TWI516805B - 光學元件、色彩合成器及投影系統 - Google Patents

光學元件、色彩合成器及投影系統 Download PDF

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Description

光學元件、色彩合成器及投影系統
用於將一影像投影於一螢幕上之投影系統可使用具有不同色彩之多個色彩光源(例如發光二極體(LED))來產生照射光。數個光學元件安置於LED與影像顯示單元之間以合成光並將光自該LED轉移至該影像顯示單元。該影像顯示單元可使用各種方法來將一影像施加於該光上。舉例而言，該影像顯示單元可如同透射或反射液晶顯示器一般使用偏光。
用於將一影像投影於一螢幕上之再其他投影系統可使用經組態以自一數位微鏡陣列(例如德克薩斯儀器之數位光處理器()顯示器中所使用之陣列)以影像方式反射之白色光。在顯示器中，數位微鏡陣列內之個別鏡表示所投影影像之個別像素。當對應之鏡傾斜以將入射光引導至所投影光學路徑中時，一顯示像素受到照射。使放置於光學路徑內之一旋轉色輪與光自數位微鏡陣列之反射合拍，以便過濾所反射之白色光以投影對應於該像素之色彩。然後，將數位微鏡陣列切換至下一所期望像素色彩，並使該過程以整個所投影之顯示看似受到連續照射此一快速率繼續。該數位微鏡投影系統需要更少像素化陣列組件，從而可產生一較小大小之投影機。
LED照射正成為用於投影照射之一常見方法。LED提供長壽命、高色域、高效率、針對順序成像器選通之能力且不含水銀。然而，LED具有一相對低之亮度。至少使由紅色、綠色及藍色LED製成之一白色光源之有效亮度加倍之一個方式係使用一色彩合成器，該色彩合成器使用二向色濾光器以使LED之個別色彩在光學上看似在空間上彼此重疊。此等類型之裝置被廣泛地闡述為係「色彩合成器」。
色彩合成器通常使用相對於穿過其之光束傾斜之二向色濾光器。3M公司最近已開發其中二向色濾光器與LED輸出之平均光學路徑呈法向入射角度且光藉由一反射偏光器與四分之一波片之一組合有效地轉向之色彩合成器。
影像亮度係一投影系統之一重要參數。色彩光源之亮度及收集、合成、均勻化光並將光遞送至影像顯示單元之效率皆影響亮度。隨著現代投影機系統之大小之減小，需要維持一適當輸出亮度位準同時保持由色彩光源產生之熱量處於可在一小投影機系統中耗散之一低位準。需要一種光合成系統，其以增加之效率來合成多個色彩光以提供具有一適當亮度位準而不存在光源之過度功率消耗之一光輸出。亦需要一種光合成系統，其以使光合成器中之波長敏感組件之降級最小化之一方式來引導不同波長譜之光。
一般而言，本說明係關於高耐久光學元件、使用該等光學元件之色彩合成器及使用該等色彩合成器之影像投影機。在一個態樣中，一光學元件包括：一第一選色二向色濾光器，其具有一第一輸入表面且經安置以透射垂直於該第一輸入表面之一第一色彩光束；一選色二向色鏡，其經安置以呈大約45度之一角度交切該第一色彩光束；及一反射偏光器，其毗鄰該選色二向色鏡、與該第一選色二向色濾光器相對地安置。該選色二向色鏡能夠反射該第一色彩光束之一主要部分。在一個實施例中，該第一色彩光束包括能夠使反射偏光器降級之一光波長。在另一實施例中，該光學元件進一步包括一第二選色二向色濾光器，其具有一第二輸入表面且經安置以透射垂直於該第二輸入表面且呈大約45度之一角度交切該反射偏光器之一第二色彩光束，其中該選色二向色鏡能夠透射該第二色彩光束之一主要部分。在再一實施例中，該光學元件進一步包括一第三選色二向色濾光器，其具有一第三輸入表面且經安置以透射垂直於該第三輸入表面且呈大約45度之一角度交切該反射偏光器之一第三色彩光束，其中該選色二向色鏡能夠透射該第三色彩光束之一主要部分。
在另一態樣中，一色彩合成器包括一光學元件。該光學元件包括：具有一第一輸入表面之一第一選色二向色濾光器，其經安置以透射垂直於該第一輸入表面之一第一色彩光束；一選色二向色鏡，其經安置以呈大約45度之一角度交切該第一色彩光束；及一反射偏光器，其毗鄰該選色二向色鏡、與該第一選色二向色濾光器相對地安置，其中該選色二向色鏡能夠反射該第一色彩光束之一主要部分。在一個實施例中，該第一色彩光束包括能夠使反射偏光器降級之一光波長。在另一實施例中，該光學元件進一步包括一第二選色二向色濾光器，其具有一第二輸入表面且經安置以透射垂直於該第二輸入表面且呈大約45度之一角度交切該反射偏光器之一第二色彩光束，其中該選色二向色鏡能夠透射該第二色彩光束之一主要部分。在再一實施例中，該光學元件進一步包括一第三選色二向色濾光器，其具有一第三輸入表面且經安置以透射垂直於該第三輸入表面且呈大約45度之一角度交切該反射偏光器之一第三色彩光束，其中該選色二向色鏡能夠透射該第三色彩光束之一主要部分。
在再一態樣中，一投影系統包括一光學元件。該光學元件包括：具有一第一輸入表面之一第一選色二向色濾光器，其經安置以透射垂直於該第一輸入表面之一第一色彩光束；一選色二向色鏡，其經安置以呈大約45度之一角度交切該第一色彩光束；及一反射偏光器，其毗鄰該選色二向色鏡、與該第一選色二向色濾光器相對地安置，其中該選色二向色鏡能夠反射該第一色彩光束之一主要部分。在一個實施例中，該第一色彩光束包括能夠使反射偏光器降級之一光波長。在另一實施例中，該光學元件進一步包括一第二選色二向色濾光器，其具有一第二輸入表面且經安置以透射垂直於該第二輸入表面且呈大約45度之一角度交切該反射偏光器之一第二色彩光束，其中該選色二向色鏡能夠透射該第二色彩光束之一主要部分。在再一實施例中，該光學元件進一步包括一第三選色二向色濾光器，其具有一第三輸入表面且經安置以透射垂直於該第三輸入表面且呈大約45度之一角度交切該反射偏光器之一第三色彩光束，其中該選色二向色鏡能夠透射該第三色彩光束之一主要部分。
在又一態樣中，一光學元件包括一第一選色二向色濾光器，其具有一第一輸入表面且經安置以透射垂直於該第一輸入表面之一第一色彩光束；一反射偏光器，其經安置以呈大約45度之一角度交切第一色彩光束；一輸出表面，其經安置以沿垂直於該輸出表面之一輸出方向透射該第一色彩光束；及一選色二向色鏡，其經安置以呈大約45度之一角度交切該第一色彩光束與一第二色彩光束兩者。該選色二向色鏡能夠沿該輸出方向反射該第二色彩光束之一第一主要部分，且沿該輸出方向透射該第一光束之一第二主要部分。在一個實施例中，該光學元件進一步包括一第二選色二向色濾光器，其具有一第二輸入表面且經安置以透射垂直於該第二輸入表面之一第三色彩光束，該第三色彩光束能夠呈大約45度之一角度交切該反射偏光器及該選色二向色鏡兩者。該選色二向色鏡能夠沿該輸出方向透射該第三光束之一第三主要部分。
本文所闡述之光學元件可組態為接收不同波長譜光並產生包括該等不同波長譜光之一合成光輸出之高耐久色彩合成器。在一個態樣中，所接收之光輸入係未偏光的，且合成光輸出係偏光的。在另一態樣中，所接收之光輸入係未偏光的，且合成光輸出係未偏光的。在一些實施例中，合成光具有與所接收之光中之每一者相同之光展量。合成之光可係包含多於一個波長譜之光之一多色合成光。該合成光可係所接收之光中之每一者之一時序性輸出。在一個態樣中，該等不同波長譜之光中之每一者對應於一不同色彩光(例如，紅色、綠色及藍色)，且合成光輸出係白色光或一時序性紅色、綠色及藍色光。出於本文所提供之說明之目的，「色彩光」及「波長譜光」兩者旨在意指具有可在由人眼看到時與一特定色彩相關之一波長譜範圍之光。更通用之術語「波長譜光」係指可見光及其他波長譜之光兩者，包括(例如)紅外光。
亦出於本文所提供之說明之目的，術語「與一所期望偏光狀態對準」旨在使一光學元件之通過軸之對準與穿過該光學元件之光之一所期望偏光狀態(亦即，例如s-偏光、p-偏光、右圓偏光、左圓偏光等之一所期望偏光狀態)相關聯。在本文參照圖式闡述之一個實施例中，一光學元件(例如與第一偏光狀態對準之一偏光器)意指通過光之p-偏光狀態並反射或吸收光之第二偏光狀態(在此情形中係s-偏光狀態)之偏光器之定向。應理解，該偏光器可替代地經對準以通過光之s-偏光狀態且視需要反射或吸收光之p-偏光狀態。
亦出於本文所提供之說明之目的，術語「面向」係指一個元件經安置以使得與該元件之表面垂直之一線遵循亦與另一元件垂直之一光學路徑。面向另一元件之一個元件可包括毗鄰彼此安置之元件。面向另一元件之一個元件進一步包括由光學器件分離以使得垂直於一個元件之一光線亦垂直於另一元件之元件。
根據一個態樣，該光學元件包括經定位以朝向一反射偏光器透射一第一色彩光之一第一選色二向色濾光器。該第一色彩光呈接近法向之入射(即，與濾光器之表面呈大約90度)穿過該第一選色二向色濾光器且呈大約45度之一角度交切該反射偏光器。一選色二向色鏡毗鄰該反射偏光器定位，且用於保護該反射偏光器免受可對該反射偏光器造成損壞之光(亦即，例如較高能量之藍色光或紫外(UV)光等光化光)。該選色二向色鏡在交切該反射偏光器之前交切該第一色彩光(即，潛在之破壞性光)。該選色二向色鏡反射該第一色彩光之一主要部分，且使一次要部分透射穿過到達該反射偏光器。在一個態樣中，由該選色二向色鏡反射之該主要部分可大於入射於該選色二向色鏡上之該第一色彩光之51%、60%、70%、75%、80%、85%，或甚至大於90%。
