DE60122746T2

DE60122746T2 - System zur polarisationsrückgewinnung für projektionsanzeigen

Info

Publication number: DE60122746T2
Application number: DE60122746T
Authority: DE
Inventors: K. Kenneth Arcadia LI
Original assignee: Wavien Inc
Current assignee: Wavien Inc
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: CN1636159A; EP1311894A2; US20020135874A1; EP1311894B1; JP2004507774A; US20040240059A1; CA2420334A1; KR20030029849A; US20050157388A1; US7002745B2; US20060056025A1; WO2002017000A2; US20030147137A1; US7339735B2; US7130122B2; US20040257655A1; US20040240058A1; US20040257654A1; KR100877011B1; US6587269B2

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes System und eine verbesserte Methode zur deutlichen Erhöhung des Lichtausgangs eines polarisierten optischen Projektionssystems durch die Rückgewinnung optischer Energie einer ungenutzten Polarisation.
Stand der Technik
Eine Flüssigkristallanzeige (im Folgenden „LCD" genannt) ist ein bekanntes Gerät zur Steuerung der Übertragung von polarisierter Lichtenergie. Abhängig von dem an der LCD angelegten Strom verändert sich die Transparenz der LCD. Aufgrund dieser Fähigkeit besteht die Bildquelle von Projektionssystemen in der Regel aus, zahlreichen, in einer bestimmten Anordnung zusammengesetzten LCD. Das Projektionssystem leitet hohe polarisierte Lichtenergie in diese LCD-Matrix (auch als Bildgeber bezeichnet), die einen bestimmten Teil der eingeleiteten Lichtenergie überträgt, um auf diese Weise das gewünschte Bild zu projizieren. Da die einzelnen LCD relativ klein sind, werden mehrere LCD zu einer Matrix zusammengeschlossen und formen so einen Bildgeber, der ein hoch auflösendes Bild darstellen kann.
Wie oben bereits erwähnt, muss ein Projektionssystem das in die LCD geleitete Licht zuerst einmal polarisieren. Die Lichtenergie einer Lichtquelle, zum Beispiel einer Glühbirne, kann jedoch entweder eine p-Polarisation oder eine s-Polarisation besitzen. Da der Lichteingang in den LCD-Bildgeber nur eine Richtung aufweisen kann (d. h. entweder p-Polarisation oder s-Polarisation), nutzt der LCD-Projektor in der Regel nur die Hälfte der von der Lichtquelle abgegebenen Lichtenergie. Daher ist es in einem Projektionssystem vorteilhaft, die Helligkeit und die Intensität des Lichtausgangs zu erhöhen. Zu diesem Zweck wurden verschieden Methoden entwickelt, mit denen die Lichtenergie ungenutzter Polarisation eingefangen wird, um die Polarisation dieser Lichtenergie umzuwandeln und die auf diese Weise konvertierte Lichtenergie an den LCD-Bildgeber weiter zu leiten. Diese bekannten Methoden der Polarisationsrückgewinnung umfassen zum Beispiel einen erweiterten Lichtstrahl, in dem der ungenutzte Anteil des Lichts (unerwünschte Polarisation) durch ein 1/2-Lambda-Plättchen geschickt wird, um so die Polarisation zu ändern und dann mit dem ursprünglichen polarisierten Strahl wieder zu vereinen. Leider erfordert die Implementierung dieser bekannten Methoden aufwendige und große Systeme, die in der Regel zweidimensionale Linsen-Matrices und eine Matrix von Polarisationsfiltern (PBS) enthalten. Da bei den bekannten Methoden zudem viel Lichtenergie verloren geht, wird das Ziel des Projektors, einen hohen Lichtausgang zu erzeugen, nicht im gewünschten Maße erreicht. Aus diesem Grund besteht ein Bedarf an einfachen, kostengünstigen und kompakten Systemen zur Polarisationsrückgewinnung mit einem hohen Wirkungsgrad.
