CN101490606A - 包含反射型和吸收型偏振器的偏振分束器及其图像显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像显示系统，包括构造为发射光束的照明源、偏振分束器以及成像设备。所述偏振分束器包括反射型偏振器和邻近所述反射型偏振器设置的吸收型偏振器，其中所述吸收型偏振器被构造为接收从所述反射型偏振器透射的所述光束的第一部分。所述成像设备设置为接收已被所述反射型偏振器反射的所述光束的第二部分。

Description

包含反射型和吸收型偏振器的偏振分束器及其图像显示系统
背景技术
本发明涉及包含偏振分离设备的图像显示系统。具体地讲，本发明涉及包含偏振分束器(PBS)的图像显示系统，该偏振分束器具有反射型和吸收型偏振器。
包含PBS的图像显示系统用于在观察屏(例如投影显示器)上形成图像。典型的图像显示系统包括照明源，该照明源布置为使来自该照明源的光线从包含需要投影的图像的成像设备(即成像器)反射。系统将光线折叠，使得来自照明源的光线和投影图像的光线共用PBS和成像器之间的相同物理空间。
PBS通常在高角光束锥中工作，使用低F/#照明系统来增强显示屏上的照明，其中“F/#”是指透镜的焦距与该透镜直径的比。然而，低F/#照明系统通常具有与PBS偏振器相交的光线，这些光线与PBS偏振器的法线形成高入射角。这使得残余光线，尤其是红色波长谱中的残余光线从PBS偏振器中泄漏。这种光漏相应地导致对比度降低。解决这一问题的一个常用方法涉及在邻近PBS的出口处放置吸收型偏振器以吸收泄漏的光。然而，外部偏振器对对准取向敏感并且会增加图像显示系统的制造复杂度。
发明内容
本发明涉及包括构造为发射光束的照明源、PBS以及成像设备的图像显示系统。该PBS包括反射型偏振器和设置为与该反射型偏振器相邻的吸收型偏振器，其中吸收型偏振器被构造为接收从反射型偏振器透射的光束的第一部分。该成像设备设置为接收已被反射型偏振器反射的光束的第二部分。
附图说明
图1为本发明的图像显示系统的示意图。
图2A为对比物图像显示系统的显示光瞳的显微图，显示出红光泄漏。
图2B为本发明的图像显示系统的显示光瞳的显微图。
图3是表示本发明的示例性图像显示系统和对比物图像显示系统的对比度相对于光波长谱的坐标图。
图4是表示本发明的示例性图像显示系统和对比物图像显示系统的适光性加权对比度相对于偏振器入射角的坐标图。
图5是表示本发明的示例性图像显示系统和对比物图像显示系统的对比度相对于光波长谱的坐标图。
尽管上述各图提出了本发明的数个实施例，但是如讨论所述，还可以想到其它的实施例。在任何情况下，本发明均仅示例性而非限制性地介绍本发明。应当理解，本领域的技术人员可以设计出大量其它的属于本发明的范围和原则精神的修改形式和实施例。未按比例绘制附图。在所有附图中，均利用类似的参考标号表示类似的部件。
具体实施方式
图1为本发明的图像显示系统10的示意图，该系统可用于多种显示设备中，例如微型投影显示器、头戴显示器、虚拟观察器、电子取景器、平视显示器、光学计算、光学相关性以及其它光学观察系统。系统10包括照明源12、PBS 14、成像器16、投影透镜18以及显示屏20。如下文所述，PBS 14被构造为减少光漏风险，从而增强所得图像的对比度。