具有以法向入射角度使用之選色二向色濾光器之色彩合成器之一個優點係其可與低F-數值光學系統一同使用。一個缺點係反射偏光器需要具有一低吸收率、一寬角接受範圍及強烈地曝露於光化光下之長壽命。使用3M公司之MZIP或APF多層式光學膜(MOF)反射偏光器之色彩合成器具有充分之角及寬頻帶光學效能，但可因例如UV光、藍色光及可能之綠色光等光化光而光致降級。適合於色彩合成器之應用可需要將反射偏光器曝露於光化光達長時間週期，此可使該反射偏光器降級。本揭示內容闡述具有經改良反射偏光器光穩定性之一耐久色彩合成器。
反射偏光器光致降級之過程係部分地理解。儘管不希望受理論限制，但據信該過程經由以下步驟發生：
1.　光化光(UV、藍色及一些綠色波長)在反射偏光器中之聚酯中導致鍵裂開。
2.　然後，半晶質聚酯之非晶區域中之經裂解聚合物鏈重新佈置以形成較大晶體，或在該聚酯內延伸共軛，從而導致聚合物之增加之吸收率。
3.　該等較大晶體散射光。
4.　被散射之光具有一增加之平均路徑長度，從而增加鍵裂開、吸收之比率，且最終導致較高溫度。
5.　在低光強度下，偏光器之效率降低。在高光強度下，反射偏光器可因加熱而災難性地出故障。
相信其他降級過程(包含降低偏光比率之彼等過程)將發生，但此等過程可不及以上過程顯著。
當兩個或更多個未偏光色彩光被引導至該光學元件時，每一未偏光色彩光皆可由一個或多個反射偏光器根據偏光來進行***。根據下文所闡述之一個實施例，一色彩光合成系統自不同色彩未偏光之光源接收未偏光之光，並產生以一個所期望狀態未偏光或偏光之一合成光輸出。在一個態樣中，兩個、三個、四個或更多個所接收之色彩光各自由該光學元件中之一反射偏光器根據偏光(例如，s-偏光及p-偏光，或右圓偏光及左圓偏光)來進行***。所接收之一個偏光狀態之光再循環以變成所期望偏光狀態。
根據一個態樣，該光學元件包含一反射偏光器，該反射偏光器經定位以使得來自三個色彩光中之每一者之光以大約一45度角度交切該反射偏光器。該反射偏光器可係任一已知反射偏光器，例如一MacNeille偏光器、一線柵偏光器、一多層式光學膜偏光器或例如一膽固醇液晶偏光器之一圓偏光器。根據一個實施例，一多層式光學膜偏光器可係一較佳反射偏光器。
多層式光學膜偏光器可包括不同之層「封裝」，其用於與不同波長範圍之光互動。舉例而言，一單一多層式光學膜偏光器可包括貫穿膜厚度之數個層封裝，每一封裝皆與一不同波長範圍(例如，色彩)之光互動以反射一個偏光狀態且透射另一偏光狀態。在一個態樣中，一多層式光學膜可具有：毗鄰該膜之一第一表面之一第一層封裝，其與(例如)著藍色之光(亦即，一「藍色層」)互動；一第二層封裝，其與(例如)著綠色之光(亦即，一「綠色層」)互動；及毗鄰該膜之一第二表面之一第三層封裝，其與(例如)著紅色之光(亦即，一「紅色層」)互動。通常，該等「藍色層」中層之間的分離遠小於該等「紅色層」中層之間的分離，以便與較短(且較高能量)之藍色波長之光互動。
聚合物多層式光學膜偏光器可係尤佳之反射偏光器，其可包括如上文所闡述之膜層封裝。通常，較高能量波長之光(例如藍色光)可不利地影響該膜之老化穩定性，且至少由於此原因，較佳最小化藍色光與該反射偏光器之互動數目。另外，藍色光與該膜之互動之性質影響不利老化之強度。藍色光透射穿過該膜對該膜之傷害一般比自「藍色層」(亦即，薄層)側進入之藍色光之反射對該膜之傷害小。此外，自該等「藍色層」側進入之藍色光之反射對該膜之傷害比自「紅色層」(亦即，厚層)側進入之藍色光之反射對該膜之傷害小。已闡述用以減小光化光與反射偏光器之互動數目以及(舉例而言)藉由對反射偏光器進行放置及定向來減小該等互動之嚴重性之若干種技術。合適之技術係闡述於(舉例而言)與本發明同一日期提出申請且標題為POLARIZATION CONVERTING COLOR COMBINER之共同待決代理檔案號64829US002中。
在一個態樣中，本揭示內容係針對藉由防止光化光之一主要部分不斷到達反射偏光器來進一步改良例如一色彩合成器之一光學元件中之反射偏光器之穩定性。一選色二向色鏡反射該光化光之一主要部分，而透射其他波長之光之主要部分。在一個態樣中，該選色二向色鏡毗鄰該反射偏光器安置。在一個實施例中，該選色二向色鏡可直接形成於該反射偏光器上。在另一實施例中，該選色二向色鏡可替代地形成於一光學元件上，例如隨後毗鄰該反射偏光器定位之一對角線稜鏡面。在再一實施例中，該選色二向色鏡可係毗鄰該反射偏光器定位之一單獨膜或片元件。該選色二向色鏡可藉由任一已知過程形成，例如一無機電介質堆疊之真空沈積。在本揭示內容之一個態樣中，可自該反射偏光器消除該等藍色層，此乃因在藍色光與該反射偏光器互動之前該藍色光之一主要部分由該選色二向色鏡反射。
該反射偏光器及該選色二向色鏡在本文中稱作一「受保護反射偏光器(PRP)」，且可安置於兩個稜鏡之對角面之間。該PRP可替代地係一自立膜，例如一薄膜。在一些實施例中，當該PRP(例如，一偏光束***器(PBS))安置於兩個稜鏡之間時，該光學元件光利用效率得到改良。在此實施例中，一些原本自光學路徑丟失之行進穿過該PBS之光可經歷自稜鏡面之全內反射(TIR)且再加入該光學路徑。由於至少此原因，下文說明係針對其中該PRP安置於兩個稜鏡之對角面之間的光學元件；然而，應理解，該PBS可在用作一薄膜時以相同方式起作用。在一個態樣中，該等PBS稜鏡之所有外部面皆經高度拋光以使得進入該PBS之光經歷TIR。以此方式，光包含於該PBS內且該光部分地均勻化同時仍保持光展量。
根據一個態樣，例如選色二向色濾光器之波長選擇濾光器係放置於來自不同色彩之光源中之每一者之輸入光之路徑中。該等選色二向色濾光器中之每一者皆經定位以使得一輸入光束呈接近法向之入射交切該濾光器以最小化對s-偏光之光及p-偏光之光之***且亦最小化色移。該等選色二向色濾光器中之每一者皆經選擇以透射具有毗鄰輸入光源之一波長譜之光，並反射具有其他輸入光源中之至少一者之一波長譜之光。在一些實施例中，選色二向色濾光器中之每一者皆經選擇以透射具有毗鄰輸入光源之一波長譜之光，並反射具有所有其他輸入光源之一波長譜之光。在一個態樣中，選色二向色濾光器中之每一者皆相對於反射偏光器定位以使得到達每一選色二向色濾光器之表面之接近正交輸入光束呈大約45度之一交切角度與該反射偏光器相交。藉由法向於一選色二向色濾光器之表面意指一線垂直於該選色二向色濾光器之表面通過；藉由接近法向意指自法向改變少於約20度或較佳自法向改變少於約10度。在一個實施例中，與該反射偏光器交切之角度範圍自約25度至65度；自35度至55度；自40度至50度；自43度至47度；或自44.5度至45.5度。
在一個實施例中，一延遲器放置於該選色二向色濾光器與該PRP之間。選色二向色濾光器、延遲器及源定向之特定組合全部協作以實現一較小、較緊湊之光學元件，該光學元件在組態為一色彩合成器時有效地產生合成光。根據一個態樣，該延遲器係與該反射偏光器之一偏光狀態呈大約45度對準之一四分之一波延遲器。在一個實施例中，該對準可與該反射偏光器之一偏光狀態呈自35度至55度；自40度至50度；自43度至47度；或自44.5度至45.5度。
在一個態樣中，第一色彩光包含一未偏光藍色光，第二色彩光包含一未偏光綠色光且第三色彩光包含一未偏光紅色光，且該色彩光合成器合成該紅色光、藍色光及綠色光以產生未偏光白色光。在一個實施例中，該色彩光合成器合成該紅色光、綠色光及藍色光以產生時序性未偏光紅色光、綠色光及藍色光。在一個態樣中，該第一、第二及第三色彩光中之每一者安置於單獨之光源中。在另一態樣中，該三個色彩光中之多於一者合成至該等源中之一者中。在再一態樣中，多於三個色彩光合成於該光學元件中以產生一合成光。
光束包括在其進入PBS時可係準直、會聚或發散之光線。進入該PBS之會聚或發散光可透過該PBS之面或端中之一者丟失。為避免此等丟失，基於PBS之一稜鏡之所有外部面可經拋光以實現該PBS內之全內反射(TIR)。實現TIR改良對進入該PBS之光之利用率，以便重新引導在一角度範圍內進入該PBS之光之大致全部以透過所期望面射出該PBS。