Patent US 5 884 991 beschreibt ein System zur Polarisationsrückgewinnung entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 der nachfolgenden Patentansprüche.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 1 und ein Projektionssystem nach Anspruch 19 zu schaffen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird mit Verweis auf die weiter unten aufgeführten Zeichnungen detailliert beschrieben. Die Nummerierung der Zeichnungen bezieht sich auf die folgenden Bestandteile:
1-4 und 6-10 sind schematische Darstellungen der verschiedenen Ausführungen des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine schematische Darstellung eines kompakten Projektionsgeräts, das eine Ausführung des Systems zur Polarisationsrückgewinnung der vorliegenden Erfindung nutzt.
Detaillierte Beschreibung der vorteilhaften Ausführung
Wie in den 1-4 und 6-10 dargestellt, besteht die vorliegende Erfindung aus einem kompakten Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 mit einem Eingangswellenleiter 20, einem Polarisationsfilter (im Folgenden „PBS") 30, einem Lambda-Plättchen 40, das je nach Konfiguration als 1/2-Lambda-Plättchen oder als 1/4-Lambda-Plättchen ausgeführt sein kann, sowie einem Ausgangswellenleiter 50. Das Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 umfasst in der Regel Spiegel 60, die zur Ausrichtung der Lichtstrahls zwischen dem Eingangs- und Ausgangswellenleiter, 20 und 50, dienen. Die nachfolgende Beschreibung fasst zuerst die verschiedenen möglichen Konfigurationen des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10 zusammen und beschreibt dann die verschiedenen Komponenten im Detail.
Die 1, 3 und 6 stellen eine Konfiguration des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10 dar, bei der die Lichtenergie am Ausgang im Wesentlichen parallel zu der Lichtenergie am Eingang ist. Bei dieser Ausführung leitet der Eingangswellenleiter 20 unpolarisiertes Licht in den PBS 30. Der dargestellte PBS 30 überträgt p-polarisiertes Licht und der p-polarisierte Anteil der Lichtenergie am Eingang folgt so weiterhin der ursprünglichen Richtung am Eingang, während das s-polarisierte Licht in einem rechten Winkel zur ursprünglichen Richtung am Eingang reflektiert wird. Das 1/2-Lambda-Plättchen 40 ist so angeordnet, dass es das reflektierte s-polarisierte Licht empfängt und in p-polarisiertes Licht umwandelt. Danach lenkt der Spiegel 60 die von dem 1/2-Lambda-Plättchen 40 konvertierte Energie wieder in die ursprüngliche Richtung am Eingang. Beide, die von dem PBS 30 übertragene Lichtenergie und die von dem 1/2-Lambda-Plättchen 40 konvertierte Lichtenergie werden in dem Ausgangswellenleiter wieder zusammengeführt und gemischt. Daraus resultiert eine polarisierte Lichtenergie am Ausgang mit einheitlichem Intensitätsprofil. Des Weiteren ist zu beachten, dass durch die Verwendung eines PBS 30, der ausschließlich s-polarisiertes Licht überträgt, auch ein Lichtausgang mit entgegengesetzter Polarisation erzeugt werden kann.
