專利名稱：投影裝置的多帶通過(guò)濾器的制作方法
投影裝置的多帶通過(guò)濾器
本發(fā)明涉及一種多帶通過(guò)濾器，用于彩色投影設(shè)備中以進(jìn)行有效的色彩校正。
背景技術(shù)：
如今在彩色投影結(jié)構(gòu)中被用作白光源的氣體放電燈在強(qiáng)度和可靠性方面到 目前為止也不能被代替。但是盡管如此，這些氣體放電燈還具有一系歹懷期望 的輻射特性，對(duì)此必須采取措施。
如用于投影顯示的氣體放電燈除了發(fā)射可見(jiàn)光以外還發(fā)射高強(qiáng)度的紫外線(UV-)輻射和紅外線(IR-)輻射。在本說(shuō)明書之內(nèi)，波長(zhǎng)小于420nm可是大 于300nm的這類輻射被視為UV輻射。波長(zhǎng)大于690nm可是小于2,的這類 輻射被視為IR輻射。UV輻射和IR輻射顯著損害典型的投影顯碟置的光學(xué) 部件。也就是在UV照射的情況下，有時(shí)會(huì)發(fā)生部件材料的部件中。這主要發(fā)生 在包含有機(jī)材料的部件中。IR輻射在光學(xué)部件之內(nèi)引起特別高的并且因此加重 負(fù)擔(dān)的(belastend) 鵬和/或、鵬梯度，并且在極端情況下，IR輻射還會(huì)破壞 這些光學(xué)部件。
因而，不僅紫外線過(guò)濾器而且紅外線過(guò)濾器在投影顯示應(yīng)用中都是必需 的。對(duì)于將液晶部件(LCD)用作成像元件的投影儀來(lái)說(shuō)，這種過(guò)濾器特別是 必需的。這種LCD對(duì)UV照射和/或高溫特別敏感。
為了盡可能早地濾出輻射中的有害的UV和IR成分，紫外線過(guò)濾器和紅 外線過(guò)濾器在光路中通常被直接放置在光源之后。
在基于三個(gè)成像元件的結(jié)構(gòu)中，白光一般被分裂成三條光路。通常，這種 分裂借助兩個(gè)二向色性濾色器來(lái)進(jìn)行，這兩個(gè)二向色性濾色器例如在光路中與 光軸成45°的方向。如果第一過(guò)濾器例如為藍(lán)光反射器，則藍(lán)光B將以45。 被反射，也就是偏轉(zhuǎn)90° ，而綠光G和紅光R將透射穿過(guò)該過(guò)濾器。如果第 二過(guò)濾器為綠光反射器，則綠光G被反射而紅光R透射。因此，最初的白色 光線被拆開(kāi)成三條子光線(Teilstrahlen)。
但是，由于通常不是給二色性過(guò)濾器加載平行光線，而是在大多數(shù)情況下 存在寬的角度分布用于進(jìn)行加載，所以按照波長(zhǎng)間隔來(lái)干凈地拆開(kāi)變得困難。 對(duì)此的原因在于，在投影儀中借助于透鏡嘗試使沿著光路的損失最小化。后果
是不平行的光束，即所謂的低F數(shù)(F-Zahl)的圓錐形強(qiáng)度分布。由于二色性 過(guò)濾器的光譜特性隨著入射角而變化(這特別是涉及過(guò)濾器邊棱(Filterkanten) 的位置)，光譜拆分受到限制，并且光線的顏色在入射圓錐之內(nèi)隨著入射角變 化。
也就是說(shuō)，藍(lán)光線于是完全包含本來(lái)被分配給綠光線的波長(zhǎng)部分，此外， 在綠光線中不僅存在藍(lán)色部分而且存在黃紅色部分，并且紅光線也包含黃色成 分。不期望的部分導(dǎo)致，在許多情況下，投影裝置的能達(dá)到的色飽和是不夠的。
如果采用UHP燈，則此外在發(fā)射光譜中還存在有突出的引起干擾的強(qiáng)度 峰值。特別是強(qiáng)烈的黃色峰值在圖像中導(dǎo)致淡化的紅色壓印(Roteindruck)。
因而，改善色飽和是必需的。通常，為此，在單個(gè)子光線中放置濾色器、 也就是所謂的補(bǔ)償濾色片(Tnmfilter)。這種補(bǔ)償濾色片通常也是由二色性過(guò)濾 器構(gòu)成，但是，這些二色性過(guò)濾器垂直地或近似垂直地被引入到單付光線R、 G和B的光路中。由于這種二色性過(guò)濾器的光譜特性的角度相關(guān)性對(duì)于小的角 度(近似垂1A射)不是那么突出，所以色飽和將得至U顯著改善。