每一色彩光之一偏光分量可穿過至一偏光旋轉反射器。該偏光旋轉反射器反轉光之傳播方向並相依於安置於該偏光旋轉反射器中之一延遲器之類型及定向來改變該等偏光分量之量值。該偏光旋轉反射器可包括例如一選色二向色濾光器之一波長選擇鏡及一延遲器。該延遲器可提供任一所期望延遲，例如一八分之一波延遲器、一四分之一波延遲器及諸如此類。在本文所闡述之實施例中，使用一四分之一波延遲器及一相關聯選色二向色反射器具有一優點。當線性偏光之光穿過與光偏光之軸呈一45°角度對準之一四分之一波延遲器時，該線性偏光之光變為圓偏光之光。自該色彩合成器中之反射偏光器及四分之一波延遲器/反射器之後續反射產生自該色彩合成器之有效合成光輸出。與此相反，當線性偏光之光穿過其他延遲器及定向時，該線性偏光之光變為介於s-偏光與p-偏光之間的中途之一偏光狀態(橢圓形或線性)，且可導致該合成器之一較低效率。偏光旋轉反射器一般包含一選色二向色濾光器及延遲器。該延遲器及選色二向色濾光器相對於毗鄰光源之位置相依於偏光分量中之每一者之所期望路徑，且在別處參照該等圖式加以闡述。在一個態樣中，反射偏光器可係一圓偏光器，例如一膽固醇液晶偏光器。根據此態樣，偏光旋轉反射器可包含選色二向色濾光器而不存在任何相關聯延遲器。
光學元件之組件(包括稜鏡、反射偏光器、四分之一波延遲器、鏡、濾光器或其他組件)可藉由一合適之光學黏合劑黏接在一起。用於將該等組件黏接在一起之光學黏合劑具有較用於光學元件中之稜鏡之折射率為低之一折射率。完全黏接在一起之一光學元件提供包括組裝、處置及使用期間之對準穩定性之優點。在一些實施例中，可使用一光學黏合劑將兩個毗鄰稜鏡黏接在一起。在一些實施例中，一單一光學組件可併入有兩個毗鄰稜鏡之光學器件；例如，諸如併入有兩個毗鄰三角形稜鏡之光學器件之一單個三角形稜鏡，如別處所闡述。
參照下文圖式及其隨附說明可更容易理解上文所闡述之實施例。
圖1A係根據本揭示內容之一個態樣之一光學元件10之一示意圖。光學元件10包括一PBS 100、一第一色彩光源80、一可選光隧道40、具有一輸入表面55之一第一選色二向色濾光器50、一四分之一波延遲器60及一可選波長選擇吸收器70。下文參照圖1B進一步闡述PBS 100，且其包括具有一第一稜鏡面130、一第二稜鏡面140及其之間的一對角線稜鏡面25之一第一稜鏡110。PBS 100進一步包括具有一第三稜鏡面150、一第四稜鏡面160及其之間的一對角線稜鏡面35之一第二稜鏡120。PBS 100再進一步包括安置於兩個對角線稜鏡面25、35之間的一受保護反射偏光器(PRP) 190。PRP 190包括一選色二向色鏡20及一反射偏光器30。本文別處參照參照圖1B及圖2闡述PRP 190相對於光學元件10中之四分之一波延遲器60之對準及定向。
如本文別處所闡述，第一色彩光源80係可一對不受保護反射偏光器造成損壞之一光化光源。一第一色彩光82穿過一可選光隧道40沿如圖所示之一大約垂直之方向交切選色二向色濾光器50之輸入表面55。第一色彩光82穿過選色二向色濾光器50、四分之一波延遲器60，透過第一稜鏡面130進入PBS 100且呈一大約45度角度交切選色二向色鏡20。來自第一色彩光源80之第一色彩光82之一主要部分84在第一色彩光82交切反射偏光器30之前自PRP 190中之選色二向色鏡20反射。第一色彩光82之一次要部分86朝向PRP 190中之反射偏光器30穿過選色二向色鏡20。圖1A顯示第一色彩光82之一次要部分86穿過反射偏光器30(潛在地導致某一損壞)且由可選波長選擇吸收器70吸收。在一些實施例中，可選波長選擇吸收器70可安置於光化光之光學路徑內任何地方，舉例而言：選色二向色鏡20與反射偏光器30之間；反射偏光器30與對角線稜鏡面35之間；毗鄰第三稜鏡面150；或如圖1A中所示與第三稜鏡面150分離。
根據另一態樣，可選光隧道40或透鏡總成(未顯示)可提供將光源與其他組件分離之間距，以及提供某一準直光，如本文別處所闡述。光隧道可具有直側或曲側，或其可由一透鏡系統取代。可相依於每一應用之具體細節優先選用不同途徑，且彼等熟習此項技術者不會面臨針對一具體應用選擇最佳途徑之困難。
圖1B係一PBS之一透視圖。PBS 100包括安置於稜鏡110與120之對角面之間的受保護反射偏光器(PRP) 190。如參照圖1A所闡述，PRP 190包括選色二向色鏡20及反射偏光器30。稜鏡110包括兩個端面175、185以及其之間具有一90°角度之一第一及第二稜鏡面130、140。稜鏡120包含兩個端面170、180以及其之間具有一90°角度之一第三及第四稜鏡面150、160。第一稜鏡面130平行於第三稜鏡面150，且第二稜鏡面140平行於第四稜鏡面160。以一「第一」、「第二」、「第三」及「第四」來識別圖1B中所示之四個稜鏡面僅用於闡明下文論述中對PBS 100之說明。PRP 190可包括一笛卡兒反射偏光器或一非笛卡兒反射偏光器。一非笛卡兒反射偏光器可包括例如藉由順序沈積無機電介質而產生之多層式無機膜，例如一MacNeille偏光器。一笛卡兒反射偏光器具有一偏光軸狀態，且包括線柵偏光器及例如可藉由擠壓及隨後拉伸一多層式聚合物壓層而產生之聚合物多層式光學膜兩者。在一個實施例中，PRP 190經對準以使得一個偏光軸平行於一第一偏光狀態195，且垂直於一第二偏光狀態196。在一個實施例中，第一偏光狀態195可係s-偏光狀態，且第二偏光狀態196可係p-偏光狀態。在另一實施例中，第一偏光狀態195可係p-偏光狀態，且第二偏光狀態196可係s-偏光狀態。如圖1B中所示，第一偏光狀態195垂直於端面170、175、180、185中之每一者。
一笛卡兒反射偏光器膜為偏光束***器提供以高效率通過非完全準直且自一中心光束軸發散或偏斜之輸入光線之一能力。笛卡兒反射偏光器膜可包括一聚合物多層式光學膜，該聚合物多層式光學膜包含多個電介質或聚合材料層。電介質膜之使用可具有低光衰減及高透光效率之優點。多層式光學膜可包含聚合物多層式光學膜，例如美國專利5,962,114(Jonza等人)或美國專利6,721,096(Bruzzone等人)中所闡述之聚合物多層式光學膜。
圖2係在一些實施例中所使用之一四分之一波延遲器與一PBS之對準之一透視圖。四分之一波延遲器可用於改變入射光之偏光狀態。PBS延遲器系統200包含具有第一及第二稜鏡110及120之PBS 100。一四分之一波延遲器220毗鄰第一稜鏡面130及第二稜鏡面140安置。PRP 190包含與第一偏光狀態195對準之一笛卡兒反射偏光器膜。四分之一波延遲器220包括可與第一偏光狀態195呈45°對準之一四分之一波偏光狀態295。儘管圖2顯示偏光狀態295沿一順時針方向與第一偏光狀態195呈45°對準，但偏光狀態295可替代地沿一逆時針方向與第一偏光狀態195呈45°對準。在一些實施例中，四分之一波偏光狀態295可與第一偏光狀態195呈任一度數定向對準，例如自沿一逆時針方向90°至沿一順時針方向90°。如所闡述，可有利地將延遲器定向呈大約+/- 45°，此乃因當線性偏光之光穿過與該偏光狀態如此對準之一四分之一波延遲器時產生圓偏光之光。四分之一波延遲器之其他定向可導致s-偏光之光在自鏡反射時不完全變換為p-偏光之光，且p-偏光之光不完全變換為s-偏光之光，從而導致本說明中別處所闡述之光學元件之效率減小。
圖3A係一光合成器之一俯視圖。在圖3A中，一光合成器300包括具有安置於稜鏡110與120之對角面之間的PRP 190之PBS 100。稜鏡110包含其之間具有一90°角度之第一及第二稜鏡面130、140。稜鏡120包括其之間具有一90°角度之第三及第四稜鏡面150、160。PRP 190可係與第一偏光狀態195(在此視圖中，垂直於頁面)對準之一笛卡兒反射偏光器。PRP 190可替代地包括一非笛卡兒偏光器。PRP 190進一步包括毗鄰該反射偏光器(未顯示)安置之一選色二向色鏡(圖1A中之元件20)。在圖3A至3D中，該選色二向色鏡經安置以在光化光交切該反射偏光器之前將其反射，如參照圖3B所闡述。光合成器300進一步包括一可選波長選擇吸收器70，其經安置以吸收穿過PRP 190之組件之任何光化光。
可選波長選擇吸收器70可毗鄰稜鏡面中不需要光化光通過之任一稜鏡面安置；舉例而言，在圖3A至3D中，第一稜鏡面130、第二稜鏡面140或第一及第二稜鏡面130、140兩者。然而，應理解，可選波長選擇吸收器70可安置於由選色二向色鏡20透射之光化光之光學路徑中之任何地方。在一個實施例中，藍色波長選擇吸收器可放置於選色二向色鏡20與PRP 190之反射偏光器30之間。
光合成器300包含面向第一、第二及第三稜鏡面130、140、150安置之四分之一波延遲器220。四分之一波延遲器220與第一偏光狀態195呈45°角度對準。一光學透射材料340安置於每一四分之一波延遲器220與其各別稜鏡面之間。光學透射材料340可係具有等於或低於稜鏡110、120之折射率之一折射率之任一材料。在一個實施例中，光學透射材料340係空氣。在另一實施例中，光學透射材料340係將四分之一波延遲器220黏接至其各別稜鏡面之一光學黏合劑。
光合成器300包含如圖所示面向四分之一波延遲器220安置之第一、第二及第三反射器310、320、330。反射器310、320、330中之每一者可如圖3A中所示與毗鄰四分之一波延遲器220分離。此外，反射器310、320、330中之每一者可與毗鄰四分之一波延遲器220直接接觸。另一選擇係，反射器310、320、330中之每一者可藉助一光學黏合劑黏接至毗鄰四分之一波延遲器220。該光學黏合劑可係一可固化黏合劑。該光學黏合劑亦可係一感壓黏合劑。
