[發(fā)明專利]一種雙消短波通膜系以及分色合色器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510251260.0
• 申請日: 2015-05-15
• 公開（公告）號: CN104834024A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顧培夫;艾曼靈;陶占輝
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州科汀光學(xué)技術(shù)有限公司
• 主分類號: G02B1/10
• 分類號: G02B1/10;G02B27/10
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 陳升華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雙消短波通光學(xué)濾波器領(lǐng)域，具體涉及一種雙消短波通膜系以及分色合色器。

背景技術(shù)

短波通光學(xué)濾波器在光學(xué)工程中廣為應(yīng)用，其功能是透射短波長光而反射長波長光。以光電投影顯示為例，這種短波通光學(xué)濾波器的應(yīng)用包括三種基本功能：把白光分解成三基色光、把經(jīng)過調(diào)制的三基色光合成彩色圖像以及隔離光源的紅外光。

高亮度、高清晰度和色彩還原是顯示技術(shù)中最關(guān)注的三個技術(shù)指標(biāo)，因此如何提高光能利用率和圖像對比度以及色飽和度是長期以來致力解決的問題。但現(xiàn)用短波通光學(xué)濾波器都是釆用麥克勞德《光學(xué)薄膜濾波器》中的短波通膜系(0.5LH0.5L)^p作為基本膜系結(jié)構(gòu)進(jìn)行厚度優(yōu)化得到的，其中p是周期數(shù)。這種短波通光學(xué)濾波器不僅短波通帶中的殘余反射率高，而且透射-反射過渡區(qū)中s-偏振光、p-偏振光的過渡波長分離很大。其結(jié)果，一是導(dǎo)致光能損失，降低了光能利用率；二是損失的那一部分光在系統(tǒng)內(nèi)通過多次反射和折射后變成了雜散光，導(dǎo)致圖像清晰度和對比度下降；三是色飽和度降低，彩色圖像淡而不艷。

申請公布號為CN?103513314A(申請?zhí)枮?01310471073.4)的中國發(fā)明專利申請公開了一種低通濾波器，包括沿光路方向依次設(shè)置的第一石英晶體片、四分之一波片、第二石英晶體片，其中，在所述第一石英晶體片的光線入射側(cè)表面上鍍有紅外截止膜，在所述第二石英晶體片的光線出射表面上鍍有受抑波長漂移膜，所述的紅外截止膜包括交替分布的高折射率層和低折射率層，所述的高折射率層為Ti₃O₅層、Nb₂O₅層或ZnS層，所述的低折射率層為SiO₂層，所述的受抑波長漂移膜包括從所述第二石英晶體片向外依次設(shè)置的第一匹配膜系、主膜系和第二匹配膜系，其中，所述的第一匹配膜系包括交替分布的低折射率層SiO₂和高折射率層Ti₃O₅，所述的主膜系包括交替分布的交替分布的低折射率層SiO₂和高折射率層Ti₃O₅，所述的第二匹配膜系包括交替分布的高折射率層Ti₃O₅和低折射率層SiO₂以及插在高折射率層Ti₃O₅和低折射率層SiO₂之間的中間折射率層Ta₂O₅或HfO₂。該低通濾波器主要有三個方面的功能：截止近紅外光和紫外光、穩(wěn)定透射-截止過渡波長和消除莫爾條紋，可應(yīng)用在高像素傳感器中，但是，其紅外截止膜采用交替分布的高折射率層和低折射率層，實(shí)現(xiàn)截止近紅外光和紫外光，即反射近紅外光和紫外光，該紅外截止膜不適合用于光電投影顯示、影像采集系統(tǒng)和彩色工程中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種雙消短波通膜系以及分色合色器，從而提高顯示圖像的亮度、清晰度和色飽和度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人在分析計算的基礎(chǔ)上，首次提出了一種雙消短波通膜系的設(shè)計。其構(gòu)思過程是，由于僅用一個所述的現(xiàn)用短波通膜系(0.5LH0.5L)^p作為初始結(jié)構(gòu)是不可能實(shí)現(xiàn)雙消目的的，那怕在優(yōu)化過程中選用三種以上的薄膜材料也無濟(jì)于事，故需按如下步驟來實(shí)施：第一步先設(shè)計第一主膜系，要求其透射-反射過渡區(qū)中s-、p-偏振光的過渡波長幾乎沒有分離，但由于僅用兩種薄膜材料是不可能消除偏振分離的，故需選用三種薄膜材料；第二步再設(shè)計第二主膜系，由于第一主膜系實(shí)現(xiàn)消偏振分離后，其長波區(qū)的反射帶寬變得很窄，所以必須用第二主膜系來展寬其反射帶；第三步是設(shè)計導(dǎo)納匹配膜系，第一主膜系和第二主膜系已實(shí)現(xiàn)了s-、p-偏振光的過渡波長幾乎沒有分離，且長波具有足夠?qū)挼母叻瓷鋷В藭r短波透射帶中仍有較大的殘余反射，這是因為第一主膜系和第二主膜系的總導(dǎo)納與基板導(dǎo)納不匹配引起的，為此必須在基板和第一、二主膜系之間再設(shè)計一個導(dǎo)納匹配膜系。

具體地說，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種雙消短波通膜系，包括依次設(shè)置在所述基板上的導(dǎo)納匹配膜系、第一主膜系和第二主膜系；

所述的導(dǎo)納匹配膜系由中間折射率膜和低折射率膜交替組成；

所述的第一主膜系由高折射率膜、中間折射率膜和低折射率膜組成；

所述的第二主膜系由高折射率膜和低折射率膜交替組成；