照明源12为发光二极管(LED)光源，它被构造为向PBS14发射光束22。虽然在图1中仅示出为一个LED，但是作为另外一种选择，照明源可包括多个发射光束22的LED或其它光源(如：激光二极管、白炽灯以及弧光灯)。在一个实施例中，照明源12包括不同颜色(如：红、绿和蓝)的LED和合色器(如分光合色棱镜构型的合色器)，其中合色器将接收到的有色光束混合并且将所得光束22导向PBS14。照明源12还可包括设置在LED周围以进一步捕捉光束22并且将光束22导向PBS14的球透镜(未示出)、梯度折射率微透镜(未示出)和/或渐变折射率(GRIN)透镜。
为便于讨论，光束22在图1中被示为一条光线。然而，本领域技术人员将认识到，光束22作为多条光线的光锥向PBS 14发射。光束22以非偏振状态从照明源12发射。作为非偏振光，光束22同时包括s偏振态光线(光线22S1)和p偏振态光线(光线22P1)。根据常规符号，s-偏振态的光线以“·”标记(表示指向纸平面外的第一垂直电场部分，该部分垂直于图1的视图)，而p-偏振态的光束以符号“|”标记(表示第二垂直电场部分，光线的电场矢量在纸平面偏振)。
PBS14包括输入棱镜24、输出棱镜26、反射型偏振器28以及吸收型偏振器30。输入棱镜24和输出棱镜26是低双折射率棱镜(即偏振器盖)，它们设置为在反射型偏振器28和吸收型偏振器30的反向面上彼此相邻。输入棱镜24和输出棱镜26可以由具有适合折射率的任何透光性材料构造，以达到PBS14所需的目的。“透光性”材料为允许入射光的至少一部分透过的一种材料。适用于棱镜的材料包括陶瓷、玻璃和聚合物。
输入棱镜24包括外表面32和34，以及入射面36。同样，输出棱镜26包括外表面38和40，以及入射面42。虽然输入棱镜24和输出棱镜26被示为三棱镜，但是作为另外一种选择，输入棱镜24和输出棱镜26其中之一或两者都可以作为具有多种不同几何形状的偏振器盖发挥作用。例如，根据设计和光学要求的需要，输入棱镜24和输出棱镜26其中之一或两者都可以具有四个或更多个侧表面。如图所示，反射型偏振器28和吸收型偏振器30被设置为彼此相邻，使得反射型偏振器28面向输入棱镜24的入射面36同时吸收型偏振器30面向输出棱镜26的入射面42。
反射型偏振器28将从照明源12接收的光束22的光线分解为反射偏振分量(s-偏振光线)和透射偏振分量(p-偏振光线)。在可供选择的实施例中，系统10也包括一个或更多个反射型或吸收型预偏振器，以在光束22进入PBS 14之前对其进行至少部分地预偏振。在这些实施例中，所述一个或多个预偏振器透射s偏振光线并且至少部分地反射或吸收p偏振光线。
反射型偏振器28可以是本领域的技术人员已知的任何反射型偏振器，例如线性反射型偏振器或者圆形反射型偏振器。适用于本发明的各实施例的线性反射型偏振器的具体实例包括线栅偏振器(例如，如在马格里尔(Magarill)等人的美国专利No.6,719,426中公开的那样，低折射率材料(如空气)与线栅邻接)、电介质薄膜涂层(如MacNeillePBS)、聚合物共混物偏振膜、玻璃纤维复合偏振器和双折射聚合物多层光学薄膜(MOF)。适用于本发明的各实施例的圆形反射型偏振膜的具体实例包括胆甾型偏振器，它可与设置在反射型偏振器28和吸收型偏振器30之间的1/4波片一起使用。
适合的玻璃纤维复合偏振器的实例包括于2005年2月28日提交的共同拥有的美国专利申请序列号11/068,158中公开的那些。适合的双折射聚合物多层光学薄膜的实例包括美国明尼苏达州圣保罗3M公司制造的那些，以及乔扎(Jonza)等人的美国专利No.5,882,774、韦伯(Weber)等人的美国专利No.6,609,795和马格里尔(Magarill)等人的美国专利No.6,719,426中所描述的那些。适合的双折射聚合物多层光学薄膜的其它实例包括由3M公司生产的商品名为“VIKUITI”的高级偏振膜(APF)。
