CN106094236A - 一种具有光学薄膜的偏振分束器 - Google Patents
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Abstract
一种具有光学薄膜的偏振分束器，其包括至少两块玻璃基体，以及光学薄膜。所述光学薄膜仅由五氧化三钛膜、氟化镁膜以及铝酸镧混合膜相互叠加而成。每一层所述五氧化三钛膜皆夹设在两层氟化镁膜，或两层铝酸镧混合膜、或一层氟化镁和一层铝酸镧混合膜之间。所述铝酸镧混合膜由三氧化二镧和三氧化二铝两种材料混合而成。所述二氧化镧和二氧化二铝的在所述铝酸镧混合膜各自所占的百分含量使所述铝酸镧混合膜的折射率为1.69。所述具有光学薄膜的偏振分束器的入射角设置在53度至63度之间，且入射光波长设置在400纳米至700纳米之间，且该具有光学薄膜的偏振分束器的出射光的P光透射率平均大于95％，S光的反射率平均小于2％的出射目标，从而使得其具有宽角度、宽波长，高出光效率的特点。
Description
技术领域
本发明涉及投影仪设备领域，特别是一种具有光学薄膜的偏振分束器。
背景技术
近年来投影显示技术得到了飞速发展，以液晶显示器LCD投影，包括3D投影和硅基液晶LCOS投影为代表的投影机广泛应用在各个领域。投影显示技术逐渐小型化，节能化，涉及多个技术领域，包括微电子，LED光源，光学，精密机械等，其中光学薄膜技术在提高投影机的亮度，对比度，色彩等主要性能指标上有着极其重要的作用。投影机中决定光学性能的主要因素是光学引擎，除了光源透镜及成像镜头等器件外，光学薄膜元器件是很重要的组成部分，其中偏振分束器(PBS)的主要功能可概括为几个方面如分色合色，起偏检偏，虑除有害光谱，增加可见光有效透过率。
传统PBS只有1种或2种薄膜材料，因此只有一个布鲁期特(Brewster)角，导致偏振度与入射角的关系极其灵敏，使得P光透射率和S光的反射率都会受入射角的限制，从而也限制了投影系统的光效率。而当大入射角投影显示时，其图像亮度和对比度将会降低变差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种可以达到宽角度宽波长的具有光学薄膜的偏振分束器，以解决上述技术问题。
一种具有光学薄膜的偏振分束器，其包括至少两块玻璃基体，以及镀设在所述至少两块玻璃之间的光学薄膜。所述光学薄膜仅由五氧化三钛膜、氟化镁膜以及铝酸镧混合膜相互叠加而成。每一层所述五氧化三钛膜皆夹设在两层氟化镁膜，或两层铝酸镧混合膜、或一层氟化镁和一层铝酸镧混合膜之间。所述铝酸镧混合膜由三氧化二镧和三氧化二铝两种材料混合而成。所述二氧化镧和二氧化二铝的在所述铝酸镧混合膜各自所占的百分含量使所述铝酸镧混合膜的折射率为1.69。
进一步地，所述玻璃基体为K9玻璃，其折射率在1.51至1.52之间。
进一步地，所述至少两块K9玻璃胶合在一起，每一块所述K9玻璃胶合面的斜面角度为52.5度，所述光学薄膜镀设在所述胶合面上。
进一步地，所述至少两块K9玻璃在胶合面处的入射角可以为53度、55度、58度和60度的一种或几种。
进一步地，所述光学薄膜所包含的五氧化三钛膜、氟化镁膜以及铝酸镧混合膜共有35层。
进一步地，所述35层薄膜依次分别为氟化镁膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、五氧化三钛膜、氟化镁膜、五氧化三钛膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、五氧化三钛膜、氟化镁膜、五氧化三钛膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜。
进一步地，所述每一层五氧化三钛膜、氟化镁膜以及铝酸镧混合膜皆分别具有不同的厚度。
进一步地，所述五氧化三钛的折射率为2.38。
进一步地，所述氟化镁的折射率为1.69。
进一步地，在所述两层五氧化三钛膜层之间夹设有至少一层所述氟化镁膜和至少一层铝酸镧混合膜中一种或两种。
