具有衍射元件的偏振分束器组件制造技术

本发明专利技术提供了一种用于将输入路径上的图像光引导到多个出射光路中的偏振分束器组件，该偏振分束器组件包括具有相交以形成接缝的边缘的多个棱镜。偏振分束器组件包括在输入光路中的接缝之前的衍射元件。衍射元件包括执行阻挡图像光的一部分和散射图像光的一部分中的至少一者的几何形状。的至少一者的几何形状。的至少一者的几何形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有衍射元件的偏振分束器组件


[0001]本公开涉及用于投影图像以用于三维观看体验的投影系统，并且更具体地涉及抑制由偏振分束器产生的图像缺陷。

技术介绍

[0002]近年来，电影院和图像投影系统已经使用3D投影系统，其使用偏振光来编码左眼图像和右眼图像，以在通过偏振滤光眼镜观看时形成立体图像。在一些情况下，光倍增偏振投影系统诸如可从RealD公司获得的那些系统已经使用多个路径来最小化来自偏振控制部件的光强度损失，从而最大化到达屏幕的图像光的量以为观看者创造更明亮的电影体验。光倍增系统的一些示例包括由共同拥有的美国专利No.7,905,602、共同拥有的美国专利No.8,220,934、共同拥有的美国专利No.7,857,455和共同拥有的美国专利No.9,958,697所教导的那些系统，所有这些专利全文以引用方式并入本文。
[0003]此类光倍增系统利用偏振分束器(PBS)，其通常将输入图像光分成多个方向。在一些系统(例如，双光束系统)中，将输入图像光分成两个方向，即透射路径和反射路径，每个路径具有不同的偏振态。在行业中被称为三光束系统的其他系统中，可能存在一个透射路径和两个反射路径。在此类系统中，每个路径中的光可由偏振控制部件处理，然后偏振编码的图像光在保偏屏上重新组合，以供配戴偏振滤光眼镜的人观看。