光合成器300可係一雙色合成器。在此實施例中，反射器310係一第一選色二向色濾光器，且反射器320、330中之一者係一第二選色二向色濾光器，其經選擇以分別透射一第一及一第二色彩光，且反射其他色彩之光。第三反射器係一鏡。藉由鏡意指經選擇以反射大致所有色彩之光之一鏡面反射器。第一與第二色彩光在光譜範圍上可具有最小重疊，然而，若期望，則可具有實質重疊。
在圖3A中所示之一個實施例中，光合成器300係一三色合成器。在此實施例中，反射器310、320、330係第一、第二及一第三選色二向色濾光器，其經選擇以分別透射第一、第二及一第三色彩光，並反射其他色彩之光。在一個態樣中，第一、第二及第三色彩光在光譜範圍上具有最小重疊，然而，若期望，則可具有實質重疊。使用此實施例之光合成器300之一方法包括：將第一色彩光350朝向第一選色二向色濾光器310引導，將一第二色彩光360朝向第二選色二向色濾光器320引導，將一第三色彩光370朝向第三選色二向色濾光器330引導，並自PBS 100之第四面接收合成光380。參照圖3B至3D來進一步闡述第一、第二及第三色彩光350、360、370中之每一者之路徑。
在一個實施例中，第一、第二及第三色彩光350、360、370中之每一者可係未偏光之光且合成光380係未偏光的。在另一實施例中，第一、第二及第三色彩光350、360、370中之每一者可分別係藍色、綠色及紅色未偏光之光，且合成光380可係未偏光白色光。第一、第二及第三色彩光350、360、370中之每一者可包含來自一發光二極體(LED)源之光。可使用各種光源，例如雷射、雷射二極體、有機LED(OLED)及非固態光源，例如具有適當集光器或反射器之超高壓(UHP)、鹵素或氙燈。一LED光源可具有相對於其他光源之優點，包括操作經濟、長壽命、強健性、有效光產生及經改良光譜輸出。儘管圖3A至3D中未顯示，但色彩合成器300可包括可選光隧道40，如本文別處所闡述。
現翻至圖3B，針對其中第一色彩光350係未偏光之實施例來闡述第一色彩光350穿過光合成器300之光學路徑。在此實施例中，第一色彩光350係可對一不受保護反射偏光器造成損壞之一光化光。第一色彩光350之一主要部分351自PRP 190反射。第一色彩光350之一次要部分352穿過PRP 190且由可選波長選擇吸收器70吸收。
第一色彩光350被引導透過第一選色二向色濾光器310、四分之一波延遲器220，且透過第三稜鏡面150進入PBS 100。第一色彩光350交切PRP 190且被***為自PRP 190反射之主要部分351及透射穿過PRP 190之次要部分352。主要部分351透過第四稜鏡面160射出PBS 100。
次要部分352穿過PRP 190，透過第一稜鏡面130射出PBS 100，且由可選波長選擇吸收器70吸收。
現翻至圖3C，針對其中第二色彩光360係未偏光之實施例來闡述第二色彩光360穿過光合成器300之光學路徑。在此實施例中，包含s-偏光第二色彩光365及p-偏光第二色彩光362之未偏光之光透過第四稜鏡面160射出PBS 100。
第二色彩光360被引導透過第二選色二向色濾光器320、四分之一波延遲器220，且透過第二稜鏡面140進入PBS 100。第二色彩光360交切PRP 190且被***為p-偏光第二色彩光362及s-偏光第二色彩光361。p-偏光第二色彩光362穿過PRP 190且透過第四稜鏡面160射出PBS 100。
s-偏光第二色彩光361自PRP 190反射，射出PBS 100之第一稜鏡面130，穿過可選波長選擇吸收器70，且在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光之光390。圓偏光之光390自第三選色二向色濾光器330反射，從而改變圓偏光之方向，穿過四分之一波延遲器220，穿過可選波長選擇吸收器70，且透過第一稜鏡面130作為p-偏光第二色彩光363進入PBS 100。光線363穿過PRP 190，透過第三稜鏡面150射出PBS 100，且在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光之光390。圓偏光之光390自第一選色二向色濾光器310反射，從而改變圓偏光之方向，穿過四分之一波延遲器220，且透過第三稜鏡面150作為s-偏光第二色彩光365進入PBS 100。s-偏光第二色彩光365自PRP 190反射且透過第四稜鏡面160射出PBS 100。
現翻至圖3D，針對其中第三色彩光370係未偏光之實施例來闡述第三色彩光370穿過光合成器300之光學路徑。在此實施例中，包含s-偏光第三色彩光374及p-偏光第三色彩光373之未偏光之光透過第四稜鏡面160射出PBS 100。
第三色彩光370被引導透過第三選色二向色濾光器330、四分之一波延遲器220、可選波長選擇吸收器70，且透過第一稜鏡面130進入PBS 100。第三色彩光370交切PRP 190且被***為p-偏光第三色彩光372及s-偏光第三色彩光371。p-偏光第三色彩光372穿過PRP 190，射出第三稜鏡面150，且在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光之光390。圓偏光之光390自第一選色二向色濾光器310反射，從而改變圓偏光之方向，穿過四分之一波延遲器220，且透過第三稜鏡面150作為s-偏光第三色彩光374進入PBS 100。s-偏光第三色彩光374自PRP 190反射且透過第四稜鏡面160射出PBS 100。
s-偏光第三色彩光371自PRP 190反射，透過第二稜鏡面140射出PBS 100且在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光之光390。圓偏光之光390自第二選色二向色濾光器320反射，從而改變圓偏光之方向，穿過四分之一波延遲器220且透過第二稜鏡面140作為p-偏光第三色彩光373進入PBS 100。p-偏光第三色彩光373穿過PRP 190且透過第四稜鏡面160射出PBS 100。
圖4顯示一經拋光PBS 400之一俯視圖。根據一個實施例，稜鏡110及120之第一、第二、第三及第四稜鏡面130、140、150、160係經拋光外部表面。根據另一實施例，PBS 100之所有外部面(包括端面，未顯示)皆係經拋光面，其提供PBS 100內之傾斜光線之TIR。該等經拋光外部表面與具有小於稜鏡110及120之折射率「n2」之一折射率「n1」之一材料接觸。TIR改良經拋光PBS 400中之光利用率，尤其當引導至經拋光PBS 400中之光不沿一中心軸準直(亦即，傳入光係會聚光或發散光)時。至少一些光由全內反射陷獲於經拋光PBS 400中直至其透過第三稜鏡面150離開為止。在一些情形中，該光之大致全部由全內反射陷獲於經拋光PBS 400中直至其透過第三稜鏡面150離開為止。
如圖4中所示，光線L0在一角度範圍θ1內進入第一稜鏡面130。經拋光PBS 400內之光線L1在一角度範圍θ2內傳播，以在稜鏡面140、160及端面(未顯示)處滿足TIR條件。光線「AB」、「AC」及「AD」表示光透過經拋光PBS 400之諸多路徑中之三者，此三者在透過第三稜鏡面150射出之前呈不同入射角度與PRP 190相交。在射出之前，光線「AB」及「AD」兩者亦分別在稜鏡面160及140處經歷TIR。應理解，角度範圍θ1及θ2可係一角錐以使得反射亦可在經拋光PBS 400之端面處發生。在一個實施例中，PRP 190經選擇以有效地***處於一寬廣入射角度範圍內之不同偏光之光。一聚合物多層式光學膜尤其非常適合於***處於一寬廣入射角度範圍內之光。其他反射偏光器(包含MacNeille偏光器及線柵偏光器)亦可使用，但其在***偏光之光方面不太有效。一MacNeille偏光器不有效地以實質不同於設計角度(其通常與偏光選擇表面呈45度或法向於PBS之輸入面)之入射角度透射光。使用一MacNeille偏光器來有效地***偏光之光可受限於相對於法線低於約6度或7度之入射角度，此乃因可在一些較大角度下出現p-偏光狀態之顯著反射，且亦可在一些較大角度下出現s-偏光狀態之顯著透射。兩種效應皆可減小一MacNeille偏光器之***效率。使用一線柵偏光器來有效地***偏光之光通常需要毗鄰導線之一個側之一氣隙，且效率在一線柵偏光器沉沒於一較高指數媒介中時下降。用於***偏光之光之一線柵偏光器顯示(例如)於PCT公開案WO 2008/1002541中。
