[发明专利]一种截止滤光片

说明书

技术领域

本发明涉及彩色分离和彩色图像合成系统中的截止滤光片领域，具体涉及无偏振的短波通滤光片和长波通滤光片。

背景技术

在高亮度的数字投影显示系统中，光能利用率是最重要的性能指标，因此，减小光能损失，使显示亮度提高到3万流明以上一直是工程技术人员急待解决的技术关键。

现有投影显示的彩色分离和彩色图像合成系统中，需要用到截止滤光片，常用的截止滤光片有短波通滤光片和长波通滤光片，由于入射光必须在一定的入射角下才能工作，这时其短波通滤光片和长波通滤光片就会产生较大的偏振，因而产生较大的S,P偏振分离和S,P偏振位相差，这不仅造成光能损失，而且还会导致彩色分离和彩色图像合成系统的温度升高，因此，在高亮度和高清晰度的数字投影显示系统中，随着亮度和分辨率的不断提高已逐渐变得不敷应用。

现有投影显示的彩色分离和彩色图像合成系统中，短波通滤光片和长波通滤光片主要存在如下技术问题：

一、短波通滤光片和长波通滤光片的透射分光曲线的S,P偏振分离太大，不仅导致光能损失，而且损失的那一部分光在器件内通过多次反射和折射后变成了杂散光，导致图像清晰度和对比度下降；

二、短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差也太大，使一部分光由线偏振光变成扁椭圆偏振光，由于器件的入射光是S线偏振光，调制后的出射信号光是P线偏振光，扁椭圆偏振光中的S偏振成分同样将导致光能量损失和引入杂散光；

上述这些杂散光在高亮度的彩色分离和彩色图像合成系统中积累起来，还会导致棱镜和薄膜的温度升高而产生光学表面热变形，进一步致使图像清晰度和对比度下降，甚至热应力可能导致器件的破裂。

现用的短波通滤光片和长波通滤光片，由于光线倾斜入射时S偏振光和P偏振光的光学导纳在同一波长处从本质上势必发生分离，从而导致短波通滤光片和长波通滤光片的透射分光曲线产生较大的S,P偏振分离及S,P偏振位相差。这在用于投影显示的短波通滤光片和长波通滤光片中，不仅造成光能损失，而且引起器件温度升高所致的热变形而带来的分辨率降低，显然，这对高亮度和高清晰度的数字投影显示系统是一个很致命的限制。

长期以来，短波通滤光片和长波通滤光片的设计分别采用光学导纳与基板和空气匹配优良的（0.5LH0.5L）和（0.5HL0.5H）基本周期作为初始设计，遗憾的是，这些设计不管如何优化，始终得到较大的S,P偏振分离及S,P偏振位相差。

现用的短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差峰值分别为-66度和100度。现有技术从未认识到短波通滤光片和长波通滤光片的透射分光曲线所产生的S,P偏振分离会造成如此严重的后果，现有技术更从未认识到短波通滤光片和长波通滤光片的S,P偏振位相差会造成如此严重的后果，主要原因是因为目前一般投影机的亮度和分辨率要求并不非常苛刻，只有在高亮度和高清显示时，这个技术关键才凸现出来。但是，在高亮度显示中，器件本身温度已接近70℃，由S,P偏振分离和S,P偏振位相差产生的光能损失积累更是大大加剧了温度上升，进而产生光学表面热变形，进一步破坏显示图像的清晰度和对比度，甚至导致玻璃棱镜和滤光片薄膜的破裂。

发明内容

本发明提供了一种截止滤光片，采用基本周期为（HLH2L2H2LHLHL）的初始结构，该截止滤光片的S,P偏振分离以及S,P偏振位相差极小，几乎无偏振。

一种截止滤光片，包括总数至少30层，且交替分布的高折射率膜和低折射率膜，每10层膜为一个基本周期层；

每个基本周期层具体包括依次层叠的前反射镜、复间隔层和后反射镜，所述的前反射镜为3层膜，所述的复间隔层为3层膜，所述的后反射镜为4层膜。

本发明中，高折射率膜中的高折射率和低折射率膜中的低折射率是相对而言的，是指高折射率膜的折射率要高于低折射率膜的折射率，本领域技术人员可清楚地知道高折射率膜和低折射率膜的含义，并不一定要限定高折射率膜和低折射率膜的折射率。

每10层膜为一个基本周期层，是指沿入射光方向开始算，头10层膜为第一个基本周期层，之后的10层膜为第二个基本周期层，依次类推，最后的膜层数可以是10层，刚好是一个基本周期层，当然也可以不是10层，小于10层，最后的膜层可认为是最后周期层，如截止滤光片中，膜层总数为54层，前面50层为5个基本周期层，最后留有4层，最后4层膜层为最后周期层。