与现有技术相比，所述具有光学薄膜的偏振分束器的光学薄膜仅由五氧化三钛膜、氟化镁膜以及铝酸镧混合膜相互叠加而成，且每一层所述五氧化三钛膜皆夹设在两层氟化镁膜，或两层铝酸镧混合膜、或一层氟化镁和一层铝酸镧混合膜之间，并采用全自动合成的Needle方法进行各膜层的位置进行优化设计，从而可以获得满足下面实际需求的光学薄膜。该光学薄膜可以使得玻璃基体在胶合面的入射角设置在53度至63度之间，入射光波长设置在400纳米至700纳米之间，且该具有光学薄膜的偏振分束器的出射光的P光透射率平均大于95％，S光的反射率平均小于2％的出射目标，从而使得该具有光学薄膜的偏振分束器具有宽角度、宽波长，高出光效率的特点。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为本发明提供的一种具有光学薄膜的偏振分束器的结构示意图。
图2为图1的具有光学薄膜的偏振分束器所具有的光学薄膜的层状结构示意图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
请参阅图1及图2，其为本发明提供的一种具有光学薄膜的偏振分束器100的结构示意图。所述具有光学薄膜的偏振分束器100包括至少两块玻璃基体10，以及镀设在所述至少两块玻璃基体10之间的光学薄膜20。所述光学薄膜20仅由五氧化三钛膜21、氟化镁膜22以及铝酸镧混合膜23相互叠加而成。每一层所述五氧化三钛膜21皆夹设在两层氟化镁膜22，或两层铝酸镧混合膜23、或一层氟化镁23和一层铝酸镧混合膜23之间。所述铝酸镧混合膜23由三氧化二镧和三氧化二铝两种材料混合而成。
所述玻璃基体10可以为K9玻璃，即其用K9料制成的玻璃制品。由于其晶莹剔透，由此K9玻璃常用作光学玻璃，可以在其上镀光学薄膜，光学玻璃国家标准是按阿贝数分类的，阿贝数≥50的玻璃规定为冕牌玻璃用“K”来表示。K9玻璃的一般光学参数为：折射率在1.51至1.52之间，通常为1.5163。色散通常为0.00806，阿贝数通常为64.06。因此，在一些精密光学设备中，经常使用该K9玻璃作为镀膜基体。在本实施例，所述偏振分束器100包括两块由所述K9玻璃制成的玻璃基体，所述光学薄膜20镀设在该两块玻璃基体10之间。本领域技术人员皆已习知的是，由该两块玻璃基体10制成的偏振分束器一般为立方体，如长方体或正方体，因此，该两块K9玻璃皆应制成三棱锥体，该三棱锥体的底面为四边形。在制作所述偏振分束器时，即将该两个三棱锥体的四边形底面相互胶合在一起即可。该胶合的四边形底面即为胶合面。在本实施例中，如图所示，所述每一个K9玻璃的胶合面相对于其侧面的一个锐角的角度，即斜面角度θ为52.5度。所述光学薄膜20镀设在所述胶合面上。可以想到的是，所述偏振分束器100还可以包括四块玻璃基体，该四块玻璃基体呈一定的角度设置。通过所述玻璃基体10对入射光的折射，光线到达所述光学薄膜20的入射光，即所述至少两块K9玻璃在胶合面处的入射角可以为53度、55度、58度和60度的一种或几种。当然需要说明的是，该胶合面上的入射角可以为一个区间，即53度至63度之间，其应当符合布鲁斯特角法则。
所述光学薄膜20通过一定方法镀设在玻璃基体上，其镀设方法可以是蒸镀法，物理沉积法，化学沉积法等等。所述光学薄膜20仅由三种薄膜根据一定的规则排列叠加在一起。该三种薄膜即是五氧化三钛膜21、氟化镁膜22以及铝酸镧混合膜23。所述五氧化三钛膜21由五氧化三钛(Ti3O5)制成，其折射率为2.38。所述氟化镁膜22由氟化镁(MgF2)制成，其折射率为1.69。所述铝酸镧混合膜23由二氧化镧(LaO2)和三氧化二铝(Al2O3)的混合材料制成。在混合所述二氧化镧(La2O3)和三氧化二铝(Al2O3)时，其在所述铝酸镧混合膜23中各自所占的百分含量应当使所述铝酸镧混合膜的折射率为1.69，否则难以获得本发明的光学薄膜20。所述光学薄膜20的排列规则是每一层所述五氧化三钛膜21皆夹设在两层氟化镁膜22，或两层铝酸镧混合膜23、或一层氟化镁23和一层铝酸镧混合膜23之间。从而也可以推导出在所述两层五氧化三钛膜21之间夹设有至少一层所述氟化镁膜22和至少一层铝酸镧混合膜23中一种或两种，即在两层五氧化三钛膜21之间可以仅夹设至少一层氟化镁膜22也可以仅夹设至少一层氟化镁膜22，还可以夹设至少一层所述氟化镁膜22和至少一层铝酸镧混合膜23。