[发明专利]光选择棱镜,用该棱镜的投影显示仪及制造该棱镜的方法

说明书

本发明涉及光选择棱镜，使用该棱镜的投影显示仪，以及制造光选择棱镜的方法。

交叉二向色性棱镜经常在投影彩色影象的投影显示仪中被用作光选择棱镜。交叉二向色性棱镜具有两种不同类型的二向色性膜，它们被安排成基本上按X形交叉。交叉二向色性棱镜具有颜色组合器的功能，它将红，绿及蓝三种颜色光组分相互组合并沿给定的方向发射复合光束。

图12展示出通用的投影显示仪的基本部分。投影显示仪包括三个液晶光阀42,44和46，交叉二向色性棱镜48，以及投射透镜50。红反射膜48R和蓝反射膜48B在交叉二向色性棱镜48中基本上按X形被形成。交叉二向色性棱镜48组合被三个液晶光阀42,44和46调制的红、绿和蓝三种颜色光组分并沿投射透镜50的方向发射复合光束。投射透镜50将复合光束聚焦在投影屏52上。

交叉二向色性棱镜48通常靠将具有相同尺寸的四个柱状棱镜各自的侧面相互粘合制成。红反射膜48R事先在两个柱状棱镜的预定的侧面上被形成，以致当四个柱状棱镜被相互粘合时位于同一平面上。按类似的方式，蓝反射膜48B事先在两个柱状棱镜的预定的侧面上被形成。

红反射膜48R在透射其他颜色光组分的同时只反射红色光组分。蓝反射膜48B在透射其他颜色光组分的同时只反射蓝色光组分。被称为二向色性膜的多成层介质膜通常被用作具有这种性质的反射膜。这些反射膜使从液晶光阀42及46发射的光组分弯曲90度并从而使光组分一律指向投射透镜50。因此最好在交叉二向色性棱镜中基本上按X形被形成的反射膜分别安排在相同的平面上。

当四个相同尺寸的柱状棱镜被相互粘合去构成交叉二向色性棱镜时，为了使红反射膜48R及蓝反射膜48B分别被安排在相同的平面上而使柱状棱镜高度精确地粘连是颇为困难的。精确度差导致红反射膜48R和蓝反射膜48B二者各自在二向色性棱镜真正的中心处的交点附附近具有高度上的间隙和差别。红反射膜48R和蓝反射膜48B的反射性能及透射性能因而沿通过交点附近的光束的通道被改变。这引起交叉二向色性棱镜48的性能降低。当这样的二向色性棱镜被应用到投影显示仪时，交叉二向色性棱镜中由于光的散射所造成的拖影在所投射影象的实际中心处被观察到。另一个问题是在交叉二向色性棱镜中心处被反射的某些颜色的光在显示器的中心处形成双重影象，并且各种颜色光组分因此生成不同尺寸的被显示的颜色组分影象。

交叉二向色性棱镜还被用来将光分割成多个光组分。交叉二向色性棱镜的性能降低问题也会在这种情况中出现。除交叉二向色性棱镜外，各种各样的光选择棱镜可被用作光学元件，其中选择透射或反射光组分的光选择膜被基本上按X形构成。性能降低的问题通常在种种光选择棱镜中被发现。

本发明的目的从而是提供改进光选择棱镜性能的技术。

本发明至少上述的一部分及其他有关的目的通过具有基本上按X形交叉的两种不同类型光选择膜的光选择棱镜被实现。光选择棱镜包括：在其相应的侧面上被相互粘连的四个柱状棱镜；以及基本上按X形交叉沿四个柱状棱镜侧面形成的两个光选择膜，其中两个光选择膜之一被连续地形成在两个光选择膜交点处无间隔。

由于两个光选择膜之一被连续地形成在两个光选择膜交点处无间隔，连续的光选择膜的性能在基本上按X形被安排的两个光选择膜的交点附近被改善。这相应地保证了最后得到的光选择棱镜的性能的改善。

两个光选择膜之一可以被连续地形成在曲面上。

这种结构的光选择棱镜使得在曲面上形成的光选择膜的反射光所生成的影象的尺寸可以调节。

本发明的光选择膜可以按照下述方法之一制造。第一种方法通过在其相应的侧面上粘连四个柱状棱镜制造光选择棱镜。第一种方法包括步骤：(A)制备两对棱镜，通过：ⅰ)备置两组两个柱状棱镜，每个棱镜有两个粘连侧面，ⅱ)在每组的两个柱状棱镜的四个连接侧面之一上形成第一个光选择膜，并且ⅲ)跨越第一个光选择膜将每组的两个柱状棱镜粘合在一起；(B)均匀地抛光两对棱镜的连接面，通过连接面两对棱镜将被相互粘连；(C)在两对棱镜中被选定一对的平坦的连接面上形成第二个光选择膜，第二个光选择膜连续跨越被选定的一对的两个柱柱棱镜的一个接合面；以及(D)将两对棱镜相互粘连以便得到棱镜系统。

本发明的第一种方法使第二个光选择膜跨越两个柱状棱镜的连接面，在属于从两对棱镜中选出的一对的平坦连接面上连续地形成。这种布局有效地改善了第二个光选择膜的性能。