Die 2, 4 und 7-8 stellen eine weitere Ausführung des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10 mit einer anderen Konfiguration dar, bei der die Lichtenergie am Ausgang rechtwinklig zu der Lichtenergie am Eingang ist. Wie in der Ausführung in 1 leitet der Eingangswellenleiter 20 unpolarisiertes Licht in den PBS 30. Der PBS 30 übernimmt die gleiche Funktion und überträgt p-polarisiertes Licht, sodass der p-polarisierte Anteil der Lichtenergie am Eingang weiterhin der ursprünglichen Richtung am Eingang folgt, während das s-polarisierte Licht in einem rechten Winkel zur ursprünglichen Richtung am Eingang reflektiert wird. In der Konfiguration in 2 lenkt jedoch ein Spiegel 60 den übertragenen p- polarisierten Anteil der Lichtenergie am Eingang in einem Winkel von 90° zum Ausgangswellenleiter 50. Das von dem PBS 30 reflektierte s-polarisierte Licht wird durch ein 1/4-Lambda-Plättchen 40 geleitet und ein zweiter Spiegel 60 führt die reflektierte Lichtenergie wieder durch das 1/4-Lambda-Plättchen 40 zurück. Diese zweite Übertragungsrichtung folgt der Richtung des Ausgangswellenleiters 50. Da das reflektierte s-polarisierte Licht das 1/4-Lambda-Plättchen 40 zwei Mal durchströmt, wird das s-polarisierte Licht um eine halbe Wellenlänge verschoben und mit Hilfe des Spiegels wie dargestellt zwei Mal p-polarisiert. Auch hier wird die p-polarisierte Lichtenergie im Ausgangswellenleiter gemischt und es entsteht ein Lichtausgang mit einheitlicher Intensität. Die Ausführung in 2 verlangt zwei optische Einheiten: Die erste Einheit wird durch die Kombination von Eingangswellenleiter 20, PBS 30, 1/4-Lambda-Plättchens 40 und einem Spiegel 60 gebildet. Die zweite Einheit wird durch die Kombination des Ausgangswellenleiters 50 mit einem zweiten Spiegel 60 gebildet. Das System weist daher einen einfachen und relativ kostengünstigen Aufbau auf. Die Ausrichtung der Lichtenergie am Ausgang im rechten Winkel zur Richtung der Lichtenergie am Eingang ermöglicht zudem ein kompakteres Projektionssystem, das weiter unten ausführlicher beschrieben wird.
Im Gegensatz zu den oben beschriebenen Konfigurationen, in denen das Lambda-Plättchen 40 die von dem PBS 30 reflektierte Lichtenergie umwandelt, ist in anderen Konfigurationen des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10 das Lambda-Plättchen so positioniert, dass es die vom PBS 30 übertragene Lichtenergie umwandelt. Die 9 und 10 zeigen Konfigurationen, in denen das 1/2-Lambda-Plättchen 40 so angeordnet ist, dass es die von dem PBS 30 übertragen Lichtenergie empfängt. In der Konfiguration in 9 befindet sich das 1/2-Lambda-Plättchen 50 optisch zwischen einem Spiegel 60 und dem Ausgangswellenleiter 50. Die von dem 1/2-Lambda-Plättchen 40 empfangene Lichtenergie wurde zuvor von einem Spiegel 60 umgelenkt. Auf ähnliche Weise ist in 10 das 1/2-Lambda-Plättchen 40 zwischen dem PBS 30 und einem Spiegel 60 angeordnet. Auf diese Weise wird die von dem PBS 30 übertragene Lichtenergie zuerst repolarisiert, bevor sie zum Ausgangswellenleiter 50 weitergeleitet wird. Die Konfigurationen in den 9-10 sind vorteilhaft, da die Lichtenergie am Eingang nur einmal durch die Polarisationsschichten des PBS 30 geleitet wird und somit im System 10 der Verlust optischer Energie reduziert wird. Im Gegensatz dazu wird bei den oben beschriebenen Konfigurationen in 2, 4 und 7-8 ein Teil der Lichtenergie am Eingang zwei Mal durch den PBS 30 geleitet.
Bestandteile des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung
Die unterschiedlichen Konfigurationen des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10 verwenden die gleichen Bestandteile, die im Folgenden ausführlicher beschrieben werden.
Der Eingangswellenleiter 20 ist normalerweise ein Integrator, der das Licht aus einer Lichtquelle, zum Beispiel einer Bogenlampe, sammelt und durch mehrere Reflexionen mischt, um so in dem Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 ein einheitlicheres Intensitätsprofil zu erzeugen. Bei dem Ausgangswellenleiter 50 handelt es sich normalerweise ebenfalls um einen Integrator, der das Licht aus dem Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 sammelt und durch mehrere Reflexionen mischt, um so für die Beleuchtung des Bildgebers ein einheitlicheres Intensitätsprofil zu erzeugen. Bei dem Eingangswellenleiter 20 und dem Ausgangswellenleiter 50 kann es sich beispielsweise um einfache Lichtwellenleiter, verschmolzene Lichtwellenleiterbündel, Faserbündel, Lichtleiter (light pipes) mit vollem, hohlem oder rechtwinkligem Querschnitt oder Homogenisierer handeln, die mit oder ohne Konus ausgestattet sein können. In optischen Projektionssystemen weisen der Eingangswellenleiter 20 und der Ausgangswellenleiter 50 in der Regel einen rechteckigen Querschnitt auf, um dem Profil des Bildgebers und des projizierten Bildes zu entsprechen. Der Eingangswellenleiter 20 und der Ausgangswellenleiter 50 können aus Glas, Quarz oder Kunststoff bestehen, angepasst an die Anforderungen des Versorgungssystems.