但是缺點(diǎn)在于，附加的補(bǔ)償濾色片形成附加費(fèi)用。為了制造這種過(guò)濾器必 須對(duì)其它襯底進(jìn)行真空涂層。此外，還必須在殼體中采用這些過(guò)濾器，這附加 地帶來(lái)加固和/或組裝步驟以及校準(zhǔn)步驟。另外，雖然在基本上垂直光入射的情 況下采用了補(bǔ)償濾色片，但是通過(guò)照明圓錐和照明圓錐中實(shí)現(xiàn)的角度分布，還 總是會(huì)實(shí)現(xiàn)比較寬的角度譜。由lt極不能最佳地發(fā)出色飽和。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)在于，至少部分地克服所述的現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題。尤其是應(yīng) M31本發(fā)明實(shí)現(xiàn)良好的色飽和，而不必在子光路中布置諸如補(bǔ)償濾色片的附加 部件，。
本發(fā)明的解決方案
按照本發(fā)明，此問(wèn) 過(guò)以下方式來(lái)解決，即基本上直接在燈之后借助改 進(jìn)的UVIR過(guò)濾器來(lái)操縱光譜。
通常，紫外線過(guò)濾器和紅外線過(guò)濾器在兩個(gè)襯底上被實(shí)現(xiàn)，或者在透明襯 底的相對(duì)的兩側(cè)上被實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的第一實(shí)施形式是已經(jīng)將紫外線過(guò)濾器和紅外線過(guò)濾器集成到層系 統(tǒng)中，該層系統(tǒng)只在該襯底的一側(cè)上被實(shí)現(xiàn)。在與該側(cè)相對(duì)的一側(cè)上于是能例 如設(shè)置簡(jiǎn)單的增透膜。
在本發(fā)明的另一實(shí)施形式中，在否則只阻擋紫外線輻射并且也阻擋紅外線 輻射的地方，現(xiàn)在也至少部分地阻擋藍(lán)光與綠光之間的過(guò)渡區(qū)域以及綠光與紅 光之間的過(guò)渡區(qū)域，并因此已經(jīng)在形成輻射不久后實(shí)現(xiàn)顏色平衡。這可以借助 于紫外線紅外線過(guò)濾器之前或之后的附加過(guò)濾器來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是特別有利并且因此也具有創(chuàng)造性的是，將這種補(bǔ)償濾色片直接集成到uvm過(guò)濾器的層系統(tǒng)中。以這種方式可以省去一個(gè)或多個(gè)其它襯底，這些襯底否則對(duì)于補(bǔ)償濾色片會(huì)是 必需的。


圖1是按照本發(fā)明的投影裝置。
圖2是按照本發(fā)明的多帶通過(guò)濾器的光譜待性。
現(xiàn)在借助實(shí)例并且根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
圖1示意性示出按照本發(fā)明的可能的結(jié)構(gòu)i。在此，光源3發(fā)出燈特有的 無(wú)偏振白光w。在該例中，反射器5為拋物面反射器，以致基本上平行的照明光線離開(kāi)燈。通常，如果被布置在下游的偏振轉(zhuǎn)換元件7 (PCA)有效地起作 用，則采用這種平行照明光線。按照本發(fā)明，在PCA與反射器之間布置光譜 多帶M濾器9，該光譜多帶通過(guò)濾器9的光譜特性在圖2中示意性利用實(shí)線 示出。在此，多帶ffiil濾器不僅有效地阻擋紫外線區(qū)域(420nm以下)和紅外 線區(qū)域(690nm之上)，而且還既在從藍(lán)光波長(zhǎng)區(qū)域過(guò)渡到綠光波長(zhǎng)區(qū)域(490nm 一510nm)時(shí)又在從綠光波長(zhǎng)區(qū)域過(guò)渡到紅光波長(zhǎng)區(qū)域(570nm—590nm)時(shí) 顯著減弱和限定地禁止邀寸。圖2中的虛線示出UHP燈的燈光譜。清楚的是， 例如燈光譜在580nm處存在的強(qiáng)度峰值能通il31濾器而顯著被膝弱，這是完全 值得期望的。由于被拋物面反射器所反射的光束具有比較好地被實(shí)現(xiàn)的平行 性，所以基本上給多帶M濾器9加載垂mA射的光。由此，多帶通過(guò)濾器9的光譜特性不會(huì)由于不同的入射角而失真。這種富有創(chuàng)造性的裝置因此實(shí)現(xiàn)了 很高的顏色飽和度。
因此，修5做的白光透射穿過(guò)多帶通過(guò)濾器，該白光至少隱約包含三個(gè)分
開(kāi)的波長(zhǎng)區(qū)域RGB，并且該白光很大程度不再包含UV和IR成分。該光在附 圖中用RGB光itt征。
在多帶通過(guò)濾器9的下游跟隨PCA 7，并且必要時(shí)進(jìn)一步跟隨第一透鏡系 統(tǒng)ll。在該例中，在下游繼續(xù)跟隨第一二向色鏡13， i亥第一二向色鏡13反射 藍(lán)光B并透射紅光R和綠光G。在下游跟隨紅色和綠色子光線地布置有第二 二向色鏡15。該第二二向色鏡15反射綠光G，而該第二二向色鏡15基本上透 射紅光R。由此，最初的無(wú)偏振白光線被劃分為三種顏色的和基本上被偏振的 子光線。