在一些示例性实施例中，反射型偏振器28可包括至少第一层和第二层，并且优选的是多个交错的第一层和第二层，其中第一层和第二层的聚合材料是不同的。在本发明的一个实施例中，反射型偏振器28可以包括如韦伯(Weber)等人的美国专利No.6,609,795中所公开的不同聚合物材料交替层的多层堆叠。
适合的聚合物线性反射型偏振膜通常特征在于沿膜的平面内的第一方向的不同材料之间的折射率差值(Δnx)大和沿膜的平面内垂直于第一方向的第二方向的不同材料之间的折射率差值(Δny)小。在一些示例性实施例中，反射型偏振膜的特征还在于沿膜厚度方向的不同聚合材料之间(例如，不同聚合材料的第一和第二层之间)的折射率差值(Δnz)小。一般来讲，由于通过状态下的高透射率，在保持阻隔状态的高反射率时，两种材料的y折射率之间的折射率失配应该很小。y-折射率和z-折射率失配(即非拉伸方向)允许的量级各自可相对于x-折射率失配(即拉伸方向)来进行描述，因为后者的值表明了为达到期望的偏振程度在偏振器薄膜叠堆中使用的层数。
薄膜叠堆的总反射率与折射率失配Δn以及该叠堆的层数N相关(即，乘积(Δn)2xN与叠堆的反射率相关)。例如，为了用一半层数的膜提供相同的反射率，需要将层之间的折射率差乘以√2，等等。比率Δny/Δnx的绝对值是被有利地控制的相关参数，其中对于本文描述的光学重复单元中的第一和第二材料，有Δny＝ny1-ny2，和Δnx＝nx1-nx2。比率Δny/Δnx的适合的绝对值的实例包括约0.2或更小、约0.1或更小，更有利地为约0.05或更小，甚至更有利地为约0.02或更小。优选地，在所关注的整个波长范围内(例如，在整个可见光谱内)，比率Δny/Δnx均保持在所需的极限内。适用于Δnx的值的范围为约0.06或更大，约0.09或更大，更优选的是约0.12或更大，甚至更优选的是约0.15或更大，或者甚至约0.20或更大。
z-折射率失配的允许量级和y-折射率失配一样，也可相对于x-折射率失配来进行描述。比率Δnz/Δnx的绝对值为被有利地控制的相关参数，其中对于本文描述的光学重复单元中的第一和第二材料，有Δnz＝nz1-nz2，和Δnx＝nx1-nx2。比率Δnz/Δnx的适合的绝对值的实例包括约0.2或更小、约0.1或更小，更有利地约0.05或更小，甚至更有利地约0.02或更小。优选地，在所关注的整个波长范围内(如在整个可见光谱内)，比率Δnz/Δnx保持在所需的极限内。
吸收型偏振器30被构造为接收反射型偏振器28透射的光束22的光线，并且还被构造为吸收s-偏振态光线。因此，吸收型偏振器30在允许p偏振光线从其透射的同时，起到吸收反射型偏振器28泄漏的s偏振光线的清理偏振器的作用。吸收型偏振器30可以是本领域的技术人员已知的任何二向色偏振膜，例如考奇(Kausch)等人的美国专利No.6,610,356和奥德科克(Ouderkirk)等人的美国专利No.6,096,375中所公开的那些。
在图1所示的构造中，反射型偏振器28的消光轴有利地尽可能准确地与吸收型偏振器30的消光轴对准，从而为具体应用(如增强亮度偏振器)提供可接受的性能。消光轴的不对准程度增大将减少通过将反射型偏振器28和吸收型偏振器30一起固定在输入棱镜24和输出棱镜26之间所产生的增益，从而降低PBS 14在一些显示器应用中的效率。例如，对增强亮度偏振器而言，反射型偏振器28和吸收型偏振器30的消光轴之间的角度应小于约+/-3°，甚至更优选地小于约+/-1°。
