[实用新型]一种消偏振的立方棱镜截止滤光片

说明书

本实用新型公开了一种消偏振的立方棱镜截止滤光片，包括两个等腰直角棱镜和设置所述两个等腰直角棱镜之间的截止滤光多层膜，所述的截止滤光多层膜包括交替设置的低折射率膜、中间折射率膜和高折射率膜。所述的截止滤光多层膜由初始结构(0.795L 1.336M 1.12H 1.336M 0.795L)^q经厚度优化获得，或由初始结构(0.56H 1.336M 1.59L 1.336M 0.56H)^q经厚度优化获得。L表示四分之一中心波长厚度的低折射率膜，H表示四分之一中心波长厚度的高折射率膜，M表示四分之一中心波长厚度的中间折射率膜。这种消偏振立方棱镜截止滤光片可广泛用于数字投影显示等光学、光电和激光仪器。

技术领域

本实用新型涉及光学薄膜领域，具体涉及一种消偏振的立方棱镜截止滤光片。

背景技术

数字投影显示系统中的消偏振短波通截止滤光片和长波通截止滤光片是构成低偏振像差的彩色分离和彩色图像合成的基础薄膜器件。

为光路安排规整、方便，分色、合色或分束、合束系统的入射光常以45°入射角工作，如图1所示，通常系统釆用立方棱镜型(图1a)或平板玻璃型(图1b)来构成截止滤光片器件。棱镜型器件的主要优点是成像像差小、易装调，主要缺点是偏振效应大；而平板型器件的优缺点恰好与立方棱镜型相反：偏振效应较小，但因透射光产生偏折，球差和色差等成像像差较大。这就是说，在成像光路中必然选择立方棱镜型器件，以尽可能地减小图像的像差，而在诸如照明系统的非成像光路中才使用平板型的分合色(束)器件。

棱镜型截止滤光片之所以偏振效应比平板型器件大得多的原因，是因为棱镜型截止滤光片膜层中的折射角要比平板型滤光片膜层中的折射角大得多的缘故。现有技术常用高、低两种折射率膜构成截止滤光片来作为分合色(束)器件，对相同的高折射率膜n_H＝2.385和低折射率膜n_L＝1.382以及相同的入射角45°，应用正弦定律，棱镜型器件有1.52×sin45°＝2.385×sinθ_H＝1.382×sinθ_L，得到高、低折射率膜层中的折射角分别为θ_H＝26.8°和θ_L＝51.1°；同样用空气折射率1.0代替上式中的玻璃折射率1.52，即可同样算出平板型器件高、低折射率膜层中的折射角分别为θ_H＝16.9°和θ_L＝30.8°。可以看出，立方棱镜中膜层的折射角远远大于平板中相同膜层的折射角，入射媒质折射率越高，膜层中的折射角越大；从薄膜光学可知，当光线以θ角倾斜入射于薄膜时，折射率为n的薄膜对s偏振光和p偏振光的有效折射率(或称修正导纳)η是不同的，且有η_s＝n cosθ，η_p＝n/cosθ，θ为光在膜层中的折射角，故膜层中的折射角越大，s、p光的偏振分离和偏振位相差越严重，亦即偏振效应越大。由上述分析可知：1.只要入射光是倾斜入射到薄膜系统的，则薄膜系统的偏振效应是不可避免的；2.薄膜中的折射角越大，膜层的偏振效应越大；3.入射媒质折射率越高，薄膜中的折射角越大；4.入射角越大，薄膜中的折射角也越大；5.膜层的折射率越低，薄膜中的折射角亦越大。以上能很好地解释为什么迄今还是采用空气入射的平板型消偏振截止滤光片和小角度入射的Philips棱镜消偏振截止滤光片，而未见有立方棱镜型截止滤光片的根本原因所在。