Entsprechend den Anforderungen des Projektionssystems können der Eingangswellenleiter 20 und/oder der Ausgangswellenleiter 50 einen zunehmenden oder abnehmende Konus besitzen. Die 3-4 und 6-10 zeigen zum Beispiel Ausführungen des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10, in denen der Eingangswellenleiter 20 aus einem Konus besteht, dessen Querschnitt am Eingang der Lichtquelle angepasst ist und dessen Querschnitt am Ausgang den Abmessungen des LCD-Bildgebers entspricht. Die endgültigen Abmessungen des Eingangswellenleiters 20 können variieren, um den Streulichtverlust im optischen Projektionssystem zu minimieren. 8 stellt eine Ausführung des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10 dar, in dem auch der Ausgangswellenleiter 50 einen Konus aufweist. Die Konusform des Ausgangswellenleiters 50 ist vorteilhaft, da abhängig von den Leistungsparametern des PBS 30, des Lambda-Plättchens 40 sowie den Ausgangsanforderungen für das Projektionssystem, die Polarisationsrückgewinnung nicht immer mit der gleichen numerischen Apertur wie der Ausgangsapertur erfolgen kann. Die Leistung des PBS 30 und des Lambda-Plättchens 40 fallen bei kleinerer numerischer Apertur besser aus. Daher erzielt man eine bessere Leistung, indem man die Lichtenergie am Eingang in einen größeren Bereich mit einer kleinen numerischen Apertur überführt und dann die Lichtenergie am Ausgang des Ausgangswellenleiters 50 wieder in größere numerische Aperturen konvertiert. Die Konusform des Eingangswellenleiters 20 und des Ausgangswellenleiters 50 können so ausgewählt werden, dass sie den Anforderungen des gesamten Projektionssystems entsprechen. Ebenso können der Eingangs- und Ausgangswellenleiter in beide Richtungen konusförmig ausgeführt sein.
Ein weiterer Bestandteil des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10 ist der PBS 30. Der PBS 30 ist eine häufig verwendete optische Komponente, die Lichtenergie einer Polarisation überträgt und gleichzeitig Lichtenergie einer anderen Polarisation reflektiert. Der PBS 30 besteht in der Regel aus einem rechteckigen Prisma aus optisch transparentem Material, wie Kunststoff oder Glas, dessen diagonale Oberfläche mit einer Polarisationsschicht überzogen ist. Alternativ kann der PBS aus einem Material bestehen, das Lichtenergie abhängig von der Polarisation der Lichtenergie überträgt. Es sollte aber auch beachtet werden, dass zahlreiche alternative Formen und Typen von PBS existieren, die alle in dem Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 dieser Erfindung verwendet werden können. Da es sich bei dem PBS 30 um eine bekannte und auf dem Markt erhältliche Komponente handelt, wird dieses hier nicht ausführlicher beschrieben.
Ein weiterer Bestandteil des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10 ist das Lambda-Plättchen 40. Das Lambda-Plättchen 40 ist eine optisch transparente Komponente, die die Polarisation der durch dieses Lambda-Plättchen 40 geleiteten Lichtenergie verändert. Das Lambda-Plättchen 40 ändert in der Regel die Ausbreitung des Lichts entlang einer Achse und somit auch die Polarisation. Bei dem Lambda-Plättchen 40 kann es sich entweder um ein 1/2- oder ein 1/4-Lambda-Plättchen handeln, je nach der spezifischen Konfiguration des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10. Da es sich bei dem Lambda-Plättchen 40 um eine bekannte und auf dem Markt erhältliche Komponente handelt, wird dieses hier nicht ausführlicher beschrieben.