在一个实施例中，吸收型偏振器30被构造为阻隔反射型偏振器28不太适合阻隔的光谱带(反之亦然)。例如，吸收型偏振器30可被构造为吸收沿吸收型偏振器30的消光轴的红色波长光线(即从约600纳米至约700纳米)。如下文所述，对一些多层光学薄膜而言，与反射型偏振器28的法线成高入射角的红色波长光线从反射型偏振器28泄漏而不是被反射。这降低了所得图像在红色波长谱中的对比度。在另一个实施例中，吸收型偏振器30被构造为吸收沿吸收型偏振器30消光轴的橙色波长和红色波长光线(即从约580纳米至约700纳米)。
这些实施例允许吸收型偏振器30阻隔具有最高透射百分比的红色/橙色波长的光线，而同时保持包含图像的光线的透射程度。
通过将反射型偏振器28和吸收型偏振器30固定在一起组装成PBS 14，使得反射型偏振器28和吸收型偏振器30的消光轴尽可能准确地对准。将反射型偏振器28和吸收型偏振器30固定在一起可降低系统10组装期间反射型偏振器28和吸收型偏振器30的消光轴的不对准风险。组合在一起的反射型偏振器28/吸收型偏振器30随后被分别置于输入棱镜24的入射面36和输出棱镜26的入射面42之间。随后将输入棱镜24和输出棱镜26固定在一起，这保证了所得PBS 14的光学功效以及在制造和使用系统10时的机械稳固。在可供选择的实施例中，可以省略输入棱镜24和输出棱镜26其中之一或两者都省略。在这些实施例中，通过将反射型偏振器28和吸收型偏振器30固定在一起来保持反射型偏振器28和吸收型偏振器30的消光轴的对准。可以通过层合、共挤出这两个元件、将吸收型偏振器包被到反射型偏振器上或者通过本领域的技术人员已知的任何其它适合的方法来将吸收型偏振器30固定到反射型偏振器28上。
成像器16是旋转偏振部件，例如硅基液晶(LCoS)成像器(如铁电LCoS)，成像器16设置为与输入棱镜24的外表面34相邻。根据成像器16的像素是“开启”还是“关闭”的，成像器16反射并旋转光束22的光线的偏振。接触成像器16的“关闭”像素的光束22的各条光线从成像器16反射且偏振不变(即保持s-偏振)。与此相反，接触成像器16的“开启”像素的光束22的各条光线从成像器16反射且发生偏振旋转(即从s-偏振旋转到p-偏振)。因此，成像器16可根据像素设置来对光束22的各条光线的偏振进行旋转，像素设置被控制以生成所需的投影图像。
投影透镜18设置为与输出棱镜26的外表面40相邻，以使得该透镜可收集从PBS 14接收的光束22的光线以透射到显示屏20。虽然仅示出了一个投影透镜，但系统10可以根据需要包括另外的成像光学元件或者不包括投影光学元件。显示屏20为观察屏，系统10的用户可用它观察光束22形成的图像。
在使用系统10的过程中，照明源12向PBS 14发射光束22，其中光束22包括光线22S1(即光束22的s偏振光线)和光线22P1(即光束22的p偏振光线)。光束22通过穿过外表面32并向反射型偏振器28传播来进入PBS 14。在到达反射型偏振器28之前，光束22穿过输入棱镜24的入射面36。然后反射型偏振器28向输入棱镜24的外表面34反射光线22S1(p-偏振光线)，并且向吸收型偏振器30透射光线22P1(p-偏振光线)。由于设计限制、雾度或反射型偏振器28的制造变化，光线22S1的残余部分也可透过反射型偏振器28。
如上文所述，吸收型偏振器30阻隔s偏振光线并且透射p偏振光线。因此，吸收型偏振器30拦截并吸收光线22S1的残余部分，并且将光线22P1透射到输出棱镜26中。光线22P1穿过入射面42进入输出棱镜26并且向外表面38传播。光线22P1随后穿过外表面38射出棱镜26并且可被丢弃。
