度，使得只有當(dāng)在其中使用PBS的產(chǎn)品所需的允差內(nèi)把棱鏡設(shè)置在光程長(zhǎng)匹配的位置時(shí)，兩個(gè)對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)才會(huì)都同時(shí)落在焦點(diǎn)上。如前所述，當(dāng)對(duì)準(zhǔn)滿意時(shí)，最后步驟是用UV燈輻照PBS，并固化粘結(jié)劑。
本發(fā)明包括可以利用上述的一個(gè)或多個(gè)部件、特征或技術(shù)構(gòu)造的核心的若干種配置?；谀承┎考目色@得性和成本(例如，所需選色鏡、濾光鏡等的成本/可獲得性)和基于諸如裝入利用所述核心的最終產(chǎn)品的外殼的尺寸和形狀等物理設(shè)計(jì)參數(shù)，特定的配置可能優(yōu)于其他配置。電視和圖像投影機(jī)的若干種示例性外殼設(shè)計(jì)在以下的文章中作了描述Berman等人的臨時(shí)申請(qǐng)，系列號(hào)60/XXX.XXX，題為”顯示設(shè)備的設(shè)計(jì)”，律師行檔案號(hào)，No.26508.01700，2002年12月13日提交，其內(nèi)容整個(gè)包括在此作參考。其他示例性設(shè)計(jì)包很容易在與電視相關(guān)的文獻(xiàn)或可從制造商獲得的促銷材料中得到。
圖18是可以應(yīng)用于若干種不同核心配置的光學(xué)部件布局的方框圖。表1提供由本發(fā)明所提供的幾種核心配置的清單。
表1中使用的術(shù)語在圖18中定義?；竞诵呐渲昧杏趫D20，其中共享幾個(gè)圖2所公開的相似點(diǎn)。
應(yīng)該指出，為了簡(jiǎn)化所述圖解說明，在核心配置圖中沒有列出(未示出)某些特征，其中包括●玻璃間隔物或調(diào)整PBS或其他光學(xué)部件之間間隙的裝置使光程長(zhǎng)相等。
●Dump光路。
●在某些棱鏡面上的防反射涂層。
●核心輸入處的彩色選擇材料，允許輸入偏振光。
●核心輸出處的彩色選擇材料，使所有線性輸出偏振旋轉(zhuǎn)進(jìn)入一個(gè)平面。
●補(bǔ)償波片，覆蓋玻璃或微顯示器上的黑屏蔽。
●與核心組件相關(guān)的特征，諸如粘結(jié)劑層或光學(xué)耦合液。
●液體耦合核心光學(xué)部件以外的結(jié)構(gòu)特征(框架)。
●PBS和”扁平”部件之間的間隔元件，保證它們不接觸，從而允許包含光學(xué)耦合液。
可以提供上列中的任何一項(xiàng)或在圖中沒有示出的其他特征，以便改變這里公開的任何一種核心配置。
圖67舉例說明棱鏡和核心配置6700，其中給每一個(gè)光學(xué)元件取名，指示棱鏡內(nèi)每一點(diǎn)上的路程和光的偏振(正如在上面的示意圖中，S和P指示偏振，W(白)，G(綠)，紅(R)和藍(lán)(B)指示顏色)。還示出與核心配置配合使用的光管理系統(tǒng)的其他部件(光源、聚光鏡、和投影透鏡)。圖68舉例說明其他棱鏡和核心配置6800。
應(yīng)該再次指出，舉例說明只指出配置的光學(xué)。實(shí)際的棱鏡可能要求附加組件。例如，”清除”偏振器可以插入輸入PBS 6710的左邊和/或下面，以便改善對(duì)比度。這最好是反射偏振器。另外，”襯墊玻璃”可以插入任何PBS之間使從微顯示器的反射表面到輸出PBS的輸出面的光程長(zhǎng)相等。采用上述任何一種核心配置時(shí)，可以采用液體耦合和/或精密對(duì)準(zhǔn)角(例如，見圖3和5)，而PBS可以是光程長(zhǎng)匹配PBS裝置(例如，類似圖15舉例說明的，并按照?qǐng)D16A，16B和17中任何一個(gè)構(gòu)造)。
利用液體接縫的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，耦合可以更加有效(例如，較少反射)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，通過消除襯墊玻璃和調(diào)整液體接縫的厚度來減少組件數(shù)的可能性?；蛘?，光路中部件之間的接縫可以是傳統(tǒng)的，亦即剛性粘結(jié)劑。
無論對(duì)于棱鏡還是對(duì)于核心配置，可用的附加配置替代方案是，用取向45度的反射偏振器代替一個(gè)或多個(gè)PBS。(此時(shí)，這樣的反射偏振器由Moxtek，Inc生產(chǎn))。
在圖67和圖68中來自棱鏡的光輸出都是線性偏振的，但綠光偏振方向與紅和藍(lán)光的正交。在諸如屏幕等包括線性偏振器的圖像投影機(jī)等某些圖像投影機(jī)中，最好所有由棱鏡的輸出光都是在一個(gè)方向上線性偏振的。這可以通過使品紅/綠彩色選擇與輸出光束光串聯(lián)來完成。
圖69舉例說明按照本發(fā)明實(shí)施例的棱鏡組件和核心配置6900。給核心配置的組件取名，并指示棱鏡組件每一點(diǎn)上的光的路徑和偏振。應(yīng)該指出，可以調(diào)整由部分鍍銀的反射鏡6910輸入的未偏振光(輸入6905)的分配來匹配光源的輸出、棱鏡(和/或整個(gè)光管理系統(tǒng)中其他部件)的特性和觀看者的眼睛響應(yīng)。只是為了示例的目的，所述值選為1/3和2/3。還應(yīng)指出，為了簡(jiǎn)化圖示，圖中所有其他點(diǎn)上均未示出光束的強(qiáng)度。
應(yīng)該指出，圖69只指示配置的光學(xué)。實(shí)際棱鏡組件可能要求附加的組件。更具體地說，例如，1/4波片可以在一個(gè)或兩個(gè)PBS之后插入以便偏斜射線補(bǔ)償。另外，”襯墊玻璃”可以根據(jù)需要插入，使從微顯示器反射面到棱鏡組件的輸出的光程長(zhǎng)相等。再次，或者可以利用光路中部件之間的液體耦合(”液體接縫”)，或者利用傳統(tǒng)的剛性粘結(jié)劑。利用液體接縫的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過消除襯墊玻璃和液體接縫的厚度的調(diào)整，可以減少組件數(shù)目。
如同上述大多數(shù)實(shí)施例的情況一樣，可用于棱鏡組件配置的替代的附加配置方案是用按照某個(gè)角度(例如，45度)取向的反射偏振器代替一個(gè)或兩個(gè)(所有)PBS(此時(shí)，這樣的反射偏振器由Moxtek，Inc.生產(chǎn))。對(duì)于微顯示器的安裝，可以利用直接安裝，諸如用粘結(jié)劑把微顯示器粘貼在棱鏡組件的PBS一個(gè)或多個(gè)面上，或利用其他粘貼技術(shù)(例如，見Berman等人的美國專利申請(qǐng)，序列號(hào)10/251,104，題為”在硅酮(LCoS)和其他敏感裝置上安裝液晶的方法和設(shè)備”，律師行檔案號(hào)No.26508.00901，2002年9月20日提交)。
