具有角度敏感透射的基于偏振的滤光器制造技术

本文所公开的基于偏振的光学角度滤光器可以被工程化成根据入射角和方位角的函数来透射规定的光量。这样的滤光器可以透射光而不会引入伪像，使其适合于光学系统的图像路径。一个示例可以包括具有输入圆偏振器、分析圆偏振器和定位于圆偏振器之间的延迟器的角度滤光器，该延迟器具有厚度方向的延迟。选择延迟器的厚度方向延迟(R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有角度敏感透射的基于偏振的滤光器交叉引用本申请要求于2018年10月12日提交的美国临时申请No.62/745,060的权益，其内容通过全文引用并入本文中。
技术介绍
可以通过在特定位置处插入滤光器来增强某些光学系统的性能，该特定位置的透射率取决于入射角(相对于表面-法线的角度和方位角)，并且在某些情况下取决于位置。角度滤光器可以有效地将光源的辐射模式(例如，单位为每立体角瓦特/流明的强度)从(例如)朗伯型改变为更受限的模式。例如，棱柱形的光控制膜(prismaticlight-controlfilms)(例如，通过3M)可以按入射角和方位角的函数确定哪些入射射线角被有效地透射以及哪些入射射线角被反射。这样的滤光器在照明路径中特别有用，在该照明路径中在图像路径中所需的光学质量不太重要。
技术实现思路
所描述的是基于偏振的光学滤光器，其被工程化为按射线角度(即相对于法线的角度和方位角)的函数来产生规定的透射率。在某些实例下，有益的是设计滤光器，该滤光器可以有效地透射近法线入射的角度范围内的光。在某些情况下，指定期望的角度截止和角度过渡带宽是有益的。还可能需要指定超出其中透射率最小化的过渡带的角度带。在某些实例下，该截止角是方位角相关的，而在其他情况下，它优选地对方位角不敏感。先前描述了方位角不变的低通角度滤光器。在某些实例下，滤光器函数的波长相关性被最小化，以给出在(例如)可见光波段的中性的角度滤光器轮廓。在其他情况下，可能优选的是，角度过滤轮廓具有特定的波长相关性。本文所描述的角度滤光器潜在地用于改进显示装置、图像捕获装置中的视力(例如，户外眼镜)，并且通常用于改进成像系统的性能。它们还可以通过(例如)在透射承载信息的光时衰减杂散光来提高辐射计量系统(radiometricsystems)的性能。本文所公开了角度滤光器，该角度滤光器包括输入圆偏振器；分析圆偏振器；以及定位在圆偏振器之间的延迟器，该延迟器具有厚度方向延迟。选择延迟器的厚度方向延迟(Rth)以产生规定的入射角相关的透射率函数，并且圆偏振器减少透射率函数中的方位角相关的量。圆偏振器可以各自由与四分之一波延迟器组合的线偏振器构成。线偏振器中的每一个可以是吸收式偏振器、反射式偏振器或晶体偏振器中的一个。分析圆偏振器可以是绕偏振器轴线翻转的输入圆偏振器。四分之一波延迟器具有反向色散，使得红色的光程差大于蓝色的光程差。四分之一波延迟器可以具有Rth＜Re/2，其中Re是平面内延迟。四分之一波延迟器可以具有Rth＝0。偏振器可以是平行的，并且QW光轴可以以±45°交叉。四分之一波延迟器可以是拉伸聚合物，反应性介晶延迟器或晶体延迟器中的一个。延迟器可以是C板、O板或双轴延迟器中的一个。延迟器可以具有Rth＜0或Rth>0。延迟器可以是幅度为|Rth|>400nm的C板。透射率函数可以是低通滤光器、带通滤光器或高通滤光器中的一个。50％透射角的方位角的变化可以小于±10％。50％透射角的方位角的变化可以小于±20％。可以在输入线偏振器与四分之一波延迟器之间、分析线偏振器与四分之一波延迟器之间或两者之间放置几何补偿器。一副眼镜可包含如上所述的角度滤光器，其中，角度滤光器具有减少杂散光量的规定的角度相关的透射率函数。一种图像捕获装置可包含如上所述的角度滤光器，其中，角度滤光器具有用于减少杂散光量的规定的角度相关的透射率函数。一种显示装置可以包含如上所述的角度滤光器，其中该角度滤光器具有规定的角度相关的透射率函数，用于减少显示器反射的杂散光量，减少背光单元的光展量或两者。一种辐射计量系统可以包括如上所述的角度滤光器，其出于减少光展量的目的而放置在接收器路径、照明路径或两者中。还公开了一种串联布置的两级角度滤光器，其包括第一级，该第一级包括第一输入圆偏振器；第一分析圆偏振器；和在第一圆偏振器之间的第一延迟器。两级角度滤光器包括第二级，该第二级包括第二输入圆偏振器；第二分析圆偏振器；和在第二圆偏振器之间的第二延迟器。选择第一延迟器的厚度方向延迟(Rth1)和第二延迟器的厚度方向延迟(Rth2)以产生规定的入射角相关的透射率函数，并且圆偏振器减少透射率函数中方位角相关的量。圆偏振器可以由与四分之一波延迟器组合的线偏振器构成。第一级的分析圆偏振器和第二级的输入圆偏振器共享公共线偏振器。偏振器可以全部是平行的，并且第一级和第二级中的QW光轴可以以±45°交叉。延迟器可以是C板、O板或双轴延迟器中的一个。第一延迟器和第二延迟器可以是幅度|Rth|>400nm的C板。透射率函数可以是低通滤光器、带通滤光器或高通滤光器中的一个。50％透射角的方位角的变化可以小于±10％。50％透射角的方位角的变化可以小于±20％。可以在一级或两级中，在输入线偏振器与四分之一波长延迟器之间、在分析线偏振器与四分之一波长延迟器之间或在两者之间放置几何补偿器。附图说明图1示出了本文所公开的单级角度滤光器的截面视图。图2a示出了近法线入射的角度滤光器的透射响应。图2b示出了临界截止角θC处的角度滤光器的透射响应。图3示出了入射角(该入射角处透射的光通量值被最小化)与(负)C板延迟Γ的函数关系。图4示出了针对单级滤光器的示例性的角度相关的明视透射率函数。该示例是针对600nm的(负)C板延迟和具有138nm延迟的交叉零阶QW延迟器。图5示出了使用消色差延迟器和600nmC板延迟器的最小透射率的波长与入射角的函数关系。图6示出了使用消色差QW和消色差C板延迟器的单级角度滤光器的透射率与入射角的关系。图7示出了两级角度滤光器，其中第一级具有C板延迟Γ1并且第二级具有C板延迟Γ2.。图8示出了针对图7的设计的滤光器透射率的角度相关性，其中Γ1＝400nm和Γ2＝700nm。图9示出了单级高对比度的单色低通角度滤光器。图10示出了两级高对比度的单色低通角度滤光器。图11示出了两级高对比度的单色低通角度滤光器的透射率与入射角的关系，用于选择方位角的值。图12示出了单级高对比度的单色带通角度滤光器。图13示出了零方位角的单级单色带通角度滤光器的透射率与入射角的关系。图14示出了角度滤光器在眼镜中的使用，以改进明亮条件下的观看质量。图15示出了用于逐渐减少相机镜头的接收角度内的光透射率的角度滤光器的使用。图16示出了在显示装置上用于改进明亮条件下的观看质量的角度滤光器的使用。图17示出了用于逐渐减少显示装置的发射光的透射率的角度滤光器的使用。具体实施方式本文中示出的实施例不受各种修改和替代例形式影响，其指定的实施例已经作为示例示出。然而，应该理解的是，不旨在将本专利技术限制为所公开的特定形式，而是本专利技术涵盖由权利要求书所限定的所有修改、等同和替代例。在某些实例下，需要低通角度滤光器，其中可以包括以下规范：1.法向入射时透射率高，直到规定的最大角透射率极少减少。2.角度过渡带，通常表征为透射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种角度滤光器，包括：/n输入圆偏振器；/n分析圆偏振器；以及/n延迟器，定位在所述圆偏振器之间，所述延迟器具有厚度方向的延迟。/n其中，选择所述延迟器的厚度方向延迟(R

