CN2694293Y

CN2694293Y - 全彩多波段叠像片

Info

Publication number: CN2694293Y
Application number: CNU2004200038975U
Authority: CN
Inventors: 苏志宗; 刘卓伟; 游孟洁
Original assignee: Advanced Connectek Shenzhen Ltd
Current assignee: Advanced Connectek Shenzhen Ltd
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2014-03-04

Abstract

本实用新型为有关于一种全彩多波段叠像片，特别是指用于抬头显示器的多波段叠像片，其具有全彩显示的功能。该多波段叠像片结构是在基材以交错方式镀制复数层的多折射率介电层，每一介电层具有不同的折射率，利用介电层的多层膜干涉原理，使之在可见光范围具有数个波段的截止特性。本实用新型用于抬头显示器的叠像片时，具有高穿透率及全彩显示功能。

Description

全彩多波段叠像片

技术领域

本实用新型是有关于一种全彩多波段叠像片，尤其是用于抬头显器，具有全彩显示功能的多波段叠像片。

背景技术

抬头显示器的目的在于可使驾驶人在操纵车辆或飞机时，不须低头去俯看仪表板，可直接由抬头显示器将仪表板的相关资料和外界的景物一起重叠呈现在驾驶人的眼前，用以减轻驾驶人的负担，提供驾驶更宽广的视野，以增加行车的安全性。在战斗机的操控上，可提升飞行员的武器瞄准能力，进而达到人机合一的境界。在图1所描述的为抬头显示器的应用原理及方式，利用预设的显示单元1将仪表板或瞄准系统2投影至涂布叠像片3的基板上，以产生虚拟显示器4，呈现中仪表板或瞄准系统2的投影像。

然而在抬头显示器的制作上，为达到全彩显示的功能，叠像片多以光学多层镀膜的方式制作。在公知技术中，有下列几项光学多层薄膜设计的专利和论文：(1)在中国台湾专利第338111号，提出一抬头显示器的全彩叠像镜，是用高低折射率膜堆法所设计，是台湾极少数全彩叠像镜的专利之一，其优点在于设计简易并镀制时间很短，但缺点是却有大约30％的光损失。(2)在美国专利第4,545,646号，由Huge Aircraft Company所拥有，所描述的技术是利用渐变折射率技术所制作的滤光片，但所得的结果却在所要的峰值外有很大的波纹(ripple)，使得滤光片的整体平均穿透大大降低。(3)在美国专利第5,181,143号，由Rockwell InternationalCorporation所拥有，所描述的技术是先找出光学薄膜的折射率(refractiveindex)对光学厚度(optical thickness)图，然后把超过设定范围的折射率参数剪短(clipping)，再经由增加薄膜的物理厚度，把因剪短而损失的光学密度(optical density)补回，减少了折射率参数的需求，同时也减化了镀制时的复杂性。(4)在英国专利第2265726号，由GEC-Marconi limited拥有，所提出的技术是用渐变折射率方法所设计，可设计出有两个或三个峰值的滤光片，用在抬头显示器上的全彩滤光片。(5)台湾中央大学光电所也有数篇针对在光学薄膜的镀制上作研究，如公元1994年何坤荣的硕士论文“以傅立叶转换作为光学薄膜设计”和公元2002年唐谦仁的硕士论文“渐变折射率光学薄膜设计与制镀”。

以上的专利和论文，在光学薄膜的设计和制作的领域里，虽然渐变折射率光学薄膜的设计无论在膜层厚度上和入射角度变化对应波长的改变都要比一般传统的高低折射率膜堆法所做出来的设计要少很多；同时在制作时所容许的误差也比用高低折射率膜堆法的设计能有更大的制作误差。但却因渐变折射率光学薄膜所需要的镀膜的软、硬件设备，如精确的气体流量控制系统和膜厚监控系统等，有非常高的技术门槛。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种全彩多波段叠像片，该叠像片具有新的膜层结构，可以现有普及的镀膜机台，不需使用特殊的膜厚监控系统，可设计和制造出两个以上的截止波段滤光片，同时在设计时可随意选择所要截止波段的波长作不同颜色的滤光片。

