偏振分光器以及使用偏振分光器的投影系统技术方案

一种偏振分光器（ＰＢＳ）包括置于两个覆盖物之间的第一多层反射偏振膜和第二多层反射偏振膜。这两个多层反射偏振膜可以相同或不同。该ＰＢＳ可用于多种应用中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的来说涉及偏振分光器以及这种器件在(例如)用于显示信息的系统中的使用，尤其是涉及一种反射光投影系统。
技术介绍
光学成像系统通常包括透射式成像器或反射式成像器，也被称为光阀或者光阀阵列，其将图像施加到光束上。透射式光阀通常是半透明的并允许光通过。另一方面，反射式光阀仅反射所选择的一部分输入光以形成图像。反射式光阀提供重要的优点，即控制电路可以设置在反射表面的后面，并且当基板材料不受限于其不透明性时可以使用更先进的集成电路技术。通过把反射式微型液晶显示器用作成像器，也许会得到可能便宜而又紧凑的新型液晶显示(LCD)投影仪结构。许多反射式LCD成像器使入射光的偏振发生旋转。换句话说，偏振光被成像器反射时要么基本上不改变偏振态而得到最暗的状态，要么偏振旋转某一角度以提供理想的灰度等级。90°的旋转将在这些系统中提供最亮的状态。因此，偏振光束一般用作反射式LCD成像器的输入光。一种理想的紧凑布置包含偏振分光器(PBS)和成像器之间的折叠光路，其中照明光束和从该成像器反射的投影图像共享该PBS与该成像器之间的同一物理空间。PBS把入射光从偏振旋转的图像光中分离出来。用在投影仪系统的传统PBS，有时被称为MacNeille偏振器，使用以布鲁斯特角放置的无机介质膜的堆叠结构。s偏振光被反射，而p偏振光透过偏振器。单个成像器可用于形成单色图像或彩色图像。多个成像器通常用来形成彩色图像，其中照明光被分成不同颜色的多根光束。图像被分别施加于每一根光束上，然后将这些光束重组以形成全色图像。专利技术概述通常，本专利技术涉及一种用于减少投影系统中的雾霾的装置。具体地说，本专利技术基于成像核心设置，该成像核心可在偏振分光器中减少雾霾。本专利技术提供一种PBS，其包括第一多层反射偏振膜和第二多层反射偏振膜。尽管也可以使用其它膜及其组合，但优选的是，选择第一膜和第二膜的组合，使其在蓝光中是稳定的。使用这种组合还能使所得到的偏振器在整个可见光范围具有增强的对比度。在本专利技术的PBS结构中使用两个(或多个)膜减少了影响投影屏的雾霾。该双膜结构可以用任何材料作为覆盖物(例如棱镜)。这样的材料包括玻璃。玻璃可以具有任何折射率，尽管通常折射率的范围在1.4至1.8之间，也可以在1.4至1.6之间。这种低折射率玻璃可以减少像散。尽管在PBS中使用了附加的膜，但不会显著降低透过PBS的p偏振光。本专利技术的一个实施方案提供一种偏振分光器，其包含含有多个层的第一多层反射偏振膜。第一多层反射偏振膜的多个层的光学厚度具有第一分布。该偏振分光器还包含邻近所述第一多层反射偏振膜的第二多层反射偏振膜，其中所述第二多层反射偏振膜包含多个层。所述第二多层反射偏振膜的所述多个层的光学厚度具有第二分布，其中第二分布不同于上述第一分布。所述第二多层反射偏振膜的主表面面对所述第一种多层反射偏振膜的主表面。该偏振分光器还包含放置在所述第一多层反射偏振膜一侧和/或所述第二多层反射偏振膜的一侧上的覆盖物。光学粘合剂可置于所述第一多层反射偏振膜与所述第二多层反射偏振膜之间。在一个实施方案中，所述第一多层反射偏振膜具有第一对比率光谱而所述第二多层反射偏振膜具有第二对比率光谱。所述第一对比率光谱可以不同于所述第二对比率光谱。本专利技术的另一实施方案涉及一种偏振分光器，其包含第一多层反射偏振膜和第二多层反射偏振膜。所述第二多层反射偏振膜邻近所述第一多层反射偏振膜。所述第二多层反射偏振膜的主表面面对所述第一多层反射偏振膜的主表面。该偏振分光器还包含放置在所述第一多层反射偏振膜一侧和/或所述第二多层反射偏振膜一侧上的覆盖物。本专利技术的另一实施方案涉及投影系统，其包含发光的光源和调节来自光源的光的光学调节装置。该系统还包含成像核心，该成像核心将图像施加到来自光学调节装置的调节光以形成图像光，其中该成像核心包含至少一个偏振分光器和至少一个成像器。