Das Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 kann darüber hinaus einen oder mehrer Spiegel 60 umfassen, die zur Lenkung der Lichtenergie durch das Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 dienen. Während Spiegel im Allgemeinen als metallbeschichtete Glasflächen oder poliertes Metall bekannt sind, sind die Spiegel 60 für den Zweck dieser Erfindung nicht auf diese Definition beschränkt. Als Spiegel 60 kann jede optische Komponente in Frage kommen, die in der Lage ist, Lichtenergie zu reflektierten oder umzulenken. So kann es bei den Spiegeln 60 beispielsweise um Prismen handeln, die den Einfallswinkel ausnutzen, um die Lichtenergie einzufangen und umzulenken. Die 9 und 10 stellen eine Ausführung des Wellenleitersystems zur Polarisationsrückgewinnung 10 dar, bei dem ein Prisma die von dem PBS 30 zum Ausgangswellenleiter 50 übertragene Lichtenergie umlenkt. Bei Systemen mit kleinen numerischen Aperturen kann die Totalreflexion des Prismas genutzt werden, was eine Beschichtung überflüssig macht.
In den 6-10 zeigt eine weitere vorteilhafte Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der das Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 eine oder mehrere transparente Bereiche oder „Spalten" 70 zu den anderen optischen Bestandteilen aufweist. Bei den Spalten 70 kann es sich um Lufttaschen zwischen den optischen Komponenten handeln. Der Spalt 70 kann auch mit einem Epoxid mit niedrigem Brechungsindex oder einem transparenten Material gefüllt sein, so dass die Totalreflexion weiterhin möglich ist. Dadurch wird die Montage der Komponenten erleichtert. Die 6 zeigt beispielsweise eine Konfiguration mit einem Spalt 70 zwischen dem Eingangswellenleiter 20 und dem PBS 30. Dieser Spalt 70 stellt sicher, dass die von dem diagonalen PBS 30 reflektierte Lichtenergie um 90° in Richtung des 1/4-Lambda-Plättchens 40 gelenkt wird, da die Totalreflexion an der Schnittstelle zwischen PBS 30 und Spalt 70 die Lichtenergie daran hindert, wieder zum Eingangswellenleiter 20 zurückzukehren und als Verlust wieder auszutreten. Das Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 in 6 besitzt weitere Spalten 70, um die Totalreflexion zwischen den verschieden optischen Komponenten zu fördern. Auf ähnliche Weise zeigt 7 ein Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10, in dem Spalten 70 einem Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung mit einem konusförmigen Eingangswellenleiter 20 und einem rechtwinklig angeordneten Ausgangswellenleiter 50 wie in 4 hinzugefügt wurden. Auch hier erhöhen die Spalten 70 den Wirkungsgrad, indem sie die Totalreflexion zwischen den optischen Komponenten unterstützen. Wie in den 6-7 dargestellt erhöhen die Spalten 70 den Wirkungsgrad des Systems und führen zu einem zunehmend komplexen Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 mit einer steigenden Zahl an Einzelkomponenten.
In den oben beschriebenen Konfigurationen der 9-10 dienen die Spalten 70 darüber hinaus dazu, die Leistung des Prismas 60 zu verbessern, das als Spiegel die Lichtenergie zum Ausgangswellenleiter 50 lenkt. Insbesondere wird der Spalt 70 zwischen dem PBS 30 und dem Prisma 60 benötigt, damit das von der Hypotenuse des Prismas 60 zurück zum PBS 30 reflektierte Licht auf diesen Spalt 70 trifft und so durch Totalreflexion zum Ausgangswellenleiter 50 gelenkt wird. Auf diese Weise werden der Wirkungsgrad des Systems verbessert und Verluste minimiert.
Die Leistungsvorteile der Spalten 70 können durch die Verwendung von nicht-reflektierenden Beschichtungen auf beiden Oberflächen noch gesteigert werden, so dass die übertragene Lichtenergie kaum Verlust aufweist.