圖5係根據本發明之一個態樣之一光***器500之一俯視示意圖。光***器500使用與圖3A至3D中所示之光合成器相同之組件，但起相反之作用，亦即，合成光580被朝向第四稜鏡面160引導，並被***為分別具有第一、第二及第三色彩之一第一、第二及第三所接收光550、560、570。在圖5中，光***器500包含具有安置於稜鏡110、120之對角面之間的PRP 190之PBS 100。稜鏡110包括其之間具有一90°角度之第一及第二稜鏡面130、140。稜鏡120包括其之間具有一90°角度之第三及第四稜鏡面150、160。PRP 190可係與第一偏光狀態195(在此視圖中，垂直於頁面)對準之一笛卡兒反射偏光器，或一非笛卡兒偏光器，但一笛卡兒反射偏光器係較佳的。PRP 190進一步包括毗鄰該反射偏光器(未顯示)安置之一選色二向色鏡(圖1A中之元件20)。在圖5中，該選色二向色鏡經安置以在光化光交切該反射偏光器之前將其反射，如參照圖3B所闡述。光合成器300進一步包括一可選波長選擇吸收器70，其經安置以吸收穿過PRP 190之任何光化光；在圖5中，第一稜鏡面130、第二稜鏡面140或第一及第二稜鏡面130、140兩者。一般而言，可選波長選擇吸收器70可安置於由選色二向色鏡透射之光化光之光學路徑中之任何地方。在一個實施例中，藍色波長選擇吸收器可放置於該選色二向色鏡與該反射偏光器之間。在另一實施例中，藍色波長吸收器70可毗鄰第二稜鏡面140放置。
光***器500亦包含面向第一、第二及第三稜鏡面130、140、150安置之四分之一波延遲器220。四分之一波延遲器220與第一偏光狀態195呈一45°角度對準，如本文別處所闡述。一光學透射材料340安置於四分之一波延遲器220中之每一者與其各別稜鏡面之間。光學透射材料340可係具有低於稜鏡110、120之折射率之一折射率之任一材料。在一個態樣中，光學透射材料340係空氣。在一個態樣中，光學透射材料340可係將四分之一波延遲器220黏接至其各別稜鏡面之一光學黏合劑。
光***器500包含如圖所示面向四分之一波延遲器220安置之第一、第二及第三反射器310、320、330。在一個態樣中，反射器310、320、330可如圖3A中所示與毗鄰四分之一波延遲器220分離。在一個態樣中，反射器310、320、330可與毗鄰四分之一波延遲器220直接接觸。在一個態樣中，反射器310、320、330可藉助一光學黏合劑黏接至毗鄰四分之一波延遲器220。
在一個實施例中，光***器500係一雙色***器。在此實施例中，反射器310係一第一選色二向色濾光器，且反射器320、330中之一者係一第二選色二向色濾光器，其經選擇以分別透射第一及第二色彩光，且反射其他色彩之光。第三反射器係一鏡。藉由鏡意指經選擇以反射大致所有色彩之光之一鏡面反射器。在一個態樣中，第一與第二色彩光在光譜範圍上具有最小重疊，然而，若期望，則可具有實質重疊。
在一個實施例中，光***器500係一三色***器。在此實施例中，反射器310、320、330係第一、第二及第三選色二向色濾光器，其經選擇以分別透射第一、第二及第三色彩光，並反射其他色彩之光。在一個態樣中，第一、第二及第三色彩光在光譜範圍上具有最小重疊，然而，若期望，則可具有實質重疊。使用此實施例之光***器500之一方法包含如下步驟：將合成光580朝向PBS 100之第四稜鏡面160引導，自選色二向色濾光器310接收第一色彩光550，自第二選色二向色濾光器320接收第二色彩光560，並自第三選色二向色濾光器330接收第三色彩光570。合成、第一、第二及第三所接收光580、550、560、570中之每一者之光學路徑遵循圖3B至3D中之說明，然而，所有該等光線之方向被反轉。
在一個實施例中，合成光580可係未偏光之光，且第一、第二及第三色彩光550、560、570中之每一者係未偏光之光。在一個實施例中，合成光580可係未偏光白色光，且第一、第二及第三色彩光550、560、570中之每一者分別係藍色、綠色及紅色未偏光之光。根據一個態樣，合成光580包含來自一發光二極體(LED)源之光。可使用各種光源，例如雷射、雷射二極體、有機LED(OLED)及非固態光源，例如具有適當集光器或反射器之超高壓(UHP)、鹵素或氙燈。一LED光源可具有相對於其他光源之優點，包括操作經濟、長壽命、強健性、有效光產生及經改良光譜輸出。
根據本揭示內容之一個態樣，圖6A至6B顯示一雙通道色彩合成器600，其中一第一色彩光源650及一第二色彩光源660經安置以注入光至PBS 100之同一稜鏡面(亦即，第三稜鏡面150)中。根據下文所闡述之一個實施例，第一色彩光源650可係一未偏光藍色光源650且第二色彩光源660可係一未偏光紅色光源660。來自藍色光源650之一藍色光651與來自紅色光源660之一紅色光661可經組合以減小色彩合成器600之組件之數目。藍色光與紅色光651、661可使用(舉例而言)一集光棒(未顯示)混合在一起。根據一個態樣，可給藍色、紅色及一綠色光源650、660、670提供一可選光隧道40或透鏡總成(未顯示)，以提供將該等光源與PBS 100分離之間距，以及提供某一準直之光，如本文別處所闡述。
雙通道色彩合成器600包括一綠色光反射二向色濾光器610、一紅色光反射二向色濾光器620及一寬頻帶鏡630。雙通道色彩合成器600進一步包括一可選藍色光選擇吸收器(未顯示)，如本文別處所闡述。在一個實施例中，藍色光選擇吸收器可包括於一寬頻帶鏡630中，以使得入射於寬頻帶鏡630上之任何藍色光被吸收，而非被反射(如圖6A中所示，且下文進一步加以闡述)。在另一實施例中，藍色光選擇吸收器可定位於透射穿過藍色光反射二向色鏡20之藍色光光學路徑中之任何地方，如本文別處所闡述。
現翻至圖6A，針對其中藍色光651及紅色光661係未偏光之實施例闡述來自藍色光源650之藍色光651及來自紅色光源660之紅色光661穿過光合成器600之光學路徑。在此實施例中，藍色光651係可對一不受保護反射偏光器造成損壞之一光化光。藍色光651之一主要部分652自PRP 190反射。藍色光651之一次要部分653穿過PRP 190中之選色二向色鏡20且由可選藍色光選擇吸收器(未顯示)吸收。
來自藍色光源650之藍色光651穿過可選光隧道40、綠色光反射二向色濾光器610、四分之一波延遲器220且透過第三稜鏡面150進入PBS 100。藍色光651交切PRP 190且被***為藍色光651之經反射主要部分652及藍色光651之經透射次要部分653。主要部分652作為藍色光651之未偏光主要部分652射出PBS 100。藍色光651之次要部分653透過第一稜鏡面130射出PBS 100，穿過四分之一波延遲器220，且由包括於寬頻帶鏡630中之藍色光選擇吸收器吸收。
來自紅色光源660之紅色光661穿過可選光隧道40、綠色光反射二向色濾光器610、四分之一波延遲器220且透過第三稜鏡面150進入PBS 100。紅色光661交切PRP 190且被***為p-偏光紅色光線662及s-偏光紅色光線663。s-偏光紅色光線663自PRP 190反射且透過第四稜鏡面160作為s-偏光紅色光線663射出PBS 100。
p-偏光紅色光線662穿過PRP 190，透過第一稜鏡面130退出PBS 100，且在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光紅色光線664。圓偏光紅色光線664自寬頻帶鏡630反射，從而改變圓偏光之方向，穿過四分之一波延遲器220，從而變為s-偏光紅色光線665，透過第一稜鏡面130進入PBS 100，自PRP 190反射，且透過第二稜鏡面140射出PBS 100。s-偏光紅色光線665在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光紅色光線666，自紅色光反射二向色濾光器620反射，從而改變圓偏光之方向，且在其穿過四分之一波延遲器220時變為p-偏光紅色光線667。p-偏光紅色光線667透過第二稜鏡面140進入PBS 100，未改變地穿過PRP 190，且透過第四稜鏡面160作為p-偏光紅色光線667射出PBS 100。
現翻至圖6B，針對其中綠色光671係未偏光之實施例來闡述來自綠色光源670之綠色光671穿過光合成器600之光學路徑。在此實施例中，包含p-偏光綠色光線672及s-偏光綠色光線677之未偏光之光透過第四稜鏡面160射出PBS 100。
來自綠色光源670之綠色光671穿過可選光隧道40、紅色光反射二向色濾光器620、四分之一波延遲器220且透過第二稜鏡面140進入PBS 100。綠色光671交切PRP 190且被***為p-偏光綠色光線672及s-偏光綠色光線673。p-偏光綠色光線672穿過PRP 190反射且透過第四稜鏡面160作為p-偏光綠色光線672射出PBS 100。