光线22S1穿过输入棱镜24的外表面34射出PBS 14。射出输入棱镜24之后，光线22S1接触成像器16，并从成像器16反射。与成像器16处于“关闭”状态的像素接触的各条光线22S1在反射后保持其s-偏振。然而，与成像器16处于“开启”状态的像素接触的各条光线22S1在被反射后，其偏振从s-偏振旋转为p-偏振。因此，反射光束22包括一系列新的s偏振光线(光线22S2)和p偏振光线(光线22P2)，其中光线22P2为包含图像的光线，光线22S2为不包含图像的光线。
从成像器16反射的光线22S2和光线22P2导回输入棱镜24，并且穿过外表面34再次进入输入棱镜24。然后光线22S2和光线22P2穿过输入棱镜24的入射面36并接触反射型偏振器28。随后反射型偏振器28向照明源12反射光线22S2(s-偏振光线)，并且向吸收型偏振器30透射光线22P2(p-偏振光线)。
从吸收型偏振器30透射之后，光线22P2(即包含图像的光线)穿过入射面42进入输出棱镜26。然后光线22P2穿过外表面40射出输出棱镜26，并且向投影透镜18传播。之后投影透镜18收集光线22P2并将光线22P2导向显示屏20以形成所需的投影图像。
理想地，采用这种布置方式，PBS 14的反射型偏振器28将包含图像的光线(即光线22P2)与不包含图像的光线(即光线22S2)完全地分开，从而提供具有高对比度的图像。然而，朝着反射型偏振器28传输的与反射型偏振器28的法线成高入射角的各条光线22S2从反射型偏振器28泄漏(即透射)而不是反射。这可能(例如)是由反射型偏振器28的反射光谱中的干涉相位差减小引起的，相位差减小使光线22S2的最大反射向蓝色波长光移动，并降低红色波长光的反射效率。因此，从反射型偏振器28泄漏的各条光线22S2通常为红色波长光线。对于低F/#(如，小于约F/2.0)，橙色波长光线(即从约580纳米到约600纳米)通常也从反射型偏振器28泄漏。
然而，吸收型偏振器30吸收从反射型偏振器28泄漏的光线22S2，同时也将光线22P2透射到输出棱镜26中。这样，吸收型偏振器30阻隔从反射型偏振器28泄漏的不包含图像的光线，从而为得到的图像提供了高对比度，尤其是相对于红色波长光线。如马(Ma)等人的美国专利公开No.2004/0227994中所描述，吸收型偏振器30还适用于阻隔由于反射型偏振器设计的表面缺陷和消光限制或由于雾度而从反射型偏振器28泄漏的光。
此外，各组反射型偏振膜之间可能有轻微的厚度变化，这也可导致光从反射型偏振器28泄漏。这种光泄漏与以上讨论的红色波长光泄漏相似，不同的是由膜的厚度变化产生的光谱峰值导致绿色波长和蓝色波长的光从反射型偏振器28泄漏。然而，吸收型偏振器30同样适于吸收绿色和蓝色波长的光泄漏，从而减少由于反射型偏振器28厚度变化所导致的光泄漏。
反射型偏振器28和吸收型偏振器30的组合使用允许光束22的光锥具有宽范围的入射角，同时保持显示图像的对比度。这相应地允许光束22的光锥具有低F/#，低F/#转化为较高的光通过量和效率。适用于系统10的F/#的实例包括约F/2.5或更小，尤其适合的F/#包括约F/2.0或更小，甚至更尤其适合的F/#包括约F/1.5或更小。
另外，宽范围入射角的使用还允许反射型偏振器28和吸收型偏振器30的取向为除45°之外的入射角，其中入射角是形成光束22的光锥的中心光线与反射型偏振器28和吸收型偏振器30的法线之间的角。适合的反射型偏振器28和吸收型偏振器30取向的实例包括相对于形成光束22的光锥的中心光线，绝对值范围为约35°至约50°的入射角，尤其适合的取向包括绝对值范围为约40°至约45°的入射角。