所述每一层五氧化三钛膜21、氟化镁膜22以及铝酸镧混合膜23皆分别具有不同的厚度，其具体厚度根据实际需要设置。在本实施例中，所述光学薄膜20所包含的五氧化三钛膜21、氟化镁膜22以及铝酸镧混合膜23共有35层。所述35层薄膜依次分别为氟化镁膜22、五氧化三钛膜21、铝酸镧混合膜23、氟化镁膜22、五氧化三钛膜21、铝酸镧混合膜23、氟化镁膜22、五氧化三钛膜21、氟化镁膜22、五氧化三钛膜21、氟化镁膜22、铝酸镧混合膜23、五氧化三钛膜21、铝酸镧混合膜23、氟化镁膜22、铝酸镧混合膜23、五氧化三钛膜21、氟化镁膜22、五氧化三钛膜21、氟化镁膜22、铝酸镧混合膜23、氟化镁膜22、铝酸镧混合膜23、五氧化三钛膜21、铝酸镧混合膜23、氟化镁膜22、铝酸镧混合膜23、五氧化三钛膜21、铝酸镧混合膜23、氟化镁膜22、铝酸镧混合膜23、五氧化三钛膜21、铝酸镧混合膜23、氟化镁膜22、铝酸镧混合膜23。通过上述35层膜的排列设置，所获得的光学薄膜20可以使得玻璃基体10在胶合面的入射角设置在53度至63度之间，入射光波长设置在400纳米至700纳米之间，且该具有光学薄膜20的偏振分束器100的出射光的P光透射率平均大于95％，S光的反射率平均小于2％的出射目标，因此该具有光学薄膜的偏振分束器100具有宽角度、宽波长，高出光效率的特点。当然，可以想到的是，上述仅是一种实施例，还可以根据实际需要，使用上述的排列规则与各膜层排列出其他特点的光学薄膜，如其他数值的入射角，以及其他比率的P光透射率或S光透射率，从而形成一系列薄膜。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (10)
1.一种具有光学薄膜的偏振分束器，其特征在于：所述偏振分束器包括至少两块玻璃基体，以及镀设在所述至少两块玻璃之间的光学薄膜，所述光学薄膜仅由五氧化三钛膜、氟化镁膜以及铝酸镧混合膜相互叠加而成，每一层所述五氧化三钛膜皆夹设在两层氟化镁膜，或两层铝酸镧混合膜、或一层氟化镁和一层铝酸镧混合膜之间，所述铝酸镧混合膜由三氧化二镧和三氧化二铝两种材料混合而成，所述二氧化镧和二氧化二铝的在所述铝酸镧混合膜各自所占的百分含量使所述铝酸镧混合膜的折射率为1.69。
2.如权利要求1所述的具有光学薄膜的偏振分束器，其特征在于：所述玻璃基体为K9玻璃，其折射率在1.51至1.52之间。
3.如权利要求2所述的具有光学薄膜的偏振分束器，其特征在于：所述至少两块K9玻璃胶合在一起，每一块所述K9玻璃胶合面的斜面角度为52.5度，所述光学薄膜镀设在所述胶合面上。
4.如权利要求2所述的具有光学薄膜的偏振分束器，其特征在于：所述至少两块K9玻璃在胶合面处的入射角可以为53度、55度、58度和60度的一种或几种。
5.如权利要求1所述的具有光学薄膜的偏振分束器，其特征在于：所述光学薄膜所包含的五氧化三钛膜、氟化镁膜以及铝酸镧混合膜共有35层。
6.如权利要求5所述的具有光学薄膜的偏振分束器，其特征在于：所述35层薄膜依次分别为氟化镁膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、五氧化三钛膜、氟化镁膜、五氧化三钛膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、五氧化三钛膜、氟化镁膜、五氧化三钛膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜、五氧化三钛膜、铝酸镧混合膜、氟化镁膜、铝酸镧混合膜。
7.如权利要求1所述的具有光学薄膜的偏振分束器，其特征在于：所述每一层五氧化三钛膜、氟化镁膜以及铝酸镧混合膜皆分别具有不同的厚度。
8.如权利要求1所述的具有光学薄膜的偏振分束器，其特征在于：所述五氧化三钛的折射率为2.38。
9.如权利要求1所述的具有光学薄膜的偏振分束器，其特征在于：所述氟化镁的折射率为1.69。
10.如权利要求1所述的具有光学薄膜的偏振分束器，其特征在于：在所述两层五氧化三钛膜层之间夹设有至少一层所述氟化镁膜和至少一层铝酸镧混合膜中一种或两种。
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