在本發(fā)明正在描述的推薦的實(shí)施例中，為清楚起見，采用了具體的術(shù)語。但是，本發(fā)明不準(zhǔn)備限于這樣選定的具體術(shù)語，應(yīng)該明白，每一個(gè)具體的元件都包括了所有以類似方式操作的技術(shù)等效物。例如，當(dāng)描述由成卷的聚碳酸酯構(gòu)造的間隔物裝置時(shí)，任何其他等效的裝置，諸如幾何形狀(正方形、三角形、五角形、六角形等)其他形狀的聚碳酸酯卷或任何其他材料或具有等效功能或能力的任何其他裝置，無論是否在這里列出，均可以用以替代。偏振器、波片、分束器、濾光鏡、或其他光學(xué)部件的描述可以用具有類似功能的部件代替。部件的位移和/或角度關(guān)系已可以改變或重新安排，而且仍舊具有與本發(fā)明一致的光學(xué)特性。此外，本發(fā)明者認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)在未知的新開發(fā)的技術(shù)也可以代替所描述的部件，而且仍舊沒有脫離本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明主要結(jié)合LMS進(jìn)行描述，所述LMS利用帶有微顯示器的核心，它通過各個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)偏振進(jìn)行操作。但應(yīng)明白，根據(jù)這里提供的描述，本發(fā)明可以用帶有其他類型的微顯示器的裝置實(shí)施(例如，散射、吸收、基于微顯示器的衍射)或不用微顯示器構(gòu)造的光學(xué)裝置。
顯然，鑒于上述技術(shù)，本發(fā)明的許多修改和變化都是可能的。因此，應(yīng)該明白，在后附的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以用這里具體描述的以外的其他方法實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種核心，它包括設(shè)置在四個(gè)象限的棱鏡組件，所述棱鏡組件包括第一象限上的輸入面，第二象限上的第一和第二面，第三象限上的輸出面，以及第四象限上的第三和第四面，其中所述四個(gè)面中的一個(gè)附著有紅光微顯示器；所述四個(gè)面中的一個(gè)附著有綠光微顯示器；所述四個(gè)面中的一個(gè)附著有藍(lán)光微顯示器；以及所述棱鏡組件包括有助于把通過所述輸入面進(jìn)入所述棱鏡組件的光分成分量紅光、綠光和藍(lán)光光束的光學(xué)部件，這些光束各自射向所述紅光、綠光和藍(lán)光微顯示器中相應(yīng)的一個(gè)，在這里光束被反射，然后射向所述輸出面。
2.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述第二象限與所述第四象限處于對(duì)角線位置，所述輸入面與所述第四面相鄰，所述輸出面與所述第三面相鄰。
3.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述第二象限與所述第四象限處于對(duì)角線位置，所述輸入面與所述第一面相鄰，而所述輸出面與所述第三面相鄰。
4.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第二面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上。
5.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；所述紅光微顯示器附著在所述第二面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上。
6.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第二面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上。
7.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；所述綠光微顯示器附著在所述第二面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上。
8.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上。
9.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上。
10.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
11.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；所述紅光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
12.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第二面上。
13.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；所述紅光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第二面上。
14.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第一面上。
15.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第一面上。
16.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第二面上。
17.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；所述綠光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第二面上。
18.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
19.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；所述綠光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
20.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第一面上。
21.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第一面上。
22.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
23.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
24.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第二面上。
25.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第二面上。
26.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第二面上。
27.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第二面上。
28.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第二面上。
29.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第二面上。
30.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第二面上。
31.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第二面上。
32.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上。
33.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上。