除了可保持得到的图像的对比度之外，将反射型偏振器28布置在吸收型偏振器30前面还可减小光吸收所引起的吸收型偏振器30中产生的热量。当吸收型偏振器(例如吸收型偏振器30)吸收具有不需要的偏振态的光线时，这些被吸收的光线将在吸收型偏振器中产生热量。这会使吸收型偏振器中的二向色染料降解，缩短吸收型偏振器的使用寿命。然而，反射型偏振器28反射具有不需要的偏振态的光线的相当大一部分，使之远离吸收型偏振器30。这减少了吸收型偏振器30所吸收的光线的量，从而保持了吸收型偏振器30的使用寿命。
实例
在以下实例中将更具体地描述本发明，这些实例仅旨在用于举例说明，因为在本发明范围内本发明的各种修改形式和变化对本领域内的技术人员来说是显而易见的。
实例1与比较例A和B
制备了实例1和比较例A和B的图像显示系统，其中每个系统均包括布置在照明源、预偏器、成像器和显示屏之间的PBS。每个系统的各部件均按照与图1所示相同的方式布置，预偏器设置在照明源和PBS之间。成像器包括反射镜和1/4波片，该1/4波片的快光轴或慢光轴与s偏振光的偏振方向对准，从而模拟铁电LCoS成像器的黑暗状态。通过将1/4波片旋转至与s偏振光的偏振方向成45°角来模拟成像器的明亮状态。
实例1的PBS与PBS 14(如图1所示以及如上文所述)相同，其中反射型偏振器是由明尼苏达州圣保罗3M公司制造的商品名为“VIKUITI”T-35高级偏振膜(APF)(“VIKUITI”T-35advanced polarizingfilms)的多层光学薄膜，吸收型偏振器是可从日本东京三立株式会社(Sanritz Corporation，Tokyo，Japan)商购获得的商品名为“HLC2-2518”的高对比度偏振器。
比较例A的PBS包括与实例1中所用的相同的反射型偏振器，但是不包括吸收型偏振器。比较例B的PBS包括与实例1的PBS中使用的相同的反射型偏振器和吸收型偏振器，不同的是吸收型偏振器放置在PBS的外面，与图1中的外表面40相邻(即外净化偏振器)。实例1与比较例A和B的PBS的偏振膜均设置在相对于形成入射光束的光锥的中心光线成45°入射角的位置，并且光锥的F/#为F/2.0。
在实验过程中，光束由每个系统发射，并且从PBS泄漏的红色波长光的量可在显示屏上观察到，并且可以定量测量。因为反射镜和1/4波片代替了偏振旋转成像器，所以反射之后反射光线仍保持s偏振态。因此，被反射镜反射的光线将从反射型偏振器反射回照明源，从而在显示屏上形成黑暗状态的图像。
图2A是比较例A(无吸收型偏振器)系统的显示光瞳的显微图。如图所示，比较例A系统形成黑暗图像，除了在邻近显示屏的侧边缘、约40％的显示屏上视觉可观察到的红色部分(由图2A中浅色部分表示)。该红色部分对应于以高入射角与反射型偏振器法线相交的红色波长光线。这些红色波长光线从反射型偏振器泄漏并且被投影到显示屏上。与偏振旋转成像器一起使用时，泄漏的光将降低投影图像的对比度。
图2B是实例1系统的显示光瞳的显微图。然而，实例1(内部吸收型偏振器)和比较例B(外部吸收型偏振器)的系统提供的图像基本上是暗的，并且没有呈现任何视觉可观察到的红色部分。图像仅在显示屏的边缘呈现轻微的光漏，在图2B中以浅色部分表示这些光漏。不过，实例1和比较例B的PBS中使用的吸收型偏振器有效地吸收了从反射型偏振器泄漏的红色波长光线。
图3是表示实例1与比较例A和B的系统所测得的对比度相对于光波长谱的坐标图。如何确定对比度在马(Ma)等人的美国专利公开No.2004/0227898中有所讨论。对于给定的观察方向，“对比度”定义为屏幕上能够显示的最亮状态与最暗状态的光强度比率。通常，通过将显示设备分别调到最亮状态和最暗状态来测量屏幕上具体位置的对比度。表1提供了实例1与比较例A和B所测得的系统的适光性加权对比度，该对比度是基于颜色波长测得的。