为实现上述目的，本实用新型提出的全彩多波段叠像片，以数字化方式改变折射率的参数，在基材上以交错方式镀制复数层不同折射率的膜层，产生多折射率介电层，形成一多波段叠像片，该叠像片拥有复数的窄波长反射带，可以反射相对应显示器所发出的波长。

其中该基材可以为玻璃或塑胶。

其中的窄波长反射带为三个，分别对应波长630nm红光、波长540nm绿光、波长450nm蓝光。

其中该等复数窄波长反射带，其反射率于波长630nm、540nm、450nm等位置均超过45％。

其中该等复数窄波长反射带，其反射率均大于可见光范围平均反射率25％以上。

其中该复数层不同折射率膜层，其中包含两种或两种以上不同折射率的膜层或是渐变折射率膜层。

其中该等复数层不同折射率膜层包含两层以上的多层膜结构。

其中每层薄膜的厚度介于0.3-3.6μm之间。

其中每层薄膜的折射率介于1.6-1.9之间。

其中该叠像片在可见光范围的平均穿透率超过80％。

所述复数层不同折射率膜层，其中膜层成分可为Ta₂O₅、TiO₂、MgF₂、SiO₂、SiN、SiNO或是上述材料的混合膜。

另外，在本实用新型中滤光片的制作方式，是采用至少两种无吸收的氧化物材料，以改变气体流量比或靶材的相对位置作为折射率参数的建立。镀膜方法可使用工业界普遍使用的，如化学沉积、离子溅镀、偏压助镀、电浆助镀、离子助镀、微波助镀、离子束离子助镀等。

附图说明

图1为抬头显示器示意图。

图2为本实用新型全彩多波段叠像片在45度时的穿透光谱图。

图3为本实用新型全彩多波段叠像片在45度时穿透光谱的CIE座标图。

图4为本实用新型全彩多波段叠像片的折射率与厚度分布图。

具体实施方式

本实用新型以特殊的数字化处理作膜层设计的平台，以数字化方式改变折射率的参数，在基材上以交错方式镀制复数层的多折射率介电层，该基材可为玻璃或塑胶。请参考表1所示为每层薄膜的参数：

本实用新型所制成的全彩多波段叠像片，共镀制了74层薄膜，由表1所显示的数据，可知每层薄膜的厚度介于0.3-3.6骻之间，折射率介于1.6-1.9之间。因此本实用新型全彩多波段叠像片可达到在可见光范围的平均穿透率超过80％。