5 stellt eine Projektor 100 dar, der das Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 verwendet. Der Projektor 100 besteht aus einem Strahlformungssystem 110, das in dem dargestellten Beispiel aus zwei Parabolreflektoren und einem Retroreflektor besteht, um den Ausgang durch Reflexion des Lichts aus einer Lichtquelle 120 zu erhöhen. Der Bogen der Lichtquelle 120 ist im Fokus des ersten Parabolreflektors, das Ende des Eingangswellenleiters 20 im Fokus des zweiten Parabolreflektors angeordnet. Es sollte beachtet werden, dass das Strahlformungssystem 110 hier nur der Darstellung dient. Es sind zahlreiche andere Strahlformungssysteme bekannt und können verwendet werden. Als Lichtquelle 120 kann eine Bogenlampe, zum Beispiel eine Xenon-, Metallhalogen-, HID- oder Quecksilberdampflampe dienen, ebenso eine Fadenlampe, zum Beispiel eine Halogenlampe, vorausgesetzt, das System wurde so modifiziert, dass es sich an die nicht transparenten Fäden der Lampe anpasst.
In dem dargestellten Projektor 100 ist der Eingangswellenleiter 20 als konusförmiger Lichtleiter (light pipe) ausgeführt, um das von dem Strahlformungssystem 110 gesammelte Licht an die optischen Anforderungen eines LCD-Bildgebers 150 anzupassen. Wie in 4 beschrieben, wird der Lichtausgang des Eingangswellenleiters 20 von dem PBS 30 polarisiert und die andere Polarisation von dem 1/4-Lambda-Plättchen 40 zurückgewonnen. Der Ausgangswellenleiter 50 lenkt dann die polarisierte optische Energie an den LCD-Bildgeber 150 weiter. In diesem Fall wird der Lichtausgang am Ausgangswellenleiter 50 in einen zweiten PBS 130 geleitet, dessen Ausrichtung an die Polarisation des einfallenden Lichtes angepasst wurde, um die Verluste zu minimieren. Ein Farbrad 140 oder ein anderes Farbwahlsystem und der LCD-Bildgeber 150 erzeugen das projizierte Bild durch die Projektionslinsen 160 auf die übliche Weise. Wie in 5 gezeigt ist die Zahl der optischen Komponenten gering und der Projektor aus diesem Grund relativ kostengünstig.
Es sollte beachtet werden, dass das Wellenleitersystem zur Polarisationsrückgewinnung 10 auch in anderen Projektionssystemen eingesetzt werden kann. So kann der Projektor auch zwei oder drei Bildgeber 150 zur Erzeugung des projizierten Bildes verwenden. Bei dem Bildgeber 150 kann es sich auch um ein reflektive Anzeigen auf Siliziumbasis (LCOS-Technologie) handeln oder um jedes andere System, das polarisiertes Licht benötigt. Weiterhin kann das Farbrad 140 durch ein elektrisch schaltbares Farbsystem mit beweglichen Teilen oder andere bekannte Farbprojektionssysteme ersetzt werden.
Die mit Verweis auf die beigefügten Abbildungen beschriebene Erfindung ist nicht auf die aufgeführten Details beschränkt. Ihre Anwendung beinhaltet auch sämtliche Änderungen, die in den nachfolgenden Ansprüchen enthalten sind.