表1
 
实例 对比度(红) 对比度(绿) 对比度(蓝)
实例1 10728 10303 8930
比较例A 180 9068 10728
比较例B 11557 11769 12361
图3和表1中的数据显示了采用实例1的PBS获得的高对比度。相比之下，对于红色波长光线，比较例A的PBS由于红色波长光的泄漏而呈现低对比度。实例1系统获得的对比度与比较例B系统获得的对比度相当。然而，如上所述，先将反射型偏振器和吸收型偏振器固定在一起，再将该组合置于PBS内，由此可降低系统组装期间反射型偏振器和吸收型偏振器消光轴对偏的风险，从而降低制造系统的复杂度。相比之下，比较例B中使用的吸收型偏振器是在PBS外部的位置与反射型偏振器对准。这增加了比较例B系统的制造复杂度。
实例2至4和比较例C至E
按照与以上讨论的实例1的系统相同的方式布置实例2至4的图像显示系统，不同的是偏振膜的取向分别为相对于形成入射光束的光锥的中心光线成35°、45°和60°入射角(例如在实例2中，形成光束的光锥的中心光线与反射型偏振器和吸收型偏振器法线之间的入射角为35°)。类似地，按照与以上讨论的比较例B(没有吸收型偏振器)的系统相同的方式布置比较例C至E，不同的是偏振膜的取向分别为相对于形成入射光束的光锥的中心光线成35°、45°和60°入射角。
图4和5分别为表示实例2至4和比较例C至E的系统所测得的对比度相对于偏振器入射角和光波长谱的坐标图。类似地，表2提供了实例2至4与比较例A和B的系统所测得的对比度，该对比度是基于颜色波长测得的。
表2
 
实例 对比度(红) 对比度(绿) 对比度(蓝)
实例2(35度) 12939 14447 13802
实例3(45度) 18378 18494 15116
实例4(60度) 3384 4685 2431
比较例C(35度) 5359 5963 4759
比较例D(45度) 689 12861 10562
比较例E(60度) 3 67 986
图3、图4和表2中的数据显示了实例2至4的PBS获得的高对比度，尤其是在红色波长谱中。这些数据还显示了偏振膜的入射角如何影响整个波长谱的对比度。如上所讨论的，尤其适用于反射型和吸收型偏振器的取向包括约40°至约45°范围内的入射角。如图3、图4以及表2所示，这些入射角在整个可见光谱中提供高对比度。
虽然已结合优选实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将认识到，可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下修改形式和细节。

Claims (23)

1.一种图像显示系统，包括：
照明源，被构造用于发射光束；
偏振分束器，包括：
反射型偏振器；以及
吸收型偏振器，邻近所述反射型偏振器设置，其中所述吸收型偏振器被构造用于接收从所述反射型偏振器透射的所述光束的第一部分；以及
成像设备，设置用于接收被所述反射型偏振器反射的所述光束的第二部分。
2.根据权利要求1所述的图像显示系统，其中所述反射型偏振器的取向为相对于形成所述光束的光锥的中心光线成约35°至约50°范围内的入射角。
3.根据权利要求1所述的图像显示系统，其中所述成像设备包括反射成像设备。
4.根据权利要求1所述的图像显示系统，其中所述反射型偏振器选自由多层聚合物光学薄膜、聚合物共混物偏振膜、线栅偏振器、胆甾型偏振器、玻璃纤维复合偏振器、以及电介质薄膜涂层组成的组。