被反射的藍(lán)光B通過(guò)平面轉(zhuǎn)向鏡17在針對(duì)藍(lán)光所設(shè)置的邀寸式液晶部件 tLCD藍(lán)光19的方向上被反射。在那里，該藍(lán)光B的偏振局部分辨地(aufgeloest) 被調(diào)制。通常按照現(xiàn)有技術(shù)，在tLCD之前連接補(bǔ)償濾色片?？墒?，由于按照 本發(fā)明的多帶通過(guò)濾器9，這不是必要的。被連接在tLCD之后的偏皿濾器 將局部分辨的偏振調(diào)制轉(zhuǎn)換為局部分辨的強(qiáng)度調(diào)制。
綠光G相應(yīng)地落到tLCD綠光21上并在那被偏振調(diào)制。該偏振調(diào)制借助 (在示意圖中未示出的)偏M濾器被轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度調(diào)制。
所邀寸的紅光R通過(guò)平面轉(zhuǎn)向鏡23、 23'在針對(duì)紅光所設(shè)置的透射式液晶 部件tLCD紅光25的方向上被反射。在那，該紅光的偏振在局部分辨地被調(diào) 制。連接在后面的偏振過(guò)濾器將局部分辨的偏振調(diào)制轉(zhuǎn)換為局部分辨的強(qiáng)度調(diào) 制。
在該例中，在下游，在空間上進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制的子光線借助于顏色立方體27 被聚驗(yàn)一起。
跟隨顏色立方體的是投影透鏡系統(tǒng)29，該投影透鏡系統(tǒng)29包括至少一個(gè) 透鏡，并且在投影面上對(duì)MtLCD的空間調(diào)制而預(yù)定的圖，行成像。
按照現(xiàn)有技術(shù)會(huì)設(shè)置被直接連接在tLCD之前的補(bǔ)償濾色片。可是，在本 發(fā)明中所設(shè)置的、直接在照明源之后的按照本發(fā)明的多帶通過(guò)濾器使得補(bǔ)償濾 色片在很大程度上是多余的?；旧夏苁∪パa(bǔ)償濾色片。
但是，為了進(jìn)一步的精平衡，無(wú)論如何設(shè)置附加的補(bǔ)償濾色片，而這不會(huì)與本發(fā)明的思想背道而馳。
如能從圖2中覺(jué)察到的那樣，按照本發(fā)明的實(shí)施形式的層系統(tǒng)與襯底結(jié)合
構(gòu)成多帶通過(guò)濾器，該多帶通過(guò)濾器不僅是UVTR過(guò)濾器，而且在490nrn到 510nm的、藍(lán)光與綠光之間的過(guò)渡區(qū)域中以及在570—590nm的、綠光與紅光 之間的過(guò)渡區(qū)域中至少部分地阻擋透射。
在此，415nm至lj435nm之間的邀寸差4，地為至少90X，禾口/或675nm到 700nm之間的邀寸差為至少90%。
優(yōu)選地，在藍(lán)光與綠光之間的過(guò)渡區(qū)域以及在綠光與紅光之間的過(guò)渡區(qū)域 中，邀寸最小少于10%。
4m地，被用于構(gòu)造UYIR過(guò)濾器的層系統(tǒng)包含干涉層系統(tǒng)。在此，通過(guò) 改變層系統(tǒng)的各層的折射率，光在層系統(tǒng)之內(nèi)發(fā)生干涉效應(yīng)，并因此發(fā)生與波 長(zhǎng)相關(guān)的反射和/或邀寸。干涉層系統(tǒng)可以通過(guò)交替層系統(tǒng)來(lái)構(gòu)造，該交替層系 統(tǒng)由高折射率材料和低折射率材料制成。在波長(zhǎng)為550nm時(shí)具有大于1.70的 折射率的材料適用作高折射率材料。對(duì)此的實(shí)例是TK^和T^CV在波長(zhǎng)為 550nm時(shí)具有小于1.55的折射率的材料適用作低折射率材料。對(duì)此的實(shí)例是 SiC^和MgF2。而在波長(zhǎng)為550nrn時(shí)具有大于或等于1.55且小于或等于1.70的 折射率的那些材料適用作具有中等折射率的材料。對(duì)此的實(shí)例是A1203。適用 于本發(fā)明的光學(xué)干、涉層系統(tǒng)可以包含僅由這三組中的一組制成的、僅由這三組 中的兩組制成的或者由所有這三組制成的材料或其混合物。但是，光學(xué)干涉層 系統(tǒng)優(yōu)選地由來(lái)自高折射率材料和低折射率材料組中的材料的交替層系統(tǒng)構(gòu) 造。