技术实现思路

[0004]本文公开了一种用于将输入光路上的图像光引导到多个出射光路中的偏振分束器(PBS)组件。该PBS组件可包括顶部棱镜，其具有适于接收输入光路上的图像光的第一表面。顶部棱镜还可包括适于沿着第一出射光路引导图像光的第二表面。顶部棱镜的第一表面和第二表面可相交以形成第一边缘。
[0005]该PBS组件还可包括底部棱镜，其具有适于接收输入光路上的图像光的第一表面。底部棱镜还可包括适于沿着与第一出射光路不同的第二出射光路引导图像光的第二表面。底部棱镜的第一表面和第二表面可相交以形成第二边缘。位于顶部棱镜上的第一边缘和位于底部棱镜上的第二边缘可相交以形成接缝。
[0006]该PBS组件还可包括顶部棱镜和底部棱镜之间的中心棱镜。中心棱镜可具有与顶部棱镜的第二表面相邻的第一表面，并且中心棱镜可具有与底部棱镜的第二表面相邻的第二表面。中心棱镜的第一表面和第二表面可相交以形成第三边缘。位于中心棱镜上的第三边缘可在接缝处与位于顶部棱镜上的第一边缘和位于底部棱镜上的第二边缘相交。
[0007]该PBS组件还可包括在输入光路中的接缝之前与接缝对准的衍射元件。衍射元件可包括执行阻挡图像光的一部分和散射图像光的一部分中的至少一者的几何形状。
[0008]该PBS组件还可包括在输入光路中的接缝之前的平面化板。平面化板可与顶部棱镜的第一表面和底部棱镜的第一表面相邻。平面化板可由光学级玻璃诸如Schott BK7制成。在一些实施方案中，衍射元件位于平面化板的表面上。在一些实施方案中，衍射元件包
括通过光刻工艺产生的铬或铬氧化物特征。
[0009]本文还公开了一种包括如本文所述的PBS组件的立体图像设备。该立体图像设备还可包括一个或多个出射光路中的一个或多个反射构件。由第一反射构件和第二反射构件反射的光可在图像形成表面诸如屏幕上形成单个立体图像。在一些实施方案中，该立体图像设备还可包括一个或多个偏振调制器，其适于在第一偏振态和第二偏振态之间在第一出射光路和第二出射光路中的至少一个上切换图像光的偏振态。
附图说明
[0010]图1示出了利用包括PBS的3D硬件的示例性同步高分辨率3D投影系统，该PBS用于将光分成多个路径；
[0011]图2A示出了衍生自三个单独棱镜的示例性PBS的剖视图；
[0012]图2B示出了示例性PBS中的三个单独棱镜中的第一个；
[0013]图2C示出了示例性PBS中的三个单独棱镜中的第二个；
[0014]图2D示出了示例性PBS中的三个单独棱镜中的第三个；
[0015]图3示出了示例性平面化板；
[0016]图4A示出了附接到示例性PBS的三个棱镜的示例性平面化板的剖视图；
[0017]图4B示出了在粘结到一起时衍生自三个单独棱镜和平面化板的示例性PBS组件的中心接缝的位置；
[0018]图4C示出了中心接缝的放大视图；
[0019]图5示出了具有PBS接缝的典型观察的放大视图的示例性PBS组件；
[0020]图6示出了利用3D硬件并且展示由PBS接缝引起的屏幕上成带的示例的示例性同步高分辨率3D投影系统；
[0021]图7示出了观察者在屏幕上观察到的图像缺陷的示例；
[0022]图8示出了在与PBS接缝对准时可抑制由接缝引起的效果的几何形状的示例；
[0023]图9示出了示例性衍射行为；
[0024]图10示出了几何形状已与PBS接缝对准时图像缺陷抑制的示例；
[0025]图11示出了在PBS接缝上图案化的正弦几何形状；
[0026]图12示出了屏幕上“图像耀斑”抑制的示例；
[0027]图13示出了在测试设置光路中存在PBS时可预测观察到的PBS接缝的屏幕上效果的投影系统测试设置；并且
[0028]图14示出了在用于抑制由PBS接缝引起的屏幕上效果的几何形状的设计中可能认为重要的变量。
具体实施方式
[0029]本文公开了一种PBS组件，其利用光学粘结工艺来改进和克服PBS组件中可能导致屏幕上图像拖影和成带的潜在缺陷。图像拖影和成带可能是例如可能在三个单独棱镜对准的光学结合点处发生的图像分割和折射率失配失败的直接结果。理论上完美的PBS组件在被定义为组件中的顶部棱镜和底部棱镜的两个棱镜之间没有空间。顶部棱镜边缘和底部棱镜边缘可在PBS的输入侧处与中心棱镜边缘配合。由于PBS涂层可能存在于棱镜上，该位置
处的空间或间隙可导致材料折射率失配。PBS涂层可以是例如多层薄膜电介质堆叠、线栅薄膜金属或任何其他合适的涂层。折射率失配也可能由其他组件缺陷引起，诸如被困气体或外来污染物。
[0030]PBS设计可利用PBS涂层诸如多层薄膜反射涂层或线栅薄膜金属来将单个输入光路分成多个路径。可将这些特殊涂层施加到包含PBS的一些棱镜表面。如果不存在全涂层覆盖或全涂层覆盖的涂层厚度不均匀，则折射率失配可在棱镜表面的一些区域中产生。包含PBS的各个棱镜的涂层沉积误差和/或PBS的制造组件过程中的误差可导致在棱镜结合点处产生折射率失配，这可能继而导致在该位置处发生光衍射和/或折射。
[0031]可通过在中心PBS棱镜结合点之前阻挡和/或散射图像光从而控制光的衍射行为来实现可能例如通过分割输入图像光和/或通过PBS组件中的折射率失配引起的光衍射的抑制。可通过首先在PBS的图像光输入侧形成窄的光阻挡和/或散射几何形状来实现粘结技术。
[0032]可通过将光学棱镜粘结在一起以形成单个粘结光学件来制造一种类型的PBS。PBS的一个功能是将光分成两个或更多个光路。一些影院投影系统利用将传出光图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将输入光路上的图像光引导到多个出射光路中的偏振分束器(PBS)组件，所述PBS组件包括：顶部棱镜，所述顶部棱镜具有适于接收所述输入光路上的所述图像光的第一表面以及适于沿着第一出射光路引导所述图像光的第二表面，其中所述顶部棱镜的所述第一表面和所述顶部棱镜的所述第二表面相交以形成第一边缘；底部棱镜，所述底部棱镜具有适于接收所述输入光路上的所述图像光的第一表面以及适于沿着与所述第一出射光路不同的第二出射光路引导所述图像光的第二表面，其中所述底部棱镜的所述第一表面和所述底部棱镜的所述第二表面相交以形成第二边缘，并且其中所述第一边缘和所述第二边缘相交以形成接缝；以及在所述输入光路中的所述接缝之前的衍射元件，所述衍射元件与所述接缝对准，其中所述衍射元件包括执行阻挡所述图像光的一部分和散射所述图像光的一部分中的至少一者的几何形状。2.根据权利要求1所述的PBS组件，其中所述几何形状包括以下中的至少一者：锯齿几何形状、偏移锯齿几何形状、正弦波几何形状、偏移正弦波几何形状、方波几何形状、偏移方波几何形状、阶梯式方波几何形状、不同取向和间距的单独线、不同取向和间距的单独圆或椭圆、重叠几何形状、梯度特征以及具有高斯型透射分布的线性梯度特征。3.根据权利要求1所述的PBS组件，还包括：在所述输入光路中的所述接缝之前的平面化板，所述平面化板与所述顶部棱镜的所述第一表面相邻并且还与所述底部棱镜的所述第一表面相邻。4.根据权利要求3所述的PBS组件，其中所述衍射元件位于所述平面化板的表面上。5.根据权利要求4所述的PBS组件，其中所述衍射元件包括通过光刻工艺产生的铬或铬氧化物特征。6.根据权利要求4所述的PBS组件，其中所述平面化板的所述表面粘结到所述顶部棱镜的所述第一表面，并且还粘结到所述底部棱镜的所述第一表面。7.根据权利要求3所述的PBS组件，其中所述平面化板包括光学级玻璃。8.根据权利要求7所述的PBS组件，其中所述光学级玻璃包括Schott BK7光...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：瑞尔D股份有限公司，
类型：发明
国别省市：