5.根据权利要求1所述的图像显示系统，其中所述反射型偏振器和所述吸收型偏振器固定在一起。
6.根据权利要求1所述的图像显示系统，其中所述吸收型偏振器被构造为吸收沿所述吸收型偏振器的消光轴的约580纳米至约700纳米范围内的光波长。
7.根据权利要求1所述的图像显示系统，其中所述偏振分束器还包括棱镜对，所述反射型偏振器和所述吸收型偏振器设置在所述棱镜对之间。
8.根据权利要求1所述的图像显示系统，其中所述反射成像设备包括硅基液晶设备。
9.根据权利要求1所述的图像显示系统，其中所述反射型偏振器通过透光轴来表征，所述吸收型偏振器通过透光轴来表征，并且所述反射型偏振器的透光轴与所述吸收型偏振器的透光轴对准。
10.一种图像显示系统，包括：
照明源，被构造用于发射光束；
偏振分束器，包括：
第一棱镜，具有第一外表面、第二外表面和入射面；
反射型偏振器，设置为与所述第一棱镜的所述入射面相邻；以及
吸收型偏振器，邻近所述反射型偏振器设置、与所述第一棱镜相对，其中所述吸收型偏振器被构造用于接收从所述反射型偏振器透射的所述光束的第一部分；以及
成像设备，设置用于接收来自所述反射型偏振器的所述光束的第二部分。
11.根据权利要求10所述的图像显示系统，其中所述反射型偏振器的取向为相对于形成所述光束的光锥的中心光线成约35°至约50°范围内的入射角。
12.根据权利要求10所述的图像显示系统，其中所述成像设备包括反射成像设备。
13.根据权利要求10所述的图像显示系统，其中所述反射型偏振器选自由多层聚合物光学薄膜、聚合物共混物偏振膜、线栅偏振器、胆甾型偏振器、玻璃纤维复合偏振器、以及电介质薄膜涂层组成的组。
14.根据权利要求10所述的图像显示系统，其中所述偏振分束器还包括第二棱镜，所述第二棱镜的入射面设置为与所述吸收型偏振器相邻，与所述反射型偏振器相对。
15.根据权利要求10所述的图像显示系统，其中所述吸收型偏振器被构造为吸收沿所述吸收型偏振器的消光轴的约580纳米至约700纳米范围内的光波长。
16.根据权利要求10所述的图像显示系统，其中所述反射成像设备包括硅基液晶设备。
17.根据权利要求10所述的图像显示系统，其中所述反射型偏振器通过透光轴来表征，所述吸收型偏振器通过透光轴来表征，并且所述反射型偏振器的透光轴与所述吸收型偏振器的透光轴对准。
18.一种图像显示系统，包括：
照明源，被构造用于发射光束；
偏振分束器，包括：
反射型偏振器；以及
吸收型偏振器，邻近所述反射型偏振器设置，其中所述吸收型偏振器被构造为吸收沿所述吸收型偏振器的消光轴的约580纳米至约700纳米范围内的光波长；以及
成像设备，设置用于接收来自所述反射型偏振器的所述光束的至少一部分。
19.根据权利要求18所述的图像显示系统，其中所述反射型偏振器的取向为相对于形成所述光束的光锥的中心光线成约35°至约50°范围内的入射角。
20.根据权利要求18所述的图像显示系统，其中所述成像设备包括反射成像设备。
21.根据权利要求18所述的图像显示系统，其中所述反射型偏振器选自由多层聚合物光学薄膜、聚合物共混物偏振膜、线栅偏振器、胆甾型偏振器、玻璃纤维复合偏振器以及电介质薄膜涂层组成的组。
22.根据权利要求18所述的图像显示系统，其中所述反射成像设备包括硅基液晶设备。
23.根据权利要求18所述的图像显示系统，其中所述反射型偏振器通过透光轴来表征，所述吸收型偏振器通过透光轴来表征，并且所述反射型偏振器的透光轴与所述吸收型偏振器的透光轴对准。
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