偏振分束器及其制造方法
【專利說明】
[000。 相關(guān)申請(qǐng)的香叉引用
[0002] 本專利申請(qǐng)與W下專利相關(guān)；2011年11月28日提交的"提供高分辨率圖像的 偏振分束器和利用此類分束器的系統(tǒng)（Polarizing Beam Splitters Providing Hi曲 Resolution Images and Systems Utilizing Such Beam Splitters)"(代理人案卷號(hào) 67895US002)的待審美國(guó)專利申請(qǐng)第61/564161號(hào)；2011年11月28日提交的"制備提供高 分辨率圖像的偏振分束器的方法和利用此類分束器的系統(tǒng)（Method of Making Polarizing Beam Splitters Providing High Resolution Images and Systems Utilizing Such Beam Splitters)"(代理人案卷號(hào)6801抓S002)的待審美國(guó)專利申請(qǐng)第61/564172號(hào)； 2012年8月15日提交的"提供高分辨率圖像的偏振分束器板和利用此類分束器板的系統(tǒng) (Polarizing Beam Splitter Plates Providing High Resolution Images and Systems 化ilizing Such Beam Splitter Plates)"(代理人案卷號(hào)7022抓S002)的美國(guó)專利申請(qǐng) 第61/683390號(hào)；和2012年8月21日提交的"觀看裝置（Viewing Device)"(代理人案卷 號(hào)70234US002)的美國(guó)專利申請(qǐng)第61/691，537號(hào)，W上專利W引用方式全文并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本說明設(shè)及觀看裝置。更具體地講，本說明設(shè)及包含將成像光W高有效分辨率朝 向觀看者反射的偏振分束器板的頭部安裝式觀看裝置。
【背景技術(shù)】
[0004] 組裝了偏振分束器（PBS)的照明系統(tǒng)用于在諸如投影顯示器等觀看屏幕上形成 圖像。典型的顯示圖像包括照明源，該照明源被布置成使得來自照明源的光線從包含待投 影的目標(biāo)圖像的圖像形成裝置（即，成像器）反射出來。系統(tǒng)將光線折疊，W使得來自照明 源的光線和投影圖像的光線共用PBS與成像器之間的相同物理空間。PBS將入射的照明光 與來自成像器的偏振旋轉(zhuǎn)光分離。由于對(duì)PBS的新需求，部分地由于PBS在例如S維投影 和成像的應(yīng)用中的新用途，已出現(xiàn)了許多新的問題。本申請(qǐng)?zhí)峁┝私鉀Q此類問題的制品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在一個(gè)方面，本發(fā)明設(shè)及偏振子系統(tǒng)。偏振子系統(tǒng)包括第一成像器和偏振分束器。 在一些實(shí)施例中，成像器可為L(zhǎng)C0S成像器。偏振分束器部分由反射偏振片構(gòu)成，并且接收 來自成像器的成像光。反射偏振片可為多層光學(xué)膜。在一些實(shí)施例中，反射偏振片將具有 小于45nm的表面粗趟度Ra或小于80nm的表面粗趟度化。偏振分束器向觀看者或具有小 于12微米的有效像素分辨率的屏幕反射成像光。在一些實(shí)施例中，偏振分束器可向觀看者 或具有小于9微米或小于6微米的有效像素分辨率的屏幕反射成像光。偏振子系統(tǒng)可包括 第二成像器，其中偏振分束器在與接收來自第一成像器的光的不同面處接收來自第二成像 器的成像光。偏振子系統(tǒng)還可包括投影透鏡，所述投影透鏡從偏振分束器向觀看者或屏幕 投影光。在一些情況下，偏振子系統(tǒng)可為=維圖像投影儀的一部分。
[0006] 在另一方面，本說明設(shè)及一種偏振分束器。所述偏振分束器包括定位在第一覆蓋 件與第二覆蓋件之間的反射偏振片。反射偏振片可為多層光學(xué)膜。偏振分束器能夠向觀看 者或具有小于12微米、并且可能小于9微米或小于6微米的有效像素分辨率的屏幕反射成 像光。偏振分束器的第一覆蓋件和/或第二覆蓋件可至少部分由玻璃或合適的光學(xué)塑料制 成?？衫酶郊拥奶幚恚ㄖT如暴露于真空）通過合適的光學(xué)粘合劑將第一覆蓋件和/或第 二覆蓋件附接到反射偏振片，從而實(shí)現(xiàn)多層光學(xué)膜的所需平坦度。反射偏振片可具有小于 45nm的表面粗趟度Ra或小于80nm的表面粗趟度化。