UM040138

表1：多波段叠像片的结构

层数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

厚度 1.4 0.3 3.6 0.3 0.9 0.5 0.7 0.7 0.5 0.9

折射率 1.7 1.6 1.7 1.6 1.7 1.8 1.7 1.6 1.7 1.8

层数 11 12 13 14 15 16 17 1 8 19 20

厚度 0.3 1.2 0.9 0.4 0.6 0.5 0.5 0.7 0.5 0.7

折射率 1.7 1.6 1.8 1.9 1.7 1.6 1.7 1.9 1.8 1.6

层数 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

厚度 0.7 0.5 1.2 0.7 1 1 1.2 1.4 0.4 0.3

折射率 1.8 1.9 1.7 1.8 1.7 1.8 1.7 1.8 1.7 1.8

层数 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

厚度 1.2 0.5 0.4 0.3 0.3 0.9 1.2 0.9 0.3 0.3

折射率 1.7 1.8 1.9 1.8 1.7 1.6 1.8 1.6 1.7 1.8

层数 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

厚度 0.4 0.5 1.2 0.3 0.4 1.4 0.3 0.9 1 1

折射率 1.9 1.8 1.7 1.8 1.7 1.8 1.7 1.7 1.8 1.7

层数 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60

厚度 0.7 1.2 0.5 0.7 0.7 0.5 0.7 0.5 0.5 0.6

折射率 1.8 1.7 1.9 1.8 1.6 1.8 1.9 1.7 1.6 1.7

层数 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70

厚度 0.4 1 1.2 0.3 0.9 0.5 0.7 0.7 0.5 0.9

折射率 1.9 1.8 1.6 1.7 1.8 1.7 1.6 1.7 1.8 1.7

层数 71 72 73 74

厚度 0.3 3.6 0.3 1.4

折射率 1.6 1.7 1.6 1.7

本实用新型中滤光片的制作方式，是采用至少两种无吸收均氧化物材料，以改变气体流量比或靶材的相对位置作为折射率参数的建立；其中薄膜层的材料可为Ta₂O₅、TiO₂、MgF₂、SiO₂、SiN、SiNO或是上述材料的混合膜。

由图2所示，为全彩多波段叠像片的穿透光谱，在45度入射时在可见光范围会有三个下陷的凹痕，代表在此三个波长的光线在45度入射时，大部分将不会穿透而会有反射的效果。这三个波长分别为630nm、540nm、450nm。所对应的是显示器使用的红、绿、蓝三原色，而使用这三原色即可组合出全彩的影像。在此三个窄波长反射带位置的反射率均超过45％，且该反射率大于可见光范围平均反射率25％以上，以利影像的清晰与鲜明。

由图3所示，为全彩多波段叠像片在45度时穿透光谱的CIE色度座标图，经过计算得知此光谱的CIE座标为X＝0.331与Y＝0.331，落在白色的区域，其意义为一可见光的全彩影像，在透过此片全彩叠像片时，不会产生颜色的偏移导致影像颜色失真，依然与无此全彩叠像片时的影像颜色相同。

图4表示此全彩多波段叠像片的结构，横轴为其以光学厚度为单位的厚度而纵轴为其对应的折射率，采用四种不同折射率膜层所堆叠出来的叠像片比传统仅以高低折射率所堆叠的叠像片有更好的光学特性。

这种全彩多波段叠像片的优点为可见光穿透率高，使用者不会因为视线透过抬头显示器系统而损失太多外界的光线，能让使用此种叠像片的抬头显示器系统在夜间或其他光线不足的环境下，依然能够保有良好的视野。而在白天使用时，由此全像片针对三个波长有高反射的特性，能让抬头显示器的影像对比鲜明，以显示全彩功能，能达到高亮度与省电的要求。

Claims

1.一种全彩多波段叠像片，其特征在于：在基材上交错镀制复数层不同折射率的膜层，产生多折射率介电层，形成一多波段叠像片，该叠像片拥有复数的窄波长反射带。

2.如权利要求1所述的全彩多波段叠像片，其特征在于：其中该基材为玻璃或塑胶。

3.如权利要求1所述的全彩多波段叠像片，其特征在于：其中的窄波长反射带为三个，分别对应波长630nm红光、波长540nm绿光、波长450nm蓝光。

4.如权利要求3所述的全彩多波段叠像片，其特征在于：其中该等复数窄波长反射带，其反射率于波长630nm、540nm、450nm位置均超过45％。

5.如权利要求4所述的全彩多波段叠像片，其特征在于：其中该等复数窄波长反射带，其反射率均大于可见光范围平均反射率25％以上。

6.如权利要求1所述的全彩多波段叠像片，其特征在于：其中该复数层不同折射率膜层，其中包含两种或两种以上不同折射率的膜层或是渐变折射率膜层。

7.如权利要求6所述的全彩多波段叠像片，其特征在于：其中该等复数层不同折射率膜层包含两层以上的多层膜结构。

8.如权利要求6所述的全彩多波段叠像片，其特征在于：其中每层薄膜的厚度介于0.3-3.6μm之间。

9.如权利要求6所述的全彩多波段叠像片，其特征在于：其中每层薄膜的折射率介于1.6-1.9之间。

10.如权利要求6所述的全彩多波段叠像片，其特征在于：其中该叠像片在可见光范围的平均穿透率超过80％。

11.如权利要求1所述的全彩多波段叠像片，其特征在于：所述复数层不同折射率膜层，其中膜层成分可为Ta₂O₅、TiO₂、MgF₂、SiO₂、SiN、SiNO或是上述材料的混合膜。