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181012 US 62/745,0601.一种角度滤光器，包括：
输入圆偏振器；
分析圆偏振器；以及
延迟器，定位在所述圆偏振器之间，所述延迟器具有厚度方向的延迟。
其中，选择所述延迟器的厚度方向延迟(Rth)以产生规定的入射角相关的透射率函数，并且
其中，所述圆偏振器减少所述透射率函数中的方位角相关的量。


2.根据权利要求1所述的角度滤光器，其中，所述圆偏振器分别由与四分之一波延迟器组合的线偏振器构成。


3.根据权利要求2所述的角度滤光器，其中，所述线偏振器中的每一个是吸收式偏振器、反射式偏振器或晶体偏振器中的一个。


4.根据权利要求2所述的角度滤光器，其中，所述分析圆偏振器是绕所述偏振器轴线翻转的输入圆偏振器。


5.根据权利要求2所述的角度滤光器，其中，所述四分之一波延迟器具有反向色散，使得红色的光程差大于蓝色的光程差。


6.根据权利要求2所述的角度滤光器，其中，所述四分之一波延迟器具有Rth＜Re/2。


7.根据权利要求2所述的角度滤光器，其中，所述四分之一波延迟器具有Rth＝0。


8.根据权利要求2所述的角度滤光器，其中，所述偏振器是平行的，并且所述四分之一波长光轴以±45°交叉。


9.根据权利要求2所述的角度滤光器，其中，所述四分之一波延迟器是拉伸聚合物、反应性介晶延迟器或晶体延迟器中的一个。


10.根据权利要求1所述的角度滤光器，其中，所述延迟器是C板、O板或双轴延迟器中的一个。


11.根据权利要求1所述的角度滤光器，其中，所述延迟器具有Rth＜0或Rth＞0。


12.根据权利要求10所述的角度滤光器，其中，所述延迟器是幅度|Rth|＞400nm的C板。


13.根据权利要求1所述的角度滤光器，其中，所述透射率函数是低通滤光、带通滤光或高通滤光中的一个。


14.根据权利要求13所述的角度滤光器，其中，在50％的透射角中的方位角的变化小于±10％。


15.根据权利要求13所述的角度滤光器，其中，在50％的透射角中的方位角的变化小于±20％。


16.根据权利要求2所述的角度滤光器，其中在所述输入线偏振器与所述四分之一波延迟器之间、在所述分析线偏振器与所述四分之一波延迟器之间或两者之间放置几何补偿器。


17.一副眼镜，包含根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：加里夏普，安东尼麦盖蒂根，
申请(专利权)人：加里夏普创新有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US