s-偏光綠色光線673自PRP 190反射，透過第一稜鏡面130射出PBS 100，且在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光綠色光線674。圓偏光綠色光線674自寬頻帶鏡630反射，從而改變圓偏光之方向，穿過四分之一波延遲器220，從而變為p-偏光綠色光線675，透過第一稜鏡面130進入PBS 100，穿過PRP 190，且透過第三稜鏡面150射出PBS 100。p-偏光綠色光線675在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光綠色光線676，自綠色光反射二向色濾光器610反射，從而改變圓偏光之方向，且在其穿過四分之一波延遲器220時變為s-偏光綠色光線677。s-偏光綠色光線677透過第三稜鏡面150進入PBS 100，自PRP 190反射，且透過第四稜鏡面160作為s-偏光綠色光線677射出PBS 100。
在雙通道色彩合成器600之另一實施例(未顯示)中，寬頻帶鏡630之相對位置可隨第二選色二向色濾光器620、可選光隧道40及第三光源670切換。在此實施例中，寬頻帶鏡630毗鄰第二稜鏡面140；且第二選色二向色濾光器620、可選光隧道40及第三光源670毗鄰第一稜鏡面130。藍色波長選擇吸收器70可放置於透射穿過選色二向色鏡20之藍色光之光學路徑中之任何地方，如本文別處參照圖3A至3D所闡述。
根據一個態樣，圖7A至7B顯示一色彩合成器700，其中圖3A至3D及圖6A至6B之PRP 190分離為組件選色二向色鏡20及反射偏光器30，如下文所闡述。選色二向色鏡20可係一自立選色二向色鏡(例如一薄膜)，或其可安置於一稜鏡(例如如圖7A至7B中所示之一第三及一第四稜鏡780、790)之對角線上。在此態樣中，光化光路徑(亦即，來自一第一色彩光源750之一第一色彩光751)進一步與反射偏光器30分離。
圖7A至7B顯示一色彩合成器700，其中一第二色彩光源760及一第三色彩光源770經安置以注入光至PBS 100中。第二色彩光源760及第三色彩光源770沿一輸出方向透過一輸出表面(第四稜鏡面160)射出第一PBS 100。
第一色彩光源750經安置以注入欲與來自第二色彩光源760之一第二色彩光761及來自第三色彩光源770之一第三色彩光771合成之一第一色彩光751(光化光)，但不使該光進入PBS 100。根據下文所闡述之一個實施例，第一色彩光源750可係一未偏光藍色光源750，第二色彩光源760可係一未偏光紅色光源760，且第三色彩光源770可係一未偏光綠色光源770。來自藍色光源750之一藍色光751、來自紅色光源760之一紅色光761及來自綠色光源770之一綠色光771可經合成以改良色彩合成器700之耐久性。根據一個態樣，可給該藍色、紅色及一綠色光源750、760、770提供一可選光隧道40或透鏡總成(未顯示)，以提供將該等光源與PBS 100分離之間距，以及提供某一準直之光，如本文別處所闡述。
色彩合成器700包括一綠色光反射二向色濾光器720、一紅色光反射二向色濾光器730及一寬頻帶鏡740。在一個實施例中，一藍色光選擇吸收器可包括於透射穿過藍色光反射二向色鏡20之藍色光光學路徑中，如本文別處所闡述。
現翻至圖7A，針對其中藍色光751係未偏光之實施例來闡述來自藍色光源750之藍色光751穿過光合成器700之光學路徑。在此實施例中，藍色光751係可對一不受保護反射偏光器造成損壞之一光化光。藍色光751之一主要部分752自選色二向色鏡20反射。藍色光751之一次要部分753穿過選色二向色鏡20，射出色彩合成器700，且可選地由可選藍色光選擇吸收器(未顯示)吸收。
來自藍色光源750之藍色光751穿過可選光隧道40，透過一第七稜鏡面792進入第四稜鏡790且交切選色二向色鏡20。藍色光751被***為藍色光751之經反射主要部分752及藍色光751之經透射次要部分753。藍色光751之主要部分752沿一輸出方向透過一第八稜鏡面794射出第四稜鏡790。藍色光751之次要部分753穿過選色二向色鏡20，且藉由透過一第六稜鏡面784射出第三稜鏡780而離開色彩合成器700。
返回至圖7A，針對其中紅色光761係未偏光之實施例來闡述來自紅色光源760之紅色光761穿過光合成器700之光學路徑。在此實施例中，包含p-偏光紅色光線767及s-偏光紅色光線765之未偏光之光沿一輸出方向透過第八稜鏡面794射出第四稜鏡790。
來自紅色光源760之紅色光761穿過可選光隧道40、綠色光反射二向色濾光器720、四分之一波延遲器220且透過第一稜鏡面130進入PBS 100。紅色光761交切反射偏光器30且被***為p-偏光紅色光線762及s-偏光紅色光線763。p-偏光紅色光線762穿過反射偏光器30，透過第三稜鏡面150射出PBS 100，且在其穿過四分之一波偏光器220時變為圓偏光紅色光線764。圓偏光紅色光線764自寬頻帶鏡740反射，從而改變圓偏光之方向，在其穿過四分之一波延遲器220時變為s-偏光紅色光線765，且透過第三稜鏡面150進入PBS 100。s-偏光紅色光線765自反射偏光器30反射，透過第四稜鏡面160射出PBS 100，透過第五稜鏡面782進入第三稜鏡780，穿過選色二向色鏡20，且透過第八稜鏡面794作為s-偏光紅色光線765射出第四稜鏡790。
s-偏光紅色光線763自反射偏光器30反射，透過第二稜鏡面140射出PBS 100，且在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光紅色光線766。圓偏光紅色光線766自紅色光反射二向色濾光器730反射，從而改變圓偏光之方向，穿過四分之一波延遲器220，從而變為p-偏光紅色光線767，透過第二稜鏡面140進入PBS 100，穿過反射偏光器30，且透過第四稜鏡面160射出PBS 100。p-偏光紅色光線767透過第五稜鏡面782進入第三稜鏡780，穿過選色二向色鏡20，且透過第八稜鏡面794作為p-偏光紅色光線767射出第四稜鏡790。
現翻至圖7B，針對其中綠色光771係未偏光之實施例來闡述來自綠色光源770之綠色光771穿過光合成器700之光學路徑。在此實施例中，包含p-偏光綠色光線772及s-偏光綠色光線777之未偏光之光透過第八稜鏡面794射出第四稜鏡790。
來自綠色光源770之綠色光771穿過可選光隧道40、紅色光反射二向色濾光器730、四分之一波延遲器220且透過第二稜鏡面140進入PBS 100。綠色光771交切反射偏光器30且被***為p-偏光綠色光線772及s-偏光綠色光線773。p-偏光綠色光線772穿過反射偏光器30，透過第四稜鏡面160射出PBS 100，透過第五稜鏡面782進入第三稜鏡780，穿過選色二向色鏡20，且透過第八稜鏡面794作為p-偏光綠色光線772射出第四稜鏡790。
s-偏光綠色光線773自反射偏光器30反射，透過第一稜鏡面130射出PBS 100，且在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光綠色光線774。圓偏光綠色光線774自綠色光反射二向色濾光器720反射，從而改變圓偏光之方向，穿過四分之一波延遲器220，從而變為p-偏光綠色光線775，透過第一稜鏡面130進入PBS 100，穿過反射偏光器30，且透過第三稜鏡面150射出PBS 100。p-偏光綠色光線775在其穿過四分之一波延遲器220時變為圓偏光綠色光線776，自寬頻帶鏡740反射，從而改變圓偏光之方向，且在其穿過四分之一波延遲器220時變為s-偏光綠色光線777。s-偏光綠色光線777透過第三稜鏡面150進入PBS 100，自反射偏光器30反射，透過第四稜鏡面160射出PBS 100，透過第五稜鏡面782進入第三稜鏡780，穿過選色二向色鏡20，且透過第八稜鏡面794作為s-偏光綠色光線777射出第四稜鏡790。
在另一實施例(未顯示)中，該色彩合成器可包括一第四色彩光。在此實施例中，寬頻帶鏡740可由一第三選色二向色鏡、可選光隧道40及一第四色彩光源取代，其以與圖7A至7B中所示之第一及第二選色二向色濾光器720、730、可選光隧道40以及第二及第三光源760、770類似之方式佈置。該第三選色二向色濾光器對於第四色彩光可係透明的，且反射第二及第三色彩光760、770。
在再一實施例(未顯示)中，選色二向色鏡20可替代地係透射藍色光、反射紅色及綠色光之選色二向色鏡。在此實施例中，紅色及綠色光761、771如前文所闡述沿一輸出方向透過第四稜鏡面160射出PBS 100，然後透過第五稜鏡面782進入第三稜鏡780，自選色二向色鏡20反射且透過第六稜鏡面784射出第三稜鏡780。藍色光750如前文闡述進入第四稜鏡790，然而，藍色光751之一主要部分753穿過透射藍色光之選色二向色鏡20且透過第六稜鏡面784射出第三稜鏡780；藍色光750之一次要部分752自透射藍色光之選色二向色鏡反射且透過第八稜鏡面794射出第四稜鏡790。