34.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
35.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；所述紅光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
36.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第二面上。
37.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；所述紅光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第二面上。
38.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第一面上。
39.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第一面上。
40.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第二面上。
41.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；所述綠光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第二面上。
42.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
43.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；所述綠光微顯示器附著在所述第一面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
44.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第一面上。
45.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第一面上。
46.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
47.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第二面上。
48.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第二面上。
49.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述紅光微顯示器附著在所述第二面上。
50.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第二面上。
51.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第四面上；以及所述綠光微顯示器附著在所述第二面上。
52.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于每個(gè)象限包括設(shè)置在所述棱鏡組件中光程長(zhǎng)匹配位置上的光程長(zhǎng)匹配的分束器。
53.如權(quán)利要求52所述的核心，其特征在于所述微顯示器通過直接安裝技術(shù)附著在它們相應(yīng)的象限面上。
54.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于每個(gè)象限包括設(shè)置在光程長(zhǎng)匹配位置上的至少一個(gè)光學(xué)部件。
55.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于每個(gè)象限包括光程長(zhǎng)匹配的分束器。
56.如權(quán)利要求55所述的核心，其特征在于所述分束器設(shè)置在光程長(zhǎng)匹配的位置上。
57.如權(quán)利要求55所述的核心，其特征在于每個(gè)分束器包括角重疊在一起的兩個(gè)配對(duì)的棱鏡，其中重疊角中重疊的量與通過每個(gè)棱鏡的光程長(zhǎng)之差成正比。
58.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于至少一個(gè)象限包括部分鍍銀的反射鏡。
59.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于在所述各面中至少一個(gè)面和附著其上的微顯示器之間設(shè)置選色鏡和彩色選擇類型濾光鏡中的至少一種。
60.如權(quán)利要求1的核心，其特征在于還包括附著在所述輸入面上的反射線性偏振器。
61.如權(quán)利要求60所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第三面上；所述紅光微顯示器附著在所述第二面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上。
62.如權(quán)利要求60所述的核心，其特征在于至少一個(gè)微顯示器附著在不同于權(quán)利要求59所規(guī)定的面上。
63.如權(quán)利要求2所述的核心，其特征在于至少一個(gè)微顯示器附著在不同于權(quán)利要求4所規(guī)定的面上。
64.如權(quán)利要求3所述的核心，其特征在于至少一個(gè)微顯示器附著在不同于權(quán)利要求4所規(guī)定的面上。
65.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于至少一個(gè)微顯示器附著在不同于權(quán)利要求4所規(guī)定的面上。
66.如權(quán)利要求1所述的核心，其特征在于所述第一象限包括附著在所述第一象限的與所述輸入面相鄰的面上的前表面反射鏡。
67.如權(quán)利要求66所述的核心，其特征在于所述綠光微顯示器附著在所述第四面上；所述紅光微顯示器附著在所述第三面上；以及所述藍(lán)光微顯示器附著在所述第一面上。
68.如權(quán)利要求67所述的核心，其特征在于還包括設(shè)置在所述棱鏡組件和所述前表面反射鏡之間的波片。
69.如權(quán)利要求66所述的核心，其特征在于至少一個(gè)微顯示器附著在不同于權(quán)利要求65所規(guī)定的面上。
全文摘要
根據(jù)外殼的設(shè)計(jì)特性和其他要求，以不同的配置設(shè)計(jì)了核心。設(shè)置具有不同類型的濾光鏡、波片、分束器和其他光學(xué)部件的棱鏡組件(如圖19所示，無標(biāo)號(hào))，來選擇性地把光束引向紅、綠和藍(lán)微顯示器中的每一個(gè)，所述微顯示器處理光，然后把處理后的光組合成輸出圖像。棱鏡組件包括輸入面、輸出面和其他面，在其他面上以若干不同的配置附著有微顯示器。對(duì)光學(xué)部件的要求和準(zhǔn)確的布置，根據(jù)微顯示器所附著的面而改變?？梢园牙忡R組件的各部件設(shè)置在光程長(zhǎng)匹配的位置上。
文檔編號(hào)G02B27/28GK1643434SQ03805941
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2003年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月14日
發(fā)明者A·伯曼, M·德特羅 申請(qǐng)人:光控制系統(tǒng)公司