[0007] 在另一方面，本說明設(shè)及一種投影子系統(tǒng)。所述投影子系統(tǒng)包括光源、偏振分束 器、至少第一成像器，并且可能包括第二成像器。偏振分束器接收來自光源的光，并且包括 由多層光學(xué)膜構(gòu)成的反射偏振片。第一成像器定位在偏振分束器附近。第二成像器定位在 偏振分束器上與第一成像器不同側(cè)面的偏振分束器附近。來自光源的光入射到偏振分束 器，并且入射光的第一偏振透射穿過反射偏振片，而與第一偏振態(tài)正交的入射光的第二偏 振由反射偏振片反射。第二偏振的光從偏振分束器行進(jìn)到第二成像器，并且成像并反射回 偏振分束器。從第二成像器反射的光穿過偏振分束器透射到圖像平面。第一偏振的光穿過 偏振分束器透射到第一成像器，并且成像并反射回偏振分束器。從第一成像器反射的光在 偏振分束器處向具有小于12微米的有效像素分辨率的圖像平面反射。在至少一些實(shí)施例 中，從第一成像器反射的光在偏振分束器處向具有小于9微米或小于6微米的有效分辨率 的圖像平面反射。反射偏振片可具有小于45nm的表面粗趟度Ra或小于80nm的表面粗趟 度化。投影子系統(tǒng)的光源可為任何合適的光源，諸如弧光燈或者一個(gè)或多個(gè)LED。
[000引在另一方面，本發(fā)明設(shè)及偏振子系統(tǒng)。偏振子系統(tǒng)包括第一成像器和偏振分束器。 偏振分束器部分由反射偏振片構(gòu)成，并且接收來自成像器的成像光。反射偏振片可為多層 光學(xué)膜。偏振分束器向觀看者或屏幕反射成像光。在一些實(shí)施例中，反射偏振片具有小于 45nm的表面粗趟度Ra或小于80nm的表面粗趟度化。在一些實(shí)施例中，反射偏振片具有小 于40nm的表面粗趟度Ra或小于70nm的表面粗趟度Rq。在一些實(shí)施例中，所述反射偏振片 具有小于35nm的表面粗趟度Ra或小于55nm的表面粗趟度化。
[0009] 在另一方面，一種偏振子系統(tǒng)包括第一成像器和偏振分束器板，所述偏振分束器 板適于從所述成像器接收成像光。所述偏振分束器板包括；第一基板；多層光學(xué)膜反射偏 振片，所述偏振片設(shè)置在所述第一基板上；第一最外主表面；和相對(duì)的第二最外主表面，所 述第二最外主表面與所述第一最外主表面成小于約20度的角度。所述偏振分束器板將所 接收的成像光朝向觀看者或屏幕反射，其中所反射的成像光具有小于12微米的有效像素 分辨率。
[0010] 在另一方面，一種偏振分束器板包括；第一基板；第二基板；多層光學(xué)膜反射偏振 片，所述偏振片設(shè)置在所述第一基板與所述第二基板之間并且粘附到所述第一基板和所述 第二基板；第一最外主表面；和相對(duì)的第二最外主表面，所述第二最外主表面與所述第一 最外主表面成小于約20度的角度。所述偏振分束器板適于將成像光朝向觀看者或屏幕反 射，其中所反射的成像光具有小于12微米的有效像素分辨率。
[0011] 在另一方面，一種投影子系統(tǒng)包括；光源；第一成像器，所述第一成像器使從所述 光源接收的光成像；和偏振分束器板，所述偏振分束器板從所述第一成像器接收成像光并 且包括：多層光學(xué)膜反射偏振片；第一最外主表面；和相對(duì)的第二最外主表面，所述第二最 外主表面與所述第一最外主表面成小于約20度的角度。所述偏振分束器板將所接收的成 像光W小于12微米的有效像素分辨率朝向圖像平面反射。
[0012] 在另一方面，一種偏振子系統(tǒng)包括；第一成像器；和偏振分束器板，所述偏振分束 器板從所述成像器接收成像光并且包括；多層光學(xué)膜反射偏振片；第一最外主表面；和相 對(duì)的第二最外主表面，所述第二最外主表面與所述第一最外主表面成小于約20度的角度。 所述偏振分束器板將所接收的成像光朝向觀看者或屏幕反射。所述多層光學(xué)膜反射偏振片 具有小于45nm的表面粗趟度Ra或小于80nm的表面粗趟度化。
[0013] 在另一方面，一種制備平膜的方法包括W下步驟：提供多層光學(xué)膜；提供暫時(shí)平 坦基板；將所述多層光學(xué)膜的第一表面可剝離地附接到所述暫時(shí)平坦基板；W及提供持久 基板，其中所述持久基板包括第一最外主表面和相對(duì)的第二最外主表面，所述第二最外主 表面與所述第一最外主表面成小于約20度的角度。所述方法還包括W下步驟：將所述多層 光學(xué)膜的第二表面附接到所述持久基板；和從所述暫時(shí)平坦基板移除所述多層光學(xué)膜。
[0014] 在另一方面，一種創(chuàng)建光學(xué)平坦偏振分束器板的方法包括W下步驟：提供多層光 學(xué)膜反射偏振片；對(duì)所述多層光學(xué)膜的第一表面施