圖9圖解說明包括一三色光合成系統902之一投影機900。三色光合成系統902於輸出區域904處提供一合成光輸出。在一個實施例中，輸出區域904處之合成光輸出係偏光的。輸出區域904處之合成光輸出穿過光引擎光學器件906到達投影機光學器件908。
光引擎光學器件906包括透鏡922、924及一反射器926。投影機光學器件908包括一透鏡928、一PBS 930及投影透鏡932。投影透鏡932中之一者或多者可相對於PBS 930移動以提供對一所投影影像912之焦距調整。一反射成像裝置910可調變投影機光學器件中之光之偏光狀態，以使得穿過PBS 930並進入投影透鏡之光之強度將經調變以產生所投影影像912。一控制電路914耦合至反射成像裝置910並耦合至光源916、918及920以使反射成像裝置910之作業與光源916、918及920之排序同步。在一個態樣中，輸出區域904處之合成光之一第一部分被引導透過投影機光學器件908，且該合成光輸出之一第二部分可透過輸出區域904再循環回至色彩合成器902中。該合成光之該第二部分可藉由自(例如)一鏡、一反射偏光器、一反射LCD及諸如此類反射而再循環回至色彩合成器中。圖9中所圖解說明之佈置係例示性的，且所揭示之光合成系統亦可與其他投影系統一同使用，包含反射微鏡成像裝置及諸如此類。根據一個替代態樣，可使用一透射成像裝置。
根據一個態樣，如上文所闡述之一色彩光合成系統產生一三色(白色)輸出。該系統具有高效率，此乃因具有反射偏光器膜之一偏光束***器之偏光性質(對S-偏光之光進行反射且對P-偏光之光進行透射)對一寬廣源光入射角度範圍具有低靈敏度。可使用額外準直組件以改良來自色彩合成器中之光源之光之準直。在沒有一定程度之準直之情況下，PBS中將存在與隨入射角度(AOI)而變化之二向色反射率變化相關聯之顯著光丟失、TIR丟失或挫敗TIR之增加之瞬逝耦合及/或降級之偏光鑑別及功能。在本揭示內容中，偏光束***器用作光管以保持光由全內反射包含且僅透過所期望表面釋放。
實例
圖8係使用TFCalc軟體(可自Software Spectra,Inc.,Portland OR購得)建模之紅色、綠色及藍色二向色濾光器(標記為R、G、B)及一個二向色鏡(標記為BB)之透射譜之一曲線圖。TFCalc模型以一10對具有一460nm四分之一波厚度之交替SiO2與TiO2層光學堆疊開始，且藉由針式最佳化***額外SiO2及TiO2層使用一局部搜索來最佳化。該光學堆疊之總厚度限於3000nm。
該三個二向色濾光器經建模以透射呈一0°平均入射角度(亦即，垂直於表面)入射於具有一Lambertian角分佈之一F1.5錐形中之紅色(630nm)、綠色(530nm)及藍色(460nm)光。每一二向色濾光器之輸入側係曝露在空氣中。該二向色鏡經建模以阻擋呈一45°平均入射角度入射於具有一Lambertian角分佈之一F1.5錐形中之以460nm為中心之光，且透射其中之530nm及630nm之光。該二向色鏡之輸入側係建模於具有一1.52折射率之玻璃中。
圖8之透射譜至圖3B中所示之色彩合成器之應用顯示入射藍色光(圖3B中之第一色彩光350)交切PRP 190之二向色鏡(BB)。該二向色鏡反射該藍色光之大約75%(圖3B中之主要部分351)且透射大約25%(圖3B中之次要部分352)。該藍色光之經透射之25%係通常由一色彩合成器中之PRP 190中之反射偏光器透射之相同偏光狀態(例如圖3A至3D中所示)。可藉由可選波長選擇吸收器70自該系統移除該經透射之藍色光，從而產生該反射偏光器之較不具有二向色鏡之一色彩合成器之大約12.5%之藍色光曝露。實際上，可增加藍色LED之輸出以補償25%之損失，因此該反射偏光器之實際藍色光曝露將係不具有二向色鏡之該色彩合成器之約17%。類似地，亦可增加綠色LED之輸出以藉由該二向色鏡補償損失(自圖8，大約75%透射)。
通常，藍色光光化性比綠色光高大約10倍。對於其中綠色之輻射通量係藍色之輻射通量之2倍之一組態，具有二向色鏡之上述色彩合成器較不具有二向色鏡之色彩合成器將提供反射偏光器之壽命之約4倍。壽命改良可進一步增加，此乃因散射對波長敏感，且短波長光對反射偏光器之曝露之減小往往將減小其散射光之傾向。
將正常色彩合成器(CC)組態(亦即，不具有一波長選擇二向色鏡)之適光效率與藍色受保護色彩合成器(BBCC)相比較。不具有一波長選擇二向色鏡之一正常色彩合成器(CC)顯示於(例如)於2008年9月8日提出申請且標題為LIGHT COMBINER之美國申請案第61/095,129號中。PhlatlightTM LED(可自Luminus Inc.購得)之光譜輸出用於產生關於適光效率之資料。與CC組態相比，BBCC具有74.3%之藍色輸出及88.0%之綠色輸出。由於藍色光源通常不係限制裝置之輸出之LED色彩，因此該BBCC具有該CC之亮度與輸出之88%。
使用具有一較長波長之一一綠色光源(例如一II-VI半導體轉換綠色LED)建模另一組態。可藉由將一藍色及紅色LED與一綠色II-VI LED一同使用來製造一經改良色彩合成器，其提供該藍色LED與該綠色LED之間的更佳光譜分離。與標準InGaN綠色LED(大約12%之亮度下降)相比，CC與具有一較長波長綠色II-VI LED之BBCC之間的亮度下降(大約3%之亮度下降)係不顯著的。
藉由將一波長選擇吸收器(亦即，一藍色濾光器)放置於藍色光反射二向色鏡與反射偏光器之間來進一步減小該反射偏光器之藍色光曝露，如本文別處所闡述。使用與上文相同之分析，此方法具有將壽命延長6倍之可能性。
一潛在問題係藉由吸收藍色光所導致之加熱可損壞反射偏光器。可藉由將一散熱片放置於垂直於該反射偏光器之兩個面(亦即，圖1B中所示之端面170、175、180、185)上來減小峰值溫度。用於減小該峰值溫度之其他方法包含在二向色鏡中併入具有一高熱傳導率之一材料層，例如一藍寶石層。該藍寶石層藉由摻雜一合適元素(例如鈰)，藉由添加一額外藍色光吸收塗層或藉由用藍色反射二向色塗層塗佈該藍寶石而可係黃色。
反射偏光器上藍色光之曝露在CC或BBCC色彩合成器中可係不均勻的。在CC中，非均勻性可由藍色LED與PBS(例如如本文別處所闡述之光隧道)之間的照射光學器件導致。由於藍色二向色之角選擇性及偏光選擇性，BBCC中之藍色反射器可增加非均勻性。
具有一受保護藍色二向色反射器之色彩合成器之效率可高於上文所提供之簡單分析。若干機構可減小由藍色保護性反射器所導致之低效率。舉例而言，可藉由一全局最佳化過程將該藍色反射器最佳化。可藉由使用一全局最佳化或藉由增加電介質塗層堆疊之平均指數來改良設計。可使用任一電介質堆疊組合，舉例而言，可使用TiO2與Al2O3之一介入堆疊替代上述實例中所使用之TiO2與SiO2。另外，不包括實際損失。儘管來自該反射偏光器之反射可極高，但由該反射偏光器透射之光可由一四分之一波延遲器旋轉4次，且應最小化與該反射偏光器之散射及/或偏光互動。散射在藍色光之情形下可係最嚴重的，且藉由設計，延遲器較佳提供對所有三個色彩之四分之一波延遲。此等設計可係難以完成的，且效能通常係一折衷。上述效率計算亦假定一正常色彩合成器有效地發射最初由該反射偏光器透射之藍色光。
改良系統效率之另一種技術可係使用藍色光源之F-數值比綠色光源更大之光源。在其中該光學系統要求藍色光源與綠色光源之F-數值相同之情形中，可使用高分散性光學元件，舉例而言，一「蠅眼式(fly's-eye)」均化器中之二元透鏡。藍色光之較大F-數值可允許設計一更有效之藍色保護性濾光器。
該藍色受保護色彩合成器之效能可相對於正常組態增加，此乃因藍色LED前方之延遲器僅需要針對綠色及紅色波長起作用，紅色LED前方之延遲器僅需要對綠色光提供四分之一波延遲，且綠色LED前方之延遲器僅需要對紅色光提供四分之一波延遲。此亦可給較長波長綠色LED(例如II-VI)提供一優點，此乃因紅色LED與綠色LED之波長之間將存在較小差異。存在在一有限光譜範圍上起作用之一較寬廣範圍之可用延遲器。
除非另有指示，否則本說明書及申請專利範圍中用於表示特徵大小、量及物理性質之所有數值皆應理解為由術語「約(about)」修飾。因此，除非指示相反之情形，否則上述說明書及隨附申請專利範圍中所列舉之數值參數係近似值，其可相依於彼等熟習此項技術者利用本文所揭示之教示試圖獲得之所期望性質而改變。
本文所引用之所有參考文獻及出版物之全部內容皆以引用方式明確地併入本揭示內容中，除可能與本揭示內容直接相矛盾之內容以外。儘管本文已圖解說明並闡述具體實施例，但彼等熟習此項技術者將瞭解，可在不背離本發明之範疇之前提下使用各種替代及/或等效實施方案來替換所顯示及闡述之具體實施例。本申請案旨在涵蓋本文所論述之具體實施例之任何修改形式或變化形式。因此，意欲使本揭示內容僅受申請專利範圍及其等效內容限制。