參考符合列表
1 投影儀 3 光源
5 反射器
7 偏振轉(zhuǎn)換元件
9 多帶fflil濾器
II 透鏡系統(tǒng)
13 第一二向色鏡
15 第二二向色鏡
17 平面轉(zhuǎn)向鏡
19 tLCD藍(lán)光
21 tLCD綠光
23 平面轉(zhuǎn)向鏡
25 tLCD紅光
27 顏色立方體
W 燈特有的白光
B 藍(lán)光，通常在空氣中波長(zhǎng)為420nm到490nm
G 綠光，通常在空氣中波長(zhǎng)為510nm到570nm
R 紅光，通常在空氣中波長(zhǎng)為590nm到690nm RGB修改過(guò)的具有紅光分量、藍(lán)光分量和綠光分量的光
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)過(guò)濾器，用于操縱光源的光譜，其中，該光學(xué)過(guò)濾器包括透明的襯底和僅在一側(cè)被涂敷的第一層系統(tǒng)，該第一層系統(tǒng)優(yōu)選為干涉層系統(tǒng)，其特征在于，襯底和第一層系統(tǒng)構(gòu)成組合的紫外線和紅外線過(guò)濾器(UVIR過(guò)濾器)，以致借助于第一層系統(tǒng)，不僅波長(zhǎng)小于420nm、尤其是紫外線區(qū)域的輻射部分不能完全被透射，而且波長(zhǎng)大于690nm、尤其是紅外線區(qū)域的輻射部分也不能完全被透射。
2. 如權(quán)利要求1所述的UVIR過(guò)濾器，其特征在于，在不承載第一層 系統(tǒng)的一側(cè)上增透膜。
3. 如權(quán)利要求1至2所述的UVIR過(guò)濾器，其特征在于，第一層系統(tǒng) 與襯底結(jié)合也在490至510nm的藍(lán)光與綠光之間的過(guò)渡區(qū)域中以及在570至 590nm的綠光和紅光之間的過(guò)渡區(qū)域中至少部分地阻擋透射。
4. 如權(quán)利要求3所述的UVIR過(guò)濾器，其特征在于，415nm至U435nm 之間的透射差為至少90%。
5. 如權(quán)禾腰求3和/或4所述的UVIR過(guò)濾器，其特征在于，675nm到 700nm之間的iSI寸差為至少90%。
6. 如木又利要求3至5所述的UVIR過(guò)濾器，其特征在于，在藍(lán)光和綠 光之間的過(guò)渡區(qū)域以及綠光和紅光之間的過(guò)渡區(qū)域中，透射最小小于10%。
7. —種投影裝置，其包含至少一個(gè)用于發(fā)射出光線的光源(3)、用于 對(duì)準(zhǔn)光線的裝置(5)、用于將光線分為三條基本上包含藍(lán)色、綠色和紅色子光 譜的子光線(R， B， G)的二向色鏡(13， 15)、用于調(diào)制子光線(R， B， G) 的邀寸式LCD元件(19， 21， 25)、用于聚集子光線的裝置(27)以及用于將 所聚集的、經(jīng)過(guò)調(diào)制的子光線在投影面上進(jìn)行成像的投影透鏡系統(tǒng)(29)，其 特征在于，該投影裝置此外還包含按照權(quán)利要求1到6所述的UVIR過(guò)濾器。
8. 如權(quán)利要求7所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，在光源(3)與投影 透鏡系統(tǒng)(29)之間的光路中不采用用于校正光譜的其它過(guò)濾器。
9. 如權(quán)利要求7所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，在光源(3)與投影 透鏡系統(tǒng)(29)之間的光路中最多采用一個(gè)用于校正光譜的其它過(guò)濾器。
全文摘要
一種用于操縱光源的光譜的光學(xué)過(guò)濾器包括透明的襯底和僅在一側(cè)被涂敷的第一層系統(tǒng)，該第一層系統(tǒng)優(yōu)選為干涉層系統(tǒng)。襯底和第一層系統(tǒng)構(gòu)成組合的紫外線和紅外線過(guò)濾器(UVIR過(guò)濾器)，以致借助于第一層系統(tǒng)，不僅波長(zhǎng)小于420nm、尤其是紫外線區(qū)域的輻射部分不能完全被透射，而且波長(zhǎng)大于690nm、尤其是紅外線區(qū)域的輻射部分也不能完全被透射。
文檔編號(hào)G02B5/20GK101203777SQ200680020197
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月7日
發(fā)明者O·朱格 申請(qǐng)人:Oc歐瑞康巴爾斯公司