所述偏振分光器包括第一多层反射偏振膜和邻近该第一多层反射偏振膜的第二多层反射偏振膜，其中所述第二多层反射偏振膜的主表面面对所述第一多层反射偏振膜的主表面。该偏振分光器还包括放置在所述第一多层反射偏振膜一侧和/或所述第二多层反射偏振膜一侧上的覆盖物。该系统还包含用来投射来自成像核心的图像光的投影镜头系统。在一个实施方案中，该系统还包括被耦合到所述的至少一个成像器的控制器，以便控制被施加于入射在所述的至少一个成像器上的光上的图像。在另一实施方案中，该系统也可以包括置于所述偏振分光器与所述的至少一个成像器之间的分色器。本专利技术的另一实施方案涉及一种制造偏振分光器的方法，该方法包括形成第一多层反射偏振膜；形成第二多层反射偏振膜；将所述第二多层反射偏振膜的主表面面对所述第一多层反射偏振膜的主表面放置；以及将所述第一多层反射偏振膜和所述第二多层反射偏振膜放置在两个覆盖物之间。通过下面的说明和附图以及权利要求，本专利技术的其它特征和优点将变得显而易见。附图说明参考以下对本专利技术各种实施方案的详细说明并结合相关附图会更充分地理解本专利技术，其中图1示意性地描绘了具有第一多层反射偏振膜和第二多层反射偏振膜的PBS的实施方案；图2示意性地描绘了基于单个反射式成像器的投影单元的实施方案；图3示意性地描绘了基于单个反射式成像器的投影单元的另一实施方案；图4是针对一种具有第一多层反射偏振膜和第二多层反射偏振膜的PBS所绘制的对比度与波长的关系曲线图，单个膜的曲线图和组合膜的曲线图均包括在内；图5是针对一种具有第一多层反射偏振膜和第二多层反射偏振膜的PBS所绘制的p偏振光的透射率与波长的关系曲线图，单个膜的曲线图和组合膜的曲线图均包括在内；图6是针对一种具有第一多层反射偏振膜和第二多层反射偏振膜的PBS所绘制的对比度与波长的关系曲线图，单个膜的曲线图和组合膜的曲线图均包括在内。专利技术详述本专利技术适用于光学成像器，尤其适用于大数值孔径的光学成像系统，其可产生高质量、低像差的投影图像。光学成像系统的一种代表类型包括宽角度的笛卡儿(Cartesian)偏振分光器(PBS)，如标题为“使用宽角度的笛卡儿偏振分光器的反射式LCD反射系统”的美国专利No.6,486,997B1所述。笛卡儿PBS是这样一种PBS，其中透射光束和反射光束的偏振以不变的、通常为正交的PBS膜的主轴为参照。相反地，对于非笛卡儿PBS，这两个分离的光束的偏振基本上随光束入射到PBS上的入射角而变。笛卡儿PBS的一个例子是多层反射偏振(MRP)膜，举例来说，该膜可以是各向同性与双折射材料的交替层所形成的膜。如果膜的平面被认为是x-y平面，并且在z方向测量膜的厚度，那么z折射率是具有平行于z方向的电矢量的光在双折射材料中的折射率。类似地，x折射率是具有平行于x方向的电矢量的光在双折射材料中的折射率，而y折射率是具有平行于y方向的电矢量的光在双折射材料中的折射率。对于MRP膜，双折射材料的y折射率基本上等于各向同性材料的折射率，而双折射材料的x折射率不同于各向同性材料的折射率。如果适当地选择层厚度，所述膜就会反射在x方向偏振的可见光并透射在y方向偏振的光。可用的MRP的一个例子是匹配的z折射率偏振器(MZIP)膜，其中双折射材料中的z折射率基本上等于双折射材料的y折射率。具有匹配的z折射率的偏振膜已经在美国专利第5,882,774号和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏振分光器，其包含：　　　　含有多个层的第一多层反射偏振膜，其中所述第一多层反射偏振膜的所述多个层的光学厚度具有第一分布；　　　　邻近所述第一多层反射偏振膜的第二多层反射偏振膜，其中所述第二多层反射偏振膜包含多个层，其中所述第二多层反射偏振膜的所述多个层的光学厚度具有第二分布，其中所述第二分布不同于所述第一分布，此外，其中所述第二多层反射偏振膜的主表面面对所述第一多层反射偏振膜的主表面；以及　　　　置于所述第一多层反射偏振膜一侧和／或所述第二多层反射偏振膜一侧上的覆盖物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：马家颖，查尔斯L布鲁佐内，威廉W梅里尔，大卫JW奥斯吐恩，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]