10．．．光學元件
20．．．選色二向色鏡
25．．．對角線稜鏡面
30．．．反射偏光器
35．．．對角線稜鏡面
40．．．可選光隧道
50．．．第一選色二向色濾光器
55．．．輸入表面
60．．．四分之一波延遲器
70．．．可選波長選擇吸收器
80．．．第一色彩光源
82．．．第一色彩光
84．．．主要部分
86．．．次要部分
100．．．PBS
110．．．第一稜鏡
120．．．第二稜鏡
130．．．第一稜鏡面
140．．．第二稜鏡面
150．．．第三稜鏡面
160．．．第四稜鏡面
170．．．端面
175．．．端面
180．．．端面
185．．．端面
190．．．受保護反射偏光器
195．．．第一偏光狀態
196．．．第二偏光狀態
200．．．PBS延遲器系統
220．．．四分之一波延遲器
295．．．四分之一波偏光狀態
300．．．光合成器
310．．．第一反射器
320．．．第二反射器
330．．．第三反射器
340．．．光學透射材料
350．．．第一色彩光
351．．．主要部分
352．．．次要部分
360．．．第二色彩光
361．．．s-偏光第二色彩光
362．．．p-偏光第二色彩光
363．．．p-偏光第二色彩光
365．．．s-偏光第二色彩光
370．．．第三色彩光
371．．．s-偏光第三色彩光
372．．．p-偏光第三色彩光
373．．．p-偏光第三色彩光
374．．．s-偏光第三色彩光
380．．．合成光
390．．．圓偏光之光
400．．．經拋光PBS
500．．．光***器
550．．．第一所接收光
560．．．第二所接收光
570．．．第三所接收光
580．．．合成光
600．．．雙通道色彩合成器
650．．．第一色彩光源
651．．．藍色光
652．．．主要部分
653．．．次要部分
610．．．綠色光反射二向色濾光器
620．．．紅色光反射二向色濾光器
630．．．寬頻帶鏡
660．．．第二色彩光源
661．．．紅色光
662．．．p-偏光紅色光線
663．．．s-偏光紅色光線
664．．．圓偏光紅色光線
665．．．s-偏光紅色光線
666．．．圓偏光紅色光線
667．．．p-偏光紅色光線
670．．．綠色光源
671．．．綠色光
672．．．p-偏光綠色光線
673．．．s-偏光綠色光線
674．．．圓偏光綠色光線
675．．．p-偏光綠色光線
676．．．圓偏光綠色光線
700．．．色彩合成器
720．．．綠色光反射二向色濾光器
730．．．紅色光反射二向色濾光器
740．．．寬頻帶鏡
750．．．藍色光源
751．．．藍色光
752．．．主要部分
753．．．次要部分
760．．．第二色彩光源
761．．．紅色光
762．．．p-偏光紅色光線
763．．．s-偏光紅色光線
764．．．圓偏光紅色光線
765．．．s-偏光紅色光線
766．．．圓偏光紅色光線
767．．．p-偏光紅色光線
770．．．綠色光源
771．．．綠色光
772．．．p-偏光綠色光線
773．．．s-偏光綠色光線
774．．．圓偏光綠色光線
775．．．p-偏光綠色光線
776．．．圓偏光綠色光線
777．．．s-偏光綠色光線
780．．．第四稜鏡
782．．．第五稜鏡面
784．．．第六稜鏡面
790．．．第四稜鏡
792．．．第七稜鏡面
794．．．第八稜鏡面
貫穿於本說明書，參照其中相同參考編號表示相同元件之附圖，且其中：
圖1A係一光學元件之一示意圖；
圖1B係一PBS之一透視圖；
圖2係一PBS之一透視圖；
圖3A至3D係一光合成器之俯視示意圖；
圖4係一經拋光PBS之一俯視圖；
圖5係一光***器之一俯視圖；
圖6A至6B顯示一雙通道色彩合成器；
圖7A至7B顯示一色彩合成器；
圖8係透射譜之一曲線圖；及
圖9係一投影機之一示意圖。
該等圖未必按比例繪製。該等圖中所用之相同編號係指相同組件。然而，應理解，在一既定圖中使用一編號來指代一組件並不意欲限制在另一圖中以相同編號標記之該組件。
70．．．可選波長選擇吸收器
100．．．PBS
110．．．第一稜鏡
120．．．第二稜鏡
130．．．第一稜鏡面
140．．．第二稜鏡面
150．．．第三稜鏡面
160．．．第四稜鏡面
170．．．端面
175．．．端面
190．．．受保護反射偏光器
195．．．第一偏光狀態
220．．．四分之一波延遲器
300．．．光合成器
310．．．第一反射器
320．．．第二反射器
330．．．第三反射器
340．．．光學透射材料
350．．．第一色彩光
360．．．第二色彩光
370．．．第三色彩光
380．．．合成光

Claims (23)

  1. 一種光學元件，其包含：一第一選色二向色濾光器，其具有一第一輸入表面且經安置以透射垂直於該第一輸入表面之一第一色彩光束；一選色二向色鏡，其經安置以呈大約45度之一角度交切該第一色彩光束；及一反射偏光器，其毗鄰該選色二向色鏡、與該第一選色二向色濾光器相對地安置，其中該選色二向色鏡能夠反射該第一色彩光束之一主要部分，且透射該第一色彩光束之一次要部分，且其中該第一色彩光束之該主要部分包含該第一色彩光束之至少60%。
  2. 如請求項1之光學元件，其中該第一色彩光束之該主要部分包含該第一色彩光束之至少75%。
  3. 如請求項1之光學元件，其中該第一色彩光束包含能夠使該反射偏光器降級之一第一波長範圍之光。
  4. 如請求項3之光學元件，其進一步包含能夠吸收該第一波長範圍之光且經安置以交切該第一色彩光束之該次要部分之一波長選擇吸收器。
  5. 如請求項4之光學元件，其中該波長選擇吸收器係安置於該選色二向色鏡與該反射偏光器之間。
  6. 如請求項3之光學元件，其中該第一波長範圍之光包含藍色光或紫外光。
  7. 如請求項3之光學元件，其中該第一波長範圍之光包含具有自100奈米至500奈米之一波長範圍之光。
  8. 如請求項1之光學元件，其進一步包含形成一偏光束***器(PBS)之一第一及第二稜鏡，且其中該反射偏光器及選色二向色鏡係安置於該PBS之一對角線上。
  9. 如請求項1之光學元件，其進一步包含：一第二選色二向色濾光器，其具有一第二輸入表面且經安置以透射垂直於該第二輸入表面之一第二色彩光束，該第二色彩光束亦呈大約45度之一角度交切該選色二向色鏡，其中該選色二向色鏡能夠透射該第二色彩光束之一主要部分。
  10. 如請求項9之光學元件，其中該第一色彩光束及該第二色彩光束各自包含會聚光線或發散光線。
  11. 如請求項9之光學元件，其進一步包含：安置於該第一選色二向色濾光器與該反射偏光器之間的一第一延遲器；及安置於該第二選色二向色濾光器與該反射偏光器之間的一第二延遲器。
  12. 如請求項11之光學元件，其中該反射偏光器與一第一偏光狀態對準且每一延遲器包含與該第一偏光狀態呈一大約45度角度對準之一四分之一波延遲器。
  13. 如請求項12之光學元件，其進一步包含：一第三選色二向色濾光器，其具有一第三輸入表面且 經安置以透射垂直於該第三輸入表面之一第三色彩光束，該第三色彩光束亦呈一大約45度角度交切該選色二向色鏡；及一第三四分之一波延遲器，其與該第一偏光狀態呈一大約45度角度對準且面向該第三選色二向色濾光器安置，其中該選色二向色鏡能夠透射該第三色彩光束之一主要部分。
  14. 如請求項13之光學元件，其中該第一色彩光束包含一第一色彩未偏光之光，該第二色彩光束包含一第二色彩未偏光之光，且該第三色彩光束包含一第三色彩未偏光之光，其中該第一、第二及第三色彩未偏光之光中之每一者包含一不同波長範圍。
  15. 如請求項12之光學元件，其中該第一色彩光束包含一第一色彩未偏光之光且該第二色彩光束包含與該第一色彩未偏光之光不同之一第二色彩未偏光之光。
  16. 一種包含如請求項1之光學元件之色彩合成器。
  17. 一種包含如請求項16之色彩合成器之投影系統。
  18. 一種包含如請求項14之光學元件之色彩合成器。
  19. 如請求項18之色彩合成器，其進一步包含：發射該第一色彩未偏光之光之一第一色彩光源；發射該第二色彩未偏光之光之一第二色彩光源；發射該第三色彩未偏光之光之一第三色彩光源；及包含該第一色彩未偏光之光、該第二色彩未偏光之光 及該第三色彩未偏光之光之一合成光。
  20. 一種包含如請求項19之色彩合成器之投影系統。
  21. 一種包含如請求項15之光學元件之色彩合成器。
  22. 如請求項21之色彩合成器，其進一步包括包含：發射該第一色彩未偏光之光之一第一色彩光源；發射該第二色彩未偏光之光之一第二色彩光源；及包含該第一色彩未偏光之光及該第二色彩未偏光之光之一合成光。
  23. 一種包含如請求項22之色彩合成器之投影系統。
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