Claims

System zur Polarisationsrückgewinnung mit folgenden optischen Elementen: Eingangswellenleiter für das Einleiten von Lichtenergie des ersten und zweiten Polarisationstyps; ein Polarizing Beam Splitter (PBS) (30), so angeordnet, dass er einen großen Teil der Lichtenergie aus dem Eingangswellenleiter erhält, die Lichtenergie des ersten Typs transmittiert und die Lichtenergie des zweiten Typs reflektiert; ein Lambda-Plättchen, so angeordnet, dass es die Polarisierung eines großen Teils der entweder transmittierten oder reflektierten Lichtenergie empfängt und modifiziert; gekennzeichnet durch einen Ausgangswellenleiter, nicht identisch mit dem Eingangswellenleiter, so angeordnet, dass er einen großen Teil der transmittierten und der reflektierten Lichtenergie empfängt.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 1 ausgestattet mit einem oder mehreren Spiegeln, die die transmittierte und die reflektierte Lichtenergie zum Ausgangswellenleiter lenken.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 1, bei dem die Spiegel ein Prisma beinhalten.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 1, bei dem der Eingangswellenleiter und der Ausgangswellenleiter so konfiguriert sind, dass sie im Wesentlichen parallel sind.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 4, bei dem: das Lambda-Plättchen ein 1/2-Lambda-Plättchen beinhaltet; und das Lambda-Plättchen so angeordnet ist, dass es die von dem PBS reflektierte Lichtenergie empfängt und die reflektierte Lichtenergie des zweiten Polarisationstyps in den ersten Polarisationstyp umwandelt; ein Spiegel die reflektierte Lichtenergie um 90° zum Ausgangswellenleiter umlenkt.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 1, bei dem der Eingangswellenleiter und der Ausgangswellenleiter so konfiguriert sind, dass sie im Wesentlichen lotrecht zueinander sind.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 6, bei dem: ein erster Spiegel die transmittierte Lichtenergie um 90° zum Ausgangswellenleiter umlenkt; das Lambda-Plättchen ein 1/4-Lambda-Plättchen beinhaltet; das Lambda-Plättchen so angeordnet ist, dass es die von dem PBS reflektierte Lichtenergie empfängt; und ein zweiter Spiegel die reflektierte Lichtenergie um 180° zum Ausgangswellenleiter umlenkt und die reflektierte Lichtenergie zum Lambda-Plättchen zurückleitet;
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 6, bei dem: das Lambda-Plättchen ein 1/2-Lambda-Plättchen beinhaltet, das so angeordnet ist, dass es die von dem PBS transmittierte Lichtenergie empfängt; und ein Spiegel die transmittierte Lichtenergie um 90° zum Ausgangswellenleiter umlenkt;
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 8, bei dem der Spiegel ein Prisma beinhaltet.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 9, bei dem zwischen Prisma und PBS zusätzlich ein optischer Spalt vorgesehen ist.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 6, bei dem: ein Spiegel die transmittierte Lichtenergie um 90° zum Ausgangswellenleiter umlenkt; das Lambda-Plättchen ein 1/2-Lambda-Plättchen beinhaltet, das so angeordnet ist, dass es die von dem Spiegel transmittierte Lichtenergie empfängt.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 8, bei dem der Spiegel ein Prisma beinhaltet.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 9, bei dem zwischen Prisma und PBS zusätzlich ein optischer Spalt vorgesehen ist.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 1, mit einem oder mehreren optischen Spalten, die zwischen den Oberflächen zweier optischer Elemente angeordnet sind.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 14, bei dem die Spalten aus klarem Epoxid bestehen.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 14, bei dem die Oberflächen der durch die optischen Spalten getrennten optischen Elemente eine reflektierende Schicht aufweisen.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 1, bei dem der Ausgangswellenleiter konusförmig ist.
Das System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 1, bei dem der Ausgangswellenleiter konusförmig ist.
Ein Projektionssystem mit: einer Lichtquelle zur Produktion von optischer Energie; einem System zur Strahlformung, so angeordnet, dass es optische Energie aus der Lichtquelle empfängt und sammelt; einem System zur Polarisationsrückgewinnung nach Anspruch 1, so angeordnet, dass es die optische Energie von einem System zur Strahlformung empfängt; einem Bildsensor und einem Farbwahlsystem, so angeordnet, dass sie optische Energie von einem System zur Polarisationsrückgewinnung empfangen; und einer oder mehreren Projektionslinsen, so angeordnet, dass sie optische Energie von dem Bildsensor und dem Farbwahlsystem empfangen.
Das Projektionssystem aus Anspruch 19, bei dem der besagte Bildsensor aus einer Anordnung von Flüssigkristallanzeigen [„LCDs"] besteht.